DE4401782A1 - Verfahren zur Herstellung eines lokal flachen Emitters zwischen den Kontaktfingern einer Solarzelle - Google Patents

Verfahren zur Herstellung eines lokal flachen Emitters zwischen den Kontaktfingern einer Solarzelle

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines lokal flachen Emitters zwischen den Kontaktfingern einer durch Siebdruck oder Schablonendruck hergestellten Vorder­ seitenkontaktierung einer Solarzelle vor dem Aufbringen einer gegebenenfalls erforderlichen Antireflex-Schicht.
Es ist bekannt, daß der Emitter einer Solarzelle für die Applizierung eines Siebdruckkontaktes in seinem Schicht­ widerstand wesentlich geringer ist als der Emitter einer Solarzelle mit aufgedampfter Vorderseitenkontaktierung. Eine Solarzelle mit Siebdruck-Vorderseitenkontakt weist gegenüber derjenigen mit aufgedampftem Vorderseitenkon­ takt infolge des tieferen Emitters eine deutlich gerin­ gere Blauempfindlichkeit auf, was zu einem reduzierten Wirkungsgrad führt.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein einfa­ ches und kostengünstiges Verfahren zur Erzeugung eines lokal flachen Emitters zwischen den Kontaktfingern einer durch Siebdruck hergestellten Vorderseitenkontaktierung einer Solarzelle zu schaffen.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch folgende Verfah­ rensschritte gelöst:
  • a) die fertig kontaktierte Solarzelle ohne Antireflex- Schicht wird in einem demineralisiertes Wasser enthal­ tenden beheizbaren Becken vorgewärmt,
  • b) in einer bewegten basischen Ätzlösung wird bei einer Temperatur von 50 bis 80°C die Oberfläche der Emit­ terschicht zwischen den Kontaktfingern mit Protektions­ schicht gleichmäßig abgetragen, so daß unter der gesam­ ten Kontaktfläche des Kontaktes die Emitterschicht er­ halten bleibt,
  • c) dann wird die überätzte Solarzelle in einem deminera­ lisierendes Wasser enthaltenden Becken gespült, und
  • d) abschließend wird die Solarzelle getrocknet.
Vorteilhafterweise erhält man bei einer in Abhängigkeit vom Solarzellentyp und von den Ätzparametern durchgeführ­ ten optimalen Ätzung eine wesentliche Verbesserung der Blauempfindlichkeit der Solarzelle, welche zu einer Erhö­ hung des Wirkungsgrades der Solarzelle führt. Dieses wird durch die nachstehend aufgeführten Meßergebnisse von So­ larzellen mit und ohne Rückätzung der Solarzellen in einer schwachen Kalilauge belegt.
Solarzelle: Basis monokristallin, Vorderseiten/Rückseitenkontakt in Siebdrucktechnik
Größe 10 cm × 10 cm
Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den Unteransprüchen 2 bis 9 beschrieben.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel einer nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Solarzelle dargestellt, und zwar zeigen:
Fig. 1 eine Solarzelle ohne Antireflex-Schicht,
Fig. 2 eine Solarzelle mit einer rückgeätzten Schicht zwischen den Kontaktfingern der durch Siebdruck hergestellten Vorderseitenkontaktierung, und
Fig. 3 eine fertige Solarzelle mit Antireflex-Schicht.
Die Solarzelle 10 gemäß Fig. 1 enthält einen n⁺-Emitter 1, eine p-Basis 2, einen beispielsweise durch Siebdruck her­ gestellten Rückseitenkontakt 3 und einen mehrere Kontakt­ finger aufweisenden Vorderseitenkontakt 4. Weiterhin sind Protektionsschichten 7 und 8 auf dem Vorderseitenkontakt 4 bzw. Rückseitenkontakt 3 vorgesehen.
Die fertig kontaktierte Solarzelle 10 ohne Antireflex- Schicht aus Fig. 1 wird in einem demineralisiertes Wasser enthaltenden Bad vorgewärmt. Anschließend wird die Solar­ zelle 10 in ein Ätzbad in schwacher Kalilauge (Kalium- Hydroxyd) eingebracht, wo bei einer Temperatur von etwa 50 bis 80°C für eine von der vorliegenden Ätzzeit von beispielsweise 10 bis 30 Minuten die Vorderseiten der So­ larzelle 10 zwischen den Kontaktfingern 4 durch basische Ätzung geätzt werden. Die geätzten Flächen der Solarzelle 10 sind in den Fig. 2 und 3 jeweils mit 5 bezeichnet. Es ist erforderlich, die schwache Kalilauge zur gleichmäßi­ gen Temperaturverteilung im Ätz-Bad ständig in Bewegung zu halten, was beispielsweise durch eine Laugenpumpe oder durch eine Rührvorrichtung erfolgen kann.
Nach Durchführung des Ätzvorganges wird die Solarzelle 10 getrocknet, vorzugsweise durch Heißluft oder durch Schleu­ dern in einer Schleudervorrichtung. Zum Abschluß wird auf der Solarzelle 10 die in Fig. 3 dargestellte Antireflex- Schicht 6 nach bekannten Verfahren aufgebracht.
Zur Vermeidung eines Verlustes an Haftfestigkeit der Vor­ derseiten- und Rückseiten-Siebdruckkontaktierung aufgrund des oben beschriebenen Rückätzprozesses kann vor der Durch­ führung dieses Prozesses eine galvanische Abscheidung von Silber auf den Siebdruckkontakten durchgeführt werden.
Die Protektionsschichten 7 und 8 verbessern vorteilhafter­ weise die Kontakthaftfestigkeit bei einer gleichzeitigen Erhöhung des Wirkungsgrades durch einen reduzierten Serien­ widerstand.
Fertigungstechnisch ist es von Vorteil, wenn nicht sogar unerläßlich, eine Vielzahl von Solarzellen gleichzeitig in einem Batchprozeß in der obenbeschriebenen Weise zu bearbeiten. Hierzu werden die Solarzellen 10 in einer Halterung angeordnet, in der die Solarzellen 10 alle Ver­ fahrensschritte durchlaufen.

Claims (9)

1. Verfahren zur Herstellung eines lokal flachen Emit­ ters zwischen den Kontaktfingern einer durch Siebdruck oder Schablonendruck hergestellten Vorderseitenkontak­ tierung einer Solarzelle vor dem Aufbringen einer gege­ benenfalls erforderlichen Antireflex-Schicht, gekenn­ zeichnet durch folgende Verfahrensschritte:
  • a) die fertig kontaktierte Solarzelle (10) ohne Antire­ flex-Schicht wird in einem demineralisiertes Wasser enthaltenden beheizbaren Becken vorgewärmt,
  • b) in einer bewegten basischen Ätzlösung wird bei einer Temperatur von 50 bis 80°C die Oberfläche (5) der Emitterschicht (1) zwischen den Kontaktfingern (4) mit Protektionsschicht (7) gleichmäßig abgetragen, so daß unter der gesamten Kontaktfläche des Kontaktes (4) die Emitterschicht (1) erhalten bleibt,
  • c) dann wird die überätzte Solarzelle (10) in einem demi­ neralisiertes Wasser enthaltenden Becken gespült, und
  • d) abschließend wird die Solarzelle (10) getrocknet.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ätzlösung aus einer 1 bis 10% Kaliumhydroxid-Lö­ sung besteht.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die Ätzlösung mittels einer Laugenpumpe zur homo­ genen Temperaturverteilung im Ätzbecken ständig in Bewegung gehalten wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die Ätzlösung mittels einer Rührvorrichtung zur homogenen Temperaturverteilung im Ätzbecken ständig in Bewegung gehalten wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Ätzzeit der Solarzelle (10) im Ätzbad etwa 10 bis 30 Minuten beträgt.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Solarzelle (10) mittels Heißluft getrocknet wird.
7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Solarzelle (10) durch Schleudern auf einer Schleu­ dervorrichtung getrocknet wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zur Vermeidung eines Verlustes an Haftfestigkeit der Vorderseiten- und der Rückseiten-Sieb­ druckkontaktierung (3, 4) vor Durchführung des Rückätz­ prozesses eine galvanische Abscheidung von Silber auf den Siebdruckkontakten (3, 4) zur Herstellung der Silber­ protektionsschicht durchgeführt wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß zur gleichzeitigen Behandlung von mehreren Solarzellen (10) in einem Batch-Prozeß die So­ larzellen (10) in einer Halterung angeordnet werden, die zusammen mit den Solarzellen (10) alle Verfahrensschritte durchläuft.
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