CN102439730A - 用于处理晶片的方法和设备 - Google Patents
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Abstract
在对用于制造太阳能电池的晶片的涂覆方法中，以连续方法在具有诸如镍、铜或银的涂覆池中将该金属沉积在晶片上。晶片浸入涂覆池中，并且在该晶片的第一区域已经进入涂覆池中但是该晶片的第二区域仍未进入涂覆池中的时刻在晶片的第二区域上施加电流脉冲，用于触发金属在所述晶片的进入涂覆池中的第一区域上的电气沉积，以便在晶片完全侵入所述涂覆池的情况下也在该晶片的其余面上接着进行进一步的自动涂覆，而不需要其它的电流脉冲或电流通过。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于在涂覆池中以连续方法处理用于制造太阳能电池的晶片的方法，以及一种适用于执行该方法的设备或处理设备。
背景技术
公知通过在晶片上施加电压将可化学沉积的金属沉积在用于制造太阳能电池的晶片上。在此存在很多用于太阳能电池晶片的电接触装置，例如作为不运动的滑触头、运动的接触滚筒等等。但是这样的电接触不能总是在不会对太阳能电池晶片造成机械损伤的情况下执行。此外，提供用于穿过涂覆池的行程的整个长度的接触装置以及维护这些接触装置、尤其是对这些接触装置进行清洁造成了很高的花费。
发明内容
本发明所基于的任务是提供一种开头所述的方法以及开头所述的设备，利用该方法和设备可以避免现有技术的缺点并尤其是可以减少或避免接触问题，同时提供用于执行该方法的设备的切实可行的结构。
该任务通过具有权利要求1的特征的方法以及具有权利要求11或12的特征的设备解决。本发明的有利以及优选的构成是其它权利要求的主题，并且在下面要详细解释。下面列举的特征中的一些只是针对所述方法或只是针对所述设备讲述的。但是这些特征可以与此无关地既用于所述方法又用于所述设备。权利要求的措辞通过对说明书内容的明确参考进行。
规定在涂覆池中将金属，尤其是铜、银或镍或一般来说金属层，或者金属结构沉积在晶片上。根据本发明，在该方法中将晶片浸入涂覆池中，并且在该晶片的前面的第一区域已经进入涂覆池中而该晶片的后面的第二区域仍未进入涂覆池中的时刻在晶片的第二区域上施加短的电流脉冲或进行短的电流通过，用于触发金属在所述晶片的进入涂覆池中的第一区域上的自动沉积。在此，第一区域的表面和底面必须进入涂覆池中以用于电接触。电流脉冲或电流通过的所述产生可以通过不同的方式进行，下面还要对此详细讲述。然后将晶片进一步浸入到涂覆池中以用于下面分别对同样已经进入涂覆池中的部分或越变越大的第一区域进行进一步的涂覆。然后对于恰好该晶片的进一步涂覆，不再需要其它的电流脉冲或电流通过，或不再需要施加电压。尤其是在第一个短电流脉冲之后，即使在晶片的仍没有位于涂覆池中的后面的第二区域应当更大的情况下也不需要其它的电流脉冲或电流通过。在本发明的范围中已经令人吃惊地证明，所述短电流脉冲足以触发来自涂覆池的相应金属在晶片上的沉积。在该触发之后，涂覆过程自动地完成并且不需要通过电流通过来重新触发或维持。这样的短电流脉冲的持续时间有利地是几秒钟，特别有利的是小于两秒，甚至可以小于一秒。
由此根据产生电流脉冲的方式，首先可以有利地在晶片的一个区域中进行该电流脉冲，即在仍在涂覆池之外并且由此可以说总是清洁的而且没有化学溶剂的第二区域中，而前面的第一区域已经与涂覆池接触。因此光源或接触装置等等不需要设置在涂覆池中并由此不需要与化学物质接触，这会显著改善和简化光源或接触装置的构成、运行和维护。由于所述晶片的导电性能，在晶片的第二区域上产生电流脉冲足以触发或实施在另一个第一区域上的涂覆。然后当晶片逐渐地被完全浸入到涂覆池中时，该涂覆自动地越来越多地在整个晶片上进行。
根据本发明的原则性构成，短电流脉冲的施加或产生通过以下方式进行，即晶片的第二区域被光照射。为此可以设置相应构成的光源，例如与晶片的穿过方向垂直的一个或两个线式光源。从而晶片的仍没有位于涂覆池中的第二区域尽可能大面积地被光照射，以便在穿过速度很高的情况下达到足够密集的照射以产生足够的电流脉冲。
用光对晶片的照射或接触可以从一侧进行。该照射或接触可以或者从下方用设置在穿过轨道下方的光源进行，或者从上方用相应设置在穿过轨道上方的光源进行。在此，决定性的标准一方面可以是涂覆设备的位置比例，以及金属沉积应当在晶片的哪一侧上进行的问题。有利的是，在晶片的底面上进行金属沉积，因为底面在所述连续方法中可以更容易整面地与处理液体或涂覆池保持持续接触。对于原则性的作用原理以及对于在涂覆池中通过照射实现对金属沉积的这样的触发，也就是光引发的金属沉积参照DE 43 33 426 C1以及EP 542 148 A1。
根据本发明的另一原则性构成，通过以下方式产生短电流脉冲，即电压被施加在晶片的第二区域上，也就是不进行光引发的电流脉冲，而是进行电接触。在此，可以像在现有技术中公知的和开头所描述的那样构成的相应的接触装置有利地设置在涂覆池之外。该接触装置有利地一直达到涂覆池前面不远处，从而一方面确保该接触装置不会与涂覆池接触以避免前面提到的问题。而且在通过直接的电接触而产生电流脉冲的情况下，具有前面所提到的持续时间的非常短的电流脉冲就足以，从而接触装置也不需要在特别长的长度上延伸。因此，例如在晶片不是特别大的情况下，在第一区域已经侵入到涂覆池中时第二区域仍然仅凸出几厘米就足以，由此接触装置在此可以位于第二区域上或者进行照射以引起短电流脉冲。特别适用的接触装置是旋转的接触滚筒，例如由DE 10 2005 038 450 A1公开的。
接触装置有利地仅位于晶片的待涂覆的一侧上，特别有利的是如前面所述的位于底面上。因此也仅在此设置接触装置。所施加的电压是施加在晶片底面上的、具有负极性的直流电压。
根据本发明的另一扩展，可以一直进行电流脉冲或者用光进行照射或者施加电压，直到晶片完全被浸入到涂覆池中。然后在此期间可达到凸出的第二区域的时间被最大利用。如上面描述的，也可以将该时间选择得更短，因为在本发明的范围中已经证明即使是非常短的、例如具有小于一秒持续时间的电流脉冲也足以触发涂覆。
在涂覆池中晶片被引导为，使得该晶片的两侧、也就是表面和底面都至少部分地被浸没，或用涂覆池浸湿。然后可以开始涂覆。有利的是，如果晶片完全浸入涂覆设备中，则该晶片当然也会完全浸没在涂覆池中。
一种利用在此描述的方法或在这里描述的设备中对晶片进行金属涂覆的应用是利用伸长的导体指来涂覆用于太阳能电池的晶片的一侧，为此作为金属提供镍或铜。要产生的精确结构通过对晶片表面的预处理来产生，这是普遍公知的。
这些以及其它特征除了由权利要求给出之外还由说明书和附图给出，其中各个特征分别自己单独地或者多个地以子组合的形式在本发明的一种实施方式中以及在其它领域实现，并且可以有利地以及自己就是可保护的实施，对于这些实施在此要求保护。本申请向各个片段的划分以及中间的标题不限制下面进行的说明的一般有效性。
附图说明
本发明的实施例在附图中示意性示出并且下面将被详细解释。在附图中：
图1示出涂覆设备的示意性侧截面图，该涂覆设备具有用于初始的电流脉冲的电气接触，以及
图2示出可替换涂覆设备的类似截面图，该可替换涂敷设备具有用于初始的电流脉冲的发光装置。
具体实施方式
在图1中示出如可以根据本发明的第一变型所构成的涂覆设备11。该涂覆设备11具有外槽12，该外槽具有外闸门25。在该外槽中存在具有池14的涂覆槽13。池14具有相应的涂覆液体，在该涂覆液体中溶解了一种金属，例如是开头所述的金属如铜、银或镍。此外设置泵15，用于将从外槽12中漏出或溢出的涂覆液体抽送到涂覆槽13中，必要时加上清洁步骤、过滤步骤和/或附加的浓缩。
设置穿过涂覆设备11的运输轨道16，该运输轨道在所示情况下分布在唯一的一个贯穿的平面上。运输轨道16具有很多上部运输滚筒17和很多下部运输滚筒18，这些运输滚筒至少部分地被驱动以运输下面还要详细描述的衬底或晶片28。此外示出两个阴极滚筒19以取代本来要设置在该位置上的下部运输滚筒18。阴极滚筒19靠近内闸门26地伸入涂覆槽13地设置，下面还要详细解释。此外阴极滚筒19与电流源21或与电流源21的负极连接。此外，电流源21的正极与涂覆槽13中或池14中的阳极23连接以施加可以用直流整流器产生的电压，由此有引起或触发涂覆的电流流动。
对于功能，可以说晶片28来自左侧地被引导至运输轨道16上，并且该晶片的涉及所述处理步骤的表面29向上而相应的底面30向下。在3个位置上示出3个晶片，也就是代表相应位置的晶片28a，晶片28b和晶片28c。
晶片28a或一般来说在此位置上的晶片虽然已经位于涂覆设备11中，但是仍然在通往涂覆池14的内闸门26之前以及在阴极滚筒19之前。因此对该晶片不进行任何动作。
只要晶片28b在运输轨道16上与左阴极滚筒19接触，则虽然该晶片与电流源的负极连接，但是仍然不可能有电流流动。如果晶片28穿过内闸门26而进入池14中并且在那里晶片28的底面30以及还有晶片28的表面29被池14浸湿，并且因此通过阳极23与电流源21的正极连接，则有电流流动并且开始用来自池14的金属对底面30进行电气涂覆。如果没有设置右阴极滚筒19，则在晶片28b大致最多浸入池14到其一半期间晶片28b仅不精确地一直既与左阴极滚筒19连接又与阳极23连接。但是这足以如开头所述那样触发涂覆。如果该涂覆过程一次性完成，则启动临时性的电气涂覆，该电气涂覆在底面30上建成来自池14的薄金属层。然后通过从池14进行的相应的化学沉积或涂覆用该金属继续进行涂覆。为此相应地构成池14。通过将左阴极滚筒19设置在池14之外，在此不存在污染问题或该左阴极滚筒19不会被金属涂覆。
为了实现不仅晶片28的前部区域被电气涂覆，而且后部区域也被电气涂覆以及由此按照程序保证整个涂覆，同样可以设置右阴极滚筒19。通过该右阴极滚筒确保晶片28已经完全在池14中行进，只要该晶片仍与电流源21连接或只要电气强迫的涂覆在进行。为此右阴极滚筒19也可以更靠左侧以及靠近内闸门26地设置。某些情况下甚至可能将下部运输滚筒18直接在内闸门26上构成为阴极滚筒19。由此在此虽然也存在内部的阴极滚筒19被金属涂覆并且然后需要被相应地清洁的问题，但是这可能代表一种好的涂覆。从而至少可以将在池14中行进的阴极滚筒19的数量基本上限制为1个。
总之，利用其中即使是设置在池14内部的一个阴极滚筒19也非常靠近涂覆的开始处或靠近内闸门26地设置的布置，电气地触发涂覆，然后化学地继续进行。
在右晶片28c的位置上，该右晶片28c根本不再与电流源21连接，而是仅仍然从运输滚筒17和18引导至运输轨道16上。在此，然后从池14在底面30上仅进行化学涂覆，但是该化学涂覆同样通过前面描述的触发毫无问题地继续进行。
在根据图2的有所变化的涂覆设备111中，同样设置外槽112并且在该外槽112中具有涂覆槽113，该涂覆槽113容纳池114。也设置用于循环的泵115。在运输轨道116上，该运输轨道116具有全都相同地构成的、至少分别在池114的内部或外部的上部运输滚筒117和下部运输滚筒118，相应于图1的晶片128在位置128a、128b和128c上从左向右运输。
在内闸门126附近，在晶片128下方设置光源132，也就是照射方向朝向底面130。该光源132例如以发光管的形式或者串联设置的LED的形式构成，其中照射方向向上。
整个左晶片128a虽然已经通过了外槽112的外闸门125，但是仍然没有被光照射并因此在此仍然没有发生任何事。
在中间的晶片128b的来自左侧的路径上，中间的晶片128b的右上部区域被左光源132照射在其底面30上，由此在此载流子已经分离。只要晶片128a的右上部区域经过内闸门126而浸入池114中，则表面129和底面130通过池114而相互电连接。原则上类似于在上述电气涂覆中的情况有电流流动，该电流引起从池114对被照射的底面130的电气金属涂覆，因为该底面具有负电势。在底面130被左光源132照射并且由此也有电流流动的期间该电气涂覆一直进行。这意味着，类似于在上述与根据图1的左阴极滚筒19电接触的情况，如果晶片128的左端部区域进入池114中，则不再用光照射晶片128的左端部区域。因此附加地还可以设置右光源132，该右光源132负责晶片128b已经完全地用于通过电流流动强迫的电气金属沉积而且池114内的特定块用于通过电流流动强迫的电气金属沉积。但是右光源132并非完全必要。类似于针对右阴极滚筒19所解释的那样，该右光源132引起晶片128b的底面130被更长地照射以电气地建立层，然后由此从池114中进行的化学涂覆又整面以及自动地继续进行。在右晶片128c的位置上，又类似于针对图1所描述的那样同样自动地继续进行化学涂覆。
左光源132相对容易地设置在池114外部并且在运行时应当几乎不产生问题，而这对于右光源132来说已经是有些更费事了。为了在此避免可能的密封性问题等等，也可以规定涂覆槽113在左区域中构成为光可通过的，并且左光源132被设置为，使得左光源132也照射到池114中。从而左光源132在那里也照射底面130，类似于通过右光源132所示出的。在此诸如反射镜或光导体等装置也可以。
阴极滚筒19可以构成为不同，例如根据DE 10 2005 038 450 A1。就光源132的构成来说参考公知的现有技术，例如DE 10 2007 038 120 A1。
用镍进行的涂覆在晶片28上的前栅格上进行，其中在此结构化是借助抗反射层的化学开口或者激光结构化来进行的。此外，镍涂覆可以在用磷掺杂的硅晶片上进行，其中在此镍仅被薄薄地沉积并且用作导电层，以接着用电气涂覆来增强。该接下来的电气涂覆例如可以用银或铜进行。
此外同样可以不是连续地运行电流源21以及光源132，而是脉冲式地运行。在此也可以实现对涂覆的改善，正如例如由上述DE 10 2007 038 120 A1所公开的。
Claims (12)
1.一种用于在涂覆池中以连续方法处理用于制造太阳能电池的晶片的方法，其中在该涂覆池中将诸如镍、铜或银的金属沉积在所述晶片上，其特征在于，将晶片浸入涂覆池中，并且在该晶片的第一区域已经进入涂覆池中而该晶片的第二区域仍未进入涂覆池中的时刻在晶片的第二区域上施加短电流脉冲，用于触发金属在所述晶片的进入涂覆池中的第一区域上的自动沉积，以便在晶片完全侵入所述涂覆池的情况下也在该晶片的其余面上接着进行进一步的涂覆，而不需要其它的电流脉冲或另外的来自外部的激活。
2.根据权利要求1的方法，其特征在于，所述短电流脉冲通过用光对晶片的第二区域进行照射来施加。
3.根据权利要求2的方法，其特征在于，用光从下方照射所述晶片的待涂覆的底面。
4.根据权利要求1的方法，其特征在于，短电流脉冲通过将电压施加在所述晶片的第二区域上来施加，优选通过设置在涂覆池之外的接触装置、尤其是旋转的接触滚筒来施加。
5.根据权利要求4的方法，其特征在于，位于涂覆池之前的所述接触装置设置在晶片的待涂覆的一侧上，以便将所述电压作为直流电压施加，其中该电压尤其是以负极性施加在所述晶片的底面上。
6.根据前述权利要求之一的方法，其特征在于，在涂覆池中所述晶片的两侧都至少部分地被涂覆池浸湿，优选两侧和完全浸没。
7.根据前述权利要求之一的方法，其特征在于，在所述晶片的底面上的涂覆是在涂覆池中进行的。
8.根据前述权利要求之一的方法，其特征在于，用光对晶片的照射或者在晶片上施加电压最多在所述晶片仍然没有完全浸入涂覆池中期间进行。
9.根据前述权利要求之一的方法，其特征在于，电流脉冲的持续时间小于5秒，优选小于2秒。
10.根据前述权利要求之一的方法，其特征在于，在用镍或铜涂覆的情况下将伸长的导体指沉积到晶片上，优选沉积在所述晶片的底面上。
11.一种用于执行根据前述权利要求之一的方法的设备，其特征在于，该设备具有涂覆池，该涂覆池具有穿过轨道，并且该设备具有位于该穿过轨道下方或上方的光源，用于用光短暂地照射浸入的晶片以便在涂覆池中进行涂覆。
12.一种用于执行根据权利要求1至10之一的方法的设备，其特征在于，该设备具有涂覆池，该涂覆池具有穿过轨道，并且该设备具有位于该穿过轨道上方或下方的接触装置，用于对浸入的晶片进行短暂的电接触以便在涂覆池中进行涂覆。
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