DE102008053621A1 - Light-induced pulsed electroplating to reinforce front metal contacts of solar cells, varies potential, irradiation and current density periodically - Google Patents
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein lichtinduziertes galvanisches Puls-Abscheidungsverfahren zur galvanischen Verstärkung von Metallkontakten, insbesondere von Vorderseiten- bzw. Frontseitenkontakten, an Solarzellen sowie auf eine Anordnung, die zur Durchführung eines entsprechenden Verfahrens ausgebildet ist.The The present invention relates to a photo-induced galvanic Pulse-deposition method for galvanic amplification of Metal contacts, in particular front side or front side contacts, on solar cells and on an arrangement necessary to carry out a appropriate method is formed.
Der Wirkungsgrad einer Solarzelle hängt unter anderem von der elektrischen Leitfähigkeit der Metallkontakte (also des frontseitigen Kontaktes bzw. Vorderseitenkontaktes und des Rückseitenkontaktes) auf der Solarzelle ab. Eine Erhöhung der elektrischen Leitfähig keit dieser Kontakte führt daher zu einer Erhöhung des Wirkungsgrades der Solarzelle, was erwünscht ist.Of the Efficiency of a solar cell depends among other things, the electrical conductivity of the metal contacts (So the front contact or front side contact and the back contact) on the solar cell off. An increase the electrical conductivity speed leads these contacts therefore an increase the efficiency of the solar cell, which is desirable.
Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Verfahren bekannt, um Metallkontakte auf die Solarzellen aufzubringen (z. B. Siebdruck, Aerosoldruck, Schablonendruck, Tintenstrahldruck, Tampondruck oder Laser-Mikro-Sintering). Aus dem Stand der Technik ist darüber hinaus bekannt, die auf die Solarzelle aufgebrachten Metallkontakte mittels der lichtinduzierten Galvanik zu verstärken. Hierbei werden insbesondere die zuvor durch die oben genannten Verfahren aufgebrachten Metallkontakte auf der dem Licht zugewandten Seite der Solarzelle (bzw. die Kontakte der n-dotierten Seite; nachfolgend alternativ auch als zweiter Metallkontakt, Vorderseitenkontakt oder Frontseitenkontakt bezeichnet, obwohl es sich hierbei auch um mehrere einzelne Kontakte handeln kann) galvanisch verstärkt, ohne dass diese Kontakte elektrisch mit einer äußeren Spannungsquelle verbunden sind. Die zur Galvanisierung benötigte elektrische Energie wird durch die beleuchtete Solarzelle selbst geliefert. Der (bzw. die) Frontseitenkontakt(e) stellen die Kathode einer galvanischen Zelle dar, während der Rückseitenkontakt der Solarzelle (also der elektrische Kontakt auf der dem Licht abgewandten Seite) die Anode der galvanischen Zelle darstellt.Out In the prior art, various methods are known for metal contacts applied to the solar cells (eg screen printing, aerosol printing, Stencil printing, ink jet printing, pad printing or laser micro-sintering). It is also known from the prior art, the on the solar cell applied metal contacts by means of the light-induced Amplify electroplating. Here, in particular, the previously by the above-mentioned methods applied metal contacts on the light-facing side the solar cell (or the contacts of the n-doped side; alternatively as a second metal contact, front contact or Front contact means, although this is also several single contacts can act galvanically amplified without these contacts electrically with an external voltage source are connected. The electrical energy needed for electroplating is supplied by the illuminated solar cell itself. The (or the) Front side contact (s) represent the cathode of a galvanic cell while the backside contact the solar cell (ie the electrical contact on the side facing away from the light Side) represents the anode of the galvanic cell.
Da der Rückseitenkontakt in der Regel aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung besteht (auch hier wird nachfolgend von einem Rückseitenkontakt in Einzahl gesprochen, obwohl es sich auch um mehrere einzelne elektrische Kontakte, die auf der Rückseite angeordnet sind, handeln kann), ist der anodische Prozess dieser galvanischen Zelle die elektrochemische Auflösung von Aluminium, also die Auflösung des Rück seitenkontaktes. Dies muss jedoch verhindert werden, wozu eine zusätzliche Hilfselektrode notwendig ist: Zwischen der Rückseite der Solarzelle bzw. dem Rückseitenkontakt und dieser aus dem abzuscheidenden Metall bestehenden Hilfselektrode wird hierzu eine Potentialdifferenz derart angelegt, dass die Rückseite gegenüber dieser Hilfselektrode negativ polarisiert ist (d. h. der Rückseitenkontakt muss auf einem geringeren bzw. negativeren Potential liegen als die Hilfselektrode bzw. die Anode). Anstelle der anodischen Auflösung des Rückseitenkontaktes findet infolgedessen die anodische Auflösung der Hilfselektrode (die nachfolgend alternativ auch als Anode bezeichnet wird) statt. Da der Rückseitenkontakt der Solarzelle in der Regel ganzflächig metallisiert ist, ist die Verbindung des Rückseitenkontaktes mit einer Spannungsquelle technisch wenig anspruchsvoll. Die Hilfselektrode kann somit als Opferanode aufgefasst werden.There the backside contact usually made of aluminum or an aluminum alloy (also here is subsequently of a backside contact in singular spoken, although it is also several single electrical Contacts on the back are arranged, can act) is the anodic process of this Galvanic cell the electrochemical dissolution of aluminum, so the resolution of the Rear side contact. However, this must be prevented, including an additional auxiliary electrode is necessary: Between the back of the Solar cell or the back contact and this consisting of the metal to be deposited auxiliary electrode For this purpose, a potential difference is applied so that the back across from this auxiliary electrode is negatively polarized (i.e., the backside contact must be at a lower or more negative potential than the auxiliary electrode or the anode). Instead of the anodic dissolution of the backside contact As a result, it finds the anodic dissolution of the auxiliary electrode (the hereinafter alternatively referred to as anode) instead. Since the Back contact the solar cell is metallized over the entire surface is usually the connection of the backside contact with a voltage source technically less demanding. The auxiliary electrode can thus be understood as a sacrificial anode.
In dieser lichtinduzierten galvanischen Anordnung stellt sich zwischen der lichtzugewandten Seite der Solarzelle (Vorderseiten- bzw. Frontseitenkontakt) und der Hilfselektrode eine Potentialdifferenz ein, deren Betrag von der zwischen der Rückseite und der Hilfselektrode angelegten Potentialdifferenz einerseits und der zwischen der Rück- und der Vorderseite der Solarzelle auftretenden Potentialdifferenz andererseits abhängt. Letztere wird durch die auf die Solarzelle einfallende Lichtintensität bestimmt.In This light-induced galvanic arrangement intervenes the light-facing side of the solar cell (front or front side contact) and the auxiliary electrode a potential difference, whose amount from between the back and the auxiliary electrode applied potential difference on the one hand and that between the return and the front side of the solar cell occurring potential difference on the other hand depends. The latter is determined by the incident on the solar cell light intensity.
Die durch die lichtinduzierte Galvanik verstärkten Metallkontakte auf Solarzellen weisen jedoch einige Mängel auf: So ist die elektrische Leitfähigkeit der Metallkontakte geringer als die spezifische Leitfähigkeit des entsprechenden Metalls, die Haftung der galvanisch verstärkten Metallschicht auf dem zuvor erzeugten Metallkontakt bzw. die Haftung des Kontaktes auf der Solarzelle ist nicht optimal und das Aspektverhältnis (Verhältnis von Höhe zu Breite) des Metallkontaktes wird durch den galvanischen Prozess verkleinert (es ist jedoch ein möglichst großes Aspektverhältnis erwünscht, um die Abschattung der Solarzelle möglichst gering zu halten). Schließlich treten innere Spannungen im Metallkontakt auf, die jedoch unerwünscht sind, da sie einen nachteiligen Effekt auf die elektrische Leitfähigkeit und/oder die Haftung der Metallkontakte haben und sich ungünstig auf mechanische Eigenschaften der Solarzelle auswirken (insbesondere Letzteres gewinnt angesichts sinkender Waferdicken, Stichwort: Dünnschicht-Solarzellen, an Bedeutung).The through the light-induced electroplating reinforced metal contacts on solar cells however, have some shortcomings on: This is the electrical conductivity of the metal contacts less than the specific conductivity of the corresponding Metal, the adhesion of the galvanically reinforced metal layer on the previously generated metal contact or the adhesion of the contact the solar cell is not optimal and the aspect ratio (ratio of Height too Width) of the metal contact is through the galvanic process reduced (but it is a possible great aspect ratio he wishes, to keep the shading of the solar cell as low as possible). After all occur internal stresses in the metal contact, which are undesirable, because they have a detrimental effect on the electrical conductivity and / or the adhesion of the metal contacts and have unfavorable mechanical properties of the solar cell impact (in particular The latter is gaining importance in view of sinking wafer thicknesses, keyword: thin-film solar cells).
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es somit, ein lichtinduziertes galvanisches Abscheidungsverfahren zur galvanischen Verstärkung von Metallkontakten einer Solarzelle zur Verfügung zu stellen, das die oben genannten nachteiligen Eigenschaften der verstärkten Metallkontakte vermeidet, das somit insbesondere auf einfache und zuverlässige Art und Weise zu einer optimierten elektrischen Leitfähigkeit und zu einer optimierten Haftung der Metallkontakte führt, das zu einer Reduktion der inneren Spannungen in den Metallkontakten führt und das es erlaubt, die verstärkten Metallkontakte mit einem verbesserten Aspektverhältnis herzustellen. Aufgabe ist es darüber hinaus, eine entsprechende Anordnung zur Verfügung zu stellen.It is therefore an object of the present invention to provide a light-induced galvanic deposition method for the galvanic reinforcement of metal contacts of a solar cell, which avoids the abovementioned disadvantageous properties of the reinforced metal contacts, thus providing an optimized electrical conductivity in a simple and reliable manner and leads to an optimized adhesion of the metal contacts, which leads to a reduction of the internal stresses in the metal contacts and which makes it possible to produce the reinforced metal contacts with an improved aspect ratio. In addition, the task is to provide an appropriate arrangement.
Diese Aufgabe wird durch das Verfahren gemäß Patentanspruch 1 sowie durch die Anordnung gemäß Patentanspruch 16 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungsformen des Verfahrens und der Anordnung lassen sich jeweils den abhängigen Ansprüchen entnehmen. Erfindungsgemäße Verwendungen sind im Anspruch 17 beschrieben.These The object is achieved by the method according to claim 1 and by the arrangement according to claim 16 solved. Advantageous embodiments of the method and the arrangement can each be the dependent claims remove. Uses according to the invention are Described in claim 17.
Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung nun zunächst allgemein, dann in Form von Ausführungsbeispielen beschrieben. Die Kombinationen von Merkmalen, wie sie sich den einzelnen Ausführungsbeispielen entnehmen lassen, müssen dabei im Rahmen der vorliegenden Erfindung nicht in genau diesen Konfigurationen verwirklicht werden, sondern können (auf Basis des Fachwissens des Fachmanns) im Rahmen des durch die Patentansprüche gegebenen Schutzbereiches auch in anderen Kombinationen verwirklicht sein.following The present invention is now first general, then in the form of exemplary embodiments described. The combinations of characteristics as they relate to the individual embodiments be removed not within the scope of the present invention in exactly this Configurations can be realized but can (based on the expertise the expert) within the scope of the claims Protected area also be realized in other combinations.
Grundlegender Ansatzpunkt der vorliegenden Erfindung ist, dass die aus dem Stand der Technik bekannten lichtinduzierten Galvanikverfahren bisher lediglich als Gleichstromverfahren angewandt wurden, d. h. die Potentialdifferenz zwischen der Rückseite der Solarzelle und der Hilfselektrode ist über die Zeit konstant, ebenso die Potentialdifferenz zwischen der Rückseite und der Vorderseite der Solarzelle (diese ist aufgrund konstant eingestrahlter Lichtintensitäten zeitlich konstant). Unter ”konstant” wird hier verstanden, dass die entsprechenden Potentialdifferenzen und/oder eingestrahlten Lichtintensitäten über die Zeit bis auf die natürlich unvermeidlichen statistischen Schwankungen konstant sind.basic Starting point of the present invention is that of the state the art known light-induced electroplating process so far used only as a DC method, d. H. the potential difference between the back the solar cell and the auxiliary electrode is constant over time, as well the potential difference between the back and the front the solar cell (this is due to constant irradiated light intensities temporal constant). Under "constant" will be here understood that the corresponding potential differences and / or irradiated light intensities on the Time for the course inevitable statistical fluctuations are constant.
Aus den vorbeschriebenen Gründen ist bei den bekannten Verfahren auch die Potentialdifferenz zwischen der Vorderseite und der Hilfselektrode konstant.Out the reasons described above is in the known method, the potential difference between the front and the auxiliary electrode constant.
Im Gegensatz dazu ist das lichtinduzierte galvanische Abscheidungsverfahren erfindungsgemäß so weiterge bildet, dass die Potentialdifferenz ΔURH = UR – UH zwischen einem ersten Metallkontakt R (in der Regel handelt es sich hierbei um den Rückseitenkontakt der Solarzelle) der Solarzelle und der Hilfselektrode H gemäß einer vordefinierten Spannungs-Zeit-Charakteristik zeitabhängig variiert wird (diese Spannungs-Zeit-Charakteristik bzw. zeitliche Variation kann auch als entsprechende Strom-Zeit-Charakteristik aufgefasst werden, im Rahmen der vorliegenden Erfindung kann somit alternativ oder kumulativ auch eine entsprechende Variation von Stromdichtewerten über die Zeit realisiert werden).In contrast, the light-induced electrodeposition process according to the invention is so weiterge forms that the potential difference .DELTA.U RH = U R - U H between a first metal contact R (this is usually the rear side contact of the solar cell) of the solar cell and the auxiliary electrode H according to a predefined voltage-time characteristic is varied time-dependent (this voltage-time characteristic or temporal variation can also be considered as corresponding current-time characteristic, in the context of the present invention, therefore, a corresponding variation of current density values can alternatively or cumulatively the time will be realized).
Diese Potentialdifferenz ΔURH muss nun im zeitlichen Mittel < 0 sein, da sonst die galvanische Auflösung des ersten Metallkontaktes (also insbesondere des Rückseitenkontaktes) stattfinden würde und nicht die galvanische Auflösung der Hilfselektrode. Dies muss jedoch nur im zeitlichen Mittel gelten, so dass durchaus (s. auch nachfolgende Ausführungsbeispiele) auch kurze Zeiträume möglich sind, in denen diese Bedingung nicht erfüllt ist.This potential difference .DELTA.U RH must now be <0 in the time average, since otherwise the galvanic dissolution of the first metal contact (ie, in particular of the rear-side contact) would take place and not the galvanic dissolution of the auxiliary electrode. However, this only has to apply on a temporal average, so that quite short periods of time are also possible (see also following exemplary embodiments) in which this condition is not met.
Alternativ oder auch in Kombination mit der vorbeschriebenen zeitlichen Variation der Potentialdifferenz ΔURH ist es ebenso möglich, die Potentialdifferenz ΔURV = UR – UV (entsprechend der Definition der Solarzellenspannung) zwischen dem ersten Metallkontakt R der Solarzelle und dem zweiten Metallkontakt V der Solarzelle (in der Regel handelt es sich hierbei um den Vorderseitenkontakt bzw. frontseitigen Kontakt der Solarzelle, weswegen er auch mit der Kurzbezeichnung V versehen ist) und/oder die Potentialdifferenz ΔUVH = UV – UH = ΔURH – ΔURV zwischen dem zweiten Metallkontakt V und der Hilfselektrode H gemäß einer vordefinierten Spannungs-Zeit- Charakteristik zeitabhängig zu variieren. UV ist hierbei das elektrische Potential, das am zweiten Kontakt V anliegt bzw. erzeugt wird, UH das an der Hilfselektrode anliegende bzw. erzeugte Potential und UR das am ersten Kontakt R anliegende bzw. erzeugte Potential.Alternatively, or in combination with the above-described temporal variation of the potential difference .DELTA.U RH , it is also possible, the potential difference .DELTA.U RV = U R - U V (corresponding to the definition of the solar cell voltage) between the first metal contact R of the solar cell and the second metal contact V of the solar cell (As a rule, this is the front side contact or front contact of the solar cell, which is why he is also provided with the short name V) and / or the potential difference ΔU VH = U V - U H = .DELTA.U RH - .DELTA.U RV between the second Metal contact V and the auxiliary electrode H according to a predefined voltage-time characteristic to vary over time. In this case, U V is the electrical potential which is applied or generated at the second contact V, U H is the potential applied or generated at the auxiliary electrode, and U R is the potential applied or generated at the first contact R.
Schließlich kann alternativ dazu oder auch in Kombination mit den vorgenannten Variationen auch die Lichteinstrahlung auf die Solarzelle (insbesondere die Lichteinstrahlung in Richtung auf den zweiten Metallkontakt V) gemäß einer vordefinierten Lichtbestrahlungs-Zeit-Charakteristik (bzw. Lichtintensitäts-Zeit-Charakteristik) zeitabhängig variiert werden.Finally, can alternatively or in combination with the aforementioned variations also the light irradiation on the solar cell (in particular the Light irradiation in the direction of the second metal contact V) according to a predefined light irradiation time characteristic (or light intensity-time characteristic) time-dependent be varied.
Erfindungsgemäß werden also durch verschiedene Möglichkeiten Potentialdifferenzen während des Abscheidungsprozesses auf definierte Art und Weise während definierter Zeitintervalle zeitlich verändert, um die Eigenschaften der lichtinduziert galvanisch verstärkten Metallkontakte zu optimieren (in der Regel wird der Vorderseitenkontakt als Kathode verwendet, somit verstärkt).According to the invention So through different possibilities Potential differences during of the deposition process in a defined manner while defined Time intervals changed over time, to the properties of light-induced galvanically reinforced metal contacts to optimize (usually the front side contact as a cathode used, thus reinforced).
Insbesondere kann dabei die Spannungs-Zeit-Charakteristik und/oder die Lichtbestrahlungs-Zeit-Charakteristik periodisch oder in Form von Pulsfolgen zeitlich variiert werden.Especially can the voltage-time characteristic and / or the light irradiation time characteristic periodically or in the form be varied by pulse sequences in time.
Hierbei sind unterschiedliche Spannungs-Zeit-Charakteristiken, Lichtbestrahlungs-Zeit-Charakteristiken und/oder Pulsfolgen denkbar (besonders vorteilhafte werden nachfolgend im Detail beschrieben): So können anodische Pulse an die Anfangsphase einer Pulsroutine gelegt werden, es können auch Pulse verschiedener Größe überlagert werden.in this connection are different voltage-time characteristics, light irradiation time characteristics and / or pulse sequences conceivable (particularly advantageous will be described below in Detail described): So can Anodic pulses are applied to the initial phase of a pulse routine, it can also superimposed pulses of different sizes become.
Ein anodischer Puls ist das Anlegen einer Potentials an ein Werkstück, das eine anodische Reaktion (Oxidation) am Werkstück zur Folge hat, in der vorliegenden Anordnung also ein positives (hohes) Potential. Ein kathodisches Potential ist dasjenige, das eine kathodische Reaktion (Reduktion) am Werkstück zur Folge hat, in vorliegender Anordnung ein negatives (niedriges) Potential.One Anodic pulse is the application of a potential to a workpiece, the anodic reaction (oxidation) on the workpiece results in the present Arrangement thus a positive (high) potential. A cathodic Potential is the one that has a cathodic reaction (reduction) on the workpiece entails, in the present order, a negative (low) Potential.
Ebenso ist es möglich, Pulsfolgen auch selbst zu pulsen, d. h. zwischen einzelnen Pulsfolgen mit jeweils einer in Form von einzelnen Pulsen zeitabhängig variierten Spannungs-Zeit-Charakteristik und/oder Lichtbestrahlungs-Zeit-Charakteristik treten Zeitintervalle auf, in denen keine zeitliche Variation der Spannungs-Zeit-Charakteristik und/oder der Lichtbestrahlungs-Zeit-Charakteristik stattfindet. Die erzeugten Potentialdifferenzen können auch schrittweise geändert werden. Die Form einzelner Pulse kann hierbei nichtlinear sein, neben Dreiecks- oder Rechteckspulsen können auch sinusförmige Pulse, exponentiell geformte Pulse und/oder zwei-, drei- oder höhergradig polynomiale Spannungspulse angelegt werden.As well Is it possible, Pulse trains also to pulse themselves, d. H. between individual pulse sequences each varied in a time-dependent manner in the form of individual pulses Voltage-time characteristic and / or light irradiation time characteristic Time intervals occur in which no temporal variation of the Voltage-time characteristic and / or the light irradiation time characteristic takes place. The generated potential differences can also gradually changed become. The shape of individual pulses can be nonlinear in this case, In addition to triangular or square-wave pulses, sinusoidal pulses can also be exponential shaped pulses and / or two, three or more polynomial voltage pulses be created.
Die sich zwischen der Vorderseite und der Hilfselektrode einstellende Spannung verläuft der angelegten Spannung zwischen dem ersten Metallkontakt R (in der Regel: Rückseitenkontakt) und der Hilfselektrode gleichsinnig, d. h. ein kathodisches Potential an der Rückseite führt zu einem kathodischen Potential an der Vorderseite.The occurring between the front and the auxiliary electrode Tension runs the applied voltage between the first metal contact R (in the rule: back contact) and the auxiliary electrode in the same direction, d. H. a cathodic potential at the back leads to a cathodic potential at the front.
So kann z. B. eine Erniedrigung des Potentials zwischen Rückseite und Hilfselektrode ΔURH z. B. von –0,1 V auf –0,2 V eine Erniedrigung des Potentials zwischen Vorderseite und Hilfselektrode ΔUVH von –0,6 V auf –0,7 V zur Folge haben und eine Erniedrigung von ΔURH von –0,8 V auf –0,9 V nur eine Erniedrigung von ΔUVH von –0,9 V auf –0,91 V.So z. B. a reduction of the potential between the back and auxiliary electrode .DELTA.U RH z. B. from -0.1 V to -0.2 V, a decrease in the potential between the front and auxiliary electrode .DELTA.U VH from -0.6 V to -0.7 V result and a reduction of ΔU RH of -0.8 V to -0.9 V only a decrease of ΔU VH from -0.9 V to -0.91 V.
Vorteilhafterweise kann erfindungsgemäß die Potentialdifferenz ΔURH über eine mit einem Funktionsgenerator verbundene, zwischen den ersten Metallkontakt und die Hilfselektrode geschaltete Spannungsquelle erzeugt werden: Mittels des Funktionsgenerators wird dann die von der Spannungsquelle erzeugte, zwischen dem ersten Metallkontakt und der Hilfselektrode angelegte Potentialdifferenz ΔURH zeitabhängig variiert.Advantageously, the potential difference .DELTA.U RH over a connected to a function generator between the first metal contact and the auxiliary electrode switched voltage source can be produced according to the invention: By means of the function generator voltage applied between the first metal contact and the auxiliary electrode potential difference .DELTA.U RH is then generated by the voltage source will vary dependent on time ,
Alternativ dazu ist es jedoch auch möglich, diese Potentialdifferenz zeitlich zu variieren, indem zeitlich aufeinanderfolgend jeweils unterschiedliche Spannungsquellen (die unterschiedliche Spannungen erzeugen) zwischen den ersten Metallkontakt und die Hilfselektrode geschaltet werden. Dies ist insbesondere vorteilhaft im Verlauf von Inline-Prozessen bei der Fertigung der Solarzellen.alternative but it is also possible to do this To vary the potential difference in time by temporally successive each different voltage sources (the different Generate voltages) between the first metal contact and the auxiliary electrode be switched. This is particularly advantageous in the course of inline processes in the production of solar cells.
Erfindungsgemäß kann die Lichtbestrahlungs-Zeit-Charakteristik des auf die Solarzelle eingestrahlten Lichts variiert werden, indem eine die Solarzelle (insbesondere den Vorderseitenkontakt) bestrahlende Lichtquelle mit einem Frequenzgenerator verbunden wird. Mit Letzterem kann dann die an der Lichtquelle anliegende Spannung zeitabhängig variiert werden, so dass die von der Lichtquelle ausgestrahlte Licht intensität eine entsprechende zeitliche Variation aufweist.According to the invention, the Light irradiation time characteristic of the light irradiated to the solar cell can be varied by: a the solar cell (in particular the front side contact) irradiating Light source is connected to a frequency generator. With the latter then the voltage applied to the light source voltage can be varied over time be so that the light emitted from the light source intensity a corresponding has temporal variation.
Alternativ dazu ist es jedoch auch möglich, mit einer mit konstanter Spannung betriebenen Lichtquelle (die somit kontinuierlich eine konstante Intensität abgibt) auf die Solarzelle einzustrahlen und zwischen der Solarzelle und der sie bestrahlenden Lichtquelle eine mechanische Vorrichtung, insbesondere einen mechanischen Chopper, anzuordnen: Mit dieser mechanischen Vorrichtung kann dann zeitabschnittsweise, insbesondere periodisch, die Solarzelle von dem auf sie eingestrahlten Licht abgeschirmt werden.alternative but it is also possible with a constant voltage operated light source (thus continuously emits a constant intensity) on the solar cell to radiate and between the solar cell and the irradiating them Light source is a mechanical device, in particular a mechanical Chopper, to order: With this mechanical device can then Periodically, in particular periodically, the solar cell of shielded from the light irradiated to them.
Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung nun anhand mehrerer Ausführungsbeispiele beschrieben. Hierzu zeigen:following The present invention will now be described with reference to several embodiments described. Show:
Die
Hilfselektrode H ist über
eine isolierte elektrische Zuleitung
Diese
zeitabhängige
Variation wird dadurch bewerkstelligt, dass mittels eines Funktionsgenerators
Schließlich ist
oberhalb der Anordnung aus Hilfselektrode H, Bad
Wie
Im auf das Zeitintervall [to, ts] folgenden Zeitintervall [t1, t2] wird nun am Rückseitenkontakt R ein hoher kathodischer Spannungspuls U1 angelegt (d. h. die Rückseite R wird auf ein negativeres Potential gesetzt als die Hilfselektrode bzw. Anode H). Eine hohe kathodische Spannung zwischen Rückseite R und Hilfselektrode H führt bei konstantem Lichteinfall zu einer hohen kathodischen Spannung zwischen der Vor derseite V und der Hilfselektrode H. Während dieses Spannungspulses ist die Keimbildungsrate hoch.In the time interval [t 1 , t 2 ] following the time interval [t o , t s ], a high cathodic voltage pulse U 1 is now applied to the rear-side contact R (ie the rear side R is set to a more negative potential than the auxiliary electrode or anode H) ). A high cathodic voltage between the back R and auxiliary electrode H leads at constant light incidence to a high cathodic voltage between the front side V and the auxiliary electrode H. During this voltage pulse, the nucleation rate is high.
Zum Zeitpunkt t2 wird ein moderater, konstanter kathodischer Spannungswert U1 an die Rückseite R angelegt und beibehalten (d. h. die Rückseite R ist immer noch auf einem negativeren Potential als die Hilfselektrode H, die Potentialdifferenz ist jetzt jedoch geringer); während dieser Phase wachsen die Metallkeime, die durch den Spannungspuls erzeugt wurden. Die abgeschiedene Metallschicht wird durch diese Vorgehensweise feinkristallin, das Gefüge dichter und die elektrische Leitfähigkeit des Vorderseitenkontaktes V dadurch höher.At time t 2 , a moderate, constant cathodic voltage value U 1 is applied to the backside R and maintained (ie the backside R is still at a more negative potential than the auxiliary electrode H, but the potential difference is now lower); During this phase, the metal nuclei generated by the voltage pulse grow. As a result of this procedure, the deposited metal layer becomes finely crystalline, the microstructure denser, and the electrical conductivity of the front side contact V thereby higher.
Die Intervalllänge [t1, t2] liegt bevorzugt zwischen 0.01 ms und 10 s, besonders bevorzugt zwischen 1 ms und 1 s. U1 liegt bevorzugt zwischen –2.0 V und –0.5 V, besonders bevorzugt zwischen –1.5 V und –0.8 V. U1, liegt bevorzugt zwischen –1 V und –0.1 V, besonders bevorzugt zwischen –0.6 V und –0.2 V.The interval length [t 1 , t 2 ] is preferably between 0.01 ms and 10 s, more preferably between 1 ms and 1 s. U 1 is preferably between -2.0 V and -0.5 V, particularly preferably between -1.5 V and -0.8 V. U 1 , is preferably between -1 V and -0.1 V, particularly preferably between -0.6 V and -0.2 V.
Dabei kann das Zeitintervall [t1, t2] eine Dauer von zwischen 0.01 ms und 1 s aufweisen, bevorzugt zwischen 0.1 ms und 100 ms. t3 – t2 liegt bevorzugt zwischen 0.001 ms und 1 s, besonders bevorzugt zwischen 0.1 ms und 0.5 s. t4 – t3 liegt bevorzugt zwischen 0.001 ms und 1 s besonders bevorzugt zwischen 1 ms und 0.5 s. U2 liegt bevorzugt zwischen –0.1 V und –1.0 V, besonders bevorzugt zwischen –0.2 V und –0.6 V. U2, liegt bevorzugt zwischen +0.1 V und +5 V, besonders bevorzugt zwischen +0.2 V und +1.5 V.The time interval [t 1 , t 2 ] may have a duration of between 0.01 ms and 1 s, preferably between 0.1 ms and 100 ms. t 3 -t 2 is preferably between 0.001 ms and 1 s, more preferably between 0.1 ms and 0.5 s. t 4 -t 3 is preferably between 0.001 ms and 1 s, more preferably between 1 ms and 0.5 s. U 2 is preferably between -0.1 V and -1.0 V, more preferably between -0.2 V and -0.6 V. U2, is preferably between +0.1 V and +5 V, particularly preferably between +0.2 V and +1.5 V.
Ein
letztes Beispiel für
eine erfindungsgemäße, vorteilhafte
Variation der Potentialdifferenz ΔURH ist in
Nach der Zeit t1 (bis zu der keine Potentialdifferenz anliegt) wird die Spannung zwischen der Rückseite R und der Hilfselektrode H auf einen (negativen) Wert U4 geändert (Rückseite R auf negativem Potential relativ zur Hilfselektrode H). Dieses negative Potential der Rückseite R relativ zur Hilfselektrode H wird nun betragsmäßig schrittweise erhöht: Zunächst wird für die Dauer t2 – t1 die Spannung U4 aufrechterhalten. Dann wird im Zeitintervall [t2, t3] eine betragsmäßig größere Potentialdifferenz U4. zwischen Rückseite R und Hilfselektrode H eingestellt. Zum Zeitpunkt t3 wird die Potentialdifferenz (betragsmäßig) auf U4'' erhöht.After the time t 1 (to which no potential difference is applied), the voltage between the rear side R and the auxiliary electrode H is changed to a (negative) value U 4 (rear side R at a negative potential relative to the auxiliary electrode H). This negative potential of the rear side R relative to the auxiliary electrode H is now increased in terms of magnitude stepwise: First, the voltage U 4 is maintained for the duration t 2 - t 1 . Then, in the time interval [t 2 , t 3 ], a magnitude larger potential difference U 4 . between back R and auxiliary electrode H set. At time t 3 , the potential difference (in terms of amount) is increased to U 4 " .
Die Zeitdauern t1 – t0, t2 – t1 und t3 – t2 können zwischen 0.1 s und 10000 s liegen, bevorzugt zwischen 10 s und 1000 s. U4 – UOC, U4' – U4 und U4'' – U4' können zwischen –0.01 V und –1 V liegen, bevorzugt zwischen –0.1 V und –0.5 V.The time periods t 1 -t 0 , t 2 -t 1 and t 3 -t 2 can be between 0.1 s and 10000 s, preferably between 10 s and 1000 s. U 4 -U OC , U 4 ' -U 4 and U 4 " -U 4' may be between -0.01V and -1V, preferably between -0.1V and -0.5V.
Alternativ dazu kann auch die Spannungsversorgung der Lichtquelle mit einem Funktionsgenerator verbunden werden, um solche (bzw. beliebig andere) sich ändernde Lichtsignale zu erzeugen. Die Potentialdifferenz zwischen der Rück- und der Vorderseite der Solarzelle kann somit in einem bestimmten Bereich variiert werden. Die Potentialdifferenz zwischen der Vorderseite und der Hilfselektrode kann folglich ebenfalls in bestimmten Grenzen variiert werden.alternative This can also be the power supply of the light source with a Function generator connected to such (or any other) changing To generate light signals. The potential difference between the return and The front of the solar cell can thus be in a certain range be varied. The potential difference between the front and the auxiliary electrode can therefore also within certain limits be varied.
Wie
in
Vorteilhafterweise können die Zeitdauern t2 – t1 und t1 – t0 bzw. t3 – t2 ([t2, t3]: erste Hälfte des zweiten Bestrahlungspulses) jeweils zwischen 0.01 ms und 1 s, besonders bevorzugt zwischen 0.1 ms und 100 ms liegen. I0 kann zwischen 0 W/m2 und 100 W/m2 liegen, bevorzugt zwischen 0 W/m2 und 1 W/m2. I1 kann zwischen 100 W/m2 und 2000 W/m2 liegen, bevorzugt zwischen 500 W/m2 und 1500 W/m2.Advantageously, the periods t 2 -t 1 and t 1 -t 0 or t 3 -t 2 ([t 2 , t 3 ]: first half of the second irradiation pulse) each between 0.01 ms and 1 s, more preferably between 0.1 ms and 100 ms are. I 0 can be between 0 W / m 2 and 100 W / m 2 , preferably between 0 W / m 2 and 1 W / m 2 . I 1 can be between 100 W / m 2 and 2000 W / m 2 , preferably between 500 W / m 2 and 1500 W / m 2 .
Wenn
die Spannungsversorgung der Lichtquelle
Die
mit dem in
In
t2 – t1 kann zwischen 0.01 ms und 1 s liegen, bevorzugt zwischen 0.1 ms und 1000 ms. U1 kann zwischen –2.0 V und –0.5 V liegen, bevorzugt zwischen –1.5 V und –0.8 V. U2 kann zwischen –1 V und –0.1 V liegen, bevorzugt zwischen –0.6 V und –0.2 V. t3 – t2 kann zwischen 0.01 ms und 1 s, bevorzugt 0.1 ms und 100 ms liegen. I0 kann zwischen 0 W/m2 und 100 W/m2 liegen, bevorzugt 0 W/m2 und 1 W/m2. I1 kann zwischen 100 W/m2 und 2000 W/m2 liegen, bevorzugt zwischen 500 W/m2 und 1500 W/m2. t1 – t0 kann zwischen 0 min und 10 min liegen, bevorzugt zwischen 1 min und 5 min.t 2 -t 1 can be between 0.01 ms and 1 s, preferably between 0.1 ms and 1000 ms. U 1 can be between -2.0 V and -0.5 V, preferably between -1.5 V and -0.8 V. U 2 can be between -1 V and -0.1 V, preferably between -0.6 V and -0.2 V. t 3 -t 2 can be between 0.01 ms and 1 s, preferably 0.1 ms and 100 ms. I 0 can be between 0 W / m 2 and 100 W / m 2 , preferably 0 W / m 2 and 1 W / m 2 . I 1 can be between 100 W / m 2 and 2000 W / m 2 , preferably between 500 W / m 2 and 1500 W / m 2 . t 1 -t 0 can be between 0 min and 10 min, preferably between 1 min and 5 min.
Die
in den oben erläuterten
Ausführungsbeispielen
der Erfindung beschriebenen Vorgehensweisen, die Potentialdifferenz
während
des Abscheidungsprozesses zeitlich zu verändern, ist unabhängig von
dem verwendeten Elektrolyten des elektrolytischen Bades
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