DE102010062965A1

DE102010062965A1 - Markierung eines Substrats einer Solarzelle

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Publication number: DE102010062965A1
Application number: DE102010062965A
Authority: DE
Inventors: Dr. Krause Andreas; Frank Martin; Grit Bonsdorf; Bernd Scheibe; Matthias Georgi; Matthias Wagner
Original assignee: SolarWorld Innovations GmbH
Current assignee: Meyer Burger Germany GmbH
Priority date: 2010-12-13
Filing date: 2010-12-13
Publication date: 2012-06-14

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Solarzellen-Markierverfahren, umfassend ein Bereitstellen eines Substrats (110) für eine Solarzelle (100), ein Ausbilden einer Ätzmaske (130, 139, 230) auf dem Substrat (110), und ein Durchführen eines Ätzverfahrens, wobei eine durch die Ätzmaske (130, 139 230) vorgegebene erhabene Markierungsstruktur (120, 220) auf dem Substrat (110) ausgebildet wird. Die Erfindung betrifft des Weiteren eine Solarzelle (100) mit einer solchen Markierungsstruktur (120, 220).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Solarzellen-Markierverfahren, bei dem eine erhabene Markierungsstruktur auf einem Substrat einer Solarzelle ausgebildet wird. Die Erfindung betrifft des Weiteren eine Solarzelle mit einer solchen Markierungsstruktur.
Solarzellen werden dazu eingesetzt, um elektromagnetische Strahlungsenergie, insbesondere Sonnenlicht, in elektrische Energie umzuwandeln. Die Energieumwandlung basiert darauf, dass Strahlung in einer Solarzelle einer Absorption unterliegt, wodurch positive und negative Ladungsträger („Elektron-Lochpaare”) erzeugt werden. Die erzeugten freien Ladungsträger werden ferner voneinander getrennt, um zu getrennten Kontakten abgeleitet zu werden. In einem Solarmodul sind in der Regel mehrere nach diesem Funktionsprinzip arbeitende Solarzellen zusammengeschaltet.
Übliche Solarzellen werden aus Halbleitersubstraten bzw. Wafern hergestellt, welche einer Reihe von unterschiedlichen Prozessen unterzogen werden. Die Solarzellensubstrate werden des Weiteren in der Regel mit einer Markierungsstruktur versehen, wodurch eine Identifizierung und Rückverfolgung der Solarzellen sowohl während als auch nach der Herstellung, bis hin zum fertigen Solarmodul, ermöglicht wird. Eine solche Markierung, welche auch als „Code” bzw. „Wafercode” bezeichnet wird, ist üblicherweise in Form von Vertiefungen in einer Substratoberfläche ausgebildet.
Aus KR 1020090044082 A und KR 1020090037171 A sind Verfahren zum Markieren eines Halbleitersubstrats bekannt, bei denen die Substratoberfläche mit einem Fotolack beschichtet wird, und der Fotolack strukturiert bzw. an vorgegebenen Stellen zum Freilegen der Substratoberfläche entfernt wird. In einem nachfolgend durchgeführten Ätzverfahren wird an den freigelegten Stellen der Substratoberfläche Substratmaterial entfernt, wodurch Vertiefungen zur Markierung des Substrats ausgebildet werden. Bei dem an erster Stelle genannten Dokument erfolgt das Strukturieren des Fotolacks durch Belichten und Entwickeln, und bei dem an zweiter Stelle genannten Dokument durch Bestrahlen mit Hilfe eines Lasers. Um zu erzielen, dass im Rahmen des Ätzverfahrens ein Entfernen von Substratmaterial lediglich im Bereich der herzustellenden, als Markierung dienenden Vertiefungen stattfindet und ein Ätzangriff der Substratoberfläche an anderen Stellen vermieden wird, erfordern derartige Verfahren ein großflächiges Beschichten der Substratoberfläche mit Fotolack.
Bei anderen bekannten Markierverfahren werden Vertiefungen direkt mit Hilfe eines Laserstrahls in eine Substratoberfläche „eingebrannt” bzw. „eingeschrieben”, was auch als „Lasermarkieren” bezeichnet wird. In dieser Hinsicht ist gemäß der US 6,743,694 B2 vorgesehen, ein Substrat mit unterschiedlichen Schichten zu versehen und nachfolgend mit einem Laserstrahl Material der Schichten und des Substrats zum Erzeugen von Vertiefungen zu entfernen. Die EP 1 989 740 B1 beschreibt ein Solarzellen-Markierverfahren, bei dem zu Beginn der Herstellung einer Solarzelle als Markierung dienende Vertiefungen mit Hilfe eines Laserstrahls in ein Halbleitersubstrat eingebracht werden.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine alternative Lösung für ein Markieren eines Substrats einer Solarzelle anzugeben. Es ist ferner Aufgabe der Erfindung, eine mit einer solchen Markierung versehene Solarzelle bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Erfindungsgemäß wird ein Solarzellen-Markierverfahren vorgeschlagen. Das Verfahren umfasst ein Bereitstellen eines Substrats für eine Solarzelle, ein Ausbilden einer Ätzmaske auf dem Substrat, und ein Durchführen eines Ätzverfahrens, wobei eine durch die Ätzmaske vorgegebene erhabene Markierungsstruktur auf dem Substrat ausgebildet wird.
Bei dem Solarzellen-Markierverfahren, welches im Rahmen der Herstellung einer Solarzelle durchführbar ist, um beispielsweise eine Identifizierung und Rückverfolgung der Solarzelle bzw. des zugehörigen Substrats zu ermöglichen, wird durch Ätzen eine erhabene Markierungsstruktur auf dem Substrat ausgebildet. Eine solche Markierungsstruktur kann auf einfache und kostengünstige Weise erzeugt werden. Insbesondere bedarf das Ausbilden der erhabenen Markierungsstruktur lediglich eine lokal begrenzte und in einem Teilbereich einer Oberfläche des Substrats erzeugte Ätzmaske, welche eine kleine Fläche auf dem Substrat einnimmt, und kein großflächiges Beschichten des Substrats. Darüber hinaus kann die erhabene Markierungsstruktur gegebenenfalls gegenüber einer herkömmlichen und ausschließlich aus Vertiefungen in einer Substratoberfläche bestehenden Markierungsstruktur besser sichtbar gemacht und infolgedessen besser erkannt werden. Des Weiteren kann auch die auf das Substrat aufgebrachte Ätzmaske, welche eine Form bzw. Struktur entsprechend der Markierungsstruktur aufweisen kann, zur Identifizierung des Substrats herangezogen werden.
Bei der erhabenen Markierungsstruktur (sowie gegebenenfalls der Ätzmaske) kann es sich nicht nur um eine zur Identifizierung vorgesehenen Markierung, sondern um jede Art von Markierung handeln. Beispielsweise ist auch eine Ausgestaltung bzw. Verwendung in Form einer Justiermarke möglich, mit deren Hilfe verschieden Prozesse aufeinander abgestimmt bzw. verschiedene Prozessebenen zueinander ausgerichtet werden können.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist bei dem Verfahren ferner ein Entfernen der Ätzmaske vorgesehen. Hierdurch kann vermieden werden, dass Material der Ätzmaske in einem Folgeprozess eine Verunreinigung des Substrats hervorruft.
Für das Entfernen der Ätzmaske können unterschiedliche Prozesse, zum Beispiel ein Hochtemperaturschritt zum thermischen Entfernen der Ätzmaske oder auch ein chemisches Entfernen mit zum Beispiel einem Lösungsmittel, durchgeführt werden. In einer alternativen bevorzugten Ausführungsform erfolgt das Entfernen der Ätzmaske durch Bestrahlen der Ätzmaske mit einem Laserstrahl. Der Laserstrahl kann hierbei lediglich lokal bzw. im Bereich der Ätzmaske zum Einsatz kommen, wodurch sich das Entfernen der Ätzmaske relativ schnell durchführen lässt. Auch ermöglicht diese Vorgehensweise, eine thermische Belastung des (gesamten) Substrats zu vermeiden.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das bereitgestellte Substrat ein Halbleitersubstrat, welches eine Vorderseite und eine der Vorderseite entgegen gesetzte Rückseite aufweist. Des Weiteren wird die Ätzmaske auf der Vorderseite des Substrats ausgebildet, und wird durch das Durchführen des Ätzverfahrens Substratmaterial an der Vorderseite des Substrats entfernt. Die Vorderseite kann hierbei diejenige Seite des Substrats darstellen, welche im Betrieb der (hergestellten) Solarzelle einer Lichtstrahlung zugewandt ist.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Bereitstellen des Substrats ein Erzeugen eines Blocks oder Stabs aus Substratmaterial und ein Durchführen eines Sägeverfahrens zum Ausbilden des Substrats umfasst. Das Ätzverfahren wird hierbei sowohl zum Ausbilden der erhabenen Markierungsstruktur als auch zum Beheben eines mit dem Sägeverfahren verbundenen Sägeschadens durchgeführt. Eine solche zweifache Nutzung des Ätzverfahrens verleiht dem Solarzellen-Markierverfahren eine hohe Effizienz und Wirtschaftlichkeit. Darüber hinaus kann das Substrat im Bereich der Markierungsstruktur aufgrund des Einsatzes der Ätzmaske weiterhin lokal mit dem Sägeschaden „behaftet” sein, wodurch sich ein genaues Auslesen der Markierungsstruktur begünstigen lässt. Beispielsweise kann ausgenutzt werden, dass der im Bereich der Markierungsstruktur vorhandene Sägeschaden bei einem im Rahmen des Auslesens durchgeführten Belichten des Substrats eine erhöhte Streuung bewirkt. Des Weiteren kann der an der Markierungsstruktur lokal vorhandene Sägeschaden ein Vorliegen von abweichenden elektrischen Eigenschaften gegenüber anderen Stellen des Substrats zur Folge haben, was zum Beispiel bei einem Auslesen der Markierung im Rahmen von Elektrolumineszenz- oder Thermographieverfahren ausgenutzt werden kann.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die Ätzmaske einen Abdeck- bzw. Maskierlack auf. Die Verwendung eines solchen Ätzlacks bzw. Ätzresists bietet die Möglichkeit, die Ätzmaske mit einfachen und kostengünstigen Prozessen auf dem Substrat auszubilden, wobei zum Beispiel die im Folgenden beschriebenen Vorgehensweisen herangezogen werden können.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Ausbilden der Ätzmaske mit Hilfe eines Strahldruckverfahrens durchgeführt wird. Hierdurch ist ein direktes und relativ schnelles Ausbilden der Ätzmaske möglich.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird das Ausbilden der Ätzmaske mit Hilfe eines Folientransferdruckverfahrens durchgeführt. Bei einem solchen, ebenfalls direkten Verfahren kann eine Folie mit dem gewünschten Ätzmaskenmaterial, insbesondere ein Lackmaterial, an dem Substrat entlang geführt, und durch lokales Bestrahlen der Folie mit einem Laser Ätzmaskenmaterial entsprechend der gewünschten Struktur der Ätzmaske auf das Substrat aufgebracht werden.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst das Ausbilden der Ätzmaske ein Ausbilden einer Schicht eines Abdecklacks in einem vorgegebenen Bereich bzw. Teilbereich auf dem Substrat, und ein lokales Bestrahlen der Schicht des Abdecklacks. Das Bestrahlen kann zum Beispiel mit einem Laserstrahl durchgeführt werden. Bei einer solchen Ausgestaltung des Verfahrens kann die Schicht des Abdecklacks (ebenfalls) lediglich lokal begrenzt ausgebildet werden, was mit einer Kostenersparnis verbunden ist.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Abdecklack lichtempfindlich ist und infolge des Bestrahlens lokal belichtet wird. Bei dieser Ausgestaltung des Verfahrens kann es sich bei dem Abdecklack entweder um einen Negativlack oder um einen Positivlack handeln. Hierbei hat das lokale Bestrahlen eine fotochemische Reaktion in dem betreffenden Lack, und damit eine Veränderung der Festigkeit bzw. Löslichkeit zur Folge. Bei einem Negativlack nimmt die Löslichkeit infolge des Bestrahlens ab, wohingegen die Löslichkeit bei einem Positivlack zunimmt.
In einer alternativen bevorzugten Ausführungsform ist der Abdecklack ein nicht lichtempfindlicher Abdecklack, welcher infolge des Bestrahlens lokal verfestigt wird.
Bei Verwendung derartiger Lackmaterialien ist gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform vorgesehen, dass das Ausbilden der Ätzmaske weiter ein Entfernen eines bestrahlten oder eines nicht bestrahlten Teilbereichs der Schicht des Abdecklacks umfasst, so dass die Schicht des Abdecklacks in die gewünschte Ätzmaske strukturiert wird. Ein Entfernen eines bestrahlten Teilbereichs kommt bei einem lichtempfindlichen Positivlack in Betracht, bei welchem die Bestrahlung eine erhöhte Löslichkeit bzw. verringerte Festigkeit (gegenüber anderen, nicht bestrahlten Stellen) zur Folge hat. Ein Entfernen eines nicht bestrahlten Teilbereichs kommt bei einem nicht lichtempfindlichen Lack oder einem lichtempfindlichen Negativlack in Betracht, bei denen die Bestrahlung eine erhöhte Festigkeit bzw. eine verringerte Löslichkeit (gegenüber anderen, nicht bestrahlten Stellen) zur Folge hat. Das Entfernen des jeweiligen Teilbereichs kann mit einem entsprechenden, auf das jeweilige Lackmaterial abgestimmten Ätzmedium bzw. mit einer Entwicklerflüssigkeit durchgeführt werden.
In einer hierzu alternativen, bevorzugten Ausführungsform wird ein bestrahlter oder ein nicht bestrahlter Teilbereich der Schicht des Abdecklacks während des zum Ausbilden der erhabenen Markierungsstruktur durchgeführten Ätzverfahrens entfernt. Hierdurch ist die Möglichkeit eines relativ schnellen und wirtschaftlichen Durchführens des Verfahrens gegeben. In dieser Ausgestaltung wird die Ätzmaske lediglich durch das Ausbilden der Schicht des Abdecklacks und das lokale Bestrahlen derselben erzeugt. Dabei handelt es sich im Gegensatz zu den oben beschriebenen Ausgestaltungen nicht um eine (physisch) strukturierte Ätzmaske, sondern um eine (weiterhin) in Form einer Schicht vorliegenden, unstrukturierten Ätzmaske, bei welcher eine Kodierung in Form von Teilbereichen mit unterschiedlicher Festigkeit bzw. Löslichkeit vorliegt. Eine solche unstrukturierte Ätzmaske, durch welche die zu erzeugende Markierungsstruktur (ebenfalls) vorgegeben werden kann, wird während des zum Ausbilden der erhabenen Markierungsstruktur durchgeführten Ätzverfahrens strukturiert.
Das Ausbilden der Schicht des Abdecklacks auf dem Substrat kann auf unterschiedliche Art und Weise erfolgen. Vorzugsweise erfolgt hierzu ein Durchführen eines Stempeldruckverfahrens, ein Durchführen eines Sprühverfahrens, oder ein Aufkleben einer Folie des Abdecklacks.
Erfindungsgemäß wird des Weiteren eine Solarzelle vorgeschlagen, welche ein Substrat und eine erhabene Markierungsstruktur auf dem Substrat aufweist. Die erhabene Markierungsstruktur ist durch Durchführen des oben beschriebenen Solarzellen-Markierverfahrens bzw. einer der oben beschriebenen Ausführungsformen, d. h. durch Durchführen eines Ätzverfahrens mit Hilfe einer auf dem Substrat ausgebildeten Ätzmaske, ausgebildet. Eine solche Markierungsstruktur ist einfach und kostengünstig herstellbar, und ermöglicht darüber hinaus ein zuverlässiges und genaues Auslesen bzw. Erkennen derselben.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Substrat der Solarzelle ein Halbleitersubstrat, welches eine Vorderseite und eine der Vorderseite entgegen gesetzte Rückseite aufweist. Die erhabene Markierungsstruktur ist auf der Vorderseite des Substrats ausgebildet, bzw. bildet einen Teil der Vorderseite des Substrats. In dieser Ausgestaltung kann es sich bei dem Substrat zum Beispiel um ein Siliziumsubstrat handeln.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen:
1 ein direktes Aufbringen einer Ätzmaske auf ein Substrat einer Solarzelle mittels eines Strahldruckverfahrens;
2 ein direktes Aufbringen einer Ätzmaske auf das Substrat mittels eines Folientransferdruckverfahrens;
3 bis 5 ein indirektes Ausbilden einer Ätzmaske auf dem Substrat durch Aufbringen und Strukturieren einer Ätzmaskenschicht;
6 ein Ausbilden einer erhabenen Markierungsstruktur auf dem Substrat durch ein Ätzverfahren mit Hilfe einer Ätzmaske;
7 das Substrat mit der erhabenen Markierungsstruktur nach einem Entfernen der Ätzmaske;
8 ein Entfernen der Ätzmaske von dem Substrat mit Hilfe eines Laserstrahls;
9 eine das Substrat mit der erhabenen Markierungsstruktur umfassende Solarzelle;
10 ein Ablaufdiagramm zur Veranschaulichung von Schritten eines Verfahrens zur Herstellung einer Solarzelle, in dessen Rahmen ein Markieren eines Substrats der Solarzelle erfolgt;
11 und 12 ein Ausbilden einer erhabenen Markierungsstruktur auf dem Substrat mit Hilfe einer unstrukturierten Ätzmaskenschicht; und
13 bis 15 ein Ausbilden einer inversen erhabenen Markierungsstruktur auf dem Substrat durch ein Ätzverfahren mit Hilfe einer inversen Ätzmaske.
Im Folgenden werden zunächst anhand der schematischen 1 bis 9 mögliche Ausgestaltungen eines Verfahrens zum Herstellen einer Solarzelle 100 beschrieben, welche auf kostengünstige und einfache Weise mit einer erhabenen Markierungsstruktur 120 versehen wird. Bei der in 9 ausschnittsweise dargestellten Solarzelle 100 handelt es sich um eine waferbasierte Solarzelle, welche ein Substrat 110 aus einem Halbleitermaterial bzw. einen Wafer 110, insbesondere aus Silizium, aufweist. Einzelne Schritte des Herstellungsverfahrens, auf welche im Folgenden ebenfalls Bezug genommen wird, sind ferner in dem Ablaufdiagramm von 10 zusammengefasst. Dabei wird darauf hingewiesen, dass im Verlauf des Verfahrens in der Halbleiter- und Solarzellentechnik bekannte Prozesse durchgeführt sowie übliche Materialien zum Einsatz kommen können, so dass hierauf nur teilweise eingegangen wird. Darüber hinaus wird darauf hingewiesen, dass die in 9 dargestellte Solarzelle 100 weitere als die gezeigten Strukturen und Strukturelemente umfassen kann. In gleicher Weise können bei der Herstellung neben den dargestellten und beschriebenen Prozessen weitere Verfahrensschritte durchgeführt werden, um die Herstellung der Solarzelle 100 zu vervollständigen.
Die sich hieran anschließenden 11 bis 15 veranschaulichen weitere Vorgehensweisen, um das Solarzellensubstrat 110 mit einer erhabenen Markierungsstruktur zu versehen. Auf diese Alternativen wird im Anschluss an die folgende Beschreibung näher eingegangen.
Zu Beginn des zunächst anhand der 1 bis 10 beschriebenen Herstellungsverfahrens wird in einem Schritt 201 (siehe 10) ein in den 1, 2, 3 dargestelltes Halbleitersubstrat 110 bereitgestellt, bei dem es sich insbesondere um einen Siliziumwafer handeln kann. Das Substrat 110 weist eine Vorderseite 111 und eine der Vorderseite 111 entgegen gesetzte Rückseite 112 auf. Hierbei ist die Vorderseite 111 diejenige Seite, welche im Betrieb der Solarzelle 100 einer Lichtstrahlung (Sonnenlicht) zugewandt ist und über welche die Lichtstrahlung in das Substrat 110 eingekoppelt wird. Die Vorderseite 111 bzw. ein entsprechender vorderseitiger Bereich des Substrats 110 der Solarzelle 100 kann daher auch als aktive bzw. lichtempfindliche Zone bezeichnet werden.
Das Bereitstellen des Substrats 110 umfasst ein Ausbilden eines Kristalls aus einem Halbleitermaterial bzw. Silizium, beispielsweise in Form eines Blocks oder Stabs, wobei Prozesse wie zum Beispiel Schmelzen, Gießen und/oder Ziehen zum Einsatz kommen können, und ein Zersägen desselben in mehrere einzelne Scheiben bzw. Substrate 110. Das Zersägen, welches zum Beispiel in Form eines Drahtsägeprozesses durchgeführt wird, hat zur Folge, dass das Substrat 110 insbesondere an der Vorderseite 111 einen Sägeschaden, d. h. eine aufgeraute Oberfläche verbunden mit Oberflächendefekten bzw. Verunreinigungen, aufweist (nicht dargestellt). Ein derartiger Schaden wird in einem späteren Verfahrensstadium durch Ätzen („Sägeschadenätzen”) weitgehend entfernt.
Das bereitgestellte Halbleitersubstrat 110 kann des Weiteren mit einer Grunddotierung, insbesondere einer p-leitenden Grunddotierung aus zum Beispiel Bor, versehen sein. Eine solche Dotierung kann bereits bei dem oben genannten Kristall bzw. Block oder Stab aus Halbleitermaterial vorliegen, bzw. im Rahmen von dessen Herstellung in diesen eingebracht werden.
In einem nachfolgenden Schritt 202 (siehe 10) wird eine Ätzmaske 130 auf der Vorderseite 111 des Substrats 110 ausgebildet, welche ein vorgegebenes Markierungsmuster aufweist. Die Ätzmaske 130 wird hierbei lediglich lokal in einem Teilbereich der Vorderseite 111 des Substrats bzw. auf einer kleinen (Teil-)Fläche auf der Vorderseite 111 des Substrats 110 erzeugt. Zum Ausbilden der Ätzmaske 130 können unterschiedliche Prozesse durchgeführt werden, von denen mögliche Beispiele weiter unten mit Bezug auf die 1 bis 5 näher beschrieben werden.
Das Markierungsmuster der erzeugten Ätzmaske 130 wird des Weiteren im Rahmen eines nachfolgenden Ätzschritts (Schritt 203 in 10) in das Substrat 110 bzw. in dessen Vorderseite 111 übertragen, wodurch eine in 6 dargestellte erhabene Markierungsstruktur 120 („Wafercode”) gebildet wird, welche lokal bzw. punktuell aus der ursprünglichen Substratoberfläche aufgebaut ist. Die Markierungsstruktur 120, aber auch die Ätzmaske 130, können insbesondere zur Identifizierung und Rückverfolgung des Substrats 110 und der zugehörigen Solarzelle 100 eingesetzt werden.
Dabei wird jedoch darauf hingewiesen, dass es sich bei der erhabenen Markierungsstruktur 120 (sowie gegebenenfalls der Ätzmaske 130) nicht nur um eine zur Identifizierung eingesetzte und geeignete Markierung, sondern um jegliche Art von Markierung handeln kann. Beispielsweise ist auch eine Ausgestaltung bzw. Verwendung in Form einer Justiermarke möglich, mit deren Hilfe verschieden Prozesse aufeinander abgestimmt bzw. verschiedene Prozessebenen zueinander ausgerichtet werden können.
Die Ätzmaske 130, durch welche die Form und Geometrie der Markierungsstruktur 120 vorgegeben wird, kann (in der Aufsicht) unterschiedliche Strukturen, Zeichen, Symbole und/oder Codeformen umfassen. Mögliche Beispiele sind ein Ausbilden in Form eines Strichcodes, Matrix- bzw. Datamatrix-Codes, in Form einer alphanumerischen Serienkennung mit Ziffern und/oder Buchstaben, usw. Möglich ist auch eine Kombination von verschiedenen Codeformen, wie zum Beispiel eine Kombination von einem Strichcode mit einer daneben angeordneten Serienkennung. Anstelle von separaten Strukturen bzw. Strukturelementen kann die Ätzmaske 130 auch in Form einer einzelnen und/oder zusammenhängenden Struktur vorliegen. Bei einer Verwendung der zu erzeugenden Markierungsstruktur 120 (sowie gegebenenfalls der Ätzmaske 130) als Justiermarke kann die Ätzmaske 130 beispielsweise in Form eines Justierkreuzes vorliegen.
Die gesamte Ätzmaske 130 (und damit die Markierungsstruktur 120) kann sich zum Beispiel über einen quadratischen oder rechteckförmigen Flächenabschnitt der Vorderseite 111 des Substrats 110 mit einer Kantenlänge beispielsweise im Zentimeter- oder Millimeterbereich erstrecken. Einzelne Strukturen der Ätzmaske 130 können (horizontale) Abmessungen beispielsweise im Millimeter- und Mikrometerbereich aufweisen. Möglich sind insbesondere auch Abmessungen im Bereich unterhalb von hundert Mikrometern.
Die Ätzmaske 130 und infolgedessen die Markierungsstruktur 120 werden ferner in einem Bereich auf der Vorderseite 111 des Substrats 110 ausgebildet, in welchem kein Ausbilden von vorderseitigen fingerartigen Kontaktelementen 141 der Solarzelle 100 (siehe 9), auch als Frontkontakte 141 bzw. „Stromfinger” 141 bezeichnet, erfolgt. In dieser Hinsicht wird die Ätzmaske 130 derart auf der Vorderseite 111 des Substrats 110 „positioniert”, dass die hierdurch vorgegebene Markierungsstruktur 120 zwischen den Stromfingern 141 angeordnet ist. Dabei kann zum Beispiel vorgesehen sein, dass die gesamte Markierungsstruktur 120 zwischen zwei Frontkontakten 141 liegt. Alternativ kann die Markierungsstruktur 120 auch aus mehreren Teilabschnitten bzw. Teilcodes aufgebaut sein, welche jeweils zwischen benachbarten Frontkontakten 141 liegen. Beispielsweise kann sich die Markierungsstruktur 120 aus mehreren, zum Beispiel vier, sechs oder acht, zwischen benachbarten Frontkontakten 141 befindlichen Reihen aus Teilabschnitten oder Teilcodes zusammensetzen.
Als Material für die Ätzmaske 130 ist die Verwendung eines Lackmaterials bzw. Abdecklacks vorgesehen, wodurch ein Ausbilden der Ätzmaske 130 auf dem Substrat 110 mit einfachen und kostengünstigen Prozessen möglich ist. Für das Lackmaterial der Ätzmaske 130, welches insbesondere beständig bzw. säurebeständig ist (oder beständig „gemacht” wird) im Hinblick auf ein (späteres) Ausbilden der Markierungsstruktur 120 durch Ätzen, können eine Vielzahl organischer Foto-, Maskier-, Ätz- oder Galvaniklacke in Betracht kommen. Des Weiteren kann ein Ausbilden einer solchen Ätzmaske 130 mit unterschiedlichen direkten oder indirekten Methoden erfolgen, von denen mögliche bzw. bevorzugte Ausführungsformen im Folgenden anhand der 1 bis 5 näher beschrieben werden. Das Ausbilden der Ätzmaske 130 mit dem vorgesehenen Markierungsmuster erfolgt hierbei lediglich in einem lokal begrenzten Bereich bzw. Teilabschnitt auf der Vorderseite 111 des Substrats 110.
1 zeigt ein direktes und schnelles Aufbringen der Ätzmaske 130 auf die Vorderseite 111 des Substrats 110, wobei ein Strahldruckverfahren durchgeführt wird. Bei diesem Verfahren wird eine Druckvorrichtung 150 im Bereich der Vorderseite 111 des Substrats 110 an der gewünschten Stelle positioniert sowie gegebenenfalls horizontal an der Vorderseite 111 entlang bewegt. Die Druckvorrichtung 150 ist dazu ausgebildet, mit Hilfe von zum Beispiel Düsen kleinere Mengen eines organischen Maskierlacks 131 abzugeben, und infolgedessen die Ätzmaske 130 mit dem gewünschten Markierungsmuster lokal auf der Vorderseite 111 des Substrats 110 aufzutragen bzw. aufzudrucken.
Bei dem Maskierlack 131 kann es sich zum Beispiel um ein Alkylacetat, wie beispielsweise Ethyl- oder n-Butylacetat handeln, welches zum Aufbringen in einem entsprechenden Lösungsmittel, beispielsweise Toluol, gelöst ist. Nach einem Trocknen bzw. Verflüchtigen des Lösungsmittels ist die aus dem aufgedruckten Maskierlack 131 aufgebaute Ätzmaske 130 fertig gestellt.
2 zeigt ein weiteres direktes Aufbringen der Ätzmaske 130 auf das Substrat 110 mit Hilfe eines Transferfolienverfahrens. Hierbei wird eine ein Lackmaterial aufweisende bzw. mit einem Lackmaterial beschichtete Folie 132 mit Hilfe von zum Beispiel Rollen 155 relativ nah an der Vorderseite 111 des Substrats 110 entlang geführt. Durch lokales Bestrahlen der Folie 132 mit einem von einer Laservorrichtung 160 ausgesendeten Laserstrahl 161 wird die Folie 132 lokal bzw. punktuell erwärmt, wodurch Lackmaterial der Folie 132 auf die Vorderseite 111 aufgetragen bzw. abgeschieden wird, und die Ätzmaske 130 mit dem gewünschten Markierungsmuster erzeugt wird. Auch bei diesem Verfahren erfolgt das Ausbilden der Ätzmaske 130 lediglich in einem lokal begrenzten Teilabschnitt bzw. Teilbereich auf der Vorderseite 111 des Substrats 110.
Neben einem direkten Auftragen kann ein Auftragen des Markierungsmusters bzw. ein Ausbilden der Ätzmaske 130 auch auf indirekte Weise durchgeführt werden. Zu diesem Zweck kann, wie in 3 dargestellt ist, eine Schicht eines lichtempfindlichen Abdecklacks 133, auch als Fotolack bzw. Fotoresist bezeichnet, auf der Vorderseite 111 des Substrats 110 ausgebildet werden. Die Schicht des Fotolacks 133, welche lediglich partiell bzw. lokal im Bereich der nachfolgend erzeugten Ätzmaske 133 und daher auf einer relativ kleinen Fläche bzw. einem Teilabschnitt der Vorderseite 111 des Substrats 110 ausgebildet wird, kann zum Beispiel im Rahmen eines Stempeldruckverfahrens auf das Substrat 110 aufgedruckt werden. Alternativ ist ein Aufsprühen im Rahmen eines Sprühverfahrens möglich. Eine weitere mögliche Variante besteht darin, dass die Schicht des Fotolacks 133 in Form einer den Fotolack 133 aufweisenden bzw. aus dem Fotolack 133 gebildeten Klebefolie bzw. eines „Tapes” vorliegt, welche(s) auf die Vorderseite 111 des Substrats 110 aufgeklebt wird.
Im Anschluss hieran werden, wie in 4 dargestellt ist, ausgewählte Teilbereiche 134 der Schicht des Fotolacks 133 entsprechend dem vorgegebenen Markierungsmuster selektiv belichtet bzw. bestrahlt, wobei zum Beispiel ein von einer Laservorrichtung 160 ausgesendeter Laserstrahl 161 zum Einsatz kommen kann. Das selektive bzw. punktuelle Belichten des Fotolacks 133 ist mit einer fotochemischen Reaktion, und infolgedessen mit einer Änderung der Beständigkeit bzw. Löslichkeit (im Hinblick auf einen nachfolgenden Strukturierungsprozess) verbunden. Bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel handelt es sich bei dem Fotolack 133 um einen Negativlack 133, bei dem das Belichten eine Zunahme der Beständigkeit bzw. Abnahme der Löslichkeit in den belichteten Teilbereichen 134 zur Folge hat.
Abhängig von der Art des Fotolacks 133 und dessen Empfindlichkeit kann das Belichten beispielsweise mit einer Laserstrahlung in einem Wellenlängenbereich zwischen 300 und 500 Nanometern, insbesondere zwischen 350 und 450 Nanometern, erfolgen. Zwischen dem Aufbringen und dem nachfolgend beschriebenen Strukturieren des Fotolacks darf somit kein Licht (außer dem belichtenden Laserstrahl 161) in diesem Wellenlängenbereich auf die Schicht des Fotolacks 133 fallen.
Nachfolgend wird, wie in 5 dargestellt ist, ein Strukturierungsprozess zum Strukturieren des Fotolacks 133 in die gewünschte Ätzmaske 130 durchgeführt. Zum Strukturieren kann insbesondere ein Entwicklungsvorgang durchgeführt werden, bei dem eine entsprechende Entwicklerlösung eingesetzt bzw. das Substrat 110 in einem entsprechenden Entwicklerbad behandelt wird. Dies hat zur Folge, dass ein nicht belichteter Teilbereich bzw. nicht belichtete Teilbereiche des Fotolacks 133, welche weiterhin löslich sind, von der Vorderseite 111 des Substrats 110 herausgelöst bzw. entfernt werden. Die belichteten und eine geringere Löslichkeit aufweisenden Teilbereiche 134 bleiben hingegen, wie in 5 dargestellt ist, auf der Vorderseite 111 des Substrats 110 stehen, und bilden die gewünschte Ätzmaske 130.
Anstelle des lichtempfindlichen Negativlacks 133 ist alternativ auch die Verwendung eines nicht dargestellten lichtempfindlichen Positivlacks möglich. Eine Schicht eines solchen Positivlacks kann ebenfalls mit Hilfe eines Stempeldruckverfahrens auf das Substrat 110 aufgedruckt, mit Hilfe eines Sprühverfahrens auf das Substrat 110 aufgesprüht, oder in Form einer Klebefolie auf das Substrat 110 aufgeklebt werden, und nachfolgend mit einem von einer Laservorrichtung 160 ausgesendeten Laserstrahl 161 selektiv belichtet bzw. bestrahlt werden. Hierbei ist das punktuelle Belichten, bei dem zum Beispiel Laserstrahlung des ultravioletten Wellenlängenbereichs zum Einsatz kommt, ebenfalls mit einer fotochemischen Reaktion verbunden. Im Unterschied zu dem Negativlack 133 führt das Belichten jedoch zu einer Abnahme der Beständigkeit bzw. Zunahme der Löslichkeit an den jeweils belichteten Stellen des Positivlacks. Diese Eigenschaft kann ebenfalls dazu genutzt werden, um im Rahmen eines nachfolgenden Strukturierungs- bzw. Entwicklungsprozesses eine Ätzmaske 130 aus stehengebliebenen (in diesem Fall nicht belichteten) Teilbereichen des Positivlacks auszubilden.
In einer alternativen indirekten Ausgestaltung, welche ebenfalls mit Bezug auf die 3 bis 5 erläutert wird, wird anstelle eines lichtempfindlichen Fotolacks ein nicht lichtempfindlicher Abdecklack 136 bzw. ein Polymer 136 auf der Vorderseite 111 des Substrats 110 aufgebracht (siehe 3). Die Schicht des Abdecklacks 136, welche lediglich lokal in einem Teilbereich auf der Vorderseite 111 des Substrats 110 bzw. im Bereich der nachfolgend erzeugten Ätzmaske 133 ausgebildet wird, kann erneut zum Beispiel in einem Stempeldruckverfahren oder in einem Sprühverfahren auf das Substrat 110 aufgetragen werden. Möglich ist auch ein Aufkleben einer den Abdecklack 136 aufweisenden bzw. aus dem Abdecklack 136 gebildeten Klebefolie auf die Vorderseite 111 des Substrats 110.
Anschließend werden, wie in 4 dargestellt ist, ausgewählte Teilbereiche 137 der Schicht des Abdecklacks 136 entsprechend dem vorgegebenen Markierungsmuster selektiv belichtet bzw. bestrahlt, was erneut mit Hilfe von zum Beispiel einem von einer Laservorrichtung 160 ausgesendeten Laserstrahl 161 durchgeführt werden kann. Das punktuelle Bestrahlen des Abdecklacks 136 hat ein lokales Erwärmen verbunden mit einem Aushärten bzw. Verfestigen zur Folge, wodurch verfestigte Teilbereiche 137 des Abdecklacks 136 ausgebildet werden.
Die verfestigten Teilbereiche 137 des wärmeempfindlichen Abdecklacks 136 sind beständig im Hinblick auf einen nachfolgend zum Strukturieren des Abdecklacks 136 durchgeführten Strukturierungsprozess. Dieser kann insbesondere ein Ätzprozess sein, bei dem eine entsprechende Ätzflüssigkeit zum Einsatz kommt bzw. das Substrat 110 in einem Ätzbad behandelt wird. Das Ätzen hat zur Folge, dass lediglich ein überschüssiger nicht bestrahlter Teilbereich bzw. nicht bestrahlte Teilbereiche des Abdecklacks 136 von der Vorderseite 111 des Substrats 110 entfernt werden, wie in 5 dargestellt ist. Die bestrahlten und damit verfestigten Teilbereiche 137 bleiben hingegen auf dem Substrat 110 stehen und bilden die gewünschte Ätzmaske 130.
Nach dem Ausbilden der Ätzmaske 130, was mit einem der vorstehend beschriebenen direkten oder indirekten Methoden erfolgen kann, wird in einem weiteren Schritt 203 (siehe 10) ein Ätzen der vorderseitigen Oberfläche des Substrats 110 durchgeführt, wie in 6 dargestellt ist. Durch diesen Ätzvorgang, bei dem das Substrat 110 zum Beispiel in einem oder mehreren aufeinanderfolgenden nasschemischen Ätzbädern behandelt wird, um Substratmaterial an der Vorderseite 111 des Substrats 110 zu entfernen, wird der durch den Sägeprozess hervorgerufene Sägeschaden behoben. Hierbei kann ein Ätzabtrag über eine Tiefe bzw. Höhe im Bereich von zum Beispiel einigen Mikrometern stattfinden.
Darüber hinaus wird das Substrat 110 im Bereich der Ätzmaske 130, welche beständig ist im Hinblick auf das/die zum Ätzen eingesetzten Ätzmedium/Ätzmedien, vor einem Ätzangriff bzw. Materialabtrag geschützt. Das Sägeschadenätzen hat daher zugleich ein Ausbilden einer durch die Ätzmaske 130 vorgegebenen erhabenen Markierungsstruktur 120 in der Vorderseite 111 des Substrats 110 zur Folge. Die Markierungsstruktur 120 kann entsprechend der Ätzmaske 130 (in der Aufsicht) unterschiedliche Strukturen, Zeichen, Symbole und/oder Codeformen umfassen bzw. wiedergeben, was bei dem in 6 gezeigten Ausführungsbeispiel anhand von mehreren, an der Vorderseite 111 des Substrats 110 (punktuell) hervorstehenden Strukturelementen bzw. Erhebungen 121 angedeutet ist. Die Markierungsstruktur 120 bzw. deren Erhebungen 121 können entsprechend dem Ätzabtrag eine Höhe im Bereich von zum Beispiel einigen Mikrometern aufweisen. Des Weiteren ist es möglich, dass die Markierungsstruktur 120 bzw. die Erhebungen 121 entgegen der Darstellung in 6 in Form von (teilweise) unterätzten Strukturen vorliegen.
Anstelle von separaten Strukturen bzw. Erhebungen 121 kann die erhabene Markierungsstruktur 120 abhängig von der Ausgestaltung der Ätzmaske 130 auch in Form einer einzelnen und/oder zusammenhängenden Struktur bzw. einer einzelnen an der Vorderseite 111 des Substrats 110 hervorstehenden Erhebung oder Erhebungsstruktur ausgebildet sein. Bei einer Ausgestaltung der Markierungsstruktur 120 als Justiermarke kann die Markierungsstruktur 120 beispielsweise in Form eines an der Vorderseite 111 hervorstehenden Justierkreuzes vorliegen.
Durch die zweifache Nutzung des Sägeschadenätzens sowohl zum Beheben des Sägeschadens als auch zum Ausbilden der hervorstehenden Markierung 120 kann eine hohe Effizienz und Wirtschaftlichkeit erzielt werden. Des Weiteren wird der Sägeschaden an der Vorderseite 111 des Substrats zwar weitgehend entfernt. Aufgrund der schützenden bzw. maskierenden Wirkung der Ätzmaske 130 weist das Substrat 110 an der Markierungsstruktur 120 bzw. an den Erhebungen 121 jedoch weiterhin Sägeschadendefekte und eine aufgeraute Oberfläche auf (nicht dargestellt). Dieser Umstand kann, wie weiter unten näher beschrieben wird, zum genauen Auslesen der Markierungsstruktur 120 ausgenutzt werden.
Nach dem Sägeschadenätzen und Erzeugen der erhabenen Markierungsstruktur 120 wird in einem weiteren Schritt 204 (siehe 10) ein Entfernen der Ätzmaske 130 durchgeführt, wodurch die mit der Markierungsstruktur 120 versehene Vorderseite 111 des Substrats 110, wie in 7 dargestellt ist, freigelegt wird. Hierdurch kann vermieden werden, dass die Ätzmaske 130 bzw. deren Material in einem Folgeprozess eine Verunreinigung des Substrats 110 hervorruft.
Zum Entfernen der Ätzmaske 130 kann zum Beispiel ein Hochtemperaturschritt durchgeführt werden, bei welchem das Substrat 110 mit einem Plasma behandelt wird, um die Ätzmaske 130 thermisch zu entfernen bzw. zu verdampfen („Plasmaveraschung”). Alternativ kann der Ätzresist bzw. die Ätzmaske 130 auch auf chemische Weise, zum Beispiel mit Hilfe eines entsprechenden Lösungsmittels, entfernt werden.
In einem weiteren alternativen und in 8 dargestellten Prozess wird eine Oberflächenreinigung des Substrats 110 hingegen dadurch durchgeführt, dass ein von einer Laservorrichtung 160 ausgesendeter, insbesondere gepulster Laserstrahl 165 lediglich im Bereich der Ätzmaske 130 zum Einsatz kommt. Der Laserstrahl 165 wird an dieser Stelle auf die Vorderseite 111 des Substrats 110 gerichtet und an dieser entlang geführt, wodurch ebenfalls ein Entfernen bzw. Verdampfen der Ätzmaske 130 erzielt werden kann. Diese lokale Methode, bei welcher im Unterschied zu den vorstehend beschriebenen Vorgehensweisen nicht das gesamte Substrat 110 „behandelt” wird, ist sowohl wirtschaftlicher, und kann ferner relativ schnell durchgeführt werden. Des Weiteren kann eine thermische Belastung des (gesamten) Substrats 110 vermieden werden.
Im Anschluss hieran werden weitere Prozesse zum Fertigstellen der in 9 schematisch und ausschnittsweise dargestellten Solarzelle 100 durchgeführt. Diese Prozesse sind bei dem Ablaufdiagramm von 10 in einem Schritt 205 zusammengefasst.
Hierunter fällt insbesondere ein Prozessieren des Substrats 110 derart, dass das Substrat 110 Bereiche 116, 115 unterschiedlicher Leitfähigkeit, auch als „Basis” 116 und „Emitter” 115 bezeichnet, und infolgedessen einen p-n-Übergang aufweist. Zu diesem Zweck kann das bereits mit einer p-leitenden Grunddotierung versehene Substrat 110 einem Diffusionsprozess unterzogen werden, wodurch ein (dünnes) Gebiet im Bereich der (vorderseitigen) Oberfläche mit einer n-Dotierung versehen wird, und infolgedessen eine Emitter-Basis-Struktur (p-Typ Basis 116, n-Typ Emitter 115) bzw. ein p-n-Übergang in dem Substrat 110 ausgebildet wird. Dies kann zum Beispiel durch Prozessierung des Substrats 110 in einem Ofen mit einer phosphorhaltigen Atmosphäre erfolgen.
Durch den p-n-Übergang wird ein inneres elektrisches Feld in dem Substrat 110 erzeugt. Im Betrieb der Solarzelle 100 kann auf diese Weise eine Trennung freier Ladungsträger, welche bei einer Bestrahlung der Solarzelle 100 mit Lichtstrahlung durch Strahlungsabsorption in dem Substrat 110 erzeugt werden, bewirkt werden. Dabei ist die Solarzelle 100 derart in Bezug auf die Lichtstrahlung ausgerichtet, dass die Vorderseite 111 des Substrats 110 dem Licht zugewandt ist.
Im Rahmen des Schrittes 205 ist des Weiteren ein Ausbilden einer strahlungsdurchlässigen Antireflexionsbeschichtung 145 auf der Vorderseite 111 des Substrats 110 vorgesehen, mit deren Hilfe eine an der Vorderseite 111 auftretende Strahlungsreflexion und hiermit verbundene Ausbeuteverluste reduziert werden können. Die Antireflexionsschicht 145, welche wie in 9 dargestellt auch die Markierungsstruktur 120 abdeckt, kann zum Beispiel Siliziumnitrid umfassen, und wird zum Beispiel durch ein PECVD-Verfahren (Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition) auf der Vorderseite 111 des Substrats 110 abgeschieden.
Zum Vervollständigen der Solarzelle 100 von 9 werden des Weiteren eine Anzahl fingerartiger (und dadurch eine geringe Abschattung bewirkende) Frontkontakte 141 an der Vorderseite 111 und ein flächiger Rückkontakt 142 an der Rückseite 112 des Substrats 110 ausgebildet, mit deren Hilfe Basis 116 und Emitter 115 und damit die Pole des p-n-Übergangs für eine Energie- und Stromgewinnung im Betrieb der Solarzelle 100 kontaktiert werden können. Die Frontkontakte 141, von denen in der Ausschnittsdarstellung in 9 lediglich zwei dargestellt sind, erstrecken sich hierbei durch die Antireflexionsbeschichtung 145 hindurch zu dem Substrat 110 bzw. zu dem Emitter 115.
Das Ausbilden der Frontkontakte 141 und des Rückkontakts 142 kann auf unterschiedliche Art und Weise erfolgen. Beispielsweise kann eine elektrisch leitfähige bzw. metallische Paste (zum Beispiel Aluminiumpaste) zum Bilden der Frontkontakte 141 (einschließlich Anschlussflächen bzw. Lötpads) auf der Antireflexionsbeschichtung 145 aufgedruckt werden. Auch auf der Rückseite 112 des Substrats 110 kann eine solche Paste großflächig zum Bilden des Rückkontakts 142 aufgedruckt werden. Durch einen nachfolgenden Temperatur- bzw. Sinterprozess, auch als Feuerschritt bezeichnet, werden die aufgedruckten Kontaktelemente 141, 142 an das Substrat 110 angeschlossen. Hierbei werden die vorderseitigen Kontaktelemente 141 durch die Antireflexbeschichtung 145 hindurch an das Substrat 110 angebunden („Durchfeuern der Kontakte”).
Im Bereich der Rückseite 112 kann der Feuerschritt ferner ein Eindiffundieren eines Teils der metallischen Paste (Aluminiumatome) in das Substrat 110 zur Folge haben, wodurch ein sogenanntes „Back-Surface-Field” (BSF) bzw. Rückseitenfeld ausgebildet wird. Ein solches Rückseitenfeld wirkt wie ein Spiegel, an welchem erzeugte Ladungsträger „reflektiert” werden, und infolgedessen Rekombinationsverluste verringert werden können.
Wie bereits oben beschrieben, wird die Markierungsstruktur 120 in einem Bereich auf der Vorderseite 111 des Substrats 110 ausgebildet, in welchem kein Ausbilden der Frontkontakte bzw. Stromfinger 141 erfolgt. Hierbei kann vorgesehen sein, dass die gesamte Markierungsstruktur 120, wie in 9 angedeutet ist, zwischen zwei Frontkontakten 141 liegt. Alternativ kann die Markierungsstruktur 120 auch aus mehreren Teilabschnitten bzw. Teilcodes aufgebaut sein, welche jeweils zwischen benachbarten Frontkontakten 141 liegen. Diese Variante verringert die Wahrscheinlichkeit eines (fehlerhaften) Ausbildens der Frontkontakte 141 auf der Markierungsstruktur 120 bzw. eines Überdruckens der Markierungsstruktur 120 durch einen bzw. mehrere Frontkontakte 141.
Die an dem Substrat 110 der Solarzelle 100 ausgebildete Markierungsstruktur 120, aber auch die die Markierungsstruktur 120 vorgebende Ätzmaske 130, können dazu eingesetzt werden, um ein zuverlässiges, genaues Identifizieren und Rückverfolgen des Substrats 110 bzw. der Solarzelle 100 zu ermöglichen. Ein solches Identifizieren ist sowohl zu verschiedenen Stadien der Herstellung, als auch nach der Herstellung, bis hin zum fertigen Solarmodul, bei dem mehrere solcher Solarzellen 100 zusammengeschaltet sind, möglich.
Für ein Auslesen können die Erhebungen 121 der Markierungsstruktur 120 (bzw. die Strukturelemente bzw. „Ätzresist-Dots” der Ätzmaske 130) mit einer geeigneten Methode (beispielsweise Beleuchten der Vorderseite 111) sichtbar gemacht, und kann mit einer Kamera (zum Beispiel einer CCD-Kamera, „Charge-Coupled Device”) ein entsprechendes Bild aufgenommen werden, welches zum Erkennen der zugehörigen Kodierung weiterverarbeitet wird. Hierbei können bekannte Methoden der Texterkennung bzw. optischen Zeichenerkennung („Optical Character Recognition”, OCR) durchgeführt werden, auf welche an dieser Stelle nicht näher eingegangen wird.
Für ein Sichtbarmachen der Markierungsstruktur 120 bzw. der Ätzmaske 130 können die im Folgenden beschriebenen Ansätze herangezogen werden. Dabei kann insbesondere ausgenutzt werden, dass die Markierungsstruktur 120 im Gegensatz zu der übrigen Substratoberfläche mit dem Sägeschaden „behaftet” ist.
Beispielsweise ist es möglich, eine Kodierung des Substrats 110 in einem Stadium auszulesen, bei dem das Substrat 110 (noch) mit der Ätzmaske 130 versehen ist, was sowohl im „as deposited-„Zustand am „Rohwafer” bzw. vor dem Erzeugen der eigentlichen Markierung 120 durch Ätzen, als auch nach dem Erzeugen der Markierung 120 möglich ist. Für ein Sichtbarmachen der Ätzmaske 130 kann zum Beispiel die Vorderseite 111 des Substrats 110 mit einer Ultraviolettstrahlung beleuchtet, sowie von der an der Vorderseite 111 reflektierten Strahlung ein Bild aufgenommen werden („Auflichtbild”). Es ist aber auch möglich, dass dem Material bzw. Lackmaterial der Ätzmaske 130 ein Farbstoff zugesetzt ist, so dass die Ätzmaske 130 in einem „normalen” Auflichtbild, d. h. bei Belichten des Substrats 110 mit Strahlung des sichtbaren Wellenlängenbereichs, auslesbar ist.
Nach dem Durchführen des Sägeschaden-Ätzschritts und Ausbilden der Markierungsstruktur 120 bleibt der Sägeschaden unter der Ätzmaske 130 bzw. unter den zugehörigen „Ätzresist-Dots” erhalten. Vor oder nach Entfernen der Ätzmaske 130 kann die Markierungsstruktur 120 durch Belichten sichtbar gemacht werden, wobei der Sägeschaden (aufgeraute Oberfläche) im Gegensatz zu der übrigen Substratoberfläche eine erhöhte Streuung bewirken kann. Die Markierungsstruktur 120 ist daher nicht nur allein aufgrund von Streuungseffekten und einem hierdurch bedingten Kontrast an den einzelnen Erhebungen 121, sondern zusätzlich anhand der erhöhten Streuung aufgrund des Sägeschadens erkennbar.
In dieser Hinsicht kann zum Beispiel zum Auslesen eine Transmissionsbelichtung mit einer Nahinfrarot- bzw. NIR-Strahlung durchgeführt werden, wobei die Vorderseite 111 des Substrat 110 bestrahlt, und ein an der Rückseite 112 austretender, durch das Substrat 110 transmittierter Strahlungsanteil (NIR-Transmissionbild) mit Hilfe einer entsprechenden Kamera erfasst wird. Hierbei erscheinen die Stellen der Markierungsstruktur 120 aufgrund der durch den Sägeschaden hervorgerufenen stärkeren Streuung dunkel.
Die Markierungsstruktur 120 ist aber auch bei Beleuchten der Vorderseite 111 und Erfassen der reflektierten Strahlung bzw. des Auflichtbildes aufgrund der Streuung gut erkennbar. Zum Beleuchten kann Licht des sichtbaren Wellenlängenbereichs, oder auch eine NIR-Strahlung eingesetzt werden.
Für das Sichtbarmachen der Markierungsstruktur kann auch eine Streulichtbelichtung (Dunkelfeldbeleuchtung) durchgeführt werden. Hierbei erscheinen die Dots bzw. Erhebungen 121 der Markierungsstruktur 120 hell.
Der im Bereich der Markierungsstruktur 120 vorliegende Sägeschaden kann des Weiteren zur Folge haben, dass die Solarzelle 100 bzw. deren p-n-Übergang an dieser Stelle lokal andere elektrische Eigenschaften aufweist. Dies kann zum Beispiel von nicht weg geätzten Verunreinigungen, aber auch von einem im Bereich der Markierungsstruktur 120 eine schlechtere elektrische Leitfähigkeit aufweisenden Emitter 115 herrühren. Diese Eigenschaft kann bei weiteren kamerabasierten Methoden ausgenutzt werden.
Eine Methode ist zum Beispiel die sogenannte Elektrolumineszenz, bei welcher eine elektrische Spannung bzw. Vorwärtsspannung an die Solarzelle 100 angelegt, und die Solarzelle 100 infolgedessen zur Emission einer elektromagnetischen Strahlung (insbesondere NIR-Strahlung) angeregt wird. Eine alternative Methode ist die sogenannte Photolumineszenz, bei welcher die Solarzelle 100 durch Bestrahlung (zum Beispiel mit einem Laser) zur Strahlungsemission angeregt wird. Die schlechteren elektrischen Eigenschaften im Bereich der Markierungsstruktur 120 können bei beiden Methoden jeweils eine geringere Strahlungsaussendung im Bereich der Markierungsstruktur 120 im Gegensatz zur restlichen Substratoberfläche zur Folge haben. Dies kann mit einer entsprechenden Kamera bzw. CCD-Kamera erfasst werden.
Ein weiteres vergleichbares Verfahren ist das sogenannte Serienwiderstands-Imaging, bei welchem die Solarzelle 110 mit Hilfe von unterschiedlichen Bestromungen zur Strahlungsemission angeregt wird, und die hierbei auftretenden und erfassten Emissionsbilder miteinander kombiniert bzw. verrechnet werden. Auch hierbei kann die Markierungsstruktur 120 aufgrund des an dieser Stelle vorliegenden „anderen” Emissionsverhaltens erkannt werden.
Darüber hinaus können auch thermographische Verfahren durchgeführt werden. Hierbei wird die Solarzelle 100 zum Erzeugen eines Wärmebildes angeregt, welches mit einer Infrarot- bzw. Wärmebildkamera aufgenommen werden kann.
Ein mögliches Verfahren ist die sogenannte Dunkel-Lock-In-Thermographie, bei welcher die Solarzelle 100 durch Anlegen einer elektrischen Vorwärtsspannung angeregt wird. Hierbei hat die Markierungsstruktur 120 bzw. der an dieser Stelle vorhandene Sägeschaden eine lokale bzw. lokal stärkere Erwärmung zur Folge, so dass die Markierungsstruktur 120 in einem aufgenommenen Wärmebild erkannt werden kann. Ein vergleichbares thermographisches Verfahren ist eine Lock-In-Thermographie unter Beleuchtung, bei welcher das Anregen der Solarzelle 100 zum Erzeugen eines Wärmebildes durch Beleuchten mit Hilfe von zum Beispiel einer Leuchtdiodenanordnung erfolgt.
Zum Durchführen derartiger Verfahren können entsprechende Einrichtungen bzw. Messplätze an Klassierern vorgesehen sein, mit deren Hilfe ein Testen und Klassieren von Solarzellen 100 bzw. Solarzellensubstraten 110 durchgeführt wird. Insbesondere ein auf der Elektrolumineszenz basierendes Verfahren kann mit einer relativ kurzen Messzeit unter einer Sekunde, beispielsweise 0,5 Sekunden, durchgeführt werden. Dies liegt daran, dass ein Anregen einer Solarzelle 110 zum Aussenden einer Strahlung schneller erfolgen kann als ein (lokales) Erwärmen einer Solarzelle 110.
Neben einer Verwendung als Identifizierungsstruktur ist wie oben beschrieben alternativ auch eine andere beliebige Verwendung der Markierungsstruktur 120 (sowie gegebenenfalls der Ätzmaske 130) möglich. Ein Beispiel ist eine Verwendung als Justiermarke, mit deren Hilfe verschiedene an dem Substrat 110 durchgeführte Herstellungsprozesse aufeinander abgestimmt werden können. Auch bei einer solchen (oder einer anderen) Verwendung können die vorstehend beschriebenen Ansätze zum Sichtbarmachen und Erkennen der Markierungsstruktur 120 bzw. Ätzmaske 130 herangezogen werden.
Neben den oben beschriebenen Vorgehensweisen und Methoden kann ein Markieren des Substrats 110 der Solarzelle 100 auch auf andere Art und Weise erfolgen, wie im Folgenden anhand der 11 bis 15 näher beschrieben wird. Dabei wird darauf hingewiesen, dass in Bezug auf bereits beschriebene Details, welche sich zum Beispiel auf durchführbare vergleichbare Prozessschritte, einsetzbare Materialien, mögliche Vorteile, ein Auslesen einer Markierung, eine Ausgestaltung einer Markierung in Form eines Zeichens, Symbols oder als Justiermarke, usw. beziehen, auf die vorstehenden Ausführungen Bezug genommen wird.
Die 11 und 12 zeigen ein Ausbilden einer erhabenen Markierungsstruktur 120 auf der Vorderseite 111 des Substrats 110, wobei anstelle einer strukturierten Ätzmaske 130 eine unstrukturierte Ätzmaske bzw. Ätzmaskenschicht 139 zum Einsatz kommt, bei welcher ein Markierungsmuster bzw. eine Kodierung in Form von Teilbereichen mit unterschiedlicher Festigkeit bzw. Löslichkeit, und nicht in Form einer „körperlichen” bzw. physischen Struktur vorliegt. Eine solche Eigenschaft kann mit entsprechenden Lack- bzw. Fotolackmaterialien verwirklicht werden.
Beispielsweise kann es sich bei der unstrukturierten Ätzmaske 139, wie in 11 dargestellt ist, um eine Schicht eines lichtempfindlichen Negativlacks 133 mit selektiv belichteten und infolgedessen eine höhere Beständigkeit bzw. Löslichkeit aufweisenden Teilbereichen 134 handeln. Alternativ kann es sich bei der unstrukturierten Ätzmaske 139 auch um eine Schicht eines wärmeempfindlichen Abdecklacks 136 handeln, bei welchem Teilbereiche 137 punktuell bestrahlt und damit verfestigt sind. Eine weitere nicht dargestellte Variante ist eine Ausgestaltung der Ätzmaske 139 in Form einer Schicht eines lichtempfindlichen Positivlacks mit teilweise belichteten und damit eine geringere Beständigkeit aufweisenden Bereichen.
Zum Ausbilden der unterschiedlich „beständigen” Ätzmaske 139 (Schritt 202 in 10), welche erneut lediglich einen kleinen Teilbereich auf der Vorderseite 111 des (bereitgestellten) Substrats 110 einnimmt, können die oben mit Bezug auf die 3 und 4 beschriebenen Methoden angewendet werden.
Im Anschluss hieran wird ein Ätzen der vorderseitigen Oberfläche des Substrats 110 durchgeführt (Schritt 203 in 10). Hierdurch wird gleichzeitig auch die Ätzmaske 139 strukturiert, so dass, wie in 12 dargestellt ist, lediglich die beständigen Teilbereiche 134, 137 der Ätzmaske 139 stehenbleiben. Bei dem Ätzen kann es sich insbesondere um das zum Entfernen des Sägeschadens durchgeführten Sägeschadenätzen handeln, bei dem das Substrat 110 zum Beispiel in einem oder mehreren aufeinanderfolgenden nasschemischen Bädern bzw. Ätzbädern behandelt wird. Im Hinblick auf eine Ausgestaltung der Ätzmaske 139 in Form eines lichtempfindlichen Fotolacks, beispielsweise des gezeigten Negativlacks 133, stellt der Ätzvorgang einen Entwicklungsvorgang des betreffenden Fotolacks dar.
Im Verlauf des Ätzens wird das Substrat 110 im Bereich der beständigen Teilbereiche 134, 137 der Ätzmaske 139, welche das gewünschte Markierungsmuster „enthalten”, vor einem Ätzangriff bzw. Materialabtrag geschützt, so dass (erneut) eine durch die Ätzmaske 139 vorgegebene erhabene Markierungsstruktur 120 in der Vorderseite 111 des Substrats 110 ausgebildet wird. Diese kann zum Beispiel, wie in 12 angedeutet ist, in Form von mehreren, an der Vorderseite 111 des Substrats 110 (punktuell) hervorstehenden Strukturelementen bzw. Erhebungen 121 vorliegen. Aufgrund der schützenden bzw. maskierenden Wirkung der Teilbereiche 134, 137 der Ätzmaske 139 kann das Substrat 110 an der Markierungsstruktur 120 bzw. an den Erhebungen 121 weiterhin Sägeschadendefekte und eine aufgeraute Oberfläche aufweisen (nicht dargestellt), was wie oben beschrieben zum genauen Auslesen der Markierungsstruktur 120 ausgenutzt werden kann.
Da bei dieser Ausgestaltung des Verfahrens ein separates Strukturieren der Ätzmaske 139 entfällt und die Ätzmaske 139 im Rahmen des Ätzens zum Ausbilden der Markierung 120 strukturiert wird, ist die Möglichkeit eines relativ schnellen und wirtschaftlichen Durchführens des Verfahrens gegeben. Nach dem Ausbilden der Markierung 120 können die oben beschriebenen Schritte (Entfernen der beständigen Teilbereiche 134, 137 der Ätzmaske 139 bzw. Schritt 204, Durchführen weiterer Prozesse zum Vervollständigen der zugehörigen Solarzelle 100 bzw. Schritt 205) in analoger Weise durchgeführt werden. Für Details hierzu wird auf die obigen Ausführungen Bezug genommen.
In den vorhergehend beschriebenen Ausführungsbeispielen liegt die erzeugte erhabene Markierungsstruktur 120 in Form von einer oder mehreren, den jeweiligen „Code” direkt oder unmittelbar wiedergebenden Erhebungen 121 vor. Alternativ ist jedoch auch die Möglichkeit gegeben, eine hierzu „umgekehrte” bzw. inverse erhabene Markierungsstruktur 220 auszubilden, bei welcher eine Kodierung in Form von einer oder mehreren Vertiefungen 221 anstelle von einer oder mehreren Erhebungen 121 vorliegt. Dies wird im Folgenden anhand der 13 bis 15 näher beschrieben.
Zum Erzeugen der inversen Markierungsstruktur 220 kann, wie in 13 dargestellt ist, erneut eine strukturierte Ätzmaske 230 auf der Vorderseite 111 des (bereitgestellten) Substrats 110 mit einem vorgegebenen Markierungsmuster ausgebildet werden (Schritt 202 in 10), welche lediglich einen (kleinen) Teilbereich der Vorderseite 111 des Substrats 110 bedeckt. Im Unterschied zu der oben beschriebenen Ätzmaske 130, bei welcher das betreffende Markierungsmuster direkt wiedergegeben bzw. der betreffende „Code” unmittelbar in Form von einem oder mehreren erhabenen Strukturelementen ausgeführt ist, ist das Markierungsmuster bei der Ätzmaske 230 in einer hierzu inversen Form ausgebildet. Die inverse Ätzmaske 230 weist daher eine erhabene Grundstruktur mit einer (einzelnen bzw. zusammenhängenden) Aussparung 231 oder mehreren Aussparungen 231 auf. Eine oder mehrere Aussparungen 231 können hierbei innerhalb der Grundstruktur vorgesehen sein, oder sich auch bis zu einem (äußeren) Rand der Grundstruktur hin erstrecken, so dass die Grundstruktur am Rand „geöffnet” ist. Hierbei ist die Vorderseite 111 des Substrats 110 im Bereich der Aussparung(en) 231 freigelegt, und ist das Markierungsmuster in Form der Aussparung(en) 231 wiedergegeben.
Die Grund- bzw. Basisstruktur der Ätzmaske 230, in welcher die Aussparung(en) 231 ausgebildet ist/sind, kann (in der Aufsicht) eine beliebige Kontur aufweisen. Ein Beispiel ist eine rechteckige oder quadratische Kontur mit einer Kantenlänge beispielsweise im Zentimeter- oder Millimeterbereich. Für die Aussparung(en) 231 kann/können die oben angegebenen Strukturen (beispielsweise Strichcode, Matrix- bzw. Datamatrix-Codes, alphanumerische Serienkennung mit Ziffern und/oder Buchstaben, Justiermarke, usw.), sowie die oben angegebenen Abmessungen (beispielsweise im Millimeter- oder Mikrometerbereich) vorgesehen sein. In gleicher Weise können zum Ausbilden der Ätzmaske 230 die oben angegebenen Lackmaterialien eingesetzt und die oben genannten Methoden (direktes Aufbringen oder indirektes Ausbilden) durchgeführt werden. In Bezug auf weitere Details hierzu wird daher auf die obigen Ausführungen verwiesen.
Nach dem Ausbilden der inversen Ätzmaske 230 wird ein Ätzen der vorderseitigen Oberfläche des Substrats 110 durchgeführt (Schritt 203 in 10), wodurch, wie in 14 dargestellt ist, eine durch die (beständige) Ätzmaske 230 vorgegebene erhabene Markierungsstruktur 220 in der Vorderseite 111 des Substrats 110 ausgebildet wird. Bei dem Ätzen kann es sich insbesondere um das zum Entfernen des Sägeschadens durchgeführten Sägeschadenätzen handeln, bei dem das Substrat 110 zum Beispiel in einem oder mehreren aufeinanderfolgenden nasschemischen Bädern bzw. Ätzbädern behandelt wird.
Entsprechend der Ätzmaske 230 weist die Markierungsstruktur 220 eine gegenüber dem umgebenden Substratbereich erhabene Grundstruktur mit einer in der Aufsicht beliebigen Kontur, beispielsweise einer rechteckförmigen oder quadratischen Kontur mit einer Kantenlänge beispielsweise im Zentimeter- oder Millimeterbereich, auf. Die Grundstruktur ist des Weiteren mit einer (einzelnen bzw. zusammenhängenden) Vertiefung 221 bzw. mehreren Vertiefungen 221 versehen, was durch die Form und Lage der Aussparung(en) 231 der Ätzmaske 230 vorgegeben ist. In dieser Hinsicht können eine oder mehrere Vertiefungen 221 der Markierungsstruktur 220 innerhalb der erhabenen Grundstruktur vorgesehen sein, oder sich auch bis zu einem (äußeren) Rand der Grundstruktur hin erstrecken, so dass die Grundstruktur am Rand „geöffnet” ist. In gleicher Weise kann/können die Vertiefung(en) 221 in den oben angegebenen Formen (beispielsweise Strichcode, Matrix- bzw. Datamatrix-Codes, alphanumerische Serienkennung mit Ziffern und/oder Buchstaben, Justiermarke, usw.) und Abmessungen (beispielsweise im Millimeter- oder Mikrometerbereich) vorliegen.
Aufgrund der schützenden Wirkung der Ätzmaske 230 kann das Substrat 110 erneut im Bereich der Markierungsstruktur 220 Sägeschadendefekte und eine aufgeraute Oberfläche aufweisen, was zum genauen Auslesen der Markierungsstruktur 220 ausgenutzt werden kann. Im Unterschied zu der Markierungsstruktur 120 liegen die Sägeschadendefekte bei der inversen Markierungsstruktur 220 jedoch nicht bei dem eigentlichen Markierungsmuster, d. h. bei der/den Vertiefungen 221, vor, sondern ist das Markierungsmuster von einem „Sägeschadenmuster” (nicht geätzter Bereich der Grundstruktur) umgeben.
Nach dem Ausbilden der inversen Markierung 220 kann die Ätzmaske 230, wie in 15 dargestellt ist, entfernt werden (Schritt 204 in 10). Auch können weitere Prozesse durchgeführt werden, um eine zugehörige und mit der inversen Markierung 220 versehene, nicht dargestellte Solarzelle zu vervollständigen (Schritt 205 in 10). Für Details hierzu wird auf die obigen Ausführungen Bezug genommen.
Auch bei der Herstellung der inversen Markierungsstruktur 220 kann anstelle der gezeigten und beschriebenen strukturierten Ätzmaske 230 eine unstrukturierte Ätzmaske eingesetzt werden, bei welcher eine (inverse) Kodierung nicht in Form einer „körperlichen” bzw. physischen Struktur, sondern in Form von Teilbereichen mit unterschiedlicher Festigkeit/Beständigkeit bzw. Löslichkeit vorliegt. Dabei sind die Bereiche, welche das vorgesehene Markierungsmuster „darstellen”, löslich gegenüber anderen Bereichen der Ätzmaske. Auch bei einer solchen Ausgestaltung können die oben anhand der 11 und 12 beschriebenen Ansätze in analoger Weise herangezogen werden.
Die anhand der Figuren erläuterten Ausführungsformen stellen bevorzugte bzw. beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung dar. Neben den beschriebenen und abgebildeten Ausführungsformen sind weitere Ausführungsformen vorstellbar, welche weitere Abwandlungen bzw. Kombinationen von Merkmalen umfassen können.
Insbesondere kann eine (im Bereich einer lichtempfindlichen Zone vorgesehene) Markierungsstruktur bzw. ein Wafercode 120, 220 mit anderen als den oben genannten Größendimensionen und Strukturen verwirklicht werden. Auch können weitere als die oben beschriebenen Prozesse zum Einsatz kommen. Hierunter fällt zum Beispiel ein zum Backen eines Abdeck- bzw. Fotolacks bzw. Austreiben eines Lösungsmittels aus einem Lackmaterial durchgeführter Heizschritt.
Des Weiteren kann eine mit einer erhabenen Markierungsstruktur 120, 220 versehene Solarzelle 100 aus anderen als den oben genannten Materialien aufgebaut sein. Dies gilt zum Beispiel für eine Antireflexbeschichtung 145, sowie für vorder- und rückseitige Kontaktelemente 141, 142. Auch können Basis 116 und Emitter 115 einer Solarzelle 100 mit entgegen gesetzten Leitfähigkeiten, d. h. n-Typ Basis 116 und p-Typ Emitter 115, ausgebildet werden.
Darüber hinaus kann eine mit einer erhabenen Markierungsstruktur 120, 220 versehene Solarzelle 100 andere oder zusätzliche Strukturen und Strukturelemente aufweisen, was (ebenfalls) mit dem Durchführen von weiteren als den beschriebenen Prozessen verbunden sein kann. Beispielsweise ist es denkbar, eine Rückseite eines Solarzellensubstrats 110 zusätzlich mit einer dielektrischen Passivierungsschicht zu versehen („Rückseitenpassivierung”). Dies kann nach einem Ausbilden eines p-n-Übergangs in dem Substrat 110 erfolgen.
Eine weitere Variante ist das Versehen einer Vorderseite 111 eines Substrats 110 mit einer texturierten Oberfläche, wodurch eine Reflexion von Lichtstrahlung an der Vorderseite 111 und hiermit verbundene Ausbeuteverluste (ebenfalls) verringert bzw. unterdrückt werden können. Eine solche Oberflächenstruktur bzw. Textur kann zum Beispiel im Rahmen einer Sägeschadenätzung, oder auch in einem weiteren Ätzprozess ausgebildet werden. In dieser Hinsicht ist es möglich, dass eine auf einem Solarzellensubstrat 110 erzeugte Markierungsstruktur 120, 220 mit oder ohne Textur versehen wird. Dies hängt davon ab, ob das Ausbilden der Textur vor oder nach einem Entfernen einer (zum Erzeugen der Markierungsstruktur 120, 220 vorgesehenen) Ätzmaske durchgeführt wird. Bei der Markierungsstruktur 120 kann/können zum Beispiel lediglich die Erhebung(en) 121 ohne Textur, sowie andere Bereiche (zwischen den Erhebungen 121) und die die Markierungsstruktur 120 umgebende Substratoberfläche mit Textur versehen sein. Bei der inversen Markierungsstruktur 220 kann zum Beispiel ein um eine oder mehrere Vertiefung 221 herum angeordneter (erhabener) Bereich ohne Textur, und können die Vertiefung(en) 221 und die die Markierungsstruktur 220 umgebende Substratoberfläche mit Textur versehen sein. Hierdurch ist gegebenenfalls die Möglichkeit gegeben, ein genaues Auslesen bzw. Sichtbarmachen der Markierungsstruktur 120, 220 (aufgrund der größeren Reflexion an Stellen ohne Textur) weiter zu begünstigen.
Eine weitere Abwandlung besteht darin, auch an einer Rückseite 112 eines Substrats 110 einer Solarzelle 100 fingerartige Kontaktelemente bzw. Stromfinger (wie an der Vorderseite 111) anstelle eines flächigen Rückkontakts 142 auszubilden. Eine solche Ausgestaltung kommt zum Beispiel bei einer bifazialen Solarzelle in Betracht.
Des Weiteren kann ein (bereitgestelltes) Substrat 110 einer Solarzelle 100 ein anderes Halbleitermaterial als Silizium aufweisen (beispielsweise Cadmium-Tellurid, eine Verbindung mit Kupfer, usw.), aus mehreren unterschiedlichen Schichten bzw. Materialien aufgebaut sein und/oder auf andere Art und Weise als durch Ausbilden eines Halbleiterkristalls und Zersägen desselben bereitgestellt werden. Beispielsweise kann ein Halbleitersubstrat 110 direkt mit entsprechenden Verfahren hergestellt, oder ein Substrat 110 im Rahmen von Dünnschichttechniken erzeugt werden („Dünschichtzelle”). Auch bei solchen Ausgestaltungen kann ein Ausbilden einer erhabenen Markierungsstruktur 120, 220 mit den oben beschriebenen Ansätzen durch Ausbilden einer Ätzmaske auf dem Substrat 110 und Durchführen eines Ätzverfahrens erfolgen.
Darüber hinaus kann eine zum Ausbilden einer erhabenen Markierungsstruktur 120, 220 vorgesehene Ätzmaske aus anderen als den oben genannten Materialien bzw. Lackmaterialien aufgebaut sein. Beispielsweise kann eine Ätzmaske ein Hartmaskenmaterial basierend auf zum Beispiel Kohlenstoff oder Silizium aufweisen.
Darüber hinaus wird darauf hingewiesen, dass ein Ausbilden einer Markierungsstruktur 120, 220 durch Ätzen mit Hilfe einer Ätzmaske auch in einem anderen bzw. späteren Verfahrensstadium einer Herstellung einer Solarzelle 100 möglich ist. Beispielsweise kann ein Markieren eines Substrats 110 auch erst nach einem Ausbilden eines p-n-Übergangs in dem Substrat 110 erfolgen.
Des Weiteren wird darauf hingewiesen, dass eine „punktuell erhabene” Markierung bzw. ein Wafercode 120 sowie eine hierzu inverse Markierung 220 auch mehrfach bzw. redundant auf einem Substrat 110 ausgebildet werden kann, um ein zuverlässiges Unterscheiden der Markierung 120, 220 von anderen Inhomogenitäten der Solarzelle 100 bzw. des Substrats 110 zu ermöglichen.
Bezugszeichenliste

100: Solarzelle
110: Substrat
111: Vorderseite
112: Rückseite
115: Emitter
116: Basis
120: Markierungsstruktur
121: Erhebung
130: Ätzmaske
131: Abdecklack
132: Folie
133: Lichtempfindlicher Abdecklack
134: Belichteter Teilbereich
136: Nicht lichtempfindlicher Abdecklack
137: Verfestigter Teilbereich
139: Ätzmaske
141: Frontkontakt
142: Rückkontakt
145: Antireflexionsbeschichtung
150: Druckvorrichtung
155: Rolle
160: Laservorrichtung
161, 165: Laserstrahl
201, 202: Verfahrensschritt
203, 204: Verfahrensschritt
205: Verfahrensschritt
220: Inverse Markierungsstruktur
221: Vertiefung
230: Inverse Ätzmaske
231: Aussparung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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.
Zitierte Patentliteratur

KR 1020090044082 A [0004]
KR 1020090037171 A [0004]
US 6743694 B2 [0005]
EP 198974031 [0005]

Claims

Solarzellen-Markierverfahren, umfassend die Verfahrensschritte: Bereitstellen eines Substrats (110) für eine Solarzelle (100); Ausbilden einer Ätzmaske (130, 139, 230) auf dem Substrat (110); und Durchführen eines Ätzverfahrens, wobei eine durch die Ätzmaske (130, 139, 230) vorgegebene erhabene Markierungsstruktur (120, 220) auf dem Substrat (110) ausgebildet wird.
Solarzellen-Markierverfahren nach Anspruch 1, weiter umfassend ein Entfernen der Ätzmaske (130, 139, 230) nach dem Durchführen des Ätzverfahrens.
Solarzellen-Markierverfahren nach Anspruch 2, wobei das Entfernen der Ätzmaske (130, 139, 230) durch Bestrahlen der Ätzmaske mit einem Laserstrahl (165) durchgeführt wird.
Solarzellen-Markierverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das bereitgestellte Substrat ein Halbleitersubstrat (110) ist und eine Vorderseite (111) und eine der Vorderseite (111) entgegen gesetzte Rückseite (112) aufweist, wobei die Ätzmaske (130, 139, 230) auf der Vorderseite (111) des Substrats (110) ausgebildet wird, und wobei durch das Durchführen des Ätzverfahrens Substratmaterial an der Vorderseite (111) des Substrats (110) entfernt wird.
Solarzellen-Markierverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Bereitstellen des Substrats (110) ein Erzeugen eines Blocks oder Stabs aus Substratmaterial und ein Durchführen eines Sägeverfahrens zum Ausbilden des Substrats (110) umfasst, und wobei das Ätzverfahren sowohl zum Ausbilden der erhabenen Markierungsstruktur (120, 220) als auch zum Beheben eines mit dem Sägeverfahren verbundenen Sägeschadens durchgeführt wird.
Solarzellen-Markierverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Ätzmaske (130, 139, 230) einen Abdecklack (131, 133, 134, 136, 137) aufweist.
Solarzellen-Markierverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Ausbilden der Ätzmaske (130, 230) mit Hilfe eines Strahldruckverfahrens durchgeführt wird.
Solarzellen-Markierverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Ausbilden der Ätzmaske (130, 230) mit Hilfe eines Folientransferdruckverfahrens durchgeführt wird.
Solarzellen-Markierverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Ausbilden der Ätzmaske (130, 139, 230) die folgenden Schritte umfasst: Ausbilden einer Schicht eines Abdecklacks (133, 136) in einem vorgegebenen Bereich auf dem Substrat (110); und Lokales Bestrahlen der Schicht des Abdecklacks (133, 136).
Solarzellen-Markierverfahren nach Anspruch 9, wobei der Abdecklack (133) lichtempfindlich ist und infolge des Bestrahlens lokal belichtet wird.
Solarzellen-Markierverfahren nach Anspruch 9, wobei der Abdecklack (136) nicht lichtempfindlich ist und infolge des Bestrahlens lokal verfestigt wird.
Solarzellen-Markierverfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, wobei das Ausbilden der Ätzmaske (130, 230) weiter ein Entfernen eines bestrahlten oder eines nicht bestrahlten Teilbereichs der Schicht des Abdecklacks (133, 136) umfasst.
Solarzellen-Markierverfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, wobei ein bestrahlter oder ein nicht bestrahlter Teilbereich der Schicht des Abdecklacks (133, 136) während des zum Ausbilden der erhabenen Markierungsstruktur (120, 220) durchgeführten Ätzverfahrens entfernt wird.
Solarzellen-Markierverfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 13, wobei das Ausbilden der Schicht des Abdecklacks (133, 136) auf dem Substrat (110) mit einem der folgenden Schritte erfolgt: Durchführen eines Stempeldruckverfahrens; Durchführen eines Sprühverfahrens; oder Aufkleben einer Folie des Abdecklacks (133, 136).
Solarzelle (100), aufweisend: ein Substrat (110); und eine erhabene Markierungsstruktur (120, 220) auf dem Substrat (110), ausgebildet durch Durchführen eines Solarzellen-Markierverfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit Hilfe einer auf dem Substrat (110) ausgebildeten Ätzmaske (130, 139, 230).
Solarzelle nach Anspruch 15, wobei das Substrat ein Halbleitersubstrat (110) ist und eine Vorderseite (111) und eine der Vorderseite (111) entgegen gesetzte Rückseite (112) aufweist, und wobei die erhabene Markierungsstruktur (120, 220) auf der Vorderseite (111) des Substrats (110) ausgebildet ist.