DE19758589B4 - Production of solar cells - Google Patents
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft Solarzellen nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie ein Verfahren zur Herstellung von Solarzellen nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 12.The present invention relates to Solar cells according to the preamble of claim 1 and a method for the production of solar cells according to the preamble of the claim 12th
Die
Die
Daraufhin wird, wie in den
Daraufhin werden, wie aus den
Die für die Elektroden verwendbare
Metallpaste ist auf solche Materialien begrenzt, die bei einer ausreichend
niedrigen Temperatur gesintert werden können, bei welcher eine mögliche Änderung
der Eigenschaften des transparenten Harzes
Aus WO 89/05521 A1 eine Solarzelle bekannt, die aus einzelnen Elementar-Solarzellen aufgebaut ist, die miteinander parallel verschaltet sind. Jede Elementar-Solarzelle besteht aus einem PN-Übergang, wobei der Kontakt der unteren Schicht mittels einer Durchgangsbohrung auf die Oberfläche der oberen Schicht geführt ist. Die Elementar-Solarzellen sind matrizenförmig auf einem Glassubstrat aufgebracht und über die auf der oberen Schicht befindlichen Kontakte parallel verschaltet. Auf diese Weise führt der Ausfall einer Elementar-Solarzelle nicht gleich zum Ausfall der gesamten Solarzelle, so dass die Zuverlässigkeit der derart gebildeten Solarzelle erhöht werden kann.A solar cell from WO 89/05521 A1 known, which is made up of individual elementary solar cells, the are interconnected in parallel. Every elementary solar cell exists from a PN transition, the contact of the lower layer by means of a through hole to the surface the upper layer is. The elementary solar cells are matrix-shaped applied to a glass substrate and over that on the top layer contacts are connected in parallel. In this way, the Failure of an elementary solar cell does not equal the failure of the entire solar cell, so the reliability of the so formed Solar cell increased can be.
Aus
Aus
Aus der
Ein Problem des eingangs beschriebenen Verfahrens besteht darin, daß die Metallpaste zur Ausbildung der Elektroden nach der Verfestigung des transparenten Bindemittelharzes aufgebracht wird. Damit der Bindemittelharz nicht seine lichtdurchlässige Eigenschaft verliert, dürfen die Elektroden jedoch nicht über einer Temperatur von 300°C gesintert werden. Dies bedingt jedoch Sintermaterialien mit einem relativ hohen spezifischen Widerstand verglichen mit Hochtemperatur-Sintermaterialien.A problem of the beginning The procedure is that the Metal paste to form the electrodes after solidification of the transparent binder resin is applied. So that the binder resin not its translucent Loses property, may however, the electrodes do not have a temperature of 300 ° C be sintered. However, this requires sintered materials with a relatively high resistivity compared to high temperature sintered materials.
Darüber hinaus besteht ein gemäß der genannten
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ausgehend von einem Verfahren der eingangs angegebenen Art Solarzellen mit einem höheren Wirkungsgrad und einer höheren Zuverlässigkeit zu produzieren.The object of the invention is therefore starting from a process of the type specified at the outset with a higher one Efficiency and a higher reliability to produce.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale
des Patentanspruchs 1 und des Patentanspruchs
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass die Emitterelektrode zuverlässig auf die lichtabgewandte Seite des Halbleitersubstrats aufgebracht werden kann, dass die Elektroden mit einem Hochtemperatur-Sinterverfahren aufgebracht werden können und dass für die Elektroden Hochtemperatur-Sintermaterialien mit einem wesentlich geringeren spezifischen Widerstand eingesetzt werden können. Hiermit können sowohl der Wirkungsgrad als auch die Zuverlässigkeit der Solarzelle erhöht werden.The advantages achieved with the invention consist in particular in that the emitter electrode is reliable the light-facing side of the semiconductor substrate are applied can that the electrodes are applied using a high temperature sintering process can be and that for the electrodes high temperature sintered materials with a substantial lower specific resistance can be used. Herewith can both the efficiency and the reliability of the solar cell can be increased.
Bei der Durchführung der vorliegenden Erfindung kann nach der Ausbildung des ersten elektrisch leitfähigen Bereiches auf der ersten Oberfläche des Halbleitersubstrats, und vor der Anordnung des Halbleitersubstrats an dem transparenten Substrat, eine fluorhaltige Beschichtung auf der ersten Oberfläche des Halbleitersubstrats ausgebildet werden. In diesem Fall muss die so erzeugte fluorhaltige Beschichtung entfernt werden, nachdem das Halbleitersubstrat und das transparente Substrat miteinander verbunden wurden, und vor der Ausbildung des zweiten elektrisch leitfähigen Bereiches auf dem ersten elektrisch leitfähigen Bereich.In practicing the present invention can after the formation of the first electrically conductive area on the first surface of the semiconductor substrate, and before the arrangement of the semiconductor substrate on the transparent substrate, a fluorine-containing coating the first surface of the semiconductor substrate are formed. In this case the fluorine-containing coating thus produced is removed after the semiconductor substrate and the transparent substrate with each other were connected, and electrically before the formation of the second conductive Area on the first electrically conductive area.
Die fluorhaltige Beschichtung kann ein Fluor-Homopolymer sein.The fluorine-containing coating can be a fluorine homopolymer.
Die Anordnung des Halbleitersubstrats, welches typischerweise entweder aus kristallinem Silizium oder polykristallinem Silizium besteht, auf dem transparenten Substrat, welches typischerweise eine verstärkte Glasplatte für Solarzellen ist, wird dadurch durchgeführt, daß das transparente Harz, beispielsweise typischerweise ein Silikonharz, nur auf solche Bereiche entweder des Halbleitersubstrats oder des transparenten Substrats aufgebracht wird, die mit entsprechenden Bereichen des anderen Teils, also des Halbleitersubstrats bzw. des transparenten Substrats verbunden werden sollen, so daß das Halbleitersubstrat so auf das transparente Substrat aufgelegt werden kann, daß das transparente Harz dazwischen vorgesehen ist.The arrangement of the semiconductor substrate, which is typically either crystalline silicon or polycrystalline Silicon exists on the transparent substrate, which is typically a reinforced glass plate for solar cells is carried out by that this transparent resin, for example typically a silicone resin, only on such areas of either the semiconductor substrate or the transparent substrate is applied with corresponding Areas of the other part, that is, the semiconductor substrate or the transparent substrate to be connected so that the semiconductor substrate can be placed on the transparent substrate so that the transparent Resin is provided in between.
Die Verbindung des Halbleitersubstrats und des transparenten Substrats sollte vorsichtig durchgeführt werden, um die Möglichkeit zu verhindern, daß das transparente Harz aus den Durchgangslöchern austritt, und sich über den ersten elektrisch leitfähigen Bereich ausbreitet.The connection of the semiconductor substrate and the transparent substrate should be done carefully for the possibility to prevent that transparent resin emerges from the through holes, and over the first electrically conductive Area spreads.
Die vorliegende Erfindung stellt gemäß einer anderen Zielrichtung weiterhin Solarzellen zur Verfügung, welche ein transparentes Substrat aufweisen, ein über ein transparentes Harz mit dem transparenten Substrat verbundenes Halbleitersubstrat, in welchem Durchgangslöcher vorgesehen sind, und auf welchem eine Emitterschicht vorgesehen ist, einen bei hoher Temperatur gesinterten ersten elektrisch leitfähigen Bereich, der auf dem Halbleitersubstrat ausgebildet ist, sowie einen zweiten elektrisch leitfähigen Bereich, der auf dem ersten elektrisch leitfähigen Bereich vorgesehen ist. Der erste elektrisch leitfähige Bereich ist so ausgebildet, daß er jedes Durchgangsloch umgibt, welches in dem Halbleitersubstrat vorgesehen ist.The present invention provides according to one other target solar cells are still available have a transparent substrate, one over a transparent resin semiconductor substrate connected to the transparent substrate, in what through holes are provided, and on which an emitter layer is provided is a first electrically conductive region sintered at high temperature, which is formed on the semiconductor substrate, and a second electrically conductive Area that is provided on the first electrically conductive area. The first electrically conductive Area is designed so that it surrounds each through hole provided in the semiconductor substrate is.
Die Erfindung wird nachstehend anhand zeichnerisch dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert, aus welchen weitere Vorteile hervorgehen; gleiche Teile sind hierbei durch gleiche Bezugszeichen bezeichnet. Es zeigt.The invention is illustrated below illustrated exemplary embodiments explained in more detail what other advantages arise; same parts are here designated by the same reference numerals. It shows.
ANWENDUNGSBEISPIEL DER
ERFINDUNG:
In den
Dann werden, wie in den
Beispiele für die AlAg-Paste für die Elektrode
des p-Typs umfassen folgende Bestandteile:
Ag-Fritte (1 – 10 μm ∅):
70 – 78
Gew.-%
Al-Fritte (4 – 8 μm ∅):
kleiner gleich 2 Gew.-%
Glasfritte (1 – 5 μm ∅): 1 – 10 Gew.-%
Celluloseharz:
1 – 5
Gew.-%
Carbinolharz: 1 – 5
Gew.-%Examples of the AlAg paste for the p-type electrode include the following:
Ag frit (1 - 10 μm ∅): 70 - 78% by weight
Al frit (4 - 8 μm ∅): less than or equal to 2% by weight
Glass frit (1 - 5 μm ∅): 1 - 10% by weight
Cellulose resin: 1 - 5% by weight
Carbinol resin: 1 - 5% by weight
Beispiele für die Ag-Paste für die Elektrode
des n-Typs umfassen folgende Bestandteile:
Ag-Fritte (1 – 10 μm ∅):
70 – 80
Gew.-%
Glasfritte (1 – 5 μm ∅):
1 – 10
Gew.-%
Celluloseharz: 1 – 5
Gew.-%
Carbinolharz: 1 – 5
Gew.-%Examples of the Ag paste for the n-type electrode include the following:
Ag frit (1 - 10 μm ∅): 70 - 80% by weight
Glass frit (1 - 5 μm ∅): 1 - 10% by weight
Cellulose resin: 1 - 5% by weight
Carbinol resin: 1 - 5% by weight
Wie aus den
Schließlich werden, wie in den
Die nachstehende Tabelle 1 gibt einen Vergleich der elektrischen Eigenschaften, welche unterschiedliche Materialien für die Elektroden aus Ag-Paste zeigen, die bei unterschiedlichen Sintertemperaturen gesintert werden können.Table 1 below gives one Comparison of electrical properties, which are different Materials for the electrodes made of Ag paste show that at different sintering temperatures can be sintered.
TABELLE 1 TABLE 1
Aus der voranstehenden Tabelle 1 wird deutlich, daß die Verwendung des bei hoher Temperatur gesinterten Pastenmaterials in der Hinsicht wirksam ist, eine wesentliche Verringerung des spezifischen Widerstands der Elektroden zu erreichen.From Table 1 above it becomes clear that the Use of the paste material sintered at high temperature is effective in terms of a substantial reduction in the specific To achieve resistance of the electrodes.
Bei dem voranstehend geschilderten
Beispiel ermöglicht
es die Ausbildung der Elektroden
Wenn derartige Pasten-Elektroden
verwendet werden, weist jede der Elektroden nach dem Sintern eine
Dicke im Bereich von 10 bis 20 μm
auf, und daher kann die zulässige
Menge an transparentem Harz
Im Gegensatz zum Stand der Technik,
bei welchem eine extrem exakte Steuerung der Dicke der aufgebrachten
Paste erforderlich ist, kann die Menge an aufgebrachtem transparentem
Harz
ERSTE AUSFÜHRUNGSFORM
In den
Wie in den
Nach der Ausbildung der Elektroden
Bei dem Verfahren gemäß der ersten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird die Emitterelektrode
Bei der ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, wie sie in den
ZWEITE AUSFÜHRUNGSFORM:
In den
Nach der Ausbildung der Basis- und
Emitterelektrode
Dann wird gemäß
Schließlich werden, wie in den
Bei der zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird die fluorhaltige Beschichtung
DRITTE AUSFÜHRUNGSFORM:
Bei der dritten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird eine verstärkte Glasplatte
Gemäß
Dann wird, wie in
Dann wird, wie in den
Ein Schritt zur Aufbringung von Silikonharz
auf ein Glassubstrat mit großer
Fläche
kann durch eine Beschichtungsvorrichtung wie beispielsweise einen
Rollenbeschichter durchgeführt
werden.
Die Abdeckglasplatte
Eine der entgegengesetzt angeordneten Oberflächen der verstärkten Glasplatte zur ausschließlichen Verwendung bei Solarbatterien, die momentan auf dem Markt erhältlich ist, weist Oberflächenunregelmäßigkeiten in der Größenordnung einiger 10 μm auf, so daß das einfallende Licht reflektiert werden kann. Allerdings muß die Solarbatterie mit den bereits ausgebildeten Elektroden im allgemeinen mit jenen der entgegengesetzt angeordneten Oberflächen der verstärkten Glasplatte verbunden werden, an welchen die Oberflächenunregelmäßigkeiten auftauchen, und in dieser Hinsicht kann das Verfahren gemäß dem Anwendungsbeispiel oder der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung nicht in zufriedenstellender Weise durchgeführt werden.One of the opposite surfaces the reinforced Glass plate for exclusive use for solar batteries currently available on the market, exhibits surface irregularities in the order of magnitude some 10 μm on so that the incident light can be reflected. However, the solar battery with the electrodes already formed, generally with those the oppositely arranged surfaces of the reinforced glass plate are connected at which the surface irregularities emerge, and in this regard, the method according to the application example or the first embodiment of the present invention cannot be performed satisfactorily.
Weiterhin ist es möglich, die
Notwendigkeit der Verbindung der Zellen mit jener Oberfläche der
verstärkten
Glasplatte zu vermeiden, an welcher die Oberflächenunregelmäßigkeiten
auftauchen, wenn nach der Herstellung von Modulen mit relativ geringer
Oberfläche
unter Einsatz des Verfahrens gemäß dem Anwendungsbeispiel
oder der ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung die Zellen mit der verstärkten Glasplatte
verbunden werden. Allerdings führt
dies zu einer Erhöhung
der Herstellungskosten und ist daher im allgemeinen unerwünscht. Im
Gegensatz hierzu ermöglicht
es gemäß der dritten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung die Anbringung der fluorhaltigen Beschichtung
Die vorliegende Erfindung, wie sie voranstehend vollständig beschrieben wurde, stellt zahlreiche Vorteile zur Verfügung. Da während der Herstellung der VEST-Solarzellen das Halbleitersubstrat mit der Abdeckglasplatte verbunden wird, nachdem die Elektroden auf dem Halbleitersubstrat ausgebildet werden, gibt es nicht nur eine relativ große Freiheit für die Auswahl des Materials der Elektroden, sondern kann auch der zulässige Bereich für die Menge des transparenten Harzes erhöht werden, welche zur Verbindung des Halbleitersubstrats mit der Abdeckglasplatte zur Verwendung in den Solarzellen aufgebracht wird, um hierdurch eine relativ hohe Ausbeute bei der Herstellung zu erreichen.The present invention as it completely above has numerous advantages. There while the semiconductor substrate with the manufacture of the VEST solar cells the cover glass plate is connected after the electrodes are on are formed in the semiconductor substrate, there is not only one relatively large freedom for the choice of the material of the electrodes, but also the permissible Area for the amount of transparent resin that is required for connection of the semiconductor substrate with the cover glass plate for use is applied in the solar cells, thereby a relatively high To achieve yield in production.
Da die fluorhaltige Beschichtung nur auf der Oberfläche des Halbleitersubstrats dort ausgebildet wird, wo die Elektroden ausgebildet werden, kann darüber hinaus der zulässige Bereich für die Menge an transparentem Harz, die zur Verbindung des Halbleitersubstrats mit der Abdeckglasplatte zur Verwendung in den Solarzellen aufgebracht wird, noch weiter erhöht werden, was es ermöglicht, die verstärkte Glasplatte einzusetzen, die nur zur Verwendung in Solarzellen gedacht ist.Because the fluorine-containing coating only on the surface of the semiconductor substrate is formed where the electrodes can be trained about it beyond the permissible Area for the amount of transparent resin used to bond the semiconductor substrate applied with the cover glass plate for use in the solar cells is increased even further become what makes it possible the reinforced Use glass plate that is only intended for use in solar cells is.
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