WO2018041301A1 - Photovoltaikmodul mit integriert serienverschalteten stapel-solarzellen und verfahren zu seiner herstellung - Google Patents

Photovoltaikmodul mit integriert serienverschalteten stapel-solarzellen und verfahren zu seiner herstellung Download PDF

Info

Publication number
WO2018041301A1
WO2018041301A1 PCT/DE2017/100724 DE2017100724W WO2018041301A1 WO 2018041301 A1 WO2018041301 A1 WO 2018041301A1 DE 2017100724 W DE2017100724 W DE 2017100724W WO 2018041301 A1 WO2018041301 A1 WO 2018041301A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
layer
cells
photovoltaic module
absorber
contact
Prior art date
Application number
PCT/DE2017/100724
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Simon KIRNER
Sven Ring
Bernd Stannowski
Rutger Schlatmann
Original Assignee
Helmholtz-Zentrum Berlin Für Materialien Und Energie Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Helmholtz-Zentrum Berlin Für Materialien Und Energie Gmbh filed Critical Helmholtz-Zentrum Berlin Für Materialien Und Energie Gmbh
Publication of WO2018041301A1 publication Critical patent/WO2018041301A1/de

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • 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
    • H01L31/04—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 adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H01L31/06—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 adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by potential barriers
    • H01L31/078—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 adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by potential barriers including different types of potential barriers provided for in two or more of groups H01L31/062 - H01L31/075
    • H—ELECTRICITY
    • 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
    • H01L31/04—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 adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H01L31/042—PV modules or arrays of single PV cells
    • H01L31/0445—PV modules or arrays of single PV cells including thin film solar cells, e.g. single thin film a-Si, CIS or CdTe solar cells
    • H01L31/046—PV modules composed of a plurality of thin film solar cells deposited on the same substrate
    • H01L31/0463—PV modules composed of a plurality of thin film solar cells deposited on the same substrate characterised by special patterning methods to connect the PV cells in a module, e.g. laser cutting of the conductive or active layers
    • H—ELECTRICITY
    • 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
    • H01L31/04—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 adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H01L31/042—PV modules or arrays of single PV cells
    • H01L31/0445—PV modules or arrays of single PV cells including thin film solar cells, e.g. single thin film a-Si, CIS or CdTe solar cells
    • H01L31/046—PV modules composed of a plurality of thin film solar cells deposited on the same substrate
    • H01L31/0465—PV modules composed of a plurality of thin film solar cells deposited on the same substrate comprising particular structures for the electrical interconnection of adjacent PV cells in the module
    • 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
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/548—Amorphous silicon PV cells

Definitions

  • the invention relates to a photovoltaic module with arranged on a glass substrate integrated schemenverschalteten strip-shaped stacked solar cells, each having a crystalline silicon bottom cell and at least one further subcell and a method for its preparation.
  • Efficient thin-film solar cells are realized in the prior art in single or stacked solar cells.
  • two or more single cells are monolithically stacked.
  • absorbers of different bandgaps are used, which reduces thermalization losses and makes use of a larger proportion of the solar spectrum, since the incident light is absorbed at different depths, depending on the wavelength, depending on the position of the active semiconductor layers.
  • light-induced aging of, for example, hydrogenated amorphous silicon (a-Si: H) sub-cells is reduced by the use of thin absorber layers in the top cell or by the filtering of the incident light in the following sub-cells. Due to the lower current densities per stacked single cell, the negative influence of series resistances is lower.
  • WO 2013/041 467 A1 describes a method for series connection of individual widened thin-film solar cells - equivalent to a number of series-connected individual solar cells reduced per module area.
  • the sufficiently existing conductivity of the metallic back electrode layer which is arranged on a substrate, is utilized to support the flow of current.
  • the individual solar cell is not formed in the form of a rectangle, but points to a Longitudinal edge bulges on. These bulges take over the flow of current from the weakly conductive front electrode layer through the back electrode layer via a specially formed structuring line.
  • These and further structuring lines are formed relative to each other such that the mean travel distance of the current generated in the photoactive semiconductor layer is reduced by the front electrode layer.
  • Minimized connection area in different variants for example by reducing the distance between two structuring lines or
  • a first contact layer is first applied to a substrate
  • a superstrate configuration in which a thin absorber layer has a plurality of strip-shaped sub-cells interspersed by intervening,
  • correspondingly arranged p- and n-conducting regions are at the same time separated and connected to one another.
  • trenches in the semiconductor layers and in the first contact layer which are arranged in a defined manner in a first structuring process by means of laser ablation and subsequent etching step, are produced.
  • each functional layer is individually structured / separated.
  • Structuring concerns the first electrode layer, which is applied over the entire surface of a substrate.
  • the dividing lines in the different layers can be realized with only one method step, by using a double laser beam comprising two partial beams in different spectral ranges (VIS and IR or UV).
  • Each bottom cell has at least p- and n-doped regions.
  • the p- and n-doped regions of the bottom cells are arranged side by side.
  • the subcells have pn junctions.
  • the Bottom cells are formed on one side contacted. On the non-contacted side, the bottom cells have an electrically highly conductive layer, which can be designated as an absorber contact layer.
  • Absorber contact layer of the bottom cells is arranged an electrically insulating layer, wherein the electrically insulating layer surface
  • a transparent front contact flat arranged as a layer on the photovoltaic module.
  • the front contact has isolation trenches.
  • Process step which must necessarily be carried out at high temperatures, for example, in a crystallization process of the active semiconductor layer, to contacts with poor electrical properties or damaged contacts or contamination of the
  • the object of the invention is to provide a photovoltaic module with on a
  • the stacked solar cells are designed in substrate configuration, each cell has at least p- and n-doped regions , the absorber material of the bottom cells is crystalline silicon.
  • the p- and n-doped regions of the bottom cells are arranged next to one another on the light-incident side of the crystalline silicon and the p- and n-doped regions of the at least one subcell are arranged one above the other.
  • the at least one subcell can thus be formed from a higher bandgap material as compared to the bottom cell material.
  • an electrically highly conductive contact is arranged, the absorber contact of the bottom cells and
  • Absorber contact layer has first separation trenches between the juxtaposed strip-shaped bottom cells.
  • Absorber contact layer may be formed of a metal or a transparent conductive oxide.
  • the bottom cell is thus one-sided
  • the contacts are on the light incident side.
  • the highly conductive absorber contact of the bottom cells up and to the side is an electrically insulating layer
  • the electrically insulating layer is applied in strips on the photovoltaic module and second
  • Processing steps e.g., deposition by PECVD
  • the p- or n-doped regions which are not covered by the highly conductive contact layer, are for the most part not covered by the insulator layer, but form a tunnel recombination contact with the corresponding oppositely doped layer of the first following subcell.
  • an additional layer of a transparent conductive oxide may optionally be applied to the electrically insulating layer.
  • a transparent front contact is arranged, wherein the front contact layer is applied flat on the photovoltaic module.
  • About third separation trenches which are formed parallel and offset from the first and second separation trenches and filled with the material of the front contact layer, so that the absorber contact the
  • Bottom cell which - as already mentioned - at the same time forms the back contact of a stack cell, connected to the front contact of the at least one subcell of the adjacent stack cell and thus ensures the
  • the active layers of the sub-cells may be formed from amorphous or nanocrystalline or microcrystalline silicon, silicon alloys (SiOx, SiCx, SiGe x , SiN x ) or perovskite or organic semiconducting material.
  • these solar cells consist of a pin structure, but the at least one subcell of each stacked cell can also have the inverse nip structure.
  • the n-doped regions of the bottom cells consist of an n + -doped a-Si: H layer or an i- and an n-doped Si layer and / or the p-doped regions of the bottom cell p-doped a-Si: H layer or an i- and a p-doped a-Si: H layer are formed.
  • the inventive method for producing a photovoltaic module having the described features comprises the method steps according to claim 1 1 in the order given.
  • one or more layers eg. B. dielectrics such as S1O2 and / or Si 3 N 4 as diffusion barriers, passivation layers and
  • a silicon absorber layer is applied. This is then crystallized by means of a laser and interrupted in strips by means of a second laser, so that first wide electrically insulating separation trenches are formed. Then horizontally alternately different doped regions of a semiconductive material-containing layer are then generated, these areas being orthogonal to the insulating separation trenches. Whether or not these doped regions exceed the isolation trenches is not relevant because of their low transverse conductivity. Subsequently, a first electrically highly conductive contact layer is deposited on one of the doped regions of the bottom cells, whereby the absorber contact of the bottom cells and thus at the same time a back contact for each stack cell is formed.
  • the material may be a metal or, preferably, a transparent one conductive oxide can be used.
  • an insulating layer is deposited, which consists for example of S1O2.
  • Deposition method can e.g. Screen printing or a sputtering method with shadow mask can be used.
  • second separation trenches are preferably formed within the first strip-shaped separation trenches interrupting the bottom cells, e.g. again by means of a laser introduced, which interrupt the strip-shaped applied highly conductive contact layer and deposited thereon insulator layer.
  • the deposition of one or more subcells in the sequence follows such that a tunnel recombination contact results at the sites of the bottom cell that are not covered with the conductor / insulator layer stack and between each of the subcells.
  • Third dividing trenches are now offset parallel to the second dividing trench, preferably in the first wide dividing trench, in the entire according to the trainees bottom and top cells
  • Layer stack introduced. This is preferably done in the form that the back contacts are still preserved throughout, but the sub-cells are removed. This can e.g. can be realized by using a laser with a wavelength for which the back contact is transparent (e.g., because the back contact is a TCO). Now the insulator, which may still be on the back contact, removed, so that the
  • Process step (eg with HCl or HF), which does not attack the top cells and the same back contact or only to a small extent, done. Thereafter, a transparent front contact is deposited surface, so that the exposed back contact is contacted. Then, separation trenches are also generated here, which are preferably executed parallel within the first wide separation trenches and offset from the other said isolation trenches in such a way that the absorber contact layers (back contact layers) are still retained at this point. These separation trenches can be generated again by means of a laser whose wavelength is transparent to the back contact.
  • liquid phase crystallized silicon layer used.
  • liquid-phase crystallized silicon layer to be applied n-doped
  • the layer structure of the at least one subcell can be formed as an n-i-p structure. It has also proven to be advantageous to deposit a diffusion barrier and / or passivation layer on the glass substrate before applying the crystallized silicon absorber layer of the bottom cells. To improve the integral
  • 2 shows schematically a sectional view along the n-region of the bottom cell of an arrangement according to the invention
  • 3 shows schematically a sectional view along the p-region of the bottom cell of an arrangement according to the invention.
  • the layer sequence of a photovoltaic module according to the invention is produced as follows:
  • n-doped poly-silicon absorber layer 2 with a thickness between 1 pm and 100 pm for the bottom cell.
  • n + -doped regions 3 and p + -doped regions 4 of an a-Si: H layer with a thickness between 1 nm and 100 nm are deposited in strips.
  • the width of the separation trenches To is for example 50 pm to 1 .000 pm and the width of the cell strips eg 1 mm to 50 mm.
  • a transparent absorber contact layer 5 made of a TCO in a thickness of 0.1 m to 5 pm is deposited on the p + -doped regions of the a-Si: H layer of the bottom cell.
  • Bottom cells further narrower separation trenches (e.g., 10 pm to 100 pm) ⁇ - shown in Figure 3 - parallel, preferably within the first
  • the electrically insulating layer 6 forms a separating layer between the bottom cell and subcell 7 arranged thereon.
  • the p- and n-doped regions for the sub-cells 7 are then applied one above the other to the electrically insulating layer 6.
  • liquid-phase crystallized Si absorber layer 2 of the bottom cells width, e.g., 10 pm to 100 pm.
  • a transparent front contact 8 e.g., between 50 nm and 5,000 nm thick is deposited flat on the photovoltaic module and trenches TR (see also Fig. 3) are introduced parallel to those previously mentioned
  • Separation trenches and to the absorber contact layer 2 are performed (width, for example, 10 pm to 100 pm).

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

Photovoltaikmodul mit integriert serienverschalteten, in Substrat-Konfiguration auf einem Glassubstrat (1) angeordneten streifenförmigen Stapel-Solarzellen, die je eine kristalline Silizium-Bottomzelle und mindestens eine weitere Subzelle (7) aufweisen. Die p- und n-dotierten Bereiche (3, 4) der Bottomzellen sind auf der lichteinfallenden Seite nebeneinander und die p- und n-dotierten Bereiche der Subzellen übereinander angeordnet. Die Bottomzellen sind einseitig kontaktiert ausgebildet und auf einem der beiden dotierten Bereiche der Bottomzellen ist eine elektrisch hochleitende Schicht (5) angeordnet, die den Absorberkontakt der Bottomzellen und gleichzeitig den Rückkontakt der Stapelsolarzellen bildet, wobei der Absorberkontakt erste Trenngräben (T0) zwischen den nebeneinander angeordneten streifenförmigen Bottomzellen aufweist. Eine elektrisch isolierende Schicht (6) ist flächig auf der hochleitenden Schicht aufgebracht und weist zweite Trenngräben (TK) zwischen den Bottomzellen auf, die parallel versetzt in den ersten Trenngräben ausgebildet sind. Auf den Subzellen ist ein flächiger transparenter Frontkontakt (8) mit dritten Trenngräben (TZ) angeordnet, die parallel und versetzt zu den ersten und zweiten Trenngräben ausgebildet und mit dem Material der Frontkontaktschicht befüllt sind.

Description

Bezeichnung
Photovoltaikmodul mit integriert serienverschalteten Stapel-Solarzellen und Verfahren zu seiner Herstellung
Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein Photovoltaikmodul mit auf einem Glassubstrat angeordneten integriert serienverschalteten streifenförmigen Stapel- Solarzellen, die jeweils eine kristalline Silizium-Bottomzelle und mindestens eine weitere Subzelle aufweisen sowie ein Verfahren zu seiner Herstellung.
Effiziente Dünnschichtsolarzellen werden dem Stand der Technik nach in Einzel- oder Stapelsolarzellen realisiert. Bei letzterer Ausführung werden zwei oder mehr Einzelzellen monolithisch übereinander angeordnet. Eine solche Anordnung hat mehrere Vorteile: Es werden Absorber unterschiedlicher Bandlücke verwendet, wodurch Thermalisierungsverluste verringert und ein größerer Anteil des Sonnenspektrums genutzt werden, da das einfallende Licht je nach Wellenlänge in verschiedenen Tiefen - je nach Lage der aktiven Halbleiterschichten - absorbiert werden. Außerdem wird die lichtinduzierte Alterung von beispielsweise hydrogenisierten amorphen Silizium (a-Si:H)- Teilzellen verringert durch die Verwendung dünner Absorberschichten in der Topzelle oder durch die Filterung des einfallenden Lichts in den folgenden Teilzellen. Aufgrund der geringeren Stromdichten pro gestapelter Einzelzelle ist auch der negative Einfluss von Serienwiderständen geringer.
Für Tandemzellen sind dem Stand der Technik nach ganz unterschiedliche Absorbermaterialien für die Einzelzellen beschrieben worden. Allgemein bekannt ist bereits eine amorph/mikrokristalline Silizium (a-Si:H/ c-Si:H) Tandemzelle ("micromorph") in Superstratkonfiguration oder eine Silizium- Perowskit-Tandem-Solarzelle, wobei letztere bisher nur mit Wafer-Silizium realisiert wurde. Die Subzellen von Stapelsolarzellen im Allgemeinen sind durch sogenannte Tunnelrekombinationskontakte miteinander verbunden, in denen hoch dotierte n- und p-Kontakte der beiden angrenzenden Subzellen einen niederohmigen Kontakt bilden.
Ein bekannter Nachteil der a-Si:H/ c-Si:H Tandemzelle, welche bisher die am technologisch weitest entwickelte Si-Dünnschichtzelle darstellt, die auch kommerziell erhältlich ist, ist die geringe Materialqualität der c-Si:H
Bottomzelle, die durch ihren Herstellungsprozess bedingt ist. Neuartige Herstellungsprozesse wie die Laserkristallisation, ermöglichen bessere Materialqualitäten, sind aber nicht mit dem herkömmlichen
Solarzellkontaktierungsmethoden und dadurch bedingt auch nicht mit bekannten Modulverschaltungskonzepten vereinbar.
Für eine einzelne Heteroübergangssolarzelle sind in Prog. Photovolt., vol. 24, pp. 71 1 -724, 2015 interdigitierende Emitter- (a-Si:H(p)) und Absorber- (a- Si: H(n))-Kontaktschichten beschrieben.
Die Verfahren zur integrierten Serienverschaltung von Stapelzellen sind charakterisiert durch eine Vielzahl von Depositions- und
Strukturierungsschritten, die u.a. abhängen von den verwendeten Materialien, die die Prozesstemperaturen begrenzen, aber auch von den
Solarzellenanordnungen, die die Strukturierungen und
Kontaktierungsmöglichkeiten beeinflussen.
In der WO 2013/ 041 467 A1 ist ein Verfahren zur Serienverschaltung von einzelnen verbreiterten Dünnschichtsolarzellen - gleichbedeutend mit einer pro Modulfläche reduzierten Anzahl serienverschalteter Einzelsolarzellen - beschrieben. Hierbei wird die ausreichend vorhandene Leitfähigkeit der metallischen Rückelektrodenschicht, die auf einem Substrat angeordnet ist, zur Unterstützung des Stromflusses ausgenutzt. Dazu wird die einzelne Solarzelle nicht in Form eines Rechtecks ausgebildet, sondern weist an einer Längskante Ausbuchtungen auf. Diese Ausbuchtungen übernehmen den Stromfluss von der schwach leitenden Frontelektrodenschicht durch die Rückelektrodenschicht über eine besonders ausgebildete Strukturierungslinie. Diese sowie weitere Strukturierungslinien sind so zueinander ausgebildet, dass die mittlere Wegstrecke des in der photoaktiven Halbleiterschicht erzeugten Stromes durch die Frontelektrodenschicht verringert ist.
Bei der in DE 199 34 560 A1 beschriebenen Lösung für die
Serienverschaltung von mehreren photovoltaischen Einzel- oder Stapelzellen, bei der von je zwei benachbarten Zellen die Rückkontaktschicht der einen Zelle mit der Frontkontaktschicht der anderen Zelle in einem
Verbindungsbereich miteinander verbunden sind, wird dieser
Verbindungsbereich in verschiedenen Varianten minimiert, beispielsweise durch Verringerung des Abstandes zweier Strukturierungslinien oder
Ausbildung von Verbindungsbrücken zwischen benachbarten Zellen oder durch Anordnung der Einzelzellen in einem zweidimensionalen Feld, wobei die Einzelzellen z.B. längs eines meanderförmigen Pfades verschaltet sind.
Dem Stand der Technik nach - auch für die bereits oben erwähnten Lösungen - wird für die Serienverschaltung von streifenförmigen photovoltaischen Elementen zunächst auf einem Substrat eine erste Kontaktschicht
abgeschieden, darauf dann die aktiven Halbleiterschichten und eine zweite Kontaktschicht. Anschließend folgen die Schritte zur Strukturierung bzw. zum Einbringen von Trenngräben, die in unterschiedlichen Verfahrensschritten und -folgen ausgeführt werden.
In der Mehrzahl der Fälle werden Solarmodule mit Stapelzellen in
Superstratkonfiguration ausgeführt. Diese Konfiguration ermöglicht eine relativ einfache Realisierung der monolithischen Serienverschaltung mittels
Laserstrukturierung von der Substrat-/Glasseite aus. In der US 3 994 012 ist eine monolithische Solarzelle in
Superstratkonfiguration offenbart, in der eine dünne Absorberschicht mehrere streifenförmige Subzellen aufweist, die durch dazwischenliegende,
entsprechend angeordnete p- und n-leitende Bereiche zugleich getrennt und verbunden miteinander sind.
In DE 10 2010 052 861 A1 werden in einem ersten Strukturierungsprozess mittels Laserablation und anschließendem Ätzschritt definiert angeordnete Gräben in den Halbleiterschichten und in der ersten Kontaktschicht erzeugt.
Bei dem in WO 93/ 15 527 A1 beschriebenen mehrschichtigen Solarmodul wird jede funktionale Schicht einzeln strukturiert/aufgetrennt. Die erste
Strukturierung betrifft die erste Elektrodenschicht, die ganzflächig auf einem Substrat aufgebracht wird.
In DE 10 2010 005 970 A1 ist ein Verfahren zum Einbringen einer
isolierenden Trennlinie beschrieben, das eine Auftrennung und Abtragung der funktionalen Schichten - beginnend wiederum mit einer Kontaktschicht auf einem Substrat - eines Solarmoduls bei gleichzeitiger Realisierung eines hohen Isolationswiderstandes zwischen Front- und Rückelektrodenschicht ermöglicht. Die Trennlinien in den unterschiedlichen Schichten können mit nur einem Verfahrensschritt realisiert werden, indem ein Doppel-Laserstrahl verwendet wird, der zwei Teilstrahlen in unterschiedlichen Spektralbereichen (VIS und im IR oder UV) umfasst.
Ein Photovoltaikmodul mit integriert serienverschalteten, auf einem
Glassubstrat angeordneten, streifenförmigen Stapel-Solarzellen in
Superstratkonfiguration, die je eine kristalline Silizium-Bottomzelle und mindestens eine weitere Subzelle aufweisen, ist aus der
US 2014 / 0 209 149 A1 bekannt. Jede Bottomzelle weist mindestens p- und n-dotierte Bereiche auf. Die p- und n-dotierten Bereiche der Bottomzellen sind nebeneinander angeordnet. Die Subzellen weisen pn-Übergänge auf. Die Bottomzellen sind einseitig kontaktiert ausgebildet. Auf der nicht kontaktierten Seite weisen die Bottomzellen eine elektrisch hochleitende Schicht auf, die als Absorberkontaktschicht bezeichent werden kann. Auf der
Absorberkontaktschicht der Bottomzellen ist eine elektrisch isolierende Schicht angeordnet, wobei die elektrisch isolierende Schicht flächig
aufgebracht ist. Auf den Subzellen ist ein transparenter Frontkontakt, flächig als Schicht auf dem Photovoltaikmodul angeordnet. Der Frontkontakt verfügt über Trenngräben.
Ein Photovoltaikmodul in äquivalenter Ausführung zu dem der
US 2014 / 0 209 149 A1 ist aus der US 2016 / 0 087 137 A1 bekannt.
Das Aufbringen einer ersten Kontaktschicht direkt auf ein Substrat - wie oben beschrieben -, kann sich aber nachteilig auswirken, wenn ein
Verfahrensschritt, der notwendigerweise bei hohen Temperaturen ausgeführt werden muss, beispielsweise bei einem Kristallisierungsvorgang der aktiven Halbleiterschicht, zu Kontakten mit schlechten elektrischen Eigenschaften bzw. beschädigten Kontakten oder zu einer Verunreinigung der
Halbleiterschicht durch Diffusion von z.B. Metallen in die Halbleiter- /Absorberschicht führt.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Photovoltaikmodul mit auf einem
Glassubstrat angeordneten integriert serienverschalteten streifenförmigen Stapelzellen, die jeweils eine Silizium-Bottomzelle und mindestens eine weitere Subzelle aufweisen, anzugeben sowie ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Photovoltaik-Moduls. Dabei soll die Anordnung im Vergleich zum Stand der Technik höhere Prozesstemperaturen in der Herstellung - insbesondere der Silizium-Bottomzelle - ermöglichen, jedoch keine negativen Auswirkungen auf die Kontakte haben. Die Erfindung soll insbesondere auch hierfür ein Modulverschaltungskonzept beinhalten. Die Lösung für diese Aufgabe ist dem Anspruch 1 sowie dem Anspruch 1 1 zu entnehmen. Vorteilhafte Modifikationen des erfindungsgemäßen
Photovoltaikmoduls werden in den Unteransprüchen aufgezeigt und im
Nachfolgenden im Zusammenhang mit der Erfindung näher erläutert
Bei dem beanspruchten Photovoltaikmodul_mit integriert serienverschalteten, auf einem Glassubstrat angeordneten streifenförmigen Stapel-Solarzellen, die je eine Silizium-Bottomzelle und mindestens eine weitere Subzelle aufweisen, sind die Stapel-Solarzellen in Substratkonfiguration ausgeführt, weist jede Zelle mindestens p- und n-dotierte Bereiche auf, das Absorbermaterial der Bottomzellen ist kristallines Silizium. Die p- und n-dotierten Bereiche der Bottomzellen sind auf der lichteinfallenden Seite des kristallinen Siliziums nebeneinander und die p- und n-dotierten Bereiche der mindestens einen Subzelle übereinander angeordnet. In Substratkonfiguration kann die mindestens eine Subzelle somit aus einem Material mit höherer Bandlücke im Vergleich zum Material der Bottomzellen gebildet werden. Auf einem der beiden dotierten Bereiche der Bottomzellen ist ein elektrisch hochleitender Kontakt angeordnet, der den Absorberkontakt der Bottomzellen und
gleichzeitig den Rückkontakt der Stapelsolarzellen bildet, wobei die
Absorberkontaktschicht erste Trenngräben zwischen den nebeneinander angeordneten streifenförmigen Bottomzellen aufweist. Die
Absorberkontaktschicht kann aus einem Metall oder einem transparenten leitenden Oxid gebildet sein. Die Bottomzelle ist damit als einseitig
kontaktierte Solarzelle ausgebildet, deren Kontakte auf der Licht einfallenden Seite liegen. Den hochleitenden Absorberkontakt der Bottomzellen nach oben und zur Seite umschließend ist eine elektrisch isolierende Schicht
(beispielsweise aus S1O2) angeordnet, wobei die elektrisch isolierende Schicht streifenförmig auf dem Photovoltaikmodul aufgebracht ist und zweite
Trenngräben zwischen den Bottomzellen aufweist, die parallel versetzt zu den ersten Trenngräben ausgebildet sind. Hiermit wird gewährleistet, dass das Schichtsystem Absorber- bzw. Rückkontaktschicht und elektrisch isolierende Schicht eine gute Querleitfähigkeit haben, eine genügende Isolation zu den Subzellen garantieren, chemisch stabil gegenüber den folgenden
Prozessierungsschritten (z.B. Deposition mittels PECVD) ist und eine gute Substrattopologie für die darauf aufzubringende Subzelle darstellt. Die p- oder n-dotierten Bereiche, die nicht von der hochleitenden Kontaktschicht bedeckt sind, sind zum größten Teil auch nicht von der Isolatorschicht bedeckt, sondern bilden einen Tunnelrekombi-nationskontakt mit der entsprechend entgegengesetzt dotierten Schicht der ersten folgenden Subzelle. Um die Querleitfähigkeit für den ersten auf die Bottomzelle folgenden p- oder n- leitenden Bereich zu erhöhen, kann optional eine zusätzliche Schicht aus einem transparenten leitenden Oxid auf die elektrisch isolierende Schicht aufgebracht sein. Auf den Subzellen ist ein transparenter Frontkontakt angeordnet, wobei die Frontkontaktschicht flächig auf dem Photovoltaikmodul aufgebracht ist. Über dritte Trenngräben, die parallel und versetzt zu den ersten und zweiten Trenngräben ausgebildet und mit dem Material der Frontkontaktschicht befüllt sind, ist damit der Absorberkontakt der
Bottomzelle, der - wie bereits erwähnt - gleichzeitig den Rückkontakt einer Stapelzelle bildet, mit dem Frontkontakt der mindestens einen Subzelle der benachbarten Stapelzelle verbunden und gewährleistet so die
Serienverschaltung der Stapelzellen im Photovoltaikmodul.
In Ausführungsformen der Erfindung, die Subzellen betreffend, ist
vorgesehen, mehrere Subzellen mit unterschiedlichen Absorbermaterialien auf der Bottomzelle anzuordnen, wobei die Bandlücke der
Absorbermaterialien in Richtung Lichteinfall zunimmt. Damit wird
gewährleistet, dass einfallende höher energetische Photonen effizienter genutzt werden. Außerdem können die aktiven Schichten der Subzellen aus amorphem oder nanokristallinem oder mikrokristallinem Silizium, aus Silizium- Legierungen (SiOx, SiCx, SiGex, SiNx) oder Perowskit oder organischem halbleitenden Material gebildet sein. Üblicherweise bestehen diese Solarzelle aus einer p-i-n Struktur, die mindestens eine Subzelle jeder Stapelzelle kann aber auch die inverse n-i-p-Struktur aufweisen. In anderen Ausführungsformen ist vorgesehen, dass die n-dotierten Bereiche der Bottomzellen aus einer n+-dotierten a-Si: H-Schicht oder einer i- und einer n-dotierten Si-Schicht und/oder die p-dotierten Bereiche der Bottomzelle aus einer p-dotierten a-Si: H-Schicht oder einer i- und einer p-dotierten a-Si: H- Schicht gebildet sind.
Aus dem Stand der Technik bekannte Einzelmerkmale können auch bei dem erfindungsgemäßen Photovoltaikmodul vorteilhaft eingesetzt werden. Dies betrifft u.a. die Anordnung einer Diffusionsbarrieren-, Benetzungs- und/oder Passivierschicht auf dem Glassubstrat, die Anordnung auf der dem Lichteinfall abgewandten Seite des Substrats eine Schicht eines weißen Farbreflektors; die Bildung der elektrisch isolierenden Schicht aus S1O2 sowie die zusätzliche Anordnung eines Metallgitters auf dem transparenten Frontkontakt.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines Photovoltaikmoduls mit den beschriebenen Merkmalen umfasst die Verfahrensschritte gemäß Anspruch 1 1 in der angegebenen Reihenfolge.
Zunächst werden ein oder mehrere Schichten (z. B. Dielektrika wie S1O2 und/oder Si3N4) als Diffusionsbarrieren, Passivierschichten und
Benetzungsschichten auf einem Glassubstrat deponiert. Darauf wird eine Silizium-Absorberschicht aufgebracht. Diese wird dann mittels eines Lasers kristallisiert und mittels eines zweiten Lasers streifenförmig unterbrochen, so dass erste breite elektrisch isolierende Trenngräben entstehen. Darauf werden dann horizontal abwechselnd unterschiedlich dotierte Bereiche einer ein halbleitendes Material enthaltenden Schicht erzeugt, wobei diese Bereiche orthogonal zu den isolierenden Trenngräben verlaufen. Ob diese dotierten Bereiche die Trenngräben überschreiten oder nicht, ist nicht relevant auf Grund ihrer geringen Querleitfähigkeit. Anschließend erfolgt das Abscheiden einer ersten elektrisch hochleitenden Kontaktschicht auf einem der dotierten Bereiche der Bottomzellen, wodurch der Absorberkontakt der Bottomzellen und damit gleichzeitig ein Rückkontakt für jede Stapelzelle gebildet wird.
Hierfür kann als Material ein Metall oder vorzugsweise ein transparentes leitendes Oxid verwendet werden. Auf die hochleitende Schicht wird eine isolierende Schicht deponiert, die z.B. aus S1O2 besteht. Als
Abscheidemethode kann z.B. Siebdruck oder ein Sputterverfahren mit Schattenmaske verwendet werden. Nun werden zweite Trenngräben vorzugsweise innerhalb der ersten streifenförmigen die Bottomzellen unterbrechenden Trenngräben, z.B. wieder mittels eines Lasers, eingebracht, die die streifenförmig aufgebrachte hochleitende Kontaktschicht und die darauf deponierte Isolatorschicht unterbrechen. Nun folgt die Abscheidung von ein oder mehreren Subzellen in der Folge so, dass auf den Stellen der Bottomzelle, die nicht mit dem Leiter-/lsolator-Schichtstapel bedeckt sind, sowie zwischen jeder der Subzellen, ein Tunnelrekombinationskontakt entsteht. Dritte Trenngräben werden nun entsprechend den auszubildenden Bottom- und Topzellen parallel versetzt zu dem zweiten Trenngraben, vorzugsweise in dem ersten breiten Trenngraben, in den gesamten
Schichtstapel eingebracht. Dies erfolgt vorzugsweise in der Form, dass die Rückkontakte noch durchgängig erhalten bleiben, die Subzellen aber abgetragen sind. Das kann z.B. dadurch realisiert werden, dass ein Laser mit einer Wellenlänge verwendet wird, für den der Rückkontakt transparent ist (z.B. weil der Rückkontakt aus einem TCO besteht). Nun wird der Isolator, der sich ggf. noch auf dem Rückkontakt befindet, entfernt, so dass der
Rückkontakt frei liegt. Dies kann z.B. mittels eines nasschemischen
Prozessschritts (z.B. mit HCl oder HF), der die Topzellen und denselben Rückkontakt nicht oder nur in geringem Maße angreift, erfolgen. Danach wird ein transparenter Frontkontakt flächig abgeschieden, so dass auch der frei liegende Rückkontakt kontaktiert wird. Dann werden auch hier Trenngräben erzeugt, die parallel vorzugsweise innerhalb der ersten breiten Trenngräben und versetzt zu den anderen genannten Trenngräben so ausgeführt werden, dass die Absorberkontaktschichten (Rückkontaktschichten) noch an dieser Stelle erhalten bleiben. Diese Trenngräben können wieder mittels eines Lasers erzeugt werden, dessen Wellenlänge für den Rückkontakt transparent ist. In einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines Photovoltaikmoduls mit integriert serienverschalteten, auf einem
Glassubstrat angeordneten streifenförmigen Stapel-Solarzellen wird als kristallisierte Silizium-Absorberschicht der Bottomzelle eine
flüssigphasenkristallisierte Siliziumschicht verwendet.
Andere Ausführungsformen sehen vor, dass für die auf die
flüssigphasenkristallisierte Siliziumschicht aufzubringenden n-dotierten
Bereiche der Bottomzellen eine n+-dotierte a-Si:H-Schicht oder eine i- und eine n-dotierte Si-Schicht bzw. für die auf die flüssigphasenkristallisierte Siliziumschicht aufzubringenden p-dotierten Bereiche der Bottomzellen eine p- dotierte a-Si:H-Schicht oder eine i- und eine p-dotierte Si-Schicht
abgeschieden werden. Die Schichtstruktur der mindestens einen Subzelle kann als n-i-p-Struktur ausgebildet werden. Als vorteilhaft hat sich auch erwiesen, vor dem Aufbringen der kristallisierten Silizium-Absorberschicht der Bottomzellen eine Diffusionsbarrieren- und/oder Passivierschicht auf das Glassubstrat zu deponieren. Zur Verbesserung des integralen
Stromtransports und des lateralen Transports von einem zum anderen
Zellstreifen wird auf dem transparenten Frontkontakt abschließend ein
Metallgitter aufgebracht.
Die konkrete Ausführung der einzelnen Verfahrensschritte ist dem Stand der Technik zu entnehmen und den verwendeten Technologien anzupassen.
Die Erfindung wird in einem Ausführungsbeispiel anhand von Figuren näher erläutert.
Die Figuren zeigen
Fig. 1 : schematisch ein Schnittbild quer zu den n- und p-Bereichen der
Bottomzelle einer erfindungsgemäßen Anordnung;
Fig. 2: schematisch ein Schnittbild entlang des n-Bereichs der Bottomzelle einer erfindungsgemäßen Anordnung; Fig. 3: schematisch ein Schnittbild entlang des p-Bereichs der Bottomzelle einer erfindungsgemäßen Anordnung.
Die in der Figur 1 schematisch im Schnitt dargestellte Schichtfolge eines erfindungsgemäßen Photovoltaikmoduls wird wie folgt erzeugt:
Auf einem 1 nm bis 3 mm dicken Glassubstrat 1 mit einer 10 nm bis 1 .000 nm dicken SiN- und/oder einer 10 nm bis 1 .000 nm dicken S 1O2- Diffusionsbarrierenschicht (nicht dargestellt) wird eine
flüssigphasenkristallisierte, n-dotierte poly-Silizium-Absorberschicht 2 mit einer Dicke zwischen 1 pm und 100 pm für die Bottomzelle erzeugt. Darauf werden abwechselnd n+-dotierte Bereiche 3 und p+-dotierte Bereiche 4 einer a-Si:H-Schicht mit einer Dicke zwischen 1 nm und 100 nm streifenförmig deponiert. Senkrecht zu diesen Streifen werden Trenngräben To - in Fig. 2 dargestellt - eingebracht, wodurch streifenförmige Bottomzellen im weiteren Verlauf prozessiert werden können. Die Breite der Trenngräben To beträgt z.B. 50 pm bis 1 .000 pm und die Breite der Zellstreifen z.B. 1 mm bis 50 mm. Nun wird auf die p+-dotierten Bereiche der a-Si:H-Schicht der Bottomzelle eine transparente Absorberkontaktschicht 5 aus einem TCO in einer Dicke von 0, 1 m bis 5 pm abgeschieden. Diese Absorberkontaktschicht 5 der
Bottomzelle bildet gleichzeitig - wie bereits erwähnt - den Rückkontakt einer Stapelzelle. Auf die hochleitende Absorberkontaktschicht 5 wird eine elektrisch isolierende Schicht 6 aus S1O2 mit einer Dicke zwischen 10 nm und 1 .000 nm aufgebracht. In die beiden zuletzt genannten Schichten 5 und 6 werden zwischen den nebeneinander angeordneten streifenförmigen
Bottomzellen weitere schmalere Trenngräben (z.B. 10 pm bis 100 pm) Τκ - in Fig. 3 dargestellt - parallel, vorzugsweise innerhalb zu den ersten
Trenngräben To eingebracht. Die elektrisch isolierende Schicht 6 bildet eine Trennschicht zwischen Bottomzelle und darauf angeordneter Subzelle 7. Auf die elektrisch isolierende Schicht 6 werden anschließend übereinander die p- und n-dotierten Bereiche für die Subzellen 7 aufgebracht. Danach erfolgt das Einbringen dritter Trenngräben Tz - in Fig. 3 dargestellt -, wobei diese parallel zu und vorzugsweise innerhalb der erstgenannten Trenngräben To und versetzt zu den zweitgenannten Trenngräben Τκ bis zur
flüssigphasenkristallisierten Si-Absorberschicht 2 der Bottomzellen ausgeführt werden (Breite z.B. 10 pm bis 100 pm). Abschließend wird ein transparenter Frontkontakt 8 (z.B. zwischen 50 nm und 5.000 nm dick) flächig auf dem Photovoltaikmodul abgeschieden und werden Trenngräben TR (S. ebenfalls Fig. 3) eingebracht, die parallel versetzt zu den bisher genannten
Trenngräben und bis zur Absorberkontaktschicht 2 ausgeführt werden (Breite z.B. 10 pm bis 100 pm).

Claims

Patentansprüche
1 . Photovoltaikmodul mit integriert serienverschalteten, auf einem
Glassubstrat (1 ) angeordneten streifenförmigen Stapel-Solarzellen, die je eine kristalline Silizium-Bottomzelle und mindestens eine weitere Subzelle (7) aufweisen, wobei
- die Stapel-Solarzellen in Substratkonfiguration ausgeführt sind,
- jede Bottom- und Subzelle (7) mindestens p- und n-dotierte Bereiche aufweist,
- die p- und n-dotierten Bereiche (3, 4) der Bottomzellen auf der
lichteinfallenden Seite nebeneinander angeordnet sind,
- die p- und n-dotierten Bereiche der Subzellen übereinander angeordnet sind,
- die Bottomzellen einseitig kontaktiert ausgebildet sind,
- auf einem der beiden dotierten Bereiche der Bottomzellen eine elektrisch hochleitende Schicht angeordnet ist, die den Absorberkontakt (5) der
Bottomzellen und gleichzeitig den Rückkontakt der Stapelsolarzellen bildet, wobei der Absorberkontakt (5) erste Trenngräben (To) zwischen den nebeneinander angeordneten streifenförmigen Bottomzellen aufweist,
- auf dem hochleitenden Absorberkontakt (5) der Bottomzellen eine elektrisch isolierende Schicht (6) angeordnet ist, wobei die elektrisch isolierende Schicht (6) flächig auf dem Photovoltaikmodul aufgebracht ist und zweite Trenngräben (Τκ) zwischen den Bottomzellen aufweist, die parallel versetzt in den ersten Trenngräben (To) ausgebildet sind,
- die nicht mit dem Absorberkontakt (5) versehenen dotierten Bereiche der Bottomzellen vertikal benachbart zu den entgegengesetzt dotierten
Bereichen der auf den Bottomzellen angeordneten Subzellen (7) angeordnet sind,
- auf den Subzellen (7) ein transparenter Frontkontakt (8) angeordnet ist, wobei die Frontkontaktschicht flächig auf dem Photovoltaikmodul
aufgebracht ist und über dritte Trenngräben (Tz), die parallel und versetzt zu den ersten und zweiten Trenngräben (To, Τκ) ausgebildet und mit dem Material der Frontkontaktschicht (8) befüllt sind.
2. Photovoltaikmodul nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
mehrere Subzellen mit unterschiedlichen Absorbermaterialien auf der
Bottomzelle angeordnet sind, wobei die Bandlücke der Absorbermaterialien in Richtung Lichteinfall zunimmt.
3. Photovoltaikmodul nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
auf dem Glassubstrat (1 ) eine Diffusionsbarrieren-, Benetzungs- und/oder Passivierschicht angeordnet ist.
4. Photovoltaikmodul nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
der transparente Frontkontakt (8) zusätzlich ein auf dieser Schicht
angeordnetes Metallgitter aufweist.
5. Photovoltaikmodul nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
auf der dem Lichteinfall abgewandten Seite des Glassubstrats (1 ) eine Schicht eines weißen Farbreflektors angeordnet ist.
6. Photovoltaikmodul nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
die n-dotierten Bereiche (3) der Bottomzellen aus einer n+-dotierten a-Si:H- Schicht oder einer i- und einer n-dotierten Si-Schicht gebildet sind.
7. Photovoltaikmodul nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass die p-dotierten Bereiche (4) der Bottomzelle aus einer p-dotierten a-Si:H- Schicht oder einer i- und einer p-dotierten Si-Schicht gebildet sind.
8. Photovoltaikmodul nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
die mindestens eine Subzelle eine n-i-p-Struktur aufweist.
9. Photovoltaikmodul nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
die elektrisch isolierende Schicht (6) aus S1O2 gebildet ist.
10. Photovoltaikmodul nach mindestens einem der vorangehenden
Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Subzellen als Absorbermaterial amorphes oder nanokristallines oder mikrokristallines Silizium oder Silizium-Legierungen wie SiOx, SiCx, SiGex, SiNx oder Perowskit oder organisches Material aufweisen.
1 1 . Verfahren zur Herstellung eines Photovoltaikmoduls gemäß Anspruch 1 , umfassend mindestens die folgenden Verfahrensschritte:
- Erzeugen einer streifenförmigen kristallisierten Siliziumschicht als
Absorberschicht der Bottomzellen auf einem Glassubstrat,
- dann horizontal abwechselndes Aufbringen unterschiedlich dotierter
Bereiche einer amorphes Silizium enthaltenden Schicht auf die kristallisierte streifenförmige Siliziumschicht,
- anschließendes Abscheiden einer ersten elektrisch hochleitenden
Kontaktschicht auf einem der dotierten Bereiche der Bottomzellen, wodurch der Absorberkontakt der Bottomzellen und gleichzeitig ein Rückkontakt für jede Stapelzelle gebildet wird,
- folgend dann Einbringen erster Trenngräben zwischen den nebeneinander angeordneten streifenförmigen Bottomzellen, - daran anschließend Aufbringen einer elektrisch isolierenden Schicht auf den hochleitenden Absorberkontakt, wobei die elektrisch isolierende Schicht streifenförmig auf dem Photovoltaikmodul aufgebracht und als Trennschicht zwischen Bottomzelle und darauf angeordneter Subzelle ausgebildet wird sowie zweite Trenngräben entsprechend den auszubildenden Bottom- und Topzellen parallel versetzt zu den ersten Trenngräben eingebracht werden,
- danach Aufbringen der p- und n-dotierten Bereiche für die Subzellen und Einbringen dritter Trenngräben, wobei diese parallel zu den erstgenannten Trenngräben und versetzt zu den zweitgenannten Trenngräben bis zur kristallisierten Absorberschicht der Bottomzellen ausgeführt werden, und
- darauf flächiges Abscheiden eines transparenten Frontkontakts und
Einbringen von Trenngräben, die parallel versetzt zu den bisher genannten Trenngräben und bis zum Absorberkontakt ausgeführt werden.
12. Verfahren nach Anspruch 1 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
als kristallisierte Silizium-Absorberschicht der Bottomzelle eine
flüssigphasenkristallisierte Siliziumschicht verwendet wird.
13. Verfahren nach Anspruch 1 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
vor dem Aufbringen der kristallisierten Silizium-Absorberschicht der
Bottomzellen eine Diffusionsbarrieren- und/oder Benetzungs- und/oder Passivierschicht auf das Glassubstrat aufgebracht wird.
14. Verfahren nach Anspruch 1 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
auf dem transparenten Frontkontakt abschließend ein Metallgitter aufgebracht wird.
15. Verfahren nach Anspruch 1 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass für die auf die flüssigphasenkristallisierte Siliziumschicht aufzubringenden n- dotierten Bereiche der Bottomzellen eine n+-dotierte a-Si:H-Schicht oder eine i- und eine n-dotierte Si-Schicht abgeschieden werden.
16. Verfahren nach Anspruch 1 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
für die auf die flüssigphasenkristallisierte Siliziumschicht aufzubringenden p- dotierten Bereiche der Bottomzellen eine p-dotierte a-Si:H-Schicht oder eine i- und eine p-dotierte Si-Schicht abgeschieden werden.
17. Verfahren nach Anspruch 1 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Schichtstruktur der mindestens einen Subzelle als n-i-p-Struktur ausgebildet wird.
PCT/DE2017/100724 2016-08-31 2017-08-29 Photovoltaikmodul mit integriert serienverschalteten stapel-solarzellen und verfahren zu seiner herstellung WO2018041301A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102016116192.6 2016-08-31
DE102016116192.6A DE102016116192B3 (de) 2016-08-31 2016-08-31 Photovoltaikmodul mit integriert serienverschalteten Stapel-Solarzellen und Verfahren zu seiner Herstellung

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2018041301A1 true WO2018041301A1 (de) 2018-03-08

Family

ID=59968871

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/DE2017/100724 WO2018041301A1 (de) 2016-08-31 2017-08-29 Photovoltaikmodul mit integriert serienverschalteten stapel-solarzellen und verfahren zu seiner herstellung

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102016116192B3 (de)
WO (1) WO2018041301A1 (de)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109380169A (zh) * 2018-11-28 2019-02-26 中国华能集团有限公司 一种水体补氧装置及方法
CN111312901A (zh) * 2020-02-25 2020-06-19 南开大学 叠拼叉指全背接触钙钛矿太阳电池及其制备方法
CN111312900A (zh) * 2020-02-25 2020-06-19 南开大学 平行叉指全背接触钙钛矿太阳电池及其制备方法

Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3994012A (en) 1975-05-07 1976-11-23 The Regents Of The University Of Minnesota Photovoltaic semi-conductor devices
WO1993015527A1 (de) 1992-02-04 1993-08-05 Siemens Aktiengesellschaft Integriert verschaltetes stapelzellensolarmodul
DE19934560A1 (de) 1999-07-22 2001-02-01 Zsw Photovoltaikmodul mit integriert serienverschalteten Zellen und Herstellungsverfahren hierfür
DE102010005970A1 (de) 2010-01-28 2011-08-18 SCHOTT Solar AG, 55122 Verfahren zur Herstellung eines photovoltaischen Dünnschichtmoduls
DE102010052861A1 (de) 2010-12-01 2012-06-06 Forschungszentrum Jülich GmbH Verfahren zur Herstellung eines Solarmoduls
WO2013041467A1 (de) 2011-09-19 2013-03-28 Saint-Gobain Glass France Dünnschichtsolarmodul mit serienverschaltung und verfahren zur serienverschaltung von dünnschichtsolarzellen
DE102011089916A1 (de) * 2011-12-27 2013-06-27 Robert Bosch Gmbh Solarzellenanordnung in Tandem-Konfiguration
US20130298967A1 (en) * 2012-05-10 2013-11-14 Gcsol Tech Co., Ltd. Tandem solar cell structure and fabrication method thereof
US20140020914A1 (en) 2012-07-19 2014-01-23 Carolina VILAS BLANCO Control system for fire prevention facilities
US20140209149A1 (en) * 2012-12-10 2014-07-31 Alliance For Sustainable Energy, Llc Superstrate sub-cell voltage-matched multijunction solar cells
US20160008713A1 (en) 2014-07-10 2016-01-14 Hon Hai Precision Industry Co., Ltd. Key apparatus
US20160087137A1 (en) * 2014-09-19 2016-03-24 Kabushiki Kaisha Toshiba Multi-junction solar cell

Patent Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3994012A (en) 1975-05-07 1976-11-23 The Regents Of The University Of Minnesota Photovoltaic semi-conductor devices
WO1993015527A1 (de) 1992-02-04 1993-08-05 Siemens Aktiengesellschaft Integriert verschaltetes stapelzellensolarmodul
DE19934560A1 (de) 1999-07-22 2001-02-01 Zsw Photovoltaikmodul mit integriert serienverschalteten Zellen und Herstellungsverfahren hierfür
DE102010005970A1 (de) 2010-01-28 2011-08-18 SCHOTT Solar AG, 55122 Verfahren zur Herstellung eines photovoltaischen Dünnschichtmoduls
DE102010052861A1 (de) 2010-12-01 2012-06-06 Forschungszentrum Jülich GmbH Verfahren zur Herstellung eines Solarmoduls
WO2013041467A1 (de) 2011-09-19 2013-03-28 Saint-Gobain Glass France Dünnschichtsolarmodul mit serienverschaltung und verfahren zur serienverschaltung von dünnschichtsolarzellen
DE102011089916A1 (de) * 2011-12-27 2013-06-27 Robert Bosch Gmbh Solarzellenanordnung in Tandem-Konfiguration
US20130298967A1 (en) * 2012-05-10 2013-11-14 Gcsol Tech Co., Ltd. Tandem solar cell structure and fabrication method thereof
US20140020914A1 (en) 2012-07-19 2014-01-23 Carolina VILAS BLANCO Control system for fire prevention facilities
US20140209149A1 (en) * 2012-12-10 2014-07-31 Alliance For Sustainable Energy, Llc Superstrate sub-cell voltage-matched multijunction solar cells
US20160008713A1 (en) 2014-07-10 2016-01-14 Hon Hai Precision Industry Co., Ltd. Key apparatus
US20160087137A1 (en) * 2014-09-19 2016-03-24 Kabushiki Kaisha Toshiba Multi-junction solar cell

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
PROG. PHOTOVOLT., vol. 24, 2015, pages 711 - 724

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109380169A (zh) * 2018-11-28 2019-02-26 中国华能集团有限公司 一种水体补氧装置及方法
CN109380169B (zh) * 2018-11-28 2023-09-19 中国华能集团有限公司 一种水体补氧装置及方法
CN111312901A (zh) * 2020-02-25 2020-06-19 南开大学 叠拼叉指全背接触钙钛矿太阳电池及其制备方法
CN111312900A (zh) * 2020-02-25 2020-06-19 南开大学 平行叉指全背接触钙钛矿太阳电池及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
DE102016116192B3 (de) 2017-11-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2438620B1 (de) Solarzelle mit benachbarten elektrisch isolierenden passivierbereichen mit hoher oberflächenladung gegensätzlicher polarität und herstellungsverfahren
EP3378104B1 (de) Solarzelle mit mehreren durch ladungsträger-selektive kontakte miteinander verbundenen absorbern
EP2218107B1 (de) Rückkontaktsolarzelle mit länglichen, ineinander verschachtelten emitter- und basisbereichen an der rückseite und herstellungsverfahren hierfür
DE102005025125B4 (de) Verfahren zur Herstellung einer einseitig kontaktierten Solarzelle und einseitig kontaktierte Solarzelle
EP1421629A1 (de) Solarzelle sowie verfahren zur herstellung einer solchen
DE112017001811B4 (de) Dreischichtige Halbleiterstapel zum Bilden von Strukturmerkmalen auf Solarzellen
DE102016116192B3 (de) Photovoltaikmodul mit integriert serienverschalteten Stapel-Solarzellen und Verfahren zu seiner Herstellung
WO2021044232A1 (de) Rückseitenemitter-solarzellenstruktur mit einem heteroübergang sowie verfahren und vorrichtung zur herstellung derselben
EP2347448B1 (de) Verfahren zur herstellung einer waferbasierten, rückseitenkontaktierten hetero-solarzelle und mit dem verfahren hergestellte hetero-solarzelle
DE112017004982B4 (de) Solarzellen mit differenziertem p-Typ- und n-Typ-Bereichsarchitekturen
WO2014128032A1 (de) Halbleiterbauelement, insbesondere solarzelle und verfahren zum herstellen einer metallischen kontaktierungsstruktur eines halbleiterbauelements
DE102010020557A1 (de) Verfahren zur Herstellung einer einseitig kontaktierbaren Solarzelle aus einem Silizium-Halbleitersubstrat
WO1998047184A1 (de) Verfahren zur herstellung einer anordnung und anordnung von in serie bzw. reihe geschalteten einzel-solarzellen
DE202013012571U1 (de) Herstellungsanlage zur Herstellung eines Photovoltaikmoduls sowie Photovoltaikmodul
WO2010142684A2 (de) Solarzelle mit kontaktstruktur mit geringen rekombinationsverlusten sowie herstellungsverfahren für solche solarzellen
EP2466640A2 (de) Dünnschicht-Photovoltaikmodul
DE112020001695T5 (de) Solarzellen mit Hybridarchitekturen einschließlich abgegrenzter P- und N-Regionen mit versetzten Kontakten
DE202011110968U1 (de) Dünnschichtfotovoltaikmodul
DE19651655C2 (de) Verschaltete Solarzellen, insbesondere seriell verschaltete Dünnschicht-Solarmodule, und Verfahren zu ihrer Herstellung
DE102010018548A1 (de) Dünnschicht-Solarzellenmodul mit in Reihe geschalteten Solarzellen
DE102009040670A1 (de) Verfahren zur Herstellung einer einseitig kontaktierbaren Solarzelle
DE202011110969U1 (de) Dünnschichtfotovoltaikmodul
DE102011002280A1 (de) Solarzellen und Verfahren zum Herstellen einer Solarzelle
WO2013044913A2 (de) Verfahren zum herstellen eines lasers
EP4052299A1 (de) Photovoltaisches element mit verbesserter effizienz bei verschattung und verfahren zur herstellung eines solchen photovoltaischen elements

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 17772601

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 17772601

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1