DE60221426T2 - SOLARZELLE MIT RÜCKSEITE-KONTAKT und HERSTELLUNGSVERFAHREN dazu - Google Patents

SOLARZELLE MIT RÜCKSEITE-KONTAKT und HERSTELLUNGSVERFAHREN dazu Download PDF

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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Solarzelle mit rückseitigen Kontakten.
  • Eine Solarzelle umfasst einen Silizium-Wafer mit einer Licht empfangenden Vorderseite und eine Rückseite. Der Silizium-Wafer ist mit einer Basisdotierung versehen, wobei die Basisdotierung vom n-Typ oder vom p-Typ sein kann. Die Solarzelle ist in der Regel auf der Licht empfangenden Vorderseite sowie auf der Rückseite mit Metallkontakten versehen, um den von der Solarzelle erzeugten elektrischen Strom abzuleiten. Besonders die metallischen Kontakte auf der Licht empfangenden Vorderseite stellen im Hinblick auf den Grad der Effizienz ein Problem dar, da die Metallabdeckung zu einer Abschattung des effektiven Bereichs der Solarzelle führt. Obgleich man die Metallabdeckung optimiert, um die Abschattung zu reduzieren, bleibt eine Metallabdeckung von circa 10% unvermeidbar, da die Metallisierung in einer Weise erfolgen muss, die die elektrischen Verluste gering hält. Bei den metallischen Kontakten auf der Rückseite tritt die Gefahr der Abschattung nicht auf, jedoch muss zur Kontaktierung eine Optimierung zwischen den elektrischen Verlusten und den Kosten für das Anbringen der metallischen Kontakte an der Rückseite erreicht werden.
  • Es gibt Solarzellen, bei denen beide Kontakte auf der Rückseite der Solarzelle vorgesehen sind, so dass die Solarzelle nicht durch die Metallkontakte abgeschattet wird. Ein Beispiel einer solchen Zelle ist in der internationalen Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. 02/23 639 dargestellt. Die Herstellung solcher Solarzellen mit Kontakten nur auf der Rückseite ist jedoch sehr aufwändig und umfasst zahlreiche Maskier-, Ätz- und Reinigungsprozessschritte. Darüber hinaus müssen die Metallisierungsstrukturen exakt ausgerichtet sein. Die relativ hohen Kosten der Herstellung der Solarzellen mit rückseitigen Kontakten haben eine großtechnische Implementierung dieser effizienteren Solarzellen verhindert.
  • US 5,665,607 offenbart ein Verfahren zur Herstellung von Dünnfilmsolar zellen. Eine Siliziumschicht wird auf ein Substrat aufgetragen, das anschließend von der Siliziumschicht getrennt wird. Es werden Löcher durch die Siliziumschicht geätzt um das Wegätzen einer Zwischenschicht zwischen dem Substrat und der Siliziumschicht zu ermöglichen. Die Leistung der gemäß diesem Verfahren hergestellten Solarzellen ist nicht zufriedenstellend.
  • EP 0 881 694 A1 offenbart eine Solarzelle und ein Verfahren zur Herstellung derselben. Der pn-Übergang befindet sich auf der Zellenvorderseite und auch Metallisierungsfinger des n-dotierten Bereichs befinden sich auf der Vorderseite. Die Metallisierungsfinger auf der Vorderseite sind über Löcher durch die Zellen mit der Rückseite in Kontakt. Die Leistung dieser Solarzellen ist ebenfalls nicht zufriedenstellend.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Solarzelle mit rückseitigen Kontakten bereitzustellen, die mechanisch stark ist und in der die Rekombination von Ladungsträgern reduziert ist. Der vorliegenden Erfindung liegt weiterhin die Aufgabe zu Grunde, eine Solarzelle mit rückseitigen Kontakten bereitzustellen, die, im Vergleich zu den bekannten Zellen, genauso zuverlässig aber auf viel kosteneffizientere Weise hergestellt werden kann.
  • Zu diesem Zweck umfasst die erfindungsgemäße Solarzelle einen Silizium-Wafer mit einer Licht empfangenden Vorderseite und einer Rückseite, wobei der Silizium-Wafer eine ursprüngliche Stärke und eine Basisdotierung aufweist, und auf seiner Rückseite mit einem interdigitalem Halbleitermuster versehen ist, welches ein erstes Muster mindestens einer ersten Diffusionszone mit einer ersten Dotierung und ein zweites Muster mindestens einer zweiten Diffusionszone aufweist, die von der (den) ersten Diffusionszone(n) getrennt ist und eine zweite Dotierung aufweist, die sich von der ersten Dotierung unterscheidet, wobei jede zweite Diffusionszone entlang den Seiten mindestens einer Nut angeordnet ist, die sich von der Rückseite in den Silizium-Wafer hinein erstreckt, wobei die Stärke des Silizium-Wafers an der Stelle der mindestens einen Nut geringer ist als die ursprüngliche Stärke des Silizium-Wafers an der Stelle der mindestens einen ersten Diffusionszone.
  • Zur Ableitung des von der Solarzelle erzeugten elektrischen Stroms ist die interdigitale Halbleiterstruktur mit einer interdigitalen Kontaktierungsstruktur versehen.
  • Die Erfindung betrifft darüber hinaus ein Verfahren zur Herstellung einer Solarzelle, das das Versehen eines eine ursprüngliche Stärke und eine Licht empfangenden Vorderseite und eine Rückseite aufweisenden Silizium-Wafers mit einer Basisdotierung, und das Versehen des Silizium-Wafers an seiner Rückseite mit einem interdigitalem Halbleitermuster umfasst, wobei das Bereitstellen des interdigitalen Halbleitermusters folgende Schritte umfasst:
    • (a) Auftragen einer eine erste Dotiersubstanz enthaltenden Dotierpaste auf die Rückseite, um ein Muster mindestens einen mit Dotierpaste bedeckten Bereichs zu erhalten;
    • (b) Trocknen der Dotierpaste;
    • (c) Erzeugen eines Musters mindestens einer ersten Diffusionszone mit einer ersten Dotierung dadurch, dass bei erhöhter Temperatur in einer freien Sauerstoff enthaltenden Atmosphäre die erste Dotiersubstanz gezwungen wird, in den Silizium-Wafer hinein zu diffundieren, und gleichzeitig eine Siliziumoxidschicht gebildet wird;
    • (d) Ätzen eines Teils der Siliziumoxidschicht durch Auftragen eines ersten Ätzmittels in Bereichen zwischen den ersten Diffusionszonen, und Entfernen des ersten Ätzmittels und der geätzten Siliziumoxidschicht, um ein Muster von Siliziumoxidrändern zu erhalten;
    • (e) Ätzen eines Teils des Silizium-Wafers durch Auftragen eines zweiten Ätzmittels zwischen den Siliziumoxidrändern, und Entfernen des zweiten Ätzmittels und der geätzten Siliziumschicht, um ein Muster mindestens einer Nut zu erhalten, wobei die Stärke des Silizium-Wafers an der Stelle der mindestens einen Nut geringer als die ursprüngliche Stärke des Silizium-Wafers an der Stelle der mindestens einen ersten Diffusionszone ist;
    • (f) Erzeugen einer zweiten Diffusionszone mit einer zweiten Dotierung auf den Seiten einer jeden der mindestens einen Nut, wobei sich die zweite Dotierung von der ersten Dotierung unterscheidet; und
    • (g) Entfernen der Dotierpaste und des Restes der Siliziumoxidschicht, um das interdigitale Halbleitermuster zu erhalten.
  • Zur Herstellung einer Solarzelle, bei der der von der Solarzelle erzeugte elektrischen Strom abgeführt werden kann, umfasst das Verfahren weiterhin das Versehen der interdigitalen Halbleiterstruktur mit einer interdigitalen Kontaktierungsstruktur, welches das Auftragen einer Passivierungsschicht auf die Oberflächen des Silizium-Wafers und der Diffusionszonen; das Auftragen von Metallisierungsschichten auf die Passivierungsschicht, wobei sich jede Metallisierungsschicht entlang einer Diffusionszone erstreckt; und das Herstellen elektrischer Kontakte durch Feuern der Metallisierungsschicht umfasst.
  • Die Erfindung ermöglicht die strukturierte Schaffung von Diffusionszonen, da die Pasten mittels Siebdruck auf den Silizium-Wafer der Solarzellen aufgetragen werden können.
  • Somit kann jede für die Herstellung von Solarzellen erforderliche Struktur auf eine einfache, verlässlich reproduzierbare und kosteneffiziente Weise ausgebildet werden, da durch das strukturierte Auftragen von Pasten in einer vergleichsweise einfachen Weise eine exakte Ausrichtung der einzelnen Zonen der Solarzelle erreicht werden kann.
  • Durch das Auftragen einer siebdruckbaren Dotier- und/oder Ätzpaste bei der Herstellung von Diffusionszonen in dem Silizium-Wafer einer Solarzelle kann eine Solarzelle mit rückseitigen Kontakten auf einfache und kosteneffiziente Weise hergestellt werden. Die Designs der Siebe, die für das Erzeugen der ersten Diffusionszone(n) und für das Ätzen der Siliziumoxidschicht verwendet wurden, können für die zum Auftragen der Metallisierungsschichten verwendeten Siebe verwendet werden. Damit beseitigt die Erfindung die wirtschaftlichen Nachteile, die mit den derzeit erforderlichen Prozessschritten bei der Herstellung dieses Typs von Solarzelle verbunden waren.
  • Durch eine geeignete Koordination der Prozessschritte kann eine besonders kosteneffiziente Weise für die Herstellung einer Solarzelle mit rückseitigen Kontakten gefunden werden.
  • Im Nachfolgenden wird nunmehr die Erfindung beispielhaft auf Grundlage dieses Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Figuren näher beschrieben. Es zeigen:
  • 1 in schematischer Darstellung und nicht maßstabsgetreu einen Teil eines Querschnitts einer erfindungsgemäßen Solarzelle; und
  • 2 bis 8 in schematischer Darstellung Schritte des Prozesses der Herstellung der erfindungsgemäßen Solarzelle.
  • Nachstehend wird Bezug genommen auf 1, welche einen Querschnitt einer erfindungsgemäßen Solarzelle 1 schematisch und nicht maßstabsgetreu zeigt.
  • Die Solarzelle 1 umfasst einen Silizium-Wafer 3 mit einer Licht empfangenden Vorderseite 4 und einer Rückseite 6. Der Silizium-Wafer 3 hat eine Basisdotierung, welche im vorliegenden Fall eine p-Typ-Dotierung ist.
  • An der Rückseite 6 ist der Silizium-Wafer 3 mit einem interdigitalem Halbleitermuster versehen, dass ein erstes Muster mindestens einer ersten Diffusionszone 9 mit einer ersten Dotierung, und ein zweites Muster mindestens einer zweiten Diffusionszone 10 umfasst. Die zweiten Diffusionszonen 10 sind von den ersten Diffusionszonen 9 getrennt, und sie haben eine zweite Dotierung, die sich von der ersten Dotierung unterscheidet. Jede zweite Diffusionszone 10 ist entlang den Seiten mindestens einer sich von der Rückseite 6 in den Silizium-Wafer 3 hinein erstreckenden Nut 12 angeordnet. Geeigneter Weise liegt die Nutanzahl im Bereich von 1 bis 100 Nuten pro Zentimeter Waferbreite, und die Breite einer Nut liegt geeigneter Weise im Bereich von 0,05 bis 5 mm, und die Breite des Rands zwischen benachbarten Nuten liegt ebenfalls im Bereich von 0,05 bis 5 mm. Geeigneter Weise liegen die Nuten parallel zueinander.
  • Geeigneter Weise ist die interdigitale Halbleiterstruktur mit einer interdigitalen Kontaktierungsstruktur versehen, wobei die ersten Diffusionszonen 9 mit einer ersten Kontaktierungsstruktur 13, und die zweiten Diffusionszonen 10 mit einer zweiten Kontaktierungsstruktur 14 versehen sind, um das Ableiten des von der Solarzelle im Normalbetrieb erzeugten elektrischen Stroms zu ermöglichen. Die interdigitale Kontaktierungsstruktur bildet die rückseitigen Kontakte aus.
  • Geeigneter Weise ist die erste Dotierung der ersten Diffusionszone 9 vom selben Typ wie die Basisdotierung des Silizium-Wafers 3. Folglich unterscheidet sich die Dotierung der zweiten Diffusionszonen 10 von der Basisdotierung.
  • Ein Vorteil der erfindungsgemäßen Solarzelle besteht darin, dass die Stärke des Silizium-Wafers 3 an der Stelle der Nuten 12 (dem dünnen Waferabschnitt) geringer ist als die ursprüngliche Stärke des Silizium-Wafers 3 an der Stelle der ersten Diffusionszonen 9. Somit ist an der Stelle der zweiten Diffusionszonen 10, die geeigneter Weise eine sich von der Basisdotierung unterscheidende Dotierung aufweisen, die Stärke gering, was die Möglichkeiten für die Rekombination der Träger reduziert. Und die Stärke an der Stelle der ersten Diffusionszonen ist groß, um der Solarzelle 1 der vorliegenden Erfindung mechanische Festigkeit zu verleihen.
  • Die Nuten 12 erstrecken sich so in den Silizium-Wafer 3 hinein, dass sie einen dünnen Waferabschnitt ausbilden, wobei die Stärke des dünnen Waferabschnitts geeigneter Weise im Bereich von 30 bis 60% der Stärke des Silizium-Wafers 3 oder im Bereich von 50 bis 150 μm liegt, wobei das geringere Maß gilt.
  • Die Vorderseite 4 ist geeigneter Weise mit einer Anti reflektionsbeschichtung 15 versehen, und die Rückseite ist zwischen den Kontaktierungsstrukturen 13 und 14 mit einer Antireflektionsbeschichtung 17 versehen. Die Antireflektionsbeschichtungen 15 und 17 dienen auch der Passivierung der Oberfläche des Silizium-Wafers 3. Geeignete Werkstoffe für die Antireflektionsbeschichtung sind Siliziumoxid und Siliziumnitrid oder eine Mischung von Siliziumoxid und Siliziumnitrid.
  • Um eine ausreichende elektrische Isolierung zwischen den Diffusionszonen unterschiedlicher Arten vorzusehen, ist die Größe der Trennung 18 zwischen einer ersten und einer zweiten Diffusionszone 9 und 10 geeigneter Weise größer als die Stärke der zweiten Diffusionszone 10, und geeigneter Weise größer als die Summe der Stärken der ersten und zweiten Diffusionszonen 9 und 10.
  • Das Verfahren der Herstellung einer erfindungsgemäßen Solarzelle wird nunmehr unter Bezug auf 2 bis 8 beschrieben. Bereits unter Bezug auf 1 beschriebene Merkmale erhalten dieselben Bezugszeichen.
  • Wie bei anderen Herstellungsprozessen ist der Ausgangspunkt für die Herstellung einer erfindungsgemäßen Solarzelle mit rückseitigen Kontakten ein gesägter Silizium-Wafer 3 mit einer geeigneten p-Typ- oder n-Typ-Basisdotierung. Die Stärke des Silizium-Wafers 3 kann je nach Solarzellendesign frei gewählt werden. Die Oberflächenschicht kann durch den Sägeschritt beschädigt werden, und dieser Schaden wird durch Ätzen beseitigt. Je nach Solarzellendesign können sich zusätzliche Vorbereitungsprozessschritte anschließen, beispielsweise ein Prozessschritt, bei dem die Siliziumschicht 3, wie in der deutschen Patentanmeldung Nr. 198 11 878 beschrieben, einem Texturätzen unterzogen wird.
  • Der Silizium-Wafer 3 hat eine Licht empfangende Vorderseite 4 und eine Rückseite 6. Der erste Schritt beim Versehen der Rückseite 6 des Silizium-Wafers 3 mit einem interdigitalem Halbleitermuster umfasst das Auftragen einer eine erste Dotiersubstanz enthaltenen Dotierpaste 20 auf die Rückseite 6, um ein Muster mindestens eines mit Dotierpaste 20 (siehe 2) bedeckten Bereichs zu erhalten. Die Dotierpaste wird geeigneter Weise mittels Siebdruck aufgetragen.
  • Danach wird die Dotierpaste 20 getrocknet.
  • Nachfolgend wird auf 3 Bezug genommen. Der nächste Schritt ist das Herstellen eines Musters mindestens einer Diffusionszone 9 mit einer ersten Dotierung dadurch, dass bei erhöhter Temperatur in einer freien Sauerstoff enthaltenden Atmosphäre die erste Dotiersubstanz gezwungen wird, von der Dotierpaste 20 in den Silizium-Wafer 3 hinein zu diffundieren, und gleichzeitig das Erzeugen der Siliziumoxidschichten 21 und 22 an der Licht empfangenden Vorderseite 4 und der Rückseite 6.
  • Die erste Dotiersubstanz kann Bor, Aluminium, Gallium oder Indium sein, um p-dotierte erste Diffusionszonen 9 zu erhalten, oder aber Phosphor, Arsen oder Antimon, um n-dotierte erste Diffusionszonen 9 zu erhalten. Die erhöhte Temperatur liegt geeigneter Weise zwischen 800°C und 1200°C (beispielsweise zwischen 900°C und 1200°C wenn die Dotiersubstanz Bor ist, und zwischen 800°C und 1000°C wenn die Dotiersubstanz Phosphor ist).
  • Der nächste Schritt ist in 4 dargestellt. Dieser Schritt umfasst das Ätzen eines Teils der Siliziumoxidschicht 22 durch Auftragen eines Ätzmittels 25 in Bereichen zischen den ersten Diffusionszonen 9, und Entfernen des Ätzmittels 25 und des geätzten Siliziums, um ein Muster von Siliziumoxidrändern 26 zu erhalten. Das Ätzmittel ist geeigneter Weise eine Ätzpaste, die mittels Siebdruck aufgetragen wird, wobei der aktive Bestandteil eine wässrige, saure Lösung ist.
  • Die Siliziumoxidränder 26 werden nun als Maskierung für die Herstellung der Nuten 12 (siehe 1) verwendet, wie nachstehend unter Bezugnahme auf 5 erläutert wird. Zwischen den Siliziumoxidrändern 26 wird ein zweites Ätzmittel 27 aufgetragen. Wenn der Ätzvorgang die erforderliche Tiefe erreicht hat, werden das zweite Ätzmittel und die weggeätzten Teile des Silizium-Wafers 3 entfernt, um das Muster mindestens einer Nut 12 zu erhalten. Das Ätzmittel ist geeigneter Weise eine wässrige, alkalische Lösung, die so ausgewählt ist, dass das Siliziumoxid nicht weggeätzt wird.
  • Nachstehend wird auf 6 Bezug genommen, die das Ergebnis des nächsten Schritts zeigt. Bei diesem Schritt werden eine zweite Dotierung auf den Seiten jeder der mindestens einen Nut 12 aufweisende zweite Diffusionszonen 10 hergestellt, wobei sich die zweite Dotierung von der ersten Dotierung unterscheidet. Da das Ätzmittel im vorherigen Schritt zwischen den ersten Diffusionszonen 9 aufgetragen wurde, bleiben nach Entfernen des Ätzmittels Ränder 26 von Siliziumoxid zurück, und diese Ränder sind für die Trennung 18 (siehe 1) zwischen den ersten und zweiten Diffusionszonen 9 und 10 verantwortlich. Die Ränder 26 sind Schutzzonen, die eine Maskierung für die Diffusion der zweiten Dotierung ausbildet.
  • Geeigneter Weise erfolgt die Diffusion der zweiten Dotiersubstanz aus einer Gasphase, die Dotiersubstanz kann Phosphor oder Bor sein.
  • Der letzte Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens ist das Entfernen der Dotierpaste 20 und der Ränder 26 der Siliziumoxidschicht, um das interdigitale Halbleitermuster 9, 10 an der Rückseite 6 des Silizium-Wafers 3 zu erhalten. Ein geeignetes Ätzmittel zum Entfernen der Dotierpaste 20 und der Ränder 26 ist verdünnte Fluorwasserstoffsäure. Das Ergebnis ist in 7 dargestellt.
  • Das interdigitale Halbleitermuster umfasst die eine ersten Dotierung aufweisenden ersten Diffusionszonen 9 eines ersten Musters, und die entlang der Seiten der Nuten 12 angeordneten zweiten Diffusionszonen 10 eines zweiten Musters. Die zweiten Diffusionszonen 10 sind von den ersten Diffusionszonen 9 getrennt, und sie haben eine zweite Dotierung, die sich von der ersten Dotierung unterscheidet. Ein Vorteil des erfindungsgemäßen Prozesses besteht darin, dass der Ätzschritt so durchgeführt wird, dass automatisch eine Kantenisolierung zwischen den Diffusionszonen 9 und 10 geschaffen wird, so dass ein hierfür erforderlicher zusätzlicher Kantenisolierungsschritt, beispielsweise durch Plas maätzen, ausgelassen werden kann.
  • Um den von der Solarzelle im Normalbetrieb erzeugten elektrischen Strom abzuleiten werden Metallkontakte auf das interdigitale Halbleitermuster appliziert. Vor diesem Schritt können die Oberflächen des Silizium-Wafers 3 durch Auftragen einer geeigneten Antireflektionsbeschichtung passiviert werden, die so gut dient wie eine Passivierungsschicht, beispielsweise Siliziumoxid und Siliziumnitrid oder eine Mischung von Siliziumoxid und Siliziumnitrid.
  • Die Oberflächen 4 und 6 werden mit einer Siliziumoxid-Antireflektionsbeschichtung 15 und 16 versehen (siehe 8).
  • Die Metallisierungsschichten 30 und 31 werden sodann auf die Antireflektionsbeschichtung 17, die auf die Rückseite 6 aufgetragen ist, aufgetragen, wobei sich jede Metallisierungsschicht 30 und 31 entlang einer Diffusionszone 9 und 10 erstreckt. Anschließend erhält man durch Feuern der Metallisierungsschichten 30 und 31 die elektrischen Kontakte 13 und 14 (siehe 1). Die für die Metallisierungsschichten verwendete Paste kann dotiert oder frei von Dotiersubstanz sein. Geeigneter Weise ist die Paste frei von Dotiersubstanz da die Diffusionszonen bereits für den ohmschen Kontakt sorgen. Die Verwendung einer von Dotiersubstanz freien Paste hat den zusätzlichen Vorteil, dass dieselbe Paste für die beiden Metallisierungsschichten 30 und 31 verwendet wird.
  • Die Metallisierungsschichten 30 werden geeigneter Weise mittels Siebdruck unter Verwendung derselben Siebe wie die zum Auftragen der Dotierpaste 20 verwendeten Siebe aufgetragen. Und die Metallisierungsschichten 31 werden geeigneter Weise mittels Siebdruck unter Verwendung derselben Siebe wie die zum Auftragen der Ätzmittel 25 verwendeten Siebe (siehe 4) aufgetragen. Auf diese Weise können die später die elektrischen Kontakte 13 und 14 ausbildenden Bereiche leicht mit den Diffusionszonen 9 und 10 ausgerichtet werden.
  • Alternativ können die Designs der für den Druck der Metallisierungsschichten 30 und 31 verwendeten Siebe zu einem kombiniert werden, so dass beide Metallisierungsschichten in einem Schritt gesiebdruckt werden können. In diesem Fall sind die verschiedenen Kontakte bereits zueinander ausgerichtet, und daher bestehen keine Probleme mit Überkreuzkontaktierung oder Überkreuzkontaminierung. Die in dem alternativen Prozess verwendete Metallisierungspaste ist frei von Dotiersubstanz, so dass dieselbe Paste für beide Metallisierungsschichten 30 und 31 verwendet wird.
  • Die Basisdotierung des Silizium-Wafers kann eine p-Typ- oder eine n-Typ-Dotierung sein, die Dotierung der ersten Diffusionszonen 9 kann eine p-Typ- oder eine n-Typ-Dotierung sein, und die Dotierung der zweiten Diffusionszonen 10 ist dann entweder eine n-Typ- oder eine p-Typ-Dotierung.
  • Geeigneter Weise ist die Dotierung der ersten Diffusionszone dieselbe wie die Basisdotierung, um erste Diffusionszonen 9 auszubilden, die eine höheren Konzentration der die Dotierung betreffenden Träger hat als der Silizium-Wafer 3 aufweisen. Eine solche Konzentrationsdifferenz von Trägern derselben Art wird als ein Rückflächenfeld bezeichnet, das in der erfindungsgemäßen Solarzelle ein lokales Rückflächenfeld ist, da es entlang der Rückseite 6 nicht durchgängig ist. In diesem Fall unterscheidet sich die Dotierung der zweiten Diffusionszonen 10 von der Basisdotierung, und an den Schnittstellen wird ein p-n- oder ein n-p-Übergang ausgebildet.
  • Je nach Design der Solarzelle und ihrer Anwendung können unterschiedliche Konzentrationen und Penetrationstiefen der Dotiersubstanz in den Diffusionszonen 9 und 10 spezifiziert werden.
  • Aufgrund der bereits vorliegenden hohen Dotierung in den Diffusionszonen 9 und 10 kann eine nicht dotierte Paste, beispielsweise eine nicht dotierte Silberpaste, für die beiden Metallkontakte 13 und 14 verwendet werden. Jedoch können im Fall unterschiedlicher oder unzureichender Dotierung dotierte Metallisierungspasten verwendet werden, die für die Kontaktierung der entsprechenden Bereiche angepasst wurden.
  • Die erfindungsgemäß hergestellten einzelnen Solarzellen können zu einem Modul zusammengeschlossen werden. Dazu werden die rückseitigen Kontakte benachbarter Zellen mit einem geeigneten Haftmaterial zu einer Serienverbindung oder einer parallelen Verbindung zusammengefügt.

Claims (9)

  1. Solarzelle (1), die einen Silizium-Wafer (3) mit einer Licht empfangenen Vorderseite (4) und einer Rückseite (6) umfasst, wobei der Silizium-Wafer (3) (a) eine ursprüngliche Stärke hat, (b) eine Basisdotierung hat, und (c) an seiner Rückseite (6) mit einem interdigitalen Halbleitermuster (9, 10) versehen ist, welches (d) ein erstes Muster (9) mindestens einer ersten Diffusionszone mit einer ersten Dotierung und (e) ein zweites Muster (10) mindestens einer zweiten Diffusionszone umfasst, die (f) von der (den) ersten Diffusionszone(n) getrennt ist und (g) eine zweite Dotierung aufweist, die sich von der ersten Dotierung unterscheidet, (i) wobei jede zweite Diffusionszone entlang den Seiten mindestens einer Nut (12) angeordnet ist, die sich von der Rückseite in den Silizium-Wafer hinein erstreckt, wobei die Stärke des Silizium-Wafers an der Stelle der mindestens einen Nut (12) geringer ist als die ursprüngliche Stärke des Silizium-Wafers an der Stelle der mindestens einen ersten Diffusionszone.
  2. Solarzelle nach Anspruch 1, wobei die interdigitale Halbleiterstruktur mit einer interdigitalen Kontaktierungsstruktur (13, 14) versehen ist.
  3. Solarzelle nach Anspruch 1 oder 2, wobei die erste Dotierung von derselben Art wie die Basisdotierung ist.
  4. Solarzelle nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Größe der Trennung zwischen einer ersten und einer zweiten Diffusionszone größer ist als die Stärke der zweiten Diffusionszone, und geeigneter Weise größer als die Summe der Stärken der ersten und zweiten Diffusionszonen.
  5. Verfahren zur Herstellung einer Solarzelle (1), das das Versehen einer eines ursprüngliche Stärke und eine Licht empfangenen Vorderseite (4) und eine Rückseite (6) aufweisenden Silizium-Wafers (3) mit einer Basisdotierung, und das Versehen des Silizium-Wafers an seiner Rückseite (6) mit einem interdigitalen Halbleitermuster (9, 10) umfasst, wobei das Bereitstellen des interdigitalen Halbleitermusters aus folgenden Schritten besteht: (a) Auftragen einer eine erste Dotiersubstanz enthaltenen Dotierpaste auf die Rückseite (6), um ein Muster eines mindestens ersten mit Dotierpaste bedeckten Bereichs zu erhalten; (b) Trocknen der Dotierpaste; (c) Erzeugen eines Musters mindestens einer ersten Diffusionszone mit einer ersten Dotierung dadurch, dass bei erhöhter Temperatur in einer freien Sauerstoff enthaltenen Atmosphäre die erste Dotiersubstanz gezwungen wird, in den Silizium-Wafer hinein zu diffundieren, und gleichzeitig eine Siliziumoxidschicht gebildet wird; (d) Ätzen eines Teils der Siliziumoxidschicht durch Auftragen eines ersten Ätzmittels in Bereichen zwischen den ersten Diffusionszonen, und Entfernen des ersten Ätzsubmittels und der geätzten Siliziumoxidschicht, um ein Muster von Siliziumoxidrändern zu erhalten; (e) Ätzen eines Teils des Silizium-Wafers durch Auftragen eines zweiten Ätzmittels zwischen den Siliziumoxidrändern, und Entfernen des zweiten Ätzmittels und der geätzten Siliziumoxidschicht, um ein Muster mindestens einer Nut (12) zu erhalten, wobei die Stärke des Silizium-Wafers an der Stelle der mindestens einen Nut (12) geringer als die ursprüngliche Stärke des Silizium-Wafers an der Stelle der mindestens einen ersten Diffusionszone (9) ist; (f) Erzeugen einer zweiten Diffusionszonen (10) mit einer zweiten Dotierung auf den Seiten einer jeden der mindestens einen Nut (12), wobei sich die zweite Dotierung von der ersten Dotierung unterscheidet; und (g) Entfernen der Dotierpaste und des Restes der Siliziumoxidschicht, um das interdigitale Halbleitermuster zu erhalten.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, das weiterhin das Versehen der interdigitale Halbleiterstruktur mit einer interdigitalen Kontaktierungsstruktur (13, 14) umfasst, welches das Auftragen einer Passivierungsschicht auf die Oberflächen des Silizium-Wafers und der Diffusionszonen; das Auftragen von Metallisierungsschichten auf die Passivierungsschicht, wobei sich jede Metallisierungsschicht entlang einer Diffusionszone erstreckt; und das Produzieren von elektrischen Kontakten durch Feuern der Metallisierungsschicht umfasst.
  7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, wobei die Dotierpaste im Schritt (a) mittels Siebdruck aufgetragen wird.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei das Ätzmittel eine Ätzpaste ist, die mittels Siebdruck aufgetragen wird.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 8, wobei das Zwingen des Dotiermittels zum Hineindiffundieren in den Silizium-Wafer in Schritt (c) bei einer Temperatur von 800°C bis 1200°C durchgeführt wird.
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