DE102013203857A1 - Photovoltaic cell and method for producing a photovoltaic cell - Google Patents

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Andreas Letsch
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Fotovoltaikzelle (100), die eine Absorberschicht (102), einen Rückkontakt (104) und eine Kontaktschicht (106) umfasst. Die Absorberschicht (102) ist dazu ausgebildet, Lichtenergie in elektrische Energie umzuwandeln. Der Rückkontakt (104) ist auf einer Rückseite der Absorberschicht (102) angeordnet und kontaktiert die Absorberschicht (102) elektrisch. Die Kontaktschicht (106) ist aus einem lichtdurchlässigen und elektrisch leitenden Material, das auf einer Vorderseite der Absorberschicht (102) angeordnet ist und die Absorberschicht (102) elektrisch kontaktiert. Die Kontaktschicht (106) weist einen ersten lichtdurchlässigen Teilbereich (400) sowie einen zweiten lichtdurchlässigen Teilbereich (402) auf. Eine Lichtdurchlässigkeit des Materials in dem ersten Teilbereich (400) ist größer, als die Lichtdurchlässigkeit des Materials in dem zweiten Teilbereich (402). Eine elektrische Leitfähigkeit des Materials in dem zweiten Teilbereich (402) ist größer, als die Leitfähigkeit des Materials in dem ersten Teilbereich (400). The invention relates to a photovoltaic cell (100) comprising an absorber layer (102), a back contact (104) and a contact layer (106). The absorber layer (102) is designed to convert light energy into electrical energy. The back contact (104) is arranged on a rear side of the absorber layer (102) and makes electrical contact with the absorber layer (102). The contact layer (106) is made of a light-transmitting and electrically conductive material, which is arranged on a front side of the absorber layer (102) and electrically contacts the absorber layer (102). The contact layer (106) has a first translucent subregion (400) and a second translucent subregion (402). A light transmission of the material in the first portion (400) is greater than the light transmission of the material in the second portion (402). An electrical conductivity of the material in the second portion (402) is greater than the conductivity of the material in the first portion (400).

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Description

Stand der Technik State of the art

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Fotovoltaikzelle sowie auf ein Verfahren zum Herstellen einer Fotovoltaikzelle. The present invention relates to a photovoltaic cell and to a method of manufacturing a photovoltaic cell.

Eine Fotovoltaikzelle wird zum Wandeln von Lichtenergie in elektrische Energie eingesetzt. A photovoltaic cell is used to convert light energy into electrical energy.

Die US 2011/0180122 A1 beschreibt eine Solarzellenanordnung mit einer TCO (Transparent Conductive Oxide) Schicht und einer Vielzahl von elektrischen Leiterbahnen in elektrischem Kontakt mit der TCO-Schicht. The US 2011/0180122 A1 describes a solar cell array having a TCO (Transparent Conductive Oxide) layer and a plurality of electrical traces in electrical contact with the TCO layer.

Offenbarung der Erfindung Disclosure of the invention

Vor diesem Hintergrund wird mit der vorliegenden Erfindung eine Fotovoltaikzelle sowie ein Verfahren zum Herstellen einer Fotovoltaikzelle gemäß den Hauptansprüchen vorgestellt. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Against this background, a photovoltaic cell and a method for producing a photovoltaic cell according to the main claims are presented with the present invention. Advantageous embodiments emerge from the respective subclaims and the following description.

Bei einer Fotovoltaikzelle wird aufgrund des fotoelektrischen Effekts eine elektrische Spannung innerhalb eines Absorbermaterials aufgebaut, wenn Strahlung bzw. Licht auf die Fotovoltaikzelle trifft. Um die Strahlung bis zu dem Absorbermaterial gelangen zu lassen, kann zumindest auf einer Seite des Absorbermaterials eine Elektrode aus einem strahlungsdurchlässigen Elektrodenmaterial eingesetzt werden. Das Elektrodenmaterial kann als ein transparentes Material ausgeführt sein. In a photovoltaic cell, an electrical voltage is built up within an absorber material due to the photoelectric effect when radiation or light strikes the photovoltaic cell. In order to allow the radiation to reach the absorber material, an electrode made of a radiation-transmissive electrode material can be used at least on one side of the absorber material. The electrode material may be implemented as a transparent material.

Es wird eine Fotovoltaikzelle mit folgenden Merkmalen vorgestellt:
einer Absorberschicht zum Umwandeln von Lichtenergie in elektrische Energie;
insbesondere einem Rückkontakt, der auf einer Rückseite der Absorberschicht angeordnet ist und die Absorberschicht elektrisch kontaktiert; und
einer Kontaktschicht aus einem lichtdurchlässigen und elektrisch leitenden Material, das auf einer Vorderseite der Absorberschicht angeordnet ist, ist und die Absorberschicht elektrisch kontaktiert, wobei die Kontaktschicht einen ersten lichtdurchlässigen Teilbereich sowie einen zweiten lichtdurchlässigen Teilbereich aufweist, wobei eine Lichtdurchlässigkeit des Materials in dem ersten Teilbereich größer ist, als die Lichtdurchlässigkeit des Materials in dem zweiten Teilbereich und eine elektrische Leitfähigkeit des Materials in dem zweiten Teilbereich größer ist, als die Leitfähigkeit des Materials in dem ersten Teilbereich. A photovoltaic cell is presented with the following features:
an absorber layer for converting light energy into electrical energy;
in particular a back contact, which is arranged on a rear side of the absorber layer and electrically contacts the absorber layer; and
a contact layer of a transparent and electrically conductive material, which is arranged on a front side of the absorber layer, and the absorber layer is electrically contacted, wherein the contact layer has a first translucent portion and a second translucent portion, wherein a light transmissivity of the material in the first portion of greater is, as the light transmittance of the material in the second portion and an electrical conductivity of the material in the second portion is greater than the conductivity of the material in the first portion.

Unter einer Fotovoltaikzelle kann ein elektrisches Bauelement zum direkten Umwandeln von Strahlungsenergie in elektrische Energie unter Ausnutzung eines fotoelektrischen Effekts verstanden werden. Die Fotovoltaikzelle kann eine Dünnschichtzelle sein. Insbesondere kann die Fotovoltaikzelle als Solarzelle bezeichnet werden, die dazu ausgebildet ist, Licht in elektrische Energie umzuwandeln. Das fotoelektrisch aktive Material kann als dünne Schicht vorliegen und als Absorberschicht zum Absorbieren der Photonen bezeichnet werden. Beispielsweise kann die Absorberschicht amorphes Silicium aufweisen. Insbesondere kann ein Rückkontakt auf einer, im Betrieb der Fotovoltaikzelle lichtabgewandten Seite der Absorberschicht angeordnet sein. Der Rückkontakt kann metallisch sein. Der Rückkontakt kann flächig mit der Absorberschicht verbunden sein. Eine Kontaktschicht kann auf einer, im Betrieb der Fotovoltaikzelle lichtzugewandten Seite der Absorberschicht angeordnet sein. Die Kontaktschicht kann flächig mit der Absorberschicht verbunden sein. Die Kontaktschicht kann zumindest große Teile der Absorberschicht bedecken. Die Absorberschicht mit der vorderseitig verbundenen Kontaktschicht und dem rückseitig verbundenen Rückkontakt kann mit einem Trägermaterial verbunden sein. Das Trägermaterial kann als Substrat auf der lichtabgewandten Seite der Fotovoltaikzelle angeordnet sein. Das Trägermaterial kann als transparentes Superstrat auf der lichtzugewandten Seite der Fotovoltaikzelle angeordnet sein. A photovoltaic cell can be understood to mean an electrical component for directly converting radiant energy into electrical energy by utilizing a photoelectric effect. The photovoltaic cell may be a thin-film cell. In particular, the photovoltaic cell can be referred to as a solar cell, which is designed to convert light into electrical energy. The photoelectrically active material may be present as a thin layer and be referred to as an absorber layer for absorbing the photons. For example, the absorber layer may comprise amorphous silicon. In particular, a back contact can be arranged on a side of the absorber layer which faces away from the light during operation of the photovoltaic cell. The back contact can be metallic. The back contact can be connected flat to the absorber layer. A contact layer may be arranged on a side of the absorber layer facing the light during operation of the photovoltaic cell. The contact layer may be connected flat to the absorber layer. The contact layer can cover at least large parts of the absorber layer. The absorber layer with the front-side connected contact layer and the rear-connected back contact may be connected to a carrier material. The carrier material can be arranged as a substrate on the light-remote side of the photovoltaic cell. The carrier material can be arranged as a transparent superstrate on the light-facing side of the photovoltaic cell.

Die Absorberschicht, der Rückkontakt und die Kontaktschicht können als Dünnschichten auf dem Trägermaterial abgeschieden werden. Ein erster Teilbereich kann neben einem zweiten Teilbereich angeordnet sein. Der erste Teilbereich und der zweite Teilbereich können als eine Lage der Kontaktschicht gemeinsam in einem Arbeitsgang abgeschieden werden. Alternativ können der erste Teilbereich und der zweite Teilbereich in separaten Arbeitsgängen hergestellt werden, die beispielsweise ein nachträgliches Bearbeiten oder zusätzliches Beschichten umfassen können. Der erste Teilbereich und der zweite Teilbereich können ein einheitliches Basismaterial aufweisen. Der erste Teilbereich kann elektrisch mit dem zweiten Teilbereich verbunden sein. Der erste Teilbereich und der zweite Teilbereich können lichtdurchlässig sein. Ein Grad der Lichtdurchlässigkeit der Kontaktschicht kann in dem ersten Teilbereich und dem zweiten Teilbereich unterschiedlich sein. Der erste Teilbereich und der zweite Teilbereich können elektrisch leitfähig sein. Ein Grad der Leitfähigkeit der Kontaktschicht kann in dem ersten Teilbereich und dem zweiten Teilbereich unterschiedlich sein. Wenn das Material der Kontaktschicht gut elektrisch leitend ist, kann das Material weniger lichtdurchlässig sein, als wenn das Material weniger gut elektrisch leitend ist. Die Teilbereiche können Funktionsbereiche sein. Dabei kann der erste Teilbereich überwiegend die Funktion „Licht leiten“ aufweisen. Unter „Licht leiten“ kann hier Transmittieren von Licht verstanden werden. Der zweite Teilbereich kann überwiegend die Funktion „Strom leiten“ aufweisen. Dabei können beide Teilbereiche lichtdurchlässig ausgeführt sein. Dadurch kann eine Abschattung der Absorberschicht durch die Kontaktschicht möglichst gering gehalten werden. The absorber layer, the back contact and the contact layer can be deposited as thin layers on the carrier material. A first subarea may be arranged next to a second subarea. The first subarea and the second subarea can be deposited as a layer of the contact layer together in one operation. Alternatively, the first portion and the second portion may be made in separate operations, which may include, for example, post-processing or additional coating. The first partial area and the second partial area may have a uniform base material. The first subregion can be electrically connected to the second subregion. The first portion and the second portion may be translucent. A degree of light transmission of the contact layer may be different in the first portion and the second portion. The first portion and the second portion may be electrically conductive. A degree of conductivity of the contact layer may be different in the first portion and the second portion. If the material of the contact layer is well electrically conductive, the material may be less transparent than if the material is less electrically conductive. The subareas can be functional areas. In this case, the first subarea can have predominantly the function "directing light". By "directing light", transmission of light can be understood here. The second section can predominantly have the function "conduct current". Both partial areas can be made translucent. As a result, shading of the absorber layer by the contact layer can be kept as low as possible.

Das Material der Kontaktschicht kann in dem ersten Teilbereich sowie dem zweiten Teilbereich ein lichtdurchlässiges, elektrisch isolierendes oder eine geringe Leitfähigkeit aufweisendes Basismaterial umfassen, das zum Erreichen der Leitfähigkeit mit einem Dotierstoff dotiert ist. Das Basismaterial kann somit schlecht leitend sein also einen hohen eletrischen Widerstand aufweisen. Ein Dotierstoff oder Dopant kann ein chemisches Element sein, das als Störatom in ein Kristallgitter des Basismaterials eingebracht wird. Dadurch kann eine elektrische Leitfähigkeit der Kontaktschicht eingestellt werden. The material of the contact layer may comprise in the first subregion and in the second subregion a light-transmitting, electrically insulating or low-conductivity base material which is doped with a dopant to achieve the conductivity. The base material may thus be poorly conductive, ie have a high electrical resistance. A dopant or dopant may be a chemical element introduced as a disordering atom into a crystal lattice of the base material. Thereby, an electrical conductivity of the contact layer can be adjusted.

Das Material der Kontaktschicht kann im zweiten Teilbereich eine höhere Konzentration des Dotierstoffs aufweisen, als im ersten Teilbereich. Das Dotieren kann lokal begrenzt erfolgen. Dadurch kann die Konzentration der Störatome im ersten Teilbereich von der Konzentration der Störatome im zweiten Teilbereich unterschiedlich eingestellt werden. Je mehr Störatome in dem zweiten Teilbereich in das Kristallgitter eingebracht werden, umso besser elektrisch leitfähig wird das Material der Kontaktschicht. Der Dotierstoff im zweiten Teilbereich kann analog zu Leiterbahnen in durchgehenden Streifen bzw. Linien in das Basismaterial eingebracht werden. In den Streifen können Elektronen mit geringem elektrischen Widerstand fließen. Zwischen den Streifen, im ersten Teilbereich kann die Konzentration geringer eingestellt werden, um eine höhere Lichtdurchlässigkeit der Kontaktschicht zwischen den Streifen zu erreichen. The material of the contact layer may have a higher concentration of the dopant in the second partial area than in the first partial area. The doping can be done locally limited. As a result, the concentration of the interfering atoms in the first subregion can be set differently from the concentration of the interfering atoms in the second subregion. The more impurity atoms are introduced into the crystal lattice in the second subregion, the better the electrically conductive becomes the material of the contact layer. The dopant in the second subregion can be introduced analogously to conductor tracks in continuous strips or lines into the base material. Electrons with low electrical resistance can flow in the strips. Between the strips, in the first subregion, the concentration can be set lower, in order to achieve a higher light transmittance of the contact layer between the strips.

Die Kontaktschicht kann in dem ersten Teilbereich eine geringere Dicke aufweisen, als in dem zweiten Teilbereich. Durch eine größere Dicke der Kontaktschicht in dem zweiten Teilbereich kann ein, für den Stromtransport zur Verfügung stehender Leitungsquerschnitt vergrößert werden, wodurch in dem zweiten Teilbereich mehr Ladungsträger vorhanden sind. Durch mehr Ladungsträger kann der elektrische Widerstand im zweiten Teilbereich gegenüber dem ersten Teilbereich reduziert werden. Im ersten Teilbereich kann währenddessen eine höhere Lichtdurchlässigkeit, als in dem zweiten Teilbereich erreicht werden. Durch unterschiedliche Dicken kann das Material der Kontaktschicht mit einer einheitlichen Konzentration des Dotierstoffs dotiert sein. Zusätzlich kann über unterschiedliche Konzentrationen in den Teilbereichen eine weiter verbesserte Leitfähigkeit bei bestmöglicher Lichtdurchlässigkeit im zweiten Teilbereich erreicht werden. Ferner können die unterschiedlichen Teilbereiche durch einen lokalen thermischen Prozessschritt, z. B. durch Laserrekristallisieren oder laserinduziertes Ausheilen von Defekten hergestellt werden. The contact layer may have a smaller thickness in the first subregion than in the second subregion. Due to a greater thickness of the contact layer in the second subregion, a line cross section available for the current transport can be increased, as a result of which more charge carriers are present in the second subregion. By means of more charge carriers, the electrical resistance in the second partial region can be reduced compared to the first partial region. In the first subarea, meanwhile, a higher light transmittance can be achieved than in the second subarea. By different thicknesses, the material of the contact layer may be doped with a uniform concentration of the dopant. In addition, it is possible to achieve a further improved conductivity with the best possible light transmission in the second partial area via different concentrations in the partial areas. Furthermore, the different sub-areas by a local thermal process step, for. B. be prepared by laser recrystallization or laser-induced annealing of defects.

Der erste Teilbereich kann eine größere Fläche aufweisen, als der zweite Teilbereich. Der zweite Teilbereich kann insbesondere weniger als zehn Prozent der Gesamtfläche der Kontaktschicht ausmachen. Durch einen geringen Anteil des zweiten Teilbereichs kann der erste Teilbereich einen großen Anteil der Kontaktschicht ausmachen. Dadurch kann die Kontaktschicht eine insgesamt hohe Lichtdurchlässigkeit aufweisen, wodurch ein hoher Gesamtwirkungsgrad der Fotovoltaikzelle erreicht werden kann. The first subarea may have a larger area than the second subarea. In particular, the second subregion can make up less than ten percent of the total area of the contact layer. Due to a small proportion of the second subregion, the first subregion can make up a large proportion of the contact layer. As a result, the contact layer can have an overall high light transmission, as a result of which a high overall efficiency of the photovoltaic cell can be achieved.

Der erste Teilbereich kann in zumindest zwei Teilflächen unterteilt sein. Der zweite Teilbereich kann zwischen den Teilflächen angeordnet sein. Durch eine Anordnung des zweiten Teilbereichs zwischen Teilflächen des ersten Teilbereichs kann in der Absorberschicht unter den Teilflächen des ersten Teilbereichs aufgrund der hohen Lichtdurchlässigkeit der Kontaktschicht im ersten Teilbereich mit einer hohen Energieausbeute elektrische Energie erzeugt werden. Aufgrund einer großen räumlichen Nähe zwischen dem ersten Teilbereich und dem zweiten Teilbereich kann die elektrische Energie mit geringen Verlusten von den Teilflächen zu dem zweiten Teilbereich fließen. In dem zweiten Teilbereich kann die elektrische Energie nahezu verlustlos oder verlustarm abtransportiert werden. The first subarea may be subdivided into at least two subareas. The second subarea may be arranged between the subareas. By arranging the second subarea between subareas of the first subarea, electrical energy can be generated in the absorber layer below the subareas of the first subarea due to the high light transmittance of the contact layer in the first subarea with a high energy yield. Due to a large spatial proximity between the first partial area and the second partial area, the electrical energy can flow with low losses from the partial areas to the second partial area. In the second subarea, the electrical energy can be transported away almost without loss or loss.

Die Kontaktschicht kann eine Mehrzahl von ersten Teilbereichen und eine Mehrzahl von zweiten Teilbereichen aufweisen. Die ersten Teilbereiche und die zweiten Teilbereiche können abwechselnd nebeneinander angeordnet sein. Die Gesamtfläche der Kontaktschicht kann in ein regelmäßiges Raster unterteilt sein. Die zweiten Teilbereiche können wie ein Gitter zwischen den ersten Teilbereichen angeordnet sein. Der erste Teilbereich kann auch durchgehend auf der Absorberschicht angeordnet sein. Dann können die zweiten Teilbereiche in einer Randlage der Kontaktschicht angeordnet sein. Ebenso können die zweiten Teilbereiche in dem ersten Teilbereich eingebettet sein. The contact layer may have a plurality of first partial regions and a plurality of second partial regions. The first partial regions and the second partial regions can be arranged alternately next to one another. The total area of the contact layer may be divided into a regular grid. The second partial regions can be arranged like a grid between the first partial regions. The first subregion can also be arranged continuously on the absorber layer. Then, the second portions may be arranged in a peripheral position of the contact layer. Likewise, the second subareas may be embedded in the first subarea.

Weiterhin wird ein Verfahren zum Herstellen einer Fotovoltaikzelle vorgestellt, wobei die Fotovoltaikzelle einen Aufbau aus einer Absorberschicht zum Umwandeln von Lichtenergie in elektrische Energie, insbesondere einen Rückkontakt, der auf einer Rückseite der Absorberschicht angeordnet ist und die Absorberschicht elektrisch kontaktiert und eine Kontaktschicht, die auf einer Vorderseite der Absorberschicht angeordnet ist und die Absorberschicht elektrisch kontaktiert aufweist, wobei das Verfahren den folgenden Schritt aufweist:
Ausbilden eines ersten Teilbereichs und eines zweiten Teilbereichs in der Kontaktschicht, wobei ein Material der Kontaktschicht in dem ersten Teilbereich mit einer größeren Lichtdurchlässigkeit ausgebildet wird, als in dem zweiten Teilbereich und das Material in dem zweiten Teilbereich mit einer größeren elektrischen Leitfähigkeit ausgebildet wird, als in dem ersten Teilbereich. Furthermore, a method for producing a photovoltaic cell is presented, wherein the photovoltaic cell has a structure of an absorber layer for converting light energy into electrical energy, in particular a back contact, which is arranged on a back of the absorber layer and the absorber layer electrically contacted and a contact layer, on a Is arranged front of the absorber layer and having the absorber layer electrically contacted, the method comprising the following step:
Forming a first portion and a second portion in the contact layer, wherein a material of the contact layer in the first portion with a greater light transmittance is formed than in the second partial region and the material is formed in the second partial region with a greater electrical conductivity than in the first partial region.

Die Absorberschicht, die Kontaktschicht und insbesondere der Rückkontakt können gemäß unterschiedlicher Ausführungsformen in unterschiedlicher Reihenfolge zu dem Aufbau hinzugefügt werden. Der Aufbau kann auf der Rückseite und alternativ oder ergänzend auf der Vorderseite ein Trägermaterial aufweisen. Die Kontaktschicht kann bearbeitet werden, wenn die Kontaktschicht zugänglich ist. Beispielsweise kann die Kontaktschicht auf dem Trägermaterial abgeschieden werden, anschießend der erste Teilbereich und der zweite Teilbereich ausgebildet werden und anschließend kann die Absorberschicht und kann der Rückkontakt abgeschieden werden. Ebenso kann der Aufbau vollständig auf einem rückseitigen Trägermaterial abgeschieden werden. Dann können der erste Teilbereich und der zweite Teilbereich nach dem Abscheiden ausgebildet werden. Zusätzlich kann eine weitere thermische Behandlung zum Aktiveren und Defektausheilen durchgeführt werden. Eine solche thermische Behandlung kann beispielsweise lokal mit einem Laser oder durch Einbringen in einen Ofen erfolgen. The absorber layer, the contact layer and in particular the back contact can be added to the structure in different order according to different embodiments. The structure may have a backing material on the back and, alternatively or in addition, on the front side. The contact layer can be processed when the contact layer is accessible. For example, the contact layer can be deposited on the carrier material, subsequently the first partial region and the second partial region can be formed, and subsequently the absorber layer and the back contact can be deposited. Likewise, the structure can be completely deposited on a backside substrate. Then, the first portion and the second portion may be formed after deposition. In addition, a further thermal treatment for activating and defect-healing can be performed. Such a thermal treatment can be done, for example, locally with a laser or by placing in an oven.

Das Material der Kontaktschicht kann mit einem Dotierstoff dotiert werden, um die elektrische Leitfähigkeit auszubilden. Der Dotierstoff kann beispielsweise durch energiereiche Strahlen in die Kontaktschicht eingebracht werden. Ebenso kann der Dotierstoff unter Verwendung eines Ionenstrahls in die Kontaktschicht implantiert werden. Der Ionenstrahl kann Ionen des Dotierstoffs aufweisen. Durch ein nachträgliches Dotieren kann die elektrische Leitfähigkeit gezielt in den Teilbereichen eingestellt werden. Das Dotieren kann lokal eng begrenzt ausgeführt werden. Durch nachträgliches Dotieren können scharfe Grenzen zwischen dem ersten Teilbereich und dem zweiten Teilbereich ausgebildet werden. The material of the contact layer may be doped with a dopant to form the electrical conductivity. The dopant can be introduced, for example, by high-energy radiation in the contact layer. Likewise, the dopant may be implanted into the contact layer using an ion beam. The ion beam may include ions of the dopant. By subsequent doping, the electrical conductivity can be adjusted specifically in the subregions. The doping can be carried out locally narrowly. By subsequent doping sharp boundaries between the first portion and the second portion can be formed.

Das Material kann im ersten Teilbereich mit einer geringeren Konzentration des Dotierstoffs dotiert werden, als in dem zweiten Teilbereich. Bei einer geringeren Konzentration des Dotierstoffs kann die Lichtdurchlässigkeit der Kontaktschicht groß sein. Bei einer stärkeren Konzentration des Dotierstoffs kann die elektrische Leitfähigkeit der Kontaktschicht groß sein. The material may be doped in the first portion with a lower concentration of the dopant, as in the second portion. At a lower concentration of the dopant, the light transmittance of the contact layer may be large. At a higher concentration of the dopant, the electrical conductivity of the contact layer may be large.

Das Material der Kontaktschicht kann im ersten Teilbereich auf eine geringere Dicke ausgebildet werden, als in dem zweiten Teilbereich. Bei einer geringeren Dicke kann die Kontaktschicht eine hohe Lichtdurchlässigkeit aufweisen. Bei einer größeren Dicke kann die Kontaktschicht einen geringeren elektrischen Widerstand aufweisen. Auch kann das Material der Kontaktschicht im ersten Teilbereich eine andere Kristallinität als im zweiten Teilbereich aufweisen. The material of the contact layer can be formed in the first partial area to a smaller thickness than in the second partial area. With a smaller thickness, the contact layer may have a high light transmittance. With a larger thickness, the contact layer may have a lower electrical resistance. Also, the material of the contact layer in the first portion may have a different crystallinity than in the second portion.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen: The invention will now be described by way of example with reference to the accompanying drawings. Show it:

1 eine Schnittdarstellung einer Dünnschichtsolarzelle; 1 a sectional view of a thin film solar cell;

2 eine Darstellung eines Zusammenhangs einer elektrischen Leitfähigkeit einer Kontaktschicht zu einem optisch absorbierten Leistungsanteil von transmittierendem Licht in der Kontaktschicht; 2 a representation of a relationship between an electrical conductivity of a contact layer to an optically absorbed power component of transmitting light in the contact layer;

3 eine Darstellung eines Zusammenhangs einer elektrischen Leitfähigkeit einer Kontaktschicht zu einer Dicke der Kontaktschicht, 3 a representation of a relationship between an electrical conductivity of a contact layer to a thickness of the contact layer,

4 eine Darstellung einer Fotovoltaikzelle gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; 4 a representation of a photovoltaic cell according to an embodiment of the present invention;

5 eine Darstellung einer Kontaktschicht mit einer Vielzahl von ersten und zweiten Teilbereichen gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; 5 an illustration of a contact layer having a plurality of first and second portions according to an embodiment of the present invention;

6 eine Darstellung eines Kurzschlusses innerhalb eines ersten Teilbereichs zwischen zwei zweiten Teilbereichen gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; 6 a representation of a short circuit within a first portion between two second portions according to an embodiment of the present invention;

7 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Herstellen einer Fotovoltaikzelle gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; 7 a flowchart of a method for producing a photovoltaic cell according to an embodiment of the present invention;

8 eine Draufsicht auf eine Kontaktschicht zweier fotoelektrischer Elemente gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; 8th a plan view of a contact layer of two photoelectric elements according to an embodiment of the present invention;

9 eine Draufsicht auf eine Kontaktschicht zweier fotoelektrischer Elemente gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und 9 a plan view of a contact layer of two photoelectric elements according to an embodiment of the present invention; and

10 eine Darstellung einer Fotovoltaikzelle gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. 10 a representation of a photovoltaic cell according to an embodiment of the present invention.

In der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen Figuren dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird. In the following description of preferred embodiments of the present invention, the same or similar reference numerals are used for the elements shown in the various figures and similarly acting, wherein a repeated description of these elements is omitted.

1 zeigt eine Schnittdarstellung einer Dünnschichtsolarzelle 100. Die Dünnschichtsolarzelle 100 weist eine Absorberschicht 102, eine erste Elektrode 104 und eine zweite Elektrode 106 auf. Die Dünnschichtsolarzelle 100 ist auf einem transparenten Substrat 108 angeordnet, das auch als Superstrat ausgeführt sein kann. Direkt angrenzend an das Substrat 108 ist der zweite Kontakt 106 angeordnet. Der zweite Kontakt 106 ist elektrisch leitend und transparent. Auf dem zweiten Kontakt 106 ist die Absorberschicht 102 angeordnet. Hier besteht die Absorberschicht 102 aus amorphem Silicium. Auf der Absorberschicht 102 ist die erste Elektrode 104 angeordnet. 1 shows a sectional view of a thin film solar cell 100 , The Thin film solar cell 100 has an absorber layer 102 , a first electrode 104 and a second electrode 106 on. The thin-film solar cell 100 is on a transparent substrate 108 arranged, which can also be designed as a superstrate. Directly adjacent to the substrate 108 is the second contact 106 arranged. The second contact 106 is electrically conductive and transparent. On the second contact 106 is the absorber layer 102 arranged. Here is the absorber layer 102 made of amorphous silicon. On the absorber layer 102 is the first electrode 104 arranged.

Die einzelnen Schichten 102, 104, 106 sind in regelmäßigen Abständen unterbrochen oder in regelmäßigen Abständen wiederholt angeordnet. Die Unterbrechungen können während eines Herstellungsprozesses eingebracht werden. Dazu kann beispielsweise eine erste Schicht 102, 106 mittels eines Laserstrahls bearbeitet werden. Der Laserstrahl entfernt Material der ersten Schicht 102, 106 und eine erste Lücke entsteht. Die zweite Schicht 104 wird auf die erste Schicht 110, 106 aufgebracht und füllt die erste Lücke auf. Die zweite Schicht 104 kann ebenfalls mit dem Laserstrahl bearbeitet werden, sodass eine zweite Lücke entsteht. Auf die zweite Schicht 104 und die zweite Lücke wird die dritte Schicht 102, 106 aufgebracht, die wiederum die zweite Lücke füllt und ebenfalls mit dem Laserstrahl bearbeitet werden kann, um eine dritte Lücke zu erhalten. Dadurch entstehen einzelne fotoelektrische Elemente oder Zellen 110, 112, 114, 116. Der zweite Leiter 106 wird zwischen den Elementen 110, 112, 114, 116 durch je einen schmalen Steg aus Material des Absorbers 102 unterbrochen. Der Absorber 102 ist zwischen den Elementen 110, 112, 114, 116 durch je einen schmalen Steg des ersten Kontakts 104 unterbrochen. Der erste Kontakt 104 ist jeweils zwischen den Elementen 110, 112, 114, 116 durch die dritte Lücke unterbrochen. Der erste Kontakt 104 des ersten Elements 110 ist mit dem zweiten Kontakt 106 des zweiten Elements 112 elektrisch verbunden. Der erste Kontakt 104 des zweiten Elements 112 ist elektrisch mit dem zweiten Kontakt 106 des dritten Elements 114 verbunden. Der erste Kontakt 104 des dritten Elements 114 ist mit dem zweiten Kontakt 106 des vierten Elements 116 verbunden. Dadurch sind die Elemente 110, 112, 114, 116 direkt in Reihe geschalten, wodurch über die Reihenschaltung eine höhere elektrische Spannung abgegriffen werden kann, als über in einzelnes Element 110, 112, 114, 116. The individual layers 102 . 104 . 106 are interrupted at regular intervals or repeatedly arranged at regular intervals. The breaks can be introduced during a manufacturing process. For this example, a first layer 102 . 106 be processed by means of a laser beam. The laser beam removes material of the first layer 102 . 106 and a first gap arises. The second layer 104 gets on the first layer 110 . 106 applied and fills the first gap. The second layer 104 can also be processed with the laser beam, creating a second gap. On the second layer 104 and the second gap becomes the third layer 102 . 106 applied, which in turn fills the second gap and can also be processed with the laser beam to obtain a third gap. This creates individual photoelectric elements or cells 110 . 112 . 114 . 116 , The second leader 106 will be between the elements 110 . 112 . 114 . 116 by a narrow web of material of the absorber 102 interrupted. The absorber 102 is between the elements 110 . 112 . 114 . 116 through a narrow bridge of the first contact 104 interrupted. The first contact 104 is between each element 110 . 112 . 114 . 116 interrupted by the third gap. The first contact 104 of the first element 110 is with the second contact 106 of the second element 112 electrically connected. The first contact 104 of the second element 112 is electrically connected to the second contact 106 of the third element 114 connected. The first contact 104 of the third element 114 is with the second contact 106 of the fourth element 116 connected. These are the elements 110 . 112 . 114 . 116 connected directly in series, which can be tapped via the series connection, a higher electrical voltage, than about in single element 110 . 112 . 114 . 116 ,

Gemäß einem Ausführungsbeispiel zeigt 1 Aufbau einer Dünnschichtsolarzelle 100 mit einem Absorber 102 aus a-Si, der auf einer Seite einen Metallkontakt 104 aufweist und auf der anderen Seite einen TCO-Kontakt 106 auf einem Substrat 108 aufweist. According to one embodiment shows 1 Structure of a thin-film solar cell 100 with an absorber 102 made of a-Si, which has a metal contact on one side 104 and on the other side a TCO contact 106 on a substrate 108 having.

Solarzellen 100 werden als Energiewandler von Sonnenlicht zu Strom verwendet. Dabei wird ein möglichst hoher Wirkungsgrad angestrebt, um die Stromausbeute möglichst effizient zu machen. solar cells 100 are used as energy converters from sunlight to electricity. The highest possible efficiency is sought in order to make the current efficiency as efficient as possible.

In der dargestellten Ausführungsform besteht eine Dünnschichtsolarzelle 100 aus drei Schichten, welche auf einem Substrat oder einem Superstrat 108 aufgebracht werden. 1 zeigt ein solches Schichtsystem am Beispiel einer Dünnschichtsolarzelle 100 aus amorphem Silizium 102. Das Schichtsystem der Dünnschichtzelle 100 besteht mindestens aus einem transparenten (Front-)Kontakt 106 (hier: TCO), einem Absorber 102 (hier: amorphes Silizium) und einem Rückkontakt 104 (hier: Metall). In the illustrated embodiment, there is a thin film solar cell 100 of three layers, which on a substrate or a superstrate 108 be applied. 1 shows such a layer system using the example of a thin-film solar cell 100 made of amorphous silicon 102 , The layer system of the thin-film cell 100 consists of at least one transparent (front) contact 106 (here: TCO), an absorber 102 (here: amorphous silicon) and a back contact 104 (here: metal).

Bei jeglicher Dünnschichtsolarzelle 100 muss das einfallende Licht durch den transparenten Frontkontakt 106 transmittieren, bevor es auf den Absorber 102 trifft und dort teilweise in elektrische Energie umgewandelt werden kann. For any thin film solar cell 100 the incident light must pass through the transparent front contact 106 Send it to the absorber 102 meets and there can be partially converted into electrical energy.

Der Frontkontakt 106 besteht im Allgemeinen aus einem transparenten leitenden Oxid (Transparent Conductive Oxide = TCO). Um die Leitfähigkeit der sonst als Isolator dienenden Oxide auf ein nutzbares Niveau anzuheben, werden diese dotiert. Verschiedene transparent leitende Oxide können mit unterschiedlichen Dotierstoffen zur Erhöhung der Leitfähigkeit dotiert werden. The front contact 106 generally consists of a transparent conductive oxide (TCO). In order to raise the conductivity of the otherwise serving as insulator oxides to a usable level, they are doped. Various transparent conductive oxides can be doped with different dopants to increase the conductivity.

Beispielsweise kann SnO2 als TCO mit Sb, F, As, Nb, Ta als Dotierelement dotiert werden. ZnO kann als TCO mit Al, Ga, B, In, Y, Sc, F, V, Si, Ge, Ti, Zr, Hf, Mg, As, H als Dopant dotiert werden. In2O3 kann als TCO mit Sn, Mo, Ta, W, Zr, F, Ge, Nb, Hf, Mg als Dotierstoff dotiert werden. CdO kann als TCO mit In, Sn als Dopant dotiert werden. Ta2O und GaInO3 können als TCO mit Sn, Ge als Dopant dotiert werden. CdSb2O3 als TCO kann mit Y als Dotierelement dotiert werden. For example, SnO 2 can be doped as TCO with Sb, F, As, Nb, Ta as doping element. ZnO can be doped as TCO with Al, Ga, B, In, Y, Sc, F, V, Si, Ge, Ti, Zr, Hf, Mg, As, H dopant. In 2 O 3 can be doped as TCO with Sn, Mo, Ta, W, Zr, F, Ge, Nb, Hf, Mg as a dopant. CdO can be doped as TCO with In, Sn as Dopant. Ta 2 O and GaInO 3 can be doped as TCO with Sn, Ge as dopant. CdSb 2 O 3 as TCO can be doped with Y as doping element.

In der transparenten leitenden Schicht 106 können hauptsächlich zwei Verluste auftreten und den Wirkungsgrad der Solarzelle 100 mindern. Optische Verluste sorgen dafür, dass durch Reflexion oder Absorption des einfallenden Lichts in der leitenden Schicht 106 weniger Licht im Absorber 102 ankommt und in Strom umgewandelt werden kann. Ohmsche Verluste treten bei der Leitung des Stroms durch die Solarzelle 100 auf. In the transparent conductive layer 106 Mainly two losses can occur and the efficiency of the solar cell 100 reduce. Optical losses ensure that by reflection or absorption of the incident light in the conductive layer 106 less light in the absorber 102 arrives and can be converted into electricity. Ohmic losses occur in the conduction of the current through the solar cell 100 on.

Um ohmsche Verluste in der Solarzelle 100 zu minimieren, kann der Schichtwiderstand so gering wie möglich eingestellt werden. Dies kann durch höhere Dotierkonzentrationen erreicht werden. To ohmic losses in the solar cell 100 To minimize, the sheet resistance can be set as low as possible. This can be achieved by higher doping concentrations.

2 zeigt eine Darstellung eines Zusammenhangs einer elektrischen Leitfähigkeit einer Kontaktschicht zu einem optisch absorbierten Leistungsanteil von transmittierendem Licht in der Kontaktschicht. Die Kontaktschicht kann die transparente Oxid leitende Schicht in 1 sein. Die elektrische Leitfähigkeit ist auf der Abszisse und die elektrische Leistung ist auf der Ordinate aufgetragen. Auf der Abszisse ist die Leitfähigkeit in Siemens aufgetragen. Auf der Ordinate ist die absorbierte elektrische Leistung in Prozent aufgetragen. Es sind drei Kurven 204, 206, 208 dargestellt, die den Zusammenhang zwischen der Leitfähigkeit 200 und der Absorption für verschiedene ohmsche Widerstände der Kontaktschicht kennzeichnen. Die erste Kurve 204 zeigt den Zusammenhang bei zehn Ohm. Die zweite Kurve 206 zeigt den Zusammenhang bei 50 Ohm und die dritte Kurve 208 zeigt den Zusammenhang bei 100 Ohm. 2 shows a representation of a relationship of an electrical conductivity of a contact layer to an optically absorbed Power component of transmitting light in the contact layer. The contact layer may be the transparent oxide conductive layer in FIG 1 be. The electrical conductivity is on the abscissa and the electric power is plotted on the ordinate. The abscissa shows the conductivity in Siemens. The ordinate shows the absorbed electrical power in percent. There are three curves 204 . 206 . 208 shown the relationship between the conductivity 200 and characterize the absorption for various ohmic resistances of the contact layer. The first turn 204 shows the connection at ten ohms. The second turn 206 shows the relationship at 50 ohms and the third curve 208 shows the connection at 100 ohms.

In 2 ist ein Anteil der vom transmittierenden Licht absorbierten Leistung 202 über der Leitfähigkeit für mehrere Schichten mit unterschiedlichem Schichtwiderstand angetragen. Mit steigender Dotierung steigt auch die Leitfähigkeit des transparenten Oxids. Gleichzeit nimmt jedoch auch der Anteil 202 der im TCO absorbierten Leistung zu. In 2 is a fraction of the power absorbed by the transmitted light 202 over the conductivity for several layers with different sheet resistance offered. As the doping increases, so does the conductivity of the transparent oxide. At the same time, however, the share also decreases 202 the power absorbed in the TCO.

3 zeigt eine Darstellung eines Zusammenhangs einer auf der Abszisse aufgetragenen elektrischen Leitfähigkeit 200 einer Kontaktschicht zu einer auf der Ordinate aufgetragenen Dicke der Kontaktschicht. Dabei ist eine Schichtdicke eines transparenten Oxids (TCOs) über der Leitfähigkeit angetragen. Neben der Dotierkonzentration kann auch die Schichtdicke erhöht werden, um die Leitfähigkeit der Schicht zu steigern. Allerdings gilt auch dabei, dass eine dickere Schicht mehr Licht absorbiert, als eine dünnere. 3 shows a representation of a relationship of an applied on the abscissa electrical conductivity 200 a contact layer to a thickness of the contact layer applied on the ordinate. In this case, a layer thickness of a transparent oxide (TCOs) over the conductivity is applied. In addition to the doping concentration, the layer thickness can also be increased in order to increase the conductivity of the layer. However, it is also true that a thicker layer absorbs more light than a thinner one.

Auf der Ordinate ist wie in 2 die in Siemens angetragen. Auf der Ordinate ist die Dicke der Schicht in Nanometern angetragen. Es sind drei Kurven 302, 304, 306 dargestellt, die den Zusammenhang zwischen der Leitfähigkeit und der Dicke für verschiedene ohmsche Widerstände der Kontaktschicht kennzeichnen. Die erste Kurve 204 zeigt den Zusammenhang bei zehn Ohm. Die zweite Kurve 206 zeigt den Zusammenhang bei 50 Ohm und die dritte Kurve 208 zeigt den Zusammenhang bei 100 Ohm. On the ordinate is like in 2 offered in Siemens. On the ordinate the thickness of the layer in nanometers is plotted. There are three curves 302 . 304 . 306 are shown, which characterize the relationship between the conductivity and the thickness for various ohmic resistances of the contact layer. The first turn 204 shows the connection at ten ohms. The second turn 206 shows the relationship at 50 ohms and the third curve 208 shows the connection at 100 ohms.

Damit gibt es bei der Dotierung oder Schichtdickeneinstellung des transparenten Oxids einen Zielkonflikt. Um die ohmschen Verluste zu verringern, kann die Schichtdicke oder die Dotierkonzentration erhöht werden. Beides vergrößert die optischen Verluste. Damit ist ein Kompromiss zwischen den ohmschen Verlusten und den optischen Verlusten notwendig. Thus there is a conflict of objectives in the doping or layer thickness adjustment of the transparent oxide. In order to reduce the ohmic losses, the layer thickness or the doping concentration can be increased. Both increase the optical losses. This requires a compromise between the ohmic losses and the optical losses.

Auf ein flexibles Substrat z. B mit a-Si (amorphem Silikon) können zur besseren Stromleitung Leitungsbahnen aus Aluminium aufgedruckt werden, welche das transparente Oxid kontaktieren. Dadurch kann teures transparentes Oxid gespart werden. Durch die Leitungsbahnen aus Aluminium wird die darunter liegende Fläche total abgeschattet. Bei diesem Modul kann sich eine Abschattung von 10% der Fläche ergeben. Durch den hier vorgestellten Ansatz kann demgegenüber ein deutlich verbesserter Wirkungsgrad erreicht werden. On a flexible substrate z. B with a-Si (amorphous silicone) can be printed for better power line conductor tracks made of aluminum, which contact the transparent oxide. This can save expensive transparent oxide. The aluminum tracks make the underlying surface completely shaded. With this module, a shading of 10% of the area may result. By contrast, a significantly improved efficiency can be achieved by the approach presented here.

4 zeigt eine Darstellung einer Fotovoltaikzelle 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Fotovoltaikzelle 100 weist eine Absorberschicht 102, einen Rückkontakt 104 und eine Kontaktschicht 106 auf. Die Absorberschicht 102 ist dazu ausgebildet, Lichtenergie in elektrische Energie umzuwandeln. Der Rückkontakt 104 ist auf einer Rückseite der Absorberschicht 102 angeordnet ist und kontaktiert die Absorberschicht 102 elektrisch. Die Kontaktschicht 106 ist aus einem lichtdurchlässigen und elektrisch leitenden Material, das auf einer Vorderseite der Absorberschicht 102 angeordnet ist und die Absorberschicht elektrisch kontaktiert. Die Kontaktschicht 106 weist einen ersten Teilbereich 400 sowie einen zweiten Teilbereich 402 auf. Der erste Teilbereich 400 ist in eine erste Teilfläche 400a und eine zweite Teilfläche 400b getrennt. Der zweite Teilbereich 402 ist zwischen der ersten Teilfläche 400a und der zweiten Teilfläche 400b angeordnet. Eine Lichtdurchlässigkeit des Materials in dem ersten Teilbereich 400 ist größer, als die Lichtdurchlässigkeit des Materials in dem zweiten Teilbereich 402. Eine elektrische Leitfähigkeit des Materials in dem zweiten Teilbereich 402 ist größer, als die Leitfähigkeit des Materials in dem ersten Teilbereich 400. 4 shows a representation of a photovoltaic cell 100 according to an embodiment of the present invention. The photovoltaic cell 100 has an absorber layer 102 , a back contact 104 and a contact layer 106 on. The absorber layer 102 is designed to convert light energy into electrical energy. The back contact 104 is on a back side of the absorber layer 102 is arranged and contacts the absorber layer 102 electric. The contact layer 106 is made of a translucent and electrically conductive material on a front side of the absorber layer 102 is arranged and electrically contacted the absorber layer. The contact layer 106 has a first subarea 400 and a second subarea 402 on. The first section 400 is in a first partial area 400a and a second subarea 400b separated. The second part 402 is between the first part surface 400a and the second subarea 400b arranged. A light transmission of the material in the first sub-area 400 is greater than the light transmittance of the material in the second portion 402 , An electrical conductivity of the material in the second portion 402 is greater than the conductivity of the material in the first portion 400 ,

Der hier vorgestellte Ansatz beschreibt eine Solarzelle 100 mit einer selektiv hoch dotierten transparenten leitenden Schicht 106. Der hier vorgestellte Ansatz kann zur Übertragung von Wirkungsgrad steigernden Techniken von Dünnschichtzellen 100 auch auf kristalline Solarzellen angewendet werden. Mit anderen Worten zeigt 4 eine Dünnschichtsolarzelle 100 mit selektiv dotiertem transparentem Kontakt 106. The approach presented here describes a solar cell 100 with a selectively highly doped transparent conductive layer 106 , The approach presented here can be used to transfer efficiency-increasing techniques of thin-film cells 100 also be applied to crystalline solar cells. In other words shows 4 a thin film solar cell 100 with selectively doped transparent contact 106 ,

Beispielsweise können durch eine Modulierung der Dotierkonzertration der Kontaktschicht 106 die Teilfunktionen "Strom verlustarm Leiten" und "Licht verlustarm transmittieren" auf räumlich getrennte Gebiete aufgeteilt werden. Lokal leiten schmale, hoch dotierte Bahnen 402 den Strom verlustarm in der Richtung des Modul-Stromflusses. Dabei erhöht sich die Leitfähigkeit der Schicht 106 in Richtung der hoch dotierten Bahnen 402 so in solcher Höhe, dass die flächige Dotierung signifikant abgesenkt werden kann. Damit verringern sich die optischen Verluste durch Absorption in der transparenten leitenden Schicht 106 deutlich. Es gelangt mehr Licht in den Absorber 102, das in Strom umgewandelt wird. Dadurch steigt der Wirkungsgrad der Zelle 100. For example, by modulating the doping concentration of the contact layer 106 the sub-functions "Low-loss power transmission" and "Low-loss transmission of light" are divided into spatially separated areas. Locally lead narrow, highly-doped tracks 402 the current loss in the direction of the module current flow. This increases the conductivity of the layer 106 in the direction of the highly doped tracks 402 in such a height that the areal doping can be lowered significantly. This reduces the optical losses due to absorption in the transparent conductive layer 106 clear. It gets more light in the absorber 102 which is converted into electricity. This increases the efficiency of the cell 100 ,

5 zeigt eine Darstellung einer Kontaktschicht 106 mit einer Vielzahl von ersten 400 und zweiten Teilbereichen 402 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Kontaktschicht 106 ist in einer Ansicht quer zu einer Haupterstreckungsebene der Kontaktschicht 106 dargestellt. Die Kontaktschicht 106 ist rechteckig dargestellt. Wie in 1 ist die, hier verdeckte Fotovoltaikzelle 100 in mehrere fotoelektrische Elemente 110, 112, 114 unterteilt, die in einer Reihenschaltung angeordnet sind. Die Elemente 110, 112, 114 sind unmittelbar nebeneinander angeordnet. Zwischen den Elementen 110, 112, 114 ist die Kontaktschicht 106 durch Lücken oder Laserscribes 500 unterbrochen. Damit ist die Kontaktschicht 106 zwischen den Elementen 110, 112, 114 elektrisch getrennt. Quer zu den Lücken 500 ist die Kontaktschicht 106 in aufeinander abfolgende erste Teilbereiche 400 und zweite Teilbereiche 402 aufgeteilt. Dabei folgt auf einen ersten Teilbereich 400 ein zweiter Teilbereich 402 und umgekehrt. Die ersten Teilbereiche 400 sind näherungsweise fünfmal so breit, wie die zweiten Teilbereiche 402. Insbesondere sind die ersten Teilbereiche 400 zehnmal so breit, wie die zweiten Teilbereiche 402. Insbesondere sind die ersten Teilbereiche 400 zwanzigmal so breit, wie die zweiten Teilbereiche 402. Damit bilden die zweiten Teilbereiche 402 elektrisch gut leitende Bahnen 402 zwischen den ersten Teilbereichen 400 aus. Bei Lichteinstrahlung auf die Fotovoltaikzelle entsteht ein Stromfluss 502 von den ersten Teilbereichen 400 zu den jeweils nächstliegenden Bahnen 402. Aufgrund der Bahnen 402 weist die Kontaktschicht 106 eine bevorzugte Richtung 504 zum Leiten von elektrischer Energie entlang der Bahnen 402 auf. Entlang der Bahnen 402 ergeben sich minimierte ohmsche Verluste, die durch eine hohe Dotierung erreicht werden kann. Quer zu den Leitungsbahnen 402 weist die Kontaktschicht 106 eine geringe Leitfähigkeit für die elektrische Energie auf, da die ersten Teilbereiche 400 weniger leitfähig sind, als die zweiten Teilbereiche 402. Aufgrund der geringeren Leitfähigkeit der ersten Teilbereiche 400 ergibt sich eine erhöhte Lichtdurchlässigkeit mit minimierten optischen Verlusten, die durch eine flächig niedrige Dotierung erreicht werden können. 5 shows a representation of a contact layer 106 with a variety of first 400 and second subareas 402 according to an embodiment of the present invention. The contact layer 106 is in a view transverse to a main plane of extension of the contact layer 106 shown. The contact layer 106 is shown rectangular. As in 1 is the, here concealed photovoltaic cell 100 into several photoelectric elements 110 . 112 . 114 divided, which are arranged in a series connection. The Elements 110 . 112 . 114 are arranged directly next to each other. Between the elements 110 . 112 . 114 is the contact layer 106 through gaps or laser scribes 500 interrupted. This is the contact layer 106 between the elements 110 . 112 . 114 electrically isolated. Cross to the gaps 500 is the contact layer 106 in successive first sections 400 and second parts 402 divided up. This is followed by a first subarea 400 a second subarea 402 and vice versa. The first sections 400 are approximately five times as wide as the second sections 402 , In particular, the first subareas 400 ten times as wide as the second sections 402 , In particular, the first subareas 400 Twenty times as wide as the second sections 402 , This forms the second subareas 402 electrically good conductive tracks 402 between the first sections 400 out. When light is irradiated onto the photovoltaic cell, a current flow is created 502 from the first sections 400 to the nearest railways 402 , Because of the railways 402 has the contact layer 106 a preferred direction 504 for conducting electrical energy along the tracks 402 on. Along the tracks 402 result in minimized ohmic losses, which can be achieved by a high doping. Cross to the cable ways 402 has the contact layer 106 a low conductivity for the electrical energy, as the first subregions 400 are less conductive than the second partitions 402 , Due to the lower conductivity of the first subregions 400 results in an increased light transmission with minimized optical losses, which can be achieved by a flat low doping.

Eine mögliche geometrische Ausführung der hoch dotierten Bahnen zur Stromleitung in einem Dünnschichtmodul 100 ist in 5 dargestellt. Gezeigt ist ein Ausführungsbeispiel zur geometrischen Anordnung der hoch dotierten Bahnen 402 im transparenten Kontakt 400 in einer Aufsicht auf ein Dünnschichtmodul 100. A possible geometric design of the highly doped tracks for power line in a thin film module 100 is in 5 shown. Shown is an embodiment of the geometric arrangement of the highly doped webs 402 in transparent contact 400 in a plan view of a thin-film module 100 ,

Um die ersten Teilbereiche 400 und die zweiten Teilbereiche 402 auszubilden, können mehrere Ansätze einzeln oder in beliebiger Kombination umgesetzt werden. Dabei können drei Faktoren zwischen den ersten Teilbereichen 400 und den zweiten Teilbereichen 402 variiert werden. Als erster Faktor kann eine Geometrie der hoch bzw. niedrig dotierten Bereiche variiert werden. Als zweiter Faktor kann die Dotierkonzentration der Teilbereiche 400, 402 variiert werden. Als Drittes kann eine Schichtdicke der Teilbereiche 400, 402 variiert werden. To the first sections 400 and the second parts 402 form several approaches can be implemented individually or in any combination. There are three factors between the first sections 400 and the second subareas 402 be varied. As a first factor, a geometry of the high or low doped regions can be varied. The second factor is the doping concentration of the subregions 400 . 402 be varied. Third, a layer thickness of the subregions 400 . 402 be varied.

Vorzugsweise werden die Parameter so gewählt, dass global der ohmsche Widerstand in der Vorzugsrichtung 504 des globalen Stromflusses durch das Modul 106 sinkt und gleichzeitig die optischen Verluste über die Gesamtfläche des Moduls 106 minimal sind. Dies ermöglicht eine Hocheffizienzzelle, deren Wirkungsgrad bei Verwendung einer homogenen Schicht nicht möglich wäre. Preferably, the parameters are chosen such that globally the ohmic resistance in the preferred direction 504 the global current flow through the module 106 decreases and at the same time the optical losses over the total area of the module 106 are minimal. This allows a high efficiency cell, the efficiency of which would not be possible when using a homogeneous layer.

Alternativ kann der Gewinn durch Verringerung der ohmschen und optischen Verluste durch selektive Dotierung dazu genutzt werden, eine geringere Schichtdicke aufzubringen und trotzdem global die gleichen elektrischen und optischen Eigenschaften wie bei einer homogenen Schicht zu erreichen. Dies führt zu geringeren Materialkosten und durch einen schnelleren Beschichtungsvorgang zu geringeren Taktzeiten, was sich wiederum in geringere Produktionskosten und eine höhere Beschichtungskapazität übersetzten lässt. Alternatively, by reducing the ohmic and optical losses through selective doping, the gain can be used to apply a smaller layer thickness while still achieving globally the same electrical and optical properties as a homogeneous layer. This leads to lower material costs and a faster coating process to lower cycle times, which in turn translates into lower production costs and a higher coating capacity.

6 zeigt eine Darstellung eines Kurzschlusses innerhalb eines ersten Teilbereichs 400 zwischen zwei zweiten Teilbereichen 402 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. In 6 ist ein Ausschnitt der Kontaktschicht 106 aus 5 dargestellt. Die zweiten Teilbereiche 402 sind als geradlinige Bahnen 402 mit hoher Leitfähigkeit und verringerter Lichtdurchlässigkeit ausgebildet. An die Bahnen 402 grenzen beidseitig erste Teilbereiche 400 an. Die ersten Teilbereiche 400 sind als lang gestreckte Streifen 400 zwischen den Bahnen 402 ausgebildet. Die Streifen 400 weisen eine hohe Lichtdurchlässigkeit und eine verringerte Leitfähigkeit auf. Die Streifen 400 sind elektrisch mit den Bahnen 402 verbunden. Durch die Strukturierung der Kontaktschicht 106 in die ersten Teilbereiche 400 und die zweiten Teilbereiche 402 weist die Kontaktschicht insgesamt eine anisotrope Leitfähigkeit auf. In Richtung 602 der zweiten Teilbereiche 402 weist die Kontaktschicht 106 eine hohe globale Leitfähigkeit auf. Quer zu der Richtung 602 der zweiten Teilbereiche 402 weist die Kontaktschicht 106 eine geringe globale Leitfähigkeit auf. Wenn Licht durch die Kontaktschicht 106 fällt, wird in der darunterliegenden Absorberschicht der Fotovoltaikzelle 100 elektrische Energie frei. Die elektrische Energie fließt in den ersten Teilbereichen 400 aufgrund eines vorhandenen Spannungsgefälles als Stromfluss 502 die kürzeste Strecke zu einem Leiter, den zweiten Teilbereichen 402. Hier weist einer der ersten Teilbereiche 400 einen Shunt 600 auf, an dem die Kontaktschicht 106 unmittelbar elektrisch mit dem unter der Absorberschicht angeordneten Rückkontakt verbunden ist. Der Shunt 600 ist eine Fehlerstelle. An dem Shunt 600 entsteht im Betrieb der Kurzschluss. Da der Rückkontakt ein niedrigeres Spannungspotenzial aufweist, als die Kontaktschicht 106, besteht zwischen dem Rückkontakt und der Kontaktschicht ein größeres Spannungsgefälle, als zwischen dem ersten Teilbereich 400 und dem zweiten Teilbereich 402. Dadurch resultiert rund um den Shunt 600 ein Stromfluss 604 zum Shunt 600. Da der erste Teilbereich 400 jedoch zugunsten der erhöhten Lichtdurchlässigkeit eine geringere Leitfähigkeit aufweist, ist der Effekt des Kurzschlusses lokal eng begrenzt und betrifft im hier dargestellten Beispiel die zweiten Teilbereiche 402 als Leiterbahnen nicht. Somit kann die Fotovoltaikzelle 100 trotz des Shunts 600 mit einer hohen Effizienz betrieben werden. 6 shows a representation of a short circuit within a first portion 400 between two second subregions 402 according to an embodiment of the present invention. In 6 is a section of the contact layer 106 out 5 shown. The second sections 402 are as linear tracks 402 formed with high conductivity and reduced light transmission. To the tracks 402 border on both sides first sections 400 at. The first sections 400 are as elongated strips 400 between the tracks 402 educated. The Stripes 400 have high light transmission and reduced conductivity. The Stripes 400 are electric with the tracks 402 connected. By structuring the contact layer 106 into the first subareas 400 and the second parts 402 the contact layer has an anisotropic conductivity overall. In the direction 602 the second subareas 402 has the contact layer 106 high global conductivity. Cross to the direction 602 the second subareas 402 has the contact layer 106 low global conductivity. When light passes through the contact layer 106 falls, is in the underlying absorber layer of the photovoltaic cell 100 electrical energy free. The electrical energy flows in the first sections 400 due to an existing voltage gradient as current flow 502 the shortest route to a ladder, the second sections 402 , Here is one of the first sections 400 a shunt 600 on, on which the contact layer 106 directly electrically connected to the arranged under the absorber layer back contact connected is. The shunt 600 is a mistake. At the shunt 600 During operation, the short circuit occurs. Since the back contact has a lower voltage potential than the contact layer 106 , There is a greater voltage gradient between the back contact and the contact layer, as between the first portion 400 and the second subarea 402 , This results around the shunt 600 a current flow 604 to the shunt 600 , As the first subarea 400 However, in favor of the increased light transmission has a lower conductivity, the effect of the short circuit is locally limited and affects in the example shown here, the second sections 402 not as tracks. Thus, the photovoltaic cell 100 despite the shunt 600 be operated with a high efficiency.

In 6 ist eine Auswirkung einer global anisotropen Leitfähigkeit auf die Verlustströme zu Kurzschlüssen durch Shunts 600 dargestellt. Ein zusätzlicher Nutzen selektiv hoch dotierter Bahnen 402 stellt die dadurch erzeugte anisotrope globale Leitfähigkeit über die Zelle 100 und das gesamte Modul 100 dar. In der gewünschten Stromflussrichtung 602 ist die gemittelte globale Leitfähigkeit durch die hoch dotierten Bahnen 402 sehr hoch. Quer dazu ist sie beim Fluss durch das niedrig dotierte Gebiet 400 deutlich schwächer. Dies wirkt sich bei entsprechendem Design positiv auf den Einfluss von durch Shunts 600 verursachte Kurzschlüsse aus. Liegt solch ein z. B. durch die Laserstrukturierung erzeugter Kurzschluss zwischen zwei hoch dotierten Leitungsbahnen 402, fließt durch den höheren Widerstand im niedrig dotierten Material 400 weniger Strom zum Shunt 600, als bei einem gleichmäßig dotierten Leiter mit isotroper Leitfähigkeit. Über das gesamte Modul 100 gemittelt entsteht dadurch ein geringerer Verlust durch Shunts 600. Das Modul 100 ist dadurch robuster gegen Shunt-verursachende Schwankungen der Produktionsqualität. In 6 is an effect of global anisotropic conductivity on the leakage currents to shunts 600 shown. An added benefit of selectively highly doped webs 402 provides the anisotropic global conductivity generated thereby across the cell 100 and the entire module 100 dar. In the desired current flow direction 602 is the average global conductivity through the highly doped tracks 402 very high. In addition, it is at the river through the low-doped area 400 much weaker. This has a positive effect on the influence of shunts 600 caused short circuits. Is such a z. B. generated by the laser structuring short circuit between two highly doped pathways 402 , flows through the higher resistance in the low-doped material 400 less power to the shunt 600 than with a uniformly doped conductor with isotropic conductivity. Over the entire module 100 averaged, this results in less loss through shunts 600 , The module 100 This makes it more robust against shunt-causing fluctuations in production quality.

7 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 700 zum Herstellen einer Fotovoltaikzelle gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Durch das hier vorgestellte Verfahren 700 wird eine Fotovoltaikzelle hergestellt, wie sie beispielsweise anhand von 4 beschrieben ist. Das Verfahren 700 weist einen Schritt 702 des Bereitstellens eines Aufbaus aus einer Absorberschicht, einem Rückkontakt und einer Kontaktschicht und einen Schritt 704 des Ausbildens eines ersten Teilbereichs und eines zweiten Teilbereich in der Kontaktschicht auf. Im Schritt 704 des Ausbildens wird ein Material der Kontaktschicht in dem ersten Teilbereich mit einer größeren Lichtdurchlässigkeit ausgebildet, als in dem zweiten Teilbereich und das Material in dem zweiten Teilbereich wird mit einer größeren elektrischen Leitfähigkeit ausgebildet, als in dem ersten Teilbereich. Der Schritt 704 des Ausbildens kann während oder nach dem Schritt 702 des Bereitstellens ausgeführt werden. 7 shows a flowchart of a method 700 for producing a photovoltaic cell according to an embodiment of the present invention. Through the procedure presented here 700 a photovoltaic cell is produced, as for example with reference to 4 is described. The procedure 700 has a step 702 providing a structure of an absorber layer, a back contact and a contact layer, and a step 704 forming a first portion and a second portion in the contact layer. In step 704 of forming, a material of the contact layer is formed in the first portion having a larger light transmittance than in the second portion, and the material in the second portion is formed with a larger electrical conductivity than in the first portion. The step 704 training may occur during or after the step 702 of providing.

Zur Herstellung sehr dünner hoch dotierter Leitungsbahnen eignet sich beispielsweise ein Laserdotieren, das vergleichbar dem Dotieren selektiver Emitter bei kristallinen Solarzellen ist. Ein Precursor kann z. B. eine aufgebrachte Flüssigkeit sein. Auch andere energiereiche Strahlen können dazu verwendet werden. Weiterhin können die hoch dotierten zweiten Teilbereiche durch ein Ionenstrahlimplantieren der Dotierstoffe hergestellt werden. For example, laser doping that is comparable to the doping of selective emitters in crystalline solar cells is suitable for producing very thin highly doped conductive paths. A precursor may, for. B. be an applied liquid. Other high-energy rays can be used for this purpose. Furthermore, the highly doped second partial regions can be produced by ion beam implantation of the dopants.

Der zweite Teilbereich als hoch dotierte Leitungsbahnen kann kostengünstig in einer flächig niedrig dotierten Schicht hergestellt. Alternativ kann auch eine Dicke des transparenten Kontakts moduliert werden. Daraus können verdickte Leitungsbahnen auf dünnen Flächen resultieren, um den gleichen Effekt von erhöhter Leitfähigkeit in den zweiten Teilbereichen zu erhalten. Dies kann z. B. durch eine Ablation einer dickeren Schicht durch energiereiche Strahlung oder Maskenätzen erfolgen, wobei dickere Leitungsbahnen stehen gelassen werden. The second subregion as highly doped conductor paths can be produced cost-effectively in a flatly doped layer. Alternatively, a thickness of the transparent contact may also be modulated. This can result in thickened conductive paths on thin surfaces to obtain the same effect of increased conductivity in the second regions. This can be z. B. by ablation of a thicker layer by high-energy radiation or mask etching, with thicker paths are left standing.

Der hier vorgestellte Ansatz kann vielfältig angewendet werden. Prinzipiell kann dieses, den Wirkungsgrad steigernde Zelldesign, auf alle Technologien von Dünnschicht-Solarzellen angewendet werden, bei welchen Licht durch eine transparente Kontaktschicht fällt, deren Leitfähigkeit mit der Dicke oder mit der Dotierkonzentration skaliert. Das trifft auf alle bekannten Technologien zu. The approach presented here can be applied in many ways. In principle, this efficiency-enhancing cell design can be applied to all technologies of thin-film solar cells in which light passes through a transparent contact layer whose conductivity scales with the thickness or with the doping concentration. This applies to all known technologies.

Eine Fertigungsqualität der ersten und zweiten Teilbereiche kann durch optische Messungen der lokalen Dotierkonzentration schnell erkannt werden. Der hier vorgestellte Ansatz stellt eine fast universell anwendbare Methode zur Steigerung der Effizienz von Dünnschicht-Solarzellen-Technologien dar. Weiterhin weist der hier vorgestellte Ansatz ein Potenzial zur kostengünstigen Herstellung der Solarzellen auf. A manufacturing quality of the first and second partial regions can be quickly recognized by optical measurements of the local doping concentration. The approach presented here represents an almost universally applicable method for increasing the efficiency of thin-film solar cell technologies. Furthermore, the approach presented here has a potential for cost-effective production of the solar cells.

Ebenso könnten die selektiven Leiterbahnen Bestandteil von waferbasierten kristallinen Silizium-Hocheffizienzzellen sein. Likewise, the selective tracks could be part of wafer-based crystalline silicon high efficiency cells.

8 zeigt eine Draufsicht auf eine Kontaktschicht zweier fotoelektrischer Elemente 110, 112, mit einer Mehrzahl von ersten 400 und zweiten Teilbereichen 402 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Kontaktschicht entspricht der in 5 gezeigten Kontaktschicht, weist jedoch zusätzliche zweite Teilbereiche 802 auf, die als zusätzliche Bahnen zwischen den bereits anhand von 5 beschriebenen Bahnen der zweiten Teilbereiche 402 angeordnet sind. Die zusätzlichen zweiten Teilbereiche 802 können, abgesehen von ihrer Anordnung, wie die zweiten Teilbereiche 402 ausgeführt sein. Die zusätzlichen zweiten Teilbereiche 802 und die zweiten Teilbereiche 402 können somit in ihrer elektrischen Leitfähigkeit und Lichtdurchlässigkeit einander entsprechen. 8th shows a plan view of a contact layer of two photoelectric elements 110 . 112 , with a plurality of first 400 and second subareas 402 according to an embodiment of the present invention. The contact layer corresponds to in 5 shown contact layer, however, has additional second portions 802 on that as additional tracks between those already based on 5 described tracks of the second sections 402 are arranged. The additional second sections 802 can, apart from their arrangement, like the second sections 402 be executed. The additional second sections 802 and the second parts 402 can thus correspond to each other in their electrical conductivity and translucency.

Die zweiten Teilbereiche 802 erstrecken sich rechtwinklig zu den Lücken 500 quer über die Elemente 110, 112. Die zusätzlichen zweiten Teilbereiche 802 erstrecken sich ausgehend von einer Lücke 500 entgegen der Stromrichtung 504 in die ersten Teilbereiche 400 hinein, ohne in Kontakt mit den benachbarten zweiten Teilbereichen 402 oder der gegenüberliegenden Lücke 500 zu kommen. In der in 8 gezeigten Darstellung sind die zusätzlichen zweiten Teilbereiche 802 an einem Ende in Kontakt mit den sich jeweils rechts befindlichen Lücken 500 der Elemente 110, 112, an dem gegenüberliegenden Ende jedoch beabstandet zu den sich jeweils links befindlichen Lücken 500 der Elemente 110, 112. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel sind die zusätzlichen zweiten Teilbereiche 802 als geradelinige Bahnen ausgeführt, die sich beispielsweise zumindest über die Hälfte des Abstands zwischen zwei benachbarten Lücken 500 erstrecken. Die Bahnen der zusätzlichen zweiten Teilbereiche 802 können sich dabei parallel zu den Bahnen der zweiten Teilbereiche 402 erstrecken. The second sections 802 extend at right angles to the gaps 500 across the elements 110 . 112 , The additional second sections 802 extend from a gap 500 against the current direction 504 into the first subareas 400 into, without in contact with the adjacent second sections 402 or the opposite gap 500 get. In the in 8th The illustration shown are the additional second sections 802 at one end in contact with the gaps on the right 500 of the elements 110 . 112 but spaced at the opposite end to the left-hand gaps, respectively 500 of the elements 110 . 112 , According to this embodiment, the additional second portions are 802 designed as straight webs, for example, at least over half the distance between two adjacent gaps 500 extend. The tracks of the additional second sections 802 can be parallel to the paths of the second sections 402 extend.

Zwischen zwei benachbarten zweiten Teilbereichen 402 können auch mehrere zusätzliche zweite Teilbereiche 802 angeordnet sein. Between two adjacent second subareas 402 can also have several additional second sections 802 be arranged.

9 zeigt eine Draufsicht auf eine Kontaktschicht zweier fotoelektrischer Elemente 110, 112 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Kontaktschicht 106 entspricht der in 8 gezeigten Kontaktschicht mit dem Unterschied der Ausformung der zusätzlichen zweiten Teilbereiche 802. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel weisen die zusätzlichen zweiten Teilbereiche 802 jeweils eine Mehrzahl von Verzweigungen auf. Beispielsweise können beidseitig von den in 8 gezeigten geradlinigen Bahnen der zusätzlichen zweiten Teilbereiche 802 eine Mehrzahl von schräg in Richtung der in 8 genannten gegenüberliegenden Lücke 500 zeigende Fortsätze abzweigen. Die zusätzlichen zweiten Teilbereiche 802 können somit jeweils als Fischgrätmuster ausgeformt sein. 9 shows a plan view of a contact layer of two photoelectric elements 110 . 112 according to another embodiment of the present invention. The contact layer 106 corresponds to the in 8th shown contact layer with the difference of the formation of the additional second portions 802 , According to this embodiment, the additional second portions 802 each have a plurality of branches. For example, on both sides of the in 8th shown straight lines of the additional second sections 802 a plurality of obliquely toward the in 8th said opposite gap 500 Branch off pointing extensions. The additional second sections 802 Thus, each may be formed as herringbone pattern.

10 zeigt eine Darstellung einer Fotovoltaikzelle 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Fotovoltaikzelle 100 entspricht der in 4 gezeigten Fotovoltaikzelle 100, mit dem Unterschied, dass der zweite Teilbereich 402 als eine eingebettete Bahn in den ersten Teilbereich 400 eingebettet ist. Der erste Teilbereich weist eine Vertiefung auf, die mit den zweiten Teilbereich 402 ausbildenden Material ausgefüllt ist. Die Vertiefung reicht gemäß diesem Ausführungsbeispiel nicht bis zu der Absorberschicht 102, sodass sich zwischen dem zweiten Teilbereich 402 und der Absorberschicht 102 Material des ersten Teilbereichs 400 befindet. 10 shows a representation of a photovoltaic cell 100 according to an embodiment of the present invention. The photovoltaic cell 100 corresponds to the in 4 shown photovoltaic cell 100 , with the difference that the second subarea 402 as an embedded web in the first subarea 400 is embedded. The first subregion has a depression which coincides with the second subregion 402 training material is filled. The recess does not extend to the absorber layer according to this embodiment 102 so that is between the second subarea 402 and the absorber layer 102 Material of the first section 400 located.

Die beschriebenen und in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele sind nur beispielhaft gewählt. Unterschiedliche Ausführungsbeispiele können vollständig oder in Bezug auf einzelne Merkmale miteinander kombiniert werden. Auch kann ein Ausführungsbeispiel durch Merkmale eines weiteren Ausführungsbeispiels ergänzt werden. Ferner können erfindungsgemäße Verfahrensschritte wiederholt sowie in einer anderen als in der beschriebenen Reihenfolge ausgeführt werden. The embodiments described and shown in the figures are chosen only by way of example. Different embodiments may be combined together or in relation to individual features. Also, an embodiment can be supplemented by features of another embodiment. Furthermore, method steps according to the invention can be repeated as well as carried out in a sequence other than that described.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • US 2011/0180122 A1 [0003] US 2011/0180122 A1 [0003]

Claims (10)

Fotovoltaikzelle (100) mit folgenden Merkmalen: einer Absorberschicht (102) zum Umwandeln von Lichtenergie in elektrische Energie; insbesondere einem Rückkontakt (104), der auf einer Rückseite der Absorberschicht (102) angeordnet ist und die Absorberschicht (102) elektrisch kontaktiert; und einer Kontaktschicht (106) aus einem lichtdurchlässigen und elektrisch leitenden Material, das auf einer Vorderseite der Absorberschicht (102) angeordnet ist und die Absorberschicht (102) elektrisch kontaktiert, wobei die Kontaktschicht (106) einen ersten lichtdurchlässigen Teilbereich (400) sowie einen zweiten lichtdurchlässigen Teilbereich (402; 802) aufweist, wobei eine Lichtdurchlässigkeit des Materials in dem ersten Teilbereich (400) größer ist, als die Lichtdurchlässigkeit des Materials in dem zweiten Teilbereich (402; 802) und eine elektrische Leitfähigkeit des Materials in dem zweiten Teilbereich (402) größer ist, als die Leitfähigkeit des Materials in dem ersten Teilbereich (400). Photovoltaic cell ( 100 ) having the following features: an absorber layer ( 102 ) for converting light energy into electrical energy; especially a back contact ( 104 ), which on a rear side of the absorber layer ( 102 ) and the absorber layer ( 102 ) contacted electrically; and a contact layer ( 106 ) made of a transparent and electrically conductive material, which on a front side of the absorber layer ( 102 ) and the absorber layer ( 102 ), whereby the contact layer ( 106 ) a first translucent subregion ( 400 ) and a second translucent subregion ( 402 ; 802 ), wherein a light transmission of the material in the first subregion ( 400 ) is greater than the light transmittance of the material in the second subregion ( 402 ; 802 ) and an electrical conductivity of the material in the second subregion ( 402 ) is greater than the conductivity of the material in the first subregion ( 400 ). Fotovoltaikzelle (100) gemäß Anspruch 1, bei der das Material der Kontaktschicht (106) in dem ersten Teilbereich (400) sowie dem zweiten Teilbereich (402; 802) ein lichtdurchlässiges, elektrisch isolierendes oder eine geringe Leitfähigkeit aufweisendes Basismaterial umfasst, das zum Erreichen der Leitfähigkeit mit einem Dotierstoff dotiert ist. Photovoltaic cell ( 100 ) according to claim 1, wherein the material of the contact layer ( 106 ) in the first subarea ( 400 ) and the second subarea ( 402 ; 802 ) comprises a transparent, electrically insulating or low conductivity base material doped with a dopant to achieve conductivity. Fotovoltaikzelle (100) gemäß Anspruch 2, bei der das Material der Kontaktschicht (106) im zweiten Teilbereich (402; 802) eine höhere Konzentration des Dotierstoffs aufweist, als im ersten Teilbereich (400). Photovoltaic cell ( 100 ) according to claim 2, wherein the material of the contact layer ( 106 ) in the second subarea ( 402 ; 802 ) has a higher concentration of the dopant than in the first subregion ( 400 ). Fotovoltaikzelle (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, bei der die Kontaktschicht (106) in dem ersten Teilbereich (400) eine geringere Dicke aufweist, als in dem zweiten Teilbereich (402; 802). Photovoltaic cell ( 100 ) according to one of the preceding claims, in which the contact layer ( 106 ) in the first subarea ( 400 ) has a smaller thickness than in the second subregion ( 402 ; 802 ). Fotovoltaikzelle (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, bei der der erste Teilbereich (400) eine größere Fläche aufweist, als der zweite Teilbereich (402; 802). Photovoltaic cell ( 100 ) according to one of the preceding claims, in which the first subregion ( 400 ) has a larger area than the second area ( 402 ; 802 ). Fotovoltaikzelle (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, bei der der erste Teilbereich (400) in zumindest zwei Teilflächen unterteilt ist, wobei der zweite Teilbereich (402; 802) zwischen den Teilflächen angeordnet ist. Photovoltaic cell ( 100 ) according to one of the preceding claims, in which the first subregion ( 400 ) is subdivided into at least two subareas, wherein the second subarea ( 402 ; 802 ) is arranged between the partial surfaces. Fotovoltaikzelle (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, bei der die Kontaktschicht (106) eine Mehrzahl von ersten Teilbereichen (400) und eine Mehrzahl von zweiten Teilbereichen (402; 802) aufweist, wobei die ersten Teilbereiche (400) und die zweiten Teilbereiche (402; 802) abwechselnd nebeneinander angeordnet sind. Photovoltaic cell ( 100 ) according to one of the preceding claims, in which the contact layer ( 106 ) a plurality of first subregions ( 400 ) and a plurality of second subregions ( 402 ; 802 ), the first subregions ( 400 ) and the second subareas ( 402 ; 802 ) are arranged alternately next to each other. Verfahren (700) zum Herstellen einer Fotovoltaikzelle (100) mit einem Aufbau aus – einer Absorberschicht (102) zum Umwandeln von Lichtenergie in elektrische Energie, – insbesondere einem Rückkontakt (104), der auf einer Rückseite der Absorberschicht (102) angeordnet ist und die Absorberschicht (102) elektrisch kontaktiert und – einer Kontaktschicht (106), die auf einer Vorderseite der Absorberschicht (102) angeordnet ist und die Absorberschicht (102) elektrisch kontaktiert, wobei das Verfahren (700) den folgenden Schritt aufweist: Ausbilden (704) eines ersten lichtdurchlässigen Teilbereichs (400) und eines zweiten lichtdurchlässigen Teilbereichs (402; 802) in der Kontaktschicht (106), wobei ein Material der Kontaktschicht (106) in dem ersten Teilbereich (400) mit einer größeren Lichtdurchlässigkeit ausgebildet wird, als in dem zweiten Teilbereich (402; 802) und das Material in dem zweiten Teilbereich (402; 802) mit einer größeren elektrischen Leitfähigkeit ausgebildet wird, als in dem ersten Teilbereich (400). Procedure ( 700 ) for producing a photovoltaic cell ( 100 ) with a structure consisting of - an absorber layer ( 102 ) for converting light energy into electrical energy, in particular a back contact ( 104 ), which on a rear side of the absorber layer ( 102 ) and the absorber layer ( 102 ) and - a contact layer ( 106 ) located on a front side of the absorber layer ( 102 ) and the absorber layer ( 102 ), wherein the method ( 700 ) comprises the following step: 704 ) of a first translucent subregion ( 400 ) and a second translucent subregion ( 402 ; 802 ) in the contact layer ( 106 ), wherein a material of the contact layer ( 106 ) in the first subarea ( 400 ) is formed with a greater light transmittance than in the second subregion ( 402 ; 802 ) and the material in the second subregion ( 402 ; 802 ) is formed with a greater electrical conductivity than in the first subregion ( 400 ). Verfahren (700) gemäß Anspruch 8, bei dem im Schritt (704) des Ausbildens das Material der Kontaktschicht (106) mit einem Dotierstoff dotiert wird, um die elektrische Leitfähigkeit auszubilden. Procedure ( 700 ) according to claim 8, wherein in step ( 704 ) of forming the material of the contact layer ( 106 ) is doped with a dopant to form the electrical conductivity. Verfahren (700) gemäß einem der Ansprüche 8 oder 9, bei dem im Schritt (704) des Ausbildens das Material der Kontaktschicht (106) im ersten Teilbereich (400) auf eine geringere Dicke ausgebildet wird, als in dem zweiten Teilbereich (402; 802). Procedure ( 700 ) according to one of claims 8 or 9, wherein in the step ( 704 ) of forming the material of the contact layer ( 106 ) in the first subarea ( 400 ) is formed to a smaller thickness than in the second portion ( 402 ; 802 ).
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