CH669476A5 - - Google Patents

Download PDF

Info

Publication number
CH669476A5
CH669476A5 CH3598/85A CH359885A CH669476A5 CH 669476 A5 CH669476 A5 CH 669476A5 CH 3598/85 A CH3598/85 A CH 3598/85A CH 359885 A CH359885 A CH 359885A CH 669476 A5 CH669476 A5 CH 669476A5
Authority
CH
Switzerland
Prior art keywords
nickel
coating
layer
substrate
silicon
Prior art date
Application number
CH3598/85A
Other languages
German (de)
Inventor
Douglas A Yates
Original Assignee
Mobil Solar Energy Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from US06/681,003 external-priority patent/US4609565A/en
Application filed by Mobil Solar Energy Corp filed Critical Mobil Solar Energy Corp
Publication of CH669476A5 publication Critical patent/CH669476A5/de

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C28/00Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/02Details
    • H01L31/0224Electrodes
    • H01L31/022408Electrodes for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
    • H01L31/022425Electrodes for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for solar cells
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/18Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
    • H01L31/1804Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof comprising only elements of Group IV of the Periodic Table
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/547Monocrystalline silicon PV cells
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)
  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)
  • Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
  • Electroplating Methods And Accessories (AREA)

Description

BESCHREIBUNG DESCRIPTION

Diese Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Festkörper-Halbleitereinrichtungen, wie Photoelementen, und ermöglicht ein verbessertes kostengünstiges Verfahren zur Herstellung polykristalliner Silizium-Solarzellen, bei dem die während der Wasserstoff-Passivierung erzeugte schadhafte Oberflächenschicht als Auftragsmaske für die End-Beschich-tungsschritte benutzt wird. Das erfindungsgemässe Verfahren zur Herstellung von Festkörper-Halbleitereinrichtungen, insbesondere Silizium-Solarzellen, ist im Patentanspruch 1 definiert. This invention relates to a method of manufacturing solid state semiconductor devices, such as photo elements, and enables an improved inexpensive method of manufacturing polycrystalline silicon solar cells in which the defective surface layer generated during the hydrogen passivation acts as an application mask for the final coating steps is used. The inventive method for producing solid-state semiconductor devices, in particular silicon solar cells, is defined in claim 1.

Ein bisher übliches Verfahren zur Herstellung von Silizium-Solarzellen enthielt die Schritte: Bildung eines PN-Übergangs durch Diffundieren eines geeigneten Dotierstoffs in die vordere Oberfläche eines Silizium-Scheibchens oder -Streifens, Einätzen eines Gitterelektrodenmusters in eine auf jener vorderen Oberfläche geformte dielektrische Schutzmaskierschicht, Abscheiden einer Nickelbeschichtung auf alles durch das Ätzen freigelegte Silizium, Überdecken des Nickels mit Kupfer und Zinn, Entfernen des Restes der dielektrischen Maskierschicht von der vorderen Oberfläche und Ausbilden einer Antireflex-Beschichtung auf den zuletzt freigelegten Abschnitten der vorderen Oberfläche. A previously common method for producing silicon solar cells included the steps: formation of a PN junction by diffusing a suitable dopant into the front surface of a silicon wafer or strip, etching a grid electrode pattern into a dielectric protective masking layer formed on that front surface, deposition a nickel coating on all of the silicon exposed by etching, covering the nickel with copper and tin, removing the remainder of the dielectric masking layer from the front surface and forming an anti-reflective coating on the last exposed portions of the front surface.

Obwohl diese Herstellschritte sowohl bei als Einkristall als auch bei polykristallin vorliegendem Silizium angewandt werden können, ist es aus Kostengründen erwünscht, Solarzellen aus dem letzteren herzustellen. Bekanntlich sind aber wegen der Minoritätsträgerverluste an Korngrenzen, Kristallgitterversetzungen u.dgl. die mit Solarzellen aus polykristallinem Silizium erzielten Wirkungsgrade im allgemeinen schlechter als diejenigen von monokristallinen Zellen. Dieser Umstand ist verbessert worden durch Einführung eines einwertigen Elements, wie Wasserstoff, in das Gefüge, das sich mit den Gefügefehlern zugeordneten freien Bindungen vereinigt und dadurch die Minori-tätsträger-RekombinationsVerluste minimiert. Although these production steps can be used both in the case of silicon as single crystal and in the case of polycrystalline silicon, it is desirable for cost reasons to produce solar cells from the latter. It is known, however, because of minority carrier losses at grain boundaries, crystal lattice dislocations and the like. the efficiency achieved with polycrystalline silicon solar cells is generally worse than that of monocrystalline cells. This fact has been improved by introducing a monovalent element, such as hydrogen, into the structure that combines with the free bonds associated with the structural defects, thereby minimizing the loss of recombinant minors.

Wie dem Fachmann bekannt ist, ist es ein wichtiger Gesichtspunkt beim Festlegen der Arbeitsfolge zur Zellenherstellung, dass die Kombination von Zeit und Temperatur in allen der Wasserstoff-Passivierung folgenden Schritten kein Rückdiffundieren von in das Silizium eingeführtem Wasserstoff aus dem passivierten Substrat verursacht. So hat sich z.B. gezeigt, dass As is known to those skilled in the art, it is an important consideration in determining the cell fabrication sequence that the combination of time and temperature in all steps following hydrogen passivation does not cause hydrogen diffused back into the silicon to diffuse out of the passivated substrate. For example, shown that

5 5

10 10th

15 15

20 20th

25 25th

30 30th

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

60 60

65 65

3 3rd

669 476 669 476

eine wasserstoffpassivierte Zelle, die eine halbe Stunde lang in einem Vakuum einer Temperatur von 600 °C ausgesetzt wurde, praktisch den gesamten gebundenen Wasserstoff verliert und wieder den Zustand vor dem Passivieren einnimmt, wie ihre beobachtete, durch einen Elektronenstrahl induzierte Stromaktivität beweist. In dieser Hinsicht sollte beachtet werden, dass der Schritt der Übergangsdiffusion bei der Solarzellenfertigung im typischen Falle Temperaturen in der Grössenordnung von 900°C erfordert. a hydrogen passivated cell, which was exposed to a temperature of 600 ° C for half an hour in a vacuum, loses practically all bound hydrogen and returns to the state before passivation, as its observed current activity induced by an electron beam proves. In this regard, it should be noted that the step of transition diffusion in solar cell manufacturing typically requires temperatures in the order of 900 ° C.

Es wurde auch gefunden, dass die Wasserstoffpassivierung die Zelle normalerweise auf eine genügend hohe Temperatur erhitzt, um Basismetalle, z.B. Kupfer, zum Wandern durch den Übergang zu bringen, wodurch eine «weiche» Diode oder ein Kurzschluss verursacht wird. Wie beispielsweise C.H. Seager, D.J. Sharp, J.K.G. Panitz und R.V.D. Aiello im «Journal of Vacuum Science and Technology», Band 20, Nr. 3, Seiten 430-435 (März 1982) zeigten, kann die Passivierung von polykristallinem Silizium mit einer Kaufman-Ionenquelle erzielt werden, die verwendet wird, um einen Wasserstoff-Ionenstrahl im Kiloelektronenvolt-Energiebereich zu erzeugen. Optimal erscheinen relativ kurze Bestrahlungsdauern (z.B. zwischen 0,5 und 4 min) in einem Bereich hoher Ionenenergie und Flussdichte (z.B. 1 bis 3 mA/cm2). Solche Bestrahlungen führen im allgemeinen dazu, dass die Substrattemperatur auf mindestens annäherungsweise 275°C steigt, wenn das Substrat sorgfältig mit einer geeigneten Wärmeableitung in Berührung gebracht wird. Andernfalls werden leicht Temperaturen über 400°C erzielt. Zur Vermeidung einer raschen Wanderung von Basismetallen in die Siliziummatrix ist es aber wichtig, dass die Temperaturen auf weniger als ca. 300°C begrenzt werden. Jedoch werden die Massnahmen an Substrat und Wärmeleiter zur thermischen Regelung während der Passivierung leicht zum geschwindigkeitsbestimmenden Faktor bei der Verarbeitung mit hohem Ausstoss mit derartigen Ionenquellen. Infolgedessen ist es erwünscht, wärmeableitende Massnahmen zu vermeiden, um ein kostengünstiges Verfahren mit hohem Ausstoss zu erhalten. Ausserdem machen bei den kostengünstig herstellbaren Siliziumstreifen des EFG-Typs Oberflächenunebenheiten die Wärmeableitung schwierig. It has also been found that hydrogen passivation normally heats the cell to a temperature high enough to remove base metals, e.g. Copper to make it wander through the junction, causing a "soft" diode or short circuit. For example, C.H. Seager, D.J. Sharp, J.K.G. Panitz and R.V.D. Aiello in the "Journal of Vacuum Science and Technology", Volume 20, No. 3, pages 430-435 (March 1982) showed that the passivation of polycrystalline silicon can be achieved with a Kaufman ion source used to generate a hydrogen Generate ion beam in the kiloelectron volt energy range. Relatively short exposure times (e.g. between 0.5 and 4 min) appear optimal in a range of high ion energy and flux density (e.g. 1 to 3 mA / cm2). Such irradiations generally result in the substrate temperature rising to at least approximately 275 ° C when the substrate is carefully contacted with suitable heat dissipation. Otherwise temperatures above 400 ° C can easily be reached. To avoid a rapid migration of base metals into the silicon matrix, it is important that the temperatures are limited to less than approx. 300 ° C. However, the substrate and heat conductor measures for thermal control during passivation easily become the speed-determining factor in high-output processing with such ion sources. As a result, it is desirable to avoid heat dissipation measures in order to obtain an inexpensive method with high output. In addition, unevenness in the surface of the low-cost silicon strips of the EFG type make heat dissipation difficult.

Ausserdem ist die Wasserstoff-Passivierung am wirksamsten, wenn die Basis-Siliziumoberfläche freigelegt ist. Darum sollte jede zur Definition des Gitterelektrodenmusters auf der vorderen Oberfläche benutzte Auftragsmaske von der Passivierung entfernt oder erst danach aufgelegt werden. In addition, hydrogen passivation is most effective when the base silicon surface is exposed. Therefore, any application mask used to define the grid electrode pattern on the front surface should be removed from the passivation or only afterwards.

Demgemäss ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Verarbeitungsreihenfolge zur Herstellung von Festkörper-halbleitereinrichtungen, wie Solarzellen, zur Verfügung zu stellen, worin ein Wasserstoffpassivierungsschritt vor dem Einbringen irgendwelcher Basismetalle in das Gefüge eingefügt wird. Accordingly, it is an object of the present invention to provide a processing order for manufacturing solid state semiconductor devices, such as solar cells, in which a hydrogen passivation step is inserted into the structure prior to the introduction of any base metals.

Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den Wasserstoffpassivierungsschritt so einzufügen, dass die Passivierung des unter der vorderen Elektrodenstruktur einer zum Teil fertiggestellten Zelle liegenden Siliziums und Nickelsilizids verbessert wird. It is a further object of the present invention to insert the hydrogen passivation step in such a way that the passivation of the silicon and nickel silicide lying under the front electrode structure of a partially finished cell is improved.

Noch eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Wasserstoffpassivierungsschritt in die Verarbeitung von EFG-Typ-Siliziumstreifen zu Solarzellen so einzufügen, Yet another object of the present invention is to insert a hydrogen passivation step in the processing of EFG-type silicon strips into solar cells so

dass die Notwendigkeit einer Wärmeableitung vom Substrat während der Passivierung vermieden wird. that the need for heat dissipation from the substrate during passivation is avoided.

Diese Aufgaben werden realisiert durch das erfindungs-gemässe Verfahren, das in einer bevorzugten Ausführungsform, die auf die Herstellung von Silizium-Solarzellen angewandt wird, unter anderem die folgenden Schritte umfasst: (1) Formieren eines dünnen Gitterelektrodenmusters aus Nickel (oder ähnlichem Material) auf der vorderen Oberfläche eines Siliziumstreifens mit flachem Übergang, (2) Wasserstoff-Pas-sivierung der Übergangsseite der Zelle, (3) Zusammensintern des Nickels unter teilweiser Bildung eines Nickelsilizids, (4) These objects are achieved by the method according to the invention, which in a preferred embodiment, which is applied to the production of silicon solar cells, comprises, among other things, the following steps: (1) Forming a thin grid electrode pattern from nickel (or similar material) the front surface of a silicon strip with a flat transition, (2) hydrogen passivation of the transition side of the cell, (3) sintering together of the nickel with partial formation of a nickel silicide, (4)

Auftragen von zusätzlichem(n) Metall(en) auf die metallbedeckten Abschnitte der Zelle und (5) Beschichten der freiliegenden Siliziumoberfläche mit einer Antireflex-Beschichtung. Danach kann das Silizium weiter verarbeitet werden, z.B. zur Vorbereitung seiner Verbindung mit elektrischen Schaltungen. Applying additional metal (s) to the metal-covered sections of the cell and (5) coating the exposed silicon surface with an anti-reflective coating. The silicon can then be processed further, e.g. to prepare its connection to electrical circuits.

In einer alternativen Ausführungsform liefert die Erwärmung der Probe während der Passivierung Energie für den Nickelsinterungs-Schritt. In an alternative embodiment, heating the sample during passivation provides energy for the nickel sintering step.

Diese Fertigungsfolgen haben mehrere Schlüsseleigenschaften. Erstens hat die Anmelderin erkannt, dass die auftreffenden Wasserstoffionen während der Wasserstoffpassivierung die Oberfläche des Siliziumscheibchens so verändern, dass die Metallablagerung durch Tauchbeschichtung auf die veränderte Oberfläche gehemmt wird. Folglich kann, nachdem eine Anfangsschicht von Metall auf das Substrat aufgetragen ist, jegliche ursprünglich zur Abgrenzung des Elektrodengitter-musters für die vordere Oberfläche benutzte Auftragsmaske entfernt werden. Jetzt kann die Passivierung auf einer freigelegten Basis-Siliziumschicht erfolgen, wobei die Passivierung nicht nur die elektrische Leistungsfähigkeit der Zelle verbessert, sondern durch Veränderung der Oberflächenschicht auch als sekundäre Auftragsmaske für nachfolgende Tauch-Beschich-tungsschritte dient. Als Ergebnis kann die Passivierung der freiliegenden Siliziumbasis vor der Aufbringung von Basismetallen erfolgen, ohne dass vor der Metalllisierung durch Tauchbeschichtung ein zusätzlicher Maskierschritt erforderlich ist. Ferner hat die Anmelderin auch gefunden, dass eine Passivierung durch dünne Schichten eines Metalls, wie Nickel, möglich ist. Somit können das Silizium und das Nickelsilizid unter dem dünnen Nickel-Ausgangsauftrag der vorderen Elektrode passiviert werden. These manufacturing sequences have several key properties. First, the applicant has recognized that the hydrogen ions encountered during the hydrogen passivation change the surface of the silicon wafer in such a way that the metal deposition is inhibited by dip coating on the changed surface. Thus, after an initial layer of metal is applied to the substrate, any application mask originally used to delineate the electrode grid pattern for the front surface can be removed. Passivation can now take place on an exposed base silicon layer, the passivation not only improving the electrical performance of the cell, but also serving as a secondary application mask for subsequent dip-coating steps by changing the surface layer. As a result, the passivation of the exposed silicon base can take place before the application of base metals without an additional masking step being required before the metallization by dip coating. The applicant has also found that passivation by thin layers of a metal, such as nickel, is possible. Thus, the silicon and nickel silicide can be passivated under the thin nickel starting coating of the front electrode.

Kurze Beschreibung der Zeichnung Brief description of the drawing

Zum vollständigeren Verständnis der vorliegenden Erfindung sollte auf die folgende detaillierte Beschreibung Bezug genommen werden, die zusammen mit der beiliegenden Zeichnung in Betracht gezogen werden sollte, die eine Anzahl der Stufen erläutert, die bei der Herstellung von Solarzellen gemäss einer bevorzugten Form der Erfindung einbegriffen sind. For a more complete understanding of the present invention, reference should be made to the following detailed description, which should be considered in conjunction with the accompanying drawing which illustrates a number of the stages involved in the manufacture of solar cells in accordance with a preferred form of the invention.

In der ganzen Zeichnung beziehen sich gleiche Bezugszahlen auf ähnliche Gebilde. Throughout the drawing, the same reference numbers refer to similar structures.

In der Zeichnung sind die Dicken und Tiefen der mehreren Beschichtungen und Bereiche wegen der Zweckmässigkeit der Erläuterung weder massstäblich noch genau gemäss ihren relativen Proportionen gezeigt. In the drawing, the thicknesses and depths of the several coatings and areas are neither shown to scale nor exactly according to their relative proportions because of the expediency of the explanation.

Bezugnehmend auf die Zeichnung bezieht sich die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung auf die Herstellung von Solarzellen aus EFG-entstandenem P-Typ-Siliziumstreifen. Als Ausgangswerkstück wird für diese Ausführungsform eine teilweise fertiggestellte Zelle 1 vorgesehen. Die teilweise fertiggestellte Zelle 1 hat ein Substrat 2, das vorzugsweise aus einem P-leitenden Siliziumstreifen gebildet ist, dessen (nachstehend als «Frontseite» bezeichnete) eine Seite mit einem relativ flachen Übergang 4 (d.h. einem Übergang, der zwischen etwa 3000 und etwa 7000 Angströmeinheiten tief ist), einer N-leitenden Zone 6 und einer Maske 8 versehen ist. Die Maske 8 besteht aus einem Material (z.B. einem Dielektrikum), an dem Metalle, wie Nickel, nur schlecht anhaften, und ist so geformt, dass sie Teile der vorderen Oberfläche des Substrates 2 in einem Muster einer mehrfingerigen Gitterelektrode (z.B. einer Elektrode mit der in der US-PS 3 686 036 erläuterten Form) freilässt. Die andere Seite (nachstehend als «Rückseite» bezeichnet) des Substrats ist vorzugsweise versehen mit einer Schicht 10 aus mit dem Substrat legiertem Aluminium und einer P+-Zone 12. Die P + -Zone 12 hat vorzugsweise eine Tiefe von etwa 1 bis etwa 5 (im. With reference to the drawing, the preferred embodiment of the invention relates to the production of solar cells from EFG-produced P-type silicon strips. A partially completed cell 1 is provided as the starting workpiece for this embodiment. The partially completed cell 1 has a substrate 2, which is preferably formed from a P-type silicon strip, the one (hereinafter referred to as the "front") of which has a side with a relatively flat transition 4 (ie a transition which is between approximately 3000 and approximately 7000) Angstrom units is deep), an N-conducting zone 6 and a mask 8 is provided. The mask 8 is made of a material (e.g. a dielectric) to which metals such as nickel adhere poorly, and is shaped so that it forms parts of the front surface of the substrate 2 in a pattern of a multi-finger grid electrode (e.g. an electrode with the U.S. Patent 3,686,036). The other side (hereinafter referred to as “rear side”) of the substrate is preferably provided with a layer 10 of aluminum alloyed with the substrate and a P + zone 12. The P + zone 12 preferably has a depth of approximately 1 to approximately 5 ( in the.

Die teilweise fertiggestellte Zelle 1 kann mit einer Anzahl beliebiger dem Fachmann bekannter Mittel hergestellt werden. The partially completed cell 1 can be made by any number of means known to those skilled in the art.

5 5

10 10th

15 15

20 20th

25 25th

30 30th

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

60 60

65 65

669 476 669 476

4 4th

Beispielsweise können der Übergang 4 und die Zone 6 in einem P-Typ-Siliziumsubstrat 2 durch Phosphordiffusion gebildet werden, und die Maske 8 kann auf der vorderen Oberfläche derselben durch Photolithographie oder Drucken gebildet werden. Die Schicht 10 und die P+-Zone 12 können durch Beschichten der Substratrückseite mit einer Schicht einer Aluminiumpulver in einem flüchtigen organischen Lösungsmittel, wie Terpineol, das durch Verdampfen entfernt werden kann, aufweisenden Aluminiumpaste und nachfolgendes Erhitzen des Substrats, um alle flüchtigen oder thermisch zersetzbaren organischen Bestandteile der Paste zu beseitigen und das Aluminium mit dem Substrat zu legieren und die P+-Zone zu bilden, gebildet werden. Jedoch können andere Formen von Substrat, Übergang und hinterer Elektrode und andere Herstellungsmethoden gleich gut angewandt werden, um die teilweise fertiggestellte Zelle 1 zur Verfügung zu stellen. For example, junction 4 and zone 6 can be formed in a P-type silicon substrate 2 by phosphorus diffusion, and mask 8 can be formed on the front surface thereof by photolithography or printing. Layer 10 and P + zone 12 can be made by coating the back of the substrate with a layer of aluminum powder in a volatile organic solvent, such as terpineol, which can be removed by evaporation, comprising aluminum paste and then heating the substrate to remove any volatile or thermally decomposable organic Eliminate constituents of the paste and alloy the aluminum with the substrate and form the P + zone. However, other forms of substrate, junction and rear electrode and other manufacturing methods can be used equally well to provide the partially completed cell 1.

Ausgehend von einem solchen vorgefertigten Werkstück werden beide Seiten des Substrats zuerst mit Nickel beschichtet, wobei über die gesamte Fläche der Aluminiumschicht 10 auf der Rückseite des Werkstücks hinweg durch haftende Abschei-dung von Nickel eine Nickelschicht 14 gebildet wird, während die haftende Abscheidung von Nickel auf der Frontseite eine Schicht 16 direkt auf der Oberfläche des Substrats 2 nur auf den durch die Maske 8 freigelassenen Bezirken bildet. Starting from such a prefabricated workpiece, both sides of the substrate are first coated with nickel, a nickel layer 14 being formed over the entire surface of the aluminum layer 10 on the back of the workpiece by adhesive deposition of nickel, while the adhesive deposition of nickel the front forms a layer 16 directly on the surface of the substrate 2 only on the areas left free by the mask 8.

Die Aufbringung der Nickelschichten 14 und 16 kann auf verschiedene Arten erfolgen. Vorzugsweise wird sie nach einem bekannten stromlosen oder Tauchbeschichtungsverfahren, z.B. einem Tauchbeschichtungsverfahren, das gleich oder ähnlich ist wie das in der US-PS 4 321 283 von Kirit Patel et al beschriebene, erzielt. Wie er hierin verwendet wird, bedeutet der Ausdruck «stromlose Beschichtung» die Beschichtung aus einem Bad, das ein Reduktionsmittel enthält, ohne Verwendung eines von aussen angelegten elektrischen Feldes, und der Ausdruck «Tauchbeschichtung» bedeutet ein Verfahren, bei dem ein Gegenstand mit einem Metall ohne Verwendung eines von aussen angelegten elektrischen Feldes beschichtet wird, indem man ihn in ein Beschichtungsbad eintaucht, das kein Reduktionsmittel enthält, und die Beschichtung eine Verdrängungsreaktion um-fasst. The nickel layers 14 and 16 can be applied in various ways. It is preferably made by a known electroless or dip coating process, e.g. a dip coating process that is the same as or similar to that described in U.S. Patent 4,321,283 to Kirit Patel et al. As used herein, the term "electroless plating" means coating from a bath containing a reducing agent without using an external electrical field, and the term "dip coating" means a process in which an object is coated with a metal is coated without using an external electric field by immersing it in a coating bath containing no reducing agent and the coating comprising a displacement reaction.

Als vorangehender Schritt wird die gereinigte Siliziumsubstratoberfläche mit einem geeigneten Mittel voraktiviert. Diese Voraktivierungsprozedur ist erwünscht, weil die Siliziumoberfläche selbst den stromlosen Beschichtungsprozess oft nicht unterhält und alles auf einer unbehandelten Oberfläche aufgetragene Nickel im allgemeinen nur schlecht daran haftet. Als Mittel zur Aktivierung wird vorzugsweise Goldchlorid verwendet, obgleich Platinchlorid, Zinn(II)-chlorid-Palladiumchlorid oder andere bekannte Aktivatoren verwendet werden können, wie z.B. in der US-PS 3 489 603 beschrieben. Danach werden beide Seiten des Siliziumstreifens mit einer Nickelschicht überzogen, vorzugsweise durch Tauchbeschichtung des Streifens in einem wässerigen Bad, wie in der US-PS 4 321 283 beschrieben, oder in einem wässerigen Nickelsulfamat- und Ammonfluorid-Bad mit einem pH-Wert von etwa 2,9 bei etwa Raumtemperatur für die Dauer von etwa 2 bis 6 min. As a previous step, the cleaned silicon substrate surface is preactivated with a suitable agent. This preactivation procedure is desirable because the silicon surface itself often does not maintain the electroless plating process and generally all nickel deposited on an untreated surface adheres poorly to it. Gold chloride is preferably used as the activation agent, although platinum chloride, stannous chloride-palladium chloride or other known activators can be used, e.g. in U.S. Patent 3,489,603. Then both sides of the silicon strip are coated with a nickel layer, preferably by dip coating the strip in an aqueous bath as described in U.S. Patent 4,321,283, or in an aqueous nickel sulfamate and ammonium fluoride bath with a pH of about 2 , 9 at about room temperature for about 2 to 6 min.

In diesem Stadium wird die Maske 8 vom Substrat 2 entfernt. Dies kann je nach Art der Maske auf mehreren bekannten Wegen erfolgen, beispielsweise mittels einer gepufferten Ätzlösung. Als Folge der Entfernung der Maske liegt die vordere Oberfläche des Substrats 2 in den von einem von der Nickelschicht 16 gebildeten Gittermuster freigelassenen Bezirken frei. At this stage, the mask 8 is removed from the substrate 2. Depending on the type of mask, this can be done in several known ways, for example by means of a buffered etching solution. As a result of the removal of the mask, the front surface of the substrate 2 is exposed in the areas exposed by a lattice pattern formed by the nickel layer 16.

Als nächstes wird die Zelle wasserstoffpassiviert. Eine bevorzugte Methode ist das Bestrahlen der vorderen Oberfläche des Substrats 2 (und der Nickelschicht 16) mit dem Wasser-stoff-Ionenstrahl einer etwa 15 cm vom Substrat entfernten Kaufman-(Breitstrahl)-Ionenquelle. Vorzugsweise wird diese Ionenquelle mit einem Druck zwischen etwa 20 und 50 Milli- Next, the cell is passivated with hydrogen. A preferred method is to irradiate the front surface of the substrate 2 (and the nickel layer 16) with the hydrogen ion beam from a Kaufman (broad beam) ion source approximately 15 cm from the substrate. This ion source is preferably operated at a pressure of between approximately 20 and 50 million.

Torr (Wasserstoff), einer Wasserstoffströmungsgeschwindigkeit in der Grössenordnung von etwa 25 bis 40 cm3 (norm) pro Minute, mit einem Potential von etwa 1700 V Gleichstrom zwischen Quelle und Substrat und mit einem Strahlstrom zwischen etwa 1 und 3 mA/cm2 am Substrat betrieben. Eine Bestrahlungszeit zwischen etwa 1 und 4 min hat sich als geeignet erwiesen, um sowohl die bei EFG-Siliziumzellen typischerweise auftretenden Minoritätsträger-Rekombinationsverluste zu minimieren (es entsteht eine Passivierungszone, die etwa 20 bis 80 (im tief oder etwa 100 mal so tief wie der Übergang 4 ist), während gleichzeitig auf den bestrahlten Abschnitten des Substrats 2 eine etwa 200 Angströmeinheiten tiefe veränderte Oberflächenschicht 18 gebildet wird. Es wurde auch gefunden, dass die Verwendung einer mechanischen Blende zum pulsförmigen Tasten des Ionenstrahls in einem Schaltverhältnis von etwa 50% während der Passivierung in dem Substrat einen minimalen Temperaturanstieg hervorruft. Torr (hydrogen), a hydrogen flow rate in the order of about 25 to 40 cm3 (norm) per minute, with a potential of about 1700 V direct current between source and substrate and with a beam current between about 1 and 3 mA / cm2 operated on the substrate. An irradiation time between about 1 and 4 minutes has been found to be suitable both to minimize the minority carrier recombination losses that typically occur with EFG silicon cells (a passivation zone is created which is about 20 to 80 (deep or about 100 times as deep as) Transition 4 is), while at the same time an approximately 200 angstrom unit deep modified surface layer 18 is formed on the irradiated portions of the substrate 2. It has also been found that the use of a mechanical aperture for pulsed scanning of the ion beam in a switching ratio of approximately 50% during the Passivation in the substrate causes a minimal temperature rise.

Die genaue Natur der veränderten Oberflächenschicht 18 ist unbekannt. Es wird jedoch angenommen, dass sie eine geschädigte Zone ist, worin das Kristallgefüge etwas unterbrochen ist, wobei das Silizium mit Wasserstoff aus dem Ionenstrahl teilweise SiH oder SiH2 bildet, aber worin das Material möglicherweise amorph ist. Eine kleine Menge Kohlenstoff oder eines oder mehrerer Kohlenwasserstoffe im Vakuumsystem mögen für die Bildung der gewünschten veränderten Oberflächenschicht notwendig sein. Wie anfänglich installiert, war die verwendete Kaufman-Ionenquelle mit einer Auflageplatte aus Graphit mit etwa 5 Zoll (ca. 13 cm) Durchmesser ausgestattet, auf welcher die Substrate, typischerweise mit 2x4 Zoll (5 mal 10 cm) Seitenlänge, zentral aufgelegt waren. In einigen Fällen, wo statt einer Graphitplatte eine Siliziumauflageplatte verwendet wurde, verhielt sich die veränderte Schicht nicht so gut als Auftragsmaske wie bei Verwendung der Graphitplatte. Aufgrund dessen wurde die Hypothese aufgestellt, dass beim Auftreffen des Wasserstoff-Ionenstrahls auf der Graphitplatte gebildeter Kohlenstoff oder Kohlenwasserstoffdampf die Bildung einer dielektrischen Schicht auf der Substratoberfläche befördern kann. Wie dem auch sei, es wurde gefunden, dass eine nach diesem Verfahren mit Beschleunigungsspannungen zwischen etwa 1400 Und etwa 1700 V und mit kurzen Bestrahlungszeiten, wie 1 min, erzeugte veränderte Oberflächenschicht 18 ausreicht, um danach die Tauchbeschichtung des Siliziumsubstrats zwischen den Nickelschichten 16 zu verhindern. The exact nature of the modified surface layer 18 is unknown. However, it is believed to be a damaged zone where the crystal structure is somewhat broken, the silicon partially forming SiH or SiH2 with hydrogen from the ion beam, but where the material may be amorphous. A small amount of carbon or one or more hydrocarbons in the vacuum system may be necessary to form the desired modified surface layer. As initially installed, the Kaufman ion source used was fitted with a graphite platen about 5 inches (about 13 cm) in diameter on which the substrates, typically 2x4 inches (5 by 10 cm) side length, were centrally placed. In some cases, where a silicon platen was used instead of a graphite plate, the changed layer did not behave as well as an application mask as when using the graphite plate. On the basis of this, the hypothesis was made that carbon or hydrocarbon vapor formed on the graphite plate when the hydrogen ion beam strikes can promote the formation of a dielectric layer on the substrate surface. However, it has been found that a modified surface layer 18 produced by this method with acceleration voltages between approximately 1400 and approximately 1700 V and with short exposure times, such as 1 min, is sufficient to subsequently prevent the silicon substrate from being dip-coated between the nickel layers 16 .

Danach wird das Substrat in einer inerten oder Stickstoff-Atmosphäre auf eine Temperatur und während einer Zeit erhitzt, die genügen, um die Nickelschichten zu sintern und die Nickelschicht 16 auf der Frontseite des Substrats zur Reaktion mit dem benachbarten Silizium zu veranlassen, um einen ohm-schen Nickelsilizid-Kontakt zu bilden. Zu diesem Zweck wird das Substrat vorzugsweise zwischen etwa 15 und etwa 40 min lang auf eine Temperatur von etwa 300°C erhitzt. Dies ergibt eine Nickelsilizidschicht 20 mit einer Tiefe von etwa 300 Angströmeinheiten an der Grenzfläche zwischen der Nickelschicht 16 und dem Substrat 2. Die Nickelschicht 14 auf der Rückseite bildet eine Legierung mit der Aluminiumschicht 10. Die Temperatur dieser Sinterbehandlung soll 300°C nicht stark überschreiten, da höhere Temperaturen zu einem übermässigen Eindringen der Nickelschicht 16 in das Silizium führen. Wenn diese Wärmebehandlung in Formiergas (95% Stickstoff und 5% Wasserstoff) ausgeführt wird, scheint sie auch Wasserstoff, der lose an die Nickelschicht 16 gebunden ist, zu vertreiben, wodurch die Haftfähigkeit der nachfolgenden Beschichtung verbessert wird. Thereafter, the substrate is heated in an inert or nitrogen atmosphere to a temperature and for a time sufficient to sinter the nickel layers and cause the nickel layer 16 on the front of the substrate to react with the adjacent silicon to produce an ohmic form nickel silicide contact. To this end, the substrate is preferably heated to a temperature of about 300 ° C for between about 15 and about 40 minutes. This results in a nickel silicide layer 20 with a depth of approximately 300 angstrom units at the interface between the nickel layer 16 and the substrate 2. The nickel layer 14 on the back forms an alloy with the aluminum layer 10. The temperature of this sintering treatment should not exceed 300 ° C. since higher temperatures lead to an excessive penetration of the nickel layer 16 into the silicon. When this heat treatment is carried out in forming gas (95% nitrogen and 5% hydrogen), it also appears to drive off hydrogen loosely bound to the nickel layer 16, thereby improving the adhesiveness of the subsequent coating.

Danach wird das Nickel der Schichten 14 und 16 dem Ätzen mit heisser verdünnter Salpetersäure unterworfen, gefolgt von einer Ultraschallreinigung, um überschüssiges Nickel von beiden Seiten des Substrats zu entfernen. Die Nickelätzung entfernt nicht nur überschüssiges Nickel, sondern entfernt auch Thereafter, the nickel of layers 14 and 16 is subjected to hot dilute nitric acid etching, followed by ultrasonic cleaning to remove excess nickel from both sides of the substrate. Nickel etching not only removes excess nickel, but also removes it

5 5

10 10th

15 15

20 20th

25 25th

30 30th

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

60 60

65 65

5 5

669 476 669 476

etwas von der während des Sinterschrittes auf der Substrat-Rückseite gebildeten Nickel-Aluminium-Legierung. Nach dem Nickelätzschritt ist die Schicht 14 gekennzeichnet durch eine die Aluminiumelektrodenschicht 10 überdeckende Nickel-Aluminium-Legierungsschicht, während die Schicht 16 soweit abgeräumt ist, dass die dem vorher gewählten Elektrodengittermu-ster entsprechende Nickel-Silizidschicht 20 freiliegt. some of the nickel-aluminum alloy formed on the back of the substrate during the sintering step. After the nickel etching step, the layer 14 is characterized by a nickel-aluminum alloy layer covering the aluminum electrode layer 10, while the layer 16 is cleared to such an extent that the nickel-silicide layer 20 corresponding to the previously selected electrode grid pattern is exposed.

Danach werden die Nickelsilizidschicht 20 und die Nickel-Aluminium-Legierungsschicht 14 jeweils weiter mit einer oder mehreren Schichten 22 und 24 metallisiert, um geeignete Kontakte zu bilden. Bei diesen Metallisierungsschritten wirkt die veränderte Oberflächenschicht 18 des Substrats 2 als Auftragsmaske, die verhindert, dass Metall zwischen dem Muster der schon gebundenen Nickelsilizidschicht 20 an der Oberfläche des Substrats haftet. Diese zusätzliche Metallisierung umfasst vorzugsweise, aber nicht notwendigerweise das Auftragen einer zweiten Nickleschicht auf die Schichten 14 und 20. Die zusätzlichen Nickelschichten werden in der Weise durch Tauchbeschichtung aufgetragen, wie dies oben in Verbindung mit der Bildung der Nickelschichten 14 und 16 beschrieben wurde, weil bei der Tauchbeschichtung Nickel sich auf den Schichten 14 und 16, aber nicht auf der veränderten Oberflächenschicht 18 ablagert. Unmittelbar danach werden eine oder mehrere Kupferschichten (durch Tauchbeschichtung und/oder Glavanisieren mittels dem Fachmann wohlbekannter Methoden) auf das freigelegte Nickel auf beiden Substratseiten aufgetragen, so dass sie sich mit den Nickelschichten verbinden und sie dadurch vor Oxydation schützen und eine hohe Leitfähigkeit gewährleisten. Für die Kupferbeschichtung ist keine Maskierung der veränderten Schicht 18 erforderlich, weil das Kupfer nicht an der veränderten Schicht haftet. Danach kann die Vorrichtung anderen Behandlungen für bekannte Zwecke unterzogen werden, z.B. können auf die zuvor aufgebrachten Metallschichten nacheinander Zinn- und Lotschichten aufgetragen werden. Thereafter, the nickel silicide layer 20 and the nickel-aluminum alloy layer 14 are each further metallized with one or more layers 22 and 24 to form suitable contacts. In these metallization steps, the changed surface layer 18 of the substrate 2 acts as an application mask, which prevents metal from adhering to the surface of the substrate between the pattern of the already bound nickel silicide layer 20. This additional metallization preferably, but not necessarily, involves the application of a second nickel layer to layers 14 and 20. The additional nickel layers are dip coated in the manner described above in connection with the formation of nickel layers 14 and 16 because of the dip coating nickel is deposited on the layers 14 and 16, but not on the modified surface layer 18. Immediately afterwards, one or more copper layers (by dip coating and / or glavanization using methods well known to the person skilled in the art) are applied to the exposed nickel on both sides of the substrate, so that they bond with the nickel layers and thereby protect them from oxidation and ensure high conductivity. No masking of the modified layer 18 is required for the copper coating because the copper does not adhere to the modified layer. The device can then be subjected to other treatments for known purposes, e.g. tin and solder layers can be applied in succession to the previously applied metal layers.

Im Anschluss an die Metallisierung werden die (nicht dargestellten) Zellenkanten beschnitten und wird eine Antireflex-Be-schichtung 26 auf die vordere Oberfläche der Zelle aufgetragen. Dieser letztere Schritt kann durch eine Anzahl beliebiger bekannter Methoden erfolgen, wie durch chemisches Aufdampfen oder von beispielsweise Ti02. Alternativ kann eine Antireflexbeschichtung 26 durch Plasma-Ablagerung von Siliziumnitrid gebildet werden. Following the metallization, the cell edges (not shown) are trimmed and an antireflective coating 26 is applied to the front surface of the cell. This latter step can be done by any number of known methods, such as chemical vapor deposition or Ti02, for example. Alternatively, an anti-reflective coating 26 can be formed by plasma deposition of silicon nitride.

Beispielsweise umfasst die bevorzugte Methode zur praktischen Ausführung der vorliegenden Erfindung die Durchführung der oben dargelegten individuellen Verfahrensschritte in der im einzelnen für jeden Schritt beschriebenen bevorzugten Weise und in der angegebenen Reihenfolge. For example, the preferred method for practicing the present invention involves performing the individual process steps outlined above in the preferred manner described in each step and in the order presented.

Es versteht sich, dass das bevorzugte erfindungsgemässe Verfahren die Durchführung der oben detailliert beschriebenen bevorzugten Schritte umfasst, wobei diese Schritte in der soeben angegebenen Reihenfolge durchgeführt werden. It goes without saying that the preferred method according to the invention comprises the implementation of the preferred steps described in detail above, these steps being carried out in the order just specified.

Es wurde festgestellt, dass aus EFG-gewonnenen Streifen nach dem vorstehenden Verfahren hergestellte Solarzellen eine Zunahme um zwischen 10 und 20% des durchschnittlichen Wirkungsgrads zeigen. Ausserdem wurde gefunden, dass für dieses Material der Wasserstoff-Passivierungsschritt die Verteilung der Zellen Wirkungsgrade auch ausgeprägt verengert. It has been found that solar cells made from EFG-derived strips using the above method show an increase of between 10 and 20% of the average efficiency. In addition, it was found that the hydrogen passivation step also markedly narrows the distribution of the cell efficiencies for this material.

Das oben beschriebene Verfahren hat eine Anzahl anderer Vorteile. Erstens gestattet das Verfahren durch Ausnutzung der während der Wasserstoffpassivierung erzeugten veränderten Oberflächenschicht des Substrats als Maske für das nachfolgende Auftragen mittels einer Tauchbeschichtungsmethode, z.B. das Auftragen von Nickel wie oben beschrieben, die Passivierung eines freiliegenden Substrats vor einer solchen späteren Metallisierung. Dies erlaubt die Passivierung eines sauberen Substrats (statt der Passivierung durch eine Auftragsmaskenschicht hindurch), vermeidet «weiche» oder kurzgeschlossene The method described above has a number of other advantages. Firstly, by using the modified surface layer of the substrate generated during the hydrogen passivation as a mask for subsequent application using a dip coating method, e.g. the application of nickel as described above, the passivation of an exposed substrate before such a later metallization. This allows the passivation of a clean substrate (instead of passivation through an application mask layer), avoids «soft» or short-circuited

Zellen (als Folge einer Basismetallwanderung während der Passivierung) und macht die Schritte zwischen der Passivierung und nachfolgenden Metallisierung durch Tauchbeschichtung wirtschaftlich, da kein zusätzlicher Maskierungsschritt nötig ist. Es ist zu beachten, dass die wasserstoffpassivierte Zone auch als Maske dient, um die Ablagerung von Kupfer durch Tauchbeschichtung oder Galvanisieren zu verhindern. Ausserdem kann durch Passivierung durch eine dünne Frontelektroden-Materialschicht das unter den Frontelektroden liegende Substrat ebenso passiviert werden, sofern die anfängliche Nickelschicht nicht dicker als etwa 750 Angströmeinheiten ist. Man wird auch einsehen, dass das erfindungsgemässe Verfahren die Passivierung in einem Stadium der Zellenproduktion einfügt, in dem eine nachfolgende Zellenbehandlung die Effekte der Passivierung nicht nachteilig beeinflusst. Cells (as a result of base metal migration during passivation) and makes the steps between passivation and subsequent metallization by dip coating economical, since no additional masking step is necessary. It should be noted that the hydrogen-passivated zone also serves as a mask to prevent copper from being deposited by dip coating or electroplating. In addition, passivation through a thin front electrode material layer can also passivate the substrate underneath the front electrodes, provided that the initial nickel layer is not thicker than about 750 angstrom units. It will also be seen that the method according to the invention inserts the passivation at a stage of cell production in which a subsequent cell treatment does not adversely affect the effects of the passivation.

Während in der bevorzugten Ausführungsform der Nickel-Sinterschritt nach der Passivierung ausgeführt wird, könnte er somit auch unmittelbar vor der Passivierung durchgeführt werden. In einem solchen Fall wird man einsehen, dass für Zellen mit flachem Übergang kurze Ionenstrahl-Behandlungen mit oder ohne thermische Überwachnung des Substrats mittels einer geeigneten Wärmeableiteinrichtung erwünscht sein können, um Sicherheit gegen Wanderung des Nickel-Silizids in den Übergang zu gewährleisten. Bei einer solchen Überwachung entsteht auch Ni2Si statt der anderen Silizide (NiSi oder NiSi2), wodurch weniger Silizium pro Molekül des Silizides einverleibt wird und Sicherheit gegen eine vollständige Durchdringung der N+-Zone durch das Silizid gewährleistet wird. Es versteht sich auch, dass bei Durchführung des Nickel-Sinterns vor der Passivierung nach dem Passivieren ein Wärmebehandlungsschritt erforderlich sein kann, um vor der Weiterverarbeitung lose gebunden Wasserstoff aus dem Nickel auszutreiben. While in the preferred embodiment the nickel sintering step is carried out after the passivation, it could also be carried out immediately before the passivation. In such a case, it will be appreciated that short ion beam treatments with or without thermal monitoring of the substrate by means of a suitable heat dissipation device may be desirable for cells with a flat junction in order to ensure security against migration of the nickel silicide into the junction. Such monitoring also produces Ni2Si instead of the other silicides (NiSi or NiSi2), which means that less silicon is incorporated per molecule of the silicide and security against complete penetration of the N + zone by the silicide is ensured. It is also understood that if the nickel sintering is carried out before the passivation, a heat treatment step may be required after the passivation in order to drive out loosely bound hydrogen from the nickel before further processing.

Es ist auch offensichtlich, dass das Erhitzen der Zelle während der Passivierung angewandt werden kann, um zumindest einen Teil des Nickel-Sinterschrittes auszuführen. It is also apparent that heating the cell during passivation can be used to carry out at least part of the nickel sintering step.

Obgleich die bevorzugte Ausführungsform des erfindungs-gemässen Verfahrens die durch Wasserstoffpassivierung gebildete veränderte Schicht zu Maskieren der nachfolgenden Nickeltauchbeschichtung ausser auf eher aufgetragenem Nickel ausnutzt, kann die Methode aber auch auf andere Metalle als Nickel angewandt werden. Wie der Fachmann verstehen wird, kann z.B. die Anfangsschicht der Frontoberflächen-Elektroden auf einer Siliziumvorrichtung mit flachem Übergang abgeschieden werden durch Auftragen nach verschiedenen dem Fachmann bekannten Methoden und mit beliebigen aus einer Anzahl Materialen mit geringer Reaktionsfähigkeit, die (vorzugsweise bei niedriger Temperatur) einen ohmschen Kontakt zu bilden vermögen und als Barriere gegen die Diffusion von Kupfer oder einem beliebigen anderen später aufgetragenen Basismetall zu dienen vermögen. Geeignete Metalle zur Anwendung mit Kupfer sind Palladium, Platin, Kobalt und Rhodium ebenso wie Nickel. Obgleich alle diese Materialien Silizide bilden, ist eine Silizidschicht nicht notwendig. Wichtig ist jedoch, dass die anfängliche Metallschicht gut haftet, als ohmscher'Kontakt dient und als Barriere gegen die Wanderung jeglichen später aufgetragenen Metalls wirkt sowie nicht wesentlich in den Übergang selbst wandert. Although the preferred embodiment of the method according to the invention uses the modified layer formed by hydrogen passivation to mask the subsequent nickel dip coating except on nickel that has been applied, the method can also be applied to metals other than nickel. As those skilled in the art will understand, e.g. the initial layer of the front surface electrodes are deposited on a flat junction silicon device by deposition using various methods known to those skilled in the art and using any of a number of materials with low reactivity which (preferably at low temperature) can form an ohmic contact and act as a barrier against the diffusion of copper or any other base metal applied later can serve. Suitable metals for use with copper are palladium, platinum, cobalt and rhodium as well as nickel. Although all of these materials form silicides, a layer of silicide is not necessary. However, it is important that the initial metal layer adheres well, serves as an ohmic contact and acts as a barrier against the migration of any metal subsequently applied and does not migrate significantly into the transition itself.

Das erfindungsgemässe Verfahren ist natürlich nicht auf die Herstellung von Solarzellen aus EFG-Substraten beschränkt. So können z.B. gegossene polykristalline Substrate, epitaxiales Silizium auf Silizium in metallurgischer Qualität oder durch chemisches oder physikalisches Aufdampfen gebildete Polysilizium-schichten von feiner Qualität verwendet werden, um erfindungsgemässe Solarzellen mit verhältnismässig hohem Wirkungsgrad zu bilden. Ferner ist das Verfahren auf Einkristall-Silizium anwendbar. Dann kann das Verfahren auch mit N- sowie mit P-leitendem Material praktisch ausgeführt werden. The method according to the invention is of course not limited to the production of solar cells from EFG substrates. For example, cast polycrystalline substrates, epitaxial silicon on silicon in metallurgical quality, or polysilicon layers of fine quality formed by chemical or physical vapor deposition can be used to form solar cells according to the invention with relatively high efficiency. The method is also applicable to single-crystal silicon. Then the method can also be carried out practically with N- and P-conductive material.

5 5

10 10th

15 15

20 20th

25 25th

30 30th

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

60 60

65 65

V V

1 Blatt Zeichnungen 1 sheet of drawings

Claims (11)

669 476 669 476 2 2nd PATENTANSPRÜCHE PATENT CLAIMS 1. Verfahren zur Herstellung von Festkörper-Halbleitereinrichtungen, gekennzeichnet durch die Reihe von Schritten, dass man 1. A method of manufacturing solid-state semiconductor devices, characterized by the series of steps that one (a) ein Siliziumsubstrat mit einander entgegengesetzten ersten und zweiten Oberflächen bildet; (a) forms a silicon substrate with opposing first and second surfaces; (b) ausgewählte Bezirke der ersten Oberfläche einem Wasserstoff-Ionenstrahl mit einer Intensität und während eines Zeitraums aussetzt, die genügen, um auf der ersten Oberfläche eine Oberflächenschicht zu bilden, an der ausgewählte Metalle nur schlecht haften; und (b) exposing selected areas of the first surface to a hydrogen ion beam with an intensity and for a period of time sufficient to form a surface layer on the first surface to which selected metals adhere poorly; and (c) die erste Oberfläche unter Ausschluss der ausgewählten Bezirke mit mindestens einem der ausgewählten Metalle metallisiert. (c) metallizing the first surface with at least one of the selected metals, excluding the selected areas. 2. Verfahren nach Anspruch 1, das ferner die Stufe der Bildung eines Übergangs im Substrat benachbart der ersten Oberfläche umfasst. 2. The method of claim 1, further comprising the step of forming a junction in the substrate adjacent the first surface. 3. Verfahren nach Anspruch 1 zur Herstellung von Photoelementen, dadurch gekennzeichnet, dass man in einem weiteren Schritt eine Antireflexbeschichtung auf die erste Oberfläche aufbringt. 3. The method according to claim 1 for the production of photo elements, characterized in that an anti-reflective coating is applied to the first surface in a further step. 4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, 4. The method according to claim 1, characterized in dass man die Metallisierung unter Verwendung eines Metalls, das aus der die Metalle Nickel, Palladium, Kobalt, Platin und Rhodium umfassenden Gruppe gewählt ist, ausführt. that the metallization is carried out using a metal selected from the group consisting of the metals nickel, palladium, cobalt, platinum and rhodium. 5. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Reihe von Schritten, dass man 5. The method according to claim 1, characterized by the series of steps that one (a) (a) ein Siliziumsubstrat mit einander entgegengesetzten ersten und zweiten Oberflächen und mit einem Übergang benachbart der ersten Oberfläche und (ß) eine erste ausgewählte Teile der ersten Oberfläche freilassende und zweite ausgewählte Teile der ersten Oberfläche bedeckende Auftragsmaske bildet: (a) (a) forming a silicon substrate with opposing first and second surfaces and with a junction adjacent to the first surface, and (ß) forming an application mask leaving a first selected part of the first surface and covering a second selected part of the first surface: (b) eine Nickelbeschichtung auf die ersten ausgewählten Teile der ersten Oberfläche aufbringt; (b) applying a nickel coating on the first selected portions of the first surface; (c) die Auftragsmaske entfernt; (c) the order mask is removed; (d) die zweiten ausgewählten Teile der ersten Oberfläche einem Wasserstoff-Ionenstrahl mit einer Intensität und während eines Zeitraums aussetzt, die genügen, um auf der ersten Oberfläche eine Oberflächenschicht zu bilden, an der Metalle nur schlecht haften; (d) exposing the second selected portions of the first surface to a hydrogen ion beam with an intensity and for a period of time sufficient to form a surface layer on the first surface to which metals adhere poorly; (e) die Nickelbeschichtung so sintert, dass das Nickel und das Silizium an den ersten ausgewählten Teilen unter Bildung von Nickelsilizid an ihrer Grenzfläche reagieren; und (e) sintering the nickel coating so that the nickel and silicon on the first selected parts react to form nickel silicide at their interface; and (f) die Nickelbeschichtung mit mindestens einer zusätzlichen Schicht aus einem leitfähigen Metall beschichtet. (f) the nickel coating is coated with at least one additional layer of a conductive metal. 6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine zusätzliche Schicht aus leitfähigem Metall eine durch einen Tauchbeschichtungsprozess gebildete Nickelschicht ist. 6. The method according to claim 5, characterized in that the at least one additional layer of conductive metal is a nickel layer formed by a dip coating process. 7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Beschichtungsprozess ein Bad verwendet, das ein Nickelsalz und Fluoridionen enthält. 7. The method according to claim 6, characterized in that the coating process uses a bath containing a nickel salt and fluoride ions. 8. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Reihe von Schritten, dass man 8. The method according to claim 1, characterized by the series of steps that one (a) (a) ein Siliziumsubstrat mit einander entgegengesetzten ersten und zweiten Oberflächen und mit einem Übergang benachbart der ersten Oberfläche und (ß) eine erste ausgewählte Teile der ersten Oberfläche freilassende und zweite ausgewählte Teile der ersten Oberfläche bedeckende Auftragsmaske bildet: (a) (a) forming a silicon substrate with opposing first and second surfaces and with a junction adjacent to the first surface, and (ß) forming an application mask leaving a first selected part of the first surface and covering a second selected part of the first surface: (b) auf die zweite Oberfläche eine Beschichtung aus Aluminium aufbringt; (b) applying a coating of aluminum to the second surface; (c) das Siliziumsubstrat auf eine Temperatur und während eines Zeitraums erhitzt, die genügen, um das Aluminium der Beschichtung aus Aluminium zu veranlassen, sich mit dem Siliziumsubstrat zu legieren; (c) heating the silicon substrate to a temperature and for a period of time sufficient to cause the aluminum of the aluminum coating to alloy with the silicon substrate; (d) eine Nickelbeschichtung auf die ersten ausgewählten Teile der ersten Oberfläche aufbringt; (d) applying a nickel coating to the first selected portions of the first surface; (e) die Auftragsmaske entfernt; (e) the order mask is removed; (f) die zweiten ausgewählten Teile der ersten Oberfläche einem Wasserstoff-Ionenstrahl mit einer Intensität und während eines Zeitraums aussetzt, die genügen, um auf der ersten Oberfläche eine Oberflächenschicht zu bilden, an der ausgewählte leitfähige Metalle nur schlecht haften; (f) exposing the second selected portions of the first surface to a hydrogen ion beam with an intensity and for a period of time sufficient to form a surface layer on the first surface to which selected conductive metals adhere poorly; (g) die Nickelbeschichtung so sintert, dass das Nickel und das Silizium an den ersten ausgewählten Teilen unter Bildung von Nickelsilizid an ihrer Grenzfläche reagieren; und (g) sintering the nickel coating so that the nickel and silicon on the first selected parts react to form nickel silicide at their interface; and (h) die Nickel- und Aluminiumbeschichtungen mit mindestens einer Schicht aus mindestens einem der leitfähigen Metalle überzieht. (h) coating the nickel and aluminum coatings with at least one layer of at least one of the conductive metals. 9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass man die mindestens eine Schicht durch (a) Inberührung-bringen der Nickelbeschichtung mit einem Ätzmittel zum Entfernen von ungebundenem Nickel und (b) Überschichten der Nickelbeschichtung mit Kupfer aufbringt. 9. The method according to claim 8, characterized in that the at least one layer is applied by (a) bringing the nickel coating into contact with an etchant to remove unbound nickel and (b) overlaying the nickel coating with copper. 10. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass man die ersten ausgewählten Teile der ersten Oberfläche dem Wasserstoff-Ionenstrahl während einer Zeit und bei einer Intensität aussetzt, die zusätzlich genügen, um die Minoritätsträgerverluste des Substrates herabzusetzen. 10. The method according to claim 8, characterized in that the first selected parts of the first surface are exposed to the hydrogen ion beam for a time and at an intensity which are additionally sufficient to reduce the minority carrier losses of the substrate. 11. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine zusätzliche leitfähige Metallschicht eine durch Tauchbeschichtung oder Galvanisieren gebildete Kupferschicht ist. 11. The method according to claim 8, characterized in that the at least one additional conductive metal layer is a copper layer formed by dip coating or electroplating.
CH3598/85A 1983-12-19 1985-12-14 CH669476A5 (en)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US56306183A 1983-12-19 1983-12-19
US65927984A 1984-10-10 1984-10-10
US06/681,003 US4609565A (en) 1984-10-10 1984-12-13 Method of fabricating solar cells

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CH669476A5 true CH669476A5 (en) 1989-03-15

Family

ID=27415903

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CH3598/85A CH669476A5 (en) 1983-12-19 1985-12-14

Country Status (9)

Country Link
EP (1) EP0167589A4 (en)
JP (1) JPS61500756A (en)
AU (1) AU574761B2 (en)
CH (1) CH669476A5 (en)
DE (1) DE3490612T1 (en)
GB (1) GB2162996B (en)
NL (1) NL8420338A (en)
SE (1) SE456624B (en)
WO (1) WO1985002939A1 (en)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1985002942A1 (en) * 1983-12-19 1985-07-04 Mobil Solar Energy Corporation Method of fabricating solar cells
US4650695A (en) * 1985-05-13 1987-03-17 Mobil Solar Energy Corporation Method of fabricating solar cells
NL2009382C2 (en) 2012-08-29 2014-03-18 M4Si B V Method for manufacturing a solar cell and solar cell obtained therewith.

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4004044A (en) * 1975-05-09 1977-01-18 International Business Machines Corporation Method for forming patterned films utilizing a transparent lift-off mask
US4347264A (en) * 1975-09-18 1982-08-31 Solarex Corporation Method of applying contacts to a silicon wafer and product formed thereby
US4152824A (en) * 1977-12-30 1979-05-08 Mobil Tyco Solar Energy Corporation Manufacture of solar cells
US4214966A (en) * 1979-03-20 1980-07-29 Bell Telephone Laboratories, Incorporated Process useful in the fabrication of articles with metallized surfaces
US4224084A (en) * 1979-04-16 1980-09-23 Rca Corporation Method and structure for passivating a semiconductor device
US4289381A (en) * 1979-07-02 1981-09-15 Hughes Aircraft Company High selectivity thin film polarizer
US4261762A (en) * 1979-09-14 1981-04-14 Eaton Corporation Method for conducting heat to or from an article being treated under vacuum
JPS6059994B2 (en) * 1979-10-09 1985-12-27 三菱電機株式会社 Method for forming fine patterns on aluminum film or aluminum alloy film
US4343830A (en) * 1980-11-13 1982-08-10 Motorola, Inc. Method for improving the efficiency of solar cells having imperfections
JPS5821324A (en) * 1981-07-30 1983-02-08 Agency Of Ind Science & Technol Pretreatment of metal surface substrate for semiconductor thin film growth added with hydrogen
WO1985002942A1 (en) * 1983-12-19 1985-07-04 Mobil Solar Energy Corporation Method of fabricating solar cells
AU573696B2 (en) * 1983-12-19 1988-06-16 Mobil Solar Energy Corp. Ion milling

Also Published As

Publication number Publication date
SE456624B (en) 1988-10-17
DE3490612T1 (en) 1985-11-28
JPS61500756A (en) 1986-04-17
AU574761B2 (en) 1988-07-14
GB8515901D0 (en) 1985-07-24
WO1985002939A1 (en) 1985-07-04
EP0167589A4 (en) 1989-01-19
GB2162996B (en) 1987-08-12
EP0167589A1 (en) 1986-01-15
SE8503833L (en) 1985-08-16
AU3888685A (en) 1985-07-12
SE8503833D0 (en) 1985-08-16
NL8420338A (en) 1985-11-01
GB2162996A (en) 1986-02-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0000743B1 (en) Method for fabricating tantalum contacts on a n-type conducting silicon semiconductor substrate
EP0813753B1 (en) Solar cell with back surface field and process for producing it
EP0630525B1 (en) Process for producing a solar cell with combined metallization
EP2135300B1 (en) Method for the production of a solar cell and solar cell produced using said method
DE102011050089B4 (en) Method for making electrical contacts on a solar cell, solar cell and method for making a rear contact of a solar cell
DE3490007T1 (en) Process for the production of solar cells
DE19741832A1 (en) Method of manufacturing a solar cell and solar cell
DE2754652A1 (en) METHOD FOR PRODUCING SILICON PHOTO ELEMENTS
DE112010000831T5 (en) Back contact and connection of two solar cells
DE3790981B4 (en) Method for producing a photovoltaic solar cell
DE19525720C2 (en) Manufacturing process for a solar cell without front-side metallization
DE3006716A1 (en) Electroplating of metal onto large photoelectric device - esp. onto silicon solar cell, where lamp generates voltage for electroplating one side of substrate
CH669476A5 (en)
DE102022100072A1 (en) METHOD OF MAKING A METAL SILICIDE LAYER ABOVE A SILICON CARBIDE SUBSTRATE AND SEMICONDUCTOR DEVICE INCLUDING A METAL SILICIDE LAYER
DE3616101A1 (en) METHOD FOR THE PRODUCTION OF ELECTRONIC SOLID SOLID ARRANGEMENTS, IN PARTICULAR SOLAR CELLS
DE1963131A1 (en) Method of manufacturing semiconductor elements
DE102011086302A1 (en) Method for producing contact grid on surface of e.g. photovoltaic solar cell for converting incident electromagnetic radiation into electrical energy, involves electrochemically metalizing contact region with metal, which is not aluminum
CH670335A5 (en)
WO2012080428A2 (en) Method for producing electrically conductive contacts on solar cells, and solar cell
CH668861A5 (en) METHOD FOR PRODUCING SOLID-SEMI-SEMICONDUCTOR DEVICES.
DE102011015283B4 (en) Production of a Semiconductor Device by Laser-Assisted Bonding and Semiconductor Device Manufactured Therewith
EP4147277B1 (en) Back-side contact solar cell
DE69001016T2 (en) METHOD FOR PRODUCING TUNGSTEN ANTIMONE OHMIC CONTACTS WITH LOW RESISTANCE ON III-IV SEMICONDUCTOR MATERIALS.
WO2017211629A1 (en) Method for producing a solar cell structure
DE3905719C1 (en) Method for fabricating a solar cell

Legal Events

Date Code Title Description
PL Patent ceased