RU2815034C1 - Back-contacting solar cell and manufacturing such element - Google Patents
Back-contacting solar cell and manufacturing such element Download PDFInfo
- Publication number
- RU2815034C1 RU2815034C1 RU2023117094A RU2023117094A RU2815034C1 RU 2815034 C1 RU2815034 C1 RU 2815034C1 RU 2023117094 A RU2023117094 A RU 2023117094A RU 2023117094 A RU2023117094 A RU 2023117094A RU 2815034 C1 RU2815034 C1 RU 2815034C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- polarity
- layer
- base regions
- passivation layer
- electrodes
- Prior art date
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 14
- 238000002161 passivation Methods 0.000 claims abstract description 84
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 84
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims abstract description 84
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 83
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 50
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 49
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 27
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 claims description 75
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 40
- 239000002243 precursor Substances 0.000 claims description 37
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims description 18
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims description 16
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 238000005275 alloying Methods 0.000 claims description 8
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 claims description 8
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims description 8
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 claims description 6
- 239000005360 phosphosilicate glass Substances 0.000 claims description 5
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 20
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 15
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 11
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 11
- 238000005215 recombination Methods 0.000 description 9
- 230000006798 recombination Effects 0.000 description 9
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 7
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 238000004518 low pressure chemical vapour deposition Methods 0.000 description 7
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 7
- 239000002800 charge carrier Substances 0.000 description 6
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 6
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 5
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 5
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N Palladium Chemical compound [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 4
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 4
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 4
- GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N Gallium Chemical compound [Ga] GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 3
- 238000000347 anisotropic wet etching Methods 0.000 description 3
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 3
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 3
- 230000000873 masking effect Effects 0.000 description 3
- 238000007650 screen-printing Methods 0.000 description 3
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920001940 conductive polymer Polymers 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 2
- 238000005137 deposition process Methods 0.000 description 2
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 2
- 230000005670 electromagnetic radiation Effects 0.000 description 2
- 238000009713 electroplating Methods 0.000 description 2
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 description 2
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000001953 recrystallisation Methods 0.000 description 2
- 150000003376 silicon Chemical class 0.000 description 2
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- -1 silver-aluminum Chemical compound 0.000 description 2
- 239000011135 tin Substances 0.000 description 2
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 2
- 238000007704 wet chemistry method Methods 0.000 description 2
- 238000001039 wet etching Methods 0.000 description 2
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 1
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 1
- 238000009472 formulation Methods 0.000 description 1
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 description 1
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 description 1
- 230000031700 light absorption Effects 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003071 parasitic effect Effects 0.000 description 1
- 238000000059 patterning Methods 0.000 description 1
- 238000005240 physical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 1
- 230000005641 tunneling Effects 0.000 description 1
Abstract
Description
Изобретение относится к солнечному элементу и способу изготовления солнечного элемента.The invention relates to a solar cell and a method for manufacturing a solar cell.
Как известно, солнечные элементы служат в качестве фотоэлектрических элементов для преобразования света в электрическую энергию. Пары носителей заряда, которые создаются при поглощении света в полупроводниковой подложке, разделяются на переходе между эмиттерной областью, которая имеет первый тип легирования, например n-типа или р-типа для генерации первой полярности, и базовой областью, которая имеет противоположный тип легирования для генерации второй полярности. Через эмиттерные контакты, которые контактируют с эмиттерной область, и базовые контакты, которые контактируют с базовой областью, созданные таким образом и разделенные пары носителей заряда могут подводиться к внешней электрической цепи.As we know, solar cells serve as photovoltaic cells to convert light into electrical energy. The charge carrier pairs that are created by the absorption of light in the semiconductor substrate are separated at the junction between the emitter region, which has a first type of doping, such as n-type or p-type to generate the first polarity, and the base region, which has the opposite type of doping to generate second polarity. Through the emitter contacts, which are in contact with the emitter region, and the base contacts, which are in contact with the base region, the thus created and separated pairs of charge carriers can be supplied to an external electrical circuit.
Известны солнечные элементы, у которых контакты одной полярности расположены на передней стороне, а контакты обратной полярности расположены на задней стороне. Передней стороной называется обращенная к солнцу сторона, задней стороной называется соответственно обращенная от солнца сторона. Чтобы минимизировать потери, которые являются следствием затенения посредством расположенных на передней стороне контактов, и за счет этого повысить коэффициент полезного действия, были разработаны солнечные элементы с контактами на задней стороне, у которых оба типа контактов, то есть эмиттерные контакты и базовые контакты, расположены на задней стороне полупроводниковой подложки.Solar cells are known in which contacts of one polarity are located on the front side, and contacts of reverse polarity are located on the rear side. The front side is the side facing the sun, the back side is the side facing away from the sun. To minimize the losses that result from shading through the front-side contacts and thereby increase the efficiency, rear-side contact solar cells have been developed in which both types of contacts, i.e., emitter contacts and base contacts, are located on back side of the semiconductor substrate.
Контактирующие задней стороной солнечные элементы известны, например, из US 2020/279968 A1, US 2014/096821 A1, US 2014/338747 A1, CN 209 087 883 U и US 2017/117433 A1.Back-side contacting solar cells are known, for example, from US 2020/279968 A1, US 2014/096821 A1, US 2014/338747 A1, CN 209 087 883 U and US 2017/117433 A1.
Электроды обеих полярностей располагаются лежащими рядом друг с другом на задней стороне солнечного элемента. Следовательно, сгенерированные носители заряда также должны перемещаться в солнечном элементе в боковом направлении. Чтобы минимизировать омические потери за счет этого бокового протекания тока и предотвратить, что свободные носители заряда рекомбинируют, прежде чем они достигнут электродов, электроды обеих полярностей должны располагаться как можно близко друг к другу. Поскольку электроды в зависимости от полярности соединены с кремнием р-типа или n-типа, также и p-n-переходы располагаются как можно близко друг к другу, р-n-переходы, мелкие, гребнеобразные структуры с разрешение менее 500 пм, могут быть реализованы, например, посредством облучения лазером. В этом процессе пульсирующий лазерный луч загоняет два разных легирующих материала, например бор и фосфор, за счет разделенного по времени и месту расплавления поверхности локально в кремний и создает в зависимости от легирующего материала высокое легирование или р-типа, или n-типа. Это раскрыто, например, в DE 10 2013 219 56 А1. Такие мелкие структуры делают возможными низкие внутренние последовательные сопротивления и коэффициенты полезного действия η до η=24%. Более высокие коэффициенты полезного действия по существу ограничиваются за счет механизмов рекомбинации в базе, а также на высоколегированных контактирующих и не контактирующих поверхностях. Рекомбинация в базе зависит от качества подложки, и на нее в дальнейшем процессе изготовления солнечного элемента может оказываться лишь небольшое влияние. Рекомбинация на высоколегированных поверхностях n-типа и р-типа в не контактирующих областях при хорошей пассивации поверхности, например с помощью аморфного гидрогенизированного кремния, ограничивается оже-рекомбинацией, которая повышается с увеличением концентрации легирующего материала. В контактирующей области кремний находится в контакте с металлом, что имеет следствием высокую рекомбинацию на поверхности раздела. В процессе изготовления солнечного элемента оже-рекомбинация на не контактирующих поверхностях может уменьшаться, если там в кремнии находится как можно меньше легирующего материала, в то время как рекомбинация на поверхности раздела на контактах металл/кремний может уменьшаться за счет как можно малой поверхности контакта. Впрочем, простое уменьшение количества легирующего вещества и контактных поверхностей имеет следствием повышение последовательного сопротивления, которое тогда становится лимитирующим фактором для коэффициента полезного действия.The electrodes of both polarities are arranged lying next to each other on the back side of the solar cell. Therefore, the generated charge carriers must also move laterally in the solar cell. To minimize ohmic losses due to this lateral current flow and to prevent free charge carriers from recombining before they reach the electrodes, electrodes of both polarities should be located as close to each other as possible. Since the electrodes are connected to p-type or n-type silicon depending on the polarity, and also p-n junctions are located as close to each other as possible, p-n junctions, small, comb-like structures with a resolution of less than 500 pm, can be realized, for example, by laser irradiation. In this process, a pulsed laser beam drives two different dopant materials, such as boron and phosphorus, through time- and location-separated surface melting locally into the silicon and creates a high doping of either p-type or n-type, depending on the dopant material. This is disclosed, for example, in DE 10 2013 219 56 A1. Such small structures make possible low internal series resistances and efficiencies η of up to η=24%. Higher efficiencies are essentially limited by recombination mechanisms in the base and at highly alloyed contacting and non-contacting surfaces. Recombination in the base depends on the quality of the substrate and may be only slightly influenced during the subsequent solar cell manufacturing process. Recombination on highly doped n-type and p-type surfaces in non-contacting regions with good surface passivation, for example with amorphous hydrogenated silicon, is limited by Auger recombination, which increases with increasing concentration of dopant material. In the contact region, silicon is in contact with the metal, which results in high recombination at the interface. During the manufacturing process of a solar cell, Auger recombination at non-contacting surfaces can be reduced if there is as little doping material in the silicon there as possible, while recombination at the interface at metal/silicon contacts can be reduced by keeping the contact surface as small as possible. However, a simple decrease in the amount of alloying substance and contact surfaces results in an increase in series resistance, which then becomes a limiting factor for the efficiency.
По этой причине используются пассивированные или также селективные контакты, например, известные из DE 10 2013 219 564 А1 или WO 2014/100004 A1. При этом металлические электроды не соединены непосредственно с кристаллической базой, а отделены тонким туннельным оксидом, который пассивирует поверхность кремния, но одновременно является настолько тонким, что электроны в зависимости от полярности или могут туннелировать через оксид от полупроводника в электрод или от электрода в полупроводник. Чтобы электроны побудить к туннелированию, на слое туннельного оксида должно находиться электрическое поле. Электрическое поле может генерироваться на туннельном оксиде посредством высоколегированного кремния n-типа или р-типа. Поскольку легирование этого кремния над туннельным оксидом приводит к искривлению энергетических зон в кремнии под туннельным оксидом, более высокое легирование в кремниевой базе больше не требуется. На высоколегированном кремнии n-типа через туннельный оксид проходят только электроны, также называемые потоком электронов, в то время как на высоколегированном кремнии р-типа происходит так называемый дырочный поток: электроны поступают из высоколегированного кремния р-типа в кремниевую базу. Сами металлические электроды находятся лишь в электрическом и механическом контакте с высоколегированным кремнием n-типа или р-типа над туннельным оксидом. Избирательность высоколегированных областей кремния в комбинации с туннельным оксидом обеспечивает, в зависимости от легирования, транспортировку почти исключительно одного вида носителей заряда на поверхностях контакта металл/кремний и минимизирует рекомбинацию на поверхности раздела. Представленная структура дополнительно снижает оже-рекомбинацию на поверхности кремниевой базы в направлении туннельного оксида, так как на этой поверхности раздела высокое легирование для p-n-перехода или омического контакта с базой не требуется.For this reason, passivated or also selective contacts are used, for example those known from DE 10 2013 219 564 A1 or WO 2014/100004 A1. In this case, the metal electrodes are not connected directly to the crystalline base, but are separated by a thin tunnel oxide, which passivates the silicon surface, but at the same time is so thin that electrons, depending on the polarity, can either tunnel through the oxide from the semiconductor to the electrode or from the electrode to the semiconductor. To induce electrons to tunnel, an electric field must be present across the tunneling oxide layer. The electric field can be generated on the tunnel oxide by highly doped n-type or p-type silicon. Since doping this silicon over the tunnel oxide results in bending of the energy bands in the silicon under the tunnel oxide, higher doping in the silicon base is no longer required. On highly doped n-type silicon, only electrons pass through the tunnel oxide, also called electron flow, while on highly doped p-type silicon, what is called hole flow occurs: electrons flow from the highly doped p-type silicon into the silicon base. The metal electrodes themselves are only in electrical and mechanical contact with highly doped n-type or p-type silicon over the tunnel oxide. The selectivity of highly doped silicon regions in combination with tunnel oxide ensures, depending on the doping, the transport of almost exclusively one type of charge carrier at metal/silicon interfaces and minimizes recombination at the interface. The presented structure further reduces Auger recombination at the surface of the silicon base in the direction of the tunnel oxide, since high doping for the p-n junction or ohmic contact with the base is not required at this interface.
Контактирующие задней стороной солнечные элементы с пассивированными контактами достигали до сих пор рекордного коэффициента полезного действия η=26,7%. Однако изготовление таких элементов до сих пор было очень дорогостоящим, так как оба различно легированные избирательные контакты могли наноситься только с помощью дорогостоящих шагов маскирования и формирования структуры. При этом следует обращать внимание на высокую точность и высокое разрешение маскирования/формирования структуры. Расстояние между селективными контактами не должно быть слишком большим и не должно превышать длину диффузии свободных носителей заряда и также не должно приводить к повышению внутреннего последовательного сопротивления по причине бокового протекания тока в базе.Back-contacting solar cells with passivated contacts have so far achieved a record efficiency of η=26.7%. However, the production of such elements has so far been very expensive, since both differently doped selective contacts could only be deposited using expensive masking and patterning steps. In this case, attention should be paid to high accuracy and high resolution of masking/structure formation. The distance between the selective contacts should not be too large and should not exceed the diffusion length of free charge carriers and should also not lead to an increase in the internal series resistance due to lateral current flow in the base.
Эти недостатки будут преодолены посредством солнечного элемента согласно изобретению и способа изготовления такого солнечного элемента согласно изобретению. Одновременно посредством способа согласно изобретению становится возможным промышленное изготовление с низкими издержками производства.These disadvantages will be overcome by the solar cell according to the invention and the method of manufacturing such a solar cell according to the invention. At the same time, industrial production with low production costs becomes possible with the method according to the invention.
Согласно изобретению предложен контактирующий задней стороной солнечный элемент по п. 1 формулы изобретения. Контактирующий задней стороной солнечный элемент включает в себя полупроводниковую подложку, прежде всего кремниевую пластину, включающую в себя переднюю сторону и заднюю сторону, причем солнечный элемент на задней стороне включает в себя электроды первой полярности и электроды второй полярности, предлагается, что электроды первой полярности располагаются на высоколегированном слое кремния первой полярности, причем высоколегированный слой кремния располагается на расположенном на полупроводниковой подложке пассивирующем слое, и электроды второй полярности через высоколегированные базовые области второй полярности полупроводниковой подложки электрически и механически непосредственно контактируют с полупроводниковой подложкой.According to the invention, a rear-side contacting solar cell according to claim 1 of the claims is proposed. The back-side contacting solar cell includes a semiconductor substrate, primarily a silicon wafer, including a front side and a back side, wherein the rear-side solar cell includes first polarity electrodes and second polarity electrodes, it is proposed that the first polarity electrodes are disposed on a highly doped silicon layer of the first polarity, wherein the highly doped silicon layer is located on a passivation layer located on the semiconductor substrate, and the electrodes of the second polarity through the highly doped base regions of the second polarity of the semiconductor substrate are electrically and mechanically directly in contact with the semiconductor substrate.
Итак, для электродов первой полярности и для электродов второй полярности предлагается использовать различную концепцию контактирования, так что у предлагаемого согласно изобретению контактирующего задней стороной солнечного элемента комбинируются обе концепции контактирования. Для электродов первой полярности предлагается, что они контактируют с высоколегированным слоем кремния, который осажден на пассивирующий слой, также называемый туннельным слоем. Для электродов второй полярности предлагается, что они непосредственно контактируют с полупроводниковой подложкой. Это требует при изготовлении маскирования и демаскирования.Thus, it is proposed to use a different contact concept for the electrodes of the first polarity and for the electrodes of the second polarity, so that the rear-contact solar cell according to the invention combines both contact concepts. For the first polarity electrodes, it is proposed that they contact a highly doped silicon layer, which is deposited on a passivation layer, also called a tunnel layer. For electrodes of the second polarity, it is proposed that they are in direct contact with the semiconductor substrate. This requires masking and unmasking during manufacturing.
Предусмотрено, что высоколегированные базовые области второй полярности выполнены внутри легированных базовых областей второй полярности на задней стороне солнечного элемента, причем концентрация легирующего вещества в высоколегированных базовых областях выше, чем концентрация легирующего вещества в легированных базовых областях, и причем концентрация легирующего вещества в высоколегированных базовых областях выше, чем концентрация легирующего вещества в легированных областях на передней стороне солнечного элемента. Легированные области на задней стороне имеют концентрацию легирующего вещества на поверхности от 1×1017 см-3 до 1×1019 см-3. Легирование на всей передней стороне может также включать в себя концентрацию легирующего вещества на поверхности от 1×1017 см-3 до 1×1019 см-3. Концентрация легирующего вещества в высоколегированных базовых областях для базового контакта на поверхности лежит, предпочтительно, выше концентрации легирующего вещества в 2×1019 см-3.It is provided that the highly doped second polarity base regions are provided within the doped second polarity base regions on the rear side of the solar cell, wherein the dopant concentration in the highly doped base regions is higher than the dopant concentration in the doped base regions, and wherein the dopant concentration in the highly doped base regions is higher , than the dopant concentration in the doped regions on the front side of the solar cell. The doped areas on the back side have a surface dopant concentration of 1×10 17 cm -3 to 1×10 19 cm -3 . Doping on the entire front side may also include a surface dopant concentration of 1×10 17 cm -3 to 1×10 19 cm -3 . The dopant concentration in the highly doped base regions for base contact on the surface is preferably higher than the dopant concentration of 2×10 19 cm -3 .
Согласно одному варианту осуществления предусмотрено, что на областях поверхности задней стороны, которые не контактируются посредством электродов первой полярности и посредством электродов второй полярности, расположен второй пассивирующий слой. При этом второй пассивирующий слой толще, чем первый пассивирующий слой. Область между двумя электродами разной полярности включает в себя области, в которых расположен второй пассивирующий слой и области, в которых расположена стопка слоев, включающая в себя первый и второй пассивирующий слой.According to one embodiment, it is provided that a second passivation layer is arranged on areas of the rear side surface that are not in contact by the electrodes of the first polarity and by the electrodes of the second polarity. In this case, the second passivation layer is thicker than the first passivation layer. The region between two electrodes of different polarities includes regions in which a second passivation layer is located and regions in which a stack of layers including a first and second passivation layer is located.
Итак, поверхность солнечного элемента согласно изобретению включает в себя следующие различно легированные области:Thus, the surface of the solar cell according to the invention includes the following differently doped regions:
- высоколегированный поликристаллический слой кремния первой полярности на задней стороне солнечного элемента на расположенном на полупроводниковой подложке первом пассивирующем слое, причем концентрация легирующего вещества высоколегированного в поликристаллическом слое кремния выше, чем концентрация легирующего вещества в базе,- a highly doped polycrystalline silicon layer of the first polarity on the back side of the solar cell on the first passivation layer located on the semiconductor substrate, and the concentration of the highly doped dopant in the polycrystalline silicon layer is higher than the concentration of the dopant in the base,
- легированные монокристаллические базовые области второй полярности на задней стороне, причем концентрация легирующего вещества в легированных областях выше, чем концентрация легирующего вещества в базе,- doped single-crystal base regions of the second polarity on the back side, wherein the dopant concentration in the doped regions is higher than the dopant concentration in the base,
- высоколегированные монокристаллические базовые области второй полярности внутри легированных базовых областей на задней стороне, причем концентрация легирующего вещества в этих высоколегированных базовых областях выше, чем концентрация легирующего вещества в базе и концентрация легирующего вещества легированных в базовых областях,- highly doped single crystal base regions of the second polarity within the doped base regions on the back side, the dopant concentration in these highly doped base regions being higher than the dopant concentration in the base and the dopant concentration of the doped in the base regions,
- легированную монокристаллическую поверхность первой или второй полярности на всей передней стороне, причем концентрация легирующего вещества в легированной поверхности выше, чем концентрация легирующего вещества в базе.- a doped single crystal surface of the first or second polarity on the entire front side, and the concentration of the dopant in the doped surface is higher than the concentration of the dopant in the base.
Другие варианты осуществления относятся к способу изготовления контактирующего задней стороной солнечного элемента согласно описанным выше вариантам осуществления.Other embodiments relate to a method for manufacturing a back-side contact solar cell according to the above-described embodiments.
Полупроводниковая подложка солнечного элемента включает в себя, прежде всего полированную или текстурированную, заднюю сторону и, прежде всего текстурированную, переднюю сторону. Текстурирование происходит посредством мокрохимического раствора. На поверхность передней стороны и/или на поверхность задней стороны наносят первый пассивирующий слой, прежде всего включающий в себя диоксид кремния. Первый пассивирующий слой имеет, например, толщину, предпочтительно, максимально 4 нм. Первый пассивирующий слой создают, например, в термическом или мокром химическом процессе или посредством осаждения.The solar cell semiconductor substrate includes a primarily polished or textured back side and a primarily textured front side. Texturing occurs using a wet-chemical solution. A first passivation layer, primarily including silica, is applied to the front side surface and/or the back side surface. The first passivation layer has, for example, a thickness of preferably a maximum of 4 nm. The first passivation layer is created, for example, in a thermal or wet chemical process or by deposition.
Согласно одному варианту осуществления способ также включает в себя шаг осаждения, прежде всего покрывающего всю поверхность, высоколегированного слоя, кремния первой полярности на первый пассивирующий слой на задней стороне и/или на передней стороне. Осаждение высоколегированного слоя кремния первой полярности может происходить, например, посредством плазменно-химического осаждения из газовой фазы (PECVD), атмосферного химического осаждения из газовой фазы (APCVD), химического осаждения из газовой фазы при низком давлении (LPCVD) или катодного распыления. Высоколегированный слой кремния первой полярности имеет толщину примерно от 50 нанометров до 400 нанометров. Концентрация легирующего вещества в высоколегированном слое кремния выше, чем концентрация легирующего вещества в полупроводниковой подложке. Осажденным непосредственно на месте легирующим веществом в слое кремния является, например, бор, алюминий или галлий.According to one embodiment, the method also includes the step of depositing, primarily covering the entire surface, a highly doped layer of silicon of a first polarity onto a first passivation layer on the back side and/or on the front side. Deposition of the highly doped first polarity silicon layer may occur, for example, by plasma chemical vapor deposition (PECVD), atmospheric chemical vapor deposition (APCVD), low pressure chemical vapor deposition (LPCVD), or cathode sputtering. The highly doped first polarity silicon layer has a thickness of approximately 50 nanometers to 400 nanometers. The dopant concentration in the highly doped silicon layer is higher than the dopant concentration in the semiconductor substrate. The alloying substance deposited directly in place in the silicon layer is, for example, boron, aluminum or gallium.
Нанесение высоколегированного слоя кремния первой полярности может происходить вместо одного также в два шага. В этом случае сначала осаждают нелегированный кремний и затем вносят легирующее вещество. Внесение легирующего вещества происходит, например, посредством ионной имплантации или нанесения источника легирующего вещества и последующей прямой диффузии посредством термического процесса или лазерной диффузии.The application of a highly doped silicon layer of the first polarity can also occur in two steps instead of one. In this case, undoped silicon is first deposited and then the dopant is added. The addition of the dopant occurs, for example, through ion implantation or deposition of a dopant source and subsequent direct diffusion through a thermal process or laser diffusion.
В отношении легирующего вещества речь идет, например, о боре, алюминии или галлии. Диффузия может также происходить только в другой момент времени. Например, способ может также включать в себя последующий шаг введения другого легирующего вещества. В этом случае диффузия легирующего веществ может происходить одновременно с диффузией второго легирующего вещества в общем термическом процессе.The alloying substance is, for example, boron, aluminum or gallium. Diffusion can also only occur at a different point in time. For example, the method may also include the subsequent step of introducing another dopant. In this case, the diffusion of the alloying substance can occur simultaneously with the diffusion of the second alloying substance in the overall thermal process.
Согласно одному варианту осуществления предусмотрено, что на заднюю сторону наносят диэлектрический слой. Диэлектрический слой включает в себя, например, нитрид кремния, оксид кремния, карбид кремния или оксид алюминия. Диэлектрической слой служит в качестве так называемого диффузионного барьера против позднее нанесенного легирующего вещества, например фосфора, и обладает свойствами стойкости к травлению против подлежащего позднее нанесению мокрохимического раствора. Диэлектрический слой имеет, например, большую толщину, чем первый пассивирующий слой, предпочтительно толщину более 4 нм.According to one embodiment, it is provided that a dielectric layer is applied to the rear side. The dielectric layer includes, for example, silicon nitride, silicon oxide, silicon carbide or aluminum oxide. The dielectric layer serves as a so-called diffusion barrier against a later applied dopant, such as phosphorus, and has etch resistance properties against a later applied wet chemical solution. The dielectric layer has, for example, a greater thickness than the first passivation layer, preferably a thickness greater than 4 nm.
Согласно одному варианту осуществления предусмотрено, что посредством локального удаления диэлектрического слоя и высоколегированного слоя кремния первой полярности и первого пассивирующего слоя на задней стороне обнажают базовые области полупроводниковой подложки на задней стороне. Удаление отдельных слоев, по меньшей мере, частично происходит, например, посредством облучения лазером.According to one embodiment, it is provided that by locally removing the dielectric layer and the high-doped silicon layer of the first polarity and the first passivation layer on the rear side, the base regions of the semiconductor substrate on the rear side are exposed. The removal of individual layers occurs at least partially, for example, by means of laser irradiation.
Согласно одному варианту осуществления предусмотрено, что в базовых областях полупроводниковой подложки на задней стороне локально удаляют часть полупроводниковой подложки. Это также может происходить посредством облучения лазером.According to one embodiment, it is provided that in the base areas of the semiconductor substrate on the rear side, a part of the semiconductor substrate is locally removed. This can also occur through laser irradiation.
Согласно одному варианту осуществления предусмотрено, что обнажение базовых областей полупроводниковой подложки на задней стороне включает в себя травление высоколегированного слоя кремния первой полярности и/или первого пассивирующего слоя и/или части полупроводниковой подложки локально в базовых областях. Например, может быть предусмотрено, что мокрохимический раствор на ранее облученных лазером базовых областях травит высоколегированный слой кремния, первый пассивирующий слой и часть полупроводниковой подложки. Альтернативно, может быть предусмотрено, что мокрохимический раствор травит только высоколегированный слой кремния или только часть полупроводниковой подложки. В этом случае другие слои, например первый пассивирующий слой или высоколегированный слой кремния удаляют посредством облучения лазером. Предпочтительно, посредством мокрохимического раствора могут травить также осажденный в некоторых случаях на передней стороне полупроводниковой подложки высоколегированный слой кремния и/или осажденный на передней стороне полупроводниковой подложки пассивирующий слой.According to one embodiment, it is provided that exposing the base regions of the semiconductor substrate on the rear side includes etching a highly doped silicon layer of a first polarity and/or a first passivation layer and/or a portion of the semiconductor substrate locally in the base regions. For example, it can be provided that the wet-chemical solution etches the highly doped silicon layer, the first passivation layer and part of the semiconductor substrate on previously laser-irradiated base areas. Alternatively, provision can be made for the wet-chemical solution to etch only the highly doped silicon layer or only part of the semiconductor substrate. In this case, other layers, for example the first passivation layer or the highly doped silicon layer, are removed by laser irradiation. Preferably, a high-doped silicon layer and/or a passivation layer deposited on the front side of the semiconductor substrate can also be etched using the wet-chemical solution.
Может быть предусмотрено, что травление включает в себя изотропное травление для полирования областей и/или что травление включает в себя анизотропное травление для текстурирования областей. Например, посредством изотропного травления с помощью мокрохимического раствора базовые области на задней стороне полируются. Альтернативно, посредством анизотропного травления с помощью мокрохимического раствора базовые области на задней стороне текстурируются. Может быть также предпочтительным, если посредством анизотропного травления с помощью мокрохимического травления текстурируется передняя сторона. Для удаления различных слоев и при необходимости текстурирования и/или полирования поверхностей могут использовать различные мокрохимические растворы.It may be provided that the etching includes isotropic etching to polish the areas and/or that the etching includes anisotropic etching to texturize the areas. For example, through isotropic etching with a wet chemical solution, the base areas on the back side are polished. Alternatively, by anisotropic wet etching, the base areas on the backside are textured. It may also be advantageous if the front side is textured by anisotropic etching using wet etching. Various wet chemical solutions can be used to remove various layers and, if necessary, texturize and/or polish surfaces.
Согласно одному варианту осуществления предусмотрено, что способ включает в себя шаг нанесения слоя-прекурсора, включающего в себя легирующее вещество, прежде всего фосфор, на задней стороне или на задней стороне и на передней стороне. Слой-прекурсор могут осаждать на передней стороне и на задней стороне в одном шаге способа или в разных шагах способа. Слои-прекурсоры на передней и задней стороне могут проявлять одинаковые или разные свойства. В отношении слоя-прекурсора речь идет о слое, включающем в себя легирующее вещество второй полярности, прежде всего слое фосфоросиликатного стекла (PSG). Слой-прекурсор наносят, прежде всего, на диэлектрический слой и, прежде всего, на мокрохимически травленые области на задней стороне и на передней стороне. Если в отношении высоколегированного слоя кремния первой полярности речь идет о слое кремния р-типа, то в отношении легирующего вещества в слое-прекурсоре для легирования кремния согласно второй полярности речь идет, например, о фосфоре. Для нанесения слоя-прекурсора могут, например, выполнять процесс диффузии в печи, при котором на ранее травленых областях на задней стороне и на передней стороне растет слой фосфоросиликатного стекла. В особых случаях слой PSG может расти также на диэлектрическом слое на задней стороне. Процесс диффузии в печи могут выполнять так, что после процесса диффузии в печи в слое фосфоросиликатного стекла содержится более высокая доля фосфора. В другом варианте осуществления слой-прекурсор, например PSG, могут осаждать посредством, например, PECVD, LPCVD или APCVD.According to one embodiment, the method includes the step of applying a precursor layer including a dopant, especially phosphorus, on the back side or on the back side and on the front side. The precursor layer can be deposited on the front side and on the back side in one process step or in different process steps. The precursor layers on the front and back sides may exhibit the same or different properties. In relation to the precursor layer, we are talking about a layer including a dopant of the second polarity, in particular a layer of phosphorosilicate glass (PSG). The precursor layer is applied primarily to the dielectric layer and, above all, to the wet-etched areas on the rear side and on the front side. If in relation to the highly doped silicon layer of the first polarity we are talking about a layer of p-type silicon, then in relation to the dopant in the precursor layer for doping silicon according to the second polarity we are talking, for example, about phosphorus. To apply the precursor layer, a diffusion process in an oven can be carried out, for example, in which a layer of phosphosilicate glass is grown on the previously etched areas on the back side and on the front side. In special cases, the PSG layer can also grow on the dielectric layer on the rear side. The furnace diffusion process can be carried out such that after the furnace diffusion process, the phosphosilicate glass layer contains a higher proportion of phosphorus. In another embodiment, a precursor layer, for example PSG, can be deposited by, for example, PECVD, LPCVD or APCVD.
Согласно одному варианту осуществления предусмотрено, что посредством высокотемпературного шага, на котором легирующее вещество диффундирует из слоя-прекурсора в базовые области на задней стороне и/или в поверхность передней стороны, в базовых областях на задней стороне легирование повышается и/или на передней стороне создается легированная область. Легирующее вещество легирует базовые области на задней стороне согласно второй полярности, противоположной первой полярности высоколегированного слоя кремния, так что создаются легированные базовые области. Легированные базовые области на задней стороне содержат более высокую концентрацию легирующего вещества, чем концентрация легирующего вещества в полупроводниковой подложке. На задней стороне легирующее вещество не диффундирует из слоя-прекурсора в высоколегированный слой кремния, поскольку диэлектрический слой служит в качестве диффузионного барьера против легирующего вещества из слоя-прекурсора. На передней стороне посредством легирования поверхности согласно второй полярности создают легированную область на передней стороне. Концентрация легирующего вещества в легированной области на передней стороне выше, чем концентрация легирующего вещества в полупроводниковой подложке. В отношении высокотемпературного шага речь идет, например, о шаге диффузии в печи для нанесения слоя-прекурсора. Альтернативно, речь может идти также о дополнительном высокотемпературном шаге.According to one embodiment, it is provided that by means of a high temperature step in which the dopant diffuses from the precursor layer into the base regions on the back side and/or into the surface of the front side, the doping is increased in the base regions on the back side and/or a doped layer is created on the front side. region. The dopant dopes the base regions on the back side according to a second polarity opposite to the first polarity of the highly doped silicon layer, so that doped base regions are created. The doped base regions on the back side contain a higher dopant concentration than the dopant concentration in the semiconductor substrate. On the back side, the dopant does not diffuse from the precursor layer into the highly doped silicon layer because the dielectric layer serves as a diffusion barrier against the dopant from the precursor layer. On the front side, by doping the surface according to the second polarity, a doped region is created on the front side. The dopant concentration in the doped region on the front side is higher than the dopant concentration in the semiconductor substrate. The high-temperature step is, for example, a diffusion step in the oven for depositing the precursor layer. Alternatively, it could also be an additional high-temperature step.
Высокотемпературный шаг могут выполнять, например, так, что только часть второго легирующего вещества диффундирует из слоя-прекурсора в базовые области на задней стороне.The high temperature step can be performed, for example, such that only a portion of the second dopant diffuses from the precursor layer into the base regions on the back side.
Согласно одному варианту осуществления предусмотрено, что в базовых областях на задней стороне создают высоколегированную область за счет локального увеличения концентрации легирующего вещества, прежде всего, посредством облучения лазером. Посредством облучения лазером поверхность на задней стороне в облученных областях локально нагревается и расплавляется.According to one embodiment, it is provided that a highly doped region is created in the base areas on the rear side by locally increasing the concentration of the dopant, in particular by means of laser irradiation. By irradiating the laser, the surface on the back side in the irradiated areas is locally heated and melted.
Другое легирующее вещество диффундирует из слоя-прекурсора в облучаемых областях в поверхность и дополнительно легирует после охлаждения и рекристаллизации облученную область согласно второй полярности, так что создаются высоколегированные базовые области. Концентрация легирующего вещества в высоколегированных базовых областях значительно выше, чем концентрация легирующего вещества в полупроводниковой подложке, выше, чем концентрация в легированных базовых областях, и выше, чем в легированной области на передней стороне. За счет создания высоколегированных базовых областей посредством облучения лазером на предшествующем шаге диффузии в печи может быть, предпочтительным образом, создано, прежде всего на передней стороне солнечного элемента, оптимизированное легирование. В идеале, передняя сторона легирована ниже, чем базовые области на задней стороне. Если передняя сторона и задняя сторона легируются в общем шаге процесса, то требуется компромисс легирования. Этот недостаток преодолевается посредством создания высоколегированных базовых областей на задней стороне посредством облучения лазером.Another dopant diffuses from the precursor layer in the irradiated regions into the surface and further dopes, after cooling and recrystallization, the irradiated region according to a second polarity, so that highly doped base regions are created. The dopant concentration in the highly doped base regions is significantly higher than the dopant concentration in the semiconductor substrate, higher than the concentration in the doped base regions, and higher than the doped region on the front side. By creating highly doped base regions by laser irradiation in a previous diffusion step in the furnace, an optimized doping can advantageously be created, especially on the front side of the solar cell. Ideally, the front side is doped lower than the base areas on the back side. If the front side and back side are alloyed in a common process step, then a doping compromise is required. This disadvantage is overcome by creating highly doped base regions on the back side through laser irradiation.
Согласно одному варианту осуществления предусмотрено, что способ включает в себя шаг удаления слоя-прекурсора, прежде всего фосфоросиликатного стекла, с передней стороны и/или с задней стороны. Удаление происходит, например, на мокрохимическом шаге очистки. Предпочтительно, посредством мокрохимического шага очистки или другого послехимического шага очистки с высоколегированного слоя кремния удаляют также оставшиеся остатки диэлектрического слоя.According to one embodiment, the method includes the step of removing a precursor layer, in particular phosphosilicate glass, from the front side and/or from the rear side. Removal occurs, for example, in a wet-chemical purification step. Preferably, remaining residues of the dielectric layer are also removed from the high-doped silicon layer by a wet-chemical cleaning step or other post-chemical cleaning step.
Согласно одному варианту осуществления предусмотрено, что способ включает в себя шаг нанесения второго пассивирующего слоя на заднюю сторону и/или третьего пассивирующего слоя на переднюю сторону. Пассивирующий слой включает в себя, например, диоксид кремния, нитрид кремния, оксид алюминия или стопку слоев из двух или более диэлектрических слоев. При этом толщина, коэффициент преломления и состав пассивирующего слоя на задней стороне могут отличаться от толщины, коэффициента преломления и состава пассивирующего слоя на передней стороне. Предпочтительно, толщины пассивирующих слоев оптимизированы так, что отражение на передней стороне уменьшается, а на задней стороне увеличивается. Второй и/или третий пассивирующий слой, предпочтительно, включает в себя большую толщину, чем первый пассивирующий слой. Толщина второго и/или третьего пассивирующего слоя составляет, предпочтительно, более 4 нм.According to one embodiment, the method includes the step of applying a second passivation layer to the rear side and/or a third passivation layer to the front side. The passivation layer includes, for example, silicon dioxide, silicon nitride, alumina, or a layer stack of two or more dielectric layers. In this case, the thickness, refractive index and composition of the passivation layer on the rear side may differ from the thickness, refractive index and composition of the passivation layer on the front side. Preferably, the thicknesses of the passivation layers are optimized such that reflection on the front side is reduced and reflection on the rear side is increased. The second and/or third passivation layer preferably includes a greater thickness than the first passivation layer. The thickness of the second and/or third passivation layer is preferably greater than 4 nm.
Согласно одному варианту осуществления предусмотрено, что способ включает в себя шаг селективного удаления второго пассивирующего слоя на задней стороне. Пассивирующий слой могут удалять локально, например, посредством облучения лазером.According to one embodiment, the method includes the step of selectively removing a second passivation layer on the rear side. The passivation layer can be removed locally, for example, by laser irradiation.
Согласно одному варианту осуществления предусмотрено, что способ включает в себя шаг нанесения электродов первой полярности и электродов второй полярности на заднюю сторону солнечного элемента. Нанесение электродов может происходить, например, посредством трафаретной печати, напыления, распыления или гальванического осаждения одного или нескольких металлов или других электропроводящих слоев. Электроды могут включать в себя, например, серебряную пасту, серебряно-алюминиевую пасту, алюминиевую пасту или чистый алюминий, медь, олово, палладий, серебро, титан, никель или стопку слоев или сплавы названных металлов или другие электропроводящие слои, прежде всего, электропроводящие полимеры или оксиды или комбинацию таких слоев с металлами. Состав и процесс осаждения электродов может для электродов обеих полярностей различаться. Предпочтительно, электроды второй полярности контактируют только с высоколегированными базовыми областями, а не с легированными базовыми областями.According to one embodiment, the method includes the step of applying electrodes of a first polarity and electrodes of a second polarity to the back side of the solar cell. The application of the electrodes may occur, for example, by screen printing, sputtering, sputtering or electroplating of one or more metals or other electrically conductive layers. The electrodes may include, for example, silver paste, silver-aluminum paste, aluminum paste or pure aluminum, copper, tin, palladium, silver, titanium, nickel or stacks or alloys of said metals or other electrically conductive layers, especially electrically conductive polymers or oxides or combinations of such layers with metals. The composition and deposition process of electrodes may differ for electrodes of both polarities. Preferably, the second polarity electrodes contact only the highly doped base regions and not the doped base regions.
Также предметом данного изобретения является солнечный элемент и способ изготовления солнечного элемента, в котором описанные полярности соответственно включают в себя противоположные описанным полярностям полярности. Тогда солнечный элемент включает в себя, например, легированную базу р-типа, соответственно легированный эмиттер n-типа и снова легирование р-типа базы поверхностей.Also subject to this invention is a solar cell and a method for making a solar cell, wherein the described polarities respectively include opposite polarities to the described polarities. The solar cell then includes, for example, a p-type doped base, a correspondingly doped n-type emitter, and again a p-type doped base surface.
Другие признаки, возможности применения и преимущества изобретения следуют из последующего описания примеров осуществления изобретения, которые представлены на фигурах чертежа. При этом все описанные или представленные признаки сами по себе или в любой комбинации образуют предмет изобретения независимо от их обобщения в пунктах формулы изобретения или ссылок на них, а также независимо от их формулирования или представления в описании или на чертеже.Other features, possible applications and advantages of the invention follow from the following description of examples of implementation of the invention, which are presented in the drawing figures. In this case, all described or presented features by themselves or in any combination form the subject of the invention, regardless of their generalization in the claims or references to them, and also regardless of their formulation or presentation in the description or drawing.
На чертеже показано:The drawing shows:
Фиг. 1 - схематический вид разреза солнечного элемента согласно изобретению, иFig. 1 is a schematic sectional view of a solar cell according to the invention, and
Фиг. 2А-2З - показывают солнечный элемент согласно фиг. 1 в разных шагах способа изготовления солнечного элемента.Fig. 2A-2Z show a solar cell according to FIG. 1 in different steps of the solar cell manufacturing method.
На фиг. 1 показан разрез солнечного элемента 10 с полупроводниковой подложкой 12, прежде всего кремниевой пластиной, задней стороной 14 и обращенной при эксплуатации к солнцу передней стороной 16. Кремниевая пластина 12 может иметь легирование или n-типа или р-типа. Солнечный элемент 10 поясняется для примера со ссылкой на легирование n-типа кремниевой пластины 12, "базы".In fig. 1 shows a cross-section of a solar cell 10 with a semiconductor substrate 12, primarily a silicon wafer, a back side 14 and a solar-facing front side 16. The silicon wafer 12 may have either n-type or p-type doping. The solar cell 10 is explained by way of example with reference to the n-type doping of the silicon wafer 12, the "base".
Передняя сторона 16 солнечного элемента 10 является, предпочтительно, текстурированной. Задняя сторона 14 солнечного элемента 10 может быть, прежде всего в разных областях различно, полирована или текстурирована.The front side 16 of the solar cell 10 is preferably textured. The rear side 14 of the solar cell 10 can be, in particular, polished or textured differently in different areas.
На задней стороне 14 предусмотрен поликристаллический высоколегированный слой 20 кремния р-типа. Он образует первую полярности с первой концентрацией легирующего вещества на задней стороне 14. В области высоколегированно слоя 20 кремния р-типа первый пассивирующий слой 18, прежде всего включающий в себя диоксид кремния, пассивирует поверхность кремниевой пластины 12. Помимо этого предусмотрены легированные базовые области 24 второй, противоположной первой полярности, полярности. Легированные базовые области 24 на задней стороне 14 имеют такую же полярность, но более высокую концентрацию легирующего вещества, чем полупроводниковая подложка 12.A polycrystalline high-doped p-type silicon layer 20 is provided on the back side 14. It forms a first polarity with a first dopant concentration on the back side 14. In the region of the highly doped p-type silicon layer 20, a first passivation layer 18, primarily including silicon dioxide, passivates the surface of the silicon wafer 12. In addition, a second doped base region 24 is provided. , opposite to the first polarity, polarity. The doped base regions 24 on the back side 14 have the same polarity but a higher dopant concentration than the semiconductor substrate 12.
На передней стороне 16 находится легированная область 28. Легированная область 28 также имеет такую же полярность, но более высокую концентрацию легирующего вещества, чем полупроводниковая подложка 12.On the front side 16 is a doped region 28. The doped region 28 also has the same polarity but a higher dopant concentration than the semiconductor substrate 12.
В легированных базовых областях 24 на задней стороне выполнены высоколегированные базовые области 30. Высоколегированные базовые области также имеют вторую полярность, однако значительно более высокую концентрацию легирующего вещества, чем полупроводниковая подложка 12, чем легированные базовые области 24 и чем легированные области 28.The doped base regions 24 have highly doped base regions 30 on the back side. The highly doped base regions also have a second polarity, but a significantly higher dopant concentration than the semiconductor substrate 12, than the doped base regions 24, and than the doped regions 28.
Солнечный элемент также включает в себя второй пассивирующий слой 32 на задней стороне 14 и третий пассивирующий слой 34 на передней стороне 16. Пассивирующий слой 32, по меньшей мере, частично покрывает высоколегированный слой 20 кремния, легированные базовые области 24 и высоколегированные базовые области 30 в не контактирующих посредством электродов 36, 38 областях. Второй пассивирующий слой 32, образованный, например, посредством диэлектрического слоя или стопки слоев, предпочтительно, имеет большую толщину, чем первый пассивирующий слой 18, предпочтительно толщину более 4 нм. Второй пассивирующий слой 32 может состоять, например, из диоксида кремния, нитрида кремния или оксида алюминия или из стопки этих слоев. Толщины и коэффициенты преломления пассивирующего слоя 32 могут быть оптимизированы так, чтобы как можно больше электромагнитного излучения, которое не поглотилось солнечным элементом, отражалось на задней стороне назад в солнечный элемент. Третий пассивирующий слой 34 на передней стороне 16 имеет, предпочтительно, большую толщину, чем первый пассивирующий слой 18, предпочтительно толщину более 4 нм. Третий пассивирующий слой 34 может состоять, например, из диоксида кремния, нитрида кремния или оксида алюминия или из стопки этих слоев. Толщины и коэффициенты преломления третьего пассивирующего слоя 34 могут быть оптимизированы так, чтобы как можно больше падающего на переднюю сторону 16 электромагнитного излучения не отражалось и поглощалось.The solar cell also includes a second passivation layer 32 on the rear side 14 and a third passivation layer 34 on the front side 16. The passivation layer 32 at least partially covers the high-doped silicon layer 20, the doped base regions 24, and the high-doped base regions 30 in contacting through electrodes 36, 38 areas. The second passivation layer 32, formed, for example, by a dielectric layer or stack of layers, preferably has a greater thickness than the first passivation layer 18, preferably greater than 4 nm. The second passivation layer 32 may consist of, for example, silicon dioxide, silicon nitride or alumina, or a stack of these layers. The thicknesses and refractive indices of the passivation layer 32 can be optimized so that as much as possible of electromagnetic radiation that is not absorbed by the solar cell is reflected on the rear side back into the solar cell. The third passivation layer 34 on the front side 16 is preferably thicker than the first passivation layer 18, preferably greater than 4 nm. The third passivation layer 34 may consist of, for example, silicon dioxide, silicon nitride or alumina, or a stack of these layers. The thicknesses and refractive indices of the third passivation layer 34 can be optimized so that as much as possible of the electromagnetic radiation incident on the front side 16 is not reflected and absorbed.
Солнечный элемент 10 включает в себя на задней стороне 14 электроды 36 первой полярности и электроды 38 второй полярности. Электроды 36 первой полярности контактируют с высоколегированным слоем 20 кремния первой полярности, который осажден на первый пассивирующий слой 18. Предпочтительно, электроды 36 не проникают через первый пассивирующий слой 18. Однако может случиться, что электроды 36 частично проникают через первый пассивирующий слой 18 и контактируют с полупроводниковой подложкой 12. Электроды 38 второй полярности контактируют непосредственно электрически и механически с полупроводниковой подложкой 12 в легированных базовых областях 24, предпочтительно, только в высоколегированных базовых областях 30 легированных базовых областей 24.The solar cell 10 includes, on a rear side 14, electrodes 36 of a first polarity and electrodes 38 of a second polarity. Electrodes 36 of the first polarity contact a high-doped silicon layer 20 of the first polarity, which is deposited on the first passivation layer 18. Preferably, the electrodes 36 do not penetrate the first passivation layer 18. However, it may happen that the electrodes 36 partially penetrate the first passivation layer 18 and contact semiconductor substrate 12. Electrodes 38 of the second polarity contact directly electrically and mechanically with the semiconductor substrate 12 in the doped base regions 24, preferably only in the highly doped base regions 30 of the doped base regions 24.
Не контактирующие с электродами 36, 38 области могут покрывать или пассивировать или посредством стопки слоев из первого пассивирующего слоя 18 и высоколегированного слоя 20 кремния первой полярности, или второго пассивирующего слоя 32 в легированных базовых областях 24 и высоколегированных базовых областях 30. Второй пассивирующий слой 32 может также покрывать высоколегированный слой 20 кремния на не контактирующих областях.The areas not in contact with the electrodes 36, 38 may be coated or passivated either by a stack of layers of a first passivation layer 18 and a high-doped first-polarity silicon layer 20, or a second passivation layer 32 in the doped base regions 24 and the high-doped base regions 30. The second passivation layer 32 may also coat a highly doped silicon layer 20 on non-contacting areas.
Предпочтительно, электрически контактирующая посредством электродов 36 второго потенциала поверхность соответствует поверхностям высоколегированных базовых областей 30 второй полярности.Preferably, the surface electrically contacted by the electrodes 36 of the second potential corresponds to the surfaces of the highly alloyed base regions 30 of the second polarity.
Процесс изготовления солнечного элемента 10 будет далее пояснен со ссылкой на фиг. 2А-2З. Фиг. 2А-2З иллюстрируют ход процесса для изготовления контактирующего задней стороной солнечного элемента 10 с пассивированным контактом в области высоколегированного слоя 20 кремния и диффундированным контактом в области высоколегированных базовых областей 30. В качестве исходного материала полупроводниковую подложку 12 могут легировать с получением проводимости или n-типа или р-типа. Ход процесса будет пояснен со ссылкой на легирование n-типа пластины, "базы".The manufacturing process of the solar cell 10 will be further explained with reference to FIG. 2A-2Z. Fig. 2A-23 illustrate a process flow for fabricating a back-side contact solar cell 10 with a passivated contact in the region of the highly doped silicon layer 20 and a diffused contact in the region of the highly doped base regions 30. As a starting material, the semiconductor substrate 12 may be doped to obtain either n-type or n-type conductivity. p-type. The process will be explained with reference to the doping of the n-type plate, the "base".
На фиг. 2А показана исходная форма кремниевой пластины 12 с полированной задней стороной 14 и текстурированной передней стороной 16. Согласно другой не показанной исходной форме передняя и задняя стороны могут быть или обе полированными или обе текстурированными. Согласно представленному варианту осуществления на передней стороне 16 и на задней стороне 14 создают первый пассивирующий слой 18, например диоксид кремния, с толщиной, предпочтительно, максимально примерно 4 нм, например, в термическом или мокрохимическом процессе или посредством осаждения. Альтернативно, согласно другой не показанной исходной форме осаждение первого пассивирующего слоя может происходить только на задней стороне 14.In fig. 2A shows a starting shape of a silicon wafer 12 with a polished back side 14 and a textured front side 16. In another starting shape not shown, the front and back sides may be either both polished or both textured. According to the illustrated embodiment, a first passivation layer 18, for example silica, with a thickness of preferably a maximum of about 4 nm is created on the front side 16 and on the rear side 14, for example by a thermal or wet-chemical process or by deposition. Alternatively, according to another starting form not shown, deposition of the first passivation layer can only occur on the rear side 14.
На следующем шаге (ср. фиг. 2Б) на туннельный слой 18 на задней стороне 14 осаждают, прежде всего покрывающий всю поверхность, высоколегированный слой 20 кремния первой полярности. В дальнейшем исходят из легирования р-типа в качестве первой полярности высоколегированного слоя кремния. Осаждение высоколегированного слоя 20 кремния первой полярности может происходить, например, посредством плазменно-химического осаждения из газовой фазы (PECVD), атмосферного химического осаждения из газовой фазы (APCVD), химического осаждения из газовой фазы при низком давлении (LPCVD) или катодного распыления. Высоколегированный слой 20 кремния р-типа первой полярности имеет толщину примерно от 50 нанометров до 400 нанометров. Согласно другому не показанному варианту осуществления осаждение высоколегированного слоя кремния может происходить также с двух сторон, на передней и задней сторонах.In the next step (cf. FIG. 2B), a highly doped silicon layer 20 of the first polarity is deposited onto the tunnel layer 18 on the rear side 14, first covering the entire surface. In the following, p-type doping is used as the first polarity of the highly doped silicon layer. Deposition of the high-doped silicon layer 20 of the first polarity may occur, for example, by plasma chemical vapor deposition (PECVD), atmospheric chemical vapor deposition (APCVD), low pressure chemical vapor deposition (LPCVD), or cathode sputtering. The highly doped first polarity p-type silicon layer 20 has a thickness of about 50 nanometers to 400 nanometers. According to another embodiment not shown, the deposition of the highly doped silicon layer can also occur on both sides, on the front and rear sides.
Осаждение высоколегированного слоя 20 кремния р-типа вместо одного шага может происходить в два шага. В этом случае осаждение слоя 20 кремния р-типа включает в себя осаждение нелегированного кремния, и последующее введение легирующего вещества. Введение легирующего вещества происходит, например, посредством диффузии в печи или лазерной диффузии из нанесенного на слой кремния источника легирования или посредством ионной имплантации. В отношении легирующего вещества речь идет, например, о боре, алюминии или галлии.Deposition of the highly doped p-type silicon layer 20 may occur in two steps instead of one step. In this case, deposition of the p-type silicon layer 20 involves deposition of undoped silicon, and subsequent introduction of a dopant. The introduction of the dopant occurs, for example, by diffusion in a furnace or laser diffusion from a doping source deposited on a silicon layer, or by ion implantation. The alloying substance is, for example, boron, aluminum or gallium.
На следующем шаге способа (ср. фиг. 2В) на задней стороне 14 на высоколегированный слой 20 кремния осаждают диэлектрический слой 22. Осаждение слоя происходит только на задней стороне 14. Паразитное осаждение на передней стороне 16 исключается не полностью. Осаждение диэлектрического слоя 22 происходит, например, посредством PECVD, APCVD, LPCVD или PVD (конденсации из паровой фазы). Диэлектрический слой 22 имеет большую толщину, чем первый пассивирующий слой 18 и, следовательно, больше чем 4 нм.In the next step of the method (cf. FIG. 2B), a dielectric layer 22 is deposited on the rear side 14 onto the highly doped silicon layer 20. The deposition of the layer occurs only on the rear side 14. Parasitic deposition on the front side 16 is not completely eliminated. Deposition of the dielectric layer 22 occurs, for example, by PECVD, APCVD, LPCVD or PVD (vapor condensation). The dielectric layer 22 has a thickness greater than the first passivation layer 18 and therefore greater than 4 nm.
На фиг. 2Г показан последующий шаг способа, обнажение базовых областей 24 полупроводниковой подложки 12 на задней стороне 14 посредством локального удаления диэлектрического слоя 22, высоколегированного слоя 20 кремния первой полярности и первого пассивирующего слоя 18. Помимо этого показано удаления пассивирующего слоя 18 на передней стороне 16. В другом, не показанном варианте осуществления может быть необходимым удаление слоя кремния на передней стороне 16. Обнажение базовых областей 24 происходит, например, посредством локального удаления диэлектрического слоя 22 посредством облучения лазером. Также возможно, что второй диэлектрический слой 22 удаляют не полностью. Высоколегированный слой 20 кремния, первый пассивирующий слой 18 и при необходимости часть полупроводниковой подложки 12 могут также, по меньшей мере, частично локально удалять посредством облучения лазером.In fig. 2D shows the subsequent step of the method, exposing the base regions 24 of the semiconductor substrate 12 on the back side 14 by locally removing the dielectric layer 22, the high-doped first polarity silicon layer 20 and the first passivation layer 18. In addition, the removal of the passivation layer 18 on the front side 16 is shown. In another In an embodiment not shown, it may be necessary to remove the silicon layer on the front side 16. Exposing the base areas 24 occurs, for example, by locally removing the dielectric layer 22 by laser irradiation. It is also possible that the second dielectric layer 22 is not completely removed. The highly doped silicon layer 20, the first passivation layer 18 and, if necessary, a portion of the semiconductor substrate 12 can also be at least partially locally removed by laser irradiation.
Альтернативно, высоколегированный слой 20 кремния и/или первый пассивирующий слой 18 могут, по меньшей мере, частично стравливать мокрохимическим раствором. Диэлектрический слой 22 выбирают, предпочтительно, так, что мокрохимический раствор диэлектрический слой 22 не травит или травит существенно медленней, чем высоколегированный слой 20 кремния и первый пассивирующий слой 18. В зависимости от того, какие слои ранее уже были удалены посредством облучения лазером, мокрохимический раствор при необходимости стравливает также оставшиеся остатки диэлектрического слоя 22, первого пассивирующего слоя 18 на передней стороне 16 и при необходимости часть полупроводниковой подложки на передней стороне 16 и задней стороне 14. Альтернативно, первый пассивирующий слой 18 может также служить в качестве барьера против травления, так что первый пассивирующий слой и полупроводниковая подложка 12 не стравливаются. В случае, что на передней стороне 16 находится также высоколегированный слой кремния, он будет равным образом стравливаться в другом, не показанном варианте осуществления.Alternatively, the high-alloy silicon layer 20 and/or the first passivation layer 18 may be at least partially etched with a wet chemical solution. The dielectric layer 22 is preferably selected so that the wet chemical solution does not etch the dielectric layer 22 or etch significantly more slowly than the highly doped silicon layer 20 and the first passivation layer 18. Depending on which layers have previously been removed by laser irradiation, the wet chemical solution optionally also etch off remaining remains of the dielectric layer 22, the first passivation layer 18 on the front side 16, and optionally part of the semiconductor substrate on the front side 16 and the back side 14. Alternatively, the first passivation layer 18 may also serve as an etch barrier such that the first passivation layer and the semiconductor substrate 12 are not etched. In the case that there is also a highly doped silicon layer on the front side 16, it will also be etched off in another embodiment not shown.
Может быть предусмотрено, что травление включает в себя изотропное травление для полирования областей и/или что травление включает в себя анизотропное травление для текстурирования областей. Например, посредством изотропного травления с помощью мокрохимического раствора на задней стороне полируют базовые области 24. Альтернативно, посредством анизотропного травления с помощью мокрохимического раствора на задней стороне текстурируют базовые области 24. Может быть также предпочтительным, если посредством анизотропного травления с помощью мокрохимического раствора текстурируют переднюю сторону 16. Для удаления и при необходимости текстурирования и/или полирования разных слоев и поверхностей могут применять разные мокрохимические растворы.It may be provided that the etching includes isotropic etching to polish the areas and/or that the etching includes anisotropic etching to texturize the areas. For example, by isotropic wet etching the base areas 24 are polished on the rear side. Alternatively, by anisotropic wet etching the base areas 24 are textured on the rear side. It may also be advantageous if the front side is textured by anisotropic wet etching. 16. Different wet chemical solutions can be used to remove and, if necessary, texturize and/or polish different layers and surfaces.
На фиг. 2Д показано осаждение слоя-прекурсора 26 по всей задней стороне 14 и по всей передней стороне 16 солнечного элемента 10. Осаждение на передней стороне 16 и задней стороне 14 происходит, например, одновременно. Слои-прекурсоры 26 на передней стороне 16 и задней стороне 14 могут иметь разные свойства, например, в отношении толщины или содержащегося в слое-прекурсоре 26 количества легирующего вещества. На задней стороне слой-прекурсор 26 на разных поверхностях, диэлектрическом слое или на обнаженных базовых областях 24 может осаждаться по-разному и, следовательно, иметь разные свойства. В отношении слоя-прекурсора 26 речь идет о слое, включающем в себя легирующее вещество второй полярности, прежде всего слое фосфоросиликатного стекла, PSG. Для нанесения слоя-прекурсора 26 могут выполнять процесс диффузии в печи, при котором слой фосфоросиликатного стекла растет на высоколегированном слое 20 кремния на задней стороне 14 и на передней стороне 16. Процесс диффузии в печи могут выполнять так, что после процесса диффузии в печи в слое фосфоросиликатного стекла содержится более высокая доля фосфора. Альтернативно, слой-прекурсор 26, например PSG, могут осаждать, например, посредством PECVD, LPCVD или APCVD.In fig. 2D shows the deposition of a precursor layer 26 over the entire back side 14 and across the front side 16 of the solar cell 10. Deposition on the front side 16 and the back side 14 occurs, for example, simultaneously. The precursor layers 26 on the front side 16 and the back side 14 may have different properties, for example with respect to thickness or the amount of dopant contained in the precursor layer 26. On the back side, the precursor layer 26 may be deposited differently on different surfaces, the dielectric layer, or on the exposed base areas 24 and therefore have different properties. The precursor layer 26 is a layer including a second polarity dopant, in particular a layer of phosphorosilicate glass, PSG. To apply the precursor layer 26, an oven diffusion process may be performed in which a layer of phosphosilicate glass grows on the highly doped silicon layer 20 on the back side 14 and on the front side 16. The oven diffusion process may be performed such that after the oven diffusion process in the layer Phosphorosilicate glass contains a higher proportion of phosphorus. Alternatively, the precursor layer 26, such as PSG, can be deposited, for example, by PECVD, LPCVD or APCVD.
На высокотемпературном шаге, на котором легирующее вещество диффундирует из слоя-прекурсора 26 в базовые области 24 на задней стороне 14 и/или в поверхность передней стороны 16, легирование в базовых областях 24 повышается и/или создается легированная область 28 на передней стороне 16. Легирующее вещество легирует базовые области 24 на задней стороне 14 согласно второй полярности, противоположной первой полярности высоколегированного слоя 20 кремния, так что создаются легированные базовые области 24. Легированные базовые области 24 на задней стороне 14 имеют более высокую концентрацию легирующего вещества, чем концентрация легирующего вещества полупроводниковой подложки 12. На задней стороне 14 легирующее вещество не диффундирует из слоя-прекурсора 26 или диффундирует лишь в малых количествах в высоколегированный слой 20 кремния, так как диэлектрический слой 22 служит в качестве барьера против диффузии. На передней стороне 16 посредством легирования поверхности согласно второй полярности создают легированную область 28 на передней стороне 16. Концентрация легирующего вещества легированной области 28 на передней стороне 16 выше, чем концентрация легирующего вещества полупроводниковой подложки 12. В отношении высокотемпературного шага речь идет, например, о шаге диффузии в печи для нанесения слоя-прекурсора 26. Альтернативно, речь может идти также о дополнительном высокотемпературном шаге.In the high temperature step, in which the dopant diffuses from the precursor layer 26 into the base regions 24 on the back side 14 and/or into the surface of the front side 16, the doping in the base regions 24 is increased and/or a doped region 28 is created on the front side 16. Doping the substance dopes the base regions 24 on the back side 14 according to a second polarity opposite to the first polarity of the highly doped silicon layer 20 so that doped base regions 24 are created. The doped base regions 24 on the back side 14 have a higher dopant concentration than the dopant concentration of the semiconductor substrate 12. At the back side 14, the dopant does not diffuse from the precursor layer 26, or diffuses only in small amounts into the highly doped silicon layer 20, since the dielectric layer 22 serves as a barrier against diffusion. On the front side 16, by surface doping according to the second polarity, a doped region 28 is created on the front side 16. The dopant concentration of the doped region 28 on the front side 16 is higher than the dopant concentration of the semiconductor substrate 12. With respect to the high temperature step, this is, for example, a step diffusion in the oven for applying the precursor layer 26. Alternatively, we can also talk about an additional high-temperature step.
Высокотемпературный шаг могут выполнять, например, так, что только часть второго легирующего вещества диффундирует из слоя-прекурсора в базовую область на задней стороне, так что после этого, предпочтительно, еще заметное количество легирующего вещества находится слое-прекурсоре 26. Высокотемпературный шаг может также служить для активирования легирующего вещества в высоколегированном слое 20.The high temperature step can be performed, for example, such that only part of the second dopant diffuses from the precursor layer into the base region on the back side, so that thereafter preferably still a noticeable amount of the dopant is present in the precursor layer 26. The high temperature step can also serve to activate the alloying substance in the highly alloyed layer 20.
На фиг. 2Е показано создание высоколегированных базовых областей 30 в легированных базовых областях 24 посредством локального повышения концентрации легирующего вещества, прежде всего посредством облучения лазером. Посредством облучения лазером плавится или испаряется осажденный ранее слой-прекурсор 26, и поверхность на задней стороне в облученных областях локально нагревается и плавится. Другое легирующее вещество из слоя-прекурсора диффундирует в облученных областях в поверхность и легирует, после охлаждения и рекристаллизации, облученную область согласно второй полярности, так что создаются высоколегированные базовые области 30. Концентрация легирующего вещества в высоколегированных базовых областях 30 значительно выше, чем концентрация легирующего вещества в полупроводниковой подложке 12, в легированных базовых областях 24 и в легированной области 28 на передней стороне 16. За счет подходящего выбора параметров лазера в высоколегированных могут локально избирательно создавать в высоколегированных базовых областях 30 различно легированные участки. Помимо этого предусмотрено, что удаляют, прежде всего, оставшиеся остатки слоя-прекурсора 26 с передней стороны 16 и с задней стороны 14.In fig. 2E illustrates the creation of highly doped base regions 30 within doped base regions 24 by locally increasing the dopant concentration, primarily through laser irradiation. By laser irradiation, the previously deposited precursor layer 26 melts or evaporates, and the surface on the back side in the irradiated areas is locally heated and melted. Another dopant from the precursor layer diffuses in the irradiated regions into the surface and dops, after cooling and recrystallization, the irradiated region according to the second polarity, so that highly doped base regions 30 are created. The dopant concentration in the highly doped base regions 30 is significantly higher than the dopant concentration in the semiconductor substrate 12, in the doped base areas 24 and in the doped area 28 on the front side 16. By suitable selection of laser parameters, the highly doped ones can locally selectively create differently doped areas in the highly doped base areas 30. In addition, it is provided that the remaining remains of the precursor layer 26 are removed from the front side 16 and the rear side 14.
Удаление происходит после облучения лазером, например, на мокрохимическом шаге. Предпочтительно, посредством мокрохимического шага очистки или посредством другого послехимического шага очистки удаляют также оставшиеся остатки диэлектрического слоя 22 с высоколегированного слоя 20 кремния.Removal occurs after laser irradiation, for example, in the wet-chemical step. Preferably, the wet-chemical cleaning step or another post-chemical cleaning step also removes remaining residues of the dielectric layer 22 from the high-doped silicon layer 20.
Помимо этого способ включает в себя шаг нанесения второго пассивирующего слоя 32 на заднюю сторону 14 и третьего пассивирующего слоя 34 на переднюю сторону 16 (ср. фиг. 2Ж). Пассивирующие слои 32, 34 включают в себя, например, диоксид кремния, нитрид кремния, оксид алюминия или стопку слоев из двух или более диэлектрических слоев. При этом толщина, коэффициент преломления и состав второго пассивирующего слоя 32 на задней стороне 14 могут отличаться от толщины, коэффициента преломления и состава третьего пассивирующего слоя 34 на передней стороне 16. Толщины пассивирующих слоев, предпочтительно, оптимизируют так, что отражение на передней стороне 16 уменьшается, а на задней стороне увеличивается. Пассивирующие слои 32, 34, предпочтительно, имеют большую толщину, чем первый пассивирующей слой 18. Толщина второго пассивирующего слоя 32, предпочтительно, больше 4 нм. Высокотемпературный шаг для наращивания термического оксида кремния, пассивирующих слоев 32, 34 может также служить для активирования легирующего вещества в высоколегированном слое 20.In addition, the method includes the step of applying a second passivation layer 32 to the rear side 14 and a third passivation layer 34 to the front side 16 (cf. FIG. 2G). The passivation layers 32, 34 include, for example, silicon dioxide, silicon nitride, alumina, or a layer stack of two or more dielectric layers. In this case, the thickness, refractive index and composition of the second passivation layer 32 on the rear side 14 may differ from the thickness, refractive index and composition of the third passivation layer 34 on the front side 16. The thicknesses of the passivation layers are preferably optimized so that the reflection on the front side 16 is reduced , and on the back side it increases. The passivation layers 32, 34 are preferably thicker than the first passivation layer 18. The thickness of the second passivation layer 32 is preferably greater than 4 nm. The high temperature step for building up the thermal silicon oxide, passivation layers 32, 34 may also serve to activate the dopant in the highly doped layer 20.
Помимо этого способ включает в себя шаг нанесения электродов 36 первой полярности и электродов 38 второй полярности на заднюю сторону 14 солнечного элемента (ср. фиг. 2З). Нанесение электродов 36, 38 может происходить, например, посредством трафаретной печати, напыления, распыления или гальванического осаждения одного или нескольких металлов или других электропроводящих слоев. Электроды 36, 38 могут включать в себя, например, серебряную пасту, серебряно-алюминиевую пасту, алюминиевую пасту или чистый алюминий, медь, олово, палладий, серебро, титан, никель или стопку слоев или сплавов названных металлов или другие электропроводящие слои, прежде всего, электропроводящие полимеры или оксиды, или комбинацию таких слоев с металлами. Состав и процесс осаждения электродов 36, 38 может для электродов 36, 38 обеих полярностей отличаться. Электроды 36, 38 могут, прежде всего на высокотемпературном шаге после трафаретной печати, локально проникать через пассивирующий слой 32 и в зависимости от полярности электродов 36, 38 контактировать или с легированной базовой областью 24, высоколегированным слоем 20 кремния, или высоколегированной базовой областью 30. Предпочтительно, электроды 38 второй полярности контактируют только с высоколегированными базовыми областями 30, а не с легированным базовыми областями 24.In addition, the method includes the step of applying electrodes 36 of the first polarity and electrodes 38 of the second polarity on the back side 14 of the solar cell (cf. Fig. 2H). Application of the electrodes 36, 38 may occur, for example, by screen printing, sputtering, spraying, or electroplating one or more metals or other electrically conductive layers. The electrodes 36, 38 may include, for example, silver paste, silver-aluminum paste, aluminum paste or pure aluminum, copper, tin, palladium, silver, titanium, nickel or stacked layers or alloys of said metals or other electrically conductive layers, especially , electrically conductive polymers or oxides, or a combination of such layers with metals. The composition and deposition process of the electrodes 36, 38 may differ for the electrodes 36, 38 of both polarities. The electrodes 36, 38 can, primarily in the high-temperature step after screen printing, locally penetrate the passivation layer 32 and, depending on the polarity of the electrodes 36, 38, contact either the doped base region 24, the high-doped silicon layer 20, or the high-doped base region 30. Preferably , the second polarity electrodes 38 contact only the highly doped base regions 30 and not the doped base regions 24.
Факультативно, перед нанесением электродов 36, 38 могут селективно удалять, например посредством облучения лазером, пассивирующий слой 32, так что электроды непосредственно контактируют с высоколегированным слоем 20 кремния или локально высоколегированными базовыми областями 30 исключительно в селективно удаленных областях.Optionally, prior to application of the electrodes 36, 38, the passivation layer 32 may be selectively removed, for example by laser irradiation, such that the electrodes directly contact the highly doped silicon layer 20 or locally highly doped base regions 30 exclusively in the selectively removed regions.
Claims (17)
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE102020132245.3 | 2020-12-04 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2815034C1 true RU2815034C1 (en) | 2024-03-11 |
Family
ID=
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2139601C1 (en) * | 1998-12-04 | 1999-10-10 | ООО Научно-производственная фирма "Кварк" | METHOD FOR MANUFACTURING n+-p-p+ STRUCTURE SOLAR CELL |
| RU2210142C1 (en) * | 2002-04-17 | 2003-08-10 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственный центр завода "Красное знамя" | Solar cell manufacturing process |
| US7820475B2 (en) * | 2005-12-21 | 2010-10-26 | Sunpower Corporation | Back side contact solar cell structures and fabrication processes |
| EP3084840B1 (en) * | 2013-12-20 | 2020-04-08 | SunPower Corporation | Solar cell emitter region fabrication with differentiated p-type and n-type region architectures |
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2139601C1 (en) * | 1998-12-04 | 1999-10-10 | ООО Научно-производственная фирма "Кварк" | METHOD FOR MANUFACTURING n+-p-p+ STRUCTURE SOLAR CELL |
| RU2210142C1 (en) * | 2002-04-17 | 2003-08-10 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственный центр завода "Красное знамя" | Solar cell manufacturing process |
| US7820475B2 (en) * | 2005-12-21 | 2010-10-26 | Sunpower Corporation | Back side contact solar cell structures and fabrication processes |
| EP3084840B1 (en) * | 2013-12-20 | 2020-04-08 | SunPower Corporation | Solar cell emitter region fabrication with differentiated p-type and n-type region architectures |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5449626A (en) | Method for manufacture of a solar cell | |
| US5258077A (en) | High efficiency silicon solar cells and method of fabrication | |
| JP5328363B2 (en) | Method for manufacturing solar cell element and solar cell element | |
| JP5223004B2 (en) | Crystalline silicon PV cell with selective emitters manufactured by low temperature precision etch-back and passivation process | |
| US20080290368A1 (en) | Photovoltaic cell with shallow emitter | |
| RU2555212C2 (en) | Heterojunction photovoltaic cell having back contact | |
| JP2006523025A (en) | Metal contact structure for solar cell and manufacturing method | |
| JPH09172196A (en) | Structure of aluminum alloy junction self-alignment rear surface electrode type silicon solar cell and its manufacture | |
| JP2014179649A (en) | Solar cell, manufacturing method therefor, and method of forming impurity part of solar cell | |
| JP2008543067A (en) | Method for manufacturing single-sided contact solar cell and single-sided contact solar cell | |
| TW201203588A (en) | Solar cell including sputtered reflective layer and method of manufacture thereof | |
| US20100147368A1 (en) | Photovoltaic cell with shallow emitter | |
| CA2683524A1 (en) | Photovoltaic cell with shallow emitter | |
| TW201924073A (en) | Interdigitated back-contacted solar cell with p-type conductivity | |
| CN110943143A (en) | Method for manufacturing a photovoltaic solar cell with heterojunction and emitter diffusion regions | |
| KR101159277B1 (en) | A fabricating method of solar cell using ferroelectric material | |
| AU2021393000B2 (en) | Back-contact solar cell, and production thereof | |
| US20190348560A1 (en) | Method for producing rear surface contact solar cells from crystalline silicon | |
| CN115188837B (en) | Back contact solar cell, preparation method and cell assembly | |
| RU2815034C1 (en) | Back-contacting solar cell and manufacturing such element | |
| JP2001257371A (en) | Method for manufacturing solar cell, solar cell and condensing type solar cell module | |
| JP2023506026A (en) | Matched metallization for solar cells | |
| KR100366350B1 (en) | Solar cell and method for manufacturing the same | |
| US20230223483A1 (en) | Back-side contact solar cell | |
| EP4068392A1 (en) | Photovoltaic device with passivated contact and corresponding method of manufacture |