DE102013217356B4

DE102013217356B4 - Verfahren zum Herstellen eines Solarzellensegments und Verfahren zum Herstellen einer Solarzelle

Info

Publication number: DE102013217356B4
Application number: DE102013217356.3A
Authority: DE
Inventors: Hans-Joachim Krokoszinski
Original assignee: Meyer Burger Germany GmbH
Current assignee: Meyer Burger Germany GmbH
Priority date: 2013-08-30
Filing date: 2013-08-30
Publication date: 2024-02-01
Anticipated expiration: 2033-08-31
Also published as: DE102013217356A1; US9419153B2; US20150059822A1

Abstract

Verfahren zum Herstellen eines Solarzellensegments (561, 562), das die folgenden Schritte umfasst:Bereitstellen (901) eines Substrats (101), wobei eine Rückseite des Substrats (101) eine Mehrzahl von Basisdotiergebieten (103) und eine Mehrzahl von Emitterdotiergebieten (105) aufweist, wobei auf der Rückseite des Substrats (101) eine dielektrische Schicht (117) und zumindest eine Metallisierungsschicht (111, 113, 115) angeordnet sind, wobei die zumindest eine Metallisierungsschicht (111, 113, 115) in einer interdigitalen kammartigen Kontaktbahnanordnung mit Basiskontaktbahnen (223) für die Mehrzahl von Basisdotiergebieten (103) und Emitterkontaktbahnen (225) für die Mehrzahl von Emitterdotiergebieten (105) strukturiert und zwischen der Rückseite des Substrats (101) und der dielektrischen Schicht (117) angeordnet ist;Erzeugen (903) zumindest einer ersten Reihe (453) von ersten Kontaktöffnungen (233) in der dielektrischen Schicht (117) im Bereich der Basiskontaktbahnen (223), wobei die erste Reihe (453) geradlinig und quer zu einer Längserstreckungsrichtung der Basiskontaktbahnen (223) ausgerichtet ist und pro Basiskontaktbahn (223) eine erste Kontaktöffnung (233) aufweist; undErzeugen (905) zumindest einer zweiten Reihe (455) von zweiten Kontaktöffnungen (435) in der dielektrischen Schicht (117) im Bereich der Emitterkontaktbahnen (225), wobei die zweite Reihe (455) geradlinig und quer zu einer Längserstreckungsrichtung der Emitterkontaktbahnen (225) ausgerichtet ist und pro Emitterkontaktbahn (225) eine zweite Kontaktöffnung (435) aufweist;wobei der Schritt des Bereitstellens (901) des Substrats (101) einen Schritt des Bereitstellens des Substrats (101), einen Schritt des Aufbringens der zumindest einen Metallisierungsschicht (111, 113, 115) und der dielektrischen Schicht (117) und einen Schritt des Strukturierens der zumindest einen Metallisierungsschicht (111, 113, 115) und der dielektrischen Schicht (117) zum Erzeugen der interdigitalen kammartigen Kontaktbahnanordnung umfasst.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen eines Solarzellensegments und auf ein Verfahren zum Herstellen einer Solarzelle.
Stand der Technik
Rückseitenkontakt-Solarzellen vom Typ MWT (Metal Wrap Through) und IBC (Interdigitated Back Contact) stellen einerseits erstrebenswerte Varianten von Silizium-Solarzellen dar, weil damit die vorderseitige Abschattung durch die metallischen Leiterbahnen und Busbars und die darauf gelöteten Kupferbänder verringert bzw. komplett vermieden wird, aber sie sind andererseits bei der Modulintegration auch schwieriger in Serie zu verschalten, weil die Kontakte zu beiden Polaritäten nebeneinander auf der Rückseite hergestellt werden müssen. Dabei ist eine Herausforderung, die metallischen Verbindungselemente von einer Zelle zur anderen führen zu können, ohne einen Kurzschluss zu metallischen Kontaktflächen mit der jeweils anderen Polarität herzustellen.
Herkömmliche Rückseitenkontakt-Solarzellen und bekannte Techniken zu deren Herstellung sind z.B. in der WO 2011 / 011 855 A1 , in der US 2010 / 0 024 881 A1 und in der US 7 339 110 B1 offenbart.
Offenbarung der Erfindung
Vor diesem Hintergrund schafft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines Solarzellensegments mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ein Verfahren zum Herstellen einer Solarzelle mit den Merkmalen des Anspruchs 8. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.
Unter einem Solarzellensegment kann bereits eine einzelne Solarzelle oder eine Halbzelle verstanden werden. Mehrere Solarzellensegmente können zu einer Solarzelle oder zu einem Solarzellenstring verschaltet werden, üblicherweise in einer Serienschaltung. Unter einem Solarzellenstring kann eine Solarzellenreihe oder eine Halbzellenreihe verstanden werden. Mehrere Solarzellenstrings können zu einem Solarzellenmodul verschaltet werden. Je nach Beispiel kann unter einem Solarzellensegment oder eben einer Halbzelle oder einer ganzen Solarzelle ein Halbleiter-Bauelement in Form einer Solarzelle verstanden werden. Eine solche Solarzelle kann eine rückseitige Kontaktstruktur zur seriellen Verschaltung von vielen dieser Solarzellensegmente mittels eines Vielfachdrahtfeldes umfassen. Bei dem Solarzellensegment kann es sich um eine IBC (Interdigitated Back Contact) Zelle handeln. Bei dem Solarzellensegment liegen beide der externen Kontaktierung dienenden Diffusionsstrukturen n+ und p+ und damit auch die elektrischen Kontakte der Solarzelle selbst auf der Rückseite der Zelle.
Unter einem Substrat des Solarzellensegments kann ein Halbleitersubstrat verstanden werden. Die Basisdotiergebiete und Emitterdotiergebiete können beabstandet zueinander oder aneinander grenzend an der Rückseite des Substrats angeordnet sein. Unter der Rückseite des Substrats kann eine im Betrieb der Solarzelle dem Lichteinfall abgewandte Seite verstanden werden.
Die zumindest eine Metallisierungsschicht kann zum Ausbilden der Kontaktbahnen geeignet sein. Beispielsweise kann eine Mehrzahl von Metallisierungsschichten eingesetzt werden, die beispielsweise eine Lötkontaktschicht, eine Leitschicht, eine Kontaktschicht, eine Haftvermittlungsschicht und eine Verspiegelungsschicht, oder lediglich einige oder gar nur eine der genannten Schichten oder weitere nicht genannte Schichten umfassen. Zwischen der Oberfläche des Substrats und der zumindest einen Metallisierungsschicht kann zumindest eine Passivierschicht und zusätzlich oder alternativ zumindest eine Isolierschicht angeordnet sein.
Die dielektrische Schicht kann als Isolierschicht und zusätzlich oder alternativ als Abdecksicht dienen. Die dielektrische Schicht kann lediglich eine Oberfläche der Kontaktbahnanordnung bedecken und somit ebenfalls strukturiert sein. Alternativ kann die dielektrische Schicht vollflächig ausgeführt sein und beispielsweise auch zwischen den Basiskontaktbahnen und den Emitterkontaktbahnen angeordnete Flächen bedecken.
Unter einer interdigitalen kammartigen Kontaktbahnanordnung kann eine fingerartige Struktur verstanden werden, wobei die Kontaktbahnen wie Zinken zweier Kämme aussehen und ohne sich zu berühren ineinandergreifen. Die Basiskontaktbahnen können entlang den Basisdotiergebieten oder verschiedene Basisdotierbereiche verbindend verlaufen, und die Emitterkontaktbahnen können entlang den Emitterdotiergebieten oder verschiedene Emitterdotierbereiche verbindend verlaufen.
Unter einer Kontaktöffnung kann eine Durchgangsöffnung durch die dielektrische Schicht verstanden werden. Eine Kontaktöffnung kann vorgesehen sein, um die unterhalb der Kontaktöffnung liegende zumindest eine Metallisierungsschicht durch die Kontaktöffnung hindurch elektrisch zu kontaktieren.
Die Kontaktöffnungen einer Reihe können linear entlang einer geraden Linie angeordnet sein. Benachbarte Reihen können parallel zueinander verlaufen. Die Reihen können die Basiskontaktbahnen und die Emitterkontaktbahnen rechtwinklig kreuzen.
Im Schritt des Erzeugens zumindest einer ersten Reihe können gemäß einer Ausführungsform zumindest zwei erste Reihen von ersten Kontaktöffnungen in der im Bereich der Basiskontaktbahnen liegenden dielektrischen Schicht erzeugt werden. Dabei können die zwei ersten Reihen geradlinig und quer zu einer Längserstreckungsrichtung der Basiskontaktbahnen ausgerichtet sein und pro Basiskontaktbahn zwei erste Kontaktöffnungen aufweisen. Entsprechend können im Schritt des Erzeugens zumindest zwei zweite Reihen von zweiten Kontaktöffnungen in der im Bereich der Emitterkontaktbahnen liegenden dielektrischen Schicht erzeugt werden. Dabei können die zwei zweiten Reihen geradlinig und quer zu einer Längserstreckungsrichtung der Emitterkontaktbahnen ausgerichtet sein und pro Emitterkontaktbahn zwei zweite Kontaktöffnungen aufweisen. Auf diese Weise kann das Solarzellensegment in für eine Funktion des Solarzellensegments geeigneten Abständen mit Kontaktierungsstellen in Form der Kontaktöffnungen versehen werden. Es können auch mehr als zwei erste und zwei zweite Reihen von Kontaktöffnungen vorgesehen werden.
Beispielsweise kann in den Schritten des Erzeugens eine gerade Anzahl von 10 bis 80 Reihen, also 5 bis 40 erste Reihen und 5 bis 40 zweite Reihen erzeugt werden. Es können alternierend gleich viele erste Reihen und zweite Reihen erzeugt werden. Dabei kann die Anzahl von Reihen an eine jeweilige Ausführungsform des Solarzellensegments oder der Solarzelle angepasst werden.
In den Schritten des Erzeugens der zumindest zwei ersten und zumindest zwei zweiten Reihen können die ersten und zweiten Reihen so erzeugt werden, dass eine der zwei zweiten Reihen mittig zwischen den zwei ersten Reihen verläuft. Es kann eine alternierende Abfolge von ersten und zweiten Reihen vorgesehen sein. Somit kann jeweils eine erste Reihe mittig zwischen zwei zweiten Reihen und eine zweite Reihe mittig zwischen zwei ersten Reihen angeordnet sein. Ein Abstand zwischen je zwei benachbarten Reihen kann entlang der Haupterstreckungsrichtung der Kontaktbahnen konstant sein. Somit kann eine gleichmäßige Kontaktierung des Solarzellensegments realisiert werden.
Gemäß einer Ausführungsform können in den Schritten des Erzeugens die Kontaktöffnungen mit Laserablation erzeugt werden. Dadurch kann das Material der dielektrischen Schicht im Bereich der Kontaktöffnungen sehr gezielt entfernt werden.
Beispielsweise können in den Schritten des Erzeugens die Kontaktöffnungen als längliche Öffnungen bzw. als endliche Reihe von benachbarten oder teilweise überlappenden kreisförmigen Öffnungen erzeugt werden. Dabei kann eine Längserstreckungsrichtung der Kontaktöffnungen parallel zu der Längserstreckungsrichtung der Basiskontaktbahnen und der Emitterkontaktbahnen verlaufen. Die längliche Form der Kontaktöffnungen kann das Kontaktieren mit einer elektrischen Leitung vereinfachen.
Das Verfahren kann einen Schritt des Verbindens der ersten Kontaktöffnungen der zumindest einen ersten Reihe von ersten Kontaktöffnungen mit einer ersten elektrischen Leitung und einen Schritt des Verbindens der zweiten Kontaktöffnungen der zumindest einen zweiten Reihe von zweiten Kontaktöffnungen mit einer zweiten elektrischen Leitung umfassen. Pro Reihe kann eine elektrische Leitung vorgesehen sein. Eine elektrische Leitung kann als ein Draht ausgeführt sein. Durch die elektrischen Leitungen kann eine Multidrahtelektrode des Solarzellensegments gebildet werden.
Mittels des Verfahrens zum Herstellen einer Solarzelle können zwei oder mehr Solarzellensegmente zu einer Solarzelle verbunden werden. Aneinandergrenzende Solarzellensegmente können um 180° gedreht zueinander angeordnet sein, jedoch den gleichen Aufbau aufweisen. Dadurch können Herstellungskosten eingespart werden.
Das Verfahren kann dabei einen Schritt des Unterbrechens entweder der ersten elektrischen Leitung oder der zweiten elektrischen Leitung an einem Übergangsbereich zwischen dem ersten Solarzellensegment und dem zweiten Solarzellensegment umfassen. Dadurch kann bei einer Verbindung zweier Solarzellensegmente die Serienschaltung erreicht und ein elektrischer Kurzschluss verhindert werden.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:

1 einen Schichtstapel eines Solarzellensegments gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
2 einen Schichtstapel eines Solarzellensegments gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
3 eine Rückseitenansicht eines Solarzellensegments gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
4 eine Rückseitenansicht eines Ausschnitts eines Solarzellensegments gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
5 eine Rückseitenansicht einer Solarzelle gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
6 eine Rückseitenansicht eines Ausschnitts einer Solarzelle gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
7 eine Rückseitenansicht eines Ausschnitts einer Solarzelle gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
8 eine Rückseitenansicht eines Ausschnitts einer Solarzelle gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
9 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Herstellen eines Solarzellensegments gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und
10 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Herstellen eines Solarzellensegments gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.

In der nachfolgenden Beschreibung günstiger Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen Figuren dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird.
Die 1 bis 10 zeigen schematische Darstellungen von Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung. Dabei wird offengelassen, ob es sich bei den gezeigten Wafern um vollquadratische oder pseudoquadratische Wafer handelt. Die in den Figuren gezeichneten Ausführungsbeispiele sind nur beispielhaft und prinzipiell zu sehen und schränken die geometrischen Formen und Dimensionen in keiner Weise ein.
Es wird eine Rückseitenbeschichtung und eine Kontaktstruktur für den Solarzellentyp IBC vorgeschlagen, die die Verbindung der Zellen dieses Typs mit einer Multidrahtelektrode ermöglichen. Dadurch kann eine serielle Verbindung von Rückseitenkontakt-Solarzellen hergestellt werden.
Im Vergleich zu einer sogenannten Bändchentechnik führt keine starre Verbindung zweier Zellen mit mindestens sechs 1,5 mm breiten und 0,1 bis 0,2 mm starken Kupferbändchen aufgrund der unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten von Kupfer und Silizium zu starken Spannungen und möglicherweise zur Verbiegung der Zellen. Somit können durch die vielen thermischen Zyklen während der Lebenszeit eines Moduls Ermüdungsbrüche der Verbindungspunkte (Lötstellen oder Klebestellen) oder Mikrorissausbreitung vermieden werden, wodurch wiederum ein Modulausfall vermieden werden kann. Auch ist es nicht erforderlich, dass unter den Bändchen die Bereiche zwischen den Kontaktflächen mit Lötstopplack abgedeckt werden müssen, damit die Bändchen keinen Kurzschluss verursachen.
Im Vergleich zu einer sogenannten Folientechnik müssen keine mehrlagigen, vollflächigen Folien miteinander verbunden und zum Teil strukturiert werden. Es sind somit keine Folien erforderlich, die temperaturfest und langzeitstabil sein müssen. Daher können die Preise pro Quadratmeter die geforderte Wirtschaftlichkeit erreichen. Aufgrund der nicht benötigten Folie ist es nicht erforderlich, zwischen der Folienoberseite und der Zelle eine Verkapselungsfolie (EVA oder andere) einzubringen, die an den Verbindungspads Ausnehmungen aufweist, damit dort gelötet oder geklebt werden kann. Dadurch kann auf eine solche schwierig herzustellende (Stanzen von „gummiartigem“ Material) und damit teure Lochung verzichtet werden. Ferner kann auf das schwierige justierte Auflegen einer solchen gelochten weichen Folienschicht mit 1,60 m x 1,00 m Größe auf die Leiterbahnoberfläche, ohne die mit Lot oder Kleber belegten Kontaktflächen zu berühren, verzichtet werden.
Im Vergleich zur sogenannten Formdrahttechnik kann darauf verzichtet werden, mindestens sechs, höchstens 10 Drähte zuzuschneiden, zu verformen, zu platzieren, zu verlöten oder zu verkleben. Dadurch ist eine komplizierte, speziell zu entwickelnde Stringer-Variante erforderlich. Die Drähte der Formdrahttechnik benötigen bei den erwarteten Strömen von 9-10 A pro Zelle, also 2-3 A pro Draht einen relativ großen Drahtdurchmesser, um keinen zu großen elektrischen Widerstand darzustellen, der den Füllfaktor des Moduls verschlechtert.
Multidrahtelektroden stellen einen sehr guten Kompromiss zwischen den bisher genannten Verbindungstechniken dar, konnten aber bisher noch nicht für IBC-Solarzellen eingesetzt werden, weil es keine Rückseitenkontaktstruktur gibt, die eine korrekte Serienverschaltung von benachbarten Zellen mittels linear gespannter Multidrahtfelder ermöglicht.
Wie anhand der nachfolgenden Ausführungsbeispiele beschrieben, wird eine Rückseitenkontaktstruktur für IBC-Zellen vorgeschlagen, die die Anwendung der Multidrahtelektroden als eine einfache, kostengünstige Verschaltungstechnik für IBC-Solarzellen mittels Multidrahtelektroden zulässt.
Die Rückseitenkontaktstruktur der IBC-Zelle wird im Folgenden anhand der 1 bis 10 anhand von Ausführungsbeispielen dargelegt.
1 zeigt einen Schichtstapel für ein Solarzellensegment gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Der Schichtstapel kann verwendet werden, um das Solarzellensegment gemäß einem Verfahren zum Herstellen eines Solarzellensegments herzustellen.
Der Schichtstapel weist ein Substrat 101, im Folgenden auch als Wafer bezeichnet auf. Auf einer Rückseite des Substrats 101, hier der oben liegenden Seite, sind beispielhaft zwei Basisdotiergebiete 103 und ein zwischen den zwei Basisdotiergebieten 103 angeordnetes Emitterdotiergebiet 105 gezeigt. Die rückseitige Oberfläche des Substrats 101, also Oberflächen der Basisdotiergebiete 103 und des Emitterdotiergebiets 105 sowie zwischen den Basisdotiergebieten 103 und dem Emitterdotiergebiet 105 liegende Bereiche des Substrats 101 sind von einer Passivierschicht 107 überzogen. Stapelförmig sind auf der Passivierschicht 107 eine Isolierschicht 109, eine metallische Kontaktschicht, Haftvermittlungsschicht und Verspiegelungsschicht oder Schichtenfolge 111, eine Leitschicht 113, eine Lötkontaktschicht oder Lötkontaktschichtenfolge 115 und eine dielektrische Schicht 117, die als dielektrische Abdeckschicht und/oder dielektrische Isolierschicht dient, angeordnet. Die Schichten 107, 109, 111, 113, 115, 117 sind jeweils als durchgängige Schichten auf das Substrat 101 bzw. die jeweils zeitlich zuvor aufgebrachte Schicht aufgebracht. Die dielektrische Schicht 117 befindet sich auf der Rückseite der Zelle.
Es handelt sich bei dem Schichtstapel um einen Schichtstapel auf der Rückseite einer IBC-Zelle mit zusätzlicher dielektrischer Abdeckschicht 117.
Zum Aufbringen des Schichtstapels kann auf bekannte Verfahren zum Aufbringen eines metallischen Schichtstapels auf der Rückseite von IBC-Zellen zurückgegriffen werden. Beispielsweise kann der gezeigte Schichtstapel mittels PVD-Methoden (Physical Vapor Deposition), also Sputtern oder Aufdampfen, oder mit Siebdruck auf einer Isolierschicht 109 abgeschieden werden, sodass sich ein Schichtstapel ergibt, wie er in 1 gezeigt ist. Die organische oder anorganische Isolierschicht 109 kann auf der dielektrischen Passivierschicht 107 der Halbleiteroberfläche des Substrats 101 aufgebracht werden und weist eine Vielzahl von kleinen Ausnehmungen unterhalb der Metallfinger auf, in denen die Passivierschicht 107 geöffnet werden muss, damit dort der Metallschichtstapel lokal die Waferoberfläche des Substrats 101 im Bereich der jeweiligen Dotiergebiete 103, 105, also der Emitterbereiche bzw. Basisbereiche, kontaktieren kann. Solche „lokalen Kontakte“ sind in 1 nicht gezeichnet. Bei Verwendung von PVD-Methoden wird die metallische Beschichtung zunächst vollflächig, d. h. über alle lokalen Emitterdotierungsgebiete 105 und Basisdotierungsgebiete 103 hinweg abgeschieden und besteht üblicherweise aus drei im Folgenden aufgezählten Schichten oder Schichtenfolgen.
Als Erstes wird auf die Isolierschicht 109 eine optionale Kontaktschicht oder Kontaktschichtenfolge 111, die im Bereich der lokalen Kontakte die Haftung, die Kontaktbildung und über die gesamte Rückseite die optische Verspiegelung im Infraroten verbessert aufgebracht.
Als Zweites wird auf die Kontaktschicht oder Kontaktschichtenfolge 111 oder bei nicht vorhandener optionaler Kontaktschicht oder Kontaktschichtenfolge 111 auf die Isolierschicht 109 eine Leitschicht 113 aufgebracht. Die Leitschicht 113 besteht in der Regel aus Aluminium ggf. mit leichten Siliziumanteilen. Wenn die optionale Kontaktschicht 111 weggelassen wird, übernimmt das Aluminium auch alle Funktionen der Kontaktschicht 111.
Als Drittes wird eine optionale Lötkontaktschicht oder Lötkontaktschichtenfolge 115, die eine edle, also nicht-oxidierende bzw. nicht-korrodierende Oberfläche besitzt, sodass die offen liegenden Bereiche dauerhaft lötfähig sind, auf die Leitschicht aufgebracht. Die Lötkontaktschicht 115 kann als ein Stapel aus einer, zwei oder beispielsweise drei Schichten realisiert sein und wird nur benötigt, wenn gelötet werden soll.
Als Ergänzung des rückseitigen metallischen PVD-Schichtstapels 111, 113, 115 ist auf der durchlöcherten Isolierschicht 109 eine ebenfalls vollflächig abgeschiedene dielektrische Abdeck-/Isolierschicht 117 angeordnet. Die dielektrische Schicht 117 wird gleich nach der vollflächigen Abscheidung des metallischen Schichtstapels 111, 113, 115, also in der gleichen Anlage ohne Vakuumunterbrechung, abgeschieden. Bei Siebdruckmetallisierung (nicht gezeichnet) findet die Abscheidung der dielektrischen Schicht 117 immer nach der (per se strukturierten) Metallabscheidung und dem Einbrennen der Pasten statt. Abschließend werden in allen Fällen die erfindungsgemäß für Kontaktbildung zum Drahtfeld und für die Messkontakte vorgesehenen Bereiche auf den Kontaktbahnen vorzugsweise mittels Laserablation der dielektrischen Abdeckschicht 117 freigelegt.
2 zeigt einen Schichtstapel für ein Solarzellensegment gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Der Schichtstapel entspricht dem in 1 gezeigten Schichtstapel, mit dem Unterschied, dass bereits eine Strukturierung des Schichtstapels erfolgt ist. Die Strukturierung ist durch Trenngräben 220 realisiert, die durch die dielektrische Schicht 117 sowie die Mehrzahl von Metallisierungsschichten 111, 113, 115 verlaufen. Durch die Trenngräben 220 werden Kontaktbahnen, hier zwei Basiskontaktbahnen 223 für die zwei Basisdotiergebiete 103 und eine Emitterkontaktbahn 225 für das eine gezeigte Emitterdotiergebiet 105 gebildet. Die Kontaktbahnen -223, 225 sind auf der Isolierschicht 109 angeordnet und umfassen die Mehrzahl von Metallisierungsschichten 111, 113, 115 sowie die dielektrische Schicht 117. Wie in den nachfolgenden Figuren gezeigt, bilden die Kontaktbahnen 223, 225 eine interdigitale kammartige Kontaktbahnanordnung, bei der die Basiskontaktbahnen 223 und die Emitterkontaktbahn 225, räumlich getrennt durch die Trenngräben 220 ineinandergreifen.
Die dielektrische Schicht 117 weist eine Mehrzahl von Reihen von Kontaktöffnungen auf. Im Bereich der Kontaktöffnungen ist das Material der dielektrischen Schicht 117 bis hin zu der Oberfläche der darunterliegenden Lötkontaktschicht 115 entfernt, sodass die Lötkontaktschicht 115 durch die Kontaktöffnungen hindurch kontaktiert werden kann.
In 2 sind zwei erste Kontaktöffnungen 233 gezeigt, die in der dielektrischen Schicht 117 im Bereich der Basiskontaktbahnen 223 angeordnet sind. Die zwei ersten Kontaktöffnungen 233 sind Teil zweier erster Reihen von Kontaktöffnungen 233, wie es nachfolgend anhand von 4 gezeigt ist. Die Emitterkontaktbahn 225 weist eine oder mehrere zweite Kontaktöffnungen auf, wie sie nachfolgend anhand von 4 gezeigt sind.
Somit ist der in 2 gezeigte Schichtstapel nach Trennung der Bahnen 223, 225 und Öffnung der Kontakte 233 dargestellt.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel handelt es sich bei den Kontaktöffnungen 233 um laserablatierte Öffnungen in der dielektrischen Abdeckschicht 117.
3 zeigt eine Rückseitenansicht eines Solarzellensegments gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Gezeigt ist eine Draufsicht auf eine kammartige Anordnung von Basiskontaktbahnen 223 und Emitterkontaktbahnen 225, wie sie anhand von 2 beschrieben sind. Alle Kontaktbahnen 223, 225 können ohne Unterbrechung von einer Kante des Solarzellensegments bis zur gegenüberliegenden Kante verlaufen. Oder die Basiskontaktbahnen 223 und Emitterkontaktbahnen 225 können, wie hier beispielhaft gezeigt, in drei Spalten 341, 342, 343 angeordnet sein. In jeder der Spalten 341, 342, 343 sind die Basiskontaktbahnen 223 und Emitterkontaktbahnen 225 quer zu einer Längserstreckungsrichtung der Spalten 341, 342, 343 parallel zueinander und alternierend angeordnet. Alternierend bedeutet hier, dass abwechselnd eine Basiskontaktbahn 223 und eine Emitterkontaktbahn 225 angeordnet ist.
In 3 sind ferner nur beispielhaft zwei Basisbusbars 347 und zwei Emitterbusbars 349 gezeigt. Unter einer Busbar kann eine Sammelschiene verstanden werden. Die Basisbusbars 347 und Emitterbusbars 349 können den gleichen Schichtaufbau wie die Kontaktbahnen 223, 225 aufweisen. Die erste Spalte 341 von Kontaktbahnen 223, 225 ist zwischen einer ersten der zwei Basisbusbars 347 und einer ersten der zwei Emitterbusbars 349 angeordnet. Der ersten Basisbusbar 347 zugewandte Enden der Basiskontaktbahnen 223 sind direkt und elektrisch leitend mit der ersten Basisbusbar 347 verbunden. Die Basiskontaktbahnen 223 mit den darunterliegenden Basisdotiergebieten können bis in die Basisbusbar 347 hineingeführt sein. Die gegenüberliegenden Enden der Basiskontaktbahnen 223 sind als freie Enden ausgeführt und zeigen in Richtung der ersten Emitterbusbar 349 sind jedoch von der ersten Emitterbusbar 349 beabstandet und elektrisch isoliert. Der ersten Emitterbusbar 349 zugewandte Enden der Emitterkontaktbahnen 225 sind direkt und elektrisch leitend mit der ersten Emitterbusbar 349 verbunden. Die Emitterkontaktbahnen 225 mit den darunterliegenden Emitterdotiergebieten können bis in die erste Emitterbusbar 349 hineingeführt sein oder diese durchlaufen. Die gegenüberliegenden Enden der Emitterkontaktbahnen 225 sind als freie Enden ausgeführt und zeigen in Richtung der ersten Basisbusbar 347 sind jedoch von der ersten Basisbusbar 347 beabstandet und elektrisch isoliert.
In entsprechender Weise sind die Kontaktbahnen 223, 225 der zweiten Spalte 342 zwischen der ersten Emitterbusbar 349 und einer zweiten der zwei Basisbusbars 347 angeordnet. Die Kontaktbahnen 223, 225 der dritten Spalte 343 sind zwischen der zweiten Basisbusbar 347 und einer zweiten der zwei Emitterbusbars 349 angeordnet.
In 4 ist die nach Öffnung der Trenngräben entstandene Bahnstruktur exemplarisch für ein Ausführungsbeispiel mit drei durch die Spalten 341, 342, 343 gebildeten Teilzellen mit zwei Emitterbusbars 349 und zwei Basisbusbars 347 dargestellt. Diese Busbars 347, 349 werden nur benötigt, um die Zellen unter einem Flasher elektrisch kontaktieren und vermessen zu können. Für die erfindungsgemäße Kontaktstruktur sind sie nicht notwendig, können also auch weggelassen werden.
4 zeigt eine Rückseitenansicht eines Ausschnitts A eines Solarzellensegments gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Eine Lage des Ausschnitts A ist in 3 eingezeichnet. Der Ausschnitt zeigt Kontaktbahnen 223, 225 und Busbars 347, 349 einer IBC-Zelle in einer möglichen Variante.
In 4 ist die Anordnung von Kontaktbereichen gezeigt, die die bereits anhand von 2 beschriebenen Kontaktöffnungen 233, 435 im Bereich der Basiskontaktbahnen 223 und der Emitterkontaktbahnen 225 umfassen.
Jede Basiskontaktbahn 223 weist eine Mehrzahl von ersten Kontaktöffnungen 233 auf. Abstände zwischen zwei benachbarten ersten Kontaktöffnungen 233 sind über die Längen der Basiskontaktbahnen 223 gemäß diesem Ausführungsbeispiel gleich. Die Mehrzahl von ersten Kontaktöffnungen 233 sind in mehreren ersten Reihen 453 angeordnet. Dabei umfasst jede erste Reihe 453 pro Basiskontaktbahn 223 nur eine erste Kontaktöffnung 233. In 4 sind fünf erste Reihen 453 von ersten Kontaktöffnungen 233 gezeigt. Die ersten Kontaktöffnungen 233 einer einzelnen ersten Reihe 453 sind gegeneinander ausgerichtet, sodass die jeweilige erste Reihe 453 einen geradlinigen Verlauf aufweist. Die ersten Reihen 453 sind parallel zueinander angeordnet und verlaufen längs zu den Busbars 347, 349 und quer zu den Kontaktbahnen 223, 225.
Jede Emitterkontaktbahn 225 weist eine Mehrzahl von zweiten Kontaktöffnungen 235 auf. Abstände zwischen zwei benachbarten zweiten Kontaktöffnungen 235 sind über die Längen der Emitterkontaktbahnen 225 gemäß diesem Ausführungsbeispiel gleich. Die Mehrzahl von zweiten Kontaktöffnungen 235 sind in mehreren zweiten Reihen 455 angeordnet. Dabei umfasst jede zweite Reihe 455 pro Emitterkontaktbahn 225 nur eine zweite Kontaktöffnung 235. In 4 sind fünf zweite Reihen 455 von zweiten Kontaktöffnungen 235 gezeigt. Die zweiten Kontaktöffnungen 235 einer einzelnen zweiten Reihe 455 sind gegeneinander ausgerichtet, sodass die jeweilige zweite Reihe 455 einen geradlinigen Verlauf aufweist. Die zweiten Reihen 455 sind parallel zueinander angeordnet und verlaufen längs zu den Busbars 347, 349 und quer zu den Kontaktbahnen 223, 225.
Die Kontaktöffnungen 233, 235 weisen gemäß diesem Ausführungsbeispiel eine längliche Form mit einer parallel zu den Längserstreckungsrichtungen der Kontaktbahnen 223, 225 verlaufenden Länge auf, die länger, beispielsweise mindestens fünfmal so lang, wie die Breite der Kontaktöffnungen 233, 235 ist. Die Kontaktöffnungen 233, 235 sind Öffnungen in der dielektrischen Abdeckschicht, beispielsweise hergestellt durch Laserablation.
Wenn die optionalen Busbars 347, 349 im Design vorgesehen werden, dann werden gemäß diesem Ausführungsbeispiel auf ihrer Oberfläche für das Aufsetzen von Messkontakten vorgesehenen Padbereiche 437 mittels Laserablation freigelegt. Die Padbereiche 437 bilden Pads für Messkontaktstifte. In 4 ist ein Padbereich 437 auf der Basisbusbar 347 und ein Padbereich 439 auf der Emitterbusbar 349 gezeigt.
Wie in 4 gezeigt, sind die laserablatierten länglichen Öffnungen 233, 235 in der dielektrischen Abdeckschicht auf den Basiskontaktbahnen 223 und den Emitterkontaktbahnen 225 gegeneinander versetzt. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel liegen die Öffnungen 233, 235 vorzugsweise jeweils auf der Mitte des Abstands zwischen zwei Öffnungen 233, 235 der jeweils anderen Polarität auf den Nachbarbahnen 223, 225. Die Breite der Öffnungen 233, 235 ist hinreichend groß, dass die darauf zu platzierenden dünnen Drähte, wie in den nachfolgenden Figuren gezeigt, unter Berücksichtigung aller Positioniertoleranzen sicher kontaktieren können.
Wie anhand von 5 gezeigt wird über jede der Reihen 453, 455 in einem nachfolgenden Verfahrensschritt jeweils eine elektrische Leitung, nachfolgend auch als Draht bezeichnet, gelegt.
5 zeigt eine Rückseitenansicht einer sich im Aufbau befindlichen Solarzelle gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Solarzelle umfasst zwei Solarzellensegmente 561, 562, die wie anhand der vorangegangenen Figuren beschrieben, aufgebaut sein können. Ergänzend zu dem bis zu 4 beschriebenen Aufbau sind in 5 eine Mehrzahl erster elektrischer Leitungen 573 gezeigt, die im Bereich des ersten Solarzellensegments 561 entlang der ersten Reihen erster Kontaktöffnungen verlaufen und im Bereich des zweiten Solarzellensegments 562 entlang der zweiten Reihen zweiter Kontaktöffnungen verlaufen. Ferner sind eine Mehrzahl zweiter elektrischer Leitungen 575 gezeigt, die die im Bereich des ersten Solarzellensegments 561 entlang der zweiten Reihen zweier Kontaktöffnungen und im Bereich des zweiten Solarzellensegments 562 entlang der ersten Reihen erster Kontaktöffnungen verlaufen. Die elektrischen Leitungen 573, 575 sind als dünne Drähte ausgeführt. Die elektrischen Leitungen 573, 575 überspannen einen Übergang zwischen den beiden aneinandergrenzend angeordneten Solarzellensegmenten 561, 562.
Die beiden Solarzellensegmente 561, 562 können gleich ausgeführt sein. Die beiden Solarzellensegmente 561, 562 sind um 180° gedreht zueinander angeordnet. Zudem sind die Reihen der Kontaktöffnungen der Solarzellensegmente 561, 562 so gegeneinander ausgerichtet, dass die ersten Reihen des ersten Solarzellensegments 561 mit den zweiten Reihen des zweiten Solarzellensegments 562 fluchten. Eine Symmetrielinie 677 verläuft mittig durch die mittlere Spalte der beiden Solarzellensegmente 561, 562.
Die elektrischen Leitungen 573, 575 werden im Rahmen eines Aufbringens und einer Fixierung eines Multidrahtfeldes aufgebracht. Dazu sind, wie in 5 gezeigt, benachbarten Zellen 561, 562 mit einer Rückseitenkontaktstruktur in 180°-Verdrehung um ihren Mittelpunkt zueinander positioniert, sodass anschließend eine Anzahl von dünnen parallelen Drähten 573, 575 einer Multidrahtelektrode auf die Zellen 561, 562 aufgebracht und auf der Oberfläche fixiert werden können. Der umrahmte Ausschnitt B zwischen zwei Zellen 561, 562 ist in den 6 bis 8 vergrößert dargestellt.
6 zeigt eine Rückseitenansicht eines Ausschnitts B einer Solarzelle gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Bei dem Ausschnitt B handelt es sich um den in 5 gezeigten Ausschnitt B. Gezeigt ist, dass die elektrischen Leitungen 573, 575 in etwa mittig über die Kontaktöffnungen 233, 435 geführt sind. Diejenigen der elektrischen Leitungen 573, 575, die entlang von Busbars 347, 349 verlaufen, verlaufen zusätzlich in etwa mittig über die Messpunkte oder Pads 437, 439.
Aus der Detaildarstellung der Drahtpositionierung auf den Öffnungen 233, 435 in der dielektrischen Abdeckschicht kann entnommen werden, dass mit dünnen parallelen Drähten 573, 575 wie bekannte Flachbandverbinder die Emitterkontaktbahnen 225 der in 6 unten dargestellten Zelle 562 mit den Basiskontaktbahnen 223 der in 6 oben dargestellten Zelle 561 verbunden werden und umgekehrt, ohne ihre gerade Linie zu verlassen. Für diese Serienschaltung der Zellen 561, 562 werden die optionalen Emitter- und Basisbusbars 347, 349 im inneren Bereich der Zellen 561, 562 durch Belegung mit jeweils einem der Drähte 573, 575 in die Verbindungsstruktur integriert.
7 zeigt den in 6 gezeigten Ausschnitt B nach einem weiteren Verfahrensschritt zum Herstellen einer Solarzelle gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Im Unterschied zu 6 sind in 7 eine Mehrzahl von Unterbrechungen 780 gezeigt, die gemäß diesem Ausführungsbeispiel die ersten elektrischen Leitungen 573 an einem die beiden Solarzellensegmente 561, 562 voneinander trennenden Spalt in zwei Abschnitte unterteilen. Eine Unterbrechung 780 kann durch Entfernen des Materials der jeweiligen ersten elektrischen Leitungen 573 im Bereich der Unterbrechung 780 realisiert sein. Alternativ können die anstelle der ersten elektrischen Leitungen 573 die zweiten elektrischen Leitungen 575 in entsprechender Weise unterbrochen sein.
Die Unterbrechungen 780 werden verwendet, um nur die erste Polarität des ersten Solarzellensegments 561 mit der zweiten Polarität auf dem benachbarten Solarzellensegment 562 zu verbinden und nicht die zweite Polarität des ersten Solarzellensegments 561 mit der ersten Polarität des Nachbarsegments 562. So werden unerwünschte Kurzschlüsse zwischen den Solarzellensegmenten 561, 562 verhindert und ihre Serienschaltung realisiert. Um die durch die anfangs durchgängigen elektrischen Leitungen 573, 575 hervorgerufenen Kurzschlüsse zu beseitigen, wird nach dem Aufbringen der die elektrischen Leitungen 573, 575 realisierenden Drähte jeder zweite Draht im Bereich zwischen den Solarzellensegmenten 561, 562, die auch als einzelne Solarzellen aufgefasst werden können, aufgeschnitten.
8 zeigt eine Rückseitenansicht des in 7 gezeigten Ausschnitts B einer Solarzelle gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Gezeigt ist ein Stromfluss 885 durch eine serielle Verschaltung benachbarter Zellen 561, 562. Wie in 8 gezeigt, fließt der Strom von den Basiskontakten über die Basisbereiche der Zellen in die Emitterbereiche und zu den Emitterkontakten, und umgekehrt. Wenn ein niederschmelzendes Lot verwendet wird, kann die Vielzahl der erfindungsgemäßen Kontakte 233,435 auf den IBC-Zellenrückseiten mit den vielen dünnen Drähten 573, 575 während des Laminationsprozesses simultan verlötet werden.
9 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Herstellen eines Solarzellensegments gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Dabei kann es sich um ein Solarzellensegment handeln, wie es anhand der vorangegangenen Figuren beschrieben ist.
In einem Schritt 901 wird ein mit einer Mehrzahl von Metallisierungsschichten und einer dielektrischen Schicht beschichtetes Substrat bereitgestellt. Auf der beschichteten Seite weist das Substrat dotierte Bereiche zum Ausbilden einer Mehrzahl von Basisdotiergebieten und einer Mehrzahl von Emitterdotiergebieten auf. Die Mehrzahl von Metallisierungsschichten und optional auch die dielektrische Schicht sind in einer kammartigen Kontaktbahnanordnung mit Basiskontaktbahnen für die Mehrzahl von Basisdotiergebieten und Emitterkontaktbahnen für die Mehrzahl von Emitterdotiergebieten strukturiert.
In einem Schritt 903 wird zumindest eine Reihe von Kontaktöffnungen in der dielektrischen Schicht der Basiskontaktbahnen und in einem Schritt 905 wird zumindest eine Reihe von Kontaktöffnungen in der dielektrischen Schicht der Emitterkontaktbahnen erzeugt. Die Schritte 903, 905 können dabei gleichzeitig oder in einer beliebigen Reihenfolge ausgeführt werden.
10 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Herstellen eines Solarzellensegments gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
In Schritten 1001, 1003 werden zumindest zwei Solarzellensegmente bereitgestellt und so angeordnet, dass die Reihe oder die Reihen von ersten Kontaktöffnungen des ersten bereitgestellten Solarzellensegments mit der Reihe oder den Reihen von zweiten Kontaktöffnungen des zweiten bereitgestellten Solarzellensegments fluchten. Bei den Solarzellensegmenten kann es sich um solche Solarzellensegmente handeln, wie sie anhand der vorangegangenen Figuren beschrieben sind.
In Schritten 1005, 1007 werden die Kontaktöffnungen von über die Grenzen der Solarzellensegmente hinweg fortlaufenden Reihen elektrisch leitfähig miteinander verbunden, beispielsweise durch Aufbringen und Kontaktieren elektrischer Drähte oder Leitungen. Die Schritte 1005, 1007 können dabei gleichzeitig oder in einer beliebigen Reihenfolge ausgeführt werden.
Anhand der vorangegangenen 1 bis 10 werden im Folgenden unterschiedliche oder einander ergänzende Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel handelt es sich bei den gezeigten Solarzellensegmenten 561, 562 oder der gezeigten Solarzelle um eine Solarzelle mit Rückseitenemitter 105 und Rückseitenkontakten vom Typ IBC, wobei die Metallisierungsschichten 111, 113, 115 auf der Rückseite entweder durch Sputtern oder Aufdampfen oder durch Siebdruck hergestellt und optional durch chemisches oder elektrochemisches Plattieren verstärkt wurden und wobei die Metallschichten 111, 113, 115 in einer interdigitalen kammartigen Kontaktbahnanordnung 223, 233 für Emitter- und Basiskontaktierung strukturiert sind.
Dazu wird eine oberflächliche dielektrische Abdeck- / Isolationsschicht 117 auf den metallischen Rückseitenkontaktbahnen 223, 233 aufgebracht wird.
Eine Vielzahl von äquidistanten Kontaktöffnungen 233, 435 wird entlang jeder der vielen Metallbahnen 223, 233 erzeugt.
Alle Kontaktöffnungen 233, 435 in der dielektrischen Abdeck- / Isolationsschicht 117, die auf Bahnen 223 einer ersten Polarität erzeugt werden, quer zu den Bahnen 223 auf einer Linie liegen, also eine Reihe 453 bilden, und die auf Bahnen 225 einer zweiten Polarität quer zu diesen Bahnen 225 auch auf einer Linie liegen, also eine Reihe 455 bilden.
Alle Reihen 453 von Öffnungen 233 der ersten Polarität sind vorzugsweise in der Mitte zwischen zwei Reihen 455 von Öffnungen 435 auf Nachbarbahnen 225 der zweiten Polarität angeordnet.
Die linearen Kontaktpunktreihen einer Polarität sind auf einer Zelle 561 so angeordnet, dass in ihrer Verlängerung auf einer benachbarten Zelle 562, die um 180° gedreht ist, die Kontaktpunktereihen der anderen Polarität zu liegen kommen, sodass die Serienschaltung der Zellen 561, 562 mit einer Zahl von äquidistanten linearen Drähten 573, 575, die gleich der Zahl der Reihen 453, 455 von Kontaktöffnungen 233, 435 ist, ermöglicht wird.
Die Zahl der Reihen 453, 455 von Kontaktöffnungen 233, 435 und damit der Drähte 573, 575 ist gemäß einem Ausführungsbeispiel größer als 10 und kleiner als 80, vorzugsweise größer als 15 und kleiner als 40.
Die dielektrische Abdeck- / Isolationsschicht 107 wird in derselben (Sputter- oder Aufdampf-) Anlage also gleich nach den Metallschichten 111, 113, 115, also noch vor ihrer Strukturierung aufgebracht. Alternativ wird die dielektrische Abdeck- / Isolationsschicht 107 nach der Strukturierung der Metallschichten 111, 113, 115, also in einer weiteren Sputter- oder Aufdampfanlage oder mit einer PECVD-Anlage aufgebracht.
Die kleinen Kontaktöffnungen 233, 435 auf den Bahnen 223, 225 und die größeren Padbereiche 437, 439 auf den Busbars 347, 349 werden mit Laserablation der dielektrischen Abdeck- / Isolationsschicht 107 hergestellt.
Die Form der Kontaktöffnungen 233, 435 ist entlang der schmalen Bahnen 223, 225, d. h. quer zur Drahtrichtung, länglich.
Die Länge der Öffnungen 233, 435 ist hinreichend groß, um sichere Kontaktbildung zu den Drähten 473, 475 zu sichern. Typische, aber nicht einschränkende, Dimensionen der Öffnungen 233, 435 sind 1-2 mm Länge bei einer Breite von 0,05 - 0,4 mm, vorzugsweise 0,1 - 0,2 mm.
Die Strukturelemente der erfindungsgemäßen IBC-Zelle haben gemäß unterschiedlicher Ausführungsbeispiele eine Reihe von Vorteilen.
Wegen der Isolationsschicht 117 auf den metallischen Rückseitenkontaktbahnen 223, 225 können die Verbindungsdrähte 573, 575 auch mit Berührung der Oberfläche über Bahnen 223, 225 der jeweils „anderen“ Polarität geführt werden, ohne dass Kurzschluss befürchtet werden muss.
Wegen der Vielzahl von parallelen Reihen 453, 455 von Kontaktöffnungen 233, 435 und damit einer großen Anzahl von Drähten 573, 575 kann der einzelne Drahtdurchmesser klein gehalten werden, weil jeder nur einen sehr kleinen Strom führen muss.
Wegen der Vielzahl von Öffnungen 233, 435 entlang jeder der vielen Metallbahnen 223, 225 wird eine Vielzahl von Kontakten zu den vielen Drähten 573, 575 geschaffen, sodass die „Stromsammelgebiete“ klein, d. h. die Entfernung jedes Ortes der Stromgeneration zum nächsten Drahtkontaktpunkt sehr kurz ist. Somit kann die Dicke der metallischen Leitschicht 111, 113, 115 klein gehalten werden, sodass die Beschichtungszeit kurz bleibt, somit der Durchsatz der Sputter- oder Aufdampfanlage steigt und damit die Anlagen-.und Beschichtungskosten sinken.
Wegen der länglichen Form der Kontaktöffnungen 233, 435 mit beliebiger Länge quer zum Draht 573, 575 ist die Kontaktfindung „Draht -Kontaktfläche“ selbstjustierend.
Wegen der linearen Anordnung der Kontaktpunktreihen 453, 455 von einer Zelle 561, 563 zur nächsten ist das Spannen und Aufbringen des Drahtfeldes 573, 575 apparativ einfach umzusetzen. Es können sogar alle 10 Zellen 561, 562 eines Strings mit einem gemeinsamen Drahtfeld 573, 575 verbunden werden, und erst anschließend werden dann die Kurzschlüsse 880 durch Kappen jedes zweiten Drahtes 575 beseitigt.

Claims

Verfahren zum Herstellen eines Solarzellensegments (561, 562), das die folgenden Schritte umfasst: Bereitstellen (901) eines Substrats (101), wobei eine Rückseite des Substrats (101) eine Mehrzahl von Basisdotiergebieten (103) und eine Mehrzahl von Emitterdotiergebieten (105) aufweist, wobei auf der Rückseite des Substrats (101) eine dielektrische Schicht (117) und zumindest eine Metallisierungsschicht (111, 113, 115) angeordnet sind, wobei die zumindest eine Metallisierungsschicht (111, 113, 115) in einer interdigitalen kammartigen Kontaktbahnanordnung mit Basiskontaktbahnen (223) für die Mehrzahl von Basisdotiergebieten (103) und Emitterkontaktbahnen (225) für die Mehrzahl von Emitterdotiergebieten (105) strukturiert und zwischen der Rückseite des Substrats (101) und der dielektrischen Schicht (117) angeordnet ist; Erzeugen (903) zumindest einer ersten Reihe (453) von ersten Kontaktöffnungen (233) in der dielektrischen Schicht (117) im Bereich der Basiskontaktbahnen (223), wobei die erste Reihe (453) geradlinig und quer zu einer Längserstreckungsrichtung der Basiskontaktbahnen (223) ausgerichtet ist und pro Basiskontaktbahn (223) eine erste Kontaktöffnung (233) aufweist; und Erzeugen (905) zumindest einer zweiten Reihe (455) von zweiten Kontaktöffnungen (435) in der dielektrischen Schicht (117) im Bereich der Emitterkontaktbahnen (225), wobei die zweite Reihe (455) geradlinig und quer zu einer Längserstreckungsrichtung der Emitterkontaktbahnen (225) ausgerichtet ist und pro Emitterkontaktbahn (225) eine zweite Kontaktöffnung (435) aufweist; wobei der Schritt des Bereitstellens (901) des Substrats (101) einen Schritt des Bereitstellens des Substrats (101), einen Schritt des Aufbringens der zumindest einen Metallisierungsschicht (111, 113, 115) und der dielektrischen Schicht (117) und einen Schritt des Strukturierens der zumindest einen Metallisierungsschicht (111, 113, 115) und der dielektrischen Schicht (117) zum Erzeugen der interdigitalen kammartigen Kontaktbahnanordnung umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem im Schritt des Erzeugens (903) zumindest einer ersten Reihe (453) zumindest zwei erste Reihen (453) von ersten Kontaktöffnungen (233) in der im Bereich der Basiskontaktbahnen (223) liegenden dielektrischen Schicht (117) erzeugt werden, wobei die zwei ersten Reihen (453) geradlinig und quer zu einer Längserstreckungsrichtung der Basiskontaktbahnen (223) ausgerichtet sind und pro Basiskontaktbahn (223) zwei erste Kontaktöffnungen (233) aufweisen, und bei dem im Schritt des Erzeugens (905) zumindest einer zweiten Reihe zumindest zwei zweite Reihen (455) von zweiten Kontaktöffnungen (435) in der im Bereich der Emitterkontaktbahnen (225) liegenden dielektrischen Schicht (117) erzeugt werden, wobei die zwei zweiten Reihen (455) geradlinig und quer zu einer Längserstreckungsrichtung der Emitterkontaktbahnen (225) ausgerichtet sind und pro Emitterkontaktbahn (225) zwei zweite Kontaktöffnungen (435) aufweisen.
Verfahren gemäß Anspruch 2, bei dem in den Schritten des Erzeugens (903, 905) die ersten und zweiten Reihen (453, 455) so erzeugt werden, dass eine der zwei zweiten Reihen (455) mittig zwischen den zwei ersten Reihen (453) verläuft.
Verfahren gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, bei dem in den Schritten des Erzeugens (903, 905) der zumindest ersten und zweiten Reihen (453, 455) eine gerade Anzahl von 10 bis 80 Reihen (453, 455) erzeugt werden, wobei alternierend gleich viele erste Reihen (453) und zweite Reihen (455) erzeugt werden.
Verfahren gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, bei dem in den Schritten des Erzeugens (903, 905) der zumindest ersten und zweiten Reihen (453, 455) die Kontaktöffnungen (233; 435) mit Laserablation erzeugt werden.
Verfahren gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, bei dem in den Schritten des Erzeugens (903, 905) der zumindest ersten und zweiten Reihen (453, 455) die Kontaktöffnungen (233; 435) als längliche Öffnungen erzeugt werden, wobei eine Längserstreckungsrichtung der Kontaktöffnungen (233; 435) parallel zu der Längserstreckungsrichtung der Basiskontaktbahnen (223) und der Emitterkontaktbahnen (225) verläuft.
Verfahren gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, mit einem Schritt des Verbindens der ersten Kontaktöffnungen (233) der zumindest einen ersten Reihe (453) von ersten Kontaktöffnungen (233) mit einer ersten elektrischen Leitung (573) und Verbinden der zweiten Kontaktöffnungen (453) der zumindest einen zweiten Reihe (455) von zweiten Kontaktöffnungen (453) mit einer zweiten elektrischen Leitung (575).
Verfahren zum Herstellen einer Solarzelle, das die folgenden Schritte umfasst: Herstellen eines ersten Solarzellensegments (561) gemäß dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6; Herstellen eines zweiten Solarzellensegments (562) gemäß dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6; Bereitstellen (1001) des ersten Solarzellensegments (561) und des zweiten Solarzellensegments (562), wobei das erste Solarzellensegment (561) und das zweite Solarzellensegment (562) nebeneinander angeordnet sind und die zumindest eine erste Reihe (453) von ersten Kontaktöffnungen (233) des ersten Solarzellensegments (561) mit der zumindest einen zweiten Reihe (455) von zweiten Kontaktöffnungen (435) des zweiten Solarzellensegments (562) fluchtet und die zumindest eine zweite Reihe (455) von zweiten Kontaktöffnungen (435) des ersten Solarzellensegments (561) mit der zumindest einen ersten Reihe (453) von ersten Kontaktöffnungen (233) des zweiten Solarzellensegments (562) fluchtet; Verbinden (1005) der ersten Kontaktöffnungen (233) der zumindest einen ersten Reihe (453) von ersten Kontaktöffnungen (233) des ersten Solarzellensegments (561) und der zumindest einen zweiten Reihe (455) von zweiten Kontaktöffnungen (435) des zweiten Solarzellensegments (562) mit einer ersten elektrischen Leitung (573); und Verbinden (1007) der zweiten Kontaktöffnungen (435) der zumindest einen zweiten Reihe (455) von zweiten Kontaktöffnungen (435) des ersten Solarzellensegments (561) und der zumindest einen ersten Reihe (453) von ersten Kontaktöffnungen (233) des zweiten Solarzellensegments (562) mit einer zweiten elektrischen Leitung (575).
Verfahren gemäß Anspruch 8, mit einem Schritt des Unterbrechens entweder der ersten elektrischen Leitung (573) oder der zweiten elektrischen Leitung (575) an einem Übergangsbereich zwischen dem ersten Solarzellensegment (561) und dem zweiten Solarzellensegment (562).