EP2700106A1 - Verfahren zur herstellung einer metallischen kontaktstruktur einer halbleiterstruktur mit durchkontaktierung und photovoltaische solarzelle - Google Patents

Verfahren zur herstellung einer metallischen kontaktstruktur einer halbleiterstruktur mit durchkontaktierung und photovoltaische solarzelle

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Publication number
EP2700106A1
EP2700106A1 EP12717656.8A EP12717656A EP2700106A1 EP 2700106 A1 EP2700106 A1 EP 2700106A1 EP 12717656 A EP12717656 A EP 12717656A EP 2700106 A1 EP2700106 A1 EP 2700106A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
recess
additional opening
layer
solar cell
metallic
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP12717656.8A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Benjamin Thaidigsmann
Florian Clement
Andreas Wolf
Daniel Biro
Elmar LOHMÜLLER
Jonas Bartsch
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
Original Assignee
Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV filed Critical Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
Publication of EP2700106A1 publication Critical patent/EP2700106A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F71/00—Manufacture or treatment of devices covered by this subclass
    • H10F71/121—The active layers comprising only Group IV materials
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F77/00—Constructional details of devices covered by this subclass
    • H10F77/20—Electrodes
    • H10F77/206—Electrodes for devices having potential barriers
    • H10F77/211—Electrodes for devices having potential barriers for photovoltaic cells
    • H10F77/219—Arrangements for electrodes of back-contact photovoltaic cells
    • H10F77/223—Arrangements for electrodes of back-contact photovoltaic cells for metallisation wrap-through [MWT] photovoltaic cells
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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    • Y02E10/547—Monocrystalline silicon PV cells
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Definitions

  • the invention relates to a method for the production of a metallic contact structure of a semiconductor structure having a plated through hole according to the preamble of claim 1 and a photovoltaic solar cell according to the preamble of claim.
  • Photovoltaic solar cells typically consist of a semiconductor structure having a base and an emitter region, wherein the semiconductor structure is typically formed substantially as a semiconductor substrate, such as a silicon substrate.
  • the semiconductor structure is typically coupled to light via the front side of the solar cell, so that after absorption of the coupled-in light in the solar cell, a generation of electron hole pairs takes place.
  • a pn junction forms, at which the generated pairs of charge carriers are separated.
  • a metallic emitter and a metallic base contact ie, each of which is electrically connected to the emitter or to the base.
  • Liche solar cell structures which d the present invention relates to the production of such solar cell structure ren, in which both arranged for external wiring r electrical contacts of the solar cell are arranged on the back, wherein the base of the solar cell via a rear side arranged metallic Basis contact stru ctu r and the emitter of the solar cell via a rear side arranged metallic rear contact struc ture is electrically contacted.
  • This is in contrast to standard larzellen, where typically the metallic emitter contact on the front and the metallic base contact on the back of the solar cell.
  • the invention relates in this case to the production of a special embodiment of a back-contactable solar cell, the metal wrap-Th rough solar cell (MWT solar cell).
  • MTT solar cell metal wrap-Th rough solar cell
  • MWT-PE RC solar cell is additionally known as a further development of a MWT structure, which additionally has a passivated rear side on and, for example, in B. Thaid igsmann, A.
  • the MWT structure has the advantage that the shadowing of the semiconductor substrate is reduced by metallic contacts on the front side, since the external contacts are placed on the backside of this structure, resulting in higher light capture.
  • the charge carriers from the emitter on the front side are collected via the front sides by contact.
  • a fundamentally simpler interconnection of the MWT solar cells in the module compared to standard solar cells results, because no connector elements must be routed from the back of a solar cell to the front of the next solar cell for series connection.
  • the screen printing process is typically used in the prior art.
  • a silver-containing paste is introduced into the recesses, which produces the electrical contact between the front and back in the form of a metallic through-contact.
  • galvanic metal deposition An alternative possibility for producing a metallic via contact is the galvanic metal deposition.
  • the galvanic metallization using, for example, nickel, copper, silver or zinc is based on the principle of deposition (reduction) of metal ions from a chemical solution. This is preferably accomplished by a reducing agent on a catalytically active surface (electroless deposition) or by electrons provided on the surface of a conductive or semiconductive substrate (electroplating).
  • the invention is based on the object in the production process of a photovoltaic solar cell to improve the production of a metallic via by electrodeposition and / or simplify and thus cheaper to design, in particular, to reduce the risk of faulty metal vias and / or the series resistance of generated metallic via with respect to the charge carrier to reduce transport from one side of the solar cell to the opposite side of the solar cell.
  • the method according to the invention is designed to produce a metallic contact structure comprising a through-connection of a semiconductor structure.
  • the semiconductor structure is a photovoltaic solar cell or a preliminary stage in the production process of the photovoltaic solar cell. It is within the scope of the invention that the semiconductor structure is a semiconductor wafer, in particular a silicon wafer, optionally with additionally applied layers. It is likewise within the scope of the invention that the semiconductor structure represents a complex structure, for example in which a semiconductor layer is applied to a carrier substrate, optionally with the interposition and / or addition of further layers.
  • the method according to the invention comprises the following method steps:
  • a dielectric layer is applied to a first surface of the semiconductor structure.
  • the first surface is typically the front of the solar cell facing the incoming electromagnetic radiation during operation of the solar cell. It is also within the scope of the invention that the first surface is the back of the solar cell.
  • a method step c at least one recess penetrating the semiconductor structure is produced.
  • a through-connection is produced in the recess by means of galvanic deposition of at least one metal layer.
  • electrodeposition here and hereinafter refers to the chemical and / or electrochemical deposition of a metallic layer.
  • the dielectric layer is formed with at least one line-like contacting line opening region leading in the direction of the recess. In this case, it is within the scope of the invention that the dielectric layer is removed again after application at the contacting line opening area and / or that the dielectric layer is applied in a manner which saves this contacting finger opening area.
  • Such line-like contacting line opening areas are known per se for forming metallic contacting structures, in particular so-called “contact fingers”, in particular in order to form metallization structures known per se, for example comb or double-comb-like contacting gratings.
  • the dielectric layer is removed in a adjacent to a Ausappelungshuntline the opening of the recess on the first surface or at least a distance of less than 30 m adjacent to the Ausappelungshuntline local beauticians Society and / or applied this additional local opening area ausquaintd becomes.
  • the recess circumference line thus represents the boundary of the recess on the first surface.
  • Immediately adjacent thereto or at least at a distance of less than 30 m (wherein the distance to the circumferential line is here and hereinafter defined to be perpendicular to the circumferential line) is in contrast to the known prior art, at least one local additional opening area formed as previously described.
  • the local additional opening area is formed so as to extend over a larger area of the recessed peripheral line than the projection of the line-type contacting line opening area onto the recessed peripheral line.
  • a metallic layer is additionally galvanically deposited at least on the additional opening region, which metallic layer is electrically conductively connected to the metallic layer of the plated through-hole.
  • a metallic layer is thus electrodeposited in method step d on the additional opening region adjacent at least to the recess circumferential line, this metallic deposition taking place over a larger part of the circumferential line, compared with the case known from the prior art in that only the line-type contacting line opening area extends up to the recess, and thus only a portion of the width of the line-type contacting line opening area on the first surface is covered with a metallic layer during the electrodeposition.
  • the method according to the invention thus differs in particular from the previously known methods in that a dielectric layer is applied to at least the first surface of the semiconductor structure prior to forming the via, but is not applied in the local additional opening region or recess so that during the galvanic process Deposition simultaneously both a metallic layer in the recess and on the additional opening area is deposited and these are electrically connected.
  • the method according to the invention is based on the Applicant's finding that in the industrial production of photovoltaic MWT solar cells the formation of the metallic via represents a critical process step and often leads to errors which reduce the efficiency of the solar cell, in particular due to increased series resistances.
  • Series of experiments, tests and analyzes of various MWT manufacturing processes led to the realization that when forming the via by means of electrodeposition is often an insufficient metallization in the recess is a cause of failure, which leads in particular to increased series resistance and thus loss of efficiency and / or insufficient electrical connection between a metallic contact structure attached to the first surface of the semiconductor structure, such as For example, of Griffin istsfingern and the via, also leads to an increased series resistance and thus loss of efficiency.
  • a MWT solar cell comprising the known per se application of a dielectric layer, wherein a metallic layer is applied in the through-connection by means of electrodeposition and reliably the formation of a sufficient metallization in the recess and / or the reliable electrical connection is ensured without faulty high series resistances of the metallic via with a contacting structure arranged on the first surface, such as, for example, a contacting finger or a contacting grid.
  • the inventive method thus opens the way for the first time the industrial production of MWT solar cells with galvanic deposition of a Metallsch in the Ausneh determination.
  • a metallic layer is deposited indirectly adjacent to the recess. Therefore, a surface suitable for r galvanic metal deposition is preferably formed at the local additional opening region, which surface preferably has at least one of the following properties: a catalytically active surface and / or an electrically conductive surface and / or a semiconductor surface, particularly the electroless metal deposition. It is possible to apply a layer of metal to the additional opening area using galvanic methods known per se.
  • the lin ien shame Kunststoffleiterslinienö Anlagen Anlagens Symposium is guided centrally to the opening of Ausneh insulation on the first surface.
  • the aforementioned projection preferably takes place parallel to a longitudinal extent of the linear contact-type opening region.
  • the linear contact-type opening areas typically have an approximately constant width (perpendicular to the longitudinal extent).
  • a projection of the average width in particular of the width of the contacting line opening regions averaged over the entire first surface, is applied to the recessed line and the additional opening region extends over a larger area compared to the projection
  • the contact-line opening areas assigned to the "contacting fingers” are taken into account and not opening areas which are assigned to "busbars”.
  • the additional opening region is preferably at least of a width in the range from 1 m to 500 m, preferably from 1 pm to 1 m 00 ⁇ , continue to preferably 20 ⁇ to 80 ⁇ trained.
  • the width is defined starting from the edge which forms the recess with the first surface of the semiconductor structure, or at spacing from the edge of the additional opening region facing the recess and approximately perpendicular to the circumferential line of the opening of the recess on the first surface.
  • Typical methods for producing the recesses for example by means of a laser, lead to approximately cylindrical or approximately frusto-conical recesses, so that the opening which forms the recess with the first surface of the semiconductor structure is approximately circular.
  • any other methods for producing the recesses and thus also any other shapes and in particular cross-sectional shapes of the recess are within the scope of the invention.
  • the generation of the recess can also be effected by wet-chemical or plasma-chemical etching.
  • the additional opening area at least 30%, preferably at least 60%, more preferably at least 90% of Ausappelungsum - Fangsline adjacent or at least formed at a distance less than 30 pm adjacent.
  • the additional opening area completely surrounds the recess, d. H. in that the circumferential line of the opening of the recess on the first surface of the semiconductor structure lies completely within the additional opening region.
  • a structurally simpler embodiment which can be realized inexpensively in terms of production, provides that the additional opening region is designed as a circular ring segment, preferably as a complete circular ring, preferably in that the additional opening region is formed approximately concentrically with the opening of the recess on the first surface. This ensures that, even in the event of possible fluctuations in the production process and, if applicable, displacements or misalignments, the complete enclosure of the recess is ensured as far as possible through the additional opening region.
  • this preferably has a center angle greater than 30 °, on preferably greater than 90 °, more preferably greater than 120 °, more preferably greater than 1 80 °, in particular greater than 270 °.
  • a cost-effective embodiment of the method according to the invention is obtained by initially applying the dielectric layer over the entire surface and, after application, removing it again to at least the additional opening region.
  • no masking and corresponding application of masking steps upon application of the dielectric layer is necessary, and known, workable methods for local removal of a dielectric layer are available, particularly laser ablation, as in A. Knorz, M.H. Peters, A. Grohe et al. , “Selective Laser Ablation of SiN x Layers on Textured Surfaces for Low Temperature Front Side Metallizations", Progress in Photovoltaics: Research and Applications 17, 127, 2008.
  • LCP laser chemical processing
  • the masking layer is removed again only after the electrodeposition of the metallic layer.
  • This preferred embodiment is realized in a preferred embodiment of applying the masking layer by means of inkjet printing, in particular printing on a lacquer.
  • the local removal of the dielectric layer is local application of corrosive media, or by corrosive media, ie, from the backside. te through the hole are fed to the front so that they expose the semiconductor only in a corresponding additional opening area, possible. Also applicable is a backside plasma etching process in which the plasma exposes only the additional opening area through the hole.
  • the dielectric layer may be advantageous.
  • dielectric layers of silicon nitride are frequently used.
  • other materials or layer systems consisting of different materials in the invention for example at least one of the materials silica, alumina, titanium dioxide, silicon carbide, Sirion.
  • the dielectric layer has a thickness in the range 10 nm to 1 m, preferably in the range 50 nm to 300 nm.
  • the inventive method is suitable both for the production of solar cells with n-doped base and p-doped emitter, and vice versa with p-doped base and n-doped emitter. It is likewise within the scope of the invention to form a solar cell with an emitter on the front side facing the radiation when operating or on the rear side facing away from the radiation or to form an emitter both on the front side and at least partially on the rear side.
  • typical MWT structures on the first surface which is typically the side facing the incident light in operation, have a metallic contacting structure typically comprising line-like metallic contact structures, so-called bonding fingers. These contacting fingers are electrically connected to the metallic plated-through holes.
  • the metallic contacting structure with galvanic metallization on the first surface and for the electrically conductive connection of the same to the semiconductor on the first surface of the semiconductor structure it is typically necessary to open the dielectric layer also in the regions of this contacting structure in order to establish an electrical contact.
  • the removal of the dielectric layer in the local additional opening region is therefore carried out in one common method step with the removal of the dielectric layer in areas for applying the metallic contact structure for electrically contacting the semiconductor structure on the first surface.
  • An alternative to the removal of the dielectric layer at least in the additional opening region is the application of the dielectric layer in such a way that the application of the dielectric layer is prevented in the local additional opening region by a masking mask or by a masking. This is also within the scope of the invention.
  • the galvanic reinforcement preferably comprises the deposition of silver. It is also within the scope of the invention to realize the galvanic reinforcement with copper, tin or zinc. One of the aforementioned metals can also be used as a thin intermediate layer for diffusion inhibition.
  • tempering takes place between electrodeposition of the seed layer and galvanic deposition of the reinforcing layer.
  • Annealing includes subjecting the semiconductor structure to a temperature in the range of 100 ° C. to 600 ° C. for a period of time ranging from a few seconds to a few hours, and has the advantage of thereby improving the electrical contact between the seed layer and the semiconductor substrate becomes.
  • the object on which the invention is based is furthermore achieved by a photovoltaic solar cell according to claim 13, which comprises a semiconductor substrate, a metal contacting structure arranged on a first side and at least one recess penetrating the semiconductor substrate, in which recess a through metallization is arranged.
  • the through metallization is electrically connected to the contacting structure.
  • the through metallization on the first side extends into a local, adjacent to the recess additional opening area, which additional opening area extends at least over 30%, preferably at least over 60%, more preferably, at least over 90% of the circumferential line of the recess, in particular in that the additional opening region completely encloses the recess.
  • the solar cell according to the invention thus ensures a low ohmic resistance between metallic contacting structures on the first side of the semiconductor substrate, the through metallization and the contacting structures applied on the second side, which lies opposite the first side, in comparison with previously known MWT solar cells.
  • the photovoltaic solar cell according to the invention is preferably produced by means of the method according to the invention or a preferred embodiment.
  • the method according to the invention is preferably designed to form the solar cell according to the invention or a preferred embodiment thereof.
  • the additional opening region of the solar cell according to the invention preferably has at least a width in the range from 1 m to 500 ⁇ m, preferably from 10 ⁇ m to 100 ⁇ m, more preferably from 20 ⁇ m to 80 ⁇ m.
  • the solar cell according to the structure of a known MWT solar cell structure or a further development thereof, in particular a MWT-PERC solar cell structure, which solar cell structures are described and referenced in the introduction to the description.
  • the galvanic deposition of a metal layer preferably the deposition of nickel, copper or silver, used in the method according to the invention is based on the principle of deposition (reduction) of metal ions from a chemical solution. This can be done by a reducing agent on one catalytically active surface (electroless deposition) or you rch electrons that are provided on the surface of a conductive or semiconductive substrate (Electroplating).
  • LI P light-induced deposition methods
  • the metal ions can be provided by a chemical solution called the electrolyte.
  • metal ions and reducing agents are preferably continuously replenished.
  • a basic amount of dissolved ions in the electrolyte is preferably present, other ions are provided as an alternative to a dosing, preferably by oxidation of an anode of the metal to be deposited.
  • inert anodes in which water is oxidized to oxygen as an oxidative counter process. In this case, too, must be metered.
  • the semiconductor structure for the electrodeposition is preferably immersed in the electrolyte and the semiconductor structure does not necessarily have to be electrically contacted in the abovementioned cases, in particular an n-contact need not be contacted.
  • the photovoltaic effect of the solar cells has an advantageous effect: the illumination forms a negative potential at the n-contact.
  • the positively charged metal ions of the electrolyte now experience an attractive force in the direction of the n-contact. They attach themselves to catalytic or current-carrying surfaces at which the dielectric layers have local openings or a metallic seed layer is already present and are reduced to metal atoms.
  • the process of electrodeposition is known per se and described, for example, in D.
  • Table 1 below shows measurement results for electrical contact resistance resistors which have been achieved at the via for the opening of the dielectric layer by means of laser ablation or masked etching back, each with and without additionally opened local additional opening area.
  • conductive adhesive can be introduced into the recesses by means of screen printing.
  • Table 1 Summary of the electrical contact resistances measured with and without additional removal of the dielectric layer in the region of the recess. The opening of the dielectric layer took place with laser ablation or masked re-etching.
  • the proportion of the recess circumference line over which the additional opening area extends or at least is adjacent at a distance of less than 30 ⁇ m is also referred to as the contact portion.
  • the contact component in MWT structures known from the prior art corresponds to the width of a contacting finger guided on or over the recess or, in the case of a plurality of contacting fingers guided to the recess, the average of the average width of the openings in the dielectric layer of the recess leading to the recess. taktismesfinger.
  • Typical widths of line-like contacting line opening areas are at values of less than 50 m, preferably less than 30 ⁇ m, particularly preferably less than 20 m.
  • the Ausneh rules preferably have an opening radius in the range 1 0 pm to 200 pm, preferably 20 pm to 1 00 pm, more preferably 20 pm to 60 pm.
  • the contact component known from the prior art as defined above is typically in the range of 10% to 20%.
  • the contact ratio increases.
  • a contact content greater than 30%, preferably greater than 60%, more preferably greater than 90% is advantageous.
  • the first surface of the semiconductor device is preferably substantially planar so that the contacting line regions and the additional opening regions lie substantially in one plane.
  • the first surface has texturing for improving optical properties, such as a pyramidal texturing
  • the additional opening regions can thus have a smaller height offset sen perpendicular to the first surface, preferably less than 20 ⁇ m, in particular less than 1.5 ⁇ m, preferably less than 10 ⁇ m, in particular preferably less than 5 ⁇ m, owing to the mentioned texturing.
  • FIG. 1 is a schematic representation of a partial section of an embodiment of a solar cell according to the invention, which was manufactured using an exemplary embodiment of the method according to the invention;
  • FIG. 2 shows a process flow diagram of a first and second exemplary embodiment of the method according to the invention with opening of the dielectric layer by means of laser ablation (variant a) or inkjet masking (variant b);
  • Figure 3 is a plan view from above on the front side of the solar cell according to Figure 1 and
  • Figure 4 is a plan view from above of a second embodiment of a solar cell according to the invention.
  • FIG. 1 The exemplary embodiment of a solar cell according to the invention shown in FIG. 1 was produced by means of the process (variant a) explained in FIG. 2 below.
  • the solar cell according to the invention in FIG. 1 comprises a p-doped semiconductor substrate 1, which is designed as a monocrystalline or multicrystalline silicon wafer with a base resistance of 0.1 ohm * cm to 10 ohm * cm.
  • a front emitter region 2 is formed on the front side shown in Figure 1 above.
  • the front side has a texturing to increase the light coupling and in addition to increase the light coupling on the front side of the semiconductor substrate 1 designed as a silicon nitride anti-reflection layer 3, thus a dielectric layer, arranged with a thickness of about 70 nm.
  • Figure 1 shows only a partial section of the solar cell according to the invention with only one recess 4.
  • the solar cell is mirror images to the right and left and has a plurality of recesses.
  • the recess 4 extends from the front to the back of the solar cell and is formed in cylindrical or conical.
  • a passage emitter region 5 extending from the front side to the rear side is formed. Furthermore, in each case a rear side emitter region 5a and 5b is formed on the rear side over the regions marked A.
  • the back side of the semiconductor substrate 1 is formed by an insulation layer formed as a layer system comprising a silicon dioxide layer and a silicon nitride layer with a total thickness of the layer system of approximately 200 nm Passivation layer 6 covered.
  • the layer 6 covers the backside of the semiconductor substrate over the entire surface and is in turn covered by both a metal back contact structure 7 and a plurality of metal base contact structures 8, 8 ', wherein the base contact structures 8, 8' penetrate the insulation layer 6 locally at a plurality of point-like contacting regions in that electrical contact between the base contact structures 8, 8 'and the semiconductor substrate 1 is in the region of the base doping.
  • a metallic front-side contact structure 9 is formed, which is connected directly to the emitter region 2 in an electrically conductive manner, ie. H. between front side contact structure 9 and emitter region 2, no antireflection layer 3 is arranged.
  • a metallic passage structure 10 is formed in the recess 4.
  • Front side contact structure 9, transmission structure 10 and back contact structure / are integrally formed and accordingly electrically conductively connected to each other.
  • the antireflection layer 3 was removed by laser ablation during the manufacturing process, wherein the additional opening area B extends annularly around the opening of the recess 4 on the upper surface of the semiconductor substrate 1 and starting from the boundary line of the opening Recess at the surface has a width of 50 m.
  • the formation of the additional opening region ensures sufficient metallization in the recess 4 and a sufficient electrically conductive connection with the front-side contact structure 9 during the electrodeposition.
  • FIG. 2 schematically shows two exemplary embodiments of the method according to the invention, which differ only with respect to the opening of the dielectric layer after its deposition:
  • a raw wafer is provided, in this embodiment a monocrystalline silicon wafer having a base resistance in the range of 0.1 ohm * cm to 10 ohm * cm.
  • the recesses are produced in a method step c) with a laser system.
  • the recesses produced in this case have on both sides hole diameter between 30 - 50 pm.
  • Wet-chemical processes x1) remove near-surface damage and clean the surface. Due to the material removal from the silicon wafer, the hole diameters of the recesses increase to 45-70 pm.
  • a subsequent thermal oxidation x2) forms a 350 nm thick thermal silicon dioxide layer on all exposed surfaces of the silicon wafer.
  • the application of a structured masking layer consisting of etch-resistant lacquer on the underside of the silicon wafer takes place.
  • the application is carried out so that the areas where the silicon dioxide layer is to be removed locally are not covered by the mask, the masking layer has local openings there.
  • the structuring of the oxide x4) takes place by means of wet-chemical processes. First, the silicon dioxide on the structures opened in the mask is etched off and the masking removed. The alkaline texture x5) produces texturing on exposed surfaces of the silicon wafer that are not covered by the silicon oxide layer.
  • the emitter is generated by a POCI 3 diffusion x6), again it is true that the emitter forms only on exposed surfaces of the silicon wafer, which are not covered by a silicon dioxide layer.
  • the phosphosilicate glass (PSG) forming in the POCl 3 diffusion x6) is removed via a wet-chemical PSG etch x7).
  • the desired final layer thickness of the structured silicon dioxide layer is set.
  • process step x8 The coating of the top and bottom of the silicon wafer with silicon nitride takes place in process step x8) (corresponds to process step b).
  • the deposition takes place by plasma assisted chemical vapor deposition (PECVD).
  • PECVD plasma assisted chemical vapor deposition
  • a local opening of the silicon nitride layer deposited in process step x8) on the front and rear side takes place by means of laser ablation.
  • the silicon nitride layer is locally opened both in additional annular regions around the holes (recesses) arranged on the front side, as well as on the areas where an application of a metallic contact structure on the front and back should take place.
  • a method step x9b1 masking is applied by means of inkjet printing on both sides, the masking consisting of an etching-resistant lacquer.
  • the masking is applied in such a way that the areas are omitted from the masking in which a surgeonnmateriali- sations Scheme annular as described in variant a, around the recesses to be formed and in the areas in which as described in a variant of a metallic contacting structure the front and on the back of the solar cell to be applied.
  • the silicon nitride layer is subsequently removed in a wet-chemical etching process on the regions not covered by the masking.
  • an aluminum-containing paste is applied in a structured manner by means of screen printing process x10).
  • the contact firing x11 at 800 ° C - 950 ° C.
  • no electrical contact between the silicon base and the applied metal contact structure is generated, but this step merely serves to form a robust metal layer.
  • the underside-deposited aluminum layer is not electrically connected to the silicon base. This is accomplished by local laser fired contacts (LFC) x12).
  • LFC local laser fired contacts
  • a subsequent tempering process x13) contributes to the formation of a good conductive electrical contact between substrate base and the aluminum-containing layer applied in x10).
  • the structures in the silicon nitride layer which have been opened by means of laser ablation x9a) and inkjet masking x9b) are metallized in process step d1) with a galvanically deposited nickel seed layer.
  • process step d1 To form a low-resistance electrical contact between nickel seed layer and the emitter layer below, another annealing process d 2) takes place.
  • the thickening and thus strengthening of the seed layer by means of galvanic silver deposition d3) takes place.
  • the front-side contact structure is formed as in previously known MWT solar cells, represented for example in "Processing and comprehensive characterization of screen-printed mc-Si metal wrap-through (mwt) solar cells", Clement et al., Proceedings of the 22nd European Photovoltaic Solar Energy Conference, Milan, 2007.
  • the solar cell has recesses with a diameter of about 100 m, wherein the recesses are arranged on lines, an average of 1 hole per 1 cm 2 solar cell surface is formed.
  • FIG. 3 shows a plan view from above of the first exemplary embodiment of a solar cell according to the invention shown in FIG. 1 likewise in a schematic representation, wherein the metallic layers are not shown for the sake of simplicity, but rather the associated openings in the dielectric layer formed as antireflection layer 3.
  • Line-like contacting line opening areas 11a and 11b lead to the recess 4 from two opposite sides.
  • the projection of this line Nienartigen Kunststofftechnik istso réelles Symposiume on the recess circumference line is denoted by 11c and 11 d.
  • the additional opening area B extends in this embodiment around the circumferential line of the recess 4 around, so that is ensured in the manufacturing process of the solar cell in the electrodeposition, on the one hand, a sufficient metallization in the recess and beyond a sufficient electrical contact between the metallic layer deposited on the regions 11a and 11b and the metallic layer in the recess 4 are generated via the metallic layer deposited on the additional opening region B.
  • the additional opening area in the direction of the linear extent of the contacting line opening areas has a total length in the range from 100 m to 300 m, in the present case approximately 250 m.
  • FIG. 4 shows, analogously to FIG. 3, a second exemplary embodiment of a solar cell according to the invention, which basically has the construction shown in FIG.
  • the additional opening region B does not extend annularly around the recess 4 and also does not directly adjoin it, but has a distance D of approximately 20 ⁇ m from the circumferential line of the recess 4.
  • the local additional opening area B extends in projection on the peripheral line over a much larger portion thereof (indicated by Ba and Bb in FIG. 4) as compared with the portions 11c and 11d which project the line-like contacting line opening areas 11a and 11b onto the peripheral line the recess 4 correspond.
  • the contacting portion of the two additional opening areas B is about 50% in the embodiment shown in Figure 4.
  • the distance D in FIG. 4 is unobjectionable since, when the metallization is formed, it generally extends over a small area over the dielectric layer, ie. H. formed on this exposed and thus a distance up to 30 ⁇ easily covered in the manufacturing process with a metallic layer, so that it is not absolutely necessary - albeit advantageous - is that the additional opening area B extends directly to the perimeter of the recess.

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  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer metallischen Kontaktstruktur einer Halbleiterstruktur mit Durchkontaktierung, folgende Verfahrensschritte umfassend:a. Bereitsteilen einer Halbleiterstruktur, welche Halbleiterstruktur eine photovoltaische Solarzelle oder eine Vorstufe im Herstellungsprozess der photovoltaischen Solarzelle ist, b. Erzeugen mindestens einer die Halbleiterstruktur durchdringende Ausnehmung und c. Ausbilden einer Durchkontaktierung mittels galvanischem Abscheiden mindestens einer Metallschicht zumindest in der Ausnehmung. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass vor Verfahrenschritt c auf mindestens eine erste Oberfläche der Halbleiterstruktur eine dielektrische Schicht aufgebracht wird, welche dielektrische Schicht in einem an die Ausnehmung unmittelbar angrenzenden lokalen Zusatzöffnungsbereich der ersten Oberfläche vor Verfahrenschritt c wieder entfernt wird oder welche dielektrische Schicht diesen lokalen Zusatzöffnungsbereich aussparend aufgebracht wird und dass in Verfahrensschritt d zusätzlich zumindest auf dem Zusatzöffnungsbereich eine metallische Schicht galvanisch abgeschieden wird, welche metallische Schicht mit der metallischen Schicht der Durchkontaktierung elektrisch leitend verbunden ist.

Description

Verfahren zu r Herstellung einer metallischen Kontaktstruktu r einer Halbleiterstruktu r mit Du rchkontaktierung und photovoltaische Solarzelle
Besch reibung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zu r Herstellung einer metallischen Kontaktstru ktu r einer Halbleiterstruktu r mit Durchkontaktierung gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1 und eine photovoltaische Solarzelle gemäß Oberbegriff des Anspruchs 14.
Photovoltaische Solarzellen bestehen typischerweise aus einer Halbleiterstruktu r, welche einen Basis- und einen Emitterbereich aufweist, wobei d ie Halbleiterstruktu r typischerweise im Wesentlichen du rch ein Halbleitersubstrat, wie beispielsweise ein Siliziumsubstrat, gebildet wird . I n d ie Halbleiterstruktu r wird typischerweise über die Vorderseite der Solarzelle Licht eingekoppelt, so dass nach Absorption des eingekoppelten Lichts in der Solarzelle eine Generation von Elektron-Lochpaaren stattfindet. Zwischen Basis und Emitterbereich bildet sich ein pn-Übergang aus, an dem die generierten Ladungsträgerpaare getrennt werden . Weiterh in u mfasst eine Solarzelle einen metallischen Emitter- sowie einen metallischen Basiskontakt, d ie jeweils elektrisch leitend mit dem Emitter bzw. mit der Basis verbunden sind . Über d iese metallischen Kontakte können d ie am pn-Übergang getrennten Ladungsträger abgeführt und somit einem externen Stromkreis bzw. einer benachbarten Solarzelle bei Modu lverschaltung zugeführt werden .
Es sind unterschied liche Solarzellenstrukturen bekannt, wobei sich d ie vorliegende Erfindung auf die Herstellung solcher Solarzellenstruktu ren bezieht, bei denen beide zu r externen Verschaltung ausgebildete elektrische Kontakte der Solarzelle auf der Rückseite angeordnet sind , wobei d ie Basis der Solarzelle über eine rückseitig angeordnete metallische Basiskontaktstru ktu r und der Emitter der Solarzelle über eine rückseitig angeordnete metallische Rückseitenkon- taktstru ktu r elektrisch kontaktierbar ist. Dies steht im Gegensatz zu Standardso- larzellen , bei denen typischerweise der metallische Emitterkontakt auf der Vorderseite und der metallische Basiskontakt auf der Rückseite der Solarzelle liegt.
Die Erfindung bezieht sich hierbei auf die Herstellung einer speziellen Ausgestaltung einer rückseitig kontaktierbaren Solarzelle, der Metal-Wrap-Th rough- Solarzelle (MWT-Solarzelle). Diese aus EP 985233 und van Kerschaver et al.„A novel Silicon solar cell structure with both externa! polarity contacts on the back surface", Proceed ings of the 2nd World Conference on Photovoltaic Energy Conversion , Vienna, Austria, 1 998, bekannte Solarzelle weist eine an der zu r Lichteinkopplung ausgebildeten Vorderseite der Solarzelle angeordnete metallische Vorderseitenkontaktstruktu r auf, die mit dem Emitterbereich elektrisch leitend verbunden ist. Weiterh in weist d ie Solarzelle eine Vielzahl sich von der Vorder- zu r Rückseite erstreckender Ausnehmungen im Halbleitersubstrat auf, d ie von metallischen Du rch leitungsstruktu ren du rchd rungen sind und rückseitig mit einer oder meh reren metallischen Rückseitenkontaktstruktu ren elektrisch leitend verbunden sind , so dass rückseitig über d ie Rückseitenkontaktstru ktu r, d ie Du rchleitungsstruktur und die Vorderseitenkontaktstruktu r der Emitterbereich elektrisch kontaktierbar ist. Ebenso ist als Weiterentwicklung einer MWT- Struktur die MWT-PE RC-Solarzelle bekannt, welche zusätzlich eine passivierte Rückseite aufweist und beispielsweise in B. Thaid igsmann , A. Wolf, F. Clement et al. ,„Combining the Advantages of Wrap Through Metallization and Rear Surface Passivation into Industrial MWT-PERC Devices", Proceed ings of the 25th Eu ropean Photovoltaic Solar Energy Conference, Valencia, Spain , 201 0, pp. 2227-2230 besch rieben ist.
Die MWT-Stru ktu r weist den Vorteil auf, dass die Abschattung des Halbleitersubstrates du rch metallische Kontakte auf der Vorderseite verringert ist, da d ie externen Kontakte bei d ieser Struktu r auf der Rückseite platziert sind , was zu einem höheren Lichteinfang führt. Die Ladungsträger aus dem Emitter an der Vorderseite werden über die Vorderseiten kontaktstru ktu r eingesammelt. Somit entstehen keine oh mschen Verluste du rch einen etwaigen Ladungsträgertransport innerhalb des Halbleitersubstrates von der Vorder- zu r Rückseite bezüglich des Emitterbereichs. Weiterh in ergibt sich durch d ie rückseitige Kontaktierbar- keit sowohl des Basis- als auch des Emitterbereichs eine prinzipiell einfachere Verschaltung der MWT-Solarzellen im Modu l verglichen mit Standardsolarzellen , da zur Reihenschaltung keine Verbinderelemente von der Rückseite einer Solarzelle zur Vorderseite der nächsten Solarzelle geführt werden müssen.
Zur Metallisierung der Durchkontakte bei MWT-Solarzellen und insbesondere bei der Untergruppe der MWT-PERC-Solarzellen wird gemäß Stand der Technik typischerweise das Siebdruckverfahren verwendet. Hierbei wird eine silberhaltige Paste in die Ausnehmungen eingebracht, die den elektrischen Kontakt zwischen Vorder- und Rückseite in Form eines metallischen Durchkontakts herstellt.
Eine alternative Möglichkeit zur Herstellung eines metallischen Durchkontakts bietet die galvanische Metallabscheidung. Die galvanische Metallisierung mittels zum Beispiel Nickel, Kupfer, Silber oder Zink beruht auf dem Prinzip der Abscheidung (Reduktion) von Metallionen aus einer chemischen Lösung. Dies wird vorzugsweise durch ein Reduktionsmittel auf einer katalytisch aktiven Oberfläche bewerkstelligt (außenstromlose Abscheidung) oder durch Elektronen, die an der Oberfläche eines leitenden oder halbleitenden Substrats zur Verfügung gestellt werden (Electroplating).
Die Anwendung einer galvanischen Metallabscheidung zur Erzeugen des Durchkontakts ist in H. Knauss, B. Terheiden, P.Fath,„Large-area metallisation wrap through solar cells using electroless plating", doi: 10.1016/j.solmat.2006.06.047 beschrieben. Hierbei wird jedoch ein spezielles aufwändiges Verfahren eingesetzt, bei dem zur Ausbildung der Vorderseitenkontaktierungsstrukturen zunächst Gräben gesägt werden, in denen die metallischen Kontaktstrukturen ausgebildet werden. Zur Kontakttrennung von n- und p-Gebiet der auf der Rückseite vollständig galvanisch abgeschiedenen Metallschicht werden ebenfalls Sägegräben eingebracht.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, im Herstellungsprozess einer photo- voltaischen Solarzelle die Herstellung einer metallischen Durchkontaktierung mittels galvanischem Abscheiden zu verbessern und/oder zu vereinfachen und damit kostengünstiger zu gestalten, insbesondere, das Risiko fehlerhafter metallischer Durchkontaktierungen zu verringern und/oder den Serienwiderstand der erzeugten metallischen Durchkontaktierung hinsichtlich des Ladungsträger- transportes von einer Seite der Solarzelle zur gegenüberliegenden Seite der Solarzelle zu verringern.
Gelöst ist diese Aufgabe durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 und eine pho- tovoltaische Solarzelle gemäß Anspruch 14. Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens finden sich in den Ansprüchen 2 bis 13; vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Solarzelle finden sich in den Ansprüchen 15 bis 17. Hiermit wird der Wortlaut sämtlicher Ansprüche durch ausdrückliche Bezugnahme in die Beschreibung aufgenommen.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist zur Herstellung einer metallischen Kontaktstruktur umfassend eine Durchkontaktierung einer Halbleiterstruktur ausgebildet. Die Halbleiterstruktur ist eine photovoltaische Solarzelle oder eine Vorstufe im Herstellungsprozess der photovoltaische Solarzelle. Es liegt im Rahmen der Erfindung, dass die Halbleiterstruktur ein Halbleiterwafer, insbesondere ein Siliziumwafer, gegebenenfalls mit zusätzlich aufgebrachten Schichten, ist. Ebenso liegt es im Rahmen der Erfindung, dass die Halbleiterstruktur eine komplexe Struktur darstellt, beispielsweise in dem eine Halbleiterschicht auf ein Trägersubstrat, gegebenenfalls unter Zwischenschaltung und/oder Zufügung weiterer Schichten aufgebracht ist.
Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst folgende Verfahrensschritte:
In einem Verfahrensschritt a wird die vorgenannte Halbleiterstruktur bereitgestellt. In einem Verfahrensschritt b wird eine dielektrische Schicht auf eine erste Oberfläche der Halbleiterstruktur aufgebracht. Die erste Oberfläche ist typischerweise die bei Betrieb der Solarzelle der einfallenden elektromagnetischen Strahlung zugewandte Vorderseite der Solarzelle. Ebenso liegt es im Rahmen der Erfindung, dass die erste Oberfläche die Rückseite der Solarzelle ist.
In einem Verfahrensschritt c wird mindestens eine die Halbleiterstruktur durchdringende Ausnehmung erzeugt. In einem Verfahrensschritt d wird in der Ausnehmung eine Durchkontaktierung mittels galvanischen Abscheidens mindestens einer Metallschicht erzeugt. Der Begriff „galvanisches Abscheiden" bezeichnet hierbei und im Folgenden die chemische und/oder elektrochemische Abscheidung einer metallischen Schicht.
Die dielektrische Schicht wird mit mindestens einem in Richtung der Ausnehmung führenden linienartigen Kontaktierungslinienöffnungsbereich gebildet. Hierbei liegt es im Rahmen der Erfindung, dass die dielektrische Schicht nach Aufbringen an dem Kontaktierungslinienöffnungsbereich wieder entfernt wird und/oder dass die dielektrische Schicht diesen Kontaktierungsfingeröffnungsbe- reich aussparend aufgebracht wird.
Solche linienartigen Kontaktierungslinienöffnungsbereiche sind zur Ausbildung metallischer Kontaktierungsstrukturen, insbesondere von so genannten„Kontak- tierungsfingern" an sich bekannt, insbesondere, um an sich bekannte Metallisierungsstrukturen wie beispielsweise kämm- oder doppelkammartige Kontaktie- rungsgitter auszubilden.
Wesentlich ist, dass bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die dielektrische Schicht in einem an eine Ausnehmungsumfanglinie der Öffnung der Ausnehmung an der ersten Oberfläche angrenzenden oder zumindest in einem Abstand kleiner 30 m an die Ausnehmungsumfanglinie benachbarten lokalen Zusatzöffnungsbereich wieder entfernt wird und/oder diesen lokalen Zusatzöffnungsbereich aussparend aufgebracht wird.
Die Ausnehmungsumfanglinie stellt somit die Begrenzung der Ausnehmung an der ersten Oberfläche dar. Unmittelbar an dieser angrenzend oder zumindest in einem Abstand kleiner 30 m benachbart (wobei die Entfernung zur Umfangsli- nie hier und im folgenden jeweils senkrecht zur Umfangslinie stehend definiert ist) wird im Gegensatz zum vorbekannten Stand der Technik mindestens ein lokaler Zusatzöffnungsbereich wie vorgehend beschrieben ausgebildet.
Der lokale Zusatzöffnungsbereich wird derart ausgebildet, dass er sich über einen größeren Bereich der Ausnehmungsumfangslinie erstreckt, gegenüber der Projektion des linienartigen Kontaktierungslinienöffnungsbereiches auf die Ausnehmungsumfanglinie. In Verfahrensschritt d wird zusätzlich zumindest auf den Zusatzöffnungsbereich eine metallische Schicht galvanisch abgeschieden, welche metallische Schicht mit der metallischen Schicht der Durchkontaktierung elektrisch leitend verbunden ist.
Im Gegensatz zum vorbekannten Stand der Technik wird somit in Verfahrensschritt d an dem zumindest an die Ausnehmungsumfanglinie benachbarten Zusatzöffnungsbereich eine metallische Schicht galvanisch abgeschieden, wobei dieses metallische Abscheiden sich über einen größeren Teil der Umfangslinie erstreckend erfolgt, verglichen mit dem aus dem Stand der Technik bekannten Fall, dass sich lediglich der linienartige Kontaktierungslinienöffnungsbereich bis zu der Ausnehmung erstreckt und somit auf der ersten Oberfläche lediglich ein Bereich der Breite des linienartigen Kontaktierungslinienöffnungsbereiches bei der galvanische Abscheidung mit einer metallischen Schicht bedeckt wird.
Das erfindungsgemäße Verfahren unterscheidet sich somit insbesondere dadurch von den vorbekannten Verfahren, dass vor Ausbilden der Durchkontaktierung eine dielektrische Schicht auf zumindest die erste Oberfläche der Halbleiterstruktur aufgebracht wird, jedoch nicht in dem lokalen Zusatzöffnungsbereich, bzw. diesem aussparend aufgebracht wird, so dass während des galvanischen Abscheidens gleichzeitig sowohl eine metallische Schicht in der Ausnehmung als auch auf dem Zusatzöffnungsbereich abgeschieden wird und diese elektrisch leitend verbunden sind.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist in der Erkenntnis des Anmelders begründet, dass bei der industriellen Herstellung von photovoltaischen MWT- Solarzellen die Ausbildung der metallischen Durchkontaktierung einen kritischen Verfahrensschritt darstellt und häufig zu Fehlern führt, welche den Wirkungsgrad der Solarzelle verringern, insbesondere aufgrund erhöhter Serienwiderstände. Versuchsreihen, Tests und Analysen verschiedener MWT- Herstellungsverfahren führten zu der Erkenntnis, dass bei Ausbildung der Durchkontaktierung mittels galvanischem Abscheiden häufig eine unzureichende Metallisierung in der Ausnehmung eine Fehlerursache ist, die insbesondere zu erhöhten Serienwiderständen und damit Wirkungsgradverlusten führt und/oder eine unzureichende elektrische Verbindung zwischen einer auf der ersten Oberfläche der Halbleiterstruktur angebrachten metallischen Kontaktstruktur, wie beispielsweise von Kontaktierungsfingern und der Durchkontaktierung, ebenfalls zu einem erhöhten Serienwiderstand und damit zu Wirkungsgradverlusten führt.
Weiterhin führten die Untersuchungen zu der überraschenden Erkenntnis, dass insbesondere die Metallisierung an der Kante bzw. in einem Abstand kleiner 30 μηη zu dieser, an welcher die Ausnehmung an die erste Oberfläche angrenzt, wesentlich für das Metallisierungsverhalten in der Ausnehmung bei galvanischem Abscheiden einer Metallschicht ist.
Bei bisherigen Verfahren zur Herstellung einer MWT-Solarzelle wurde typischerweise ein Siebdruckverfahren zur Metallisierung in der Durchkontaktierung mittels Aufbringen einer Metallpartikel enthaltenden Paste angewandt, da hier aufgrund des mechanischen Eindrückens der Siebdruckpaste in die Ausnehmung eine ausreichende Metallisierung sichergestellt wurde.
Die Vorteile des galvanischen Abscheidens, insbesondere die Kostenvorteile, konnten bisher nicht zur Herstellung der Durchkontaktierung einer MWT- Solarzelle in industrielle Herstellungsprozesse integrierbar ausgebildet werden, es gab lediglich die in der Beschreibungseinleitung beschriebenen Laborversuche, wobei diese Solarzellen jedoch nicht dielektrische Schichten, die zur Verbesserung der optischen Eigenschaft und/oder zur Verringerung der Oberflächenrekombination für ausreichend hohe Wirkungsgrade notwendig sind, umfassen.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es nun erstmals möglich, eine MWT- Solarzelle umfassend und mit dem an sich bekannten Aufbringen einer dielektrische Schicht herzustellen, wobei in der Durchkontaktierung eine metallische Schicht mittels galvanischem Abscheiden aufgebracht wird und wobei zuverlässig die Ausbildung einer ausreichenden Metallisierung in der Ausnehmung und/oder die zuverlässige elektrische Anbindung ohne fehlerhaft hohe Serienwiderstände der metallischen Durchkontaktierung mit einer auf der ersten Oberfläche angeordneten Kontaktierungsstruktur, wie beispielsweise einem Kontaktie- rungsfinger oder einem Kontaktierungsgitter, gewährleistet ist. Das erfindungsgemäße Verfahren eröffnet somit erstmals den Weg der industriellen Herstellung von MWT-Solarzellen mit galvan ischem Abscheiden einer Metallsch icht in der Ausneh mung.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird in Verfahrenssch ritt d , wie zuvor besch rieben , zusätzlich zu mindest auf dem Zusatzöffnungsbereich eine metallische Schicht un mittelbar angrenzend zu r Ausneh mung galvan isch abgeschieden . Vorzugsweise wird daher an dem lokalen Zusatzöffnungsbereich eine zu r galvan ischen Metallabscheidung geeignete Oberfläche ausgebildet, welche vorzugsweise zu mindest eine der folgenden Eigenschaften aufweist: Eine h insichtlich der außenstromlosen Metallabscheidung katalytisch aktive Oberfläche und/oder eine elektrisch leitende Oberfläche und/oder eine Halbleiteroberfläche. H ierdu rch ist das Aufbringen einer Metallsch icht auf den Zusatzöffnungsbereich mit an sich bekannten galvanischen Methoden möglich .
Vorzugsweise ist der lin ienartige Kontaktierungslinienöffnungsbereich mittig zu der Öffnung der Ausneh mung an der ersten Oberfläche geführt. Die vorgenannte Projektion erfolgt vorzugsweise parallel zu einer Längserstreckung des lin ienartigen Kontaktierungslinienöffnungsbereiches. Typischerweise weisen d ie lin ienartigen Kontaktierungslin ienöffnungsbereiche eine in etwa konstante Breite (sen krecht zur Längserstreckung) auf. Bei linienartigen Kontaktierungslinienöff- nungsbereichen mit variierender Breite erfolgt vorzugsweise eine Projektion der mittleren Breite, insbesondere bevorzugt der über d ie gesamte erst Oberfläche gemittelte Breite der Kontaktierungslin ienöffnungsbereiche auf die Ausneh- mungsu mfangslinie und der Zusatzöffnungsbereich erstreckt sich entsprechend über einen größeren Bereich verglichen mit der Projektion d ieser gemittelten Breite entlang der Längserstreckung des Kontaktierungslin ienöffnungsbereiche auf die Ausnehmungsumfangslin ie. Bei vorgenannter Mittelung der Breite der Kontaktierungslin ienöffnungsbereiche werden vorzugsweise nu r d ie den„Kon- taktierungsfingern" zugeordneten Kontaktierungslinienöffnungsbereiche berücksichtigt und n icht Öffnungsbereiche, welche„Busbars" zugeordnet sind .
U m eine ausreichende Metallabscheidung in der Ausneh mung und/oder einen ausreichenden elektrischen Kontakt von der ersten Oberfläche zu r Ausnehmung zu schaffen , wird der Zusatzöffnungsbereich vorzugsweise zu mindest mit einer Breite im Bereich von 1 m bis 500 m, bevorzugt 1 0 pm bis 1 00 μ ηη, weiter be- vorzugt 20 μηι bis 80 μηι ausgebildet. Die Breite ist hierbei ausgehend von der Kante, welche die Ausnehmung mit der ersten Oberfläche der Halbleiterstruktur bildet, bzw. bei Beabstandung von dem der Ausnehmung zugewandten Rand des Zusatzöffnungsbereiches und in etwa jeweils senkrecht zur Umfangslinie der Öffnung der Ausnehmung an der ersten Oberfläche definiert. Typische Verfahren zur Erzeugung der Ausnehmungen, beispielsweise mittels eines Lasers führen zu in etwa zylindrischen oder etwa kegelstumpfartigen Ausnehmungen, so dass die Öffnung, welche die Ausnehmung mit der ersten Oberfläche der Halbleiterstruktur bildet, in etwa kreisförmig ist. Ebenso liegen beliebige andere Verfahren zur Erzeugung der Ausnehmungen und somit auch beliebige andere Formen und insbesondere Querschnittsformen der Ausnehmung im Rahmen der Erfindung. Beispielsweise kann die Erzeugung der Ausnehmung auch durch nasschemisches oder plasmachemisches Ätzen erfolgen.
Um einen ausreichenden Einfluss des unmittelbar an die Ausnehmung angrenzenden lokalen Oberflächenmetallisierungsbereichs hinsichtlich des galvanischen Abscheidens einer Metallschicht in der Ausnehmung zu gewährleisten, ist es vorteilhaft, dass der Zusatzöffnungsbereich zumindest an 30 %, bevorzugt zumindest an 60 %, weiter bevorzugt zumindest an 90 % der Ausnehmungsum- fangslinie angrenzend oder zumindest in einem Abstand kleiner 30 pm benachbart ausgebildet wird. Insbesondere ist es vorteilhaft, dass der Zusatzöffnungsbereich die Ausnehmung vollständig umschließt, d. h. dass die Umfangslinie der Öffnung der Ausnehmung an der ersten Oberfläche der Halbleiterstruktur vollständig innerhalb des Zusatzöffnungsbereichs liegt.
Eine konstruktiv einfachere und in der Herstellung kostengünstig realisierbare vorzugsweise Ausführungsform sieht vor, dass der Zusatzöffnungsbereich als Kreisringsegment, vorzugsweise als vollständiger Kreisring ausgebildet ist, vorzugsweise, dass der Zusatzöffnungsbereich in etwa konzentrisch zu der Öffnung der Ausnehmung an der ersten Oberfläche ausgebildet wird. Hierdurch ist gewährleistet, dass auch bei eventuell auftretenden Schwankungen im Herstel- lungsprozess und gegebenenfalls Verschiebungen oder Dejustierungen möglichst ein vollständiges Umschließen der Ausnehmung durch den Zusatzöffnungsbereich gewährleistet ist. In der vorzugsweisen Ausgestaltung als Kreisringsegment weist diese bevorzugt einen Mittelpunktswinkel größer 30°, weiter bevorzugt größer 90°, weiter bevorzugt größer 120°, weiter bevorzugt größer 1 80°, insbesondere größer 270° auf.
Eine kostengünstige Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ergibt sich , indem die d ielektrische Sch icht zunächst ganzflächig aufgebracht und nach dem Aufbringen wieder zu mindest im Zusatzöffnungsbereich entfernt wird . Hierdu rch ist keine Maskierung und entsprechende Anwendung von Maskierungssch ritten bei Aufbringen der dielektrischen Sch icht notwendig und es stehen bekannte, d irekt einsetzbare Verfahren zu m lokalen Entfernen einer d ielektrischen Sch icht zu r Verfügung, insbesondere Laserablation , wie in A. Knorz, M. Peters, A. Grohe et al. ,„Selective Laser Ablation of SiNx Layers on Textured Surfaces for Low Temperature Front Side Metallizations", Progress in Photovoltaics: Research and Applications 17, 127, 2008 beschrieben . Ebenso ist das Aufbringen einer Maske und ansch ließendes Abätzen , insbesondere das Aufbringen eines ätzresistenten Schutzlacks, vorzugsweise mittels Inkjet-Drucken und ansch ließendes Abätzen bereits industriell einsetzbar entwickelt. Ebenso liegt das lokale Entfernen der d ielektrischen Sch icht zu mindest an dem Zusatzöffnungsbereich mittels Laser Chemical Processing (LCP) im Rahmen der Erfindung. Letzteres weist zusätzlich den Vorteil auf, dass im gleichen Verfahrensschritt eine Dotierung d ieser Bereiche, beispielsweise zu r Ausbildung oder Verstärkung eines Emitters möglich ist. Das LCP-Verfahren ist beispielsweise in Kray, D. , et al. , „Laser Chemical Processing (LCP)- Versatile Tool for Microstructing", Applications. Applied Physics A, 2008 besch rieben .
I n einer vorzugsweisen Ausführungsform wird bei Verwendung einer Maskierung wie vorgehend beschrieben d ie Maskierungsschicht erst nach dem galvanischen Abscheiden der metallischen Sch icht wieder entfernt. H ierdu rch ergibt sich der Vorteil , dass ein größeres Aspektverhältnis (Verhältnis Höhe zu Breite der metallischen Stru ktu r) erzielt wird , wodurch Abschattungsverluste und/oder Rekombinationsverluste an der Kontaktfläche zwischen Metall und Halbleiter verringert werden . Diese vorzugsweise Ausführungsform wird in vorzugsweiser Ausgestaltung du rch Aufbringen der Maskierungssch icht mittels Inkjet-Drucken realisiert, insbesondere du rch Drucken eines Lackes.
Ebenso ist das lokale Entfernen der d ielektrischen Sch icht du rch lokales Aufbringen von ätzenden Medien , oder durch ätzende Med ien , d ie von der Rücksei- te durch das Loch hindurch der Vorderseite zugeführt werden, so dass sie den Halbleiter nur in einem entsprechenden Zusatzöffnungsbereich freilegen, möglich. Ebenso ist ein rückseitiges Plasmaätzverfahren anwendbar, bei welchem das Plasma durch das Loch hindurch lediglich den Zusatzöffnungsbereich freilegt.
Je nach Ausgestaltung der Solarzellenstruktur können unterschiedliche Ausgestaltungen der dielektrischen Schicht vorteilhaft sein. Insbesondere dielektrische Schichten aus Siliziumnitrid finden häufig Anwendung. Ebenso liegen andere Materialien oder auch Schichtsysteme bestehend aus verschiedenen Materialien im Rahmen der Erfindung, beispielsweise mindestens eines der Materialien Siliziumoxid, Aluminiumoxid, Titandioxid, Siliciumcarbid, Sirion. Typischerweise weist die dielektrische Schicht eine Dicke im Bereich 10 nm bis 1 m auf, bevorzugt im Bereich 50 nm bis 300 nm.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist sowohl zur Herstellung von Solarzellen mit n-dotierter Basis und p-dotiertem Emitter, als auch umgekehrt mit p-dotierter Basis und n-dotiertem Emitter geeignet. Ebenso liegt es im Rahmen der Erfindung, eine Solarzelle mit einem Emitter an der bei Betrieb der Strahlung zugewandten Vorderseite oder an der der Strahlung abgewandten Rückseite auszubilden oder sowohl an Vorder- und zumindest teilweise an der Rückseite einen Emitter auszubilden.
Wie zuvor beschrieben, weisen typische MWT-Strukturen auf der ersten Oberfläche, welche typischerweise die bei Betrieb dem Lichteinfall zugewandte Seite ist, eine metallische Kontaktierungsstruktur auf, welche typischerweise linienartige metallische Kontaktstrukturen umfasst, so genannte Kontaktierungsfinger. Diese Kontaktierungsfinger sind mit den metallischen Durchkontaktierungen elektrisch leitend verbunden. Zur Herstellung der metallischen Kontaktierungsstruktur bei galvanischer Metallisierung an der ersten Oberfläche und zur elektrisch leitenden Verbindung derselben mit dem Halbleiter an der ersten Oberfläche der Halbleiterstruktur ist es typischerweise notwendig, die dielektrische Schicht auch in den Bereichen dieser Kontaktierungsstruktur zu öffnen, um einen elektrischen Kontakt herzustellen. Vorzugsweise erfolgt das Abnehmen der dielektrischen Schicht in dem lokalen Zusatzöffnungsbereich daher in einem gemeinsamen Verfahrensschritt mit dem Abnehmen der dielektrischen Schicht in Bereichen zum Aufbringen der metallischen Kontaktstruktur zur elektrischen Kontaktierung der Halbleiterstruktur an der ersten Oberfläche.
Eine Alternative zu dem Entfernen der dielektrischen Schicht zumindest im Zusatzöffnungsbereich stellt das Aufbringen der dielektrischen Schicht derart dar, dass in dem lokalen Zusatzöffnungsbereich durch eine Abdeckschablone oder durch eine Maskierung das Aufbringen der dielektrischen Schicht unterbunden wird. Dies liegt ebenfalls im Rahmen der Erfindung.
Zur Ausbildung metallischer Kontaktstrukturen insbesondere in der Ausnehmung mit einer ausreichenden Dicke und somit ausreichend geringen ohmschen Serienwiderständen ist es vorteilhaft, zumindest ein zweistufiges galvanisches Abscheideverfahren anzuwenden, in dem zunächst eine metallische Saatschicht aufgebracht wird und anschließend eine galvanische Verstärkung dieser metallischen Saatschicht durch eine weitere galvanische Metallabscheidung erfolgt. Hierbei kann auf an sich bekannte Verfahren zurückgegriffen werden, insbesondere solche, bei denen für Saatschicht und metallische Verstärkung unterschiedliche Metallarten Anwendung finden. Insbesondere ist es vorteilhaft, die Saatschicht umfassend Nickel auszubilden.
Die galvanische Verstärkung umfasst vorzugsweise das Abscheiden von Silber. Ebenso liegt es im Rahmen der Erfindung, die galvanische Verstärkung mit Kupfer, Zinn oder auch Zink zu realisieren. Eines der vorgenannten Metalle kann dabei auch als dünne Zwischenschicht zur Diffusionshemmung zum Einsatz kommen.
Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn zwischen galvanischem Abscheiden der Saatschicht und galvanischem Abscheiden der Verstärkungsschicht ein Tempern erfolgt. Das Tempern beinhaltet ein Beaufschlagen der Halbleiterstruktur mit einer Temperatur im Bereich von 100°C bis 600°C für eine Zeitdauer im Bereich von wenigen Sekunden bis einigen Stunden und weist den Vorteil auf, dass dadurch der elektrische Kontakt zwischen Saatschicht und Halbleitersubstrat ausgebildet bzw. verbessert wird. Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe ist weiterhin gelöst durch eine photovoltaische Solarzelle gemäß Anspruch 13, welche ein Halbleitersubstrat, eine auf einer ersten Seite angeordnete metallische Kontaktierungsstruktur und mindestens eine das Halbleitersubstrat durchdringende Ausnehmung umfasst, in welcher Ausnehmung eine Durchmetallisierung angeordnet ist. Die Durchmetallisierung ist elektrisch leitend mit der Kontaktierungsstruktur verbunden. Wesentlich ist, dass sich die Durchmetallisierung auf der ersten Seite in einen lokalen, an die Ausnehmung angrenzenden Zusatzöffnungsbereich erstreckt, welcher Zusatzöffnungsbereich sich zumindest über 30 %, bevorzugt zumindest über 60 %, weiter bevorzugt, zumindest über 90 % der Umfangslinie der Ausnehmung erstreckt, insbesondere, dass der Zusatzöffnungsbereich die Ausnehmung vollständig umschließt.
Die erfindungsgemäße Solarzelle gewährleistet somit einen im Vergleich zu vorbekannten MWT-Solarzellen niedrigen ohmschen Widerstand zwischen metallischen Kontaktierungsstrukturen auf der ersten Seite des Halbleitersubstrates, der Durchmetallisierung und der auf der zweiten Seite, welche der ersten Seite gegenüberliegt, aufgebrachten Kontaktierungsstrukturen. Die erfindungsgemäße photovoltaische Solarzelle ist vorzugsweise mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens oder einer vorzugsweisen Ausführungsform hergestellt. Das erfindungsgemäße Verfahren ist vorzugsweise zur Ausbildung der erfindungsgemäßen Solarzelle oder einer vorzugsweisen Ausführungsform hiervon ausgebildet.
Vorzugsweise weist der Zusatzöffnungsbereich der erfindungsgemäßen Solarzelle zumindest eine Breite im Bereich von 1 m bis 500 pm, bevorzugt 10 pm bis 100 pm, weiter bevorzugt 20 pm bis 80 μηη auf.
Insbesondere ist es vorteilhaft, die Solarzelle gemäß der Struktur einer an sich bekannten MWT-Solarzellenstruktur oder einer Weiterentwicklung hiervon, insbesondere einer MWT-PERC-Solarzellenstruktur auszubilden, welche Solarzellenstrukturen in der Beschreibungseinleitung beschrieben und referenziert sind.
Die bei dem erfindungsgemäßen Verfahren angewandte galvanische Abschei- dung einer Metallschicht, vorzugsweise der Abscheidung von Nickel, Kupfer o- der Silber beruht auf dem Prinzip der Abscheidung (Reduktion) von Metallionen aus einer chemischen Lösung. Dies kann durch ein Reduktionsmittel auf einer katalytisch aktiven Oberfläche bewerkstelligt werden (außenstromlose Abscheidung) oder du rch Elektronen , die an der Oberfläche eines leitenden oder halbleitenden Substrates zu r Verfügung gestellt werden (Electroplating).
Zu r galvanischen Metallabscheidung auf n-dotierten Halbleiteroberflächen können ebenso lichtinduzierte Abscheidemethoden (Light Induced Plating, LI P) verwendet werden , bei denen während der galvan ischen Abscheidung d ie Halbleiterstruktu r mit Licht beleuchtet wird . Aufgrund der Ausgestaltung der Solarzelle wird du rch die Beleuchtung d ie katalytische Eigenschaft der Halbleiteroberfläche unterstützt bzw. es werden Elektronen angeregt, deren Energie für den Ab- scheideprozess zu r Verfügung steht.
Die Metallionen können von einer chemischen Lösung, dem so genannten Elektrolyten bereitgestellt werden . I m stromlosen Fall werden Metallionen und Redu ktionsmittel vorzugsweise kontinu ierlich nachdosiert. Bei der stromunterstützten Abscheidung ist vorzugsweise eine Grund menge an gelösten Ionen im Elektrolyt vorhanden , weitere Ionen werden alternativ zu einer Zudosierung vorzugsweise du rch Oxidation einer Anode des abzuscheidenden Metalls bereitgestellt. Es ist auch möglich , inerte Anoden zu nutzen , an denen als oxidativer Gegenprozess Wasser zu Sauerstoff oxid iert wird . In d iesem Fall muss auch zudosiert werden .
Vorzugsweise wird die Halbleiterstruktu r zur galvan ischen Abscheidung in dem Elektrolyten eingetaucht und die Halbleiterstruktu r muss in den vorgenannten Fällen n icht notwend igerweise elektrisch kontaktiert werden , insbesondere ein n-Kontakt muss nicht kontaktiert werden . In d iesem Fall wirkt sich somit der photovoltaische Effekt der Solarzellen vorteilhaft aus: Du rch d ie Beleuchtung bildet sich am n-Kontakt ein negatives Potential. Die positiv geladenen Metallionen des Elektrolyts erfahren nun eine Anziehungskraft in Richtung des n- Kontakts. Sie lagern sich an katalytischen bzw. stromführenden Oberflächen an , an denen d ie d ielektrischen Sch ichten lokale Öffnungen aufweisen bzw. bereits eine metallische Saatsch icht vorhanden ist und werden zu Metallatomen reduziert. Der Prozess der galvan ischen Abscheidung ist an sich bekannt und beispielsweise in D. Barucha,„Charakterisierung der chemischen Nickelabschei- dung zur Vorderseitenmetallisierung von Silizium-Solarzellen", Diplomarbeit, Hochschule Fu rtwangen , 2008 besch rieben . I m Fall des zuvor besch riebenen stromunterstützten LI P-Prozesses wird die Rückseite der Solarzelle, d . h . , die der zuvor besch riebenen ersten Oberfläche entgegengesetzte Seite der Halbleiterstruktur elektrisch kontaktiert und eine Anode in den Elektrolyten eingetaucht. Ein extern angelegtes Potential bewirkt einen Stromfluss von Anode zu Kathode (n-Kontakt). Metallionen werden an der Anode oxid iert und ansch ließend an der Kathode reduziert. Das extern angelegte Potential ermöglicht des Weiteren d ie Anpassung des Vorderseitenpotentials und verh indert d ie Oxidation von Bereichen der Metallisierung, d ie sich auf p- dotiertem Siliziu m befinden . Auch dieses Verfahren ist an sich bekannt und beispielsweise in J . Bartsch , V. Radtke, C. Savio et al . ,„Progress in Under- standing the Current Paths and Deposition Mechanisms of Light-Induced Plating and Implications for the Process", Proceedings of the 24th Eu ropean Photovolta- ic Solar Energy Conference, Hambu rg, Germany, 2009, pp. 1469-74
besch rieben .
Nachfolgende Tabelle 1 zeigt Messergebn isse für elektrische Du rchkontakt- Widerstände, welche für Öffnung der d ielektrischen Sch icht mittels Laserablati- on oder maskiertem Rückätzen jeweils mit und ohne zusätzlich geöffnetem lokalen Zusatzöffnungsbereich am Durchkontakt erreicht wurden . Unabhängig von der verwendeten Technologie zu r stru ktu rierten Öffnung der d ielektrischen Sch icht wird nu r bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens, also der Entfernung bzw. Unterbindung der Abscheidung der elektrischen Sch icht an dem Zusatzöffnungsbereich eine zuverlässige Durch kontaktierung mit n iedrigen elektrischen Widerstandswerten erreicht. Die zusätzliche Metallisierung am Zusatzöffnungsbereich ermöglicht selbst bei unvollständ iger Metallisierung der Innenwand der Ausneh mung eine zuverlässige Du rchkontaktierung, da zusätzliche Kontakt-Pfade für den elektrischen Stromfluss abgegriffen werden . Zusätzlich wird d ie Metallabscheidung an der Innenwand der Ausnehmung du rch d ie Me- tallabscheidung an dem Zusatzöffnungsbereich verstärkt.
Die vollständ ige Entfernung einer eventuell vorhandenen parasitären d ielektrischen Sch icht an den I nnenwänden der Ausneh mung ist bei Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens nicht zwingend notwend ig, so dass bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die Flexibilität hinsichtlich der Erzeugung der dielektrischen Sch icht erhöht ist. Vorteilhafterweise wird nach Verfahrensschritt d zusätzlich durch die Verwendung von Niedertemperatur-Druckmedien wie beispielsweise Siebdruck, der
Durchkontakt zusätzlich metallisch verstärkt. Beispielsweise kann mittels Siebdruck Leitkleber in die Ausnehmungen eingebracht werden.
Tabelle 1: Zusammenfassung der elektrischen Durchkontakt-Widerstände gemessen mit und ohne zusätzliche Entfernung der dielektrischen Schicht im Bereich der Ausnehmung. Die Öffnung der dielektrischen Schicht erfolgte mit La- serablation bzw. maskiertem Rückätzen.
Öffnung Durchkontakt-Widerstand (mü)
Minimum Maximum Mittelwert
Siebdruck (Referenz) 1,1 2,1 1,7± 0,3 a) Laserablation: nur Finger 5190,2 17807,8 11232,3 ± 3417,6 b) Laserablation: Finger und Bereich 2,8 5,6 3,9 ± 0,8 um Ausnehmung
c) maskiertes Rückätzen: nur Finger 1,1 3192,6 790,2 ± 913,3 d) maskiertes Rückätzen: Finger und 0,8 4,6 1,8 ± 0,9
Bereich um Ausnehmung
Der Anteil der Ausnehmungsumfanglinie, über den sich der Zusatzöffnungsbereich erstreckt oder zumindest mit einem Abstand kleiner 30 pm benachbart ist, wird auch als Kontaktanteil bezeichnet. Der Kontaktanteil bei aus dem Stand der Technik bekannten MWT-Strukturen entspricht der Breite eines an oder über die Ausnehmung geführten Kontaktierungsfingers bzw. bei mehreren zu der Ausnehmung geführten Kontaktierungsfingern der mittlere der gemittelten Breite der Öffnungen in der dielektrischen Schicht der zu der Ausnehmung führenden Kon- taktierungsfinger.
Jegliche Öffnung in der dielektrischen Schicht, die diesen Kontaktanteil vergrößert, entspricht somit dem zuvor definierten Zusatzöffnungsbereich.
Typische Breiten von linieartigen Kontaktierungslinienöffnungsbereichen (senkrecht zur linienartigen Erstreckung) liegen bei Werten kleiner 50 m, bevorzugt kleiner 30 μηη, insbesondere bevorzugt kleiner 20 m. Die Ausneh mungen weisen bevorzugt einen Öffnungsradius im Bereich 1 0 pm bis 200 pm, bevorzugt 20 pm bis 1 00 p m, weiter bevorzugt 20 p m bis 60 p m auf.
Der aus dem Stand der Techn ik bekannte wie oben defin ierte Kontaktanteil liegt typischerweise im Bereich 1 0 % bis 20 %.
Durch d ie erfindungsgemäße Ausbildung des Zusatzöffnungsbereiches erhöht sich der Kontaktanteil. Insbesondere ist ein Kontaktanteil größer 30 % , bevorzugt größer 60 %, weiter bevorzugt größer 90 % vorteilhaft.
Die erste Oberfläche der Halbleiterstru ktu r ist vorzugsweise im Wesentlichen plan , so dass die Kontaktierungslinienbereiche und d ie Zusatzöffnungsbereiche im Wesentlichen in einer Ebene liegen . H ierbei liegt es Rah men der Erfindung und im Rah men der Verwendung des Begriffs„im Wesentlichen plan", dass d ie erste Oberfläche eine Textu rierung zu r Verbesserung der optischen Eigenschaften aufweist, beispielsweise eine pyramidenartige Textu rierung. Die Kontaktie- rungslin ienöffnungsbereiche und d ie Zusatzöffnungsbereiche können somit aufgrund der genannten Textu rierung einen geringeren Höhenversatz sen krecht zu der ersten Oberfläche, vorzugsweise weniger als 20 pm, insbesondere weniger als 1 5 μηη, bevorzugt wen iger als 1 0 μ ηη, insbesondere bevorzugt wen iger 5 μηη aufweisen .
Weitere Vorteile und Eigenschaften der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen und den Figuren erläutert. Dabei zeigt:
Figu r 1 eine schematische Darstellung eines Teilausschnitts eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Solarzelle, welches mit einem Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellt wu rde;
Figu r 2 ein Prozessablaufdiagramm eines ersten und zweiten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfah rens mit Öffnung der d ielektrischen Sch icht mittels Laserablation (Variante a) oder In- kjet-Maskierung (Variante b); Figur 3 eine Draufsicht von oben auf die Vorderseite der Solarzelle gemäß Figur 1 und
Figur 4 eine Draufsicht von oben auf ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Solarzelle.
Das in Figur 1 dargestellte Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Solarzelle wurde mittels des in Figur 2 nachfolgend erläuterten Prozesses (Variante a) hergestellt.
Die erfindungsgemäße Solarzelle in Figur 1 umfasst ein p-dotiertes Halbleitersubstrat 1, welches als mono- oder multikristalliner Siliziumwafer mit einem Basiswiderstand von 0,1 Ohm*cm bis 10 Ohm*cm ausgebildet ist. An der in Figur 1 oben dargestellten Vorderseite ist ein vorderseitiger Emitterbereich 2 ausgebildet. Die Vorderseite weist zur Erhöhung der Lichteinkopplung eine Textu- rierung auf und zusätzlich ist zur Erhöhung der Lichteinkopplung auf der Vorderseite des Halbleitersubstrates 1 eine als Siliziumnitridschicht ausgebildete Antireflexschicht 3, somit eine dielektrische Schicht, mit einer Dicke von ca. 70 nm angeordnet.
Figur 1 zeigt lediglich einen Teilausschnitt der erfindungsgemäßen Solarzelle mit lediglich einer Ausnehmung 4. Die Solarzelle setzt sich spiegelbildlich nach rechts und links fort und weist eine Vielzahl von Ausnehmungen auf.
Die Ausnehmung 4 erstreckt sich von der Vorder- zur Rückseite der Solarzelle und ist in zylindrisch oder auch konisch ausgebildet.
An den Wänden der Ausnehmung ist ein sich von der Vorderseite zur Rückseite erstreckender Durchleitungsemitterbereich 5 ausgebildet. Weiterhin ist an der Rückseite über den mit A gekennzeichneten Bereichen jeweils ein Rückseiten- emitterbereich 5a und 5b ausgebildet.
Die Rückseite des Halbleitersubstrates 1 ist durch eine als Schichtsystem umfassend eine Siliziumdioxidschicht und eine Siliziumnitridschicht mit einer Gesamtdicke des Schichtsystems von etwa 200 nm ausgebildete Isolierungs- und Passivierungsschicht 6 bedeckt. Die Schicht 6 bedeckt die Rückseite des Halbleitersubstrates ganzflächig und ist wiederum sowohl von einer metallischen Rückseitenkontaktstruktur 7 als auch von mehreren metallischen Basiskontaktstrukturen 8, 8' bedeckt, wobei die Basiskontaktstrukturen 8, 8' lokal an einer Vielzahl von punktartigen Kontaktierungsbereichen die Isolierungsschicht 6 durchdringen, so dass ein elektrischer Kontakt zwischen den Basiskontaktstrukturen 8, 8' und dem Halbleitersubstrat 1 im Bereich der Basisdotierung besteht.
An der Vorderseite der Solarzelle gemäß Figur 1 ist eine metallische Vorderseitenkontaktstruktur 9 ausgebildet, welche unmittelbar mit dem Emitterbereich 2 elektrisch leitend verbunden ist, d. h. zwischen Vorderseitenkontaktstruktur 9 und Emitterbereich 2 ist keine Antireflexschicht 3 angeordnet.
Weiterhin ist in der Ausnehmung 4 eine metallische Durchleitungsstruktur 10 ausgebildet.
Vorderseitenkontaktstruktur 9, Durchleitungsstruktur 10 und Rückseitenkontaktstruktur/ sind einstückig ausgebildet und dementsprechend elektrisch leitend miteinander verbunden.
Wesentlich ist, dass an dem mit B gekennzeichneten Zusatzöffnungsbereich die Antireflexschicht 3 während des Herstellungsverfahrens mittels Laserablation entfernt wurde, wobei sich der Zusatzöffnungsbereich B ringförmig um die Öffnung der Ausnehmung 4 an der oben liegenden Oberfläche des Halbleitersubstrates 1 erstreckt und ausgehend von der Umgrenzungslinie der Öffnung der Ausnehmung an der Oberfläche eine Breite von 50 m aufweist. Durch die Ausbildung des Zusatzöffnungsbereichs ist bei der galvanischen Abscheidung eine ausreichende Metallisierung in der Ausnehmung 4 und eine ausreichende elektrisch leitende Verbindung mit der Vorderseitenkontaktstruktur 9 sichergestellt.
Figur 2 zeigt schematisch zwei Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Verfahrens, welche sich lediglich hinsichtlich des Öffnens der dielektrischen Schicht nach deren Abscheidung unterscheiden: In einem Verfahrensschritt a) wird ein Rohwafer zur Verfügung gestellt, in diesem Ausführungsbeispiel ein monokristalliner Siliziumwafer mit einem Basiswiderstand im Bereich 0,1 Ohm*cm bis 10 Ohm*cm.
Die Ausnehmungen werden in einem Verfahrensschritt c) mit einem Lasersystem erzeugt. Die hierbei erzeugten Ausnehmungen weisen beidseitige Lochdurchmesser zwischen 30 - 50 pm auf. Durch nasschemische Prozesse x1 ) werden oberflächennahe Schädigungen entfernt und die Oberfläche gereinigt. Auf Grund des Materialabtrags vom Siliziumwafer vergrößern sich die Lochdurchmesser der Ausnehmungen auf 45 - 70 pm.
Eine nachfolgende thermische Oxidation x2) bildet eine 350 nm dicke thermische Siliziumdioxidschicht auf allen offenliegenden Oberflächen des Silizium- wafers aus.
Mittels Siebdruckverfahren x3) erfolgt die Aufbringung einer strukturierten Maskierungsschicht bestehend aus ätzresistentem Lack auf der Unterseite des Sili- ziumwafers. Die Aufbringung erfolgt dermaßen, dass die Bereiche, an denen die Siliziumdioxidschicht lokal entfernt werden soll, nicht von der Maskierung bedeckt sind, die Maskierungsschicht dort lokale Öffnungen aufweist.
Die Strukturierung des Oxids x4) erfolgt mittels nasschemischer Prozesse. Zunächst wird das Siliziumdioxid an den in der Maskierung geöffneten Strukturen abgeätzt und die Maskierung entfernt. Die alkalische Textur x5) erzeugt an offenliegenden, also nicht von der Siliziumoxidschicht bedeckten Oberflächen des Siliziumwafers eine Texturierung.
Der Emitter wird durch eine POCI3-Diffusion x6) erzeugt, auch hier gilt wiederum, dass sich der Emitter nur an offenliegenden Oberflächen des Siliziumwafers ausbildet, die nicht von einer Siliziumdioxidschicht bedeckt sind. Das sich bei der POCI3-Diffusion x6) bildenden Phosphorsilikatglas (PSG) wird über eine nasschemische PSG-Ätze x7) entfernt. Im selben Prozessschritt wird die gewünschte Endschichtdicke der strukturierten Siliziumdioxidschicht eingestellt.
Die Beschichtung der Ober- und Unterseite des Siliziumwafers mit Siliziumnitrid erfolgt in Verfahrensschritt x8) (entspricht Verfahrensschritt b). Die Abscheidung findet durch plasmaunterstützte chemische Gasphasenabscheidung (PECVD) statt. Auf der Oberseite wird eine gut 70 nm dicke Siliziumnitridschicht aufgebracht, auf der Unterseite gut 100 nm.
Hinsichtlich des Verfahrensschrittes x9) unterscheiden sich die in Figur 2 dargestellten Varianten a und b:
Bei Variante a erfolgt ein lokales Öffnen der in Verfahrensschritt x8) abgeschiedenen Siliziumnitridschicht auf der Vorder- und Rückseite mittels Laserablation. Hierbei wird die Siliziumnitridschicht sowohl in jeweils ringförmig um die Löcher (Ausnehmungen) angeordneten Zusatzöffnungsbereichen an der Vorderseite, als auch an den Bereichen, an denen eine Aufbringung einer metallischen Kontaktstruktur auf der Vorderseite und der Rückseite erfolgen soll, lokal geöffnet.
In Variante b wird in einem Verfahrensschritt x9b1) eine Maskierung mittels In- kjet-Druck auf beiden Seiten aufgebracht, wobei die Maskierung aus einem ätz- resistenten Lack besteht. Die Maskierung wird derart aufgebracht, dass die Bereiche von der Maskierung ausgespart sind, in denen ein Oberflächenmateriali- sierungsbereich ringförmig wie bei Variante a beschrieben, um die Ausnehmungen ausgebildet werden soll und in den Bereichen, in denen wie bei Variante a beschrieben eine metallische Kontaktierungsstruktur auf die Vorderseite und auf die Rückseite der Solarzelle aufgebracht werden soll. In einem Verfahrensschritt x9b2) wird anschließend in einem nasschemischen Ätzprozess an den nicht durch die Maskierung bedeckten Bereichen die Siliziumnitridschicht entfernt.
Zur Erzeugung des unterseitigen metallischen externen Kontakts wird mittels Siebdruckverfahren x10) eine aluminiumhaltige Paste strukturiert aufgebracht. Zur Sinterung dieser Metallschicht erfolgt das Kontaktfeuern x11 ) bei 800°C - 950°C. Hierbei wird kein elektrischer Kontakt zwischen Siliziumbasis und aufgebrachter Metallkontaktstruktur erzeugt, sondern dieser Schritt dient lediglich der Ausbildung einer robusten Metallschicht. Wie zuvor beschrieben, ist die unterseitig aufgebrachte Aluminiumschicht nicht elektrisch leitend mit der Siliziumbasis verbunden. Dies wird durch lokale lasergefeuerte Kontakte (LFC) x12) bewerkstelligt. Ein nachfolgender Temperprozess x13) trägt zur Ausbildung eines gut leitenden elektrischen Kontakts zwischen Substratbasis und der in x10) aufgebrachten aluminiumhaltigen Schicht bei. Die mittels Laserablation x9a) und Inkjet-Maskierung x9b) geöffneten Strukturen in der Siliziumnitridschicht werden in Verfahrensschritt d1 ) mit einer galvanisch abgeschiedenen Nickelsaatschicht metallisiert. Zur Ausbildung eines niederoh- migen elektrischen Kontakts zwischen Nickelsaatschicht und der darunter liegenden Emitterschicht erfolgt ein weiterer Temperprozess d2). Zur Ausbildung von Kontaktstrukturen mit niedrigen Serienwiderständen erfolgt die Aufdickung und damit Verstärkung der Saatschicht durch galvanische Silberabscheidung d3).
Die Vorderseitenkontaktstruktur ist wie bei vorbekannten MWT-Solarzellen ausgebildet, dargestellt beispielsweise in„Processing and comprehensive charac- terisation of screen-printed mc-si metal wrap through (mwt) solar cells", Clement et al., Proceedings of the 22nd European Photovoltaic Solar Energy Conference, Milan, 2007.
Die mittels lokaler Aufschmelzung durch einen Laser erzeugten lokalen elektrisch leitenden Verbindungen (LFC) zwischen Halbleitersubstrat 1 und Basiskontaktstruktur 8, 8' sind in etwa gleichmäßig über die Basiskontaktstruktur verteilt, in etwa punktförmig ausgebildet mit einem Abstand im Bereich von 100 μηη bis 1 mm, in diesem Fall von etwa 500 m. Insgesamt sind etwa 92 % der Rückseite des Halbleitersubstrates durch die Isolierungsschicht bedeckt, etwa 1,5 % durch die elektrisch leitenden, punktförmigen Kontakte. Die Solarzelle weist Ausnehmungen mit einem Durchmesser von etwa 100 m auf, wobei die Ausnehmungen auf Linien angeordnet sind, durchschnittlich wird 1 Loch je 1 cm2 Solarzellenfläche ausgebildet.
Figur 3 zeigt eine Draufsicht von oben auf das in Figur 1 dargestellte erste Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Solarzelle ebenfalls als Teilausschnitt in schematischer Darstellung, wobei zur einfacheren Erläuterung die metallischen Schichten nicht dargestellt sind, sondern jeweils die zugehörigen Öffnungen in der als Antireflexschicht 3 ausgebildeten dielektrischen Schicht.
Von zwei gegenüberliegenden Seiten führen linienartige Kontaktierungslinien- öffnungsbereiche 11a und 11b zu der Ausnehmung 4. Die Projektion dieser li- nienartigen Kontaktierungsoffnungsbereiche auf die Ausnehmungsumfangslinie ist mit 11c und 11 d gekennzeichnet.
Wesentlich ist, dass der Zusatzöffnungsbereich B sich in diesem Ausführungsbeispiel um die Umfangslinie der Ausnehmung 4 herum erstreckt, so dass im Herstellungsprozess der Solarzelle bei der galvanischen Abscheidung gewährleistet ist, dass einerseits eine ausreichende Metallisierung in der Ausnehmung erfolgt und darüber hinaus ein ausreichend elektrischer Kontakt zwischen der auf den Bereichen 11a und 11b abgeschiedenen metallischen Schicht und der metallischen Schicht in der Ausnehmung 4 über die auf dem Zusatzöffnungsbereich B abgeschiedene metallische Schicht erzeugt wird.
Wie in Figur 3 angedeutet, weist der Zusatzöffnungsbereich in Richtung der linearen Erstreckung der Kontaktierungslinienöffnungsbereiche eine Gesamtlänge im Bereich 100 m bis 300 m auf, vorliegend ca.250 m.
In Figur 4 ist analog zu Figur 3 ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Solarzelle dargestellt, welche grundsätzlich den in Figur 1 dargestellten Aufbau aufweist.
Im Unterschied zu dem ersten Ausführungsbeispiel erstreckt sich hier der Zusatzöffnungsbereich B nicht ringförmig um die Ausnehmung 4 und grenzt auch nicht unmittelbar an diese an, sondern weist einen Abstand D von etwa 20 pm zur Umfangslinie der Ausnehmung 4 auf.
Dennoch erstreckt sich der lokale Zusatzöffnungsbereich B in Projektion auf die Umfangslinie über einen erheblich größeren Anteil an dieser (in Figur 4 mit Ba und Bb gekennzeichnet), verglichen mit den Anteilen 11c und 11d, welche der Projektion der linienartigen Kontaktierungslinienöffnungsbereiche 11a und 11b auf die Umfangslinie der Ausnehmung 4 entsprechen.
Der Kontaktierungsanteil der beiden Zusatzöffnungsbereiche B beträgt etwa 50 % in dem in Figur 4 dargestellten Ausführungsbeispiel.
Auch hier ist gewährleistet, dass eine ausreichende Metallisierung und elektrische Verbindung zwischen Ausnehmung 4 und den auf den Kontaktierungsli- nienöffnungsbereichen 11a und 11b ausgebildeten Kontaktierungsfingern besteht.
Der Abstand D in Figur 4 ist unbedenklich, da bei Ausbildung der Metallisierung sich diese grundsätzlich über einen geringen Bereich auch über die dielektrische Schicht, d. h. auf diese ausliegend ausgebildet und somit ein Abstand bis zu 30 μηη problemlos im Herstellungsverfahren mit einer metallischen Schicht überdeckt wird, so dass es nicht zwingend notwendig - wenn auch vorteilhaft - ist, dass sich der Zusatzöffnungsbereich B bis unmittelbar an die Umfangslinie der Ausnehmung hin erstreckt.

Claims

Ansprüche Verfahren zur Herstellung einer metallischen Kontaktstruktur einer Halbleiterstruktur mit Durchkontaktierung,
folgende Verfahrensschritte umfassend, wobei nachfolgende Rethenfolge insbesondere der Verfahrensschritte b und c nicht zwingend die Reihenfolge der Verfahrensschritte im Herstellungsprozess ist:
a. Bereitstellen einer Halbleiterstruktur, welche Halbleiterstruktur eine photovoltaische Solarzelle oder eine Vorstufe im Herstellungsprozess der photovoltaischen Solarzelle ist,
b. Aufbringen einer dielektrischen Schicht (3) auf eine erste Oberfläche der Halbleiterstruktur,
c. Erzeugen mindestens einer die Halbleiterstruktur durchdringende
Ausnehmung (4),
d. galvanisches Abscheiden mindestens einer Metallschicht zumindest in einem Teilbereich der Ausnehmung (4),
wobei die dielektrische Schicht (3) mit mindestens einem in Richtung der Ausnehmung führenden linienartigen Kontaktierungslinienöffnungsbe reich ausgebildet wird, indem die dielektrische Schicht (3) nach Aufbringen an dem Kontaktierungslinienöffnungsbereich wieder entfernt und/oder diesen Kontaktierungslinienöffnungsbereich aussparend aufgebracht wird, dadurch gekennzeichnet,
dass die dielektrische Schicht (3) in einem an eine Ausnehm ungsumfangsli- nie der Öffnung der Ausnehm ung (4) an der ersten Oberfläche angrenzenden oder zumindest in einem Abstand kleiner 30 μιη (D) an die Ausnehmungsum- fangslinie benachbarten lokalen Zusatzöffnungsbereich (B) wieder entfernt und/oder diesen lokalen Zusatzöffnungsbereich (B) aussparend aufgebracht wird,
welcher Zusatzöffnungsbereich sich über einen größeren Bereich (Ba, Bb) der Ausnehm ungsumfangslinie erstreckt, gegenüber der Projektion des linienartigen Kontakt ierungslinienöffnungsbereiches auf die Ausnehmungsum- fangslinie ( 1 1 c, 1 1 d) und
dass in Verfahrensschritt d zusätzlich zumindest auf dem Zusatzöffnungsbereich (B) eine metallische Schicht galvanisch abgeschieden wird, welche metallische Schicht mit der metallischen Schicht der Durchkontaktierung elektrisch leitend verbunden ist,
2. Verfahren nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass an dem lokalen Zusatzöffnungsbereich (B) eine zur galvanischen e- tallabscheidung geeignete Oberfläche ausgebildet wird, vorzugsweise mit mindestens einer der folgenden Eigenschaften: eine katalytische Oberfläche und/oder eine elektrisch leitende Oberfläche und/oder eine Halbleiteroberflä che.
3. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Zusatzöffnungsbereich (B) zumindest mit einer Breite im Bereich von 1 rn bis 500 pm, bevorzugt 1 0 pm bis 1 00 pm, weiter bevorzugt 20 μηη bis 80 um ausgebildet wird.
4. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Zusatzöffnungsbereich (B) zumindest über mindestens 30%, bevorzugt zumindest 60% , weiter bevorzugt zumindest 90% der Ausnehmungsum- fangslinie erstrecken ausgebildet wird , insbesondere, dass der Zusatzöffnungsbereich (B) die Öffnung der Ausnehmung (4) an der ersten Oberfläche vollständig umschließend ausgebildet wird. >
5. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Zusatzöffnungsbereich (B) als Kreisringsegment, bevorzugt als Kreisring ausgebildet ist, vorzugsweise, dass der Zusatzöffnungsbereich (B) in etwa konzentrisch zu der Öffnung der Ausnehm ung (4) an der ersten Oberfläche ausgebildet wird.
6. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass in dem lokalen Zusatzöffnungsbereich (B) die dielektrische Schicht nach Aufbringen wieder abgenommen wird, bevorzugt mittels einem der Verfahren: - Laserablation,
- Maskierung und anschließendes Abätzen,
- Laser Chemical Processing (LCP),
- lokales Aufbringung von ätzenden Medien,
- durch ätzende Medien, die von der Rückseite durch die Ausnehmung hindurch der Vorderseite zugeführt werden, so dass sie den Halbleiter nur in einem entsprechenden Zusatzöffnungsbereich freilegen,
- rückseitiges Plasmaätzen, bei welchem das Plasma durch das Loch hindurch lediglich den Zusatzöffnungsbereich freilegt.
7. Verfahren nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, dass das Abnehmen der dielektrischen Schicht in dem lokalen Zusatzöffnungsbereich (B) in einem gemeinsamen Verfahrensschritt mit dem Abnehmen der dielektrischen Schicht in Bereichen zum Aufbringen einer metallischen Kontaktstruktur erfolgt.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
bei Aufbringen der dielektrischen Schicht ein Aufbringen dieser Schicht in dem lokalen Zusatzöffnungsbereich (B) durch eine Abdeckschablone oder eine Maskierung unterbunden wird.
9. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass in Verfahrensschritt d zunächst eine metallische Saatschicht zumindest in der Ausnehmung (4) und dem der Zusatzöffnungsbereich (B) galvanisch abgeschieden wird, vorzugsweise eine Saatschicht umfassend mindestens einen der Stoffe Nickel, Chrom , Cobalt.
1 0. Verfahren nach Anspruch 9,
dadurch geken nzeichnet,
dass nach Aufbringen der Saatschicht eine galvanische Verstärkung erfolgt, indem auf die Saatschicht eine weitere Metallschicht abgeschieden wird , vorzugsweise umfassend Silber, Kupfer, Zink und/oder Zinn, wobei eines der vorgenannten Metalle vorzugsweise als dünne Zwischenschicht zur Diffusionshemmung verwendet wird, insbesondere, dass zwischen galvanischem Abscheiden der Saatschicht und galvanischem Abscheiden der Verstärkungsschicht eine Temperaturbehandlung erfolgt.
1 1 . Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Verfahren in einen Herstellungsprozess einer MWT-Solarzelle eingegliedert ist.
1 2. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass auf dem Kontaktierungslinienöffnungsbereich (1 1 a, 1 1 b) eine linienartige metallische Kontaktierungsstruktur ausgebildet wird , welche elektrisch leitend mit der auf dem Zusatzöffnungsbereich (B) aufgebrachten Metallisierung verbunden ist, vorzugsweise, dass zumindest eine metallische Saatschicht der linienartigen metallische Kontaktierungsstruktur ebenfalls in Verfahrensschritt d galvanisch abgeschieden wird.
1 3. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass in Verfahrensschritt d zusätzlich die Durchkontaktierung metallisch verstärkt wird , vorzugsweise durch Einbringen eines Leitklebers, insbesondere mittels Siebdruck.
14. Photovoltaische Solarzelle,
umfassend ein Halbleitersubstrat (1 ), eine auf einer ersten Seite angeordnete metallische Kontaktierungsstruktur (9) und mindestens eine das Halbleitersubstrat durchdringende Ausnehmung (4), in welcher Ausnehmung (4) eine metallische Durchkontaktierung angeordnet ist, welche Durchkontaktierung elektrisch leitend m it der Kontaktierungsstruktur verbunden ist, wobei auf der ersten Seite der Solarzelle eine dielektrische Schicht (3) angeordnet ist,
dadurch gekennzeichnet,
dass die dielektrische Schicht (3) einen an eine Ausnehm ungsumfangslinie der Öffnung der Ausnehmung (4) an der ersten Oberfläche angrenzenden oder zumindest in einem Abstand kleiner 30 pm (D) an die Ausnehmungsum- fangslinie benachbarten lokalen Zusatzöffnungsbereich (B) ausspart, welcher Zusatzöffnungsbereich sich über einen größeren Bereich (Ba, Bb) der Ausnehm ungsumfangslinie erstreckt, gegenüber der Projektion des linienartigen Kontaktierungslinienöffnungsbereiches auf die Ausnehmungsumfangslinie (1 1 c, 1 1 d) und
dass zumindest auf dem Zusatzöffnungsbereich (B) eine metallische Schicht angeordnet ist, welche metallische Schicht mit der metallischen Schicht der Durchkontaktierung und der Kontaktierungsstruktur elektrisch leitend ver- _ bunden ist.
15. Photovoltaische Solarzelle nach Anspruch 14,
dadurch gekennzeichnet,
dass sich die Durchkontaktierung auf der ersten Seite in den lokalen, an die Ausnehmung (4) angrenzenden oder zumindest in einem Abstand kleiner 30 μιτι (D) benachbarten Zusatzöffnungsbereich (B) erstreckt, welcher Zusatzöffnungsbereich (B) sich über zumindest 30%, bevorzugt zumindest 60%, weiter bevorzugt zumindest über 90% der Umfangslinie der Ausnehmung (4) erstreckt, insbesondere , dass der Zusatzöffnungsbereich (B) die Ausnehmung (4) vollständig umschließt.
1 6. Solarzelle nach einem der Ansprüche 14 bis 1 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Zusatzöffnung sbereich (B) zumindest eine Breite im Bereich von 1 pm bis 500 pm , bevorzugt 1 0 pm bis 100 pm, weiter bevorzugt 20 m bis 80 um aufweist.
17. Solarzelle nach einem der Ansprüche 14 bis 1 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Solarzelle eine MWT-Solarzellenstruktur aufweist.
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9687063B2 (en) 2015-06-04 2017-06-27 The North Face Apparel Corp. Automatic opening for a compartment in a pack

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4610077A (en) * 1984-04-30 1986-09-09 Hughes Aircraft Company Process for fabricating a wraparound contact solar cell
EP0881694A1 (de) 1997-05-30 1998-12-02 Interuniversitair Micro-Elektronica Centrum Vzw Solarzelle und Verfahren zu ihrer Herstellung
US7144751B2 (en) * 2004-02-05 2006-12-05 Advent Solar, Inc. Back-contact solar cells and methods for fabrication
JP5285880B2 (ja) * 2007-08-31 2013-09-11 シャープ株式会社 光電変換素子、光電変換素子接続体および光電変換モジュール
JP2009158575A (ja) * 2007-12-25 2009-07-16 Sharp Corp 光電変換装置および光電変換装置の製造方法
DE102009005168A1 (de) * 2009-01-14 2010-07-22 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Solarzelle und Verfahren zur Herstellung einer Solarzelle aus einem Siliziumsubstrat

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See references of WO2012143512A1 *

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