DE112014004397T5 - Epitaktische Silizium-Solarzellen mit Feuchtigkeitssperre - Google Patents

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Abstract

Eine dünne epitaktische Silizium-Solarzelle umfasst eine oder mehrere dotierte Oxidschichten auf der Rückseite. Eine Siliziumnitridschicht, die als Feuchtigkeitssperre dient, ist auf der einen oder auf mehreren dotierten Oxidschichten (207) gebildet. Die dotierten Oxide stellen Dotiermittel bereit, um in einer epitaktischen Siliziumschicht dotierte Regionen zu bilden. Metallkontakte werden durch die Siliziumnitridschicht und die eine oder mehrere dotierte Oxidschichten (208, 209) elektrisch mit den dotierten Regionen gekoppelt.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Ausführungsformen des hierin beschriebenen Gegenstands beziehen sich im Allgemeinen auf Solarzellen. Insbesondere beziehen sich Ausführungsformen des Gegenstands auf die Fertigungsprozesse und den Aufbau von Solarzellen.
  • HINTERGRUND
  • Solarzellen sind bekannte Vorrichtungen zur Umwandlung von Sonnenstrahlung in elektrische Energie. Eine Solarzelle hat eine Vorderseite, die während des normalen Betriebs der Sonne zugewandt ist, um Sonnenstrahlung zu sammeln, und eine Rückseite gegenüber der Vorderseite. Auf die Solarzelle auftreffende Sonnenstrahlung erzeugt elektrische Ladungen, die zur Speisung eines externen elektrischen Schaltkreises, etwa einer Last, genutzt werden können. Um mit anderen Energiequellen konkurrieren zu können, müssen Solarzellen mit niedrigen Kosten und hoher Zuverlässigkeit hergestellt werden.
  • KURZE ZUSAMMENFASSUNG
  • In einer Ausführungsform enthält eine dünne epitaktische Silizium-Solarzelle eine oder mehrere dotierte Oxidschichten auf der Rückseite. Eine Siliziumnitridschicht, die als Feuchtigkeitssperre dient, ist auf der einen oder auf mehreren dotierten Oxidschichten ausgebildet. Die dotierten Oxide stellen Dotierstoffe bereit, um in einer epitaktischen Siliziumschicht dotierte Regionen zu bilden. Metallkontakte werden elektrisch durch die Siliziumnitridschicht und die eine oder mehrere dotierte Oxidschichten mit den dotierten Regionen verbunden.
  • Diese und andere Merkmale der vorliegenden Erfindung werden sich für den Fachmann auf diesem Gebiet ohne Weiteres aus der Offenbarung als Ganzes, zu der die begleitenden Zeichnungen und Ansprüche gehören, erschließen.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Der behandelte Gegenstand kann noch umfassender verstanden werden, indem die detaillierte Beschreibung und die Ansprüche hinzugezogen und in Zusammenhang mit den folgenden Fig. betrachtet werden, wobei gleichartige Elemente in allen Fig. mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind. Die Fig. sind nicht maßstäblich gezeichnet.
  • Die 1–10 zeigen Querschnitte, die schematisch die Herstellung einer Solarzelle gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darstellen.
  • Die 11 und 12 zeigen ein Flussdiagramm eines Verfahrens zur Herstellung einer Solarzelle gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
  • Die folgende detaillierte Beschreibung dient lediglich der Veranschaulichung und soll nicht die Ausführungsformen des behandelten Gegenstands oder die Anwendung und Verwendung solcher Ausführungsformen eingrenzen. Das Wort „exemplarisch” bedeutet hier „als Beispiel dienend” bzw. „beispielhaft”. Alle Implementierungen, die in diesem Dokument als exemplarisch beschrieben werden, sind nicht notwendigerweise als gegenüber anderen Implementierungen bevorzugt oder vorteilhaft zu deuten. Des Weiteren ist nicht beabsichtigt, sich durch eine im vorstehenden Abschnitten über das technische Gebiet, den Hintergrund, in der kurzen Zusammenfassung oder in der folgenden ausführlichen Beschreibung dargelegte ausdrückliche oder implizite Theorie einschränken zu lassen.
  • Diese Spezifikation enthält Verweise auf „eine bestimmte Ausführungsform” oder „eine Ausführungsform.” Das Auftreten der Phrasen „in einer bestimmten Ausführungsform” oder „in einer Ausführungsform” beziehen sich nicht notwendigerweise auf die gleiche Ausführungsform. Insbesondere Funktionen, Strukturen oder Charakteristika können auf jegliche geeignete Art kombiniert werden, die mit dieser Offenbarung im Einklang steht.
  • Die Begriffe „Erste”, „Zweite” usw., wie sie hier verwendet werden, werden als Bezeichnung für Nomen, die ihnen vorangehen, genutzt und implizieren keine wie auch immer geartete Art einer Ordnung (z. B. räumlich, zeitlich, logisch etc.). Beispielsweise impliziert der Bezug auf eine „erste” dotierte Oxidschicht nicht notwendigerweise, dass diese dotierte Oxidschicht die erste dotierte Oxidschicht in einer Abfolge ist; vielmehr wird der Ausdruck „erste” verwendet, um diese dotierte Oxidschicht von einer anderen dotierten Oxidschicht (z. B. einer „zweiten” dotierten Oxidschicht) zu unterscheiden.
  • „Basierend auf” Der Begriff, wie hier gebraucht, beschreibt einen oder mehrere Faktoren, die eine Feststellung betreffen. Dieser Begriff schließt zusätzliche Faktoren nicht aus, die eine Feststellung betreffen können. Das heißt, eine Feststellung kann ausschließlich auf diesen Faktoren oder zumindest einem Teil dieser Faktoren basieren. Die Phrase „A basierend auf B feststellen” ist zu beachten. Während B ein Faktor sein kann, der die Feststellung von A betrifft, schließt diese Phrase nicht aus, dass A auch basierend auf C festgestellt wird. In anderen Fällen kann A auch ausschließlich basierend auf B festgestellt werden.
  • „Gekoppelt” – Die nachfolgende Beschreibung betrifft Elemente oder Knotenpunkte oder Merkmale, die miteinander „gekoppelt” sind. Wie hierin verwendet, bedeutet „gekoppelt” – solange nicht ausdrücklich anderweitig angegeben –, dass ein Element/Knoten/Bestandteil direkt oder indirekt mit einem anderen Element/Knoten/Bestandteil verbunden ist (oder direkt oder indirekt mit einem anderen Element/Knoten/Bestandteil kommuniziert), und zwar nicht notwendigerweise mechanisch.
  • Die 1–10 zeigen Querschnitte, die schematisch die Herstellung einer Solarzelle gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darstellen. Im Beispiel der 1–10 ist die hier hergestellte Solarzelle eine dünne epitaktische, komplett rückseitig kontaktierte Silizium-Solarzelle, bei der die p- und m-dotierten Regionen der Solarzelle und die mit den p- und n-dotierten Regionen gekoppelten Metallkontakte sich auf der Rückseite der Solarzelle befinden. Das Substrat der hergestellten Solarzelle ist eine epitaktische Siliziumschicht, anstelle eines Bulk-Siliziumwafers. Eine Solarzelle hat eine Vielzahl von p- und n-dotierten Regionen, in den Fig. sind jedoch nur einige der p- und n-dotierten Regionen dargestellt. Weitere p- und n-dotierte Regionen und andere Merkmale der Solarzelle werden zwecks Verständlichkeit der Darstellung nicht gezeigt.
  • In den 1–10 ist die Rückseite der hier hergestellten Solarzelle oben in den Fig. (siehe 1, Pfeil 123) und die Vorderseite der hier hergestellten Solarzelle unten in den Fig. (siehe 1, Pfeil 124). Die Vorderseite der Solarzelle wird auch als „Sonnenseite” bezeichnet, weil sie während des normalen Betriebs der Sonne zugewandt ist, um Sonnenstrahlung zu sammeln. Die Rückseite der Solarzelle befindet sich gegenüber der Vorderseite.
  • Zuerst Bezug nehmend auf 1, wird eine Silizium-Opferschicht 101 auf der rückseitigen Oberfläche eines Ausgangs-Siliziumwafers 100 ausgebildet. Der Ausgangs-Siliziumwafer 100 kann einen reinen Silizium-, dotierten, oder als Verbundmaterial gestalteten Siliziumwafer umfassen. Der Ausgangs-Siliziumwafer 100 kann eine Vorlage für das Züchten der epitaktischen Siliziumschicht 102 liefern und erleichtert die Handhabung der Solarzelle während der Bearbeitung von Vorrichtungselementen auf der Rückseite der Solarzelle, wie etwa aufeinanderfolgend gebildete p- und n-dotierte Regionen und Metallkontakte zu den p- und n-dotierten Regionen. Der Ausgangs-Siliziumwafer 100 ist nicht das Substrat der Solarzelle und wird von der Solarzelle in einem nachfolgenden Ablöseprozess abgetrennt.
  • Die Opferschicht 101 kann poröses Silizium umfassen, welches durch Tauchen der Rückseite des Ausgangs-Siliziumwafers 100 in ein Flusssäurebad mit Vorspannung gebildet werden kann. Die Opferschicht 101 kann auch Silizium mit, beispielsweise, Germanium-Dotierung und/oder Kohlenstoff-Dotierung umfassen, welche beide, beispielsweise, durch epitaktische Abscheidung oder ein chemisches Dampfphasenabscheidungs-(CVD)Verfahren gebildet werden können. Die Opferschicht 101 ist relativ dünn, z. B. in der Größenordnung von etwa 700 Mikrometern, um das nachfolgende Ablösen des Ausgangs-Siliziumwafers 100 von der Solarzelle zu erleichtern. Wie man sich vorstellen kann, kann die Dicke und Zusammensetzung der Opferschicht 101 in Abhängigkeit von den Eigenheiten des Herstellungsverfahrens der Solarzelle variiert werden. Beispielsweise kann die Opferschicht 101 in einigen Ausführungsformen nur 10 Milrometer dünn sein.
  • Eine dünne Siliziumfolie in Form einer epitaktischen Siliziumschicht 102 kann direkt auf der rückseitigen Oberfläche der Opferschicht 101 durch einen nicht sägenden epitaktischen Wachstumsprozess gezüchtet werden. Die epitaktische Siliziumschicht 102 kann auch durch andere Ablagerungsverfahren gebildet werden. Die epitaktische Siliziumschicht 102 kann als dünne Siliziumfolie bezeichnet werden, da sie relativ dünn ist im Vergleich zu einem Bulk-Siliziumwafer. Zum Beispiel kann die epitaktische Siliziumschicht 102 zu einer Dicke von annähernd 20 μm bis 150 μm (z. B. 50 μm) gezüchtet werden. Die Verwendung einer epitaktischen Siliziumschicht kann die Herstellungskosten der Solarzelle reduzieren, kann allerdings auch verschiedene Schwierigkeiten mit sich bringen, die durch die offengelegten Techniken angegangen werden können.
  • 2 zeigt eine Schicht eines p-Dotiermittelquellen-Oxids 103, die auf der epitaktischen Siliziumschicht 102 auf der Rückseite der Solarzelle ausgebildet wurde. Wie der Name impliziert, umfasst das p-Dotiermittelquellen-Oxid 103 ein Oxid mit p-Dotiermittel (z. B. Bor). Wie weiter unten deutlicher werden wird, können p-Dotiermittel von dem p-Dotiermittelquellen-Oxid 103 in die epitaktische Siliziumschicht 102 diffundieren, um auf der Rückseite der Solarzelle p-dotierte Regionen zu formen. In einer Ausführungsform umfasst das p-Dotiermittelquellen-Oxid 103 Borosilikatglas (BSG). Das p-Dotiermittelquellen-Oxid 103 kann auch andere p-dotierte Oxide umfassen. Das p-Dotiermittelquellen-Oxid 103 kann auf eine Dicke von annähernd 1000 Angström gebracht werden, zum Beispiel durch chemische Dampfphasenabscheidung bei Atmosphärendruck (APCVD).
  • In 3 wird das p-Dotiermittelquellen-Oxid 103 so gestaltet, dass Abschnitte (siehe 121) der epitaktischen Siliziumschicht 102 freigelegt werden. Zum Beispiel kann in einer Ausführungsform das p-Dotiermittelquellen-Oxid 103 mit Hilfe von Lithographie gestaltet werden, z. B. durch Maskieren und Ätzen. Das p-Dotiermittelquellen-Oxid 103 kann auch mit bereits fertigem Muster ausgestaltet werden. Zum Beispiel kann das p-Dotiermittelquellen-Oxid 103, anstatt es komplett abzuscheiden und dann zu strukturieren, auf die epitaktische Siliziumschicht 102 mit einem Muster aufgebracht (z. B. gedruckt) werden, das Abschnitte der epitaktischen Siliziumschicht 102 freilegt, wie dargestellt in 3.
  • 4 zeigt eine Schicht eines n-Dotiermittelquellen-Oxids 104, die auf dem p-Dotiermittelquellen-Oxid 103 und auf freigelegten Abschnitten der epitaktischen Siliziumschicht 102 zwischen Segmenten der p-Dotiermittelquellen-Oxid 103 ausgebildet wurde. Wie der Name impliziert, umfasst das n-Dotiermittelquellen-Oxid 104 ein Oxid mit n-Dotiermitteln (z. B. Phosphor). n-Dotiermittel von dem n-Dotiermittelquellen-Oxid 104 können in die epitaktische Siliziumschicht 102 diffundiert werden, um auf der Rückseite der Solarzelle n-dotierte Regionen zu formen. In einer Ausführungsform umfasst das n-Dotiermittelquellen-Oxid 104 Phosphorsilikatglas (PSG). Das n-Dotiermittelquellen-Oxid 104 kann auch andere n-dotierte Oxide umfassen. Das n-Dotiermittelquellen-Oxid 104 kann auf eine Dicke von annähernd 1000 Angström gebracht werden, zum Beispiel durch APCVD.
  • 5 zeigt die p- und n-dotierten Regionen (bezeichnet als „P” und „N”), die an der Rückseite der Solarzelle gebildet sind. In der dargestellten Ausführungsform der 5 können P-Dotiermittel aus dem p-Dotiermittelquellen-Oxid 103 in die epitaktische Siliziumschicht eindiffundiert werden, um p-dotierte Regionen in der epitaktischen Siliziumschicht 102 zu bilden. In ähnlicher Weise können n-Dotiermittel aus dem n-Dotiermittelquellen-Oxid 104 in die epitaktische Siliziumschicht 102 eindiffundiert werden, um n-dotierte Regionen in der epitaktischen Siliziumschicht 102 zu bilden. In einer Ausführungsform kann die Diffusion der p- und n-Dotiermittel für die Ausbildung der entsprechenden p- und n-dotierten Regionen zur gleichen Zeit oder im Wesentlichen zu der in Situ-Zeit durchgeführt werden, wie etwa beispielsweise während des Einführens der Solarzelle in einen Diffusionsofen.
  • 6 zeigt eine Schicht einer Feuchtigkeitssperre in Form von Siliziumnitrid 105, das auf der Rückseite der Solarzelle ausgebildet ist, genauer gesagt auf dem Oxidstapel 122, umfassend das n-Dotiermittelquellen-Oxid 104 und das p-Dotiermittelquellen-Oxid 103. Feuchtigkeitseintritt durch Oxide verringert die Oberflächenpassivierung, besonders auf Bor-dotierten Oberflächen. Die durch Feuchtigkeit bewirkte Verschlechterung, die sich ungünstig auf Zuverlässigkeit und Produktionsertrag auswirkt, wird ausgeprägter, wenn die Überdeckung der p-dotierten Region vergrößert wird, oder wenn die Dotiermittelkonzentration auf der Oberfläche der epitaktischen Siliziumschicht verringert wird. Im Beispiel der 5 hindert das Siliziumnitrid 105 Feuchtigkeit daran, durch den Oxidstapel 122 zu diffundieren und dadurch die Passivierung an der Schnittstelle zwischen dem p-Dotiermittelquellen-Oxid 103 und der epitaktischen Siliziumschicht 102 zu verschlechtern (siehe 6, Pfeil 125). Das Siliziumnitrid 105 kann auf eine Dicke von annähernd 200 bis 1000 Angström gebracht werden, zum Beispiel durch plasmaunterstützte chemische Dampfphasenabscheidung (PECVD). Siliziumnitrid kann bei der Verhinderung von Feuchtigkeits-Diffusion durch Bor-dotierte Oxide, wie etwa BSG, wirksam sein.
  • Im Beispiel der 6 ist das Siliziumnitrid 105 direkt auf der rückseitigen Oberfläche des Oxidstapels 122, d. h. direkt auf dem n-Dotiermittelquellen-Oxid 104 auf der Rückseite der Solarzelle gebildet. Wie man sich vorstellen kann, kann das Siliziumnitrid 105 auch direkt auf dem p-Dotiermittelquellen-Oxid 103 gebildet werden, besonders, wenn der Oxidstapel 122 aus einer einzigen Schicht von p-dotiertem Oxid besteht.
  • 7 zeigt Kontaktöffnungen 107 (d. h. 107-1, 107-2), welche die p- und n-dotierten Regionen freilegen. Im Beispiel der 7 werden die Kontaktöffnungen 107-1 durch das Siliziumnitrid 105 und das n-Dotiermittelquellen-Oxid 104 gebildet, um die n-dotierten Regionen freizulegen. Die Kontaktöffnungen 107-2 werden durch das Siliziumnitrid 105, das n-Dotiermittelquellen-Oxid 104 und das p-Dotiermittelquellen-Oxid 103 gebildet, um die p-dotierten Regionen freizulegen. Die Kontaktöffnungen 107 können durch Lithographie, Laserabrasion und/oder andere Ätz-/Abtragungsprozesse gebildet werden.
  • 8 zeigt Metallkontakte 108 (d. h., 108-1, 108-2), die auf der Rückseite der Solarzelle gebildet sind, um die p- und n-dotierten Regionen elektrisch zu verbinden. Im Beispiel der 8 sind die Metallkontakte 108-1 in den Kontaktöffnungen 107-1 gebildet (siehe 7, und die Metallkontakte 108-2 sind in den Kontaktöffnungen 107-2 gebildet. In der dargestellten Ausführungsform sind die Metallkontakte 108-1 elektrisch mit n-dotierten Regionen gekoppelt, und die Metallkontakte 108-2 sind elektrisch mit p-dotierten Regionen gekoppelt. Die Metallkontakte 108 können durch Galvanisieren, Aufdampfen, Druck oder einen anderen Metallisierungsprozess gebildet werden. Der Ausgangs-Siliziumwafer 100 kann die Handhabung während der Bearbeitung der Rückseite der Solarzelle erleichtern, ebenso während der Beildung der p- und n-dotierten Regionen und ihrer entsprechenden Metallkontakte 108.
  • 9 zeigt das Ablösen des Ausgangs-Siliziumwafers 100 vom Rest der Solarzelle. Im Beispiel der 9 löst ein mechanischer oder elektrochemischer Prozess die Opferschicht 101, um den Ausgangs-Siliziumwafer 100 von der epitaktischen Siliziumschicht 102 zu trennen. Der Ablöseprozess kann die Opferschicht 101 teilweise oder komplett zerstören, um den Ausgangs-Siliziumwafer 100 von der epitaktischen Siliziumschicht 102 abzulösen. Der Ablöseprozess kann ein selektiver Ätzprozesssein, einschließlich beispielsweise Nassätzprozessen. Teile der Opferschicht 101 können nach dem Ablöseprozess auf der Oberfläche der epitaktischen Siliziumschicht 102 und/oder der Oberfläche des Ausgangs-Siliziumwafers 100 verbleiben. Die auf dem Ausgangs-Siliziumwafer 100 verbleibende Opferschicht 101 kann wiederverwendet werden, um eine andere epitaktische Siliziumschicht für eine andere Solarzelle zu züchten. In diesem Fall kann die Oberfläche der Opferschicht 101 vor der Wiederverwendung gewaschen oder gesäubert werden. Die Opferschicht 101 kann auch komplett aufgelöst werden, und eine neue Opferschicht kann auf dem Ausgangs-Siliziumwafer 100 für die nachfolgende Solarzellenherstellung gebildet werden.
  • 10 zeigt das Strukturieren der vorderen Oberfläche der Solarzelle, um eine strukturierte Oberfläche der Vorderseite 106 zu bilden. Der Strukturierungsprozess kann auf der Oberfläche der epitaktischen Siliziumschicht 102, oder auf der Oberfläche der Opferschicht 101 im Fall, dass die Opferschicht 101 nicht komplett von der epitaktischen Siliziumschicht 102 entfernt wurde, unregelmäßige Pyramiden bilden. Der Strukturierungsprozess kann einen Nass- oder Trockenätzprozess umfassen, einschließlich gepufferter Oxidätzung (BOE), um die strukturierte Oberfläche der Vorderseite 106 zu schaffen. Ein Ätzmittel, dass für den Strukturierungsprozess verwendet werden kann, ist beispielsweise Kaliumhydroxid. Die strukturierte Oberfläche der Vorderseite 106 kann ein regelmäßiges, wiederholendes Muster, wie etwa dreieckige oder rechteckige Pyramiden, haben, oder kann ein Zufallsmuster haben. Metallkontaktfinger können anschließend mit den entsprechenden Metallkontakten 108 elektrisch verbunden werden.
  • Die 11 und 12 zeigen ein Flussdiagramm eines Verfahrens 200 zur Herstellung einer Solarzelle gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. 11 zeigt die Schritte 201–206 des Verfahrens 200, und 12 zeigt die zusätzlichen Schritte 207–211. Das Verfahren 200 kann in einigen Ausführungsformen zusätzliche oder weniger Prozessschritte als dargestellt umfassen.
  • Zuerst Bezug nehmend auf 11, wird eine Opferschicht auf einem Ausgangs-Siliziumwafer (Schritt 201) gebildet. Die Opferschicht kann poröses Silizium umfassen, das auf der Rückseite des Ausgangs-Siliziumwafers gebildet wird. Eine epitaktische Siliziumschicht kann auf der Opferschicht gezüchtet werden (Schritt 202). Ein p-dotiertes Oxid (z. B. BSG) kann auf der epitaktischen Siliziumschicht gebildet werden (Schritt 203) und strukturiert werden, um Regionen der epitaktischen Siliziumschicht freizulegen, wo n-dotierte Regionen gebildet werden müssen (Schritt 204). Das p-dotierte Oxid kann auch das gleiche Muster haben, wie es auf der epitaktischen Siliziumschicht gebildet wurde. Zum Beispiel kann das p-dotierte Oxid derartig auf die epitaktische Siliziumschicht gedruckt werden, dass die epitaktische Siliziumschicht zwischen den Segmenten des p-dotierten Oxids freiliegt.
  • Ein n-dotiertes Oxid (z. B. PSG) kann auf dem p-dotierten Oxid und auf freiliegenden Abschnitten der epitaktischen Siliziumschicht zwischen Segmenten des p-dotierten Oxids auf der Rückseite der Solarzelle gebildet werden (Schritt 205). Wie man sich vorstellen kann, kann in anderen Ausführungsformen, wo das n-dotierte Oxid vor dem p-dotierten Oxid gebildet wird, das n-dotierte Oxid so strukturiert werden, dass es Regionen der epitaktischen Siliziumschicht freilegt, wo p-dotierte Regionen gebildet werden müssen; das p-dotierte Oxid wird danach auf dem n-dotierten Oxid und auf freiliegenden Regionen der epitaktischen Siliziumschicht zwischen Segmenten der n-dotierten Oxide gebildet.
  • p-Dotiermittel (z. B. Bor) aus dem p-dotierten Oxid werden in die epitaktische Siliziumschicht eindiffundiert, um p-dotierte Regionen in der epitaktischen Siliziumschicht zu bilden, und n-Dotiermittel (z. B. Phosphor) aus dem n-dotierten Oxid werden in die epitaktische Siliziumschicht eindiffundiert, um n-dotierte Regionen in der epitaktischen Siliziumschicht zu bilden (Schritt 206). Die Diffusion der p- und n-Dotiermittel in die epitaktische Siliziumschicht kann im Wesentlichen gleichzeitig durchgeführt werden (z. B. während des Einführens der Solarzelle in eine thermische Aufbereitungsvorrichtung, wie etwa einen Diffusionsofen).
  • Fortfahrend mit 12, kann eine ein Siliziumnitrid umfassende Feuchtigkeitssperre auf den p- und n-dotierten Oxiden auf der Rückseite der Solarzelle gebildet werden (Schritt 207). In anderen Ausführungsformen wird die Feuchtigkeitssperre nur auf dem p-dotierten Oxid gebildet. In einigen Ausführungsformen wird die Feuchtigkeitssperre vor dem Kontaktöffnungsprozess gebildet, um sicherzustellen, dass die Feuchtigkeitssperre angeglichen ist. In anderen Ausführungsformen kann die Feuchtigkeitssperre nach dem Kontaktöffnungsprozess herausgeformt werden. Die Feuchtigkeitssperre kann auf den p- und n-dotierten Oxiden nach dem Diffusionsprozess, der die p- und n-dotierten Regionen bildet, erzeugt werden, um eine Verschlechterung der Feuchtigkeitssperre durch hohe Temperatur zu verhindern.
  • Kontaktöffnungen können durch die Feuchtigkeitssperre und die p- und n-dotierten Oxide gebildet werden, um die p- und n-dotierten Regionen zu bilden (Schritt 208). In Abhängigkeit von der Platzierung der p- und n-dotierten Oxide kann eine Kontaktöffnung durch einen oder beide Typen von dotierten Oxiden gebildet werden, um eine entsprechende kdotierte Region freizulegen. Zum Beispiel kann eine Kontaktöffnung durch die Feuchtigkeitssperre und mindestens ein dotiertes Oxid (n- und/oder p-Typ) gebildet werden, um eine dotierte Region freizulegen. Metallkontakte werden danach in den Kontaktöffnungen auf der Rückseite der Solarzelle gebildet, um diese mit entsprechenden dotierten Regionen in der epitaktischen Siliziumschicht elektrisch zu koppeln (Schritt 209). Der Ausgangs-Siliziumwafer wird vom Rest der Solarzelle abgelöst (Schritt 210), wodurch die Vorderseite der Solarzelle freigelegt wird. Die Vorderseite der Solarzelle kann danach strukturiert werden (Schritt 211).
  • Obwohl oben stehend spezifische Ausführungsformen beschrieben worden sind, sind diese Ausführungsformen nicht dazu bestimmt, den Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung einzuschränken, auch wo nur eine einzelne Ausführungsform in Bezug auf ein bestimmtes Merkmal beschrieben ist. Beispiele von Merkmalen, die in dieser Offenbarung bereitgestellt werden, sind dahingehend auszulegen, dass sie eher veranschaulichend als restriktiv sind, sofern nicht anderweitig benannt. Die oben stehende Beschreibung ist dazu bestimmt, solche Alternativen, Modifizierungen und Entsprechungen abzudecken, wie sie für einen Fachmann, der den Nutzen aus dieser Offenbarung hat, offensichtlich sind.
  • Der Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung beinhaltet jedes Merkmal oder jede Kombination von Merkmalen, die hier offenbart werden (sowohl implizit als auch explizit), und jede Verallgemeinerung hieraus, unabhängig davon, ob sie nun eines oder alle Probleme löst, die hierin angesprochen werden, oder nicht. Entsprechend können neue Patentansprüche während der Verfolgung dieser Anmeldung (oder einer Anmeldung, die hierzu Priorität beansprucht) und eine jegliche Kombination von Merkmalen formuliert werden. Insbesondere mit Bezug auf die angehängten Ansprüche können Merkmale von davon abhängigen Ansprüchen mit jenen der unabhängigen Ansprüche kombiniert werden und Merkmale von entsprechenden unabhängigen Ansprüchen können in jeder angemessenen Weise, und nicht lediglich in den spezifischen Kombinationen, die in den angehängten Ansprüchen aufgezählt sind, kombiniert werden.

Claims (20)

  1. Solarzelle, umfassend: eine epitaktische Siliziumschicht; ein dotiertes Oxid auf der epitaktischen Siliziumschicht; eine Siliziumnitridschicht auf dem dotierten Oxid; und einen Metallkontakt auf einer Rückseite der Solarzelle, wobei der Metallkontakt über eine Kontaktöffnung durch die Siliziumnitridschicht und das dotierte Oxid elektrisch mit einer dotierten Region der Solarzelle gekoppelt ist.
  2. Solarzelle nach Anspruch 1, weiterhin umfassend: ein weiteres dotiertes Oxid zwischen dem dotierten Oxid und der epitaktischen Siliziumschicht.
  3. Solarzelle nach Anspruch 2, weiterhin umfassend: einen weiteren Metallkontakt, der über eine weitere Kontaktöffnung durch die Siliziumnitridschicht und das andere dotierte Oxid elektrisch mit einer weiteren dotierten Region der Solarzelle gekoppelt ist.
  4. Solarzelle nach Anspruch 3, wobei der andere Metallkontakt über die andere Kontaktöffnung durch die Siliziumnitridschicht, das dotierte Oxid und das andere dotierte Oxid elektrisch mit der anderen dotierten Region der Solarzelle gekoppelt ist.
  5. Solarzelle nach Anspruch 3, wobei das dotierte Oxid eine n-Dotiermittelquelle umfasst.
  6. Solarzelle nach Anspruch 3, wobei das dotierte Oxid Phosphorsilikatglas umfasst.
  7. Solarzelle nach Anspruch 1, wobei das dotierte Oxid eine p-Dotiermittelquelle umfasst.
  8. Solarzelle nach Anspruch 1, wobei das dotierte Oxid Borosilikatglas umfasst.
  9. Verfahren zur Herstellung einer Solarzelle, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Bilden einer epitaktischen Siliziumschicht auf einem Ausgangs-Siliziumwafer; Bilden eines p-Dotiermittelquellen-Oxids auf der epitaktischen Siliziumschicht; Bilden einer Siliziumnitridschicht auf dem p-Dotiermittelquellen-Oxid; Diffundieren von p-Dotiermitteln aus dem P-Dotiermittelquellen-Oxid in die epitaktische Siliziumschicht, um eine p-dotierte Region in der epitaktischen Siliziumschicht zu bilden; und Ablösen des Ausgangs-Siliziumwafers von der epitaktischen Siliziumschicht.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, ferner umfassend: Bilden eines n-Dotiermittelquellen-Oxids auf dem p-Dotiermittelquellen-Oxid; und Diffundieren von n-Dotierstoffen aus dem n-Dotiermittelquellen-Oxid in die epitaktische Siliziumschicht, um eine N-dotierte Region in der epitaktischen Siliziumschicht zu bilden.
  11. Verfahren nach Anspruch 10, ferner umfassend: Bilden eines ersten Metallkontakts zu der p-dotierten Region durch mindestens die Siliziumnitridschicht, die p-Dotiermittelquelle und die n-Dotiermittelquelle.
  12. Verfahren nach Anspruch 10, ferner umfassend: Bilden eines zweiten Metallkontakts zu der n-dotierten Region durch mindestens die Siliziumnitridschicht und das n-Dotiermittelquellen-Oxid.
  13. Verfahren nach Anspruch 10, wobei das Eindiffundieren der p-Dotiermittel in die epitaktische Siliziumschicht, um eine p-dotierte Region zu bilden, und das Eindiffundieren der n-Dotiermittel in die epitaktische Siliziumschicht, um eine n-dotierte Region zu bilden, in situ und gleichzeitig durchgeführt werden.
  14. Verfahren nach Anspruch 10, wobei das Bilden des n-Dotiermittelquellen-Oxids auf dem p-Dotiermittelquellen-Oxid das Bilden einer Schicht aus Phosphorsilikatglas auf dem p-Dotiermittelquellen-Oxid umfasst.
  15. Verfahren nach Anspruch 9, worin das Bilden des p-Dotiermittelquellen-Oxids auf der epitaktischen Siliziumschicht das Bilden einer Schicht aus Borosilikatglas auf der epitaktischen Siliziumschicht umfasst.
  16. Verfahren nach Anspruch 9, ferner umfassend: Strukturieren der Vorderseite der Solarzelle nach dem Ablösen des Ausgangs-Siliziumwafers.
  17. Solarzelle, umfassend: eine epitaktische Siliziumschicht; einen Oxid-Stapel, der eine Mehrzahl von dotierten Oxidschichten auf der epitaktischen Siliziumschicht umfasst; eine Siliziumnitridschicht auf dem Oxid-Stapel; und einen ersten Metallkontakt, der durch den Oxid-Stapel und die Siliziumnitridschicht elektrisch mit einer ersten dotierten Region auf der Rückseite der Solarzelle gekoppelt ist.
  18. Solarzelle nach Anspruch 17, wobei der Oxid-Stapel: eine erste dotierte Oxidschicht mit p-Dotiermitteln und eine zweite dotierte Oxidschicht mit n-Dotiermitteln umfasst.
  19. Solarzelle nach Anspruch 17, wobei der Oxid-Stapel eine Schicht aus Borosilikatglas und eine Schicht aus Phosphorsilikatglas umfasst.
  20. Solarzelle nach Anspruch 17, die weiterhin einen zweiten Metallkontakt umfasst, der elektrisch mit einer zweiten dotierten Region auf der Rückseite der Solarzelle gekoppelt ist.
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