DE112016006558T5 - A method of forming a CdTe thin film solar cell including a metal doping step and a system for performing the metal doping step - Google Patents

A method of forming a CdTe thin film solar cell including a metal doping step and a system for performing the metal doping step Download PDF

Info

Publication number
DE112016006558T5
DE112016006558T5 DE112016006558.2T DE112016006558T DE112016006558T5 DE 112016006558 T5 DE112016006558 T5 DE 112016006558T5 DE 112016006558 T DE112016006558 T DE 112016006558T DE 112016006558 T5 DE112016006558 T5 DE 112016006558T5
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
solar cell
semi
cdte solar
finished
finished cdte
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE112016006558.2T
Other languages
German (de)
Inventor
Christian Drost
Bettina Späth
Sven Frauenstein
Michael Harr
Shou Peng
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
China Triumph International Engineering Co Ltd
CTF Solar GmbH
Original Assignee
China Triumph International Engineering Co Ltd
CTF Solar GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by China Triumph International Engineering Co Ltd, CTF Solar GmbH filed Critical China Triumph International Engineering Co Ltd
Publication of DE112016006558T5 publication Critical patent/DE112016006558T5/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/18Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
    • H01L31/1828Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof the active layers comprising only AIIBVI compounds, e.g. CdS, ZnS, CdTe
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/04Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/04Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H01L31/06Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by at least one potential-jump barrier or surface barrier
    • H01L31/072Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by at least one potential-jump barrier or surface barrier the potential barriers being only of the PN heterojunction type
    • H01L31/073Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by at least one potential-jump barrier or surface barrier the potential barriers being only of the PN heterojunction type comprising only AIIBVI compound semiconductors, e.g. CdS/CdTe solar cells
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/543Solar cells from Group II-VI materials

Abstract

Die vorliegende Anmeldung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer CdTe-Solarzelle, beginnend mit der Bereitstellung einer halbfertigen CdTe-Solarzelle, die ein CdTe enthält, das eine erste Oberfläche der halbfertigen CdTe-Solarzelle bildet. Auf der ersten Oberfläche der halbfertigen CdTe-Solarzelle wird eine Metallschicht aufgebracht und eine wässrige Lösung, die Metallionen oder Metall enthaltende Ionen umfasst, wird auf der Rückseite der halbfertigen CdTe-Solarzelle aufgebracht und später entfernt. Aufbringen und Entfernen der wässrigen Lösung können vor oder nach dem Aufbringen der Metallschicht durchgeführt werden. Des Weiteren wird die halbfertige CdTe-Solarzelle zusätzlich beleuchtet oder an der halbfertigen CdTe-Solarzelle wird für einen ersten Zeitraum der Zeit, in der die wässrige Lösung auf der Rückseite der halbfertigen CdTe-Solarzelle vorhanden ist, oder für einen zweiten Zeitraum nach dem Entfernen der wässrigen Lösung und vor dem Aufbringen der Metallschicht eine äußere elektrische Energie angelegt.The present application relates to a process for producing a CdTe solar cell, beginning with the provision of a semi-finished CdTe solar cell containing a CdTe that forms a first surface of the semi-finished CdTe solar cell. A metal layer is deposited on the first surface of the semifinished CdTe solar cell, and an aqueous solution comprising metal ions or metal-containing ions is deposited on the back of the semi-finished CdTe solar cell and later removed. Application and removal of the aqueous solution can be carried out before or after the application of the metal layer. Furthermore, the semi-finished CdTe solar cell is additionally illuminated, or on the half-finished CdTe solar cell, for a first period of time, in which the aqueous solution is present on the back of the semi-finished CdTe solar cell, or for a second period after removal of the CdTe solar cell aqueous solution and applied an external electrical energy before applying the metal layer.

Description

Die vorliegende Anmeldung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer CdTe-Solarzelle einschließlich eines Metalldotierungsschritts und eines Systems zum Durchführen dieses Metalldotierungsschritts.The present application relates to a method for producing a CdTe solar cell including a metal doping step and a system for carrying out this metal doping step.

Im Stand der Technik weist eine CdTe-Solarzelle die folgende Struktur auf: Auf einem Glassubstrat wird eine Schicht eines transparenten leitfähigen Oxids (transparent conducting oxide, TCO) als Frontkontakt abgeschieden. Die TCO-Schicht kann eine hochohmige Pufferschicht umfassen, die hilft, den Shunt-Effekt in der Solarzelle zu minimieren. Darauf wird eine Schicht aus Cadmiumsulfid (CdS) und darauf eine Schicht aus Cadmiumtellurid (CdTe) abgeschieden. Schließlich wird eine Metallschicht, z. B. aus Molybdän, Nickel Vanadium, Tantal, Titan, Wolfram, Gold oder jegliche Zusammensetzung oder Verbindung, die eines dieser Elemente umfasst, aufgebracht, um die Ladungsträger zu sammeln. Dieses Verfahren wird Superstrat-Konfiguration genannt.In the prior art, a CdTe solar cell has the following structure: On a glass substrate, a layer of a transparent conducting oxide (TCO) is deposited as a front contact. The TCO layer may include a high-resistance buffer layer that helps to minimize the shunt effect in the solar cell. Then a layer of cadmium sulfide (CdS) and then a layer of cadmium telluride (CdTe) are deposited. Finally, a metal layer, for. Molybdenum, nickel vanadium, tantalum, titanium, tungsten, gold or any composition or compound comprising any of these elements applied to collect the charge carriers. This process is called superstrate configuration.

Um einen hohen Wirkungsgrad der Solarzelle zu erreichen, sollte ein guter ohmscher Kontakt zwischen der CdTe-Schicht und der Metallschicht etabliert werden. Dazu kann Kupfer in die CdTe-Schicht an der Grenzfläche zur Metallschicht eingeführt werden. Das Kupfer kann auf der CdTe-Schicht als eine elementare Schicht, die nur Kupfer umfasst, oder als ein Dotierungsmittel, das in einem anderen Material enthalten ist, oder als ein Ion oder Teil einer chemischen Verbindung bereitgestellt werden. Das Kupfer kann beispielsweise aus einem Gas, z. B. durch Sputtern, oder aus einer wässrigen Lösung, z. B. aus Kupferchlorid oder einem Kupfersalz auf die CdTe-Schicht aufgebracht werden. Nach dem Aufbringen des Kupfers auf der CdTe-Schicht kann eine Temperaturbehandlung durchgeführt werden. Im Stand der Technik wird jeglicher Prozess zum Einführen von Kupfer in die CdTe-Schicht als Kupferdotierungsschritt bezeichnet.In order to achieve a high efficiency of the solar cell, a good ohmic contact between the CdTe layer and the metal layer should be established. For this, copper can be introduced into the CdTe layer at the interface to the metal layer. The copper may be provided on the CdTe layer as an elemental layer comprising only copper or as a dopant contained in another material or as an ion or part of a chemical compound. The copper may for example consist of a gas, for. B. by sputtering, or from an aqueous solution, eg. B. copper chloride or a copper salt are applied to the CdTe layer. After applying the copper on the CdTe layer, a temperature treatment can be carried out. In the prior art, any process for introducing copper into the CdTe layer is referred to as a copper doping step.

Jedoch wandert Kupfer sehr leicht innerhalb des CdTe und kann daher im Laufe der Zeit die Eigenschaften der CdTe-Solarzelle verschlechtern. Daher ist es sehr wichtig, die Menge und Position von in die CdTe-Schicht eingeführtem Kupfer präzise zu steuern, um einen guten ohmschen Kontakt zu erhalten und gleichzeitig das Risiko einer Kupferwanderung zu verringern. Dies kann zum Beispiel durch eine Steuerung der Kupferkonzentration in der wässrigen Lösung oder der Dauer, für die eine wässrige Lösung auf der CdTe-Schicht bereitgestellt wird, oder der Wärmebilanz des Temperaturbehandlungsschritts, die durch Temperatur und Dauer dieses Schritts definiert ist, erfolgen. Unglücklicherweise können einige dieser Parameter nicht so genau gesteuert werden, wie es notwendig wäre.However, copper migrates very easily within the CdTe and can therefore degrade the properties of the CdTe solar cell over time. Therefore, it is very important to precisely control the amount and position of copper introduced into the CdTe layer in order to maintain good ohmic contact while reducing the risk of copper migration. This can be done, for example, by controlling the copper concentration in the aqueous solution or the duration for which an aqueous solution is provided on the CdTe layer or the heat balance of the temperature treatment step defined by the temperature and duration of this step. Unfortunately, some of these parameters can not be controlled as accurately as necessary.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zum Bilden einer CdTe-Dünnschichtzelle einschließlich eines Metalldotierungsschritts bereitzustellen, wobei dieses Verfahren eine verbesserte Steuerung der Menge und der Position der Metallionen bietet, die durch den Metalldotierungsschritt in die CdTe-Schicht eingeführt werden. Ein weitere Aufgabe ist es, ein System bereitzustellen, das zur Durchführung dieses Verfahrens geeignet ist.It is an object of the present invention to provide a method of forming a CdTe thin film cell including a metal doping step, which method provides improved control of the amount and position of the metal ions introduced into the CdTe layer by the metal doping step. Another object is to provide a system suitable for carrying out this method.

Das Verfahren gemäß der vorliegenden Anmeldung umfasst die Schritte, bereitstellen einer halbfertigen CdTe-Solarzelle, aufbringen einer wässrigen Lösung, die Metallionen oder Metall-enthaltende Ionen umfasst, auf eine Rückseite der halbfertigen CdTe-Solarzelle, entfernen der wässrigen Lösung von der Rückseite der halbfertigen CdTe-Solarzelle und aufbringen einer Metallschicht auf eine erste Oberfläche der halbfertigen CdTe-Solarzelle , um einen Rückkontakt zu bilden. Die halbfertige CdTe-Solarzelle enthält mindestens ein transparentes Substrat, eine Frontkontaktschicht, eine CdS-Schicht und eine CdTe-Schicht, wobei eine Oberfläche der CdTe-Schicht gegenüber dem transparenten Substrat die erste Oberfläche der halbfertigen CdTe-Solarzelle bildet. Die Rückseite, auf welcher die wässrige Lösung aufgebracht wird, ist entweder die erste Oberfläche der halbfertigen CdTe-Solarzelle oder eine erste Oberfläche der Metallschicht, die dem transparenten Substrat gegenüberliegt. Die halbfertige CdTe-Solarzelle kann weitere Schichten zwischen den erwähnten Schichten umfassen und eine oder mehrere Schichten, beispielsweise die Frontkontaktschicht, kann auch als eine Schichtabfolge geformt werden, wie im Stand der Technik bekannt. Die Frontkontaktschicht ist üblicherweise transparent und wird häufig durch ein transparentes leitfähiges Oxid (TCO) ausgeführt. Die CdS-Schicht, die CdTe-Schicht und die Frontkontaktschicht oder die Schichtabfolge werden durch im Stand der Technik bekannte Verfahren gebildet.The method according to the present application comprises the steps of providing a semi-finished CdTe solar cell, applying an aqueous solution comprising metal ions or metal-containing ions to a backside of the semi-finished CdTe solar cell, removing the aqueous solution from the back of the half-finished CdTe Solar cell and applying a metal layer on a first surface of the semi-finished CdTe solar cell to form a back contact. The semifinished CdTe solar cell contains at least a transparent substrate, a front contact layer, a CdS layer and a CdTe layer, wherein a surface of the CdTe layer opposite the transparent substrate forms the first surface of the semi-finished CdTe solar cell. The back side on which the aqueous solution is applied is either the first surface of the semi-finished CdTe solar cell or a first surface of the metal layer opposite to the transparent substrate. The semifinished CdTe solar cell may comprise further layers between the mentioned layers and one or more layers, for example the front contact layer, may also be formed as a layer sequence as known in the art. The front contact layer is usually transparent and is often implemented by a transparent conductive oxide (TCO). The CdS layer, the CdTe layer and the front contact layer or the layer sequence are formed by methods known in the art.

Die wässrige Lösung kann auf der Rückseite der halbfertigen CdTe-Solarzelle mittels Verfahren aufgebracht werden, die im Stand der Technik bekannt sind, wie etwa, aber nicht beschränkt auf:

  • - Eintauchen der halbfertigen CdTe-Solarzelle (oder der Rückseite der halbfertigen CdTe-Solarzelle) in die in einem Behälter befindliche wässrige Lösung,
  • - Aufsprühen,
  • - Schleuderbeschichten,
  • - Walzbeschichten mit einer Schwammwalze usw.
The aqueous solution may be applied to the back of the semi-finished CdTe solar cell by methods known in the art, such as, but not limited to:
  • Immersing the half-finished CdTe solar cell (or the back of the semi-finished CdTe solar cell) in the aqueous solution contained in a container,
  • - spraying,
  • - spin coating,
  • - Roll coating with a sponge roller, etc.

Die wässrige Lösung kann eine Lösung eines Metallsalzes, beispielsweise CuCl2, CuSO4, Cu(NO3)2, SbCl3, AsCl3, AgCl oder jeglicher anderen Verbindung sein, die Metall-enthaltende Komplexe umfasst. In der Lösung liegt das Metall in Form von Metallionen oder gebunden in elektrisch geladenen Komplexen, d. h. in Metall enthaltenden Ionen, vor. Die wässrige Lösung enthält das Metall in einer Konzentration im Bereich zwischen 0,05 mmol/l und 10 mmol/l. Infolgedessen werden Ionen eines Metalls, beispielsweise von Kupfer (Cu), Antimon (Sb), Silber (Ag) oder Arsen (As), in die CdTe-Schicht eingeführt oder anders gesagt: Die CdTe-Schicht wird mit Metallionen dotiert.The aqueous solution may be a solution of a metal salt, for example CuCl 2 , CuSO 4 , Cu (NO 3 ) 2 , SbCl 3 , AsCl 3 , AgCl or any other Compound comprising metal-containing complexes. In the solution, the metal is in the form of metal ions or bound in electrically charged complexes, ie ions containing metal. The aqueous solution contains the metal in a concentration in the range between 0.05 mmol / l and 10 mmol / l. As a result, ions of a metal such as copper (Cu), antimony (Sb), silver (Ag) or arsenic (As) are introduced into the CdTe layer, or in other words: the CdTe layer is doped with metal ions.

Die wässrige Lösung kann von der Rückseite der halbfertigen CdTe-Solarzelle durch Entnehmen der halbfertigen CdTe-Solarzelle aus der in einem Behälter befindlichen wässrigen Lösung und/oder durch Blasen, Spülen mit einer Reinigungslösung, Trocknen oder einer Kombination davon, oder durch andere im Stand der Technik bekannten Verfahren entfernt werden.The aqueous solution may be obtained from the backside of the semi-finished CdTe solar cell by removing the semi-finished CdTe solar cell from the aqueous solution in a container and / or by blowing, rinsing with a cleaning solution, drying or a combination thereof, or by other means known in the art Technique known methods are removed.

Der Schritt des Aufbringens einer Metallschicht auf der ersten Oberfläche der halbfertigen CdTe-Solarzelle ist aus dem Stand der Technik bekannt und kann das Abscheiden einer Schicht aus Molybdän, Nickel Vanadium, Gold, Tantal, Wolfram, Legierungen von Molybdän, Tantal, Titan und Wolfram, Verbindungen, die Molybdän oder Wolfram oder andere Materialien umfassen, oder das Abscheiden von Kombinationen oder Schichtabfolgen aus verschiedenen dieser Materialien unter Verwendung von Sputtern, Verdampfen/Sublimation oder chemischer Gasphasenabscheidung oder jeglicher anderen geeigneten Abscheidungstechnik umfassen. Darüber hinaus kann der Schritt des Aufbringens einer Metallschicht auch die Bildung einer zusätzlichen Schicht eines weiteren Materials wie ZnTe, Cu2O, Cu2Te, CuTe oder anderen Metalltellurid-Verbindungen zwischen der ersten Oberfläche der halbfertigen CdTe-Solarzelle und der Metallschicht enthalten, wie ebenfalls aus dem Stand der Technik bekannt ist.The step of depositing a metal layer on the first surface of the semi-finished CdTe solar cell is known in the art and may include depositing a layer of molybdenum, nickel vanadium, gold, tantalum, tungsten, alloys of molybdenum, tantalum, titanium, and tungsten, Compounds comprising molybdenum or tungsten or other materials or depositing combinations or layer sequences of various of these materials using sputtering, evaporation / sublimation or chemical vapor deposition or any other suitable deposition technique. In addition, the step of depositing a metal layer may also include forming an additional layer of another material such as ZnTe, Cu 2 O, Cu 2 Te, CuTe, or other metal telluride compounds between the first surface of the semi-finished CdTe solar cell and the metal layer also known from the prior art.

Gemäß der vorliegenden Anmeldung wird die halbfertige CdTe-Solarzelle zusätzlich beleuchtet und/oder an die halbfertige CdTe-Solarzelle wird eine elektrische Energie angelegt, indem die Solarzelle elektrisch leitend mit einer elektrischen Energieversorgung verbunden wird. Infolgedessen wird ein zusätzliches elektrisches Feld über der halbfertigen CdTe-Solarzelle gebildet. Dieser Schritt des zusätzlichen Beleuchtens und/oder des Anlegens einer elektrischen Energie kann für einen ersten Zeitraum der Zeit, in der die wässrige Lösung auf der Rückseite der halbfertigen CdTe-Solarzelle vorhanden ist, und/oder für einen zweiten Zeitraum nach dem Durchführen des Schritts des Entfernens der wässrigen Lösung von der Rückseite der halbfertigen CdTe-Solarzelle und vor dem Schritt des Aufbringens einer Metallschicht auf der ersten Oberfläche durchgeführt werden. Der erste Zeitraum kann die gesamte Zeit zwischen dem Beginn des Schritts des Aufbringens einer wässrigen Lösung und dem Ende des Schritts des Entfernens der wässrigen Lösung, d. h. die gesamte Zeit, in der die wässrige Lösung zumindest teilweise auf der Rückseite der halbfertigen CdTe-Solarzelle vorhanden ist, oder nur ein Teil dieser Zeitdauer sein. Die zweite Zeitdauer kann die gesamte Zeit zwischen dem Ende des Schritts des Entfernens der wässrigen Lösung und dem Beginn des Schritts des Aufbringens einer Metallschicht, d. h. die gesamte Zeit zwischen diesen beiden Schritten, oder nur ein Teil dieser Zeitdauer sein.According to the present application, the semi-finished CdTe solar cell is additionally illuminated and / or to the semi-finished CdTe solar cell, an electrical energy is applied by the solar cell is electrically connected to an electrical power supply. As a result, an additional electric field is formed over the semi-finished CdTe solar cell. This step of additionally lighting and / or applying an electrical energy may be for a first period of time in which the aqueous solution is present on the back of the semi-finished CdTe solar cell and / or for a second period of time after performing the step of Removing the aqueous solution from the back of the semi-finished CdTe solar cell and before the step of applying a metal layer on the first surface are performed. The first period may be the entire time between the beginning of the step of applying an aqueous solution and the end of the step of removing the aqueous solution, i. H. the entire time that the aqueous solution is at least partially present on the backside of the semi-finished CdTe solar cell, or only part of that time. The second period may be the entire time between the end of the step of removing the aqueous solution and the beginning of the step of applying a metal layer, i. H. the entire time between these two steps, or just part of that time.

Daher gibt es vier mögliche Prozessabläufe gemäß der vorliegenden Anmeldung, wobei die Schritte in der erwähnten Abfolge durchgeführt werden und wobei nur der Schritt des zusätzlichen Beleuchtens und/oder Anlegens einer elektrischen Energie mit den Schritten des Aufbringens einer wässrigen Lösung und Entfernens der wässrigen Lösung in dem ersten, dem zweiten und dem ersten Teil des vierten Prozessablaufs überlappen kann:

  1. 1. Bereitstellen der halbfertigen CdTe-Solarzelle, Aufbringen einer wässrigen Lösung, zusätzliches Beleuchten und/oder Anlegen einer elektrischen Energie, Entfernen der wässrigen Lösung und Aufbringen einer Metallschicht;
  2. 2. Bereitstellen der halbfertigen CdTe-Solarzelle, Aufbringen einer Metallschicht, Aufbringen einer wässrigen Lösung, zusätzliches Beleuchten und/oder Anlegen einer elektrischen Energie und Entfernen der wässrigen Lösung;
  3. 3. Bereitstellen der halbfertigen CdTe-Solarzelle, Aufbringen einer wässrigen Lösung, Entfernen der wässrigen Lösung, zusätzliches Beleuchten und/oder Anlegen einer elektrischen Energie und Aufbringen einer Metallschicht;
  4. 4. Bereitstellen der halbfertigen CdTe-Solarzelle, Aufbringen einer wässrigen Lösung, zusätzliches Beleuchten und/oder Anlegen einer elektrischen Energie, Entfernen der wässrigen Lösung, zusätzliches Beleuchten und/oder Anlegen einer elektrischen Energie und Aufbringen einer Metallschicht.
Therefore, there are four possible process flows according to the present application, wherein the steps are performed in the mentioned sequence and wherein only the step of additionally illuminating and / or applying an electrical energy with the steps of applying an aqueous solution and removing the aqueous solution in the first, the second and the first part of the fourth process flow may overlap:
  1. 1. providing the semi-finished CdTe solar cell, applying an aqueous solution, additionally illuminating and / or applying an electrical energy, removing the aqueous solution and applying a metal layer;
  2. 2. providing the semi-finished CdTe solar cell, applying a metal layer, applying an aqueous solution, additionally illuminating and / or applying an electrical energy and removing the aqueous solution;
  3. 3. providing the semi-finished CdTe solar cell, applying an aqueous solution, removing the aqueous solution, additionally illuminating and / or applying an electrical energy and applying a metal layer;
  4. 4. Provision of the semi-finished CdTe solar cell, application of an aqueous solution, additional illumination and / or application of electrical energy, removal of the aqueous solution, additional illumination and / or application of electrical energy and application of a metal layer.

Der vierte Fall ist eine Kombination des ersten Falls und des dritten Falls. Im ersten Fall, dem dritten Fall und dem vierten Fall wird die Rückseite der halbfertigen CdTe-Solarzelle, auf welche die wässrige Lösung aufgebracht wird, durch eine Oberfläche der CdTe-Schicht gebildet, welche die erste Oberfläche der halbfertigen CdTe-Solarzelle ist. Im zweiten Fall wird die Rückseite der halbfertigen CdTe-Solarzelle, auf welche die wässrige Lösung aufgebracht wird, durch die erste Oberfläche der Metallschicht gebildet.The fourth case is a combination of the first case and the third case. In the first case, the third case, and the fourth case, the back side of the semi-finished CdTe solar cell to which the aqueous solution is applied is formed by a surface of the CdTe layer which is the first surface of the semi-finished CdTe solar cell. In the second case, the back side of the semi-finished CdTe solar cell to which the aqueous solution is applied is formed by the first surface of the metal layer.

Das zusätzliche elektrische Feld über der halbfertigen CdTe-Solarzelle, das durch die zusätzliche Beleuchtung oder die zugeführte elektrische Energie gebildet wird, überlagert das irhärente elektrische Feld, das durch den pn-Übergang zwischen der CdS-Schicht und der CdTe-Schicht gebildet wird. „Überlagert“ bedeutet, dass das zusätzliche elektrische Feld das inhärente elektrische Feld entweder verstärkt oder ihm entgegenwirkt. Im Falle der zusätzlichen Beleuchtung oder des Inkontaktbringens der Frontkontaktschicht mit einem negativen Pol der Energieversorgung wandern mehr Metallionen oder positiv geladene, Metall-enthaltende Komplexe innerhalb der CdTe-Schicht in Richtung der CdS-Schicht als ohne die zusätzliche Beleuchtung oder die äußere Zufuhr von elektrischer Energie. Im Falle des Inkontaktbringens der Frontkontaktschicht mit einem positiven Pol der Energieversorgung wird die Wanderung von Metallionen oder positiv geladenen, Metall-enthaltenden Komplexen innerhalb der CdTe-Schicht in Richtung der CdS-Schicht verglichen mit dem Fall ohne die äußere Zufuhr von elektrischer Energie verringert. Daher können die Menge und der Ort von Metallionen, die durch einen Metalldotierungsschritt innerhalb der CdTe-Schicht eingeführt werden, präziser gesteuert werden, verglichen mit dem Kupferbehandlungsschritt des Stands der Technik, bei dem nur die Steuerung der Kupferkonzentration in der wässrigen Lösung oder die Dauer des Kupferbehandlungsschritts beeinflusst werden können.The additional electric field over the half-finished CdTe solar cell, which through the additional illumination or the supplied electrical energy is superimposed on the irrelevant electric field formed by the pn junction between the CdS layer and the CdTe layer. "Superimposed" means that the additional electric field either enhances or counteracts the inherent electric field. In the case of additional illumination or contacting of the front contact layer with a negative pole of the power supply, more metal ions or positively charged metal-containing complexes migrate within the CdTe layer toward the CdS layer than without the additional illumination or external supply of electrical energy , In the case of contacting the front contact layer with a positive pole of the power supply, the migration of metal ions or positively charged metal-containing complexes within the CdTe layer toward the CdS layer is reduced compared to the case without the external supply of electrical energy. Therefore, the amount and location of metal ions introduced through a metal doping step within the CdTe layer can be more precisely controlled as compared to the prior art copper treatment step which involves controlling only the copper concentration in the aqueous solution or the duration of the copper concentration Copper treatment step can be influenced.

Daher umfasst der Metalldotierungsschritt gemäß der vorliegenden Anmeldung die folgenden drei Unterschritte: Aufbringen einer wässrigen Lösung, die Metallionen oder Metall-enthaltende Ionen umfasst, auf der Rückseite der halbfertigen CdTe-Solarzelle, Entfernen der wässrigen Lösung von der Rückseite der halbfertigen CdTe-Solarzelle und zusätzliches Beleuchten und/oder elektrisches Verbinden der halbfertigen CdTe-Solarzelle mit einer elektrischen Energieversorgung für einen ersten Zeitraum oder einen zweiten Zeitraum, wobei jeder Unterschritt jeweils an einem definierten Platz innerhalb des gesamten Prozessablaufs durchgeführt wird.Therefore, the metal doping step according to the present application comprises the following three sub-steps: applying an aqueous solution comprising metal ions or metal-containing ions to the back of the semi-finished CdTe solar cell, removing the aqueous solution from the back of the semi-finished CdTe solar cell, and additional Illuminating and / or electrically connecting the semi-finished CdTe solar cell to an electrical power supply for a first period or a second period, each sub-step being performed at a defined location within the entire process flow.

„Zusätzliche Beleuchtung“ bedeutet eine Beleuchtung, die höher ist als eine Beleuchtung aufgrund des Lichts, das während des Kupferbehandlungsschritts nach dem Stand der Technik vorhanden ist. Im Stand der Technik wird dieser Schritt üblicherweise nicht in einer Dunkelkammer durchgeführt, sondern unter normalen Produktionsbedingungen, einschließlich üblicher Beleuchtungsbedingungen. Die „zusätzliche Beleuchtung“ wird zusätzlich zu diesen Beleuchtungsbedingungen durch eine spezielle Beleuchtungseinheit bereitgestellt und liefert ein zusätzliches Licht mit einer Beleuchtungsstärke im Bereich von 5.000 bis 200.000 Ix."Additional illumination" means illumination that is higher than illumination due to the light present during the prior art copper treatment step. In the prior art, this step is usually not performed in a darkroom but under normal production conditions, including ordinary lighting conditions. In addition to these lighting conditions, the "additional lighting" is provided by a special lighting unit and provides additional light with an illuminance in the range of 5,000 to 200,000 lx.

Das Licht, mit dem die halbfertige CdTe-Solarzelle zusätzlich beleuchtet wird, weist eine Wellenlänge im Absorptionsbereich der CdTe-Solarzelle und vorzugsweise im Bereich zwischen 300 bis 900 nm auf.The light with which the semi-finished CdTe solar cell is additionally illuminated has a wavelength in the absorption range of the CdTe solar cell, and preferably in the range between 300 to 900 nm.

Wenn die halbfertige CdTe-Solarzelle elektrisch leitend mit einer elektrischen Energieversorgung verbunden wird, stellt diese elektrische Energieversorgung ein zusätzliches elektrisches Feld über der halbfertigen CdTe-Solarzelle bereit. Das zusätzliche elektrische Feld kann zwischen der wässrigen Lösung und der Frontkontaktschicht der halbfertigen CdTe-Solarzelle oder zwischen Erde und der Frontkontaktschicht bereitgestellt werden, wenn die wässrige Lösung nicht auf der Rückseite der halbfertigen CdTe-Solarzelle vorhanden ist. Beispielsweise kann die Frontkontaktschicht der halbfertigen CdTe-Solarzelle elektrisch leitfähig mit einem ersten Kontakt der elektrischen Energieversorgung verbunden sein und die wässrige Lösung kann elektrisch mit einem zweiten Kontakt der elektrischen Energieversorgung verbunden sein. Dessen ungeachtet ist es auch möglich, nur die Frontkontaktschicht zu kontaktieren und die wässrige Lösung unverbunden zu lassen, d. h. floatend , oder sie mit der Erde zu verbinden. Das zusätzliche elektrische Feld kann zu einem elektrischen Strom führen, der durch die halbfertige CdTe-Solarzelle fließt und einen Absolutwert größer als Null und kleiner als oder gleich dem doppelten Kurzschlussstrom der CdTe-Solarzelle aufweist. Das heißt, der elektrische Strom kann verglichen mit dem Kurzschlussstrom positiv oder negativ sein.When the semi-finished CdTe solar cell is electrically connected to an electrical power supply, this electrical power supply provides an additional electric field over the semi-finished CdTe solar cell. The additional electric field may be provided between the aqueous solution and the front contact layer of the semi-finished CdTe solar cell, or between ground and the front contact layer, if the aqueous solution is not present on the backside of the semi-finished CdTe solar cell. For example, the front contact layer of the semi-finished CdTe solar cell may be electrically conductively connected to a first contact of the electrical power supply and the aqueous solution may be electrically connected to a second contact of the electrical power supply. Nevertheless, it is also possible to contact only the front contact layer and leave the aqueous solution unconnected, i. H. floating, or connecting them to the earth. The additional electric field may result in an electric current flowing through the semi-finished CdTe solar cell having an absolute value greater than zero and less than or equal to twice the short-circuit current of the CdTe solar cell. That is, the electric current may be positive or negative as compared with the short-circuit current.

Es kann nur eine der Maßnahmen, zusätzliche Beleuchtung und elektrische Energieversorgung, als einzige Maßnahme durchgeführt werden oder beide Maßnahmen können getrennt voneinander nacheinander in jeder beliebigen Reihenfolge oder gleichzeitig durchgeführt werden. Werden beide Maßnahmen durchgeführt, kann die Exposition mit Licht, d. h. die Menge der Energie, der zusätzlichen Beleuchtung und/oder die elektrische Energie, verringert werden, verglichen mit dem Fall, in dem nur eine Maßnahme durchgeführt wird.Only one of the measures, additional lighting and electrical power supply may be performed as a single measure, or both may be performed separately in succession in any order or simultaneously. If both measures are taken, exposure to light, i. H. the amount of energy, the additional lighting and / or the electrical energy are reduced, compared to the case where only one measure is performed.

Der erste Zeitraum oder der zweite Zeitraum, in dem eine oder beide Maßnahmen durchgeführt werden, liegt vorzugsweise im Bereich zwischen 5 s (Sekunden) bis 30 min (Minuten). Die Dauer des ersten Zeitraums oder des zweiten Zeitraums hängt von der Leuchtdichte und/oder der elektrischen Energie bzw. der Metallkonzentration innerhalb der wässrigen Lösung und der erwünschten Verteilung des Metalls innerhalb der halbfertigen CdTe-Solarzelle ab.The first period or the second period in which one or both measures are carried out is preferably in the range between 5 s (seconds) to 30 min (minutes). The duration of the first period or the second period depends on the luminance and / or the electrical energy or the metal concentration within the aqueous solution and the desired distribution of the metal within the semifinished CdTe solar cell.

Darüber hinaus wird die Temperatur der halbfertigen CdTe-Solarzelle so gesteuert, dass sie während des ersten Zeitraums, d. h., während eine oder beide der erwähnten Maßnahmen durchgeführt werden und die wässrige Lösung auf der Rückseite vorhanden ist, im Bereich zwischen 25 °C und 80 °C liegt. Wenn der Schritt des zusätzlichen Beleuchtens und/oder Anlegens von elektrischer Energie ausgeführt wird, nachdem die wässrige Lösung bereits entfernt wurde, wird die Temperatur der halbfertigen CdTe-Solarzelle so gesteuert, dass sie während des zweiten Zeitraums im Bereich zwischen 25 °C und 225 °C liegt. Die Temperatur der halbfertigen CdTe-Solarzelle ist ein weiterer Parameter zum Steuern der Verteilung des eingeführten Metalls innerhalb der halbfertigen CdTe-Solarzelle. Um eine erwünschte Temperatur zu erreichen, kann die halbfertige CdTe-Solarzelle erhitzt oder gekühlt oder nacheinander erhitzt und gekühlt werden, in jeder beliebigen Reihenfolge während des ersten Zeitraums oder des zweiten Zeitraums.Moreover, the temperature of the semi-finished CdTe solar cell is controlled to be in the range between 25 ° C and 80 ° during the first period, that is, while one or both of the mentioned measures are performed and the aqueous solution is present on the back side C is. If the step of additional lighting and / or applying electrical energy, after the aqueous solution has already been removed, the temperature of the semi-finished CdTe solar cell is controlled to be in the range between 25 ° C and 225 ° C during the second period. The temperature of the semi-finished CdTe solar cell is another parameter for controlling the distribution of the introduced metal within the semi-finished CdTe solar cell. To achieve a desired temperature, the semi-finished CdTe solar cell may be heated or cooled, or sequentially heated and cooled, in any order during the first period or the second period.

Infolgedessen stehen einem Fachmann nun eine große Anzahl von Parametern zur Verfügung, die er oder sie steuern kann, um eine erwünschte Verteilung eines Metalls innerhalb der halbfertigen CdTe-Solarzelle zu erreichen: die Leuchtdichte der zusätzlichen Beleuchtung, die elektrische Energie, die durch die elektrische Energieversorgung zugeführt wird, die Dauer des ersten Zeitraums oder des zweiten Zeitraums, die Temperatur der halbfertigen CdTe-Solarzelle während des ersten Zeitraums oder des zweiten Zeitraums, die Konzentration des Metalls innerhalb der wässrigen Lösung und die Dauer des Vorhandenseins der wässrigen Lösung auf der Rückseite. So kann eine Überdotierung der halbfertigen CdTe-Solarzelle mit dem Metall, d. h. das Einführen einer Metallmenge, die höher ist als zum Bilden eines guten ohmschen Kontakts erforderlich, sowie die daraus folgende Degradation der fertigen CdTe-Solarzelle verringert werden, während das Prozessfenster für den Metalldotierungsschritt sich vergrößert.As a result, a person skilled in the art now has a large number of parameters that he or she can control to achieve a desired distribution of metal within the semi-finished CdTe solar cell: the luminance of the additional illumination, the electrical energy generated by the electrical energy supply during the first period or the second period, the concentration of the metal within the aqueous solution, and the duration of the presence of the aqueous solution on the back side. Thus, overdoping the semi-finished CdTe solar cell with the metal, i. H. introducing a quantity of metal higher than that required to form a good ohmic contact and reducing the consequent degradation of the finished CdTe solar cell as the process window for the metal doping step increases.

Das Verfahren gemäß der vorliegenden Anmeldung kann weitere Schritte umfassen, wie einen Temperaturbehandlungsschritt oder einen Konditionierungsschritt, der das Beleuchten und/oder Bereitstellen einer elektrischen Energie für die CdTe-Solarzelle enthält, oder eine Kombination dieser Schritte. Jedoch werden diese Schritte, die im Stand der Technik bekannt sind, mindestens nach dem Schritt des Aufbringens einer Metallschicht auf der ersten Oberfläche der halbfertigen CdTe-Solarzelle durchgeführt, um einen Rückseitenkontakt zu bilden und ohne das Vorhandensein der wässrigen Lösung.The method of the present application may include further steps such as a temperature treatment step or a conditioning step that includes illuminating and / or providing electrical energy to the CdTe solar cell, or a combination of these steps. However, these steps, which are known in the art, are performed at least after the step of depositing a metal layer on the first surface of the semi-finished CdTe solar cell to form a backside contact and without the presence of the aqueous solution.

Gemäß der vorliegenden Anmeldung umfasst ein System zum Durchführen eines Metalldotierungsschritts einer halbfertigen CdTe-Solarzelle eine erste Einheit zum Aufbringen einer wässrigen Lösung, die Metallionen oder Metall-enthaltende Ionen umfasst, auf einer Rückseite einer halbfertigen CdTe-Solarzelle, eine zweite Einheit zum Entfernen der wässrigen Lösung von der Rückseite der halbfertigen CdTe-Solarzelle und eine Beleuchtungseinheit. Die halbfertige CdTe-Solarzelle enthält mindestens ein transparentes Substrat, eine Frontkontaktschicht, eine CdS-Schicht und eine CdTe-Schicht, wobei die Rückseite der halbfertigen CdTe-Solarzelle eine Oberfläche der halbfertigen CdTe-Solarzelle gegenüber der transparenten Schicht ist. Insbesondere kann die halbfertige CdTe-Solarzelle ein transparentes Substrat, eine Frontkontaktschicht, eine CdS-Schicht und eine CdTe-Schicht umfassen, wobei die Rückseite durch eine Oberfläche der CdTe-Schicht gebildet wird oder die halbfertige CdTe-Solarzelle kann ein transparentes Substrat, eine Frontkontaktschicht, eine CdS-Schicht, eine CdTe-Schicht und eine Metallschicht umfassen, wobei die Rückseite durch eine Oberfläche der Metallschicht gebildet ist. Die Beleuchtungseinheit ist geeignet für das zusätzliche Beleuchten der halbfertigen CdTe-Solarzelle für einen ersten Zeitraum, während die wässrige Lösung auf der Rückseite der halbfertigen CdTe-Solarzelle vorhanden ist.According to the present application, a system for performing a metal doping step of a semi-finished CdTe solar cell comprises a first unit for applying an aqueous solution comprising metal ions or metal-containing ions on a back side of a semi-finished CdTe solar cell, a second unit for removing the aqueous Solution from the back of the semi-finished CdTe solar cell and a lighting unit. The semi-finished CdTe solar cell contains at least a transparent substrate, a front contact layer, a CdS layer and a CdTe layer, wherein the back of the semi-finished CdTe solar cell is a surface of the semi-finished CdTe solar cell opposite the transparent layer. In particular, the semifinished CdTe solar cell may comprise a transparent substrate, a front contact layer, a CdS layer, and a CdTe layer, the back side being formed by a surface of the CdTe layer, or the semifinished CdTe solar cell may be a transparent substrate, a front contact layer , a CdS layer, a CdTe layer and a metal layer, the back side being formed by a surface of the metal layer. The illumination unit is capable of additionally illuminating the semi-finished CdTe solar cell for a first period of time while the aqueous solution is present on the back of the semi-finished CdTe solar cell.

Die Beleuchtungseinheit kann mit der ersten Einheit und/oder der zweiten Einheit kombiniert werden, sodass alle kombinierten Einheiten ihre Funktion mindestens zu einem Teil ihrer jeweiligen Prozesszeit gleichzeitig durchführen. Wenn beispielsweise die erste Einheit einen Behälter, der die wässrige Lösung enthält, und eine Komponente zum Eintauchen der halbfertigen CdTe-Solarzelle in die wässrige Lösung umfasst, kann die Beleuchtungseinheit so angeordnet sein, dass das durch sie erzeugte Licht die halbfertige CdTe-Solarzelle mindestens einen Teil der Zeit beleuchtet, in der die halbfertige CdTe-Solarzelle in die wässrige Lösung getaucht wird. Dessen ungeachtet ist es möglich, dass die erste Einheit und die Beleuchtungseinheit oder die zweite Einheit und die Beleuchtungseinheit ihre Funktionen nacheinander durchführen, obwohl sie kombiniert sind. „Kombination der ersten Einheit und/oder der zweiten Einheit und der Beleuchtungseinheit“ bedeutet, dass ein Prozessbereich der Beleuchtungseinheit zumindest teilweise mit der ersten Einheit und/oder mit der zweiten Einheit überlappt. „Prozessbereich“ meint den räumlichen Bereich, in welchem durch die Beleuchtungseinheit erzeugtes Licht auf die halbfertige CdTe-Solarzelle einwirkt. In einer Ausführungsform sind die erste Einheit und die Beleuchtungseinheit in einer Einheit angeordnet.The lighting unit may be combined with the first unit and / or the second unit such that all combined units perform their function at least part of their respective process time simultaneously. For example, if the first unit comprises a container containing the aqueous solution and a component for immersing the semi-finished CdTe solar cell in the aqueous solution, the illumination unit may be arranged such that the light generated thereby will cause the semi-finished CdTe solar cell to have at least one Part of the time illuminated, in which the semi-finished CdTe solar cell is immersed in the aqueous solution. Nevertheless, it is possible for the first unit and the lighting unit or the second unit and the lighting unit to perform their functions sequentially even though they are combined. "Combination of the first unit and / or the second unit and the lighting unit" means that a process area of the lighting unit overlaps at least partially with the first unit and / or with the second unit. "Process area" means the spatial area in which light generated by the lighting unit acts on the semi-finished CdTe solar cell. In one embodiment, the first unit and the lighting unit are arranged in one unit.

Es ist jedoch auch möglich, dass die Beleuchtungseinheit räumlich von der ersten Einheit und/oder der zweiten Einheit getrennt ist, sodass die Beleuchtungseinheit in einer Ablaufreihenfolge von Einheiten nach der ersten Einheit und vor der zweiten Einheit angeordnet ist. Die Ablaufreihenfolge von Einheiten beschreibt die Reihenfolge der Einheiten, in der sie verwendet werden. Eine räumliche Anordnung der Einheiten in einer Produktionshalle kann sich von der Ablaufreihenfolge der Einheiten unterscheiden. Während sich die halbfertige CdTe-Solarzelle innerhalb des Prozessbereichs der Beleuchtungseinheit befindet, ist die wässrige Lösung zumindest teilweise auf der ersten Oberfläche der halbfertigen CdTe-Solarzelle vorhanden. Beispielsweise könnte die erste Einheit einen Behälter, der die wässrige Lösung enthält, und eine Komponente zum Eintauchen der halbfertigen CdTe-Solarzelle in die wässrige Lösung umfassen oder sie könnte eine Düseneinheit zum Sprühen der wässrigen Lösung auf die Rückseite der halbfertigen CdTe-Solarzelle umfassen oder sie könnte eine Walzeneinheit zum Walzbeschichten der wässrigen Lösung auf die Rückseite der halbfertigen CdTe-Solarzelle umfassen. In allen Fällen ist der Prozessbereich der Beleuchtungseinheit räumlich von der ersten Einheit getrennt. Daher beendet die erste Einheit ihre Arbeitsleistung, d. h. durch Entfernen der halbfertigen CdTe-Solarzelle aus dem Behälter, der die wässrige Lösung enthält, oder durch Stoppen des Sprühens oder Walzbeschichtens der wässrigen Lösung auf die Rückseite der halbfertigen CdTe-Solarzelle, und anschließend wird die halbfertige CdTe-Solarzelle von der ersten Einheit zu dem Prozessbereich der Beleuchtungseinheit transportiert und dort beleuchtet. In diesem Fall ist die Beleuchtungseinheit so ausgebildet, dass die wässrige Lösung während der Beleuchtung auf der Rückseite der halbfertigen CdTe-Solarzelle verbleibt. Beispielsweise besitzt die Beleuchtungseinheit einen Halter, der die halbfertige CdTe-Solarzelle so hält, dass die Rückseite horizontal gehalten wird und dass die seitliche Verteilung der wässrigen Lösung über die seitlichen Ausdehnungen der Rückseite sich verglichen mit derjenigen, die aus der ersten Einheit zum Auftragen der wässrigen Lösung resultiert, nicht verändert. Anschließend wird die halbfertige CdTe-Solarzelle von der Beleuchtungseinheit zur zweiten Einheit transportiert, wo die wässrige Lösung von der Rückseite der halbfertigen CdTe-Solarzelle entfernt wird.However, it is also possible for the lighting unit to be spatially separated from the first unit and / or the second unit, so that the lighting unit is arranged in a run-on sequence of units after the first unit and before the second unit. The run order of units describes the order of the units in which they are used. A spatial arrangement of the units in a production hall may differ from the sequence of execution of the units. While the semi-finished CdTe solar cell is within the process area of the lighting unit, the aqueous solution is at least partially on The first surface of the semi-finished CdTe solar cell is present. For example, the first unit could comprise or include a container containing the aqueous solution and a component for immersing the semi-finished CdTe solar cell in the aqueous solution or it could comprise a nozzle unit for spraying the aqueous solution onto the back of the semi-finished CdTe solar cell could comprise a roller unit for roll coating the aqueous solution onto the back of the semi-finished CdTe solar cell. In all cases, the process area of the lighting unit is spatially separated from the first unit. Therefore, the first unit stops its work, ie, by removing the half-finished CdTe solar cell from the container containing the aqueous solution, or stopping the aqueous solution to be sprayed or roll coated on the back of the semi-finished CdTe solar cell, and then the semifinished CdTe solar cell transported from the first unit to the process area of the lighting unit and illuminated there. In this case, the illumination unit is designed so that the aqueous solution remains on the back of the semi-finished CdTe solar cell during illumination. For example, the lighting unit has a holder that holds the semi-finished CdTe solar cell so that the back surface is kept horizontal, and that the lateral distribution of the aqueous solution over the lateral dimensions of the back side compared to that from the first unit for applying the aqueous Solution results, not changed. Subsequently, the semi-finished CdTe solar cell is transported from the lighting unit to the second unit, where the aqueous solution is removed from the back of the semi-finished CdTe solar cell.

Die Beleuchtungseinheit ist geeignet, um die halbfertige CdTe-Solarzelle mit einem Licht zu beleuchten, das eine Wellenlänge im Absorptionsbereich der CdTe-Solarzelle aufweist, und vorzugsweise mit Licht mit einer Wellenlänge im Bereich zwischen 300 bis 900 nm.The illumination unit is suitable for illuminating the semi-finished CdTe solar cell with a light having a wavelength in the absorption range of the CdTe solar cell, and preferably with light having a wavelength in the range between 300 to 900 nm.

In einer besonderen Ausführungsform umfasst das System weiterhin eine dritte Einheit zum Steuern einer Temperatur der halbfertigen CdTe-Solarzelle, damit diese während des ersten Zeitraums im Bereich zwischen 25 °C und 80 °C liegt. Die dritte Einheit kann eine Heizvorrichtung oder eine Kühlvorrichtung oder eine Kombination davon umfassen, je nach der gewünschten Temperatur der halbfertigen CdTe-Solarzelle.In a particular embodiment, the system further comprises a third unit for controlling a temperature of the semi-finished CdTe solar cell to be in the range between 25 ° C and 80 ° C during the first period. The third unit may comprise a heater or a cooling device or a combination thereof, depending on the desired temperature of the semi-finished CdTe solar cell.

Beispielsweise können die Beleuchtungseinheit und die dritte Einheit in einem temperierten Tunnel kombiniert sein, der eine oder eine Vielzahl von Licht-erzeugenden Lampen enthält. Dieser Tunnel kann in einer Ablaufreihenfolge von Einheiten nach der ersten Einheit, welche die wässrige Lösung auf die Rückseite einer halbfertigen CdTe-Solarzelle aufbringt, beispielsweise durch Sprühen oder Walzbeschichten, und vor der zweiten Einheit angeordnet sein.For example, the lighting unit and the third unit may be combined in a tempered tunnel containing one or a plurality of light-generating lamps. This tunnel may be arranged in a run order of units after the first unit that applies the aqueous solution to the backside of a semi-finished CdTe solar cell, for example, by spraying or roll coating, and before the second unit.

Zusätzlich zu der Beleuchtungseinheit kann das System eine elektrische Energieversorgung und eine Kontaktvorrichtung zum Verbinden der Frontkontaktschicht der halbfertigen CdTe-Solarzelle mit der elektrischen Energieversorgung während des ersten Zeitraums umfassen. Die elektrische Energieversorgung ist geeignet, um ein zusätzliches elektrisches Feld über der halbfertigen CdTe-Solarzelle zu bilden, wenn sie mit der halbfertigen CdTe-Solarzelle verbunden ist.

  • 1A bis 1C zeigen schematisch beispielhafte Prozessabläufe des Verfahrens gemäß der vorliegenden Anmeldung.
  • 2 zeigt schematisch eine erste Ausführungsform des Systems gemäß der vorliegenden Anmeldung, wobei die erste Einheit und die Beleuchtungseinheit miteinander kombiniert sind.
  • 3 zeigt schematisch eine zweite Ausführungsform des Systems gemäß der vorliegenden Anmeldung, wobei die erste Einheit und die Beleuchtungseinheit getrennt voneinander sind.
In addition to the lighting unit, the system may include an electrical power supply and a contact device for connecting the front contact layer of the semi-finished CdTe solar cell to the electrical power supply during the first period of time. The electrical power supply is capable of forming an additional electric field across the semi-finished CdTe solar cell when connected to the half-finished CdTe solar cell.
  • 1A to 1C schematically show exemplary process flows of the method according to the present application.
  • 2 schematically shows a first embodiment of the system according to the present application, wherein the first unit and the lighting unit are combined.
  • 3 schematically shows a second embodiment of the system according to the present application, wherein the first unit and the lighting unit are separated from each other.

Das Verfahren und das System gemäß der Erfindung werden im Folgenden in beispielhaften Ausführungsformen erklärt, wobei die Figuren nicht dazu gedacht sind, eine Einschränkung der gezeigten Ausführungsformen zu implizieren.The method and system according to the invention are explained below in exemplary embodiments, wherein the figures are not intended to imply a limitation of the embodiments shown.

1A zeigt einen ersten beispielhaften Prozessablauf des Verfahrens gemäß der vorliegenden Anmeldung. Zu Beginn wird in einem Schritt S110 eine halbfertige CdTe-Solarzelle mit einer ersten Oberfläche wie oben beschrieben bereitgestellt. In einem nächsten Schritt S120 wird eine wässrige Lösung, die wie oben beschrieben Metallionen umfasst, auf die erste Oberfläche aufgebracht, d. h. auf eine Oberfläche der CdTe-Schicht. Die wässrige Lösung ist zumindest teilweise auf der ersten Oberfläche der halbfertigen CdTe-Solarzelle vorhanden, bis sie in einem Schritt S140 vollständig von der ersten Oberfläche entfernt wird, d. h. in einem Zeitraum wässriger Gegenwart, der mit tA bezeichnet wird. Die Zeit vom Beginn von Schritt S120 bis zum Ende von Schritt S140 ist die Zeit des Metalldotierungsschritts, die durch tD bezeichnet wird, die in diesem Beispiel gleich dem Zeitraum tA ist. Über einen ersten Zeitraum t1 während der Zeit tA wird die halbfertige CdTe-Solarzelle zusätzlich beleuchtet (Schritt S131) und/oder es wird eine elektrische Energie an die halbfertige CdTe-Solarzelle angelegt (Schritt S132). Das heißt, einer oder beide Schritte S131 und S132 können durchgeführt werden. Wenn beide Schritte durchgeführt werden, können die Schritte S131 und S132 gleichzeitig oder teilweise überlappend oder vollständig zeitlich voneinander getrennt geführt werden. Das heißt, die Zeiträume t31 und t32 , in denen Schritt S131 und Schritt S132 jeweils durchgeführt werden, können gleich sein oder können sich voneinander unterscheiden und sie können vollständig oder teilweise überlappen oder auf der Zeitskala vollständig voneinander getrennt sein. Jedoch ist der gesamte Zeitraum, d. h. die Summe aller Zeiträume, in der mindestens einer der Schritte S131 und Schritt S132 durchgeführt wird, der in 1A gezeigte erste Zeitraum t1 . Die Schritte S131 und/oder S132 können mit Schritt S120 und/oder mit Schritt S140 überlappen. Anschließend an Schritt S140 wird eine Metallschicht auf der ersten Oberfläche der halbfertigen CdTe-Solarzelle aufgebracht (Schritt S150). Die Kombination der Gesamtheit der Schritte S120, S131, S132 und S140 wird Metalldotierungsschritt gemäß der vorliegenden Anmeldung genannt. 1A shows a first exemplary process flow of the method according to the present application. At the beginning, in one step S110 a semi-finished CdTe solar cell provided with a first surface as described above. In a next step S120, an aqueous solution comprising metal ions as described above is applied to the first surface, ie, to a surface of the CdTe layer. The aqueous solution is at least partially present on the first surface of the semi-finished CdTe solar cell until completely removed from the first surface in a step S140, ie, in a period of aqueous presence with t A referred to as. The time from the beginning of step S120 to the end of step S140 is the time of the metal doping step performed by t D which in this example is equal to the period t A is. Over a first period t 1 During the time t A the semi-finished CdTe solar cell is additionally illuminated (step S131 ) and / or electrical energy is applied to the semi-finished CdTe solar cell (step S132 ). That is, one or both steps S131 and S132 can be done. If both steps are performed, the steps may S131 and S132 be performed simultaneously or partially overlapping or completely separated in time. That is, the periods t 31 and t 32 in which step S131 and step S132 may be the same or may differ from each other and may be completely or partially overlapping or completely separated from each other on the timescale. However, the entire period, ie the sum of all time periods, is in at least one of the steps S131 and step S132 is carried out in 1A shown first period t 1 , The steps S131 and or S132 can with step S120 and / or with step S140 overlap. After that step S140 a metal layer is deposited on the first surface of the semi-finished CdTe solar cell (step S150 ). The combination of the entirety of the steps S120 . S131 . S132 and S140 is called Metalldotierungsschritt according to the present application.

In 1B ist ein zweiter beispielhafter Prozessablauf des Verfahrens gemäß der vorliegenden Anmeldung schematisch dargestellt. Schritt S210 entspricht Schritt S110 von 1A. Dann wird im nächsten Schritt S220 eine Metallschicht auf der ersten Oberfläche der halbfertigen CdTe-Solarzelle aufgebracht. Infolgedessen hat die halbfertige CdTe-Solarzelle eine durch die Metallschicht gebildete Rückseite. Anschließend wird eine wässrige Lösung, die wie oben beschrieben Metallionen umfasst, auf die Rückseite aufgebracht, d. h. auf eine Oberfläche der Metallschicht (Schritt S230). Die wässrige Lösung ist zumindest teilweise auf der Rückseite der halbfertigen CdTe-Solarzelle vorhanden, bis sie in einem Schritt S250 vollständig von der Rückseite entfernt wird, d. h. in einem Zeitraum wässriger Gegenwart, der mit tA bezeichnet wird. Die Zeit vom Beginn von Schritt S230 bis zum Ende von Schritt S250 ist die Zeit des Metalldotierungsschritts, die durch tD bezeichnet wird, die wiederum gleich dem Zeitraum tA ist. Über einen ersten Zeitraum t1 während der Zeit tA wird die halbfertige CdTe-Solarzelle zusätzlich beleuchtet (Schritt S241) und/oder es wird eine elektrische Energie an die halbfertige CdTe-Solarzelle angelegt (Schritt S242). Das heißt, einer oder beide Schritte S241 und S242 können durchgeführt werden. Wenn beide Schritte durchgeführt werden, können die Schritte S241 und S242 gleichzeitig oder teilweise überlappend oder vollständig zeitlich voneinander getrennt geführt werden. Das heißt, die Zeiträume t41 und t42 , in denen Schritt S241 und Schritt S242 jeweils durchgeführt werden, können gleich sein odersie können sich voneinander unterscheiden und sie können vollständig oder teilweise überlappen oder auf der Zeitskala vollständig voneinander getrennt sein. Jedoch ist der gesamte Zeitraum, d. h. die Summe aller Zeiträume, in der mindestens einer der Schritte S241 und Schritt S242 durchgeführt wird, der in 1B gezeigte erste Zeitraum t1 . Wie in Bezug auf den ersten beispielhaften Prozessablauf in 1A beschrieben, können die Schritte S241 und/oder S242 mit Schritt S230 und/oder mit Schritt S250 überlappen. Die Kombination der Gesamtheit der Schritte S230, S241, S242 und S250 wird Metalldotierungsschritt gemäß der vorliegenden Anmeldung genannt.In 1B a second exemplary process flow of the method according to the present application is shown schematically. step S210 corresponds to step S110 from 1A , Then in the next step S220 a metal layer is deposited on the first surface of the semi-finished CdTe solar cell. As a result, the semi-finished CdTe solar cell has a backside formed by the metal layer. Subsequently, an aqueous solution comprising metal ions as described above is applied to the back surface, ie, to a surface of the metal layer (step S230 ). The aqueous solution is at least partially present on the backside of the semi-finished CdTe solar cell until it is in one step S250 is completely removed from the back, ie in a period of aqueous presence, with t A referred to as. The time from the beginning of step S230 until the end of step S250 is the time of the metal doping step that goes through t D is designated, which in turn equals the period t A is. Over a first period t 1 During the time t A the semi-finished CdTe solar cell is additionally illuminated (step S241 ) and / or electrical energy is applied to the semi-finished CdTe solar cell (step S242 ). That is, one or both steps S241 and S242 can be done. If both steps are performed, the steps may S241 and S242 be performed simultaneously or partially overlapping or completely separated in time. That is, the periods t 41 and 42 in which step S241 and step S242 may be the same or they may be different from each other and may be completely or partially overlapping or completely separated on the timescale. However, the entire period, ie the sum of all time periods, is in at least one of the steps S241 and step S242 is carried out in 1B shown first period t 1 , As with respect to the first exemplary process flow in FIG 1A can describe the steps S241 and or S242 with step S230 and / or with step S250 overlap. The combination of the entirety of the steps S230 . S241 . S242 and S250 is called Metalldotierungsschritt according to the present application.

Ein dritter beispielhafter Prozessablauf des Verfahrens gemäß der vorliegenden Anmeldung ist in Bezug auf 1C dargestellt. Schritt S310 entspricht Schritt S110 von 1A und Schritt S210 von 1B. Dann wird eine wässrige Lösung, die wie oben beschrieben Metallionen umfasst, auf die erste Oberfläche aufgebracht, d. h. auf eine Oberfläche der CdTe-Schicht (Schritt S320). Die wässrige Lösung ist zumindest teilweise auf der ersten Oberfläche der habfertigen CdTe-Solarzelle vorhanden, bis sie in einem Schritt S330 vollständig von der ersten Oberfläche entfernt wird, d. h. in einem Zeitraum wässriger Gegenwart, der mit tA bezeichnet wird. Anschließend an Schritt S330 wird die halbfertige CdTe-Solarzelle über einen zweiten Zeitraum t2 während eines Zwischenzeitraums tI zwischen Schritt S330 und einem Schritt S350, in welchem eine Metallschicht auf der ersten Oberfläche aufgebracht wird, zusätzlich beleuchtet (Schritt S341) und/oder es wird eine elektrische Energie an die halbfertige CdTe-Solarzelle angelegt (Schritt S342). Das heißt, einer oder beide Schritte S341 und S342 können durchgeführt werden. Wenn beide Schritte durchgeführt werden, können die Schritte S341 und S342 gleichzeitig oder teilweise überlappend oder vollständig zeitlich voneinander getrennt geführt werden. Das heißt, die Zeiträume t41 und t42 , in denen Schritt S341 und Schritt S342 jeweils durchgeführt werden, können gleich sein oder sie können sich voneinander unterscheiden und sie können vollständig oder teilweise überlappen oder auf der Zeitskala vollständig voneinander getrennt sein. Jedoch ist der gesamte Zeitraum, d. h., die Summe aller Zeiträume, in der mindestens einer der Schritte S341 und Schritt S342 durchgeführt wird, der in 1C gezeigte zweite Zeitraum t2 . Die Kombination der Gesamtheit der Schritte S320, S330, S341 und S342 wird Metalldotierungsschritt gemäß der vorliegenden Anmeldung genannt.A third exemplary process flow of the method according to the present application is with reference to 1C shown. step S310 corresponds to step S110 from 1A and step S210 from 1B , Then, an aqueous solution comprising metal ions as described above is applied to the first surface, that is, to a surface of the CdTe layer (step S320 ). The aqueous solution is at least partially present on the first surface of the CdTe ready solar cell until it is in one step S330 is completely removed from the first surface, ie in a period of aqueous presence with t A referred to as. After that step S330 becomes the semi-finished CdTe solar cell over a second period of time t 2 during an interim period t i between step S330 and one step S350 in which a metal layer is applied on the first surface, additionally illuminated (step S341 ) and / or electrical energy is applied to the semi-finished CdTe solar cell (step S342 ). That is, one or both steps S341 and S342 can be done. If both steps are performed, the steps may S341 and S342 be performed simultaneously or partially overlapping or completely separated in time. That is, the periods t 41 and 42 in which step S341 and step S342 may be the same, or they may be different and may overlap completely or partially, or be completely separated on the timescale. However, the entire period, ie the sum of all periods, is in at least one of the steps S341 and step S342 is carried out in 1C shown second period t 2 , The combination of the entirety of the steps S320 . S330 . S341 and S342 is called Metalldotierungsschritt according to the present application.

In 2 ist schematisch eine erste Ausführungsform (100) des Systems gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt. Das System (100) umfasst eine erste Einheit (110), eine zweite Einheit (120), eine Beleuchtungseinheit (130) und eine elektrische Energieversorgung (140). Die erste Einheit (110) ist geeignet, um eine wässrige Lösung (20) wie oben beschrieben auf einer Rückseite (11) einer halbfertigen CdTe-Solarzelle (10) aufzubringen. Die Rückseite kann eine Oberfläche der CdTe-Schicht sein oder sie kann eine Oberfläche einer Metallschicht sein, die als Rückseitenkontaktschicht dient. Dazu umfasst die erste Einheit (110) einen Behälter (111), in dem die wässrige Lösung (20) enthalten ist, und eine Komponente (112) zum Eintauchen der halbfertigen CdTe-Solarzelle (10) in die wässrige Lösung (20). Die Komponente (112) kann beispielsweise ein Halter mit einer Klammer sein, der an der halbfertigen CdTe-Solarzelle (10) befestigt ist. Die wässrige Lösung (30) kann durch eine dritte Einheit (150) erhitzt werden, sodass die wässrige Lösung (20) eine Temperatur zwischen 25 °C und unter 100 °C (unterhalb des Siedepunkts der wässrigen Lösung) aufweist. Infolgedessen hat die halbfertige CdTe-Solarzelle (10) vorzugsweise eine Temperatur zwischen 25 °C und 80 °C, wenn sie in die wässrige Lösung (20) getaucht wird. Darüber hinaus ist eine Elektrode (113) vorgesehen, die ebenfalls in die wässrige Lösung (20) getaucht wird. Wenn die elektrische Energieversorgung (140) durch eine Kontaktvorrichtung, die beispielsweise elektrische Leiter (141) umfasst, mit ihrer einen Seite elektrisch leitend mit einer Frontkontaktschicht der halbfertigen CdTe-Solarzelle (10) und mit ihrer anderen Seite mit der Elektrode (113) verbunden wird, bildet sich zwischen der ersten Elektrode (113) und der wässrigen Lösung (20) auf einer Seite und der Frontkontaktschicht der halbfertigen CdTe-Solarzelle (10) auf der anderen Seite ein elektrisches Feld. Dadurch kann die Bewegung von Metallionen oder von Ionen, die geladenes Metall enthalten, innerhalb der wässrigen Lösung (20) und/oder innerhalb der halbfertigen CdTe-Solarzelle (10) gesteuert werden. Des Weiteren ist eine Beleuchtungseinheit (130), beispielsweise eine Halogenlampe mit einer Beleuchtungsstärke von 100.000 Ix, mit der ersten Einheit (110) kombiniert, sodass die Beleuchtungseinheit (130) die halbfertige CdTe-Solarzelle (10) beleuchtet, während sie in die wässrige Lösung (20) eingetaucht ist. Nach dem Entnehmen der halbfertigen CdTe-Solarzelle (10) aus der wässrigen Lösung (20) wird die halbfertige CdTe-Solarzelle (20) zu der zweiten Einheit (120) transportiert (was durch den Pfeil gezeigt ist). Die zweite Einheit (120), die aus dem Stand der Technik bekannt ist, umfasst beispielsweise eine Spülvorrichtung (121) und eine Trocknungsvorrichtung (122), die die wässrige Lösung (20) oder Reste davon von der Rückseite (11) der halbfertigen CdTe-Solarzelle (10) entfernen.In 2 schematically is a first embodiment ( 100 ) of the system according to the present invention. The system ( 100 ) comprises a first unit ( 110 ), a second unit ( 120 ), a lighting unit ( 130 ) and an electrical energy supply ( 140 ). The first unit ( 110 ) is suitable to prepare an aqueous solution ( 20 ) as described above on a back side ( 11 ) of a half-finished CdTe solar cell ( 10 ). The back surface may be a surface of the CdTe layer or it may be a surface of a metal layer serving as a back contact layer. This includes the first unit ( 110 ) a container ( 111 ), in which the aqueous solution ( 20 ), and one Component ( 112 ) for immersing the half-finished CdTe solar cell ( 10 ) into the aqueous solution ( 20 ). The component ( 112 ) can be, for example, a holder with a clamp attached to the half-finished CdTe solar cell ( 10 ) is attached. The aqueous solution ( 30 ) can be replaced by a third unit ( 150 ) so that the aqueous solution ( 20 ) has a temperature between 25 ° C and below 100 ° C (below the boiling point of the aqueous solution). As a result, the semi-finished CdTe solar cell ( 10 ) preferably a temperature between 25 ° C and 80 ° C, when in the aqueous solution ( 20 ) is dipped. In addition, an electrode ( 113 ), which are also in the aqueous solution ( 20 ) is dipped. When the electrical power supply ( 140 ) by a contact device, for example, electrical conductors ( 141 ), with one side electrically conductive with a front contact layer of the half-finished CdTe solar cell ( 10 ) and with its other side with the electrode ( 113 ) is formed between the first electrode ( 113 ) and the aqueous solution ( 20 ) on one side and the front contact layer of the semi-finished CdTe solar cell ( 10 ) on the other side an electric field. This allows the movement of metal ions or ions containing charged metal within the aqueous solution ( 20 ) and / or within the semi-finished CdTe solar cell ( 10 ) to be controlled. Furthermore, a lighting unit ( 130 ), for example a halogen lamp having an illuminance of 100,000 Ix, with the first unit ( 110 ), so that the illumination unit ( 130 ) the semi-finished CdTe solar cell ( 10 ) while immersing in the aqueous solution ( 20 ) is immersed. After removing the half-finished CdTe solar cell ( 10 ) from the aqueous solution ( 20 ), the semi-finished CdTe solar cell ( 20 ) to the second unit ( 120 ) (which is shown by the arrow). The second unit ( 120 ), which is known from the prior art, comprises, for example, a flushing device ( 121 ) and a drying device ( 122 ) containing the aqueous solution ( 20 ) or remnants thereof from the back ( 11 ) of the half-finished CdTe solar cell ( 10 ) remove.

3 zeigt schematisch eine zweite Ausführungsform (200) des Systems gemäß der vorliegenden Erfindung. Das System (200) umfasst eine erste Einheit (210), eine zweite Einheit (220) und eine Beleuchtungseinheit (230). Die erste Einheit (210) umfasst eine Düsenanordnung oder eine Düsenvorrichtung (211), die durch eine Fluidleitung (213) mit einem Behälter (212) verbunden ist, der eine wässrige Lösung (20) enthält, wie oben beschrieben. Die wässrige Lösung (20) wird durch die Düsenvorrichtung (211) auf die Rückseite (11) einer halbfertigen CdTe-Solarzelle (10) gesprüht (wie durch die gestrichelten Pfeile angezeigt). Die Rückseite kann eine Oberfläche der CdTe-Schicht sein oder sie kann eine Oberfläche einer Metallschicht sein, die als Rückseitenkontaktschicht dient. Die halbfertige CdTe-Solarzelle (10) wird auf einem Halter (214) gehalten, der drehbar sein kann. Nach dem Aufbringen der wässrigen Lösung (20) auf der Rückseite (11) der halbfertigen CdTe-Solarzelle (10) wird die halbfertige CdTe-Solarzelle (10) mit der auf ihrer Rückseite (11) vorhandenen wässrigen Lösung zu einem temperierten Tunnel (240) transportiert, in dem die Beleuchtungseinheit (230) montiert ist. Die Beleuchtungseinheit (230) ist eine Lampenanordnung, die Licht mit einer Wellenlänge von 300 bis 800 nm und einer Beleuchtungsstärke von 30.000 bis 200.000 Ix bereitstellt. Während die halbfertige CdTe-Solarzelle (10) auf einem temperierten Halter (241) innerhalb des temperierten Tunnels (240) gehalten wird, beleuchtet die Beleuchtungseinheit (230) die halbfertige CdTe-Solarzelle (10) über einen ersten Zeitraum. Daher sind die erste Einheit (210) und die Beleuchtungseinheit (230) in der gezeigten zweiten Ausführungsform (200) des Systems voneinander getrennt. Um die halbfertige CdTe-Solarzelle (10) während der Beleuchtung bei einer gewünschten Temperatur zu halten, ist innerhalb des temperierten Tunnels (240) eine dritte Einheit (250), beispielsweise eine Kühlvorrichtung, montiert. Nach dem Beleuchten der halbfertigen CdTe-Solarzelle (10) wird die halbfertige CdTe-Solarzelle (10) von dem temperierten Tunnel (250) zur zweiten Einheit (220) transportiert, welche die gleichen oder andere Vorrichtungen umfassen kann, wie in Bezug auf 2 beschrieben. 3 schematically shows a second embodiment ( 200 ) of the system according to the present invention. The system ( 200 ) comprises a first unit ( 210 ), a second unit ( 220 ) and a lighting unit ( 230 ). The first unit ( 210 ) comprises a nozzle arrangement or a nozzle device ( 211 ) through a fluid line ( 213 ) with a container ( 212 ), which is an aqueous solution ( 20 ) as described above. The aqueous solution ( 20 ) is passed through the nozzle device ( 211 ) on the back ( 11 ) of a half-finished CdTe solar cell ( 10 ) (as indicated by the dashed arrows). The back surface may be a surface of the CdTe layer or it may be a surface of a metal layer serving as a back contact layer. The semi-finished CdTe solar cell ( 10 ) is placed on a holder ( 214 ), which may be rotatable. After application of the aqueous solution ( 20 ) on the back side ( 11 ) of the half-finished CdTe solar cell ( 10 ), the semi-finished CdTe solar cell ( 10 ) with the one on the back ( 11 ) aqueous solution to a tempered tunnel ( 240 ), in which the lighting unit ( 230 ) is mounted. The lighting unit ( 230 ) is a lamp assembly that provides light having a wavelength of 300 to 800 nm and an illuminance of 30,000 to 200,000 Ix. While the semi-finished CdTe solar cell ( 10 ) on a tempered holder ( 241 ) within the temperature-controlled tunnel ( 240 ) illuminates the illumination unit ( 230 ) the semi-finished CdTe solar cell ( 10 ) over a first period. Therefore, the first unit ( 210 ) and the lighting unit ( 230 ) in the illustrated second embodiment ( 200 ) of the system are separated. To the semi-finished CdTe solar cell ( 10 ) while maintaining the lighting at a desired temperature, is within the tempered tunnel ( 240 ) a third unit ( 250 ), for example a cooling device, mounted. After illuminating the half-finished CdTe solar cell ( 10 ), the semi-finished CdTe solar cell ( 10 ) from the tempered tunnel ( 250 ) to the second unit ( 220 ), which may comprise the same or different devices as with respect to 2 described.

In den in 2 und 3 gezeigten Beispielen ist die Beleuchtungseinheit (130, 230) so angeordnet, dass das von der Beleuchtungseinheit (130, 230) emittierte Licht auf die Rückseite (11) der halbfertigen CdTe-Solarzelle (10) fällt. Jedoch ist dies nur eine beispielhafte Anordnung der Beleuchtungseinheit, die verwendet werden könnte, wenn die Rückseite der halbfertigen CdTe-Solarzelle die erste Oberfläche der halbfertigen CdTe-Solarzelle, d. h. eine Oberfläche der CdTe-Schicht, ist. Wenn bereits eine Metallschicht auf der CdTe-Schicht aufgebracht wurde, sodass die Rückseite der halbfertigen CdTe-Solarzelle eine Oberfläche der Metallschicht ist, sollte die Beleuchtungseinheit innerhalb des Systems zum Durchführen eines Metalldotierungsschritts angeordnet sein, sodass das von der Beleuchtungseinheit emittierte Licht auf die Sonnenseite der halbfertigen CdTe-Solarzelle, d. h. auf das transparente Substrat, fällt. Die halbfertige CdTe-Solarzelle kann dessen ungeachtet in jedem Fall auf der Sonnenseite beleuchtet werden.In the in 2 and 3 shown examples is the lighting unit ( 130 . 230 ) arranged so that that of the lighting unit ( 130 . 230 ) emitted light on the back ( 11 ) of the half-finished CdTe solar cell ( 10 ) falls. However, this is only an exemplary arrangement of the illumination unit that could be used if the back of the semi-finished CdTe solar cell is the first surface of the semi-finished CdTe solar cell, ie, a surface of the CdTe layer. If a metal layer has already been deposited on the CdTe layer such that the back side of the semi-finished CdTe solar cell is a surface of the metal layer, the illumination unit should be located within the system for performing a metal doping step such that the light emitted by the illumination unit is directed to the solar side of the metal semi-finished CdTe solar cell, ie on the transparent substrate falls. Regardless, the half-finished CdTe solar cell can always be illuminated on the sunny side.

Die Ausführungsformen der Erfindung, die in der vorstehenden Beschreibung beschrieben wurden, sind Beispiele, die nur zu Darstellungszwecken gegeben wurden, und die Erfindung ist in keiner Weise darauf beschränkt. Jegliche Modifizierung, Variation, äquivalente Anordnung sowie Kombinationen von Ausführungsformen sollten als innerhalb des Umfangs der Erfindung eingeschlossen betrachtet werden.The embodiments of the invention described in the foregoing description are examples given for illustrative purposes only, and the invention is by no means limited thereto. Any modification, variation, equivalent arrangement, and combinations of embodiments should be considered as included within the scope of the invention.

Bezugsnummern

10
halbfertige CdTe-Solarzelle
11
Rückseite der halbfertigen CdTe-Solarzelle
20
wässrige Lösung
100, 200
System zum Durchführen eines Metalldotierungsschritts
110, 210
erste Einheit
111,212
Behälter
112
Komponente zum Eintauchen
113
Elektrode
120, 220
zweite Einheit
121
Spülvorrichtung
122
Trocknungsvorrichtung
130, 230
Beleuchtungseinheit
140
elektrische Stromversorgung
141
elektrischer Leiter
211
Düsenvorrichtung
213
Fluidleitung
214
Halter
240
temperierter Tunnel
241
temperierter Halter
150, 250
dritte Einheit
t1
erster Zeitraum
t2
zweiter Zeitraum
tA
Zeitraum für die wässrige Gegenwart
tD
Zeitraum für den Metalldotierungsschritt
tI
Zwischenzeitraum
t31, t41
Zeitraum für zusätzliche Beleuchtung
t32, t42
Zeitraum zum Anlegen von elektrischer Energie
references
10
semi-finished CdTe solar cell
11
Back of the semi-finished CdTe solar cell
20
aqueous solution
100, 200
System for performing a metal doping step
110, 210
first unit
111.212
container
112
Component for immersion
113
electrode
120, 220
second unit
121
flushing
122
drying device
130, 230
lighting unit
140
electrical power supply
141
electrical conductor
211
nozzle device
213
fluid line
214
holder
240
tempered tunnel
241
tempered holder
150, 250
third unit
t 1
first period
t 2
second period
t A
Period of aqueous presence
t D
Period for the metal doping step
t i
Intermediate Period
t 31, t 41
Period for additional lighting
t 32 , t 42
Period for applying electrical energy

Claims (15)

Verfahren zum Herstellen einer CdTe-Solarzelle, umfassend die Schritte: a) Bereitstellen einer halbfertigen CdTe-Solarzelle, enthaltend mindestens ein transparentes Substrat, eine Frontkontaktschicht, eine CdS-Schicht und eine CdTe-Schicht, wobei eine Oberfläche der CdTe-Schicht gegenüber dem transparenten Substrat eine erste Oberfläche der halbfertigen CdTe-Solarzelle bildet, b) Aufbringen einer wässrigen Lösung, die Metallionen oder Metall-enthaltende Ionen umfasst, auf eine Rückseite der halbfertigen CdTe-Solarzelle, c) Entfernen der wässrigen Lösung von der Rückseite der halbfertigen CdTe-Solarzelle, d) Aufbringen einer Metallschicht auf die erste Oberfläche der halbfertigen CdTe-Solarzelle, und e) zusätzlich Beleuchten der halbfertigen CdTe-Solarzelle und/oder Anlegen von elektrischer Energie an die halbfertige CdTe-Solarzelle, indem diese elektrisch leitend mit einer elektrischen Energieversorgung verbunden wird, wobei die Rückseite der halbfertigen CdTe-Solarzelle, entweder die erste Oberfläche der halbfertigen CdTe-Solarzelle oder eine erste Oberfläche der Metallschicht ist, die dem transparenten Substrat gegenüberliegt, dadurch gekennzeichnet, dass Schritt e) für einen ersten Zeitraum der Zeit, in der die wässrige Lösung auf der Rückseite der halbfertigen CdTe-Solarzelle vorhanden ist, und/oder für einen zweiten Zeitraum nach Schritt c) und vor Schritt d) durchgeführt wird.A process for producing a CdTe solar cell, comprising the steps of: a) providing a semifinished CdTe solar cell comprising at least one transparent substrate, a front contact layer, a CdS layer and a CdTe layer, wherein one surface of the CdTe layer is opposite to the transparent one Substrate forms a first surface of the semi-finished CdTe solar cell, b) applying an aqueous solution comprising metal ions or metal-containing ions to a backside of the semi-finished CdTe solar cell, c) removing the aqueous solution from the backside of the semi-finished CdTe solar cell d) applying a metal layer to the first surface of the semi-finished CdTe solar cell, and e) additionally illuminating the semi-finished CdTe solar cell and / or applying electrical energy to the semi-finished CdTe solar cell by electrically connecting it to an electrical power supply wherein the back of the semi-finished CdTe solar cell, e Neither the first surface of the semi-finished CdTe solar cell or a first surface of the metal layer facing the transparent substrate is characterized in that step e) for a first period of time in which the aqueous solution on the back of the semi-finished CdTe solar cell is present, and / or for a second period after step c) and before step d) is performed. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schritte b) und c) vor Schritt d) durchgeführt werden, die Rückseite die erste Oberfläche der halbfertigen CdTe-Solarzelle ist und Schritt e) für den ersten Zeitraum, in welchem die wässrige Lösung auf der Rückseite der halbfertigen CdTe-Solarzelle vorhanden ist, durchgeführt wird.Method according to Claim 1 characterized in that steps b) and c) are performed prior to step d), the backside being the first surface of the semi-finished CdTe solar cell, and step e) for the first time period in which the aqueous solution on the backside of the half-finished CdTe Solar cell is present, is performed. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schritte b) und c) nach Schritt d) durchgeführt werden, die Rückseite die erste Oberfläche der Metallschicht ist und Schritt e) für den ersten Zeitraum, in welchem die wässrige Lösung auf der Rückseite der halbfertigen CdTe-Solarzelle vorhanden ist, durchgeführt wird.Method according to Claim 1 characterized in that steps b) and c) are performed after step d), the backside is the first surface of the metal layer, and step e) for the first time period in which the aqueous solution is present on the backside of the semi-finished CdTe solar cell is, is performed. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schritte b) und c) vor Schritt d) durchgeführt werden, die Rückseite die erste Oberfläche der halbfertigen CdTe-Solarzelle ist und Schritt e) für den zweiten Zeitraum nach Schritt c) und vor Schritt d) durchgeführt wird.Method according to Claim 1 characterized in that steps b) and c) are performed before step d), the back side is the first surface of the semi-finished CdTe solar cell, and step e) is performed for the second period after step c) and before step d). Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Licht, mit dem die halbfertige CdTe-Solarzelle zusätzlich beleuchtet wird, eine Wellenlänge im Absorptionsbereich der CdTe-Solarzelle aufweist.Method according to Claim 1 , characterized in that the light with which the semi-finished CdTe solar cell is additionally illuminated has a wavelength in the absorption range of the CdTe solar cell. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Wellenlänge des Lichts im Bereich von 300 bis 900 nm liegt.Method according to Claim 5 , characterized in that the wavelength of the light is in the range of 300 to 900 nm. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Energieversorgung einen elektrischen Strom bereitstellt, der durch die halbfertige CdTe-Solarzelle fließt und einen Absolutwert größer als Null und kleiner als oder gleich dem doppelten Kurzschlussstrom der CdTe-Solarzelle aufweist.Method according to Claim 1 , characterized in that the electrical power supply provides an electrical current that flows through the semi-finished CdTe solar cell and has an absolute value greater than zero and less than or equal to twice the short-circuit current of the CdTe solar cell. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Zeitraum oder der zweite Zeitraum in einem Bereich zwischen 5 s bis 30 min liegt.Method according to Claim 1 , characterized in that the first period or the second period is in a range between 5 s to 30 min. Verfahren nach den Ansprüchen 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet dass eine Temperatur der halbfertigen CdTe-Solarzelle gesteuert wird, um während des ersten Zeitraums im Bereich zwischen 25 °C und 80 °C zu liegen.Method according to the Claims 2 or 3 Characterized in that a temperature of the semi-finished CdTe solar cell is controlled to be during the first period in the range between 25 ° C and 80 ° C. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Temperatur der halbfertigen CdTe-Solarzelle gesteuert wird, um während des zweiten Zeitraums im Bereich zwischen 25 °C und 225 °C zu liegen.Method according to Claim 4 , characterized in that a temperature of the semi-finished CdTe solar cell is controlled to be in the range between 25 ° C and 225 ° C during the second period. System zum Durchführen eines Metalldotierungsschritts einer halbfertigen CdTe-Solarzelle, wobei das System Folgendes umfasst: - eine erste Einheit zum Aufbringen einer wässrigen Lösung, die Metallionen oder Metall-enthaltende Ionen umfasst, auf eine Rückseite einer halbfertigen CdTe-Solarzelle, die mindestens ein transparentes Substrat, eine Frontkontaktschicht, eine CdS-Schicht und eine CdTe-Schicht enthält, wobei die Rückseite der halbfertigen CdTe-Solarzelle eine Oberfläche der halbfertigen CdTe-Solarzelle gegenüber dem transparenten Substrat ist, - eine zweite Einheit zum Entfernen der wässrigen Lösung von der Rückseite der halbfertigen CdTe-Solarzelle, und - eine Beleuchtungseinheit, geeignet für die zusätzliche Beleuchtung der halbfertigen CdTe-Solarzelle für einen ersten Zeitraum, während die wässrige Lösung, die von der ersten Einheit auf die halbfertige CdTe-Solarzelle aufgebracht wird, auf der Rückseite der halbfertigen CdTe-Solarzelle vorhanden ist.A system for performing a metal doping step of a semi-finished CdTe solar cell, the system comprising: a first unit for applying an aqueous solution comprising metal ions or metal-containing ions to a back side of a semi-finished CdTe solar cell containing at least one transparent substrate, a front contact layer, a CdS layer and a CdTe layer, wherein the Back of the semi-finished CdTe solar cell is a surface of the semi-finished CdTe solar cell opposite the transparent substrate, a second unit for removing the aqueous solution from the back of the semi-finished CdTe solar cell, and a lighting unit capable of additionally illuminating the semi-finished CdTe solar cell for a first period of time while the aqueous solution applied by the first unit to the semi-finished CdTe solar cell is present on the back of the semi-finished CdTe solar cell. System nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungseinheit geeignet ist, um die halbfertige CdTe-Solarzelle mit Licht mit einer Wellenlänge im Absorptionsbereich der CdTe-Solarzelle zu beleuchten.System after Claim 11 Characterized in that the lighting unit is adapted to illuminate the semi-finished CdTe solar cell with light having a wavelength in the absorption range of the CdTe solar cell. System nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Wellenlänge des Lichts im Bereich von 300 bis 900 nm liegt.System after Claim 12 , characterized in that the wavelength of the light is in the range of 300 to 900 nm. System nach Anspruch 11, weiterhin umfassend eine dritte Einheit zum Steuern einer Temperatur der halbfertigen CdTe-Solarzelle, damit diese während des ersten Zeitraums im Bereich zwischen 25 °C und 80 °C liegt.System after Claim 11 , further comprising a third unit for controlling a temperature of the semi-finished CdTe solar cell to be in the range between 25 ° C and 80 ° C during the first period. System nach Anspruch 11, weiterhin umfassend eine elektrische Energieversorgung und eine Kontaktvorrichtung zum Verbinden der halbfertigen CdTe-Solarzelle mit der elektrischen Energieversorgung, wobei die elektrische Energieversorgung geeignet ist, um während des ersten Zeitraums ein zusätzliches elektrisches Feld über der halbfertigen CdTe-Solarzelle zu bilden, wenn sie mit der halbfertigen CdTe-Solarzelle verbunden ist.System after Claim 11 , further comprising an electrical power supply and a contact device for connecting the half-finished CdTe solar cell to the electrical power supply, wherein the electrical power supply is adapted to form an additional electric field over the half-finished CdTe solar cell during the first period of time, when combined with the semi-finished CdTe solar cell is connected.
DE112016006558.2T 2016-12-27 2016-12-27 A method of forming a CdTe thin film solar cell including a metal doping step and a system for performing the metal doping step Pending DE112016006558T5 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/CN2016/112433 WO2018119685A1 (en) 2016-12-27 2016-12-27 Method for forming a cdte thin film solar cell including a metal doping step and system for performing said metal doping step

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE112016006558T5 true DE112016006558T5 (en) 2018-11-29

Family

ID=62706649

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE112016006558.2T Pending DE112016006558T5 (en) 2016-12-27 2016-12-27 A method of forming a CdTe thin film solar cell including a metal doping step and a system for performing the metal doping step

Country Status (3)

Country Link
CN (1) CN108604502B (en)
DE (1) DE112016006558T5 (en)
WO (1) WO2018119685A1 (en)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112490315A (en) * 2019-09-12 2021-03-12 中国建材国际工程集团有限公司 Cadmium telluride solar cell and preparation method thereof
CN117080080A (en) * 2022-05-10 2023-11-17 中国建材国际工程集团有限公司 Method for manufacturing semi-finished CdTe-based thin film solar cell device
CN117080082A (en) * 2022-05-10 2023-11-17 中国建材国际工程集团有限公司 Method for manufacturing semi-finished CdTe-based thin film solar cell device
WO2023236106A1 (en) * 2022-06-08 2023-12-14 China Triumph International Engineering Co., Ltd. Method for manufacturing cdte based thin film solar cell with graded refractive index profile within the cdte-based absorber layer and cdte based thin film solar cell with graded refractive index profile

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6174727B1 (en) * 1998-11-03 2001-01-16 Komatsu Electronic Metals, Co. Method of detecting microscopic defects existing on a silicon wafer
WO2008128211A1 (en) * 2007-04-13 2008-10-23 Ziawatt Solar, Llc Layers that impede diffusion of metals in group vi element-containing materials
CN102365753A (en) * 2008-10-30 2012-02-29 纳米太阳能公司 Hybrid transparent conductive electrodes
CN101752444B (en) * 2008-12-17 2012-01-18 中国科学院半导体研究所 p-i-n type InGaN quantum dot solar battery structure and manufacture method thereof
TWI482292B (en) * 2009-11-24 2015-04-21 Ind Tech Res Inst Quantum dot dye-sensitized solar cell
CN102723384B (en) * 2011-03-29 2015-05-13 比亚迪股份有限公司 CdTe solar cell and method for manufacturing same
CN102544375B (en) * 2011-12-30 2015-04-29 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 Wide-spectral-response flexible photo-anode of solar cell and manufacturing method of wide-spectral-response flexible photo-anode
CN102760580B (en) * 2012-07-09 2015-06-17 湖北大学 Co-doped CdSe quantum-dot sensitized TiO2 nanorod photoelectrode and preparation method of TiO2 nanorod photoelectrode
MY172608A (en) * 2013-05-17 2019-12-05 Kaneka Corp Solar cell, production method therefor, and solar cell module
WO2014192899A1 (en) * 2013-05-29 2014-12-04 株式会社カネカ Solar cell, manufacturing method therefor, solar-cell module, and manufacturing method therefor
CN103811579B (en) * 2014-02-13 2016-09-28 吉林大学 A kind of flexible CdTe thin film solar cell and preparation method thereof
CN105655131A (en) * 2016-01-08 2016-06-08 吉林大学 Solar cell Cu2S/FTO counter electrode and electrochemical deposition preparation method thereof

Also Published As

Publication number Publication date
WO2018119685A1 (en) 2018-07-05
CN108604502B (en) 2021-08-03
CN108604502A (en) 2018-09-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE112016006558T5 (en) A method of forming a CdTe thin film solar cell including a metal doping step and a system for performing the metal doping step
DE102012103243B4 (en) Method for changing the laser intensity over time during the scribing of a photovoltaic device
WO2001057932A1 (en) Flexible metal substrate for cis solar cells, and method for producing the same
DE1183176B (en) Device for regulating the light intensity
DE102013109202A1 (en) Method of treating a semiconductor layer
EP0111749B1 (en) Method of manufacturing finger electrode structures which make electrical contact on amorphous silicium solar cells
DE102007005161B4 (en) Process for the metallization of substrates
DE3113130A1 (en) Cadmium sulphide photocell and method of producing it
DE112016006557B4 (en) Process for manufacturing a CdTe thin-film solar cell
DE102012100259A1 (en) Method for producing a semiconducting film and photovoltaic device
DE102012104616B4 (en) A method of forming a window layer in a cadmium telluride based thin film photovoltaic device
DE4333426C1 (en) Method for metallising solar cells comprising crystalline silicon
EP2028695A1 (en) Method for creating a transparent conductible oxide coating
DE3317108C2 (en)
DE102014225862B4 (en) Process for forming a gradient thin film by spray pyrolysis
DE1255820B (en) Method for contacting a body made of a semiconducting selelide or telluride of a divalent metal
EP2486172B1 (en) Method and installation for producing metallised semiconductor substrates
DE3542116C2 (en)
DE1619973C3 (en) Process for the production of semiconductor material by deposition from the gas phase
DE212012000087U1 (en) A crystalline 2D layer based on ZnO on a conductive plastic substrate
DE102014202961A1 (en) Process for producing thin-film solar cells with a p-doped CdTe layer
DE102014216792A1 (en) Method for producing a transparent electrode of an optoelectronic component
DE10100297A1 (en) Device and method for electrochemical coating
DE102010051259B4 (en) Method for applying an electrically conductive and optically transparent metal layer, a substrate with this metal layer and its use
DE1935730B2 (en) METHOD OF MANUFACTURING A SOLID DISK

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R079 Amendment of ipc main class

Free format text: PREVIOUS MAIN CLASS: H01G0009200000

Ipc: H01L0031180000

R083 Amendment of/additions to inventor(s)
R016 Response to examination communication