DE112017001811T5

DE112017001811T5 - Dreischichtige Halbleiterstapel zum Bilden von Strukturmerkmalen auf Solarzellen

Info

Publication number: DE112017001811T5
Application number: DE112017001811.0T
Authority: DE
Inventors: Kieran Mark Tracy; David D. Smith; Venkatasubramani Balu; Asnat MASAD; Ann Waldhauer
Original assignee: SunPower Corp
Current assignee: Maxeon Solar Pte Ltd
Priority date: 2016-04-01
Filing date: 2017-03-31
Publication date: 2018-12-20
Anticipated expiration: 2037-04-01
Also published as: US20220262966A1; US20190189813A1; DE112017001811B4; US10505068B2; US20170288070A1; KR20180122745A; CN109716535B; US11355654B2; CN109716535A; US20200119220A1; US11935972B2; WO2017173383A1; US10217878B2

Abstract

Dreischichtige Halbleiterstapel zur Strukturierung von Merkmalen auf Solarzellen und die daraus resultierenden Solarzellen werden hierin beschrieben. In einem Beispiel beinhaltet eine Solarzelle ein Substrat. Über dem Substrat ist eine Halbleiterstruktur angeordnet. Die Halbleiterstruktur beinhaltet eine P-Typ-Halbleiterschicht, die direkt auf einer ersten Halbleiterschicht angeordnet ist. Eine dritte Halbleiterschicht ist direkt auf der P-Typ-Halbleiterschicht angeordnet. Eine äußerste Kante der dritten Halbleiterschicht ist seitlich von einer äußersten Kante der ersten Halbleiterschicht um eine Breite versetzt. Eine äußerste Kante der P-Typ-Halbleiterschicht ist von der äußersten Kante der dritten Halbleiterschicht zur äußersten Kante der dritten Halbleiterschicht geneigt. Eine leitende Kontaktstruktur ist elektrisch mit der Halbleiterstruktur verbunden.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung liegen im Gebiet der erneuerbaren Energien und insbesondere der Verfahren zur Herstellung von Solarzellen und den daraus resultierenden Solarzellen.
HINTERGRUND
Photovoltaikzellen, allgemein bekannt als Solarzellen, sind bekannte Vorrichtungen zur direkten Umwandlung von Sonnenstrahlung in elektrische Energie. Im Allgemeinen werden Solarzellen auf einem Halbleiterwafer oder Substrat unter Verwendung von Halbleiterbearbeitungstechniken hergestellt, um einen p-n-Übergang in der Nähe einer Oberfläche des Substrats zu bilden. Sonnenstrahlung, die auf die Oberfläche des Substrats trifft und in das Substrat eintritt, erzeugt Elektron- und Lochpaare im Großteil des Substrats. Die Elektron- und Lochpaare wandern in p- und n-dotierte Bereiche im Substrat und erzeugen so eine Spannungsdifferenz zwischen den dotierten Bereichen. Die dotierten Bereiche sind mit leitenden Bereichen auf der Solarzelle verbunden, um einen elektrischen Strom von der Zelle zu einer damit gekoppelten externen Schaltung zu leiten.
Die Effizienz ist ein wichtiges Merkmal einer Solarzelle, da sie in direktem Zusammenhang mit der Fähigkeit der Solarzelle zur Stromerzeugung steht. Ebenso steht die Effizienz bei der Herstellung von Solarzellen in direktem Zusammenhang mit der Wirtschaftlichkeit solcher Solarzellen. Dementsprechend sind Techniken zur Effizienzsteigerung von Solarzellen oder Techniken zur Effizienzsteigerung bei der Herstellung von Solarzellen generell wünschenswert. Einige Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung ermöglichen eine höhere Effizienz bei der Herstellung von Solarzellen, indem sie neuartige Verfahren zur Herstellung von Solarzellenstrukturen bereitstellen. Einige Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung ermöglichen eine höhere Effizienz der Solarzellen durch neuartige Solarzellenstrukturen.
Figurenliste

veranschaulicht eine Querschnittsansicht einer Solarzelle mit einem einzelnen Halbleiterschicht-Emitterbereich.
1B veranschaulicht eine Querschnittsansicht einer Solarzelle mit einem Stapel von zwei Halbleiterschichten für einen Emitterbereich.
1C veranschaulicht eine Querschnittsansicht einer Solarzelle mit einem Stapel von drei Halbleiterschichten für einen Emitterbereich gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
2 ist ein Flussdiagramm, das die Vorgänge in einem Verfahren zur Herstellung einer Solarzelle gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung auflistet.
Die 3A-3G und 3G' veranschaulichen Querschnittsansichten verschiedener Stufen der Herstellung einer Solarzelle, wie sie dem Flussdiagramm von 2 entsprechen, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
4 veranschaulicht eine Querschnittsansicht eines Abschnitts einer Rückkontaktsolarzelle mit strukturell abgegrenzten Halbleiterbereichen gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
Die 5A-5C veranschaulichen Querschnittsansichten verschiedener Verarbeitungsvorgänge in einem Verfahren zur Herstellung einer Solarzelle gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Die folgende detaillierte Beschreibung hat lediglich illustrativen Charakter und soll weder die Ausführungsformen des Gegenstands noch die Anwendung und Verwendung solcher Ausführungsformen einschränken. Wie hierin verwendet, bedeutet das Wort „exemplarisch“ „als Beispiel, Realisierung oder Illustration dienend“. Eine hierin als exemplarisch beschriebene Implementierung ist nicht unbedingt als bevorzugt oder vorteilhaft gegenüber anderen Implementierungen zu verstehen. Darüber hinaus besteht keine Absicht, an eine angegebene oder implizierte Theorie gebunden zu sein, die im vorhergehenden technischen Gebiet, dem Hintergrund, der kurzen Zusammenfassung oder der folgenden detaillierten Beschreibung dargestellt wird.
Diese Beschreibung enthält Verweise auf „eine (einzelne) Ausführungsform“ oder „eine Ausführungsform“. Das Auftreten der Formulierungen „in einer (einzelnen) Ausführungsform“ oder „in einer Ausführungsform“ bezieht sich nicht unbedingt auf die gleiche Ausführungsform. Besondere Merkmale, Strukturen oder Eigenschaften können in jeder geeigneten Weise im Einklang mit dieser Offenbarung kombiniert werden.
Terminologie. Die folgenden Absätze enthalten Definitionen und/oder Zusammenhänge für Begriffe, die in dieser Offenbarung vorkommen (einschließlich der beigefügten Ansprüche):
„Umfassend.“ Dieser Begriff ist nicht beschränkend. Wie in den beigefügten Ansprüchen verwendet, schließt dieser Begriff zusätzliche Strukturen oder Schritte nicht aus.
„Konfiguriert für. (Geeignet für.)‟ Verschiedene Einheiten oder Komponenten können als „konfiguriert für (geeignet für)“ beschrieben oder beansprucht werden, um eine Aufgabe oder Aufgaben auszuführen. In solchen Kontexten wird „konfiguriert für (geeignet für)“ verwendet, um eine Struktur zu konnotieren, indem angegeben wird, dass die Einheiten/Komponenten eine Struktur beinhalten, die diese Aufgabe oder Aufgaben während des Betriebs ausführt. Somit kann man sagen, dass die Einheit/Komponente so konfiguriert ist, dass sie die Aufgabe erfüllt, auch dann wenn die angegebene Einheit/Komponente nicht in Betrieb ist (z.B. nicht an/aktiv). Das Wiedergeben, dass eine Einheit/Schaltkreis/Komponente „konfiguriert für (geeignet für)“ ist, um eine oder mehrere Aufgaben auszuführen, ist ausdrücklich dazu bestimmt, dass 35 U.S.C. §112, sechster Absatz, für diese Einheit/Komponente nicht greift.
„Erster,“ „Zweiter,“ etc. Wie hierin verwendet, werden diese Begriffe als Bezeichnungen für Substantive verwendet, denen sie vorausgehen, und implizieren keine Art von Ordnung (z.B. räumlich, zeitlich, logisch, etc.). Die Bezugnahme auf eine „erste“ Solarzelle bedeutet beispielsweise nicht unbedingt, dass diese Solarzelle die erste Solarzelle in einer Sequenz ist; sondern der Begriff „erste“ wird verwendet, um diese Solarzelle von einer anderen Solarzelle (z.B. einer „zweiten“ Solarzelle) zu unterscheiden.
„Gekoppelt“ - Die folgende Beschreibung bezieht sich auf Elemente oder Knoten oder Merkmale, die miteinander „gekoppelt“ sind. Wie hierin verwendet, bedeutet „gekoppelt“, wenn nicht ausdrücklich anders angegeben, dass ein Element / Knoten / Merkmal direkt oder indirekt mit einem anderen Element / Knoten / Merkmal verbunden ist (oder direkt oder indirekt mit diesem kommuniziert) und nicht unbedingt mechanisch.
Darüber hinaus kann eine bestimmte Terminologie in der folgenden Beschreibung auch nur zum Zwecke der Referenz verwendet werden und ist daher nicht als Einschränkung beabsichtigt. So beziehen sich beispielsweise Begriffe wie „obere(r)“, „untere(r)“, „über“ und „unter“ auf die Richtungen in den Zeichnungen, auf die Bezug genommen wird. Begriffe wie „vorne“, „hinten“, „hintere(r)“, „seitlich“, „außen“ und „innen“ beschreiben die Ausrichtung und/oder Lage von Teilen der Komponente innerhalb eines konsistenten, aber beliebigen Bezugsrahmens, der durch Bezugnahme auf den Text und die zugehörigen Zeichnungen, die die zu behandelnde Komponente beschreiben, deutlich wird. Eine solche Terminologie kann die oben ausdrücklich genannten Wörter, Ableitungen davon und Wörter von ähnlicher Bedeutung beinhalten.
„Hemmen‟ - Wie hierin verwendet, wird Hemmen verwendet, um eine reduzierende oder minimierende Wirkung zu beschreiben. Wenn eine Komponente oder ein Merkmal als hemmend für eine Aktion, Bewegung oder Bedingung beschrieben wird, kann es das Resultat oder Ergebnis oder den zukünftigen Zustand vollständig verhindern. Zusätzlich kann sich „hemmen“ auch auf eine Reduzierung oder Verminderung des Ergebnisses, der Leistung und/oder der Wirkung beziehen, die andernfalls auftreten könnte. Wenn eine Komponente, ein Element oder ein Merkmal als hemmend für ein Ergebnis oder einen Zustand bezeichnet wird, muss es demnach das Ergebnis oder den Zustand nicht vollständig verhindern oder beseitigen.
Dreischichtige Halbleiterstapel zum Bilden von Strukturmerkmalen auf Solarzellen und die daraus resultierenden Solarzellen werden hierin beschrieben. In der folgenden Beschreibung werden zahlreiche spezifische Details, wie z.B. spezifische Prozessabläufe, dargelegt, um ein gründliches Verständnis der Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung zu ermöglichen. Für einen Fachmann wird es offensichtlich sein, dass Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung ohne diese spezifischen Details eingesetzt werden können. In anderen Fällen werden bekannte Fertigungstechniken, wie Lithographie und Strukturierungstechniken, nicht detailliert beschrieben, um die Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung nicht unnötig zu verschleiern. Darüber hinaus ist zu verstehen, dass die verschiedenen Ausführungsformen in den Abbildungen illustrative Darstellungen sind und nicht unbedingt maßstabsgerecht dargestellt sind.
Hier werden Solarzellen offenbart. In einer Ausführungsform beinhaltet eine Solarzelle ein Substrat. Über dem Substrat ist eine Halbleiterstruktur angeordnet. Die Halbleiterstruktur beinhaltet eine P-Typ-Halbleiterschicht, die direkt auf einer ersten Halbleiterschicht angeordnet ist. Eine dritte Halbleiterschicht ist direkt auf der P-Typ-Halbleiterschicht angeordnet. Eine äußerste Kante der dritten Halbleiterschicht ist seitlich von einer äußersten Kante der ersten Halbleiterschicht um eine Breite versetzt. Eine äußerste Kante der P-Typ-Halbleiterschicht ist von der äußersten Kante der ersten Halbleiterschicht zur äußersten Kante der dritten Halbleiterschicht geneigt. Eine leitende Kontaktstruktur ist elektrisch mit der Halbleiterstruktur verbunden.
In einer weiteren Ausführungsform beinhaltet eine Solarzelle ein Substrat. Über dem Substrat ist eine Halbleiterstruktur angeordnet. Die Halbleiterstruktur beinhaltet eine zweite Halbleiterschicht, die direkt auf einer ersten Halbleiterschicht angeordnet ist. Eine dritte Halbleiterschicht ist direkt auf der zweiten Halbleiterschicht angeordnet. Eine äußerste Kante der dritten Halbleiterschicht weist ein nicht-rückspringendes Profil auf. Eine äußerste Kante der zweiten Halbleiterschicht weist ein nicht-rückspringendes Profil auf, das sich um eine Breite über die äußerste Kante der dritten Halbleiterschicht hinaus erstreckt. Eine äußerste Kante der ersten Halbleiterschicht weist ein nicht-rückspringendes Profil auf und unterschneidet die zweite Halbleiterschicht nicht. Die nicht-rückspringenden Profile der ersten und dritten Halbleiterschicht sind steiler als das nicht-rückspringende Profil der zweiten Halbleiterschicht. Eine leitende Kontaktstruktur ist elektrisch mit der Halbleiterstruktur verbunden.
Ebenfalls hierin offenbart sind Verfahren zur Herstellung von Solarzellen. In einer Ausführungsform beinhaltet ein Verfahren zur Herstellung einer Solarzelle das Ausbilden einer ersten Halbleiterschicht über einem Substrat. Das Verfahren beinhaltet auch das Ausbilden einer P-Typ-Halbleiterschicht direkt auf der ersten Halbleiterschicht. Das Verfahren beinhaltet auch das Ausbilden einer dritten Halbleiterschicht direkt auf der P-Typ-Halbleiterschicht. Das Verfahren beinhaltet auch das Ausbilden einer Maskenschicht direkt auf der dritten Halbleiterschicht. Das Verfahren beinhaltet auch das Strukturieren der Maskenschicht. Das Verfahren beinhaltet auch das Ätzen der dritten Halbleiterschicht, der P-Typ-Halbleiterschicht und der ersten Halbleiterschicht, um eine Halbleiterstruktur mit einer äußersten Kante der dritten Halbleiterschicht bereitzustellen, die seitlich von einer äußersten Kante der ersten Halbleiterschicht um eine Breite versetzt ist. Eine äußerste Kante der P-Typ-Halbleiterschicht ist von der äußersten Kante der ersten Halbleiterschicht zur äußersten Kante der dritten Halbleiterschicht geneigt.
Gemäß einer oder mehreren hierin beschriebenen Ausführungsformen wird in der Solarzellenherstellung ein dreischichtiger Halbleiterfilmstapel implementiert, um Überhänge im Zusammenhang mit selektiven Ätzprozessen zu vermeiden.
Frühere Ansätze beinhalten eine einzelne Halbleiterschicht für einen Emitterbereich einer Solarzelle. Als Beispiel veranschaulicht 1A eine Querschnittsansicht einer Solarzelle mit einem einzelnen Halbleiterschicht-Emitterbereich. Unter Bezugnahme auf 1A beinhaltet ein Abschnitt einer Solarzelle ein Substrat 102. Eine einzelne Halbleiterschicht 104 ist oberhalb des Substrats 102 angeordnet, z.B. auf einer dünnen dielektrischen Schicht 106, die auf dem Substrat 102 ausgebildet ist. Auf der einzelnen Halbleiterschicht 106 ist eine Maskenschicht 108 angeordnet. Nach einem Strukturierungs- und Nassätzprozess unterschneidet die einzelne Halbleiterschicht 104 die Maske 108 und erzeugt, vielleicht am wichtigsten, einen Überhangbereich 110 über dem Substrat 102. Ein solcher Überhandbereich 110 kann sich in der Weiterverarbeitung als problematisch erweisen.
In einem weiteren früheren Ansatz wird ein zweischichtiger Bereich verwendet, um Dotierstoffe von der dielektrischen Tunnelschicht fernzuhalten. Als Beispiel veranschaulicht 1B eine Querschnittsansicht einer Solarzelle mit einem Stapel von zwei Halbleiterschichten für einen Emitterbereich. Unter Bezugnahme auf 1B beinhaltet ein Abschnitt einer Solarzelle ein Substrat 122. Zwei Halbleiterschichten 124 und 125 sind oberhalb des Substrats 122 angeordnet, z.B. auf einer dünnen dielektrischen Schicht 126, die auf dem Substrat 122 ausgebildet ist. Die untere Schicht 124 kann undotiert oder leicht dotiert sein, um eine Dotierstoffvergiftung der dünnen dielektrischen Schicht 126 zu verhindern. Auf der oberen Halbleiterschicht 125 ist eine Maskenschicht 128 angeordnet. Nach einem Strukturierungs- und Nassätzprozess hinterschneiden die Halbleiterschichten 124 und 125 die Maske 128 und erzeugen, vielleicht am wichtigsten, einen Überhangbereich 130. Darüber hinaus unterschneidet die untere Halbleiterschicht 124 die obere Halbleiterschicht 125. Ein solcher Überhandbereich 130 und eine solche untere Schichthinterschneidung können sich in der Weiterverarbeitung als problematisch erweisen.
Im Gegensatz zu den 1A und 1B veranschaulicht 1C eine Querschnittsansicht einer Solarzelle mit einem Stapel von drei Halbleiterschichten für einen Emitterbereich gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. Unter Bezugnahme auf 1C beinhaltet ein Abschnitt einer Solarzelle ein Substrat 142. Ein Stapel 144 beinhaltet drei Halbleiterschichten 144A, 144B und 144C, die über dem Substrat 142 angeordnet sind, z.B. auf einer dünnen dielektrischen Schicht 146, die auf dem Substrat 142 ausgebildet ist. Die unterste Schicht 144 A kann undotiert oder leicht dotiert sein, um eine Dotierungsvergiftung der dünnen dielektrischen Schicht 146 zu verhindern. Die oberste Schicht 144C kann undotiert oder leicht dotiert sein, um eine ungünstige Interaktion mit einem nachfolgenden Laserablationsprozess zu verhindern. Die mittlere Schicht 144B ist vom P-Typ dotiert, um eine Leitfähigkeit vom P-Typ für den Stapel 144 bereitzustellen. Auf der obersten Halbleiterschicht 144C ist eine Maskenschicht 148 angeordnet. Nach einem Strukturierungs- und Nassätzprozess unterschneidet der Halbleiterstapel 144 die Maske 128 und bildet, vielleicht am wichtigsten, keinen Überhangbereich innerhalb des Stapels 144. Darüber hinaus unterschneidet weder die unterste Halbleiterschicht 144A die mittlere Halbleiterschicht 144B, noch unterschneidet die mittlere Halbleiterschicht 144B die oberste Halbleiterschicht 144C.
2 ist ein Flussdiagramm, das die Vorgänge in einem Verfahren zur Herstellung einer Solarzelle gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung auflistet. Die 3A-3G und 3G' zeigen Querschnittsansichten verschiedener Stufen der Herstellung einer Solarzelle, wie sie dem Flussdiagramm von 2 entsprechen, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
In Bezug auf den Betrieb 202 des Flussdiagramms 200 und die entsprechende 3A beinhaltet ein Verfahren zur Herstellung einer Solarzelle das Bilden einer ersten Halbleiterschicht 304 über einem Substrat 302. In einer Ausführungsform wird die erste Halbleiterschicht 304 auf einer dünnen dielektrischen Schicht gebildet, die auf dem Substrat 302 ausgebildet ist (nicht dargestellt), während in anderen Ausführungsformen die erste Halbleiterschicht 304 direkt auf dem Substrat 302 ausgebildet ist.
In Bezug auf den Vorgang 204 des Flussdiagramms 200 und die entsprechende 3B beinhaltet das Verfahren zur Herstellung der Solarzelle ferner das Bilden einer zweiten Halbleiterschicht 306 direkt auf der ersten Halbleiterschicht 304. In einer Ausführungsform ist die zweite Halbleiterschicht eine Halbleiterschicht vom Typ P.
Unter Bezugnahme auf den Vorgang 206 des Flussdiagramms 200 und die entsprechende 3C beinhaltet das Verfahren zur Herstellung der Solarzelle ferner das Bilden einer dritten Halbleiterschicht 308 direkt auf der zweiten (P-Typ) Halbleiterschicht 306.
Unter Bezugnahme auf den Vorgang 208 des Flussdiagramms 200 und die entsprechende beinhaltet das Verfahren zur Herstellung der Solarzelle ferner das Bilden einer Maskenschicht 310 direkt auf der dritten Halbleiterschicht 308. In einer Ausführungsform ist die Maskenschicht 310 eine BARC-Schicht (bottom-ant-reflective coating, Antireflexionsbeschichtung), wie beispielsweise eine Siliziumnitridschicht.
Bezogen auf den Vorgang 210 des Flussdiagramms 200 und die entsprechende beinhaltet das Verfahren zur Herstellung der Solarzelle ferner das Strukturieren der Maskenschicht 310, um eine strukturierte Maskenschicht 310' bereitzustellen. In einer Ausführungsform wird die Strukturierung mit einem Laserablationsprozess durchgeführt. In einer weiteren Ausführungsform wird die Strukturierung mit einem Lithographie- und Ätzprozess durchgeführt.
Unter Bezugnahme auf den Vorgang 212 des Flussdiagramms 200 und die entsprechende 3F beinhaltet das Verfahren zur Herstellung der Solarzelle ferner das Ätzen der dritten Halbleiterschicht 308, der zweiten (P-Typ) Halbleiterschicht 306 und der ersten Halbleiterschicht 304, um eine Halbleiterstruktur 316 unterhalb der strukturierten Maskenschicht 310' bereitzustellen. Die Halbleiterstruktur 316 beinhaltet eine erste Halbleiterstrukturschicht 320, eine zweite (P-Typ) Halbleiterstrukturschicht 322 und eine dritte Halbleiterstrukturschicht 324. In einer Ausführungsform, wie in 3F dargestellt, ist eine äußerste Kante 334 der dritten Halbleiterstrukturschicht seitlich von einer äußersten Kante 330 der ersten Halbleiterstrukturschicht 320 um eine Breite (W) nach innen versetzt (z.B. in Richtung 340 nach innen). Eine äußerste Kante 332 der zweiten (P-Typ) Halbleiterstrukturschicht 322 ist von der äußersten Kante 330 der ersten Halbleiterstrukturschicht 324 zur äußersten Kante 334 der dritten Halbleiterstrukturschicht 320 geneigt.
Es ist zu beachten, dass, wie in 3F dargestellt, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung das oben beschriebene Versetzen während des Ätzens an beiden Seiten der strukturierten Maskenschicht 310' 3E erfolgt. In einer Ausführungsform beinhaltet das Ätzen der dritten Halbleiterschicht 308, der zweiten (P-Typ) Halbleiterschicht 306 und der ersten Halbleiterschicht 304 zum Bereitstellen einer Halbleiterstruktur 316 die Durchführung eines Nassätzprozesses. In einer solchen Ausführungsform beinhaltet der Nassätzprozess die Verwendung eines Nassätzmittels, wie beispielsweise, aber nicht beschränkt auf, eine wässrige Lösung von TMAH oder eine wässrige Lösung von KOH. Um nicht durch Theorie gebunden zu sein, erzeugt gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung der schräge Abschnitt der äußersten Kante 332 der zweiten (P-Typ) Halbleiterstrukturschicht 322 effektiv ein bewegliches Dreieck, das sich beim Ätzen zurücksetzt. Das bewegliche Dreieck verhindert die Unterschneidung durch die erste Halbleiterschicht 320 und verhindert die Bildung eines Überhangsbereichs im Dreischichtaufbau 320, 322 und 324. In einer Ausführungsform wird das Substrat 302 auch während der Bildung der Halbleiterstruktur 316 partiell strukturiert. Die partielle Strukturierung des Substrats 302 bildet Gräben 314 im Substrat 302, wie in 3F dargestellt.
Darüber hinaus wird die Halbleiterstruktur 316 in einer Ausführungsform anschließend einem Glühprozess unterzogen, der eine oder mehrere Schichten der Halbleiterstruktur 316 kristallisieren oder weiter kristallisieren kann. In einer Ausführungsform wird ein Glühprozess vor der anschließenden leitenden Kontaktbildung durchgeführt. In einer weiteren Ausführungsform wird ein Glühprozess während oder nach der leitenden Kontaktbildung durchgeführt. In anderen Ausführungsformen wird die Halbleiterstruktur 316 anschließend nicht wesentlichen Glühbedingungen unterworfen. In beiden Fällen wird die Halbleiterstruktur, unabhängig davon, ob sie nachfolgenden Glühbedingungen unterworfen wird oder nicht, wie durchweg verwendet, in den nachstehend beschriebenen Ausführungsformen als Halbleiterstruktur 316 bezeichnet.
In einer Ausführungsform, die sich auf 3G bezieht, wird die strukturierte Maskenschicht 310' gekürzt, um eine gekürzte Maske 350 bereitzustellen, um den Überstand über der Halbleiterstruktur 316 zu reduzieren oder ganz zu entfernen. Die gekürzte Maske 350 kann auf der Halbleiterstruktur 316 in einer fertigen Solarzelle beibehalten werden, obwohl die gekürzte Maske im Vergleich zur ursprünglichen Maskenstärke verdünnt werden kann, wie in 3G dargestellt. In einer solchen Ausführungsform wird anschließend in der gekürzten Maske 350 eine Öffnung gebildet, z.B. durch Laserablation, wodurch letztlich ein leitender Kontakt gebildet wird. In einer bestimmten Ausführungsform dringt die Laserablation in einen Abschnitt der dritten Halbleiterstrukturschicht 324 ein, dringt aber nicht zu der zweiten (P-Typ) Halbleiterstrukturschicht 322 durch. In einer weiteren Ausführungsform, die sich auf 3G' bezieht, wird die strukturierte Maskenschicht 310' vollständig von der Halbleiterstruktur 316 entfernt.
Es ist zu beachten, dass die Halbleiterstruktur 316 in einer Solarzellenstruktur enthalten sein kann. In einer ersten exemplarischen Ausführungsform, die sich auf die 3G und 3G' bezieht, beinhaltet eine Solarzelle 360 oder 360' ein Substrat 302. Eine Halbleiterstruktur 316 ist über dem Substrat 302 angeordnet. Die Halbleiterstruktur 316 beinhaltet eine P-Typ-Halbleiterschicht 322, die direkt auf einer ersten Halbleiterschicht 320 angeordnet ist. Eine dritte Halbleiterschicht 324 ist direkt auf der P-Typ-Halbleiterschicht 322 angeordnet. Eine äußerste Kante 334 der dritten Halbleiterschicht 324 ist seitlich von einer äußerste Kante 334 der ersten Halbleiterschicht 320 um eine Breite (W) zurückgesetzt. Ein äußerster Rand 332 der P-Typ-Halbleiterschicht 322 ist vom äußersten Rand 330 der ersten Halbleiterschicht 320 zum äußersten Rand 334 der dritten Halbleiterschicht 324 geneigt.
In einer Ausführungsform ist eine leitende Kontaktstruktur elektrisch mit der Halbleiterstruktur 316 verbunden, deren Beispiele im Folgenden in Verbindung mit 4 und den 5A-5C beschrieben werden. In einer solchen Ausführungsform ist die leitende Kontaktstruktur in einer Öffnung einer Antireflexionsschicht angeordnet, die über der Halbleiterstruktur 316 angeordnet ist.
In einer Ausführungsform weist die erste Halbleiterschicht 320 eine Dicke auf, die ungefähr gleich einer Dicke der P-Typ-Halbleiterschicht 322 und ungefähr gleich einer Dicke der dritten Halbleiterschicht 324 ist. In einer Ausführungsform weist die P-Typ-Halbleiterschicht 322 eine Dicke von mehr als etwa 10%, aber weniger als etwa 90% einer Gesamtdicke der Halbleiterstruktur 316 auf. In einer Ausführungsform weist keine von der ersten Halbleiterschicht 320, der P-Typ-Halbleiterschicht 322 und der dritten Halbleiterschicht 324 eine Dicke von weniger als etwa 10% einer Gesamtdicke der Halbleiterstruktur 316 auf. In einer Ausführungsform ist die erste Halbleiterschicht 320 eine erste intrinsische Siliziumschicht, die P-Typ-Halbleiterschicht 322 eine bordotierte Siliziumschicht und die dritte Halbleiterschicht 324 eine zweite intrinsische Siliziumschicht. In einer solchen Ausführungsform sind die erste intrinsische Siliziumschicht 320, die P-Typ-Halbleiterschicht 322 und die zweite intrinsische Siliziumschicht 324 amorphe Schichten. In einer anderen solchen Ausführungsform sind die erste intrinsische Siliziumschicht 320, die P-Typ-Halbleiterschicht 322 und die zweite intrinsische Siliziumschicht 324 polykristalline Schichten. In noch einer anderen solchen Ausführungsform weisen die erste intrinsische Siliziumschicht 320 und die zweite intrinsische Siliziumschicht 324 jeweils eine Gesamtdotierungskonzentration von weniger als etwa 1E18 Atome/cm³ oder weniger als etwa 1E17 Atome/cm³ oder weniger als etwa 1E16 Atome/cm³ auf, und die P-Typ-Halbleiterschicht 322 weist eine Gesamtborkonzentration von mehr als etwa 2E19 Atome/cm³ oder mehr als etwa 5E19 Atome/cm³ auf.
In einer Ausführungsform ist die Halbleiterstruktur 316 auf einer auf dem Substrat angeordneten dielektrischen Tunnelschicht angeordnet, deren Beispiele im Folgenden in Verbindung mit 4 und den 5A-5C beschrieben werden. In einer Ausführungsform ist die Halbleiterstruktur 316 ein P-Typ-Emitterbereich der Solarzelle 360 oder 360'.
In einer zweiten exemplarischen Ausführungsform, die sich wiederum auf die 3G und 3G' bezieht, beinhaltet eine Solarzelle 360 oder 360' ein Substrat 302. Eine Halbleiterstruktur 316 ist über dem Substrat 302 angeordnet. Die Halbleiterstruktur 316 beinhaltet eine zweite Halbleiterschicht 322, die direkt auf einer ersten Halbleiterschicht 320 angeordnet ist. Eine dritte Halbleiterschicht 324 ist direkt auf der zweiten Halbleiterschicht 322 angeordnet. Eine äußerste Kante 334 der dritten Halbleiterschicht 324 weist ein nicht-rückspringendes Profil auf. Eine äußerste Kante 332 der zweiten Halbleiterschicht 322 weist ein nicht-rückspringendes Profil auf, das sich um eine Breite (W) über die äußerste Kante 334 der dritten Halbleiterschicht 324 hinaus erstreckt. Eine äußerste Kante 330 der ersten Halbleiterschicht 320 weist ein nicht-rückspringendes Profil auf und hinterschneidet die zweite Halbleiterschicht 322 nicht. Die nicht-rückspringenden Profile 330 und 334 der ersten und dritten Halbleiterschichten 320 und 325 sind steiler als das nicht-rückspringende Profil 332 der zweiten Halbleiterschicht 322.
In einer Ausführungsform ist eine leitende Kontaktstruktur elektrisch mit der Halbleiterstruktur 316 verbunden, deren Beispiele im Folgenden in Verbindung mit 4 und den 5A-5C beschrieben werden. In einer Ausführungsform ist die zweite Halbleiterschicht 322 eine P-Typ-Siliziumschicht. In einer solchen Ausführungsform weisen die erste 320 und die dritte 324 Halbleiterschicht jeweils eine Gesamtdotierungskonzentration von weniger als etwa 1E18 Atome/cm³ auf und die P-Typ-Siliziumschicht weist eine Gesamtborkonzentration von mehr als etwa 2E19 Atome/cm³ auf.
In einem weiteren Aspekt weist eine Solarzelle abgegrenzte P- und N-Typ-Bauweisen auf. 4 veranschaulicht eine Querschnittsansicht eines Abschnitts einer Rückkontaktsolarzelle mit strukturell abgegrenzten Halbleiterbereichen gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
Unter Bezugnahme auf 4 beinhaltet ein Abschnitt einer Rückkontaktsolarzelle 400 ein Substrat 402 mit einer lichtempfangenden Oberfläche 404 und einer Rückfläche 406. In einer Ausführungsform ist das Substrat 402 ein monokristallines N-Typ-Siliziumsubstrat. Ein P-Typ-Emitterbereich 408 ist auf einer ersten dünnen dielektrischen Schicht 410 angeordnet, die auf der Rückfläche 406 des Substrats 402 angeordnet ist. Der P-Typ-Emitterbereich beinhaltet die Halbleiterstruktur 316, die in Verbindung mit den 3G und 3G' beschrieben wird. Ein polykristalliner N-Typ-Siliziumemitterbereich 412 ist auf einer zweiten dünnen dielektrischen Schicht 414 angeordnet, die auf der Rückfläche 406 des Substrats 102 angeordnet ist. Eine dritte dünne dielektrische Schicht 416 ist seitlich direkt zwischen den polykristallinen Siliziumemitterbereichen vom P-Typ 408 und N-Typ 412 angeordnet. Eine erste leitende Kontaktstruktur 418 ist auf dem P-Typ-Emitterbereich 408 angeordnet. Eine zweite leitende Kontaktstruktur 420 ist auf dem polykristallinen N-Typ-Siliziumemitterbereich 412 angeordnet.
Unter erneuter Bezugnahme auf 4 beinhaltet die Solarzelle 400 in einer Ausführungsform weiterhin eine Isolatorschicht 422, die auf dem P-Typ-Emitterbereich 408 angeordnet ist. Die erste leitende Kontaktstruktur 418 ist durch die Isolatorschicht 422 hindurch angeordnet. Zusätzlich überlappt ein Abschnitt des polykristallinen N-Typ-Siliziumemitterbereichs 412 die Isolatorschicht 422, ist aber von der ersten leitenden Kontaktstruktur 418 getrennt. In einer Ausführungsform ist auf der Isolatorschicht 422 eine zusätzliche polykristalline N-Typ-Siliziumschicht 424 angeordnet, und die erste leitende Kontaktstruktur 418 ist durch die polykristalline N-Typ-Siliziumschicht 424 und durch die Isolatorschicht 422 angeordnet, wie in 4 dargestellt. In einer bestimmten solchen Ausführungsform sind die zusätzliche polykristalline N-Typ-Siliziumschicht 424 und der polykristalline N-Typ-Siliziumemitterbereich 412 aus derselben Schicht gebildet, die deckend abgeschieden und dann angerissen wird, um darin Reißlinien 426 bereitzustellen.
Unter erneuter Bezugnahme auf 4 beinhaltet die Solarzelle 400 in einer Ausführungsform weiterhin eine Aussparung 428, die in der Rückfläche 406 des Substrats 402 angeordnet ist. Der polykristalline N-Typ-Siliziumemitterbereich 412 und die zweite dünne dielektrische Schicht 414 sind in der Aussparung 428 angeordnet. In einer bestimmten solchen Ausführungsform weist die Aussparung 428 eine texturierte Oberfläche auf, und der polykristalline N-Typ-Siliziumemitterbereich 412 und die zweite dünne dielektrische Schicht 414 sind konform mit der texturierten Oberfläche, wie in 4 dargestellt. In einer Ausführungsform werden dann der P-Typ-Emitterbereich 408 und die erste dünne dielektrische Schicht 410 auf einem flachen Abschnitt der Rückfläche 406 des Substrats 402 angeordnet, und der polykristalline N-Typ-Siliziumemitterbereich 412 und die zweite dünne dielektrische Schicht 414 werden auf einem texturierten Abschnitt der Rückfläche 406 des Substrats angeordnet, wie in 4 dargestellt. Es ist jedoch zu beachten, dass andere Ausführungsformen möglicherweise keine texturierte Oberfläche oder gar keine Aussparung beinhalten.
Unter erneuter Bezugnahme auf 4 beinhaltet die Solarzelle 400 in einer Ausführungsform weiterhin eine vierte dünne dielektrische Schicht 430, die auf der lichtempfangenden Fläche 404 des Substrats 402 angeordnet ist. Eine polykristalline N-Typ-Siliziumschicht 432 ist auf der vierten dünnen dielektrischen Schicht 432 angeordnet. Auf der polykristallinen Siliziumschicht 432 ist eine Antireflexionsschicht (ARC, anti-reflective coating) 434, wie beispielsweise eine Schicht aus Siliziumnitrid, angeordnet. In einer bestimmten solchen Ausführungsform, wie im Folgenden näher beschrieben, wird die vierte dünne dielektrische Schicht 432 durch im Wesentlichen das gleiche Verfahren gebildet, das zum Bilden der zweiten dünnen dielektrischen Schicht 414 verwendet wird, und die polykristalline N-Typ-Siliziumschicht 432 wird durch im Wesentlichen dasselbe Verfahren gebildet, das zum Bilden des polykristallinen N-Typ-Siliziumemitterbereichs 412 verwendet wird.
In einer Ausführungsform beinhalten die erste dünne dielektrische Schicht 410, die zweite dünne dielektrische Schicht 414 und die dritte dünne dielektrische Schicht 416 Siliziumdioxid. In einer anderen Ausführungsform beinhalten jedoch die erste dünne dielektrische Schicht 410 und die zweite dünne dielektrische Schicht 414 Siliziumdioxid, während die dritte dünne dielektrische Schicht 416 Siliziumnitrid beinhaltet. In einer Ausführungsform beinhaltet die Isolatorschicht 422 Siliziumdioxid.
In einer Ausführungsform beinhalten die erste leitende Kontaktstruktur 418 und die zweite leitende Kontaktstruktur 420 jeweils eine Metallsaatschicht auf Aluminiumbasis, die auf den Emitterbereichen vom P-Typ 408 bzw. N-Typ 412 angeordnet ist. In einer Ausführungsform beinhaltet jede von der ersten leitenden Kontaktstruktur 418 und der zweiten leitenden Kontaktstruktur 420 weiterhin eine Metallschicht, wie beispielsweise eine Kupferschicht, die auf der Metallsaatschicht auf Aluminiumbasis angeordnet ist.
In einem weiteren Aspekt hat eine Solarzelle nicht-abgegrenzte P- und N-Typ-Bauweisen. Die 5A-5C veranschaulichen Querschnittsansichten verschiedener Verarbeitungsvorgänge in einem Verfahren zur Herstellung einer Solarzelle gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. Es ist zu beachten, dass, obwohl der Aufbau von 3G' in den 5A-5C effektiv genutzt wird, stattdessen der Aufbau von 3G dadurch einbezogen werden kann, dass Restmaskenmaterial 350 auf der Halbleiterstruktur 316 beibehalten werden kann.
Unter Bezugnahme auf 5A beinhaltet ein Verfahren zum Bilden von Kontakten für eine Rückkontaktsolarzelle das Bilden einer dünnen dielektrischen Schicht 502 auf einem Substrat 500.
In einer Ausführungsform besteht die dünne dielektrische Schicht 502 aus Siliziumdioxid und hat eine Dicke im Bereich von etwa 5-50 Angström. In einer Ausführungsform fungiert die dünne dielektrische Schicht 502 schließlich als Oxidtunnelschicht in einer funktionierenden Solarzelle. In einem Beispiel kann die dielektrische Schicht 502 eine amorphe dielektrische Schicht sein. Eine amorphe dielektrische Schicht kann durch Oxidation eines Siliziumsubstrats (z.B. über PECVD) gebildet werden. Die Oxidation der Siliziumschicht kann beispielsweise eine Plasma- und/oder Radikaloxidation beinhalten. In einer Ausführungsform ist das Substrat 500 ein einkristallines Grundsubstrat, wie beispielsweise ein dotiertes einkristallines Siliziumsubstrat vom N-Typ. In einer alternativen Ausführungsform beinhaltet das Substrat 500 jedoch eine polykristalline Siliziumschicht, die auf einem Gesamtsolarzellensubstrat angeordnet ist.
Unter erneuter Bezugnahme auf 5A werden Gräben 516 zwischen den N-dotierten Polysiliziumbereichen 520 und den P-Typ-Halbleiterbereichen 522 gebildet. Die P-Typ-Halbleiterbereiche 522 basieren auf der Halbleiterstruktur 316, die in Verbindung mit den 3G und 3G' beschrieben wird. Teile der Gräben 516 können texturiert werden, um texturierte Merkmale 518 zu erhalten, wie auch in dargestellt.
Unter erneuter Bezugnahme auf 5A wird eine Isolationsschicht 524 über der Vielzahl von N-dotierten Polysiliziumbereichen 520, der Vielzahl von P-Typ-Halbleiterbereichen 522 und der durch die Gräben 516 freigelegten Abschnitte des Substrats 500 gebildet. In einer Ausführungsform wird eine untere Fläche der Isolationsschicht 524 konform mit der Vielzahl der N-dotierten Polysiliziumbereiche 520, der Vielzahl der P-Typ-Halbleiterbereiche 522 und den freiliegenden Abschnitten des Substrats 500 gebildet, während eine obere Fläche der Isolationsschicht 524 im Wesentlichen flach ist, wie in 5A dargestellt.
Bezug nehmend auf 5B wird in der Isolationsschicht 524 eine Vielzahl von Kontaktöffnungen 526 gebildet. Die Vielzahl von Kontaktöffnungen 526 ermöglicht die Freilegung zu der Vielzahl von N-dotierten Polysiliziumbereichen 520 und der Vielzahl von P-Typ-Halbleiterbereichen 522. In einer Ausführungsform wird die Vielzahl der Kontaktöffnungen 526 durch Laserablation gebildet. In einer Ausführungsform haben die Kontaktöffnungen 526 zu den N-dotierten Polysiliziumbereichen 520 im Wesentlichen die gleiche Höhe wie die Kontaktöffnungen zu den P-Typ-Halbleiterbereichen 522, wie in 5B dargestellt.
Bezug nehmend auf 5C beinhaltet das Verfahren zum Bilden von Kontakten für die Rückkontaktsolarzelle ferner das Bilden von leitenden Kontakten 528 in der Vielzahl von Kontaktöffnungen 526, gekoppelt mit der Vielzahl von N-dotierten Polysiliziumbereichen 520 und der Vielzahl von P-Typ-Halbleiterbereichen 522. In einer Ausführungsform werden leitende Kontakte 528 auf oder über einer Oberfläche eines N-Typ-Siliziumgrundsubstrats 500 gegenüber einer lichtempfangenden Oberfläche 501 des N-Typ-Siliziumgrundsubstrats 500 gebildet. In einer spezifischen Ausführungsform werden die leitenden Kontakte auf Bereichen (522/520) oberhalb der Oberfläche des Substrats 500 gebildet, wie in 5C dargestellt. Die Herstellung der leitenden Kontakte kann die Verwendung einer oder mehrerer gesputterterter, beschichteter oder verbundener leitender Schichten beinhalten.
In einer Ausführungsform werden die mehreren leitenden Kontakte 528 gebildet, indem eine Metallsaatschicht gebildet und dann ein Galvanisierungsprozess durchgeführt wird. In einer Ausführungsform wird die Saatschicht durch eine Abscheide-, Lithographie- und Ätzmethode gebildet. Auf der strukturierten Metallsaatschicht wird dann eine Metallschicht galvanisiert. In einer weiteren Ausführungsform wird die Vielzahl der leitenden Kontakte 528 durch Drucken einer Paste gebildet. Die Paste kann aus einem Lösungsmittel und den Aluminium-/Silizium- (Al/Si) Legierungspartikeln zusammengesetzt sein. Ein anschließendes Galvanisieren oder stromloses Beschichten kann dann durchgeführt werden.
In einer Ausführungsform wird die Vielzahl der leitenden Kontakte 528 gebildet, indem zuerst eine Metallsaatschicht und dann eine Metallfolienschicht gebildet wird. In einer Ausführungsform beinhaltet die Metallsaatschicht eine Schicht mit einer Dicke von etwa 0,05 bis 20 Mikron und Aluminium mit einem Anteil von mehr als etwa 90 Atom-%. In einer Ausführungsform wird die Metallsaatschicht als Deckschicht abgeschieden, die später strukturiert wird. In einer weiteren Ausführungsform wird die Metallsaatschicht als strukturierte Schicht abgeschieden. In einer solchen Ausführungsform wird die strukturierte Metallsaatschicht durch Drucken der strukturierten Metallsaatschicht abgeschieden.
In einer Ausführungsform ist die Metallfolie eine Aluminium-(AI) Folie mit einer Dicke von etwa 5-100 Mikron. In einer Ausführungsform ist die Al-Folie eine Aluminiumlegierungsfolie mit Aluminium und einem zweiten Element, wie beispielsweise, jedoch nicht beschränkt auf, Kupfer, Mangan, Silizium, Magnesium, Zink, Zinn, Lithium oder Kombinationen davon. In einer Ausführungsform ist die AI-Folie eine getemperte Folie, wie z.B. F-Qualität (wie hergestellt), O-Qualität (ganz weich), H-Qualität (kaltverfestigt) oder T-Qualität (wärmebehandelt). In einer Ausführungsform ist die Aluminiumfolie eine anodisierte Aluminiumfolie. In einer weiteren Ausführungsform ist ein Metalldraht auf der Metallsaatschicht gebildet. In einer bestimmten solchen Ausführungsform ist der Draht ein Aluminium-(AI) oder Kupfer-(Cu) Draht. In beiden Fällen kann die Metallfolie oder der Metalldraht mit der Metallsaatschicht verschweißt werden. Im Fall einer Metallfolienschicht kann die Metallfolie anschließend strukturiert werden, z.B. durch Laserablation und/oder Ätzen. Eine solche Strukturierung kann Metallfolienabschnitte an Bereichen positionieren, die mit den Positionen zwischen der Vielzahl von Halbleiterbereichen 520 und 522 ausgerichtet sind.
Obwohl bestimmte Materialien speziell mit Bezug auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschrieben werden, können einige Materialien leicht durch andere ersetzt werden, wobei diese Ausführungsformen im Sinne und Umfang der Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung bleiben. So kann beispielsweise in einer Ausführungsform anstelle eines Siliziumsubstrats ein anderes Materialsubstrat, wie beispielsweise ein Materialsubstrat der Gruppen III-V verwendet werden. Darüber hinaus ist zu verstehen, dass, wenn die Reihenfolge der Dotierung vom Typ N+ und dann vom Typ P+ speziell für Emitterbereiche auf einer Rückseite einer Solarzelle beschrieben wird, andere Ausführungsformen in Betracht gezogen werden, die die umgekehrte Reihenfolge der Leitfähigkeitsart beinhalten, z.B. Dotierung vom Typ P+ und dann vom Typ N+. Obwohl deutlich auf Rückkontaktsolarzellenanordnungen Bezug genommen wird, ist es zu beachten, dass die hierin beschriebenen Ansätze auch bei Frontkontaktsolarzellen Anwendung finden können. In anderen Ausführungsformen können die oben beschriebenen Ansätze auf anderweitige Herstellung als Solarzellen anwendbar sein. So kann beispielsweise die Herstellung von Leuchtdioden (LEDs) von den hierin beschriebenen Ansätzen profitieren.
Daher wurden dreischichtige Halbleiterstapel zum Bilden von Strukturmerkmalen auf Solarzellen und die daraus resultierenden Solarzellen offenbart.
Obwohl oben bereits spezifische Ausführungsformen beschrieben wurden, sollen diese Ausführungsformen den Umfang der vorliegenden Offenbarung nicht einschränken, auch wenn in Bezug auf ein bestimmtes Merkmal nur eine einzige Ausführungsform beschrieben wird. Beispiele für Merkmale, die in der Offenbarung angegeben sind, sollen eher illustrativ denn als einschränkend sein, sofern nicht anders angegeben. Die vorstehende Beschreibung soll Alternativen, Änderungen und Äquivalente abdecken, die für einen Fachmann beim Nutzen der vorliegenden Offenbarung ersichtlich sind.
Der Umfang der vorliegenden Offenbarung umfasst jedes Merkmal oder jede Kombination von Merkmalen, die hierin offenbart werden (entweder ausdrücklich oder implizit), oder jede Verallgemeinerung davon, unabhängig davon, ob es eines oder alle der hierin angesprochenen Probleme mildert oder nicht. Dementsprechend können neue Ansprüche während der Verfolgung der vorliegenden Anmeldung (oder einer Anmeldung, die die Priorität davon in Anspruch nimmt) für irgendeine solche Kombination von Merkmalen formuliert werden. Insbesondere können unter Bezugnahme auf die beigefügten Ansprüche Merkmale aus abhängigen Ansprüchen mit denen der unabhängigen Ansprüche kombiniert werden und Merkmale aus jeweiligen unabhängigen Ansprüchen können in geeigneter Weise und nicht nur in den in den beigefügten Ansprüchen aufgeführten spezifischen Kombinationen kombiniert werden.

Claims

Was beansprucht wird, ist:
Solarzelle, umfassend: ein Substrat; eine Halbleiterstruktur, die über dem Substrat angeordnet ist, wobei die Halbleiterstruktur eine P-Typ-Halbleiterschicht, die direkt auf einer ersten Halbleiterschicht angeordnet ist, und eine dritte Halbleiterschicht, die direkt auf der P-Typ-Halbleiterschicht angeordnet ist, umfasst, wobei ein äußerster Rand der dritten Halbleiterschicht seitlich von einem äußersten Rand der ersten Halbleiterschicht um eine Breite zurückgesetzt ist, und wobei ein äußerster Rand der P-Typ-Halbleiterschicht vom äußersten Rand der ersten Halbleiterschicht zum äußersten Rand der dritten Halbleiterschicht geneigt ist; und eine leitende Kontaktstruktur, die elektrisch mit der Halbleiterstruktur verbunden ist.
Solarzelle nach Anspruch 1, worin die erste Halbleiterschicht eine Dicke aufweist, die ungefähr gleich einer Dicke der P-Typ-Halbleiterschicht und ungefähr gleich einer Dicke der dritten Halbleiterschicht ist.
Solarzelle nach Anspruch 1, worin die P-Typ-Halbleiterschicht eine Dicke von mehr als etwa 10%, aber weniger als etwa 90% einer Gesamtdicke der Halbleiterstruktur aufweist.
Solarzelle nach Anspruch 1, wobei keine von der ersten Halbleiterschicht, der P-Typ-Halbleiterschicht und der dritten Halbleiterschicht eine Dicke von weniger als etwa 10% einer Gesamtdicke der Halbleiterstruktur aufweist.
Solarzelle nach Anspruch 1, worin die erste Halbleiterschicht eine erste intrinsische Siliziumschicht ist, die P-Typ-Halbleiterschicht eine bordotierte Siliziumschicht ist und die dritte Halbleiterschicht eine zweite intrinsische Siliziumschicht ist.
Solarzelle nach Anspruch 5, worin die erste intrinsische Siliziumschicht, die P-Typ-Halbleiterschicht und die zweite intrinsische Siliziumschicht amorphe Schichten sind.
Solarzelle nach Anspruch 5, worin die erste intrinsische Siliziumschicht, die P-Typ-Halbleiterschicht und die zweite intrinsische Siliziumschicht polykristalline Schichten sind.
Solarzelle nach Anspruch 5, worin die erste intrinsische Siliziumschicht und die zweiten intrinsischen Siliziumschichten jeweils eine Gesamtdotierungskonzentration von weniger als etwa 1E18 Atome/cm³ aufweisen und die P-Typ-Halbleiterschicht eine Gesamtborkonzentration von mehr als etwa 2E19 Atome/cm³ aufweist
Solarzelle nach Anspruch 1, worin die Halbleiterstruktur auf einer auf dem Substrat angeordneten dielektrischen Tunnelschicht angeordnet ist.
Solarzelle nach Anspruch 1, worin die leitende Kontaktstruktur in einer Öffnung einer Antireflexionsschicht angeordnet ist, die über der Halbleiterstruktur angeordnet ist.
Solarzelle nach Anspruch 1, worin die Halbleiterstruktur ein P-Typ-Emitterbereich der Solarzelle ist.
Solarzelle, umfassend: ein Substrat; eine Halbleiterstruktur, die über dem Substrat angeordnet ist, wobei die Halbleiterstruktur eine zweite Halbleiterschicht, die direkt auf einer ersten Halbleiterschicht angeordnet ist, und eine dritte Halbleiterschicht, die direkt auf der zweiten Halbleiterschicht angeordnet ist, umfasst, worin ein äußerster Rand der dritten Halbleiterschicht ein nicht-rückspringendes Profil aufweist, eine äußerste Kante der zweiten Halbleiterschicht ein nicht-rückspringendes Profil aufweist, das sich um eine Breite über die äußerste Kante der dritten Halbleiterschicht hinaus erstreckt, und eine äußerste Kante der ersten Halbleiterschicht ein nicht-rückspringendes Profil aufweist und die zweite Halbleiterschicht nicht unterschneidet, und worin die nicht-rückspringenden Profile der ersten und dritten Halbleiterschichten steiler sind als das nicht-rückspringende Profil der zweiten Halbleiterschicht; und eine leitende Kontaktstruktur, die elektrisch mit der Halbleiterstruktur verbunden ist.
Solarzelle nach Anspruch 12, worin die zweite Halbleiterschicht eine P-Typ-Siliziumschicht ist.
Solarzelle nach Anspruch 13, worin die erste und die dritte Halbleiterschicht jeweils eine Gesamtdotierungskonzentration von weniger als etwa 1E18 Atome/cm³ aufweisen und die P-Typ-Siliziumschicht eine Gesamtborkonzentration von mehr als etwa 2E19 Atome/cm³ aufweist.
Verfahren zur Herstellung einer Solarzelle, wobei das Verfahren umfasst: Bilden einer ersten Halbleiterschicht über einem Substrat; Bilden einer P-Typ-Halbleiterschicht direkt auf der ersten Halbleiterschicht; Bilden einer dritten Halbleiterschicht direkt auf der P-Typ-Halbleiterschicht; Bilden einer Maskenschicht direkt auf der dritten Halbleiterschicht; Strukturieren der Maskenschicht; Ätzen der dritten Halbleiterschicht, der P-Typ-Halbleiterschicht und der ersten Halbleiterschicht, um eine Halbleiterstruktur bereitzustellen, bei der eine äußerste Kante der dritten Halbleiterschicht seitlich von einer äußersten Kante der ersten Halbleiterschicht um eine Breite zurückgesetzt ist und eine äußerste Kante der P-Typ-Halbleiterschicht von der äußersten Kante der ersten Halbleiterschicht zur äußersten Kante der dritten Halbleiterschicht geneigt ist.
Verfahren nach Anspruch 15, ferner umfassend: Laserablation einer Öffnung in der Maskenschicht, um einen Abschnitt der Halbleiterstruktur freizulegen.
Verfahren nach Anspruch 16, ferner umfassend: Bilden einer leitenden Kontaktstruktur in der Öffnung.
Verfahren nach Anspruch 17, ferner umfassend: vor dem Bilden der leitenden Kontaktstruktur, Glühen der Halbleiterstruktur.
Verfahren nach Anspruch 16, worin die Laserablation einen Abschnitt der dritten Halbleiterschicht durchdringt, aber nicht bis zur P-Typ-Halbleiterschicht durchdringt.
Verfahren nach Anspruch 15, wobei das Ätzen der dritten Halbleiterschicht, der P-Typ-Halbleiterschicht und der ersten Halbleiterschicht die Verwendung eines Nassätzmittels, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einer wässrigen Lösung von TMAH und einer wässrigen Lösung von KOH, umfasst.