WO2006042698A1 - Verfahren zur kontakttrennung elektrisch leitfähiger schichten auf rückkontaktierten solarzellen und entsprechende solarzelle - Google Patents

Verfahren zur kontakttrennung elektrisch leitfähiger schichten auf rückkontaktierten solarzellen und entsprechende solarzelle Download PDF

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Definitions

  • the present invention relates to a solar cell in which both an emitter contact and a base contact are arranged on a back side of a semiconductor substrate, and a method for the production thereof. More particularly, the invention relates to a method of electrically isolating base and emitter contacts disposed on the back side of a solar cell.
  • Solar cells serve to convert light into electrical energy.
  • charge carrier pairs generated in a semiconductor substrate are separated by a pn junction and then fed via the emitter contact and the base contact to a circuit having a load.
  • the emitter contact is usually arranged on the front side, ie the side facing the light source, of the semiconductor substrate.
  • solar cells have also been proposed, for example in JP 5-75149 A, DE 41 43 083 and DE 101 42 481, in which both the base contact and the emitter contact are arranged on the substrate rear side. This avoids shading of the front side by the contacts, which leads to increased efficiency as well as improved aesthetics of the solar cell, on the other hand, such solar cells are easier to connect in series, since the back of a cell with the front of a be ⁇ adjacent cell must be electrically connected.
  • a solar cell without front-side metallization has several advantages: the solar cell front side is not shaded by any contact, so that the incident radiation energy can generate charge carriers in the semiconductor substrate without restriction. In addition, these cells are easier to interconnect modules and they have a high aesthetics.
  • back-contact solar cells have several disadvantages. Their manufacturing processes are usually expensive. In some methods, multiple masking steps, multiple etch steps, and / or multiple vapor deposition steps are necessary to form the base contact electrically separate from the emitter contact at the backside of the semiconductor substrate. Furthermore, conventional back-contact solar cells often suffer from local short circuits, caused for example by by inversion layers between the base and the emitter region or by lack of electrical insulation between the emitter and the base contact, which leads to a reduced efficiency of the solar cell.
  • a solar cell without front-side metallization is known, for example, from R.M. Swanson "Point Contact Silicon Solar Cells” Electric Power Research Institute Rep. AP-2859, May 1983.
  • This cell concept has been continuously developed (R.A. Sinton “Bilevel contact solar cells", US Patent 5,053,083, 1991).
  • a simplified version of this point-contact solar cell is being manufactured by SunPower Corporation in a pilot line (KR Mclnthosh, MJ Cudzinovic, D-D Smith, WP, Mulligan, and RM Swanson, "The Choice of Silicon Wafer for the Production of Low Temperature”). cost rear-contact solar cells 3rd 3rd Conference of PV energy convercion Osaka 2003 in press).
  • Patent DE 41 43 083 describes a solar cell without front side metallization in which adjusting mask steps are not absolutely necessary. However, the efficiency of this cell is low, since the inversion layer connects both contact systems, which causes a low parallel resistance and thus a small filling factor.
  • a particular difficulty with solar cells contacted on the back side is the complicated manufacture of the rear side contacts, in which electrical short circuits must be avoided at all costs.
  • this invention solves the problem of producing the two back contact systems, ie base contact and emitter contact, and their 100 perfect electrical isolation in a simple manner and describes a solar cell which is easy to manufacture by this.
  • a method for producing a solar cell 105 comprises the following steps: providing a semiconductor substrate having a substrate front side and a substrate rear side; Forming an emitter region and a base region at the substrate backside, respectively; Forming an electrically insulating layer on the back of the substrate at least in transition regions above a region boundary, at which the emitter region adjoins the base region; Depositing a metal layer at least on partial regions of the substrate rear side; Depositing an etching barrier layer at least on partial regions of the metal layer, the etching barrier layer being substantially resistant to an etching etching the metal layer; locally removing the etch barrier layer at least in subregions of the 115 transition regions; Etching the metal layer, wherein the metal layer in the partial areas in which the ⁇ tzbarr Schltechnik is removed locally, is substantially removed.
  • a silicon wafer can be used as the semiconductor substrate.
  • the method 120 is particularly suitable for the production of back-contact solar cells in which an emitter is formed on both the front and the back of the solar cell (for example, so-called EWT solar cells (emitter wrap-through)). Due to the short distances to a pn junction separating the charge carrier pairs, in such solar cells, silicon wafers 125 of inferior quality, for example made of multicrystalline silicon or Cz sili- cium, having a minority carrier diffusion length shorter than the thickness of the wafer can be used.
  • this method is advantageous because, in contrast to some of the conventional methods mentioned in the introduction, it does not require structuring of the substrate back, but instead can be used on substrates with a flat back side.
  • the emitter region to be subsequently formed and the base region of the solar cell have different n-type or p-type dopants.
  • the definition of the two regions may e.g. be done by the fact that the
  • HO sis Championship is protected locally from diffusion with a masking layer or the whole area is diffused and the resulting emitter is subsequently etched away locally or removed by laser ablation.
  • the two regions can be nested in one another like a comb ("interdigitated"). As a result, it is achieved that charge carrier pairs generated in the semiconductor substrate are only short
  • an electrically insulating layer is formed on the back of the substrate.
  • “Above” is to be understood as being adjacent to the surface of the substrate rear side.
  • transitional regions is meant those regions which are lateral to the region boundary, i. parallel to the substrate surface, are adjacent.
  • the electrically insulating layer may be a dielectric, which surface-passivates both the underlying substrate surface and in particular the exposed pn junction, as well as avoids short circuits between the emitter region and the base region, caused by a metal layer lying over later.
  • the insulating layer may preferably be formed with bilicon oxide and unipolar nitride. This can be formed by any known method. For example, an oxide can be grown thermally on the silicon surface or a nitride can be deposited by means of a CVD process 170. It is important that the layer as well as possible elek ⁇ electrically isolated. Any holes (“pin holes”) can affect the insulating properties of the layer. Therefore, care should be taken that the layer is as dense as possible. Thermally grown oxides are usually denser than deposited nitrides and may therefore be preferred.
  • the insulating layer is to be formed only in the transition areas, but intervening areas are not to be covered by the layer for purposes of electrical contact, the insulating layer may be selectively applied through a mask, focusing on the correct position respect the area boundary.
  • the insulating layer may be formed over the entire surface of the substrate back and then locally, e.g. linear or punctiform, for example by laser ablation or local etching.
  • a masking layer which was formed before the emitter region diffuses on the base region in order to protect it against diffusion, remains on the substrate backside and subsequently serves as an insulating layer. Since emitter dopants also diffuse laterally under the masking layer during diffusion, this subsequently covers the range boundary between the emitter and base regions.
  • a metal layer is deposited, preferably on the entire substrate back side.
  • a masking, crizspiels ⁇ example by photolithography, individual areas of the substrate back is not necessary. Possibly remain portions of the substrate back, for example, serve to hold the substrate during the deposition, free of the metal layer.
  • aluminum is preferably used for the metal layer. 200
  • an etching barrier layer is deposited thereon, at least once again in partial regions.
  • the ⁇ tzbarr Schl thus covers the metal layer at least partially.
  • both the metal layer and the overlying etching barrier layer cover substantially the entire back of the substrate.
  • the etch barrier layer is essentially resistant to etching etching the metal layer.
  • an etching for example a liquid etching solution or a reactive gas, which strongly attacks the metal layer 2io, does not etch or etch the etching barrier layer.
  • the etch rate of the etch should be much higher with respect to the metal layer, for example by a factor of ten, relative to the etch barrier layer.
  • solderable metals such as silver or copper may be used for the etch barrier layer.
  • solderable is here understood to mean that a conventional cable or a contact strip which can serve, for example, to interconnect the solar cells with one another can be soldered to the etching barrier layer.
  • solderable is simple, inexpensive soldering without the use of 220 special notes or special tools, as they are necessary, for example, for soldering aluminum or titanium or compounds of such metals can be used.
  • the ⁇ tzbarr Schlieren harsh should be solderable by means of conventional silver solder and conventional soldering iron.
  • dielectrics such as silicon oxide (for example SiCM or silicon nitride (for example SiaN) for the etching barrier layer, which may possibly be removed locally in later production steps for contacting the underlying metal layer.
  • the deposition of the metal layer and / or the etching barrier layer preferably takes place by vapor deposition or sputtering. Both layers can be deposited during a single vacuum step. Subsequently, the atz barrier layer is locally removed at least in subregions above 235 of the transition regions. In other words, the etch barrier layer is at least partially removed where the substrate rear side is covered by the electrically insulating layer at the region boundary of exposed pn junctions.
  • the removal of the etching barrier layer may preferably take place without masking. That is, no overlaid or photolithographically generated mask is used to locally open the etch barrier layer.
  • the etching barrier layer can be locally removed by laser ablation by means of a laser.
  • the ⁇ tzbarr Schlieren harsh is locally evaporated by a high-energy laser or chipped, so that the underlying metal layer is exposed.
  • the etching barrier layer can be removed by means of an etching solution which is applied locally, for example by a dispenser, similar to an inkjet printer.
  • the ⁇ tzbarr Schlieren harsh can also be removed mechanically, for example by scribing or sawing, locally.
  • the substrate rear side with the metal layer thereon and the etching barrier layer covering it are exposed to an etching.
  • the metal layer is not or hardly attacked by the etching.
  • the etch can directly attack the metal layer.
  • the metal layer underlying the etch barrier layer is etched away in these subregions. There is a separation trench, which extends to the underlying electrically insulating layer. As a result, the metal layer in the base region is no longer
  • a dielectric acting as an insulating layer can surface-passivate wide areas of the back surface of the substrate and only needs to be locally for the contacting of the emitter
  • the base contacts may be driven through the dielectric into the base region by a LFC (Laser Fired Contacts) process.
  • the dielectric can be selectively opened locally in the base region before the metal deposition.
  • the local removal of the etching barrier layer in turn only has to lie somewhere in the region of the underlying transition regions and take place so that after the etching step the entire base contact is completely electrically separated from the emitter contact. This means that the separating trench insulating the emitter contact from the base contact always remains in regions
  • the separation trench may be formed meander-shaped. It can also be designed in such a way that elongated metallization finger regions insulated from one another by the separating trench extend from one side edge of the solar cell to an opposite one
  • a solar cell comprising: a semiconductor substrate having a substrate front side
  • a substrate backside a base region of a first doping type the substrate backside and an emitter region of a second doping type at the substrate backside; a dielectric layer in transition regions above a region boundary at which the base region is adjacent to the emitter region; a base contact, the base area at least in some areas electrically
  • the base contact and the emitter contact each having a metal layer contacting the semiconductor substrate, wherein the metal layer of the base contact of the metal layer of the emitter contact above the dielectric layer by a separation gap laterally is spaced,
  • the solar cell can in particular have the features as can be formed by the above-described method according to the invention.
  • the solar cell is designed such that the metal layer of the base contact and the metal layer of the emitter contact are arranged substantially equidistant from the substrate front side. In other words, this means that the two contacts are applied to a flat substrate back. The contacts are therefore through
  • a further thin metal layer which serves as an etching barrier layer during the position of the solar cell, is located above the metal layer forming the contacts.
  • This layer is preferably coated with a solderable material, e.g. Silver or copper manufactured ⁇ det. With your help, the contacts, the metal layer can be formed from difficult solderable aluminum, simply soldered and the So ⁇ larzellen be interconnected with each other.
  • FIG. 1 shows schematically a sectional view of a solar cell according to the invention according to a first embodiment.
  • FIGS. 2A to 2C schematically illustrate process steps of a method sequence according to the invention.
  • FIG. 3 schematically shows a sectional view of a solar cell 345 according to the invention according to a second embodiment with separating trenches, which are offset laterally with respect to a region boundary.
  • FIG. 4 schematically shows a view of a solar cell according to the invention according to a third embodiment, in which the separation trench is formed meander-shaped 350.
  • FIG. 5 shows schematically a view of a solar cell according to the invention according to a fourth embodiment with tapered contact fingers.
  • FIGS. 2A to 2C illustrate the method steps for the separation of back contact areas on the basis of the area A, which is framed by a dashed line in FIG.
  • Locally n-doped emitter regions 3 are diffused at the rear side of a p-doped silicon wafer serving as semiconductor substrate 2.
  • a diffusion barrier for example silicon nitride
  • the substrate is then subjected to phos phordiffusion.
  • an electrically insulating layer 7 in the form of a thermally grown silicon oxide layer and a silicon nitride layer deposited thereon by CVD is applied over the entire substrate back side. This layer 7 is formed locally by laser ablation in the area of the later emitter contact, ie over the emitter region 3.
  • an aluminum layer serving as metal layer 5 is then vapor-deposited, which directly contacts the substrate rear side in the emitter region 3, while it is arranged above the insulating layer 7 in the base region 4 and in a transition region adjacent to the region boundary 6.
  • an aluminum layer serving as metal layer 5 is then vapor-deposited, which directly contacts the substrate rear side in the emitter region 3, while it is arranged above the insulating layer 7 in the base region 4 and in a transition region adjacent to the region boundary 6.
  • the metal layer 5 serves as an etching barrier layer 8 serving silver auf ⁇ .
  • Fig. 2A There is now a layer sequence, as shown in Fig. 2A.
  • the etching barrier layer 8 is locally opened by means of a laser.
  • the opened area 9 can have a meandering course. In this way, nested contact fingers are generated.
  • the interleaved contact fingers are tapered. This has the advantage that in regions of the contact fingers in which a high current flows, the cross section of the contact fingers is also large and thus resistance losses are reduced.
  • the semiconductor substrate with the layer sequence applied thereto is subjected to an etching.
  • an etchant can be a solution, for example, based on HCl, or also a reactive gas can be used. These atoms do not or hardly adhere to the atoms. However, in the opened regions 9, the etch directly impacts 405 on the metal layer 5 and etches it away. The result is a separating trench 10 which extends down to the insulating layer 7 and which separates the metal layer 5a of the emitter contact from the metal layer 5b of the base contact.
  • FIG. 3 shows an embodiment in which the separation trench 10 is arranged in a region laterally spaced from the region boundary 6. Furthermore, a lacquer layer 12 is applied locally via the insulating layer 7, which increases the resistance between the metal layer 5 and the underlying substrate. This can be advantageous in particular if the insulating layer 7 has microscopic holes which can cause local short circuits 415.
  • a solar cell (1) with a semiconductor substrate (2) is proposed, the electrical contacting of which on the semiconductor substrate
  • the semiconductor substrate back has locally doped areas (3).
  • the adjacent regions (4) have a different doping from the region (3).
  • the two regions (3, 4) are first coated with an electrically conductive material (5) over the entire surface. So that the conductive material (5) does not short-circuit the solar cell, the two regions (3, 4) are
  • the separation of the electrically conductive layer (5) is carried out by application of an etch-stable layer (8) over the entire area, which is subsequently masking-free and selective, e.g. by laser ablation locally below the insulating layer
  • the contacts have a double layer of a vapor-deposited metal layer and an etching barrier.
  • the contact separation preferably takes place by means of contactless local laser ablation or local etching away of the etching barrier layer and subsequent local etching away of the metal layer. It therefore occurs during the metallization no mechanical stress on the solar cell.
  • M eta I contacts can be separated on a flat substrate back; no surface structuring of the silicon wafer is necessary;

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Abstract

Es wird ein Verfahren zur Herstellung einer Solarzelle (1) mit einem Halbleitersubstrat (2) vorgeschlagen, dessen elektrische Kontaktierung auf der Halbleitersubstratrückseite erfolgt. Die Halbleitersubstratrückseite weist lokal dotierte Bereiche (3) auf. Die danebenliegende Bereiche (4) weisen eine vom Bereich (3) unterschiedliche Dotierung auf. Damit das leitfähige Material (5) die Solarzelle nicht kurzschliesst, sind die beiden Bereiche (3,4) zumindest an deren Bereichsgrenzen (6) mit einer dünnen, elektrisch isolierenden Schicht (7) überzogen. Die beiden Bereiche (3,4) sind zunächst ganzflächig mit einem elekrisch leitfähigen Material (5) beschichtet. Die Trennung der elektrisch leitfähigen Schicht (5) erfolgt durch ganzflächiges Aufbringen einer Ätzbarrierenschicht (8), welche anschliessend maskierungsfrei und selektiv, z.B. durch Laserablation, lokal oberhalb der isolierenden Schicht (7), entfernt wird. Durch den anschliessenden Angriff einer Ätzlösung wird die leitfähige Schicht (5) im Bereich der Öffnungen (9) der Ätzbarrierenschicht (8) lokal entfernt.

Description

VERFAHREN ZUR KONTAKTTRENNUNG ELEKTRISCH LEITFÄHIGER SCHICHTEN AUF RÜCKKONTAKTIERTEN SOLARZELLEN UND ENTSPRECHENDE SOLARZELLE
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Solarzelle, bei der sowohl ein Emitter¬ kontakt als auch ein Basiskontakt an einer Rückseite eines Halbleitersubstrates angeordnet sind, und ein Verfahren zu deren Herstellung. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Verfahren, um an der Rückseite einer Solarzelle angeordnete Basis- und Emitterkontakte elektrisch zu trennen.
Hintergrund der Erfindung
Solarzellen dienen dazu, Licht in elektrische Energie umzuwandeln. Dabei werden in einem Halbleitersubstrat durch Licht erzeugte Ladungsträgerpaare durch einen pn-Übergang getrennt und dann über den Emitterkontakt und den Basiskontakt einem einen Verbraucher aufweisenden Stromkreis zugeführt.
Stand der Technik
Bei herkömmlichen Solarzellen ist der Emitterkontakt meist auf der Vorderseite, d.h. der der Lichtquelle zugewandten Seite, des Halbleitersubstrats angeordnet. Es wurden jedoch, z.B. in JP 5-75149 A, DE 41 43 083 und DE 101 42 481, auch Solarzellen vorgeschlagen, bei denen sowohl der Basiskontakt als auch der Emitterkontakt auf der Substratrückseite angeordnet ist. Dadurch wird einer— seits eine Abschattung der Vorderseite durch die Kontakte vermieden, was zu einem gesteigerten Wirkungsgrad wie auch zu einer verbesserten Ästhetik der Solarzelle führt, andererseits lassen sich solche Solarzellen leichter in Serie verschalten, da die Rückseite einer Zelle nicht mit der Vorderseite einer be¬ nachbarten Zelle elektrisch verbunden werden muss. Mit anderen Worten birgt eine Solarzelle ohne Vorderseitenmetallisierung meh¬ rere Vorteile: Die Solarzellenvorderseite wird durch keinen Kontakt abgeschattet, sodaß die einfallende Strahlungsenergie uneingeschränkt Ladungsträger im Halb¬ leitersubstrat erzeugen kann. Außerdem lassen sich diese Zellen einfacher zu Modulen verschalten und sie besitzen eine hohe Ästhetik.
Allerdings weisen herkömmliche sog. Rückkontaktsolarzellen mehrere Nachteile auf. Ihre Herstellungsverfahren sind meist aufwendig. Bei manchen Verfahren sind mehrere Maskierungsschritte, mehrere Ätzschritte und/oder mehrere Aufdampfschritte notwendig, um den Basiskontakt elektrisch getrennt von dem Emitterkontakt an der Rückseite des Halbleitersubstrates auszubilden. Des weiteren leiden herkömmliche Rückkontaktsolarzellen oft unter lokalen Kurz¬ schlüssen, bedingt z.B. durch Inversionsschichten zwischen dem Basis- und dem Emitterbereich oder durch mangelnde elektrische Isolierung zwischen dem Emitter- und dem Basiskontakt, was zu eineni reduzierten Wirkungsgrad der Solarzelle führt.
Eine Solarzelle ohne Vorderseitenmetallisierung ist beispielsweise aus R.M. Swanson "Point Contact Silicon Solar CeIIs" Electric Power Research institute Rep. AP-2859, May 1983 bekannt. Dieses Zellkonzept wurde ständig weiterent¬ wickelt (R.A. Sinton "Bilevel contact solar cells", US Patent 5,053,083, 1991 ). Eine vereinfachte Version dieser Punktkontakt-Solarzelle wird von der Firma SunPo- werCorporation in einer Pilotlinie hergestellt (K.R. Mclnthosh, MJ. 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).
Zu deren Herstellung werden dabei in mehreren Maskierungsschritten unter¬ schiedlich dotierte Gebiete nebeneinander erzeugt und durch Aufbringen einer teilweise mehrschichtigen Metallstruktur metallisiert bzw. kontaktiert. Nachteilig ist dabei, dass diese Verfahren mehrere justierende Maskenschritte benötigen und dadurch aufwendig sind. Aus Patent JP 5-75149A ist eine Solarzelle ohne Vorderseitenmetallisierung be¬ kannt, die erhabene und abgesenkte Bereiche auf der Rückseite der Solarzelle besitzt. Diese Solarzelle ist ebenfalls nur mit mehreren Maskierungs- und Ätz- schritten herzustellen. Außerdem erfordert das Ausbilden der erhabenen und ab¬ gesenkten Bereiche zusätzliche Arbeitsschritte im Vergleich zu einer Solarzelle mit ebenen Oberflächen.
In Patent DE 41 43 083 wird eine Solarzelle ohne Vorderseitenmetallisierung be¬ schrieben, bei der justierende Maskenschritte nicht zwingend notwendig sind. Der Wirkungsgrad dieser Zelle ist aber gering, da die Inversionsschicht beide Kon¬ taktsysteme verbindet, was einen geringen Parallelwiderstand und damit einen geringen Füllfaktor bewirkt.
In Patent DE 101 42 481 ist eine Solarzelle beschrieben mit Basis- und Emitter¬ kontakt auf der Rückseite. Auch diese Solarzelle besitzt eine Rückseitenstruktur, die Kontakte befinden sich aber an den Flanken der Erhebungen. Dies erfordert zwei Vakuumaufdampfschritte zur Kontaktherstellung. Außerdem ist das Herstel¬ len eines lokalen Emitters technologisch anspruchsvoll bei dieser Zelle.
Eine besondere Schwierigkeit bei rückseitig kontaktierten Solarzellen ist die auf¬ wendige Herstellung der Rückseitenkontakte, bei der elektrische Kurzschlüsse unbedingt vermieden werden müssen.
Aufgabe der Erfindung
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die oben genannten Probleme zu vermeiden oder zumindest zu vermindern und eine Solarzelle und ein Her- stellungsverfahren für eine Solarzelle anzugeben, die einen hohen Wirkungs¬ grad erreicht und einfach herzustellen ist.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Herstellungsverfahren und eine Solarzelle mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen. Insbesondere wird durch diese Erfindung das Problem der Herstellung der beiden rückseitigen Kontaktsysteme, d.h. Basiskontakt und Emitterkontakt, und deren 100 einwandfreier elektrischer Trennung auf einfache Weise gelöst sowie eine hier¬ durch einfach herzustellende Solarzelle beschrieben.
Beschreibung der Erfindung
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Herstellen 105 einer Solarzelle angegeben, dass die folgenden Schritte aufweist: Bereitstellen eines Halbleitersubstrats mit einer Substratvorderseite und einer Substratrück¬ seite; Ausbilden eines Emitterbereichs und eines Basisbereichs jeweils an der Substratrückseite; Ausbilden einer elektrisch isolierenden Schicht an der Substra¬ trückseite zumindest in Übergangsbereichen oberhalb einer Bereichsgrenze, an HO der der Emitterbereich an den Basisbereich angrenzt; Abscheiden einer Metall¬ schicht zumindest auf Teilbereiche der Substratrückseite; Abscheiden einer Ätz¬ barrierenschicht zumindest auf Teilbereiche der Metallschicht, wobei die Ätzbar¬ rierenschicht im Wesentlichen resistent gegen eine die Metallschicht ätzende Ätze ist; lokales Entfernen der Ätzbarrierenschicht zumindest in Teilbereichen der 115 Übergangsbereiche; Ätzen der Metallschicht, wobei die Metallschicht in den Teilbereichen, in denen die Ätzbarrierenschicht lokal entfernt ist, im Wesentlichen entfernt wird.
Als Halbleitersubstrat kann ein Siliziumwafer verwendet werden. Das Verfahren 120 eignet sich insbesondere für die Herstellung von Rückkontaktsolarzellen, bei denen ein Emitter sowohl an der Vorder- als auch an der Rückseite der So¬ larzelle ausgebildet ist (beispielsweise sogenannte EWT-Solarzellen (Emitter Wrap Through)). Aufgrund der kurzen Distanzen zu einem die Ladungsträger¬ paare trennenden pn-Übergang können bei solchen Solarzellen Siliziumwafer 125 minderer Qualität, beispielsweise aus multikristallinem Silizium oder Cz- Sili¬ zium, mit einer Minoritätsladungsträgerdiffusionslänge, die kürzer ist als die Dicke des Wafers, verwendet werden.
Als Halbleitersubstrat können auch auf ein Trägersubstrat aufgebrachte dünne
130 Halbleiterschichten mit Dicken im Bereich weniger Mikrometer verwendet werden. Bei der Herstellung von Dünnschichtsolarzellen ist das erfindungs- gemäße Verfahren insbesondere deswegen vorteilhaft, weil es im Gegensatz zu einigen der in der Einleitung genannten herkömmlichen Verfahren keine Strukturierung der Substratrückseite erfordert, sondern bei Substraten mit 135 ebener Rückseite angewendet werden kann.
Der anschließend auszubildende Emitterbereich und der Basisbereich der So¬ larzelle weisen unterschiedliche Dotierungen vom n-Typ bzw. vom p-Typ auf. Die Definierung der beiden Bereiche kann z.B. dadurch erfolgen, dass der Ba-
HO sisbereich vor einer Diffusion mit einer Maskierungsschicht lokal geschützt wird oder das ganzflächig diffundiert wird und der entstandene Emitter nachfolgend lokal weggeätzt oder mittel Laserablation entfernt wird. Die beiden Bereiche können kammartig ("interdigitated") ineinander verschachtelt sein. Dadurch wird erreicht, dass in dem Halbleitersubstrat erzeugte Ladungsträgerpaare nur kurze
145 Distanzen bis zu einem pn-Übergang zurückzulegen brauchen und dann dort getrennt und über di'e die jeweiligen Bereiche kontaktierende Metallisierungen abgeleitet werden können. Rekombinations- und Serienwiderstandsverluste können somit minimiert werden. Der Emitterbereich und der Basisbereich brauchen dabei nicht gleiche Flächenanteile an der gesamten Rückseitenober-
150 fläche einnehmen.
In Übergangsbereichen oberhalb der Bereichsgrenze, an der der Emitterbereich an den Basisbereich grenzt, d.h. dort, wo ein pn-Übergang an die Oberfläche der Substratrückseite trifft, wird an der Substratrückseite eine elektrisch isolie- 155 rende Schicht ausgebildet. "Oberhalb" ist dabei als angrenzend an die Ober¬ fläche der Substratrückseite zu verstehen. Unter den "Übergangsbereichen" werden die Bereiche verstanden, die der Bereichsgrenze lateral, d.h. parallel zu der Substratoberfläche, benachbart sind.
160 Die elektrisch isolierende Schicht kann ein Dielektrikum sein, das sowohl die darunterliegende Substratoberfläche und insbesondere den freiliegenden pn— Übergang oberflächenpassiviert wie auch Kurzschlüsse zwischen dem Emit¬ terbereich und dem Basisbereich, verursacht durch eine später darüber lie¬ gende Metallschicht, vermeidet. Vorzugsweise kann die isolierende Schicht mit biliziumoxiα unα/oαer binzi- umnitrid ausgebildet sein. Dieses kann mittels jedes bekannten Verfahrens ausgebildet werden. Beispielsweise kann ein Oxid thermisch an der Silizium¬ oberfläche aufgewachsen werden oder ein Nitrid mittels eines CVD -Verfahrens 170 abgeschieden werden. Wichtig ist dabei, dass die Schicht möglichst gut elek¬ trisch isoliert. Etwaige Löcher ("pin holes") können die Isolationseigenschaften der Schicht beeinträchtigen. Daher sollte darauf geachtet werden, dass die Schicht möglichst dicht ist. Thermisch gewachsene Oxide sind meist dichter als abgeschiedene Nitride und können daher bevorzugt sein.
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Da die isolierende Schicht nur in den Übergangsbereichen ausgebildet werden soll, dazwischen liegende Bereiche aber zu Zwecken der elektrischen Kontak— tierung nicht durch die Schicht bedeckt sein sollen, kann die isolierende Schicht selektiv durch eine Maske aufgebracht werden, wobei auf die korrekte Posi- 180 tionierung in Bezug auf die Bereichsgrenze zu achten ist.
Alternativ kann die isolierende Schicht ganzflächig an der Substratrückseite ausgebildet und anschließend lokal , z.B. linien- oder punktförmig, entfernt werden, beispielsweise durch Laserablation oder lokales Ätzen.
185
Bei einer weiteren Alternative kann eine Maskierungsschicht, die vor einem Eindiffundieren des Emitterbereichs auf dem Basisbereich ausgebildet wurde, um diesen gegen die Diffusion zu schützen, auf der Substratrückseite verblei¬ ben und nachfolgen als isolierende Schicht dienen. Da Emitterdotanten wäh- 190 rend der Diffusion auch lateral unter die Maskierungsschicht diffundieren, be¬ deckt diese anschließend die Bereichsgrenze zwischen Emitter— und Basisbe— reich.
Im nächsten Verfahrensschritt erfolgt das Abscheiden einer Metallschicht vor- 195 zugsweise auf der gesamten Substratrückseite. Eine Maskierung, beispiels¬ weise durch Fotolithographie, einzelner Bereiche der Substratrückseite ist nicht nötig. Eventuell bleiben Teilbereiche der Substratrückseite, die z.B. zum Halten des Substrats während der Abscheidung dienen, von der Metallschicht frei. Für die Metallschicht wird vorzugsweise Aluminium verwendet. 200
Nach dem Abscheiden der Metallschicht wird auf diese, zumindest wiederum in Teilbereichen, eine Ätzbarrierenschicht abgeschieden. Die Ätzbarrierenschicht überdeckt somit die Metallschicht zumindest teilweise. Vorzugsweise überde¬ cken sowohl die Metallschicht wie auch die darüberliegende Ätzbarrieren- 205 schicht im Wesentlichen die gesamte Subratrückseite.
Die Ätzbarrierenschicht ist erfindungsgemäß im Wesentlichen resistent gegen eine die Metallschicht ätzende Ätze. Das bedeutet, dass eine Ätze, beispiels¬ weise eine flüssige Ätzlösung oder ein reaktives Gas, die die Metallschicht stark 2io angreift, die Ätzbarrierenschicht nicht oder wenig ätzt. Beispielsweise soll die Ätzrate der Ätze bezogen auf die Metallschicht sehr viel höher sein, bei¬ spielsweise um einen Faktor zehn, als bezogen auf die Ätzbarrierenschicht.
Vorzugsweise können für die Ätzbarrierenschicht leitfähige und insbesondere 215 lötfähige Metalle wie Silber oder Kupfer verwendet werden. Unter dem Begriff "lötfähig" sei hierbei verstanden, dass an die Ätzbarrierenschicht ein her¬ kömmliches Kabel oder ein Kontaktstreifen gelötet werden kann, das/der bei¬ spielsweise zur Verschaltung der Solarzellen untereinander dienen kann. Hierbei sollen einfache, kostengünstige Lötverfahren ohne den Einsatz von 220 Spezialloten oder SpezialWerkzeugen, wie sie zum Beispiel zum Verlöten von Aluminium oder Titan oder Verbindungen solcher Metalle notwendig sind, verwendet werden können. Beispielsweise soll die Ätzbarrierenschicht mittels herkömmlichem Silberlot und herkömmlichen Lötkolben lötbar sein.
225 Es können für die Ätzbarrierenschicht aber auch Dielektrika wie Siliziumoxid (z.B. SiCM oder Siliziumnitrid (z.B. SiaN^ verwendet werden, die eventuell in späteren Fertigungsschritten zur Kontaktierung der darunterliegenden Metall¬ schicht lokal entfernt werden.
230 Vorzugsweise erfolgt das Abscheiden der Metallschicht und/oder der Ätzbar¬ rierenschicht durch Aufdampfen oder Aufsputtern. Beide Schichten können dabei während eines einzigen Vakuumschrittes abgeschieden werden. Anschließend wird die Atzbarrierenschicht zumindest in Teilbereichen oberhalb 235 der Übergangsbereiche lokal entfernt. Mit anderen Worten wird die Ätzbarrie¬ renschicht dort, wo die Substratrückseite an der Bereichsgrenze freiliegender pn-Übergänge durch die elektrisch isolierende Schicht bedeckt ist, zumindest teilweise entfernt.
240 Vorzugsweise kann das Entfernen der Ätzbarrierenschicht maskierungsfrei er¬ folgen. D.h., es wird keine aufgelegte oder photolithographisch erzeugte Maske verwendet, um die Ätzbarrierenschicht lokal zu öffnen.
Vorzugsweise kann die Ätzbarrierenschicht mittels eines Lasers durch Laser- 245 ablation lokal entfernt werden. Dabei wird die Ätzbarrierenschicht durch einen hochenergetischen Laser lokal verdampft oder zum Abplatzen gebracht, sodass die darunter liegende Metallschicht freigelegt wird.
Alternativ kann die Ätzbarrierenschicht mittels einer Ätzlösung, die beispiels- 250 weise durch einen Dispenser, ähnlich wie bei einem Tintenstrahldrucker, lokal aufgebracht wird, entfernt werden.
In einer weiteren Alternative kann die Ätzbarrierenschicht auch mechanisch, beispielsweise durch Ritzen oder Sägen, lokal entfernt werden.
255
In einem nachfolgenden Verfahrensschritt wird die Substratrückseite mit der darauf befindlichen Metallschicht und der diese überdeckenden Ätzbarrieren— Schicht einer Ätze ausgesetzt. In den von der Ätzbarrierenschicht überdeckten Bereichen wird die Metallschicht von der Ätze nicht oder kaum angegriffen. In
260 den Teilbereichen jedoch, in denen die Ätzbarrierenschicht lokal entfernt ist, kann die Ätze direkt die Metallschicht angreifen. Die unter der Ätzbarrieren¬ schicht liegende Metallschicht wird in diesen Teilbereichen weggeätzt. Es ent¬ steht ein Trenngraben, der bis zu der darunterliegenden elektrisch isolierenden Schicht reicht. Im Ergebnis ist die Metallschicht im Basisbereich nicht mehr
265 elektrisch mit der Metallschicht im Emitterbereich verbunden. Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird eine elektrische Isolierung des Basiskontaktes von dem sich ebenfalls an der Substratrückseite befindlichen Emitterkontakt in einfacher Weise erreicht. Es ist dabei von Vorteil, dass die
270 elektrisch isolierende Schicht die Bereichsgrenze zwar überall überdecken muss, sich aber gegebenenfalls auch noch über wesentlich weitere Bereiche der Substratrückseite erstrecken kann. Ein als isolierende Schicht wirkendes Dielektrikum kann dabei weite Bereiche der Rückoberfläche des Substrates oberflächenpassivieren und muss nur lokal für die Kontaktierung des Emitters
275 geöffnet werden. Die Basiskontakte können durch ein LFC-Verfahren (Laser Fired Contacts) durch das Dielektrikum hindurch in den Basisbereich getrieben werden. Alternativ kann das Dielektrikum vor der Metallabscheidung im Ba¬ sisbereich selektiv lokal geöffnet werden.
280 Das lokale Entfernen der Ätzbarrierenschicht wiederum muss lediglich ir¬ gendwo im Bereich der darunterliegenden Übergangsbereiche liegen und so erfolgen, dass nach dem Ätzschritt der gesamte Basiskontakt vollständig von dem Emitterkontakt elektrisch getrennt ist. Das bedeutet, dass der den Emit¬ terkontakt von dem Basiskontakt isolierende Trenngraben stets in Bereichen
285 verlaufen sollte, in denen die angrenzenden Metallschichten durch die darunter liegende isolierende Schicht von der Substratrückseite isoliert sind. Wenn weite Bereiche der Substratrückseite von der isolierenden Schicht bedeckt sind, er¬ gibt sich damit eine große Freiheit hinsichtlich des geometrischen Verlaufs des Trenngrabens. Er muss nicht genau oberhalb der Bereichsgrenze der Oberflä-
290 chen—pn— Übergänge justiert werden, sondern kann lateral beabstandet zu dieser Bereichsgrenze verlaufen. Beispielsweise kann der Trenngraben mä— anderförmig ausgebildet sein. Er kann auch derart ausgebildet sein, dass durch den Trenngraben voneinander isolierte längliche Metallisierungsfingerbereiche sich von einem Seitenrand der Solarzelle hin zu einem gegenüberliegenden
295 Seitenrand verjüngen.
Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Solarzelle vorgeschlagen, aufweisend: ein Halbleitersubstrat mit einer Substratvorderseite
300 und einer Substratrückseite; einen Basisbereich eines ersten Dotierungstyps an der Substratrückseite und einen Emitterbereich eines zweiten uotierungstyps an der Substratrückseite; eine dielektrische Schicht in Übergangsbereichen oberhalb einer Bereichsgrenze, an der der Basisbereich an den Emitterbereich angrenzt; einen Basiskontakt, der den Basisbereich wenigstens in Teilbereichen elektrisch
305 kontaktiert, und einen Emitterkontakt, der den Emitterbereich wenigstens in Teil¬ bereichen elektrisch kontaktiert, wobei der Basiskontakt und der Emitterkontakt jeweils eine das Halbleitersubstrat kontaktierende Metallschicht aufweisen, wobei die Metallschicht des Basiskontakts von der Metallschicht des Emitterkontakts oberhalb der dielektrischen Schicht durch einen Trennspalt lateral beabstandet ist,
3io so dass der Emitterkontakt und der Basiskontakt elektrisch getrennt sind.
Die Solarzelle kann insbesondere die Merkmale, wie sie durch das oben be¬ schriebene erfindungsgemäße Verfahren ausbildbar sind, aufweisen.
315 In einer Ausführungsform ist die Solarzelle derart ausgebildet, dass die Me¬ tallschicht des Basiskontaktes und die Metallschicht des Emitterkontaktes im Wesentlichen mit gleichem Abstand zur Substratvorderseite angeordnet sind. Mit anderen Worten bedeutet dies, dass die beiden Kontakte auf eine ebene Substratrückseite aufgebracht sind. Die Kontakte sind daher durch denn
320 Trennspalt nur lateral beabstandet, eine vertikale Beabstandung, wie sie bei vielen herkömmlichen Rückkontaktsolarzellen zu finden ist, liegt nicht vor.
In einer weiteren Ausführungsform befindet sich über der die Kontakte bil¬ denden Metallschicht eine weitere dünne Metallschicht, die während der Her- 325 Stellung der Solarzelle als Ätzbarrierenschicht dient. Diese Schicht ist vor¬ zugsweise mit einem lötfähigen Material wie z.B. Silber oder Kupfer ausgebil¬ det. Mit Ihrer Hilfe können die Kontakte, deren Metallschicht aus schwierig verlötbarem Aluminium ausgebildet sein können, einfach verlötet und die So¬ larzellen so untereinander verschaltet werden.
330
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen im Zusammenhang mit den begleitenden Zeichnungen. 335 Kurze Beschreibung der -Zeichnungen
Fig. 1 zeigt schematisch eine Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Solar¬ zelle gemäß einer ersten Ausführungsform.
340
Fig. 2A bis 2C veranschaulichen schematisch Prozeßschritte eines erfin¬ dungsgemäßen Verfahrensablaufs.
Fig. 3 zeigt schematisch eine Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Solar— 345 zelle gemäß einer zweiten Ausführungsform mit Trenngräben, die bezüglich einer Bereichsgrenze lateral versetzt sind.
Fig. 4 zeigt schematisch eine Ansicht einer erfindungsgemäßen Solarzelle gemäß einer dritten Ausführungsform, bei der der Trenngraben mäanderförmig 350 ausgebildet ist.
Fig. 5 zeigt schematisch eine Ansicht einer erfindungsgemäßen Solarzelle gemäß einer vierten Ausführungsform mit sich verjüngenden Kontaktfingern.
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Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen
Es werden nun mit Bezug auf die Figuren 1, 2A bis 2C und 3 Ausführungsfor¬ men erfindungsgemäßer Solarzellen 1 und eines zu ihrer Herstellung geeigne- 360 ten erfindungsgemäßen Verfahrens beschrieben. Die Figuren 2A bis 2C ver¬ anschaulichen anhand des in Fig. 1 gestrichelt umrandeten Bereiches A die Verfahrensschritte zur Trennung von Rückkontaktbereichen.
An der Rückseite eines als Halbleitersubstrat 2 dienenden p— dotierten Silizi— 365 umwafers werden lokal n-dotierte Emitterbereiche 3 eindiffundiert. Dazu wird die nicht zu diffundiere Oberfläche des Substrats 2 mit einer Diffusionsbarriere, beispielsweise Siliziumnitrid, geschützt und das Substrat dann einer Phos¬ phordiffusion unterzogen. 370 Anschließend wird über der gesamten Substratrückseite eine elektrisch isolie¬ rende Schicht 7 in Form einer thermisch aufgewachsenen Siliziumoxidschicht und einer darüber durch CVD abgeschiedenen Siliziumnitridschicht aufge¬ bracht. Diese Schicht 7 wird durch Laserablation im Bereich der späteren Emitterkontaktierung, d.h. über dem Emitterbereich 3, lokal streifenförmig ent-
375 fernt. Über die gesamte Substratrückseite wird dann zunächst eine als Metall— Schicht 5 dienende Aluminiumschicht aufgedampft, die im Emitterbereich 3 die Substratrückseite direkt kontaktiert, während sie im Basisbereich 4 sowie in einem Übergangsbereich benachbart der Bereichsgrenze 6 über der isolie¬ renden Schicht 7 angeordnet ist. Im gleichen Vakuumaufdampfschritt wird über
380 die Metallschicht 5 eine als Ätzbarrierenschicht 8 dienende Silberschicht auf¬ gebracht. Es liegt nun eine Schichtfolge vor, wie sie in Fig. 2A dargestellt ist.
Als Nächstes wird in einem in Fig. 2B dargestellten Verfahrensschritt mit Hilfe eines Lasers die Ätzbarrierenschicht 8 lokal geöffnet. Die Geometrie des ge-
385 öffnetes Bereichs 9, in dem die Ätzbarrierenschicht 8 entfernt ist, kann hierbei weit variiert werden. Um Kurzschlüsse zwischen dem späteren Emitterkontakt und dem späteren Basiskontakt zu verhindern, muss lediglich sichergestellt werden, dass sich der geöffnete Bereich 9 stets oberhalb der isolierenden Schicht 7 befindet und dass sich oberhalb oder benachbart jeder Bereichs-
390 grenze 6 ein geöffneter Bereich 9 befindet.
Wie an der in Fig. 4 veranschaulichten Ausführungsform zu erkennen, kann der geöffnete Bereich 9 einen mäanderförmigen Verlauf aufweisen. Auf diese Weise werden ineinander verschachtelte Kontaktfinger erzeugt. Bei einer weiteren in 395 Fig. 5 veranschaulichten Ausführungsform sind die verschachtelten Kontakt¬ finger sich verjüngend ausgebildet. Dies hat den Vorteil, dass in Bereichen der Kontaktfinger, in denen ein hoher Strom fließt, auch der Querschnitt der Kon¬ taktfinger groß ist und somit Widerstandsverluste verringert werden.
400 In einem nachfolgenden, in Fig. 2C dargestellten Verfahrensschritt wird das Halbleitersubstrat mit der darauf aufgebrachten Schichtfolge einer Ätzung un¬ terzogen. Als Ätze kann dabei eine Lösung, beispielsweise auf HCI-Basis, oder auch ein reaktives Gas verwendet werden. Diese Atze greiπ αie Atzoarnere nicht oder kaum an. In den geöffneten Bereichen 9 wirkt die Ätze jedoch direkt 405 auf die Metallschicht 5 ein und ätzt sie weg. Es entsteht ein Trenngraben 10, der bis hinunter zu der isolierenden Schicht 7 reicht und der die Metallschicht 5a des Emitterkontaktes von der Metallschicht 5b des Basiskontaktes trennt.
In Fig. 3 ist eine Ausführungsform dargestellt, bei der der Trenngraben 10 in 4io einem Bereich lateral beabstandet von der Bereichsgrenze 6 angeordnet ist. Ferner ist über die isolierende Schicht 7 lokal eine Lackschicht 12 aufgebracht, die den Widerstand zwischen der Metallschicht 5 und dem darunterliegenden Substrat erhöht. Dies kann insbesondere dann vorteilhaft sein, wenn die iso¬ lierende Schicht 7 mikroskopische Löcher aufweist, die lokale Kurzschlüsse 415 bewirken können.
Zusammenfassend und mit anderen Worten kann die Erfindung wie folgt be¬ schrieben werden: Es wird eine Solarzelle (1) mit einem Halbleitersubstrat (2) vorgeschlagen, dessen elektrische Kontaktierung auf der Halbleitersubstra—
420 trückseite erfolgt. Die Halbleitersubstratrückseite weist lokal dotierte Berei¬ che (3) auf. Die danebenliegende Bereiche (4) weisen eine vom Bereich (3) un¬ terschiedliche Dotierung auf. Die beiden Bereiche (3,4) sind zunächst ganzflä¬ chig mit einem elektrisch leitfähigen Material (5) beschichtet. Damit das leitfä¬ hige Material (5) die Solarzelle nicht kurzschließt, sind die beiden Bereiche (3,4)
425 zumindest an deren Bereichsgrenzen (6) mit einer dünnen, elektrisch isolie¬ renden Schicht (7) überzogen.
Die Trennung der elektrisch leitfähigen Schicht (5) erfolgt durch ganzflächiges Aufbringen einer ätzstabilen Schicht (8), welche anschließend maskierungsfrei und selektiv, z.B. durch Laserablation lokal unterhalb der isolierenden Schicht
430 (7), entfernt wird. Durch den anschließenden Angriff einer Ätzlösung wird die leitfähige Schicht (5) im Bereich der Öffnungen (9) der ätzstabilen Schicht (8) lokal entfernt. Mit der vorgestellten, auch als HORIZON— Zelle (Horizontal Hear interαigitateα 435 ZONes) bezeichneten Solarzelle werden unter anderem folgende Vorteile er¬ reicht:
- Es werden voneinander elektrisch isolierte Basis- und Emitter- Rück¬ kontakte in einfacher Weise erzeugt. Die Kontakte weisen eine Doppel¬ schicht aus einer aufgedampften Metallschicht und einer Ätzbarrieren-
440 schicht auf. Die Kontakttrennung erfolgt vorzugsweise mittels kontaktloser lokaler Laserablation oder lokalem Wegätzen der Ätzbarrierenschicht und anschließendem lokalem Wegätzen der Metallschicht. Es tritt daher während der Metallisierung keine mechanische Belastung der Solarzelle auf.
445 - Es wird lediglich ein Vakuum-Aufdampf seh ritt zum vollflächigen Ab¬ scheiden der Metallschicht und der Ätzbarrierenschicht benötigt.
- Es können M eta I Ikontakte auf einer ebenen Substratrückseite getrennt werden; es ist keine Oberflächenstrukturierung des Siliziumwafers not¬ wendig;
450 — Durch die flexible geometrische Gestaltung der M eta I Ikontakte kann ein geringer Kontakt- Widerstand und eine geringe Kontakt- Rekombination sowie eine hohe Leitfähigkeit der Kontaktfinger erreicht werden.
- Wenn eine lötfähige Ätzbarrierenschicht verwendet wird, kann diese in einfacher Weise durch Verlöten mit Kontaktstreifen für die Verschaltung
455 der Solarzelle zu Modulen eingesetzt werden
Die erfindungsgemäße Solarzelle und das erfindungsgemäße Herstellungsver¬ fahren wurden mittels der obigen Ausführungsformen lediglich beispielhaft be¬ schrieben. Es wird angemerkt, dass die vorangehend beschriebenen Verfahrens- 460 schritte hauptsächlich den Teil der gesamten Prozessierung einer Solarzelle be¬ treffen, der erfindungsgemäß zur Ausbildung elektrisch voneinander isolierter Ba¬ sis- und Emitterrückkontakte eingesetzt werden kann. Mit dem Stand der Technik vertrauten Fachleuten ist ersichtlich, dass die beschriebenen Verfahrensschritte und Änderungen und Modifikationen, wie sie ebemaiis im umTang αer Deigeiugxen 465 Patentansprüche liegen, mit weiteren bekannten Verfahrensschritten kombiniert werden können und auf diese Weise verschiedene Solarzellentypen erzeugt wer¬ den können. Beispielsweise können zur Ausbildung der Solarzellenvorderseite verschiedene weitere Schritte wie z.B. Oberflächentexturierung, Emitterdiffusion, Oberflächenpassivierung, Abscheiden einer Antireflexschicht, etc. eingesetzt 470 werden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Verfahren zum Herstellen einer Solarzelle (1 ), aufweisend die folgenden Schritte:
- Bereitstellen eines Halbleitersubstrats (2) mit einer Substratvorderseite 480 und einer Substratrückseite;
- Ausbilden eines Emitterbereichs (3) und eines Basisbereichs (4) jeweils an der Substratrückseite;
- Ausbilden einer elektrisch isolierenden Schicht (7) an der Substratrück¬ seite zumindest in Übergangsbereichen oberhalb einer Bereichsgrenze
485 (6), an der der Emitterbereich (3) an den Basisbereich (4) angrenzt;
- Abscheiden einer Metallschicht (5) zumindest auf Teilbereiche der Sub¬ stratrückseite;
- Abscheiden einer Ätzbarrierenschicht (8) zumindest auf Teilbereiche der Metallschicht (5), wobei die Ätzbarrierenschicht (8) im Wesentlichen re-
490 sistent gegen eine die Metallschicht (5) ätzende Ätze ist; lokales Entfernen der Ätzbarrierenschicht (8) zumindest in Teilbereichen der Übergangsbereiche;
- Ätzen der Metallschicht (5), wobei die Metallschicht (5) in den Teilberei¬ chen, in denen die Ätzbarrierenschicht (8) lokal entfernt ist, im Wesentli-
495 chen entfernt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei die Ätzbarrierenschicht (8) maskierungsfrei lokal entfernt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Ätzbarrierenschicht (8) mittels eines Lasers lokal entfernt wird.
500 4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Ätzbarrierenschicht (8) mittels einer lokal aufgebrachten Ätzlösung lokal entfernt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1 oder z, wooei αie AiZDarnereπscπicnt \o) rnewid- nisch lokal entfernt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Ätzbarrierenschicht 505 (8) in einem Bereich lateral beabstandet von der Bereichsgrenze (6) lokal entfernt wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Ätzbarrierenschicht (8) elektrisch leitfähig ist.
8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei die Ätzbarrierenschicht (8) lötfähig ist.
5io 9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei das Abscheiden der Ätzbarrierenschicht (8) und/oder der Metallschicht (5) durch Aufdampfen oder durch Aufsputtern erfolgt.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Ätzbarrierenschicht (8) in mäanderförmigen Bereichen lokal entfernt wird.
515 11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die Ätzbarrierenschicht (8) derart lokal entfernt wird, dass längliche Metallisierungsfingerbereiche (11 ) zwischen Bereichen (9) , in denen die Ätzbarrierenschicht (8) entfernt ist, sich von einem Seitenrand der Solarzelle (1) hin zu einem gegenüberliegenden Seitenrand verjüngen.
520 12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , wobei die elektrisch isolierende Schicht (7) Siliziumoxid und/oder Siliziumnitrid aufweist.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei über die elektrisch iso¬ lierende Schicht (7) eine elektrisch isolierender Lackschicht (12) aufgebracht wird.
525 14. Solarzelle (1 ), aufweisend:
- ein Halbleitersubstrat (2) mit einer Substratvorderseite und einer Substrat¬ rückseite;
- einen Basisbereich (4) eines ersten Dotierungstyps an der Substratrück¬ seite und einen Emitterbereich (3) eines zweiten Dotierungstyps an der
530 Substratrückseite; - eine dielektrische Schicht (7) in Ubergangsbereicnen ooemaiD einer tse- reichsgrenze (6), an der der Basisbereich (4) an den Emitterbereich (3) angrenzt;
- einen Basiskontakt (5b), der den Basisbereich (4) wenigstens in Teilbe- 535 reichen elektrisch kontaktiert, und einen Emitterkontakt (5a), der den
Emitterbereich (3) wenigstens in Teilbereichen elektrisch kontaktiert, wo¬ bei der Basiskontakt (5b) und der Emitterkontakt (5a) jeweils eine das Halbleitersubstrat kontaktierende Metallschicht (5) aufweisen wobei die Metallschicht des Basiskontakts (5b) von der Metallschicht des 540 Emitterkontakts (5a) oberhalb der dielektrischen Schicht (7) durch einen
Trennspalt (10) lateral beabstandet ist, so dass der Emitterkontakt (5a) und der Basiskontakt (5b) elektrisch getrennt sind.
15. Solarzelle nach Anspruch 14, wobei der Trennspalt (10) zumindest in Teilbe¬ reichen lateral von der Bereichsgrenze (6) beabstandet ist.
545 16. Solarzelle nach Anspruch 14 oder 15, wobei die Metallschicht des Basiskon¬ takts (5b) und die Metallschicht des Emitterkontakts (5a) im Wesentlichen mit gleichem Abstand zur Substratvorderseite angeordnet sind.
17. Solarzelle nach einem der Ansprüche 14 bis 16, ferner aufweisend eine löt¬ fähige, die Metallschichten (5a, 5b) des Basiskontakts und des Emitterkon-
550 takts mindestens teilweise überdeckende Ätzbarrierenschicht (8).
18. Solarzelle nach Anspruch 17, wobei die Ätzbarrierenschicht (8) Silber und/oder Kupfer aufweist.
19. Solarzelle nach einem der Ansprüche 14 bis 18, wobei die Metallschichten des Emitterkontakts und/oder des Basiskontakts Aluminium aufweisen.
555 20. Solarzelle nach einem der Ansprüche 14 bis 19, ferner aufweisend eine die dielektrische Schicht (8) zumindest teilweise überdeckende elektrisch isolie¬ rende Lackschicht (12).
21. Solarzelle nach einem der Ansprüche 14 bis 20, wobei der Trennspalt (10) mäanderförmig ausgebildet ist. Solarzelle nach einem der Ansprüche 14 bis 21 , wobei der Emitterkontakt (5a) und/oder der Basiskontakt (5b) mit länglichen Fingern (1 1 ) ausgebildet ist, die sich von einem Seitenrand der Solarzelle (1) hin zu einem gegenüberliegen¬ den Seitenrand verjüngen.
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