WO2008107156A2 - Verfahren zur herstellung einer solarzelle sowie damit hergestellte solarzelle - Google Patents

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WO2008107156A2
WO2008107156A2 PCT/EP2008/001702 EP2008001702W WO2008107156A2 WO 2008107156 A2 WO2008107156 A2 WO 2008107156A2 EP 2008001702 W EP2008001702 W EP 2008001702W WO 2008107156 A2 WO2008107156 A2 WO 2008107156A2
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Definitions

  • the invention relates to a method for producing a solar cell from silicon or from a silicon substrate and to a solar cell produced by such a method.
  • the performance of solar cells is usually influenced by the type of surface of the solar cell or a surface coating.
  • the focus here is on the antireflection and passivation properties, in particular to allow the greatest possible incidence of sunlight into the solar cell.
  • a solar cell has an antireflection layer on the front side, for example SiN.
  • the production of a conventional solar cell involves a sequence of process steps, which are shown below in abbreviated form.
  • the basis is usually mono- or polycrystalline p-Si wafers, which are textured to improve the absorption properties of the surface via an etching process.
  • This etching process is carried out in monocrystalline silicon with a mixture of sodium or potassium hydroxide solution with isopropyl alcohol.
  • Polycrystalline silicon is etched with a solution of hydrofluoric and nitric acid.
  • further etching-cleaning sequences are carried out in order to optimally prepare the surface for the following diffusion process. In this process, a pn junction in the silicon is created by the diffusion of phosphorus to a depth of about 0.5 microns.
  • the pn junction separates the carriers formed by light.
  • a Phosphorus source heated, usually a gas mixture or an aqueous solution.
  • phosphorus penetrates into the silicon surface.
  • the phosphorus-doped layer is negatively conductive in contrast to the positively-conducting boron-doped base.
  • a phosphorous glass is formed on the surface, which is removed in the subsequent steps by etching with HF.
  • a layer about 80 nm thick mostly consisting of SiN: H, is applied to the silicon surface for reducing the reflection and for passivation.
  • the invention has for its object to provide an aforementioned method and a solar cell thus prepared, with which disadvantages of the prior art can be avoided and in particular the efficiency of a solar cell can be further increased.
  • Advantageous and preferred embodiments of the invention are the subject of further claims and are explained in more detail below.
  • the wording of the claims is incorporated herein by express reference.
  • the wording of the priority application DE 102007012268.5 of March 8, 2007 of the same Applicant is incorporated by express reference into the content of the present specification.
  • a first layer having an optical refractive index n is applied to a doped silicon substrate, which is already pretreated for the further production of a solar cell, at least on one side, wherein the refractive index is between 3.5 and 4.0 lies.
  • a second layer with an optical refractive index n between 1, 9 and 2.2 is applied on this first layer.
  • a two-layer structure for a surface coating of a solar cell or an antireflection layer is provided.
  • the reflection of light falling on the solar cell can be further reduced, so that more light is incident on the solar cell and its efficiency is thus higher.
  • a passivation of the front side of the solar cell can also be improved by such a multilayer structure.
  • the first layer may have a refractive index between 3.6 and 3.9. It may comprise or consist of silicon and / or germanium. Advantageously, it consists of a- SiGe or a-SiGe: H. In this case, therefore, this layer of this material is not used as a semiconductor layer, but it should act antireflective.
  • the second layer may have a refractive index n which is between 1.94 and 2.1.
  • n refractive index
  • the second layer can comprise or consist of silicon, advantageously SiN (x): H.
  • each but both sides of the solar cell on such a double layer structure at least if both sides are to be irradiated with light.
  • both sides of the silicon substrate are coated with the first layer.
  • the second layer can be applied to both sides. So a more manageable process technology is possible.
  • the first layer may comprise silicon and germanium, for example the abovementioned compounds. It can be provided that at least the first layer in itself, in particular also the second layer or the first layer and the second layer together, have a gradient of the concentration of germanium which increases. Such a gradient can be produced, for example, during production or application of the layers. This also has a positive influence on the antireflection properties and the passivation properties.
  • Such a contact is advantageously metallic or consists of metal. It can be particularly advantageous linear or lattice-like, but at least take on a front side of the solar cell only small area for lowest possible shading.
  • an electrical contact such as is applied as a line contact, is made so that it is not directly touched by the first layer or has no connection to this.
  • the first layer through a dielectric layer of the be separated electrical contact, wherein such a dielectric layer consists for example of SiN.
  • the dielectric layer is formed by the second layer.
  • the second layer is applied to the first layer, wherein the second layer is then also introduced into the areas which have been removed in the first layer corresponding to the structural course.
  • the second layer is patterned with a thinner course or removed except for the underlying silicon substrate in the form that in the resulting structure, the electrical contacts can be introduced with the desired course.
  • a structuring of the layers can be done mechanically, for example, but advantageously with a laser.
  • the silicon substrate can be n-doped for preparation prior to the application of the layers according to the invention on an upper side, advantageously with phosphorus.
  • a p-doped layer can be produced, which should be thinner and which is advantageously doped with or consisting of aSiGe-boron.
  • Fig. 2 shows a modification of the solar cell of Fig. 1 with a slightly modified contact arrangement on the front and
  • Fig. 3 shows a further modification of the solar cell of Fig. 1 with again modified contacting at the front and back.
  • a solar cell 20 is shown in section.
  • a substrate 4 of p-doped silicon is on the in the drawing upwards send front side a thinner layer 3 of phosphorus-doped n-silicon applied.
  • a thinner layer 3 of phosphorus-doped n-silicon is applied.
  • a front first antireflection layer 2 having an optical refractive index n between 3.6 and 3.9.
  • a front second antireflection layer 1 is applied.
  • Their optical refractive index n is between 1.94 and 2.1.
  • a back-side first antireflection layer 5 is provided, whose refractive index n corresponds to the front first antireflection layer 2.
  • a back-side second antireflection layer 6 is provided, whose refractive index n in turn corresponds to the front first antireflection layer 1.
  • the coating of the substrate 4 or the previous doping has been explained in the introduction.
  • the front and the back-side first antireflection layers 2 and 5 are applied to the substrate 4 with the front-side n-silicon layer 3.
  • the front and rear second antireflection layers 1 and 6 are applied.
  • trenches are introduced into the front side or the front first and second antireflection layers 1 and 2, for example by laser processing.
  • M eta I contacts 9 are introduced into these trenches in the manner described above, for example printed.
  • the electrical contact 9 is advantageously made of aluminum and also contacts the n-silicon layer 3.
  • FIG. 2 shows a further solar cell 120. It in turn consists of a substrate 104 as previously described with reference to FIG. 1, which has a phosphorus-doped n-silicon layer 103 on its upper side. On the front and back first antireflection layers 102 and 105 are applied. In turn, second antireflection layers 101 and 106 are applied to these.
  • the optical refractive indices may be as described for Fig. 1.
  • the advantage here is that the metallic contact 109, as described above, is only directly connected to or contacted with the n-silicon layer 103, but not with the front first antireflection layer 102.
  • FIG. 3 shows a further variation of a solar cell 220 which, similar to FIG. 2, also provides for the formation of the front-side contact-making on the rear side. That is, between the backside first antireflective layer 205 and the backside metal contacts 207 made of aluminum, a part of the rear side second antireflection layer 206 with portions 213 reaches the rear side of the substrate 204. The sections 213 form a dielectric layer for insulating the rear metal contact 207 against the rear-side first anti-reflection layer 205. Again, the aluminum Backsurfacefield 208 is formed again.
  • the structure of the solar cell 220 having the substrate 204, n-type silicon layer 203, and antireflection front coating by the front first antireflection layer 202 and the front second antireflection layer 201 having the front metal contact 209 corresponds to the structure of Fig. 2. That is true also for the manufacturing process.
  • front and rear contacts are the same in the figures shown. However, they may differ, for example, linear contacts may be provided on one side and different forms of contact on the other side. Due to the properties of the first antireflection coating, in particular on the front side, to the silicon substrate underneath, the optical properties can be optimally adjusted. Furthermore, as tension-free as possible a coating of the silicon substrate is possible.

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Abstract

Bei einem Verfahren zur Herstellung einer Solarzelle (20) aus einem Silizium-Substrat (4) wird auf Vorder- und Rückseite zuerst eine erste Anti-reflexions-Schicht (2, 5) mit einem optischen Brechungsindex n zwischen 3,6 und 3,9 aufgebracht. Darauf wird eine zweite Antireflexions-Schicht (1, 6) mit einem optischen Brechungsindex n zwischen 1,94 und 2,1 aufgebracht. Die Antireflexions-Schichten (1, 2, 5, 6) werden bis auf das Silizium-Substrat (4) darunter durchtrennt, um darin Metallkontakte (7, 9) zu dem Silizium-Substrat (4) einzubringen.

Description

Beschreibung
Verfahren zur Herstellung einer Solarzelle sowie damit hergestellte Solarzelle
Anwendungsgebiet und Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Solarzelle aus Silizium bzw. aus einem Silizium-Substrat sowie eine mit einem derartigen Verfahren hergestellte Solarzelle.
Üblicherweise wird die Leistungsfähigkeit von Solarzellen beeinflusst von der Art der Oberfläche der Solarzelle bzw. einer Oberflächenbe- schichtung. Hier stehen die Antireflexions- und die Passivierungseigen- schaft im Vordergrund, um vor allem einen möglichst großen Einfall von Sonnenlicht in die Solarzelle zu ermöglichen. Üblicherweise weist eine Solarzelle an der Vorderseite eine Antireflexions-Schicht auf, beispielsweise SiN.
Die Herstellung einer konventionellen Solarzelle beinhaltet eine Folge von Prozessschritten, die im Folgenden in verkürzter Form dargestellt werden. Als Basis dienen meist mono- oder polykristalline p-Si-Wafer, die zur Verbesserung der Absorptionseigenschaften an der Oberfläche über einen Ätzprozess texturiert werden. Dieser Ätzprozess wird bei monokristallinem Silizium mit einem Gemisch aus Natron- oder Kalilauge mit Isopropylalkohol durchgeführt. Polykristallines Silizium wird mit einer Lösung aus Fluss- und Salpetersäure geätzt. Anschließend werden weitere Ätz-Reinigungssequenzen durchgeführt, um die Oberfläche optimal für den folgenden Diffusionsprozess vorzubereiten. Bei diesem Prozess wird ein pn-Übergang im Silizium durch die Diffusion von Phosphor in eine Tiefe von ca. 0,5 μm erzeugt. Der pn-Übergang trennt die durch Licht gebildeten Ladungsträger. Zur Erzeugung des pn-Übergangs wird der Wafer auf ca. 8000C - 9500C in einem Ofen in Anwesenheit einer Phosphorquelle erhitzt, meist ein Gasgemisch oder eine wässrige Lösung. Hierbei dringt Phosphor in die Siliziumoberfläche ein. Die mit Phosphor dotierte Schicht ist negativ leitend im Gegensatz zur positiv leitenden Bor-dotierten Basis. Bei diesem Prozess entsteht an der Oberfläche ein Phosphorglas, das in den Folgeschritten durch eine Ätzung mit HF entfernt wird. Anschließend wird auf die Silizium-Oberfläche eine rund 80 nm dicke Schicht, meist bestehend aus SiN:H, zur Reduzierung der Reflexion und zur Passivierung aufgebracht. Dann werden metallische Kontakte auf der Vorderseite (Silber) und Rückseite (Gold oder Silber) aufgebracht. Bei diesem Prozess wird zur Herstellung eines so genannten BSF (Backsurfacefield), vorteilhaft aus Aluminium, ein Teil des aufgebrachten Aluminiums auf der Wafer-Rückseite im anschließenden Feuerungsschritt in das Silizium einlegiert.
Aufgabe und Lösung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein eingangs genanntes Verfahren sowie eine damit hergestellte Solarzelle zu schaffen, mit denen Nachteile des Standes der Technik vermieden werden können und insbesondere der Wirkungsgrad einer Solarzelle weiter gesteigert werden kann.
Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie eine Solarzelle mit den Merkmalen des Anspruchs 12. Vorteilhafte sowie bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der weiteren Ansprüche und werden im Folgenden näher erläutert. Der Wortlaut der Ansprüche wird durch ausdrückliche Bezugnahme zum Inhalt der vorliegenden Beschreibung gemacht. Des weiteren wird der Wortlaut der Prioritätsanmeldung DE 102007012268.5 vom 8. März 2007 derselben Anmelderin durch ausdrückliche Bezugnahme zum Inhalt der vorliegenden Beschreibung gemacht. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass auf ein dotiertes Silizium- Substrat, welches also bereits vorbehandelt ist für die weitere Fertigung einer Solarzelle, zumindest auf einer Seite eine erste Schicht mit einem optischen Brechungsindex n aufgebracht wird, wobei der Brechungsindex zwischen 3,5 und 4,0 liegt. Auf diese erste Schicht wird eine zweite Schicht mit einem optischen Brechungsindex n zwischen 1 ,9 und 2,2 aufgebracht. Es wird also im Rahmen der Erfindung ein zweischichtiger Aufbau für eine Oberflächenbeschichtung einer Solarzelle bzw. eine An- tireflexions-Schicht geschaffen. Dadurch kann die Reflexion von auf die Solarzelle fallendem Licht nochmals reduziert werden, sodass mehr Licht in die Solarzelle einfällt und deren Wirkungsgrad damit höher wird. Des Weiteren kann durch einen solchen mehrschichtigen Aufbau auch eine Passivierung der Vorderseite der Solarzelle verbessert werden.
In Ausgestaltung der Erfindung kann die erste Schicht einen Brechungsindex zwischen 3,6 und 3,9 aufweisen. Sie kann Silizium und/oder Germanium aufweisen bzw. daraus bestehen. Vorteilhaft besteht sie aus a- SiGe oder a-SiGe:H. In diesem Fall wird also diese Schicht aus diesem Material nicht als Halbleiterschicht eingesetzt, sondern sie soll antireflek- tierend wirken.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann die zweite Schicht einen Brechungsindex n aufweisen, der zwischen 1 ,94 und 2,1 liegt. Durch einen derartigen Schichtaufbau wird eine besonders gut wirkende gesamte Antireflexions-Beschichtung erreicht. Des Weiteren kann die zweite Schicht Silizium aufweisen bzw. daraus bestehen, vorteilhaft SiN(x):H.
Zwar ist es möglich, beispielsweise bei einer nur vorderseitig bestrahlten Solarzelle, einen derartigen doppelten Schichtaufbau für eine Antirefle- xions-Schicht nur an der Vorderseite vorzusehen. Vorteilhaft weisen je- doch beide Seiten der Solarzelle einen derartigen doppelten Schichtaufbau auf, zumindest wenn beide Seiten mit Licht bestrahlt werden sollen.
Bei einem Herstellungsverfahren kann vorgesehen sein, dass zuerst beide Seiten des Silizium-Substrats mit der ersten Schicht beschichtet werden. Anschließend kann auf beide Seiten die zweite Schicht aufgebracht werden. So ist eine besser handhabbare Prozesstechnik möglich.
In Ausgestaltung der Erfindung kann die erste Schicht Silizium und Germanium aufweisen, beispielsweise die vorgenannten Verbindungen. Es kann vorgesehen sein, dass zumindest die erste Schicht für sich gesehen, insbesondere auch die zweite Schicht bzw. die erste Schicht und die zweite Schicht zusammen, einen Gradienten der Konzentration von Germanium aufweisen, der ansteigt. Ein solcher Gradient kann beispielsweise bei Herstellung bzw. Aufbringung der Schichten erzeugt werden. Auch dadurch lassen sich die Antireflexions-Eigenschaften und die Passivierungs-Eigenschaften positiv beeinflussen.
Bei weiterer Bearbeitung des Silizium-Substrats ist es möglich, zumindest auf einer Seite des Substrats die Schichten teilweise zu entfernen, um einen Kontakt zu dem darunter befindlichen dotierten Silizium-Substrat zu erzeugen bzw. aufzubringen. Ein solcher Kontakt ist vorteilhaft metallisch bzw. besteht aus Metall. Er kann besonders vorteilhaft linien- förmig bzw. gitterartig sein, zumindest jedoch auf einer Vorderseite der Solarzelle nur geringe Fläche einnehmen für eine geringstmögliche Abschattung.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass ein elektrischer Kontakt, wie er beispielsweise als Linienkontakt aufgebracht wird, so hergestellt wird, dass er von der ersten Schicht nicht direkt berührt wird bzw. keine Verbindung zu dieser aufweist. Dazu kann beispielsweise die erste Schicht durch eine dielektrische Schicht von dem elektrischen Kontakt getrennt sein, wobei eine derartige dielektrische Schicht beispielsweise aus SiN besteht. Vorteilhaft wird die dielektrische Schicht von der zweiten Schicht gebildet. Bei einem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren ist es möglich, dass die erste Schicht auf das Silizium-Substrat aufgebracht wird und dann strukturiert wird derart, dass ein Strukturverlauf grundsätzlich der Form der elektrischen Kontakte entspricht, die aufgebracht werden müssen. Allerdings kann eine Struktur auf etwas größerer Fläche bzw. jeweils mit etwas größerer Breite in die Schicht eingebracht werden bzw. diese entfernt werden. Danach wird die zweite Schicht auf die erste Schicht aufgebracht, wobei die zweite Schicht dann auch in die Bereiche eingebracht wird, die in der ersten Schicht dem Strukturverlauf entsprechend entfernt worden sind. Anschließend wird die zweite Schicht mit einem dünneren Verlauf strukturiert bzw. entfernt bis auf das darunter liegende Silizium-Substrat in der Form, dass in die dabei entstehende Struktur die elektrischen Kontakte mit dem gewünschten Verlauf eingebracht werden können. Auf diese Art und Weise wird nicht nur der erfindungsgemäße Schichtaufbau erreicht, sondern es wird gleichzeitig erreicht, dass die elektrischen Kontakte nicht mit der ersten Schicht in Berührung kommen. Ein Strukturieren der Schichten kann beispielsweise mechanisch erfolgen, vorteilhaft jedoch mit Laser.
Das Silizium-Substrat kann zur Vorbereitung vor dem Aufbringen der erfindungsgemäßen Schichten an einer Oberseite n-dotiert sein, vorteilhaft mit Phosphor. An der Rückseite kann eine p-dotierte Schicht erzeugt werden, die dünner sein sollte und die vorteilhaft mit aSiGe-Bor dotiert ist bzw. daraus besteht.
Es ist möglich, auf beiden Seiten des Substrats einen vorbeschriebenen zweischichtigen Aufbau für Antireflexions- und Passivierungs-Eigen- schaften vorzusehen, wobei auch auf beiden Seiten eine elektrische vor- beschriebene Kontaktierung vorgesehen ist. Ein rückseitiger Schichtaufbau wird dabei auf p-dotiertes Silizium aufgebracht.
Diese und weitere Merkmale gehen außer aus den Ansprüchen auch aus der Beschreibung und den Zeichnungen hervor, wobei die einzelnen Merkmale jeweils für sich allein oder zu mehreren in Form von Unterkombinationen bei einer Ausführungsform der Erfindung und auf anderen Gebieten verwirklicht sein und vorteilhafte sowie für sich schutzfähige Ausführungen darstellen können, für die hier Schutz beansprucht wird. Die Unterteilung der Anmeldung in einzelne Abschnitte sowie Zwi- schen-Überschriften beschränken die unter diesen gemachten Aussagen nicht in ihrer Allgemeingültigkeit.
Detaillierte Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen schematisch dargestellt und werden im Folgenden näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 einen Schnitt durch eine Solarzelle mit zwei Schichten mit unterschiedlichem optischem Brechungsindex auf beiden Seiten sowie darin eingebrachten Kontakten,
Fig. 2 eine Abwandlung der Solarzelle aus Fig. 1 mit einer etwas abgewandelten Kontaktanordnung auf der Vorderseite und
Fig. 3 eine nochmalige Abwandlung der Solarzelle aus Fig. 1 mit nochmals abgewandelter Kontaktierung an Vorder- und Rückseite.
Detaillierte Beschreibung der Ausführungsbeispiele
In Fig. 1 ist eine Solarzelle 20 im Schnitt dargestellt. Auf einem Substrat 4 aus p-dotiertem Silizium ist auf der in der Zeichnung nach oben wei- senden Vorderseite eine dünnere Schicht 3 aus phosphor-dotiertem n- Silizium aufgebracht. Auf der Schicht 3 ist vordere erste Antireflexions- Schicht 2 aufgebracht, welche einen optischen Brechungsindex n zwischen 3,6 und 3,9 aufweist. Auf dieser vorderen ersten Schicht 2 ist eine vordere zweite Antireflexions-Schicht 1 aufgebracht. Deren optischer Brechungsindex n liegt zwischen 1 ,94 und 2,1.
An der Rückseite des Substrats 4 ist eine rückseitige erste Antireflexions-Schicht 5 vorgesehen, deren Brechungsindex n der vorderen ersten Antireflexions-Schicht 2 entspricht. Darauf wiederum ist eine rückseitige zweite Antireflexions-Schicht 6 vorgesehen, deren Brechungsindex n wiederum der vorderen ersten Antireflexions-Schicht 1 entspricht.
Das Beschichten des Substrats 4 bzw. das vorherige Dotieren ist eingangs erläutert worden. Vorteilhaft werden auf das Substrat 4 mit der vorderseitigen n-Silizium-Schicht 3 erst die vordere und die rückseitige erste Antireflexions-Schichten 2 und 5 aufgebracht. In einem weiteren Verfahrensschritt werden die vorderen und rückseitigen zweiten Antireflexions-Schichten 1 und 6 aufgebracht.
Zur Herstellung der elektrischen Kontakte werden in die Vorderseite bzw. die vorderen ersten und zweiten Antireflexions-Schichten 1 und 2 Gräben eingebracht, beispielsweise durch Laser-Bearbeitung. In diese Gräben werden M eta I Ikontakte 9 eingebracht auf vorbeschriebene Art und Weise, beispielsweise gedruckt. Der elektrische Kontakt 9 besteht vorteilhaft aus Aluminium und kontaktiert auch die n-Silizium-Schicht 3.
An der Rückseite der Solarzelle 20 ist eine ähnliche Kontaktierung durchgeführt worden, wobei zuerst die beiden rückseitigen Antireflexions-Schichten 5 und 6 durchtrennt worden sind bis auf das Substrat 4. In den dadurch entstehenden Graben ist ein weiterer metallischer Kontakt 7 aus Aluminium eingebracht worden, ähnlich wie zuvor für die Vor- derseite beschrieben. Dabei bildet sich zwischen dem Aluminium-Kontakt 7 und dem Substrat 4 aus p-dotiertem Silizium ein sogenanntes AIu- minium-Backsurfacefield 8 aus, wie dies dem Fachmann allgemein bekannt ist.
Der Vorteil der doppelten Antireflexions-Schichten 1 und 2 an der Vorderseite sowie 5 und 6 an der Rückseite der Solarzelle 20 gegenüber üblichen, einschichtigen Antireflexions-Schichten, beispielsweise aus SiN, liegt in einem um ein vielfaches geringeren Reflexionsgrad, insbesondere im Wellenlängenbereich unter 550 nm und über 700 nm. Somit ist die Licht- und damit auch die Energieausbeute der erfindungsgemäßen Solarzelle erheblich verbessert.
In Fig. 2 ist eine weitere Solarzelle 120 dargestellt. Sie besteht wiederum aus einem Substrat 104 wie zuvor zu Fig. 1 beschrieben, welches an seiner Oberseite eine phosphor-dotierte n-Siliziumschicht 103 aufweist. Auf die Vorderseite und Rückseite sind erste Antireflexions-Schichten 102 und 105 aufgebracht. Auf diese sind wiederum zweite Antireflexions-Schichten 101 und 106 aufgebracht. Die optischen Brechungsindizes können so sein wie zu Fig. 1 beschrieben.
Während an der Rückseite die Kontaktierung wiederum erfolgt mit einem Aluminium-Metallkontakt 107, der in einen Graben in die beiden rückseitigen Antireflexions-Schichten eingebracht worden ist, und sich einem dadurch ausbildenden Aluminium-Backsurfacefield 108, ist die Kontaktierung an der Vorderseite etwas abgewandelt. Hier ist in die vordere erste Antireflexions-Schicht 102 ein Graben eingebracht worden bzw. diese ist auf einer Breite durchtrennt worden, welche erheblich größer ist als der nachher aufzubringende elektrische Kontakt 109. Anschließend ist die vordere zweite Antireflexions-Schicht 101 aufgebracht worden. In diese ist dann ein weiterer Graben eingebracht worden bzw. sie ist bis auf die n-Siliziumschicht 103 durchtrennt worden auf einer Breite, wel- che derjenigen des Kontakts 109 entspricht. Anschließend ist der Kontakt 109 wie zuvor beschrieben eingebracht worden. Der Vorteil liegt hier darin, dass der metallische Kontakt 109, wie zuvor beschrieben worden ist, nur direkt mit der n-Siliziumschicht 103 verbunden ist bzw. an diese kontaktiert ist, nicht jedoch mit der vorderen ersten Antireflexions- Schicht 102. Die Abschnitte der vorderen zweiten Antireflexions-Schicht 101 , die sich zwischen der vorderen ersten Antireflexions-Schicht 102 und dem M eta I Ikontakt 109 befinden, wirken als dielektrische Schicht zur Isolierung des Vorderseitenkontakts der Solarzelle 120.
In Fig. 3 ist eine weitere Variation einer Solarzelle 220 dargestellt, welche ähnlich wie in Fig. 2 die Ausbildung der vorderseitigen Kontaktie- rung auch an der Rückseite vorsieht. Dies bedeutet, dass zwischen der rückseitigen ersten Antireflexions-Schicht 205 und den hinten aufgebrachten Metallkontakten 207 aus Aluminium ein Teil der rückseitigen zweiten Antireflexions-Schicht 206 mit Abschnitten 213 an die Rückseite des Substrats 204 reicht. Die Abschnitte 213 bilden eine dielektrische Schicht zur Isolierung des rückseitigen Metallkontakts 207 gegen die rückseitige erste Antireflexions-Schicht 205. Auch hier ist wiederum das Aluminium-Backsurfacefield 208 ausgebildet. Ansonsten entspricht der Aufbau der Solarzelle 220 mit Substrat 204, n-Siliziumschicht 203 und vorderseitiger Antireflexions-Beschichtung durch die vordere erste Antireflexions-Schicht 202 und die vordere zweite Antireflexions-Schicht 201 mit dem vorderseitigen Metallkontakt 209 dem Aufbau aus Fig. 2. Dies gilt auch für das Herstellungsverfahren.
Die Form der vorderseitigen und rückseitigen Kontakte ist in den dargestellten Fig. zwar jeweils gleich. Sie können jedoch sich unterscheiden, beispielsweise können auch an einer Seite linienartige Kontakte und an der anderen Seite davon abweichende Kontaktformen vorgesehen sein. Durch die Eigenschaften der ersten Antireflexions-Schicht, insbesondere an der Vorderseite, zu dem Silizium-Substrat darunter können die optischen Eigenschaften optimal eingestellt werden. Des Weiteren ist eine möglichst spannungsfreie Beschichtung des Silizium-Substrats möglich.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung einer Solarzelle (20, 120, 220) aus Silizium, dadurch gekennzeichnet, dass auf ein dotiertes Silizium- Substrat (4, 104, 204) zumindest auf einer Seite eine erste Schicht (2, 5, 102, 105, 202, 205) mit einem optischen Brechungsindex n zwischen 3,5 und 4,0 aufgebracht wird und auf diese erste Schicht (2, 5, 102, 105, 202, 205) eine zweite Schicht (1 , 6, 101 , 106, 201 , 206) mit einem optischen Brechungsindex n zwischen 1 ,9 und 2,2 aufgebracht wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die erste Schicht (2, 5, 102, 105, 202, 205) einen Brechungsindex n zwischen 3,6 und 3,9 aufweist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Schicht (2, 5, 102, 105, 202, 205) Silizium und/oder Germanium aufweist, wobei sie vorzugsweise a-SiGe oder a- SiGe:H ist.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Schicht (2, 5, 102, 105, 202, 205) SiGe aufweist, wobei vorzugsweise zumindest die erste Schicht (2, 5, 102, 105, 202, 205), insbesondere auch die zweite Schicht (1 , 6, 101 , 106, 201 , 206) bzw. beide Schichten zusammen, einen Gradienten ansteigender Konzentration von Ge aufweist bzw. ein solcher Gradient erzeugt wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Schicht (1 , 6, 101 , 106, 201 , 206) einen Brechungsindex n zwischen 1 ,94 und 2,1 aufweist.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Schicht (1 , 6, 101 , 106, 201 , 206) Silizium aufweist, wobei sie vorzugsweise SiN(x):H ist.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf beide Seiten eines dotierten Silizium- Substrats (4, 104, 204) zuerst beidseitig die erste Schicht (2, 5, 102, 105, 202, 205) und dann beidseitig die zweite Schicht (1 , 6, 101 , 106, 201 , 206) aufgebracht wird.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Zumindest auf einer Seite des Silizium-Substrats (4, 104, 204) die beiden Schichten (1 , 2, 5, 6, 101 , 102, 105, 106, 201 , 202, 205, 206) teilweise, insbesondere linienförmig, entfernt werden zur Aufbringung eines Kontakts (7, 9, 107, 109, 207, 209), insbesondere eines metallischen Kontakts, auf das darunter liegende dotierte Silizium-Substrat (4, 104, 204).
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein elektrischer Kontakt (107, 109, 207, 209), insbesondere in linienartiger Form, auf das Silizium-Substrat (104, 204) derart aufgebracht wird, dass die erste Schicht (102, 202, 205) den elektrischen Kontakt nicht direkt berührt, wobei vorzugsweise die erste Schicht (102, 202, 205) durch eine dielektrische Schicht (112, 212, 213), insbesondere aus SiN, von dem elektrischen Kontakt getrennt ist.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Aufbringen der ersten Schicht (102, 202, 205) diese strukturiert wird mit einem Strukturverlauf, der den aufzubringenden elektrischen Kontakten (109, 207, 209) entspricht und mit größerer Breite als die elektrischen Kontakte (109, 207, 209), wobei anschließend die zweite Schicht (101 , 201 , 206) auf die erste Schicht (102, 202, 205) aufgebracht wird und eine Kontaktstruktur in die zweite Schicht (101 , 201 , 206) eingebracht wird mit dem endgültigen Verlauf der elektrischen Kontakte, wobei danach die elektrischen Kontakte (109, 207, 209) in diese Kontaktstruktur eingebracht werden.
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Silizium-Substrat (4, 104, 204) an einer Oberseite (3, 103, 203) n-dotiert ist, vorzugsweise mit Phosphor, wobei an der Rückseite eine p-dotierte Schicht erzeugt wird, insbesondere eine dünnere Schicht, wobei vorzugsweise die p-dotierte Schicht aus a-Si:Ge-Bor besteht bzw. damit dotiert ist.
12. Solarzelle (20, 120, 220), dadurch gekennzeichnet, dass sie aus einem Silizium-Substrat (4, 104, 204) hergestellt ist, das mit einem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche behandelt worden ist.
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