DE102011051707A1

DE102011051707A1 - Verfahren zum Herstellen einer Solarzelle

Info

Publication number: DE102011051707A1
Application number: DE102011051707A
Authority: DE
Inventors: Lothar LIPPERT; Markus Fiedler
Original assignee: Schott Solar AG
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 2011-07-08
Filing date: 2011-07-08
Publication date: 2013-01-10
Also published as: WO2013007622A1

Abstract

Verfahren zum Herstellen einer Solarzelle umfassend zumindest die Verfahrensschritte – Bereitstellen eines Halbleitersubstrats mit pn-Übergang, – Abscheiden mittels PECVD von zumindest einer frontseitig verlaufenden dielektrischen Schicht mit in dieser durch Laserabtrag erzeugten Öffnungen und – lichtinduziertes Abscheiden von elektrisch leitendem Material in den Öffnungen zur Bildung eines Frontseitenkontakts, dadurch gekennzeiPECVD-Verfahren zwei dielektrische Schichten bei einer Temperautr T mit 200 °C ≤ T ≤ 500 °C.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen einer Solarzelle umfassend zumindest die Verfahrensschritte

– Bereitstellen eines Halbleitersubstrats mit pn-Übergang,
– Abscheiden mittels PECVD von zumindest einer frontseitig verlaufenden dielektrischen Schicht als Antireflexionsschicht mit in dieser durch Laserabtrag erzeugten Öffnungen und
– lichtinduziertes galvanisches Abscheiden von elektrisch leitendem Material in den Öffnungen zur Bildung eines Frontseitenkontakts.

Um den Wirkungsgrad von Solarzellen zu steigern, werden auf dem Halbleitermaterial sogenannte Antireflexions- oder Antireflexschichten aufgebracht. Die Dicke beläuft sich üblicherweise im Bereich von in etwa 80 nm oder mehr, wobei bei der Verwendung von Silizium als Halbleitermaterial die Schicht üblicherweise aus Siliziumnitrid besteht.
Entsprechende Siliziumnitrid-Schichten weisen ein Reflexionsminium (V-Coating) auf, und führen zu einer relativ schmalbandigen Entspiegelung.
Um die Entspiegelungswirkung zu steigern ist es bekannt, zwei Antireflexschichten aufzubringen (W-Coating), die voneinander abweichende Reflexionsminima aufweisen, so dass eine breitbandige Entspiegelung möglich ist.
Eine Solarzelle mit frontseitig verlaufenden zwei Schichten ist der DE-A-10 2007 041 392 zu entnehmen. Dabei werden nach einem Ausführungsbeispiel zum Erzeugen passivierender Dielektrikumschichten thermische Oxidationsverfahren durchgeführt. Nach einem anderen Ausführungsbeispiel wird eine erste Schicht mittels Spin-On-Verfahren hergestellt und als Antireflexschicht zwischen dieser und dem Halbleitersubstrat sodann durch thermische Oxidation eine Siliziumoxid-Schicht ausgebildet. Um die Ladungsträger von der Frontseite abzuleiten, können mittels Siebdruckverfahren Leiterbahnen auf ein Material aufgebracht werden, welche die Schichten durchfeuern.
Aus der DE-B-10 2008 053 621 ist ein Verfahren zur Verstärkung von Metallkontakten von Solarzellen bekannt, bei dem durch lichtinduziertes galvanisches Abscheiden auf bereits aufgebrachte Metallkontakte elektrisch leitendes Material abgeschieden wird.
Beim lichtinduzierten galvanischen Abscheiden wird die zur Galvanisierung benötigte elektrische Energie teilweise durch die beleuchtete Solarzelle selbst geliefert. Sofern die einen Rückseitenkontakt aufweist, wird in dem elektrolytischen Bad eine Hilfselektrode benutzt, wobei zwischen der Rückseite und der vorzugsweise aus dem abzuscheidenden Metall bestehenden Hilfselektrode eine Potenzialdifferenz derart angelegt wird, dass die Rückseite gegenüber der Hilfselektrode negativ polarisiert ist. Die Hilfselektrode hat somit die Funktion einer Opfer- oder Inertelektrode (beispielsweise Platin).
Beim lichtinduzierten galvanischen Abscheiden tritt jedoch der negative Effekt des Ghostplating auf. Ghostplating beschreibt eine ungewollte und unkontrollierte Abscheidung der Metalle neben den abzuscheidenden Leiterbahnen auf der Solarzelle und ein mögliches Eindringen des Metalls in das Halbleitermaterial wie Siliziumwafer. Das Abscheiden außerhalb der Leiterbahn führt dazu, dass die aktive Fläche der Frontseite verringert wird, so dass der Wirkungsgrad der Solarzellen reduziert ist. Wird als abzuscheidendes Metall Kupfer benutzt, und gelangt dieses über Diffusion aus den Ghostplating-Schichten in das Halbleitermaterial, so tritt gleichfalls eine Veränderung des Wirkungsgrads der Solarzelle dann auf, wenn als Halbleitermaterial Silizium benutzt wird, und zwar aufgrund der Wechselwirkung zwischen Kupfer und Silizium.
Um das Ghostplating zumindest zu reduzieren, ist in der Veröffentlichung „OVERCOMING OVER-PLATING PROBLEMS ON ACID TEXTURED MULTICRYSTALLINE WAFERS WITH SILICON NITRIDE COATED SURFACES", 24th European Photovoltaic Solar Energy Conference, 21–25 September 2009, Hamburg, vorgeschlagen, auf der Front- oder Vorderseite einer Solarzelle eine SiN_x-Schicht mittels PECVD-Verfahren bei einer Temperatur von 820 °C aufzubringen. Auch wird alternativ eine Doppelschicht vorgeschlagen, wobei als erste Schicht SiO₂ oder SiON vorgesehen ist.
Der thermische Prozess, der auch bei der Doppelschichtausbildung nach der DE-A-10 2007 041 392 zwingend vorgeschrieben ist, zeigt den Nachteil, dass in einem aufwendigen Prozessschritt eine hohe Temperatur, die typischerweise zwischen 800 °C und 900°C liegt, an der Solarzelle vorzunehmen ist mit der Folge, dass der Wirkungsgrad der Solarzelle verschlechtert wird. So wirkt der Hochtemperaturschritt u. a. auf Dotierprofile des bereits eindiffundierten pn-Übergangs und auf auf dem Wafer vorhandene Verunreinigungen, die zu Kristallisationszentren akkumulieren können und unerwünschte Rekombinationszentren bilden.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, die Nachteile des Standes der Technik zu vermeiden, insbesondere ohne negative Beeinflussung des Wirkungsgrads der Solarzelle mittels lichtinduzierten galvanischen Abscheidens den Front- oder Vorderseitenkontakt oder Abschnitt von diesen auszubilden, wobei gleichzeitig eine breitbandige Entspiegelung erfolgen soll.
Zur Lösung der Aufgabe wird im Wesentlichen vorgeschlagen, dass auf der Frontseite der Solarzelle in PECVD-Verfahren zwei dielektrische Schichten bei einer Temperatur T mit 200 °C ≤ T ≤ 500 °C, vorzugsweise 300 °C bis 400 °C abgeschieden werden, die zum Erzeugen der Öffnungen mittels Laserstrahlung bereichsweise abgetragen werden.
Überraschenderweise hat sich gezeigt, dass dann, wenn zumindest zwei dielektrische Schichten im PECVD-Verfahren bei einer Temperatur T zwischen 200 °C und 500 °C, vorzugsweise 300 °C bis 400 °C auf die Frontseite der Solarzelle abgeschieden werden, sich eine Dichte ergibt, die ein Ghostplating verhindert. Das abzuscheidende elektrisch leitende Material wird vielmehr ausschließlich in den Bereichen abgeschieden, in denen die Oberfläche des Halbleitersubstrats, also insbesondere die eines Si-Wafers freigelegt ist. Das Öffnen der Antireflexschicht erfolgt mittels Laserstrahlung, wodurch überaus präzise linien- oder streifenförmige oder andersartig geformte Bereiche der Frontseite freigelegt werden können, in der die Finger zum Sammeln der Ladungsträger bzw. Busbars verlaufen sollen. Somit ist eine minimale Abschattung der Frontseite möglich, wodurch der Wirkungsgrad der Solarzelle optimiert wird.
Insbesondere ist vorgesehen, dass als Schichten solche abgeschieden werden, die voneinander abweichende Reflexionsminima aufweisen. Hierdurch ergibt sich eine breitbandige Entspiegelung, wodurch zusätzlich der Wirkungsgrad der Solarzelle verbessert wird. Dabei ist insbesondere vorgesehen, dass die solarzellenseitig verlaufende Schicht eine SiN_x-Schicht und die solarzellenabgewandte Schicht eine SiO_x- oder SiO_xN_y-Schicht ist. Die diesbezügliche Schichtreihenfolge führt zu einem geringeren Reflexionswert als bei umgekehrter Schichtfolge.
Vorzugsweise schlägt die Erfindung vor, dass zumindest bei Verwendung eines multikristallinen Silizium-Halbleitersubstrats eine solarzellenseitige Schicht aus SiN_x als innere Antireflexschicht und solarzellenabgewandt aus SiO_x oder SiO_xN_y als äußere Schicht abgeschieden werden.
Bei Verwendung eines monokristallinen Silizium-Halbleitersubstrats ist bevorzugterweise vorgesehen, dass solarzellenseitig eine SiN_x- oder SiO_x- oder SiO_xN_y-Schicht als innere Antireflexschicht und solarzellenabgewandt eine SiO_x- oder eine SiO_xN_y-Schicht als äußere Schicht abgeschieden werden.
Erfindungsgemäß wird beim Abscheiden der Schichten im PECVD-Verfahren kein Hochtemperaturprozess an dem diffundierten Wafer durchgeführt. Diese Vorteile bietet der Stand der Technik nicht, bei dem Schichten durch thermische Oxidation ausgebildet werden bzw. das PECVD-Verfahren bei hohen Temperaturen durchgeführt wird; denn bei wasserstoffpassivierten Siliziumsubstraten kann bei hohen Temperaturen eine Ausdiffusion von Wasserstoff erfolgen, sodass eine erhöhte Rekombination auftritt und somit der Wirkungsgrad der Solarzelle reduziert wird.
Bevorzugterweise weist die erste Schicht eine Dicke D₁ mit 10 nm ≤ D₁ ≤ 100 nm und/oder die zweite Schicht eine Dicke D₂ mit D₂ ≥ 50 nm auf, insbesondere 50 nm ≤ D₂ ≤ 150 nm. Diese Schichtdicken gelangen insbesondere dann zur Anwendung, wenn die Schichten voneinander abweichende Brechungsindizes aufweisen, wobei die innere Schicht einen größeren Brechungsindex als die äußere Schicht aufweist. Sofern mehrere Reflexionsminima gewünscht werden, ist des Weiteren darauf zu achten, dass der Brechungsindex der äußeren Schicht größer als der des Einbettungsmaterials der Solarzelle ist.
Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, dass die äußere Schicht einen Brechungsindex aufweist, der gleich dem der Einbettung ist. Somit ergibt sich eine Entspiegelung ausschließlich aufgrund der inneren Schicht, wie SiN_x-Schicht. In diesem Fall sollte die äußere Schicht die SiO_x- oder SiO_xN_y-Schicht sein, die den gleichen Brechungsindex wie das Einbettungsmaterial aufweist und optisch nicht mehr wirksam ist, so dass die Schichtdicke der äußeren Schicht an die Erfordernisse der Galvanisierung angepasst werden kann, da auf die optischen Eigenschaften keine Rücksicht zu nehmen ist. Somit kann die äußere Schicht, wie SiO_x-Schicht, eine gewünschte Dicke aufweisen, die sicherstellt, dass das Ghostplating vermieden wird.
Insbesondere ist vorgesehen, dass beim lichtinduzierten galvanischen Abscheiden Licht mit einer Beleuchtungsstärke von typischerweise zwischen 5000 Lux und 40.000 Lux, insbesondere im Bereich von 5500 Lux und 6500 Lux verwendet wird. Hohe Beleuchtungsstärken gelangen insbesondere dann zum Einsatz, wenn der Elektrolyt wenig transparent ist.
Grundsätzlich kann die Beleuchtungsstärke auch über 40.000 Lux erhöht werden, um die Abscheiderate zu erhöhen oder um auch wenig transparente Elektrolyte einzusetzen. Je nach Absorptionseigenschaften der Elektrolyte sind unterschiedliche Wellenlängen vorteilhaft einzusetzen, z. B. bei Nickelelektrolyte zwischen 520 nm bis 535 nm.
Insbesondere ist vorgesehen, dass beim lichtinduzierten galvanischen Abscheiden das Halbleitersubstrat während einer Nickelabscheidung mit Licht einer Wellenlänge λ mit 520 nm ≤ λ ≤ 535 nm und/oder bei einer Silberabscheidung mit Licht einer Wellenlänge λ mit 615 nm ≤ λ ≤ 635 nm und/oder bei einer Kupferabscheidung mit Licht einer Wellenlänge λ mit 450 nm ≤ λ ≤ 470 nm bestrahlt wird.
Als elektrisch leitendes Material sollte zumindest ein Material aus der Gruppe Nickel, Silber, Kupfer, Zink, Zinn, Kobalt sein.
Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich nicht nur aus den Ansprüchen, den diesen zu entnehmenden Merkmalen – für sich und/oder in Kombination –, sondern auch aus der nachfolgenden Beschreibung eines der Zeichnung zu entnehmenden Ausführungsbeispiels.
Es zeigen:
1 eine Solarzelle nach dem Stand der Technik,
2 einen Siliziumwafer mit erfindungsgemäßem Schichtaufbau,
3 den Siliziumwafer nach 2 mit für Leiterbahnen bestimmten Öffnungen und
4 den Siliziumwafer gemäß 3 mit galvanisch abgeschiedenen Leiterbahnen.
In 1 ist rein prinzipiell eine Solarzelle 10 dargestellt, bei der durch lichtinduziertes galvanisches Abscheiden frontseitig Leiterbahnen 12, 14 abgeschieden sind. Die Solarzelle 10 besteht aus einem pn-dotiertem Siliziumsubstrat, auf dessen Frontseite durch Diffusion von Phosphor ein Emitter 18 ausgebildet ist. Rückseitig weist die Solarzelle 10 eine aus Aluminium bestehende Schicht 20 auf, die den Rückseitenkontakt bildet bzw. die von Rückseitenkontakten bildenden Pads wie Silberpads durchsetzt ist. Insoweit wird auf übliche Techniken verwiesen, die zur Herstellung von siliziumbasierten Solarzellen zur Anwendung gelangen. Hierzu gehört auch das Texturieren der Frontseite vor Ausbilden des pn-Übergangs.
Frontseitig ist die Solarzelle 10 von einer als Antireflexschicht dienenden dielektrischen Schicht 22 abgedeckt, die von Öffnungen 24, 26 durchsetzt sind, in denen die zum Sammeln und Ableiten der Ladungsträger erforderlichen Leiterbahnen 12, 14 mittels lichtinduzierten Galvanisierens abgeschieden sind. Dabei können die Öffnungen 24, 26 durch Abtragen der Schicht 22 mittels Laser hergestellt werden.
Neben dem Abscheiden des Metalls in den Öffnungen 24, 26 ist ein sogenanntes Ghostplating zu beobachten, d. h., Metall scheidet sich auch außerhalb der Öffnungen 24, 26 auf der Oberfläche oder in den Pinholes der Schicht 22 ab mit der Folge, dass eine unerwünschte zusätzliche Abschattung der lichteinfallseitigen Frontseite auftritt und der Wirkungsgrad der Solarzelle 10 somit negativ beeinflusst wird.
Den 2 bis 4 sind die erfindungsgemäßen Verfahrensschritte zur Herstellung einer Solarzelle 30 zu entnehmen, wobei das Prozessieren des Halbleitersubstrats, wie das Texturieren, Dotieren und Ausbilden des Rückseitenkontaktes nach Verfahren durchgeführt wird, die dem Stand der Technik zu entnehmen sind.
Im Ausführungsbeispiel wird ein mit Bor-dotierter Siliziumwafer 32 als Halbleitersubstrat mit pn-Übergang und frontseitigem, also lichteinfallseitigem Emitterbereich 34 verwendet, der durch Phosphordiffusion hergestellt wird. Rückseitig weist der Wafer 32 eine aus Aluminium bestehende oder Aluminium enthaltende Schicht 36 auf, die zur Ausbildung eines Back-Surface-Field führt und den Rückseitenkontakt bildet bzw. von z. B. aus Silber bestehenden Pads durchsetzt ist.
Abweichend vom Stand der Technik wird auf die Frontseite des Wafers 32, also auf den Emitter 34, eine solarzellenseitig verlaufende innere Schicht 38 als erste dielektrische Schicht und auf diese eine zweite dielektrische Schicht als äußere Schicht 40 durch PECVD-Verfahren (plasmaunterstützte chemische Gasphasenabscheidung) bei einer Temperatur T mit 200 °C ≤ T ≤ 500 °C, vorzugsweise 300 °C bis 400 °C abgeschieden. Zumindest die innere Schicht 38 wirkt als Antireflexschicht und besteht insbesondere aus Siliziumnitrid. Die Dicke kann zwischen 20 nm und 100 nm betragen, wobei insbesondere eine Schichtdicke im Bereich zwischen 50 nm und 70 nm zu bevorzugen ist. In der Siliziumnitrid-Schicht ist Wasserstoff eingelagert, der bei Verwendung von multikristallinem Silizium als Halbleitersubstrat in dieses eindiffundiert, so dass eine Wasserstoffpassivierung erfolgt, wodurch eine Ladungsträgerrekombination verhindert wird.
Bei der äußeren Schicht 40 handelt es sich insbesondere um eine Silizumoxid- oder Siliziumoxynitrid-Schicht, wobei Dicken zu bevorzugen sind, die größer als die der inneren Schicht 34 sind. Insbesondere sollte die äußere Schicht 40 eine Dicke von zumindest 80 nm, bevorzugterweise eine Dicke im Bereich von 100 nm oder mehr aufweisen.
Der Brechungsindex der Siliziumnitrid-Schicht 38 sollte im Bereich von 2,3 und der der äußeren Schicht 40 oberhalb des Brechungsindex des Einbettmaterials der Solarzelle 30, jedoch unterhalb des Brechungsindex der Siliziumnitridschicht liegen. In diesem Fall ergeben sich zwei Reflexionsminima und somit eine breitbandige Entspiegelung.
Die Schichten 38, 40 werden sodann mittels Laserstrahlung in den Bereichen abgetragen, in denen Leiterbahnen (z. B. Finger, Busbars) verlaufen sollen, über die die Ladungsträger gesammelt und abgeleitet werden. Entsprechende Öffnungen 42, 44 sind der 3 zu entnehmen. Die Öffnungen erstrecken sich bis zur Oberfläche des Siliziumsubstrats, ohne dass jedoch der Emitterbereich 34 nennenswert beschädigt wird.
Sodann wird Metall zur Ausbildung von Leiterbahnen 46, 48 lichtinduziert galvanisch abgeschieden. Aufgrund der Abscheidung der Schichten 38, 40 ergibt sich eine Dichtheit der Doppelschicht, die verhindert, dass ein Ghostplating auftritt. Vielmehr wird ausschließlich Metall in den Öffnungen 42, 44 und in den direkt angrenzenden Bereichen auf der Oberfläche der Siliziumschicht 40 abgeschieden und nicht in anderen Bereichen der Oberfläche. Somit kann die Abschattung der lichteinfallseitigen Vorderseite der Solarzelle minimiert werden.
Als Metall wird insbesondere Nickel abgeschieden. Metallische Leiter wie Silber oder Kupfer können jedoch gleichfalls benutzt werden. Insbesondere sind Kombinationen aus Nickel/Kupfer/Zinn oder Nickel/Kupfer/Silber zu verwenden.
Den nachstehenden Beispielen sind bevorzugte Parameter und Werte zu entnehmen, die bei der Ausbildung des Frontbereichs der Solarzelle 30 zur Anwendung gelangt sind.
Beispiel 1
Auf einen aus multikristallinem Silizium bestehenden Siliziumwafer wurde nach der Texturierung und Ausbildung des pn-Übergangs zunächst im PECVD-Verfahren bei einer Temperatur von 350 °C eine Siliziumnitrid-Schicht mit einer Dicke von 60 nm abgeschieden. Der Brechungsindex betrug 2,3. Sodann wurde eine SiO_xN_y-Schicht einer Dicke von 85 nm und einem Brechungsindex von 1, 8 mittels PECVD-Verfahrens bei 350 °C abgeschieden. Die voneinander abweichenden Brechungsindizes, die beide oberhalb des Brechungsindex des die Solarzelle umgebenden Einbettungsmaterials liegen, lieferte eine Entspiegelung mit zwei Reflexionsminima. Sodann wurde die Oberfläche mit einem Laser strukturiert, indem sowohl die SiO_xN_y-Schicht und die SiN_x-Schicht bis zum Halbleitersubstrat abgetragen worden sind, und zwar in den Bereichen, in denen die den Frontseitenkontakt bildende Leiterbahnen verlaufen sollen, um die Ladungsträger zu sammeln und abzuleiten. Der Abtrag der Schichten erfolgte derart, dass zwar das Silizium freigelegt wurde, ohne dass jedoch der Emitter nennenswert beschädigt wird. Hierzu erfolgten folgende Maßnahmen.
Die entsprechenden Laserparameter wie Wellenlänge der Laserstrahlung, Pulsfrequenz, Pulsdauer, Strahldurchmesser und die auf den Wafer eingestrahlte Laserenergie werden so angepasst, dass eine geringe Emitterschädigung festgestellt wird. Hierzu wird auf einer nitridbeschichteten Solarzelle ein Raster von 20 × 20 mm mit dem Laserstrahl bearbeitet.
Nach dem Laserprozess wird die Solarzelle galvanisch metallisiert und thermisch behandelt (z. B. silizidiert). Anschließend wird eine Zellcharakterisierung durchgeführt, wobei mehrere Strom/Spannungskennlinien aufgenommen werden. Hierbei werden u. a. die Stromsättigungsdichten des ersten und zweiten Diodenmodells der Solarzelle bestimmt. Entsprechend der Literatur kann der für die zweite Diode bestimmte Wert mit der Rekombination in der Raumladungszone in Verbindung gebracht werden. Hierbei wird der Sättigungswert der zweiten Diode innerhalb der Raumladungszone der Solarzelle bestimmt. Der Emitter wird durch den Laserprozess nur unwesentlich beschädigt, wenn dieser Stromsättigungswert kleiner gleich 10 µA pro Solarzelle ist.
Durch die Elektrolumineszensmessung können aktive und inaktive Bereiche einer Solarzelle charakterisiert werden. Überraschenderweise wurde festgestellt, dass Bereiche auf der Solarzelle, die eine verringerte Nickelabscheidung aufweisen, in der Elektrolumineszensmessung ebenfalls durch dunkle und inaktive Bereiche auffallen. In solchen Bereichen ist der Emitter so weit geschädigt, dass während der lichtinduzierten Galvanisierung das Potential nicht ausreicht, um eine ausreichende Metallschicht auszubilden (partielle Kurzschlussbildung).
Anschließend erfolgte ein lichtinduziertes galvanisches Abscheiden von Nickel. Hierzu wurde der Wafer in ein Nickel-Bad eingebracht, in dem sich eine Opferanode befand, die gegenüber der Rückseite 36 der Solarzelle derart vorgespannt war, dass die Rückseite 36 gegenüber der Opferanode negativ polarisiert war. Die Opferanode oder Hilfselektrode bestand ebenfalls aus Nickel und wies zu der Rückseite eine Potentialdifferenz von 2,5 V auf. Sodann wurde die Solarzelle mit Licht einer Wellenlänge zwischen 520 nm und 535 nm und einer Beleuchtungsstärke von 6000 Lux über 3 Minuten bestrahlt. Die Abscheidegeschwindigkeit betrug 0,28 µm/min. Nach Beenden der Abscheidung wurde die Oberfläche überprüft. Es konnte festgestellt werden, dass ein Ghostplating nicht auftrat.
Beispiel 2
Bei einem multikristallinen Siliziumwafer wurde entsprechend dem Beispiel 1 eine Doppelschicht durch PECVD-Verfahren abgeschieden. Nach Ausbilden der Öffnungen mittels Laser wurde der Wafer in ein Silberelektrolyt-Bad eingebracht. Anschließend wurde die Solarzelle mit Licht einer Wellenlänge zwischen 615 nm und 635 nm bei einer Beleuchtungsstärke von 6000 Lux und 15 Minuten bestrahlt. Eine Abscheidegeschwindigkeit von 0,8 µ/min ergab sich. Nach Abscheiden der Leiterbahnen erfolgte eine Überprüfung der Oberfläche, d. h. der äußeren Schicht, ohne dass ein Ghostplating festgestellt werden konnte.
Beispiel 3
Auf einen prozessierten multikristallinen Siliziumwafer mit frontseitigem Emitter wurde zunächst eine 80 nm dicke SiN_x-Schicht im PECVD-Verfahren bei 350 °C abgeschieden. Aus dem Anteil von Silizium und Stickstoff sowie Wasserstoff ergab sich ein Brechungsindex von 2,1. Sodann wurde eine SiO_x-Schicht mit einem Brechungsindex abgeschieden, der dem des Einbettmaterials entspricht, so dass die SiO_x-Schicht optisch nicht wirksam war. Die Dicke der SiO_x-Schicht betrug 200 nm. Sodann wurden entsprechend dem Ausführungsbeispiel 1 durch Abtragen der SiN_x- und SiO_x-Schicht die Bereiche freigelegt, in denen Leiterbahnen verlaufen sollen. Anschließend wurde entsprechend dem Ausführungsbeispiel 1 Nickel lichtinduziert galvanisch abgeschieden. Ein Ghostplating konnte nicht festgestellt werden.
Beispiel 4
Auf einem Wafer gemäß dem Ausführungsbeispiel 3 wurde entsprechend dem Ausführungsbeispiel 2 eine aus Silber bestehende Leiterbahn abgeschieden. Eine Überprüfung der Oberfläche zeigte, dass ein Ghostplating nicht auftrat.
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

DE 102007041392 A [0005, 0010]
DE 102008053621 B [0006]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

„OVERCOMING OVER-PLATING PROBLEMS ON ACID TEXTURED MULTICRYSTALLINE WAFERS WITH SILICON NITRIDE COATED SURFACES“, 24th European Photovoltaic Solar Energy Conference, 21–25 September 2009, Hamburg [0009]

Claims

Verfahren zum Herstellen einer Solarzelle umfassend zumindest die Verfahrensschritte – Bereitstellen eines Halbleitersubstrats mit pn-Übergang, – Abscheiden mittels PECVD von zumindest einer frontseitig verlaufenden dielektrischen Schicht mit in dieser durch Laserabtrag erzeugten Öffnungen und – lichtinduziertes Abscheiden von elektrisch leitendem Material in den Öffnungen zur Bildung eines Frontseitenkontakts, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Vorderseite der Solarzelle in PECVD-Verfahren zwei dielektrische Schichten bei einer Temperautr T mit 200 °C ≤ T ≤ 500 °C.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die dielektrischen Schichten bei einer Temperatur T zwischen 300 °C bis 400 °C abgeschieden werden.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Schichten solche abgeschieden werden, die zu einem Reflexionsspektrum führen mit zwei Minima.
Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest bei Verwendung eines multikristallinen siliziumbasierten Halbleitersubstrats solarzellenseitig eine SiN_x-Schicht als innere Antireflexschicht und solarzellenabgewandt eine SiO_x- oder SiO_xN_y-Schicht als äußere Schicht abgeschieden werden.
Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei Verwendung eines monokristallinen siliziumbasierten Halbleitersubstrats solarzellenseitig eine SiN_x- oder SiO_x- oder SiO_xN_y-Schicht als innere Antireflexschicht und solarzellenabgewandt eine SiO_x- oder eine SiO_xN_y-Schicht als äußere Schicht abgeschieden werden.
Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beim lichtinduzierten galvanischen Abscheiden das Halbleitersubstrat während einer Nickelabscheidung mit Licht einer Wellenlänge λ mit 520 nm ≤ λ ≤ 535 nm und/oder bei einer Silberabscheidung mit Licht einer Wellenlänge λ mit 615 nm ≤ λ ≤ 635 nm und/oder bei einer Kupferabscheidung mit Licht einer Wellenlänge λ mit 450 nm ≤ λ ≤ 470 nm bestrahlt wird.
Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das lichtinduzierte galvanische Abscheiden bei einer Beleuchtungsstärke zwischen 5500 Lux und 40 000 Lux durchgeführt wird.
Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Schicht, insbesondere SiN_x-Schicht, mit einer Dicke D₁ mit 10 nm ≤ D₁ ≤ 100 nm abgeschieden wird.
Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Schicht, insbesondere SiO_x- oder SiO_xN_y-Schicht, mit einer Dicke D₂ mit D₂ ≥ 50 nm, insbesondere 50 nm ≤ D2 ≤ 200 nm abgeschieden wird.
Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Material der äußeren Schicht ein solches mit einem Brechungsindex abgeschieden wird, der gleich Brechungsindex des die Solarzelle einbettenden Materials wie EVA ist.
Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als elektrisch leitendes Material zumindest ein Material aus der Gruppe Nickel, Silber, Kupfer, Zinn, Zink, Kobalt abgeschieden wird.
Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei Abscheiden von Nickel dieses mit einer Abscheidegeschwindigkeit zwischen 0,25 µm/min und 1 µm/min, bevorzugterweise zwischen 0,25 µm/min und 0,30 µm/min, abgeschieden wird.
Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei Abscheiden von Silber dieses mit einer Geschwindigkeit zwischen 0,6 µm/min und 2,0 µm/min, bevorzugterweise zwischen 0,6 µm/min und 1,0 µm/min, abgeschieden wird.