DE102010024307A1

DE102010024307A1 - Verfahren zur Herstellung einer metallischen Kontaktstruktur einer photovoltaischen Solarzelle

Info

Publication number: DE102010024307A1
Application number: DE201010024307
Authority: DE
Inventors: Dr. Biro Daniel; Benjamin Thaidigsmann; Dr. Clement Florian; Robert Woehl; Edgar-Allan Wotke
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 2010-06-18
Filing date: 2010-06-18
Publication date: 2011-12-22

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer metallischen Kontaktstruktur einer photovoltaischen Solarzelle, folgende Verfahrensschritte umfassend: A Aufbringen einer elektrisch nichtleitenden Isolierungsschicht auf eine Oberfläche eines Halbleitersubstrates, gegebenenfalls auf eine oder mehrere diese Oberfläche bedeckende Zwischenschichten, B Aufbringen einer metallischen Kontaktschicht auf die Isolierungsschicht, gegebenenfalls auf eine oder mehrere die Isolierungsschicht bedeckende Zwischenschichten und Erzeugen mehrerer lokaler elektrisch leitender Verbindung zwischen Halbleitersubstrat und Kontaktschicht durch die Isolierungsschicht und gegebenenfalls weitere Zwischenschichten hindurch. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass in Verfahrenschritt B die metallische Kontaktschicht folgende Verfahrensschritte umfassend ausgebildet wird: B1 eine erste Metallpartikel enthaltende Paste wird an mehreren lokalen Bereichen aufgebracht, B2 eine zweite Metallpartikel enthaltende Paste wird flächig, zumindest die mit der ersten Paste bedeckten Bereiche sowie die dazwischen liegenden Bereiche zumindest teilweise bedeckend aufgebracht und B3 globales Erhitzen des Halbleitersubstrates in einem Temperaturschritt, wobei erste und zweite Paste sowie der oder die auf Verfahrenschritt B1 folgenden Temperaturschritte derart ausgebildet sind, dass die erste Paste die Isolierungsschicht durchdringt und einen elektrisch leitenden Kontakt unmittelbar mit dem Halbleitersubstrat bildet, wohingegen die zweite Paste die Isolierungsschicht nicht durchdringt und lediglich mittelbar über die erste Paste mit dem Halbleitersubstrat elektrisch leitend verbunden ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer metallischen Kontaktstruktur einer photovoltaischen Solarzelle gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.
Eine photovoltaische Solarzelle stellt ein flächiges Halbleiterelement dar, bei dem mittels einfallender elektromagnetischer Strahlung eine Erzeugung von Elektron-Lochpaaren erzielt wird und an mindestens einem pn-Übergang eine Ladungsträgertrennung erfolgt, so dass zwischen mindestens zwei elektrischen Kontakten der Solarzelle eine elektrische Potentialdifferenz entsteht und über einen mit diesen Kontakten verbundenen externen Stromkreis elektrische Leistung von der Solarzelle abgegriffen werden kann.
Die Ladungsträger werden dabei über metallische Kontaktstrukturen eingesammelt, so dass durch Kontaktierung dieser Kontaktstrukturen an einem oder mehreren Kontaktpunkten die Ladungsträger in den externen Stromkreis eingespeist werden können.
Hinsichtlich der Ausbildung der metallischen Kontaktstruktur stellen sich konkurrierende Anforderungen: Einerseits soll die mittlere Weglänge eines Ladungsträgers in dem Halbleitersubstrat zu dem nächstliegenden Kontaktpunkt mit einer metallischen Kontaktstruktur gering sein, um ohmsche Verluste aufgrund von Leitungswiderständen innerhalb des Halbleiters gering zu halten. Andererseits soll die Kontaktfläche zwischen metallischer Kontaktstruktur und Halbleitersubstrat gering sein, da an der Kontaktfläche eine hohe Rekombinationsrate, verglichen mit elektrisch passivierten Oberflächen des Halbleitersubstrates vorliegt.
Insbesondere bei Solarzellen, bei denen ein Emitter und somit auch der die erzeugten Ladungsträgerpaare trennende pn-Übergang an oder im Bereich der zum Lichteinfall ausgebildeten Vorderseite der Solarzelle ausgebildet ist, erfolgt typischerweise die elektrische Kontaktierung der Basis mittels einer rückseitig angeordneten metallischen Kontaktierungsschicht, welche elektrisch leitend mit dem Halbleitersubstrat verbunden ist. Hierbei ist zur Erzielung hoher Wirkungsgrade eine effiziente rückseitige Passivierung, d. h. die Erzielung einer geringen Oberflächenrekombinationsgeschwindigkeit für Minoritätsladungsträger, insbesondere im Bereich der rückseitigen Oberfläche des Halbleitersubstrates sowie eine Ausbildung des elektrischen Kontaktes mit niedrigem Kontaktwiderstand wesentlich.
So sind Solarzellenstrukturen bekannt, bei denen die Rückseite des Halbleitersubstrates im wesentlichen ganzflächig mit einer als Siliziumnitridschicht, Siliziumdioxidschicht oder Aluminiumoxidschicht oder Schichsystemen ausgebildeten Passivierungsschicht oder Isolierungsschicht bedeckt ist, so dass niedrige Oberflächenrekombinationsgeschwindigkeiten erzielt werden. Lediglich an Punktkontakten ist die passivierende Schicht punktartig oder kleinflächig linenförmig geöffnet und es besteht eine elektrisch leitende Verbindung zu einer metallischen Kontaktierungsschicht, welche auf der Passivierungsschicht angeordnet ist. Hierbei ist die Gesamtfläche der verteilten Kontakte deutlich geringer als die Fläche der Rückseite der Solarzelle. Eine solche Solarzellenstruktur ist beispielsweise die PERL-Struktur (passivated emitter, rear locally defused) wie in J. Genick, B. Hoex, G. Dingemans, A. Richter, M. Hermle, and S. W. Glunz „High-efficiency n-type silicon solar cells with front side boron emitter," in Proceedings of the 24th European Photovoltaic Solar Energy Conference (Hamburg, Germany), 2009 und in Zhao et al., Proc. of the 21st IEEE PVSC, 333 (1990) beschrieben. Diese Struktur, welche rückseitige Kontaktierung zur Erreichung hoher Wirkungsgrade ermöglicht, erfordert bei der Herstellung zusätzliche Photolithografieschritte, so dass eine industrielle Implementierung dieser Solarzellenstruktur nicht praktikabel oder zumindest sehr kostenintensiv ist.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung einer metallischen Kontaktstruktur einer photovoltaischen Solarzelle zu schaffen, welches industriell kostengünstig implementierbar ist und gleichzeitig hohe Wirkungsgrade durch die Kombination großflächig passivierter Bereiche mit lokalen Kontaktierungsbereichen zu einer metallischen Kontaktstruktur er möglicht.
Gelöst ist diese Aufgabe durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens finden sich in den Ansprüchen 2 bis 18.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung einer metallischen Kontaktstruktur einer photovoltaischen Solarzelle umfasst folgende Verfahrensschritte:
In einem Verfahrensschritt A wird eine elektrisch nicht leitende Isolierungsschicht auf eine Oberfläche eines Halbleitersubstrates, gegebenenfalls auf eine oder mehrere diese Oberfläche bedeckende Zwischenschichten aufgebracht.
In einem Verfahrensschritt B wird eine metallische Kontaktschicht auf die Isolierungsschicht, gegebenenfalls auf eine oder mehrere die Isolierungsschicht bedeckende Zwischenschichten aufgebracht. Weiterhin werden eine oder mehrere lokale elektrisch leitende Verbindungen zwischen Halbleitersubstrat und Kontaktschicht durch die Isolierungsschicht und gegebenenfalls weitere zwischen Kontaktschicht und Halbleitersubstrat liegende Zwischenschichten hindurch erzeugt.
Ergebnis der Verfahrensschritte A und B ist somit, dass die Oberfläche des Halbleitersubstrates weitgehend durch die Isolierungsschicht einerseits gegenüber der metallischen Kontaktschicht elektrisch isoliert ist und andererseits hinsichtlich der Rekombinationsaktivitäten passiviert ist und lediglich an mehreren lokalen Bereichen eine elektrisch leitende Verbindung zwischen Halbleitersubstrat und Kontaktschicht durch die Isolierungsschicht hindurch besteht.
Wesentlich ist, dass in Verfahrensschritt B die metallische Kontaktschicht folgende Verfahrensschritte umfassend ausgebildet wird:
In einem Verfahrensschritt B1 wird eine erste Metallpartikel enthaltende Paste an mehreren lokalen Bereichen aufgebracht. Dies sind diejenigen lokalen Bereiche, an denen eine elektrisch leitende Verbindung zu dem Halbleitersubstrat erzeugt werden soll.
In einem Verfahrensschritt B2 wird eine zweite Metallpartikel enthaltende Paste flächig, zumindest die mit der ersten Paste bedeckten Bereiche sowie die dazwischen liegenden Bereiche bedeckend aufgebracht. Die mittels der zweiten Paste ausgebildete Schicht überdeckt somit zumindest die in Verfahrensschritt B1 aufgebrachten Bereiche der ersten Paste sowie die dazwischen liegenden Bereiche.
In einem Verfahrensschritt B3 erfolgt ein globales Erhitzen des Halbleitersubstrates in einem Temperaturschritt.
Die erste und zweite Paste sowie der oder die auf Verfahrensschritt B1 folgende Temperaturschritt sind dabei derart ausgebildet, dass die erste Paste die Isolierungsschicht durchdringt und einen elektrisch leitenden Kontakt unmittelbar mit dem Halbleitersubstrat bildet, wohingegen die zweite Paste die Isolierungsschicht nicht durchdringt. Die sich aus der zweiten Paste ausbildende Metallschicht ist somit lediglich mittelbar über die erste Paste bzw. der sich hieraus bildenden Metallstrukturen mit dem Halbleitersubstrat elektrisch leitend verbunden.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es somit erstmals möglich, in einfacher, industriell kostengünstig implementierbarer Weise eine elektrische Kontaktierung, insbesondere der Rückseite einer Solarzelle, zu erzielen, welche einerseits großflächig passivierte Bereiche und andererseits lokale Kontaktierungsbereiche aufweist. Durch die Verwendung zweier verschiedener Pasten, von denen lediglich die erste in dem oder den auf die Pastenaufbringung folgenden Temperaturschritten die Isolierungsschicht durchdringt, kann mit kostengünstigen Methoden die zuvor genannte vorteilhafte Kontaktierungsstruktur mit mehreren lokalen Kontaktierungsbereichen und großflächig passivierten Bereichen auf der Oberfläche des Halbleitersubstrates erzielt werden.
Insbesondere kann zur Aufbringung der Pasten auf an sich bekannte, bereits industriell implementierte Methoden wie beispielsweise Siebdruck oder Inkjet-Druckverfahren zurückgegriffen werden, die bereits für hohe Durchsatzraten im Inline-Verfahren und damit kostengünstige Herstellungsprozesse etabliert sind.
Zur Aufbringung der Fasten können verschiedene Verfahren eingesetzt werden: Siebdruck, Schablonendruck, Dispensen, Inkjetten, Lasertransferdrucken, Tampondrucken, Tiefdruck und andere Druck- und Depositionsverfahren. Vorzugsweise wird an das Aufbringen der Pasten ein Trocknungsschritt angeschlossen werden, um die Pasten zu verfestigen.
Weiterhin kann zur Erzeugung der metallischen Kontaktstruktur mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens gänzlich auf kostenintensive Fotolithografie verzichtet werden. Lediglich die erste Paste muss gezielt in den für die lokale Kontaktierung vorgesehenen Bereichen aufgebracht werden. Dies ist jedoch beispielsweise mit den vorgenannten bereits bekannten Verfahren, insbesondere Siebdruck-, Schablonendruck oder Inkjet-Druckverfahren oder Dispensen bereits heute problemlos möglich. Die Isolierungsschicht und die zweite Paste können ganzflächig aufgetragen werden, so dass auch hier keinerlei Maskierungsschritte notwendig sind.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird somit die bisher in kostenintensiven komplexen Prozessen realisierte Kontaktierungsstruktur zur Herstellung hocheffizienter Solarzellen in ein kostengünstiges industrielles Herstellungsverfahren implementierbar.
Das globale Erhitzen in Verfahrensschritt B3 erfolgt vorzugsweise in einem Fast Firing Ofen als Feuerungsschritt, bei dem die Wafer in einem Durchlaufverfahren durch den heißen Bereich des Ofens gefördert werden. Hierbei werden vorzugsweise Temperaturen von bis zu 1000°C erreicht wobei vorzugsweise Maximaltemperaturen kleiner 900°C verwendet werden. Der Feuerungsprozess wird vorzugsweise sehr kurz ausgeführt werden, so dass die Wafer nur wenige Minuten in dem Ofen verweilen und nur wenige Sekunden auf die Temperatur aufgeheizt werden, wodurch sich dieser Prozess von reinen Trockungsprozessen deutlich unterscheidet.
Vorzugsweise wird die zweite Paste in Verfahrensschritt B2 derart aufgebracht, dass sie die mit der ersten Paste bedeckten Bereiche sowie die dazwischenliegenden Bereiche vollständig überdeckt. Hierdurch ist insbesondere ein geringer elektrischer Querleitungswiderstand gewährleistet. Ebenso liegt es im Rahmen der Erfindung, dass die dazwischenliegenden Bereiche lediglich teilweise, beispielsweise linienartig mit der zweiten Paste bedeckt werden. Hierdurch ist eine elektrisch leitende Verbindung durch die zweite Paste, bzw. die hieraus entstehende Metallstruktur gewährleistet, wobei aufgrund der teilweisen Bedeckung Paste eingespart wird, gegenüber der vollflächigen Bedeckung der dazwischenliegenden Bereiche. Ebenso liegt es im Rahmen der Erfindung diese Kontaktierungsstruktur für die Ausbildung von rückseitenkontaktierten Solarzellen wie MWT-, EWT- oder Back Junction Solarzellen einzusetzen.
Zur Verschaltung einer Solarzelle mit einem externen Stromkreis bzw. weiteren Solarzellen bei Modulverschaltung werden typischerweise metallische Kontaktstrukturen der Solarzelle mittels eines Lötverfahrens mit einem metallischen Zellverbinder verlötet. Typischerweise eignen sich die metallischen Kontaktstrukturen aufgrund ihrer Zusammensetzung jedoch nicht oder nur bedingt für eine Lötverbindung, weshalb üblicherweise so genannte „Lötpads”, d. h. lokale metallische Kontaktstrukturen, welche einerseits eine elektrisch leitende Verbindung mit der metallischen Kontaktierungsstruktur der Solarzelle ausbilden und andererseits gute lötbare Eigenschaften aufweisen, zusätzlich auf die Solarzelle aufgebracht.
In einer vorzugsweisen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst Verfahrensschritt B daher zusätzlich einen Verfahrensschritt Ba, wobei in Verfahrensschritt Ba auf mindestens einen lokalen Teilbereich eine dritte Metallpartikel enthaltende Paste aufgebracht wird, welche derart ausgebildet ist, dass die dritte Paste nach Wärmeeinwirkung lötbare metallische Strukturen bildet. Auf diese Weise wird in kostengünstiger und insbesondere im Inline-Verfahren implementierbarer Verfahrensweise zusätzlich ein Lötpad ausgebildet.
Besonders vorteilhaft wird die dritte Paste noch vor der zweiten Paste auf dem Substrat angeordnet, so dass die zweite Paste bereichsweise die dritte Paste überlappen kann, damit eine besonders gute elektrische und mechanische Verbindung dieser beiden Pasten im anschließenden Feuerungsschritt ausgebildet wird.
In einer besonders einfachen Ausführung sind die dritte Paste und die erste Paste identisch und werden in einem Schritt angeordnet beispielsweise durch einen Siebdruckprozess. Die zweite Paste wird dann derart angeordnet, dass die zuvor erzeugten Lötpads nicht oder nur bereichsweise bedeckt sind und so für eine spätere Kontaktierung der Solarzelle beispielsweise durch Löten oder Kleben zugänglich sind.
Die dritte Paste wird vorzugsweise derart aufgebracht, dass die daraus resultierende metallische Struktur mit der aus der zweiten Paste resultierenden metallischen Struktur und/oder der aus der ersten Paste metallischen resultierenden Struktur elektrisch leitend verbunden ist.
Vorzugsweise sind die dritte Paste sowie der oder die auf Verfahrensschritt B1 folgenden Temperaturschritte derart ausgebildet, dass die dritte Paste die Isolierungsschicht nicht durchdringt. In dieser vorzugsweisen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird weiterhin in Verfahrensschritt B1 die erste Paste auf mindestens eine erste Gruppe und eine zweite Gruppe lokaler Bereiche aufgebracht, wobei in Verfahrensschritt B2 die zweite Paste die mit der ersten Paste bedeckten Bereiche der ersten Gruppe sowie die dazwischen liegenden Bereiche bedeckend aufgebracht wird und in Verfahrenschritt Ba die dritte Paste die mit der ersten Paste bedeckten Bereiche der zweiten Gruppe sowie die dazwischen liegenden Bereiche bedeckend aufgebracht wird.
In dieser vorteilhaften Ausführungsform erfolgt das Durchdringen der Isolierungsschicht somit ausschließlich durch die erste Paste bzw. die hieraus resultierenden metallischen Strukturen. Die aus der dritten Paste resultierende metallische Struktur ist einerseits über die mit der erste Paste bedeckten lokalen Bereiche der zweiten Gruppe direkt mit dem Halbleitersubstrat elektrisch leitend verbunden und darüber hinaus ist sie mit der zweiten Paste bzw. der hieraus resultierenden metallischen Struktur elektrisch leitend verbunden.
In einer alternativen vorteilhaften Ausführungsform ist die dritte Paste derart ausgebildet, dass sie in dem oder den auf Verfahrenschritt B1 folgenden Temperaturschritten die Isolierungsschicht durchdringt. In dieser Ausführungsform erfolgt somit unmittelbar ein elektrischer Kontakt zwischen der aus der dritten Paste resultierenden metallischen Kontaktstruktur und dem Halbleitersubstrat, wobei auch in dieser Ausführungsform die aus der dritten Paste resultierende Metallstruktur mit der aus der zweiten Paste resultierenden Metallstruktur elektrisch leitend verbunden ist. Insbesondere ist es hierbei vorteilhaft, dass die erste und die dritte Paste identisch sind und vorzugsweise in einem gemeinsamen Prozessschritt bevorzugt gleichzeitig auf das Halbleitersubstrat aufgebracht werden.
Vorzugsweise werden die zweite und die dritte Paste elektrisch leitend miteinander verbunden aufgebracht. Hierbei liegt es im Rahmen der erfindung, die zweite und die dritte Paste nicht überlappend, jedoch direkt aneinander angrenzend aufzubringen. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass einerseits definierte Bereiche hinsichtlich der Lötpads an der Kontaktierungsseite der Solarzelle bei geringen Höhenunterschieden ausgebildet werden und andererseits durch das Aneinandergrenzen eine mit geringen ohmschen Leitungsverlusten behaftete elektrische leitende Verbindung zwischen zweiter und dritter Paste bzw. der hieraus resultierenden Metallstrukturen gewährleistet ist.
Um eine sichere elektisch leitende Verbindung zwischen erster und dritter Paste bzw. den hieraus resultierenden Strukturen zu gewährleisten ist es vorteilhaft, die zweite und die dritte Paste überlappend aufzubringen, vorzugsweise derart, dass die dritte Paste die zweite Paste überlappt. Vorzugsweise werden die Pasten derart überlappend aufgebracht, dass sie um eine Länge im Bereich zwischen 0,1 mm bis 2 mm überlappen.
In einer weiteren vorzugsweisen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die dritte Paste auf die zweite Paste aufgebracht. Hierdurch entstehen zwar Höhenunterschiede an der Kontaktierungsseite, dafür kann die Genauigkeit der Druckverfahren mit einer höheren Toleranz versehen werden, da die Bereiche, welche mit zweiter und dritter Paste bedruckt werden, nicht mehr aneinandergrenzen.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die zweite Paste derart ausgebildet, dass sie die Isolierungsschicht nicht durchdringt und dass sie nach Wärmeeinwirkung oder durch eine weitere Nachbehandlung eine lötbare oder auf andere Weise elektrisch verschaltbare metallische Struktur bildet oder solch eine Struktur auf ihr ausgebildet wird. Hierdurch wird die separate Erzeugung von Lötpads eingespart. In dieser vorzugsweisen Ausführungsform eignet sich somit die gesamte flächig aufgebrachte zweite Paste, bzw. die hieraus resultierende Metallstruktur für eine lötbare Verbindung oder eine alternative Verschaltungstechnologie. Insbesondere ist die zweite Paste, bzw. die hieraus resultierende Metallstruktur für eine elektrische Kontaktierung mittels Leitklebern geeignet, wie in „Fast and easy single step module assembly for back-contacted C-Si solar cells with conductive adhesives", 2003, Bultman, Osaka beschrieben.
Zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens sind die dem Fachmann aus vorbekannten Siebdruck- oder Inkjet-Druckverfahren oder anderen Verfahrens zur Herstellung metallischer Kontaktstrukturen bekannten Metallpartikel enthaltenden Pasten verwendbar. Insbesondere ist dem Fachmann bekannt, welche Pasten für eine vorgegebene Isolierungsschicht bei vorgegebenen Temperaturschritten eine Durchdringung der Isolierungsschicht erzielen und welche nicht.
Die Isolierungsschicht ist vorzugsweise als dielektrische Schicht ausgebildet, insbesondere vorzugsweise als Siliziumnitridschicht, Siliziumoxidschicht, Aluminiumoxidschicht, Siliciumcarbidschicht, Titandioxidschicht oder Mischungen der genannten Materialien. Ebenso liegt die Ausbildung der Isolierungsschicht als Schichtsystem aus mehreren Schichten im Rahmen der Erfindung. Vorteilhafterweise weist die Isolierungsschicht bzw. das als Isolierungsschicht verwendete Schichtsystem eine Dicke im Bereich zwischen 5 nm und 500 nm, insbesondere zwischen 20 nm und 250 nm, im weiteren vorzugsweise zwischen 50 nm und 250 nm auf. Insbesondere hat sich ein Schichtsystem aus einer Schicht Aluminiumoxid und einer Schicht Siliziumnitrid vorzugsweise mit einer Gesamtdicke von 100 nm oder ein Schichtsystem aus einer Schicht Siliziumoxid und einer Schicht Siliziumnitrid, vorzugsweise mit einer Gesamtdicke von 200 nm in Versuchen des Anmelders als vorteilhaft, insbesondere hinsichtlich der Isolierungswirkung erwiesen.
Vorzugsweise weisen die erste und die zweite Paste folgende Spezifikation auf: Die erste Paste enthält vorzugsweise Stoffe, die die Isolierungsschicht bei einem Hochtemperaturschritt durchdringen. Insbesondere enthält die erste Paste vorzugsweise Glasfritte, bevorzugt bis zu 10% Blei- und/oder Bismutborglas, oder reine Blei- bzw. Bismutoxide. In einer weiteren vorzugsweisen Ausführungsform enthält die erste Paste eines oder mehrere Oxide, bevorzugt aus der Gruppe: GeO2, P2O5, Na2O, K2O, CaO, Al2O3, MgO, TiO2, ZnO und B2O3.
Um die Ausbildung eines besseren lokalen Back-Surface-Fields zu unterstützen, ist die Verwendung einer ersten Paste vorteilhaft, die mit Phosphor oder anderen Elementen, die dem Basisdotierungstyp entsprechen, angereichert ist. Ist die Basisdotierung eine p-Typ Dotierung, sind in der ersten Paste entsprechende Dotierstoffe enthalten, die eine p-Typ Dotierung erlauben. Insbesondere können enthalten sein Aluminium, Bor und/oder Gallium.
Die zweite Paste enthält vorzugsweise vorgenannte Stoffe, die die Passivierungsschicht angreifen, nicht oder nur in geringen Mengen (bevorzugt weniger als 2%). Insbesondere enthält die zweite Paste vorzugsweise keine Glasfritte oder lediglich Glasfritte mit einem Anteil geringer als 1%. Insbesondere wird vorzugsweise als zweite Paste eine Aluminiumpaste oder eine Kupferpaste verwendet. Die Aluminiumpaste zeichnet sich durch einen großen Anteil an aluminiumhaltigen Metallpartikeln aus (vorzugsweise größer 50%).
Die dritte Paste weist vorzugsweise folgende Spezifikationen auf:
Vorzugsweise weist die dritte Paste einen Silberanteil von mindestens 70% auf, um eine gute Lötbarkeit zu gewährleisten. Ebenso liegt die Verwendung einer dritten Paste, die mit anderen lötbaren Metallen angereichert ist, im Rahmen der Erfindung, vorzugsweise Zinn, Gold, Kupfer, Eisen oder Nickel oder Kombinationen hiervon. Der Gesamtanteil der lötbaren Metalle in der dritten Paste liegt vorzugsweise bei mindestens 70%.
Vorteilhafterweise wird eine dritte Paste verwendet, die zusätzlich Zusatzstoffe wie zur ersten Pasten genannt, aufweist, sofern ein Durchdringen der Isolierungsschicht durch die dritte Paste erfolgen soll. Insbesondere sind ist hierbei die Verwendung einer dritten Paste vorteilhaft, die zusätzlich Zusätze zur lokalen Hochdotierung aufweist die dem Basisdotierungstyp entsprechen, im Falle einer n-Dotierung bevorzugt Phosphor oder andere Elemente, im Falle einer p-Typ Basisdotierung bevorzugt Aluminium oder Bor oder andere Elemente.
In einer weiteren vorzugsweisen Ausführungsform wird nach Verfahrensschritt B1 und vor Verfahrensschritt B2 die erste Paste getrocknet. Der Trocknungsprozess umfasst vorzugsweise folgende Verfahrenschritte: Aufheizen auf eine Temperatur, bei der die eingesetzten Pastenträgermaterialien zumindest teilweise, vorzugsweise vollständig verdampfen. Vorzugsweise erfolgt im Trocknungsprozess ein Aufheizen auf eine Temperatur im Temperaturbereich zwischen 150°C und 300°C.
Die separate Trocknung der ersten Paste vor Aufbringung der zweiten Paste weist den Vorteil auf, dass die erste Paste trocken ist und damit ihre Form beim Aufbringen der zweiten Paste behält. Außerdem erfolgt keine Durchmischung der Pastenbestandteile, was verhindert, dass die durchfeuernde Wirkung abgeschwächt wird.
In einer weiteren vorzugsweisen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt zwischen Verfahrensschritt B1 und Verfahrensschritt B2 kein Hochtemperaturschritt, d. h. insbesondere keine Erwärmung auf mehr als 500°C.
Insbesondere ist es vorteilhaft, die erste und zweite Paste und besonders bevorzugt auch die dritte Paste in einem gemeinsamen Temperaturschritt zu behandeln, so dass in dem gemeinsamen Temperaturschritt in Verfahrensschritt B3 die Umwandlung sämtlicher aufgebrachter Pasten in metallische Kontaktstrukturen erfolgt. Hierdurch wird eine besonders einfache und kostengünstige Prozessierung ermöglicht.
Vorzugsweise ist mindestens eine der Pasten, vorzugsweise die Paste, die die Isolationsschicht durchdringt, mit Silizium oder einer Siliziumverbindung, vorzugsweise mit Silizium angereichert. Die Anreicherung besteht bevorzugt in einer Konzentration zwischen 0,1% und 12%, des Weiteren bevorzugt in einer Konzentration zwischen 4% und 8%. Die Anreicherung mit Silizium oder einer Siliziumverbindung weist den Vorteil auf, dass der Legierungsvorgang zwischen dem in der Paste enthaltenen Metall und dem Silizium-Halbleitersubstrat, welcher unter anderem für die elektrische Leitfähigkeit entscheidend ist, wesentlich schädigungsärmer verläuft und somit die Rekombination nahe des Kontaktpunktes reduziert wird. Ebenfalls liegt es im Rahmen der Erfindung Aluminiumsiliziumlegierungen der Paste beizumengen.
In einer weiteren vorzugsweisen Ausführungsform enthält die zweite Paste und/oder die dritte Paste Silber, vorzugsweise in einer Konzentration von mindestens 70%, insbesondere im Bereich von 80% bis 100%. Hierdurch ist eine Lötbarkeit der mittels der zweiten und/oder der dritten Pasten erzeugten Metallstruktur gewährleistet.
In einer weiteren vorzugsweisen Ausführungsform enthält die erste und/oder dritte Paste einen Dotierstoff des Basisdotierungstyps der herzustellenden Solarzelle. Hierdurch wird eine lokale Hochdotierung in den Bereichen erzielt, in denen die erste Paste bzw. die hieraus resultierende Metallstruktur unmittelbar in elektrischem Kontakt mit der Halbleiterstruktur steht. Durch solch eine lokale Hochdotierung aufgrund des Dotierstoffes der ersten Paste wird einerseits der Kontaktwiderstand und andererseits die Rekombinationsgeschwindigkeit jeweils an der Kontaktfläche Metall/Halbleiteroberfläche reduziert und somit eine weitere Wirkungsgradsteigerung der Solarzelle erzielt.
Weiterhin vorteilhaft ist die Verwendung einer aluminiumhaltigen Paste als erste Paste, vorzugsweise mit einem Aluminiumgehalt von 70% bis 100%. Hierdurch kann auf Halbleitersubstrat mit n-typ-Dotierung während des Hochtemperaturschritts ein rückseitiger p+-Emitter ausgebildet werden. Auf p-typ-Halbleitern kann eine lokale Hochdotierung und damit ein p+-Back-Surface-Field erzeugt werden, das die Rekombinationsrate verringert.
In einer weiteren vorzugsweisen Ausführungsform kann eine mit Silizium angereicherte Al-Paste als erste Paste für Zellkonzepte verwendet werden, bei denen auf der Rückseite zumindest teilweise ein p-typ-Emitter benötigt wird. Dieser entsteht bei dem Hochtemperaturprozess an den Stellen der Rückseite, die mit der aluminiumhaltigen Paste bedeckt sind. Das Aufbringen der Al-Paste kann dabei sowohl ganzflächig als auch strukturiert geschehen.
In einer vorzugsweisen Ausführungsform enthält daher midnestens die erste und/oder dritte Paste einen Dotierstoff des Emitterdotierungstyps, d. h. mit einem dem Basisdotierungstyp der herzustellenden Solarzelle entgegengesetzten Dotierungstyp. Hierdurch wird ein lokaler Emitter auf der Rückseite ausgebildet.
Vorzugsweise erfolgt in Verfahrenschritt B3 eine globale Erwärmung der Halbleiterstruktur auf mindestens 700°C für eine Zeitdauer von mindestens 5 s. Vorzugsweise wird während der genannten Zeitdauer ein Temperaturmaximum von mindestens 730°C erreicht.
Eine besonders kostengünstige industriell implementierbare Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ergibt sich dadurch, dass mindestens eine der Pasten, vorzugsweise alle Pasten mittels Inkjet-Druckverfahren oder Arosoldruckverfahren aufgebracht werden. Das Aufbringen von Metallpartikel enthaltenden Pasten mittels Inkjet-Druckverfahren ist an sich bekannt und beispielsweise in „Spray and inkjet printing of hybrid nanoparticle-metal-organic inks for Ag and Cu metallizations", Curtis, 2002, Mat. Res. Soc. Symp. Proc. beschrieben.
Das erfindungsgemäße Verfahren findet vorzugsweise Anwendung zur Herstellung einer Solarzelle, die wesentlich durch ein Silizium-Halbleitersubstrat gebildet wird. Insbesondere ist das erfindungsgemäße Verfahren zur Ausbildung der Kontaktstruktur an der dem Lichteinfall gegenüberliegenden Rückseite der Solarzelle vorteilhaft.
Im Falle, dass die Basisdotierung und die durch die erste Paste erreichte Dotierung den gleichen Dotiertyp (beispielsweise p-Typ) aufweisen, ist es vorteilhaft, wenn der Bedeckungsanteil der Solarzellenseite durch die erste Paste, bzw. die hieraus hervorgehende Struktur kleiner ist als 50%, besonders vorteilhaft kleiner ist als 12% und bevorzugt kleiner ist als 7%. Ebenfalls ist in diesem Falle vorteilhaft, wenn mindestens eine Abmessung von Teilbereichen ersten Kontaktstrukturen kleiner ist als 500 μm, bevorzugt kleiner 200 μm, im Weiteren kleiner 100 μm insbesondere kleiner 50 μm. Diese Teilbereiche werden bevorzugt punktförmig oder linenartig ausgebildet, wobei mindestens eine Abmessung der Strukturen vorzugsweise kleiner ist als 500 μm, bevorzugt kleiner 200 μm, im Weiteren kleiner 100 μm insbesondere kleiner 50 μm. Vorzugsweise wird die erste Paste derart aufgebracht, dass an sich bekannte punkt-, linien- und/oder kammartige Kontaktierungsflächen zwischen Metallisierung und Halbleiterausgebildet werden.
Ist die Basisdotierung entgegengesetzt zu der Dotierung, die durch die erste Paste erreicht werden kann, ist eine Bedeckung von größer 7%, bevorzugt größer 12% und insbesondere größer 50% der Solarzellenseite durch die erste Paste, bzw. die hieraus hervorgehende Struktur, vorteilhaft. Ebenfalls ist in diesem Falle vorteilhaft, wenn mindestens eine Abmessung von Teilbereichen ersten Kontaktstrukturen größer ist als 50 μm, bevorzugt größer als 100 μm, im Weiteren größer 200 μm, insbesondere größer 500 μm. Diese Teilbereiche werden bevorzugt punktförmig oder linenartig ausgebildet, wobei mindestens eine Abmessung der Strukturen größer ist als 50 μm, bevorzugt größer als 100 μm, im Weiteren größer 200 μm, insbesondere größer 500 μm.
Als Halbleitersubstrat wird vorzugsweise in Siliziumwafer verwendet, insbesondere mit einer. Basisdotierung, die Basiswiderständen im Bereich von 0,1 Ohm cm bis 10 Ohm cm, bevorzugt im Bereich von 1 Ohm cm bis 5 Ohm cm entspricht. Weiterhin ist die Verwendung von Halbleitersubstraten mit einer Dicke kleiner 250 μm, bevorzugt kleiner 170 μm, bevorzugt kleiner 100 μm vorteilhaft.
Weitere vorzugsweise Ausführungsformen und vorteilhafte Merkmale werden im Folgenden anhand der Figuren und der Figurenbeschreibung erläutert. Dabei zeigt:
1 ein Teilausschnitt einer Solarzelle, deren rückseitige metallische Kontaktstruktur mittels eines ersten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens erzeugt wurde und Lötpads aufweist, welche die Isolierungsschicht nicht durchdringen,
2 einen Teilausschnitt einer Solarzelle deren rückseitige metallische Kontaktstruktur mittels eines zweiten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellt wurde, bei der das Lötpad die Isolierungsschicht durchdringt und
3 einen Teilausschnitt einer Solarzelle, bei der die rückseitige metallische Kontaktstruktur mittels eines dritten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildet wurde, bei dem die gesamte, flächig auf der Rückseite erzeugte Metallschicht als Lötpad ausgebildet ist.
In den 1 bis 3 ist jeweils ein Teilausschnitt einer aus einem als Siliziumwafer ausgebildeten Halbleitersubstrat 1 hergestellten Solarzelle dargestellt. Die Solarzelle setzt sich nach rechts und links fort. Insbesondere weist die Solarzelle eine Vielzahl von lokalen elektrischen Kontaktierungsbereichen auf, wobei zur besseren Übersichtlichkeit in den 1 bis 3 lediglich einige Bereiche dargestellt sind. Weiterhin wurden die Strukturen und Dotierungen an der Vorderseite der dargestellten Solarzelle nicht dargestellt, hier sind in den 1 bis 3 übliche Solarzellenstrukturen, insbesondere übliche Anordnungen von Emitter und den Emitter kontaktierende metallische Emitterkontaktstrukturen sowie Passivierungsschichten und den Lichteinfall optimierende Texturen und Antireflexionsschichten denkbar.
Gleiche Bezugszeichen bezeichnen in den 1 bis 3 gleiche Elemente.
Das Halbleitersubstrat 1 ist ein p-dotierter Siliziumwafer mit einer Basisdotierung von etwa 2,7 Ohm cm.
Die in 1 dargestellte metallische Kontaktstruktur wurde mittels eines ersten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens folgende Verfahrensschritte umfassend erzeugt:
In einem Verfahrensschritt A wurde eine Siliziumdioxidschicht 2 mit einer Dicke von 250 nm aufgebracht und in weiteren Prozessschritten auf eine Dicke von 100 nm rückgeätzt. Für die Oxidation wurden folgende Parameter verwendet: thermische Oxidation bei 900°C für 150 min in Wasserdampfatmosphäre (Partialdruck ca. 90–100%).
Anschließend wurde in einem Verfahrenschritt B1 eine Vielzahl lokaler Bereiche einer Metallpartikel enthaltenden ersten Paste aufgebracht, wobei in 1 zwei Bereiche 3a und 3b exemplarisch gekennzeichnet sind.
Der lokale Bereich 3a gehört hierbei zu einer ersten Gruppe lokaler Bereiche und der lokale Bereich 3b zu einer zweiten Gruppe lokaler Bereiche. Die erste Paste wurde an den lokalen Bereichen 3a, 3b auf die Isolierungsschicht aufgebracht. Anschließend wurde in einem Verfahrensschritt B2 eine zweite Paste in den Bereichen 4a und 4b aufgebracht, derart, dass die zweite Paste die erste Gruppe die mit der ersten Paste 3a bedeckten Bereiche der ersten Gruppe sowie die dazwischen liegenden Bereiche überdeckt.
Weiterhin wurde in einem Verfahrensschritt Ba eine dritte Metallpartikel enthaltende Paste in einem Bereich 5 aufgebracht, so dass zweite und dritte Paste aneinander grenzen und eine elektrische Verbindung aufweisen. Die Pasten können für eine bessere elektrische und mechanische Verbindung auch überlappen.
In einem gemeinsamen Temperaturschritt in einem Verfahrensschritt B3 erfolgte ein globales Erhitzen in einem Temperaturschritt. Der Temperaturschritt wurde in einem Durchlaufofen mit folgenden Parametern ausgeführt: Aufheizen innerhalb von 10 s auf 500°C, Halten dieser Temperatur für 10 s. Weiteres Aufheizen auf 800°C innerhalb von 5 s, Abkühlen auf Raumtemperatur innerhalb von 15–25 s.
In diesem Temperaturschritt erfolgte einerseits eine Ausbildung von metallischen Strukturen aus erster, zweiter und dritter Paste, wobei lediglich die erste Paste die Isolierungsschicht 2 durchdringend ausgebildet ist. Dies wurde dadurch erreicht, dass die erste Paste Bleiglasfritte in einer Konzentration zwischen 1% und 5% enthält, wohingegen die zweite und die dritte Paste keine Glasfritte enthalten. Ebenso ist die Verwendung einer zweiten und dritten Paste möglich, die für eine Durchdringung eine ungenügende Konzentration oder ungeeignete Art an Glasfritte enthalten.
Im Ergebnis besteht nach Durchführung des Verfahrensschritts B3, wie in 1 dargestellt, somit eine direkte elektrisch leitende Verbindung zwischen erster Paste, bzw. der hieraus resultierenden metallischen Struktur in den lokalen Bereichen 3a, 3b, wohingegen zweite und dritte Paste bzw. die hieraus resultierenden metallischen Strukturen lediglich mittelbar über die erste Paste bzw. die daraus resultierende Metallstruktur mit dem Halbleitersubstrat elektrisch leitend verbunden sind. In diesem Ausführungsbeispiel wurden somit auch unter den Bereichen in denen die Dritte Paste angeordnet ist, lokale Strukturen der ersten Paste angeordnet.
Die dritte Paste weist einen Silberanteil von etwa 90% auf, so dass eine gute Lötbarkeit gegeben ist und die dritte Paste bzw. die hieraus resultierende metallische Struktur somit als Lötpad fungiert.
In einem zweiten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die dritte Paste derart ausgebildet, dass sie in dem in Verfahrensschritt B3 durchgeführten Temperaturschritt ebenfalls die Isolierungsschicht 2 durchdringt. Daher ist es in diesem Ausführungsbeispiel nicht notwendig, lokale Bereiche in dem Bereich 5, in dem die dritte Paste aufgebracht wird, mit der ersten Paste zu bedrucken. Die übrigen Verfahrensschritte sind identisch zu den bei 1 beschriebenen Verfahrensschritten.
Wie in 2 dargestellt, ergibt sich somit in diesem Ausführungsbeispiel das Ergebnis, dass das mittels der dritten Paste im Bereich 5 ausgebildete Lötpad vollflächig und unmittelbar elektrisch leitend mit dem Halbleitersubstrat 1 verbunden ist, wohingegen die zweite Paste bzw. die hieraus resultierende Metallstruktur lediglich mittelbar über die erste Paste bzw. die hieraus resultierende Metallstruktur mit dem Halbleitersubstrat elektrisch leitend verbunden ist.
In diesem Ausführungsbeispiel werden somit einige Bereiche, in denen die erste Paste gedruckt werden muss, gegenüber dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 eingespart, so dass eine Einsparung von Paste und ein besserer elektrischer Kontakt zwischen Lötpad und Halbleitersubstrat erzielt wird.
Die dritte Paste weist im Gegensatz zu dem ersten Ausführungsbeispiel folgende Parameter auf: Sie enthält Glasfritte (Bismut-/Bleiglasfritte), um ein Durchfeuern der Isolationsschicht zu ermöglichen. Weiterhin enthält die dritte Paste Dotierstoff des Basisdotierungstyps, um einen besseren Kontakt und geringere Rekombinationsrate zu erzielen.
In einem dritten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens werden lediglich eine erste und eine zweite Paste verwendet. Die zweite Paste wird hierbei vollflächig auf die Isolierungsschicht bzw. die zuvor aufgebrachte erste Paste aufgebracht. Die Prozessparameter entsprechen den im ersten Ausführungsbeispiel beschriebenen.
Das Ergebnis ist in 3 dargestellt: Die zweite Paste 6, bzw. die hieraus resultierende metallische Struktur bedeckt vollflächig die Rückseite der herzustellende Solarzelle, wobei lediglich in den lokalen Bereichen, in denen die erste Paste gedruckt wurde, ein elektrisch leitender Kontakt mit dem Halbleitersubstrat 1 besteht.
In diesem Ausführungsbeispiel müssen somit lediglich zwei Pasten gedruckt werden, so dass eine weitere Vereinfachung des Herstellungsprozesses erzielt wird.
Für eine gute Lötbarkeit weist die zweite Paste hierbei einen Silberanteil von 90% auf.
Alle vorgenannten Prozentangaben hinsichtlich der Inhaltsstoffe der Pasten beziehen sich auf Massenprozent.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur

J. Genick, B. Hoex, G. Dingemans, A. Richter, M. Hermle, and S. W. Glunz „High-efficiency n-type silicon solar cells with front side boron emitter,” in Proceedings of the 24th European Photovoltaic Solar Energy Conference (Hamburg, Germany), 2009 und in Zhao et al., Proc. of the 21st IEEE PVSC, 333 (1990) [0006]
„Fast and easy single step module assembly for back-contacted C-Si solar cells with conductive adhesives”, 2003, Bultman, Osaka [0034]
„Spray and inkjet printing of hybrid nanoparticle-metal-organic inks for Ag and Cu metallizations”, Curtis, 2002, Mat. Res. Soc. Symp. Proc. [0053]

Claims

Verfahren zur Herstellung einer metallischen Kontaktstruktur einer photovoltaischen Solarzelle, folgende Verfahrensschritte umfassend: A Aufbringen einer elektrisch nichtleitenden Isolierungsschicht (2) auf eine Oberfläche eines Halbleitersubstrates, gegebenenfalls auf eine oder mehrere diese Oberfläche bedeckende Zwischenschichten, B Aufbringen einer metallischen Kontaktschicht auf die Isolierungsschicht (2), gegebenenfalls auf eine oder mehrere die Isolierungsschicht (2) bedeckende Zwischenschichten und Erzeugen einer oder mehrerer lokaler elektrisch leitender Verbindung zwischen Halbleitersubstrat (1) und Kontaktschicht durch die Isolierungsschicht (2) und gegebenenfalls weitere Zwischenschichten hindurch, dadurch gekennzeichnet, dass in Verfahrenschritt B die metallische Kontaktschicht folgende Verfahrensschritte umfassend ausgebildet wird: B1 eine erste Metallpartikel enthaltende Paste wird an mehreren lokalen Bereichen aufgebracht, B2 eine zweite Metallpartikel enthaltende Paste wird flächig, zumindest die mit der ersten Paste bedeckten Bereiche sowie die dazwischen liegenden Bereiche zumindest teilweise bedeckend aufgebracht und B3 globales Erhitzen des Halbleitersubstrates in einem Temperaturschritt, wobei erste und zweite Paste (4a, 4b) sowie der oder die auf Verfahrenschritt B1 folgenden Temperaturschritte derart ausgebildet sind, dass die erste Paste (3a, 3b) die Isolierungsschicht (2) durchdringt und einen elektrisch leitenden Kontakt unmittelbar mit dem Halbleitersubstrat (1) bildet, wohingegen die zweite Paste (4a, 4b) die Isolierungsschicht (2) nicht durchdringt und lediglich mittelbar über die erste Paste (3a, 3b) mit dem Halbleitersubstrat (1) elektrisch leitend verbunden ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Verfahrensschritt B zusätzlich einen Verfahrensschritt Ba umfasst, wobei in Verfahrensschritt Ba auf mindestens einem lokalen Teilbereich eine dritte Metallpartikel enthaltende Paste aufgebracht wird, welche derart ausgebildet ist, dass die dritte Paste nach Wärmeeinwirkung eine lötbare metallische Struktur bildet.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die dritte Paste sowie der oder die auf Verfahrenschritt B1 folgenden Temperaturschritte derart ausgebildet sind, dass die dritte Paste die Isolierungsschicht (2) nicht durchdringt, dass in Verfahrensschritt B1 die erste Paste (3a, 3b) auf mindestens eine erste Gruppe und eine zweite Gruppe lokaler Bereiche aufgebracht wird, in Verfahrensschritt B2 die zweite Paste (4a, 4b) die mit der ersten Paste bedeckten Bereiche der ersten Gruppe sowie die dazwischen liegenden Bereiche bedeckend und in Verfahrensschritt Ba die dritte Paste (5) die mit der ersten Paste bedeckten die Bereiche der zweiten Gruppe sowie die dazwischen liegenden Bereiche bedeckend aufgebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die dritte Paste (5) sowie der oder die auf Verfahrenschritt B1 folgenden Temperaturschritte derart ausgebildet sind, dass die dritte Paste (5) in dem oder den auf Verfahrensschritt B1 folgenden Temperaturschritten die Isolierungsschicht (2) durchdringt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und die dritte Paste (5) überlappend aufgebracht werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass erste und dritte Paste identisch sind und in einem gemeinsamen Verfahrensschritt aufgebracht werden.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die dritte Paste (5) auf die zweite Paste (4a, 4b) aufgebracht wird.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Paste (3a, 3b) einen oder mehrere Stoffe enthält, welche die Isolierungsschicht durchdringen, bevorzugt Glasfritte und dass die zweite Paste (4a, 4b) keine Stoffe enthält, welche die Isolierungsschicht durchdringen, bevorzugt, dass die zweite Paste keine Glasfritte enthält.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolierungsschicht (2), als dielektrische Schicht ausgebildet ist, vorzugsweise als Siliziumnitridschicht, Siliziumoxidschicht, Aluminiumoxidschicht, Siliciumcarbidschicht, Titandioxidschicht oder als Schicht enthaltend Mischungen der genannten Materialien.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach Verfahrensschritt B1 und vor Verfahrensschritt B2 die erste Paste (3a, 3b) getrocknet wird, vorzugsweise durch eine Erhitzung auf mindestens 150°C.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Verfahrensschritt B1 und Verfahrensschritt B2 kein Hochtemperaturschritt erfolgt.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Pasten mit Silizium angereichert ist, vorzugsweise in einer Konzentration im Bereich von 0,1% bis 12%, bevorzugt im Bereich von 4% bis 8%.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Paste (4a, 4b) und/oder die dritte Paste (5) Silber enthält, vorzugsweise in einer Konzentration im Bereich von 70% bis 100%, bevorzugt im Bereich von 80% bis 100%.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und/oder dritte Paste (3a, 3b) einen Dotierstoff enthält, vorzugsweise in einer Konzentration im Bereich von 0,1% bis 3%, bevorzugt im Bereich von 0,5% bis 2%.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Verfahrensschritt B3 eine Erwärmung auf mindestens 750°C für eine Zeitdauer von mindestens 3 s erfolgt.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Pasten, vorzugsweise alle Pasten mittels einem der nachfolgenden Verfahren aufgebracht werden: Siebdruckverfahren, Schablonendruckverfahren, Lasertransferdruckverfahrens, Inkjet-Druckverfahren oder Dispensen.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Paste verwendet wird, welche einen Dotierstoff des Basisdotierungstyps aufweist und dass die erste Paste derart aufgebracht wird, dass der Bedeckungsanteil der Solarzellenseite durch die erste Paste, bzw. die hieraus hervorgehende Struktur kleiner ist als 50%, besonders vorteilhaft kleiner ist als 12% und bevorzugt kleiner ist als 7%.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Paste verwendet wird, welche einen Dotierstoff des Emitterdotierungstyps aufweist und dass die erste Paste derart aufgebracht wird, dass der Bedeckungsanteil der Solarzellenseite durch die erste Paste, bzw. die hieraus hervorgehende Struktur größer 7%, bevorzugt größer 12% und insbesondere größer 50% ist.