WO2010142684A4 - Solarzelle mit kontaktstruktur mit geringen rekombinationsverlusten sowie herstellungsverfahren für solche solarzellen - Google Patents

Solarzelle mit kontaktstruktur mit geringen rekombinationsverlusten sowie herstellungsverfahren für solche solarzellen Download PDF

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Abstract

Es wird ein Konzept für eine hocheffiziente Solarzelle, insbesondere auf Basis qualitativ hochwertigen kristallinen Siliziums, sowie ein Herstellungsverfahren für eine solche Solarzelle vorgeschlagen. Bei der Solarzelle (1) wird eine Kontaktstruktur (3) mit Hilfe einer Schichtenstapelanordnung ausgebildet, die eine erste Schicht (19) aus einem elektrisch isolierenden Material, eine zweite Schicht (21) aus einem Halbleitermaterial und eine dritte Schicht (22) aus einem elektrisch leitfähigen Material aufweist. Die erste, dielektrische Schicht ist hierbei zwischen dem Substrat (17) und der zweiten, halbleitenden Schicht (21) angeordnet und derart ausgebildet, dass ein signifikantes Tunneln von Ladungsträgern zwischen dem Substrat (17) und der zweiten Schicht (21) durch die erste Schicht (19) hindurch ermöglicht ist. Das Halbleitermaterial des Solarzellensubstrates und das Halbleitermaterial der zweiten Schicht weisen aufgrund unterschiedlicher Bandstrukturen verschiedene elektrische Eigenschaften auf. Auf diese Weise kann eine Elektronen-/Loch- Selektivität des Tunnelprozesses innerhalb der Kontaktstruktur beeinflusst werden, wodurch sich durch die Kontaktstruktur bewirkte Rekombinationverluste signifikant reduzieren lassen.

Claims

1
GEÄNDERTE ANSPRÜCHE
beim Internationalen Büro eingegangen am 10. Mai 2011 (10.05.2011)
1. Solarzelle (1) mit einem Substrat (17) aus einem ersten Halbleitermaterial, wobei die Solarzelle zur Bildung einer Kontaktstruktur (3) angrenzend an eine Oberfläche des Substrates (17) eine Schichtenstapelanordnung aufweist, aufweisend:
eine erste Schicht (19) aus einem elektrisch isolierenden Material,
eine zweite Schicht (21) aus einem zweiten Halbleitermaterial,
eine dritte Schicht (22) aus einem elektrisch leitfähigen Material,
wobei die erste Schicht (19) zwischen dem Substrat (17) und der zweiten Schicht (21) angeordnet ist,
wobei die erste Schicht (19) derart ausgebildet ist, dass ein signifikantes Tunneln von Ladungsträgern zwischen dem Substrat (17) und der zweiten Schicht (21) durch die erste Schicht (19) hindurch ermöglicht ist, und
wobei das erste Halbleitermaterial und das zweite Halbleitermaterial aufgrund verschiedener Bandstrukturen verschiedene elektrische Eigenschaften aufweisen,, wobei in dem Substrat an einer Oberfläche p-Typ-artige Bereiche (43) und n-Typ- artige Bereiche (41) durch Eindiffundieren geeigneter Dotanden ausgebildet sind; wobei zur Bildung einer Kontaktstruktur (3) an zumindest einem der p-Typ-Bereiche (43) und der n-Typ-Bereiche (41) die Schichtenstapelanordnung ausgebildet ist, wobei zur Bildung einer Kontaktstruktur (3) sowohl an den p-Typ-artigen Bereichen (43) als auch an den n-Typ- artigen Bereichen (41) eine jeweilige
Schichtenstapelanordnung ausgebildet ist,
wobei das zweite Halbleitermaterial zur Bildung der Schichtenstapelanordnung, die die p-Typ- artigen Bereiche (43) kontaktiert, und das zweite Halbleitermaterial zur Bildung der Schichtenstapelanordnung, die die n-Typ- artigen Bereiche (41) kontaktiert, verschiedene elektrische Eigenschaften aufweisen.
GEÄNDERTES BLATT (ARTIKEL 19) 2
2. Solarzelle nach Anspruch 1, wobei das erste Halbleitermaterial und das zweite
Halbleitermaterial verschiedene Bandlücken aufweisen.
3. Solarzelle nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei das erste Halbleitermaterial mit kristallinem Silizium (c-Si) ausgebildet ist und das zweite Halbleitermaterial mit amorphem Silizium (a-Si) ausgebildet ist.
4. Solarzelle nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das elektrisch isolierende
Material mit Aluminiumoxid ausgebildet ist.
5. Solarzelle nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das elektrisch leitiahige Material mit Metall ausgebildet ist.
6. Solarzelle nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das elektrisch leitiahige Material mit leitfahigem Oxid ausgebildet ist.
7. Solarzelle nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das erste Halbleitermaterial und das zweite Halbleitermaterial entgegengesetzte Halbleitertypen aufweisen.
8. Solarzelle nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei zwischen der ersten Schicht (19) aus elektrisch isolierendem Materialund der zweiten Schicht (21) aus dem zweiten Halbleitermaterial eine weitere Schicht (31) aus intrinsischem Halbleitermaterial ausgebildet ist.
9. Solarzelle nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei an einem Bereich des Substrates (17) zwischen benachbarten durch jeweilige Schichtenstapelanordnungen
kontaktierten Bereichen eine dazwischenliegende Schicht (27, 29) vorgesehen ist, die andere elektrische Eigenschaften aufweist als die elektrisch isolierenden ersten
GEÄNDERTES BLATT (ARTIKEL 19) 3
Schichten (19) der jeweiligen Schichtenstapelanordnungen.
Solarzelle nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Kontaktstruktur (3) mit einer Schichtenstapelanordnung zur Bildung eines ersten Grids (7) der Kontaktstruktur (3) zu Bereichen einer ersten Polarität der Solarzelle ausgebildet ist und wobei ferner ein zweites Grid (5') der Kontaktstruktur (3) zu Bereichen der Solarzelle (1) mit einer der ersten Polarität entgegengesetzten zweiten Polarität ausgebildet ist, wobei bei dem zweiten Grid (5')eine Schicht (37) aus elektrisch leitfähigem Material das Substrat (17) der Solarzelle (1) direkt kontaktiert.
Verfahren zum Herstellen einer Solarzelle, aufweisend:
Bereitstellen eines Substrates (17) aus einem ersten Halbleitermaterial
Ausbilden von p-Typ-artigen Bereichen (43) und n-Typ-artigen Bereichen (41) in dem
Substrat an einer Oberfläche durch Eindiffundieren geeigneter Dotanden;
Ausbilden von Schichtenstapelanordnungen zur Bildung einer Kontaktstruktur (3) angrenzend an eine Oberfläche des Substrates (17), wobei die
Schichtenstapelanordnungen aufweisen:
eine erste Schicht (19) aus einem elektrisch isolierenden Material,
eine zweite Schicht (21) aus einem zweiten Halbleitermaterial,
eine dritte Schicht (22) aus einem elektrisch leitfähigen Material,
wobei die erste Schicht (19) zwischen dem Substrat (17) und der zweiten Schicht (21) angeordnet wird,
wobei die erste Schicht (19) derart ausgebildet wird, dass ein signifikantes Tunneln von Ladungsträgern zwischen dem Substrat (17) und der zweiten Schicht (21) durch die erste Schicht (19) hindurch ermöglicht ist, und
wobei das erste Halbleitermaterial und das zweite Halbleitermaterial aufgrund verschiedener Bandstrukturen verschiedene elektrische Eigenschaften aufweisen, wobei zur Bildung einer Kontaktstruktur (3) sowohl an den p-Typ-artigen Bereichen (43) als auch an den n-Typ- artigen Bereichen (41) eine jeweilige
GEÄNDERTES BLATT (ARTIKEL 19) 4
Schichtenstapelanordnung ausgebildet ist,
wobei das zweite Halbleitermaterial zur Bildung der Schichtenstapelanordnung, die die p-Typ- artigen Bereiche (43) kontaktiert, und das zweite Halbleitermaterial zur Bildung der Schichtenstapelanordnung, die die n-Typ- artigen Bereiche (41) kontaktiert, verschiedene elektrische Eigenschaften aufweisen.
12. Verfahren nach Anspruch 11 , wobei die erste Schicht durch Atomlagendeposition ALD abgeschieden wird.
13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, wobei die zweite Schicht durch ein PECVD- Verfahren abgeschieden wird.
GEÄNDERTES BLATT (ARTIKEL 19)

5

IN ARTIKEL 19 (1) GENANNTE ERKLÄRUNG

In die geänderten Ansprüche gemäß Art. 19 PCT wurden die Merkmale des ursprünglichen Anspruchs 10 aufgenommen. Der Gegenstand eines derart geänderten Patentanspruchs wurde im Schriftlichen Bescheid der Internationalen Recherchebehörde bereits als neu und erfinderisch angesehen.

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