DE102013203857A1

DE102013203857A1 - Fotovoltaikzelle und Verfahren zur Herstellung einer Fotovoltaikzelle

Info

Publication number: DE102013203857A1
Application number: DE102013203857.7A
Authority: DE
Inventors: Roland Gauch; Andreas Letsch
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2013-03-07
Filing date: 2013-03-07
Publication date: 2014-09-11

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Fotovoltaikzelle (100), die eine Absorberschicht (102), einen Rückkontakt (104) und eine Kontaktschicht (106) umfasst. Die Absorberschicht (102) ist dazu ausgebildet, Lichtenergie in elektrische Energie umzuwandeln. Der Rückkontakt (104) ist auf einer Rückseite der Absorberschicht (102) angeordnet und kontaktiert die Absorberschicht (102) elektrisch. Die Kontaktschicht (106) ist aus einem lichtdurchlässigen und elektrisch leitenden Material, das auf einer Vorderseite der Absorberschicht (102) angeordnet ist und die Absorberschicht (102) elektrisch kontaktiert. Die Kontaktschicht (106) weist einen ersten lichtdurchlässigen Teilbereich (400) sowie einen zweiten lichtdurchlässigen Teilbereich (402) auf. Eine Lichtdurchlässigkeit des Materials in dem ersten Teilbereich (400) ist größer, als die Lichtdurchlässigkeit des Materials in dem zweiten Teilbereich (402). Eine elektrische Leitfähigkeit des Materials in dem zweiten Teilbereich (402) ist größer, als die Leitfähigkeit des Materials in dem ersten Teilbereich (400).

Description

Stand der Technik
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Fotovoltaikzelle sowie auf ein Verfahren zum Herstellen einer Fotovoltaikzelle.
Eine Fotovoltaikzelle wird zum Wandeln von Lichtenergie in elektrische Energie eingesetzt.
Die US 2011/0180122 A1 beschreibt eine Solarzellenanordnung mit einer TCO (Transparent Conductive Oxide) Schicht und einer Vielzahl von elektrischen Leiterbahnen in elektrischem Kontakt mit der TCO-Schicht.
Offenbarung der Erfindung
Vor diesem Hintergrund wird mit der vorliegenden Erfindung eine Fotovoltaikzelle sowie ein Verfahren zum Herstellen einer Fotovoltaikzelle gemäß den Hauptansprüchen vorgestellt. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.
Bei einer Fotovoltaikzelle wird aufgrund des fotoelektrischen Effekts eine elektrische Spannung innerhalb eines Absorbermaterials aufgebaut, wenn Strahlung bzw. Licht auf die Fotovoltaikzelle trifft. Um die Strahlung bis zu dem Absorbermaterial gelangen zu lassen, kann zumindest auf einer Seite des Absorbermaterials eine Elektrode aus einem strahlungsdurchlässigen Elektrodenmaterial eingesetzt werden. Das Elektrodenmaterial kann als ein transparentes Material ausgeführt sein.
Es wird eine Fotovoltaikzelle mit folgenden Merkmalen vorgestellt:
einer Absorberschicht zum Umwandeln von Lichtenergie in elektrische Energie;
insbesondere einem Rückkontakt, der auf einer Rückseite der Absorberschicht angeordnet ist und die Absorberschicht elektrisch kontaktiert; und
einer Kontaktschicht aus einem lichtdurchlässigen und elektrisch leitenden Material, das auf einer Vorderseite der Absorberschicht angeordnet ist, ist und die Absorberschicht elektrisch kontaktiert, wobei die Kontaktschicht einen ersten lichtdurchlässigen Teilbereich sowie einen zweiten lichtdurchlässigen Teilbereich aufweist, wobei eine Lichtdurchlässigkeit des Materials in dem ersten Teilbereich größer ist, als die Lichtdurchlässigkeit des Materials in dem zweiten Teilbereich und eine elektrische Leitfähigkeit des Materials in dem zweiten Teilbereich größer ist, als die Leitfähigkeit des Materials in dem ersten Teilbereich.
Unter einer Fotovoltaikzelle kann ein elektrisches Bauelement zum direkten Umwandeln von Strahlungsenergie in elektrische Energie unter Ausnutzung eines fotoelektrischen Effekts verstanden werden. Die Fotovoltaikzelle kann eine Dünnschichtzelle sein. Insbesondere kann die Fotovoltaikzelle als Solarzelle bezeichnet werden, die dazu ausgebildet ist, Licht in elektrische Energie umzuwandeln. Das fotoelektrisch aktive Material kann als dünne Schicht vorliegen und als Absorberschicht zum Absorbieren der Photonen bezeichnet werden. Beispielsweise kann die Absorberschicht amorphes Silicium aufweisen. Insbesondere kann ein Rückkontakt auf einer, im Betrieb der Fotovoltaikzelle lichtabgewandten Seite der Absorberschicht angeordnet sein. Der Rückkontakt kann metallisch sein. Der Rückkontakt kann flächig mit der Absorberschicht verbunden sein. Eine Kontaktschicht kann auf einer, im Betrieb der Fotovoltaikzelle lichtzugewandten Seite der Absorberschicht angeordnet sein. Die Kontaktschicht kann flächig mit der Absorberschicht verbunden sein. Die Kontaktschicht kann zumindest große Teile der Absorberschicht bedecken. Die Absorberschicht mit der vorderseitig verbundenen Kontaktschicht und dem rückseitig verbundenen Rückkontakt kann mit einem Trägermaterial verbunden sein. Das Trägermaterial kann als Substrat auf der lichtabgewandten Seite der Fotovoltaikzelle angeordnet sein. Das Trägermaterial kann als transparentes Superstrat auf der lichtzugewandten Seite der Fotovoltaikzelle angeordnet sein.
Die Absorberschicht, der Rückkontakt und die Kontaktschicht können als Dünnschichten auf dem Trägermaterial abgeschieden werden. Ein erster Teilbereich kann neben einem zweiten Teilbereich angeordnet sein. Der erste Teilbereich und der zweite Teilbereich können als eine Lage der Kontaktschicht gemeinsam in einem Arbeitsgang abgeschieden werden. Alternativ können der erste Teilbereich und der zweite Teilbereich in separaten Arbeitsgängen hergestellt werden, die beispielsweise ein nachträgliches Bearbeiten oder zusätzliches Beschichten umfassen können. Der erste Teilbereich und der zweite Teilbereich können ein einheitliches Basismaterial aufweisen. Der erste Teilbereich kann elektrisch mit dem zweiten Teilbereich verbunden sein. Der erste Teilbereich und der zweite Teilbereich können lichtdurchlässig sein. Ein Grad der Lichtdurchlässigkeit der Kontaktschicht kann in dem ersten Teilbereich und dem zweiten Teilbereich unterschiedlich sein. Der erste Teilbereich und der zweite Teilbereich können elektrisch leitfähig sein. Ein Grad der Leitfähigkeit der Kontaktschicht kann in dem ersten Teilbereich und dem zweiten Teilbereich unterschiedlich sein. Wenn das Material der Kontaktschicht gut elektrisch leitend ist, kann das Material weniger lichtdurchlässig sein, als wenn das Material weniger gut elektrisch leitend ist. Die Teilbereiche können Funktionsbereiche sein. Dabei kann der erste Teilbereich überwiegend die Funktion „Licht leiten“ aufweisen. Unter „Licht leiten“ kann hier Transmittieren von Licht verstanden werden. Der zweite Teilbereich kann überwiegend die Funktion „Strom leiten“ aufweisen. Dabei können beide Teilbereiche lichtdurchlässig ausgeführt sein. Dadurch kann eine Abschattung der Absorberschicht durch die Kontaktschicht möglichst gering gehalten werden.
Das Material der Kontaktschicht kann in dem ersten Teilbereich sowie dem zweiten Teilbereich ein lichtdurchlässiges, elektrisch isolierendes oder eine geringe Leitfähigkeit aufweisendes Basismaterial umfassen, das zum Erreichen der Leitfähigkeit mit einem Dotierstoff dotiert ist. Das Basismaterial kann somit schlecht leitend sein also einen hohen eletrischen Widerstand aufweisen. Ein Dotierstoff oder Dopant kann ein chemisches Element sein, das als Störatom in ein Kristallgitter des Basismaterials eingebracht wird. Dadurch kann eine elektrische Leitfähigkeit der Kontaktschicht eingestellt werden.
Das Material der Kontaktschicht kann im zweiten Teilbereich eine höhere Konzentration des Dotierstoffs aufweisen, als im ersten Teilbereich. Das Dotieren kann lokal begrenzt erfolgen. Dadurch kann die Konzentration der Störatome im ersten Teilbereich von der Konzentration der Störatome im zweiten Teilbereich unterschiedlich eingestellt werden. Je mehr Störatome in dem zweiten Teilbereich in das Kristallgitter eingebracht werden, umso besser elektrisch leitfähig wird das Material der Kontaktschicht. Der Dotierstoff im zweiten Teilbereich kann analog zu Leiterbahnen in durchgehenden Streifen bzw. Linien in das Basismaterial eingebracht werden. In den Streifen können Elektronen mit geringem elektrischen Widerstand fließen. Zwischen den Streifen, im ersten Teilbereich kann die Konzentration geringer eingestellt werden, um eine höhere Lichtdurchlässigkeit der Kontaktschicht zwischen den Streifen zu erreichen.
Die Kontaktschicht kann in dem ersten Teilbereich eine geringere Dicke aufweisen, als in dem zweiten Teilbereich. Durch eine größere Dicke der Kontaktschicht in dem zweiten Teilbereich kann ein, für den Stromtransport zur Verfügung stehender Leitungsquerschnitt vergrößert werden, wodurch in dem zweiten Teilbereich mehr Ladungsträger vorhanden sind. Durch mehr Ladungsträger kann der elektrische Widerstand im zweiten Teilbereich gegenüber dem ersten Teilbereich reduziert werden. Im ersten Teilbereich kann währenddessen eine höhere Lichtdurchlässigkeit, als in dem zweiten Teilbereich erreicht werden. Durch unterschiedliche Dicken kann das Material der Kontaktschicht mit einer einheitlichen Konzentration des Dotierstoffs dotiert sein. Zusätzlich kann über unterschiedliche Konzentrationen in den Teilbereichen eine weiter verbesserte Leitfähigkeit bei bestmöglicher Lichtdurchlässigkeit im zweiten Teilbereich erreicht werden. Ferner können die unterschiedlichen Teilbereiche durch einen lokalen thermischen Prozessschritt, z. B. durch Laserrekristallisieren oder laserinduziertes Ausheilen von Defekten hergestellt werden.
Der erste Teilbereich kann eine größere Fläche aufweisen, als der zweite Teilbereich. Der zweite Teilbereich kann insbesondere weniger als zehn Prozent der Gesamtfläche der Kontaktschicht ausmachen. Durch einen geringen Anteil des zweiten Teilbereichs kann der erste Teilbereich einen großen Anteil der Kontaktschicht ausmachen. Dadurch kann die Kontaktschicht eine insgesamt hohe Lichtdurchlässigkeit aufweisen, wodurch ein hoher Gesamtwirkungsgrad der Fotovoltaikzelle erreicht werden kann.
Der erste Teilbereich kann in zumindest zwei Teilflächen unterteilt sein. Der zweite Teilbereich kann zwischen den Teilflächen angeordnet sein. Durch eine Anordnung des zweiten Teilbereichs zwischen Teilflächen des ersten Teilbereichs kann in der Absorberschicht unter den Teilflächen des ersten Teilbereichs aufgrund der hohen Lichtdurchlässigkeit der Kontaktschicht im ersten Teilbereich mit einer hohen Energieausbeute elektrische Energie erzeugt werden. Aufgrund einer großen räumlichen Nähe zwischen dem ersten Teilbereich und dem zweiten Teilbereich kann die elektrische Energie mit geringen Verlusten von den Teilflächen zu dem zweiten Teilbereich fließen. In dem zweiten Teilbereich kann die elektrische Energie nahezu verlustlos oder verlustarm abtransportiert werden.
Die Kontaktschicht kann eine Mehrzahl von ersten Teilbereichen und eine Mehrzahl von zweiten Teilbereichen aufweisen. Die ersten Teilbereiche und die zweiten Teilbereiche können abwechselnd nebeneinander angeordnet sein. Die Gesamtfläche der Kontaktschicht kann in ein regelmäßiges Raster unterteilt sein. Die zweiten Teilbereiche können wie ein Gitter zwischen den ersten Teilbereichen angeordnet sein. Der erste Teilbereich kann auch durchgehend auf der Absorberschicht angeordnet sein. Dann können die zweiten Teilbereiche in einer Randlage der Kontaktschicht angeordnet sein. Ebenso können die zweiten Teilbereiche in dem ersten Teilbereich eingebettet sein.
Weiterhin wird ein Verfahren zum Herstellen einer Fotovoltaikzelle vorgestellt, wobei die Fotovoltaikzelle einen Aufbau aus einer Absorberschicht zum Umwandeln von Lichtenergie in elektrische Energie, insbesondere einen Rückkontakt, der auf einer Rückseite der Absorberschicht angeordnet ist und die Absorberschicht elektrisch kontaktiert und eine Kontaktschicht, die auf einer Vorderseite der Absorberschicht angeordnet ist und die Absorberschicht elektrisch kontaktiert aufweist, wobei das Verfahren den folgenden Schritt aufweist:
Ausbilden eines ersten Teilbereichs und eines zweiten Teilbereichs in der Kontaktschicht, wobei ein Material der Kontaktschicht in dem ersten Teilbereich mit einer größeren Lichtdurchlässigkeit ausgebildet wird, als in dem zweiten Teilbereich und das Material in dem zweiten Teilbereich mit einer größeren elektrischen Leitfähigkeit ausgebildet wird, als in dem ersten Teilbereich.
Die Absorberschicht, die Kontaktschicht und insbesondere der Rückkontakt können gemäß unterschiedlicher Ausführungsformen in unterschiedlicher Reihenfolge zu dem Aufbau hinzugefügt werden. Der Aufbau kann auf der Rückseite und alternativ oder ergänzend auf der Vorderseite ein Trägermaterial aufweisen. Die Kontaktschicht kann bearbeitet werden, wenn die Kontaktschicht zugänglich ist. Beispielsweise kann die Kontaktschicht auf dem Trägermaterial abgeschieden werden, anschießend der erste Teilbereich und der zweite Teilbereich ausgebildet werden und anschließend kann die Absorberschicht und kann der Rückkontakt abgeschieden werden. Ebenso kann der Aufbau vollständig auf einem rückseitigen Trägermaterial abgeschieden werden. Dann können der erste Teilbereich und der zweite Teilbereich nach dem Abscheiden ausgebildet werden. Zusätzlich kann eine weitere thermische Behandlung zum Aktiveren und Defektausheilen durchgeführt werden. Eine solche thermische Behandlung kann beispielsweise lokal mit einem Laser oder durch Einbringen in einen Ofen erfolgen.
Das Material der Kontaktschicht kann mit einem Dotierstoff dotiert werden, um die elektrische Leitfähigkeit auszubilden. Der Dotierstoff kann beispielsweise durch energiereiche Strahlen in die Kontaktschicht eingebracht werden. Ebenso kann der Dotierstoff unter Verwendung eines Ionenstrahls in die Kontaktschicht implantiert werden. Der Ionenstrahl kann Ionen des Dotierstoffs aufweisen. Durch ein nachträgliches Dotieren kann die elektrische Leitfähigkeit gezielt in den Teilbereichen eingestellt werden. Das Dotieren kann lokal eng begrenzt ausgeführt werden. Durch nachträgliches Dotieren können scharfe Grenzen zwischen dem ersten Teilbereich und dem zweiten Teilbereich ausgebildet werden.
Das Material kann im ersten Teilbereich mit einer geringeren Konzentration des Dotierstoffs dotiert werden, als in dem zweiten Teilbereich. Bei einer geringeren Konzentration des Dotierstoffs kann die Lichtdurchlässigkeit der Kontaktschicht groß sein. Bei einer stärkeren Konzentration des Dotierstoffs kann die elektrische Leitfähigkeit der Kontaktschicht groß sein.
Das Material der Kontaktschicht kann im ersten Teilbereich auf eine geringere Dicke ausgebildet werden, als in dem zweiten Teilbereich. Bei einer geringeren Dicke kann die Kontaktschicht eine hohe Lichtdurchlässigkeit aufweisen. Bei einer größeren Dicke kann die Kontaktschicht einen geringeren elektrischen Widerstand aufweisen. Auch kann das Material der Kontaktschicht im ersten Teilbereich eine andere Kristallinität als im zweiten Teilbereich aufweisen.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
1 eine Schnittdarstellung einer Dünnschichtsolarzelle;
2 eine Darstellung eines Zusammenhangs einer elektrischen Leitfähigkeit einer Kontaktschicht zu einem optisch absorbierten Leistungsanteil von transmittierendem Licht in der Kontaktschicht;
3 eine Darstellung eines Zusammenhangs einer elektrischen Leitfähigkeit einer Kontaktschicht zu einer Dicke der Kontaktschicht,
4 eine Darstellung einer Fotovoltaikzelle gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
5 eine Darstellung einer Kontaktschicht mit einer Vielzahl von ersten und zweiten Teilbereichen gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
6 eine Darstellung eines Kurzschlusses innerhalb eines ersten Teilbereichs zwischen zwei zweiten Teilbereichen gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
7 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Herstellen einer Fotovoltaikzelle gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
8 eine Draufsicht auf eine Kontaktschicht zweier fotoelektrischer Elemente gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
9 eine Draufsicht auf eine Kontaktschicht zweier fotoelektrischer Elemente gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und
10 eine Darstellung einer Fotovoltaikzelle gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
In der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen Figuren dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird.
1 zeigt eine Schnittdarstellung einer Dünnschichtsolarzelle 100. Die Dünnschichtsolarzelle 100 weist eine Absorberschicht 102, eine erste Elektrode 104 und eine zweite Elektrode 106 auf. Die Dünnschichtsolarzelle 100 ist auf einem transparenten Substrat 108 angeordnet, das auch als Superstrat ausgeführt sein kann. Direkt angrenzend an das Substrat 108 ist der zweite Kontakt 106 angeordnet. Der zweite Kontakt 106 ist elektrisch leitend und transparent. Auf dem zweiten Kontakt 106 ist die Absorberschicht 102 angeordnet. Hier besteht die Absorberschicht 102 aus amorphem Silicium. Auf der Absorberschicht 102 ist die erste Elektrode 104 angeordnet.
Die einzelnen Schichten 102, 104, 106 sind in regelmäßigen Abständen unterbrochen oder in regelmäßigen Abständen wiederholt angeordnet. Die Unterbrechungen können während eines Herstellungsprozesses eingebracht werden. Dazu kann beispielsweise eine erste Schicht 102, 106 mittels eines Laserstrahls bearbeitet werden. Der Laserstrahl entfernt Material der ersten Schicht 102, 106 und eine erste Lücke entsteht. Die zweite Schicht 104 wird auf die erste Schicht 110, 106 aufgebracht und füllt die erste Lücke auf. Die zweite Schicht 104 kann ebenfalls mit dem Laserstrahl bearbeitet werden, sodass eine zweite Lücke entsteht. Auf die zweite Schicht 104 und die zweite Lücke wird die dritte Schicht 102, 106 aufgebracht, die wiederum die zweite Lücke füllt und ebenfalls mit dem Laserstrahl bearbeitet werden kann, um eine dritte Lücke zu erhalten. Dadurch entstehen einzelne fotoelektrische Elemente oder Zellen 110, 112, 114, 116. Der zweite Leiter 106 wird zwischen den Elementen 110, 112, 114, 116 durch je einen schmalen Steg aus Material des Absorbers 102 unterbrochen. Der Absorber 102 ist zwischen den Elementen 110, 112, 114, 116 durch je einen schmalen Steg des ersten Kontakts 104 unterbrochen. Der erste Kontakt 104 ist jeweils zwischen den Elementen 110, 112, 114, 116 durch die dritte Lücke unterbrochen. Der erste Kontakt 104 des ersten Elements 110 ist mit dem zweiten Kontakt 106 des zweiten Elements 112 elektrisch verbunden. Der erste Kontakt 104 des zweiten Elements 112 ist elektrisch mit dem zweiten Kontakt 106 des dritten Elements 114 verbunden. Der erste Kontakt 104 des dritten Elements 114 ist mit dem zweiten Kontakt 106 des vierten Elements 116 verbunden. Dadurch sind die Elemente 110, 112, 114, 116 direkt in Reihe geschalten, wodurch über die Reihenschaltung eine höhere elektrische Spannung abgegriffen werden kann, als über in einzelnes Element 110, 112, 114, 116.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel zeigt 1 Aufbau einer Dünnschichtsolarzelle 100 mit einem Absorber 102 aus a-Si, der auf einer Seite einen Metallkontakt 104 aufweist und auf der anderen Seite einen TCO-Kontakt 106 auf einem Substrat 108 aufweist.
Solarzellen 100 werden als Energiewandler von Sonnenlicht zu Strom verwendet. Dabei wird ein möglichst hoher Wirkungsgrad angestrebt, um die Stromausbeute möglichst effizient zu machen.
In der dargestellten Ausführungsform besteht eine Dünnschichtsolarzelle 100 aus drei Schichten, welche auf einem Substrat oder einem Superstrat 108 aufgebracht werden. 1 zeigt ein solches Schichtsystem am Beispiel einer Dünnschichtsolarzelle 100 aus amorphem Silizium 102. Das Schichtsystem der Dünnschichtzelle 100 besteht mindestens aus einem transparenten (Front-)Kontakt 106 (hier: TCO), einem Absorber 102 (hier: amorphes Silizium) und einem Rückkontakt 104 (hier: Metall).
Bei jeglicher Dünnschichtsolarzelle 100 muss das einfallende Licht durch den transparenten Frontkontakt 106 transmittieren, bevor es auf den Absorber 102 trifft und dort teilweise in elektrische Energie umgewandelt werden kann.
Der Frontkontakt 106 besteht im Allgemeinen aus einem transparenten leitenden Oxid (Transparent Conductive Oxide = TCO). Um die Leitfähigkeit der sonst als Isolator dienenden Oxide auf ein nutzbares Niveau anzuheben, werden diese dotiert. Verschiedene transparent leitende Oxide können mit unterschiedlichen Dotierstoffen zur Erhöhung der Leitfähigkeit dotiert werden.
Beispielsweise kann SnO₂ als TCO mit Sb, F, As, Nb, Ta als Dotierelement dotiert werden. ZnO kann als TCO mit Al, Ga, B, In, Y, Sc, F, V, Si, Ge, Ti, Zr, Hf, Mg, As, H als Dopant dotiert werden. In₂O₃ kann als TCO mit Sn, Mo, Ta, W, Zr, F, Ge, Nb, Hf, Mg als Dotierstoff dotiert werden. CdO kann als TCO mit In, Sn als Dopant dotiert werden. Ta₂O und GaInO₃ können als TCO mit Sn, Ge als Dopant dotiert werden. CdSb₂O₃ als TCO kann mit Y als Dotierelement dotiert werden.
In der transparenten leitenden Schicht 106 können hauptsächlich zwei Verluste auftreten und den Wirkungsgrad der Solarzelle 100 mindern. Optische Verluste sorgen dafür, dass durch Reflexion oder Absorption des einfallenden Lichts in der leitenden Schicht 106 weniger Licht im Absorber 102 ankommt und in Strom umgewandelt werden kann. Ohmsche Verluste treten bei der Leitung des Stroms durch die Solarzelle 100 auf.
Um ohmsche Verluste in der Solarzelle 100 zu minimieren, kann der Schichtwiderstand so gering wie möglich eingestellt werden. Dies kann durch höhere Dotierkonzentrationen erreicht werden.
2 zeigt eine Darstellung eines Zusammenhangs einer elektrischen Leitfähigkeit einer Kontaktschicht zu einem optisch absorbierten Leistungsanteil von transmittierendem Licht in der Kontaktschicht. Die Kontaktschicht kann die transparente Oxid leitende Schicht in 1 sein. Die elektrische Leitfähigkeit ist auf der Abszisse und die elektrische Leistung ist auf der Ordinate aufgetragen. Auf der Abszisse ist die Leitfähigkeit in Siemens aufgetragen. Auf der Ordinate ist die absorbierte elektrische Leistung in Prozent aufgetragen. Es sind drei Kurven 204, 206, 208 dargestellt, die den Zusammenhang zwischen der Leitfähigkeit 200 und der Absorption für verschiedene ohmsche Widerstände der Kontaktschicht kennzeichnen. Die erste Kurve 204 zeigt den Zusammenhang bei zehn Ohm. Die zweite Kurve 206 zeigt den Zusammenhang bei 50 Ohm und die dritte Kurve 208 zeigt den Zusammenhang bei 100 Ohm.
In 2 ist ein Anteil der vom transmittierenden Licht absorbierten Leistung 202 über der Leitfähigkeit für mehrere Schichten mit unterschiedlichem Schichtwiderstand angetragen. Mit steigender Dotierung steigt auch die Leitfähigkeit des transparenten Oxids. Gleichzeit nimmt jedoch auch der Anteil 202 der im TCO absorbierten Leistung zu.
3 zeigt eine Darstellung eines Zusammenhangs einer auf der Abszisse aufgetragenen elektrischen Leitfähigkeit 200 einer Kontaktschicht zu einer auf der Ordinate aufgetragenen Dicke der Kontaktschicht. Dabei ist eine Schichtdicke eines transparenten Oxids (TCOs) über der Leitfähigkeit angetragen. Neben der Dotierkonzentration kann auch die Schichtdicke erhöht werden, um die Leitfähigkeit der Schicht zu steigern. Allerdings gilt auch dabei, dass eine dickere Schicht mehr Licht absorbiert, als eine dünnere.
Auf der Ordinate ist wie in 2 die in Siemens angetragen. Auf der Ordinate ist die Dicke der Schicht in Nanometern angetragen. Es sind drei Kurven 302, 304, 306 dargestellt, die den Zusammenhang zwischen der Leitfähigkeit und der Dicke für verschiedene ohmsche Widerstände der Kontaktschicht kennzeichnen. Die erste Kurve 204 zeigt den Zusammenhang bei zehn Ohm. Die zweite Kurve 206 zeigt den Zusammenhang bei 50 Ohm und die dritte Kurve 208 zeigt den Zusammenhang bei 100 Ohm.
Damit gibt es bei der Dotierung oder Schichtdickeneinstellung des transparenten Oxids einen Zielkonflikt. Um die ohmschen Verluste zu verringern, kann die Schichtdicke oder die Dotierkonzentration erhöht werden. Beides vergrößert die optischen Verluste. Damit ist ein Kompromiss zwischen den ohmschen Verlusten und den optischen Verlusten notwendig.
Auf ein flexibles Substrat z. B mit a-Si (amorphem Silikon) können zur besseren Stromleitung Leitungsbahnen aus Aluminium aufgedruckt werden, welche das transparente Oxid kontaktieren. Dadurch kann teures transparentes Oxid gespart werden. Durch die Leitungsbahnen aus Aluminium wird die darunter liegende Fläche total abgeschattet. Bei diesem Modul kann sich eine Abschattung von 10% der Fläche ergeben. Durch den hier vorgestellten Ansatz kann demgegenüber ein deutlich verbesserter Wirkungsgrad erreicht werden.
4 zeigt eine Darstellung einer Fotovoltaikzelle 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Fotovoltaikzelle 100 weist eine Absorberschicht 102, einen Rückkontakt 104 und eine Kontaktschicht 106 auf. Die Absorberschicht 102 ist dazu ausgebildet, Lichtenergie in elektrische Energie umzuwandeln. Der Rückkontakt 104 ist auf einer Rückseite der Absorberschicht 102 angeordnet ist und kontaktiert die Absorberschicht 102 elektrisch. Die Kontaktschicht 106 ist aus einem lichtdurchlässigen und elektrisch leitenden Material, das auf einer Vorderseite der Absorberschicht 102 angeordnet ist und die Absorberschicht elektrisch kontaktiert. Die Kontaktschicht 106 weist einen ersten Teilbereich 400 sowie einen zweiten Teilbereich 402 auf. Der erste Teilbereich 400 ist in eine erste Teilfläche 400a und eine zweite Teilfläche 400b getrennt. Der zweite Teilbereich 402 ist zwischen der ersten Teilfläche 400a und der zweiten Teilfläche 400b angeordnet. Eine Lichtdurchlässigkeit des Materials in dem ersten Teilbereich 400 ist größer, als die Lichtdurchlässigkeit des Materials in dem zweiten Teilbereich 402. Eine elektrische Leitfähigkeit des Materials in dem zweiten Teilbereich 402 ist größer, als die Leitfähigkeit des Materials in dem ersten Teilbereich 400.
Der hier vorgestellte Ansatz beschreibt eine Solarzelle 100 mit einer selektiv hoch dotierten transparenten leitenden Schicht 106. Der hier vorgestellte Ansatz kann zur Übertragung von Wirkungsgrad steigernden Techniken von Dünnschichtzellen 100 auch auf kristalline Solarzellen angewendet werden. Mit anderen Worten zeigt 4 eine Dünnschichtsolarzelle 100 mit selektiv dotiertem transparentem Kontakt 106.
Beispielsweise können durch eine Modulierung der Dotierkonzertration der Kontaktschicht 106 die Teilfunktionen "Strom verlustarm Leiten" und "Licht verlustarm transmittieren" auf räumlich getrennte Gebiete aufgeteilt werden. Lokal leiten schmale, hoch dotierte Bahnen 402 den Strom verlustarm in der Richtung des Modul-Stromflusses. Dabei erhöht sich die Leitfähigkeit der Schicht 106 in Richtung der hoch dotierten Bahnen 402 so in solcher Höhe, dass die flächige Dotierung signifikant abgesenkt werden kann. Damit verringern sich die optischen Verluste durch Absorption in der transparenten leitenden Schicht 106 deutlich. Es gelangt mehr Licht in den Absorber 102, das in Strom umgewandelt wird. Dadurch steigt der Wirkungsgrad der Zelle 100.
5 zeigt eine Darstellung einer Kontaktschicht 106 mit einer Vielzahl von ersten 400 und zweiten Teilbereichen 402 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Kontaktschicht 106 ist in einer Ansicht quer zu einer Haupterstreckungsebene der Kontaktschicht 106 dargestellt. Die Kontaktschicht 106 ist rechteckig dargestellt. Wie in 1 ist die, hier verdeckte Fotovoltaikzelle 100 in mehrere fotoelektrische Elemente 110, 112, 114 unterteilt, die in einer Reihenschaltung angeordnet sind. Die Elemente 110, 112, 114 sind unmittelbar nebeneinander angeordnet. Zwischen den Elementen 110, 112, 114 ist die Kontaktschicht 106 durch Lücken oder Laserscribes 500 unterbrochen. Damit ist die Kontaktschicht 106 zwischen den Elementen 110, 112, 114 elektrisch getrennt. Quer zu den Lücken 500 ist die Kontaktschicht 106 in aufeinander abfolgende erste Teilbereiche 400 und zweite Teilbereiche 402 aufgeteilt. Dabei folgt auf einen ersten Teilbereich 400 ein zweiter Teilbereich 402 und umgekehrt. Die ersten Teilbereiche 400 sind näherungsweise fünfmal so breit, wie die zweiten Teilbereiche 402. Insbesondere sind die ersten Teilbereiche 400 zehnmal so breit, wie die zweiten Teilbereiche 402. Insbesondere sind die ersten Teilbereiche 400 zwanzigmal so breit, wie die zweiten Teilbereiche 402. Damit bilden die zweiten Teilbereiche 402 elektrisch gut leitende Bahnen 402 zwischen den ersten Teilbereichen 400 aus. Bei Lichteinstrahlung auf die Fotovoltaikzelle entsteht ein Stromfluss 502 von den ersten Teilbereichen 400 zu den jeweils nächstliegenden Bahnen 402. Aufgrund der Bahnen 402 weist die Kontaktschicht 106 eine bevorzugte Richtung 504 zum Leiten von elektrischer Energie entlang der Bahnen 402 auf. Entlang der Bahnen 402 ergeben sich minimierte ohmsche Verluste, die durch eine hohe Dotierung erreicht werden kann. Quer zu den Leitungsbahnen 402 weist die Kontaktschicht 106 eine geringe Leitfähigkeit für die elektrische Energie auf, da die ersten Teilbereiche 400 weniger leitfähig sind, als die zweiten Teilbereiche 402. Aufgrund der geringeren Leitfähigkeit der ersten Teilbereiche 400 ergibt sich eine erhöhte Lichtdurchlässigkeit mit minimierten optischen Verlusten, die durch eine flächig niedrige Dotierung erreicht werden können.
Eine mögliche geometrische Ausführung der hoch dotierten Bahnen zur Stromleitung in einem Dünnschichtmodul 100 ist in 5 dargestellt. Gezeigt ist ein Ausführungsbeispiel zur geometrischen Anordnung der hoch dotierten Bahnen 402 im transparenten Kontakt 400 in einer Aufsicht auf ein Dünnschichtmodul 100.
Um die ersten Teilbereiche 400 und die zweiten Teilbereiche 402 auszubilden, können mehrere Ansätze einzeln oder in beliebiger Kombination umgesetzt werden. Dabei können drei Faktoren zwischen den ersten Teilbereichen 400 und den zweiten Teilbereichen 402 variiert werden. Als erster Faktor kann eine Geometrie der hoch bzw. niedrig dotierten Bereiche variiert werden. Als zweiter Faktor kann die Dotierkonzentration der Teilbereiche 400, 402 variiert werden. Als Drittes kann eine Schichtdicke der Teilbereiche 400, 402 variiert werden.
Vorzugsweise werden die Parameter so gewählt, dass global der ohmsche Widerstand in der Vorzugsrichtung 504 des globalen Stromflusses durch das Modul 106 sinkt und gleichzeitig die optischen Verluste über die Gesamtfläche des Moduls 106 minimal sind. Dies ermöglicht eine Hocheffizienzzelle, deren Wirkungsgrad bei Verwendung einer homogenen Schicht nicht möglich wäre.
Alternativ kann der Gewinn durch Verringerung der ohmschen und optischen Verluste durch selektive Dotierung dazu genutzt werden, eine geringere Schichtdicke aufzubringen und trotzdem global die gleichen elektrischen und optischen Eigenschaften wie bei einer homogenen Schicht zu erreichen. Dies führt zu geringeren Materialkosten und durch einen schnelleren Beschichtungsvorgang zu geringeren Taktzeiten, was sich wiederum in geringere Produktionskosten und eine höhere Beschichtungskapazität übersetzten lässt.
6 zeigt eine Darstellung eines Kurzschlusses innerhalb eines ersten Teilbereichs 400 zwischen zwei zweiten Teilbereichen 402 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. In 6 ist ein Ausschnitt der Kontaktschicht 106 aus 5 dargestellt. Die zweiten Teilbereiche 402 sind als geradlinige Bahnen 402 mit hoher Leitfähigkeit und verringerter Lichtdurchlässigkeit ausgebildet. An die Bahnen 402 grenzen beidseitig erste Teilbereiche 400 an. Die ersten Teilbereiche 400 sind als lang gestreckte Streifen 400 zwischen den Bahnen 402 ausgebildet. Die Streifen 400 weisen eine hohe Lichtdurchlässigkeit und eine verringerte Leitfähigkeit auf. Die Streifen 400 sind elektrisch mit den Bahnen 402 verbunden. Durch die Strukturierung der Kontaktschicht 106 in die ersten Teilbereiche 400 und die zweiten Teilbereiche 402 weist die Kontaktschicht insgesamt eine anisotrope Leitfähigkeit auf. In Richtung 602 der zweiten Teilbereiche 402 weist die Kontaktschicht 106 eine hohe globale Leitfähigkeit auf. Quer zu der Richtung 602 der zweiten Teilbereiche 402 weist die Kontaktschicht 106 eine geringe globale Leitfähigkeit auf. Wenn Licht durch die Kontaktschicht 106 fällt, wird in der darunterliegenden Absorberschicht der Fotovoltaikzelle 100 elektrische Energie frei. Die elektrische Energie fließt in den ersten Teilbereichen 400 aufgrund eines vorhandenen Spannungsgefälles als Stromfluss 502 die kürzeste Strecke zu einem Leiter, den zweiten Teilbereichen 402. Hier weist einer der ersten Teilbereiche 400 einen Shunt 600 auf, an dem die Kontaktschicht 106 unmittelbar elektrisch mit dem unter der Absorberschicht angeordneten Rückkontakt verbunden ist. Der Shunt 600 ist eine Fehlerstelle. An dem Shunt 600 entsteht im Betrieb der Kurzschluss. Da der Rückkontakt ein niedrigeres Spannungspotenzial aufweist, als die Kontaktschicht 106, besteht zwischen dem Rückkontakt und der Kontaktschicht ein größeres Spannungsgefälle, als zwischen dem ersten Teilbereich 400 und dem zweiten Teilbereich 402. Dadurch resultiert rund um den Shunt 600 ein Stromfluss 604 zum Shunt 600. Da der erste Teilbereich 400 jedoch zugunsten der erhöhten Lichtdurchlässigkeit eine geringere Leitfähigkeit aufweist, ist der Effekt des Kurzschlusses lokal eng begrenzt und betrifft im hier dargestellten Beispiel die zweiten Teilbereiche 402 als Leiterbahnen nicht. Somit kann die Fotovoltaikzelle 100 trotz des Shunts 600 mit einer hohen Effizienz betrieben werden.
In 6 ist eine Auswirkung einer global anisotropen Leitfähigkeit auf die Verlustströme zu Kurzschlüssen durch Shunts 600 dargestellt. Ein zusätzlicher Nutzen selektiv hoch dotierter Bahnen 402 stellt die dadurch erzeugte anisotrope globale Leitfähigkeit über die Zelle 100 und das gesamte Modul 100 dar. In der gewünschten Stromflussrichtung 602 ist die gemittelte globale Leitfähigkeit durch die hoch dotierten Bahnen 402 sehr hoch. Quer dazu ist sie beim Fluss durch das niedrig dotierte Gebiet 400 deutlich schwächer. Dies wirkt sich bei entsprechendem Design positiv auf den Einfluss von durch Shunts 600 verursachte Kurzschlüsse aus. Liegt solch ein z. B. durch die Laserstrukturierung erzeugter Kurzschluss zwischen zwei hoch dotierten Leitungsbahnen 402, fließt durch den höheren Widerstand im niedrig dotierten Material 400 weniger Strom zum Shunt 600, als bei einem gleichmäßig dotierten Leiter mit isotroper Leitfähigkeit. Über das gesamte Modul 100 gemittelt entsteht dadurch ein geringerer Verlust durch Shunts 600. Das Modul 100 ist dadurch robuster gegen Shunt-verursachende Schwankungen der Produktionsqualität.
7 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 700 zum Herstellen einer Fotovoltaikzelle gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Durch das hier vorgestellte Verfahren 700 wird eine Fotovoltaikzelle hergestellt, wie sie beispielsweise anhand von 4 beschrieben ist. Das Verfahren 700 weist einen Schritt 702 des Bereitstellens eines Aufbaus aus einer Absorberschicht, einem Rückkontakt und einer Kontaktschicht und einen Schritt 704 des Ausbildens eines ersten Teilbereichs und eines zweiten Teilbereich in der Kontaktschicht auf. Im Schritt 704 des Ausbildens wird ein Material der Kontaktschicht in dem ersten Teilbereich mit einer größeren Lichtdurchlässigkeit ausgebildet, als in dem zweiten Teilbereich und das Material in dem zweiten Teilbereich wird mit einer größeren elektrischen Leitfähigkeit ausgebildet, als in dem ersten Teilbereich. Der Schritt 704 des Ausbildens kann während oder nach dem Schritt 702 des Bereitstellens ausgeführt werden.
Zur Herstellung sehr dünner hoch dotierter Leitungsbahnen eignet sich beispielsweise ein Laserdotieren, das vergleichbar dem Dotieren selektiver Emitter bei kristallinen Solarzellen ist. Ein Precursor kann z. B. eine aufgebrachte Flüssigkeit sein. Auch andere energiereiche Strahlen können dazu verwendet werden. Weiterhin können die hoch dotierten zweiten Teilbereiche durch ein Ionenstrahlimplantieren der Dotierstoffe hergestellt werden.
Der zweite Teilbereich als hoch dotierte Leitungsbahnen kann kostengünstig in einer flächig niedrig dotierten Schicht hergestellt. Alternativ kann auch eine Dicke des transparenten Kontakts moduliert werden. Daraus können verdickte Leitungsbahnen auf dünnen Flächen resultieren, um den gleichen Effekt von erhöhter Leitfähigkeit in den zweiten Teilbereichen zu erhalten. Dies kann z. B. durch eine Ablation einer dickeren Schicht durch energiereiche Strahlung oder Maskenätzen erfolgen, wobei dickere Leitungsbahnen stehen gelassen werden.
Der hier vorgestellte Ansatz kann vielfältig angewendet werden. Prinzipiell kann dieses, den Wirkungsgrad steigernde Zelldesign, auf alle Technologien von Dünnschicht-Solarzellen angewendet werden, bei welchen Licht durch eine transparente Kontaktschicht fällt, deren Leitfähigkeit mit der Dicke oder mit der Dotierkonzentration skaliert. Das trifft auf alle bekannten Technologien zu.
Eine Fertigungsqualität der ersten und zweiten Teilbereiche kann durch optische Messungen der lokalen Dotierkonzentration schnell erkannt werden. Der hier vorgestellte Ansatz stellt eine fast universell anwendbare Methode zur Steigerung der Effizienz von Dünnschicht-Solarzellen-Technologien dar. Weiterhin weist der hier vorgestellte Ansatz ein Potenzial zur kostengünstigen Herstellung der Solarzellen auf.
Ebenso könnten die selektiven Leiterbahnen Bestandteil von waferbasierten kristallinen Silizium-Hocheffizienzzellen sein.
8 zeigt eine Draufsicht auf eine Kontaktschicht zweier fotoelektrischer Elemente 110, 112, mit einer Mehrzahl von ersten 400 und zweiten Teilbereichen 402 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Kontaktschicht entspricht der in 5 gezeigten Kontaktschicht, weist jedoch zusätzliche zweite Teilbereiche 802 auf, die als zusätzliche Bahnen zwischen den bereits anhand von 5 beschriebenen Bahnen der zweiten Teilbereiche 402 angeordnet sind. Die zusätzlichen zweiten Teilbereiche 802 können, abgesehen von ihrer Anordnung, wie die zweiten Teilbereiche 402 ausgeführt sein. Die zusätzlichen zweiten Teilbereiche 802 und die zweiten Teilbereiche 402 können somit in ihrer elektrischen Leitfähigkeit und Lichtdurchlässigkeit einander entsprechen.
Die zweiten Teilbereiche 802 erstrecken sich rechtwinklig zu den Lücken 500 quer über die Elemente 110, 112. Die zusätzlichen zweiten Teilbereiche 802 erstrecken sich ausgehend von einer Lücke 500 entgegen der Stromrichtung 504 in die ersten Teilbereiche 400 hinein, ohne in Kontakt mit den benachbarten zweiten Teilbereichen 402 oder der gegenüberliegenden Lücke 500 zu kommen. In der in 8 gezeigten Darstellung sind die zusätzlichen zweiten Teilbereiche 802 an einem Ende in Kontakt mit den sich jeweils rechts befindlichen Lücken 500 der Elemente 110, 112, an dem gegenüberliegenden Ende jedoch beabstandet zu den sich jeweils links befindlichen Lücken 500 der Elemente 110, 112. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel sind die zusätzlichen zweiten Teilbereiche 802 als geradelinige Bahnen ausgeführt, die sich beispielsweise zumindest über die Hälfte des Abstands zwischen zwei benachbarten Lücken 500 erstrecken. Die Bahnen der zusätzlichen zweiten Teilbereiche 802 können sich dabei parallel zu den Bahnen der zweiten Teilbereiche 402 erstrecken.
Zwischen zwei benachbarten zweiten Teilbereichen 402 können auch mehrere zusätzliche zweite Teilbereiche 802 angeordnet sein.
9 zeigt eine Draufsicht auf eine Kontaktschicht zweier fotoelektrischer Elemente 110, 112 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Kontaktschicht 106 entspricht der in 8 gezeigten Kontaktschicht mit dem Unterschied der Ausformung der zusätzlichen zweiten Teilbereiche 802. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel weisen die zusätzlichen zweiten Teilbereiche 802 jeweils eine Mehrzahl von Verzweigungen auf. Beispielsweise können beidseitig von den in 8 gezeigten geradlinigen Bahnen der zusätzlichen zweiten Teilbereiche 802 eine Mehrzahl von schräg in Richtung der in 8 genannten gegenüberliegenden Lücke 500 zeigende Fortsätze abzweigen. Die zusätzlichen zweiten Teilbereiche 802 können somit jeweils als Fischgrätmuster ausgeformt sein.
10 zeigt eine Darstellung einer Fotovoltaikzelle 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Fotovoltaikzelle 100 entspricht der in 4 gezeigten Fotovoltaikzelle 100, mit dem Unterschied, dass der zweite Teilbereich 402 als eine eingebettete Bahn in den ersten Teilbereich 400 eingebettet ist. Der erste Teilbereich weist eine Vertiefung auf, die mit den zweiten Teilbereich 402 ausbildenden Material ausgefüllt ist. Die Vertiefung reicht gemäß diesem Ausführungsbeispiel nicht bis zu der Absorberschicht 102, sodass sich zwischen dem zweiten Teilbereich 402 und der Absorberschicht 102 Material des ersten Teilbereichs 400 befindet.
Die beschriebenen und in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele sind nur beispielhaft gewählt. Unterschiedliche Ausführungsbeispiele können vollständig oder in Bezug auf einzelne Merkmale miteinander kombiniert werden. Auch kann ein Ausführungsbeispiel durch Merkmale eines weiteren Ausführungsbeispiels ergänzt werden. Ferner können erfindungsgemäße Verfahrensschritte wiederholt sowie in einer anderen als in der beschriebenen Reihenfolge ausgeführt werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 2011/0180122 A1 [0003]

Claims

Fotovoltaikzelle (100) mit folgenden Merkmalen: einer Absorberschicht (102) zum Umwandeln von Lichtenergie in elektrische Energie; insbesondere einem Rückkontakt (104), der auf einer Rückseite der Absorberschicht (102) angeordnet ist und die Absorberschicht (102) elektrisch kontaktiert; und einer Kontaktschicht (106) aus einem lichtdurchlässigen und elektrisch leitenden Material, das auf einer Vorderseite der Absorberschicht (102) angeordnet ist und die Absorberschicht (102) elektrisch kontaktiert, wobei die Kontaktschicht (106) einen ersten lichtdurchlässigen Teilbereich (400) sowie einen zweiten lichtdurchlässigen Teilbereich (402; 802) aufweist, wobei eine Lichtdurchlässigkeit des Materials in dem ersten Teilbereich (400) größer ist, als die Lichtdurchlässigkeit des Materials in dem zweiten Teilbereich (402; 802) und eine elektrische Leitfähigkeit des Materials in dem zweiten Teilbereich (402) größer ist, als die Leitfähigkeit des Materials in dem ersten Teilbereich (400).
Fotovoltaikzelle (100) gemäß Anspruch 1, bei der das Material der Kontaktschicht (106) in dem ersten Teilbereich (400) sowie dem zweiten Teilbereich (402; 802) ein lichtdurchlässiges, elektrisch isolierendes oder eine geringe Leitfähigkeit aufweisendes Basismaterial umfasst, das zum Erreichen der Leitfähigkeit mit einem Dotierstoff dotiert ist.
Fotovoltaikzelle (100) gemäß Anspruch 2, bei der das Material der Kontaktschicht (106) im zweiten Teilbereich (402; 802) eine höhere Konzentration des Dotierstoffs aufweist, als im ersten Teilbereich (400).
Fotovoltaikzelle (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, bei der die Kontaktschicht (106) in dem ersten Teilbereich (400) eine geringere Dicke aufweist, als in dem zweiten Teilbereich (402; 802).
Fotovoltaikzelle (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, bei der der erste Teilbereich (400) eine größere Fläche aufweist, als der zweite Teilbereich (402; 802).
Fotovoltaikzelle (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, bei der der erste Teilbereich (400) in zumindest zwei Teilflächen unterteilt ist, wobei der zweite Teilbereich (402; 802) zwischen den Teilflächen angeordnet ist.
Fotovoltaikzelle (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, bei der die Kontaktschicht (106) eine Mehrzahl von ersten Teilbereichen (400) und eine Mehrzahl von zweiten Teilbereichen (402; 802) aufweist, wobei die ersten Teilbereiche (400) und die zweiten Teilbereiche (402; 802) abwechselnd nebeneinander angeordnet sind.
Verfahren (700) zum Herstellen einer Fotovoltaikzelle (100) mit einem Aufbau aus – einer Absorberschicht (102) zum Umwandeln von Lichtenergie in elektrische Energie, – insbesondere einem Rückkontakt (104), der auf einer Rückseite der Absorberschicht (102) angeordnet ist und die Absorberschicht (102) elektrisch kontaktiert und – einer Kontaktschicht (106), die auf einer Vorderseite der Absorberschicht (102) angeordnet ist und die Absorberschicht (102) elektrisch kontaktiert, wobei das Verfahren (700) den folgenden Schritt aufweist: Ausbilden (704) eines ersten lichtdurchlässigen Teilbereichs (400) und eines zweiten lichtdurchlässigen Teilbereichs (402; 802) in der Kontaktschicht (106), wobei ein Material der Kontaktschicht (106) in dem ersten Teilbereich (400) mit einer größeren Lichtdurchlässigkeit ausgebildet wird, als in dem zweiten Teilbereich (402; 802) und das Material in dem zweiten Teilbereich (402; 802) mit einer größeren elektrischen Leitfähigkeit ausgebildet wird, als in dem ersten Teilbereich (400).
Verfahren (700) gemäß Anspruch 8, bei dem im Schritt (704) des Ausbildens das Material der Kontaktschicht (106) mit einem Dotierstoff dotiert wird, um die elektrische Leitfähigkeit auszubilden.
Verfahren (700) gemäß einem der Ansprüche 8 oder 9, bei dem im Schritt (704) des Ausbildens das Material der Kontaktschicht (106) im ersten Teilbereich (400) auf eine geringere Dicke ausgebildet wird, als in dem zweiten Teilbereich (402; 802).