DE202016004837U1 - solar cell - Google Patents
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Abstract
Solarzelle (1), mit einem Substrat (2), insbesondere einem Halleitersubstrat, welches eine Vorderseite (3), eine Rückseite (4) und zumindest eine seitliche Kante (5) aufweist, mit einer im Substrat (2) vorgesehenen Halbleiterkontaktschicht (6) eines ersten Leitfähigkeitstyps, welche sich zumindest über die Vorderseite (3) und eine der Kanten (5) erstreckt, und mit einem Kontaktelement (7), welches an der Rückseite (4) kantennah umlaufend ausgebildet ist und welche ein Rekombinationsabschirmschicht (8) aufweist, welche dazu ausgebildet ist, eine Rekombination mit Ladungsträgern der Halbleiterkontaktschicht (6) zu verringern und insbesondere zu verhindern.Solar cell (1), comprising a substrate (2), in particular a semiconductor substrate, which has a front side (3), a rear side (4) and at least one lateral edge (5), with a semiconductor contact layer (6) provided in the substrate (2) a first conductivity type, which extends at least over the front side (3) and one of the edges (5), and with a contact element (7), which is formed on the rear side (4) running close to the edge and which has a recombination shielding layer (8), which is designed to reduce and in particular prevent recombination with charge carriers of the semiconductor contact layer (6).
Description
GEBIET DER ERFINDUNGFIELD OF THE INVENTION
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Solarzelle.The present invention relates to a solar cell.
TECHNISCHER HINTERGRUNDTECHNICAL BACKGROUND
Solarzellen weisen einen Emitter auf, welcher durch gezielte Dotierung des Substrats der Solarzelle eingestellt wird.Solar cells have an emitter which is adjusted by targeted doping of the substrate of the solar cell.
Bei der Bildung des Emitters, der in der Photovoltaik vorwiegend aus der Gasphase diffundiert wird, entsteht an allen Außenflächen des Substrats bzw. Wafers eine leitende dotierte Schicht. Alternativ können Dotierquellen auch auf den Wafer bzw. das Substrat aufgebracht werden.In the formation of the emitter, which is diffused in the photovoltaic predominantly from the gas phase, a conductive doped layer is formed on all outer surfaces of the substrate or wafer. Alternatively, doping sources can also be applied to the wafer or the substrate.
Bei der Emitterbildung ist es meist nicht zu verhindern, dass ein Teil des Dotierstoffes um die Kante des Substrats herum gelangt und einen so genannten Emitterumgriff bildet. Dies kann entweder schon bei der Aufbringung der Dotierquelle geschehen oder bei einem darauf folgenden Hochtemperaturschritt. Der Emitterumgriff stellt eine leitende Verbindung bzw. einen Kurzschluss zwischen einer Vorderseite und einer Rückseite des Substrats dar, was zur unerwünschten Rekombination von Ladungsträgern führt.During emitter formation, it is usually not possible to prevent part of the dopant from getting around the edge of the substrate and forming a so-called emitter grip. This can be done either already during the application of the doping source or at a subsequent high-temperature step. The emitter tip constitutes a conductive connection or a short circuit between a front side and a back side of the substrate, which leads to undesired recombination of charge carriers.
Damit die Solarzelle effektiv funktionieren kann, ist es daher notwendig, diesen Kurzschluss zu verhindern oder nachträglich wieder zu entfernen.Thus, the solar cell can work effectively, it is therefore necessary to prevent this short circuit or remove it later.
Die Solarzellenrückseite ist bei unterschiedlichen Solarzellentypen unterschiedlich ausgebildet. Beispielsweise bezeichnet Aluminium-BSF (BSF: Back-Surface-Field) ein Solarzellendesign, wobei direkt an der Rückseite des Halbleiterkörpers eine Aluminiumschicht vorgesehen ist. Im Bereich der Schichtgrenze zu Silizium bildet sich in der Herstellung bei einem Feuerprozess eine Aluminium-Silizium-Legierung. Da Aluminium als p-Dotierstoff in Silizium verwendet wird, wird mittels des rekristallisierten Siliziums mit eingebautem Aluminium ein so genanntes Rückseitenfeld (Aluminium Back-Surface-Field bzw. Al-BSF oder Aluminium-Rückseitenfeld) gebildet.The back of the solar cell is designed differently for different solar cell types. For example, aluminum BSF (BSF: back surface field) designates a solar cell design, wherein an aluminum layer is provided directly on the rear side of the semiconductor body. In the area of the layer boundary with silicon, an aluminum-silicon alloy is formed in the production during a fire process. Since aluminum is used as the p-dopant in silicon, a so-called back surface field (aluminum back-surface field or aluminum back-field) is formed by means of the recrystallized silicon with incorporated aluminum.
Als weiteres Beispiel bezeichnet PERC (Passivated Emitter and Rear Cell) ein Solarzellendesign, bei welchem der Halbleiterkörper eine strukturierte Passivierungsschicht auf der Rückseite des Halbleiterkörpers aufweist. Diese ist dazu vorgesehen, Rekombinationsverluste am Rückseitenkontakt der Solarzelle zu verringern. Die dazugehörige Kontaktstruktur ist auf der Passivierungsschicht angeordnet und kontaktiert die rückseitige Oberfläche des Halbleiterkörpers in lokaler Weise über die in der Passivierungsschicht vorhandenen Kontaktöffnungen. Eine solche PERC-Solarzelle ist z. B. in der
Bei der Herstellung von Aluminium-BSF und PERC Solarzellen entsteht ein Emitterumgriff an den seitlichen Kanten insbesondere durch eine Gasphasen-Emitterdiffusion. Ein an der Rückseite der Solarzellen üblicherweise vorgesehener Rückseitenkontakt enthält meist Aluminium. An den Kanten der Solarzelle bilden sich somit Metall-Halbleiter-Kontakte (Schottky-Kontakt) aus, welche direkt am Emitterumgriff anliegen und starke Rekombination verursachen können. Um dies zu verhindern wird nachträglich eine Kantenisolation in einem nasschemischen Ätzbad, beispielsweise mittels Flusssäure (HF) oder Salpetersäure (HNO3), vorgenommen, wobei der Emitterumgriff an der Kante entfernt wird. Allerdings ist das nasschemische Ätzbad insbesondere Kosten-aufwändig.In the production of aluminum-BSF and PERC solar cells, an emitter embossment occurs at the lateral edges, in particular by a gas-phase emitter diffusion. A rear contact usually provided on the back side of the solar cells usually contains aluminum. At the edges of the solar cell thus metal-semiconductor contacts (Schottky contact) are formed, which lie directly on the emitter and handle can cause strong recombination. In order to prevent this, edge isolation is subsequently carried out in a wet-chemical etching bath, for example by means of hydrofluoric acid (HF) or nitric acid (HNO 3), the edge of the emitter being removed. However, the wet-chemical etching bath is costly in particular.
Ein weiteres Verfahren zur Herstellung einer Solarzelle unter Vermeidung eines Kurzschlusses ohne chemisches Ätzen ist in der
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNGSUMMARY OF THE INVENTION
Vor diesem Hintergrund liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Solarzelle anzugeben.Against this background, the present invention has the object to provide an improved solar cell.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Solarzelle mit den Merkmalen des Schutzanspruchs 1 gelöst.According to the invention, this object is achieved by a solar cell having the features of patent claim 1.
Demgemäß ist eine Solarzelle vorgesehen, mit einem Substrat, welches eine Vorderseite, eine Rückseite und zumindest eine seitliche Kante aufweist, mit einer im Substrat vorgesehenen Halbleiterkontaktschicht eines ersten Leitfähigkeitstyps, welche sich zumindest über die Vorderseite und eine der Kanten erstreckt, und mit einem Kontaktelement, welches an der Rückseite kantennah umlaufend ausgebildet ist und welche ein Rekombinationsabschirmschicht aufweist, welche dazu ausgebildet ist, eine Rekombination mit Ladungsträgern der Halbleiterkontaktschicht zu verringern und insbesondere zu verhindern.Accordingly, a solar cell is provided with a substrate having a front side, a rear side and at least one lateral edge, with a semiconductor contact layer of a first conductivity type provided in the substrate, which extends at least over the front side and one of the edges, and with a contact element, which is formed at the rear edge near the edge and which has a Rekombinationsabschirmschicht, which is adapted to reduce recombination with charge carriers of the semiconductor contact layer and in particular to prevent.
Die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Idee besteht darin, die starke Rekombination am Emitterumgriff durch ein umlaufendes Kontaktelement an der Rückseite des Substrats zu verhindern, welches eine Rekombination mit Ladungsträgern der Halbleiterkontaktschichtverhindernde Ausbildung aufweist. Dies wird insbesondere dadurch erreicht, dass das umlaufende Kontaktelement einen Übergang (junction) bereitstellt, der keine oder zumindest eine nur noch eine sehr geringe Rekombination mehr zulässt.The idea on which the present invention is based is the strong recombination at the emitter handle by a circumferential one To prevent contact element on the back of the substrate, which has a recombination with charge carriers of the semiconductor contact layer-preventing formation. This is achieved in particular by the fact that the peripheral contact element provides a junction which permits no or at least only a very small recombination.
Erfindungsgemäß wird also die Kantenisolation an der Rückseite über ein randnahes Kontaktelement umlaufend rund um die Substratfläche bzw. Waferfläche vorgesehen. Insbesondere ist dazu bei einer PERC Solarzelle im Bereich des Kontaktelements das passivierende Dielektrikum bzw. die dielektrische Passivierungsschicht lokal geöffnet. Vorteilhafterweise wird somit eine Isolation der Halbleiterkontaktschicht gleichzeitig mit der Bereitstellung der Kontaktierung ermöglicht, was die Herstellung der Solarzelle vereinfacht.According to the invention, therefore, the edge insulation on the rear side is provided peripherally around the substrate surface or wafer surface via a contact element near the edge. In particular, in the case of a PERC solar cell in the region of the contact element, the passivating dielectric or the dielectric passivation layer is locally opened for this purpose. Advantageously, an insulation of the semiconductor contact layer is thus made possible simultaneously with the provision of the contact, which simplifies the production of the solar cell.
Ein weiterer großer Vorteil gegenüber einer geätzten Kantenisolation liegt darin, dass Erfindungsgemäß die seitliche Kante des Substrats eine Halbleiterkontaktschicht aufweist, sodass die seitliche Kante ebenfalls zur Stromgewinnung dienen kann. Auf diese Weise kann vorteilhaft ein Kurzschlussstrom der Solarzelle und deren Wirkungsgrad verbessert werden. Insbesondere ist dieser Effekt gegeben, wenn die Kante gemeinsam mit der Vorderseite mit einer Antireflexionsschicht bedeckt ist, und somit auch an der Kante eine gute Oberflächenrekombinationsgeschwindigkeit vorliegt.Another major advantage over an etched edge insulation is that according to the invention, the lateral edge of the substrate has a semiconductor contact layer, so that the lateral edge can also serve to generate electricity. In this way, advantageously, a short-circuit current of the solar cell and its efficiency can be improved. In particular, this effect is given when the edge is covered together with the front side with an antireflection layer, and thus also at the edge a good surface recombination speed is present.
Unter einer kantennahen Ausbildung des umlaufenden Kontaktelements ist erfindungsgemäß eine Ausbildung zu verstehen, welche unter Berücksichtigung der Fertigungstechnologie so nah an der seitlichen Kante des Substrats wie möglich, das heißt an der Rückseite möglichst nah an dem Rand, verläuft.Under a near-edge formation of the rotating contact element according to the invention is an education to understand, taking into account the manufacturing technology as close to the lateral edge of the substrate as possible, that is on the back as close to the edge runs.
Unter einer umlaufenden Ausbildung ist insbesondere eine geschlossen umlaufende Ausbildung zu verstehen, die insbesondere an die Kantenform des Substrats angepasst ist.Under a circumferential training in particular a closed circumferential training is to be understood, which is particularly adapted to the edge shape of the substrate.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen ergeben sich aus den weiteren Unteransprüchen sowie aus der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnung.Advantageous embodiments and further developments will become apparent from the other dependent claims and from the description with reference to the figures of the drawing.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist das umlaufende Kontaktelement elektrisch leitfähig ausgebildet. Auf diese Weise kann das Kontaktelement vorteilhaft gleichzeitig mit einer Rückseitenkontaktierung hergestellt werden, insbesondere mittels eines Siebdruckverfahrens.According to a preferred embodiment, the circumferential contact element is designed to be electrically conductive. In this way, the contact element can advantageously be produced simultaneously with back contact, in particular by means of a screen printing process.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform weist das umlaufende Kontaktelement eine aus dem Substrat aufwachsende Höhe von < 100 μm auf. Insbesondere beträgt die Höhe < 40 μm. Auf diese Weise sind geringe Schichtdicken des Kontaktelements und somit ein kompaktes Design der Solarzelle möglich. Ferner kann so das lokale Stoffmengenverhältnis zwischen dem Substrat und dem Material des Kontaktelements eingestellt werden.According to an advantageous embodiment, the circumferential contact element has a height of <100 μm growing out of the substrate. In particular, the height is <40 microns. In this way, small layer thicknesses of the contact element and thus a compact design of the solar cell are possible. Furthermore, the local molar ratio between the substrate and the material of the contact element can thus be adjusted.
Optional oder zusätzlich kann auch eine Mindesthöhe des umlaufenden Kontaktelements vorgesehen sein. Beispielsweise weist das umlaufende Kontaktelement eine aus dem Substrat aufwachsende Höhe von > 2 μm auf. Insbesondere beträgt die Höhe somit bei einer bevorzugten Ausführungsform zwischen 2 μm und 40 μm.Optionally or additionally, a minimum height of the revolving contact element can also be provided. For example, the circumferential contact element has a height of> 2 μm growing out of the substrate. In particular, the height is thus in a preferred embodiment between 2 microns and 40 microns.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist das umlaufende Kontaktelement eine Breite im Bereich von 5 μm bis 2 mm auf. Eine derart schmale Ausbildung sorgt für ein lokales Stoffmengenverhältnis zwischen dem Material des Kontaktelements und dem Substrat und/oder der Halbleiterkontaktschicht, welches die Herstellung einer eine Rekombination mit Ladungsträgern der Halbleiterkontaktschicht verhindernden Ausbildung vorteilhaft begünstigt. Die Ausbildung kann insbesondere im Zuge einer Wärmebehandlung bzw. eines Feuerns erfolgen.According to a preferred embodiment, the peripheral contact element has a width in the range of 5 microns to 2 mm. Such a narrow formation provides for a local molar ratio between the material of the contact element and the substrate and / or the semiconductor contact layer, which advantageously favors the production of a formation preventing recombination with charge carriers of the semiconductor contact layer. The training can be carried out in particular in the course of a heat treatment or firing.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform verläuft das randnah umlaufende Kontaktelement in einer Entfernung im Bereich von 10 μm bis 3 mm von der Kante. Insbesondere verläuft es durchgehend in dieser Entfernung umlaufend entlang der Kante. Auf diese Weise ist in einem von dem Kontaktelement umlaufend umrandeten Bereich vorteilhaft eine möglichst große Fläche für eine Rückseitenkontaktierung der Solarzelle bereitgestellt.According to a preferred embodiment, the peripheral contact element extends at a distance in the range of 10 .mu.m to 3 mm from the edge. In particular, it runs continuously at this distance circumferentially along the edge. In this way, the largest possible area for back contact of the solar cell is advantageously provided in a region peripherally surrounded by the contact element.
Gemäß einer Ausführungsform ist an der Rückseite ebenfalls eine Halbleiterkontaktschicht des ersten Leitfähigkeitstyps vorgesehen, von welcher das Kontaktelement über die eine Rekombination verhindernde Ausbildung getrennt ist. Die an der Rückseite vorgesehene Halbleiterkontaktschicht kann entweder, insbesondere im Falle einer PERC Solarzelle, unter einer Passivierungsschicht vorgesehen sein und/oder, insbesondere bei einer Al-BSF Solarzelle, in einem Zwischenbereich zwischen einer Rückseitenkontaktierung bzw. deren Aluminiumrückseitenfeld und dem randnah umlaufenden Kontaktelement vorgesehen sein. Es kann sich dabei insbesondere um einen Rest des Emitterumgriffs handeln.According to one embodiment, a semiconductor contact layer of the first conductivity type is also provided on the rear side, from which the contact element is separated via the recombination preventing formation. The semiconductor contact layer provided on the rear side can either be provided under a passivation layer, in particular in the case of a PERC solar cell, and / or, in particular in the case of an Al-BSF solar cell, be provided in an intermediate region between a back contact or its aluminum back field and the contact element running around the edge , It may in particular be a remainder of the emitter handle.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform ist die eine Rekombination verhindernde Ausbildung als dotierter Bereich eines zweiten Leitfähigkeitstyps ausgebildet und weist einen Übergang zu der Halbleiterkontaktschicht des ersten Leitfähigkeitstyps auf. Vorteilhaft wird durch den Übergang Rekombination vermieden.According to an advantageous embodiment, the recombination preventing formation is formed as a doped region of a second conductivity type and has a transition to the Semiconductor contact layer of the first conductivity type. Advantageously avoided by the transition recombination.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Halbleiterkontaktschicht des ersten Leitfähigkeitstyps hoch n-dotiert. Der dotierte Bereich des zweiten Leitfähigkeitstyps ist hoch p-dotiert, sodass der Übergang folglich einen n+/p+-Übergang ausbildet. Vorteilhaft kann so die Rekombination, insbesondere ohne zusätzliche Mittel, auf sehr elegante Weise vermieden werden.According to one embodiment, the semiconductor contact layer of the first conductivity type is highly n-doped. The doped region of the second conductivity type is highly p-doped, so that the transition thus forms an n + / p + junction. Advantageously, the recombination, in particular without additional means, can be avoided in a very elegant manner.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform ist die an der Rückseite vorgesehene Halbleiterkontaktschicht des ersten Leitfähigkeitstyps ebenfalls hoch n-dotiert. Der p-dotierte Bereich weist daher einen weiteren Übergang auf, der einen n+/p+-Übergang zu der an der Rückseite vorgesehenen p-dotierten Halbleiterkontaktschicht bildet. Auf diese Weise wird Rekombination mit der an der Rückseite vorgesehenen n-dotierten Halbleiterkontaktschicht an der Rückseite verhindert.In accordance with an advantageous embodiment, the semiconductor contact layer of the first conductivity type provided on the rear side is likewise highly n-doped. The p-doped region therefore has another junction which forms an n + / p + junction with the p-type semiconductor contact layer provided on the back side. In this way, recombination with the n-type semiconductor contact layer provided on the rear side is prevented at the rear side.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform ist die Trennung ausschließlich durch den dotierten Bereich des zweiten Leitfähigkeitstyps vorgesehen. Vorteilhaft sind somit keine zusätzlichen Maßnahmen zur Trennung notwendig. Der Rückseitenkontakt der Solarzelle ist dabei vorzugsweise von dem randnah umlaufenden Kontaktelement zumindest abschnittsweise separiert, wobei jedoch lokal vorgesehene Brücken zwischen Kontaktelement und Rückseitenkontakt möglich sind.According to an advantageous embodiment, the separation is provided exclusively by the doped region of the second conductivity type. Advantageously, no additional measures for separation are necessary. The rear-side contact of the solar cell is preferably at least partially separated from the peripheral contact element, but locally provided bridges between the contact element and back contact are possible.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform ist das umlaufende Kontaktelement zusätzlich zu dem dotierten Bereich des zweiten Leitfähigkeitstyps durch eine dielektrische Passivierungsschicht von der an der Rückseite vorgesehenen Halbleiterkontaktschicht des ersten Leitfähigkeitstyps getrennt. Insbesondere erstreckt sich die Passivierungsschicht bis an die Kante des Substrats und/oder ist im Bereich des Kontaktelements lokal in Form einer Ausnehmung geöffnet. Somit ist die Solarzelle als PERC Solarzelle ausbildbar, was vorteilhaft deren Wirkungsgrad erhöhtAccording to an advantageous embodiment, in addition to the doped region of the second conductivity type, the circumferential contact element is separated from the semiconductor contact layer of the first conductivity type provided on the rear side by a dielectric passivation layer. In particular, the passivation layer extends to the edge of the substrate and / or is locally opened in the region of the contact element in the form of a recess. Thus, the solar cell can be formed as a PERC solar cell, which advantageously increases their efficiency
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform enthält das umlaufende Kontaktelement ein Metall. Gemäß einer Weiterbildung umfasst das Metall Aluminium oder eine Aluminiumlegierung. Vorteilhaft ist Aluminium, welches den bevorzugten p-Dotierstoff darstellt, zum einen vergleichsweise kostengünstig und leicht zu verarbeiten, insbesondere mittels Siebdruck. Zum anderen ist Aluminium vorteilhaft dazu geeignet, ein Rückseitenfeld bzw. Al-BSF zu bilden.According to an advantageous embodiment, the peripheral contact element contains a metal. According to a development, the metal comprises aluminum or an aluminum alloy. Advantageously, aluminum, which is the preferred p-dopant, for a comparatively inexpensive and easy to process, in particular by means of screen printing. On the other hand, aluminum is advantageously suitable for forming a rear field field or Al-BSF.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform enthält das Substrat Silizium. Das Aluminium ist zumindest teilweise mit dem Silizium als Aluminium-Silizium Legierung vorgesehen. Die Vermischung erfolgt insbesondere bei einem Feuerprozess, wenn zuvor das Aluminium in Pastenform, beispielsweise mittels Siebdruck, auf das Substrat aufgebracht wurde. Die Ausbildung der Aluminium-Siliziumlegierung begünstigt vorteilhaft die Ausbildung eines Aluminium Rückseitenfeldes bzw. Al-BSF.According to a preferred embodiment, the substrate contains silicon. The aluminum is at least partially provided with the silicon as aluminum-silicon alloy. The mixing takes place in particular in a fire process, if previously the aluminum in paste form, for example by screen printing, has been applied to the substrate. The formation of the aluminum-silicon alloy advantageously promotes the formation of an aluminum rear field or Al-BSF.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung ist an einer Randschicht zwischen dem Aluminium und dem Substrat ein Aluminium-Rückseitenfeld ausgebildet, welches den dotierten Bereich des zweiten Leitfähigkeitstyps bildet. Insbesondere handelt es sich dabei um einen p-dotierten Bereich, vorzugsweise hoch p-dotierten Bereich. Besonders vorteilhaft ist auf diese Weise ohne zusätzliche Herstellungsschritte beim Feuern des Kontaktelements ein dotierter Bereich des zweiten Leitfähigkeitstyps herstellbar.According to an advantageous development, an aluminum back side field is formed on an edge layer between the aluminum and the substrate, which forms the doped region of the second conductivity type. In particular, this is a p-doped region, preferably a highly p-doped region. In this way, a doped region of the second conductivity type can be produced in a particularly advantageous manner without additional manufacturing steps when the contact element is fired.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist eine sich zumindest über die Vorderseite und die Kante erstreckende Antireflexionsschicht vorgesehen, welche sich an der Vorderseite und der Kante über die Halbleiterkontaktschicht des ersten Leitfähigkeitstyps erstreckt. Auf diese Weise kann ein Kantenumgriff der Antireflexionsschicht vorteilhaft zur Verbesserung der Rekombinationsabschirmung durch den dotierten Bereich des zweiten Leitfähigkeitstyps ausgenutzt werden.According to a preferred embodiment, an antireflection layer extending at least over the front and the edge is provided, which extends at the front side and the edge over the semiconductor contact layer of the first conductivity type. In this way, edge embracing of the antireflection layer can be advantageously exploited to improve the recombination shield through the doped region of the second conductivity type.
Gemäß einer Ausführungsform ist ein Rückseitenkontakt der Solarzelle vorgesehen, welcher das kantennah umlaufende Kontaktelement aufweist. Vorzugsweise sind der Rückseitenkontakt und das Kontaktelement als eine zusammenhängende bzw. gemeinsame Kontaktstruktur ausgebildet. Falls der Rückseitenkontakt Aluminium aufweist lässt sich auf diese Weise an den Rändern der Rückseite der Solarzelle ein p-dotierter Bereich in Form eines lokalen Aluminium-Rückseitenfeldes bzw. Back-Surface-Fields (BSF) ohne zusätzlichen Aufwand ausbilden. Somit entsteht ein n+/p+ Übergang (junction), der keine starke Rekombination mehr zulässt. Insbesondere kann dies erreicht werden, indem lokal nur ein geringes Volumen, das heißt insbesondere eine geringe Breite und/oder Höhe, von Aluminium aufgebracht und somit die Rückseitenfeld- bzw. BSF-Ausbildung begünstigt wird.According to one embodiment, a rear-side contact of the solar cell is provided which has the contact element running around the edge of the edge. Preferably, the rear side contact and the contact element are formed as a continuous or common contact structure. If the rear-side contact comprises aluminum, a p-doped region in the form of a local aluminum rear-side field or back-surface field (BSF) can be formed at the edges of the rear side of the solar cell without additional effort. This results in an n + / p + junction, which does not permit strong recombination. In particular, this can be achieved by locally applied only a small volume, that is, in particular a small width and / or height of aluminum and thus the Rückseitenfeld- or BSF formation is favored.
Gemäß einer Ausführungsform handelt es sich bei dem Rückseitenkontakt um eine gedruckte Kontaktstruktur. Anders als bei der Herstellung von bifacialen PERC Solarzellen, bei welchen ein lokaler Aluminiumdruck in Form von Fingern vorliegt, wird hier also vorgeschlagen die Kantenisolation über einen kantennahen bzw. randnahen Al-Fingerdruck umlaufend um die Substrat- bzw. Waferfläche durchzuführen. Bei PERC müsste für diesen Fingerdruck vorbereitend die dielektrische Passivierungsschicht lokal, insbesondere mit einer kantennah umlaufenden Ausnehmung, geöffnet werden.In one embodiment, the backside contact is a printed contact structure. Unlike in the production of bifacial PERC solar cells, in which there is a local aluminum pressure in the form of fingers, it is here proposed to perform edge isolation via an edge-proximate or near-edge Al finger pressure circumferentially around the substrate or wafer surface. At PERC, the dielectric passivation layer would need to prepare for this fingerprint locally, in particular with a recess close to the edge, be opened.
Die obigen Ausgestaltungen und Weiterbildungen lassen sich, sofern sinnvoll, beliebig miteinander kombinieren. Weitere mögliche Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmale der Erfindung. Insbesondere wird dabei der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform der vorliegenden Erfindung hinzufügen.The above embodiments and developments can, if appropriate, combine with each other as desired. Further possible refinements, developments and implementations of the invention also include combinations, not explicitly mentioned, of features of the invention described above or below with regard to the exemplary embodiments. In particular, the person skilled in the art will also add individual aspects as improvements or additions to the respective basic form of the present invention.
INHALTSANGABE DER ZEICHNUNGCONTENT OF THE DRAWING
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand der in den schematischen Figuren der Zeichnung angegebenen Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen dabei:The present invention will be explained in more detail with reference to the exemplary embodiments indicated in the schematic figures of the drawing. It shows:
Die beiliegenden Figuren der Zeichnung sollen ein weiteres Verständnis der Ausführungsformen der Erfindung vermitteln. Sie veranschaulichen Ausführungsformen und dienen im Zusammenhang mit der Beschreibung der Erklärung von Prinzipien und Konzepten der Erfindung. Andere Ausführungsformen und viele der genannten Vorteile ergeben sich im Hinblick auf die Zeichnungen. Die Elemente der Zeichnungen sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu zueinander gezeigt.The accompanying figures of the drawing are intended to convey a further understanding of the embodiments of the invention. They illustrate embodiments and, together with the description, serve to explain principles and concepts of the invention. Other embodiments and many of the stated advantages will become apparent with reference to the drawings. The elements of the drawings are not necessarily shown to scale to each other.
In den Figuren der Zeichnung sind gleiche, funktionsgleiche und gleich wirkende Elemente, Merkmale und Komponenten – sofern nichts anderes ausgeführt ist – jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen.In the figures of the drawing are the same, functionally identical and same-acting elements, features and components - unless otherwise stated - each provided with the same reference numerals.
BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSBEISPIELENDESCRIPTION OF EMBODIMENTS
Die Solarzelle
An der Rückseite
In der dargestellten Ausführungsform handelt es sich bei dem Kontaktelement
Auf diese Weise wird zwischen der Halbleiterkontaktschicht
Beispielsweise kann es sich bei dem Kontaktelement
Das Kontaktelement
Eine Breite des Kontaktelements beträgt zwischen 5 μm und 2 mm. Auf diese Weise ist es ermöglicht, lokal lediglich ein geringes Aluminiumvolumen vorzusehen und so in der Herstellung der Solarzelle, insbesondere bei einem Herstellen des Rückseitenkontakts, die Ausbildung eines Rückseitenfeldes zu begünstigen. Insbesondere wird dies bei in Pastenform aufgebrachten Rückseitenkontaktierungen durch das so genannte Feuern realisiert. Hierbei wird das Aluminium aufgeschmolzen, sodass in Kontaktbereichen mit dem Substrat eine Aluminium-Silizium-Legierung entsteht. Dies führt dazu, dass in einem Grenzbereich zwischen der Aluminium-Siliziumlegierung und dem Substrat
Zusätzlich zu der Halbleiterkontaktschicht
Es handelt sich bei der hier dargestellten Solarzelle
Im Unterschied zur Ausführungsform gemäß
Zur Herstellung des Kontaktelements
Das Kontaktelement
Aufgrund dessen, dass hier zusätzlich zu dem Emitterumgriff auch an der Rückseite
Die Solarzelle
Eine Rekombinationsabschirmung ist durch das Kontaktelement
Im Unterschied zur Ausführungsform gemäß
Die
Vor dem Aufbringen der Rückseitenkontaktierung kann eine zur besseren Übersichtlichkeit hier nicht dargestellte Antireflexionsschicht
Beispielsweise kann die Rückseitenkontaktierung
Ferner wird von der Rückseitenkontaktierung
Eine Siebdruckmaske zur Herstellung einer derartigen Solarzelle weist eine Ausbildung auf, welche die Herstellung eines kantennah umlaufenden Kontaktelements ermöglicht. Insbesondere ist dazu bei einer Ausführungsform eine für den Kantenbereich einer Solarzelle vorgesehene, nahe an der Kante positionierbare rahmenartige Struktur an der Siebdruckmaske vorgesehen. Gemäß einer Ausführungsform ist die rahmenartige Struktur vorzugsweise von der für die Rückseitenkontaktierung vorgesehenen Struktur getrennt, insbesondere zumindest abschnittsweise oder vollständig getrennt.A screen-printing mask for producing such a solar cell has an embodiment which makes it possible to produce a contact element running around the edge of the edge. In particular, in one embodiment, a frame-like structure which can be positioned close to the edge for the edge region of a solar cell is provided on the screen-printing mask. According to one embodiment, the frame-like structure is preferably separated from the structure provided for the rear-side contacting, in particular at least partially or completely separated.
Es handelt sich insbesondere um eine Solarzelle
Die
In gleicher Weise wie die
Bei einer Ausführung können in einem mittleren Bereich der Rückseite
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Solarzellesolar cell
- 22
- Substratsubstratum
- 33
- Vorderseitefront
- 44
- Rückseiteback
- 55
- Kanteedge
- 66
- HalbleiterkontaktschichtSemiconductor contact layer
- 6'6 '
- HalbleiterkontaktschichtSemiconductor contact layer
- 77
- Kontaktelementcontact element
- 88th
- RekombinationsabschirmschichtRekombinationsabschirmschicht
- 99
- Höheheight
- 1010
- Passivierungsschichtpassivation
- 1111
- AntireflexionsschichtAntireflection coating
- 1212
- Übergangcrossing
- 1313
- Aluminium-RückseitenfeldAluminum back surface field
- 1414
- Übergangcrossing
- 1515
- RückseitenkontaktBack contact
- 1616
- Aluminium-RückseitenfeldAluminum back surface field
- 1717
- Ausnehmungrecess
- 1818
- Grabendig
- 1919
- Brückenabschnittbridge section
- 2020
- KontaktmaterialContact material
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 202015101360 U1 [0007] DE 202015101360 U1 [0007]
- DE 10021400 A1 [0009] DE 10021400 A1 [0009]
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---|---|---|---|
DE202016004837.7U DE202016004837U1 (en) | 2016-08-08 | 2016-08-08 | solar cell |
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---|---|---|---|
DE202016004837.7U DE202016004837U1 (en) | 2016-08-08 | 2016-08-08 | solar cell |
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---|---|
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Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE202015101360U1 (en) | 2015-03-17 | 2015-03-26 | Solarworld Innovations Gmbh | solar cell |
-
2016
- 2016-08-08 DE DE202016004837.7U patent/DE202016004837U1/en not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE202015101360U1 (en) | 2015-03-17 | 2015-03-26 | Solarworld Innovations Gmbh | solar cell |
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|
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|
R150 | Utility model maintained after payment of first maintenance fee after three years | ||
R157 | Lapse of ip right after 6 years |