DE102013111680A1 - Solarzelle und Verfahren zum Herstellen einer Solarzelle - Google Patents

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Abstract

In verschiedenen Ausführungsformen wird eine Solarzelle (100) bereitgestellt, die Solarzelle (100) aufweisend: eine erste dielektrische Schicht (104) auf der lichtabgewandten Seite der Solarzelle (100); und eine zweite dielektrische Schicht (105) auf der ersten dielektrischen Schicht (104); wobei die zweite dielektrische Schicht (105) Wasserstoff aufweist und der Wasserstoffanteil in der zweiten dielektrischen Schicht (105) so bemessen ist, dass sich ein Brechungsindex von kleiner 2,0 für die zweite dielektrische Schicht (105) ergibt.

Description

  • In verschiedenen Ausführungsformen werden eine Solarzelle und ein Verfahren zum Herstellen einer Solarzelle bereitgestellt.
  • Um Rekombinationsverluste am Rückseitenkontakt einer Solarzelle zu verringern, kann zusätzlich zum Emitter auch die Rückseite passiviert werden, z. B. in Form einer PERC-Solarzelle (passivated emitter and rear cell) PERC Solarzellen basierend auf p-Typ Silizium, welches Bor und Sauerstoff enthält, verlieren durch Beleuchtung je nach Bor- und Sauerstoffgehalt 0% bis > 10% ihrer Leistung bezüglich ihrer Anfangsleistung (relativ). Diese Leistungsabnahme wird lichtinduzierte Degradation (light induced degradation – LID) genannt. Zur Vermeidung der lichtinduzierten Degradation werden üblicherweise bevorzugt hochohmige Silizium-Wafer eingesetzt, die weniger Bor enthalten. Zudem wird versucht, den Sauerstoffgehalt des Basismaterials zu reduzieren. Mittels eines Einsatzes von hochohmigem Silizium können jedoch bestimmte elektrische Solarzelleigenschaften, beispielsweise der Serienwiderstand, nicht hinreichend optimiert werden.
  • Andererseits kann die Leistungsminderung durch LID in einem zusätzlichen Prozessschritt am Ende der Solarzellherstellung durch hohe Temperatur unter Beleuchtung permanent deaktiviert werden, wie beschrieben in A. Herguth, G. Schubert, M. Kaes and G. Hahn, "Investigations on the Long Time Behavior of the Metastable Boron-Oxygen Complex in Crystalline Silicon", Prog. Photovolt: Res. Appl. 2008; 16: 135–140; und F. Wolny, T. Weber, M. Müller, G. Fischer, „Light induced degradation and regeneration of high efficiency Cz PERC cells with varying base resistivity", Energy Procedia 38 (2013) 523–530. Diese permanente Deaktivierung wird auch Regeneration genannt.
  • In verschiedenen Ausführungsformen werden eine Solarzelle und ein Verfahren zum Herstellen einer Solarzelle bereitgestellt, mit denen es möglich ist, die lichtinduzierte permanente Deaktivierung der lichtinduzierten Degradation in Solarmodulen, beispielsweise Solarmodulen, die auf PERC-Solarzellen basieren, ohne zusätzlichen Prozessschritt zu ermöglichen und zu verstärken.
  • In verschiedenen Ausführungsformen wird eine Solarzelle bereitgestellt. Die Solarzelle kann aufweisen: eine erste dielektrische Schicht auf der lichtabgewandten Seite der Solarzelle; und eine zweite dielektrische Schicht auf der ersten dielektrischen Schicht; wobei die zweite dielektrische Schicht Wasserstoff aufweist und der Wasserstoffanteil in der zweiten dielektrischen Schicht so bemessen ist, dass sich ein Brechungsindex von kleiner 2,0 für die zweite dielektrische Schicht ergibt.
  • Anschaulich wird dadurch nicht das Basismaterial der Solarzelle verändert, sondern nachfolgend beim Ausbilden der Solarzelle, d. h. beim Zellprozess auf die lichtinduzierte Degradation eingewirkt.
  • In einer Ausgestaltung kann die zweite dielektrische Schicht Siliziumnitrid mit einer Schichtdicke in einem Bereich von ungefähr 50 nm bis ungefähr 200 nm, beispielsweise in einem Bereich von ungefähr 100 nm bis ungefähr 150 nm aufweisen.
  • In einer weiteren Ausgestaltung kann die Solarzelle als eine PERC-Solarzelle (passivated emitter and rear cell – PERC) eingerichtet sein.
  • In einer Ausgestaltung kann ein Solarmodul mehrere der oben beschriebenen Solarzellen aufweisen. Die Solarzellen können miteinander elektrisch beispielsweise in Serie und/oder parallel innerhalb eines Solarmoduls verschaltet sein.
  • In einer weiteren Ausgestaltung kann das Solarzellenmodul ferner eine Einkapselung aufweisen, wobei die Einkapselung derart ausgebildet ist, dass der Wasserstoff in der Solarzelle eingeschlossen ist.
  • In einer weiteren Ausgestaltung kann die Einkapselung ein Ethylenvinylacetat (EVA) aufweisen.
  • In verschiedenen Ausführungsformen wird ein Verfahren zum Herstellen einer Solarzelle bereitgestellt. Das Verfahren kann aufweisen: Abscheiden einer ersten dielektrischen Schicht auf einer lichtabgewandten Seite der Solarzelle unter Zugabe der Gase Silan und Distickstoffoxid (N20); nachfolgendes Abscheiden einer zweiten dielektrischen Schicht auf der ersten dielektrischen Schicht unter Zugabe der Gase Silan und Ammoniak, wobei der Volumenstrom von Ammoniak mindestens 10-fach größer ist als der Volumenstrom von Silan, beispielsweise 15-fach größer ist als der Volumenstrom von Silan.
  • In einer Ausgestaltung des Verfahrens kann die zweite dielektrische Schicht als eine Siliziumnitrid-Schicht abgeschieden werden mit einer Schichtdicke in einem Bereich von ungefähr 50 nm bis ungefähr 200 nm, beispielsweise in einem Bereich von ungefähr 100 nm bis ungefähr 150 nm.
  • In einer weiteren Ausgestaltung kann die Solarzelle als eine PERC-Solarzelle eingerichtet werden.
  • In einer weiteren Ausgestaltung kann das Verfahren ferner ein Erwärmen der ersten dielektrischen Schicht und/oder der zweiten dielektrischen Schicht auf ungefähr 500°C bis ungefähr 1000°C aufweisen, beispielsweise auf ungefähr 600°C bis ungefähr 900°C, beispielsweise auf ungefähr 700°C bis ungefähr 800°C; für eine Zeitdauer von ungefähr 1 s bis ungefähr 10 s.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren dargestellt und werden im Folgenden näher erläutert.
  • Es zeigen
  • 1 eine schematische Querschnittsansicht einer Solarzelle gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen;
  • 2A, B; Darstellungen im Zusammenhang mit der Änderung des Zeitverlaufs der Regeneration durch Variation des SiN-Brechungsindex;
  • 3 eine Darstellung zu dem Zeitverlauf der lichtinduzierten Degradation von Solarzellen in Zelle und Modul; und
  • 4 ein Diagramm zum Verfahren zum Herstellen einer Solarzelle.
  • In der folgenden ausführlichen Beschreibung wird auf die beigefügten. Zeichnungen Bezug genommen, die Teil dieser bilden und in denen zur Veranschaulichung spezifische Ausführungsformen gezeigt sind, in denen die Erfindung ausgeübt werden kann. In dieser Hinsicht wird Richtungsterminologie wie etwa „oben”, „unten”, „vorne”, „hinten”, „vorderes”, „hinteres”, usw. mit Bezug auf die Orientierung der beschriebenen Figur(en) verwendet. Da Komponenten von Ausführungsformen in einer Anzahl verschiedener Orientierungen positioniert werden können, dient die Richtungsterminologie zur Veranschaulichung und ist auf keinerlei Weise einschränkend. Es versteht sich, dass andere Ausführungsformen benutzt und strukturelle oder logische Änderungen vorgenommen werden können, ohne von dem Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Es versteht sich, dass die Merkmale der hierin beschriebenen verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen miteinander kombiniert werden können, sofern nicht spezifisch anders angegeben. Die folgende ausführliche Beschreibung ist deshalb nicht in einschränkendem Sinne aufzufassen, und der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung wird durch die angefügten Ansprüche definiert.
  • Im Rahmen dieser Beschreibung werden die Begriffe ”verbunden”, ”angeschlossen” sowie ”gekoppelt” verwendet zum Beschreiben sowohl einer direkten als auch einer indirekten Verbindung, eines direkten oder indirekten Anschlusses sowie einer direkten oder indirekten Kopplung. In den Figuren werden identische oder ähnliche Elemente mit identischen Bezugszeichen versehen, soweit dies zweckmäßig ist.
  • 1 zeigt eine schematische Querschnittsansicht einer Solarzelle gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen.
  • Die Solarzelle 100 kann eine Silizium-Solarzelle 100, beispielsweise eine kristalline Silizium-Solarzelle 100 sein.
  • Die Solarzelle 100 kann in Form einer der folgenden Bauformen ausgebildet sein oder werden: passivierte Emitter und Rückseiten Solarzelle (passivated emitter and rear cell – PERC); und/oder lokal diffundierte, passivierte Rückseiten. Solarzelle (passivated rear locally diffused cell – PERL).
  • In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die Solarzelle 100 eine erste Elektrode 102, eine zweite Elektrode 106 und einen optisch aktiven Bereich 103 zwischen der ersten Elektrode 102 und der zweiten Elektrode 106 aufweisen.
  • Die erste Elektrode 102 kann direkt auf dem optisch aktiven Bereich 103 ausgebildet sein, d. h. auf der lichtzugewandten Frontseite 101. Die erste Elektrode 102 kann beispielsweise als Vorderseitenkontakt bzw. Vorderseitenmetallisierung ausgebildet sein. Der Vorderseitenkontakt kann strukturiert über dem optisch aktiven Bereich 103 ausgebildet sein, beispielsweise fingerförmig als Metallisierung oder in Form eines selektiven Emitters oder als Kombination beider. Eine strukturiert ausgebildete Vorderseitenmetallisierung kann beispielsweise im Wesentlichen (bis auf elektrische Quervernetzungen) nur auf dem optisch aktiven Bereich 103 ausgebildet sein.
  • Der optisch aktive Bereich 103 der Solarzelle weist einen elektrisch leitenden und/oder halbleitenden Stoff auf, beispielsweise ein dotiertes Silizium, beispielsweise p-dotiert (p-Typ), beispielsweise mit Dotierungen von Bor, Gallium und/oder Indium; oder n-dotiert (n-Typ), beispielsweise mit Dotierungen von Phosphor, Arsen und/oder Antimon.
  • Der optisch aktive Bereich 103 kann elektromagnetische Strahlung absorbieren und daraus einen Fotostrom ausbilden, Die elektromagnetische Strahlung kann einen Wellenlängenbereich aufweisen, der Röntgenstrahlung, UV-Strahlung (A bis C), sichtbares Licht und/oder Infrarot-Strahlung (A bis C) aufweist.
  • Der optisch aktive Bereich 103 weist einen ersten Bereich auf, der mit einem andersartigen Dotierstoff dotiert ist als ein zweiter Bereich und steht mit diesem in einem körperlichen Kontakt. Beispielsweise kann der erste Bereich ein p-Typ (mit p-Dotierstoff(en) dotiert) und der zweite Bereich ein n-Typ (mit n-Dotierstoff(en) dotiert) sein, und umgekehrt. An der Grenzfläche des ersten Bereiches mit dem zweiten Bereich ist ein pn-Übergang ausgebildet, an dem Elektronen-Loch-Paare generiert werden können. Der optisch aktive Bereich 103 kann mehrere pn-Übergänge aufweisen, beispielsweise nebeneinander und/oder übereinander.
  • Auf der lichtabgewandten Seite der Solarzelle 100 ist eine Rückseitenkontaktstruktur ausgebildet. Die Rückseitenkontaktstruktur kann die zweite Elektrode 106 und eine dielektrische Schichtstruktur aufweisen. Die dielektrische Schichtstruktur kann eine oder mehrere dielektrische Schichten zwischen den Kontaktöffnungen 107 zu der zweiten Elektrode 106 aufweisen.
  • In einem Ausführungsbeispiel kann die dielektrische Schichtstruktur eine erste dielektrische Schicht 104 aufweisen, wobei die erste dielektrische Schicht 104 auf oder über dem optisch aktiven Bereich 103 ausgebildet, angeordnet bzw. abgeschieden ist.
  • Weiterhin kann die dielektrische Schichtstruktur eine zweite dielektrische Schicht 105 aufweisen. Die zweite dielektrische Schicht 105 kann auf oder über der ersten dielektrischen Schicht 104 ausgebildet, angeordnet bzw. abgeschieden sein.
  • Die erste dielektrische Schicht 104 kann beispielsweise das gleiche Material aufweisen oder daraus gebildet sein, wie die zweite dielektrische Schicht 105. Die erste dielektrische Schicht 104 kann beispielsweise Siliziumnitrid (SiN), Siliziumoxid (SiOx) und/oder Siliziumoxinitrid (SiON) aufweisen. Die erste dielektrische Schicht 104 kann beispielsweise einen niedrigeren Brechungsindex aufweisen als die zweite dielektrische Schicht 105.
  • Beispielsweise kann die erste dielektrische Schicht 104 eine Schichtdicke aufweisen in einem Bereich von ungefähr 10 nm bis ungefähr 50 nm, beispielsweise in einem Bereich von ungefähr 20 nm bis ungefähr 50 nm.
  • Die zweite dielektrische Schicht 105 kann derart ausgebildet sein, dass mit einem zunehmenden Wasserstoffgehalt in der zweiten dielektrischen Schicht 105 sich der Brechungsindex der zweiten dielektrischen Schicht 105 erniedrigt.
  • Der Wasserstoff kann in der zweiten dielektrischen Schicht 105 chemisch und/oder physikalisch gebunden sein, beispielsweise in Form einer Dotierung der zweiten dielektrischen Schicht 105 und/oder elementar oder molekular in Kavitäten der zweiten dielektrischen Schicht 105.
  • Beispielsweise kann der Wasserstoffanteil in der zweiten dielektrischen Schicht 105 derart bemessen sein, dass sich bei einer Wellenlänge von 633 nun ein Brechungsindex von kleiner 2,0 für die zweite dielektrische Schicht 105 ergibt.
  • In einem Ausführungsbeispiel kann die zweite dielektrische Schicht 105 Siliziumnitrid aufweisen oder daraus gebildet sein, beispielsweise ein Wasserstoff dotiertes Siliziumnitrid (SiNx:H).
  • In einem Ausführungsbeispiel kann die erste dielektrische Schicht 104 einen geringeren Wasserstoffgehalt aufweisen als die zweite dielektrische Schicht 105.
  • Die zweite dielektrische Schicht kann eine Schichtdicke aufweisen die in einem Bereich von ungefähr 50 nm bis ungefähr 200 nm, beispielsweise in einem Bereich von ungefähr 100 nm bis ungefähr 150 nm liegt. Weiterhin kann die Rückseitenkontaktstruktur der Solarzelle 100 eine zweite Elektrode 106, beispielsweise in Form einer Rückseitenmetallisierung, aufweisen. Die zweite Elektrode 106 kann zum Abgreifen der lichtinduzierten Ladungsträger dienen, welche von den Kontaktöffnungen 107 aus dem optisch aktiven Bereich 103 abgeleitet werden. Mit anderen Worten: die dielektrische Schichtenstruktur kann einen oder mehrere elektrisch leitfähige Bereiche aufweisen, die zu einem elektrischen Verbinden des optisch aktiven Bereiches eingerichtet sind, beispielsweise als Durchkontakte oder Zwischenverbindungen. Die Durchkontakte 107 können als elektrisch leitfähige Bereiche in der ersten dielektrischen Schicht 104 und der zweiten dielektrischen Schicht 105 ausgebildet sein derart, dass eine durchgehende elektrisch leitende Verbindung durch die dielektrischen Schichten 104, 105 und damit anschaulich durch die gesamte dielektrische Schichtenstruktur ausgebildet ist.
  • Die Durchkontakte 107 können beispielsweise das gleiche Material aufweisen oder daraus gebildet sein wie die zweite Elektrode 106, beispielsweise ein Edelmetall, Halbedelmetall, Graphen, Graphit und/oder Kohlenstoffnanoröhren.
  • Weiterhin kann ein Solarzellenmodul eine oder mehrere der beschriebenen Solarzellen 100 aufweisen. Das Solarzellenmodul kann eine Einkapselung aufweisen, die derart ausgebildet ist, dass der Wasserstoff in der Solarzelle 100 eingeschlossen ist, beispielsweise eingebunden ist. Die Einkapselungsstruktur kann beispielsweise ein Ethylenvinylacetat (EVA) aufweisen oder daraus gebildet sein, beispielsweise in Form eines Films, einer Folie oder einer Beschichtung.
  • Im Falle einer Einkapselung mit Einkapselungsstruktur kann diese beispielsweise derart ausgebildet sein, dass die Einkapselungsstruktur einen Brechungsindex aufweist, der ungefähr gleich dem Brechungsindex einer der jeweiligen Einkapselungsstruktur benachbarten Schichten entspricht.
  • Die Einkapselung kann den in der Solarzelle 100 enthaltenen Wasserstoff einschließen und für eine für die permanente Deaktivierung der lichtinduzierten Degradation notwendige Temperaturverteilung sorgen.
  • In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann ein Solarzellenmodul mit mehreren der oben beschriebenen Solarzellen 100 ausgebildet werden, wobei die mehreren Solarzellen elektrisch in Reihe und/oder parallel verschaltet sind.
  • In einer Ausgestaltung kann die zweite Elektrode 106 als ein Spiegel für elektromagnetische Strahlung ausgebildet sein.
  • In 2A, B sind die Unterschiede im Regenerationsverhalten bei einer Beleuchtung bei erhöhten Temperaturen verursacht durch verschiedene Zusammensetzung der ersten dielektrischen Schicht und der zweiten dielektrischen Schicht gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen veranschaulicht.
  • Aus 2A, B ist ersichtlich, dass die permanente Deaktivierung der lichtinduzierten Degeneration schneller verläuft, wenn für die SiNx:H-Schicht durch ein geeignetes Verhältnis von SiH4:NH3 im Abscheidungsprozess, beispielsweise im CVD-Prozess, ein Brechungsindex unterhalb von 2,0 eingestellt wird. Dadurch wird eine zweite dielektrische Schicht (beispielsweise die zweite dielektrische Schicht 105) ausgebildet, die während der Abscheidung und/oder in nachfolgenden Prozessschritten mehr Wasserstoff in das Volumen der Solarzelle freisetzen und/oder durchlassen kann.
  • 2A zeigt eine Tabelle mit 3 verschiedenen Prozessparametern (Gruppen 212, 214 und 216) zu einem Abscheiden der Schichtstruktur mit erster dielektrischer Schicht 104 und zweiter dielektrischer Schicht 105 aus dem oben beschriebenen Parameterraum mit zwei dielektrischen Schichten 104, 105 aus/mit SiNxH mit jeweils angegebenem Brechungsindex 208. Weiterhin angegeben sind die Verhältnisse der Volumenströme von Silan 204 zu Ammoniak 206, normiert auf den Volumenstrom von Silan.
  • In 2B ist der Wirkungsgrad bezüglich des anfänglichen Wirkungsgrades, d. h. die relative Wirkungsgrad 218, als Mittelwert aus drei Solarzellen als Funktion der Belichtungsdauer 220 (in Minuten) bei einer Temperatur von 165°C für die Solarzellen der Gruppe 212, 214 und 216 aus der Tabelle der 2A veranschaulicht, ausgehend von Solarzellen direkt nach der Herstellung. Die Belichtung weist ungefähr eine Leistung von 500 W/m2.
  • Aus 2A und 2B ist ersichtlich, dass die Regenerierung schneller erfolgt, wenn für die SiNx:H-Schicht ein geeignetes Verhältnis von SiH4:NH3 im CVD-Prozess eingestellt wird und ein Brechungsindex für die SiNxH haltige zweite dielektrische Schicht, unterhalb von 2,0 eingestellt wird (in 2B – 216). Beispielsweise weisen die Solarzellen 214 ein geringes Verhältnis der Volumenströme (SiNx:H; 204:206), einen höheren Brechungsindex 208 (siehe 2A) und eine größere relative Wirkungsgradänderung 214 (siehe 2B) auf als die Solarzellen mit höherem Verhältnis der Volumenströme (SiNx:H; 204:206, 2A).
  • In 3 ist der Unterschied der lichtinduzierten Degradation (LID) einer Solarzelle und eines Solarzellmoduls (hier: Cz PERC) gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen veranschaulicht. In 3 ist der Wirkungsgrad bezüglich des anfänglichen Wirkungsgrades, d. h. die relative Wirkungsgradänderung 304, als Funktion der Belichtungsdauer 302 bei 50°C veranschaulicht für je eine Gruppe von 10 Solarzellen 306 (Mittelwert der 10 Solarzellen) und 10 Ein-Zell-Modulen 308 (Mittelwert der 10 Ein-Zell-Module). Deutlich sichtbar ist der positive Einfluss der Lamination auf die Regeneration bei Standarddegradationsbedingungen. Der dargestellte Fehlerbalken entspricht der Standardabweichung der Werte der 10 Solarzellen bzw. der 10 Ein-Zell-Module.
  • Der Brechungsindex der zweiten dielektrischen Schicht kann durch den Wasserstoffgehalt in der SiN-Schicht beeinflusst werden.
  • Es ist ersichtlich, dass bei Solarzellen und Solarzellenmodulen (3), bei gleichen Belichtungsbedingungen die nicht eingekapselten Solarzellen degradieren und sich nicht wieder erholen, während gleiche Solarzellen in einem Solarzellenmodulverbund anfänglich degradieren, diese Degradation bei weiterer Bestrahlung jedoch permanent deaktiviert wird. Dies verringert den Leistungsverlust durch lichtinduzierte Degradation in einem Solarzellenmodul erheblich.
  • Erreicht wird dieses Verhalten mittels des oben beschriebenen gezielten Einbringens von Wasserstoff in das Solarzellvolumen beispielsweise in einem PERC-Zellprozess, die anschließende Einkapselung der Solarzellen in geeignetem Einbettmaterial, welches den in den Solarzellen enthaltenen Wasserstoff einschließt und für eine für die permanente Deaktivierung der lichtinduzierten Degradation notwendige Temperaturverteilung sorgt.
  • 4 zeigt ein Diagramm zum Verfahren zum Herstellen einer Solarzelle 100. In verschiedenen Ausführungsformen kann das Verfahren 400 zum Herstellen einer Solarzelle 100 ein Abscheiden 402 einer ersten dielektrischen Schicht auf einer lichtabgewandten Seite der Solarzelle 100 aufweisen. Während des Abscheidens der ersten dielektrischen Schicht kann ein vorgegebenes Gas oder Gasgemisch hinzugeben werden, beispielsweise ein erstes Gas und ein zweites Gas. Beispielsweise kann ein Abscheiden unter Zugabe der Gase Silan (als erstes Gas) und Distickstoffoxid (N20) (als zweites Gas) erfolgen. Das Abscheiden erfolgt dabei beispielsweise in einem Gasgemisch aus erstem Gas und zweitem Gas, d. h. beide Gase sind gleichzeitig präsent beim Abscheiden der ersten dielektrischen Schicht. Das Abscheiden der ersten dielektrischen Schicht im Gas oder Gasgemisch kann in einem Gasstrom oder in einer im Wesentlichen ruhenden Gasatmosphäre erfolgen. Bei einem ruhenden Gasgemisch können die Volumenströme als Volumenanteile und/oder Partialdrücke verstanden werden, beispielsweise bei physikalischen Gasabscheidungen und/oder physikalischen Abscheideverfahren, beispielsweise einer Kathodenzerstäubung (sputtern).
  • Weiterhin weist das Verfahren nach dem Abscheiden der ersten Schicht ein Abscheiden 404 einer zweiten dielektrischen Schicht auf der ersten dielektrischen Schicht auf. Während des Abscheidens der zweiten dielektrischen Schicht kann ein vorgegebenes Gas oder Gasgemisch hinzugeben werden, beispielsweise ein drittes Gas und ein viertes Gas. Beispielsweise kann ein Abscheiden unter Zugabe der Gase Silan (als drittes Gas) und Ammoniak (als viertes Gas) erfolgen. Das Abscheiden der zweiten dielektrischen Schicht im Gas oder Gasgemisch kann in einem Gasstrom oder in einer ruhenden Gasatmosphäre erfolgen.
  • Das gezielte Einbringen von Wasserstoff in das Solarzellvolumen im PERC-Zellprozess kann ausgebildet werden mittels einer Variation des Wasserstoffanteils und/oder einem Optimieren der unterschiedlichen dielektrischen Schichten bezüglich deren Durchlässigkeit für Wasserstoff. Das Optimieren der Durchlässigkeit der Schichten bezüglich Wasserstoff kann beispielsweise bei der Rückseitenkontaktstruktur mit dielektrischen Schichten 104, 105 und Elektrode 106; mittels eines Anpassens der Gasflüsse bei einer chemischen Gasphasenabscheidung (chemical vapor deposition – CVD) der Rückseitenkontaktstruktur erfolgen.
  • In einer Ausgestaltung kann der Volumenstrom von Ammoniak (NH3) größer oder gleich sein als ungefähr 6,8 slm; und der Volumenstrom von Silan (SiH4) kleiner oder gleich sein als ungefähr 0,68 slm. Beispielsweise kann der Volumenstrom von NH3 größer oder gleich sein als 7 slm und der Volumenstrom von SiH4 kleiner oder gleich sein als 0,5 slm. Dadurch kann der Volumenstrom von NH3 ein Verhältnis zum Volumenstrom von SiH4 aufweisen, das großer oder gleich 10:1 ist, beispielsweise größer oder gleich 15:1.
  • Beim Abscheiden der zweiten dielektrischen Schicht sollte der Volumenstrom von Ammoniak größer sein als der Volumenstrom von Silan, beispielsweise mindestens 10-fach größer, beispielsweise mindestens 15-fach größer.
  • Das Gas oder Gasgemisch beim Abscheiden der zweiten dielektrischen Schicht kann eines oder mehrere Gase beim Abscheiden der ersten Schicht aufweisen. Weiterhin können weitere Gase beim Abscheiden der ersten dielektrischen Schicht und/oder der zweiten dielektrischen Schicht zugegeben werden, beispielsweise ein inertes Gas, beispielsweise Stickstoff oder ein Edelgas.
  • Die zweite dielektrische Schicht kann als eine Siliziumnitrid-Schicht mit hohem Wasserstoffanteil abgeschieden werden.
  • Die zweite dielektrische Schicht kann mit einer Schichtdicke in einem Bereich von ungefähr 50 nm bis ungefähr 200 nm abgeschieden werden, beispielsweise in einem Bereich von ungefähr 100 nm bis ungefähr 150 nm.
  • Weiterhin kann das Verfahren 400 ein Erhitzen der ersten dielektrischen Schicht und/oder der zweiten dielektrischen Schicht auf ungefähr 500°C bis ungefähr 1000°C aufweisen, beispielsweise auf ungefähr 600°C bis ungefähr 900°C, beispielsweise auf ungefähr 700°C bis ungefähr 800°C für eine Zeitdauer von ungefähr 1 s bis ungefähr 10 s. Anschaulich kann das Anpassen der Wasserstoffdurchlässigkeit mittels eines Anpassens eines nach dem Abscheiden nachfolgenden Hochtemperaturschrittes erfolgen, beispielsweise im PERC-Zellprozess, um eine Diffusion des Wasserstoffs in das Volumen (bulk) der Solarzelle zu gewährleisten.
  • In verschiedenen Ausführungsformen werden eine Solarzelle und ein Verfahren zum Herstellen einer Solarzelle bereitgestellt, mit denen es möglich ist, die lichtinduzierte permanente Deaktivierung der lichtinduzierten Degenration in Solarmodulen basierend auf PERC-Solarzellen zu verstärken.
  • PERC-Solarzellen 100 werden in einem Solarmodul derart eingeschlossen, dass eine permanente Deaktivierung (auch Regeneration genannt) die auftretende lichtinduzierte Degradation abschwächt oder sogar kompensiert.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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    • F. Wolny, T. Weber, M. Müller, G. Fischer, „Light induced degradation and regeneration of high efficiency Cz PERC cells with varying base resistivity”, Energy Procedia 38 (2013) 523–530 [0003]

Claims (10)

  1. Solarzelle (100), aufweisend: • eine erste dielektrische Schicht (104) auf der lichtabgewandten Seite der Solarzelle (100); und • eine zweite dielektrische Schicht (105) auf der ersten dielektrischen Schicht (104); • wobei die zweite dielektrische Schicht (105) Wasserstoff aufweist und der Wasserstoffanteil in der zweiten dielektrischen Schicht (105) so bemessen ist, dass sich ein Brechungsindex von kleiner 2,0 für die zweite dielektrische Schicht (105) ergibt.
  2. Solarzelle (100) gemäß Anspruch 1, wobei die zweite dielektrische Schicht (105) Siliziumnitrid mit einer Schichtdicke in einem Bereich von ungefähr 50 nm bis ungefähr 200 nm, vorzugsweise in einem Bereich von ungefähr 100 nm bis ungefähr 150 nm aufweist.
  3. Solarzelle (100) gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Solarzelle (100) als eine PERC-Solarzelle eingerichtet ist.
  4. Solarmodul, aufweisend mehrere Solarzelle (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3.
  5. Solarmodul gemäß Anspruch 4, ferner aufweisend: eine Einkapselung, die derart ausgebildet ist, dass der Wasserstoff in der Solarzelle (100) eingeschlossen ist.
  6. Solarmodul gemäß Anspruch 5, wobei die Einkapselung ein Ethylvinylacetat (EVA) aufweist.
  7. Verfahren zum Herstellen einer Solarzelle (100), das Verfahren aufweisend: • Abscheiden einer ersten dielektrischen Schicht (104) auf einer lichtabgewandten Seite der Solarzelle (100) unter Zugabe der Gase Silan (SixHy) und Distickstoffoxid (N20); • nachfolgendes Abscheiden einer zweiten dielektrischen Schicht (105) auf der ersten dielektrischen Schicht (104) unter Zugabe der Gase Silan (SixHy) und Ammoniak (NH3), wobei der Volumenstrom von Ammoniak mindestens 15-fach größer ist als der Volumenstrom von Silan.
  8. Verfahren gemäß Anspruch 7, wobei die zweite dielektrische Schicht (105) als eine Siliziumnitrid-Schicht abgeschieden wird mit einer Schichtdicke in einem Bereich von ungefähr 50 nm bis ungefähr 200 nm, vorzugsweise in einem Bereich von ungefähr 100 nm bis ungefähr 150 nm.
  9. Verfahren gemäß Anspruch 7 oder 8, wobei die Solarzelle (100) als eine PERC-Solarzelle (100) eingerichtet ist.
  10. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 7 bis 9, ferner aufweisend: Erwärmen der ersten dielektrischen Schicht (104) und/oder der zweiten dielektrischen Schicht (105) auf ungefähr 500°C bis ungefähr 1000°C, vorzugsweise auf ungefähr 600°C bis ungefähr 900°C, vorzugsweise auf ungefähr 700°C bis ungefähr 800°C für eine Zeitdauer von ungefähr 1 s bis ungefähr 10 s.
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