EP2430664A2 - Verfahren und vorrichtung zur behandlung eines wafers - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur behandlung eines wafers

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EP2430664A2
EP2430664A2 EP10720400A EP10720400A EP2430664A2 EP 2430664 A2 EP2430664 A2 EP 2430664A2 EP 10720400 A EP10720400 A EP 10720400A EP 10720400 A EP10720400 A EP 10720400A EP 2430664 A2 EP2430664 A2 EP 2430664A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
wafer
coating
coating bath
bath
area
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP10720400A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Werner Andreas Maurer
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.)
Gebrueder Schmid GmbH and Co
Original Assignee
Gebrueder Schmid GmbH and Co
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Filing date
Publication date
Application filed by Gebrueder Schmid GmbH and Co filed Critical Gebrueder Schmid GmbH and Co
Publication of EP2430664A2 publication Critical patent/EP2430664A2/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy

Definitions

  • the invention relates to a method for treating a wafer for producing solar cells in a continuous process in a coating bath as well as to a device or treatment installation suitable for carrying out this method.
  • the invention has for its object to provide an aforementioned method and an aforementioned device with which disadvantages of the prior art can be avoided and in particular Kunststofftechniksprobleme can be reduced or avoided in practicable structure of a device for performing the method.
  • This object is achieved by a method having the features of claim 1 and a device having the features of claim 1 1 or 12.
  • Advantageous and preferred embodiments of the invention are the subject of further claims and are explained in more detail below. Some of the features listed below are mentioned only for the method or only for the device. However, they should be able to apply to both the process and the device independently. The wording of the claims is incorporated herein by express reference.
  • a wafer is introduced into the coating bath and, at a time when this wafer already reaches into the coating bath with a front first area while it does not yet reach into the coating bath with a rear second area, at this second area of the coating Wafers a short current impulse applied or a short current flow takes place to initiate an automatic deposition of the metal on the reaching into the coating bath first portion of the wafer.
  • the first area must extend with top and bottom into the coating for the electrical contact. Said generation of a current surge or current flow can take place in different ways, as will be discussed in more detail below.
  • the wafer is then driven further into the coating bath for a subsequent further coating respectively of the part or of the growing first region, which already reaches into the coating bath.
  • no further current surge or current flow or no application of voltage is required.
  • a said short current surge is sufficient to initiate the deposition of the corresponding metal from the coating bath onto the wafer.
  • the coating process runs automatically and does not need to be restarted or maintained by current flow.
  • the duration of such a short current surge is advantageously a few seconds, more advantageously less than two seconds and may even be shorter than one second.
  • the current surge can occur in a region of the wafer, namely the second region, which is still always clean outside the coating bath and, so to speak, clean and free from chemical solvents during the process front first area is already in contact with the coating bath.
  • Light sources or contact means or the like. need not be provided in the coating and thus not in contact with the chemistry, which significantly improves their training, operation and maintenance and simplifies. Because of the electrical conduction characteristics of a given wafer, the generation of a current surge at a second region of the wafer is sufficient to initiate the coating at another first region. Then it is automatically increasingly on the entire wafer when it is gradually retracted completely into the coating.
  • the application or generation of the short current impulse can be effected by irradiating the second region of the wafer with light.
  • a correspondingly formed light source may be provided, for example, one or two line-like light sources transversely to the passage direction of the Wafer.
  • the irradiation of the wafer with light or a contact can be done from one side. It can be done either from below with a mounted below the pass line light source or from above with a correspondingly mounted above the light source. Decisive criteria here can be, on the one hand, the space available at a coating plant and the question on which side of the wafer a metal separation should take place. A metal deposit on the underside of the wafer is considered to be advantageous since it can be held more easily in full contact with the treatment liquid or the coating bath in a continuous process.
  • the short current impulse is generated by applying voltage to the second region of the wafer, that is to say no light-induced current surge, but rather electrical contacting.
  • Corresponding contact means which may be formed as known from the prior art and described in the introduction, are advantageously arranged outside the coating bath. They advantageously extend to just before the coating bath, so that on the one hand it is ensured that they do not come into contact with the coating bath in order to avoid the aforementioned problems. Even with a current surge through direct electrical contact, a very short current surge is sufficient with the - -
  • time periods so that the contact means do not have to extend over a particularly long length. So it is sufficient, for example, not particularly large wafers, if already immersed in the coating bath first area only a few inches of the second area still out, so that the contact means can rest here on the second area or lighting is done for the short surge.
  • Particularly suitable contact means are circumferential contact rollers, as they are known for example from DE 10 2005 038 450 A1.
  • the contact means are advantageous only on the side to be coated of the wafer, particularly advantageous, as described above, on the lower side. So it is only here to provide contact means.
  • the applied voltage is a negative polarity DC voltage on the lower side of the wafer.
  • a current impulse can take place for so long or an irradiation with light or an application of voltage can be carried out until the wafer has completely moved into the coating bath. Then, the time during which the protruding second area can be reached is maximized. As described above, the time can also be chosen to be shorter, since it has been found within the scope of the invention that even very short current pulses can be transmitted with e.g. less than one second duration sufficient for the abutment of the coating.
  • the wafer In the coating bath, the wafer is guided in such a way that it is at least partially immersed with both sides, that is to say top and bottom, or wetted with the coating bath. Then the coating can begin.
  • the wafer is advantageously completely immersed in the coating bath when it is completely retracted into the coating system.
  • One application of a metallic coating of a wafer by the method described herein, or in the device described herein, is to coat one side of the wafer for solar cells with elongated conductor fingers, for which nickel or copper are offered as metal.
  • the exact structure to be produced is created by pretreating the wafer surface, as is well known.
  • Fig. 1 is a schematic side sectional view through a
  • Fig. 2 is a similar sectional view of an alternative coating system with light sources for an initial surge.
  • a coating system 11 is shown, as it may be formed according to a first variant of the invention.
  • the coating system 11 has an outer tub 12 with an outer lock 25.
  • a coating trough 13 with the bath 14.
  • the bath 14 has a corresponding coating liquid in which a metal is dissolved, for example, the aforementioned as copper, silver or nickel.
  • a pump 15 is provided to pump out or overflowed coating liquid from the outer tub 12 into the coating trough 13, if necessary together with the cleaning step, filtering step and / or additional enrichment.
  • the transport path 16 is a transport path 16 provided by the coating system 11, which in the present case extends on a single continuous plane.
  • the transport path 16 has a multiplicity of upper transport rollers 17 and a multiplicity of lower transport rollers 18 which are at least partially driven in order to transport a substrate or a wafer 28 to be described in more detail below.
  • two cathodic rollers 19 are shown instead of lower transport rollers 18 otherwise arranged at this point. These cathodic rollers 19 are provided close to an inner lock 26 in the coating trough 13, which will be explained in more detail below.
  • the cathodic rollers 19 are further connected to a power source 21 and its negative pole.
  • the current source 21 is further connected with its positive pole to an anode 23 in the coating trough 13 and in the bath 14, respectively, to apply a voltage that may be generated by a DC rectifier, so that a current causing a coating then flows.
  • the wafers 28 are introduced from the left on the transport path 16, with their top side 29 related to this treatment step upwards and the corresponding bottom side 30 downwards. Shown are three wafers in - o -
  • the wafer 28a or generally a wafer at this position is indeed already in the coating system 11, but even before the inner lock 26 to the coating 14 and before the cathodic rollers 19. So nothing is happening to him.
  • the wafer 28b on the transport path 16 comes into contact with the left cathodic roller 19, it is connected to the negative pole of the current source. However, no electricity can flow yet. If the wafer 28 passes through the inner lock 26 into the bath 14 and is wetted there on its underside 30, but also on its upper side 29, with the bath 14 and is thus connected via the anode 23 to the positive pole of the current source 21 flows a current and the galvanic coating with the metal from the bath 14 at the bottom 30 begins. If the right-hand cathodic roller 19 is not provided, then the wafer 28b is connected to both the left-hand cathodic roller 19 and the anode 23 only approximately as long as it has retracted approximately halfway into the bath 14.
  • the right-hand cathodic roller 19 can be provided. This ensures that the wafer 28 is already completely running in the bath 14 as long as it is still connected to the current source 21 or as long as the galvanically enforced coating is running.
  • the right cathodic roller 19 could also be arranged further to the left and close to the inner lock 26. Under certain circumstances, it is even possible to form the lower transport roller 18 directly on the inner lock 26 as a cathodic roller 19. In this case, the problem here is that the inner cathodic roller 19 is coated metallically and then cleaned accordingly. But this is justifiable for a good coating. At least the number of cathodic rollers 19 running in the bath 14 can thus be essentially limited to one.
  • an outer trough 112 is also provided with a coating trough 113 therein, which receives a bath 114.
  • a pump 115 for circulating.
  • wafers 128 are transported from left to right as shown in FIG. 1 in positions 128a, 128b and 128c.
  • light sources 132 are provided below the wafers 128, that is to say with the beam direction toward the lower sides 130. These may be formed, for example, in the form of fluorescent tubes or arranged in rows LED with emission direction upwards.
  • the middle wafer 128b is irradiated on its underside 30 on its way from the left, coming from the left, with the right front area, so that the charge carriers already separate here.
  • the top 129 and bottom 130 are electrically connected to each other by the bath 114.
  • a current flows which effects a galvanic metal coating from the bath 114 on the irradiated underside 130, since this has a negative potential.
  • This galvanic coating runs as long as the bottom 130 is irradiated by the left light source 132 and thus also current flows.
  • the right light source 132 can be provided, which ensures that the wafer 128b is already complete and to some extent within the bath 114 for a galvanic metal deposition forced by current flow.
  • the right light source 132 is not absolutely necessary. It causes similarly as explained for the right-hand cathodic roller 19, a longer illumination of the underside 130 of the wafer 128b for the galvanic buildup of a layer, in turn, then in turn, the chemical coating from the bath 114 continues fully and independently. In the position of the right wafer 128c, in turn, similar to that described for FIG. 1, a chemical coating continues to run automatically.
  • the left light source 132 is relatively easy to dispose outside the bath 114 and should hardly cause any problems during operation, this is a bit more expensive for the right light source 132.
  • sealing problems odgl. It could also be envisaged to make the coating trough 113 so transparent in the left-hand area and to arrange the left-hand light source 132 in such a way that it also radiates into the bath 114. Thus, it can also irradiate there the bottom 130, as shown by the right light source 132.
  • facilities such as mirrors or light guides or the like.
  • the cathodic rollers 19 may be designed differently, for example according to DE 10 2005 038 450 A1. With regard to the design of the light sources 132, reference is made to known prior art, for example DE 10 2007 038 120 A1.
  • a coating of nickel takes place on a front grid on a wafer 28, in which case it has been patterned by means of either chemical opening or laser structuring of the anti-reflection layer. Furthermore, a nickel coating can take place on a phosphorus-doped silicon wafer, in which case the nickel is deposited only thinly and serves as a conductive layer, in order subsequently to be reinforced with a galvanic coating. This subsequent galvanic coating can be done, for example, with silver or copper. Furthermore, it is just possible to operate both the current source 21 and the light sources 132 not continuously, but pulsed. Again, an improvement of the coating can be achieved, as it is known for example from the aforementioned DE 10 2007 038 120 A1.

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Abstract

Bei einem Beschichtungsverfahren eines Wafers zur Solarzellenherstellung wird in einem Durchlaufverfahren in einem Beschichtungsbad, das Metall wie Nickel, Kupfer oder Silber aufweist, dieses Metall auf dem Wafer abgeschieden. Ein Wafer wird in das Beschichtungsbad eingefahren und zu einem Zeitpunkt, zu dem der Wafer bereits mit einem ersten Bereich in das Beschichtungsbad hineinreicht und mit einem zweiten Bereich aber noch nicht, erfolgt an den zweiten Bereich des Wafers ein Stromstoß zum Anstoßen der galvanischen Abscheidung des Metalls auf dem in das Beschichtungsbad hineinreichenden ersten Bereich des Wafers für eine darauf folgende weitergehende selbsttätige Beschichtung bei ganz in das Beschichtungsbad eingefahrenem Wafer auch auf dessen restlicher Fläche ohne weiteren Stromstoß oder Stromfluss.

Description

Beschreibung Verfahren und Vorrichtung zur Behandlung eines Wafers
Anwendungsgebiet und Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Behandlung eines Wafers zur Solarzellenherstellung in einem Durchlaufverfahren in einem Beschich- tungsbad sowie eine zur Durchführung dieses Verfahrens geeignete Vorrichtung bzw. Behandlungsanlage.
Es ist bekannt, chemisch abscheidbare Metalle auf Wafer zur Solarzellenherstellung aufzubringen durch Anlegen einer Spannung an die Wafer. Dabei gibt es eine Vielzahl von elektrischen Kontaktmitteln für die Solarzellenwafer, beispielsweise als unbewegte Schleifer, bewegte Kontaktrollen odgl.. Eine solche elektrische Kontaktierung kann jedoch nicht immer ohne Gefahr von mechanischen Beschädigungen für den Solarzellenwafer durchgeführt werden. Des weiteren bereitet es erheblichen Aufwand, Kontaktmittel für die gesamte Länge des Durchlaufs durch ein Beschichtungsbad zur Verfügung zu stellen und diese auch zu warten, insbesondere zu reinigen.
Aufgabe und Lösung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein eingangs genanntes Verfahren sowie eine eingangs genannte Vorrichtung zu schaffen, mit denen Nachteile des Standes der Technik vermieden werden können und insbesondere Kontaktierungsprobleme verringert oder vermieden werden können bei praxistauglichem Aufbau einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens. Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 1 oder 12. Vorteilhafte sowie bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der weiteren Ansprüche und werden im Folgenden näher erläutert. Manche der nachfolgend aufgezählten Merkmale werden nur für das Verfahren oder nur für die Vorrichtung genannt. Sie sollen jedoch unabhängig davon sowohl für das Verfahren als auch für die Vorrichtung gelten können. Der Wortlaut der Ansprüche wird durch ausdrückliche Bezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht.
Es ist vorgesehen, dass in dem Beschichtungsbad Metalle, insbesondere Kupfer, Silber oder Nickel, bzw. Metallschichten allgemein oder Metallstrukturen auf dem Wafer abgeschieden werden. Erfindungsgemäß wird bei dem Verfahren ein Wafer in das Beschichtungsbad eingefahren und zu einem Zeitpunkt, zu dem dieser Wafer bereits mit einem vorderen ersten Bereich in das Beschichtungsbad hineinreicht, während er mit einem hinteren zweiten Bereich noch nicht in das Beschichtungsbad hineinreicht, an diesem zweiten Bereich des Wafers ein kurzer Stromstoß angelegt bzw. ein kurzer Stromfluss erfolgt zum Anstoßen einer selbsttätigen Abscheidung des Metalls auf dem in das Beschichtungsbad hineinreichenden ersten Bereich des Wafers. Der erste Bereich muss dabei mit Oberseite und Unterseite in das Beschichtungsbad hineinreichen für die elektrische Kontaktierung. Das genannte Erzeugen eines Stromstoßes oder Stromflusses kann auf unterschiedliche Art und Weise erfolgen, worauf nachfolgend noch genauer eingegangen wird. Der Wafer wird dann weiter in das Beschichtungsbad hinein gefahren für eine nachfolgende weitergehende Beschichtung jeweils des Teils bzw. des größer werdenden ersten Bereichs, der eben schon in das Beschichtungsbad hineinreicht. Für diese weitere Beschichtung genau dieses Wafers ist dann kein weiterer Stromstoß oder Stromfluss bzw. kein Anlegen von Spannung mehr erforderlich. Insbesondere ist nach dem ersten kurzen Stromstoß selbst bei der Situation, dass der noch nicht in dem Beschichtungsbad befindliche hintere zweite Bereich des Wafers größer sein sollte, kein weiterer Stromstoß oder Stromfluss notwendig. Es hat sich im Rahmen der Erfindung überraschend herausgestellt, dass ein genannter kurzer Stromstoß reicht zum Anstoßen der Abscheidung des entsprechenden Metalls aus dem Beschichtungsbad auf den Wafer. Nach diesem Anstoßen läuft der Beschichtungsvorgang selbsttätig ab und braucht nicht durch Stromfluss erneut angestoßen oder aufrecht erhalten werden. Die Dauer eines solchen kurzen Stromstoßes beträgt vorteilhaft wenige Sekunden, besonders vorteilhaft weniger als zwei Sekunden und kann sogar kürzer als eine Sekunde sein.
Je nach Art der Erzeugung des Stromstoßes kann dadurch vor allem vorteilhaft erreicht werden, dass der Stromstoß in einem Bereich des Wafers erfolgen kann, nämlich dem zweiten Bereich, der noch außerhalb des Beschichtungsbades und somit sozusagen stets sauber ist und frei von chemischen Lösungsmitteln, während der vordere erste Bereich bereits in Kontakt mit dem Beschichtungsbad ist. Lichtquellen oder Kontaktmittel odgl. brauchen also nicht in dem Beschichtungsbad und somit nicht in Berührung mit der Chemie vorgesehen zu werden, was deren Ausbildung, Betrieb und Wartung erheblich verbessert und vereinfacht. Wegen der elektrischen Leitungseigenschaften eines genannten Wafers reicht das Erzeugen eines Stromstoßes an einem zweiten Bereich des Wafers, um die Beschichtung an einem anderen ersten Bereich anzustoßen bzw. in Gang zu setzen. Dann erfolgt sie selbsttätig zunehmend auf dem ganzen Wafer, wenn er allmählich ganz eingefahren ist in das Beschichtungsbad.
Gemäß einer grundsätzlichen Ausgestaltung der Erfindung kann das Anlegen bzw. Erzeugen des kurzen Stromstoßes dadurch erfolgen, dass der zweite Bereich des Wafers mit Licht bestrahlt wird. Hierzu kann eine entsprechend ausgebildete Lichtquelle vorgesehen sein, beispielsweise eine oder zwei linienartige Lichtquellen quer zur Durchlaufrichtung des Wafers. So wird der noch nicht im Beschichtungsbad befindliche zweite Bereich des Wafers möglichst großflächig mit Licht bestrahlt, um bei hoher Durchlaufgeschwindigkeit eine ausreichend intensive Bestrahlung zur Erzeugung eines ausreichenden Stromstoßes zu erreichen.
Die Bestrahlung des Wafers mit Licht bzw. eine Kontaktierung kann von einer Seite erfolgen. Sie kann entweder von unten erfolgen mit einer unterhalb der Durchlaufbahn angebrachten Lichtquelle oder von oben mit einer entsprechend darüber angebrachten Lichtquelle. Ausschlaggebende Kriterien können hier zum einen die Platzverhältnisse an einer Be- schichtungsanlage sein sowie die Frage, auf welcher Seite des Wafers eine Metallabscheidung erfolgen soll. Als vorteilhaft wird eine Metallab- scheidung an der Unterseite des Wafers angesehen, da diese in einem Durchlaufverfahren leichter vollflächig in ständigem Kontakt mit der Behandlungsflüssigkeit bzw. dem Beschichtungsbad gehalten werden kann. Zur grundsätzlichen Funktionsweise und auch zur Implementierung eines solchen Anstoßens einer Metallabscheidung in einem Beschichtungsbad durch Bestrahlen, also eine lichtinduzierte Metallabscheidung, wird auf die DE 43 33 426 C1 sowie die EP 542 148 A1 verwiesen.
Gemäß einer anderen grundsätzlichen Ausgestaltung der Erfindung wird der kurze Stromstoß dadurch erzeugt, dass Spannung an den zweiten Bereich des Wafers angelegt wird, also kein lichtinduzierter Stromstoß erfolgt, sondern eine elektrische Kontaktierung. Entsprechende Kontaktmittel, die ausgebildet sein können wie aus dem Stand der Technik bekannt und eingangs beschrieben, sind dabei vorteilhaft außerhalb des Beschichtungsbades angeordnet. Sie reichen vorteilhaft bis kurz vor das Beschichtungsbad, so dass einerseits sichergestellt ist, dass sie nicht mit dem Beschichtungsbad in Berührung kommen zur Vermeidung der vorgenannten Probleme. Auch bei einem Stromstoß durch direkte elektrische Kontaktierung reicht ein sehr kurzer Stromstoß mit den vorge- - -
nannten Zeitdauern, so dass sich die Kontaktmittel auch nicht über eine besonders große Länge erstrecken müssen. Es reicht also beispielsweise bei nicht besonders großen Wafern, wenn bei bereits in das Be- schichtungsbad eingetauchtem ersten Bereich nur wenige Zentimeter des zweiten Bereichs noch herausstehen, damit die Kontaktmittel hier an dem zweiten Bereich anliegen können oder eine Beleuchtung erfolgt für den kurzen Stromstoß. Besonders geeignete Kontaktmittel sind umlaufende Kontaktrollen, wie sie beispielsweise aus der DE 10 2005 038 450 A1 bekannt sind.
Die Kontaktmittel liegen vorteilhaft nur an der zu beschichtenden Seite des Wafers an, besonders vorteilhaft, wie vorbeschrieben, an der unteren Seite. Es sind also auch nur hier Kontaktmittel vorzusehen. Die angelegte Spannung ist eine Gleichspannung mit negativer Polarität an der unteren Seite des Wafers.
Gemäß einer weiteren Ausbildung der Erfindung kann ein Stromstoß so lange erfolgen bzw. eine Bestrahlung mit Licht oder ein Anlegen von Spannung vorgenommen werden, bis der Wafer vollständig in das Be- schichtungsbad hinein gefahren ist. Dann wird die Zeit, während der der herausstehende zweite Bereich erreichbar ist, maximal ausgenutzt. Wie zuvor beschrieben, kann die Zeit auch kürzer gewählt werden, da es sich im Rahmen der Erfindung herausgestellt hat, dass auch sehr kurze Stromstöße mit z.B. weniger als einer Sekunde Dauer ausreichen für das Anstoßen der Beschichtung.
In dem Beschichtungsbad wird der Wafer so geführt, dass er mit beiden Seiten, also Oberseite und Unterseite, zumindest teilweise eingetaucht ist bzw. mit dem Beschichtungsbad benetzt ist. Dann kann die Beschichtung beginnen. Vorteilhaft ist der Wafer natürlich, wenn er vollständig in die Beschichtungsanlage eingefahren ist, auch vollständig in das Beschichtungsbad eingetaucht. - -
Eine Anwendung einer metallischen Beschichtung eines Wafers mit dem hier beschriebenen Verfahren bzw. in der hier beschriebenen Vorrichtung ist die Beschichtung einer Seite des Wafers für Solarzellen mit länglichen Leiterfingern, wofür sich als Metall Nickel oder Kupfer anbieten. Die genaue zu erzeugende Struktur wird durch Vorbehandlung der Waferoberfläche erzeugt, wie dies allgemein bekannt ist.
Diese und weitere Merkmale gehen außer aus den Ansprüchen auch aus der Beschreibung und den Zeichnungen hervor, wobei die einzelnen Merkmale jeweils für sich allein oder zu mehreren in Form von Unterkombination bei einer Ausführungsform der Erfindung und auf anderen Gebieten verwirklicht sein und vorteilhafte sowie für sich schutzfähige Ausführungen darstellen können, für die hier Schutz beansprucht wird. Die Unterteilung der Anmeldung in einzelne Abschnitte sowie Zwischenüberschriften beschränken die unter diesen gemachten Aussagen nicht in ihrer Allgemeingültigkeit.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen schematisch dargestellt und werden im Folgenden näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 eine schematische seitliche Schnittdarstellung durch eine
Beschichtungsanlage mit galvanischer Kontaktierung für den initialen Stromstoß und
Fig. 2 eine ähnliche Schnittdarstellung einer alternativen Beschichtungsanlage mit Leuchtmitteln für einen initialen Stromstoß.
Detaillierte Beschreibung der Ausführungsbeispiele In Fig. 1 ist eine Beschichtungsanlage 11 dargestellt, wie sie gemäß einer ersten Variante der Erfindung ausgebildet sein kann. Die Beschichtungsanlage 11 weist eine Außenwanne 12 mit einer äußeren Schleuse 25 auf. Darin befindet sich eine Beschichtungswanne 13 mit dem Bad 14. Das Bad 14 weist eine entsprechende Beschichtungsflüssigkeit auf, in der ein Metall gelöst ist, beispielsweise die eingangs genannten wie Kupfer, Silber oder Nickel. Des Weiteren ist eine Pumpe 15 vorgesehen, um aus- bzw. übergelaufene Beschichtungsflüssigkeit aus der Außenwanne 12 in die Beschichtungswanne 13 zu pumpen, ggf. samt Reinigungsschritt, Filterungsschritt und/oder einer zusätzlichen Anreicherung.
Es ist eine Transportbahn 16 vorgesehen durch die Beschichtungsanlage 11 , die im vorliegenden Fall auf einer einzigen durchgehenden Ebene verläuft. Die Transportbahn 16 weist eine Vielzahl von oberen Transportrollen 17 und eine Vielzahl von unteren Transportrollen 18 auf, die zumindest teilweise angetrieben sind um ein nachfolgend noch näher beschriebenes Substrat bzw. einen Wafer 28 zu transportieren. Des Weiteren sind zwei kathodische Rollen 19 dargestellt anstelle von sonst an dieser Stelle angeordneten unteren Transportrollen 18. Diese kathodischen Rollen 19 sind nahe an einer inneren Schleuse 26 in die Beschichtungswanne 13 hinein vorgesehen, was nachfolgend noch näher erläutert wird. Die kathodischen Rollen 19 sind des Weiteren mit einer Stromquelle 21 verbunden bzw. mit deren Minuspol. Die Stromquelle 21 ist des Weiteren mit ihrem Pluspol mit einer Anode 23 in der Beschichtungswanne 13 bzw. im Bad 14 verbunden um eine Spannung anzulegen, die mit einem DC-Gleichrichter erzeugt sein kann, damit dann ein eine Beschichtung bewirkender bzw. anstoßender Strom fließt.
Zur Funktion ist zu sagen, dass die Wafer 28 von links kommend auf der Transportbahn 16 eingeführt werden, und zwar mit ihrer auf diesen Behandlungsschritt bezogenen Oberseite 29 nach oben und der entsprechenden Unterseite 30 nach unten. Dargestellt sind drei Wafer in - o -
drei Positionen, nämlich der Wafer 28a, der Wafer 28b und der Wafer 28c, stellvertretend für die jeweilige Position.
Der Wafer 28a bzw. allgemein ein Wafer an dieser Position befindet sich zwar schon in der Beschichtungsanlage 11 , aber noch vor der inneren Schleuse 26 zum Beschichtungsbad 14 und vor den kathodischen Rollen 19. An ihm tut sich also noch nichts.
Sobald der Wafer 28b auf der Transportbahn 16 mit der linken kathodischen Rolle 19 in Berührung kommt, ist er zwar mit dem Minuspol der Stromquelle verbunden. Allerdings kann noch kein Strom fließen. Tritt der Wafer 28 durch die innere Schleuse 26 in das Bad 14 ein und wird dort an seiner Unterseite 30, aber auch an seiner Oberseite 29, mit dem Bad 14 benetzt und ist somit über die Anode 23 mit dem Pluspol der Stromquelle 21 verbunden, fließt ein Strom und die galvanische Be- schichtung mit dem Metall aus dem Bad 14 an der Unterseite 30 beginnt. Ist die rechte kathodische Rolle 19 nicht vorgesehen, so ist der Wafer 28b nur ungefähr solange sowohl mit der linken kathodischen Rolle 19 als auch der Anode 23 verbunden, wie er etwa maximal zu seiner Hälfte in das Bad 14 eingefahren ist. Dies reicht aber aus, um die Beschichtung wie eingangs beschrieben anzustoßen. Läuft der Be- schichtungsvorgang einmal, wird eine temporäre galvanische Beschichtung gestartet, die eine dünne Metallschicht aus dem Bad 14 an der Unterseite 30 aufbaut. Durch entsprechende chemische Abscheidung bzw. Beschichtung aus dem Bad 14 läuft die Beschichtung mit dem Metall dann weiter. Dazu ist das Bad 14 entsprechend ausgebildet. Dadurch, dass die linke kathodische Rolle 19 außerhalb des Bades 14 angeordnet ist, gibt es hier keine Verschmutzungsprobleme bzw. wird sie nicht mit Metall beschichtet.
Um zu erreichen, dass nicht nur der vordere Bereich des Wafers 28 galvanisch beschichtet wird, sondern auch der hintere und somit eine ord- nungsgemäße gesamte Beschichtung sichergestellt ist, kann eben die rechte kathodische Rolle 19 vorgesehen sein. Durch sie ist sicher gestellt, dass der Wafer 28 bereits komplett im Bad 14 läuft, solange er noch mit der Stromquelle 21 verbunden ist bzw. solange wie die galvanisch erzwungene Beschichtung läuft. Dazu könnte die rechte kathodische Rolle 19 auch noch weiter links und nahe an der inneren Schleuse 26 angeordnet sein. Unter Umständen ist es sogar möglich, die untere Transportrolle 18 direkt an der inneren Schleuse 26 als kathodische Rolle 19 auszubilden. Dabei besteht dann auch hier zwar das Problem, dass die innere kathodische Rolle 19 metallisch beschichtet wird und dann entsprechend zu reinigen ist. Dies ist aber vertretbar für eine gute Beschichtung. Zumindest kann so die Anzahl der im Bad 14 laufenden kathodischen Rollen 19 im Wesentlichen auf eine beschränkt werden.
Insgesamt wird mit dieser Anordnung, bei der selbst eine innerhalb des Bades 14 angeordnete kathodische Rolle 19 sehr nahe am Beginn der Beschichtung bzw. nahe der inneren Schleuse 26 angeordnet ist, eine Beschichtung galvanisch angestoßen und dann chemisch weitergeführt.
In der Position des rechten Wafers 28c ist dieser gar nicht mehr mit der Stromquelle 21 verbunden, sondern wird nur noch von den Transportrollen 17 und 18 auf der Transportbahn 16 geführt. Hier erfolgt dann nur eine chemische Beschichtung aus dem Bad 14 an der Unterseite 30, die aber eben durch das vorbeschriebene Anstoßen problemlos weiter läuft.
In einer abgewandelten Beschichtungsanlage 1 11 gemäß Fig. 2 ist ebenfalls eine Außenwanne 112 vorgesehen mit einer Beschichtungs- wanne 113 darin, die ein Bad 114 aufnimmt. Es ist auch eine Pumpe 115 zum Umwälzen vorgesehen. Auf einer Transportbahn 116 mit oberen Transportrollen 1 17 und unteren Transportrollen 118, die alle sämtlich gleich ausgebildet sind, zumindest jeweils innerhalb oder außerhalb des Bades 1 14, werden Wafer 128 entsprechend Fig. 1 in den Positionen 128a, 128b und 128c von links nach rechts transportiert.
Nahe der inneren Schleuse 126 sind unter den Wafern 128, also mit Strahlrichtung auf die Unterseiten 130 zu, Lichtquellen 132 vorgesehen. Diese können beispielsweise in Form von Leuchtröhren oder in Reihen angeordneter LED mit Abstrahlrichtung nach oben ausgebildet sein.
Der ganz linke Wafer 128a ist zwar schon durch die äußere Schleuse 125 der Außenwanne 112 gelaufen, wird jedoch noch nicht mit Licht gestrahlt und somit passiert hier noch nichts.
Der mittlere Wafer 128b wird auf seinem Weg von links kommend mit dem rechten vorderen Bereich von der linken Lichtquelle 132 an seiner Unterseite 30 angestrahlt, somit separieren sich hier bereits die Ladungsträger. Sobald der Wafer 128a mit seinem rechten vorderen Bereich durch die innere Schleuse 126 in das Bad 114 einfährt, werden Oberseite 129 und Unterseite 130 durch das Bad 114 elektrisch miteinander verbunden. Grundsätzlich ähnlich wie bei der vorbeschriebenen galvanischen Beschichtung fließt ein Strom, der eine galvanische Metall- beschichtung aus dem Bad 114 an der bestrahlten Unterseite 130 bewirkt, da diese negatives Potential aufweist. Diese galvanische Beschichtung läuft solange ab, wie die Unterseite 130 von der linken Lichtquelle 132 bestrahlt wird und somit auch Strom fließt. Dies bedeutet, dass ähnlich wie bei der vorbeschriebenen elektrischen Kontaktierung mit der linken kathodischen Rolle 19 gemäß Fig. 1 der linke Endbereich des Wafers 128 nicht mehr mit Licht bestrahlt wird, wenn er in das Bad 114 eintritt. Deswegen kann zusätzlich noch die rechte Lichtquelle 132 vorgesehen sein, die dafür sorgt, dass der Wafer 128b schon vollständig und ein gewisses Stück innerhalb des Bades 114 ist für eine durch Stromfluss erzwungene galvanische Metallabscheidung. Die rechte Lichtquelle 132 ist jedoch nicht völlig zwingend notwendig. Sie bewirkt, ähnlich wie für die rechte kathodische Rolle 19 erläutert, ein längeres Beleuchten der Unterseite 130 des Wafers 128b für das galvanische Aufbauen einer Schicht, damit dann wiederum die chemische Beschich- tung aus dem Bad 114 vollflächig und eigenständig weiterläuft. In der Position des rechten Wafers 128c wiederum läuft dann, ähnlich wie für die Fig. 1 beschrieben, eine chemische Beschichtung eben selbsttätig weiter.
Während die linke Lichtquelle 132 außerhalb des Bades 114 relativ leicht anzuordnen ist und im Betrieb kaum Probleme ergeben sollte, ist dies für die rechte Lichtquelle 132 schon etwas aufwändiger. Um hier mögliche Dichtheitsprobleme odgl. zu vermeiden könnte auch vorgesehen sein, die Beschichtungswanne 113 im linken Bereich derart lichtdurchlässig zu gestalten und die linke Lichtquelle 132 so anzuordnen, dass sie auch in das Bad 114 hinein strahlt. So kann sie auch dort die Unterseite 130 bestrahlen, ähnlich wie durch die rechte Lichtquelle 132 dargestellt. Möglich wären hier auch Einrichtungen wie Spiegel oder Lichtleiter odgl.
Die kathodischen Rollen 19 können unterschiedlich ausgebildet sein, beispielsweise gemäß der DE 10 2005 038 450 A1. Bezüglich der Ausbildung der Lichtquellen 132 wird auf bekannten Stand der Technik verwiesen, beispielsweise die DE 10 2007 038 120 A1.
Eine Beschichtung mit Nickel findet auf einem Frontgrid auf einem Wafer 28 statt, wobei hier mittels entweder chemischem Öffnen oder einem Laserstrukturieren der Anti-Reflexionsschicht strukturiert worden ist. Des Weiteren kann eine Nickelbeschichtung auf einem mit Phosphor dotierten Siliziumwafer erfolgen, wobei hier das Nickel nur dünn abgeschieden wird und als Leitschicht dient, um anschließend mit einer galvanischen Beschichtung verstärkt zu werden. Diese anschließende galvanische Beschichtung kann beispielsweise mit Silber oder Kupfer erfolgen. Des Weiteren ist es eben möglich, sowohl die Stromquelle 21 als auch die Lichtquellen 132 nicht kontinuierlich zu betreiben, sondern gepulst. Auch hier kann eine Verbesserung der Beschichtung erreicht werden, wie es beispielsweise aus der vorgenannten DE 10 2007 038 120 A1 bekannt ist.

Claims

- o ~Patentansprüche
1. Verfahren zur Behandlung eines Wafers zur Solarzellenherstellung in einem Durchlaufverfahren in einem Beschichtungsbad, wobei in dem Beschichtungsbad Metall wie Nickel, Kupfer oder Silber auf dem Wafer abgeschieden wird, dadurch gekennzeichnet, dass ein Wafer in das Beschichtungsbad eingefahren wird und zu einem Zeitpunkt, zu dem der Wafer bereits mit einem ersten Bereich in das Beschichtungsbad hineinreicht und mit einem zweiten Bereich noch nicht in das Beschichtungsbad hineinragt, an den zweiten Bereich des Wafers ein kurzer Stromstoß erfolgt zum Anstoßen der selbsttätigen Abscheidung des Metalls auf dem in das Beschichtungsbad hineinreichenden ersten Bereich des Wafers für eine darauf folgende weitergehende Beschichtung bei ganz in das Beschichtungsbad eingefahrenem Wafer auch auf dessen restlicher Fläche ohne weiteren Stromstoß oder andere Aktivierung von außen.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der kurze Stromstoß durch Bestrahlung des zweiten Bereichs des Wafers mit Licht erfolgt.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Bestrahlung der zu beschichtenden Unterseite des Wafers mit Licht von unten erfolgt.
4. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der kurze Stromstoß durch Anlegen von Spannung an den zweiten Bereich des Wafers erfolgt, vorzugsweise durch außerhalb des Beschichtungsbades angeordnete Kontaktmittel, insbesondere umlaufende Kontaktrollen.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktmittel vor dem Beschichtungsbad an der zu beschichtenden Seite des Wafers vorgesehen sind um die Spannung als Gleichspannung anzulegen, wobei sie insbesondere mit negativer Polarität an der unteren Seite des Wafers angelegt werden.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Wafer in dem Beschichtungsbad auf beiden Seiten zumindest teilweise mit dem Beschichtungsbad benetzt ist, vorzugsweise beidseitig und ganz eingetaucht.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung auf der Unterseite des Wafers erfolgt im Beschichtungsbad.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass maximal so lange ein Bestrahlen des Wafers mit Licht oder ein Anlegen von Spannung an den Wafer erfolgt, wie der Wafer noch nicht vollständig in das Beschichtungsbad hinein gefahren ist.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dauer des Stromstoßes weniger als 5 sec beträgt, vorzugsweise weniger als 2 sec.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Beschichtung mit Nickel oder Kupfer längliche Leiterfinger auf den Wafer aufgebracht werden, vorzugsweise auf die Unterseite der Wafer.
1 1. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie ein Beschichtungsbad aufweist mit einer Durchlaufbahn und eine Lichtquelle unterhalb oder oberhalb der Durchlaufbahn aufweist zur kurzzeitigen Bestrahlung eines einfahrenden Wafers mit Licht zur Beschichtung in dem Beschichtungsbad.
12. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass sie ein Beschichtungsbad aufweist mit einer Durchlaufbahn und Kontaktmitteln unterhalb oder oberhalb der Durchlaufbahn aufweist zur kurzzeitigen elektrischen Kontaktierung eines einfahrenden Wafers zur Beschichtung in dem Beschichtungsbad.
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