Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Qualitätsprüfung einer photovoltaischen Solarzelle gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1 , eine Verwendung einer photovoltaischen Solarzelle gemäß Anspruch 6, ein Solarzellenmodul gemäß Oberbeg riff des Anspruchs 7 sowie ein Verfahren zu Herstellung einer photovoltaischen Solarzelle gemäß Oberbeg riff des Anspruchs 1 0.

Eine photovoltaische Solarzelle stellt ein flächiges Halbleiterbauelement da r bei dem mittels einfallender elektromagnetischer Strah lung Ladungsträgerpaare e zeugt und anschließend getrennt werden, so dass zwischen m indestens zwei metal lischen Kontakt ierungsstruktu ren der Solarzel le ein Potential entsteht und über einen mit diesen Kontakt ierungsstrukturen verbundenen externen Stromkreis elektrische Leistung von der Solarzelle abgegriffen v/erden kann. Die Ladungsträgertrennung erfolgt an einem pn-Übergang und/oder einem pin- Übergang , der beispielsweise dadurch realisiert werden kann, dass in einem Siliziumsubstrat eines Basisdotierungstyps eine Dotierung eines hierzu entgegengesetzten Dotierungstyps zur Ausbildung eines Em itters vorgenommen wird. Ebenso ist es bekannt, den Em itter durch Aufbringen ei ner oder mehrerer Schichten auf einem Basissu bstrat auszubilden.

Zur Umwandlung einfallender elektrom ag netischer Strahlung in elektrische Energ ie werden Module verwendet, welche eine Vielzahl von photovoltaischen Solarzellen umfassen . Bei dem Einbau in ein photovoltaisches Modul werden die Solarzellen typischerweise in Reihenscha ltung zu so genannten Strings zusammengesetzt. Ein Modul umfasst typischerweise mehrere Strings . Bei Betrieb eines solchen Moduls kann sich folgende Problematik ergeben :

Unter bestimmten Umständen wird bei dem Betrieb des Moduls ei n Teil der enthaltenen Solarzellen abgeschattet, beispielsweise durch Laub oder andere Ge- genstände, die sich zwischen Lichtquelle (typischerweise die Sonne) und Solarzelle befinden. Ebenso findet eine Teilabschattung aufgrund des Laufes der Sonne durch feststehende Gegenstände wie Bäume, Schornsteine oder ähnliches oder temporär durch Reimgungs- oder Wartungspersonal, durch Schnee oder Verschmutzung wie z.B. Vogelexkremente statt.

Der von einer Solarzelle erzeugte Strom ist unter Anderem von der Beleuch- tungsstärke abhängig, mit der die jeweilige Solarzelle beaufschlagt wird. Wird nun ein Teil de in Reihe geschalteten Solarzellen in einem String teilweise oder vollständig abgeschattet, kann eine Umkehrung der Polarität dieser abgeschatteten Solarzeilen auftreten, da die erzeugte Stromstärke dieser Solarzellen geringer ist als die der vollständig beleuchteten Solarzellen. Diese Umkehrung findet typischerweise statt, sofern die Kurzschlussstromdichte J _sc der abgeschatteten Solarzelle kleiner ist als die Kurzschlussstromdichten der nicht abgeschatteten Solarzellen im String.

Die abgeschatteten Solarzellen werden in diesem Fall in Sperrrichtung betrieben, d. h. an diesen Solarzellen liegt an den metallischen Kontaktierungen eine Spannung in Sperrrichtung an, die eine umgekehrte Polarität verglichen mit der bei nicht abgeschatteten Solarzellen an den metallischen Kontaktierungen anliegenden Spannung aufweist. Die Stromstärke des gesamten Strings, in dem sich die ganz oder teilweise abgeschatteten Solarzellen befinden, und damit die erzeugte elektrische Leistung dieses Strings, werden typischerweise durch die Abschattung stark verringert, zumindest sofern typische Solarzellenmodule mit Standardsolarzellen mit einem der industriellen Fertigung typischen Modulaufbau verwendet werden, deren Strings in Serie geschaltet sind und jeweils eine Bypassdiode aufweisen. Bei Standardmodulen mit Bypassdioden verringert sich somit die elektrische Ausgangsleistung des Moduls in der Regel bei Teilabschattung um die volle Leistung des Strings, in dem sich eine abgeschattete Solarzelle befindet.

Hierbei und im Folgenden wird als negative Spannung oder in Sperrrichtung anliegende Spannung wie üblich der Zustand bezeichnet, dass an den metallischen Kontaktierungen einer Solarzelle eine Spannung entgegengesetzt zu der Spannung in normalem Betrieb vorliegt. Die Spannung in normalem (insbeson- dere unabgeschattetem) Betrieb wird wie üblich als positive Spannung oder Spannung in Vorwärtsrichtung bezeichnet.

Je nach Aufbau des Moduls und der Art der Abschattung kann die an den abgeschatteten Solarzellen a nliegende Spannung somit negativ sein und es som it in der Solarzelle zu einem Verbrauch elektrischer Energ ie kommen (im Wesentlichen durch U mwandlung elektrischer Energie in Wärme). Die Umwandlung von elektrischer Energie in den in Sperrrichtung betriebenen Solarzellen in Wärme kann zu einer Beschädigung des Moduls führen. Eine Beschädigung tritt typischerweise auf, wenn der in Sperrrichtung fließende Strom nicht flächig über die gesamte Fläche der Solarzelle oder zumindest eine große Fläche der Solarzelle fließt, sondern lediglich über lokale Bereiche der Solarzelle , die entsprechend eine hohe Stromdichte aufweisen und sich stark erhitzen (so genannte„Hot- Spots") . I nsbesondere an solchen Hot-Spots kann a ufgrund der großen Wärmeentwicklung die Sola rzelle und/oder das Modul zerstört werden .

Bei der Herstellung von Solarzellenmodulen werden deshalb üblicherweise Bypassdioden angeordnet, welche elektrisch parallel zu den Strings verschaltet sind. Die Bypassd ioden beg renzen die maximale Spann ung in Sperrrichtung auf die Gesamtspannung aller nicht verschatteten Zellen im String zuzüglich der an der Bypassdiode anliegenden Spannung . Je kleiner die Anzahl an Solarzellen in einem String , desto kleiner ist die maximale Spannung , die an abgeschatteten Solarzellen in Sperrnchtung anliegen kann , so dass insbesondere die Gefa hr eines Durchbruchs und auch eines Leistungsverlustes bei Teilabschattung sinkt. Der Leistungsverlust bei Teilabschattung korreliert direkt mit der Anzahl der Solarzellen in einem String . sofern die abgeschattete Sola rzelle , an welcher negative Spannung anliegt, nicht„durchbricht", d . h . in Sperrrichtung leitend wirkt, bevor eingebaute Bypassd ioden schalten.

Typischerweise verringert sich die elektrische Ausgang sleistung des Moduls bei Tei labschattung mindestens um die Gesamtleistung des Strings mit Teilabschattung . Hinzu kommt gegebenenfalls eine Verringerung aufg rund eines Spannungsabfalls an einer Bypassdiode . Je weniger Solarzellen ein String aufweist, desto weniger Leistung verliert das Modul bei Teilabschattung ei nes Strings. Grundsätzlich gibt es jedoch immer einen Leistungsverlust bei Teilabschattung. Um einen hohen Modulwirkungsgrad auch im Falle einer Teilabschattung des Moduls zu erzielen, wäre es daher optimal, jeder Solarzelle eine Bypassdiode elektrisch parallel zu schalten, so dass im Modul theoretisch eine Stringgröße von einer Solarzelle vorliegt. Aufgrund des hohen Herstellungsaufwandes und den entsprechend hohen Herstellu ngskosten ist dies jedoch nicht praktikabel.

Es ist daher bekannt, Dioden als eigenständige elektronische Bauteile immanent in einer Solarzelle auszubilden und entsprechend die positiven und negativen metallischen Kontakte der Solarzelle über diese Bypassdioden zu verschalten. Solche Solarzellen werden in US 5,616,185, WO 2010/029180 A1 und DE 10 2008043 206 A1 beschrieben. Nachteilig hierbei ist, dass bei der Solarzellenherstellung erhebliche zusätzliche Verfahrensschritte, insbesondere Diffusionsschritte zur Herstellung der Bypassdiode in einem Halbleitersubstrat der Solarzelle notwendig sind. Entsprechend ergeben sich erheblich erhöhte Herstellungskosten für solche Solarzellen.

Bei den momentan industriell hergestellten Solarzellenmodulen werden daher standardmäßig Bypassdioden verbaut, welche parallel zu mehreren in Serie geschalteten Solarzellen (eines Strings) geschaltet sind. Industriestandard sind drei Bypassdioden pro Solarzellenmodul, dies bedeutet, dass ein String typischerweise jeweils zwischen 20 und 24 in Serie geschalteter Solarzellen aufweist. Hierdurch wird der Leistungsverlust bei Teilabschattung auf etwa 1/3 der Modulleistung (sofern nur Solarzellen eines Strings teilverschattet sind) begrenzt. Weiterhin wird die maximal in Rückwärtsrichtung an einer Solarzelle anliegende Spannung V _rev maximal auf nachfolgende Summe begrenzt:

Vrev ~ Solarzelien/String ⁺ Vßypassdiode (1), d. h. entsprechend der Summe der Spannungen V _{riicntverscha} „ _ete soiarzeiien/strmg der nicht verschatteten Solarzellen des entsprechenden Strings und zuzüglich gegebenenfalls der Spannung Vßypassdiode. einer diesen String zugeordneten Bypassdiode.

Um Solarzellen aufgrund ihrer möglichen Hot-Spot-Gefahr auszusortieren, wird von Modulherstellern teilweise als Eingangsspezifikation ein Stromkriterium unter Rückwärtsspannung angewendet. Das heisst, dass die zu verbauenden Solarzellen bei einer definierten Rückwärtsspannung einen gewissen Stromwert nicht überschreiten dürfen. Die Rückwärtsspannung wird gemäß der

verwendeten Modularchitektur festgelegt und orientiert sich in der Regel an Gleichung ( 1 ) . Demzufolge ist der Strom bei einer definierten

Rückwärtsspannung auch ein Klassierkriterium bei der Ausg angskontrolle vieler Solarzellenfertig u ngslinien .

Bei Solarzel len aus multikristallinem Silizium findet bei Rückwärtsspan nungen kleiner als der eigentlich erwarteten Du rchbruch Spannung f r Silizium ein Durchbruch der Raumladung szone statt. Mögliche U rsachen für diese

verringerte Durchbruchspannung werden ausführlich in der Literatur diskutiert (z. B Breitenstein, O. , J. Bauer , J. -M. Wagner , N. D. Zakharov , H.

Bluintritt , A. Lotnyk , M. Kasemann , W. Kwapil , and W. Warta;

Defect-inducod breakdown in muiticrystalline Silicon solar cells; IEEE

Transactions on Electron Devices *57* (9) , p 2227-2234 (2010) ) . Findet der Du rchbruch bei Spannungen kleiner der definierten Rückwärt s-Testspannung statt , so weisen diese Solarzellen einen erhöhten Strom auf und werden aussortiert. Der Stand der Technik ist, die Durchbruchspannung in Solarzellen aus m ultikristallinem Silizium soweit zu erhöhen , dass die Solarzellen bei Teilverschattung in einem standardmä ßig mit Bypassdioden versehenem industriellem Modul nicht durchbrechen. Es wird postuliert, dass die

Dui chbrüche zu Hot-Spots im Modul führen können, welche Hot-Spots ein hohes Beschädigungsrisiko für das Modul darstellen.

E ine Erhöhung der Durchbruchspannung bei einer Solarzelle wird beispielsweise in DE 10 2008 043 458 A I vorgeschlagen. Weiterhin wird in DE 10 2009 034 31 7 A1 bei Solarzellen, welche aus umg-Silizium hergestellt werden, eine Erhöhung der Durchbruchspannung vorgeschlagen .

Ausgehend hiervon liegt der vorliegenden Erfindung die Aufg abe zug runde, die Band breite der in einem Solarzellenmodul wirtschaftlich sinnvoll einsetzbaren Solarzellen zu erweitern, insbesondere, ein Gütekriterium für Solarzellen zu schaffen, so dass der Ausschuss einer industriellen Produktionslinie von Solarzellen verringert wird und/oder die Gefahr einer Hot-Spot-Bild ung in Solarzellenmodulen verringert wird und/oder ausgehend von an sich bekannten Verfahren zur Herstellung von Solarzellen ein Herstellungsverfahren für Solarzel len vorzuschlagen , welches zu einer Vermeidung von Hot-Spots in einem Modul und/oder zu einer Vereinfachu ng der Modulstruktur führt.

Gelöst ist diese Aufgabe durch ein Verfahren zur Qualitätsprüfung einer photo- voltaischen Solarzelle gemäß Anspruch 1 , durch die Verwendung einer photo- voltaischen Solarzelle in einem Solarzellenmodul gemäß Anspruch 6 , durch ein Solarzellenmodul gemäß Anspruch 7 und ein Verfahren zur Herstellung einer photovoltaischen Solarzelle gemäß Anspruch 1 0. Vorzugsweise Ausführungsformen des Verfahrens zur Qualitätsprüfu ng finden sich in den Ansprüchen 2 bis 5, des Solarzellenmoduls in den Ansprüchen 8 bis 9 und des Verfahrens zur Herstellung einer photovoltaischen Solarzelle in den Ansprüchen 1 1 bis 14. Hiermit wird der Wortlaut der Ansprüche durch ausdrückliche Bezug nahme in die Beschreibung aufgenommen .

Die vorliegende E rfindung ist in der E rkenntnis des Anmelders beg ründet, dass es überraschenderweise und im Gegensatz zu der vorherrschenden Meinung sinnvoll ist, gezielt Solarzellen auszuwählen , welche eine erniedrigte Durch- bruchspannung besitzen und deshalb unter Teilabschattungsbeding u ngen im Modu l„durchbrechen" (d. h . in Sperrichtung elektrisch leiten), bevor

standardmäßig verbaute Bypassdioden schalten . Im Gegensatz zu dem standardmäßigen Ansatz, die Durch bruchspannung von Solarzellen soweit wie mög lich zu erhöhen , soll diese gezielt verringert werden .

Die gezielt ausgewählten Solarzellen haben vorzugsweise folgende

Charakteristika:

Die Solarzellen brechen unter Rückwärtsspannung durch , bevor eine standardmäßig im selben String verbaute Bypassdiode schalten würde, d. h. vorzug sweise liegt die Durch bruchspannung unter dem in Gleichung (1 ) definierten Wert und die Solarzelle leitet bei einer in

Rückwärtsrichtung anliegenden Spannung , welche defniniert wird durch die S u m m e der Spannungen am optimalen Arbeitspunkt der

nichtverschatteten Solarzellen des Strings, im Dunkeln einen Strom , der größer ist als der am optimalen Arbeitspunkt fließende Strom der

Serienschaltung der nicht verschatteten Solarzellen des Strings.

Sofern ein typisches Verwendungsszenario der Solarzellen eine häufige Abschattung von mehreren Solarzellen bein haltet ist es vorteilhaft, die vorgenannte Durchbruchspannung geringer zu wählen, bevorzugt die vorgenannte Durchbruchspannung m it einem Faktor Mn _ab zu

multiplizieren , wobei n _ab die Anzahl der bei typischer Verwendung und Auftreten einer Abschattung typischerweise abgeschatteten Solarzellen eines Strings angibt, bzw. die Anzahl abgeschatteter Solarzellen in einem String , bei deren Abschattung ein Leistungsverlust bei Verwendung gemä ß Vorgabe vermieden werden soll. Vorzugsweise wird in diesem und in den folgenden Fällen bei Verwendung der Anzahl n _ab auch m indestens eine Anzahl n _ab von solchen Solarzellen in dem String verwendet.

Der Faktor n _ab wird im Folgenden stets in dieser Bedeutung verwendet, d . h . gemäß der oben genannten Definition und gemä ß der bevorzugten Verwendung von mindestens n _ab Solarzellen , die dieses Kriterium erfüllen , in dem String .

Die Solarzellen weisen keine erherblichen Shunts bzw, andere

Beeinträchtigung des Vorwärtsverhaltens auf. Dieses Kriterium ist in der Regel erfüllt, wenn die Solarzelle unter Standard testbedingungen eine vorgegebene elektrische Mindestleistung erbringt.

Die Sola rzellen veru rsachen keine H ot-Spots, da die Durchbrüche flächig verteilt sind und nicht zu einer kritischen lokal erhöhten Tem peratu führen.

Werden ausschließlich solche Solarzellen für den Modulbau verwendet, geht bei Teilabschattung einer Solarzel le nicht die gesamte Leistung eines Stringes verloren, sondern lediglich die Leistung der Solarzellen , welche benötigt werden , um die Durchbruchspannung der verschatteten Solarzelle

bereitzustellen . Die Folge ist ein geringerer Leistungsverlust des Modu les bei Teilabschattu ng einzelner Solarzellen . Da die Aktivierungsspa nnung der standardmäßig eingebauten Bypassdioden in den meisten Fällen ohnehin nicht erreicht wird , können som it auch die Bypassdioden eingespart werden. Durch eine flächige Verteilung der Durchbrüche über die gesamte Zellfläche führt eine Teilabschattung der ausgewählten Solarzellen nicht zu Hot-Spots im Modul. Diese Erfindung widerlegt somit das Vorurteil, dass Solarzellen mit einem erhöhten Rückwärtsstrom bei einer definierten Rückwärtsspannung im Bereich der Aktivierungsspannung der Bypassdioden aussortiert werden müssen. Im Speziellen wird widerlegt, dass Durchbrüche bei multi-kristallinen Silizium-Solarzellen zu vermeiden sind, sondern sich im Gegenteil vorteilhaft auf die Leistungsausbeute bei Teilabschattung auswirken, ohne das Modul durch Hot-Spots zu beschädigen.

In einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Qualitätsprüfung einer photovoltaischen Solarzelle vorgeschlagen. Das Verfahren umfasst folgende Verfahrensschritte: a. Durchführen eines Leistungstests, indem die Solarzelle mit Licht, vorzugsweise mit einem vorgegebenen Spektrum und/oder einer vorgegebenen Intensität, beaufschlagt wird und gemäß eines Prüfkriteriums A geprüft wird, ob zumindest eine vorgegebene elektrische Mindestleistung P _Mjn abgreifbar ist, b. Durchführen eines Hitzeentwicklungstests, indem die Solarzelle mit einer vorgegebenen Hitzeentwicklungs-Spann ng V _HE in Rückwärtsrichtung beaufschlagt wird oder die Solarzelle derart mit Spannung in Rückwärtsrichtung beaufschlagt wird, dass ein vorgegebener Hitzeentwicklungs-Strom l _HE fließt,

und gemäß eines Prüfkriteriums B geprüft wird, ob die Solarzellenoberfläche eine vorgegebene Grenztemperatur T _GR nicht übersteigt oder gemäß eines theoretischen Voraussagemodells bei Einstellen eines Wärmegleichgewichts nicht übersteigen würde.

Diese Verfahrensschritte bzw. Prüfkriterien A und B sind bereits aus der Auswahl von Solarzellen bei der industriellen Herstellung bekannt. Insbesondere Prüfkriterium A wird lypischerweise als„Binning" bzw. Klassieren am Ende der Solarzellenfertigung bezeichnet. Typischerweise erfolgt die Prüfung unter der Norm STC (25°C/1 Sonne Beleuchtungsintensität). Die elektrische Mindestleistung P _Mln wird dabei in an sich bekannter Weise gewählt. I nsbesondere liegt es im Rahmen der Erfindung , als P _Min 50% , bevorzugt 75% , weiter bevorzugt 90% der durchschnittlich für diesen Solarzellentyp bzw. mit der diesen Typ herstellenden Prozesslinie erzielten Leistung unter Standardbedi ng ungen vorzugeben.

Wesentlich ist, dass zusätzlich in einem Verfahrensschritt c. ein Durchbruchstest durchgeführt wird , indem die Solarzelle mit einer vorgegebenen Durch- bruchs-Spannu ng V _DB in R ückwärtsrichtung beaufschlagt wird und gemäß eines Prüfkriteriums C geprüft wird , ob bei Beaufschlagung m it der vorgegebenen Durchbruchsspannung zumindest ein Strom größer oder g leich eines vorgegebenen Mindestdurchbruchsstroms l _DB fließt. Die Durchbruchsspannu ng V _DB orientiert sich typischerweise an dem in Gleichung ( 1 ) definierten Wert bzw. wie weiter unten erläutert bei dem in Gleichung ( 1 ) definierten Wert, geteilt durch n _sb . Typische Werte für die Durchbruchsspannung V _DB sind im Fall von Standard-Silizium-Solarzel len (AI-BSF mit Standardprozess für I ndustrieanwendungen} etwa - 1 5 V (bei 24 Zellen je SSring), etwa - 1 2 V (bei 20 Zellen je String) oder -10 V.

Die vorgenannten Kriterien für eine vorzugsweise Wahl der Durchbruchsspannung VQB gehen von einem typischen Szenario aus, bei welchem in der Meh r- zahl der Fälle lediglich eine Solarzelle abgeschattet wird. Muss hingegen davon ausgegangen werden, dass häufig zwei oder mehr Solarzel len abgeschattet werden , so wird vorzugsweise die Durchbruchsspannung V _DB mit einem betragsmäßig kleineren Wert verglichen mit den zuvor angegebenen Werten gewählt. In einer vorzugsweisen Ausführungsform werden die vorgenannten Werte um die Anzahl der typischerweise abgeschatteten Solarzellen geteilt . Geht man som it von einer Anzahl n _ab von bei Au ftreten einer Abschattung typischerweise abgeschatteten Solarzellen aus, bzw. der Anzahl von Solarzellen in einem String , bei deren Abschattung gemäß Vorgabe kein erheblicher Leistungseinbruch erfolgen soll, so orientiert sich die Durchbruchsspannung V _Dß typischerweise an dem in Gleichung (1 ) definierten Wert, welcher durch n _ab getei lt wird : VREv/n _ab . Entsprechend ergeben sich typische Werte bei Standard-Silizium- Solarzellen von - 1 5 \//n _sb (bei 24 Zellen je String etwa - 1 2 Vln _ab (bei 20 Zellen je String) oder -1 0 V/n _ai) . Hierbei liegt es im Rahmen der Erfindung, hinsichtlich des Durchbruchstests gleichwirkende Kriterien zu verwenden, beispielsweise, dass bei Anstreben einer vorgegebenen Durchbruchspannung sich ergibt, dass die Solarzelle bereits bei geringeren Spannungen ein Stromlimit erreicht. Dadurch ist ebenfalls gewährleistet, dass die tatsächliche Durchbruchspannung der Solarzelle kleiner der vorgegebenen Durchbruchspannung ist, Gleichwirkend ist somit ein Prüfkriterium C\ indem geprüft wird, ob bei Beaufschlagen der Solarzeile mit Spannung in Rückwärtsrichtung bereits bei einer Spannung kleiner einer als maximal definierten Durchbruchspannung V _DBilTiax ein vorgegebener Mindestdurchbruch- strom l _DB fließt. Dieser orientiert sich vorzugsweise am IMPP des Moduls.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Qualitätsprüfung weist somit entgegen der vorherrschenden Meinung ein Prüfkriterium auf, dass eine niedrige Durchbruchsspannung gegeben ist, das heißt, dass bei der vorgegebenen Durch- bruchs-Spannung V _DB zumindest ein vorgegebener Mindestdll rchbruchsstrom l _DB fließt bzw. ein hierzu gleichwirkendes Kriterium.

Die Qualitätsprüfung gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Qualitätsprüfung betrifft somit gerade solche Solarzellen, die bisher als„Ausschuss" ausgesondert und insbesondere nicht in einem Photovoltaikmodul mit standardmäßiger Bypassdiodenverschaltung verwendet wurden. Aufgrund der Erkenntnis des Anmelders, dass überraschenderweise jedoch gerade solche Solarzellen vorteilhaft in einem Solarzellenmodul einsetzbar sind, wie vorhergehend ausgeführt, wird durch das erfindungsgemäße Verfahren eine Qualitätsprüfung bereitgestellt, die den Ausschuss einer Solarzellenproduktionslinie erheblich verringert und/oder die Produktion von Solarzellenmodulen mit einem erheblich verringerten Risiko der Hot-Spot-Bildung bei Teilabschattung und/oder die Produktion günstigerer Photovoltaikmodule aufgrund der Einsparung von Bypassdioden und/oder die Realisierung neuer Moduldesigns, welche nicht durch eine Maximalzahl a Zellen pro String limitiert sind, ermöglicht.

Darüber hinaus entsprechen dem erfindungsgemäßen Ve fahren zur Qualitätsprüfung auch solche Solarzellen, die bisher als aufgrund einer niedrigen Durchbruchspannung nicht rentabel angesehen wurden. Dies betrifft insbesondere Solarzellen aus mg-Si Material und/oder Solarzellen mit einer verglichen zum heutigen Standard höheren Basisdotierung insbesondere bei Verwendung eines multikristallinen Siliziu mwafers zur Herstellung der Solarzelle.

Vorzugsweise wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Qualitätsprüfung der Solarzelle daher ein Gütekriterium I zugeordnet, bei Bestehen zumindest der Prüfkriterien A und B und C .

Solarzellen dieses neu geschaffenen Gütekriteriums I ermög lichen somit wie zuvor ausgeführt die Ei nsparung von Bypassdioden , eine erhöhte Leistungsausbeute in einem Solarzellenmodul bei Teilabschattung und/oder die Realisierung neuartiger Moduldesigns, welche n icht durch eine maximale Anzahl an Solarzellen pro String lim itiert sind und/oder die Verwend ung bisher als nicht ei nsetzbar erachteter Materialien, wie beispielsweise u mg-Silizium oder bisher als unwirtschaftlich erachteter hoher Basisdotierungen, insbesondere bei Solarzellen aus multikristallinem Silizium .

Sofern primär die Ausbeute einer Produktionslinie zu r Herstellung von Solarzellen erhöht werden soll, ist es vorteilhaft, die bereits nach bisher geltenden Kriterien verwendbaren Sola rzellen zusätzlich zu den Solarzellen gem äß Gütekriterium I zur Herstellung eines Solarzellenmoduls zu verwenden :

Vorzugsweise wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Qualitätsprüfung einer Solarzelle ein Gütekriterium I I zugeordnet, wenn zumindest ei ne der beiden folgenden Beding ungen erfüllt wird:

Bestehen zumindest der Prüfkriterien A und B und C (Gütekriteri um I),

Bestehen zumi ndest der Prüfkriterien A und B und bestehen eines Prüfkriteriums D, wobei in einem Verfahrensschritt d . ein N ichtdurchbruchs- test durchgeführt wird, indem die Solarzelle mit einer Vorgegebenen Nichtdurchbruchsspannung V _NO e in Rückwärtsrichtung beaufschlagt wird und gemä ß Prüfkriterium D geprüft wird, ob bei Bea ufschlagung mit der vorgegebenen Nichtdurchbruchsspannung ein Strom kleiner oder gleich eines vorgegebenen Ma ximalstromes l _ND8 fließt. Das Gütekriterium I! u mfasst somit solche Solarzellen, die auch nach vorbekannten Kriterien zur Qualitätsprüfung bereits zur Verwendung in einem Solarzellenmodul zugelassen wurden. Kriterium D wird bei der industriellen Fertigung häufig als„Rückwärtsstrom -Kriterium" bezeichnet. Dieser Begriff ist gängig, jedoch irreführend, da gemäß Prüfung sbedingungen bei Kriterium D der Strom- fluss nicht in eine„Rückwärtsrichtung" fließt, sondern in die gleiche Richtung wie der Photostrom.

Zusätzlich urnfasst Gütekriterium II jedoch auch die Solarzellen gemäß Gütekriterium 1 wie zuvor ausgeführt, so dass verglichen mit den bisher durchgeführten Qualitätsprüfungen weniger Solarzellen als Ausschuss ausgesondert werden und sich somit die Ausbeute einer Produktionslinie bei der Herstellung von Solarzellen erhöht. Sofern bei der Herstellung eines Solarzellenmoduls mit Solarzellen des Gütekriteriums II in einem String mindestens eine Solarzelle der zweiten Bedingung eingesetzt wird, ist die Anordnung einer Bypassdiode an diesen String in an sich bekannter Weise sinnvoll, um bei Abschattung dieser Solarzellen eine mögliche Hot-Spot-Entwicklung und einen erhöhten Leistungsverlust des Moduls zu vermeiden.

Vorzugsweise ist die Solarzelle bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Qualitätsprüfung zur Anordnung in einem Solarzellenmodul vorgesehen, bei welchem Solarzellenmodul die Solarzellen in Strings mit jeweils einer Anzahl von n _S t Solarzellen angeordnet sind. Hierbei sind die Solarzellen vorzugsweise derart gewählt, dass in Verfahrensschritt c der Mindestdurchbruchsstrom l _DB größer oder gleich, vorzugsweise gleich dem Strom des Solarzellenmoduls am optimalen Arbeitspunkt des Solarzellenmoduls gewählt wird und/oder

dass die Durchbruchs-Spannung V _DB betragsmäßig kleiner oder gleich, vorzugsweise gleich der Summe der Spannungen V _n)pp der nicht verschatteten Solarzellen des Strings am jeweils optimalen Arbeitspu nkt der Solarzellen gewählt wird, bevorzugt den vorgenannten Wert geteilt durch n _gb . Hierdurch wird die Abgrenzung des Prüfkriteriums C optimiert. Insbesondere sind die Solarzellen vorzugsweise derart gewählt, dass bei Anliegen einer Spannung V in Rückwärtsrichtung an der Solarzelle, welche Spann ung die Summe der Spann ungen V _mpp am optimalen Arbeitspunkt der verbleibenden Solarzellen im String darstellt, bevorzugt bei Anliegen einer Spannung V _DB /n _sb in Rückwärtsrichtung an der Solarzelle, mindestens ein Strom fließt, der dem Strom l _n) p _P des Strings am op- timalen Arbeitspunkt entspricht. Ein alternatives , gleich wirkendes Kriterium ist, dass der vorgenannte St om l _mpp bei Beaufschlagen der Solarzelle mit einer Spannung in Rückwärtsrichtung fließt, welche Spannung kleiner oder g leich der vorgenannten Summe der Spannungen V _mpp ist, bevorzugt welche Spannu ng kleiner oder g leich der vorgenannten Sum me der Spannungen V _mpp geteilt durch n _ab ist.

Weiterhin ist es vorteilhaft, dass in Verfahrenssch ritt b die Grenztem peratur T _GR kleiner 300°C, vorzugsweise im Bereich 1 00°C bis 250"C, weiter bevorzugt im Bereich 1 30 ^J C bis 1 80°C gewählt wi rd . Hierdurch wird bei typischen Solarzellenmodulen eine Beschädigung des Solarzellenmoduls durch Temperatureinwirkung vermieden .

Die zuvor erläuterte Erkenntnis des Anmelders widerlegt somit das bisher herrschende Vorurteil, dass Solarzellen mit niedriger Durchbruch Spannung als Aus- schuss auszusondern sind . Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft daher die Verwendung einer photovoltaischen Solarzelle in einem Solarzellenmodul , welche Solarzelle zumindest das Prüfkriterium C gemäß Anspruch 1 , vorzugsweise die Prüfkriterien A und C gemäß Anspruch 1 , weiter bevorzugt Gütekriterium I gemäß Anspruch 2 erfüllt.

Ei n weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindu ng betrifft ein Solarzellenmodul , umfassend eine Mehrzahl elektrisch mitei nander verbundener photovoltaischer Solarzel len , wobei das Solarzellenmodul ausschließlich Solarzellen umfasst, welche Solarzellen das Gütekriterium I gemäß Anspruch 2 und/oder das Gütekriterium I I gemäß Anspruch 3 erfüllen . E in solches Solarzellenmodul weist den Vorteil auf, dass zumindest bei Abschattung der Solarzellen gemä ß Gütekriterium I ein geringerer Leistungsabfall verglichen mit vorbekannten Solarzellenmo- dulen erfolgt.

Vorzugsweise sind die Sola rzellen in Strings angeordnet und m indestens ein String des Solarzellen moduls umfasst ausschließlich Solarzellen , welche das Güterkriterium I gemäß Anspruch 2 erfüllen . H ierdurch erfolgt in diesem String bei Teilabschattung ein geringerer Leistungsabfall verglichen mit vorbekan nten Solarzellenmodulen und es kann zumindest für diesen String auf eine Bypassdi- ode verzichtet werden. I nsbesondere ist es daher vorteilhaft, dass diesem String keine Bypassdiode zugeordnet ist. Hierdurch werden Kosten bei der Modulherstellu ng eingespart.

I n dieser Anmeldung ist der Begriff „String" eines Moduls wie üblich definiert, d . h . typischerweise werden die einer Bypassdiode zugeordneten Solarzellen begrifflich als String zusam mengefasst. Sofern eine U ntermenge der Solarzellen des Moduls, welche Solarzellen der Untermenge in Serie verschaltet sind , keine Bypassdiode zugeordnet ist, ist diese Untermenge analog ebenfalls als String zu bezeichnen . Sofern alle Solarzellen des Moduls in Serie verschaltet sind und das Modul keine Bypassdiode umfasst, weist das Modul somit lediglich einen String auf, welchem String a lle (in Serie verschalteten) Solarzellen des Moduls zugeordnet sind ,

I n einer weiteren vorzugsweisen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Solarzel lenmoduls erfüllen sämtliche Solarzellen des Moduls das Gütekriterium I gemäß Anspruch 2. I n dieser vorteilhaften Ausführungsform weist somit das gesamte Solarzellenmodul die zuvor genannten Vorteile auf. I nsbesondere ist es daher vorteilhaft, dass das Solarzellen modul keine elektrisch mit den Solarzellen verbundene Bypassdiode aufweist bzw. einem hierzu g leich wirkenden Kriterium wie zuvor ausgeführt entspricht. Besonders vorteilhaft ist hierbei , dass keine Notwendigkeit der Anordnung der Solarzellen des Moduls in herkömm lichen Stri ngs besteht. Vorzugsweise sind sämtliche Solarzellen des Moduls elektrisch in Serie verschaltet, so dass neuartige Moduldesig ns nicht limitiert werden .

Die vorliegende Erfindung erlaubt somit das Erstellen von Solarzellenmodulen , bei denen gegenüber den vorbekannten Modulbauweisen Bypassdioden eingespart werden können oder sogar vollständig auf Bypassdioden verzichtet werden kann . Aufgrund der geringen Du rchbruchspannu ng wird bei Solarmodulen gemäß der erfindungsgem äßen Lehre stets eine Beschädigung des Modu ls aufg rund hoher lokaler Ströme und entsprechend hoher lokaler Wärmeentwicklung (so genannte„HotSpots") verm ieden. Darüber hinaus wird in typischen Fällen ein Leistungsverlust bei Teilabschattung vermieden. Es liegt daher im Rahmen der Erfindung , Solarzel len gemäß der erfindungsgemä ßen Lehre m it Bypassdioden in einem Stri ng zu kombinieren , um f r vorgegebene typische Abschat- tungsszenarien einen mög lichst geringen Leistungsverlust zu erzielen . Besonders vorteilhaft ist jedoch, mehrere Solarzellen oder vorzugsweise alle Solarzel- len des Strings gemäß der erfindungsgemäßen Lehre auszuführen, um auch ohne Verwendung einer Bypassdiode bei Teilabschattu ng auch von mehreren Solarzellen einen möglichst geringen Leistungsverlust zu erzielen .

Wie zuvor ausgeführt, widerlegt die der Erfindung zug runde liegende Erkenntnis des Anmelders das Vorurteil , class Solarzellen mit niedriger Durchbruchspan- nung als Ausschuss auszusondern sind . Vielmehr ist es sogar vorteilhaft, Solarzellen insbesondere gem äß Gütekriterium I in einem Solarzellenmodul zu verwenden , da die Leistungsausbeute bei Teilabschattung erhöht und die Gefahr von Hot-Spots verringert wird, f n einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird daher ein Verfahren zur Herstellung einer photovoltaischen Solarzel le vorgeschlagen, umfassend das Bereitstellen mindestens eines Basisbereichs mit einer Basisdotierkonzentration und mindestens eines Emitterbereichs, derart, dass ein pn- und/oder pin-Übergangs zwischen Basis- und Emitterbereich ausgebildet wird . Wesentlich ist, dass zum indest die Basisdotierkonzentration derart gewählt wird , dass die Solarzelle das Gütekriterium I gemäß Anspruch 2 erfüllt.

Durch Anpassu ng und durch geeignete Wahl zum indest der Basisdotierkonzentration kann somit bei typischen , vorbekannten Solarzellenstrukturen die elektrische Eigenschaft der Solarzel le verändert werden , so dass die Solarzelle Gütekriteri um I erfüllt. Dies wird typischerweise dadurch erreicht, dass ausgehend von einer an sich bekannten Solarzellenstruktur die Basisdotierkonzentration erhöht wird , derart, dass Gütekriterium I erfüllt wird . Dies ist insbesondere bei Siliziumsolarzellen und hierbei i nsbesondere bei so genannten„bulk"- Solarzellen , d . h . Solarzellen , welche ausgehend von einem Siliziu msubstrat hergestellt werden , vorteilhaft.

U ntersuchungen des Anmelders haben ergeben, dass insbesondere bei Solarzellen basierend auf einem Halbleitersubstrat ausgehend von einem m ultikristallinen Siliziumwafer das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung einer photovoltaischen Solarzel le vorteilhaft ist. Da insbesondere bei multikristallinem Silizium und typischer vorbekannter Solarzellenstrukturen eine Erhöh ung der Basiskonzentration derart wählbar ist, dass die Solarzelle das Gütekriterium I erfüllt. Weiterhin ergaben U ntersuchungen des Anmelders, dass insbesondere die Verwendung von umg-Silizium zur Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung einer photovoltaischen Solarzelle geeignet ist, da auch bei diesem Material durch geeignete Wahl der Basisdotierkonzentration ein erfüllen des Gütekriterium 1 erzielt wird.

Vorzugsweise ist das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren einer photovoltaischen Solarzelle daher gem äß eines an sich bekannten Verfahrens zur Herstellung einer photovoltaischen Solarzelle ausgebildet, wobei zum indest die Basis m it einem Vergleich u dem vorbekannten Verfa hren höheren Basisdotierkonzentration ausgebildet wird , derart, dass die Solarzelle Gütekriterium I erfüllt.

Vorzugsweise wird die Basisdotierung derart gewählt, dass die Basis einen Basiswiderstand < 0 , 8 Ohmcm , wie im Anspruch 14, bevorzugt < 0,7 Ohmcm , weiter bevorzugt < 0, 5 Ohmcm aufweist.

Vorgenannte Werte sind insbesondere bei der Ausbildung der Solarzelle ausgehend von einem multikristallinen Siliziumwafer vorteilhaft.