EP2465145A2 - Method for producing an emitter electrode for a crystalline silicon solar cell and corresponding silicon solar cell - Google Patents

Method for producing an emitter electrode for a crystalline silicon solar cell and corresponding silicon solar cell

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EP2465145A2
EP2465145A2 EP10741995A EP10741995A EP2465145A2 EP 2465145 A2 EP2465145 A2 EP 2465145A2 EP 10741995 A EP10741995 A EP 10741995A EP 10741995 A EP10741995 A EP 10741995A EP 2465145 A2 EP2465145 A2 EP 2465145A2
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EP
European Patent Office
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paste
front contact
solar cell
recess
silicon solar
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP10741995A
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German (de)
French (fr)
Inventor
Helge Haverkamp
Petra Mitzinneck
Kay Kieninger
Jürgen SOLLNER
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Gebrueder Schmid GmbH and Co
Original Assignee
Gebrueder Schmid GmbH and Co
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Publication date
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • Y02E10/547—Monocrystalline silicon PV cells

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a front-side emitter electrode as a front contact for a crystalline silicon solar cell on a silicon wafer and a silicon solar cell produced by such a method.
  • a printed conductor is usually printed by screen printing on a front-side n-doped silicon layer with an antireflection layer thereon.
  • This can currently be printed with a width of about 120 ⁇ m to 150 ⁇ m, so that the front contact has approximately this width. With this width, it then shields the solar cell, which has a clear and negative effect on the usual number of front contacts.
  • the production of narrower tracks by screen printing is currently very difficult technically possible, since screen printing process have a certain limited resolution and thus very difficult to make narrower tracks can be applied.
  • the invention has for its object to provide an aforementioned method and a silicon solar cell made therewith, with which problems of the prior art can be avoided and in particular the smallest possible front contacts can be made.
  • a recess for the front contact is generated in the front side of the silicon wafer.
  • a front-side n-doped silicon layer is produced in a known manner and applied thereon to a conventional antireflection layer.
  • the recess can thus have the shape that will later specify the shape for the front contact, ie in particular as an elongated narrow line.
  • a paste is introduced into the depression, which contains electrically conductive metal particles and corrosive glass frit. This paste is then briefly heated or tempered, in particular for a few seconds, which can be done, for example, with a temperature of about 800 0 C.
  • the paste in particular through the glass frit, etches through the antireflection layer through up to the n-doped silicon layer and can contact it electrically via the metal particles.
  • another Step is then galvanically deposited or applied in the recess on the annealed paste or the electrically conductive layer formed by it.
  • the thickness of the front contact metal is then advantageously significantly higher than that of the annealed paste or the electrically conductive layer formed by it, so that then this front contact metal as a front contact or front emitter electrode takes over the actual task of electrical conductivity.
  • the width of the then resulting front contact can be specified by the depression, which is advantageously designed as a kind of trench, or whose width. If the depression is produced with a width of between 50 ⁇ m and 100 ⁇ m, advantageously between 60 ⁇ m and 80 ⁇ m, this is also the maximum width of the resulting front contact. So it can be half as wide as it used to be. As a result, just a much lower shading is achieved than before.
  • a depression can be produced with a depth of, for example, 15 ⁇ m to 40 ⁇ m, so that its width is greater than its depth.
  • An effect of the depression is namely that the paste, if it is rather thin, can not run as desired on a flat surface as in screen printing. It can also be used very low viscosity pastes or inks. This, in turn, simplifies the application of the paste or ink, advantageously by an ink jet method known per se to the person skilled in the art or by an ink jet method with a so-called ink jet printer. This can be done in particular with relatively high accuracy or high resolution in the narrow recesses or trenches into it. This is generally not so good with screen printing and above all not without problems over a longer period of time without clogging the screens and thus having to wait frequently.
  • the paste or ink which may be a kind of standard paste for such an electrically conductive contact per se, may be contained as electrically conductive particles nanoparticles with silver. This may be, for example, silver provided with a thin coating. These nanoparticles may constitute about 30% to 70% of the solids content of the paste, preferably about 40% to 60% or about half.
  • the etching glass frit in the paste may be formed as usual, for example with lead and / or cadmium oxide.
  • the depression can on the one hand mechanically by scoring or the like. be generated.
  • lasers have proved to be advantageous, which works quickly and accurately and results in depressions with the desired dimensions.
  • the recess does not have to be completely filled by the front contact metal, in particular it should even be avoided to completely fill it. If, after all, there should still be some front-contact metal deposited over the depression, there is a risk that this would accumulate with a conventional attachment characteristic with a width beyond the depressions. Then, in turn, the shading would become undesirably large. Therefore, it is also considered sufficient to fill the deepening to about half, possibly a little more.
  • a finished metallic front contact of the silicon solar cell can then have a height of about 10 .mu.m to 20 .mu.m, which results in a sufficient electrical conductivity.
  • Fig. 1 to 5 different processing steps of a silicon wafer for generating a front contact.
  • a crystalline silicon wafer 11 is shown in lateral section. It has an upwardly facing front side 12. The wafer is to be processed into a silicon solar cell.
  • a depression 14 in the manner of a trench is introduced into the front side 12 by means of a laser 15.
  • the recess 14 may have a width of 60 ⁇ m to 80 ⁇ m and a depth of 20 ⁇ m to 30 ⁇ m.
  • the special design of the recess 14 is not always quite rectangular as shown here, but this does not bother. It is important that there is a depression or a kind of ditch.
  • an n-doped silicon layer 16 is produced on the front side 12 in a known manner. Then, a conventional antireflection coating 17 is applied in a known manner. These two layers then have just the recess 14 and the recess 14 is still present.
  • a previously described paste 19 is introduced into the depression 14 by means of an inkjet printer 18.
  • the paste 19 may be composed according to the criteria mentioned above and has, as a solids content, nanoparticles with silver, for example about 50% by weight. of the solids content. Furthermore, the paste still has corrosive glass frit, in particular lead or cadmium oxide, which is also known per se.
  • the amount of applied paste 19 in the recess 14 may vary.
  • Fig. 5 is then shown how, advantageously supported by illumination in the manner described above, galvanically front contact metal 21 has been applied.
  • This front contact metal 21 is significantly thicker than the paste 19 and due to its composition also much better electrically conductive. It can accumulate very well on the conductive layer formed by the tempered paste.
  • the front contact metal 21 may consist of or comprise the above-described metals nickel, copper and tin, which are then applied successively in three galvanic steps.
  • the thus formed in total front contact 22 can fill the recess 14 about half, but possibly also a little more. It should only be taken to ensure that the front contact metal 21 does not get on the flat front side 12 and spreads there. On the one hand, copper could once again enter the silicon, which should be avoided for the aforementioned reasons. In addition, shadowing of the front side 12 of a silicon wafer 11 would then again be produced.
  • the crystalline silicon solar cell will increase as it covers more than the width of the well.

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Abstract

The invention relates to a method for producing a front-side emitter electrode as a front contact for a silicon solar cell on a silicon wafer, wherein a recess is generated in the front side thereof. A front-side n-doped silicon layer and an antireflection layer are then generated. A paste is then introduced into the recess by means of an inkjet printer, said paste comprising electrically conductive metal particles and corrosive glass frit etching through the antireflection layer to the n-doped silicon layer and electrically contacting the same. Electrically conductive front contact metal is subsequently galvanically deposited in the recess on the tempered paste as a front contact.

Description

Beschreibung  description
Verfahren zur Herstellung einer Emitter-Elektrode für eine kristalline Siliziumsolarzelle und entsprechende Siliziumsolarzelle  Process for producing an emitter electrode for a crystalline silicon solar cell and corresponding silicon solar cell
Anwendungsgebiet und Stand der Technik Field of application and state of the art
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer frontseitigen Emitter-Elektrode als Frontkontakt für eine kristalline Siliziumsolarzelle an einem Siliziumwafer sowie eine mit einem solchen Verfahren hergestellte Siliziumsolarzelle. The invention relates to a method for producing a front-side emitter electrode as a front contact for a crystalline silicon solar cell on a silicon wafer and a silicon solar cell produced by such a method.
Um an einer kristallinen Siliziumsolarzelle einen Frontkontakt herzustellen, wird üblicherweise mit Siebdruck auf eine frontseitige n-dotierte Siliziumschicht mit einer Antireflexions-Schicht darauf eine Leiterbahn aufgedruckt. Diese kann derzeit mit einer Breite von etwa 120μm bis 150μm gedruckt werden, so dass der Frontkontakt in etwa diese Breite hat. Mit dieser Breite schirmt er dann auch die Solarzelle ab, was sich bei der üblichen Anzahl von Frontkontakten insgesamt deutlich und negativ auswirkt. Die Erzeugung von schmaleren Leiterbahnen mittels Siebdruck ist derzeit technisch nur sehr schwer möglich, da Siebdruckverfahren eine gewisse begrenzte Auflösung haben und damit nur sehr schwer schmalere Leiterbahnen aufgebracht werden können. In order to produce a front contact on a crystalline silicon solar cell, a printed conductor is usually printed by screen printing on a front-side n-doped silicon layer with an antireflection layer thereon. This can currently be printed with a width of about 120μm to 150μm, so that the front contact has approximately this width. With this width, it then shields the solar cell, which has a clear and negative effect on the usual number of front contacts. The production of narrower tracks by screen printing is currently very difficult technically possible, since screen printing process have a certain limited resolution and thus very difficult to make narrower tracks can be applied.
Um die Abschattung der frontseitigen Emitter-Elektrode einer kristallinen Siliziumsolarzelle zu verringern und somit den Wirkungsgrad zu erhöhen, könnte man zwar versuchen, dennoch die Strukturbreite der Leiterbahnen für die Emitter-Elektrode bei den genannten Siebdruck-Verfahren noch weiter zu verringern. Dies hat aber den nachteiligen Effekt, dass bei Verringerung ihrer Breite ohne gleichzeitige Erhöhung der Höhe eine Reduktion der Querschnittfläche einhergeht. Dies hat wiederum eine geringere Leitfähigkeit zur Folge, wodurch die elektrischen Verluste am Serienwiderstand ansteigen. Aufgabe und Lösung In order to reduce the shadowing of the front-side emitter electrode of a crystalline silicon solar cell and thus to increase the efficiency, it would be possible to try still further to reduce the structural width of the conductor tracks for the emitter electrode in the screen printing methods mentioned. But this has the disadvantageous effect that a reduction in the cross-sectional area is accompanied by a reduction in their width without increasing the height simultaneously. This in turn results in lower conductivity, which increases the electrical losses on the series resistor. Task and solution
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein eingangs genanntes Verfahren sowie eine damit hergestellte Siliziumsolarzelle zu schaffen, mit denen Probleme des Standes der Technik vermieden werden können und insbesondere möglichst schmale Frontkontakte hergestellt werden können. The invention has for its object to provide an aforementioned method and a silicon solar cell made therewith, with which problems of the prior art can be avoided and in particular the smallest possible front contacts can be made.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie eine Siliziumsolarzelle mit den Merkmalen des Anspruchs 9. Vorteilhafte sowie bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der weiteren Ansprüche und werden im Folgenden näher erläutert. Dabei werden manche der nachfolgend aufgezählten Merkmale nur für das Verfahren oder nur für die Siliziumsolarzelle genannte. Sie sollen jedoch unabhängig davon sowohl für das Verfahren als auch für die Siliziumsolarzelle gelten können. Der Wortlaut der Ansprüche wird durch ausdrückliche Bezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht. This object is achieved by a method having the features of claim 1 and a silicon solar cell having the features of claim 9. Advantageous and preferred embodiments of the invention are the subject of the other claims and are explained in more detail below. Some of the features listed below are only mentioned for the process or only for the silicon solar cell. However, they should be able to apply independently of both the process and the silicon solar cell. The wording of the claims is incorporated herein by express reference.
Es ist vorgesehen, dass in der Frontseite des Siliziumwafers eine Vertiefung für den Frontkontakt erzeugt wird. Dann wird eine vorderseitige n- dotierte Siliziumschicht auf bekannte Art und Weise erzeugt sowie darauf eine übliche Antireflexions-Schicht aufgebracht. Die Vertiefung kann also die Form haben, die später die Form für den Frontkontakt vorgeben soll, insbesondere also als langgestreckte schmale Linie. Danach wird eine Paste in die Vertiefung eingebracht, welche elektrisch leitfähige Metallpartikel und ätzende Glasfritte enthält. Diese Paste wird dann kurzzeitig erhitzt bzw. getempert, insbesondere einige Sekunden lang, was beispielsweise mit einer Temperatur von etwa 8000C erfolgen kann. Dadurch ätzt sich die Paste, insbesondere durch die Glasfritte, durch die Antireflexions-Schicht durch bis zur n-dotierten Siliziumschicht und kann diese über die Metallpartikel elektrisch kontaktieren. In einem weiteren Schritt wird dann in der Vertiefung auf die getemperte Paste bzw. die von ihr gebildete elektrisch leitfähige Schicht das Frontkontakt-Metall galvanisch angelagert bzw. aufgebracht. Die Dicke des Frontkontakt- Metalls ist dann vorteilhaft deutlich höher als diejenige der getemperten Paste bzw. der von ihr gebildeten elektrisch leitfähigen Schicht, so dass dann dieses Frontkontakt-Metall als Frontkontakt bzw. frontseitige Emitter-Elektrode die eigentliche Aufgabe der elektrischen Leitfähigkeit übernimmt. It is envisaged that a recess for the front contact is generated in the front side of the silicon wafer. Then, a front-side n-doped silicon layer is produced in a known manner and applied thereon to a conventional antireflection layer. The recess can thus have the shape that will later specify the shape for the front contact, ie in particular as an elongated narrow line. Thereafter, a paste is introduced into the depression, which contains electrically conductive metal particles and corrosive glass frit. This paste is then briefly heated or tempered, in particular for a few seconds, which can be done, for example, with a temperature of about 800 0 C. As a result, the paste, in particular through the glass frit, etches through the antireflection layer through up to the n-doped silicon layer and can contact it electrically via the metal particles. In another Step is then galvanically deposited or applied in the recess on the annealed paste or the electrically conductive layer formed by it. The thickness of the front contact metal is then advantageously significantly higher than that of the annealed paste or the electrically conductive layer formed by it, so that then this front contact metal as a front contact or front emitter electrode takes over the actual task of electrical conductivity.
Der Vorteil dieses Verfahrens liegt darin, dass durch die Vertiefung, die vorteilhaft als eine Art Graben ausgebildet ist, bzw. deren Breite die Breite des dann entstehenden Frontkontaktes vorgegeben werden kann. Ist die Vertiefung mit einer Breite zwischen 50μm und 100μm, vorteilhaft 60μm bis 80μm, erzeugt, so ist dies eben auch die maximale Breite des entstehenden Frontkontaktes. Er kann also unter Umständen halb so breit sein wie bisher. Dadurch wird eben eine erheblich geringere Abschattung erreicht als bisher. Eine Vertiefung kann mit einer Tiefe von beispielsweise 15μm bis 40μm erzeugt werden, so dass ihre Breite größer ist als ihre Tiefe. The advantage of this method is that the width of the then resulting front contact can be specified by the depression, which is advantageously designed as a kind of trench, or whose width. If the depression is produced with a width of between 50 μm and 100 μm, advantageously between 60 μm and 80 μm, this is also the maximum width of the resulting front contact. So it can be half as wide as it used to be. As a result, just a much lower shading is achieved than before. A depression can be produced with a depth of, for example, 15 μm to 40 μm, so that its width is greater than its depth.
Ein Effekt der Vertiefung ist es nämlich auch, dass die Paste, falls sie eher dünnflüssig ist, nicht wie beim Siebdruck auf einer ebenen Fläche beliebig verlaufen kann. Es können dadurch auch sehr dünnflüssige Pasten bzw. Tinten verwendet werden. Das wiederum vereinfacht das Aufbringen der Paste bzw. Tinte, vorteilhaft durch ein an sich dem Fachmann bekanntes InkJet-Verfahren oder Tintenstrahl-Verfahren mit einem sogenannten InkJet- D rucker. Dies kann insbesondere mit relativ großer Genauigkeit bzw. großer Auflösung in die schmalen Vertiefungen bzw. Gräben hinein erfolgen. Dies ist mit Siebdruck im allgemeinen nicht so gut und vor allem nicht problemlos über länger Zeit möglich ohne die Siebe zu verstopfen und somit häufig warten zu müssen. In der Paste bzw. Tinte, die an sich eine Art Standard-Paste für eine solche elek-trisch leitfähige Kontaktierung sein kann, können als elektrisch leitfähige Partikel Nanopartikel mit Silber enthalten sein. Dies kann beispielsweise mit einem dünnen Überzug versehenes Silber sein. Diese Nanopartikel können etwa 30% bis 70% des Festkörperanteils der Paste bzw. Tinte ausmachen, vorteilhaft etwa 40% bis 60% bzw. etwa die Hälfte. An effect of the depression is namely that the paste, if it is rather thin, can not run as desired on a flat surface as in screen printing. It can also be used very low viscosity pastes or inks. This, in turn, simplifies the application of the paste or ink, advantageously by an ink jet method known per se to the person skilled in the art or by an ink jet method with a so-called ink jet printer. This can be done in particular with relatively high accuracy or high resolution in the narrow recesses or trenches into it. This is generally not so good with screen printing and above all not without problems over a longer period of time without clogging the screens and thus having to wait frequently. In the paste or ink, which may be a kind of standard paste for such an electrically conductive contact per se, may be contained as electrically conductive particles nanoparticles with silver. This may be, for example, silver provided with a thin coating. These nanoparticles may constitute about 30% to 70% of the solids content of the paste, preferably about 40% to 60% or about half.
Die ätzende Glasfritte in der Paste kann wie üblich ausgebildet sein, beispielsweise mit Blei- und/oder Kadmiumoxid. The etching glass frit in the paste may be formed as usual, for example with lead and / or cadmium oxide.
Die Vertiefung kann einerseits mechanisch durch Einritzen odgl. erzeugt werden. Als vorteilhaft hat sich jedoch Lasern herausgestellt, welches schnell und präzise arbeitet und Vertiefungen mit den gewünschten Abmessungen ergibt. The depression can on the one hand mechanically by scoring or the like. be generated. However, lasers have proved to be advantageous, which works quickly and accurately and results in depressions with the desired dimensions.
Die Vertiefung muss durch das Frontkontakt-Metall nicht vollständig gefüllt sein, insbesondere sollte es sogar vermieden werden, sie ganz zu füllen. Falls dann nämlich quasi über die Vertiefung hinaus doch noch etwas Frontkontakt-Metall angelagert werden sollte, besteht die Gefahr, dass sich dieses mit einer üblichen Anlagerungscharakteristik anlagern würde mit einer Breite über die Vertiefungen hinaus. Dann würde wiederum die Abschattung unerwünscht groß werden. Deswegen wird es auch als ausreichend angesehen, die Vertiefung nur bis etwa zur Hälfte zu füllen, möglicherweise auch etwas mehr. Ein fertiger metallischer Frontkontakt der Siliziumsolarzelle kann dann eine Höhe von etwa 10μm bis 20μm aufweisen, was eine ausreichende elektrische Leitfähigkeit ergibt. The recess does not have to be completely filled by the front contact metal, in particular it should even be avoided to completely fill it. If, after all, there should still be some front-contact metal deposited over the depression, there is a risk that this would accumulate with a conventional attachment characteristic with a width beyond the depressions. Then, in turn, the shading would become undesirably large. Therefore, it is also considered sufficient to fill the deepening to about half, possibly a little more. A finished metallic front contact of the silicon solar cell can then have a height of about 10 .mu.m to 20 .mu.m, which results in a sufficient electrical conductivity.
Durch ein vorgenanntes Verfahren zum Einbringen der Paste kann sichergestellt werden, dass sie tatsächlich nur in die Vertiefung eingebracht wird. Auch so können ungewünschte Abschattungen reduziert bzw. vermieden werden. Beim galvanischen Anlagern bzw. Aufbringen des Frontkontakt-Metalls können mehrere Metalle aufgebracht werden, und zwar in einer bestimmten zeitlichen Abfolge. Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, zuerst Nickel als Diffusionssperre aufzubringen, um zu verhindern, dass danach aufgebrachtes Kupfer, welches hauptsächlich die elektrische Leitfähigkeit des späteren Frontkontaktes übernimmt, in das Silizium eindiffundiert. Dies ist sehr wichtig, da ein solches Eindiffundieren von Kupfer das Silizium bzw. dessen Halbleitereigenschaften quasi vergiftet. Abschließend kann Zinn aufgebracht werden, um ein Oxidieren des Kupfers zu verhindern. Hierbei kann vorgesehen sein, dass der Anteil von aufgebrachtem Kupfer erheblich größer ist als derjenige der anderen Metalle. Die genannten drei Schritte des galvanischen Aufbringens von Metallen für den Frontkontakt können in Durchlaufanlagen hintereinander durchgeführt werden. Dabei ist es möglich, diese Aufbringung bzw. das Galvanisieren mit Licht zu unterstützen bzw. die Siliziumwafer dabei zu beleuchten. Dies reduziert die aufzubringende, anzulegende Stromstärke. Hierzu wird auf die EP 542 148 A1 verwiesen, in der diese Technik erläutert wird By an aforementioned method for introducing the paste can be ensured that it is actually introduced only in the recess. Even so unwanted shadowing can be reduced or avoided. When galvanically attaching or applying the front contact metal, several metals can be applied, in a specific time sequence. It has proven to be advantageous to first apply nickel as a diffusion barrier in order to prevent subsequently applied copper, which mainly takes over the electrical conductivity of the later front contact, from diffusing into the silicon. This is very important, as such in-diffusion of copper virtually poisoned the silicon or its semiconductor properties. Finally, tin may be applied to prevent oxidation of the copper. It can be provided that the proportion of copper applied is considerably larger than that of the other metals. The above-mentioned three steps of electroplating metals for the front contact can be carried out one after another in continuous flow systems. It is possible to support this application or the galvanizing with light or to illuminate the silicon wafer thereby. This reduces the applied current to be applied. Reference is made to EP 542 148 A1, in which this technique is explained
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. These and other features will become apparent from the claims but also from the description and drawings, wherein the individual features each alone or more in the form of sub-combination in one embodiment of the invention and in other areas be realized and advantageous and protectable Represent embodiments for which protection is claimed here. The subdivision of the application into individual sections and subheadings does not limit the statements made thereunder in their generality.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen schematisch dargestellt und wird im Folgenden näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen: Brief description of the drawings An embodiment of the invention is shown schematically in the drawings and will be explained in more detail below. In the drawings show:
Fig. 1 bis 5 verschiedene Bearbeitungsschritte eines Siliziumwafers zum Erzeugen eines Frontkontaktes. Fig. 1 to 5 different processing steps of a silicon wafer for generating a front contact.
Detaillierte Beschreibung des Ausführungsbeispiels Detailed description of the embodiment
In Fig. 1 ist ein kristalliner Siliziumwafer 11 im seitlichen Schnitt dargestellt. Er weist eine nach oben zeigende Frontseite 12 auf. Der Wafer soll zu einer Siliziumsolarzelle verarbeitet werden. In Fig. 1, a crystalline silicon wafer 11 is shown in lateral section. It has an upwardly facing front side 12. The wafer is to be processed into a silicon solar cell.
Gemäß Fig. 2 wird mittels eines Lasers 15 in die Frontseite 12 eine Vertiefung 14 nach Art eines Grabens eingebracht. Die Vertiefung 14 kann eine Breite von 60μm bis 80μm und eine Tiefe von 20μm bis 30μm haben. Die spezielle Ausbildung der Vertiefung 14 ist zwar nicht immer ganz rechteckig wie hier dargestellt, dies stört aber nicht. Wichtig ist eben, dass sich eine Vertiefung bzw. eine Art Graben ergibt. According to FIG. 2, a depression 14 in the manner of a trench is introduced into the front side 12 by means of a laser 15. The recess 14 may have a width of 60μm to 80μm and a depth of 20μm to 30μm. Although the special design of the recess 14 is not always quite rectangular as shown here, but this does not bother. It is important that there is a depression or a kind of ditch.
In einem weiteren Schritt gemäß Fig. 3 wird auf bekannte Art und Weise eine n-dotierte Siliziumschicht 16 an der Frontseite 12 erzeugt. Darauf wird auf bekannte Art und Weise eine übliche Antireflexions-Schicht 17 aufgebracht. Diese beiden Schichten weisen dann eben auch die Vertiefung 14 auf bzw. die Vertiefung 14 ist immer noch vorhanden. In a further step according to FIG. 3, an n-doped silicon layer 16 is produced on the front side 12 in a known manner. Then, a conventional antireflection coating 17 is applied in a known manner. These two layers then have just the recess 14 and the recess 14 is still present.
In einem nochmals weiteren Schritt gemäß Fig. 4 wird mittels eines Ink- jet-Druckers 18 eine vorbeschriebene Paste 19 in die Vertiefung 14 eingebracht. Derartige Inkjet-Drucker 18 sind dem Fachmann bekannt und brauchen nicht weiter erläutert zu werden. Die Paste 19 kann nach vorstehend genannten Kriterien zusammengesetzt sein und weist als Festkörperanteil Nanopartikel mit Silber auf, beispielsweise etwa 50 Gew.% des Festkörperanteils. Des weiteren weist die Paste noch ätzende Glas- fritte auf, insbesondere Blei oder Kadmiumoxid, was an sich aber auch bekannt ist. Die Menge an aufgebrachter Paste 19 in der Vertiefung 14 kann variieren. Es sollte so viel Paste 19 vorhanden sein, dass sie sich beim nachfolgenden, nicht dargestellten Schritt des Tempems bzw. Sin- terns mit oben genannten Parametern mittels der Glasfritte durch die Antireflexions-Schicht 17 durchätzt und die n-dotierte Siliziumschicht kontaktiert bzw. in diese eindringt. Dies kann noch weiter gehen als hier dargestellt. Des weiteren sollte eine metallisch bzw. elektrisch leitfähige Verbindung zwischen der n-dotierten Schicht 16 und der Oberfläche der getemperten Paste 19 gegeben sein, die sich vorteilhaft über die wesentliche oder die gesamte Breite der Vertiefung 14 ausdehnt, so dass anschließend ein Frontkontakt erzeugt werden kann. In a further step according to FIG. 4, a previously described paste 19 is introduced into the depression 14 by means of an inkjet printer 18. Such inkjet printers 18 are known in the art and need not be further explained. The paste 19 may be composed according to the criteria mentioned above and has, as a solids content, nanoparticles with silver, for example about 50% by weight. of the solids content. Furthermore, the paste still has corrosive glass frit, in particular lead or cadmium oxide, which is also known per se. The amount of applied paste 19 in the recess 14 may vary. So much paste 19 should be present that it is etched through the antireflection coating 17 in the subsequent unillustrated step of tempering or sintering with the above-mentioned parameters by means of the glass frit and contacts the n-doped silicon layer or into it penetrates. This can go further than shown here. Furthermore, there should be a metallically or electrically conductive connection between the n-doped layer 16 and the surface of the tempered paste 19, which advantageously extends over the substantial or the entire width of the recess 14, so that subsequently a front contact can be produced ,
In Fig. 5 ist dann dargestellt, wie, vorteilhaft durch Unterstützung durch Beleuchtung auf vorbeschriebene Art und Weise, galvanisch Frontkontakt-Metall 21 aufgebracht worden ist. Dieses Frontkontakt-Metall 21 ist deutlich dicker als die Paste 19 und aufgrund seiner Zusammensetzung auch sehr viel besser elektrisch leitfähig. Es kann sich sehr gut auf der durch die getemperte Paste gebildeten leitfähigen Schicht anlagern. Das Frontkontakt-Metall 21 kann aus den vorbeschriebenen Metallen Nickel, Kupfer und Zinn bestehen bzw. diese aufweisen, die dann nacheinander in drei galvanischen Schritten aufgebracht werden. In Fig. 5 is then shown how, advantageously supported by illumination in the manner described above, galvanically front contact metal 21 has been applied. This front contact metal 21 is significantly thicker than the paste 19 and due to its composition also much better electrically conductive. It can accumulate very well on the conductive layer formed by the tempered paste. The front contact metal 21 may consist of or comprise the above-described metals nickel, copper and tin, which are then applied successively in three galvanic steps.
Der dadurch insgesamt gebildete Frontkontakt 22 kann die Vertiefung 14 etwa zur Hälfte füllen, möglicherweise aber auch etwas mehr. Es sollte lediglich darauf geachtet werden, dass das Frontkontakt-Metall 21 nicht auf die flächige Frontseite 12 gerät und sich dort ausbreitet. Zum einen könnte wiederum Kupfer in das Silizium gelangen, was aus vorgenannten Gründen zu vermeiden ist. Des weiteren würde dann wiederum eine Abschattung der Frontseite 12 einer aus dem Siliziumwafer 11 gefertig- ten kristallinen Siliziumsolarzelle ansteigen, da ebne mehr als die Breite der Vertiefung bedeckt wird. The thus formed in total front contact 22 can fill the recess 14 about half, but possibly also a little more. It should only be taken to ensure that the front contact metal 21 does not get on the flat front side 12 and spreads there. On the one hand, copper could once again enter the silicon, which should be avoided for the aforementioned reasons. In addition, shadowing of the front side 12 of a silicon wafer 11 would then again be produced. The crystalline silicon solar cell will increase as it covers more than the width of the well.

Claims

Patentansprüche claims
1. Verfahren zur Herstellung einer frontseitigen Emitter-Elektrode als Frontkontakt für eine kristalline Siliziumsolarzelle an einem Silizi- umwafer, wobei in der Frontseite des Siliziumwafers eine Vertiefung für den Frontkontakt erzeugt wird und nach Erzeugen einer vorderseitigen n-dotierten Siliziumschicht und Aufbringen einer Antireflexions-Schicht eine Paste bzw. Tinte in die Vertiefung eingebracht wird, die elektrisch leitfähige Metallpartikel und ätzende Glasfritte enthält, wobei sich die Paste bzw. Tinte danach nach kurzzeitigem Erhitzen bzw. Tempern durch die Antireflexions- Schicht zur n-dotierten Siliziumschicht durchätzt und diese elektrisch kontaktiert, wobei dann in der Vertiefung auf die getemperte Paste bzw. Tinte elektrisch leitfähiges Frontkontakt-Metall galvanisch angelagert bzw. aufgebracht wird. 1. A method for producing a front-side emitter electrode as a front contact for a crystalline silicon solar cell on a silicon wafer, wherein in the front of the silicon wafer, a recess for the front contact is generated and after generating a front-side n-doped silicon layer and applying an anti-reflection layer a paste or ink is introduced into the depression, which contains electrically conductive metal particles and etching glass frit, the paste or ink then being etched through the antireflection layer to the n-doped silicon layer after being briefly heated or annealed, in which case electrically conductive front contact metal is applied or applied galvanically in the depression on the tempered paste or ink.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass bei dem galvanischen Anlagern bzw. Aufbringen von Frontkontakt- Metall mehrere Metalle in einer bestimmten Abfolge aufgebracht werden, vorzugsweise zuerst Nickel als Diffusionssperre, um ein Eindiffundieren von danach aufgebrachtem Kupfer in das Silizium zu verhindern, später das Kupfer, und abschließend Zinn zum Verhindern des Oxidierens des Kupfers. 2. The method according to claim 1, characterized in that in the galvanic deposition or application of front contact metal several metals are applied in a specific sequence, preferably first nickel as a diffusion barrier to prevent in-diffusion of copper subsequently deposited in the silicon, later the copper, and finally tin to prevent the oxidation of the copper.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallpartikel in der Paste Nanopartikel mit Silber aufweisen, insbesondere mit einem Anteil von 30% bis 70% des Festkörperanteils der Paste, vorzugsweise 40% bis 60%. 3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the metal particles in the paste nanoparticles with silver, in particular with a proportion of 30% to 70% of the solids content of the paste, preferably 40% to 60%.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefung durch das Frontkontakt-Metall mindestens zu 30% gefüllt wird, vorzugsweise zu etwa 50% bis 60%. 4. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the recess is filled by the front contact metal at least 30%, preferably about 50% to 60%.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefung durch Lasern erzeugt wird, vorzugsweise mit einer Breite zwischen 50μm und 100μm und mit einer Tiefe von insbesondere 15μm bis 40μm. 5. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the recess is produced by lasers, preferably with a width between 50 .mu.m and 100 .mu.m and with a depth of in particular 15 .mu.m to 40 .mu.m.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Paste bzw. Tinte mittels eines InkJet- Verfahrens bzw. Tintenstrahl-Verfahrens in die Vertiefung eingebracht wird. 6. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the paste or ink is introduced by means of an ink jet method or ink jet method in the recess.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Paste ausschließlich in die Vertiefung eingebracht wird. 7. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the paste is introduced exclusively into the recess.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Anlagern bzw. Aufbringen des Frontkontakts mit dem Frontkontakt-Metall auf die getemperte Paste durch lichtinduzierte Galvanik bzw. lichtunterstützte Galvanik erfolgt. 8. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the attachment or application of the front contact with the front contact metal is carried out on the annealed paste by light-induced electroplating or light-assisted electroplating.
9. Siliziumsolarzelle, hergestellt mit einem Verfahren gemäß einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefung etwa zur Hälfte mit Frontkontakt-Metall gefüllt ist. 9. silicon solar cell, produced by a method according to one of the preceding claims, characterized in that the recess is filled approximately half of front contact metal.
10. Siliziumsolarzelle nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein fertiger metallischer Frontkontakt der Siliziumsolarzelle eine Breite entsprechend der Vertiefung von etwa 60μim bis 80μim aufweist und eine Höhe von etwa 10μim bis 20μim. 10. silicon solar cell according to claim 9, characterized in that a finished metallic front contact of the silicon solar cell has a width corresponding to the depression of about 60μm to 80μm and a height of about 10μm to 20μm.
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