DE212022000085U1

DE212022000085U1 - Solarzelle und Photovoltaikmodul

Info

Publication number: DE212022000085U1
Application number: DE212022000085.4U
Authority: DE
Original assignee: Zhejiang Jinko Solar Co Ltd; Jinko Solar Co Ltd
Current assignee: Zhejiang Jinko Solar Co Ltd; Jinko Solar Co Ltd
Priority date: 2022-04-29
Filing date: 2022-10-12
Publication date: 2023-06-14
Anticipated expiration: 2032-10-13
Also published as: AU2022331905A1; US20230352603A1

Abstract

Solarzelle, umfassend:
ein kristallines Siliziumsubstrat;
eine erste Passivierungskontaktstufe, die auf einer Oberfläche des kristallinen Siliziumsubstrats vorgesehen ist;
eine zweite Passivierungskontaktstufe, die auf einer von dem kristallinen Siliziumsubstrat abgewandten Oberfläche der ersten Passivierungskontaktstufe vorgesehen ist und korrespondierend mit einer Elektrode angeordnet ist;
eine erste Passivierungs-Antireflexionsstufe, die auf der von dem kristallinen Siliziumsubstrat abgewandten Oberfläche der ersten Passivierungskontaktstufe vorgesehen ist und nicht in Kontakt mit der zweiten Passivierungskontaktstufe steht;
eine zweite Passivierungs-Antireflexionsstufe, die auf einer von der ersten Passivierungskontaktstufe abgewandten Oberfläche der zweiten Passivierungskontaktstufe vorgesehen ist; wobei
die Elektrode eine Seite in Kontakt mit der ersten Passivierungskontaktstufe und eine weitere Seite, die durch die zweite Passivierungskontaktstufe und die zweite Passivierungs-Antireflexionsstufe hindurchdringt, aufweist.

Description

Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der chinesischen Patentanmeldung Nr. 202210474482.9 , eingereicht am 29. April 2022, mit dem Titel „SOLARZELLE UND PHOTOVOLTAIKMODUL“, deren Inhalt hier durch Bezugnahme vollständig aufgenommen ist.
TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf das technische Gebiet der Solarzellen und insbesondere auf eine Solarzelle und ein Photovoltaikmodul.
HINTERGRUND
Eine Solarzelle mit Tunneloxid-Passivierungskontakten (engl. abgekürzt: TOPCon) ist ein Solarzellentyp, der auf den Prinzipien eines selektiven Trägers basiert. Eine kombinierte Struktur aus einem ultradünnen Tunnel-Siliziumoxid mit einem dotierten Polysiliziumfilm wird im Allgemeinen auf einer hinteren (rückseitigen) Oberfläche verwendet, um die Passivierungskontaktwirkung zu erzielen.
Im einschlägigen Stand der Technik wird der dotierte Polysiliziumfilm dicker gemacht, um die Anpassungs- und Passivierungswirkungen der metallisierten Paste zu gewährleisten. Der übermäßig dicke dotierte Polysiliziumfilm kann jedoch zu einer parasitären Absorption im Infrarotband auf der hinteren Oberfläche führen, was zu Problemen wie einer schlechten Langwellenantwort und einer geringen Doppelseiten-Leistungsfähigkeit der Solarzelle führt.
KURZFASSUNG
In Anbetracht der obigen Ausführungen schafft die vorliegende Offenbarung eine Solarzelle, die die Dicke des dotierten Polysiliziumfilms reduzieren kann, wodurch die parasitäre Absorption im Infrarotband reduziert wird und die Langwellenantwort und die Doppelseiten-Leistungsfähigkeit der Solarzelle verbessert wird.
In einem ersten Aspekt schafft die vorliegende Offenbarung eine Solarzelle, umfassend ein kristallines Siliziumsubstrat; eine erste Passivierungskontaktstufe, die auf einer Oberfläche des kristallinen Siliziumsubstrats vorgesehen ist; eine zweite Passivierungskontaktstufe, die auf einer von dem kristallinen Siliziumsubstrat abgewandten Oberfläche der ersten Passivierungskontaktstufe vorgesehen und korrespondierend mit einer Elektrode angeordnet ist; eine erste Passivierungs-Antireflexionsstufe, die auf der von dem kristallinen Siliziumsubstrat abgewandten Oberfläche der ersten Passivierungskontaktstufe vorgesehen ist und nicht in Kontakt mit der zweiten Passivierungskontaktstufe steht; eine zweite Passivierungs-Antireflexionsstufe, die auf einer von der ersten Passivierungskontaktstufe abgewandten Oberfläche der zweiten Passivierungskontaktstufe vorgesehen ist; wobei die Elektrode eine Seite in Kontakt mit der ersten Passivierungskontaktstufe und eine weitere Seite, die durch die zweite Passivierungskontaktstufe und die zweite Passivierungs-Antireflexionsstufe hindurchdringt, aufweist.
In einer oder mehreren Ausführungsformen umfasst die erste Passivierungskontaktstufe eine erste Tunneloxidschicht und eine erste dotierte Polysiliziumschicht, wobei die erste Tunneloxidschicht auf der Oberfläche des kristallinen Siliziumsubstrats vorgesehen ist und die erste dotierte Polysiliziumschicht auf einer von dem kristallinen Siliziumsubstrat abgewandten Seite der ersten Tunneloxidschicht vorgesehen ist. Die zweite Passivierungskontaktstufe umfasst eine zweite Tunneloxidschicht und eine zweite dotierte Polysiliziumschicht, wobei die zweite Tunneloxidschicht auf einer von der ersten Tunneloxidschicht abgewandten Seite der ersten dotierten Polysiliziumschicht vorgesehen ist und korrespondierend mit der Elektrode angeordnet ist; wobei die zweite dotierte Polysiliziumschicht ist auf einer von der zweiten dotierten Polysiliziumschicht abgewandten Seite der zweiten Tunneloxidschicht vorgesehen. Eine Seite der Elektrode ist in Kontakt mit der ersten dotierten Polysiliziumschicht.
In einer oder mehreren Ausführungsformen umfasst die erste Tunneloxidschicht wenigstens eines umfasst von phosphorhaltigem Siliziumoxid, Aluminiumoxid, Siliziumoxinitrid oder Siliziumoxicarbid, wobei eine Phosphorkonzentration der ersten Tunneloxidschicht nicht größer als 9 × 10²⁰ cm^-3 ist.
In einer oder mehreren Ausführungsformen liegt eine Dicke der ersten Tunneloxidschicht im Bereich von 0,5 nm bis 10 nm.
In einer oder mehreren Ausführungsformen liegt eine Phosphorkonzentration nach Aktivierung der ersten dotierten Polysiliziumschicht im Bereich von 9 × 10¹⁹ cm^-3 bis 1 × 10²¹ cm^-3.
In einer oder mehreren Ausführungsformen liegt eine Dicke der ersten dotierten Polysiliziumschicht im Bereich von 3 nm bis 150 nm.
In einer oder mehreren Ausführungsformen umfasst die zweite Tunneloxidschicht wenigstens eines von phosphorhaltigem Siliziumoxid, Aluminiumoxid, Siliziumoxinitrid oder Siliziumoxicarbid, wobei eine Phosphorkonzentration der zweiten Tunneloxidschicht nicht größer als 1 × 10²¹ cm^-3 ist.
In einer oder mehreren Ausführungsformen liegt eine Dicke der zweiten Tunneloxidschicht im Bereich von 0,1 nm bis 5 nm, wobei die Dicke der zweiten Tunneloxidschicht nicht größer als die der ersten Tunneloxidschicht ist.
In einer oder mehreren Ausführungsformen liegt eine gemusterte Breite der zweiten Tunneloxidschicht im Bereich von 0,5 % bis 20 % der gemusterten Breite der ersten dotierten Polysiliziumschicht, wobei die gemusterte Breite der zweiten Tunneloxidschicht nicht größer als 1000 µm ist.
In einer oder mehreren Ausführungsformen liegt eine Phosphorkonzentration nach Aktivierung der zweiten dotierten Polysiliziumschicht im Bereich von 1 × 10²⁰ cm^-3 bis 1 × 10²¹ cm^-3.
In einer oder mehreren Ausführungsformen liegt eine Dicke der zweiten dotierten Polysiliziumschicht im Bereich von 5 nm bis 300 nm, wobei die Dicke der zweiten dotierten Polysiliziumschicht größer ist als die der ersten dotierten Polysiliziumschicht.
In einer oder mehreren Ausführungsformen ist eine gemusterte Breite der zweiten dotierten Polysiliziumschicht nicht größer als eine gemusterte Breite der zweiten Tunneloxidschicht.
In einer oder mehreren Ausführungsformen umfasst die erste Passivierungs-Antireflexionsstufe wenigstens eine Passivierungs-Antireflexionsschicht, wobei eine Dicke der ersten Passivierungs-Antireflexionsstufe im Bereich von 30 nm bis 300 nm liegt und nicht geringer ist als eine Dicke der zweiten Passivierungskontaktstufe.
In einer oder mehreren Ausführungsformen liegt eine Dicke der zweiten Passivierungs-Antireflexionsstufe im Bereich von 30 nm bis 500 nm.
In einer oder mehreren Ausführungsformen ist eine gemusterte Breite der zweiten Passivierungs-Antireflexionsstufe nicht größer als 1000 µm und nicht kleiner als eine gemusterte Breite der zweiten Passivierungskontaktstufe.
In einer oder mehreren Ausführungsformen ist ein Abstand von der Seite der Elektrode, die mit der ersten Passivierungskontaktstufe in Kontakt steht, zu einer von der zweiten Passivierungs-Antireflexionsstufe abgewandten Oberfläche der zweiten Passivierungs-Antireflexionsstufe nicht kleiner als 40 nm.
In einem zweiten Aspekt schafft die vorliegende Offenbarung ein Photovoltaikmodul, das die im ersten Aspekt beschriebene Solarzelle umfasst, wobei wenigstens ein Teil der Solarzellen durch Spleißen oder Laminieren elektrisch verbunden sind und durch ein Verpackungsmaterial verpackt sind.
In einem dritten Aspekt schafft die vorliegende Offenbarung ein Verfahren zum Herstellen einer Solarzelle, umfassend: Ätzen und Reinigen einer Oberfläche eines kristallinen Siliziumsubstrats; Ausbilden einer ersten Tunneloxidschicht über der Oberfläche des kristallinen Siliziumsubstrats; Ausbilden einer ersten undotierten Polysiliziumschicht über einer von dem kristallinen Siliziumsubstrat abgewandten Oberfläche der ersten Tunneloxidschicht; Ausbilden einer zweiten anfänglichen Tunneloxidschicht auf einer von der ersten Tunneloxidschicht abgewandten Oberfläche der ersten undotierten Polysiliziumschicht; Ausbilden einer zweiten anfänglichen undotierten Polysiliziumschicht über einer von der ersten undotierten Polysiliziumschicht abgewandten Oberfläche der zweiten anfänglichen Tunneloxidschicht; Diffundieren der ersten undotierten Polysiliziumschicht und der zweiten anfänglichen undotierten Polysiliziumschicht, um eine erste phosphor-dotierte Polysiliziumschicht bzw. eine zweite anfängliche phosphor-dotierte Polysiliziumschicht auszubilden, und Ausbilden einer Phosphorsilikatglasschicht (PSG-Schicht) auf einer Oberfläche der zweiten anfänglichen phosphor-dotierten Polysiliziumschicht; Aufbringen einer organischen Beschichtung auf eine Oberfläche der PSG-Schicht, und Trocknen der organischen Beschichtung bei einer hohen Temperatur, um eine gemusterte Maske auszubilden; Ätzen einer von der zweiten anfänglichen Tunneloxidschicht abgewandten und nicht von der gemusterten Maske bedeckten Oberfläche der zweiten anfänglichen phosphor-dotierten Polysiliziumschicht, um die erste Tunneloxidschicht, die erste phosphor-dotierte Polysiliziumschicht und die PSG-Schicht, die zweite anfängliche Tunneloxidschicht und die zweite anfängliche phosphor-dotierte Polysiliziumschicht, die von der gemusterten Maske bedeckt sind, zu behalten, wobei die erste Passivierungskontaktstufe die erste Tunneloxidschicht und die erste phosphor-dotierte Polysiliziumschicht umfasst; Ätzen einer Oberfläche der gemusterten Maske, um die erste Tunneloxidschicht, die erste dotierte Polysiliziumschicht, die zweite Tunneloxidschicht und die zweite phosphor-dotierte Polysiliziumschicht zu behalten; Ausbilden einer ersten Passivierungs-Antireflexionsstufe und einer zweiten Passivierungs-Antireflexionsstufe über Oberflächen der ersten phosphor-dotierten Polysiliziumschicht und der zweiten phosphor-dotierten Polysiliziumschicht, die von dem kristallinen Siliziumsubstrat abgewandt sind; und Ausbilden einer Elektrode in einem Bereich, der mit der zweiten Passivierungskontaktstufe und der zweiten Passivierungs-Antireflexionsstufe korrespondiert.
In einem vierten Aspekt schafft die vorliegende Offenbarung ein Verfahren zum Herstellen einer Solarzelle, umfassend ein Ätzen und Reinigen einer Oberfläche eines kristallinen Siliziumsubstrats; Ausbilden einer ersten Tunneloxidschicht auf der Oberfläche des kristallinen Siliziumsubstrats; Abscheiden von in-situ dotiertem Polysilizium über einer von dem kristallinen Siliziumsubstrat abgewandten Oberfläche der ersten Tunneloxidschicht, um eine erste anfängliche phosphor-dotierte Polysiliziumschicht auszubilden; Ausbilden einer zweiten anfänglichen Tunneloxidschicht über einer von der ersten Tunneloxidschicht abgewandten Oberfläche der ersten anfänglichen phosphor-dotierten Polysiliziumschicht; Abscheiden von in-situ dotiertem Polysilizium über einer von der ersten anfänglichen phosphor-dotierten Polysiliziumschicht abgewandten Oberfläche der zweiten anfänglichen Tunneloxidschicht, um eine zweite anfängliche phosphor-dotierte Polysiliziumschicht auszubilden; Ausbilden einer Siliziumoxidmaske über einer Oberfläche der zweiten anfänglichen phosphor-dotierten Polysiliziumschicht; Aufbringen einer organischen Beschichtung über einer Oberfläche der Siliziumoxidmaske, und Trocknen der organischen Beschichtung bei einer hohen Temperatur, um eine gemusterte Maske auszubilden; Ätzen einer von der zweiten anfänglichen Tunneloxidschicht abgewandten und nicht von der gemusterten Maske bedeckten Oberfläche der zweiten anfänglichen phosphor-dotierten Polysiliziumschicht, um die erste Tunneloxidschicht, die erste anfängliche phosphor-dotierte Polysiliziumschicht und die Siliziumoxidmaske, die zweite anfängliche Tunneloxidschicht und die zweite anfängliche phosphor-dotierte Polysiliziumschicht, die von der gemusterten Maske bedeckt sind, zu behalten; Ätzen einer Oberfläche der gemusterten Maske, um die erste Tunneloxidschicht, die erste anfängliche phosphor-dotierte Polysiliziumschicht, die zweite anfängliche Tunneloxidschicht und die zweite anfängliche phosphor-dotierte Polysiliziumschicht zu behalten; Tempern der Solarzelle bei einer hohen Temperatur; Ausbilden einer ersten Passivierungs-Antireflexionsstufe und einer zweiten Passivierungs-Antireflexionsstufe über Oberflächen der ersten phosphor-dotierten Polysiliziumschicht und der zweiten phosphor-dotierten Polysiliziumschicht, die von dem kristallinen Siliziumsubstrat abgewandt sind; und Ausbilden einer Elektrode in einem Bereich, der mit der zweiten Passivierungskontaktstufe und der zweiten Passivierungs-Antireflexionsstufe korrespondiert.
Verglichen mit dem einschlägigen Stand der Technik erzielt die Solarzelle gemäß der vorliegenden Offenbarung wenigstens die folgenden vorteilhaften Wirkungen.
In Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Offenbarung sind mehrere Passivierungskontaktstufen angeordnet. Die erste Passivierungskontaktstufe ist auf der Oberfläche des kristallinen Siliziumsubstrats angeordnet, was eine Oberflächenpassivierung der Solarzelle verwirklicht. Die erste Passivierungskontaktstufe ist dünner, was eine parasitäre Absorption von Licht im langwelligen Band reduzieren und die Langwellenantwort und die Doppelseiten-Leistungsfähigkeit der Solarzelle effektiv verbessern kann. Die zweite Passivierungskontaktstufe ist auf der von dem kristallinen Siliziumsubstrat abgewandten Seite der ersten Passivierungskontaktstufe angeordnet und ist in einem Bereich angeordnet, der mit der Elektrode korrespondiert. Die zweite Passivierungskontaktstufe ist dicker, was die Ausbildung eines guten ohmschen Kontakts mit einer Metallpaste während der Metallisierung gewährleisten kann.
Es ist klar, dass ein Produkt, das die vorliegende Offenbarung implementiert, nicht unbedingt alle oben beschriebenen technischen Wirkungen gleichzeitig erzielen muss.
Andere Merkmale der vorliegenden Offenbarung und deren Vorteile werden anhand der folgenden ausführlichen Beschreibung von beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen deutlich.
Figurenliste
Die beigefügten Zeichnungen, die in die Beschreibung aufgenommen sind und einen Teil davon bilden, zeigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung und dienen zusammen mit der Beschreibung zur Erläuterung der Grundsätze der vorliegenden Offenbarung.

1 ist eine schematische vergrößerte Ansicht einer lokalen Schnittstruktur einer Solarzelle gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung;
2 ist ein erstes schematisches Schaubild einer Schnittstruktur der Solarzelle gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung;
3 ist ein zweites schematisches Schaubild einer Schnittstruktur der Solarzelle gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung;
4 ist ein Schaubild des internen Quantenwirkungsgrads (IQE, engl.: internal quantum efficiency) einer Solarzelle gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung;
5 ist ein erstes Flussdiagramm eines Verfahrens zum Herstellen einer Solarzelle gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung; und
6 ist ein zweites Flussdiagramm eines Verfahrens zum Herstellen einer Solarzelle gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung.

BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
Verschiedene beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung werden nun mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen ausführlich beschrieben. Es ist zu beachten, dass, sofern nicht anders angegeben, die relative Anordnung der Komponenten und Schritte, die numerischen Ausdrücke und die in den Ausführungsformen dargelegten Werte den Umfang der vorliegenden Offenbarung nicht einschränken sollen.
Die folgende Beschreibung von einer oder mehreren Ausführungsformen dient lediglich der Veranschaulichung und stellt in keiner Weise eine Einschränkung der vorliegenden Offenbarung und ihrer Anwendung oder Verwendung dar.
Technologien, Verfahren und Vorrichtungen, die dem gewöhnlichen Fachmann bekannt sind, müssen nicht ausführlich erörtert werden, doch sollten solche Technologien, Verfahren und Vorrichtungen gegebenenfalls als Teil der Beschreibung betrachtet werden.
In allen hier gezeigten und erörterten Beispielen sollte jeder spezifische Wert lediglich als Veranschaulichung und nicht als Einschränkung verstanden werden. Daher können andere Ausführungsformen andere Werte aufweisen.
Es ist zu beachten, dass ähnliche Bezugszeichen und -buchstaben ähnliche Begriffe in den beiliegenden Zeichnungen bezeichnen, so dass, sobald ein Begriff in einer Zeichnung definiert ist, eine weitere Erörterung in den beiliegenden Zeichnungen nicht erforderlich ist.
Im einschlägigem Stand der Technik muss die Dicke der dotierten Polysiliziumschicht über 90 nm eingestellt werden, um die Anpassungs- und Passivierungswirkung der metallisierten Paste zu gewährleisten. Die übermäßig dicke dotierte Polysiliziumschicht kann jedoch zu einer parasitären Absorption im Infrarotband auf der hinteren (rückseitigen) Oberfläche führen, was wiederum Probleme mit einer schlechten Langwellenantwort und einer geringen Doppelseiten-Leistungsfähigkeit der Solarzelle zur Folge hat.
Um die oben genannten Probleme des einschlägigen Standes der Technik zu lösen, schafft eine Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung eine Solarzelle, bei der die Dicke der dotierten Polysiliziumschicht reduziert werden kann, wodurch die parasitäre Absorption im Infrarotband verringert und die Langwellenantwort (auch als Langwellen-Ansprechverhalten bezeichnet) sowie die Doppelseiten-Leistungsfähigkeit der Solarzelle verbessert werden.
Wie in 1 gezeigt, schaffen eine oder mehrere Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung eine Solarzelle, die ein kristallines Siliziumsubstrat 1, eine erste Passivierungskontaktstufe 2, eine zweite Passivierungskontaktstufe 3, eine erste Passivierungs-Antireflexionsstufe 4, eine zweite Passivierungs-Antireflexionsstufe 5 und eine Elektrode 6 umfasst.
Die erste Passivierungskontaktstufe 2 ist auf einer Oberfläche des kristallinen Siliziumsubstrats 1 angeordnet.
Die zweite Passivierungskontaktstufe 3 ist auf einer von dem kristallinen Siliziumsubstrat 1 abgewandten Seite der ersten Passivierungskontaktstufe 2 angeordnet und ist in einem Bereich angeordnet, der mit der Elektrode 6 korrespondiert.
Die erste Passivierungs-Antireflexionsstufe 4 ist auf einer von dem kristallinen Siliziumsubstrat 1 abgewandten Seite der ersten Passivierungskontaktstufe 2 angeordnet und ist in einem Bereich angeordnet, der nicht in Kontakt mit der zweiten Passivierungskontaktstufe 3 steht.
Die zweite Passivierungs-Antireflexionsstufe 5 ist auf einer von der ersten Passivierungskontaktstufe 2 abgewandten Seite der zweiten Passivierungskontaktstufe 3 angeordnet.
Die Elektrode 6 weist eine Seite (d.h. einen ersten Abschnitt) auf, die in Kontakt mit der ersten Passivierungskontaktstufe 2 steht, wobei die andere Seite (d.h. ein zweiter Abschnitt) die zweite Passivierungskontaktstufe 3 und die zweite Passivierungs-Antireflexionsstufe 5 durchdringt. In einigen Ausführungsformen steht der erste Abschnitt der Elektrode 6 in Kontakt mit der ersten Passivierungskontaktstufe 2, dringt aber nicht durch die erste Passivierungskontaktstufe 2, um somit die durch direkten Kontakt der Elektrode mit dem Substrat verursachte Metallrekombination zu reduzieren.
Es ist zu beachten, dass der Begriff „Stufe“, der in der vorliegenden Offenbarung beschrieben wird, der Gestalt einer Stufenstruktur ähnlich ist. Beispielsweise kann eine Schicht an der Unterseite der Stufe eine Schicht sein, die eine gesamte Oberfläche des Substrats bedeckt, und eine Schicht an der Oberseite der Stufe kann eine Schicht sein, die die Oberfläche der Stufe bedeckt.
Es kann davon ausgegangen werden, dass die Oberfläche des kristallinen Siliziumsubstrats 1 eine obere und/oder eine untere Oberfläche sein kann. In einigen Ausführungsformen bezieht sich die obere Oberfläche auf eine Lichteinfallsebene, d.h. auf eine der Sonne zugewandte Oberfläche. Die untere Oberfläche ist eine der oberen Oberfläche gegenüberliegende Oberfläche. Bei einer doppelseitigen Solarzelle kann auch die untere Oberfläche als Lichtempfangsfläche verwendet werden.
Wie in 2 gezeigt, sind in einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung die erste Passivierungskontaktstufe 2, die zweite Passivierungskontaktstufe 3, die erste Passivierungs-Antireflexionsstufe 4, die zweite Passivierungs-Antireflexionsstufe 5 und die Elektrode 6 auf der unteren Oberfläche des kristallinen Siliziumsubstrats 1 angeordnet. In diesem Fall sind auf der oberen Oberfläche des kristallinen Siliziumsubstrats 1 nacheinander eine Diffusionsschicht 7, eine Grenzflächenmodifikationsschicht 8, eine vordere Passivierungsschicht 9, eine Übergangsschicht 10, eine vordere Passivierungs-Antireflexionsschicht 11 und eine vordere Elektrode 12 angeordnet. Die Diffusionsschicht 7 kann auf der oberen Oberfläche oder der unteren Oberfläche des kristallinen Siliziumsubstrats 1 angeordnet sein. Wenn das kristalline Siliziumsubstrat 1 ein kristallines Siliziumsubstrat vom N-Typ ist, besteht ein Element in der Diffusionsschicht 7 aus Bor oder anderen dotierten Elementen vom P-Typ. Die Grenzflächenmodifikationsschicht 8 kann eine Oxidschicht sein. Beispielsweise kann die Grenzflächenmodifikationsschicht 8 eine Siliziumoxidschicht sein. Die Grenzflächenmodifikationsschicht 8 weist eine größere Dicke im Bereich von 3 nm bis 10 nm auf. Die vordere Passivierungsschicht 9 kann wenigstens eines sein von Siliziumnitrid, Siliziumoxinitrid, Siliziumoxicarbonitrid, Titanoxid, Hafniumoxid und Aluminiumoxid. Die Übergangsschicht 10 kann wenigstens eines sein von Siliziumoxid und Siliziumoxinitrid. Die vorderen Passivierungs-Antireflexionsschicht 11 kann wenigstens eines sein von Siliziumnitrid, Siliziumoxinitrid und Siliziumoxicarbonitrid. Die Grenzflächenmodifikationsschicht 8, die vorderen Passivierungsschicht 9, die Übergangsschicht 10 und die vordere Passivierungs-Antireflexionsschicht 11 bilden eine vordere Passivierungs-Antireflexionsstruktur der Solarzelle. Die Struktur ist jedoch nicht auf die obige Beschreibung und die begleitenden Zeichnungen beschränkt, wobei die vordere Passivierungs-Antireflexionsstruktur auch eine ähnliche einschichtige Struktur oder eine mehrschichtige Struktur sein kann.
Wie in 3 gezeigt, sind in einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung die erste Passivierungskontaktstufe 2, die zweite Passivierungskontaktstufe 3, die erste Passivierungs-Antireflexionsstufe 4, die zweite Passivierungs-Antireflexionsstufe 5 und die Elektrode 6 auf der oberen Oberfläche und der unteren Oberfläche des kristallinen Siliziumsubstrats 1 angeordnet. In diesem Fall sind die Passivierungskontaktstufen jeweils eine vordere Passivierungskontaktstufe und eine hintere Passivierungskontaktstufe, die Passivierungs-Antireflexionsstufen sind jeweils eine vordere Passivierungs-Antireflexionsstufe und eine hintere Passivierungs-Antireflexionsstufe, und die Elektrode 6 umfasst eine vordere Elektrode und eine hintere Elektrode.
Wie in 1 gezeigt, umfasst die erste Passivierungskontaktstufe 2 in einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung eine erste Tunneloxidschicht 21 und eine erste dotierte Polysiliziumschicht 22. Die erste Tunneloxidschicht 21 ist auf der Oberfläche des kristallinen Siliziumsubstrats 1 angeordnet, und die erste dotierte Polysiliziumschicht 22 ist auf einer von dem kristallinen Siliziumsubstrat 1 abgewandten Seite der ersten Tunneloxidschicht 21 angeordnet.
Wie in 1 gezeigt, wird in den Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung eine gestufte Passivierungskontaktstruktur verwendet. Eine Dicke der ersten Tunneloxidschicht 21 liegt im Bereich von 0,5 nm bis 10 nm. Beispielsweise liegt die Dicke der ersten Tunneloxidschicht 21 im Bereich von 0,5 nm bis 3 nm. Eine Dicke der ersten dotierten Polysiliziumschicht 22 liegt im Bereich von 3 nm bis 150 nm. Beispielsweise liegt die Dicke der ersten dotierten Polysiliziumschicht 22 Im Bereich von 30 nm bis 80 nm. In der ersten Passivierungskontaktstufe 2 wird eine kombinierte Filmschicht aus der ersten Tunneloxidschicht 21 und der ersten dotierten Polysiliziumschicht 22 verwendet, die eine gute Passivierungswirkung auf der Oberfläche des kristallinen Siliziumsubstrats 1 ausbilden kann. Gleichzeitig kann eine effiziente Trennung von lichtgenerierten Ladungsträgern verwirklicht werden, indem PN-Übergänge oder Hoch-Tief-Übergänge ausgebildet werden.
Wie in 4 gezeigt, ist der interne Quantenwirkungsgrad (IQE, engl.: internal quantum efficiency) der Solarzelle, die im einschlägigen Stand der Technik mit keiner gestuften Passivierungskontaktstruktur auf der Oberfläche versehen ist, mittels der gepunkteten Linie gezeigt, und der IQE der Solarzelle, die gemäß der vorliegenden Offenbarung mit der gestuften Passivierungskontaktstruktur versehen ist, ist mittels der durchgezogenen Linie gezeigt. Wie zu erkennen ist, können Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung im Vergleich zum einschlägigen Stand der Technik die parasitäre Absorption im Infrarotband (von 1000 nm bis 1200 nm) reduzieren, und die Solarzelle kann einen höheren IQE in langwelligen Bändern erhalten. Eine Erhöhung des IQE in einem Wellenband von 1100 nm bis 1150 nm kann mehr als 10 % betragen.
Die erste Tunneloxidschicht 21 enthält wenigstens eines von phosphorhaltigem Siliziumoxid, Aluminiumoxid, Siliziumoxinitrid und Siliziumoxicarbid.
Ein dotiertes Element der ersten dotierten Polysiliziumschicht 22 passt zu dem kristallinen Siliziumsubstrat 1. Wenn beispielsweise das kristalline Siliziumsubstrat 1 ein kristallines Siliziumsubstrat vom N-Typ ist, besteht das dotierte Element der ersten dotierten Polysiliziumschicht 22 aus Phosphor oder anderen dotierten Elementen vom N-Typ. Wenn das kristalline Siliziumsubstrat 1 ein kristallines Siliziumsubstrat vom P-Typ ist, besteht das dotierte Element der ersten dotierten Polysiliziumschicht 22 aus Bor oder anderen dotierten Elementen vom P-Typ.
Es ist zu beachten, dass dann, wenn die erste Passivierungskontaktstufe 2, die zweite Passivierungskontaktstufe 3, die erste Passivierungs-Antireflexionsstufe 4, die zweite Passivierungs-Antireflexionsstufe 5 und die Elektrode 6 auf der oberen Oberfläche und der unteren Oberfläche des kristallinen Siliziumsubstrats 1 vorgesehen sind, die dotierten Elemente der ersten dotierten Polysiliziumschicht 22 und der zweiten dotierten Polysiliziumschicht 32, die sich auf der oberen Oberfläche des kristallinen Siliziumsubstrats 1 befinden, den dotierten Elementen der ersten dotierten Polysiliziumschicht 22 und der zweiten dotierten Polysiliziumschicht 32, die sich auf der unteren Oberfläche des kristallinen Siliziumsubstrats 1 befinden, entgegengesetzt sind. Wenn beispielsweise die dotierten Elemente der ersten dotierten Polysiliziumschicht 22 und der zweiten dotierten Polysiliziumschicht 32 auf der unteren Oberfläche des kristallinen Siliziumsubstrats 1 Phosphor oder andere dotierte Elemente vom N-Typ sind, sind die dotierten Elemente der ersten dotierten Polysiliziumschicht 22 und der zweiten dotierten Polysiliziumschicht 32 auf der oberen Oberfläche des kristallinen Siliziumsubstrats 1 Bor oder andere dotierte Elemente vom P-Typ.
Wenn das dotierte Element der ersten dotierten Polysiliziumschicht 22 Phosphor ist, ist die Phosphorkonzentration der ersten Tunneloxidschicht 21 nach der Phosphordiffusion nicht größer als 9 × 10²⁰ cm^-3, beispielsweise nicht größer als 5 × 10¹⁹ cm^-3. Die Phosphorkonzentration nach Aktivierung der ersten dotierten Polysiliziumschicht 22 liegt im Bereich von 9 × 10¹⁹ cm^-3 bis 1 × 10²¹ cm^-3. Beispielsweise liegt die Phosphorkonzentration nach der Aktivierung im Bereich von 1 × 10²⁰ cm^-3 bis 3 × 10²⁰ cm^-3.
Wie weiter in 1 gezeigt, umfasst die zweite Passivierungskontaktstufe 3 in einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung eine zweite Tunneloxidschicht 31 und eine zweite dotierte Polysiliziumschicht 32. Die zweite Tunneloxidschicht 31 ist auf der von der ersten Tunneloxidschicht 21 abgewandten Seite der ersten dotierten Polysiliziumschicht 22 angeordnet und ist in dem Bereich angeordnet, der mit der Elektrode 6 korrespondiert. Die zweite dotierte Polysiliziumschicht 32 ist auf der von der zweiten dotierten Polysiliziumschicht 32 abgewandten Seite der zweiten Tunneloxidschicht 31 angeordnet. Eine Seite der Elektrode 6 steht in Kontakt mit der ersten dotierten Polysiliziumschicht 22.
Es kann davon ausgegangen werden, dass eine Dicke der zweiten Tunneloxidschicht 31 im Bereich von 0,1 nm bis 5 nm liegt. Beispielsweise liegt die Dicke im Bereich von 0,5 nm bis 5 nm. Die Dicke der zweiten Tunneloxidschicht 31 ist nicht größer als die der ersten Tunneloxidschicht 21. Eine Dicke der zweiten dotierten Polysiliziumschicht 32 liegt im Bereich von 5 nm bis 300 nm, beispielsweise im Bereich von 30 nm bis 80 nm, und die Dicke der zweiten dotierten Polysiliziumschicht 32 ist größer als die der ersten dotierten Polysiliziumschicht 22. In der zweiten Passivierungskontaktstufe 3 wird eine kombinierte Struktur aus der zweiten Tunneloxidschicht 31 und der zweiten dotierten Polysiliziumschicht 32 verwendet. Die Dicken der zweiten Tunneloxidschicht 31 und der zweiten dotierten Polysiliziumschicht 32 sind jeweils größer als die Dicke der kombinierten Struktur aus der ersten Tunneloxidschicht 21 und der ersten dotierten Polysiliziumschicht 22. Daher ist die zweite Passivierungskontaktstufe 3 insgesamt dicker, was die Bildung eines guten ohmschen Kontakts mit der Metallpaste während der Metallisierung gewährleisten kann.
Wie in 2 gezeigt, korrespondiert die zweite Tunneloxidschicht 31 mit dem Bereich der Elektrode 6, wobei mehrere Elektroden 6 vorgesehen sein können, und mehrere zweite Passivierungskontaktstufen 3 vorgesehen sein können. Das heißt, es sind mehrere zweite Tunneloxidschichten 31 vorgesehen. Eine gemusterte Breite der zweiten Tunneloxidschicht 31 liegt im Bereich von 0,5 % bis 20 % der gemusterten Breite der ersten dotierten Polysiliziumschicht 22. Beispielsweise machen die gemusterten Breiten der beiden 1 % bis 7 % aus, und die gemusterte Breite der zweiten Tunneloxidschicht 31 ist nicht größer als 1000 µm, insbesondere nicht größer als 100 µm. Außerdem ist eine gemusterte Breite der zweiten dotierten Polysiliziumschicht 32 nicht größer als die der zweiten Tunneloxidschicht 31. Die gemusterte Breite bezieht sich auf eine Breite in einer Richtung X einer Schnittstruktur der Solarzelle.
Die zweite Tunneloxidschicht 31 enthält wenigstens eines von phosphorhaltigem Siliziumoxid, Aluminiumoxid, Siliziumoxinitrid und Siliziumoxicarbid.
Ein dotiertes Element der zweiten dotierten Polysiliziumschicht 32 ist dasselbe wie das der ersten dotierten Polysiliziumschicht 22, und beide passen zum kristallinen Siliziumsubstrat 1. Wenn das kristalline Siliziumsubstrat 1 ein kristallines Siliziumsubstrat vom N-Typ ist, ist das dotierte Element der zweiten dotierten Polysiliziumschicht 32 Phosphor. Wenn das kristalline Siliziumsubstrat 1 ein kristallines Siliziumsubstrat vom P-Typ ist, ist das dotierte Element der zweiten dotierten Polysiliziumschicht 32 Bor.
Wenn das dotierte Element der zweiten dotierten Polysiliziumschicht 32 Phosphor ist, ist die Phosphorkonzentration der zweiten Tunneloxidschicht 31 nach der Phosphordiffusion nicht größer als 1 × 10²¹ cm^-3, beispielsweise von 8 × 10¹⁹ cm^-3 bis 2 × 10²⁰ cm^-3. Die Phosphorkonzentration nach Aktivierung der zweiten dotierten Polysiliziumschicht 32 liegt im Bereich von 1 × 10²⁰ cm^-3 bis 1 × 10²¹ cm^-3, beispielsweise 2 × 10²⁰ cm^-3 bis 4 × 10²⁰ cm^-3.
Wie in 1 gezeigt, umfasst die erste Passivierungs-Antireflexionsstufe 4 in einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung wenigstens eine Passivierungs-Antireflexionsschicht. Die Passivierungs-Antireflexionsschicht umfasst wenigstens eines von Siliziumnitrid, Siliziumoxinitrid und Siliziumoxid. Eine Dicke der ersten Passivierungs-Antireflexionsstufe 4 liegt im Bereich von 30 nm bis 300 nm, beispielsweise von 70 nm bis 110 nm, und ist nicht kleiner als die Dicke der zweiten Passivierungskontaktstufe 3.
Wie weiter in 1 gezeigt, umfasst die zweite Passivierungs-Antireflexionsstufe 5 in einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung wenigstens eine Passivierungs-Antireflexionsschicht. Die Passivierungs-Antireflexionsschicht umfasst wenigstens eines von Siliziumnitrid, Siliziumoxinitrid und Siliziumoxid. Eine Dicke der zweiten Passivierungs-Antireflexionsstufe 5 liegt im Bereich von 30 nm bis 500 nm, beispielsweise von 50 nm bis 110 nm. Eine gemusterte Breite der zweiten Passivierungs-Antireflexionsstufe 5 ist nicht größer als 1000 µm, beispielsweise 100 µm, und nicht kleiner als die gemusterte Breite der zweiten Passivierungskontaktstufe 3.
In einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung ist ein Abstand von der Seite der Elektrode 6, die mit der ersten Passivierungskontaktstufe 2 in Kontakt steht, zu der von der zweiten Passivierungskontaktstufe 3 abgewandten Oberfläche der zweiten Passivierungs-Antireflexionsstufe 5 nicht kleiner als 40 nm, beispielsweise nicht kleiner als 100 nm.
Es kann davon ausgegangen werden, dass die Elektrode 6 aus Silber, Aluminium oder Kupfer oder einer Legierung gefertigt ist, die aus wenigstens zwei der Elemente Silber, Aluminium und Kupfer gebildet ist. Eine gemusterte Breite der Elektrode 6 ist nicht größer als 100 nm und nicht größer als die gemusterte Breite der zweiten Passivierungskontaktstufe 3.
Basierend auf den obigen Ausführungen können mit der Solarzelle gemäß der vorliegenden Offenbarung wenigstens die folgenden vorteilhaften Wirkungen erzielt werden.
In den Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Offenbarung sind mehrere Passivierungskontaktstufen angeordnet. Die erste Passivierungskontaktstufe 2 ist auf der Oberfläche des kristallinen Siliziumsubstrats 1 angeordnet, was eine Oberflächenpassivierung der Solarzelle verwirklicht. Die erste Passivierungskontaktstufe 2 ist dünner, was die parasitäre Absorption von Licht im langwelligem Band reduzieren und die Langwellenantwort und die Doppelseiten-Leistungsfähigkeit der Solarzelle wirksam verbessern kann. Die zweite Passivierungskontaktstufe 3 ist auf der von dem kristallinen Siliziumsubstrat 1 abgewandten Seite der ersten Passivierungskontaktstufe 2 angeordnet und ist in einem Bereich angeordnet, der mit der Elektrode 6 korrespondiert. Die zweite Passivierungskontaktstufe 3 ist dicker, was die Bildung eines guten ohmschen Kontakts mit der Metallpaste während der Metallisierung gewährleisten kann.
Basierend auf demselben erfinderischen Konzept schaffen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung ferner ein Photovoltaikmodul. Das Photovoltaikmodul umfasst wenigstens eine Solarzelle wie oben beschrieben, wobei wenigstens ein Teil der Solarzellen durch Spleißen oder Laminieren elektrisch verbunden ist und durch ein Verpackungsmaterial verpackt ist.
In einigen Ausführungsformen sind mehrere Solarzellen in der gleichen Ebene angeordnet und mit einer bestimmten Lücke (kleine Lücke) oder ohne Lücke elektrisch verbunden, um das Photovoltaikmodul auszubilden. In einigen Ausführungsformen sind die mehreren Solarzellen in einer wechselseitig laminierten Weise (d.h. in verschiedenen Ebenen) elektrisch miteinander verbunden, um das Photovoltaikmodul auszubilden. Die Solarzelle kann eine der in den 1 bis 3 gezeigten Solarzellen sein.
Der Fachmann wird verstehen, dass das Photovoltaikmodul und die vorangehende Solarzelle auf demselben erfinderischen Konzept basieren und dass die zuvor für die Solarzelle beschriebenen Merkmale und Vorteile auch für die Anwendung des Photovoltaikmoduls gelten. Daher weist das Photovoltaikmodul wenigstens die gleichen Eigenschaften und Vorteile auf wie die vorangehende Solarzelle. Einzelheiten werden hier nicht noch einmal ausführlich beschrieben.
Beispielsweise kann das Photovoltaikmodul nacheinander, von unten nach oben, eine hintere Platte, ein Verpackungsmaterial, einen Solarzellenstrang, ein Verpackungsmaterial und Glas aufweisen. Bei dem Verpackungsmaterial kann es sich um ein in der Technik bekanntes Verpackungsfolienmaterial wie Ethylenvinylacetat (EVA) oder Polyethylenoctenelastomer (POE) handeln. Der Solarzellenstrang kann durch Spleißen oder Laminieren der Solarzellen ausgebildet werden, und es können Lücken zwischen den Solarzellen vorhanden sein oder nicht, wenn der Solarzellenstrang durch Spleißen der Solarzellen ausgebildet wird.
Basierend auf demselben erfinderischen Konzept schaffen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung ferner ein Verfahren zum Herstellen einer Solarzelle. Wie in 5 gezeigt, umfasst das Verfahren die folgenden Schritte.
In S01 wird eine Oberfläche eines kristallinen Siliziumsubstrats 1 geätzt und gereinigt.
Es kann davon ausgegangen werden, dass die Oberfläche des kristallinen Siliziumsubstrats 1 durch nasschemisches Ätzen geätzt und gereinigt werden kann, um eine glatte Oberfläche des kristallinen Siliziumsubstrats 1 zu erhalten.
In S02 wird eine erste Tunneloxidschicht 21 über der Oberfläche des kristallinen Siliziumsubstrats 1 ausgebildet.
Es kann davon ausgegangen werden, dass die erste Tunneloxidschicht 21 von 0,5 nm bis 10 nm (beispielsweise 0,5 nm bis 3 nm) über der Oberfläche des kristallinen Siliziumsubstrats 1 durch thermische Oxidation bei einer Temperatur über 600 °C ausgebildet werden kann.
In S03 wird eine erste undotierte Polysiliziumschicht 22 über einer von dem kristallinen Siliziumsubstrat 1 abgewandten Oberfläche der ersten Tunneloxidschicht 21 ausgebildet.
Es kann davon ausgegangen werden, dass die erste undotierte Polysiliziumschicht 22, die eine Dicke im Bereich von 3 nm bis 150 nm (beispielsweise 30 nm bis 80 nm) aufweist, über der von dem kristallinen Siliziumsubstrat 1 abgewandten Oberfläche der ersten Tunneloxidschicht 21 entweder durch chemische Gasphasenabscheidung bei niedrigem Druck oder durch plasmaverstärkte chemische Gasphasenabscheidung ausgebildet werden kann.
In S04 wird eine zweite anfängliche Tunneloxidschicht über einer von der ersten Tunneloxidschicht 21 abgewandten Oberfläche der ersten undotierten Polysiliziumschicht ausgebildet.
Es kann davon ausgegangen werden, dass die zweite anfängliche Tunneloxidschicht, die eine Dicke im Bereich von 0,1 nm bis 5 nm (beispielsweise von 0,5 nm bis 5 nm) aufweist, auf der von der ersten Tunneloxidschicht 21 abgewandten Oberfläche der ersten undotierten Polysiliziumschicht 22 durch thermische Oxidation bei einer Temperatur von über 600 °C ausgebildet werden kann, wobei die Dicke der zweiten anfänglichen Tunneloxidschicht nicht größer als die der ersten Tunneloxidschicht ist.
In S05 wird eine zweite anfänglich undotierte Polysiliziumschicht über einer von der ersten undotierten Polysiliziumschicht abgewandten Oberfläche der zweiten anfänglichen Tunneloxidschicht ausgebildet.
Es kann davon ausgegangen werden, dass die zweite anfängliche undotierte Polysiliziumschicht, die eine Dicke von 5 nm bis 300 nm (beispielsweise von 30 nm bis 80 nm) aufweist, über der von der ersten undotierten Polysiliziumschicht abgewandten Oberfläche der zweiten anfänglichen Tunneloxidschicht entweder durch chemische Gasphasenabscheidung bei niedrigem Druck oder durch plasmaunterstützte chemische Gasphasenabscheidung ausgebildet werden kann, wobei die Dicke der zweiten anfänglichen undotierten Polysiliziumschicht größer ist als die der ersten undotierten Polysiliziumschicht.
In S06 werden die erste undotierte Polysiliziumschicht und die zweite anfängliche undotierte Polysiliziumschicht diffundiert, um eine erste phosphor-dotierte Polysiliziumschicht bzw. eine zweite anfängliche phosphor-dotierte Polysiliziumschicht auszubilden, wobei auf einer Oberfläche der zweiten anfänglichen phosphor-dotierten Polysiliziumschicht eine Phosphorsilikatglasschicht (PSG-Schicht) ausgebildet wird.
Es kann davon ausgegangen werden, dass die Diffusion eine Niederdruckdiffusion sein kann. Wenn das kristalline Siliziumsubstrat 1 ein kristallines Siliziumsubstrat vom P-Typ ist, ist das dotierte Element Phosphor. Die erste phosphor-dotierte Polysiliziumschicht, die nach der Phosphor-Diffusion erhalten wird, ist die erste dotierte Polysiliziumschicht 22. Die Phosphorkonzentration der ersten phosphor-dotierten Polysiliziumschicht und die Phosphorkonzentration der zweiten anfänglichen phosphor-dotierten Polysiliziumschicht liegen im Bereich von 1 × 10¹⁹ cm^-3 bis 1 × 10²¹ cm^-3.
In S07 wird eine organische Beschichtung auf eine Oberfläche des PSG gedruckt, und die organische Beschichtung wird bei hoher Temperatur gedruckt und getrocknet, um eine gemusterte Maske auszubilden. Die Breite der gemusterten Maske in einer Richtung X ist nicht größer als 1000 µm (beispielsweise nicht größer als 100 µm).
Es kann davon ausgegangen werden, dass die organische Beschichtung mittels Siebdruck hergestellt wird und eine Form der gemusterten Maske zu einer Form der zweiten Passivierungskontaktstufe 3 passt.
In S08 wird eine von der zweiten anfänglichen phosphor-dotierten Polysiliziumschicht abgewandte und nicht von der gemusterten Maske bedeckte Oberfläche der zweiten anfänglichen Polysiliziumschicht geätzt, wobei die erste Tunneloxidschicht 21, die erste phosphor-dotierte Polysiliziumschicht und die PSG-Schicht, die zweite anfängliche Tunneloxidschicht und die zweite anfängliche phosphor-dotierte Polysiliziumschicht, die von der gemusterten Maske bedeckt sind, behalten werden. Die erste Passivierungskontaktstufe 2 umfasst die erste Tunneloxidschicht 21 und die erste phosphor-dotierte Polysiliziumschicht.
Es kann davon ausgegangen werden, dass das kristalline Siliziumsubstrat 1 zum ersten Mal durch nasschemisches Ätzen selektiv geätzt werden kann. In dem obigen Schritt werden die PSG-Schicht, die zweite anfängliche Tunneloxidschicht und die zweite anfängliche phosphor-dotierte Polysiliziumschicht, die nicht von der gemusterten Maske bedeckt sind, geätzt. Nach dem Ätzen ist die zweite anfängliche phosphor-dotierte Polysiliziumschicht, die von der gemusterten Maske bedeckt ist, eine zweite Tunneloxidschicht 31, die zweite anfängliche phosphor-dotierte Polysiliziumschicht ist eine zweite phosphor-dotierte Polysiliziumschicht, und die zweite phosphor-dotierte Polysiliziumschicht ist eine zweite dotierte Polysiliziumschicht 32.
In S09 wird eine Oberfläche der gemusterten Maske geätzt, wobei die erste Tunneloxidschicht 21, die erste dotierte Polysiliziumschicht, die zweite Tunneloxidschicht 31 und die zweite phosphor-dotierte Polysiliziumschicht behalten werden.
Es kann davon ausgegangen werden, dass das kristalline Siliziumsubstrat 1 auch zum zweiten Mal durch nasschemisches Ätzen selektiv geätzt werden kann. Bei dem obigen Schritt werden die gemusterte Maske und die von der gemusterten Maske bedeckte PSG-Schicht geätzt.
In S10 werden eine erste Passivierungs-Antireflexionsstufe 4 und eine zweite Passivierungs-Antireflexionsstufe 5 über Oberflächen der ersten phosphor-dotierten Polysiliziumschicht und der zweiten phosphor-dotierten Polysiliziumschicht, die von dem kristallinen Siliziumsubstrat 1 abgewandt sind, ausgebildet.
Es kann davon ausgegangen werden, dass die erste Passivierungs-Antireflexionsstufe 4 und die zweite Passivierungs-Antireflexionsstufe 5 durch plasmaunterstützte chemische Gasphasenabscheidung hergestellt werden. Die erste Passivierungs-Antireflexionsstufe 4 und die zweite Passivierungs-Antireflexionsstufe 5 werden unter Verwendung von wenigstens einem von Siliziumnitrid, Siliziumoxinitrid und Siliziumoxid hergestellt und weisen Dicken im Bereich von 30 nm bis 300 nm (beispielsweise von 70 nm bis 110 nm) auf.
In S11 wird eine Elektrode 6 in einem Bereich hergestellt, der mit der zweiten Passivierungskontaktstufe 3 und der zweiten Passivierungs-Antireflexionsstufe 5 korrespondiert.
Es kann davon ausgegangen werden, dass die Elektrode 6 entweder mittels Siebdruck oder mittels Galvanisieren hergestellt wird. Eine gemusterte Breite der Elektrode 6 in X-Richtung ist nicht größer als 100 nm.
Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung schaffen ferner ein weiteres Verfahren zum Herstellen einer Solarzelle. Wie in 6 gezeigt, umfasst das Verfahren die folgenden Schritte.
In S21 wird eine Oberfläche eines kristallinen Siliziumsubstrats 1 geätzt und gereinigt.
In S22 wird eine erste Tunneloxidschicht 21 über der Oberfläche des kristallinen Siliziumsubstrats 1 ausgebildet.
In S23 wird in-situ dotiertes Polysilizium über einer von dem kristallinen Siliziumsubstrat 1 abgewandten Oberfläche der ersten Tunneloxidschicht 21 abgeschieden, um eine erste phosphor-dotierte Polysiliziumschicht auszubilden.
In S24 wird eine zweite anfängliche Tunneloxidschicht über einer von der ersten Tunneloxidschicht 21 abgewandten Oberfläche der ersten anfänglichen phosphor-dotierten Polysiliziumschicht ausgebildet.
In S25 wird in-situ dotiertes Polysilizium über einer von der ersten phosphor-dotierten Polysiliziumschicht abgewandten Oberfläche der zweiten anfänglichen Tunneloxidschicht abgeschieden, um eine zweite anfängliche phosphor-dotierte Polysiliziumschicht auszubilden.
In S26 wird eine Siliziumoxidmaske über einer Oberfläche der zweiten anfänglichen phosphor-dotierten Polysiliziumschicht ausgebildet.
Es kann davon ausgegangen werden, dass die Siliziumoxidmaske durch plasmaunterstützte chemische Gasphasenabscheidung hergestellt werden kann, wobei die Dicke der Siliziumoxidmaske nicht kleiner als 10 nm ist.
In S27 wird eine organische Beschichtung auf eine Oberfläche der Siliziumoxidmaske gedruckt, und die organische Beschichtung wird bei hoher Temperatur getrocknet, um eine gemusterte Maske auszubilden. Eine Breite der gemusterten Maske in einer Richtung X ist nicht größer als 1000 µm (beispielsweise nicht größer als 100 µm).
In S28 wird eine von der zweiten anfänglichen Tunneloxidschicht abgewandte und nicht von der gemusterten Maske bedeckte Oberfläche der zweiten anfänglichen phosphor-dotierten Polysiliziumschicht geätzt, und die erste Tunneloxidschicht 21, die erste anfängliche phosphor-dotierte Polysiliziumschicht und die Siliziumoxidmaske, die zweite anfängliche Tunneloxidschicht und die zweite anfängliche phosphor-dotierte Polysiliziumschicht, die von der gemusterten Maske bedeckt sind, werden behalten.
Es kann davon ausgegangen werden, dass die geätzte zweite anfängliche Tunneloxidschicht eine zweite Tunneloxidschicht 31 ist.
In S29 wird eine Oberfläche der gemusterten Maske geätzt, und die erste Tunneloxidschicht 21, die erste anfängliche phosphor-dotierte Polysiliziumschicht, die zweite anfängliche Tunneloxidschicht und die zweite anfängliche phosphor-dotierte Polysiliziumschicht werden behalten.
In S30 wird die Solarzelle bei einer hohen Temperatur getempert.
Es kann davon ausgegangen werden, dass die Temper-Temperatur im Bereich von 750 °C bis 950 °C liegt. Nach dem Tempern werden die Phosphorverunreinigungen in der ersten phosphor-dotierten Polysiliziumschicht und der zweiten phosphor-dotierten Polysiliziumschicht aktiviert. Die Phosphorkonzentration nach der Aktivierung liegt im Bereich von 1 × 10²⁰ cm^-3 bis 1 × 10²¹ cm^-3. Das erste anfängliche phosphor-dotierte Polysilizium nach der Aktivierung ist eine erste phosphor-dotierte Polysiliziumschicht, und die erste phosphor-dotierte Polysiliziumschicht ist eine erste dotierte Polysiliziumschicht 22. Das zweite phosphor-dotierte Polysilizium nach der Aktivierung ist eine zweite phosphor-dotierte Polysiliziumschicht, und die zweite phosphor-dotierte Polysiliziumschicht ist eine zweite dotierte Polysiliziumschicht 32.
In S31 werden eine erste Passivierungs-Antireflexionsstufe 4 und eine zweite Passivierungs-Antireflexionsstufe 5 über Oberflächen der ersten phosphor-dotierten Polysiliziumschicht und der zweiten phosphor-dotierten Polysiliziumschicht, die von dem kristallinen Siliziumsubstrat 1 abgewandt sind, ausgebildet.
In S32 wird eine Elektrode 6 in einem Bereich hergestellt, der mit der zweiten Passivierungskontaktstufe 4 und der zweiten Passivierungs-Antireflexionsstufe 5 korrespondiert.
Obwohl einige Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung ausführlich anhand von Beispielen beschrieben wurden, sollte dem Fachmann klar sein, dass die obigen Beispiele nur zur Veranschaulichung dienen und den Umfang der vorliegenden Offenbarung nicht einschränken sollen. Es sollte dem Fachmann klar sein, dass die obigen Ausführungsformen modifiziert werden können, ohne den Umfang der Offenbarung zu verlassen. Der Umfang der vorliegenden Offenbarung wird durch die beigefügten Ansprüche definiert.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

CN 202210474482 [0001]

Claims

Solarzelle, umfassend: ein kristallines Siliziumsubstrat; eine erste Passivierungskontaktstufe, die auf einer Oberfläche des kristallinen Siliziumsubstrats vorgesehen ist; eine zweite Passivierungskontaktstufe, die auf einer von dem kristallinen Siliziumsubstrat abgewandten Oberfläche der ersten Passivierungskontaktstufe vorgesehen ist und korrespondierend mit einer Elektrode angeordnet ist; eine erste Passivierungs-Antireflexionsstufe, die auf der von dem kristallinen Siliziumsubstrat abgewandten Oberfläche der ersten Passivierungskontaktstufe vorgesehen ist und nicht in Kontakt mit der zweiten Passivierungskontaktstufe steht; eine zweite Passivierungs-Antireflexionsstufe, die auf einer von der ersten Passivierungskontaktstufe abgewandten Oberfläche der zweiten Passivierungskontaktstufe vorgesehen ist; wobei die Elektrode eine Seite in Kontakt mit der ersten Passivierungskontaktstufe und eine weitere Seite, die durch die zweite Passivierungskontaktstufe und die zweite Passivierungs-Antireflexionsstufe hindurchdringt, aufweist.
Solarzelle nach Anspruch 1, wobei die erste Passivierungskontaktstufe eine erste Tunneloxidschicht und eine erste dotierte Polysiliziumschicht umfasst, wobei die erste Tunneloxidschicht auf der Oberfläche des kristallinen Siliziumsubstrats vorgesehen ist und die erste dotierte Polysiliziumschicht auf einer von dem kristallinen Siliziumsubstrat abgewandten Seite der ersten Tunneloxidschicht vorgesehen ist; die zweite Passivierungskontaktstufe eine zweite Tunneloxidschicht und eine zweite dotierte Polysiliziumschicht umfasst, wobei die zweite Tunneloxidschicht auf einer von der ersten Tunneloxidschicht abgewandten Seite der ersten dotierten Polysiliziumschicht vorgesehen ist und korrespondierend mit der Elektrode angeordnet ist; wobei die zweite dotierte Polysiliziumschicht auf einer von der zweiten dotierten Polysiliziumschicht abgewandten Seite der zweiten Tunneloxidschicht vorgesehen ist; und eine Seite der Elektrode in Kontakt mit der ersten dotierten Polysiliziumschicht steht.
Solarzelle nach Anspruch 2, wobei die erste Tunneloxidschicht wenigstens eines umfasst von phosphorhaltigem Siliziumoxid, Aluminiumoxid, Siliziumoxinitrid oder Siliziumoxicarbid, wobei eine Phosphorkonzentration der ersten Tunneloxidschicht nicht größer als 9 × 10²⁰ cm^-3 ist.
Solarzelle nach Anspruch 2 oder 3, wobei eine Dicke der ersten Tunneloxidschicht im Bereich von 0,5 nm bis 10 nm liegt.
Solarzelle nach Anspruch 2 oder 3, wobei eine Phosphorkonzentration nach Aktivierung der ersten dotierten Polysiliziumschicht im Bereich von 9 × 10¹⁹ cm^-3 bis 1 × 10²¹ cm^-3 liegt.
Solarzelle nach Anspruch 2 oder 3, wobei die Dicke der ersten dotierten Polysiliziumschicht im Bereich von 3 nm bis 150 nm liegt.
Solarzelle nach Anspruch 2 oder 3, wobei die zweite Tunneloxidschicht wenigstens eines umfasst von phosphorhaltigem Siliziumoxid, Aluminiumoxid, Siliziumoxinitrid oder Siliziumoxicarbid, wobei eine Phosphorkonzentration der zweiten Tunneloxidschicht nicht größer als 1 × 10²¹ cm^-3 ist.
Solarzelle nach Anspruch 2 oder 3, wobei eine Dicke der zweiten Tunneloxidschicht im Bereich von 0,1 nm bis 5 nm liegt, und wobei die Dicke der zweiten Tunneloxidschicht nicht größer als die der ersten Tunneloxidschicht ist.
Solarzelle nach Anspruch 2 oder 3, wobei eine gemusterte Breite der zweiten Tunneloxidschicht im Bereich von 0,5 % bis 20 % der gemusterten Breite der ersten dotierten Polysiliziumschicht liegt, und wobei die gemusterte Breite der zweiten Tunneloxidschicht nicht größer als 1000 µm ist.
Solarzelle nach Anspruch 2 oder 3, wobei eine Phosphorkonzentration nach Aktivierung der zweiten dotierten Polysiliziumschicht im Bereich von 1 × 10²⁰ cm^-3 bis 1 × 10²¹ cm^-3 liegt.
Solarzelle nach Anspruch 2 oder 3, wobei eine Dicke der zweiten dotierten Polysiliziumschicht im Bereich von 5 nm bis 300 nm liegt, und wobei die Dicke der zweiten dotierten Polysiliziumschicht größer ist als die der ersten dotierten Polysiliziumschicht.
Solarzelle nach Anspruch 2 oder 3, wobei eine gemusterte Breite der zweiten dotierten Polysiliziumschicht nicht größer ist als eine gemusterte Breite der zweiten Tunneloxidschicht.
Solarzelle nach Anspruch 1 oder 2, wobei die erste Passivierungs-Antireflexionsstufe wenigstens eine Passivierungs-Antireflexionsschicht umfasst, und wobei eine Dicke der ersten Passivierungs-Antireflexionsstufe im Bereich von 30 nm bis 300 nm liegt und nicht geringer ist als eine Dicke der zweiten Passivierungskontaktstufe.
Solarzelle nach Anspruch 1 oder 2, wobei eine Dicke der zweiten Passivierungs-Antireflexionsstufe im Bereich von 30 nm bis 500 nm liegt.
Solarzelle nach Anspruch 1 oder 2, wobei eine gemusterte Breite der zweiten Passivierungs-Antireflexionsstufe nicht größer als 1000 µm und nicht kleiner als eine gemusterte Breite der zweiten Passivierungskontaktstufe ist.
Solarzelle nach Anspruch 1 oder 2, wobei ein Abstand von der Seite der Elektrode, die mit der ersten Passivierungskontaktstufe in Kontakt steht, zu einer von der zweiten Passivierungs-Antireflexionsstufe abgewandten Oberfläche der zweiten Passivierungs-Antireflexionsstufe nicht kleiner als 40 nm ist.
Solarzelle nach Anspruch 1, wobei eine gemusterte Breite der Elektrode nicht größer als 100 nm und nicht größer als eine gemusterte Breite der zweiten Passivierungskontaktstufe ist.
Photovoltaikmodul, das die Solarzelle nach einem der Ansprüche 1 bis 17 umfasst, wobei wenigstens ein Teil der Solarzellen durch Spleißen oder Laminieren elektrisch verbunden sind und durch ein Verpackungsmaterial verpackt sind.