EP2751842A1 - Verfahren zum erzeugen einer honeycomb-textur an einer oberfläche eines substrates - Google Patents

Verfahren zum erzeugen einer honeycomb-textur an einer oberfläche eines substrates

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Publication number
EP2751842A1
EP2751842A1 EP12753100.2A EP12753100A EP2751842A1 EP 2751842 A1 EP2751842 A1 EP 2751842A1 EP 12753100 A EP12753100 A EP 12753100A EP 2751842 A1 EP2751842 A1 EP 2751842A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
substrate
masking layer
drops
honeycomb
masking
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP12753100.2A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Jan Nievendick
Jan Specht
Lorenz Zahner
Jochen Rentsch
Daniel Biro
David STÜWE
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.)
Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
Original Assignee
Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV filed Critical Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
Publication of EP2751842A1 publication Critical patent/EP2751842A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F77/00—Constructional details of devices covered by this subclass
    • H10F77/70—Surface textures, e.g. pyramid structures
    • H10F77/707—Surface textures, e.g. pyramid structures of the substrates or of layers on substrates, e.g. textured ITO layer on a glass substrate
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy

Definitions

  • a method of producing a honeycomb texture on a surface of a honeycomb texture is a method of producing a honeycomb texture on a surface of a honeycomb texture
  • the invention relates to a method for producing a honeycomb texture on a surface of a substrate, which substrate is a semiconductor substrate of a photovoltaic solar cell or a precursor in the manufacturing process of a photovoltaic solar cell or a substrate for improving the optical properties of one or more photovoltaic solar cells, according to the preamble of claim 1.
  • Photovoltaic solar cells are used to convert incident electromagnetic radiation into electrical energy.
  • it is known to provide a texture on at least one surface of the solar cell, in particular on the side of the solar cell facing the incident electromagnetic radiation.
  • the surface reflection is reduced, thus increasing the light coupling. This can be ensured by wave-optical effects and / or by radiation-optical effects such as in particular multiple reflection of the texture.
  • a pyramidal texture can be generated to increase the light coupling due to the crystal orientation in a simple manner by immersion in an etching bath.
  • a honeycomb texture is typically produced by depositing a masking layer on the surface of the semiconductor substrate having a plurality of openings.
  • the openings are ideally circular, but may also be, for example, hexagonal or approximately hexagonal.
  • the masking layer is etch-resistant, so that in a subsequent etching step, the etchant only acts on the regions of the semiconductor substrate not covered by the masking layer, and thus a honeycomb texture is produced in the semiconductor substrate.
  • the masking layer is removed again.
  • the invention has for its object to provide a method for producing a honeycomb texture on a surface of a substrate, which is less expensive and / or less complex compared to the previously known methods.
  • a honeycomb texture is produced on a surface of a substrate, which substrate is a semiconductor substrate of a photovoltaic solar cell or of a precursor in the production process of a photovoltaic solar cell or a substrate for improving the optical properties of one or more photovoltaic solar cells ,
  • the substrate may thus be, for example, a semiconductor substrate of a photovoltaic solar cell or a preliminary stage in the production process of a photovoltaic solar cell, so that the texture is formed directly on or on the solar cell.
  • the substrate serves to improve the optical properties of one or more photovoltaic solar cells, in particular by forming a glass substrate.
  • a glass substrate may be used, for example, in the manufacture of solar cell modules, typically on the light-facing side of the module.
  • the use of such a substrate for placement on only one or more solar cells is within the scope of the invention.
  • the method according to the invention comprises the following method steps:
  • the substrate is provided.
  • a masking layer is produced on the surface of the substrate, which masking layer has a plurality of openings.
  • etching of the substrate takes place at least at the opening regions of the masking layer on the surface of the substrate for the formation of the honeycomb texture.
  • a method step D the masking layer is removed.
  • the masking layer is produced by applying a masking material to the surface of the substrate, wherein a plurality of individual drops of the masking material is applied such that the centers of the drops form the vertices of a honeycomb grid.
  • a masking material to the surface of the substrate, wherein a plurality of individual drops of the masking material is applied such that the centers of the drops form the vertices of a honeycomb grid.
  • no complex photolithographic process for producing the masking layer is necessary, and it is also not necessary to first apply a full-area masking layer which is removed again in some areas.
  • Due to the newly developed printing pattern, which is an essential component of the invention it is possible to provide hexagonal openings which are substantially smaller than the drop diameter used on the substrate. This is achieved by leaving gaps between the drops which are smaller than the drops themselves.
  • the clear reduction of the mask openings achieved with the method makes an application in photovoltaics to produce a honeycomb texture with inkjet Procedure possible. Also, the newly developed print pattern allows the gaps to be arranged in a distance suitable for a honeycomb texture. Rather, the masking layer with the corresponding openings is created directly by applying the masking material, which directly enables the production of the honeycomb texture by means of etching.
  • the invention is based on the Applicant's finding that by arranging individual drops in such a way that the centers of the drops form the vertices of a honeycomb grid, a surprisingly simple method is formed, which nevertheless openings in the desired shape or at least the desired shape approximately.
  • a masking layer for producing a honeycomb texture can be produced with the method according to the invention.
  • the drops of the masking material are applied such that the centers of the drops form the vertices of a honeycomb grid, which is formed at least approximately by honeycombs in the form of regular, equilateral hexagons, the hexagons having sides of approximately equal length.
  • the hexagonal arrangement of the openings that is to say the areas not covered by the masking material, is given on the surface of the substrate in a simple manner.
  • the accuracy with which said hexagons can be formed with sides of equal length depends on the method of application of the masking material used.
  • the length deviations between the individual sides of the hexagons are less than 10%, more preferably less than 5%, especially preferably less than 1%, since in principle the reflection-reducing effect of the honeycomb texture is accurate, in particular the hexagonal Honeycomb structure increases.
  • the drops are applied with a lateral extent, which is selected so that adjacent drops touch each other at least at the edges facing, so that forms a closed border of the remaining free, at least approximately hexagonal openings through the respective adjacent drops.
  • the lateral extent of the drops is selected such that each drop is at least in contact with at least the three nearest neighbors, preferably at least in contact with exactly the next three neighbors, and particularly preferably overlapping.
  • each drop overlaps with its nearest neighbor by at least 3%, preferably at least 5%, more preferably by at least 10% of the diameter of the droplets, in which case the widest overlapping point prevails.
  • an overlap of at least 4 pm is advantageous.
  • the term "droplet” denotes an amount of masking material which is applied drop-like on the surface of the substrate and there has at least in a lateral plane which is parallel to the surface of the substrate, preferably in approximately a circular cross-sectional area After application to the surface, the drop is approximately in the form of a hemisphere or a flattened, approximated hemisphere.
  • each drop is formed by exactly one masking material application process.
  • a particularly simple design of the masking layer is obtained by exactly one drop is applied approximately centrally on each corner of the honeycomb honeycomb grid.
  • the hot-melt ink already known as a masking material for the production of solar cells is advantageously used to form the masking layer.
  • the hot-melt ink has the advantage that it can be liquefied simply by heating in a manner known per se and can be applied in a location-accurate manner and in precisely metered small amounts by means of processes known per se, in particular with inkjet processes.
  • the application of the masking material by means of inkjet printers and in this case preferably the application of hot-melt ink thus enables the use of per se known, already used for the solar cell ter- tered ter apparatuses by means of which location drops of hot-melt ink can be applied to predetermined location coordinates.
  • an xy position grid lying parallel to the surface of the substrate is used as the default for the centers of the drops to be formed.
  • printers it is customary for printers to specify the pressure coordinates for the drops of masking material to be applied in such an xy coordinate system.
  • Difficulty is that the drops should be applied so that their vertices form the vertices of an equilateral hexagon. This is often possible with inkjet printers in the typical resolution only with great inaccuracy.
  • a position grid is used which has a different scaling in the x direction compared to the y direction.
  • the x and y directions are scaled in a ratio 1: V3.
  • the distance between the centers of each two adjacent drops is preferably in the range of 0.5 ⁇ to 1 00 ⁇ , preferably in the range of 20 ⁇ to 90 ⁇ .
  • the inventive method is fundamentally applicable to any substrates which may be formed as semiconductor wafers or layer systems with a plurality of semiconductor layers. It is also applicable to the structuring of glass substrates, in particular of glass substrates for the production of solar cell modules, wherein the glass substrate is typically arranged on the light-facing side of the module, as described above.
  • the method according to the invention is advantageously suitable for multicrystalline silicon wafers or monocrystalline silicon wafers which do not have 100 crystal orientation.
  • an isotropic etching takes place.
  • etching takes place by means of an acid etching solution comprising hydrofluoric acid and nitric acid.
  • the etching solution comprises surfactants, in particular acetic acid.
  • the masking is preferably removed by means of an alkaline solution, preferably from potassium hydroxide (KOH) or sodium hydroxide (NaOH) or an organic solvent, preferably acetone or diethyl ether.
  • KOH potassium hydroxide
  • NaOH sodium hydroxide
  • organic solvent preferably acetone or diethyl ether.
  • a further improvement of the light coupling is achieved by using a two-stage etching process in an advantageous embodiment of the method according to the invention in order to increase the aspect ratio of the individual depressions to be produced in the semiconductor structure.
  • the aspect ratio refers to the ratio of depth to width of each well of the honeycomb texture produced in the regions not covered by the masking layer.
  • An enlargement of the mentioned aspect ratio is achieved by performing at least a partial undercutting of the masking layer in a preferred embodiment of the method according to the invention in method step C. This is typically the case when using non-directional or only slightly directed, essentially isotropic, etching processes. It is essential that, with this preferred embodiment, in a method step C1, at least the masking layer is heated such that the masking layer penetrates into the recess in the undercut regions at the edges of the recesses previously produced in method step C.
  • step C2 an additional deepening of the respective recesses takes place by renewed etching of the semiconductor structure.
  • a two-stage etching process is carried out.
  • the first etching process is carried out in a manner known per se in method step C as described above.
  • the masking layer is heated so that it penetrates into the created recess at the edges and thus at least partially covers the edges of the recess produced in method step C.
  • a lateral etching that is, an etching substantially parallel to the surface of the semiconductor structure prevented since the the masking layer penetrated into the depression at least partially prevents lateral etching, but not etching in the depth, that is in particular perpendicular to the surface of the semiconductor structure.
  • the masking layer is preferably heated to a temperature at which the masking layer is in a mechanically deformable, waxy, and in particular preferably non-liquid state. This ensures that the masking layer folds down in the undercut areas, that is, in the undercut areas, starting from a substantially horizontal position, parallel to the surface of the semiconductor structure, penetrates down into the recess.
  • a complete liquefaction of the masking layer entails the risk that the material of the masking layer in the undercut region will detach from the remaining masking layer and accumulate at the bottom of the depression produced in process step C. Therefore, in such a case, care must be taken to re-solidify the wax before reaching the deepest point of the well, or to avoid complete liquefaction.
  • the masking layer in process step B has a larger melting range in which it is wax-like deformable.
  • waxy and / or paraffin-containing substances have such properties.
  • prior art masking layers of wax which are resistant to etchants can be used.
  • wax has the advantage that in a certain temperature range, a mechanically deformable waxy state is present in which only a portion of the components of the washing mixture are liquid, others still firm, so that the desired effect occurs that the masking layer in step C1 in the Undercut areas penetrates into the recess without parts of the masking layer of the remaining, located on the surface of the semiconductor structure masking layer to dissolve.
  • At least the masking layer is heated to a temperature in the range from 40.degree. C. to 100.degree. C., preferably from 50.degree. C. to 80.degree.
  • typical, etch-resistant waxes suitable for masking layers have a waxy state in this temperature range.
  • the heating in process step C 1 is preferably carried out for a period of 1 minute to 30 minutes, preferably between 2 minutes and 10 minutes. This ensures that the desired plastic deformation of the
  • Masking layer takes place in the undercut areas.
  • the method according to the invention is particularly suitable for etching processes in which, at least in method step C, a largely isotropic etching takes place. Preferably, also in method step C2, a largely isotropic etching takes place.
  • dry chemical etching takes place in process steps C and / or C2, preferably in process steps C and C2.
  • wet-chemical etching takes place in process steps C and / or C2, preferably in process steps C and C2.
  • an etching liquid comprising at least HF and / or HNO 3 is advantageous.
  • steps C and C1 Preferably, between steps C and C1, residual etchant in the well is removed. This avoids that the etchant escapes into the environment during heating in step C.
  • the residual etchant is preferably removed by a rinsing liquid. Furthermore, it is advantageous that the rinsing liquid is subsequently removed in a drying step in order to avoid impairing the folding-over of the mask by the rinsing liquid following in method step C1.
  • Method step C can be supported by, in a preferred embodiment in method step C1, the masking layer being subjected to a fluid flow at least in the undercut region.
  • pressure is exerted on the masking layer in the direction of the depression, that is to say into the depression, so that the penetration of the masking layer into the depression is facilitated and accelerated.
  • a gas stream is used here.
  • Process step C1 is preferably carried out in such a way that the masking layer penetrates into the depression and bears at least partially against the edges of the depression. As a result, protection of these edges of the depression produced in method step C against lateral etching is particularly effective.
  • Figure 1 is a three-dimensional schematic representation of a measured
  • FIG. 2 shows a cross section through this height profile according to the sketched in Figure 1 line A-A ';
  • FIG. 3 shows a measured wavelength-dependent reflection of the honeycomb texture shown in FIG. 1 (solid line) compared to a comparative sample in which only one texture was formed with the method currently mostly used in industry;
  • FIG. 4 shows in partial illustration a a schematic representation of a position grid for
  • a polished, unshade, monocrystalline silicon wafer having an edge length of about 3 cm and a thickness of about 250 pm was treated as follows: A back side of the silicon wafer was completely masked with a masking layer for protection during subsequent etches The back side of the silicon wafer facing the back was applied by an ink jet method of hot melt ink as follows: An industrial inkjet printer was used with a piezoelectric printhead. This printer has a movable xy table to move the silicon wafer relative to the printhead.
  • the position grid was selected such that a greater scaling in the y direction was predetermined compared to the x direction, wherein a ratio 1: ⁇ '3 was chosen.
  • the printing operation was carried out, with the rectangles shown filled out in black in FIG. 4a) denoting those pixels on which a hot-melt ink was applied to the substrate.
  • the distance L, between the centers of two adjacent drops in the x-direction is approximately the same as the distance L 2 between the centers of two diagonally offset, adjacent drops. This is due to the aforementioned unequal scaling in the x and y directions, which is in a ratio close to 1: V3.
  • the dot density was thus about 1750 dpi in the x-direction and about 1016 dpi in the y-direction. Due to the expansion of the applied drops, adjacent drops overlap each other, so that the structure shown in FIG. 4b) is approximately the same, that is to say six drops each form a closed edge which encloses an approximately hexagonal opening.
  • Figure 4b shows only a small partial section, in the experiment carried out, the entire front of the wafer was covered with such a mask nationwide.
  • the silicon wafer was etched in an etching solution consisting of 23% by volume HF, 47% by volume HNO 3 , 20% by volume acetic acid and 10% by volume H 3 PO 4, prepared from 50% by weight. HF, 69% by weight HNO 3 , 1 00% by weight of acetic acid and 85% by weight of H 3 PO.
  • the etching was carried out at a temperature of 1 5 ° C.
  • Such an etchant is typically used to polish silicon wafers.
  • the masking layer was removed and the wavelength-dependent reflection was measured and the surface profile was determined.
  • the surface profile is shown in three-dimensional representation as a partial detail in Figure 1 and in two-dimensional representation in Figure 2.
  • the reflection is wavelength-dependent shown in Figure 3 (solid line), in comparison with the reflection of a comparison sample, which has only one generated by immersion in an etching solution texture.

Landscapes

  • Weting (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erzeugen einer Honeycomb-Textur an einer Oberfläche eines Substrates, welches Substrat ein Halbleitersubstrat einer photovoltaische Solarzelle oder einer Vorstufe im Herstellungsprozess einer photovoltaischen Solarzelle oder ein Substrat zur Verbesserung der optischen Eigenschaften einer oder mehrere photovoltaischer Solarzellen ist, folgende Verfahrensschritte umfassend; A Bereitstellen des Substrates, B Erzeugen einer Maskierungsschicht auf der Oberfläche des Substrates, welche Maskierungsschicht eine Mehrzahl von Öffnungen aufweist, C Ätzen des Substrates zumindest an den Öffnungsbereichen der Maskierungsschicht an der Oberfläche des Substrates zur Ausbildung einer Honeycomb-Textur und D Entfernen der Maskierungsschicht, Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass in Verfahrensschritt B die Maskierungsschicht durch Aufbringen eines Maskierungsmaterials auf die Oberfläche des Substrates erzeugt wird, wobei eine Vielzahl einzelner Tropfen des Maskierungsmaterials derart aufgebracht werden, dass die Mittelpunkte der Tropfen die Eckpunkte eines Wabengitters bilden.

Description

Verfahren zum Erzeugen einer Honeycomb-Textu r an einer Oberfläche eines
Substrates
Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugen einer Honeycom b-Textur an einer Oberfläche eines Substrates, welches Substrat ein Halbleitersubstrat einer photovoltaische Solarzelle oder einer Vorstufe im Herstellungsprozess einer photovoltaischen Solarzelle oder ein Substrat zur Verbesserung der optischen Eigenschaften einer oder mehrere photovoltaischer Solarzellen ist, gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1 . Fotovoltaische Solarzellen dienen zur Umwandlung einfallender elektromagnetischer Strahlung in elektrische Energie, Zur Erhöhung des Wirkungsgrades einer fotovoltaischen Solarzelle ist es bekannt, eine Textur an mindestens einer Oberfläche der Solarzelle vorzusehen, insbesondere an der bei Benutzung der einfallenden elektromagnetischen Strahlung zugewandten Seite der Solarzelle.
Mittels einer Textur wird die Oberflächen-Reflexion verringert und somit die Lichteinkopplung erhöht. Dies kann durch wellenoptische Effekte und/oder durch strahlenoptische Effekte wie insbesondere Mehrfachreflexion der Textur gewährleistet sein.
Bei Solarzellen, welche ausgehend von monokristallinen Standardwafern hergestellt werden, kann aufgrund der Kristallorientierung in einfacher Weise durch Eintauchen in ein Ätzbad eine Pyramidentextur zur Erhöhung der Lichteinkopplung erzeugt werden.
Schwieriger ist das Erzeugen von Texturen bei solchen Halbleiteroberflächen , die keine m onokristalli ne oder eine ung ü nstige Kristallorientieru ng aufweisen , insbesondere m ultikristalli ne Si liziumwafer und monokristal line Siliziumwafer, welche ei ne andere, als die 100-Kristallorientierung aufweisen . Es ist daher bekannt, Honeycomb-Texturen an einer Oberfläche des Halbleitersubstrates zur Verbesserung der optischen Eigenschaften zu erzeugen, wie beispielsweise in J. Zhao, A. Wang, P. Campbell, M.A. Green, A 19.8% efficient honeycomb multicrystalline Silicon solar cell with improved light trapping, IEEE Transactions on Electron Devices, 46 (1 999) 1978-1983 beschrieben.
Eine Honeycomb-Textur wird typischerweise erzeugt, indem eine Maskierungsschicht auf der Oberfläche des Halbleitersubstrates aufgebracht wird, welche eine Mehrzahl von Öffnungen aufweist. Die Öffnungen sind idealer weise kreis- förmig, können aber auch beispielsweise sechseckig oder näherungsweise sechseckig sein. Die Maskierungsschicht ist ätzresistent, sodass in einem nachfolgenden Ätzschritt das Ätzmittel lediglich an den nicht durch die Maskierungsschicht bedeckten Bereichen des Halbleitersubstrates angreift und somit in dem Halbleitersubstrat eine Honeycomb-Textur erzeugt wird.
Anschließend wird die Maskierungsschicht wieder entfernt.
Es ist bekannt, die Maskierungsschicht in an sich bekannter Weise durch Fotolithografieverfahren herzustellen. Ebenso ist es aus N. Borojevic, A. Lennon, S. Wenham, InkJet texturing for multicrystalline Silicon solar cells, in : Proc. of the 24th European Photovoltaic Solar Energy Conference, Hamburg, 2009 bekannt, eine ganzflächig aufgebrachte Maskierungsschicht durch stellenweises Ablösen in hexagonal zueinander angeordneten kreisförmigen Bereichen wieder zu entfernen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Erzeugen einer Honeycomb-Textur an einer Oberfläche eines Substrates zu schaffen, welches gegenüber den vorbekannten Verfahren kostengünstiger und/oder weniger komplex ausgebildet ist.
Gelöst ist diese Aufgabe durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens finden sich in den Ansprüchen 2 - 15. Hiermit wird der Wortlaut sämtlicher Ansprüche explizit der Referenzen in die Beschreibung einbezogen. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird eine Honeycomb-Textur an einer Oberfläche eines Substrates, welches Substrat ein Halbleitersubstrat einer pho- tovoltaische Solarzelle oder einer Vorstufe im Herstellungsprozess einer photo- voitaischen Solarzelle oder ein Substrat zur Verbesserung der optischen Eigenschaften einer oder mehrere photovoltaischer Solarzellen ist, erzeugt. Das Substrat kann somit beispielsweise ein Halbleitersubstrat einer fotovoltaischen Solarzelle oder einer Vorstufe im Herstellungsprozess einer fotovoltaischen Solarzelle sein, so dass die Textur unmittelbar an oder auf der Solarzelle ausgebildet wird. Ebenso liegt es im Rahmen der Erfindung, dass das Substrat zu Verbesserung der optischen Eigenschaften einer oder mehrerer photovoltaische Solarzellen dient, insbesondere durch Ausbildung als Glassubstrat. Ein solches Glassubstrat kann beispielsweise bei der Herstellung von Solarzellenmodulen verwendet werden, typischerweise auf der dem Licht zugewandten Seite des Moduls. Ebenso liegt die Verwendung solch eines Substrates zur Anordnung auf lediglich einer oder mehrerer Solarzellen im Rahmen der Erfindung.
Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst folgende Verfahrensschritte:
In einem Verfahrensschritt A wird das Substrat bereitgestellt.
In einem Verfahrensschritt B wird eine Maskierungsschicht auf der Oberfläche des Substrates erzeugt, welche Maskierungsschicht eine Mehrzahl von Öffnungen aufweist.
In einem Verfahrensschritt C erfolgt das Ätzen des Substrates zumindest an den Öffnungsbereichen der Maskierungsschicht an der Oberfläche des Substrates zur Ausbildung der Honeycomb-Textur.
I n einem Verfahrensschritt D wird die Maskierungsschicht entfernt.
Wesentlich ist, dass im Verfahrensschritt B die Maskierungsschicht durch Aufbringen eines Maskierungsmaterials auf die Oberfläche des Substrates erzeugt wird, wobei eine Vielzahl einzelner Tropfen des Maskierungsmaterials derart aufgebracht wird, dass die Mittelpunkte der Tropfen die Eckpunkte eines Wabengitters bilden. Im Unterschied zu vorbekannten Verfahren ist somit kein aufwendiges fotolitho- grafisches Verfahren zur Herstellung der Maskierungsschicht notwendig und es ist ebenso wenig notwendig, zunächst eine ganzflächige Maskierungsschicht aufzubringen, welche in Teilbereichen wieder entfernt wird. Durch das neu ent- wickelte Druckmuster, was wesentlicher Bestandteil der Erfindung ist, ist es möglich hexagonal angeordnete Öffnungen zu schaffen, die wesentlich kleiner als die auf dem Substrat verwendeten Tropfendurchmesser sind. Das wird dadurch erreicht, dass zwischen den Tropfen Lücken frei gelassen werden, welche kleiner sind als die Tropfen selbst. Die mit dem Verfahren erreichte deutli- che Verkleinerung der Maskenöffnungen macht eine Anwendung in der Photo- voltaik zur Erstellung einer Honeycomb-Textur mit Inkjet-Verfahren möglich. Auch ermöglicht das neu entwickelte Druckmuster, die Lücken in einem für eine Honeycomb-Textur passendem Abstand zueinander anzuordnen. Vielmehr wird unmittelbar durch Aufbringen des Maskierungsmaterials die Maskierungsschicht mit den entsprechenden Öffnungen erstellt, welche mittels Ätzen direkt die Herstellung der Honeycomb-Textur ermöglicht.
Die Erfindung ist in der Erkenntnis des Anmelders begründet, dass durch An- Ordnu ng einzelner Tropfen derart, dass die Mittelpunkte der Tropfen die Eckpunkte eines Wabengitters bilden, ein überraschend einfaches Verfahren ausgebildet ist, welches dennoch Öffnungen in der gewünschten Form oder zumindest der gewünschten Form angenähert aufweist. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist somit erstmals in einfacher und kostengünstiger Weise eine Maskierungsschicht zur Ausbildung einer Honeycomb- Textur herstellbar.
Vorzugsweise werden die Tropfen des Maskierungsmaterials derart aufgebracht, dass die Mittelpunkte der Tropfen die Eckpunkte eines Wabengitters bilden, welches zumindest angenähert durch Waben in Form von regelmäßigen, gleichseitigen Sechsecken gebildet wird, wobei die Sechsecke Seiten mit in etwa gleicher Länge aufweisen. Hierdurch ist in einfacher Weise die hexagonale Anordnung der Öffnungen, das heißt der nicht durch das Maskierungsmaterial bedeck- ten Bereiche auf der Oberfläche des Substrates gegeben. Die Genauigkeit, mit der die genannten Sechsecke mit Seiten gleicher Länge ausgebildet werden können, hängt von dem verwendeten Verfahren zum Aufbringen des Maskierungsmaterials ab. Untersuchungen des Anmelders haben gezeigt, dass vorzugsweise die Längenabweichungen zwischen den einzelnen Seiten der Sechsecke kleiner 10 %, weiter bevorzugt kleiner 5 %, insbesondere bevorzugt kleiner 1 % ist, da grundsätzlich die reflexionsvermindernde Wirkung der Honeycomb-Textur mit der Genauigkeit, insbesondere der Sechseck- Wabenstruktur zunimmt.
Vorzugsweise werden in Verfahrensschritt B die Tropfen mit einer lateralen Ausdehnung aufgebracht, welche derart gewählt ist, dass benachbarte Tropfen sich zumindest an den zugewandten Rändern berühren, sodass sich durch die jeweils benachbarten Tropfen eine geschlossene Umrandung der freibleibenden, zumindest näherungsweise sechseckigen Öffnungen ausbildet.
Untersuchungen des Anmelders haben gezeigt, dass es insbesondere vorteilhaft ist, wenn sich benachbarte Tropfen an den zugewandten Rändern überlappen, um eine geschlossene Umrandung und die Ausbildung der sechseckigen Öffnungen zu gewährleisten. insbesondere ist es vorteilhaft, dass der Radius jedes aufgebrachten Tropfens größer als die Hälfte des Abstandes L der Mittelpunkte zweier benachbarter Tropfen und kleiner als der Abstand L ist.
Vorzugsweise ist die laterale Ausdehnung der Tropfen derart gewählt, dass jeder Tropfen mit mindestens den drei nächsten Nachbarn zumindest in Berührung steht, vorzugsweise mit genau den nächsten drei Nachbarn zumindest in Berührung steht und insbesondere bevorzugt überlappt.
Untersuchungen des Anmelders haben gezeigt, dass vorzugsweise jeder Tropfen mit seinem nächsten Nachbarn um mindestens 3%, bevorzugt mindestens 5%, weiter bevorzugt um mindestens 10% des Durchmessers der Tropfen überlappt, wobei hierbei die jeweils breiteste Überlappungsstelle maßgebend ist. Bei typischen Tropfengrößen ist eine Überlappung um mindestens 4 pm vorteilhaft. Der Begriff„Tropfen" bezeichnet eine Menge an Maskierungsmaterial, welche in etwa tropfenförmig auf die Oberfläche des Substrates aufgebracht wird und dort zumindest in einer lateralen Ebene, welche parallel zu der Oberfläche des Substrates liegt, vorzugsweise in etwa eine kreisförmige Querschnittsfläche auf- weist. Typischerweise liegt der Tropfen nach Aufbringen auf die Oberfläche In etwa in Form einer Halbkugel oder einer abgeflachten, angenäherten Halbkugel auf.
Es liegt hierbei im Rahmen der Erfindung, in mehreren Materialauftrag svorgän- gen den Tropfen durch mehrmalige Maskierungsmaterialauftragung zu erzeugen. Insbesondere vorteilhaft ist es jedoch , das Verfahren derart auszubilden, dass jeder Tropfen durch genau einen Maskierungsmaterial- Aufbringungsvorgang ausgebildet wird. Eine besonders einfache Ausbildung der Maskierungsschicht ergibt sich, indem auf jeden Eckpunkt der Waben des Wabengitters genau ein Tropfen in etwa mittig aufgebracht wird.
Untersuchungen des Anmelders haben ergeben, dass insbesondere die bei Her- Ste l l ung von Solarzellen als Maskierungsmaterial bereits bekannte HotMelt-Tinte vorteilhafter Weise zur Ausbildung der Maskierungsschicht verwendet wird. Die HotMelt-Tinte weist den Vorteil auf, dass sie einfach in an sich bekannter Weise durch Erwärmung verflüssigt werden kann und mit an sich bekannten Verfahren, insbesondere mit Inkjet-Verfahren ortsgenau und in genau dosierbaren geringen Mengen aufbringbar ist.
Insbesondere das Aufbringen des Maskierungsmaterial mittels Inkjet-Druckern und hierbei bevorzugt das Aufbringen von HotMelt-Tinte ermöglicht somit die Verwendung an sich bekannter, bereits für die Solarzellenherstellung verwende- ter Apparaturen, mittels derer ortsgenau Tropfen der HotMelt-Tinte auf vorgegebenen Ortskoordinaten aufgebracht werden können.
Vorteilhafter Weise wird in Verfahrensschritt B ein parallel zur Oberfläche des Substrates liegendes xy-Positionsraster als Vorgabe für die Mittelpunkte der auszubildenden Tropfen verwendet. Insbesondere bei Verwendung von Inkjet- Druckern ist es üblich, die Druckkoordinaten für die aufzubringenden Tropfen des Maskierungsmaterials in einem solchen xy-Koordinatensystem vorzugeben.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren stellt sich jedoch die zusätzliche
Schwierigkeit dar, dass die Tropfen derart aufgebracht werden sollen, dass deren Eckpunkte die Eckpunkte eines gleichseitigen Sechsecks bilden. Dies ist häufig bei Inkjet-Druckern in der typischen Auflösung nur mit großer Ungenauig- keit möglich.
Vorteilhafter Weise wird daher ein Positionsraster verwendet, welches in x- Richtung eine unterschiedliche Skalierung verglichen mit der y-Richtung aufweist. Insbesondere ist es vorteilhaft, dass x- und y-Richtung in einem Verhältnis 1 : V3 skaliert sind.
Hierdurch ist gewährleistet, dass die Mittelpunkte diagonal benachbarter Pixel den gleichen Abstand aufweisen wie die Mittelpunkte zweier beispielsweise in x- Richtung liegender Pixel, zwischen denen ein Pixel freibleibt, das heißt nicht mit Maskierungsmaterial bedeckt ist.
Durch diese vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens mit der unterschiedlichen Skalierung des Positionsrasters in x- und y-Richtung kann somit auch bereits bei den bekannten Inkjet-Druckern mit hoher Genauigkeit eine hochaufgelöste Wabenstruktur zur Herstellung einer Honeycomb-Textur ausgebildet werden.
Der Abstand der Mittelpunkte jeweils zweier benachbarter Tropfen liegt vorzugsweise im Bereich 0,5 μηι bis 1 00 μιη, bevorzugt im Bereich von 20 μιη bis 90 μηι. Hierdurch ist eine vorteilhafte Strukturgröße zur Erzielung einer hohen Lichteinkopplung gewährleistet.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist grundsätzlich auf beliebigen Substraten, welche als Halbleiterwafer oder Schichtsysteme mit mehreren Halbleiterschichten ausgebildet sein können, anwendbar. Auch ist es zur Strukturierung von Glassubstraten anwendbar, insbesondere von Glassubstraten zur Herstellung von Solarzellenmodulen, wobei das Glassubstrat typischerweise auf der lichtzugewandten Seite des Moduls angeordnet ist, wie zuvor beschrieben. I nsbesondere ist das erfindungsgemäße Verfahren vorteilhafter Weise für multikristalline Siliziumwafer oder monokristalline Siliziumwafer, welche keine 100- Kristallorientierung aufweisen, geeignet.
Vorzugsweise erfolgt im Verfahrensschritt C ein isotropes Ätzen.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform erfolgt in Verfahrensschritt C ein Ätzen mittels einer sauren Ätzlösung umfassend Flusssäure und Salpetersäure. Insbesondere ist es vorteilhaft, dass die Ätzlösung Tenside, insbesondere Essigsäure, umfasst.
Dies weist den Vorteil auf, dass Tenside für eine bessere Oberflächenbenetzung sorgen. Auch werden die Gasblasen, die während der Reaktion entstehen kleiner und entwickeln dadurch weniger Auftrieb mit dem sie die Maske ablösen können, was die Maskenhaftung während des Ätzvorgangs verbessert.
In Verfahrensschritt D wird die Maskierung vorzugsweise mittels einer alkalischen Lösung bevorzugt aus aus Kaliumhydroxid (KOH) oder Natriumhydroxid (NaOH) oder eines organischen Lösungsmittes, vorzugsweise Aceton oder Diet- hylether, entfernt.
Eine weitere Verbesserung der Lichteinkopplung wird erzielt, indem in einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ein zweistufiger Ätzprozess verwendet wird, um das Aspektverhältnis der einzelnen zu erzeugenden Vertiefungen in der Halbleiterstruktur zu erhöhen.
Das Aspektverhältnis bezeichnet das Verhältnis von Tiefe zu Breite jeder in den nicht durch die Maskierungsschicht bedeckten Bereichen erzeugten Vertiefungen der Honeycomb-Textur.
Eine Vergrößerung des genannten Aspektverhältnisses wird erzielt, indem in einer vorzugsweisen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens in Verfahrensschritt C zumindest ein teilweises Unterätzen der Maskierungsschicht erfolgt. Dies ist typischerweise bei Verwendung von nicht oder nur wenig gerichteten, im Wesentlichen isotropen Ätzverfahren gegeben. Wesentlich ist nun, dass mit dieser vorzugsweisen Ausführungsform in einem Verfahrensschritt C1 ein Erwärmen zumindest der Maskierungsschicht derart erfolgt, dass die Maskierungsschicht In den unterätzten Bereichen an den Rändern der zuvor in Verfahrensschritt C erzeugten Vertiefungen in die Vertiefung eindringt.
Anschließend erfolgt in einem Verfahrensschritt C2 ein zusätzliches Vertiefen der jeweiligen Vertiefungen durch erneutes Ätzen der Halbleiterstruktur.
In dieser vorzugsweisen Ausführungsform wird somit ein zweistufiges Ätzverfahren ausgeführt. Der erste Ätzvorgang erfolgt wie zuvor beschrieben in an sich bekannter Weise in Verfahrensschritt C. In Verfahrensschritt C1 wird die Maskierungsschicht erwärmt, sodass sie an den Rändern in die erzeugte Vertiefung eindringt und somit die Ränder der in Verfahrensschritt C erzeugten Vertiefung zumindest teilweise bedeckt.
Deutlich wird bei dieser vorzugsweisen Ausführungsform an den Rändern der im Verfahrensschritt C erzeugten Vertiefung zumindest teilweise durch die im Verfahrensschritt C1 eingedrungenen Maskierungsschicht bei der zweiten Ätzstufe in Verfahrensschritt C2 ein laterales Ätzen, das heißt ein Ätzvorgang im Wesentlichen parallel zur Oberfläche der Halbleiterstruktur verhindert, da die in die Vertiefung eingedrungene Maskierungsschicht zumindest teilweise ein laterales Ätzen unterbindet, nicht jedoch ein Ätzen in die Tiefe, das heißt insbesondere senkrecht zur Oberfläche der Halbleiterstruktur.
Auf diese Weise ist die Erzielung einer Vertiefung mit einem größeren Aspektverhältnis, das heißt einem größeren Verhältnis der erzielten Tiefe zu der erzielten Breite der Vertiefung gegenüber den vorbekannten Ätzverfahren möglich.
Die vorbeschriebene vorteilhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ermöglicht somit erstmals auch bei Verwendung ungerichteter oder im Wesentlichen ungerichteter Ätzverfahren das Erzeugen einer oder mehrerer Vertiefungen mit hohem Aspektverhältnis. In Verfahrensschritt C1 erfolgt vorzugsweise ein Erwärmen der Maskierungsschicht auf eine Temperatur, in dem die Maskierungsschicht sich in einem mechanisch verformbaren, wachsartigen und insbesondere vorzugsweise nicht flüssigen Zustand befindet. Hierdurch wird erreicht, dass die Maskierungsschicht in den unterätzten Bereichen nach unten umklappt, das heißt in den unterätzten Bereichen ausgehend von einer im Wesentlichen waagrechten Position, parallel zur Oberfläche der Halbleiterstruktur, nach unten in die Vertiefung eindringt. Eine vollständige Verflüssigung der Maskierungsschicht ist birgt das Risiko, dass sich das Material der Maskierungsschicht im unterätzten Bereich von der restlichen Maskierungsschicht löst und am Boden der im Verfahrensschritt C erzeugten Vertiefung sammelt. Daher muss in einem solchen Fall dafür gesorgt werden, dass das Wachs vor erreichen der tiefsten Stelle der Vertiefung wieder verfestigt oder eine vollständige Verflüssigung muss vermieden werden.
Vorzugsweise weist die Maskierungsschicht in Verfahrensschritt B einen größeren Schmelzbereich auf in dem sie wachsartig verformbar ist. Insbesondere wachshaltige und/oder paraffinhaltige Substanzen verfügen über solche Eigenschaften. Hierbei können vorbekannte Maskierungsschichten aus Wachs, welche gegenüber Ätzmitteln resistent sind, verwendet werden. Insbesondere Wachs weist den Vorteil auf, dass in einem bestimmten Temperaturbereich ein mechanisch verformbarer wachsartiger Zustand vorliegt, in dem lediglich ein Teil der Bestandteile der Waschmischung flüssig sind, andere aber noch fest, sodass der gewünschte Effekt eintritt, dass die Maskierungsschicht in Verfahrensschritt C1 in den unterätzten Bereichen in die Vertiefung eindringt, ohne dass sich Teile der Maskierungsschicht von der restlichen, sich auf der Oberfläche der Halbleiterstruktur befindlichen Maskierungsschicht lösen.
Vorzugsweise erfolgt in Verfahrensschritt C1 eine Erwärmung zumindest der Maskierungsschicht auf eine Temperatur im Bereich 40°C bis 1 00°C, bevorzugt 50°C bis 80°C. Insbesondere weisen typische, für Maskierungsschichten geeignete und ätzresistente Wachse in diesem Temperaturbereich einen wachsartigen Zustand auf.
Die Erwärmung in Verfahrensschritt C 1 erfolgt vorzugsweise für eine Zeitdauer von 1 Minute bis 30 Minuten, bevorzugt zwischen 2 Minuten und 10 Minuten. Hierdurch ist gewährleistet, dass die erwünschte plastische Verformung der
Maskierungsschicht in den unterätzten Bereichen erfolgt.
Wie eingangs erwähnt, ist das erfindungsgemäße Verfahren insbesondere für solche Ätzvorgänge geeignet, bei denen zumindest im Verfahrensschritt C ein größtenteils isotropes Ätzen erfolgt. Vorzugsweise erfolgt ebenso in Verfahrensschritt C2 ein größtenteils isotropes Ätzen.
Es liegt im Rahmen der Erfindung, dass in den Verfahrensschritten C und/oder C2, vorzugsweise in Verfahrensschritt C und C2 ein trockenchemisches Ätzen erfolgt.
Vorteilhafter Weise erfolgt in den Verfahrensschritten C und/oder C2, bevorzugt in Verfahrensschritt C und C2 ein nasschemisches Ätzen. Insbesondere ist die Verwendung einer Ätzflüssigkeit umfassend mindestens H F und/oder HN03 vorteilhaft.
Vorzugsweise wird zwischen den Verfahrensschritten C und C1 rückständiges Ätzmittel in der Vertiefung entfernt. Hierdurch wird Vermieden, dass das Ätzmit- tel beim Erwärmen in Schritt C in die Umgebung entweicht.
Das rückständige Ätzmittel wird dabei vorzugsweise durch eine Spülflüssigkeit entfernt. Weiterhin ist es vorteilhaft, dass die Spülflüssigkeit anschließend in einem Trocknungsschritt entfernt wird, um Beeinträchtigungen des in Verfah- rensschritt C1 folgenden Umklappens der Maske durch die Spülflüssigkeit zu vermeiden.
Verfahrensschritt C kann unterstützt werden indem in einer vorzugsweisen Ausführungsform in Verfahrensschritt C1 die Maskierungsschicht zumindest in dem unterätzten Bereich mit einem Fluidstrom beaufschlagt wird. Hierdurch wird Druck auf die Maskierungsschicht in Richtung der Vertiefung , das heißt in die Vertiefung hinein, erzeugt, sodass das Eindringen der Maskierungsschicht in die Vertiefung erleichtert und beschleunigt wird. Vorzugsweise findet hierbei ein Gasstrom Verwendung. I nsbesondere ist vorteilhaft, die Maskierungsschicht mit Druckluft zu beaufschlagen. Verfahrensschritt C1 wird vorzugsweise derart ausgeführt, dass die Maskierungsschicht in die Vertiefung eindringt und zumindest teilweise an den Rändern der Vertiefung anliegt. Hierdurch ist besonders effektiv ein Schutz dieser Rän- der der in Verfahrensschritt C erzeugten Vertiefung gegenüber lateralem Ätzen gegeben.
Es ist jedoch nicht zwingend notwendig, dass nach Abschluss von Verfahrensschritt C1 die Maskierungsschicht an den Rändern der Vertiefung anliegt, da auch bei in die Vertiefung hineinragenden Bereichen der Maskierungsschicht, welche nicht direkt an den Rändern der Vertiefung anliegen, bereits ein Schutz gegenüber lateralen Ätzen gegeben ist.
Weitere vorteilhafte Merkmale und Ausgestaltungen der Erfindung werden im Folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels und den Figuren erläutert. Dabei zeigt:
Figur 1 eine dreidimensionale schematische Darstellung eines gemessenen
Höhenprofils einer Honeycomb-Textur, welche mit einem Ausfüh- rungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellt wurde;
Figur 2 einen Querschnitt durch dieses Höhenprofil gemäß der in Figur 1 skizzierten Linie A-A'; Figur 3 eine gemessene wellenlängenabhängige Reflexion der in Figur 1 dargestellten Honeycomb-Textur (durchgezogene Linie), verglichen mit einer Vergleichsprobe, in welcher lediglich eine Textur mit dem zur Zeit in der Industrie zumeist verwendeten Verfahren ausgebildet wurde; und
Figur 4 in Teilbild a eine schematische Darstellung eines Positionsrasters zur
Vergabe für einen Inkjet-Drucker mit Position der zu druckenden Tropfen und in Teilbild b das Ergebnis nach Aufbringen der sich überlappenden Tropfen in schematischer Darstellung . In den hier beschriebenen Ausführungsbeispielen wurde ein polierter, von Sägeschaden befreiter, monokristalliner Siliziumwafer mit einer Kantenlänge von etwa 3 cm und einer Dicke von etwa 250 pm wie folgt behandelt: Eine Rückseite des Siliziumwafers wurde zum Schutz während nachfolgender Ätzvorgänge vollständig mit Maskierungsschicht bedeckt und auf einer der Rückseite gegenüberliegenden Vorderseite des Siliziumwafers wurde mittels eines I nkjet-Druckverfahrens HotMelt-Tinte wie folgt aufgebracht: Ein für Industriezwecke erwerbbarer Inkjet-Drucker wurde mit einem piezoelektrischen Druckkopf verwendet. Dieser Drucker weist einen beweglichen xy- Tisch auf, um den Siliziumwafer relativ zu dem Druckkopf zu bewegen.
In dieser Konfiguration ist die Ausgabe einzelner Tropfen HotMelt-Tinte, die auf dem Substrat Halbkugeln mit einem Radius im Bereich 40 pm bis 60 pm bilden, möglich.
Um zu erreichen, dass die Mittelpunkte der aufgebrachten Tropfen auf den Eckpunkten eines regelmäßigen, gleichseitigen Sechseckes liegen, wurde das Posi- tionsraster derart gewählt, dass in y-Richtung eine größere Skalierung verglichen mit der x-Richtung vorgegeben wurde, wobei ein Verhältnis 1 :\'3 gewählt wurde.
Anschließend wurde der Druckvorgang durchgeführt, wobei die in Figur 4a) schwarz ausgefüllt dargestellten Rechtecke jene Pixel bezeichnen, an denen eine HotMelt-Tinte auf das Substrat aufgebracht wurde. Wie in Figur 4a) ersichtlich, ist der Abstand L, zwischen der Mittelpunkte zweier benachbarter Tropfen in x-Richtung etwa gleich groß wie der Abstand L2 zwischen der Mittelpunkte zweier diagonal versetzter, benachbarter Tropfen. Dies ergibt sich durch die vorgenannte ungleiche Skalierung in x- und y-Richtung, welche in einem Verhältnis nahezu 1 : V3 steht.
Die Punktdichte betrug somit in x-Richtung etwa 1750 dpi und in y-Richtung etwa 1016 dpi. Aufgrund der Ausdehnung der aufgebrachten Tropfen überlappen jeweils benachbarte Tropfen, sodass sich in etwa die in Figur 4b) gezeigte Struktur ergibt, das heißt jeweils sechs Tropfen bilden einen geschlossenen Rand, der eine in etwa sechseckige Öffnung umschließt.
Figur 4b) zeigt lediglich einen kleinen Teilausschnitt, bei dem durchgeführten Versuch wurde die gesamte Vorderseite des Wafers flächendeckend mit solch einer Maskierung bedeckt.
Anschließend erfolgte ein Ätzen des Siliziumwafers in einer Ätzlösung bestehend aus 23 Vol.-% HF, 47 Vol.-% HN03, 20 Vol.-% Acetic Acid und 10 Vol.-% H3PO4, hergestellt aus 50 Gew.-% HF, 69 Gew.-% HN03, 1 00 Gew.-% Acetic Acid und 85 Gew.-% H3P0 . Der Ätzvorgang erfolgte bei einer Temperatur von 1 5°C.
Ein derartiges Ätzmittel wird typischerweise zum Polieren von Siliziumwafern verwendet.
Anschließend wurde die Maskierungsschicht entfernt und die wellenlängenabhängige Reflexion gemessen sowie das Oberflächenprofil bestimmt.
Das Oberflächenprofil ist in dreidimensionaler Darstellung als Teilausschnitt in Figur 1 und in zweidimensionaler Darstellung in Figur 2 dargestellt. Die Reflexion ist wellenlängenabhängig in Figur 3 dargestellt (durchgezogene Linie), im Vergleich mit der Reflexion einer Vergleichsprobe, welche lediglich eine durch Eintauchen in eine Ätzlösung erzeugte Textur aufweist.
Deutlich ist in Figur 3 zu erkennen, dass insbesondere in den relevanten Wellenlängenbereichen 250 - 1200 nm eine geringere Reflexion und somit eine höhere Lichteinkopplung bei der mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ausgebildeten Honeycomb-Textur vorliegt.

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zum Erzeugen einer Honeycomb-Textur an einer Oberfläche eines Substrates, welches Substrat ein Halbleitersubstrat einer photovoltaische
Solarzelle oder einer Vorstufe im Herstellungsprozess einer photovoitaischen Solarzelle oder ein Substrat zur Verbesserung der optischen Eigenschaften einer oder mehrere photovoltaischer Solarzellen ist,
folgende Verfahrensschritte umfassend:
A Bereitstellen des Substrates,
B Erzeugen einer Maskierungsschicht auf der Oberfläche des Substrates, welche Maskierungsschicht eine Mehrzahl von Öffnungen aufweist,
C Ätzen des Substrates zumindest an den Öffnungsbereichen der Maskierungsschicht an der Oberfläche des Substrates zur Ausbildung einer Honeycomb-Textur und
D Entfernen der Maskierungsschicht, dadurch gekennzeichnet,
dass in Verfahrensschritt B die Maskierungsschicht durch Aufbringen eines Maskierungsmaterials auf die Oberfläche des Substrates erzeugt wird, wobei eine Vielzahl einzelner Tropfen des Maskierungsmaterials derart aufgebracht werden,
dass die Mittelpunkte der Tropfen die Eckpunkte eines Wabengitters bilden,
2. Verfahren nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Mittelpunkte der Tropfen die Eckpunkte eines Wabengitters bilden, welches zumindest angenähert durch Waben in Form von regelmäßigen, gleichseitigen Sechsecken gebildet wird, wobei die Sechsecke Seiten mit in etwa gleicher Länge aufweisen, bevorzugt mit einer Längenabweichung kleiner 10%, weiter bevorzugt kleiner 5%, insbesondere kleiner 1 %.
3. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass in Verfahrensschritt B Tropfen mit einer lateralen Ausdehnung aufgebracht werden, welche derart gewählt ist, dass benachbarte Tropfen sich zumindest an den zugewandten Ränder berühren, vorzugsweise überSappen, insbesondere,
dass der Radius jedes aufgebrachten Tropfens, größer als die Hafte des Ab- standes L der Mittelpunkte zweier benachbarter Tropfen und kleiner als der Abstand L ist.
4. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die laterale Ausdehnung der Tropfen derart gewählt ist, dass jeder Tropfen mit mindestens den drei nächsten Nachbarn zumindest in Berührung steht.
5. Verfahren nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass jeder Tropfen mit genau den drei nächsten Nachbarn zumindest in Berührung steht, vorzugsweise überlappt.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, dass jeder Tropfen mit seinem nächsten Nachbarn um mindestens 4 pm überlappt.
7. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass auf jeden Eckpunkt der Waben des Wabengitters, genau ein Tropfen in etwa mittig aufgebracht wird.
8. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass als Maskierungsmaterial zur Ausbildung der Maskierungsschicht Hot- Melt-Tinte verwendet wird.
9. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass in Verfahrensschritt B das Maskierungsmaterial mittels Inkjet-Drucken auf die Oberfläche aufgebracht wird.
10, Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
s dass in Verfahrensschritt B ein parallel zur Oberfläche liegendes xy-
Positionsraster als Vorgabe für die Mittelpunkte der auszubildenden Tropfen verwendet wird, welches Positionsraster in x-Richtung eine unterschiedliche Skalierung verglichen mit der y-Richtung aufweist, vorzugsweise, dass x- und y-Richtung in einem Verhältnis 1 zu 3 skaliert sind.
0
1 1 . Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Abstand der Mittelpunkte jeweils zweier benachbarter Tropfen im Bereich 1 pm bis 100 pm , bevorzugt im Bereich von 20 pm bis 90 pm liegt.5
12. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Substrat einen multikristallinen Siliziumwafer oder einen monokristallinen Siliziumwafer umfasst.
0
1 3. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass in Verfahrensschritt C ein isotropes Ätzen erfolgt. 5 14. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass in Verfahrensschritt C ein Ätzen mittels einer sauren Ätzlösung umfassend Flusssäure und Salpetersäure erfolgt, vorzugsweise, dass der die Ätzlösung Tenside, insbesondere Essigsäure umfasst.
1 5. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass in Verfahrensschritt D die Maskierung mittels einer alkalischen Lösung vorzugsweise aus Kaliumhydroxid (KOH) oder Natriumhydroxid (NaOH) oder5 eines organischen Lösungsmittes, vorzugsweise Aceton oder Diethylether, entfernt wird.
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104103716A (zh) * 2014-06-30 2014-10-15 浙江晶科能源有限公司 一种实现多晶硅太阳能电池蜂窝陷光绒面的方法

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA2375365A1 (en) * 1999-05-27 2001-02-15 Patterning Technologies Limited Method of forming a masking pattern on a surface
CN100466304C (zh) * 2007-05-11 2009-03-04 上海明兴开城超音波科技有限公司 单晶硅太阳能电池化学蚀刻、清洗、干燥的方法和它的一体化处理机
US8198528B2 (en) * 2007-12-14 2012-06-12 Sunpower Corporation Anti-reflective coating with high optical absorption layer for backside contact solar cells
KR101000064B1 (ko) * 2007-12-18 2010-12-10 엘지전자 주식회사 이종접합 태양전지 및 그 제조방법
KR20090091562A (ko) * 2008-02-25 2009-08-28 엘지전자 주식회사 태양전지 및 그 제조방법
WO2009120631A2 (en) * 2008-03-25 2009-10-01 Applied Materials, Inc. Surface cleaning and texturing process for crystalline solar cells
US8062693B2 (en) * 2008-09-22 2011-11-22 Sunpower Corporation Generation of contact masks for inkjet printing on solar cell substrates
US20100130014A1 (en) * 2008-11-26 2010-05-27 Palo Alto Research Center Incorporated Texturing multicrystalline silicon
KR20110049218A (ko) * 2009-11-04 2011-05-12 삼성전자주식회사 태양 전지 및 그 제조 방법

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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