DE102010020974A1 - Method for manufacturing solar cells utilized for supplying power to e.g. stationary apparatus, involves performing splitting process on wafer by exerting pressure vertically and evenly on wafer from top to bottom of wafer by knife - Google Patents

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Abstract

The method involves executing wedge-shaped cutting of a predetermined pattern parallel to easily cleavable crystal orientation surfaces of a crystalline wafer with a splitting knife at slight pressing force. A splitting process is performed on the crystalline wafer based on impressions formed on the wafer by exerting pressure vertically and evenly on the wafer from top to bottom of the wafer. A cleavage crack is produced in the crystalline wafer, where the splitting process is performed until a workpiece is broken from the wafer along a predetermined separation line. The crystalline wafer is a pseudo-quadratic solar cell wafer (100).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Spezialsolarzellen aus einem Wafer gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1, sowie mittels des Verfahrens hergestellte Spezialsolarzelle gemäß des Patentanspruches 8.The present invention relates to a method for producing special solar cells from a wafer according to the preamble of claim 1, as well as by means of the method produced special solar cell according to claim 8.

Stand der TechnikState of the art

Spezialsolarzellen wie z. B. Solarzellenchips für Konzentrierende-Photovoltaik (CPV) umfassen üblicherweise einen auf einem Kühlelement verpackten hochleistungs Solarzellenchip. Die Solarzeilenchips werden in der Regel aus einem Wafer hergestellt, der üblicherweise sehr viele gleiche rechteckige Solarzellenchips umfasst. Nach der Fertigstellung des Wafers werden die Chips aus dem Wafer herausgetrennt. Das Vereinzeln der Chips erfolgt i. d. R. mittels einer Diamantsäge oder Laserschneiden. Die Einzelchips haben dann typischerweise Kantenlängen von 1 bis 10 mm.Special solar cells such. B. Concentrating photovoltaic (CPV) solar cell chips typically include a high-power solar cell chip packaged on a cooling element. The solar cell chips are usually made from a wafer, which usually comprises a great many identical rectangular solar cell chips. After the completion of the wafer, the chips are separated from the wafer. The singulation of the chips takes place i. d. R. by means of a diamond saw or laser cutting. The individual chips then typically have edge lengths of 1 to 10 mm.

Diese Vereizelungsprozesse sind relativ einfach zu realisieren, haben jedoch den entscheidenden Nachteil, dass an gesamten Kantenlänge Kristalstörungen entstehen, welche die Funktionalität der Solarzellen massiv beeinträchtigen. Es ist bekannt, die gestörten Kristallbereiche z. B. durch Ätzen der seitlichen Solarzellenränder zu entfernen und damit auch die lokale Kurzschlüsse am p-n Übergang zu reduzieren. Dies erfordert aber einen zusätzlichen aufwendigen und kostspieligen Prozessschritt. Unter Berücksichtigung von Flächenverlusten durch Sägeschnitt und Waferrand können kaum mehr als 60% der aufgrund von Schnittverlusten als aktive Solarzellenflache genutzt werden.These Vereizelungsprozesse are relatively easy to implement, but have the major disadvantage that arise on the entire edge length crystal defects that affect the functionality of the solar cell massively. It is known that the disturbed crystal areas z. B. to remove by etching the lateral solar cell edges and thus to reduce the local short circuits at the p-n junction. However, this requires an additional complex and costly process step. Considering area losses due to saw cut and wafer edge, hardly more than 60% of the losses due to cutting losses can be used as active solar cell surface.

Bei Zellgrößen unter 2 mm nimmt die nutzbare Fläche aufgrund von Schnittvererlusten noch drastischer ab. Insgesamt sind die oben erwähnte Prozesse zeit-, material-, und kostenaufwendig.For cell sizes less than 2 mm, the usable area decreases even more drastically due to cut losses. Overall, the processes mentioned above are time consuming, material-consuming and expensive.

Andere kostengünstige Lösungen mit hoher Waferausnutzung sind bislang nicht bekannt.Other cost-effective solutions with high wafer utilization are not yet known.

Es ist weiterhin bakannt, dass auch kleine anwendungsorientierte Solarzellen, wie beispielsweise Solarzellen für mobile Anwendungen, aus so genannten Solarzellenbruch mittels Laserschneiden herausgeschnitten werden. Diese Solarzellen weisen jedoch, aufgrund von thermischen Bearbeitung, massive Schädigungen der Bearbeitungsrandschichten auf. Der Wirkungsgrad von derartigen Solarzellen nimmt üblicherweise um 30% ab.It is also known that even small application-oriented solar cells, such as solar cells for mobile applications, are cut out of so-called solar cell fractures by means of laser cutting. However, these solar cells have, due to thermal processing, massive damage to the processing edge layers. The efficiency of such solar cells usually decreases by 30%.

Aufgabenstellungtask

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Vereinzeln von Spezialsolarzellen aus einem Wafer zu schaffen, das materialschonende und kostengünstige Herstellungsprozesse von anwendungsorientierten Solarzellen ermöglicht.It is therefore the object of the present invention to provide a method for separating special solar cells from a wafer, which enables material-saving and cost-effective production processes of application-oriented solar cells.

Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung durch die im Patentanspruch 1 sowie im Patentanspruch 2 und 8 angegebenen Merkmale zur Herstellung von Spezialsolarzellen. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.This object is achieved according to the invention by the features specified in claim 1 and in claim 2 and 8 for the production of special solar cells. Further embodiments of the invention are the subject of dependent claims.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Vereinzeln und Herstellung von Spezialsolarzellen ist insbesondere für solche Bauelemente anwendbar, die sowohl als Konzenrator-Solarzellen oder Solarzellen in energieautarken Produkten und Stromversorgungssystemen, die für die direkte Umwandlung von Sonnenenergie in elektrische Energie sorgen, als auch für Photoelemente für Energieversorgung in der Mikroelektronik und Belichtungstechnik. Dazu zählen insbesondere Fotohalbleiter, Fotowiderstand, Fotodiodenzelle, Fototransistor.The inventive method for separating and producing special solar cells is particularly applicable for those devices that both as Konzenrator solar cells or solar cells in energy self-sufficient products and power supply systems that provide for the direct conversion of solar energy into electrical energy, as well as for photo elements for energy supply in the Microelectronics and exposure technology. These include in particular photo-semiconductor, photoresistor, photodiode cell, phototransistor.

Ein wesentlicher Gedanke der Erfindung besteht darin, dass eine einfache Spaltung der Kristalle aufgrund der Zerbrechlichkeit des Warfers möglich ist. Insgesamt ist es allgemein bakannt, dass Siliciumwafer sehr spröde sind und leicht brechen. Da die Brüche im kristallinen Wafer meist entlang der Kristalorientierung entstehen, macht sich die vorliegende Erfindung diesen Umstand zum Nutze.An essential idea of the invention is that a simple cleavage of the crystals is possible due to the fragility of the warfer. Overall, it is generally known that silicon wafers are very brittle and break easily. Since the cracks in the crystalline wafer usually occur along the crystal orientation, the present invention takes advantage of this fact.

Der Wafer (100) wird erfindungsgemäß mitels einer keilförmigen Schneide (400a400b) genau und schnell längst einer gewünschten Schnittlinie (103) mit geringfügiger Presskraft mechanisch gespalten. Der Spaltvorgang erfolgt nach dem Eindrücken, (2a) d. h., ein Spaltmesser (400) übt senkrecht und gleichmäßig auf den gesamten Wafer Druck von oben nach unten aus, was einen kontinierlichen Spaltriss (2b) im Wafer bewirkt. Das Werkzeug durchfährt den Wafer nicht vollständig, sondern nur soweit, bis das Werkstück entlang der vorgesehenen oder vorgegebenen Trennlinie (103) bricht.The wafer ( 100 ) is inventively mitels a wedge-shaped blade ( 400a - 400 b ) exactly and quickly long since a desired cutting line ( 103 ) mechanically split with a slight pressing force. The splitting process takes place after pressing in, ( 2a ) ie, a splitting knife ( 400 ) exerts vertical and uniform pressure on the entire wafer from top to bottom, resulting in a continuous gap crack ( 2 B ) in the wafer. The tool does not pass through the wafer completely, but only so far until the workpiece along the intended or predetermined parting line ( 103 ) breaks.

Die Bruchstellen werden vorzugsweise automatisch durch eine mit einen Spaltmesser bestückten Pneumatik- oder elektrisch angetriebenen Servopressen erfolgen. Der Pressvorgang wird dann erfindungsgemäß gleichmässig auf die gesamte Oberffläche des Wafers ausgeübt, bis der Wafer geradelinig zerbricht.The break points are preferably carried out automatically by a fitted with a splitting knife pneumatic or electrically driven servo presses. The pressing process is then applied uniformly according to the invention on the entire surface of the wafer until the wafer breaks straight.

Wahlweise könnten die Bruchstellen z. B. auch mittels Handpresse oder manuell erzeugt werden.Optionally, the breakages z. B. also be produced by hand press or manually.

Bei dem Spaltvorgang ist dabei zu achten, dass die Unterlage eine plane, rutschfeste und leicht flexible Oberfläche bildet. Als besonders bavorzugt sind Unterlagen aus Kunstoff, Hartgummi, Kork.In the splitting process, it should be ensured that the pad a plane, non-slip and easy forms flexible surface. As preferred are preferred documents made of plastic, hard rubber, cork.

Das Spaltmesser (400) besteht aus Metall, Kunstoff oder Glas und ist länger als der zu spaltende Wafer. Die Spaltschneidespitze (400a400b) hat dann vorzugsweise einen Winkel von 30° bis 110°.The splitting knife ( 400 ) is made of metal, plastic or glass and is longer than the wafer to be split. The slit cutting tip ( 400a - 400 b ) then preferably has an angle of 30 ° to 110 °.

Der Trennvorgang erfolgt vorzugsweise durch Relativbewegung von Wafer und Schneide: Hierbei kann es sich um eine Bewegung des Wafertisches oder der Spaltschneidespitze hinsichtlich des Wafers handeln.The separation process is preferably carried out by relative movement of wafer and blade: this may be a movement of the wafer table or the gap cutting tip with respect to the wafer.

Bei dem Spalten des Wafers ist vorzugsweise darauf zu achten, dass die Orientierung der Bruchstellen (103) bezüglich der Kristallstruktur des Werkstückes vorzugsweise so gewählt wird, dass sie parallel zu Kristallflächen (300) verlaufen, die üblicherweise leicht spaltbar sind. Eine andere Kristallorientierung kann ebenfalls gewählt werden, ist jedoch nicht so günstig.When splitting the wafer, it is preferable to ensure that the orientation of the break points ( 103 ) with respect to the crystal structure of the workpiece is preferably chosen so that they are parallel to crystal surfaces ( 300 ), which are usually easily split. Another crystal orientation can also be chosen, but is not so cheap.

Die Bruchstellen können entweder an der Vorderseite, oder Rückseite des Wafers erzeugt werden. Als besonders bevorzugt ist jedoch die Rückseite.The fractures can be generated either on the front or back of the wafer. However, the rear side is particularly preferred.

Im Fall eines (100)-orientierten Siliciumwafers verlaufen die Bruchstellen vorzugsweise parallel bzw. senkrecht zu einem (100)-Orientierungsflat, wobei rechteckige Solarzellenchips erzeugt werden. Bei Verwendung eines (111)-orientierten Siliciumwafers können auch sechseckige Halbleiterchips hergestellt werden. Die Bruchstellen verlaufen in diesem Fall- unter einem Winkel von 30° und 90° bezogen auf einen (110)-Kennzeichnungsflat. Die Brechkanten der einzelnen Chips laufen in diesem Fall wiederum in Richtung leicht brechender (111)-Kristallflächen.In the case of ( 100 ) -oriented silicon wafer, the break points are preferably parallel or perpendicular to a ( 100) Orientation flat, wherein rectangular solar cell chips are generated. When using a ( 111 Hexagonal semiconductor wafers can also be made hexagonal semiconductor chips. The break points in this case run at an angle of 30 ° and 90 ° with respect to one ( 110 ) -Kennzeichnungsflat. The breaking edges of the individual chips run in this case in the direction of slightly refractive ( 111 ) Crystal faces.

Grundsätzlich ist es nicht dringend erforderlich, dass die Bruchstellen immer parallel zu den leicht spaltbaren Kristallflächen verlaufen. Beispielsweise kann auch der (111)-orientierte Wafer in Quadrate (151) oder Rechtecke (153) aufgeteilt werden. Aus diesem Anlass werden vorzugsweise zuerst die schwerer zu spaltenden (110)-Kanten parallel zum Orientierungsflat und danach zu den senkrecht stehenden (111)-Kanten gespalten.In principle, it is not urgently required that the break points always run parallel to the easily fissile crystal surfaces. For example, the ( 111 ) -oriented wafers in squares ( 151 ) or rectangles ( 153 ). On this occasion, it is preferable to first select the ones that are harder to split ( 110 ) Edges parallel to the orientation flat and then to the perpendicular ( 111 ) Edges split.

Das Brechen des Wafers hat den wesentlichen Vorteil, dass an den Seitenflächen der Solarzellen im Vergleich zum kostenintensiven Diamantsägen oder Laserschneiden weniger Kristallstörungen entstehen. Darüber hinaus ist es nicht unbedingt erforderlich, die Seitenflächen der Solarzellenchips nach dem Vereinzeln nachzubearbeiten, um die lokale Kurzschlüsse zu beseitigen. Da die einzelne Schichten relativ sauber voneinander getrennt werden, bleibt ein zusätzlicher Prozessschritt eingespart.The breakage of the wafer has the significant advantage that less crystal defects occur on the side surfaces of the solar cells compared to costly diamond sawing or laser cutting. In addition, it is not absolutely necessary to post-process the side surfaces of the solar cell chips after the separation to eliminate the local short circuits. Since the individual layers are separated relatively cleanly, an additional process step is saved.

Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass während des üblichen Beschichtungprozesses des Solarzellenwafers mit metallhaltigen Kontaktpaste, zusätzlich mehrere Leiterbahnen (101a101b) aufgebracht werden. Ein durchgehend durch den Wafer verlafender Leiterbahn wird dann auf mehrere vereinzelte Solarzellen aufgeteilt. (2b3a)A further preferred embodiment of the invention provides that during the usual coating process of the solar cell wafer with metal-containing contact paste, in addition a plurality of conductor tracks ( 101 - 101b ) are applied. A continuous pathway passing through the wafer is then split among several isolated solar cells. ( 2 B - 3a )

Die zusätzlichen Leiterbahnen werden senkrecht/waagerecht oder diagonal als Silberraster und -Leiterbahnen auf die Vorder- und Rückseite, vorzugsweise parallel zu der Verlaufsrichtung der jeweiligen Kristallorientierung eines Wafers aufgedruckt und dann festgebacken.The additional printed conductors are printed vertically / horizontally or diagonally as a silver grid and printed conductors on the front and back, preferably parallel to the direction of the respective crystal orientation of a wafer and then baked.

In einer bevorzugten Variante der Erfindung, wird das Bild der Kontakte auf der Rückseite des Wafers um die halbe Breite zu der vorderen Kontakten versetzt (5, 6). Auf diese Weise wird die elektrische Verschaltung der kleinsten Solarzellen erleichtert.In a preferred variant of the invention, the image of the contacts on the back side of the wafer is offset by half the width to the front contacts ( 5 . 6 ). In this way, the electrical interconnection of the smallest solar cells is facilitated.

Dieser Herstellungsprozess wird durch eine einfache Umstellung im Druckbild des Siebes erreicht. Durch diese Umstellung können in gewöhnlichen Wafer-Produktionslinien völlig neue und anwedungsorientierte Konzepte von Spezialsolarzellen (3a) hergestellt werden.This manufacturing process is achieved by a simple change in the printed image of the screen. As a result of this conversion, completely new and application-oriented concepts of special solar cells (in ordinary wafer production lines) can be 3a ) getting produced.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird vor dem Vereinzeln der Solarzellen auf den Wafer eine Folie, vorzugsweise eine Haftfolie, aufgebracht und in diesem Zustand wird der Wafer gebrochen. Für manuelles Spalten ist eine haftende Folie mit einem orientierungs Raster (102) vorgesehen. Nach dem Brechen können die einzelnen Solarzellen direkt von der Folie zur weiteren Verarbeitung, wie z. B. zum Löten oder zur Verpackung, abgepickt werden.According to a preferred embodiment of the invention, a film, preferably an adhesive film, is applied to the wafer before the singulation of the solar cells, and in this state the wafer is broken. For manual splitting, an adherent film with an orientation grid ( 102 ) intended. After breaking, the individual solar cells directly from the film for further processing, such. B. for soldering or packaging, be picked.

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform vorliegender Erfindung ist, dass hierbei auch lokal oder mechanisch beschädigte Wafer verwendet werden können. Diese Bruchzellen sind meistens voll intakte aber nutzlose Solarzellen, welche aufgrund der lokalen Beschädigung als Abfallprodukt behandelt werden. Dank dieses Verfahrens wird es weniger Produktionsabfälle und mehr Wiederverwendungsmöglichkeit bei Wafern geben.A further advantageous embodiment of the present invention is that in this case also locally or mechanically damaged wafers can be used. These break cells are usually fully intact but useless solar cells, which are treated as a waste product due to local damage. Thanks to this process, there will be less production waste and more reusability of wafers.

Erfindungsgemäß wird ebenso eine Spezialsolarzelle mit einem aktiven, für die direkte Umwandlung von Sonnen-energie in elektrische Energie geeigneten Oberflächenbereich bereitgestellt, der nach dem zuvor beschriebenen Verfahren herstellbar ist.The invention likewise provides a special solar cell with an active surface area suitable for the direct conversion of solar energy into electrical energy, which can be produced by the method described above.

Ausführungsbeispiel embodiment

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Figuren näher erläutert.Preferred embodiments of the invention are explained below with reference to the accompanying figures.

Es zeigt:It shows:

1 eine Darstellung eines 156 × 156 mm pseudoquadratischen Solarzellenwafers (100) mit metallischen Kontakten (101) (auf eine Abbildung des elektrisch leitendes Rasters (Grid) wurde vezichtet) und mit der angezeigten (111 Ebene) der Kristallorientierung. (300) 1 a representation of a 156 × 156 mm pseudo-square solar cell wafer ( 100 ) with metallic contacts ( 101 ) (an image of the electrically conductive grid has been rejected) and with the displayed ( 111 Level) of the crystal orientation. ( 300 )

2 ein Wafer (100) mit mehreren gedruckten elektrischen Kontakten (101a) und erfindungsgemäße orientierungs Rasterfolie (102) für manuelle Verarbeitung, mit vorgegebenen Sollbruchstelen (103) 2 a wafer ( 100 ) with several printed electrical contacts ( 101 ) and orientation grid film according to the invention ( 102 ) for manual processing, with predetermined breaking points ( 103 )

2a ein Wafer (100) mit angelegter Rasterfolie (102) und beispielhafte Verteilung von 20 mm × 20 mm Spezialsolarzellen auf dem Wafer. Desweiteren wird eine Ausführung des Spaltvorganges durch ein Spaltmesser (400) parallel der Kristalorientierung (300) gezeigt. 2a a wafer ( 100 ) with applied grid foil ( 102 ) and exemplary distribution of 20 mm × 20 mm special solar cells on the wafer. Furthermore, an embodiment of the splitting process by a splitting blade ( 400 ) parallel to the crystal orientation ( 300 ).

2b aufgeteilten Wafer (100) nach dem Spaltvorgang, mit neu erzeugten Streifen (150) samt 9 Spezialsolarzellen mit einer Kantenlänge von 20 mm (150a). Gemäß dieser Darstellung ist deutlich zu erkennen, wie sich die erfindungsgemäße Kontakte auf die neu erzeugete Spezialsolarzellen gleichmässig verteilen. Die Gesamtanzahl der 20 × 20 mm Solarzellen ist in diesem Fall 50 Stück. Derartige Solarzellengrößen sind für die Energieversorgung von stationären- oder mobilen Geräten insbesondere geeignet. 2 B split wafer ( 100 ) after the splitting process, with newly generated strips ( 150 ) including 9 special solar cells with an edge length of 20 mm ( 150a ). According to this illustration, it can be clearly seen how the contacts according to the invention uniformly distribute themselves to the newly produced special solar cells. The total number of 20 × 20 mm solar cells is in this case 50 Piece. Such solar cell sizes are particularly suitable for the power supply of stationary or mobile devices.

3 ein Wafer (100) mit mehreren diagonal aufgedruckten elektrischen Kontakten (100b), und eine Rasterfolie (102) für manuelle Verarbeitung, mit vorgegebenen Sollbruchstellen. Erfindungsgemäße diagonale Kontakte, welche parallel zu der Kristallorientierungslinien aufgebracht werden, haben den entscheidenden Vorteil, dass sich dieser auf zwei benachbarte Solarzellen aufteilen lässt. (3b) 3 a wafer ( 100 ) with several diagonally printed electrical contacts ( 100b ), and a grid foil ( 102 ) for manual processing, with predetermined breaking points. Diagonal contacts according to the invention, which are applied parallel to the crystal orientation lines, have the decisive advantage that this can be divided into two adjacent solar cells. ( 3b )

3a Wafer (100) mit angelegter Raster-Folie (102) mit vorgegebenen Sollbruchstellen (103) mit dargelegten möglicher Anzahl von 220 Stück 10 × 10 mm an Spazialsolarzellen. An diesem Beispiel wird es deutlich, dass bei derartigen Anordnung und geringem Verschnitt, möglichst viele neue Konzepte von Spezialsolarzellen entstehen können, welche dann insbesondere für die Herstellung von Konzentratormodulen (CPV) geeignet sind. Derartige kostengünstige Spezialsolarzellen mit einer Kantenlänge von beispielsweise 1 mm bis 5 mm, können dann für Energieversorgung in der Mikroelektronik verwendet werden. 3a Wafer ( 100 ) with applied raster foil ( 102 ) with predetermined breaking points ( 103 ) with possible number of 220 pieces of 10 × 10 mm of spinal solar cells. In this example, it becomes clear that with such an arrangement and low waste, as many new concepts of special solar cells can arise, which are then particularly suitable for the production of concentrator modules (CPV). Such cost-effective special solar cells with an edge length of for example 1 mm to 5 mm, can then be used for power supply in microelectronics.

3b eine Darstellung einer Sollbruchstelle (103), welche mitten durch die Längstachse eines elektrischen Kontaktes verläuft. 3b a representation of a predetermined breaking point ( 103 ), which runs through the middle of the longitudinal axis of an electrical contact.

4 Ausführungsbeispiel des Spaltwerkzeuges (für manuelle Verarbeitung) aus trasparentem Acrylglas mit zwei unterschiedlichen keilförmigen Spaltschneiden, welche einen bevorzugten Winkel aufweisen. (400a – 90°) und (400b – 60°) 4 Embodiment of the splitting tool (for manual processing) made of trasparent acrylic glass with two different wedge-shaped gap cutting, which have a preferred angle. ( 400a - 90 °) and ( 400 b - 60 °)

5 Vorder- und Rückseite des Wafers mit mit erfindungsgemäß versetzten metallischen Kontaktierungen. Damit wird erreicht, dass an der gegenüberliegenden Bruchkante der Spezialsolarzelle eine elektrische Kontaktierung (200) entsteht, was auch eine spätere Verschaltug der kleinsten Zellen erleichtern wird. 5 Front and back of the wafer with with according to the invention offset metallic contacts. This ensures that at the opposite breaking edge of the special solar cell, an electrical contact ( 200 ), which will facilitate a later Verschaltug the smallest cells.

6 eine Vergrößerung der vorherigen Darstellung (200). 6 an enlargement of the previous illustration ( 200 ).

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

100100
Wafer 156 mm × 156 mmWafer 156 mm × 156 mm
100a100a
Wafer 156 mm × 156 mm (Rückseite)Wafer 156 mm × 156 mm (back)
101101
Metallische KontakteMetallic contacts
101a101
Vielzahl an elektrischen Kontaktierungen (senkrecht)Variety of electrical contacts (vertical)
101b101b
Vielzahl an elektrischen Kontaktierungen (diagonal)Variety of electrical contacts (diagonal)
101c101c
Vielzahl an elektrischen Kontaktierungen von der Rückseite (diagonal)Variety of electrical contacts from the back (diagonal)
102102
Haftende Rasterfolie mit vorgegebenen SollbruchstellenAdhesive grid foil with predetermined breaking points
103103
SollbruchstellenPredetermined breaking points
150150
Streifen mit 9 Stück von SpezialsolarzellenStrip with 9 pieces of special solar cells
151a151a
Rauteartige (quadratische) 20 mm × 20 mm SpezialsolarzelleRough-shaped (square) 20 mm × 20 mm special solar cell
152152
Spezialsolarzelle in Form eines Dreieckes (kein Verschnitt)Special solar cell in the form of a triangle (no waste)
153153
Verschiedene Ausführungsformen der Spazialsolarzellen (rot markiert)Various embodiments of the spinal cell solar cells (marked in red)
154154
Spezialsolarzelle in Form eines Dreieckes (kein Verschnitt)Special solar cell in the form of a triangle (no waste)
200200
Versatz der Kontaktierung auf der RückseiteOffset of the contact on the back
300300
Kristallorientierung (111 Ebene)Crystal orientation ( 111 Level)
400400
Spaltmessersplitting knife
400a400a
Keilförmige Schneidespitze in einem Winkel von 90°Wedge-shaped cutting tip at an angle of 90 °
400b400b
Keilförmige Schneidespitze in einem Winkel von 60°Wedge-shaped cutting tip at an angle of 60 °
500500
Presskraftpressing force

Claims (10)

Verfahren zur Herstellung von Spezialsolarzellen aus einem kristallinen Wafer mittels mechanischen Spaltvorgangs, welches durch ein Spaltmesser (400) mit einer keilförmigen Schneide (400a400b) in einem vorbestimmten Muster parallel zur leicht spaltbaren Kristallorientierungsflächen des jeweiligen Wafers mit geringfügiger Presskraft ausgeführt wird. Der Spaltvorgang erfolgt nach dem Eindrücken, (2a) d. h., ein Spaltmesser (400) übt senkrecht und gleichmäßig auf den gesamten Wafer Druck von oben nach unten aus, was einen kontinierlichen Spaltriss (2b) im Wafer bewirkt. Das Werkzeug durchfährt den Wafer nicht vollständig, sondern nur soweit, bis das Werkstück entlang der vorgesehenen oder vorgegebenen Trennlinie (103) bricht.Process for the production of special solar cells from a crystalline wafer by means of a mechanical splitting process, which is carried out by a splitting knife ( 400 ) with a wedge-shaped cutting edge ( 400a - 400 b ) is carried out in a predetermined pattern parallel to the easily cleavable crystal orientation surfaces of the respective wafer with a slight pressing force. The splitting process takes place after pressing in, ( 2a ) ie, a splitting knife ( 400 ) exerts vertical and uniform pressure on the entire wafer from top to bottom, resulting in a continuous gap crack ( 2 B ) in the wafer. The tool does not pass through the wafer completely, but only so far until the workpiece along the intended or predetermined parting line ( 103 ) breaks. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass während des gewöhnlichen Herstellungsprozesses von kristallinen Solarzellen wird das Druckbild im Sieb derart umgestellt, dass sich an der Vorder- und Rückseite des Wafers eine Vielzahl an parallel zu der Verlaufslinie der Kristallorientierung des Wafers verlaufenden elektrischen Kontakte (101a101b) bildet, deren Anzahl an der Vorder- und Rückseite zueinander parallel verläuft, wobei die Anzahl der elektrischen Leiterbahnen jeweils auf jeder Seite zwischen 4 und 80 Stück beträgt. Die Breite der metallischen Leiterbahnen bewegt sich je nach Anwendung im Bereich zwischen 0,6 mm und 2,2 mm, und die Anzahl der Rasterbahnen (Grid) beträgt entsprechend, je nach Zellengröße, zwischen 67 und 91 Stück. A method according to claim 1, characterized in that during the normal production process of crystalline solar cells, the printed image is changed in the screen such that at the front and back of the wafer a plurality of parallel to the line of the crystal orientation of the wafer extending electrical contacts ( 101 - 101b ), the number of which is parallel to each other at the front and back, wherein the number of electrical traces is on each side between 4 and 80 pieces. Depending on the application, the width of the metallic interconnects ranges from 0.6 mm to 2.2 mm, and the number of grid lines (grid) is accordingly between 67 and 91, depending on the cell size. Verfahren nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, dass an der Rückseite des Wafers wird eine Vielzahl von elektrischen Leiterbahnen aufgebracht, welche derart versetzt werden, dass die Bruchstellen exakt in der Mitte der Längstachse eines elektrischen Leiterbahnes entstehen (200), sodass sich zumindest zwei auf diese Weise hergestellte Spezialsolarzellen diesen Leiterbahn teilen. (3b, 5, 6)A method according to claim 2, characterized in that at the back of the wafer a plurality of electrical conductor tracks is applied, which are offset in such a way that the break points arise exactly in the middle of the longitudinal axis of an electrical conductor track ( 200 ), so that at least two special solar cells produced in this way share this trace. ( 3b . 5 . 6 ) Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass im Fall unterschiedlicher Verlaufsrichtungen von Kristallorientierung und der metallischen Kontaktierung auf dem Wafer, rauteartige, rechteckige und/oder quadratische Solarzellen (151) hergestellt werden, wobei die Leiterbahnen in der Mitte, durch die Längstachse der Solarzelle, verlaufen.A method according to claim 1, characterized in that in the case of different directions of crystal orientation and the metallic contact on the wafer, rugeartige, rectangular and / or square solar cells ( 151 ), wherein the conductor tracks run in the middle, through the longitudinal axis of the solar cell. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass das Spaltmesser (400) aus Metall, Kunstoff oder Glas besteht, und hat eine Schneidespitze im Winkel zwischen 30–110.Method according to claim 1, characterized in that the splitting knife ( 400 ) made of metal, plastic or glass, and has a cutting tip at an angle between 30-110. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Bruchstellen vorzugsweise automatisch durch eine mit einen Spaltmesser (400) bestückten Pneumatik- oder elektrisch angetriebenen Servopressen und zwar in Relativbewegung von Wafer und Schneide, an der Vorderseite oder Rückseite des Wafers erzeugt werden.A method according to claim 1, characterized in that the fractures preferably automatically by a with a splitting blade ( 400 ) equipped pneumatic or electrically driven servo presses in relative motion of the wafer and the cutting edge, are produced on the front or back of the wafer. Wahlweise werden die Bruchstellen auch mittels Handpresse und unten beweglicher Spannvorrichtung mit vorgefertigten Führungsbahnen für das Spaltmesser, oder manuell anhand einer Rasterfolie, erzeugt.Optionally, the break points are also produced by means of a hand press and movable clamping device with prefabricated guideways for the splitting knife, or manually using a grid foil. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Vereinzeln der Solarzellen wird auf den Wafer eine Folie, vorzugsweise eine Haftfolie, aufgebracht und in diesem Zustand wird der Wafer gebrochen. Für manuelles Spalten wird eine haftende Folie mit einem vorgegebenen Raster (102) aufgeklebt.A method according to claim 1, characterized in that prior to the separation of the solar cells, a film, preferably an adhesive film is applied to the wafer and in this state, the wafer is broken. For manual splitting, an adherent foil with a given grid ( 102 ) glued. Verfahren nach der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Verfahren Solarzellen mit einer Kantenlänge zwischen 1 mm und 50 mm, und einer Gesamtfläche von 1 mm × bis 2500 mm2 hergestellt werden.Method according to the preceding claims, characterized in that the method according to the invention solar cells with an edge length between 1 mm and 50 mm, and a total area of 1 mm × to 2500 mm 2 are produced. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die im Anspruch 1 erwähnte mechanische Spaltmethode zur Vereinzelung von integrierten Schaltungen (Chips) aus einem Wafer angewandt wird.A method according to claim 1, characterized in that the mentioned in claim 1, the mechanical gap method for singulating integrated circuits (chips) is applied from a wafer.
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