DE202009019121U1 - Solarzelle - Google Patents

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Abstract

Solarzelle umfassend: ein Substrat (10), das Störstellen eines ersten Leitfähigkeitstyps enthält, eine Vielzahl Emitterschichten (21) und eine Vielzahl Rückseitenfeldschichten (71) auf einer Rückseite des Substrats (10), wobei die Emitterschichten (21) Störstellen eines zweiten Leitfähigkeitstyps, die zu dem ersten Leitfähigkeitstyp entgegengesetzt sind, enthalten und die Rückseitenfeldschichten (71) stärker als das Substrat (10) mit Störstellen des ersten Leitfähigkeitstyps dotiert sind, wobei auf jeder der Emitterschichten (21) eine erste Elektrode (45) angeordnet ist und auf jeder der Rückseitenfeldschichten (71) eine zweite Elektrode (55) angeordnet ist, wobei die ersten Elektroden (45) und die zweiten Elektroden (55) jeweils eine erste leitfähige Schicht (451, 551) und eine zweite leitfähige Schicht (452, 552) auf der ersten leitfähigen Schicht (451, 551) umfassen.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Ausführungsformen der Erfindung beziehen sich auf eine Solarzelle.
  • Stand der Technik
  • Da erwartet wird, dass sich vorhandene Energiequellen wie zum Beispiel Erdöl und Kohle erschöpfen, ist in jüngster Zeit das Interesse an alternativen Energiequellen zum Ersatz der bestehenden Energiequellen gestiegen. Unter den alternativen Energiequellen wurden insbesondere Solarzellen hervorgehoben, da die Solarzellen als Zellen zur Erzeugung von elektrischer Energie aus Sonnenenergie in der Lage sind, Energie aus einer ergiebigen Quelle zu beziehen, und keine Umweltverschmutzung verursachen.
  • Eine Solarzelle umfasst im Allgemeinen ein Substrat und eine Emitterschicht, die jeweils aus einem Halbleiter gebildet sind, und Elektroden, die jeweils auf dem Substrat und der Emitterschicht gebildet sind. Die Halbleiter, die das Substrat und die Emitterschicht bilden, haben verschiedene Leitfähigkeitstypen wie zum Beispiel einen p-Typ und einen n-Typ. Ein p-n-Übergang wird an einer Grenzfläche zwischen dem Substrat und der Emitterschicht gebildet.
  • Wenn Licht auf die Solarzelle einfällt, wird eine Vielzahl von Elektron-Loch-Paaren in den Halbleitern erzeugt. Die Elektron-Loch-Paare werden durch den photovoltaischen Effekt in Elektronen und Löcher getrennt. Somit bewegen sich die getrennten Elektronen zum n-Typ-Halbleiter (zum Beispiel der Emitterschicht) und die getrennten Löcher bewegen sich zum p-Typ-Halbleiter (zum Beispiel dem Substrat), und dann werden die Elektronen und Löcher durch die Elektroden, die jeweils elektrisch mit der Emitterschicht und dem Substrat verbunden sind, gesammelt. Die Elektroden sind unter Verwendung von elektrischen Leitungen miteinander verbunden, um dadurch elektrische Energie zu erhalten.
  • Da die Elektroden, die jeweils mit dem Substrat und der Emitterschicht verbunden sind, jeweils auf dem Substrat und der Emitterschicht angeordnet sind, sammeln die Elektroden die Löcher und die Elektronen, die sich jeweils zu dem Substrat und der Emitterschicht bewegen, und gestatten den Löchern und den Elektronen, sich zu einer auf der Außenseite verbundenen Last zu bewegen.
  • Jedoch nimmt in diesem Fall, da die Elektroden auf der Emitterschicht auf einer Einfallsfläche des Substrats, auf die Licht einfällt, sowie einer nicht-bestrahlten Oberfläche des Substrats, auf die kein Licht einfällt, gebildet werden, ein Einfallsbereich des Lichts ab. Somit wird der Wirkungsgrad der Solarzelle verringert.
  • Dementsprechend wurde eine Rückkontaktsolarzelle entwickelt, um den Lichteinfallsbereich zu vergrößern. In der Rückkontaktsolarzelle werden alle Elektroden, die Elektronen und Löcher sammeln, auf einer Rückseite eines Substrats gebildet.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Lösung des Problems
  • Unter einem Gesichtspunkt gibt es eine Solarzelle, umfassend ein Substrat, mindestens eine Emitterschicht auf dem Substrat, mindestens eine elektrisch mit der mindestens einen Emitterschicht verbundene erste Elektrode, und mindestens eine elektrisch mit dem Substrat verbundene zweite Elektrode, wobei mindestens eine der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode unter Verwendung eines Plattierungsverfahrens gebildet ist.
  • Mindestens eine der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode kann eine erste leitfähige Schicht und eine zweite leitfähige Schicht auf der ersten leitfähigen Schicht umfassen.
  • Eine Dichte der ersten leitfähigen Schicht kann von einer Dichte der zweiten leitfähigen Schicht verschieden sein. Die Dichte der zweiten leitfähigen Schicht kann größer als die Dichte der ersten leitfähigen Schicht sein.
  • Die erste leitfähige Schicht kann aus einem leitfähigen Metallmaterial oder einem transparenten leitfähigen Material gebildet sein. Die zweite leitfähige Schicht kann aus einem leitfähigen Metallmaterial sein.
  • Mindestens eine der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode kann einen spezifischen Widerstand von ungefähr 3,3 × 10–6 Ωcm haben. Mindestens eine der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode kann eine Breite von ungefähr 10 μm bis 100 μm haben. Mindestens eine der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode kann eine Höhe von ungefähr 10 μm bis 20 μm haben.
  • Das Substrat und mindestens eine Emitterschicht können aus verschiedenen Formen von Silizium gebildet sein.
  • Das Substrat kann aus kristallinem Silizium gebildet sein und die mindestens eine Emitterschicht kann aus amorphem Silizium gebildet sein.
  • Die Solarzelle kann ferner eine transparente leitfähige Oxidschicht auf der mindestens einen Emitterschicht umfassen. Die mindestens eine erste Elektrode kann durch die transparente leitfähige Oxidschicht elektrisch mit der mindestens einen Emitterschicht verbunden sein.
  • Die mindestens eine erste Elektrode und die mindestens eine zweite Elektrode können auf gegenüberliegenden Seiten des Substrats angeordnet sein.
  • Die Solarzelle kann ferner eine erste transparente leitfähige Oxidschicht auf der mindestens einen Emitterschicht und eine zweite transparente leitfähige Oxidschicht auf dem Substrat umfassen. Die mindestens eine erste Elektrode kann durch die erste transparente leitfähige Oxidschicht elektrisch mit der mindestens einen Emitterschicht verbunden sein und die mindestens eine zweite Elektrode kann durch die zweite transparente leitfähige Oxidschicht elektrisch mit dem Substrat verbunden sein.
  • Die mindestens eine erste Elektrode und die mindestens eine zweite Elektrode können auf gegenüberliegenden Seiten des Substrats angeordnet sein.
  • Die Solarzelle kann weiterhin mindestens eine Rückseitenfeldschicht auf dem Substrat umfassen. Die mindestens eine zweite Elektrode kann durch die mindestens eine Rückseitenfeldschicht elektrisch mit dem Substrat verbunden sein.
  • Die mindestens eine Emitterschicht und die mindestens eine Rückseitenfeldschicht können auf derselben Seite des Substrats angeordnet sein.
  • Unter einem weiteren Gesichtspunkt gibt es eine Solarzelle, umfassend ein aus einem ersten Halbleiter gebildetes Substrat, eine Vielzahl von Emitterschichten auf dem Substrat, wobei die Vielzahl von Emitterschichten aus einem von dem ersten Halbleiter verschiedenen zweiten Halbleiter gebildet ist, eine Vielzahl von elektrisch mit der Vielzahl von Emitterschichten verbundenen ersten Elektroden und eine Vielzahl von elektrisch mit dem Substrat verbundenen zweiten Elektroden, wobei mindestens eine der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode unter Verwendung eines Plattierungsverfahrens gebildet ist.
  • Mindestens eine der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode können eine erste leitfähige Schicht und eine zweite leitfähige Schicht auf der ersten leitfähigen Schicht umfassen.
  • Eine Dichte der zweiten leitfähigen Schicht kann größer als eine Dichte der ersten leitfähigen Schicht sein.
  • Die Vielzahl von Emitterschichten und die Vielzahl von ersten Elektroden können auf derselben Seite des Substrats wie die Vielzahl von zweiten Elektroden angeordnet sein.
  • Ein Verfahren zur Herstellung einer Solarzelle ist für ein besseres Verständnis der Erfindung offenbart. Das Verfahren umfasst Bilden einer Emitterschicht eines zweiten Leitfähigkeitstyps, der zu einem ersten Leitfähigkeitstyp entgegengesetzt ist, auf einem Substrat des ersten Leitfähigkeitstyps, und Bilden einer elektrisch mit der Emitterschicht verbundenen ersten Elektrode und einer elektrisch mit dem Substrat verbundenen zweiten Elektrode, wobei das Bilden der ersten und zweiten Elektroden ein Plattieren eines leitfähigen Materials umfasst, um mindestens eine der ersten und zweiten Elektroden zu bilden, und das Substrat und die Emitterschicht aus verschiedenen Halbleitern gebildet sind.
  • Das Bilden der ersten und zweiten Elektroden kann Bilden einer transparenten leitfähigen Oxidschicht auf mindestens einem von dem Substrat und der Emitterschicht, Bilden einer ersten leitfähigen Schicht auf einem Abschnitt der transparenten leitfähigen Oxidschicht unter Verwendung des Direktdruckverfahrens, und Plattieren des leitfähigen Materials auf der ersten leitfähigen Schicht unter Verwendung der ersten leitfähigen Schicht als eine Keimschicht, um eine zweite leitfähige Schicht auf der ersten leitfähigen Schicht zu bilden und dadurch mindestens eine der ersten und zweiten Elektroden zu bilden, umfassen.
  • Das Bilden der ersten und zweiten Elektroden kann Bilden von mindestens einer transparenten leitfähigen Oxidschicht auf mindestens einem von dem Substrat und der Emitterschicht, Bilden einer beschichtungsresistenten Schicht auf einem Abschnitt der transparenten leitfähigen Oxidschicht, um einen anderen Abschnitt der transparenten leitfähigen Oxidschicht freizulegen, Plattieren des leitfähigen Materials auf dem freiliegenden Abschnitt der transparenten leitfähigen Oxidschicht unter Verwendung des freiliegenden Abschnitts der transparenten leitfähigen Oxidschicht als eine Keimschicht, um mindestens einer der ersten und zweiten Elektroden zu bilden, und Entfernen der beschichtungsresistenten Schicht, umfassen.
  • Das Bilden der ersten und zweiten Elektroden kann Bilden einer ersten leitfähigen Schicht auf einem Abschnitt von mindestens einem von dem Substrat und der Emitterschicht unter Verwendung eines Direktdruckverfahrens und Plattieren des leitfähigen Materials auf der ersten leitfähigen Schicht unter Verwendung der ersten leitfähigen Schicht als eine Keimschicht, um eine zweite leitfähige Schicht auf der ersten leitfähigen Schicht zu bilden und dadurch mindestens eine der ersten und zweiten Elektroden zu bilden, umfassen.
  • Die erste Elektrode und die zweite Elektrode können auf derselben Seite des Substrats angeordnet sein.
  • Das Bilden der ersten und zweiten Elektroden kann Bilden einer leitfähigen Schicht auf mindestens einem von dem Substrat und der Emitterschicht, Bilden einer beschichtungsresistenten Schicht auf einem Abschnitt der leitfähigen Schicht, um einen Abschnitt der leitfähigen Schicht freizulegen, Plattieren des leitfähigen Materials auf dem freiliegenden Abschnitt der leitfähigen Schicht unter Verwendung des freiliegenden Abschnitts der leitfähigen Schicht als eine Keimschicht, um mindestens einer der ersten und zweiten Elektroden zu bilden, Bilden einer Ätzstoppschicht auf mindestens einer der ersten und zweiten Elektroden, um die beschichtungsresistente Schicht freizulegen, und Entfernen der freiliegenden beschichtungsresistenten Schicht und der leitfähigen Schicht unter der freiliegenden beschichtungsresistenten Schicht und Entfernen der Ätzstoppschicht umfassen.
  • Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
  • Gemäß den Gesichtspunkten wird, da die mindestens eine der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode durch das Plattierungsverfahren gebildet wird, eine Breite der Elektrode verringert. Dementsprechend nimmt ein Licht empfangender Bereich der Solarzelle zu und der Wirkungsgrad der Solarzelle wird verbessert.
  • Ferner nimmt eine Dichte der durch das Plattierungsverfahren gebildeten Elektrode zu und dadurch wird eine Ladungsleitfähigkeit der Elektrode verbessert. Dementsprechend wird der Wirkungsgrad der Solarzelle weiter verbessert.
  • Darüber hinaus ist es nicht erforderlich, eine bei niedriger Temperatur gebrannte Paste für die Elektrodenbildung zu verwenden, wodurch die Herstellungskosten verringert werden.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Die beigefügten Zeichnungen, die inbegriffen sind, um ein tiefergehendes Verständnis der Erfindung zu vermitteln, und in diese Beschreibung einbezogen sind und einen Teil davon bilden, zeigen Ausführungsformen der Erfindung und dienen zusammen mit der Beschreibung dazu, die Grundlagen der Erfindung zu erläutern. In den Zeichnungen:
  • ist 1 eine perspektivische Teilansicht einer Solarzelle gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
  • ist 2 eine Querschnittsansicht entlang der Linie II-II aus 1;
  • zeigt 3 ein Beispiel einer Breite und einer Dicke einer Frontelektrode;
  • sind 4 bis 7 Querschnittsansichten, die nacheinander Schritte in einem Verfahren zur Herstellung einer Solarzelle, das für ein besseres Verständnis der Erfindung offenbart ist, darstellen;
  • ist 8 eine Teilquerschnittsansicht einer Solarzelle gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung;
  • sind 9 bis 13 Querschnittsansichten, die nacheinander Schritte in einem Verfahren zur Herstellung einer Solarzelle, das für ein besseres Verständnis der Erfindung offenbart ist, veranschaulichen;
  • ist 14 eine Teilquerschnittsansicht einer Solarzelle gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung;
  • ist 15 eine perspektivische Teilansicht einer Solarzelle gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung;
  • ist 16 eine Querschnittsansicht entlang der Linie IX-IX aus 15;
  • sind 17 bis 21 Querschnittsansichten, die nacheinander jeden Schritt in einem Verfahren zur Herstellung einer Solarzelle, das für ein besseres Verständnis der Erfindung offenbart ist, veranschaulichen;
  • ist 22 eine perspektivische Teilansicht einer Solarzelle gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung;
  • ist 23 eine Querschnittsansicht entlang der Linie XII-XII aus 22; und
  • sind 24 bis 28 Querschnittsansichten, die nacheinander jeden Schritt in einem Verfahren zur Herstellung einer Solarzelle, das für ein besseres Verständnis der Erfindung offenbart ist, veranschaulichen.
  • Modus zum Ausführen der Erfindung
  • Die Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen ausführlicher beschrieben, in denen Ausführungsformen der Erfindungen gezeigt werden. Diese Erfindung kann jedoch in vielen verschiedenen Formen ausgeführt werden und sollte nicht auf die hierin beschriebenen Ausführungsformen beschränkt ausgelegt werden.
  • In den Zeichnungen sind die Dicke von Schichten, Folien, Platten, Bereichen. usw. aus Gründen der Klarheit übertrieben dargestellt. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen gleiche Elemente in der gesamten Beschreibung. Es versteht sich, dass, wenn ein Element wie eine Schicht, eine Folie, ein Bereich oder Substrat als ”auf” einem anderen Element bezeichnet wird, dieses direkt auf dem anderen Element sein kann oder dazwischenliegende Elemente vorhanden sein können. Wenn ein Element im Gegensatz dazu als ”direkt auf” einem anderen Element bezeichnet wird, sind keine dazwischenliegenden Elemente vorhanden.
  • Eine Solarzelle gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird unter Bezugnahme auf 1 bis 3 ausführlich beschrieben.
  • 1 ist eine perspektivische Teilansicht einer Solarzelle gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. 2 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie II-II aus 1. 3 zeigt ein Beispiel einer Breite und einer Dicke einer Frontelektrode.
  • Wie in 1 gezeigt umfasst eine Solarzelle 1 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ein Substrat 10, eine Emitterschicht 20 auf einer Oberfläche des Substrats 10 (im Folgenden als eine ”Frontseite” bezeichnet), auf welche Licht einfällt, eine transparente leitfähige Oxidschicht 30 auf der Emitterschicht 20, ein erstes Elektrodenteil 40 (nachfolgend als ”ein Frontelektrodenteil” bezeichnet), das auf der transparenten leitfähigen Oxidschicht 30 gebildet ist und elektrisch mit der transparenten leitfähigen Oxidschicht 30 verbunden ist, und eine zweite Elektrode 50 (im Folgenden als ”eine Rückelektrode” bezeichnet), die auf einer Oberfläche (nachfolgend als ”eine Rückseite” bezeichnet) des Substrats 10, auf welche das Licht nicht einfällt, gegenüber der Frontseite des Substrats 10 gebildet ist und elektrisch mit dem Substrat 10 verbunden ist.
  • Das Substrat 10 ist aus einem Silizium vom ersten Leitfähigkeitstyp, zum Beispiel p-Typ-Silizium, gebildet, wenngleich nicht notwendigerweise. In dem Substrat 10 verwendetes Silizium ist kristallines Silizium, wie zum Beispiel einkristallines Silizium und/oder polykristallines Silizium. Wenn das Substrat 10 von einem p-Typ ist, kann das Substrat 10 Verunreinigungen eines Elements der Gruppe III wie zum Beispiel Bor (B), Gallium (Ga) und Indium (In) enthalten. Alternativ kann das Substrat 10 von einem n-Typ sein und/oder aus anderen Materialien als Silizium gebildet sein. Wenn das Substrat 10 von einem n-Typ ist, kann das Substrat 10 Verunreinigungen eines Elements der Gruppe V wie zum Beispiel Phosphor (P), Arsen (As) und Antimon (Sb) enthalten.
  • Die Emitterschicht 20 ist im Wesentlichen vollständig auf der Frontseite des Substrats 10 gebildet. Die Emitterschicht 20 ist aus einem Material eines zweiten Leitfähigkeitstyps (zum Beispiel eines n-Typs), der zu dem ersten Leitfähigkeitstyp des Substrats 10 entgegengesetzt ist, gebildet und das Halbleitermaterial (oder eine Materialeigenschaft) der Emitterschicht 20 kann eines (zum Beispiel amorphes Silizium) sein, das verschieden von dem Halbleitermaterial (oder einer Materialeigenschaft) des Substrats 10 (zum Beispiel nicht-amorphes Silizium) ist. Somit bilden die Emitterschicht 20 und das Substrat 10 einen Heteroübergang sowie einen p-n-Übergang. Die n-Typ-Emitterschicht 20 enthält Verunreinigungen eines Elements der Gruppe V wie zum Beispiel P, As, und Sb. Ein Verweis auf verschiedenes Halbleitermaterial kann auch auf verschiedene Formen eines Halbleitermaterials verweisen.
  • Eine Vielzahl von durch auf das Substrat 10 einfallendes Licht erzeugten Elektron-Loch-Paaren wird durch eine eingebaute Potentialdifferenz, die aus dem p-n-Übergang resultiert, in Elektronen und Löcher getrennt. Dann bewegen sich die getrennten Elektronen zu einem n-Typ-Halbleiter und die getrennten Löcher bewegen sich zu einem p-Typ-Halbleiter. Somit können sich, wenn das Substrat 10 von dem p-Typ ist und die Emitterschicht 20 von dem n-Typ ist, die getrennten Löcher und die getrennten Elektronen jeweils zu dem Substrat 10 und der Emitterschicht 20 bewegen.
  • Da das Substrat 10 und die Emitterschicht 20, wie oben beschrieben, den p-n-Übergang bilden, kann die Emitterschicht 20 vom p-Typ sein, wenn das Substrat 10 vom n-Typ ist, im Gegensatz zur oben beschriebenen Ausführungsform. In diesem Fall kann die p-Typ-Emitterschicht 20 Verunreinigungen eines Elements der Gruppe III wie zum Beispiel B, Ga und In enthalten, und die getrennten Elektronen und die getrennten Löcher können sich jeweils zu dem Substrat 10 und der Emitterschicht 20 bewegen.
  • Die transparente leitfähige Oxidschicht 30 ist eine leitfähige Schicht, die auf einer Oxidschicht basiert, und überträgt Träger (zum Beispiel Elektronen), die sich zu der Emitterschicht 20 zu dem Frontelektrodenteil 40 bewegen. Darüber hinaus kann die transparente leitfähige Oxidschicht 30 als eine Antireflektionsschicht dienen. Die transparente leitfähige Oxidschicht 30 ist aus einem Material gebildet, das einen geringeren spezifischen Widerstand (ρ) als die Emitterschicht 20 und eine gute Leitfähigkeit und Durchlässigkeit hat. Zum Beispiel kann die transparente leitfähige Oxidschicht 30 aus einem Material ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Indium-Zinn-Oxid (ITO), Zinn-basiertem Oxid (zum Beispiel SnO2), AgO, ZnO-Ga2O3 (oder Al2O3), Fluor-Zinn-Oxid (FTO) und/oder einer Kombination davon gebildet werden. Andere Materialien können verwendet werden.
  • Das Frontelektrodenteil 40, wie in 1 gezeigt, umfasst eine Vielzahl von ersten Elektroden 41 (im Folgenden als ”eine Vielzahl von Frontelektroden” bezeichnet) und eine Vielzahl von Stromkollektoren 42.
  • Die Vielzahl von Frontelektroden 41 ist auf der transparenten leitfähigen Oxidschicht 30 angeordnet, um voneinander in einem gleichmäßigen Abstand beabstandet zu sein, wenngleich nicht notwendigerweise. Ferner erstrecken sich die Frontelektroden 41 im Wesentlichen parallel zueinander in einer festen Richtung. Jede der Frontelektroden 41 sammelt Träger (zum Beispiel Elektronen), die sich durch die transparente leitfähige Oxidschicht 30 zu der Emitterschicht 20 bewegen.
  • Die Vielzahl von Stromkollektoren 42 ist auf derselben Ebene (oder Oberfläche) wie die Frontelektroden 41 angeordnet und ist elektrisch mit den Frontelektroden 41 verbunden. Die Stromkollektoren 42 erstrecken sich im Wesentlichen parallel zueinander in einer die Frontelektroden 41 kreuzenden Richtung. Die Stromkollektoren 42 sammeln von den Frontelektroden 41 gesammelte Träger, um die Träger an ein externes Gerät auszugeben.
  • Jeder der Frontelektroden 41 umfasst erste und zweite leitfähige Schichten 411 und 412, und jeder der Stromkollektoren 42 umfasst erste und zweite leitfähige Schichten 421 und 422.
  • Jede der ersten leitfähigen Schichten 411 und 421 wird unter Verwendung eines Direktdruckverfahrens gebildet. In einem Siebdruckverfahren wird ein Muster unter Verwendung von Hilfsmitteln, wie zum Beispiel einem Maskenmuster, gebildet. Andererseits wird in dem Direktdruckverfahren solch ein in dem Siebdruckverfahren gebildetes Muster nicht gebildet, und die ersten leitfähigen Schichten 411 und 421 werden durch direktes Plattieren eines gewünschten Frontelektrodenmusters und eines gewünschten Stromkollektormusters auf die transparente leitfähige Oxidschicht 30 gedruckt. Beispiele des Direktdruckverfahrens umfassen ein Tintenstrahldruckverfahren, ein elektrohydrodynamisches (EHD) Strahldruckverfahren, ein Offsetdruckverfahren, ein Tiefdruckverfahren, ein Flexodruckverfahren und ein Aerosolstrahldruckverfahren.
  • Die ersten leitfähigen Schichten 411 und 421 sind aus einem leitfähigen Metallmaterial gebildet. Beispiele für die leitfähigen Metallmaterialien umfassen mindestens eines ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Nickel (Ni), Kupfer (Cu), Silber (Ag), Aluminium (Al), Zinn (Sn), Zink (Zn), Indium (In), Titan (Ti), Gold (Au), und eine Kombination davon.
  • Eine Breite von jeder der ersten leitfähigen Schichten 411 und 421 variiert in Abhängigkeit von einem verwendeten Material und kann auch in Abhängigkeit von einem Muster, einer Form, einer Größe usw. von jeder der Frontelektrode 41 und der Stromkollektoren 42 variieren. Die Breite und eine Höhe von jeder der ersten leitfähigen Schichten 411 und 421 kann ungefähr einige μm bis mehrere nm betragen.
  • Die zweiten leitfähigen Schichten 412 und 422 sind jeweils auf den ersten leitfähigen Schichten 411 und 421 angeordnet und werden unter Verwendung eines Plattierungsverfahrens gebildet. Die zweiten leitfähigen Schichten 412 und 422 können aus mindestens einem ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Ni, Cu, Ag, Al, Sn, Zn, In, Ti, Au und einer Kombination davon gebildet werden. Andere leitfähige Metallmaterialien können verwendet werden. In der Ausführungsform werden die zweiten leitfähigen Schichten 412 und 422 unter Verwendung eines Elektroplattierungsverfahrens gebildet werden. Jedoch können auch andere Plattierungsverfahren, wie zum Beispiel ein stromloses Plattierungsverfahren, verwendet werden.
  • Ein Plattierungszustand zum Bilden der zweiten leitfähigen Schichten 412 und 422 besteht darin, dass Plattieren nur auf den ersten leitfähigen Schichten 411 und 421 unter Berücksichtigung einer Leitfähigkeitsdifferenz zwischen der transparenten leitfähigen Oxidschicht 30 und den ersten leitfähigen Schichten 411 und 421 durchgeführt wird. Insbesondere kann eine Plattierung auf einem gewünschten Abschnitt, d. h. nur auf den ersten leitfähigen Schichten 411 und 421, durchgeführt werden, indem eine zur Plattierung erforderliche Zeit oder eine Strommenge in Abhängigkeit von der Leitfähigkeitsdifferenz zwischen der transparenten leitfähigen Oxidschicht 30 und den ersten leitfähigen Schichten 411 und 421 eingestellt wird, um die zweiten leitfähigen Schichten 412 und 422 zu bilden.
  • Eine Dicke von jeder der so gebildeten zweiten leitfähigen Schichten 412 und 422 variiert somit in Abhängigkeit von dem verwendeten Material, der für die Plattierung benötigten Zeit, der Strommenge, usw., und kann in Abhängigkeit von einer Form der ersten leitfähigen Schichten 411 und 421 variieren.
  • Eine Breite und eine Höhe von jeder der zweiten leitfähigen Schichten 412 und 422 kann ungefähr mehrere μm bis mehrere Dutzend μm betragen.
  • Die ersten leitfähigen Schichten 411 und 421 und die zweiten leitfähigen Schichten 412 und 422, die unter Verwendung verschiedener Verfahren, d. h. jeweils unter Verwendung des Direktdruckverfahrens und des Plattierungsverfahrens, hergestellt wurden, haben verschiedene Dichten. Eine Dichte der zweiten leitfähigen Schichten 412 und 422, die unter Verwendung des Plattierungsverfahrens gebildet wurden, kann größer als eine Dichte der ersten leitfähigen Schichten 411 und 421 sein, die unter Verwendung des Direktdruckverfahrens gebildet wurden.
  • Jede von der Frontelektrode 41 und dem Stromkollektor 42 die so gebildet wurden, kann in Abhängigkeit von einem verwendeten Material eine Breite von ungefähr 10 μm bis 100 μm und eine Höhe von ungefähr 10 μm bis 20 μm haben.
  • Die Rückelektrode 50 ist im Wesentlichen vollständig auf der Rückseite des Substrats 10 gebildet. Die Rückelektrode 50 sammelt Träger (zum Beispiel Löcher), die sich zu dem Substrat 10 bewegen. Die Rückelektrode 50 ist aus einem leitfähigen Metallmaterial gebildet und kann in Abhängigkeit von einem Bildungsverfahren aus verschiedenen Materialien gebildet sein. Zum Beispiel kann, wenn die Rückelektrode 50 unter Verwendung eines Siebdruckverfahrens gebildet wird, die Rückelektrode 50 aus einem Material, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Ag, Al und einer Kombination davon, oder einer leitfähigen Hochpolymermischung gebildet werden. Wenn die Rückelektrode 50 unter Verwendung eines Tintenstrahlverfahrens oder eines Dosierungsverfahrens gebildet wird, kann die Rückelektrode 50 aus einem Material, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Ni, Ag und einer Kombination davon, gebildet werden. Wenn die Rückelektrode 50 unter Verwendung eines Plattierungsverfahrens gebildet wird, kann die Rückelektrode 50 aus einem Material, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Ni, Cu, Ag und einer Kombination davon, gebildet werden. Wenn die Rückelektrode 50 unter Verwendung eines Abscheidungsverfahrens gebildet wird, kann die Rückelektrode 50 aus einem Material ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Al, Ni, Cu, Ag, Ti, Palladium (Pd), Chrom (Cr), Wolfram (W) und einer Kombination davon, gebildet werden.
  • 3 veranschaulicht Änderungen in Eigenschaften der Frontelektroden 41, wenn die Frontelektroden 41 unter Verwendung des Plattierungsverfahrens wie oben beschrieben gebildet werden.
  • Die in 3 gezeigte Frontelektrode 41 wurde durch Bilden der ersten leitfähigen Schicht 421 in einem gewünschten Abschnitt unter Verwendung von, zum Beispiel, Ag durch das Direktdruckverfahren, und durch anschließendes Bilden der zweiten leitfähigen Schicht 422 auf der ersten leitfähigen Schicht 421 unter Verwendung des Plattierungsverfahrens fertiggestellt.
  • Die in 3 gezeigte Frontelektrode 41 hat einen spezifischen Widerstand ρ von ungefähr 3,3 × 10–6 Ωcm, eine Breite von ungefähr 70 μm, eine Höhe von ungefähr 15 μm und eine Querschnittsfläche S von ungefähr 953 μm2. Andererseits hat, wenn die Frontelektrode durch ein Siebdruckverfahren gemäß dem Stand der Technik unter Verwendung von Ag gebildet wurde, die Frontelektrode gemäß dem Stand der Technik einen spezifische Widerstand ρ von ungefähr 1 × 10–6 Ωm, eine Breite von ungefähr 120 μm und eine Höhe von ungefähr 30 μm.
  • Wie oben beschrieben sind in der Ausführungsform, da die ersten leitfähigen Schichten 411 und 421 unter Verwendung des Direktdruckverfahrens, das in der Lage ist, eine Schicht mit einer höheren Dichte als eine unter Verwendung des Siebdruckverfahrens gebildete Schicht des Stands der Technik zu bilden, die Dichten der ersten leitfähigen Schichten 411 und 421 größer als eine Dichte der Schicht des Stands der Technik, und somit nehmen spezifische Widerstände der ersten leitfähigen Schichten 411 und 421 beträchtlich ab. Weiterhin nehmen Querschnittsflächen der ersten leitfähigen Schichten 411 und 421 ab, die als eine Keimschicht eines Plattierungsverfahrens zum Bilden der Frontelektrode 41 und des Stromkollektors 42 verwendet werden, und nehmen Breiten der ersten leitfähigen Schichten 411 und 421 ab, die als die Keimschicht verwendet werden.
  • Zusätzlich zu den ersten leitfähigen Schichten 411 und 421 nehmen, da die zweiten leitfähigen Schichten 412 und 422 unter Verwendung des Plattierungsverfahrens, das in der Lage ist, eine Schicht mit einer höheren Dichte als eine unter Verwendung des Direktdruckverfahrens gebildete Schicht zu bilden, spezifische Widerstände der Frontelektrode 41 und des Stromkollektors 42 weiter ab. Somit nehmen elektrische Leitfähigkeiten der Frontelektrode 41 und des Stromkollektors 42 deutlich zu.
  • Ein spezifischer Widerstand der Frontelektrode 41 wurde auf ungefähr 1/3 des spezifischen Wiederstands der Frontelektrode des Standes der Technik verringert und auch die erforderliche Querschnittsfläche der Frontelektrode 41, um als eine Elektrode zu dienen, wurde aufgrund einer Verringerung des spezifischen Widerstands auf ungefähr 1/3 einer Querschnittsfläche der Frontelektrode des Stands der Technik verringert. Somit wurden die Breite und die Höhe der Frontelektrode 41 im Vergleich zu der Frontelektrode des Stands der Technik erheblich verringert.
  • Wie oben beschrieben nimmt, da die Breiten der Frontelektroden 41 und der Stromkollektoren 42, die auf der Frontseite des Substrats 10 entsprechend der Einfallsfläche verringert werden, der Licht empfangende Bereich der Solarzelle 1 zu. Somit wird der Wirkungsgrad der Solarzelle 1 verbessert. Ferner werden die Herstellungskosten der Solarzelle 1 aufgrund einer Verringerung der Breiten und der Höhen der Frontelektroden 41 und der Stromkollektoren 42 gesenkt. Da die Gesamthöhe der Solarzelle 1 verringert wird, ist es einfach, einen Laminierungsprozess, der zum Herstellen eines Solarzellenmoduls erforderlich ist, durchzuführen.
  • Ein Betrieb der Solarzelle 1 gemäß der Ausführungsform der Erfindung mit der oben beschriebenen Struktur wird nachfolgend beschrieben.
  • Wenn auf die Solarzelle eingestrahltes Licht 1 durch die transparente leitfähige Oxidschicht 30 und die Emitterschicht 20 auf das Substrat 10 einfällt, wird eine Vielzahl von Elektron-Loch-Paaren in dem Substrat 10 durch auf dem einfallenden Licht beruhender Lichtenergie erzeugt. Die Elektron-Loch-Paare werden durch den pn-Übergang des Substrates 10 und der Emitterschicht 20 getrennt, und die getrennten Elektronen bewegen sich zu der Emitterschicht 20 vom n-Typ und die getrennten Löcher bewegen sich zu dem Substrat 10 vom p-Typ. Dann werden die sich zu der Emitterschicht 20 vom n-Typ bewegenden Elektronen von den Frontelektroden 41 durch die transparente leitfähige Oxidschicht 30 gesammelt und bewegen sich dann zu den Stromkollektoren 42. Die sich zum Substrat 10 vom p-Typ bewegenden Löcher bewegen sich zu der Rückelektrode 50. Wenn die Stromkollektoren 42 mit der Rückelektrode 50 unter Verwendung von elektrischen Drähten verbunden sind, fließt darin Strom, um dadurch eine Verwendung des Stroms für elektrische Energie zu ermöglichen. Da die Breiten der Frontelektroden 41 und der Stromkollektoren 42, die unter Verwendung des Direktdruckverfahrens und des Plattierungsverfahrens gebildet wurden, abnehmen, nimmt in diesem Fall der Licht empfangende Bereich der Solarzelle 1 zu und somit wird der Wirkungsgrad der Solarzelle 1 verbessert.
  • Die Solarzelle 1 gemäß der Ausführungsform der Erfindung kann ferner eine Rückseitenfeld-(BSF; back surface field)Schicht zwischen dem Substrat 10 und der Rückelektrode 50 umfassen. In diesem Fall wird die BSF-Schicht aus amorphem Halbleiter gebildet, wie zum Beispiel amorphem Silizium, und ist stärker als das Substrat 10 mit Störstellen (Verunreinigungen) desselben Leitfähigkeitstyps wie das Substrat 10 dotiert. Somit wird die Bewegung von unerwünschten Trägern (zum Beispiel Elektronen) zu der Rückseite des Substrats 10 durch eine Potentialbarriere verhindert oder verringert, die aus einer Differenz zwischen Verunreinigungsdotierungskonzentrationen des Substrats 10 und der BSF-Schicht resultiert. Mit anderen Worten verhindert oder verringert die BSF-Schicht eine Rekombination und/oder ein Verschwinden der Elektronen und der Löcher rund um die Oberfläche des Substrats 10.
  • Ein Verfahren zum Herstellen der Solarzelle 1, das für ein besseres Verständnis der Erfindung offenbart ist, wird nachfolgend unter Bezug auf 4 bis 7 beschrieben.
  • Die 4 bis 7 sind Querschnittsansichten, die jeden Schritt in einem Verfahren zur Herstellung einer Solarzelle, das für ein besseres Verständnis der Erfindung offenbart ist, darstellen.
  • Zuerst wird, wie in 4 gezeigt, ein n-Typ-Dünnfilm aus amorphem Silizium auf dem aus p-Typ-Silizium-Einkristall gebildeten Substrat 10 gebildet, um die Emitterschicht 20 zu bilden. Die Emitterschicht 20 wird auf dem Substrat 10 unter Verwendung eines Stapelverfahrens wie zum Beispiel eines chemischen Dampfabscheidungs-(CVD; chemical vapor deposition)Verfahrens und/oder eines physikalischen Dampfabscheidungs-(PVD; physical vapor deposition)Verfahren gebildet. Andere Verfahren können für die Emitterschicht 20 verwendet werden.
  • Bevor die Emitterschicht 20 gebildet wird, können ein Sägeschäden-Entfernungsprozess zum Entfernen eines in der Oberfläche des Substrats 10 erzeugten Schadens, ein Texturierungsprozess zum Bilden einer Vielzahl von unebenen Abschnitten auf der Oberfläche des Substrats 10, um eine Menge einfallenden Lichts zu erhöhen, ein Substratreinigungsverfahren usw. durchgeführt werden, um dadurch einen Oberflächenzustand des Substrats 10 zu verbessern. Da diese Prozesse Fachleuten auf dem Gebiet gut bekannt sind, kann eine weitere Beschreibung kurz gemacht werden oder kann ganz entfallen.
  • Als Nächstes wird, wie in 5 gezeigt, die transparente leitfähige Oxidschicht 30 auf der Emitterschicht 20 gebildet. Die transparente leitfähige Oxidschicht 30 kann durch Auftragen einer Paste für die transparente leitfähige Oxidschicht 30 auf die Emitterschicht 20 und anschließendes Durchführen eines thermischen Prozesses, eines Abscheidungsprozesses wie zum Beispiel eines Zerstäubungs-(sputter)Prozesses oder eines Plattierungsprozesses auf der beschichteten Paste gebildet werden. Die transparente leitfähige Oxidschicht 30 kann aus Material ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Indium-Zinnoxid (ITO), Zinn-basiertem Oxid (zum Beispiel SnO2), AgO, ZnO-Ga2O3 (oder ZnO-Al2O3), Fluor-Zinn-Oxid (FTO) und einer Kombination davon gebildet werden. Andere Materialien können verwendet werden.
  • Als Nächstes werden, wie in 6 gezeigt, die Vielzahl von ersten leitfähigen Schichten 411 einer gewünschten Form für die Vielzahl von Frontelektroden 41 und die Vielzahl von ersten leitfähigen Schichten 421 einer gewünschten Form für die Vielzahl von Stromkollektoren 42 in gewünschten Abschnitten der transparenten leitfähigen Oxidschicht 30 unter Verwendung des Direktdruckverfahrens gebildet. Das zum Bilden der ersten leitfähigen Schichten 411 und 421 verwendete Verfahren kann eines aus dem Tintenstrahldruckverfahren, dem EHD-Strahldruckverfahren, dem Offsetdruckverfahren, dem Tiefdruckverfahren, dem Flexodruckverfahren und dem Aerosol strahldruckverfahren oder anderen sein. Die ersten leitfähigen Schichten 411 und 421 können aus mindestens einem leitfähigen Metallmaterial ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Ni, Cu, Ag, Al, Sn, Zn, In, Ti, Au und einer Kombination davon gebildet werden.
  • Die ersten leitfähigen Schichten 411 und 421, die unter Verwendung des Direktdruckverfahrens gebildet wurden, haben jeweils eine größere Dichte und einen kleineren spezifischen Widerstand als eine Schicht, die unter Verwendung des Siebdruckverfahrens gebildet wurde. Ferner ist es aufgrund von Eigenschaften des Siebdruckverfahrens schwierig, eine Breite der unter Verwendung des Siebdruckverfahrens gebildeten Schicht auf eine gewünschte Breite zu verkleinern. Jedoch ist eine Breite von jeder der ersten leitfähigen Schichten 411 und 421, die unter Verwendung des Direktdruckverfahrens gebildet wurden, kleiner als eine minimale Breite der unter Verwendung des Siebdruckverfahrens gebildeten Schicht.
  • Als Nächstes wird, wie in 7 gezeigt, ein Elektroplattierungsprozess unter Verwendung von jeder der ersten leitfähigen Schichten 411 und 421 als eine Keimschicht durchgeführt, um die zweiten leitfähigen Schichten 412 und 422 auf Bildungsabschnitten der ersten leitfähigen Schichten 411 und 421 zu bilden. Somit werden die Vielzahl von Frontelektroden 41, die jeweils die ersten und zweiten leitfähigen Schichten 411 und 412 umfassen, und die Vielzahl von Stromkollektoren 42, die jeweils die ersten und zweiten leitfähigen Schichten 421 und 422 umfassen, fertiggestellt.
  • In dem in 7 dargestellten Elektroplattierungsverfahren wird ein Plattieren nur auf gewünschten Abschnitten (d. h. nur auf den ersten leitfähigen Schichten 411 und 421) unter Berücksichtigung der Leitfähigkeitsdifferenz unter Verwendung einer Differenz zwischen spezifischen Widerständen der ersten leitfähigen Schichten 411 und 421 und einem spezifischen Widerstand der transparenten leitfähigen Oxidschicht 30 durchgeführt, um die zweiten leitfähigen Schichten 412 und 422 zu bilden. Da eine unter Verwendung des Plattierungsverfahrens gebildete Schicht bessere Eigenschaften als eine unter Verwendung des Direktdruckverfahrens gebildete Schicht aufweist, sind die Dichten der zweiten leitfähigen Schichten 412 und 422 größer als die Dichten der ersten leitfähigen Schichten 411 und 421.
  • In der Ausführungsform der Erfindung werden, da anstelle des Siebdruckverfahrens das Direktdruckverfahren und das Plattierungsverfahren verwendet werden, um die Frontelektroden 41 und die Stromkollektoren 42 zu bilden, die Herstellungskosten der Solarzelle 1 verringert.
  • Mit anderen Worten muss im Falle einer Heteroübergangssolarzelle, da ein amorpher Halbleiter auf einem kristallinen Halbleitersubstrat gestapelt wird, um eine Emitterschicht zu bilden, ein nachfolgender Prozess bei einer niedrigen Temperatur von gleich oder weniger als etwa 200°C durchgeführt werden, um so eine Beschädigung der Emitterschicht bei einer hohen Temperatur zu verhindern oder zu verringern. Dementsprechend wurde in dem Stand der Technik eine Frontelektrode unter Verwendung einer bei niedriger Temperatur gebrannten Paste, die in der Lage ist, einen Brennvorgang bei einer niedrigen Temperatur durchzuführen (oder zu erlauben), gebildet. Da jedoch die bei niedriger Temperatur gebrannte Paste im Allgemeinen teurer als eine bei hoher Temperatur gebrannte Paste ist, nehmen die Herstellungskosten der Solarzelle des Stands der Technik zu und der Wirkungsgrad der Solarzelle des Stands der Technik nimmt aufgrund einer Erhöhung des spezifischen Widerstands der Frontelektrode ab.
  • Andererseits werden, wenn die Frontelektroden 41 und die Stromkollektoren 42 gemäß dem in der vorliegenden Ausführungsform beschriebenen Verfahren gebildet werden, die Herstellungskosten der Solarzelle 1 gesenkt, da die teure bei niedriger Temperatur gebrannte Paste nicht benutzt wird.
  • Da das Direktdruckverfahren und das Plattierungsverfahren, die in der Lage sind, eine Schicht mit einer größeren Dichte als eine Schicht, die unter Verwendung des Siebdruckverfahrens gebildet wird, zu bilden, verwendet wird, werden ferner die Leitfähigkeiten der Frontelektroden 41 und der Stromkollektoren 42 verbessert. Daher können die Breiten der Frontelektroden 41 und der Stromkollektoren 42 ohne eine Abnahme einer Trägerübertragungsrate auf eine gewünschte Breite verringert werden. Als ein Ergebnis nimmt die Licht empfangende Fläche der Solarzelle 1 zu.
  • Des Weiteren kann, da das Plattierungsverfahren bei einer normalen Temperatur durchgeführt werden kann und gestattet, eine große Anzahl von Schichten auf einmal zu bilden, die Herstellungseffizienz der Solarzelle 1 verbessert werden.
  • Als Nächstes wird, nachdem die Frontelektroden 41 und die Stromkollektoren 42 gebildet worden sind, die Rückelektrode 50 im Wesentlichen auf der gesamten Rückseite des Substrats 10 gebildet, um die in 1 gezeigte Solarzelle fertigzustellen. Die Rückelektrode 50 wird durch Auftragen einer Rückelektrodenpaste auf die Rückseite des Substrats 10 unter Verwendung des Siebdruckverfahrens und anschließendes Brennen der Rückelektrodenpaste gebildet. Andere Verfahren, wie zum Beispiel ein Plattierungsverfahren, ein physikalisches Dampfabscheidungs-(PVD; Physical Vapor Deposition)Verfahren wie zum Beispiel ein Zerstäubungs-(Sputter)Verfahren und ein Elektronenstrahl-(E-beam)Verdampfungsverfahren und ein chemisches Dampfabscheidungs-(CVD; Chemical Vapor Deposition)Verfahren können verwendet werden.
  • 8 ist eine Teilquerschnittsansicht einer Solarzelle gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
  • Wie in 8 gezeigt, hat eine Solarzelle 1a gemäß einer Ausführungsform der Erfindung eine Struktur, die der in 1 gezeigten Solarzelle 1 ähnlich ist. Somit werden Strukturen und Bauteile, die identisch oder äquivalent zu den in 1 gezeigten sind, mit denselben Bezugszeichen bezeichnet und eine weitere Beschreibung kann kurz gemacht werden oder kann ganz weggelassen werden. Da die in 8 gezeigte Solarzelle 1a das gleiche Anordnungsdiagramm wie die in 1 gezeigte Solarzelle 1 hat, kann ein Anordnungsdiagramm der Solarzelle 1a weggelassen werden.
  • Die Solarzelle 1a gemäß der Ausführungsform der Erfindung umfasst ein Substrat 10, eine Emitterschicht 20 auf einer Frontseite des Substrats 10, auf welche Licht einfällt, eine transparente leitfähige Oxidschicht 30 auf der Emitterschicht 20, eine Vielzahl von Frontelektroden 400, die auf der transparenten leitfähigen Oxidschicht 30 gebildet sind und elektrisch mit der transparenten leitfähigen Oxidschicht 30 verbunden sind, und eine Rückelektrode 50, die auf einer Rückseite des Substrats 10 gebildet ist, auf welche kein Licht einfällt, gegenüber der Frontseite des Substrats 10, und elektrisch mit dem Substrat 10 verbunden ist. Die Solarzelle 1a aus 8 umfasst ferner eine Vielzahl von Stromkollektoren, die elektrisch mit der Vielzahl von Frontelektroden 400 verbunden sind und sich im Wesentlichen parallel zueinander in einer die Frontelektroden 400 kreuzenden Richtung erstrecken, auf dieselbe Art und Weise wie bei der in 1 gezeigten Solarzelle.
  • Im Gegensatz zu den Frontelektroden 41 der in 1 gezeigten Solarzelle 1 umfassen die Frontelektroden 400 der Solarzelle 1a jeweils eine leitfähige Schicht. Ferner ist eine Höhe der Frontelektrode 400 größer als die Höhe der Frontelektrode 41 und somit ist ein Seitenverhältnis der Frontelektrode 400 größer als ein Seitenverhältnis der Frontelektrode 41. Somit wird die Leitfähigkeit der Frontelektroden 400 verbessert. Als ein Ergebnis wird der Wirkungsgrad der Solarzelle 1a verglichen mit dem Wirkungsgrad der Solarzelle 1 weiter verbessert.
  • 9 bis 13 sind Querschnittsansichten, die nacheinander jeden Schritt in einem Verfahren zur Herstellung der Solarzelle 1a, das für ein besseres Verständnis der Erfindung offenbart ist, veranschaulichen.
  • Wie in den 9 und 10 gezeigt, wird die Emitterschicht 20 auf dem Substrat 10 gebildet, und dann wird die transparente leitfähige Oxidschicht 30 auf der Emitterschicht 20 auf dieselbe Art und Weise wie in den 4 und 5 gebildet.
  • Als Nächstes wird, wie in 11 gezeigt, eine Vielzahl von aus einem polymerbasierten Isolationsmaterial gebildeten beschichtungsresistenten Schichten 60 auf Abschnitten der transparenten leitfähigen Oxidschicht 30 unter Verwendung eines Direktdruckverfahrens gebildet, ausgenommen dort, wo die Frontelektroden 400 gebildet werden. Somit werden Abschnitte der transparenten leitfähigen Oxidschicht 30, auf welcher die beschichtungsresistenten Schichten 60 nicht gebildet werden, freigelegt. Beispiele für das Direktdruckverfahren umfassen ein Tintenstrahldruckverfahren, ein EHD-Strahldruckverfahren, ein Offsetdruckverfahren, ein Tiefdruckverfahren, ein Flexodruckverfahren und ein Aerosolstrahldruckverfahren. Die beschichtungsresistenten Schichten 60 können auf der transparenten leitfähigen Oxidschicht 30 unter Verwendung von anderen Verfahren als dem Direktdruckverfahren gebildet werden.
  • Als Nächstes wird, wie in 12 gezeigt, ein Plattierungsverfahren unter Verwendung der freiliegenden Abschnitte der transparenten leitfähigen Oxidschicht 30 als eine Keimschicht durchgeführt, um ein Beschichtungsmaterial auf den freiliegenden Abschnitten der transparenten leitfähigen Oxidschicht 30 bis zu einer gewünschten Dicke zu bilden. Somit werden die Frontelektroden 400 gebildet.
  • Als Nächstes werden, wie in 13 gezeigt, die beschichtungsresistenten Schichten 60 unter Verwendung eines Ätzvorgangs entfernt, um die Frontelektroden 400 fertigzustellen. In diesem Fall kann eine Ätzstoppschicht in einem Abschnitt gebildet werden, wo der Ätzvorgang nicht durchgeführt zu werden braucht, und dann kann die Ätzstoppschicht nach Durchführung des Ätzprozesses entfernt werden. In der Ausführungsform variiert eine Dicke der Frontelektrode 400 in Abhängigkeit von einem verwendeten Material, einer Dicke der beschichtungsresistenten Schicht 60, der für das Plattierungsverfahren erforderlichen Zeit, usw.
  • Des Weiteren wird, wenn die Frontelektroden 400 gebildet werden, die Vielzahl von Stromkollektoren auf der transparenten leitfähigen Oxidschicht 30 auf dieselbe Art und Weise wie in einem Bildungsverfahren der Frontelektroden 400 gebildet.
  • Anschließend wird die Rückelektrode 50 auf der Rückseite des Substrats 10 auf dieselbe Art und Weise wie in einem Bildungsverfahren der in 1 gezeigten Rückelektrode 50 gebildet, um die in 8 gezeigte Solarzelle 1a fertigzustellen.
  • Wie oben beschrieben wird, da die Frontelektroden 400 unter Verwendung des Plattierungsverfahrens, das in der Lage ist, eine Dichte einer Bildungsschicht unter Verwendung des Siebdruckverfahrens erheblich zu steigern, gebildet werden, ein spezifischer Widerstand der Frontelektroden 400 deutlich verringert und die Leitfähigkeit der Frontelektroden 400 gesteigert, wie oben mit Bezug auf die 1 bis 7 beschrieben. Somit können die Frontelektroden 400, die jeweils eine geringere Breite und Höhe als der Stand der Technik aufweisen, ohne eine Abnahme einer Trägerübertragungsrate gebildet werden.
  • Ferner kann, wenn die Frontelektroden 400 nur in gewünschten Abschnitten unter Verwendung der aus dem Isolationsmaterial gebildeten beschichtungsresistenten Schichten 60 gebildet werden, ein Seitenverhältnis der Frontelektrode 400 größer sein als das Seitenverhältnis der in 1 bis 7 gezeigten Frontelektrode 41.
  • Mit anderen Worten wird, da die Plattierung auf Nicht-Bildungsabschnitten der beschichtungsresistenten Schichten 60 (d. h. den freiliegenden Abschnitten der transparenten leitfähigen Oxidschicht 30) durchgeführt wird, eine Dicke einer Beschichtungsschicht im Verhältnis zu einer Dicke der beschichtungsresistenten Schicht 60 gebildet.
  • Wenn dementsprechend die Dicke der beschichtungsresistenten Schicht 60 zunimmt, kann die Frontelektrode 400, welche die Dicke hat, die gleich oder größer als die Dicke der beschichtungsresistenten Schicht 60 ist, erhalten werden. Daher kann die Frontelektrode 400, die einer beschichtungsresistenten Schicht entspricht, die dicker als die Frontelektrode 41 einschließlich der ersten und zweiten leitfähigen Schichten 411 und 412 ist, durch Verwenden (oder Variieren) der Dicke der beschichtungsresistenten Schicht 60 erhalten werden.
  • Als ein Ergebnis sind Seitenverhältnisse der Frontelektrode 400 und des Stromkollektors der Solarzelle 1a größer als Seitenverhältnisse der Frontelektrode 41 und des Stromkollektors 42 der Solarzelle 1. Ferner sind Widerstände der Frontelektrode 400 und des Stromkollektors der Solarzelle 1a kleiner als Widerstände der Frontelektrode 41 und des Stromkollektors 42 der Solarzelle 1. Leitfähigkeiten der Frontelektrode 400 und des Stromkollektors der Solarzelle 1a sind größer als Leitfähigkeiten der Frontelektrode 41 und des Stromkollektors 42 der Solarzelle 1. Somit wird der Wirkungsgrad der Solarzelle 1a im Vergleich zu der Solarzelle 1 verbessert.
  • Wie vorstehend beschrieben werden die Herstellungskosten der Solarzelle 1a, da die Frontelektroden 400 und die Stromkollektoren der Solarzelle 1a unter Verwendung des Direktdruckverfahrens und des Plattierungsverfahrens ohne Verwendung einer bei niedriger Temperatur gebrannten Paste gebildet werden, erheblich verringert. Da das Plattierungsverfahren, das in der Lage ist, eine große Anzahl von Schichten bei einer normalen Temperatur auf einmal zu verarbeiten, verwendet wird, wird ferner die Herstellungseffizienz der Solarzelle 1a verbessert.
  • Die Ausführungsformen, in denen die Frontelektroden 41 und 400 und die Stromkollektoren 42 unter Verwendung des Direktdruckverfahrens und des Plattierungsverfahrens gebildet werden, können auf andere Solarzellen als die in den 1 bis 13 gezeigten Solarzellen 1 und 1a angewendet werden.
  • Andere Solarzellen, auf welche die Ausführungsformen der Erfindung angewendet werden, werden nachfolgend beschrieben.
  • 14 ist eine Teilquerschnittsansicht einer Solarzelle gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
  • Wie in 14 gezeigt umfasst eine Solarzelle 1b gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, ähnlich zu den in den 1 und 8 gezeigten Solarzellen 1 und 1a, ein Substrat 10, eine Emitterschicht 20, eine transparente leitfähige Oxidschicht 30, eine Vielzahl von Frontelektroden 41 (oder 400) und eine Vielzahl von Rückelektroden 51.
  • Im Gegensatz zu den in den 1 und 8 gezeigten Solarzellen 1 und 1a umfasst die Solarzelle 1b weiterhin eine transparente leitfähige Oxidschicht 31 auf einer Rückseite des Substrats 10. Die transparente leitfähige Oxidschicht 31 wird zwischen dem Substrat 10 und den Rückelektroden 51 unter Verwendung desselben Bildungsverfahrens wie bei der transparenten leitfähigen Oxidschicht 30 gebildet.
  • Die transparente leitfähige Oxidschicht 31 hat Funktionen, die der transparenten leitfähigen Oxidschicht 30 ähnlich sind. Insbesondere wird die transparente leitfähige Oxidschicht 31 als ein Pfad zur Übertragung von sich zu dem Substrat 10 bewegenden Trägern (z. B. Löchern) zu der Vielzahl von Rückelektroden 51 verwendet und dient als eine Antireflektionsschicht.
  • Die Vielzahl von Rückelektroden 51 wird an Abschnitten der transparenten leitfähigen Oxidschicht 31 unter Verwendung desselben Bildungsverfahrens wie bei den Frontelektroden 41 (oder 400) gebildet. Jede der Rückelektroden 51 umfasst eine unter Verwendung eines Direktdruckverfahrens gebildete erste leitfähige Schicht und eine unter Verwendung eines Plattierungsverfahrens gebildete zweite leitfähige Schicht oder umfasst eine unter Verwendung eines Plattierungsverfahrens gebildete leitfähige Schicht.
  • Die Vielzahl von Rückelektroden 51 ist im Wesentlichen in Abschnitten angeordnet, die den Frontelektroden 41 (oder 400) gegenüberliegen, und erstreckt sich im Wesentlichen in einer festgelegten Richtung parallel zueinander (zum Beispiel in derselben Richtung wie die Frontelektroden 41 (oder 400)). Ferner sind die Rückelektroden 51 elektrisch mit der transparenten leitfähigen Oxidschicht 31 verbunden und sammeln durch die transparente leitfähige Oxidschicht 31 übertragene Träger.
  • In der Solarzelle 1b werden die transparenten leitfähigen Oxidschichten 30 und 31 jeweils auf der Frontseite und der Rückseite des Substrats 10 gebildet, und die Vielzahl von Rückelektroden 51 ist voneinander in der gleichen Weise beabstandet wie die Frontelektroden 41 (oder 400). Da Licht sowohl durch die Frontseite als auch die Rückseite des Substrats 10 auf das Substrat 10 einfällt, nimmt eine Menge von auf die Solarzelle 1b einfallendem Licht zu.
  • Die Solarzelle 1b kann ferner eine Vielzahl von Stromkollektoren, die auf der transparenten leitfähigen Oxidschicht 30 auf der Frontseite des Substrats 10 gebildet sind und sich in einer die Vielzahl von Frontelektroden 41 (oder 400) kreuzenden Richtung erstrecken, und eine Vielzahl von Stromkollektoren umfassen, die an einem Rand der transparenten leitfähigen Oxidschicht 31 auf der Rückseite des Substrats 10 gebildet sind und sich in einer die Vielzahl von Rückelektroden 51 kreuzenden Richtung erstrecken. Die Stromkollektoren auf der transparenten leitfähigen Oxidschicht 30 haben dieselbe Struktur wie die Frontelektroden 41 (oder 400) und die Stromkollektoren auf der transparenten leitfähigen Oxidschicht 31 haben dieselbe Struktur wie die Rückelektroden 51. Somit werden, wenn die Frontelektroden 41 (oder 400) und die Rückelektroden 51 gebildet werden, die Stromkollektoren an entsprechenden Stellen gebildet.
  • Wie oben unter Bezugnahme auf die 1 bis 13 beschrieben werden in der Solarzelle 1b die Herstellungskosten gesenkt, wird die Herstellungseffizienz verbessert und wird die Betriebseffizienz weiter verbessert, da eine Menge von auf das Substrat 10 einfallendem Licht zunimmt.
  • Da Bauteile der Solarzelle 1b einschließlich der transparenten leitfähigen Oxidschicht 31 und der Rückelektroden 51 unter Verwendung desselben Bildungsverfahrens wie in 1 und 4 bis 7 oder 8 und 9 bis 13 gebildet werden, kann eine ausführliche Beschreibung eines Verfahrens zur Herstellung der Solarzelle 1b kurz gemacht werden oder kann ganz weggelassen werden. Da ferner die mit den Frontelektroden 41 (oder 400) verbundenen Stromkollektoren und die mit den Rückelektroden 51 verbundenen Stromkollektoren unter Verwendung desselben Verfahrens wie die Frontelektroden 41 (oder 400) und die Rückelektroden 51 gebildet werden, wenn die Frontelektroden 41 (oder 400) und die Rückelektroden 51 gebildet werden, kann eine weitere Beschreibung kurz gemacht werden oder kann ganz weggelassen werden.
  • Da ein Anordnungsdiagramm der Solarzelle 1b im Wesentlichen das gleiche wie das der in 1 gezeigten Solarzelle 1 ist, mit der Ausnahme, dass die Rückelektroden 51 und die mit den Rückelektroden verbundenen Stromkollektoren 51 im Wesentlichen die gleiche Form wie die Frontelektroden 41 und die Stromkollektoren 42 der in 1 gezeigten Solarzelle 1 haben, wird das Anordnungsdiagramm der Solarzelle 1b weggelassen.
  • Eine Solarzelle 1c gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die 15 bis 21 beschrieben. Strukturen und Bauteile, die identisch oder äquivalent zu den in den oben beschriebenen Solarzellen 1, 1a und 1b dargestellten sind, werden mit denselben Bezugszeichen bezeichnet und eine weitere Beschreibung kann kurz gemacht werden oder kann ganz weggelassen werden. In der Solarzelle 1c werden sowohl die ersten als auch die zweiten Elektroden auf einer Rückseite eines Substrats 10 gebildet, auf welche kein Licht einfällt.
  • 15 ist eine perspektivische Teilansicht der Solarzelle 1c gemäß der Ausführungsform der Erfindung. 16 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie IX-IX aus 15.
  • Die in den 15 und 16 gezeigte Solarzelle 1c umfasst ein aus kristallinem Silizium gebildetes Substrat 10, eine Vielzahl von Emitterschichten 21 und eine Vielzahl von BSF-Schichten 71 auf einer Rückseite des Substrats 10, eine Passivierungsschicht 91 auf einer Frontseite des Substrats 10, eine Antireflektionsschicht 35 auf der Passivierungsschicht 91, eine Vielzahl von ersten Elektroden 45, die jeweils auf der Vielzahl von Emitterschichten 21 angeordnet sind, und eine Vielzahl von zweiten Elektroden 55, die jeweils auf der Vielzahl von BSF-Schichten 71 angeordnet sind.
  • Die Vielzahl von Emitterschichten 21 auf der Rückseite des Substrats 10 erstrecken sich im Wesentlichen in einer festen Richtung parallel zueinander und sind aus amorphem Halbleiter wie zum Beispiel amorphem Silizium gebildet.
  • Da die Vielzahl von Emitterschichten 21 und das Substrat 10, wie oben beschrieben, einen p-n-Übergang bilden, enthält die Vielzahl von Emitterschichten 21 Störstellen eines zu einem Leitfähigkeitstyp des Substrats entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps.
  • Die Vielzahl von Emitterschichten 21 und die Vielzahl von BSF-Schichten 71 sind abwechselnd auf der Rückseite des Substrats 10 ausgebildet. Die Vielzahl von BSF-Schichten 71 erstrecken sich im Wesentlichen parallel zueinander entlang der Vielzahl von Emitterschichten.
  • Die BSF-Schichten 71 werden aus amorphem Halbleiter wie zum Beispiel amorphem Silizium gebildet. Die BSF-Schichten 71 sind Bereiche (zum Beispiel p+-Bereiche), die stärker als das Substrat 10 mit Störstellen desselben Leitfähigkeitstyps wie das Substrat 10 dotiert sind.
  • Die Bewegung von Elektronen zu der Rückseite des Substrats 10 wird durch eine Potentialbarriere verhindert oder verringert, die sich aus einer Differenz zwischen Verunreinigungsdotierungskonzentrationen des Substrats 10 und der BSF-Schichten 71 ergibt. Somit verhindern oder verringern die BSF-Schichten 71 eine Rekombination und/oder ein Verschwinden der Elektronen und der Löcher rund um die Oberfläche des Substrats 10.
  • Die Passivierungsschicht 91 auf der Frontseite des Substrats 10 wandelt Defekte, wie zum Beispiel eine ungesättigte Bindung (ein sogenannter dangling bond), die rund um die Oberfläche des Substrats 10 vorliegen, in stabile Bindungen um, um eine Rekombination und/oder ein Verschwinden von sich zu dem Substrat 10 bewegenden Ladungsträgern (zum Beispiel Löchern), die sich aus den Defekten ergeben, zu verhindern oder zu verringern.
  • In der Ausführungsform ist die Passivierungsschicht 91 aus amorphem Halbleiter, wie zum Beispiel amorphem Silizium, gebildet. Die Passivierungsschicht 91 kann zum Beispiel aus Siliziumoxid (SiOx) oder Siliziumnitrid (SiNx) gebildet werden.
  • Die Antireflektionsschicht 35 auf der Passivierungsschicht 91 verringert ein Reflektionsvermögen von auf die Solarzelle 1c einfallendem Licht und erhöht eine Selektivität eines vorbestimmten Wellenlängenbandes. Somit wird der Wirkungsgrad der Solarzelle 1c verbessert. Die Antireflektionsschicht 35 ist eine aus einem transparenten Material gebildete transparente Schicht mit einem Brechungsindex von ungefähr 1,8 bis 2,2. Die Antireflektionsschicht 35 wird zum Beispiel aus Siliziumoxid (SiOx) oder Siliziumnitrid (SiNx) gebildet.
  • Obwohl sich die Vielzahl von ersten Elektroden 45 und die Vielzahl von zweiten Elektroden 55 in einem Bildungsort voneinander unterscheiden, haben die Vielzahl von ersten Elektroden 45 und die Vielzahl von zweiten Elektroden 55 dieselbe Struktur wie die erste Elektrode 41 aus der in den 1 und 2 dargestellten Solarzelle 1. Somit umfasst jede der ersten Elektroden 45 eine erste leitfähige Schicht 451 und eine zweite leitfähige Schicht 452 auf der ersten leitfähigen Schicht 451, und jede der zweiten Elektroden 55 umfasst eine erste leitfähige Schicht 551 und eine zweite leitfähige Schicht 552 auf der ersten leitfähigen Schicht 551.
  • Die ersten leitfähigen Schichten 451 und 551 werden aus mindestens einem leitfähigen Metallmaterial ausgewählt aus der Gruppe gebildet aus Ni, Cu, Ag, Al, Sn, Zn, In, Ti, Au, und einer Kombination davon oder einem transparenten leitfähigen Material wie zum Beispiel Al-dotiertem ZnO (AZO) und ITO unter Verwendung eines Direktdruckverfahrens gebildet. Eine Breite und eine Höhe von jeder der ersten leitfähigen Schichten 451 und 551 kann ungefähr einige μm bis mehrere nm betragen.
  • Die zweiten leitfähigen Schichten 452 und 552 werden jeweils auf den ersten leitfähigen Schichten 451 und 551 durch ein Plattierungsverfahren (zum Beispiel ein Elektroplattierungsverfahren) unter Verwendung der ersten leitfähigen Schichten 451 und 551 als eine Keimschicht gebildet. Die zweiten leitfähigen Schichten 452 und 552 sind aus mindestens einem leitfähigen Metallmaterial ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Ni, Cu, Ag, Al, Sn, Zn, In, Ti, Au und einer Kombination davon gebildet.
  • Die Vielzahl von ersten Elektroden 45 sammelt sich zu den Emitterschichten 21 bewegende Träger und die Vielzahl von zweiten Elektroden 55 sammelt sich zu den BSF-Schichten 71 bewegende Träger.
  • Wie vorstehend beschrieben nimmt, da die ersten Elektroden 45 und die zweiten Elektroden 55 unter Verwendung des Direktdruckverfahrens und des Plattierungsverfahrens gebildet werden, eine Dichte von jeder der ersten und zweiten Elektroden 45 und 55 zu, wie oben unter Bezugnahme auf die 1 und 2 beschrieben. Somit nimmt eine Trägertransferrate von jeder der ersten und zweiten Elektroden 45 und 55 zu. Als ein Ergebnis wird der Wirkungsgrad der Solarzelle 1c verbessert. Da ferner eine Elektrodendichte der Rückseite des Substrats 10 durch eine Verringerung der Breite von jeder der ersten und zweiten Elektroden 45 und 55 verringert wird, kann die Anzahl von ersten Elektroden 45 und die Anzahl von zweiten Elektroden 55 zunehmen. Somit wird der Trägertransferwirkungsgrad der Solarzelle 1c verbessert.
  • Die 17 bis 21 sind Querschnittsansichten, die nacheinander jeden Schritt in einem Verfahren zum Herstellen der Solarzelle 1c, das für ein besseres Verständnis der Erfindung offenbart ist, veranschaulichen.
  • Zunächst wird, wie in 17 gezeigt, amorphes Silizium auf dem aus kristallinem Silizium des ersten Leitfähigkeitstyps gebildeten Substrat 10 gestapelt, um die Passivierungsschicht 91 zu bilden. Dann wird, wie in 18 gezeigt, Siliziumoxid (SiOx) oder Siliziumnitrid (SiNx) auf der Passivierungsschicht 91 gestapelt, um die Antireflektionsschicht 35 zu bilden. Die Passivierungsschicht 91 und die Antireflektionsschicht 35 können zum Beispiel unter Verwendung eines CVD-Verfahrens oder eines PVD-Verfahrens gebildet werden.
  • Als Nächstes wird, wie in den 19 und 20 gezeigt, eine Stapelverhinderungsschicht oder eine Maske auf einem entsprechenden Abschnitt der Rückseite des Substrats 10 angeordnet, und dann wird amorphes Silizium, das Störstellen eines zweiten Leitfähigkeitstyps enthält, auf freiliegenden Abschnitten der Rückseite des Substrats 10 gestapelt, auf welchen die Stapelverhinderungsschicht oder die Maske nicht angeordnet ist, um die Vielzahl von Emitterschichten 21 und die Vielzahl von BSF-Schichten 71 zu bilden. Dann wird die Stapelverhinderungsschicht oder die Maske entfernt. Die Emitterschichten 21 und die BSF-Schichten 71 können zum Beispiel unter Verwendung eines PECVD-Verfahrens oder eines Zerstäubungs-(sputter)Verfahrens gebildet werden. Die Stapelreihenfolge der Emitterschichten 21 und der BSF-Schichten 71 kann variieren.
  • Als Nächstes werden, wie in 21 gezeigt, die ersten leitfähigen Schichten 451 und 551 jeweils auf den Emitterschichten 21 und den BSF-Schichten 71 unter Verwendung des Direktdruckverfahrens, dem in 6 gezeigten Prozess ähnlich, gebildet. Die ersten leitfähigen Schichten 451 und 551 sind aus einem transparenten leitfähigen Material oder einem leitfähigen Metallmaterial gebildet.
  • Als Nächstes wird, ähnlich der in 1 dargestellten Beschreibung, das transparente leitfähige Material oder das leitfähige Metallmaterial auf den ersten leitfähigen Schichten 451 und 551 unter Verwendung eines Elektroplattierungsverfahrens unter Verwendung der ersten leitfähigen Schichten 451 und 551 als eine Keimschicht plattiert, um die zweiten leitfähigen Schicht 452 und 552 zu bilden. Somit werden die Vielzahl von ersten Elektroden 45 und die Vielzahl von zweiten Elektroden 55 gebildet, um die in den 8 bis 16 gezeigt Solarzelle 1c fertigzustellen.
  • Eine Solarzelle 1d gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die 22 und 28 beschrieben. Strukturen und Bauteile, die identisch oder äquivalent zu den in den oben beschriebenen Solarzellen 1, 1a, 1b, und 1c gezeigten sind, werden mit denselben Bezugszeichen bezeichnet und eine weitere Beschreibung kann kurz gemacht werden oder kann ganz weggelassen werden. In der Solarzelle 1d werden sowohl die ersten als auch die zweiten Elektroden auf einer Rückseite eines Substrats 10 gebildet, auf welche kein Licht einfällt.
  • 22 ist eine perspektivische Teilansicht der Solarzelle 1d gemäß der Ausführungsform der Erfindung. 23 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie XII-XII aus 22. Die in den 22 und 23 gezeigte Solarzelle 1d hat im Wesentlichen die gleiche Struktur wie die in den 15 und 16 gezeigte Solarzelle 1c, mit Ausnahme einer Struktur von jeder aus einer Vielzahl von ersten Elektroden und einer Vielzahl von zweiten Elektroden.
  • Die in den 22 und 23 gezeigte Solarzelle 1d umfasst ein aus kristallinem Silizium gebildetes Substrat 10, eine Vielzahl von Emitterschichten 21 und eine Vielzahl von BSF-Schichten 71 auf einer Rückseite des Substrats 10, eine Passivierungsschicht 91 auf einer Frontseite des Substrats 10, ein Antireflektionsschicht 35 auf der Passivierungsschicht 91, eine Vielzahl von jeweils auf der Vielzahl von Emitterschichten 21 angeordneten ersten Elektroden 45a und eine Vielzahl von jeweils auf der Vielzahl von BSF-Schichten 71 angeordneten zweiten Elektroden 55a.
  • Die Vielzahl von ersten Elektroden 45a und die Vielzahl von zweiten Elektroden 55a haben dieselbe Struktur wie die Frontelektrode 400 der in 8 dargestellten Solarzelle 1a. Somit umfassen die ersten Elektroden 45a und die zweiten Elektroden 55a jeweils eine leitfähige Schicht, im Gegensatz zu den ersten und zweiten Elektroden 45 und 55 der in den 15 und 16 gezeigten Solarzelle 1c. Ein Seitenverhältnis der ersten und zweiten Elektroden 45a und 55a ist größer als ein Seitenverhältnis der ersten und zweiten Elektroden 45 und 55. Somit wird eine Leitfähigkeit der ersten und zweiten Elektroden 45a und 55a verbessert und wird der Wirkungsgrad der Solarzelle 1d verbessert.
  • Ein Verfahren zum Herstellen der Solarzelle 1d wird nachfolgend unter Bezugnahme auf 24 bis 28 sowie 17 bis 20 beschrieben. 24 bis 28 sind Querschnittsansichten, die nacheinander jeden Schritt in einem Verfahren zum Herstellen der Solarzelle 1d, das für ein besseres Verständnis der Erfindung offenbart ist, veranschaulichen.
  • Zuerst werden, wie in den 17 bis 20 gezeigt, die Passivierungsschicht 91, die Antireflektionsschicht 35, die Vielzahl von Emitterschichten 21 und die Vielzahl von BSF-Schichten 71 auf dem Substrat 10 gebildet.
  • Als Nächstes wird, wie in 24 gezeigt, eine leitfähige Schicht 80 auf der gesamten Rückseite des Substrats 10, auf dem die Vielzahl von Emitterschichten 21 und die Vielzahl von BSF-Schichten 71 gebildet werden, unter Verwendung eines CVD-Verfahrens oder eines PVD-Verfahrens gebildet. Die leitfähige Schicht 80 wird aus einem transparenten leitfähigen Material oder einem leitfähigen Metallmaterial gebildet und hat eine Höhe von ungefähr mehreren μm bis mehreren nm.
  • Als Nächstes werden, wie in 25 gezeigt, aus einem isolierenden Material gebildete beschichtungsresistente Schichten 60 auf Abschnitten der leitfähigen Schicht 80 unter Verwendung des Direktdruckverfahrens gebildet. Somit werden Abschnitte der leitfähigen Schicht 80, auf denen die beschichtungsresistenten Schichten 60 nicht ausgebildet sind, nach außen freigelegt. Alternativ können die beschichtungsresistenten Schichten 60 unter Verwendung von anderen Verfahren anstelle des Direktdruckverfahrens auf der leitfähigen Schicht 80 gebildet werden.
  • Als Nächstes wird, wie in 26 dargestellt, ein Plattierungsverfahren, ähnlich dem in 12 gezeigten Verfahren, unter Verwendung der freiliegenden Abschnitte der leitfähigen Schicht 80 als eine Keimschicht ausgeführt, um auf den freiliegenden Abschnitten der leitfähigen Schicht 80 ein Beschichtungsmaterial bis zu einer gewünschten Dicke zu bilden. Somit werden die ersten und zweiten Elektroden 45a und 55a gebildet. Die gebildeten Dicken der ersten und zweiten Elektroden 45a und 55a variieren in Abhängigkeit von einem verwendeten Material, einer Dicke der beschichtungsresistenten Schicht 60, einer für das Plattierungsverfahren erforderlichen Zeit, usw.
  • Als Nächstes werden, wie in den 27 und 28 gezeigt, Ätzstoppschichten 65 auf den ersten und zweiten Elektroden 45a und 55a gebildet, und dann werden nacheinander die freiliegenden beschichtungsresistenten Schichten 60 und die Abschnitte der leitfähigen Schicht 80 unter den freiliegenden beschichtungsresistenten Schichten 60 entfernt. Die freiliegenden beschichtungsresistenten Schichten 60 und die Abschnitte der leitfähigen Schicht 80 unter den freiliegenden beschichtungsresistenten Schichten 60 können durch ein Trocken- oder Nass-Ätzverfahren entfernt werden.
  • Als Nächstes werden die Ätzstoppschichten 65 entfernt, um die in den 22 und 23 gezeigte Solarzelle 1d fertigzustellen.
  • Wie oben beschrieben, können in den Solarzellen gemäß den Ausführungsformen der Erfindung die ersten und zweiten Elektroden auf derselben Seite des Substrats ausgebildet werden. Da mindestens eine der ersten und der zweiten Elektroden unter Verwendung des Plattierungsverfahrens gebildet wird, nehmen die Breiten der ersten und zweiten Elektroden ab und die Größe des Licht empfangenden Abschnitts der Solarzelle nimmt zu. Somit wird der Wirkungsgrad der Solarzelle verbessert.
  • Des Weiteren wird die Leitfähigkeit der Elektrode verbessert, da die Dichte der unter Verwendung des Plattierungsverfahrens gebildeten Elektrode zunimmt. Somit wird der Wirkungsgrad der Solarzelle weiter verbessert.
  • Darüber hinaus werden die Herstellungskosten der Solarzelle verringert, da die teure, bei niedriger Temperatur gebrannte Paste nicht zum Bilden der ersten und zweiten Elektroden verwendet wird.
  • Obwohl Ausführungsformen unter Bezugnahme auf eine Anzahl veranschaulichender Ausführungsformen beschrieben wurden, sollte es selbstverständlich sein, dass zahlreiche andere Abwandlungen und Ausführungsformen von Fachleuten auf dem Gebiet entwickelt werden können, die in den Umfang der Grundlagen dieser Offenbarung fallen. Insbesondere liegen verschiedene Änderungen und Abwandlungen in den Bauteilen und/oder Anordnungen der fraglichen Kombinationsanordnung innerhalb des Umfangs der Offenbarung, der Zeichnungen und der beigefügten Ansprüche. Zusätzlich zu Änderungen und Abwandlungen in den Bauteilen und/oder Anordnungen sind alternative Verwendungen für Fachleute auf dem Gebiet ebenfalls offensichtlich.

Claims (18)

  1. Solarzelle umfassend: ein Substrat (10), das Störstellen eines ersten Leitfähigkeitstyps enthält, eine Vielzahl Emitterschichten (21) und eine Vielzahl Rückseitenfeldschichten (71) auf einer Rückseite des Substrats (10), wobei die Emitterschichten (21) Störstellen eines zweiten Leitfähigkeitstyps, die zu dem ersten Leitfähigkeitstyp entgegengesetzt sind, enthalten und die Rückseitenfeldschichten (71) stärker als das Substrat (10) mit Störstellen des ersten Leitfähigkeitstyps dotiert sind, wobei auf jeder der Emitterschichten (21) eine erste Elektrode (45) angeordnet ist und auf jeder der Rückseitenfeldschichten (71) eine zweite Elektrode (55) angeordnet ist, wobei die ersten Elektroden (45) und die zweiten Elektroden (55) jeweils eine erste leitfähige Schicht (451, 551) und eine zweite leitfähige Schicht (452, 552) auf der ersten leitfähigen Schicht (451, 551) umfassen.
  2. Solarzelle nach Anspruch 1, wobei die zweiten leitfähigen Schichten (452, 552) auf den ersten leitfähigen Schichten (451, 551) durch ein Plattierungsverfahren unter Verwendung der ersten leitfähigen Schichten (451, 551) als eine Keimschicht gebildet sind.
  3. Solarzelle nach einem der Ansprüche 1 bis 2, wobei die zweiten leitfähigen Schichten (452, 552) eine größere Dichte als die ersten leitfähigen Schichten (451, 551) besitzen.
  4. Solarzelle nach einem der Ansprüche 1 bis 3, ferner umfassend eine Passivierungsschicht (91) auf einer Frontseite des Substrats (10).
  5. Solarzelle nach Anspruch 4, ferner umfassend eine Antireflektionsschicht (35) auf der Passivierungsschicht (91).
  6. Solarzelle nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die zweiten leitfähigen Schichten (452, 552) eine Seitenfläche der ersten leitfähigen Schichten (451, 551) abdecken oder auf einer Seitenfläche der ersten leitfähigen Schichten (451, 551) angeordnet sind.
  7. Solarzelle nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die ersten Elektroden (45) oder/und die zweiten Elektroden (55) eine Breite von ungefähr 10 μm bis 100 μm aufweisen.
  8. Solarzelle nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Emitterschichten (21) parallel angeordnet sind und die Rückseitenfeldschichten (71) parallel angeordnet sind.
  9. Solarzelle nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Emitterschichten (21) und die Rückseitenfeldschichten (71) abwechselnd auf der Rückseite des Substrats (10) angeordnet sind.
  10. Solarzelle nach einem der Ansprüche 5 bis 9, wobei die Passivierungsschicht (91) aus Siliziumoxid oder Siliziumnitrid gebildet ist und die Antireflektionsschicht (35) aus Siliziumoxid oder Siliziumnitrid gebildet ist.
  11. Solarzelle nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die ersten Elektroden (45) oder/und die zweiten Elektroden (55) eine Höhe von 10 μm bis 20 μm aufweisen.
  12. Solarzelle nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei das Halbleitermaterial der Emitterschichten (20) von dem des Substrats (10) verschieden ist.
  13. Solarzelle nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei die Emitterschichten (20) und das Substrat (10) jeweils einen Heteroübergang sowie einen p-n-Übergang bilden.
  14. Solarzelle nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei das Substrat (10) aus einkristallinem Silizium gebildet ist und die Emitterschichten (21) aus einem von dem einkristallinen Silizium verschiedenen Halbleitermaterial gebildet sind.
  15. Solarzelle nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei das Substrat (10) aus einkristallinem Silizium gebildet ist und die Emitterschichten (21) aus amorphem Silizium oder polykristallinem Silizium gebildet sind.
  16. Solarzelle nach einem der Ansprüche 1 bis 15, wobei die ersten leitfähigen Schichten (451, 551) aus mindestens einem leitfähigen Metallmaterial, ausgewählt aus der Gruppe gebildet aus Ni, Cu, Ag, Al, Sn, Zn, In, Ti, Au und einer Kombination davon, oder einem transparenten leitfähigen Material gebildet sind.
  17. Solarzelle nach Anspruch 16, wobei das transparente leitfähige Material Al-dotiertes ZnO oder Indiumzinnoxid ist.
  18. Solarzelle nach einem der Ansprüche 1 bis 17, wobei die zweiten leitfähigen Schichten (452, 552) aus mindestens einem leitfähigen Metallmaterial, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Ni, Cu, Ag, Al, Sn, Zn, In, Ti, Au und einer Kombination davon, gebildet sind.
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