DE102016221655A1 - Passivierte Kontakte für photovoltaische Zellen - Google Patents
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Abstract
Description
- TECHNISCHES GEBIET
- Die vorliegende Offenbarung betrifft allgemein photovoltaische Zellen und insbesondere Verfahren zum Herstellen photovoltaischer Zellen.
- HINTERGRUND
- Photovoltaische Zellen (PV-Zellen) sind üblicherweise photovoltaische Vorrichtungen, die Sonnenlicht direkt in Elektrizität umwandeln. PV-Zellen weisen üblicherweise einen Halbleiter (z. B. Silicium) auf, der Lichteinstrahlung (z. B. Sonnenlicht) auf eine Weise absorbiert, durch die freie Elektronen erzeugt werden, die wiederum veranlasst werden, in der Gegenwart eines eingebauten Feldes (built-in field) zu fließen, um eine Gleichstromleistung zu erzeugen. Die von mehreren PV-Zellen erzeugte Gleichstromleistung kann in einem auf der Zelle angeordneten Gitter gesammelt werden. Strom von mehreren PV-Zellen wird dann durch Reihen- und Parallelkombinationen zu höheren Strömen und Spannungen kombiniert. Die derart gesammelte Gleichstromleistung kann anschließend über Leitungen geschickt werden, häufig viele Dutzend oder sogar Hunderte von Leitungen.
- Bei einer Art von PV-Zelle, die aktuell entwickelt wird, handelt es sich um eine PERC-PV-Zelle (passivated emitter and rear contact (PERC) PV cell). Der Wirkungsgrad von PERC-Zellen ist begrenzt, zum Teil aufgrund einer Rekombination an den Metallkontakten auf der Rückseite der Zelle. Durch die Abwägung zwischen Passivierungsbereich (höhere offen Klemmspannung, Voc) und Stromleitungsfläche (höherer Füllfaktor, FF) werden ebenfalls Grenzen auferlegt. Benötigt wird ein Verfahren zum Realisieren passivierter Kontakte in PV-Zellen, das wirtschaftlich und leicht zu realisieren ist.
- KURZDARSTELLUNG
- Bei einer Ausführungsform umfasst ein Verfahren zum Herstellen eines passivierten Kontakts für eine photovoltaische Zelle ein Aufbringen einer Tunneloxidschicht auf eine erste Seite eines Substrats. Eine amorphe Siliciumschicht wird dann auf die Tunneloxidschicht aufgebracht. Eine Aluminiumschicht wird mittels Siebdruck auf die amorphe Siliciumschicht aufgebracht. Die Aluminiumschicht ist so ausgelegt, dass sie unter anderem als ein Kristallisationskatalysator für die amorphe Siliciumschicht dient. Die amorphe Siliciumschicht und die Aluminiumschicht werden dann auf eine Kristallisationstemperatur erwärmt, die so gewählt ist, dass das amorphe Silicium kristallisiert und die Aluminiumschicht gesintert wird.
- Bei einer anderen Ausführungsform umfasst ein Verfahren zum Herstellen eines passivierten ganzflächigen Rückseitenkontakts für eine photovoltaische Zelle ein Aufbringen einer Tunneloxidschicht auf eine Rückseite eines Substrats und ein Aufbringen einer dotierten amorphen Siliciumschicht auf die Tunneloxidschicht. Eine Aluminiumschicht wird dann mittels Siebdruck auf die amorphe Siliciumschicht ganzflächig aufgebracht, um einen ganzflächigen Rückseitenkontakt auszubilden und um als ein Kristallisationskatalysator für die amorphe Siliciumschicht zu dienen. Die amorphe Siliciumschicht und die Aluminiumschicht werden dann auf eine Kristallisationstemperatur erwärmt, die so gewählt ist, dass das amorphe Silicium kristallisiert und die Aluminiumschicht gesintert wird, um einen ganzflächigen Rückseitenkontakt zu bilden.
- Bei noch einer anderen Ausführungsform umfasst ein Verfahren zum Herstellen eines passivierten teilflächigen Rückseitenkontakts für eine photovoltaische Zelle ein Aufbringen einer Tunneloxidschicht auf eine Rückseite eines Substrats und ein Aufbringen einer dotierten amorphen Siliciumschicht auf die Tunneloxidschicht. Eine Aluminiumschicht wird dann mittels Siebdruck auf die amorphe Siliciumschicht teilflächig aufgebracht, um einen teilflächigen Rückseitenkontakt auszubilden und um als ein Kristallisationskatalysator für die amorphe Siliciumschicht zu dienen. Die amorphe Siliciumschicht und die Aluminiumschicht werden dann auf eine Kristallisationstemperatur erwärmt, die dafür eingerichtet ist zu bewirken, dass das amorphe Silicium kristallisiert und die Aluminiumschicht gesintert wird, um einen teilflächigen Rückseitenkontakt zu bilden.
- Bei einer anderen Ausführungsform umfasst ein Verfahren zum Herstellen passivierter Vorderseiten- und Rückseitenkontakte für eine photovoltaische Zelle ein Aufbringen einer Tunneloxidschicht auf eine Rückseite eines Substrats und ein Aufbringen einer dotierten amorphen Siliciumschicht auf die Tunneloxidschicht. Eine Aluminiumschicht wird mittels Siebdruck auf die amorphe Siliciumschicht auf der Rückseite aufgebracht, und ein Aluminium-Silber-Gemisch wird mittels Siebdruck auf die Vorderseite aufgebracht. Die amorphe Siliciumschicht und die Aluminiumschicht werden dann auf eine Kristallisationstemperatur erwärmt, die dafür eingerichtet ist zu bewirken, dass das amorphe Silicium kristallisiert und die Aluminiumschicht sowohl auf der Vorderseite als auch auf der Rückseite gesintert wird.
- ZEICHNUNGEN
-
1 ist ein Ablaufplan der Schritte, die angewendet werden, um einen passivierten Kontakt auf einer Seite einer photovoltaischen Zelle herzustellen. -
2 ist eine schematische Veranschaulichung einer ersten Ausführungsform einer PERC-PV-Zelle mit einem ganzflächigen passivierten Rückseitenkontakt gemäß der vorliegenden Offenbarung. -
3 ist ein Ablaufplan eines Prozesses zum Herstellen der PV-Zelle aus2 . -
4 ist eine schematische Veranschaulichung einer zweiten Ausführungsform einer PERC-PV-Zelle mit einem ganzflächigen passivierten Rückseitenkontakt gemäß der vorliegenden Offenbarung. -
5 ist ein Ablaufplan eines Prozesses zum Herstellen der PV-Zelle aus4 . -
6 ist eine schematische Veranschaulichung einer dritten Ausführungsform einer bifacialen PERC-PV-Zelle mit einem teilflächigen passivierten Rückseitenkontakt gemäß der vorliegenden Offenbarung. -
7 ist ein Ablaufplan eines Prozesses zum Herstellen der PV-Zelle aus6 . -
8 ist eine schematische Veranschaulichung einer vierten Ausführungsform einer PV-Zelle mit passivierten Vorderseiten- und Rückseitenkontakten. -
9 ist ein Ablaufplan eines Prozesses zum Herstellen der PV-Zelle aus8 . - BESCHREIBUNG
- Um ein Verständnis der Grundgedanken der Offenbarung zu fördern, wird nun auf die Ausführungsformen Bezug genommen, die in den Zeichnungen veranschaulicht und in der folgenden schriftlichen Beschreibung beschrieben sind. Es versteht sich, dass dadurch keine Einschränkung des Schutzbereichs der Offenbarung beabsichtigt ist. Es versteht sich ferner, dass in die vorliegende Offenbarung alle Änderungen und Modifikationen der veranschaulichten Ausführungsformen einbezogen sind, und dass sie ferner Anwendungen der Grundgedanken der Offenbarung enthält, wie sie normalerweise einem Fachmann einfallen würden, den diese Offenbarung betrifft.
- Mit Bezug auf
1 : Die Offenbarung richtet sich auf Verfahren zum Ausbilden passivierter Kontakte für photovoltaische Zellen durch Einbeziehen der Schritte eines Aufbringens eines Tunneloxids auf mindestens eine Seite eines Wafers (Block10 ), eines Bedeckens des Oxids mit dotiertem amorphem Silicium (Block12 ) und eines anschließenden Hinzufügens einer Aluminiumschicht auf dem amorphen Silicium (Block14 ), (die bevorzugt, obwohl nicht notwendigerweise, mittels Siebdruck aufgebrachtes Aluminium ist). Der Wafer wird dann auf 300 bis 800°C erwärmt, um die amorphe Siliciumschicht zu kristallisieren, während gleichzeitig die mittels Siebdruck aufgebrachte Aluminiumschicht (Block16 ) gesintert wird. Diese Schritte werden im Allgemeinen in der in1 gezeigten Reihenfolge durchgeführt, obwohl sie nicht der Reihenfolge nach durchgeführt werden müssen, da andere Prozessschritte, wenn erforderlich, zwischen diesen Schritten einbezogen werden können. Des Weiteren kann jeder der Schritte in1 in Verbindung mit anderen Prozessschritten durchgeführt werden, wie Fachleuten möglicherweise bekannt ist. - Gemäß den Schritten aus
1 wird die Aluminiumschicht als ein Katalysator zur Kristallisation der dotierten amorphen Siliciumschicht verwendet (was auch als aluminiuminduzierte Kristallisation, aluminum induced crystallization (AIC) bezeichnet wird). Diese Schritte können angewendet werden, um passivierte Kontaktstrukturen sowohl auf der Rückseite als auch auf der Vorderseite von PV-Zellen herzustellen. Das Passivieren der Rückseiten- und/oder Vorderseitenkontakte dient dazu, eine Rekombination der jeweils an der Rückseite und/oder Vorderseite erzeugten Ladungsträger zu verringern oder zu unterdrücken und dadurch einen Wirkungsgrad der Zellen zu verbessern. - Wie nachfolgend erörtert, können diese Schritte in Herstellungsprozesse für photovoltaische Zellen einbezogen werden, um PERC-Zellen (passivated emitter and rear contact (PERC) cells) sowohl auf Basis von PV-Zellen mit ganzflächigem BSF (back surface field), die eine ganzflächige rückseitige Metallisierung (
2 und4 ) aufweisen, als auch auf Basis von PV-Zellen, die nur eine teilflächige rückseitige Metallisierung aufweisen (6 ) herzustellen. Letztere werden für gewöhnlich als bifaciale Zellen bezeichnet werden. Diese Schritte können in den Herstellungsprozess für andere Arten von PV-Zellen einbezogen werden, um passivierte Rückseitenkontakte herzustellen, wie beispielsweise für IBC-PV-Zellen (interdigitated back contact (IBC) PV cells), und auch, um passivierte Vorderseitenkontakte für bestimmte Arten von Zellen herzustellen. Es ist außerdem möglich, dass diese Schritte eingesetzt werden, um PV-Zellen herzustellen, die sowohl passivierte Rückseiten- als auch Vorderseitenkontakte aufweisen. -
2 und3 zeigen eine erste Ausführungsform einer PERC-PV-Zelle, und es wird ein Verfahren bzw. ein Prozess zum Herstellen der PERC-PV-Zelle auf Grundlage der vorliegenden Offenbarung gezeigt. Die PERC-Zelle100 wird in2 gezeigt, und die Prozesssequenz wird in3 gezeigt. Der Prozess beginnt mit einem Wafer102 , beispielsweise einem Siliciumwafer, der eine Vorderseite104 und eine Rückseite106 aufweist. Bei dieser Ausführungsform ist der Wafer102 p-dotiert, obwohl es mit geeigneten Modifikationen der Prozessschritte auch möglich ist, dass der Wafer n-dotiert ist. - Wie in
3 gezeigt, wird der Wafer102 zunächst bearbeitet, indem Beschädigungen von dem Wafer entfernt werden, die von den Schritten des Wafer-Herstellungsprozesses herrühren, wie beispielsweise Befestigen, Sägen oder Vereinzeln (Block202 ). Die Beschädigungen werden üblicherweise durch Ätzen mit einer Ätzlösung wie beispielsweise Natriumhydroxid (NaOH) oder Kaliumhydroxid (KOH) und dergleichen entfernt, um bestimmte Dicken des Wafers auf jeder Seite zu entfernen, die beschädigt wurden. Der Wafer102 kann dann, wenn dies gewünscht wird, weiter gereinigt und poliert werden. - Nach dem Entfernen von Beschädigungen wird eine Passivierungsschicht (
108 ,2 ) oder ein Schichtenstapel auf der Rückseite106 des Wafers102 (Block204 ) erzeugt. Die Passivierungsschicht108 kann zum Beispiel eine SiO2/SiNx-Passivierungsschicht oder eine Al2O3/SiN-Passivierungsschicht umfassen. Die Passivierungsschicht108 kann durch plasmaunterstützte chemische Gasphasenabscheidung (plasma-enhanced chemical vapor deposition, PECVD) erzeugt werden, obwohl jedes geeignete Verarbeitungsverfahren verwendet werden kann, einschließlich andere chemische Gasphasenabscheidungsverfahren (CVD methods), Atomlagenabscheidung (atomic layer deposition, ALD), Sputtern und dergleichen. - Nachdem die Passivierungsschicht
108 erzeugt wurde, wird ein Strukturierungsprozess durchgeführt, um die Vorderseite des Wafers104 zu strukturieren (Block206 ). Die Vorderseite wird strukturiert, zum Beispiel durch chemisches Ätzen, um eine raue oder schartige Topologie auf der Vorderseite herzustellen, was zu abgewinkelten Flächen an der Vorderseite führt, die Licht in die Solarzelle umlenken können, anstatt es von der Oberfläche der Solarzelle weg zu lenken. Die Strukturierung verbessert einen Wirkungsgrad durch Verringern optischer Verluste aufgrund von Reflexion und Erhöhen von Absorption, wobei das Licht in der Zelle eingefangen wird. Bei der Ausführungsform aus2 und3 ist nur die Vorderseite104 strukturiert, da an diesem Punkt die Rückseite106 des Wafers durch die Passivierungsschicht108 geschützt ist, die als eine Ätzsperrschicht dient. - Bei einem späteren Verfahrensschritt wird ein Diffusionsprozess durchgeführt, um eine dotierte Schicht
110 in die Vorderseite104 des Wafers102 einzuführen (Block207 ). Bei der Ausführungsform aus2 ist die dotierte Schicht110 dafür ausgestaltet, als eine Emitterschicht zu dienen. Um die Emitterschicht110 herzustellen, wird Phosphor in den Wafer eindiffundiert, um eine n-dotierte Oberflächenschicht auf dem p-Substrat zu erzeugen. Die Phosphordiffusion kann zum Beispiel durchgeführt werden, indem der Wafer flüssigem oder gasförmigem Phosphoroxychlorid (POCl3) ausgesetzt wird. Andere Verarbeitungsschritte, die Fachleuten bekannt sind, können in diesem Stadium durchgeführt werden, beispielsweise Kantenisolation, Entfernen von Phosphor-(Silikat)-Glas (Phosphorous (Silicate) Glas Removal, PGR) und dergleichen (Block207 ). - Nach der Phosphordiffusion (sowie Entfernen von PSG, Kantenisolation und jeglichen in der vorhergehenden Phase durchgeführten Verarbeitungsschritten) wird ein Verarbeitungsschritt durchgeführt, um kleine Öffnungen
112 (2 ) in der Passivierungsschicht108 bis hinunter zu dem Siliciumwafer zu erzeugen (Block208 ), die verwendet werden, um elektrische Verbindungen mit einem in einem späteren Schritt ausgebildeten rückseitigen Leiter zu bilden. Bei der Ausführungsform aus2 und3 werden die Öffnungen112 mithilfe eines Laserablationsprozesses ausgebildet. Laserablation ermöglicht, dass die Passivierungsschicht in einer genau gesteuerten und sehr gezielten Weise geöffnet wird, sodass Öffnungen ausgebildet werden, die die gewünschten Abmessungen aufweisen. - An diesem Punkt wird eine dünne Tunneloxidschicht
114 auf der Rückseite106 des Wafers erzeugt (Block210 ). Dieser Schritt entspricht dem ersten Prozessschritt (12 ) aus1 . Das Tunneloxid114 bildet eine Schicht, die die Passivierungsschicht108 bedeckt und die Öffnungen112 füllt, die bei dem vorhergehenden Schritt ausgebildet wurden. Das Oxid114 kann auf eine beliebige geeignete Weise erzeugt werden, darunter zum Beispiel Salpetersäure-Oxidation (z. B. ein Salpetersäure-Tauchbad), Ozon-Oxidation oder thermische Oxidationsprozesse. - Eine Antireflexionsschicht (anti-reflection coating, ARC)
116 (2 ), beispielsweise Siliciumnitrid oder ein anderes geeignetes Material, kann auf der Vorderseite104 der Zelle vorgesehen werden, um Reflexionsverluste weiter zu verringern (Block212 ). Der Antireflexions-Beschichtungsprozess wird in den meisten Fällen durchgeführt, nachdem das Tunneloxid auf der Rückseite des Wafers erzeugt wurde. Allerdings kann die Antireflexionsschicht116 , wenn gewünscht oder erforderlich, auch auf der Vorderseite des Wafers aufgebracht werden, bevor das Tunneloxid114 erzeugt wird. - Nachdem das dünne Oxid
114 auf der Rückseite106 erzeugt wurde und die Antireflexionsschicht116 auf der Vorderseite104 bereitgestellt wurde, wird ein Prozess durchgeführt, um die Vorderseitenkontakte für die Zelle auszubilden (Block214 ). Bei der Ausführungsform aus2 und3 werden die Vorderseitenkontakte118 ausgebildet, indem eine leitfähige Paste, die z. B. Aluminium und/oder Silber enthält, mittels Siebdruck an gewünschten Stellen auf die ARC116 aufgebracht wird, um die Kontakte zu erzeugen. Nach einem Aufbringen der Vorderkontakte118 mittels Siebdruck wird ein Feuerungsschritt durchgeführt, bei dem der Wafer bei einer Temperatur erwärmt wird, die ausreicht, um zu bewirken, dass das mittels Siebdruck aufgebrachte Material auf der Vorderseite durch die Antireflexionsschicht getrieben wird, damit es in Kontakt mit der Emitterschicht kommt (Block214 ). - Eine amorphe Siliciumschicht
120 wird dann auf die Rückseite des Wafers auf die dünne Oxidschicht und diese bedeckend aufgebracht (Block216 ). Dieser Schritt entspricht dem in1 gezeigten zweiten Schritt (14 ). Das amorphe Silicium ist bevorzugt hoch dotiertes a-Si, wobei zum Beispiel Bor als der Datierstoff verwendet wird. Bei einer Ausführungsform weist die a-Si-Schicht eine Dotierungskonzentration in einem Bereich von etwa 1018 Atomen/cm3 bis etwa 1022 Atomen/cm3 auf. Bevorzugt weist die a-Si-Schicht eine Dotierungskonzentration von etwa 1020 Atomen/cm3 auf. Das amorphe Silicium wird mittels Sputtern aufgebracht, obwohl andere Verfahren angewendet werden können, wie beispielsweise PECVD. Bei einer alternativen Ausführungsform kann das amorphe Silicium mit protokristallinem Silicium (pc-Si) kombiniert werden. Bei dieser Ausführungsform kann das a-Si/pc-Si zum Beispiel als eine Paste aufgebracht werden. - Nachdem das amorphe Silicium aufgebracht wurde, wird eine Aluminiumschicht
122 mittels Siebdruck auf die Rückseite auf die amorphe Siliciumschicht120 und diese bedeckend aufgebracht (Block218 ) (Schritt16 aus1 ). Zusätzlich zu dem mittels Siebdruck aufgebrachten Aluminium122 kann ein weiterer Siebdruck durchgeführt werden (obwohl nicht notwendigerweise), um Bondpads124 oder Lötpads auf der Aluminiumschicht120 zu erzeugen. Bei der Ausführungsform aus2 und3 werden die Bondpads durch Aufbringen von Silber (Ag) auf die Aluminiumschicht ausgebildet. - Der Wafer wird dann einem Erwärmungsprozess unterworfen, indem der Wafer einer Temperatur ausgesetzt wird, die geeignet ist, eine aluminiuminduzierte Kristallisation (AIC) der amorphen Siliciumschicht zu verursachen, wobei das mittels Siebdruck aufgebrachte Aluminium als der Katalysator verwendet wird, während das mittels Siebdruck aufgebrachte Aluminium gleichzeitig gesintert wird (Block
220 ). Die Temperatur liegt in einem Bereich von etwa 400°C bis etwa 800°C. Bevorzugt liegt die Temperatur in einem Bereich von etwa 400°C bis etwa 500°C. Vor dem letzten Erwärmungsschritt kann ein Trocknungsschritt durchgeführt werden, um die mittels Siebdruck aufgebrachte Paste durch Platzieren des Wafers in einem Trockner zu trocknen (Block220 ). Im Anschluss an den letzten Erwärmungsschritt kann ein Zellentest durchgeführt werden, um die Leistung der Zelle zu ermitteln (Block222 ). Andere Schritte können, wenn erforderlich, vor oder nach dem letzten Erwärmungsschritt durchgeführt werden. In der sich daraus ergebenden PV-Zelle wird durch die Dotierung des amorphen Siliciums ein starkes ganzflächiges rückseitiges Feld über das dünne Oxid induziert, um ein Leiten von Tunnelstrom zu ermöglichen, während gleichzeitig eine gute chemische Passivierung beibehalten wird. -
4 und5 zeigen eine zweite Ausführungsform einer PERC-PV-Zelle, und es wird ein Verfahren bzw. ein Prozess zum Herstellen der PERC-PV-Zelle auf Grundlage der vorliegenden Offenbarung gezeigt. Die PERC-Zelle100' wird in4 gezeigt, und die Prozesssequenz200' wird in5 gezeigt. Die Zelle100 und die Prozesssequenz200' entsprechen im Wesentlichen der Zelle100 und der Prozesssequenz aus2 und3 , wobei der Hauptunterschied in dem Entfallen der die PECVD-Passivierungsschicht108 (Block204 ) und die Öffnungen112 (Block208 ) betreffenden Schritte besteht. - Des Weiteren kann bei dem Prozess aus
5 , da die Passivierungsschicht weggelassen wurde, eine einseitige oder beidseitige Strukturierung durchgeführt werden (Block206' ), und das Tunneloxid114 wird anstatt auf einer Passivierungsschicht direkt auf den Wafer aufgebracht (Block210' ). Das Tunneloxid114 kann mithilfe eines einseitigen Beschichtungsprozesses oder eines beidseitigen Beschichtungsprozesses aufgebracht werden, auf den ein Schritt des Entfernens folgt, z. B. durch Ätzen, um das Oxid von der Vorderseite104 zu entfernen. Wie bei dem Prozess aus5 muss sorgfältig vorgegangen werden, um sicherzustellen, dass das Aluminium aus der mittels Siebdruck aufgebrachten Aluminiumschicht nur mit dem amorphen Silicium und nicht mit der Tunneloxidschicht reagiert. Eine Reaktion zwischen dem Aluminium und dem Tunneloxid könnte eine Verschlechterung der durch Tunneloxid, das die einzige bei dieser Ausführungsform vorgesehene Passivierungsschicht ist, bereitgestellten Passivierung zur Folge haben. Ein Vorteil des Prozesses aus5 besteht darin, dass bei ihm im Verhältnis zu Solarzellen-Herstellungsprozessen, die bei Prozessen nach dem Stand der Technik eingesetzt werden, die Verwendung von CVD-Ausrüstung nicht zunimmt. -
6 und7 sind auf eine dritte Ausführungsform der PERC-Zelle100'' (6 ) und eine Prozesssequenz200'' zum Herstellen der PERC-Zelle (7 ) gerichtet. Bei dieser Ausführungsform kann es sich bei der PERC-Zelle um eine bifaciale Zelle handeln. Wie Fachleuten bekannt ist, weist eine bifaciale Zelle eine partielle rückseitige Metallisierung122' (6 ) auf, um Bereiche zu ermöglichen (die keine Metallisierung aufweisen), die Licht in die Zelle hineinlassen können. Eine bifaciale Zelle kann daher Licht über die Vorderseite und die Rückseite104 ,106 der Zelle empfangen. Bei den Ausführungsformen aus6 und7 wurden die rückseitige PECVD-Passivierung108 (Block204 ) und die Öffnungen112 (Block208 ) ebenfalls weggelassen. Des Weiteren kann bei dem Prozess aus5 , da die Passivierungsschicht weggelassen wurde, eine einseitige oder beidseitige Strukturierung durchgeführt werden (Block206' ), und das Tunneloxid114 wird anstatt auf eine Passivierungsschicht direkt auf den Wafer aufgebracht (Block210' ). Das Tunneloxid114 kann mithilfe eines einseitigen Beschichtungsprozesses oder eines beidseitigen Beschichtungsprozesses aufgebracht werden, auf den ein Schritt des Entfernens folgt, z. B. durch Ätzen, um das Oxid von der Vorderseite104 zu entfernen. Um eine bifaciale PV-Zelle auszubilden, wird die Aluminiumschicht122'' mittels Siebdruck teilflächig auf die amorphe Siliciumschicht120 aufgebracht (Block218' ). Obwohl dies in6 nicht zu sehen ist, kann die partielle Metallisierung122' ein Gittermuster auf der Rückseite106 des Wafers bilden. -
8 und9 sind auf eine vierte Ausführungsform der PV-Zelle100''' (8 ) und eine Prozesssequenz300 zum Herstellen der PV-Zelle (9 ) gerichtet. Bei der Ausführungsform aus8 und9 werden die Verfahrensschritte aus1 verwendet, um passivierte Kontaktstrukturen auf der Vorderseite und der Rückseite eines Wafers auszubilden. Ähnlich wie bei den vorhergehenden Ausführungsformen, kann ein Ätzen zum Entfernen von Beschädigungen durchgeführt werden, um Beschädigungen von dem Wafer zu entfernen, die von einer Handhabung des Wafers herrühren (Block302 ). Es ist keine rückseitige PECVD-Passivierung vorhanden. Daher kann eine ein- oder beidseitige Strukturierung durchgeführt werden (Block304 ). Bei dieser Ausführungsform werden Emitterdiffusion, Kantenisolation und einseitige PGR (Block306 ) nach einer Strukturierung durchgeführt, die Antireflexionsschicht wird aufgebracht (Block308 ). Öffnungen126 werden in der Emitterschicht110 ausgebildet, beispielsweise für eine gitterförmige Kontaktstruktur in der Emitterschicht110 , z. B. durch Laserablation (Block310 ). Tunneloxide114 ,128 werden auf beide Seiten des Wafers aufgebracht (Block312 ), und amorphes Silicium112 ,130 wird auf die Tunneloxidschichten auf beiden Seiten aufgebracht, z. B. durch Sputtern (Block314 ). Zum Ausbilden der vorderseitigen Kontakte wird ein Aluminium-Silber-Gemisch (Al/Ag mix)132 auf die Vorderseite104 gedruckt (Block316 ). Für die rückseitigen Kontakte wird Aluminium122 mittels Siebdruck voll- oder teilflächig auf die Rückseite aufgebracht (Block316 ). der Wafer wird dann getrocknet und bei einer Temperatur in dem Bereich von etwa 400°C bis etwa 800°C und bevorzugt in einem Bereich von etwa 400°C bis etwa 500°C gebrannt, um das amorphe Silicium zu kristallisieren und das Aluminium zu sintern, wie vorstehend beschrieben (Block318 ). - Obwohl die Offenbarung detailliert in den Zeichnungen und der vorstehenden Beschreibung veranschaulicht und beschrieben wurde, sollte sie als ihrem Wesen nach veranschaulichend und nicht einschränkend betrachtet werden. Es versteht sich, dass nur die bevorzugten Ausführungsformen vorgestellt wurden, und dass alle Änderungen, Modifikationen und weiteren Anwendungen, die dem Wesensgehalt der Offenbarung entsprechen, geschützt sein sollen.
Claims (20)
- Verfahren zum Herstellen eines passivierten Kontakts für eine photovoltaische Zelle, das umfasst: Aufbringen einer Tunneloxidschicht auf eine erste Seite eines Substrats; Aufbringen einer amorphen Siliciumschicht auf die Tunneloxidschicht; Aufbringen einer Aluminiumschicht mittels Siebdruck auf die amorphe Siliciumschicht, wobei die Aluminiumschicht so ausgelegt ist, das sie als ein Kristallisationskatalysator für die amorphe Siliciumschicht dient, und Erwärmen der amorphen Siliciumschicht und der Aluminiumschicht auf eine Kristallisationstemperatur, wobei die Kristallisationstemperatur so gewählt ist, dass das amorphe Silicium kristallisiert und die Aluminiumschicht gesintert wird.
- Verfahren nach Anspruch 1, wobei die erste Temperatur in einem Bereich von etwa 400°C bis etwa 800°C liegt.
- Verfahren nach Anspruch 2, wobei die erste Temperatur in einem Bereich von etwa 400°C bis etwa 500°C liegt.
- Verfahren nach Anspruch 1, das ferner umfasst: Ausbilden einer Antireflexionsschicht auf einer zweiten Seite des Substrats.
- Verfahren nach Anspruch 1, das ferner umfasst: Strukturieren der ersten Seite und/oder einer zweiten Seite des Substrats vor dem Aufbringen des Tunneloxids, wobei die erste und die zweite Seite entgegengesetzte Seiten desselben Substrats darstellen, und Durchführen eines Diffusionsprozesses, um in dem Substrat vor einem Aufbringen des Tunneloxids einen Basisbereich eines ersten Leitfähigkeitstyps auszubilden.
- Verfahren nach Anspruch 1, das ferner umfasst: Ausbilden elektrischer Kontakte auf einer zweiten Seite des Substrats.
- Verfahren nach Anspruch 6, wobei die elektrischen Kontakte durch Aufbringen einer Metallisierung mittels Siebdruck auf die erste Seite und Erwärmen der Metallisierung zum Ausbilden der elektrischen Kontakte ausgebildet werden.
- Verfahren zum Herstellen eines passivierten ganrflächigen Rückseitenkontakts für eine photovoltaische Zelle, das umfasst: Aufbringen einer Tunneloxidschicht auf eine Rückseite eines Substrats; Aufbringen einer dotierten amorphen Siliciumschicht auf die Tunneloxidschicht; ganzflächiges Aufbringen einer Aluminiumschicht auf die amorphe Siliciumschicht mittels Siebdruck, um einen ganzflächigen Rückseitenkontakt auszubilden, wobei die Aluminiumschicht so ausgelegt ist, dass sie als ein Kristallisationskatalysator für die amorphe Siliciumschicht dient, und Erwärmen der amorphen Siliciumschicht und der Aluminiumschicht auf eine Kristallisationstemperatur, wobei die Kristallisationstemperatur so gewählt ist, dass das amorphe Silicium kristallisiert und die Aluminiumschicht gesintert wird, um einen ganzflächigen Rückseitenkontakt auszubilden.
- Verfahren nach Anspruch 8, wobei die erste Temperatur in einem Bereich von etwa 400°C bis etwa 800°C liegt.
- Verfahren nach Anspruch 8, das ferner umfasst: Ausbilden elektrischer Kontakte auf einer Vorderseite des Substrats.
- Verfahren nach Anspruch 8, das ferner umfasst: Ausbilden einer Antireflexionsschicht auf einer Vorderseite des Substrats.
- Verfahren nach Anspruch 8, das ferner umfasst; Ausbilden einer Passivierungsschicht auf der ersten Seite des Substrats vor dem Aufbringen der Tunneloxidschicht; Entfernen von Teilen der Passivierungsschicht, um geöffnete Bereiche in der Passivierungsschicht auszubilden, die die erste Seite des Substrats freilegen, und Aufbringen der Tunneloxidschicht auf die Passivierungsschicht und auch durch deren geöffnete Bereiche hindurch auf die erste Seite des Substrats.
- Verfahren zum Herstellen eines passivierten teilflächigen Rückseitenkontakts für eine photovoltaische Zelle, das umfasst: Aufbringen einer Tunneloxidschicht auf eine Rückseite eines Substrats; Aufbringen einer dotierten amorphen Siliciumschicht auf die Tunneloxidschicht; teilflächiges Aufbringen einer Aluminiumschicht auf die amorphe Siliciumschicht mittels Siebdruck, um einen teilflächigen Rückseitenkontakt auszubilden, wobei die Aluminiumschicht so ausgelegt ist, dass sie als ein Kristallisationskatalysator für die amorphe Siliciumschicht dient, und Erwärmen der amorphen Siliciumschicht und der Aluminiumschicht auf eine Kristallisationstemperatur, wobei die Kristallisationstemperatur so gewählt ist dass das amorphe Silicium kristallisiert und die Aluminiumschicht gesintert wird, um einen teilflächigen Rückseitenkontakt zu bilden.
- Verfahren nach Anspruch 13, wobei die Aluminiumschicht mittels Siebdruck aufgebracht wird, um ein Gittermuster auf der amorphen Siliciumschicht zu bilden.
- Verfahren nach Anspruch 13, wobei die erste Temperatur in einem Bereich von etwa 400°C bis etwa 800°C liegt.
- Verfahren nach Anspruch 13, das ferner umfasst: Ausbilden elektrischer Kontakte auf einer Vorderseite des Substrats.
- Verfahren nach Anspruch 13, das ferner umfasst: Ausbilden einer Antireflexionsschicht auf einer Vorderseite des Substrats.
- Verfahren zum Herstellen passivierter Vorderseiten- und Rückseitenkontakte für eine photovoltaische Zelle, das umfasst: Aufbringen einer Tunneloxidschicht auf eine Rückseite eines Substrats; Aufbringen einer dotierten amorphen Siliciumschicht auf die Tunneloxidschicht; teilflächiges Aufbringen einer Aluminiumschicht auf die amorphe Siliciumschicht mittels Siebdruck, um einen teilflächigen Rückseitenkontakt auszubilden, wobei die Aluminiumschicht so ausgelegt ist, dass sie als ein Kristallisationskatalysator für die amorphe Siliciumschicht dient; Aufbringen einer Schicht aus einem Aluminium-Silber-Gemisch auf die Vorderseite des Substrats, und Erwärmen des Substrats auf eine Kristallisationstemperatur, wobei die Kristallisationstemperatur so gewählt ist, dass das amorphe Silicium kristallisiert und die Aluminiumschicht und die Aluminium-Silber-Schicht gesintert werden, um jeweils Rückseiten- und Vorderseitenkontakte für die photovoltaische Zelle zu bilden.
- Verfahren nach Anspruch 18, wobei die erste Temperatur in einem Bereich von etwa 400°C bis etwa 800°C hegt.
- Verfahren nach Anspruch 18, das ferner umfasst: Ausbilden einer Antireflexionsschicht auf der Vorderseite des Substrats und Verwenden eines Lasers, um Durchdringungen durch die Antireflexionsschicht hindurch zu schaffen.
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