ES2316059T3 - Celula solar de contacto en la cara posterior y procedimiento para su fabricacion. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento para la fabricación de una célula solar (1, 12, 26) que comprende las siguientes etapas: - preparación de un substrato semiconductor (2; 13; 27) con una cara anterior (8; 17) de substrato y una cara posterior (3; 14; 28) de substrato; - realización de una primera (4) y una segunda región (6; 20; 32) en la cara posterior (3; 14; 28) del substrato, extendiéndose las regiones respectivamente sustancialmente en paralelo a la cara anterior (8, 17) del substrato, y realización de un flanco (5; 19; 31) inclinado, que separa la primera región (4; 18) de la segunda región (6; 20; 32); - precipitación de una capa metálica (10; 24; 37) al menos en regiones parciales de la cara posterior (3; 14; 28) del substrato; - precipitación de una capa barrera al ácido (11; 25; 38) al menos en regiones parciales de la primera capa metálica (11; 25; 38), siendo sustancialmente resistente la capa barrera al ácido (11; 25; 38) a un ácido que ataca la capa metálica; - grabado al ácido de la capa metálica (10; 24; 37) al menos en regiones parciales, eliminándose fundamentalmente la capa metálica (10; 24; 37) en el flanco inclinado (5; 19; 31).
Description
Célula solar de contacto en la cara posterior y
procedimiento para su fabricación.
La presente invención se refiere a una célula
solar, en la que tanto un contacto emisor como un contacto base
están dispuestos en una cara posterior de un substrato semiconductor
y un procedimiento para la fabricación de la misma.
Las células solares sirven para transformar la
luz en energía eléctrica. Durante este proceso, se separan en un
substrato semiconductor parejas de portadores de carga generadas
mediante luz mediante una unión p-n alimentándose a
continuación a través del contacto emisor y el contacto base a un
circuito que presenta un consumidor.
En células solares convencionales, el contacto
emisor en la mayoría de los casos está en la cara anterior, es
decir, la cara orientada hacia la fuente de luz del substrato
semiconductor. No obstante, p.ej. en los documentos JP 5 75149 A,
DE 41 43 083 y DE 101 42 481 también se han propuesto células
solares en las que tanto el contacto base como el contacto emisor
están dispuestos en la cara posterior del substrato. De esta forma
se evita, por un lado, un sombreado de la cara anterior mediante los
contactos, lo cual conduce a un mayor rendimiento así como a una
estética mejorada de la célula solar pudiendo conectarse las células
solares de este tipo, por otro lado, más fácilmente en serie,
puesto que no es necesario establecer contacto entre la cara
posterior de una célula y la cara anterior de una célula adyacente.
El documento US-A-2004/200520
describe un procedimiento para la fabricación de una célula
solar.
Dicho de otro modo, una célula solar sin
metalización de la cara anterior presenta varias ventajas: la cara
anterior no es sombreada por ningún contacto, de modo que la energía
de radiación incidente pueda generar sin limitaciones portadores de
carga en el substrato semiconductor. Además, estas células pueden
conectarse más fácilmente formando módulos y presentan una estética
excelente.
No obstante, las llamadas células solares de
contacto en la cara posterior convencionales presentan varios
inconvenientes. En la mayoría de los casos, sus procedimientos de
fabricación son complicados. En algunos procedimientos son
necesarias varias etapas de enmascaramiento, varias etapas de
grabado al ácido y/o varias etapas de metalización al vacío para
realizar el contacto base de forma eléctricamente separada del
contacto emisor en la cara posterior del substrato semiconductor.
Además, las células solares de contacto en la cara posterior
convencionales sufren frecuentemente cortocircuitos locales, p.ej.
debido a capas de inversión entre la región base y la región de
emisor o por un aislamiento eléctrico insuficiente entre el contacto
emisor y base, lo cual conduce a un rendimiento reducido de la
célula solar.
Una célula solar sin metalización en la cara
anterior se conoce, por ejemplo, por R.M. Swanson "Pont Contact
Silicon Solar Cells" Electric Power Research Institute Rep.
AP-2859, de mayo de 1983. Este concepto de célula
se ha ido perfeccionando continuamente (R.A. Sinton "Bilevel
contact solar cells", patente estadounidense US 5,053,083,
1991). La compañía SunPowerCorporation fabrica una versión
simplificada de esta célula solar de contacto puntual en una línea
piloto (K.R. McIntosh, M.J. Cudzinovic, D-D Smith,
W-P. Mulligan, and R.M. Swanson "The choice of
silicon wafer for the production of low-cost
rear-contact solar cells" 3rd World Conference
of PV energie convercion Osaka 2003 in press).
Para la fabricación de éstas, en varias etapas
de enmascaramiento se generan una al lado de otra regiones de
distintos dopajes y se metalizan o se contactan mediante la
aplicación de una estructura metálica que presenta en parte varias
capas.
El inconveniente es que estos procedimientos
requieren varias etapas de enmascaramiento de ajuste, por lo que
son costosos.
Por la patente JP 5-75149A se
conoce una célula solar sin metalización de la cara anterior, que
tiene regiones realzadas y rebajadas en la cara posterior de la
célula solar. También esta célula solar puede fabricarse sólo con
varias etapas de enmascaramiento y grabado al ácido.
En la patente DE 41 43 083 está descrita una
célula solar sin metalización de la cara anterior, en la que las
etapas de enmascaramiento de ajuste no son imprescindibles. No
obstante, el rendimiento de esta célula es reducido, puesto que la
capa de inversión une los dos sistemas de contactos, lo cual hace
que haya una resistencia en paralelo reducida y, por lo tanto, un
factor de relleno reducido.
En la patente DE 101 42 481 está descrita una
célula solar con contacto base y emisor en la cara posterior.
También esta célula solar tiene una estructura de cara posterior,
aunque los contactos se encuentren en los flancos de las
elevaciones. Esto requiere dos etapas de metalización al vacío para
la realización de los contactos. Además, la fabricación de un
emisor local es tecnológicamente complicada en esta célula.
Una dificultad especial en células solares de
contacto en la cara posterior es la realización costosa de los
contactos en la cara posterior, en la que deben evitarse a toda
costa cortocircuitos eléctricos.
La presente invención tiene el objetivo de
evitar los problemas anteriormente indicados o al menos de
reducirlos y de indicar una célula solar y un procedimiento de
fabricación para una célula solar que consiga un rendimiento
elevado y sea fácil de fabricar.
Según la invención, el objetivo se consigue
mediante un procedimiento de fabricación y una célula solar con las
características de las reivindicaciones independientes. En las
reivindicaciones subordinadas se indican formas de realización y
variantes ventajosas de la invención.
En particular, mediante esta invención se
resuelve el problema de la fabricación de los dos sistemas de
contacto en la cara posterior y la separación eléctrica impecable
de éstos de una forma sencilla, además de describirse una célula
solar que puede fabricarse fácilmente gracias a ello.
Independientemente del tipo de la separación eléctrica de los dos
sistemas de contacto en la cara posterior, la célula solar
propiamente dicha puede estar realizada como célula solar
Emitter-Wrap-Through (EWT).
Según un primer aspecto de la invención, se
indica un procedimiento para la fabricación de una célula solar que
comprende las siguientes etapas: preparación de un substrato
semiconductor con una cara anterior de substrato y una cara
posterior de substrato; realización de una primera y una segunda
región en la cara posterior del substrato, extendiéndose las
regiones respectivamente sustancialmente en paralelo a la cara
anterior del substrato, y realización de un flanco inclinado, que
separa la primera región de la segunda región; precipitación de una
capa metálica al menos en regiones parciales de la cara posterior
del substrato; precipitación de una capa barrera al ácido al menos
en regiones parciales de la primera capa metálica, siendo
sustancialmente resistente la capa barrera al ácido a un ácido que
graba la capa metálica; grabado al ácido de la capa metálica al
menos en regiones parciales, eliminándose fundamentalmente la capa
metálica en el flanco inclinado.
Como substrato semiconductor puede usarse una
rodaja de silicio. El procedimiento es especialmente adecuado para
el uso en rodajas de silicio de menor calidad, por ejemplo de
silicio multicristalino o silicio Cz, con una longitud de difusión
de los portadores minoritarios que es menor que el grosor de la
rodaja.
Con la primera y la segunda región en la cara
posterior del substrato se hace referencia a las regiones que en la
célula solar acabada definen la región de emisor y la región base de
la célula solar y que presentan distintos dopajes de tipo n o de
tipo p. Las dos regiones son preferiblemente planas. Para conseguir
una distribución regular de las dos regiones en la cara posterior
del substrato, las dos regiones pueden estar encajadas una en otra
a modo de peine ("interdigitated"). Una dirección de extensión
principal de las regiones discurre sustancialmente en paralelo a la
cara anterior del substrato. Esto también es válido cuando algunas
regiones parciales no son planas, p.ej. cuando los distintos dedos
de una estructura a modo de peine presentan una sección transversal
en forma de U.
Según la invención, al menos un flanco separa
entre sí la primera y la segunda región. Por flanco se entiende
aquí una superficie que respecto a la cara anterior del substrato y,
por lo tanto, también respecto a los planos de la primera y de la
segunda región, presenta un ángulo de al menos 60º. El ángulo
presenta preferiblemente una inclinación lo más grande posible, por
ejemplo de más de 80º, y de forma especialmente preferible se
extiende aproximadamente en la dirección perpendicular respecto al
plano de la cara anterior del substrato. Incluso son posibles
ángulos prominentes de más de 90º, de modo que el flanco queda
destalonado respecto a la cara posterior del substrato.
El flanco se realiza preferiblemente mediante un
láser. Puede quitarse material del substrato, por ejemplo, en la
primera región mediante radiación con un láser altamente energético
de una longitud de onda de emisión adecuada, de modo que la primera
región esté más cerca de la cara anterior del substrato que la
segunda región, es decir, que el substrato sea más fino en la
primera región que en la segunda región. En la transición de la
primera región dispuesta a mayor profundad, en forma de concavidad,
a la segunda región realzada, dispuesta a mayor altura, queda
formado el flanco. Si las dos regiones están realizadas de forma
encajadas una en otra a modo de peine, como se ha descrito
anteriormente, el flanco se extiende a lo largo de toda la
estructura del peine.
La precipitación de una capa metálica se realiza
preferiblemente en toda la cara posterior del substrato. No es
necesario un enmascaramiento, por ejemplo mediante fotolitografía,
de determinadas regiones de la cara posterior del substrato.
Eventualmente, algunas regiones parciales de la cara posterior del
substrato, que sirven para la sujeción del substrato durante la
precipitación, se quedan libres de la capa metálica. Para la capa
metálica se usa preferiblemente aluminio.
Después de la precipitación de la capa metálica,
en ésta se precipita una capa barrera al ácido, al menos a su vez
en regiones parciales. Por lo tanto, la capa barrera cubre la capa
metálica al menos parcialmente.
\newpage
Según la invención, la capa barrera al ácido es
sustancialmente resistente al ácido que graba la capa metálica.
Esto significa que un ácido, por ejemplo una solución cáustica
líquida o un gas reactivo, que ataca fuertemente la capa metálica,
no ataca la capa barrera al ácido o la ataca apenas. Por ejemplo,
debe ser mucho más elevado el coeficiente de grabado del ácido
respecto a la capa metálica, por ejemplo un factor diez mayor, que
respecto a la capa barrera al ácido. Para la capa barrera al ácido
pueden usarse, por ejemplo, metales como la plata o el cobre, pero
también dieléctricos como el óxido de silicio o el nitruro de
silicio.
En una etapa posterior del procedimiento, la
cara posterior del substrato se expone al ácido con la capa metálica
que se encuentra en el mismo y la capa barrera al ácido que la
cubre. En las regiones cubiertas por la capa barrera al ácido, la
capa metálica no es atacada por el ácido o sólo es atacada muy poco.
No obstante, en la región del flanco, en el que debido a su
disposición inclinada respecto a la primera y la segunda región en
la cara posterior del substrato la capa barrera al ácido sólo está
realizada de forma muy fina, con agujeros o de ninguna manera, el
ácido puede atacar directamente la capa metálica. La capa barrera al
ácido es socavada adicionalmente o ya no presenta la estabilidad
suficiente sin la capa metálica dispuesta por debajo, quitada por
el ácido y preferentemente es eliminada finalmente por completo
mediante la etapa del grabado al ácido. El resultado es que la capa
metálica en la primera región ya no está conectada eléctricamente
con la capa metálica en la segunda región.
Para la capa barrera al ácido se usa
preferiblemente un metal soldable, por ejemplo plata o cobre. Por el
concepto "soldable" debe entenderse aquí que en la capa
barrera al ácido puede soldarse un cable o una regleta de contactos
convencional, que puede servir, por ejemplo, para la conexión entre
las células solares. Aquí deben poderse usar procedimientos de
soldadura sencillos, económicos, sin el empleo de soldaduras
especiales o herramientas especiales, como son necesarios, por
ejemplo, para soldar aluminio o titanio o compuestos de este tipo
de metales. La capa barrera al ácido debe poderse soldar, por
ejemplo, mediante soldadura de plata convencional y un soldador
convencional.
Gracias al uso de una capa barrera al ácido
soldable se consigue que la capa barrera al ácido no deba eliminarse
tras el grabado al ácido de la superficie de la célula para soldar
la capa metálica dispuesta por debajo durante una conexión entre
las células solares con una regleta de contactos.
La capa metálica y/o la capa barrera al ácido
están orientadas preferiblemente en una dirección sustancialmente
perpendicular respecto a la primera y la segunda región. Esta
precipitación puede realizarse mediante metalización al vacío,
p.ej. de forma térmica o mediante haz electrónico o mediante
pulverización catódica. La orientación de la precipitación resulta
aquí de la geometría, con la que están dispuestos los substratos
semiconductores durante la precipitación respecto a la fuente de la
que sale el material de la capa correspondiente. Las partículas de
material de la fuente deberían incidir, en promedio, aproximadamente
en la dirección perpendicular, por ejemplo con un ángulo de 90º
\pm 20º en la primera y la segunda región.
De esta forma se consigue que en la primera y la
segunda región se precipite sustancialmente más metal que en el
flanco que separa estas regiones, puesto que el flanco presenta
respecto a la dirección de propagación de las partículas de
material un ángulo agudo preferiblemente inferior a 30º. La capa
barrera al ácido se precipita sólo muy fina, de modo que en la
primera y la segunda región presente un espesor inferior a 5 \mum,
preferiblemente inferior a 2 \mum, de forma aún más preferible
inferior a 500 nm. En la región inclinada del flanco, la capa
barrera al ácido es, por lo tanto, tan fina o presenta una
estructura porosa, que ya no puede servir eficazmente como barrera
al ácido.
En una forma de realización de la invención, el
procedimiento que se ha descrito hasta ahora se usa para la
fabricación de llamadas células solares EWT (Emitter Wrap Through).
Aquí, una región que forma la región de emisor en la cara posterior
de la célula solar se conecta eléctricamente mediante canales de
unión también provistos de un dopaje de emisor con un emisor en la
cara anterior de la célula solar. Preferiblemente, todo el
substrato semiconductor es provisto en su superficie de una capa
dieléctrica, por ejemplo un óxido térmico de un espesor superior a
100 nm, y este óxido se elimina posteriormente de forma selectiva
mediante grabado al agua fuerte de la cara anterior del substrato.
En la cara posterior del substrato, en las regiones que
posteriormente serán regiones de emisor, se quita el óxido junto con
el material del substrato dispuesto por debajo mediante un láser, a
una profundidad suficiente para que se forme un flanco suficiente,
de una altura de al menos algunos micrómetros. Al mismo tiempo se
forman con el láser los canales de unión hasta la cara anterior del
substrato. Durante una posterior difusión de emisores, la capa
dieléctrica restante sirve para las regiones dispuestas por debajo
como barrera a la difusión, de modo que sólo en las regiones
anteriormente puestas al descubierto de la cara anterior y
posterior, así como en los canales de unión, se difunde un
emisor.
El uso del procedimiento según la invención para
la fabricación de células solares EWT tiene la ventaja de que en
una etapa de procedimiento común mediante un láser altamente
energético se pueden liberar de una capa barrera a la difusión
dispuesta por encima tanto las regiones de emisor en la cara
posterior como los canales de unión hacia el emisor de la cara
anterior.
En otra forma de realización del procedimiento
según la invención se realizan varios flancos entre la primera y la
segunda región. Esto puede realizarse, por ejemplo, porque se forman
mediante un láser concavidades entre la primera y la segunda
región, que presentan respectivamente flancos adicionales,
dispuestos aproximadamente en la dirección perpendicular. De esta
forma puede conseguirse una separación eléctrica aún más fiable
entre la primera y la segunda región.
Según un segundo aspecto a la presente invención
se propone una célula solar que presenta: un substrato semiconductor
con una cara anterior de substrato y una cara posterior de
substrato; una región base de un primer tipo de dopaje en la cara
posterior del substrato, una región de emisor de un segundo tipo de
dopaje en la cara posterior del substrato y una región de emisor
del segundo tipo de dopaje en la cara anterior del substrato,
estando separadas la región base y la región de emisor en la cara
posterior del substrato por una región de flanco dispuesta de forma
inclinada respecto a estas regiones; un contacto base, que establece
contacto eléctrico con la región base, al menos en regiones
parciales, y un contacto emisor, que establece contacto eléctrico
con la región de emisor, al menos en regiones parciales, presentando
el contacto base y el contacto emisor respectivamente una primera
capa metálica que establece contacto con el substrato semiconductor,
que se extiende respectivamente sustancialmente en paralelo a la
cara anterior del substrato, representando la región del flanco
ninguna capa metálica, de modo que quedan eléctricamente separados
el contacto emisor y el contacto base, estando conectada la región
de emisor en la cara posterior del substrato mediante canales de
unión con dopaje de emisor con la región de emisor en la cara
anterior del substrato.
La célula solar puede presentar, en particular,
las características que pueden realizarse mediante el procedimiento
según la invención anteriormente descrito.
Dicho de otro modo, el principio de
funcionamiento de la invención puede describirse brevemente de la
siguiente manera:
El principio elegante y nuevo de la separación
de contactos está basado en la metalización al vacío o la
pulverización catódica de una fina capa de aluminio para establecer
contacto entre las regiones de la célula con dopaje tipo n y tipo
p. Una capa de plata o cobre aplicada posteriormente mediante
metalización al vacío o pulverización catódica garantiza la
soldabilidad de la célula solar y sirve al mismo tiempo como barrera
al ácido para el ataque de una solución cáustica en una de las
siguientes etapas de la fabricación.
En las estructuras a modo de flanco en la
transición entre las regiones realzadas y rebajadas de la cara
posterior de la célula solar, la última capa precipitada y usada
como barrera al ácido no es completamente densa debido al
procedimiento de metalización y permite, por lo tanto, el ataque de
una solución cáustica que elimina definidamente la capa metálica
precipitada en primer lugar en estas regiones. La barrera al ácido
propiamente dicha se socava durante este proceso y los restos que
quedan eventualmente pueden eliminarse rápidamente en una segunda
etapa de grabado al ácido, que ataca la barrera al ácido
propiamente dicha, especialmente en la región socavada de las
estructuras a modo de flancos.
Gracias al uso de dos o más canales dispuestos
más o menos cerca uno de otro (como se explicará más abajo
haciéndose referencia a la fig. 3), se consigue por primera vez
reforzar este efecto. Gracias a un efecto de socavado, se elimina
de una forma definida toda la metalización de la región realzada
estrecha entre los canales dispuestos uno cerca del otro.
Los canales estrechos propiamente dichos pueden
realizarse de una forma rápida y económica mediante procesos con
láser.
Otras características y ventajas de la invención
resultan de la descripción detallada dispuesta a continuación de
formas de realización preferibles en realización con los dibujos
adjuntos.
La fig. 1 representa esquemáticamente un
transcurso del procedimiento según la invención;
la fig. 2 muestra esquemáticamente una vista en
corte de una célula solar según la invención de acuerdo con una
primera forma de realización;
la fig. 3 muestra esquemáticamente una vista en
corte de una célula solar según la invención de acuerdo con una
segunda forma de realización;
la fig. 4 muestra esquemáticamente una vista en
corte de una célula solar según la invención de acuerdo con una
tercera forma de realización.
Haciéndose referencia a la fig. 1, se describirá
en primer lugar una forma de realización de un procedimiento de
fabricación según la invención, como puede usarse de forma similar
para la fabricación de la célula solar 1 según la invención
mostrada en la fig. 2.
Una rodaja de silicio 2 se somete en una primera
etapa a) en un baño de ultrasonidos a una limpieza mediante agentes
tensioactivos. A continuación, se elimina el daño generado durante
el corte con sierra de la rodaja en KOH calentada, eliminándose
aproximadamente los 10 \mum exteriores de la rodaja. A
continuación, la rodaja se somete a una llamada limpieza RCA,
oxidándose la superficie de la rodaja mediante una secuencia de
lavados con NH_{4}OH, HF, HCl y HF y quitándose el óxido
posteriormente mediante mordiente.
Acto seguido (en la etapa b) se hace oxidar toda
la superficie de la rodaja en una atmósfera N_{2}/O_{2} a
aproximadamente 1050ºC hasta alcanzarse un espesor de óxido de
aproximadamente 250 nm.
Esta capa de óxido 49 se elimina (en la etapa c)
de la posterior cara anterior de la célula 8 mediante un proceso
con mordiente horizontal en un baño HF y en la cara anterior del
substrato, puesta al descubierto, se genera mediante inmersión en
una solución texturizada calentada, p.ej. una solución de KOH e IPA
(alcohol isopropílico) una textura de superficie 51.
A continuación, (en la etapa d) se protege la
cara anterior texturizada del substrato mediante precipitación de
una capa SiN 53 de un espesor de aproximadamente 60 nm.
En una etapa posterior (e), se quitan mediante
un láser altamente energético partes de la cara posterior 3 del
substrato y de la capa de óxido 48 que se encuentra en ésta,
generándose las primeras regiones 4 en forma de concavidades. Las
primeras regiones 4 están separadas por flancos 5 de segundas
regiones 6 realzadas (fig. 2). El índice de canales, es decir, la
distancia del centro de una primera región al centro de una primera
región adyacente, es aquí de 2,5 mm; la anchura del canal es de 1,25
mm.
En la misma etapa del procedimiento (e) se
generan mediante el láser canales de unión 7 de las primeras
regiones 4 hasta la cara anterior 8 del substrato.
Tras otra limpieza de la rodaja con HCl diluida
con agua (+ eventualmente un baño de ultrasonidos) y opcionalmente
en NH_{4}OH, el daño que se ha generado durante el tratamiento con
láser se quita con mordiente en KOH calentada hasta una profundidad
de aproximadamente 10 \mum. Sigue otra limpieza en HNO_{2}
caliente y a continuación en HF fría, antes de difundirse (en la
etapa f) en toda la superficie del substrato no cubierto con óxido
49 un emisor mediante una difusión POCl_{3} en el horno tubular.
El resistor de capa del emisor se ajusta aproximadamente en 40
ohmios/metro cuadrado.
Sigue otra limpieza con RCA antes de
precipitarse (en la etapa g) una capa doble 55 de SiN en la cara
interior del substrato. La primera capa SiN sirve para la pasivacíon
superficial y tiene un espesor de aproximadamente 10 nm. La segunda
capa sirve como capa antirreflejo y, con un índice de refracción de,
por ejemplo, 2,05, tiene un espesor de aproximadamente 100 nm.
Tras una limpieza con RCA más corta, en la que
se suprime la inmersión final en HF, se genera en una atmósfera de
N_{2}/O_{2} a 500ºC un óxido túnel de un espesor de sólo 1,5
nm.
A continuación, (en la etapa h), se metaliza la
cara posterior. Para ello se metaliza al vacío mediante un cañón de
haz electrónico en primera lugar una capa metálica 10 de un espesor
de aproximadamente 15 \mum de aluminio. El espesor de la capa de
aluminio se refiere aquí a las primeras y segundas regiones 4, 6 de
la cara posterior del substrato orientadas aproximadamente en la
dirección perpendicular respecto a la dirección de propagación del
vapor de aluminio. En los flancos 5 orientados de forma inclinada
respecto a ello se precipita (por ejemplo con una dependencia del
coseno) según el ángulo de la invención menos aluminio. A
continuación, se precipita también mediante el cañón electrónico una
capa metálica 11 de un espesor de aproximadamente 2 \mum de plata
por encima del aluminio.
La capa de plata 11 sirve en una posterior etapa
de grabado al ácido selectivo como capa barrera al ácido. Como ácido
se usa aquí HCl, que ataca fuertemente el aluminio, atacando apenas
la plata. Aquí, debido a la capa de plata realizada demasiada fina o
porosa en la región del flanco, se quita en esta región la capa de
aluminio por el ácido. En las primeras y segundas regiones
protegidas densamente con plata, la solución cáustica no llega a la
capa de aluminio, de modo que allí queda en gran medida intacta.
Finalmente se introducen (en la etapa i) los
contactos base 10 mediante un láser a través del óxido 48 dispuesto
por debajo, para establecer un contacto eléctrico con las regiones
base de la célula solar mediante contactos 57 locales. Este proceso
es conoce como procedimiento LFC (Laser Fired Contacts, véase el
documento DE 100 46 170 A1). En último lugar se realiza un recocido
durante 1 a 3 minutos a aproximadamente 330ºC.
Con referencia a la fig. 3, se explicará otra
forma de realización de una célula solar según la invención.
Como se ha descrito anteriormente, se propone
una célula solar (12) con un substrato semiconductor (13),
realizándose el establecimiento de contacto eléctrico con el mismo
en la cara posterior del substrato semiconductor (14). La cara
posterior del substrato semiconductor presenta localmente regiones
con dopaje tipo n (15), que están unidas mediante taladros (16)
finos con la cara anterior del substrato semiconductor. La cara
anterior del substrato semiconductor, así como los taladros finos
también están provistos de la capa con dopaje tipo n. El substrato
semiconductor propiamente dicho presenta un dopaje tipo p.
La cara posterior del substrato semiconductor
presenta localmente regiones (18) estrechas en forma de
concavidades, que están delimitadas por las estructuras en forma de
flancos (19) respecto a las regiones (20) anchas, realzadas de la
cara posterior del substrato semiconductor.
\newpage
La cara posterior del substrato semiconductor
está provista en primer lugar en toda la superficie de una capa
dieléctrica (21). La capa dieléctrica está provista localmente de
aberturas (22) a la región con dopaje tipo n y de aberturas (23) a
la región con dopaje tipo p.
La capa dieléctrica incluidas las regiones (22,
23) abiertas está recubierta en toda su superficie con un material
eléctricamente conductivo (24), preferiblemente aluminio. El
recubrimiento se realiza preferiblemente mediante metalización al
vacío o pulverización catódica. En esta capa se precipita a
continuación otra capa (25) eléctricamente conductiva y soldable,
por ejemplo plata o cobre.
Para que los dos materiales conductivos (24) y
(25) no generen un cortocircuito en la célula solar, las regiones
realzadas (20) de la cara posterior del substrato semiconductor son
separadas por ataque de una solución cáustica o como consecuencia de
etapas de grabado al agua fuerte en las estructuras a modo de
flancos (19).
Con referencia a la fig. 4, se explicará otra
forma de realización de una célula solar según la invención.
Como se ha descrito anteriormente, se propone
una célula solar (26) con un substrato semiconductor (27),
realizándose el establecimiento del contacto eléctrico en la cara
posterior (28) del substrato semiconductor. La cara posterior del
substrato semiconductor presenta localmente regiones con dopaje tipo
n (29), mientras que el substrato semiconductor propiamente dicho
presenta un dopaje tipo p.
La cara posterior del substrato semiconductor
presenta localmente regiones (30) estrechas en forma de
concavidades, que están delimitadas por las estructuras en forma de
flancos (31) respecto a las regiones (32) anchas, realzadas de la
cara posterior del substrato semiconductor. Hay respectivamente dos
regiones en forma de concavidades (30) una cerca de la otra quedando
delimitadas por una región (33) estrecha, realzada.
La cara posterior del substrato semiconductor
está provista en primer lugar en toda la superficie de una capa
dieléctrica (34). La capa dieléctrica está provista localmente de
aberturas (35) a la región con dopaje tipo n y de aberturas (36) a
la región con dopaje tipo p.
La capa dieléctrica incluidas las regiones (35,
36) abiertas está recubierta en primer lugar en toda su superficie
con un material eléctricamente conductivo (37), preferiblemente
aluminio. El recubrimiento se realiza preferiblemente mediante
metalización al vacío o pulverización catódica. En esta capa se
precipita a continuación otra capa (38) eléctricamente conductiva y
soldable, por ejemplo plata o cobre.
Para que los dos materiales conductivos (37) y
(38) no generen un cortocircuito en la célula solar, las regiones
anchas, realzadas (32) de la cara posterior del substrato
semiconductor son separadas, preferiblemente por ataque de una
solución cáustica o como consecuencia de etapas de grabado al agua
fuerte en las estructuras (31) a modo de flancos y las regiones
(33) estrechas, realzadas.
La forma de realización mostrada en la fig. 4
sirve sobre todo para ilustrar las concavidades (30) dobles, que
contribuyen a una mejor separación eléctrica entre el contacto
emisor y el contacto base. Para mayor claridad, no se muestran en
la figura un emisor opcional en la cara anterior del substrato, ni
tampoco los canales de unión dopados entre las regiones de emisor
de la cara posterior y de la cara anterior.
Alternativamente, unas formas de realización de
la célula solar según la invención pueden describirse como
sigue:
Célula solar de un substrato semiconductor,
preferiblemente silicio, realizándose el establecimiento del
contacto eléctrico en la cara posterior del substrato
semiconductor, caracterizada porque la cara posterior de la célula
presenta localmente regiones en forma de concavidades, que están
separadas por regiones a modo de flancos de las regiones
realzadas.
Célula solar según una de las formas de
realización anteriormente, caracterizada porque las regiones en
forma de concavidades de la cara posterior del substrato
semiconductor o al menos partes de las regiones realzadas de la
cara posterior del substrato semiconductor están unidas mediante
taladros finos con la cara anterior del substrato
semiconductor.
Célula solar según una de las formas de
realización anteriormente, caracterizada porque la cara posterior
de la célula está recubierta en primer lugar en toda la superficie o
casi en toda la superficie con una secuencia de capas de al menos
dos materiales eléctricamente conductivos.
Célula solar según una de las formas de
realización anteriormente, caracterizada porque la capa aplicada en
primer lugar es de aluminio y porque al menos una capa aplicada a
continuación es soldable.
Célula solar según una de las formas de
realización anteriormente, caracterizada porque al menos una de las
capas aplicadas se precipita mediante metalización al vacío o
pulverización catódica.
Célula solar según una de las formas de
realización anteriormente, caracterizada porque la separación de la
capa eléctricamente conductiva de la cara posterior de la célula en
dos o más regiones se realiza mediante el ataque de una solución
cáustica o una secuencia de varias etapas de grabado al agua fuerte
en la región de las regiones a modo de flancos.
Célula solar según una de las formas de
realización anteriormente, caracterizada porque dos o más regiones
en forma de concavidades están dispuestas una cerca de la otra,
respectivamente, y están delimitadas una respecto a la otra por una
región estrecha, realzada.
Célula solar según una de las formas de
realización anteriormente, caracterizada porque la separación de la
capa eléctricamente conductiva de la cara posterior de la célula en
dos o más regiones se realiza mediante el ataque de una solución
cáustica o una secuencia de varias etapas de grabado al agua fuerte
en la región de las regiones a modo de flancos y de la región
estrecha, realzada entre las regiones en forma de concavidades
dispuestas una cerca de la otra.
En resumen, la invención también puede
describirse de la siguiente manera:
Se propone una célula solar (1) con un substrato
semiconductor (2), realizándose el establecimiento del contacto
eléctrico de este último en la cara posterior del substrato
semiconductor (3). La cara posterior del substrato semiconductor
presenta localmente regiones (4) en forma de concavidades, que están
delimitadas mediante estructuras (5) a modo de flancos respeto a
las regiones (6) realizadas de la cara posterior del substrato
semiconductor.
Las regiones en forma de concavidades están
unidas con la cara anterior (8) del substrato semiconductor mediante
taladros (7) finos. La cara anterior del substrato semiconductor,
así como los taladros finos y las regiones en forma de concavidades
incluidas las estructuras a modo de flancos están provistos de una
capa con dopaje del tipo n. El substrato semiconductor propiamente
dicho presenta un dopaje tipo p.
La cara posterior del substrato semiconductor
está recubierta en primer lugar en toda la superficie con un
material (10) eléctricamente conductivo. El recubrimiento se realiza
preferiblemente mediante metalización al vacío o pulverización
catódica. En esta capa se precipita a continuación otra capa (11)
eléctricamente conductiva y soldable.
Para que los dos materiales (10) y (11)
eléctricamente conductivos no provoquen un cortocircuito en la
célula solar, las regiones (4) en forma de concavidades se separan
de las regiones (6) realzadas de la cara posterior del substrato
semiconductor mediante el ataque de una solución cáustica o una
secuencia de etapas de grabado al agua fuerte en las estructuras
(5) a modo de flancos.
La célula solar según la invención y el
procedimiento de fabricación según la invención se han descrito sólo
a título de ejemplo con ayuda de las formas de realización arriba
indicadas. El experto verá los cambios y las modificaciones, como
también están recogidos en el alcance de las reivindicaciones
adjuntas.
Con la célula solar presentada, denominada
también célula RISE-EWT (Rear Interdigitated Single
Evaporation - Emitter Wrap Through) se consiguen, entre otras, las
siguientes ventajas: entre otras cosas, la célula es altamente
eficiente gracias a rejillas de contacto encajadas unas en otras
para emisor y base dispuestas sólo en la cara posterior de la
célula. Los contactos eléctricos de alta calidad se generan mediante
metalización al vacío. Existe una unión p-n
colectora tanto en la cara anterior como en la cara posterior de la
célula. La célula está protegida por una pasivacíon superficial
excelente basada en nitruro de silicio y dióxido de silicio de
crecimiento térmico.
El procedimiento de fabricación se caracteriza
por su sencillez y la fácil aplicabilidad en la industria, puesto
que se renuncia a etapas de enmascaramiento y de litografía. Además,
la pasivacíon se realiza de forma "suave", es decir, se usa
mecanizado por láser en lugar de etapas de mecanizado mecánico y
metalización al vacío en lugar de la serigrafía para la realización
de los contactos. Gracias a ello, el procedimiento es especialmente
adecuado para rodajas de silicio finas y sensibles. Gracias a ello,
el procedimiento tiene un alto potencial de reducción de
costes.
Claims (21)
1. Procedimiento para la fabricación de una
célula solar (1, 12, 26) que comprende las siguientes etapas:
- -
- preparación de un substrato semiconductor (2; 13; 27) con una cara anterior (8; 17) de substrato y una cara posterior (3; 14; 28) de substrato;
- -
- realización de una primera (4) y una segunda región (6; 20; 32) en la cara posterior (3; 14; 28) del substrato, extendiéndose las regiones respectivamente sustancialmente en paralelo a la cara anterior (8, 17) del substrato, y realización de un flanco (5; 19; 31) inclinado, que separa la primera región (4; 18) de la segunda región (6; 20; 32);
- -
- precipitación de una capa metálica (10; 24; 37) al menos en regiones parciales de la cara posterior (3; 14; 28) del substrato;
- -
- precipitación de una capa barrera al ácido (11; 25; 38) al menos en regiones parciales de la primera capa metálica (11; 25; 38), siendo sustancialmente resistente la capa barrera al ácido (11; 25; 38) a un ácido que ataca la capa metálica;
- -
- grabado al ácido de la capa metálica (10; 24; 37) al menos en regiones parciales, eliminándose fundamentalmente la capa metálica (10; 24; 37) en el flanco inclinado (5; 19; 31).
2. Procedimiento según la reivindicación 1,
siendo soldable la capa barrera al ácido (11; 25; 38).
3. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 2,
presentando la capa barrera al ácido (11; 25; 38) plata y/o
cobre.
4. Procedimiento según la reivindicación 1, 2 ó
3, realizándose la formación del flanco (5; 19; 31) inclinado de
tal modo que el flanco inclinado forme un ángulo de al menos 60º
respecto a la cara anterior (8; 17) del substrato.
5. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 4, realizándose la precipitación de la capa
barrera al ácido (11; 25; 38) de forma orientada en una dirección
sustancialmente perpendicular respecto a la cara anterior (8; 17)
del substrato.
6. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 5, realizándose la precipitación de la capa
barrera al ácido (11; 25; 38) mediante metalización al vacío o
pulverización catódica.
7. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 6, realizándose la formación del flanco (5; 19;
31) con ayuda de un láser.
8. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 7, realizándose la formación de la primera
región (4) con ayuda de un láser.
9. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 8, realizándose la formación de la primera
región (4) de tal modo que la primera zona esté más cerca de la cara
anterior (8; 17) del substrato que la segunda región (6; 20;
32).
32).
10. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 9, que presenta además la etapa de la
realización de una capa dieléctrica (49; 21; 34) en la cara
posterior (3; 14; 28) del substrato antes de la realización de la
primera y la segunda región, eliminándose localmente la capa
dieléctrica (49; 21; 34) en la primera región (4) durante la
realización de la primera región (4).
11. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 10, que presenta además la etapa de la
realización de una capa de emisor (9; 14; 29) dopada tanto en la
cara anterior (8; 17) del substrato como en la primera región (4)
de la cara posterior (3; 14; 28) del substrato.
12. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 11, que presenta además la etapa de la
realización de canales de unión (7; 16) con dopaje de emisor, que
unen la primera región (4) de la cara posterior (8; 17) del
substrato con la cara anterior (3; 14; 28) del substrato.
13. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 12, realizándose varios flancos (5; 19; 31)
entre la primera región (4) y la segunda región (6; 20; 32).
14. Célula solar (1; 12; 26) que presenta:
- -
- un substrato semiconductor (2; 13; 27) con una cara anterior (8; 17) de substrato y una cara posterior (3; 14; 28) de substrato;
- -
- una región base (6; 20; 32) de un primer tipo de dopaje en la cara posterior (3; 14; 28) del substrato, una región de emisor (4) de un segundo tipo de dopaje en la cara posterior (3; 14; 28) del substrato y una región de emisor (9) del segundo tipo de dopaje en la cara anterior (8) del substrato, estando separadas la región base y la región de emisor en la cara posterior del substrato por una región de flanco (5; 19; 31) dispuesta de forma inclinada respecto a estas regiones;
- -
- un contacto base (45), que establece contacto eléctrico con la región base (6; 20; 32), al menos en regiones parciales, y un contacto emisor (43), que establece contacto eléctrico con la región de emisor (4) en la cara posterior del substrato, al menos en regiones parciales, presentando el contacto base (45) y el contacto emisor (43) respectivamente una primera capa metálica (10) que establece contacto con el substrato semiconductor, que se extiende respectivamente sustancialmente en paralelo a la cara anterior del substrato, representando la región del flanco (5; 19; 31) ninguna capa metálica, de modo que quedan eléctricamente separados el contacto emisor (43) y el contacto base (45),
- caracterizada porque la región de emisor (4) en la cara posterior del substrato está conectada mediante canales de unión (7) con dopaje de emisor con la región de emisor (9) en la cara anterior del substrato.
15. Célula solar según la reivindicación 14, que
presenta además una segunda capa metálica (11) soldable, que cubre
al menos parcialmente la primera capa metálica (10).
16. Célula solar según la reivindicación 15,
presentando la segunda capa metálica (11) plata y/o cobre.
17. Célula solar según una de las
reivindicaciones 14 a 16, presentando la primera capa metálica (10)
aluminio.
18. Célula solar según una de las
reivindicaciones 14 a 17, formando la región de flanco (5; 19; 31)
un ángulo de más de 60º respecto a la cara anterior del
substrato.
19. Célula solar según una de las
reivindicaciones 14 a 18, estando la región de emisor (4) de la cara
posterior del substrato más cerca de la cara anterior (8) del
substrato que la región base (6).
20. Célula solar según una de las
reivindicaciones 14 a 19, que presenta además una capa dieléctrica
(49; 21; 34) entre la zona base (6) y el contacto base (45),
estableciendo el contacto base localmente contacto con la región
base a través de aberturas (57) en la capa dieléctrica.
21. Célula solar según una de las
reivindicaciones 14 a 20, estando separada la región base (58; 63)
de la región de emisor (61; 65) de la cara posterior del substrato
mediante al menos una concavidad (18; 30) que presenta regiones de
flanco (19; 31).
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| US20080290368A1 (en) * | 2007-05-21 | 2008-11-27 | Day4 Energy, Inc. | Photovoltaic cell with shallow emitter |
| US20100147368A1 (en) * | 2007-05-17 | 2010-06-17 | Day4 Energy Inc. | Photovoltaic cell with shallow emitter |
| DE102007042428A1 (de) * | 2007-09-06 | 2009-03-12 | Solarworld Industries Deutschland Gmbh | Verfahren zum Tempern von Halbleiter-Bauelementen |
| MX2010006881A (es) * | 2007-12-18 | 2010-12-06 | Day4 Energy Inc | Modulo fotovoltaico con acceso marginal a filamentos pv, metodo, aparato, y sistema de interconexion. |
| US8222516B2 (en) * | 2008-02-20 | 2012-07-17 | Sunpower Corporation | Front contact solar cell with formed emitter |
| US7851698B2 (en) * | 2008-06-12 | 2010-12-14 | Sunpower Corporation | Trench process and structure for backside contact solar cells with polysilicon doped regions |
| JP5223004B2 (ja) | 2008-07-28 | 2013-06-26 | デイ４ エネルギー インコーポレイテッド | 低温精密エッチ・バック及び不動態化プロセスで製造された選択エミッタを有する結晶シリコンｐｖ電池 |
| DE102008062591A1 (de) * | 2008-08-08 | 2010-03-04 | Deutsche Cell Gmbh | Halbleiter-Bauelement |
| DE102008051521A1 (de) | 2008-10-13 | 2010-04-22 | Helmholtz-Zentrum Berlin Für Materialien Und Energie Gmbh | Verfahren zur Herstellung einer waferbasierten, rückseitenkontaktierten Hetero-Solarzelle und mit dem Verfahren hergestellte Hetero-Solarzelle |
| DE102008055476B4 (de) | 2008-12-04 | 2014-11-20 | Azur Space Solar Power Gmbh | Rückseitenkontakt-Solarzelle |
| DE102008055028A1 (de) | 2008-12-19 | 2010-07-01 | Q-Cells Se | Solarzelle |
| US20100212735A1 (en) * | 2009-02-25 | 2010-08-26 | Pin-Sheng Wang | Solar cell and method for fabricating the same |
| DE102009010816B4 (de) * | 2009-02-27 | 2011-03-10 | Solarworld Innovations Gmbh | Verfahren zur Herstellung eines Halbleiter-Bauelements |
| DE102009061071B3 (de) * | 2009-02-27 | 2013-01-17 | Solarworld Innovations Gmbh | Halbleiterbauelement und Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauelements |
| KR101573934B1 (ko) * | 2009-03-02 | 2015-12-11 | 엘지전자 주식회사 | 태양 전지 및 그 제조 방법 |
| KR101108474B1 (ko) * | 2009-05-14 | 2012-01-31 | 엘지전자 주식회사 | 태양 전지 |
| KR20110061397A (ko) * | 2009-12-01 | 2011-06-09 | 삼성전자주식회사 | 태양 전지 및 이의 제조 방법 |
| US8324015B2 (en) * | 2009-12-01 | 2012-12-04 | Sunpower Corporation | Solar cell contact formation using laser ablation |
| WO2011067338A2 (de) * | 2009-12-02 | 2011-06-09 | Stiebel Eltron Gmbh & Co.Kg | Solarzelle, solarmodul und herstellungsverfahren für eine solarzelle bzw. für ein solarmodul |
| NL2004310C2 (en) * | 2010-02-26 | 2011-08-30 | Stichting Energie | Method of fabrication of a back-contacted photovoltaic cell, and back-contacted photovoltaic cell made by such a method. |
| DE202010011171U1 (de) | 2010-08-07 | 2010-11-04 | Hug, Alexander | Solarmodul mit erhöhter Effizienz durch verschattungsarme Oberseitenkontaktierung |
| DE102010048437B4 (de) | 2010-10-15 | 2014-06-05 | Centrotherm Photovoltaics Ag | Solarzelle mit dielektrischer Rückseitenbeschichtung und Verfahren zu deren Herstellung |
| DE202011001115U1 (de) | 2010-12-01 | 2011-05-26 | Hug, Alexander, 72766 | Solarmodul mit erhöhtem Wirkungsgrad |
| DE202011001642U1 (de) | 2011-01-18 | 2011-03-17 | Hug, Alexander | Solarmodul mit einer verbesserten Strukturierung des Solarglases |
| US8802486B2 (en) * | 2011-04-25 | 2014-08-12 | Sunpower Corporation | Method of forming emitters for a back-contact solar cell |
| KR101278441B1 (ko) * | 2011-08-31 | 2013-07-01 | 한화케미칼 주식회사 | 일 단계 도핑공정을 이용한 ｅｗｔ 태양전지의 제조방법 |
| CN102403404A (zh) * | 2011-11-22 | 2012-04-04 | 苏州阿特斯阳光电力科技有限公司 | 一种背接触式光伏电池的制备方法 |
| KR101315407B1 (ko) * | 2012-06-04 | 2013-10-07 | 한화케미칼 주식회사 | 에미터 랩 스루 태양 전지 및 이의 제조 방법 |
| JP2014022428A (ja) * | 2012-07-13 | 2014-02-03 | Sharp Corp | 太陽電池および太陽電池モジュール |
| DE102012216580A1 (de) * | 2012-09-17 | 2014-05-28 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Verfahren zum Erzeugen mindestens eines Dotierkanals in einer Halbleiterschicht und photovoltaische Solarzelle, umfassend mindestens einen Dotierkanal |
| CN103794679B (zh) * | 2014-01-26 | 2016-07-06 | 晶澳（扬州）太阳能科技有限公司 | 一种背接触太阳能电池的制备方法 |
| US9263625B2 (en) * | 2014-06-30 | 2016-02-16 | Sunpower Corporation | Solar cell emitter region fabrication using ion implantation |
| CN104064630A (zh) * | 2014-07-15 | 2014-09-24 | 苏州阿特斯阳光电力科技有限公司 | 一种n型ibc太阳能电池片的制备方法 |
| US9634178B1 (en) * | 2015-12-16 | 2017-04-25 | Sunpower Corporation | Method of using laser welding to ohmic contact of metallic thermal and diffusion barrier layer for foil-based metallization of solar cells |
| JP6181903B1 (ja) * | 2016-10-25 | 2017-08-16 | 信越化学工業株式会社 | 高光電変換効率太陽電池及び高光電変換効率太陽電池の製造方法 |
| CN106981522B (zh) * | 2017-03-03 | 2018-07-10 | 浙江爱旭太阳能科技有限公司 | 能够提高光电转换效率的perc太阳能电池及其制备方法 |
| CN109494261B (zh) * | 2018-10-19 | 2024-06-21 | 晶澳（扬州）太阳能科技有限公司 | 硅基太阳能电池及制备方法、光伏组件 |
Family Cites Families (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4838952A (en) * | 1988-04-29 | 1989-06-13 | Spectrolab, Inc. | Controlled reflectance solar cell |
| JPH0251282A (ja) * | 1988-08-12 | 1990-02-21 | Sharp Corp | 光電変換装置 |
| US5053083A (en) * | 1989-05-08 | 1991-10-01 | The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University | Bilevel contact solar cells |
| DK170189B1 (da) * | 1990-05-30 | 1995-06-06 | Yakov Safir | Fremgangsmåde til fremstilling af halvlederkomponenter, samt solcelle fremstillet deraf |
| JP2997363B2 (ja) * | 1992-04-24 | 2000-01-11 | 京セラ株式会社 | 太陽電池素子 |
| EP0881694A1 (en) * | 1997-05-30 | 1998-12-02 | Interuniversitair Micro-Elektronica Centrum Vzw | Solar cell and process of manufacturing the same |
| JPH11224954A (ja) * | 1998-02-04 | 1999-08-17 | Sanyo Electric Co Ltd | 太陽電池、太陽電池モジュール、太陽電池モジュールの設置方法及び太陽電池の製造方法 |
| JP4329183B2 (ja) * | 1999-10-14 | 2009-09-09 | ソニー株式会社 | 単一セル型薄膜単結晶シリコン太陽電池の製造方法、バックコンタクト型薄膜単結晶シリコン太陽電池の製造方法および集積型薄膜単結晶シリコン太陽電池の製造方法 |
| US7388147B2 (en) * | 2003-04-10 | 2008-06-17 | Sunpower Corporation | Metal contact structure for solar cell and method of manufacture |
| US7649141B2 (en) * | 2003-06-30 | 2010-01-19 | Advent Solar, Inc. | Emitter wrap-through back contact solar cells on thin silicon wafers |
| DE102004053873A1 (de) * | 2004-11-07 | 2006-05-11 | Institut Für Solarenergieforschung Gmbh | Verfahren zur Herstellung einer beidseitig lichtempfindlichen Solarzelle und beidseitig lichtempfindliche Solarzelle |
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