DE2411690A1

DE2411690A1 - Halbleiterbauelement, insbesondere solarzelle mit integrierten verbindern

Info

Publication number: DE2411690A1
Application number: DE2411690A
Authority: DE
Inventors: Hans Gochermann
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1974-03-12
Filing date: 1974-03-12
Publication date: 1975-09-25
Also published as: DE2411690B2

Description

'Iblbleiterbauelement, insbesondere Solarzelle mit integrierten Verb indern" Die Erfindung bezieht sich auf ein Halbleiterbauelement, insbesondere eine Solarzelle aus einkristallinem DIaterial des Typs n auf p bzw. p auf n, vorzugsweise Silizium-Solarzelle, die n- und p-seitig metallische Kontakt systeme und Kontaktstreifen, sogenannte Verbinder, aufweist, wobei das p und/ oder das n-seitige Kontaktsystem mit den Kontaktstreifen elektrisch leitend verbunden ist. Es ist bekannt, an die Kontaktsysteme Streifen aus Metallfolien, sog. Verbinder, anzulöten oder anzuschweißen. Die Verbinder werden formgestanzt und dienen letztlich dazu, die Solarzellen untereinander elektrisch zu verschalten. Für vorwiegend raumfahrttechnischen Einsatz wird die Solarzelle auf der lichtempfindlichen Oberseite mit einem Deckglas versehen, um die Solarzelle vor Mikrometeoriten und Teilchenstrahlung zu schützen. Das Deckglas wird mittels eines transparenten Klebers auf die Solarzelle geklebt oder als sog. integrales Deckglas wird Glasmaterial direkt auf die Zelle gesputtert.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein in einfacher Weise herstellbares Halbleiterbauelement, insbesondere eine Solarzelle zu schaffen, bei der das n- bzw. p-seitige Kontaktsystem von vornherein mit Kontaktstreifen versehen ist.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Kontaktsysteme mit den Verbindern eine Werkstoffeinheit bilden und daß die Verbindungselemente durch Bedampfen oder Sputtern auf das Halbleiterbauelement aufbringbar sind..
In einer Ausgestaltung der Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauelementes vorgeschlagen, das die folgenden Verfahrensschritte aufweist: a) das HalbleiterbauelemEnt wird auf die untere Stufenfläche eines zweistufigen Positionierblocks aufgelegt, dessen obere Stufenfläche mit der Oberseite des Halbleiterbauelementes abschließt, b) auf der oberen Stufenfläche des Positionierblocks und der vorderen Kante der Oberseite des Halbleiterbauelementes wird eine Hilfsfolie fixiert, c) auf der Hilfsfolie und der Oberseite der Halbleiterbauelemente wird eine Bedampfungsmaske montiert, deren Bedampfungsbild dem Gridsystem, dem Querbalken und den Verbinderstreifen entspricht, d) das Halbleiterelement wird zusammen mit dem Positionierblock der Hilfsfolie und der Bedampfungsmaske in eine Bedampfungsanlage eingebracht und e) das Gridsystem,der Querbalken und die Verbinderstreifen werden an das Halbleiterbauelement angedampft.
Ein Vorteil der Erfindung liegt neben der rationelleren Fertigung in einer höheren Zuverlässigkeit der Bauelemente, sowohl in elektrischer als auch in mechanischer Hinsicht. Damit kann auch die Anzahl der n-seitigen Kontaktinseln und Verbinder von bisher 3 auf 2 reduziert werden. Die Optimierung der Kontaktgeometrie führt zu einer höheren Leistung der Solarzelle. Die elektrische Vermessung und Klassierung kann an fertigen Bauelementen vorgenommen werden. Die Zellen können auch untereinander verschaltet werden, ohne daß an ihnen noch gelötet oder geschweißt werden muß. Ein zusätzliches n-seitiges Schweißen kann zu einer Degration der Zellenleistung führen.
In der Zeichnung sind eine bekannte Solarzelle und Ausführungsbeispiele nach der Erfindung dargestellt, und zwar zeigt Figur 1 eine bekannte Solarzelle mit angeschweißtem Verbinder in Draufsicht, Figur 2 die in Figur 1 gezeigte Solarzelle mit angeschweißtem Verbinder in Seitenansicht, Figur 3 eine Solarzelle mit Gridsystem und dem erfindungsgemäß aufgedampften Verbinder in Draufsicht, die Figuren 4 und 5 die Solarzelle aus Figur 3 mit einem Teil der Bedampfungsmasken in Seitenansicht, Figur 6 die Solarzelle aus Figur 3, jedoch nur mit n-seitig angedampftem Verbinder, der als Serienverbinder auf die P-Seite einer zweiten Solarzelle geschweißt wurde und Figur 7 Solarzellen gemäß Figur 3, bei denen die N- und P-Kontaktverbinder zu einer Serienschaltung von Solarzellen miteinander verbunden sind.
In Figur i ist eine Solarzelle 1 gezeichnet, die beispielsweise aus Silizium besteht und unterhalb der Zellenoberfläche ihren p-n-Übergang hat. Die Oberseite weist Gridfinger 2 sowie drei Kontaktinseln 8 auf, die aus Gründen der Redundanz durch einen Querbalken 10 verbunden sind und mit dem Verbindersystem 9 in Berührung stehen. Die Gridfinger 2, die Kontaktinseln 8 und der Querbalken 10 bestehen jeweils aus auf die Oberfläche der Solarzelle 1 gedampftem Silber, genauer gesagt, aus einem passiviertem System aus Ti (Pd) Ag. Auch die Unterseite der Solarzelle 1 weist eine identische Silberschicht 4 auf, die bis auf die Randpartien die gesamte Fläche bedeckt (vergl. dazu auf Fig. 2).
Die elektrisch leitende Verbindung mehrerer Zellen untereinander erfolgt mittels sogenannter Verbinder 9, die aus versilbertem Molybdän oder reinem Silber bestehen können. Hierzu werden die Verbinder 9 mit einem Ende auf die Kontaktinseln 8 einer Solarzelle 1 und mit ihrem anderen Ende an die Silberschicht 4 der P-Seite einer benachbarten Solarzelle angelötet oder angeschweißt. Eine Solarzelle 1 mit angeschweißtem Verbinder 9 ist aus Figur 2 ersichtlich, und zwar wird ein Teil der in Figur 1 gezeigten Solarzelle im Schnitt gezeigt.
Figur 3 stellt eine Solarzelle 1 in Draufsicht dar. Gleichzeitig mit dem Gridsystem 2 und dem Querbalken 10 wurde der Verbinder 3 für die N-Seite bzw. der Verbinder 5 für die P-Seite aufgedampft. Hierzu muß die in Figur 4 gezeigte Hilfsfolie 6 mit einer Dicke von ca. lOWm eine wesentliche Aufgabe erfüllen. Die Folie liegt plan auf der Solarzelle 1 (N-Seite) und einem Positionierblock 7. Es kann bei entsprechender Maskierung und Materialauftrag (z.B. Bedampfung) der erfindungsgemäße Verbinder 3 gleichzeitig mit dem Kontaktsystem 2, 8 und 10 aufgebracht werden. Nach Entfernung der Masken des Positionierblockes 7 und der Folie 6 liegt die erfindungsgemäße Solarzelle mit integriertem Verbinder gemäß dem in Figur 5 gezeigten Beispiel vor. Auf analoge Weise kann das Kontaktsystem für die P-Seite der Solarzelle hergestellt werden.
In Figur 6 sind zwei Solarzellen 1 in Serie geschaltet, auf die mit dem Kleber 11 ein Deckglas 12 geklebt wurde. Bei der rechten Solarzelle 1 handelt es sich um eine Zelle, die nur n-seitig einen integrierten Verbinder 3 aufweist. Der Verbinder wurde zur Serienschaltung auf die linke Solarzelle pseitig auf den Kontakt 4 aufgeschweißt. Die Schweißzone ist mit 13 bezeichnet. Eine weitere Möglichkeit, die erfindungsgemägen Solarzellen zu verschalten, ist in Figur 7 dargestellt.
Hierbei wird die elektrische Verbindung der integrierten Verbinder 3 (N-Seite) und 5 (P-Seite) in der Schweiß- oder Lötstelle 13 vorgenommen.

Claims

Patentansprüche

Halbleiterbauelement, insbesondere Solarzelle aus einkristallinem Material des Typs n auf p bzw. p auf n, vorzugsweise Silizium-Solarzelle, die n- und p-seitig metallsche Kontakt systeme und Kontakt streifen, sogenannte Verbinder, aufweist, wobei das p- und/oder das n-seitige Kontaktsystem mit den Kontakt streifen elektrisch leitend verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktsysteme (2, 10 und 4) mit den Verbindern (3, 5) eine Werkstoffeinheit bilden und daß die Verbindungselemente (2, 3, 4, 5 und 10) durch Bedampfen oder Sputtern auf das Halbleiterbauelement (1) aufbringbar sind.
2. Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauelementes nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die folgenden Verfahrensschritte: a) das Halbleiterbauelement (i) wird auf die untere Stufenfläche eines zweistufigen Positionierblocks (7) aufgelegt, dessen obere Stufenfläche mit der Oberseite des Halbleiterbauelementes (1) abschließt, b) auf ddr oberen Stufenfläche des Positionierblocks (7) und der vorderen Kante der Oberseite des Halbleiterbauelementes (1) wird eine Hilfsfolie (6) fixiert, c> auf die Hilfsfolie (6) und der Oberseite der Halbleiterbauelemente (1) wird eine Bedampfungsmaske montiert, deren Bedampfungsbild dem Gridsystem (2), dem Querbalken (10) und den Verbinderstreifen (3) entspricht, d) das Halbleiterbauelement (1) wird zusammen mit dem Positionierblock (7) der Hilfsfolie (6) und der Bedampfungsmaske in eine Bedampfungsanlage eingebracht und e) das Gridsystem (2), der Querbalken (10) und die Verbinderstreifen (3) werden an das Halbleiterbauelement (i) angedampft.