4.2 Recombination Losses . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88
4.2.1 General Concepts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88
4.2.2 Recombination . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95
5 Crystalline Silicon Solar Cells: Homojunction Cells . . . . . . . . . . . . 97
Sylvère Leu and Detlef Sontag
5.1 Production of Silicon Wafers and Solar Cells . . . . . . . . . . . . . . 97
5.1.1 Production of Silicon Ingots . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97
5.1.2 Wafering . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108
5.1.3 Wafer Cleaning and Texturization . . . . . . . . . . . . . . . . 109
5.2 Cell Processing for the Al-BSF Cell . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110
5.2.1 Light Trapping by Texturization . . . . . . . . . . . . . . . . . 110
5.2.2 Formation of the pn-Junction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110
5.2.3 Light Trapping by ARC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112
5.2.4 Passivation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113
5.2.5 Metallization . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115
5.3 Functionality and Losses of the Al-BSF Cell . . . . . . . . . . . . . . 116
5.3.1 Architecture of the Al-BSF Cell . . . . . . . . . . . . . . . . . 116
5.3.2 Band Diagram . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117
5.3.3 The Losses of the Al-BSF Solar Cell . . . . . . . . . . . . . . 118
5.4 Motivation for the Development of the PERC Cell
(Passivated Emitter Rear Cell) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121
5.4.1 Lifetime and Diffusion Length . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121
5.4.2 Doping Versus Recombination . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121
5.4.3 Surface Recombination Velocity on Front
and Back Sides . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122
5.4.4 The Structure of the PERC Cell . . . . . . . . . . . . . . . . . 123
5.5 Other Homojunction Cell Concepts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 130
5.5.1 PERT Solar Cells (Passivated Emitter and Rear
Totally Diffused) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 130
5.5.2 Homojunction Cells with Fully Passivated Contact:
The TOPCon Cell (Tunnel Oxide Passivation
Contact) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133
5.5.3 Back-Contacted Cells: IBC Cells
(Interdigitated Back Contact) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 136
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 137
6 Amorphous Silicon Solar Cells . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 139
Arvind Shah
6.1 Amorphous Silicon: Deposition Method
and Layer Properties . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 140
6.1.1 Deposition of Amorphous Silicon
with Plasma-Enhanced Chemical Vapour Deposition
(PE-CVD) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 140
Contents
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4.2.1 General Concepts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88
4.2.2 Recombination . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95
5 Crystalline Silicon Solar Cells: Homojunction Cells . . . . . . . . . . . . 97
Sylvère Leu and Detlef Sontag
5.1 Production of Silicon Wafers and Solar Cells . . . . . . . . . . . . . . 97
5.1.1 Production of Silicon Ingots . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97
5.1.2 Wafering . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108
5.1.3 Wafer Cleaning and Texturization . . . . . . . . . . . . . . . . 109
5.2 Cell Processing for the Al-BSF Cell . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110
5.2.1 Light Trapping by Texturization . . . . . . . . . . . . . . . . . 110
5.2.2 Formation of the pn-Junction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110
5.2.3 Light Trapping by ARC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112
5.2.4 Passivation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113
5.2.5 Metallization . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115
5.3 Functionality and Losses of the Al-BSF Cell . . . . . . . . . . . . . . 116
5.3.1 Architecture of the Al-BSF Cell . . . . . . . . . . . . . . . . . 116
5.3.2 Band Diagram . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117
5.3.3 The Losses of the Al-BSF Solar Cell . . . . . . . . . . . . . . 118
5.4 Motivation for the Development of the PERC Cell
(Passivated Emitter Rear Cell) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121
5.4.1 Lifetime and Diffusion Length . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121
5.4.2 Doping Versus Recombination . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121
5.4.3 Surface Recombination Velocity on Front
and Back Sides . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122
5.4.4 The Structure of the PERC Cell . . . . . . . . . . . . . . . . . 123
5.5 Other Homojunction Cell Concepts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 130
5.5.1 PERT Solar Cells (Passivated Emitter and Rear
Totally Diffused) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 130
5.5.2 Homojunction Cells with Fully Passivated Contact:
The TOPCon Cell (Tunnel Oxide Passivation
Contact) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133
5.5.3 Back-Contacted Cells: IBC Cells
(Interdigitated Back Contact) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 136
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 137
6 Amorphous Silicon Solar Cells . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 139
Arvind Shah
6.1 Amorphous Silicon: Deposition Method
and Layer Properties . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 140
6.1.1 Deposition of Amorphous Silicon
with Plasma-Enhanced Chemical Vapour Deposition
(PE-CVD) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 140
Contents
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