DE202023101700U1 - Solarzelle und Photovoltaikmodul - Google Patents

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Abstract

Solarzelle, umfassend:
ein Substrat mit einer vorderen Oberfläche und einer der vorderen Oberfläche gegenüberliegenden hinteren Oberfläche, wobei die hintere Oberfläche erste Bereiche, zweite Bereiche und Lückenbereiche aufweist, wobei die ersten Bereiche und die zweiten Bereiche in einer ersten Richtung versetzt und voneinander beabstandet sind, und jeder Lückenbereich zwischen einem ersten Bereich und einem zweiten Bereich, der an den ersten Bereich angrenzt, durch Aussparung zum Inneren des Substrats hin vorgesehen ist;
eine erste leitfähige Schicht, die über dem ersten Bereich ausgebildet ist;
eine zweite leitfähige Schicht, die über dem zweiten Bereich ausgebildet ist, wobei die zweite leitfähige Schicht einen der ersten leitfähigen Schicht entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp aufweist;
eine erste Elektrode, die einen elektrischen Kontakt mit der ersten leitfähigen Schicht herstellt;
eine zweite Elektrode, die einen elektrischen Kontakt mit der zweiten leitfähigen Schicht herstellt; und
einen Randbereich zwischen dem Lückenbereich und der ersten leitfähigen Schicht und/oder der zweiten leitfähigen Schicht, die daran angrenzt, wobei eine konkave und konvexe Linienmuster-Texturstruktur auf der mit dem Randbereich korrespondierenden hinteren Oberfläche ausgebildet ist.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf das technische Gebiet der Photovoltaikzellen, und insbesondere auf eine Solarzelle und ein Photovoltaikmodul.
  • HINTERGRUND
  • Eine IBC-Solarzelle (IBC = Interdigitated Back Contact, ineinandergreifender Rückseitenkontakt) weist eine Lichtempfangsfläche auf, auf der keine Elektrode angeordnet ist, während positive und negative Elektroden auf einer Rückseitenlichtfläche der Solarzelle in einer ineinandergreifenden Weise angeordnet sind. Im Vergleich zu einer Solarzelle mit einer teilweise abgeschirmten Lichtempfangsfläche weist die IBS-Solarzelle einen höheren Kurzschlussstrom und somit einen höheren photoelektrischen Umwandlungswirkungsgrad auf.
  • Die getrennten dotierten Bereiche von bestehenden ICB-Solarzellen werden hauptsächlich hergestellt durch: 1) Photolithographie, bei der ein bor-dotierter Bereich getrennt von einem phosphor-dotierten Bereich durch mehrfache Maskenlithographie gebildet werden; 2) Ionenimplantationstechnik, bei der Ionen in einen bestimmten Bereich injiziert werden, um einen bor-dotierten Bereich getrennt von einem phosphor-dotierten Bereich durch Masken- und Laserschlitzbildung zu bilden; oder 3) Dotierpastendrucken, bei dem ein Diffusionsbereich durch Masken- und Laserschlitzbildung gebildet wird und dann ein Bor-/Phosphorschlamm aufgedruckt wird, um einen dotierten Bereich zu bilden. Die Photolithographie ist teuer, die Ionenimplantationstechnik ist bei der Dotierung instabil und das Dotierpastendrucken weist übermäßige Druck- und Reinigungsschritte auf.
  • KURZFASSUNG
  • In Hinblick auf die obigen Probleme schafft die vorliegende Offenbarung eine Solarzelle und ein Photovoltaikmodul, um die technische Probleme im einschlägigen Stand der Technik zu lösen, was einen bor-dotierten Bereich und einen phosphor-dotierten Bereich der ICB-Solarzelle trennen kann, bipolare Kontaktrekombinationen verhindern kann und somit den Wirkungsgrad der ICB-Solarzelle verbessern kann.
  • In einem ersten Aspekt schafft die vorliegende Offenbarung eine Solarzelle, umfassend: ein Substrat mit einer vorderen Oberfläche und einer der vorderen Oberfläche gegenüberliegenden hinteren Oberfläche, wobei die hintere Oberfläche erste Bereiche, zweite Bereiche und Lückenbereiche aufweist, wobei die ersten Bereiche und die zweiten Bereiche in einer ersten Richtung versetzt und voneinander beabstandet sind, und jeder Lückenbereich zwischen einem ersten Bereich und einem zweiten Bereich, der an den ersten Bereich angrenzt, durch Aussparung zum Inneren des Substrats hin vorgesehen ist; eine erste leitfähige Schicht, die über dem ersten Bereich ausgebildet ist; eine zweite leitfähige Schicht, die über dem zweiten Bereich ausgebildet ist, wobei die zweite leitfähige Schicht einen der ersten leitfähigen Schicht entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp aufweist; eine erste Elektrode, die einen elektrischen Kontakt mit der ersten leitfähigen Schicht herstellt; eine zweite Elektrode, die einen elektrischen Kontakt mit der zweiten leitfähigen Schicht herstellt; und einen Randbereich zwischen dem Lückenbereich und der ersten leitfähigen Schicht und/oder der zweiten leitfähigen Schicht, die daran angrenzt, wobei eine konkave und konvexe Linienmuster-Texturstruktur auf der mit dem Lückenbereich korrespondierenden hinteren Oberfläche ausgebildet ist.
  • In einer oder mehreren Ausführungsformen sind auf der mit den Lückenbereichen korrespondierenden hinteren Oberfläche erste pyramidenförmige Texturstrukturbereiche ausgebildet.
  • In einer oder mehreren Ausführungsformen sind auf der hinteren Oberfläche, die mit der ersten leitfähigen Schicht und/oder der zweiten leitfähigen Schicht korrespondiert, zweite pyramidenförmige Texturstrukturbereiche ausgebildet.
  • In einer oder mehreren Ausführungsformen sind auf der hinteren Oberfläche, die mit der ersten leitfähigen Schicht und/oder der zweiten leitfähigen Schicht korrespondiert, viereckige, kegelstumpfförmige Pyramidentexturstrukturbereiche ausgebildet.
  • In einer oder mehreren Ausführungsformen umfasst die Solarzelle ferner eine hintere Passivierungsschicht, die über einer Oberfläche der ersten leitfähigen Schicht, einer Oberfläche der zweiten leitfähigen Schicht und einer Oberfläche des Lückenbereichs ausgebildet ist, wobei die erste Elektrode die hintere Passivierungsschicht durchdringt, um einen elektrischen Kontakt mit der ersten leitfähigen Schicht herzustellen, und die zweite Elektrode die hintere Passivierungsschicht durchdringt, um einen elektrischen Kontakt mit der zweiten leitfähigen Schicht herzustellen.
  • In einer oder mehreren Ausführungsformen ist eine Passivierungsschicht über der vorderen Oberfläche des Substrats ausgebildet.
  • In einer oder mehreren Ausführungsformen ist das Substrat ein N-Typ-Substrat, wobei die erste leitfähige Schicht eine P-Typ-dotierte Schicht aufweist und die zweite leitfähige Schicht eine N-Typ-dotierte Schicht aufweist.
  • In einer oder mehreren Ausführungsformen ist eine dielektrische Schicht zwischen der ersten leitfähigen Schicht und/oder der zweiten leitfähigen Schicht und der hinteren Oberfläche des Substrats ausgebildet.
  • In einer oder mehreren Ausführungsformen umfasst die dielektrische Schicht Siliziumoxid, Aluminiumoxid, Hafniumoxid, Siliziumnitrid oder Siliziumoxinitrid.
  • In einer oder mehreren Ausführungsformen weist die dielektrische Schicht eine Dicke in einem Bereich von 0,5 nm bis 3 nm auf.
  • In einer oder mehreren Ausführungsformen bedeckt die dielektrische Schicht nicht die mit den Lückenbereichen korrespondierende hintere Oberfläche des Substrats.
  • In einer oder mehreren Ausführungsformen liegt ein Abstand zwischen einer oberen Oberfläche und einer unteren Oberfläche der ersten pyramidenförmigen Texturstrukturbereiche im Bereich von 2 µm bis 4 µm.
  • In einer oder mehreren Ausführungsformen liegt ein Abstand zwischen einer oberen Oberfläche und einer unteren Oberfläche der zweiten pyramidenförmigen Texturstrukturbereiche im Bereich von 1 µm bis 3 µm.
  • In einer oder mehreren Ausführungsformen liegt eine Ausdehnung des Randbereichs in der ersten Richtung im Bereich von 3 µm bis 5 µm.
  • In einer oder mehreren Ausführungsformen liegt ein Abstand zwischen einer oberen Oberfläche und einer unteren Oberfläche der konkaven und konvexen Linienmuster-Texturstruktur im Bereich von 1 µm bis 4 µm.
  • In einer oder mehreren Ausführungsformen liegt eine Ausdehnung des Lückenbereichs in der ersten Richtung im Bereich von 50 µm bis 200 µm.
  • In einer oder mehreren Ausführungsformen liegt eine Ausdehnung des Lückenbereichs in einer Normalenrichtung der hinteren Oberfläche des Substrats im Bereich von 1 µm bis 6 µm.
  • In einer oder mehreren Ausführungsformen liegt ein Verhältnis einer Fläche der Lückenbereiche zu einer Fläche der hinteren Oberfläche des Substrats im Bereich von 10 % bis 35 %.
  • Die vorliegende Offenbarung schafft ferner ein Verfahren zur Herstellung einer Solarzelle, das die folgenden Schritte umfasst: Bereitstellen eines Substrats mit einer vorderen Oberfläche und einer der vorderen Oberfläche gegenüberliegenden hinteren Oberfläche, wobei die hintere Oberfläche erste Bereiche, zweite Bereiche und Lückenbereiche aufweist, wobei die ersten Bereiche und zweiten Bereiche in einer ersten Richtung versetzt und voneinander beabstandet sind, wobei jeder Lückenbereich zwischen einem ersten Bereich und einem zweiten Bereich, der an den ersten Bereich angrenzt, durch Aussparung zum Inneren des Substrats hin ausgebildet ist; Ausbilden einer ersten leitfähigen Schicht über der hinteren Oberfläche des Substrats; Durchführen einer Laserablation auf der hinteren Oberfläche des Substrats, um die erste leitfähige Schicht, die in dem zweiten Bereich und dem Lückenbereich angeordnet ist, zu entfernen; Ausbilden einer zweiten leitfähigen Schicht über dem Lückenbereich und dem zweiten Bereich; Ausbilden einer ersten Schutzschicht über einer Oberfläche der zweiten leitfähigen Schicht, die mit dem zweiten Bereich korrespondiert; Entfernen der zweiten leitfähigen Schicht, die nicht von der ersten Schutzschicht bedeckt ist; Entfernen der ersten Schutzschicht; Durchführen einer Texturierung, um erste pyramidenförmige Texturstrukturbereiche auf der mit den Lückenbereichen korrespondierenden hinteren Oberfläche auszubilden und zweite pyramidenförmige Texturstrukturbereiche auf der zweiten leitfähigen Schicht auszubilden, wobei Randbereiche zwischen angrenzenden ersten pyramidenförmigen Texturstrukturbereichen und angrenzenden zweiten pyramidenförmigen Texturstrukturbereichen ausgebildet werden, und die hintere Oberfläche mit einer konkaven und konvexen Linienmuster-Texturstruktur am Randbereich versehen wird; und Ausbilden einer ersten Elektrode auf der ersten leitfähigen Schicht, und Ausbilden einer zweiten Elektrode auf der zweiten leitfähigen Schicht.
  • Die vorliegende Offenbarung schafft ferner ein Photovoltaikmodul, umfassend: einen Solarzellenstrang, der durch Verbinden mehrerer Solarzellen gebildet wird; eine Verkapselungsschicht, die dazu konfiguriert ist, eine Oberfläche des Solarzellenstrangs zu bedecken; und eine Deckplatte, die dazu konfiguriert ist, eine von dem Solarzellenstrang abgewandte Oberfläche der Verkapselungsschicht zu bedecken. Wenigstens eine der mehreren Solarzellen umfasst: ein Substrat mit einer vorderen Oberfläche und einer der vorderen Oberfläche gegenüberliegenden hinteren Oberfläche, wobei die hintere Oberfläche erste Bereiche, zweite Bereiche und Lückenbereiche aufweist, wobei die ersten Bereiche und die zweiten Bereiche in einer ersten Richtung versetzt und voneinander beabstandet sind, und jeder Lückenbereich zwischen einem ersten Bereich und einem zweiten Bereich, der an den ersten Bereich angrenzt, vorgesehen ist; eine erste leitfähige Schicht, die über dem ersten Bereich ausgebildet ist; eine zweite leitfähige Schicht, die über dem zweiten Bereich ausgebildet ist, wobei die zweite leitfähige Schicht einen der ersten leitfähigen Schicht entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp aufweist; eine erste Elektrode, die einen elektrischen Kontakt mit der ersten leitfähigen Schicht herstellt; eine zweite Elektrode, die einen elektrischen Kontakt mit der zweiten leitfähigen Schicht herstellt; und einen Randbereich zwischen dem Lückenbereich und der ersten leitfähigen Schicht und/oder der zweiten leitfähigen Schicht, die daran angrenzt, wobei eine konkave und konvexe Linienmuster-Texturstruktur auf der mit dem Randbereich korrespondierenden hinteren Oberfläche ausgebildet ist.
  • Figurenliste
    • 1-1 ist ein schematisches Strukturdiagramm einer Solarzelle gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung;
    • 1-2 ist ein weiteres schematisches Strukturdiagramm der Solarzelle gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung;
    • 1-3 ist ein weiteres schematisches Strukturdiagramm der Solarzelle gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung;
    • 2 ist ein Rasterelektronenmikroskop-(REM)-Schaubild eines Lückenbereichs und einer zweiten leitfähigen Schicht einer Solarzelle gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung;
    • 3 ist eine teilweise vergrößerte Ansicht der 2;
    • 4 ist ein erstes schematisches Strukturdiagramm einer Solarzelle während der Herstellung gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung;
    • 5 ist ein zweites schematisches Strukturdiagramm einer Solarzelle während der Herstellung gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung;
    • 6 ist ein drittes schematisches Strukturdiagramm einer Solarzelle während der Herstellung gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung;
    • 7 ist ein viertes schematisches Strukturdiagramm einer Solarzelle während der Herstellung gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung;
    • 8 ist ein fünftes schematisches Strukturdiagramm einer Solarzelle während der Herstellung gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung;
    • 9 ist ein sechstes schematisches Strukturdiagramm einer Solarzelle während der Herstellung gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung;
    • 10 ist ein siebtes schematisches Strukturdiagramm einer Solarzelle während der Herstellung gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung;
    • 11 ist ein achtes schematisches Strukturdiagramm einer Solarzelle während der Herstellung gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung;
    • 12 ist ein neuntes schematisches Strukturdiagramm einer Solarzelle während der Herstellung gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung;
    • 13 ist ein zehntes schematisches Strukturdiagramm einer Solarzelle während der Herstellung gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung;
    • 14 ist ein elftes schematisches Strukturdiagramm einer Solarzelle während der Herstellung gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung;
    • 15 ist ein zwölftes schematisches Strukturdiagramm einer Solarzelle während der Herstellung gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung;
    • 16 ist ein dreizehntes schematisches Strukturdiagramm einer Solarzelle während der Herstellung gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung; und
    • 17 ist ein schematisches Strukturdiagramm eines Photovoltaikmoduls gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung.
  • BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Die im Folgenden mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschriebenen Ausführungsformen dienen der Veranschaulichung, sollen lediglich die vorliegende Offenbarung erläutern und nicht als Einschränkung der vorliegenden Offenbarung verstanden werden.
  • Eine Solarzelle mit ineinandergreifendem Rückseitenkontakt wird auch als IBC-Solarzelle bezeichnet. Es ist ein dringendes technisches Problem, den Wirkungsgrad der ICB-Solarzelle zu verbessern und gleichzeitig einen bor-dotierten Bereich und einen phosphor-dotierten Bereich der ICB-Solarzelle effektiv zu trennen.
  • Um das obige technische Problem zu lösen, stellt eine Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung eine Solarzelle bereit. Die Solarzelle ist eine IBC-Solarzelle. Wie in 1-1, 1-2 oder 1-3 gezeigt, weist die Solarzelle wenigstens ein Substrat 1, eine erste leitfähige Schicht 6, eine zweite leitfähige Schicht 7, eine erste Elektrode 8 und eine zweite Elektrode 9 auf.
  • Das Substrat 1 weist eine vordere (vorderseitige) Oberfläche 2 und eine hintere (rückseitige) Oberfläche 3 auf, die der vorderen Oberfläche 2 gegenüberliegt. Die vordere Oberfläche 2 ist eine dem Sonnenlicht zugewandte lichtempfangende Oberfläche, und die hintere Oberfläche 3 ist eine der vorderen Oberfläche 2 gegenüberliegende Oberfläche.
  • Das Substrat 1 kann beispielsweise ein kristalliner Halbleiter (beispielsweise kristallines Silizium) sein, der ein Dotiermittel eines ersten Leitfähigkeitstyps aufweist. Der kristalline Halbleiter kann monokristallines Silizium sein und der Dotierstoff des ersten Leitfähigkeitstyps kann ein N-Typ-Dotierstoff sein, der Elemente der Gruppe V wie beispielsweise Phosphor (P), Arsen (As), Wismut (Bi) und Stibium (Sb) aufweist, oder ein P-Typ-Dotierstoff, der Elemente der Gruppe III wie beispielsweise Bor (B), Aluminium (Al), Gallium (Ga) und Indium (In) aufweist.
  • Die hintere Oberfläche 3 weist erste Bereiche 101 und zweite Bereiche 102 auf, die in einer ersten Richtung D1 versetzt und voneinander beabstandet sind. Zwischen benachbarten ersten und zweiten Bereichen 101, 102 sind Lückenbereiche 4 vorgesehen, die zum Inneren des Substrats 1 hin ausgespart sind. Die erste leitfähige Schicht 6 ist über dem ersten Bereich 101 ausgebildet. Die zweite leitfähige Schicht 7 ist über dem zweiten Bereich 102 ausgebildet. Die zweite leitfähige Schicht 7 weist einen der ersten leitfähigen Schicht 6 entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp auf. Der Lückenbereich 4 ist dazu konfiguriert, die erste leitfähige Schicht 6 von der zweiten leitfähigen Schicht 7 physisch zu trennen, so dass die erste leitfähige Schicht 6 von der zweiten leitfähigen Schicht 7 isoliert ist oder die erste Elektrode 8 von der zweiten Elektrode 9 isoliert ist, um einen Kurzschluss der positiven und negativen Elektroden der Solarzelle oder einen Leckstrom in der Solarzelle zu verhindern, wodurch die Zuverlässigkeit der Solarzelle verbessert wird.
  • Die erste Elektrode 8 stellt einen elektrischen Kontakt mit der ersten leitfähigen Schicht 6 her, und die zweite Elektrode 9 stellt einen elektrischen Kontakt mit der zweiten leitfähigen Schicht 7 her. In einigen Ausführungsformen sind die erste Elektrode 8 und die zweite Elektrode 9 aus wenigstens einem leitfähigen Metallmaterial wie beispielsweise Silber, Aluminium, Kupfer oder Nickel hergestellt.
  • Wie in 2 und 3 gezeigt, sind auf der mit den Lückenbereichen 4 korrespondierenden hinteren Oberfläche 3 sind mehrere erste pyramidenförmige Texturstrukturbereiche 10 ausgebildet. Die ersten pyramidenförmigen Texturstrukturbereiche 10 können durch einen Texturierungsprozess (oder Ätzprozess) gebildet werden. Der Texturierungsprozess kann chemisches Ätzen, Laserablation, mechanisches Ätzen, Plasmaätzen oder ähnliches sein. Die ersten pyramidenförmigen Texturstrukturbereiche 10 können gute Lichteinfang- und Antireflexionswirkungen erzielen, so dass auch das auf die hintere Oberfläche 3 einfallende Licht genutzt werden kann, was die effektive Kontaktfläche des Lichts vergrößert, eine weitere Nutzung der Lichtenergie verwirklicht und somit den Wirkungsgrad der Stromerzeugung verbessert.
  • In einigen Ausführungsformen sind mehrere erste pyramidenförmige Texturstrukturbereiche 10, beispielsweise gestufte flache Texturstrukturen, auf der hinteren Oberfläche 3 ausgebildet, die mit den ersten Bereichen 101 bzw. den zweiten Bereichen 102 korrespondiert.
  • Zweite pyramidenförmige Texturstrukturbereiche 11 sind auf der ersten leitfähigen Schicht 6 ausgebildet. Die zweiten pyramidenförmigen Texturstrukturbereiche 11 können durch einen Texturierungsprozess (oder Ätzprozess) ausgebildet werden. Der Texturierungsprozess kann chemisches Ätzen, Laser-Ätzen, mechanisches Ätzen, Plasma-Ätzen oder ähnliches sein. Die zweiten pyramidenförmigen Texturstrukturbereiche 11 weisen gute Lichteinfang- und Antireflexionswirkungen auf, so dass auch auf die hintere Oberfläche 3 auftreffendes Licht genutzt werden kann, was die effektive Kontaktfläche des Lichts vergrößert, eine weitere Nutzung der Lichtenergie verwirklicht und somit den Wirkungsgrad der Solarzelle bei der Stromerzeugung verbessert.
  • In einer oder mehreren Ausführungsformen sind neben den ersten pyramidenförmigen Texturstrukturbereichen 10 und den zweiten pyramidenförmigen Texturstrukturbereichen 11 mehrere viereckige, kegelstumpfförmige Pyramidentexturstrukturbereiche (nicht gezeigt) auf der hinteren Oberfläche 2 ausgebildet, die mit der ersten leitfähigen Schicht 6 und/oder der zweiten leitfähigen Schicht 7 korrespondiert. Die viereckigen, kegelstumpfförmigen, Pyramidentexturstrukturbereiche können ebenfalls gute Lichteinfang- und Antireflexionswirkungen erzielen.
  • Wie weiter in 2 und 3 gezeigt ist, sind Randbereiche 5 zwischen angrenzenden ersten pyramidalen Texturstrukturbereichen 10 und angrenzenden zweiten pyramidalen Texturstrukturbereichen 11 ausgebildet, und die hintere Oberfläche 3 ist am Randbereich 5 mit einer konkaven und konvexen Linienmuster-Texturstruktur 12 versehen. Verschiedene Lichteinfangstrukturen sind zwischen der konkaven und konvexen Linienmuster-Texturstruktur 12 und einer Oberfläche des ersten pyramidenförmigen Texturstrukturbereichs 10 und/oder des zweiten pyramidenförmigen Texturstrukturbereichs 11 ausgebildet, die Rekombinationen an der Grenzfläche reduzieren können, die Reflexion des einfallenden Lichts auf der hinteren Oberfläche 3 des Substrats 1 erhöhen können und die von der Solarzelle absorbierte Lichtmenge steigern können. Folglich kann das Licht von der Solarzelle wiederverwendet werden, wodurch der photoelektrische Umwandlungswirkungsgrad der ICB-Solarzelle verbessert wird.
  • Wie in 3 gezeigt, sind die konkaven und konvexen Linienmuster-Texturstrukturen 12 streifen- oder linienartig gemusterte Texturstrukturen, die in Intervallen angeordnet sind, wobei mehrere streifen- oder linienartig gemusterte Texturstrukturen parallel zueinander liegen. Zwei gegenüberliegende Enden der streifen- oder linienartig gemusterten Texturstrukturen stehen in Kontakt mit den ersten pyramidenförmigen Texturstrukturbereichen 10 bzw. den zweiten pyramidenförmigen Texturstrukturbereichen 11. Die Reflektivität des einfallenden Lichts auf der Rückseite der Solarzelle kann um 2 % bis 6 % erhöht werden, so dass mehr einfallendes Licht in das Substrat 1 reflektiert und wieder absorbiert wird, nachdem es die Rückseite der Solarzelle erreicht hat, wodurch der photoelektrische Umwandlungswirkungsgrad um 0,07 % bis 0,15 % weiter verbessert wird.
  • Wie in 1-1 oder 1-2 gezeigt, ist die Solarzelle eine N-Typ-Solarzelle. Das Substrat 1 ist ein kristallines Siliziumsubstrat 1 vom N-Typ, die erste leitfähige Schicht 6 weist eine P-Typ-dotierte Schicht auf (d.h. einen Emitter), und die zweite leitfähige Schicht 7 weist eine N-Typ-dotierte Schicht auf (d.h. eine Basis).
  • In einigen Ausführungsformen, wie in 1-1 gezeigt, wird die erste leitfähige Schicht 6 innerhalb oder über der hinteren Oberfläche 4 des Substrats 1 ausgebildet. Beispielsweise wird die erste leitfähige Schicht 6 durch Dotierung eines vorgegebenen Bereichs der hinteren Oberfläche 4 des Substrats 1 mit einem P-Typ-Dotierstoff ausgebildet, beispielsweise durch Abscheidung, Diffusion oder Drucken. In diesem Fall weist der P-Typ-Dotierstoff eine beliebige Verunreinigung eines Leitfähigkeitstyps auf, der dem des Substrats 1 entgegengesetzt ist. Das heißt, es kann ein Element der Gruppe III wie beispielsweise Bor (B), Aluminium (Al), Gallium (Ga) oder Indium (In) verwendet werden. Die erste leitfähige Schicht 6 weist dieselbe Kristallstruktur auf wie das Substrat 1, beispielsweise monokristallines Silizium. Eine dielektrische Schicht 15 ist zwischen der zweiten leitfähigen Schicht 7 und dem Substrat 1 vorgesehen. In einigen Ausführungsformen weist die dielektrische Schicht 15 eines oder mehrere von Siliziumoxid, Aluminiumoxid, Hafniumoxid, Siliziumnitrid und Siliziumoxinitrid auf. Die zweite leitfähige Schicht 7 wird durch Dotierung von amorphem Silizium, mikrokristallinem Silizium oder polykristallinem Silizium mit einem N-Typ-Dotierstoff gebildet. Der N-Typ-Dotierstoff kann jeder Dotierstoff sein, der den gleichen Leitfähigkeitstyp wie das Substrat 1 aufweist. Das heißt, es kann ein Element der Gruppe V wie beispielsweise Phosphor (P), Arsen (As), Wismut (Bi) oder Stibium (Sb) verwendet werden. In einer Ausführungsform ist die zweite leitfähige Schicht 7 eine phosphor-dotierte Polysiliziumschicht. Die zweite leitfähige Schicht 7 weist eine andere Kristallstruktur auf als das Substrat 1.
  • In einigen Ausführungsformen, wie in 1-2 gezeigt, ist die zweite leitfähige Schicht 7 die gleiche wie die zweite leitfähige Schicht 7 in 1-1, die hier nicht ausführlich beschrieben wird. Der Unterschied besteht darin, dass die dielektrische Schicht 13 auch zwischen der ersten leitfähigen Schicht 6 und dem Substrat 1 angeordnet ist. In einigen Ausführungsformen weist die dielektrische Schicht 15 eines oder mehrere von Siliziumoxid, Aluminiumoxid, Hafniumoxid, Siliziumnitrid und Siliziumoxinitrid auf, und die erste leitfähige Schicht 6 wird im Allgemeinen durch Dotierung von amorphem Silizium, mikrokristallinem Silizium oder polykristallinem Silizium mit einem P-Typ-Dotierstoff gebildet. Das heißt, es kann ein P-Typ-Dotierstoff aus einem Element der Gruppe III wie beispielsweise Bor (B), Aluminium (Al), Gallium (Ga) oder Indium (In) verwendet werden. Beispielsweise ist die erste leitfähige Schicht 6 eine bor-dotierte Polysiliziumschicht. Die erste leitfähige Schicht 6 weist eine andere Kristallstruktur auf als das Substrat 1.
  • In einigen Ausführungsformen, wie in den 1-3 gezeigt, ist die Solarzelle eine P-Typ-Solarzelle. Das heißt, das Substrat 1 ist ein kristallines Siliziumsubstrat vom P-Typ, die erste leitfähige Schicht 6 weist eine P-Typ-dotierte Schicht auf (d.h. eine Basis), und die zweite leitfähige Schicht 7 weist eine N-Typ-dotierte Schicht auf (d.h. einen Emitter).
  • Die P-Typ-dotierte Schicht kann durch einen Prozess wie Laserätzen, Trockenätzen, Nassätzen oder mechanisches Ätzen eine Öffnung oben auf dem Substrat 1 bilden, um das kristalline Siliziumsubstrat vom P-Typ freizulegen, und anschließend kann die erste Elektrode 8 direkt auf der hinteren Oberfläche 4 des kristallinen Siliziumsubstrats vom P-Typ ausgebildet werden, so dass die erste Elektrode 8 mit der hinteren Oberfläche 4 in Kontakt kommt, um die Diffusion der Metallatome in der ersten Elektrode 8 in die hintere Oberfläche 3 zu erleichtern und eine Basisschicht zu bilden. Die P-Typ-dotierte Schicht weist eine Legierungsschicht (beispielsweise eine Al-Si-Legierungsschicht) auf, die durch eine Metallelektrode und das Substrat 1 gebildet wird.
  • Eine dielektrische Schicht 15 ist zwischen der zweiten leitfähigen Schicht 7 und dem Substrat 1 angeordnet. In einigen Ausführungsformen weist die dielektrische Schicht 15 eines oder mehrere von Siliziumoxid, Aluminiumoxid, Hafniumoxid, Siliziumnitrid und Siliziumoxinitrid auf. Die zweite leitfähige Schicht 7 wird durch Dotierung von amorphem Silizium, mikrokristallinem Silizium oder polykristallinem Silizium mit einem N-Typ-Dotierstoff ausgebildet. Der N-Typ-Dotierstoff kann jeder Dotierstoff sein, der den gleichen Leitfähigkeitstyp wie das Substrat 1 aufweist. Das heißt, es kann ein Element der Gruppe V wie beispielsweise Phosphor (P), Arsen (As), Wismut (Bi) oder Stibium (Sb) verwendet werden.
  • In einigen Ausführungsformen wird die Struktur der ICB-Solarzelle gemäß der vorliegenden Offenbarung anhand eines Beispiels beschrieben, bei dem das Substrat 1 ein kristallines Siliziumsubstrat vom N-Typ ist.
  • Wie in den 1-1, 15 und 16 gezeigt, weist die Solarzelle ferner eine hintere (rückseitige) Passivierungsschicht 13 auf. Die hintere Passivierungsschicht 13 kann eine Passivierung auf der hinteren Oberfläche der Solarzelle und hängenden Verbindungen an der ersten leitfähigen Schicht 6, der zweiten leitfähigen Schicht 7 und dem Lückenbereich 4 ausführen, wodurch die Rekombinationsgeschwindigkeit der Ladungsträger der hinteren Oberfläche 3 verringert und somit der photoelektrische Umwandlungswirkungsgrad verbessert wird. Die hintere Passivierungsschicht 13 ist auf einer Oberfläche der ersten leitfähigen Schicht 6, einer Oberfläche der zweiten leitfähigen Schicht 7 und einer Oberfläche des Lückenbereichs 4 angeordnet. Die erste Elektrode 8 dringt durch die hintere Passivierungsschicht 13 hindurch, um einen elektrischen Kontakt mit der ersten leitfähigen Schicht 6 herzustellen. Die zweite Elektrode 9 dringt durch die hintere Passivierungsschicht 13 hindurch, um einen elektrischen Kontakt mit der zweiten leitfähigen Schicht 7 herzustellen. In einigen Ausführungsformen kann die hintere Passivierungsschicht 13 mit einer Öffnung versehen sein, durch die die erste Elektrode 8 und die zweite Elektrode 9 hindurchgeführt werden können, um mit der ersten leitfähigen Schicht 6 bzw. der zweiten leitfähigen Schicht 7 in elektrischen Kontakt zu treten, so dass die Kontaktfläche zwischen der Metallelektrode, der ersten leitfähigen Schicht 6 und der zweiten leitfähigen Schicht 7 reduziert wird, was einen Kontaktwiderstand weiter verringert und somit eine Leerlaufspannung erhöht.
  • Beispielsweise weist die hintere Passivierungsschicht 13 eine Stapelstruktur aus wenigstens einer oder mehreren Schichten von einer Siliziumoxidschicht, einer Siliziumnitridschicht, einer Aluminiumoxidschicht oder einer Siliziumoxinitridschicht auf.
  • In einigen Ausführungsformen weist die hintere Passivierungsschicht 13 eine Dicke in einem Bereich von 10 nm bis 120 nm auf, die beispielsweise 10 nm, 20 nm, 30 nm, 40 nm, 50 nm, 60 nm, 70 nm, 80 nm, 90 nm, 100 nm, 120 nm oder dergleichen betragen kann und auch andere Werte in diesem Bereich annehmen kann, was hier nicht eingeschränkt wird.
  • In einigen Ausführungsformen wird eine vordere Passivierungsschicht 14 auf der vorderen Oberfläche 2 des Substrats 1 ausgebildet. Die vordere Passivierungsschicht 14 kann eine Passivierung auf der vorderen Oberfläche 2 des Substrats 1 ausführen, die Rekombinationen von Ladungsträgern an einer Grenzfläche reduziert und die Transporteffizienz der Ladungsträger verbessert, wodurch der photoelektrische Umwandlungswirkungsgrad der ICB-Solarzelle verbessert wird.
  • In einigen Ausführungsformen weist die vordere Passivierungsschicht 14 eine Stapelstruktur aus wenigstens einer oder mehreren Schichten von einer Siliziumoxidschicht, einer Siliziumnitridschicht, einer Aluminiumoxidschicht oder einer Siliziumoxinitridschicht auf.
  • In einigen Ausführungsformen ist ferner eine Antireflexionsschicht 22 über einer Oberfläche der vorderen Passivierungsschicht 14 ausgebildet. Die Antireflexionsschicht 22 kann die Reflexion des einfallenden Lichts reduzieren und die Brechung des Lichts verbessern, wodurch die Nutzung des Lichts und der photoelektrische Umwandlungswirkungsgrad verbessert werden. In einigen Ausführungsformen kann, ähnlich wie die Antireflexionsschicht 22, auch die vordere Passivierungsschicht 14 die Reflexion des einfallenden Lichts reduzieren.
  • In einigen Ausführungsformen ist eine ultradünne dielektrische Schicht 15 zwischen der ersten leitfähigen Schicht 6 und/oder der zweiten leitfähigen Schicht 7 und/oder der hinteren Oberfläche 3 des Substrats 1 ausgebildet. Die dielektrische Schicht 15 ist dazu konfiguriert, eine Passivierung an einer Grenzfläche der hinteren Oberfläche 3 des Substrats 1 auszuführen, die Rekombinationen von Ladungsträgern an der Grenzfläche reduziert und die Transporteffizienz der Ladungsträger gewährleistet. Wie in 9 bis 16 gezeigt, ist die dielektrische Schicht 15 zwischen der zweiten leitfähigen Schicht 7 und der hinteren Oberfläche 3 des Substrats 1 ausgebildet.
  • In einigen Ausführungsformen weist die dielektrische Schicht 15 eines oder mehrere von Siliziumoxid, Aluminiumoxid, Hafniumoxid, Siliziumnitrid oder Siliziumoxinitrid auf.
  • In einigen Ausführungsformen weist die dielektrische Schicht 15 eine Dicke in einem Bereich von 0,5 nm bis 3 nm auf. Wenn die Dicke der dielektrischen Schicht 15 übermäßig groß ist, wird ein Tunneleffekt von Majoritätsladungsträgern beeinträchtigt, und es ist schwierig, die Ladungsträger durch die dielektrische Schicht 15 zu transportieren, wodurch die Tunnel- und Passivierungseffekte der dielektrischen Schicht 15 beeinträchtigt werden und der photoelektrische Umwandlungswirkungsgrad der Solarzelle allmählich sinkt. Wenn die Dicke der dielektrischen Schicht 15 übermäßig klein ist, ist sie für den Kontakt mit dem Elektrodenschlamm nicht förderlich. In einigen Ausführungsformen weist die dielektrische Schicht 15 eine Dicke in einem Bereich von 0,5 nm bis 3 nm auf. Beispielsweise kann die Dicke der dielektrischen Schicht 15 0,5 nm, 0,9 nm, 1,0 nm, 1,2 nm, 1,4 nm, 1,6 nm, 1,8 nm, 2,0 nm, 2,2 nm, 2,4 nm, 2,6 nm, 2,8 nm, 3 nm oder dergleichen betragen, wobei auch andere Werte in dem Bereich möglich sind, was hier nicht eingeschränkt wird.
  • In einigen Ausführungsformen bedeckt die dielektrische Schicht 15 nicht die mit dem Lückenbereich 4 korrespondierende hintere Oberfläche 3 des Substrats 1. Wenn die erste leitfähige Schicht 6 eine P-Typ-dotierte Schicht ist und die zweite leitfähige Schicht 7 eine N-Typ-dotierte Schicht ist, ist die dielektrische Schicht 15 beispielsweise eine Tunneloxidschicht. Die Tunneloxidschicht ermöglicht es Majoritätsladungsträgern, in die erste leitfähige Schicht 6 und die zweite leitfähige Schicht 7 zu tunneln, und blockiert den Durchgang von Minoritätsladungsträgern, und die Majoritätsladungsträger werden dann innerhalb der ersten leitfähigen Schicht 6 und der zweiten leitfähigen Schicht 7 transversal transportiert und von der ersten Elektrode 8 oder der zweiten Elektrode 9 eingesammelt. Die Tunneloxidschicht bildet mit der ersten leitfähigen Schicht 6 und der zweiten leitfähigen Schicht 7 eine passivierte Tunneloxid-Kontaktstruktur, die eine hervorragende Grenzflächenpassivierung und ein selektives Einsammeln von Ladungsträgern ermöglicht, die Rekombinationen der Ladungsträger reduziert und somit den photoelektrischen Umwandlungswirkungsgrad der IBC-Solarzelle verbessert. Es ist zu beachten, dass die Tunneloxidschicht in der Praxis möglicherweise keine perfekte Tunnelbarriere aufweist, da sie beispielsweise Defekte wie Nadellöcher aufweisen kann, die dazu führen können, dass andere Ladungsträgertransportmechanismen (wie beispielsweise Drift, Diffusion) die Tunnelwirkung dominieren.
  • In einigen Ausführungsformen liegt ein Abstand zwischen einer oberen Oberfläche und einer unteren Oberfläche der ersten pyramidenförmigen Texturstrukturbereiche 10 im Bereich von 2 µm bis 4 µm. Beispielsweise kann der Abstand 2,0 µm, 2,5 µm 3,0 µm, 3,5 µm, 4,0 µm oder dergleichen betragen, wobei auch andere Werte in dem Bereich möglich sind, was hier nicht eingeschränkt wird. Wenn der Abstand zwischen der oberen Oberfläche und der unteren Oberfläche der ersten pyramidenförmigen Texturstrukturbereiche 10 auf den obigen Bereich begrenzt ist, weisen die ersten pyramidenförmigen Texturstrukturbereiche 10 gute Lichteinfang- und Antireflexionswirkungen auf, was eine weitere Verbesserung des photoelektrischen Umwandlungswirkungsgrades ermöglicht.
  • In einigen Ausführungsformen liegt ein Abstand zwischen einer oberen Oberfläche und einer unteren Oberfläche der zweiten pyramidenförmigen Texturstrukturbereiche 11 im Bereich von 1 µm bis 3 µm. Beispielsweise kann der Abstand 1 µm, 1,5 µm, 2,0 µm, 2,5 µm, 3,0 µm, oder dergleichen betragen, wobei auch andere Werte in dem Bereich möglich sind, was hier nicht eingeschränkt wird. Wenn der Abstand zwischen der oberen Oberfläche und der unteren Oberfläche der zweiten pyramidenförmigen Texturstrukturbereiche 11 auf den obigen Bereich begrenzt ist, können die zweiten pyramidenförmigen Texturstrukturbereiche 11 gute Lichteinfang- und Antireflexionswirkungen erzielen, wodurch eine weitere Verbesserung des photoelektrischen Umwandlungswirkungsgrads ermöglicht wird.
  • In einigen Ausführungsformen liegt ein Abstand des Randbereichs 5 in der ersten Richtung D1 im Bereich von 3 µm bis 5 µm. Beispielsweise kann der Abstand 3,0 µm, 3,5 µm, 4,0 µm, 4,5 µm, 5,0 µm oder dergleichen betragen, wobei auch andere Werte in dem Bereich möglich sind, was hier nicht eingeschränkt wird. Wenn der Randbereich 5 übermäßig breit ist, kann eine wirksame Fläche der hinteren Oberfläche 3 vergeudet werden, und es ist schwierig, wirksame Ladungsträger einzusammeln, wodurch die Leistungsfähigkeit der Solarzelle reduziert wird. Der Randbereich 5 kann keine gute Isolationswirkung zwischen positiven und negativen Elektroden erzielen, wenn er übermäßig schmal ist.
  • In einigen Ausführungsformen, wie in 2 und 3 gezeigt, liegt ein Abstand zwischen einer oberen Oberfläche und einer unteren Oberfläche der konkaven und konvexen Linienmuster-Texturstruktur 12 im Bereich von 1 µm bis 4 µm. Beispielsweise kann der Abstand 1 µm, 1,5 µm, 2,0 µm, 2,5 µm, 3,0 µm oder dergleichen betragen, wobei auch andere Werte in dem Bereich möglich sind, was hier nicht eingeschränkt wird. Wenn der Abstand zwischen der oberen Oberfläche und der unteren Oberfläche der konkaven und konvexen Linienmuster-Texturstruktur 12 auf den obigen Bereich begrenzt ist, kann die konkave und konvexe Linienmuster-Texturstruktur 12 die Reflexion des einfallenden Lichts erhöhen, wodurch eine weitere Verbesserung des photoelektrischen Umwandlungswirkungsgrads ermöglicht wird.
  • In einigen Ausführungsformen liegt ein Abstand des Lückenbereichs 4 in der ersten Richtung D1 im Bereich von 50 µm bis 200 µm. Beispielsweise kann der Abstand 50 µηι, 70 µηι, 90 µηι, 110 µηι, 130 µm, 150 µm, 170 µm, 190 µm, 200 µm oder dergleichen betragen, wobei auch andere Werte in dem Bereich möglich sind, was hier nicht eingeschränkt wird. Wenn der Lückenbereich 4 übermäßig breit ist, kann eine effektive Fläche der hinteren Oberfläche 3 vergeudet werden, und es ist schwierig, effektive Ladungsträger einzusammeln, wodurch die Leistungsfähigkeit der Solarzelle reduziert wird. Der Lückenbereich 4 kann keine gute positive und negative Isolierung zwischen positiven und negativen Elektroden erzielen, wenn er übermäßig schmal ist.
  • In einigen Ausführungsformen liegt ein Abstand des Lückenbereichs 4 in einer Normalenrichtung der hinteren Oberfläche 3 des Substrats im Bereich von 1 µm bis 6 µm. Beispielsweise kann der Abstand 1 µηι, 2 µηι, 3 µηι, 4 µm, 5 µm, 6 µm oder dergleichen betragen, wobei auch andere Werte in dem Bereich möglich sind, was hier nicht eingeschränkt wird.
  • In einigen Ausführungsformen liegt das Verhältnis einer Fläche des Lückenbereichs 4 zu einer Fläche der hinteren Oberfläche 3 des Substrats 1 im Bereich von 10 % bis 35 %. Beispielsweise kann das Verhältnis 10 %, 15 %, 20 %, 25 %, 30 %, 35 % oder dergleichen betragen, wobei auch andere Werte in diesem Bereich möglich sind, was hier nicht eingeschränkt wird. Wenn die Fläche des Lückenbereichs 4 übermäßig groß ist, kann die wirksame Fläche der hinteren Oberfläche 3 vergeudet werden, und es ist schwierig, effektive Ladungsträger einzusammeln, wodurch die Leistungsfähigkeit der Solarzelle reduziert wird. Der Lückenbereich 4 kann keine gute positive und negative Isolierung zwischen positiven und negativen Elektroden erzielen, wenn er eine übermäßig kleine Fläche aufweist.
  • Basierend auf den obigen Ausführungsformen schafft die vorliegende Offenbarung ferner ein Verfahren zur Herstellung einer N-Typ-Solarzelle, das die folgenden Schritte aufweist.
  • Bereitstellen eines Substrats 1, wobei das Substrat 1 eine vordere Oberfläche 2 und einer der vorderen Oberfläche 2 gegenüberliegende hintere Oberfläche 3 aufweist, wobei die hintere Oberfläche 3 erste Bereiche 101 und zweite Bereiche 102 aufweist, die in einer ersten Richtung D1 versetzt und voneinander beabstandet sind, sowie Lückenbereiche 4 zwischen den zueinander benachbarten ersten Bereichen 101 und zweiten Bereichen 102 ;
  • Ausbilden einer ersten leitfähigen Schicht 6 über der hinteren Oberfläche 3 des Substrats 1;
  • Durchführen einer Laserablation über der hinteren Oberfläche 3 des Substrats 1, um die erste leitfähige Schicht 6, die in dem zweiten Bereich 102 und dem Lückenbereich 4 angeordnet ist, zu entfernen;
  • Ausbilden einer zweiten leitfähigen Schicht 7 über der hinteren Oberfläche 3 des Substrats 1;
  • Ausbilden einer ersten Schutzschicht 18 über einer Oberfläche der zweiten leitfähigen Schicht 7, die mit dem zweiten Bereich 102 korrespondiert;
  • Entfernen der zweiten leitfähigen Schicht 7, die nicht von der ersten Schutzschicht 18 bedeckt ist;
  • Entfernen der ersten Schutzschicht 18;
  • Durchführen einer Texturierung zum Ausbilden mehrerer erster pyramidenförmiger Texturstrukturbereiche 10 auf der mit den Lückenbereichen 4 korrespondierenden hinteren Oberfläche 3, wobei mehrere zweite pyramidenförmige Texturstrukturbereiche 11 auf der zweiten leitfähigen Schicht 7 ausgebildet werden, und Randbereiche zwischen angrenzenden ersten pyramidenförmigen Texturstrukturbereichen 10 und angrenzenden zweiten pyramidenförmigen Texturstrukturbereichen 11 ausgebildet werden, wobei die hintere Oberfläche 3 mit einer konkaven und konvexen Linienmuster-Texturstruktur 12 am Randbereich 5 versehen wird; und
  • Ausbilden einer ersten Elektrode 8 auf der ersten leitfähigen Schicht 6, und Ausbilden einer zweiten Elektrode 9 auf der zweiten leitfähigen Schicht 7.
  • Da bei der Verwendung der mit dem obigen Verfahren hergestellten Solarzelle der Aufbau einer Teilstruktur der ICB-Solarzelle optimiert ist, trennt der Lückenbereich 4 wirksam die erste leitfähige Schicht 6 von der zweiten leitfähigen Schicht 7, was die Grenzflächenrekombinationen reduziert. Außerdem werden Randbereiche 5 zwischen angrenzenden ersten pyramidenförmigen Texturstrukturbereichen 10 und angrenzenden zweiten pyramidenförmigen Texturstrukturbereichen 11 ausgebildet, und die hintere Oberfläche 3 wird mit einer konkaven und konvexen Linienmuster-Texturstruktur 12 am Randbereich 5 versehen, um die Reflexion des einfallenden Lichts auf der hinteren Oberfläche 3 des Substrats 1 zu erhöhen, die von der Solarzelle absorbierte Lichtmenge zu erhöhen und somit den Umwandlungswirkungsgrad der Solarzelle zu verbessern.
  • In Schritt S10, wie in 4 gezeigt, ist in einige Ausführungsformen das Substrat 1 ein kristallines Siliziumsubstrat 1 vom N-Typ, die vordere Oberfläche 2 ist eine lichtempfangende Oberfläche, die der Richtung des Sonnenlichts zugewandt ist, die hintere Oberfläche 3 ist eine Oberfläche, die der vorderen Oberfläche 2 gegenüberliegt, wobei die erste leitfähige Schicht 6 über dem ersten Bereich 101 ausgebildet wird und die zweite leitfähige Schicht 7 über dem zweiten Bereich 102 ausgebildet wird, wobei die zweite leitfähige Schicht 7 von einem der ersten leitfähigen Schicht 6 entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp ist, und der Lückenbereich 4 ist dazu konfiguriert, die erste leitfähige Schicht 6 von der zweiten leitfähigen Schicht 7 zu trennen, um die Isolationseigenschaften der positiven und negativen Elektroden zu verbessern, einen Leckstrom der Solarzelle zu verhindern, und somit die Zuverlässigkeit der Solarzelle zu verbessern.
  • In Schritt S20 wird, wie in 5 und 6 gezeigt, das Substrat 1 texturiert, wobei eine erste leitfähige Schicht 6 auf der hinteren Oberfläche 3 des Substrats 1 ausgebildet wird. In einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung weist die erste leitfähige Schicht 6 eine P-Typ-dotierte Schicht (d.h. einen Emitter) auf. Bor wird mittels Diffusion über 2 h bis 5 h bei einer Temperatur von 800 °C bis 1200 °C in das Substrat 1 dotiert, womit die erste leitfähige Schicht 6 auf der hinteren Oberfläche 3 des N-Typ-Siliziumsubstrats 1 ausgebildet wird, wobei der Diffusionsflächenwiderstand in einem Bereich von 70 Ohm/sq bis 120 Ohm/sq liegt. BSG wird ebenfalls mittels Diffusion auf der dotierten Schicht ausgebildet. Eine BSG-Schicht 16 spielt eine isolierende Rolle, um die erste leitfähige Schicht 6 besser zu schützen. Die BSG-Schicht 16 weist eine Dicke in einem Bereich von 100 nm bis 200 nm auf. Es ist klar, dass bei einem Bor-Diffusionsprozess auch eine P-Typ-dotierte Schicht und ein Teil der BSG-Schicht 16 auf der vorderen Oberfläche 2 des Substrats 1 ausgebildet werden können, und dass dieser Teil des BSG entfernt werden muss. Beispielsweise wird die BSG-Schicht 16 auf der vorderen Oberfläche 2 unter Verwendung von Ketten-HF-Säure mit einer Konzentration in einem Bereich von 2 % bis 15 % entfernt.
  • In Schritt S30 wird, wie in 7 und 8 gezeigt, eine Laserablation auf der hinteren Oberfläche 3 des Substrats 1 ausgeführt, um die erste leitfähige Schicht 6 zu entfernen, die in dem zweiten Bereich 102 und dem Lückenbereich 4 angeordnet ist. Beispielsweise wird die Laserablation zunächst auf der hinteren Oberfläche 3 ausgeführt, wobei Muster nach der Laserablation ineinandergreifend ist und mit einer Summe aus dem zweiten Bereich 102 und dem Lückenbereich 4 korrespondiert, wobei die BSG-Schicht 16 in den korrespondierenden Bereichen entfernt wird, und wobei anschließend die Laserschäden durch Polieren beseitigt werden. In einigen Ausführungsformen liegt die Laserleistung im Bereich von 8 W bis 15 W, eine Ablationsbreite liegt im Bereich von 300 µm bis 600 µm, eine Poliertemperatur liegt im Bereich von 50 °C bis 65 °C, eine Polierzeit liegt im Bereich von 400 s bis 800 s, eine Polierlösung enthält NaOH mit einem Volumenanteil im Bereich von 1 % bis 5 % oder KOH mit einem Volumenanteil im Bereich von 1 % bis 3 % und einen Zusatz mit einem Volumenanteil im Bereich von 0,5 % bis 2,5 %, und eine Poliertiefe liegt im Bereich von 2 µm bis 5 µm.
  • In Schritt S40 wird, wie in 9 gezeigt, eine zweite leitfähige Schicht 7 auf der hinteren Oberfläche 3 des Substrats 1 ausgebildet. Die zweite leitfähige Schicht 7 weist eine N-Typ-dotierte Schicht (d.h. eine Basis) auf. In einigen Ausführungsformen wird zunächst eine dielektrische Schicht 15 (Tunneloxidschicht) durch thermische Oxidation gezüchtet. Die dielektrische Schicht 15 weist eine Dicke in einem Bereich von 0,1 nm bis 1 nm auf. Intrinsisches Polysilizium wird durch chemische Gasphasenabscheidung bei niedrigem Druck auf der dielektrischen Schicht 15 abgeschieden. Das Polysilizium weist eine Dicke in einem Bereich von 100 nm bis 200 nm auf. Phosphor wird mittels Diffusion über 1 h bis 3 h bei einer Temperatur von 700 °C bis 1000 °C in das intrinsische Polysilizium dotiert, wobei eine passivierte Kontaktstruktur auf der Rückseite des N-Typ-Siliziumsubstrats 1 ausgebildet wird. Die passivierte Kontaktstruktur ist eine gestapelte Schicht aus der dielektrischen Schicht 15 und der zweiten leitfähigen Schicht 7. Die zweite leitfähige Schicht 7 weist einen Flächenwiderstand in einem Bereich von 25 Ohm/sq bis 45 Ohm/sq auf. PSG wird ebenfalls mittels Diffusion auf dem N-Typ-Polysilizium ausgebildet. Eine PSG-Schicht 17 kann als Sperrschicht dienen und weist eine Dicke im Bereich von 20 nm bis 100 nm auf.
  • In Schritt S50 wird, wie in 10 gezeigt, eine erste Schutzschicht 18 auf der Oberfläche der zweiten leitfähigen Schicht 7 ausgebildet, die mit dem zweiten Bereich 102 korrespondiert. In einigen Ausführungsformen ist die erste Schutzschicht 18 eine INK-Schutzschicht. Die PSG-Schicht 17 der zweiten leitfähigen Schicht 7 wird mittels Siebdruck oder Tintenstrahlbeschichtung mit einer ineinandergreifenden INK-Schutzschicht überzogen. Ein Muster der INK-Schutzschicht ist ein Elektrodenmuster der ICB-Solarzelle.
  • In Schritt S60 wird die zweite leitfähige Schicht 7, die nicht von der ersten Schutzschicht 18 bedeckt ist, entfernt, und anschließend wird die erste Schutzschicht 18 entfernt. Anschließend wird eine Texturierung durchgeführt, um mehrere erste pyramidenförmige Texturstrukturbereiche 10 auf der mit dem Lückenbereich 4 korrespondierenden hinteren Oberfläche 3 auszubilden und mehrere zweite pyramidenförmige Texturstrukturbereiche 11 auf der ersten leitfähigen Schicht 6 auszubilden, wobei Randbereiche 5 zwischen angrenzenden ersten pyramidenförmigen Texturstrukturbereichen 10 und angrenzenden zweiten pyramidenförmigen Texturstrukturbereichen 11 ausgebildet werden, und wobei die hintere Oberfläche 3 mit einer konkaven und konvexen Linienmuster-Texturstruktur 12 am Randbereich 5 versehen wird.
  • In S601 wird, wie in 11 gezeigt, die nicht von der ersten Schutzschicht 18 bedeckte PSG-Schicht 17 mit HF-Säure mit einem Volumenanteil in einem Bereich von 1 % bis 20 % korrodiert (geätzt), wobei die Korrosionszeit im Bereich von 5 s bis 60 s liegt.
  • In S602 wird, wie in 12 gezeigt, nach dem Entfernen der nicht von der ersten Schutzschicht 18 bedeckten PSG-Schicht 17 die erste Schutzschicht 18 mit einer alkalischen Lösung abgewaschen, die eine Lösung mit einer NaOH-Konzentration im Bereich von 1 % bis 10 % ist, um für 180 S bis 300 s zu reagieren.
  • In S603 wird, wie in 13 gezeigt, eine Texturierung oder ein alkalisches Polieren in einer alkalischen Lösung durchgeführt, die eine Lösung mit einer NaOH-Konzentration im Bereich von 0,5 % bis 5 % ist, bei einer Temperatur von 60 °C bis 80 °C, um für 240 s bis 500 s zu reagieren. Die zweite leitfähige Schicht 7, die nicht durch die PSG-Schicht 17 geschützt ist, wird weggeätzt, um den Lückenbereich 4 zu bilden.
  • In S603 wird, wie in 14 gezeigt, eine RCA-Reinigung des texturierten Substrats 1 durchgeführt, gefolgt von einer Reinigung in einer HF-Lösung mit einer Konzentration im Bereich von 1 % bis 10 %, um die Oberfläche des Substrats 1 zu reinigen und die dielektrische Schicht 15, die BSG-Schicht 16 und die PSG-Schicht 17 auf der Oberfläche des Substrats 1 zu entfernen, so dass in verschiedenen Bereichen der hinteren Oberfläche 3 unterschiedliche Profile ausgebildet werden. Im Lückenbereich 4 werden erste pyramidenförmige Texturstrukturbereiche 10 ausgebildet, wobei ein Abstand (oder eine Höhe) zwischen der Oberseite und der Unterseite der ersten pyramidenförmigen Texturstrukturbereiche 10 im Bereich von 2 µm bis 4 µm liegt. Mehrere zweite pyramidenförmige Texturstrukturbereiche 11 werden auf der zweiten leitfähigen Schicht 7 ausgebildet, wobei ein Abstand (oder eine Höhe) zwischen der Oberseite und der Unterseite der zweiten pyramidenförmigen Texturstrukturbereiche 11 im Bereich von 1 µm bis 3 µm liegt. Randbereiche 5 werden zwischen angrenzenden ersten pyramidenförmigen Texturstrukturbereichen 10 und angrenzenden zweiten pyramidenförmigen Texturstrukturbereichen 11 ausgebildet. Der Randbereich 5 weist eine Breite in einem Bereich von 3 µm bis 5 µm auf. Die hintere Oberfläche 3 wird mit einer konkaven und konvexen Linienmuster-Texturstruktur 12 am Randbereich 5 versehen.
  • In Schritt S70 werden, wie in 15 und 16 gezeigt, eine vordere Passivierungsschicht 14 und eine hintere Passivierungsschicht 13 auf der vorderen Oberfläche 2 bzw. der hinteren Oberfläche 3 des Substrats 1 abgeschieden. Die vordere Passivierungsschicht 14 ist eine gestapelte Schicht aus Aluminiumoxid, Siliziumoxid und Siliziumnitrid, und die hintere Passivierungsschicht 13 umfasst Aluminiumoxid und Siliziumnitrid. Auf die hintere Oberfläche 3 des Substrats 1 werden Silber-Aluminium-Schlamm und Silber-Schlamm gedruckt. Der Silber-Aluminium-Schlamm wird gedruckt und auf die erste leitfähige Schicht 6 ausgerichtet, um die erste Elektrode 8 auszubilden, und der Silber-Schlamm wird auf die zweite leitfähige Schicht 7 ausgerichtet, um die zweite Elektrode 9 auszubilden, die gesintert werden, um die Metallisierung abzuschließen.
  • Basierend auf der obigen Ausführungsform, wie in 17 gezeigt, schafft die vorliegende Offenbarung ferner ein Photovoltaikmodul, umfassend: Solarzellenstränge 19, wobei jeder Solarzellenstrang 19 durch Verbinden der Solarzellen gebildet ist, und wobei benachbarte Solarzellenstränge 19 durch einen leitfähigen Streifen, wie beispielsweise einen Lotstreifen, verbunden sind; eine Verkapselungsschicht 20, wobei die Verkapselungsschicht 20 dazu konfiguriert ist, Oberflächen der Solarzellenstränge 19 abzudecken; und eine Abdeckplatte 21, wobei die Abdeckplatte 21 dazu konfiguriert ist, eine von den Solarzellensträngen 17 abgewandte Oberfläche der Verkapselungsschicht 20 abzudecken.
  • In einigen Ausführungsformen sind wenigstens zwei Solarzellenstränge 19 vorgesehen. Die Solarzellenstränge 19 sind elektrisch parallel und/oder in Reihe verbunden.
  • In einigen Ausführungsformen weist die Verkapselungsschicht 20 Verkapselungsschichten auf, die auf der Vorderseite und der Rückseite der Solarzellenstränge 19 angeordnet sind. Die Materialien der Verkapselungsschicht 20 umfassen Folien aus Ethylenvinylacetat (EVA), Polyolefinelastomer (POE) oder Polyethylentherephthalat (PET), sind aber nicht hierauf beschränkt.
  • In einigen Ausführungsformen weist die Abdeckplatte 21 Abdeckplatten 21 auf, die auf der Vorderseite und der Rückseite der Solarzellenstränge 19 angeordnet sind. Für die Abdeckplatte 21 werden Materialien mit guter Lichtdurchlässigkeit ausgewählt, die Glas, Kunststoff und dergleichen umfassen, aber nicht hierauf beschränkt sind.
  • Schließlich ist zu beachten, dass die obigen Ausführungsformen lediglich dazu dienen, die technischen Lösungen der vorliegenden Offenbarung zu beschreiben, anstatt die vorliegende Offenbarung einzuschränken. Obwohl die vorliegende Offenbarung mit Bezug auf die obigen Ausführungsformen ausführlich beschrieben wird, sollten gewöhnliche Fachleute verstehen, dass sie an den in den obigen Ausführungsformen beschriebenen technischen Lösungen noch Änderungen vornehmen oder einige oder alle technischen Merkmale in den technischen Lösungen gleichwertig ersetzen können; und diese Änderungen oder Ersetzungen führen nicht dazu, dass die entsprechenden technischen Lösungen aus dem Umfang der technischen Lösungen der Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung ausscheiden, die alle in den Anwendungsbereich der Ansprüche und der Beschreibung der vorliegenden Offenbarung fallen. Insbesondere können die in den verschiedenen Ausführungsformen erwähnten technischen Merkmale in beliebiger Weise kombiniert werden, vorausgesetzt, es besteht kein struktureller Konflikt. Die vorliegende Offenbarung ist nicht auf die hier offengelegten spezifischen Ausführungsformen beschränkt, sondern umfasst alle technischen Lösungen, die in den Schutzbereich der Ansprüche fallen.

Claims (19)

  1. Solarzelle, umfassend: ein Substrat mit einer vorderen Oberfläche und einer der vorderen Oberfläche gegenüberliegenden hinteren Oberfläche, wobei die hintere Oberfläche erste Bereiche, zweite Bereiche und Lückenbereiche aufweist, wobei die ersten Bereiche und die zweiten Bereiche in einer ersten Richtung versetzt und voneinander beabstandet sind, und jeder Lückenbereich zwischen einem ersten Bereich und einem zweiten Bereich, der an den ersten Bereich angrenzt, durch Aussparung zum Inneren des Substrats hin vorgesehen ist; eine erste leitfähige Schicht, die über dem ersten Bereich ausgebildet ist; eine zweite leitfähige Schicht, die über dem zweiten Bereich ausgebildet ist, wobei die zweite leitfähige Schicht einen der ersten leitfähigen Schicht entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp aufweist; eine erste Elektrode, die einen elektrischen Kontakt mit der ersten leitfähigen Schicht herstellt; eine zweite Elektrode, die einen elektrischen Kontakt mit der zweiten leitfähigen Schicht herstellt; und einen Randbereich zwischen dem Lückenbereich und der ersten leitfähigen Schicht und/oder der zweiten leitfähigen Schicht, die daran angrenzt, wobei eine konkave und konvexe Linienmuster-Texturstruktur auf der mit dem Randbereich korrespondierenden hinteren Oberfläche ausgebildet ist.
  2. Solarzelle nach Anspruch 1, wobei erste pyramidenförmige Texturstrukturbereiche auf der mit den Lückenbereichen korrespondierenden hinteren Oberfläche ausgebildet sind.
  3. Solarzelle nach Anspruch 1, wobei zweite pyramidenförmige Texturstrukturbereiche auf der hinteren Oberfläche ausgebildet sind, die mit der ersten leitfähigen Schicht und/oder der zweiten leitfähigen Schicht korrespondiert.
  4. Solarzelle nach Anspruch 1, wobei viereckige, kegelstumpfförmige Pyramidentexturstrukturbereiche auf der hinteren Oberfläche ausgebildet sind, die mit der ersten leitfähigen Schicht und/oder der zweiten leitfähigen Schicht korrespondiert.
  5. Solarzelle nach Anspruch 1, die ferner eine hintere Passivierungsschicht umfasst, die über einer Oberfläche der ersten leitfähigen Schicht, einer Oberfläche der zweiten leitfähigen Schicht und einer Oberfläche des Lückenbereichs ausgebildet ist, wobei die erste Elektrode die hintere Passivierungsschicht durchdringt, um einen elektrischen Kontakt mit der ersten leitfähigen Schicht herzustellen, und die zweite Elektrode die hintere Passivierungsschicht durchdringt, um einen elektrischen Kontakt mit der zweiten leitfähigen Schicht herzustellen.
  6. Solarzelle nach Anspruch 1, wobei eine vordere Passivierungsschicht über der vorderen Oberfläche des Substrats ausgebildet ist.
  7. Solarzelle nach Anspruch 1, wobei das Substrat ein N-Typ-Substrat ist, die erste leitfähige Schicht eine P-Typ-dotierte Schicht umfasst, und die zweite leitfähige Schicht eine N-Typ-dotierte Schicht umfasst.
  8. Solarzelle nach Anspruch 1, wobei eine dielektrische Schicht zwischen der ersten leitfähigen Schicht und/oder der zweiten leitfähigen Schicht und der hinteren Oberfläche des Substrats ausgebildet ist.
  9. Solarzelle nach Anspruch 8, wobei die dielektrische Schicht Siliziumoxid, Aluminiumoxid, Hafniumoxid, Siliziumnitrid oder Siliziumoxinitrid umfasst.
  10. Solarzelle nach Anspruch 8, wobei die dielektrische Schicht eine Dicke in einem Bereich von 0,5 nm bis 3 nm aufweist.
  11. Solarzelle nach Anspruch 8, wobei die dielektrische Schicht nicht die mit den Lückenbereichen korrespondierende hintere Oberfläche des Substrats bedeckt.
  12. Solarzelle nach Anspruch 2, wobei ein Abstand zwischen der oberen Oberfläche und den unteren Oberfläche der ersten pyramidenförmigen Texturstrukturbereiche im Bereich von 2 µm bis 4 µm liegt.
  13. Solarzelle nach Anspruch 3, wobei ein Abstand zwischen der oberen Oberfläche und den unteren Oberfläche der zweiten pyramidenförmigen Texturstrukturbereiche im Bereich von 1 µm bis 3 µm liegt.
  14. Solarzelle nach Anspruch 1, wobei eine Ausdehnung des Randbereichs in der ersten Richtung im Bereich von 3 µm bis 15 µm liegt.
  15. Solarzelle nach Anspruch 1, wobei ein Abstand zwischen der oberen Oberfläche und der unteren Oberfläche der konkaven und konvexen Linienmuster-Texturstrukturbereiche im Bereich von 1 µm bis 4 µm liegt.
  16. Solarzelle nach Anspruch 1, wobei eine Ausdehnung des Lückenbereichs in der ersten Richtung im Bereich von 50 µm bis 200 µm liegt.
  17. Solarzelle nach Anspruch 1, wobei eine Ausdehnung des Lückenbereichs in einer Normalenrichtung der hinteren Oberfläche des Substrats im Bereich von 1 µm bis 6 µm liegt.
  18. Solarzelle nach Anspruch 1, wobei ein Verhältnis einer Fläche der Lückenbereiche zu einer Fläche der hinteren Oberfläche des Substrats im Bereich von 10 % bis 35 % liegt.
  19. Photovoltaikmodul, umfassend: einen Solarzellenstrang, der durch Verbinden mehrerer Solarzellen gebildet ist, wobei wenigstens eine der mehreren Solarzellen die Solarzelle nach einem der Ansprüche 1 bis 18 ist; eine Verkapselungsschicht, die dazu konfiguriert ist, eine Oberfläche des Solarzellenstrangs zu bedecken; und eine Deckplatte, die dazu konfiguriert ist, eine von dem Solarzellenstrang abgewandte Oberfläche der Verkapselungsschicht zu bedecken.
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