DE102008005396A1 - Solar cell and process for producing a solar cell - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Solarzelle mit einer Vorderseite zum Einkoppeln elektromagnetischer Strahlung und einer Rückseite, umfassend mindestens eine Basismetallisierung (3) und mindestens eine Emittermetallisierung (6) sowie eine Halbleiterstruktur, welche mindestens einen Basisbereich (1) eines ersten Dotierungstyps und mindestens einen Emitterbereich (2) eines zweiten, zum ersten Dotierungstyp entgegengesetzten Dotierungstyps aufweist, zur Ausbildung eines pn-Übergangs zwischen Basis und Emitter, wboe die Basismetallisierung (3) mit dem Basisbereich (1) und die Emittermetallisierung (6) mit dem Emitterbereich (2) elektrisch leitend verbunden sind, die Baismetallisierung (3) und die Emittermetallisierung (6) beide an einer Metallisierungsseite der Solarzelle angeordnet sind, welche die Vorderseite oder die Rückseite der Solarzelle ist un der Emitterbereich (2) sich zumindest teilweise entlang der Metallisierungsseite der Solarzelle erstreckt. Wesentlich ist, dass der Emitterbereich (2) sich zumindest teilweise in den von der Basismetallisierung (3) bedeckten Bereich der Metallisierungsseite erstreckt und dass die Halbleiterstruktur zusätzlich einen Isolierungsbereich (4) des ersten Dotierungstyps aufweist, welcher sich entlang der Metallisierungsseite der Solarzelle zumindest teilweise zwischen der Basismetallisierung (3) und dem Emitterbereich (2) erstreckt. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung einer Solarzelle.The invention relates to a solar cell having a front side for coupling in electromagnetic radiation and a rear side, comprising at least one base metallization (3) and at least one emitter metallization (6) and a semiconductor structure which has at least one base region (1) of a first doping type and at least one emitter region (2 ) of a second, opposite to the first doping type doping type, for forming a pn junction between the base and emitter, wboe the base metalization (3) to the base region (1) and the emitter metallization (6) to the emitter region (2) are electrically connected in that the metalization of the metallization (3) and the emitter metallization (6) are both arranged on a metallization side of the solar cell which is the front side or the rear side of the solar cell and the emitter region (2) extends at least partially along the metallization side of the solar cell. It is essential that the emitter region (2) extends at least partially into the region of the metallization side covered by the base metallization (3) and that the semiconductor structure additionally has an insulation region (4) of the first doping type, which at least partly interspaces along the metallization side of the solar cell the base metallization (3) and the emitter region (2) extends. The invention further relates to a method for producing a solar cell.

Description

Die Erfindung betrifft eine Solarzelle gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zur Herstellung der Solarzelle gemäß Anspruch 9.The The invention relates to a solar cell according to the preamble of the claim 1 and a method for producing the solar cell according to claim 9th

Typische Solarzellen weisen eine Vorderseite zum Einkoppeln elektromagnetischer Strahlung und eine Rückseite auf. Sie umfassen mindestens eine Basismetallisierung und mindestens eine Emittermetallisierung sowie eine Halbleiterstruktur, welche mindestens einen Basisbereich eines ersten Dotierungstyps und mindestens einen Emitterbereich eines zweiten Dotierungstyps aufweist.typical Solar cells have a front for coupling electromagnetic Radiation and a back on. They comprise at least one basic metallization and at least an emitter metallization and a semiconductor structure, which at least one base region of a first doping type and at least has an emitter region of a second doping type.

Basisbereich und Emitterbereich sind zumindest teilweise aneinandergrenzend angeordnet, so dass sich zwischen Basis und Emitter ein pn-Übergang ausbildet. Dotierungstypen sind der n-Dotierungstyp und der hierzu entgegengesetzte p-Dotierungstyp.base region and emitter region are arranged at least partially adjacent to each other, so that a pn junction is formed between the base and the emitter. doping types are the n-doping type and the p-type dopant opposite thereto.

Die Basismetallisierung ist mit dem Basisbereich und die Emittermetallisierung mit dem Emitterbereich elektrisch leitend verbunden, so dass über die jeweilige Metallisierung Ladungsträger aus dem Basisbereich bzw. dem Emitterbereich zu- und abgeführt werden können.The Base metallization is with the base region and the emitter metallization electrically connected to the emitter region, so that over the respective metallization charge carriers from the base region or the emitter area and removed can be.

Im Sinne der vorliegenden Anmeldung werden bei der Bezeichnung „elektrisch leitend verbunden" solche Ströme oder Rekombinationseffekte vernachlässigt, die am oder über einen pn-Übergang auftreten. Im Sinne der vorliegenden Anmeldung sind somit Emitter und Basis nicht über den pn-Übergang elektrisch leitend verbunden und dementsprechend ist die Emittermetallisierung nicht mit dem Basisbereich und die Basismetallisierung nicht mit dem Emitterbereich elektrisch leitend verbunden.in the For the purposes of the present application, the term "electrical conductively connected "such streams or recombination effects neglected on or above a pn junction occur. For the purposes of the present application are thus emitter and base no over the pn junction electrically conductively connected and accordingly is the emitter metallization not with the base area and the base metallization not with electrically connected to the emitter region.

Die Erfindung betrifft solche Solarzellen, bei der Basis- und Emittermetallisierung entweder beide an der Vorder- oder beide an der Rückseite der Solarzelle angeordnet sind. Die Seite der Solarzelle, an der beide Metallisierungen angeordnet sind, wird im Folgenden als Metallisierungsseite bezeichnet.The The invention relates to such solar cells in base and emitter metallization either both at the front or both at the back the solar cell are arranged. The side of the solar cell at the both metallizations are arranged, is hereinafter referred to as metallization designated.

Die Anordnung von Basis- und Emittermetallisierung an der Metallisierungsseite der Solarzelle weist verschiedene Vorteile auf: Ist die Metallisierungsseite beispielsweise die Rückseite der Solarzelle, so wird an der Vorderseite die Einkopplung elektromagnetischer Strahlung nicht durch eine Metallisierung eingeschränkt. Weiterhin ermöglich die Anordnung beider Metallisierungen an der Metallisierungsseite die Kontaktierung der Solarzelle lediglich über eine Seite, so dass insbesondere eine einfachere Modulverschaltung solcher Solarzellen möglich ist.The Arrangement of base and emitter metallization on the metallization side The solar cell has several advantages: Is the metallization side for example, the back the solar cell, the coupling is electromagnetic at the front Radiation not restricted by metallization. Farther allows the arrangement of both metallizations on the metallization side the contacting of the solar cell only over one side, so that in particular a simpler module interconnection of such solar cells is possible.

Typischerweise sind bei einseitig kontaktierbaren Solarzellen an der Metallisierungsseite lateral nebeneinanderliegend in abwechselnder Folge Emitter- und Basisbereiche angeordnet. Dies führt zu gegenläufigen Effekten bei der Optimierung der Effizienz der Solarzelle: Zum einen ist es wünschenswert, möglichst viel der Metallisierungsoberfläche durch den Emitterbereich zu bedecken, um eine effiziente Einsammlung von Minoritätsladungsträgern zu ermöglichen. Zum anderen definieren die Größen der Emitter- und Basisbereiche die Größen der darüberliegenden Metallisierungen und eine zu starke Reduktion beispielsweise des Basisbereiches an der Metallisierungsoberfläche führt zu einer Reduzierung der Basismetallisierung, insbesondere hinsichtlich der Breite und damit zu erhöhten Leitungswiderständen, welche wiederum die Effizienz der Solarzelle verringern.typically, are at one side contactable solar cells on the metallization side laterally adjacent to each other in alternating sequence emitter and Base areas arranged. this leads to too contrary Effects in optimizing the efficiency of the solar cell: On the one hand it is desirable, as possible much of the metallization surface to cover through the emitter area for efficient collection from minority carriers enable. On the other hand, the sizes of the emitter and base ranges the sizes of overlying Metallizations and excessive reduction of, for example, the Base area on the metallization leads to a reduction of Basic metallization, especially with regard to the width and thus to increased Line resistance, which in turn reduce the efficiency of the solar cell.

Es ist bekannt, eine überlappende Metallisierung vorzusehen, beispielsweise indem die Basismetallisierung sich über den Bereich der Metallisierungsoberfläche hin erstreckt, der von dem Emitterbereich bedeckt ist und zwischen Basismetallisierung und Emitterbereich ist auf der Metallisierungsoberfläche eine isolierende Schicht aufgebracht, die einen Kurzschluss verhindert. In der Pra xis weisen solche isolierenden Schichten jedoch häufig ungewollte kleine Öffnungen (pinholes) auf, so dass Kurzschlussströme fließen, welche die Effizienz der Solarzelle herabsetzen. Diese Problematik ergibt sich insbesondere bei großflächigen Solarzellen.It is known, an overlapping Provide metallization, for example by the base metalization over extends the region of the metallization surface, that of the emitter area is covered and between base metallization and Emitter region is an insulating layer on the metallization surface applied, which prevents a short circuit. In practice, point However, such insulating layers often unwanted small openings (Pinholes), so that short - circuit currents flow, which the efficiency of the Minimize solar cell. This problem arises in particular for large-area solar cells.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Solarzelle zu schaffen, bei der mindestens eine Basismetallisierung und mindestens eine Emittermetallisierung auf einer Metallisierungsseite der Solarzelle angeordnet sind und gleichzeitig eine hohe Effizienz der Solarzelle gewährleistet ist, bei Verringerung der Gefahr von Kurzschlussströmen.Of the The invention is therefore based on the object to provide a solar cell, in the at least one base metallization and at least one emitter metallization are arranged on a Metallisierungsseite the solar cell and at the same time ensures a high efficiency of the solar cell is, reducing the risk of short circuit currents.

Gelöst ist diese Aufgabe durch eine Solarzelle gemäß Anspruch 1 sowie durch ein Verfahren zur Herstellung einer Solarzelle gemäß Anspruch 9. Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Solarzelle finden sich in den Ansprüchen 2–8, vorteilhafte Ausbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens finden sich in den Ansprüchen 10 bis 13.This is solved Task by a solar cell according to claim 1 and by a Process for the preparation of a solar cell according to claim 9. Advantageous Embodiments of the solar cell according to the invention can be found in the claims 2-8, advantageous Embodiments of the method according to the invention can be found in the claims 10 to 13.

Die erfindungsgemäße Solarzelle weist wie vorhergehend beschrieben eine Vorderseite zum Einkoppeln elektromagnetischer Strahlung und eine Rückseite auf. Die Solarzelle umfasst mindestens eine Basismetallisierung und mindestens eine Emittermetallisierung sowie eine Halbleiterstruktur, welche mindestens einen Basisbereich eines ersten Dotierungstyps und mindestens einen Emitterbereich eines zweiten Dotierungstyps zur Ausbildung eines pn-Übergangs zwischen Basis und Emitter aufweist. Der erste Dotierungstyp ist zu dem zweiten Dotierungstyp entgegengesetzt.The Solar cell according to the invention has a front for coupling as previously described electromagnetic radiation and a reverse side. The solar cell comprises at least one base metallization and at least one Emitter metallization and a semiconductor structure, which at least a base region of a first doping type and at least one Emitter region of a second doping type for forming a pn junction between base and Emitter has. The first doping type is to the second doping type opposed.

Die Basismetallisierung ist mit dem Basisbereich und die Emittermetallisierung mit dem Emitterbereich elektrisch leitend verbunden. Weiterhin sind Basismetallisierung und Emittermetallisierung beide an einer Metallisierungsseite der Solarzelle angeordnet, wobei die Metallisierungsseite entweder die Vorderseite oder die Rückseite der Solarzelle ist.The Base metallization is with the base region and the emitter metallization electrically connected to the emitter region. Furthermore, base metallization and emitter metallization both on a metallization side of the Solar cell arranged, wherein the Metallisierungsseite either the Front or the back the solar cell is.

Der Emitterbereich der Solarzelle erstreckt sich zumindest teilweise entlang der Metallisierungsseite der Solarzelle.Of the Emitter region of the solar cell extends at least partially along the metallization side of the solar cell.

Wesentlich ist, dass der Emitterbereich sich zumindest teilweise in den von der Basismetallisierung bedeckten Bereich der Metallisierungsseite erstreckt und dass die Halbleiterstruktur zusätzlich einen Isolierungsbereich des ersten Dotierungstyps aufweist, welcher sich entlang der Metallisierungsseite der Solarzelle zumindest teilweise zwischen der Basismetallisierung und dem Emitterbereich erstreckt.Essential is that the emitter region is at least partially in the of the base metallization covered area of the metallization side extends and that the semiconductor structure additionally an isolation area of the first doping type extending along the metallization side the solar cell at least partially between the base metallization and the emitter region.

Die erfindungsgemäße Solarzelle weist somit eine Überlappung zwischen Basismetallisierung und Emitterbereich auf, wobei die Trennung zwischen Basismetallisierung und Emitterbereich nicht durch eine isolierende Schicht, sondern durch einen Isolierungsbereich des ersten Dotierungstyps erfolgt.The Solar cell according to the invention thus has an overlap between base metallization and emitter region, the separation between base metalization and emitter area not by a insulating layer but by an isolation region of the first doping type.

Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass sich zwischen Isolierungsbereich und Emitterbereich ebenfalls ein pn-Übergang ausbildet, der somit den Isolierungsbereich von dem Emitterbereich elektrisch abschirmt. Ebenso ist die Basismetallisierung durch den Isolierungsbereich und den sich zwischen Isolierungsbereich und Emitterbereich ausbildenden pn-Übergang elektrisch von dem Emitterbereich abgeschirmt, so dass insbesondere Kurzschlussströme zwischen Basismetallisierung und Emitterbereich vermieden werden.hereby There is the advantage of being between isolation area and Emitter area also a pn junction thus forming the isolation region from the emitter region electrically shielded. Likewise, the basic metallization by the Isolation area and the between isolation area and Emitter region forming pn junction electrically shielded from the emitter region, so that in particular Short-circuit currents between Base metalization and emitter area are avoided.

Vorteilhafterweise erstreckt sich der Isolierungsbereich mindestens entlang desjenigen Bereiches der Metallisierungsseite, welcher von der Metallisierung bedeckt ist.advantageously, the isolation region extends at least along that Area of Metallisierungsseite, which of the metallization is covered.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Halbleiterstruktur der Solarzelle in einem Halbleitersubstrat ausgebildet, insbesondere vorteilhafterweise in einem Siliziumwafer.In an advantageous embodiment, the semiconductor structure of Solar cell formed in a semiconductor substrate, in particular advantageously in a silicon wafer.

Die Metallisierungsoberfläche ist hierbei eine Oberfläche des Halbleitersubstrates und der Emitterbereich ist schichtartig an der Metallisierungsoberfläche und im Wesentlichen parallel zu der Metallisierungsoberfläche in dem Halbleitersubstrat ausgebildet. Der pn-Übergang zwischen Basis und Emitter verläuft somit in etwa parallel zu der Metallisierungsoberfläche des Halbleitersubstrates.The plating surface Here is a surface of the semiconductor substrate and the emitter region is layered at the metallization surface and substantially parallel to the metallization surface in the Semiconductor substrate formed. The pn junction between base and Emitter runs thus approximately parallel to the metallization surface of the The semiconductor substrate.

Weiterhin ist der Isolierungsbereich ebenfalls an der Metallisierungsoberfläche in dem Halbleitersubstrat ausgebildet.Farther the isolation region is also at the metallization surface in the Semiconductor substrate formed.

Vorteilhafterweise wird der Isolierungsbereich durch Überkompensation des Emitterbereiches mittels Diffusion ausgebildet. Dies ermöglicht eine einfache Herstellung der erfindungsgemäßen Solarzelle, indem zunächst wie bisher bekannt ein Emitter an der Metallisierungsoberfläche der Solarzelle ausgebildet wird, der sich im Wesentlichen über die gesamte Metallisierungsoberfläche der Solarzelle erstreckt und anschließend mittels Überkompensation an den gewünschten Bereichen der Metallisierungsoberfläche ein oder mehrere Isolierungsbereiche erzeugt werden.advantageously, is the isolation area by overcompensation of the emitter region means Diffusion formed. this makes possible a simple preparation of the solar cell according to the invention, by first as hitherto known an emitter on the metallization of the Solar cell is formed, which is essentially on the entire metallization surface the solar cell extends and then by means of overcompensation the wished Areas of Metallisierungsoberfläche one or more isolation areas be generated.

Es ist bekannt, eine Überkompensation beispielsweise mittels Diffusion von Dotierstoffen zu erzeugen.It is known, an overcompensation For example, by diffusion of dopants to produce.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die Halbleiterstruktur der Solarzelle in einem Halbleitersubstrat ausgebildet, wobei die Metallisierungsoberfläche eine Oberfläche des Halbleitersubstrates ist. Der Emitterbereich ist schichtartig an der Metallisierungsoberfläche und im Wesentlichen parallel zu dieser in dem Halbleitersubstrat ausgebildet, wie zuvor beschrieben. Im Gegensatz zu der zuvor beschriebenen vorteilhaften Ausgestaltung ist bei dieser vorteilhaften Ausgestaltung der Isolierungsbereich als eigene Halbleiterschicht ausgebildet. Diese Halbleiterschicht ist auf der Metallisierungsoberfläche des Halbleitersubstrates angeordnet, wobei die Basismetallisierung auf der Halbleiterschicht ausgebildet ist.In A further advantageous embodiment is the semiconductor structure the solar cell is formed in a semiconductor substrate, wherein the plating surface a surface of the semiconductor substrate. The emitter area is layered at the metallization surface and substantially parallel to it in the semiconductor substrate trained as described above. In contrast to the previously described advantageous embodiment is in this advantageous embodiment the isolation region is formed as a separate semiconductor layer. This semiconductor layer is on the metallization surface of the Semiconductor substrate disposed, wherein the base metalization on the semiconductor layer is formed.

Diese Ausgestaltung weist den Vorteil auf, dass die Solarzelle wie bekannt durch Ausbildung eines Emitters in einem Halbleitersubstrat an der Metallisierungsoberfläche des Halbleitersubstrates ausgebildet wird und anschließend auf die Metallisierungsoberfläche zunächst in einem oder mehreren gewünschten Bereichen eine oder mehrere Halbleiterschichten aufgetragen werden, welche die Isolierungsbereiche darstellen und entsprechend gemäß des ersten Dotierungstyps dotiert sind. Anschließend wird die Basismetallisierung derart an der Metallisierungsseite der Solarzelle angeordnet, dass sie auf den Isolie rungsbereich, der in diesem Fall als Halbleiterschicht ausgebildet ist, aufgebracht wird.These Embodiment has the advantage that the solar cell as known by forming an emitter in a semiconductor substrate at the plating surface of the semiconductor substrate is formed and then on the metallization surface first in one or more desired ones Areas one or more semiconductor layers are applied, which represent the isolation areas and according to the first Doping type are doped. Subsequently, the base metallization arranged on the metallization side of the solar cell such that on the insulation area, in this case as a semiconductor layer is formed, is applied.

Vorteilhafterweise sind Basis- und Emittermetallisierung zumindest teilweise als linienartige Metallisierungen ausgeführt. Insbesondere ist es vorteilhaft, dass Basis- und Emittermetallisierung zumindest teilweise als parallel verlaufende linienartige Metallisierungsfinger ausgeführt sind.advantageously, Both base and emitter metallization are at least in part as line-like metallizations executed. In particular, it is advantageous that base and emitter metallization at least partially as a parallel line-like Metallisierungsfinger accomplished are.

Insbesondere ist es vorteilhaft, Basis- und Emittermetallisierung in an sich bekannter Weise als kammartige ineinandergreifende Metallisierungen auszuführen.In particular, it is advantageous to base and Emitter metallization in a conventional manner as a comb-like interlocking metallizations perform.

Vorteilhafterweise weisen die Metallisierungsfinger von Basis- und Emittermetallisierung eine Breite im Bereich von 100 μm bis 2000 μm auf. Insbesondere ist es vorteilhaft, wenn die Metallisierungsfinger eine Breite von etwa 1000 μm aufweisen.advantageously, For example, the metallization fingers of base and emitter metallization have one Width in the range of 100 microns up to 2000 μm on. In particular, it is advantageous if the metallization fingers a width of about 1000 microns exhibit.

Der Abstand zwischen den Metallisierungsfingern liegt vorteilhafterweise im Bereich von 100 μm bis 500 μm.Of the Distance between the metallization fingers is advantageously in the range of 100 μm to 500 μm.

Vorteilhafterweise ist der Isolierungsbereich mit dem Basisbereich elektrisch leitend verbunden. Dies wird insbesondere vorteilhafterweise dadurch erreicht, dass der Isolierungsbereich zumindest teilweise unmittelbar an den Basisbereich angrenzt.advantageously, the isolation region is electrically conductive with the base region connected. This is achieved in particular advantageously by that the insulation region at least partially directly to the Base area adjacent.

Hierdurch kann die elektrisch leitende Verbindung zwischen Basismetallisierung und Basisbereich beispielsweise dadurch realisiert werden, dass die Basismetallisierung mit dem Isolierungsbereich und dieser wiederum mit dem Basisbereich elektrisch leitend verbunden ist.hereby can be the electrically conductive connection between base metallization and base area are realized, for example, that the Basic metallization with the isolation area and this in turn is electrically connected to the base region.

Vorteilhafterweise wird die zuvor beschriebene erfindungsgemäße Solarzelle gemäß einem Verfahren nach Anspruch 9 aus einem Halbleitersubstrat hergestellt.advantageously, is the solar cell according to the invention described above according to a The method of claim 9 made from a semiconductor substrate.

Hierbei wird in einem Schritt A ein Basisbereich eines ersten Dotiertyps und ein zumindest teilweise an den Basisbereich angrenzender Emitterbereich eines zweiten Dotiertyps erzeugt, wobei der erste Dotiertyp zu dem zweiten Dotiertyp entgegengesetzt ist. Der Emitterbereich erstreckt sich zumindest teilweise entlang einer Metallisierungsoberfläche des Halbleitersubstrates.in this connection In a step A, a base region of a first doping type is formed and an emitter region at least partially adjacent to the base region of a second doping type, the first doping type being added to the second doping type is opposite. The emitter region extends at least partially along a metallization surface of the The semiconductor substrate.

In einem Schritt B wird ein Isolierungsbereich des ersten Dotiertyps erzeugt, der sich zumindest teilweise zwischen der Metallisierungsoberfläche und dem Emitterbereich erstreckt.In a step B becomes an isolation region of the first doping type generated at least partially between the metallization and the Emitter area extends.

In einem Schritt C wird eine Basismetallisierung auf die Metallisierungsoberfläche des Halbleitersubstrates aufgebracht, wobei die Basismetallisierung zumindest teilweise die Metallisierungsoberfläche in dem Bereich bedeckt, in dem sich der Isolierungsbereich erstreckt. Der Isolierungsbereich ist somit zumindest teilweise von der Basismetallisierung bedeckt.In In a step C, a base metallization on the metallization surface of the Semiconductor substrate applied, wherein the base metalization at least partially covering the metallization surface in the area, in which the isolation area extends. The isolation area is thus at least partially covered by the base metallization.

In einem Schritt D wird eine Emittermetallisierung auf die Metallisierungsoberfläche des Halbleitersubstrates aufgebracht, wobei die Emittermetallisierung zumindest teilweise die Metallisierungsoberfläche in dem Bereich bedeckt, in dem sich der Emitterbereich erstreckt. Der Emitterbereich ist somit zumindest teilweise von der Emittermetallisierung bedeckt.In In a step D, an emitter metallization on the metallization surface of the Semiconductor substrate applied, wherein the emitter metallization at least partially covering the metallization surface in the area, in which the emitter region extends. The emitter area is thus at least partially covered by the emitter metallization.

Vorteilhafterweise wird in Schritt B der Isolierungsbereich mittels Diffusion von Dotierstoffen erzeugt. Insbesondere ist es vorteilhaft, dass der Isolierungsbereich mittels Überkompensation des Emitters erzeugt wird.advantageously, In step B, the isolation region is formed by diffusion of dopants generated. In particular, it is advantageous that the isolation area by overcompensation of the emitter is generated.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird in Schritt B der Isolierungsbereich durch Aufbringen einer Halbleiterschicht auf die Metallisierungsoberfläche des Halbleitersubstrates erzeugt, wobei die Halbleiterschicht eine Schicht des ersten Dotiertyps ist. In Schritt D wird die Basismetallisierung auf den als Halbleiterschicht ausgebildeten Isolierungsbereich aufgebracht.In a further advantageous embodiment of the method according to the invention In step B, the insulation area is formed by applying a Semiconductor layer on the metallization surface of the semiconductor substrate wherein the semiconductor layer is a layer of the first doping type is. In step D, the base metallization is applied to the semiconductor layer trained insulation area applied.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird in Schritt B der Isolierungsbereich derart erzeugt, dass zunächst der Emit terbereich teilweise entfernt wird und anschließend in einem Diffusionsvorgang der Isolierungsbereich erzeugt wird. Vorteilhafterweise wird der Emitter hierbei bis zu einer vorgegebenen Tiefe teilweise entfernt. Insbesondere ist es vorteilhaft, wenn die vorgegebene Tiefe in etwa der Tiefe des pn-Übergangs ausgehend von der Metallisierungsoberfläche entspricht, abzüglich der Tiefe des in dem Diffusionsvorgang eindiffundierten Isolierungsbereiches.In a further advantageous embodiment of the method according to the invention In step B, the isolation region is generated such that the first Emit terbereich partially removed and then in a diffusion process of the isolation region is generated. advantageously, In this case, the emitter becomes partial up to a given depth away. In particular, it is advantageous if the predetermined Depth at about the depth of the pn junction starting from the metallization surface, minus the Depth of the diffusion area diffused in the diffusion process.

Denn hierdurch wird in dem Bereich, in dem der Emitter teilweise entfernt wurde, ein Kontakt zwischen Isolierungsbereich und Basis geschaffen, so dass Basismetallisierung und Basisbereich elektrisch leitend verbunden sind. In den Bereichen, in denen der Isolierungsbereich per Diffusion erzeugt wurde, jedoch der Emitter nicht teilweise entfernt wurde, stellt der Isolierungsbereich wie zuvor beschrieben eine elektrische Isolierung zwischen Basismetallisierung und Emitterbereich dar.Because this will result in the area where the emitter is partially removed was created, a contact between isolation area and base, making base metalization and base area electrically conductive are connected. In the areas where the isolation area was produced by diffusion, but the emitter is not partial has been removed, the isolation area sets as previously described electrical insulation between base metalization and emitter area represents.

Vorteilhafterweise wird der Emitterbereich mittels Laserablation teilweise entfernt.advantageously, the emitter region is partially removed by means of laser ablation.

Weitere Merkmale und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung werden im Folgenden anhand einer Zeichnung erläutert. Dabei zeigt:Further Features and advantageous embodiments of the invention are in Explained below with reference to a drawing. Showing:

1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Solarzelle im Querschnitt. 1 a schematic representation of a solar cell according to the invention in cross section.

Bei der in 1 dargestellten erfindungsgemäßen Solarzelle ist die Vorderseite zum Einkoppeln elektromagnetischer Strahlung unten angeordnet und die Rückseite entsprechend oben. Die Solarzelle umfasst eine Basismetallisierung 3 und eine Emittermetallisierung 6. Ferner umfasst die Solarzelle eine Halbleiterstruktur, welche in einem Siliziumwafer ausgebildet ist. In dem Siliziumwafer ist ein n-dotierter Basisbereich 1 und ein p-dotierter Emitterbereich 2, der somit einen zum Basisbereich entgegengesetzten Dotierungstyp aufweist, ausgebildet.At the in 1 illustrated solar cell according to the invention, the front side for coupling electromagnetic radiation is arranged below and the back according to the top. The solar cell comprises a base metallization 3 and an emitter metallization 6 , Furthermore, the solar cell comprises a semiconductor structure, which is formed in a silicon wafer. In the silicon wafer is an n-doped base region 1 and a p-type emitter region 2 which thus has a doping type opposite to the base region.

Zwischen Basisbereich 1 und Emitterbereich 2 ergibt sich ein pn-Übergang, zur Ladungsträgertrennung der durch die eingekoppelte elektromagnetische Strahlung erzeugten freien Ladungsträger.Between base area 1 and emitter area 2 results in a pn junction, the charge carrier separation of the generated by the coupled electromagnetic radiation free charge carriers.

Basismetallsierung 3 und Emittermetallisierung 6 sind an der in 1 obenliegenden Rückseite der Solarzelle angeordnet, die Rückseite ist somit die Metallisierungsseite der Solarzelle.Basismetallsierung 3 and emitter metallization 6 are at the in 1 Arranged above the back of the solar cell, the back is thus the Metallisierungsseite the solar cell.

Wesentlich ist, dass der Emitterbereich sich zumindest teilweise in den von der Basismetallisierung bedeckten Bereich der Metallisierungsseite erstreckt. Dieser Bereich ist in 1 durch A beispielhaft gekennzeichnet. Weiterhin weist die Halbleiterstruktur einen Isolierungsbereich 4 auf, der sich entlang der Metallisierungsseite der Solarzelle teilweise zwischen Basismetallisierung und dem Emitterbereich erstreckt. Der Isolierungsbereich 4 ist wie die Basis ebenfalls n-dotiert.It is essential that the emitter region extends at least partially into the region of the metallization side covered by the base metallization. This area is in 1 characterized by A by way of example. Furthermore, the semiconductor structure has an isolation region 4 which extends along the metallization side of the solar cell partially between base metallization and the emitter region. The isolation area 4 like the base is also n-doped.

Die Basismetallisierung 3 ist mit dem Isolierungsbereich 4 elektrisch leitend verbunden und der Isolierungsbereich 4 ist mit dem Basisbereich 1 elektrisch leitend verbunden, so dass auch die Basismetallisierung 3 mit dem Basisbereich 1 elektrisch leitend verbunden ist.The basic metallization 3 is with the isolation area 4 electrically connected and the isolation area 4 is with the base area 1 electrically connected, so that the base metallization 3 with the base area 1 is electrically connected.

Ebenso ist der Emitterbereich 2 mit der Emittermetallisierung 6 elektrisch leitend verbunden.Likewise, the emitter area 2 with the emitter metallization 6 electrically connected.

Wesentlich ist, dass in dem mit A beispielhaft gekennzeichneten Bereich sich zwar die Basismetallisierung 3 über die Metallisierungsoberfläche erstreckt, gleichzeitig jedoch in diesen Bereich A sich der Emitterbereich 2 entlang der Metallisierungsseite erstreckt, wobei zwischen Emitterbereich 2 und Basismetallisierung 3 der Isolierungsbereich 4 angeordnet ist.It is essential that in the area marked A by way of example the basic metallization 3 extends over the Metallisierungsoberfläche, but at the same time in this area A, the emitter region 2 extends along the metallization side, wherein between emitter region 2 and basic metallization 3 the isolation area 4 is arranged.

Zwischen Isolierungsbereich 4 und Emitterbereich 2 bildet sich ein pn-Übergang aus, so dass insbesondere die Basismetallisierung 3 von dem Emitterbereich 2 in dem Bereich A elektrisch getrennt ist.Between isolation area 4 and emitter area 2 a pn junction is formed, so that in particular the base metalization 3 from the emitter area 2 in the area A is electrically isolated.

Bei der erfindungsgemäßen Solarzelle ist es somit möglich, die Basismetallisierung 3 großflächig auszuführen, insbesondere in dem in 1 dargestellten Schnittbild mit einer Breite zu versehen, die der Breite der Emittermetallisierung 6 entspricht. Emittermetallisierung und Basismetallisierung sind linienartig ausgeführt, wobei die Linien in 1 senkrecht zur Zeichenebene verlaufen.In the case of the solar cell according to the invention, it is thus possible to base metalization 3 Execute over a large area, especially in the in 1 shown to have a width, the width of the emitter metallization 6 equivalent. Emitter metallization and base metallization are linear, with the lines in 1 perpendicular to the drawing plane.

Gleichzeitig ist der Emitterbereich 2 überlappend unter die Basismetallisierung 3 geführt, so dass sich eine Effizienzsteigerung der Solarzelle ergibt und gleichzeitig eine ausreichend starke Metallisierung durch die Basismetallisierung 3 gewährleistet ist, so dass darüber hinaus Verluste durch Ohmsche Widerstände der Basismetallisierung 3 minimiert sind.At the same time is the emitter area 2 overlapping under the base metalization 3 led, so that there is an increase in efficiency of the solar cell and at the same time a sufficiently strong metallization by the base metalization 3 is ensured, so that in addition losses due to resistors of base metallization 3 are minimized.

Zur Herstellung der in 1 dargestellten Solarzelle wurde ausgehend von einem n-dotierten Siliziumwafer der Emitterbereich 2 mittels Diffusion erzeugt. Anschließend wurde an der durch den gestrichelten Pfeil 5 markierten Stelle der Siliziumwafer ausgehend von der Metallisierungsseite und damit der Emitterbereich 2 teilweise abgetragen.For the production of in 1 The solar cell shown was the emitter region starting from an n-doped silicon wafer 2 generated by diffusion. Subsequently, at the by the dashed arrow 5 marked spot of the silicon wafer starting from the metallization side and thus the emitter region 2 partially removed.

In einem folgenden Schritt wurde der Isolierungsbereich 4 mittels Diffusion erzeugt. Dadurch, dass die Eindringtiefe des eindiffundierten Isolierungsbereiches größer ist als die verbleibende Restdicke des Emitterbereiches in dem Bereich, in dem der Emitterbereich teilweise abgetragen wurde, entsteht an der mit Bezugszeichen 5 in 1 gekennzeichneten Stelle eine elektrisch leitende Verbindung zwischen Isolierungsbereich 4 und Basisbereich 1. Hierdurch ist gewährleistet, dass einerseits die Basismetallisierung 3 über den Isolierungsbereich 4 elektrisch leitend mit dem Basisbereich 1 verbunden ist und darüber hinaus (beispielsweise in dem mit A gekennzeichneten Bereich) der Isolierungsbereich 4 den Emitterbereich 2 von der Basismetallisierung 3 abschirmt.In a following step, the isolation area became 4 generated by diffusion. The fact that the penetration depth of the diffused insulation region is greater than the remaining thickness of the emitter region in the region in which the emitter region has been partially removed results from the reference numeral 5 in 1 marked spot an electrically conductive connection between isolation area 4 and base area 1 , This ensures that on the one hand the base metalization 3 over the isolation area 4 electrically conductive with the base region 1 and moreover (for example in the area marked A) the isolation area 4 the emitter area 2 from the basic metallization 3 shields.

Claims (13)

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