DE102009023125A1 - Manufacturing serially switched thin-film solar cells, comprises arranging a semi-finished product with a rigid carrier substrate onto a reception, and introducing the semi-finished product in a deposition chamber with a deposition device - Google Patents
Manufacturing serially switched thin-film solar cells, comprises arranging a semi-finished product with a rigid carrier substrate onto a reception, and introducing the semi-finished product in a deposition chamber with a deposition device Download PDFInfo
- Publication number
- DE102009023125A1 DE102009023125A1 DE102009023125A DE102009023125A DE102009023125A1 DE 102009023125 A1 DE102009023125 A1 DE 102009023125A1 DE 102009023125 A DE102009023125 A DE 102009023125A DE 102009023125 A DE102009023125 A DE 102009023125A DE 102009023125 A1 DE102009023125 A1 DE 102009023125A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- semi
- deposition
- finished product
- masking
- masking agent
- 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- Withdrawn
Links
- 239000011265 semifinished product Substances 0.000 title claims abstract description 106
- 239000000758 substrate Substances 0.000 title claims abstract description 69
- 230000008021 deposition Effects 0.000 title claims abstract description 65
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 40
- 239000010409 thin film Substances 0.000 title claims abstract description 24
- 230000000873 masking effect Effects 0.000 claims abstract description 133
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 97
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims abstract description 92
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims abstract description 66
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 65
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 53
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims abstract description 17
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims abstract description 16
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims abstract description 12
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims abstract description 11
- 239000004033 plastic Substances 0.000 claims abstract description 7
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 claims abstract description 7
- 239000006112 glass ceramic composition Substances 0.000 claims abstract description 6
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 6
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims abstract description 3
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims description 8
- 230000036961 partial effect Effects 0.000 claims description 6
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 abstract 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 75
- 238000011161 development Methods 0.000 description 10
- 238000005137 deposition process Methods 0.000 description 7
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 6
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 5
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 5
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 4
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 4
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 description 4
- 239000006172 buffering agent Substances 0.000 description 3
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 3
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 3
- 238000013461 design Methods 0.000 description 3
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 3
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 3
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004760 aramid Substances 0.000 description 2
- QVQLCTNNEUAWMS-UHFFFAOYSA-N barium oxide Chemical compound [Ba]=O QVQLCTNNEUAWMS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 2
- 239000000872 buffer Substances 0.000 description 2
- 239000000834 fixative Substances 0.000 description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 2
- 238000003698 laser cutting Methods 0.000 description 2
- 230000000670 limiting effect Effects 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 2
- BUHVIAUBTBOHAG-FOYDDCNASA-N (2r,3r,4s,5r)-2-[6-[[2-(3,5-dimethoxyphenyl)-2-(2-methylphenyl)ethyl]amino]purin-9-yl]-5-(hydroxymethyl)oxolane-3,4-diol Chemical compound COC1=CC(OC)=CC(C(CNC=2C=3N=CN(C=3N=CN=2)[C@H]2[C@@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O2)O)C=2C(=CC=CC=2)C)=C1 BUHVIAUBTBOHAG-FOYDDCNASA-N 0.000 description 1
- MARUHZGHZWCEQU-UHFFFAOYSA-N 5-phenyl-2h-tetrazole Chemical compound C1=CC=CC=C1C1=NNN=N1 MARUHZGHZWCEQU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N AsGa Chemical compound [As]#[Ga] JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N Gallium Chemical compound [Ga] GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004952 Polyamide Substances 0.000 description 1
- BUGBHKTXTAQXES-UHFFFAOYSA-N Selenium Chemical compound [Se] BUGBHKTXTAQXES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 206010041953 Staring Diseases 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000006096 absorbing agent Substances 0.000 description 1
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920006231 aramid fiber Polymers 0.000 description 1
- 229920003235 aromatic polyamide Polymers 0.000 description 1
- 238000000429 assembly Methods 0.000 description 1
- 230000000712 assembly Effects 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000005388 borosilicate glass Substances 0.000 description 1
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 238000010924 continuous production Methods 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- VYQRBKCKQCRYEE-UHFFFAOYSA-N ctk1a7239 Chemical compound C12=CC=CC=C2N2CC=CC3=NC=CC1=C32 VYQRBKCKQCRYEE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000009713 electroplating Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003365 glass fiber Substances 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 description 1
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 1
- APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N indium atom Chemical compound [In] APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011147 inorganic material Substances 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000003475 lamination Methods 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 229910021424 microcrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910021423 nanocrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 238000005240 physical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 238000000623 plasma-assisted chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 229920002647 polyamide Polymers 0.000 description 1
- 230000036316 preload Effects 0.000 description 1
- 238000007639 printing Methods 0.000 description 1
- 239000010909 process residue Substances 0.000 description 1
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000000284 resting effect Effects 0.000 description 1
- 229910052711 selenium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011669 selenium Substances 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 239000012780 transparent material Substances 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/18—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
- H01L31/1876—Particular processes or apparatus for batch treatment of the devices
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/04—Coating on selected surface areas, e.g. using masks
- C23C14/042—Coating on selected surface areas, e.g. using masks using masks
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/04—Coating on selected surface areas, e.g. using masks
- C23C16/042—Coating on selected surface areas, e.g. using masks using masks
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/18—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
- H01L31/20—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof such devices or parts thereof comprising amorphous semiconductor materials
- H01L31/206—Particular processes or apparatus for continuous treatment of the devices, e.g. roll-to roll processes, multi-chamber deposition
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
- H01L21/677—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for conveying, e.g. between different workstations
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
- H01L21/677—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for conveying, e.g. between different workstations
- H01L21/67739—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for conveying, e.g. between different workstations into and out of processing chamber
- H01L21/67745—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for conveying, e.g. between different workstations into and out of processing chamber characterized by movements or sequence of movements of transfer devices
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Photovoltaic Devices (AREA)
Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung seriell verschalteter Dünnschicht-Solarzellen, das die Schritte Anordnen eines Halbzeuges mit einem starren Trägersubstrat auf einer Aufnahme, Einbringen des Halbzeuges in eine Abscheidekammer mit einer Abscheideeinrichtung und Abscheiden einer Materialschicht auf das Halbzeug aufweist.The The invention relates to a method for the production of serially connected Thin-film solar cells, which arrange the steps of a Semi-finished product with a rigid carrier substrate on a receptacle, introducing of the semifinished product in a deposition chamber with a separator and depositing a layer of material on the semifinished product.
Solarzellen auf Basis der Dünnschicht-Technologie zeichnen sich insbesondere durch geringen Materialverbrauch bei der Erzeugung der aktiven Schichten und einen hohen potentiell erreichbaren Wirkungsgrad aus. Zur Reduzierung ohmscher Verluste und zur Bereitstellung einer hohen Ausgangsspannung werden die aktiven Schichten der Solarzellen üblicherweise auf dem Substrat strukturiert und seriell miteinander verschaltet.solar cells in particular based on the thin-film technology due to low material consumption during the production of the active layers and a high potentially achievable efficiency. To reduce ohmic losses and to provide a high output voltage become the active layers of solar cells usually structured on the substrate and connected in series with each other.
Als Substrat für die Herstellung von Solarzellen auf Basis der Dünnschicht-Technologie können starre Werkstoffe verwendet werden, da hierdurch die sehr dünnen Schichten auf einer festen Basis angeordnet werden können, wodurch sich die mechanische Stabilität erhöhen und die Handhabung während der Fertigung vereinfachen kann.When Substrate for the production of solar cells based Thin-film technology can be rigid materials be used, because this way the very thin layers can be arranged on a firm basis, whereby increase the mechanical stability and the Can simplify handling during production.
Ein
Verfahren zur Herstellung einer Verschaltung von Dünnschicht-Solarzellen
mit Glassubstraten ist aus der
In einem alternativen Verfahren folgt auf den Abscheidevorgang jeweils ein Schneidvorgang. Hierbei wird die jeweils zuletzt abgeschiedene Schicht, ggf. zusammen mit weiteren Schichten, aufgetrennt, um mit der nachfolgenden Schicht gezielt leitfähiges oder aktives Material in den Trennbereich einbringen zu können. Nachdem die oberste leitfähige Schicht, der Frontkontakt, aufgebracht wurde, wird anschließend diese Schicht, ggf. zusammen mit weiteren Schichten, aufgeschnitten, um einen Kurzschluss der Frontkontakte benachbarter Solarzellen zu unterbinden.In an alternative method follows the deposition process respectively a cutting process. This is the last deposited Layer, possibly together with other layers, separated to with the subsequent layer targeted conductive or active To bring material into the separation area. After this the top conductive layer, the front contact, applied is, then this layer, if necessary together with further layers, cut open to a short circuit of the front contacts to prevent neighboring solar cells.
Auf diese Weise ist es grundsätzlich möglich, Solarzellen in Dünnschicht-Technologie auf Glassubstraten zu fertigen. Es hat sich aber gezeigt, dass derartige Verfahren besonders aufwändig und daher sehr kostenintensiv sind, da die jeweils aufgebrachten Schichten in einem zusätzlichen Prozess zum Zweck der Verschaltung wieder partiell entfernt werden müssen. Hierfür sind separate teure Laser-Schneidanlagen oder mechanische Ritzanlagen notwendig. Darüber hinaus muss das Glassubstrat verfahrensgemäß zwischen einem Abscheide- und einem Schneidvorgang jeweils transferiert werden, da der Abscheidevorgang in einer Vakuumkammer erfolgt und der Schneidvorgang in separaten Vorrichtungen erfolgt. Der Transfer gestaltet sich besonders aufwändig, da jeweils eine Vakuumschleuse passiert werden und darüber hinaus eine Anpassung der Substrattemperatur an die jeweils beim Abscheiden unter Vakuum oder beim Schneidvorgang vorherrschenden Prozesstemperaturen erfolgen muss.On In this way it is basically possible to use solar cells in thin-film technology on glass substrates. However, it has been found that such methods are particularly complicated and therefore very expensive, since each applied Layers in an additional process for the purpose of interconnection again have to be partially removed. Therefor separate expensive laser cutting systems or mechanical scoring systems are necessary. In addition, according to the method, the glass substrate must be between a deposition and a cutting process are transferred, respectively the deposition process takes place in a vacuum chamber and the cutting process done in separate devices. The transfer is taking shape particularly complex, since each one is passed through a vacuum lock and moreover an adaptation of the substrate temperature to each of the deposition under vacuum or during the cutting process prevailing process temperatures must be made.
Des Weiteren kann durch mehrmaliges Ein- und Ausschleusen des Substrats die Gefahr der Verunreinigung sowohl des Substrats als auch der Abscheideeinrichtung und der Schneidvorrichtung steigen. Dies kann zu verringerter Prozessqualität und zu Ausschussproduktion führen.Of Further, by repeated input and removal of the substrate the risk of contamination of both the substrate and the Separator and the cutting device rise. This can to reduced process quality and waste production to lead.
Aus
der
Darüber hinaus ist vorgesehen, dass sowohl das flexible Substrat als auch der Draht der Abscheideeinrichtung kontinuierlich oder quasi-kontinuierlich zugeführt werden, um eine fortlaufende Erzeugung einer strukturierten Materialschicht auf dem flexiblen Trägersubstrat im Durchlaufverfahren zu ermöglichen.About that In addition, it is envisaged that both the flexible substrate and the wire of the separator continuously or quasi-continuously fed be a continuous generation of a structured material layer on the flexible carrier substrate in a continuous process to enable.
Es hat sich jedoch gezeigt, dass eine Herstellung derartiger Solarzellen mit flexiblen Substraten im industriellen Maßstab nur mit hohen Kosten möglich ist. Auch weisen solche Solarzellen nur begrenzte mechanische Eigenstabilität auf und müssen somit bei einigen Anwendungen mit separaten Träger- und Schutzschichten versehen werden.It However, it has been shown that a production of such solar cells with flexible substrates on an industrial scale only with high cost is possible. Also have such solar cells only limited mechanical stability and thus need in some applications with separate carrier and protective layers be provided.
Das Verfahren eignet sich insbesondere auch nicht zur Herstellung von Dünnschicht-Solarzellen mit starren Substraten, da der Draht das starre Substrat aufgrund der mangelnden Wölbbarkeit und fehlender Elastizität an der Substratoberfläche nicht genügend gegenüber der Abscheideeinrichtung abschatten kann, wodurch sich Fehlstellen, insbesondere Kurzschlüsse in der Strukturierung der abzuscheidenden Materialschicht ergeben können.The method is particularly not suitable for the production of thin-film solar cells with rigid substrates, since the wire can not shadow the rigid substrate due to the lack of curvature and lack of elasticity on the substrate surface against the separator, which is flaws, esp dered short circuits in the structuring of the deposited material layer can result.
Dagegen ist die Herstellung von Solarzellen auf Glassubstraten weit verbreitet und und im großtechnologischen Maßstab erprobt. Allerdings ist eine serielle Verschaltung solcher Solarzellen aufwändig und teuer.On the other hand the production of solar cells on glass substrates is widespread and and tested on a large scale. However, a serial interconnection of such solar cells is expensive and expensive.
Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren zur Herstellung von Dünnschicht-Solarzellen mit starren Substraten anzugeben, das möglichst für eine günstige, automatisierte Fertigung geeignet ist. Ferner soll eine zur Durchführung dieses Verfahrens geeignete Vorrichtung angegeben werden.In front In this background, the invention is based on the object improved process for the production of thin-film solar cells specify with rigid substrates, preferably for a cheap, automated production is suitable. Further should be suitable for carrying out this method Device can be specified.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zur Herstellung seriell verschalteter Dünnschicht-Solarzellen mit folgenden Schritten gelöst:
- – Anordnen eines Halbzeuges mit einem starren Trägersubstrat auf einer Aufnahme;
- – Einbringen des Halbzeuges in eine Abscheidekammer mit einer Abscheideeinrichtung;
- – Aufbringen einer Maskiereinrichtung mit mindestens einem strangförmigen Maskiermittel, das in Längsrichtung unter Vorspannung steht, auf eine der Abscheideeinrichtung zugewandten Oberfläche des Halbzeuges;
- – partielles Abschatten der Oberfläche des Halbzeuges mittels der Maskiereinrichtung gegenüber der Abscheideeinrichtung zur Strukturierung einer abzuscheidenden Materialschicht;
- – Abscheiden der Materialschicht auf das Halbzeug; und
- – Lösen der Maskiereinrichtung von der Oberfläche des Halbzeuges.
- Arranging a semifinished product with a rigid carrier substrate on a receptacle;
- - Introducing the semifinished product in a deposition chamber with a separator;
- - Applying a masking device with at least one strand-shaped masking agent, which is biased in the longitudinal direction, on a deposition of the device facing surface of the semifinished product;
- Partial shading of the surface of the semifinished product by means of the masking device with respect to the deposition device for structuring a material layer to be deposited;
- - depositing the material layer on the semi-finished product; and
- - Release the masking of the surface of the semifinished product.
Die Aufgabe der Erfindung wird auf diese Weise vollkommen gelöst.The The object of the invention is completely solved in this way.
Erfindungsgemäß wird nämlich durch die Maskiereinrichtung mit dem strangförmigen Maskiermittel eine besonders gute und sichere Abschattung des Halbzeuges mit dem starren Trägersubstrat gegenüber der Abscheideeinrichtung bewirkt. Dabei muss das strangförmige Maskiermittel eine Stärke von mindestens 20 Mikrometer aufweisen. Auch muss eine ausreichende Elastizität gegeben sein, damit sich (anstatt einer linienförmigen) eine flächige Berührung zwischen dem starren Trägersubstrat und dem strangförmigen Maskiermittel ergibt. Ansonsten ist keine ausreichende Abschattung mehr gewährleistet, so dass die Gefahr von Kurzschlüssen besteht.According to the invention namely by the masking device with the strand-shaped Masking a particularly good and safe shading of the semifinished product with the rigid carrier substrate opposite the separator causes. The strand-shaped masking agent must have a Have a thickness of at least 20 microns. Also has to be given sufficient elasticity so that (instead of a linear) a surface contact between the rigid support substrate and the strand-like Masking agent results. Otherwise, there is no sufficient shading more guaranteed, so the risk of short circuits consists.
Die Strukturierung der abzuscheidenden Materialschicht kann erfindungsgemäß bereits während des Abscheideprozesses erzielt werden. Es kann folglich auch bei Dünnschicht-Solarzellen mit starren Substraten auf separate Auftrennprozesse zur Strukturierung einer Materialschicht verzichtet werden. Eine günstige, automatisierbare Fertigung kann realisiert werden, indem auf im großtechnologischen Maßstab erprobte Anlagen zur Herstellung von Solarzellen auf Glassubstraten zurückgegriffen werden kann.The Structuring of the deposited material layer according to the invention already be achieved during the deposition process. It can therefore even with thin-film solar cells with rigid substrates on separate separation processes for structuring a material layer be waived. A cheap, automatable production can be realized by on a large scale proven systems for the production of solar cells on glass substrates can be used.
Das strangförmige Maskiermittel gewährleistet eine hohe Prozesssicherheit, da auch bei nur geringer Krümmung des Substrats eine zuverlässige Abschattung gewährleistet ist, so dass bei der Beschichtung saubere, nicht beschichtete Trennflächen entstehen, durch die Kurzschlüsse vermieden werden.The strand-shaped masking ensures a high process reliability, as even with only slight curvature the substrate ensures reliable shading so that the coating produces clean, uncoated release surfaces, be avoided by the short circuits.
Unter einem „starren Trägersubstrat” wird in Rahmen dieser Anmeldung ein Trägersubstrat verstanden, das in Gegensatz zu einem flexiblen Trägersubstrat nur in begrenztem Maße biegbar ist, das also eine maximale Durchbiegung mit einem Biegeradius von ≥ 100 cm erlaubt. In diesem Fall könnte es sich etwa um eine Platte aus einem Glas, einem Glaskeramikwerkstoff oder aus einem Wafer handeln. Im engeren Sinn wird darunter ein Trägersubstrat verstanden, das eine maximale Durchbiegung mit einem Biegeradius von ≥ 20 cm erlaubt. Darunter kommt es zu einem Zerstörung oder einer Schädigung, z. B. einer dauerhaften Verformung des Substrates. So hat sich gezeigt, dass Glasplatten bei einem kleineren Biegeradius zum Bruch neigen, Trägersubstrate in Form von starren Kunststoffplatten oder Metallplatten beschädigt werden, indem sie z. B. brechen oder dauerhaft verformt werden.Under a "rigid carrier substrate" is in frame this application understood a carrier substrate, the in Contrary to a flexible carrier substrate only in limited Dimensions is bendable, so with a maximum deflection allowed a bending radius of ≥ 100 cm. In this case it could be about a plate made of a glass, a glass-ceramic material or act from a wafer. In the narrower sense is one among them Carrier substrate understood that a maximum deflection allowed with a bending radius of ≥ 20 cm. Below it comes it destroys or damages z. B. a permanent deformation of the substrate. So it turned out that glass plates tend to break at a smaller bend radius, Support substrates in the form of rigid plastic plates or Metal plates are damaged by z. B. break or permanently deformed.
Wie bereits erwähnt, kann es sich bei dem starren Trägersubstrat um ein Substrat handeln, das aus einem Glas-, einem Glaskeramikwerkstoff, einem Wafer, einem Kunststoff oder aus einem Metall besteht.As already mentioned, it may be in the rigid carrier substrate to be a substrate made of a glass, a glass-ceramic material, a wafer, a plastic or a metal.
Auf diese Weise können vielfältige Glas-, Glaskeramikwerkstoffe oder auch Wafer verwendet werden, um das starre Trägersubstrat zu bilden. Vorzugsweise kann auf Werkstoffe zurückgegriffen werden, die sich besonders für elektronische Anwendungen eignen, wie z. B. Borosilikatglas mit einem Anteil an Bariumoxid und Aluminiumoxid. Geeignete Glas- und Glaskeramikwerkstoffe bilden eine hochwirksame Diffusionssperre, so dass auf zusätzliche Maßnahmen in dieser Hinsicht verzichtet werden kann. Auch Wafer können als Trägersubstrate verwendet werden.On This way, various glass, glass-ceramic materials or wafers are used to the rigid carrier substrate to build. Preferably, materials can be used Be special for electronic applications are suitable, such. B. borosilicate glass with a proportion of barium oxide and alumina. Form suitable glass and glass ceramic materials a highly effective diffusion barrier, allowing for extra Measures can be dispensed with in this regard. Also Wafers can be used as carrier substrates.
Darüber hinaus sind auch Kunststoffplatten und Metallplatten grundsätzlich als Trägersubstrate geeignet.About that In addition, plastic plates and metal plates are basically suitable as carrier substrates.
In bevorzugter Weiterbildung weist das strangförmige Maskiermittel eine Mehrzahl von aneinander anliegenden Filamenten auf. Unter „Filament” wird im Rahmen dieser Anmeldung jegliche Art eines langgetreckten Elementes verstanden. Es kann sich also um einen aus Metall bestehenden Draht, um einen Faden aus Kunststoff, z. B. aus Polyamid, oder aus einem hochfesten Werkstoff wie z. B. Aramid handeln. Darüber hinaus sind andere anorganische Werkstoffe, die zu Fäden oder Fasern ausgezogen werden können denkbar, wie z. B. C, BN, SiC usw. Jedenfalls muss sich ein zusammenhängendes, zugfestes Filament ergeben, das eine Stärke von mindestens 20 μm aufweist. Außerdem muss insbesondere bei Verwendung nur eines einzigen Filamentes dieses bei Auflage auf dem starren Trägersubstrat so weit verformbar sein, dass sich eine flächenförmige Berührung, nicht nur eine linienförmige Berührung zwischen dem starren Substrat und dem strangförmigen Maskiermittel ergibt. Ansonsten ist keine ausreichende Abschattung gewährleistet, so dass die Gefahr von Kurzschlüssen besteht.In a preferred embodiment, the strand-shaped masking means on a plurality of adjacent filaments. In the context of this application, "filament" is understood as meaning any type of elongated element. It may therefore be a wire made of metal to a thread made of plastic, z. B. of polyamide, or of a high strength material such. B. aramid act. In addition, other inorganic materials that can be pulled out to threads or fibers conceivable, such. In any case, a continuous, tensile filament must be found which has a thickness of at least 20 microns. In addition, especially when using only a single filament this must be so far deformable when resting on the rigid support substrate that results in a sheet-like contact, not only a linear contact between the rigid substrate and the strand-shaped masking agent. Otherwise, sufficient shading is not guaranteed, so there is a risk of short circuits.
Werden mehrere, aneinander anliegende Filamente verwendet, so ergeben sich schon dadurch Zwischenräume, die nach außen abgeschirmt sind und somit eine gute Abschirmung gegenüber dem Plasma sicher stellen.Become several, adjacent filaments used, then arise already thereby spaces, which shielded to the outside are and thus a good shield against the plasma to ensure.
In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung wird das Halbzeug konvex in Bezug auf die Abscheideeinrichtung gewölbt.In Advantageous development of the invention, the semifinished product is convex arched relative to the separator.
Auf diese Weise kann erreicht werden, dass sich bei dem aufgebrachten Maskiermittel, das in Längsrichtung unter Vorspannung steht, eine Kraftkomponente in Richtung der Oberfläche des Halbzeuges ergibt. Hierdurch kann das Maskiermittel besonders effektiv gegenüber dem Halbzeug vorgespannt werden und es kann sich eine noch bessere Abschattung der Oberfläche des Halbzeuges gegenüber der Abscheideeinrichtung ergeben.On this way can be achieved, that when applied Masking agent, which is biased in the longitudinal direction, a force component in the direction of the surface of the semifinished product results. This makes the masking agent particularly effective against the semifinished product can be biased and it can be an even better shading the surface of the semi-finished product relative to the separator result.
In diesem Zusammenhang ist anzumerken, dass die Biegespannungen im Halbzeug mit dem starren Trägersubstrat deutlich unterhalb der kritischen Festigkeitswerte bleiben können. Unter Berücksichtigung der hohen Steifigkeit des starren Trägersubstrats lässt sich folglich eine geringe Wölbung bewirken, welche jedoch deutlich zur weiteren Verbesserung der Prozesssicherheit beitragen kann.In In this context, it should be noted that the bending stresses in the Semifinished product with the rigid carrier substrate clearly below the critical strength values can remain. Considering the high rigidity of the rigid support substrate leaves Consequently, cause a slight curvature, which, however significantly contribute to the further improvement of process safety can.
In bevorzugter Weiterbildung der Erfindung führt das mindestens eine Maskiermittel während des Abscheidens der Materialschicht gegenüber dem Halbzeug eine Relativbewegung in Längsrichtung des Maskiermittels aus.In preferred development of the invention performs the at least a masking agent during the deposition of the material layer relative to the semi-finished a relative movement in the longitudinal direction of Masking agent off.
Durch diese Maßnahme kann sich eine besonders effektive Abschattung des Halbzeuges gegenüber der Abscheideeinrichtung ergeben und die prozessbedingte Ablagerung der abzuscheidenden Materialschicht auf dem Maskiermittel kann deutlich reduziert werden. Infolgedessen kann sich die Prozessqualität weiter verbessern und der Aufwand zur Reinigung der Maskiereinrichtung mit dem Maskiermittel kann reduziert werden.By This measure can be a particularly effective shading of the semifinished product relative to the separation device and the process-related deposition of the material layer to be deposited on the masking agent can be significantly reduced. Consequently the process quality can continue to improve and the Effort for cleaning the masking with the masking agent can be reduced.
Im Sinne dieser Anmeldung kann die Relativbewegung zwischen dem Halbzeug und dem Maskiermittel in Längsrichtung des Maskiermittels sowohl durch Bewegung des Halbzeuges gegenüber dem ruhenden Maskiermittel oder durch Bewegung des Maskiermittels gegenüber dem ruhenden Halbzeug als auch durch gleichzeitige Bewegung des Halbzeuges und des Maskiermittels erfolgen. Dabei können die Bewegungen gegenläufig oder aber gleichläufig mit verschiedenen Absolutgeschwindigkeiten sein.in the According to this application, the relative movement between the semifinished product and the masking agent in the longitudinal direction of the masking agent both by movement of the semifinished product relative to the stationary one Masking agent or by movement of the masking agent opposite the dormant semi-finished as well as by simultaneous movement of the Semi-finished and the masking agent done. The can Movements in opposite directions or in the same direction be different absolute speeds.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird das mindestens eine Maskiermittel in Längsrichtung kontinuierlich oder quasi-kontinuierlich zu- und abgeführt.According to one Another embodiment of the invention, the at least one masking agent in the longitudinal direction continuously or quasi-continuously added and removed.
Somit kann das Verfahren besonders gut automatisiert werden, da das Maskiermittel bspw. im Umlaufverfahren oder im Roll-to-Roll-Verfahren zu- und abgeführt werden kann.Consequently The process can be automated particularly well because the masking agent For example, in the circulation process or in the roll-to-roll process and can be dissipated.
In bevorzugter Weiterbildung der Erfindung wird das mindestens eine Maskiermittel mit mindestens einer Führungsrolle geführt oder durch mindestens ein Zentriermittel ausgerichtet.In preferred development of the invention, the at least one Masking carried out with at least one guide roller or aligned by at least one centering means.
Auf diese Weise kann eine besonders genaue, gezielte Zuführung des Maskiermittels bewirkt werden, Abschattungsverluste können minimiert und somit kann die Prozessgenauigkeit und -qualität noch weiter erhöht werden. Durch geeignete Führung und Ausrichtung des Maskiermittels mit Führungsrollen und/oder Zentriermitteln kann ebenso das aneinander Anliegen der Filamente des Maskiermittels unterstützt werden, um die Effektivität der Abschattung weiter zu erhöhen.On This way, a particularly accurate, targeted delivery of the masking agent can cause Abschattungsverluste minimized and thus the process accuracy and quality can still be further increased. By appropriate leadership and alignment of the masking agent with guide rollers and / or Centering can also be the contiguous filaments the masking agent are supported to the effectiveness the shading further increase.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird das mindestens eine Maskiermittel durch eine Niederhalteeinrichtung quer zu seiner Längsrichtung, im Wesentlichen senkrecht zur Oberfläche des Halbzeuges belastet.According to one Another embodiment of the invention, the at least one masking agent a hold-down device transverse to its longitudinal direction, essentially perpendicular to the surface of the semifinished product loaded.
Auch durch diese Maßnahme kann eine Kraftkomponente senkrecht zur Oberfläche des Halbzeuges bewirkt werden, die eine feste Auflage des Maskiermittels auf der Oberfläche des Halbzeuges fördern und somit die Abschattung der Oberfläche des Halbzeuges gegenüber der Abscheideeinrichtung weiter verbessern kann.Also By this measure, a force component can be vertical be effected to the surface of the semifinished product, the one solid support of the masking agent on the surface of the Semifinished promote and thus the shading of the surface of the semifinished product with respect to the separating device on can improve.
In alternativer Ausgestaltung der Erfindung weist die Niederhalteeinrichtung die mindestens eine Führungsrolle oder das mindestens eine Zentriermittel auf.In an alternative embodiment of the invention, the hold-down device has the at least one Guide roller or the at least one centering on.
Hierdurch können verschiedene Funktionen, das Niederhalten, das Ausrichten und das Führen, kombiniert werden, wodurch sich der Fertigungsablauf deutlich vereinfachen lassen kann.hereby can perform various functions, holding down, aligning and the guiding, combined, thereby increasing the manufacturing process can be significantly simplified.
In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung wird das mindestens eine Maskiermittel in Längsrichtung durch ein Spannmittel, insbesondere eine Feder, vorgespannt.In Advantageous development of the invention, the at least one Masking in the longitudinal direction by a tensioning means, in particular a spring, pretensioned.
Auf diese Weise kann die Vorspannung besonders einfach aufgebracht werden, z. B. indem das Spannmittel direkt am Maskiermittel mit seinen Filamenten angreift oder indem das Spannmittel mit der Führungsrolle oder der Niederhalteeinrichtung zusammenwirkt, um mittelbar eine Vorspannung in das Maskiermittel einzuleiten.On this way, the bias can be applied very easily, z. B. by the clamping means directly on the masking agent with its filaments attacks or by the tensioner with the guide roller or the hold down cooperates to indirectly a Preload in the masking agent to initiate.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung werden mehrere Materialschichten unter Nutzung mehrerer Abscheidekammern auf das Halbzeug abgeschieden.According to one Another embodiment of the invention, several layers of material deposited on the semifinished product using several deposition chambers.
Hierdurch wird es ermöglicht, an das Abscheideverfahren der jeweils abzuscheidenden Schicht angepasste Abscheidekammern zu verwenden, wodurch der Reinigungs- oder Spülaufwand reduziert werden kann und sich eine verbesserte Fertigungsproduktivität ergibt. Insbesondere können zur Fertigung hochautomatisierte Cluster- oder Linienanordnungen mit mehreren spezialisierten Abscheidekammern verwendet werden.hereby it is made possible to the deposition process of each to use deposited layer adapted deposition chambers, whereby the cleaning or rinsing effort can be reduced can and does improve manufacturing productivity results. In particular, can be highly automated for manufacturing Cluster or line arrangements with several specialized separation chambers be used.
In zweckmäßiger Weiterbildung der Erfindung wird zwischen dem Abscheiden der Materialschichten das mindestens eine Maskiermittel quer zu seiner Längsrichtung auf der Oberfläche des Halbzeuges versetzt, um eine Kontaktierung oder Separierung bestimmter Materialschichten zu ermöglichen.In expedient development of the invention between the deposition of the material layers, the at least one Masking agent transverse to its longitudinal direction on the surface of the semifinished product to make a contact or separation allow certain material layers.
Auf diese Weise lassen sich seriell verschaltete Dünnschicht-Solarzellen besonders effektiv fertigen, da nun jede Materialschicht separat strukturiert werden und die vorherige Trennstruktur zur Abscheidung einer neuen Materialschicht freigegeben werden kann. Hierdurch kann abzuscheidendes Material an der alten Trennstruktur anhaften, wodurch verschiedene Materialschichten besonders effektiv und einfach kontaktiert werden können.On in this way, it is possible to connect thin-film solar cells connected in series Produce particularly effective, since now each layer of material separately be structured and the previous separation structure for deposition a new material layer can be released. This can To be deposited material to adhere to the old separation structure, whereby different material layers particularly effective and easy contacted can be.
In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung erfolgt das Abscheiden der Materialschichten und das Versetzen des mindestens einen Maskiermittels in einer Prozessgasatmosphäre oder in Vakuum.In Advantageous development of the invention, the deposition takes place the material layers and the at least one masking agent in a process gas atmosphere or in vacuum.
Somit müssen das Halbzeug und die Maskiereinrichtung für das Versetzen des Maskiermittels nicht aus der Prozessgasatmosphäre oder dem Vakuum herausgeführt werden. Es kann sich eine Reduzierung der Fertigungszeit ergeben und die Herstellung lässt sich noch besser automatisieren. Weiterhin können Schleusevorgänge zur Anpassung des Halbzeuges oder der Maskiereinrichtung an die Prozessbedingungen vermieden werden, es fallen weniger Verunreinigungen an und weniger Prozessrückstände können in die Umgebung entweichen. Außerdem bleibt das Substrat auf derselben Temperatur, was für die Bauelementqualität von Vorteil ist.Consequently need the semifinished product and the masking device for the displacement of the masking agent not from the process gas atmosphere or led out of the vacuum. It can become one Reduction of the production time results and the production leaves Automate yourself even better. Furthermore, lock operations for adapting the semifinished product or the masking device to the Process conditions are avoided, there are fewer impurities on and less process residues can escape into the environment. In addition, the substrate remains at the same temperature, what the component quality is beneficial.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung erfolgt das Versetzen des mindestens einen Maskiermittels in einer separaten Versatzkammer.According to one Another embodiment of the invention, the displacement of at least a masking agent in a separate offset chamber.
Auf diese Weise kann eine spezialisierte Versatzkammer verwendet werden, um die Fertigungsproduktivität noch weiter zu steigern. Des Weiteren verbessert sich die Serientauglichkeit des Verfahrens, da nunmehr bekannte Abscheidekammern ohne besondere Einbauten zum Versetzen des Maskiermittels genutzt werden können.On this way a specialized offset chamber can be used to further increase manufacturing productivity. Furthermore, the series suitability of the method improves, since now known deposition chambers without special installations for Displacement of the masking agent can be used.
In zweckmäßiger Weiterbildung der Erfindung erfolgt ein Transfer zwischen dem Abscheiden und dem Versetzen, bei dem das Halbzeug weiterhin der Prozessgasatmosphäre oder dem Vakuum ausgesetzt wird.In expedient development of the invention takes place a transfer between the deposition and the displacement in which the semifinished product continues to the process gas atmosphere or the Vacuum is exposed.
Durch diese Maßnahme können die Fertigungsschritte auch bei serientauglicher Spezialisierung mit mehreren Abscheidekammern, einer Versatzkammer und einem Transfer zwischen dem Abscheiden und dem Versetzen weiterhin in der Prozessgasatmosphäre oder im Vakuum erfolgen.By This measure can also affect the manufacturing steps for series-compatible specialization with several separation chambers, an offset chamber and a transfer between the deposition and the putting still in the process gas atmosphere or done in a vacuum.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung werden durch Reinigungs-, insbesondere Ätzprozesse, Verschmutzungen und Rückstände der abgeschiedenen Materialschichten von der Maskiereinrichtung entfernt.According to one Another embodiment of the invention by cleaning, in particular etching processes, Dirt and residues of the deposited Material layers removed from the masking device.
Auf diese Weise kann die Reinigung der Maskiereinrichtung in den Fertigungsablauf integriert werden, insbesondere können hierzu etablierte Technologien und vorhandene Reinigungseinrichtungen der einzelnen Kammern genutzt werden.On this way, the cleaning of the masking in the manufacturing process be integrated, in particular can be established for this purpose Technologies and existing cleaning facilities of each Chambers are used.
Die Aufgabe der Erfindung wird ferner gelöst durch eine Vorrichtung zur Herstellung seriell verschalteter Dünnschicht-Solarzellen mit mindestens einer Abscheidekammer mit einer Abscheideeinrichtung, mit einer Aufnahme zur Aufnahme eines Halbzeuges mit einem starren Trägersubstrat, insbesondere einem Trägersubstrat aus einem Glaswerkstoff, und mit einer Maskiereinrichtung, die auf das Halbzeug aufbringbar ist, wobei die Maskiereinrichtung mindestens ein strangförmiges Maskiermittel, das in Längsrichtung vorspannbar und zur partiellen Abscheidung des Halbzeuges gegenüber der Abscheideeinrichtung gegenüber dem Halbzeug ausrichtbar ist.The object of the invention is further achieved by a device for producing serially connected thin-film solar cells having at least one deposition chamber with a deposition device, with a receptacle for receiving a semifinished product with a rigid carrier substrate, in particular a carrier substrate made of a glass material, and with a masking device, the can be applied to the semifinished product, wherein the masking device at least one strand-shaped masking agent, the in Can be biased longitudinally and for partial deposition of the semifinished product relative to the separator relative to the semifinished is aligned.
Gemäß einer Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung weist das strangförmige Maskiermittel eine Mehrzahl von aneinander anliegenden Filamenten auf.According to one Development of the device according to the invention the strand-shaped masking means has a plurality of on adjacent filaments.
Dadurch wird die Abschattung noch weiter verbessert.Thereby the shading is further improved.
Gemäß einer weiteren Ausführung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die Aufnahme zur Aufnahme des Halbzeuges in Bezug auf die Abscheideeinrichtung konvex gewölbt ausgeführt.According to one further embodiment of the invention Device is the receptacle for receiving the semi-finished in relation executed on the separator convex curved.
In zweckmäßiger Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung weist diese eine Mehrzahl voneinander beabstandeter Maskiermittel auf.In expedient development of the invention Device has these a plurality of spaced apart Masking on.
In vorteilhafter Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung weist diese eine Mehrzahl von Abscheidekammern zur Abscheidung der Materialschichten, eine Versatzkammer mit einer Versatzeinrichtung mit Versatzmitteln zum Versetzen des mindestens einen Maskiermittels quer zu seiner Längsrichtung relativ zur Oberfläche des Halbzeuges und eine Handling-Kammer mit einer Handling-Einrichtung zum Zuführen des Halbzeuges in die Kammern auf.In Advantageous development of the invention Device has these a plurality of deposition chambers for deposition the material layers, an offset chamber with a shifter with offset means for displacing the at least one masking agent transverse to its longitudinal direction relative to the surface of the semifinished product and a handling chamber with a handling device for feeding the semifinished product into the chambers.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist an den Kammern ein Vakuum anlegbar oder ein Prozessgas zuführbar.According to one further embodiment of the device according to the invention a vacuum can be applied to the chambers or a process gas can be supplied.
Mit einer derartigen Vorrichtung lässt sich das erfindungsgemäße Verfahren ausführen, um eine verbesserte, günstige und automatisierbare Herstellung von Dünnschicht-Solarzellen auf starren Substraten durchführen zu können.With Such a device can be the inventive Perform procedures to get an improved, favorable and automatable production of thin-film solar cells to perform on rigid substrates.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale der Erfindung nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It it is understood that the above and the following to be explained features of the invention not only in the specified combination, but also in other combinations or used alone, without the scope of the present To leave invention.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnungen. Es zeigen:Further Features and advantages of the invention will become apparent from the following Description of preferred embodiments with reference on the drawings. Show it:
In
In
Den
Schichtaufbau des Halbzeuges
Die
Anordnung gemäß
Bei Dünnschicht-Solarzellen erfolgt die Ausbildung einzelner Schichten durch Abscheidungs- oder andere geeignete Beschichtungs- und Umwandlungsverfahren. Es eignen sich insbesondere die chemische Gasphasenabscheidung, z. B. die Plasma unterstützte chemische Gasphasenabscheidung oder die physische Gasphasenabscheidung, wie z. B. das Aufdampfen oder das Sputtern.at Thin-film solar cells is the formation of individual Layers by deposition or other suitable coating and conversion procedures. In particular, the chemical are suitable Vapor deposition, z. As the plasma-assisted chemical Vapor deposition or physical vapor deposition, such as z. As the vapor deposition or sputtering.
Unter Dünnschicht können hierbei dünne Schichten fester Stoffe im Mikro- bis hin zum Nanometerbereich verstanden werden, wenigstens solche, die im Verhältnis zu einem Trägersubstrat deutlich weniger dick ausgeführt sind. Es ist hinzuzufügen, dass zum besseren Verständnis in den Figuren diese Dickenverhältnisse nicht maßstabsgerecht dargestellt sind.Under Thin film can thin layers solid substances in the micron to the nanometer range understood be at least those in relation to a carrier substrate are made significantly less thick. It has to be added that for better understanding in the figures, these thickness ratios not shown to scale.
In
Bei Solarzellen auf Siliziumbasis kann amorphes oder kristallines, insbesondere auch mikro- oder nanokristallines Silizium zur Verwendung kommen.at Silicon-based solar cells may be amorphous or crystalline, in particular Also micro or nanocrystalline silicon come to use.
Der gezeigte Schichtaufbau ist nur als Ausführungsbeispiel zu verstehen, die aktive Schicht von Dünnschicht-Solarzellen auf Basis von Halbzeugen mit starren Substraten kann ebenso dünne Schichten mit alternativen Werkstoffen wie Galliumarsenid, Cadmiumtellurid oder gemäß der CIGS-Technologie Kupfer, Indium, Gallium, Schwefel oder Selen enthalten. Ebenso ist denkbar, anstatt der p-i-n-Übergange p-n-Übergänge vorzusehen.Of the shown layer structure is only as an exemplary embodiment to understand the active layer of thin-film solar cells based on semi-finished products with rigid substrates can also thin Layers of alternative materials such as gallium arsenide, cadmium telluride or according to the CIGS technology copper, indium, Gallium, sulfur or selenium. It is also conceivable, instead Provide the p-i-n transitions p-n junctions.
Es versteht sich weiterhin, dass mit dem erfindungsgemäßen Verfahren auch sogenannte Tandemzellen oder gepackte Solarzellen mit mehreren aufeinander aufbauenden p-i-n- oder p-n-Übergängen hergestellt werden können, um Solarzellen mit höherer Energieausbeute realisieren zu können.It goes on to understand that with the inventive Process also called tandem cells or packed solar cells with several consecutive p-i-n or p-n junctions can be made to solar cells with higher To realize energy yield.
Darüber
hinaus ist es selbstverständlich, dass das Trägersubstrat
Des Weiteren ist vorstellbar, mit dem erfindungsgemäßen Verfahren Materialschichten auf dem Halbzeug geeignet parallel zu verschalten, so dass sich anstatt einer höheren Ausgangsspannung, wie sie durch die serielle Verschaltung bewirkt werden soll, höhere Stromstärken ergeben. Auch sind beliebige Kombinationen von paralleler und serieller Verschaltung denkbar.Of Furthermore, it is conceivable with the invention Method Material layers on the semi-finished suitable parallel to so that instead of a higher output voltage, as it is to be effected by the serial interconnection, higher Amperages result. Also are any combinations conceivable of parallel and serial interconnection.
Es
ist anzumerken, dass die Darstellung des Maskiermittels
In
diesem Zusammenhang soll ohne Beschränkung der Allgemeinheit
auf übliche Abmessungen der erfindungsgemäß hergestellten
Solarzelle
In
Das
Maskiermittel
Gemäß
Die
in
Es
ist auch möglich, Filamente verschiedener Querschnittsformen
und -größen in einem Maskiermittel
Die
Filamente
Wie
vorstehend beschrieben, ist es förderlich, das Maskiermittel
Damit
wird sichergestellt, dass bei erfindungsgemäßer
Verwendung des Maskiermittels
Das
Maskiermittel
Es
ist weiterhin vorstellbar, dass bei geeigneter Ausgestaltung der
Zentriermittel
Es hat sich gezeigt, dass auch ein einziges Filament auf einem starren Trägersubstrat eine sichere Abschattung und damit die Vermeidung von Kurzschlüssen gewährleisten kann. So ergab die Verwendung eines aus einem Draht von 50 Mikrometer Stärke bestehenden Filamentes auf einem Trägersubstrat aus Glas eine ausreichend scharfe Abschattung. Bei einem solchen Durchmesser ist der Draht schon so flexibel, dass sich eine flächige Auflage auch auf einem starren Trägersubstrat ergibt, so dass eine sichere Abschattung gewährleistet ist und Kurzschlüsse vermieden werden.It It has been shown that even a single filament on a rigid Carrier substrate safe shading and thus avoidance of shorts. So revealed the use of a wire of 50 microns in thickness existing filament on a support substrate made of glass a sufficiently sharp shading. With such a diameter the wire is already so flexible that a flat Edition also results on a rigid carrier substrate, so that safe shading is ensured and short circuits be avoided.
In
den
Halbzeuge
Das
Halbzeug
In
der Abscheidekammer
Während
des Abscheidevorgangs kann nun mit der Niederhalteeinrichtung
In
den
Hiernach
kann nun ein Versatz erfolgen, etwa entsprechend dem mit Ziffer
Es
versteht sich, dass die Anordnungen der Abscheidekammer
In
Besonders
vorteilhaft führt das Maskiermittel
In
diesem Zusammenhang ist hinzuzufügen, dass die Filamente
des Maskiermittels
In
den
Eine
Handlingkammer
Es
schließt sich ein erster Versatzvorgang an, der in der
Versatzkammer
Nach
erneutem Durchlauf der Schleuse
Halbzeuge
Es versteht sich, dass dem erfindungsgemäßen Verfahren weitere Verfahrensschritte vor-, zwischen-, nachgelagert oder aber gleichgeschaltet sein können, um die Herstellung von Solarzellenanordnungen zu vervollständigen.It is understood that the inventive method further process steps before, intermediate, downstream or else can be switched to the manufacture of solar cell assemblies to complete.
Dies können insbesondere Zuschnitt- und Reinigungsprozesse, das Aufbringen weiterer aktiver und passiver Bauelemente, Prüf- und Kontrollschritte sowie Laminier- oder Montageprozesse sein. Des Weiteren wird üblicherweise an der Oberfläche derartiger Solarzellen eine Antireflexschicht zur Optimierung der Wirkung des einfallenden Lichtes aufgebracht.This can in particular cutting and cleaning processes, the application of other active and passive components, testing and control steps as well as lamination or assembly processes. Furthermore, an antireflection coating is usually applied to the surface of such solar cells to optimize the effect of the incident light.
Alternativ
ist denkbar, anhand der Ablaufschritte in
Es ist hinzuzufügen, dass auch Mischformen wie zum Bespiel eine kombinierte Linien- und Zellenfertigung vorstellbar sind, insbesondere dann, wenn es möglich erscheint, teure Fertigungseinrichtungen durch mehrere Linien zu nutzen oder aber, um Puffermöglichkeiten zur Prozessabsicherung zu schaffen.It is to add that also mixed forms as for example a combined line and cell production are conceivable, in particular then, if it seems possible, through expensive manufacturing facilities to use multiple lines or to buffer options to provide process security.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann nun auf einfache und günstige Weise eine Herstellung seriell verschalteter Dünnschicht-Solarzellen mit starren Trägersubstraten durchgeführt werden. Insbesondere erfolgen die an der Verschaltung beteiligten Verfahrenschritte in der Prozessgasatmosphäre oder im Vakuum, ohne das die hierbei notwendige Strukturierung der Materialschichten außerhalb davon vorgesehen werden muss.With The inventive method can now be based on simple and, conveniently, a serially interconnected fabrication Thin-film solar cells with rigid carrier substrates be performed. In particular, they are connected to the interconnection involved process steps in the process gas atmosphere or in a vacuum, without the structuring of the material layers necessary in this case must be provided outside of it.
Durch diese In-Situ-Verschaltung lassen sich Aufwendungen für externe Vorrichtungen wie Laserschneidanlagen oder mechanische Ritzanlagen vermeiden oder reduzieren. Darüber hinaus verbessert sich die Prozessqualität, da nun weniger Schleusevorgänge und weniger Transfervorgänge außerhalb der Prozessgasatmosphäre oder des Vakuums notwendig sind.By this in-situ interconnection can be expenditures for external devices such as laser cutting machines or mechanical scoring systems avoid or reduce. In addition, it improves the process quality, because now less lock operations and fewer transfers outside the process gas atmosphere or the vacuum is necessary.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list The documents listed by the applicant have been automated generated and is solely for better information recorded by the reader. The list is not part of the German Patent or utility model application. The DPMA takes over no liability for any errors or omissions.
Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- - WO 2007/044555 A2 [0004] - WO 2007/044555 A2 [0004]
- - WO 2007/085343 A1 [0008] - WO 2007/085343 A1 [0008]
Claims (21)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102009023125A DE102009023125A1 (en) | 2009-05-20 | 2009-05-20 | Manufacturing serially switched thin-film solar cells, comprises arranging a semi-finished product with a rigid carrier substrate onto a reception, and introducing the semi-finished product in a deposition chamber with a deposition device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102009023125A DE102009023125A1 (en) | 2009-05-20 | 2009-05-20 | Manufacturing serially switched thin-film solar cells, comprises arranging a semi-finished product with a rigid carrier substrate onto a reception, and introducing the semi-finished product in a deposition chamber with a deposition device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102009023125A1 true DE102009023125A1 (en) | 2010-11-25 |
Family
ID=42993671
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102009023125A Withdrawn DE102009023125A1 (en) | 2009-05-20 | 2009-05-20 | Manufacturing serially switched thin-film solar cells, comprises arranging a semi-finished product with a rigid carrier substrate onto a reception, and introducing the semi-finished product in a deposition chamber with a deposition device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102009023125A1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2015028521A1 (en) * | 2013-08-30 | 2015-03-05 | China Triumph International Engineering Co., Ltd. | Additional priming coat for thin-film solar cells |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4677738A (en) * | 1980-05-19 | 1987-07-07 | Energy Conversion Devices, Inc. | Method of making a photovoltaic panel |
US5124269A (en) * | 1988-03-05 | 1992-06-23 | Kanegafuchi Kagaku Kogyo Kabushiki | Method of producing a semiconductor device using a wire mask having a specified diameter |
DE4225385C2 (en) * | 1992-07-31 | 1994-09-29 | Siemens Solar Gmbh | Process for the inexpensive production of a layer of a ternary compound semiconductor |
US6645833B2 (en) * | 1997-06-30 | 2003-11-11 | Max-Planck-Gesellschaft Zur Foerderung Der Wissenschaften E. V. | Method for producing layered structures on a substrate, substrate and semiconductor components produced according to said method |
WO2007044555A2 (en) | 2005-10-07 | 2007-04-19 | Applied Materials, Inc. | System and method for making an improved thin film solar cell interconnect |
WO2007085343A1 (en) | 2006-01-27 | 2007-08-02 | Universität Stuttgart | Method for producing series-connected solar cells and apparatus for carrying out the method |
-
2009
- 2009-05-20 DE DE102009023125A patent/DE102009023125A1/en not_active Withdrawn
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4677738A (en) * | 1980-05-19 | 1987-07-07 | Energy Conversion Devices, Inc. | Method of making a photovoltaic panel |
US5124269A (en) * | 1988-03-05 | 1992-06-23 | Kanegafuchi Kagaku Kogyo Kabushiki | Method of producing a semiconductor device using a wire mask having a specified diameter |
DE4225385C2 (en) * | 1992-07-31 | 1994-09-29 | Siemens Solar Gmbh | Process for the inexpensive production of a layer of a ternary compound semiconductor |
US6645833B2 (en) * | 1997-06-30 | 2003-11-11 | Max-Planck-Gesellschaft Zur Foerderung Der Wissenschaften E. V. | Method for producing layered structures on a substrate, substrate and semiconductor components produced according to said method |
WO2007044555A2 (en) | 2005-10-07 | 2007-04-19 | Applied Materials, Inc. | System and method for making an improved thin film solar cell interconnect |
WO2007085343A1 (en) | 2006-01-27 | 2007-08-02 | Universität Stuttgart | Method for producing series-connected solar cells and apparatus for carrying out the method |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2015028521A1 (en) * | 2013-08-30 | 2015-03-05 | China Triumph International Engineering Co., Ltd. | Additional priming coat for thin-film solar cells |
US20160240716A1 (en) * | 2013-08-30 | 2016-08-18 | China Triumph International Engineering Co., Ltd. | Additional foundation layer for thin layer solar cells |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
WO2009007375A2 (en) | Thin-film solar cell module and method for its production | |
EP2438620B1 (en) | Solar cell comprising neighboring electrically insulating passivation regions having high surface charges of opposing polarities and production method | |
EP2919276B1 (en) | Multijunction solar cell | |
EP2805357B1 (en) | Semifinished product of a multi-junction solar cell and method for producing a multi-junction solar cell | |
DE102006046726A1 (en) | Silicon-based solar cell comprises front-end contacts that are placed on a front-end doped surface layer and a passivation layer with backside contacts that is placed on the backside doped layer | |
DE102009058794A1 (en) | Thin-film type solar cell and method of manufacturing the same, and thin-film type solar cell module and power generation system using the thin-film type solar cell | |
EP3028295B1 (en) | Method for bonding substrates | |
EP1951490B1 (en) | Device and method for dividing up substrates in wafer form by using adhesion forces | |
DE3712589C2 (en) | ||
EP3997741B1 (en) | Rear-emitter solar cell structure having a heterojunction, and method and device for producing same | |
DE102009025428A1 (en) | Thin-film solar cell and method for the production | |
DE102009022378B4 (en) | Process for the preparation of semi-transparent flexible thin-film solar cells and semi-transparent flexible thin-film solar cell | |
EP1977455B1 (en) | Method for producing series-connected solar cells and apparatus for carrying out the method | |
DE102009023125A1 (en) | Manufacturing serially switched thin-film solar cells, comprises arranging a semi-finished product with a rigid carrier substrate onto a reception, and introducing the semi-finished product in a deposition chamber with a deposition device | |
DE102013203061A1 (en) | Semiconductor component, in particular solar cell and method for producing a metallic contacting structure of a semiconductor device | |
DE102010060297A1 (en) | Method for removing contamination from a reactor | |
DE102009027852A1 (en) | Thin-film solar module with improved interconnection of solar cells and method for its production | |
DE102006055862B4 (en) | Method and device for producing a solar cell electrical contact structure on a substrate | |
DE102019129349A1 (en) | Photovoltaic element with improved efficiency in the case of shading, and method for producing such a photovoltaic element | |
DE202011110968U1 (en) | Thin film photovoltaic module | |
EP2569805A1 (en) | Semiconductor component comprising defect-rich layer for optimally contacting emitters, and method for the production thereof | |
DE102021130591A1 (en) | Perovskite solar cell | |
DE102016106563A1 (en) | Method for producing a solar cell, solar cell produced by the method and substrate carrier | |
DE102019135574A1 (en) | Method for producing a heterogeneously structured coating of an optoelectronic component, as well as an optoelectronic component with such a coating | |
DE102017110207B4 (en) | DEVICE AND METHOD FOR MANUFACTURING PHOTOVOLTAIC MINI CELLS |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |
Effective date: 20131203 |