DE102012012868A1

DE102012012868A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen einer Solarzelle mit durch Laser strukturierter Metallschicht

Info

Publication number: DE102012012868A1
Application number: DE102012012868.1A
Authority: DE
Inventors: Johannes Boneberg; Stephen Riedel; Barbara Terheiden
Original assignee: Universitaet Konstanz
Current assignee: Universitaet Konstanz
Priority date: 2012-06-28
Filing date: 2012-06-28
Publication date: 2014-01-02
Also published as: WO2014001107A1

Abstract

Es wird ein Verfahren zum Herstellen einer Solarzelle sowie eine Vorrichtung zum Herstellen einer Metallstruktur auf einem Solarzellensubstrat sowie eine entsprechend hergestellte Solarzelle beschrieben. Bei dem Verfahren wird auf einem Solarzellensubstrat (27) eine dünne Metallschicht (29) mit einer Dicke von weniger als 5 μm, vorzugsweise weniger als 0,5 μm, abgeschieden. Anschließend werden vorzugsweise mithilfe eines durch Überlagerung von zwei Laserstrahlen erzeugten Interferenzmusters (25) Belichtungsteilflächen (33) der Metallschicht (29) derart intensiv beleuchtet, dass zwar kein Metall verdampft, aber die Metallschicht (29) kurzzeitig lokal über ihre gesamte Dicke aufschmilzt, wohingegen angrenzende Stegteilflächen (35) schwächer oder gar nicht belichtet werden und somit nicht aufschmelzen. In der lokal aufgeschmolzenen Metallschicht kann es durch Oberflächenspannungen zu Entnetzungseffekten kommen, so dass sich das Metall verlagert und freiliegende Oberflächenbereiche (37) an dem Solarzellensubstrat (27) entstehen. Das verlagerte Metall hilft dabei, die Dicke von Stegen (39) zu erhöhen. Diese Stege (39) können sowohl als Metallkontakte oder Saatschichten für solche Metallkontakte als auch als Ätzmaske oder zur feinen reflexionsmindernden Oberflächentexturierung bei der Herstellung der Solarzelle verwendet werden.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Solarzelle, bei dem eine Metallschicht durch Einstrahlen von Laserlicht strukturiert wird. Die Erfindung betrifft ferner eine entsprechend herstellbare Solarzelle. Außerdem betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Herstellen einer Metallstruktur auf einem Solarzellensubstrat für eine Solarzelle.
TECHNISCHER HINTERGRUND
Solarzellen dienen als photovoltaische Elemente dazu, Licht in elektrischen Strom umzuwandeln. Ladungsträgerpaare, welche durch Absorption von eingestrahltem Licht generiert werden, werden hierzu innerhalb eines Halbleitersubstrates mithilfe eines beispielsweise durch einen pn-Übergang bewirkten Potenzialunterschieds räumlich getrennt.
Um die Ladungsträger dann einem äußeren Stromkreis zuführen zu können, ist das Halbleitersubstrat meist mit einer Metallstruktur versehen. Ein Teil dieser Metallstruktur kontaktiert die Basis des Halbleitersubstrates wohingegen ein anderer Teil der Metallstruktur den Emitter des Halbleitersubstrates kontaktiert.
Bei vielen Solarzellenkonzepten sind zumindest einige der Metallkontakte derart ausgebildet, dass nur ein kleiner Teil der Oberfläche des Halbleitersubstrates von Metall bedeckt ist. Beispielsweise wird bei herkömmlichen Solarzellen, bei denen sich der Emitter an einer lichtzugewandten Oberfläche des Halbleitersubstrates befindet, der Emitterkontakt meist in Form einer Vielzahl von schmalen länglichen und zueinander parallelen Kontaktfingern ausgebildet. Hierbei muss ein Kompromiss gefunden werden. Einerseits wird angestrebt, die Kontaktfinger möglichst schmal auszubilden und mit einem möglichst großen Abstand zwischen benachbarten Kontaktfingern anzuordnen, um Abschattungsverluste zu reduzieren. Andererseits dürfen die Kontaktfinger nicht zu schmal und der Abstand zwischen benachbarten Fingern nicht zu groß sein, um elektrische Serienwiderstandsverluste gering zu halten.
Bei einem anderen Solarzellenkonzept, bei dem beide Kontakttypen an einer selben Oberfläche des Halbleitersubstrates angeordnet sind, vorzugsweise der Rückseite, werden die Emitter- und Basis-Kontakte häufig kammartig in Form ineinander verschachtelter Kontakte („interdigitated contacts”) angeordnet. Auch hier muss ein Kompromiss bei der Anordnung der Kontakte getroffen werden, um insbesondere Serienwiderstandsverluste gering zu halten und gleichzeitig auch Rekombinationsverluste aufgrund der mit Metall beschichteten Halbleiteroberfläche gering zu halten.
Neben der Aufgabe, Ladungsträger aus dem Halbleitersubstrat abzuleiten, können Metallstrukturen bei Solarzellen auch zu anderen Zwecken verwendet werden. Beispielsweise können während der Herstellung der Solarzelle gezielt Teilbereiche der Oberfläche des Halbleitersubstrates mit Metall bedeckt werden, um diese Teilbereiche in nachfolgenden Verfahrensschritten beispielsweise als Ätzmaske gegen den Einfluss aggressiver Ätzmedien zu schützen.
Herkömmlich werden Metallstrukturen auf Solarzellensubstraten meist entweder dadurch erzeugt, dass Metall direkt mit einem vorgegebenen Muster auf die Oberfläche des Substrates aufgebracht wird oder dadurch, dass Metall zunächst ganzflächig auf die Substratoberfläche aufgebracht wird und dann teilweise lokal wieder entfernt wird.
Beispielsweise wird bei heutigen kommerziell hergestellten Solarzellen eine als Metallkontakt dienende Metallstruktur meist mithilfe von Siebdrucktechnologien aufgebracht, bei denen eine metallhaltige Paste durch ein geeignet strukturiertes Sieb hindurch auf die Substratoberfläche aufgedruckt und anschließend eingefeuert wird. Alternativ kann Metall durch geeignet ausgebildete Masken hindurch auf die Substratoberfläche aufgedampft oder aufgesputtert werden. Bei beiden Methoden kann jedoch aufgrund technischer Beschränkungen meist eine minimale Strukturbreite von etwa 50 μm kaum unterschritten werden, so dass zur Verhinderung von übermäßigen Abschattungsverlusten der Abstand zwischen benachbarten Metallfingern ausreichend groß gewählt werden muss, was jedoch zu einer Erhöhung von Serienwiderstandsverlusten führen kann.
Alternativ können Metallstrukturen durch gezieltes lokales Entfernen von Teilen einer zuvor ganzflächig abgeschiedenen Metallschicht erzeugt werden. Hierbei können die zu entfernenden Teile beispielsweise lithografisch vordefiniert werden und anschließend weggeätzt werden. Alternativ können Teile der ganzflächig aufgebrachten Metallschicht mittels eines Lasers lokal verdampft werden. Ein gravierender Nachteil solcher Verfahren ist, dass ein Teil des zuvor abgeschiedenen und häufig teuren Metalls beim lokalen Entfernen von der Substratoberfläche verloren geht. Außerdem ist der Arbeits- und Materialaufwand für Lithografieverfahren zum Vordefinieren wegzuätzender Bereiche der Metallschicht hoch. Für ein lokales Verdampfen von Teilbereichen der Metallschicht mittels Laser müssen hohe Laserenergien bereitgestellt werden und das verdampfte Metall muss abgesaugt und entsorgt werden.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es kann ein Bedarf an einem Herstellungsverfahren, einer Herstellungsvorrichtung sowie einer Solarzelle bestehen, bei denen unter anderem die oben dargestellten Unzulänglichkeiten bei der Herstellung von Metallstrukturen auf einem Substrat für eine Solarzelle zumindest reduzieren werden. Insbesondere kann ein Bedarf bestehen, Metallstrukturen mit kleinen Strukturdimensionen mit verhältnismäßig geringem technischem Aufwand und/oder ohne übermäßigen Verlust von Metall herstellen zu können.
Ein solcher Bedarf kann mit den Gegenständen der unabhängigen Ansprüche erfüllt werden. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Herstellen einer Solarzelle beschrieben. Das Verfahren umfasst neben möglicherweise weiteren Prozessschritten, wie sie für die Herstellung von Solarzellen typischerweise verwendet werden, zumindest die nachfolgend beschriebenen Verfahrensschritte. Zunächst wird auf ein bereit gestelltes Solarzellensubstrat auf eine Oberfläche eine Metallschicht flächig abgeschieden. Die Metallschicht weist dabei eine Dicke von weniger als 5 μm, vorzugsweise weniger als 0,5 μm und stärker bevorzugt weniger als 0,2 μm auf. Anschließend werden als Belichtungsteilfläche bezeichnete Teile der aufgebrachten Metallschicht derart intensiv mit Licht beleuchtet, dass zwar im Wesentlichen kein Metall verdampft, die Metallschicht aber im Bereich der Belichtungsteilfläche kurzzeitig über ihre gesamte Dicke hin lokal aufschmilzt. Angrenzende, als Stegteilfläche bezeichnete Teile der Metallschicht sollen dabei weder aufschmelzen noch verdampfen. Die Belichtungsteilfläche soll hierbei eine Breite von weniger als 100 μm, vorzugsweise weniger als 20 μm und beispielsweise weniger als 1 μm und weiterhin beispielsweise weniger als 0,5 μm aufweisen.
Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Solarzelle beschrieben, wie sie insbesondere mit dem Verfahren gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung hergestellt werden kann. Die Solarzelle weist ein Solarzellensubstrat sowie Metallstrukturen an einer Oberfläche des Solarzellensubstrates auf. Im Gegensatz zu herkömmlichen Solarzellen, die meist mithilfe von Siebdruck hergestellte grobe Metallstrukturen mit länglichen Metallfingern oder mithilfe von Lithografie hergestellte feine Metallstrukturen meist in Form von Punktkontakten aufweisen, weisen die Metallstrukturen der erfindungsgemäßen Solarzelle eine Vielzahl länglicher metallischer Stege auf, welche eine Breite im Bereich von zwischen 50 nm und 10 μm, vorzugsweise zwischen 100 nm und 3 μm, aufweisen, wobei ein Abstand zwischen benachbarten Stegen im Bereich von zwischen 0,5 μm und 50 μm, vorzugsweise zwischen 1 μm und 20 μm, liegt.
Gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung wird eine Vorrichtung zum Herstellen einer Metallstruktur auf einem Solarzellensubstrat für eine Solarzelle beschrieben. Die Vorrichtung weist eine Haltevorrichtung zum Halten des Solarzellensubstrates sowie eine Laseranordnung mit einer Laserlichtquelle zum Erzeugen von wenigstens zwei zueinander kohärenten Laserstrahlen und einer Optik zum Ausrichten der zwei zueinander kohärenten Laserstrahlen derart, dass an einer Oberfläche eines in der Haltevorrichtung gehaltenen Solarzellensubstrates Interferenzmuster gebildet werden, auf. Die Laseranordnung ist dabei derart ausgestaltet, dass in lichtintensiven Belichtungsteilflächen des Interferenzmusters die Beleuchtung einer an dem Solarzellensubstrat abgeschiedenen Metallschicht zwar nicht derart intensiv ist, dass Metall der Metallschicht in wesentlichen Mengen verdampft, aber ausreichend intensiv ist, dass die Metallschicht im Bereich der Belichtungsteilflächen kurzzeitig über ihre gesamte Dicke hin lokal aufschmilzt, wohingegen wenigstens eine angrenzende Stegteilfläche der Metallschicht weder aufschmilzt noch verdampft.
Ideen zu den zuvor beschriebenen Aspekten der vorliegenden Erfindung können unter anderem als auf den folgenden Beobachtungen und Erkenntnissen beruhend angesehen werden: Alternativ zu herkömmlichen Verfahren zur Bildung von strukturierten Metallschichten mithilfe von Siebdruck oder Lithografie sind zwar bereits seit längerer Zeit Verfahren bekannt, bei denen Teile einer flächig abgeschiedenen Metallschicht mithilfe von Laserstrahlung ablatiert werden. Die hierzu notwendigen Laserenergien sind jedoch hoch und das beim Ablatieren verdampfte Metall geht bei dem Herstellungsprozess verloren. Es wurde nun erkannt, dass gleich mehrere Vorteile dadurch erreicht werden können, dass mithilfe eines Lasers zuvor flächig abgeschiedenes Metall zwar soweit erhitzt wird, dass es aufschmilzt, es jedoch nicht wie bei herkömmlichen Laserablationsverfahren zu einer Sublimation des Metalls und damit zu einem lokalen Verdampfen des Metalls kommt. Es konnte beobachtet werden, dass es in den Bereichen, in denen die Metallschicht lokal aufgeschmolzen wurde, zu Entnetzungseffekten kommen kann, wenn einerseits die Dicke der Metallschicht und die Breite der Belichtungsteilflächen geeignet gewählt sind und andererseits die Intensität und Dauer der Lichteinstrahlung geeignet gewählt werden, dass die Metallschicht lokal über ihre gesamte Dicke hin aufschmilzt. Aufgrund solcher Entnetzungseffekte kann sich die aufgeschmolzene Metallschicht aus dem Bereich der Belichtungsteilfläche zumindest teilweise zurückziehen, wobei sich das zugehörige Metall an der seitlich angrenzenden, unaufgeschmolzenen Stegteilfläche anlagern kann. In der Belichtungsteilfläche kann somit ein Bereich entstehen, in dem die zuvor mit Metall bedeckte Oberfläche des Solarzellensubstrates freigelegt ist. Die gezielt lokal induzierten Entnetzungseffekte können somit dazu genutzt werden, die zuvor flächig abgeschiedene Metallschicht derart zu strukturieren, dass zumindest in Teilen der Belichtungsteilfläche anschließend kein Metall verbleibt, wohingegen in den angrenzenden Stegteilflächen zumindest teilweise Metall mit einer größeren Dicke als die Dicke der ursprünglich flächig abgeschiedenen Metallschicht angehäuft wird. Auf diese Weise können sehr feine Metallstrukturen mit beispielsweise Strukturbreiten im Bereich weniger Mikrometer oder sogar im Sub-Mikrometer-Bereich erzeugt werden, so dass einerseits Abschattungsverluste minimiert werden können und andererseits auch Serienwiderstandsverluste gering gehalten werden können. Alternativ kann die auf diese Weise ermöglichte Metallstruktur aufgrund ihrer kleinen Strukturbreiten auch als Textur für die Solarzelle geeignet sein, um mit ihrer Hilfe eingestrahltes Licht besser auf die frei liegenden Bereiche der Oberfläche des Solarzellensubstrates zu leiten und dort die Lichteinkopplung zu verbessern, z. B. durch Verlängerung des optischen Weges aufgrund von Beugung an der periodischen Metallstruktur oder aufgrund plasmonischer Effekte. Als weitere Alternative kann die ermöglichte Metallstruktur aufgrund ihrer kleinen Strukturbreiten auch als Ätzmaske verwendet werden, um zum Beispiel die frei liegenden Bereiche der Solarzellensubstratoberfläche lokal anzuätzen und dort beispielsweise einen zuvor erzeugten Emitter zu entfernen oder in seiner Dicke zu verringern.
Nachfolgend werden mögliche Merkmale und Vorteile von Ausführungsformen der Erfindung weiter im Detail beschrieben.
Das für das Herstellungsverfahren bereitgestellte Solarzellensubstrat kann ein beliebiges Substrat aus einem für die Solarzellenfertigung geeigneten Halbleitermaterial wie zum Beispiel Silizium (Si) oder Germanium (Ge) oder einem Verbindungshalbleitermaterial wie zum Beispiel Galliumarsenid (GaAs), etc. sein. Das Solarzellensubstrat kann ein Wafer oder ein Dünnschichtsubstrat sein. In dem Halbleitersubstrat können vor dem Abscheiden der Metallschicht unterschiedlich dotierte Bereiche, beispielsweise p-dotierte und n-dotierte Bereiche, erzeugt worden sein, wobei ein Teil der zu erzeugenden Metallstrukturen als Elektroden für einen ersten Bereichstyp, beispielsweise einen Emitterbereich, und ein anderer Teil der zu erzeugenden Metallstrukturen als Elektroden für einen zweiten Bereichstyp, beispielsweise einen Basisbereich, dienen kann.
Alternativ kann das Solarzellensubstrat auch ein Trägersubstrat aus einem elektrisch isolierenden Material wie beispielsweise Glas oder Kunststoff sein, wobei nach dem Abscheiden und Strukturieren der Metallschicht auf dem Trägersubstrat eine oder mehrere weitere Schichten aus Halbleitermaterial oder Nanopartikeln abgeschieden werden können, in denen die Emitterbereiche und Basisbereiche der Solarzelle in Form dünner Schichten ausgebildet sind. Dabei kann vorteilhaft ausgenutzt werden, dass solche Halbleiterdünnschichten mit geeigneten Abscheidungsmethoden bei sehr niedrigen Abscheidungstemperaturen von beispielsweise weniger als 400°C abgeschieden werden können, sodass es zu keiner Schädigung der zuvor erzeugten Metallstrukturen kommt.
Die Oberfläche des Solarzellensubstrates kann eben oder texturiert sein. An einer Oberfläche des Solarzellensubstrates können Schichten aus anderen halbleitenden oder isolierenden Materialien aufgebracht sein und beispielsweise als Antireflexschichten oder Passivierungsschichten dienen.
Die an der Oberfläche des Solarzellensubstrates abzuscheidende Metallschicht kann mithilfe unterschiedlicher Abscheidungsverfahren erzeugt werden. Beispielsweise kann eine Metallschicht aufgedampft, aufgesputtert oder in sonstiger Weise abgeschieden werden. Die Metallschicht wird flächig abgeschieden, so dass eine Oberfläche des Solarzellensubstrates wie beispielsweise dessen Frontseitenoberfläche in großen Teilen oder vorzugsweise vollflächig mit Metall bedeckt ist. Die Dicke der Metallschicht soll dabei geringer als 5 μm und vorzugsweise geringer als 1 μm sein. Es wird davon ausgegangen, dass der oben beschriebene Entnetzungsprozess, der für die Bildung der letztendlich nicht mit Metall bedeckten, frei liegenden Bereiche des Solarzellensubstrates sorgt, um so besser und zuverlässiger ablaufen dürfte, je dünner die Metallschicht ist, solange die Dicke der Metallschicht eine minimale Dicke von beispielsweise 20 nm nicht unterschreitet. Andererseits kann es bevorzugt sein, eine möglichst dicke Metallschicht aufzubringen, um die Dicke der letztendlich zu erzeugenden Metallkontakte zu erhöhen und damit deren Serienwiderstand zu verringern.
Die Metallschicht kann mit verschiedenen Metallen, wie zum Beispiel Nickel (Ni), Kupfer (Cu), Titan (Ti), Palladium (Pd), Silber (Ag), Aluminium (Al), Gold (Au) und/oder Chrom (Cr) oder einer Kombination solcher Metalle abgeschieden werden
Die flächig abgeschiedene Metallschicht wird anschließend zumindest in Teilbereichen, welche als Belichtungsteilfläche bezeichnet werden, derart intensiv mit Licht, vorzugsweise Laserlicht, beleuchtet, dass sie über ihre gesamte Dicke hin lokal aufschmilzt, ohne dass dabei jedoch signifikant Metall verdampft. Hierbei soll nicht ausgeschlossen sein, dass auch Teilbereiche abseits der Belichtungsteilfläche beleuchtet werden; allerdings reicht die Belichtungsintensität in diesen Teilbereichen nicht aus, um die Metallschicht vollständig aufzuschmelzen. Insbesondere soll es außerhalb der Belichtungsteilfläche zumindest eine angrenzende sogenannte Stegteilfläche geben, in der die Metallschicht weder aufschmilzt noch verdampft. Das Merkmal, dass in der Belichtungsteilfläche „im Wesentlichen” kein Metall verdampft, kann dahingehend verstanden werden, dass kein Metall oder zumindest höchstens ein im Vergleich zu der ursprünglichen Dicke der Metallschicht vernachlässigbarer Anteil der Metallschicht verdampft, beispielsweise weniger als 50%, vorzugsweise weniger als 10%, des in der Metallschicht ursprünglich an dieser Stelle enthaltenen Metalls.
Um die Belichtungsteilfläche zu beleuchten, kann Licht als Laserpuls mit einer Pulsdauer von weniger als 100 ns, vorzugsweise weniger als 50 ns und stärker bevorzugt weniger als 20 ns erzeugt werden. Es wurde beobachtet, dass derart kurze Laserpulse ausreichen können, um die Metallschicht lokal über ihre gesamte Dicke hin aufzuschmelzen und den gewünschten Entnetzungsprozess einzuleiten. Dabei wurde beobachtet, dass der Aufschmelz- und Entnetzungsvorgang umso zuverlässiger ablaufen kann, je kürzer der Laserpuls gewählt wird, innerhalb dessen die zum Aufschmelzen notwendige Energie in die Metallschicht lokal eingebracht wird. Allerdings sollte die Pulsdauer eine untere Grenze von beispielsweise 1 ns nicht unterschreiten, um zu verhindern dass Material verdampft.
Zum Beleuchten der Belichtungsteilfläche kann eine Laserlichtquelle verwendet werden, die dazu ausgelegt ist, Licht mit einer geeigneten Intensität, Wellenlänge und Pulsdauer auf die an dem Solarzellensubstrat abgeschiedene Metallschicht einzustrahlen, so dass es zu einem lokalen Aufschmelzen kommt. Typische hierfür verwendbare Laserlichtquellen sind Nd:YAG Laser, beispielsweise mit einem Injection-Seeder und vorzugsweise mit einem Top-Hat-Profil. Bei einem Injection Seeder wird dabei durch Einspeisen einer geeigneten Wellenlänge bewirkt, dass der Laser nur auf dieser Wellenlänge anschwingt. Dadurch kann eine große Kohärenzlänge bewirkt werden. Unter einem Top-hat-Profil wird üblicherweise ein Strahlprofil mit konstanter Intensität im zentralen Bereich des Pulses verstanden. Die Laserlichtquelle kann dazu ausgelegt sein, kurze Laserpulse mit einer Wiederholrate im Bereich von 10 Hz bis 200 kHz auszusenden, wobei jeder der Pulse eine Energie von vorzugsweise mehr als 1 J haben kann.
Zum Strukturieren der an der gesamten Oberfläche des Solarzellensubstrates abgeschiedenen Metallschicht kann diese in mehrere Belichtungsteilflächen unterteilt werden und die Belichtungsteilflächen nacheinander beleuchtet werden. Dabei kann jede der Belichtungsteilflächen beispielsweise mit lediglich einem einzigen Laserpuls belichtet werden, bevor das Solarzellensubstrat und die von der Laserlichtquelle ausgesandten Laserstrahlen in einer Richtung quer zu den Laserstrahlen relativ zueinander verlagert werden, um auf diese Weise die gesamte Metallschicht sequenziell rasternd zu belichten. Es wurde dabei beobachtet, dass ein einziger Laserpuls ausreichen kann, um den gewünschten lokalen Aufschmelz- und Entnetzungsprozess auszulösen.
Alternativ kann jede der Belichtungsteilflächen zeitlich nacheinander mit mehreren Laserpulsen belichtet werden. Es ist vorstellbar, dass ein erster Laserpuls zu einem Aufschmelzen und groben Entnetzen im Bereich der Belichtungsteilfläche führt, wobei ein oder mehrere nachfolgende Laserpulse das Entnetzungsergebnis möglicherweise verbessern oder zuverlässiger gestalten können. Die für eine einzelne Belichtungsteilfläche verwendeten aufeinander folgenden Laserpulse können dabei hinsichtlich ihrer Art und Intensität identisch sein. Es ist jedoch auch möglich, unterschiedliche Laserpulse beispielsweise für ein erstes Aufschmelzen und anschließend für ein Unterstützen des Entnetzungsvorgangs einzusetzen.
Bei dem oben beschriebenen rasternd abscannenden Beleuchten der gesamten zu strukturierenden Metallschicht kann das Solarzellensubstrat und das verwendete Beleuchtungslicht relativ zueinander quer im Bezug auf eine Beleuchtungsrichtung verlagert werden, wobei die Verlagerung während des Beleuchtens und/oder vorzugsweise zwischen zwei zeitlich aufeinander folgenden Beleuchtungen stattfinden kann. Hierzu kann das Solarzellensubstrat mithilfe einer bewegbaren Haltevorrichtung kontinuierlich oder schrittweise entlang eines Verlagerungsweges verlagert werden. Alternativ oder ergänzend kann das Beleuchtungslicht durch eine geeignete Optik, die beispielsweise einen gesteuert verlagerbaren Spiegel enthält, entlang der Oberfläche der Metallschicht verlagert werden.
Während bisher eine Grundidee der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf das Aufschmelzen und Entnetzen einer einzelnen Belichtungsteilfläche der Metallschicht beschrieben wurde, kann es für die Herstellung einer Solarzelle und die damit verbunden notwendige Belichtung einer großen Oberfläche nötig sein, mindestens zwei, vorzugsweise eine Vielzahl, paralleler länglicher Belichtungsteilflächen gleichzeitig oder nacheinander ausreichend intensiv zu belichten, um den Aufschmelz- und Entnetzungsprozess auszulösen. Zwischen zwei benachbarten Belichtungsteilflächen kann dabei eine so genannte Stegteilfläche angeordnet sein mit einer Breite von weniger als 10 μm, vorzugsweise weniger als 1 μm und stärker bevorzugt weniger als 0,3 μm. Die Stegteilflächen der Metallschicht werden dabei während des Beleuchtungsvorgangs weder aufgeschmolzen noch verdampft, so dass zumindest in diesen Teilbereichen Metall an der Oberfläche des Solarzellensubstrates verbleibt. Während des Aufschmelzens und Entnetzens der dazwischen liegenden Belichtungsteilflächen kann das dort ursprünglich vorhandene Metall sich in Randbereiche der Stegteilflächen verlagern, getrieben durch die Oberflächenspannung des aufgeschmolzenen Metalls, und sich dort anschließend beim Abkühlen verfestigen. Die letztendliche Breite der mit Metall bedeckten länglichen Bereiche der Oberfläche des Solarzellensubstrates kann daher breiter sein als die Breite der nicht bis zum Aufschmelzen beleuchteten Stegteilflächen.
Dadurch dass sich Metall während des Aufschmelzens und Entnetzens aus den Belichtungsteilflächen hin zu den Stegteilflächen verlagern kann, können die metallischen Stege der hierbei hergestellten Solarzelle in der Nähe ihrer seitlichen Ränder eine größere Dicke aufweisen als in ihrer Mitte, wodurch sich diese metallischen Stege signifikant von herkömmlich hergestellten Metallkontakten unterscheiden dürften.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens werden zum Beleuchten der Metallschicht eine Mehrzahl von Laserstrahlen derart überlagert, dass sich an der Oberfläche der an dem Solarzellensubstrat abgeschiedenen Metallschicht Interferenzmuster mit lichtintensiven Belichtungsteilflächen und dazwischen liegenden lichtarmen Stegteilflächen bilden. Dabei ist nur in den Belichtungsteilflächen die Lichtintensität ausreichend groß, um die Metallschicht kurzzeitig lokal aufzuschmelzen, jedoch nicht zu verdampfen.
Mit anderen Worten ist eine Idee, die das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren insbesondere auch für eine sehr schnelle und damit industriell umsetzbare Erzeugung von Metallstrukturen auf einer Solarzellenoberfläche geeignet erscheinen lässt, darin zu sehen, durch gezielte Überlagerung von einzelnen zueinander kohärenten Laserstrahlen Interferenzmuster derart zu erzeugen, dass sich beispielsweise Linien hoher Laserlichtintensität mit Linien niedriger Laserlichtintensität abwechseln. In den stark beleuchteten Belichtungsteilflächen kann es somit zu Aufschmelz- und Entnetzungsprozessen in linienförmigen Bereichen kommen, so dass gleichzeitig mehrere zueinander parallele Belichtungsteilflächen von Metall befreit werden, wohingegen in den beleuchtungsarmen dazwischen liegenden Stegteilflächen Metall verbleibt. Jede einzelne der Belichtungsteilflächen kann dabei eine Breite von weniger als 100 μm oder gar weniger als 10 μm aufweisen und die Stegteilflächen können jeweils eine Breite von weniger als 10 μm oder gar weniger als 0,5 μm aufweisen. Das Interferenzmuster erstreckt sich jedoch über eine wesentlich größere Fläche und kann dabei eine Vielzahl von Belichtungs- und Stegteilflächen umfassen, so dass mit einem einzigen Belichtungsvorgang bereits eine verhältnismäßig große Teilfläche der gesamten Metallschichtfläche beleuchtet und damit strukturiert werden kann. Beispielsweise kann bei Verwendung geeigneter Optiken für die zu überlagernden Laserstrahlen sowie Verwendung geeignet starker Laserlichtquellen ein Interferenzmuster über Flächen von beispielsweise mehreren Quadratmillimetern oder gar mehreren Quadratzentimetern erzeugt werden. Dieses Interferenzmuster kann sukzessive über die gesamte Fläche der Metallschicht rasternd verlagert werden, um diese vollständig zu strukturieren. Im Idealfall kann sogar die gesamte Metallschicht gleichzeitig mit einem einzigen Interferenzmuster beleuchtet und dabei strukturiert werden.
Um die mit dem vorbeschriebenen Verfahren hergestellten Metallstrukturen als Kontakte für eine Solarzelle verwenden zu können, kann es vorteilhaft sein, die ursprünglich dünn aufgebrachte und anschließend strukturierte Metallschicht gezielt zu verdicken, um deren elektrische Leitfähigkeit zu erhöhen. Hierzu können nach dem Beleuchten verbleibende, mit Metall bedeckte Stegbereiche durch Aufplattieren von weiterem Metall verdickt werden. Die nach dem Beleuchten verbleibenden metallischen Stegbereiche können dabei als Saatschichten für Leiterbahnen der zu erzeugenden elektrischen Kontakte dienen. Diese Saatschichten können beispielsweise elektrisch kontaktiert werden und dann durch galvanisches Plattieren mit weiterem Metall ergänzt werden. Alternativ können die Saatschichten durch stromloses Plattieren mit weiterem Metall verdickt werden.
In einer alternativen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens kann nach dem Beleuchten der Metallschicht ein Ätzschritt durchgeführt werden, bei dem das Solarzellensubstrat in Kontakt mit einem gasförmigen oder flüssigen Ätzfluid gebracht wird.
Die verbleibenden mit Metall bedeckten Stegteilbereiche können dabei als Ätzmaske zum Schutz von darunter liegenden Bereichen des Solarzellensubstrates gegen das Ätzfluid dienen. Da die Stegteilflächen wie oben beschrieben beispielsweise unter Verwendung von Interferenzmustern schnell und mit sehr kleinen Strukturbreiten erzeugt werden können, ergibt sich auf diese Weise eine Möglichkeit, einfach und schnell fein strukturierte Ätzmasken zu erzeugen.
Es wird darauf hingewiesen, dass mögliche Merkmale und Vorteile von Ausführungsformen der Erfindung hierin teilweise mit Bezug auf ein erfindungsgemäßes Herstellungsverfahren, teilweise mit Bezug auf eine erfindungsgemäße Solarzelle und teilweise mit Bezug auf eine erfindungsgemäße Herstellungsvorrichtung beschrieben sind. Ein Fachmann wird erkennen, dass die beschriebenen Merkmale in geeigneter Weise miteinander kombiniert oder ausgetauscht werden können und insbesondere auch von dem Verfahren auf die Solarzelle beziehungsweise die Herstellungsvorrichtung oder umgekehrt übertragen werden können, um zu weiteren Ausführungsformen und möglicherweise Synergieeffekten zu gelangen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die vorangehend beschriebenen und weitere mögliche Aspekte, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung spezifischer Ausführungsformen, die jedoch nicht als die Erfindung beschränkend auszulegen ist, unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen ersichtlich.
1 zeigt eine Vorrichtung zum Herstellen einer Metallstruktur für eine Solarzelle gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2 zeigt eine Draufsicht auf ein Solarzellensubstrat, das mit einem Verfahren gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung teil-prozessiert wurde.
3(a)–(c) zeigen Schnittansichten durch ein Solarzellensubstrat zur Veranschaulichung von Prozessschritten eines Verfahrens gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Die Figuren sind lediglich schematisch und nicht maßstabsgetreu. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen gleiche oder ähnliche Merkmale in den Figuren.
BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG
1 zeigt schematisch eine Vorrichtung 1 zum Herstellen einer Metallstruktur auf einem Solarzellensubstrat 3 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Vorrichtung 1 weist eine Haltevorrichtung 5 zum Halten des Solarzellensubstrats 3 sowie eine Laseranordnung 7 auf. Die Laseranordnung 7 umfasst eine Laserlichtquelle 9, welche in dem dargestellten Beispiel einen Laser 11 sowie einen halbdurchlässigen Spiegel 13 umfasst, um auf diese Weise zwei zueinander kohärente Laserstrahlen 15, 17 zu erzeugen. Ein von dem Laser 11 kommender Strahl wird dabei in zwei Teillaserstrahlen 15, 17 aufgeteilt. Die Laseranordnung 7 umfasst ferner eine Optik 19, die in dem dargestellten Beispiel als Spiegel 21 ausgebildet ist, um die zwei Laserstrahlen 15, 17 derart auf eine Oberfläche 23 des Solarzellensubstrats 3 zu richten, dass sich dort ein Interferenzmuster bildet.
Bei dem in 1 dargestellten Beispiel wird als Laser 11 ein Nd:YAG-Laser eingesetzt, der in der Lage ist, Nanosekunden-Pulse mit Pulsdauern im Bereich von 8 bis 20 bei Pulsenergien von 500 mJ und einer Wellenlänge von 532 nm zu erzeugen.
Die Haltevorrichtung 5 ist derart ausgestaltet, dass mit ihrer Hilfe das Solarzellensubstrat 3 relativ zu den von der Laseranordnung 7 stammenden Laserstrahlen 15, 17 in einer xy-Ebene verlagert werden kann, so dass das Interferenzmuster sukzessive über die gesamte Oberfläche 23 des Solarzellensubstrates 3 verfahren werden kann und auf diese Weise das gesamte Solarzellensubstrat 3 mit einer strukturierten Metallschicht versehen werden kann. Alternativ oder ergänzend könnte auch die Laserlichtquelle 9 beziehungsweise die Optik 19 entsprechend ausgestaltet werden, um die Laserstrahlen 15, 17 relativ zu dem Solarzellensubstrat 3 zu verlagern.
Mit Bezug auf die 2 und 3 wird nun ein Verfahren zum Herstellen einer Metallstruktur im Rahmen der Herstellung einer Solarzelle beschrieben. Einem Fachmann ist hierbei offensichtlich, dass zusätzlich zu den beschriebenen Verfahrensschritten weitere Verfahrensschritte nötig sein können, um die Solarzelle vollständig zu fertigen. Beispielsweise kann das gesamte Herstellungsverfahren weitere Prozessschritte wie beispielsweise einen Diffusionsprozessschritt zur Herstellung eines Emitters, die Abscheidung unterschiedlicher dielektrischer Schichten, die beispielsweise als Antireflexschichten oder Passivierungsschichten dienen können, unterschiedliche Vorprozessierungs- oder Reinigungsprozessschritte, weitere Metallisierungsprozessschritte, etc. umfassen, wobei auf eine detaillierte Beschreibung solcher möglicher weiterer Prozessschritte verzichtet werden soll.
Wie in 3(a) dargestellt, wird zunächst ein Solarzellensubstrat 27 in Form eines Halbleiterwafers bereitgestellt. An einer Oberfläche des Solarzellensubstrates 27 wird ganzflächig eine Metallschicht 29 ausgebildet, indem diese beispielsweise mit einer konstanten Dicke von 1 μm aufgedampft wird.
Das derart vorbereitete Solarzellensubstrat 3 wird anschließend, wie in 3(b) dargestellt, mit Licht 31 partiell beleuchtet. Das Licht 31 ist dabei Teil eines durch Überlagerung von zwei Laserstrahlen 15, 17 erzeugten linienartigen Interferenzmusters 25, wie es in 2 dargestellt ist. Dieses Interferenzmuster 25 umfasst lichtintensive Belichtungsteilflächen 33 sowie lichtärmere oder lichtfreie Stegteilflächen 35. Die Stegteilflächen 35 weisen eine erheblich kleinere Breite d₁ auf als eine Breite d₂ der Belichtungsteilflächen 33. Die Strukturbreiten d₁, d₂ können dabei beide wesentlich kleiner sein, als dies mit beispielsweise herkömmlichen Siebdrucktechnologien erreichbar ist. Beispielsweise kann die Breite d₁ der Stegteilflächen 35 kleiner als 10 μm, vorzugsweise sogar kleiner als 1 μm sein.
Durch das lokale Beleuchten mit dem Licht 31 wird die Metallschicht 29 in den Bereichen der Belichtungsteilflächen 33 zumindest kurzzeitig über ihre gesamte Schichtdicke hin aufgeschmolzen. Aufgrund herrschender Oberflächenspannungen kann es dabei bei geeigneter Wahl der Beleuchtungsparameter sowie geeigneter Wahl der Parameter der Metallschicht 29 sowie des die Metallschicht tragenden Solarzellensubstrates 27 zu einer lokalen Entnetzung der Metallschicht 29 von der Oberfläche des Solarzellensubstrates 27 im Bereich der Belichtungsteilflächen 33 kommen, so dass sich, wie in 3(c) dargestellt, von Metall unbedeckte, frei liegende Teiloberflächen 37 des Solarzellensubstrates 27 bilden. Zwischen diesen Teiloberflächen verbleiben Metallstege 39. Diese Metallstege 39 weisen aufgrund der zusätzlichen Anlagerung von Metall aus den benachbarten Belichtungsteilflächen 33 eine größere Schichtdicke auf, als dies bei der ursprünglich abgeschiedenen Metallschicht 29 der Fall war. Insbesondere weisen Stege 39 in der Nähe ihrer Ränder verdickte Bereiche 41 auf, die eine höhere Dicke aufweisen als ein mittlerer Bereich 43 des jeweiligen Steges 39.
Es wird vermutet, dass der oben beschriebene Entnetzungsprozess dadurch begünstigt werden kann, dass zwischen der Oberfläche des Solarzellensubstrats 27 und der Metallschicht 29 eine dünne Schicht aus Oxid oder einem anderen Dielektrikum existiert. Eine solche Oxidschicht kann bereits mit sehr geringen Dicken von beispielsweise wenigen Angström, wie sie typisch für natürlich gebildete Siliziumoxide sind, Adhäsionskräfte zwischen der Metallschicht und dem Solarzellensubstrat beeinflussen und damit ein Entnetzen begünstigen.
Es wird außerdem vermutet, dass der Entnetzungsprozess bei mikroskopisch ebenen Oberflächen zuverlässiger ablaufen dürfte als bei mikroskopisch rauen Oberflächen, was allerdings nicht ausschließt, dass das beschriebene Strukturierungsverfahren vorteilhaft auch auf makroskopisch unebenen Oberflächen ausgeführt werden kann, insbesondere da keine mechanische Bearbeitung des Substrates beziehungsweise der Metallschicht erforderlich ist.
Zusammenfassend wird mit den hierin beschriebenen Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens, einer entsprechenden Solarzelle sowie einer entsprechenden Herstellungsvorrichtung eine Möglichkeit beschrieben, Metallstrukturen mit sehr kleinen Strukturgrößen im Rahmen der Herstellung einer Solarzelle kostengünstig und zuverlässig zu erzeugen. Die hierfür verwendbaren Interferenzmuster lassen ein Generieren von Strukturbreiten im Bereich weniger Mikrometer oder sogar im Sub-Mikrometer-Bereich zu. Da die Metallschicht in ihren Belichtungsteilflächen zwar lokal aufgeschmolzen, aber nicht verdampft wird, geht während der Bildung der Metallstrukturen im Gegensatz zu vielen herkömmlichen Verfahren kein oder kaum Metall verloren. Stattdessen wird das in den Belichtungsteilflächen enthaltene Metall durch Entnetzungsprozesse in angrenzende Stegteilflächen verlagert, wo es letztendlich zur Verringerung eines elektrischen Widerstandes in den resultierenden Stegen dienen kann, wenn diese Stege als Metallkontakte für die Solarzelle verwendet werden. Alternativ können die Stege auch als fein definierbare Ätzmaske oder als reflexionsmindernde Struktur auf der Solarzellenoberfläche eingesetzt werden. Weiterhin können punktförmige Anhäufungen des Metalls zur Erhöhung der optischen Weglänge im aktiven Material durch Beugung beitragen, oder auch als Strukturen zur Erzeugung von Oberflächenplasmonen genutzt werden. Oberflächenplasmonen können das light trapping verbessern, was gerade für Dünnschichtsolarzellen von Wichtigkeit ist.
Abschließend wird darauf hingewiesen, dass die Begriffe „umfassen”, „aufweisen” etc. das Vorhandensein weiterer zusätzlicher Elemente nicht ausschließen sollen. Der Begriff „ein” schließt auch das Vorhandensein einer Mehrzahl von Elementen bzw. Gegenständen nicht aus. Ferner können zusätzlich zu den in den Ansprüchen genannten Verfahrensschritten weitere Verfahrensschritte nötig oder vorteilhaft sein, um z. B. eine Solarzelle endgültig fertig zu stellen. Die Bezugszeichen in den Ansprüchen dienen lediglich der besseren Lesbarkeit und sollen den Schutzbereich der Ansprüche in keiner Weise einschränken.
Bezugszeichenliste

1: Herstellungsvorrichtung
3: Solarzellensubstrat
5: Haltevorrichtung
7: Laseranordnung
9: Laserlichtquelle
11: Laser
13: teildurchlässiger Spiegel
15: Laserstrahl
17: Laserstrahl
19: Optik
21: Spiegel
23: Solarzellensubstratoberfläche
25: Interferenzmuster
27: Solarzellensubstrat
29: Metallschicht
31: Licht
33: Belichtungsteilfläche
35: Stegteilfläche
37: freiliegende Substratoberfläche
39: Steg
41: verdickter Bereich des Steges
43: Mittlerer Bereich des Steges

Claims

Verfahren zum Herstellen einer Solarzelle, wobei das Verfahren wenigstens die folgenden Schritte aufweist: Bereitstellen eines Solarzellensubstrates (27), flächiges Abscheiden einer Metallschicht (29) auf eine Oberfläche des Solarzellensubstrates (27), wobei die Metallschicht (29) mit einer Schichtdicke von weniger als 5 μm, vorzugsweise weniger als 0,5 μm und stärker bevorzugt weniger als 0,2 μm abgeschieden wird; Beleuchten wenigstens einer Belichtungsteilfläche (33) der Metallschicht (29) mit Licht (31) derart intensiv, dass im Wesentlichen kein Metall verdampft, aber die Metallschicht (29) im Bereich der Belichtungsteilfläche (33) kurzzeitig über ihre gesamte Schichtdicke hin lokal aufschmilzt, wohingegen wenigstens eine angrenzende Stegteilfläche (35) der Metallschicht (29) weder aufschmilzt noch verdampft, wobei die Belichtungsteilfläche (33) eine Breite (d₂) von weniger als 100 μm, vorzugsweise weniger als 20 μm und beispielsweise weniger als 1 μm und weiterhin beispielsweise weniger als 0,5 μm aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei beim Beleuchten wenigstens zwei zueinander parallele längliche Belichtungsteilflächen (33) intensiv belichtet werden, wobei zwischen zwei benachbarten Belichtungsteilflächen (33) eine Stegteilfläche (35) angeordnet ist mit einer Breite (d₁) von weniger als 10 μm, vorzugsweise weniger als 1 μm und stärker bevorzugt weniger als 0,3 μm.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei zum Beleuchten eine Mehrzahl von Laserstrahlen (15, 17) derart überlagert werden, dass sich an der an dem Solarzellensubstrat (27) abgeschiedenen Metallschicht (29) Interferenzmuster (25) mit lichtintensiven Belichtungsteilflächen (33) und dazwischenliegenden lichtarmen Stegteilflächen (35) bilden, wobei in den lichtintensiven Belichtungsteilflächen (33) eine Lichtintensität ausreichend groß ist, um die Metallschicht (29) kurzzeitig lokal aufzuschmelzen, aber nicht zu verdampfen.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Licht (31) von einem Laserpuls mit einer Pulsdauer von weniger als 100 ns, vorzugsweise weniger als 50 ns und stärker bevorzugt weniger als 20 ns erzeugt wird.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei die Metallschicht (29) mehrere Belichtungsteilflächen (33) aufweist und wobei jede der Belichtungsteilflächen (33) mit lediglich einem einzigen Laserpuls belichtet wird.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei die Metallschicht (29) mehrere Belichtungsteilflächen (33) aufweist und wobei jede der Belichtungsteilflächen (33) zeitlich nacheinander mit mehreren Laserpulsen belichtet wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Solarzellensubstrat (27) und das Beleuchtungslicht (31) relativ zueinander während des Beleuchtens und/oder zwischen zwei zeitlich aufeinander folgenden Beleuchtungen quer im Bezug auf eine Beleuchtungsrichtung verlagert werden.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Metallschicht (29) mit Nickel (Ni), Kupfer (Cu), Titan (Ti), Palladium (Pd), Silber (Ag), Gold (Au), Aluminium (Al) und/oder Chrom (Cr) abgeschieden wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Solarzellensubstrat (27) ein Halbleitersubstrat ist, in dem vor dem Abscheiden der Metallschicht (29) unterschiedlich dotierte Bereiche erzeugt wurden, oder wobei das Solarzellensubstrat (27) ein elektrisch isolierendes Trägersubstrat ist, auf dem nach dem Abscheiden der Metallschicht (29) eine Halbleiterschicht mit unterschiedlich dotierten Bereichen abgeschieden wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei nach dem Beleuchten verbleibende mit Metall bedeckte Stegteilflächen (35) durch Aufplattieren von weiterem Metall verdickt werden.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei nach dem Beleuchten ein Ätzschritt durchgeführt wird, bei dem das Solarzellensubstrat (27) in Kontakt mit einem Ätzfluid gebracht wird, wobei verbleibende mit Metall bedeckte Stegteilflächen (35) als Ätzmaske zum Schutz von darunterliegenden Bereichen des Solarzellensubstrates gegen das Ätzfluid dienen.
Solarzelle, aufweisend: ein Halbleitersubstrat (27); Metallstrukturen an einer Oberfläche des Halbleitersubstrates (37); wobei die Metallstrukturen eine Vielzahl länglicher metallischer Stege (39) aufweisen, wobei die Stege (39) eine Breite im Bereich von zwischen 50 nm und 10 μm, vorzugsweise zwischen 100 nm und 3 μm, aufweisen und wobei ein Abstand zwischen benachbarten Stegen (39) im Bereich von zwischen 0,5 μm und 50 μm, vorzugsweise zwischen 1 μm und 20 μm, liegt.
Solarzelle nach Anspruch 12, wobei die metallischen Stege (39) in der Nähe (41) ihrer seitlichen Rändern eine größere Dicke aufweisen als in ihrer Mitte (43).
Vorrichtung (1) zum Herstellen einer Metallstruktur auf einem Solarzellensubstrat (3) für eine Solarzelle, aufweisend: eine Haltevorrichtung (5) zum Halten des Solarzellensubstrates (3); eine Laseranordnung (7) mit einer Laserlichtquelle (9) zum Erzeugen von wenigstens zwei zueinander kohärenten Laserstrahlen (15, 17) und einer Optik (19) zum Ausrichten der zwei zueinander kohärenten Laserstrahlen (15, 17) derart, das an einer Oberfläche (23) eines in der Haltevorrichtung (5) gehaltenen Solarzellensubstrates (3) Interferenzmuster (25) gebildet werden, wobei die Laseranordnung (7) derart ausgestaltet ist, dass in lichtintensiven Belichtungsteilflächen (33) des Interferenzmusters (25) die Beleuchtung einer an dem Solarzellensubstrat (3) abgeschiedenen Metallschicht (29) derart intensiv ist, dass im Wesentlichen kein Metall verdampft, aber die Metallschicht (29) im Bereich der Belichtungsteilflächen (33) kurzzeitig über ihre gesamte Schichtdicke hin lokal aufschmilzt, wohingegen wenigstens eine angrenzende Stegteilfläche (35) der Metallschicht (29) weder aufschmilzt noch verdampft.
Vorrichtung nach Anspruch 14, wobei die Haltevorrichtung (5) und/oder die Laseranordnung (7) dazu ausgelegt sind, das Solarzellensubstrat (3) und die Laserstrahlen (15, 17) in einer Richtung quer zu den Laserstrahlen (15, 17) relativ zueinander zu verlagern.