EP3472870A1 - Verfahren zur verschaltung von solarzellen, die aluminiumfolie als rückkontakt aufweisen - Google Patents

Verfahren zur verschaltung von solarzellen, die aluminiumfolie als rückkontakt aufweisen

Info

Publication number
EP3472870A1
EP3472870A1 EP17735407.3A EP17735407A EP3472870A1 EP 3472870 A1 EP3472870 A1 EP 3472870A1 EP 17735407 A EP17735407 A EP 17735407A EP 3472870 A1 EP3472870 A1 EP 3472870A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
zinc
aluminum foil
metallic
coated aluminum
solar cell
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Withdrawn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
EP17735407.3A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Henning Nagel
Jonas Bartsch
Mathias Kamp
Markus Glatthaar
Martin Graf
Jan Nekarda
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 Forderung der Angewandten Forschung eV
Original Assignee
Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung 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 Forderung der Angewandten Forschung eV filed Critical Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Publication of EP3472870A1 publication Critical patent/EP3472870A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/02—Details
    • H01L31/0224—Electrodes
    • H01L31/022408—Electrodes for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
    • H01L31/022425—Electrodes for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for solar cells
    • 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

  • Solar cells typically include a semiconductor device comprising a first semiconductor material, a second semiconductor material, and a transition region (e.g., also referred to as a pn junction) between these two semiconductor materials.
  • a semiconductor device comprising a first semiconductor material, a second semiconductor material, and a transition region (e.g., also referred to as a pn junction) between these two semiconductor materials.
  • a transition region e.g., also referred to as a pn junction
  • Semiconductor materials may be doped. Via a first metal contact, which is electrically connected to the first semiconductor material, and a second metal contact, which is electrically connected to the second semiconductor material, the voltage generated in a solar cell can be tapped.
  • One of the metal contacts may be mounted on the front or front side of the solar cell (often referred to as a front contact), while the other metal contact is located on the back of the unit cell (often referred to as the back contact).
  • solar cells are also known in which the metal contacts are present exclusively on the back of the solar cell, e.g. in the form of a comb-like interdigital structure. In such exclusively
  • back contact The electrical contact on the back of solar cells such as silicon solar cells (back contact) is often a large area by screen printing of Applied aluminum paste.
  • solder pads made of silver paste are additionally printed on the back, are soldered to the connector.
  • the overhanging other end of the connector is soldered to the front of adjacent solar cells, resulting in a series connection of solar cells to so-called solar cell strings.
  • a less expensive back contact can be made by positioning a metal foil over the back of the solar cell and then by means of
  • Silicon solar cell in these areas connects.
  • a cavity filled with a filling medium forms in the adjacent areas between metal foil and solar cell, in which the
  • Metal foil was not melted, which brings advantageous optical properties for the solar cell. As a metal foil is advantageous manner
  • An object of the present invention is the interconnection of solar cells via a method with which solar cell connectors can be fastened on the metal contacts of the solar cells as simply and efficiently as possible. Another object is to provide interconnected solar cells having high adhesion between metal contact of the solar cell and solar cell connectors.
  • Improvement of the adhesive power should preferably not be at the expense of other properties such as the efficiency of the solar cell.
  • an aluminum foil is unilaterally treated with an alkaline, aqueous medium containing Zn 2+ , so that on the treated side of the
  • Aluminum foil deposits metallic zinc to form a one-sided Zn-coated aluminum foil
  • the unilaterally Zn-coated aluminum foil is applied over its untreated side on the back side of a semiconductor component of a first solar cell and locally heated with laser radiation, so that the aluminum foil connects to the back side of the semiconductor component and a Zn-coated aluminum - back contact is obtained
  • Connector is connected to a metal contact of a second solar cell, wherein the metallic connector is attached to the Zn-coated aluminum back contact by soldering or gluing.
  • the zinc-coated aluminum obtained via a wet-chemical process is a very effective substrate for the attachment of the metallic connector (such as a copper ribbon). It can be realized high adhesion of the connector on the metallic contact of the solar cell.
  • the application of further metallic layers on the galvanized aluminum (eg by electroplating) before soldering the connector is eliminated. Rather, the Zn-coated aluminum already represents a suitable substrate for soldering or Au & life of the connector.
  • the application of the metallic connector by means of conventional
  • Deterioration of the semiconductor material properties does not occur with the process of the present invention.
  • a possible reason for this could be that the deposited zinc evaporates in the areas exposed to laser radiation before the heated areas of the semiconductor material properties.
  • a solar cell includes a semiconductor device comprising a first semiconductor material, a second semiconductor material, and a transition region (eg, also referred to as pn junction) between these two semiconductor materials.
  • a transition region eg, also referred to as pn junction
  • One of the semiconductor materials or even each of the semiconductor materials may be doped.
  • the voltage generated in a solar cell can be tapped.
  • the Zn-coated aluminum back contact constitutes one of these
  • the semiconductor device i.e., type of semiconductor materials to be used, doping, etc.
  • the solar cell is preferably a silicon solar cell, for example a monocrystalline silicon solar cell, a polycrystalline silicon solar cell or an amorphous silicon solar cell.
  • the method according to the invention is also suitable for the interconnection of other solar cells, e.g. III-V semiconductor solar cells, II-VI semiconductor solar cells, I-III-VI semiconductor solar cells or organic solar cells.
  • step (a) of the process according to the invention an aluminum foil is treated on one side with an alkaline, aqueous medium containing Zn 2+ , so that metallic zinc forms on the treated side of the aluminum foil, forming a one-sided Zn-coated aluminum foil deposits.
  • the thickness of the aluminum foil is for example in the range of 0.5 ⁇ to 50 ⁇ , more preferably in the range of 2 ⁇ to 20 ⁇ .
  • Such aluminum foils are commercially available.
  • the aluminum foil preferably contains aluminum in an amount of at least 80% by weight, more preferably at least 90% by weight. It may be pure metallic aluminum or an aluminum alloy. The purity of the metallic aluminum may vary over a wide range, provided that the electrical conductivity and / or mechanical properties are not adversely affected. For example, the aluminum contains further metallic elements in a total proportion of less than 1% by weight, more preferably less than 0.1% by weight or less than 0.01% by weight. Is the aluminum foil made of one
  • Made aluminum alloy it preferably has a proportion of aluminum of at least 80% by weight, more preferably at least 90% by weight. Suitable metallic elements that can be alloyed with the aluminum are known to those skilled in the art.
  • the aqueous medium to which the aluminum back contact is treated has a relatively high concentration of Zn 2+ .
  • the Zn 2+ concentration in the alkaline aqueous medium is at least 1.5% by weight, more preferably at least 2.0% by weight, even more preferably at least 3.0% or even at least 4.0% by weight.
  • Zn 2+ is in dissolved form, for example, by dissolving a Zn 2+ compound in relatively alkaline conditions (ie, relatively high pH) in the aqueous medium.
  • Zn 2+ may be present under alkaline conditions as a zincate (eg, [Zn (II) (OH) 4] 2 ⁇ or similar Zn 2+ -containing species) in the aqueous medium. This is known in principle to the person skilled in the art.
  • a suitable pH of the alkaline, aqueous medium is, for example,> 10, more preferably> 13.
  • the alkaline aqueous medium may contain further transition metal cations, preferably iron cations, nickel cations or copper cations or a combination of at least two of these Cations, included.
  • the alkaline aqueous medium still contains Fe cations in a concentration of at least 0.0003% by weight, more preferably at least 0.001% by weight, e.g. in the range of 0.0003-30% by weight.
  • the alkaline, aqueous medium contains nickel cations, these may be present, for example, in a concentration of 0.1-5% by weight, more preferably 0.5-3% by weight.
  • the alkaline, aqueous medium contains copper cations, these can
  • Electroless metal deposition is a coating process that operates without the use of an external power source.
  • Electroless deposition of metallic zinc onto an aluminum substrate using an alkaline Zn 2+ solution is well known to those skilled in the art.
  • an Al 2 O 3 layer present on the aluminum is first dissolved.
  • Exposed aluminum is oxidized and enters as aluminate Solution.
  • Zn 2+ eg in the form of zincate
  • metallic Zn is deposited on the remaining aluminum.
  • the deposited on the aluminum foil Zn layer has a thickness in the range of 0.1 ⁇ to 5 ⁇ , more preferably 0.3 ⁇ to 2.5 ⁇ on.
  • the thickness of the aluminum foil during the Zn deposition step (a) is reduced by a value approximately equal to the thickness of the deposited Zn layer.
  • the duration of the treatment of the aluminum foil with the alkaline, aqueous Zn 2+ -containing medium in step (a) is, for example, 15 s to 250 s.
  • the zinc deposition step (a) is preferably carried out at a temperature in the range of 5-60 ° C, more preferably 5-45 ° C.
  • step (a) the aluminum foil is treated on one side with the Zn 2+ -containing aqueous medium. This means that only one side of the aluminum foil is brought into contact with the Zn 2+ -containing medium and provided with a metallic Zn layer, whereas on the untreated side of the foil after step (a) no metallic Zn layer is present , As explained in more detail below, the film in step (b) via this untreated, ie no Zn layer having side attached to the back of the semiconductor device of the solar cell.
  • Aluminum foils can have a rough and a smooth side due to their production. An improved light output of the solar cells has resulted when the rough side of the aluminum foil is coated with zinc and the smooth side rests on the back of the semiconductor device. In a preferred embodiment, therefore, the side of the aluminum foil is treated with the aqueous Zn 2+ -containing medium whose average surface roughness is greater compared to the opposite side.
  • the aluminum foil is held in a substantially horizontal position during the zinc deposition step (a) with the side to be coated with metallic zinc facing down and being contacted with the Zn 2+ -containing aqueous medium.
  • substantially horizontal means that the film deviates at most 20%, more preferably at most 10% from an ideal horizontal position.
  • the alkaline, aqueous Zn 2+ -containing medium is located below the side of the aluminum foil to be coated and can be brought into contact with this side of the aluminum foil by conventional methods, for example by spraying or rinsing.
  • the Zn 2+ -containing medium is in an open-topped container and the aluminum foil is moved over this container, wherein the Zn 2+ -containing medium comes into contact with the aluminum foil only on one side from below.
  • This horizontal positioning of the aluminum foil in step (a) and the resulting coating of the downwardly facing side of the aluminum foil has a positive influence on the microstructure of the deposited metallic zinc layer and leads to a further improvement of the adhesion between the aluminum back contact and the solar cell connector mounted thereon.
  • step (a) in
  • step (a) Essentially positioned vertically. In principle, however, every other is Positioning (eg in oblique orientation) of the semiconductor device in step (a) possible.
  • the aluminum foil is moved relative to the Zn 2+ -containing medium during the zinc deposition step (a).
  • the relative speed between the aluminum foil and the aqueous Zn 2+ -containing medium is preferably at least 0.1 m / min, more preferably at least 0.2 m / min.
  • this relative movement can be realized by moving the underside of the aluminum foil over a quiescent Zn 2+ -containing medium or by flowing a flowing Zn 2+ medium over a resting underside of the aluminum foil or through a Combination of these two variants.
  • the relative movement of the aluminum foil to the aqueous Zn 2+ -containing medium can be realized by a roll-to-roll process.
  • step (a) The relative movement between the aluminum foil and the aqueous Zn 2+ -containing medium during the Zn deposition in step (a) has a positive influence on the microstructure of the deposited metallic zinc layer and leads to a further improvement of the adhesion between the aluminum back contact and the solar cell connector mounted thereon.
  • the metallic zinc layer deposited in step (a) is present as a closed layer also on the surface of the closed zinc layer zinc crystallites with a diameter of more than 2.0 ⁇ in a number density of> 5000 per mm 2 , more preferably> 10000 per mm 2 , more preferably 5000-60000 per mm 2 or 10000-50000 per mm 2 are present; and / or wherein at least 1.5%, more preferably at least 3.0%, even more preferably 1.5-18.0%) or 3.0-15.0%) of the surface of the closed zinc layer by zinc crystallites having a diameter occupied by more than 2.0 ⁇ .
  • the metallic zinc layer preferably contains significantly smaller zinc crystallites with a
  • the particle size distribution of the zinc crystallites on the surface of the closed zinc layer may be, for example, bimodal.
  • step (a) On the basis of the method parameters of step (a) described above, such a metallic zinc layer can be produced selectively.
  • the Zn coating obtained in step (a) is rinsed at least once with a rinsing liquid before step (b).
  • a rinsing liquid At least for a first flush and optionally also for further flushes of the Zn-coated aluminum back contact before step (b), an aqueous rinse liquid of pH> 8.5, more preferably pH> 13, is preferably used.
  • the unilaterally Zn-coated aluminum foil is preferably subjected to drying before step (b), for example by suitable thermal treatment.
  • step (a) may be repeated at least once before step (b) is performed. However, considering the process efficiency, it is preferable to perform step (a) only once.
  • step (b) of the method according to the invention the one-sided Zn-coated aluminum foil is applied over its untreated side on the back of a semiconductor component of a first solar cell and locally heated with laser radiation, so that the aluminum foil with the Rear side of the semiconductor device connects and a Zn-coated aluminum back contact is obtained.
  • the back side of the semiconductor device is the side which in use opposes the solar cell to the irradiated side (i.e., the front side), which is the side facing away from the light.
  • the present on the back of a solar cell metal contact is commonly referred to as back contact.
  • the local heating preferably takes place in such a way that as much as possible of the deposited metallic zinc evaporates in this area and the aluminum foil at least briefly melts. As a result of the melting, an effective connection between the aluminum foil and the rear side of the semiconductor component occurs in this local area. Since zinc evaporates, disturbing contamination of the semiconductor device is minimized or even completely avoided in this local connection region.
  • the metallic zinc coating is still present and can be used in step (c) for the attachment of the metallic connector by soldering or gluing.
  • the local heating preferably takes place by means of laser radiation with several
  • step (b) Laser pulses per laser point. This promotes vaporization of the metallic zinc layer in the locally heated area and minimizes the risk of unwanted contamination of the semiconductor device.
  • An advantageous embodiment of the method is that the aluminum foil is locally heated in step (b) by means of laser radiation circumferentially on the edge of the semiconductor device such that the aluminum foil is severed. This improves the adhesion of the film to the semiconductor device. Furthermore, it is advantageous if the adhesion of the aluminum foil is high, especially under the applied connectors. This is achieved, for example, by the fact that in process step (b) the area fraction of the area irradiated with laser radiation is
  • Aluminum foil in the area below and in the vicinity of the applied in step (c) connector is greater than in the remaining portion of the aluminum foil.
  • the solar cell After attaching the one-sided Zn-coated aluminum foil on the back side of the semiconductor device, it can function as a Zn-coated aluminum back contact of the solar cell.
  • the solar cell in addition to the aluminum back contact nor a metallic front contact on the
  • Front side of the solar cell has.
  • This front contact can be configured in a known manner.
  • the front contact may have a grid structure.
  • the front contact can be made of silver or a
  • the front contact can already be on the
  • step (b) Semiconductor device are present when in step (b) the aluminum back contact is attached.
  • the front contact may be applied to the semiconductor device simultaneously with the aluminum back contact or after attaching the aluminum back contact.
  • the solar cell In order to minimize shading effects, it is alternatively also possible for the solar cell to be exclusively back contacted, ie only on the rear side of the solar cell
  • step (c) the attachment of the metallic connector on the Zn-coated aluminum back contact takes place, in particular by soldering. Therefore, in an optional
  • step (c) a solder material are applied to the metallic Zn layer of the aluminum back contact. This is preferred
  • step (c) of the method of the invention the Zn-coated aluminum back contact is connected by a metallic connector to a metal contact of a second solar cell, wherein the metallic connector on the Zn-coated aluminum back contact of the first solar cell by soldering or sticking is attached.
  • Metallic connectors for interconnecting solar cells are well known to those skilled in the art. Suitable metallic connectors are commercially available or can be prepared by conventional methods.
  • the metallic connector is preferably ribbon or wire, with others
  • the metallic connector is band-shaped.
  • the metal connector may be coated with a solder material such as tin or a tin alloy. This eliminates the separate feeding of the solder material.
  • solder material suitable tin alloys are well known. These contain as alloying elements, for example, lead, silver and / or bismuth.
  • the solder material preferably has a melting temperature in the range of 180 ° C to 245 ° C.
  • the metallic connector is a copper tape, more preferably a tin or tin alloy coated copper tape.
  • Such "tin-plated” copper strips are commercially available.
  • the soldering is preferably carried out at a temperature of less than 450 ° C. This is commonly referred to as soft soldering. More preferably, the soldering temperature is in the range of 175 ° C to 400 ° C or 175 ° C to 300 ° C.
  • the soldering process uses conventional, preferably non-corrosive ("no cleari 1" ) fluxes.
  • the flux may be applied to the solder-coated metallic connectors (eg, the tinned copper tapes) and / or to the deposited zinc layer. If the attachment of the metallic connector on the Zn-coated aluminum back contact by gluing, so an electrically conductive adhesive is preferably used. Such adhesives are known to those skilled in the art and commercially available.
  • the second solar cell which is connected to the first solar cell, is also a solar cell on which according to the above
  • the present invention relates to a solar cell string comprising at least two solar cells interconnected by a metallic connector, wherein at least one solar cell has a metallic zinc coated aluminum back contact and the metallic connector is directly soldered or bonded to this Zn coated aluminum back contact.
  • at least two, more preferably each of the solar cells has an aluminum back contact coated with metallic zinc, and each of these Zn-coated aluminum back contacts has a respective metal connector directly soldered or bonded thereto.
  • the solar cell string is obtainable by the method described above.
  • At least one of the solar cells interconnected in the solar cell string preferably has a Zn-coated aluminum back contact, which was produced by the method described above.
  • all in the Solar cell string connected solar cells to a Zn-coated aluminum back contact prepared in this way.
  • the Zn-coated aluminum back contact of the solar cell has one or more areas in which a closed layer of metallic zinc is present, wherein also on the surface of the closed zinc layer zinc crystallites with a diameter of more than 2.0 ⁇ in a Number density of> 5000 per mm 2 , more preferably> 10000 per mm 2 , more preferably 5000-60000 per mm 2 or 8000-55000 per mm 2 or 10000-50000 per mm 2 ; and / or wherein at least 1.5%, more preferably at least 3.0%>, even more preferably 1.5-30.0%) or 1.5-18.0%) or 3.0-15.0% of the surface the closed zinc layer is occupied by zinc crystallites with a diameter of more than 2.0 ⁇ m.
  • the metallic zinc layer preferably contains significantly smaller zinc crystallites with a
  • Diameter of less than 1.0 ⁇ is occupied.
  • the zinc crystallites with a diameter of more than 2.0 ⁇ and the zinc crystallites with a diameter of less than 1.0 ⁇ jointly occupy at least 90%>, more preferably at least 95%> of the surface of the closed zinc layer.
  • the particle size distribution of the zinc crystallites on the surface of the closed zinc layer may be, for example, bimodal.
  • Crystallite diameter, number density of Zn crystallites with a diameter of more than 2.0 ⁇ or less than 1.0 ⁇ on the surface of the Zn layer and the respective relative surface occupancy by these Zn crystallites are via scanning electron micrographs (SEM images ) of the Zn layer (in plan view) as well as the evaluation of the images by suitable Image evaluation software determines.
  • the diameter of a crystallite is the diameter of a circle that corresponds in its area to the projection surface of the crystallite in the SEM image.
  • Zinc layer is occupied by zinc crystallites with a diameter of more than 2.0 ⁇ .
  • these high density, large area zinc crystallite areas may be where no metal connector has been attached.
  • the zinc-coated aluminum obtained by a wet-chemical process is a very effective substrate for the attachment of another metal by soldering or gluing.
  • the substrate was the aluminum back contact of the solar cell to which, when connected to other solar cells, metallic connector is to be attached by soldering or gluing.
  • the present invention also relates to a method for interconnecting solar cells, wherein
  • the aluminum substrate may be made of metallic aluminum or an aluminum alloy. Regarding the properties of aluminum
  • the aluminum alloy in particular aluminum content
  • the purity of the aluminum can vary over a wide range, provided that the electrical conductivity and / or mechanical properties are not adversely affected.
  • the aluminum contains further metallic elements in a total proportion of less than 1% by weight, more preferably less than 0.1% by weight or less than 0.01% by weight.
  • Made aluminum alloy it preferably has a proportion of aluminum of at least 80% by weight, more preferably at least 90% by weight.
  • Suitable metallic elements that can be alloyed with the aluminum are known to those skilled in the art.
  • the preferred conditions for the zinc deposition step (i) reference may be made to the above statements (see
  • the aqueous medium with which the aluminum substrate is treated has a relatively high concentration of Zn 2+ .
  • the Zn 2+ concentration in the alkaline aqueous medium is at least 1.5% by weight, more preferably at least 2.0% by weight, even more preferably at least 3.0% or even at least 4.0% by weight.
  • the aqueous medium contains Zn 2+ in a concentration of 1.5% by weight to 12.0% by weight, more preferably 2.0% by weight to 10.0% by weight, more preferably 3.0% by weight to 8, 0 wt% or 4.0 wt% to 8.0 wt%.
  • a suitable pH of the alkaline, aqueous medium is, for example,> 10, more preferably> 13.
  • the alkaline aqueous medium may contain further transition metal cations, preferably iron cations, nickel cations or copper cations or a combination of at least two of these Cations, included.
  • the alkaline, aqueous medium still contains Fe cations in a concentration of at least 0.0003% by weight, more preferably at least 0.001% by weight, for example in the range of 0.0003-30% by weight or 0.0003-0, 1% by weight.
  • aqueous medium contains nickel cations, these may be present, for example, in a concentration of 0.1-5% by weight, more preferably 0.5-3% by weight. If the alkaline, aqueous medium contains copper cations, these may be present, for example, in a concentration of 0.01-1% by weight, more preferably 0.05-0.5% by weight.
  • the deposition of the metallic zinc from the Zn 2+ -containing aqueous medium onto the aluminum substrate preferably takes place without current.
  • the deposited on the aluminum substrate Zn layer has a thickness in the range of 0.1 ⁇ to 5 ⁇ , more preferably 0.3 ⁇ to 2.5 ⁇ on.
  • the duration of the treatment of the aluminum substrate with the alkaline, aqueous Zn 2+ -containing medium in step (i) is, for example, 15 seconds to 250 seconds.
  • the zinc deposition step (i) is preferably carried out at a temperature in the range of 5-60 ° C, more preferably 5-45 ° C.
  • the treatment of the aluminum substrate for example, by immersion in the Zn 2+ -containing medium or by rinsing or spraying with the Zn 2+ -containing medium.
  • the aluminum substrate in particular an aluminum strip
  • any other positioning eg in an oblique orientation in step (i) is possible.
  • the aluminum substrate is moved relative to the Zn 2+ -containing medium during the zinc deposition step (i).
  • the relative speed between the aluminum back contact and the aqueous Zn 2+ -containing medium is preferably at least 0.1 m / min, more preferably at least 0.2 m / min.
  • This relative movement can be realized, for example, by moving the aluminum substrate over a quiescent Zn 2+ -containing medium or by flowing a flowing Zn 2+ medium over a resting aluminum substrate or by a combination of these two variants.
  • the flow rate of the Zn 2+ -containing medium (and thus the relative speed with respect to the (moving or stationary) aluminum substrate) can be adjusted for example via the pump power.
  • Aluminum ribbon can be achieved.
  • the Zn-coated aluminum substrate is rinsed at least once with a rinsing liquid.
  • a rinsing liquid With regard to suitable rinsing liquids and
  • the Zn-coated aluminum substrate is dried before step (ii).
  • a solder material is applied to the Zn-coated aluminum substrate prior to step (ii). Suitable solder materials will be described below.
  • soldering common solder materials known to those skilled in the art can be used, e.g. Tin alloys. These contain as alloying elements
  • the solder material preferably has a melting temperature in the range of 180 ° C to 245 ° C.
  • the soldering is preferably carried out at a temperature of less than 450 ° C. This is commonly referred to as soft soldering. More preferably, the soldering temperature is in the range of 175 ° C to 300 ° C.
  • the soldering process uses conventional, preferably non-corrosive, fluxes.
  • an electrically conductive adhesive is preferred.
  • Such adhesives are known to those skilled in the art and commercially available.
  • the metal contacts to which the metal connector is attached may be those commonly used for solar cells.
  • the metal contact is a silver contact (e.g., a screen-printed silver contact), a Ni / Cu / Ag contact (e.g., via galvanic
  • Ni / Cu contact (eg via galvanic deposition made) or an AI contact (eg produced by screen printing).
  • AI contact eg produced by screen printing.
  • the metal contact may be a back contact or a front contact.
  • the present invention relates to a Zn-coated wire or strip-shaped aluminum substrate, which preferably has one or more areas in which a closed layer of metallic zinc on the
  • Aluminum substrate is present, wherein also on the surface of the closed zinc layer zinc crystallites with a diameter of more than 2.0 ⁇ in a number density of> 5000 per mm 2 , more preferably> 10000 per mm 2 , more preferably 5000-60000 per mm 2 or 8000-55000 per mm 2 or 10000-50000 per mm 2 ; and / or wherein at least 1.5%, more preferably at least 3.0%, even more preferably 1.5-30.0% or 1.5-18.0% or 3.0-15.0% of the surface of the closed zinc layer is occupied by zinc crystallites with a diameter of more than 2.0 ⁇ .
  • the metallic zinc layer preferably contains significantly smaller zinc crystallites with a
  • Diameter of less than 1.0 ⁇ is occupied.
  • the zinc crystallites with a diameter of more than 2.0 ⁇ and the zinc crystallites with a diameter of less than 1.0 ⁇ jointly occupy at least 90%>, more preferably at least 95%> of the surface of the closed zinc layer.
  • the particle size distribution of the zinc crystallites on the surface of the closed zinc layer may be, for example, bimodal.
  • Crystallite diameter, number density of Zn crystallites with a diameter of more than 2.0 ⁇ or less than 1.0 ⁇ on the surface of the Zn layer and the respective relative Oberfiumbleen occupancy by these Zn crystallites are about Scanning electron micrographs (SEM images) of the Zn layer (in plan view) and the evaluation of the images by suitable
  • the diameter of a crystallite is the diameter of a circle that corresponds in its area to the projection surface of the crystallite in the SEM image.
  • the present invention relates to the use of the above
  • a 9 ⁇ thick aluminum foil with a purity of 99% is passed from roll to roll at a speed of 1 m / min over 3 pools.
  • the first basin is filled with an aqueous solution containing Zn 2+ containing 4% by weight of zinc ions, 15% by weight of NaOH and 0.001% by weight of iron ions.
  • the second basin contains 1% caustic soda and the third basin demineralised water.
  • the first tank serves to deposit the metallic zinc on one side of the aluminum foil, while with the tanks 2 and 3 the Zn-coated aluminum foil is rinsed. All 3 pools are filled to the upper edge of the pool. Due to the surface tension, the aluminum foil is pulled down by the liquids so that they wet the aluminum foil well, only on the lower side, ie on one side. In this way, the aluminum foil is only coated on one side with zinc. Because the aluminum foil is wider than the basins perpendicular to the transport direction, the basins are completely covered by the aluminum foil and due to the
  • Transport speed and individual width of the basin results in the treatment times 90 s for tank 1, which is filled with the aqueous medium containing Zn 2+ , 20 s for tank 2, which is filled with 1% sodium hydroxide solution, and 20 s for tank 3 filled with demineralized water.
  • tank 1 which is filled with the aqueous medium containing Zn 2+
  • tank 2 which is filled with 1% sodium hydroxide solution
  • tank 3 filled with demineralized water.
  • FIG. 1 shows a SEM image of the surface of the Zn-coated aluminum back contact.
  • the photograph shows a closed metallic zinc layer, which has a relatively high proportion of large Zn crystallites with a diameter of at least 2 ⁇ m.
  • Zinc crystallites with a diameter of more than 2 ⁇ m are present in a number density of about 30,000 per mm 2 .
  • 9% of the surface of the metallic zinc layer are coated with Zn crystallites with a diameter of at least 2 ⁇ .
  • the roller with the zinc-coated aluminum foil is positioned in a film unwinder of the laser system.
  • the film is unwound, placed with the non-zinc-coated side on the back of a semiconductor device (silicon substrate) of a solar cell (silicon solar cell) and sucked there with Unterduck.
  • the zinc-coated side is locally illuminated with laser radiation.
  • at least the Zn-coated aluminum foil is locally heated, so that melting of the aluminum foil occurs for a short time in these regions, whereby it bonds to the rear side of the semiconductor component.
  • Aluminum foil is severed and the protruding over the edge of the semiconductor device film can be removed well.
  • aluminum foil Due to its production, aluminum foil has a rough and a smooth side. An improved light output of the solar cells has resulted when the rough side of the aluminum foil is coated with zinc and the smooth side rests on the back of the semiconductor device.
  • the Zn-coated aluminum foil fastened by lasers to the semiconductor device functions as a Zn-coated aluminum back contact.
  • a soldered copper ribbon (tinned copper ribbon) is soldered by means of infrared heating at 275 ° C.
  • a flux Kester 952 s
  • Figure 2 shows in cross section a SEM photograph of the area in which the metallic connector (the copper ribbon) was soldered onto the Zn coated aluminum back contact. Three layers can be seen. The uppermost layer is the aluminum layer of the back contact and the lowest layer is the copper of the metallic connector. In between lies the adhesion-promoting solder layer. In this is the solder material and the zinc of the zinc coating.
  • the copper ribbon shows good adhesion on the back contact of the solar cell.
  • the protruding end of the connector is soldered in a subsequent soldering in a known manner to the front of another solar cell.
  • the solar cell strings are laminated with glass, ethylene vinyl acetate and polymer backsheet into a module.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)
  • Electroplating Methods And Accessories (AREA)

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verschaltung von Solarzellen, wobei (a) eine Aluminium-Folie einseitig mit einem alkalischen, wässrigen Medium, das Zn2+ enthält, behandelt wird, so dass sich auf der behandelten Seite der Aluminium-Folie metallisches Zink unter Ausbildung einer einseitig Zn-beschichteten Aluminium-Folie abscheidet, (b) die einseitig Zn-beschichtete Aluminium-Folie über ihre unbehandelte Seite auf der Rückseite eines Halbleiterbauelements einer ersten Solarzelle aufgebracht und lokal mit Laserstrahlung erhitzt wird, so dass sich die Aluminium-Folie mit der Rückseite des Halbleiterbauelements verbindet und ein Zn-beschichteter Aluminium-Rückkontakt erhalten wird, (c) der Zn-beschichtete Aluminium-Rückkontakt durch einen metallischen Verbinder mit einem Metallkontakt einer zweiten Solarzelle verbunden wird, wobei der metallische Verbinder auf dem Zn-beschichteten Aluminium-Rückkontakt durch Löten oder Kleben befestigt wird.

Description

Verfahren zur Verschaltung von Solarzellen, die Aluminiumfolie als
Rückkontakt aufweisen
Solarzellen enthalten üblicherweise ein Halbleiterbauelement, das ein erstes Halbleitermaterial, ein zweites Halbleitermaterial und einen zwischen diesen beiden Halbleitermaterialien liegenden Übergangsbereich (z.B. auch als pn-Übergang bezeichnet) umfasst. Eines der Halbleitermaterialien oder auch jedes der
Halbleitermaterialien kann dotiert sein. Über einen ersten Metallkontakt, der mit dem ersten Halbleitermaterial elektrisch verbunden ist, und einen zweiten Metallkontakt, der mit dem zweiten Halbleitermaterial elektrisch verbunden ist, kann die in einer Solarzelle erzeugte Spannung abgegriffen werden.
Einer der Metallkontakte kann auf der Vorder- bzw. Frontseite der Solarzelle angebracht sein (häufig auch als Frontkontakt bezeichnet), während sich der andere Metallkontakt auf der Rückseite der Elementarzelle befindet (häufig auch als Rückkontakt bezeichnet). Alternativ sind auch Solarzellen bekannt, bei denen die Metallkontakte ausschließlich auf der Rückseite der Solarzelle vorliegen, z.B. in Form einer kammartigen Interdigitalstruktur. In solchen ausschließlich
rückkontaktieren Solarzellen können Abschattungseffekte minimiert werden.
Der elektrische Kontakt auf der Rückseite von Solarzellen wie z.B. Silizium- Solarzellen (Rückkontakt) wird häufig großflächig mittels Siebdruck von Aluminiumpaste aufgebracht. Zur Verschaltung (z.B. in Form einer elektrischen Serienschaltung) von mehreren Solarzellen werden zusätzlich auf der Rückseite Lötpads aus Silberpaste aufgedruckt, auf die Verbinder gelötet werden. Das überstehende andere Ende der Verbinder wird auf die Vorderseite von benachbarten Solarzellen gelötet, so dass sich eine Serienschaltung von Solarzellen zu so genannten Solarzellstrings ergibt.
Ein kostengünstigerer Rückkontakt kann hergestellt werden, indem eine Metallfolie über der Rückseite der Solarzelle positioniert und anschließend mittels
Laserstrahlung lokal aufgeschmolzen wird, wobei sich die Metallfolie mit der
Siliziumsolarzelle in diesen Bereichen verbindet. In einer in DE 10 2012 214 253 beschriebenen Ausführung bildet sich ein mit einem Füllmedium gefüllter Hohlraum in den Nachbarbereichen zwischen Metallfolie und Solarzelle, in denen die
Metallfolie nicht aufgeschmolzen wurde, was für die Solarzelle vorteilhafte optische Eigenschaften mit sich bringt. Als Metallfolie wird vorteilhafter Weise
Aluminiumfolie verwendet, weil beim Schmelzen der Folie mittels Laser eine lokale p+-Hochdotierung im Silizium gebildet wird, die die Rekombination von
Überschussladungsträgern an diesen Stellen reduziert (so genanntes lokales Back- Surface-Field).
Die elektrische Serienschaltung der Solarzellen mit Aluminiumfolien- Rückkontakt zu Solarzellstrings, wie sie zur Herstellung von Solarmodulen nötig ist, ist jedoch eine Herausforderung, weil die Verbinder wegen einer sich sehr schnell auf dem Aluminium bildenden Al203-Schicht nicht konventionell auf das Aluminium gelötet werden können.
M. Kamp et. al., "Zincate processes for Silicon solar cell metallization" , Solar Energy Materials & Solar Cells, 120, S. 332, 2014 beschreiben ein Verfahren, bei dem zunächst Aluminium über eine physikalische Gasphasenabscheidung auf der Rückseite einer Solarzelle aufgebracht wird und dieser Aluminium- Rückkontakt anschließend über ein Zinkat- Verfahren mit metallischem Zink beschichtet wird. Diese metallische Zinkschicht wiederum dient als Basis für die elektrochemische Abscheidung eines Ni/Cu-Metallschichtstapels, auf dem ein Kupferbändchen gelötet wird.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Verschaltung von Solarzellen über ein Verfahren, mit dem sich möglichst einfach und effizient Solarzellen- Verbinder auf den Metallkontakten der Solarzellen befestigen lassen. Eine weitere Aufgabe ist die Bereitstellung von verschalteten Solarzellen, die eine hohe Haftkraft zwischen Metallkontakt der Solarzelle und Solarzellen- Verbinder aufweisen. Die
Verbesserung der Haftkraft sollte möglichst nicht zu Lasten anderer Eigenschaften wie dem Wirkungsgrad der Solarzelle gehen.
Gelöst wird die Aufgabe durch ein Verfahren zur Verschaltung von Solarzellen, wobei
(a) eine Aluminium- Folie einseitig mit einem alkalischen, wässrigen Medium, das Zn2+ enthält, behandelt wird, so dass sich auf der behandelten Seite der
Aluminium- Folie metallisches Zink unter Ausbildung einer einseitig Zn- beschichteten Aluminium-Folie abscheidet,
(b) die einseitig Zn-beschichtete Aluminium- Folie über ihre unbehandelte Seite auf der Rückseite eines Halbleiterbauelements einer ersten Solarzelle aufgebracht und lokal mit Laserstrahlung erhitzt wird, so dass sich die Aluminium- Folie mit der Rückseite des Halbleiterbauelements verbindet und ein Zn-beschichteter Aluminium- Rückkontakt erhalten wird,
(c) der Zn-beschichtete Aluminium-Rückkontakt durch einen metallischen
Verbinder mit einem Metallkontakt einer zweiten Solarzelle verbunden wird, wobei der metallische Verbinder auf dem Zn-beschichteten Aluminium-Rückkontakt durch Löten oder Kleben befestigt wird. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wurde erkannt, dass das über ein nasschemisches Verfahren erhaltene Zink-beschichtete Aluminium ein sehr effektives Substrat für die Befestigung des metallischen Verbinders (wie z.B. eines Kupferbändchens) darstellt. Es lassen sich hohe Haftfestigkeiten des Verbinders auf dem metallischen Kontakt der Solarzelle realisieren. Das Aufbringen weiterer metallischer Schichten auf dem verzinkten Aluminium (z.B. durch Galvanisieren) vor dem Anlöten des Verbinders entfällt. Vielmehr stellt bereits das Zn-beschichtete Aluminium ein geeignetes Substrat für das Verlöten oder Au&leben des Verbinders dar. Das Aufbringen des metallischen Verbinders mittels konventionellem
Weichlöten ist sehr gut möglich, wobei hohe Haftkräfte sowie geringe elektrische Kontaktübergangswiderstände zwischen Verbinder und Aluminiumfolie erhalten werden. Auch das Aufkleben des Verbinders (z.B. mittels elektrisch leitfähigem Kleber) liefert hohe Haftkräfte sowie geringe elektrische Kontaktübergangswiderstände.
Die Anwesenheit einer metallischen Zinkschicht wirkt sich nicht nachteilig auf die Halbleitermaterialien und den Wirkungsgrad der Solarzelle aus. Werden jedoch Aluminiumfolien, die mit anderen Metallen als Zink beschichtet sind, zur
Herstellung des Aluminium-Rückkontakts verwendet, so zeigte sich, dass der Wirkungsgrad der Solarzellen im Vergleich zur unbeschichteten Aluminiumfolie reduziert wird, vermutlich aufgrund von Einbau dieser Metalle in die lokal hochdotierten Bereiche. Überraschender Weise wurde gefunden, dass diese
Verschlechterung der Halbleitermaterialeigenschaften (z.B. der Eigenschaften des Siliziums) mit dem erfindungsgemäßen Verfahren nicht auftritt. Ein möglicher Grund hierfür könnte sein, dass das abgeschiedene Zink in den mit Laserstrahlung beaufschlagten Bereichen verdampft, bevor sich die erhitzten Bereiche der
Aluminiumfolie mit der Rückseite der Solarzelle verbinden. Auf diese Weise wird Zink nicht oder nur in einer vernachlässigbar kleinen Konzentration in das
Halbleiterbauteil der Solarzelle eingebaut. Wie bereits oben erwähnt, enthält eine Solarzelle ein Halbleiterbauelement, das ein erstes Halbleitermaterial, ein zweites Halbleitermaterial und einen zwischen diesen beiden Halbleitermaterialien liegenden Übergangsbereich (z.B. auch als pn- Übergang bezeichnet) umfasst. Eines der Halbleitermaterialien oder auch jedes der Halbleitermaterialien kann dotiert sein. Über einen ersten Metallkontakt, der mit dem ersten Halbleitermaterial elektrisch verbunden ist, und einen zweiten Metallkontakt, der mit dem zweiten Halbleitermaterial elektrisch verbunden ist, kann die in einer Solarzelle erzeugte Spannung abgegriffen werden. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung stellt der Zn-beschichtete Aluminium-Rückkontakt einen dieser
Metallkontakte dar.
In Abhängigkeit von der Art der Solarzelle (z.B. kristalline oder amorphe Silizium- Solarzelle) ist dem Fachmann grundsätzlich bekannt, wie das Halbleiterbauelement ausgestaltet sein muss (d.h. Art der zu verwendenden Halbleitermaterialien, Dotierung, etc.).
Bei der Solarzelle handelt es sich bevorzugt um eine Silizium-Solarzelle, beispielsweise eine monokristalline Silizium-Solarzelle, eine polykristalline Silizium-Solarzelle oder eine amorphe-Silizium-Solarzelle. Das erfindungsgemäße Verfahren ist jedoch auch für die Verschaltung anderer Solarzellen geeignet, z.B. von III-V-Halbleiter-Solarzellen, II-VI-Halbleiter-Solarzellen, I-III-VI-Halbleiter- Solarzellen oder organischen Solarzellen.
Wie dem Fachmann allgemein bekannt ist, werden bei der Verschaltung von Solarzellen diese über einen metallischen Verbinder miteinander kontaktiert. Der metallische Verbinder wird dabei jeweils auf einem der Metallkontakte der benachbarten Solarzellen befestigt. Bei der Verschaltung kann es sich um eine Reihenschaltung oder auch eine Parallelschaltung handeln. Auch eine Kombination von Reihen- und Parallelschaltung der Solarzellen ist möglich. Wie oben ausgeführt, wird in Schritt (a) des erfindungsgemäßen Verfahrens eine Aluminium- Folie einseitig mit einem alkalischen, wässrigen Medium, das Zn2+ enthält, behandelt, so dass sich auf der behandelten Seite der Aluminium- Folie metallisches Zink unter Ausbildung einer einseitig Zn-beschichteten Aluminium- Folie abscheidet.
Die Dicke der Aluminium- Folie liegt beispielsweise im Bereich von 0,5 μιη bis 50 μιη, bevorzugter im Bereich von 2 μιη bis 20 μιη. Solche Aluminium-Folien sind kommerziell erhältlich.
Die Aluminium- Folie enthält bevorzugt Aluminium in einem Anteil von mindestens 80 Gew%, bevorzugter mindestens 90 Gew%. Es kann sich um reines metallisches Aluminium oder auch um eine Aluminiumlegierung handeln. Die Reinheit des metallischen Aluminiums kann über einen breiten Bereich variieren, sofern die elektrische Leitfähigkeit und/oder mechanischen Eigenschaften nicht nachteilig beeinflusst werden. Beispielsweise enthält das Aluminium weitere metallische Elemente in einem Gesamtanteil von weniger als 1 Gew%, bevorzugter weniger als 0,1 Gew% oder weniger als 0,01 Gew%. Ist die Aluminium- Folie aus einer
Aluminiumlegierung gefertigt, so weist diese bevorzugt einen Anteil von Aluminium von mindestens 80 Gew%, bevorzugter mindestens 90 Gew% auf. Geeignete metallische Elemente, die mit dem Aluminium legiert werden können, sind dem Fachmann bekannt.
Bevorzugt weist das wässrige Medium, mit dem der Aluminium-Rückkontakt behandelt wird, eine relativ hohe Konzentration an Zn2+ auf. In einer bevorzugten Ausführungsform beträgt die Zn2+-Konzentration in dem alkalischen, wässrigen Medium mindestens 1,5 Gew%, bevorzugter mindestens 2,0 Gew%, noch bevorzugter mindestens 3,0 Gew% oder sogar mindestens 4,0 Gew%. Zn2+ liegt in gelöster Form vor, beispielsweise indem eine Zn2+- Verbindung unter relativ alkalischen Bedingungen (d.h. relativ hohem pH- Wert) in dem wässrigen Medium gelöst wird. Zn2+ kann unter alkalischen Bedingungen beispielsweise als Zinkat (z.B. [Zn(II)(OH)4]2~ oder ähnliche Zn2+-enthaltende Spezies) in dem wässrigen Medium vorliegen. Dies ist dem Fachmann grundsätzlich bekannt.
Ein geeigneter pH- Wert des alkalischen, wässrigen Mediums ist beispielsweise > 10, bevorzugter > 13. Optional kann das alkalische wässrige Medium noch weitere Übergangsmetall- Kationen, bevorzugt Eisen-Kationen, Nickel-Kationen oder Kupfer-Kationen oder eine Kombination aus mindestens zwei dieser Kationen, enthalten. In einer bevorzugten Ausführungsform enthält das alkalische, wässrige Medium noch Fe- Kationen in einer Konzentration von mindestens 0,0003 Gew%, bevorzugter mindestens 0,001 Gew%, z.B. im Bereich von 0,0003-30 Gew%. Sofern das alkalische, wässrige Medium Nickel- Kationen enthält, können diese beispielsweise in einer Konzentration von 0,1-5 Gew%, bevorzugter 0,5-3 Gew% vorliegen. Sofern das alkalische, wässrige Medium Kupfer-Kationen enthält, können diese
beispielsweise in einer Konzentration von 0,01-1 Gew%, bevorzugter 0,05-0,5 Gew% vorliegen.
Bevorzugt erfolgt die einseitige Abscheidung des metallischen Zinks aus dem Zn2+- haltigen wässrigen Mediums auf der Aluminium-Folie stromlos. Unter einer stromlosen Metallabscheidung versteht man ein Beschichtungsverfahren, das ohne Anwendung einer äußeren Stromquelle abläuft.
Eine stromlose Abscheidung von metallischem Zink auf ein Aluminium-Substrat unter Verwendung einer alkalischen Zn2+-Lösung ist dem Fachmann an sich bekannt. Bei diesem Prozess wird zunächst eine auf dem Aluminium vorhandene AI2O3- Schicht gelöst. Freigelegtes Aluminium wird oxidiert und geht als Aluminat in Lösung. Zn2+ (z.B. in Form von Zinkat) wird zu metallischen Zn reduziert, welches sich auf dem noch vorhandenen Aluminium abscheidet.
Eine zu dünne Zinkschicht kann eine schlechte Haftung aufgelöteter oder aufgeklebter Verbinder zur Folge haben. Außerdem kann für zu dünne Zinkschichten ein hoher Kontaktübergangswiderstand zwischen Verbinder und Aluminium- Rückkontakt vorliegen. Andererseits könnten zu dicke Zinkschichten nicht genügend auf der Aluminium- Folie haften. Bevorzugt weist die auf der Aluminium- Folie abgeschiedene Zn-Schicht eine Dicke im Bereich von 0,1 μιη bis 5 μιη, bevorzugter 0,3 μιη bis 2,5 μιη auf.
Üblicherweise wird die Dicke der Aluminium- Folie während des Zn- Abscheidungsschritts (a) um einen Wert reduziert, der in etwa der Dicke der abgeschiedenen Zn-Schicht entspricht.
Die Dauer der Behandlung der Aluminium- Folie mit dem alkalischen, wässrigen Zn2+-enthaltenden Medium in Schritt (a) beträgt beispielsweise 15 s bis 250 s.
Der Zinkabscheidungsschritt (a) wird bevorzugt bei einer Temperatur im Bereich von 5-60°C, bevorzugter 5-45°C durchgeführt.
In Schritt (a) wird die Aluminium- Folie einseitig mit dem Zn2+-haltigen wässrigen Medium behandelt. Dies bedeutet, dass nur eine Seite der Aluminium- Folie mit dem Zn2+-haltigen Medium in Kontakt gebracht und mit einer metallischen Zn-Schicht versehen wird, während auf der unbehandelten Seite der Folie nach Schritt (a) keine metallische Zn-Schicht vorliegt. Wie nachfolgend noch eingehender erläutert, wird die Folie in Schritt (b) über diese unbehandelte, d.h. keine Zn-Schicht aufweisende Seite an der Rückseite des Halbleiterbauelements der Solarzelle befestigt. Aluminiumfolien können herstellungsbedingt eine raue und eine glatte Seite aufweisen. Eine verbesserte Lichtausbeute der Solarzellen hat sich ergeben, wenn die raue Seite der Aluminiumfolie mit Zink beschichtet wird und die glatte Seite auf der Rückseite des Halbleiterbauelements aufliegt. In einer bevorzugten Ausführungsform wird daher die Seite der Aluminium- Folie mit dem wässrigen Zn2+-haltigen Medium behandelt, deren mittlere Oberflächenrauigkeit im Vergleich zur gegenüberliegenden Seite größer ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird die Aluminium- Folie während des Zinkabscheidungsschritts (a) in einer im Wesentlichen horizontalen Position gehalten, wobei die mit metallischem Zink zu beschichtende Seite nach unten weist und mit dem Zn2+ enthaltenden wässrigen Medium in Kontakt gebracht wird. Im Wesentlichen horizontal bedeutet, dass die Folie maximal 20%, bevorzugter maximal 10% von einer idealen horizontalen Lage abweicht. Das alkalische, wässrige Zn2+- enthaltende Medium befindet sich dabei unterhalb der zu beschichtenden Seite der Aluminium- Folie und kann über gängige Methoden mit dieser Seite der Aluminium- Folie in Kontakt gebracht werden, z.B. durch Bespritzen oder Bespülen.
Beispielsweise befindet sich das Zn2+-enthaltende Medium in einem oben offenen Behälter und die Aluminium- Folie wird über diesen Behälter bewegt, wobei das Zn2+-haltige Medium mit der Aluminium-Folie nur einseitig von unten in Kontakt kommt.
Diese horizontale Positionierung der Aluminium-Folie in Schritt (a) und die dabei erfolgende Beschichtung der nach unten weisenden Seite der Aluminium- Folie hat einen positiven Einfluss auf die Mikrostruktur der abgeschiedenen metallischen Zinkschicht und führt zu einer weiteren Verbesserung der Haftkraft zwischen dem Aluminium- Rückkontakt und dem darauf befestigten Solarzellen- Verbinder.
Alternativ ist es auch möglich, dass die Aluminium-Folie in Schritt (a) im
Wesentlichen senkrecht positioniert ist. Prinzipiell ist aber auch jede andere Positionierung (z.B. in schräger Ausrichtung) des Halbleiterbauelements in Schritt (a) möglich.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird die Aluminium- Folie während des Zinkabscheidungsschritts (a) relativ zum Zn2+-haltigen Medium bewegt. Bevorzugt beträgt die Relativgeschwindigkeit zwischen der Aluminium- Folie und dem wässrigen Zn2+-haltigen Medium mindestens 0,1 m/min, bevorzugter mindestens 0,2 m/min. Wie bereits oben erwähnt, kann diese Relativbewegung realisiert werden, indem die Unterseite der Aluminium- Folie über ein ruhendes Zn2+-haltiges Medium bewegt wird oder indem ein strömendes Zn2+-Medium über eine ruhende Unterseite der Aluminium-Folie strömt oder durch eine Kombination dieser beiden Varianten. Beispielsweise lässt sich die Relativbewegung der Aluminium- Folie zu dem wässrigen Zn2+-haltigen Medium durch ein Rolle-zu-Rolle- Verfahren realisieren. Die Relativbewegung zwischen der Aluminium- Folie und dem wässrigen Zn2+-haltigen Medium während der Zn-Abscheidung in Schritt (a) hat einen positiven Einfluss auf die Mikrostruktur der abgeschiedenen metallischen Zinkschicht und führt zu einer weiteren Verbesserung der Haftkraft zwischen dem Aluminium-Rückkontakt und dem darauf befestigten Solarzellen- Verbinder. Wie nachfolgend noch eingehender diskutiert wird, hat es sich für die Haftfestigkeit eines durch Löten oder Kleben auf dem Zn-beschichteten Aluminium-Rückkontakt befestigten metallischen Verbinders als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn die in Schritt (a) abgeschiedene metallische Zinkschicht als geschlossene Schicht vorliegt, wobei außerdem an der Oberfläche der geschlossenen Zinkschicht Zink-Kristallite mit einem Durchmesser von mehr als 2,0 μιη in einer Anzahldichte von > 5000 pro mm2, bevorzugter > 10000 pro mm2, noch bevorzugter 5000-60000 pro mm2 oder 10000-50000 pro mm2 vorliegen; und/oder wobei mindestens 1,5%, bevorzugter mindestens 3,0%, noch bevorzugter 1,5-18,0%) oder 3,0-15,0%) der Oberfläche der geschlossenen Zinkschicht durch Zink-Kristallite mit einem Durchmesser von mehr als 2,0 μιη belegt ist. Neben den relativ großen Zn-Kristalliten (d.h. > 2,0 μηι) enthält die metallische Zinkschicht bevorzugt noch deutlich kleinere Zink-Kristallite mit einem
Durchmesser von weniger als 1 ,0 μιη, wobei bevorzugt ein relativ großer Teil der Oberfläche (z.B. mehr als 40% oder mehr als 50% oder sogar mehr als 60%) der geschlossenen Zinkschicht durch diese kleineren Zink-Kristallite mit einem
Durchmesser von weniger als 1 ,0 μιη belegt ist. Bevorzugt belegen die Zink- Kristallite mit einem Durchmesser von mehr als 2,0 μιη und die Zink-Kristallite mit einem Durchmesser von weniger als 1 ,0 μιη gemeinsam mindestens 90%>, bevorzugter mindestens 95% der Oberfläche der geschlossenen Zinkschicht. Die Partikelgrößenverteilung der Zink-Kristallite an der Oberfläche der geschlossenen Zinkschicht kann beispielsweise bimodal sein.
Eine solche geschlossene metallische Zinkschicht mit einer relativ hohen
Anzahldichte größerer Kristallite ist in Figur 1 gezeigt. Die Bereiche, in denen relativ große Zn- Kristallite an der Oberfläche der Zn-Schicht vorliegen, sind jeweils von Bereichen umgeben, die von deutlich kleineren Zn-Partikeln gebildet werden.
Anhand der oben beschriebenen Verfahrensparameter des Schritts (a) lässt sich eine derartige metallische Zinkschicht gezielt herstellen.
Sofern die Befestigung des metallischen Verbinders auf der Zinkschicht durch Löten erfolgt, bleibt diese spezifische Struktur mit einer relativ hohen Dichte größerer Kristallite zumindest in den nicht gelöteten Bereichen erhalten. Sofern die
Befestigung über Kleben erfolgt, kann die spezifische Struktur der metallischen Zinkschicht auch in den geklebten Bereichen erhalten bleiben.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird die in Schritt (a) erhaltene Zn- Beschichtung vor dem Schritt (b) mindestens einmal mit einer Spülflüssigkeit gespült. Zumindest für eine erste Spülung und optional auch für weitere Spülungen des Zn-beschichteten Aluminium-Rückkontakts vor dem Schritt (b) wird bevorzugt eine wässrige Spülflüssigkeit mit pH > 8,5, bevorzugter pH > 13 verwendet.
Bevorzugt wird die einseitig Zn-beschichtete Aluminium- Folie vor Schritt (b) einer Trocknung unterzogen, beispielsweise durch geeignete thermische Behandlung.
Gegebenenfalls kann der Schritt (a) zumindest einmal wiederholt werden, bevor Schritt (b) durchgeführt wird. Unter Berücksichtigung der Prozesseffizienz ist es jedoch bevorzugt, Schritt (a) nur einmal durchzuführen.
Wie oben ausgeführt, wird in Schritt (b) des erfindungsgemäßen Verfahrens die einseitig Zn-beschichtete Aluminium-Folie über ihre unbehandelte Seite auf der Rückseite eines Halbleiterbauelements einer ersten Solarzelle aufgebracht und lokal mit Laserstrahlung erhitzt wird, so dass sich die Aluminium- Folie mit der Rückseite des Halbleiterbauelements verbindet und ein Zn-beschichteter Aluminium- Rückkontakt erhalten wird.
In Übereinstimmung mit dem üblichen Verständnis des Fachmanns ist die Rückseite der Halbleiterbauelements diejenige Seite, die im Betrieb der Solarzelle der bestrahlten Seite (d.h. der Vorderseite) gegenüberliegt, die also die dem Licht abgewandte Seite darstellt. Der auf der Rückseite einer Solarzelle vorliegende Metallkontakt wird üblicherweise auch als Rückkontakt bezeichnet.
Geeignete Verfahrensbedingungen zur Befestigung einer Aluminium- Folie auf der Rückseite eines Halbleiterbauelements einer Solarzelle unter Verwendung von
Laserstrahlung sind dem Fachmann bekannt. In diesem Zusammenhang kann auf das in der DE 10 2012 214 253 A1 beschriebene Verfahren verwiesen werden.
Bevorzugt erfolgt die lokale Erhitzung so, dass in diesem Bereich möglichst viel des abgeschiedenen metallischen Zinks verdampft und die Aluminium- Folie zumindest kurzzeitig aufschmilzt. Durch das Aufschmelzen kommt es in diesem lokalen Bereich zu einer effektiven Verbindung zwischen der Aluminium-Folie und der Rückseite des Halbleiterbauteils. Da Zink verdampft, wird in diesem lokalen Verbindungsbereich eine störende Verunreinigung des Halbleiterbauteils minimiert oder sogar vollständig vermieden. In den benachbarten Bereichen der Aluminium- Folie, die keiner lokalen Erhitzung mittels Laserstrahlung unterzogen wurden, ist die metallische Zink-Beschichtung weiterhin vorhanden und kann in Schritt (c) für die Befestigung des metallischen Verbinders durch Löten oder Kleben genutzt werden. Bevorzugt erfolgt das lokale Erhitzen mittels Laserstrahlung mit mehreren
Laserpulsen pro Laserpunkt. Dies begünstigt das Verdampfen der metallischen Zinkschicht in dem lokal erhitzten Bereich und minimiert die Gefahr einer unerwünschten Verunreinigung des Halbleiterbauteils. Eine vorteilhafte Ausbildung des Verfahrens ist, dass die Aluminium- Folie in Schritt (b) mittels Laserstrahlung umlaufend am Rand des Halbleiterbauteils derart lokal erhitzt wird, dass die Aluminium- Folie durchtrennt wird. Dadurch verbessert sich die Haftung der Folie auf dem Halbleiterbauteil. Ferner ist es vorteilhaft, wenn die Haftung der Aluminium- Folie speziell unter den aufgebrachten Verbindern hoch ist. Dies wird beispielsweise dadurch erreicht, dass in Verfahrensschritt (b) der mit Laserstrahlung bestrahlte Flächenanteil der
Aluminium- Folie in dem Bereich unter und in der Nähe der in Verfahrensschritt (c) aufgebrachten Verbinder größer ist als im restlichen Bereich der Aluminium-Folie.
Nach der Befestigung der einseitig Zn-beschichteten Aluminium- Folie auf der Rückseite des Halbleiterbauteils kann diese als Zn-beschichteter Aluminium- Rückkontakt der Solarzelle fungieren. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist es möglich, dass die Solarzelle neben dem Aluminium-Rückkontakt noch einen metallischen Frontkontakt auf der
Vorderseite der Solarzelle aufweist. Dieser Frontkontakt kann in bekannter Weise ausgestaltet sein. Beispielsweise kann der Frontkontakt eine Gitterstruktur aufweisen. Der Frontkontakt kann beispielsweise aus Silber oder einer
Silberlegierung gefertigt sein. Der Frontkontakt kann bereits auf dem
Halbleiterbauelement vorliegen, wenn in Schritt (b) der Aluminium-Rückkontakt angebracht wird. Alternativ kann der Frontkontakt gleichzeitig mit dem Aluminium- Rückkontakt oder auch nach dem Anbringen des Aluminium-Rückkontakts auf das Halbleiterbauelement aufgebracht werden.
Um Beschattungseffekte zu minimieren, ist es alternativ auch möglich, dass die Solarzelle ausschließlich rückkontaktiert ist, also nur auf der Rückseite des
Halbleiterbauelements metallische Kontakte zum Abgreifen der Spannung vorliegen.
Wie nachfolgend noch eingehender beschrieben wird, erfolgt in Schritt (c) die Befestigung des metallischen Verbinders auf dem Zn-beschichteten Aluminium- Rückkontakt, insbesondere durch Löten. Daher kann in einer optionalen
Ausführungsform bereits vor Schritt (c) ein Lotmaterial auf die metallische Zn- Schicht des Aluminium-Rückkontakts aufgebracht werden. Bevorzugt wird das
Lotmaterial zumindest in den Bereichen auf die Zn-Schicht aufgebracht, in denen der metallische Verbinder befestigt werden soll. Geeignete Lotmaterialien sind dem Fachmann bekannt und werden nachfolgend noch eingehender beschrieben. Wie oben ausgeführt, wird in Schritt (c) des erfindungsgemäßen Verfahrens der Zn- beschichtete Aluminium-Rückkontakt durch einen metallischen Verbinder mit einem Metallkontakt einer zweiten Solarzelle verbunden wird, wobei der metallische Verbinder auf dem Zn-beschichteten Aluminium-Rückkontakt der ersten Solarzelle durch Löten oder Kleben befestigt wird. Metallische Verbinder zum Verschalten von Solarzellen sind dem Fachmann allgemein bekannt. Geeignete metallische Verbinder sind kommerziell erhältlich oder lassen sich über gängige Verfahren herstellen. Der metallische Verbinder ist bevorzugt band- oder drahtförmig, wobei andere
Formen aber prinzipiell auch möglich sind. Bevorzugt ist der metallische Verbinder bandförmig.
Sofern der metallische Verbinder durch Löten auf dem Zn-beschichteten Aluminium- Rückkontakt befestigt wird, kann der metallische Verbinder mit einem Lotmaterial, beispielsweise mit Zinn oder einer Zinn-Legierung, beschichtet sein. Dadurch entfällt das separate Zuführen des Lotmaterials. Als Lotmaterial geeignete Zinn-Legierungen sind allgemein bekannt. Diese enthalten als Legierungselemente beispielsweise Blei, Silber und/oder Wismut.
Das Lotmaterial weist bevorzugt eine Schmelztemperatur im Bereich von 180°C bis 245°C auf.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist der metallische Verbinder ein Kupferband, bevorzugter ein mit Zinn oder einer Zinn-Legierung beschichtetes Kupferband.
Solche„verzinnten" Kupferbänder sind kommerziell erhältlich.
Das Löten wird bevorzugt bei einer Temperatur von weniger als 450°C durchgeführt. Dies wird üblicherweise auch als Weichlöten bezeichnet. Bevorzugter liegt die Löttemperatur im Bereich von 175°C bis 400°C oder 175°C bis 300°C.
Im Lötprozess werden übliche, bevorzugt nicht korrosive („no cleari1') Flussmittel verwendet. Das Flussmittel kann auf die mit dem Lotmaterial beschichteten metallischen Verbinder (z.B. die verzinnten Kupferbändchen) und/oder auf die abgeschiedene Zinkschicht aufgebracht werden. Erfolgt die Befestigung des metallischen Verbinders auf dem Zn-beschichteten Aluminium- Rückkontakt durch Kleben, so wird bevorzugt ein elektrisch leitfähiger Kleber verwendet. Solche Kleber sind dem Fachmann bekannt und kommerziell erhältlich.
Bevorzugt handelt es sich bei der zweiten Solarzelle, die mit der ersten Solarzelle verschaltet wird, ebenfalls um eine Solarzelle, auf der gemäß dem oben
beschriebenen Verfahren ein Zn-beschichteter Aluminium- Rückkontakt angebracht wurde. Hinsichtlich der Metallkontakte dieser zweiten Solarzelle (z.B. Rückkontakt und Frontkontakt oder alternativ ausschließlich Rückkontakte) kann somit auf die obigen Ausführungen verwiesen werden.
Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung einen Solarzellenstring, der mindestens zwei über einen metallischen Verbinder verschaltete Solarzellen umfasst, wobei mindestens eine Solarzelle einen mit metallischem Zink beschichteten Aluminium- Rückkontakt aufweist und der metallische Verbinder direkt auf diesen Zn- beschichteten Aluminium-Rückkontakt aufgelötet oder aufgeklebt ist. Bevorzugt weisen mindestens zwei, noch bevorzugter jede der Solarzellen einen mit metallischem Zink beschichteten Aluminium-Rückkontakt auf und auf jeden dieser Zn-beschichteten Aluminium-Rückkontakte ist jeweils ein metallischer Verbinder direkt aufgelötet oder aufgeklebt. Bevorzugt ist der Solarzellenstring nach dem oben beschriebenen Verfahren erhältlich.
Somit weist bevorzugt zumindest eine der im Solarzellenstring miteinander verschalteten Solarzellen einen Zn-beschichteten Aluminium-Rückkontakt auf, der nach dem oben beschriebenen Verfahren hergestellt wurde. Bevorzugt weisen alle im Solarzellenstring verschalteten Solarzellen einen derart hergestellten Zn- beschichteten Aluminium-Rückkontakt auf.
Bevorzugt weist der Zn-beschichtete Aluminium-Rückkontakt der Solarzelle einen oder mehrere Bereiche auf, in denen eine geschlossene Schicht aus metallischem Zink vorliegt, wobei außerdem an der Oberfläche der geschlossenen Zinkschicht Zink-Kristallite mit einem Durchmesser von mehr als 2,0 μιη in einer Anzahldichte von > 5000 pro mm2, bevorzugter > 10000 pro mm2, noch bevorzugter 5000-60000 pro mm2 oder 8000-55000 pro mm2 oder 10000-50000 pro mm2 vorliegen; und/oder wobei mindestens 1,5%, bevorzugter mindestens 3,0%>, noch bevorzugter 1,5-30,0%) oder 1,5-18,0%) oder 3,0-15,0% der Oberfläche der geschlossenen Zinkschicht durch Zink-Kristallite mit einem Durchmesser von mehr als 2,0 μιη belegt ist.
Neben den relativ großen Zn-Kristalliten (d.h. > 2,0 μιη) enthält die metallische Zinkschicht bevorzugt noch deutlich kleinere Zink-Kristallite mit einem
Durchmesser von weniger als 1,0 μιη, wobei bevorzugt ein relativ großer Teil der Oberfläche (z.B. mehr als 40% oder mehr als 50% oder sogar mehr als 60%) der geschlossenen Zinkschicht durch diese kleineren Zink-Kristallite mit einem
Durchmesser von weniger als 1,0 μιη belegt ist. Bevorzugt belegen die Zink- Kristallite mit einem Durchmesser von mehr als 2,0 μιη und die Zink-Kristallite mit einem Durchmesser von weniger als 1,0 μιη gemeinsam mindestens 90%>, bevorzugter mindestens 95%> der Oberfläche der geschlossenen Zinkschicht. Die Partikelgrößenverteilung der Zink-Kristallite an der Oberfläche der geschlossenen Zinkschicht kann beispielsweise bimodal sein.
Kristallitdurchmesser, Anzahldichte der Zn-Kristallite mit einem Durchmesser von mehr als 2,0 μιη bzw. weniger als 1,0 μιη an der Oberfläche der Zn-Schicht und die jeweilige relative Oberflächenbelegung durch diese Zn-Kristallite werden über rasterelektronenmikroskopische Aufnahmen (REM- Aufnahmen) der Zn-Schicht (in Draufsicht) sowie die Auswertung der Aufnahmen durch geeignete Bildauswertungssoftware bestimmt. Der Durchmesser eines Kristallits ist der Durchmesser eines Kreises, der in seiner Fläche der Projektionsfläche des Kristallits in der REM- Aufnahme entspricht. Wenn beispielsweise etwa 5% der Oberfläche der geschlossenen Zinkschicht durch Zink-Kristallite mit einem Durchmesser von mehr als 2,0 μιη belegt ist, bedeutet dies, dass etwa 5% der in der REM-Aufnahme in Draufsicht gezeigten Oberfläche der Zn-Schicht durch diese Zink-Kristallite mit einem Durchmesser von mehr als 2,0 μιη belegt ist.
Beispielsweise können mindestens 90%, bevorzugter mindestens 97% der
Oberfläche des Zn-beschichteten Aluminium-Rückkontakts eine solche Struktur aufweisen, d.h. eine geschlossene Schicht aus metallischem Zink, wobei an der Oberfläche der geschlossenen Zinkschicht Zink-Kristallite mit einem Durchmesser von mehr als 2,0 μιη in einer Anzahldichte von > 5000 pro mm2, bevorzugter >
10000 pro mm2, noch bevorzugter 5000-60000 pro mm2 oder 10000-50000 pro mm2 vorliegen; und/oder wobei mindestens 1,5%, bevorzugter mindestens 3,0%, noch bevorzugter 1,5-18,0%) oder 3,0-15,0%) der Oberfläche der geschlossenen
Zinkschicht durch Zink-Kristallite mit einem Durchmesser von mehr als 2,0 μιη belegt ist.
Sofern der metallische Verbinder über Löten auf dem Zn-beschichteten Aluminium- Rückkontakt befestigt wurde, können diese Bereiche mit hoher Anzahldichte großer Zink-Kristallite dort vorliegen, wo kein metallischer Verbinder befestigt wurde.
Wird beispielsweise eine Sn-Legierung als Lot verwendet, liegt in einem Bereich, wo ein metallischer Verbinder an den Zn-beschichteten Aluminium-Rückkontakt angelötet wurde, zwischen dem Metall des Verbinders (z.B. Cu) und dem
Aluminium oder der Aluminiumlegierung eine Schicht vor, die eine Sn-Matrix mit darin dispergierten Zn-Partikeln aufweist. Sofern der metallische Verbinder über Kleben auf dem Zn-beschichteten
Aluminium-Rückkontakt befestigt wurde, können diese Bereiche mit hoher Anzahldichte großer Zink-Kristallite zusätzlich auch dort vorliegen, wo ein metallischer Verbinder befestigt wurde.
Wie oben erläutert, stellt das über ein nasschemisches Verfahren erhaltene Zinkbeschichtete Aluminium ein sehr effektives Substrat für die Befestigung eines weiteren Metalls durch Löten oder Kleben dar. In den oben beschriebenen
Ausführungsformen handelte es sich bei dem Substrat um den Aluminium- Rückkontakt der Solarzelle, an dem bei der Verschaltung mit anderen Solarzellen metallischer Verbinder durch Löten oder Kleben zu befestigen ist.
Prinzipiell bekannt ist, dass Aluminiumbändchen als metallische Verbinder bei der Verschaltung eingesetzt werden können. Auch hier stellt sich das Problem der Bildung einer Al203-Schicht auf dem metallischen Aluminium, wodurch ein konventionelles Auflöten des Aluminiumbändchens auf dem Metallkontakt einer Solarzelle erschwert oder sogar verhindert wird.
Daher betrifft die vorliegende Erfindung außerdem ein Verfahren zur Verschaltung von Solarzellen, wobei
(i) ein draht- oder bandförmiges Aluminium-Substrat mit einem alkalischen, wässrigen Medium, das Zn2+ enthält, behandelt wird, so dass sich auf dem Aluminium- Substrat metallisches Zink unter Ausbildung eines Zn- beschichteten Aluminium-Substrats abscheidet,
(ii) ein Metallkontakt eines Halbleiterbauelements einer ersten Solarzelle mit einem Metallkontakt eines Halbleiterbauelements einer zweiten Solarzelle durch das Zn-beschichtete Aluminium-Substrat miteinander verbunden werden, wobei das Zn-beschichtete Aluminium-Substrat jeweils durch Löten oder Kleben auf den Metallkontakten befestigt wird. Draht- oder bandförmige Aluminiummaterialien (z.B. Aluminiumbändchen) zum Verschalten von Halbleiterbauteilen sind allgemein bekannt und kommerziell erhältlich.
Das Aluminium-Substrat kann aus metallischem Aluminium oder einer Aluminium- Legierung gefertigt sein. Hinsichtlich der Eigenschaften des Aluminiums
(insbesondere Reinheit) und der Aluminium-Legierung (insbesondere Aluminium- Gehalt) kann auf die obigen Ausführungen verwiesen werden. Die Reinheit des Aluminiums kann über einen breiten Bereich variieren, sofern die elektrische Leitfähigkeit und/oder mechanischen Eigenschaften nicht nachteilig beeinflusst werden. Beispielsweise enthält das Aluminium weitere metallische Elemente in einem Gesamtanteil von weniger als 1 Gew%, bevorzugter weniger als 0,1 Gew% oder weniger als 0,01 Gew%. Ist das Aluminium-Substrat aus einer
Aluminiumlegierung gefertigt, so weist diese bevorzugt einen Anteil von Aluminium von mindestens 80 Gew%, bevorzugter mindestens 90 Gew% auf. Geeignete metallische Elemente, die mit dem Aluminium legiert werden können, sind dem Fachmann bekannt. Hinsichtlich der bevorzugten Bedingungen für den Zinkabscheidungsschritt (i) kann auf die oben gemachten Ausführungen verwiesen werden (siehe
Zinkabscheidungsschritt (a)). Es ist also bevorzugt, dass das wässrige Medium, mit dem das Aluminium-Substrat behandelt wird, eine relativ hohe Konzentration an Zn2+ aufweist. In einer bevorzugten Ausführungsform beträgt die Zn2+-Konzentration in dem alkalischen, wässrigen Medium mindestens 1,5 Gew%, bevorzugter mindestens 2,0 Gew%, noch bevorzugter mindestens 3,0 Gew% oder sogar mindestens 4,0 Gew%. In einer bevorzugten Ausführungsform enthält das wässrige Medium Zn2+ in einer Konzentration von 1,5 Gew% bis 12,0 Gew%, bevorzugter 2,0 Gew% bis 10,0 Gew%, noch bevorzugter 3,0 Gew% bis 8,0 Gew% oder 4,0 Gew% bis 8,0 Gew%. Ein geeigneter pH- Wert des alkalischen, wässrigen Mediums ist beispielsweise > 10, bevorzugter > 13. Optional kann das alkalische wässrige Medium noch weitere Übergangsmetall- Kationen, bevorzugt Eisen-Kationen, Nickel-Kationen oder Kupfer-Kationen oder eine Kombination aus mindestens zwei dieser Kationen, enthalten. In einer bevorzugten Ausführungsform enthält das alkalische, wässrige Medium noch Fe- Kationen in einer Konzentration von mindestens 0,0003 Gew%, bevorzugter mindestens 0,001 Gew%, z.B. im Bereich von 0,0003-30 Gew% oder von 0,0003-0,1 Gew%. Sofern das alkalische, wässrige Medium Nickel- Kationen enthält, können diese beispielsweise in einer Konzentration von 0,1-5 Gew%, bevorzugter 0,5-3 Gew% vorliegen. Sofern das alkalische, wässrige Medium Kupfer-Kationen enthält, können diese beispielsweise in einer Konzentration von 0,01-1 Gew%, bevorzugter 0,05-0,5 Gew% vorliegen.
Bevorzugt erfolgt die Abscheidung des metallischen Zinks aus dem Zn2+-haltigen wässrigen Mediums auf das Aluminium-Substrat stromlos. Bevorzugt weist die auf dem Aluminium-Substrat abgeschiedene Zn-Schicht eine Dicke im Bereich von 0,1 μιη bis 5 μιη, bevorzugter 0,3 μιη bis 2,5 μιη auf.
Die Dauer der Behandlung des Aluminium- Substrats mit dem alkalischen, wässrigen Zn2+-enthaltenden Mediums in Schritt (i) beträgt beispielsweise 15 s bis 250 s. Der Zinkabscheidungsschritt (i) wird bevorzugt bei einer Temperatur im Bereich von 5- 60°C, bevorzugter 5-45°C durchgeführt.
Die Behandlung des Aluminium-Substrats kann beispielsweise durch Eintauchen in das Zn2+-haltige Medium oder durch Spülen oder Bespritzen mit dem Zn2+-haltigen Medium erfolgen. Das Aluminium-Substrat (insbesondere ein Aluminiumband) kann in Schritt (i) beispielsweise im Wesentlichen horizontal positioniert sein. Alternativ ist es auch möglich, dass das Aluminium-Substrat während Schritt (i) im Wesentlichen senkrecht positioniert ist. Prinzipiell ist aber auch jede andere Positionierung (z.B. in schräger Ausrichtung) in Schritt (i) möglich.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird das Aluminium-Substrat während des Zinkabscheidungsschritts (i) relativ zum Zn2+-haltigen Medium bewegt. Bevorzugt beträgt die Relativgeschwindigkeit zwischen dem Aluminium- Rückkontakt und dem wässrigen Zn2+-haltigen Medium mindestens 0,1 m/min, bevorzugter mindestens 0,2 m/min. Diese Relativbewegung kann z.B. realisiert werden, indem das Aluminium- Substrat über ein ruhendes Zn2+-haltiges Medium bewegt wird oder indem ein strömendes Zn2+-Medium über ein ruhendes Aluminium-Substrat strömt oder durch eine Kombination dieser beiden Varianten. Die Strömungsgeschwindigkeit des Zn2+- haltigen Mediums (und damit die Relativgeschwindigkeit gegenüber dem (bewegten oder ruhenden) Aluminium-Substrat) kann z.B. über die Pumpenleistung eingestellt werden. Durch die Relativbewegung zwischen dem Aluminium-Substrat und dem wässrigen Zn2+-haltigen Medium während der Zn-Abscheidung in Schritt (i) kann eine weitere Verbesserung der Haftkraft zwischen dem Metallkontakt einer
Solarzelle und dem darauf befestigten Aluminium- Substrat (z.B.
Aluminiumbändchen) erzielt werden.
Bevorzugt wird das Zn-beschichtete Aluminium-Substrat mindestens einmal mit einer Spülflüssigkeit gespült. Hinsichtlich geeigneter Spülflüssigkeiten und
Spülbedingungen kann auf die obigen Ausführungen verwiesen werden.
Bevorzugt wird das Zn-beschichtete Aluminium- Substrat vor Schritt (ii) getrocknet. Bevorzugt wird auf das Zn-beschichtete Aluminium-Substrat vor Schritt (ii) ein Lotmaterial aufgebracht. Geeignete Lotmaterialien werden nachfolgend noch beschrieben. Wie oben ausgeführt, wird in Schritt (ii) ein Metallkontakt eines
Halbleiterbauelements einer ersten Solarzelle mit einem Metallkontakt eines
Halbleiterbauelements einer zweiten Solarzelle durch das Zn-beschichtete
Aluminium-Substrat verbunden, wobei das Zn-beschichtete Aluminium-Substrat jeweils durch Löten oder Kleben auf den Metallkontakten befestigt wird.
Für das Löten können gängige, dem Fachmann bekannte Lotmaterialien eingesetzt werden, z.B. Zinn-Legierungen. Diese enthalten als Legierungselemente
beispielsweise Blei, Silber und/oder Wismut. Das Lotmaterial weist bevorzugt eine Schmelztemperatur im Bereich von 180°C bis 245°C auf. Das Löten wird bevorzugt bei einer Temperatur von weniger als 450°C durchgeführt. Dies wird üblicherweise auch als Weichlöten bezeichnet. Bevorzugter liegt die Löttemperatur im Bereich von 175°C bis 300°C.
Im Lötprozess werden übliche, bevorzugt nicht korrosive („no clean") Flussmittel verwendet.
Erfolgt die Befestigung durch Kleben, so wird bevorzugt ein elektrisch leitfähiger Kleber verwendet. Solche Kleber sind dem Fachmann bekannt und kommerziell erhältlich.
Bei den Metallkontakten, auf denen der metallische Verbinder befestigt wird, kann es sich um solche handeln, die üblicherweise für Solarzellen verwendet werden.
Beispielsweise ist der Metallkontakt ein Silberkontakt (z.B. ein über Siebdruck hergestellter Silberkontakt), ein Ni/Cu/Ag-Kontakt (z.B. über galvanische
Abscheidung hergestellt), ein Ni/Cu-Kontakt ((z.B. über galvanische Abscheidung hergestellt) oder ein AI-Kontakt (z.B. über Siebdruck hergestellt). Der Metallkontakt kann ein Rückkontakt oder auch ein Frontkontakt sein.
Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung ein Zn-beschichtetes draht- oder bandförmiges Aluminium-Substrat, das bevorzugt einen oder mehrere Bereiche aufweist, in denen eine geschlossene Schicht aus metallischem Zink auf dem
Aluminium-Substrat vorliegt, wobei außerdem an der Oberfläche der geschlossenen Zinkschicht Zink-Kristallite mit einem Durchmesser von mehr als 2,0 μιη in einer Anzahldichte von > 5000 pro mm2, bevorzugter > 10000 pro mm2, noch bevorzugter 5000-60000 pro mm2 oder 8000-55000 pro mm2 oder 10000-50000 pro mm2 vorliegen; und/oder wobei mindestens 1,5%, bevorzugter mindestens 3,0%, noch bevorzugter 1,5-30,0% oder 1,5-18,0% oder 3,0-15,0% der Oberfläche der geschlossenen Zinkschicht durch Zink-Kristallite mit einem Durchmesser von mehr als 2,0 μιη belegt ist.
Neben den relativ großen Zn-Kristalliten (d.h. > 2,0 μιη) enthält die metallische Zinkschicht bevorzugt noch deutlich kleinere Zink-Kristallite mit einem
Durchmesser von weniger als 1,0 μιη, wobei bevorzugt ein relativ großer Teil der Oberfläche (z.B. mehr als 40% oder mehr als 50% oder sogar mehr als 60%) der geschlossenen Zinkschicht durch diese kleineren Zink-Kristallite mit einem
Durchmesser von weniger als 1,0 μιη belegt ist. Bevorzugt belegen die Zink- Kristallite mit einem Durchmesser von mehr als 2,0 μιη und die Zink-Kristallite mit einem Durchmesser von weniger als 1,0 μιη gemeinsam mindestens 90%>, bevorzugter mindestens 95%> der Oberfläche der geschlossenen Zinkschicht. Die Partikelgrößenverteilung der Zink-Kristallite an der Oberfläche der geschlossenen Zinkschicht kann beispielsweise bimodal sein.
Kristallitdurchmesser, Anzahldichte der Zn-Kristallite mit einem Durchmesser von mehr als 2,0 μιη bzw. weniger als 1,0 μιη an der Oberfläche der Zn-Schicht und die jeweilige relative Oberfiächenbelegung durch diese Zn-Kristallite werden über rasterelektronenmikroskopische Aufnahmen (REM- Aufnahmen) der Zn-Schicht (in Draufsicht) sowie die Auswertung der Aufnahmen durch geeignete
Bildauswertungssoftware bestimmt. Der Durchmesser eines Kristallits ist der Durchmesser eines Kreises, der in seiner Fläche der Projektionsfläche des Kristallits in der REM- Aufnahme entspricht.
Wenn beispielsweise etwa 5% der Oberfläche der Zinkschicht durch Zink-Kristallite mit einem Durchmesser von mehr als 2,0 μιη belegt ist, bedeutet dies, dass etwa 5% der in der REM- Aufnahme in Draufsicht gezeigten Oberfläche der Zn-Schicht durch diese Zink-Kristallite mit einem Durchmesser von mehr als 2,0 μιη belegt ist.
Beispielsweise können mindestens 70%, bevorzugter mindestens 90%> der
Oberfläche des Zn-beschichteten Aluminium- Substrats eine solche Struktur aufweisen, d.h. eine geschlossene Schicht aus metallischem Zink, wobei außerdem an der Oberfläche der geschlossenen Zinkschicht Zink-Kristallite mit einem
Durchmesser von mehr als 2,0 μιη in einer Anzahldichte von > 5000 pro mm2, bevorzugter > 10000 pro mm2, noch bevorzugter 5000-60000 pro mm2 oder 8000- 55000 pro mm2 oder 10000-50000 pro mm2 vorliegen; und/oder wobei mindestens 1,5%), bevorzugter mindestens 3,0%>, noch bevorzugter 1,5-30,0%) oder 1,5-18,0%) oder 3,0-15,0% der Oberfläche der geschlossenen Zinkschicht durch Zink-Kristallite mit einem Durchmesser von mehr als 2,0 μιη belegt ist.
Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung die Verwendung des oben
beschriebenen band- oder drahtförmigen Zn-beschichteten Aluminium-Substrats zum Verschalten von Solarzellen bei der Herstellung von Solarzellenstrings.
Die Erfindung wird durch das nachfolgende Beispiel eingehender beschrieben. Beispiel
Eine 9 μηι dicke Aluminiumfolie mit einer Reinheit von 99 % wird von Rolle zu Rolle mit einer Geschwindigkeit von 1 m/min über 3 Becken geführt. Das erste Becken ist mit einer wässrigen Zn2+-haltigen Lösung enthaltend 4 Gewichtsprozent Zinkionen, 15 Gewichtsprozent NaOH und 0,001 Gewichtsprozent Eisenionen gefüllt. Das zweite Becken enthält l%ige Natronlauge und das dritte Becken entmineralisiertes Wasser. Das erste Becken dient der Abscheidung des metallischen Zinks auf einer Seite der Aluminium- Folie, während mit den Becken 2 und 3 die Zn- beschichtete Aluminium-Folie gespült wird. Alle 3 Becken sind bis zum oberen Beckenrand gefüllt. Aufgrund der Oberflächenspannung wird die Aluminiumfolie von den Flüssigkeiten nach unten gezogen, so dass diese die Aluminiumfolie gut benetzen, und zwar nur auf der unteren Seite, d. h. einseitig. Auf diese Weise wird die Aluminiumfolie nur einseitig mit Zink beschichtet. Weil die Aluminiumfolie senkrecht zur Transportrichtung breiter als die Becken ist, werden die Becken von der Aluminiumfolie komplett abgedeckt und aufgrund der von der
Oberflächenspannung ausgeübten Kraft von der Aluminiumfolie gut abgedichtet, so dass beim Transport der Aluminiumfolie über den Beckenrand die nasschemischen Lösungen am Beckenrand abgestreift und somit nur wenig verschleppt werden. Die Füllstände in den einzelnen Becken werden mit einer Genauigkeit von 3 mm oder besser durch automatisches Nachdosieren konstant gehalten. Aus
Transportgeschwindigkeit und individueller Breite der Becken ergeben sich die Behandlungszeiten 90 s für Becken 1, das mit dem wässrigen Zn2+-haltigen Medium gefüllt ist, 20 s für Becken 2, das mit l%iger Natronlauge gefüllt ist, und 20 s für Becken 3, das mit entmineralisiertem Wasser gefüllt ist. Nach der nasschemischen Behandlung wird die Aluminiumfolie mittels Infrarotstrahlung und warmem
Luftstrom getrocknet und schließlich aufgerollt. In Rollenform ist die einseitig Zn- beschichtete Aluminium-Folie vor Oxidation der Zinkschicht geschützt und ohne negative Veränderung der Eigenschaften lange lagerfähig. Figur 1 zeigt eine REM- Aufnahme der Oberfläche des Zn-beschichteten Aluminium- Rückkontakts. Die Aufnahme zeigt eine geschlossene metallische Zink-Schicht, die einen relativ hohen Anteil an großen Zn-Kristalliten mit einem Durchmesser von mindestens 2 μιη aufweist. Zink-Kristallite mit einem Durchmesser von mehr als 2 μιη liegen in einer Anzahldichte von etwa 30000 pro mm2 vor. 9% der Oberfläche der metallischen Zink-Schicht sind mit Zn-Kristalliten mit einem Durchmesser von mindestens 2 μιη belegt. Anschließend wird die Rolle mit der zinkbeschichteten Aluminiumfolie in einem Folienabwickler des Lasersystems positioniert. Die Folie wird abgewickelt, mit der nicht mit Zink beschichteten Seite auf die Rückseite eines Halbleiterbauelements (Silizium-Substrat) einer Solarzelle (Silizium-Solarzelle) gelegt und dort mit Unterduck angesaugt. Die zinkbeschichtete Seite wird lokal mit Laserstrahlung beleuchtet. Dadurch wird zumindest die Zn-beschichtete Aluminiumfolie lokal erhitzt, so dass in diesen Bereichen kurzzeitig ein Aufschmelzen der Aluminiumfolie erfolgt, wobei sie sich mit der Rückseite des Halbleiterbauelements verbindet.
Umlaufend am Rand des Halbleiterbauelements wird die Zn-beschichtete
Aluminiumfolie mittels anderer Laserparameter derart gelasert, dass die
Aluminiumfolie durchtrennt ist und die über den Rand des Halbleiterbauelements herausragende Folie gut entfernt werden kann.
Aluminiumfolie besitzt herstellungsbedingt eine raue und eine glatte Seite. Eine verbesserte Lichtausbeute der Solarzellen hat sich ergeben, wenn die raue Seite der Aluminiumfolie mit Zink beschichtet wird und die glatte Seite auf der Rückseite des Halbleiterbauelements aufliegt.
Wichtig ist, dass die Aluminiumfolie auf der Seite, mit der sie am
Halbleiterbauelement der Solarzelle befestigt wird, nicht mit Zink beschichtet ist und sich dort auch keine angetrockneten Reste der zinkhaltigen nasschemischen Lösung befinden, weil sonst die Haftung der Aluminiumfolie nach dem Laserprozess schlecht ist und die lokalen hochdotierten Bereiche im Silizium eine erhöhte Shockley-Read-Hall-Rekombination von Überschussladungsträgern aufweisen. Die durch Lasern am Halbleiterbauelement befestigte Zn-beschichtete Aluminium- Folie fungiert als Zn-beschichteter Aluminium-Rückkontakt. Auf diesem Zn- beschichteten Aluminium-Rückkontakt wird ein mit Lot belegtes Kupferbändchen (verzinntes Kupferbändchen) mittels Infrarotheizung bei 275 °C gelötet. Auf die Lötstelle wurde zuvor ein Flussmittel (Kester 952 s) gesprüht.
Figur 2 zeigt im Querschnitt eine REM- Aufnahme des Bereichs, in dem der metallische Verbinder (das Kupferbändchen) auf den Zn-beschichteten Aluminium- Rückkontakt gelötet wurde. Drei Schichten sind zu sehen. Die oberste Schicht ist die Aluminium- Schicht des Rückkontakts und die unterste Schicht ist das Kupfer des metallischen Verbinders. Dazwischen liegt die haftvermittelnde Lötschicht. In dieser liegt das Lotmaterial und das Zink der Zinkbeschichtung vor.
Das Kupferbändchen zeigt eine gute Haftfestigkeit auf dem Rückkontakt der Solarzelle.
Das überstehende Ende des Verbinders wird in einem nachfolgenden Lötschritt in bekannter Weise auf die Vorderseite einer weiteren Solarzelle gelötet. Man erhält einen Solarzellenstring, in dem die Solarzellen in Serie verschaltet sind. Die Solarzellstrings werden mit Glas, Ethylenvinylacetat und Polymer-Rückseitenfolie in ein Modul laminiert.

Claims

Ansprüche
Verfahren zur Verschaltung von Solarzellen, wobei
(a) eine Aluminium- Folie einseitig mit einem alkalischen, wässrigen Medium, das Zn2+ enthält, behandelt wird, so dass sich auf der behandelten Seite der Aluminium- Folie metallisches Zink unter Ausbildung einer einseitig Zn-beschichteten Aluminium- Folie abscheidet,
(b) die einseitig Zn-beschichtete Aluminium- Folie über ihre unbehandelte Seite auf der Rückseite eines Halbleiterbauelements einer ersten Solarzelle aufgebracht und lokal mit Laserstrahlung erhitzt wird, so dass sich die Aluminium- Folie mit der Rückseite des
Halbleiterbauelements verbindet und ein Zn-beschichteter
Aluminium-Rückkontakt erhalten wird,
(c) der Zn-beschichtete Aluminium-Rückkontakt durch einen
metallischen Verbinder mit einem Metallkontakt einer zweiten Solarzelle verbunden wird, wobei der metallische Verbinder auf dem Zn-beschichteten Aluminium-Rückkontakt durch Löten oder Kleben befestigt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das alkalische wässrige Medium Zn2+ in einer Konzentration von mindestens 1,5 Gew% enthält; und/oder wobei das alkalische wässrige Medium zusätzlich Eisen-Kationen, Nickel-Kationen, Kupfer-Kationen oder eine Kombination mindestens zwei dieser Kationen enthält.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Abscheidung des metallischen Zinks auf der Aluminium- Folie stromlos erfolgt; und/oder wobei die auf der Aluminium- Folie abgeschiedene Zink-Schicht eine Dicke im Bereich von 0,1 μιη bis 5 μιη aufweist.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Seite der Aluminium- Folie mit dem wässrigen Zn2+-haltigen Medium behandelt, deren mittlere Oberflächenrauigkeit im Vergleich zur gegenüberliegenden Seite größer ist.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Aluminium- Folie während des Schritts (a) in einer im Wesentlichen horizontalen Position gehalten wird und die dabei nach unten weisende Seite der Aluminium- Folie mit dem wässrigen Zn2+-haltigen Medium kontaktiert und dadurch mit metallischem Zink beschichtet wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Aluminium- Folie relativ zum wässrigen Zn2+-haltigen Medium bewegt wird, bevorzugt mit einer Relativgeschwindigkeit von mindestens 0,1 m/min.
Das Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die einseitig Zn-beschichtete Aluminium- Folie vor Schritt (b) mindestens einmal mit einer alkalischen Spülflüssigkeit gespült wird; und/oder wobei die einseitig Zn- beschichtete Aluminium-Folie vor Schritt (b) getrocknet wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der
Verfahrensschritt (a) und optional die Spülung mit einer Spülflüssigkeit und/oder die Trocknung der einseitig Zn-beschichteten Aluminium- Folie in einem Rolle-zu-Rolle- Verfahren durchgeführt wird bzw. werden.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei in Schritt einseitig Zn-beschichtete Aluminium-Folie durch die Laserstrahlung umlaufend am Rand des Halbleiterbauteils derart lokal erhitzt wird, dass die Aluminium- Folie durchtrennt wird; und/oder wobei in Schritt (b) der mit der Laserstrahlung bestrahlte Flächenanteil der Aluminium- Folie in dem Bereich, in dem in Schritt (c) der metallische Verbinder aufgebracht wird, größer ist als der mit der Laserstrahlung bestrahlte Flächenanteil der Aluminium- Folie außerhalb des metallischen Verbinders.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der metallische Verbinder und/oder der Zn-beschichtete Aluminium-Rückkontakt mit einem Lotmaterial beschichtet ist; und/oder wobei das Löten bei einer Temperatur von weniger als 450°C erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1-9, wobei das Kleben mit einem elektrisch leitfähigen Kleber erfolgt.
Solarzellenstring, der mindestens zwei über einen metallischen Verbinder verschaltete Solarzellen umfasst, wobei mindestens eine Solarzelle einen mit metallischem Zink beschichteten Aluminium-Rückkontakt aufweist und der metallische Verbinder direkt auf diesen Zn-beschichteten Aluminium- Rückkontakt aufgelötet oder aufgeklebt ist.
Solarzellenstring nach Anspruch 12, wobei der Zn-beschichtete Aluminium- Rückkontakt der Solarzelle einen oder mehrere Bereiche aufweist, in denen eine geschlossene Schicht aus metallischem Zink vorliegt, wobei außerdem an der Oberfläche der geschlossenen Zinkschicht Zink-Kristallite mit einem Durchmesser von mehr als 2,0 μιη in einer Anzahldichte von > 5000 pro mm2 vorliegen; und/oder wobei mindestens 1,5% der Oberfläche der
geschlossenen Zinkschicht durch Zink-Kristallite mit einem Durchmesser von mehr als 2,0 μιη belegt ist. Solarzellenstring nach Anspruch 12 oder 13, wobei an der Oberfläche der geschlossenen Zinkschicht außerdem Zink-Kristallite mit einem Durchmesser von weniger als 1,0 μιη vorliegen, und die Zink-Kristallite mit einem
Durchmesser von mehr als 2,0 μιη und die Zink-Kristallite mit einem
Durchmesser von weniger als 1,0 μιη gemeinsam mindestens 90% der Oberfläche der geschlossenen Zinkschicht belegen.
Verfahren zur Verschaltung von Solarzellen, wobei
(i) ein draht- oder bandförmiges Aluminium-Substrat mit einem
alkalischen, wässrigen Medium, das Zn2+ enthält, behandelt wird, so dass sich auf dem Aluminium-Substrat metallisches Zink unter Ausbildung eines Zn-beschichteten Aluminium-Substrats abscheidet,
(ii) ein Metallkontakt eines Halbleiterbauelements einer ersten Solarzelle mit einem Metallkontakt eines Halbleiterbauelements einer zweiten Solarzelle durch das Zn-beschichtete Aluminium- Substrat miteinander verbunden werden, wobei das Zn-beschichtete Aluminium- Substrat jeweils durch Löten oder Kleben auf den Metallkontakten befestigt wird.
Verfahren nach Anspruch 15, wobei die Abscheidung des metallischen Zinks in Schritt (i) gemäß den Bedingungen eines der Ansprüche 2, 3, 5, 6 oder 7 erfolgt; und/oder wobei die Befestigung des Zn-beschichteten Aluminium- Substrats auf dem Metallkontakt gemäß den Bedingungen eines der
Ansprüche 10 oder 11 erfolgt.
Verwendung eines band- oder drahtförmigen Zn-beschichteten Aluminium- Substrats zum Verschalten von Solarzellen.
18. Verwendung nach Anspruch 17, wobei das band- oder drahtförmigen Zn- beschichteten Aluminium-Substrat einen oder mehrere Bereiche aufweist, in denen eine geschlossene Schicht aus metallischem Zink vorliegt, wobei außerdem an der Oberfläche der geschlossenen Zinkschicht Zink-Kristallite mit einem Durchmesser von mehr als 2,0 μιη in einer Anzahldichte von > 5000 pro mm2 vorliegen; und/oder wobei mindestens 1,5% der Oberfläche der geschlossenen Zinkschicht durch Zink-Kristallite mit einem Durchmesser von mehr als 2,0 μιη belegt ist.
Band- oder drahtförmiges Zn-beschichtetes Aluminium-Substrat, das einen oder mehrere Bereiche aufweist, in denen eine geschlossene Schicht aus metallischem Zink vorliegt, wobei außerdem an der Oberfläche der geschlossenen Zinkschicht Zink-Kristallite mit einem Durchmesser von mehr als 2,0 μιη in einer Anzahldichte von > 5000 pro mm2 vorliegen; und/oder wobei mindestens 1,5% der Oberfläche der geschlossenen Zinkschicht durch Zink-Kristallite mit einem Durchmesser von mehr als 2,0 μιη belegt ist.
EP17735407.3A 2016-06-19 2017-06-16 Verfahren zur verschaltung von solarzellen, die aluminiumfolie als rückkontakt aufweisen Withdrawn EP3472870A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102016210910.3A DE102016210910A1 (de) 2016-06-19 2016-06-19 Verfahren zur Verschaltung von Solarzellen, die Aluminiumfolie als Rückkontakt aufweisen
PCT/EP2017/064800 WO2017220445A1 (de) 2016-06-19 2017-06-16 Verfahren zur verschaltung von solarzellen, die aluminiumfolie als rückkontakt aufweisen

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP3472870A1 true EP3472870A1 (de) 2019-04-24

Family

ID=59285151

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP17735407.3A Withdrawn EP3472870A1 (de) 2016-06-19 2017-06-16 Verfahren zur verschaltung von solarzellen, die aluminiumfolie als rückkontakt aufweisen

Country Status (4)

Country Link
EP (1) EP3472870A1 (de)
CN (1) CN109417102A (de)
DE (1) DE102016210910A1 (de)
WO (1) WO2017220445A1 (de)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102019120872A1 (de) 2019-08-01 2021-02-04 Infineon Technologies Ag Löten eines Leiters an eine Aluminiumschicht

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102009010816B4 (de) * 2009-02-27 2011-03-10 Solarworld Innovations Gmbh Verfahren zur Herstellung eines Halbleiter-Bauelements
AU2012229161A1 (en) * 2011-03-11 2013-09-26 Avery Dennison Corporation Sheet assembly with aluminum based electrodes
US20120234593A1 (en) * 2011-03-18 2012-09-20 Applied Materials, Inc. Conductive foils having multiple layers and methods of forming same
DE102011075352A1 (de) * 2011-05-05 2012-11-08 Solarworld Innovations Gmbh Verfahren zum Rückseitenkontaktieren einer Silizium-Solarzelle und Silizium-Solarzelle mit einer solchen Rückseitenkontaktierung
JP2015511989A (ja) * 2011-12-23 2015-04-23 ソレクセル、インコーポレイテッド 生産性の高い半導体の金属被覆及び相互接続の噴霧処理
DE102012214253A1 (de) * 2012-08-10 2014-06-12 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Laserbasiertes Verfahren und Bearbeitungstisch zur Metallisierung der Rückseite eines Halbleiterbauelements
JP6141223B2 (ja) * 2013-06-14 2017-06-07 三菱電機株式会社 受光素子モジュールおよびその製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN109417102A (zh) 2019-03-01
DE102016210910A1 (de) 2017-12-21
WO2017220445A1 (de) 2017-12-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102010016476B4 (de) Verfahren zum Aufbringen von Kontaktdrähten auf eine Oberfläche einer Photovoltaikzelle, Photovoltaikzelle, Photovoltaikmodul, Anordnung zum Aufbringen von Kontaktdrähten auf eine Oberfläche einer Photovoltaikzelle
DE69330925T2 (de) Photovoltaische Vorrichtung und deren Herstellungsverfahren
DE112011102300B4 (de) Verfahren zum ausbilden einer p-halbleiterschicht für eine photovoltaikeinheit
DE102010028189B4 (de) Solarzelle
DE2047175A1 (de) Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Halbleitervorrichtung und ein Verfahren zu deren Herstellung
EP2553733A2 (de) Solarzellen und herstellungsverfahren dafür
EP2561557B1 (de) Verfahren zur herstellung einer solarzelle
DE102008037613A1 (de) Verfahren zur Herstellung eines Metallkontakts
EP2478559A2 (de) Serielle verschaltung von dünnschichtsolarzellen
DE102011050089A1 (de) Verfahren zum Herstellen von elektrischen Kontakten an einer Solarzelle, Solarzelle und Verfahren zum Herstellen eines Rückseiten-Kontaktes einer Solarzelle
EP2883247A1 (de) Laserbasiertes verfahren und bearbeitungstisch zur lokalen kontaktierung eines halbleiterbauelements
EP1784870B1 (de) Halbleiterbauelement mit einem auf mindestens einer oberfläche angeordneten elektrischen kontakt
DE3242791A1 (de) Verfahren zum herstellen von elektrische kontakte bildende fingerelektrodenstrukturen an amorphen silizium-solarzellen
DE102013220886A1 (de) Verfahren zum Erzeugen einer metallischen Kontaktierungsstruktur auf einem Halbleitersubstrat
DE102011115581B4 (de) Verfahren zur Herstellung einer Solarzelle
DE4333426C1 (de) Verfahren zur Metallisierung von Solarzellen aus kristallinem Silizium
WO2013080072A2 (de) Solarzelle und verfahren zum herstellen einer solarzelle
WO2017220445A1 (de) Verfahren zur verschaltung von solarzellen, die aluminiumfolie als rückkontakt aufweisen
DE3006716A1 (de) Verfahren zum elektroplattieren
WO2017220444A1 (de) Verfahren zur verschaltung von solarzellen
DE102009035703B4 (de) Verfahren zur Herstellung von Verbünden flexibler Dünnschichtsolarzellen
WO2011069500A2 (de) Verfahren zur herstellung von solarzellen und verfahren zur herstellung von solarmodulen
DE102021000956A1 (de) Verfahren zur Metallisierung eines Bauelements sowie auf diese Weise hergestellte Bauelemente
DE102016110464A1 (de) Solarzellenstruktur und Verfahren zur Herstellung einer Solarzellenstruktur
DE2901954C2 (de) Verfahren zur Herstellung einer photovoltaischen Zelle

Legal Events

Date Code Title Description
STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: UNKNOWN

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE INTERNATIONAL PUBLICATION HAS BEEN MADE

PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: REQUEST FOR EXAMINATION WAS MADE

17P Request for examination filed

Effective date: 20190104

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

AX Request for extension of the european patent

Extension state: BA ME

DAV Request for validation of the european patent (deleted)
DAX Request for extension of the european patent (deleted)
STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: EXAMINATION IS IN PROGRESS

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: EXAMINATION IS IN PROGRESS

17Q First examination report despatched

Effective date: 20200908

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION IS DEEMED TO BE WITHDRAWN

18D Application deemed to be withdrawn

Effective date: 20210112