DE102011050214A1 - Verfahren zur Herstellung einer Solarzelle mit einer mehrstufigen Dotierung - Google Patents

Verfahren zur Herstellung einer Solarzelle mit einer mehrstufigen Dotierung Download PDF

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Abstract

Verfahren zur Herstellung einer Solarzelle mit einer mehrstufigen Dotierung (34, 38) aufweisend Schritte des Ausbildens (12) einer dotierstoffhaltigen Glasschicht (32) auf wenigstens einem Teil einer Oberfläche eines Solarzellensubstrats (30), des Ausbildens (12) einer Dotierung (34) in von der dotierstoffhaltigen Glasschicht (32) bedeckten Bereichen des Solarzellensubstrats (30) durch Eindiffusion (12) von Dotierstoff aus der dotierstoffhaltigen Glasschicht (32) heraus in das Solarzellensubstrat (30) hinein, der nachfolgenden, lokalen Eindiffusion (14) von zusätzlichem Dotierstoff aus der dotierstoffhaltigen Glasschicht (32) in ausgewählte Bereiche (36) des Solarzellensubstrats (30) hinein durch lokales Erhitzen (14) dieser ausgewählten Bereiche (36) und des nachfolgenden Rückätzens (16) der Dotierung (34) in den ausgewählten Bereichen (36) und abseits der ausgewählten Bereiche (36).

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine mit diesem Verfahren hergestellte Solarzelle.
  • Mehrstufige Dotierungen können bei Solarzellen insbesondere als selektive Emitter verwendet werden. Eine für die industrielle Solarzellenfertigung interessante Variante der Herstellung eines selektiven Emitters ist die sogenannte Laserdiffusion. Diese sieht vor, dass zunächst ein homogener, schwach dotierter und somit hochohmiger Emitter auf einem Solarzellensubstrat ausgebildet wird. Im Weiteren wird das Solarzellensubstrat lokal mittels Laserstrahlung erhitzt. Auf diese Weise kann zum einen die Position von bereits in dem Solarzellensubstrat vorhandenem Dotierstoff verändert werden, beispielsweise kann er tiefer in das Solarzellensubstrat hineingetrieben und auf diese Weise das Emitterprofil lokal verändert werden. Zudem kann das Verhältnis von elektrisch inaktivem Dotierstoff zu elektrisch aktivem Dotierstoff lokal verändert werden. Zum anderen besteht die Möglichkeit, aus einer Dotierstoffquelle, welche bereits für die Ausbildung des homogenen, schwach dotierten Emitters verwendet wurde, durch das lokale Erhitzen mittels der Laserstrahlung zusätzlichen Dotierstoff lokal in das Solarzellensubstrat einzudiffundieren. Auf diese Weise kann die Dotierstoffkonzentration lokal erhöht werden.
  • Die beschriebenen Effekte ermöglichen es, lokal stark dotierte Emitterbereiche auszubilden, welche zusammen mit dem im Übrigen vorhandenen, schwach dotierten Emitter den gewünschten selektiven Emitter bilden. Eine solche Laserdiffusion ist beispielsweise in der deutschen Patentanmeldung mit Nummer 10 2010 010 813 beschrieben.
  • In der Praxis ergeben sich für die beschriebene Art der Laserdiffusion Beschränkungen, welche die Ausbildung eines optimalen selektiven Emitters zumindest erschweren. So werden beispielsweise die zur Ausbildung homogener, schwach dotierter Emitter eingesetzten Phosphor- oder Bordiffusionen derart ausgeführt, dass die Oberflächenkonzentration des eindiffundierten Dotierstoffs beschränkt ist. Dies ist erforderlich, um eine unerwünscht starke Rekombination generierter Ladungsträger in dem Emitter zu vermeiden. Zu diesem Zweck werden üblicherweise Dotierstoffquellen, beispielsweise auf dem Solarzellensubstrat ausgebildete, dotierstoffhaltige Glasschichten, mit limitiertem Dotierstoffgehalt eingesetzt. Je nach Anwendungsfall kann dies zur Folge haben, dass für die Laserdiffusion in der Dotierstoffquelle lokal weniger Dotierstoff zur Verfügung steht, als zur Ausbildung optimaler, stark dotierter Bereiche des selektiven Emitters erforderlich wäre. Es kommt gleichsam zu einer lokalen Erschöpfung der Dotierstoffquelle.
  • Vor diesem Hintergrund liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein aufwandgünstiges Verfahren zur Herstellung von Solarzellen mit einer mehrstufigen Dotierung zur Verfügung zu stellen, mit welchem eine Erschöpfung der Dotierstoffquelle vermieden werden kann.
  • Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
  • Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand abhängiger Unteransprüche.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung einer Solarzelle mit einer mehrstufigen Dotierung sieht vor, dass zunächst eine dotierstoffhaltige Glasschicht auf wenigstens einem Teil einer Oberfläche eines Solarzellensubstrats ausgebildet wird. Durch Eindiffusion von Dotierstoff aus der dotierstoffhaltigen Glasschicht heraus in das Solarzellensubstrat hinein wird in von der dotierstoffhaltigen Glasschicht bedeckten Bereichen eine Dotierung ausgebildet. Nachfolgend wird lokal zusätzlicher Dotierstoff aus der dotierstoffhaltigen Glasschicht in ausgewählte Bereiche des Solarzellensubstrats eindiffundiert. Dies erfolgt durch lokales Erhitzen dieser ausgewählten Bereiche. Nachfolgend wird die Dotierung in den ausgewählten Bereichen und abseits der ausgewählten Bereiche rückgeätzt.
  • Unter einer dotierstoffhaltigen Glasschicht ist vorliegend eine glasartige Schicht zu verstehen, welche einen Dotierstoff aufweist. Insbesondere kann es sich um eine dotierstoffhaltige Silikatglasschicht, vorzugsweise eine Bor- oder Phosphorsilikatglasschicht handeln. Der bei der lokalen Eindiffusion von zusätzlichem Dotierstoff aus der dotierstoffhaltigen Glasschicht in die ausgewählten Bereiche eindiffundierte Dotierstoff stellt einen Teil der Dotierung dar. Unter einem Rückätzen der Dotierung im Sinne der Erfindung ist zu verstehen, dass den eindiffundierten Dotierstoff enthaltende Bereiche des Solarzellensubstrats oberflächlich geätzt werden. Dabei wird die Dotierung, beziehungsweise Dotierstoff enthaltende Bereiche des Solarzellensubstrats, nicht über ihre vollständige Dicke hinweg entfernt. Ein Rückätzen der Dotierung stellt somit kein Entfernen der Dotierung dar und ist hiervon zu unterscheiden.
  • Das lokale Erhitzen der ausgewählten Bereiche zum Zwecke der lokalen Eindiffusion von zusätzlichem Dotierstoff aus der dotierstoffhaltigen Glasschicht in die ausgewählten Bereiche erfolgt vorzugsweise mittels Laserstrahlung. Der Vorgang des lokalen Erhitzens der ausgewählten Bereiche mittels Laserstrahlung und die hierdurch bewirkte lokale Eindiffusion von zusätzlichem Dotierstoff aus der dotierstoffhaltigen Glasschicht in die ausgewählten Bereiche werden im Weiteren teilweise als Laserdiffusion bezeichnet.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht es, dotierstoffhaltige Glasschichten mit einem derart hohen Dotierstoffgehalt vorzusehen, dass es bei der lokalen Eindiffusion von zusätzlichem Dotierstoff aus der dotierstoffhaltigen Glasschicht in die ausgewählten Bereiche nicht zu einer lokalen Erschöpfung des Dotierstoffs in der Glasschicht kommt. Zwar kann es aufgrund des hohen Dotierstoffgehalts der dotierstoffhaltigen Glasschicht dazu kommen, dass nach dem anfänglichen Ausbilden einer Dotierung in von der dotierstoffhaltigen Glasschicht bedeckten Bereichen des Solarzellensubstrats in dem Solarzellensubstrat eine hohe Oberflächenkonzentration an Dotierstoff vorliegt, sodass diese den Wirkungsgrad der fertigen Solarzelle negativ beeinträchtigen würde. Dies ist jedoch unproblematisch, da oberflächennahe Bereiche des Solarzellensubstrats, welche die hohe Oberflächenkonzentration an Dotierstoff aufweisen, bei dem nachfolgenden Rückätzen der Dotierung entfernt werden. Eine bislang übliche, aufwändige Maskierung der ausgewählten Bereiche beim Rückätzen ist nicht erforderlich.
  • Die Dotierung kann als Emitterdotierung ausgeführt werden. In diesen Fällen ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren die Herstellung von Solarzellen mit hocheffizienten selektiven Emittern, welche gegenüber bisherigen, mittels einfacher Laserdiffusion realisierter selektiver Emitter verbesserte Füllfaktoren und somit verbesserte Wirkungsgrade aufweisen.
  • In alternativen Ausführungsvarianten kann das erfindungsgemäße Verfahren dazu verwendet werden, zwei- oder mehrstufige Vorderseitenfelder oder Rückseitenfelder von Solarzellen auszubilden. Beispielsweise kann bei einer Solarzelle mit einem rückseitigen Emitter ein zweistufiges Vorderseitenfeld ausgebildet werden, in dessen ausgewählten und somit stärker dotierten Bereichen lokale Frontkontakte angeordnet werden.
  • Vorteilhafterweise wird die Dotierung über ihre gesamte Erstreckungsfläche hinweg rückgeätzt. Demzufolge wird an jeder Stelle, an welcher die Dotierung vorliegt, deren Dicke reduziert, ohne sie vollständig zu entfernen. Wie bereits dargelegt wurde, wird genau genommen nicht die Dicke der Dotierung reduziert sondern die Dicke dotierstoffhaltiger Teilbereiche des Solarzellensubstrats. Die Erstreckungsfläche hängt nicht notwendigerweise zusammen. Sie kann stattdessen gebildet sein durch mehrere, getrennte Teilflächen.
  • Vorzugsweise wird die Dotierung nasschemisch rückgeätzt. Dies ermöglicht über deren gesamte Erstreckungsfläche hinweg eine im Wesentlichen gleichmäßige Rückätzung. Besonders bevorzugt erfolgt das Rückätzen in einer Flusssäure und Salpetersäure enthaltenden Ätzlösung, welche eine Temperatur im Bereich 3°C bis 80°C aufweist. Alternativ kann das Rückätzen in einer wässrigen Kaliumhydroxid- oder Natriumhydroxid-Lösung mit einer Konzentration von 50 Volumenprozent oder jeder geringeren Konzentration erfolgen. Die Temperatur dieser Kaliumhydroxid- oder Natriumhyroxid-Lösung liegt besonders bevorzugt im Bereich von 10°C bis 95°C.
  • Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, die Dotierung mittels einer Flusssäure und Ozon aufweisenden Ätzlösung rückzuätzen. Es hat sich gezeigt, dass eine solche Ätzlösung eine zusätzliche, reinigende Wirkung hat. Nachfolgend aufgebrachte dielektrische Passivierungs- oder Antireflexionsbeschichtungen können somit auf gereinigte Oberflächen des Solarzellensubstrats aufgebracht werden. Dies ermöglicht es, Solarzellen mit einer erhöhten offenen Klemmspannung und somit einem verbesserten Wirkungsgrad herzustellen.
  • Im Rahmen der Herstellung von Solarzellen ist die dotierstoffhaltige Glasschicht zweckmäßigerweise zu entfernen. Vorteilhafterweise erfolgt dies in einem gemeinsamen Ätzschritt zusammen mit dem Rückätzen der Dotierung. Wie sich gezeigt hat, kann die Dotierung kontrolliert rückgeätzt werden. Dies ist unabhängig davon, ob das Rückätzen in einem separaten Ätzschritt erfolgt oder in einem gemeinsamen Ätzschritt, in welchem auch die dotierstoffhaltige Glasschicht entfernt wird.
  • Das Ausbilden der Dotierung, die lokale Eindiffusion von zusätzlichem Dotierstoff und das Rückätzen sind derart aufeinander abzustimmen, dass nach dem Rückätzen in den ausgewählten Bereichen eine gewünschte stärkere Dotierung, beziehungsweise ein gewünschtes tieferes Dotierungsprofil, und abseits der ausgewählten Bereiche eine gewünschte schwächere Dotierung, beziehungsweise ein weniger tiefreichendes Dotierungsprofil, vorliegt.
  • In der Praxis hat es sich bewährt, bei der der lokalen Eindiffusion von zusätzlichem Dotierstoff vorangehenden Eindiffusion von Dotierstoff eine Dotierung mit einem Schichtwiderstandswert von weniger als 80 Ω/sq auszubilden. Vorzugsweise wird diese Dotierung mit einem Schichtwiderstandswert von weniger als 60 Ω/sq und besonders bevorzugt mit einem Schichtwiderstandswert von weniger als 40 Ω/sq ausgebildet.
  • Weiterhin hat es sich in der Praxis bewährt, bei der lokalen Eindiffusion von zusätzlichem Dotierstoff in den ausgewählten Bereichen lokal jeweils eine Dotierung mit einem Schichtwiderstandswert von weniger als 60 Ω/sq, vorzugsweise von weniger als 40 Ω/sq und besonders bevorzugt von weniger als 20 Ω/sq, auszubilden.
  • Vorteilhafterweise wird die Dotierung in solch einem Umfang zurückgeätzt, dass sich in den ausgewählten Bereichen Schichtwiderstandswerte von weniger als 60 Ω/sq und sich in den übrigen Bereichen der Dotierung Schichtwiderstandswerte von mindestens 80 Ω/sq, vorzugsweise von mindestens 100 Ω/sq und besonders bevorzugt von mindestens 120 Ω/sq, ergeben. Diese Schichtwiderstandswerte haben sich insbesondere bewährt, wenn die Dotierung als Emitterdotierung ausgeführt wird. Auf diese Weise können Solarzellen mit einem hocheffizienten selektiven Emitter gefertigt werden, welcher abseits der ausgewählten Bereiche sehr hohe Schichtwiderstandswerte aufweist, in den ausgewählten Bereichen hingegen derart niedrige Schichtwiderstandswerte, dass in den ausgewählten Bereichen das Solarzellensubstrat mit einem niedrigen Kontaktwiderstand kontaktiert werden kann.
  • Als Solarzellensubstrat wird vorzugsweise ein Siliziumsolarzellensubstrat verwendet, besonders bevorzugt ein kristallines Siliziumsolarzellensubstrat. Insbesondere in Verbindung mit der Verwendung multikristalliner Siliziumsolarzellensubstrate hat sich das Verfahren als vorteilhaft erwiesen.
  • Vorteilhafterweise wird in den ausgewählten Bereichen in Folge des lokalen Erhitzens der Dotierstoff zum Teil mehr als 200 nm tief in das Solarzellensubstrat eingetrieben. Dabei ist es nicht zwingend der im Rahmen des lokalen Erhitzens eindiffundierte zusätzliche Dotierstoff, der bis zur genannten Tiefe in das Solarzellensubstrat eingetrieben wird, sondern eher der zuvor eindiffundierte und zu Beginn des lokalen Erhitzens bereits in dem Solarzellensubstrat befindliche Dotierstoff. Das teilweise Eintreiben des Dotierstoffs bis zu der genannten Tiefe kann unmittelbare oder mittelbare Folge des lokalen Erhitzens sein. Beispielsweise kann der Dotierstoff teilweise durch das lokale Erhitzen in Verbindung mit einem nachfolgenden Eintreibschritt bis zur genannten Tiefe eingetrieben werden. In diesem Fall wäre das tiefe Eintreiben mittelbare Folge des lokalen Erhitzens. Durch das beschriebene teilweise Eintreiben des Dotierstoffs bis zu der genannten Tiefe in den ausgewählten Bereichen können in den ausgewählten Bereichen elektrische Kontakte mit niedrigen Kontaktwiderständen realisiert werden.
  • Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren können verbesserte Solarzellen hergestellt werden.
  • Sollte es in einem einzelnen Anwendungsfall nicht möglich sein, die gewünschten Schichtwiderstandswerte in den ausgewählten Bereichen und abseits der ausgewählten Bereiche zu realisieren, so kann die Dotierung vor der lokalen Eindiffusion von zusätzlichem Dotierstoff rückgeätzt werden. Dies erfolgt wiederum vorteilhafterweise in einem gemeinsamen Ätzschritt zusammen mit dem Entfernen der dotierstoffhaltigen Glasschicht. Andernfalls wäre die dotierstoffhaltige Glasschicht in einem separaten Ätzschritt zu entfernen. Im Weiteren wird eine zweite dotierstoffhaltige Glasschicht auf dem wenigstens einen Teil der Oberfläche des Solarzellensubstrats ausgebildet. Sodann wird lokal zusätzlicher Dotierstoff aus der zweiten dotierstoffhaltigen Glasschicht heraus in die ausgewählten Bereiche des Solarzellensubstrats eindiffundiert, indem die ausgewählten Bereiche lokal erhitzt werden. Die Laserdiffusion erfolgt also aus der zweiten dotierstoffhaltigen Glasschicht heraus. Auf diese Weise kann das Ausbilden der ersten dotierstoffhaltigen Glasschicht und die Eindiffusion von Dotierstoff aus der ersten dotierstoffhaltigen Glasschicht in das Solarzellensubstrat hinein zum Zwecke des Ausbildens der Dotierung, insbesondere einer Emitterdotierung, unabhängig von der lokalen Eindiffusion von zusätzlichem Dotierstoff erfolgen. Infolgedessen ergeben sich noch größere Freiheiten in der Verfahrensführung und der Gestaltung der Dotierung, insbesondere der Emitterdotierung, und des Dotierungsprofils, insbesondere des Emitterprofils.
  • Im Weiteren wird die Erfindung anhand von Figuren näher erläutert. Soweit zweckdienlich, sind hierin gleich wirkende Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen. Die Erfindung ist nicht auf die in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt – auch nicht in Bezug auf funktionale Merkmale. Die bisherige Beschreibung wie auch die nachfolgende Figurenbeschreibung enthalten zahlreiche Merkmale, die in den abhängigen Unteransprüchen teilweise zu mehreren zusammengefasst, wiedergegeben sind. Diese Merkmale wie auch alle übrigen oben oder in der nachfolgenden Figurenbeschreibung offenbarten Merkmale wird der Fachmann jedoch auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfügen. Insbesondere sind diese Merkmale jeweils einzeln in beliebiger geeigneter Kombination mit dem Verfahren und/oder der Solarzelle der unabhängigen Ansprüche kombinierbar. Es zeigen:
  • 1 Prinzipdarstellung eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens
  • 2 Schematische Darstellungen ausgewählter Schritte des Verfahrens aus 1
  • 1 zeigt eine Prinzipdarstellung eines ersten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens. Ausgewählte Verfahrensschritte des in 1 dargestellten Verfahrens illustrieren die Darstellungen der 2. Ausgangspunkt des in den 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiels ist ein Siliziumsolarzellensubstrat. Dieses wird zunächst in an sich bekannter Weise texturiert 10, beispielsweise mittels einer nasschemischen Texturätzlösung. Dies führt zu einem texturierten Siliziumsolarzellensubstrat 30, welches oben in der 2 wiedergegeben ist. Auf eine Darstellung der Textur wurde aus Gründen der Übersichtlichkeit verzichtet.
  • An das Texturieren 10 schließt sich eine Röhrendiffusion 12 an, während welcher eine dotierstoffhaltige Glasschicht 32, vorliegend eine dotierstoffhaltige Silikatglasschicht 32, auf einer Oberfläche des Siliziumsolarzellensubstrats 30 ausgebildet wird. Ferner wird im Rahmen der Röhrendiffusion 12 eine Emitterdotierung 34 in von der dotierstoffhaltigen Glasschicht 32 bedeckten Bereichen des Siliziumsolarzellensubstrats 30 ausgebildet. Dies erfolgt durch Eindiffusion von Dotierstoff aus der dotierstoffhaltigen Glasschicht 32 heraus in das Siliziumsolarzellensubstrat 30 hinein. In der Darstellung der 2 wird die Emitterdotierung 34 von dem Volumen des Siliziumsolarzellensubstrats 30 durch eine gestrichelte Linie abgegrenzt.
  • Bei der Röhrendiffusion 12 kann es sich beispielsweise um eine an sich bekannte POCl3-Diffusion oder eine an sich bekannte BBr3-Diffusion handeln. Grundsätzlich können jedoch auch andere Diffusionstechnologien zum Einsatz kommen. Insbesondere ist es nicht zwingend erforderlich, auf der gesamten Oberfläche des Siliziumsolarzellensubstrats 30 die dotierstoffhaltige Glasschicht 32 auszubilden. Stattdessen besteht die Möglichkeit, die dotierstoffhaltige Glasschicht 32 auf einen Teil der Oberfläche des Siliziumsolarzellensubstrats 30 zu beschränken.
  • Im Weiteren erfolgt eine lokale Laserdiffusion 14 bei welcher ausgewählte Bereiche 36 des Siliziumsolarzellensubstrats 30 mittels Laserstrahlung 40 lokal erhitzt werden. Infolgedessen wird zusätzlicher Dotierstoff aus der dotierstoffhaltigen Glasschicht 32 in das Siliziumsolarzellensubstrat 30 eindiffundiert. Ferner wird in den ausgewählten Bereichen 36 vorhandener Dotierstoff tiefer in das Siliziumsolarzellensubstrat 30 eingetrieben. Resultierende Bereiche einer stärkeren und tieferen Emitterdotierung 38 sind in der Darstellung der 2 schematisch durch den Verlauf der gestrichelten Linie angedeutet.
  • Im Weiteren werden in einem gemeinsamen Ätzschritt die dotierstoffhaltige Glasschicht 32 entfernt 16 und die Emitterdotierung 34 rückgeätzt 16. Die dotierstoffhaltige Glasschicht 32 wird dabei über ihre gesamte Erstreckungsfläche hinweg rückgeätzt. Infolgedessen wird an der gesamten Oberfläche des Siliziumsolarzellensubstrats 30 Siliziummaterial abgetragen. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel erfolgt das Entfernen 16 der dotierstoffhaltigen Glasschicht 32 und das Rückätzen 16 der Emitterdotierung 34 durch Eintauchen des Siliziumsolarzellensubstrats 30 in eine Flusssäure und Ozon aufweisende Ätzlösung.
  • Im Weiteren wird zum Zwecke der dielektrischen Passivierung von Oberflächenzuständen des Siliziumsolarzellensubstrats 30 und als Antireflexionsbeschichtung in an sich bekannter Weise eine Siliziumnitridschicht auf zumindest einem Teil der Oberfläche des Siliziumsolarzellensubstrats 30 abgeschieden 18. Nachfolgend werden Front- und Rückkontakte auf das Siliziumsolarzellensubstrat 30 aufgedruckt. Dies kann mittels an sich bekannter Druckverfahren, insbesondere Siebdruckverfahren, erfolgen. Anschließend werden die aufgedruckten Front- und Rückkontakte in an sich bekannter Weise gefeuert 22.
  • Im Ergebnis ergibt sich eine Siliziumsolarzelle mit einem hocheffizienten selektiven Emitter und einem verbesserten Wirkungsgrad.
  • Anstatt des Aufdruckens 30 der Front- und Rückkontakte können zum Zwecke des Ausbildens der Front- und/oder Rückkontakte alternative Metallisierungsverfahren Verwendung finden. Insbesondere können Platierungsverfahren eingesetzt werden. Diese bringen den Vorteil mit sich, dass auf das Feuern 22 verzichtet werden kann.
  • Bezugszeichenliste
    • 10
    Texturieren Siliziumsolarzellensubstrat
    12
    Röhrendiffusion zur Ausbildung einer Emitterdotierung
    14
    Lokale Laserdiffusion
    16
    Entfernen dotierstoffhaltige Glasschicht und Rückätzen Emitterdotierung
    18
    Siliziumnitridabscheidung
    20
    Drucken Front- und Rückkontakte
    22
    Feuern
    30
    texturiertes Siliziumsolarzellensubstrat
    32
    dotierstoffhaltige Glasschicht
    34
    Emitterdotierung
    36
    ausgewählte Bereiche
    38
    stärkere/tiefere Emitterdotierung
    40
    Laserstrahlung
  • 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 102010010813 [0003]

Claims (12)

  1. Verfahren zur Herstellung einer Solarzelle mit einer mehrstufigen Dotierung (34, 38) aufweisend Schritte des – Ausbildens (12) einer dotierstoffhaltigen Glasschicht (32) auf wenigstens einem Teil einer Oberfläche eines Solarzellensubstrats (30); – des Ausbildens (12) einer Dotierung (34) in von der dotierstoffhaltigen Glasschicht (32) bedeckten Bereichen des Solarzellensubstrats (30) durch Eindiffusion (12) von Dotierstoff aus der dotierstoffhaltigen Glasschicht (32) heraus in das Solarzellensubstrat (30) hinein; – der nachfolgenden, lokalen Eindiffusion (14) von zusätzlichem Dotierstoff aus der dotierstoffhaltigen Glasschicht (32) in ausgewählte Bereiche (36) des Solarzellensubstrats (30) hinein durch lokales Erhitzen (14) dieser ausgewählten Bereiche (36); dadurch gekennzeichnet, dass die Dotierung (34) in den ausgewählten Bereichen (36) und abseits der ausgewählten Bereiche (36) rückgeätzt wird (16).
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Dotierung (34) als Emitterdotierung (34) ausgeführt wird (12).
  3. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dotierung (34) über ihre gesamte Erstreckungsfläche hinweg rückgeätzt wird (16).
  4. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dotierung (34) nasschemisch rückgeätzt wird (16).
  5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Dotierung (34) mittels einer Flusssäure und Ozon aufweisenden Ätzlösung rückgeätzt wird (16).
  6. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einem gemeinsamen Ätzschritt (16) die dotierstoffhaltige Glasschicht (32) entfernt (16) und die Dotierung (34) rückgeätzt werden (16).
  7. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass vor der lokalen Eindiffusion (14) von zusätzlichem Dotierstoff durch die genannte Eindiffusion (12) von Dotierstoff aus der dotierstoffhaltigen Glasschicht (32) heraus in das Solarzellensubstrat (30) hinein eine Dotierung (34) mit einem Schichtwiderstandswert von weniger als 80 Ω/sq ausgebildet wird, vorzugsweise mit einem Schichtwiderstandswert von weniger als 60 Ω/sq und besonders bevorzugt mit einem Schichtwiderstandswert von weniger als 40 Ω/sq.
  8. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei der lokalen Eindiffusion (14) von zusätzlichem Dotierstoff in den ausgewählten Bereichen (36) lokal jeweils eine Dotierung mit einem Schichtwiderstandswert von weniger als 60 Ω/sq, vorzugsweise von weniger als 40 Ω/sq und besonders bevorzugt von weniger als 20 Ω/sq, ausgebildet wird.
  9. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dotierung (34) in solch einem Umfang zurückgeätzt wird (16), dass sich in den ausgewählten Bereichen (36) Schichtwiderstandswerte von weniger als 60 Ω/sq und sich in den übrigen Bereichen der Dotierung (34) Schichtwiderstandswerte von mindestens 80 Ω/sq, vorzugsweise von mindestens 100 Ω/sq und besonders bevorzugt von mindestens 120 Ω/sq, ergeben.
  10. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Solarzellensubstrat (30) ein Siliziumsolarzellensubstrat (30) verwendet wird, vorzugsweise ein kristallines Siliziumsolarzellensubstrat (30).
  11. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in den ausgewählten Bereichen (36) infolge des lokalen Erhitzens (14) der Dotierstoff zum Teil mehr als 200 nm tief in das Solarzellensubstrat (30) eingetrieben wird (14).
  12. Solarzelle hergestellt mit dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103862209A (zh) * 2012-12-14 2014-06-18 欧贝黎新能源科技股份有限公司 一种可变间距太阳能电池串焊模板
CN113224181A (zh) * 2014-12-22 2021-08-06 太阳能公司 具有改善的寿命、钝化和/或效率的太阳能电池

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1843389A1 (de) * 2006-04-04 2007-10-10 Shell Solar GmbH Verfahren und Vorrichtung zur Dotierung mit Hilfe von Diffusion, Oberflächenoxidation und Rückätzung sowie Verfahren zur Herstellung von Solarzellen
DE102007010872A1 (de) * 2007-03-06 2008-09-18 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Verfahren zur Präzisionsbearbeitung von Substraten und dessen Verwendung
DE102010010813A1 (de) 2010-03-03 2011-09-08 Centrotherm Photovoltaics Ag Verfahren zur Dotierung eines Halbleitersubstrats und Solarzelle mit zweistufiger Dotierung

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1843389A1 (de) * 2006-04-04 2007-10-10 Shell Solar GmbH Verfahren und Vorrichtung zur Dotierung mit Hilfe von Diffusion, Oberflächenoxidation und Rückätzung sowie Verfahren zur Herstellung von Solarzellen
DE102007010872A1 (de) * 2007-03-06 2008-09-18 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Verfahren zur Präzisionsbearbeitung von Substraten und dessen Verwendung
DE102010010813A1 (de) 2010-03-03 2011-09-08 Centrotherm Photovoltaics Ag Verfahren zur Dotierung eines Halbleitersubstrats und Solarzelle mit zweistufiger Dotierung

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
CARLSSON, C. [u.a.]: Laser Doping for Selective Silicon Solar Cell Emitter. In: 21st European Photovoltaic Solar Energy Conference, Dresden, September 2006, S. 938 - 940. - ISSN / ISBN 3-936338-20-5 *
KÖHLER, J.R. [u.a.]: Laser doped selective emitters yield 0.5% efficiency gain. In: 24th European Photovoltaic Solar Energy Conference, Hamburg, September 2009, S. 1847-1850. - ISSN / ISBN 3-936338-25-6 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103862209A (zh) * 2012-12-14 2014-06-18 欧贝黎新能源科技股份有限公司 一种可变间距太阳能电池串焊模板
CN113224181A (zh) * 2014-12-22 2021-08-06 太阳能公司 具有改善的寿命、钝化和/或效率的太阳能电池

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