DE2411690C3

DE2411690C3 - Verfahren zum Aufbringen eines Kontaktsystems auf die Oberflache einer Solarzelle

Info

Publication number: DE2411690C3
Application number: DE19742411690
Authority: DE
Inventors: Hans Ing Gochermann (grad), 2000 Wedel
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs-GmbH, 6000 Frankfurt
Filing date: 1974-03-12
Publication date: 1978-01-26

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Aufbringen von einem mehrere Gridfinger und einen Querstreifen aufweisenden Kontaktsystem, das mit sogenannten Verbindern elektrisch leitend verbunden ist, auf die Oberfläche einer Solarzelle aus einkristallinem Material des Typs N auf P bzw. P auf N, vorzugsweise eine Silizium-Solarzelle.

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.

Aus der DT-AS 21 13 410 ist eine Solarzelle aus einkristallinem Material des Typs N auf P bzw. P auf N, vorzugsweise eine Siliziumsolarzelle bekannt, deren lichtempfindliche Oberseite und das auf dieser Oberseite angeordnete Kontaktsystem mit angeschweißten oder angelöteten Verbindern mit einem Deckglas bedeckt ist. Die Verbinder ragen zwecks Herstellung einer elektrisch leitenden Verbinoung mit Verbindern von anderen Solarzellen über die Solarzelle und das Deckglas hinaus. Die Solarzelle ist somit weitgehend gegen äußere Einflüsse geschützt. Weitere Verschaltungsarbeiten können nur an den Verbindern und der Unterseite der Solarzelle vorgenommen werden. Bei dieser bekannten Solarzelle ist ein gleichseitiges Aufbringen des Kontaktsystems und der Verbinder auf die Oberseite der Solarzelle ι licht vorgesehen.

In der DT-OS 21 26412 ist eine Halbleiteranordnung mit einem Substrat aus Halbleitermaterial, einer isolierenden Schicht auf einer Oberfläche des Substrates und mit einer Metallisierung sowie ein Verfahren zur Herstellung von korrosionsfesten, elektrischen Zwischenverbindungen und Streifenleiter-Zuleitungsmustern mit Hilfe der Aufdampf- oder der Hochfrequenzzerstäubungstechnik für die Halbleiteranordnung beschrieben. Die Halbleiteranordnung weist ein Leitersystem auf, an das nachträglich aus drei Schichten bestehende Streifenleiter angebracht werden. Die Streifenleiter ragen über das Halbleiterelement hinaus s und dienen als Verbindungsleitung zwischen der Halbleiteranordnung und einer externen Leiterstruktur.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ehr Verfahren vorzuschlagen, das ein gleichzeitiges Aufbringen von einem mehrere Gridfinger und einen Querstreifen aufweisenden Kontaktsystem und den Verbindern ermöglicht, so daß ein späteres Schweiß-, Lot- oder mechanisches Befestigungsverfahren zur Befestigung der Verbinder an dem Kontaktsystem vermieden wird.

iS Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß auf der vorderen Kante der Oberfläche der Solarzelle eine Hilfsfolie fixiert wird, daß auf die Hilfsfolie und der Oberfläche der Solarzelle eine Maske mintiert wird, deren Bild dem Gridfingersystem und dem Querstreifen des Kontaktsystems sowie den Verbindern entspricht, daß das Kontaktsystem und die Verbinder in einem Arbeitsgang auf die Oberfläche der Solarzelle durch Bedampfen oder Sputtern aufgebracht werden und daß die Maske sowie die Hilfsfolie wieder entfernt werden.

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.

In der Zeichnung sind eine bekannte Solarzelle und Ausführungsbeispiele nach der Erfindung dargestellt, und zwar zeigt

F i g. 1 eine bekannte Solarzelle mit angeschweißtem Verbinder in Draufsicht,

F i g. 2 die in F i g. 1 gezeigte Solarzelle mit angeschweißtem Verbinder in Seitenansicht,
Fig.3 eine Solarzelle mit Gridfinger-System und dem aufgedampften Verbinder in Draufsicht,

F i g. 4 und 5 die Solarzelle nach F i g. 3 mit einem Teil der Bedampfungsmasken in Seitenansicht,

Fig.6 die Solarzelle nach Fig.3, jedoch nur mit N-seitig angedampftem Verbinder, der als Serienverbinder auf die P-Seite einer zweiten Solarzelle geschweißt wurde und

F i g. 7 Solarzellen nach F i g. 3, bei denen die N- und P-Kontaktverbinder zu einer Serienschaltung von ss Solarzellen miteinander verbunden sind.

In F i g. 1 ist eine Solarzelle 1 gezeichnet, die beispielsweise aus Silizium besteht und unterhalb der Zellenoberfläche ihren PN-Übergang hat. Die Oberseite weist ein Gridfingersystem 2 sowie drei Kontaktinseln 8 auf, die aus Gründen der Redundanz durch einen Querstreifen 10 verbunden sind und mit dem Verbindersystem 9 in Berührung stehen. Das Gridfingersystem 2, die Kontaktinseln 8 und der Querstreifen 10 bestehen jeweils aus auf die Oberfläche der Solarzelle 1 6s gedampften Silber, genauer gesagt, aus einem passiviertem System aus Ti (Pd) Ag. Auch die Unterseite der Solarzelle 1 weist eine Silberschicht 4 auf, die bis auf die Randpartien die gesamte Fläche bedeckt (vgl. dazu

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 F i g. 2 ersichtlich, und zwar wird ein Teil der in Fig. 1 gezeigten Solarzelle im Schnitt gezeigt

Fig.3 stellt eine Solarzelle 1 in Draufsicht dar. Gleichzeitig mit dem Gridfinger-System 2 und dem Querstreifen 10 wurde der Verbinder 3 für die N-Serie bzw. der Verbinder 5 für die P-Seite aufgedampft Hierzu muß die in F i g. 4 gezeigte Hilfsfolie 6 mit einer Dicke von etwa 10 μΐη 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.

durch Bedampfung) der Verbinder 3 gleichzeitig mit dem Gridfingersystem 2, den Kontaktinseln 8 und dem Querstreifen 10 aufgebracht werden. Nach Entfernung der Masken des Positionierblockes 7 und der Folie 6 liegt die Solarzelle mit integriertem Verbinder gemäß dem in F i g. 5 gezeigten Beispiel vor. Auf analoge Weise kann das Kontaktsystem für die P-Seite der Solarzelle hergestellt werden.

In F i g. 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 P-seitig auf den Kontakt 4 geschweißt Die Schweißzone ist mit 13 bezeichnet Eine weitere Möglichkeit, die erfindungsgemäßen Solarzellen zu verschalten, ist in F i g. 7 dargestellt Dort wird die elektrische Verbindung der integrierten Verbinder 3 (N-Seite) und 5 (P-Seite) in der Schweiß- oder Lötstelle 13 vorgenommen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Verfahren zum Aufbringen von einem, mehrere Gridfinger und einen Querstreifen aufweisenden Kontaktsystem, das mit sogenannten Verbindern elektrisch leitend verbunden ist, auf die Oberfläche einer Solarzelle aus einkristallinem Material des Typs N auf P bzw. P auf N, vorzugsweise einer Silizium-Solarzelle, dadurch gekennzeichnet, daß auf der vorderen Kante der Oberfläche der Solarzelle (1) eine Hilfsfolie (6) fixiert wird, daß auf der Hilfsfolie (6) und der Oberfläche der Solarzelle (I) eine Maske montiert wird, deren Bild dem Gridfinger-System (2) und dem Querstreifen (10) des Kontaktsystems sowie den Verbindern (3) entspricht, daß das Kontaktsystem und die Verbinder (3) in einem Arbeitsgang auf die Oberfläche der Solarzelle (1) durch Bedampfen oder Sputtern aufgebracht werden und daß die Maske sowie die Hilfsfolie (6) wieder entfernt werden.