DE112015002554T5

DE112015002554T5 - Relative Dotierungskonzentrationsniveaus in Solarzellen

Info

Publication number: DE112015002554T5
Application number: DE112015002554.5T
Authority: DE
Inventors: David D. Smith; Staffan WESTERBERG
Original assignee: SunPower Corp
Current assignee: Maxeon Solar Pte Ltd
Priority date: 2014-05-30
Filing date: 2015-05-21
Publication date: 2017-02-23
Also published as: KR20170016880A; CN106463550B; WO2015183703A1; AU2015267299A1; CN106463550A; CN108987499A; CN108987499B; US20150349180A1; JP6690859B2; AU2015267299B2; TW201611312A; TWI660517B; JP2020129666A; JP2017517147A; KR102554563B1

Abstract

Eine Solarzelle kann ein Substrat einschließen, das eine Vorderseite aufweist, die der Sonne zugewandt ist, um im normalen Betrieb eine Sonnenstrahlung zu empfangen, sowie eine der Vorderseite entgegengesetzte Rückseite. Die Solarzelle kann ferner eine über die Rückseite des Substrats ausgebildete Polysiliziumschicht einschließen. In der Polysiliziumschicht können eine p-Diffusionszone und eine n-Diffusionszone ausgebildet werden, um einen aneinanderstoßenden p-n-Übergang bereitzustellen. Die p-Diffusionszone kann ein erstes Dotiermittelkonzentrationsniveau aufweisen und die n-Diffusionszone kann ein zweites Dotiermittelkonzentrationsniveau aufweisen, so dass das erste Dotiermittelkonzentrationsniveau kleiner ist als das zweite Dotiermittelkonzentrationsniveau.

Description

HINTERGRUND
Photovoltaische Zellen, die gemeinhin als Solarzellen bekannt sind, sind allgemein bekannte Vorrichtungen zur direkten Umwandlung von Sonnenstrahlung in elektrische Energie. Im Allgemeinen werden Solarzellen auf einem Halbleiterwafer oder Substrat unter Verwendung von Halbleiterbearbeitungstechniken zur Ausbildung eines p-n-Übergangs zwischen p- und n-Diffusionszonen hergestellt. Sonnenstrahlung, die auf die Oberfläche des Substrats der Solarzelle auftrifft und in das Substrat eindringt, erzeugt Elektron-Loch-Paare im Bulk des Substrats. Die Elektron-Loch-Paare migrieren zu p-Diffusions- und n-Diffusionszonen im Substrat, wodurch sie ein Spannungsdifferenzial zwischen den Diffusionszonen erzeugen. Die Diffusionszonen sind mit leitfähigen Zonen auf der Solarzelle verbunden, um einen elektrischen Strom aus der Solarzelle an einen externen Stromkreis zu leiten. Bei einer Rückseitenkontakt-Solarzelle befinden sich sowohl die Diffusionszonen als auch die mit diesen gekoppelten verschachtelten metallenen Kontaktfinger auf der Rückseite der Solarzelle. Mit diesen Kontaktfingern kann ein externer Stromkreis an die Solarzelle angeschlossen und von ihr gespeist werden.
Effizienz ist eine wichtige Eigenschaft einer Solarzelle, da sie in direkter Beziehung zur Fähigkeit der Solarzelle steht, Energie zu erzeugen. Gleichermaßen steht die Effizienz beim Produzieren von Solarzellen in direkter Beziehung zur Kosteneffizienz solcher Solarzellen. Entsprechend sind Techniken zum Erhöhen der Effizienz von Solarzellen oder Techniken zum Erhöhen der Effizienz bei der Herstellung von Solarzellen allgemein wünschenswert. Einige Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung erlauben eine erhöhte Effizienz der Solarzellenherstellung, indem neuartige Verfahren zum Herstellen von Solarzellenstrukturen bereitgestellt werden. Einige Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung erlauben eine erhöhte Solarzelleneffizienz, indem neuartige Solarzellstrukturen bereitgestellt werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt gemäß einigen Ausführungsformen eine Querschnittsansicht eines Abschnitts einer beispielhaften Solarzelle, die einen aneinanderstoßenden p-n-Übergang aufweist, der zwischen über einem Substrat ausgebildeten p- und n-Diffusionszonen ausgebildet ist.
2 veranschaulicht gemäß einer Ausführungsform in einem Flussdiagramm ein beispielhaftes Verfahren zum Ausbilden einer Rückseitenkontakt-Solarzelle mit einem niedrigeren p-Dotiermittelkonzentrationsniveau.
3 veranschaulicht gemäß einer Ausführungsform in einem Flussdiagramm ein beispielhaftes Verfahren zum Ausbilden einer Rückseitenkontakt-Solarzelle mit einem niedrigeren p-Dotiermittelkonzentrationsniveau.
4–9 zeigen Querschnittsansichten eines Ausbildens einer Rückseitenkontakt-Solarzelle, die einen aneinanderstoßenden p-n-Übergang aufweist, der zwischen auf einem Substrat ausgebildeten p- und n-Diffusionszonen ausgebildet ist.
10 veranschaulicht gemäß einer Ausführungsform in einem Flussdiagramm ein beispielhaftes Verfahren zum Ausbilden einer Rückseitenkontakt-Solarzelle mit einem niedrigeren p-Dotiermittelkonzentrationsniveau.
11–16 zeigen gemäß einigen Ausführungsformen Querschnittsansichten eines Ausbildens einer Rückseitenkontakt-Solarzelle, die einen aneinanderstoßenden p-n-Übergang aufweist, der zwischen unter Verwendung von Gegendotierung auf einem Substrat ausgebildeten p- und n-Diffusionszonen ausgebildet ist.
17 veranschaulicht gemäß einer Ausführungsform in einem Flussdiagramm ein beispielhaftes Verfahren zum Ausbilden einer Rückseitenkontakt-Solarzelle mit einem niedrigeren p-Dotiermittelkonzentrationsniveau durch Drucken von p- und n-Dotiermittelquellen.
18–22 zeigen gemäß einer Ausführungsform Querschnittsansichten eines Ausbildens einer Rückseitenkontakt-Solarzelle, die einen aneinanderstoßenden p-n-Übergang aufweist, der zwischen durch Drucken auf einem Substrat ausgebildeten p- und n-Diffusionszonen ausgebildet ist.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Die folgende detaillierte Beschreibung ist lediglich veranschaulichender Natur und soll die Ausführungsformen des Gegenstands der Anmeldung oder Verwendungen solcher Ausführungsformen nicht einschränken. Das Wort „beispielhaft”, wie hierin verwendet, bedeutet „als ein Beispiel, Fallbeispiel oder der Veranschaulichung dienend”. Alle Implementierungen, die hierin als beispielhaft beschrieben werden, sind nicht notwendigerweise als bevorzugt oder vorteilhaft gegenüber anderen Implementierungen anzusehen. Des Weiteren besteht keine Absicht, durch eine im vorangehenden technischen Gebiet, dem Hintergrund, der kurzen Beschreibung oder der folgenden detaillierten Beschreibung dargelegte, ausdrückliche oder implizite Theorie gebunden zu sein.
Diese Patentschrift schließt Bezugnahmen auf „eine bestimmte Ausführungsform” oder „eine Ausführungsform” ein. Das Auftreten der Ausdrücke „in einer bestimmten Ausführungsform” oder „in einer Ausführungsform” bezieht sich nicht notwendigerweise auf dieselbe Ausführungsform. Bestimmte Merkmale, Strukturen oder Charakteristika können auf jegliche geeignete Art kombiniert werden, die mit dieser Offenbarung im Einklang ist.
Terminologie. Die folgenden Absätze stellen Definitionen und/oder Kontext für Begriffe bereit, die in dieser Offenbarung (einschließlich der beigefügten Patentansprüche) zu finden sind:
„Umfassen”/„umfassend”. Dieser Begriff ist erweiterbar. Wie in den beigefügten Ansprüchen verwendet, schließt dieser Begriff eine zusätzliche Struktur oder zusätzliche Schritte nicht aus.
„So gestaltet, dass”/„gestaltet, um zu”. Verschiedene Einheiten oder Komponenten können so beschrieben oder beansprucht sein, dass sie „so gestaltet sind, dass” sie eine Aufgabe oder Aufgaben erfüllen. In solchen Kontexten wird „so gestaltet, dass” bzw. „gestaltet, um zu” verwendet, um eine Struktur zu benennen, indem angegeben wird, dass die Einheiten/Komponenten eine Struktur einschließen, die diese Aufgabe oder Aufgaben während des Betriebs durchführt. Von der Einheit/Komponente als solcher kann gesagt werden, dass sie gestaltet ist, um die Aufgabe durchzuführen, auch wenn die spezifizierte Einheit/Komponente momentan nicht betriebsbereit (d. h. nicht eingeschaltet/aktiv) ist. Das Erwähnen, dass eine Einheit/ein Stromkreis/eine Komponente „gestaltet ist, um” eine oder mehrere Aufgaben auszuführen, ist ausdrücklich so gedacht, dass sie sich für diese Einheit/diese Komponente nicht auf 35 U.S.C. § 112, Absatz sechs beruft.
„Erste”, „zweite” usw. Wie hierin verwendet, werden diese Begriffe als Bezeichnungen für Substantive genutzt, denen sie vorangehen, und implizieren keine wie auch immer geartete Art einer Ordnung (z. B. räumlich, zeitlich, logisch usw.). Zum Beispiel impliziert eine Bezugnahme auf eine „erste” Dotiermittelquelle nicht notwendigerweise, dass diese Dotiermittelquelle die erste Dotiermittelquelle in einer Folge ist; stattdessen wird der Begriff „erste” dazu verwendet, diese Dotiermittelquelle von einer anderen Dotiermittelquelle zu unterscheiden (z. B. von einer „zweiten” Dotiermittelquelle).
„Auf Grundlage von”. Wie hierin verwendet, wird dieser Begriff verwendet, um einen oder mehrere Faktoren zu beschreiben, die eine Ermittlung beeinflussen. Dieser Begriff schließt zusätzliche Faktoren nicht aus, die eine Ermittlung beeinflussen können. Das heißt, dass eine Ermittlung ausschließlich auf diesen Faktoren oder zumindest teilweise auf diesen Faktoren beruhen kann. Betrachtet werden soll der Ausdruck „A auf Grundlage von B ermitteln”. Während B ein Faktor sein kann, der die Ermittlung von A beeinflusst, schließt solch ein Ausdruck nicht aus, dass die Ermittlung von A auch auf C beruhen kann. In anderen Fällen kann A ausschließlich auf Grundlage von B ermittelt werden.
„Gekoppelt” – Die folgende Beschreibung bezieht sich auf Elemente oder Knoten oder Merkmale, die miteinander „gekoppelt” sind. Wie hierin verwendet, bedeutet „gekoppelt”, solange nicht ausdrücklich anderweitig angegeben, dass ein Element/Knoten/Merkmal direkt oder indirekt mit einem anderen Element/Knoten/Merkmal verbunden ist (oder direkt oder indirekt mit einem anderen Element/Knoten/Merkmal kommuniziert), und zwar nicht notwendigerweise mechanisch.
„Hemmen” – Im hiesigen Sinne wird „hemmen” zur Bezeichnung eines Verringerungs- oder Minimierungseffekts verwendet. Wenn eine Baugruppe oder ein Bestandteil als einen Vorgang, eine Bewegung oder einen Zustand hemmend beschrieben wird, kann die Baugruppe bzw. der Bestandteil das Ergebnis bzw. die Wirkung oder die zukünftige Beschaffenheit vollständig unterbinden. Ferner kann „hemmen” auch eine Reduzierung oder Abschwächung der Wirkung, Leistung und/oder des Effekts, der ansonsten auftreten könnte, bezeichnen. Entsprechend muss, wenn eine Baugruppe, ein Element oder ein Bestandteil als ein Ergebnis oder eine Beschaffenheit hemmend bezeichnet wird, die Baugruppe, das Element oder der Bestandteil das Ergebnis bzw. die Beschaffenheit nicht in vollständigem Umfang verhindern oder eliminieren.
Zusätzlich kann bestimmte Terminologie in der folgenden Beschreibung auch allein zum Zwecke der Bezugnahme verwendet werden und soll somit nicht einschränkend sein. Zum Beispiel beziehen sich Begriffe wie „oberer/obere/oberes”, „unterer/untere/unteres”, „oberhalb/über” und „unterhalb/unter” auf Richtungen in den Zeichnungen, auf die Bezug genommen wird. Begriffe wie „vorn”, „hinten”, „rückseitig”, „seitlich”, „extern” und „intern” beschreiben die Ausrichtung und/oder die Lage von Abschnitten der Komponente in einem konsistenten, jedoch beliebigen Bezugsrahmen an, was durch Bezugnahme auf den Text und die zugehörigen Zeichnungen klar gemacht wird, welche die erörterte Komponente beschreiben. Eine solche Terminologie kann die vorstehend speziell erwähnten Wörter, Ableitungen davon und Wörter mit ähnlicher Bedeutung einschließen.
Obwohl ein großer Teil der Offenbarung des besseren Verständnisses halber anhand von Solarzellen beschrieben wird, gelten die offenbarten Techniken und Strukturen auch für andere Halbleiterstrukturen (z. B. allgemein für Siliziumwafer).
In der folgenden Beschreibung werden zahlreiche spezifische Details dargelegt, wie beispielsweise spezifische Verfahrensablaufschritte, um ein umfassendes Verstehen von Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung bereitzustellen. Es wird für den Fachmann ersichtlich sein, dass Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung ohne diese spezifischen Details ausgeführt werden können. In anderen Fällen werden bereits bekannte Herstellungsverfahren, wie etwa Lithografietechniken, nicht ausführlich beschrieben, um Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung nicht unnötigerweise zu verschleiern. Des Weiteren versteht es sich, dass die verschiedenen, in den Figuren gezeigten Ausführungsformen veranschaulichende Darstellungen und nicht notwendigerweise maßstabsgetreu gezeichnet sind.
In dieser Beschreibung wird zunächst eine beispielhafte Solarzelle beschrieben, die die offenbarten Dotiermittelniveaus einschließen kann, gefolgt von einer detaillierteren Erklärung verschiedener Ausführungsformen des Ausbildens von zwei Dotiermittelniveaus aufweisenden Solarzellen. Verschiedene Beispiele werden durchweg bereitgestellt.
In 1 ist nun eine Querschnittsansicht einer Solarzelle 100 gezeigt, die eine Vorderseite 100A aufweist, welche der Sonne zugewandt ist, um im normalen Betrieb eine Sonnenstrahlung zu empfangen, sowie eine der Vorderseite entgegengesetzte Rückseite 100B. Die Rückseite 100B der Solarzelle 100 schließt in einer Ausführungsform eine Polysilizium-p-Diffusionszone 102 und eine Polysilizium-n-Diffusionszone 104 ein, die über einer dielektrischen Schicht 106 angeordnet sind und auf einem Abschnitt eines Substrats 110 einen aneinanderstoßenden p-n-Übergang 109 ausbilden. Ein Beispiel für das Substrat 110 schließt n-Silizium ein. Allgemein gesagt bilden die Polysilizium-p-Diffusionszone 102 und die Polysilizium-n-Diffusionszone 104 am aneinanderstoßenden Übergang 109 eine Diode aus. Die Polysilizium-p- und n-Diffusionszonen 102, 104 können in einer Polysiliziumschicht ausgebildet werden. Die Diffusionszonen können ausgebildet werden, indem zum Beispiel dotierte Siliziumdioxidschichten über eine undotierte Polysiliziumschicht abgeschieden werden und ein Diffusionsschritt ausgeführt wird, oder eine undotierte Polysiliziumschicht abgeschieden und nachfolgend ein Dotiermittelimplantationsschritt durchgeführt wird. In einer speziellen Ausführungsform werden die Polysilizium-p-Diffusionszone 102 und die Polysilizium-n-Diffusionszone 104 über der Oberfläche des Substrats 110 oder außerhalb eines Solarzellensubstrats ausgebildet.
Die Solarzelle 100 kann gemäß einer Ausführungsform ferner leitfähige Kontakte aufweisen, die auf Emitterzonen ausgebildet werden, die über dem Substrat 110 ausgebildet werden. Ein erster elektrisch leitfähiger Kontakt, wie etwa ein erster metallener Kontaktfinger 114, kann in einer in einer Siliziumnitridschicht 112 angeordneten ersten Kontaktöffnung angeordnet werden und kann mit der Polysilizium-p-Diffusionszone 102 gekoppelt werden. Ein zweiter elektrisch leitfähiger Kontakt, wie etwa ein zweiter metallener Kontaktfinger 116, kann in einer in der Siliziumnitridschicht 112 angeordneten zweiten Kontaktöffnung angeordnet werden, und kann mit der Polysilizium-n-Diffusionszone 104 gekoppelt werden. Die „Finger” können unter Verwendung von Masken und Ätzmittel oder gemäß anderen Techniken hergestellt werden.
In einer Ausführungsform können die Polysilizium-p-Diffusionszone 102 und die Polysilizium-n-Diffusionszone 104 Emitterzonen für die Solarzelle 100 bereitstellen. Somit werden in einer Ausführungsform der erste metallene Kontaktfinger 114 und der zweite metallene Kontaktfinger 116 auf jeweiligen Emitterzonen angeordnet. In einer Ausführungsform sind der erste metallene Kontaktfinger 114 und der zweite metallene Kontaktfinger 116 rückseitige Kontakte für eine Rückkontakt-Solarzelle und befinden sich auf einer Oberfläche der Solarzelle, die gegenüber einer lichtempfangenden Oberfläche (Seite 100A) der Solarzelle 100 liegt. Ferner werden in einer bestimmen Ausführungsform die Emitterzonen auf einer dielektrischen dünnen oder Tunnelschicht, wie etwa der dielektrischen Schicht 106 ausgebildet.
Gemäß mancher Ausführungsformen, wie in 1 gezeigt, kann das Fertigen einer Rückkontakt-Solarzelle das Ausbilden der dünnen dielektrischen Schicht 106 auf dem Substrat 110 einschließen. In einer Ausführungsform ist eine dünne dielektrische Schicht aus Siliziumdioxid aufgebaut und weist eine Dicke ungefähr im Bereich von 5–50 Ångström auf. In einer Ausführungsform wirkt die dünne dielektrische Schicht als Tunneloxidschicht. In einer Ausführungsform ist das Substrat 110 ein monokristallines Bulk-Siliziumsubstrat, wie etwa ein n-dotiertes monokristallines Siliziumsubstrat. In einer anderen Ausführungsform umfasst das Substrat jedoch eine auf einem globalen Solarzellensubstrat angeordnete polykristalline Siliziumschicht.
In einer Rückkontakt-Solarzelle, wie etwa der Solarzelle 100, mit verschachtelten n- und p-Diffusionen in einer Polysiliziumschicht liegt der aneinanderstoßende p-n-Übergang 109 vor, der innerhalb der Polysiliziumschicht an einer Grenzschicht zwischen den beiden Diffusionen ausgebildet werden kann. Der aneinanderstoßende p-n-Übergang 109 ist das Gebiet zwischen dem bordotierten (p-)Polysilizium und dem phosphordotierten (n-)Polysilizium. Der aneinanderstoßende p-n-Übergang 109 kann in beide Seiten der physischen Grenzschicht zwischen der p- und n-Diffusionszone hineinreichen. Die Breiten und wie weit er in die jeweilige Seite des physischen Übergangs hineinreicht, hängen vom Dotierungskonzentrationsniveau und dem jeweiligen Gradienten der Seiten des aneinanderstoßenden p-n-Übergangs 109 ab.
Im Allgemeinen läuft eine Rekombination in der Raumladungszone an den Poly-Korngrenzen am p-n-Übergang 109 ab. Die Rekombination in der Raumladungszone ist ein Prozess, durch den bewegliche Ladungsträger (Elektronen und Elektronenlöcher) eliminiert werden. Sie ist ein Prozess, durch den ein Leitungsbandelektron Energie verliert und wieder den Energiezustand eines Elektronenlochs im Valenzband annimmt. Das polykristalline Silizium der Polysiliziumschicht besteht aus Körnern. Jedes Korn weist ein Kristallgitter auf, in dem sämtliche Si-Atome aneinandergereiht sind. Unterschiedliche Körner können jedoch unterschiedliche Orientierungen aufweisen und zwischen den Körnern liegt eine Grenze vor, an der die Kristallinität des Materials unterbrochen ist. Diese Grenzschicht wird Korngrenze genannt. Die Elektronen-Loch-Rekombination weist in bestimmten Gebieten des Materials, wie etwa der Korngrenze, eine erhöhte Wahrscheinlichkeit auf. Zum Beispiel erhöhen Metalldefekte die Rekombination. Die Erfinder haben festgestellt, dass Bor an den Korngrenzen ein solches Gebiet ist, an dem eine höhere Rekombination vorliegt. Falls diese Gebiete reduziert werden, ist die Lebensdauer des Materials höher und es besteht eine bessere Möglichkeit, die Träger einzufangen.
Da der aneinanderstoßende p-n-Übergang 109 in den meisten Fällen eine hohe Rekombination aufweist, verhindert er ein Erzielen von hohen Bauelementeffizienzen über 20% hinaus. Die Erfinder haben jedoch festgestellt, dass eine Rekombination in der Raumladungszone von p-Dotiermittelkonzentrationsniveaus abhängen kann. Durch Absenken der Dotiermittelkonzentrationsniveaus auf ~5E17/cm3 in der Polysiliziumschicht sind ausreichend wenig Boratome an den Korngrenzen, dass die Rekombination auf Niveaus unterdrückt wird, bei denen Solarzellen mit hoher Effizienz hergestellt werden können.
In Einklang mit einer Ausführungsform kann die Polysilizium-p-Diffusionszone 102 durch eine p-Dotiermittelquelle 120 ausgebildet werden, die ein erstes Dotiermittelkonzentrationsniveau aufweist, und die Polysilizium-n-Diffusionszone 104 kann durch eine n-Dotiermittelquelle 122 ausgebildet werden, die ein zweites Dotiermittelkonzentrationsniveau aufweist, so dass das erste Dotiermittelkonzentrationsniveau kleiner ist als das zweite Dotiermittelkonzentrationsniveau. Zum Beispiel kann die Polysilizium-p-Diffusionszone 102 in der Polysiliziumschicht durch eine p-Dotiermittelquelle ausgebildet werden, die Bor mit einem Dotiermittelkonzentrationsniveau von kleiner als einem Bereich von 1E17/cm3–1E18/cm3 aufweist, so dass die Polysilizium-p-Diffusionszone 102 ein resultierendes Dotiermittelkonzentrationsniveau von kleiner als einem Bereich von ~5E19/cm3 bis ~5E17/cm3 aufweist. Ebenso kann eine n-Dotiermittelquelle, die Phosphor umfasst, dazu verwendet werden, die Polysilizium-n-Diffusionszone 104 auszubilden. Eine Dotiermittelquelle ist eine Quelle von Ladungsträgerstörstellen für ein Substrat wie etwa für Bor für ein Substrat auf Siliziumbasis ist. Zum Beispiel sind in einer Ausführungsform die Ladungsträgerstörstellen n-Dotiermittel, wie etwa, aber nicht darauf beschränkt, Phosphordotiermittel. In einer anderen Ausführungsform sind die Ladungsträgerstörstellen p-Dotiermittel, wie etwa, aber nicht darauf beschränkt, Bordotiermittel.
In einer Ausführungsform sind die Polysilizium-p-Diffusionszone 102 und die Polysilizium-n-Diffusionszone 104 aktive Zonen. Leitfähige Kontakte können mit den aktiven Zonen gekoppelt und voneinander durch Isolationszonen getrennt werden, die aus einem dielektrischen Material aufgebaut sein können. In einer Ausführungsform ist die Solarzelle eine Rückkontakt-Solarzelle und schließt ferner eine Antireflexschicht (z. B. das Dielektrikum 112) ein, die auf einer lichtempfangenden Oberfläche, wie etwa einer beliebigen texturierten Oberfläche der Solarzelle angeordnet ist.
Das erste Dotiermittelkonzentrationsniveau der p-Dotiermittelquelle 120 kann kleiner sein als das zweite Dotiermittelkonzentrationsniveau der n-Dotiermittelquelle 122, um die Rekombination an dem aneinanderstoßenden p-n-Übergang 109 so weit zu reduzieren, dass eine resultierende Bauelementeffizienz größer als 20% ist. Zum Beispiel kann eine n-Dotiermittelquelle, die Phosphor mit einem Dotiermittelkonzentrationsniveau von größer als etwa 1E19/cm3–1E20/cm3 umfasst, dazu verwendet werden, die Polysilizium-n-Diffusionszone 104 in der Polysiliziumschicht auszubilden, verglichen mit der p-Dotiermittelquelle Bor mit einem Dotiermittelkonzentrationsniveau von kleiner als etwa 1E17/cm3–1E18/cm3.
Durch Reduzieren des p-Dotiermittelkonzentrationsniveaus auf ein niedrigeres Dotiermittelkonzentrationsniveau wird die Rekombination gesenkt, so dass hocheffiziente Solarzellen hergestellt werden können. In einigen Ausführungsformen besteht keine Notwendigkeit, die n- und p-Diffusion physisch mit einem Graben voneinander zu trennen, um die Rekombination zu senken. Durch Reduzieren der Rekombination an dem aneinanderstoßenden p-n-Übergang 109 ohne Erfordernis eines physischen Grabens können wenigstens zwei Schritte im Herstellungsprozess der Solarzelle 100 entfallen, wodurch die Kosten gesenkt werden.
Weitere Erhöhungen der Lebensdauer können durch Passivierung von Korngrenzen unter Verwendung von Wasserstoff (H) erzielt werden. Das heißt, weitere Verbesserungen der Rekombination können erzielt werden, indem die nun vakanten Stellen an den Korngrenzen mit Wasserstoff (H) passiviert werden. Dies kann während des Formiergastemperns (Forming Gas Anneal, FGA) geschehen, wobei H aus einer örtlichen Siliziumnitridschicht ausgetrieben wird, oder mit H aus plasmaunterstützter chemischer Gasphasenabscheidung (Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition, PECVD) (z. B. vor der Nitridabscheidung).
Das Bordotiermittelkonzentrationsniveau zu senken, kann die Wirkung der H-Passivierung unterstützen. Zum Beispiel kann bei niedrigeren Borniveaus die H-Hydrierung (z. B. H-Passivierung von nicht abgesättigten Si-Bindungen an der Oberfläche) zu einer höheren Zellenlebensdauer führen. Im Gegensatz dazu können die Boratome bei höheren Borniveaus viele der nicht abgesättigten Si-Bindungen aufnehmen. Bei niedrigeren Konzentrationen ist H jedoch nun in der Lage, diese Bindungen zu erreichen und zu passivieren.
Zum Beispiel kann in einer Ausführungsform die H-Passivierung durchgeführt werden, indem ein Gastempern mit einer Mischung von N2 und H2 durchgeführt wird. Herkömmlicherweise ist das H im Formiergas die Quelle für H, aber eine alternative Quelle für H ist aus einer Siliziumnitrid-PECVD-Schicht bzw. einem Siliziumnitrid-PECVD-Film, der auf der Polysiliziumschicht abgeschieden werden kann. Die Siliziumnitrid-PECVD-Schicht bzw. der Siliziumnitrid-PECVD-Film selbst können eine große Menge an H aufweisen und können zum Diffundieren zu einer Grenzzone des aneinanderstoßenden p-n-Übergangs 109 verwendet werden und die Passivierung während des Temperns erhöhen, was zu einer Passivierungszone 124 führt. Bei den nun gesenkten Borniveaus an der Grenzschicht oder dem aneinanderstoßenden p-n-Übergang 109 ist H nun in der Lage, die nicht abgesättigten Si-Bindungen zu erreichen und zu passivieren.
Wie in 1 gezeigt, kann sich ein Dielektrikum in der Form der Siliziumnitridschicht 112 über die Polysilizium-p-Diffusionszone 102 und die Polysilizium-n-Diffusionszone 104 erstrecken. In einer Ausführungsform wird die Siliziumnitridschicht 112 mittels plasmaunterstützter chemischer Gasphasenabscheidung (PECVD) mit einer Dicke von etwa 400 Ångström ausgebildet.
2 veranschaulicht nun gemäß einer Ausführungsform in einem Flussdiagram ein Verfahren zum Ausbilden einer Solarzelle. Wie bei 202 gezeigt, kann eine Schicht aus Polysilizium über eine Halbleiterzone abgeschieden, gedruckt oder implantiert werden. Oder das Polysilizium kann in einigen Ausführungsformen aus in Polysilizium umgewandeltem amorphem Silizium ausgebildet werden. Wie hier beschrieben, ist in 1 eine vordotierte Polysiliziumschicht gezeigt.
Wie bei 204 gezeigt, kann die in 1 gezeigte Polysilizium-p-Diffusionszone 102 aus einer p-dotierten Zone ausgebildet werden. Die Polysilizium-p-Diffusionszone 102 kann durch eine p-Dotiermittelquelle ausgebildet werden, die ein in der p-dotierten Zone vorliegendes Dotiermittelkonzentrationsniveau A aufweist. Wie bei 206 gezeigt, kann aus einer n-dotierten Zone die Polysilizium-n-Diffusionszone 104, wie in 1 gezeigt, durch eine n-Dotiermittelquelle ausgebildet werden, die ein in der n-dotierten Zone vorhandenes Dotiermittelkonzentrationsniveau B aufweist. Das Dotiermittelkonzentrationsniveau A der p-Dotiermittelquelle ist kleiner als das Dotiermittelkonzentrationsniveau B der n-Dotiermittelquelle. Zum Beispiel kann das Dotiermittelkonzentrationsniveau A von Bor bei 1E17/cm3–1E18/cm3 liegen, so dass das resultierende Dotiermittelkonzentrationsniveau in der Polysilizium-p-Diffusionszone 102 bei ~5E19/cm3–5E17/cm3 liegen kann, und das Dotiermittelkonzentrationsniveau B von Phosphor kann in der n-Dotiermittelquelle bei 1E19/cm3–1E20/cm3 liegen. In einer Ausführungsform kann eine Differenz in der Größenordnung von ~2 zwischen der Bor- und Phosphordotierung aufrechterhalten werden, so dass ein Konzentrationsverhältnis von p-Typ zu n-Typ bei 1:100 liegt. Wie bei 208 gezeigt, kann Wasserstoff H dazu verwendet werden, wenigstens einige der nicht abgesättigten Si-Bindungen am aneinanderstoßenden p-n-Übergang 109 zu passivieren.
In 3 ist nun gemäß einer Ausführungsform ein Flussdiagramm 300 gezeigt, das Vorgänge in einem Verfahren zum Ausbilden von p- und n-Diffusionszonen für eine Rückkontakt-Solarzelle darstellt. 4–9 veranschaulichen gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung Querschnittsansichten verschiedener Phasen der Herstellung einer Rückkontakt-Solarzelle, die Vorgängen im Flussdiagramm 300 entsprechen. In diesem Beispiel werden die genannten Prozessschritte in der gezeigten Reihenfolge durchgeführt. In anderen Beispielen können die Prozessschritte in anderen Reihenfolgen durchgeführt werden. Es sei angemerkt, dass andere, zum Verständnis nicht erforderliche Verfahrensschritte der Übersichtlichkeit halber weggelassen sind. Zum Beispiel folgen auf den Passivierungsschritt andere Prozessschritte, wie ein Ausbilden von metallenen Kontakten zur p- und n-Diffusionszone, um die Fertigung der Solarzelle zu vervollständigen. Des Weiteren kann der Prozess in einigen Ausführungsformen weniger als alle dargestellten Schritte einschließen.
Im Vorgang 302 des Flussdiagramms 300 und der entsprechenden 4, schließt nun ein Verfahren zum Ausbilden eines aneinanderstoßenden p-n-Übergangs 411 (siehe 8) für eine Rückkontakt-Solarzelle ein, eine dünne dielektrische Schicht 402 auf einer rückseitigen Oberfläche des Substrats 400 auszubilden. In der Darstellung zeigt 4 ein Solarzellensubstrat 400, das eine Rückseite 405 und eine Vorderseite 406 aufweist. In einer Solarzelle sind eine Vielzahl von p-Diffusionszonen und n-Diffusionszonen vorhanden, der übersichtlicheren Darstellung halber ist jedoch jeweils nur eine davon bei der Herstellung gezeigt.
In einer Ausführungsform ist die dünne dielektrische Schicht 402 aus Siliziumdioxid aufgebaut und weist eine Dicke ungefähr im Bereich von 5–50 Ångström (z. B. 20 Ångström) auf. In einer Ausführungsform umfasst die dielektrische Sicht 402 auf der Oberfläche des Substrats 400 thermisch gezüchtetes Siliziumdioxid. Die dielektrische Schicht 402 kann auch Siliziumnitrid umfassen, zum Beispiel. Die dünne dielektrische Schicht 402 wirkt als Tunneloxidschicht. In einer bestimmten Ausführungsform ist die dielektrische Schicht 402 eine Antireflexbeschichtung (Anti-Reflective Coating, ARC). In einer Ausführungsform ist das Substrat 400 ein monokristallines Bulk-Siliziumsubstrat, wie etwa ein n-dotiertes monokristallines Bulk-Siliziumsubstrat oder ein n-Siliziumwafer. In einer alternativen Ausführungsform kann das Substrat 400 jedoch eine auf einem globalen Solarzellensubstrat angeordnete polykristalline Siliziumschicht einschließen.
Im Vorgang 304 des Flussdiagramms 300 und der entsprechenden 4 wird nun das Ausbilden einer nichtdotierten polykristallinen Siliziumschicht (Polysiliziumschicht) 404 auf der dünnen dielektrischen Schicht 402 gezeigt. Es versteht sich, dass durch die Verwendung des Begriffs Polysiliziumschicht auch Material abgedeckt ist, das als amorphes oder α-Silizium beschrieben werden kann. Die Polysiliziumschicht 404 kann mit einer Dicke von etwa 2000 Ångström ausgebildet werden, zum Beispiel durch plasmaunterstützte chemische Dampfphasenabscheidung bei Niederdruck (Low-Pressure Chemical Vapor Deposition, PECVD).
Im Vorgang 306 des Flussdiagramms 300 und der entsprechenden 5–6 wird nun das Ausbilden einer ersten dotierten Siliziumdioxidschicht 407 von 5 und die Strukturierung (Vorgang 308 des Flussdiagramms 300) einer ersten Dotiermittelquelle 408 eines ersten Leitfähigkeitstyps, wie etwa dem p-Typ (z. B. Bor) auf der Polysiliziumschicht 404 gezeigt. Die erste dotierte Siliziumdioxid 407 dient als Dotiermittelquelle für eine nachfolgend ausgebildete Diffusionszone, bei der es sich in diesem Beispiel (siehe 8) um eine p-Diffusionszone 414 handelt. Die erste dotierte Siliziumdioxidschicht 407 kann somit mit einem p-Dotiermittel wie Bor dotiert werden. Die erste dotierte Siliziumdioxidschicht 407 wird dahingehend strukturiert, dass sie über einem Gebiet der Polysiliziumschicht 404 bleibt, wo die p-Diffusionszone 414 ausgebildet werden soll (6). Die erste dotierte Siliziumdioxidschicht 407 kann durch chemische Dampfphasenabscheidung bei Atmosphärendruck (Atmospheric Pressure Chemical Vapor Deposition, APCVD) mit einer Dicke von etwa 1000 Ångström ausgebildet werden.
In einer Ausführungsform wird durch die Strukturierung eine der ersten Dotiermittelquelle 408 benachbarte Zone der Polysiliziumschicht 404 freigelegt, wie in 6 gezeigt. In einer Ausführungsform umfasst das Ausbilden und Strukturieren der ersten Dotiermittelquelle 408 ein Ausbilden und Strukturieren einer Schicht aus Borsilikatglas (BSG). In einer speziellen Ausführungsform wird die BSG-Schicht durch chemische Gasphasenabscheidung als gleichförmige Deckenschicht ausgebildet und dann durch einen Lithografie- und Ätzprozess strukturiert. Insbesondere wird in einer solchen Ausführungsform die BSG-Schicht durch eine chemische Gasphasenabscheidungstechnik ausgebildet, wie etwa, aber nicht beschränkt darauf, chemische Dampfphasenabscheidung bei Atmosphärendruck (APCVD), plasmaunterstützte chemische Dampfphasenabscheidung (PECVD), chemische Dampfphasenabscheidung bei Niederdruck (PECVD) oder chemische Gasphasenabscheidung im Ultrahochvakuum (Ultra-High Vacuum Chemical Vapor Deposition, UHVCVD). In einer alternativen speziellen Ausführungsform wird die BSG-Schicht bereits mit einer Struktur abgeschieden und das Ausbilden und Strukturieren werden somit gleichzeitig ausgeführt. In einer solchen Ausführungsform wird die strukturierte BSG-Schicht durch eine Siebdruckverfahrensweise ausgebildet. In einer Ausführungsform ist die erste Dotiermittelquelle 408 eine Filmschicht, die p-Dotierungsstörstellen einschließt und über einem Substrat abgeschieden werden kann. In einer alternativen Ausführungsform kann eine Ionenimplantationsverfahrensweise verwendet werden.
In einer Ausführungsform resultiert ein geringeres p-Dotieren in der Polysiliziumschicht aus einem Senken der Dotiermittelmenge in einer BSG-Oxidschicht (p-Dotiermittelquelle). Die Konzentration von Bor (B) in der BSG-Oxidschicht wird von typischen Niveaus von ~4% bis ~1–2% reduziert. Dies führt zu einem Senken der Menge an p-Dotiermittelkonzentrationsniveau in der Polysiliziumschicht auf ~5E19/cm3 bis ~5E17/cm3.
Im Vorgang 310 des Flussdiagramms 300 und der entsprechenden 7 wird nun das Ausbilden einer zweiten dotierten Siliziumdioxidschicht 410 von 7 zum Bereitstellen einer zweiten Dotiermittelquelle 412 eines zweiten Leitfähigkeitstyps, wie etwa einem n-Typ (z. B. Phosphor), auf der Polysiliziumschicht 404 und über der ersten Dotiermittelquelle, der p-Dotiermittelquelle 408, gezeigt. Die zweite dotierte Siliziumdioxidschicht 410 dient als Dotiermittelquelle für eine nachfolgend ausgebildete Diffusionszone, bei der es sich in diesem Beispiel (siehe 8) um eine n-Diffusionszone 416 handelt. Die zweite dotierte Siliziumdioxidschicht 410 kann somit mit einem n-Dotiermittel wie Phosphor dotiert werden. Die zweite dotierte Siliziumdioxidschicht 410 kann durch APCVD mit einer Dicke von etwa 2000 Ångström ausgebildet werden.
In einer Ausführungsform umfasst das Ausbilden der zweiten Dotiermittelquelle 412 ein Ausbilden einer Schicht aus Phosphorsilikatglas (PSG). In einer speziellen Ausführungsform wird die PSG-Schicht durch chemische Gasphasenabscheidung als gleichförmige Deckenschicht ausgebildet und dann durch einen Lithografie- und Ätzprozess strukturiert. Insbesondere wird in einer solchen Ausführungsform die PSG-Schicht durch eine chemische Gasphasenabscheidungstechnik ausgebildet, wie etwa, aber nicht beschränkt darauf, chemische Dampfphasenabscheidung bei Atmosphärendruck (APCVD), plasmaunterstützte chemische Dampfphasenabscheidung (PECVD), chemische Dampfphasenabscheidung bei Niederdruck (PECVD) oder chemische Gasphasenabscheidung im Ultrahochvakuum (UHVCVD). In einer Ausführungsform ist die zweite Dotiermittelquelle 412 eine Filmschicht, die n-Dotierungsstörstellen einschließt und über einem Substrat abgeschieden werden kann. In einer alternativen Ausführungsform kann eine Ionenimplantationsverfahrensweise verwendet werden.
Durch Verwenden einer PSG-Schicht, in einer Ausführungsform, kann der Bereich des n-Dotiermittelkonzentrationsniveaus in der n-Diffusionszone 416 der Polysiliziumschicht 404 bei etwa 10% des n-Dotiermittelquellenkonzentrationsniveaus von z. B. 1E19/cm3–1E20/cm3 liegen.
Im Vorgang 312 des Flussdiagramms 300 und der entsprechenden 8 wird nun das Erhitzen des Substrats 400 gezeigt. In einer Ausführungsform treibt das Erhitzen Dotiermittel aus der ersten und zweiten Dotiermittelquelle 408 und 412 aus. Zum Beispiel treibt in einer Ausführungsform das Erhitzen des Substrats 400 jeweils Dotiermittel aus der ersten und zweiten Dotiermittelquelle 408 und 412 in die Polysiliziumschicht 404 aus. In einer anderen Ausführungsform können die erste und zweite Dotiermittelquelle 408 und 412 jedoch direkt auf dem Substrat 400 oder auf einem dünnen Oxid auf dem Substrat 400 ausgebildet werden, und das Erhitzen des Substrats 400 treibt jeweils Dotiermittel aus der ersten und zweiten Dotiermittelquelle 408 und 412 in das Substrat 400 aus. In einer speziellen solchen Ausführungsform ist das Substrat 400 ein kristallines Bulk-Siliziumsubstrat und die erste und zweite Dotiermittelquelle 408 und 412 sind auf dem kristallinen Bulk-Siliziumsubstrat ausgebildet. Das kristalline Bulk-Siliziumsubstrat wird dann erhitzt, um Dotiermittel aus der ersten und zweiten Dotiermittelquelle 408 und 412 in das kristalline Bulk-Siliziumsubstrat auszutreiben.
Im Vorgang 312 diffundiert ein thermischer Eintreibschritt Dotiermittel aus der ersten und zweiten dotierten Siliziumdioxidschicht 407, 410 in die darunterliegende Polysiliziumschicht 404, wodurch p- und n-Diffusionszonen in der Polysiliziumschicht 404 ausgebildet werden, die dementsprechend als Polysilizium-p-Diffusionszone 414 und Polysilizium-n-Diffusionszone 416 bezeichnet werden. Der thermische Eintreibschritt kann durch Erhitzen des Musterstücks von 7 durchgeführt werden. In einer Ausführungsform führen die Austreibbedingungen zu einer stark, d. h. größer als 1E20/cm3, dotierten Polysiliziumschicht, die durch die Dicke des Films hindurch gleichmäßig ist und unter dem Polysilizium sehr wenig Dotierung, d. h. gleich oder kleiner als 1E18/cm3, aufweist. Der thermische Eintreibschritt führt dazu, dass die Polysiliziumschicht 404 unter der ersten dotierten Siliziumdioxidschicht 407 die Polysilizium-p-Diffusionszone 414 ausbildet und die Polysiliziumschicht 404 unter der zweiten dotierten Siliziumdioxidschicht 410 die Polysilizium-n-Diffusionszone 416 ausbildet. Das Dotiermittelkonzentrationsniveau der Polysilizium-p-Diffusionszone 414 kann kleiner sein als das Dotiermittelkonzentrationsniveau der Polysilizium-n-Diffusionszone 416. Zum Beispiel kann das p-Dotiermittelkonzentrationsniveau bei 1E17–1E18/cm3 und das n-Dotiermittelkonzentrationsniveau bei 1E19–1E20/cm3 liegen.
Im Vorgang 314 des Flussdiagramms 300 und der entsprechenden 9 wird nun das Ausbilden einer Siliziumnitridschicht 420 auf der zweiten dotierten Siliziumdioxidschicht 410 gezeigt (z. B. wie in 7). Im Vorgang 314 erzeugter Wasserstoff (H), durch einen Pfeil 425 gezeigt, kann dazu verwendet werden, den aneinanderstoßenden p-n-Übergang 411 von 8 zu passivieren.
Kontaktöffnungen können ausgebildet werden, um eine Exposition der Polysilizium-n-Diffusionszone 416 und der Polysilizium-p-Diffusionszone 414 bereitzustellen. In einer Ausführungsform werden die Kontaktöffnungen durch Laser-Ablation ausgebildet. Das Ausbilden der Kontakte für die Rückkontakt-Solarzelle kann einschließen, leitfähige Kontakte in den Kontaktöffnungen zum Koppeln der Polysilizium-n-Diffusionszone 416 und der Polysilizium-p-Diffusionszone 414 auszubilden. Somit werden in einer Ausführungsform leitfähige Kontakte auf oder über einer Oberfläche eines n-Bulk-Siliziumsubstrats wie dem Substrat 400 gegenüber einer lichtempfangenden Oberfläche des Substrats 400 ausgebildet.
In 10 ist nun ein Flussdiagramm 1000 gezeigt, das Vorgänge in einem beispielhaften Verfahren zum Ausbilden von p- und n-Diffusionszonen durch Gegendotierung für eine Rückkontakt-Solarzelle darstellt. 11–16 veranschaulichen gemäß einer Ausführungsform Querschnittsansichten verschiedener Phasen der Fertigung einer Rückkontakt-Solarzelle, die Vorgängen im Flussdiagramm 1000 entsprechen. In diesem Beispiel werden die genannten Prozessschritte in der gezeigten Reihenfolge durchgeführt, in anderen Ausführungsformen kann aber eine andere Reihenfolge verwendet werden. Es sei angemerkt, dass andere, zum Verständnis nicht erforderliche Verfahrensschritte der Übersichtlichkeit halber weggelassen sind. Zum Beispiel folgen auf den Passivierungsschritt andere Prozessschritte, wie ein Ausbilden von metallenen Kontakten zur p- und n-Diffusionszone, um die Fertigung der Solarzelle zu vervollständigen. Darüber hinaus können in einigen Ausführungsformen weniger als alle der in 10 gezeigten Schritte verwendet werden. In verschiedenen Ausführungsformen gilt die Beschreibung des Verfahrens von 3 gleichermaßen für die Beschreibung des Verfahrens von 10. Dementsprechend wird der einfacheren Erklärung halber ein Teil der Beschreibung jener Beschreibung nicht wiederholt.
Wenn das p-Dotiermittelniveau drastisch reduziert wird, kann zum Erzeugen der n- und p-Diffusionszone eine Gegendotierungstechnik verwendet werden. Eine sehr niedrige p-Diffusion mit Bor kann in einem Gegendotierprozess für diejenigen Gebiete verwendet werden, in denen eine n-Diffusion mit Phosphor benötigt wird. Dazu kann ein in-situ-dotierter p-Film ausgebildet und dann eine strukturierte Abscheidung mit hohen Phosphorniveaus durchgeführt werden. Dadurch wird das ursprüngliche p-Material in einen n-Typ gegendotiert. Die nicht n-dotierten Gebiete bleiben p-Typ. Eine mögliche strukturierte Abscheidungstechnik, die eingesetzt werden kann, ist die Implantation, andere Techniken können aber ebenfalls funktionieren.
11 zeigt ein Solarzellensubstrat 1100, das eine Rückseite 1105 und eine Vorderseite 1106 aufweist. In einer Solarzelle sind eine Vielzahl von p-Diffusionszonen und n-Diffusionszonen vorhanden, der übersichtlicheren Darstellung halber ist jedoch jeweils nur eine davon bei der Herstellung gezeigt.
Im Vorgang 1002 des Flussdiagramms 1000 und der entsprechenden 11 wird nun das Ausbilden einer dünnen dielektrischen Schicht 1102 auf einer rückseitigen Oberfläche des Substrats 1100 gezeigt. In einer Ausführungsform ist das Substrat 1100 ein monokristallines Bulk-Siliziumsubstrat, wie etwa ein n-dotiertes monokristallines Bulk-Siliziumsubstrat oder ein n-Siliziumwafer. Die dargestellte dünne dielektrische Schicht 1102 von 11 schließt dieselben Merkmale ein wie die dünne dielektrische Schicht 402 von 4. Das dargestellte Substrat 1100 von 11 schließt dieselben Merkmale ein wie das Substrat 400 von 4.
Im Vorgang 1004 des Flussdiagramms 1000 und der entsprechenden 11 wird nun das Ausbilden einer nichtdotierten polykristallinen Siliziumschicht (Polysiliziumschicht) 1104 auf der dünnen dielektrischen Schicht 1102 gezeigt. Die dargestellte Polysiliziumschicht 1104 von 11 schließt dieselben Merkmale ein wie die Polysiliziumschicht 404 von 4.
Im Vorgang 1006 des Flussdiagramms 1000 und der entsprechenden 12 wird nun das Ausbilden einer ersten dotierten Siliziumdioxidschicht 1107 zum Bereitstellen einer ersten Dotiermittelquelle 1108 eines ersten Leitfähigkeitstyps, wie etwa dem p-Typ (z. B. Bor), auf der Polysiliziumschicht 1104 gezeigt. Die erste dotierte Siliziumdioxidschicht 1107 dient als Dotiermittelquelle für eine nachfolgend ausgebildete Diffusionszone, bei der es sich in diesem Beispiel (siehe 15) um eine aus einer ersten oder p-Dotiermittelquelle 1108 ausgebildete Polysilizium-p-Diffusionszone 1114 handelt. In einer Ausführungsform umfasst das Ausbilden der ersten Dotiermittelquelle 1108 ein Ausbilden einer Schicht aus Borsilikatglas (BSG). Die dargestellte erste dotierte Siliziumdioxidschicht 1107 von 11 schließt dieselben Merkmale ein, wie die erste dotierte Siliziumdioxidschicht 407 von 5.
Im Vorgang 1008 des Flussdiagramms 1000 und der entsprechenden 13 wird nun das Ausbilden einer zweiten dotierten Siliziumdioxidschicht 1110 zum Bereitstellen einer zweiten Dotiermittelquelle 1112 eines zweiten Leitfähigkeitstyps, wie etwa dem n-Typ (z. B. Phosphor), auf der ersten dotierten Siliziumdioxidschicht 1107 gezeigt. Die zweite dotierte Siliziumdioxidschicht 1110 dient als Dotiermittelquelle für eine nachfolgend ausgebildete Diffusionszone, bei der es sich in diesem Beispiel (siehe 15) um eine Polysilizium-n-Diffusionszone 1116 handelt. In einer Ausführungsform umfasst das Ausbilden der zweiten Dotiermittelquelle 1112 ein Ausbilden einer Schicht aus Phosphorsilikatglas (PSG). Die dargestellte zweite dotierte Siliziumdioxidschicht 1110 von 13 schließt dieselben Merkmale ein wie die zweite dotierte Siliziumdioxidschicht 410 von 7.
Im Vorgang 1010 des Flussdiagramms 1000 und der entsprechenden 14–15 wird nun das Strukturieren der zweiten Dotiermittelquelle 1112 eines zweiten Leitfähigkeitstyps, wie etwa dem n-Typ (z. B. Phosphor), auf der ersten dotierten Siliziumdioxidschicht 1107 gezeigt. Die zweite dotierte Siliziumdioxidschicht 1110 dient als Dotiermittelquelle für eine nachfolgend ausgebildete Diffusionszone, bei der es sich in diesem Beispiel (siehe 15) um die Polysilizium-n-Diffusionszone 1116 handelt. Die zweite dotierte Siliziumdioxidschicht 1110 kann somit mit einem n-Dotiermittel wie Phosphor dotiert werden. Die zweite dotierte Siliziumdioxidschicht 1110 wird dahingehend strukturiert, dass sie über einem Gebiet der ersten dotierten Siliziumdioxidschicht 1107 bleibt, wo die Polysilizium-n-Diffusionszone 1116 ausgebildet werden soll (15).
Im Vorgang 1012 des Flussdiagramms 1000 und der entsprechenden 15 wird nun das Erhitzen des Substrats 1100 durchgeführt. In einer Ausführungsform treibt das Erhitzen des Substrats 1100 jeweils Dotiermittel aus der ersten und zweiten Dotiermittelquelle 1108 und 1112 in die Polysiliziumschicht 1104 ein. Im Vorgang 1012 diffundiert ein thermischer Eintreibschritt Dotiermittel aus der ersten und zweiten dotierten Siliziumdioxidschicht 1107, 1110 in die darunterliegende Polysiliziumschicht 1104, wodurch p- und n-Diffusionszonen in der Polysiliziumschicht 1104 ausgebildet werden, die dementsprechend als die Polysilizium-p-Diffusionszone 1114 und die Polysilizium-n-Diffusionszone 1116 bezeichnet werden. Das Dotiermittelkonzentrationsniveau der Polysilizium-p-Diffusionszone 1114 kann kleiner sein als das Dotiermittelkonzentrationsniveau der Polysilizium-n-Diffusionszone 1116. Zum Beispiel kann das p-Dotiermittelkonzentrationsniveau bei 1E17–1E18/cm3 und das n-Dotiermittelkonzentrationsniveau bei 1E19–1E20/cm3 liegen.
Im Vorgang 1014 des Flussdiagramms 1000 und der entsprechenden 16 wird nun das Ausbilden einer Siliziumnitridschicht 1120 auf der zweiten dotierten Siliziumdioxidschicht 1110 und der freiliegenden ersten dotierten Siliziumdioxidschicht 1107 von 15 gezeigt. Im Vorgang 1014 erzeugter Wasserstoff (H), durch einen Pfeil 1125 gezeigt, kann dazu verwendet werden, den aneinanderstoßenden p-n-Übergang 1111 von 15 zu passivieren.
Kontaktöffnungen können ausgebildet werden, um eine Exposition der Polysilizium-n-Diffusionszone 1116 und der Vielzahl von Polysilizium-p-Diffusionszonen 1114 bereitzustellen. In einer Ausführungsform werden die Kontaktöffnungen durch Laser-Ablation ausgebildet. Das Ausbilden der Kontakte für die Rückkontakt-Solarzelle kann einschließen, leitfähige Kontakte in den Kontaktöffnungen zum Koppeln der Polysilizium-n-Diffusionszone 1116 und der Polysilizium-p-Diffusionszone 1114 auszubilden. Somit werden in einer Ausführungsform leitfähige Kontakte auf oder über einer Oberfläche eines n-Bulk-Siliziumsubstrats, wie etwa dem Substrat 1100, gegenüber einer lichtempfangenden Oberfläche des Substrats 1100 ausgebildet.
In 17 ist nun gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ein Flussdiagramm 1700 gezeigt, das Vorgänge in einem Verfahren zum Drucken von p- und n-Dotiermittelquellen für eine Rückkontakt-Solarzelle darstellt. 18–22 veranschaulichen gemäß einer Ausführungsform Querschnittsansichten verschiedener Phasen der Fertigung einer Rückkontakt-Solarzelle, die Vorgängen im Flussdiagramm 1700 entsprechen. 18 zeigt ein Solarzellensubstrat 1800, das eine Rückseite 1805 und eine Vorderseite 1806 aufweist. In einer Solarzelle sind eine Vielzahl von p-Diffusionszonen und n-Diffusionszonen vorhanden, der übersichtlicheren Darstellung halber ist jedoch jeweils nur eine davon bei der Herstellung gezeigt.
18–22 stellen schematisch einen Prozess dar, der die folgenden Prozessschritte einschließt: a) Damage-Ätzschritt, b) Polysiliziumabscheidung, c) Drucken von Dotiermittelquellen, d) Härtungsschritt und e) Passivierung. In diesem Beispiel werden die soeben genannten Prozessschritte in der gezeigten Reihenfolge durchgeführt. Es sei angemerkt, dass andere, zum Verständnis nicht erforderliche Verfahrensschritte der Übersichtlichkeit halber weggelassen sind. Zum Beispiel folgen auf den Passivierungsschritt andere Prozessschritte, wie ein Ausbilden von metallenen Kontakten zur p- und n-Diffusionszone, um die Fertigung der Solarzelle zu vervollständigen.
Im Vorgang 1702 des Flussdiagramms 1700 und der entsprechenden 18 wird nun das Präparieren des Substrats 1800 zur Verarbeitung in eine Solarzelle durch Unterlaufen eines Damage-Ätzschrittes gezeigt.
Das Substrat 1800 kann in diesem Beispiel einen n-Siliziumwafer umfassen und wird, aufgrund des Sägeprozesses, der vom Waferverkäufer verwendet wird, um das Substrat 1800 aus dessen Ingot in Scheiben zu sägen, typischerweise mit beschädigten Oberflächen erhalten. Das Substrat 1800 kann beim Erhalt vom Waferverkäufer etwa 100 bis 200 Mikrometer dick sein. In einer Ausführungsform schließt der Ätzschritt zur Entfernung von Schäden (Damage-Ätzschritt) das Entfernen von etwa 10 bis 20 μm von jeder Seite des Substrats 1800 unter Verwendung eines eine Kalilauge umfassenden Nassätzprozesses ein. Der Damage-Ätzschritt kann auch einschließen, das Substrat 1800 zu reinigen, um eine Metallkontaminierung zu beseitigen. Auf der Vorderseiten- und Rückseitenoberfläche des Substrats 1800 können dünne dielektrische Schichten (nicht gekennzeichnet) ausgebildet werden. Die dünnen dielektrischen Schichten können Siliziumdioxid umfassen, das auf beiden Seiten des Substrats 1800 thermisch auf eine Dicke von weniger als oder gleich 20 Ångström (z. B. 16 Ångström) gezüchtet wird. Die vorderseitige Oberfläche des Substrats 1800 und daran ausgebildete Materialien werden ebenfalls als auf der Vorderseite der Solarzelle befindlich bezeichnet, da sie der Sonne zugewandt sind, um im normalen Betrieb eine Sonnenstrahlung zu empfangen. In ähnlicher Weise werden die rückseitige Oberfläche des Substrats 1800 und daran ausgebildete Materialien ebenfalls als auf der Rückseite der Solarzelle befindlich bezeichnet, die der Vorderseite entgegengesetzt ist.
Im Vorgang 1704 des Flussdiagramms 1700 und der entsprechenden 19 wird nun das Ausbilden einer Polysiliziumschicht 1804 auf einer dünnen dielektrischen Schicht (nicht gezeigt) über dem Substrat 1800 gezeigt. Die Polysiliziumschicht 1804 wird auf der dünnen dielektrischen Schicht auf der Rückseite 1805 des Substrats 1800 ausgebildet. Die Polysiliziumschicht 1804, die in diesem Stadium des Fertigungsprozesses nicht dotiert ist, kann durch LPCVD mit einer Dicke von etwa 2200 Ångström ausgebildet werden.
Im Vorgang 1706 des Flussdiagramms 1700 und der entsprechenden 20 wird nun das Drucken der ersten und zweiten Dotiermittelquelle 1808, 1812 auf der Polysiliziumschicht 1804 über dem Substrat 1800 gezeigt. Wie im Folgenden noch deutlicher wird, stellen die erste und zweite Dotiermittelquelle 1808, 1812 Dotiermittel zum Ausbilden von Diffusionszonen in der Polysiliziumschicht 1804 auf der Rückseite der Solarzelle bereit. Es werden für jede gegebene Solarzelle mehrere erste und zweite Dotiermittelquellen 1808, 1812 ausgebildet, der Übersichtlichkeit halber ist jedoch in 20 jeweils nur eine davon gezeigt. Die erste und zweite Dotiermittelquelle 1808, 1812, die druckbare Tinten umfassen, weisen verschiedene Leitfähigkeitstypen auf. Im Beispiel von 20 ist die erste Dotiermittelquelle 1808 eine p-Dotiermittelquelle und die zweite Dotiermittelquelle 1812 ist eine n-Dotiermittelquelle. Die erste und zweite Dotiermittelquelle 1808, 1812 werden durch Drucken, wie etwa Tintenstrahldrucken oder Siebdrucken, ausgebildet. Tintenstrahldrucken kann vorteilhafterweise ein Drucken sowohl der ersten als auch der zweiten Dotiermittelquelle 1808, 1812 in einem einzigen Durchgang der Tintenstrahldruckerdüse über dem Substrat 1800 ermöglichen. Die erste und zweite Dotiermittelquelle 1808, 1812 können in Abhängigkeit vom Prozess auch in separaten Durchgängen gedruckt werden.
Im Vorgang 1708 des Flussdiagramms 1700 und der entsprechenden 21 wird nun das Diffundieren von Dotiermitteln aus der ersten und zweiten Dotiermittelquelle 1808, 1812 zum Ausbilden einer Polysilizium-p-Diffusionszone 1814 und einer Polysilizium-n-Diffusionszone 1816 auf der Polysiliziumschicht 1804 über dem Substrat 1800 gezeigt. Zum Diffundieren von Dotiermitteln wird ein Härtungsschritt durchgeführt, um Dotiermittel aus der ersten Dotiermittelquelle 1808 in die Polysiliziumschicht 1804 zu diffundieren, um die Polysilizium-p-Diffusionszone 1814 in der Polysiliziumschicht 1804 auszubilden, sowie um Dotiermittel aus der zweiten Dotiermittelquelle 1812 in die Polysiliziumschicht 1804 zu diffundieren, um die Polysilizium-n-Diffusionszone 1816 in der Polysiliziumschicht 1804 auszubilden. Der Härtungsschritt kann für etwa 30 Minuten bei einer Temperatur im Bereich zwischen 600°C und 1100°C (z. B. 950°C) durchgeführt werden.
Im Vorgang 1710 des Flussdiagramms 1700 und der entsprechenden 22 wird nun das Ausbilden einer Siliziumnitridschicht 1820 auf der gedruckten Dotiermittelquelle 1808, 1812 gezeigt. Im Vorgang 1710 erzeugter Wasserstoff (H), durch einen Pfeil 1825 gezeigt, kann dazu verwendet werden, den aneinanderstoßenden p-n-Übergang 1811 von 21 zu passivieren.
Kontaktöffnungen können ausgebildet werden, um eine Exposition der Polysilizium-n-Diffusionszone 1816 und der Vielzahl von Polysilizium-p-Diffusionszonen 1814 bereitzustellen. In einer Ausführungsform werden die Kontaktöffnungen durch Laser-Ablation ausgebildet. Das Ausbilden der Kontakte für die Rückkontakt-Solarzelle kann einschließen, leitfähige Kontakte in den Kontaktöffnungen zum Koppeln der Polysilizium-n-Diffusionszone 1816 und der Polysilizium-p-Diffusionszone 1814 auszubilden. Somit werden in einer Ausführungsform leitfähige Kontakte auf oder über einer Oberfläche eines n-Bulk-Siliziumsubstrats, wie etwa dem Substrat 1800, gegenüber einer lichtempfangenden Oberfläche des Substrats 1800 ausgebildet.
Obwohl vorstehend spezifische Ausführungsformen beschrieben wurden, sollen diese Ausführungsformen den Umfang der vorliegenden Offenbarung nicht einschränken, auch wo nur eine einzige Ausführungsform in Hinblick auf ein bestimmtes Merkmal beschrieben ist. Beispiele für Merkmale, die in der Offenbarung bereitgestellt werden, sollen vielmehr veranschaulichend als einschränkend sein, sofern dies nicht anderweitig angegeben ist. Die vorstehende Beschreibung soll solche Alternativen, Modifikationen und Äquivalente abdecken, die für den Fachmann ersichtlich sind, der von dieser Offenbarung profitiert.
Der Umfang der vorliegenden Offenbarung schließt jedes Merkmal oder jede Kombinationen von Merkmalen ein, die hierin (entweder explizit oder implizit) offenbart sind, oder jede Verallgemeinerung davon, unabhängig davon, ob es oder sie einzelne oder alle der hierin angesprochenen Probleme abschwächt. Entsprechend können während der Verfolgung dieser Anmeldung (oder einer Anmeldung, die diesbezüglich Priorität beansprucht) neue Patentansprüche zu jeder solchen Kombination von Merkmalen formuliert werden. Insbesondere unter Bezugnahme auf die beigefügten Patentansprüche können Merkmale von abhängigen Ansprüchen mit jenen der unabhängigen Patentansprüche kombiniert werden, und Merkmale von entsprechenden unabhängigen Patentansprüchen können in jeder geeigneten Weise und nicht lediglich in den spezifischen Kombinationen, die in den beigefügten Ansprüchen aufgezählt sind, kombiniert werden.
In einer Ausführungsform schließt eine Solarzelle ein Substrat ein, wobei das Substrat eine Vorderseite einschließt, die der Sonne zugewandt ist, um im normalen Betrieb eine Sonnenstrahlung zu empfangen, sowie eine der Vorderseite entgegengesetzte Rückseite. Über die Rückseite des Substrats ist zwischen einer p-Diffusionszone und einer n-Diffusionszone ein aneinanderstoßender p-n-Übergang ausgebildet, wobei die p-Diffusionszone aus einer p-dotierten Zone ausgebildet ist, die eine erste Dotiermittelquelle einschließt, welche ein erstes Dotiermittelkonzentrationsniveau aufweist, und wobei die n-Diffusionszone aus einer n-dotierten Zone ausgebildet ist, die eine zweite Dotiermittelquelle einschließt, welche ein zweites Dotiermittelkonzentrationsniveau aufweist, das größer ist als das erste Dotiermittelkonzentrationsniveau.
In einer Ausführungsform schließt die Solarzelle ferner ein über der Rückseite des Substrats ausgebildetes Polysilizium ein, wobei die p-Diffusionszone und die n-Diffusionszone im Polysilizium ausgebildet sind.
In einer Ausführungsform schließt die Solarzelle eine Passivierungszone an einer Grenzzone des aneinanderstoßenden p-n-Übergangs ein.
In einer Ausführungsform umfasst die p-Diffusionszone Bor, das ein Dotiermittelkonzentrationsniveau von kleiner als etwa 5E17/cm3 aufweist.
In einer Ausführungsform ist die p-Diffusionszone mit einem Dotiermittelkonzentrationsniveau dotiert, das die Rekombination am aneinanderstoßenden p-n-Übergang so weit reduziert, dass eine resultierende Bauelementeffizienz größer als 20% ist.
In einer Ausführungsform umfasst die n-Diffusionszone Phosphor, das ein Dotiermittelkonzentrationsniveau von größer als etwa 10% von 1E20/cm3 aufweist.
In einer Ausführungsform schließt die Solarzelle ferner einen ersten metallenen Kontaktfinger ein, der mit der aus der p-dotierten Zone auf der Rückseite des Substrats ausgebildeten p-Diffusionszone gekoppelt ist, und einen zweiten metallenen Kontaktfinger, der mit der aus der n-dotierten Zone auf der Rückseite des Substrats ausgebildeten n-Diffusionszone gekoppelt ist.
In einer Ausführungsform sind die p-dotierte Zone und die n-dotierte Zone über einer dielektrischen Schicht über dem Substrat angeordnet.
In einer Ausführungsform schließt ein Verfahren zum Fertigen einer Solarzelle ein, eine p-Diffusionszone über einem Substrat aus einer p-dotierten Zone auszubilden, die eine erste Dotiermittelquelle mit einem ersten Dotiermittelkonzentrationsniveau aufweist, und eine n-Diffusionszone über dem Substrat und der p-Diffusionszone benachbart aus einer n-dotierten Zone auszubilden, die eine zweite Dotiermittelquelle mit einem zweiten Dotiermittelkonzentrationsniveau aufweist, um einen aneinanderstoßenden p-n-Übergang zwischen der p-Diffusionszone und der n-Diffusionszone auszubilden, so dass das erste Dotiermittelkonzentrationsniveau kleiner ist als das zweite Dotiermittelkonzentrationsniveau.
In einer Ausführungsform schließt das Ausbilden eines aneinanderstoßenden p-n-Übergangs ferner ein Ausbilden einer Schicht aus Polysilizium über einer Rückseite des Substrats ein, wobei das Substrat eine Vorderseite einschließt, die der Sonne zugewandt ist, um im normalen Betrieb eine Sonnenstrahlung zu empfangen, wobei die Rückseite der Vorderseite entgegengesetzt ist, ein Ausbilden der p-dotierten Zone auf der Schicht aus Polysilizium und ein Ausbilden der n-dotierten Zone auf der Schicht aus Polysilizium.
In einer Ausführungsform schließt das Verfahren ferner ein Diffundieren von Dotiermitteln aus der p-dotierten Zone ein, um die p-Diffusionszone auf dem Substrat auszubilden, ein Diffundieren von Dotiermitteln aus der n-dotierten Zone, um die n-Diffusionszone auf dem Substrat auszubilden, und ein Ausbilden der p- und n-Diffusionszone außerhalb des Substrats und über einer dielektrischen Schicht.
In einer Ausführungsform schließt das Verfahren ferner ein Passivieren einer Grenzzone des aneinanderstoßenden p-n-Übergangs unter Verwendung von Wasserstoff ein.
In einer Ausführungsform schließt das Diffundieren von Dotiermitteln aus der p-dotierten Zone ferner ein, Bor als p-Dotiermittelquelle mit einem Dotiermittelkonzentrationsniveau von kleiner als 1E17/cm3 zu verwenden.
In einer Ausführungsform schließt das Diffundieren von Dotiermitteln aus der n-dotierten Zone ferner ein, Phosphor als n-Dotiermittelquelle mit einem Dotiermittelkonzentrationsniveau von kleiner als 1E20/cm3 zu verwenden.
In einer Ausführungsform schließt das Verfahren ferner ein Drucken der p- und n-dotierten Zone unter Verwendung einer druckbaren Tinte ein.
In einer Ausführungsform schließt das Verfahren ferner ein, einen ersten metallenen Kontaktfinger elektrisch mit der p-Diffusionszone auf der Rückseite des Substrats zu koppeln und einen zweiten metallenen Finger elektrisch mit der n-Diffusionszone auf der Rückseite des Substrats zu koppeln.
In einer Ausführungsform schließt das Verfahren ferner ein Abscheiden von in-situ-dotiertem p-Polysilizium ein, um die p-Diffusionszone auszubilden, und ein Ausbilden der n-Diffusionszone durch Gegendotieren von Dotiermitteln aus der zweiten Dotiermittelquelle mit einer maskierten n-Diffusion.
In einer Ausführungsform schließt eine Solarzelle ein Substrat ein, wobei das Substrat eine Vorderseite einschließt, die der Sonne zugewandt ist, um im normalen Betrieb eine Sonnenstrahlung zu empfangen, sowie eine der Vorderseite entgegengesetzte Rückseite. Über die Rückseite des Substrats wird eine Polysiliziumschicht ausgebildet. In der Polysiliziumschicht werden eine p-Diffusionszone und eine n-Diffusionszone ausgebildet, wobei zwischen der p-Diffusionszone und der n-Diffusionszone ein aneinanderstoßender p-n-Übergang ausgebildet wird, wobei die p-Diffusionszone ein erstes Dotiermittelkonzentrationsniveau aufweist und die n-Diffusionszone ein zweites Dotiermittelkonzentrationsniveau aufweist, das größer ist als das erste Dotiermittelkonzentrationsniveau.
In einer Ausführungsform, ist das erste Dotiermittelkonzentrationsniveau der p-Diffusionszone kleiner als ungefähr 5E17/cm3.
In einer Ausführungsform ist ein Konzentrationsverhältnis von einer zum Ausbilden der p-Diffusionszone verwendeten p-Dotiermittelquelle zu einer zum Ausbilden der n-Diffusionszone verwendeten n-Dotiermittelquelle ungefähr 1:100.

Claims

Solarzelle, umfassend: ein Substrat, wobei das Substrat eine Vorderseite einschließt, die der Sonne zugewandt ist, um im normalen Betrieb eine Sonnenstrahlung zu empfangen, sowie eine der Vorderseite entgegengesetzte Rückseite; und einen aneinanderstoßenden p-n-Übergang, der über die Rückseite des Substrats zwischen einer p-Diffusionszone und einer n-Diffusionszone ausgebildet wird, wobei die p-Diffusionszone aus einer p-dotierten Zone ausgebildet wird, die eine erste Dotiermittelquelle einschließt, welche ein erstes Dotiermittelkonzentrationsniveau aufweist, und wobei die n-Diffusionszone aus einer n-dotierten Zone ausgebildet wird, die eine zweite Dotiermittelquelle einschließt, welche ein zweites Dotiermittelkonzentrationsniveau aufweist, das größer ist als das erste Dotiermittelkonzentrationsniveau.
Solarzelle nach Anspruch 1, ferner umfassend: ein über der Rückseite des Substrats ausgebildetes Polysilizium, wobei die p-Diffusionszone und die n-Diffusionszone im Polysilizium ausgebildet werden.
Solarzelle nach Anspruch 1, ferner umfassend: eine Passivierungszone an einer Grenzzone des aneinanderstoßenden p-n-Übergangs.
Solarzelle nach Anspruch 1, wobei die p-Diffusionszone Bor umfasst, das ein Dotiermittelkonzentrationsniveau von kleiner als etwa 5E17/cm3 aufweist.
Solarzelle nach Anspruch 4, wobei die p-Diffusionszone mit einem Dotiermittelkonzentrationsniveau dotiert wird, das die Rekombination am aneinanderstoßenden p-n-Übergang so weit reduziert, dass eine resultierende Bauelementeffizienz größer als 20% ist.
Solarzelle nach Anspruch 4, wobei die n-Diffusionszone Phosphor umfasst, das ein Dotiermittelkonzentrationsniveau von größer als etwa 10% von 1E20/cm3 aufweist.
Solarzelle nach Anspruch 1, ferner umfassend: einen ersten metallenen Kontaktfinger, der mit der aus der p-dotierten Zone auf der Rückseite des Substrats ausgebildeten p-Diffusionszone gekoppelt ist; und einen zweiten metallenen Kontaktfinger, der mit der aus der n-dotierten Zone auf der Rückseite des Substrats ausgebildeten n-Diffusionszone gekoppelt ist.
Solarzelle nach Anspruch 1, wobei die p-dotierte Zone und die n-dotierte Zone über einer dielektrischen Schicht über dem Substrat angeordnet sind.
Verfahren zur Herstellung einer Solarzelle, wobei das Verfahren umfasst: Ausbilden einer p-Diffusionszone über einem Substrat aus einer p-dotierten Zone, die eine erste Dotiermittelquelle einschließt, welche ein erstes Dotiermittelkonzentrationsniveau aufweist; und Ausbilden einer n-Diffusionszone über dem Substrat und der p-Diffusionszone benachbart aus einer n-dotierten Zone, die eine zweite Dotiermittelquelle einschließt, welche ein zweites Dotiermittelkonzentrationsniveau aufweist, um einen aneinanderstoßenden p-n-Übergang zwischen der p-Diffusionszone und der n-Diffusionszone bereitzustellen, so dass das erste Dotiermittelkonzentrationsniveau kleiner ist als das zweite Dotiermittelkonzentrationsniveau.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei das Ausbilden eines aneinanderstoßenden p-n-Übergangs ferner umfasst: Ausbilden einer Schicht aus Polysilizium über einer Rückseite des Substrats, wobei das Substrat eine Vorderseite aufweist, die der Sonne zugewandt ist, um im normalen Betrieb eine Sonnenstrahlung zu empfangen, wobei die Rückseite der Vorderseite entgegengesetzt ist; Ausbilden der p-dotierten Zone auf der Schicht aus Polysilizium; und Ausbilden der n-dotierten Zone auf der Schicht aus Polysilizium.
Verfahren nach Anspruch 9, ferner umfassend: Diffundieren von Dotiermitteln aus der p-dotierten Zone, um die p-Diffusionszone auf dem Substrat auszubilden; Diffundieren von Dotiermitteln aus der n-dotierten Zone, um die n-Diffusionszone auf dem Substrat auszubilden; und Ausbilden der p- und n-Diffusionszone außerhalb des Substrats und über einer dielektrischen Schicht.
Verfahren nach Anspruch 9, ferner umfassend: Passivieren einer Grenzzone des aneinanderstoßenden p-n-Übergangs unter Verwendung von Wasserstoff.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei das Diffundieren von Dotiermitteln aus der p-dotierten Zone ferner umfasst: Verwenden von Bor als p-Dotiermittelquelle mit einem Dotiermittelkonzentrationsniveau von kleiner als 1E17/cm3.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei das Diffundieren von Dotiermitteln aus der n-dotierten Zone ferner umfasst: Verwenden von Phosphor als n-Dotiermittelquelle mit einem Dotiermittelkonzentrationsniveau von größer als 1E20/cm3.
Verfahren nach Anspruch 9, ferner umfassend: Drucken der p- und n-dotierten Zone unter Verwendung einer druckbaren Tinte.
Verfahren nach Anspruch 10, ferner umfassend: elektrisches Koppeln eines ersten metallenen Kontaktfingers mit der auf der Rückseite des Substrats ausgebildeten p-Diffusionszone; und elektrisches Koppeln eines zweiten metallenen Kontaktfingers mit der auf der Rückseite des Substrats ausgebildeten n-Diffusionszone.
Verfahren nach Anspruch 9, ferner umfassend: Abscheiden von in-situ-dotiertem p-Polysilizium, um die p-Diffusionszone auszubilden; und Ausbilden der n-Diffusionszone durch Gegendotieren von Dotiermitteln aus der zweiten Dotiermittelquelle mit einer maskierten n-Diffusion.
Solarzelle, umfassend: ein Substrat, wobei das Substrat eine Vorderseite einschließt, die der Sonne zugewandt ist, um im normalen Betrieb eine Sonnenstrahlung zu empfangen, sowie eine der Vorderseite entgegengesetzte Rückseite; und eine über die Rückseite des Substrats ausgebildete Polysiliziumschicht. eine in der Polysiliziumschicht ausgebildete p-Diffusionszone und n-Diffusionszone, wobei zwischen der p-Diffusionszone und der n-Diffusionszone ein aneinanderstoßender p-n-Übergang ausgebildet wird, wobei die p-Diffusionszone ein erstes Dotiermittelkonzentrationsniveau aufweist und die n-Diffusionszone ein zweites Dotiermittelkonzentrationsniveau aufweist, das größer ist als das erste Dotiermittelkonzentrationsniveau.
Solarzelle nach Anspruch 1, wobei das erste Dotiermittelkonzentrationsniveau der p-Diffusionszone kleiner ist als ungefähr 5E17/cm3.
Solarzelle nach Anspruch 1, wobei ein Konzentrationsverhältnis von einer zum Ausbilden der p-Diffusionszone verwendeten p-Dotiermittelquelle zu einer zum Ausbilden der n-Diffusionszone verwendeten n-Dotiermittelquelle ungefähr 1:100 ist.