WO2009092426A2 - Solar cell and method for the production of a solar cell - Google Patents

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WO2009092426A2
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emitter
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Filip Granek
Martin Hermle
Jan Benick
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Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V.
Albert-Ludwigs-Universität Freiburg
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Definitions

  • the invention relates to a solar cell according to the preamble of claim 1 and to a method for producing the solar cell according to claim 9.
  • Typical solar cells have a front surface for coupling in electromagnetic radiation and a back side. They comprise at least one base metallization and at least one emitter metallization as well as a semiconductor structure which has at least one base region of a first doping type and at least one emitter region of a second doping type.
  • Base region and emitter region are arranged at least partially adjacent to one another, so that a pn junction is formed between the base and emitter.
  • Doping types are the n-type doping and the opposite p-type doping.
  • the base metallization is electrically conductively connected to the base region and the emitter metallization to the emitter region, so that charge carriers from the base region or the emitter region can be supplied and removed via the respective metallization.
  • the term “electrically conductively connected” neglects those currents or recombination effects which occur at or via a pn junction.
  • the emitter and base are thus not electrically conductively connected via the pn junction and accordingly, the emitter metallization is not electrically connected to the base region and the base metallization is not electrically connected to the emitter region.
  • the invention relates to such solar cells, in the base and Emittermetallmaschine either both at the front or both at the
  • CONFIRMATION COPY Rear side of the solar cell are arranged.
  • the side of the solar cell on which both metallizations are arranged is referred to below as the metallization side.
  • the arrangement of base and emitter metallization on the metallization side of the solar cell has various advantages: If the metallization side, for example, the back of the solar cell, the coupling of electromagnetic radiation is not limited by a metallization on the front. Furthermore, the arrangement of the two metallizations on the metallization side enables the contacting of the solar cell only via one side, so that, in particular, a simpler module connection of such solar cells is possible.
  • the metallization side In the case of one-sided contactable solar cells, it is typical for the metallization side to be arranged laterally next to one another in an alternating sequence
  • Base regions the sizes of the overlying metallizations and excessive reduction, for example, of the base region on the metallization surface leads to a reduction of the base metallization, in particular with regard to the width and thus to increased line resistances, which in turn reduce the efficiency of the solar cell.
  • the invention is therefore based on the object to provide a solar cell in which at least one base metallization and at least one emitter metallization are arranged on a metallization side of the solar cell and at the same time a high efficiency of the solar cell is ensured, reducing the risk of short-circuit currents.
  • the solar cell according to the invention has a front side for coupling in electromagnetic radiation and a rear side.
  • the solar cell comprises at least one base metallization and at least one emitter metallization as well as a semiconductor structure which has at least one base region of a first doping type and at least one emitter region of a second doping type for forming a pn junction between base and emitter.
  • the first doping type is opposite to the second doping type.
  • the base metallization is electrically connected to the base region and the emitter metallization to the emitter region. Furthermore, base metallization and emitter metallization are both disposed on a metallization side of the solar cell, with the metallization side being either the front or the back of the solar cell.
  • the emitter region of the solar cell extends at least partially along the metallization side of the solar cell.
  • the emitter region extends at least partially in the area of the metallization side covered by the base metallization, and that the semiconductor structure additionally has an insulation region of the first doping type which extends at least partially between the base metallization and the emitter region along the metallization side of the solar cell.
  • the solar cell according to the invention thus has an overlap between base metalization and emitter region, wherein the separation between base metallization and emitter region is not effected by an insulating layer but by an isolation region of the first doping type.
  • the isolation region extends at least along that region of the metallization side which is covered by the metallization.
  • the semiconductor structure of the solar cell is formed in a semiconductor substrate, in particular advantageously in a silicon wafer.
  • the metallization surface is in this case a surface of the semiconductor substrate and the emitter region is layered on the metallization surface and substantially parallel to the
  • the isolation region is also formed on the metallization surface in the semiconductor substrate.
  • the isolation region is formed by overcompensation of the emitter region by means of diffusion.
  • This allows a simple production of the solar cell according to the invention, by initially formed as previously known, an emitter on the metallization of the solar cell which extends substantially over the entire metallization surface of the solar cell and then by overcompensation at the desired areas of the metallization one or more isolation regions are generated.
  • the semiconductor structure of the solar cell is formed in a semiconductor substrate, wherein the
  • Metallleitersober Design is a surface of the semiconductor substrate.
  • the emitter region is formed in layers on the metallization surface and substantially parallel to it in the semiconductor substrate, as described above.
  • the insulation region is formed as a separate semiconductor layer in this advantageous embodiment.
  • This semiconductor layer is disposed on the metallization surface of the semiconductor substrate, wherein the base metallization is formed on the semiconductor layer.
  • the solar cell is formed, as known, by forming an emitter in a semiconductor substrate on the metallization surface of the semiconductor substrate and then one or more semiconductor layers, which represent the isolation regions, are first applied to the metallization surface in one or more desired regions are accordingly doped according to the first doping type. Subsequently, the base metallization is disposed on the metallization side of the solar cell so as to be applied to the isolation region, which is formed in this case as a semiconductor layer.
  • base and emitter metallization are at least partially designed as line-like metallizations.
  • the base and emitter metallization are at least partially embodied as parallel line-type metallization fingers.
  • Emitter metallization has a width in the range of 100 microns to 2000 microns. In particular, it is advantageous if the metallization fingers have a width of about 1000 ⁇ m.
  • the distance between the metallization fingers is advantageously in the range of 100 microns to 500 microns.
  • the insulation region is electrically conductively connected to the base region. This is achieved, in particular, advantageously in that the insulation region is at least partially directly adjacent to the base region.
  • the electrically conductive connection between the base metallization and the base region can be realized, for example, by electrically grounding the base metalization to the insulation region and in turn to the base region.
  • the above-described solar cell according to the invention is produced according to a method according to claim 9 from a semiconductor substrate.
  • a base region of a first doping type and an emitter region of a second doping type adjoining at least partially to the base region are produced, wherein the first doping type is opposite to the second doping type.
  • the emitter region extends at least partially along a metallization surface of the semiconductor substrate.
  • a step B an isolation region of the first doping type is generated, which extends at least partially between the metallization surface and the emitter region.
  • a base metallization is applied to the metallization surface of the semiconductor substrate, wherein the base metallization at least partially covers the metallization surface in the region in which the isolation region extends. The isolation region is thus at least partially covered by the base metallization.
  • an emitter metallization is applied to the metallization surface of the semiconductor substrate, the emitter metallization at least partially covering the metallization surface in the region in which the emitter region extends. The emitter region is thus at least partially covered by the emitter metallization.
  • step B the isolation region is generated by means of diffusion of dopants.
  • the isolation region is generated by means of diffusion of dopants.
  • Isolation area is generated by over-compensation of the emitter.
  • step B the isolation region is produced by depositing a semiconductor layer on the metallization surface of the semiconductor substrate, the semiconductor layer being a layer of the first doping type.
  • step D the base metallization is applied to the insulating region formed as a semiconductor layer.
  • step B the insulation region is produced in such a way that first the emitter region is partially removed and subsequently the insulation region is produced in a diffusion process.
  • the emitter is partially removed up to a predetermined depth.
  • the predefined depth corresponds approximately to the depth of the pn junction starting from the metallization surface, minus the depth of the insulation region which has diffused in the diffusion process.
  • the isolation region provides electrical isolation between base metallization and emitter region.
  • the emitter region is partially removed by means of laser ablation.
  • Figure 1 is a schematic representation of a solar cell according to the invention in cross section.
  • the front side for coupling electromagnetic radiation is arranged at the bottom and the back accordingly above.
  • the solar cell includes a base metallization 3 and an emitter metallization 6. Further, the solar cell includes a semiconductor structure formed in a silicon wafer. An n-doped base region 1 and a p-doped emitter region 2, which thus has a doping type opposite to the base region, are formed in the silicon wafer.
  • a pn junction results, for charge carrier separation of the free charge carriers generated by the coupled-in electromagnetic radiation.
  • Base metallization 3 and emitter metallization 6 are arranged on the upper side of the solar cell in FIG. 1, the rear side is thus the metallization side of the solar cell.
  • the emitter region extends at least partially into the region of the metallization side covered by the base metallization. This area is identified by way of example in FIG. Furthermore, the semiconductor structure has an insulation region 4 which extends along the Metallleitersseite the solar cell partially between base metallization and the emitter region extends.
  • the isolation region 4 is also n-doped like the base.
  • the base metallization 3 is electrically conductively connected to the insulation region 4 and the insulation region 4 is electrically conductively connected to the base region 1, so that the base metallization 3 is also electrically conductively connected to the base region 1.
  • the emitter region 2 is electrically conductively connected to the emitter metallization 6.
  • the base metallization 3 extends over the metallization surface, but at the same time the emitter region 2 extends along the metallization side in this region A, the insulation region 4 being arranged between emitter region 2 and base metallization 3.
  • a pn junction is formed, so that in particular the base metalization 3 is electrically separated from emitter region 2 in region A.
  • Emitter metallization 6 corresponds. Emitter metallization and base metallization are linear, with the lines in Figure 1 perpendicular to the plane.
  • the emitter region 2 is guided in an overlapping manner under the base metalization 3, resulting in an increase in efficiency of the solar cell and, at the same time, ensuring sufficiently strong metallization by the base metalization 3, so that losses due to ohmic resistances of the base metallization 3 are also minimized.
  • the emitter region 2 was produced by diffusion starting from an n-doped silicon wafer. Subsequently, at the location marked by the dashed arrow 5, the silicon wafer was partially removed starting from the metallization side and thus the emitter region 2.
  • the isolation region 4 was generated by diffusion. Because the penetration depth of the diffused insulation region is greater than the remaining thickness of the emitter region in the region in which the emitter region has been partially removed, an electrically conductive connection between insulation region 4 and base region 1 is formed at the point identified by reference numeral 5 in FIG. This ensures that, on the one hand, the base metalization 3 is electrically conductively connected to the base region 1 via the insulation region 4 and beyond
  • the isolation region 4 shields the emitter region 2 from the base metallization 3.

Abstract

The invention relates to a solar cell having a front side for coupling electromagnetic radiation, and a rear side, comprising at least one base metallization (3) and at least one emitter metallization (6), and a semi-conductor structure, which has at least one base region (1) of a first doping type, and at least one emitter region (2) of a second doping type opposite the first doping type, for forming a p-n junction between the base and the emitter, wherein the base metallization (3) is connected to the base region (1) and the emitter metallization (6) is connected to the emitter region (2) in an electrically conductive manner. The base metallization (3) and the emitter metallization (6) are both disposed on a metallization side of the solar cell, which is either the front side or the rear side of the solar cell, and the emitter region (2) extends at least partially along the metallization side of the solar cell. It is essential to the invention that the emitter region (2) extends at least partially into the region of the metallization side covered by the base metallization (3), and that the semi-conductor structure further has an insulating region (4) of the first doping type, which extends along the metallization side of the solar cell at least partially between the base metallization (3) and the emitter region (2). The invention further relates to a method for the production of a solar cell.

Description

Solarzelle und Verfahren zur Herstellung einer Solarzelle Solar cell and process for producing a solar cell
Die Erfindung betrifft eine Solarzelle gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zur Herstellung der Solarzelle gemäß Anspruch 9.The invention relates to a solar cell according to the preamble of claim 1 and to a method for producing the solar cell according to claim 9.
Typische Solarzellen weisen eine Vorderseite zum Einkoppeln elektromagnetischer Strahlung und eine Rückseite auf. Sie umfassen mindestens eine Basismetallisierung und mindestens eine Emittermetallisierung sowie eine Halbleiterstruktur, welche mindestens einen Basisbereich eines ersten Dotierungstyps und mindestens einen Emitterbereich eines zweiten Dotierungstyps aufweist.Typical solar cells have a front surface for coupling in electromagnetic radiation and a back side. They comprise at least one base metallization and at least one emitter metallization as well as a semiconductor structure which has at least one base region of a first doping type and at least one emitter region of a second doping type.
Basisbereich und Emitterbereich sind zumindest teilweise aneinandergrenzend angeordnet, so dass sich zwischen Basis und Emitter ein pn-Übergang ausbildet. Dotierungstypen sind der n-Dotierungstyp und der hierzu entgegengesetzte p-Dotierungstyp.Base region and emitter region are arranged at least partially adjacent to one another, so that a pn junction is formed between the base and emitter. Doping types are the n-type doping and the opposite p-type doping.
Die Basismetallisierung ist mit dem Basisbereich und die Emittermetallisierung mit dem Emitterbereich elektrisch leitend verbunden, so dass über die jeweilige Metallisierung Ladungsträger aus dem Basisbereich bzw. dem Emitterbereich zu- und abgeführt werden können.The base metallization is electrically conductively connected to the base region and the emitter metallization to the emitter region, so that charge carriers from the base region or the emitter region can be supplied and removed via the respective metallization.
Im Sinne der vorliegenden Anmeldung werden bei der Bezeichnung „elektrisch leitend verbunden" solche Ströme oder Rekombinationseffekte vernachlässigt, die am oder über einen pn-Übergang auftreten. Im Sinne der vorliegenden Anmeldung sind somit Emitter und Basis nicht über den pn-Übergang elektrisch leitend verbunden und dementsprechend ist die Emittermetallisierung nicht mit dem Basisbereich und die Basismetallisierung nicht mit dem Emitterbereich elektrisch leitend verbunden.For the purposes of the present application, the term "electrically conductively connected" neglects those currents or recombination effects which occur at or via a pn junction. For the purposes of the present application, the emitter and base are thus not electrically conductively connected via the pn junction and accordingly, the emitter metallization is not electrically connected to the base region and the base metallization is not electrically connected to the emitter region.
Die Erfindung betrifft solche Solarzellen, bei der Basis- und Emittermetallisierung entweder beide an der Vorder- oder beide an derThe invention relates to such solar cells, in the base and Emittermetallisierung either both at the front or both at the
BESTÄTIGUNGSKOPIE Rückseite der Solarzelle angeordnet sind. Die Seite der Solarzelle, an der beide Metallisierungen angeordnet sind, wird im Folgenden als Metallisierungsseite bezeichnet.CONFIRMATION COPY Rear side of the solar cell are arranged. The side of the solar cell on which both metallizations are arranged is referred to below as the metallization side.
Die Anordnung von Basis- und Emittermetallisierung an der Metallisierungsseite der Solarzelle weist verschiedene Vorteile auf: Ist die Metallisierungsseite beispielsweise die Rückseite der Solarzelle, so wird an der Vorderseite die Einkopplung elektromagnetischer Strahlung nicht durch eine Metallisierung eingeschränkt. Weiterhin ermöglich die Anordnung beider Metallisierungen an der Metallisierungsseite die Kontaktierung der Solarzelle lediglich über eine Seite, so dass insbesondere eine einfachere Modulverschaltung solcher Solarzellen möglich ist.The arrangement of base and emitter metallization on the metallization side of the solar cell has various advantages: If the metallization side, for example, the back of the solar cell, the coupling of electromagnetic radiation is not limited by a metallization on the front. Furthermore, the arrangement of the two metallizations on the metallization side enables the contacting of the solar cell only via one side, so that, in particular, a simpler module connection of such solar cells is possible.
Typischerweise sind bei einseitig kontaktierbaren Solarzellen an der Metallisierungsseite lateral nebeneinanderliegend in abwechselnder FolgeIn the case of one-sided contactable solar cells, it is typical for the metallization side to be arranged laterally next to one another in an alternating sequence
Emitter- und Basisbereiche angeordnet. Dies führt zu gegenläufigen Effekten bei der Optimierung der Effizienz der Solarzelle: Zum einen ist es wünschenswert, möglichst viel der Metallisierungsoberfläche durch den Emitterbereich zu bedecken, um eine effiziente Einsammlung von Minoritätsladungsträgern zu ermöglichen. Zum anderen definieren die Größen der Emitter- undEmitter and base areas arranged. This leads to contradictory effects in optimizing the efficiency of the solar cell. Firstly, it is desirable to cover as much of the metallization surface as possible through the emitter region in order to allow an efficient collection of minority charge carriers. On the other hand, define the sizes of the emitter and
Basisbereiche die Größen der darüberliegenden Metallisierungen und eine zu starke Reduktion beispielsweise des Basisbereiches an der Metallisierungsoberfläche führt zu einer Reduzierung der Basismetallisierung, insbesondere hinsichtlich der Breite und damit zu erhöhten Leitungswiderständen, welche wiederum die Effizienz der Solarzelle verringern.Base regions, the sizes of the overlying metallizations and excessive reduction, for example, of the base region on the metallization surface leads to a reduction of the base metallization, in particular with regard to the width and thus to increased line resistances, which in turn reduce the efficiency of the solar cell.
Es ist bekannt, eine überlappende Metallisierung vorzusehen, beispielsweise indem die Basismetallisierung sich über den Bereich der Metallisierungsoberfläche hin erstreckt, der von dem Emitterbereich bedeckt ist und zwischen Basismetallisierung und Emitterbereich ist auf derIt is known to provide overlapping metallization, for example, by extending the base metalization over the region of the metallization surface covered by the emitter region and between base metallization and emitter region on the surface
Metallisierungsoberfläche eine isolierende Schicht aufgebracht, die einen Kurzschluss verhindert. In der Praxis weisen solche isolierenden Schichten jedoch häufig ungewollte kleine Öffnungen (pinholes) auf, so dass Kurzschlussströme fließen, welche die Effizienz der Solarzelle herabsetzen. Diese Problematik ergibt sich insbesondere bei großflächigen Solarzellen. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Solarzelle zu schaffen, bei der mindestens eine Basismetallisierung und mindestens eine Emittermetallisierung auf einer Metallisierungsseite der Solarzelle angeordnet sind und gleichzeitig eine hohe Effizienz der Solarzelle gewährleistet ist, bei Verringerung der Gefahr von Kurzschlussströmen.Metallisierungsoberfläche an insulating layer applied, which prevents a short circuit. In practice, however, such insulating layers often have unwanted small holes (pinholes), so that short-circuit currents flow, which reduce the efficiency of the solar cell. This problem arises in particular in large-scale solar cells. The invention is therefore based on the object to provide a solar cell in which at least one base metallization and at least one emitter metallization are arranged on a metallization side of the solar cell and at the same time a high efficiency of the solar cell is ensured, reducing the risk of short-circuit currents.
Gelöst ist diese Aufgabe durch eine Solarzelle gemäß Anspruch 1 sowie durch ein Verfahren zur Herstellung einer Solarzelle gemäß Anspruch 9. Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Solarzelle finden sich in den Ansprüchen 2 - 8, vorteilhafte Ausbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens finden sich in den Ansprüchen 10 bis 13.This object is achieved by a solar cell according to claim 1 and by a method for producing a solar cell according to claim 9. Advantageous embodiments of the solar cell according to the invention can be found in claims 2-8, advantageous embodiments of the method according to the invention can be found in claims 10 to 13.
Die erfindungsgemäße Solarzelle weist wie vorhergehend beschrieben eine Vorderseite zum Einkoppeln elektromagnetischer Strahlung und eine Rückseite auf. Die Solarzelle umfasst mindestens eine Basismetallisierung und mindestens eine Emittermetallisierung sowie eine Halbleiterstruktur, welche mindestens einen Basisbereich eines ersten Dotierungstyps und mindestens einen Emitterbereich eines zweiten Dotierungstyps zur Ausbildung eines pn- Übergangs zwischen Basis und Emitter aufweist. Der erste Dotierungstyp ist zu dem zweiten Dotierungstyp entgegengesetzt.As described above, the solar cell according to the invention has a front side for coupling in electromagnetic radiation and a rear side. The solar cell comprises at least one base metallization and at least one emitter metallization as well as a semiconductor structure which has at least one base region of a first doping type and at least one emitter region of a second doping type for forming a pn junction between base and emitter. The first doping type is opposite to the second doping type.
Die Basismetallisierung ist mit dem Basisbereich und die Emittermetallisierung mit dem Emitterbereich elektrisch leitend verbunden. Weiterhin sind Basismetallisierung und Emittermetallisierung beide an einer Metallisierungsseite der Solarzelle angeordnet, wobei die Metallisierungsseite entweder die Vorderseite oder die Rückseite der Solarzelle ist.The base metallization is electrically connected to the base region and the emitter metallization to the emitter region. Furthermore, base metallization and emitter metallization are both disposed on a metallization side of the solar cell, with the metallization side being either the front or the back of the solar cell.
Der Emitterbereich der Solarzelle erstreckt sich zumindest teilweise entlang der Metallisierungsseite der Solarzelle.The emitter region of the solar cell extends at least partially along the metallization side of the solar cell.
Wesentlich ist, dass der Emitterbereich sich zumindest teilweise in den von der Basismetallisierung bedeckten Bereich der Metallisierungsseite erstreckt und dass die Halbleiterstruktur zusätzlich einen Isolierungsbereich des ersten Dotierungstyps aufweist, welcher sich entlang der Metallisierungsseite der Solarzelle zumindest teilweise zwischen der Basismetallisierung und dem Emitterbereich erstreckt. Die erfindungsgemäße Solarzelle weist somit eine Überlappung zwischen Basismetallisierung und Emitterbereich auf, wobei die Trennung zwischen Basismetallisierung und Emitterbereich nicht durch eine isolierende Schicht, sondern durch einen Isolierungsbereich des ersten Dotierungstyps erfolgt.It is essential that the emitter region extends at least partially in the area of the metallization side covered by the base metallization, and that the semiconductor structure additionally has an insulation region of the first doping type which extends at least partially between the base metallization and the emitter region along the metallization side of the solar cell. The solar cell according to the invention thus has an overlap between base metalization and emitter region, wherein the separation between base metallization and emitter region is not effected by an insulating layer but by an isolation region of the first doping type.
Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass sich zwischen Isolierungsbereich und Emitterbereich ebenfalls ein pn-Übergang ausbildet, der somit den Isolierungsbereich von dem Emitterbereich elektrisch abschirmt. Ebenso ist die Basismetallisierung durch den Isolierungsbereich und den sich zwischenThis has the advantage that a pn junction also forms between the isolation region and the emitter region, thus electrically shielding the isolation region from the emitter region. Likewise, the basic metallization is due to the isolation area and the between
Isolierungsbereich und Emitterbereich ausbildenden pn-Übergang elektrisch von dem Emitterbereich abgeschirmt, so dass insbesondere Kurzschlussströme zwischen Basismetallisierung und Emitterbereich vermieden werden.Insulating region and emitter region forming pn junction electrically shielded from the emitter region, so that in particular short-circuit currents between base metallization and emitter region are avoided.
Vorteilhafterweise erstreckt sich der Isolierungsbereich mindestens entlang desjenigen Bereiches der Metallisierungsseite, welcher von der Metallisierung bedeckt ist.Advantageously, the isolation region extends at least along that region of the metallization side which is covered by the metallization.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Halbleiterstruktur der Solarzelle in einem Halbleitersubstrat ausgebildet, insbesondere vorteilhafterweise in einem Siliziumwafer.In an advantageous embodiment, the semiconductor structure of the solar cell is formed in a semiconductor substrate, in particular advantageously in a silicon wafer.
Die Metallisierungsoberfläche ist hierbei eine Oberfläche des Halbleitersubstrates und der Emitterbereich ist schichtartig an der Metallisierungsoberfläche und im Wesentlichen parallel zu derThe metallization surface is in this case a surface of the semiconductor substrate and the emitter region is layered on the metallization surface and substantially parallel to the
Metallisierungsoberfläche in dem Halbleitersubstrat ausgebildet. Der pn- Übergang zwischen Basis und Emitter verläuft somit in etwa parallel zu der Metallisierungsoberfläche des Halbleitersubstrates.Metallisierungsoberfläche formed in the semiconductor substrate. The pn junction between base and emitter thus runs approximately parallel to the metallization surface of the semiconductor substrate.
Weiterhin ist der Isolierungsbereich ebenfalls an der Metallisierungsoberfläche in dem Halbleitersubstrat ausgebildet.Furthermore, the isolation region is also formed on the metallization surface in the semiconductor substrate.
Vorteilhafterweise wird der Isolierungsbereich durch Überkompensation des Emitterbereiches mittels Diffusion ausgebildet. Dies ermöglicht eine einfache Herstellung der erfindungsgemäßen Solarzelle, indem zunächst wie bisher bekannt ein Emitter an der Metallisierungsoberfläche der Solarzelle ausgebildet wird, der sich im Wesentlichen über die gesamte Metallisierungsoberfläche der Solarzelle erstreckt und anschließend mittels Überkompensation an den gewünschten Bereichen der Metallisierungsoberfläche ein oder mehrere Isolierungsbereiche erzeugt werden.Advantageously, the isolation region is formed by overcompensation of the emitter region by means of diffusion. This allows a simple production of the solar cell according to the invention, by initially formed as previously known, an emitter on the metallization of the solar cell which extends substantially over the entire metallization surface of the solar cell and then by overcompensation at the desired areas of the metallization one or more isolation regions are generated.
Es ist bekannt, eine Überkompensation beispielsweise mittels Diffusion von Dotierstoffen zu erzeugen.It is known to generate an overcompensation, for example by means of diffusion of dopants.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die Halbleiterstruktur der Solarzelle in einem Halbleitersubstrat ausgebildet, wobei dieIn a further advantageous embodiment, the semiconductor structure of the solar cell is formed in a semiconductor substrate, wherein the
Metallisierungsoberfläche eine Oberfläche des Halbleitersubstrates ist. Der Emitterbereich ist schichtartig an der Metallisierungsoberfläche und im Wesentlichen parallel zu dieser in dem Halbleitersubstrat ausgebildet, wie zuvor beschrieben. Im Gegensatz zu der zuvor beschriebenen vorteilhaften Ausgestaltung ist bei dieser vorteilhaften Ausgestaltung der Isolierungsbereich als eigene Halbleiterschicht ausgebildet. Diese Halbleiterschicht ist auf der Metallisierungsoberfläche des Halbleitersubstrates angeordnet, wobei die Basismetallisierung auf der Halbleiterschicht ausgebildet ist.Metallisierungsoberfläche is a surface of the semiconductor substrate. The emitter region is formed in layers on the metallization surface and substantially parallel to it in the semiconductor substrate, as described above. In contrast to the advantageous embodiment described above, the insulation region is formed as a separate semiconductor layer in this advantageous embodiment. This semiconductor layer is disposed on the metallization surface of the semiconductor substrate, wherein the base metallization is formed on the semiconductor layer.
Diese Ausgestaltung weist den Vorteil auf, dass die Solarzelle wie bekannt durch Ausbildung eines Emitters in einem Halbleitersubstrat an der Metallisierungsoberfläche des Halbleitersubstrates ausgebildet wird und anschließend auf die Metallisierungsoberfläche zunächst in einem oder mehreren gewünschten Bereichen eine oder mehrere Halbleiterschichten aufgetragen werden, welche die Isolierungsbereiche darstellen und entsprechend gemäß des ersten Dotierungstyps dotiert sind. Anschließend wird die Basismetallisierung derart an der Metallisierungsseite der Solarzelle angeordnet, dass sie auf den Isolierungsbereich, der in diesem Fall als Halbleiterschicht ausgebildet ist, aufgebracht wird.This refinement has the advantage that the solar cell is formed, as known, by forming an emitter in a semiconductor substrate on the metallization surface of the semiconductor substrate and then one or more semiconductor layers, which represent the isolation regions, are first applied to the metallization surface in one or more desired regions are accordingly doped according to the first doping type. Subsequently, the base metallization is disposed on the metallization side of the solar cell so as to be applied to the isolation region, which is formed in this case as a semiconductor layer.
Vorteilhafterweise sind Basis- und Emittermetallisierung zumindest teilweise als linienartige Metallisierungen ausgeführt. Insbesondere ist es vorteilhaft, dass Basis- und Emittermetallisierung zumindest teilweise als parallel verlaufende linienartige Metallisierungsfinger ausgeführt sind. Insbesondere ist es vorteilhaft, Basis- und Emittermetallisierung in an sich bekannter Weise als kammartige ineinandergreifende Metallisierungen auszuführen.Advantageously, base and emitter metallization are at least partially designed as line-like metallizations. In particular, it is advantageous that the base and emitter metallization are at least partially embodied as parallel line-type metallization fingers. In particular, it is advantageous to carry out base and emitter metallization in a manner known per se as comb-like interlocking metallizations.
Vorteilhafterweise weisen die Metallisierungsfinger von Basis- undAdvantageously, the metallization of base and
Emittermetallisierung eine Breite im Bereich von 100 μm bis 2000 μm auf. Insbesondere ist es vorteilhaft, wenn die Metallisierungsfinger eine Breite von etwa 1000 μm aufweisen.Emitter metallization has a width in the range of 100 microns to 2000 microns. In particular, it is advantageous if the metallization fingers have a width of about 1000 μm.
Der Abstand zwischen den Metallisierungsfingern liegt vorteilhafterweise im Bereich von 100 μm bis 500 μm.The distance between the metallization fingers is advantageously in the range of 100 microns to 500 microns.
Vorteilhafterweise ist der Isolierungsbereich mit dem Basisbereich elektrisch leitend verbunden. Dies wird insbesondere vorteilhafterweise dadurch erreicht, dass der Isolierungsbereich zumindest teilweise unmittelbar an den Basisbereich angrenzt.Advantageously, the insulation region is electrically conductively connected to the base region. This is achieved, in particular, advantageously in that the insulation region is at least partially directly adjacent to the base region.
Hierdurch kann die elektrisch leitende Verbindung zwischen Basismetallisierung und Basisbereich beispielsweise dadurch realisiert werden, dass die Basismetallisierung mit dem Isolierungsbereich und dieser wiederum mit dem Basisbereich elektrisch leitend verbunden ist.As a result, the electrically conductive connection between the base metallization and the base region can be realized, for example, by electrically grounding the base metalization to the insulation region and in turn to the base region.
Vorteilhafterweise wird die zuvor beschriebene erfindungsgemäße Solarzelle gemäß einem Verfahren nach Anspruch 9 aus einem Halbleitersubstrat hergestellt.Advantageously, the above-described solar cell according to the invention is produced according to a method according to claim 9 from a semiconductor substrate.
Hierbei wird in einem Schritt A ein Basisbereich eines ersten Dotiertyps und ein zumindest teilweise an den Basisbereich angrenzender Emitterbereich eines zweiten Dotiertyps erzeugt, wobei der erste Dotiertyp zu dem zweiten Dotiertyp entgegengesetzt ist. Der Emitterbereich erstreckt sich zumindest teilweise entlang einer Metallisierungsoberfläche des Halbleitersubstrates.Here, in a step A, a base region of a first doping type and an emitter region of a second doping type adjoining at least partially to the base region are produced, wherein the first doping type is opposite to the second doping type. The emitter region extends at least partially along a metallization surface of the semiconductor substrate.
In einem Schritt B wird ein Isolierungsbereich des ersten Dotiertyps erzeugt, der sich zumindest teilweise zwischen der Metallisierungsoberfläche und dem Emitterbereich erstreckt. In einem Schritt C wird eine Basismetallisierung auf die Metallisierungsoberfläche des Halbleitersubstrates aufgebracht, wobei die Basismetallisierung zumindest teilweise die Metallisierungsoberfläche in dem Bereich bedeckt, in dem sich der Isolierungsbereich erstreckt. Der Isolierungsbereich ist somit zumindest teilweise von der Basismetallisierung bedeckt.In a step B, an isolation region of the first doping type is generated, which extends at least partially between the metallization surface and the emitter region. In a step C, a base metallization is applied to the metallization surface of the semiconductor substrate, wherein the base metallization at least partially covers the metallization surface in the region in which the isolation region extends. The isolation region is thus at least partially covered by the base metallization.
In einem Schritt D wird eine Emittermetallisierung auf die Metallisierungsoberfläche des Halbleitersubstrates aufgebracht, wobei die Emittermetallisierung zumindest teilweise die Metallisierungsoberfläche in dem Bereich bedeckt, in dem sich der Emitterbereich erstreckt. Der Emitterbereich ist somit zumindest teilweise von der Emittermetallisierung bedeckt.In a step D, an emitter metallization is applied to the metallization surface of the semiconductor substrate, the emitter metallization at least partially covering the metallization surface in the region in which the emitter region extends. The emitter region is thus at least partially covered by the emitter metallization.
Vorteilhafterweise wird in Schritt B der Isolierungsbereich mittels Diffusion von Dotierstoffen erzeugt. Insbesondere ist es vorteilhaft, dass derAdvantageously, in step B, the isolation region is generated by means of diffusion of dopants. In particular, it is advantageous that the
Isolierungsbereich mittels Überkompensation des Emitters erzeugt wird.Isolation area is generated by over-compensation of the emitter.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird in Schritt B der Isolierungsbereich durch Aufbringen einer Halbleiterschicht auf die Metallisierungsoberfläche des Halbleitersubstrates erzeugt, wobei die Halbleiterschicht eine Schicht des ersten Dotiertyps ist. In Schritt D wird die Basismetallisierung auf den als Halbleiterschicht ausgebildeten Isolierungsbereich aufgebracht.In a further advantageous embodiment of the method according to the invention, in step B the isolation region is produced by depositing a semiconductor layer on the metallization surface of the semiconductor substrate, the semiconductor layer being a layer of the first doping type. In step D, the base metallization is applied to the insulating region formed as a semiconductor layer.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird in Schritt B der Isolierungsbereich derart erzeugt, dass zunächst der Emitterbereich teilweise entfernt wird und anschließend in einem Diffusionsvorgang der Isolierungsbereich erzeugt wird. Vorteilhafterweise wird der Emitter hierbei bis zu einer vorgegebenen Tiefe teilweise entfernt. Insbesondere ist es vorteilhaft, wenn die vorgegebene Tiefe in etwa der Tiefe des pn-Übergangs ausgehend von der Metallisierungsoberfläche entspricht, abzüglich der Tiefe des in dem Diffusionsvorgang eindiffundierten Isolierungsbereiches.In a further advantageous embodiment of the method according to the invention, in step B the insulation region is produced in such a way that first the emitter region is partially removed and subsequently the insulation region is produced in a diffusion process. Advantageously, the emitter is partially removed up to a predetermined depth. In particular, it is advantageous if the predefined depth corresponds approximately to the depth of the pn junction starting from the metallization surface, minus the depth of the insulation region which has diffused in the diffusion process.
Denn hierdurch wird in dem Bereich, in dem der Emitter teilweise entfernt wurde, ein Kontakt zwischen Isolierungsbereich und Basis geschaffen, so dass Basismetallisierung und Basisbereich elektrisch leitend verbunden sind. In den Bereichen, in denen der Isolierungsbereich per Diffusion erzeugt wurde, jedoch der Emitter nicht teilweise entfernt wurde, stellt der Isolierungsbereich wie zuvor beschrieben eine elektrische Isolierung zwischen Basismetallisierung und Emitterbereich dar.Because this creates a contact between the insulation area and the base in the region in which the emitter has been partially removed, so that Base metallization and base region are electrically connected. In the areas where the isolation region was created by diffusion but the emitter was not partially removed, the isolation region, as described above, provides electrical isolation between base metallization and emitter region.
Vorteilhafterweise wird der Emitterbereich mittels Laserablation teilweise entfernt.Advantageously, the emitter region is partially removed by means of laser ablation.
Weitere Merkmale und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung werden im Folgenden anhand einer Zeichnung erläutert. Dabei zeigt:Further features and advantageous embodiments of the invention are explained below with reference to a drawing. Showing:
Figur 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Solarzelle im Querschnitt.Figure 1 is a schematic representation of a solar cell according to the invention in cross section.
Bei der in Figur 1 dargestellten erfindungsgemäßen Solarzelle ist die Vorderseite zum Einkoppeln elektromagnetischer Strahlung unten angeordnet und die Rückseite entsprechend oben. Die Solarzelle umfasst eine Basismetallisierung 3 und eine Emittermetallisierung 6. Ferner umfasst die Solarzelle eine Halbleiterstruktur, welche in einem Siliziumwafer ausgebildet ist. In dem Siliziumwafer ist ein n-dotierter Basisbereich 1 und ein p-dotierter Emitterbereich 2, der somit einen zum Basisbereich entgegengesetzten Dotierungstyp aufweist, ausgebildet.In the solar cell according to the invention shown in Figure 1, the front side for coupling electromagnetic radiation is arranged at the bottom and the back accordingly above. The solar cell includes a base metallization 3 and an emitter metallization 6. Further, the solar cell includes a semiconductor structure formed in a silicon wafer. An n-doped base region 1 and a p-doped emitter region 2, which thus has a doping type opposite to the base region, are formed in the silicon wafer.
Zwischen Basisbereich 1 und Emitterbereich 2 ergibt sich ein pn-Übergang, zur Ladungsträgertrennung der durch die eingekoppelte elektromagnetische Strahlung erzeugten freien Ladungsträger.Between base region 1 and emitter region 2, a pn junction results, for charge carrier separation of the free charge carriers generated by the coupled-in electromagnetic radiation.
Basismetallsierung 3 und Emittermetallisierung 6 sind an der in Figur 1 obenliegenden Rückseite der Solarzelle angeordnet, die Rückseite ist somit die Metallisierungsseite der Solarzelle.Base metallization 3 and emitter metallization 6 are arranged on the upper side of the solar cell in FIG. 1, the rear side is thus the metallization side of the solar cell.
Wesentlich ist, dass der Emitterbereich sich zumindest teilweise in den von der Basismetallisierung bedeckten Bereich der Metallisierungsseite erstreckt. Dieser Bereich ist in Figur 1 durch A beispielhaft gekennzeichnet. Weiterhin weist die Halbleiterstruktur einen Isolierungsbereich 4 auf, der sich entlang der Metallisierungsseite der Solarzelle teilweise zwischen Basismetallisierung und dem Emitterbereich erstreckt. Der Isolierungsbereich 4 ist wie die Basis ebenfalls n-dotiert.It is essential that the emitter region extends at least partially into the region of the metallization side covered by the base metallization. This area is identified by way of example in FIG. Furthermore, the semiconductor structure has an insulation region 4 which extends along the Metallisierungsseite the solar cell partially between base metallization and the emitter region extends. The isolation region 4 is also n-doped like the base.
Die Basismetallisierung 3 ist mit dem Isolierungsbereich 4 elektrisch leitend verbunden und der Isolierungsbereich 4 ist mit dem Basisbereich 1 elektrisch leitend verbunden, so dass auch die Basismetallisierung 3 mit dem Basisbereich 1 elektrisch leitend verbunden ist.The base metallization 3 is electrically conductively connected to the insulation region 4 and the insulation region 4 is electrically conductively connected to the base region 1, so that the base metallization 3 is also electrically conductively connected to the base region 1.
Ebenso ist der Emitterbereich 2 mit der Emittermetallisierung 6 elektrisch leitend verbunden.Likewise, the emitter region 2 is electrically conductively connected to the emitter metallization 6.
Wesentlich ist, dass in dem mit A beispielhaft gekennzeichneten Bereich sich zwar die Basismetallisierung 3 über die Metallisierungsoberfläche erstreckt, gleichzeitig jedoch in diesen Bereich A sich der Emitterbereich 2 entlang der Metallisierungsseite erstreckt, wobei zwischen Emitterbereich 2 und Basismetallisierung 3 der Isolierungsbereich 4 angeordnet ist.It is essential that in the region marked A by way of example the base metallization 3 extends over the metallization surface, but at the same time the emitter region 2 extends along the metallization side in this region A, the insulation region 4 being arranged between emitter region 2 and base metallization 3.
Zwischen Isolierungsbereich 4 und Emitterbereich 2 bildet sich ein pn-Übergang aus, so dass insbesondere die Basismetallisierung 3 von dem Emitterbereich 2 in dem Bereich A elektrisch getrennt ist.Between insulation region 4 and emitter region 2, a pn junction is formed, so that in particular the base metalization 3 is electrically separated from emitter region 2 in region A.
Bei der erfindungsgemäßen Solarzelle ist es somit möglich, die Basismetallisierung 3 großflächig auszuführen, insbesondere in dem in Figur 1 dargestellten Schnittbild mit einer Breite zu versehen, die der Breite derIn the solar cell according to the invention, it is thus possible to carry out the base metallization 3 over a large area, in particular to provide in the sectional view shown in Figure 1 with a width corresponding to the width of the
Emittermetallisierung 6 entspricht. Emittermetallisierung und Basismetallisierung sind linienartig ausgeführt, wobei die Linien in Figur 1 senkrecht zur Zeichenebene verlaufen.Emitter metallization 6 corresponds. Emitter metallization and base metallization are linear, with the lines in Figure 1 perpendicular to the plane.
Gleichzeitig ist der Emitterbereich 2 überlappend unter die Basismetallisierung 3 geführt, so dass sich eine Effizienzsteigerung der Solarzelle ergibt und gleichzeitig eine ausreichend starke Metallisierung durch die Basismetallisierung 3 gewährleistet ist, so dass darüber hinaus Verluste durch Ohmsche Widerstände der Basismetallisierung 3 minimiert sind. Zur Herstellung der in Figur 1 dargestellten Solarzelle wurde ausgehend von einem n-dotierten Siliziumwafer der Emitterbereich 2 mittels Diffusion erzeugt. Anschließend wurde an der durch den gestrichelten Pfeil 5 markierten Stelle der Siliziumwafer ausgehend von der Metallisierungsseite und damit der Emitterbereich 2 teilweise abgetragen.At the same time, the emitter region 2 is guided in an overlapping manner under the base metalization 3, resulting in an increase in efficiency of the solar cell and, at the same time, ensuring sufficiently strong metallization by the base metalization 3, so that losses due to ohmic resistances of the base metallization 3 are also minimized. To produce the solar cell shown in FIG. 1, the emitter region 2 was produced by diffusion starting from an n-doped silicon wafer. Subsequently, at the location marked by the dashed arrow 5, the silicon wafer was partially removed starting from the metallization side and thus the emitter region 2.
In einem folgenden Schritt wurde der Isolierungsbereich 4 mittels Diffusion erzeugt. Dadurch, dass die Eindringtiefe des eindiffundierten Isolierungsbereiches größer ist als die verbleibende Restdicke des Emitterbereiches in dem Bereich, in dem der Emitterbereich teilweise abgetragen wurde, entsteht an der mit Bezugszeichen 5 in Figur 1 gekennzeichneten Stelle eine elektrisch leitende Verbindung zwischen Isolierungsbereich 4 und Basisbereich 1. Hierdurch ist gewährleistet, dass einerseits die Basismetallisierung 3 über den Isolierungsbereich 4 elektrisch leitend mit dem Basisbereich 1 verbunden ist und darüber hinausIn a following step, the isolation region 4 was generated by diffusion. Because the penetration depth of the diffused insulation region is greater than the remaining thickness of the emitter region in the region in which the emitter region has been partially removed, an electrically conductive connection between insulation region 4 and base region 1 is formed at the point identified by reference numeral 5 in FIG. This ensures that, on the one hand, the base metalization 3 is electrically conductively connected to the base region 1 via the insulation region 4 and beyond
(beispielsweise in dem mit A gekennzeichneten Bereich) der Isolierungsbereich 4 den Emitterbereich 2 von der Basismetallisierung 3 abschirmt. (For example, in the area marked A), the isolation region 4 shields the emitter region 2 from the base metallization 3.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e Patent claims
1. Solarzelle mit einer Vorderseite zum Einkoppeln elektromagnetischer Strahlung und einer Rückseite, umfassend mindestens eine Basismetallisierung (3) und mindestens eineA solar cell having a front side for coupling in electromagnetic radiation and a rear side, comprising at least one base metallization (3) and at least one
Emittermetallisierung (6) sowie eine Halbleiterstruktur, welche mindestens einen Basisbereich (1 ) eines ersten Dotierungstyps und mindestens einen Emitterbereich (2) eines zweiten, zum erstenEmitter metallization (6) and a semiconductor structure having at least one base region (1) of a first doping type and at least one emitter region (2) of a second, the first
Dotierungstyp entgegengesetzten Dotierungstyps aufweist, zurDoping type of opposite doping type, for
Ausbildung eines pn-Übergangs zwischen Basis und Emitter, wobei die Basismetallisierung (3) mit dem Basisbereich (1 ) und dieFormation of a pn junction between the base and emitter, wherein the base metalization (3) with the base region (1) and the
Emittermetallisierung (6) mit dem Emitterbereich (2) elektrisch leitend verbunden sind, die Basismetallisierung (3) und die Emittermetallisierung (6) beide an einer Metallisierungsseite der Solarzelle angeordnet sind, welche dieEmitter metallization (6) are electrically conductively connected to the emitter region (2), the base metallization (3) and the emitter metallization (6) are both arranged on a metallization of the solar cell, which the
Vorderseite oder die Rückseite der Solarzelle ist und der Emitterbereich (2) sich zumindest teilweise entlang derFront side or the back of the solar cell and the emitter region (2) at least partially along the
Metallisierungsseite der Solarzelle erstreckt, dadurch gekennzeichnet, dass der Emitterbereich (2) sich zumindest teilweise in den von derMetallization side of the solar cell extends, characterized in that the emitter region (2) is at least partially in the of the
Basismetallisierung (3) bedeckten Bereich der Metallisierungseite erstreckt und dass die Halbleiterstruktur zusätzlich einen Isolierungsbereich (4) des ersten Dotierungstyps aufweist, welcher sich entlang derBase metallization (3) covered area of the Metallisierungseite extends and that the semiconductor structure additionally comprises an insulating region (4) of the first doping type, which along the
Metallisierungseite der Solarzelle zumindest teilweise zwischen derMetallisierungseite the solar cell at least partially between the
Basismetallisierung (3) und dem Emitterbereich (2) erstreckt.Base metallization (3) and the emitter region (2) extends.
2. Solarzelle nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass sich der Isolierungsbereich (4) mindestens entlang desjenigen Bereiches der Metallisierungseite erstreckt, welcher von der Basismetallisierung (3) bedeckt ist.2. Solar cell according to claim 1, characterized in that the insulation region (4) extends at least along that region of the metallization side which is covered by the base metallization (3).
3. Solarzelle nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Halbleiterstruktur in einem Halbleitersubstrat ausgebildet ist, wobei die Metallisierungsoberfläche eine Oberfläche des Halbleitersubstrates ist, der Emitterbereich (2) schichtartig an der Metallisierungsoberfläche und im Wesentlichen parallel zu dieser in dem Halbleitersubstrat ausgebildet ist und der Isolierungsbereich (4) ebenfalls an der Metallisierungsoberfläche in dem Halbleitersubstrat ausgebildet ist, insbesondere durch Überkompensation des Emitterbereiches (2) mittels Diffusion.3. Solar cell according to one of the preceding claims, characterized in that the semiconductor structure is formed in a semiconductor substrate, wherein the metallization surface is a surface of the semiconductor substrate, the emitter region (2) is formed on the metallization surface and substantially parallel to it in the semiconductor substrate, and the isolation region (4) is also formed on the metallization surface in the semiconductor substrate Semiconductor substrate is formed, in particular by overcompensation of the emitter region (2) by means of diffusion.
4. Solarzelle nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Halbleiterstruktur in einem Halbleitersubstrat ausgebildet ist, wobei die Metallisierungsoberfläche eine Oberfläche des Halbleitersubstrates ist, der Emitterbereich (2) schichtartig an der Metallisierungsoberfläche und im Wesentlichen parallel zu dieser in dem Halbleitersubstrat ausgebildet ist und der Isolierungsbereich (4) als eigene Halbleiterschicht ausgebildet ist, welche auf der Metallisierungsoberfläche des Halbleitersubstrates angeordnet ist, wobei die Basismetallisierung (3) auf der Halbleiterschicht ausgebildet ist.4. The solar cell according to claim 1, wherein the semiconductor structure is formed in a semiconductor substrate, wherein the metallization surface is a surface of the semiconductor substrate, the emitter region is stratified on the metallization surface and substantially parallel to it in the semiconductor substrate is formed and the insulating region (4) is formed as a separate semiconductor layer, which is arranged on the metallization surface of the semiconductor substrate, wherein the base metalization (3) is formed on the semiconductor layer.
5. Solarzelle nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Basis- und Emittermetallisierung (3, 6) zumindest teilweise als linienartige Metallisierungen ausgeführt sind, insbesondere, dass Basis- und Emittermetallisierung (3, 6) zumindest teilweise als parallel verlaufende linienartige Metallisierungsfinger ausgeführt sind.5. Solar cell according to one of the preceding claims, characterized in that the base and Emittermetallisierung (3, 6) are at least partially designed as line-like metallizations, in particular that base and Emittermetallisierung (3, 6) at least partially executed as a parallel line-like Metallisierungsfinger are.
6. Solarzelle nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallisierungsfinger von Basis- und Emittermetallisierung (3, 6) eine Breite im Bereich von 100 μm bis 2000 μm aufweisen, insbesondere in etwa 1000 μm.6. Solar cell according to claim 5, characterized in that the metallization of base and Emittermetallisierung (3, 6) have a width in the range of 100 microns to 2000 microns, in particular in about 1000 microns.
7. Solarzelle nach einem der Ansprüche 4 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Metallisierungsfingern ein Abstand im Bereich von 100 μm bis 500 μm besteht.7. Solar cell according to one of claims 4 to 5, characterized that between the metallization fingers a distance in the range of 100 microns to 500 microns.
8. Solarzelle nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Isolierungsbereich (4) mit Basisbereich (1 ) elektrisch leitend verbunden ist, insbesondere, dass der Isolierungsbereich (4) zumindest teilweise unmittelbar an den Basisbereich (1 ) angrenzt.8. Solar cell according to one of the preceding claims, characterized in that the insulation region (4) is electrically conductively connected to the base region (1), in particular that the insulation region (4) at least partially directly adjacent to the base region (1).
9. Verfahren zur Herstellung einer Solarzelle aus einem Halbleitersubstrat nach einem der vorangegangenen Ansprüche, folgende Verfahrensschritte umfassend:9. A method for producing a solar cell from a semiconductor substrate according to one of the preceding claims, comprising the following method steps:
A Erzeugen eines Basisbereiches (1 ) eines ersten Dotiertyps und eines zumindest teilweise daran angrenzenden Emitterbereiches (2) eines zweiten, zu dem ersten Dotiertyp entgegengesetzten Dotiertyps, wobei sich der Emitterbereich (2) zumindest teilweise entlang einer Metallisierungsoberfläche des Halbleitersubstrates erstreckt,A generating a base region (1) of a first doping type and of an at least partially adjacent emitter region (2) of a second doping type opposite to the first doping type, wherein the emitter region (2) extends at least partially along a metallization surface of the semiconductor substrate,
B Erzeugen eines Isolierungsbereiches (4) des ersten Dotiertyps, der sich zumindest teilweise zwischen der Metallisierungsoberfläche und dem Emitterbereich (2) erstreckt,B generating an isolation region (4) of the first doping type which extends at least partially between the metallization surface and the emitter region (2),
C Aufbringen einer Basismetallisierung (3) auf dieC Applying base metallization (3) to the
Metallisierungsoberfläche des Halbleitersubstrates, welche zumindest teilweise die Metallisierungsoberfläche in dem Bereich bedeckt, in dem sich der Isolierungsbereich (4) erstreckt undMetallization surface of the semiconductor substrate which at least partially covers the metallization surface in the region in which the isolation region (4) extends and
D Aufbringen einer Emittermetallisierung (6) auf dieApplying an emitter metallization (6) to the
Metallisierungsoberfläche des Halbleitersubstrates, welche zumindest teilweise die Metallisierungsoberfläche in dem Bereich bedeckt, in dem sich der Emitterbereich (2) erstreckt.Metallisierungsoberfläche of the semiconductor substrate, which at least partially covers the metallization surface in the region in which the emitter region (2) extends.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt B der Isolierungsbereich (4) mittels Diffusion von Dotierstoffen erzeugt wird, insbesondere, dass der Isolierungsbereich (4) mittels Überkompensation des Emitters erzeugt wird.10. The method according to claim 9, characterized in that the insulation region (4) is produced in step B by means of diffusion of dopants, in particular that the insulation region (4) is produced by means of over-compensation of the emitter.
11. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt B der Isolierungsbereich (4) durch Aufbringen einer Halbleiterschicht auf die Metallisierungsoberfläche des Halbleitersubstrates erzeugt wird und dass in Schritt D die Basismetallisierung (3) auf die Halbleiterschicht des Isolierungsbereiches (4) aufgebracht wird.11. The method according to claim 9, characterized in that in step B of the isolation region (4) by applying a semiconductor layer on the metallization of the semiconductor substrate is produced and that in step D, the base metallization (3) on the semiconductor layer of the insulating region (4) is applied ,
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt B der Isolierungsbereich (4) derart erzeugt wird, dass zunächst der Emitterbereich (2) ausgehend von der Metallisierungsoberfläche teilweise entfernt wird.12. The method according to any one of claims 9 to 1 1, characterized in that in step B of the insulating region (4) is produced such that initially the emitter region (2) is partially removed from the metallization surface.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Emitterbereich (2) mittels Laserablation teilweise entfernt wird. 13. The method according to claim 12, characterized in that the emitter region (2) is partially removed by means of laser ablation.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012173487A1 (en) 2011-06-17 2012-12-20 Stichting Onderzoek Centrum Nederland Photovoltaic system and connector for a photovoltaic cell with interdigitated contacts

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060060238A1 (en) 2004-02-05 2006-03-23 Advent Solar, Inc. Process and fabrication methods for emitter wrap through back contact solar cells
DE102005025125A1 (en) 2005-05-29 2006-12-14 Hahn-Meitner-Institut Berlin Gmbh Process for producing a solar cell contacted on one side and solar cell contacted on one side
US20070256728A1 (en) 2006-05-04 2007-11-08 Sunpower Corporation Solar cell having doped semiconductor heterojunction contacts

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5053083A (en) * 1989-05-08 1991-10-01 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University Bilevel contact solar cells
DE102004050269A1 (en) * 2004-10-14 2006-04-20 Institut Für Solarenergieforschung Gmbh Process for the contact separation of electrically conductive layers on back-contacted solar cells and solar cell

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060060238A1 (en) 2004-02-05 2006-03-23 Advent Solar, Inc. Process and fabrication methods for emitter wrap through back contact solar cells
DE102005025125A1 (en) 2005-05-29 2006-12-14 Hahn-Meitner-Institut Berlin Gmbh Process for producing a solar cell contacted on one side and solar cell contacted on one side
US20070256728A1 (en) 2006-05-04 2007-11-08 Sunpower Corporation Solar cell having doped semiconductor heterojunction contacts

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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