DE102009005168A1 - Solarzelle und Verfahren zur Herstellung einer Solarzelle aus einem Siliziumsubstrat - Google Patents

Solarzelle und Verfahren zur Herstellung einer Solarzelle aus einem Siliziumsubstrat Download PDF

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Andreas Dr. Wolf
Luca Dr. Gautero
Sebastian Mack
Ralf Preu
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Solarzelle mit einer Vorder- und einer Rückseite aus einem Siliziumsubstrat (1), insbesondere einem Siliziumwafer, folgende Verfahrensschritte umfassend: A Texturierung mindestens einer Seite des Siliziumsubstrates (1) zur Verbesserung der Absorption bei Beaufschlagung der Solarzelle mit elektromagnetischer Strahlung und/oder Entfernen des Sägeschadens an mindestens einer Seite des Siliziumsubstrates (1), B Erzeugen zumindest eines Emitterbereiches (2) zumindest an Teilbereichen zumindest einer Seite des Siliziumsubstrates (1) durch Eindiffundieren mindestens eines Dotierstoffes, zur Ausbildung mindestens eines pn-Überganges, C Entfernen einer Glasschicht auf mindestens einer Seite des Siliziumsubstrates (1), wobei die Glasschicht den Dotierstoff enthält, D Aufbringen einer Maskierungsschicht (3) zumindest auf einem Teilbereich zumindest einer Seite des Siliziumsubstrates (1), wobei die Maskierungsschicht (3) eine dielektrische Schicht ist, E Abtragen zumindest eines Teils des Materials des Siliziumsubstrates (1) an mindestens einer Seite des Siliziumsubstrates (1) und/oder Konditionieren mindestens einer Seite des Siliziumsubstrates (1), F Aufbringen von Metallisierungsstrukturen (5, 6) auf Vorderseite (1a) und/oder Rückseite (1b) des Siliziumsubstrates (1), zur elektrischen Kontaktierung der Solarzelle. Wesentlich ist, dass zwischen den Verfahrensschritten E und F in einem Verfahrensschritt E2 ...

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Solarzelle mit einer Vorder- und einer Rückseite aus einem Siliziumsubstrat sowie einer Solarzelle, hergestellt nach diesem Verfahren.
  • Zur Herstellung von Solarzellen aus einem Siliziumsubstrat ist eine Vielzahl von Verfahren bekannt. Typischerweise umfassen solche Verfahren beginnend mit einem homogen n- oder p-dotierten Siliziumwafer folgende Verfahrensschritte: Erzeugen einer Textur zur Verbesserung der optischen Eigenschaften auf der Vorderseite des Siliziumsubstrates, Durchführung einer Diffusion an der Vorderseite zur Erzeugung eines Emitters und zur Ausbildung eines pn-Übergangs, Entfernen eines sich bei der vorangegangenen Diffusion bildenden Silikatglases; Aufbringen einer Antireflexschicht zur weiteren Verbesserung der optischen Eigenschaften auf der Vorderseite des Siliziumsubstrates und schließlich Aufbringung von Metallisierungen auf der Vorder- und Rückseite der Solarzelle, zur elektrischen Kontaktierung des Emitters über die Vorderseitenmetallisierung und des übrigen Substrates (der Basis) über die Rückseitenmetallisierung.
  • Bei industriell mit solchen Verfahren hergestellten Solarzellen ist typischerweise die gesamte Rückseite ganzflächig mit einem Aluminium-Siliziumgemisch bedeckt. Dies weist den Nachteil auf, dass aufgrund der geringen Passivierungswirkung, d. h. einer hohen Rekombinationsrate und damit einem Verlust von Ladungsträgerpaaren für die elektrische Energiegewinnung eine Reduzierung des Wirkungsgrades der Solarzelle erfolgt. Weiterhin weist die Rückseite einer solchen Solarzelle eine geringe optische Reflexionswirkung auf, so dass in die Solarzelle über die Vorderseite eintretende elektromagnetische Strahlung teilweise an der Rückseite absorbiert wird und somit nicht zur weiteren Erzeugung von Ladungsträgerpaaren zur Verfügung steht. Dies bewirkt eine weitere Reduzierung des Wirkungsgrades der Solarzelle.
  • Zwar sind Prozessfolgen bekannt, welche die vorgenannten Nachteile teilweise beheben, diese Prozessfolgen stellen jedoch eine große Abwandlung der an sich bekannten Prozessabfolge dar, so dass sie nur mit großem Aufwand in bereits bestehende industrielle Fertigungsprozesse integrierbar sind und eine erhebliche Erhöhung der Herstellungskosten zur Folge haben.
  • Um eine bessere Passivierung der Rückseite der Solarzelle zu erreichen, ist es bekannt, nach Eindiffundieren des Emitters auf Aufbringen einer als Siliziumnitridschicht ausgebildeten Antireflexschicht an der Vorderseite des Siliziumsubstrates einen Materialabtrag an der Rückseite der Solarzelle vorzunehmen, um einen eventuell an der Rückseite eindiffundierten Emitter abzutragen und anschließend eine Schichtstruktur zur Passivierung auf die Rückseite aufzubringen, mittels PECVD (Plasma Enhanced Chemical Vapour Deposition). Die Schichtstruktur besteht aus einer ersten Schicht SiOxNY:H und einer Schicht SiNX:H. Ein solcher Prozess ist in Industrial Type Cz Silicon Solar Cells With Screen-Printed Fine Line Front Contacts And Passivated Rear Contacted By Laser Firing, Marc Hofmann et al., 23rd European Photovoltaic Solar Energy Conference and Exhibition, 1–5 September 2008, Valencia, Spain beschrieben.
  • Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine alternative Prozessfolge vorzuschlagen, welche zu einer im Vergleich zu vorbekannten Verfahren verbesserten Passivierung insbesondere der Rückseite der Solarzelle führt und/oder eine gute Passivierungswirkung mit einfacheren und kostengünstigeren Prozessschritten ermöglicht. Weiterhin soll mit der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Verfügung gestellt werden, welches einerseits den Wirkungsgrad der mittels dieses Verfahrens hergestellten Solarzelle erhöht und andererseits eine Integrierung des neuen Verfahrens in einfacher Weise in bekannte Fertigungsprozesse ermöglicht.
  • Gelöst ist diese Aufgabe durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 und einer Solarzelle gemäß Anspruch 17. Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens finden sich in den Ansprüchen 2 bis 16.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung einer Solarzelle mit einer Vorder- und einer Rückseite aus einem Siliziumsubstrat, insbesondere einem Siliziumwafer umfasst folgende Verfahrensschritte:
    In einem Verfahrensschritt A erfolgt eine Texturierung mindestens einer Seite des Siliziumsubstrates zur Verbesserung der Absorption bei Beaufschlagung der Solarzelle mit elektromagnetischer Strahlung und/oder ein Entfernen des Sägeschadens an mindestens einer Seite des Siliziumsubstrates. Mit „Sägeschaden” werden solche Verunreinigungen und Unebenheiten bzw. Störungen in der Kristallstruktur an den Oberflächen des Siliziumsubstrates bezeichnet, welche bei der Herstellung des Siliziumsubstrates durch Absägen von einem Block entstehen. Vorzugsweise erfolgt eine Textur von monokristallinem Silizium durch Ätzung der Solarzelle in einer KOH oder einer NaOH Lösung, in der Isopropylalkohol oder andere organische Bestandteile enhalten sind. Für multkristallines Silizium erfolgt vorzugsweise eine Ätzung in einer Mischung aus HNO3 und HF. Es liegen auch weitere Verfahren im Rahmen der Erfindung, in denen eine Textur über weitere nasschemische Verfahren und/oder Maskierungen erfolgt (z. B. Photolithografieschritten) oder mittels Plasma oder Laserprozessen durchgeführt wird.
  • Vorzugsweise wird das Verfahren auf einem bereits homogen dotierten Siliziumsubstrat durchgeführt, alternativ liegt auch eine homogene Dotierung des Siliziumsubstrates als vorgelagerter Verfahrensschritt im Rahmen der Erfindung.
  • In einem Schritt B wird ein Emitterbereich zumindest an Teilbereichen zumindest einer Seite des Siliziumsubstrates durch Eindiffundieren mindestens eines Dotierstoffes erzeugt. Der Dotierstoff ist hierbei derart gewählt, dass eine entgegengesetzte Dotierung im Vergleich zu der homogenen Dotierung des Siliziumsubstrates erfolgt. Typischerweise wird das Verfahren auf homogen p-dotierten Siliziumsubstraten angewandt, so dass entsprechend ein n-dotierter Emitter in Verfahrensschritt B erzeugt wird. Ebenso liegt jedoch eine Umkehrung im Rahmen der Erfindung, d. h. die Verwendung eines homogen n-dotierten Siliziumsubstrates und entsprechend die Erzeugung eines p-dotierten Emitterbereiches in Verfahrensschritt B aufgrund der entgegengesetzten Dotierungen bildet sich zwischen dem erzeugten Emitterbereich und dem angrenzenden homogen dotierten Bereich des Siliziumsubstrates (der Basis) ein pn-Übergang aus.
  • In Verbindung mit der Erzeugung des Emitterbereiches in Verfahrenschritt B entstehen Rückstände auf den Oberflächen des Siliziumsubstrates in Form einer Glasschicht, welche den Dotierstoff enthält. Wird beispielsweise der Emitterbereich mittels Diffusion des Dotierstoffes Bor erzeugt, so bildet sich auf den Oberflächen ein Borsilikatglas aus.
  • In einem Verfahrensschritt C erfolgt daher das Entfernen einer Glasschicht auf mindestens einer Seite des Siliziumsubstrates, wobei die Glasschicht den Dotierstoff enthält. Vorzugsweise erfolgt das Entfernen auf Vorder- und Rückseite des Siliziumsubstrates. Die Glasschicht kann beispielsweise bei der Diffusion eines Dotierstoffes aus der Gasphase entstanden sein oder es kann in Schritt B zunächst eine den Dotierstoff enthaltende Glasschicht aufgebracht werden, zum Eindiffundieren des Dotierstoffes.
  • In einem Verfahrensschritt D wird eine Maskierungsschicht zumindest auf zumindest einem Teilbereich zumindest einer Seite des Siliziumsubstrates aufgebracht, wobei die Maskierungsschicht eine dielektrische Schicht ist.
  • Danach wird in einem Verfahrenschritt E zumindest ein Teil des Materials des Siliziumsubstrates an mindestens einer Seite des Siliziumsubstrates abgetragen und/oder zumindest eine Seite der Oberfläche konditioniert. Ein Konditionieren ist eine Oberflächenbehandlung die bewirkt, dass in einem nachfolgenden Passivierungsschritt eine bessere elektrische Passivierung der konditionierten Oberfläche erreicht wird, vorzugsweise umfasst die Konditionierung einen geringfügigen Materialabtrag. Vorzugsweise wird bei diesem Materialabtrag der Emitter an den Oberflächenbereichen des Siliziumsubstrates entfernt, an denen kein Emitter erwünscht ist, beispielsweise an der Rückseite des Sili ziumsubstrates bei Herstellung einer Standard-Solarzellenstruktur. Ebenso liegt es im Rahmen der Erfindung, dass zusätzlich nach Entfernen des Emitters oder alternativ lediglich eine Oberflächenkonditionierung zumindest von Teilbereichen der Oberfläche des Siliziumsubstrates erfolgt.
  • In einem Verfahrensschritt F werden Metallisierungsstrukturen auf Vorder- und/oder Rückseite des Siliziumsubstrates aufgebracht, zur elektrischen Kontaktierung der Solarzelle, insbesondere zur elektrischen Kontaktierung des homogen dotierten Bereiches des Siliziumsubstrates einerseits und des Emitterbereiches andererseits.
  • Wesentlich ist nun, dass zwischen den Verfahrenschritten E und F in einem Verfahrensschritt E2 eine thermische Oxidation durchgeführt wird, zur Ausbildung einer thermischen Oxidschicht in einem Teilbereich der Vorder- und/oder Rückseite des Siliziumsubstrates, welcher nicht durch die in Schritt D aufgebrachte Maskierungsschicht bedeckt ist. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt somit eine zumindest teilweise Bedeckung zumindest einer Seite des Siliziumsubstrates mit der mittels thermischer Oxidation ausgebildeten Oxidschicht. Wesentlich ist weiterhin, dass sowohl die Maskierungsschicht, als auch die Oxidschicht in den nachfolgenden Prozessschritten nicht wieder von der Solarzelle entfernt werden. Im Gegensatz zu Maskierungsschichten, welche beispielsweise bei Photolithografieprozessen lediglich zur Strukturausbildung verwendet und danach wieder entfernt werden, verbleiben bei dem erfindungsgemäßen Verfahren sowohl die Maskierungsschicht, als auch die Oxidschicht im Wesentlichen auf der Solarzelle, d. h. es erfolgt insbesondere keine vollständige Entfernung der Oxidschicht oder der Maskierungsschicht. Der Hintergrund hierfür ist, dass die Maskierungsschicht und die Oxidschicht zur Verbesserung der Oberflächenpassivierung und/oder der optischen Eigenschaften hinsichtlich in die Solarzelle eintretender elektromagnetischer Strahlung dienen. Die thermische Oxidation erfolgt vorzugsweise in einem Rohrofen oder in einer Durchlaufanlage, vorzugsweise in einer Prozessatmosphäre, in der eine Sauerstoffquelle, beispielsweise Sauerstoff oder Ozon in Form von O2 oder O3, enthalten ist. Zur Beschleunigung der Oxidation ist vorzugsweise auch Wasserdampf in der Prozessatmosphäre enthalten. Weiterhin ist vorzugsweise DCE (Dichlorethylen) in der Prozessatmosphäre zur Beschleunigung der Oxidation enthalten. Zur weiteren Beschleunigung der Oxidation kann diese auch unter erhöhtem Druck im Prozessraum durchgeführt werden.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren unterscheidet sich von vorbekannten Verfahren somit zunächst dadurch, dass die beiden genannten Schichten auf der Solarzelle verbleiben. Gegenüber dem einleitend erwähnten vorbekannten Verfahren, bei dem auf der Rückseite der Solarzelle eine Schichtstruktur mittels PECVD zur Verbesserung der Passivierungswirkung aufgebracht wird, unterscheidet sich das erfindungsgemäße Verfahren insbesondere dadurch, dass mittels thermischer Oxidation eine thermische Oxidschicht aufgebracht wird.
  • Die Bezeichnung „Oxidschicht” bezeichnet hierbei eine mittels thermischer Oxidation erzeugte Schicht, welche typischerweise aus der Oxidation der Oberfläche des Siliziumsubstrates hervorgeht. Hierdurch bedingt kann die Oxidschicht Silizium enthalten, und beispielsweise als SiO2-Schicht ausgebildet sein oder in einem anderen stöchiometrischen Verhältnis als SiOx-Schicht.
  • Die Verwendung einer Oxidschicht weist den Vorteil auf, dass bei gleichzeitig sehr guter Passivierung der Oberfläche eine geringe Dichte von fest in die Passivierungsschicht eingebauten Ladungen erreicht wird. Insbesondere bei Verwendung eines p-Typ Substrates kann es durch die Ausbildung von hohen Dichten von positiven Ladungen in den passivierenden Schichten dazu kommen, dass an der Grenzfläche zu dieser Schicht sich innerhalb des Siliziums negative Ladungen als Spiegelladung anhäufen. Es ist bekannt, dass diese Spiegelladungen eine Inversionsschicht bilden können und über einen Kurzschluss mit den rückseitigen Kontakten zu einem Stromverlust der Solarzelle führen.
  • Insbesondere die Verwendung einer mittels thermischer Oxidation erzeugten Oxidschicht weist den Vorteil auf, dass solche Oxidschichten eine gut passivierbare Grenzfläche zu der Oberfläche des Siliziumsubstrates aufweisen, da aufgrund der Oxidation die Oxidschicht geringfügig in die Substratoberfläche „hineinwächst” und daher eine besser geeignete Oberfläche aufweist, verglichen mit durch andere Verfahren abgeschiedenen Oxidschichten.
  • Bei den vorbekannten Verfahren ist bisher davon ausgegangen worden, dass die Aufbringung einer Oxidschicht durch thermische Oxidation mehrere Nachteile aufweist:
    Zum Einen ist eine Oxidschicht nur bedingt als Antireflexschicht für eine Solarzelle geeignet, sofern eine Verkapslung der Solarzelle in einem Modul erwünscht ist. In diesem Fall ist der Brechungsindex einer mittels thermischer Oxidation hergestellten Oxidschicht nachteilig für die optischen Eigenschaften der Solarzelle. Darüber hinaus konnte bei vorbekannten Verfahren nicht verhindert werden, dass bei Passivierung beispielsweise der Rückseite einer Solarzelle mittels einer Oxidschicht sich ebenfalls eine Oxidschicht auf der Vorderseite der Solarzelle ausbildet, welche zu den genannten Nachteilen hinsichtlich der optischen Eigenschaften führt. Insbesondere erweist sich der Effekt als nachteilig, dass auf texturierten Oberflächen, wie typischerweise der Vorderseite einer Solarzelle bei thermischer Oxidation eine Oxidschicht schneller wächst als auf einer planen Oberfläche, wie typischerweise der Rückseite der Solarzelle.
  • Ein weiterer Nachteil ist, dass die Ausbildung einer Oxidschicht mittels thermischer Oxidation auf einer Oberfläche, an welcher ein Emitterbereich ausgebildet ist, zu einem teilweisen Verzehren des Emitterbereiches führt, so dass die elektrischen Eigenschaften der Solarzelle beeinträchtigt sind.
  • Vorteilhafterweise weist die Maskierungsschicht daher die Eigenschaft auf, dass sie die Ausbildung einer Oxidschicht insbesondere bei thermischer Oxidation auf der Maskierungsschicht hemmt. Untersuchungen der Anmelder haben ergeben, dass eine solche die Ausbildung einer Oxidschicht hemmende Wirkung insbesondere bei Ausbildung der Maskierungsschicht als Siliziumnitridschicht oder als Siliziumcarbidschicht besteht.
  • In dieser vorteilhaften Ausführungsform ist es somit erstmals möglich, Teilbereiche der Oberflächen des Siliziumsubstrates mittels einer Maskierungsschicht zu maskieren und danach eine thermische Oxidation durchzuführen, welche aufgrund der hemmenden Wirkung der Maskierungsschicht hinsichtlich der Ausbildung einer Oxidschicht im Wesentlichen zu einer Ausbildung einer Oxid schicht in den nicht durch die Maskierungsschicht bedeckten Bereich führt. Hierdurch können somit die Vorteile der passivierenden Wirkung einer Oxidschicht für eine mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Solarzelle benutzt werden und gleichzeitig werden die zuvor genannten Nachteile bei Ausbildung einer parasitären Oxidschicht insbesondere auf einer texturierten Vorderseite und/oder auf einer Oberfläche, an der ein Emitter angeordnet ist, vermieden. Insbesondere ist es vorteilhaft, die Maskierungsschicht auf derjenigen Seite der Solarzelle auszubilden, an welcher die Beaufschlagung der Solarzelle mit elektromagnetischer Strahlung erfolgt und die Maskierungsschicht als Antireflexschicht auszubilden. Vorzugsweise wird hierbei die Maskierungsschicht als Siliziumnitridschicht ausgebildet, da die Verwendung einer Siliziunitridschicht als Antireflexschicht üblich ist und somit auf vorbekannte Prozessabfolgen zurückgegriffen werden kann.
  • Hierbei ist es vorteilhaft, die als Antireflexschicht ausgebildete Maskierungsschicht der Antireflexwirkung nach Prozessabschluss der Solarzelle zu optimieren, insbesondere ist eine Dicke der Antireflexschicht in einem Bereich zwischen 50 nm bis 150 nm, insbesondere in einem Bereich von 60 nm bis 100 nm und vorzugsweise in einem Bereich von 65 nm bis 90 nm vorteilhaft.
  • Die Maskierungsschicht kann auf verschiedene Arten aufgebracht werden, vorzugsweise durch PECVD, Sputtern oder APCVD. Der Brechungsindex der Maskierungsschicht beträgt vorzugsweise ca. 2,1. Allerdings können auch Brechungsindices von 1,9–2,7 insbesondere 2,0–2,3 sinnvoll verwendet werden. Insbesondere ist es vorteilhaft, wenn der Brechungsindex innerhalb der Schicht verschiedene Werte annimmt.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Maskierungsschicht in Verfahrensschritt D im Wesentlichen lediglich auf eine Maskierungsschichtseite aufgebracht, welche die Vorder- oder die Rückseite des Siliziumsubstrates ist. Dies ist beispielsweise wünschenswert, wenn wie zuvor beschrieben, die Maskierungsschicht als Antireflexschicht ausgebildet ist und beispielsweise auf der Vorderseite des Siliziumsubstrates aufgebracht wird.
  • Vorzugsweise ist die Maskierungsschicht derart ausgebildet, dass sie durch bestimmte Prozesse zum Materialabtrag, insbesondere durch bestimmte Ätzprozesse nicht oder nur geringfügig abgetragen wird. Die Maskierungsschicht dient somit in dieser vorzugsweisen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens nicht nur zur Maskierung bei Erzeugen der Oxidschicht in Verfahrensschritt E2, sondern auch zur Maskierung in Verfahrensschritt E, derart, dass in Verfahrenschritt E an denjenigen Bereichen der Oberfläche des Siliziumsubstrates, welche von der Maskierungsschicht bedeckt sind, kein oder nur geringfügig Material abgetragen wird. Vorzugsweise sind die in Schritt D aufgebrachte Maskierungsschicht und der Prozess des Materialabtrages in Schritt E daher derart abgestimmt, dass der Materialabtrag in Schritt E die Maskierungsschicht nicht, oder nur geringfügig abträgt.
  • Ist die Maskierungsschicht beispielsweise als Siliziumnitridschicht ausgebildet so ist diese Schicht weitgehend beständig gegen Ätzung durch: konzentrierte alkalische Medien wie KOH, NaOH, NH4OH, saure Medien wie konzentrierte HCl oder HNO3 auch bei erhöhten Temperaturen, verdünnte HF und bestimmte Mischungen, die Wasserstoffperoxid enthalten, wie HCl + H2O2, NH4OH + H2O2.
  • Diese Beständigkeit ist bei geeigneter Schichtwahl ausreichend, um in Bereichen, in denen Silizium nicht durch die Schicht bedeckt ist, Silizium abzutragen (um beispielsweise dotierte oder anderweitig störende Bereiche abzutragen), und/oder um die unbedeckten Bereiche zu konditionieren, um in anschliessenden Schritten (wie beispielsweise einer thermischen Oxidation) eine sehr hochwertige elektrische Passivierung zu erlauben, während die Maske die Bereiche, welche nicht bearbeitet werden sollen schützt und dabei nur unwesentlich oder durch Wahl einer geeigneten Ausgangsdicke im weiteren nicht störend angegriffen wird und auf der Solarzelle insbesondere als Antireflexschicht verbleiben kann.
  • Untersuchungen der Anmelder haben ergeben, dass auch bei einseitigem Aufbringen der Maskierungsschicht häufig dennoch auf der der Maskierungsschichtseite gegenüberliegende Seite des Siliziumsubstrates zumindest teilweise sich eine Maskierungsschicht ausbildet. In einer vorteilhaften Ausführungsform erfolgt daher in Verfahrensschritt E an der der Maskierungsschicht seite gegenüberliegenden Seite des Siliziumsubstrates ein einseitiger Materialabtrag, zum Entfernen etwaiger unerwünschter Weise auf der der Maskierungsschichtseite gegenüberliegenden Seite aufgebrachten Teilstücken einer Maskierungsschicht. In dieser vorteilhaften Ausführungsform wird in Schritt E somit ausschließlich und/oder zusätzlich ein einseitiger Materialabtrag ausgeführt, derart, dass die Maskierungsschicht auf dieser Seite abgetragen wird.
  • Ist die Maskierungsschicht beispielsweise als Siliziumnitridschicht ausgeführt, so kann diese Schicht beispielsweise mit folgenden Ätzmedien geätzt werden, wobei auch darunter liegendes Silizium anschliessend abgetragen werden kann (die Beständigkeiten sind abhängig von der Dichte und Zusammensetzung der Schicht und nehmen mit zunehmender Dichte zu): konzentrierte HF, konzentrierte Mischungen aus HF und Wasser und HNO3 sowie heisser und konzentrierter Phosphorsäure. Mit derartigen Substanzen kann die Schicht demnach mindestens bereichsweise entfernt werden.
  • Vorzugsweise erfolgt dieser einseitige Materialabtrag mittels Aufwalzen einer ätzenden, vorzugsweise sauren Substanz, insbesondere mittels Aufwalzen von einer Mischung aus mindestens HF und Wasser oder mindestens HNO3 und HF und Wasser. Das Aufwalzen erfolgt vorzugsweise in einer Durchlaufanlage. Alternativ kann beispielsweise auch ein Plasmaätzprozess angewendet werden (beispielsweise mittels SF6 oder NF3 oder CF4, oder F2 oder mittels Chlorhaltiger Plasmen). Als Anregungsquellen können verschiedene Verfahren verwendet werden: Mikrowellen-, Hochfrequenz, Niederfrequenz, Radiofrequenz, DC, Expanding Thermal Plasmaanregungen. Diese Prozesse können sich auch zur reinen Konditionierung ohne wesentlichen Siliziumabtrag eignen (siehe unten) wenn die Prozesseinstellungen geeignet gewählt werden.
  • Insbesondere ist es vorteilhaft, dass in Verfahrensschritt E zunächst der einseitige Materialabtrag erfolgt und danach eine Oberflächenkonditionierung des Siliziumsubstrates erfolgt, vorzugsweise durch einen Ätzprozess mittels einer KOH-Lösung. Ebenso liegt es im Rahmen der Erfindung, lediglich eine Oberflächenkonditionierung der nicht maskierten Bereiche vorzunehmen. Bei einem Materialabtrag wird typischerweise eine Schicht mit einer Dicke von mindestens 1 μm abgetragen, bei einer reinen Oberflächenkonditionierung erfolgt typi scherweise ein Abtrag einer Schicht mit einer Dicke kleiner 0.1 μm bei manchen Arten der Oberflächenkonditionierung auch kein Materialabtrag. Die Oberflächenkonditionierung erfolgt vorzugsweise durch einen Ätzprozess, insbesondere mittels einer alkalischen Lösung, insbesondere mittels einer Lösung, welche KOH und/oder NaOH und/oder NH4OH enthält.
  • Vorzugsweise umfasst die Oberflächenkonditionierung zusätzlich oder alternativ folgende Schritte:
    Eintauchen in Flusssäure (evtl. mit Wasser verdünnt) oder in eine Mischung aus Ammoniumhydroxid und Wasserstoffperoxid und Wasser oder in eine Mischung aus HCl und Wasserstoffperoxid und Wasser oder in eine Mischung aus H2SO4 und Wasserstoffperoxid und Wasser. Weiter kann auch eine Reinigung durch Eintauchen in eine Mischung aus HNO3 und Wasser erfolgen. Wobei diese Prozessschritte auch kombiniert werden können. Aus der Halbleiterprozesstechnik sind Reinigungsprozesse wie RCA, SC1, SC2, Piranha, ozonunterstützte Reinigungen, Ohmi Clean und IMEC Clean bekannt und in Verbindung mit der vorliegenden Erfindung einsetzbar.
  • Besonders vorteilhaft sind die Ausführungen bei denen die Temperaturen der Mischungen erhöht werden. Solche und weitere Reinigungsverfahren, die mit dem erfindungsgemässen kombiniert werden können sind beispielsweise in Handbook of Silicon Wafer Cleaning Technology (Materials Science and Process Technology) Verlag: Elsevier; Auflage: 2 (1. Dezember 2007) beschrieben.
  • Dies begründet sich in der Erkenntnis der Anmelder, dass der zuvor beschriebene einseitige Materialabtrag häufig zu einer Oberflächenbeschaffenheit führt, welche nicht gut passivierbar ist, so dass eine direkt aufgebrachte Oxidschicht mittels thermischer Oxidation nur zu einer mangelnden elektrischen Passivierung dieser Oberfläche führt. Vorteilhafterweise wird daher nach dem Materialabtrag zunächst eine Oberflächenkonditionierung durchgeführt und danach die thermische Oxidation zum Aufbringen der Oxidschicht ausgeführt.
  • Untersuchungen des Anmelders haben ergeben, dass die Maskierungsschicht vorteilhafterweise eine Dichte zwischen 2,3 g/cm3 bis 3,6 g/cm3, insbesondere zwischen 2,5 g/cm3 bis 3,6 g/cm3, vorzugsweise zwischen 2,6 g/cm3 bis 3,6 g/cm3, höchst vorzugsweise zwischen 2,65 g/cm3 bis 3,6 g/cm3 aufweist. Eine Maskierungsschicht mit höherer Dichte weist eine größere Resistenz gegenüber nachfolgenden Prozessschritten, insbesondere Ätzschritten auf.
  • Zur Ausbildung einer ausreichenden elektrischen Passivierung ist es vorteilhaft, dass in Verfahrensschritt E2 die Oxidschicht mit einer Dicke im Bereich zwischen 4 nm und 200 nm, insbesondere zwischen 4 nm und 100 nm, vorzugsweise zwischen 4 nm und 30 nm, höchst vorzugsweise zwischen 4 nm und 15 nm aufgebracht wird.
  • Untersuchungen des Anmelders haben weiterhin ergeben, dass eine besonderst hohe elektrische Passivierung einer Oberfläche dadurch erzielt werden kann, dass zwischen den Verfahrensschritten E2 und F in einem Verfahrensschritt E3 eine weitere Schicht auf die Oxidschicht aufgebracht wird, so dass ein Schichtsystem vorliegt. Vorzugsweise wird in Verfahrensschritt E3 eine Siliziumnitridschicht auf die Oxidschicht aufgebracht, denn dies führt zu einer besonders guten elektrischen Passivierungswirkung der darunter liegenden Oberfläche des Siliziumsubstrates. Ebenso liegt es im Rahmen der Erfindung, andere Schichten und/oder Schichtfolgen auf die Oxidschicht aufzubringen, beispielsweise weitere Oxidschichten, Schichten der Zusammensetzung SiOXNY:H, SiNY:H, Schichten aus amorphem Silizium, Siliziumcarbid, Aluminiumoxid, Titandioxid, im allgemeinen Metalloxide, Metallnitride, Metallcarbide und Mischschichten oder mehrlagige Schichten.
  • Bei Ausbildung der Maskierungsschicht als Antireflexschicht ist es vorteilhaft, in Schritt F eine Metallisierung auf die Antireflexschicht aufzubringen und eine zumindest bereichsweise Durchdringung dieser Metallisierung durch die Antireflexschicht zu erwirken, so dass die Metallisierung elektrisch leitend mit dem unter der Antireflexschicht liegenden Siliziumsubstrat, bzw. dem hier ausgebildeten Emitterbereich verbunden ist. Ebenso liegt es im Rahmen der Erfindung, vor der Metallisierung die Beschichtungen so zu strukturieren, dass die Metalli sierung die Schichten nicht durchdringen muss, weil das Silizium bereits zugänglich ist.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich zur Herstellung so genannter Standardsolarzellen, d. h. Solarzellen, welche auf der Vorderseite einen Emitter aufweisen und eine entsprechende typischerweise kammartige Metallisierung auf der Vorderseite zur elektrischen Kontaktierung des Emitters und auf der Rückseite eine typischerweise ganzflächige Metallisierung zur Kontaktierung des dem Emitter entgegengesetzt dotierten Siliziumsubstrates.
  • Vorteilhafterweise ist die Rückseite nicht ganzflächig homogen metallisiert, sondern weist mindestens einen, vorzugsweise zwei lötbare metallisierte Bereiche auf, zum Verbinden der Solarzelle mit anderen Solarzellen bei Modulverschaltung, vorzugsweise mittels Lötkontakten.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich jedoch ebenso zur Ausbildung komplexerer Strukturen von Solarzellen, beispielsweise durch Erzeugung lediglich lokaler Kontakte zwischen der Metallisierung der Rückseite. Insbesondere ist es vorteilhaft, die Rückseite im Wesentlichen ganzflächig mit zumindest der mittels thermischer Oxidation aufgebrachten Oxidschicht zu versehen, hierauf eine ganzflächige Metallschicht aufzutragen und lokal eine Durchdringung der Metallschicht durch die Oxidschicht zu erzeugen, beispielsweise durch lokales thermisches Aufschmelzen mittels eines Lasers (so genannte Laser-fired-contacts).
  • Ebenso liegt es im Rahmen der Erfindung, mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens andere Solarzellenstrukturen zu erzeugen. Insbesondere ist das Verfahren zur Herstellung so genannter Metallization Wrapped Through-Solarzellen (MWT-Solarzellen) zu verwenden:
    In einer vorzugsweisen Ausführungsform werden vor dem Verfahrensschritt A in einem Verfahrensschritt A0 mehrere Ausnehmungen in dem Siliziumsubstrat gebildet, welche das Siliziumsubstrat im Wesentlichen senkrecht zu der Vorderseite durchgreifen.
  • Die Ausnehmungen werden vorzugsweise mit einem mittleren Durchmesser von 20 μm bis 3 mm, insbesondere 30 μm bis 200 μm, vorzugsweise 40 μm bis 150 μm erzeugt.
  • Vorzugsweise werden in Verfahrenschritt F sowohl auf der Vorder- als auch auf der Rückseite des Siliziumsubstrates Metallisierungen aufgebracht und zusätzlich wird eine Durchführung der Metallisierungen der Vorderseite mittels Metallisierungen in den Ausnehmungen auf die Rückseite des Siliziumsubstrates durchgeführt.
  • Die Metallisierungen auf der Rückseite werden dabei derart ausgebildet, dass Rückseitenmetallisierungen und die durch die Ausnehmungen hindurchgeführten Metallisierungen keinen elektrischen Kontakt aufweisen. Hierdurch wird eine MWT-Solarzelle erzeugt, welche den Vorteil aufweist, dass sowohl der negative als auch der positive Pol der elektrischen Kontaktierung über die Rückseite der Solarzelle elektrisch kontaktierbar ist.
  • Ebenso liegt es im Rahmen der Erfindung, die Metallisierung durch die Ausnehmungen in einem späteren Prozessschritt durchzuführen.
  • Bei der Herstellung einer MWT-Solarzelle mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird vorteilhafterweise zwischen den Verfahrensschritten D und E ein Prozess D2 eingefügt, bei dem eine bereichsweise Maskierung erfolgt, die verhindert, dass im nachfolgenden Schritt E der Emitter entfernt wird falls ein entsprechendes Ätzverfahren in E angewendet wird. Die Maskierung erfolgt insbesondere in den Ausnehmungen und in daran angrenzenden Silizium-Bereichen. Nach Ausführung von Prozess E kann die Maskierung, welche in D2 aufgebracht wurde entfernt werden.
  • Bei der Metallisierung der Solarzelle kann dadurch erreicht werden, dass sich auch in den Löchern und auf der Rückseite der Solarzelle Emitter befindet, welcher kontaktiert werden kann. Hierdurch wird ermöglicht, die Metallisierung der Vorderseite durch die Löcher mit einer Metallisierung der Rückseite zu verbinden, ohne dass ein Kurzschluss der durch den pn-Übergang getrennten Bereiche erfolgt, da diese Metallisierung getrennt von der übrigen Metallisierung der Rückseite die Emitterbereiche bedeckt und somit keinen elektrischen Kontakt zur Basis aufweist.
  • In Bezug auf die Ausbildung der Maskierungsschicht wird der Wasserstoffgehalt und/oder der Siliziumgehalt der Schicht vorzugsweise derart gewählt, dass die Beständigkeit der Schicht (die von dem Wasserstoffgehalt beeinflusst wird, siehe beispielsweise in Dekkers et al. Solar Energy Materials and Solar Cells, 90 (2006) 3244–3250)) für die nachfolgenden Prozessschritte gegeben ist.
  • In einer weiteren vorzugsweisen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung einer MWT-Solarzelle wird zwischen den Verfahrensschritten E2 und F eine elektrisch isolierende Schicht in den Ausnehmungen aufgebracht. Hierdurch wird verhindert, dass bei Durchführen der Metallisierung durch die Ausnehmungen die Metallisierung in den Ausnehmungen in das Substrat eindringt und zu Rekombinationszentren oder zu Kurzschlüssen führt. Diese Schicht kann beispielsweise die Oxidschicht und/oder die Maskierungsschicht sein oder es kann eine bereichsweise Bedeckung in den Ausnehmungen durch die Oxidschicht und/oder eine bereichsweise Bedeckung in den Ausnehmungen durch die Maskierungsschicht erfolgen.
  • Ebenso liegt es im Rahmen der Erfindung, das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung so genannter Emitter Wrap Through (EWT-Solarzellen) auszubilden. Die Folge der Verfahrensschritte entspricht im Wesentlichen der Abfolge bei Herstellung einer MWT-Solarzelle. Allerdings befinden sich bei EWT-Solarzellen keine oder keine hinsichtlich der elektrischen Leitfähigkeit von Vorder- zu Rückseite ausreichenden Metallisierungen in den Ausnehmungen. Statt dessen werden an den Wänden der Ausnehmungen Emitter von der Vorder- zur Rückseite des Siliziumsubstrates geführt, so dass auf diese Weise der Emitter auf der Rückseite kontaktierbar ist und über die Emitterausbildung an den Lochwänden elektrisch leitend mit dem Emitter auf der Vorderseite verbunden ist. Entsprechend wird bei dieser vorteilhaften Ausführungsform in Verfahrensschritt F keine Metallisierung auf der Vorderseite aufgebracht, sondern sowohl die Metallisierungen zur Kontaktierung des Emitters, als auch die Metallisierungen zur Kontaktierung der Basis werden auf der Rückseite aufgebracht.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird vorteilhafterweise die Maskierungsschicht in Schritt D als Antireflexschicht auf die Vorderseite des Siliziumsubstrates aufgebracht und entsprechend die Oxidschicht in Verfahrensschritt E2 mittels thermischer Oxidation auf der Rückseite des Siliziumsubstrates aufgebracht. Insbesondere ist es vorteilhaft, den Emitterbereich in Schritt E an der Vorderseite des Siliziumsubstrates auszubilden.
  • In dieser vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es weiterhin vorteilhaft, wenn auf der Vorderseite in Verfahrensschritt F die Metallisierungsstruktur mittels eines Siebdruckverfahrens aufgebracht wird. Denn die Ausbildung der Maskierungsschicht als Antireflexschicht, insbesondere die Ausbildung als Siliziumnitridschicht weist den Vorteil auf, dass die Maskierungsschicht einen Schutz gegenüber allen wesentlichen Prozessschritten für die Oberfläche des darunter liegenden Siliziumsubstrates darstellt, wohingegen eine auf der Maskierungsschicht aufgebrachte metallhaltige Siebdruckpaste bei Anwendung der üblichen Prozessschritte die Maskierungsschicht, insbesondere die Siliziumnitridschicht durchdringt und somit eine elektrische Verbindung zwischen Metallisierungsstruktur und unter der Maskierungsschicht liegenden Emitter besteht. Dies ist darin begründet, dass Antireflexschichten, insbesondere eine Siliziumnitridschicht, von den üblicherweise verwendeten Siebdruckpasten, welche frittenhaltig sind, bei den typischerweise angewandten Temperaturschritten durchdrungen werden. Die Eigenschaft, dass die Maskierungsschicht bei einem Feuerungsprozess durchdrungen werden kann, bleibt trotz der thermischen Oxidation (Schritt E2) erhalten.
  • Vorteilhafterweise erfolgt in Verfahrensschritt F daher zunächst ein Drucken einer Metallisierungspaste mittels Siebdruck auf die Vorderseite, d. h. auf die Maskierungsschicht und danach ein Bedrucken der Rückseite mit einer metallhaltigen Schicht, vorzugsweise mit auf der Vorderseite eine silberhaltige Paste und auf der Rückseite eine aluminiumhaltige Paste verwendet. Ebenso liegt es im Rahmen der Erfindung, anstelle von Siebdruck andere Druckverfahren anzuwenden, beispielsweise Aerosoldruck, Tampondruck, Schablonendruck der Dispensen oder Drucken mittels Inkjet-Verfahren. Ebenso liegt es im Rahmen der Erfindung, die Reihenfolgen der Metallisierungsschritte und auch des Firing-Prozesses zu verändern. Neben den genannten Druckverfahren sind auch andere Verfahren, beispielsweise galvanische Abscheidung von Nickel oder Silber oder anderen Metallen, oder Abscheidung mittels PVD Prozessen wie Aufdampfen oder Sputtern von Metallen wie beispielsweise Titan, Nickel, Wolfram oder Silber, im Rahmen der Erfindung zur Metallisierung der Solarzelle verwendbar. Es können auch Metallschichtsysteme aus verschiedenen Metallen verwendet werden.
  • Danach erfolgt ein Temperaturschritt zur Herstellung der Kontakte der Vorderseite, wobei auch die Rückseite bereits kontaktiert werden kann, wenn beispielsweise in die Rückseitenbeschichtung Öffnungen eingebracht werden, oder der unten dargestellte LFC Prozess vor dem Temperaturschritt zur Herstellung der Kontakte der Vorderseite erfolgt.
  • Zur Herstellung der Rückseitenkontakte ist es insbesondere vorteilhaft, dass an sich bekannte Verfahren der LFC-Kontaktierung (Laser Fired Contacts) zu verwenden, bei dem mittels eines Lasers punktuell an der Rückseite ein Aufschmelzen der aufgebrachten Aluminiumschicht und der darunter liegenden Schichten inklusive eines dünnen Bereiches des Siliziumsubstrates erfolgt, so dass nach Wiedererstarren des aufgeschmolzenen Bereiches eine elektrische Kontaktierung zwischen der Aluminiumschicht und des Siliziumsubstrates besteht.
  • Zusätzlich kann im Rahmen der Erfindung auch nach der Kontaktbildung eine Verstärkung der Metallisierung durch galvanische Prozesse erreicht werden. Besonders vorteilhaft ist dabei, dass durch den Prozess der thermischen Oxidation mögliche Defekte in der in Schritt D abgeschiedenen Maskierungschicht durch thermisches Oxid bedeckt werden und somit eine parasitäre Abscheidung von Metallen in dem Galvanikprozess unterbunden werden kann.
  • Vorteilhafterweise erfolgt bei dem erfindungsgemäßen Verfahren abschließend ein Temperprozess, bei dem die Qualität der Passivierungsschichten und/oder der Kontakt verbessert werden kann. Ein derartiger Prozess kann unter verschiedenen Atmosphären ausgeführt werden. Beispielsweise sind Mischungen von Wasserstoff und Stickstoff, oder Wasserstoff und Argon möglich. Es kann auch gereinigte Druckluft oder nur Stickstoff verwendet werden. Als Prozessgerät kann ein Rohrofen oder auch eine Durchlaufanlage verwendet werden.
  • Weitere Merkmale und vorteilhafte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens ergeben sich aus den nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispielen und Figurenbeschreibungen. Dabei zeigt:
  • 1 und 1a: eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung einer Solarzelle mit Vorder- und Rückseitenkontakten,
  • 2, 2a und 2b: eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung einer MWT-Solarzelle,
  • 3 und 3a: eine schematische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung einer MWT-Solarzelle,
  • 4 Die Vorderseite der mittels des in 1, 1a dargestellten Verfahrens hergestellten Solarzelle,
  • 5 die Vorderseite einer mittels der in 2, 2a, 2b oder 3, 3a dargestellten Verfahren hergestellten Solarzelle und
  • 6 die Rückseite einer mittels der in 2, 2a, 2b oder 3, 3a dargestellten Verfahren hergestellten Solarzelle.
  • In den drei nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispielen ist das Siliziumsubstrat 1 jeweils als monokristalliner Siliziumwafer ausgebildet, mit einer in etwa quadratischen Fläche mit einer Kantenlänge von etwa 12,5 cm. Die Dickes des Wafers beträgt etwa 250 μm. Der Wafer ist homogen p-dotiert.
  • Die 1 bis 3 zeigen jeweils einen schematischen, nicht maßstabsgerechten Querschnitt durch das Siliziumsubstrat 1, wobei die Vorderseite 1a o ben und die Rückseite 1b unten abgebildet ist. Der Querschnitt zeigt dabei bei den 2 bis 3 nicht die gesamte Breite des Siliziumsubstrates, sondern lediglich einen Ausschnitt hiervon. Zur besseren Darstellbarkeit ist die Anzahl gleicher Elemente reduziert, beispielsweise die Anzahl der Kontakte 6a.
  • In dem in den 1 und 1a dargestellten Ausführungsbeispiel erfolgt in einem Verfahrensschritt A die Texturierung der Vorderseite 1a in einer alkalischen Lösung, welche KOH enthält. Hierbei wird der Wafer in eine Kalilaugelösung eingetaucht. Die Lösung kann neben der Kalilauge auch organische Zusätze wie Isopropanol enthalten. Die Temperatur der Lösung liegt im Bereich von ca. 80°C. Die Konzentration der Kalilauge und des Isopropanols betragen etwa 1–7%. Danach wird der Wafer noch in HCl (Salzsäure) (10%, 1 min, Raumtemp.) und einem abschließenden HF (Flusssäure) Ätzprozess (1%, 1 min, Raumtemp.) gereinigt.
  • Hierbei wird ebenfalls ein eventueller Sägeschaden resultierend aus dem Absägen des Siliziumsubstrates 1 von einem Siliziumblock, von Vorder- und Rückseite entfernt.
  • Danach wird in einem Schritt B mittels Phosphordiffusion aus der Gasphase ein Emitter 2 an sämtlichen Oberflächen des Siliziumsubstrates 1 erzeugt. Dies erfolgt durch Aufbringen einer Dotierstoffquelle und bei erhöhter Temperatur. Als Dotierstoffquelle kann beispielsweise Phosphoroxichlorid POCl3 verwendet werden. In einer Rohrofenanlage wird das POCl3 auf dem Wafer abgeschieden und die Diffusion erfolgt bei Temperaturen von ca. 850°C für ca. 50 Minuten. Es sind auch Diffusionsprozess durchführbar, bei denen nur Teilbereiche des Wafers mit einer Diffusion versehen werden, so dass nur an Teilbereichen der Oberfläche des Siliziumsubstrates ein Emitter ausgebildet wird.
  • Danach wird in einem Schritt C das sich bei Diffusion des Emitters ausbildende Phosphorsilikatglas von den Oberflächen des Siliziumsubstrates entfernt. Zum Entfernen des Phosphorsilikatglases oder anderen residuellen Dotierstoffquellen, wird der Wafer beispielsweise für 2 Minuten in Flusssäure (ca. Raumtemp. und ca. 5% HF in Wasser) eingetaucht.
  • In einem Schritt D wird danach im Wesentlichen auf der Vorderseite 1a des Siliziumsubstrates 1 eine als Siliziumnitridschicht (SiNx) ausgebildete Maskierungsschicht 3 aufgebracht, die einen Brechungsindex von ca. 2,1 aufweist. Die Schicht 3 wird mit einer Dicke von ca. 80 nm erzeugt, wobei die Schichtdicke abhängig von den nachfolgenden Prozessschritten in der Ausgangsdicke angepasst werden kann, um nach Abschluss des Prozesses eine optimale Dicke aufzuweisen. Die Beschichtung erfolgt auf der Seite des Wafers, die dem Licht zugewandt ist.
  • Es wird hierfür ein PECVD (Plasma-enhanced Chemical Vapour Deposition) Verfahren oder ein Sputterverfahren eingesetzt.
  • In einem Schritt E erfolgt ein Abtragen von Material des Siliziumsubstrates 1, wobei die Maskierungsschicht 3 ein Abtragen verhindert, sofern der Abtrag nicht ohnehin durch ein einseitig wirkendes Verfahren erfolgt, in dem auch Substanzen verwendet werden können, welche Schicht 3 angreifen könnten, so dass nach Abschluss des Verfahrensschrittes E der in Verfahrensschritt B eindiffundierte Emitter entfernt wurde, mit Ausnahme des durch die Maskierungsschicht 3 bedeckten Vorderseitenbereiches des Siliziumsubstrates 1. Der Wafer wird hierzu auf der Rückseite mit einer flüssigen HNO3:HF-Mischung einseitig belegt. Diese entfernt mögliche Überreste von SiN auf der Rückseite (HNO3:Salpetersäure)
  • Danach wird der Wafer in eine Kalilauge getaucht (10% KOH, 5 min, 80°C), um die Waferoberfläche zu glätten und möglicherweise noch vorhandenen Emitter an allen Stellen zu entfernen, welche nicht mit SiN bedeckt sind.
  • Danach erfolgt eine Konditionierung der Oberfläche in mehreren Schritten, vorzugsweise mit den angegebenen Prozessparametern:
    • 1. NH4OH:H2O2 (Ammoniumhydroxid:Wasserstoffperoxid in Wasser; (NH4OH 7,1 wt%, H2O2 1 wt%, 10 min, 65°C)
    • 2. Spülen in Di-Wasser
    • 3. HF-Dip (Flusssäure in Wasser 1 wt%, 1 min bei Raumtemperatur)
    • 4. Spülen in Di-Wasser
    • 5. HCl: H2O2 (Salzsäure: Wasserstoffperoxid in Wasser; HCl 8,5 wt%, H2O2 1 wt%, 10 min, 65°C)
    • 6. Spülen in Di-Wasser
    • 7. HF-Dip (s. o.)
    • 8. Spülen in Di-Wasser
  • In einem Verfahrensschritt E2 wird mittels thermischer Oxidation eine Oxidschicht 4 aufgebracht. Hierbei wirkt die als Siliziumnitridschicht ausgebildete Maskierungsschicht 3 hemmend gegenüber dem Aufbau einer Oxidschicht, so dass sich die Oxidschicht 4 im Wesentlichen ausschließlich auf den Oberflächen des Siliziumsubstrates 1 ausbildet, die nicht durch die Maskierungsschicht 3 bedeckt sind. Die thermische Oxidation erfolgt in einer Wasserdampf enthaltenden Atmosphäre (ca 800°C, 20 min). Es entsteht eine Oxidschicht mit einer Dicke von ca. 15 nm. Es können auch andere Prozesstemperaturen (beispielsweise im Bereich von (550°C–1050°C)) und Zeiten (beispielsweise im Bereich (10 s–300 min) für die Oxidation gewählt werden, um geeignete Schichten hervorzubringen.
  • Zur Verkürzung der Oxidationszeiten können insbesondere auch Oxidationstemperaturen von 700°C–1050°C mit einer Oxidationszeit im Bereich 2 min–180 min und besonders vorteilhaft Oxidationstemperaturen von 750°C–1000°C mit einer Oxidationszeit im Bereich 3 min–80 min gewählt werden.
  • Zur besseren Passivierung der Rückseite des Siliziumsubstrates 1 wird in einem Verfahrensschritt E3 auf der Oxidschicht 4 eine zweite Schicht 4a aufgebracht, welche als Mehrschichtstruktur mit einer Schichtfolge von Siliziumoxynitrid und Siliziumnitrid ausgebildet ist.
  • In einem Verfahrensschritt F1 wird mittels Siebdruck eine kammartige Metallisierungsstruktur 5 auf die Vorderseite des Siliziumsubstrates 1, d. h. auf die Maskierungsschicht 3 aufgebracht, wobei zur Erstellung der Vorderseitenmetallisierung eine silberhaltige Siebdruckpaste verwendet wird. Alternativ können auch andere Metallpasten verwendet werden, welche einen Kontakt zu Silizium herstellen.
  • Die Rückseite wird in Verfahrensschritt F1 ebenfalls mittels Siebdruck ganzflächig mit einer Rückseitenmetallisierung 6 versehen (Dicke ca. 30 μm), die entsprechend auf dem Schichtsystem, bestehend aus Oxidschicht 4 und zweiter Schicht 4a aufgebaut ist. In einem Schritt F2 erfolgt schließlich ein so genanntes „Durchfeuern” der Vorderseitenkontakte 5, d. h. es wird ein Temperaturschritt durchgeführt (bei ca. 850°C), der zu einer Durchdringung der Vorderseitenkontakte 5 durch die Maskierungsschicht 3 führt, so dass ein elektrischer Kontakt zwischen Vorderseitenkontakten 5 und Emitterbereich entsteht.
  • Alternativ erfolgt die Metallisierung der Rückseite über das Aufbringen einer dünnen Aluminiumschicht (ca. 2 μm) mittels PVD, vorzugsweise nach Ausführung des Durchfeuerungschrittes.
  • An der Rückseite werden einzelne lokale Bereiche mittels eines Lasers kurzzeitig aufgeschmolzen, so dass ebenfalls nach Erstarren des Schmelzgemisches eine Durchdringung des rückseitigen Schichtsystems durch die Rückseitenmetallisierung 6 erfolgt und somit eine elektrisch leitende Verbindung zwischen Rückseitenmetallisierung 6 und dem p-dotierten Bereich des Siliziumsubstrates 1 besteht. Die Erzeugung solcher Laser-Fired-Contacts ist beispielsweise in WO 0225742 beschrieben.
  • Abschließend wird die Solarzelle einem Niedertemperaturprozess (ca. 350°C, 5 min) in einer Formiergasatmosphäre (N2/H2 Mischung 95%/5%) unterzogen.
  • Die Prozessparameter der einzelnen Verfahrensschritte können ebenso beispielsweise wie in der eingangs erwähnten Veröffentlichung Industrial Type Cz Silicon Solar Cells With Screen-Printed Fine Line Front Contacts And Passivated Rear Contacted By Laser Firing. Marc Hofmann et al., 23rd European Photovoltaic Solar Energy Conference and Exhibition, 1–5 September 2008, Valencia, Spain, ausgestaltet werden. Ein wesentlicher Unterschied ist jedoch, dass in der genannten Veröffentlichung kein thermisches Oxid an der Rückseite des Siliziumsubstrates aufgebracht wird, sondern ein Schichtsystem mittels PECVD erzeugt wird.
  • In den 2, 2a und 2b ist ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung einer MWT-Solarzelle dargestellt.
  • Gleiche Bezugszeichen bezeichnen hierbei gleiche Elemente wie auch bei dem zu 1 und 1a beschriebenen Herstellungsverfahren. Ebenso weisen gleich bezeichnete Verfahrensschritte vorzugsweise im Wesentlichen gleich ausgebildet.
  • Das Verfahren zur Herstellung einer MWT-Solarzelle gemäß 2, 2a und 2b beinhaltet jedoch einen vorgelagerten, nicht dargestellten Verfahrensschritt A0, bei dem in dem Siliziumsubstrat 1 mehrere Ausnehmungen, welche vorzugsweise zylindrische Löcher darstellen, in dem Siliziumsubstrat 1 gebildet werden. Mit einem Laser werden die Ausnehmungen im Siliziumwafer erzeugt. Diese Löcher haben einen Durchmesser von ca. 60 μm. Ebenso sind andere Lochgeometrien möglich.
  • In den 2, 2a und 2b ist jeweils mittig eine dieser Ausnehmungen bei der schematischen Schnittzeichnung dargestellt, wobei die Zylinderachse der zylindrischen Ausnehmung in den 2, 2a und 2b senkrecht steht, d. h. senkrecht zur Vorderseite 1a des Siliziumsubstrates 1.
  • Entsprechend bildet sich in Verfahrenschritt B der Emitter auch an den Wänden der Ausnehmungen 11 aus.
  • Daher wird in einem zusätzlichen Verfahrensschritt D2 nach Aufbringen der Maskierungsschicht 3 eine schützende Lochfüllung 12 in den Ausnehmungen gebildet. Die schützende Lochfüllung 12 ist dabei derart ausgeführt, dass sie an der Rückseite des Siliziumsubstrates 1 um die Ausnehmungen herum einen Bereich der Rückseite zusätzlich zu den Wänden der Ausnehmung abdeckt. Als schützende Lochfüllung können beispielsweise auf organischen Substanzen aufbauende Pasten oder Lacke sein, welche entsprechende Beständigkeiten aufweisen. Auch inorganische Verbindungen können hier geeignet sein.
  • Alternativ kann die schützende Lochfüllung auch nach Verfahrensschritt B oder C ausgebildet werden.
  • Dies hat zur Folge, dass in Verfahrensschritt E der Emitter nicht nur auf der Vorderseite und den Lochwänden der Ausnehmung 11, sondern auch auf einem Teilbereich der Rückseite des Siliziumsubstrates 1 verbleibt. In Verfahrensschritt E ist bereits der Zustand dargestellt, nachdem die schützende Lochfüllung entfernt wurde.
  • Das Einfügen und Entfernen der schützenden Lochfüllungen erfolgt dabei beispielsweise durch lokales Aufdrucken (das Anordnen der Substanz ist auch durch andere Technologien möglich zb: Dispensen, Inkjetten) einer Substanz auf der Rückseite des Wafers und in den Löchern (wobei mindestens die Löchwände bedeckt sein müssen), welche (die Substanz) in den nachfolgenden Prozessschritten, in denen das Silizium auf den unbeschichteten Bereichen angegriffen wird, diese schützt. Auf der Rückseite und in den Löchern verbleiben Bereiche von (4), welche nicht entfernt wurden. Vor der Oxidation wird die Substanz noch entfernt.
  • Danach wird in Verfahrensschritt 2 und E3 wie bereits zu 1, 1a erläutert, ein Schichtsystem mit einer Oxidschicht 4 und einer als Mehrschichtsystem ausgebildeten zweiten Schicht 4a auf der Rückseite des Siliziumsubstrates gebildet. Dieses Schichtsystem erstreckt sich folglich auch teilweise an den Wänden der Ausnehmungen 11.
  • In einem Schritt F erfolgt schließlich die Metallisierung, wobei die Vorderseitenkontakte 5 bei diesem Ausführungsbeispiel als Durchkontakte ausgebildet sind, welche die Ausnehmungen durchdringen und somit einen elektrischen Kontakt von der Vorder- zu der Rückseite darstellen, welche eine Kontaktierung des Emitters von der Rückseite der Solarzelle erlaubt.
  • Die Vorderseitenkontakte 5 sind dabei derart ausgebildet, dass sie zum Einen die Ausnehmungen durchdringen, zum Anderen an der Rückseite des Siliziumsubstrates jedoch allenfalls einen Bereich bedecken, der kleiner ist, als der durch den Emitter an der Rückseite bedeckten Bereich. Hierdurch werden Kurzschlüsse vermieden, die dann auftreten würden, wenn der Vorderseitenkotakt 5 einen elektrischen Kontakt zu dem p-dotierten Bereich des Silizium substrates ausbilden würde. Die Durchontaktierung kann auch durch Verwendung unterschiedlicher Pasten durchgeführt werden, wobei die Vorderseitenkontakte 5 zunächst nicht in die Ausnehmungen und auf die Rückseite geführt werden. Die Durchführung wird durch Verwendung einer weiteren Via-Paste 5a welche einen elektrischen Kontakt zu den Vorderseitenkontakten 5 herstellt, erzeugt.
  • Die verbleibenden Bereiche der Rückseite sind wie auch schon zu den 1, 1a beschrieben flächig mit einer Metallisierung bedeckt, welche mittels lokalem Aufschmelzen durch einen Laser elektrisch leitende Kontakte zu dem p-dotierten Bereich des Siliziumsubstrates ausbilden.
  • Zur Vermeidung von Kurzschlüssen, ist auf der Rückseite des Siliziumsubstrates zwischen Vorderseitenkontakten 5 und Rückseitenmetallisierung 6 jeweils ein vorgegebener Bereich ausgespart.
  • Die Erzeugung der Vorderseitenkontakte 5 und Rückseitenmetallisierung 6 umfasst folgende Verfahrensschritte:
    • 1. Aufdrucken von Rückseitenkontakten 6 (vorzugsweise aluminiumhaltig)
    • 2. Aufdrucken von einer Via-Paste 5a (vorzugsweise silberhaltig), welche auf der Rückseite der Solarzelle eine Metallisierung erzeugt, welche einen elektrischen Kontakt mit der Metallisierung der Vorderseite durch die Löcher hindurch aufweist
    • 3. Aufdrucken von Vorderseitenkontakten (vorzugsweise silberhaltig)
    • 4. Firing der Kontakte (bei ca. 850°C)
    • 5. Lokale Kontaktbildung zwischen Aluminiumschicht und Silizium mittels eines Lasers, welcher punktweise das Aluminium durch die dazwischenliegende Schicht treibt und somit einen Kontakt 6a nach dem Verfahren der lasergefeuerten Kontakte erzeugt (beispielsweise wie in WO 0225742 beschrieben).
  • Alternativ erfolgt das Aufbringen (beispielsweise durch Drucken) der Via-Paste in Schritt Nr. 2 nach Schritt Nr. 4 oder nach Schritt Nr. 5 oder auch nach dem im folgenden genannten Niedertemperaturprozess. Hierzu kann die Via-Paste beispielsweise auch lediglich als Leitkleber oder Lotpaste ausgebildet sein und muss lediglich metallische Bestandteile aufweisen, um einen Kontakt zu dem Vorderseitenkontakt 5 herzustellen und eine Kontaktdurchführung zu gewährleisten.
  • Abschließend wird die Solarzelle einem Niedertemperaturprozess (ca. 350°C, 5 min) in einer Formiergasatmosphäre (N2/H2 Mischung 95%/5%) unterzogen.
  • Das in den 2, 2a und 2b dargestellte Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens stellt ein bevorzugtes Verfahren zur Herstellung von MWT-Solarzellen dar, bei dem sich durch die schützenden Lochfüllungen in Schritt D2 und den entsprechend teilweise auf der Rückseite verbleibenden Emitter 2 eine besonders hohe Sicherheit ergibt, dass keine Kurzschlüsse zwischen n-dotierten Bereichen und p-dotierten Bereichen der Solarzelle bzw. zwischen Vorderseitenkontakten und Rückseitenmetallisierung auftreten und daher eine Beeinträchtigung des Wirkungsgrades der Solarzelle durch Kurzschlüsse vermieden wird.
  • Zur Vereinfachung des Verfahren und insbesondere zur kostengünstigeren Ausgestaltungen des Verfahrens ist in den 3 und 3a ein zweites Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung einer MWT-Solarzelle dargstellt.
  • Bei diesem Verfahren wird keine schützende Lochfüllung zwischen den Verfahrenschritte D und E ausgeführt. Die Verfahrensschritte A, B, C, D, E, E2 und E3 sowie F entsprechen den zu den 2, 2a und 2b beschriebenen Verfahrensschritten.
  • Allerdings verbleibt aufgrund der nicht vorhandenen schützenden Lochfüllung der Emitter lediglich an der Vorderseite 1a des Siliziumsubstrates und nicht an den (weitgehend durch Schicht 3 unbedeckten) Lochwänden der Ausnehmungen 11 und auch nicht an Teilbereichen der Rückseite des Siliziumsubstrates 1.
  • Entsprechend liegt die Vorderseitenmetallisierung nach Durchführung durch die Ausnehmungen 11 an der Rückseite auf dem Schichtsystem auf. Da das Schichtsystem elektrisch nicht leitend ist, erfolgt kein Kurzschluss des zu dem p-dotierten Bereichs des Siliziumsubstrates. Allerdings besteht gegenüber dem zu den 2, 2a und 2b beschriebenen Verfahren ein größeres Risiko, dass entweder an der Rückseite oder an den Lochwänden der Ausnehmungen 11 ein Kurzschluss zwischen Vorderseitenkontakten 5 und p-dotierten Bereich des Siliziumsubstrates besteht. Im Gegenzug ist das zu den 3 und 3a beschriebene Herstellungsverfahren wesentlich einfacher und konstengünstiger realisierbar.
  • Die Metallisierung in Schritt F umfasst bei dem in den 3 und 3a dargestellten Ausführungsbeispiel folgende Verfahrensschritte:
    • 1. Aufdrucken von Vorderseitenkontakten 5 (vorzugsweise silberhaltig)
    • 2. Aufdrucken von Rückseitenmetallisierung 6 (vorzugsweise aluminiumhaltig)
    • 3. Firing der Kontakte (bei ca. 850°C)
    • 4. Lokale Kontaktbildung zwischen Aluminiumschicht und Silizium mittels eines Lasers, welcher punktweise das Aluminium durch die dazwischenlegende Schicht treibt und somit einen Kontakt 6a nach dem Verfahren der lasergefeuerten Kontakte erzeugt (beispielsweise wie in WO 0225742 beschrieben).
  • Abschließend wird die Solarzelle einem Niedertemperaturprozess (ca. 350°C, 5 min) in einer Formiergasatmosphäre (N2/H2 Mischung 95%/5%) unterzogen.
  • 4 zeigt in schematischer Darstellung die Vorderseite 1a der mittels des in den 1, 1a dargestellten Verfahrens hergestellten Solarzelle in Draufsicht. Auf der als Antireflexschicht ausgebildeten Maskierungsschicht 3 ist eine kammartige Metallisierungsstruktur ausgebildet, welche die Vorderseitenkontakte 5 bildet.
  • In 5 ist die Vorderseite eine mittels der in den 2, 2a und 2b oder den 3 und 3a dargestellten Verfahren hergestellten Solarzelle schema tisch in Draufsicht dargestellt. Hier ist zur Erhöhung der Lichteinkopplung an der Vorderseite der Solarzelle keine kammartige Metallisierungsstruktur ausgebildet. Stattdessen sind auf der Maskierungsschicht 3 mehrere parallele Metallisierungslinien 8 ausgebildet, die jeweils über die Ausnehmungen in dem Siliziumsubstrat verlaufen, wobei jeweils in den Ausnehmungen Durchmetallisierungen ausgebildet sind, welche sich von der Vorder- zur Rückseite der Solarzelle erstrecken. Die Position der Durchmetallisierungen ist durch Kreise gekennzeichnet und beispielhaft mit Bezugszeichen 9.
  • Die Metallisierungslinien 8 sind somit teil der Vorderseitenkontakte, welche in den Schnittbildern der 2, 2a und 2b oder den 3 und 3a mit Bezugszeichen 5 bezeichnet sind.
  • In 6 ist die Rückseite einer mittels der in den 2, 2a und 2b oder den 3 und 3a dargestellten Verfahren hergestellten Solarzelle in Draufsicht dargestellt.
  • Die Rückseite weist drei großflächige Rückseitenmetallisierungsbereiche 13, 13' und 13'' auf. Zwischen den Bereichen sind linienartige Metallisierungsbereiche 7 und 7' ausgebildet, wobei jeweils zwischen den Metallisierungsbereichen ein Zwischenraum besteht, so dass die einzelnen Metallisierungsbereiche elektrisch voneinander isoliert sind.
  • Die Rückseitenmetallisierungsbereiche 13, 13' und 13'' entsprechen somit den in den 2, 2a und 2b oder den 3 und 3a dargestellten Rückseitenmetallisierungen 6. Diese Rückseitenmetallisierungsbereiche sind über die Basis elektrisch leitend miteinander verbunden.
  • Die Metallisierungsbereiche 7 und 7' verlaufen entlang der Ausnehmungen in dem Siliziumsubstrat und senkrecht zu den Metallisierungslininen 8 auf der Vorderseite der Solarzelle. Diese Metallisierungsbereich sind über den Emitter elektrisch leitend miteinander verbunden.
  • Die Metallisierungsbereiche 7 und 7' entsprechen somit den in den 2, 2a und 2b oder den 3 und 3a dargestellten Vorderseitenkontakten 5a. Die Metallisierungslinien 7 sind somit elektrisch leitend mit sämtlichen Metallisierungslinien 8 verbunden. Auf diese Weise kann somit die Basis der Solarzelle über die Metallisierungen 13, 13' und 13'' und der Emitter der Solarzelle über die Metallisierungen 7 und 7' kontaktiert werden.
  • Die Begriffe „nach” und „danach” beziehen sich bei allen vorangegangenen Verwendungen bezüglich Verfahrensschritten lediglich auf in der Prozessabfolge hintereinander durchgeführte Verfahrensschritte und umfassen sowohl mittelbar als auch unmittelbar hintereinander ausgeführte Verfahrensschritte.
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Claims (17)

  1. Verfahren zur Herstellung einer Solarzelle mit einer Vorder- und einer Rückseite aus einem Siliziumsubstrat (1), insbesondere einem Siliziumwafer, folgende Verfahrensschritte umfassend: A Texturierung mindestens einer Seite des Siliziumsubstrates (1) zur Verbesserung der Absorption bei Beaufschlagung der Solarzelle mit elektromagnetischer Strahlung und/oder Entfernen des Sägeschadens an mindestens einer Seite des Siliziumsubstrates (1), B Erzeugen zumindest eines Emitterbereiches (2) zumindest an Teilbereichen zumindest einer Seite des Siliziumsubstrates (1) durch Eindiffundieren mindestens eines Dotierstoffes, zur Ausbildung mindestens eines pn-Überganges, C Entfernen einer Glasschicht auf mindestens einer Seite des Siliziumsubstrates (1), wobei die Glasschicht den Dotierstoff enthält, D Aufbringen einer Maskierungsschicht (3) zumindest auf einem Teilbereich zumindest einer Seite des Siliziumsubstrates (1), wobei die Maskierungsschicht (3) eine dielektrische Schicht ist, E Abtragen zumindest eines Teil des Materials des Siliziumsubstrates (1) an mindestens einer Seite des Siliziumsubstrates (1) und/oder Konditionieren mindestens einer Seite des Siliziumsubstrates (1), F Aufbringen von Metallisierungsstrukturen (5, 6) auf Vorderseite (1a) und/oder Rückseite (1b) des Siliziumsubstrates (1), zur elektrischen Kontaktierung der Solarzelle, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Verfahrensschritten E und F in einem Verfahrensschritt E2 eine thermische Oxidation durchgeführt wird, zur Ausbildung einer Oxidschicht (4) zumindest in einem Teilbereich der Vorder- und/oder Rückseite des Siliziumsubstrates (1), welcher nicht durch die in Schritt D aufgebrachte Maskierungsschicht (3) bedeckt ist und dass die Maskierungsschicht (3) und die Oxidschicht (4) im Wesentlichen in den nachfolgenden Prozessschritten auf dem Siliziumsubstrat (1) verbleiben.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Maskierungsschicht (3) derart gewählt ist, dass sie die Ausbildung einer mittels thermischer Oxidation erzeugten Oxidschicht auf und/oder unter der Maskierungsschicht hemmt, insbesondere, dass die Maskierungsschicht (3) eine Sliziumnitridschicht oder eine Siliziumcarbidschicht ist.
  3. Verfahren nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Verfahrensschritt D die Maskierungsschicht (3) im Wesentlichen lediglich auf eine Maskierungsschichtseite aufgebracht wird, welche die Vorder- oder die Rückseite des Siliziumsubstrates (1) ist und dass in Verfahrensschritt E an der der Maskierungsschichtseite gegenüberliegenden Seite des Siliziumsubstrates ein einseitiger Materialabtrag erfolgt, zum Entfernen etwaiger unerwünschterweise auf der der Maskierungsschichtseite gegenüberliegenden Seite aufgebrachten Teilstücken einer Maskierungsschicht (3), insbesondere, dass der einseitige Materialabtrag mittels Aufwalzen einer ätzenden, vorzugsweise sauren Substanz erfolgt, welche zumindest die Maskie rungsschicht (3) abträgt.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass in Verfahrensschritt E zunächst der einseitige Materialabtrag erfolgt, welcher zumindest die unerwünschten Teilbereiche der Maskierungsschicht (3) abträgt und danach eine weiterer Materialabtrag erfolgt, welcher die Maskierungsschicht (3) nicht oder nur unwesentlich abträgt, insbesondere, dass nach dem weiteren Materialabtrag zusätzlich eine Oberflächenkonditionierung des Siliziumsubstrates (1) erfolgt, vorzugsweise durch einen Ätzprozess.
  5. Verfahren nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Maskierungsschicht (3) eine Dichte zwischen 2,3 g/cm3 bis 3,6 g/cm3, insbesondere zwischen 2,5 g/cm3 bis 3,6 g/cm3, vorzugsweise zwischen 2,6 g/cm3 bis 3,6 g/cm3, höchst vorzugsweise zwischen 2,65 g/cm3 bis 3,6 g/cm3 aufweist.
  6. Verfahren nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Verfahrensschritt E2 die Oxidschicht (4) mit einer Dicke im Bereich zwischen 4 nm und 250 nm, insbesondere zwischen 4 nm und 150 nm, vorzugsweise zwischen 4 nm und 30 nm, höchst vorzugsweise zwischen 4 nm und 15 nm aufgebracht wird.
  7. Verfahren nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Verfahrensschritten E2 und F in einem Verfahrensschritt E3 mindestens eine weitere Schicht auf die Oxidschicht (4) aufgebracht wird, vorzugsweise mindestens eine Siliziumnitridschicht und/oder eine Siliziumoxynitridschicht.
  8. Verfahren nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Maskierungsschicht (3) eine Antireflexschicht ist, zur Verbesserung der Einkopplung elektromagnetischer Strahlung in die Solarzelle, wobei vorzugsweise die Antireflexschicht eine Siliziumnitridschicht ist.
  9. Verfahren nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt F eine Metallisierung (5) auf die Maskierungsschicht (3) aufgebracht wird und eine zumindest bereichsweise Durchdringung der Metallisierung durch die Maskierungsschicht erfolgt, derart, dass die Metallisierung elektrisch leitend mit dem unter der Maskierungsschicht liegenden Siliziumsubstrat verbunden ist.
  10. Verfahren nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass vor Verfahrensschritt A in einem Verfahrensschritt A0 mehrere Ausnehmungen (11) in dem Siliziumsubstrat (1) gebildet werden, welche das Siliziumsubstrat im Wesentlichen Senkrecht zu der Vorderseite (1a) durchgreifen.
  11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass nach Verfahrensschritt B, vorzugsweise nach Verfahrensschritt D eine Schicht in den Ausnehmungen (11) und auf angrenzenden Oberflächenbereichen aufgebracht wird, so dass in dem Verfahrensschritt E kein Abtrag des Emitters unter der Schicht erfolgt.
  12. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 10 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmungen (11) einen mittleren Durchmesser von 20 μm bis 3 mm, insbesondere 30 μm bis 200 μm, vorzugsweise 40 μm bis 150 μm aufweisen.
  13. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass in Verfahrensschritt F sowohl auf der Vorder- als auch auf der Rückseite des Siliziumsubstrates (1) Metallisierungen (5, 6) aufgebracht werden und dass zusätzlich eine Durchführung der Vorderseitenmetallisierung mittels Metallisierungen in den Ausnehmungen auf die Rückseite des Siliziumsubstrates (1) erfolgt.
  14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Verfahrensschritten E2 und F eine elektrisch isolierende Schicht (4) in den Ausnehmungen (11) aufgebracht wird.
  15. Verfahren nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach Verfahrensschritt E2 Ausnehmungen in der Oxidschicht (4) und gegebenenfalls der in einem Verfahrensschritt E3 erzeugten Schicht oder Schichten erzeugt werden, zur Kontaktierung des Siliziumsubstrates (1).
  16. Verfahren nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Verfahrensschritt F oder in einem darauf folgenden Verfahrensschritt die Metallisierung insbesondere der Vorderseite des Siliziumsubstrates durch einen galvanischen Prozess in ihrer Leitfähigkeit erhöht wird.
  17. Solarzelle, hergestellt nach einem Verfahren nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche.
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