DE102008017312A1 - Photovoltaik-Solarzelle und Verfahren zu deren Herstellung - Google Patents

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    • Y02E10/547—Monocrystalline silicon PV cells

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Solarzelle (100), umfassend eine Basislage (101) aus p-dotiertem Silizium und eine Emitterlage (102) aus n-dotiertem Silizium, wobei auf der Emitterlage (102) bereichsweise eine Elektrode (103) angeordnet ist und auf der Rückseite der Basislage (101) bereichsweise optional eine Passivierungsschicht (104) und darauf bereichsweise eine Schicht (105) eines Dielektrikums, das ganzflächig von einer Metallschicht (106) bedeckt ist, wobei die Metallschicht (106) über die nicht von dem Dielektrikum (105) bedeckten Bereiche (107) über eine Zwischenschicht (108) mit der Basislage (101) in elektrisch leitender Verbindung steht und die Zwischenschicht (108) aus einer Mischphase aus dem Material der Passivierungsschicht und des Materials der Metallschicht (106) besteht.
Weiter betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer derartigen Solarzelle.

Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Photovoltaik-Solarzelle mit einer vollflächig passivierten Rückseite mit punktförmigen Metallkontakten sowie ein Verfahren zu deren Herstellung.
  • Photovoltaik-Solarzellen stehen seit geraumer Zeit im Zentrum des Interesses von Forschung und Entwicklung insbesondere durch verschiedene staatliche Förderprogramme in vielen Ländern aufgrund der zunehmenden Verknappung fossiler Rohstoffe zur Elektrizitätsgewinnung und aufgrund ökologischer Aspekte der Stromerzeugung.
  • Typischerweise bestehen Solarzellen aus ein- bzw. multikristallinem Silizium, d. h. typischerweise aus einer Lage (Basislage) eines p-dotierten Siliziums und einer Lage eines n-dotierten Siliziums (Emitterlage), wobei derzeit aufgrund der hohen Materialkosten möglichst dünne Silizium-Solarzellen angestrebt werden. Aktuell gefertige Silizium-Solarzellen weisen typischerweise eine Zelldicke W von ca. 220 µm auf. Dünnere Zelldicken haben zur Folge, dass diese Solarzellen mechanisch sehr empfindlich sind.
  • Solarzellen haben typischerweise einen Front- sowie einen Rückkontakt, die beispielsweise durch Siebdruck hergestellt werden können (M. A. Green, „Photovoltaics: Technology Overview", Energy Policy 2000; 28–14, S.989–998).
  • Typischerweise ist die Front- bzw. Vorderseite der Solarzelle noch zusätzlich texturiert, um das Licht besser in die Zelle einzukoppeln (s. z. B. die DE 10352423 B3 ). Eine Passivierung mit Siliziumnitrid (SiNx:H) verringert dabei Rekombinationsverluste auf der Vorderseite und wirkt gleichzeitig als Antireflexschicht.
  • Der Vorderseitenkontakt weist typischerweise die Form eines feinen Netzes auf, das beispielsweise mittels Siebdruck aus einer metall-, insbesondere silberhaltigen Paste erhalten wird und kontaktiert nach einer Temperaturbehandlung so den diffundierten Emitter durch das SiNx:H hindurch.
  • Die Rückseite der Solarzelle wird üblicherweise durch eine mittels Siebdruck aufgebrachte Aluminiumschicht kontaktiert. Dies kann beispielsweise auch durch eine aluminiumhaltige Paste, die auf die Solarzelle aufgebracht wird, erfolgen, wobei durch eine anschließende Temperaturbehandlung an der Grenzfläche ein Aluminiumsilizid ausgebildet wird, was zum Einen für eine guten Ohm'schen Kontakt an der Grenzfläche Aluminium/Silizium verantwortlich ist und ebenfalls ein elektrisches Feld erzeugt (englisch: back surface field [BSF]), was durch eine Bandverbiegung aufgrund der Legierung entsteht. Insbesondere dient das BSF zur Verringerung der Rekombinationsverluste an der Rückseite der Solarzelle.
  • Ein vollflächiger Rückseitenkontakt ist jedoch nicht physikalisch optimal, da die Rekombinationsgeschwindigkeit der photogenerierten Ladungsträger und damit das Maß für die inverse Qualität an einem vollflächigen Metallkontakt um ca. drei Größenordnungen höher ist bezogen auf eine voll passivierte Oberfläche. Die übliche vollflächige Metallisierung der Rückseite begrenzt somit den Wirkungsgrad heutiger Solarzellen.
  • Um den Wirkungsgrad zu verbessern, wurden daher Versuche unternommen, die lokale Kontaktierung der Rückseite und damit die Begrenzung der Fläche mit hohen Rekombinationseigenschaften und die Ladungsträgersammlung zu minimieren.
  • Beispielsweise bietet der Einsatz photolithographischer Methoden, wie sie beispielsweise von Wang et. al. in Appl. Phys. Lett. 1990, 57, 602 beziehungsweise Blakers et. al. in Proceedings 9th Euro, PVSEC, Freiburg, Germany 1989, S. 32 beschrieben wurden, eine Möglichkeit, Kontakte punktförmig zu lokalisieren. Die Photolithographie ist jedoch ein langsamer und teurer Prozess und daher typischerweise für die industrielle Produktion nicht geeignet.
  • Weitere Möglichkeiten zur Verbesserung der Rückseitenrekombinationsgeschwindigkeit wurden durch Jensen et. al., Prog. Photovolt: Res. Appl. 2002, 10, S. 1–13 vorgeschlagen (der sogenannte „Heteroübergang”) oder von E. Schneiderlöchner et. al. mittels lasergefeuerter punktförmiger Kontakte (Progr. Photovoltaics: Research and Applications 2002, 10, S.29–34, sowie DE 10046170 A1 ).
  • Noch weitere Möglichkeiten zur Herstellung von Punktkontakten auf der Rückseite von Solarzellen werden in der DE 10101375 A1 offenbart, wonach eine eine Metallverbindung umfassende Lösung punktuell auf der Rückseite der Solarzelle aufgetragen und reduziert wird, so dass metallische Punktkontakte auf der Oberfläche entstehen.
  • Ferner offenbart die DE 102004046554 ein Verfahren zur Herstellung von Punktkontakten durch zusätzliche Anbringung von mineralische oder organische Bindemittel enthaltender lichtreflektierender Partikel an der Grenzfläche zwischen einer zusätzlichen Passivierungsschicht und metallischer Kontaktschicht auf der Solarzellenrückseite.
  • Einen weiteren Zugang zu Punktkontakten beschreibt die DE 60121161 T2 , indem zusätzlich eine lichtstreuende Schicht auf der Rückseite der Solarzelle aufgebracht wird, die aus mit einem Bindemittel agglomerierten Teilchen besteht, wobei die Teilchen eine Kontrastabschwächung von über 40% aufweisen.
  • Die WO 00/22681 lehrt, durch ein Durchschmelzverfahren den Kontakt zwischen der metallischen Rückseitenkontaktschicht und der Silizium(emissions)schicht wiederherzustellen, was durch Einätzen von Gräben in das Schichtmaterial erreicht werden soll.
  • Jedoch sind alle bislang aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren aufwändig und sowohl prozesstechnisch wie von der Kostenseite her äußerst schwer realisierbar.
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung bestand daher darin, eine Solarzelle bereitzustellen, die punktförmige Kontakte zwischen der Rückseitenelektrode (dem Rückseitenkontakt) und der Basislage aus Silizium aufweist.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Solarzelle, die eine Basislage aus p-dotiertem Silizium aufweist und eine Emitterlage aus n-dotiertem Silizium, wobei auf der Emitterlage bereichsweise eine Elektrode und auf der Rückseite der Basislage bereichsweise eine Schicht eines Dielektrikums angeordnet ist, wobei die Schicht des Dielektrikums ganzflächig von einer Metallschicht bedeckt ist und wobei die Metallschicht über die nicht von dem Dielektrikum bedeckten Bereiche durch eine Zwischenschicht in elektrisch leitender Verbindung mit der Basislage steht und die Zwischenschicht aus einer Mischphase aus dem Material der Basislage und dem Material der Metallschicht besteht.
  • Dieser Aufbau der erfindungsgemäßen Solarzelle stellt einen punktuellen Kontakt zwischen dem Material der Metallschicht und der Basislage her, wodurch ein neuer regelmäßig oder unregelmäßig angeordneter punktförmiger Rückkontakt mit geringer Rekombinationsgeschwindigkeit der Ladungsträger entsteht und der Wirkungsgrad der erfindungsgemäßen Solarzellen um mehrere Prozent verglichen mit herkömmlichen Solarzellen des Standes der Technik verbessert wird. Kommerziell erhältliche Solarzellen wiesen derzeit einen Wirkungsgrad von ca. 16–18% auf, die erfindungsgemäße Solarzelle erreicht dagegen Werte von ca. 19–20%.
  • In bevorzugten Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Solarzelle ist weiter vorgesehen, dass die Rückseite der Basislage bereichsweise von einer Passivierungsschicht bedeckt ist, auf die anschließend die Dielektrikumsschicht bereichsweise aufgebracht ist. In diesem Fall besteht die einen Ohm'schen Kontakt ausbildende Zwischenschicht aus einer Mischphase aus den Materialien der Basislage, der Passivierungsschicht und der Metallschicht.
  • Der Durchmesser der Punktkontakte beträgt zwischen 100 nm und 1 mm. Der Durchmesser hängt insbesondere vom Ausgangsmaterial der Bedeckung und den Schichtdicken ab. Typische Werte betragen bei einer Bedeckung von 1% 10–20 µm.
  • Der Bedeckungsgrad, d. h. die Oberfläche der Punktkontakte der Zwischenschicht in Bezug auf die gesamte Fläche liegt erfindungsgemäß zwischen 0,1–2%, bevorzugt zwischen 0,5–1,5%.
  • Die erfindungsgemäße Solarzelle weist eine höhere Leerlaufspannung auf als beispielsweise mithilfe eines vollflächigen Metallkontaktes erreicht hätte werden können. So steigt die Leerlaufspannung gegenüber einer Solarzelle mit vollflächigem Metallkontakt von 630 mV auf 650 mV.
  • Typischerweise besteht das Dielektrikum aus Siliziumnitrid oder aus Siliziumdioxid, wobei insbesondere Siliziumnitrid bevorzugt ist, da Siliziumnitrid die optischen Eigenschaften des als Rückseitenspiegels wirkenden Dielektrikums verbessert (W. Brendle, Dissertation, Universität Stuttgart [2007]).
  • Die Verwendung von SiO2 oder Siliziumnitrid (SiNx:H) vermindert außerdem die Absorptionsverluste der Strahlungsenergie im Aluminiumrückkontakt.
  • Typischerweise enthält das Siliziumitrid ebenfalls Wasserstoff, so dass eine Schichtdicke von 100 nm bei einem Brechungsindex n von ungefähr 1,9 bei einer Wellenlänge von λ = 632,8 nm als optischer Rückseitenreflektor mit hohem Wirkungsgrad erhalten wird. Darüber hinaus schützt das SiNx:H die ggf. vorhandene empfindliche Passivierschicht aus amorphem Silizium.
  • Das Siliziumnitrid SiNx:H wird durch Variationen der Prozessgase während des PECVD-Verfahrens, Stickstoff und Ammoniak hergestellt, wobei dessen Brechungsindex durch geeignete Wahl der Gasflussverhältnisse im Bereich von n ~ 1,8 (λ = 632,8 nm) für siliziumarme Schichten bis hin zu n = 3,8 (λ = 632,8 nm) für reine amorphe Siliziumschichten eingestellt werden kann.
  • In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist, wie schon vorstehend erwähnt, zwischen Dielektrikum und Basislage noch eine sogenannte Passivierungsschicht angeordnet. Bevorzugt besteht diese Passivierungsschicht aus (intrinsisch) amorphem Silizum (a-Si:H oder i-a-Si:H), wodurch insbesondere die Verwendung der Schichtenkombination a-Si:H/SiNxH in der Rückseitenstruktur der erfindungsgemäßen Solarzelle die üblicherweise verwendeten SiO2-Rückseiten in Bezug auf den Wirkungsgrad und Reflexionsfähigkeit um ca. 10% verbessert.
  • Der Vorteil der Verwendung des amorphen Silizums (a-Si:H) ermöglicht wesentlich niedrigere Abscheidetemperaturen mittels des PECVD-Verfahren als beispielsweise mit bisherigen SiO2 oder SiOCx, wobei Rückseitenrekombinationsgeschwindigkeiten S von 10 cm·s–1 in einem Temperaturbereich von 200°C ≤ Tp ≤ 250°C. (Tp = Prozesstemperatur) erreicht werden konnten. Ebenso ermöglicht eine a-Si:H-Schicht, dass erfindungsgemäße Solarzellen eine Rekombinationsgeschwindigkeit S < 100 cm·s–1 erreichen, wenn die a-Si:H-Schicht bei einer Prozesstemperatur Tp von ungefähr 110 Grad abgeschieden wurde und anschließend bei einer Temperatur von 200°C über mehrere Minuten hinweg getempert wurde.
  • Die Passivierung mit amorphem Silizium ist erfindungsgemäß eine Bedingung für niedrige Prozesstemperaturen bei ausreichend guten Oberflächenrekombinationsgeschwindigkeiten.
  • Insbesondere ermöglicht die Kombination aus Siliziumnitrid und der Passivierungsschicht aus a-Si:H eine weitere Verringerung der Zelldicke der Solarzelle auf unter 200 µm, wobei eine bevorzugte Basisdicke der erfindungsgemäßen Solarzelle eine Dicke von W < 50 µm aufweist.
  • Bevorzugterweise enthält das Material der Metallschicht Aluminium oder eine Aluminiumlegierung, z. B. eine Aluminium/Silberlegierung usw., welche z. B. in Pastenform einfach durch Siebdruck aufgebracht werden kann und in der Lage ist, mit Silizium elektrisch leitende Legierungen (Silizide) auszubilden.
  • Die Metallschicht aus Aluminium, d. h. der aufgedampfte Metall-Rückkontakt, bildet die Rückseite der a-Si:H/SiNx:H-Rückseitenstruktur und weist eine Dicke von ca. 2 µm auf.
  • Bevorzugt ist daher das Material der Zwischenschicht eine Aluminium-Silizium-Legierung, die den punktförmigen Kontakt zwischen der Metallschicht, d. h. zur Rückseitenelektrode aus Aluminium und der Basislage herstellt.
  • Durch die erfindungsgemäße Rückseitenpassivierung weist die erfindungsgemäße Solarzelle einen besonders hohen Wirkungsgrad von ca. 19–20% auf sowie einen verbesserten Lichteinfang durch einen besseren Rückseitenspiegel.
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird weiter durch ein einfaches und leicht industriell durchführbares Verfahren zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Solarzelle gelöst, das die Schritte umfasst des
    • a) Aufbringens von diskreten Partikeln auf die Basislage einer eine Solarzelle bildenden Halbleiteroberfläche
    • b) Abscheidens einer Schicht eines Dielektrikums auf die nicht von den Partikeln bedeckten Bereiche der Basislage
    • c) Entfernens der Partikel
    • d) Abscheidens einer Metallschicht auf dem Dielektrikum
    • e) Herstellens eines Ohm'schen Kontakts zwischen der Basislage und Metallschicht.
  • Optional umfasst das Verfahren, vor Schritt a) den weiteren Schritt des Aufbringens einer Passivierungsschicht auf die Basislage der eine Solarzelle bildenden Halbleiteroberfläche.
  • Entweder ohne oder nach einer Passivierung der Oberfläche der Basislage mit vorzugsweise intrinsisch-amorphem Silizium (i-aSi:H) werden diskrete Partikel, insbesondere Partikel aus Siliziumdioxid auf die Passivierungsschicht aufgebracht, die als „Marke” für die zu realisierenden Punktkontakte dienen.
  • Die Partikel weisen dabei vorzugsweise eine monomodale Größenverteilung auf, so dass die erzeugten Punktkontakte eine weitgehend einheitliche Größe aufweisen.
  • Es ist nun möglich, die Siliziumdioxidpartikel entweder regelmäßig oder unregelmäßig aufzubringen, so dass individuell gewählte, beliebige Arrays von Punktkontakten erzeugt werden können. Der bevorzugte Abstand der so erzeugten Punktkontakte voneinander beträgt ca. 1 mm, wobei eine Bedeckung von ca. 1% angestrebt wird.
  • Nach dem Aufbringen der Siliziumdioxidpartikel auf die Basislage oder die Passivierungsschicht wird das Dielektrikum durch an sich bekannte Verfahren wie beispielsweise durch PECVD-Verfahren etc. darauf abgeschieden, wobei je nach Variation der Korngröße und Anordnung beliebige Kontaktstrukturen möglich sind.
  • Neben dem PECVD (Plasma Enhanced Chemical Vapour Deposition) sind darüber hinaus das sogenannte HWCVD(Hot Wire Chemical Vapour Deposition)-Verfahren, IAD (Ion Assisted Deposition), PVD (Physical Vapour Deposition) etc. Verfahren erfindungsgemäß einsetzbar.
  • Bevorzugt können mit einem PVD- oder IAD-Verfahren auch die abgeschatteten Bereiche unter den Partikeln beschichtet werden, während die abgeschatteten Bereiche beim PECVD-Verfahren nicht beschichtet werden, so dass größere Punktkontakte bei gleicher Teilchengröße der Partikel je nach verwendetem Verfahren entstehen.
  • Das verwendete Material der Partikel, vorzugsweise SiO2-Quarzpartikel ist billig, ungiftig und es besteht insbesondere keine Gefahr, dass die Produktionseinrichtungen für die Solarzellenproduktion, die hochrein sein müssen, kontaminiert werden.
  • Die Punktkontaktgröße wird durch die Größe der Partikel festgelegt, die typischerweise im Bereich von 100 nm bis 1 mm Einsatz finden, wobei die Anzahl und das Muster der Punktkontakte pro Oberfläche immer mittels Auflagevorrichtungen (z. B. strukturierte Dicke) genau nach Wunsch eingestellt werden können.
  • Die Partikel werden in Schritt d) des erfindungsgemäßen Verfahrens in einfacher Weise durch beispielsweise Einbringen von mechanischer Energie wie beispielsweise Rütteln, Schütteln, Klopfen, durch einen Luftstoß oder -strom etc. entfernt.
  • Anschließend wird eine Metallschicht auf dem Dielektrikum abgeschieden, vorzugsweise eine Aluminiumschicht, die beispielsweise eine Schichtdicke von 10 bis 50 µm bevorzugt im Bereich von 20 bis 23 µm aufweist. Durch die vorher von den Körnern bedeckten Partikelauflagebereiche entsteht so zunächst eine Kontaktierung zwischen der Basislage bzw. Passivierungsschicht und der Metallschicht aus Aluminium. Die Metallschicht wird entweder aufgedampft, wobei Dicken von ca. 2 µm erhalten werden oder mittels Siebdruck aufgedruckt mit einer Dicke von ca. 20 µm
  • Anschließend wird die Metallschicht gesintert, wodurch im Kontaktbereich zwischen der Basislage oder der Passivierungsschicht und der Metallschicht eine Zwischenschicht aus einer Legierung zwischen dem amorphem Silizium und dem Metall entsteht, wodurch die ggf. unter der Passivierungsschicht angeordnete Basislage elektrisch kontaktiert wird, d. h. ein Ohm'scher Kontakt entsteht. Die Dicke dieser punktuellen bzw. punktförmigen „Zwischenschicht” beträgt ca. 2–5 µm, wobei ein abnehmender Gradient der Si-Verteilung von der Basislage aus zu beobachten ist.
  • Die Erfindung ist weiter anhand von Figuren näher erläutert, ohne dass diese als einschränkend verstanden werden sollen.
  • Es zeigen
  • 1 eine schematischen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Solarzelle
  • 2 ein Schema des erfindungsgemäßen Verfahrens
  • 3 die Strom-Spannungskennlinie einer erfindungsgemäßen Solarzelle
  • In 1 ist schematisch eine erfindungsgemäße Solarzelle 100 dargestellt. Die Solarzelle 100 umfasst eine Basislage 101 aus p-dotiertem Silizium und eine Emitterlage 102 aus n-dotiertem Silizium. Auf der Emitterlage 102 ist bereichsweise eine Elektrode 103 angeordnet, die beispielsweise aus Aluminium oder Silber besteht. Auf der Rückseite der Basislage 101 ist bereichsweise eine Passivierungsschicht 104 angeordnet. Die Passivierungsschicht besteht beispielsweise aus a-Si:H (siehe Plagesitz et. al., Progr. Photovolt. Res. Appl. 2004, 12, S. 4–54). Darüber befindet sich eine Schicht 105 eines Dielektrikums, die flächige, punktförmige Bereiche 107 aufweist, in denen die Schicht des Dielektrikums 105 unterbrochen ist. Das Dielektrikum ist vorzugsweise Siliziumnitrid oder in weniger bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung Siliziumdioxid. Bevorzugt enthält das Siliziumnitrid wie schon vorstehend ausgeführt ca. 5–10% Wasserstoff, was durch geeignete Abscheidungsverfahren, wie beispielsweise auch dem Einsatz von PECVD-Verfahren erzielt werden kann. Die Materialkombination der Passivierungsschicht und dem Dielektrikum führt zu einer ausgezeichneten Rückseitenpassivierung und einem hohen Lichteinfang mit geringen Rekombinationsgeschwindigkeiten.
  • Auf der Dielektrikumsschicht 105 aus Siliziumnitrid befindet sich eine ca. 10 bis 20 µm dicke Schicht 106 aus Aluminium, die entweder per Siebdruck oder durch Aufdampfen abgeschieden wurde. Das Aluminium steht über eine ca. 2–5 µm dicke Zwischenschicht 108 in elektrisch leitender Verbindung mit der Basislage 101, die bei der thermischen Sinterung des abgeschiedenen Aluminiums mit den definierten Bereichen aus der Passivierungsschicht aus a-Si:H entsteht. Der Kontakt, d. h. der Durchmesser der Zwischenschicht 108 weist typischerweise eine Größenordnung von 2 µm bis 1 mm auf. Die Form der Zwischenschicht 108 kann also auch als „zylinderförmig” beschreiben werden.
  • Die erfindungsgemäße Solarzelle ermöglicht dabei eine Verringerung des Metallisierungsverhältnisses auf der Rückseite der Basislage 101 von 100% auf ca. 1%, was zu einer Verringerung von elektronisch schlechten Flächen (Rekombinationszentren) führt, sowie zu einer Verringerung der optischen Verluste an der Rückseite durch eine Verbesserung des rückseitigen Spiegels. Außerdem wird die elektronische Qualität der Rückseite erhöht.
  • 2 zeigt ein Schema des erfindungsgemäßen Verfahrens, wobei in einem ersten Schritt (2a) ein Siliziumwafer mit oder ohne Passivierungsschicht mit Siliziumdioxidpartikeln belegt wird, wobei die Belegung in regelmäßiger oder unregelmäßiger Anordnung erfolgen kann.
  • Anschließend wird beispielsweise mittels PECVD (2b) eine Schicht eines Dielektrikums, z. B. SiN, wie vorstehend beschrieben, beispielsweise mittels PECVD oder HWCVD-Verfahren abgeschieden, wobei die Bereiche um den Partikel in einem PECVD-Verfahren mit der Schicht aus dem Dielektrikum 205 belegt werden. Wie schon vorstehend ausgeführt, können je nach Beschichtungsverfahren auch die abgeschatteten Bereiche unter den Partikeln beschichtet werden, was zu einer weiteren Verringerung der Kontaktfläche führt.
  • Anschließend werden die Partikel 220 durch mechanische Einwirkung, beispielsweise durch Rütteln oder Schütteln entfernt und anschließend wird mittels an sich bekannter Verfahren ein Metallkontakt 206 (2c) abgeschieden, wodurch punktförmige Kontakte zwischen Metallkontakten und Siliziumwafer entstehen. Nach einer Sinterung bei ca. 300–700°C entsteht die elektrisch leitfähige Zwischenschicht 207.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren ist einfach und billig durchzuführen, da insbesondere auch Quarzpartikel in hoher Reinheit und Qualität kostengünstig verfügbar sind und darüber hinaus in einer Vielzahl von diskreten Größen und monomodalen Partikelgrößenverteilungen erhältlich sind.
  • Eine zusätzliche Haftverbesserung der Siliziumdioxidpartikel (Maskierpartikel) auf der Silizium- bzw. Passivierungsschicht ist erfindungsgemäß nicht nötig, da in Schritt b) des erfindungsgemäßen Verfahrens die physikalisch-chemische Haftung aufgrund der elektrostatischen Aufladung der Partikel auf der Oberfläche ausreicht, damit der nachfolgende Beschichtungsschritt durchgeführt werden kann.
  • 3 ist zur Stromspannungskennlinie einer erfindungsgemäßen Solarzelle mit dem erfindungsgemäß erhaltenen Rückkontakt. Die Zellen gemäß der vorliegenden Erfindung haben eine höhere Leerlaufspannung, als es mit einem vollflächigen Rückkontakt möglich wäre. Die Zelle 2_4 weist eine Leerlaufspannung Voc = 652 mV und die Zelle 1_4 eine Leerlaufspannung Voc = 646 mV, wohingegen eine Zelle mit einem vollflächigen Metallkontakt eine maximale Leerlaufspannung Voc von 630 mV erreicht.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • - DE 10352423 B3 [0005]
    • - DE 10046170 A1 [0011]
    • - DE 10101375 A1 [0012]
    • - DE 102004046554 [0013]
    • - DE 60121161 T2 [0014]
    • - WO 00/22681 [0015]
  • Zitierte Nicht-Patentliteratur
    • - M. A. Green, „Photovoltaics: Technology Overview”, Energy Policy 2000; 28–14, S.989–998 [0004]
    • - Wang et. al. in Appl. Phys. Lett. 1990, 57, 602 [0010]
    • - Blakers et. al. in Proceedings 9th Euro, PVSEC, Freiburg, Germany 1989, S. 32 [0010]
    • - Jensen et. al., Prog. Photovolt: Res. Appl. 2002, 10, S. 1–13 [0011]
    • - Progr. Photovoltaics: Research and Applications 2002, 10, S.29–34 [0011]
    • - W. Brendle, Dissertation, Universität Stuttgart [2007] [0024]
    • - Plagesitz et. al., Progr. Photovolt. Res. Appl. 2004, 12, S. 4–54 [0054]

Claims (21)

  1. Solarzelle (100) umfassend eine Basislage (101) aus p-dotiertem Silizium und eine Emitterlage (102) aus n-dotiertem Silizium, wobei auf der Emitterlage (102) bereichsweise eine Elektrode (103) und auf der Rückseite der Basislage (101) bereichsweise eine Schicht (105) eines Dielektrikums angeordnet ist, das ganzflächig von einer Metallschicht (106) bedeckt ist und wobei die Metallschicht (106) über die nicht von der Schicht des Dielektrikum (105) bedeckten Bereiche (107) über eine Zwischenschicht (108) mit der Basislage (101) in elektrisch leitender Verbindung steht und die Zwischenschicht aus einer Mischphase aus dem Material der Basislage und dem Material der Metallschicht besteht.
  2. Solarzelle nach Anspruch 1, wobei zwischen der Rückseite (105) der Basislage (101) und der Schicht des Dielektrikums bereichsweise eine Passivierungsschicht (104) angeordnet ist.
  3. Solarzelle nach Anspruch 1, wobei die Zwischenschicht (108) aus einer Mischphase aus dem Material der Basislage (101) und dem Material der Metallschicht (106) und/oder der Passivierungsschicht (104) besteht.
  4. Solarzelle nach Anspruch 1 oder 3, wobei das Dielektrikum Siliziumnitrid oder Siliziumdioxid ist.
  5. Solarzelle nach Anspruch 4, wobei die Passivierungsschicht (104) aus intrinsisch amorphen Silizium besteht.
  6. Solarzelle nach Anspruch 5, wobei das Material der Metallschicht (106) Aluminium oder eine Aluminiumlegierung ist.
  7. Solarzelle nach Anspruch 6, wobei das Material der Zwischenschicht (108) eine Aluminium-Silizium-Legierung enthält.
  8. Verfahren zur Herstellung einer Solarzelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche umfassend die Schritte des a) Aufbringens von diskreten Partikeln auf die Basislage (102) einer eine Solarzelle bildenden Halbleiteroberfläche b) Abscheidens einer Schicht eines Dielektrikums auf die nicht von den Partikeln bedeckten Bereiche der Basislage c) Entfernens der Partikel d) Abscheidens einer Metallschicht auf dem Dielektrikum e) Herstellens eines Ohm'schen Kontaktes zwischen Basislage und Metallkontakt
  9. Verfahren nach Anspruch 6, wobei als Material für die Halbleiteroberfläche p-dotiertes Silizium verwendet wird.
  10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, wobei vor Schritt a) der Schritt des Aufbringens einer Passivierungsschicht (104) auf die Basislage (102) erfolgt.
  11. Verfahren nach Anspruch 10, wobei als Material für die Passivierungsschicht intrinsisch amorphes Silizium verwendet wird.
  12. Verfahren nach Anspruch 9 oder 11, wobei als Material für das Dielektrikum Siliziumnitrid oder Siliziumdioxid verwendet wird.
  13. Verfahren nach Anspruch 12, wobei das Abscheiden des Dielektrikums mittels PECVD Verfahren, HWCVD Verfahren, IAD Verfahren und PVD Verfahren erfolgt.
  14. Verfahren nach Anspruch 13, wobei die Dicke der Schicht des Dielektrikums eine Dicke im Bereich von 10 bis 500 nm aufweist.
  15. Verfahren nach Anspruch 8 oder 14, wobei die diskreten Partikel aus Siliziumdioxid bestehen.
  16. Verfahren nach Anspruch 15, wobei die Partikel eine monomodale Größenverteilung aufweisen.
  17. Verfahren nach Anspruch 16, wobei die Partikel nach Abscheidung des Dielektrikums durch mechanische Einwirkung entfernt werden.
  18. Verfahren nach Anspruch 8 oder 17, wobei das Material der Metallschicht Aluminium enthält.
  19. Verfahren nach Anspruch 18, wobei die Dicke der Metallschicht in einem Bereich zwischen 0,5 und 10 µm liegt.
  20. Verfahren nach Anspruch 19, wobei die Metallschicht mittels Aufdampfen oder Sputtern aufgebracht wird.
  21. Verfahren nach Anspruch 10, wobei die Metallschicht gesintert wird.
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