DE102006030822A1 - Metal for fabricating metal contact structure of solar cell, involves strengthening metallic contact structure in electrolytic bath - Google Patents

Metal for fabricating metal contact structure of solar cell, involves strengthening metallic contact structure in electrolytic bath

Info

Publication number
DE102006030822A1
DE102006030822A1 DE200610030822 DE102006030822A DE102006030822A1 DE 102006030822 A1 DE102006030822 A1 DE 102006030822A1 DE 200610030822 DE200610030822 DE 200610030822 DE 102006030822 A DE102006030822 A DE 102006030822A DE 102006030822 A1 DE102006030822 A1 DE 102006030822A1
Authority
DE
Grant status
Application
Patent type
Prior art keywords
solar cell
metal
8th
contact structure
method
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Withdrawn
Application number
DE200610030822
Other languages
German (de)
Inventor
Stefan Dr. Glunz
Ansgar Mette
Philipp Richter
Christian Schetter
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ALBERT-LUDWIGS-UNIVERSITAET FREIBURG, 79098 FR, DE
Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung
Original Assignee
Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung
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

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01BASIC ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H01L31/00Semiconductor devices sensitive to infra-red radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and 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 peculiar to 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
    • 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

Abstract

A method for manufacturing a metallic contact structure involves initially mounting a metallic contact structure on the surface (5) of the solar cell and then reinforcing the metallic contact structure in an electrolytic bath the metallic contact structure is mounted so a metal-containing ink (2) is applied to the surface of the solar cell by at least one pressure nozzle (1a).

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer metallischen Kontaktstruktur einer Solarzelle. The invention relates to a method for producing a metallic contact structure of a solar cell.
  • Eine Solarzelle stellt ein flächiges Halbleiterelement dar, bei dem mittels einfallender elektromagnetischer Strahlung eine Ladungsträgertrennung erzeugt wird, so dass zwischen mindestens zwei Kontakten der Solarzelle ein Potential entsteht und über einen mit diesen Kontakten verbundenen externen Stromkreis elektrische Leistung von der Solarzelle abgegriffen werden kann. A solar cell is a planar semiconductor element, wherein a charge carrier separation is generated by means of incident electromagnetic radiation such that between at least two contacts of the solar cell, a potential is created, and electric power can be tapped off from the solar cell via a related with these contacts external circuit.
  • Die Ladungsträger werden dabei über metallische Kontaktstrukturen eingesammelt, so dass durch Kontaktierung dieser Kontaktstrukturen an einem oder mehreren Kontaktpunkten die Ladungsträger in den externen Stromkreis eingespeist werden können. The charge carriers are thereby collected via metallic contact structures so that the carriers can be fed to the external circuit by contacting these contact structures at one or more points of contact.
  • Hierzu werden typischerweise gitterartige metallische Kontaktstrukturen auf eine Oberfläche der Solarzelle aufgebracht, welche fingerartig die Oberfläche der Solarzelle überdecken, so dass aus allen Bereichen der Solarzelle die Ladungsträger in die Kontaktstruktur eintreten und in der Kontaktstruktur zu dem Kontaktpunkt und von dort in den externen Stromkreis fließen können. To this end, grid-like metal contact structures are typically applied to a surface of the solar cell, which finger-like cover the surface of the solar cell, so may that of all areas of the solar cell, the charge carriers entering the contact structure and into the contact structure to the contact point and from there to the external circuit ,
  • Zur Vermeidung von Verlusten muss die metallische Kontaktstruktur einerseits einen geringen Kontaktwiderstand zu dem kontaktierten Halbleiterbereich der Solarzelle aufweisen und andererseits muss der Leitungswiderstand der Kontaktstruktur gering sein. In order to avoid losses, the metal contact structure must firstly have a low contact resistance to the contacted semiconductor region of the solar cell and on the other hand, the line resistance of the contact structure must be low.
  • Sofern die metallische Kontaktstruktur zur Kontaktierung der Vorderseite der Solarzelle dient, durch die auch die Beleuchtung der Solarzelle stattfindet, muss die Kontaktstruktur weiterhin einen möglichst kleinen Flächenbereich der Vorderseite der Solarzelle abdecken, um Abschattungsverluste zu minimieren. Provided that the metallic contact structure serves to contact the front side of the solar cell, which takes place by the lighting of the solar cell, the contact structure still has to cover the smallest possible surface area of ​​the front side of the solar cell in order to minimize shadowing. Bekannt zur Herstellung solcher Kontaktstrukturen ist das vollständige Aufbringen des gesamten Kontaktgitters in einem Schritt mittels Siebdruck einer silberhaltigen Paste. Known for producing such contact structures is the complete application of the entire contact grid in one step by means of a screen printing paste containing silver. Dabei entstehen jedoch breite Kontaktfinger mit begrenzter Leitfähigkeit und hohem elektrischen Kontaktwiderstand zum Halbleiter. However, wide contact fingers are formed with limited conductivity and high electrical contact resistance to the semiconductor.
  • Weiterhin ist es bekannt, zunächst eine gitterartige, metallische Kontaktstruktur mittels Siebdruck auf die Vorderseite einer Silizium-Solarzelle aufzubringen und anschließend die Kontaktstruktur in einem elektrolytischen Bad zu verstärken. It is also known to first apply a grid-like metallic contact structure by screen printing onto the front side of a silicon solar cell and then to increase the contact structure in an electrolytic bath. Bei dieser galvanischen (strominduzierten) Verstärkung werden die Solarzelle und eine Metallelektrode in das elektrolytische Bad gegeben, wobei sowohl die Kontaktstruktur als auch die Metallelektrode kontaktiert werden, so dass ein Potential zwischen diesen erzeugt werden kann, derart, dass von der Metallelektrode ausgehend Metallionen durch das elektrolytische Bad wandern und sich an der metallischen Kontaktstruktur der Solarzelle anlagern und diese somit verstärken. In this galvanic (current-related) gain of the solar cell and a metal electrode are placed in the electrolytic bath, wherein both the contact structure and the metal electrode to be contacted, so that a potential between them can be produced such that from the metal electrode starting metal ions by the electrolytic bath migrate and attach to the metal contact structure of the solar cell and thus reinforce it.
  • Für die industrielle Fertigung ist es wesentlich, dass der gesamte Herstellungsprozess der Solarzelle, insbesondere auch die Herstellung der Kontaktstruktur einfach und kostenunaufwendig durchgeführt werden kann, ohne dass der Wirkungsgrad der Solarzelle durch das gewählte Herstellungsverfahren wesentlich beeinträchtigt wird. For industrial production, it is essential that the entire manufacturing process of the solar cell, in particular the production of the contact structure can be performed easily and kostenunaufwendig without the efficiency of the solar cell is significantly affected by the chosen manufacturing process.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Herstellen einer Kontaktstruktur einer Solarzelle vorzuschlagen, welches kostengünstig und schnell durchführbar ist und andererseits die oben genannten Verlustmöglichkeiten auf ein Minimum reduziert. The present invention therefore has for its object to propose a method for producing a contact structure of a solar cell which is inexpensive and easy to perform and on the other hand reduces the possibilities of losses mentioned above to a minimum.
  • Gelöst ist diese Aufgabe durch ein Verfahren zur Herstellung einer metallischen Kontaktstruktur einer Solarzelle gemäß Anspruch 1. Vorteilhafte Weiter bildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens finden sich in den Unteransprüchen 2 bis 17. This object is achieved by a method for producing a metal contact structure of a solar cell according to claim 1. Advantageous developments of the method according to the invention are given in the subclaims 2 to 17th
  • Das erfindungsgemäße Verfahren unterscheidet sich vom Stand der Technik also grundlegend dadurch, dass zunächst die metallische Kontaktstruktur durch eine metallhaltige Tinte erzeugt wird, welche mittels mindestens einer Druckdüse auf die Oberfläche der Solarzelle aufgebracht wird und anschließend eine Verstärkung der metallischen Kontaktstruktur in einem elektrolytischen Bad vorgenommen wird. The inventive method thus differs from the prior art fundamentally characterized in that first the metal contact structure is produced by a metal-containing ink which is applied to the surface of the solar cell by means of at least one printing nozzle, and then a gain of the metal contact structure is carried out in an electrolytic bath , Die Verstärkung kann dabei als bekannte stromlose Verstärkung unter Ausnutzung unterschiedlicher chemischer Potentiale erfolgen oder dadurch, dass in dem elektrolytischen Bad elektrisch eine Potentialdifferenz zwischen einer Metallelektrode und der metallischen Kontaktstruktur erzeugt wird und dadurch eine galvanische (strominduzierte) Verstärkung erfolgt. The amplification can be carried out as known electroless amplification utilizing different chemical potentials or in that electrically, a potential difference between a metal electrode and the metal contact structure is generated in the electrolytic bath and amplification is carried out by a galvanic (current-induced).
  • Im Gegensatz zu dem Siebdruckverfahren, bei dem ein Sieb auf die Oberfläche der Solarzelle gelegt wird und mittels eines Rakels Siebdruckpaste durch das Sieb auf die Oberfläche der Solarzelle gedrückt wird, entsteht bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die Kontaktstruktur durch Aufbringen der metallhaltigen Tinte durch eine Druckdüse, welche relativ zu der Solarzellenoberfläche und im wesentlichen parallel zu dieser bewegt wird. In contrast to the screen printing method in which a screen is placed on the surface of the solar cell and is pressed by means of a doctor blade squeegee paste through the screen onto the surface of the solar cell, the contact structure is formed in the present process by depositing the metal-containing ink by a pressure nozzle, which is moved in parallel relative to the solar cell surface and substantially to this.
  • Hierdurch sind keine Drucksiebe erforderlich, da die Kontaktstruktur sich aus der Relativbewegung zwischen Solarzellenoberfläche und Druckdüse ergibt, so dass Kosten eingespart werden können: In this way no pressure screens are necessary because the contact structure results from the relative movement between the solar cell surface and pressure nozzle, so that costs can be saved:
    Das erfindungsgemäße Verfahren kann für unterschiedliche Solarzellengrößen benutzt werden, indem das Bewegungsmuster der Druckdüse relativ zur Solarzellenoberfläche der Solarzellengröße angepasst wird. The inventive method can be used for different sizes of solar cells by the movement pattern of the pressure nozzle is adjusted relative to the solar cell surface of the solar cell size.
  • Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren lassen sich außerdem unterschiedliche Formen der metallischen Kontaktstrukturen verwirklichen. The inventive method is also different forms of metal contact structures can be realized. Insbesondere ist die Herstellung aller gängigen Kontaktstrukturen, das heißt gitterartige, kammartige oder sternförmige Kontaktstrukturen möglich. In particular, the production of all common contact structures, i.e. lattice-like, comb-like or star-shaped contact structures possible.
  • Es können somit unterschiedliche Größen und Formen von Kontaktstrukturen erzeugt werden, ohne dass dafür jeweils ein spezielles Drucksieb hergestellt werden muss. It can be produced thus different sizes and shapes of contact structures without the need for each a special printing screen must be established.
  • Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, dass bei dem Aufbringen der metallhaltigen Tinte die Solarzelle nur mit einem geringen Druck beaufschlagt wird, verglichen mit dem herkömmlichen Siebdruckverfahren. A further advantage of the inventive method is that during the application of the metal-containing ink, the solar cell is only subjected to a slight pressure, compared with the conventional screen printing method. Hierdurch wird die Bruchgefahr beim Herstellen der Kontaktstruktur verringert und darüber hinaus können Unebenheiten in der Oberfläche der Solarzelle leicht ausgeglichen werden: Zum einen ist durch die Beabstandung zwischen Druckdüse und Oberfläche der Solarzelle eine Unebenheit in der Oberfläche der Solarzelle unerheblich. In this way, the risk of breakage is reduced in manufacturing the contact structure and, moreover, irregularities in the surface of the solar cell can be easily compensated for: the one is negligible, the spacing between the pressure nozzle and the surface of the solar cell, unevenness in the surface of the solar cell. Zum anderen kann die Druckdüse bei erheblichen Unebenheiten leicht diesen Unebenheiten nachgeführt werden, so dass ein annähernd konstanter Abstand zur Oberfläche vorliegt. Secondly, the pressure nozzle can be tracked easily to any unevenness in substantial unevenness, so that an approximately constant distance from the surface is present.
  • Untersuchungen der Anmelderin haben ergeben, dass für typische Silizium-Solarzellen ein Mindestabstand von Druckdüse zu der Oberfläche der Solarzelle von mindestens 100 µm für die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens bei typischen Silizium-Solarzellen besonders geeignet ist. Studies by the applicant have shown that for typical silicon solar cell a minimum distance of the pressure nozzle to the surface of the solar cell of at least 100 microns for the application of the inventive method at typical silicon solar cell is particularly suitable.
  • In einer vorzugsweisen Ausgestaltung wird die metallhaltige Tinte mittels eines Inkjet-Druckverfahrens auf die Solarzelle aufgebracht. In a preferred embodiment, the metal-containing ink is applied to the solar cell by means of an inkjet printing method. Das Inkjet-Druckverfahren ist zum Bedrucken von Materialien mit Farbstoff bereits bekannt und findet insbesondere bei Tintenstrahldruckern eine breite Verwendung. The inkjet printing process is already known for printing materials with dye and is used in particular in ink jet printers widely used. Eine Übersicht über die Technik der Inkjet-Druckverfahren findet sich in An overview of the technology of inkjet printing processes can be found in . ,
  • Wesentlich an dieser Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist, dass das bereits entwickelte Inkjet-Druckverfahren angewandt und mit der Verstärkung der Kontaktstruktur in einem elektrolytischen Bad kombiniert wird, so dass einerseits auf die kostengünstige und bezüglich der Gestaltung der metallischen Kontaktstruktur flexible Inkjet-Technik zurückgegriffen werden kann und andererseits die Vorteile der Verstärkung in einem elektrolytischen Bad genutzt werden. It is essential to this embodiment of the method according to the invention that the inkjet printing method already developed applied and is combined with the reinforcement of the contact structure in an electrolytic bath, so that the cost-effective and with respect to the design of the metal contact structure flexible inkjet technology can be accessed on the one hand and on the other hand, the benefits of reinforcement are used in an electrolytic bath.
  • Darüber hinaus werden Nachteile vermieden, welche bei der kompletten Herstellung der Kontaktstruktur mittels Inkjet-Druck auftreten. In addition, disadvantages are avoided, which occur during the complete production of the contact structure by means of inkjet printing. Als Hauptnachteil ist hierbei zu nennen, dass aufgrund der relativ geringen Metallmenge, die pro Inkjet-Durchgang aufgebracht wird, mehrere Durchgänge notwendig sind, um die Kontaktstruktur in der notwendigen Stärke bzw. Leitfähigkeit aufzubauen. As a main disadvantage has to be mentioned here is that several passes are necessary due to the relatively small amount of metal that is applied per inkjet passage to establish the contact structure in the necessary strength and conductivity.
  • Des Weiteren kann bei reinen Inkjet-Verfahren nur ein kleineres erreichbares Aspektverhältnis von Linienhöhe zu Linienbreite der fingerartigen Strukturen der Kontaktstruktur erreicht werden, wohingegen mit der Kombination Inkjet-Druck und anschließender Verstärkung in einem elektrolytischen Bad geringere Linienbreiten bei gleichem Leitungswiderstand erzeugt werden können, so dass die Abschattung der Solarzelle bei Beleuchtung geringer ist und damit ein höherer Wirkungsgrad der Solarzelle erzielt werden kann. Furthermore, only a smaller achievable aspect ratio of line height to line width of the finger-like structures of the contact structure are achieved with pure inkjet process, whereas smaller line widths can be generated with the same line resistance with the combination of inkjet printing and subsequent amplification in an electrolytic bath, so that the shading of the solar cell is lower in illumination, and thus a higher efficiency of the solar cell can be obtained.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die metallische Kontaktstruktur mittels eines Aerosol-Druckverfahrens auf die Solarzelle aufgebracht. In a further advantageous embodiment of the method the metal contact structure is applied to the solar cell by means of an aerosol printing method. Auch bei diesem Verfahren wird eine metallhaltige Tinte mittels mindestens einer Druckdüse auf die Oberfläche der Solarzelle aufgebracht. Also in this method a metal-containing ink is applied to the surface of the solar cell by means of at least one printing nozzle.
  • Im Gegensatz zum Inkjet-Druckverfahren wird bei dem Aerosol-Verfahren zunächst ein Aerosol der Drucktinte erzeugt. In contrast to the inkjet printing method, an aerosol of the printing ink is generated in the aerosol method first. Dieses Aerosol wird mittels einer Druckdüse auf die Solarzelle geleitet, wobei die Druckdüse an einem Druckkopf angebracht ist, indem mittels eines Fokussiergases das Aerosol gebündelt wird und in fokussierter Form der Druckdüse zugeleitet. This aerosol is directed to the solar cell by means of a pressure nozzle, said pressure nozzle attached to a printhead by the aerosol is focused by a focusing gas and fed to the pressure nozzle in a focused form.
  • Hierdurch wird ein Kontakt zwischen Druckdüse und Tinte vermieden, so dass die Gefahr einer Verstopfung der Druckdüse im Vergleich zum Inkjet-Druckverfahren wesentlich geringer ist. In this way, contact between pressure nozzle and ink is avoided, so that the risk of clogging of the pressure nozzle in comparison to the inkjet printing method is much lower.
  • Darüber hinaus ist durch die Fokussierung mittels des Fokussiergases der Druck von feineren Linien, verglichen mit dem Inkjet-Druckverfahren möglich, so dass nach der Verstärkung im elektrolytischen Bad insgesamt nochmals feinere Kontaktstrukturen und ein größeres Aspektverhältnis möglich sind und hierdurch Abschattungsverluste verringert werden können. In addition, is possible by the focusing means of the focusing of the printing of finer lines as compared to the inkjet printing method, so that after amplification in the electrolytic bath finer contact structures and a larger aspect ratio are generally again thereby possible shadowing can be reduced and.
  • Untersuchungen der Anmelderin haben ergeben, dass durch die Fokussierung des Aerosols mittels des Fokussiergases ein größerer Abstand zwischen Druckdüse und Solarzellenoberfläche als bei dem Inkjet-Druckverfahren möglich ist, ohne dass Verschmierungen der Drucktinte auftreten. Studies by the applicant have shown that by focusing the aerosol by means of the focusing as is a larger distance between the pressure nozzle and solar cell surface possible in the inkjet printing process, without smearing occur that the printing ink. Insbesondere kann bei dem Aerosolverfahren ein Abstand von 1 mm zwischen Druckdüse und Oberfläche der Solarzelle bestehen, so dass auch größere Unebenheiten der Solarzellenoberfläche kein Nachführen der Druckdüse erfordern. In particular when the aerosol method, a distance of 1 mm between the pressure nozzle and the surface of the solar cell can be made, so that larger irregularities of the solar cell surface do not require tracking of the pressure nozzle.
  • Dadurch, dass bei dem erfindungsgemäßen Verfahren das Aufbringen der metallischen Struktur und das Verstärken mittels des elektrolytischen Bades in zwei Schritten vorgenommen wird, ist es möglich, in jedem Schritt jeweils ein Metall zu verwenden. In that, in the inventive process the application of the metallic structure and the amplifying means of the electrolytic bath is made in two steps, it is possible to use in each step in each case a metal. So kann ein erstes Metall in der metallhaltigen Tinte enthalten sein und somit die metallische Kontaktstruktur auf der Oberfläche der Solarzelle bilden. Thus, a first metal may be contained in the metal-containing ink and thus form the metal contact structure on the surface of the solar cell. Ein zweites Metall kann für die Verstärkung im elektrolytischen Bad gewählt werden, beispielsweise für die Metallelektrode bei der galvanischen Verstärkung, so dass die Verstärkung mittels dieses zweiten Metalls stattfindet. A second metal can be selected for the gain in the electrolytic bath, for example, for the metal electrode in the galvanic reinforcement, so that the gain by means of this second metal takes place.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung werden für das Aufbringen der metallischen Kontaktstruktur und für die Verstärkung im elektrolytischen Bad unterschiedliche Metalle verwendet. In a further advantageous embodiment, different metals are used for the application of the metallic contact structure and the reinforcement in the electrolytic bath. Dies hat den Vorteil, dass die Auswahl des Metalls für unterschiedliche Funktionen optimiert werden kann: This has the advantage that the selection of the metal can be optimized for different functions:
    So ist es vorteilhaft, das Metall der metallhaltigen Tinte, das im ersten Schritt als metallische Kontaktstruktur aufgebracht wird derart zu wählen, dass ein geringer elektrischer Kontaktwiderstand und eine hohe mechanische Haftung mit der Oberfläche der Solarzelle entstehen. Thus, it is advantageous to choose the metal is applied as a metal contact structure in the first step the metal-containing ink, so that a low electrical contact resistance and a high mechanical adhesion caused by the surface of the solar cell.
  • Bei der Verstärkung im elektrolytischen Bad ist hingegen vorteilhafterweise ein Metall zu wählen, welches einen geringen spezifischen Leitungswiderstand aufweist, so dass der Leitungswiderstand der Kontaktstruktur minimiert wird. When the gain in the electrolytic bath, however, a metal is to be selected advantageously having a low specific line resistance, so that the line resistance of the contact structure is minimized.
  • Typische Silizium-Solarzellen weisen an der Seite, an der die metallische Kontaktstruktur aufgebracht werden soll einen n-dotierten Bereich auf. Typical silicon solar cells have, at the side on which the metallic contact structure is to be deposited an n-doped region. Hierbei sollte vorteilhafterweise der spezifische Kontaktwiderstand zwischen Kontaktstruktur und n-dotiertem Bereich kleiner als 1 × 10 –3 Ω cm 2 sein. It should be Ω cm 2, advantageously, the specific contact resistance between the contact structure and the n-doped region is less than 1 × 10 -3.
  • Daher ist insbesondere Nickel als Metallanteil der Tinte geeignet, da durch Nickel niedrige spezifische Kontaktwiderstände erhalten werden. Therefore, nickel is particularly suitable as a metal portion of the ink as obtained by nickel low specific contact resistances. Nickel weist darüber hinaus eine hohe Haftung mit der Siliziumoberfläche auf, so dass ein späteres Abreißen der Kontaktstruktur vermieden werden kann. Nickel moreover has a high adhesion to the silicon surface, so that a later tearing of the contact structure can be avoided.
  • Für die elektrolytische Verstärkung ist die Verwendung von Metallen mit einem spezifischen Leitungswiderstand < 3 × 10 –8 Ω m vorteilhaft um joulsche Verluste aufgrund des Leitungswiderstandes des Kontaktgitters zu vermeiden. For the electrolytic reinforcing the use of metals with a specific line resistance <3 x is advantageous to avoid 10 -8 Ω m to Joule losses due to the line resistance of the contact grid. insbesondere ist die Verwendung von Silber oder Kupfer vorteilhaft, da diese Metalle einen geringen spezifischen Leitungswiderstand aufweisen. particularly the use of silver or copper is advantageous, since these metals have a low specific cable resistance.
  • Grundsätzlich sind mit dem erfindungsgemäßen Verfahren alle bekannten metallhaltigen Tinten verwendbar. In principle, all known metal-containing inks are used with the inventive method. Untersuchungen der Anmelderin haben jedoch ergeben, dass gewisse metallhaltige Tinten besondere Vorzüge aufweisen: Investigations have shown, however, that certain metal-containing inks have special advantages:
    Für das erfindungsgemäße Verfahren kann vorteilhafterweise als metallhaltige Tinte eine an sich bekannte Silber-Siebdruckpaste verwendet werden, welche derart mit Lösungsmitteln verdünnt wird, dass sie in etwa 60 wg% Silberpartikel mit einer Größe von 1 µm bis 5 µm aufweist. For the inventive method can be advantageously used as metal-containing ink a known silver screen printing paste which is diluted with solvents, in that it comprises about 60% wg silver particles having a size of 1 .mu.m to 5 .mu.m. Die Verwendung einer solchen verdünnten Siebdruck-Paste hat den Vorteil, dass solche Pasten in Siebdruckverfahren breite Verwendung finden und daher bereits ausgiebig erforscht und kommerziell erhältlich sind und durch die zusätzliche Verdünnung die Verstopfungsgefahr der Druckdüse verringert wird. The use of such dilute screen printing paste has the advantage that such pastes find wide use in the screen printing process and, therefore, already extensively studied and are commercially available and the risk of clogging the pressure nozzle is reduced by the additional dilution advantage.
  • Untersuchungen der Anmelderin haben ergeben, dass eine Verwendung der Siebdruck-Paste für das Inkjet-Druckverfahren aufgrund der Partikelgröße der Metallpartikel in der Siebdruckpaste häufig zu Verstopfungen der Druckdüse führt, so dass es vorteilhaft ist, die Siebdruckpaste mittels Aerosoldruck aufzubringen, da hier kein Kontakt der Paste mit der Druckdüse stattfindet und daher die Wahrscheinlichkeit einer Verstopfung deutlich reduziert ist. Studies of the applicant have shown that use of the screen printing paste for the inkjet printing method often results due to the particle size of the metal particles in the screen printing paste clogging the pressure nozzle, so that it is advantageous to apply the screen printing paste by means of pressurized aerosol, since there is no contact of the takes place paste with the pressure nozzle and therefore the possibility of clogging is significantly reduced.
  • Ebenso ist die Verwendung einer metallhaltigen Tinte vorteilhaft, welche Nanopartikel aufweist, wobei die Größe der als Nanopartikel vorliegenden Metallpartikel zwischen 20 nm und 1000 nm liegt. Likewise, the use of a metal-containing ink is advantageous comprising nanoparticles, wherein the size of the present as nanoparticles, metal particles between 20 nm and 1000 nm. Der Gewichtsanteil der Metallpartikel und der Paste liegt sinnvollerweise im Bereich von 10 wg% bis 20 wg%. The proportion by weight of the metal particles and the paste is usefully in the range 10 wg% to 20% wg.
  • Untersuchungen der Anmelderin haben ergeben, dass mit solch einer Tinte aufgrund der geringen Partikelgröße insbesondere in Verbindung mit dem Aerosol-Druckverfahren das Drucken von sehr feinen Linien mit einer Breite kleiner 10 µm möglich ist. Studies by the applicant have shown that with such an ink, because of the small particle size, in particular in connection with the aerosol printing method, the printing of very fine lines having a width of less than 10 microns is possible.
  • Darüber hinaus eignet sich diese Drucktinte auch für die Anwendung des Inkjet-Druckverfahrens, da aufgrund der geringeren Partikelgröße eine geringere Gefahr der Verstopfung der Druckdüse besteht. In addition, this ink is also suitable for the use of the inkjet printing process, as a result of the smaller particle size, there is less risk of blockage of the pressure nozzle.
  • Weiterhin ist es vorteilhaft, eine metallhaltige Tinte für das erfindungsgemäße Verfahren zu benutzen, bei der das Metall in gelöster Form, das heißt ionisch vorliegt. Furthermore, it is advantageous to use a metal-containing ink for the inventive method, in which the metal is present in ionically dissolved form, ie. Solche Tinten werden auch metallorganische Tinten genannt. Such inks are also called organometallic inks. Der Metallanteil bei diesen Tinten beträgt in etwa 20 wg%. The metal content in these inks is about 20% wg.
  • Untersuchungen der Anmelderin haben ergeben, dass die Verwendung dieser Tinte insbesondere für Inkjet-Druck geeignet ist, da das Metall nicht als Partikel in der Drucktinte vorliegt und somit eine Verstopfung der Druckdüse nahezu ausgeschlossen werden kann. Studies by the applicant have shown that the use of these inks is particularly suitable for inkjet printing, since the metal is not present as particles in the ink, and thus blockage of the pressure nozzle can be virtually eliminated. Darüber hinaus ist aufgrund des Vorliegens des Metalls in ionischer Form (und nicht als Metallpartikel) das Drucken von sehr feinen Linien möglich. In addition, due to the presence of the metal in ionic form (and not as metal particles) the printing of very fine lines possible.
  • Die Oberfläche einer Solarzelle, auf die eine metallische Kontaktierungsstruktur aufgebracht werden soll, weist üblicherweise eine dielektrische Schicht auf, welche aufgrund einer Oxidierung der Oberfläche entstanden ist oder welche willentlich aufgebracht wurde, um die Reflektionseigenschaft der Oberfläche zu verbessern und so einen erhöhten Anteil des auf die Solarzelle auftreffenden Lichts in die Solarzelle einzukoppeln. The surface of a solar cell to which a metal contact structure is to be applied, usually has a dielectric layer which has arisen as a result of oxidation of the surface, or which has been deliberately applied to improve the reflection property of the surface and thus an increased proportion of the couple solar cell incident light into the solar cell.
  • Für eine funktionierende Kontaktierung muss die Kontaktstruktur durch die dielektrische Schicht hindurch den darunter liegenden Bereich der Solarzelle kontaktieren. For a working contact, the contact structure must pass through the dielectric layer to the underlying area of ​​the solar cell contact.
  • Hierfür ist es aus den Siebdruckverfahren bekannt, der Siebdruckpaste Glasfritte hinzuzufügen und nach Drucken der Kontaktstruktur durch einen Temperaturschritt (Erhitzen der Solarzelle) einen durch die Glasfritte unterstütztes Durchfeuern (dh Durchätzen) der Metallstruktur durch die dielektrische Schicht zu erzeugen. For this purpose, it is known from the screen printing process, add the screen printing paste glass frit, and after printing of the contact structure by a temperature step (heating of the solar cell) to produce a supported through the glass frit by firing (ie etching through) of the metal structure through the dielectric layer.
  • Die Verwendung von Glasfritte weist jedoch Nachteile auf, da der Ätzvorgang der Glasfritte durch die dielektrische Schicht nur Nährungsweise durch Wahl der Temperatur und Dauer des Temperaturschritts gesteuert werden kann, so dass eine Beschädigung der unter der dielektrischen Schicht liegenden Bereiche Solarzelle, insbesondere des n-dotierten Bereiches möglich ist. However, the use of glass frit has disadvantages, since the etching of the glass frit of the temperature step can be controlled by the dielectric layer only Nährungsweise through choice of temperature and duration, so that damage to the underlying dielectric layer regions solar cell, in particular the n-doped is area possible.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird daher die dielektrische Schicht auf der Oberfläche der Solarzelle, auf die die Kontaktstruktur aufgebracht werden soll, vor dem Aufbringen der metallhaltigen Tinte mittels eines Lasers entfernt. In an advantageous embodiment of the method according to the invention, therefore, the dielectric layer on the surface of the solar cell to which the contact structure to be applied is removed prior to application of the metal-containing ink by means of a laser. Hierbei wird die dielektrische Schicht nur in den Bereichen entfernt, in denen ein Kontakt zwischen der metallischen Kontaktstruktur und der Solarzelle stattfinden soll. Here, the dielectric layer is removed only in the areas in which a contact between the metal contact structure and the solar cell is to occur.
  • Um nach dem Entfernen der dielektrischen Schicht eine Oxidierung oder Verschmutzung der Oberfläche der Solarzelle in diesen Bereichen zu vermeiden, ist es vorteilhaft, die dielektrische Schicht mittels des Lasers unmittelbar vor dem Aufbringen der metallhaltigen Tinte auf die Oberfläche der Solarzelle zu entfernen. In order to prevent oxidation or contamination of the surface of the solar cell in these areas after removal of the dielectric layer, it is advantageous to remove the dielectric layer by means of the laser immediately before application of the metal-containing ink on the surface of the solar cell.
  • Hierbei ist es insbesondere vorteilhaft, wenn der Laser oder zumindest die Austrittsöffnung des Lasers wie beispielsweise ein flexibler Lichtleiter ortsfest mit der Druckdüse verbunden ist. Here, it is particularly advantageous if the laser or at least the outlet opening of the laser, such as a flexible light guide is fixedly connected to the pressure nozzle. Auf diese Weise können Laser und Druckdüse derart justiert werden, dass bei der Relativbewegung von Solarzelle und Druckdüse zunächst mittels des Lasers die dielektrische Schicht entfernt wird und unmittelbar anschließend das Aufbringen der metallischen Kontaktstruktur mittels der Druckdüse erfolgt. In this way, laser and pressure nozzle can be adjusted such that the dielectric layer is first removed by the laser during the relative movement of the solar cell and pressure nozzle and immediately thereafter applying the metal contact structure is carried out by means of the compression nozzle. Auf diese Weise ist keine Justierung zwischen den Verfahrensschritten des Entfernens der dielektrischen Schicht und des Aufbringens der metallischen Kontaktstruktur notwendig, vielmehr wird die dielektrische Schicht in demselben Verfahrensschritt entfernt, indem auch die metallhaltige Tinte aufgebracht wird. In this way, no adjustment between the steps of removing the dielectric layer and applying the metal contact structure is required, rather, the dielectric layer is removed in the same process step, by the metal-containing ink is applied.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird zunächst eine metallische Kontaktstruktur aufgebracht, welche anschließend in einem elektrolytischen Bad verstärkt wird. In the inventive method a metal contact structure is first applied, which is subsequently amplified in an electrolytic bath. Um den Kontakt der metallischen Kontaktstruktur und der Verstärkung zu verbessern ist es vorteilhaft, wenn vor und/oder nach der Verstärkung im elektrolytischen Bad die Solarzelle für eine Zeitdauer zwischen einer Sekunde und dreißig Minuten auf eine Temperatur zwischen 100 °C und 900 °C erhitzt wird. In order to improve the contact of the metal contact structure and of the gain, it is advantageous if, before and / or after the amplification in the electrolytic bath, the solar cell for a period between one second and thirty minutes at a temperature between 100 ° C and 900 ° C is heated ,
  • Eine Erhitzung der Solarzelle vor dem Verstärken im elektrolytischen Bad hat den Vorteil, dass in der Tinte enthaltene Lösungsmittel vor dem Eintauchen der Solarzelle in das elektrolytische Bad verdampfen. Heating the solar cell before the amplifying in the electrolytic bath has the advantage that the solvent contained in the ink evaporate before immersing the solar cell in the electrolytic bath. Der Schritt der Temperaturbehandlung und damit der Einsinterung kann auch mit einem nachgeführten Laserstrahl direkt nach dem Aufbringen der Metallschicht durchgeführt werden. The step of temperature treatment and thus the Einsinterung can also be carried out with a laser beam tracked directly after application of the metal layer.
  • Typischerweise wird das erfindungsgemäße Verfahren angewandt, um eine metallische Kontaktstruktur auf die Vorderseite einer Solarzelle aufzubringen. Typically, the inventive method is used to apply a metal contact structure on the front side of a solar cell. Die Rückseite der Solarzelle ist typischerweise mit einer ganzflächigen Metallisierung versehen, welche den Rückseitenkontakt der Solarzelle darstellt. The back of the solar cell is typically provided with a full-surface metallization, which constitutes the rear contact of the solar cell.
  • Die Eigenschaft der Solarzelle, eine Trennung von Ladungsträgern bei Bestrahlung mit Licht zu erzeugen kann daher ausgenutzt werden, um eine galva nische (strominduzierte) Verstärkung vorzunehmen, ohne dass die Solarzelle im galvanischen Bad kontaktiert werden müsste: can therefore be utilized to generate the characteristic of the solar cell, separation of charge carriers upon light irradiation to produce a galvanic niche (induced current) to carry out reinforcement without the solar cell in the electroplating bath would have to be contacted:
    Hierzu wird vorteilhafterweise die Solarzelle in das galvanische Bad gegeben und mit Licht bestrahlt, so dass eine Potentialdifferenz zwischen Vorder- und Rückseite der Solarzelle erzeugt wird. For this purpose, is advantageously given the solar cell in the galvanic bath and irradiated with light, so that a potential difference between the front and back of the solar cell is generated. Das Potential der Metallelektrode kann nun derart gewählt werden, dass eine Potentialdifferenz zwischen der Metallelektrode und der Vorderseite der Solarzelle und damit der mittels des Druckverfahrens aufgebrachten metallischen Kontaktstruktur entsteht, so dass in dem elektrolytischen Bad ein Verstärken der metallischen Kontaktstruktur stattfindet. The potential of the metal electrode can be chosen to now that a potential difference between the metal electrode and the front side of the solar cell and thus the applied by the printing method metallic contact structure is formed, so that in the electrolytic bath occurs amplifying the metal contact structure.
  • In einer weiteren vorzugsweisen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Rückseite der Solarzelle während der galvanischen Verstärkung kontaktiert. In a further preferred embodiment of the method according to the invention the back of the solar cell is contacted during the galvanic reinforcement. Wie vorhergehend beschrieben wird die Solarzelle während der galvanischen Verstärkung beleuchtet, so dass eine Potentialdifferenz zwischen dem Vorder- und Rückseitenkontakt besteht. the solar cell is as described previously illuminated during the galvanic reinforcement, so that there is a potential difference between the front and back contact. Zwischen der kontaktierten Rückseite der Solarzelle und der Metallelektrode in dem elektrolytischen Bad wird die Potentialdifferenz nun derart gewählt, dass keine Auflösung der Rückseitenmetallisierung der Solarzelle im elektrolytischen Bad erfolgt. Between the contacted back of the solar cell and the metal electrode in the electrolytic bath, the potential difference will be chosen such that no dissolution of the back-side of the solar cell in the electrolytic bath occurs. Auf diese Weise wird erreicht, dass die galvanische Verstärkung lediglich den Vorderseitenkontakt der Solarzelle betrifft und dass sich lediglich die Metallelektrode im elektrolytischen Bad auflöst, nicht aber der Rückseitenkontakt der Solarzelle. In this way it is achieved that the galvanic reinforcement concerns only the front side contact of the solar cell and that only the metal electrode in the electrolytic bath dissolves, but not the back contact of the solar cell.
  • Ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens wird im Folgenden anhand der Figuren näher erläutert. An embodiment of the method according to the invention will be explained in more detail below with reference to FIGS. Dabei zeigt Here shows
  • 1 1 den Verfahrensschritt des erfindungsgemäßen Verfahrens, indem mittels eines Lasers die dielektrische Schicht der Solarzelle geöffnet wird und mittels Aerosoldruck eine metallhaltige Drucktinte auf die Oberfläche der Solarzelle aufgebracht wird und by the dielectric layer of the solar cell is opened by means of a laser and a metal-containing printing ink is applied to the surface of the solar cell by means of pressurized aerosol the step of the method according to the invention, and
  • 2 2 den darauf folgenden Verfahrensschritt des erfindungsgemäßen Verfahrens, in dem die Kontaktstruktur auf der Vorderseite der Solarzelle galvanisch verstärkt wird. the subsequent step of the method according to the invention, in which the contact structure is galvanically reinforced on the front side of the solar cell.
  • In In 1 1 ist ein Druckkopf is a print head 1 1 mit einer Druckdüse with a pressure nozzle 1a 1a dargestellt, welcher zum Aufbringen eines Aerosols shown, which for applying an aerosol 2 2 auf die Oberfläche on the surface 5 5 einer Solarzelle dient. a solar cell is used. Der Druckkopf The printhead 1 1 weist Einlässe has inlets 3a 3a und and 3b 3b auf, in welche Fokussiergas eingeleitet wird, so dass das Aerosol , into which focusing gas is introduced, so that the aerosol 2 2 durch einen Ringstrom der Fokussiergase derart fokussiert wird, dass es aus der Druckdüse is focused by an annular stream of Fokussiergase such that it from the pressure nozzle 1a 1a austritt, ohne die Druckdüse zu berühren. exit without touching the pressure nozzle.
  • An dem Druckkopf ist ferner ein Lichtleiter is further connected to the print head, a light guide 4 4 angebracht, welcher mit einem (nicht dargestellten) Laser verbunden ist. attached, which is connected to a (non-shown) laser. Über den Lichtleiter Via the optical fiber 4 4 wird die Oberfläche the surface 5 5 der Solarzelle mit Laserstrahlung beaufschlagt, so dass die dielektrische Schicht auf der Oberfläche der Solarzelle in den beaufschlagten Bereichen durch Verdampfen entfernt wird. applied to the solar cell with laser radiation, so that the dielectric layer on the surface of the solar cell in the applied areas is removed by evaporation. Druckdüse pressure nozzle 1a 1a und Lichtleiter and light guide 4 4 sind dabei derart justiert, dass bei einer Bewegung der Solarzelle gemäß Richtung A das Aerosol in dem mittels der Laserstrahlung geöffneten Bereich der dielektrischen Schicht auf der Oberfläche are adjusted so that, for a movement of the solar cell according to direction A of the aerosol into the open by means of the laser radiation field of the dielectric layer on the surface 5 5 der Solarzelle aufgebracht wird. the solar cell is applied.
  • Das Aerosol the aerosol 2 2 wird aus einer Siebdruckpaste erzeugt, welche in etwa 60 wg% Nickelpartikel mit einem Durchmesser von 1 bis 5 µm aufweist. is generated from a screen-printing paste which comprises approximately 60% wg nickel particles with a diameter of 1 to 5 microns. Da die dielektrische Schicht der Solarzelle mittels des Lasers geöffnet wird, enthält die Siebdruckpaste, aus der das Aerosol Since the dielectric layer of the solar cell is opened by means of the laser, includes the screen-printing paste, from which the aerosol 2 2 gewonnen wird, keine Glasfritte, denn ein Durchätzen durch die dielektrische Schicht ist nicht notwendig. is obtained, no glass frit, because one etching through the dielectric layer is not necessary. Die restlichen zu 100 wg% fehlenden Gewichtsanteile der Siebdruckpaste bestehen aus Binde- und Lösungsmitteln. The remaining to 100% wg missing weight of the screen printing paste consisting of binders and solvents.
  • Der Druckvorgang findet unter Normalatmosphäre bei Raumtemperatur statt. The printing process takes place under normal atmosphere at room temperature.
  • Die Relativbewegung zwischen der Oberfläche The relative movement between the surface 5 5 der Solarzelle und dem Druckkopf of the solar cell and the printhead 1 1 mit der Druckdüse with the pressure nozzle 1a 1a und dem Lichtleiter and the light guide 4 4 wird dadurch erreicht, dass die Solarzelle auf einem XY-Tisch gelagert ist, welcher diese senkrecht zur Strahlrichtung der Druckdüse (dh in is achieved in that the solar cell is mounted on a XY table, which this perpendicular (to the beam direction of the pressure nozzle that is in 1 1 nach rechts und links und in die Bildebene hinein und aus dieser heraus) verfahren kann. may proceed to the right and left and in the image plane in and out). Anschließend er folgt ein Temperaturschritt bei ca. 400 °C um die Kontaktbildung der aufgebrachten Metallpaste zum Halbleiter durchzuführen. He then follows a thermal step at about 400 ° C to the contact of the deposited metal paste to the semiconductor perform.
  • Nach Abschluss dieses Verfahrensschrittes ist auf der Oberfläche Upon completion of this step is on the surface 5 5 somit mittels des Aerosols eine metallische Kontaktstruktur aufgebracht, welche eine geringe Linienbreite aufweist. thus applied by means of the aerosol a metallic contact structure having a small line width. Für die Siebdruckpaste wurde Nickel als Metall für die Metallpartikel gewählt, so dass die mittels des Aerosoldrucks aufgebrachte Kontaktstruktur einerseits einen geringen Kontaktwiderstand mit der sich an der Oberfläche For the screen printing paste, nickel was selected as the metal for the metal particles, so that the load applied by the aerosol pressure contact structure on the one hand a low contact resistance with the surface at 5 5 an der Solarzelle befindenden n-Dotierung der Siliziumsolarzelle aufweist und darüber hinaus eine gute Haftung zwischen der Kontaktstruktur und der Oberfläche has the insert at the solar cell n-doping of the silicon solar cell and moreover a good adhesion between the contact structure and the surface 5 5 der Solarzelle gegeben ist. the solar cell is provided.
  • Nachdem dieser Verfahrensschritt abgeschlossen ist, wird die Solarzelle in ein elektrolytisches Bad zur galvanischen Verstärkung gegeben, wie in Once this step is complete, the solar cell into an electrolytic bath is added to the galvanic reinforcement, as in 2 2 dargestellt. shown.
  • In einem Behälter In a container 6a 6a befindet sich ein elektrolytisches Bad There is an electrolytic bath 6 6 , in das eine Silberelektrode In which a silver electrode 7 7 und die Solarzelle and the solar cell 8 8th – deren Oberfläche - the surface 5 5 die vorhergehend aufgebrachte metallische Kontaktstruktur aufweist – eingetaucht sind. has the previously applied metallic contact structure - are immersed. Der in der Zeichnung unten liegende Rückseitenkontakt der Solarzelle ist mit dem negativen Kontakt einer Spannungsquelle verbunden, deren positiver Kontakt mit der Silberelektrode The lying in the drawing below backside contact of the solar cell is connected to the negative terminal of a voltage source whose positive contact with the silver electrode 7 7 verbunden ist. connected is. Eine Lichtquelle A light source 9 9 beaufschlagt die Vorderseite der Solarzelle acts on the front side of the solar cell 8 8th mit Licht, so dass sich zwischen dem in der Zeichnung oben liegenden Vorderseitenkontakt mit der mittels Aerosoldruck aufgebrachten Kontaktstruktur und dem Rückseitenkontakt ein Potential ausbildet. So that is formed with light between lying in the drawing at the top front side contact with the applied pressure by aerosol contact structure and the backside contact, a potential. Das Potentialverhältnis zwischen Silberelektrode The potential relationship between silver electrode 7 7 , Vorderseitenkontakt und Rückseitenkontakt der Solarzelle , Front contact and back contact of the solar cell 8 8th ist nun derart gewählt, dass Silberionen ausgehend von der Silberelektrode is now chosen such that silver ions from the silver electrode 7 7 durch das elektrolytische Bad through the electrolytic bath 6 6 sich an der Kontaktstruktur auf der Vorderseite at the contact structure on the front 5 5 der Solarzelle the solar cell 8 8th anlagern, so dass diese galvanisch verstärkt wird. attach, so this is reinforced by electroplating.
  • Ferner ist das Potential der Rückseite der Solarzelle Further, the potential of the backside of the solar cell 8 8th derart gewählt, dass von der Rückseite der Solarzelle keine Metallionen in das elektrolytische Bad übergehen, so dass sich der Rückseitenkontakt der Solarzelle selected such that no metal ions to pass from the back of the solar cell in the electrolytic bath, so that the backside contact of the solar cell 8 8th nicht auflöst. not dissolve. Das Potential der Vorderseite der Solarzelle ist dabei geringer, als das Poten tial der Rückseite der Solarzelle und dieses wiederum geringer als das Potential der Elektrode. The potential of the front of the solar cell is less than the Poten tial the back of the solar cell and this, in turn, less than the potential of the electrode.

Claims (17)

  1. Verfahren zum Herstellen einer metallischen Kontaktstruktur einer Solarzelle ( A method for producing a metallic contact structure of a solar cell ( 8 8th ), umfassend die Verfahrensschritte: – Aufbringen einer metallischen Kontaktstruktur auf eine Oberfläche ( ), Comprising the steps of: - applying a metal contact structure (to a surface 5 5 ) der Solarzelle ( () Of the solar cell 8 8th ), – Verstärken der metallischen Kontaktstruktur in einem elektrolytischen Bad ( ), - amplifying the metal contact structure in an electrolytic bath ( 6 6 ) dadurch gekennzeichnet , dass die metallische Kontaktstruktur dadurch aufgebracht wird, dass eine metallhaltige Tinte ( ), Characterized in that the metal contact structure is applied in that a metal-containing ink ( 2 2 ) mittels mindestens einer Druckdüse ( ) (By at least one pressure nozzle 1a 1a ) auf die Oberfläche ( ) (On the surface 5 5 ) der Solarzelle ( () Of the solar cell 8 8th ) aufgebracht wird. ) Is applied.
  2. Verfahren zum Herstellen einer Kontaktstruktur einer Solarzelle ( A method for producing a contact structure of a solar cell ( 8 8th ) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckdüse ( ) According to claim 1, characterized in that the pressure nozzle ( 1a 1a ) bei dem Aufbringen der metallhaltigen Tinte die Oberfläche ( ) At the application of the metal-containing ink (the surface 5 5 ) der Solarzelle ( () Of the solar cell 8 8th ) nicht berührt, insbesondere, dass der Abstand der Druckdüse ( does not touch), in particular that the distance of the pressure nozzle ( 1a 1a ) von der Oberfläche ( ) From the surface ( 5 5 ) der Solarzelle ( () Of the solar cell 8 8th ) bei dem Aufbringen der metallhaltigen Tinte mindestens 100 µm beträgt. ) At the application of the metal-containing ink is at least 100 microns.
  3. Verfahren zum Herstellen einer Kontaktstruktur einer Solarzelle ( A method for producing a contact structure of a solar cell ( 8 8th ) nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass die metallische Kontaktstruktur mittels eines Inkjet-Druckverfahrens auf die Solarzelle ( ) According to one of claims 1 to 2, characterized in that the metallic contact structure (on the solar cell by means of an inkjet printing method 8 8th ) aufgebracht wird. ) Is applied.
  4. Verfahren zum Herstellen einer Kontaktstruktur einer Solarzelle ( A method for producing a contact structure of a solar cell ( 8 8th ) nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass die metallische Kontaktstruktur mittels eines Aerosol-Druckverfahrens auf die Solarzelle ( ) According to one of claims 1 to 2, characterized in that the metallic contact structure (on the solar cell by means of an aerosol printing method 8 8th ) aufgebracht wird. ) Is applied.
  5. Verfahren zum Herstellen einer Kontaktstruktur einer Solarzelle ( A method for producing a contact structure of a solar cell ( 8 8th ) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die metallhaltige Tinte ein erstes Metall aufweist und dass zur galvanischen Verstärkung ein zweites Metall verwendet wird, wobei das erste Metall und das zweite Metall verschieden sind. ) According to one of the preceding claims, characterized in that the metal-containing ink having a first metal and a second metal that is used for the galvanic reinforcement, wherein the first metal and the second metal are different.
  6. Verfahren zum Herstellen einer Kontaktstruktur einer Solarzelle ( A method for producing a contact structure of a solar cell ( 8 8th ) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Metall einen spezifischen Kontaktwiderstand zu einer n-dotierten Siliziumschicht an der Oberfläche der Solarzelle kleiner 1 × 10 –3 Ω cm 2 aufweist, insbesondere, dass das erste Metall Nickel ist. ) According to claim 5, characterized in that the first metal has a specific contact resistance of an n-doped silicon layer on the surface of the solar cell is less than 1 × 10 -3 Ω cm 2, in particular, that the first metal is nickel.
  7. Verfahren zum Herstellen einer Kontaktstruktur einer Solarzelle ( A method for producing a contact structure of a solar cell ( 8 8th ) nach einem der Ansprüche 5 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Metall einen spezifischen Leitungswiderstand < 3 × 10 –8 Ω m aufweist, insbesondere, dass das zweite Metall Silber oder Kupfer ist. ) According to one of claims 5 to 6, characterized in that the second metal has a specific cable resistance <3 × 10 -8 Ω m, in particular in that the second metal is silver or copper.
  8. Verfahren zum Herstellen einer Kontaktstruktur einer Solarzelle ( A method for producing a contact structure of a solar cell ( 8 8th ) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die metallhaltige Tinte eine Silber-Siebdruckpaste ist, welche in etwa 60 wg% Silberpartikel mit einer Größe zwischen 1 µm bis 5 µm auf weist. ) According to one of the preceding claims, characterized in that the metal-containing ink is a silver screen printing paste that comprises about 60 wg% silver particles having a size of between 1 .mu.m to 5 .mu.m.
  9. Verfahren zum Herstellen einer Kontaktstruktur einer Solarzelle ( A method for producing a contact structure of a solar cell ( 8 8th ) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Silber-Siebdruckpaste mittels Aerosoldruck aufgebracht wird. ) According to claim 8, characterized in that the silver screen printing paste is applied by aerosol pressure.
  10. Verfahren zum Herstellen einer Kontaktstruktur einer Solarzelle ( A method for producing a contact structure of a solar cell ( 8 8th ) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die metallhaltige Tinte einen Nanopartikel enthaltende Paste ist, welche Metallpartikel mit einer Größe zwischen 20 nm und 1000 nm enthält, wobei der Gewichtsanteil der Metallpartikel an der Paste im Bereich von 10 wg% bis 30 wg% liegt. ) According to one of claims 1 to 7, characterized in that the metal-containing ink is a nanoparticle-containing paste containing metal particles having a size between 20 nm and 1000 nm, wherein the proportion by weight of the metal particles in the paste is in the range of 10 wg% to 30% wg is.
  11. Verfahren zum Herstellen einer Kontaktstruktur einer Solarzelle ( A method for producing a contact structure of a solar cell ( 8 8th ) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die metallhaltige Tinte eine metallorganische Tinte ist, bei der das Metall in gelöster Form (ionisch) vorliegt. ) According to one of claims 1 to 7, characterized in that the metal-containing ink is a metal organic ink, wherein the metal (in dissolved form ionic) is present.
  12. Verfahren zum Herstellen einer Kontaktstruktur einer Solarzelle ( A method for producing a contact structure of a solar cell ( 8 8th ) nach einem der Ansprüche 10 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die metallhaltige Tinte mittels Inkjet-Druck aufgebracht wird. ) According to one of claims 10 to 11, characterized in that the metal-containing ink is applied by means of inkjet printing.
  13. Verfahren zum Herstellen einer Kontaktstruktur einer Solarzelle ( A method for producing a contact structure of a solar cell ( 8 8th ) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Aufbringen der metallischen Kontaktstruktur eine dielektrische Schicht auf der Oberfläche ( ) According to one of the preceding claims, characterized in that prior to applying the metal contact structure (a dielectric layer on the surface 5 5 ) der Solarzelle ( () Of the solar cell 8 8th ) zumindest teilweise in den Bereichen entfernt wird, in denen die metallische Kontaktstruktur auf die Oberfläche ( ) Is at least partially removed in the regions in which the metal contact structure (on the surface 5 5 ) der Solarzelle ( () Of the solar cell 8 8th ) aufgebracht wird. ) Is applied.
  14. Verfahren zum Herstellen einer Kontaktstruktur einer Solarzelle ( A method for producing a contact structure of a solar cell ( 8 8th ) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die dielektrische Schicht auf der Oberfläche ( ) According to claim 13, characterized in that the dielectric layer on the surface ( 5 5 ) der Solarzelle ( () Of the solar cell 8 8th ) mittels eines Lasers entfernt wird, insbesondere, dass unmittelbar vor dem Aufbringen der metallhaltigen Tinte auf die Oberfläche ( ) Is removed by means of a laser, in particular, that, immediately before application of the metal-containing ink (on the surface 5 5 ) der Solarzelle ( () Of the solar cell 8 8th ) die dielektrische Schicht mittels des Lasers entfernt wird. ), The dielectric layer is removed by the laser.
  15. Verfahren zum Herstellen einer Kontaktstruktur einer Solarzelle ( A method for producing a contact structure of a solar cell ( 8 8th ) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass vor und/oder nach der Verstärkung in dem elektrolytischen Bad der metallischen Kontaktstruktur die Solarzelle für eine Zeitdauer zwischen 1 sec und 30 Minuten auf eine Temperatur zwischen 100 °C und 900 °C erhitzt wird. ) According to one of the preceding claims, characterized in that before and / or the solar cell for a period of time between 1 sec and 30 minutes at a temperature between 100 ° C and 900 ° C is heated after amplification in the electrolytic bath of the metal contact structure.
  16. Verfahren zum Herstellen einer Kontaktstruktur einer Solarzelle ( A method for producing a contact structure of a solar cell ( 8 8th ) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die metallische Kontaktstruktur auf die Vorderseite ( ) According to one of the preceding claims, characterized in that the metallic contact structure (on the front side 5 5 ) der Solarzelle ( () Of the solar cell 8 8th ) aufgebracht wird, dass die Verstärkung eine galvanische (strominduzierte) Verstärkung ist und dass bei der galvanischen Verstärkung zwischen Vorder- und Rückseite der Solarzelle ( ) Is applied, that the reinforcement is a galvanic (current-induced) amplification and that (in the galvanic reinforcement between the front and back of the solar cell 8 8th ) eine Potentialdifferenz dadurch erzeugt wird, dass die Solarzelle ( ), A potential difference is generated by the solar cell ( 8 8th ) mit Licht bestrahlt wird. ) Is irradiated with light.
  17. Verfahren zum Herstellen einer Kontaktstruktur einer Solarzelle ( A method for producing a contact structure of a solar cell ( 8 8th ) nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückseite der Solarzelle ( ) According to claim 16, characterized in that the back of the solar cell ( 8 8th ) elektrisch kontaktiert wird, um eine Potentialdifferenz zu einer sich im elektrolytischen Bad befindlichen Metallelektrode ( ) Is electrically contacted to a potential difference (to be contained in the electrolytic bath metal electrode 7 7 ) zu erzeugen und dass die Potentialdifferenz zwischen der Rückseite der Solarzelle ( and to generate) the potential difference between the back of the solar cell ( 8 8th ) und der Metallelektrode ( ) And the metal electrode ( 7 7 ) so gewählt wird, dass keine Auflösung einer Rückseitenmetallisierung der Solarzelle ( ) Is chosen such that no dissolution of a back-side of the solar cell ( 8 8th ) im elektrolytischen Bad erfolgt. ) Takes place in the electrolytic bath.
DE200610030822 2006-06-30 2006-06-30 Metal for fabricating metal contact structure of solar cell, involves strengthening metallic contact structure in electrolytic bath Withdrawn DE102006030822A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE200610030822 DE102006030822A1 (en) 2006-06-30 2006-06-30 Metal for fabricating metal contact structure of solar cell, involves strengthening metallic contact structure in electrolytic bath

Applications Claiming Priority (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE200610030822 DE102006030822A1 (en) 2006-06-30 2006-06-30 Metal for fabricating metal contact structure of solar cell, involves strengthening metallic contact structure in electrolytic bath
KR20087020452A KR20080091241A (en) 2006-01-25 2007-01-25 Method for producing a metal contact structure of a solar cell
US12162062 US20090238994A1 (en) 2006-01-25 2007-01-25 Method for producing a metal contact structure of a solar cell
JP2008551721A JP2009524920A (en) 2006-01-25 2007-01-25 Metal electrode pattern manufacturing method of a solar cell
EP20070703023 EP1987543A1 (en) 2006-01-25 2007-01-25 Method for producing a metal contact structure of a solar cell
PCT/EP2007/000630 WO2007085448A1 (en) 2006-01-25 2007-01-25 Method for producing a metal contact structure of a solar cell

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102006030822A1 true true DE102006030822A1 (en) 2008-01-03

Family

ID=38777042

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE200610030822 Withdrawn DE102006030822A1 (en) 2006-06-30 2006-06-30 Metal for fabricating metal contact structure of solar cell, involves strengthening metallic contact structure in electrolytic bath

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102006030822A1 (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009071145A2 (en) 2007-12-07 2009-06-11 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Method for metalizing solar cells, hot-melt aerosol ink, and aerosol jet printing system
DE102008053621A1 (en) * 2008-10-29 2010-05-06 Albert-Ludwigs-Universität Freiburg Light-induced pulsed electroplating to reinforce front metal contacts of solar cells, varies potential, irradiation and current density periodically
DE102009009840A1 (en) 2008-10-31 2010-05-27 Bosch Solar Energy Ag A method, apparatus and printing substance for producing a metal contact structure
DE102009020774A1 (en) 2009-05-05 2010-11-11 Universität Stuttgart A method for contacting a semiconductor substrate
DE102011016335A1 (en) * 2011-04-07 2012-10-11 Universität Konstanz Nickel-containing and corrosive printable paste particular for contact formation with silicon in the manufacture of a solar cell

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0171129A2 (en) * 1984-02-17 1986-02-12 Energy Conversion Devices, Inc. Method of electro-coating a semiconductor device
DE4035080A1 (en) * 1990-11-05 1992-05-07 Abb Patent Gmbh A method and apparatus for the production of partial metal layers
DE4311173A1 (en) * 1992-04-03 1993-10-07 Siemens Solar Gmbh Electrode structures prodn on semicondcutor body - by masking, immersing in palladium hydrogen fluoride soln., depositing nickel@ layer, and depositing other metals
DE69700945T2 (en) * 1996-04-17 2000-07-20 Koninkl Philips Electronics Nv A method for manufacturing a sintered structure on a substrate
WO2002099162A2 (en) * 2001-06-04 2002-12-12 Qinetiq Limited Patterning method
DE102004048680A1 (en) * 2003-10-08 2005-05-19 Sharp K.K. Manufacturing solar cell involves making grid electrode with narrow width on light reception surface of substrate with pn junction by sintering metal paste material, making rod-shaped main electrode electrically connected to grid electrode
EP0630525B1 (en) * 1992-03-20 2006-08-30 Shell Solar GmbH Process for producing a solar cell with combined metallization

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0171129A2 (en) * 1984-02-17 1986-02-12 Energy Conversion Devices, Inc. Method of electro-coating a semiconductor device
DE4035080A1 (en) * 1990-11-05 1992-05-07 Abb Patent Gmbh A method and apparatus for the production of partial metal layers
EP0630525B1 (en) * 1992-03-20 2006-08-30 Shell Solar GmbH Process for producing a solar cell with combined metallization
DE4311173A1 (en) * 1992-04-03 1993-10-07 Siemens Solar Gmbh Electrode structures prodn on semicondcutor body - by masking, immersing in palladium hydrogen fluoride soln., depositing nickel@ layer, and depositing other metals
DE69700945T2 (en) * 1996-04-17 2000-07-20 Koninkl Philips Electronics Nv A method for manufacturing a sintered structure on a substrate
WO2002099162A2 (en) * 2001-06-04 2002-12-12 Qinetiq Limited Patterning method
DE102004048680A1 (en) * 2003-10-08 2005-05-19 Sharp K.K. Manufacturing solar cell involves making grid electrode with narrow width on light reception surface of substrate with pn junction by sintering metal paste material, making rod-shaped main electrode electrically connected to grid electrode

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009071145A2 (en) 2007-12-07 2009-06-11 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Method for metalizing solar cells, hot-melt aerosol ink, and aerosol jet printing system
DE102007058972A1 (en) * 2007-12-07 2009-07-09 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. A process for the metallization of solar cells, hot-melt ink aerosol and aerosol jet printing system
DE102008053621A1 (en) * 2008-10-29 2010-05-06 Albert-Ludwigs-Universität Freiburg Light-induced pulsed electroplating to reinforce front metal contacts of solar cells, varies potential, irradiation and current density periodically
DE102008053621B4 (en) * 2008-10-29 2010-09-16 Albert-Ludwigs-Universität Freiburg Process for the light-induced pulse galvanic deposition for the reinforcement of metal contacts of solar cells, arrangement for performing the method and using
DE102009009840A1 (en) 2008-10-31 2010-05-27 Bosch Solar Energy Ag A method, apparatus and printing substance for producing a metal contact structure
DE102009020774A1 (en) 2009-05-05 2010-11-11 Universität Stuttgart A method for contacting a semiconductor substrate
DE102011016335A1 (en) * 2011-04-07 2012-10-11 Universität Konstanz Nickel-containing and corrosive printable paste particular for contact formation with silicon in the manufacture of a solar cell
DE102011016335B4 (en) * 2011-04-07 2013-10-02 Universität Konstanz Nickel-containing and corrosive printable paste, as well as methods of forming electrical contacts in the manufacture of a solar cell

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE10104726A1 (en) A process for patterning a layer applied to a carrier material oxide layer
DE19525720A1 (en) Solar cell mfg system - has interleaved thick-film and thin-film contacts at rear surface of doped silicon substrate with surface oxidation layer
DE102006040352B3 (en) Electrical contact applying method for e.g. solar cell, involves applying layer of metallic powder on substrate, and guiding laser beam over substrate for local sintering and/or fusing metallic powder in inert atmosphere or in vacuum
DE10124047A1 (en) Electronic component comprises a semiconductor chip arranged a system support with inner flat conductor sections having a metal alloy plating on the contact connecting surfaces
DE10017337A1 (en) Light-emitting semiconductor component manufacturing method has semiconductor layer structure with metal layer structured for providing contacts combined with carrier having further contact layer
US20090238994A1 (en) Method for producing a metal contact structure of a solar cell
DE212009000025U1 (en) Thin film solar cell sequence
EP0542148A1 (en) Process for forming fine electrode structures
DE10020412A1 (en) Method and appliance for applying metal foil to semiconductor wafer to form contact surface involves applying pressure to foil coated with fine grain paste
DE3826046A1 (en) layers method for producing metallic
DE3714920C1 (en) A method for manufacturing a thin-film solar cell arrangement
DE102006044936B4 (en) A process for the metallization of solar cells and the use thereof
DE102007035068A1 (en) Method for manufacturing silicon solar cell with selective emitter, involves producing laminar emitter at emitter surface of solar cell substrate and applying corroding barrier on sub ranges of emitter surface
DE102004013449B3 (en) Production process for an organic light emitting display forms auxiliary conduction line of reduced width with a high contact angle to the substrate
EP0019064A1 (en) Chemical or electrochemical process for selectively removing material
DE102007038744A1 (en) the same process for producing a semiconductor device, the semiconductor device as well as an intermediate in the preparation
DE102007031958A1 (en) the same contact structure for a semiconductor device and methods for preparing
DE102008052660A1 (en) A process for producing a solar cell having a two-stage doping
DE102006057328A1 (en) Solar cell has laminar semiconductor substrate, and dielectric layer with oblong openings, where oblong metallic contacts are arranged transverse to those oblong openings
DE10254927A1 (en) A process for preparing conductive structures on a carrier
EP1208573B1 (en) Anode for electrolytic capacitors, electrolytic capacitor and method of producing said anode
DE4025163C2 (en) Pad for a semiconductor laser
DE102007020291A1 (en) The optoelectronic semiconductor chip and method for producing a contact structure for such a chip
DE102014203309A1 (en) Electronic module with two electrically conductive structurings
DE10346605A1 (en) Radiation-emitting semiconductor component

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
8127 New person/name/address of the applicant

Owner name: ALBERT-LUDWIGS-UNIVERSITAET FREIBURG, 79098 FR, DE

Owner name: FRAUNHOFER-GESELLSCHAFT ZUR FOERDERUNG DER ANG, DE

R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee