DE10020541A1

DE10020541A1 - Verfahren zur Herstellung einer Solarzelle und Solarzelle

Info

Publication number: DE10020541A1
Application number: DE10020541A
Authority: DE
Inventors: Peter Fath; Wolfgang Joos
Original assignee: Universitaet Konstanz
Current assignee: Universitaet Konstanz
Priority date: 2000-04-27
Filing date: 2000-04-27
Publication date: 2001-11-08
Also published as: JP2003532297A; EP1277239A1; DE10191596D2; US6846984B2; WO2001082383A1; AU2001260067A1; US20030089393A1

Abstract

Bei einer Solarzelle mit sogenannten "buried contacts" in Ausnehmungen (7) auf einer ersten Oberflächenseite (2) ist vorgesehen, an einer Randseite (4) eine Metallschicht (12) auszubilden, die sich bis in einen Randbereich (9) einer der ersten Oberflächenseite (2) gegenüberliegenden zweiten Oberflächenseite (3) erstreckt und dort als erste Elektrode (14) dient. Weiterhin ist auf der zweiten Oberflächenseite (3) ein elektrisch von der ersten Elektrode (14) getrennte zweite Elektrode (15) ausgebildet, so dass eine rückseitige Kontaktierung der Solarzelle geschaffen ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Solar zelle.

Die Erfindung betrifft weiterhin eine Solarzelle mit einem halb leitenden dotierten Substrat, das eine erste Oberflächenseite, eine der ersten Oberflächenseite gegenüberliegende zweite Oberflächenseite und eine Randseite aufweist, wobei auf der ersten Oberflächenseite eine Emitterschicht aufgebracht ist sowie eine Anzahl von mit Metall als Stromleiter gefüllte Aus nehmungen eingebracht sind, wobei die Stromleiter mit einer ersten Elektrode kontaktiert sind, und wobei auf der zweiten Oberflächenseite als zweite Elektrode eine Metallschicht auf gebracht ist.

Aus US-A-4,726,850 sind eine Verfahren zur Herstellung einer Solarzelle sowie eine Solarzelle mit sogenannten "buried con tacts", bekannt. Unter "buried contacts" versteht man üblicher weise als vertiefte beziehungsweise vergrabene Kontakte aus gebildete elektrische Leiter, die auf einer ersten Oberflächen seite einer Solarzelle in Ausnehmungen eingebracht sind, wobei die Tiefe der Ausnehmungen erheblich größer als deren Breite ist. Gemäß diesem Dokument ausgeführte Solarzellen werden üblicherweise auf der ersten Oberflächenseite und auf einer der ersten Oberflächenseite gegenüberliegenden zweiten Ober flächenseite kontaktiert, wobei hierbei allerdings der Nachteil auftritt, dass bei einer modularen Verschaltung mehrerer der artiger Solarzellen elektrische Verbindungen zwischen der ersten Oberflächenseite und der zweiten Oberflächenseite gelegt werden müssen. Diese Anordnung ist nicht nur verhältnis mäßig aufwendig bei der Herstellung, sondern birgt auch erhebliche Fehlfunktionsrisiken aufgrund einer Beschädigung der die Solarzellen verschaltenden elektrischen Verbindungen.

Aus US-A-4,361,950 ist eine Solarzelle mit einer Leiteranord nung bekannt, die über ein auf eine erste Oberflächenseite aufgebrachtes Leitergitter verfügt. Weiterhin weist die Leiter anordnung gemäß diesem Dokument Kontaktabschnitte auf, die sich von dem Leitergitter um eine Randseite der Solarzelle bis in einen Randbereich einer der ersten Oberflächenseite gegen überliegenden zweiten Oberflächenseite erstrecken und dort als n-Elektrode dienen. Weiterhin ist an der zweiten Oberflächen seite innerhalb des Randbereichs nach einer aufwendigen Maskierung und abrasiven Behandlung zur Entfernung von n- leitenden Schichten eine als p-Elektrode dienende Metallschicht ausgebildet. Zwar ist bei dieser Solarzelle eine Kontaktierung beider Elektroden von der bei bestimmungsgemäßer Anordnung der Solarzelle rückseitig gelegenen zweiten Oberflächenseite möglich, allerdings weist sie den Nachteil auf, dass das Leiter gitter aufgrund nicht unerheblicher Abschattung der ersten Ober flächenseite den Wirkungsgrad der Solarzelle nicht unwesentlich herabsetzt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein effizientes Ver fahren zur Herstellung einer Solarzelle insbesondere mit ver tieften beziehungsweise vergrabenen Kontakten, sogenannten "buried contacts", sowie rückseitiger Kontaktierung zu schaffen.

Der Erfindung liegt weiterhin die Aufgabe zugrunde, eine Solar zelle der eingangs genannten Art mit rückseitiger Kontaktierung anzugeben.

Die erstgenannte Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst mit einem Verfahren zur Herstellung einer Solarzelle mit einem halbleitenden dotierten Substrat, das eine erste Oberflächen seite, eine der ersten Oberflächenseite gegenüberliegende zweite Oberflächenseite und eine Randseite aufweist, mit den Schritten:

- Bildung einer Emitterschicht auf wenigstens Bereichen der ersten Oberflächenseite, der Randseite sowie einem Rand bereich der zweiten Oberflächenseite,
- Einbringen von länglichen Ausnehmungen auf der ersten Oberflächenseite, die sich zwischen Teilflächen der Randseite erstrecken,
- Herstellung einer zu dem Substrat komplementär dotierten Schicht wenigstens in den Aunehmungen,
- Ausbildung einer Metallschicht auf den elektrisch leitenden Bereichen der Oberflächenseiten und der Randseite mit Auffüllung der in die erste Oberflächenseite eingebrachten Ausnehmungen,
- Ausbildung einer mit der ersten Oberflächenseite elektrisch verbundenen ersten Elektrode in dem Randbereich und einer zweiten Elektrode auf der zweiten Oberflächenseite innerhalb eines in dem Randbereich gelegenen Bereichs, wobei die Elektroden auf der zweiten Oberflächenseite elektrisch von einander getrennt sind.

Die zweitgenannte Aufgabe wird bei einer Solarzelle der ein gangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Emitterschicht weiterhin wenigstens auf Bereichen der Rand seite und einem Randbereich der zweiten Oberflächenseite aufgebracht ist, dass auf die Randseite eine Metallschicht auf gebracht ist, die elektrisch mit den Stromleitern in den in die erste Oberflächenseite eingebrachten Ausnehmungen ver bunden ist und die sich bis in den Randbereich der zweiten Oberflächenseite erstreckt, dass sich die als zweite Elektrode dienende Metallschicht von dem Randbereich umgeben mit einem Randabstand von der Randseite erstreckt und dass die Metallschichten der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode auf der zweiten Oberflächenseite elektrisch voneinander ge trennt sind.

Dadurch, dass bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die Randseite mit prozeßtechnisch beherrschbaren Maßnahmen behandelt wird, so dass bei der Solarzelle auch auf der Rand seite einer Metallschicht ausgebildet ist, die sich bis in den Randbereich der zweiten Oberflächenseite erstreckt, und auf der zweiten Oberflächenseite lediglich ein innerhalb des Rand bereichs gelegener Zwischenbereich mit prozeßtechnischen Maßnahmen mit der als zweite Elektrode dienenden Metall schicht präpariert wird, ist eine elektrische Verbindung von den an der ersten Oberflächenseite ausgebildeten elektrisch leiten den Auffüllungen der Ausnehmungen, die insbesondere als vertiefte beziehungsweise vergrabene Kontakte, sogenannte "buried contacts", ausgeführt sind, mit der bei bestimmungs gemäßer Verwendung der Solarzelle rückseitig gelegenen zweiten Oberflächenseite sowie eine elektrische Trennung zwischen den Elektroden geschaffen.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist in einer Aus gestaltung zweckmäßig, dass die elektrische Trennung der Elektroden durch das Einbringen von Isolationsgräben erfolgt. Bei dieser Ausgestaltung werden die Isolationsgräben vorteil hafterweise durch mechanisches Fräsen eingebracht.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist in einer weiteren Ausgestaltung zweckmäßig, dass die elektrische Trennung der Elektroden durch das Aufbringen von Isolationsstreifen auf die zweite Oberflächenseite erfolgt.

Für eine rationelle Durchführung des erfindungsgemäßen Ver fahrens ist es zweckmäßig, dass die Emitterschicht über die gesamte Oberfläche des Substrats gebildet und anschließend wenigstens von der zweiten Oberflächenseite entfernt wird.

Zweckmäßigerweise wird bei dem erfindungsgemäßen Ver fahren ein Dielektrikum wenigstens auf der ersten Oberflächenseite aufgebracht. Hierdurch wird eine stromlose Abscheidung der Metallschicht ermöglicht.

Bei der vorgenannten Ausgestaltung ist es weiterhin zweck mäßig, dass das Dielektrikum auch auf der Randseite auf gebracht wird, während die zweite Oberflächenseite beispiels weise durch Aneinanderlegen der zweiten Oberflächenseiten von zwei Substraten frei von Dielektrikum verbleibt.

Bei der letztgenannten Ausgestaltung ist es zum einen zweck mäßig, dass das Dielektrikum von der Randseite zusammen mit der Emitterschicht vor Aufbringen der Metallschicht entfernt wird. Auf diese Weise kann die Metallschicht direkt auf die Randseite aufgebracht werden.

Zum anderen ist es bei der letztgenannten Ausgestaltung zur Vermeidung des Abtrags von Dielektrikum und Emitterschicht von der Randseite zweckmäßig, dass das auf die Randseite aufgebrachte Dielektrikum vor Ausbildung der Metallschicht für eine stromlose Metallabscheidung aktiviert wird.

Vorteilhaft ist es bei dem erfindungsgemäßen Verfahren weiter hin, dass die zu dem Substrat komplementär dotierte Schicht auf allen von Dielektrikum freien Bereichen der ersten Oberflächen seite, der zweiten Oberflächenseite und der Randseite gebildet wird. Dadurch erübrigen sich aufwendige Maskierungen. Dabei wird eine Reduzierung von Abtragarbeiten dadurch erzielt, dass in dem Randbereich ein Bereich der zu dem Substrat kom plementär dotierten Schicht vorhanden ist.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es weiterhin zweck mäßig, eine entsprechend dem Substrat dotierte Schicht auf der zweiten Oberflächenseite in dem innerhalb des Randbereichs gelegenen Bereich zwischen dem Substrat und der flächig ausgestalteten zweiten Elektrode auszubilden. Dadurch ist eine gute Kontaktierung erzielt.

In einer Abwandlung der letztgenannten Ausgestaltung ist es bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Vermeidung eines weiteren Prozeßschrittes zweckmäßig, in die zweite Ober flächenseite Ausnehmungen einzubringen und die in die zweite Oberflächenseite eingebrachten Ausnehmungen zur Ausbildung der zweiten Elektrode mit Metall insbesondere der Metallschicht zu füllen.

Bei der erfindungsgemäßen Solarzelle ist es zweckmäßig, dass in dem Randbereich ein Bereich einer zu dem Substrat kom plementär dotierten Schicht vorhanden ist.

Bei der Solarzelle gemäß der Erfindung ist bei einer Aus gestaltung vorteilhafterweise vorgesehen, dass an der Innen seite des Randbereichs zur elektrischen Trennung der Elek troden bis in das Substrat reichende Isolationsgräben ein gebracht sind. Dadurch wird eine besonders guter elektrische Trennung der Elektroden erzielt.

Bei der erfindungsgemäßen Solarzelle ist bei einer weiteren Ausgestaltung zweckmäßigerweise vorgesehen, dass an der Innenseite des Randbereich zur elektrischen Trennung der Elektroden Isolationsstreifen auf die zweite Oberflächenseite aufgebracht sind. Dadurch ist es möglich, die elektrische Trennung ohne abtragende Bearbeitungsschritte zu erreichen.

Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung von vorteilhaften Ausführungsbeispielen unter Bezug auf die Figuren der Zeichnung. Es zeigen:

Fig. 1 bis Fig. 11 jeweils in teilgeschnittenen perspektivi schen Ansichten Schritte zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Solarzelle ge mäß einem ersten Ausführungsbeispiel mit Kontaktgräben zur elektrischen Trennung einer ersten Elektrode von einer zweiten Elektrode,

Fig. 12 bis Fig. 19 jeweils in teilgeschnittenen perspektivi schen Ansichten Schritte zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Solarzelle ge mäß einem zweiten Ausführungsbeispiel mit Kontaktgräben zur elektrischen Trennung einer ersten Elektrode von einer zweiten Elektrode,

Fig. 20 bis Fig. 24 jeweils in teilgeschnittenen perspektivi schen Ansichten Schritte zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Solarzelle ge mäß einem dritten Ausführungsbeispiel mit Isolationsstreifen zur elektrischen Trennung einer ersten Elektrode von einer zweiten Elektrode und

Fig. 25 und Fig. 26 jeweils in teilgeschnittenen perspektivi schen Ansichten Schritte zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Solarzelle ge mäß einem vierten Ausführungsbeispiel mit Isolationsstreifen zur elektrischen Trennung einer ersten Elektrode von einer zweiten Elektrode.

Fig. 1 zeigt in einer teilgeschnittenen perspektivischen Ansicht für ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung ein halbleiten des dotiertes Substrat 1 einer herzustellenden Solarzelle aus einem p-dotierten Siliziummaterial. Bei diesem Ausführungs beispiel ist das Substrat 1 als abgeflachter Quader ausgebildet und weist eine strukturtexturierte erste Oberflächenseite 2, eine der ersten Oberflächenseite 2 gegenüberliegende zweite Ober flächenseite 3 sowie eine umlaufende Randseite 4 auf, die aus vier Teilflächen gebildet ist.

Fig. 2 zeigt in einer teilgeschnittenen perspektivischen Ansicht das Substrat 1 der herzustellenden Solarzelle gemäß Fig. 1, bei dem beispielsweise durch Gasphasendiffusion unter Verwen dung von flüssiger Phosphorsäure (POCl₃) auf den Oberflächen seiten 2, 3 und der Randseite 4 eine n-dotierte Emitterschicht 5 erzeugt worden ist.

Fig. 3 zeigt in einer teilgeschnittenen perspektivischen Ansicht das Substrat gemäß Fig. 2, bei dem auf die auf der ersten Oberflächenseite 2 und der Randseite 4 ausgebildeten Bereiche der Emitterschicht 5 ein Dielektrikum 6, beispielsweise durch Abscheidung von Siliziumnitrid (SiN) aus der Gasphase bei niedrigem Druck (low pressure chemical vapor deposition, LPCVD) mit einer Anordnung von mit ihren zweiten Oberflächen seiten 3 aneinanderliegenden Substraten 2 in einem Reaktor, aufgebracht worden ist.

Fig. 4 zeigt in einer teilgeschnittenen perspektivischen Ansicht das Substrat 1 gemäß Fig. 3, bei dem beispielsweise durch Plasmaätzen eines Stapels von mit ihren einander gegenüber liegenden Oberflächenseiten 2, 3 aneinandergefügten Sub straten 1 an der Randseite 4 das Dielektrikum 6 sowie der entsprechende Bereich der Emitterschicht 5 entfernt worden ist.

Fig. 5 zeigt in einer teilgeschnittenen perspektivischen Ansicht das Substrat 1 gemäß Fig. 4, bei dem in der ersten Oberflächen seite 2 beispielsweise durch mechanisches Fräsen oder durch Verdampfen aufgrund der Einwirkung wenigstens eines Laserstrahls eine Anzahl von Kontaktgräben 7 als ländliche Aus nehmungen eingebracht worden ist. Die Kontaktgräben 7 ver laufen im wesentlichen zueinander parallel zwischen zwei ge genüberliegenden Teilflächen der Randseite 4 und sind für sogenannte "buried contacts" mit einer gegenüber der Breite um ein Mehrfaches größeren Tiefe ausgebildet.

Fig. 6 zeigt in einer teilgeschnittenen perspektivischen Ansicht das Substrat 1 gemäß Fig. 5, nachdem durch Ätzen beispiels weise in heißer Natronlauge (NaOH) Sägeschäden an den Kontaktgräben 7 geglättet sowie auf der zweiten Oberflächen seite 3 die entsprechenden Bereiche der Emitterschicht 5 ent fernt worden sind.

Fig. 7 zeigt in einer teilgeschnittenen perspektivischen Ansicht das Substrat 1 gemäß Fig. 6, bei dem durch starke Phosphor diffusion unter Verwendung von Phosphorsäure auf der zweiten Oberflächenseite 3, der Randseite 4 und in den Kontaktgräben 7 eine phosphordotierte Schicht 8 als negativ dotierte n-leitende Schicht erzeugt worden ist.

Fig. 8 zeigt in einer teilgeschnittenen perspektivischen Ansicht das Substrat gemäß Fig. 7, bei dem auf der zweiten Ober flächenseite 3 auf die phosphordotierte Schicht 8 mit einem Randabstand von den zwei gegenüberliegenden Teilflächen der Randseite 4, in die die Kontaktgräben 7 münden, beispielsweise durch Elektronenstrahlverdampfung, durch Sputtern oder andere Techniken eine Aluminiumschicht 10 aufgebracht worden ist. Dabei wurden ein freibleibender Randbereich 9 auf der zweiten Oberflächenseite 3 sowie die Randseite 4 maskiert.

Fig. 9 zeigt in einer teilgeschnittenen perspektivischen Ansicht das Substrat 1 gemäß Fig. 8, nachdem das Aluminium der Aluminiumschicht 10 unter Ausbildung einer aluminiumdotierten Schicht 11 als positiv dotierte p-leitende Schicht zur Überkompensation der darunterliegenden Bereiche der phosphordotier ten Schicht 8 und zur Ausbildung eines als Elektrodenbereich vorgesehenen sogenannten "back surface fields" in die zweite Oberflächenseite 3 einlegiert worden ist. Die in dem Rand bereich 9 der zweiten Oberflächenseite 3 vorliegende phosphor dotierte Schicht 8 grenzt dabei auf der zweiten Oberflächenseite 3 direkt an die aluminiumdotierte Schicht 11 an.

Fig. 10 zeigt in einer teilgeschnittenen perspektivischen Ansicht das Substrat 1 gemäß Fig. 9, nachdem durch selektive strom lose Metallabscheidung in einem Ionenbad eine Metallschicht 12 aus Nickel (Ni) zur elektrischen Kontaktierung und nach Sinte rung von Kontakten auf der zweiten Oberflächenseite 3 weitere Lagen von Kupfer (Cu) und Silber (Ag) als Korrosionsschutz auf die Bereiche der ersten Oberflächenseite 2, der zweiten Ober flächenseite 3 und der Randseite 4, die frei von Dielektrikum 6 sind, aufgebracht worden ist. Dabei werden die Kontaktgräben 7 verfüllt und über die mit der Metallschicht 12 bedeckte Randseite 4 elektrisch mit der zweiten Oberflächenseite 3 in Verbindung gebracht.

Fig. 11 zeigt in einer teilgeschnittenen perspektivischen Ansicht das Substrat 1 gemäß Fig. 10, bei dem zur Fertigstellung der Solarzelle gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel entlang der Grenze zwischen der phosphordotierten Schicht 8 und der aluminiumdotierten Schicht 11 als elektrische Trennung vor zugsweise durch mechanisches Fräsen zur Vermeidung von Aufschmelzvorgängen bis in das Substrat 1 eindringende Isola tionsgräben 13 eingebracht worden sind, die die Metallschicht 12 auf der zweiten Oberflächenseite 3 in eine n-Elektrode 14 als erste Elektrode und eine p-Elektrode 15 als zweite Elektrode trennen. In einer Abwandlung sind die Isolationsgräben 13 in dem n-dotierten Teil des Randbereichs 9 eingebracht. Die n- Elektrode 14 ist dabei elektrisch mit den auf der ersten Ober flächenseite 2 durch im wesentlichen vollständige Verfüllung der Kontaktgräben 7 mit Material aus der Metallschicht 12 gebilde ten sogenannten "buried contacts" in Verbindung, während die p-Elektrode 15 mit der aluminiumdotierten Schicht 11 kontaktiert ist.

Fig. 12 zeigt in einer teilgeschnittenen perspektivischen Ansicht für ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung ein Substrat 1 für eine herzustellende Solarzelle, bei dem in Anschluss an Aufbringen des Dielektrikums 6 entsprechend der Vorgehens weise bei dem anhand Fig. 1 bis Fig. 3 erläuterten ersten Aus führungsbeispiel die Kontaktgräben 7 eingebracht worden sind. Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel werden jedoch die an der Randseite 4 vorhandenen Bereiche der Emitterschicht 5 sowie des Dielektrikums 6 an der Randseite 4 belassen.

Fig. 13 zeigt in einer teilgeschnittenen perspektivischen Ansicht das Substrat 1 gemäß Fig. 12, nachdem die Kontaktgräben 7 geglättet worden sind und die Emitterschicht 5 von der zweiten Oberflächenseite 3 entsprechend der in Verbindung mit Fig. 6 erläuterten Vorgehensweise bei dem ersten Ausführungsbeispiel entfernt worden ist.

Fig. 14 zeigt in einer teilgeschnittenen perspektivischen Ansicht das Substrat 1 gemäß Fig. 13, bei dem entsprechend dem ersten Ausführungsbeispiel wie in Zusammenhang mit Fig. 7 erläutert die phosphordotierte Schicht 8 erstellt worden ist, die bei dem zweiten Ausführungsbeispiel jedoch lediglich in den Kontaktgräben 7 sowie auf der gesamten zweiten Oberflächen seite 3 vorliegt.

Fig. 15 zeigt in einer teilgeschnittenen perspektivischen Ansicht das Substrat 1 gemäß Fig. 14, bei dem entsprechend der in Zusammenhang mit Fig. 8 erläuterten Vorgehensweise bei dem ersten Ausführungsbeispiel auf der zweiten Oberflächenseite 3 die Aluminiumschicht 10 mit Freihalten der Randbereiche 9 auf die phosphordotierte Schicht 8 aufgebracht worden ist.

Fig. 16 zeigt in einer teilgeschnittenen perspektivischen Ansicht das Substrat 1 gemäß Fig. 15 nach Einlegierung von Aluminium aus der Aluminiumschicht 10 in die phosphordotierte Schicht 8 unter Ausbildung der aluminiumdotierten Schicht 11.

Fig. 17 zeigt in einer teilgeschnittenen perspektivischen Ansicht das Substrat 1 gemäß Fig. 16, wobei nunmehr die Bereiche des Dielektrikums 6 an der Randseite 4 in einer Aktivatorlösung wie beispielsweise PdCl₂ unter Ausbildung einer Aktivierungsfläche 16 für die nachfolgende Metallabscheidung behandelt worden sind.

Fig. 18 zeigt in einer teilgeschnittenen perspektivischen Ansicht das Substrat 1 gemäß Fig. 17 nach der Metallabscheidung entsprechend der bei dem ersten Ausführungsbeispiel anhand Fig. 10 erläuterten Vorgehensweise. Bei dem zweiten Aus führungsbeispiel ist nunmehr die Metallschicht 12 an der Rand seite 4 auf die bei dem Dielektrikum 6 ausgebildete Aktivie rungsfläche 16 aufgebracht.

Fig. 19 zeigt in einer teilgeschnittenen perspektivischen Ansicht das Substrat 1 gemäß Fig. 18, bei dem zur Fertigstellung der Solarzelle gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel ent sprechend der bei dem ersten Ausführungsbeispiel in Ver bindung mit Fig. 11 erläuterten Vorgehensweise die Isolations gräben 13 mit Ausbildung der n-Elektrode 14 und der p-Elek trode 15 eingebracht worden sind.

Das zweite Ausführungsbeispiel zeichnet sich dadurch aus, dass an der Randseite 4 weniger abtragende Bearbeitungs schritte als bei dem ersten Ausführungsbeispiel anfallen.

Fig. 20 zeigt in einer teilgeschnittenen perspektivischen Ansicht für ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung ein Substrat 1 für eine herzustellenden Solarzelle, das bislang entsprechend der bei dem ersten Ausführungsbeispiel anhand Fig. 1 bis Fig. 6 erläuterten Vorgehensweise behandelt worden ist. Bei dem dritten Ausführungsbeispiel jedoch sind gemäß Fig. 20 entlang der Innenseite des Randbereichs 9 auf der zweiten Oberflächen seite 3 Isolationsstreifen 17 beispielsweise aus Ta₂O₅, TiO₂, SiO₂ oder SiN aufgebracht.

In einer Abwandlung sind die Isolationsstreifen 17 als Alumini umstreifen in das Substrat 1 einlegiert.

Fig. 21 zeigt in einer teilgeschnittenen perspektivischen Ansicht das Substrat 1 gemäß Fig. 20, bei dem entsprechend der an hand Fig. 7 bei dem ersten Ausführungsbeispiel erläuterten Vorgehensweise die phosphordotierte Schicht 8 erzeugt worden ist. Bei dem dritten Ausführungsbeispiel jedoch schaffen die Isolationsstreifen 17 die darunterliegenden Bereiche der zweiten Oberflächenseite 3 ab, so dass sich die phosphordotierte Schicht 8 auf der zweiten Oberflächenseite 3 lediglich in dem Randbereiche 9 sowie in einem Zwischenbereich 18 zwischen den Isolationsstreifen 17 erstreckt.

Fig. 22 zeigt in einer teilgeschnittenen perspektivischen Ansicht das Substrat 1 gemäß Fig. 21, bei dem entsprechend der an hand Fig. 8 bei dem ersten Ausführungsbeispiel erläuterten Vorgehensweise die Aluminiumschicht 10 in dem Zwischen bereich 18 aufgebracht worden ist.

Fig. 23 zeigt in einer teilgeschnittenen perspektivischen Ansicht das Substrat 1 gemäß Fig. 22, bei dem entsprechend der an hand Fig. 9 bei dem ersten Ausführungsbeispiel erläuterten Vorgehensweise Aluminium aus der Aluminiumschicht 10 zur Erzeugung der aluminiumdotierten Schicht 11 in den Zwischen bereich 18 einlegiert worden ist.

Fig. 24 zeigt in einer teilgeschnittenen perspektivischen Ansicht das Substrat 1 gemäß Fig. 23, bei dem entsprechend der an hand Fig. 10 bei dem ersten Ausführungsbeispiel erläuterten Vorgehensweise zur Fertigstellung der Solarzelle gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel die Metallschicht 12 auf die zweite Oberflächenseite 3 sowie die Randseite 4 abgeschieden worden ist. Aufgrund der selektiven Metallabscheidung lediglich auf stromleitende Bereiche und in den Kontaktgräben 7 bleiben neben den auf der ersten Oberflächenseite 2 ausgebildeten Bereiche der dielektrischen Schicht 6 auch die Isolationsstreifen 17 frei von Metall. Auf diese Weise sind die n-Elektrode 14, die in den Randbereichen 9 ausgebildet ist, und die p-Elektrode 15, in die in dem Zwischenbereich 18 ausgebildet ist, elektrisch voneinander getrennt.

Das dritte Ausführungsbeispiel zeichnet sich gegenüber dem ersten Ausführungsbeispiel und dem zweiten Ausführungs beispiel dadurch aus, dass die Trennung der n-Elektrode 14 und der p-Elektrode 15 nach prozeßtechnischer Fertigstellung der Solarzelle ohne die Notwendigkeit einer abtragenden Nach bearbeitung vorliegt.

Fig. 25 zeigt in einer teilgeschnittenen perspektivischen Ansicht für ein viertes Ausführungsbeispiel der Erfindung ein Substrat 1 für eine herzustellenden Solarzelle, das bislang entsprechend der anhand Fig. 1 bis Fig. 9 bei dem ersten Ausführungsbeispiel erläuterten Vorgehensweise behandelt worden ist. Gemäß Fig. 25 sind nunmehr entlang der einen gleichrichtenden p/n-Über gang bildenden Grenze zwischen der phosphordotierten Schicht 8 und der aluminiumdotierten Schicht 11 entsprechend der anhand Fig. 20 bei dem dritten Ausführungsbeispiel erläuterten Vorgehensweise Isolationsstreifen 17 aufgebracht, die den Zwischenbereich 18 auf der zweiten Oberflächenseite 3 be grenzen.

Fig. 26 zeigt in einer teilgeschnittenen perspektivischen Ansicht das Substrat 1 gemäß Fig. 25 nach Ausbildung der Metallschicht 12 durch selektive stromlose Metallabscheidung. Entsprechend dem dritten Ausführungsbeispiel sind auch bei dem vierten Ausführungsbeispiel in den Randbereichen 9 die n-Elektrode 14 und in dem Zwischenbereich 18 die p-Elektrode 15 nach prozeßtechnischer Fertigstellung der Solarzelle elektrisch ge trennt ausgebildet, ohne dass es der abschließenden Bearbei tung zum Einbringen von Isolationsgräben 13 entsprechend dem ersten Ausführungsbeispiel beziehungsweise dem zweiten Ausführungsbeispiel bedarf.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung einer Solarzelle mit einem halbleitenden dotierten Substrat (1), das eine erste Ober flächenseite (2), eine der ersten Oberflächenseite (2) gegenüberliegende zweite Oberflächenseite (3) und eine Randseite (4) aufweist, mit den Schritten:

- Bildung einer Emitterschicht (5) auf wenigstens Be reichen der ersten Oberflächenseite (2), der Randseite (4) sowie einem Randbereich (9) der zweiten Ober flächenseite (3),
- Einbringen von länglichen Ausnehmungen (7) auf der ersten Oberflächenseite (2), die sich zwischen Teil flächen der Randseite (4) erstrecken,
- Herstellung einer zu dem Substrat (1) komplementär dotierten Schicht (8) wenigstens in den Ausneh mungen (7),
- Ausbildung einer Metallschicht (12) auf den elektrisch leitenden Bereichen der Oberflächenseiten (2, 3) und der Randseite (4) mit Auffüllung der in die erste Ober flächenseite (2) eingebrachten Ausnehmungen (7),
- Ausbildung einer mit der ersten Oberflächenseite (2) elektrisch verbundenen ersten Elektrode (14) in dem Randbereich (9) und einer zweiten Elektrode (15) auf der zweiten Oberflächenseite (3) innerhalb eines in dem Randbereich (9) gelegenen Bereichs (18), wobei die Elektroden (14, 15) auf der zweiten Oberflächen seite (3) elektrisch voneinander getrennt sind.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die elektrische Trennung der Elektroden (14, 15) durch das Einbringen von Isolationsgräben (13) erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 2, bei dem die Isolations gräben (13) durch mechanisches Fräsen eingebracht werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die elektrische Trennung der Elektroden (14, 15) durch das Aufbringen von Isolationsstreifen (17) auf die zweite Oberflächen seite (3) erfolgt.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem die Emitterschicht (5) über die gesamte Oberfläche des Substrats (1) gebildet und anschließend wenigstens von der zweiten Oberflächenseite (3) entfernt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem ein Dielektrikum (6) wenigstens auf der ersten Ober flächenseite (2) aufgebracht wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, bei dem das Dielektrikum (6) auch auf der Randseite (4) aufgebracht wird, während die zweite Oberflächenseite (3) frei von Dielektrikum (6) verbleibt.

8. Verfahren nach Anspruch 7, bei dem das Dielektrikum (6) von der Randseite (4) zusammen mit der Emitter schicht (5) vor Aufbringen der Metallschicht (12) entfernt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 7, bei dem das auf die Rand seite (4) aufgebrachte Dielektrikum (6) vor Ausbildung der Metallschicht (12) für eine stromlose Metallabschei dung aktiviert wird.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9, bei dem die zu dem Substrat (1) komplementär dotierte Schicht (8) auf allen von Dielektrikum (6) freien Bereichen der ersten Oberflächenseite (2), der zweiten Oberflächen seite (3) und der Randseite (4) gebildet wird.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, bei dem eine entsprechend dem Substrat (1) dotierte Schicht (11) auf der zweiten Oberflächenseite (3) in dem innerhalb des Randbereichs (9) gelegenen Bereich (18) zwischen dem Substrat (1) und der flächig ausgestalteten zweiten Elektrode (15) ausgebildet wird.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, bei dem in die zweite Oberflächenseite (3) Ausnehmungen ein gebracht werden und die in die zweite Oberflächenseite (3) eingebrachten Ausnehmungen zur Ausbildung der zweiten Elektrode (15) mit Metall gefüllt werden.

13. Solarzelle mit einem halbleitenden dotierten Substrat (1), das eine erste Oberflächenseite (2), eine der ersten Oberflächenseite (2) gegenüberliegende zweite Ober flächenseite (3) und eine Randseite (4) aufweist, wobei auf der ersten Oberflächenseite (2) eine Emitterschicht (5) aufgebracht ist sowie eine Anzahl von mit Metall als Stromleiter gefüllte Ausnehmungen (7) eingebracht sind, wobei die Stromleiter mit einer ersten Elektrode kontak tiert sind, und wobei auf der zweiten Oberflächenseite (3) als zweite Elektrode (15) eine Metallschicht (12) auf gebracht ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Emit terschicht (5) weiterhin wenigstens auf Bereichen der Randseite (4) und einem Randbereich (9) der zweiten Oberflächenseite (3) aufgebracht ist, dass auf die Rand seite (4) eine Metallschicht (12) aufgebracht ist, die elek trisch mit den Stromleitern in den in die erste Ober flächenseite (2) eingebrachten Ausnehmungen (7) ver bunden ist und die sich bis in den Randbereich (9) der zweiten Oberflächenseite (3) erstreckt, dass sich die als zweite Elektrode (15) dienende Metallschicht (12) von dem Randbereich (9) umgeben mit einem Randabstand von der Randseite (4) erstreckt und dass die Metall schichten (12) der ersten Elektrode (14) und der zweiten Elektrode (15) auf der zweiten Oberflächenseite (3) elektrisch voneinander getrennt sind.

14. Solarzelle nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Randbereich (9) ein Bereich einer zu dem Substrat (1) komplementär dotierten Schicht (8) vor handen ist.

15. Solarzelle nach Anspruch 13 oder Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass an der Innenseite des Rand bereichs (9) zur elektrischen Trennung der Elektroden (14, 15) bis in das Substrat (1) reichende Isolations gräben (13) eingebracht sind.

16. Solarzelle nach Anspruch 13 oder Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass an der Innenseite des Rand bereichs (9) zur elektrischen Trennung der Elektroden (14, 15) Isolationsstreifen (17) auf die zweite Ober flächenseite (3) aufgebracht sind.