EP2954561A1 - Method and device for producing a selective emitter structure for a solar cell, solar cell - Google Patents

Method and device for producing a selective emitter structure for a solar cell, solar cell

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Publication number
EP2954561A1
EP2954561A1 EP14702632.2A EP14702632A EP2954561A1 EP 2954561 A1 EP2954561 A1 EP 2954561A1 EP 14702632 A EP14702632 A EP 14702632A EP 2954561 A1 EP2954561 A1 EP 2954561A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
contact elements
solar cell
emitter layer
emitter
doping
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP14702632.2A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Harald Wanka
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.)
Asys Automatisierungssysteme GmbH
Original Assignee
Asys Automatisierungssysteme GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Asys Automatisierungssysteme GmbH filed Critical Asys Automatisierungssysteme GmbH
Publication of EP2954561A1 publication Critical patent/EP2954561A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H01L31/02—Details
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    • H01L31/022408—Electrodes for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
    • H01L31/022425—Electrodes for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for solar cells
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    • H01L31/06—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by potential barriers
    • H01L31/068—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by potential barriers the potential barriers being only of the PN homojunction type, e.g. bulk silicon PN homojunction solar cells or thin film polycrystalline silicon PN homojunction solar cells
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    • 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 producing a selective emitter structure on a useful side of a solar cell, wherein the emitter structure has a doped emitter layer and a plurality of arranged on the emitter layer contact elements, in particular contact fingers, and wherein the emitter layer is provided in the region below the contacts with a higher doping as in the area between the contacts.
  • the invention relates to a device for carrying out the method and a corresponding solar cell.
  • the emitter layer is partially etched by means of an etching mask before the contacts are applied in order to reduce the doping in a targeted manner before the contacts are applied. It is also known to apply an etching paste in the region between the later contacts, or to provide a higher doping in the emitter layer by, for example, laser radiation in the region of the later contacts.
  • the known technologies have in common that they require an adjustment step in which the doping process with respect to the contact preparation must be adjusted, so that in a later application of the contact elements, they are on the desired areas of the emitter layer with the higher doping. This adjustment also carries the risk of misalignment or accidental rotation by 90 ° of the solar disk or wafer disks.
  • the invention is therefore based on the object to provide a method, a device and a solar cell, which increase the efficiency of a selective emitter structure in a simple and cost-effective manner and achieve improved alignment of the regions with higher doping to the contact elements.
  • the object underlying the invention is achieved by a method having the features of claim 1.
  • the method according to the invention has the advantage that an adjustment of the contact elements to the regions with higher doping does not take place. Rather, a self-alignment of the selective emitter structure takes place. As a result, on the one hand the adjustment step is saved, and on the other hand it is ensured that the region with the higher doping does not have to be overdimensioned in comparison to the contact elements, so that the efficiency of the solar cell is utilized in the best possible way.
  • the solar cell or a wafer forming the later solar cell, in particular made of crystalline silicon is provided with an emitter layer which is generally evenly and preferably highly doped.
  • the emitter layer is therefore highly doped overall or over its entire extent, so that the emitter layer has the same (high) doping everywhere.
  • the contact elements are produced on the emitter layer.
  • a silver paste is selectively applied to the useful side of the solar cell or the emitter layer in the form of the desired contact elements.
  • the contact elements are produced as contact fingers which extend parallel to one another across the solar cell.
  • a step c) the doping of the emitter layer in the region between the contact elements is reduced by etching the entire useful side of the solar cell. It is thus provided that in a step c) the entire useful side of the solar cell, ie with the contact elements already thereon, is corrosive Processing is subjected. The contact elements themselves are therefore also exposed to the corrosive process. However, since they rest on the emitter layer, the etching treatment only acts on the contact elements and on the emitter layer between the contact elements. As a result, the doping in the region between the contact elements is reduced, while the doping is maintained below the contact elements. The contact elements thus themselves form an etching mask for the emitter layer.
  • the etching is wet-chemical.
  • the etching is preferably carried out by plasma action or etching gases.
  • Such etching processes are known in principle, so that it need not be discussed in detail.
  • the height of the contact elements is selected as a function of the desired reduction of the doping in the emitter layer. This can ensure that, despite the etching process, enough material of the contact elements is available in order to optimally remove the energy generated.
  • a step d) following step c) at least the useful side of the solar cell is provided with a nitride layer.
  • the nitride layer serves as an antireflection layer, which ensures that the highest possible proportion of the solar energy is introduced into the solar cell or into the wafer and the emitter layer.
  • the nitride layer is preferably produced in step d) by nitride deposition. In particular, it is provided that a nitride layer of about 70 to 100 nm is deposited. This nitride layer then also covers the contact elements.
  • step d) following step e) at least one busbar is produced, which rests on the electrical connection of at least some of the contact elements with each other on these some contact elements.
  • busbars also called busbars
  • the energy absorbed by the respective contact elements is collected and routed to terminals where the energy is made available. If the application of the at least one busbar takes place directly after step c), a secure electrical contact between the busbar and the contact element is ensured. However, if the application of the busbar takes place after step d), then the electrical contacting is influenced by the previously applied or deposited nitride layer.
  • the entire solar cell with the emitter structure is heated, in particular sintered, for what is known as firing.
  • firing such a high temperature is generated which ensures that the busbar burns through the nitride layer and reaches the contact elements, whereby a secure electrical connection is ensured.
  • the production of the contact elements in step b) is carried out by a screen printing process.
  • a screen printing method is provided, in which a silver paste, as already mentioned above, is applied.
  • the paste is dried and optionally burned out.
  • a sintering step of the contact elements takes place in order to consolidate their structure.
  • the sintering step can also be done later.
  • the sintering step is carried out in the above-mentioned firing.
  • the contact elements or contact fingers preferably have a height of about 10 ⁇ m, while emitter etch depths of preferably 50 to 100 nm are provided.
  • the emitter layer of the solar cell or of the wafer is doped in step a) with phosphorus or with boron.
  • the person skilled in the art can choose a doping suitable for the desired field of application.
  • the object underlying the invention is achieved by a device having the features of claim 10.
  • the device leads to the advantages already mentioned above.
  • the device in this case has a printing device for producing the contact elements on the emitter layer of the solar cell, as well as an etching device for reducing the doping in the emitter layer.
  • the printing apparatus is connected upstream of the etching apparatus. Tet, so that the provided with Griffineiementen solar cell is subjected by etching processing the entire useful side of the solar cell in the region between the contact elements of a reduction of the doping in the emitter layer. This results in the already mentioned advantages.
  • the object underlying the invention is achieved by a solar cell having the features of claim 1 1.
  • This is characterized in that at least the entire useful side with the contact elements located thereon is etched in order to reduce the doping in the region between the contact elements. Due to the etching phenomena on the outside of the contact elements, the contact elements can also be regarded later as having served as an etching mask for producing the selective emitter structure. This results in the previously mentioned advantages with regard to the automatic adjustment of the areas with high doping to the contact elements.
  • the useful side of the solar cell is provided with the contact elements with a nitride layer.
  • the nitride layer is preferably designed as a silicon nitride layer and serves as an antireflection layer, which enables a higher energy yield of the solar rays which hit the solar cell later. Since the nitride layer is applied only after the application of the contact elements, the nitride layer is also located on the contact elements, so that the contact elements are initially not readily electrically contactable. Therefore, it is preferably provided that a so-called busbar rests on at least some of the contact elements, which electrically connects the some of the contact elements.
  • bus bar In order for the electrical con- is made to bus bar, this is fired through the nitride layer, as described above.
  • this is fired through the nitride layer, as described above.
  • FIG. 1 shows a method for producing a selective emitter structure as a flow chart and FIG. 2 shows a solar cell produced by the method in a simplified sectional representation.
  • FIG. 1 shows by a flow chart a method for producing a selective emitter structure for solar cells.
  • the starting point in step S1 is a provided crystalline silicon wafer, which forms the basis for the finished solar cell.
  • the wafer has a payload side and a backside, wherein the processing of the back can be done in a manner known from the prior art, for example by applying a full-area metal contact.
  • the method presented here relates solely to an advantageous production and design of the useful side.
  • an emitter layer is produced on the wafer, in which the wafer is preferably brought into a phosphorus-oxygen-containing atmosphere, in which the phosphorus diffuses into the wafer, thereby producing a doped emitter layer.
  • phosphorus glass is formed on the surface of the wafer.
  • the diffusion takes place in such a way that the wafer is provided completely, ie on all sides, with the doped emitter layer.
  • the treatment of the wafer is preferably carried out in such a way that the emitter layer has a desired high doping, which is to be present later below contact elements of the solar cell.
  • the back side of the wafer is preferably wet-chemically treated, in particular corrosive, in order to remove the emitter layer formed on the back, so that short circuits in the solar cell are avoided.
  • phosphorus glass is preferably also removed on the useful side of the wafer or the solar cell by chemical treatment.
  • a plurality of contact elements in the form of contact fingers are applied to the useful side of the solar cell, which expediently extend over the entire solar cell, preferably parallel to one another.
  • the contact fingers are thus on the highly doped emitter layer.
  • the contact fingers preferably have a width of 50 to 90 ⁇ m, in particular 70 ⁇ m.
  • the contact fingers also have a thickness or height of 8 to 12 ⁇ , in particular 10 ⁇ on.
  • a step S5 the entire useful side of the wafer or of the solar cell is subjected to a corrosive processing in a step S6.
  • the doping of the emitter layer da is reduced by wet-chemical etching, plasma etching or by means of etching gases, where the etching medium is the emitter layer reached.
  • the contact fingers act like an etching mask on the emitter layer, so that the doping of the emitter layer is reduced only in areas between the contact fingers, while below the contact fingers, the high doping remains.
  • the etching process reaches etching depths of 50 to 100 nm in the emitter layer.
  • the useful side is provided in a step S7 with a nitride layer, which is expediently carried out by nitride deposition.
  • the contact fingers are covered with the nitride layer.
  • the nitride layer may, for example, reach a thickness of 70 to 100 nm.
  • step S9 one or more bus bars are produced, which rest on the contact fingers in order to electrically connect the contact fingers with each other. Due to the intervening nitride layer of the electrical contact between the contact fingers and busbar is not guaranteed safe.
  • the solar cell as a whole is heated, in particular sintered, so that high temperatures cause so-called firing, in which the collecting strips burn through the nitrite layer and reach the contact fingers, whereby the electrical contact with the contact fingers is established is guaranteed.
  • the proposed method has the advantage that the contact fingers themselves serve as an etching mask and an adjustment between the generation of highly doped and low-doped regions of the emitter layer and the application of the contact fingers is omitted. This simplifies the manufacturing process and eliminates sources of error, wherein at the same time the efficiency of the solar cell is optimally utilized. In particular, overdimensioning of heavily doped areas for tolerance reasons no longer has to be provided for in this way.
  • the process control during the etching is selected such that the contact fingers are only minimally etched and the etching depth is sufficient for the emitter layer or for the emitter. For example, plasma excitations with halogen gas mixtures can be used for the etching.
  • FIG. 2 shows a solar cell 1 produced by the method described above.
  • the solar cell 1 has a crystalline silicon wafer 2, on the useful side 3 of which an emitter layer 4 is formed.
  • an emitter layer 4 is formed on the useful side 3 of which an emitter layer 4 is formed.
  • the Nutzseite 3 more contact elements 5 in the form of contact fingers, which extend parallel to each other over the wafer 2 and the solar cell 1.
  • busbars 6 may be provided.
  • the emitter layer 4 is as described above with a doping, in particular phosphorus doping provided in the areas below the contact elements 5, a higher doping and in the Regions between the contact elements 5 has a lower doping, as indicated by a schematic puncture in Figure 2.
  • the doping is preferably a phosphorus or boron doping. Due to the corrosive processing of the useful side 1 after the application of the contact elements 5 to the emitter layer 4, the doping of the emitter layer 4 in the areas between the contact elements 5 was reduced as described above.
  • the solar cell 1 has a nitride layer 7, which extends over the entire useful side 3 with the contact elements 5 located thereon.
  • the bus bar rests directly on the contact elements 5, since, as described above, the bus bar 6 has been burned through the nitride layer 7 in order to establish electrical contact with the contact element 5.
  • the emitter layer 4, the contact elements 5 and the busbar 6 together form the selective emitter structure 8 of the solar cell 1.
  • the advantageous emitter structure 8 has a particularly high efficiency, since the regions with the higher doping are aligned exactly with the contact elements 5 and are exactly matched in their width to the width of the contact elements 5.

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Abstract

The invention relates to a method for producing a selective emitter structure (8) on a useful side (3) of a solar cell (1), wherein the emitter structure (8) comprises a doped emitter layer (4) and several contact elements (5), in particular contact fingers, arranged on the emitter layer, and wherein the emitter layer (4) is provided with higher doping in the region below the contact elements (5) than in the region between the contact elements (5). The following steps are provided: a) providing the solar cell (1) having an emitter layer that is doped overall, b) producing the contact elements (5) on the emitter layer (4), and c) reducing the doping of the emitter layer (4) in the region between the contact elements (5) by an etching processing of the entire useful side (3) of the solar cell (1). The invention further relates to a device and a solar cell.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung einer selektiven Emitterstruktur für eine Solarzelle, Solarzelle  Method and device for producing a selective emitter structure for a solar cell, solar cell
Beschreibung  description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer selektiven Emitterstruktur auf einer Nutzseite einer Solarzelle, wobei die Emitterstruktur eine dotierte Emitterschicht und mehrere auf der Emitterschicht angeordnete Kontaktelemente, insbesondere Kontaktfinger, aufweist, und wobei die Emitterschicht im Bereich unterhalb der Kontakte mit einer höheren Dotierung versehen ist als im Bereich zwi- sehen den Kontakten. The invention relates to a method for producing a selective emitter structure on a useful side of a solar cell, wherein the emitter structure has a doped emitter layer and a plurality of arranged on the emitter layer contact elements, in particular contact fingers, and wherein the emitter layer is provided in the region below the contacts with a higher doping as in the area between the contacts.
Ferner betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens sowie eine entsprechende Solarzelle. Furthermore, the invention relates to a device for carrying out the method and a corresponding solar cell.
Verfahren und Vorrichtungen der Eingangs genannten Art sind aus dem Stand der Technik bekannt. Um die von Solarzellen gesammel- te Energie zu nutzen, ist es bekannt, auf der Nutzseite der Solarzelle eine selektive Emitterstruktur vorzusehen. Diese zeichnet sich in der Regel durch eine Emitterschicht aus, die beispielsweise mit Phosphor dotiert ist, wobei die Höhe beziehungsweise der Grad der Dotierung unterschiedlich ausfällt. In Bereichen von auf der Nutzseite vorgesehenen, insbesondere silberhaltigen Kontaktelementen, wie beispielsweise sogenannten Kontaktfingern, weist die Emitterschicht eine höhere Dotierung auf als in Bereichen zwischen den Kontaktfingern, so dass die durch die Sonnenstrahleneinwirkung erzeugte Energie effizient durch die Kontakte entnommen werden kann. Der Aufbau derartiger Strukturen ist prinzipiell bekannt. Grundsätzlich sind auch mehrere Verfahren bekannt, um derartige Emitterstrukturen herzustellen: Bei dem sogenannten Schmid- Prozess wird mittels einer Ätzmaske vor dem Aufbringen der Kontakte die Emitterschicht bereichsweise angeätzt, um die Dotierung ge- zielt zu verringern, bevor die Kontakte aufgebracht werden. Es ist auch bekannt, eine Ätzpaste im Bereich zwischen den späteren Kontakten aufzubringen, oder im Bereich der späteren Kontakte eine höhere Dotierung in der Emitterschicht durch beispielsweise Laserstrahlung vorzusehen. Die bekannten Technologien haben jedoch gemeinsam, dass sie einen Justierschritt benötigen, in welchem der Dotierungsvorgang bezüglich der Kontaktherstellung justiert werden muss, so dass bei einem späteren Aufbringen der Kontaktelemente, diese auf den gewünschten Bereichen der Emitterschicht mit der höheren Dotierung liegen. Diese Justierung birgt auch die Gefahr einer Fehljustierung oder einer zufälligen Verdrehung um 90° der Solarzdlen- beziehungsweise Wafer-Scheiben. In beiden Fällen kommt es zu Wirkungsgradeinbußen der Solarzelle, die vermieden werden sollten. Häufig wird zum Einhalten von Toleranzen der Bereich der hohen Dotierung deutlich breiter ausgebildet als das eigentliche Kontaktelement, um eine Fehlstellung zu vermeiden, wobei durch diese Überdimensionierung Wirkungsgradpotential der Solarzelle verschenkt wird. Methods and devices of the type mentioned are known from the prior art. In order to use the energy collected by solar cells, it is known to provide a selective emitter structure on the useful side of the solar cell. This is usually characterized by an emitter layer, which is doped with phosphor, for example, wherein the height or the degree of doping is different. In regions of contact elements provided on the useful side, in particular silver-containing contact elements, such as so-called contact fingers, the emitter layer has a higher doping than in areas between the contact fingers, so that the energy generated by the action of the sun rays can be efficiently removed through the contacts. The structure of such structures is known in principle. In principle, several methods are also known for producing such emitter structures. In the so-called Schmid process, the emitter layer is partially etched by means of an etching mask before the contacts are applied in order to reduce the doping in a targeted manner before the contacts are applied. It is also known to apply an etching paste in the region between the later contacts, or to provide a higher doping in the emitter layer by, for example, laser radiation in the region of the later contacts. However, the known technologies have in common that they require an adjustment step in which the doping process with respect to the contact preparation must be adjusted, so that in a later application of the contact elements, they are on the desired areas of the emitter layer with the higher doping. This adjustment also carries the risk of misalignment or accidental rotation by 90 ° of the solar disk or wafer disks. In both cases, there is a loss of efficiency of the solar cell, which should be avoided. Frequently, in order to comply with tolerances, the region of the high doping is formed significantly wider than the actual contact element, in order to avoid a misalignment, whereby this overdimensioning of the efficiency potential of the solar cell is given away.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren, eine Vorrichtung sowie eine Solarzelle zu schaffen, die auf einfache und kostengünstige Art und Weise den Wirkungsgrad einer selektiven Emitterstruktur erhöhen und eine verbesserte Justierung der Bereiche mit höherer Dotierung zu den Kontaktelementen erreichen. Die der Erfindung zugrunde liegenden Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Das erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil, dass ein Justieren der Kontaktelemente zu den Bereichen mit höherer Dotierung nicht erfolgt. Viel- mehr findet eine Selbstjustierung der selektiven Emitterstruktur statt. Dadurch wird zum einen der Justierschritt eingespart, und zum anderen wird gewährleistet, dass der Bereich mit der höheren Dotierung im Vergleich zu den Kontaktelementen nicht überdimensioniert werden muss, so dass der Wirkungsgrad der Solarzelle bestmöglich ausgenutzt wird. Erfindungsgemäß ist dazu vorgesehen, dass zunächst in einem ersten Schritt a) die Solarzelle beziehungsweise ein die spätere Solarzelle bildender Wafer, insbesondere aus kristallinem Silizium, mit einer insgesamt insbesondere gleichmäßig und bevorzugt hoch dotierten Emitterschicht bereitgestellt wird. Die Emit- terschicht ist also insgesamt beziehungsweise über ihre gesamte Erstreckung hinweg hochdotiert, so dass die Emitterschicht überall die gleiche (Hoch-)Dotierung aufweist. Vorzugsweise erstreckt sie sich über den gesamten Wafer. In einem anschließenden Schritt b) werden die Kontaktelemente auf der Emitterschicht hergestellt. Dazu wird beispielsweise gezielt eine Silberpaste auf die Nutzseite der Solarzelle beziehungsweise der Emitterschicht in Form der gewünschten Kontaktelemente aufgetragen. Vorzugsweise werden die Kontaktelemente als Kontaktfinger erzeugt, die sich parallel zueinander über die Solarzelle hinweg erstrecken. Anschließend wird in einem Schritt c) die Dotierung der Emitterschicht im Bereich zwischen den Kontaktelementen durch ätzende Bearbeitung der gesamten Nutzseite der Solarzelle verringert. Es ist also vorgesehen, dass in einem Schritt c) die gesamte Nutzseite der Solarzelle, also mit den darauf bereits befindlichen Kontaktelementen einer ätzenden Bearbeitung unterzogen wird. Dabei werden die Kontaktelemente selbst also auch dem ätzenden Vorgang ausgesetzte. Da sie jedoch auf der Emitterschicht aufliegen, wirkt die ätzende Bearbeitung nur auf den Kontaktelementen sowie auf der Emitterschicht zwischen den Kontaktelementen. Dadurch wird die Dotierung im Bereich zwischen den Kontaktelementen verringert, während die Dotierung unterhalb der Kontaktelemente erhalten bleibt. Die Kontaktelemente bilden somit selbst eine Ätzmaske für die Emitterschicht. The invention is therefore based on the object to provide a method, a device and a solar cell, which increase the efficiency of a selective emitter structure in a simple and cost-effective manner and achieve improved alignment of the regions with higher doping to the contact elements. The object underlying the invention is achieved by a method having the features of claim 1. The method according to the invention has the advantage that an adjustment of the contact elements to the regions with higher doping does not take place. Rather, a self-alignment of the selective emitter structure takes place. As a result, on the one hand the adjustment step is saved, and on the other hand it is ensured that the region with the higher doping does not have to be overdimensioned in comparison to the contact elements, so that the efficiency of the solar cell is utilized in the best possible way. According to the invention, it is provided that initially in a first step a) the solar cell or a wafer forming the later solar cell, in particular made of crystalline silicon, is provided with an emitter layer which is generally evenly and preferably highly doped. The emitter layer is therefore highly doped overall or over its entire extent, so that the emitter layer has the same (high) doping everywhere. Preferably, it extends over the entire wafer. In a subsequent step b), the contact elements are produced on the emitter layer. For this purpose, for example, a silver paste is selectively applied to the useful side of the solar cell or the emitter layer in the form of the desired contact elements. Preferably, the contact elements are produced as contact fingers which extend parallel to one another across the solar cell. Subsequently, in a step c), the doping of the emitter layer in the region between the contact elements is reduced by etching the entire useful side of the solar cell. It is thus provided that in a step c) the entire useful side of the solar cell, ie with the contact elements already thereon, is corrosive Processing is subjected. The contact elements themselves are therefore also exposed to the corrosive process. However, since they rest on the emitter layer, the etching treatment only acts on the contact elements and on the emitter layer between the contact elements. As a result, the doping in the region between the contact elements is reduced, while the doping is maintained below the contact elements. The contact elements thus themselves form an etching mask for the emitter layer.
Vorzugsweise erfolgt das Ätzen nasschemisch. Alternativ erfolgt das Ätzen bevorzugt durch Plasmaeinwirkung oder Ätzgase. Derartige Ätzprozesse sind grundsätzlich bekannt, so dass darauf nicht näher eingegangen werden muss. Erfindungsgemäß ist wichtig, dass die Ätzprozesse erst nach dem Aufbringen der Kontaktelemente auf die Emitterschicht erfolgen. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass insbesondere die Höhe der Kontaktelemente in Abhängigkeit von der gewünschten Verringerung der Dotierung in der Emitterschicht gewählt wird. Dadurch kann sichergestellt werden, dass trotz des Ätzprozesses genug Material der Kontaktelemente zur Verfü- gung steht, um die erzeugte Energie optimal abzutragen. Preferably, the etching is wet-chemical. Alternatively, the etching is preferably carried out by plasma action or etching gases. Such etching processes are known in principle, so that it need not be discussed in detail. According to the invention, it is important that the etching processes take place only after the application of the contact elements to the emitter layer. According to an advantageous development of the invention, it is provided that, in particular, the height of the contact elements is selected as a function of the desired reduction of the doping in the emitter layer. This can ensure that, despite the etching process, enough material of the contact elements is available in order to optimally remove the energy generated.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass in einem auf den Schritt c) folgenden Schritt d) zumindest die Nutzseite der Solarzelle mit einer Nitridschicht versehen wird. Die Nitridschicht dient als Antireflexschicht, die dafür sorgt, dass ein möglichst hoher Anteil der Sonnenenergie in die Solarzelle beziehungsweise in den Wafer und die Emitterschicht eingetragen wird. Vorzugsweise wird die Nitridschicht in Schritt d) durch Nitridabschei- dung erzeugt. Insbesondere ist vorgesehen, dass eine Nitridschicht von etwa 70 bis 100 nm abgeschieden wird. Diese Nitridschicht bedeckt dann auch die Kontaktelemente. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass in einem auf Schritt d) folgenden Schritt e) mindestens eine Sammelschiene hergestellt wird, die zur elektrischen Verbindung zumindest einiger der Kontaktelemente miteinander auf diesen einigen Kontaktelementen aufliegt. Durch die Sammelschienen, auch Busbars genannt, wird die von den jeweiligen Kontaktelementen aufgenommene Energie gesammelt und zu Anschlüssen geleitet, an welchen die Energie zur Verfügung gestellt wird. Erfolgt das Aufbringen der mindestens einen Sammelschiene direkt nach dem Schritt c), so ist eine sichere elektrische Kontaktierung zwischen Sammelschiene und Kontaktelement gewährleistet. Erfolgt das Aufbringen der Sammelschiene jedoch nach Schritt d), so ist die elektrische Kontaktierung durch die zuvor aufgetragene beziehungsweise abgeschiedene Nitridschicht beeinflusst. According to a preferred development of the invention, it is provided that, in a step d) following step c), at least the useful side of the solar cell is provided with a nitride layer. The nitride layer serves as an antireflection layer, which ensures that the highest possible proportion of the solar energy is introduced into the solar cell or into the wafer and the emitter layer. The nitride layer is preferably produced in step d) by nitride deposition. In particular, it is provided that a nitride layer of about 70 to 100 nm is deposited. This nitride layer then also covers the contact elements. According to an advantageous development of the invention, it is provided that in a step d) following step e) at least one busbar is produced, which rests on the electrical connection of at least some of the contact elements with each other on these some contact elements. By the busbars, also called busbars, the energy absorbed by the respective contact elements is collected and routed to terminals where the energy is made available. If the application of the at least one busbar takes place directly after step c), a secure electrical contact between the busbar and the contact element is ensured. However, if the application of the busbar takes place after step d), then the electrical contacting is influenced by the previously applied or deposited nitride layer.
Bevorzugt ist daher vorgesehen, dass zur elektrischen Verbindung der Sammelschiene mit den einigen Kontaktelementen die gesamte Solarzelle mit der Emitterstruktur zum sogenannten Durchfeuern erhitzt, insbesondere gesintert wird. Dabei wird eine derart hohe Temperatur erzeugt, die dafür sorgt, dass sich die Sammelschiene durch die Nitridschicht hindurch brennt und auf die Kontaktelemente ge- langt, wodurch eine sichere elektrische Verbindung gewährleistet wird. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Herstellung der Kontaktelemente in Schritt b) durch ein Siebdruckverfahren erfolgt. Insbesondere wird ein Siebdruckverfahren vorgesehen, bei welchem eine Silberpaste, wie oben bereits er- wähnt, aufgetragen wird. Vorzugsweise wird nach dem Drucken der Kontaktelemente beziehungsweise Kontaktfinger die Paste getrocknet und gegebenenfalls ausgebrannt. Vorzugsweise erfolgt anschließend, also noch vor Schritt c) ein Sinterschritt der Kontaktelemente, um deren Struktur zu festigen. Der Sinterschritt kann jedoch auch später erfolgen. Bevorzugt wird in diesem Zusammenhang der Sinterschritt bei dem oben genannten Durchfeuern vollzogen. Die Kontaktelemente beziehungsweise Kontaktfinger weisen vorzugsweise eine Höhe von etwa 10 μηη auf, während Emitterätztiefen von vorzugsweise 50 bis 100 nm vorgesehen werden. Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass die Emitterschicht der Solarzelle beziehungsweise des Wafers in Schritt a) mit Phosphor oder mit Bor dotiert wird. Natürlich ist es auch denkbar, die Emitterschicht mit anderen Dotierungen zu versehen beziehungsweise auszubilden, die für Solarzellen geeignet sind. Hier kann der Fachmann eine für den gewünschten Anwendungsbereich geeignete Dotierung wählen. It is therefore preferably provided that, for the electrical connection of the busbar with the some contact elements, the entire solar cell with the emitter structure is heated, in particular sintered, for what is known as firing. In this case, such a high temperature is generated which ensures that the busbar burns through the nitride layer and reaches the contact elements, whereby a secure electrical connection is ensured. According to an advantageous embodiment of the invention, it is provided that the production of the contact elements in step b) is carried out by a screen printing process. In particular, a screen printing method is provided, in which a silver paste, as already mentioned above, is applied. Preferably, after the printing of the contact elements or contact fingers, the paste is dried and optionally burned out. Preferably, subsequently, ie before step c), a sintering step of the contact elements takes place in order to consolidate their structure. However, the sintering step can also be done later. Preferably, in this context, the sintering step is carried out in the above-mentioned firing. The contact elements or contact fingers preferably have a height of about 10 μm, while emitter etch depths of preferably 50 to 100 nm are provided. Particularly preferably, it is provided that the emitter layer of the solar cell or of the wafer is doped in step a) with phosphorus or with boron. Of course, it is also conceivable to provide or form the emitter layer with other dopants which are suitable for solar cells. Here, the person skilled in the art can choose a doping suitable for the desired field of application.
Ferner wird die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 10 gelöst. Die Vorrichtung führt zu den oben bereits genannten Vorteilen. Die Vorrich- tung weist dabei eine Druckvorrichtung zum Herstellen der Kontaktelemente auf der Emitterschicht der Solarzelle auf, sowie eine Ätz Vorrichtung zum Verringern der Dotierung in der Emitterschicht. Erfindungsgemäß ist die Druckvorrichtung der Ätzvorrichtung vorgeschal- tet, so dass die mit Kontakteiementen versehene Solarzelle durch ätzende Bearbeitung der gesamten Nutzseite der Solarzelle im Bereich zwischen den Kontaktelementen einer Verringerung der Dotierung in der Emitterschicht unterzogen wird. Es ergeben sich hier- durch die bereits genannten Vorteile. Furthermore, the object underlying the invention is achieved by a device having the features of claim 10. The device leads to the advantages already mentioned above. The device in this case has a printing device for producing the contact elements on the emitter layer of the solar cell, as well as an etching device for reducing the doping in the emitter layer. According to the invention, the printing apparatus is connected upstream of the etching apparatus. Tet, so that the provided with Kontakteiementen solar cell is subjected by etching processing the entire useful side of the solar cell in the region between the contact elements of a reduction of the doping in the emitter layer. This results in the already mentioned advantages.
Weiterhin wird die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe durch eine Solarzelle mit den Merkmalen des Anspruchs 1 1 gelöst. Diese zeichnet sich dadurch aus, dass zumindest die gesamte Nutzseite mit den darauf befindlichen Kontaktelementen zum Verringern der Dotierung im Bereich zwischen den Kontaktelementen angeätzt ist. Den Kontaktelementen ist aufgrund der Ätzerscheinungen auf der Außenseite der Kontaktelemente auch später noch anzusehen, dass sie als Ätzmaske zum Erzeugen der selektiven Emitterstruktur gedient haben. Es ergeben sich hierdurch die zuvor bereits genannten Vorteile bezüglich der automatischen Justierung der Bereiche mit hoher Dotierung zu den Kontaktelementen. Furthermore, the object underlying the invention is achieved by a solar cell having the features of claim 1 1. This is characterized in that at least the entire useful side with the contact elements located thereon is etched in order to reduce the doping in the region between the contact elements. Due to the etching phenomena on the outside of the contact elements, the contact elements can also be regarded later as having served as an etching mask for producing the selective emitter structure. This results in the previously mentioned advantages with regard to the automatic adjustment of the areas with high doping to the contact elements.
Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass die Nutzseite der Solarzelle mit den Kontaktelementen mit einer Nitridschicht versehen ist. Die Nitridschicht ist vorzugsweise als Siliziumnitridschicht ausgebil- det und dient als Antireflektionsschicht, die eine höhere Energieausbeute der später auf die Solarzelle treffenden Sonnenstrahlen ermöglicht. Da die Nitridschicht erst nach dem Aufbringen der Kontaktelemente aufgebracht wird, befindet sich auch auf den Kontaktelementen die Nitridschicht, sodass die Kontaktelemente zunächst nicht ohne Weiteres elektrisch kontaktierbar sind. Daher ist bevorzugt vorgesehen, dass auf zumindest einigen der Kontaktelemente eine sogenannte Sammelschiene aufliegt, die die einigen der Kontaktelemente elektrisch miteinander verbindet. Damit der elektrische Kon- takt zur Sammelschiene hergestellt ist, ist diese durch die Nitridschicht hindurch gebrannt, wie obenstehend beschrieben. Natürlich wäre es alternativ auch denkbar, anstelle eines Durchbrennens ein bereichsweises Entfernen der Nitridschicht auf den Kontaktelemen- ten vor dem Aufbringen der Sammelschiene durchzuführen. Particularly preferably, it is provided that the useful side of the solar cell is provided with the contact elements with a nitride layer. The nitride layer is preferably designed as a silicon nitride layer and serves as an antireflection layer, which enables a higher energy yield of the solar rays which hit the solar cell later. Since the nitride layer is applied only after the application of the contact elements, the nitride layer is also located on the contact elements, so that the contact elements are initially not readily electrically contactable. Therefore, it is preferably provided that a so-called busbar rests on at least some of the contact elements, which electrically connects the some of the contact elements. In order for the electrical con- is made to bus bar, this is fired through the nitride layer, as described above. Of course, it would alternatively also be conceivable, instead of burning through, to perform an area-wise removal of the nitride layer on the contact elements before the busbar is applied.
Im Folgenden soll die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert werden. Dazu zeigen In the following, the invention will be explained in more detail with reference to the drawing. Show this
Figur 1 ein Verfahren zur Herstellung einer selektiven Emitterstruktur als Flussdiagramm und Figur 2 eine nach dem Verfahren hergestellte Solarzelle in einer vereinfachten Schnittdarstellung. 1 shows a method for producing a selective emitter structure as a flow chart and FIG. 2 shows a solar cell produced by the method in a simplified sectional representation.
Die Figur 1 zeigt durch ein Flussdiagramm ein Verfahren zur Herstellung einer selektiven Emitterstruktur für Solarzellen. Ausgegangen wird in Schritt S1 von einem bereitgestellten kristallinen Silizium- wafer, der die Grundlage für die fertige Solarzelle darstellt. Der Wafer weist eine Nutzseite und eine Rückseite auf, wobei die Bearbeitung der Rückseite auf aus dem Stand der Technik bekannte Art und Weise, beispielsweise durch Aufbringen eines ganzflächigen Metallkontakts, erfolgen kann. Das hier vorgestellte Verfahren be- zieht sich allein auf eine vorteilhafte Herstellung und Ausgestaltung der Nutzseite. FIG. 1 shows by a flow chart a method for producing a selective emitter structure for solar cells. The starting point in step S1 is a provided crystalline silicon wafer, which forms the basis for the finished solar cell. The wafer has a payload side and a backside, wherein the processing of the back can be done in a manner known from the prior art, for example by applying a full-area metal contact. The method presented here relates solely to an advantageous production and design of the useful side.
In einem zweiten Schritt S2 wird eine Emitterschicht auf dem Wafer erzeugt, indem der Wafer bevorzugt in einer Phosphor-Sauerstoff- haltige Atmosphäre gebracht wird, in welcher der Phosphor in den Wafer eindiffundiert und dadurch eine dotierte Emitterschicht erzeugt. Gegebenfalls entsteht dabei Phosphorglas auf der Oberfläche des Wafers. Üblicherweise erfolgt die Diffundierung derart, dass der Wafer vollständig, also auf allen Seiten mit der dotierten Emitterschicht versehen wird. Vorzugsweise wird dabei die Behandlung des Wafers derart durchgeführt, dass die Emitterschicht eine gewünsch- te hohe Dotierung aufweist, die später unterhalb von Kontaktelementen der Solarzelle vorliegen soll. In a second step S2, an emitter layer is produced on the wafer, in which the wafer is preferably brought into a phosphorus-oxygen-containing atmosphere, in which the phosphorus diffuses into the wafer, thereby producing a doped emitter layer. Optionally, phosphorus glass is formed on the surface of the wafer. Usually, the diffusion takes place in such a way that the wafer is provided completely, ie on all sides, with the doped emitter layer. In this case, the treatment of the wafer is preferably carried out in such a way that the emitter layer has a desired high doping, which is to be present later below contact elements of the solar cell.
In einem darauffolgenden Schritt S3 wird bevorzugt die Rückseite des Wafers nasschemisch behandelt, insbesondere ätzend, um die auf der Rückseite entstandene Emitterschicht zu entfernen, damit Kurzschlüsse in der Solarzelle vermieden werden. Anschließend wird gegebenenfalls bevorzugt Phosphorglas auch auf der Nutzseite des Wafers beziehungsweise der Solarzelle durch chemische Behandlung wieder entfernt. In a subsequent step S3, the back side of the wafer is preferably wet-chemically treated, in particular corrosive, in order to remove the emitter layer formed on the back, so that short circuits in the solar cell are avoided. Subsequently, if appropriate, phosphorus glass is preferably also removed on the useful side of the wafer or the solar cell by chemical treatment.
Anschließend werden in einem Schritt S4 auf die Nutzseite der So- larzelle mehrere Kontaktelemente in Form von Kontaktfingern aufgebracht, die sich zweckmäßigerweise parallel zueinander bevorzugt über die gesamte Solarzelle hinweg erstrecken. Die Kontaktfinger liegen somit auf der hochdotierten Emitterschicht auf. Die Kontaktfinger weisen vorzugsweise eine Breite von 50 bis 90 μηη, insbeson- dere 70 μηη auf. Besonders bevorzugt weisen die Kontaktfinger außerdem eine Dicke beziehungsweise Höhe von 8 bis 12 μηι, insbesondere 10 μιη auf. Subsequently, in a step S4, a plurality of contact elements in the form of contact fingers are applied to the useful side of the solar cell, which expediently extend over the entire solar cell, preferably parallel to one another. The contact fingers are thus on the highly doped emitter layer. The contact fingers preferably have a width of 50 to 90 μm, in particular 70 μm. Particularly preferably, the contact fingers also have a thickness or height of 8 to 12 μηι, in particular 10 μιη on.
Anschließend wird in einem Schritt S5 die gesamte Nutzseite des Wafers beziehungsweise der Solarzelle in einem Schritt S6 einer ätzenden Bearbeitung unterzogen. Dabei wird durch nasschemisches Ätzen, Plasmaätzen oder mittels Ätzgasen die Dotierung der Emitterschicht da verringert, wo das Ätzmedium die Emitterschicht erreicht. Die Kontaktfinger wirken dabei wie eine Ätzmaske auf die Emitterschicht, so dass die Dotierung der Emitterschicht nur in Bereichen zwischen den Kontaktfingern verringert wird, während unterhalb der Kontaktfinger die hohe Dotierung bestehen bleibt. Vorzugs- weise ist dabei vorgesehen, dass der Ätzvorgang Ätztiefen von 50 bis 100 nm in der Emitterschicht erreicht. Subsequently, in a step S5, the entire useful side of the wafer or of the solar cell is subjected to a corrosive processing in a step S6. In this case, the doping of the emitter layer da is reduced by wet-chemical etching, plasma etching or by means of etching gases, where the etching medium is the emitter layer reached. The contact fingers act like an etching mask on the emitter layer, so that the doping of the emitter layer is reduced only in areas between the contact fingers, while below the contact fingers, the high doping remains. Preferably, it is provided that the etching process reaches etching depths of 50 to 100 nm in the emitter layer.
Anschließend wird die Nutzseite in einem Schritt S7 mit einer Nitridschicht versehen, die zweckmäßigerweise durch Nitridabscheidung erfolgt. Dabei werden auch die Kontaktfinger mit der Nitridschicht überdeckt. Die Nitridschicht kann beispielsweise eine Dicke von 70 bis 100 nm erreichen. Subsequently, the useful side is provided in a step S7 with a nitride layer, which is expediently carried out by nitride deposition. In this case, the contact fingers are covered with the nitride layer. The nitride layer may, for example, reach a thickness of 70 to 100 nm.
Anschließend werden in einem Schritt S9 ein oder mehrere Sammelschienen hergestellt, die auf den Kontaktfingern aufliegen, um die Kontaktfinger miteinander elektrisch zu verbinden. Aufgrund der dazwischen liegenden Nitridschicht ist der elektrische Kontakt zwischen Kontaktfingern und Sammelschiene nicht sicher gewährleistet. Subsequently, in a step S9, one or more bus bars are produced, which rest on the contact fingers in order to electrically connect the contact fingers with each other. Due to the intervening nitride layer of the electrical contact between the contact fingers and busbar is not guaranteed safe.
In einem abschließenden Schritt S9 wird daher die Solarzelle insgesamt erhitzt, insbesondere gesintert, so dass durch die hohen Temperaturen ein sogenannten Durchfeuern erfolgt, bei welchem die Sammelleisten durch die Nitritschicht hindurch brennen und auf die Kontaktfinger gelangen, wodurch der elektrische Kontakt zu den Kontaktfingern hergestellt und gewährleistet wird. In a concluding step S9, therefore, the solar cell as a whole is heated, in particular sintered, so that high temperatures cause so-called firing, in which the collecting strips burn through the nitrite layer and reach the contact fingers, whereby the electrical contact with the contact fingers is established is guaranteed.
Das vorgestellte Verfahren hat den Vorteil, dass die Kontaktfinger selbst als Ätzmaske dienen und eine Justierung zwischen dem Er- zeugen hochdotierter und niedrig dotierter Bereiche der Emitterschicht und dem Aufbringen der Kontaktfinger entfällt. Damit werden das Herstellungsverfahren vereinfacht und Fehlerquellen beseitig, wobei gleichzeitig der Wirkungsgrad der Solarzelle optimal ausgenutzt wird. Insbesondere müssen hierdurch Überdimensionierungen hochdotierter Bereiche aus Toleranzgründen nicht mehr vorgesehen werden. Zweckmäßigerweise wird die Prozessführung während des Ätzens derart gewählt, dass die Kontaktfinger nur minimal geätzt werden und die Ätztiefe für die Emitterschicht beziehungsweise für den Emitter ausreichend ist. Für das Ätzen können beispielsweise Plasmaanregungen mit Halogengasgemischen verwendet werden. NF3-Ar-Gemische zum Beispiel stellen sicher, dass keine nicht- flüchtigen Ätzrückstände auf den Kontaktfingern verbleiben. Weiter können Silizium ätzende Gase wie CIF3 ohne Plasmaeinwirkung für den Ätzschritt verwendet werden. Je nach Prozessführung können nicht-flüchtige Silber-Sauerstoffverbindungen auf der Kontaktfingeroberfläche verbleiben oder auch in situ entfernt werden. Figur 2 zeigt eine Solarzelle 1 , die nach dem oben beschriebenen Verfahren hergestellt wurde. Die Solarzelle 1 weist einen kristallinen Silizium-Wafer 2 auf, auf dessen Nutzseite 3 eine Emitterschicht 4 ausgebildet ist. Auf der Emitterschicht liegen auf der Nutzseite 3 mehrere Kontaktelemente 5 in Form von Kontaktfingern auf, die sich parallel zueinander über den Wafer 2 beziehungsweise die Solarzelle 1 erstrecken. Weiterhin weist die Solarzelle 1 in dem dargestellten Ausschnitt eine Sammelschiene 6 auf, die auf einigen der Kontaktelemente 5 aufliegt, um diese elektrisch miteinander zu verbinden. Natürlich können auch mehrere Sammelschienen 6 vorgesehen sein. The proposed method has the advantage that the contact fingers themselves serve as an etching mask and an adjustment between the generation of highly doped and low-doped regions of the emitter layer and the application of the contact fingers is omitted. This simplifies the manufacturing process and eliminates sources of error, wherein at the same time the efficiency of the solar cell is optimally utilized. In particular, overdimensioning of heavily doped areas for tolerance reasons no longer has to be provided for in this way. Expediently, the process control during the etching is selected such that the contact fingers are only minimally etched and the etching depth is sufficient for the emitter layer or for the emitter. For example, plasma excitations with halogen gas mixtures can be used for the etching. For example, NF3-Ar blends ensure that no non-volatile etch residues remain on the contact fingers. Further, silicon corrosive gases such as plasma-free CIF3 may be used for the etching step. Depending on the process, non-volatile silver-oxygen compounds may remain on the contact finger surface or be removed in situ. FIG. 2 shows a solar cell 1 produced by the method described above. The solar cell 1 has a crystalline silicon wafer 2, on the useful side 3 of which an emitter layer 4 is formed. On the emitter layer are on the Nutzseite 3 more contact elements 5 in the form of contact fingers, which extend parallel to each other over the wafer 2 and the solar cell 1. Furthermore, the solar cell 1 in the illustrated section on a bus bar 6, which rests on some of the contact elements 5, to electrically connect them together. Of course, several busbars 6 may be provided.
Die Emitterschicht 4 ist wie zuvor beschrieben mit einer Dotierung, insbesondere Phosphordotierung versehen, die in den Bereichen unterhalb der Kontaktelemente 5 eine höhere Dotierung und in den Bereichen zwischen den Kontaktelementen 5 eine niedrigere Dotierung aufweist, wie durch eine schematische Punktierung in Figur 2 angedeutet. Vorzugsweise handelt es sich bei der Dotierung um eine Phosphor- oder Bordotierung. Durch die ätzende Bearbeitung der Nutzseite 1 nach dem Aufbringen der Kontaktelemente 5 auf die Emitterschicht 4 wurde die Dotierung der Emitterschicht 4 in den Bereichen zwischen den Kontaktelementen 5 wie zuvor beschrieben verringert. The emitter layer 4 is as described above with a doping, in particular phosphorus doping provided in the areas below the contact elements 5, a higher doping and in the Regions between the contact elements 5 has a lower doping, as indicated by a schematic puncture in Figure 2. The doping is preferably a phosphorus or boron doping. Due to the corrosive processing of the useful side 1 after the application of the contact elements 5 to the emitter layer 4, the doping of the emitter layer 4 in the areas between the contact elements 5 was reduced as described above.
Weiterhin weist die Solarzelle 1 eine Nitridschicht 7 auf, die sich über die gesamte Nutzseite 3 mit den darauf befindlichen Kontaktelementen 5 erstreckt. Die Sammelschiene liegt auf den Kontaktelementen 5 direkt auf, da wie zuvor beschrieben, die Sammelschiene 6 durch die Nitridschicht 7 hindurchgebrannt wurde, um den elektrischen Kontakt zu dem Kontaktelement 5 herzustellen. Die Emitterschicht 4, die Kontaktelemente 5 und die Sammelschiene 6 bilden zusammen die selektive Emitterstruktur 8 der Solarzelle 1 . Furthermore, the solar cell 1 has a nitride layer 7, which extends over the entire useful side 3 with the contact elements 5 located thereon. The bus bar rests directly on the contact elements 5, since, as described above, the bus bar 6 has been burned through the nitride layer 7 in order to establish electrical contact with the contact element 5. The emitter layer 4, the contact elements 5 and the busbar 6 together form the selective emitter structure 8 of the solar cell 1.
Die vorteilhafte Ermitterstruktur 8 weist einen besonders hohen Wirkungsgrad auf, da die Bereiche mit der höheren Dotierung exakt zu den Kontaktelementen 5 ausgerichtet und in ihrer Breite der Breite der Kontaktelemente 5 exakt angepasst sind. The advantageous emitter structure 8 has a particularly high efficiency, since the regions with the higher doping are aligned exactly with the contact elements 5 and are exactly matched in their width to the width of the contact elements 5.

Claims

Ansprüche claims
1 . Verfahren zur Herstellung einer selektiven Emitterstruktur (8) auf einer Nutzseite (3) einer Solarzelle (1 ), wobei die Emitterstruktur (8) eine dotierte Emitterschicht (4) und mehrere auf der Emitter- Schicht (4) angeordnete Kontaktelemente (5), insbesondere Kontaktfinger, aufweist, und wobei die Emitterschicht (4) im Bereich unterhalb der Kontaktelemente (5) mit einer höheren Dotierung versehen ist als im Bereich zwischen den Kontaktelementen (5), gekennzeichnet durch folgende Schritte: a) Bereitstellen der Solarzelle (1 ) mit einer insgesamt dotierten Emitterschicht (4), b) Herstellen der Kontaktelemente (5) auf der Emitterschicht (4), und c) verringern der Dotierung der Emitterschicht (4) im Bereich zwischen den Kontaktelementen (5) durch ätzende Bearbeitung der gesamten Nutzseite (3) der Solarzelle (1 ). 1 . Method for producing a selective emitter structure (8) on a useful side (3) of a solar cell (1), wherein the emitter structure (8) comprises a doped emitter layer (4) and a plurality of contact elements (5) arranged on the emitter layer (4), in particular Contact finger has, and wherein the emitter layer (4) in the region below the contact elements (5) is provided with a higher doping than in the region between the contact elements (5), characterized by the following steps: a) providing the solar cell (1) with a total doped emitter layer (4), b) producing the contact elements (5) on the emitter layer (4), and c) reducing the doping of the emitter layer (4) in the region between the contact elements (5) by etching the entire useful side (3) the solar cell (1).
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Ätzen nasschemisch, durch Plasmaeinwirkung oder Ätzgase erfolgt. 2. The method according to claim 1, characterized in that the etching is carried out wet-chemically, by plasma action or etching gases.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass insbesondere die Höhe der Kontaktelemente (5) in Abhängigkeit von der gewünschten Verringerung der Dotierung in der Emitterschicht (4) gewählt wird. 3. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that in particular the height of the contact elements (5) in dependence on the desired reduction of the doping in the emitter layer (4) is selected.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einem auf den Schritt c) folgenden Schritt d) zumindest die Nutzseite (3) der Solarzelle (1 ) mit einer Nitridschicht (7) versehen wird. 4. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that in a subsequent step c) d) at least the useful side (3) of the solar cell (1) with a nitride layer (7) is provided.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Nitridschicht (7) in Schritt d) durch Nitridabscheidung erzeugt wird. 5. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the nitride layer (7) is generated in step d) by nitride deposition.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einem auf Schritt d) oder c) fol- genden Schritt e) mindestens eine Sammelschiene (6) hergestellt wird, die zur elektrischen Verbindung zumindest einiger der Kontaktelemente (5) miteinander auf diesen einigen Kontaktelementen (5) aufliegt. 6. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that in a subsequent step d) or c) e) at least one bus bar (6) is produced, which for the electrical connection of at least some of the contact elements (5) with each other this contact elements (5) rests.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur elektrischen Verbindung der7. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that for the electrical connection of
Sammelschiene (6) mit den einigen Kontaktelementen (5) die Solarzelle (1 ) mit der Emitterstruktur zum Durchfeuern erhitzt, insbesondere gesintert wird. Busbar (6) with the some contact elements (5), the solar cell (1) is heated with the emitter structure for firing, in particular sintered.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Herstellung der Kontaktelemente (5) in Schritt b) durch ein Siebdruckverfahren erfolgt. 8. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the preparation of the contact elements (5) in step b) is carried out by a screen printing process.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Emitterschicht (4) mit Phosphor oder mit Bor dotiert wird. 9. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the emitter layer (4) is doped with phosphorus or with boron.
10. Vorrichtung zur Herstellung einer selektiven Emitterstruktur (8) auf einer Nutzseite (3) einer Solarzelle (1 ), wobei die Emitterstruktur (8) eine dotierte Emitterschicht (4) und mehrere auf der Emitterschicht (4) angeordnete Kontaktelemente (5), insbesondere Kontakt- finger, aufweist, und wobei die Emitterschicht (4) im Bereich unterhalb der Kontaktelemente (5) mit einer höheren Dotierung versehen ist als im Bereich zwischen den Kontaktelementen (5), wobei die Vorrichtung eine Druckvorrichtung zum Herstellen der Kontaktelemente (5) und eine Ätzvorrichtung zum zumindest bereichsweisen Verringern der Dotierung in der Emitterschicht (4) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass zur Durchführung des Verfahrens gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9 die Druckvorrichtung der Ätzvorrichtung vorgeschaltet ist. 10. Device for producing a selective emitter structure (8) on a useful side (3) of a solar cell (1), the emitter structure (8) comprising a doped emitter layer (4) and a plurality of contact elements (5) arranged on the emitter layer (4), in particular Contact finger, has, and wherein the emitter layer (4) in the region below the contact elements (5) is provided with a higher doping than in the region between the contact elements (5), wherein the device is a printing device for producing the contact elements (5) and an etching device for at least partially reducing the doping in the emitter layer (4), characterized in that for carrying out the method according to one or more of claims 1 to 9, the printing device is connected upstream of the etching device.
1 1 . Solarzelle (1 ) mit einer selektiven Emitterstruktur (8) auf einer Nutzseite (3) der Solarzelle (1 ), insbesondere hergestellt durch ein1 1. Solar cell (1) with a selective emitter structure (8) on a useful side (3) of the solar cell (1), in particular produced by a
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9 oder durch eine Vorrichtung nach Anspruch 10, wobei die Emitterstruktur (8) eine dotierte Emitterschicht (4) und mehrere auf der Emitterschicht (4) angeordneten Kontaktelemente (5), insbesondere Kontaktfinger aufweist, und wobei die Emitterschicht (4) im Bereich unterhalb der Kontaktelemente (5) mit einer höheren Dotierung versehen ist als im Bereich zwischen den Kontaktelementen (5), dadurch gekennzeichnet, dass die gesamte Nutzseite (3) der Solarzelle (1 ) zumindest zum Verringern der Dotierung im Bereich zwischen den Kontaktelemen- ten (5) angeätzt ist. Method according to one of claims 1 to 9 or by a device according to claim 10, wherein the emitter structure (8) comprises a doped emitter layer (4) and a plurality of arranged on the emitter layer (4) contact elements (5), in particular contact fingers, and wherein the emitter layer (4) is provided in the region below the contact elements (5) with a higher doping than in the region between the contact elements (5), characterized in that the entire useful side (3) of the solar cell (1) at least to reduce the doping in the range between the contact elements (5) is etched.
12. Solarzelle (1 ) nach Anspruch 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Nutzseite (3) der Solarzelle (1 ) mit den Kontaktelementen (5) mit einer Nitridschicht (7) versehen ist. 12. Solar cell (1) according to claim 1 1, characterized in that the useful side (3) of the solar cell (1) with the contact elements (5) with a nitride layer (7) is provided.
EP14702632.2A 2013-02-08 2014-02-05 Method and device for producing a selective emitter structure for a solar cell, solar cell Withdrawn EP2954561A1 (en)

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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102011051040A1 (en) * 2011-06-14 2012-12-20 Solarworld Innovations Gmbh Method for manufacturing e.g. quadratic solar cell, involves back etching portion of highly doped emitter region between portions of metallization structure by using metallization structure as etching mask

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05226677A (en) * 1992-02-17 1993-09-03 Sanyo Electric Co Ltd Manufacture of solar cell
DE4401782C2 (en) * 1994-01-21 2001-08-02 Angew Solarenergie Ase Gmbh Method for producing a locally flat emitter between the contact fingers of a solar cell
US5871591A (en) * 1996-11-01 1999-02-16 Sandia Corporation Silicon solar cells made by a self-aligned, selective-emitter, plasma-etchback process
US6091021A (en) * 1996-11-01 2000-07-18 Sandia Corporation Silicon cells made by self-aligned selective-emitter plasma-etchback process
TWI360230B (en) * 2007-11-23 2012-03-11 Big Sun Energy Technology Inc Solar cell and method of manufacturing the same
US8253010B2 (en) * 2007-11-23 2012-08-28 Big Sun Energy Technology Inc. Solar cell with two exposed surfaces of ARC layer disposed at different levels
KR101203623B1 (en) * 2010-06-18 2012-11-21 엘지전자 주식회사 Solar cell and method for manufacturing the same
CN102185005A (en) * 2010-10-18 2011-09-14 江阴浚鑫科技有限公司 Method for manufacturing selective emitter battery

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102011051040A1 (en) * 2011-06-14 2012-12-20 Solarworld Innovations Gmbh Method for manufacturing e.g. quadratic solar cell, involves back etching portion of highly doped emitter region between portions of metallization structure by using metallization structure as etching mask

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