DE102011051040A1 - Method for manufacturing e.g. quadratic solar cell, involves back etching portion of highly doped emitter region between portions of metallization structure by using metallization structure as etching mask - Google Patents

Method for manufacturing e.g. quadratic solar cell, involves back etching portion of highly doped emitter region between portions of metallization structure by using metallization structure as etching mask Download PDF

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Abstract

The method involves forming a metallization structure (112) on a highly doped emitter region (108) of a solar cell by screen printing, where the structure comprises contact fingers. A protecting layer (122) is formed on the structure by an electrochemical separation method, electrophoretic painting or coextrusion method to protect the structure during an etching process. A portion of the emitter region between portions of the structure is back etched by using the structure as an etching mask. A silicide contact is formed under the structure. The metallization structure is formed using coextrusion material such as polymer material in the coextrusion method. Independent claims are also included for the following: (1) a solar cell (2) a method for manufacturing a metallization structure.

Description

Verschiedene Ausführungsbeispiele betreffen ein Verfahren zum Herstellen einer Solarzelle und ein Verfahren zum Herstellen einer Metallisierungsstruktur.Various embodiments relate to a method for producing a solar cell and to a method for producing a metallization structure.

Eine so genannte Solarzelle mit selektivem Emitter nutzt unterschiedlich stark dotierte Bereiche unter den Kontaktfingern und im Gebiet zwischen den Kontaktfingern. Hierbei ist die Dotierung unterhalb der Kontakte oder Kontaktfinger hoch, um einen niedrigen Kontaktwiderstand zu erreichen und zwischen den Kontakten oder Kontaktfingern niedriger, um Rekombinationen der elektrischen Ladungsträger zu minimieren. Ein idealer Emitter weist ein niedrig dotiertes Gebiet zwischen den Kontakten, anders ausgedrückt beispielsweise den Kontaktfingern, auf zur Minimierung der Rekombinationen der Ladungsträger sowie ein hoch dotiertes Gebiet unter den Kontakten oder Kontaktfingern zur Minimierung des Widerstandsverlusts.A so-called selective emitter solar cell uses differently heavily doped regions under the contact fingers and in the region between the contact fingers. Here, the doping below the contacts or contact fingers is high to achieve a low contact resistance and lower between the contacts or contact fingers to minimize recombination of the electrical charge carriers. An ideal emitter has a low doped region between the contacts, in other words, for example, the contact fingers, to minimize the recombination of the carriers and a highly doped region under the contacts or contact fingers to minimize the resistance loss.

Es sind verschiedene Verfahren bekannt, wie eine Solarzelle mit selektivem Emitter hergestellt werden kann.Various methods are known of how to make a selective emitter solar cell.

Nachteile all der bekannten Herstellungsverfahren sind zum einen die zusätzlichen Prozessschritte und die damit verbundenen hohen Kosten, zum anderen stellt insbesondere das spätere Alignment der Siebdruckkontakte zu den hoch dotierten Bereichen eine hohe technische Herausforderung dar.Disadvantages of all the known production methods are on the one hand the additional process steps and the associated high costs, on the other hand, in particular the later alignment of the screen printing contacts to the highly doped areas is a high technical challenge.

Eine herkömmliche Lösung dieses Problems sind beispielsweise so genannte self-alignte selektive Emitter-Kontaktstrukturen. Das Alignment wird in diesem Fall von der Kontaktgridstruktur gewährleistet, was somit keine weiteren extra Prozessschritte und damit Kosten erforderlich macht. Bereits dazu erzielte Lösungsansätze sind beispielsweise in US 5,871,591 A und M. Schnell, R. Lüdemann, und S. Schaefer, Sterin etched porous silicon – A simple method for the simultaneous formation of selective emitter and ARC, 16th European Photavoltaic Solar Energy Conference and Exhibition, Glasgow, UK 2000 , beschrieben, die zwecks Emitterabätzung von Plasma-Ätzverfahren sowie nass-chemischen Ätzverfahren berichten. Ein Vorteil dieses Prozessablaufs ist seine Einfachheit und damit Kosteneffizienz. Allerdings wird in beiden Druckschriften von Füllfaktorproblemen berichtet, die zum Teil auf Kontaktformierungsprobleme zurückgehen.A conventional solution to this problem are, for example, so-called self-aligned selective emitter contact structures. In this case, the alignment is ensured by the contact grid structure, which therefore requires no additional extra process steps and therefore costs. Already achieved solutions are, for example, in US 5,871,591 A and M. Schnell, R. Lüdemann, and S. Schaefer, Sterin etched porous silicon - A simple method for the simultaneous formation of selective emitters and ARC, 16th European Photovoltaic Solar Energy Conference and Exhibition, Glasgow, UK 2000 , which report for the purpose of emitter etching of plasma etching and wet-chemical etching. An advantage of this process is its simplicity and therefore cost efficiency. However, both references report fill factor problems, in part due to contact formation problems.

In verschiedenen Ausführungsbeispielen wird ein Verfahren zum Herstellen einer Solarzelle bereitgestellt. Das Verfahren kann aufweisen, ein Bilden einer Metallisierungsstruktur auf einem hochdotierten Bereich einer Solarzelle; ein Bilden einer Metallisierungsstruktur-Schutzschicht auf der Metallisierungsstruktur, wobei die Metallisierungsstruktur-Schutzschicht eingerichtet ist, die Metallisierungsstruktur während eines nachfolgenden Ätzprozesses zu schützen; und ein Rückätzen zumindest eines Teils des hochdotierten Bereichs zwischen Teilen der Metallisierungsstruktur, wobei die Metallisierungsstruktur als Ätzmaske wirkt.In various embodiments, a method of manufacturing a solar cell is provided. The method may include forming a metallization structure on a heavily doped region of a solar cell; forming a metallization pattern protection layer on the metallization pattern, the metallization pattern protection layer configured to protect the metallization pattern during a subsequent etch process; and etching back at least a portion of the heavily doped region between parts of the metallization structure, wherein the metallization structure acts as an etch mask.

In einer Ausgestaltung kann die Metallisierungsstruktur ein Metallisierungsgitter aufweisen, beispielsweise eine Mehrzahl von Kontaktfingern.In one embodiment, the metallization structure may comprise a metallization grid, for example a plurality of contact fingers.

In noch einer Ausgestaltung kann die Metallisierungsstruktur mittels Siebdrucks gebildet werden.In yet another embodiment, the metallization structure can be formed by screen printing.

In noch einer Ausgestaltung kann unter der Metallisierungsstruktur ein Kontaktsilizid gebildet werden, anders ausgedrückt zwischen der Unterseite der Metallisierungsstruktur und der oberen (sonnenseitigen) Oberfläche des Substrats der Solarzelle. In diesem Fall kann die Metallisierungsstruktur bzw. das Kontaktsilizid beispielsweise aus einem oder mehreren der folgenden Metalle gebildet werden: Ag, Ni, Cu, Co, Al, Ti, oder dergleichen.In yet another embodiment, a contact silicide can be formed under the metallization structure, in other words between the underside of the metallization structure and the upper (sun-side) surface of the substrate of the solar cell. In this case, the metallization structure or the contact silicide can be formed, for example, from one or more of the following metals: Ag, Ni, Cu, Co, Al, Ti, or the like.

In noch einer Ausgestaltung kann die Metallisierungsstruktur aufgedampft oder aufgesputtert werden, beispielsweise unter Verwendung einer Schattenmaske.In yet another embodiment, the metallization structure can be vapor-deposited or sputtered on, for example using a shadow mask.

In noch einer Ausgestaltung kann die aufgebrachte Metallisierungsstruktur nachfolgend elektrochemisch verstärkt werden.In yet another embodiment, the applied metallization structure can subsequently be electrochemically amplified.

In noch einer Ausgestaltung kann die Metallisierungsstruktur-Schutzschicht ein Metall aufweisen, beispielsweise eines oder mehrere der folgenden Metalle: Ag, Ni, Cu, Sn, Co, oder dergleichen.In yet another embodiment, the metallization structure protective layer may comprise a metal, for example one or more of the following metals: Ag, Ni, Cu, Sn, Co, or the like.

In noch einer Ausgestaltung kann die Metallisierungsstruktur-Schutzschicht mittels eines elektrochemischen Abscheideverfahrens gebildet werden.In yet another embodiment, the metallization structure protective layer can be formed by means of an electrochemical deposition process.

In nach einer Ausgestaltung kann die Metallisierungsstruktur-Schutzschicht ein organisches Material aufweisen, beispielsweise einen organischen Schutzlack, beispielsweise einen elektrophoretischen Lack, beispielsweise eines oder mehrere der folgenden Materialien: Polyurethanbasierter kathodischer Tauchlack, kathodischer Tauchlack auf Acryl- oder Epoxybasis, anodischer Tauchlack auf Acryl- oder Epoxybasis.According to one embodiment, the metallization structure protective layer may comprise an organic material, for example an organic protective lacquer, for example an electrophoretic lacquer, for example one or more of the following materials: polyurethane-based cathodic dip, cathodic dip on acrylic or epoxy, anodic dip on acrylic or epoxy.

In noch einer Ausgestaltung kann die Metallisierungsstruktur-Schutzschicht mittels elektrophoretischen Lackierens gebildet werden.In yet another embodiment, the metallization structure protective layer can be formed by means of electrophoretic painting.

In noch einer Ausgestaltung kann die Metallisierungsstruktur-Schutzschicht mittels eines physikalischen Abscheideverfahrens aus der Gasphase, beispielsweise mittels Sputterns, gebildet werden. Durch Einsatz eines physikalischen Abscheideverfahrens aus der Gasphase können zu große mechanische Spannungen in der Metallisierungsstruktur bei darauf abgeschiedener Metallisierungsstruktur-Schutzschicht vermieden werden.In yet another embodiment, the metallization structure protective layer may be formed by means of a Physical deposition of the gas phase, for example by sputtering, are formed. By using a physical deposition process from the gas phase, excessive mechanical stresses in the metallization structure can be avoided with the metallization structure protective layer deposited thereon.

In noch einer Ausgestaltung kann die Metallisierungsstruktur-Schutzschicht unter Verwendung einer Schattenmaske gebildet werden.In yet another embodiment, the metallization pattern protection layer may be formed using a shadow mask.

In noch einer Ausgestaltung können die Metallisierungsstruktur und die Metallisierungsstruktur-Schutzschicht in einem gemeinsamen Prozessschritt gebildet werden.In yet another embodiment, the metallization structure and the metallization structure protective layer can be formed in a common process step.

In noch einer Ausgestaltung kann die Metallisierungsstruktur auf der Oberfläche eines Bereichs einer Solarzelle mittels eines Koextrusionsverfahrens gebildet werden; wobei bei dem Koextrusionsverfahren ein erstes Koextrusionsmaterial und ein zweites Koextrusionsmaterial gemeinsam derart aufgebracht werden, dass das zweite Koextrusionsmaterial zugleich als Stützmaterial und als Metallisierungsstruktur-Schutzschicht für das erste Koextrusionsmaterial dient.In yet another embodiment, the metallization structure may be formed on the surface of a region of a solar cell by means of a co-extrusion process; wherein, in the coextrusion method, a first coextrusion material and a second coextrusion material are co-applied such that the second coextrusion material serves as both a support material and a metallization structure protection layer for the first coextrusion material.

In noch einer Ausgestaltung kann das zweite Koextrusionsmaterial ein polymerisierendes Material aufweisen.In yet another embodiment, the second coextrusion material may comprise a polymerizing material.

In noch einer Ausgestaltung kann das zweite Koextrusionsmaterial auf der freiliegenden oberen Oberfläche des ersten Koextrusionsmaterials aufgebracht werden.In yet another embodiment, the second coextrusion material may be applied to the exposed upper surface of the first coextrusion material.

In noch einer Ausgestaltung kann das erste Koextrusionsmaterial eine Metall-enthaltende Paste aufweisen, wobei das Metall beispielsweise Ag, Cu, Ni, Ti, Co, Sn oder dergleichen aufweisen kann.In yet another embodiment, the first coextrusion material may include a metal-containing paste, wherein the metal may include, for example, Ag, Cu, Ni, Ti, Co, Sn, or the like.

In noch einer Ausgestaltung kann die Metallisierungsstruktur ein Metallisierungsgitter aufweisen, beispielsweise eine Mehrzahl von Kontaktfingern.In yet another embodiment, the metallization structure may comprise a metallization grid, for example a plurality of contact fingers.

In noch einer Ausgestaltung kann das Polymermaterial Polymerpartikel aufweisen.In yet another embodiment, the polymeric material may comprise polymer particles.

In noch einer Ausgestaltung kann das Polymermaterial polymerisierendes Material aufweisen.In yet another embodiment, the polymeric material may include polymerizing material.

In noch einer Ausgestaltung kann die Polymerisation des zweiten Koextrusionsmaterials ausgelöst werden durch den Kontakt mit dem ersten Koextrusionsmaterials während des Koextrusionsverfahrens.In yet another embodiment, the polymerization of the second coextrusion material may be initiated by contact with the first coextrusion material during the coextrusion process.

In noch einer Ausgestaltung kann die Polymerisation des zweiten Koextrusionsmaterials ausgelöst werden durch die Einwirkung von Wärme oder UV-Licht.In yet another embodiment, the polymerization of the second coextrusion material can be triggered by the action of heat or UV light.

In noch einer Ausgestaltung kann das zweite Koextrusionsmaterial eine Heißschmelzpaste aufweisen; und im Rahmen des Koextrusionsverfahrens kann der Koextrusionsdruckkopf, mittels welchem das erste Koextrusionsmaterial und das zweite Koextrusionsmaterial aufgedruckt wird, erhitzt werden.In yet another embodiment, the second coextrusion material may comprise a hot melt paste; and in the course of the coextrusion process, the coextrusion print head by means of which the first coextrusion material and the second coextrusion material are printed can be heated.

In noch einer Ausgestaltung kann der Koextrusionsdruckkopf erhitzt werden auf eine Temperatur in einem Bereich von ungefähr 60°C bis ungefähr 90°C, beispielsweise auf eine Temperatur in einem Bereich von ungefähr 65°C bis ungefähr 85°C, beispielsweise auf eine Temperatur in einem Bereich von ungefähr 70°C bis ungefähr 80°C.In yet another embodiment, the coextrusion printhead may be heated to a temperature in a range of about 60 ° C to about 90 ° C, for example, a temperature in a range of about 65 ° C to about 85 ° C, for example, a temperature in one Range from about 70 ° C to about 80 ° C.

In nach einer Ausgestaltung kann das Rückätzen derart erfolgen, dass zwischen Elementen der Metallisierungsstruktur zumindest ein Teilbereich hochohmig ist, der vorzugsweise einen Schichtwiderstand aufweist in einem Bereich von mindestens 80 Ω/sq.In one embodiment, the etching back can be carried out such that between elements of the metallization structure, at least one subregion is high-resistance, which preferably has a sheet resistance in a range of at least 80 Ω / sq.

In noch einer Ausgestaltung kann das Verfahren ferner aufweisen ein Entfernen zumindest eines Teils der Metallisierungsstruktur-Schutzschicht, beispielsweise mittels Erhitzens der Metallisierungsstruktur-Schutzschicht oder unter Einwirkung von Plasma.In yet another embodiment, the method may further comprise removing at least part of the metallization structure protective layer, for example by heating the metallization structure protective layer or under the influence of plasma.

In noch einer Ausgestaltung kann das Verfahren ferner aufweisen ein Trocknen der Metallisierungsstruktur vor dem Bilden der Metallisierungsstruktur-Schutzschicht, vorzugsweise mittels Erhitzens der Metallisierungsstruktur.In yet another embodiment, the method may further include drying the metallization structure prior to forming the metallization structure protective layer, preferably by heating the metallization structure.

In verschiedenen Ausführungsbeispielen wird eine Solarzelle bereitgestellt, die gemäß einem Verfahren hergestellt worden ist, wie es oben beschrieben worden ist oder wie es im Folgenden noch im Detail beschrieben wird.In various embodiments, a solar cell is provided which has been manufactured according to a method as described above or as will be described in more detail below.

In verschiedenen Ausführungsbeispielen wird ein Verfahren zum Herstellen einer Metallisierungsstruktur einer Solarzelle bereitgestellt. Das Verfahren kann aufweisen ein Aufbringen einer Metallisierungsstruktur auf einer Oberfläche eines Bereichs einer Solarzelle mittels eines Koextrusionsverfahrens; wobei bei dem Koextrusionsverfahren ein erstes Koextrusionsmaterial und ein zweites Koextrusionsmaterial gemeinsam derart aufgebracht werden, dass das zweite Koextrusionsmaterial als Stützmaterial für das erste Koextrusionsmaterial dient; wobei das zweite Koextrusionsmaterial ein Polyermaterial aufweist.In various embodiments, a method for producing a metallization structure of a solar cell is provided. The method may include applying a metallization pattern on a surface of a portion of a solar cell by a coextrusion method; wherein, in the coextrusion method, a first coextrusion material and a second coextrusion material are co-applied such that the second coextrusion material serves as a support material for the first coextrusion material; wherein the second coextrusion material comprises a polyer material.

In einer Ausgestaltung kann das zweite Koextrusionsmaterial zumindest an den Seitenwänden des ersten Koextrusionsmaterials aufgebracht werden. In one embodiment, the second coextrusion material can be applied at least on the side walls of the first coextrusion material.

In noch einer Ausgestaltung kann das zweite Koextrusionsmaterial auf der freiliegenden oberen Oberfläche des ersten Koextrusionsmaterials aufgebracht werden.In yet another embodiment, the second coextrusion material may be applied to the exposed upper surface of the first coextrusion material.

In noch einer Ausgestaltung kann das erste Koextrusionsmaterial eine Metall-enthaltende Paste aufweisen, wobei das Metall beispielsweise Ag, Cu, Ni, Ti, Co, Sn oder dergleichen aufweist.In yet another embodiment, the first coextrusion material may include a metal-containing paste, wherein the metal includes, for example, Ag, Cu, Ni, Ti, Co, Sn, or the like.

In noch einer Ausgestaltung kann die Metallisierungsstruktur ein Metallisierungsgitter aufweisen, beispielsweise eine Mehrzahl von Kontaktfingern.In yet another embodiment, the metallization structure may comprise a metallization grid, for example a plurality of contact fingers.

In noch einer Ausgestaltung kann das Polymermaterial Polymerpartikel aufweisen.In yet another embodiment, the polymeric material may comprise polymer particles.

In noch einer Ausgestaltung kann das Polymermaterial polymerisierendes Material aufweisen.In yet another embodiment, the polymeric material may include polymerizing material.

In noch einer Ausgestaltung kann das Polymermaterial an sich nicht-polymerisierendes erstes Material aufweisen; wobei das erste Koextrusionsmaterial an sich nicht-polymerisierendes zweites Material aufweist; wobei das an sich nicht-polymerisierendes erste Material und das an sich nicht-polymerisierendes zweite Material derart gewählt sind, dass sie polymerisieren, wenn sie miteinander während des Koextrusionsverfahrens in Kontakt kommen.In yet another embodiment, the polymer material per se may comprise non-polymerizing first material; wherein the first co-extrusion material per se comprises non-polymerizing second material; wherein the inherently non-polymerizing first material and the inherently non-polymerizing second material are selected such that they polymerize when they come into contact with each other during the coextrusion process.

In noch einer Ausgestaltung kann das Polymermaterial derart gewählt sein oder werden, dass es die Oberfläche des Bereichs der Solarzelle, auf welchen die Metallisierungsstruktur aufgebracht wird, nicht benetzt.In yet another embodiment, the polymer material may be or may be chosen such that it does not wet the surface of the region of the solar cell to which the metallization structure is applied.

In noch einer Ausgestaltung kann das zweite Koextrusionsmaterial eine Heißschmelzpaste aufweisen; und im Rahmen des Koextrusionsverfahrens kann der Koextrusionsdruckkopf, mittels welchem das erste Koextrusionsmaterial und das zweite Koextrusionsmaterial aufgedruckt wird, erhitzt werden.In yet another embodiment, the second coextrusion material may comprise a hot melt paste; and in the course of the coextrusion process, the coextrusion print head by means of which the first coextrusion material and the second coextrusion material are printed can be heated.

In noch einer Ausgestaltung kann der Koextrusionsdruckkopf erhitzt werden auf eine Temperatur in einem Bereich von ungefähr 60°C bis ungefähr 90°C, beispielsweise auf eine Temperatur in einem Bereich von ungefähr 65°C bis ungefähr 85°C, beispielsweise auf eine Temperatur in einem Bereich von ungefähr 70°C bis ungefähr 80°C.In yet another embodiment, the coextrusion printhead may be heated to a temperature in a range of about 60 ° C to about 90 ° C, for example, a temperature in a range of about 65 ° C to about 85 ° C, for example, a temperature in one Range from about 70 ° C to about 80 ° C.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren dargestellt und werden im Folgenden näher erläutert.Embodiments of the invention are illustrated in the figures and are explained in more detail below.

Es zeigenShow it

1A bis 1D Querschnittansichten einer Solarzelle zu unterschiedlichen Zeitpunkten ihrer Herstellung; 1A to 1D Cross-sectional views of a solar cell at different times of their production;

2 eine Draufsicht auf eine Solarzelle gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen; 2 a plan view of a solar cell according to various embodiments;

3 ein Ablaufdiagramm, in dem ein Verfahren zum Herstellen einer Solarzelle gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen dargestellt ist; 3 a flowchart in which a method of manufacturing a solar cell according to various embodiments is shown;

4 ein Ablaufdiagramm, in dem ein Verfahren zum Herstellen einer Solarzelle gemäß einer Implementierung verschiedener Ausführungsbeispiele dargestellt ist; 4 a flowchart illustrating a method of manufacturing a solar cell according to an implementation of various embodiments;

5 ein Ablaufdiagramm, in dem ein Verfahren zum Herstellen einer Solarzelle gemäß einer anderen Implementierung verschiedener Ausführungsbeispiele dargestellt ist; 5 a flowchart illustrating a method of manufacturing a solar cell according to another implementation of various embodiments;

6 ein Ablaufdiagramm, in dem ein Verfahren zum Herstellen einer Solarzelle gemäß noch einer anderen Implementierung verschiedener Ausführungsbeispiele dargestellt ist; 6 a flowchart illustrating a method of manufacturing a solar cell according to yet another implementation of various embodiments;

7 ein Ablaufdiagramm, in dem ein Verfahren zum Herstellen einer Solarzelle gemäß noch einer anderen Implementierung verschiedener Ausführungsbeispiele dargestellt ist; 7 a flowchart illustrating a method of manufacturing a solar cell according to yet another implementation of various embodiments;

8 ein Ablaufdiagramm, in dem ein Verfahren zum Herstellen einer Solarzelle gemäß noch einer anderen Implementierung verschiedener Ausführungsbeispiele dargestellt ist; 8th a flowchart illustrating a method of manufacturing a solar cell according to yet another implementation of various embodiments;

9 ein Ablaufdiagramm, in dem ein Verfahren zum Herstellen einer Solarzelle gemäß noch einer anderen Implementierung verschiedener Ausführungsbeispiele dargestellt ist; 9 a flowchart illustrating a method of manufacturing a solar cell according to yet another implementation of various embodiments;

10 ein Ablaufdiagramm, in dem ein Verfahren zum Herstellen einer Solarzelle gemäß noch einer anderen Implementierung verschiedener Ausführungsbeispiele dargestellt ist; 10 a flowchart illustrating a method of manufacturing a solar cell according to yet another implementation of various embodiments;

11 ein Ablaufdiagramm, in dem ein Verfahren zum Herstellen einer Solarzelle gemäß noch einer anderen Implementierung verschiedener Ausführungsbeispiele dargestellt ist; 11 a flowchart illustrating a method of manufacturing a solar cell according to yet another implementation of various embodiments;

12 eine Draufsicht auf eine Solarzelle gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen; 12 a plan view of a solar cell according to various embodiments;

13 ein Ablaufdiagramm, in dem ein Verfahren zum Herstellen einer Metallisierungsstruktur einer Solarzelle gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen dargestellt ist; und 13 a flowchart in which a method for producing a metallization structure of a solar cell according to various embodiments is shown; and

14A bis 14C Querschnittansichten eines Teils einer Solarzelle zu verschiedenen Zeitpunkten ihrer Herstellung gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen. 14A to 14C Cross-sectional views of a portion of a solar cell at different times of their manufacture according to various embodiments.

In der folgenden ausführlichen Beschreibung wird auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen, die Teil dieser bilden und in denen zur Veranschaulichung spezifische Ausführungsformen gezeigt sind, in denen die Erfindung ausgeübt werden kann. In dieser Hinsicht wird Richtungsterminologie wie etwa „oben”, „unten”, „vorne”, „hinten”, „vorderes”, „hinteres”, usw. mit Bezug auf die Orientierung der beschriebenen Figur(en) verwendet. Da. Komponenten von Ausführungsformen in einer Anzahl verschiedener Orientierungen positioniert werden können, dient die Richtungsterminologie zur Veranschaulichung und ist auf keinerlei Weise einschränkend. Es versteht sich, dass andere Ausführungsformen benutzt und strukturelle oder logische Änderungen vorgenommen werden können, ohne von dem Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Es versteht sich, dass die Merkmale der hierin beschriebenen verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen miteinander kombiniert werden können, sofern nicht spezifisch anders angegeben. Die folgende ausführliche Beschreibung ist deshalb nicht in einschränkendem Sinne aufzufassen, und der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung wird durch die angefügten Ansprüche definiert.In the following detailed description, reference is made to the accompanying drawings, which form a part hereof, and in which is shown by way of illustration specific embodiments in which the invention may be practiced. In this regard, directional terminology such as "top", "bottom", "front", "back", "front", "rear", etc. is used with reference to the orientation of the described figure (s). There. For purposes of illustration, components of embodiments may be positioned in a number of different orientations, the directional terminology is illustrative and is in no way limiting. It should be understood that other embodiments may be utilized and structural or logical changes may be made without departing from the scope of the present invention. It should be understood that the features of the various exemplary embodiments described herein may be combined with each other unless specifically stated otherwise. The following detailed description is therefore not to be taken in a limiting sense, and the scope of the present invention is defined by the appended claims.

Im Rahmen dieser Beschreibung werden die Begriffe ”verbunden”, ”angeschlossen” sowie ”gekoppelt” verwendet zum Beschreiben sowohl einer direkten als auch einer indirekten Verbindung, eines direkten oder indirekten Anschlusses sowie einer direkten oder indirekten Kopplung. In den Figuren werden identische oder ähnliche Elemente mit identischen Bezugszeichen versehen, soweit dies zweckmäßig ist.As used herein, the terms "connected," "connected," and "coupled" are used to describe both direct and indirect connection, direct or indirect connection, and direct or indirect coupling. In the figures, identical or similar elements are provided with identical reference numerals, as appropriate.

In verschiedenen Ausführungsbeispielen wurde von den Erfindern festgestellt, dass die Füllfaktorprobleme bei dem herkömmlichen Verfahren, bei dem die hoch dotierten Bereichen zwischen den Kontaktfingern geätzt werden unter Verwendung der Kontaktfinger als Ätzmaske, durch eine teilweise Unterätzung der Kontakte oder Kontaktfinger entstehen. In verschiedenen Ausführungsbeispielen wird die Kontaktstruktur (allgemein die Metallisierungsstruktur) durch eine Schutzschicht (im Folgenden auch bezeichnet als Metallisierungsstruktur-Schutzschicht) vor dem Ätzeinfluss geschützt, um die Vorteile dieses einfachen herkömmlichen Prozesses zur selektiven Emittergenerierung zu nutzen und die Nachteile der herkömmlichen Vorgehensweise zu reduzieren oder gar zu vermeiden.In various embodiments, it has been found by the inventors that fill factor problems arise in the conventional method in which the highly doped regions between the contact fingers are etched using the contact fingers as an etch mask, by partially underetching the contacts or contact fingers. In various embodiments, the contact structure (generally the metallization structure) is protected from etchant influence by a protective layer (hereinafter also referred to as a metallization pattern protection layer) to take advantage of this simple conventional selective emitter generation process and reduce the disadvantages of the conventional approach even avoid it.

1A bis 1D zeigen Querschnittansichten einer Solarzelle zu unterschiedlichen Zeitpunkten ihrer Herstellung. 1A to 1D show cross-sectional views of a solar cell at different times of their preparation.

In verschiedenen Ausführungsbeispielen wird unter einer Solarzelle eine Einrichtung verstanden, die Strahlungsenergie von überwiegend sichtbarem Licht (beispielsweise zumindest ein Teil des Lichts im sichtbaren Wellenlängenbereich von ungefähr 300 nm bis ungefähr 1150 nm; es ist anzumerken, dass zusätzlich auch Ultraviolett(UV)-Strahlung und/oder Infrarot(IR)-Strahlung umgewandelt werden kann), beispielsweise von Sonnenlicht, direkt in elektrische Energie umwandelt mittels des so genannten photovoltaischen Effekts.In various embodiments, a solar cell is understood to mean a device that has radiant energy of predominantly visible light (for example, at least part of the light in the visible wavelength range of about 300 nm to about 1150 nm, it being noted that, in addition, ultraviolet (UV) radiation and / infrared (IR) radiation), for example from sunlight, converted directly into electrical energy by means of the so-called photovoltaic effect.

In verschiedenen Ausführungsbeispielen wird unter einem Solarmodul eine elektrisch anschlussfähige Einrichtung verstanden mit mehreren Solarzellen (die miteinander in Serie und/oder parallel verschaltet sind), und optional mit einem Witterungsschutz (beispielsweise Glas), einer Einbettung und einer Rahmung.In various embodiments, a solar module is understood to mean an electrically connectable device with a plurality of solar cells (which are interconnected in series and / or in parallel), and optionally with weather protection (for example glass), an embedding and a framing.

In verschiedenen Ausführungsbeispielen wird anschaulich eine Solarzelle mit selektivem Emitter bereitgestellt.In various embodiments, a solar cell with a selective emitter is illustratively provided.

In verschiedenen Ausführungsbeispielen wird eine Solarzelle bereitgestellt, die auf ihrer Vorderseite (auch bezeichnet als Sonnenseite) einen selektiven Emitter aufweist, der die Aufgabe eines Metallisierungsnetzes einer Solarzelle übernimmt und die (von der Solarzelle erzeugten) elektrischen Ladungsträger einsammelt.In various embodiments, a solar cell is provided which has on its front side (also referred to as the sun side) a selective emitter, which takes over the task of a metallization network of a solar cell and collects the (generated by the solar cell) electrical charge carriers.

In 1A ist ein Ausgangssubstrat dargestellt, beispielsweise in Form eines Wafers 100, der wie an sich üblich bis zur Phosphordiffusion prozessiert wurde. Dies bedeutet, dass der Wafer 100 ein Substrat 102 aufweist.In 1A a starting substrate is shown, for example in the form of a wafer 100 , which was processed as usual per se until the phosphorus diffusion. This means that the wafer 100 a substrate 102 having.

Das Substrat 102 kann aufweisen oder bestehen aus mindestens einer Photovoltaikschicht. Alternativ kann mindestens eine Photovoltaikschicht auf oder über dem Substrat 102 angeordnet sein. Die Photovoltaikschicht kann aufweisen oder bestehen aus Halbleitermaterial (wie beispielsweise Silizium), einem Verbundhalbleitermaterial (wie beispielsweise einem III-V-Verbundhalbleitermaterial (wie beispielsweise GaAs), einem II-VI-Verbundhalbleitermaterial (wie beispielsweise CdTe), einem I-III-V-Verbundhalbleitermaterial (wie beispielsweise Kupfer-Indium-Disulfid)). Als eine weitere Alternative kann die Photovoltaikschicht organisches Material aufweisen oder daraus bestehen. In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann das Silizium aufweisen oder bestehen aus einkristallinem Silizium, polykristallinem Silizium, amorphem Silizium, und/oder mikrokristallinem Silizium. In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die Photovoltaikschicht aufweisen oder bestehen aus einer Halbleiter-Übergangsstruktur wie beispielsweise einer pn-Übergangsstruktur, einer pin-Übergangsstruktur, einer Schottky-artigen Übergangsstruktur, und dergleichen. Das Substrat 102 und/oder die Photovoltaikschicht können/kann mit einer Grunddotierung eines ersten Leitungstyps versehen werden.The substrate 102 may include or consist of at least one photovoltaic layer. Alternatively, at least one photovoltaic layer may be on or over the substrate 102 be arranged. The photovoltaic layer may comprise or consist of semiconductor material (such as silicon), a compound semiconductor material (such as a III-V compound semiconductor material (such as GaAs), a II-VI compound semiconductor material (such as CdTe), an I-III-V device. Compound semiconductor material (such as copper indium disulfide)). As a further alternative, the photovoltaic layer may include or consist of organic material. In various embodiments, the silicon may comprise or consist of monocrystalline silicon, polycrystalline silicon, amorphous silicon, and / or microcrystalline silicon. In various embodiments may the photovoltaic layer include or consist of a semiconductor junction structure such as a pn junction structure, a pin junction structure, a Schottky-type junction structure, and the like. The substrate 102 and / or the photovoltaic layer can / can be provided with a basic doping of a first conductivity type.

In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die Grunddotierung in dem Solarzellen-Substrat eine Dotierkonzentration (beispielsweise einer Dotierung des ersten Leitungstyps, beispielsweise einer Dotierung mit Bor (B))) aufweisen in einem Bereich von ungefähr 1013 cm–3 bis 1018 cm–3, beispielsweise in einem Bereich von ungefähr 1014 cm–3 bis 1017 cm–3, beispielsweise in einem Bereich von ungefähr 1015 cm–3 bis 2·1016 cm–3.In various embodiments, the basic doping in the solar cell substrate may have a doping concentration (for example, a doping of the first conductivity type, for example doping with boron (B)) within a range of about 10 13 cm -3 to 10 18 cm -3 , for example in a range of about 10 14 cm -3 to 10 17 cm -3 , for example in a range of about 10 15 cm -3 to 2 x 10 16 cm -3 .

Das Solarzellen-Substrat 102 kann aus einem Solarzellen-Wafer hergestellt werden und kann beispielsweise eine runde Form wie beispielsweise eine Kreisform oder eine Ellipsenform aufweisen oder eine Polygonform wie beispielsweise eine quadratische Form. In verschiedenen Ausführungsbeispielen können die Solarzellen des Solarmoduls jedoch auch eine nicht-quadratische Form aufweisen. In diesen Fällen können die Solarzellen des Solarmoduls beispielsweise durch Trennen (beispielsweise Schneiden) und damit Teilen einer oder mehreren (in ihrer Form auch als Standard-Solarzelle bezeichneten) Solarzelle(n) zu mehreren nicht-quadratischen oder quadratischen Solarzellen gebildet werden. In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann es in diesen Fällen vorgesehen sein, Anpassungen der Kontaktstrukturen in der Standard-Solarzelle vorzunehmen, beispielsweise können Rückseitenquerstrukturen zusätzlich vorgesehen sein.The solar cell substrate 102 may be made of a solar cell wafer and may have, for example, a round shape such as a circular shape or an ellipse shape or a polygon shape such as a square shape. However, in various embodiments, the solar cells of the solar module may also have a non-square shape. In these cases, the solar cells of the solar module can be formed into several non-square or square solar cells, for example, by separating (for example, cutting) and thereby dividing one or more solar cells (in their form also called standard solar cells). In various embodiments, it may be provided in these cases to make adjustments to the contact structures in the standard solar cell, for example, back cross structures can be additionally provided.

In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die hergestellte Solarzelle die folgenden Dimensionen aufweisen: eine Breite in einem Bereich von ungefähr 5 cm bis ungefähr 50 cm, eine Länge in einem Bereich von ungefähr 5 cm bis ungefähr 50 cm, und eine Dicke in einem Bereich von ungefähr 100 μm bis ungefähr 300 μm.In various embodiments, the manufactured solar cell may have the following dimensions: a width in a range of about 5 cm to about 50 cm, a length in a range of about 5 cm to about 50 cm, and a thickness in a range of about 100 μm to about 300 μm.

In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann, wie oben beschrieben worden ist, ein Basisbereich in der Photovoltaikschicht gebildet werden, beispielsweise dotiert mit Dotierstoff eines ersten Dotierungstyps (auch bezeichnet als erster Leitungstyp), beispielsweise mit Dotierstoff vom p-Dotierungstyp, beispielsweise mit Dotierstoff der III. Hauptgruppe des Periodensystems, beispielsweise mit Bor (B).In various embodiments, as described above, a base region can be formed in the photovoltaic layer, for example doped with dopant of a first doping type (also referred to as a first conductivity type), for example with dopant of the p-type doping, for example with dopant of III. Main group of the periodic table, for example with boron (B).

Ferner kann in verschiedenen Ausführungsbeispielen, ein Emitterbereich 104 gebildet werden, dotiert mit Dotierstoff eines zweiten Dotierungstyps (auch bezeichnet als zweiter Leitungstyp), wobei der zweite Dotierungstyp entgegengesetzt zum ersten Dotierungstyp ist, beispielsweise mit Dotierstoff vom n-Dotierungstyp, beispielsweise mit Dotierstoff der V. Hauptgruppe des Periodensystems, beispielsweise mit Phosphor (P).Furthermore, in various embodiments, an emitter region 104 doped with dopant of a second doping type (also referred to as second conductivity type), wherein the second doping type is opposite to the first doping type, for example, with dopant n-type doping, for example with dopant of the V main group of the periodic table, for example with phosphorus (P ).

Weiterhin kann in verschiedenen Ausführungsbeispielen in dem Emitterbereich 104 ein erster Emitterbereich 106 gebildet werden mit relativ niedriger Dotierstoffkonzentration des Dotierstoffs des zweiten Dotierungstyps und ein zweiter Emitterbereich 108 mit relativ zu der Dotierstoffkonzentration des Dotierstoffs des zweiten Dotierungstyps in dem ersten Emitterbereich 106 erhöhter Dotierstoffkonzentration des Dotierstoffs des zweiten Dotierungstyps. Wie im Folgenden noch näher erläutert wird, werden aus dem zweiten Emitterbereich die Bereiche des selektiven Emitters gebildet. Der Emitterbereich 104 bildet mit dem Basisbereich beispielsweise einen pn-Übergang. In verschiedenen Ausführungsbeispielen ist der erste Emitterbereich 106 in körperlichem Kontakt mit dem Basisbereich in dem Substrat 102.Furthermore, in various embodiments, in the emitter region 104 a first emitter area 106 are formed with relatively low dopant concentration of the dopant of the second doping type and a second emitter region 108 with relative to the dopant concentration of the dopant of the second doping type in the first emitter region 106 increased dopant concentration of the dopant of the second doping type. As will be explained in more detail below, the regions of the selective emitter are formed from the second emitter region. The emitter area 104 forms with the base region, for example, a pn junction. In various embodiments, the first emitter region is 106 in physical contact with the base region in the substrate 102 ,

In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann optional eine Antireflektionsschicht (beispielsweise aufweisend oder bestehend aus Siliziumnitrid) auf die freiliegende obere Oberfläche des Emitterbereichs 104, beispielsweise auf die freiliegende obere Oberfläche des zweiten Emitterbereichs 108, aufgebracht werden).In various embodiments, an antireflection layer (including, for example, or consisting of silicon nitride) may optionally be applied to the exposed upper surface of the emitter region 104 For example, on the exposed upper surface of the second emitter region 108 to be applied).

In verschiedenen Ausführungsbeispielen können die Bereiche mit erhöhter Dotierstoffkonzentration dotiert werden mit einem geeigneten Dotierstoff wie beispielsweise Phosphor. In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann der zweite Leitungstyp ein p-Leitungstyp sein und der erste Leitungstyp kann ein n-Leitungstyp sein. Alternativ kann in verschiedenen Ausführungsbeispielen der zweite Leitungstyp ein n-Leitungstyp sein und der erste Leitungstyp kann ein p-Leitungstyp sein.In various embodiments, the regions of increased dopant concentration may be doped with a suitable dopant such as phosphorus. In various embodiments, the second conductivity type may be a p-type conductivity, and the first conductivity type may be an n-type conductivity. Alternatively, in various embodiments, the second conductivity type may be an n-type conductivity, and the first conductivity type may be a p-type conductivity.

In verschiedenen Ausführungsbeispielen können die Bereiche mit erhöhter Dotierstoffkonzentration (d. h. beispielsweise der zweite Emitterbereich 108) hoch dotiert werden mit Dotierstoff zum Dotieren mit dem zweiten Leitungstyp mit einer Oberflächen-Datierkonzentration in einem Bereich von ungefähr 1018 cm–3 bis ungefähr 1022 cm–3, beispielsweise mit einer Dotierkonzentration in einem Bereich von ungefähr 1019 cm–3 bis ungefähr 1022 cm–3, beispielsweise mit einer Dotierkonzentration in einem Bereich von ungefähr 1020 cm–3 bis ungefähr 2·1021 cm–3. Der Schichtwiderstand in den hochdotierten Bereichen mit dem zweiten Leitungstyp liegt im Bereich von ungefähr 10 Ohm/sq bis ungefähr 80 Ohm/sq, beispielsweise in einem Bereich von ungefähr 30 Ohm/sq bis ungefähr 60 Ohm/sq, beispielsweise in einem Bereich von ungefähr 35 Ohm/sq bis ungefähr 50 Ohm/sq.In various embodiments, the regions of increased dopant concentration (ie, for example, the second emitter region 108 ) are doped with dopant for doping with the second conductivity type having a surface doping concentration in a range of about 10 18 cm -3 to about 10 22 cm -3 , for example, having a doping concentration in a range of about 10 19 cm -3 to about 10 22 cm -3 , for example, with a doping concentration in a range of about 10 20 cm -3 to about 2 x 10 21 cm -3. The sheet resistance in the heavily doped regions of the second conductivity type is in the range of about 10 ohms / sq to about 80 ohms / sq, for example, in a range of about 30 ohms / sq to about 60 ohms / sq, for example in a range of about 35 Ohms / sq to about 50 ohms / sq.

Ferner kann in verschiedenen Ausführungsbeispielen der andere Emitterbereich, d. h. beispielsweise der erste Emitterbereich 106, mit dem zweiten Leitungstyp niedrig dotiert werden mit Dotierstoff zum Dotieren mit dem zweiten Leitungstyp mit einer Oberflächen-Dotierkonzentration in einem Bereich von ungefähr 1018 cm–3 bis ungefähr 2·1021 cm–3, beispielsweise mit einer Dotierkonzentration in einem Bereich von ungefähr 1019 cm–3 bis ungefähr 1021 cm–3, beispielsweise mit einer Dotierkonzentration in einem Bereich von ungefähr 5·1019 cm–3 bis ungefähr 5·1020 cm–3. Der Schichtwiderstand in den niedrigdotierten Bereichen, d. h. beispielsweise dem ersten Emitterbereich 106, liegt in einem Bereich von ungefähr 60 Ohm/sq bis ungefähr 300 Ohm/sq, beispielsweise in einem Bereich von ungefähr 70 Ohm/sq bis ungefähr 200 Ohm/sq, beispielsweise in einem Bereich von ungefähr 80 Ohm/sq bis ungefähr 120 Ohm/sq. Furthermore, in various embodiments, the other emitter region, ie, for example, the first emitter region 106 of the second conductivity type are doped low with dopant for doping with the second conductivity type having a surface doping concentration in a range of about 10 18 cm -3 to about 2 x 10 21 cm -3 , for example, with a doping concentration in a range of about 10 19 cm -3 to about 10 21 cm -3 , for example, having a doping concentration in a range of about 5 × 10 19 cm -3 to about 5 × 10 20 cm -3 . The sheet resistance in the low-doped regions, ie, for example, the first emitter region 106 is in a range of about 60 ohms / sq to about 300 ohms / sq, for example, in a range of about 70 ohms / sq to about 200 ohms / sq, for example, in a range of about 80 ohms / sq to about 120 ohms sq.

Auf diese Weise wird anschaulich, wie im Folgenden noch näher erläutert wird, ein selektiver Emitter zumindest auf der Vorderseite der Photovoltaikschicht gebildet.In this way, as will be explained in more detail below, a selective emitter is formed at least on the front side of the photovoltaic layer.

Nach der Dotierung des Emitterbereichs 104 durch z. B. eine Gasphasendiffusion kann das Phosphorsilikatglas im Falle einer Phosphordiffusion mittels einer PSG-Ätze in beispielsweise einer 2,5% bis 25% HF-Lösung entfernt werden.After doping the emitter region 104 by z. As a gas phase diffusion, the phosphorus silicate glass in the case of phosphorus diffusion by means of a PSG etching in, for example, a 2.5% to 25% HF solution can be removed.

Nach dem Durchführen der Dotierung kann, wie in 1B dargestellt ist, in verschiedenen Ausführungsbeispielen ein möglichst ohmscher Halbleiter/Metall-Kontakt auf dem Emitter 104, d. h. beispielsweise auf der oberen freiliegenden Oberfläche des zweiten Emitterbereichs 108, erzeugt werden, beispielsweise ein Silizium/Metall-Kontakt.After carrying out the doping can, as in 1B is shown, in various embodiments, a possible ohmic semiconductor / metal contact on the emitter 104 ie, for example, on the upper exposed surface of the second emitter region 108 be generated, for example, a silicon / metal contact.

Dies kann in verschiedenen Ausführungsbeispielen erfolgen in Form eines Kontaktgrids (allgemein eine Metallisierungsstruktur, beispielsweise in Form eines Metallisierungsgitters), das mittels eines Druckverfahrens (beispielsweise mittels eines Siebdruckverfahrens) oder beispielsweise mittels eines physikalischen Abscheideverfahrens aus der Gasphase, beispielsweise mittels Sputterns, gebildet wird. Das Kontaktgrid kann eine Mehrzahl separater Metallbereiche, beispielsweise eine Mehrzahl von Kontaktlinien oder Kontaktpunkte, beispielsweise eine Mehrzahl von Kontaktfingern 112, aufweisen, wie in der zweiten Querschnittansicht 110 in 1B dargestellt ist. Die Kontaktfinger 112 können beispielsweise in einem Abstand zueinander und parallel zueinander angeordnet sein oder werden.This can be done in various embodiments in the form of a contact grid (generally a metallization structure, for example in the form of a metallization grid), which is formed by means of a printing process (for example by means of a screen printing process) or, for example, by means of a physical deposition process from the gas phase, for example by sputtering. The contact grid may comprise a plurality of separate metal regions, for example a plurality of contact lines or contact points, for example a plurality of contact fingers 112 , as in the second cross-sectional view 110 in 1B is shown. The contact fingers 112 For example, they may or may not be arranged at a distance from one another and parallel to one another.

Somit wird anschaulich in verschiedenen Ausführungsbeispielen eine Metallisierungsstruktur 112 auf einem hochdotierten Bereich (beispielsweise dem zweiten Emitterbereich 108) einer Solarzelle gebildet. In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die Metallisierungsstruktur 112 (auch bezeichnet als Kontaktstruktur 112) aufgedampft oder aufgesputtert werden, beispielsweise unter Verwendung einer Schattenmaske. Optional kann in verschiedenen Ausführungsbeispielen die aufgebrachte Metallisierungsstruktur 112 nachfolgend, beispielsweise elektrochemisch, verstärkt werden.Thus, illustrative in various embodiments, a metallization structure 112 on a heavily doped region (for example, the second emitter region 108 ) of a solar cell. In various embodiments, the metallization structure 112 (also referred to as contact structure 112 ) or sputtered on, for example using a shadow mask. Optionally, in various embodiments, the deposited metallization structure 112 subsequently, for example electrochemically, reinforced.

Optional kann in verschiedenen Ausführungsbeispielen unterhalb der Metallisierungsstruktur 112 ein Kontaktsilizid (nicht dargestellt) gebildet werden.Optionally, in various embodiments below the metallization structure 112 a contact silicide (not shown) are formed.

In verschiedenen Ausführungsbeispielen wird auf die freiliegende Oberflächen der Metallisierungsstruktur 112 (siehe dritte Querschnittansicht 120 in 1C) eine Metallisierungsstruktur-Schutzschicht 122 auf der Metallisierungsstruktur 112 aufgebracht. Die Metallisierungsstruktur-Schutzschicht 122 ist derart eingerichtet, dass sie die Metallisierungsstruktur 112 während eines nachfolgenden Ätzprozesses schützt, wie im Folgenden noch näher erläutert wird.In various embodiments, reference is made to the exposed surfaces of the metallization structure 112 (see third cross-sectional view 120 in 1C ) a metallization structure protective layer 122 on the metallization structure 112 applied. The metallization structure protective layer 122 is set up so that it has the metallization structure 112 during a subsequent etching process protects, as will be explained in more detail below.

In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die Metallisierungsstruktur-Schutzschicht 122 eine Schichtdicke aufweisen in einem Bereich von ungefähr 0,1 μm bis ungefähr 50 μm, beispielsweise eine Schichtdicke in einem Bereich von ungefähr 0,5 μm bis ungefähr 10 μm, beispielsweise eine Schichtdicke in einem Bereich von ungefähr 1 μm bis ungefähr 5 μm.In various embodiments, the metallization structure protective layer 122 a layer thickness in a range of about 0.1 μm to about 50 μm, for example, a layer thickness in a range of about 0.5 μm to about 10 μm, for example, a layer thickness in a range of about 1 μm to about 5 μm.

In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die Metallisierungsstruktur-Schutzschicht 122 ein Metall oder mehrere Metalle aufweisen oder daraus bestehen, vorzugsweise eines oder mehrere der folgenden Metalle: Ag, Ni, Cu, Sn, Co, oder dergleichen.In various embodiments, the metallization structure protective layer 122 comprise or consist of one or more metals, preferably one or more of the following metals: Ag, Ni, Cu, Sn, Co, or the like.

Die Metallisierungsstruktur-Schutzschicht 122 kann auf verschiedene Arten gebildet werden. In verschiedenen Ausführungsbeispielen, beispielsweise in dem Fall, in dem die Metallisierungsstruktur-Schutzschicht 122 ein Metall oder mehrere Metalle aufweist, kann die Metallisierungsstruktur-Schutzschicht 122 gebildet werden mittels eines elektrochemischen Abscheideverfahrens.The metallization structure protective layer 122 can be made in different ways. In various embodiments, for example in the case where the metallization structure protective layer 122 has one or more metals, the metallization structure protective layer 122 be formed by means of an electrochemical deposition process.

Ferner kann in verschiedenen Ausführungsbeispielen die Metallisierungsstruktur-Schutzschicht 122 ein organisches Material oder mehrere organische Materialien aufweisen, beispielsweise einen organischen Schutzlack, beispielsweise einen elektrophoretischen Lack, beispielsweise eines oder mehrere der folgenden Materialien: Polyurethanbasierter kathodischer Tauchlack, kathodischer Tauchlack auf Acryl- oder Epoxybasis, anodischer Tauchlack auf Acryl- oder Epoxybasis.Furthermore, in various embodiments, the metallization structure protective layer 122 an organic material or a plurality of organic materials, for example an organic protective lacquer, for example an electrophoretic lacquer, for example one or more of the following: polyurethane based cathodic dip, cathodic dip acrylic or epoxy based, anodic dip acrylic or epoxy based.

In verschiedenen Ausführungsbeispielen, beispielsweise in denen, in denen die Metallisierungsstruktur-Schutzschicht 122 ein organisches Material oder mehrere organische Materialien aufweist, die Metallisierungsstruktur-Schutzschicht 122 mittels elektrophoretischen Lackierens gebildet werden. In various embodiments, for example those in which the metallization structure protective layer 122 an organic material or a plurality of organic materials, the metallization structure protective layer 122 be formed by electrophoretic painting.

In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die Metallisierungsstruktur-Schutzschicht 122 unter Verwendung einer Schattenmaske gebildet werden.In various embodiments, the metallization structure protective layer 122 be made using a shadow mask.

Nachfolgend wird, wie in 1D in einer vierten Querschnittansicht 130 dargestellt, ein Ätzprozess, beispielsweise ein Trockenätzprozess oder ein Nassätzprozess durchgeführt, wobei die Metallisierungsstruktur 112 und die Metallisierungsstruktur-Schutzschicht 122 als Ätzmaske dienen. Auf diese Weise werden in dem Emitterbereich 104 Vertiefungen 132, beispielsweise Gräben 132, gebildet zwischen den einzelnen Elementen der Metallisierungsstruktur 112, beispielsweise zwischen den Kontaktfingern 112. Die Gräben 132 weisen in verschiedenen Ausführungsbeispielen eine Tiefe auf derart, dass die hoch-dotierten Bereiche des Emitterbereichs 104, d. h. also beispielsweise der zweite Emitterbereich 108 zwischen der Metallisierungsstruktur 112, im Wesentlichen entfernt ist. Anders ausgedrückt reichen in verschiedenen. Ausführungsbeispielen die Vertiefungen 132, beispielsweise die Gräben 132, bis in den ersten Emitterbereich 106 hinein. Somit ist eine selektive Emitterstruktur gebildet, da der zweite Emitterbereich nur noch unterhalb der Metallisierungsstruktur 112 verbleibt und lateral zwischen diesen hoch-dotierten Bereichen nur noch die relativ niedrig dotierten Emitterbereiche 104, d. h. beispielsweise die ersten Emitterbereiche 106, verbleiben.The following will, as in 1D in a fourth cross-sectional view 130 an etching process, for example a dry etching process or a wet etching process, wherein the metallization structure 112 and the metallization structure protective layer 122 serve as an etching mask. In this way, in the emitter area 104 wells 132 , for example, trenches 132 formed between the individual elements of the metallization structure 112 , for example, between the contact fingers 112 , The trenches 132 In various embodiments, they have a depth such that the highly doped regions of the emitter region 104 ie, for example, the second emitter region 108 between the metallization structure 112 , is essentially removed. In other words, they are different in different ways. Embodiments, the wells 132 such as the trenches 132 , until the first emitter area 106 into it. Thus, a selective emitter structure is formed, since the second emitter region only below the metallization structure 112 remains and laterally between these highly doped regions only the relatively low-doped emitter regions 104 ie, for example, the first emitter regions 106 , remain.

Während des Ätzvorgangs, bei dem die Metallisierungsstruktur 112 und die Metallisierungsstruktur-Schutzschicht 122 als Ätzmaske dienen, schützt die Metallisierungsstruktur-Schutzschicht 122 die Metallisierungsstruktur 112 vor der Ätze und damit vor einer möglichen Degradation ihrer elektrischen Eigenschaften, Somit werden anschaulich die Kontaktstrukturen (allgemein die Metallisierungsstruktur 112) bei dem Ätzschritt zur Ausdünnung der nicht maskierten Bereiche (hoch dotierte Bereiche des Emitters 104 werden abgeätzt und damit ein selektiver Emitter gebildet) nicht in ihren elektrischen Eigenschaften degradieren oder gar abgelöst oder aufgelöst werden.During the etching process, in which the metallization structure 112 and the metallization structure protective layer 122 serve as an etch mask, protects the metallization structure protective layer 122 the metallization structure 112 Before the etching and thus before a possible degradation of their electrical properties, Thus, the contact structures (in general, the metallization structure 112 ) in the etching step for thinning the unmasked regions (highly doped regions of the emitter 104 are etched away and thus formed a selective emitter) do not degrade in their electrical properties or even detached or dissolved.

Auf die oben beschriebene Weise erfolgt somit in verschiedenen Ausführungsbeispielen ein Rückätzen zumindest eines Teils des hochdotierten Bereichs zwischen Teilen der Metallisierungsstruktur 112, wobei die Metallisierungsstruktur 112 als Ätzmaske wirkt.In the manner described above, in various embodiments, at least a portion of the highly doped region is etched back between parts of the metallization structure 112 , wherein the metallization structure 112 acts as an etching mask.

Das Rückätzen kann derart erfolgen, dass zwischen Elementen der Metallisierungsstruktur 112 zumindest ein Teilbereich hochohmig ist und beispielsweise einen Schichtwiderstand aufweist in einem Bereich von mindestens 80 Ω/sq.The etching back can be done such that between elements of the metallization structure 112 at least one subregion is high-resistance and has, for example, a sheet resistance in a range of at least 80 Ω / sq.

Wie in 1D angedeutet ist, kann zwar in verschiedenen Ausführungsbeispielen ebenfalls ein Unterätzen erfolgen, dies degradiert jedoch nicht wesentlich die elektrischen Eigenschaften der Metallisierungsstruktur 112, da auch lateral die Metallisierungsstruktur-Schutzschicht 122 einen Schutz gegen ein Unterätzen bereitstellt.As in 1D Although an underetching can also be carried out in various exemplary embodiments, this does not significantly degrade the electrical properties of the metallization structure 112 , since also laterally the metallization structure protective layer 122 provides protection against undercutting.

Auf die beschriebene Weise wird anschaulich ein selbstjustierter selektiver Emitter in der Solarzelle gebildet unter Verwendung einer Kontaktschutzschicht, allgemein unter Verwendung der Metallisierungsstruktur-Schutzschicht 122.In the manner described, a self-aligned selective emitter is illustratively formed in the solar cell using a contact protection layer, generally using the metallization structure protective layer 122 ,

In verschiedenen Ausführungsbeispielen können die Metallisierungsstruktur 112 und die Metallisierungsstruktur-Schutzschicht 122 in einem gemeinsamen Prozessschritt gebildet werden. Dies kann beispielsweise mittels eines Koextrusionsdruckverfahrens (im Folgenden auch bezeichnet als Koextrusionsverfahren) implementiert werden. So kann beispielsweise die Metallisierungsstruktur 112 auf der Oberfläche eines Bereichs einer Solarzelle mittels eines Koextrusionsverfahrens gebildet werden. Bei dem Koextrusionsverfahren können ein erstes Koextrusionsmaterial (welches beispielsweise die Metallisierungsstruktur 112 bildet) und ein zweites Koextrusionsmaterial (welches beispielsweise die Metallisierungsstruktur-Schutzschicht 122 bildet) gemeinsam derart aufgebracht werden, dass das zweite Koextrusionsmaterial zugleich als Stützmaterial und als Metallisierungsstruktur-Schutzschicht für das erste Koextrusionsmaterial dient. Indem das zweite Koextrusionsmaterial auch als Stützmaterial wirkt, kann das Aspektverhältnis der gebildeten Struktur aus Metallisierungsstruktur 112 und Metallisierungsstruktur-Schutzschicht 122 erhöht werden.In various embodiments, the metallization structure 112 and the metallization structure protective layer 122 be formed in a common process step. This can be implemented, for example, by means of a coextrusion printing method (also referred to below as coextrusion method). For example, the metallization structure 112 are formed on the surface of a portion of a solar cell by a coextrusion method. In the coextrusion process, a first coextrusion material (which, for example, the metallization structure 112 forms) and a second coextrusion material (which, for example, the metallization structure protective layer 122 together) are applied in such a way that the second coextrusion material serves at the same time as a support material and as a metallization structure protective layer for the first coextrusion material. By also acting as a support material, the second coextrusion material may have an aspect ratio of the formed structure of metallization structure 112 and metallization structure protective layer 122 increase.

In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann das zweite Koextrusionsmaterial ein polymerisierendes Material aufweisen, beispielsweise eines oder mehrere der folgenden Materialien: Ethylcellulose in Verbindung mit thermisch initiierten Polymeristoren wie beispielsweise Dibenzoylperoxid, Asodiisobutyronitril, Styrol und/oder Methylmethacrylat. Die Polymerisation kann ebenso oder zusätzlich durch hochenergetische Strahlung initiiert werden, wobei hierfür beispielhaft mögliche Stoffe wie 2,2-Dimethoxy-2-phenylacetophenon, Acylphoshinoxide wie Lucirin, 1-Hydroxycyclohexylphenylketon, 2,4,6-Trimethylbenzoyldiphenylphoshinoxid_zu nennen sind. Zudem besteht die Möglichkeit die Polymerisierung zusätzlich, oder eigenständig mittels Aussetzen einer Ozonangereicherten Atmosphäre zu ermöglichen.In various embodiments, the second coextrusion material may comprise a polymerizing material, for example, one or more of the following materials: ethylcellulose in conjunction with thermally initiated polymers such as dibenzoyl peroxide, asodiisobutyronitrile, styrene and / or methyl methacrylate. The polymerization can also or additionally be initiated by high-energy radiation, examples of which include possible substances such as 2,2-dimethoxy-2-phenylacetophenone, acylphosphine oxides such as lucirin, 1-hydroxycyclohexylphenyl ketone, 2,4,6-trimethylbenzoyldiphenylphosphine oxide. In addition, it is possible to additionally enable the polymerization, or independently by exposure to an ozone-enriched atmosphere.

Das polymerisierende Material kann Polymerpartikel aufweisen. Ferner kann das polymerisierende Material derart gewählt sein, dass die Polymerisation des zweiten Koextrusionsmaterials ausgelöst wird durch den Kontakt mit dem ersten Koextrusionsmaterials während des Koextrusionsverfahrens. Alternativ oder zusätzlich kann das polymerisierende Material derart gewählt sein, dass die Polymerisation des zweiten Koextrusionsmaterials ausgelöst wird durch die Einwirkung von Wärme oder UV-Licht. So kann in verschiedenen Ausführungsbeispielen das zweite Koextrusionsmaterial eine Heißschmelzpaste aufweisen. Im Rahmen des Koextrusionsverfahrens kann der Koextrusionsdruckkopf, mittels welchem das erste Koextrusionsmaterial und das zweite Koextrusionsmaterial aufgedruckt wird, erhitzt werden. Der Koextrusionsdruckkopf kann in verschiedenen Ausführungsbeispielen auf eine Temperatur in einem Bereich von ungefähr 60°C bis ungefähr 90°C, beispielsweise auf eine Temperatur in einem Bereich von ungefähr 65°C bis ungefähr 85°C, beispielsweise auf eine Temperatur in einem Bereich von ungefähr 70°C bis ungefähr 80°C erhitzt werden. The polymerizing material may include polymer particles. Further, the polymerizing material may be chosen such that the polymerization of the second coextrusion material is triggered by the contact with the first coextrusion material during the coextrusion process. Alternatively or additionally, the polymerizing material may be chosen such that the polymerization of the second coextrusion material is triggered by the action of heat or UV light. Thus, in various embodiments, the second coextrusion material may comprise a hot melt paste. In the course of the coextrusion process, the coextrusion printing head, by means of which the first coextrusion material and the second coextrusion material are printed, can be heated. The co-extrusion printhead may, in various embodiments, be at a temperature in a range of about 60 ° C to about 90 ° C, for example, a temperature in a range of about 65 ° C to about 85 ° C, for example, a temperature in a range of about 70 ° C to about 80 ° C are heated.

Das Koextrusionsverfahren kann derart durchgeführt werden, dass das zweite Koextrusionsmaterial auf der freiliegenden oberen Oberfläche des ersten Koextrusionsmaterials und/oder auf den freiliegenden seitlichen Oberflächen des ersten Koextrusionsmaterials aufgebracht werden.The coextrusion process may be performed such that the second coextrusion material is applied to the exposed upper surface of the first coextrusion material and / or to the exposed side surfaces of the first coextrusion material.

Das erste Koextrusionsmaterial kann eine Metall-enthaltende Paste aufweisen, wobei das Metall beispielsweise Ag, Cu, Ni, Ti, Co, Sn oder dergleichen, aufweisen kann.The first coextrusion material may include a metal-containing paste, which metal may include, for example, Ag, Cu, Ni, Ti, Co, Sn, or the like.

In einem optionalen Prozess kann nach dem Ätzen der Gräben noch die Metallisierungsstruktur-Schutzschicht 122 teilweise oder vollständig entfernt werden. Dies kann erfolgen mittels Erhitzens der Metallisierungsstruktur-Schutzschicht 122 (beispielsweise Veraschen der Metallisierungsstruktur-Schutzschicht 122) oder unter Einwirkung von Plasma (beispielsweise Plasmaätzen der Metallisierungsstruktur-Schutzschicht 122).In an optional process, after the etching of the trenches, the metallization structure protective layer may still be present 122 be partially or completely removed. This can be done by heating the metallization structure protective layer 122 (For example, ashing of the metallization structure protective layer 122 ) or under the action of plasma (for example, plasma etching of the metallization structure protective layer 122 ).

In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann gemäß dem Verfahren noch ein Trocknen der Metallisierungsstruktur 112 vor dem Bilden der Metallisierungsstruktur-Schutzschicht 122 vorgesehen sein, beispielsweise mittels Erhitzens (beispielsweise Temperns) der Metallisierungsstruktur 112.In various embodiments, according to the method still drying of the metallization structure 112 before forming the metallization structure protective layer 122 be provided, for example by means of heating (for example tempering) of the metallization structure 112 ,

2 zeigt eine Draufsicht auf die Solarzelle gemäß 1D gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen, wobei die ersten Emitterbereiche 106 (d. h. die niedrig dotierten Bereiche) zwischen den einzelnen Elementen der Metallisierungsstruktur 112, d. h. beispielsweise zwischen den Kontaktfingern, dargestellt sind. Die unterhalb der Metallisierungsstruktur 112 verbleibenden zweiten Emitterbereiche 108 (d. h. die hoch dotierten Bereiche) sind in 2 nicht dargestellt, da sie von der Metallisierungsstruktur 112 verdeckt sind. 2 shows a plan view of the solar cell according to 1D according to various embodiments, wherein the first emitter regions 106 (ie, the low doped regions) between the individual elements of the metallization structure 112 , ie, for example between the contact fingers, are shown. The below the metallization structure 112 remaining second emitter areas 108 (ie the highly doped regions) are in 2 not shown because of the metallization structure 112 are covered.

Somit wird anschaulich in verschiedenen Ausführungsbeispielen, um die Kontakte vor dem Ätzangriff zu schützen, eine Schutzschicht aufgebracht. Dies kann elektrochemisch abgeschiedenes Metall, wie Ag, Ni, Cu, Sn, Co oder ein anderes Metall sein. Alternativ können ebenso organische Schutzlacke aufgebracht werden. Dabei haben beispielsweise elektrophoretische Lacke, wie anodischer oder kathodischer Tauchlack, den Vorteil, ausschließlich auf dem Metall abgeschieden zu werden. Hierzu wird der Metallkontakt als Anode bzw. Kathode gegen eine inerte Elektrode (z. B. Graphit) polarisiert. Die Schutzschicht kann aber eleganterweise auch in einem Prozessschritt, dem Koextrusionsdruck aufgebracht werden, indem die Stützpaste gleichzeitig als Schutzschicht fungiert; hierbei können die verwendeten Materialien derart gewählt werden, dass das Stützmaterial in Form einer Stützpaste im Rahmen des Koextrusionsdrucks zugeführt wird und schnell aushärtet und ätzresistent ist. Die Dicke aller Variationen der Schutzschicht wird in verschiedenen Ausführungsbeispielen so gewählt, dass das Unterätzen keine oder nur geringe Auswirkungen auf die elektrischen Eigenschaften des Kontaktgrids, allgemein der Metallisierungsstruktur, hat.Thus, in various embodiments, in order to protect the contacts from the etching attack, a protective layer is illustratively applied. This may be electrochemically deposited metal such as Ag, Ni, Cu, Sn, Co, or other metal. Alternatively, organic protective lacquers can also be applied. In this case, for example, electrophoretic paints, such as anodic or cathodic dip paint, have the advantage of being deposited exclusively on the metal. For this purpose, the metal contact as the anode or cathode is polarized against an inert electrode (eg graphite). However, the protective layer can also be elegantly applied in one process step, the coextrusion printing, in that the support paste simultaneously acts as a protective layer; In this case, the materials used can be chosen such that the support material is supplied in the form of a support paste in the context of coextrusion and hardens quickly and is etch resistant. The thickness of all variations of the protective layer is chosen in various embodiments such that the under-etching has no or only slight effects on the electrical properties of the contact grid, in general of the metallization structure.

Im Folgenden werden einige Prozessablaufdiagramme verschiedener Ausführungsbeispiele näher erläutert.In the following, some process flow diagrams of various embodiments are explained in more detail.

3 zeigt ein Ablaufdiagramm 300, in dem ein Verfahren zum Herstellen einer Solarzelle gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen dargestellt ist. 3 shows a flowchart 300 in which a method for manufacturing a solar cell according to various embodiments is shown.

In 302 kann eine Metallisierungsstruktur auf einem hochdotierten Bereich einer Solarzelle gebildet werden. Ferner kann in 304 eine Metallisierungsstruktur-Schutzschicht auf der Metallisierungsstruktur gebildet werden, wobei die Metallisierungsstruktur-Schutzschicht eingerichtet ist, die Metallisierungsstruktur während eines nachfolgenden Ätzprozesses zu schützen. Ferner kann gemäß dem Verfahren in 306 zumindest ein Teils des hochdotierten Bereichs zwischen Teilen der Metallisierungsstruktur rückgeätzt werden, wobei die Metallisierungsstruktur als Ätzmaske wirkt.In 302 For example, a metallization structure can be formed on a heavily doped region of a solar cell. Furthermore, in 304 a metallization structure protective layer may be formed on the metallization structure, wherein the metallization structure protection layer is arranged to protect the metallization structure during a subsequent etching process. Furthermore, according to the method in 306 at least a portion of the heavily doped region is etched back between parts of the metallization structure, wherein the metallization structure acts as an etching mask.

In den im Folgenden beschriebenen Implementierungen verschiedener Ausführungsbeispiele können jeweils entsprechend die oben beschriebenen Materialien und/oder Schichtdicken und/oder Dotierungen vorgesehen sein. Auf eine Wiederholung derselben wird im Folgenden verzichtet.In the implementations of various exemplary embodiments described below, the above-described materials and / or layer thicknesses and / or dopings can be provided in each case correspondingly. A repetition of the same will be omitted below.

4 zeigt ein Ablaufdiagramm 400, in dem ein Verfahren zum Herstellen einer Solarzelle gemäß einer Implementierung verschiedener Ausführungsbeispiele dargestellt ist. 4 shows a flowchart 400 in which a method of manufacturing a solar cell according to an implementation of various embodiments is illustrated.

In 402 kann eine Metallisierung, beispielsweise die Metallisierungsstruktur 112, beispielsweise mittels Siebdrucks, gebildet werden. Ferner kann optional in 404 die Metallisierung getrocknet werden, beispielsweise mittels eines Temperschritts. Dann kann in 406 ein Metall als Ätzschutzschicht (allgemein als Metallisierungsstruktur-Schutzschicht) auf der Metallisierung galvanisch abgeschieden werden. Schließlich kann in 408 ein Rückätzen der freiliegenden Bereiche des hoch dotierten Emitterbereichs erfolgen.In 402 may be a metallization, for example the metallization structure 112 be formed, for example by screen printing. Further, optional in 404 the metallization are dried, for example by means of a Temperschritts. Then in can 406 a metal is electrodeposited as an etch stop layer (generally as a metallization pattern protection layer) on the metallization. Finally, in 408 a back etching of the exposed regions of the highly doped emitter region take place.

5 zeigt ein Ablaufdiagramm 500, in dem ein Verfahren zum Herstellen einer Solarzelle gemäß einer anderen Implementierung verschiedener Ausführungsbeispiele dargestellt ist. 5 shows a flowchart 500 in which a method of manufacturing a solar cell according to another implementation of various embodiments is illustrated.

In 502 kann eine Metallisierung, beispielsweise die Metallisierungsstruktur 112, beispielsweise mittels Siebdrucks, gebildet werden. Ferner kann optional in 504 die Metallisierung getrocknet werden, beispielsweise mittels eines Temperschritts. Dann kann in 506 ein organischer Lack als Ätzschutzschicht (allgemein als Metallisierungsstruktur-Schutzschicht) auf der Metallisierung elektrophoretisch abgeschieden werden. Schließlich kann in 508 ein Rückätzen der freiliegenden Bereiche des hoch dotierten Emitterbereichs erfolgen. In 510 kann optional vorgesehen sein, den organischen Lack wieder zu entfernen, beispielsweise mittels eines Temperaturschritts oder mittels Plasma.In 502 may be a metallization, for example the metallization structure 112 be formed, for example by screen printing. Further, optional in 504 the metallization are dried, for example by means of a Temperschritts. Then in can 506 an organic resist is electrophoresed as an etch stop layer (generally as a metallization feature protective layer) on the metallization. Finally, in 508 a back etching of the exposed regions of the highly doped emitter region take place. In 510 may optionally be provided to remove the organic paint again, for example by means of a temperature step or by means of plasma.

6 zeigt ein Ablaufdiagramm 600, in dem ein Verfahren zum Herstellen einer Solarzelle gemäß noch einer anderen Implementierung verschiedener Ausführungsbeispiele dargestellt ist. 6 shows a flowchart 600 in which a method of manufacturing a solar cell according to yet another implementation of various embodiments is illustrated.

In 602 kann eine Metallisierung, beispielsweise die Metallisierungsstruktur 112, beispielsweise mittels Aufdampfens von Metall, gebildet werden, beispielsweise unter Verwendung von einer oder mehreren Schattenmasken. In 604 kann optional ein Kontaktsilizid gebildet werden, beispielsweise mittels eines Temperaturschritts. Das aufgedampfte Metall oder gegebenenfalls das gebildete Kontaktsilizid kann in 606 galvanisch verstärkt werden, wobei die obere galvanisch abgeschiedene Schicht als Ätzschutzschicht wirkt. Schließlich kann in 608 ein Rückätzen der freiliegenden Bereiche des hoch dotierten Emitterbereichs erfolgen.In 602 may be a metallization, for example the metallization structure 112 , For example, by means of vapor deposition of metal, for example, using one or more shadow masks. In 604 Optionally, a contact silicide can be formed, for example by means of a temperature step. The vapor-deposited metal or, where appropriate, the contact silicide formed can be present in 606 be galvanically reinforced, the upper electrodeposited layer acts as an etching protection layer. Finally, in 608 a back etching of the exposed regions of the highly doped emitter region take place.

7 zeigt ein Ablaufdiagramm 700, in dem ein Verfahren zum Herstellen einer Solarzelle gemäß noch einer anderen Implementierung verschiedener Ausführungsbeispiele dargestellt ist. 7 shows a flowchart 700 in which a method of manufacturing a solar cell according to yet another implementation of various embodiments is illustrated.

In 702 kann eine Metallisierung, beispielsweise die Metallisierungsstruktur 112, beispielsweise mittels Aufsputterns einer Metallschicht, gebildet werden, beispielsweise unter Verwendung von einer oder mehreren Schattenmasken. In 704 kann optional ein Kontaktsilizid gebildet werden, beispielsweise mittels eines Temperaturschritts. Das aufgedampfte Metall oder gegebenenfalls das gebildete Kontaktsilizid kann in 706 galvanisch verstärkt werden, wobei die obere galvanisch abgeschiedene Schicht als Ätzschutzschicht wirkt. Schließlich kann in 708 ein Rückätzen der freiliegenden Bereiche des hoch dotierten Emitterbereichs erfolgen.In 702 may be a metallization, for example the metallization structure 112 , for example, by sputtering a metal layer, for example, using one or more shadow masks. In 704 Optionally, a contact silicide can be formed, for example by means of a temperature step. The vapor-deposited metal or, where appropriate, the contact silicide formed can be present in 706 be galvanically reinforced, the upper electrodeposited layer acts as an etching protection layer. Finally, in 708 a back etching of the exposed regions of the highly doped emitter region take place.

8 zeigt ein Ablaufdiagramm 800, in dem ein Verfahren zum Herstellen einer Solarzelle gemäß noch einer anderen Implementierung verschiedener Ausführungsbeispiele dargestellt ist. 8th shows a flowchart 800 in which a method of manufacturing a solar cell according to yet another implementation of various embodiments is illustrated.

In 802 kann eine Metallisierung, beispielsweise die Metallisierungsstruktur 112, beispielsweise mittels Aufdampfens von Metall, gebildet werden, beispielsweise unter Verwendung von einer oder mehreren Schattenmasken. In 804 kann optional ein Kontaktsilizid gebildet werden, beispielsweise mittels eines Temperaturschritts. Das aufgedampfte Metall oder gegebenenfalls das gebildete Kontaktsilizid kann in 806 galvanisch verstärkt werden. Dann kann in 808 ein organischer Lack als Ätzschutzschicht (allgemein als Metallisierungsstruktur-Schutzschicht) auf der Metallisierung elektrophoretisch abgeschieden werden. Schließlich kann in 810 ein Rückätzen der freiliegenden Bereiche des hoch dotierten Emitterbereichs erfolgen. In 812 kann optional vorgesehen sein, den organischen Lack wieder zu entfernen, beispielsweise mittels eines Temperaturschritts oder mittels Plasma.In 802 may be a metallization, for example the metallization structure 112 , For example, by means of vapor deposition of metal, for example, using one or more shadow masks. In 804 Optionally, a contact silicide can be formed, for example by means of a temperature step. The vapor-deposited metal or, where appropriate, the contact silicide formed can be present in 806 be galvanically reinforced. Then in can 808 an organic resist is electrophoresed as an etch stop layer (generally as a metallization feature protective layer) on the metallization. Finally, in 810 a back etching of the exposed regions of the highly doped emitter region take place. In 812 may optionally be provided to remove the organic paint again, for example by means of a temperature step or by means of plasma.

9 zeigt ein Ablaufdiagramm 900, in dem ein Verfahren zum Herstellen einer Solarzelle gemäß noch einer anderen Implementierung verschiedener Ausführungsbeispiele dargestellt ist. 9 shows a flowchart 900 in which a method of manufacturing a solar cell according to yet another implementation of various embodiments is illustrated.

In 902 kann eine Metallisierung, beispielsweise die Metallisierungsstruktur 112, beispielsweise mittels Aufsputterns einer Metallschicht, gebildet werden, beispielsweise unter Verwendung von einer oder mehreren Schattenmasken. In 904 kann optional ein Kontaktsilizid gebildet werden, beispielsweise mittels eines Temperaturschritts. Das aufgedampfte Metall oder gegebenenfalls das gebildete Kontaktsilizid kann in 906 galvanisch verstärkt werden. Dann kann in 908 ein organischer Lack als Ätzschutzschicht (allgemein als Metallisierungsstruktur-Schutzschicht) auf der Metallisierung elektrophoretisch abgeschieden werden. Schließlich kann in 910 ein Rückätzen der freiliegenden Bereiche des hoch dotierten Emitterbereichs erfolgen. In 912 kann optional vorgesehen sein, den organischen Lack wieder zu entfernen, beispielsweise mittels eines Temperaturschritts oder mittels Plasma.In 902 may be a metallization, for example the metallization structure 112 , for example, by sputtering a metal layer, for example, using one or more shadow masks. In 904 Optionally, a contact silicide can be formed, for example by means of a temperature step. The vapor-deposited metal or, where appropriate, the contact silicide formed can be present in 906 be galvanically reinforced. Then in can 908 an organic resist is electrophoresed as an etch stop layer (generally as a metallization feature protective layer) on the metallization. Finally, back etching of the exposed regions of the highly doped emitter region may occur in 910. In 912 may optionally be provided, the organic paint again to remove, for example by means of a temperature step or by means of plasma.

10 zeigt ein Ablaufdiagramm 1000, in dem ein Verfahren zum Herstellen einer Solarzelle gemäß noch einer anderen Implementierung verschiedener Ausführungsbeispiele dargestellt ist. 10 shows a flowchart 1000 in which a method of manufacturing a solar cell according to yet another implementation of various embodiments is illustrated.

In 1002 wird mittels eines Koextrusionsdruckverfahrens mit einer organischen Stützpaste (beispielsweise ein organischer Lack) mit Polymerbestandteil als Ätzschutzschicht die Metallisierungsstruktur gemeinsam mit der Metallisierungsstruktur-Schutzschicht aufgebracht auf der oberen Oberfläche einer Solarzelle, beispielsweise auf der freiliegenden Oberfläche des Emitterbereichs 104 der Solarzelle. Ferner kann in 1004 ein Schnellaushärten zumindest der Metallisierungsstruktur-Schutzschicht und gegebenenfalls auch noch der Metallisierungsstruktur mittels eines Temperaturschritts oder mittels Lichts (beispielsweise mittels ultravioletten (UV) Lichts) durchgeführt werden. Schließlich kann in 1006 ein Rückätzen der freiliegenden Bereiche des hoch dotierten Emitterbereichs erfolgen, wie bei allen anderen Ausführungsbeispielen ebenfalls unter Verwendung der Metallisierungsstruktur als Ätzmaske. In 1008 kann die organische Stützpaste, beispielsweise der organische Lack, entfernt werden, beispielsweise mittels eines Temperaturschritts oder mittels Plasma.In 1002 For example, by means of a coextrusion printing process with an organic support paste (for example, an organic paint) having a polymer component as an etching protection layer, the metallization structure is applied together with the metallization structure protective layer on the upper surface of a solar cell, for example on the exposed surface of the emitter region 104 the solar cell. Furthermore, in 1004 a rapid curing of at least the metallization structure protective layer and optionally also the metallization structure by means of a temperature step or by means of light (for example by means of ultraviolet (UV) light) are performed. Finally, in 1006 etch back of the exposed regions of the highly doped emitter region, as in all other embodiments also using the metallization as an etch mask. In 1008 For example, the organic supporting paste, for example the organic lacquer, can be removed, for example by means of a temperature step or by means of plasma.

11 zeigt ein Ablaufdiagramm 1100, in dem ein Verfahren zum Herstellen einer Solarzelle gemäß noch einer anderen Implementierung verschiedener Ausführungsbeispiele dargestellt ist. 11 shows a flowchart 1100 in which a method of manufacturing a solar cell according to yet another implementation of various embodiments is illustrated.

In 1102 wird mittels eines Koextrusionsdruckverfahrens mit einer organischen Stützpaste (beispielsweise aufweisend eine Heißschmelzpaste) als Ätzschutzschicht die Metallisierungsstruktur gemeinsam mit der Metallisierungsstruktur-Schutzschicht aufgebracht auf der oberen Oberfläche einer Solarzelle, beispielsweise auf der freiliegenden Oberfläche des Emitterbereichs 104 der Solarzelle. Ferner kann in 1104 eine Verfestigung der zumindest der Metallisierungsstruktur-Schutzschicht und gegebenenfalls auch noch der Metallisierungsstruktur vorgesehen sein durch Abkühlung der Struktur(en). Schließlich kann in 1106 ein Rückätzen der freiliegenden Bereiche des hoch dotierten Emitterbereichs erfolgen, wie bei allen anderen Ausführungsbeispielen ebenfalls unter Verwendung der Metallisierungsstruktur als Ätzmaske. In 1108 kann die organische Stützpaste, beispielsweise der organische Lack, entfernt werden, beispielsweise mittels eines Temperaturschritts oder mittels Plasma.In 1102 For example, by means of a coextrusion printing method with an organic support paste (for example comprising a hot melt paste) as an etch stop layer, the metallization structure is deposited together with the metallization structure protection layer on the upper surface of a solar cell, for example on the exposed surface of the emitter region 104 the solar cell. Furthermore, in 1104 a solidification of at least the metallization structure protective layer and optionally also the metallization structure may be provided by cooling the structure (s). Finally, in 1106 etch back of the exposed regions of the highly doped emitter region, as in all other embodiments also using the metallization as an etch mask. In 1108 For example, the organic supporting paste, for example the organic lacquer, can be removed, for example by means of a temperature step or by means of plasma.

In verschiedenen Ausführungsbeispielen, beispielsweise im Falle der Silizidvariante, ist eine Durchdampfmaske zur Strukturierung vorgesehen. Außerdem kann in diesem Fall der Feuerschritt entfallen, der bei einem Druckverfahren üblicherweise vorgesehen ist, um die aufgedruckte Paste, die ja üblicherweise auf der Isolationsschicht (beispielsweise einer Antireflektionsschicht), beispielsweise aus Siliziumnitrid, auf dem Emitterbereich 104 aufgebracht ist, mit dem Emitterbereich zu kontaktieren. Bei der Silizidvariante wird nur eine Substrattemperatur, die eine optimale Silizidausbildung gewährleistet, bei der Schichtabscheidung bereitgestellt. Der für die Druckverfahren notwendige Feuerschritt kann bei dem Siebdruckschritt direkt nach dem Druck erfolgen oder wie beim Koextrusionsdruck am Präparationsende nach der Abscheidung der Antireflektionsschicht, beispielsweise nach der Siliziumnitrid-Abscheidung. Möglicherweise kann aber der Feuerschritt mit dem Verdampfen der Schutzschicht (wenn diese nicht metallisch ausgebildet ist) als ein Prozessschritt zusammengelegt werden.In various exemplary embodiments, for example in the case of the silicide variant, a through-vapor mask is provided for structuring. Moreover, in this case, the firing step which is usually provided in a printing process can be dispensed with, for the printed paste, which usually is on the insulating layer (for example an antireflection layer), for example of silicon nitride, on the emitter region 104 is applied to contact the emitter area. In the silicide variant, only a substrate temperature which ensures optimum silicide formation is provided in the layer deposition. The firing step necessary for the printing process can be carried out in the screen printing step directly after the printing or as in the coextrusion at the preparation end after the deposition of the antireflection layer, for example after the silicon nitride deposition. However, the firing step may possibly be merged with the evaporation of the protective layer (if it is not metallically formed) as a process step.

Im Anschluss an die Schutzschichtausbildung kann der Emitter selektiv rückgeätzt werden. Dafür wird in verschiedenen Ausführungsbeispielen eine verdünnte alkalische Lösung oder eine HNO3/HF-Lösung eingesetzt. Konzentration und Ätzdauer kann dabei in verschiedenen Ausführungsbeispielen so gesteuert werden, dass ein hochohmiger Emitter (mit einem Schichtwiderstand von mehr als 80 Ohm/sq) im Bereich zwischen den Kontakten bestehen bleibt.Following the formation of the protective layer, the emitter can be selectively etched back. For this purpose, a dilute alkaline solution or an HNO3 / HF solution is used in various embodiments. Concentration and etching time can be controlled in various embodiments so that a high-resistance emitter (with a sheet resistance of more than 80 ohms / sq) remains in the area between the contacts.

Als nächster Schritt kann in verschiedenen Ausführungsbeispielen die Schutzschicht entfernt werden, falls diese Schutzschicht negative Einflüsse auf die Solarzelleigenschaften hat, auch über die Dauer von beispielsweise 20 Jahren gesehen, hat oder haben könnte. Ansonsten kann sie in verschiedenen Ausführungsbeispielen auf dem Kontaktgrid verbleiben. Eine metallische Schutzschicht ist als unkritisch zu betrachten und muss nicht entfernt werden. Eine Entfernung der anderen erwähnten Schutzschichten ist beispielsweise mittels eines Temperprozess (in verschiedenen Ausführungsbeispielen mehrere hundert °C) gegebenenfalls unter H-Atmosphäre in verschiedenen Ausführungsbeispielen vorgesehen, bei dem sich diese Schicht verflüchtigt.As a next step, in various embodiments, the protective layer can be removed if this protective layer has negative influences on the solar cell properties, even over the duration of, for example, 20 years, has or could have. Otherwise, it may remain in different embodiments on the Kontaktgrid. A metallic protective layer is not critical and does not need to be removed. Removal of the other protective layers mentioned is provided, for example, by means of an annealing process (several hundred ° C. in various embodiments), optionally under H atmosphere, in various embodiments in which this layer volatilises.

Im Anschluss daran kann in verschiedenen Ausführungsbeispielen eine oberflächenpassivierende Antireflektions(AR)-Schicht, z. B. aufweisend Siliziumnitrid, gesputtert oder mittels eines plasma-angereicherten chemischen Abscheideverfahrens aus der Gasphase (PECVD) auf die Solarzelle aufgebracht werden.Following this, in various embodiments, a surface passivating anti-reflection (AR) layer, e.g. Example, comprising silicon nitride, sputtered or applied by means of a plasma-enriched chemical vapor deposition method from the gas phase (PECVD) on the solar cell.

Ein wesentlicher Kostentreiber bei der Solarzellenfertigung ist der Silberpreis bzw. Silberpastenpreis, allgemein die Kosten für die Metallisierungsstruktur. In verschiedenen Ausführungsbeispielen sind folgende ressourchenschonende Möglichkeiten zum Abtransport der elektrischen Ladungsträger über die Gridfinger, d. h. die Kontaktfinger der Solarzelle, hinaus vorgesehen:
Ein Abtransport der Ladungsträger über die Gridfinger hinaus kann über so genannte „Busbardots” (Aufdrucken der Busbarpaste oder leitfähigem Kleber als Dots (Kontaktpunkte) in bestimmten Abständen auf die Gridfinger) erfolgen, die in einer Solarzelle in verschiedenen Ausführungsbeispielen vorgesehen sind. Die Busbardots dienen als Verbindungsstück zwischen Grid und Zellverbinder-Bändchen. Noch effektiver ist die Nutzung dünner, parallel angeordneter, leitfähiger und kostengünstiger Drähte z. B. verzinnter Cu-Drähte, welche die Gridfinger entweder im rechten Winkel überschneiden (weniger Drähte erforderlich, diese aber dicker ausgeführt) oder so angeordnet sind, dass auf jedem Gridfinger ein dünner Draht entlang geführt wird. Solche Drähte, die auch als Kontaktdrähte bezeichnet werden, sind in alternativen Ausführungsbeispielen vorgesehen. Ferner können anstelle der Kontaktdrähte so genannten Kontaktbändchen vorgesehen sein. Die Kontaktdrähte oder Kontaktbändchen können aufweisen oder bestehen aus elektrisch leitfähigem Material, beispielsweise metallisch leitfähigem Material. In verschiedenen Ausführungsbeispielen können die Kontaktdrähte oder Kontaktbändchen aufweisen oder bestehen aus einem oder mehreren metallischen Materialien, beispielsweise aus einem oder mehreren der folgenden Metalle: Cu, Al, Au, Pt, Ag, Pb, Sn, Fe, Ni, Ca, Zn, Ti, Mo, W, und/oder Bi. In verschiedenen Ausführungsbeispielen können die Kontaktdrähte oder Kontaktbändchen aufweisen oder bestehen aus einem Metall, ausgewählt aus einer Gruppe bestehend aus: Cu, Au, Ag, Pb, und Sn. In verschiedenen Ausführungsbeispielen können die Kontaktdrähte oder Kontaktbändchen eine grundsätzlich beliebige Querschnittform aufweisen wie beispielsweise eine runde (beispielsweise kreisrunde) Form, ein ovale Form, eine Dreieckform, eine Rechteckform (beispielsweise eine quadratische Form), oder jede andere beliebige geeignete Polygonform. In verschiedenen Ausführungsbeispielen können die Kontaktdrähte oder Kontaktbändchen ein Metall aufweisen, beispielsweise Nickel, Kupfer, Aluminium und/oder Silber oder ein anderes geeignetes Metall oder Metalllegierung, beispielsweise Messing. Weiterhin können die Kontaktdrähte oder Kontaktbändchen mit einem Metall oder einer Metalllegierung beschichtet werden oder sein, beispielsweise mit Silber, Sn und/oder Nickel und/oder einer Lotbeschichtung, aufweisend oder bestehend beispielsweise aus Sn, SnPb, SnCu, SnCuAg, SnPbAg, SnBi. In verschiedenen Ausführungsbeispielen können eine Vielzahl von Kontaktdrähten oder Kontaktbändchen auf oder über einer jeweiligen Solarzelle angeordnet sein, beispielsweise eine Anzahl in einem Bereich von ungefähr 5 bis ungefähr 60, beispielsweise in einem Bereich von ungefähr 10 bis ungefähr 50, beispielsweise in einem Bereich von ungefähr 20 bis ungefähr 40, beispielsweise ungefähr 30. In verschiedenen Ausführungsbeispielen sind die Kontaktdrähte oder Kontaktbändchen mit der Metallisierungsstruktur, beispielsweise den Kontaktfingern, verlötet.A significant cost driver in solar cell production is the price of silver or silver paste, generally the cost of the metallization structure. In various exemplary embodiments, the following are stress-relieving Possibilities for removing the electrical charge carriers via the grid fingers, ie the contact fingers of the solar cell, also provided:
A removal of the charge carriers beyond the grid fingers can take place via so-called "Busbardots" (imprinting the busbar paste or conductive adhesive as dots (contact points) at certain intervals on the grid fingers), which are provided in a solar cell in various exemplary embodiments. The Busbardots serve as a connector between grid and cell connector ribbon. Even more effective is the use of thin, parallel, conductive and inexpensive wires z. B. tinned copper wires, which overlap the grid fingers either at right angles (fewer wires required, but this made thicker) or are arranged so that a thin wire is guided along each grid finger. Such wires, which are also referred to as contact wires, are provided in alternative embodiments. Furthermore, so-called contact strips may be provided instead of the contact wires. The contact wires or contact strips may comprise or consist of electrically conductive material, for example metallically conductive material. In various embodiments, the contact wires or contact strips may comprise or consist of one or more metallic materials, for example one or more of the following metals: Cu, Al, Au, Pt, Ag, Pb, Sn, Fe, Ni, Ca, Zn, Ti , Mo, W, and / or Bi. In various embodiments, the contact wires or contact strips may comprise or consist of a metal selected from a group consisting of: Cu, Au, Ag, Pb, and Sn. In various embodiments, the contact wires or contact strips may have basically any cross-sectional shape such as a round (for example circular), an oval, a triangular, a rectangular (for example, a square), or any other suitable polygon shape. In various embodiments, the contact wires or contact strips may comprise a metal, for example nickel, copper, aluminum and / or silver or another suitable metal or metal alloy, for example brass. Furthermore, the contact wires or contact strips can be coated with a metal or a metal alloy, for example with silver, Sn and / or nickel and / or a solder coating, comprising or consisting for example of Sn, SnPb, SnCu, SnCuAg, SnPbAg, SnBi. In various embodiments, a plurality of contact wires or contact strips may be disposed on or above a respective solar cell, for example a number in a range of about 5 to about 60, for example in a range of about 10 to about 50, for example in a range of about 20 to about 40, for example about 30. In various embodiments, the contact wires or contact strips are soldered to the metallization structure, such as the contact fingers.

Für alle angesprochenen Möglichkeiten ist ein punktuelles Öffnen der Antireflektionsschicht, beispielsweise der Siliziumnitridschicht und gegebenenfalls der Schutzschicht vorgesehen, um die Metallisierungsstruktur elektrisch zu kontaktieren, falls die Metallisierungsstruktur nicht bereits frei liegen sollte. Die Punktabstände sind bei den Kontaktfingern, die durch die Kontaktdrähte oder Kontaktbändchen überkreuzt werden, im Kreuzungspunkt beider vorgegeben als auch von der Anzahl der Kontaktdrähte oder Kontaktbändchen (richtet sich in verschiedenen Ausführungsbeispielen nach dem Optimum des Verhältnisses Leitungswiderstand zu Verschattung). Bei den beiden anderen Varianten (gedruckter Busbar, Kontaktdrähte oder Kontaktbändchen entlang der Kontaktfinger) ist der Punktabstand hinsichtlich eines Optimums zwischen niedrigem Leitungswiderstands in den Kontaktfingern und dem Aufwand für das Öffnen der Antireflektionsschicht und das Kontaktieren auszuwählen. Das Verbinden/dauerhafte Kontaktieren von der Metallisierungsstruktur und den Kontaktdrähten oder den Kontaktbändchen ist beispielsweise per Laser oder leitfähigem Kleber oder Verlöten ausführbar.For all the possibilities mentioned, a punctiform opening of the antireflection layer, for example the silicon nitride layer and optionally the protective layer, is provided in order to electrically contact the metallization structure, if the metallization structure should not already be exposed. The point spacings are given in the contact fingers, which are crossed by the contact wires or contact strips at the intersection of both as well as the number of contact wires or contact strips (depends in various embodiments on the optimum of the ratio line resistance to shading). In the other two variants (printed bus bar, contact wires or contact strips along the contact fingers), the dot pitch should be selected for an optimum between low line resistance in the contact fingers and the expense of opening the anti-reflection layer and contacting. The bonding / permanent contacting of the metallization structure and the contact wires or the contact strips can be carried out, for example, by laser or conductive adhesive or soldering.

Mit dieser Variante kann mindestens 50% des Materials der Metallisierungsstruktur, beispielsweise der Metall-enthaltenden Paste, beispielsweise der Ag-Paste, eingespart werden. Da die Leitung des Stromes von dem Cu-Draht übernommen wird, ist das tatsächliche Einsparpotential sogar noch erheblich größer.With this variant, at least 50% of the material of the metallization structure, for example the metal-containing paste, for example the Ag paste, can be saved. Since the conduction of the current is taken over by the Cu wire, the actual saving potential is even considerably greater.

In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die Metallisierungsstruktur in beliebiger anderer Form als in Form von Kontaktfingern implementiert sein oder werden. So kann beispielsweise die Metallisierungsstruktur in Form von Metallisierungspunkten (Dots) implementiert sein oder werden. Die Metallisierungspunkte sind in verschiedenen Ausführungsbeispielen mit einer Metallisierungsstruktur-Schutzschicht (dann implementiert als Metallisierungspunkt-Schutzschicht) bedeckt, so dass jeder der Metallisierungspunkte, geschützt mittels einer jeweiligen Metallisierungspunkt-Schutzschicht, beim Rückätzen des hoch dotierten Emitterbereichs zwischen den Metallisierungspunkten als Ätzmaske dient.In various embodiments, the metallization structure may be implemented in any other form than in the form of contact fingers. For example, the metallization structure may be implemented in the form of metallization dots. The metallization points are covered in various embodiments with a metallization pattern protection layer (then implemented as a metallization point protection layer) such that each of the metallization points protected by a respective metallization point protection layer serves as an etch mask in back etching the highly doped emitter region between the metallization points.

Auf diese Weise kann noch mehr Metall bei der Halbleiter/Metall-Kotaktformation eingespart werden.In this way, even more metal can be saved in the semiconductor / metal Kotaktformation.

Die Kontaktierung der Dots erfolgt wie in den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen mit den linienförmigen Kontaktfingern beschrieben beispielsweise durch dünne, parallel angeordnete, elektrisch leitfähige und kastengünstige Kontaktdrähte oder Kontaktbändchen, z. B. verzinnte Cu-Drähte, welche parallel zur Solarzellen-Seitenkante auf die dort befindlichen Dots entlang geführt werden können. Die Kontaktierung erfolgt wieder durch Öffnen und Kontaktieren (Verlöten/Verschweißen) der gegebenenfalls befindlichen Schichten (beispielsweise eine oder mehrere Antireflektionsschichten) über den Metalldots durch z. B. einen Laser oder leitfähigem Kleber.The contacting of the dots is carried out as described in the above-described embodiments with the linear contact fingers for example, by thin, arranged in parallel, electrically conductive and box-cheap contact wires or contact strips, z. B. tinned copper wires, which can be performed parallel to the solar cell side edge on the Dots located there. The contacting is again by opening and contacting (soldering / welding) of the optional layers (for example, one or more anti-reflection layers) on the metal dots by z. As a laser or conductive adhesive.

Ein weiterer Vorteil neben der weiteren Metall-Einsparung dieser Ausführungsbeispiele ist, dass die Punktkontakte, d. h. die Metallisierungspunkte, wesentlich weniger Fläche der Antireflektionsschicht zerstören und damit eine viel bessere Oberflächenpassivierung erfolgt.Another advantage besides the further metal savings of these embodiments is that the point contacts, i. H. destroy the metallization points, significantly less surface of the antireflection layer and thus a much better surface passivation takes place.

12 zeigt eine Draufsicht auf eine Solarzelle 1200 gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen mit Metallisierungspunkten als Metallisierungsstruktur 112, wobei die ersten Emitterbereiche 106 (d. h. die niedrig dotierten Bereiche) zwischen den einzelnen Elementen der Metallisierungsstruktur 112, d. h. beispielsweise zwischen den Metallisierungspunkten 112, dargestellt sind. Die unterhalb der Metallisierungsstruktur 112 verbleibenden zweiten Emitterbereiche 108 (d. h. die hoch dotierten Bereiche) sind in 12 nicht dargestellt, da sie von der Metallisierungsstruktur 112 verdeckt sind. Weiterhin sind Kontaktdrähte 1202 dargestellt, die mit den jeweiligen Metallisierungspunkten 112 verlötet sind. Die Antireflektionsschicht, die auf der oberen Oberfläche des Emitterbereichs 104 vorgesehen ist, ist aus Gründen der Übersichtlichkeit in 12 nicht dargestellt. 12 shows a plan view of a solar cell 1200 according to various embodiments with metallization points as the metallization structure 112 , wherein the first emitter areas 106 (ie, the low doped regions) between the individual elements of the metallization structure 112 ie between the metallization points, for example 112 , are shown. The below the metallization structure 112 remaining second emitter areas 108 (ie the highly doped regions) are in 12 not shown because of the metallization structure 112 are covered. Furthermore, contact wires 1202 shown with the respective metallization points 112 are soldered. The antireflection layer on top of the emitter area 104 is provided for reasons of clarity in 12 not shown.

Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele näher erläutert, bei denen mittels eines Koextrusionsverfahrens die Metallisierungsstruktur und die Metallisierungsstruktur-Schutzschicht in einem gemeinsamen Prozessschritt aufgebracht werden. Es ist darauf hinzuweisen, dass die gleichen jeweiligen Materialien verwendet werden, wie sie jeweils oben schon beschrieben worden sind. Weiterhin ist darauf hinzuweisen, dass die im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiele auch ohne ein Rückätzen der hoch dotierten Emitterbereiche eingesetzt werden können, beispielsweise um das Aspektverhältnis der gebildeten Metallisierungsstruktur 112, beispielsweise von Kontaktlinien oder von Kontaktpunkten oder dergleichen, zu erhöhen und die Metallisierungsstruktur 112 mechanisch zu stabilisieren.Exemplary embodiments are explained below in which the metallization structure and the metallization structure protective layer are applied in a common process step by means of a coextrusion process. It should be noted that the same respective materials are used, as each have already been described above. It should also be pointed out that the exemplary embodiments described below can also be used without etching back the highly doped emitter regions, for example by the aspect ratio of the formed metallization structure 112 For example, of contact lines or contact points or the like, and increase the metallization structure 112 mechanically stabilize.

In verschiedenen Ausführungsbeispielen wird ein Koextrusionsverfahren bereitgestellt, bei dem ein Metallfinger oder ein Metallisierungspunkt (auch bezeichnet als Kontaktpunkt) zusammen mit einem Polymermantel gedruckt wird, wobei sich der Polymermantel nach dem Austritt aus der Druckdüse (auch bezeichnet als Koextrusionskopf) verfestigt und den Metallfinger auf mindestens drei Seiten vollständig umschließt, um ein erhöhtes Aspektverhältnis zu ermöglichen und/oder eine Ätzschutzschicht für den Metallfinger oder den jeweiligen Metallisierungspunkt zu bilden.In various embodiments, a coextrusion process is provided in which a metal finger or point (also referred to as a contact point) is printed together with a polymer shell, with the polymer shell solidifying upon exiting the die (also referred to as a coextrusion head) and the metal finger at least encloses three sides completely to allow for an increased aspect ratio and / or to form an etch stop layer for the metal finger or the respective metallization point.

13 zeigt ein Ablaufdiagramm 1300, in dem ein Verfahren zum Herstellen einer Metallisierungsstruktur einer Solarzelle gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen dargestellt ist. 13 shows a flowchart 1300 in which a method for producing a metallization structure of a solar cell according to various embodiments is shown.

In 1302 kann eine Metallisierungsstruktur auf einer Oberfläche eines Bereichs einer Solarzelle mittels eines Koextrusionsverfahrens aufgebracht werden. Ferner kann in 1304 bei dem Koextrusionsverfahren ein erstes Koextrusionsmaterial und ein zweites Koextrusionsmaterial gemeinsam derart aufgebracht werden, dass das zweite Koextrusionsmaterial als Stützmaterial für das erste Koextrusionsmaterial dient, wobei das zweite Koextrusionsmaterial ein Polymermaterial aufweist.In 1302 For example, a metallization structure may be deposited on a surface of a portion of a solar cell by a coextrusion process. Furthermore, in 1304 in the coextrusion method, a first coextrusion material and a second coextrusion material are co-applied such that the second coextrusion material serves as a support material for the first coextrusion material, the second coextrusion material comprising a polymer material.

In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann das zweite Koextrusionsmaterial zumindest an den Seitenwänden des ersten Koextrusionsmaterials und optional zusätzlich auf der freiliegenden oberen Oberfläche des ersten Koextrusionsmaterials aufgebracht werden. Das erste Koextrusionsmaterial kann eine Metall-enthaltende Paste aufweisen, wobei das Metall beispielsweise Ag, Cu, Ni, Ti, Co, Sn oder dergleichen aufweisen kann.In various embodiments, the second coextrusion material may be applied to at least the sidewalls of the first coextrusion material and optionally additionally to the exposed upper surface of the first coextrusion material. The first coextrusion material may include a metal-containing paste, wherein the metal may include, for example, Ag, Cu, Ni, Ti, Co, Sn, or the like.

Die Metallisierungsstruktur kann ein Metallisierungsgitter aufweisen, beispielsweise eine Mehrzahl von Kontaktfingern und/oder von Kontaktpunkten.The metallization structure may comprise a metallization grid, for example a plurality of contact fingers and / or contact points.

Die Eigenschaft eines Polymermantels lässt sich beispielsweise durch folgende Eigenschaften desselben erreichen:

  • 1. Der Opferpaste (auch bezeichnet als Stützpaste) können Polymerpartikel zugemischt werden, so dass diese eine scherverdünnende, dynamische Viskosität aufweist. Dies führt dazu, dass die Viskosität der Stützpaste – nach der größten Scherung in der Druckdüse des Extrusionsdruckkopfes – nach Wegfall dieser Scherung deutlich ansteigt und die Stützpaste bei der weiteren Verarbeitung und Trocknung nicht breit läuft. Somit weist in verschiedenen Ausführungsbeispielen das Polymermaterial Polymerpartikel auf.
  • 2. In verschiedenen Ausführungsbeispielen ist die Zugabe polymerisierender Stoffe vorgesehen, welche sofort nach der Extrusion die Stützpaste erstarren lässt und sie resistenter gegen einen Ätzangriff (verdünnte alkalische oder eine HNO3/HF-Lösung) macht. Beispielsweise lässt sich die Polymerisierung nach dem Druck durch einen geheizten Chuck erreichen, auf dem das Substrat gehalten ist. Ebenso ist die Zugabe einzelner, für sich gesehen nicht polymerisierender Bestandteile in die Metallpaste als auch in die Stützpaste in verschiedenen Ausführungsbeispielen vorgesehen, welche erst mit der Polymerisation beginnen, wenn die Pasten aufeinandertreffen. Somit weist in verschiedenen Ausführungsbeispielen das Polymermaterial polymerisierendes Material auf.
  • 3. In verschiedenen Ausführungsbeispielen ist die Polymerschicht derart beschaffen, dass sie die Siliziumoberfläche nicht benetzt und dadurch nicht auseinanderläuft. Die Nicht-Benetzung kann durch eine passivierte Siliziumoberfläche nach einem HF-Dip unterstützt werden. Somit ist in verschiedenen Ausführungsbeispielen das Polymermaterial derart gewählt, dass es die Oberfläche des Bereichs der Solarzelle, auf welchen die Metallisierungsstruktur aufgebracht wird, nicht benetzt.
  • 4. Eine Möglichkeit zur raschen Erstarrung der Stützpaste und zur Steigerung der Resistenz gegen einen Ätzangriff bietet die Verwendung einer sogenannten „Hotmelt” Paste (auch bezeichnet als Heißschmelzpaste in verschiedenen Ausführungsbeispielen). Dazu würde der Koextrusionsdruckkopf aufgeheizt (70 bis 80°C) und die Stützpaste warm und flüssig zusammen mit der Metallpaste koextrudiert. Bei Abkühlung tritt sehr rasch Erstarrung ein. Somit weist in verschiedenen Ausführungsbeispielen das zweite Koextrusionsmaterial eine Heißschmelzpaste auf, wobei im Rahmen des Koextrusionsverfahrens der Koextrusionsdruckkopf, mittels welchen das erste Koextrusionsmaterial und das zweite Koextrusionsmaterial aufgedruckt werden, erhitzt wird.
  • 5. In verschiedenen Ausführungsbeispielen weist das Polymermaterial an sich nicht-polymerisierendes erstes Material auf, und das erste Koextrusionsmaterial weist an sich nicht-polymerisierendes erstes Material auf; das an sich nicht-polymerisierendes erste Material und das an sich nicht-polymerisierendes zweite Material sind derart gewählt, dass sie polymerisieren, wenn sie miteinander während des Koextrusionsverfahrens in Kontakt kommen.
The property of a polymer jacket can be achieved, for example, by the following properties:
  • 1. The sacrificial paste (also referred to as a supporting paste) can be mixed polymer particles so that it has a shear-thinning, dynamic viscosity. As a result, the viscosity of the supporting paste-after the greatest shearing in the pressure nozzle of the extrusion printing head-increases markedly after the shear has been eliminated, and the supporting paste does not run wide during further processing and drying. Thus, in various embodiments, the polymeric material comprises polymer particles.
  • 2. In various embodiments, there is provided the addition of polymerizing materials which solidify the support paste immediately after extrusion and render it more resistant to caustic attack (dilute alkaline or HNO 3 / HF solution). For example, the polymerization after printing by a reach heated chuck, on which the substrate is held. Likewise, the addition of individual, non-polymerizing constituents in the metal paste as well as in the support paste is provided in various embodiments, which only begin with the polymerization when the pastes meet. Thus, in various embodiments, the polymeric material comprises polymerizing material.
  • 3. In various embodiments, the polymer layer is such that it does not wet the silicon surface and thereby does not diverge. The non-wetting may be assisted by a passivated silicon surface after an HF dip. Thus, in various embodiments, the polymeric material is chosen so that it does not wet the surface of the region of the solar cell to which the metallization structure is applied.
  • 4. One possibility for the rapid solidification of the supporting paste and for increasing the resistance to an etching attack is the use of a so-called "hotmelt" paste (also referred to as hot melt paste in various embodiments). For this purpose, the coextrusion printing head would be heated (70 to 80 ° C) and the support paste warm and liquid coextruded together with the metal paste. When cooled, solidification occurs very quickly. Thus, in various embodiments, the second coextrusion material comprises a hot melt paste, wherein in the course of the coextrusion process, the coextrusion print head, by means of which the first coextrusion material and the second coextrusion material are printed, is heated.
  • 5. In various embodiments, the polymeric material per se comprises non-polymerizing first material, and the first coextruded material per se comprises non-polymerizing first material; the inherently non-polymerizing first material and the inherently non-polymerizing second material are selected to polymerize when they come into contact with each other during the coextrusion process.

In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann mit der Variante der Koextrusion ein höheres Aspektverhältnis der Metallfinger erreicht werden als es mit der konventionellen Koextrusion möglich ist, bei der das Verlaufen der Opferschicht zwischen Druck und Trocknen das Aspektverhältnis limitiert.In various embodiments, with the variant of the coextrusion, a higher aspect ratio of the metal fingers can be achieved than is possible with conventional coextrusion, in which the running of the sacrificial layer between pressure and drying limits the aspect ratio.

In verschiedenen Ausführungsbeispielen wird, wie oben schon beschrieben worden ist, ein selektiver Emitter durch Rückätzung des Emitterbereichs gebildet, wobei eine durch ein Polymer geschützte Metallstruktur die Ätzmaske bildet. Diese von einem Polymer ummantelte Metallstruktur wird mittels des Koextrusionsverfahrens hergestellt. In verschiedenen Ausführungsbeispielen wird ein Polymermantel als Schutzschicht für die Kontaktgridlines gegen den Ätzangriff beim Rückätzen des Emitters verwendet. Dieser Polymermantel, im Koextrusionsverfahren auch als Stützpaste bezeichnet, weist in verschiedenen Ausführungsbeispielen die spezielle Eigenschaft auf, nach dem Koextrusionsdruck nicht breit zu laufen und die notwendige Resistenz gegen einen Ätzangriff zu haben. Weiterhin hat die Stützpaste den Zweck, das Unterätzen der Metallisierungsstruktur, beispielsweise der Metallfinger, zu verhindern.In various embodiments, as described above, a selective emitter is formed by etching back the emitter region, with a polymer structure protected metal structure forming the etch mask. This polymer-sheathed metal structure is produced by the coextrusion process. In various embodiments, a polymer cladding is used as a protective layer for the contact grid lines against the etching attack during back etching of the emitter. This polymer jacket, also referred to as a support paste in the coextrusion process, has the special property in various embodiments that it does not run wide after the coextrusion pressure and that it has the necessary resistance to an etching attack. Furthermore, the support paste has the purpose of preventing the undercutting of the metallization structure, for example the metal fingers.

Der Prozessablauf gestaltet sich hierbei folgend:

  • 1. Diffusion eines niederohmigen Emitters (etwa 30 Ohm/sq Schichtwiderstand) mittels einer aufgebrachten PSG-Schicht;
  • 2. Rückätzung der PSG-Schicht in verdünnter HF-Ätzlösung;
  • 3. Koextrusionsdruck gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen mit optimierter Stütz- bzw. Schutzpaste;
  • 4. Optional Trocknung des metallisierten Wafers (etwa 200 bis 280°C, wobei die Stütz- bzw. Schutzpaste nicht beschädigt wird;
  • 5. Rückätzen des Emitters mittels alkalischer Lösung oder verdünntem HNO3/HF-Gemisch oder zweistufiger Oxidations- und Oxidätzprozess bis ein hochohmiger Emitterbereich (beispielsweise der erste Emitterbereich 104) zwischen den Metallfingern (beispielsweise mit einem Schichtwiderstand von ungefähr 80 Ohm/sq bis ungefähr 120 Ohm/sq) entsteht;
  • 6. Optional Trocknung (bis beispielsweise etwa 500°C) zum restlosen Verdampfen bzw. Verbrennen der Stützpaste oder Plasmastripping der Paste vor dem anschließenden SiN-Abscheideprozess;
  • 7. Abscheidung der Antireflektionsschicht, beispielsweise der SiNx-Schicht (beispielsweise mittels Sputterns oder CVD bei ausreichend guter Eliminierung der Organika aus Metall- und Stützpaste;
  • 8. Optional Busbars drucken; und
  • 9. Feuerung zum Kontaktieren der Busbars mit der Metallisierungsstruktur.
The process flow is designed as follows:
  • 1. Diffusion of a low-resistance emitter (about 30 ohms / sq sheet resistance) by means of an applied PSG layer;
  • 2. Etch back the PSG layer in dilute HF etching solution;
  • 3. co-extrusion according to various embodiments with optimized support or protective paste;
  • 4. Optional drying of the metallized wafer (about 200 to 280 ° C, while the support or protective paste is not damaged;
  • 5. back etching of the emitter by means of alkaline solution or dilute HNO 3 / HF mixture or two-stage oxidation and Oxidätzprozess to a high-impedance emitter region (for example, the first emitter region 104 ) between the metal fingers (for example, with a sheet resistance of about 80 ohms / sq to about 120 ohms / sq);
  • 6. Optional drying (up to, for example, about 500 ° C.) for complete evaporation or burning of the supporting paste or plasma stripping of the paste before the subsequent SiN deposition process;
  • 7. deposition of the anti-reflection layer, for example, the SiN x layer (for example, by sputtering or CVD at a sufficiently good elimination of the organic compounds of metal and supporting paste;
  • 8. Print optional busbars; and
  • 9. Firing to contact the busbars with the metallization structure.

Der Prozess ist im Ergebnis ähnlich dem Prozess für den selektiven Emitter der Universität Konstanz, der beschrieben ist in DE 10 2007 062 750 A1 . Der Prozessablauf ist im Vergleich dazu aber deutlich vereinfacht und weist weniger Prozessschritte auf. Außerdem entfällt der bei dem Verfahren gemäß DE 10 2007 062 750 A1 notwendige Alignmentschritt.The process is similar in result to the process for the selective emitter of the University of Konstanz, which is described in DE 10 2007 062 750 A1 , However, the process flow is significantly simplified in comparison and has fewer process steps. In addition, the omitted in the method according to DE 10 2007 062 750 A1 necessary alignment step.

14A bis 14C zeigen Querschnittansichten eines Teils einer Solarzelle zu verschiedenen Zeitpunkten ihrer Herstellung gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen. 14A to 14C show cross-sectional views of a part of a solar cell to different Times of their preparation according to various embodiments.

14A zeigt eine erste Querschnittansicht 1400 eines Teils einer Solarzelle zu einem ersten Zeitpunkt ihrer Herstellung. 14A shows a first cross-sectional view 1400 a part of a solar cell at a first time of its manufacture.

Es ist ein p-dotierter Basisbereich 1402 der Solarzelle dargestellt, auf welchem ein Emitterbereich 1404 aufgebracht ist, aufweisend einen ersten, niedrig dotierten, Emitterbereich 1406 und einen zweiten, hoch dotierten, Emitterbereich 1408. Auf der oberen Oberfläche des Emitterbereichs 1404 ist eine Metallisierungsstruktur 1410 aufgebracht, ummantelt von einer Metallisierungsstruktur-Schutzschicht 1412, beispielsweise einem Polymermantel, wie er oben beschrieben worden ist.It is a p-doped base region 1402 represented the solar cell, on which an emitter region 1404 is applied, comprising a first, low-doped, emitter region 1406 and a second, highly doped, emitter region 1408 , On the upper surface of the emitter area 1404 is a metallization structure 1410 coated, sheathed by a metallization structure protective layer 1412 For example, a polymer sheath as described above.

14B zeigt eine zweite Querschnittansicht 1420 eines Teils einer Solarzelle zu einem zweiten Zeitpunkt ihrer Herstellung. 14B shows a second cross-sectional view 1420 a part of a solar cell at a second time of its manufacture.

Dann werden Teile des zweiten, hoch dotierten, Emitterbereichs 1408, welche lateral zwischen den Elementen der Metallisierungsstruktur 1410 liegen, unter Verwendung der Metallisierungsstruktur 1410 und der Metallisierungsstruktur-Schutzschicht 1412 als Ätzmaske weggeätzt, so dass Gräben 1422 gebildet werden, deren Boden beispielsweise in dem ersten, niedrig dotierten, Emitterbereich 1406 liegt. Die unterhalb der Metallisierungsstruktur 1410 liegenden Bereiche des zweiten, hoch dotierten, Emitterbereichs 1408 werden nicht weggeätzt.Then, parts of the second, highly doped emitter region become 1408 , which laterally between the elements of the metallization structure 1410 lie, using the metallization structure 1410 and the metallization structure protective layer 1412 etched away as an etching mask, leaving trenches 1422 are formed whose bottom, for example, in the first, low-doped emitter region 1406 lies. The below the metallization structure 1410 lying regions of the second, highly doped, emitter region 1408 are not etched away.

14C zeigt eine dritte Querschnittansicht 1430 eines Teils einer Solarzelle zu einem dritten Zeitpunkt ihrer Herstellung. 14C shows a third cross-sectional view 1430 a part of a solar cell at a third time of its manufacture.

Dann kann optional die Metallisierungsstruktur-Schutzschicht 1412 entfernt werden und Busbars 1434 können auf eine Antireflektionsschicht 1432 (die zuvor auf die freiliegenden Bereiche der Emitterbereiche 1404 aufgebracht worden ist) aufgebracht werden und zur Kontaktierung der Metallisierungsstruktur durchgefeuert werden.Then, optionally, the metallization structure protective layer 1412 be removed and bus bars 1434 can on an anti-reflection layer 1432 (previously on the exposed areas of the emitter areas 1404 has been applied) and fired to contact the metallization structure.

In verschiedenen Ausführungsbeispielen können PVD-Prozesse vorgesehen sein, die einen optimalen Kontakt über kontaktbildende Silizidschichten ohne Feuerschritt ermöglichen.In various exemplary embodiments, PVD processes may be provided which allow optimum contact via contact-forming silicide layers without firing step.

In verschiedenen Ausführungsbeispielen wird zunächst ein niederohmiger Emitter wie an sich bekannt diffundiert, auf dem eine Metallkontaktstruktur erzeugt wird, die als Ätzmaske für das teilweise zurückätzen des Emitters auf Werte eines Schichtwiderstands von beispielsweise ungefähr 100 Ohm/sq genutzt wird. Hierdurch entfällt das komplizierte Alignment, das bei den herkömmlichen Verfahren erforderlich ist.In various embodiments, first a low-resistance emitter is diffused, as known per se, on which a metal contact structure is produced, which is used as an etching mask for partially etching back the emitter to values of a sheet resistance of, for example, approximately 100 ohms / sq. This eliminates the complicated alignment required by conventional methods.

In verschiedenen Ausführungsbeispielen wird ein Verfahren zur Herstellung einer Kontaktstruktur mit selektivem Emitter bereitgestellt, bei dem die auf den niederohmigen Emitter aufgebrachten Metallkontakte als Ätzmaske für den durch Rückätzen des niederohmigen Emitters erzeugten hochohmigen Emitter zwischen den Kontakten dienen, wobei der niederohmige Emitter unter den Kontakten erhalten bleibt.In various embodiments, a method for producing a selective emitter contact structure is provided in which the metal contacts deposited on the low-resistance emitter serve as an etching mask for the high-resistance emitter generated between the contacts by back etching of the low-resistance emitter, with the low-resistance emitter remaining underneath the contacts ,

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • US 5871591 A [0005] US 5871591 A [0005]
  • DE 102007062750 A1 [0151, 0151] DE 102007062750 A1 [0151, 0151]

Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

  • M. Schnell, R. Lüdemann, und S. Schaefer, Sterin etched porous silicon – A simple method for the simultaneous formation of selective emitter and ARC, 16th European Photavoltaic Solar Energy Conference and Exhibition, Glasgow, UK 2000 [0005] M. Schnell, R. Lüdemann, and S. Schaefer, Sterin etched porous silicon - A simple method for the simultaneous formation of selective emitters and ARC, 16th European Photovoltaic Solar Energy Conference and Exhibition, Glasgow, UK 2000 [0005]

Claims (20)

Verfahren zum Herstellen einer Solarzelle, aufweisend: • Bilden einer Metallisierungsstruktur (112) auf einem hochdotierten Bereich (108) einer Solarzelle; • Bilden einer Metallisierungsstruktur-Schutzschicht (122) auf der Metallisierungsstruktur (112), wobei die Metallisierungsstruktur-Schutzschicht (122) eingerichtet ist, die Metallisierungsstruktur (112) während eines nachfolgenden Ätzprozesses zu schützen; und • Rückätzen zumindest eines Teils des hochdotierten Bereichs (108) zwischen Teilen der Metallisierungsstruktur (112), wobei die Metallisierungsstruktur (112) als Ätzmaske wirkt.Method for producing a solar cell, comprising: forming a metallization structure ( 112 ) on a heavily doped area ( 108 ) of a solar cell; Forming a metallization structure protective layer ( 122 ) on the metallization structure ( 112 ), wherein the metallization structure protective layer ( 122 ), the metallization structure ( 112 ) during a subsequent etching process; and • backtracking at least part of the heavily doped area ( 108 ) between parts of the metallization structure ( 112 ), wherein the metallization structure ( 112 ) acts as an etching mask. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei die Metallisierungsstruktur (112) ein Metallisierungsgitter (112) aufweist, vorzugsweise eine Mehrzahl von Kontaktfingern.Method according to claim 1, wherein the metallization structure ( 112 ) a metallization grid ( 112 ), preferably a plurality of contact fingers. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Metallisierungsstruktur (112) mittels Siebdrucks gebildet wird.Method according to claim 1 or 2, wherein the metallization structure ( 112 ) is formed by screen printing. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Metallisierungsstruktur (112) aufgedampft oder aufgesputtert wird, vorzugsweise unter Verwendung einer Schattenmaske.Method according to claim 1 or 2, wherein the metallization structure ( 112 ) or sputtered on, preferably using a shadow mask. Verfahren gemäß Anspruch 4, wobei unter der Metallisierungsstruktur (112) ein Kontaktsilizid gebildet wird.Process according to claim 4, wherein below the metallization structure ( 112 ) a contact silicide is formed. Verfahren gemäß Anspruch 4 oder 5, wobei die aufgebrachte Metallisierungsstruktur (112) nachfolgend elektrochemisch verstärkt wird.Method according to claim 4 or 5, wherein the applied metallization structure ( 112 ) is subsequently electrochemically amplified. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Metallisierungsstruktur-Schutzschicht (122) ein Metall aufweist, vorzugsweise eines oder mehrere der folgenden Metalle: Ag, Ni, Cu, Sn, Co.Method according to one of claims 1 to 6, wherein the metallization structure protective layer ( 122 ) comprises a metal, preferably one or more of the following metals: Ag, Ni, Cu, Sn, Co. Verfahren gemäß einem der Anspruch 7, wobei die Metallisierungsstruktur-Schutzschicht (122) mittels eines elektrochemischen Abscheideverfahrens gebildet wird.Method according to one of claim 7, wherein the metallization structure protective layer ( 122 ) is formed by means of an electrochemical deposition process. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Metallisierungsstruktur-Schutzschicht (122) ein organisches Material aufweist, vorzugsweise einen organischen Schutzlack, vorzugsweise einen elektrophoretischen Lack, vorzugsweise eines oder mehrere der folgenden Materialien: Polyurethanbasierter kathodischer Tauchlack, kathodischer Tauchlack auf Acryl- oder Epoxybasis, anodischer Tauchlack auf Acryl- oder Epoxybasis.Method according to one of claims 1 to 6, wherein the metallization structure protective layer ( 122 ) comprises an organic material, preferably an organic resist, preferably an electrophoretic lacquer, preferably one or more of the following: polyurethane based cathodic dip, cathodic dip acrylic or epoxy based, anodic dip acrylic or epoxy based. Verfahren gemäß Anspruch 9, wobei die Metallisierungsstruktur-Schutzschicht (122) mittels elektrophoretischen Lackierens gebildet wird.Method according to claim 9, wherein the metallization structure protective layer ( 122 ) is formed by electrophoretic painting. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Metallisierungsstruktur (112) und die Metallisierungsstruktur-Schutzschicht (122) in einem gemeinsamen Prozessschritt gebildet werden.Method according to claim 1 or 2, wherein the metallization structure ( 112 ) and the metallization structure protective layer ( 122 ) are formed in a common process step. Verfahren gemäß Anspruch 11, • wobei die Metallisierungsstruktur (112) auf der Oberfläche eines Bereichs einer Solarzelle mittels eines Koextrusionsverfahrens gebildet wird; • wobei bei dem Koextrusionsverfahren ein erstes Koextrusionsmaterial und ein zweites Koextrusionsmaterial gemeinsam derart aufgebracht werden, dass das zweite Koextrusionsmaterial zugleich als Stützmaterial und als Metallisierungsstruktur-Schutzschicht (122) für das erste Koextrusionsmaterial dient.Method according to claim 11, wherein the metallization structure ( 112 ) is formed on the surface of a portion of a solar cell by a coextrusion method; Wherein in the coextrusion process, a first coextrusion material and a second coextrusion material are applied together such that the second coextrusion material is simultaneously used as a support material and as a metallization structure protective layer (US Pat. 122 ) is used for the first coextrusion material. Verfahren gemäß Anspruch 12, wobei das zweite Koextrusionsmaterial ein polymerisierendes Material aufweist.The method of claim 12, wherein the second coextrusion material comprises a polymerizing material. Verfahren gemäß Anspruch 13, wobei die Polymerisation des zweiten Koextrusionsmaterials ausgelöst wird durch den Kontakt mit dem ersten Koextrusionsmaterials während des Koextrusionsverfahrens.The method of claim 13, wherein the polymerization of the second coextrusion material is initiated by contact with the first coextrusion material during the coextrusion process. Verfahren gemäß Anspruch 13, wobei die Polymerisation des zweiten Koextrusionsmaterials ausgelöst wird durch die Einwirkung von Wärme oder UV-Licht.A method according to claim 13, wherein the polymerization of the second coextrusion material is triggered by the action of heat or UV light. Verfahren gemäß Anspruch 12, • wobei das zweite Koextrusionsmaterial eine Heißschmelzpaste aufweist; und • wobei im Rahmen des Koextrusionsverfahrens der Koextrusionsdruckkopf, mittels welchen das erste Koextrusionsmaterial und das zweite Koextrusionsmaterial aufgedruckt werden, erhitzt wird.Method according to claim 12, Wherein the second coextrusion material comprises a hot melt paste; and In which the coextrusion print head, by means of which the first coextrusion material and the second coextrusion material are printed, is heated in the course of the coextrusion process. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 16, wobei das Rückätzen derart erfolgt, dass zwischen Elementen der Metallisierungsstruktur (112) zumindest ein Teilbereich hochohmig ist, der vorzugsweise einen Schichtwiderstand aufweist in einem Bereich von mindestens 80 Ω/sq.Method according to one of claims 1 to 16, wherein the etching back takes place such that between elements of the metallization structure ( 112 ) is at least a portion of high impedance, which preferably has a sheet resistance in a range of at least 80 Ω / sq. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 17, ferner aufweisend: Entfernen zumindest eines Teils der Metallisierungsstruktur-Schutzschicht (122), vorzugsweise mittels Erhitzens der Metallisierungsstruktur-Schutzschicht (122) oder unter Einwirkung von Plasma.Method according to one of claims 1 to 17, further comprising: removing at least a part of the metallization structure protective layer ( 122 ), preferably by heating the metallization structure protective layer ( 122 ) or under the influence of plasma. Solarzelle, hergestellt gemäß einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 18.Solar cell, produced according to a method according to one of claims 1 to 18. Verfahren zum Herstellen einer Metallisierungsstruktur (112) einer Solarzelle, aufweisend: • Aufbringen einer Metallisierungsstruktur (112) auf einer Oberfläche eines Bereichs einer Solarzelle mittels eines Koextrusionsverfahrens; • wobei bei dem Koextrusionsverfahren ein erstes Koextrusionsmaterial und ein zweites Koextrusionsmaterial gemeinsam derart aufgebracht werden, dass das zweite Koextrusionsmaterial als Stützmaterial für das erste Koextrusionsmaterial dient; • wobei das zweite Koextrusionsmaterial ein Polymermaterial aufweist. Method for producing a metallization structure ( 112 ) of a solar cell, comprising: • applying a metallization structure ( 112 ) on a surface of a portion of a solar cell by a coextrusion method; Wherein in the coextrusion process, a first coextrusion material and a second coextrusion material are co-applied such that the second coextrusion material serves as a support material for the first coextrusion material; Wherein the second coextrusion material comprises a polymeric material.
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