WO2013087071A1 - Method for smoothing a silicon substrate by etching on one side - Google Patents

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WO2013087071A1
WO2013087071A1 PCT/DE2012/100380 DE2012100380W WO2013087071A1 WO 2013087071 A1 WO2013087071 A1 WO 2013087071A1 DE 2012100380 W DE2012100380 W DE 2012100380W WO 2013087071 A1 WO2013087071 A1 WO 2013087071A1
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silicon substrate
silicate glass
layer
solar cell
silicon
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Katrin Weise
Cornelia Klein
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Rena Gmbh
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/18—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
    • H01L31/1804—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof comprising only elements of Group IV of the Periodic System
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Definitions

  • the invention relates to a method for one-sided smooth etching of a silicon substrate.
  • the production of modern solar cell types requires the smoothest possible backside of a silicon substrate used as a solar cell substrate.
  • a silicon substrate used as a solar cell substrate.
  • large or silicon substrate is to be understood, which usually averted incident light during operation of the fin- ished solar cell is ranked ⁇ .
  • Possible smooth backs allow a re ⁇ production of recombination of generated charge carriers at the back of the silicon substrate or solar cells.
  • efficiency increases of up to 1% can be achieved.
  • the smoothing textured backs of solar cell substrates can cause significant increases in efficiency.
  • the backside of silicon substrates is smooth etched by means of an acidic polish etching solution.
  • an acidic polish etching solution entails undesirable side effects or is not possible. This is in particular ⁇ sondere due to the fact that in etching the back other areas of the solar cell substrate can be attacked by means of an acidic Politurisers.
  • an acidic polish etch solution can be used in many cases only prior to formation of emitter doping. This is but not compatible with all solar cell manufacturing processes.
  • the present invention has for its object, a versatile method for a smooth etching free ⁇ side of a silicon substrate to provide.
  • the method according to the invention for the single-sided smooth etching of a silicon substrate provides for forming a protective layer at least on a first side of the silicon substrate. Subsequently, a second side of the silicon substrate is smooth etched with ⁇ means of an alkaline etching solution, the temperature in the range between 50 ° C and 90 ° C has. During this Glattsleyens those areas of the Siliziumsub ⁇ strats, which has been formed on the protective layer are protected by the protective layer against an action of the etching solution.
  • a smooth etching free in the sense of the present invention is meant an at least partial flattening of a surface of Silizi ⁇ umsubstrats.
  • the smooth etching means at least partially leveling the surface of the silicon substrate.
  • the first side of the second side is opposite .
  • it is at the first side to a front side and the second side to a back print ⁇ te a solar cell substrate.
  • the rear side is understood to mean that side of the solar cell substrate which, when operating the finished solar cell, is arranged facing away from incident light.
  • the front side is the side of the solar cell substrate which incident light is aligned supplied ⁇ Wandt during operation of the finished solar cell.
  • the silicon substrate may be partially or completely immersed in the etching solution.
  • the Glatt2011 ⁇ zen can advertising realized by means of a one-sided etching method to, for example, by only the second side is wetted by the etching solution, the silicon substrate ⁇ net such angeord, the first side of the silicon substrate, however, the upper ⁇ half a liquid level of the etching solution located.
  • Several silicon substrates can be stacked or continuously smoothed. be etched. The method is therefore compatible with Batch ar ⁇ beitenden systems as well as with continuous manufacturing lines.
  • a silicate glass layer or a silicon nitride layer is formed as a protective layer.
  • the protective layer can be formed with technologies known from solar cell manufacturing.
  • phosphorosilicate glass layers and borosilicate glass layers have proven to be useful as a protective layer.
  • a solar cell substrate is a ⁇ trafgelegit side and forms a protective layer in a Emit ⁇ terdiffusion a dopant-silicate glass layer excluded.
  • the protective layer can be formed inexpensively in the context of an emitter diffusion step which is required anyway for the solar cell production.
  • do ⁇ animal-containing silicate glass layer in particular a phosphorus silicate glass layer or a borosilicate glass have proven layer.
  • the emitter diffusion can be realized in any fundamental in itself be ⁇ knew Art. It can unilateral or multilateral ⁇ side emitter diffusion processes are used. In particular, tube diffusion has proven itself. Will be ⁇ forms within the emitter diffusion, for example if it is carried out as tubes ⁇ diffusion on the second side of the Silizi ⁇ umsubstrats the dopant-silicate glass layer, it will be advantageously removed prior to smooth etching free. This can be achieved, for example, by means of a one-sided etching process known per se, in particular using weakly concentrated hydrofluoric acid solutions.
  • the dopant-containing silicate glass layer from the second side of the silicon substrate in the context of a Kan- tenisolations suitses removed.
  • edge isolation step a process step is commonly referred to, wherein the surface is electrically insulated on the second side of the silicon substrate by the Emit ⁇ terdot mich.
  • the emitter doping can be etched away from the second side of the silicon substrate beispielswei ⁇ se, so that in the course of this etching, the do animal-containing silicate glass layer can be cost-effectively removed from the second side of the silicon substrate.
  • the dopant-containing silicate glass layer formed as part of the emitter diffusion is removed from the second side of the silicon substrate by wet-chemical etching.
  • this is done by means of a silicon katglasvon zates first type containing water, 10 grams per liter (g / 1) to 50 g / 1 hydrofluoric acid, 200 g / 1 to 1000 g / 1 swiveling ⁇ ric acid and / or 250 g / 1 to 500 g / 1 nitric acid.
  • the dopant-containing silicate glass layer formed on the first side is removed from the first side of the silicon substrate by means of a second-type silicate glassate, thereby over-etching the second side of the silicon substrate by means of the second-type silicate glassyzate.
  • any structures remaining on the second side of the silicon substrate after the smooth-etching process can be further extended. be leveled. Remaining edges can be rounded off.
  • Silikatglastechnik zates second type an aqueous solution has been proven, which has hydrofluoric acid and nitric acid.
  • a silicon nitride layer is formed on the first side of the silicon substrate as a protective layer ⁇ .
  • This silicon nitride layer is subsequently left as an antireflection layer on the silicon substrate.
  • the production of a solar cell requires the formation ei ⁇ nes emitter.
  • an emitter diffusion is therefore carried out prior to the formation of the silicon nitride layer, and in this case a dopant-containing silicate glass layer is formed on the silicon substrate.
  • This dotierstoffhalt strength Sili ⁇ katglas für is completely removed prior to forming the silicon nitride layer ⁇ .
  • the silicon nitride layer provided as a protective layer can be left as an antireflection layer on the silicon substrate.
  • the do- animal-containing silicate glass layer is preferably removed nassche ⁇ mixed, for example with the Silikatglastechnik zates second type.
  • a possible edge isolation as zaims above in the context of the Silikatglastechnik first kind described, is preferably carried out also before the formation of the Si liziumnitrid für.
  • a variant of the method provides that the silicon substrate is at least partially provided with egg ⁇ ner surface texture prior to forming the protective layer.
  • the surface texture is formed on the first and second sides of the silicon substrate.
  • the Sili ⁇ ziumsubstrats formed constituents of the surface texture are then during the subsequent GlattiserensLeeb ⁇ net.
  • the surface texture is preferably formed by wet-chemical texture etching.
  • the second side of the silicon substrate is smooth-etched by means of an aqueous KOH solution.
  • an aqueous KOH solution Particularly be ⁇ lasts an aqueous KOH solution having a KOH concentration of 10 weight percent to 30 weight percent has.
  • the second side of the silicon substrate is preferredbahgehartt using an alkaline etching solution having a tempera ture ⁇ in the range between 70 ° C and 85 ° C.
  • This Tempe ⁇ ratur Scheme has proven itself in practice especially.
  • the inventive method can be before ⁇ geous, used in the manufacture of a solar cell having a passivated ⁇ fourth back or in the manufacture of a solar cell with a passivated emitter and passivated back, a so-called PERC cell.
  • a passivated emitter are electrically passivated surface states in the emitter region, under a passivated back passivated surface states on the back of So ⁇ larzelle to understand.
  • Ele ⁇ elements the same effect by the same reference numerals.
  • the invention is not limited to thetientsbeispie ⁇ le shown in the figures - not even in terms of functional features.
  • the previous description as well as the following figures ⁇ description contain numerous features that are shown in the dependent subclaims partially summarized in several. However, those features, as well as all the other features disclosed above and in the following description of the figures, will also be considered individually by one skilled in the art and put together to meaningful further combinations. In particular, these features are combined in each case individually and in any geeigne ⁇ ter combination with the method of the independent claim. Show it:
  • Figure 1 Schematic representation of a first embodiment of the method according to the invention
  • Figure 2 is a schematic diagram of a second embodiment of the method according to the invention.
  • FIG. 3 Schematic representation of a method according to
  • FIG. 4 Schematic representation of the method according to
  • FIGS. 1 and 3 illustrate a first conspiracysbei ⁇ game of the method according to the invention.
  • a silicon solar cell substrate is to ⁇ next 50 texturgelegit 10. Since ⁇ at a WEI in the illustrations of Figure 3 upwards, the remaining surface areas of the silicon solar cell substrate are also provided with the surface texture 51.
  • the front side of the silicon solar cell substrate 50 is provided with a surface texture 51 as well as a back side of the silicon solar cell substrate 50 facing down in the illustrations of FIG. In the representations of FIGS. 3 and 4, for the sake of clarity, however, a representation of the surface texture 51 is dispensed with at the edges of the silicon solar cell substrate 50.
  • the Textuiller- zen 10 of the silicon solar cell substrate 50 is carried vorzugswei ⁇ se by means of a wet chemical Texturteilling.
  • a tube emitter diffusion 12 is performed. This is to be understood as a tube diffusion in which an emitter doping 52 is formed. This is in the
  • a dopant-containing silicate glass layer 54 is as well as tube emitter diffusion. This is preferably a phosphosilicate glass layer or a borosilicate glass layer.
  • the dopant-Si ⁇ likatglas für 58 is removed 14 from the back side of the silicon solar cells ⁇ substrate 50. This can for example take place by means egg ner Silikatglastechnik zates second kind. In other areas, the dopant-containing silicate glass layer 54 remains on the silicon solar cell substrate 50 and serves as a protective ⁇ layer against a subsequent smooth etching 16.
  • This smooth etching 16 is carried out in an aqueous KOH solution, which at a temperature in the range of 70 ° C to 85 ° C. located.
  • Siliziumso ⁇ larzellensubstrat 50 can be completely immersed in the aqueous KOH solution.
  • the upper Surface texture 51 on the back of the silicon solar cell Sub ⁇ strats 50 leveled by the isotropic etching of the KOH solution located at said temperature.
  • the silicon solar cell substrate 50 is protected by the dopant-containing silicate glass layer 54 from an action of the KOH solution, so that the surface texture 51 is retained.
  • remaining parts of the dopant-containing silicate glass layer 54 are removed 18. This can be done for example by means of a Silikatsleys second type.
  • the backside of the silicon solar cell substrate 50 is etched over ⁇ , which in the case of not fullymaschineebne- th surface on the back of Siliziumsolarzellensub ⁇ strats 50 it can be leveled going on.
  • a silicon solar cell substrate 50 provided with an emitter doping 52 remains, which has a surface texture 51 on its front side and whose rear side is leveled.
  • This silicon solar cell substrate 50 can now be further processed in known manner to a solar cell wei ⁇ .
  • solar cells with a passivated rear side for example PERC solar cells, can be produced.
  • FIGS. 2 and 4 illustrate a furtherconstrusbei ⁇ game of the method according to the invention.
  • the silicon solar cell substrate 50 is first texture-etched 10. This is followed again by a tube-emitter diffusion 12 with formation of the dopant-containing silicate glass layer 54.
  • a wet chemical edge isolation 20 wherein in cost-effective manner, both the dotierstoffhal- As well as the emitter doping 52 is removed from the back of the silicon solar cell substrate 50.
  • This can be achieved, for example, by means of the silicate glass solution of the first type.
  • the removal 14 of the dopant-containing silicate glass layer from the rear side can be easily replaced by the step of wet-chemical edge insulation 20 from the exemplary embodiment of FIGS. 2 and 4. In this way, a further embodiment of the inventive method results.
  • a complete Entfer ⁇ nen 22 of the dopant-silicate glass layer 54 connects to the wet-chemical edge isolation 20th This can be achieved for example by means of a Silikatglastechnik zates second type.
  • a silicon nitride layer 56 is deposited on the front side of the silicon solar cell substrate 50. This can be done by means of chemical vapor deposition methods known per se (CVD method). Since the dopant-containing silicate glass layer 54 has been completely removed 22 before the deposition 24 of the silicon nitride layer 56, the silicon nitride layer 56 may furthermore remain on the silicon solar cell substrate 50 as an antireflection layer. Except where the respective solar cell manufacturing process, removal of the dopant-silicate glass layer 54 is not required, the silicon nitride layer can also remain open ⁇ as an antireflective layer visibly 56 when the dopant-silicate glass layer was 54 not previously removed completeness, ⁇ dig.
  • CVD method chemical vapor deposition methods known per se
  • the silicon solar cell substrate 50 may be completely immersed in the KOH solution.
  • the back of the Siliziumsolarzellensub- is leveled strats 50 while the silicon nitride layer 56 acts in the other areas as the protective layer and the Silizi ⁇ umsolarzellensubstrat 50 protects against an action of the KOH solution.
  • the result is thus a silicon solar cell substrate 50, which is provided on its front side with a surface texture 51 and an emitter doping 52 and a silicon nitride layer 56 as an antireflection layer and also has a flattened back.
  • This Siliziumsolarzel- lensubstrat 50 can be further processed in a conventional manner to a ferti ⁇ gen solar cell.
  • Metal contacts for contacting the emitter doping on the front side of the silicon solar cell substrate 50 can be fired therethrough ⁇ play for this purpose in through the silicon nitride layer in a known per se.
  • the flattened back of the silicon solar cell substrate 50 provides ideal Vorausset ⁇ tions for the production of a solar cell with a passivated back.
  • the silicon nitride layer 56 and a passivation of the emitter and a solar cell having passivated emitter and passivated ⁇ fourth back can be manufactured.

Abstract

Method for smoothing a silicon substrate (50) by etching (16) on one side, wherein a protective layer (54; 56) is formed (12; 24) at least on a first side of the silicon substrate, then a second side of the silicon substrate (50) is smoothed by etching (16) by means of an alkaline etching solution having a temperature in the range of between 50°C and 90°C, and, during this process of smoothing by etching (16), those regions of the silicon substrate (50) on which the protective layer (54; 56) has been formed are protected against action of the etching solution by means of the protective layer (54; 56).

Description

Verfahren zum einseitigen Glattätzen eines Siliziumsubstrats  Method for one-sided smooth etching of a silicon substrate
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum einseitigen Glattätzen eines Siliziumsubstrats. Insbesondere die Fertigung moderner Solarzellentypen erfordert eine möglichst glatte Rückseite eines als Solarzellensubstrat verwendeten Siliziumsubstrats. Unter der Rückseite ist dabei diejenige großflächige Seite des Solarzellen- beziehungsweise Siliziumsubstrats zu verstehen, welche beim Betrieb der ferti- gen Solarzelle üblicherweise einfallendem Licht abgewandt an¬ geordnet wird. Möglichst glatte Rückseiten erlauben eine Re¬ duktion der Rekombination generierter Ladungsträger an der Rückseite des Silizium- beziehungsweise Solarzellensubstrats. Gegenüber Solarzellentypen mit einer nicht geglätteten Rück- seite können in Verbindung mit einer Passivierung von an der Rückseite vorliegenden Oberflächenzuständen Wirkungsgradsteigerungen von bis zu 1% realisiert werden. Insbesondere die Glättung texturierter Rückseiten von Solarzellensubstraten kann erhebliche Wirkungsgradsteigerungen bewirken. The invention relates to a method for one-sided smooth etching of a silicon substrate. In particular, the production of modern solar cell types requires the smoothest possible backside of a silicon substrate used as a solar cell substrate. Under the rear side of the solar cell that large or silicon substrate is to be understood, which usually averted incident light during operation of the fin- ished solar cell is ranked ¬. Possible smooth backs allow a re ¬ production of recombination of generated charge carriers at the back of the silicon substrate or solar cells. Compared to solar cell types with a non-smoothed back side, in conjunction with a passivation of surface states on the back surface, efficiency increases of up to 1% can be achieved. In particular, the smoothing textured backs of solar cell substrates can cause significant increases in efficiency.
Bislang wird die Rückseite von Siliziumsubstraten mittels einer sauren Politurätzlösung glattgeätzt. Bei diversen Solarzellenherstellungsverfahren hat sich jedoch gezeigt, dass der Einsatz einer sauren Politurätzlösung unerwünschte Nebenwir- kungen mit sich bringt oder nicht möglich ist. Dies ist insbe¬ sondere darauf zurückzuführen, dass bei einem Ätzen der Rückseite mittels einer sauren Politurätzlösung andere Bereiche des Solarzellensubstrats angegriffen werden können. Insbesondere hat sich gezeigt, dass mit einer Emitterdotierung verse- hene Bereiche stark beschädigt werden können. In Folge dessen kann eine saure Politurätzlösung in vielen Fällen nur vor Ausbildung einer Emitterdotierung eingesetzt werden. Dies ist je- doch nicht mit allen Solarzellenherstellungsprozessen vereinbar . So far, the backside of silicon substrates is smooth etched by means of an acidic polish etching solution. In various solar cell production processes, however, it has been found that the use of an acidic polish etching solution entails undesirable side effects or is not possible. This is in particular ¬ sondere due to the fact that in etching the back other areas of the solar cell substrate can be attacked by means of an acidic Politurätzlösung. In particular, it has been found that areas provided with emitter doping can be severely damaged. As a result, an acidic polish etch solution can be used in many cases only prior to formation of emitter doping. This is but not compatible with all solar cell manufacturing processes.
Vor diesem Hintergrund liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein flexibel einsetzbares Verfahren zum ein¬ seitigen Glattätzen eines Siliziumsubstrats zur Verfügung zu stellen . Against this background, the present invention has for its object, a versatile method for a smooth etching free ¬ side of a silicon substrate to provide.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkma- len des Anspruchs 1. This object is achieved by a method having the features of claim 1.
Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand abhängiger Unteransprüche . Das erfindungsgemäße Verfahren zum einseitigen Glattätzen eines Siliziumsubstrats sieht vor, zumindest auf einer ersten Seite des Siliziumsubstrats eine Schutzschicht auszubilden. Nachfolgend wird eine zweite Seite des Siliziumsubstrats mit¬ tels einer alkalischen Ätzlösung glattgeätzt, welche eine Tem- peratur im Bereich zwischen 50°C und 90°C aufweist. Während dieses Glattätzens werden diejenigen Bereiche des Siliziumsub¬ strats, auf welchen die Schutzschicht ausgebildet worden ist, mittels der Schutzschicht gegenüber einem Einwirken der Ätzlösung geschützt. Advantageous developments are the subject of dependent claims. The method according to the invention for the single-sided smooth etching of a silicon substrate provides for forming a protective layer at least on a first side of the silicon substrate. Subsequently, a second side of the silicon substrate is smooth etched with ¬ means of an alkaline etching solution, the temperature in the range between 50 ° C and 90 ° C has. During this Glattätzens those areas of the Siliziumsub ¬ strats, which has been formed on the protective layer are protected by the protective layer against an action of the etching solution.
Unter einem Glattätzen im Sinne der vorliegenden Erfindung ist ein zumindest teilweises Einebnen einer Oberfläche des Silizi¬ umsubstrats zu verstehen. Mit anderen Worten bezeichnet das Glattätzen ein zumindest teilweises Nivellieren der Oberfläche des Siliziumsubstrats. Under a smooth etching free in the sense of the present invention is meant an at least partial flattening of a surface of Silizi ¬ umsubstrats. In other words, the smooth etching means at least partially leveling the surface of the silicon substrate.
In Folge der vergleichsweise hohen Temperatur der alkalischen Ätzlösung kann ein isotropes Ätzverhalten der alkalischen Ätzlösung realisiert werden. Dieses ermöglicht das Glattätzen der zweiten Seite des Siliziumsubstrats. Die erste Seite des Sili¬ ziumsubstrats kann aufwandsgünstig gegenüber einem Einwirken der alkalischen Ätzlösung geschützt werden, beispielsweise mittels einer Silikatglasschicht oder einer Siliziumnitrid- Schicht. Weiterhin hat sich gezeigt, dass mittels des erfin¬ dungsgemäßen Verfahrens die zweite Seite aufwandsgünstiger glattgeätzt werden kann als mit einer sauren Politurätzlösung. Dieser Aufwandsvorteil ergibt sich aus geringeren Chemikalienkosten sowie einer längeren Standzeit der alkalischen Ätzlö- sung gegenüber sauren Politurätzlösungen. As a result of the comparatively high temperature of the alkaline etching solution, an isotropic etching behavior of the alkaline etching solution can be realized. This allows the flat etching of the second side of the silicon substrate. The first side of the silicon ¬ ziumsubstrats can be low-cost protected against exposure to the alkaline etching solution, for example by means of a silicate glass layer or a silicon nitride layer. Furthermore, it has been shown that by means of the OF INVENTION ¬ to the invention process, the second side can be glattgeätzt cost-effective than with an acidic Politurätzlösung. This expense advantage results from lower chemical costs and a longer service life of the alkaline etching solution compared to acidic polish etching solutions.
Als alkalische Ätzlösung haben sich eine wässrige NaOH- oder ein wässrige KOH-Lösung bewährt. Vorzugsweise liegt die erste Seite der zweiten Seite gegen¬ über. Besonders bevorzugt handelt es sich bei der ersten Seite um eine Vorderseite und bei der zweiten Seite um eine Rücksei¬ te eines Solarzellensubstrats. Im oben geschilderten Sinne ist dabei unter der Rückseite diejenige Seite des Solar zellensub- strats zu verstehen, welche im Betrieb der fertigen Solarzelle einfallendem Licht abgewandt angeordnet wird. Die Vorderseite ist hingegen diejenige Seite des Solarzellensubstrats, welche im Betrieb der fertigen Solarzelle einfallendem Licht zuge¬ wandt ausgerichtet wird. As an alkaline etching solution, an aqueous NaOH or an aqueous KOH solution have been proven. Preferably, the first side of the second side is opposite . Particularly preferably, it is at the first side to a front side and the second side to a back print ¬ te a solar cell substrate. In the sense described above, the rear side is understood to mean that side of the solar cell substrate which, when operating the finished solar cell, is arranged facing away from incident light. However, the front side is the side of the solar cell substrate which incident light is aligned supplied ¬ Wandt during operation of the finished solar cell.
Zum Zwecke des Glattätzens der Rückseite des Siliziumsubstrats kann das Siliziumsubstrat teilweise oder vollständig in die Ätzlösung eingetaucht werden. Insbesondere kann das Glattät¬ zens mittels eines einseitigen Ätzverfahrens realisiert wer- den, beispielsweise indem das Siliziumsubstrat derart angeord¬ net wird, dass nur die zweite Seite von der Ätzlösung benetzt wird, die erste Seite des Siliziumsubstrats sich jedoch ober¬ halb eines Flüssigkeitspegels der Ätzlösung befindet. Mehrere Siliziumsubstrate können stapelweise oder fortlaufend glattge- ätzt werden. Das Verfahren ist somit mit im Stapelbetrieb ar¬ beitenden Anlagen wie auch mit kontinuierlich betriebenen Fertigungslinien kompatibel. Vorzugsweise wird als Schutzschicht eine Silikatglasschicht oder eine Siliziumnitridschicht ausgebildet. Auf diese Weise kann die Schutzschicht mit Technologien ausgebildet werden, welche aus der Solarzellenfertigung bekannt sind. Insbesondere haben sich Phosphorsilikatglasschichten und Borsilikatglas- schichten als Schutzschicht bewährt. For the purpose of smooth etching the back surface of the silicon substrate, the silicon substrate may be partially or completely immersed in the etching solution. In particular, the Glattät ¬ zen can advertising realized by means of a one-sided etching method to, for example, by only the second side is wetted by the etching solution, the silicon substrate ¬ net such angeord, the first side of the silicon substrate, however, the upper ¬ half a liquid level of the etching solution located. Several silicon substrates can be stacked or continuously smoothed. be etched. The method is therefore compatible with Batch ar ¬ beitenden systems as well as with continuous manufacturing lines. Preferably, a silicate glass layer or a silicon nitride layer is formed as a protective layer. In this way, the protective layer can be formed with technologies known from solar cell manufacturing. In particular, phosphorosilicate glass layers and borosilicate glass layers have proven to be useful as a protective layer.
Bei einer Verfahrensvariante wird ein Solarzellensubstrat ein¬ seitig glattgeätzt und als Schutzschicht im Rahmen einer Emit¬ terdiffusion eine dotierstoffhaltige Silikatglasschicht ausge- bildet. Auf diese Weise kann die Schutzschicht aufwandsgünstig im Rahmen eines ohnehin für die Solarzellenfertigung erforderlichen Emitterdiffusionsschrittes ausgebildet werden. Als do¬ tierstoffhaltige Silikatglasschicht haben sich insbesondere eine Phosphorsilikatglasschicht oder eine Borsilikatglas- schicht bewährt. In one process variant, a solar cell substrate is a ¬ glattgeätzt side and forms a protective layer in a Emit ¬ terdiffusion a dopant-silicate glass layer excluded. In this way, the protective layer can be formed inexpensively in the context of an emitter diffusion step which is required anyway for the solar cell production. When do ¬ animal-containing silicate glass layer, in particular a phosphorus silicate glass layer or a borosilicate glass have proven layer.
Die Emitterdiffusion kann grundsätzliche auf jede an sich be¬ kannte Art realisiert werden. Es können einseitige oder mehr¬ seitige Emitterdiffusionsverfahren zum Einsatz kommen. Insbe- sondere hat sich eine Röhrendiffusion bewährt. Wird im Rahmen der Emitterdiffusion, beispielsweise falls diese als Röhren¬ diffusion durchgeführt wird, auf der zweiten Seite des Silizi¬ umsubstrats die dotierstoffhaltige Silikatglasschicht ausge¬ bildet, so wird diese vorteilhafterweise vor dem Glattätzen entfernt. Dies kann beispielsweise mittels an sich bekannter einseitiger Ätzverfahren realisiert werden, insbesondere unter Verwendung von schwach konzentrierten Flusssäurelösungen. Vorzugsweise wird die dotierstoffhaltige Silikatglasschicht von der zweiten Seite des Siliziumsubstrats im Rahmen eines Kan- tenisolationsschrittes entfernt. Auf diese Weise ist gegenüber Solarzellenherstellungsverfahren, welche einen Kantenisolationsschritt vorsehen, kein zusätzlicher Prozessschritt erforderlich. Als Kantenisolationsschritt wird üblicherweise ein Prozessschritt bezeichnet, bei welchem die Oberfläche auf der zweiten Seite des Siliziumsubstrats elektrisch von der Emit¬ terdotierung isoliert wird. Zu diesem Zweck kann beispielswei¬ se die Emitterdotierung von der zweiten Seite des Siliziumsubstrats abgeätzt werden, sodass im Zuge dieses Ätzens die do- tierstoffhaltige Silikatglasschicht aufwandsgünstig von der zweiten Seite des Siliziumsubstrats entfernt werden kann. The emitter diffusion can be realized in any fundamental in itself be ¬ knew Art. It can unilateral or multilateral ¬ side emitter diffusion processes are used. In particular, tube diffusion has proven itself. Will be ¬ forms within the emitter diffusion, for example if it is carried out as tubes ¬ diffusion on the second side of the Silizi ¬ umsubstrats the dopant-silicate glass layer, it will be advantageously removed prior to smooth etching free. This can be achieved, for example, by means of a one-sided etching process known per se, in particular using weakly concentrated hydrofluoric acid solutions. Preferably, the dopant-containing silicate glass layer from the second side of the silicon substrate in the context of a Kan- tenisolationsschrittes removed. In this way, no additional process step is required over solar cell manufacturing processes which provide an edge isolation step. As edge isolation step, a process step is commonly referred to, wherein the surface is electrically insulated on the second side of the silicon substrate by the Emit ¬ terdotierung. For this purpose, the emitter doping can be etched away from the second side of the silicon substrate beispielswei ¬ se, so that in the course of this etching, the do animal-containing silicate glass layer can be cost-effectively removed from the second side of the silicon substrate.
Vorteilhafterweise wird die im Rahmen der Emitterdiffusion ausgebildete dotierstoffhaltige Silikatglasschicht durch nass- chemisches Ätzen von der zweiten Seite des Siliziumsubstrats entfernt. Besonders bevorzugt erfolgt dies mittels einer Sili- katglasät zlösung erster Art, welche Wasser, 10 Gramm pro Liter (g/1) bis 50 g/1 Flusssäure, 200 g/1 bis 1000 g/1 Schwe¬ felsäure und/oder 250 g/1 bis 500 g/1 Salpetersäure enthält. Auf diese Weise kann gegebenenfalls mittels der Silikatglas- ätzlösung erster Art gleichzeitig eine Emitterdotierung von der zweiten Seite des Siliziumsubstrats entfernt werden. Eine Kombination des Entfernens der dotierstoffhaltigen Silikatglasschicht von der zweiten Seite des Siliziumsubstrats mit einer Kantenisolation wird hierdurch ermöglicht. Advantageously, the dopant-containing silicate glass layer formed as part of the emitter diffusion is removed from the second side of the silicon substrate by wet-chemical etching. Particularly preferably, this is done by means of a silicon katglasät zlösung first type containing water, 10 grams per liter (g / 1) to 50 g / 1 hydrofluoric acid, 200 g / 1 to 1000 g / 1 swiveling ¬ ric acid and / or 250 g / 1 to 500 g / 1 nitric acid. In this way, it is optionally possible to simultaneously remove an emitter doping from the second side of the silicon substrate by means of the silicate glass etching solution of the first type. A combination of removing the dopant-containing silicate glass layer from the second side of the silicon substrate with an edge insulation is thereby made possible.
Vorteilhafterweise wird nach dem Glattätzen der zweiten Seite des Siliziumsubstrats die auf der ersten Seite ausgebildete dotierstoffhaltige Silikatglasschicht von der ersten Seite des Siliziumsubstrats mittels einer Silikatglasät zlösung zweiter Art entfernt und dabei die zweite Seite des Siliziumsubstrats mittels der Silikatglasät zlösung zweiter Art überätzt. Auf diese Weise können etwaige nach dem Glattätzen auf der zweiten Seite des Siliziumsubstrats verbliebene Strukturen weiter ein- geebnet werden. Verbliebene Kanten können abgerundet werden. Als Silikatglasät zlösung zweiter Art hat sich eine wässrige Lösung bewährt, welche Flusssäure und Salpetersäure aufweist. Bei einer anderen Verfahrensvariante, bei welcher ein Solarzellensubstrat einseitig glattgeätzt wird, wird als Schutz¬ schicht eine Siliziumnitridschicht auf der ersten Seite des Siliziumsubstrats ausgebildet. Diese Siliziumnitridschicht wird im Weiteren als Antireflexionsschicht auf dem Silizium- Substrat belassen. Diese Verfahrensvariante stellt somit eine alternative Möglichkeit einer aufwandsgünstigen Ausbildung der Schutzschicht dar, da bei einer Vielzahl von Solarzellenherstellungsprozessen die Ausbildung einer Siliziumnitridschicht als Antireflexionsschicht ohnehin vorgesehen ist. Advantageously, after the flat etching of the second side of the silicon substrate, the dopant-containing silicate glass layer formed on the first side is removed from the first side of the silicon substrate by means of a second-type silicate glassate, thereby over-etching the second side of the silicon substrate by means of the second-type silicate glassyzate. In this way any structures remaining on the second side of the silicon substrate after the smooth-etching process can be further extended. be leveled. Remaining edges can be rounded off. As Silikatglasät zlösung second type, an aqueous solution has been proven, which has hydrofluoric acid and nitric acid. In another variant of the method in which a solar cell substrate is glattgeätzt one side, a silicon nitride layer is formed on the first side of the silicon substrate as a protective layer ¬. This silicon nitride layer is subsequently left as an antireflection layer on the silicon substrate. This variant of the method thus represents an alternative possibility of a cost-effective design of the protective layer, since the formation of a silicon nitride layer as an antireflection layer is provided anyway in a large number of solar cell production processes.
Die Herstellung einer Solarzelle erfordert die Ausbildung ei¬ nes Emitters. Vorteilhafterweise wird daher vor dem Ausbilden der Siliziumnitridschicht eine Emitterdiffusion durchgeführt und hierbei eine dotierstoffhaltige Silikatglasschicht auf dem Siliziumsubstrat ausgebildet. Diese dotierstoffhalt ige Sili¬ katglasschicht wird vor dem Ausbilden der Siliziumnitrid¬ schicht vollständig entfernt. Auf diese Weise kann die als Schutzschicht vorgesehene Siliziumnitridschicht als Antirefle- xionsschicht auf dem Siliziumsubstrat belassen werden. Die do- tierstoffhaltige Silikatglasschicht wird vorzugsweise nassche¬ misch entfernt, beispielsweise mit der Silikatglasät zlösung zweiter Art. Eine etwaige Kantenisolation, wie sie oben im Zusammenhang der Silikatglasät zlösung erster Art beschrieben ist, erfolgt vorzugsweise ebenfalls vor dem Ausbilden der Si- liziumnitridschicht . The production of a solar cell requires the formation ei ¬ nes emitter. Advantageously, an emitter diffusion is therefore carried out prior to the formation of the silicon nitride layer, and in this case a dopant-containing silicate glass layer is formed on the silicon substrate. This dotierstoffhalt strength Sili ¬ katglasschicht is completely removed prior to forming the silicon nitride layer ¬. In this way, the silicon nitride layer provided as a protective layer can be left as an antireflection layer on the silicon substrate. The do- animal-containing silicate glass layer is preferably removed nassche ¬ mixed, for example with the Silikatglasät zlösung second type. A possible edge isolation as zlösung above in the context of the Silikatglasät first kind described, is preferably carried out also before the formation of the Si liziumnitridschicht.
Eine Verfahrensvariante sieht vor, dass vor dem Ausbilden der Schutzschicht das Siliziumsubstrat zumindest teilweise mit ei¬ ner Oberflächentextur versehen wird. Im Falle eines Solarzel- lensubstrats kann auf diese Weise beispielsweise die Lichtein¬ kopplung in das Solarzellensubstrat und somit der Wirkungsgrad der fertigen Solarzelle gesteigert werden. Vorzugsweise wird die Oberflächentextur auf der ersten und der zweiten Seite des Siliziumsubstrats ausgebildet. Auf der zweiten Seite des Sili¬ ziumsubstrats ausgebildete Bestandteile der Oberflächentextur werden sodann während des nachfolgenden Glattätzens eingeeb¬ net. Die Oberflächentextur wird bevorzugt durch nasschemisches Texturätzen ausgebildet. A variant of the method provides that the silicon substrate is at least partially provided with egg ¬ ner surface texture prior to forming the protective layer. In the case of a solar cell lens substrate can be increased in this way, for example, the Lichtein ¬ coupling in the solar cell substrate and thus the efficiency of the finished solar cell. Preferably, the surface texture is formed on the first and second sides of the silicon substrate. On the second side of the Sili ¬ ziumsubstrats formed constituents of the surface texture are then during the subsequent Glattätzens eingeeb ¬ net. The surface texture is preferably formed by wet-chemical texture etching.
Vorteilhafterweise wird die zweite Seite des Siliziumsubstrats mittels einer wässrigen KOH-Lösung glattgeätzt. Besonders be¬ währt hat sich eine wässrige KOH-Lösung mit einer KOH- Konzentration von 10 Gewichtsprozent bis 30 Gewichtsprozent. Advantageously, the second side of the silicon substrate is smooth-etched by means of an aqueous KOH solution. Particularly be ¬ lasts an aqueous KOH solution having a KOH concentration of 10 weight percent to 30 weight percent has.
Bevorzugt wird die zweite Seite des Siliziumsubstrats mittels einer alkalischen Ätzlösung glattgeätzt, welche eine Tempera¬ tur im Bereich zwischen 70°C und 85°C aufweist. Dieser Tempe¬ raturbereich hat sich in der Praxis besonders bewährt. The second side of the silicon substrate is preferred glattgeätzt using an alkaline etching solution having a tempera ture ¬ in the range between 70 ° C and 85 ° C. This Tempe ¬ raturbereich has proven itself in practice especially.
Des Weiteren hat es sich bewährt, die zweite Seite während ei¬ ner Dauer von 10 s bis 300 s, vorzugsweise während einer Dauer von 30 s bis 300 s, glatt zuätzen . Es hat sich gezeigt, dass das erfindungsgemäße Verfahren vor¬ teilhaft bei der Herstellung einer Solarzelle mit einer passi¬ vierten Rückseite oder bei der Herstellung einer Solarzelle mit passiviertem Emitter und passivierter Rückseite, einer so genannten PERC-Zelle, verwendet werden kann. Unter einem pas- sivierten Emitter sind dabei elektrisch passivierte Oberflä- chenzustände im Emitterbereich, unter einer passivierten Rückseite passivierte Oberflächenzustände an der Rückseite der So¬ larzelle zu verstehen. Im Weiteren wird die Erfindung anhand von Figuren näher erläutert. Soweit zweckdienlich, sind hierin gleich wirkende Ele¬ mente mit gleichen Bezugszeichen versehen. Die Erfindung ist nicht auf die in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispie¬ le beschränkt - auch nicht in Bezug auf funktionale Merkmale. Die bisherige Beschreibung wie auch die nachfolgende Figuren¬ beschreibung enthalten zahlreiche Merkmale, die in den abhängigen Unteransprüchen teilweise zu mehreren zusammengefasst wiedergegeben sind. Diese Merkmale wie auch alle übrigen oben und in der nachfolgenden Figurenbeschreibung offenbarten Merkmale, wird der Fachmann jedoch auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfügen. Insbesondere sind diese Merkmale jeweils einzeln und in beliebiger geeigne¬ ter Kombination mit dem Verfahren des unabhängigen Anspruchs kombinierbar. Es zeigen: Furthermore, it has proven useful, s, etch the second side while ei ¬ ner period of 10 s to 300 s, preferably for a period of 30 s to 300 smooth. It has been found, that the inventive method can be before ¬ geous, used in the manufacture of a solar cell having a passivated ¬ fourth back or in the manufacture of a solar cell with a passivated emitter and passivated back, a so-called PERC cell. Under a passivated emitter are electrically passivated surface states in the emitter region, under a passivated back passivated surface states on the back of So ¬ larzelle to understand. Furthermore, the invention will be explained in more detail with reference to figures. Where appropriate, are provided herein Ele ¬ elements the same effect by the same reference numerals. The invention is not limited to the Ausführungsbeispie ¬ le shown in the figures - not even in terms of functional features. The previous description as well as the following figures ¬ description contain numerous features that are shown in the dependent subclaims partially summarized in several. However, those features, as well as all the other features disclosed above and in the following description of the figures, will also be considered individually by one skilled in the art and put together to meaningful further combinations. In particular, these features are combined in each case individually and in any geeigne ¬ ter combination with the method of the independent claim. Show it:
Figur 1 Prinzipdarstellung eines ersten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens Figure 1 Schematic representation of a first embodiment of the method according to the invention
Figur 2 Prinzipdarstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens Figure 2 is a schematic diagram of a second embodiment of the method according to the invention
Figur 3 Schematische Darstellung eines das Verfahren nach Figure 3 Schematic representation of a method according to
Figur 1 durchlaufenden Solarzellensubstrats während der verschiedenen Verfahrensschritte  1 continuous solar cell substrate during the various process steps
Figur 4 Schematische Darstellung eines das Verfahren nach Figure 4 Schematic representation of the method according to
Figur 2 durchlaufenden Solarzellensubstrats während der verschiedenen Verfahrensschritte  2 continuous solar cell substrate during the various process steps
Die Figuren 1 und 3 illustrieren ein erstes Ausführungsbei¬ spiel des erfindungsgemäßen Verfahrens. Bei diesem wird zu¬ nächst ein Siliziumsolarzellensubstrat 50 texturgeätzt 10. Da¬ bei wird eine in den Darstellungen der Figur 3 nach oben wei- sende Vorderseite des Siliziumsolarzellensubstrats 50 ebenso mit einer Oberflächentextur 51 versehen wie eine in den Darstellungen der Figur 3 nach unten weisende Rückseite des Siliziumsolarzellensubstrats 50. Darüber hinaus werden auch die übrigen Oberflächenbereiche des Siliziumsolarzellensubstrats mit der Oberflächentextur 51 versehen. In den Darstellungen der Figuren 3 und 4 wird der besseren Übersicht halber jedoch an den Kanten des Siliziumsolarzellensubstrats 50 auf eine Darstellung der Oberflächentextur 51 verzichtet. Das Texturät- zen 10 des Siliziumsolarzellensubstrats 50 erfolgt vorzugswei¬ se mittels einer nasschemischen Texturätzlösung. Figures 1 and 3 illustrate a first Ausführungsbei ¬ game of the method according to the invention. In this, a silicon solar cell substrate is to ¬ next 50 texturgeätzt 10. Since ¬ at a WEI in the illustrations of Figure 3 upwards In addition, the remaining surface areas of the silicon solar cell substrate are also provided with the surface texture 51. The front side of the silicon solar cell substrate 50 is provided with a surface texture 51 as well as a back side of the silicon solar cell substrate 50 facing down in the illustrations of FIG. In the representations of FIGS. 3 and 4, for the sake of clarity, however, a representation of the surface texture 51 is dispensed with at the edges of the silicon solar cell substrate 50. The Texturät- zen 10 of the silicon solar cell substrate 50 is carried vorzugswei ¬ se by means of a wet chemical Texturätzlösung.
Im Weiteren wird eine Röhren-Emitterdiffusion 12 durchgeführt. Hierunter ist eine Röhrendiffusion zu verstehen, bei welcher eine Emitterdotierung 52 ausgebildet wird. Diese ist in denFurthermore, a tube emitter diffusion 12 is performed. This is to be understood as a tube diffusion in which an emitter doping 52 is formed. This is in the
Darstellungen der Figur 3 durch eine gestrichelte Linie sche¬ matisch dargestellt. Im Rahmen der Röhren-Emitterdiffusion wird eine dotierstoffhaltige Silikatglasschicht 54 ausgebil¬ det. Hierbei handelt es sich vorzugsweise um eine Phosphorsi- likatglasschicht oder eine Borsilikatglasschicht. Representations of Figure 3 by a dashed line sche ¬ matically represented. In the context of tube emitter diffusion, a dopant-containing silicate glass layer 54 is ausgebil ¬ det. This is preferably a phosphosilicate glass layer or a borosilicate glass layer.
Im weiteren Verfahrensverlauf wird die dotierstoffhaltige Si¬ likatglasschicht 54 von der Rückseite des Siliziumsolarzellen¬ substrats 50 entfernt 14. Dies kann beispielsweise mittels ei- ner Silikatglasät zlösung zweiter Art erfolgen. In übrigen Bereichen verbleibt die dotierstoffhaltige Silikatglasschicht 54 auf dem Siliziumsolarzellensubstrat 50 und dient als Schutz¬ schicht gegenüber einem nachfolgenden Glattätzen 16. Dieses Glattätzen 16 erfolgt in einer wässrigen KOH-Lösung, welche sich auf einer Temperatur im Bereich von 70°C bis 85°C befindet. Zum Zwecke des Glattätzens 16 kann das Siliziumso¬ larzellensubstrat 50 vollständig in die wässrige KOH-Lösung eingetaucht werden. Während des Glattätzens 16 wird die Ober- flächentextur 51 auf der Rückseite des Siliziumsolarzellensub¬ strats 50 durch die isotropische Ätzwirkung der sich auf der genannten Temperatur befindenden KOH-Lösung eingeebnet. Abseits der Rückseite des Siliziumsolarzellensubstrats 50 wird das Siliziumsolarzellensubstrat 50 hingegen durch die dotier- stoffhaltige Silikatglasschicht 54 gegenüber einer Einwirkung der KOH-Lösung geschützt, so dass die Oberflächentextur 51 erhalten bleibt. Nachfolgend werden verbliebene Teile der dotierstoffhaltigen Silikatglasschicht 54 entfernt 18. Dies kann beispielsweise mittels einer Silikatätzlösung zweiter Art erfolgen. Zudem wird die Rückseite des Siliziumsolarzellensubstrats 50 über¬ ätzt, wodurch im Falle einer noch nicht vollständig eingeebne- ten Oberfläche auf der Rückseite des Siliziumsolarzellensub¬ strats 50 diese weitergehend eingeebnet werden kann. In the further course of the process, the dopant-Si ¬ likatglasschicht 54 is removed 14 from the back side of the silicon solar cells ¬ substrate 50. This can for example take place by means egg ner Silikatglasät zlösung second kind. In other areas, the dopant-containing silicate glass layer 54 remains on the silicon solar cell substrate 50 and serves as a protective ¬ layer against a subsequent smooth etching 16. This smooth etching 16 is carried out in an aqueous KOH solution, which at a temperature in the range of 70 ° C to 85 ° C. located. For the purpose of the Glattätzens 16 Siliziumso ¬ larzellensubstrat 50 can be completely immersed in the aqueous KOH solution. During the smooth etching 16, the upper Surface texture 51 on the back of the silicon solar cell Sub ¬ strats 50 leveled by the isotropic etching of the KOH solution located at said temperature. On the other hand, away from the rear side of the silicon solar cell substrate 50, the silicon solar cell substrate 50 is protected by the dopant-containing silicate glass layer 54 from an action of the KOH solution, so that the surface texture 51 is retained. Subsequently, remaining parts of the dopant-containing silicate glass layer 54 are removed 18. This can be done for example by means of a Silikatätzlösung second type. In addition, the backside of the silicon solar cell substrate 50 is etched over ¬, which in the case of not fully eingeebne- th surface on the back of Siliziumsolarzellensub ¬ strats 50 it can be leveled going on.
Im Ergebnis verbleibt ein mit einer Emitterdotierung 52 versehenes Siliziumsolarzellensubstrat 50, welches auf seiner Vor- derseite eine Oberflächentextur 51 aufweist und dessen Rückseite eingeebnet ist. Dieses Siliziumsolarzellensubstrat 50 kann nun auf an sich bekannte Weise zu einer Solarzelle wei¬ terverarbeitet werden. Insbesondere können Solarzellen mit passivierter Rückseite, beispielsweise PERC-Solarzellen, her- gestellt werden. As a result, a silicon solar cell substrate 50 provided with an emitter doping 52 remains, which has a surface texture 51 on its front side and whose rear side is leveled. This silicon solar cell substrate 50 can now be further processed in known manner to a solar cell wei ¬. In particular, solar cells with a passivated rear side, for example PERC solar cells, can be produced.
Die Figuren 2 und 4 illustrieren ein weiteres Ausführungsbei¬ spiel des erfindungsgemäßen Verfahrens. Wiederum wird zunächst das Siliziumsolarzellensubstrat 50 texturgeätzt 10. Hieran schließt sich erneut eine Röhren-Emitterdiffusion 12 mit Ausbildung der dotierstoffhaltigen Silikatglasschicht 54 an. Abweichend von dem Ausführungsbeispiel der Figuren 1 und 3 er¬ folgt im Weiteren eine nasschemische Kantenisolation 20, bei welcher in aufwandsgünstiger Weise sowohl die dotierstoffhal- tige Silikatglasschicht 54 wie auch die Emitterdotierung 52 von der Rückseite des Siliziumsolarzellensubstrats 50 entfernt wird. Dies kann beispielsweise mittels der Silikatglasät zlö- sung erster Art realisiert werden. Im Ausführungsbeispiel der Figuren 1 und 3 kann das Entfernen 14 der dotierstoffhaltigen Silikatglasschicht von der Rückseite ohne Weiteres durch den Schritt der nasschemischen Kantenisolation 20 aus dem Ausführungsbeispiel der Figuren 2 und 4 ersetzt werden. Auf diese Weise ergibt sich ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfin- dungsgemäßen Verfahrens. Figures 2 and 4 illustrate a further Ausführungsbei ¬ game of the method according to the invention. Again, the silicon solar cell substrate 50 is first texture-etched 10. This is followed again by a tube-emitter diffusion 12 with formation of the dopant-containing silicate glass layer 54. Deviating from the embodiment of Figures 1 and 3 it ¬ follows hereinafter a wet chemical edge isolation 20, wherein in cost-effective manner, both the dotierstoffhal- As well as the emitter doping 52 is removed from the back of the silicon solar cell substrate 50. This can be achieved, for example, by means of the silicate glass solution of the first type. In the exemplary embodiment of FIGS. 1 and 3, the removal 14 of the dopant-containing silicate glass layer from the rear side can be easily replaced by the step of wet-chemical edge insulation 20 from the exemplary embodiment of FIGS. 2 and 4. In this way, a further embodiment of the inventive method results.
Im Ausführungsbeispiel der Figuren 2 und 4 schließt sich an die nasschemische Kantenisolation 20 ein vollständiges Entfer¬ nen 22 der dotierstoffhaltigen Silikatglasschicht 54 an. Dies kann beispielsweise mittels einer Silikatglasät zlösung zweiter Art realisiert werden. In the embodiment of Figures 2 and 4, a complete Entfer ¬ nen 22 of the dopant-silicate glass layer 54 connects to the wet-chemical edge isolation 20th This can be achieved for example by means of a Silikatglasät zlösung second type.
Nachfolgend wird eine Siliziumnitridschicht 56 auf der Vorder¬ seite des Siliziumsolarzellensubstrats 50 abgeschieden 24. Dies kann mittels an sich bekannter chemischer Abscheidungs- verfahren aus der Dampfphase (CVD-Verfahren) erfolgen. Da die dotierstoffhaltige Silikatglasschicht 54 vor dem Abscheiden 24 der Siliziumnitridschicht 56 vollständig entfernt wurde 22, kann die Siliziumnitridschicht 56 im Weiteren als Antireflexi- onsschicht auf dem Siliziumsolarzellensubstrat 50 verbleiben. Sofern bei dem jeweiligen Solarzellenherstellungsprozess eine Entfernung der dotierstoffhaltigen Silikatglasschicht 54 nicht erforderlich ist, kann die Siliziumnitridschicht 56 offen¬ sichtlich auch als Antireflexionsschicht verbleiben, wenn die dotierstoffhaltige Silikatglasschicht 54 zuvor nicht vollstän¬ dig entfernt wurde. Subsequently, a silicon nitride layer 56 is deposited on the front side of the silicon solar cell substrate 50. This can be done by means of chemical vapor deposition methods known per se (CVD method). Since the dopant-containing silicate glass layer 54 has been completely removed 22 before the deposition 24 of the silicon nitride layer 56, the silicon nitride layer 56 may furthermore remain on the silicon solar cell substrate 50 as an antireflection layer. Except where the respective solar cell manufacturing process, removal of the dopant-silicate glass layer 54 is not required, the silicon nitride layer can also remain open ¬ as an antireflective layer visibly 56 when the dopant-silicate glass layer was 54 not previously removed completeness, ¬ dig.
Im Weiteren wird die Rückseite des Siliziumsolarzellensub¬ strats 50 in der sich auf einer Temperatur im Bereich zwischen 70°C und 85°C befindenden KOH-Lösung glattgeätzt 16. Zu diesem Zweck kann das Siliziumsolarzellensubstrat 50 beispielsweise vollständig in die KOH-Lösung eingetaucht werden. Bei diesem Glattätzen 16 wird die Rückseite des Siliziumsolarzellensub- strats 50 eingeebnet, während die Siliziumnitridschicht 56 in den übrigen Bereichen als Schutzschicht wirkt und das Silizi¬ umsolarzellensubstrat 50 gegenüber einem Einwirken der KOH- Lösung schützt. Im Ergebnis ergibt sich somit ein Siliziumsolarzellensubstrat 50, welches an seiner Vorderseite mit einer Oberflächentextur 51 sowie einer Emitterdotierung 52 und einer Siliziumnitridschicht 56 als Antireflexionsschicht versehen ist und zudem eine eingeebnete Rückseite aufweist. Dieses Siliziumsolarzel- lensubstrat 50 kann in an sich bekannter Weise zu einer ferti¬ gen Solarzelle weiter prozessiert werden. Metallkontakte zur Kontaktierung der Emitterdotierung auf der Vorderseite des Siliziumsolarzellensubstrats 50 können zu diesem Zweck bei¬ spielsweise durch die Siliziumnitridschicht in an sich bekann- ter Weise hindurchgefeuert werden. Die eingeebnete Rückseite des Siliziumsolarzellensubstrats 50 bietet ideale Vorausset¬ zungen für die Herstellung einer Solarzelle mit einer passivierten Rückseite. Da mittels der Siliziumnitridschicht 56 auch eine Passivierung des Emitters realisiert werden kann, kann auch eine Solarzelle mit passiviertem Emitter und passi¬ vierter Rückseite hergestellt werden. Bezugs zeichenliste Furthermore, the rear side of the silicon solar cell sub ¬ strate 50 in which is at a temperature in the range between For example, for this purpose, the silicon solar cell substrate 50 may be completely immersed in the KOH solution. In this smooth etching free 16 the back of the Siliziumsolarzellensub- is leveled strats 50 while the silicon nitride layer 56 acts in the other areas as the protective layer and the Silizi ¬ umsolarzellensubstrat 50 protects against an action of the KOH solution. The result is thus a silicon solar cell substrate 50, which is provided on its front side with a surface texture 51 and an emitter doping 52 and a silicon nitride layer 56 as an antireflection layer and also has a flattened back. This Siliziumsolarzel- lensubstrat 50 can be further processed in a conventional manner to a ferti ¬ gen solar cell. Metal contacts for contacting the emitter doping on the front side of the silicon solar cell substrate 50 can be fired therethrough ¬ play for this purpose in through the silicon nitride layer in a known per se. The flattened back of the silicon solar cell substrate 50 provides ideal Vorausset ¬ tions for the production of a solar cell with a passivated back. As can be realized by the silicon nitride layer 56 and a passivation of the emitter, and a solar cell having passivated emitter and passivated ¬ fourth back can be manufactured. Reference sign list
10 Texturätzen Siliziumsolarzellensubstrat 10 texture etching silicon solar cell substrate
12 Röhren-Emitterdiffusion mit Ausbildung dotierstoffhaltiger Silikatglasschicht  12 Tubular emitter diffusion with formation of dopant-containing silicate glass layer
14 Entfernen dotierstoffhaltiger Silikatglasschicht von Rückseite  14 Removal of dopant-containing silicate glass layer from the rear
16 Glattätzen Rückseite in KOH-Lösung mit Temperatur von  16 smooth etching backside in KOH solution with temperature of
70°C bis 85°C  70 ° C to 85 ° C
18 Entfernen verbliebener Teile der dotierstoffhaltigen Silikatglasschicht und Überätzen Rückseite  18 Removal of remaining parts of the dopant-containing silicate glass layer and overetching rear side
20 Nasschemische Kantenisolation 20 Wet chemical edge insulation
22 Vollständiges Entfernen der dotierstoffhaltigen Silikatglasschicht  22 Complete removal of the dopant-containing silicate glass layer
24 Abscheiden Siliziumnitridschicht auf Vorderseite  24 depositing silicon nitride layer on front side
50 Siliziumsolarzellensubstrat 50 silicon solar cell substrate
51 Oberflächentextur  51 surface texture
52 Emitterdotierung  52 emitter doping
54 dotierstoffhaltige Silikatglasschicht  54 dopant-containing silicate glass layer
56 Siliziumnitridschicht  56 silicon nitride layer

Claims

Patentansprüche claims
1. Verfahren zum einseitigen Glattätzen (16) eines Siliziumsubstrats (50), bei welchem A method of single-sided smooth etching (16) of a silicon substrate (50), in which
- zumindest auf einer ersten Seite des Siliziumsubstrats eine Schutzschicht (54; 56) ausgebildet wird (12; 24), - at least on a first side of the silicon substrate, a protective layer (54; 56) is formed (12; 24),
- nachfolgend eine zweite Seite des Siliziumsubstrats (50) mittels einer alkalischen Ätzlösung glattgeätzt wird (16), welche eine Temperatur im Bereich zwischen 50°C und 90°C aufweist, - Subsequently, a second side of the silicon substrate (50) is smoothly etched by means of an alkaline etching solution (16), which has a temperature in the range between 50 ° C and 90 ° C,
- während dieses Glattätzens (16) diejenigen Bereiche des Siliziumsubstrats (50), auf welchen die Schutzschicht (54; 56) ausgebildet worden ist, mittels der Schutz¬ schicht (54; 56) gegenüber einem Einwirken der Ätzlösung geschützt werden, - during this Glattätzens (16) those areas of the silicon substrate (50) on which the protective layer (54; 56) has been formed, the protective layer by means ¬ (54; 56) are protected against an action of the etching solution,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t ,  characterized ,
dass als Schutzschicht (54; 56) eine Silikatglasschicht that as a protective layer (54; 56) a silicate glass layer
(54) oder eine Siliziumnitridschicht (56) ausgebildet wird(54) or a silicon nitride layer (56) is formed
(12; 24) . (12; 24).
2. Verfahren nach Anspruch 1, 2. The method according to claim 1,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t ,  characterized ,
dass als Schutzschicht (54) eine Phosphorsilikatglasschicht oder eine Borsilikatglasschicht ausgebildet wird (12).  in that a phosphosilicate glass layer or a borosilicate glass layer is formed as the protective layer (54) (12).
3. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, 3. Method according to one of the preceding claims,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t ,  characterized ,
dass ein Solarzellensubstrat (50) einseitig glattgeätzt wird ( 16 ) .  a solar cell substrate (50) is smoothly etched on one side (16).
Verfahren nach Anspruch 3, Method according to claim 3,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t ,  characterized ,
dass als Schutzschicht (54) im Rahmen einer Emitterdiffusi- on (12) eine dotierstoffhaltige Silikatglasschicht (54), vorzugsweise eine Phosphorsilikatglasschicht oder eine Bor¬ silikatglasschicht, ausgebildet wird (12). that as a protective layer (54) in the context of an emitter diffusion one (12), a dopant-silicate glass layer (54), preferably a phosphosilicate glass film or a boron ¬ silicate glass layer formed (12).
Verfahren nach Anspruch 4, Method according to claim 4,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , characterized ,
dass die im Rahmen der Emitterdiffusion (12) ausgebildete dotierstoffhaltige Silikatglasschicht (54) vor dem Glattät¬ zen (16) von der zweiten Seite des Siliziumsubstrats (50) entfernt wird (14) . that in the framework of the emitter diffusion (12) formed is removed dopant-silicate glass layer (54) before the Glattät ¬ zen (16) from the second side of the silicon substrate (50) (14).
Verfahren nach Anspruch 5, Method according to claim 5,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , characterized ,
dass die im Rahmen der Emitterdiffusion (12) ausgebildete dotierstoffhaltige Silikatglasschicht (54) durch nasschemi¬ sches Ätzen (14) von der zweiten Seite des Siliziumsub¬ strats entfernt wird (14), vorzugsweise mittels einer Sili- katglasät zlösung erster Art, welche Wasser, 10 g/1 bis 50 g/1 Flusssäure, 200 g/1 bis 1000 g/1 Schwefelsäure und/oder 250 g/1 bis 500 g/1 Salpetersäure enthält. that in the framework of the emitter diffusion (12) (54) is removed by nasschemi ¬ chemical etching (14) from the second side of the Siliziumsub ¬ strats formed dopant-silicate glass layer (14), preferably by means of a silicon katglasät zlösung first type which comprises water, 10 g / 1 to 50 g / 1 hydrofluoric acid, 200 g / 1 to 1000 g / 1 sulfuric acid and / or 250 g / 1 to 500 g / 1 nitric acid.
Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, Method according to one of claims 4 to 6,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , characterized ,
dass nach dem Glattätzen (16) der zweiten Seite des Siliziumsubstrats (50) die auf der ersten Seite ausgebildete do¬ tierstoffhaltige Silikatglasschicht (54) von der ersten Seite des Siliziumsubstrats (50) mittels einer Silikatglas- ätzlösung zweiter Art entfernt wird (18) und dabei die zweite Seite des Siliziumsubstrats mittels der Silikatglas- ätzlösung zweiter Art überätzt wird (18) . is that after the smooth etching free (16) of the second side of the silicon substrate (50) formed on the first side do ¬ animal-containing silicate glass layer (54) from the first side of the silicon substrate (50) etching solution by means of a silicate glass of the second type is removed (18) and In this case, the second side of the silicon substrate is over-etched by means of the second-type silicate glass etching solution (18).
Verfahren nach Anspruch 3, Method according to claim 3,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , characterized ,
dass als Schutzschicht (56) eine Siliziumnitridschicht (56) auf der ersten Seite des Siliziumsubstrats (50) ausgebildet und als Antireflexionsschicht auf dem Siliziumsubstrat be¬ lassen wird (24) . in that a silicon nitride layer (56) is used as protective layer (56). formed on the first side of the silicon substrate (50) and will be blank as the antireflective layer on the silicon substrate ¬ (24).
9. Verfahren nach Anspruch 8, 9. The method according to claim 8,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t ,  characterized ,
dass  that
- vor dem Ausbilden (24) der Siliziumnitridschicht (56) eine Emitterdiffusion (12) erfolgt und hierbei eine do¬ tierstoffhaltige Silikatglasschicht (54) auf dem Silizi¬ umsubstrat (50) ausgebildet wird (12) und - Before the formation (24) of the silicon nitride layer (56) an emitter diffusion (12) takes place and in this case a do ¬ animalstoffhaltige silicate glass layer (54) on the Silizi ¬ umsubstrat (50) is formed (12) and
- diese dotierstoffhaltige Silikatglasschicht (54) vor dem Ausbilden (24) der Siliziumnitridschicht (56) vollstän¬ dig entfernt wird (22) . - This dopant-containing silicate glass layer (54) before forming (24) of the silicon nitride layer (56) is completely removed ¬ dig (22).
10. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, 10. The method according to any one of the preceding claims,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t ,  characterized ,
dass vor dem Ausbilden (12; 24) der Schutzschicht (54; 56) das Siliziumsubstrat (50) zumindest teilweise mit einer Oberflächentextur (51) versehen wird (10), wobei die Oberflächentextur (51) vorzugsweise auf der ersten und der zweiten Seite des Siliziumsubstrats (50) ausgebildet wird (10) .  in that prior to forming (12; 24) the protective layer (54; 56) the silicon substrate (50) is at least partially provided with a surface texture (51) (10), wherein the surface texture (51) is preferably on the first and second sides of the Silicon substrate (50) is formed (10).
11. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, 11. The method according to any one of the preceding claims,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t ,  characterized ,
dass die zweite Seite des Siliziumsubstrats (50) mittels einer wässrigen KOH-Lösung glattgeätzt wird (16), vorzugs¬ weise mittels einer wässrigen KOH-Lösung mit einer KOH- Konzentration von 10 Gewichtsprozent bis 30 Gewichtspro¬ zent . that the second side of the silicon substrate (50) is glattgeätzt means of an aqueous KOH solution (16), preferably ¬ by means of an aqueous KOH solution having a KOH concentration of 10 weight percent to 30 Gewichtspro ¬ center.
12. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , 12. Method according to one of the preceding claims, characterized in that
dass die zweite Seite des Siliziumsubstrats (50) mittels der alkalischen Ätzlösung glattgeätzt wird (16) und die Ätzlösung dabei eine Temperatur im Bereich zwischen 70°C und 85°C aufweist (16).  in that the second side of the silicon substrate (50) is smoothly etched (16) by means of the alkaline etching solution and the etching solution has a temperature in the range between 70 ° C and 85 ° C (16).
13. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, 13. The method according to any one of the preceding claims,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t ,  characterized ,
dass die zweite Seite während einer Dauer von 10 s bis 300 s glattgeätzt wird (16), vorzugsweise während einer Dauer von 30 s bis 300 s.  the second side is smooth etched for a period of 10 seconds to 300 seconds (16), preferably for a period of 30 seconds to 300 seconds.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 13, 14. The method according to any one of claims 3 to 13,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t ,  characterized ,
dass aus dem Solarzellensubstrat (50) eine Solarzelle mit passivierter Rückseite hergestellt wird, vorzugsweise eine Solarzelle mit passiviertem Emitter und passivierter Rückseite .  in that a solar cell with passivated rear side is produced from the solar cell substrate (50), preferably a solar cell with passivated emitter and passivated rear side.
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