EP1991632A1 - Heat reservoir and method for processing a substrate coupled to a heat reservoir - Google Patents

Heat reservoir and method for processing a substrate coupled to a heat reservoir

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Publication number
EP1991632A1
EP1991632A1 EP08701681A EP08701681A EP1991632A1 EP 1991632 A1 EP1991632 A1 EP 1991632A1 EP 08701681 A EP08701681 A EP 08701681A EP 08701681 A EP08701681 A EP 08701681A EP 1991632 A1 EP1991632 A1 EP 1991632A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
substrate
heat
ionic liquid
heat reservoir
reservoir
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP08701681A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Jörg Müller
Markus Hlusiak
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.)
Q Cells SE
Original Assignee
Q Cells SE
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Filing date
Publication date
Application filed by Q Cells SE filed Critical Q Cells SE
Publication of EP1991632A1 publication Critical patent/EP1991632A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K5/00Heat-transfer, heat-exchange or heat-storage materials, e.g. refrigerants; Materials for the production of heat or cold by chemical reactions other than by combustion
    • C09K5/08Materials not undergoing a change of physical state when used
    • C09K5/10Liquid materials
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F13/00Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67098Apparatus for thermal treatment
    • H01L21/67103Apparatus for thermal treatment mainly by conduction
    • 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
    • H01L31/02Details
    • H01L31/0224Electrodes
    • H01L31/022408Electrodes for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
    • H01L31/022425Electrodes for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for solar cells
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67098Apparatus for thermal treatment
    • H01L21/67109Apparatus for thermal treatment mainly by convection

Definitions

  • the present invention relates to a heat reservoir with the features according to the preamble of claim 1 and a method with the method steps according to the preamble of claim 12.
  • the heat reservoir assuming the function of a heat sink in the event of exothermic reactions on the substrate surface.
  • the heat reservoir would be designed as a heat source.
  • a heat sink according to US Pat. No. 5,350,479 is known from the prior art.
  • This technical solution provides to use a gaseous heat transfer medium in the form of helium on the back of a substrate to be processed. Cool helium is fed through a conduit system to the back of the substrate where it absorbs heat and is then dissipated.
  • this variant requires that the substrate rear side is decoupled in a gas-tight manner from the substrate front side. This assumes that the substrate itself has sufficient mechanical stability and no cracks or holes.
  • Such reservoire have the disadvantage that the generated by the electrostatic attraction thermal contact for the heat transfer between the substrate and the heat reservoir is often insufficient.
  • the present invention is therefore based on the object to provide a heat reservoir with a statically provided heat transport medium, wherein in a cost effective and simple way an efficient transport of
  • the object of the invention is to provide a method for processing a substrate coupled to a heat reservoir, wherein an efficient transport of heat energy from or to the substrate surface should be made possible in a cost-effective and simple manner.
  • the heat transport medium comprises an ionic liquid.
  • Ionic liquids are liquids that consist exclusively of ions. These are liquid salts without the salt being dissolved in a solvent such as water. It is a variety of related compounds known, for example, go in the range of 20 0 C to 200 0 C in the liquid state. Based on the parameters of a machining process in which the heat reservoir is to be used for processing a substrate, it is therefore possible to select an ionic liquid with suitable physical properties. The range of available different ionic liquids brings the advantage of the flexible use of the heat reservoir for a variety of machining processes with it.
  • Machining process not only any change in the form of an interference with the existing structure of a substrate, for example by etching or polishing, but also the addition of matter to the existing structure of the substrate, for example by depositing a layer on the substrate surface.
  • the heat reservoir on a flat bearing area for a flat formed substrate.
  • the heat transport medium is arranged with the ionic liquid on the support area. Due to the fact that a plurality of thin substrates is formed flat, it is advantageous to provide a corresponding flat bearing area in order to ensure the largest possible heat transfer between the heat reservoir and the substrate.
  • the flat bearing area is preferably formed as a flat surface, which advantageously corresponds to a planar substrate.
  • a slightly concave or convex curved surface if this measure allows for correspondingly curved substrates easier thermal coupling.
  • the combination of a curved substrate with a flat support area or a curved support area with a planar substrate is unproblematic. As long as the heat transport medium holds sufficient ionic liquid to adequately fill the space between the substrate and the bearing surface, a good thermal heat transfer is ensured.
  • the ionic liquid wets the support area at least in sections.
  • the heat transport medium is preferred to form as an ionic liquid. That is, the heat transport medium consists solely of a single ionic liquid or a mixture of distinguishable ionic liquids. Nevertheless, it is also conceivable that the heat transport medium has at least one ionic liquid merely as a constituent.
  • a carrier matrix could be provided which receives an ionic liquid or a mixture of ionic liquids similar to a sponge. The heat transport medium is then formed from the combination of the carrier matrix with the ionic liquid (s). Both variants can bring the advantage of uncomplicated handling and cost savings.
  • a heat reservoir with ionic liquids, which are thermally stable above 100 0 C, preferably above 150 0 C, more preferably above 200 ° C. In this way it can be avoided that decay products of the ionic liquid can interact with their environment.
  • the ionic liquid at 25 ° C has a vapor pressure below 0.1 Pa, preferably below 0.01 Pa and more preferably below 0.001 Pa. This ensures that the ionic liquid under vacuum conditions does not significantly affect the processing of the substrate.
  • the ionic liquid is formed from an anion and a cation, wherein the anion is bis (trifluoromethylsulfonyl) amide, and the cation is selected from the group consisting of optionally substituted alkylimidazolium, tetraalkylammonium, optionally substituted dialkylpiperidinium, and mixtures thereof.
  • Alkyl is an optionally substituted hydrocarbon.
  • the alkyl radicals of the tetraalkylammonium may be the same or different.
  • the alkyl radicals of the dialkylpiperidinium may also be the same or different.
  • the term "optionally substituted” includes optionally no substituent or at least one substituent which includes, but is not limited to, a hydrocarbon having 1 to 3 carbon atoms or OH.
  • the cation is preferably selected from the group consisting of 1-ethyl-3-methyl-imidazolium, N-methyl-N-trioctylammonium, 1-methyl-1-propylpiperidinium. More preferably, the ionic liquid is 1-methyl-1-propylpiperidinium bis (trifluoromethylsulfonyl) amide.
  • the anion of the ionic liquid is represented by the following formula (I):
  • R 1 and R 2 are each an optionally substituted alkyl which are the same or different, preferably different, and wherein alkyl is a hydrocarbon having 1 to 10 carbon atoms, preferably 1 to 6 carbon atoms, more preferably 1 to 3 carbon atoms; and wherein R 3 is H or an optionally substituted alkyl that is the same or different, preferably different, from R 1 and / or R 2 , and wherein alkyl is a hydrocarbon having 1 to 10 carbon atoms, preferably 1 to 6 carbon atoms, more preferably 1 to 3 carbon atoms. R 3 is most preferably H.
  • the term "optionally substituted” does not include a substituent or at least one substituent which includes, but is not limited to, a hydrocarbon of 1 to 3 carbon atoms or OH.
  • the cation of the ionic liquid is a tetraalkylammonium
  • the cation is represented by the following formula (III):
  • R 4 , R 5 , R 6 and R 7 are each an optionally substituted alkyl which may be the same or different and wherein alkyl is a hydrocarbon having 1 to 12 carbon atoms, preferably 1 to 10 carbon atoms, more preferably 1 to 8 carbon atoms.
  • alkyl is a hydrocarbon having 1 to 12 carbon atoms, preferably 1 to 10 carbon atoms, more preferably 1 to 8 carbon atoms.
  • the term "optionally substituted” does not include a substituent or at least one substituent which includes, but is not limited to, a hydrocarbon having 1 to 3 carbon atoms or OH.
  • the cation of the ionic liquid is an optionally substituted dialkylpiperidinium
  • the cation is represented by the following formula (IV):
  • R 8 and R 9 are each an optionally substituted alkyl, which may be the same or different, and wherein alkyl is a hydrocarbon having 1 to 10 carbon atoms, preferably 1 to 8 carbon atoms, more preferably 1 to 6 carbon atoms; and wherein R 3 is H or an optionally substituted alkyl which is the same or different, preferably different, from R 8 and / or R 9 , and wherein alkyl is a hydrocarbon having 1 to 10 carbon atoms, preferably 1 to 8 carbon atoms, more preferably 1 to 6 carbon atoms. R 3 is most preferably H.
  • the term "optionally substituted” does not include a substituent or at least one substituent which includes, but is not limited to, a hydrocarbon of 1 to 3 carbon atoms or OH.
  • An ionic liquid formed of an anion of the formula (I) and a cation of the formula (IIa) has a low vapor pressure and a high heat resistance.
  • An ionic liquid formed of an anion of the formula (I) and a cation of the formula (IIIa) has a low vapor pressure and a high heat resistance, so that decomposition at high temperatures is minimal.
  • the ionic liquid has the following formula (V):
  • the above-mentioned ionic liquid of the formula (V) has a high heat storage density and a high heat resistance.
  • the ionic liquid has high heat resistance in vacuum.
  • the ionic liquid of the formula (V) has a low vapor pressure. Decomposition and mass loss of the ionic liquid of formula (V) when used at high temperatures and even in vacuum are therefore minimal.
  • a further preferred variant of the heat reservoir provides that the support region of the heat reservoir has a multiplicity of openings, designed such that in the case of a substrate placed on the support region
  • Gas inclusions between substrate and support area can escape via the openings when the pressure surrounding the substrate is reduced. In this way it is prevented that gas inclusions impair the thermal contact between the heat reservoir and the substrate.
  • An advantageous embodiment of the heat reservoir has means for applying ionic liquid to the support area and / or for applying ionic liquid to a substrate.
  • the means for applying ionic liquid are designed such that they apply the ionic liquid by screen printing, knife coating, dispensing, atomizing or inkjet printing.
  • the means for applying ionic liquid are formed on the support area, is also conceivable to provide one or more openings in the support area to supply the support area ionic liquid.
  • the support area and / or the substrate can be prepared in a simple manner for the mutual thermal coupling.
  • the heat reservoir for the absorption of heat energy as well as for the release of heat energy.
  • the heat reservoir is preferably designed as a heat sink. This can be achieved by a sufficiently massive structure of the heat reservoir of a material of suitable high heat capacity and
  • the structure is to be adapted to the respective requirements of the desired machining process.
  • machining in a machining process not only includes any change in the form of an intervention in the existing structure of a substrate, for example by etching or polishing, but also the addition of matter to the existing structure of the substrate, for example through the Depositing a layer on the substrate surface.
  • the method is designed such that the method step of providing the heat reservoir comprises the application of ionic liquid to a support region of the heat reservoir and / or on the substrate. In this way, a thermal contact between substrate and heat reservoir can reliably ensure.
  • the method step of processing the substrate is preferably designed as a machining process or a combination of machining processes from vacuum technology.
  • machining processes from vacuum technology covers all processes known from the state of the art, such as chemical vapor deposition (CVD), plasma enhanced CVD (PECVD), physical vapor deposition (PVD), in particular sputtering, high-rate electron beam vapor deposition, Etching processes such as plasma etching, reactive ion etching (RIE), ion implantation, etc.
  • CVD chemical vapor deposition
  • PECVD plasma enhanced CVD
  • PVD physical vapor deposition
  • Etching processes such as plasma etching, reactive ion etching (RIE), ion implantation, etc.
  • RIE reactive ion etching
  • At least one processing process is carried out in vacuo at a pressure below 1 Pa, preferably below 0.01 Pa, more preferably below 0.001 Pa.
  • a pressure below 1 Pa, preferably below 0.01 Pa, more preferably below 0.001 Pa.
  • the machining process or one of the machining processes is preferably carried out at a substrate temperature below 250 ° C., preferably below 220 ° C. This has the particular advantage that with thin substrates, a bending is avoided, which can occur during subsequent cooling due to different thermal expansion coefficients.
  • the substrate is formed as a semiconductor wafer, and when processing the semiconductor wafer is an electrically conductive layer, preferably an aluminum layer, on a side to be coated of the semiconductor wafer deposited.
  • Suitable materials are all monocrystalline and multicrystalline semiconductor wafers known from the prior art, in particular the elemental semiconductors silicon or germanium, and the compound semiconductors gallium arsenide, indium antimonide and indium phosphide. Multicrystalline semiconductor wafers can also be used in the form of string-ribbon wafers.
  • the electrically conductive layer is deposited by means of a PVD method.
  • PVD physical vapor deposition
  • Layer thicknesses of the electrically conductive layer are in the range of 10 to 30 microns.
  • a semiconductor wafer having a solar cell structure is provided for the processing method.
  • the term solar cell structure is understood to mean at least one p-n junction known from the prior art, which is provided in the semiconductor material of the wafer.
  • the solar cell structure of the semiconductor wafer may be provided with additional thin layers, for example for improving the reflection properties, and structures, for example a front electrode.
  • the processing method according to the invention thus represents a production method for the production of solar cells. In this way, the stated advantages of the method for the economic production of solar cells based on semiconductor wafers can be used.
  • a preferred first variant of the production method for solar cells is designed such that the solar cell structure of the provided semiconductor wafer has an electrode structure on the side of the semiconductor wafer opposite the side to be coated. Preferably, the electrically conductive layer is then deposited on the semiconductor wafer to form a backside electrode.
  • a preferred second variant of the production method for solar cells is designed in such a way that both electrodes of the solar cell structure are formed from the electrically conductive layer deposited on the semiconductor wafer after a subsequent structuring step.
  • the method for producing a solar cell based on semiconductor wafers is developed in such a way that a plurality of semiconductor wafers formed as solar cells are electrically coupled to one another, fixed on a carrier element and encapsulated against environmental influences by means of foils and frame elements. These method steps occur in such a way that a solar module is formed from the plurality of semiconductor wafers. In this way, the advantages described can also be used for the production of solar modules.
  • Another aspect of the present invention is the use of a heat transfer medium to exchange heat energy between a heat reservoir and a substrate while subjecting the substrate to a vacuum process machining process.
  • the heat transport medium comprises an ionic liquid.
  • FIG. 1 a shows the cross section through a partial region of a heat sink 1 with a heat transport medium designed as ionic liquid 2, which is coupled to a substrate S;
  • Figure 1 b shows an enlarged detail of Figure 1 a, which is shown circled in Figure 1 a labeled Ib;
  • Figure 2 is a schematic perspective view of a heat sink 1 together with means 12 for applying a heat transfer medium in the form of ionic liquid to the heat sink 1;
  • 3a to 3e the schematic representation of the process flow of a first variant of a method for processing a coupled to a heat reservoir 1 via an ionic liquid 2 as a heat transport medium substrate in the form of a semiconductor wafer S for producing a solar cell;
  • 4a to 4f the schematic representation of the process flow of a second variant of a method for processing a coupled with a heat reservoir 1 via an ionic liquid 2 as a heat transport medium substrate in the form of a semiconductor wafer S for producing a solar cell
  • Figure 5 is a schematic representation
  • the heat reservoir 1 is formed in the described embodiments in each case with the functionality of a heat sink. For this reason, only the functionality of a heat sink will be discussed below.
  • the heat sink 1 is formed in the present embodiment as a carrier, which is used in an in-line process.
  • the carrier 1 it is possible for the carrier 1 to have a sufficient heat capacity and thermal conductivity on account of the selected material (s) of which the carrier 1 is made.
  • various metals, in particular semi-precious metals, such as copper and its alloys are suitable.
  • the carrier 1 is provided with coolant.
  • These coolants may, for example, have a line system such that the carrier 1 is flowed through by a liquid or gaseous cooling medium.
  • the cooling medium ensures adequate removal of the heat of the process, so that the carrier 1 acts as a heat sink.
  • the carrier 1 On its surface, the carrier 1 has a support region 10.
  • This support region 10 serves for thermal coupling of the carrier 1 acting as a heat sink to a substrate S.
  • the substrate S is subjected to a processing process in which process heat is generated at least on the side S11 of the substrate S facing away from the carrier 1.
  • a heat transport medium 2 is provided between the substrate S and the carrier 1.
  • the heat transport medium 2 is formed in the present embodiment as an ionic liquid. This ionic liquid 2 wets the support area 10 of the carrier 1 and the surface S10 of the substrate S facing the support area 10 of the carrier 1 in this way. About the ionic liquid 2, the resulting process heat can be dissipated quickly and reliably in the heat sink.
  • the substrate S is formed as a thin semiconductor wafer.
  • the thickness of the wafer S is significantly less than 1 mm.
  • wafer thicknesses in the range of 200 ⁇ m are common for the production of solar cells.
  • the aim in the future in solar cell production is to use even thinner wafers as substrates.
  • the semiconductor wafer S can be designed as a multi- or monocrystalline silicon or germanium wafer.
  • Figure 1 b shows the circled in Figure 1 a and provided with the name Ib area in an enlarged view. Identical elements of the heat sink formed as a carrier 1 are provided with the same reference numerals. In this respect, reference is made to the statements made above.
  • the carrier 1 has channels 11 with openings 11 extending to the contact area 10.
  • These openings 11 in the surface of the support area 10 together with the adjoining ducts 110 serve to remove any gas inclusions between the ionic liquid 2, the substrate S and the support area 10, when the carrier 1 is exposed to vacuum conditions with the substrate S thermally coupled thereto becomes.
  • a variant provides that per square millimeter an opening 11 is provided with a channel diameter of about 100 microns. It goes without saying that the density and the geometry of the openings 11 together with the adjoining channels 110 can and must be adapted to the respective conditions of use.
  • channels 110 ensure that any gas pockets in the ionic liquid can escape through the channels 110 when vacuum conditions are set for a machining process. Otherwise there is a risk that the gas inclusions expanding when the vacuum conditions are set lead to detachment of the substrate S from the carrier 1.
  • each empty region, which is not filled with ionic liquid 2 between substrate S and carrier 1 represents an undesirable barrier for dissipating the process heat from the substrate surface S 11 to be processed.
  • Substrates S and / or the layer thickness of the ionic liquid 2 used as a heat transport medium can vary within wide limits.
  • the process heat produced on the surface to be processed S11 of the substrate S leads to overheating of the substrate S, if it is not derived to a sufficient extent and in sufficient speed on the ionic liquid 2 in the carrier acting as a heat sink 1.
  • the limits and the duration of the thermal stability for the used ionic liquids 2 must therefore be included in the considerations of the selected layer thickness.
  • FIG. 2 shows the schematic perspective view of a heat sink in the form of a carrier 1 together with means 12 for applying a heat transfer medium in the form of ionic liquid on the support surface 10 of the carrier 1.
  • the heat sink is as a carrier 1 for an in-line process with a flat support area 10 trained.
  • the support area 10 has a substantially square basic shape, which in the present case is adapted to the geometry of the substrates to be placed on the support area in the form of square semiconductor wafers. Of course, depending on the geometry of the substrates to be used, an adapted geometry of the support region 10 of the carrier 1 is to be preferred.
  • the design of the carrier 1 is completely free in the end section facing away from its support region 10. It can therefore be adapted to the structural and functional conditions for the use of the carrier 1 in the respective in-line process. This is to be illustrated by the curved lines of the illustration in FIG.
  • the means 12 for applying a heat transport medium on the support region 10 of the carrier 1 are formed in the present case for the use of a heat transfer medium consisting entirely of ionic liquid.
  • These means include means for allowing atomizing, dispensing of ionic liquid on the support area 10, or printing on the support area 10 with ionic liquid by means of an ink jet printing process.
  • the means 12 and / or the carrier 1 are moved relative to each other in order to provide the support area 10 in the desired sections with the necessary amount of ionic liquid.
  • the desired sections can occupy the entire surface of the support area 10.
  • the relative movement of the carrier 1 to the means 12 for applying a heat transfer medium is illustrated by the opposite arrows in Figure 2.
  • FIG. 2 Another variant of the means 12 for applying ionic liquid can be seen in Figure 2 in dashed lines.
  • These are means 12, which allows the application of ionic liquid on the support area 10 of the carrier 1 in a screen printing process.
  • a doctor blade 120 is provided which läkelt the ionic liquid by a movement along the double arrow shown in dashed lines in cooperation with a doctor blade on the support area 10.
  • the heat sink 1 shown in Figure 2 allows the application of ionic liquid as a heat transport medium on the support portion 10 of a heat sink 1, even before the thermal coupling of a substrate via the ionic liquid with the heat sink 1 is made.
  • ionic liquid as a heat transport medium on the support portion 10 of a heat sink 1
  • FIGS. 3 a to 3 e show the schematic illustration of the method sequence of a first variant of a method for processing a substrate coupled to a heat reservoir 1 via an ionic liquid 2 as a heat transport medium in the form of a semiconductor wafer S for producing a solar cell.
  • FIGS. 3 a and 3 b each show in the upper half how the heat sink formed as a carrier 1 is provided with ionic liquid 2 in cooperation with means 12 for applying ionic liquid in the entire support region 10 of the carrier 1.
  • the means 12 bring the ionic liquid 2 to the carrier 1 by spraying, atomizing or dispensing.
  • FIGS. 3a and 3b it is correspondingly illustrated how a substrate in the form of a semiconductor wafer with a solar cell structure is provided with ionic liquid 2 on its first surface S10.
  • This first surface S10 has a grid-shaped electrode structure PV1 of a solar cell structure.
  • Applying the ionic liquid in this case is done by means 12 comprising a screen printing device with a squeegee 120.
  • the means 12 are arranged above the semiconductor wafer S, the first surface S 10 of the semiconductor wafers S to be coated is provided with ionic liquid 2 by a movement of the squeegee 120. Thereafter, the semiconductor wafer S is rotated such that the ionic liquid 2 provided with the first surface S10 with the also with ionic Liquid 2 wetted contact area 10 of the carrier 1 is brought into contact. This is shown in FIG. 3c.
  • the distances of the outer edges of the semiconductor wafer S correspond substantially to the spacings of the outer edges of the carrier 1.
  • the semiconductor wafer S comes to rest on the support region 10 of the carrier 1 such that the carrier 1 is substantially covered by the semiconductor wafer S and its second , surface to be machined S11 facing away from the carrier 1.
  • the ionic liquid 2 applied both to the support area 10 of the carrier 1 and to the surface S10 of the semiconductor wafer S that is not to be processed produces the desired thermal coupling between the carrier 1 acting as a heat sink and the semiconductor wafer S.
  • the carrier 1 with the semiconductor wafer arranged thereon subsequently passes through a vacuum process in a processing plant BA. In this case, the surface facing away from the carrier 1 surface S11 of the semiconductor wafer S is processed.
  • processing does not only include process steps that involve a substance intrusion into the existing structure of the surface to be processed, but also the addition of matter, that is, for example, the deposition of layers via CVD or PVD. Procedures on the surface to be processed fall under the "edit" feature.
  • the surface to be processed S11 of the semiconductor wafer S is provided with an electrically conductive layer SL of aluminum.
  • This process is carried out in the processing plant BA under high-vacuum conditions at pressures below 0.01 Pa.
  • a PVD method in particular a high-rate electron beam evaporation method or a thermal vapor deposition method, is preferably used to deposit an aluminum layer SL, which is several micrometers thick, on the semiconductor wafer S.
  • the rapid and reliable heat dissipation of the process heat from the surface to be coated S11 through the semiconductor wafer S through to the heat sink 1 ensures the arranged between the semiconductor wafer S and heat sink 1 ionic liquid 2. Due to the fact that a to the process parameters of adapted ionic liquid 2 having a corresponding heat resistance and a low vapor pressure is used, their use is ensured without interaction with the machining process.
  • a preferred process variant provides for the high-rate deposition of aluminum layers of at least 10 microns thickness, a substrate temperature of about 200 0 C is not exceeded.
  • an ionic liquid adapted to the present process is 1-methyl-1-propylpiperidinium bis (trifluoromethylsulfonyl) amide.
  • 1-methyl-1-propylpiperidinium bis (trifluoromethylsulfonyl) amide has a high
  • 1-ethyl-3-methyl-imidazolium bis (trifluoromethylsulfonyl) amide and N-methyl-N-trioctylammonium bis (trifluoromethylsulfonyl) amide are each ionic liquids which are outstandingly suitable for the present processing process.
  • both the semiconductor wafer S and the carrier 1 are cleaned of the ionic liquid 2.
  • the carrier 1 is again available for the in-line process in order to be thermally coupled to a further semiconductor wafer S.
  • the semiconductor wafer S having the solar cell structure has a back electrode in the form of the deposited electrically conductive layer SL in addition to the grid-shaped front electrode PV1.
  • the semiconductor wafer S thus represents a finished, functional solar cell after passing through the presently described processing process.
  • FIGS. 4a to 4f A modified variant of a method for producing a solar cell from a semiconductor wafer S is shown schematically in FIGS. 4a to 4f. Compared to the representation from FIGS. 3a to 3e, the same reference numbers are used for identical components. In that regard, reference may be made to the statements made above.
  • FIGS. 4c and 4d show, in accordance with the illustration of FIGS. 3c and 3d, that the surface S11 of the semiconductor wafer to be processed is in one
  • Processing plant BA is provided with an electrically conductive layer SL. Again, this is a multi-micron aluminum layer SL deposited by a PVD process.
  • FIG. 4e shows, in accordance with the illustration from FIG. 3e, that carriers 1 and
  • Semiconductor wafer S are cleaned after the processing process in the processing plant BA of ionic liquid 2.
  • the deposited electrically conductive layer SL is patterned, for example by means of a combined masking and etching process, such that the coated surface S11 of the semiconductor wafer S has a comb-shaped first electrode E1 and a comb-shaped second electrode E2, which engage in one another like a finger.
  • This semiconductor wafer S also represents a finished, functional solar cell after passing through the machining process described here.
  • FIG. 5 shows the schematic representation of method steps for producing a solar module from a plurality of semiconductor wafers S, from which solar cells were produced according to one of the methods illustrated in FIGS. 3 a to 3 e and FIGS. 4 a to 4 f.
  • the solar cells S are connected in series with one another by means of electrical conductors 33 and applied and fixed on a carrier element 3. Subsequently, the front and the back of this flat structure is encapsulated against environmental influences.
  • the planar structure is covered for example by means of films 30, 31.
  • the laminate formed in this way can be bordered along its outer edges with frame elements 32, for example in the form of U-shaped profiles, and fixed by means of an adhesive.
  • a electrical contact means 34 to allow the connection of the encapsulated module to a power grid.

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Abstract

The invention relates to a heat reservoir (1) for the thermal coupling to a substrate (S) comprising a heat transport medium, which improves an exchange of thermal energy between a substrate (S) that can be coupled to the heat reservoir (1) and the heat reservoir (1), wherein the heat transport medium is provided in a static manner between the heat reservoir (1) and the substrate (S) that can be coupled to the heat reservoir. According to the invention, the heat transport medium comprises an ionic fluid (2). The existing spectrum of ionic fluids having different physical parameters allows the use thereof to be adapted as a heat transport medium for a wide variety of processing and production methods, which require good heat transport from or to the substrate. The invention further relates to a method for processing a substrate (S) that is thermally coupled to a heat reservoir (1), comprising the provision of a heat reservoir (1) according the characteristics of the invention.

Description

Wärmereservoir und Verfahren zur Bearbeitung eines mit einem Wärmereservoir gekoppelten Substrates Heat reservoir and method for processing a substrate coupled to a heat reservoir
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Wärmereservoir mit den Merkmalen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein Verfahren mit den Verfahrensschritten gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 12.The present invention relates to a heat reservoir with the features according to the preamble of claim 1 and a method with the method steps according to the preamble of claim 12.
Insbesondere beim Aufdampfen von Metallschichten auf Substraten entsteht auf der Substratoberfläche Prozesswärme in Form frei werdender Kondensationsenthalpie. Um in einer solchen Situation eine vorgegebene Maximaltemperatur der Substratoberfläche nicht zu überschreiten und gleichzeitig die abzuscheidende Schicht mit einer hohen Abscheiderate aufbringen zu können, ist eine effiziente Ableitung der Prozesswärme von der Substratoberfläche erforderlich. Je dünner das Substrat ausgebildet ist, desto geringer ist dessen Wärmekapazität. Kommen beispielsweise flächige Substrate mit einer Stärke im Bereich von Bruchteilen eines Millimeter zum Einsatz, so ist die Wärmekapazität des Substrates innerhalb kurzer Zeit erschöpft. Daher ist es zur Stabilisierung der Temperatur auf der Substratoberfläche erforderlich, das gesamte Substrat mittels eines Wärmetransportmediums mit einem Wärmereservoir thermisch zu koppeln, wobei das Wärmereservoir im Falle exothermer Reaktionen auf der Substratoberfläche die Funktion einer Wärmesenke übernimmt. Für den Fall endothermer Reaktionen wäre das Wärmereservoir als Wärmequelle ausgebildet.In particular, in the vapor deposition of metal layers on substrates produced on the substrate surface process heat in the form of liberated condensation enthalpy. In order not to exceed a predetermined maximum temperature of the substrate surface in such a situation and at the same time be able to apply the layer to be deposited with a high deposition rate, an efficient dissipation of the process heat from the substrate surface is required. The thinner the substrate is formed, the lower its heat capacity. For example, if flat substrates with a thickness in the range of fractions of a millimeter are used, the heat capacity of the substrate is exhausted within a short time. Therefore, in order to stabilize the temperature on the substrate surface, it is necessary to thermally couple the entire substrate to a heat reservoir by means of a heat transfer medium, the heat reservoir assuming the function of a heat sink in the event of exothermic reactions on the substrate surface. In the case of endothermic reactions, the heat reservoir would be designed as a heat source.
Aus dem Stand der Technik ist beispielsweise eine Wärmesenke gemäß US- Patent 5,350,479 bekannt. Diese technische Lösung sieht vor, auf der Rückseite eines zu bearbeitenden Substrates ein gasförmiges Wärmetransportmedium in Form von Helium einzusetzen. Kühles Helium wird durch ein Leitungssystem der Rückseite des Substrates zugeführt, nimmt dort Wärme auf und wird dann abgeleitet. Diese Variante setzt bei einem Bearbeitungsprozess, der im Vakuum durchgeführt wird, voraus, dass die Substratrückseite von der Substratvorderseite gasdicht entkoppelt ist. Dies setzt voraus, dass das Substrat selbst eine ausreichende mechanische Stabilität und keinerlei Risse oder Löcher aufweist.For example, a heat sink according to US Pat. No. 5,350,479 is known from the prior art. This technical solution provides to use a gaseous heat transfer medium in the form of helium on the back of a substrate to be processed. Cool helium is fed through a conduit system to the back of the substrate where it absorbs heat and is then dissipated. In a processing process that is carried out in a vacuum, this variant requires that the substrate rear side is decoupled in a gas-tight manner from the substrate front side. This assumes that the substrate itself has sufficient mechanical stability and no cracks or holes.
Im Unterschied dazu sind verschiedene weitere Lösungen aus dem Stand der Technik bekannt, die ein Wärmetransportmedium in statischer Weise zur Kopplung zwischen Wärmereservoir und Substrat vorsehen. Das Merkmal, ein Wärmetransportmedium „in statischer Weise" vorzusehen, ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung so zu verstehen, dass die Position des Wärmetransportmediums zwischen Substrat und einer Kontaktfläche zum Austausch von Wärmeenergie mit einem Wärmereservoir räumlich im Wesentlichen fest definiert ist.In contrast, various other prior art solutions are known that provide a heat transport medium in a static manner for coupling between the heat reservoir and the substrate. The feature "to provide a heat transport medium" in a static manner "is to be understood in the context of the present invention that the position of the heat transfer medium between substrate and a contact surface for exchanging heat energy with a heat reservoir is spatially substantially fixed.
Derartige Lösungen sind aus der EP 0 977 254 A2, aus der US 2005/036267 A und aus der US 4,139,051 bekannt. Diese Dokumente beschreiben einen als Wärmereservoir dienenden Chuck, der über ein als Polymerfolie ausgebildetes Wärmetransportmedium mit einem Substrat thermisch gekoppelt ist. Die Polymerfolie kann dazu entweder auf dem als Wafer ausgebildeten Substrat oder auf dem Chuck angebracht werden. Der thermische Kontakt für den Wärmeübergang unter Vakuumbedingungen wird dann mittels einer durch den Chuck generierten elektrostatischer Anziehung realisiert.Such solutions are known from EP 0 977 254 A2, from US 2005/036267 A and from US 4,139,051. These documents describe a chuck serving as a heat reservoir, which is thermally coupled to a substrate via a heat transport medium designed as a polymer film. For this purpose, the polymer film can be applied either on the wafer-formed substrate or on the chuck. The thermal contact for heat transfer under vacuum conditions is then realized by means of an electrostatic attraction generated by the chuck.
Derartige Wärmereservoire haben den Nachteil, dass der durch die elektrostatische Anziehung generierte thermische Kontakt für den Wärmeübergang zwischen Substrat und Wärmereservoir oftmals nicht ausreichend ist.Such Wärmereservoire have the disadvantage that the generated by the electrostatic attraction thermal contact for the heat transfer between the substrate and the heat reservoir is often insufficient.
Der vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zu Grunde, ein Wärmereservoir mit einem auf statische Weise vorgesehenen Wärmetransportmedium bereit zu stellen, wobei auf kostengünstige und einfache Weise ein effizienter Transport vonThe present invention is therefore based on the object to provide a heat reservoir with a statically provided heat transport medium, wherein in a cost effective and simple way an efficient transport of
Wärmeenergie von oder zur Substratoberfläche ermöglicht werden soll. Weiterhin liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren zum Bearbeiten eines mit einem Wärmereservoir gekoppelten Substrates bereit zu stellen, wobei auf kostengünstige und einfache Weise ein effizienter Transport von Wärmeenergie von oder zur Substratoberfläche ermöglicht werden soll.Heat energy from or to the substrate surface to be made possible. Furthermore, the object of the invention is to provide a method for processing a substrate coupled to a heat reservoir, wherein an efficient transport of heat energy from or to the substrate surface should be made possible in a cost-effective and simple manner.
Diese Aufgabe wird durch ein Wärmereservoir mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und durch ein Verfahren zur Bearbeitung eines mit einem Wärmereservoir gekoppelten Substrates mit den Merkmalen des Anspruchs 12 gelöst.This object is achieved by a heat reservoir having the features of claim 1 and by a method for processing a substrate coupled to a heat reservoir having the features of claim 12.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das Wärmetransportmedium eine ionische Flüssigkeit aufweist.According to the invention, it is provided that the heat transport medium comprises an ionic liquid.
Ionische Flüssigkeiten sind Flüssigkeiten, die ausschließlich aus Ionen bestehen. Es handelt sich um flüssige Salze, ohne dass das Salz dabei in einem Lösungsmittel wie beispielsweise in Wasser gelöst ist. Es ist eine Vielzahl entsprechender Verbindungen bekannt, die beispielsweise im Bereich von 200C bis 2000C in den flüssigen Aggregatzustand übergehen. Ausgehend von den Parametern eines Bearbeitungsprozesses, bei dem das Wärmereservoir zur Bearbeitung eines Substrates zum Einsatz kommen soll, lässt sich daher eine ionische Flüssigkeit mit passenden physikalischen Eigenschaften auswählen. Die Bandbreite an zur Verfügung stehenden unterschiedlichen ionischen Flüssigkeiten bringt den Vorteil der flexiblen Einsatzmöglichkeit des Wärmereservoirs für eine Vielzahl von Bearbeitungsprozessen mit sich.Ionic liquids are liquids that consist exclusively of ions. These are liquid salts without the salt being dissolved in a solvent such as water. It is a variety of related compounds known, for example, go in the range of 20 0 C to 200 0 C in the liquid state. Based on the parameters of a machining process in which the heat reservoir is to be used for processing a substrate, it is therefore possible to select an ionic liquid with suitable physical properties. The range of available different ionic liquids brings the advantage of the flexible use of the heat reservoir for a variety of machining processes with it.
Im Sinne der Erfindung fällt unter dem Begriff des Bearbeitens in einemFor the purposes of the invention falls under the concept of editing in one
Bearbeitungsprozess nicht nur jede Veränderung in Form eines Eingriffs in die bestehende Struktur eines Substrates, beispielsweise durch Ätzen oder Polieren, sondern auch das Hinzufügen von Materie auf die bestehende Struktur des Substrates, beispielsweise durch das Abscheiden einer Schicht auf der Substratoberfläche.Machining process not only any change in the form of an interference with the existing structure of a substrate, for example by etching or polishing, but also the addition of matter to the existing structure of the substrate, for example by depositing a layer on the substrate surface.
Bevorzugt weist das Wärmereservoir einen flächigen Auflagebereich für ein flächig ausgebildetes Substrat auf. Dabei ist das Wärmetransportmedium mit der ionischen Flüssigkeit auf dem Auflagebereich angeordnet. Aufgrund der Tatsache, dass eine Vielzahl dünner Substrate flächig ausgebildet ist, ist es von Vorteil einem korrespondierenden flächigen Auflagebereich vorzusehen, um einen möglichst großflächigen Wärmeübergang zwischen Wärmereservoir und Substrat zu gewährleisten.Preferably, the heat reservoir on a flat bearing area for a flat formed substrate. In this case, the heat transport medium is arranged with the ionic liquid on the support area. Due to the fact that a plurality of thin substrates is formed flat, it is advantageous to provide a corresponding flat bearing area in order to ensure the largest possible heat transfer between the heat reservoir and the substrate.
Der flächige Auflagebereich ist bevorzugt als plane Fläche ausgebildet, was einem planen Substrat vorteilhaft entspricht. Es ist jedoch ebenso denkbar, eine leicht konkav oder konvex gekrümmte Oberfläche vorzusehen, wenn diese Maßnahme für entsprechend gekrümmte Substrate eine einfachere thermische Kopplung ermöglicht.The flat bearing area is preferably formed as a flat surface, which advantageously corresponds to a planar substrate. However, it is also conceivable to provide a slightly concave or convex curved surface, if this measure allows for correspondingly curved substrates easier thermal coupling.
Aufgrund des flüssigen Aggregatzustands der zum Einsatz kommenden ionischer Flüssigkeit ist die Kombination eines gekrümmten Substrates mit einem planen Auflagebereich oder eines gekrümmten Auflagebereiches mit einem planen Substrat unproblematisch. So lange das Wärmetransportmedium genügend ionische Flüssigkeit vorhält, um den Zwischenraum zwischen Substrat und Auflagefläche hinreichend auszufüllen, ist ein guter thermischer Wärmeübergang gewährleistet.Due to the liquid state of aggregation of the ionic liquid used, the combination of a curved substrate with a flat support area or a curved support area with a planar substrate is unproblematic. As long as the heat transport medium holds sufficient ionic liquid to adequately fill the space between the substrate and the bearing surface, a good thermal heat transfer is ensured.
Bevorzugt benetzt die ionische Flüssigkeit den Auflagebereich zumindest abschnittsweise. Um den Wärmeübergang zwischen Substrat und Wärmereservoir zu - A - optimieren, ist es vorteilhaft, die komplette Auflagefläche - die der Projektion des flächigen Substrates auf den Auflagebereich entspricht - mit ionischer Flüssigkeit zu benetzen.Preferably, the ionic liquid wets the support area at least in sections. To the heat transfer between the substrate and the heat reservoir too - A - optimize, it is advantageous to wet the entire contact surface - which corresponds to the projection of the sheet substrate on the support area - with ionic liquid.
Es ist bevorzugt, das Wärmetransportmedium als ionische Flüssigkeit auszubilden. Das heißt, das Wärmetransportmedium besteht ausschließlich aus einer einzigen ionischen Flüssigkeit oder aus einer Mischung unterscheidbarer ionischer Flüssigkeiten. Dennoch ist ebenso denkbar, dass das Wärmetransportmedium lediglich als ein Bestandteil zumindest eine ionische Flüssigkeit aufweist. Beispielsweise könnte eine Trägermatrix vorgesehen sein, die eine ionische Flüssigkeit beziehungsweise eine Mischung ionischen Flüssigkeiten ähnlich wie ein Schwamm aufnimmt. Das Wärmetransportmedium wird dann aus der Kombination der Trägermatrix mit der oder den ionischen Flüssigkeiten gebildet. Beide Varianten können den Vorteil einer unkomplizierten Handhabung und der Kostenersparnis mit sich bringen.It is preferred to form the heat transport medium as an ionic liquid. That is, the heat transport medium consists solely of a single ionic liquid or a mixture of distinguishable ionic liquids. Nevertheless, it is also conceivable that the heat transport medium has at least one ionic liquid merely as a constituent. For example, a carrier matrix could be provided which receives an ionic liquid or a mixture of ionic liquids similar to a sponge. The heat transport medium is then formed from the combination of the carrier matrix with the ionic liquid (s). Both variants can bring the advantage of uncomplicated handling and cost savings.
Für übliche Bearbeitungsprozesse von Substraten ist es vorteilhaft ein Wärmereservoir mit ionischen Flüssigkeiten einzusetzen, die oberhalb von 1000C, bevorzugt oberhalb von 1500C, besonders bevorzugt oberhalb von 200° C, thermisch stabil sind. Auf diese Weise lässt sich vermeiden, dass Zerfallsprodukte der ionischen Flüssigkeit in Wechselwirkung mit ihrer Umgebung treten können.For usual processing processes of substrates, it is advantageous to use a heat reservoir with ionic liquids, which are thermally stable above 100 0 C, preferably above 150 0 C, more preferably above 200 ° C. In this way it can be avoided that decay products of the ionic liquid can interact with their environment.
Viele Bearbeitungsprozesse für Substrate, bei denen das Wärmereservoir zum Einsatz kommt, finden unter Vakuumbedingungen statt. Dafür ist es vorteilhaft, dass die ionische Flüssigkeit bei 25°C einen Dampfdruck unterhalb 0,1 Pa, bevorzugt unterhalb von 0,01 Pa und besonders bevorzugt unterhalb von 0,001 Pa aufweist. Dadurch wird gewährleistet, dass die ionische Flüssigkeit unter Vakuumbedingungen keinen signifikanten Einfluss auf die Bearbeitungsprozesse des Substrates nimmt.Many processing processes for substrates using the heat reservoir take place under vacuum conditions. For this it is advantageous that the ionic liquid at 25 ° C has a vapor pressure below 0.1 Pa, preferably below 0.01 Pa and more preferably below 0.001 Pa. This ensures that the ionic liquid under vacuum conditions does not significantly affect the processing of the substrate.
Vorteilhaft ist die ionische Flüssigkeit aus einem Anion und einem Kation gebildet, wobei das Anion Bis(trifluormethylsulfonyl)amid ist, und das Kation ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus wahlweise substituiertem Alkylimidazolium, Tetraalkylammonium, wahlweise substituiertem Dialkylpiperidinium und deren Mischungen. Alkyl bedeutet ein wahlweise substituierter Kohlenwasserstoff. Die Alkylreste des Tetraalkylammoniums können gleich oder verschieden sein. Die Alkylreste des Dialkylpiperidiniums können ebenfalls gleich oder verschieden sein. Im Sinne der vorliegenden Erfindung schließt der Ausdruck „wahlweise substituiert" wahlweise keinen Substituenten oder mindestens einen Substituenten ein, der einen Kohlenwasserstoff mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen oder OH umfasst, aber nicht darauf beschränkt ist. Das Kation ist bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus 1 - Ethyl-3-methyl-imidazolium, N-Methyl-N-trioctylammonium, 1 -Methyl-1 - propylpiperidinium. Bevorzugter ist die ionische Flüssigkeit 1 -Methyl-1 - propylpiperidinium bis(trifluormethylsulfonyl)amid.Advantageously, the ionic liquid is formed from an anion and a cation, wherein the anion is bis (trifluoromethylsulfonyl) amide, and the cation is selected from the group consisting of optionally substituted alkylimidazolium, tetraalkylammonium, optionally substituted dialkylpiperidinium, and mixtures thereof. Alkyl is an optionally substituted hydrocarbon. The alkyl radicals of the tetraalkylammonium may be the same or different. The alkyl radicals of the dialkylpiperidinium may also be the same or different. For the purposes of the present invention, the term "optionally substituted" includes optionally no substituent or at least one substituent which includes, but is not limited to, a hydrocarbon having 1 to 3 carbon atoms or OH. The cation is preferably selected from the group consisting of 1-ethyl-3-methyl-imidazolium, N-methyl-N-trioctylammonium, 1-methyl-1-propylpiperidinium. More preferably, the ionic liquid is 1-methyl-1-propylpiperidinium bis (trifluoromethylsulfonyl) amide.
Entsprechend dem Vorstehenden ist das Anion der ionischen Flüssigkeit durch die folgende Formel (I) dargestellt:According to the above, the anion of the ionic liquid is represented by the following formula (I):
In dem Fall, in dem das Kation der ionischen Flüssigkeit ein wahlweise substituiertes Alkylimidazolium ist, ist das Kation durch die folgende Formel (II) dargestellt:In the case where the cation of the ionic liquid is an optionally substituted alkylimidazolium, the cation is represented by the following formula (II):
worin R1 und R2 jeweils ein wahlweise substituiertes Alkyl sind, die gleich oder verschieden, bevorzugt verschieden, sind und wobei Alkyl ein Kohlenwasserstoff mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen, bevorzugt 1 bis 6 Kohlenstoffatomen, noch bevorzugter 1 bis 3 Kohlenstoffatomen ist; und worin R3 H oder ein wahlweise substituiertes Alkyl ist, das gleich oder verschieden, bevorzugt verschieden, zu R1 und/oder R2 ist, und wobei Alkyl ein Kohlenwasserstoff mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen, bevorzugt 1 bis 6 Kohlenstoffatomen, noch bevorzugter 1 bis 3 Kohlenstoffatomen ist. R3 ist am meisten bevorzugt H. Im Sinne der vorliegenden Erfindung schließt der Ausdruck „wahlweise substituiert" keinen Substituenten oder mindestens einen Substituenten ein, der einen Kohlenwasserstoff mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen oder OH umfasst, aber nicht darauf beschränkt ist. In dem Fall, in dem das Kation der ionischen Flüssigkeit ein Tetraalkylammonium ist, ist das Kation durch die folgende Formel (III) dargestellt: wherein R 1 and R 2 are each an optionally substituted alkyl which are the same or different, preferably different, and wherein alkyl is a hydrocarbon having 1 to 10 carbon atoms, preferably 1 to 6 carbon atoms, more preferably 1 to 3 carbon atoms; and wherein R 3 is H or an optionally substituted alkyl that is the same or different, preferably different, from R 1 and / or R 2 , and wherein alkyl is a hydrocarbon having 1 to 10 carbon atoms, preferably 1 to 6 carbon atoms, more preferably 1 to 3 carbon atoms. R 3 is most preferably H. For the purposes of the present invention, the term "optionally substituted" does not include a substituent or at least one substituent which includes, but is not limited to, a hydrocarbon of 1 to 3 carbon atoms or OH. In the case where the cation of the ionic liquid is a tetraalkylammonium, the cation is represented by the following formula (III):
worin R4, R5, R6 und R7 jeweils ein wahlweise substituiertes Alkyl sind, die gleich oder verschieden sein können und wobei Alkyl ein Kohlenwasserstoff mit 1 bis 12 Kohlenstoffatomen, bevorzugt 1 bis 10 Kohlenstoffatomen, noch bevorzugter 1 bis 8 Kohlenstoffatomen ist. Im Sinne der vorliegenden Erfindung schließt der Ausdruck „wahlweise substituiert" keinen Substituenten oder mindestens einen Substituenten ein, der einen Kohlenwasserstoff mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen oder OH umfasst, aber nicht darauf beschränkt ist.wherein R 4 , R 5 , R 6 and R 7 are each an optionally substituted alkyl which may be the same or different and wherein alkyl is a hydrocarbon having 1 to 12 carbon atoms, preferably 1 to 10 carbon atoms, more preferably 1 to 8 carbon atoms. For the purposes of the present invention, the term "optionally substituted" does not include a substituent or at least one substituent which includes, but is not limited to, a hydrocarbon having 1 to 3 carbon atoms or OH.
In dem Fall, in dem das Kation der ionischen Flüssigkeit ein wahlweise substituiertes Dialkylpiperidinium ist, ist das Kation durch die folgende Formel (IV) dargestellt:In the case where the cation of the ionic liquid is an optionally substituted dialkylpiperidinium, the cation is represented by the following formula (IV):
worin R8 und R9 jeweils ein wahlweise substituiertes Alkyl sind, die gleich oder verschieden sein können, und wobei Alkyl ein Kohlenwasserstoff mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen, bevorzugt 1 bis 8 Kohlenstoffatomen, noch bevorzugter 1 bis 6 Kohlenstoffatomen ist; und worin R3 H oder ein wahlweise substituiertes Alkyl ist, das gleich oder verschieden, bevorzugt verschieden, zu R8 und/oder R9 ist, und wobei Alkyl ein Kohlenwasserstoff mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen, bevorzugt 1 bis 8 Kohlenstoffatomen, noch bevorzugter 1 bis 6 Kohlenstoffatomen ist. R3 ist am meisten bevorzugt H. Im Sinne der vorliegenden Erfindung schließt der Ausdruck „wahlweise substituiert" keinen Substituenten oder mindestens einen Substituenten ein, der einen Kohlenwasserstoff mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen oder OH umfasst, aber nicht darauf beschränkt ist. In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Kation der ionischen Flüssigkeit 1 -EthyL-3- methyl-imidazolium und weist die folgende Formel (IIa) auf, d.h. in der Formel (II) sind R1 = C2H5, R2 = CH3 und R3 = H wherein R 8 and R 9 are each an optionally substituted alkyl, which may be the same or different, and wherein alkyl is a hydrocarbon having 1 to 10 carbon atoms, preferably 1 to 8 carbon atoms, more preferably 1 to 6 carbon atoms; and wherein R 3 is H or an optionally substituted alkyl which is the same or different, preferably different, from R 8 and / or R 9 , and wherein alkyl is a hydrocarbon having 1 to 10 carbon atoms, preferably 1 to 8 carbon atoms, more preferably 1 to 6 carbon atoms. R 3 is most preferably H. For the purposes of the present invention, the term "optionally substituted" does not include a substituent or at least one substituent which includes, but is not limited to, a hydrocarbon of 1 to 3 carbon atoms or OH. In a preferred embodiment, the cation of the ionic liquid is 1-ethyl-3-methyl-imidazolium and has the following formula (IIa), ie in the formula (II) R 1 = C 2 H 5 , R 2 = CH 3 and R 3 = H
Eine ionische Flüssigkeit, die aus einem Anion der Formel (I) und einem Kation der Formel (IIa) gebildet ist, weist eine niedrigen Dampfdruck und eine hohe Wärmebeständigkeit auf.An ionic liquid formed of an anion of the formula (I) and a cation of the formula (IIa) has a low vapor pressure and a high heat resistance.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das Kation der ionischen Flüssigkeit N-Methyl-N-trioctylammonium und weist die folgende Formel (lila) auf, d.h. in der Formel (III) sind R4 = CH3 und R5, R6 und R7 jeweils C8H17:In a further preferred embodiment, the cation of the ionic liquid is N-methyl-N-trioctylammonium and has the following formula (IIIa), ie in the formula (III) R 4 = CH 3 and R 5 , R 6 and R 7 each C 8 H 17 :
Eine ionische Flüssigkeit, die aus einem Anion der Formel (I) und einem Kation der Formel (lila) gebildet ist, weist eine niedrigen Dampfdruck und eine hohe Wärmebeständigkeit auf, sodass eine Zersetzung bei hohen Temperaturen minimal ist.An ionic liquid formed of an anion of the formula (I) and a cation of the formula (IIIa) has a low vapor pressure and a high heat resistance, so that decomposition at high temperatures is minimal.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das Kation der ionischen Flüssigkeit 1 -Methyl-1 -propylpiperidinium und weist die folgende Formel (IVa) auf, d.h. in der Formel (IV) sind R8 = CH3, R9 = C3H7 und R3 = H: In a further preferred embodiment, the cation of the ionic liquid is 1-methyl-1-propylpiperidinium and has the following formula (IVa), ie in the formula (IV) R 8 = CH 3 , R 9 = C 3 H 7 and R 3 = H:
D.h., die ionische Flüssigkeit weist die folgende Formel (V) auf:That is, the ionic liquid has the following formula (V):
Die vorstehend aufgeführte ionische Flüssigkeit der Formel (V) weist eine hohe Wärmespeicherdichte und eine hohe Wärmebeständigkeit auf. Insbesondere weist die ionische Flüssigkeit eine hohe Wärmebeständigkeit im Vakuum auf. Weiterhin weist die ionische Flüssigkeit der Formel (V) einen niedrigen Dampfdruck auf. Eine Zersetzung und ein Massenverlust der ionischen Flüssigkeit der Formel (V) bei einem Einsatz bei hohen Temperaturen und sogar im Vakuum sind daher minimal.The above-mentioned ionic liquid of the formula (V) has a high heat storage density and a high heat resistance. In particular, the ionic liquid has high heat resistance in vacuum. Furthermore, the ionic liquid of the formula (V) has a low vapor pressure. Decomposition and mass loss of the ionic liquid of formula (V) when used at high temperatures and even in vacuum are therefore minimal.
Eine weitere bevorzugte Variante des Wärmereservoir sieht vor, dass der Auflagebereich des Wärmereservoirs eine Vielzahl von Öffnungen aufweist, derart ausgebildet, dass bei einem auf den Auflagebereich aufgelegten SubstratA further preferred variant of the heat reservoir provides that the support region of the heat reservoir has a multiplicity of openings, designed such that in the case of a substrate placed on the support region
Gaseinschlüsse zwischen Substrat und Auflagebereich über die Öffnungen entweichen können, wenn der das Substrat umgebende Druck reduziert wird. Auf diese Weise wird verhindert, dass Gaseinschlüsse den thermischen Kontakt zwischen Wärmereservoir und Substrat beeinträchtigen.Gas inclusions between substrate and support area can escape via the openings when the pressure surrounding the substrate is reduced. In this way it is prevented that gas inclusions impair the thermal contact between the heat reservoir and the substrate.
Eine vorteilhafte Ausführungsform des Wärmereservoirs weist Mittel zum Aufbringen ionischer Flüssigkeit auf den Auflagebereich und/oder zum Aufbringen von ionischer Flüssigkeit auf ein Substrat auf. Die Mittel zum Aufbringen ionischer Flüssigkeit sind derart ausgebildet, dass diese die ionische Flüssigkeit durch Siebdruck, Aufrakeln, Dispensen, Vernebeln oder Inkjet-Druck aufbringen. Für die Variante, dass die Mittel zum Aufbringen ionischer Flüssigkeit auf den Auflagebereich ausgebildet sind, ist ebenso denkbar, eine oder mehrere Öffnungen im Auflagebereich dazu vorzusehen, um dem Auflagebereich ionische Flüssigkeit zuzuführen. Durch die genannten Mittel lassen sich der Auflagebereich und/oder das Substrat auf einfache Weise für die gegenseitige thermische Kopplung präparieren.An advantageous embodiment of the heat reservoir has means for applying ionic liquid to the support area and / or for applying ionic liquid to a substrate. The means for applying ionic liquid are designed such that they apply the ionic liquid by screen printing, knife coating, dispensing, atomizing or inkjet printing. For the variant that the means for applying ionic liquid are formed on the support area, is also conceivable to provide one or more openings in the support area to supply the support area ionic liquid. By means of said means, the support area and / or the substrate can be prepared in a simple manner for the mutual thermal coupling.
Wie in der Beschreibungseinleitung zum Stand der Technik ausgeführt, ist es sowohl denkbar, das Wärmereservoir für die Aufnahme von Wärmeenergie als auch für die Abgabe von Wärmeenergie vorzusehen. Bevorzugt ist das Wärmereservoir jedoch als Wärmesenke ausgebildet. Dies kann durch einen hinreichend massiven Aufbau des Wärmereservoirs aus einem Werkstoff geeignet hoher Wärmekapazität undAs stated in the introduction to the prior art, it is conceivable to provide the heat reservoir for the absorption of heat energy as well as for the release of heat energy. However, the heat reservoir is preferably designed as a heat sink. This can be achieved by a sufficiently massive structure of the heat reservoir of a material of suitable high heat capacity and
Wärmeleitfähigkeit und/oder durch das Bereitstellen einer aktiven Kühlung des Wärmereservoirs in Abschnitten nahe des Auflagebereichs mittels eines flüssigen oder gasförmigen Kühlungsmediums gewährleistet werden. Der Aufbau ist an die jeweiligen Erfordernisse des gewünschten Bearbeitungsprozesses anzupassen.Thermal conductivity and / or be provided by providing an active cooling of the heat reservoir in sections near the support area by means of a liquid or gaseous cooling medium. The structure is to be adapted to the respective requirements of the desired machining process.
Die eingangs genannte, der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe wird auch gelöst durch ein Verfahren zur Bearbeitung eines mit einem Wärmereservoir thermisch gekoppelten Substrates, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:The above-mentioned object underlying the invention is also achieved by a method for processing a substrate thermally coupled to a heat reservoir, the method comprising the following steps:
• Bereitstellen eines Wärmereservoirs mit den Merkmalen gemäß einer der vorangehend beschriebenen Ausführungsformen,Providing a heat reservoir with the features according to one of the embodiments described above,
• thermisches Koppeln eines Substrates mit dem Wärmetransportmedium des Wärmereservoirs,Thermal coupling of a substrate with the heat transfer medium of the heat reservoir,
• Bearbeiten des Substrates und• editing the substrate and
• Entfernen des Substrates vom Wärmetransportmedium.• Removal of the substrate from the heat transport medium.
Im Sinne der Erfindung fällt unter dem Begriff des Bearbeitens in einem Bearbeitungsprozess nicht nur jede Veränderung in Form eines Eingriffs in die bestehende Struktur eines Substrates, beispielsweise durch Ätzen oder Polieren, sondern auch das Hinzufügen von Materie auf die bestehende Struktur des Substrates, beispielsweise durch das Abscheiden einer Schicht auf der Substratoberfläche.For the purposes of the invention, the term machining in a machining process not only includes any change in the form of an intervention in the existing structure of a substrate, for example by etching or polishing, but also the addition of matter to the existing structure of the substrate, for example through the Depositing a layer on the substrate surface.
Der Rückbezug des ersten Verfahrensschrittes auf die vorangehend beschriebenen Ausführungsformen des Wärmereservoirs umfasst sämtliche in diesem Zusammenhang dargestellten Vorteile der Vorrichtung des Wärmereservoirs. Zur Vermeidung von Wiederholungen wird an dieser Stelle auf die vorangehenden Ausführungen verwiesen. Bevorzugt ist das Verfahren derart ausgebildet, dass der Verfahrensschritt des Bereitstellens des Wärmereservoirs das Aufbringen ionischer Flüssigkeit auf einem Auflagebereich des Wärmereservoirs und /oder auf dem Substrat umfasst. Auf diese Weise lässt sich ein thermischer Kontakt zwischen Substrat und Wärmereservoir zuverlässig sicherstellen.The reference back of the first method step to the previously described embodiments of the heat reservoir comprises all the advantages of the device of the heat reservoir shown in this context. To avoid repetition, reference is made to the preceding statements at this point. Preferably, the method is designed such that the method step of providing the heat reservoir comprises the application of ionic liquid to a support region of the heat reservoir and / or on the substrate. In this way, a thermal contact between substrate and heat reservoir can reliably ensure.
Der Verfahrensschritt des Bearbeitens des Substrates ist bevorzugt als ein Bearbeitungsprozess oder eine Kombination von Bearbeitungsprozessen aus der Vakuumtechnologie ausgebildet. Unter den Sammelbegriff „Bearbeitungsprozesse aus der Vakuumtechnologie" fallen sämtliche zum Stand der Technik bekannten Verfahren, wie z.B. Chemical Vapor Deposition (CVD), Plasma Enhanced CVD (PECVD); Physical Vapor Deposition (PVD), insbesondere Sputtern, Hochraten-Elektronenstrahl- Aufdampfen, thermisches Aufdampfen; Ätzverfahren wie Plasmaätzen, Reactive Ion Etching (RIE), Ionenimplantation etc. An dieser Stelle sei betont, dass die Bezeichnung „Bearbeitungsprozess aus der Vakuumtechnologie" nicht zwingend erfordert, dass das erfindungsgemäße Verfahren bei Drücken unterhalb von Atmosphärendruck durchgeführt wird.The method step of processing the substrate is preferably designed as a machining process or a combination of machining processes from vacuum technology. The collective term "machining processes from vacuum technology" covers all processes known from the state of the art, such as chemical vapor deposition (CVD), plasma enhanced CVD (PECVD), physical vapor deposition (PVD), in particular sputtering, high-rate electron beam vapor deposition, Etching processes such as plasma etching, reactive ion etching (RIE), ion implantation, etc. At this point, it should be emphasized that the term "machining process from vacuum technology" does not necessarily require that the process according to the invention be carried out at pressures below atmospheric pressure.
Mit besonderem Vorteil wird mindestens ein Bearbeitungsprozess im Vakuum bei einem Druck unter 1 Pa, bevorzugt von unter 0,01 Pa, besonders bevorzugt unter 0,001 Pa durchgeführt. Dies liegt darin begründet, dass mit abnehmenden Druckverhältnissen die Wärmeableitung von einem zu bearbeitenden Substrat durch Konvektion stetig abnimmt, bis schließlich eine Wärmeableitung praktisch nur noch durch Strahlung bzw. durch einen thermischen Kontakt zu einem Wärmetransportmedium stattfinden kann. Mittels der ionischen Flüssigkeit des Wärmetransportmediums wird vorliegend ein solcher thermischer Kontakt auf einfache Weise bereitgestellt.With particular advantage, at least one processing process is carried out in vacuo at a pressure below 1 Pa, preferably below 0.01 Pa, more preferably below 0.001 Pa. This is due to the fact that with decreasing pressure ratios, the heat dissipation from a substrate to be processed by convection steadily decreases until finally a heat dissipation can take place practically only by radiation or by thermal contact to a heat transfer medium. By means of the ionic liquid of the heat transport medium, such a thermal contact is provided in the present case in a simple manner.
Bevorzugt wird der Bearbeitungsprozess oder einer der Bearbeitungsprozesse bei einer Substrattemperatur unter 2500C, bevorzugt unter 2200 C durchgeführt. Dies hat insbesondere den Vorteil, dass bei dünnen Substraten eine Verbiegung vermieden wird, die beim späteren Abkühlen aufgrund unterschiedlicher thermischer Ausdehnungskoeffizienten auftreten kann.The machining process or one of the machining processes is preferably carried out at a substrate temperature below 250 ° C., preferably below 220 ° C. This has the particular advantage that with thin substrates, a bending is avoided, which can occur during subsequent cooling due to different thermal expansion coefficients.
Besonders bevorzugt ist das Substrat als Halbleiterwafer ausgebildet, und beim Bearbeiten des Halbleiterwafers wird eine elektrisch leitende Schicht, bevorzugt eine Aluminiumschicht, auf einer zu beschichtenden Seite des Halbleiterwafers abgeschieden. Als Materialien kommen alle aus dem Stand der Technik bekannten mono- und multikristallinen Halbleiterwafer, insbesondere die Elementhalbleiter Silizium oder Germanium und die Verbindungshalbleiter Galliumarsenid, Indiumantimonid und Indiumphosphid. Multikristalline Halbleiterwafer lassen sich auch in Form von string-ribbon-Wafern einsetzen.Particularly preferably, the substrate is formed as a semiconductor wafer, and when processing the semiconductor wafer is an electrically conductive layer, preferably an aluminum layer, on a side to be coated of the semiconductor wafer deposited. Suitable materials are all monocrystalline and multicrystalline semiconductor wafers known from the prior art, in particular the elemental semiconductors silicon or germanium, and the compound semiconductors gallium arsenide, indium antimonide and indium phosphide. Multicrystalline semiconductor wafers can also be used in the form of string-ribbon wafers.
Bevorzugt wird die elektrisch leitende Schicht mittels eines PVD-Verfahrens abgeschieden. Diese Verfahren lassen sich, beispielsweise als Hochraten- Elektronenstrahl- oder thermische Aufdampfverfahren, mit hohen Abscheideraten und somit entsprechend hohen Durchsatzraten wirtschaftlich einsetzen. TypischePreferably, the electrically conductive layer is deposited by means of a PVD method. These methods can be used economically, for example as high-rate electron beam or thermal vapor deposition methods, with high deposition rates and thus correspondingly high throughput rates. typical
Schichtdicken der elektrisch leitfähigen Schicht liegen dabei im Bereich von 10 bis 30 μm.Layer thicknesses of the electrically conductive layer are in the range of 10 to 30 microns.
Besonders bevorzugt wird für das Bearbeitungsverfahren ein Halbleiterwafer mit einer Solarzellenstruktur bereitgestellt. Als Solarzellenstruktur wird im Rahmen dieser Erfindung zumindest ein aus dem Stand der Technik bekannter p-n-Übergang verstanden, der im Halbleitermaterial des Wafers vorgesehen ist. Zusätzlich zu diesem p-n-Übergang kann die Solarzellenstruktur des Halbleiterwafers noch zusätzliche Dünnschichten, beispielsweise zur Verbesserungen der Reflexionseigenschaften, und Strukturen, beispielsweise einer Frontelektrode, versehen sein. Das erfindungsgemäße Bearbeitungsverfahren stellt somit ein Herstellungsverfahren zur Herstellung von Solarzellen dar. Auf diese Weise lassen sich die genannten Vorteile des Verfahrens für die wirtschaftliche Produktion von Solarzellen auf Basis von Halbleiterwafern nutzen.Particularly preferably, a semiconductor wafer having a solar cell structure is provided for the processing method. In the context of this invention, the term solar cell structure is understood to mean at least one p-n junction known from the prior art, which is provided in the semiconductor material of the wafer. In addition to this p-n junction, the solar cell structure of the semiconductor wafer may be provided with additional thin layers, for example for improving the reflection properties, and structures, for example a front electrode. The processing method according to the invention thus represents a production method for the production of solar cells. In this way, the stated advantages of the method for the economic production of solar cells based on semiconductor wafers can be used.
Selbstverständlich ist ebenso denkbar, das Substrat in Form eines Halbleiterwafers mit Solarzellenstruktur durch ein nicht aus Halbleitermaterial gebildetem Substrat mit einer Solarzellenstruktur zu ersetzen. Als alternative Trägermaterialien haben sich flächigen Substrate aus Gläsern, Metallen und Kunststoffen bewährt, auf denen die Solarzellenstruktur in Form eines Dünnschichtpaketes aufgebracht ist.Of course, it is also conceivable to replace the substrate in the form of a semiconductor wafer with a solar cell structure by a substrate not formed of semiconductor material with a solar cell structure. Areal substrates of glasses, metals and plastics, on which the solar cell structure has been applied in the form of a thin-film package, have proven useful as alternative carrier materials.
Eine bevorzugte erste Variante des Herstellungsverfahrens für Solarzellen ist derart ausgebildet, dass die Solarzellenstruktur des bereitgestellten Halbleiterwafers eine Elektrodenstruktur auf der der zu beschichtenden Seite gegenüber liegenden Seite des Halbleiterwafers aufweist. Bevorzugt wird dann die elektrisch leitende Schicht zur Bildung einer rückseitigen Elektrode auf dem Halbleiterwafer abgeschieden. Eine bevorzugte zweite Variante der des Herstellungsverfahren für Solarzellen ist derart ausgebildet, dass aus der auf dem Halbleiterwafer abgeschiedenen elektrisch leitenden Schicht nach einem anschließenden Strukturierungsschritt beide Elektroden der Solarzellenstruktur gebildet werden.A preferred first variant of the production method for solar cells is designed such that the solar cell structure of the provided semiconductor wafer has an electrode structure on the side of the semiconductor wafer opposite the side to be coated. Preferably, the electrically conductive layer is then deposited on the semiconductor wafer to form a backside electrode. A preferred second variant of the production method for solar cells is designed in such a way that both electrodes of the solar cell structure are formed from the electrically conductive layer deposited on the semiconductor wafer after a subsequent structuring step.
Mit dem Abscheiden und Ausbilden der Elektroden für die Solarzelle auf Basis des Halbleiterwafers ist in die Solarzelle praktisch fertig gestellt. Es ist jedoch denkbar, dass in einer weiteren bevorzugten Verfahrensvariante zur Herstellung einer Solarzelle zusätzliche, den Produktionsprozess abschließende Verfahrensschritte zur Herstellung der Solarzelle aus dem Halbleiterwafer vorgesehen sind. Diese können beispielsweise in der Vergütung durch das Abscheiden einer Dünnschicht oder in einer thermischen Nachbehandlung der auf dem Halbleiterwafer gebildeten Solarzelle bestehen.With the deposition and formation of the electrodes for the solar cell based on the semiconductor wafer is practically completed in the solar cell. However, it is conceivable that, in a further preferred variant of the method for producing a solar cell, additional process steps for producing the solar cell from the semiconductor wafer which conclude the production process are provided. These can consist, for example, in the compensation by the deposition of a thin layer or in a thermal after-treatment of the solar cell formed on the semiconductor wafer.
In einer weiteren bevorzugten Variante ist das Verfahren zur Herstellung einer Solarzelle auf Basis von Halbleiterwafern derart weitergebildet, dass eine Mehrzahl als Solarzellen ausgebildeter Halbleiterwafer elektrisch miteinander gekoppelt, auf einem Trägerelement fixiert und gegenüber Umwelteinflüssen mittels Folien und Rahmenelementen verkapselt werden. Diese Verfahrensschritte geschehen derart, dass aus der Mehrzahl von Halbleiterwafern ein Solarmodul gebildet wird. Auf diese Weise lassen sich die beschriebenen Vorteile auch für die Herstellung von Solarmodulen nutzen.In a further preferred variant, the method for producing a solar cell based on semiconductor wafers is developed in such a way that a plurality of semiconductor wafers formed as solar cells are electrically coupled to one another, fixed on a carrier element and encapsulated against environmental influences by means of foils and frame elements. These method steps occur in such a way that a solar module is formed from the plurality of semiconductor wafers. In this way, the advantages described can also be used for the production of solar modules.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung besteht in der Verwendung eines Wärmetransportmediums zum Austausch von Wärmeenergie zwischen einem Wärmereservoir und einem Substrat, während das Substrat einem Bearbeitungsprozess aus der Vakuumtechnologie unterworfen wird. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das Wärmetransportmedium eine ionische Flüssigkeit aufweist.Another aspect of the present invention is the use of a heat transfer medium to exchange heat energy between a heat reservoir and a substrate while subjecting the substrate to a vacuum process machining process. According to the invention, it is provided that the heat transport medium comprises an ionic liquid.
Im Hinblick auf die Vorteile der Verwendung eines Wärmetransportmediums mit ionischer Flüssigkeit wird auf die vorangehend im Zusammenhang mit der Vorrichtung und dem Verfahren beschriebenen Vorteile verwiesen, um an dieser Stelle unnötige Wiederholungen zu vermeiden. Weiterhin gelten die vorangehend gemachten Ausführungen zur Definition der Begriffe „ionische Flüssigkeit", „Bearbeitung" und „Bearbeitungsprozess aus der Vakuumtechnologie" ebenso wie die Erläuterung zu den bevorzugten chemischen Zusammensetzungen entsprechend. Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden im Zusammenhang mit der Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen von Vorrichtung und Verfahren in den nachfolgenden Figuren erläutert.With regard to the advantages of using a heat transfer medium with ionic liquid, reference is made to the advantages described above in connection with the device and the method in order to avoid unnecessary repetitions at this point. Furthermore, the statements made above on the definition of the terms "ionic liquid", "processing" and "processing process from vacuum technology" as well as the explanation of the preferred chemical compositions apply accordingly. Further features and advantages of the invention will be explained in connection with the description of preferred embodiments of apparatus and method in the following figures.
Es zeigt:It shows:
Figur 1 a den Querschnitt durch einen Teilbereich einer Wärmesenke 1 mit einem als ionische Flüssigkeit 2 ausgebildeten Wärmetransportmedium, das mit einem Substrat S gekoppelt ist; Figur 1 b einen vergrößerten Ausschnitt der Figur 1 a, der in Figur 1 a mit der Bezeichnung Ib eingekreist dargestellt ist; Figur 2 die schematische Perspektivdarstellung einer Wärmesenke 1 zusammen mit Mitteln 12 zum Aufbringen eines Wärmetransportmediums in Form ionischer Flüssigkeit auf die Wärmesenke 1 ; Figuren 3a bis 3e die schematische Darstellung des Verfahrensablaufes einer ersten Variante eines Verfahrens zur Bearbeitung eines mit einem Wärmereservoir 1 über eine ionische Flüssigkeit 2 als Wärmetransportmedium gekoppelten Substrates in Form eines Halbleiterwafers S zur Herstellung einer Solarzelle; Figuren 4a bis 4f die schematische Darstellung des Verfahrensablaufes einer zweiten Variante eines Verfahrens zur Bearbeitung eines mit einem Wärmereservoir 1 über eine ionische Flüssigkeit 2 als Wärmetransportmedium gekoppelten Substrates in Form eines Halbleiterwafers S zur Herstellung einer Solarzelle und Figur 5 die schematische Darstellung von Verfahrensschritten zur Herstellung eines Solarmoduls aus einer Mehrzahl von Halbleiterwafern S, aus denen gemäß einem der in den Figuren 3a bis 3e bzw. in den Figuren 4a bis 4f dargestellten Verfahren Solarzellen hergestellt wurden.FIG. 1 a shows the cross section through a partial region of a heat sink 1 with a heat transport medium designed as ionic liquid 2, which is coupled to a substrate S; Figure 1 b shows an enlarged detail of Figure 1 a, which is shown circled in Figure 1 a labeled Ib; Figure 2 is a schematic perspective view of a heat sink 1 together with means 12 for applying a heat transfer medium in the form of ionic liquid to the heat sink 1; 3a to 3e, the schematic representation of the process flow of a first variant of a method for processing a coupled to a heat reservoir 1 via an ionic liquid 2 as a heat transport medium substrate in the form of a semiconductor wafer S for producing a solar cell; 4a to 4f, the schematic representation of the process flow of a second variant of a method for processing a coupled with a heat reservoir 1 via an ionic liquid 2 as a heat transport medium substrate in the form of a semiconductor wafer S for producing a solar cell and Figure 5 is a schematic representation of process steps for the preparation of a Solar module of a plurality of semiconductor wafers S, from which solar cells were produced in accordance with one of the methods shown in Figures 3a to 3e and in Figures 4a to 4f.
Figur 1 a zeigt den Querschnitt durch einen Teilbereich eines Wärmereservoirs 1. Das Wärmereservoir 1 ist in den beschriebenen Ausführungsbeispielen jeweils mit der Funktionalität einer Wärmesenke ausgebildet. Aus diesem Grund wird nachfolgend nur noch von der Funktionalität einer Wärmesenke die Rede sein. Die Wärmesenke 1 ist in der vorliegenden Ausführungsform als Carrier ausgebildet, der in einem in-line-Prozess zum Einsatz kommt. Für die konkrete Ausbildung des Carriers 1 sind eine Vielzahl von Varianten denkbar. Zum einen ist es möglich, dass der Carrier 1 aufgrund des oder der gewählten Werkstoffe, aus denen der Carrier 1 gefertigt ist, eine hinreichende Wärmekapazität und Wärmeleitfähigkeit aufweist. Dazu eignen sich verschiedene Metalle, insbesondere Halbedelmetalle, wie beispielsweise Kupfer und dessen Legierungen. Weiterhin ist denkbar, dass der Carrier 1 mit Kühlmittel versehen ist. Diese Kühlmittel können beispielsweise ein Leitungssystem aufweisen, derart, dass der Carrier 1 von einem flüssigen oder gasförmigen Kühlmedium durchströmt wird. Das Kühlmedium gewährleistet in diesem Fall einen ausreichenden Abtransport der anfallenden Prozesswärme, so dass der Carrier 1 als Wärmesenke wirkt.1 a shows the cross section through a partial region of a heat reservoir 1. The heat reservoir 1 is formed in the described embodiments in each case with the functionality of a heat sink. For this reason, only the functionality of a heat sink will be discussed below. The heat sink 1 is formed in the present embodiment as a carrier, which is used in an in-line process. For the concrete training of the carrier 1 a variety of variants are conceivable. On the one hand, it is possible for the carrier 1 to have a sufficient heat capacity and thermal conductivity on account of the selected material (s) of which the carrier 1 is made. For this purpose, various metals, in particular semi-precious metals, such as copper and its alloys are suitable. Furthermore, it is conceivable that the carrier 1 is provided with coolant. These coolants may, for example, have a line system such that the carrier 1 is flowed through by a liquid or gaseous cooling medium. In this case, the cooling medium ensures adequate removal of the heat of the process, so that the carrier 1 acts as a heat sink.
Auf seiner Oberfläche weist der Carrier 1 einen Auflagebereich 10 auf. Dieser Auflagebereich 10 dient zur thermischen Kopplung des als Wärmesenke wirkenden Carriers 1 mit einem Substrat S. Das Substrat S wird einem Bearbeitungsprozess unterzogen, bei dem zumindest auf der dem Carrier 1 abgewandten Seite S11 des Substrates S Prozesswärme entsteht. Damit diese auf der zu bearbeitenden Oberfläche S11 des Substrates S entstehende Prozesswärme durch das Substrat S hindurch zum als Wärmesenke wirkenden Carrier l abgeleitet wird, ist ein Wärmetransportmedium 2 zwischen dem Substrat S und dem Carrier 1 vorgesehen. Das Wärmetransportmedium 2 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel als eine ionische Flüssigkeit ausgebildet. Diese ionische Flüssigkeit 2 benetzt zum einen den Auflagebereich 10 des Carriers 1 und zum anderen die dem Auflagebereich 10 des Carriers 1 zugewandte Oberfläche S10 des Substrates S. Auf diese Weise ist ein inniger Kontakt zwischen Wärmesenke und dem Substrat S hergestellt. Über die ionische Flüssigkeit 2 kann die entstehende Prozesswärme schnell und zuverlässig in die Wärmesenke abgeleitet werden.On its surface, the carrier 1 has a support region 10. This support region 10 serves for thermal coupling of the carrier 1 acting as a heat sink to a substrate S. The substrate S is subjected to a processing process in which process heat is generated at least on the side S11 of the substrate S facing away from the carrier 1. In order for this process heat arising on the surface S11 of the substrate S to be processed to be conducted through the substrate S to the carrier l acting as a heat sink, a heat transport medium 2 is provided between the substrate S and the carrier 1. The heat transport medium 2 is formed in the present embodiment as an ionic liquid. This ionic liquid 2 wets the support area 10 of the carrier 1 and the surface S10 of the substrate S facing the support area 10 of the carrier 1 in this way. About the ionic liquid 2, the resulting process heat can be dissipated quickly and reliably in the heat sink.
Im vorliegend beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispiel ist das Substrat S als dünner Halbleiterwafer ausgebildet. Die Dicke des Wafers S beträgt dabei deutlich weniger als 1 mm. Für die Herstellung von Solarzellen sind heutzutage Waferdicken im Bereich von 200 μm üblich. Zur Reduktion der Kosten wird in Zukunft in der Solarzellenherstellung angestrebt, als Substrate noch dünnere Wafer einzusetzen. Der Halbleiterwafer S kann dabei als multi- oder als monokristalliner Silizium- oder Germaniumwafer ausgebildet sein. Figur 1 b zeigt den in Figur 1 a eingekreisten und mit der Bezeichnung Ib versehenen Bereich in einer vergrößerten Darstellung. Gleiche Elemente der als Carrier 1 ausgebildeten Wärmesenke sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. Insofern wird auf die vorangehen gemachten Ausführungen verwiesen. Durch die vergrößerte Darstellung ist erkennbar, dass der Carrier 1 zum Auflagebereich 10 hin verlaufende Kanäle mit Öffnungen 11 aufweist. Diese Öffnungen 11 in der Fläche des Auflagebereiches 10 dienen zusammen mit den sich daran anschließenden Kanälen 110 dazu, eventuelle Gaseinschlüsse zwischen der ionischen Flüssigkeit 2, dem Substrat S und dem Auflagebereich 10 abzuführen, wenn der Carrier 1 mit dem daran thermisch gekoppelten Substrat S Vakuumbedingungen ausgesetzt wird. Dazu ist es erforderlich, eine hinreichende Dichte von Öffnungen 11 im Auflagebereich 10 des Carriers 1 vorzusehen. Eine Variante sieht vor, dass pro Quadratmillimeter eine Öffnung 11 mit einem Kanaldurchmesser von circa 100 μm vorgesehen ist. Es ist selbstverständlich, dass die Dichte und die Geometrie der Öffnungen 11 samt der daran anschließenden Kanäle 110 an die jeweiligen Einsatzbedingungen angepasst werden können und müssen. Diese Kanäle 110 gewährleisten, dass möglicherweise in der ionischen Flüssigkeit befindliche Gaseinschlüsse durch die Kanäle 110 entweichen können, wenn für einen Bearbeitungsprozess Vakuumbedingungen eingestellt werden. Ansonsten besteht die Gefahr, dass die beim Einstellen der Vakuumbedingungen expandierenden Gaseinschlüsse zu einem Ablösen des Substrates S vom Carrier 1 führen.In the presently described preferred embodiment, the substrate S is formed as a thin semiconductor wafer. The thickness of the wafer S is significantly less than 1 mm. Nowadays, wafer thicknesses in the range of 200 μm are common for the production of solar cells. In order to reduce costs, the aim in the future in solar cell production is to use even thinner wafers as substrates. The semiconductor wafer S can be designed as a multi- or monocrystalline silicon or germanium wafer. Figure 1 b shows the circled in Figure 1 a and provided with the name Ib area in an enlarged view. Identical elements of the heat sink formed as a carrier 1 are provided with the same reference numerals. In this respect, reference is made to the statements made above. Due to the enlarged illustration, it can be seen that the carrier 1 has channels 11 with openings 11 extending to the contact area 10. These openings 11 in the surface of the support area 10 together with the adjoining ducts 110 serve to remove any gas inclusions between the ionic liquid 2, the substrate S and the support area 10, when the carrier 1 is exposed to vacuum conditions with the substrate S thermally coupled thereto becomes. For this purpose, it is necessary to provide a sufficient density of openings 11 in the support area 10 of the carrier 1. A variant provides that per square millimeter an opening 11 is provided with a channel diameter of about 100 microns. It goes without saying that the density and the geometry of the openings 11 together with the adjoining channels 110 can and must be adapted to the respective conditions of use. These channels 110 ensure that any gas pockets in the ionic liquid can escape through the channels 110 when vacuum conditions are set for a machining process. Otherwise there is a risk that the gas inclusions expanding when the vacuum conditions are set lead to detachment of the substrate S from the carrier 1.
Außerdem stellt jeder zwischen Substrat S und Carrier 1 angeordnete Leerbereich, der nicht mit ionischer Flüssigkeit 2 gefüllt ist, für das Ableiten der Prozesswärme von der zu bearbeitenden Substratoberfläche S11 eine unerwünschte Barriere dar. Je höher der Unterdruck, desto schlechter wird die Wärmeleitung der Leerbereiche durchIn addition, each empty region, which is not filled with ionic liquid 2, between substrate S and carrier 1 represents an undesirable barrier for dissipating the process heat from the substrate surface S 11 to be processed. The higher the negative pressure, the poorer is the heat conduction of the empty regions
Konvektion, bis schließlich die Leerbereiche praktisch keine Wärmableitung mehr durch Konvektion sondern ausschließlich durch Infrarotstrahlung erlauben.Convection, until finally the empty areas allow virtually no more heat dissipation by convection but only by infrared radiation.
Abschließend wird betont, dass weder die Darstellung in der Figur 1 a noch die Darstellung der Figur 1 b maßstabsgetreu sein müssen. Das heißt die Dicke desFinally, it is emphasized that neither the representation in FIG. 1 a nor the representation of FIG. 1 b must be true to scale. That is the thickness of the
Substrates S und /oder die Schichtdicke der als Wärmetransportmedium zum Einsatz kommenden ionische Flüssigkeit 2 können in weiten Grenzen variieren. Die auf der zu bearbeitenden Oberfläche S11 des Substrates S entstehende Prozesswärme führt zu einer Überhitzung des Substrates S, wenn diese nicht in hinreichendem Maße und in hinreichender Geschwindigkeit über die ionische Flüssigkeit 2 in den als Wärmesenke wirkenden Carrier 1 abgeleitet wird. Aus diesen Gründen wird es in den meisten Fällen bevorzugt sein, die Schicht der ionischen Flüssigkeit 2 so dünn wie möglich auszubilden. Dennoch können hier Überlegungen eine Rolle spielen, dass eine etwas dickere Schicht ionischer Flüssigkeit 2 aufgrund der damit verbundenen höheren Wärmekapazität einer geringeren Aufheizung unterliegen wird. Die Grenzen und die Dauer der thermischen Stabilität für die zum Einsatz kommenden ionischen Flüssigkeiten 2 müssen daher mit in die Überlegungen der zu wählenden Schichtdicke einbezogen werden.Substrates S and / or the layer thickness of the ionic liquid 2 used as a heat transport medium can vary within wide limits. The process heat produced on the surface to be processed S11 of the substrate S leads to overheating of the substrate S, if it is not derived to a sufficient extent and in sufficient speed on the ionic liquid 2 in the carrier acting as a heat sink 1. For these reasons it will be in most cases it is preferred to form the layer of ionic liquid 2 as thin as possible. Nevertheless, considerations can play a role here, that a slightly thicker layer of ionic liquid 2 will be subject to less heating due to the associated higher heat capacity. The limits and the duration of the thermal stability for the used ionic liquids 2 must therefore be included in the considerations of the selected layer thickness.
Figur 2 zeigt die schematische Perspektivdarstellung einer Wärmesenke in Form eines Carriers 1 zusammen mit Mitteln 12 zum Aufbringen eines Wärmetransportmediums in Form ionischer Flüssigkeit auf die Auflagefläche 10 des Carriers 1. Die Wärmesenke ist als Carrier 1 für einen in-line-Prozess mit einem planen Auflagebereich 10 ausgebildet. Der Auflagebereich 10 hat eine im Wesentlichen quadratische Grundform, die im vorliegenden Fall an die Geometrie der auf den Auflagebereich aufzulegenden Substrate in Form quadratischer Halbleiterwafer angepasst ist. Selbstverständlich ist je nach Geometrie der einzusetzenden Substrate eine angepasste Geometrie des Auflagebereichs 10 des Carriers 1 zu bevorzugen. Außerdem ist betont, dass die Ausgestaltung des Carriers 1 in dem von seinem Auflagebereich 10 abgewandten Endabschnitt völlig frei ist. Sie kann also an die strukturellen und funktionalen Bedingungen für den Einsatz des Carriers 1 im jeweiligen in-line-Prozess angepasst werden. Dies soll durch die geschwungenen Linien der Darstellung in Figur 2 verdeutlicht werden.Figure 2 shows the schematic perspective view of a heat sink in the form of a carrier 1 together with means 12 for applying a heat transfer medium in the form of ionic liquid on the support surface 10 of the carrier 1. The heat sink is as a carrier 1 for an in-line process with a flat support area 10 trained. The support area 10 has a substantially square basic shape, which in the present case is adapted to the geometry of the substrates to be placed on the support area in the form of square semiconductor wafers. Of course, depending on the geometry of the substrates to be used, an adapted geometry of the support region 10 of the carrier 1 is to be preferred. It is also emphasized that the design of the carrier 1 is completely free in the end section facing away from its support region 10. It can therefore be adapted to the structural and functional conditions for the use of the carrier 1 in the respective in-line process. This is to be illustrated by the curved lines of the illustration in FIG.
Die Mittel 12 zum Aufbringen eines Wärmetransportmediums auf den Auflagebereich 10 des Carriers 1 sind im vorliegenden Fall für den Einsatz eines vollständig aus ionischer Flüssigkeit bestehenden Wärmetransportmediums ausgebildet. Diese Mittel weisen Einrichtungen auf, die das Vernebeln, Dispensen von ionischer Flüssigkeit auf dem Auflagebereich 10 oder das Bedrucken des Auflagebereichs 10 mit ionischer Flüssigkeit mittels eines InkJet- Druckverfahrens erlauben. Dazu werden die Mittel 12 und/oder der Carrier 1 relativ zueinander bewegt, um den Auflagebereich 10 in den gewünschten Abschnitten mit der notwendigen Menge an ionische Flüssigkeit zu versehen. Die gewünschten Abschnitte können dabei die komplette Oberfläche des Auflagebereichs 10 einnehmen. Die Relativbewegung des Carriers 1 zu den Mitteln 12 zum Aufbringen eines Wärmetransportmediums ist durch die gegenläufig eingezeichneten Pfeile in Figur 2 verdeutlicht. Eine weitere Variante der Mittel 12 zum Aufbringen ionischer Flüssigkeit ist in Figur 2 in gestrichelter Darstellung zu sehen. Dabei handelt es sich um Mittel 12, die das Aufbringen ionischer Flüssigkeit auf den Auflagebereich 10 des Carriers 1 in einem Siebdruckverfahren ermöglicht. Dazu ist ein Rakel 120 vorgesehen, der die ionische Flüssigkeit durch eine Bewegung entlang des gestrichelt dargestellten Doppelpfeils im Zusammenwirken mit einem Rakelsieb auf den Auflagebereich 10 auf räkelt.The means 12 for applying a heat transport medium on the support region 10 of the carrier 1 are formed in the present case for the use of a heat transfer medium consisting entirely of ionic liquid. These means include means for allowing atomizing, dispensing of ionic liquid on the support area 10, or printing on the support area 10 with ionic liquid by means of an ink jet printing process. For this purpose, the means 12 and / or the carrier 1 are moved relative to each other in order to provide the support area 10 in the desired sections with the necessary amount of ionic liquid. The desired sections can occupy the entire surface of the support area 10. The relative movement of the carrier 1 to the means 12 for applying a heat transfer medium is illustrated by the opposite arrows in Figure 2. Another variant of the means 12 for applying ionic liquid can be seen in Figure 2 in dashed lines. These are means 12, which allows the application of ionic liquid on the support area 10 of the carrier 1 in a screen printing process. For this purpose, a doctor blade 120 is provided which läkelt the ionic liquid by a movement along the double arrow shown in dashed lines in cooperation with a doctor blade on the support area 10.
Die in Figur 2 dargestellte Wärmesenke 1 ermöglicht das Aufbringen ionischer Flüssigkeit als Wärmetransportmedium auf den Auflagebereich 10 einer Wärmesenke 1 , noch bevor die thermische Kopplung eines Substrates über die ionische Flüssigkeit mit der Wärmesenke 1 vorgenommen wird. Selbstverständlich ist es möglich, sowohl die Wärmesenke 1 als auch das Substrat S mit ionischer Flüssigkeit zu versehen, um anschließend beide Bauelemente thermisch miteinander zu koppeln. Dieser Vorgang ist anhand zweier beispielhaft dargestellten Verfahrensvarianten nachfolgend beschrieben.The heat sink 1 shown in Figure 2 allows the application of ionic liquid as a heat transport medium on the support portion 10 of a heat sink 1, even before the thermal coupling of a substrate via the ionic liquid with the heat sink 1 is made. Of course, it is possible to provide both the heat sink 1 and the substrate S with ionic liquid in order then to thermally couple the two components together. This process is described below with reference to two process variants shown by way of example.
Die Figuren 3a bis 3e zeigen die schematische Darstellung des Verfahrensablaufes einer ersten Variante eines Verfahrens zur Bearbeitung eines mit einem Wärmereservoir 1 über eine ionische Flüssigkeit 2 als Wärmetransportmedium gekoppelten Substrates in Form eines Halbleiterwafers S zur Herstellung einer Solarzelle.FIGS. 3 a to 3 e show the schematic illustration of the method sequence of a first variant of a method for processing a substrate coupled to a heat reservoir 1 via an ionic liquid 2 as a heat transport medium in the form of a semiconductor wafer S for producing a solar cell.
Die Figuren 3a und 3b zeigen jeweils in der oberen Hälfte, wie die als Carrier 1 ausgebildete Wärmesenke im Zusammenwirken mit Mitteln 12 zum Aufbringen ionischer Flüssigkeit im gesamten Auflagebereich 10 des Carriers 1 mit ionischer Flüssigkeit 2 versehen wird. Die Mittel 12 bringen die ionische Flüssigkeit 2 dabei durch Aufsprühen, Vernebeln oder Dispensen auf den Carrier 1.FIGS. 3 a and 3 b each show in the upper half how the heat sink formed as a carrier 1 is provided with ionic liquid 2 in cooperation with means 12 for applying ionic liquid in the entire support region 10 of the carrier 1. The means 12 bring the ionic liquid 2 to the carrier 1 by spraying, atomizing or dispensing.
In der unteren Hälfte der Figuren 3a und 3b ist entsprechend dargestellt, wie ein Substrat in Form eines Halbleiterwafers mit einer Solarzellenstruktur auf seiner ersten Oberfläche S10 mit ionischer Flüssigkeit 2 versehen wird. Diese erste Oberfläche S10 weist eine gitterförmige Elektrodenstruktur PV1 einer Solarzellenstruktur auf. DasIn the lower half of FIGS. 3a and 3b, it is correspondingly illustrated how a substrate in the form of a semiconductor wafer with a solar cell structure is provided with ionic liquid 2 on its first surface S10. This first surface S10 has a grid-shaped electrode structure PV1 of a solar cell structure. The
Aufbringen der ionischen Flüssigkeit geschieht in diesem Falle mit Mitteln 12, die eine Siebdruckeinrichtung mit einem Rakel 120 umfassen. Wenn die Mittel 12 über dem Halbleiterwafer S angeordnet sind, wird durch eine Bewegung des Rakels 120 die zu beschichtenden ersten Oberfläche S10 der Halbleiterwafer S mit ionischer Flüssigkeit 2 versehen. Danach wird der Halbleiterwafer S derart gedreht, dass die mit ionischer Flüssigkeit 2 versehene erste Oberfläche S10 mit dem ebenfalls mit ionischer Flüssigkeit 2 benetzten Auflagebereich 10 des Carriers 1 in Kontakt gebracht wird. Dies ist in Figur 3c dargestellt.Applying the ionic liquid in this case is done by means 12 comprising a screen printing device with a squeegee 120. When the means 12 are arranged above the semiconductor wafer S, the first surface S 10 of the semiconductor wafers S to be coated is provided with ionic liquid 2 by a movement of the squeegee 120. Thereafter, the semiconductor wafer S is rotated such that the ionic liquid 2 provided with the first surface S10 with the also with ionic Liquid 2 wetted contact area 10 of the carrier 1 is brought into contact. This is shown in FIG. 3c.
Die Abstände der Außenkanten des Halbleiterwafers S entsprechen dabei im Wesentlichen den Abständen der Außenkanten des Carriers 1. Dadurch kommt der Halbleiterwafer S derart auf dem Auflagebereich 10 des Carriers 1 zu liegen, dass der Carrier 1 im Wesentlichen durch den Halbleiterwafer S abgedeckt wird und seine zweite, zu bearbeitende Oberfläche S11 vom Carrier 1 weg weist. Die sowohl auf den Auflagebereich 10 des Carriers 1 als auch auf die nicht zu bearbeitende Oberfläche S10 des Halbleiterwafers S aufgebrachte ionische Flüssigkeit 2 stellt die gewünschte thermische Kopplung zwischen dem als Wärmesenke wirkenden Carrier 1 und dem Halbleiterwafer S her. Der Carrier 1 mit dem darauf angeordneten Halbleiterwafer durchläuft anschließend in einer Bearbeitungsanlage BA einen Vakuumprozess. Dabei wird die vom Carrier 1 weg weisende Oberfläche S11 des Halbleiterwafers S bearbeitet.The distances of the outer edges of the semiconductor wafer S correspond substantially to the spacings of the outer edges of the carrier 1. As a result, the semiconductor wafer S comes to rest on the support region 10 of the carrier 1 such that the carrier 1 is substantially covered by the semiconductor wafer S and its second , surface to be machined S11 facing away from the carrier 1. The ionic liquid 2 applied both to the support area 10 of the carrier 1 and to the surface S10 of the semiconductor wafer S that is not to be processed produces the desired thermal coupling between the carrier 1 acting as a heat sink and the semiconductor wafer S. The carrier 1 with the semiconductor wafer arranged thereon subsequently passes through a vacuum process in a processing plant BA. In this case, the surface facing away from the carrier 1 surface S11 of the semiconductor wafer S is processed.
Unter das Merkmal „Bearbeiten" im Sinne der vorliegenden Erfindung fallen nicht nur Verfahrensschritte, die einen Substanzeingriff in die bestehende Struktur der zu bearbeitenden Oberfläche mit sich bringen. Auch das Hinzufügen von Materie, das heißt beispielsweise das Abscheiden von Schichten über CVD- oder PVD-Verfahren auf die zu bearbeitende Oberfläche fallen unter das Merkmal „Bearbeiten".For the purposes of the present invention, the term "processing" does not only include process steps that involve a substance intrusion into the existing structure of the surface to be processed, but also the addition of matter, that is, for example, the deposition of layers via CVD or PVD. Procedures on the surface to be processed fall under the "edit" feature.
Beim vorliegend dargestellten in-line-Prozess zur Herstellung einer Solarzelle aus einem Halbleiterwafer S wird die zu bearbeitende Oberfläche S11 des Halbleiterwafers S mit einer elektrisch leitenden Schicht SL aus Aluminium versehen. Dieser Prozess wird in der Bearbeitungsanlage BA unter Hochvakuumbedingungen bei Drücken kleiner 0,01 Pa durchgeführt. Bevorzugt kommt dabei ein PVD-Verfahren, insbesondere ein Hochraten- Elektronenstrahlverdampfungsverfahren oder ein thermisches Aufdampfverfahren, zum Einsatz, um eine mehrere Mikrometer dicke Aluminiumschicht SL auf dem Halbleiterwafer S abzuscheiden. Dadurch, dass Schichtdicken jenseits üblicher „Dünnschichten" erforderlich sind, entsteht auf der Substratoberfläche S11 eine große Menge an Prozesswärme. Diese gilt es in ausreichend großem und schnellem Maße abzuführen, damit eine Überhitzung des Halbleiterwafers S vermieden wird. Die schnelle und zuverlässige Wärmeableitung der Prozesswärme von der zu beschichtenden Oberfläche S11 durch den Halbleiterwafer S hindurch zur Wärmesenke 1 gewährleistet die zwischen Halbleiterwafer S und Wärmesenke 1 angeordnete ionische Flüssigkeit 2. Dadurch, dass eine an die Verfahrensparameter des vorliegenden Bearbeitungsprozesses angepasste ionische Flüssigkeit 2 mit einer entsprechenden Wärmebeständigkeit und einem niedrigen Dampfdruck zum Einsatz kommt, ist deren Einsatz ohne Wechselwirkung mit dem Bearbeitungsprozess gewährleistet. Eine bevorzugte Verfahrens-Variante sieht vor, bei der Hochraten- Abscheidung von Aluminiumschichten mit mindestens 10 μm Schichtdicke eine Substrattemperatur von etwa 2000C nicht zu überschreiten.In the present in-line process for producing a solar cell from a semiconductor wafer S, the surface to be processed S11 of the semiconductor wafer S is provided with an electrically conductive layer SL of aluminum. This process is carried out in the processing plant BA under high-vacuum conditions at pressures below 0.01 Pa. A PVD method, in particular a high-rate electron beam evaporation method or a thermal vapor deposition method, is preferably used to deposit an aluminum layer SL, which is several micrometers thick, on the semiconductor wafer S. As a result of the fact that layer thicknesses beyond the usual "thin layers" are required, a large amount of process heat arises on the substrate surface S11, which must be dissipated sufficiently rapidly to avoid overheating of the semiconductor wafer S. The rapid and reliable heat dissipation of the process heat from the surface to be coated S11 through the semiconductor wafer S through to the heat sink 1 ensures the arranged between the semiconductor wafer S and heat sink 1 ionic liquid 2. Due to the fact that a to the process parameters of adapted ionic liquid 2 having a corresponding heat resistance and a low vapor pressure is used, their use is ensured without interaction with the machining process. A preferred process variant provides for the high-rate deposition of aluminum layers of at least 10 microns thickness, a substrate temperature of about 200 0 C is not exceeded.
Eine an den vorliegenden Bearbeitungsprozess angepasste ionische Flüssigkeit ist insbesondere 1 -Methyl-1 -propylpiperidinium bis(trifluormethylsulfonyl)amid. 1 -Methyl - 1 -propylpiperidinium bis(trifluormethylsulfonyl)amid weist eine hoheIn particular, an ionic liquid adapted to the present process is 1-methyl-1-propylpiperidinium bis (trifluoromethylsulfonyl) amide. 1-methyl-1-propylpiperidinium bis (trifluoromethylsulfonyl) amide has a high
Wärmebeständigkeit und einen niedrigen Dampfdruck auf, um die durch den Bearbeitungsprozess vorgegebenen Anforderungen zu erfüllen. Weiterhin sind 1 -EthyL-3- methyl-imidazolium bis(trifluormethylsulfonyl)amid sowie N-Methyl-N- trioctylammonium bis(trifluormethylsulfonyl)amid jeweils ionische Flüssigkeiten, die für den vorliegenden Bearbeitungsprozess hervorragend geeignet sind.Heat resistance and a low vapor pressure in order to meet the requirements imposed by the machining process. Furthermore, 1-ethyl-3-methyl-imidazolium bis (trifluoromethylsulfonyl) amide and N-methyl-N-trioctylammonium bis (trifluoromethylsulfonyl) amide are each ionic liquids which are outstandingly suitable for the present processing process.
Nach Beendigung des Bearbeitungsprozesses werden sowohl der Halbleiterwafer S als auch der Carrier 1 von der ionische Flüssigkeit 2 gereinigt. Der Carrier 1 steht wieder für den in-line-Prozess zur Verfügung, um mit einem weiteren Halbleiterwafer S thermisch gekoppelt zu werden. Der Halbleiterwafer S mit der Solarzellenstruktur hat neben der gitterförmigen Frontelektrode PV1 eine Rückelektrode in Form der abgeschiedenen elektrisch leitfähigen Schicht SL erhalten. Der Halbleiterwafer S stellt somit nach dem Durchlaufen des vorliegen beschriebenen Bearbeitungsprozesses eine fertige, funktionsfähige Solarzelle dar.After completion of the processing process, both the semiconductor wafer S and the carrier 1 are cleaned of the ionic liquid 2. The carrier 1 is again available for the in-line process in order to be thermally coupled to a further semiconductor wafer S. The semiconductor wafer S having the solar cell structure has a back electrode in the form of the deposited electrically conductive layer SL in addition to the grid-shaped front electrode PV1. The semiconductor wafer S thus represents a finished, functional solar cell after passing through the presently described processing process.
Eine abgewandelte Variante eines Verfahrens zur Herstellung einer Solarzelle aus einem Halbleiterwafer S ist in den Figuren 4a bis 4f schematisch dargestellt. Im Vergleich zu der Darstellung aus den Figuren 3a bis 3e sind gleiche Bezugszeichen für gleiche Bauelemente verwendet. Insoweit kann auf die vorangehend gemachten Ausführungen verwiesen werden.A modified variant of a method for producing a solar cell from a semiconductor wafer S is shown schematically in FIGS. 4a to 4f. Compared to the representation from FIGS. 3a to 3e, the same reference numbers are used for identical components. In that regard, reference may be made to the statements made above.
Die Darstellung des Aufbringens ionischer Flüssigkeit 2 auf den Auflagebereich 10 eines Carriers 1 in der oberen Hälfte der Figuren 4a und 4b entspricht vollständig der Darstellung aus den Figuren 3a und 3b. Im Zusammenhang mit dem Halbleiterwafer S in der unteren Hälfte der Figuren 4a und 4b ist anders als in den Figuren 3a und 3b ein Halbleiterwafer S mit einer Solarzellenstruktur gezeigt, die auf seiner mit ionischer Flüssigkeit 2 zu versehenen Oberfläche S10 keine gitterförmige Elektrodenstruktur aufweist. Der hier zum Einsatz kommende Halbleiterwafer S weist eine Solarzellenstruktur mit einem p-n-Übergang auf, der noch nicht mit Elektroden versehen ist. Die Figuren 4c und 4d zeigen entsprechend der Darstellung der Figuren 3c und 3d, dass die zu bearbeitende Oberfläche S11 des Halbleiterwafers in einerThe representation of the application of ionic liquid 2 on the support area 10 of a carrier 1 in the upper half of Figures 4a and 4b corresponds completely to the representation of Figures 3a and 3b. In connection with the semiconductor wafer S in the lower half of FIGS. 4 a and 4 b, unlike in FIGS. 3 a and 3 b, a semiconductor wafer S with a solar cell structure is shown Liquid 2 to surface S10 has no grid-shaped electrode structure. The semiconductor wafer S used here has a solar cell structure with a pn junction, which is not yet provided with electrodes. FIGS. 4c and 4d show, in accordance with the illustration of FIGS. 3c and 3d, that the surface S11 of the semiconductor wafer to be processed is in one
Bearbeitungsanlage BA mit einer elektrisch leitfähigen Schicht SL versehen wird. Dabei handelt es sich wiederum um eine mehrere Mikrometer dicke Aluminiumschicht SL, die mittels eines PVD-Verfahrens abgeschieden wird.Processing plant BA is provided with an electrically conductive layer SL. Again, this is a multi-micron aluminum layer SL deposited by a PVD process.
Figur 4e zeigt entsprechend der Darstellung aus Figur 3e, dass Carrier 1 undFIG. 4e shows, in accordance with the illustration from FIG. 3e, that carriers 1 and
Halbleiterwafer S nach dem Bearbeitungsprozess in der Bearbeitungsanlage BA von ionischer Flüssigkeit 2 gereinigt werden.Semiconductor wafer S are cleaned after the processing process in the processing plant BA of ionic liquid 2.
Nachgeordnet diesem Reinigungsschritt ist anders als in der ersten dargestellten Verfahrensvariante zur Herstellung einer Solarzelle ein zusätzlicherSubordinate to this cleaning step, unlike in the first illustrated process variant for producing a solar cell, an additional
Strukturierungsschritt vorgesehen. In diesem Strukturierungsschritt wird die abgeschiedene elektrisch leitfähige Schicht SL beispielsweise mittels eines kombinierten Maskier- und Ätzverfahrens derart strukturiert, dass die beschichtete Oberfläche S11 des Halbleiterwafers S eine kammförmige erste Elektrode E1 und eine kammförmige zweite Elektrode E2 aufweist, die fingerartig ineinander greifen.Structuring step provided. In this structuring step, the deposited electrically conductive layer SL is patterned, for example by means of a combined masking and etching process, such that the coated surface S11 of the semiconductor wafer S has a comb-shaped first electrode E1 and a comb-shaped second electrode E2, which engage in one another like a finger.
Auch dieser Halbleiterwafer S stellt nach dem Durchlaufen des vorliegend beschriebenen Bearbeitungsprozesses eine fertige, funktionsfähige Solarzelle dar.This semiconductor wafer S also represents a finished, functional solar cell after passing through the machining process described here.
Figur 5 zeigt die schematische Darstellung von Verfahrensschritten zur Herstellung eines Solarmoduls aus einer Mehrzahl von Halbleiterwafern S, aus denen gemäß einem der in den Figuren 3a bis 3e bzw. den Figuren 4a bis 4f dargestellten Verfahren Solarzellen hergestellt wurden.FIG. 5 shows the schematic representation of method steps for producing a solar module from a plurality of semiconductor wafers S, from which solar cells were produced according to one of the methods illustrated in FIGS. 3 a to 3 e and FIGS. 4 a to 4 f.
Dazu werden die Solarzellen S mittels elektrischer Leiter 33 in Serie miteinander verschaltet und auf einem Trägerelement 3 aufgebracht und fixiert. Anschließend wird die Vorder- und die Rückseite dieser flächigen Struktur gegenüber Umwelteinflüssen verkapselt. Die flächige Struktur wird beispielsweise mittels Folien 30, 31 abgedeckt. Das auf diese Weise gebildete Laminat kann entlang seiner Außenkanten mit Rahmenelementen 32, beispielsweise in Form U -förmiger Profile, eingefasst und mittels eines Klebstoffes fixiert werden. Zusätzlich erfolgt noch das Anbringen einer elektrischen Kontakteinrichtung 34, um den Anschluss des verkapselten Moduls an ein Stromnetz zu ermöglichen. For this purpose, the solar cells S are connected in series with one another by means of electrical conductors 33 and applied and fixed on a carrier element 3. Subsequently, the front and the back of this flat structure is encapsulated against environmental influences. The planar structure is covered for example by means of films 30, 31. The laminate formed in this way can be bordered along its outer edges with frame elements 32, for example in the form of U-shaped profiles, and fixed by means of an adhesive. In addition, there is still the attachment of a electrical contact means 34 to allow the connection of the encapsulated module to a power grid.

Claims

Patentansprüche: claims:
1. Wärmereservoir (1 ) zur thermischen Kopplung mit einem Substrat (S) umfassend ein Wärmetransportmedium, das einen Austausch von Wärmeenergie zwischen einem mit dem Wärmereservoir (1 ) thermisch koppelbaren Substrat (S) und dem Wärmereservoir (1 ) verbessert, wobei das Wärmetransportmedium zwischen dem Wärmereservoir (1 ) und dem mit dem Wärmereservoir koppelbaren Substrat (S) in statischer Weise vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmetransportmedium eine ionische Flüssigkeit (2) aufweist.1. heat reservoir (1) for thermal coupling with a substrate (S) comprising a heat transport medium, which improves an exchange of heat energy between the heat reservoir (1) thermally coupled substrate (S) and the heat reservoir (1), wherein the heat transport medium between the heat reservoir (1) and the heat reservoir can be coupled to the substrate (S) provided in a static manner, characterized in that the heat transport medium comprises an ionic liquid (2).
2. Wärmereservoir (1 ) gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das2. Warmereservoir (1) according to claim 1, characterized in that the
Wärmereservoir (1 ) einen flächigen Auflagebereich (10) für ein flächig ausgebildetes Substrat (S) aufweist, wobei das Wärmetransportmedium mit der ionischenWarmer reservoir (1) has a flat bearing area (10) for a flat formed substrate (S), wherein the heat transfer medium with the ionic
Flüssigkeit (2) auf dem Auflagebereich (10) angeordnet ist.Liquid (2) on the support area (10) is arranged.
3. Wärmereservoir (1 ) gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die ionische Flüssigkeit (2) den Auflagebereich (10) zumindest abschnittsweise benetzt.3. Warmer reservoir (1) according to claim 2, characterized in that the ionic liquid (2) wets the support area (10) at least in sections.
4. Wärmereservoir (1 ) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmetransportmedium als ionische Flüssigkeit (2) ausgebildet ist.4. heat reservoir (1) according to one of claims 1 to 3, characterized in that the heat transport medium is formed as an ionic liquid (2).
5. Wärmereservoir (1 ) gemäß einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Auflagebereich (10) als plane Fläche ausgebildet ist.5. heat reservoir (1) according to one of claims 2 to 4, characterized in that the support area (10) is formed as a flat surface.
6. Wärmereservoir (1 ) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die ionische Flüssigkeit oberhalb von 1000C, bevorzugt oberhalb von 1500C, besonders bevorzugt oberhalb von 200° C, thermisch stabil ist. 6. heat reservoir (1) according to one of claims 1 to 5, characterized in that the ionic liquid above 100 0 C, preferably above 150 0 C, more preferably above 200 ° C, is thermally stable.
7. Wärmereservoir (1 ) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die ionische Flüssigkeit bei 25°C einen Dampfdruck unterhalb von 0,1 Pa, bevorzugt unterhalb von 0,01 Pa und besonders bevorzugt unter 0,001 Pa aufweist.7. A heat reservoir (1) according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the ionic liquid at 25 ° C has a vapor pressure below 0.1 Pa, preferably below 0.01 Pa and more preferably below 0.001 Pa.
8. Wärmereservoir (1 ) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die ionische Flüssigkeit (2) aus einem Anion und einem Kation gebildet ist, wobei das Anion Bis(trifluormethylsulfonyl)amid ist und das Kation ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus wahlweise substituiertem Alkylimidazolium, Tetraalkylammonium, wahlweise substituiertem Dialkylpiperidinium und deren8. A heat reservoir (1) according to any one of claims 1 to 7, characterized in that the ionic liquid (2) is formed of an anion and a cation, wherein the anion is bis (trifluoromethylsulfonyl) amide and the cation is selected from the group consisting of optionally substituted alkylimidazolium, tetraalkylammonium, optionally substituted dialkylpiperidinium and theirs
Mischungen, wobei Alkyl eine wahlweise substituierte Kohlenwasserstoffgruppe bedeutet, wobei das Kation bevorzugt ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus 1 -Ethyl-3-methyl-imidazolium, N-Methyl-N-trioctylammonium, 1 -Methyl-1 - propylpiperidinium, und wobei die ionische Flüssigkeit 1 -Methyl-1 - propylpiperidinium bis(trifluormethylsulfonyl)amid bevorzugter ist.Mixtures, wherein alkyl represents an optionally substituted hydrocarbon group, wherein the cation is preferably selected from the group consisting of 1-ethyl-3-methyl-imidazolium, N-methyl-N-trioctylammonium, 1-methyl-1 - propylpiperidinium, and wherein the ionic liquid 1-methyl-1-propylpiperidinium bis (trifluoromethylsulfonyl) amide is more preferred.
9. Wärmereservoir (1 ) gemäß einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Auflagebereich (10) des Wärmereservoirs (1 ) eine Vielzahl von Öffnungen (11 ) aufweist, derart ausgebildet, dass bei einem auf den9. heat reservoir (1) according to one of claims 2 to 8, characterized in that the support region (10) of the heat reservoir (1) has a plurality of openings (11), designed such that at one on the
Auflagebereich (10) aufgelegten Substrat (S) Gaseinschlüsse zwischen Substrat und Auflagebereich über die Öffnungen (11 ) entweichen können, wenn der das Substrat (S) umgebende Druck reduziert wird.Supporting region (10) applied substrate (S) gas inclusions between the substrate and support area via the openings (11) can escape when the pressure surrounding the substrate (S) is reduced.
10. Wärmereservoir (1 ) gemäß einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmereservoir (1 ) Mittel (12) zum Aufbringen ionischer Flüssigkeit auf den Auflagebereich (10) und/oder zum Aufbringen auf ein Substrat (S) aufweist, wobei die Mittel (12) zum Aufbringen ionischer Flüssigkeit derart ausgebildet sind, dass diese die ionische Flüssigkeit durch Siebdruck, Aufrakeln, Dispensen, Vernebeln oder Inkjet-Druck aufbringen.10. heat reservoir (1) according to one of claims 2 to 8, characterized in that the heat reservoir (1) comprises means (12) for applying ionic liquid to the support area (10) and / or for application to a substrate (S), wherein the ionic liquid applying means (12) is adapted to apply the ionic liquid by screen printing, doctor blade coating, dispensing, atomizing or inkjet printing.
11. Wärmereservoir (1 ) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Wärmereservoir (1 ) als Wärmesenke ausgebildet ist. 11. Warmer reservoir (1) according to one of the preceding claims, wherein the heat reservoir (1) is designed as a heat sink.
12. Verfahren zur Bearbeitung eines mit einem Wärmereservoir (1 ) thermisch gekoppelten Substrates (S), mit den folgenden Verfahrensschritten12. A method for processing a with a heat reservoir (1) thermally coupled substrate (S), with the following method steps
• Bereitstellen eines Wärmereservoirs (1 ) mit den Merkmalen gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11 , • thermisches Koppeln eines Substrates (S) mit demProviding a heat reservoir (1) with the features according to one of claims 1 to 11, thermally coupling a substrate (S) with the
Wärmetransportmedium (2) des Wärmereservoirs (1 ),Heat transport medium (2) of the heat reservoir (1),
• Bearbeiten des Substrates (S) und• Edit the substrate (S) and
• Entfernen des Substrates (S) vom Wärmetransportmedium (2).• Remove the substrate (S) from the heat transport medium (2).
13. Verfahren gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Verfahrensschritt des Bereitstellens des Wärmereservoirs (1 ) das Aufbringen ionischer Flüssigkeit (2) auf einem Auflagebereich (10) des Wärmereservoirs und/oder auf dem Substrat (S) umfasst.13. The method according to claim 12, characterized in that the method step of providing the heat reservoir (1) comprises the application of ionic liquid (2) on a support region (10) of the heat reservoir and / or on the substrate (S).
14. Verfahren gemäß Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Verfahrensschritt des Bearbeitens des Substrates (S) als ein Bearbeitungsprozess oder eine Kombination von Bearbeitungsprozessen aus der Vakuumtechnologie ausgebildet ist.14. The method according to claim 12 or 13, characterized in that the method step of processing the substrate (S) is designed as a machining process or a combination of machining processes from the vacuum technology.
15. Verfahren gemäß Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein15. The method according to claim 14, characterized in that at least one
Bearbeitungsprozess im Vakuum bei einem Druck unter 1 Pa, bevorzugt von unter 0,01 Pa, besonders bevorzugt unter 0,001 Pa durchgeführt wird.Processing process is carried out in vacuo at a pressure below 1 Pa, preferably below 0.01 Pa, more preferably below 0.001 Pa.
16. Verfahren gemäß Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der16. The method according to claim 14, characterized in that the
Bearbeitungsprozess oder einer der Bearbeitungsprozesse bei einer Substrattemperatur unter 2500C, bevorzugt unter 2200C durchgeführt wird.Machining process or one of the machining processes at a substrate temperature below 250 0 C, preferably below 220 0 C is performed.
17. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 12 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das17. The method according to any one of claims 12 to 16, characterized in that the
Substrat als Halbleiterwafer (S) ausgebildet ist, und beim Bearbeiten des Halbleiterwafers (S) eine elektrisch leitende Schicht (SL), bevorzugt eine Aluminiumschicht, auf einer zu beschichtenden Seite (S11 ) des Halbleiterwafers abgeschieden wird.Substrate is formed as a semiconductor wafer (S), and in the processing of the semiconductor wafer (S) an electrically conductive layer (SL), preferably a Aluminum layer is deposited on a side to be coated (S11) of the semiconductor wafer.
18. Verfahren gemäß Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrisch leitende Schicht (SL) mittels eines PVD-Verfahrens abgeschieden wird.18. The method according to claim 17, characterized in that the electrically conductive layer (SL) is deposited by means of a PVD method.
19. Verfahren gemäß Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Halbleiterwafer (S) mit einer Solarzellenstruktur (PV) bereitgestellt wird.19. The method according to claim 17 or 18, characterized in that the semiconductor wafer (S) is provided with a solar cell structure (PV).
20. Verfahren gemäß Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die20. The method according to claim 19, characterized in that the
Solarzellenstruktur (PV) des bereitgestellten Halbleiterwafers (S) eine Elektrodenstruktur (PV1 ) auf der der zu beschichtenden Seite (S11 ) gegenüber liegenden (S10) Seite des Halbleiterwafers aufweist.Solar cell structure (PV) of the provided semiconductor wafer (S) has an electrode structure (PV1) on the side to be coated (S11) opposite (S10) side of the semiconductor wafer.
21. Verfahren gemäß Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrisch leitende Schicht (SL) zur Bildung einer rückseitigen Elektrode auf dem21. The method according to claim 19 or 20, characterized in that the electrically conductive layer (SL) for forming a rear electrode on the
Halbleiterwafer (S) abgeschieden wird.Semiconductor wafer (S) is deposited.
22. Verfahren gemäß Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass aus der auf dem Halbleiterwafer abgeschiedenen elektrisch leitenden Schicht (SL) nach einem anschließenden Strukturierungsschritt beide Elektroden (E1 , E2) der Solarzellenstruktur gebildet werden.22. The method according to claim 19, characterized in that from the deposited on the semiconductor wafer electrically conductive layer (SL) after a subsequent patterning step, both electrodes (E1, E2) of the solar cell structure are formed.
23. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 17 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich abschließende Verfahrensschritte zur Herstellung einer Solarzelle aus dem Halbleiterwafer (S) vorgesehen sind.23. The method according to any one of claims 17 to 22, characterized in that additional final process steps for producing a solar cell from the semiconductor wafer (S) are provided.
24. Verfahren gemäß Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mehrzahl als24. The method according to claim 23, characterized in that a plurality as
Solarzellen ausgebildete Halbleiterwafer (S) elektrisch miteinander gekoppelt, auf einem Trägerelement (3) fixiert und gegenüber Umwelteinflüssen mittelsSolar cells formed semiconductor wafer (S) electrically coupled together, on fixed to a carrier element (3) and to environmental influences by means of
Folien (30, 31 ) und Rahmenelementen (32) verkapselt werden, derart, dass aus derFoils (30, 31) and frame elements (32) are encapsulated, such that from the
Mehrzahl von Halbleiterwafern (S) ein Solarmodul gebildet wird.Plurality of semiconductor wafers (S) a solar module is formed.
25. Verwendung eines Wärmetransportmediums (2) zum Austausch von Wärmeenergie zwischen einem Wärmereservoir (1 ) und einem Substrat (S), während das Substrat (S) einem Bearbeitungsprozess aus der Vakuumtechnologie unterworfen wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmetransportmedium eine ionische Flüssigkeit (2) aufweist.25. Use of a heat transport medium (2) for exchanging heat energy between a heat reservoir (1) and a substrate (S) while the substrate (S) is subjected to a processing process from vacuum technology, characterized in that the heat transport medium is an ionic liquid (2 ) having.
26. Verwendung gemäß Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmetransportmedium (2) in statischer Weise zwischen dem Substrat (S) und dem26. Use according to claim 25, characterized in that the heat transport medium (2) in a static manner between the substrate (S) and the
Wärmereservoir (1 ) vorgesehen wird.Warmer reservoir (1) is provided.
27. Verwendung gemäß Anspruch 25 oder 26, dadurch gekennzeichnet, dass die ionische Flüssigkeit das Substrat (S) und/oder einen Auflagebereich (10) des27. Use according to claim 25 or 26, characterized in that the ionic liquid, the substrate (S) and / or a support area (10) of the
Wärmereservoirs (1 ) benetzt.Wetting the heat reservoir (1).
28. Verwendung gemäß einem der Ansprüche 25 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmetransportmedium als ionische Flüssigkeit (2) ausgebildet ist.28. Use according to any one of claims 25 to 27, characterized in that the heat transport medium is formed as an ionic liquid (2).
29. Verwendung gemäß einem der Ansprüche 25 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass die ionische Flüssigkeit (2) oberhalb von 1000C, bevorzugt oberhalb von 1500C, besonders bevorzugt oberhalb von 200° C, thermisch stabil ist.29. Use according to any one of claims 25 to 27, characterized in that the ionic liquid (2) above 100 0 C, preferably above 150 0 C, more preferably above 200 ° C, is thermally stable.
30. Verwendung gemäß einem der Ansprüche 25 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass die ionische Flüssigkeit (2) bei 25°C einen Dampfdruck unterhalb von 0,1 Pa, bevorzugt unterhalb von 0,01 Pa aufweist und besonders bevorzugt unterhalb von30. Use according to one of claims 25 to 28, characterized in that the ionic liquid (2) at 25 ° C has a vapor pressure below 0.1 Pa, preferably below 0.01 Pa and more preferably below
0,001 Pa. 0.001 Pa.
31. Verwendung gemäß einem der Ansprüche 25 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass die ionische Flüssigkeit (2) aus einem Anion und einem Kation gebildet ist, wobei das Anion Bis(trifluormethylsulfonyl)amid ist und das Kation ausgewählt ist aus der31. Use according to one of claims 25 to 29, characterized in that the ionic liquid (2) is formed from an anion and a cation, wherein the anion is bis (trifluoromethylsulfonyl) amide and the cation is selected from the
Gruppe, bestehend aus wahlweise substituiertem Alkylimidazolium, Tetraalkylammonium, wahlweise substituiertem Dialkylpiperidinium und deren Mischungen, wobei Alkyl eine wahlweise substituierte Kohlenwasserstoffgruppe bedeutet, wobei das Kation bevorzugt ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus 1 -Ethyl-3-methyl-imidazolium, N-Methyl-N-trioctylammonium, 1 -Methyl-1 - propylpiperidinium, und wobei die ionische Flüssigkeit 1 -Methyl-1 - propylpiperidinium bis(trifluormethylsulfonyl)amid bevorzugter ist. A group consisting of optionally substituted alkylimidazolium, tetraalkylammonium, optionally substituted dialkylpiperidinium, and mixtures thereof, wherein alkyl represents an optionally substituted hydrocarbon group, wherein the cation is preferably selected from the group consisting of 1-ethyl-3-methyl-imidazolium, N-methyl N-trioctylammonium, 1-methyl-1-propylpiperidinium, and wherein the ionic liquid 1-methyl-1-propylpiperidinium bis (trifluoromethylsulfonyl) amide is more preferred.
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102007010710A1 (en) 2007-02-28 2008-09-04 Q-Cells Ag Carrier system for fixing multiple substrates to be processed, has is arranged with substrate in processing unit by holding device, such that force of gravity, which has force component, points away from assigned contact area
CN104080880B (en) * 2012-02-02 2017-07-25 普罗伊奥尼克有限公司 For the ionic liquid cooled down in hot environment

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10316418A1 (en) * 2003-04-10 2004-10-21 Basf Ag Use an ionic liquid

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4139051A (en) * 1976-09-07 1979-02-13 Rockwell International Corporation Method and apparatus for thermally stabilizing workpieces
US5350479A (en) * 1992-12-02 1994-09-27 Applied Materials, Inc. Electrostatic chuck for high power plasma processing
JP2000038556A (en) * 1998-07-22 2000-02-08 Nitto Denko Corp Semiconductor wafer-retaining protective hot-melt sheet and method for application thereof
US6686598B1 (en) 2000-09-01 2004-02-03 Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. Wafer clamping apparatus and method
JP2004127987A (en) * 2002-09-30 2004-04-22 Sharp Corp Solar cell and method for manufacturing same
US20050036267A1 (en) * 2003-05-20 2005-02-17 Savas Stephen Edward Clamp for holding and efficiently removing heat from workpieces
US20050228097A1 (en) 2004-03-30 2005-10-13 General Electric Company Thermally conductive compositions and methods of making thereof
GB0422447D0 (en) 2004-10-08 2004-11-10 Univ Cambridge Tech Use of ionic liquids

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10316418A1 (en) * 2003-04-10 2004-10-21 Basf Ag Use an ionic liquid

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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