EP2956966A1 - Busbarless rear contact solar cell, method of manufacture therefor and solar module having such solar cells - Google Patents

Busbarless rear contact solar cell, method of manufacture therefor and solar module having such solar cells

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EP2956966A1
EP2956966A1 EP13705151.2A EP13705151A EP2956966A1 EP 2956966 A1 EP2956966 A1 EP 2956966A1 EP 13705151 A EP13705151 A EP 13705151A EP 2956966 A1 EP2956966 A1 EP 2956966A1
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EP
European Patent Office
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emitter
metal contacts
base
regions
contact
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP13705151.2A
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German (de)
French (fr)
Inventor
Giso Hahn
Bernd Raabe
Felix Book
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Universitaet Konstanz
Original Assignee
Universitaet Konstanz
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Filing date
Publication date
Application filed by Universitaet Konstanz filed Critical Universitaet Konstanz
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • Y02E10/547—Monocrystalline silicon PV cells

Definitions

  • the present invention relates to a back-contact solar cell and a solar module with such a back-contact solar cell. Furthermore, the invention relates to a method for manufacturing a back-contact solar cell.
  • Solar cells serve as photovoltaic elements for direct conversion of light into electrical energy. Charge pairs, which in absorption of light in a
  • Semiconductor substrate are generated, at the pn junction between an emitter region having a first doping type such as n-type or p-type, and a base region having an opposite doping type, separated. about
  • Emitter metal contacts that contact the emitter region and base metal contacts that contact the base region may be fed to the thus generated and separated pairs of charge carriers to an external circuit.
  • back contact solar cells have been developed in which both types of contact, that is, the emitter metal contacts and the base metal contacts, are disposed on a back side of the semiconductor substrate.
  • back contact solar cells have been developed on the backside surface thereof nested, comb-shaped metal contacts of both types are arranged and which are also referred to as IBC back contact solar cells (interdigitated back-contact).
  • IBC back contact solar cells interdigitated back-contact solar cells
  • alternating line-shaped emitter metal contacts 107 and 107 are provided on the rear side 103 of a semiconductor substrate 105
  • Base metal contacts 109 disposed adjacent to each other.
  • the emitter metal contacts 107 extend linearly from an upper edge region of the semiconductor substrate 105 to a lower edge region of the semiconductor substrate 105 and are electrically connected to one another at the upper edge region by a busbar 11 which extends transversely to the emitter metal contacts 107.
  • the base metal contacts 109 run from the bottom
  • the length of the finger-like emitter and base metal contacts 107, 109 is approximately as long as an edge length of the
  • Plating up to ⁇ copper electrical conductivity along the finger-like metal contacts 107, 109 are increased.
  • plating may result in significant additional costs in the manufacture of solar cells, and in particular, may be subject to technological limitations that may prevent, for example, that corresponding metal contact designs for 6 "(156mm) solar cells can be used a few years the industry standard
  • FIG. 1 In order to reduce series resistance losses in the finger-like metal contacts 107, 109, for example, an alternative metal contact design has been developed, as shown in FIG.
  • two emitter busbars 111 and two base busbars 213 are formed in parallel with each other at the rear side 203 of a semiconductor substrate 205 of a solar cell 201, and from these emitter and base busbars 211, 213 extend transversely to these elongate emitter metal contacts 207 and elongated base metal contacts 209 off.
  • the effective length of the finger-like metal contacts 207, 209 is thereby divided in three, so that for these metal contacts 207, 209, for example, screen printed metallizations or some micrometer thick deposited metallizations can be used.
  • the area of the busbars 211, 213 on the rear side 203 may be relatively large. This can lead to high electrical losses, especially in the case of solar cells with emitter on the back, since minority charge carriers must laterally diffuse beyond the region of the base busbars 213 as far as the emitter. This can lead to electrical shading, also called “electrical shading.” Furthermore, due to the four busbars provided, it may be necessary to apply a relatively high amount of metal, for example, in the form of silver-containing screen-printed metallization, which adds to the cost
  • back-contact solar cells with metal contacts and interconnect them.
  • back-contact solar cells which have elongated finger-like emitter and base metal contacts, but where these are not interconnected by busbars extending transversely thereto and are therefore referred to herein as busbarless back-contact solar cells.
  • a busbar less back contact solar cell which comprises a semiconductor substrate having a plurality of line emitter regions and base regions arranged on a substrate rear side, wherein emitter regions and base regions are alternately arranged on the substrate back side, each extending from a lateral edge region of the substrate back side to reach an opposite lateral edge region of the substrate back.
  • the back contact solar cell further includes a plurality of linear emitter metal contacts, each of which is disposed along and electrically contacting an associated emitter region, with adjacent emitter metal contacts not crossing across the emitter metal contacts
  • the busbarless back contact solar cell has line-shaped base metal contacts, each of which is arranged along an associated base region and electrically contacted thereto, wherein adjacent base metal contacts are not electrically conductively connected to each other by busbar metal contacts extending across the base metal contacts.
  • Both each of the emitter metal contacts and each of the base metal contacts should in this case have a number of interruptions along an emitter region or base region contacted by it, wherein the
  • Interrupts are significantly shorter than adjacent uninterrupted area of the emitter metal contact or base metal contact, respectively.
  • This first aspect of the invention may be considered inter alia as based on the ideas and findings described below.
  • a semiconductor substrate of a back-contact solar cell on the rear side with elongated emitter regions and with elongated base regions, wherein the emitter and base regions preferably extend in strip form from one edge to an opposite edge of the semiconductor substrate and in a direction transverse to their
  • the base regions may have a first doping type.
  • Doping concentration may be equal to one in the base regions
  • Emitter regions may have an opposite doping type and may be generated, for example, by local in-diffusion of suitable dopants.
  • emitter metal contacts and base metal contacts which are likewise linear, should also be provided on the substrate rear side of the semiconductor substrate. These emitter and base metal contacts electrically contact the underlying emitter and base regions to generate and separate
  • the emitter and base metal contacts preferably have a substantially smaller width than the emitter and base regions.
  • the emitter and base metal contacts Compared with the emitter and base regions, the emitter and base metal contacts have a much higher electrical conductivity in one direction along the line-shaped regions or contacts. Generated and separated charge carrier pairs therefore need only short distances within the emitter and base regions to diffuse to one of the emitter or base metal contacts and can then with low electrical resistance losses along the metal contacts towards a
  • Base metal contacts are electrically conductively connected to each other.
  • a wired busbarschen vom remindsarzarzelle in which transverse to the emitter regions and base regions metal wires are arranged.
  • Each metal wire of a group of first metal wires is respectively in electrical contact with a plurality of the base metal contacts, and each metal wire of a group of second metal wires is in electrical contact with a plurality of each
  • the first metal wires preferably contact
  • the metal wires contacting the base metal contacts should in this case be arranged in such a way that they support the
  • the second metal wires contacting the emitter metal contacts should be arranged such that they respectively contact the base regions in a region of one of the interruptions in the associated base metal contact cross and thus are not in direct mechanical and electrical contact with one of the base metal contacts.
  • Emitter metal contacts in a direction transverse to their longitudinal extent to electrically connect to each other, similar to what happens in conventional back-contact solar cells using busbars.
  • the metal wires should only be in electrical contact with the associated metal contacts, and preferably they should also only contact them mechanically.
  • the first and second metal wires outside the metal contacts should not be in electrical contact with the back of the substrate but may be separated therefrom, for example by a
  • interposed dielectric layer be electrically isolated.
  • metal wires are herein under
  • Base metal contacts or emitter metal contacts, as well as corresponding busbars each metallizations are understood in direct
  • the emitter, base, and busbar metal contacts can be conventionally screen printed on the back of the substrate and form a direct mechanical and electrical contact to underlying emitter and base areas by firing a Siebdruckmetallpaste, whereas the metal wires proposed here, for example, only by soldering to the associated emitter or base metal contacts are electrically connected.
  • busbars which can be arranged only in the region of a surface of the solar cell substrate, the metal wires usually project over edges of the solar cell substrate
  • Solar cell substrate addition can serve, among other things, to electrically interconnect adjacent solar cells.
  • the metal wires may have a cross-sectional area of, for example, less than 0.2 mm 2 .
  • the metal wires can be manufactured separately and for example from a electrically very good conductive material such as copper or a copper alloy. Such metal wires can be produced easily and inexpensively.
  • a plurality of narrower metal wires may be provided which may preferably extend parallel to each other at close intervals of, for example, less than 52 mm, preferably less than 20 mm, and more preferably less than 10 mm.
  • Emitter metal contacts provided local interruptions may be arranged such that a straight line from an upper edge portion of the substrate back to a lower edge portion of the substrate back can be pulled through several of these interruptions without crossing uninterrupted portions of emitter metal contacts.
  • a plurality of base metal contacts disposed adjacent to one another may each have a plurality of interruptions arranged such that a straight line can be drawn from an upper edge region of the substrate back side to a lower edge region of the substrate back side through a plurality of the interruptions without uninterrupted regions of base metal contacts cross.
  • the local interruptions provided in the emitter or base metal contacts may be configured and arranged such that, when the busbar less back contact solar cell is connected, first and second, respectively
  • Metal wires linear and transverse to the emitter or base metal contacts can be arranged such that, for example, first metal wires contact several preferably parallel to each other arranged base metal contacts each at contact points, these first metal wires but arranged between adjacent base regions emitter regions only in areas of interruptions of there emitter metal contacts provided, that is, although the emitter regions do not intersect the uninterrupted regions of the emitter metal contacts. In this way it can be ensured that the first metal wires only the base metal contacts electrically contact, but not the risk of electrical contact of the emitter metal contacts and thus an electrical short circuit exists. The same should apply analogously to the second metal wires.
  • Interruptions can be suitably dimensioned, on the one hand a reliable
  • the breaks may be shorter than 40%, preferably shorter than 10%, of a length of contiguous uninterrupted regions of the emitter metal contacts or base metal contacts, respectively.
  • the breaks may be shorter than 5 mm, preferably shorter than 2 mm, and more preferably shorter than 1 mm.
  • the uninterrupted regions of the emitter metal contacts or base metal contacts may, for example, have a length of more than 5 mm, preferably more than 10 mm.
  • the breaks in the base metal contacts and emitter metal contacts may have a length corresponding to between 200% and 1000% of the width of the metal wires. In other words, those provided in the emitter and base metal contacts
  • Interruptions be dimensioned so that the uninterrupted areas of the emitter and base metal contacts in the interconnected state of the busbarlosen Georg remind vomitosarzarzelle zoom up to very close to the metal wires used for interconnection, but without contacting the metal wires. Since the metal contacts a much higher electrical Having conductivity as the emitter and base regions themselves, in this way series resistance losses within the back-contact solar cell can be kept low.
  • emitter metal contacts may have no break in areas adjacent to areas where adjacent base metal contacts have breaks.
  • the interruptions to be provided in the emitter metal contacts may be provided at different locations with respect to the longitudinal extension of the metal contacts than is the case with the base metal contacts.
  • both first metal wires can run through the interruptions provided in the emitter metal contacts during interconnection, and also preferably run parallel to these first metal wires, second metal wires through the interruptions provided in the base metal contacts.
  • Emitter metal contacts provided interruptions in a projection direction transversely to the elongated metal contacts offset with respect to the provided in the base metal contacts interruptions.
  • the emitter metal contacts may have a widened contact area in regions adjacent to regions where adjacent base metal contacts have breaks.
  • contact areas can also be referred to as solder pads.
  • the second metal wires which are intended to pass through the interruptions provided in the adjacent base metal contacts when connected, can be attached to the emitter metal contacts at these widened contact regions, preferably soldered.
  • the contact areas may have a greater width than the other areas of the emitter metal contacts. The same can also apply to the base metal contacts and widened contact areas to be provided. The possible local broadening of the metal contacts in contact areas can serve, for example, a better electrical and mechanical contact.
  • At least partial regions of a widened contact region can be separated from the surface of the substrate rear side by an intermediately stored electrically insulating layer. As a result, it can be achieved, for example, that the widened contact regions can also be wider than underlying emitter regions, without it thereby
  • the contact areas can thus be chosen suitably large, in order to simplify a connection of the back-contact solar cell.
  • Rear contact solar cell by extending transversely to the metal contacts metal wires and several such back-contact solar cells can be interconnected to form a solar module.
  • FIG. 1 shows a plan view of a rear side of an IBC back-contact solar cell with two external busbars.
  • FIG. 2 shows a plan view of a back side of another IBC back-contact solar cell with four busbars.
  • FIG. 3 shows a top view of a rear side of a connected busbar less back contact solar cell according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 shows a sectional view along the line A-A from FIG. 3.
  • FIG. 3 shows a plan view of the substrate rear side 5 of a semiconductor substrate 3 of a connected busbar less back contact solar cell 1 according to an embodiment of the present invention. While in the overall view of the back-contact solar cell 1, for reasons of clarity, only the pattern of the emitter metal contacts 7 and the base metal contacts 9 and the transverse thereto first metal wires 19 and second metal wires 21 is shown, but not the differently doped areas, are in the enlarged section shown the elongated emitter areas 15 and also formed between two adjacent emitter regions 15 also elongate base portions 17 can be seen well. Both the emitter regions 15 and the base regions 17 run from a lateral left edge region 4 to a lateral right edge region 6 on the substrate back 5.
  • the emitter regions 15 in the illustrated example have a greater width than the base regions 17, in order for a large-area pn Transition and thus ensure good separation of generated pairs of charge carriers.
  • Each of the emitter and base regions 15, 17 is electrically contacted by an emitter or base metal contact 7, 9 disposed thereon.
  • Base metal contacts 7, 9 have a considerably smaller width in the range of, for example, 30 to 200 ⁇ m than the width of the emitter and base regions 15, 17, which may typically be in the range of 0.2 to 2 mm.
  • Base metal contacts 7, 9 may preferably be arranged approximately centrally in associated emitter and base regions 15, 17 and be arranged to extend from the lateral left edge region 4 to the lateral right edge region 6 on the substrate rear side 5.
  • the metal contacts 7, 9 can be produced, for example, by means of screen printing technologies, inkjet printing technologies, plating, vapor deposition or sputtering.
  • Edge region 4 extend to the right lateral edge region 6, in each case interruptions 29, 31 are provided in the emitter and base metal contacts 7, 9 at preferably periodic intervals. These interruptions 29, 31 allow the interconnection of the solar cell 1 by means of the first and second metal wires 19, 21, which extend in the illustrated example perpendicular to the metal contacts 7, 9 and thus from an upper edge region 14 to a lower edge region 16 on the substrate back 5 wherein the first metal wires 19 extend through the breaks 29 in the emitter metal contacts 7 and thus traverse the emitter regions 15 without making electrical contact with the emitter metal contacts 7. In the adjacent base regions 17 no interruptions in the corresponding base metal contacts 9 are provided at the appropriate place, so that the first metal wires 19 here cross the base metal contacts 9 in uninterrupted areas and thus come into electrical contact with them.
  • Base metal contacts 9 widened contact areas 25 possible.
  • interruptions 31 are also provided in the base metal contacts 9, at which the second metal wires 21 can cross the base regions 17 without causing a short circuit.
  • the second metal wires 21 are in the range of widened contact areas 23 with the emitter metal contacts 7 in electrical
  • the length of the interruptions 29, 31 should be as low as possible, since the regions of the emitter and base regions 15, 17 which are not contacted by emitter metal contacts 7 or base metal contacts 9 have a poorer electrical conductivity than the metal contacts 7 in the gaps formed by the interruptions 29, 31 , 9.
  • the described busbar less back contact solar cells 1 may be particularly suitable for interconnection using thin metal wires 19, 21.
  • Such metal wires may for example have diameters of well below 1 mm, so that the interruptions 29, 31 need only have a length of, for example, less than 2 mm, preferably about 1 mm.
  • Metal contacts 7, 9 may be relatively small, since a selected distance between adjacent metal wires 19, 21 can be chosen significantly smaller than would be the case with conventional wide busbars.
  • the distances between adjacent metal wires 19, 21 may be in a range of 5 to 20 mm.
  • the outermost metal wires 19, 21 should be arranged as close as possible to the edge of the semiconductor substrate 3, for example with a distance to this edge of less than 2 mm, preferably about 1 mm.
  • FIG. 4 shows a sectional view along the line AA shown in the enlarged view in FIG.
  • the emitter regions 15 and base regions 17 are arranged.
  • an electrically nonconductive, for example, dielectric insulating layer 27 was deposited, for example, from silicon oxide or silicon nitride.
  • an antireflection layer 35 was deposited from a dielectric. Finger-shaped base metal contacts 9 were applied locally to the backside insulating layer 27 to make electrical contact with the underlying base regions 17. In addition, widened to the insulating layer 27 also
  • Base metal contacts 9 are separated by the insulating layer 27 of the underlying base portion 17.
  • first metal wires 19 were arranged running transversely to the base metal contacts 9 and brought into electrical contact with the widened contact areas n 25, for example, by soldering or gluing with a conductive adhesive. The soldering or gluing can be done sequentially or simultaneously for all contact areas 23, 25. While the first metal wires 19 are in electrical communication with the base regions 17 via the contact regions 25 and the base metal contacts 9, they are electrically isolated from the emitter regions 15 by the insulating layer 27.

Abstract

A busbarless rear‑contact solar cell and possible electrical interconnection thereof are presented. The substrate reverse (5) of a semiconductor substrate (3) has a plurality of linear emitter regions (15) and base regions (17) with which electrical contact is made by likewise linear emitter metal contacts (7) and base metal contacts (9), with the emitter metal contacts (7) being connected to one another, and the base metal contacts (9) being connected to one another, in electrically conductive fashion not by busbars that run parallel thereto and are in electrical contact with the substrate reverse (5). Each of the emitter metal contacts (7) and each of the base metal contacts (9) have, along an emitter region (15) or base region (17) that is in contact therewith, a plurality of interruptions (29, 31) that are substantially shorter than adjoining uninterrupted regions of emitter and base metal contacts (7, 9). First and second metal wires (19, 21) that are used for the interconnection of the solar cell can run through these interruptions (29, 31) so as to cross the emitter and base regions (15, 17), without producing shorts.

Description

BUSBARLOSE RÜCKKONTAKTSOLARZELLE, DEREN HERSTELLUNGSVERFAHREN UND SOLARMODUL MIT SOLCHEN SOLARZELLEN  BUSBARLESS BACK CONTACT SOLAR CELL, THEIR MANUFACTURING METHOD AND SOLAR MODULE WITH SUCH SOLAR CELLS
GEBIET DER ERFINDUNG FIELD OF THE INVENTION
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Rückkontaktsolarzelle sowie ein Solarmodul mit einer solchen Rückkontaktsolarzelle. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Fertigen einer Rückkontaktsolarzelle. The present invention relates to a back-contact solar cell and a solar module with such a back-contact solar cell. Furthermore, the invention relates to a method for manufacturing a back-contact solar cell.
TECHNISCHER HINTERGRUND TECHNICAL BACKGROUND
Solarzellen dienen als photovoltaische Elemente zur direkten Umwandlung von Licht in elektrische Energie. Ladungsträgerpaare, die bei Absorption von Licht in einem Solar cells serve as photovoltaic elements for direct conversion of light into electrical energy. Charge pairs, which in absorption of light in a
Halbleitersubstrat erzeugt werden, werden am pn-Übergang zwischen einem Emitterbereich, der einen ersten Dotierungstyp wie beispielsweise n-Typ oder p-Typ aufweist, und einem Basisbereich, der einen entgegengesetzten Dotierungstyp aufweist, getrennt. Über Semiconductor substrate are generated, at the pn junction between an emitter region having a first doping type such as n-type or p-type, and a base region having an opposite doping type, separated. about
Emittermetallkontakte, die den Emitterbereich kontaktieren und Basismetallkontakte, die den Basisbereich kontaktieren, können die derart erzeugten und separierten Ladungsträgerpaare einem externen Stromkreis zugeführt werden. Emitter metal contacts that contact the emitter region and base metal contacts that contact the base region may be fed to the thus generated and separated pairs of charge carriers to an external circuit.
Um zum Beispiel Verluste durch Abschattung zu minimieren, wurden Rückkontaktsolarzellen entwickelt, bei denen beide Kontakttypen, das heißt die Emittermetallkontakte und die Basismetallkontakte, an einer Rückseite des Halbleitersubstrats angeordnet sind. For example, to minimize shadowing losses, back contact solar cells have been developed in which both types of contact, that is, the emitter metal contacts and the base metal contacts, are disposed on a back side of the semiconductor substrate.
Beispielsweise wurden Rückkontaktsolarzellen entwickelt, auf deren Rückseitenoberfläche ineinander verschachtelte, kammförmige Metallkontakte beider Typen angeordnet sind und welche auch als IBC-Rückkontaktsolarzellen (interdigitated back-contact) bezeichnet werden. In den Figuren 1 und 2 sind Beispiele von Mustern der Metallkontakte solcher For example, back contact solar cells have been developed on the backside surface thereof nested, comb-shaped metal contacts of both types are arranged and which are also referred to as IBC back contact solar cells (interdigitated back-contact). In Figs. 1 and 2, examples of patterns of the metal contacts are
Rückkontaktsolarzellen dargestellt. Rear contact solar cells shown.
Bei der in Figur 1 dargestellten Rückkontaktsolarzelle 101 sind an der Rückseite 103 eines Halbleitersubstrats 105 alternierend linienförmige Emittermetallkontakte 107 und In the case of the back contact solar cell 101 shown in FIG. 1, alternating line-shaped emitter metal contacts 107 and 107 are provided on the rear side 103 of a semiconductor substrate 105
Basismetallkontakte 109 benachbart zueinander angeordnet. Die Emittermetallkontakte 107 verlaufen von einem oberen Randbereich des Halbleitersubstrats 105 linear bis zu einem unteren Randbereich des Halbleitersubstrats 105 und sind am oberen Randbereich durch einen quer zu den Emittermetallkontakten 107 verlaufenden Busbar 1 11 elektrisch miteinander verbunden. In analoger Weise verlaufen die Basismetallkontakte 109 vom unteren Base metal contacts 109 disposed adjacent to each other. The emitter metal contacts 107 extend linearly from an upper edge region of the semiconductor substrate 105 to a lower edge region of the semiconductor substrate 105 and are electrically connected to one another at the upper edge region by a busbar 11 which extends transversely to the emitter metal contacts 107. In an analogous manner, the base metal contacts 109 run from the bottom
Randbereich hin zum oberen Randbereich und sind im unteren Randbereich durch einen weiteren Busbar 113 miteinander verbunden. Edge region towards the upper edge region and are connected to each other in the lower edge area by another bus 113.
Bei dem in Figur 1 dargestellten Zwei-Busbar-Design ist die Länge der fingerartigen Emitter- und Basismetallkontakte 107, 109 annähernd so lang wie eine Kantenlänge des In the two-busbar design shown in Figure 1, the length of the finger-like emitter and base metal contacts 107, 109 is approximately as long as an edge length of the
Halbleitersubstrats 103. Da die Länge der Metallkontakte quadratisch in deren Beitrag zum gesamten elektrischen Widerstand der elektrischen Kontaktierung der Solarzelle eingeht, muss bei den in Figur 1 dargestellten herkömmlichen Rückkontaktsolarzellen häufig ein hoher Aufwand betrieben werden, um eine ausreichend hohe elektrische Leitfähigkeit innerhalb der Metallkontakte 107, 109 zu gewährleisten. Beispielsweise kann durch Semiconductor substrate 103. Since the length of the metal contacts is square in their contribution to the total electrical resistance of the electrical contacting of the solar cell, in the conventional back-contact solar cells shown in Figure 1 often a lot of effort to operate a sufficiently high electrical conductivity within the metal contacts 107, 109 to ensure. For example, through
Aufplattieren von bis zu ΙΟμιη Kupfer die elektrische Leitfähigkeit entlang der fingerartigen Metallkontakte 107, 109 erhöht werden. Ein solches Aufplattieren kann jedoch erhebliche Zusatzkosten bei der Herstellung von Solarzellen bewirken und kann insbesondere technologischen Begrenzungen unterworfen sein, die zum Beispiel verhindern können, dass entsprechende Metallkontakt-Designs für Solarzellen mit einer Kantenlänge von 156mm (6 inch) eingesetzt werden können, wie sie seit einigen Jahren dem Industriestandard Plating up to ΙΟμιη copper electrical conductivity along the finger-like metal contacts 107, 109 are increased. However, such plating may result in significant additional costs in the manufacture of solar cells, and in particular, may be subject to technological limitations that may prevent, for example, that corresponding metal contact designs for 6 "(156mm) solar cells can be used a few years the industry standard
entsprechen. Um Serienwiderstandsverluste in den fingerartigen Metallkontakten 107, 109 zu reduzieren, wurde beispielsweise ein alternatives Metallkontakt-Design entwickelt, wie es in Figur 2 dargestellt ist. Bei diesem Design sind an der Rückseite 203 eines Halbleitersubstrats 205 einer Solarzelle 201 zwei Emitter-Busbars 111 sowie zwei Basis-Busbars 213 parallel zueinander ausgebildet und von diesen Emitter- und Basis-Busbars 211, 213 gehen quer zu diesen längliche Emittermetallkontakte 207 und längliche Basismetallkontakte 209 aus. Die effektive Länge der fingerartigen Metallkontakte 207, 209 wird hierdurch gedrittelt, so dass für diese Metallkontakte 207, 209 beispielsweise siebgedruckte Metallisierungen oder einige Mikrometer dick aufgedampfte Metallisierungen verwendet werden können. correspond. In order to reduce series resistance losses in the finger-like metal contacts 107, 109, for example, an alternative metal contact design has been developed, as shown in FIG. In this design, two emitter busbars 111 and two base busbars 213 are formed in parallel with each other at the rear side 203 of a semiconductor substrate 205 of a solar cell 201, and from these emitter and base busbars 211, 213 extend transversely to these elongate emitter metal contacts 207 and elongated base metal contacts 209 off. The effective length of the finger-like metal contacts 207, 209 is thereby divided in three, so that for these metal contacts 207, 209, for example, screen printed metallizations or some micrometer thick deposited metallizations can be used.
Die Fläche der Busbars 211, 213 an der Rückseite 203 kann hierbei jedoch relativ groß sein. Dies kann vor allem bei Solarzellen mit rückseitigem Emitter zu hohen elektrischen Verlusten führen, da Minoritätsladungsträger lateral auch über den Bereich der Basis-Busbars 213 bis zum Emitter diffundieren müssen. Dies kann zu einem elektrischen Abschatten, auch als „electrical shading" bezeichnet, führen. Ferner kann es aufgrund der vorgesehenen vier Busbars notwendig sein, eine relativ hohe Menge von Metall beispielsweise in Form einer Silber-haltigen Siebdruckmetallisierung aufzubringen, was die Kosten der However, the area of the busbars 211, 213 on the rear side 203 may be relatively large. This can lead to high electrical losses, especially in the case of solar cells with emitter on the back, since minority charge carriers must laterally diffuse beyond the region of the base busbars 213 as far as the emitter. This can lead to electrical shading, also called "electrical shading." Furthermore, due to the four busbars provided, it may be necessary to apply a relatively high amount of metal, for example, in the form of silver-containing screen-printed metallization, which adds to the cost
Solarzellenfertigung steigern kann. Can increase solar cell production.
Beispielsweise in der US 2011/0126878 AI sind verschiedene Technologien und Designs beschrieben, um Rückkontaktsolarzellen mit Metallkontakten zu versehen und diese zu verschalten. Unter anderem werden Rückkontaktsolarzellen beschrieben, die zwar längliche fingerartige Emitter- und Basismetallkontakte aufweisen, bei denen diese jedoch nicht durch quer hierzu verlaufende Busbars miteinander verbunden sind und die daher hierin als busbarlose Rückkontaktsolarzellen bezeichnet werden. For example, in US 2011/0126878 AI various technologies and designs are described to provide back-contact solar cells with metal contacts and interconnect them. Inter alia, back-contact solar cells are described which have elongated finger-like emitter and base metal contacts, but where these are not interconnected by busbars extending transversely thereto and are therefore referred to herein as busbarless back-contact solar cells.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG SUMMARY OF THE INVENTION
Es kann ein Bedarf an einer weiter entwickelten busbarlosen Rückkontaktsolarzelle bestehen, die technologisch einfach und kostengünstig herzustellen ist. Ferner kann ein Bedarf an einem Solarmodul mit einer Mehrzahl solcher busbarloser Rückkontaktsolarzellen sowie an einem Verfahren zum Fertigen von busbarlosen Rückkontaktsolarzellen bestehen. There may be a need for a more developed busbar less back contact solar cell that is technologically simple and inexpensive to manufacture. Furthermore, a need for a Solar module with a plurality of such busbarlosen Rückkontaktsolarzellen and on a method for manufacturing busbarlosen Rückkontaktsolarzellen.
Einem solchen Bedarf kann mithilfe der busbarlosen Rückkontaktsolarzelle gemäß dem Hauptanspruch sowie mithilfe des Solarmoduls beziehungsweise des Fertigungsverfahrens gemäß den nebengeordneten Patentansprüchen entsprochen werden. Vorteilhafte Such a need can be met using the busbarlosen Rückkontaktsolarzelle according to the main claim and by means of the solar module or the manufacturing method according to the independent claims. advantageous
Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen sowie in der nachfolgenden Embodiments are in the dependent claims and in the following
Beschreibung definiert. Description defined.
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird eine busbarlose Rückkontaktsolarzelle beschrieben, die ein Halbleitersubstrat mit mehreren an einer Substratrückseite angeordneten, linienförmigen Emitterbereichen und ebensolchen Basisbereichen aufweist, wobei an der Substratrückseite abwechselnd Emitterbereiche und Basisbereiche angeordnet sind, die jeweils von einem seitlichen Randbereich der Substratrückseite bis zu einem gegenüber liegenden seitlichen Randbereich der Substratrückseite reichen. Die busbarlose According to a first aspect of the invention, a busbar less back contact solar cell is described which comprises a semiconductor substrate having a plurality of line emitter regions and base regions arranged on a substrate rear side, wherein emitter regions and base regions are alternately arranged on the substrate back side, each extending from a lateral edge region of the substrate back side to reach an opposite lateral edge region of the substrate back. The busbarless
Rückkontaktsolarzelle weist ferner mehrere linienförmige Emittermetallkontakte auf, von denen jeder entlang eines zugehörigen Emitterbereichs angeordnet ist und diesen elektrisch kontaktiert, wobei benachbarte Emittermetallkontakte nicht durch quer zu den The back contact solar cell further includes a plurality of linear emitter metal contacts, each of which is disposed along and electrically contacting an associated emitter region, with adjacent emitter metal contacts not crossing across the emitter metal contacts
Emittermetallkontakten verlaufende Busbarmetallkontakte elektrisch leitfähig miteinander verbunden sind. In analoger Weise weist die busbarlose Rückkontaktsolarzelle linienförmige Basismetallkontakte auf, von denen jeder entlang eines zugehörigen Basisbereichs angeordnet ist und diesen elektrisch kontaktiert, wobei benachbarte Basismetallkontakte nicht durch quer zu den Basismetallkontakten verlaufende Busbarmetallkontakte elektrisch leitfähig miteinander verbunden sind. Sowohl jeder der Emittermetallkontakte als auch jeder der Basismetallkontakte soll hierbei entlang eines von ihm kontaktierten Emitterbereichs beziehungsweise Basisbereichs mehrere Unterbrechungen aufweisen, wobei die Emitter metal contacts extending Busbarmetallkontakte electrically conductive are interconnected. Analogously, the busbarless back contact solar cell has line-shaped base metal contacts, each of which is arranged along an associated base region and electrically contacted thereto, wherein adjacent base metal contacts are not electrically conductively connected to each other by busbar metal contacts extending across the base metal contacts. Both each of the emitter metal contacts and each of the base metal contacts should in this case have a number of interruptions along an emitter region or base region contacted by it, wherein the
Unterbrechungen wesentlich kürzer sind als angrenzende ununterbrochene Bereich des Emittermetallkontakts beziehungsweise Basismetallkontakts. Dieser erste Aspekt der Erfindung kann unter anderem als auf den nachfolgend beschriebenen Ideen und Erkenntnissen basierend angesehen werden. Interrupts are significantly shorter than adjacent uninterrupted area of the emitter metal contact or base metal contact, respectively. This first aspect of the invention may be considered inter alia as based on the ideas and findings described below.
Es wird vorgeschlagen, ein Halbleitersubstrat einer Rückkontaktsolarzelle an der Rückseite mit länglichen Emitterbereichen sowie mit länglichen Basisbereichen zu versehen, wobei die Emitter- und Basisbereiche vorzugsweise streifenförmig von einem Rand zu einem gegenüber liegenden Rand des Halbleitersubstrats reichen und in einer Richtung quer zu ihrer It is proposed to provide a semiconductor substrate of a back-contact solar cell on the rear side with elongated emitter regions and with elongated base regions, wherein the emitter and base regions preferably extend in strip form from one edge to an opposite edge of the semiconductor substrate and in a direction transverse to their
Längserstreckungsrichtung abwechselnd entlang der Substratrückseite angeordnet sind. Die Basisbereiche können dabei einen ersten Dotierungstyp aufweisen. Eine Longitudinal direction are arranged alternately along the substrate back. The base regions may have a first doping type. A
Dotierungskonzentration kann in den Basisbereichen gleich einer Doping concentration may be equal to one in the base regions
Grunddotierungskonzentration des Halbleitersubstrats oder höher als diese sein. Die Basic doping concentration of the semiconductor substrate or higher than this. The
Emitterbereiche können einen entgegengesetzten Dotierungstyp aufweisen und beispielsweise durch lokales Eindiffundieren von geeigneten Dotanden erzeugt worden sein. Emitter regions may have an opposite doping type and may be generated, for example, by local in-diffusion of suitable dopants.
Entlang derart ausgebildeter Emitter- und Basisbereiche sollen jeweils ebenfalls linienförmig ausgebildete Emittermetallkontakte und Basismetallkontakte an der Substratrückseite des Halbleitersubstrats vorgesehen sein. Diese Emitter- und Basismetallkontakte kontaktieren die darunter liegenden Emitter- und Basisbereiche elektrisch, um erzeugte und separierte Along emitter and base regions formed in this way, emitter metal contacts and base metal contacts, which are likewise linear, should also be provided on the substrate rear side of the semiconductor substrate. These emitter and base metal contacts electrically contact the underlying emitter and base regions to generate and separate
Ladungsträgerpaare abführen zu können. Die Emitter- und Basismetallkontakte weisen vorzugsweise eine wesentlich geringere Breite auf als die Emitter- und Basisbereiche. To be able to dissipate charge carrier pairs. The emitter and base metal contacts preferably have a substantially smaller width than the emitter and base regions.
Verglichen mit den Emitter- und Basisbereichen weisen die Emitter- und Basismetallkontakte eine wesentlich höhere elektrische Leitfähigkeit in einer Richtung entlang der linienförmigen Bereiche beziehungsweise Kontakte auf. Erzeugte und separierte Ladungsträgerpaare brauchen daher lediglich kurze Distanzen innerhalb der Emitter- und Basisbereiche bis hin zu einem der Emitter- beziehungsweise Basismetallkontakte diffundieren und können dann mit geringen elektrischen Widerstandsverlusten entlang der Metallkontakte hin zu einer Compared with the emitter and base regions, the emitter and base metal contacts have a much higher electrical conductivity in one direction along the line-shaped regions or contacts. Generated and separated charge carrier pairs therefore need only short distances within the emitter and base regions to diffuse to one of the emitter or base metal contacts and can then with low electrical resistance losses along the metal contacts towards a
Verdrahtung geführt werden, mithilfe derer die in der Solarzelle erzeugte elektrische Leistung einem externen Verbraucher zugeführt werden kann. Allerdings sollen die hier vorgeschlagenen busbarlosen Rückkontaktsolarzellen im Gegensatz zu den in den Figuren 1 und 2 dargestellten Rückkontaktsolarzellen keine Busbars aufweisen, mithilfe derer benachbarte Emittermetallkontakte beziehungsweise benachbarte Wiring be performed, by means of which the electrical power generated in the solar cell can be supplied to an external consumer. However, in contrast to the back contact solar cells shown in FIGS. 1 and 2, the busbarless back contact solar cells proposed here should not have any busbars with the aid of which adjacent emitter metal contacts or adjacent ones
Basismetallkontakte elektrisch leitfähig miteinander verbunden sind. Anders ausgedrückt soll die hier vorgeschlagene busbarlose Rückkontaktsolarzelle bevor sie, wie weiter unten detailliert dargestellt, nach außen hin elektrische kontaktiert und verschaltet wird, an ihrer Substratrückseite eine Vielzahl von benachbart zueinander angeordneten Base metal contacts are electrically conductively connected to each other. In other words, the here proposed busbarlosen back-contact solar cell before, as shown in detail below, outwardly contacted electrical and interconnected, arranged at its substrate back a plurality of adjacent to each other
Emittermetallkontakten beziehungsweise Basismetallkontakten aufweisen, die quer zu ihrer Längserstreckungsrichtung nicht durch Metallkontakte miteinander verbunden sind und somit allenfalls über das Halbleitersubstrat selbst in elektrischer Verbindung miteinander stehen. Durch den Verzicht auf Busbars an der Substratrückseite können sowohl die einführend erwähnten elektrische Abschattungen als auch Kosten und Aufwand für an der Have emitter metal contacts or base metal contacts, which are not connected to each other across their longitudinal direction by metal contacts and thus at most on the semiconductor substrate itself in electrical connection with each other. By dispensing with busbars on the back of the substrate, both the introductory mentioned electrical shadowing as well as costs and effort for on the
Substratrückseite vorzusehende Metallkontakte bzw. -busbars minimiert werden. Substrate back to be provided metal contacts or -busbars be minimized.
Um die vorgeschlagene busbarlose Rückkontaktsolarzellen nach außen hin zu kontaktieren, wird gemäß einem zweiten Aspekt eine verschaltete busbarlose Rückkontaktsolarzelle vorgeschlagen, bei der quer zu den Emitterbereichen und Basisbereichen Metalldrähte angeordnet sind. Jeder Metalldraht einer Gruppe von ersten Metalldrähten steht dabei jeweils in elektrischem Kontakt zu mehreren der Basismetallkontakte und jeder Metalldraht einer Gruppe zweiter Metalldrähten steht jeweils in elektrischem Kontakt zu mehreren der In order to contact the proposed busbar less back contact solar cells to the outside, according to a second aspect, a wired busbarlosen Rückkontaktsarzarzelle is proposed in which transverse to the emitter regions and base regions metal wires are arranged. Each metal wire of a group of first metal wires is respectively in electrical contact with a plurality of the base metal contacts, and each metal wire of a group of second metal wires is in electrical contact with a plurality of each
Emittermetallkontakte. Die ersten Metalldrähte kontaktieren dabei vorzugsweise Emitter metal contacts. The first metal wires preferably contact
ausschließlich Basismetallkontakte wohingegen die zweiten Metalldrähte vorzugsweise ausschließlich Emittermetallkontakte elektrisch kontaktieren. Die die Basismetallkontakte kontaktierenden ersten Metalldrähte sollen dabei derart angeordnet sein, dass sie die excluding base metal contacts whereas the second metal wires preferably only electrically contact emitter metal contacts. The metal wires contacting the base metal contacts should in this case be arranged in such a way that they support the
Emitterbereiche jeweils im Bereich einer der Unterbrechungen in dem zugehörigen Emitter areas each in the range of one of the interruptions in the associated
Emittermetallkontakt queren und somit keinen der Emittermetallkontakte direkt mechanisch und elektrisch kontaktieren. In analoger Weise sollen die die Emittermetallkontakte kontaktierenden zweiten Metalldrähte derart angeordnet sein, dass sie die Basisbereiche jeweils in einem Bereich einer der Unterbrechungen in dem zugehörigen Basismetallkontakt queren und somit nicht in direktem mechanischem und elektrischem Kontakt zu einem der Basismetallkontakte stehen. Cross emitter metal contact and thus contact none of the emitter metal contacts directly mechanically and electrically. In an analogous manner, the second metal wires contacting the emitter metal contacts should be arranged such that they respectively contact the base regions in a region of one of the interruptions in the associated base metal contact cross and thus are not in direct mechanical and electrical contact with one of the base metal contacts.
Bei dieser Art der Verschaltung einer busbarlosen Rückkontaktsolarzelle dienen die ersten und zweiten Metalldrähte dazu, jeweils die Basismetallkontakte beziehungsweise die In this type of interconnection of a busbarlosen Rückkontaktsolarzelle serve the first and second metal wires to each of the base metal contacts or the
Emittermetallkontakte in einer Richtung quer zu deren Längserstreckung miteinander elektrisch zu verbinden, ähnlich wie dies bei herkömmlichen Rückkontaktsolarzellen mithilfe von Busbars geschieht. Im Unterschied zu herkömmlichen Rückkontaktsolarzellen sollen die Metalldrähte jedoch nur mit den zugehörigen Metallkontakten in elektrischem Kontakt stehen und vorzugsweise auch nur diese mechanisch kontaktieren. Insbesondere sollen die ersten und zweiten Metalldrähte außerhalb der Metallkontakte nicht in elektrischem Kontakt mit der Substratrückseite stehen sondern können von dieser beispielsweise durch eine Emitter metal contacts in a direction transverse to their longitudinal extent to electrically connect to each other, similar to what happens in conventional back-contact solar cells using busbars. In contrast to conventional back-contact solar cells, however, the metal wires should only be in electrical contact with the associated metal contacts, and preferably they should also only contact them mechanically. In particular, the first and second metal wires outside the metal contacts should not be in electrical contact with the back of the substrate but may be separated therefrom, for example by a
zwischengelagerte dielektrische Schicht elektrisch isoliert sein. Im Gegensatz zu den von der Substratrückseite separiert verlaufenden Metalldrähten sollen hierin unter interposed dielectric layer be electrically isolated. In contrast to the separated from the substrate back metal wires are herein under
Basismetallkontakten beziehungsweise Emittermetallkontakten, sowie entsprechend zugehörigen Busbars jeweils Metallisierungen verstanden werden, die in direktem Base metal contacts or emitter metal contacts, as well as corresponding busbars each metallizations are understood in direct
elektrischem und mechanischem Kontakt mit an der Substratrückseite vorgesehenen Emitterbeziehungsweise Basisbereichen stehen. Beispielsweise können die Emitter-, Basis,- und Busbarmetallkontakte herkömmlich durch Siebdruck auf die Substratrückseite aufgebracht werden und durch Einfeuern einer Siebdruckmetallpaste einen direkten mechanischen und elektrischen Kontakt zu darunter liegenden Emitter- und Basisbereichen bilden , wohingegen die hier vorgeschlagenen Metalldrähte lediglich beispielsweise durch Anlöten mit den zugehörigen Emitter- beziehungsweise Basismetallkontakten elektrisch verbunden werden. Im Gegensatz zu Busbars, die lediglich im Bereich einer Oberfläche des Solarzellensubstrats angeordnet sein können, ragen die Metalldrähte in der Regel über Kanten des electrical and mechanical contact with provided on the back of the substrate emitter or base areas are. For example, the emitter, base, and busbar metal contacts can be conventionally screen printed on the back of the substrate and form a direct mechanical and electrical contact to underlying emitter and base areas by firing a Siebdruckmetallpaste, whereas the metal wires proposed here, for example, only by soldering to the associated emitter or base metal contacts are electrically connected. In contrast to busbars, which can be arranged only in the region of a surface of the solar cell substrate, the metal wires usually project over edges of the solar cell substrate
Solarzellensubstrates hinaus und können unter anderem dazu dienen, benachbarte Solarzellen elektrisch miteinander zu verschalten. Solar cell substrate addition and can serve, among other things, to electrically interconnect adjacent solar cells.
Die Metalldrähte können einen Querschnittsfläche von beispielsweise weniger als 0,2 mm2 aufweisen. Die Metalldrähte können separat gefertigt werden und beispielsweise aus einem elektrisch sehr gut leitfähigen Material wie Kupfer oder einer Kupferlegierung bestehen. Solche Metalldrähte können einfach und kostengünstig hergestellt werden. Statt weniger breiter Busbars kann eine Vielzahl von schmaleren Metalldrähten vorgesehen werden, die vorzugsweise parallel zueinander in geringen Abständen von beispielsweise weniger als 52 mm, vorzugsweise weniger als 20mm und stärker bevorzugt weniger als 10mm, verlaufen können. The metal wires may have a cross-sectional area of, for example, less than 0.2 mm 2 . The metal wires can be manufactured separately and for example from a electrically very good conductive material such as copper or a copper alloy. Such metal wires can be produced easily and inexpensively. Instead of less wide busbars, a plurality of narrower metal wires may be provided which may preferably extend parallel to each other at close intervals of, for example, less than 52 mm, preferably less than 20 mm, and more preferably less than 10 mm.
Um die vorgeschlagenen Rückkontaktsolarzellen für die hierin beschriebene Verschaltung mithilfe von Metalldrähten und somit busbarlos auszugestalten, können die in den In order to design the proposed back-contact solar cells for the interconnection described herein by means of metal wires and thus busbarlos, which in the
Emittermetallkontakten vorgesehenen lokalen Unterbrechungen derart angeordnet sein, dass eine gerade Linie von einem oberen Randbereich der Substratrückseite zu einem unteren Randbereich der Substratrückseite durch mehrere dieser Unterbrechungen hindurch gezogen werden kann, ohne ununterbrochene Bereiche von Emittermetallkontakten zu queren. In analoger Weise können mehrere benachbart zueinander angeordnete Basismetallkontakte jeweils mehrere Unterbrechungen aufweisen, die derart angeordnet sind, dass eine gerade Linie von einem oberen Randbereich der Substratrückseite zu einem unteren Randbereich der Substratrückseite durch mehrere der Unterbrechungen hindurch gezogen werden kann, ohne ununterbrochene Bereiche von Basismetallkontakten zu queren. Emitter metal contacts provided local interruptions may be arranged such that a straight line from an upper edge portion of the substrate back to a lower edge portion of the substrate back can be pulled through several of these interruptions without crossing uninterrupted portions of emitter metal contacts. Similarly, a plurality of base metal contacts disposed adjacent to one another may each have a plurality of interruptions arranged such that a straight line can be drawn from an upper edge region of the substrate back side to a lower edge region of the substrate back side through a plurality of the interruptions without uninterrupted regions of base metal contacts cross.
Mit anderen Worten können die in den Emitter- beziehungsweise Basismetallkontakten vorgesehenen lokalen Unterbrechungen derart ausgestaltet und angeordnet sein, dass beim Verschalten der busbarlosen Rückkontaktsolarzelle entsprechend erste und zweite In other words, the local interruptions provided in the emitter or base metal contacts may be configured and arranged such that, when the busbar less back contact solar cell is connected, first and second, respectively
Metalldrähte linear und quer zu den Emitter- beziehungsweise Basismetallkontakten derart angeordnet werden können, dass zum Beispiel erste Metalldrähte zwar mehrere vorzugsweise parallel zueinander angeordnete Basismetallkontakte jeweils an Kontaktstellen kontaktieren, diese ersten Metalldrähte aber die zwischen benachbarten Basisbereichen angeordnete Emitterbereiche jeweils nur in Bereichen von Unterbrechungen der dort vorgesehenen Emittermetallkontakte queren, das heißt, zwar die Emitterbereiche nicht jedoch die ununterbrochenen Bereiche der Emittermetallkontakte kreuzen. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass die ersten Metalldrähte lediglich die Basismetallkontakte elektrisch kontaktieren, jedoch nicht die Gefahr einer elektrischen Kontaktierung der Emittermetallkontakte und damit eines elektrischen Kurzschlusses besteht. Entsprechendes soll analog für die zweiten Metalldrähte gelten. Da die Metalldrähte, die einen Typ von Metallkontakten elektrisch kontaktieren, jeweils durch Bereiche von Unterbrechungen in dem jeweils anderen Metallkontakttyp verlaufen sollen, besteht kein Risiko von Kurzschlüssen in der Verdrahtung der busbarlosen Rückkontaktsolarzelle. Ferner ist es auch nicht zwingend notwendig, beispielsweise Teilbereiche der Emitter- oder Basismetallkontakte durch darüber liegende Isolationsschichten vor einem elektrischen Kontakt mit darüber verlaufenden Metalldrähten zu schützen. Metal wires linear and transverse to the emitter or base metal contacts can be arranged such that, for example, first metal wires contact several preferably parallel to each other arranged base metal contacts each at contact points, these first metal wires but arranged between adjacent base regions emitter regions only in areas of interruptions of there emitter metal contacts provided, that is, although the emitter regions do not intersect the uninterrupted regions of the emitter metal contacts. In this way it can be ensured that the first metal wires only the base metal contacts electrically contact, but not the risk of electrical contact of the emitter metal contacts and thus an electrical short circuit exists. The same should apply analogously to the second metal wires. Since the metal wires that electrically contact one type of metal contacts should pass through portions of breaks in the other metal contact type, respectively, there is no risk of short circuits in the wiring of the busbarless back contact solar cell. Furthermore, it is also not absolutely necessary to protect, for example, subareas of the emitter or base metal contacts by overlying insulation layers from electrical contact with metal wires running over them.
Die Länge der in den Emitter- und Basismetallkontakten vorgesehenen lokalen The length of the local ones provided in the emitter and base metal contacts
Unterbrechungen kann geeignet dimensioniert sein, um einerseits eine zuverlässige Interruptions can be suitably dimensioned, on the one hand a reliable
Vermeidung von Kurzschlüssen hin zu quer zu den Metallkontakten verlaufenden Prevention of short circuits to transverse to the metal contacts running
Metalldrähten sicher zu stellen und um andererseits Serienwiderstände für die aus den Emitterbereichen und Basisbereichen abzuleitenden und durch die Emitter- und To ensure metal wires and on the other hand series resistors for the emitter regions and base regions derived and by the emitter and
Basismetallkontakte hindurch zu führenden Ladungsträger zu minimieren. Beispielsweise können die Unterbrechungen kürzer als 40 %, vorzugsweise kürzer als 10 %, einer Länge angrenzender ununterbrochener Bereiche der Emittermetallkontakte beziehungsweise Basismetallkontakte sein. Insbesondere können die Unterbrechungen kürzer als 5 mm, vorzugsweise kürzer als 2 mm und stärker bevorzugt kürzer als 1 mm, sein. Die Base metal contacts through to leading charge carriers to minimize. For example, the breaks may be shorter than 40%, preferably shorter than 10%, of a length of contiguous uninterrupted regions of the emitter metal contacts or base metal contacts, respectively. In particular, the breaks may be shorter than 5 mm, preferably shorter than 2 mm, and more preferably shorter than 1 mm. The
ununterbrochenen Bereiche der Emittermetallkontakte beziehungsweise Basismetallkontakte können beispielsweise eine Länge von mehr als 5 mm, vorzugsweise mehr als 10 mm, aufweisen. Bezogen auf eine verschaltete busbarlose Rückkontaktsolarzelle können die Unterbrechungen in den Basismetallkontakten und Emittermetallkontakten eine Länge aufweisen, die zwischen 200 % und 1000 % der Breite der Metalldrähte entspricht. Mit anderen Worten können die in den Emitter- und Basismetallkontakten vorgesehenen uninterrupted regions of the emitter metal contacts or base metal contacts may, for example, have a length of more than 5 mm, preferably more than 10 mm. Relative to a wired busbar less back contact solar cell, the breaks in the base metal contacts and emitter metal contacts may have a length corresponding to between 200% and 1000% of the width of the metal wires. In other words, those provided in the emitter and base metal contacts
Unterbrechungen so dimensioniert sein, dass die ununterbrochenen Bereiche der Emitter- und Basismetallkontakte im verschalteten Zustand der busbarlosen Rückkontaktsolarzelle bis sehr nahe an die zur Verschaltung eingesetzten Metalldrähte heran reichen, ohne die Metalldrähte jedoch zu kontaktieren. Da die Metallkontakte eine wesentlich höhere elektrische Leitfähigkeit aufweisen als die Emitter- und Basisbereiche selbst, können auf diese Weise Serienwiderstands Verluste innerhalb der Rückkontaktsolarzelle gering gehalten werden. Interruptions be dimensioned so that the uninterrupted areas of the emitter and base metal contacts in the interconnected state of the busbarlosen Rückkontaktaktosarzarzelle zoom up to very close to the metal wires used for interconnection, but without contacting the metal wires. Since the metal contacts a much higher electrical Having conductivity as the emitter and base regions themselves, in this way series resistance losses within the back-contact solar cell can be kept low.
Gemäß einer Ausführungsform können Emittermetallkontakte in Bereichen benachbart zu Bereichen, in denen benachbarte Basismetallkontakte Unterbrechungen aufweisen, keine Unterbrechung aufweisen. Mit anderen Worten können die in den Emittermetallkontakten vorzusehenden Unterbrechungen bezogen auf die Längserstreckung der Metallkontakte an anderen Stellen vorgesehen sein, als dies bei den Basismetallkontakten der Fall ist. Dadurch können beim Verschalten sowohl erste Metalldrähte durch die in den Emittermetallkontakten vorgesehenen Unterbrechungen verlaufen als auch vorzugsweise parallel zu diesen ersten Metalldrähten zweite Metalldrähte durch die in den Basismetallkontakten vorgesehenen Unterbrechungen verlaufen. Wiederum anders ausgedrückt können die in den In one embodiment, emitter metal contacts may have no break in areas adjacent to areas where adjacent base metal contacts have breaks. In other words, the interruptions to be provided in the emitter metal contacts may be provided at different locations with respect to the longitudinal extension of the metal contacts than is the case with the base metal contacts. As a result, both first metal wires can run through the interruptions provided in the emitter metal contacts during interconnection, and also preferably run parallel to these first metal wires, second metal wires through the interruptions provided in the base metal contacts. Again, in other words, those in the
Emittermetallkontakten vorgesehenen Unterbrechungen in einer Projektionsrichtung quer zu den länglichen Metallkontakten versetzt bezüglich der in den Basismetallkontakten vorgesehenen Unterbrechungen angeordnet sein. Emitter metal contacts provided interruptions in a projection direction transversely to the elongated metal contacts offset with respect to the provided in the base metal contacts interruptions.
Gemäß einer Ausführungsform können die Emittermetallkontakte in Bereichen benachbart zu Bereichen, in denen benachbarte Basismetallkontakte Unterbrechungen aufweisen, einen verbreiterten Kontaktbereich aufweisen. Bei Solarzellen, bei denen die Metalldrähte an den Metallkontakten angelötet werden, können solche Kontaktbereiche auch als Lötpads bezeichnet werden. Die zweiten Metalldrähte, die beim Verschalten durch die in den benachbarten Basismetallkontakten vorgesehenen Unterbrechungen hindurch verlaufen sollen, können an den Emittermetallkontakten an diesen verbreiterten Kontaktbereichen angebracht, vorzugsweise angelötet, werden. Die Kontaktbereiche können dabei eine größere Breite aufweisen als die sonstigen Bereiche der Emittermetallkontakte. Entsprechendes kann auch für die Basismetallkontakte und daran vorzusehende verbreiterte Kontaktbereiche gelten. Die möglichen lokalen Verbreiterungen der Metallkontakte in Kontaktbereichen können beispielsweise einem besseren elektrischen und mechanischen Kontakt dienen. Zumindest Teilbereiche eines verbreiterten Kontaktbereichs können von der Oberfläche der Substratrückseite durch eine zwischengelagerte elektrisch isolierende Schicht getrennt sein. Hierdurch kann beispielsweise erreicht werden, dass die verbreiterten Kontaktbereiche auch breiter sein können als darunter liegende Emitterbereiche, ohne dass es dadurch In one embodiment, the emitter metal contacts may have a widened contact area in regions adjacent to regions where adjacent base metal contacts have breaks. In solar cells in which the metal wires are soldered to the metal contacts, such contact areas can also be referred to as solder pads. The second metal wires, which are intended to pass through the interruptions provided in the adjacent base metal contacts when connected, can be attached to the emitter metal contacts at these widened contact regions, preferably soldered. The contact areas may have a greater width than the other areas of the emitter metal contacts. The same can also apply to the base metal contacts and widened contact areas to be provided. The possible local broadening of the metal contacts in contact areas can serve, for example, a better electrical and mechanical contact. At least partial regions of a widened contact region can be separated from the surface of the substrate rear side by an intermediately stored electrically insulating layer. As a result, it can be achieved, for example, that the widened contact regions can also be wider than underlying emitter regions, without it thereby
notwendigerweise aufgrund der Kontaktbereiche zu elektrischen Kurzschlüssen zwischen einem Emitterbereich und einem angrenzenden Basisbereich käme. Die Kontaktbereiche können somit geeignet groß gewählt werden, um ein Verschalten der Rückkontaktsolarzelle zu vereinfachen. necessarily due to the contact areas to electrical short circuits between an emitter region and an adjacent base region would come. The contact areas can thus be chosen suitably large, in order to simplify a connection of the back-contact solar cell.
Mithilfe der hier vorgeschlagenen Verschaltung der busbarlos ausgebildeten With the help of the here proposed interconnection of busbarlos trained
Rückkontaktsolarzelle durch quer zu den Metallkontakten verlaufende Metalldrähte können auch mehrere solcher Rückkontaktsolarzellen miteinander zu einem Solarmodul verschaltet werden. Rear contact solar cell by extending transversely to the metal contacts metal wires and several such back-contact solar cells can be interconnected to form a solar module.
Es wird darauf hingewiesen, dass mögliche Merkmale und Vorteile von Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung hierin teilweise mit Bezug auf eine erfindungsgemäß ausgestaltete busbarlose Rückkontaktsolarzelle, teilweise mit Bezug auf eine It should be understood that possible features and advantages of embodiments of the present invention will be described herein in part with reference to a busbar less back contact solar cell constructed in accordance with the present invention, with reference in part to FIGS
erfindungsgemäß ausgestaltete verschaltete busbarlose Rückkontaktsolarzelle und teilweise mit Bezug auf ein Verfahren zum Fertigen einer solchen verschalteten busbarlosen According to the invention designed interconnected busbarlosen back-contact solar cell and partly with reference to a method for manufacturing such a interconnected busbarlosen
Rückkontaktsolarzelle beschrieben sind. Ein Fachmann wird erkennen, dass die Rear contact solar cell are described. A person skilled in the art will recognize that
beschriebenen Merkmale in geeigneter Weise miteinander kombiniert oder ausgetauscht werden können, um zu weiteren Ausführungsformen der Erfindung zu gelangen und gegebenenfalls Synergieeffekte zu realisieren. described features can be suitably combined or replaced with each other in order to arrive at further embodiments of the invention and, where appropriate, to realize synergy effects.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
Die vorangehend beschriebenen und weitere mögliche Aspekte, Merkmale und Vorteile von Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend beispielhaft unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, wobei weder die Beschreibung noch die The above-described and other possible aspects, features and advantages of embodiments of the invention are described below by way of example with reference to the accompanying drawings, wherein neither the description nor the
Zeichnungen als die Erfindung einschränkend auszulegen sind. Figur 1 zeigt eine Draufsicht auf eine Rückseite einer IBC-Rückkontaktsolarzelle mit zwei außen liegenden Busbars. Drawings are to be construed as limiting the invention. FIG. 1 shows a plan view of a rear side of an IBC back-contact solar cell with two external busbars.
Figur 2 zeigt eine Draufsicht auf eine Rückseite einer anderen IBC- Rückkontaktsolarzelle mit vier Busbars. FIG. 2 shows a plan view of a back side of another IBC back-contact solar cell with four busbars.
Figur 3 zeigt eine Draufsicht auf eine Rückseite einer verschalteten busbarlosen Rückkontaktsolarzelle gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. FIG. 3 shows a top view of a rear side of a connected busbar less back contact solar cell according to an embodiment of the present invention.
Figur 4 zeigt eine Schnittansicht entlang der Linie A-A aus Figur 3. FIG. 4 shows a sectional view along the line A-A from FIG. 3.
Die Figuren sind lediglich schematisch und nicht maßstabsgetreu. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen in den Figuren gleiche oder gleich wirkende Merkmale. The figures are only schematic and not to scale. Like reference numerals designate the same or similar features in the figures.
BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG DESCRIPTION OF PREFERRED EMBODIMENTS OF THE INVENTION
In Figur 3 ist eine Draufsicht auf die Substratrückseite 5 eines Halbleitersubstrats 3 einer verschalteten busbarlosen Rückkontaktsolarzelle 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Während in der Gesamtansicht der Rückkontaktsolarzelle 1 aus Übersichtlichkeitsgründen lediglich das Muster der Emittermetallkontakte 7 und der Basismetallkontakte 9 sowie der quer hierzu verlaufenden ersten Metalldrähte 19 und zweiten Metalldrähte 21 dargestellt ist, nicht jedoch die unterschiedlich dotierten Bereiche, sind in dem vergrößert dargestellten Ausschnitt die länglichen Emitterbereiche 15 und die zwischen zwei benachbarten Emitterbereichen 15 ausgebildeten ebenfalls länglichen Basisbereiche 17 gut zu erkennen. Sowohl die Emitterbereiche 15 als auch die Basisbereiche 17 laufen von einem seitlichen linken Randbereich 4 bis zu einem seitlichen rechten Randbereich 6 an der Substratrückseite 5. Die Emitterbereiche 15 weisen in dem dargestellten Beispiel eine größere Breite auf als die Basisbereiche 17, um für einen großflächigen pn-Übergang und damit für ein gutes Separieren generierter Ladungsträgerpaare zu sorgen. Jeder der Emitter- und Basisbereiche 15, 17 wird von einem darauf angeordneten Emitterbeziehungsweise Basismetallkontakt 7, 9 elektrisch kontaktiert. Die Emitter- und FIG. 3 shows a plan view of the substrate rear side 5 of a semiconductor substrate 3 of a connected busbar less back contact solar cell 1 according to an embodiment of the present invention. While in the overall view of the back-contact solar cell 1, for reasons of clarity, only the pattern of the emitter metal contacts 7 and the base metal contacts 9 and the transverse thereto first metal wires 19 and second metal wires 21 is shown, but not the differently doped areas, are in the enlarged section shown the elongated emitter areas 15 and also formed between two adjacent emitter regions 15 also elongate base portions 17 can be seen well. Both the emitter regions 15 and the base regions 17 run from a lateral left edge region 4 to a lateral right edge region 6 on the substrate back 5. The emitter regions 15 in the illustrated example have a greater width than the base regions 17, in order for a large-area pn Transition and thus ensure good separation of generated pairs of charge carriers. Each of the emitter and base regions 15, 17 is electrically contacted by an emitter or base metal contact 7, 9 disposed thereon. The emitter and
Basismetallkontakte 7, 9 weisen dabei eine erheblich geringere Breite im Bereich von beispielsweise 30 bis 200 μιη auf als die Breite der Emitter- und Basisbereiche 15, 17, welche typischerweise im Bereich von 0,2 bis 2 mm liegen kann. Die Emitter- und Base metal contacts 7, 9 have a considerably smaller width in the range of, for example, 30 to 200 μm than the width of the emitter and base regions 15, 17, which may typically be in the range of 0.2 to 2 mm. The emitter and
Basismetallkontakte 7, 9 können vorzugsweise in etwa mittig in zugehörigen Emitter- und Basisbereichen 15, 17 angeordnet sein und von dem seitlichen linken Randbereich 4 bis zu dem seitlichen rechten Randbereich 6 an der Substratrückseite 5 verlaufend angeordnet sein. Die Metallkontakte 7, 9 können beispielsweise mithilfe von Siebdrucktechnologien, Inkjet- Druck-Technologien, Plattieren, Aufdampfen oder Sputtern erzeugt werden. Base metal contacts 7, 9 may preferably be arranged approximately centrally in associated emitter and base regions 15, 17 and be arranged to extend from the lateral left edge region 4 to the lateral right edge region 6 on the substrate rear side 5. The metal contacts 7, 9 can be produced, for example, by means of screen printing technologies, inkjet printing technologies, plating, vapor deposition or sputtering.
Während die Emitter- und Basisbereiche 15, 17 durchgängig vom linken seitlichen While the emitter and base regions 15, 17 are continuous from the left side
Randbereich 4 bis zum rechten seitlichen Randbereich 6 verlaufen, sind in den Emitter- und Basismetallkontakte 7, 9 in vorzugsweise periodischen Abständen jeweils Unterbrechungen 29, 31 vorgesehen. Diese Unterbrechungen 29, 31 erlauben die Verschaltung der Solarzelle 1 mithilfe der ersten und zweiten Metalldrähte 19, 21, die im dargestellten Beispiel senkrecht zu den Metallkontakten 7, 9 und somit von einem oberen Randbereich 14 bis zu einem unteren Randbereich 16 an der Substratrückseite 5 verlaufen, wobei die ersten Metalldrähte 19 durch die Unterbrechungen 29 in den Emittermetallkontakten 7 hindurch verlaufen und somit die Emitterbereiche 15 queren, ohne eine elektrischen Kontakt zu den Emittermetallkontakten 7 herzustellen. In den angrenzenden Basisbereichen 17 sind an entsprechender Stelle keine Unterbrechungen in den zugehörigen Basismetallkontakten 9 vorgesehen, so dass die ersten Metalldrähte 19 hier die Basismetallkontakte 9 in ununterbrochenen Bereichen kreuzen und somit mit diesen in elektrischen Kontakt kommen. Edge region 4 extend to the right lateral edge region 6, in each case interruptions 29, 31 are provided in the emitter and base metal contacts 7, 9 at preferably periodic intervals. These interruptions 29, 31 allow the interconnection of the solar cell 1 by means of the first and second metal wires 19, 21, which extend in the illustrated example perpendicular to the metal contacts 7, 9 and thus from an upper edge region 14 to a lower edge region 16 on the substrate back 5 wherein the first metal wires 19 extend through the breaks 29 in the emitter metal contacts 7 and thus traverse the emitter regions 15 without making electrical contact with the emitter metal contacts 7. In the adjacent base regions 17 no interruptions in the corresponding base metal contacts 9 are provided at the appropriate place, so that the first metal wires 19 here cross the base metal contacts 9 in uninterrupted areas and thus come into electrical contact with them.
Um eine Kontaktfläche zu vergrößern, sind an entsprechenden Positionen an den To increase a contact surface, are at appropriate positions on the
Basismetallkontakten 9 verbreiterte Kontaktbereiche 25 möglich. In analoger Weise sind in den Basismetallkontakten 9 ebenfalls Unterbrechungen 31 vorgesehen, an denen die zweiten Metalldrähte 21 die Basisbereiche 17 queren können, ohne einen Kurzschluss zu verursachen. Die zweiten Metalldrähte 21 stehen dabei im Bereich von verbreiterten Kontaktbereichen 23 mit den Emittermetallkontakten 7 in elektrischem Base metal contacts 9 widened contact areas 25 possible. In an analogous manner, interruptions 31 are also provided in the base metal contacts 9, at which the second metal wires 21 can cross the base regions 17 without causing a short circuit. The second metal wires 21 are in the range of widened contact areas 23 with the emitter metal contacts 7 in electrical
Kontakt. Contact.
Die Länge der Unterbrechungen 29, 31 sollte einerseits möglichst gering sein, da die nicht von Emittermetallkontakten 7 beziehungsweise Basismetallkontakten 9 kontaktierten Bereiche der Emitter- und Basisbereiche 15, 17 in den von den Unterbrechungen 29, 31 gebildeten Lücken eine schlechtere elektrische Leitfähigkeit als die Metallkontakte 7, 9 aufweisen. Aus diesem Grund können die beschriebenen busbarlosen Rückkontaktsolarzellen 1 speziell für eine Verschaltung mithilfe von dünnen Metalldrähten 19, 21 geeignet sein. Solche Metalldrähte können beispielsweise Durchmesser von deutlich unter 1mm aufweisen, so dass die Unterbrechungen 29, 31 lediglich eine Länge von beispielsweise weniger als 2mm, vorzugsweise etwa 1mm, aufzuweisen brauchen. On the one hand, the length of the interruptions 29, 31 should be as low as possible, since the regions of the emitter and base regions 15, 17 which are not contacted by emitter metal contacts 7 or base metal contacts 9 have a poorer electrical conductivity than the metal contacts 7 in the gaps formed by the interruptions 29, 31 , 9. For this reason, the described busbar less back contact solar cells 1 may be particularly suitable for interconnection using thin metal wires 19, 21. Such metal wires may for example have diameters of well below 1 mm, so that the interruptions 29, 31 need only have a length of, for example, less than 2 mm, preferably about 1 mm.
Ein weiterer Vorteil des hier vorgeschlagenen Designs der Metallkontakte und der Another advantage of the here proposed design of the metal contacts and the
Verschaltung kann darin gesehen werden, dass die elektrische Leitfähigkeit der Interconnection can be seen in the fact that the electrical conductivity of the
Metallkontakte 7, 9 verhältnismäßig gering sein kann, da ein gewählter Abstand zwischen benachbarten Metalldrähten 19, 21 deutlich kleiner gewählt werden kann, als dies bei konventionellen breiten Busbars der Fall wäre. Beispielsweise können die Abstände zwischen benachbarten Metalldrähten 19, 21 in einem Bereich von 5 bis 20 mm liegen. Um auch die Randbereiche 4, 6 der Rückkontaktsolarzelle 1 ausreichend gut zu kontaktieren, sollten die äußersten Metalldrähte 19, 21 möglichst nah am Rand des Halbleitersubstrats 3 angeordnet werden, beispielsweise mit einem Abstand zu diesem Rand von weniger als 2 mm, vorzugsweise etwa 1 mm. Metal contacts 7, 9 may be relatively small, since a selected distance between adjacent metal wires 19, 21 can be chosen significantly smaller than would be the case with conventional wide busbars. For example, the distances between adjacent metal wires 19, 21 may be in a range of 5 to 20 mm. In order to contact the edge regions 4, 6 of the back-contact solar cell 1 sufficiently well, the outermost metal wires 19, 21 should be arranged as close as possible to the edge of the semiconductor substrate 3, for example with a distance to this edge of less than 2 mm, preferably about 1 mm.
In Figur 4 ist eine Schnittansicht entlang der in Figur 3 in der vergrößerten Ansicht dargestellten Linie A-A dargestellt. Entlang der Substratrückseite 5 des Halbleitersubstrats 3 sind die Emitterbereiche 15 und Basisbereiche 17 geordnet. Über die Substratrückseite 5 wurde eine elektrisch nicht-leitfähige, beispielsweise dielektrische Isolationsschicht 27 zum Beispiel aus Siliziumoxid oder Siliziumnitrid abgeschieden. An einer Substratfrontseite 33 wurde eine Antireflexionsschicht 35 aus einem Dielektrikum abgeschieden. Auf die rückseitige Isolationsschicht 27 wurden fingerförmige Basismetallkontakte 9 lokal aufgebracht, um einen elektrischen Kontakt mit den darunter liegenden Basisbereichen 17 herzustellen. Außerdem wurden auf die Isolationsschicht 27 ebenfalls verbreiterte FIG. 4 shows a sectional view along the line AA shown in the enlarged view in FIG. Along the substrate rear side 5 of the semiconductor substrate 3, the emitter regions 15 and base regions 17 are arranged. Over the substrate back 5 For example, an electrically nonconductive, for example, dielectric insulating layer 27 was deposited, for example, from silicon oxide or silicon nitride. On a substrate front side 33, an antireflection layer 35 was deposited from a dielectric. Finger-shaped base metal contacts 9 were applied locally to the backside insulating layer 27 to make electrical contact with the underlying base regions 17. In addition, widened to the insulating layer 27 also
Kontaktbereiche 25 aufgedruckt, welche jedoch nicht durch die Isolationsschicht 27 hindurch gefeuert wurden und somit außer in den Bereichen direkt angrenzend an die Contact areas 25 printed on, but which were not fired through the insulating layer 27 through and thus except in the areas directly adjacent to the
Basismetallkontakte 9 durch die Isolationsschicht 27 von dem darunterliegenden Basisbereich 17 separiert sind. Schließlich wurden quer zu den Basismetallkontakten 9 verlaufend erste Metalldrähte 19 angeordnet und beispielsweise durch Anlöten oder Ankleben mit einem leitfähigen Kleber mit den verbreiterten Kontaktbereiche n 25 in elektrischen Kontakt gebracht. Das Verlöten beziehungsweise das Verkleben kann hierbei sequenziell oder gleichzeitig für alle Kontaktbereiche 23, 25 erfolgen. Während die ersten Metalldrähte 19 über die Kontaktbereiche 25 und die Basismetallkontakte 9 in elektrischer Verbindung mit den Basisbereichen 17 stehen, sind sie durch die Isolationsschicht 27 elektrisch von den Emitterbereichen 15 isoliert. Base metal contacts 9 are separated by the insulating layer 27 of the underlying base portion 17. Finally, first metal wires 19 were arranged running transversely to the base metal contacts 9 and brought into electrical contact with the widened contact areas n 25, for example, by soldering or gluing with a conductive adhesive. The soldering or gluing can be done sequentially or simultaneously for all contact areas 23, 25. While the first metal wires 19 are in electrical communication with the base regions 17 via the contact regions 25 and the base metal contacts 9, they are electrically isolated from the emitter regions 15 by the insulating layer 27.
Obwohl dies nicht in einer separaten Figur dargestellt ist, gilt eine analoge Wirkweise für die elektrische Kontaktierung der Emitterbereiche 15 über diese kontaktierende Although this is not shown in a separate figure, an analogous mode of action applies for the electrical contacting of the emitter regions 15 via these contacting
Emittermetallkontakte 7 und verbreiterte Kontaktbereiche 23 sowie mit diesen in Verbindung stehende zweite Metalldrähte 21. Emitter metal contacts 7 and widened contact areas 23 and related to these second metal wires 21st
Abschließend wird darauf hingewiesen, dass die Begriffe„umfassen",„aufweisen" etc. das Vorhandensein weiterer zusätzlicher Elemente nicht ausschließen sollen. Der Begriff„ein" schließt auch das Vorhandensein einer Mehrzahl von Elementen bzw. Gegenständen nicht aus. Ferner können zusätzlich zu den in den Ansprüchen genannten Verfahrensschritten weitere Verfahrensschritte nötig oder vorteilhaft sein, um z.B. eine Solarzelle endgültig fertig zu stellen, und die Solarzelle kann zusätzlich zu den in den Ansprüchen genannten Finally, it should be noted that the terms "comprise", "exhibit" etc. are not intended to exclude the presence of additional elements. The term "a" also does not exclude the presence of a plurality of elements or objects Further, in addition to the method steps mentioned in the claims, further method steps may be necessary or advantageous, for example to finally finish a solar cell, and the solar cell may additionally to those mentioned in the claims
Merkmalen weitere Merkmale wie z.B. weitere dotierte oder dielektrische oder metallische Schichten aufweisen. Die Bezugszeichen in den Ansprüchen dienen lediglich der besseren Lesbarkeit und sollen den Schutzbereich der Ansprüche in keiner Weise einschränken. Features further features such as other doped or dielectric or metallic Have layers. The reference signs in the claims are only for better readability and are not intended to limit the scope of the claims in any way.
BEZUGSZEICHENLISTE LIST OF REFERENCE NUMBERS
Busbarlose Rückkontaktsolarzelle Busbarlose back contact solar cell
Halbleitersubstrat  Semiconductor substrate
Linker seitlicher Randbereich  Left lateral border area
Substratrückseite  Substrate back
Rechter seitlicher Randbereich  Right side edge area
Emittermetallkontakte  Emitter metal contacts
Basismetallkontakte  Base metal contacts
Oberer Randbereich  Upper edge area
Emitterbereiche  emitter regions
unterer Randbereich lower edge area
Basisbereiche  base regions
erste Metalldrähte first metal wires
zweite Metalldrähte second metal wires
Kontaktbereich für Emittermetallkontakt  Contact area for emitter metal contact
Kontaktbereich für Basismetallkontakt  Contact area for base metal contact
Isolationsschicht  insulation layer
Unterbrechung in Emittermetallkontakt  Interruption in emitter metal contact
Unterbrechung in Basismetallkontakt  Break in base metal contact
Substratfrontseite  Substrate front
Antireflexionsschicht  Antireflection coating

Claims

A N S P R Ü C H E
1. Busbarlose Rückkontaktsolarzelle (1), aufweisend: 1. busless back contact solar cell (1), comprising:
ein Halbleitersubstrat (3) mit mehreren an einer Substratrückseite (5) angeordneten, linienförmigen Emitterbereichen (15) und Basisbereichen (17), wobei an der  a semiconductor substrate (3) having a plurality of linear emitter regions (15) and base regions (17) arranged on a substrate rear side (5)
Substratrückseite abwechselnd Emitterbereiche (15) und Basisbereiche (17) angeordnet sind, die jeweils von einem seitlichen Randbereich (4) der  Substrate backside alternately emitter regions (15) and base regions (17) are arranged, each of a lateral edge region (4) of the
Substratrückseite (5) bis zu einem gegenüberliegenden seitlichen Randbereich (6) der Substratrückseite (5) reichen;  Substrate back (5) to an opposite lateral edge region (6) of the substrate back (5) rich;
mehrere linienförmige Emittermetallkontakte (7), wobei jeder der  a plurality of linear emitter metal contacts (7), each of the
Emittermetallkontakte (7) entlang eines zugeordneten Emitterbereichs (15) angeordnet ist und diesen elektrisch kontaktiert, wobei benachbarte Emittermetallkontakte (7) nicht durch quer zu den Emittermetallkontakten (7) verlaufende Busbarmetallkontakte elektrisch leitfähig miteinander verbunden sind;  Emitter metal contacts (7) along an associated emitter region (15) is arranged and electrically contacted, wherein adjacent emitter metal contacts (7) are not electrically conductively connected to each other by transversely to the emitter metal contacts (7) extending Busbarmetallkontakte;
linienförmige Basismetallkontakte (9), wobei jeder der Basismetallkontakte (9) entlang eines zugeordneten Basisbereichs (17) angeordnet ist und diesen elektrisch kontaktiert, wobei benachbarte Basismetallkontakte (9) nicht durch quer zu den Basismetallkontakten (9) verlaufende Busbarmetallkontakte elektrisch leitfähig miteinander verbunden sind;  linear base metal contacts (9), each of the base metal contacts (9) being disposed along and electrically contacting an associated base region (17), wherein adjacent base metal contacts (9) are not electrically conductively connected to each other by busbar metal contacts extending transversely to the base metal contacts (9);
wobei sowohl jeder der Emittermetallkontakte (7) als auch jeder der  wherein each of the emitter metal contacts (7) and each of the
Basismetallkontakte (9) entlang eines von ihm kontaktierten Emitterbereichs (15) bzw. Basisbereichs (17) mehrere Unterbrechungen (29, 31) aufweist, wobei die  Base metal contacts (9) along a contacted emitter region (15) and base region (17) a plurality of interruptions (29, 31), wherein the
Unterbrechungen (29, 31) wesentlich kürzer sind als angrenzende ununterbrochene Bereiche des Emittermetallkontakts (7) bzw. Basismetallkontakts (9).  Openings (29, 31) are substantially shorter than adjacent uninterrupted areas of the emitter metal contact (7) and base metal contact (9), respectively.
2. Busbarlose Rückkontaktsolarzelle nach Anspruch 1, wobei mehrere benachbart The busless back contact solar cell of claim 1, wherein a plurality of adjacent ones
zueinander angeordnete Emittermetallkontakte (7) jeweils mehrere Unterbrechungen (29) aufweisen, die derart angeordnet sind, dass eine gerade Linie von einem oberen Randbereich der Substratrückseite (5) zu einem unteren Randbereich der  each arranged emitter metal contacts (7) each having a plurality of interruptions (29) which are arranged such that a straight line from an upper edge region of the substrate rear side (5) to a lower edge region of
Substratrückseite (5) durch mehrere der Unterbrechungen (29) hindurch gezogen werden kann, ohne ununterbrochene Bereiche von Emittermetallkontakten (7) zu queren. Substrate back (5) through several of the interruptions (29) pulled through can be without crossing uninterrupted areas of emitter metal contacts (7).
3. Busbarlose Rückkontaktsolarzelle nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei mehrere benachbart zueinander angeordnete Basismetallkontakte (9) jeweils mehrere 3. Busbarlose back-contact solar cell according to one of claims 1 or 2, wherein a plurality of mutually adjacent base metal contacts (9) each have a plurality
Unterbrechungen (31) aufweisen, die derart angeordnet sind, dass eine gerade Linie von einem oberen Randbereich der Substratrückseite (5) zu einem unteren  Have interruptions (31) arranged such that a straight line from an upper edge region of the substrate back (5) to a lower
Randbereich der Substratrückseite (5) durch mehrere der Unterbrechungen (31) hindurch gezogen werden kann, ohne ununterbrochene Bereiche von  Edge region of the substrate back (5) through several of the interruptions (31) can be pulled through, without uninterrupted areas of
Basismetallkontakten (9) zu queren.  Base metal contacts (9) to cross.
4. Busbarlose Rückkontaktsolarzelle nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die 4. Busbarlosen Rückkontaktsolarzelle according to one of claims 1 to 3, wherein the
Unterbrechungen (29, 31) kürzer sind als 40 % einer Länge angrenzender  Interruptions (29, 31) are shorter than 40% of a length of adjacent ones
ununterbrochener Bereiche der Emittermetallkontakte (7) bzw. Basismetallkontakte (9).  continuous areas of the emitter metal contacts (7) and base metal contacts (9).
5. Busbarlose Rückkontaktsolarzelle nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die 5. Busbarlose back-contact solar cell according to one of claims 1 to 4, wherein the
Unterbrechungen (29, 31) kürzer sind als 5 mm, vorzugsweise kürzer als 2 mm.  Interruptions (29, 31) are shorter than 5 mm, preferably shorter than 2 mm.
6. Busbarlose Rückkontaktsolarzelle nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei 6. Busbarlosen Rückkontaktsolarzelle according to one of claims 1 to 5, wherein
Emittermetallkontakte (7) in Bereichen benachbart zu Bereichen, in denen benachbarte Basismetallkontakte (9) Unterbrechungen (31) aufweisen, keine Unterbrechung (29) aufweisen.  Emitter metal contacts (7) in areas adjacent to areas where adjacent base metal contacts (9) have breaks (31), no break (29).
7. Busbarlose Rückkontaktsolarzelle nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei 7. Busbarlosen Rückkontaktsolarzelle according to one of claims 1 to 6, wherein
Emittermetallkontakte (7) in Bereichen benachbart zu Bereichen, in denen benachbarte Basismetallkontakte (9) Unterbrechungen (31) aufweisen, einen verbreiterten  Emitter metal contacts (7) in regions adjacent to regions where adjacent base metal contacts (9) have breaks (31), a widened one
Kontaktbereich (23) aufweisen. Have contact area (23).
8. Busbarlose Rückkontaktsolarzelle nach Anspruch 7, wobei zumindest Teilbereiche des verbreiterten Kontaktbereichs (23) von der Oberfläche der Substratrückseite (5) durch eine zwischengelagerte elektrisch isolierende Schicht (27) getrennt sind. The busless back contact solar cell of claim 7, wherein at least portions of the widened contact region (23) are separated from the surface of the substrate backside (5) by an interposed electrically insulating layer (27).
9. Verschaltete busbarlose Rückkontaktsolarzelle nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei quer zu den Emitterbereichen (15) und Basisbereichen (17) Metalldrähte (19, 21) angeordnet sind, wobei jeder Metalldraht einer Gruppe von ersten Metalldrähten (19) die Emitterbereiche (15) jeweils im Bereich einer der Unterbrechungen (29) in dem zugehörigen Emittermetallkontakt (7) quert und jeweils in elektrischem Kontakt zu mehreren der Basismetallkontakte (9) steht, und The interconnected busbarless back contact solar cell of any one of claims 1 to 8, wherein metal wires (19, 21) are disposed across the emitter regions (15) and base regions (17), each metal wire of a group of first metal wires (19) covering the emitter regions (15 ) in each case in the region of one of the interruptions (29) in the associated emitter metal contact (7) traverses and in each case in electrical contact with a plurality of the base metal contacts (9), and
wobei eine Gruppe von zweiten Metalldrähten (21) die Basisbereiche (17) jeweils im Bereich einer der Unterbrechungen (31) in dem zugehörigen Basismetallkontakt (9) quert und jeweils in elektrischem Kontakt zu mehreren der Emittermetallkontakte (7) steht.  wherein a group of second metal wires (21) each traverses the base regions (17) in the region of one of the breaks (31) in the associated base metal contact (9) and is in electrical contact with a plurality of the emitter metal contacts (7).
10. Verschaltete busbarlose Rückkontaktsolarzelle nach Anspruch 9, wobei die 10. Interconnected busbarlose back-contact solar cell according to claim 9, wherein the
Metalldrähte (19, 21) eine Querschnittsfläche von weniger als 0,2 mm2 aufweisen. Metal wires (19, 21) have a cross-sectional area of less than 0.2 mm 2 .
11. Verschaltete busbarlose Rückkontaktsolarzelle nach Anspruch 9 oder 10, wobei die Unterbrechungen (29, 31) in den Basismetallkontakten (9) und Emittermetallkontakten (7) eine Länge aufweisen, die zwischen 200 % und 1000 % der Breite der 11. The interconnected busbar less back contact solar cell according to claim 9 or 10, wherein the breaks (29, 31) in the base metal contacts (9) and emitter metal contacts (7) have a length which is between 200% and 1000% of the width of
Metalldrähte (19, 21) entspricht.  Metal wires (19, 21) corresponds.
12. Solarmodul aufweisend eine Mehrzahl von verschalteten busbarlosen 12. Solar module having a plurality of interconnected busbarlosen
Rückkontaktsolarzellen (1) nach einem der Ansprüche 9 bis 11.  Rear contact solar cell (1) according to one of Claims 9 to 11.
13. Verfahren zum Fertigen von verschalteten busbarlosen Rückkontaktsolarzellen ( 1 ), aufweisend: 13. A method of manufacturing interconnected busbar less back contact solar cells (1), comprising:
Bereitstellen eines Halbleitersubstrats (3);  Providing a semiconductor substrate (3);
Ausbilden mehrerer an einer Substratrückseite (5) angeordneter, linienförmiger Emitterbereiche (15) und Basisbereiche (17), wobei an der Substratrückseite (5) abwechselnd Emitterbereiche (15) und Basisbereiche (17) angeordnet sind, die jeweils von einem seitlichen Randbereich (4) der Substratrückseite (5) bis zu einem Forming a plurality of on a substrate rear side (5) arranged, linear Emitter regions (15) and base regions (17), wherein on the substrate back side (5) alternately emitter regions (15) and base regions (17) are arranged, each from a lateral edge region (4) of the substrate back (5) to a
gegenüberliegenden seitlichen Randbereich (6) der Substratrückseite (5) reichen; rich opposite side edge region (6) of the substrate back (5);
Ausbilden mehrerer linienförmiger Emittermetallkontakte (7), wobei jeder der Forming a plurality of line-shaped emitter metal contacts (7), each of the
Emittermetallkontakte (7) entlang eines zugeordneten Emitterbereichs (15) angeordnet ist und diesen elektrisch kontaktiert, wobei benachbarte Emittermetallkontakte (7) nicht durch quer zu den Emittermetallkontakten (7) verlaufende Busbarmetallkontakte elektrisch leitfähig miteinander verbunden sind; Emitter metal contacts (7) along an associated emitter region (15) is arranged and electrically contacted, wherein adjacent emitter metal contacts (7) are not electrically conductively connected to each other by transversely to the emitter metal contacts (7) extending Busbarmetallkontakte;
Ausbilden linienförmiger Basismetallkontakte (9), wobei jeder der Forming line-shaped base metal contacts (9), each of the
Basismetallkontakte (9) entlang eines zugeordneten Basisbereichs (17) angeordnet ist und diesen elektrisch kontaktiert, wobei benachbarte Basismetallkontakte (9) nicht durch quer zu den Basismetallkontakten (9) verlaufende Busbarmetallkontakte elektrisch leitfähig miteinander verbunden sind; Base metal contacts (9) along an associated base region (17) is arranged and electrically contacted, wherein adjacent base metal contacts (9) are not electrically conductively connected to each other by transverse to the base metal contacts (9) extending Busbarmetallkontakte;
wobei sowohl jeder der Emittermetallkontakte (7) als auch jeder der wherein each of the emitter metal contacts (7) and each of the
Basismetallkontakte (9) entlang eines von ihm kontaktierten Emitterbereichs (15) bzw. Basisbereichs (17) mit mehreren Unterbrechungen (29, 31) ausgebildet wird, wobei die Unterbrechungen (29, 31) wesentlich kürzer sind als angrenzende ununterbrochene Bereiche des Emittermetallkontakts (7) bzw. Basismetallkontakts (9); Base metal contacts (9) is formed along an emitter region (15) or base region (17) contacted by it with a plurality of discontinuities (29, 31), the interruptions (29, 31) being substantially shorter than adjacent uninterrupted regions of the emitter metal contact (7). or base metal contact (9);
Anordnen von Metalldrähten (19, 21) quer zu den Emitterbereichen (15) und Arranging metal wires (19, 21) transversely to the emitter regions (15) and
Basisbereichen (17), wobei jeder Metalldraht einer Gruppe von ersten Metalldrähten (19) die Emitterbereiche (15) jeweils im Bereich einer der Unterbrechungen (29) in dem zugehörigen Emittermetallkontakt (7) quert und jeweils in elektrischen Kontakt zu mehreren der Basismetallkontakte (9) gebracht wird, und Base regions (17), wherein each metal wire of a group of first metal wires (19) each crosses the emitter regions (15) in the region of one of the breaks (29) in the associated emitter metal contact (7) and respectively in electrical contact with a plurality of the base metal contacts (9). is brought, and
wobei eine Gruppe von zweiten Metalldrähten (21) die Basisbereiche (17) jeweils im Bereich einer der Unterbrechungen (31) in dem zugehörigen Basismetallkontakt (9) quert und jeweils in elektrischen Kontakt zu mehreren der Emittermetallkontakte (7) gebracht wird. wherein a group of second metal wires (21) each traverse the base regions (17) in the region of one of the breaks (31) in the associated base metal contact (9) and are each brought into electrical contact with a plurality of the emitter metal contacts (7).
EP13705151.2A 2013-02-14 2013-02-14 Busbarless rear contact solar cell, method of manufacture therefor and solar module having such solar cells Withdrawn EP2956966A1 (en)

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