EP3513439A1 - Method for producing electrical contacts on a component - Google Patents

Method for producing electrical contacts on a component

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EP3513439A1
EP3513439A1 EP17764831.8A EP17764831A EP3513439A1 EP 3513439 A1 EP3513439 A1 EP 3513439A1 EP 17764831 A EP17764831 A EP 17764831A EP 3513439 A1 EP3513439 A1 EP 3513439A1
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EP
European Patent Office
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layer
metal
self
component
passivating
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP17764831.8A
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German (de)
French (fr)
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Markus Glatthaar
Jonas Bartsch
Mathias Kamp
Rukmangada ROHIT
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Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Original Assignee
Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
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Publication date
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Definitions

  • the present invention relates to a method for producing electrical contacts (for example, in the form of electrical tracks) on a component, in particular an electrical component such as. a solar cell or a light emitting diode, or even a precursor of a printed circuit board. Furthermore, the present invention relates to devices obtainable by this method.
  • electrical contacts especially in the form of electrical conductors, are mounted on them.
  • the electrical contacts serve, for example, to dissipate current from the component or to tap voltage from the component or to establish an electrical connection between electrical components that are present on the component. If the component is, for example, a solar cell, then the photocurrent generated by the photovoltaic effect in this semiconductor component can be dissipated via the electrical contacts.
  • the component may be, for example, a precursor of a printed circuit board which is finally transferred into a printed circuit board (PCB) by the application of printed conductors.
  • PCB printed circuit board
  • a paste containing silver particles is applied to the component and then treated at a temperature high enough to cause coalescence of the silver particles. Therefore Temperatures of at least 800 ° C may be required. For many components, however, such high temperatures are unacceptable.
  • a heterojunction solar cell e.g. A silicon heterojunction solar cell (SHJ solar cell) is an exemplary electrical device that is unsuitable for mounting electrical contacts at relatively high temperatures.
  • the SHJ solar cell is a wafer-based crystalline silicon solar cell with an emitter and an amorphous silicon back- and front-surface field.
  • Starting material is used for crystalline, in particular monocrystalline silicon, which is n- or p-doped (basic doping). On top of this, on both sides, first a very thin (about 1 to 10 nm) intrinsic (undoped) amorphous
  • Silicon layer applied. This is followed on one side by the application of a very thin (about 10 to 50 nm), doped, amorphous silicon layer whose doping type (n- or p-type) is opposite to the base doping (amorphous emitter layer). On the other hand will be a thin (10 to 50 nm) amorphous
  • the doping type of the basic doping corresponds (back or front surface field).
  • a conductive transparent oxide (English: “Transparent Conductive Oxide” TCO) such as indium tin oxide (ITO) of 50-100 nm thickness is applied.To such a TCO layer usually has a sheet resistance at 25 ° C.
  • TCO Transparent Conductive Oxide
  • ITO indium tin oxide
  • temperatures of more than 250 ° C should be avoided.
  • the attachment of electrical contacts at the lowest possible temperature load is desirable.
  • the sintering temperature of silver pastes can be lowered below 200 ° C.
  • the costs of nanoparticles are significantly higher than for large particles or electrodeposited metals.
  • pastes containing organic binders e.g.
  • thermocrosslinking resins and silver particles in flake form The resin forms a matrix which holds the flakes together and produces adhesion to the outer layer of the electrical component (eg, a layer of transparent electrically conductive oxide (TCO) such as ITO).
  • TCO transparent electrically conductive oxide
  • ITO transparent electrically conductive oxide
  • the tracks can be applied galvanically. This achieves a very good electrical conductivity of the conductor tracks.
  • the surface must be printed with a mask of Galvano lacquer as a negative of the conductor pattern. After the electrodeposition, the paint must be removed in a chemical bath. The necessity of this resist mask makes this process but because of the material consumption and the necessary
  • a thin metal layer or a metal layer stack is applied to the workpiece over the entire surface. Then, for example, a photoresist is applied and photo-lithographically in the form of a Negative mask of the tracks to be generated structured. Alternatively, the negative mask is already structured (recordable by means of inkjet) applied. The non-varnished surface is galvanically reinforced with copper and the copper is optionally protected from oxidation by an additional layer of silver.
  • the vapor-deposited aluminum seed layer can be activated over the whole area by a zincate step. Subsequently, the application of a local barrier layer can take place. After the galvanic
  • Deposition must have the barrier layer removed and the activated one
  • PCB printed circuit boards
  • An object of the present invention is to provide electrical contacts such as e.g. electrical traces on a component via a process that minimizes thermal stress on the component, avoids the use of masks (e.g., resist masks), and is as efficient as possible.
  • electrical contacts such as e.g. electrical traces on a component via a process that minimizes thermal stress on the component, avoids the use of masks (e.g., resist masks), and is as efficient as possible.
  • the object is achieved by a method for producing one or more electrical contacts on a component, comprising the following steps: Providing a component which has a front and a rear side, wherein an outer layer of a transparent, electrically conductive oxide (TCO) or a self-passivating metal or semiconductor is present on the front side and / or the rear side,
  • TCO transparent, electrically conductive oxide
  • Germ layer is not galvanic
  • the method according to the invention comprises a component having a specific outer layer (TCO layer or layer of self-passivating metal or semiconductor) on which a galvanic deposition of conventional metals such as e.g. Copper is not possible or at least strongly inhibited.
  • a galvanic deposition e.g., via a printing process
  • seed layer still sufficiently low to effectively dissipate current from the component (for example, a solar cell) via the electrodeposited metal layer.
  • the outer layer of a self-passivating metal or semiconductor is also referred to below as a self-passivation outer layer.
  • Coatings made of a self-passivating metal or semiconductor form a thin oxide film at their surface even at room temperature.
  • TCOs transparent, conductive oxides
  • ITO Indium tin oxide
  • Coatings of TCOs or self-passivating metals or semiconductors thus represent surfaces on which a galvanic metal deposition may be inhibited.
  • these poorly electroplated surfaces quite a relatively low electrical
  • Seed layer for the subsequent galvanization step A mask for the application of the structured, electrically conductive seed layer is not required. Also, their application can be carried out at relatively low temperatures, so that the thermal stress of the component (for example, an amorphous silicon layer in a silicon heterocell or the carrier material of a printed circuit board) is minimized.
  • the component for example, an amorphous silicon layer in a silicon heterocell or the carrier material of a printed circuit board
  • the metal deposition takes place exclusively or at least predominantly on the structured seed layer.
  • the application of a mask on the self-passivating metal or semiconductor or the TCO is not required because of a galvanic deposition on this
  • Galvanticians Colour a structure, for example in the form of one or more tracks, obtained, which allows an effective electrical contacting of the electrical component or the formation of an effective circuit structure of a printed circuit board.
  • the electrical contacts are in the form of one or more tracks, for example.
  • the electrical contacts serve, for example, to dissipate current from the component or to tap voltage from the component or to establish an electrical connection between electrical components that are present on the component.
  • the method according to the invention initially comprises the provision of a component which has a front and a rear side, wherein on the front and / or the back side an outer layer of a transparent, electrically conductive oxide (TCO) or a self-passivating metal or Semiconductor is present.
  • TCO transparent, electrically conductive oxide
  • Semiconductor a self-passivating metal or Semiconductor
  • the component is, for example, an electrical component (e.g.
  • the component to which the electrical contacts are to be attached may also be the precursor of a printed circuit board.
  • the precursor of the printed circuit board preferably contains a plastic (in particular an electrically non-conductive
  • Plastic which may optionally be reinforced by fibers, and on this plastic is then preferably the outer layer of the transparent, electrically conductive oxide (TCO) or the self-passivating metal or semiconductor before.
  • TCO transparent, electrically conductive oxide
  • the precursor of the printed circuit board may for example be a flexible film or alternatively a rigid plate.
  • a preferred electrical component is for example a solar cell, a diode (eg a light-emitting diode) or a screen, in particular a
  • the front side is the illuminated, i. the radiation source facing side of the component.
  • the electrical contacts can be applied, for example, on the front side or on the rear side (for example in the case of an exclusively back-contacted solar cell) or else on both sides of the component.
  • the electrical device to which the electrical contact is applied need not yet be in its final form, but usually already contains those components that are essential to its function (such as the realization of the photovoltaic effect).
  • the component on which the electrical contact is applied can be a precursor of an electrical component and the other components that are required for the realization of its function are added only after the application of the electrical contact.
  • a solar cell is in the context of the present invention
  • Semiconductor device understood that shows a photovoltaic effect under the action of radiation energy, usually sunlight.
  • the solar cell is a silicon solar cell.
  • the component is a heterojunction solar cell, in particular a silicon heterojunction solar cell (SHJ solar cell) or a precursor thereof.
  • the solar cell can also be a solar cell contacted exclusively via its rear side.
  • the electrical contacts are present, for example, in the form of an interdigital structure.
  • the process according to the invention is of particular interest for crystalline
  • Silicon solar cell types which at least on one of the two surfaces of a crystalline silicon substrate, which serves as a base material of the solar cell, have a conductive layer whose conductivity must be further improved by metallically applied conductor tracks.
  • These include, for example, solar cell types which have on at least one side of the crystalline silicon acting as the base material an optically transparent, electrically conductive coating which suppresses the recombination of electron-hole pairs on the correspondingly coated surface of the crystalline silicon wafer.
  • the passivating layers consist of amorphous silicon.
  • the surface may also consist of a tunable (and thus also perpendicular to the layer also conductive) silicon dioxide layer on which subsequently a conductive polysilicon layer, a silicon carbide layer or a conductive metal oxide such as e.g. Molybdenum oxide, tungsten oxide, nickel oxide or titanium oxide is applied.
  • a highly conductive TCO layer for example an ITO layer
  • metallic conductor tracks must additionally be applied to the surface.
  • the inventive method is suitable outstanding because it does not require a high-temperature step for sintering the applied metal layers and can be dispensed with organic masks.
  • SHJ solar cells are commercially available or can be prepared by methods known to those skilled in the art.
  • TCO transparent, electrically conductive oxide
  • the class of TCOs and the use of TCO layers for semiconductor devices are known to those skilled in the art, see e.g. Clark I. Bright, Chapter 7 ("Review of Transparent Conductive Oxides (TCO)") in 50 Years of Vacuum Coating Technology and the Growth of the Society of Vacuum Coaters, eds .: Donald M. Mattox and Vivienne Harwood Mattox, Society of
  • the TCO layer already exists in these electrical components as the outermost layer ("outer layer") of the component In these cases, it is possible within the scope of the method to directly deposit the electrically conductive seed layer (eg in the form of one or more strip conductors) to apply this TCO outer layer of the electrical component.
  • the electrically conductive seed layer eg in the form of one or more strip conductors
  • Exemplary TCOs for the TCO outer layer are indium tin oxide ("ITO"), aluminum-doped zinc oxide (AZO), fluorine-doped tin oxide (“FTO”), boron-doped zinc oxide or hydrogen-doped indium oxide TCO coatings can be obtained, for example, by physical or chemical vapor deposition.
  • ITO indium tin oxide
  • AZO aluminum-doped zinc oxide
  • FTO fluorine-doped tin oxide
  • boron-doped zinc oxide or hydrogen-doped indium oxide TCO coatings can be obtained, for example, by physical or chemical vapor deposition.
  • the TCO layer usually has a sheet resistance at 25 ° C., as determined by the four-point method, in the range of 10 ⁇ to 1000 ⁇ , more preferably 50 ⁇ up to 300 ⁇ .
  • the TCO layer preferably has this sheet resistance over its entire area.
  • TCO layers have a relatively low sheet resistance, the electrodeposition of common metals such as copper on such TCO layers such as an ITO layer is inhibited compared to the deposition on nobler metal surfaces, especially at low applied voltage.
  • the device may comprise an outer layer of a self-passivating metal or semiconductor.
  • self-passivating metals or semiconductors are metals or semiconductors which can spontaneously form a passivating, very thin oxide layer in air at room temperature (25 ° C.).
  • Suitable self-passivating metals are in particular aluminum, titanium, nickel, chromium or zinc or an alloy of one of these metals.
  • a preferred self-passivating semiconductor is silicon.
  • a self-passivating metal or semiconductor can be applied to the front and / or rear side of the component, which then already forms the outer layer.
  • the component for example a solar cell, in particular an SHJ solar cell
  • a layer of a TCO layer can be applied directly to this TCO layer
  • self-passivating metal or semiconductor This either forms the outer layer or, alternatively, one or more additional layers of self-passivating metals or semiconductors are applied.
  • At least one layer on the TCO layer a non-self-passivating metal (eg copper or silver or a
  • Alloy of one of these metals is present and on this non-self-passivating metal layer one or more layers of self-passivating metals or semiconductors are present.
  • the metal or semiconductor of the first self-passivating layer is titanium, nickel, Chromium or zinc or an alloy of one of these metals or
  • the metal of the second self-passivating layer is aluminum.
  • the first self-passivating layer can be applied directly to the TCO layer.
  • at least one layer of non-self-passivating metal e.g., copper or silver or an alloy of one of these metals
  • the self-passivating aluminum layer can already be the outer layer.
  • another layer of a self-passivating metal or semiconductor e.g., titanium, nickel, chromium, or zinc, or an alloy of either of these metals or silicon
  • these self-passivating layers can follow one another directly or they can be formed by intermediate layers, for example by so-called diffusion barrier layers (eg palladium layers) or layers of non-self-passivating metals (eg Cu or Ag layers). be separated from each other.
  • diffusion barrier layers eg palladium layers
  • non-self-passivating metals eg Cu or Ag layers
  • a titanium layer and then an aluminum layer are deposited on the TCO layer of the component or a layer of a non-self-passivating metal (eg copper or silver or an alloy of one of these metals) which is present for example on the TCO layer of the component.
  • Layer applied, in In this case, the aluminum layer represents the outer layer.
  • a titanium layer then apply an aluminum layer and then again a titanium layer, in which case the titanium layer is the outer layer.
  • an intermediate layer for example a diffusion barrier layer (for example a palladium layer), may optionally be present between a titanium layer and an aluminum layer.
  • the application of a coating of a self-passivating metal or semiconductor on the component can be carried out by known methods.
  • Outer layer of the self-passivating metal or semiconductor can
  • sputtering also referred to as sputtering
  • chemical vapor deposition e.g., plasma assisted vapor deposition PECVD
  • attachment of a film of the self-passivating metal or semiconductor may be obtained.
  • the component is the precursor of a printed circuit board, then for example a prepreg can be provided on which a film of the
  • self-passivating metal preferably an aluminum foil (e.g., glued).
  • the front side and / or rear side of the component is preferably coated with at least 50% of its area, more preferably at least 80% of its area, or even over its entire area with the outer layer formed from the TCO or the self-passivating metal or semiconductor.
  • the outer layer of the component has a thickness of ⁇ 25 ⁇ , more preferably ⁇ 15 ⁇ , more preferably ⁇ 1.0 ⁇ or even less than 500 nm. If the component is an electrical component, in particular a semiconductor component such as a solar cell or a diode, it may even be preferred that the thickness of the outer layer is not more than 200 nm, more preferably not more than 100 nm, eg 5-100 nm or 5 -50 nm.
  • the outer layer has over at least 90% of its area, more preferably over 95% of its area, the above-indicated layer thickness.
  • the layer thickness can be determined by conventional methods, for example by microscopic measurement in cross section or cross section.
  • a layer of self-passivating metal or semiconductor automatically forms a thin layer of oxide on its surface in air.
  • This passivating oxide layer prevents or at least inhibits galvanic metal deposition.
  • this spontaneous oxide formation may still be assisted by appropriate means (e.g., contacting an oxidizing medium such as ozone) to effect a more uniform formation of the thin oxide layer.
  • suitable treatment for example, formation of a passivating nitride or oxynitride surface layer.
  • the layer of self-passivating metal or semiconductor apart from the oxide formation in air due to the self-passivation, optionally supported by treatment with ozone or UV illumination at temperatures below 200 ° C, no other chemical modification before application of the
  • Germ layer is subjected.
  • the contact resistance (at 25 ° C) between the TCO layer or the layer of self-passivating metal or semiconductor and the seed layer applied thereon should be less than 50 m 2 , more preferably less than 10 mD cm 2 , even more preferably less than 5 m ⁇ cm 2 or less be mD.cm 2 .
  • the contact resistance can be determined via the transfer line method (also referred to as transfer length method or transfer length measurement). In this method, the measurement of contact resistance is performed using a suitable test pattern.
  • transfer line method also referred to as transfer length method or transfer length measurement
  • the method according to the invention comprises applying a patterned, electrically conductive seed layer on defined regions of the outer layer (i.e., the layer of the transparent, electrically conductive oxide (TCO) or the layer of the self-passivating metal or semiconductor), wherein the application of the outer layer (i.e., the layer of the transparent, electrically conductive oxide (TCO) or the layer of the self-passivating metal or semiconductor), wherein the application of the outer layer (i.e., the layer of the transparent, electrically conductive oxide (TCO) or the layer of the self-passivating metal or semiconductor), wherein the application of the
  • This electrically conductive seed layer is applied via a non-galvanic process, but then serves in a subsequent galvanic
  • Deposition step as a substrate for a metal coating.
  • seed layer alternatively
  • Seed layer English: seed layer denotes a thin layer, which as
  • Crystallization germ and adhesion basis for the electrodeposition of a metal acts.
  • Seed layer in the form of one or more tracks ie the electrically conductive seed layer is already structured in their arrangement on the outer layer so that it corresponds to the arrangement of the trainees electrical contacts.
  • electrodeposition is a process in which the substrate to be coated is contacted with a plating bath, usually containing a salt of the metal to be deposited, and the metal on the substrate by application of an external power source is deposited. As the electrodeposition on a TCO layer or a layer of self-passivating metal or semiconductor is at least inhibited, the application of the seed layer via a non-galvanic deposition takes place.
  • the structured seed layer can be single or multi-layered. If the seed layer is multi-layered, it is composed of two or more superimposed layers, wherein each layer can be made of one or more of the following materials and can be obtained by one or more of the following method steps. Adjacent layers preferably have a different composition.
  • An application of the seed layer on defined regions of the outer layer takes place, for example, via a printing process, in particular screen printing, inkjet printing, flexographic printing or aerosol printing, a laser transfer process (also referred to as "induced forward transfer” (LIFT)) or an electroless electrochemical deposition (eg zinc deposition by zincate method and / or deposition of chemical nickel) .
  • LIFT laser transfer process
  • electroless electrochemical deposition eg zinc deposition by zincate method and / or deposition of chemical nickel
  • the seed layer contains, for example, one or more metals (eg copper or a copper alloy, a noble metal or a noble metal alloy such as silver or a silver alloy, nickel or a nickel alloy (eg a nickel-vanadium alloy), indium or an indium alloy, tin or one
  • metals eg copper or a copper alloy, a noble metal or a noble metal alloy such as silver or a silver alloy, nickel or a nickel alloy (eg a nickel-vanadium alloy), indium or an indium alloy, tin or one
  • Tin alloy cobalt or a cobalt alloy
  • one or more electrically conductive polymers eg poly-3,4-ethylenedioxythiophene (PEDOT) or a mixture of PEDOT and polystyrene sulfonate (PEDOT: PSS)
  • one or more electrically conductive carbon materials eg graphene, graphene, Carbon nanotubes, graphite, carbon black
  • electrically conductive polymers eg poly-3,4-ethylenedioxythiophene (PEDOT) or a mixture of PEDOT and polystyrene sulfonate (PEDOT: PSS)
  • electrically conductive carbon materials eg graphene, graphene, Carbon nanotubes, graphite, carbon black
  • the electrically conductive component of the seed layer may be in the form of, for example, particles (e.g., metal particles or carbon particles). These electrically conductive particles can be in an organic or inorganic
  • Embedded support material for example, an organic polymer.
  • the organic polymer may be a thermoplastic or, alternatively, a crosslinkable or, after curing, a crosslinked polymer.
  • the electrically conductive particles of the seed layer are present in a synthetic resin, which after the application of the seed layer over the
  • Curing process e.g., by thermal treatment and / or UV treatment.
  • Suitable organic or inorganic support materials for electrically conductive particles which can be used in a printing process are known to the person skilled in the art.
  • the seed layer can also be applied by a laser transfer process ("aser Induced Forward Transfer" LIFT) .
  • LIFT laser Transfer process
  • the seed layer preferably made of nickel, silver or copper (particularly preferably nickel), first applied to a flat transparent substrate, for example by means of physical vapor deposition PVD.
  • the substrate is now brought into contact with the outer layer with the seed layer to the outer layer of the component surface, or at least with a distance of less than 1 mm from the
  • the seed layer is detached from the substrate by means of laser irradiation and transferred to the outer layer of the component.
  • the seed layer can also be applied by an electroless redox reaction or electroless electrochemical deposition.
  • Electroless deposition is understood to be a coating process in which the reduction of the metal to be deposited (in contrast to a galvanic deposition) takes place without the use of an external current source.
  • Nickel also referred to as "chemico-nickel" and / or zinc (eg via the zincate process) is preferably deposited via the electroless electrochemical deposition
  • the outer layer preferably a self-passivating aluminum layer
  • electroless deposition of the chemico-nickel layer is then carried out on a zincate solution with zinc-zinc coating and electrolytic solutions for the electroless deposition of electroless nickel are known to those skilled in the art can be generated directly in the electrolyte solution by a chemical reaction, for example, by the reducing agent sodium hypophosphite.
  • the electrolyte solution also contains a nickel salt such as nickel sulphate.
  • the nickel deposition is autocatalytic.Since phosphorus also stores, e you get a nickel-phosphorus alloy.
  • Galvanizing of defined areas of the aluminum layer can take place, for example, by applying the zincate solution with a stamp of defined geometry.
  • the seed layer is applied to the outer layer, it may be that as a result of this application (eg by a LIFT process or by electroless zinc and / or chemical nickel), the resulting from the self-passivation thin oxide layer was removed.
  • the structured seed layer is preferably produced without using a mask.
  • structured seed layer include, for example, the following steps: Applying an electrically conductive metal layer S 1 on the
  • an electrically conductive layer S2 on defined regions of the metal layer S1 by a printing process, in particular screen printing, inkjet printing, flexographic printing or aerosol printing, a laser transfer process or an electroless electrochemical deposition (e.g.
  • Electroplating step then takes place, as already explained above, a selective metal deposition on the seed layer, while a metal deposition on the exposed TCO layer or self-passivation layer does not take place or is at least inhibited.
  • the electrically conductive metal layer S 1 for example, via a
  • Gas phase deposition eg, a plasma-assisted vapor deposition PECVD
  • the electrically conductive metal layer S1 preferably has a relatively small thickness, for example a thickness in the range of 5-100 nm, more preferably 5-75 nm, more preferably 5-50 nm.
  • the electrically conductive metal layer S1 preferably contains one or more of the following metals : Copper or a copper alloy, silver or a silver alloy, tin or a tin alloy, cobalt or a cobalt alloy, nickel or a nickel alloy (eg a nickel-vanadium alloy).
  • the metal layer S1 obtained via a vapor deposition can be single-layered or multi-layered.
  • a multilayer metal layer Sl For example, it can be obtained by adding two or more
  • Gas phase deposits are carried out sequentially.
  • the electrically conductive layer S2 therefore contains, for example, one or more metals (for example copper or a copper alloy, a noble metal or a noble metal alloy such as silver or a silver alloy, nickel or a nickel alloy, indium or a)
  • metals for example copper or a copper alloy, a noble metal or a noble metal alloy such as silver or a silver alloy, nickel or a nickel alloy, indium or a
  • the exposed areas of the metal layer S1 not covered by the layer S2 are removed. This is done by methods known to those skilled in the art,
  • the metal is oxidized (i.e., converted into metal cations) and the metal cations dissolve in an adjacent liquid electrolyte.
  • electrochemical oxidation by applying a suitable potential, the metal is oxidized (i.e., converted into metal cations) and the metal cations dissolve in an adjacent liquid electrolyte.
  • the seed layer has a thickness of ⁇ 20 ⁇ , more preferably ⁇ 8 ⁇ , more preferably ⁇ 2 ⁇ on.
  • the minimum thickness of the seed layer is, for example, 100 nm.
  • the seed layer preferably has at least 80% of its area, more preferably over its entire area, the above-indicated layer thickness.
  • the layer thickness can be determined by conventional methods, for example by microscopic measurement in cross section or cross section.
  • the electrodeposited metal is preferably copper or a copper alloy, nickel or a nickel alloy, or a noble metal such as silver or a silver alloy.
  • the electrodeposited layers preferably have a layer thickness of 1-100 ⁇ , preferably 1-20 ⁇ , more preferably, 2-15 ⁇ . The layer thickness can be determined by common methods, e.g. by microscopic measurement in cross section or cross section.
  • the seed layer is brought into contact with a galvanic bath containing a salt of the metal to be deposited. In the
  • Electroplating bath is usually immersed in an auxiliary electrode, e.g. a copper anode ("sacrificial anode”) or a titanium electrode acts as a counterelectrode, and when the seed layer is exposed to a suitable negative (i.e., cathodic) electrical potential, the metal ions are reduced and the metal deposits on the seed layer.
  • an auxiliary electrode e.g. a copper anode ("sacrificial anode") or a titanium electrode acts as a counterelectrode, and when the seed layer is exposed to a suitable negative (i.e., cathodic) electrical potential, the metal ions are reduced and the metal deposits on the seed layer.
  • the galvanic deposition can be done by means of direct current or by means of pulse current. As will be described in more detail below, by using a pulse current that changes sign, the selective
  • Deposition of the metal on the seed layer can be further improved.
  • Pulse current which changes sign, has alternating negative (cathodic) and positive (anodic) current pulses.
  • the electrodeposition of the metal on the TCO layer or the layer of the self-passivating metal or semiconductor is at least strongly inhibited. For the electrodeposition step, therefore, it is not necessary to protect those regions of the outer layer that are not covered by the structured seed layer by a mask. The areas of the TCO layer or the layer of the self-passivating metal or semiconductor which are still exposed after the application of the seed layer therefore remain unmasked even during the electrodeposition and can come into contact with the electroplating bath.
  • the galvanic deposition on the outer layer of the component is at least inhibited, it has been found in the present invention that when a negative electrical potential is applied, the current density at the surface of this outer layer can still be sufficiently high for the deposition of smaller metal crystallites (eg due to a very high degree of conductivity) small thickness of the passivating
  • the electrodeposition of the metal takes place by means of pulse current.
  • the pulse current method is a time
  • the seed layer is subjected to a time-varying potential.
  • a pulse current is used which changes sign, i. which has alternating negative (cathodic) and positive (anodic) current pulses. As long as the germ layer with a negative
  • FIG. 1 shows, in a microscope photograph in plan view, the surface of an outer layer of a self-passivating metal, on which a strip-like seed layer and on this seed layer an electrodeposited one
  • FIG. 2 shows in a microscope image in plan view the surface of an outer layer of a self-passivating metal, on which a strip-like seed layer and on this seed layer a galvanic
  • the electrodeposition was carried out using pulse current with alternating cathodic and anodic
  • the intervals in which the germ layer is applied with a negative potential can last up to 10 s, but preferably the time is less than 500 ms, more preferably less than 100 ms, more preferably less than 10 ms.
  • the intervals of positive potential at the seed layer opposite the electroplating bath are preferably shorter than those
  • Intervals of negative potential more preferably less than half as long, most preferably less than a quarter as long.
  • a maximum current density amplitude of 1-60 A / cm 2 is given during the intervals in which the seed layer is subjected to a negative potential.
  • the maximum current amplitude with respect to the electroplating bath is preferably to be selected to be at most as high as at a positive potential. Particularly preferred is the
  • Voltage amplitude (preferably> 2V, more preferably> 5V, more preferably> 9V) at the seed layer opposite the electroplating bath is preferably higher than the cathodic voltage amplitude (preferably ⁇ 3V, more preferably ⁇ 2V, even more preferably ⁇ 1.7V).
  • the galvanic deposition of the metal carried out by means of pulse current with alternating sign, it can in the time interval in which the seed layer is subjected to a positive potential, not only to a resolution of metal already deposited, but also to an oxidation of the material
  • Outer layer come, especially when the outer layer is a layer of a self-passivating metal or semiconductor such as aluminum or silicon.
  • the self-passivation outer layer can be increasingly oxidized. The oxidation progresses inwardly in the self-passivation layer from the surface, and finally, in this layer oxide areas can be obtained which extend over the entire thickness or height of the layer
  • the component is a solar cell
  • a SHJ solar cell on the front and / or back of an outer layer of a self-passivating metal or semiconductor, preferably aluminum, titanium, nickel, chromium, zinc or silicon, whose thickness is 5-100 nm, more preferably 5-50 is nm, and the electrodeposition by means of pulse current with alternating sign (ie with alternating cathodic and anodic current pulses).
  • the duration and amplitude of the cathodic and anodic current pulses are selected so that the self-passivating outer layer forms oxide regions which extend over the entire thickness or height of the
  • the layer of self-passivating metal or semiconductor is deposited, for example, by chemical or physical vapor deposition (e.g., CVD such as PECVD or sputtering). If the solar cell is an SHJ solar cell, the outer layer may become
  • self-passivating metal or semiconductor on the TCO layer on at least one of the two sides of the SHJ solar cell.
  • two or more layers of self-passivating metals or semiconductors are present, the outermost of these layers then representing the outer layer.
  • one of the internal layers of self-passivating metal or semiconductor may be directly attached to the TCO layer.
  • the seed layer and the seed layer may be directly attached to the TCO layer.
  • the accumulated charge flowing during the anodic pulses is smaller than the accumulated charge flowing during the cathodic pulses
  • the summed charge which flows during the anodic pulses is greater than the summed charge which flows during the cathodic pulses
  • Seed layer and the oxidation of the exposed areas of the outer layer can be further improved.
  • both phases of this pulse current treatment can take place during the electrodeposition of the metal in the electroplating bath.
  • the first phase of the pulse current treatment takes place during the electrodeposition of the metal in the electroplating bath, then the seed layer and the exposed areas of the outer layer of the
  • Electroplating be transferred into an anodizing and the second phase of the pulse stream treatment is carried out in the anodizing.
  • Anodization of the self-passivating metal (e.g., aluminum) or semiconductor in an anodizing bath is an electrolytic process for producing or reinforcing oxide layers on metals or semiconductors.
  • Suitable anodizing baths include e.g. Sulfuric acid, oxalic acid, citric acid or chromic acid.
  • the anodization is carried out using a pulse current with alternating cathodic and anodic pulses. Since a certain dissolution of the already electrodeposited metal takes place during the anodization during anodic voltage application, the anodization bath inevitably also contains metal ions, preferably metal ions are additionally added to the bath by adding a corresponding metal salt and / or using a counterelectrode from the corresponding metal in the bath , When the anodization is pulsed, the cathodic pulses can thus be used for the deposition of the metal.
  • the accumulated charge that flows during the anodic pulses is greater than the accumulated charge that flows during the cathodic pulses.
  • the galvanic metal layer grows on the seed layer and the anodic pulses prevent the parasitic deposition on the remaining outer layer in this phase.
  • the anodization bath in the regions in which the outer layer does not have a seed layer with a galvanic layer deposited thereon, there is an increased conversion of the outer layer into a corresponding oxide layer.
  • the charge flowing during the anodic pulses may be calculated from the integral of the current over time during which the device is subjected to anodic potential. Accordingly, the charge flowing during the cathodic pulse can be discharged from the Integral of the current over the time during which the component is subjected to cathodic potential can be calculated.
  • Figure 3a shows schematically in cross section a SHJ solar cell 1, a thin
  • the outer layer 2 can
  • the self-passivating is preferably applied by PECVD and preferably has a thickness in the range of 5-100 nm, more preferably 5-50 nm.
  • the self-passivating is preferably performed by PECVD and preferably has a thickness in the range of 5-100 nm, more preferably 5-50 nm.
  • Outer layer 2 is present on the TCO layer (not shown in FIG. 1a) of the SHJ solar cell. Alternatively, between the TCO layer and the
  • an SHJ solar cell 1 has already been described in more detail above and is therefore not shown in detail in FIG. 3 a.
  • a very thin passivating oxide film (not shown) inevitably forms on the surface of the self-passivating outer layer 2.
  • a suitable method for example a printing method such as screen printing, inkjet printing or aerosol printing, a laser transfer method or an electroless electrochemical deposition
  • an electrically conductive seed layer is applied to defined regions of the self-passivating outer layer 2.
  • the seed layer 3 contains, for example, an or several metals (eg copper or a copper alloy, nickel or a nickel alloy, indium or a Indium alloy, tin or a tin alloy, a noble metal such as silver or a silver alloy, zinc or a zinc alloy, chromium or a chromium alloy, cobalt or a cobalt alloy), one or more electrically conductive polymers (eg poly-3,4-ethylenedioxythiophene (PEDOT) or a mixture of PEDOT and polystyrene sulfonate (PEDOT: PSS)), one or more electrically conductive
  • an electrically conductive polymers eg poly-3,4-ethylenedioxythiophene (PEDOT) or a mixture of PEDOT and polystyrene sulfonate (PEDOT: PSS)
  • Carbon materials e.g., graphene, graphene oxide, carbon nanotubes, graphite, carbon black
  • a mixture of at least two of these components e.g., graphene, graphene oxide, carbon nanotubes, graphite, carbon black
  • the electrodeposition of a metal 4 then takes place on the seed layer 3 using a pulse current with cathodic (negative) and anodic (positive) current pulses.
  • the structure thus obtained is shown schematically in FIG. 3b.
  • the seed layer 3 and the exposed areas of the outer layer 2 were brought into contact with a galvanic bath.
  • the presence of the outer layer 2 protects the sensitive TCO layer of the SHJ solar cell from the chemically aggressive electroplating bath.
  • the seed layer 3 was subjected to an electrical potential, which periodically changes its sign.
  • the deposition of the metal 4 takes place predominantly only on the seed layer 3, since the galvanic metal deposition is inhibited on the passivated surface of the outer layer 2. In the context of the present invention, however, it was recognized that a small
  • Metal deposition also takes place on the passivated surface of the outer layer 2. By using a pulse current with a different sign, these parasitic metal deposits on the exposed areas of the outer layer 2 can be largely dissolved again. In addition, in the exposed areas of the outer layer 2 which are therefore in contact with the electroplating bath, oxidation of the metal or semiconductor progressing from outside to inside occurs. Finally, oxide layers 5 which extend over the entire thickness of the outer layer 2 are formed in the outer layer. The regions of the outer layer 2 which lie below the seed layer 3 remain metallic or semiconductive. The result is a coating 7 which is a lateral one Has structuring in which oxidized regions 5 and metallic or semiconductive regions 6 alternate. The seed layer 3 is present on the metallic or semiconducting regions 6 of the laterally structured coating 7 and is completely covered by the electrodeposited metal layer 4. Due to the small thickness, the oxide regions 5 are transparent. unnecessary
  • the method can be performed without using a mask. A significant thermal load of the component is avoided.
  • these exposed areas of the outer layer after the electrodeposition of the metal by a
  • etching treatment removes etching treatment.
  • recesses ie, solid-free areas
  • it can be used to produce electrical contacts with an interdigital structure, as required for the back-side contact of solar cells.
  • it may be preferable to carry out the previously occurring electrodeposition using pulsed current with alternating sign in order to minimize parasitic metal deposits in the exposed regions of the outer layer.
  • the duration and amplitude of the anodic and cathodic current pulses are preferably chosen such that oxidation of the outer layer is kept as low as possible (eg only at the surface of the outer layer, but not deeper oxidation). As a result, the individual tracks remain electrically connected. This is advantageous because so all the tracks in the
  • the exposed areas of the outer layer are treated with an etching bath.
  • the outer layer is thereby removed in these areas.
  • areas of self-passivating metal or semiconductor, on which there is a seed layer with electrodeposited metal coating and between these areas of self-passivating metal or semiconductor, remain on the component (e.g., the solar cell or the precursor of the circuit board)
  • Recesses ie solids-free areas
  • a lateral structuring is produced in the outer layer.
  • Suitable etching baths are known to the person skilled in the art (for example basic or acid etching baths).
  • the component is subjected to a negative voltage relative to the etching bath. This may be particularly advantageous if the component, in particular a solar cell such as a SHJ solar cell, a TCO layer (eg, an ITO layer) contains and this TCO layer is to be exposed by the treatment in the etching bath. Due to the negative voltage application of the component with respect to the etching bath, corrosive damage to the TCO layer is avoided or at least significantly reduced. The amount of negative voltage may vary depending on the metals to be removed in the etching bath.
  • the component is compared with the etching bath with a negative
  • Voltage of 0.2-1.5 V more preferably applied 0.5-1.0 V, especially when it comes to the metals to be removed in the etching bath to aluminum and / or titanium.
  • the self-passivation outer layer may be directly on the TCO layer, or alternatively one or more additional layers may be interposed between the TCO layer
  • self-passivation outer layer and the TCO layer are present. If an etching treatment is carried out and if one or more additional layers are present between the self-passivating outer layer and the TCO layer, these additional layers are preferably likewise removed by the etching treatment so that the TCO layer of the SHJ solar cell is at least partially exposed.
  • FIG. 1 An exemplary structure in which the lateral structuring takes place by forming recesses between the regions 6 of the self-passivating metal or semiconductor remaining after the etching treatment is shown in FIG.
  • the electrically conductive seed layer 3 is present on the remaining areas 6, the electrically conductive seed layer 3 is present. This electrically conductive seed layer 3 is covered by the electrodeposited metal layer 4.
  • the regions 6 are preferably located directly on the TCO layer of the SHJ solar cell 1.
  • the TCO layer is thus preferably at least partially exposed by the etching treatment. If, during the manufacturing process, the self-passivation outer layer has been applied directly to the TCO layer of the solar cell, the regions 6 consist of this self-passivating metal or semiconductor. If several layers were applied to the TCO layer of the solar cell, also each of the areas 6 has a corresponding one
  • the uppermost layer of a region 6 in this case is formed by the metal or semiconductor of the self-passivation outer layer and is in direct contact with the seed layer.
  • Galvanic bath with a potential with periodically changing sign can be realized by measures that are known in the art.
  • the operational amplifier OP1 controls with its output the push-pull stage, consisting of the npn (Darlington) transistor Tl and the pnp (Darlington) transistor T2 to.
  • the differential amplifier OP2 which measures the voltage drop across the shunt resistor Rsh, is attenuated via an RC element (Cl, Rl, R2) fed back to the inverting output of OP1.
  • the Shunt resistance thus results in the amplitudes of the current through the workpiece, unless the voltages V + and V- have a limiting effect.
  • the voltage V + is chosen so high that the predetermined current is reached.
  • the use of a self-passivation outer layer results in most of the electrodeposition on the seed layer and not on the exposed (i.e., non-seeded) regions of the self-passivation outer layer. Even if the self-passivation outer layer has a defect or is damaged before the electrodeposition, a thin one automatically forms again
  • a non-self-passivating metal layer (eg Cu or Ag) is applied to the component.
  • a thin dielectric layer is subsequently applied to this non-self-passivating metal layer, for example by oxidation of the metal surface or by applying a separate dielectric material such as Al 2 O 3 or SiO 2 (eg by sputtering).
  • This is followed by the application of a structured seed layer via a non-galvanic process step and the electrodeposition of a metal on the seed layer.
  • the dielectric layer is defective, this defect is not automatically cured by the underlying non-self-passivating metal. In galvanic treatment, therefore, not only does metal deposition occur on the structured seed layer, but also significant amounts of the metal are deposited in the area of the defect.
  • the present invention also relates to an apparatus obtainable by the method described above.
  • the present invention also relates to a device containing
  • a component having a front side and a rear side, wherein on the front side and / or the back side of the component there is a laterally structured coating which has metal or semiconducting regions of a self-passivating metal or semiconductor at defined intervals,
  • a galvanically deposited metal layer that covers the seed layer, preferably completely covered.
  • the component is for example an electrical component (eg an optoelectronic component or a semiconductor component, in particular a solar cell) or a preliminary stage of a printed circuit board.
  • a preferred electrical component is for example a solar cell, a diode (eg a light emitting diode) or a screen, in particular a flat screen ("Fiat Panel Display"), eg a liquid crystal screen "LCD”.
  • the front side is the illuminated side, ie the side of the component facing the radiation source.
  • a particularly preferred solar cell is an SHJ solar cell.
  • oxidic regions may be present between the metallic or semiconducting regions.
  • the oxidic regions preferably extend over the entire thickness or height of the laterally structured coating.
  • the oxide region is formed by an oxide of the self-passivating metal or semiconductor (e.g., an alumina or a silica).
  • metallic or semiconductive regions and oxide regions alternate in the lateral direction.
  • Electroplating come into contact, there is essentially no oxidation and the metallic or semiconducting structure is retained in these areas.
  • oxidic areas may be in the laterally structured
  • a recess ie a solid-free area
  • these recesses result from an etching step, which is carried out after the electrodeposition of metal.
  • the recess has a depth corresponding to the thickness of the
  • the laterally structured coating preferably has a thickness of not more than 200 nm, more preferably not more than 100 nm, e.g. 5-100 nm or 5-50 nm, on.
  • the laterally structured coating preferably has the abovementioned layer thickness over at least 90% of its area, more preferably over 95% of its total area.
  • the layer thickness can be over common
  • the metallic or semiconducting regions of the laterally structured coating may, for example, have a width in the range from 10 .mu.m to 80 .mu.m, more preferably 10 .mu.m to 50 .mu.m, and may be present, for example, at intervals of 0.5 mm to 2.5 mm ,
  • self-passivating metals or semiconductors are metals or semiconductors which spontaneously form a passivating, very thin oxide layer in air at room temperature (25 ° C.).
  • Suitable self-passivating metals are in particular aluminum, titanium, nickel, chromium or zinc or an alloy of one of these metals.
  • the self-passivating metal may be in elemental form or in the form of an alloy.
  • a preferred self-passivating semiconductor is silicon. In the oxide regions there is an oxide of the self-passivating metal or semiconductor.
  • two or more layers of self-passivating metals or semiconductors and / or at least one layer of a non-self-passivating metal are applied under the
  • the metallic or semiconducting regions of the laterally structured coating may contain two or more self-passivating metals or semiconductors and / or one or more non-self-passivating metals.
  • the metallic or semiconductive regions then have a layer structure and the uppermost layer, which is in direct contact with the seed layer, contains the metal or the semiconductor of the self-passivation outer layer.
  • the metallic or semiconductive regions contain at least a first layer of Ti, Ni, Cr or Zn or an alloy of one of these metals or Si and a second layer of Al, one of these layers being in direct contact with the seed layer.
  • one or more layers of non-self-passivating metal e.g., Cu, Ag, or Pd
  • non-self-passivating metal e.g., Cu, Ag, or Pd
  • the metallic or semiconducting regions of the laterally structured coating can be present, for example, on a TCO layer and be separated from one another either by recesses (as a result of an etching treatment) or by oxide regions (as a consequence of the pulsed current treatment) / or post-treatment in one
  • the device is an SHJ solar cell containing a TCO layer (e.g., an ITO layer), the laterally structured one
  • Coating on the TCO layer is present, in the laterally structured
  • Recesses are present and the recesses extend over the entire thickness of the laterally structured coating, so that the TCO layer is exposed in the areas of the recesses.
  • the seed layer is present essentially only on the metallic or semiconducting regions, but not on the oxide regions.
  • the surface of the oxide regions is substantially neither with the electrically conductive seed layer nor with the electrodeposited
  • the laterally structured coating preferably has a thickness of ⁇ 25 ⁇ m, more preferably ⁇ 10 ⁇ m, even more preferably ⁇ 1.0 ⁇ m.
  • the layer thickness can be over common
  • Method can be determined, e.g. by microscopic measurement in cross section or cross section.
  • the device contains an electrically conductive seed layer which is present on the metallic or semiconducting regions of the laterally structured coating.
  • the seed layer contains, for example, one or more metals (eg copper or a copper alloy, a noble metal or a noble metal alloy such as silver or a silver alloy, nickel or a nickel alloy (eg a nickel-vanadium alloy), indium or an indium alloy, tin or a tin alloy, cobalt or a cobalt alloy), one or more electrically conductive polymers (eg poly-3,4-ethylenedioxythiophene (PEDOT) or a mixture of PEDOT and
  • metals eg copper or a copper alloy, a noble metal or a noble metal alloy such as silver or a silver alloy, nickel or a nickel alloy (eg a nickel-vanadium alloy), indium or an indium alloy, tin or a tin alloy, cobalt or a cobalt alloy
  • electrically conductive polymers eg poly-3,4-ethylenedioxythiophene (PEDOT) or a mixture of PEDOT and
  • PEDOT Polystyrenesulfonate
  • Carbon materials e.g., graphene, graphene oxide, carbon nanotubes, graphite, carbon black
  • a mixture of at least two of these components e.g., graphene, graphene oxide, carbon nanotubes, graphite, carbon black
  • the electrically conductive component of the seed layer can be present for example in the form of particles (eg metal particles or carbon particles). These electrically conductive particles may be embedded in an organic or inorganic carrier material, for example an organic polymer.
  • the organic polymer may be a thermoplastic or, alternatively, a crosslinkable or, after curing, a crosslinked polymer.
  • the electrically conductive particles of the seed layer are present in a synthetic resin, which after the application of the seed layer over the
  • Curing process e.g., by thermal treatment and / or UV treatment.
  • Suitable organic or inorganic carrier materials which can be used in a printing process are known to the person skilled in the art.
  • a seed layer of electrically conductive particles which are embedded in an organic or inorganic carrier material can be applied particularly advantageously via a printing process.
  • the seed layer may be formed by a zinc layer (for example via a zincat treatment carried out locally) and a layer of chemical nickel applied to this zinc layer.
  • a thin oxide layer can be present between the metallic or semiconductive regions of the laterally structured coating and the seed layer applied thereon.
  • this thin oxide layer may be process-removed during application of the seed layer (e.g., by a LIFT process) in these regions, it is also possible for the metallic or semiconducting regions and the seed layer deposited thereon to be immediately adjacent to one another.
  • the electrically conductive seed layer is preferably in the form of one or more tracks.
  • the seed layer has a thickness of ⁇ 20 ⁇ , more preferably ⁇ 8 ⁇ , more preferably ⁇ 2 microns.
  • the minimum thickness of the seed layer is, for example, 100 nm.
  • the seed layer preferably has at least 80% of its area, more preferably over its entire area, the above-indicated layer thickness.
  • the layer thickness can be determined by conventional methods, for example by microscopic measurement in cross section or cross section.
  • the structured seed layer can be single or multi-layered. If the seed layer is multi-layered, it is made up of two or more superimposed layers, wherein each layer can be made of one or more of the above-mentioned materials.
  • a multilayer seed layer includes, for example, an electrically conductive metal layer resulting from vapor deposition, and an electrically conductive layer deposited thereon over
  • the device also includes a galvanic
  • the deposited metal layer covering the seed layer is deposited metal layer covering the seed layer.
  • the seed layer completely covered by the electrodeposited metal layer, including the flanks, which laterally delimit the seed layer.
  • the complete coverage of the seed layer with the electrodeposited metal is advantageous, since thereby the seed layer in the finished product from oxidation,
  • the electrodeposited metal is preferably copper or a copper alloy, nickel or a nickel alloy, or a noble metal such as silver or a silver alloy.
  • the device is obtainable via the method described above.
  • the present invention also relates to a device containing
  • a component having a front and a back, wherein the
  • Front side and / or the back of the component is formed by a coating of a transparent conductive oxide (TCO coating),
  • a galvanically deposited metal layer that covers the seed layer, preferably completely covered.
  • the electrically conductive seed layer and the electrodeposited metal layer reference may be made to the above statements.
  • the component is preferably an electrical component (for example an optoelectronic component or a semiconductor component, in particular a solar cell).
  • a preferred electrical device is, for example, a solar cell, a diode (e.g., a light emitting diode), or a display screen, particularly a flat panel display ("Fiat Panel Display"), such as a liquid crystal "LCD" screen.
  • a solar cell the front side is the illuminated, i. the radiation source facing side of the component.
  • a particularly preferred solar cell is an SHJ solar cell.
  • the surface of the TCO coating is not substantially covered by the electrodeposited metal layer.
  • Example 1 Application of electrical contacts on a carrier material made of plastic for producing a printed circuit board
  • a silver particle-containing paste with a volatile solvent with the pattern of the desired printed conductors is applied to the aluminum layer by screen printing. The workpiece is then heated at 100 ° C for 5 minutes to expel the solvent from the paste. Thus, a structured, electrically conductive seed layer is obtained on defined regions of the outer layer.
  • a sulfuric copper electrolytic bath with a Cu sacrificial anode the patterned seed layer and the aluminum layer are exposed to a periodically varying potential (ie, use of a pulse current with cathodic (negative) and anodic (positive) current pulses).
  • a galvanic deposition of the copper takes place on the seed layer.
  • copper crystallites also deposit on the passivated surface of the aluminum outer layer.
  • anodic potential there is to some extent a dissolution of the already deposited copper. However, this primarily concerns the copper deposited on the passivated aluminum surface, while the dissolution of copper in the area of the seed layer does not significantly affect the weight.
  • the amplitude of the cathodic current density is 10A / dm 2 .
  • the area for the current density refers to the area of the seed layer.
  • the amplitude of the anodic current density is also 10 A / dm 2 , but based on the total area.
  • Aluminum layer i.e., the areas of the aluminum layer not covered by the metal-coated seed layer
  • the etching medium is chosen so that the electrodeposited copper layer is far less strongly etched than the aluminum surface.
  • the component used is a conventional SHJ solar cell with an edge length of 156 mm x 156 mm.
  • this SHJ solar cell already has an ITO layer on its front side.
  • the ITO layer acts as the outer layer of the component on which the electrical conductors are to be applied.
  • the ITO layer has a sheet resistance of 100 ⁇ across its entire surface.
  • ITO is a highly doped electron conductor, ie the conduction band is partially occupied by electrons, while there are virtually no holes in the valence band.
  • the chemical potential of ITO is about -4.3 eV.
  • the chemical potential of a copper electrolyte is significantly lower (about -5 eV to -6 eV). This results in the transfer of electrons from the ITO surface into the electrolyte when ITO contacts a copper electrolyte. This causes an electrical potential difference between ITO and electrolyte. Because the Charge carrier density in the electrolyte is significantly higher than in ITO, only a small part of the potential in the electrolyte falls on a stretch of a few
  • a silver-particle-containing paste with the pattern of the desired printed conductors is applied to the ITO layer by screen printing.
  • a structured, electrically conductive seed layer is obtained on defined regions of the ITO outer layer.
  • the solar cell is now wetted on the front wetted by a galvanic bath with a Kupferelelektrolyten moves while on the back of a metal loop contact. Since in the example chosen the phosphorus doped amorphous
  • Silicon layer of the SHJ solar cell is located on the front, the solar cell is illuminated through the electrolyte bath, so that the electric current can reach the front of the solar cell with cathodic voltage application on the back.
  • the solar cells are now subjected to periodic alternating changes for about 5 min for 4 ms cathodically and for 1 ms anodically with voltage.
  • the current is limited to 500 mA, the voltage to 2V, at anodic
  • Example 3 Application of Electrical Circuits on a Bifacial Silicon Heterojunction Solar Cell
  • An SHJ solar cell which has an ITO layer on both its front and back surfaces.
  • an aluminum outer layer with a thickness of about 20 nm is applied by sputtering.
  • a seed layer of nickel in the form of the electroplated grid is applied by laser transfer.
  • a structured, electrically conductive seed layer is obtained on defined regions of the aluminum outer layer.
  • the structured nickel seed layer is applied to both the front and the back of the device.
  • the SHJ solar cell is now in the areas of the seed layer using
  • Stainless steel brackets electrically contacted and completely immersed in a sulfuric acid electroplating bath containing a copper salt.
  • the solar cell is then charged periodically for about 5 minutes periodically for 9 ms cathodically and for 1 ms anodic with voltage.
  • a current of 800 mA flows when anodic application, a maximum current of 1600 mA and a maximum voltage V + of 10V is specified. This is regulated by the circuit explained above and shown in FIG.
  • the first is the galvanic
  • the pulse parameters are finally adjusted for complete oxidation of the aluminum layer:
  • the amplitude of the andodic current is set to 5 A and the voltage to 10 V.
  • the duration of the pulse is 5 ms.
  • the amplitude of the cathodic voltage is set to 0.9 V and that of the current to 2 A.
  • the duration of the anodic pulse is also 5 ms.
  • An insulating silicon oxide layer is applied to the silicon surface.
  • an aluminum outer layer of thickness 1 ⁇ is vapor-deposited over the entire surface of the silicon oxide layer. This gives a component with an outer layer of self-passivating metal.
  • the aluminum outer layer is contacted via a sealing stamp with a zincate solution. In these areas it comes to
  • FIG. 6a shows an SEM image of this surface after the formation of the zinc layer.
  • nickel chemical nickel
  • FIG. 6b shows a REM
  • a structured seed layer is obtained, which is formed by a zinc layer and a nickel layer deposited on this zinc layer.
  • the component is brought into contact with a galvanic bath containing a Kupferelelektrolyten. Subsequently, voltage is applied periodically to cathodic and anodic. Copper is electrodeposited on the Zn / Ni seed layer.
  • Figure 6c shows a SEM image of the surface after the electrodeposition of the copper. On the self-passivating aluminum Outside layer, no deposition of copper is visible. Subsequently, the component is brought into contact with a galvanic bath with silver electrolyte and using a pulse current with alternating signs, the galvanic deposition of silver on the copper layer takes place.
  • the Zn / Ni seed layer is selective on the aluminum regions, which in turn is completely covered by galvanically deposited copper and silver, ie also on the flanks which bound the layer laterally.
  • a zincate-based paste is printed locally, which is applied for 80 seconds and then rinsed off with water.
  • the substrate is then immersed for 180 seconds in a currentless electroless nickel-phosphorus electrolyte having a pH of 4.8. Only the areas coated with nickel-phosphorus, which were previously affected by the zincate-based paste, will be coated. On defined areas of the aluminum outer layer, a seed layer formed from zinc and chemical nickel is thus obtained. Subsequently, the galvanic deposition of copper takes place on this
  • Germ layer of zinc and chemical nickel Germ layer of zinc and chemical nickel.
  • an acidic copper electrolyte based on copper sulfate with a pH of 2.8 is used.
  • a potential of 1.2 V is applied.
  • the negative potential leads to copper deposition on the nickel-phosphorus areas.
  • silver electrodeposition from an alkaline silver electrolyte (pH 10.5) only the copper area is coated and the aluminum areas are protected by the applied potential of 1.1V. Subsequently, an etching step is carried out in a dilute hydrochloric acid solution. The aluminum areas are next to the galvanically applied
  • Conductors preferably etched.
  • the aluminum etching rate is significantly higher than for substrates with comparable thick aluminum layers. The reason for this is the formation of a local element between aluminum and the electrodeposited Ni / Cu / Ag layer stack, resulting in faster dissolution (corrosion) of the aluminum.
  • Example 6 Two-sided strip conductors on printed circuit board substrate
  • Base substrate for this example is a printed circuit board precursor consisting of prepreg material (layer thickness 500 ⁇ ) which is coated on both sides with an aluminum foil (30 ⁇ ). On both sides are defined areas of the prepreg material (layer thickness 500 ⁇ ) which is coated on both sides with an aluminum foil (30 ⁇ ). On both sides are defined areas of the prepreg material (layer thickness 500 ⁇ ) which is coated on both sides with an aluminum foil (30 ⁇ ). On both sides are defined areas of the
  • Aluminum outer layer applied by means of laser transfer process thin nickel layers. These are galvanically reinforced in an alkaline pyrophosphate-based copper bath (pH 8.0). After a layer thickness of 5 ⁇ copper has been deposited, the aluminum is diluted in a
  • Example 7 Sodium hydroxide solution is removed from the nickel / copper areas are not attacked. As soon as the aluminum foil has been etched through the entire layer thickness, the Al / Ni / Cu conductor tracks are electrically separated from one another.
  • Example 7 Sodium hydroxide solution is removed from the nickel / copper areas are not attacked. As soon as the aluminum foil has been etched through the entire layer thickness, the Al / Ni / Cu conductor tracks are electrically separated from one another.
  • a 15 nm thick Ti layer i.e., a first layer of self-passivating metal
  • Adhesive layer and diffusion barrier applied. On it is also applied by sputtering an 85 nm thick Al layer.
  • This second layer of self-passivating metal represents the outer layer, on which then the structured, electrically conductive seed layer via a non-galvanic
  • the electrodeposition step is performed after the seed layer has been applied, the distribution of current in the electroplating process is improved when at least one of the layers of self-passivating metal is an aluminum layer.
  • nickel layer in the form of the desired conductor tracks is applied.
  • This nickel layer represents the structured, electrically conductive
  • the nickel layer is thickened with the aid of the pulse plating method described in Example 3 with a Cu conductive layer and an Ag protective layer.
  • the Ti / Al layer stack is etched in the region between the interconnects in 1 molar NaOH.
  • a negative voltage of 0.6 V is applied to the workpiece with respect to an auxiliary electrode in the etching bath.

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Abstract

The present invention relates to a method for producing one or more electrical contacts on a component, comprising the following steps: - providing a component which has a front and a rear, an outer layer of a transparent, electrically conductive oxide (TCO) or a self-passivating metal or semiconductor being present on the front and/or rear; - applying a structured, electrically conductive seed layer, the application of the seed layer taking place non-galvanically; - galvanically depositing at least one metal on the seed layer.

Description

Verfahren zur Herstellung elektrischer Kontakte auf einem Bauteil  Method for producing electrical contacts on a component
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung elektrischer Kontakte (beispielsweise in Form von elektrischen Leiterbahnen) auf einem Bauteil, insbesondere einem elektrischen Bauelement wie z.B. einer Solarzellen oder einer Leuchtdiode, oder auch einer Vorstufe einer Leiterplatte. Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung Vorrichtungen, die über dieses Verfahren erhältlich sind. Für die Verwendung vieler Bauteile ist es erforderlich, dass auf ihnen elektrische Kontakte, insbesondere in Form elektrischer Leiterbahnen, angebracht werden. Die elektrischen Kontakte dienen beispielsweise dazu, Strom vom Bauteil abzuführen bzw. Spannung vom Bauteil abzugreifen oder eine elektrische Verbindung zwischen elektrischen Bauelementen, die auf dem Bauteil vorliegen, herzustellen. Handelt es sich bei dem Bauteil beispielsweise um eine Solarzelle, so kann der über den photovoltaischen Effekt in diesem Halbleiterbauelement erzeugte Photostrom über die elektrischen Kontakte abgeführt werden. Alternativ kann es sich bei dem Bauteil beispielsweise um eine Vorstufe einer Leiterplatte handeln, die durch das Aufbringen von Leiterbahnen schließlich in eine Leiterplatte (englisch:„Printed Circuit Board" PCB) überführt wird. The present invention relates to a method for producing electrical contacts (for example, in the form of electrical tracks) on a component, in particular an electrical component such as. a solar cell or a light emitting diode, or even a precursor of a printed circuit board. Furthermore, the present invention relates to devices obtainable by this method. For the use of many components, it is necessary that electrical contacts, especially in the form of electrical conductors, are mounted on them. The electrical contacts serve, for example, to dissipate current from the component or to tap voltage from the component or to establish an electrical connection between electrical components that are present on the component. If the component is, for example, a solar cell, then the photocurrent generated by the photovoltaic effect in this semiconductor component can be dissipated via the electrical contacts. Alternatively, the component may be, for example, a precursor of a printed circuit board which is finally transferred into a printed circuit board (PCB) by the application of printed conductors.
In einem bekannten und üblichen Verfahren wird eine Silberpartikel enthaltende Paste auf das Bauteil aufgebracht und anschließend bei einer ausreichend hohen Temperatur behandelt, um ein Vereintem der Silberpartikel zu bewirken. Dafür können Temperaturen von mindestens 800°C erforderlich sein. Für viele Bauteile sind so hohe Temperaturen jedoch nicht akzeptabel. In a known and conventional method, a paste containing silver particles is applied to the component and then treated at a temperature high enough to cause coalescence of the silver particles. Therefore Temperatures of at least 800 ° C may be required. For many components, however, such high temperatures are unacceptable.
Eine Heterojunction-Solarzelle, z.B. eine Silizium-Heterojunction-Solarzelle (SHJ- Solarzelle), ist ein beispielhaftes elektrisches Bauelement, das für ein Anbringen von elektrischen Kontakten bei relativ hohen Temperaturen ungeeignet ist. Die SHJ- Solarzelle ist eine Wafer-basierte kristalline Silizium-Solarzelle mit einem Emitter und einem Back- bzw. Front- Surface-Field aus amorphem Silizium. Als A heterojunction solar cell, e.g. A silicon heterojunction solar cell (SHJ solar cell) is an exemplary electrical device that is unsuitable for mounting electrical contacts at relatively high temperatures. The SHJ solar cell is a wafer-based crystalline silicon solar cell with an emitter and an amorphous silicon back- and front-surface field. When
Ausgangsmaterial wird dazu kristallines, insbesondere monokristallines Silizium eingesetzt, das n- oder p-dotiert ist (Basisdotierung). Auf dieses wird beidseitig zuerst eine sehr dünne (ca. 1 bis 10 nm) intrinsische (undotierte) amorphe Starting material is used for crystalline, in particular monocrystalline silicon, which is n- or p-doped (basic doping). On top of this, on both sides, first a very thin (about 1 to 10 nm) intrinsic (undoped) amorphous
Siliziumschicht aufgetragen. Danach folgt auf einer Seite die Auftragung einer ebenfalls sehr dünnen (ca. 10 bis 50 nm), dotierten, amorphen Siliziumschicht, deren Dotierungstyp (n- oder p-Typ) der Basisdotierung entgegengesetzt ist (amorphe Emitterschicht). Auf der anderen Seite wird eine dünne (10 bis 50 nm) amorpheSilicon layer applied. This is followed on one side by the application of a very thin (about 10 to 50 nm), doped, amorphous silicon layer whose doping type (n- or p-type) is opposite to the base doping (amorphous emitter layer). On the other hand will be a thin (10 to 50 nm) amorphous
Siliziumschicht aufgebracht, deren Dotierungstyp dem der Basisdotierung entspricht (Back- bzw. Front-Surface-Field). Abschließend wird ein leitfähiges transparentes Oxid (englisch:„Transparent Conductive Oxide" TCO) wie z. B. Indium- Zinn-Oxid (ITO) von 50-100 nm Dicke aufgetragen. Eine solche TCO-Schicht weist bei 25°C üblicherweise einen Schichtwiderstand von nicht mehr als als 300 Ω auf. Aufbau und Funktionsweise von Heterojunction-Solarzellen beschreiben z.B. S. De Wolf et al., Green, Vol. 2 (2012), S. 7-24. Silicon layer applied, the doping type of the basic doping corresponds (back or front surface field). Finally, a conductive transparent oxide (English: "Transparent Conductive Oxide" TCO) such as indium tin oxide (ITO) of 50-100 nm thickness is applied.To such a TCO layer usually has a sheet resistance at 25 ° C. The structure and mode of operation of heterojunction solar cells are described, for example, by S. De Wolf et al., Green, Vol. 2 (2012), pp. 7-24.
Um eine unerwünschte Kristallisation in den amorphen Silizium-Schichten der SHJ- Solarzelle zu vermeiden, sollten Temperaturen von mehr als 250°C vermieden werden. In order to avoid unwanted crystallization in the amorphous silicon layers of the SHJ solar cell, temperatures of more than 250 ° C should be avoided.
Auch für andere Solarzellentypen oder andere elektrische Bauelemente wie Also for other solar cell types or other electrical components such as
Leuchtdioden ist das Anbringen elektrischer Kontakte bei möglichst geringer Temperaturbelastung wünschenswert. Durch die Verwendung von hinreichend kleinen Silbernanopartikeln kann die Sintertemperatur von Silberpasten auf unter 200°C gesenkt werden. Nachteilig ist hierbei jedoch, dass die Pasten nicht gelagert werden können, da der Sinterprozess auch bei Raumtemperatur langsam abläuft und dass Silbernanopartikel ein erhebliches Gesundheitsrisiko darstellen. Zudem sind die Kosten für Nanopartikel deutlich höher als für große Partikel oder galvanisch abgeschiedene Metalle. Light-emitting diodes, the attachment of electrical contacts at the lowest possible temperature load is desirable. By using sufficiently small silver nanoparticles, the sintering temperature of silver pastes can be lowered below 200 ° C. The disadvantage here, however, that the pastes can not be stored because the sintering process is slow even at room temperature and that silver nanoparticles represent a significant health risk. In addition, the costs of nanoparticles are significantly higher than for large particles or electrodeposited metals.
Bekannt ist auch die Verwendung von Pasten, die organische Binder wie z.B. Also known is the use of pastes containing organic binders, e.g.
temperaturvernetzende Harze und Silberpartikel in Flockenform enthalten. Das Harz bildet eine Matrix, welche die Flocken zusammenhält und die Haftfestigkeit zu der Außenschicht des elektrischen Bauteils (beispielsweise einer Schicht aus einem transparenten, elektrisch leitfähigen Oxid (TCO) wie ITO) herstellt. Hiermit wird aber eine deutlich geringere Leitfähigkeit erreicht als mit thermisch gesinterten Pasten. Dadurch wird mehr Silber benötigt und die Abschattung der temperature-crosslinking resins and silver particles in flake form. The resin forms a matrix which holds the flakes together and produces adhesion to the outer layer of the electrical component (eg, a layer of transparent electrically conductive oxide (TCO) such as ITO). However, this achieves a significantly lower conductivity than with thermally sintered pastes. This requires more silver and the shading of the
Solarzellenvorderseite durch die Leiterbahnen erhöht. Solar cell front side increased by the tracks.
Alternativ können die Leiterbahnen galvanisch aufgebracht werden. Hiermit wird eine sehr gute elektrische Leitfähigkeit der Leiterbahnen erreicht. Die Oberfläche muss aber mit einer Maske aus Galvano lack als Negativ des Leiterbahnmusters bedruckt werden. Nach der galvanischen Abscheidung muss der Lack in einem chemischen Bad entfernt werden. Die Notwendigkeit dieser Lackmaske macht dieses Verfahren aber wegen des Materialverbrauchs und der nötigen Alternatively, the tracks can be applied galvanically. This achieves a very good electrical conductivity of the conductor tracks. However, the surface must be printed with a mask of Galvano lacquer as a negative of the conductor pattern. After the electrodeposition, the paint must be removed in a chemical bath. The necessity of this resist mask makes this process but because of the material consumption and the necessary
Abwasseraufreinigung sehr teuer. Zudem ist die Haftfestigkeit der galvanisch aufgebrachten Metallschicht auf einer TCO-Schicht (d.h. einer Schicht aus einem transparenten, elektrisch leitfähigen Oxid wie ITO) teilweise nicht zufriedenstellend. Wastewater treatment very expensive. In addition, the adhesive strength of the electrodeposited metal layer on a TCO layer (i.e., a layer of a transparent, electrically conductive oxide such as ITO) is sometimes unsatisfactory.
Bei besonders hochwertigen Bauteilen wird zunächst ganzflächig eine dünne Metallschicht oder ein Metallschichtstapel auf das Werkstück aufgebracht. Hierauf wird beispielsweise ein Photolack aufgebracht und photo lithographisch in Form einer Negativmaske der zu erzeugenden Leiterbahnen strukturiert. Alternativ wird die Negativmaske bereits strukturiert (bespielsweise mittels Inkjet) aufgebracht. Die nicht mit Lack beschichtete Oberfläche wird galvanisch mit Kupfer verstärkt und das Kupfer optional durch eine zusätzliche Silberschicht vor Oxidation geschützt. In the case of particularly high-quality components, first of all a thin metal layer or a metal layer stack is applied to the workpiece over the entire surface. Then, for example, a photoresist is applied and photo-lithographically in the form of a Negative mask of the tracks to be generated structured. Alternatively, the negative mask is already structured (recordable by means of inkjet) applied. The non-varnished surface is galvanically reinforced with copper and the copper is optionally protected from oxidation by an additional layer of silver.
Anschließend wird der Lack in einem chemischen Bad entfernt und das Metall in den zuvor lackbeschichteten Bereichen geätzt. Ein entsprechender Metallisierungsprozess wird beispielsweise in US 8,399,287 beschrieben. Subsequently, the paint is removed in a chemical bath and etched the metal in the previously painted areas. A corresponding metallization process is described for example in US 8,399,287.
US 2014/0295614 beschreibt ein Verfahren zur Metallisierung von US 2014/0295614 describes a method for the metallization of
Rückseitenkontaktsolarzellen. Die aufgedampfte Aluminiumsaatschicht kann vollflächig durch einen Zinkatschritt aktiviert werden. Anschließend kann das Aufbringen einer lokalen Barriereschicht erfolgen. Nach der galvanischen Back-contact solar cells. The vapor-deposited aluminum seed layer can be activated over the whole area by a zincate step. Subsequently, the application of a local barrier layer can take place. After the galvanic
Abscheidung muss die Barriereschicht entfernt und die aktivierte Deposition must have the barrier layer removed and the activated one
Aluminiumsaatschicht geätzt werden. Etched aluminum seed layer.
Auch bei Leiterplatten , sogenannten Printed Circuit Boards (PCB) aus Kunststoff, können mangels thermischer Beständigkeit des Trägermaterials keine Leiterbahnen aus sinterbaren Metallpartikeln gedruckt werden. Leiterbahnen aus Silberflocken in einer Harzmatrix kommen wegen der hohen Kosten, der mangelnden Leitfähigkeit und der mangelnden Eignung für Lötprozesse zur Ankopplung der elektrischen Bauteile nur in Ausnahmefällen in Frage. Even with printed circuit boards, so-called printed circuit boards (PCB) made of plastic, it is not possible to print printed conductors made of sinterable metal particles due to the lack of thermal resistance of the carrier material. Due to the high cost, the lack of conductivity and the inability to solder for the coupling of the electrical components, interconnects made of silver flakes in a resin matrix are only possible in exceptional cases.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt in dem Aufbringen elektrischer Kontakte wie z.B. elektrischer Leiterbahnen auf einem Bauteil über ein Verfahren, das die thermische Belastung des Bauteils gering hält, die Verwendung von Masken (z.B. Lackmasken) vermeidet und möglichst effizient durchführbar ist. An object of the present invention is to provide electrical contacts such as e.g. electrical traces on a component via a process that minimizes thermal stress on the component, avoids the use of masks (e.g., resist masks), and is as efficient as possible.
Gelöst wird die Aufgabe durch ein Verfahren zur Herstellung einer oder mehrerer elektrischer Kontakte auf einem Bauteil, folgende Schritte umfassend: Bereitstellung eines Bauteils, das eine Vorder- und eine Rückseite aufweist, wobei auf der Vorderseite und/oder der Rückseite eine Außenschicht aus einem transparenten, elektrisch leitfähigen Oxid (TCO) oder einem selbstpassivierenden Metall oder Halbleiter vorliegt, The object is achieved by a method for producing one or more electrical contacts on a component, comprising the following steps: Providing a component which has a front and a rear side, wherein an outer layer of a transparent, electrically conductive oxide (TCO) or a self-passivating metal or semiconductor is present on the front side and / or the rear side,
- Aufbringen einer strukturierten, elektrisch leitfähigen Keimschicht auf - Applying a structured, electrically conductive seed layer on
definierten Bereichen der Außenschicht, wobei das Aufbringen der  defined areas of the outer layer, wherein the application of the
Keimschicht nicht galvanisch erfolgt,  Germ layer is not galvanic,
galvanische Abscheidung zumindest eines Metalls auf der Keimschicht. Wie nachfolgend noch eingehender beschrieben wird, verwendet das  galvanic deposition of at least one metal on the seed layer. As will be described in more detail below, this uses
erfindungsgemäße Verfahren ein Bauteil mit einer spezifischen Außenschicht (TCO- Schicht oder Schicht aus selbstpassivierendem Metall oder Halbleiter), auf der eine galvanische Abscheidung üblicher Metalle wie z.B. Kupfer nicht möglich oder zumindest stark gehemmt ist. Bringt man jedoch über eine nicht-galvanische Abscheidung (z.B. über ein Druckverfahren) in definierten Bereichen auf derThe method according to the invention comprises a component having a specific outer layer (TCO layer or layer of self-passivating metal or semiconductor) on which a galvanic deposition of conventional metals such as e.g. Copper is not possible or at least strongly inhibited. However, by using a non-galvanic deposition (e.g., via a printing process) in defined areas on the
Außenschicht eine strukturierte Keimschicht mit guter elektrischer Leitfähigkeit auf, so lässt sich diese strukturierte Keimschicht (nicht jedoch die noch freiliegende Außenschicht) sehr gut galvanisch beschichten und außerdem ist der elektrische Kontaktwiderstand zwischen der TCO-Schicht bzw. der Schicht aus Outer layer of a structured seed layer with good electrical conductivity, so this structured seed layer (but not the still exposed outer layer) can very well be electroplated and also the electrical contact resistance between the TCO layer and the layer of
selbstpassivierendem Metall oder Halbleiter und der darauf aufgebrachten self-passivating metal or semiconductor and the applied thereto
Keimschicht noch ausreichend gering, um über die galvanisch abgeschiedene Metallschicht in effektiver Weise Strom vom Bauteil (z.B. einer Solarzelle) abzuführen. Die Außenschicht aus einem selbstpassivierenden Metall oder Halbleiter wird nachfolgend auch als selbstpassivierende Außenschicht bezeichnet.  Seed layer still sufficiently low to effectively dissipate current from the component (for example, a solar cell) via the electrodeposited metal layer. The outer layer of a self-passivating metal or semiconductor is also referred to below as a self-passivation outer layer.
Beschichtungen aus einem selbstpassivierenden Metall oder Halbleiter bilden bereits bei Raumtemperatur an ihrer Oberfläche einen dünnen Oxidfilm. Durch die Coatings made of a self-passivating metal or semiconductor form a thin oxide film at their surface even at room temperature. By the
Anwesenheit dieses Oxidfilms ist die galvanische Abscheidung eines Metalls auf dem selbstpassivierenden Metall oder Halbleiter nicht möglich oder zumindest gehemmt. Auch auf transparenten, leitfähigen Oxiden (TCOs) wie z.B. Presence of this oxide film is the electrodeposition of a metal the self-passivating metal or semiconductor is not possible or at least inhibited. Also on transparent, conductive oxides (TCOs) such as
Indiumzinnoxid (ITO) kann die galvanische Abscheidung gängiger Metalle wie Kupfer gehemmt sein, insbesondere bei geringer angelegter Spannung. Indium tin oxide (ITO) can be the electrodeposition of common metals such as copper inhibited, especially at low applied voltage.
Beschichtungen aus TCOs oder selbstpassivierenden Metallen oder Halbleitern stellen also Oberflächen dar, auf denen eine galvanische Metallabscheidung gehemmt sein kann. Allerdings hat sich herausgestellt, dass diese schlecht galvanisch zu beschichtenden Oberflächen durchaus einen relativ geringen elektrischen Coatings of TCOs or self-passivating metals or semiconductors thus represent surfaces on which a galvanic metal deposition may be inhibited. However, it has been found that these poorly electroplated surfaces quite a relatively low electrical
Kontaktwiderstand zu darauf aufgebrachten elektrisch leitfähigen Schichten aufweisen, welche sich ihrerseits gut galvanisch beschichten lassen. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird dies genutzt, um Oberflächen selektiv galvanisch zu beschichten, indem auf die schlecht galvanisch zu beschichtende Oberfläche eines selbstpassivierenden Metalls oder Halbleiters oder eines TCO lokal in definierten Bereichen (beispielsweise mittels eines Druckverfahrens) eine gut galvanisch zu beschichtende Oberfläche aufgebracht wird. Diese fungiert als Keim- oder Have contact resistance to it applied electrically conductive layers, which in turn can be well galvanically coated. In the context of the present invention, this is used to selectively electroplate surfaces by applying to the poorly electroplated surface of a self-passivating metal or semiconductor or a TCO locally in defined areas (for example by a printing process) a surface to be coated well , This acts as a germ or
Saatschicht für den nachfolgenden Galvanisierungsschritt. Eine Maske für das Aufbringen der strukturierten, elektrisch leitfähigen Keimschicht ist nicht erforderlich. Auch kann deren Aufbringen bei relativ geringen Temperaturen erfolgen, so dass die thermische Belastung des Bauteils (beispielsweise einer amorphen Siliziumschicht in einer Silizium-Heterozelle oder des Trägermaterials einer Leiterplatte) minimiert wird. Seed layer for the subsequent galvanization step. A mask for the application of the structured, electrically conductive seed layer is not required. Also, their application can be carried out at relatively low temperatures, so that the thermal stress of the component (for example, an amorphous silicon layer in a silicon heterocell or the carrier material of a printed circuit board) is minimized.
In dem nachfolgenden Galvanisierungsschritt erfolgt die Metallabscheidung ausschließlich oder zumindest überwiegend auf der strukturierten Keimschicht. Das Aufbringen einer Maske auf dem selbstpassivierenden Metall oder Halbleiter oder dem TCO ist nicht erforderlich, da eine galvanische Abscheidung auf diesen In the subsequent electroplating step, the metal deposition takes place exclusively or at least predominantly on the structured seed layer. The application of a mask on the self-passivating metal or semiconductor or the TCO is not required because of a galvanic deposition on this
Materialien nicht erfolgt oder zumindest gehemmt ist. Somit wird nach dem Materials not done or at least inhibited. Thus, after the
Galvanisierungsschritt eine Struktur, z.B. in Form einer oder mehrerer Leiterbahnen, erhalten, die eine effektive elektrische Kontaktierung des elektrischen Bauteils oder die Ausbildung einer effektiven Schaltungsstruktur einer Leiterplatte ermöglicht. Galvanisierungsschritt a structure, for example in the form of one or more tracks, obtained, which allows an effective electrical contacting of the electrical component or the formation of an effective circuit structure of a printed circuit board.
Die elektrischen Kontakte liegen beispielsweise in Form einer oder mehrerer Leiterbahnen vor. Die elektrischen Kontakte dienen beispielsweise dazu, Strom vom Bauteil abzuführen bzw. Spannung vom Bauteil abzugreifen oder eine elektrische Verbindung zwischen elektrischen Bauelementen, die auf dem Bauteil vorliegen, herzustellen. Wie oben bereits ausgeführt, beinhaltet das erfindungsgemäße Verfahren zunächst die Bereitstellung eines Bauteils, das eine Vorder- und eine Rückseite aufweist, wobei auf der Vorderseite und/oder der Rückseite eine Außenschicht aus einem transparenten, elektrisch leitfähigen Oxid (TCO) oder einem selbstpassivierenden Metall oder Halbleiter vorliegt. The electrical contacts are in the form of one or more tracks, for example. The electrical contacts serve, for example, to dissipate current from the component or to tap voltage from the component or to establish an electrical connection between electrical components that are present on the component. As already explained above, the method according to the invention initially comprises the provision of a component which has a front and a rear side, wherein on the front and / or the back side an outer layer of a transparent, electrically conductive oxide (TCO) or a self-passivating metal or Semiconductor is present.
Das Bauteil ist beispielsweise ein elektrisches Bauelement (z.B. ein The component is, for example, an electrical component (e.g.
optoelektronisches Bauelement oder ein Halbleiterbauelement) oder eine Vorstufe davon. Bei dem Bauteil, auf dem die elektrischen Kontakte anzubringen sind, kann es sich auch um die Vorstufe einer Leiterplatte handeln. Die Vorstufe der Leiterplatte enthält bevorzugt einen Kunststoff (insbesondere einen elektrisch nicht-leitenden opto-electronic device or a semiconductor device) or a precursor thereof. The component to which the electrical contacts are to be attached may also be the precursor of a printed circuit board. The precursor of the printed circuit board preferably contains a plastic (in particular an electrically non-conductive
Kunststoff), der optional noch durch Fasern verstärkt sein kann, und auf diesem Kunststoff liegt dann bevorzugt die Außenschicht aus dem transparenten, elektrisch leitfähigen Oxid (TCO) oder dem selbstpassivierenden Metall oder Halbleiter vor. Die Vorstufe der Leiterplatte kann beispielsweise eine flexible Folie oder alternativ eine starre bzw. steife Platte sein. Ein bevorzugtes elektrisches Bauelement ist beispielsweise eine Solarzelle, eine Diode (z.B. eine Leuchtdiode) oder ein Bildschirm, insbesondere ein Plastic), which may optionally be reinforced by fibers, and on this plastic is then preferably the outer layer of the transparent, electrically conductive oxide (TCO) or the self-passivating metal or semiconductor before. The precursor of the printed circuit board may for example be a flexible film or alternatively a rigid plate. A preferred electrical component is for example a solar cell, a diode (eg a light-emitting diode) or a screen, in particular a
Flachbildschirm („Fiat Panel Display"), z.B. ein Flüssigkristallbildschirm„LCD". Im Fall einer Solarzelle handelt es sich bei der Vorderseite um die beleuchtete, d.h. die der Strahlungsquelle zugewandte Seite des Bauteils. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren können die elektrischen Kontakte beispielsweise auf der Vorderseite oder auf der Rückseite (z.B. im Fall einer ausschließlich Rückseiten-kontaktierten Solarzelle) oder auch auf beiden Seiten des Bauteils aufgebracht werden. Flat panel display ("Fiat Panel Display"), e.g., a liquid crystal display "LCD". In the case of a solar cell, the front side is the illuminated, i. the radiation source facing side of the component. With the method according to the invention, the electrical contacts can be applied, for example, on the front side or on the rear side (for example in the case of an exclusively back-contacted solar cell) or else on both sides of the component.
Das elektrische Bauelement, auf dem der elektrische Kontakt aufgebracht wird, muss noch nicht in seiner finalen Form vorliegen, enthält jedoch üblicherweise bereits diejenigen Komponenten, die für seine Funktion (wie z.B. Realisierung des photovoltaischen Effekts) wesentlich sind. Alternativ kann das Bauteil, auf dem der elektrische Kontakt aufgebracht wird, eine Vorstufe eines elektrischen Bauteils sein und die weiteren Komponenten, die für die Realisierung seiner Funktionsweise erforderlich sind, werden erst nach dem Aufbringen des elektrischen Kontakts hinzugefügt. Unter einer Solarzelle wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein The electrical device to which the electrical contact is applied need not yet be in its final form, but usually already contains those components that are essential to its function (such as the realization of the photovoltaic effect). Alternatively, the component on which the electrical contact is applied can be a precursor of an electrical component and the other components that are required for the realization of its function are added only after the application of the electrical contact. Under a solar cell is in the context of the present invention a
Halbleiterbauelement verstanden, das unter Einwirkung von Strahlungsenergie, in der Regel Sonnenlicht, einen photovoltaischen Effekt zeigt.  Semiconductor device understood that shows a photovoltaic effect under the action of radiation energy, usually sunlight.
Bevorzugt ist die Solarzelle eine Silizium-Solarzelle. Preferably, the solar cell is a silicon solar cell.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Bauteil eine Heterojunction- Solarzelle, insbesondere eine Silizium-Heterojunction-Solarzelle (SHJ-Solarzelle) oder eine Vorstufe davon. Bei der Solarzelle kann es sich auch um eine ausschließlich über ihre Rückseite kontaktierte Solarzelle handeln. Bei diesen Solarzellen liegen die elektrischen Kontakte beispielsweise in Form einer Interdigitalstruktur vor. Das erfindungsgemäße Verfahren ist von besonderem Interesse für kristallineIn a preferred embodiment, the component is a heterojunction solar cell, in particular a silicon heterojunction solar cell (SHJ solar cell) or a precursor thereof. The solar cell can also be a solar cell contacted exclusively via its rear side. In these solar cells, the electrical contacts are present, for example, in the form of an interdigital structure. The process according to the invention is of particular interest for crystalline
Siliziumsolarzellentypen, welche zumindest auf einer der beiden Oberflächen eines kristallinen Siliziumsubstrats, welches als Basismaterial der Solarzelle dient, eine leitfähige Schicht aufweisen, deren Leitfähigkeit durch metallisch aufgebrachte Leiterbahnen weiter verbessert werden muss. Silicon solar cell types, which at least on one of the two surfaces of a crystalline silicon substrate, which serves as a base material of the solar cell, have a conductive layer whose conductivity must be further improved by metallically applied conductor tracks.
Hierzu gehören beispielsweise Solarzellentypen, welche auf zumindest einer Seite des als Basismaterial fungierenden kristallinen Siliziums eine optisch transparente, elektrisch leitfähige Beschichtung aufweisen, welche die Rekombination von Elektron-Loch-Paaren an der entsprechend beschichteten Oberfläche der kristallinen Siliziumscheibe unterdrückt. These include, for example, solar cell types which have on at least one side of the crystalline silicon acting as the base material an optically transparent, electrically conductive coating which suppresses the recombination of electron-hole pairs on the correspondingly coated surface of the crystalline silicon wafer.
Hierzu gehören insbesondere Silizium-Heterojunction-Solarzellen (SHJ), bei welchen die passivierenden Schichten aus amorphem Silizium bestehen. Alternativ kann die Oberfläche auch aus einer durchtunnelbaren (und damit senktrecht zur Schicht ebenfalls leitfähigen) Siliziumdioxid-Schicht bestehen, auf welche nachfolgend eine leitfähige Polysiliziumschicht, eine Siliziumcarbidschicht oder ein leitfähiges Metalloxid wie z.B. Molybdänoxid, Wolframoxid, Nickeloxid oder Titanoxid aufgebracht wird. Da die Leitfähigkeit aller genannten Sichten parallel zur Oberfläche sehr gering ist, wird vorzugsweise auf das rekombmationsunterdrückende Schichtsystem zusätzlich eine hochleitfähige TCO-Schicht (z.B. eine ITO-Schicht) aufgebracht. Da jedoch selbst bei Aufbringung einer TCO-Schicht die Leitfähigkeit parallel zur Oberfläche zu gering ist, um den Strom effizient abführen zu können, müssen zusätzlich metallische Leiterbahnen auf die Oberfläche aufgebacht werden. These include in particular silicon heterojunction solar cells (SHJ), in which the passivating layers consist of amorphous silicon. Alternatively, the surface may also consist of a tunable (and thus also perpendicular to the layer also conductive) silicon dioxide layer on which subsequently a conductive polysilicon layer, a silicon carbide layer or a conductive metal oxide such as e.g. Molybdenum oxide, tungsten oxide, nickel oxide or titanium oxide is applied. Since the conductivity of all these views parallel to the surface is very low, preferably a highly conductive TCO layer (for example an ITO layer) is applied to the recombination-suppressing layer system. However, since even when a TCO layer is applied, the conductivity parallel to the surface is too low to be able to dissipate the current efficiently, metallic conductor tracks must additionally be applied to the surface.
Für Solarzellen als Bauteil, insbesondere für die oben genannten Solarzellentypen wie z.B. eine SHJ-Solarzelle, eignet sich das erfindungsgemäße Verfahren hervorragend, da es ohne Hochtemperaturschritt zum Sintern der aufgebrachten Metallschichten auskommt und auf organische Masken verzichtet werden kann. For solar cells as a component, in particular for the above solar cell types such as a SHJ solar cell, the inventive method is suitable outstanding because it does not require a high-temperature step for sintering the applied metal layers and can be dispensed with organic masks.
SHJ-Solarzellen sind kommerziell erhältlich oder können über Verfahren, die dem Fachmann bekannt sind, hergestellt werden. SHJ solar cells are commercially available or can be prepared by methods known to those skilled in the art.
Wie oben bereits erwähnt, enthalten bestimmte elektrische Bauelementen wie z.B. SHJ-Solarzellen, Leuchtdioden oder LCDs (Flüssigkristallbildschirme) häufig eine oder mehrere Schichten aus einem transparenten, elektrisch leitfähigen Oxid (TCO) als Elektrode. In diesen Fällen ist die TCO-Schicht also bereits integraler Bestandteil des elektrischen Bauelements. Die Substanzklasse der TCOs und die Verwendung von TCO-Schichten für Halbleiterbauelemente sind dem Fachmann bekannt, siehe z.B. Clark I. Bright, Kapitel 7 ("Review of Transparent Conductive Oxides (TCO)") in 50 Years of Vacuum Coating Technology and the Growth of the Society of Vacuum Coaters, Hrsg.: Donald M. Mattox und Vivienne Harwood Mattox, Society ofAs mentioned above, certain electrical components such as e.g. SHJ solar cells, light-emitting diodes or LCDs (liquid crystal displays) frequently use one or more layers of a transparent, electrically conductive oxide (TCO) as the electrode. In these cases, the TCO layer is therefore already an integral part of the electrical component. The class of TCOs and the use of TCO layers for semiconductor devices are known to those skilled in the art, see e.g. Clark I. Bright, Chapter 7 ("Review of Transparent Conductive Oxides (TCO)") in 50 Years of Vacuum Coating Technology and the Growth of the Society of Vacuum Coaters, eds .: Donald M. Mattox and Vivienne Harwood Mattox, Society of
Vacuum Coaters, 2007 (ISBN 978-1-878068-27-9) und A. Stadler, Materials, 2012, 5, S. 661-683. Häufig liegt in diesen elektrischen Bauelementen die TCO-Schicht bereits als äußerste Schicht („Außenschicht") des Bauelements vor. In diesen Fällen ist es im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens möglich, die elektrisch leitfähige Keimschicht (z.B. in Form einer oder mehrerer Leiterbahnen) unmittelbar auf dieser TCO-Außenschicht des elektrischen Bauelements aufzubringen. Vacuum Coaters, 2007 (ISBN 978-1-878068-27-9) and A. Stadler, Materials, 2012, 5, pp. 661-683. Frequently, the TCO layer already exists in these electrical components as the outermost layer ("outer layer") of the component In these cases, it is possible within the scope of the method to directly deposit the electrically conductive seed layer (eg in the form of one or more strip conductors) to apply this TCO outer layer of the electrical component.
Beispielhafte TCOs für die TCO-Außenschicht sind Indiumzinnoxid („ITO"), Aluminium-dotiertes Zinkoxid (englisch„aluminium-doped zinc oxide" AZO), Fluor-dotiertes Zinnoxid („FTO"), Bor-dotiertes Zinkoxid oder Wasserstoff-dotiertes Indiumoxid. TCO-Beschichtungen können beispielsweise durch physikalische oder chemische Gasphasenabscheidung erhalten werden. Exemplary TCOs for the TCO outer layer are indium tin oxide ("ITO"), aluminum-doped zinc oxide (AZO), fluorine-doped tin oxide ("FTO"), boron-doped zinc oxide or hydrogen-doped indium oxide TCO coatings can be obtained, for example, by physical or chemical vapor deposition.
Die TCO-Schicht weist bei 25°C üblicherweise einen Flächenwiderstand, bestimmt über die Vier-Punkt-Methode, im Bereich von 10 Ω bis 1000 Ω, bevorzugter 50 Ω bis 300 Ω auf. Bevorzugt weist die TCO-Schicht über ihre ganze Fläche hinweg diesen Flächenwiderstand auf. Obwohl TCO-Schichten einen relativ geringen Flächenwiderstand aufweisen, ist die galvanische Abscheidung gängiger Metalle wie Kupfer auf solchen TCO-Schichten wie z.B. einer ITO-Schicht gegenüber der Abscheidung auf edleren Metalloberflächen gehemmt, insbesondere bei geringer angelegter Spannung. The TCO layer usually has a sheet resistance at 25 ° C., as determined by the four-point method, in the range of 10 Ω to 1000 Ω, more preferably 50 Ω up to 300 Ω. The TCO layer preferably has this sheet resistance over its entire area. Although TCO layers have a relatively low sheet resistance, the electrodeposition of common metals such as copper on such TCO layers such as an ITO layer is inhibited compared to the deposition on nobler metal surfaces, especially at low applied voltage.
Alternativ zu einer Außenschicht aus einem transparenten, elektrisch leitfähigen Oxid (d.h. einer TCO-Schicht) kann das Bauteil eine Außenschicht aus einem selbstpassivierenden Metall oder Halbleiter aufweisen. As an alternative to an outer layer of a transparent, electrically conductive oxide (i.e., a TCO layer), the device may comprise an outer layer of a self-passivating metal or semiconductor.
Wie dem Fachmann bekannt ist, handelt es sich bei selbstpassivierenden Metallen oder Halbleitern um solche Metalle oder Halbleiter, die an Luft bei Raumtemperatur (25°C) spontan eine passivierende, sehr dünne Oxidschicht ausbilden können. As is known to the person skilled in the art, self-passivating metals or semiconductors are metals or semiconductors which can spontaneously form a passivating, very thin oxide layer in air at room temperature (25 ° C.).
Geeignete selbstpassivierende Metalle sind insbesondere Aluminium, Titan, Nickel, Chrom oder Zink oder eine Legierung eines dieser Metalle. Ein bevorzugter selbstpassivierender Halbleiter ist Silizium. Suitable self-passivating metals are in particular aluminum, titanium, nickel, chromium or zinc or an alloy of one of these metals. A preferred self-passivating semiconductor is silicon.
Auf der Vorder- und/oder Rückseite des Bauteils kann beispielsweise nur eine Schicht eines selbstpassivierenden Metalls oder Halbleiters aufgebracht sein, die dann bereits die Außenschicht bildet. Alternativ ist es auch möglich, zwei oder mehr Schichten selbstpassivierender Metalle oder Halbleiter auf dem Bauteil aufzubringen. Die äußerste dieser Schichten stellt dann die Außenschicht dar. Enthält das Bauteil (z.B. eine Solarzelle, insbesondere eine SHJ-Solarzelle) eine TCO-Schicht, kann direkt auf dieser TCO-Schicht eine Schicht eines For example, only one layer of a self-passivating metal or semiconductor can be applied to the front and / or rear side of the component, which then already forms the outer layer. Alternatively, it is also possible to apply two or more layers of self-passivating metals or semiconductors to the component. The outermost of these layers then constitutes the outer layer. If the component (for example a solar cell, in particular an SHJ solar cell) contains a TCO layer, a layer of a TCO layer can be applied directly to this TCO layer
selbstpassivierenden Metalls oder Halbleiters vorliegen. Diese bildet entweder bereits die Außenschicht oder es werden alternativ noch eine oder mehrere zusätzliche Schichten selbstpassivierende Metalle oder Halbleiter aufgebracht. self-passivating metal or semiconductor. This either forms the outer layer or, alternatively, one or more additional layers of self-passivating metals or semiconductors are applied.
Weiterhin ist es auch möglich, dass auf der TCO-Schicht mindestens eine Schicht eines nicht-selbstpassivierenden Metalls (z.B. Kupfer oder Silber oder eine Furthermore, it is also possible that at least one layer on the TCO layer a non-self-passivating metal (eg copper or silver or a
Legierung eines dieser Metalle) vorliegt und auf dieser nicht-selbstpassivierenden Metallschicht eine oder mehrere Schichten selbstpassivierender Metalle oder Halbleiter vorliegen. Alloy of one of these metals) is present and on this non-self-passivating metal layer one or more layers of self-passivating metals or semiconductors are present.
Um einen möglichst guten Kompromiss zwischen hoher Leitfähigkeit und guter Haftung auf der TCO-Schicht zu erzielen, kann es bevorzugt sein, dass mindestens zwei Schichten eines selbstpassivierenden Metalls oder Halbleiters aufgebracht werden, wobei das Metall oder der Halbleiter der ersten selbstpassivierenden Schicht Titan, Nickel, Chrom oder Zink oder eine Legierung eines dieser Metalle oderIn order to achieve the best possible compromise between high conductivity and good adhesion to the TCO layer, it may be preferable to apply at least two layers of a self-passivating metal or semiconductor, wherein the metal or semiconductor of the first self-passivating layer is titanium, nickel, Chromium or zinc or an alloy of one of these metals or
Silizium ist, und das Metall der zweiten selbstpassivierenden Schicht Aluminium ist. Die erste selbstpassivierende Schicht kann unmittelbar auf der TCO-Schicht aufgebracht sein. Alternativ kann zwischen der ersten selbstpassivierenden Schicht und der TCO-Schicht noch mindestens eine Schicht eines nicht-selbstpassivierenden Metalls (z.B. Kupfer oder Silber oder eine Legierung eines dieser Metalle) vorliegen. Die selbstpassivierende Aluminium- Schicht kann bereits die Außenschicht darstellen. Optional kann noch eine weitere Schicht eines selbstpassivierenden Metalls oder Halbleiters (z.B. Titan, Nickel, Chrom oder Zink oder eine Legierung eines dieser Metalle oder Silizium) aufgebracht werden und damit die Außenschicht bilden. Liegen zwei oder mehr Schichten aus selbstpassivierenden Metallen oder Halbleitern vor, können diese selbstpassivierenden Schichten direkt aufeinander folgen oder sie können durch Zwischenschichten, beispielsweise durch sogenannte Diffusionsbarriereschichten (z.B. Palladium-Schichten) oder Schichten aus nicht selbstpassivierenden Metallen (z.B. Cu- oder Ag-Schichten) voneinander getrennt sein. Silicon is, and the metal of the second self-passivating layer is aluminum. The first self-passivating layer can be applied directly to the TCO layer. Alternatively, at least one layer of non-self-passivating metal (e.g., copper or silver or an alloy of one of these metals) may be present between the first self-passivation layer and the TCO layer. The self-passivating aluminum layer can already be the outer layer. Optionally, another layer of a self-passivating metal or semiconductor (e.g., titanium, nickel, chromium, or zinc, or an alloy of either of these metals or silicon) may be deposited to form the outer layer. If two or more layers of self-passivating metals or semiconductors are present, these self-passivating layers can follow one another directly or they can be formed by intermediate layers, for example by so-called diffusion barrier layers (eg palladium layers) or layers of non-self-passivating metals (eg Cu or Ag layers). be separated from each other.
Beispielsweise wird auf der TCO-Schicht des Bauteils oder einer Schicht eines nicht- selbstpassivierenden Metall (z.B. Kupfer oder Silber oder eine Legierung eines dieser Metalle), die beispielsweise auf der TCO-Schicht des Bauteils vorliegt, eine Titan-Schicht und anschließend eine Aluminium- Schicht aufgebracht, wobei in diesem Fall die Aluminium-Schicht die Außenschicht darstellt. Alternativ ist es auch möglich, auf der TCO-Schicht des Bauteils oder einer Schicht eines nicht- selbstpassivierenden Metall (z.B. Kupfer oder Silber oder eine Legierung eines dieser Metalle), die beispielsweise auf der TCO-Schicht des Bauteils vorliegt, eine Titan- Schicht, anschließend eine Aluminium- Schicht und dann erneut eine Titan- Schicht aufzubringen, wobei in diesem Fall die Titan-Schicht die Außenschicht darstellt. Wie oben bereits erwähnt, kann zwischen einer Titan-Schicht und einer Aluminium- Schicht optional noch eine Zwischenschicht, beispielsweise eine Diffusionsbarriereschicht (z.B. eine Palladium-Schicht) vorliegen. For example, a titanium layer and then an aluminum layer are deposited on the TCO layer of the component or a layer of a non-self-passivating metal (eg copper or silver or an alloy of one of these metals) which is present for example on the TCO layer of the component. Layer applied, in In this case, the aluminum layer represents the outer layer. Alternatively, it is also possible, on the TCO layer of the component or a layer of a non-passivating metal (eg copper or silver or an alloy of one of these metals), which is present for example on the TCO layer of the component, a titanium layer, then apply an aluminum layer and then again a titanium layer, in which case the titanium layer is the outer layer. As already mentioned above, an intermediate layer, for example a diffusion barrier layer (for example a palladium layer), may optionally be present between a titanium layer and an aluminum layer.
Das Aufbringen einer Beschichtung aus einem selbstpassivierenden Metall oder Halbleiter auf dem Bauteil kann über bekannte Verfahren erfolgen. Die The application of a coating of a self-passivating metal or semiconductor on the component can be carried out by known methods. The
Außenschicht aus dem selbstpassivierenden Metall oder Halbleiter kann Outer layer of the self-passivating metal or semiconductor can
beispielsweise über eine physikalische Gasphasenabscheidung (z.B. Sputtern, auch als Kathodenzerstäubung bezeichnet), eine chemische Gasphasenabscheidung (z.B. Plasma-unter stützte Gasphasenabscheidung PECVD) oder auch durch Anbringen einer Folie des selbstpassivierenden Metalls oder Halbleiters erhalten werden. Diese Beschichtungsverfahren führen nur zu einer geringen thermischen Belastung des Bauteils. For example, physical vapor deposition (e.g., sputtering, also referred to as sputtering), chemical vapor deposition (e.g., plasma assisted vapor deposition PECVD), or even attachment of a film of the self-passivating metal or semiconductor may be obtained. These coating methods only lead to a low thermal load of the component.
Handelt es sich bei dem Bauteil um die Vorstufe einer Leiterplatte, so kann beispielsweise ein Prepreg vorgelegt werden, auf den eine Folie des If the component is the precursor of a printed circuit board, then for example a prepreg can be provided on which a film of the
selbstpassivierenden Metalls, vorzugsweise eine Aluminiumfolie, aufgebracht (z.B. aufgeklebt) wird. self-passivating metal, preferably an aluminum foil (e.g., glued).
Die Vorderseite und/oder Rückseite des Bauteils ist bevorzugt zu mindestens 50% ihrer Fläche, bevorzugter zu mindestens 80% ihrer Fläche oder sogar vollflächig mit der aus dem TCO oder dem selbstpassivierenden Metall oder Halbleiter gebildeten Außenschicht belegt. Bevorzugt weist die Außenschicht des Bauteils eine Dicke von < 25 μηι, bevorzugter < 15 μηι, noch bevorzugter < 1,0 μηι oder sogar weniger als 500 nm auf. Sofern das Bauteil ein elektrisches Bauelement, insbesondere ein Halbleiterbauelement wie z.B. eine Solarzelle oder eine Diode ist, kann es sogar bevorzugt sein, dass die Dicke der Außenschicht nicht mehr als 200 nm, bevorzugter nicht mehr als 100 nm, z.B. 5-100 nm oder 5-50 nm, beträgt. Bevorzugt weist die Außenschicht über mindestens 90% ihrer Fläche, bevorzugter über 95% ihrer Fläche hinweg die oben angegebene Schichtdicke auf. Die Schichtdicke kann über gängige Verfahren bestimmt werden, z.B. durch mikroskopische Messung im Querschnitt bzw. Querschliff. The front side and / or rear side of the component is preferably coated with at least 50% of its area, more preferably at least 80% of its area, or even over its entire area with the outer layer formed from the TCO or the self-passivating metal or semiconductor. Preferably, the outer layer of the component has a thickness of <25 μηι, more preferably <15 μηι, more preferably <1.0 μηι or even less than 500 nm. If the component is an electrical component, in particular a semiconductor component such as a solar cell or a diode, it may even be preferred that the thickness of the outer layer is not more than 200 nm, more preferably not more than 100 nm, eg 5-100 nm or 5 -50 nm. Preferably, the outer layer has over at least 90% of its area, more preferably over 95% of its area, the above-indicated layer thickness. The layer thickness can be determined by conventional methods, for example by microscopic measurement in cross section or cross section.
Eine Schicht aus selbstpassivierendem Metall oder Halbleiter bildet auf seiner Oberfläche an Luft automatisch eine dünne Oxidschicht aus. Diese passivierende Oxidschicht verhindert eine galvanische Metallabscheidung oder hemmt diese zumindest. Gegebenenfalls kann diese spontane Oxidbildung durch geeignete Maßnahmen (z.B. in Kontakt bringen mit einem oxidierenden Medium wie z.B. Ozon) noch unterstützt werden, um eine gleichmäßigere Ausbildung der dünnen Oxidschicht zu bewirken. Auch ist es möglich, durch geeignete Behandlung die passivierende Oberflächenschicht chemisch zu modifizieren (beispielsweise Bildung einer passivierenden Nitrid- oder Oxynitrid-Oberflächenschicht). Im Hinblick auf eine möglichst einfache und effiziente Verfahrensgestaltung ist es jedoch bevorzugt, dass die Schicht aus selbstpassivierendem Metall oder Halbleiter, abgesehen von der durch die Eigenpassivierung bedingten Oxidbildung an Luft, optional unterstützt durch Behandlung mit Ozon oder UV-Beleuchtung bei Temperaturen von unter 200°C, keiner sonstigen chemischen Modifizierung vor dem Aufbringen der A layer of self-passivating metal or semiconductor automatically forms a thin layer of oxide on its surface in air. This passivating oxide layer prevents or at least inhibits galvanic metal deposition. Optionally, this spontaneous oxide formation may still be assisted by appropriate means (e.g., contacting an oxidizing medium such as ozone) to effect a more uniform formation of the thin oxide layer. It is also possible to chemically modify the passivating surface layer by suitable treatment (for example, formation of a passivating nitride or oxynitride surface layer). However, in view of a simple and efficient process design, it is preferred that the layer of self-passivating metal or semiconductor, apart from the oxide formation in air due to the self-passivation, optionally supported by treatment with ozone or UV illumination at temperatures below 200 ° C, no other chemical modification before application of the
Keimschicht unterzogen wird. Germ layer is subjected.
Bevorzugt sollte der Kontaktwiderstand (bei 25°C) zwischen der TCO-Schicht oder der Schicht aus selbstpassivierendem Metall oder Halbleiter und der darauf aufgebrachten Keimschicht kleiner 50 mücm2, bevorzugter kleiner 10 mD.cm2, noch bevorzugter kleiner 5 mQcm2 oder kleiner 1 mD.cm2 sein. Der Kontaktwiderstand lässt sich über die Transfer-Line-Methode (auch als Transferlängen-Methode oder Transferlängen-Messung bezeichnet) bestimmen. In diesem Verfahren erfolgt die Messung des Kontaktwiderstands unter Verwendung eines geeigneten Testmusters. Wie oben bereits ausgeführt, erfolgt in einem weiteren Schritt des Preferably, the contact resistance (at 25 ° C) between the TCO layer or the layer of self-passivating metal or semiconductor and the seed layer applied thereon should be less than 50 m 2 , more preferably less than 10 mD cm 2 , even more preferably less than 5 mΩcm 2 or less be mD.cm 2 . The contact resistance can be determined via the transfer line method (also referred to as transfer length method or transfer length measurement). In this method, the measurement of contact resistance is performed using a suitable test pattern. As already stated above, in a further step of the
erfindungsgemäßen Verfahrens das Aufbringen einer strukturierten, elektrisch leitfähigen Keimschicht auf definierten Bereichen der Außenschicht (d.h. der Schicht des transparenten, elektrisch leitfähigen Oxids (TCO) oder der Schicht des selbstpassivierenden Metalls oder Halbleiters), wobei das Aufbringen der The method according to the invention comprises applying a patterned, electrically conductive seed layer on defined regions of the outer layer (i.e., the layer of the transparent, electrically conductive oxide (TCO) or the layer of the self-passivating metal or semiconductor), wherein the application of the
Keimschicht nicht galvanisch erfolgt. Germ layer not galvanic.
Diese elektrisch leitfähige Keimschicht wird über ein nicht-galvanisches Verfahren aufgebracht, dient dann aber in einem anschließenden galvanischen This electrically conductive seed layer is applied via a non-galvanic process, but then serves in a subsequent galvanic
Abscheidungsschritt als Substrat für eine Metallbeschichtung. Wie dem Fachmann bekannt ist, wird in der Galvanik mit dem Begriff Keimschicht (alternativ Deposition step as a substrate for a metal coating. As is known to the person skilled in the art, the term seed layer (alternatively
Saatschicht, englisch: seed layer) eine dünne Schicht bezeichnet, die als Seed layer, English: seed layer) denotes a thin layer, which as
Kristallisationskeim und Haftungsgrundlage für die galvanische Abscheidung eines Metalls fungiert. Bevorzugt erfolgt das Aufbringen der strukturierten, elektrisch leitfähigen Crystallization germ and adhesion basis for the electrodeposition of a metal acts. Preferably, the application of the structured, electrically conductive
Keimschicht in Form einer oder mehrerer Leiterbahnen, d.h. die elektrisch leitfähige Keimschicht ist in ihrer Anordnung auf der Außenschicht bereits so strukturiert, dass sie der Anordnung der auszubildenden elektrischen Kontakte entspricht. Wie dem Fachmann allgemein bekannt ist, handelt es sich bei einer galvanischen Abscheidung um ein Verfahren, bei dem das zu beschichtende Substrat mit einem Galvanikbad, das üblicherweise ein Salz des abzuscheidenden Metalls enthält, kontaktiert wird und durch Anwendung einer äußeren Stromquelle das Metall auf dem Substrat abgeschieden wird. Da die galvanische Abscheidung auf einer TCO- Schicht oder einer Schicht aus selbstpassivierendem Metall oder Halbleiter zumindest gehemmt ist, erfolgt das Aufbringen der Keimschicht über eine nichtgalvanische Abscheidung. Seed layer in the form of one or more tracks, ie the electrically conductive seed layer is already structured in their arrangement on the outer layer so that it corresponds to the arrangement of the trainees electrical contacts. As is well known to those skilled in the art, electrodeposition is a process in which the substrate to be coated is contacted with a plating bath, usually containing a salt of the metal to be deposited, and the metal on the substrate by application of an external power source is deposited. As the electrodeposition on a TCO layer or a layer of self-passivating metal or semiconductor is at least inhibited, the application of the seed layer via a non-galvanic deposition takes place.
Die strukturierte Keimschicht kann ein- oder mehrlagig sein. Ist die Keimschicht mehrlagig, so ist sie aus zwei oder mehr übereinanderliegenden Lagen aufgebaut, wobei jede Lage aus einem oder mehreren der nachfolgend genannten Materialien gefertigt sein kann und durch einen oder mehrere der nachfolgend genannten Verfahrensschritte erhalten werden kann. Aneinandergrenzende Lagen weisen bevorzugt eine unterschiedliche Zusammensetzung auf. The structured seed layer can be single or multi-layered. If the seed layer is multi-layered, it is composed of two or more superimposed layers, wherein each layer can be made of one or more of the following materials and can be obtained by one or more of the following method steps. Adjacent layers preferably have a different composition.
Ein Aufbringen der Keimschicht auf definierten Bereichen der Außenschicht erfolgt beispielsweise über ein Druckverfahren, insbesondere Siebdruck, Inkjet-Druck, flexographischen Druck oder Aerosoldruck, ein Lasertransfer- Verfahren (auch als , aser Induced Forward Transfer" (LIFT) bezeichnet) oder eine stromlose elektrochemische Abscheidung (z.B. Zink- Abscheidung durch Zinkat- Verfahren und/oder Abscheidung von Chemisch-Nickel). Diese Beschichtungsverfahren sind dem Fachmann bekannt. An application of the seed layer on defined regions of the outer layer takes place, for example, via a printing process, in particular screen printing, inkjet printing, flexographic printing or aerosol printing, a laser transfer process (also referred to as "induced forward transfer" (LIFT)) or an electroless electrochemical deposition (eg zinc deposition by zincate method and / or deposition of chemical nickel) .These coating methods are known to the person skilled in the art.
Komponenten für eine Keimschicht, die eine ausreichend hohe elektrische Components for a germ layer that has a sufficiently high electrical
Leitfähigkeit aufweisen und eine galvanische Metallabscheidung auf der Have conductivity and a galvanic metal deposition on the
Keimschicht ermöglichen, sind dem Fachmann bekannt. Als elektrisch leitfähige Komponente enthält die Keimschicht beispielsweise ein oder mehrere Metalle (z.B. Kupfer oder eine Kupferlegierung, ein Edelmetall oder eine Edelmetalllegierung wie Silber oder eine Silberlegierung, Nickel oder eine Nickellegierung (z.B. eine Nickel- Vanadium-Legierung), Indium oder eine Indiumlegierung, Zinn oder eine  Allow germ layer are known in the art. As an electrically conductive component, the seed layer contains, for example, one or more metals (eg copper or a copper alloy, a noble metal or a noble metal alloy such as silver or a silver alloy, nickel or a nickel alloy (eg a nickel-vanadium alloy), indium or an indium alloy, tin or one
Zinnlegierung, Kobalt oder eine Kobaltlegierung), ein oder mehrere elektrisch leitfähige Polymere (z.B. Poly-3,4-ethylendioxythiophen (PEDOT) oder ein Gemisch aus PEDOT und Polystyrolsulfonat (PEDOT:PSS)), ein oder mehrere elektrisch leitfähige Kohlenstoffmaterialien (z.B. Graphen, Graphenoxid, Kohlenstoffnanoröhren, Graphit, Ruß), oder ein Gemisch aus mindestens zwei dieser Komponenten. Tin alloy, cobalt or a cobalt alloy), one or more electrically conductive polymers (eg poly-3,4-ethylenedioxythiophene (PEDOT) or a mixture of PEDOT and polystyrene sulfonate (PEDOT: PSS)), one or more electrically conductive carbon materials (eg graphene, graphene, Carbon nanotubes, graphite, carbon black), or a mixture of at least two of these components.
Die elektrisch leitfähige Komponente der Keimschicht kann beispielsweise in Form von Partikeln (z.B. Metallpartikel oder Kohlenstoffpartikel) vorliegen. Diese elektrisch leitfähigen Partikel können in ein organisches oder anorganisches The electrically conductive component of the seed layer may be in the form of, for example, particles (e.g., metal particles or carbon particles). These electrically conductive particles can be in an organic or inorganic
Trägermaterial eingebettet sein, beispielsweise ein organisches Polymer. Bei dem organischen Polymer kann es sich um einen Thermoplasten oder alternativ auch um ein vernetztbares bzw. nach erfolgter Aushärtung um ein vernetztes Polymer handeln. Beispielsweise liegen die elektrisch leitfähigen Partikel der Keimschicht in einem Kunstharz vor, das nach dem Aufbringen der Keimschicht über das Embedded support material, for example, an organic polymer. The organic polymer may be a thermoplastic or, alternatively, a crosslinkable or, after curing, a crosslinked polymer. For example, the electrically conductive particles of the seed layer are present in a synthetic resin, which after the application of the seed layer over the
Druckverfahren aushärtet (z.B. durch thermische Behandlung und/oder UV- Behandlung). Geeignete organische oder anorganische Trägermaterialien für elektrisch leitfähige Partikel, die in einem Druckverfahren eingesetzt werden können, sind dem Fachmann bekannt. Curing process (e.g., by thermal treatment and / or UV treatment). Suitable organic or inorganic support materials for electrically conductive particles which can be used in a printing process are known to the person skilled in the art.
Die Keimschicht kann auch durch ein Lasertransferverfahren (, aser Induced Forward Transfer" LIFT) aufgebracht werden. Das LIFT-Verfahren ist dem The seed layer can also be applied by a laser transfer process ("aser Induced Forward Transfer" LIFT) .The LIFT method is the
Fachmann prinzipiell bekannt. Hierbei wird die Keimschicht, vorzugsweise aus Nickel, Silber oder Kupfer (besonders bevorzugt aus Nickel), zunächst auf ein ebenes transparentes Substrat aufgebracht, beispielsweise mittels physikalischer Gasphasenabscheidung PVD. Das Substrat wird nun mit der Keimschicht zur Außenschicht des Bauteils weisend mit der Außenschicht flächig in Kontakt gebracht oder zumindest mit einem Abstand von weniger als 1 mm gegenüber der Expert in principle known. Here, the seed layer, preferably made of nickel, silver or copper (particularly preferably nickel), first applied to a flat transparent substrate, for example by means of physical vapor deposition PVD. The substrate is now brought into contact with the outer layer with the seed layer to the outer layer of the component surface, or at least with a distance of less than 1 mm from the
Außenschicht des Bauteils positioniert. Nun wird mittels Laserbestrahlung die Keimschicht vom Substrat abgelöst und auf die Außenschicht des Bauteils übertragen. Positioned outer layer of the component. Now, the seed layer is detached from the substrate by means of laser irradiation and transferred to the outer layer of the component.
Die Keimschicht kann auch durch eine stromlose Redox-Reaktion bzw. stromlose elektrochemische Abscheidung aufgebracht werden. Wie dem Fachmann bekannt ist, versteht man unter einer stromlosen Abscheidung ein Beschichtungsverfahren, bei dem die Reduktion des abzuscheidenden Metalls (im Unterschied zu einer galvanischen Abscheidung) ohne Anwendung einer äußeren Stromquelle abläuft. Bevorzugt wird über die stromlose elektrochemische Abscheidung Nickel (auch als „Chemisch-Nickel" bezeichnet) und/oder Zink (z.B. über das Zinkat- Verfahren) abgeschieden. In einer bevorzugten Ausführungsform wird dabei die Außenschicht (bevorzugt eine selbstpassivierende Aluminiumschicht) zunächst in definierten Bereichen mit einer Zinkatlösung unter Ausbildung einer Zinkschicht behandelt und auf diesen mit einer Zinkschicht versehenen Bereichen erfolgt anschließend die stromlose Abscheidung der Chemisch-Nickel-Schicht. Geeignete Elektrolytlösungen für die stromlose Abscheidung von Chemisch-Nickel sind dem Fachmann bekannt. Die zur Reduktion der Nickelionen benötigten Elektronen lassen sich direkt in der Elektrolytlösung durch eine chemische Reaktion erzeugen, beispielsweise durch das Reduktionsmittel Natriumhypophosphit. Die Elektrolytlösung enthält außerdem ein Nickelsalz wie z.B. Nickelsulfat. Die Nickelabscheidung ist autokatalytisch. Da sich auch Phosphor einlagert, erhalt man eine Nickel-Phosphor-Legierung. Das The seed layer can also be applied by an electroless redox reaction or electroless electrochemical deposition. As is known to the person skilled in the art, Electroless deposition is understood to be a coating process in which the reduction of the metal to be deposited (in contrast to a galvanic deposition) takes place without the use of an external current source. Nickel (also referred to as "chemico-nickel") and / or zinc (eg via the zincate process) is preferably deposited via the electroless electrochemical deposition, In a preferred embodiment, the outer layer (preferably a self-passivating aluminum layer) is initially in defined areas The electroless deposition of the chemico-nickel layer is then carried out on a zincate solution with zinc-zinc coating and electrolytic solutions for the electroless deposition of electroless nickel are known to those skilled in the art can be generated directly in the electrolyte solution by a chemical reaction, for example, by the reducing agent sodium hypophosphite.The electrolyte solution also contains a nickel salt such as nickel sulphate.The nickel deposition is autocatalytic.Since phosphorus also stores, e you get a nickel-phosphorus alloy. The
Verzinken definierter Bereiche der Aluminiumschicht kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass die Zinkatlösung mit einem Stempel definierter Geometrie aufgetragen wird. Galvanizing of defined areas of the aluminum layer can take place, for example, by applying the zincate solution with a stamp of defined geometry.
In den Bereichen, in denen die Keimschicht auf der Außenschicht aufgebracht wird, kann es sein, dass als Folge dieses Aufbringens (z.B. durch ein LIFT-Verfahren oder durch stromloses Aufbringen von Zink und/oder Chemisch-Nickel) die aus der Eigenpassivierung resultierende dünne Oxidschicht entfernt wurde. In the areas in which the seed layer is applied to the outer layer, it may be that as a result of this application (eg by a LIFT process or by electroless zinc and / or chemical nickel), the resulting from the self-passivation thin oxide layer was removed.
Bevorzugt wird die strukturierte Keimschicht ohne Verwendung einer Maske erzeugt. The structured seed layer is preferably produced without using a mask.
Ist die strukturierte Keimschicht mehrlagig, so kann das Aufbringen der If the structured germ layer is multilayered, the application of the
strukturierten Keimschicht beispielsweise folgende Schritte umfassen: Aufbringen einer elektrisch leitfähigen Metallschicht S 1 auf der structured seed layer include, for example, the following steps: Applying an electrically conductive metal layer S 1 on the
Außenschicht (d.h. der TCO-Schicht oder der selbstpassivierenden Schicht) über eine Gasphasenabscheidung,  Outer layer (i.e., the TCO layer or the self-passivation layer) via vapor deposition,
Aufbringen einer elektrisch leitfähigen Schicht S2 auf definierten Bereichen der Metallschicht Sl durch ein Druckverfahren, insbesondere Siebdruck, Inkjet-Druck, flexographischen Druck oder Aerosoldruck, ein Lasertransfer- Verfahren oder eine stromlose elektrochemische Abscheidung (z.B.  Applying an electrically conductive layer S2 on defined regions of the metal layer S1 by a printing process, in particular screen printing, inkjet printing, flexographic printing or aerosol printing, a laser transfer process or an electroless electrochemical deposition (e.g.
„Chemisch-Nickel" oder Zink über das Zinkat- Verfahren),  "Chemical nickel" or zinc via the zincate process),
Entfernen der freiliegenden, nicht von der Schicht S2 bedeckten Bereiche der Metallschicht Sl .  Removing the exposed, not covered by the layer S2 areas of the metal layer Sl.
Durch das Entfernen der freiliegenden, nicht von der Schicht S2 bedeckten Bereiche der Metallschicht Sl wird die darunter liegende TCO-Schicht oder  By removing the exposed, not covered by the layer S2 areas of the metal layer Sl is the underlying TCO layer or
selbstpassivierende Schicht wieder freigelegt. Im anschließenden self-passivating layer exposed again. In the following
Galvanisierungsschritt erfolgt dann, wie oben bereits erläutert, eine selektive Metallabscheidung auf der Keimschicht, während eine Metallabscheidung auf der freigelegten TCO-Schicht oder selbstpassivierenden Schicht nicht stattfindet oder zumindest gehemmt ist. Electroplating step then takes place, as already explained above, a selective metal deposition on the seed layer, while a metal deposition on the exposed TCO layer or self-passivation layer does not take place or is at least inhibited.
Die elektrisch leitfähige Metallschicht S 1 kann beispielsweise über eine The electrically conductive metal layer S 1, for example, via a
physikalische Gasphasenabscheidung (z.B. Sputtern) oder eine chemische physical vapor deposition (e.g., sputtering) or a chemical vapor deposition
Gasphasenabscheidung (z.B. eine Plasma-unterstützte Gasphasenabscheidung PECVD) auf der TCO-Schicht oder der selbstpassivierenden Schicht aufgebracht werden. Die elektrisch leitfähige Metallschicht Sl weist bevorzugt eine relativ geringe Dicke auf, beispielsweise eine Dicke im Bereich von 5-100 nm, bevorzugter 5-75 nm, noch bevorzugter 5-50 nm. Die elektrisch leitfähige Metallschicht Sl enthält bevorzugt eines oder mehrere der folgenden Metalle: Kupfer oder eine Kupferlegierung, Silber oder eine Silberlegierung, Zinn oder eine Zinnlegierung, Kobalt oder eine Kobaltlegierung, Nickel oder eine Nickellegierung (z.B. eine Nickel- Vanadium-Legierung). Die über eine Gasphasenabscheidung erhaltene Metallschicht Sl kann ein- oder mehrlagig sein. Eine mehrlagige Metallschicht Sl kann beispielsweise erhalten werden, indem zwei oder mehr Gas phase deposition (eg, a plasma-assisted vapor deposition PECVD) are applied to the TCO layer or the self-passivation layer. The electrically conductive metal layer S1 preferably has a relatively small thickness, for example a thickness in the range of 5-100 nm, more preferably 5-75 nm, more preferably 5-50 nm. The electrically conductive metal layer S1 preferably contains one or more of the following metals : Copper or a copper alloy, silver or a silver alloy, tin or a tin alloy, cobalt or a cobalt alloy, nickel or a nickel alloy (eg a nickel-vanadium alloy). The metal layer S1 obtained via a vapor deposition can be single-layered or multi-layered. A multilayer metal layer Sl For example, it can be obtained by adding two or more
Gasphasenabscheidungen nacheinander durchgeführt werden. Gas phase deposits are carried out sequentially.
Hinsichtlich geeigneter elektrisch leitfähiger Komponenten für die Schicht S2 kann auf die obigen Ausführungen verwiesen werden. Die elektrisch leitfähige Schicht S2 enthält daher beispielsweise ein oder mehrere Metalle (z.B. Kupfer oder eine Kupferlegierung, ein Edelmetall oder eine Edelmetalllegierung wie Silber oder eine Silberlegierung, Nickel oder eine Nickellegierung, Indium oder eine With regard to suitable electrically conductive components for the layer S2, reference may be made to the above statements. The electrically conductive layer S2 therefore contains, for example, one or more metals (for example copper or a copper alloy, a noble metal or a noble metal alloy such as silver or a silver alloy, nickel or a nickel alloy, indium or a)
Indiumlegierung, Zinn oder eine Zinnlegierung, Kobalt oder eine Kobaltlegierung), ein oder mehrere elektrisch leitfähige Polymere (z.B. Poly-3,4-ethylendioxythiophen (PEDOT) oder ein Gemisch aus PEDOT und Polystyrolsulfonat (PEDOT:PSS)), ein oder mehrere elektrisch leitfähige Kohlenstoffmaterialien (z.B. Graphen, Indium alloy, tin or a tin alloy, cobalt or a cobalt alloy), one or more electrically conductive polymers (eg poly-3,4-ethylenedioxythiophene (PEDOT) or a mixture of PEDOT and polystyrene sulfonate (PEDOT: PSS)), one or more electrically conductive Carbon materials (eg graphene,
Graphenoxid, Kohlenstoffnanoröhren, Graphit, Ruß), oder ein Gemisch aus mindestens zwei dieser Komponenten. Graphene oxide, carbon nanotubes, graphite, carbon black), or a mixture of at least two of these components.
Vor der galvanischen Abscheidung eines Metalls auf der Keimschicht werden die freiliegenden, nicht von der Schicht S2 bedeckten Bereiche der Metallschicht Sl entfernt. Dies erfolgt durch Verfahren, die dem Fachmann bekannt sind, Before the galvanic deposition of a metal on the seed layer, the exposed areas of the metal layer S1 not covered by the layer S2 are removed. This is done by methods known to those skilled in the art,
beispielsweise durch Ätzen oder eine elektrochemische Oxidation. Bei der elektrochemischen Oxidation wird durch Anlegen eines geeigneten Potentials das Metall oxidiert (d.h. in Metallkationen überführt) und die Metallkationen gehen in einem angrenzenden flüssigen Elektrolyten in Lösung. Durch das Entfernen der freiliegenden, nicht von der Schicht S2 bedeckten Bereiche der Metallschicht Sl wird die darunter liegende TCO-Schicht oder selbstpassivierende Schicht freigelegt. for example, by etching or electrochemical oxidation. In electrochemical oxidation, by applying a suitable potential, the metal is oxidized (i.e., converted into metal cations) and the metal cations dissolve in an adjacent liquid electrolyte. By removing the exposed areas of the metal layer S1 not covered by the layer S2, the underlying TCO layer or self-passivation layer is exposed.
Bevorzugt weist die Keimschicht eine Dicke von < 20 μιη, bevorzugter < 8 μιη, noch bevorzugter < 2 μιη auf. Die Mindestdicke der Keimschicht beträgt beispielsweise 100 nm. Bevorzugt weist die Keimschicht über mindestens 80% ihrer Fläche, bevorzugter über ihre gesamte Fläche hinweg die oben angegebene Schichtdicke auf. Die Schichtdicke kann über gängige Verfahren bestimmt werden, z.B. durch mikroskopische Messung im Querschnitt bzw. Querschliff. Preferably, the seed layer has a thickness of <20 μιη, more preferably <8 μιη, more preferably <2 μιη on. The minimum thickness of the seed layer is, for example, 100 nm. The seed layer preferably has at least 80% of its area, more preferably over its entire area, the above-indicated layer thickness. The layer thickness can be determined by conventional methods, for example by microscopic measurement in cross section or cross section.
Wie oben ausgeführt, erfolgt in einem weiteren Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens die galvanische Abscheidung zumindest eines Metalls auf der As stated above, in a further step of the method according to the invention, the galvanic deposition of at least one metal on the
Keimschicht. Seed layer.
Bei dem galvanisch abgeschiedenen Metall handelt es sich bevorzugt um Kupfer oder eine Kupferlegierung, Nickel oder eine Nickellegierung oder ein Edelmetall wie Silber oder eine Silberlegierung. Die galvanisch abgeschiedenen Schichten haben bevorzugt eine Schichtdicke von 1-100μιη, bevorzugt 1-20μιη, besonders bevorzugt, 2-15μιη. Die Schichtdicke kann über gängige Verfahren bestimmt werden, z.B. durch mikroskopische Messung im Querschnitt bzw. Querschliff. Für die galvanische Abscheidung wird die Keimschicht mit einem Galvanikbad, das ein Salz des abzuscheidenden Metalls enthält, in Kontakt gebracht. In das The electrodeposited metal is preferably copper or a copper alloy, nickel or a nickel alloy, or a noble metal such as silver or a silver alloy. The electrodeposited layers preferably have a layer thickness of 1-100μιη, preferably 1-20μιη, more preferably, 2-15μιη. The layer thickness can be determined by common methods, e.g. by microscopic measurement in cross section or cross section. For the electrodeposition, the seed layer is brought into contact with a galvanic bath containing a salt of the metal to be deposited. In the
Galvanikbad wird üblicherweise noch eine Hilfselektrode eingetaucht, z.B. eine Kupferanode („Opferanode") oder eine Titanelektrode. Als Gegenelektrode fungiert die elektrisch leitfähige Keimschicht. Wird die Keimschicht mit einem geeigneten negativen (d.h. kathodischen) elektrischen Potential beaufschlagt, so werden die Metallionen reduziert und das Metall scheidet sich auf der Keimschicht ab. Electroplating bath is usually immersed in an auxiliary electrode, e.g. a copper anode ("sacrificial anode") or a titanium electrode acts as a counterelectrode, and when the seed layer is exposed to a suitable negative (i.e., cathodic) electrical potential, the metal ions are reduced and the metal deposits on the seed layer.
Die galvanische Abscheidung kann mittels Gleichstrom oder mittels Pulsstrom erfolgen. Wie nachfolgend noch eingehender beschrieben wird, kann durch die Verwendung eines Pulsstroms, der sein Vorzeichen wechselt, die selektive The galvanic deposition can be done by means of direct current or by means of pulse current. As will be described in more detail below, by using a pulse current that changes sign, the selective
Abscheidung des Metalls auf der Keimschicht weiter verbessert werden. Ein Deposition of the metal on the seed layer can be further improved. One
Pulsstrom, der sein Vorzeichen wechselt, weist alternierend negative (kathodische) und positive (anodische) Strompulse auf. Wie oben bereits erläutert, ist die galvanische Abscheidung des Metalls auf der TCO- Schicht oder der Schicht des selbstpassivierenden Metalls oder Halbleiters zumindest stark gehemmt. Für den galvanischen Abscheidungsschritt ist es daher nicht erforderlich, diejenigen Bereiche der Außenschicht, die nicht von der strukturierten Keimschicht bedeckt sind, durch eine Maske zu schützen. Die nach dem Aufbringen der Keimschicht noch freiliegenden Bereiche der TCO-Schicht oder der Schicht des selbstpassivierenden Metalls oder Halbleiters bleiben daher auch während der galvanischen Abscheidung unmaskiert und können mit dem Galvanikbad in Kontakt kommen. Pulse current, which changes sign, has alternating negative (cathodic) and positive (anodic) current pulses. As already explained above, the electrodeposition of the metal on the TCO layer or the layer of the self-passivating metal or semiconductor is at least strongly inhibited. For the electrodeposition step, therefore, it is not necessary to protect those regions of the outer layer that are not covered by the structured seed layer by a mask. The areas of the TCO layer or the layer of the self-passivating metal or semiconductor which are still exposed after the application of the seed layer therefore remain unmasked even during the electrodeposition and can come into contact with the electroplating bath.
Obwohl die galvanische Abscheidung auf der Außenschicht des Bauteil zumindest gehemmt ist, wurde im Rahmen der vorliegenden Erfindung festgestellt, dass beim Anlegen eines negativen elektrischen Potentials die Stromdichte an der Oberfläche dieser Außenschicht noch ausreichend hoch sein kann für die Abscheidung kleinerer Metallkristallite (z.B. aufgrund einer sehr geringen Dicke der passivierenden Although the galvanic deposition on the outer layer of the component is at least inhibited, it has been found in the present invention that when a negative electrical potential is applied, the current density at the surface of this outer layer can still be sufficiently high for the deposition of smaller metal crystallites (eg due to a very high degree of conductivity) small thickness of the passivating
Oxidschicht oder aufgrund struktureller Defekte dieser passivierenden Oxidschicht).  Oxide layer or due to structural defects of this passivating oxide layer).
In einer bevorzugten Ausführungsform erfolgt die galvanische Abscheidung des Metalls mittels Pulsstrom. Beim Pulsstromverfahren wird ein sich zeitlich In a preferred embodiment, the electrodeposition of the metal takes place by means of pulse current. In the pulse current method is a time
verändernder Strom verwendet, d.h. die Keimschicht wird mit einem sich zeitlich ändernden Potential beaufschlagt. changing current is used, i. the seed layer is subjected to a time-varying potential.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird ein Pulsstrom verwendet, der sein Vorzeichen wechselt, d.h. der alternierend negative (kathodische) und positive (anodische) Strompulse aufweist. Solange die Keimschicht mit einem negativenIn a particularly preferred embodiment, a pulse current is used which changes sign, i. which has alternating negative (cathodic) and positive (anodic) current pulses. As long as the germ layer with a negative
Potential beaufschlagt ist (d.h. einem kathodischen Strompuls ausgesetzt ist), kommt es zur galvanischen Abscheidung des Metalls auf dieser Keimschicht. In geringem Umfang kann es in diesem Zeitintervall auch zu einer Metallabscheidung auf den freiliegenden (und daher mit dem Galvanikelektrolyten in Kontakt stehenden) Bereichen der TCO-Schicht bzw. der Schicht aus selbstpassivierendem Metall oder Halbleiter kommen. Ändert das elektrische Potential sein Vorzeichen, so dass die Keimschicht nun mit einem positiven Potential beaufschlagt ist, kommt es zu einer Auflösung von bereits abgeschiedenem Metall. Diese Auflösung geht jedoch vorrangig auf Kosten der geringen Menge an Metall, die auf der freiliegenden Außenschicht des Bauteils abgeschieden wurde, während die Auflösung des auf der Keimschicht abgeschiedenen Metalls nicht signifikant ins Gewicht fällt. Potential is applied (ie, a cathodic current pulse is exposed), it comes to the electrodeposition of the metal on this seed layer. To a small extent, it may also be in this time interval to a metal deposition on the exposed (and therefore in contact with the galvanic electrolyte in contact) areas of the TCO layer or the layer of self-passivating metal or Semiconductors are coming. If the electrical potential changes its sign, so that the seed layer is now subjected to a positive potential, a dissolution of already deposited metal occurs. However, this dissolution is primarily at the expense of the small amount of metal deposited on the exposed outer layer of the device, while the dissolution of the metal deposited on the seed layer is not significantly significant.
Figur 1 zeigt in einer Mikroskop-Aufnahme in Draufsicht die Oberfläche einer Außenschicht aus einem selbstpassivierenden Metall, auf der eine streifenförmige Keimschicht und auf dieser Keimschicht eine galvanisch abgeschiedene FIG. 1 shows, in a microscope photograph in plan view, the surface of an outer layer of a self-passivating metal, on which a strip-like seed layer and on this seed layer an electrodeposited one
Metallbeschichtung vorliegen, wobei für die galvanische Abscheidung kein  Metal coating, wherein for the electrodeposition no
Pulsstrom verwendet wurde. Die galvanische Metallabscheidung auf der Oberfläche des selbstpassivierenden Metalls ist zwar gehemmt, aber aufgrund der geringen Dicke oder aufgrund von Defekten in dem dünnen Oxidfilm kommt es dennoch in gewissem Umfang zur galvanischen Abscheidung von Metallkristalliten auf der Außenschicht. Figur 2 zeigt in einer Mikroskop-Aufnahme in Draufsicht die Oberfläche einer Außenschicht aus einem selbstpassivierenden Metall, auf der eine streifenförmige Keimschicht und auf dieser Keimschicht eine galvanisch Pulse current was used. Although the metal plating on the surface of the self-passivating metal is inhibited, but due to the small thickness or due to defects in the thin oxide film, there is still some degree of electrodeposition of metal crystallites on the outer layer. FIG. 2 shows in a microscope image in plan view the surface of an outer layer of a self-passivating metal, on which a strip-like seed layer and on this seed layer a galvanic
abgeschiedene Metallbeschichtung vorliegen. Die galvanische Abscheidung erfolgte unter Verwendung von Pulsstrom mit alternierend kathodischen und anodischendeposited metal coating present. The electrodeposition was carried out using pulse current with alternating cathodic and anodic
Strompulsen. Wie Figur 2 zeigt, erfolgt die Metallabscheidung nahezu ausschließlich auf der streifenförmigen Keimschicht. Auf der freiliegenden Außenschicht sind so gut wie keine Metallabscheidungen zu erkennen. Bei geeigneter Wahl der Zeitintervalle sowie der positiven und negativen Current pulses. As Figure 2 shows, the metal deposition takes place almost exclusively on the strip-like seed layer. Virtually no metal deposits are visible on the exposed outer layer. With a suitable choice of time intervals and the positive and negative
Spannungen bzw. Ströme, lösen sich die Keime in Bereichen ohne Saatschicht wieder vollständig auf, während in den Bereichen mit Saatschicht galvanisch abgeschiedenes Metall zurückbleibt, welches von einem Intervall mit negativer Spannung am Werkstück zum nächsten stetig zunimmt. Überraschenderweise ist der hierfür geeignete Parameterraum sehr groß. Die Intervalle, in denen die Keimschicht mit einem negativen Potential beaufschlagt ist (d.h. die kathodischen Strompulse), können bis zu 10 s andauern, bevorzugt beträgt deren Zeitdauer jedoch weniger als 500 ms, besonders bevorzugt weniger als 100 ms, insbesondere bevorzugt weniger als 10 ms. Die Intervalle positiven Potentials an der Keimschicht gegenüber dem Galvanikbad (d.h. die anodischen Strompulse) sind bevorzugt kürzer als die Voltages or currents, the seeds dissolve completely in areas without seed layer again, while in the areas with seed layer electrodeposited metal remains, which steadily increases from a interval with negative voltage on the workpiece to the next. Surprisingly, the parameter space suitable for this purpose is very large. The intervals in which the germ layer is applied with a negative potential (ie, the cathodic current pulses), can last up to 10 s, but preferably the time is less than 500 ms, more preferably less than 100 ms, more preferably less than 10 ms. The intervals of positive potential at the seed layer opposite the electroplating bath (ie, the anodic current pulses) are preferably shorter than those
Intervalle negativen Potentials, besonders bevorzugt weniger als halb so lang, insbesondere bevorzugt weniger als ein Viertel so lang. Bevorzugt wird während der Intervalle, in denen die Keimschicht mit negativem Potential beaufschlagt wird, eine maximale Stromdichteamplitude von 1-60 A/cm2, bezogen auf die Fläche der Keimschicht, vorgegeben. Vorzugsweise ist die Maximalstromamplitude bei negativem Potential der Keimschicht gegenüber dem Galvanikbad höchstens so hoch wie bei positivem Potential zu wählen. Besonders bevorzugt wird die Intervals of negative potential, more preferably less than half as long, most preferably less than a quarter as long. Preferably, a maximum current density amplitude of 1-60 A / cm 2 , based on the surface of the seed layer, is given during the intervals in which the seed layer is subjected to a negative potential. In the case of a negative potential of the seed layer, the maximum current amplitude with respect to the electroplating bath is preferably to be selected to be at most as high as at a positive potential. Particularly preferred is the
Stromamplitude bei negativem Potential der Keimschicht halb so hoch wie bei positivem Potential gewählt. Weiter bevorzugt wird die Stromamplitude bei positivem Potential so hoch gewählt, dass die maximale Spannungsamplitude den Strom begrenzt. Current amplitude at negative potential of the seed layer half as high as selected at positive potential. More preferably, the current amplitude at positive potential is selected so high that the maximum voltage amplitude limits the current.
Für die maximalen Spannungsamplituden gilt bevorzugt: Anodische For the maximum voltage amplitudes, preference is given to: anodic
Spannungsamplitude (bevorzugt >2V, bevorzugter > 5V, besonders bevorzugt >9V) an der Keimschicht gegenüber dem Galvanikbad ist vorzugsweise höher als die kathodische Spannungsamplitude (bevorzugt <3V, bevorzugter <2V, noch bevorzugter <1 ,7V). Voltage amplitude (preferably> 2V, more preferably> 5V, more preferably> 9V) at the seed layer opposite the electroplating bath is preferably higher than the cathodic voltage amplitude (preferably <3V, more preferably <2V, even more preferably <1.7V).
Wird die galvanische Abscheidung des Metalls mittels Pulsstrom mit wechselndem Vorzeichen durchgeführt, kann es in dem Zeitintervall, in dem die Keimschicht mit einem positiven Potential beaufschlagt ist, nicht nur zu einer Auflösung von bereits abgeschiedenem Metall, sondern auch zu einer Oxidation des Materials der If the galvanic deposition of the metal carried out by means of pulse current with alternating sign, it can in the time interval in which the seed layer is subjected to a positive potential, not only to a resolution of metal already deposited, but also to an oxidation of the material
Außenschicht kommen, insbesondere wenn es sich bei der Außenschicht um eine Schicht eines selbstpassivierenden Metalls oder Halbleiters wie Aluminium oder Silizium handelt. In den Bereichen, in denen die freiliegende Außenschicht das Galvanikbad kontaktiert, kann die selbstpassivierende Außenschicht zunehmend oxidiert werden. Die Oxidation schreitet in der selbstpassivierenden Schicht von der Oberfläche nach innen voran und schließlich können in dieser Schicht oxidische Bereiche erhalten werden, die sich über die gesamte Dicke bzw. Höhe der Outer layer come, especially when the outer layer is a layer of a self-passivating metal or semiconductor such as aluminum or silicon. In the areas where the exposed outer layer is the Electroplating contacted, the self-passivation outer layer can be increasingly oxidized. The oxidation progresses inwardly in the self-passivation layer from the surface, and finally, in this layer oxide areas can be obtained which extend over the entire thickness or height of the layer
Außenschicht erstrecken. Wird die Außenschicht dünn genug gewählt, Extend outer layer. If the outer layer is chosen thin enough,
beispielsweise 5-100 nm oder 5-50 nm, so entstehen optisch transparente oxidische Bereiche. Die optische Transparenz ist insbesondere von Vorteil für Solarzellen wie z.B. SHJ-Solarzellen. In einer bevorzugten Ausführungsform ist daher das Bauteil eine Solarzelle For example, 5-100 nm or 5-50 nm, so arise optically transparent oxide regions. The optical transparency is particularly advantageous for solar cells, e.g. SHJ solar cells. In a preferred embodiment, therefore, the component is a solar cell
(insbesondere eine SHJ-Solarzelle), auf deren Vorderseite und/oder Rückseite eine Außenschicht aus einem selbstpassivierenden Metall oder Halbleiter, bevorzugt Aluminium, Titan, Nickel, Chrom, Zink oder Silizium, vorliegt, deren Dicke 5-100 nm, bevorzugter 5-50 nm beträgt, und die galvanische Abscheidung erfolgt mittels Pulsstrom mit wechselndem Vorzeichen (d.h. mit alternierenden kathodischen und anodischen Strompulsen). Bevorzugt werden Dauer und Amplitude der kathodischen und anodischen Strompulse so gewählt, dass die selbstpassivierende Außenschicht oxidische Bereiche ausbildet, die sich über die ganze Dicke bzw. Höhe der  (In particular, a SHJ solar cell), on the front and / or back of an outer layer of a self-passivating metal or semiconductor, preferably aluminum, titanium, nickel, chromium, zinc or silicon, whose thickness is 5-100 nm, more preferably 5-50 is nm, and the electrodeposition by means of pulse current with alternating sign (ie with alternating cathodic and anodic current pulses). Preferably, the duration and amplitude of the cathodic and anodic current pulses are selected so that the self-passivating outer layer forms oxide regions which extend over the entire thickness or height of the
Außenschicht erstrecken. Das Aufbringen der Schicht aus selbstpassivierendem Metall oder Halbleiter erfolgt beispielsweise über chemische oder physikalische Gasphasenabscheidung (z.B. CVD wie PECVD oder Sputtern). Handelt es sich bei der Solarzelle um eine SHJ-Solarzelle, kann die Außenschicht aus Extend outer layer. The layer of self-passivating metal or semiconductor is deposited, for example, by chemical or physical vapor deposition (e.g., CVD such as PECVD or sputtering). If the solar cell is an SHJ solar cell, the outer layer may become
selbstpassivierendem Metall oder Halbleiter auf der TCO-Schicht auf zumindest einer der beiden Seiten der SHJ-Solarzelle vorliegen. Wie oben bereits erwähnt, ist es auch möglich, dass zwei oder mehr Schichten selbstpassivierender Metalle oder Halbleiter vorliegen, wobei die äußerste dieser Schichten dann die Außenschicht darstellt. Eine der innen liegenden Schichten aus selbstpassivierendem Metall oder Halbleiter kann beispielsweise direkt auf der TCO-Schicht angebracht sein. In einer bevorzugten Ausführungsform werden die Keimschicht und die self-passivating metal or semiconductor on the TCO layer on at least one of the two sides of the SHJ solar cell. As mentioned above, it is also possible that two or more layers of self-passivating metals or semiconductors are present, the outermost of these layers then representing the outer layer. For example, one of the internal layers of self-passivating metal or semiconductor may be directly attached to the TCO layer. In a preferred embodiment, the seed layer and the
freiliegenden, nicht von der Keimschicht bedeckten Bereiche der Außenschicht einer zumindest zweiphasigen Behandlung mit einem Pulsstrom unterzogen, wobei exposed, not covered by the seed layer areas of the outer layer of at least two-phase treatment with a pulse current, wherein
in der ersten Phase die aufsummierte Ladung, welche während der anodischen Pulse fließt, kleiner ist als die aufsummierte Ladung, welche während der kathodischen Pulse fließt, und  in the first phase the accumulated charge flowing during the anodic pulses is smaller than the accumulated charge flowing during the cathodic pulses, and
in der anschließenden zweiten Phase die aufsummierte Ladung, welche während der anodischen Pulse fließt, größer ist als die aufsummierte Ladung, welche während der kathodischen Pulse fließt,  in the subsequent second phase, the summed charge which flows during the anodic pulses is greater than the summed charge which flows during the cathodic pulses,
wobei zumindest die erste Phase dieser Pulsstrom-Behandlung während der galvanischen Abscheidung des Metalls stattfindet. wherein at least the first phase of this pulse current treatment takes place during the electrodeposition of the metal.
Durch die Verwendung einer Pulsstrombehandlung, die zwei verschiedene By using a pulse current treatment, the two different
Abschnitte aufweist (d.h. eine erste und zweite Phase, die den oben genannten Bedingungen genügen), können die selektive Abscheidung des Metalls auf derHaving portions (i.e., first and second phases that satisfy the above conditions), the selective deposition of the metal on the
Keimschicht und die Oxidation der freiliegenden Bereiche der Außenschicht noch weiter verbessert werden. Seed layer and the oxidation of the exposed areas of the outer layer can be further improved.
Optional können auch beide Phasen dieser Pulsstrombehandlung während der galvanischen Abscheidung des Metalls in dem Galvanikbad stattfinden. Alternativ ist es auch möglich, dass die erste Phase der Pulsstrom-Behandlung während der galvanischen Abscheidung des Metalls in dem Galvanikbad stattfindet, anschließend die Keimschicht und die freiliegenden Bereiche der Außenschicht von dem Optionally, both phases of this pulse current treatment can take place during the electrodeposition of the metal in the electroplating bath. Alternatively, it is also possible that the first phase of the pulse current treatment takes place during the electrodeposition of the metal in the electroplating bath, then the seed layer and the exposed areas of the outer layer of the
Galvanikbad in ein Anodisierungsbad transferiert werden und die zweite Phase der Pulsstrom-Behandlung in dem Anodisierungsbad durchgeführt wird. Electroplating be transferred into an anodizing and the second phase of the pulse stream treatment is carried out in the anodizing.
Um die möglichst vollständige Oxidation des selbstpassivierenden Metalls oder Halbleiters in den freiliegenden (d.h. nicht durch die Keimschicht bedeckten) Bereichen der Außenschicht noch weiter zu optimieren, kann es bevorzugt sein, nach der galvanischen Abscheidung des Metalls (die bevorzugt unter Anwendung eines Pulsstroms mit kathodischen und anodischen Pulsen erfolgte) noch eine In order to further optimize the as complete as possible oxidation of the self-passivating metal or semiconductor in the exposed (ie not covered by the seed layer) regions of the outer layer, it may be preferable, after the electrodeposition of the metal (preferably using a Pulse current with cathodic and anodic pulses occurred) one more
Anodisierung des selbstpassivierenden Metalls (z.B. Aluminium) oder Halbleiters in einem Anodisierungsbad durchzuführen. Wie dem Fachmann bekannt ist, handelt es sich bei der Anodisierung um ein elektrolytisches Verfahren zur Herstellung oder Verstärkung von oxidischen Schichten auf Metallen oder Halbleitern. Geeignete Anodisierungsbäder sind dem Fachmann bekannt und enthalten z.B. Schwefelsäure, Oxalsäure, Zitronensäure oder Chromsäure. Anodization of the self-passivating metal (e.g., aluminum) or semiconductor in an anodizing bath. As is known to those skilled in the art, the anodization is an electrolytic process for producing or reinforcing oxide layers on metals or semiconductors. Suitable anodizing baths are known to those skilled in the art and include e.g. Sulfuric acid, oxalic acid, citric acid or chromic acid.
Bevorzugt wird auch die Anodisierung unter Verwendung eines Pulsstroms mit alternierenden kathodischen und anodischen Pulsen durchgeführt. Da während der Anodisierung bei der anodischen Spannungsbeaufschlagung auch eine gewisse Auflösung des bereits galvanisch abgeschiedenen Metalls stattfindet, enthält das Anodisierungsbad zwangsläufig auch Metallionen, vorzugsweise werden dem Bad zusätzlich Metallionen durch Zugabe eines entsprechenden Metallsalzes und/oder Verwendung einer Gegenelektrode aus dem entsprechenden Metall im Bad hinzugefügt. Bei gepulster Durchführung der Anodisierung können somit die kathodischen Pulse für die Abscheidung des Metalls genutzt werden. Bevorzugt ist bei der Anodisierung in dem Anodisierungsbad die aufsummierte Ladung, welche während der anodischen Pulse fließt, größer ist als die aufsummierte Ladung, welche während der kathodischen Pulse fließt. Preferably, the anodization is carried out using a pulse current with alternating cathodic and anodic pulses. Since a certain dissolution of the already electrodeposited metal takes place during the anodization during anodic voltage application, the anodization bath inevitably also contains metal ions, preferably metal ions are additionally added to the bath by adding a corresponding metal salt and / or using a counterelectrode from the corresponding metal in the bath , When the anodization is pulsed, the cathodic pulses can thus be used for the deposition of the metal. Preferably, in the anodization in the anodization bath, the accumulated charge that flows during the anodic pulses is greater than the accumulated charge that flows during the cathodic pulses.
In dem Galvanikbad kommt es zu einem Aufwachsen der galvanischen Metallschicht auf der Keimschicht und die anodischen Pulse verhindern in dieser Phase die parasitäre Abscheidung auf der übrigen Außenschicht. In dem Anodisierungsbad kommt es in den Bereichen, in welchen die Außenschicht keine Keimschicht mit darauf abgeschiedener Galvanikschicht aufweist, zu einer verstärkten Umwandlung der Außenschicht in eine entsprechende Oxidschicht. Die während der anodischen Pulse fließende Ladung kann aus dem Integral des Stroms über die Zeit, während derer das Bauteil mit anodischem Potential beaufschlagt wird, berechnet werden. Entsprechend kann die während der kathodischen Pulse fließende Ladung aus dem Integral des Stroms über die Zeit, während derer das Bauteil mit kathodischem Potential beaufschlagt wird, berechnet werden. Bezüglich des wechselnden In the electroplating bath, the galvanic metal layer grows on the seed layer and the anodic pulses prevent the parasitic deposition on the remaining outer layer in this phase. In the anodization bath, in the regions in which the outer layer does not have a seed layer with a galvanic layer deposited thereon, there is an increased conversion of the outer layer into a corresponding oxide layer. The charge flowing during the anodic pulses may be calculated from the integral of the current over time during which the device is subjected to anodic potential. Accordingly, the charge flowing during the cathodic pulse can be discharged from the Integral of the current over the time during which the component is subjected to cathodic potential can be calculated. Regarding the changing
Vorzeichens der geflossenen Ladung von andodischer zu kathodischer Stromrichtung ist beim Vergleich der geflossenen Ladungen jeweils der Absolutwert der Ladung einzusetzen. Signs of the flow from Andodischer to cathodic flow direction is used to compare the flowed charges in each case the absolute value of the charge.
Eine bevorzugte Ausführungsform unter Verwendung der SHJ-Solarzelle wird anhand der Figuren 3 a und 3b eingehender erläutert. Figur 3a zeigt schematisch im Querschnitt eine SHJ-Solarzelle 1, eine dünneA preferred embodiment using the SHJ solar cell will be explained in more detail with reference to Figures 3 a and 3b. Figure 3a shows schematically in cross section a SHJ solar cell 1, a thin
Außenschicht 2 eines selbstpassivierenden Metalls oder Halbleiters (z.B. AI, Ti oder Si) und eine strukturierte Keimschicht 3, die auf definierten Bereichen der selbstpassivierenden Außenschicht 2 vorliegt. Die Außenschicht 2 kann Outer layer 2 of a self-passivating metal or semiconductor (e.g., Al, Ti or Si) and a patterned seed layer 3 present on defined regions of the self-passivation outer layer 2. The outer layer 2 can
beispielsweise durch PECVD aufgebracht werden und weist bevorzugt eine Dicke im Bereich von 5-100 nm, bevorzugter 5-50 nm auf. Die selbstpassivierende For example, be applied by PECVD and preferably has a thickness in the range of 5-100 nm, more preferably 5-50 nm. The self-passivating
Außenschicht 2 liegt auf der TCO-Schicht (nicht gezeigt in Figur la) der SHJ- Solarzelle vor. Alternativ können zwischen der TCO-Schicht und der  Outer layer 2 is present on the TCO layer (not shown in FIG. 1a) of the SHJ solar cell. Alternatively, between the TCO layer and the
selbstpassivierenden Außenschicht eine oder mehrere zusätzliche Schichten self-passivation outer layer one or more additional layers
(beispielsweise eine weitere Schicht eines selbstpassivierenden Metalls oder Halbleiters oder eine Schicht aus einem nicht-selbstpassivierenden Metall wie z.B. Cu, Ag oder Pd) vorliegen. Der Aufbau einer SHJ-Solarzelle 1 wurde oben bereits ausführlicher beschrieben und wird daher in Figur 3 a nicht detailliert dargestellt. An der Oberfläche der selbstpassivierenden Außenschicht 2 bildet sich zwangsläufig ein sehr dünner passivierender Oxidfilm (nicht gezeigt) aus. Über ein geeignetes Verfahren (z.B. ein Druckverfahren wie Siebdruck, Inkjetdruck oder Aerosoldruck, ein Lasertrans ferverfahren oder eine stromlose elektrochemische Abscheidung) wird auf definierten Bereichen der selbstpassivierenden Außenschicht 2 eine elektrisch leitfähige Keimschicht aufgebracht 3. Als elektrisch leitfähige Komponente enthält die Keimschicht 3 beispielsweise ein oder mehrere Metalle (z.B. Kupfer oder eine Kupferlegierung, Nickel oder eine Nickellegierung, Indium oder eine Indiumlegierung, Zinn oder eine Zinnlegierung, ein Edelmetall wie Silber oder eine Silberlegierung, Zink oder eine Zinklegierung, Chrom oder eine Chromlegierung, Cobalt oder eine Cobaltlegierung), ein oder mehrere elektrisch leitfähige Polymere (z.B. Poly-3,4-ethylendioxythiophen (PEDOT) oder ein Gemisch aus PEDOT und Polystyrolsulfonat (PEDOT:PSS)), ein oder mehrere elektrisch leitfähige (For example, another layer of a self-passivating metal or semiconductor or a layer of a non-passivating metal such as Cu, Ag or Pd) are present. The structure of an SHJ solar cell 1 has already been described in more detail above and is therefore not shown in detail in FIG. 3 a. A very thin passivating oxide film (not shown) inevitably forms on the surface of the self-passivating outer layer 2. By means of a suitable method (for example a printing method such as screen printing, inkjet printing or aerosol printing, a laser transfer method or an electroless electrochemical deposition), an electrically conductive seed layer is applied to defined regions of the self-passivating outer layer 2. As an electrically conductive component, the seed layer 3 contains, for example, an or several metals (eg copper or a copper alloy, nickel or a nickel alloy, indium or a Indium alloy, tin or a tin alloy, a noble metal such as silver or a silver alloy, zinc or a zinc alloy, chromium or a chromium alloy, cobalt or a cobalt alloy), one or more electrically conductive polymers (eg poly-3,4-ethylenedioxythiophene (PEDOT) or a mixture of PEDOT and polystyrene sulfonate (PEDOT: PSS)), one or more electrically conductive
Kohlenstoffmaterialien (z.B. Graphen, Graphenoxid, Kohlenstoffhanoröhren, Graphit, Ruß) oder ein Gemisch aus mindestens zwei dieser Komponenten.  Carbon materials (e.g., graphene, graphene oxide, carbon nanotubes, graphite, carbon black) or a mixture of at least two of these components.
Auf der Keimschicht 3 erfolgt dann die galvanische Abscheidung eines Metalls 4 unter Verwendung eines Pulsstroms mit kathodischen (negativen) und anodischen (positiven) Strompulsen. Die dadurch erhaltene Struktur wird in Figur 3b schematisch dargestellt. Für die galvanische Abscheidung wurden die Keimschicht 3 sowie die freiliegenden Bereiche der Außenschicht 2 mit einem Galvanikbad in Kontakt gebracht. Durch die Anwesenheit der Außenschicht 2 wird die empfindliche TCO-Schicht der SHJ-Solarzelle vor dem chemisch aggressiven Galvanikbad geschützt. Die Keimschicht 3 wurde mit einem elektrischen Potential beaufschlagt, das periodisch sein Vorzeichen wechselt. Die Abscheidung des Metalls 4 erfolgt ganz überwiegend nur auf der Keimschicht 3, da die galvanische Metallabscheidung auf der passivierten Oberfläche der Außenschicht 2 gehemmt ist. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wurde allerdings erkannt, dass eine geringe The electrodeposition of a metal 4 then takes place on the seed layer 3 using a pulse current with cathodic (negative) and anodic (positive) current pulses. The structure thus obtained is shown schematically in FIG. 3b. For the electrodeposition, the seed layer 3 and the exposed areas of the outer layer 2 were brought into contact with a galvanic bath. The presence of the outer layer 2 protects the sensitive TCO layer of the SHJ solar cell from the chemically aggressive electroplating bath. The seed layer 3 was subjected to an electrical potential, which periodically changes its sign. The deposition of the metal 4 takes place predominantly only on the seed layer 3, since the galvanic metal deposition is inhibited on the passivated surface of the outer layer 2. In the context of the present invention, however, it was recognized that a small
Metallabscheidung auch auf der passivierten Oberfläche der Außenschicht 2 erfolgt. Durch die Verwendung eines Pulsstroms mit wechselndem Vorzeichen können diese parasitären Metallabscheidungen auf den freiliegenden Bereichen der Außenschicht 2 größtenteils wieder aufgelöst werden. Außerdem kommt es in den freiliegenden und daher mit dem Galvanikbad in Kontakt stehenden Bereichen der Außenschicht 2 zu einer Oxidation des Metalls oder Halbleiters, die von außen nach innen voranschreitet. Schließlich entstehen in der Außenschicht oxidische Bereiche 5, die sich über die gesamte Dicke der Außenschicht 2 erstrecken. Die Bereiche der Außenschicht 2, die unterhalb der Keimschicht 3 liegen, bleiben metallisch bzw. halbleitend. Als Ergebnis erhält man eine Beschichtung 7, die eine laterale Strukturierung aufweist, in der sich oxidierte Bereiche 5 und metallische oder halbleitende Bereiche 6 abwechseln. Die Keimschicht 3 liegt auf den metallischen bzw. halbleitenden Bereichen 6 der lateral strukturierten Beschichtung 7 vor und ist von der galvanisch abgeschiedenen Metallschicht 4 vollständig bedeckt. Aufgrund der geringen Dicke sind die oxidischen Bereiche 5 transparent. Unnötige Metal deposition also takes place on the passivated surface of the outer layer 2. By using a pulse current with a different sign, these parasitic metal deposits on the exposed areas of the outer layer 2 can be largely dissolved again. In addition, in the exposed areas of the outer layer 2 which are therefore in contact with the electroplating bath, oxidation of the metal or semiconductor progressing from outside to inside occurs. Finally, oxide layers 5 which extend over the entire thickness of the outer layer 2 are formed in the outer layer. The regions of the outer layer 2 which lie below the seed layer 3 remain metallic or semiconductive. The result is a coating 7 which is a lateral one Has structuring in which oxidized regions 5 and metallic or semiconductive regions 6 alternate. The seed layer 3 is present on the metallic or semiconducting regions 6 of the laterally structured coating 7 and is completely covered by the electrodeposited metal layer 4. Due to the small thickness, the oxide regions 5 are transparent. unnecessary
Beschattungseffekte, die die Effizienz der Solarzelle reduzieren könnten, werden dadurch vermieden. Aufgrund der Eigenpassivierung kann zwischen den  Shading effects that could reduce the efficiency of the solar cell are thereby avoided. Due to the Eigenpassivierung can between the
metallischen oder halbleitenden Bereichen 6 und der darauf vorliegenden strukturierten Keimschicht 3 eine dünne Oxidschicht vorliegen, sofern diese nicht prozessbedingt während des Aufbringens der Keimschicht in diesen Bereichen wieder entfernt wurde. Wie oben bereits erwähnt, ist der Kontaktwiderstand zwischen dem metallischen oder halbleitenden Bereich 6 und der darauf metallic or semiconducting regions 6 and the structured seed layer 3 present thereon, a thin oxide layer, provided that it was not removed process-related during the application of the seed layer in these areas. As mentioned above, the contact resistance between the metallic or semiconductive region 6 and that on it
aufgebrachten Keimschicht relativ gering, so dass der in der Solarzelle über den photovoltaischen Effekt erzeugte Strom in effektiver Weise über die metallischen oder halbleitenden Bereiche 6, die Keimschicht und die galvanisch abgeschiedene Metallschicht abgeführt werden kann. Das Verfahren kann ohne Verwendung einer Maske durchgeführt werden. Auch eine signifikante thermische Belastung des Bauteils wird vermieden. Alternativ zu einer möglichst vollständigen Anodisierung der freiliegenden Bereiche der Außenschicht während und/oder nach der galvanischen Abscheidung ist es im Rahmen der vorliegenden Erfindung auch möglich, diese freiliegenden Bereiche der Außenschicht nach der galvanischen Abscheidung des Metalls durch eine applied seed layer relatively low, so that the current generated in the solar cell via the photovoltaic effect can be dissipated in an effective manner via the metallic or semiconductive regions 6, the seed layer and the electrodeposited metal layer. The method can be performed without using a mask. A significant thermal load of the component is avoided. As an alternative to as complete as possible anodization of the exposed areas of the outer layer during and / or after the electrodeposition, it is also possible in the context of the present invention, these exposed areas of the outer layer after the electrodeposition of the metal by a
Ätzbehandlung zu entfernen. In diesem Fall werden zwischen den metallischen oder halbleitenden Bereichen, die von der Keimschicht bedeckt sind, Aussparungen (d.h. Feststoff-freie Bereiche) erzeugt. Beispielsweise können damit elektrische Kontakte mit Interdigitalstruktur erzeugt werden, wie sie für die Rückseitenkontaktierung von Solarzellen benötigt werden. Auch bei einer Ätzbehandlung der freiliegenden Bereiche der Außenschicht zur Entfernung des selbstpassivierenden Metalls oder Halbleiters kann es bevorzugt sein, die zuvor stattfindende galvanische Abscheidung unter Verwendung von Pulsstrom mit wechselndem Vorzeichen durchzuführen, um parasitäre Metallabscheidungen in den freiliegenden Bereichen der Außenschicht möglichst gering zu halten. Allerdings werden dabei Dauer und Amplitude der anodischen und kathodischen Strompulse bevorzugt so gewählt, dass eine Oxidation der Außenschicht möglichst gering gehalten wird (z.B. nur an der Oberfläche der Außenschicht, nicht jedoch eine tiefergehende Oxidation). Dadurch bleiben die einzelnen Leiterbahnen elektrisch miteinander verbunden. Dies ist vorteilhaft, da so alle Leiterbahnen im Remove etching treatment. In this case, recesses (ie, solid-free areas) are created between the metallic or semiconductive areas covered by the seed layer. For example, it can be used to produce electrical contacts with an interdigital structure, as required for the back-side contact of solar cells. Even with an etching treatment of the exposed regions of the outer layer to remove the self-passivating metal or semiconductor, it may be preferable to carry out the previously occurring electrodeposition using pulsed current with alternating sign in order to minimize parasitic metal deposits in the exposed regions of the outer layer. However, the duration and amplitude of the anodic and cathodic current pulses are preferably chosen such that oxidation of the outer layer is kept as low as possible (eg only at the surface of the outer layer, but not deeper oxidation). As a result, the individual tracks remain electrically connected. This is advantageous because so all the tracks in the
Galvanikprozess gleichmäßig aufwachsen, ohne jede einzelne Bahn mit einem externen Kontakt versehen zu müssen.  Galvanic process grow evenly without having to provide each individual web with an external contact.
Bei der Ätzbehandlung werden nach der galvanischen Abscheidung des Metalls auf der Keimschicht die freiliegenden Bereiche der Außenschicht mit einem Ätzbad behandelt. Die Außenschicht wird dadurch in diesen Bereichen abgetragen. Nach dem Ätzschritt verbleiben auf dem Bauteil (z.B. der Solarzelle oder der Vorstufe der Leiterplatte) Bereiche aus selbstpassivierendem Metall oder Halbleiter, auf denen eine Keimschicht mit galvanisch abgeschiedener Metallbeschichtung vorliegen und zwischen diesen Bereichen aus selbstpassivierendem Metall oder Halbleiter In the etching treatment, after the electrodeposition of the metal on the seed layer, the exposed areas of the outer layer are treated with an etching bath. The outer layer is thereby removed in these areas. After the etching step, areas of self-passivating metal or semiconductor, on which there is a seed layer with electrodeposited metal coating and between these areas of self-passivating metal or semiconductor, remain on the component (e.g., the solar cell or the precursor of the circuit board)
Aussparungen (d.h. Feststoff- freie Bereiche) vorliegen. Auch in diesem Fall wird in der Außenschicht eine laterale Strukturierung erzeugt. Geeignete Ätzbäder sind dem Fachmann bekannt (z.B. basische oder saure Ätzbäder). In einer bevorzugten Ausführungsform wird das Bauteil gegenüber dem Ätzbad mit einer negativen Spannung beaufschlagt. Dies kann insbesondere von Vorteil sein, wenn das Bauteil, insbesondere eine Solarzelle wie z.B. eine SHJ-Solarzelle, eine TCO-Schicht (z.B. eine ITO-Schicht) enthält und diese TCO-Schicht durch die Behandlung in dem Ätzbad freigelegt werden soll. Durch die negative Spannungsbeaufschlagung des Bauteils gegenüber dem Ätzbad wird eine korrosive Schädigung der TCO-Schicht vermieden oder zumindest deutlich verringert. Die Höhe der negativen Spannung kann in Abhängigkeit von den im Ätzbad zu entfernenden Metallen variieren. Recesses (ie solids-free areas) are present. Also in this case, a lateral structuring is produced in the outer layer. Suitable etching baths are known to the person skilled in the art (for example basic or acid etching baths). In a preferred embodiment, the component is subjected to a negative voltage relative to the etching bath. This may be particularly advantageous if the component, in particular a solar cell such as a SHJ solar cell, a TCO layer (eg, an ITO layer) contains and this TCO layer is to be exposed by the treatment in the etching bath. Due to the negative voltage application of the component with respect to the etching bath, corrosive damage to the TCO layer is avoided or at least significantly reduced. The amount of negative voltage may vary depending on the metals to be removed in the etching bath.
Beispielsweise wird das Bauteil gegenüber dem Ätzbad mit einer negativen For example, the component is compared with the etching bath with a negative
Spannung von 0,2-1,5 V, bevorzugter 0,5-1,0 V beaufschlagt, insbesondere wenn es sich bei den im Ätzbad zu entfernenden Metallen um Aluminium und/oder Titan handelt. Voltage of 0.2-1.5 V, more preferably applied 0.5-1.0 V, especially when it comes to the metals to be removed in the etching bath to aluminum and / or titanium.
Wie oben beschrieben, kann bei einer SHJ-Solarzelle mit einer TCO-Schicht die selbstpassivierende Außenschicht direkt auf der TCO-Schicht vorliegen oder es können alternativ eine oder mehrere zusätzliche Schichten zwischen der As described above, in a SHJ solar cell having a TCO layer, the self-passivation outer layer may be directly on the TCO layer, or alternatively one or more additional layers may be interposed between the TCO layer
selbstpassivierenden Außenschicht und der TCO-Schicht vorliegen. Erfolgt eine Ätzbehandlung und befinden sich zwischen der selbstpassivierenden Außenschicht und der TCO-Schicht noch eine oder mehrere zusätzlichen Schichten, so werden diese zusätzlichen Schichten bevorzugt ebenfalls durch die Ätzbehandlung entfernt, so dass die TCO-Schicht der SHJ-Solarzelle zumindest teilweise freigelegt wird. self-passivation outer layer and the TCO layer are present. If an etching treatment is carried out and if one or more additional layers are present between the self-passivating outer layer and the TCO layer, these additional layers are preferably likewise removed by the etching treatment so that the TCO layer of the SHJ solar cell is at least partially exposed.
Eine beispielhafte Struktur, bei der die laterale Strukturierung durch Bildung von Aussparungen zwischen den nach der Ätzbehandlung noch verbliebenen Bereichen 6 des selbstpassivierenden Metalls oder Halbleiters erfolgt, wird in Figur 4 gezeigt. Auf den noch verbliebenen Bereichen 6 liegt die elektrisch leitfähige Keimschicht 3 vor. Diese elektrisch leitfähige Keimschicht 3 ist von der galvanisch abgeschiedenen Metallschicht 4 bedeckt. Die Bereiche 6 liegen bevorzugt direkt auf der TCO-Schicht der SHJ-Solarzelle 1. Die TCO-Schicht wird also durch die Ätzbehandlung bevorzugt zumindest teilweise freigelegt. Sofern während des Herstellungsverfahrens die selbstpassivierende Außenschicht direkt auf der TCO-Schicht der Solarzelle aufgebracht wurde, bestehen die Bereiche 6 aus diesem selbstpassivierenden Metall oder Halbleiter. Sofern mehrere Schichten auf der TCO-Schicht der Solarzelle angebracht wurden, weist auch jeder der Bereiche 6 eine entsprechende An exemplary structure in which the lateral structuring takes place by forming recesses between the regions 6 of the self-passivating metal or semiconductor remaining after the etching treatment is shown in FIG. On the remaining areas 6, the electrically conductive seed layer 3 is present. This electrically conductive seed layer 3 is covered by the electrodeposited metal layer 4. The regions 6 are preferably located directly on the TCO layer of the SHJ solar cell 1. The TCO layer is thus preferably at least partially exposed by the etching treatment. If, during the manufacturing process, the self-passivation outer layer has been applied directly to the TCO layer of the solar cell, the regions 6 consist of this self-passivating metal or semiconductor. If several layers were applied to the TCO layer of the solar cell, also each of the areas 6 has a corresponding one
Schichtstruktur auf. Die oberste Schicht eines Bereichs 6 wird in diesem Fall durch das Metall oder den Halbleiter der selbstpassivierenden Außenschicht gebildet und steht in unmittelbarem Kontakt mit der Keimschicht. Die Beaufschlagung eines galvanisch zu beschichtenden Werkstücks im Layer structure on. The uppermost layer of a region 6 in this case is formed by the metal or semiconductor of the self-passivation outer layer and is in direct contact with the seed layer. The application of a galvanically coated workpiece in
galvanischen Bad mit einem Potential mit periodisch wechselndem Vorzeichen kann durch Maßnahmen realisiert werden, die dem Fachmann bekannt sind. Galvanic bath with a potential with periodically changing sign can be realized by measures that are known in the art.
Beispielsweise wird dies durch die in Figur 5 dargestellte Schaltung realisiert: Der Operationsverstärker OP1 steuert mit seinen Ausgang die Gegentaktstufe, bestehend aus dem npn-(Darlington-)Transistor Tl und dem pnp-(Darlington-)Transistor T2, an. Der Differenzverstärker OP2, welcher den Spannungsabfall am Shuntwiderstand Rsh misst, wird gedämpft über ein RC-Glied (Cl, Rl , R2) an den invertierenden Ausgang von OP1 rückgekoppelt. Sofern die gewählten Amplituden des positiven Potenzials, vorgegeben durch V+, und die des negativen Potenzials, vorgegeben durch V-, hinreichend groß sind, wird der Strom durch das Spannungssignal am nicht-invertierenden Eingang von OP1 vorgegeben, da OP1 dieses Signal mit dem Spannungsabfall am Shuntwiderstand Rsh vergleicht und die Gegentaktstufe so ansteuert, dass der durch den Strom verursachte Spannungsabfall an Rsh gleich der Signalspannung ist. Die Amplituden der Signalspannung geteilt durch den For example, this is realized by the circuit shown in Figure 5: The operational amplifier OP1 controls with its output the push-pull stage, consisting of the npn (Darlington) transistor Tl and the pnp (Darlington) transistor T2 to. The differential amplifier OP2, which measures the voltage drop across the shunt resistor Rsh, is attenuated via an RC element (Cl, Rl, R2) fed back to the inverting output of OP1. If the selected amplitudes of the positive potential, predetermined by V +, and those of the negative potential, given by V-, are sufficiently large, the current is given by the voltage signal at the non-inverting input of OP1, since OP1 this signal with the voltage drop at Shunt resistor Rsh compares and drives the push-pull stage so that the voltage drop in Rsh caused by the current is equal to the signal voltage. The amplitudes of the signal voltage divided by the
Shuntwiderstand ergeben also die Amplituden des Stroms durch das Werkstück, sofern nicht die Spannungen V+ und V- begrenzend wirken. Bevorzugt wird während der Beaufschlagung des Werkstücks mit einem negativen Potenzial die Spannung V+ so hoch gewählt, dass der vorgegebene Strom erreicht wird. Shunt resistance thus results in the amplitudes of the current through the workpiece, unless the voltages V + and V- have a limiting effect. Preferably, during the application of the workpiece with a negative potential, the voltage V + is chosen so high that the predetermined current is reached.
Wie oben bereits beschrieben, führt die Verwendung einer selbstpassivierenden Außenschicht dazu, dass die galvanische Abscheidung ganz überwiegend auf der Keimschicht und nicht auf den freiliegenden (d.h. den von der Keimschicht nicht bedeckten) Bereichen der selbstpassivierenden Außenschicht erfolgt. Selbst wenn die selbstpassivierende Außenschicht einen Defekt aufweist oder vor der galvanischen Abscheidung beschädigt wird, bildet sich automatisch wieder eine dünne As described above, the use of a self-passivation outer layer results in most of the electrodeposition on the seed layer and not on the exposed (i.e., non-seeded) regions of the self-passivation outer layer. Even if the self-passivation outer layer has a defect or is damaged before the electrodeposition, a thin one automatically forms again
Oxidschicht, die diesen Defekt schließt. Dies ist vorteilhaft gegenüber einem Oxide layer that closes this defect. This is advantageous over one
Verfahren, bei dem beispielsweise folgendermaßen vorgegangen wird: Auf das Bauteil wird eine nicht-selbstpassivierende Metallschicht (z.B. Cu oder Ag) aufgebracht. Auf dieser nicht-selbstpassivierenden Metallschicht wird anschließend eine dünne dielektrische Schicht aufgebracht, beispielsweise durch Oxidation der Metalloberfläche oder durch Aufbringen eines separaten dielektrischen Materials wie AI2O3 oder S1O2 (z.B. durch Sputtern). Dann folgen das Aufbringen einer strukturierten Keimschicht über einen nicht-galvanischen Verfahrensschritt und die galvanische Abscheidung eines Metalls auf der Keimschicht. Sollte jedoch die dielektrische Schicht defekt sein, wird dieser Defekt durch das darunter liegende nicht-selbstpassivierende Metall nicht automatisch geheilt. Bei der galvanischen Behandlung kommt es daher nicht nur zu einer Metallabscheidung auf der strukturierten Keimschicht, vielmehr scheiden sich auch signifikante Mengen des Metalls im Bereich des Defekts ab. Procedure using, for example, the following: A non-self-passivating metal layer (eg Cu or Ag) is applied to the component. A thin dielectric layer is subsequently applied to this non-self-passivating metal layer, for example by oxidation of the metal surface or by applying a separate dielectric material such as Al 2 O 3 or SiO 2 (eg by sputtering). This is followed by the application of a structured seed layer via a non-galvanic process step and the electrodeposition of a metal on the seed layer. However, if the dielectric layer is defective, this defect is not automatically cured by the underlying non-self-passivating metal. In galvanic treatment, therefore, not only does metal deposition occur on the structured seed layer, but also significant amounts of the metal are deposited in the area of the defect.
Die vorliegende Erfindung betrifft außerdem eine Vorrichtung, die über das oben beschriebene Verfahren erhältlich ist. The present invention also relates to an apparatus obtainable by the method described above.
Die vorliegende Erfindung betrifft außerdem eine Vorrichtung, enthaltend The present invention also relates to a device containing
ein Bauteil mit einer Vorder- und einer Rückseite, wobei auf der Vorderseite und/oder der Rückseite des Bauteils eine lateral strukturierte Beschichtung vorliegt, die in definierten Abständen metallische oder halbleitende Bereiche aus einem selbstpassivierenden Metall oder Halbleiter aufweist,  a component having a front side and a rear side, wherein on the front side and / or the back side of the component there is a laterally structured coating which has metal or semiconducting regions of a self-passivating metal or semiconductor at defined intervals,
eine elektrisch leitfähige Keimschicht, die auf den metallischen oder halbleitenden Bereichen der lateral strukturierten Beschichtung vorliegt,  an electrically conductive seed layer present on the metallic or semiconducting regions of the laterally structured coating,
eine galvanisch abgeschiedene Metallschicht, die die Keimschicht bedeckt, bevorzugt vollständig bedeckt.  a galvanically deposited metal layer that covers the seed layer, preferably completely covered.
Die laterale Strukturierung der Beschichtung des Bauteils ergibt sich dadurch, dass die Bereiche aus selbstpassivierendem Metall oder Halbleiter in lateraler Richtung, d.h. parallel zur Oberfläche der Vorder- oder Rückseite in definierten Abständen vorliegen. Hinsichtlich bevorzugter Bauteile kann auf die obigen Ausführungen verwiesen werden. Somit ist das Bauteil beispielsweise ein elektrisches Bauelement (z.B. ein optoelektronisches Bauelement oder ein Halbleiterbauelement, insbesondere eine Solarzelle) oder eine Vorstufe einer Leiterplatte. Ein bevorzugtes elektrisches Bauelement ist beispielsweise eine Solarzelle, eine Diode (z.B. eine Leuchtdiode) oder ein Bildschirm, insbesondere ein Flachbildschirm („Fiat Panel Display"), z.B. ein Flüssigkristallbildschirm„LCD". Im Fall einer Solarzelle handelt es sich bei der Vorderseite um die beleuchtete, d.h. die der Strahlungsquelle zugewandte Seite des Bauteils. Eine besonders bevorzugte Solarzelle ist eine SHJ-Solarzelle. The lateral structuring of the coating of the component results from the fact that the regions of self-passivating metal or semiconductor in the lateral direction, ie parallel to the surface of the front or back are present at defined intervals. With regard to preferred components, reference may be made to the above statements. Thus, the component is for example an electrical component (eg an optoelectronic component or a semiconductor component, in particular a solar cell) or a preliminary stage of a printed circuit board. A preferred electrical component is for example a solar cell, a diode (eg a light emitting diode) or a screen, in particular a flat screen ("Fiat Panel Display"), eg a liquid crystal screen "LCD". In the case of a solar cell, the front side is the illuminated side, ie the side of the component facing the radiation source. A particularly preferred solar cell is an SHJ solar cell.
In der lateral strukturierten Beschichtung können zwischen den metallischen oder halbleitenden Bereichen jeweils oxidische Bereiche vorliegen. Bevorzugt erstrecken sich die oxidischen Bereiche jeweils über die gesamte Dicke bzw. Höhe der lateral strukturierten Beschichtung. Der oxidische Bereich wird durch ein Oxid des selbstpassivierenden Metalls oder Halbleiters gebildet (also z.B. ein Aluminiumoxid oder ein Siliziumoxid). In diesem Fall wechseln sich also in lateraler Richtung metallische oder halbleitende Bereiche und oxidische Bereiche ab. Wie oben bereits beschrieben, können die oxidischen Bereiche während der galvanischen In the laterally structured coating, oxidic regions may be present between the metallic or semiconducting regions. The oxidic regions preferably extend over the entire thickness or height of the laterally structured coating. The oxide region is formed by an oxide of the self-passivating metal or semiconductor (e.g., an alumina or a silica). In this case, metallic or semiconductive regions and oxide regions alternate in the lateral direction. As already described above, the oxide regions during the galvanic
Metallabscheidung unter Verwendung eines Pulsstroms mit wechselndem Metal deposition using a pulsed current with alternating
Vorzeichen erzeugt werden. In den Bereichen der Außenschicht, auf denen die strukturierte Keimschicht angebracht wurde und die daher nicht mit dem  Signs are generated. In the areas of the outer layer, on which the structured germ layer was attached and therefore not with the
Galvanikbad in Kontakt kommen, kommt es im Wesentlichen zu keiner Oxidation und die metallische oder halbleitende Struktur bleibt in diesen Bereichen erhalten. Electroplating come into contact, there is essentially no oxidation and the metallic or semiconducting structure is retained in these areas.
Alternativ zu den oxidischen Bereichen können in der lateral strukturierten As an alternative to the oxidic areas may be in the laterally structured
Beschichtung zwischen benachbarten metallischen oder halbleitenden Bereichen jeweils eine Aussparung (d.h. ein Feststoff-freier Bereich) vorliegen. Wie oben bereits beschrieben, entstehen diese Aussparungen durch einen Ätzschritt, der nach der galvanischen Metallabscheidung durchgeführt wird. Bevorzugt erstreckt sich die Aussparung über die gesamte Dicke bzw. Höhe der lateral strukturierten Coating between adjacent metallic or semiconductive areas in each case a recess (ie a solid-free area) are present. As already described above, these recesses result from an etching step, which is carried out after the electrodeposition of metal. Preferably, the extends Recess over the entire thickness or height of the laterally structured
Beschichtung. Die Aussparung weist also eine Tiefe auf, die der Dicke der Coating. Thus, the recess has a depth corresponding to the thickness of the
Beschichtung entspricht. Handelt es sich bei dem Bauteil um ein elektrisches Bauelement wie z.B. eine Solarzelle (bevorzugt eine SHJ-Solarzelle), eine Diode (z.B. LED) oder einen Bildschirm (z.B. LCD), so weist die lateral strukturierte Beschichtung bevorzugt eine Dicke von nicht mehr als 200 nm, bevorzugter nicht mehr als 100 nm, z.B. 5-100 nm oder 5-50 nm, auf. Bevorzugt weist die lateral strukturierte Beschichtung über mindestens 90% ihrer Fläche, bevorzugter über 95% ihrer gesamten Fläche hinweg die oben angegebene Schichtdicke auf. Die Schichtdicke kann über gängige Coating corresponds. If the component is an electrical component, such as an electronic component. a solar cell (preferably a SHJ solar cell), a diode (e.g., LED) or a screen (e.g., LCD), the laterally structured coating preferably has a thickness of not more than 200 nm, more preferably not more than 100 nm, e.g. 5-100 nm or 5-50 nm, on. The laterally structured coating preferably has the abovementioned layer thickness over at least 90% of its area, more preferably over 95% of its total area. The layer thickness can be over common
Verfahren bestimmt werden, z.B. durch mikroskopische Messung im Querschnitt bzw. Querschliff. Die metallischen oder halbleitenden Bereiche der lateral strukturierten Beschichtung können im Fall einer Solarzelle beispielsweise eine Breite im Bereich von 10 μιη bis 80 μιη, bevorzugter 10 μιη bis 50 μιη aufweisen und können beispielsweise in Abständen zueinander von 0,5 mm bis 2,5 mm vorliegen. Wie oben bereits erläutert, handelt es sich bei selbstpassivierenden Metallen oder Halbleitern um solche Metalle oder Halbleiter, die an Luft bei Raumtemperatur (25°C) spontan eine passivierende, sehr dünne Oxidschicht ausbilden können. Method can be determined, e.g. by microscopic measurement in cross section or cross section. In the case of a solar cell, the metallic or semiconducting regions of the laterally structured coating may, for example, have a width in the range from 10 .mu.m to 80 .mu.m, more preferably 10 .mu.m to 50 .mu.m, and may be present, for example, at intervals of 0.5 mm to 2.5 mm , As already explained above, self-passivating metals or semiconductors are metals or semiconductors which spontaneously form a passivating, very thin oxide layer in air at room temperature (25 ° C.).
Geeignete selbstpassivierende Metalle sind insbesondere Aluminium, Titan, Nickel, Chrom oder Zink oder eine Legierung eines dieser Metalle. Das selbstpassivierende Metall kann in elementarer Form oder in Form einer Legierung vorliegen. Ein bevorzugter selbstpassivierender Halbleiter ist Silizium. In den oxidischen Bereichen liegt ein Oxid des selbstpassivierenden Metalls oder Halbleiters vor. Suitable self-passivating metals are in particular aluminum, titanium, nickel, chromium or zinc or an alloy of one of these metals. The self-passivating metal may be in elemental form or in the form of an alloy. A preferred self-passivating semiconductor is silicon. In the oxide regions there is an oxide of the self-passivating metal or semiconductor.
Wie oben im Rahmen des Herstellungsverfahrens beschrieben, können auch zwei oder mehr Schichten selbstpassivierender Metalle oder Halbleiter und/oder zumindest eine Schicht eines nicht-selbstpassivierenden Metalls (z.B. Ag, Cu oder Pd oder eine Legierung eines dieser Metalle) aufgebracht werden, unter der As described above in the context of the manufacturing process, two or more layers of self-passivating metals or semiconductors and / or at least one layer of a non-self-passivating metal (eg Ag, Cu or Pd or an alloy of one of these metals) are applied under the
Bedingung, dass die äußerste Schicht eine selbstpassivierende Schicht ist. In diesem Fall können die metallischen oder halbleitenden Bereiche der lateral strukturierten Beschichtung zwei oder mehr selbstpassivierende Metalle oder Halbleiter und/oder ein oder mehrere nicht-selbstpassivierende Metalle enthalten. Die metallischen oder halbleitenden Bereiche weisen dann eine Schichtstruktur auf und die oberste, mit der Keimschicht in direktem Kontakt stehende Schicht enthält das Metall oder den Halbleiter der selbstpassivierenden Außenschicht. Beispielsweise enthalten die metallischen oder halbleitenden Bereiche mindestens eine erste Schicht aus Ti, Ni, Cr oder Zn oder einer Legierung eines dieser Metalle oder Si und eine zweite Schicht aus AI, wobei eine dieser Schichten in direktem Kontakt mit der Keimschicht ist. Optional können noch eine oder mehrere Schichten eines nicht-selbstpassivierenden Metalls (z.B. Cu, Ag oder Pd) in diesen Bereichen vorliegen. Condition that the outermost layer is a self-passivation layer. In this case, the metallic or semiconducting regions of the laterally structured coating may contain two or more self-passivating metals or semiconductors and / or one or more non-self-passivating metals. The metallic or semiconductive regions then have a layer structure and the uppermost layer, which is in direct contact with the seed layer, contains the metal or the semiconductor of the self-passivation outer layer. For example, the metallic or semiconductive regions contain at least a first layer of Ti, Ni, Cr or Zn or an alloy of one of these metals or Si and a second layer of Al, one of these layers being in direct contact with the seed layer. Optionally, one or more layers of non-self-passivating metal (e.g., Cu, Ag, or Pd) may be present in these regions.
Im Fall einer Solarzelle, insbesondere einer SHJ-Solarzelle können die metallischen oder halbleitenden Bereiche der lateral strukturierten Beschichtung beispielsweise auf einer TCO-Schicht vorliegen und voneinander getrennt sein entweder durch Aussparungen (als Folge einer Ätzbehandlung) oder durch oxidische Bereiche (als Folge der Pulsstrombehandlung und/oder der Nachbehandlung in einem In the case of a solar cell, in particular a SHJ solar cell, the metallic or semiconducting regions of the laterally structured coating can be present, for example, on a TCO layer and be separated from one another either by recesses (as a result of an etching treatment) or by oxide regions (as a consequence of the pulsed current treatment) / or post-treatment in one
Anodisierungsbad) . Anodizing bath).
In einer beispielhaften Ausführungsform ist das Bauteil eine SHJ-Solarzelle, die eine TCO-Schicht (z.B. eine ITO-Schicht) enthält, wobei die lateral strukturierte In an exemplary embodiment, the device is an SHJ solar cell containing a TCO layer (e.g., an ITO layer), the laterally structured one
Beschichtung auf der TCO-Schicht vorliegt, in der lateral strukturierten Coating on the TCO layer is present, in the laterally structured
Beschichtung zwischen den metallischen oder halbleitenden Bereichen Coating between the metallic or semiconducting areas
Aussparungen vorliegen und die Aussparungen sich über die gesamte Dicke der lateral strukturierten Beschichtung erstrecken, so dass die TCO-Schicht in den Bereichen der Aussparungen freigelegt ist. Bevorzugt liegt die Keimschicht im Wesentlichen nur auf den metallischen oder halbleitenden Bereichen, nicht jedoch auf den oxidischen Bereichen vor. Recesses are present and the recesses extend over the entire thickness of the laterally structured coating, so that the TCO layer is exposed in the areas of the recesses. Preferably, the seed layer is present essentially only on the metallic or semiconducting regions, but not on the oxide regions.
Bevorzugt ist die Oberfläche der oxidischen Bereiche im Wesentlichen weder mit der elektrisch leitfähigen Keimschicht noch mit der galvanisch abgeschiedenen Preferably, the surface of the oxide regions is substantially neither with the electrically conductive seed layer nor with the electrodeposited
Metallschicht bedeckt. Covered metal layer.
Handelt es sich bei dem Bauteil um die Vorstufe einer Leiterplatte, so weist die lateral strukturierte Beschichtung bevorzugt eine Dicke von < 25 μιη, bevorzugter < 10 μιη, noch bevorzugter < 1,0 μιη auf. Die Schichtdicke kann über gängige If the component is the precursor of a printed circuit board, then the laterally structured coating preferably has a thickness of <25 μm, more preferably <10 μm, even more preferably <1.0 μm. The layer thickness can be over common
Verfahren bestimmt werden, z.B. durch mikroskopische Messung im Querschnitt bzw. Querschliff. Method can be determined, e.g. by microscopic measurement in cross section or cross section.
Wie oben ausgeführt, enthält die Vorrichtung eine elektrisch leitfähige Keimschicht, die auf den metallischen oder halbleitenden Bereichen der lateral strukturierten Beschichtung vorliegt. As stated above, the device contains an electrically conductive seed layer which is present on the metallic or semiconducting regions of the laterally structured coating.
Hinsichtlich geeigneter Materialien für die elektrisch leitfähige Keimschicht kann auf die obigen Ausführungen verwiesen werden. Als elektrisch leitfähige Komponente enthält die Keimschicht beispielsweise ein oder mehrere Metalle (z.B. Kupfer oder eine Kupferlegierung, ein Edelmetall oder eine Edelmetalllegierung wie Silber oder eine Silberlegierung, Nickel oder eine Nickellegierung (z.B. eine Nickel- Vanadium- Legierung), Indium oder eine Indiumlegierung, Zinn oder eine Zinnlegierung, Kobalt oder eine Kobaltlegierung), ein oder mehrere elektrisch leitfähige Polymere (z.B. Poly-3,4-ethylendioxythiophen (PEDOT) oder ein Gemisch aus PEDOT und With regard to suitable materials for the electrically conductive seed layer, reference may be made to the above statements. As an electrically conductive component, the seed layer contains, for example, one or more metals (eg copper or a copper alloy, a noble metal or a noble metal alloy such as silver or a silver alloy, nickel or a nickel alloy (eg a nickel-vanadium alloy), indium or an indium alloy, tin or a tin alloy, cobalt or a cobalt alloy), one or more electrically conductive polymers (eg poly-3,4-ethylenedioxythiophene (PEDOT) or a mixture of PEDOT and
Polystyrolsulfonat (PEDOT:PSS)), ein oder mehrere elektrisch leitfähige Polystyrenesulfonate (PEDOT: PSS)), one or more electrically conductive
Kohlenstoffmaterialien (z.B. Graphen, Graphenoxid, Kohlenstoffnanoröhren, Graphit, Ruß) oder ein Gemisch aus mindestens zwei dieser Komponenten.  Carbon materials (e.g., graphene, graphene oxide, carbon nanotubes, graphite, carbon black) or a mixture of at least two of these components.
Die elektrisch leitfähige Komponente der Keimschicht kann beispielsweise in Form von Partikeln (z.B. Metallpartikel oder Kohlenstoffpartikel) vorliegen. Diese elektrisch leitfähigen Partikel können in ein organisches oder anorganisches Trägermaterial eingebettet sein, beispielsweise ein organisches Polymer. Bei dem organischen Polymer kann es sich um einen Thermoplasten oder alternativ auch um ein vernetztbares bzw. nach erfolgter Aushärtung um ein vernetztes Polymer handeln. Beispielsweise liegen die elektrisch leitfähigen Partikel der Keimschicht in einem Kunstharz vor, das nach dem Aufbringen der Keimschicht über das The electrically conductive component of the seed layer can be present for example in the form of particles (eg metal particles or carbon particles). These electrically conductive particles may be embedded in an organic or inorganic carrier material, for example an organic polymer. The organic polymer may be a thermoplastic or, alternatively, a crosslinkable or, after curing, a crosslinked polymer. For example, the electrically conductive particles of the seed layer are present in a synthetic resin, which after the application of the seed layer over the
Druckverfahren aushärtet (z.B. durch thermische Behandlung und/oder UV- Behandlung). Geeignete organische oder anorganische Trägermaterialien, die in einem Druckverfahren eingesetzt werden können, sind dem Fachmann bekannt. Eine Keimschicht aus elektrisch leitfähigen Partikeln, die in ein organisches oder anorganisches Trägermaterial eingebettet sind, lässt sich besonders vorteilhaft über ein Druckverfahren aufbringen. Curing process (e.g., by thermal treatment and / or UV treatment). Suitable organic or inorganic carrier materials which can be used in a printing process are known to the person skilled in the art. A seed layer of electrically conductive particles which are embedded in an organic or inorganic carrier material can be applied particularly advantageously via a printing process.
Alternativ ist es in einer bevorzugten Ausführungsform auch möglich, dass die Keimschicht durch eine Zinkschicht (beispielsweise über eine lokal durchgeführte Zinkat-Behandlung) und eine auf dieser Zinkschicht aufgebrachte Schicht aus Chemisch-Nickel gebildet ist. Alternatively, in a preferred embodiment it is also possible for the seed layer to be formed by a zinc layer (for example via a zincat treatment carried out locally) and a layer of chemical nickel applied to this zinc layer.
Als Folge der Eigenpassivierung kann zwischen den metallischen oder halbleitenden Bereichen der lateral strukturierten Beschichtung und der darauf aufgebrachten Keimschicht eine dünne Oxidschicht vorliegen. Da diese dünne Oxidschicht aber prozessbedingt während des Aufbringens der Keimschicht (z.B. durch ein LIFT- Verfahren) in diesen Bereichen wieder entfernt worden sein kann, ist es auch möglich, dass die metallischen oder halbleitenden Bereiche und die darauf aufgebrachte Keimschicht unmittelbar aneinander grenzen. As a result of the self-passivation, a thin oxide layer can be present between the metallic or semiconductive regions of the laterally structured coating and the seed layer applied thereon. However, since this thin oxide layer may be process-removed during application of the seed layer (e.g., by a LIFT process) in these regions, it is also possible for the metallic or semiconducting regions and the seed layer deposited thereon to be immediately adjacent to one another.
Die elektrisch leitfähige Keimschicht liegt bevorzugt in Form einer oder mehrerer Leiterbahnen vor. Bevorzugt weist die Keimschicht eine Dicke von < 20 μιη, bevorzugter < 8 μιη, noch bevorzugter < 2 μm auf. Die Mindestdicke der Keimschicht beträgt beispielsweise 100 nm. Bevorzugt weist die Keimschicht über mindestens 80% ihrer Fläche, bevorzugter über ihre gesamte Fläche hinweg die oben angegebene Schichtdicke auf. Die Schichtdicke kann über gängige Verfahren bestimmt werden, z.B. durch mikroskopische Messung im Querschnitt bzw. Querschliff. The electrically conductive seed layer is preferably in the form of one or more tracks. Preferably, the seed layer has a thickness of <20 μιη, more preferably <8 μιη, more preferably <2 microns. The minimum thickness of the seed layer is, for example, 100 nm. The seed layer preferably has at least 80% of its area, more preferably over its entire area, the above-indicated layer thickness. The layer thickness can be determined by conventional methods, for example by microscopic measurement in cross section or cross section.
Die strukturierte Keimschicht kann ein- oder mehrlagig sein. Ist die Keimschicht mehrlagig, so ist sie aus zwei oder mehr übereinanderliegenden Lagen aufgebaut, wobei jede Lage aus einem oder mehreren der oben genannten Materialien gefertigt sein kann. The structured seed layer can be single or multi-layered. If the seed layer is multi-layered, it is made up of two or more superimposed layers, wherein each layer can be made of one or more of the above-mentioned materials.
Wie oben bereits beschrieben, enthält eine mehrlagige Keimschicht beispielsweise eine elektrisch leitfähige Metallschicht, die aus einer Gasphasenabscheidung resultiert, und darauf aufgebracht eine elektrisch leitfähige Schicht, die über einAs described above, a multilayer seed layer includes, for example, an electrically conductive metal layer resulting from vapor deposition, and an electrically conductive layer deposited thereon over
Druckverfahren, ein Lasertransfer- Verfahren oder eine stromlose elektrochemische Abscheidung erhalten wurde. Printing method, a laser transfer method or an electroless electrochemical deposition was obtained.
Wie oben ausgeführt, enthält die Vorrichtung außerdem eine galvanisch As stated above, the device also includes a galvanic
abgeschiedene Metallschicht, die die Keimschicht bedeckt. Bevorzugt ist die deposited metal layer covering the seed layer. Preferably, the
Keimschicht vollständig duch die galvanisch abgeschiedene Metallschicht bedeckt, also auch die Flanken, welche die Keimschicht seitlich begrenzen.Die vollständige Bedeckung der Keimschicht mit dem galvanisch abgeschiedenen Metall ist vorteilhaft, da dadurch die Keimschicht im fertigen Produkt vor Oxidation,  The seed layer completely covered by the electrodeposited metal layer, including the flanks, which laterally delimit the seed layer. The complete coverage of the seed layer with the electrodeposited metal is advantageous, since thereby the seed layer in the finished product from oxidation,
Feuchtigkeit oder sonstigem chemischem Angriff wirksam durch die galvanische Schicht geschützt ist. Moisture or other chemical attack is effectively protected by the galvanic layer.
Bei dem galvanisch abgeschiedenen Metall handelt es sich bevorzugt um Kupfer oder eine Kupferlegierung, Nickel oder eine Nickellegierung oder ein Edelmetall wie Silber oder eine Silberlegierung. Bevorzugt ist die Vorrichtung über das oben beschriebene Verfahren erhältlich. The electrodeposited metal is preferably copper or a copper alloy, nickel or a nickel alloy, or a noble metal such as silver or a silver alloy. Preferably, the device is obtainable via the method described above.
Die vorliegende Erfindung betrifft außerdem eine Vorrichtung, enthaltend The present invention also relates to a device containing
- ein Bauteil, das eine Vorder- und eine Rückseite aufweist, wobei die - A component having a front and a back, wherein the
Vorderseite und/oder die Rückseite des Bauteils durch eine Beschichtung aus einem transparenten leitfähigen Oxid (TCO-Beschichtung) gebildet ist,  Front side and / or the back of the component is formed by a coating of a transparent conductive oxide (TCO coating),
eine elektrisch leitfähige Keimschicht, die in definierten Bereichen auf der TCO-Beschichtung aufgebracht ist,  an electrically conductive seed layer, which is applied in defined areas on the TCO coating,
- eine galvanisch abgeschiedene Metallschicht, die die Keimschicht bedeckt, bevorzugt vollständig bedeckt. - A galvanically deposited metal layer that covers the seed layer, preferably completely covered.
Hinsichtlich der bevorzugten Eigenschaften der TCO-Beschichtung, der elektrisch leitfähigen Keimschicht und der galvanisch abgeschiedenen Metallschicht kann auf die obigen Ausführungen verwiesen werden. With regard to the preferred properties of the TCO coating, the electrically conductive seed layer and the electrodeposited metal layer, reference may be made to the above statements.
Bevorzugt ist das Bauteil ein elektrisches Bauelement (z.B. ein optoelektronisches Bauelement oder ein Halbleiterbauelement, insbesondere eine Solarzelle). Ein bevorzugtes elektrisches Bauelement ist beispielsweise eine Solarzelle, eine Diode (z.B. eine Leuchtdiode) oder ein Bildschirm, insbesondere ein Flachbildschirm („Fiat Panel Display"), z.B. ein Flüssigkristallbildschirm„LCD". Im Fall einer Solarzelle handelt es sich bei der Vorderseite um die beleuchtete, d.h. die der Strahlungsquelle zugewandte Seite des Bauteils. Eine besonders bevorzugte Solarzelle ist eine SHJ- Solarzelle. The component is preferably an electrical component (for example an optoelectronic component or a semiconductor component, in particular a solar cell). A preferred electrical device is, for example, a solar cell, a diode (e.g., a light emitting diode), or a display screen, particularly a flat panel display ("Fiat Panel Display"), such as a liquid crystal "LCD" screen. In the case of a solar cell, the front side is the illuminated, i. the radiation source facing side of the component. A particularly preferred solar cell is an SHJ solar cell.
Bevorzugt wird die Oberfläche der TCO-Beschichtung von der galvanisch abgeschiedenen Metallschicht im Wesentlichen nicht bedeckt. Preferably, the surface of the TCO coating is not substantially covered by the electrodeposited metal layer.
Die Erfindung wird durch die nachfolgenden Beispiele eingehender erläutert. Beispiel 1: Aufbringen von elektrischen Kontakten auf einem Trägermaterial aus Kunststoff zur Herstellung einer Leiterplatte The invention will be explained in more detail by the following examples. Example 1: Application of electrical contacts on a carrier material made of plastic for producing a printed circuit board
Als Bauteil fungiert eine Kunststoffplatte, auf die als Außenschicht eine dünne (1 μηι) Aluminiumbeschichtung aufgebracht wurde. Die Aluminiumbeschichtung wurde als Folie aufgeklebt. Falls nötig, können Via-Löcher zu innenliegenden oder auf der anderen Seite liegenden Leiterbahnen gebohrt werden. Da Aluminium ein selbstpassivierendes Metall darstellt, bildet sich auf der Außenschicht zwangsläufig ein dünner, passivierender Oxidfilm. Auf die Aluminiumschicht wird mittels Siebdrucks eine silberpartikelhaltige Paste mit einem flüchtigen Lösungsmittel mit dem Muster der gewünschten Leiterbahnen aufgebracht. Das Werkstück wird anschließend für 5 min auf 100°C erhitzt, um das Lösungsmittel aus der Paste auszutreiben. Somit wird eine strukturierte, elektrisch leitfähige Keimschicht auf definierten Bereichen der Außenschicht erhalten.  As a component acts a plastic plate on the outer layer as a thin (1 μηι) aluminum coating was applied. The aluminum coating was glued as a foil. If necessary, via-holes can be drilled to inner or other conductive tracks. Since aluminum is a self-passivating metal, a thin, passivating oxide film inevitably forms on the outer layer. A silver particle-containing paste with a volatile solvent with the pattern of the desired printed conductors is applied to the aluminum layer by screen printing. The workpiece is then heated at 100 ° C for 5 minutes to expel the solvent from the paste. Thus, a structured, electrically conductive seed layer is obtained on defined regions of the outer layer.
In einem schwefelsauren Kupferelektrolytbad mit einer Cu-Opferanode werden die strukturierte Keimschicht und die Aluminiumschicht mit einem periodisch wechselnden Potential beaufschlagt (d.h. Verwendung eines Pulsstroms mit kathodischen (negativen) und anodischen (positiven) Strompulsen). Unter kathodischem Potential findet eine galvanische Abscheidung des Kupfers auf der Keimschicht statt. In geringem Umfang scheiden sich Kupferkristallite auch auf der passivierten Oberfläche der Aluminium- Außenschicht ab. Unter anodischem Potential kommt es in gewissem Umfang zu einer Auflösung des bereits abgeschiedenen Kupfers. Dies betrifft jedoch vorrangig das auf der passivierten Aluminiumoberfläche abgeschiedenen Kupfer, während die Auflösung von Kupfer im Bereich der Keimschicht nicht signifikant ins Gewicht fällt. Die Amplitude der kathodischen Stromdichte beträgt 10A/dm2. Hierbei bezieht sich die Fläche für die Stromdichte auf die Fläche der Keimschicht. Die Amplitude der anodischen Stromdichte beträgt ebenfalls 10 A/dm2, jedoch bezogen auf die Gesamtfläche. Um die Leiterbahnen nach erfolgter galvanischer Kupferabscheidung elektrisch voneinander zu trennen, wird die Kunststoffplatte mit konzentrierter Salzsäure als Ätzmedium ganzflächig benetzt, so dass die freiliegenden Bereiche der In a sulfuric copper electrolytic bath with a Cu sacrificial anode, the patterned seed layer and the aluminum layer are exposed to a periodically varying potential (ie, use of a pulse current with cathodic (negative) and anodic (positive) current pulses). Under cathodic potential, a galvanic deposition of the copper takes place on the seed layer. To a lesser extent, copper crystallites also deposit on the passivated surface of the aluminum outer layer. Under anodic potential, there is to some extent a dissolution of the already deposited copper. However, this primarily concerns the copper deposited on the passivated aluminum surface, while the dissolution of copper in the area of the seed layer does not significantly affect the weight. The amplitude of the cathodic current density is 10A / dm 2 . Here, the area for the current density refers to the area of the seed layer. The amplitude of the anodic current density is also 10 A / dm 2 , but based on the total area. In order to electrically separate the interconnects from each other after galvanic copper deposition, the plastic plate is wetted with concentrated hydrochloric acid as an etching medium over the entire surface, so that the exposed areas of the
Aluminiumschicht (d.h. die nicht von der Metall-überzogenen Keimschicht bedeckten Bereiche der Aluminiumschicht) durch das Ätzmedium entfernt werden. Dabei wird zwar ein Teil des galvanisch aufgebrachten Metalls ebenfalls entfernt. Durch Aufbringen einer entsprechend hohen Schichtdicke im Galvanikbad kann dies jedoch kompensiert werden und/oder das Ätzmedium HCl ist so gewählt, dass die galvanisch aufgebrachte Kupferschicht weit weniger stark geätzt wird als die Aluminiumoberfläche. Aluminum layer (i.e., the areas of the aluminum layer not covered by the metal-coated seed layer) are removed by the etching medium. Although a part of the electrodeposited metal is also removed. By applying a correspondingly high layer thickness in the electroplating bath, however, this can be compensated and / or the etching medium HCl is chosen so that the electrodeposited copper layer is far less strongly etched than the aluminum surface.
Beispiel 2: Aufbringen elektrischer Leiterbahnen auf einer Silizium- Heteroj unction-Solarzelle (SH J-Solarzelle) Example 2 Application of Electrical Circuits on a Silicon Heterojunction Solar Cell (SH J Solar Cell)
Als Bauteil wird eine übliche SHJ-Solarzelle mit einer Kantenlänge von 156 mm x 156 mm verwendet. Als integralen Bestandteil weist diese SHJ-Solarzelle auf ihrer Vorderseite bereits eine ITO-Schicht auf. Die ITO-Schicht fungiert als Außenschicht des Bauteils, auf der die elektrischen Leiterbahnen aufzubringen sind. Die ITO- Schicht weist über ihre gesamte Fläche hinweg einen Schichtwiderstand von 100 Ω auf.  The component used is a conventional SHJ solar cell with an edge length of 156 mm x 156 mm. As an integral part, this SHJ solar cell already has an ITO layer on its front side. The ITO layer acts as the outer layer of the component on which the electrical conductors are to be applied. The ITO layer has a sheet resistance of 100 Ω across its entire surface.
Eine galvanische Abscheidung von Kupfer auf ITO bei geringen angelegten A galvanic deposition of copper on ITO at low applied
Spannungen von weniger als IV ist deutlich gehemmt. Dies lässt sich Voltages less than IV are clearly inhibited. This is possible
folgendermaßen erklären: explain as follows:
ITO ist ein hochdotierter Elektronenleiter, d.h. das Leitungsband ist teilweise mit Elektronen besetzt, während sich im Valenzband praktisch keine Löcher befinden. Das chemische Potenzial von ITO liegt bei ca. -4,3 eV. Das chemische Potenzial eines Kupferelektrolyten liegt deutlich niedriger (etwa -5 eV bis -6 eV). Dadurch kommt es beim Kontakt von ITO mit einem Kupferelektrolyten zu einem Transfer von Elektronen aus der ITO-Oberfläche in den Elektrolyten. Dies verursacht eine elektrische Potenzialdifferenz zwischen ITO und Elektrolyt. Da die Ladungsträgerdichte im Elektrolyten deutlich höher ist als im ITO, fällt nur ein geringer Teil des Potenzials im Elektrolyten auf einer Strecke von wenigen ITO is a highly doped electron conductor, ie the conduction band is partially occupied by electrons, while there are virtually no holes in the valence band. The chemical potential of ITO is about -4.3 eV. The chemical potential of a copper electrolyte is significantly lower (about -5 eV to -6 eV). This results in the transfer of electrons from the ITO surface into the electrolyte when ITO contacts a copper electrolyte. This causes an electrical potential difference between ITO and electrolyte. Because the Charge carrier density in the electrolyte is significantly higher than in ITO, only a small part of the potential in the electrolyte falls on a stretch of a few
Angström ab, während der Hauptteil des Potenzials im ITO abhängig von der Dotierung auf einer Strecke von 5-100 nm abfällt. Im Bereich des Potenzialabfalls im ITO befinden sich praktisch keine Elektronen mehr im Leitungsband. Der Angstrom, while the bulk of the potential in the ITO, depending on the doping on a range of 5-100 nm drops. In the area of the potential drop in the ITO, there are practically no more electrons in the conduction band. Of the
Elektronentransfer durch die ITO-Oberfläche ist also stark gehemmt. Electron transfer through the ITO surface is thus strongly inhibited.
Auf die ITO-Schicht wird mittels Siebdrucks eine silberpartikelhaltige Paste mit dem Muster der gewünschten Leiterbahnen aufgebracht. Somit wird eine strukturierte, elektrisch leitfähige Keimschicht auf definierten Bereichen der ITO-Außenschicht erhalten. A silver-particle-containing paste with the pattern of the desired printed conductors is applied to the ITO layer by screen printing. Thus, a structured, electrically conductive seed layer is obtained on defined regions of the ITO outer layer.
Die Solarzelle wird nun vorderseitig benetzt über ein Galvanikbad mit einem Kupferelelektrolyten bewegt, während auf der Rückseite ein Metallschleifkontakt aufgesetzt wird. Da sich im gewählten Beispiel die phosphordotierte amorpheThe solar cell is now wetted on the front wetted by a galvanic bath with a Kupferelelektrolyten moves while on the back of a metal loop contact. Since in the example chosen the phosphorus doped amorphous
Siliziumschicht der SHJ-Solarzelle auf der Vorderseite befindet, wird die Solarzelle durch das Elektrolytbad hindurch beleuchtet, so dass der elektrische Strom bei kathodischer Spannungsbeaufschlagung auf der Rückseite zur Vorderseite der Solarzelle gelangen kann. Silicon layer of the SHJ solar cell is located on the front, the solar cell is illuminated through the electrolyte bath, so that the electric current can reach the front of the solar cell with cathodic voltage application on the back.
Die Solarzellen wird nun für etwa 5 min periodisch wechselnd für 4 ms kathodisch und für 1 ms anodisch mit Spannung beaufschlagt. Bei kathodischer Beaufschlagung ist der Strom auf 500 mA, die Spannung auf 2V begrenzt, bei anodischer The solar cells are now subjected to periodic alternating changes for about 5 min for 4 ms cathodically and for 1 ms anodically with voltage. For cathodic application the current is limited to 500 mA, the voltage to 2V, at anodic
Beaufschlagung auf 800 mA und 2V. Dies wird durch eine entsprechende Elektronik geregelt, siehe Figur 4. Applied to 800 mA and 2V. This is regulated by a corresponding electronics, see FIG. 4.
Auf der durch die Silberpaste gebildeten strukturierten Keimschicht erfolgt die galvanische Abscheidung des Kupfers. Beispiel 3: Aufbringen elektrischer Leiterbahnen auf einer bifacialen Silizium- Heteroj unction-Solarzelle On the structured seed layer formed by the silver paste, the electrodeposition of the copper takes place. Example 3 Application of Electrical Circuits on a Bifacial Silicon Heterojunction Solar Cell
Es wird eine SHJ-Solarzelle verwendet, die sowohl auf ihrer Vorder- als auch auf ihrer Rückseite eine ITO-Schicht aufweist. Auf beiden ITO-Schichten wird durch Sputtern jeweils eine Aluminium- Außenschichtmit einer Dicke von etwa 20 nm aufgebracht.  An SHJ solar cell is used which has an ITO layer on both its front and back surfaces. On both ITO layers, an aluminum outer layer with a thickness of about 20 nm is applied by sputtering.
Auf diesem Bauteil mit einer Außenschicht aus Aluminium (d.h. einem On this component with an outer layer of aluminum (i.e.
selbstpassivierenden Metall) wird durch Lasertransfer eine Keimschicht aus Nickel in Form des galvanisch aufzuwachsenden Grids aufgebracht. Somit wird eine strukturierte, elektrisch leitfähige Keimschicht auf definierten Bereichen der Aluminium- Außenschicht erhalten. Die strukturierte Nickel- Keimschicht wird sowohl auf der Vorderseite als auch auf der Rückseite des Bauteils aufgebracht. Die SHJ-Solarzelle wird nun in den Bereichen der Keimschicht mittels self-passivating metal), a seed layer of nickel in the form of the electroplated grid is applied by laser transfer. Thus, a structured, electrically conductive seed layer is obtained on defined regions of the aluminum outer layer. The structured nickel seed layer is applied to both the front and the back of the device. The SHJ solar cell is now in the areas of the seed layer using
Edelstahlklammern elektrisch kontaktiert und vollständig in ein schwefelsaures Galvanikbad, das ein Kupfersalz enthält, eingetaucht. Die Solarzelle wird nun für etwa 5 min periodisch wechselnd für 9 ms kathodisch und für 1 ms anodisch mit Spannung beaufschlagt. Bei kathodischer Beaufschlagung fließt ein Strom von 800 mA bei anodischer Beaufschlagung wird ein Maximalstrom von 1600 mA und eine Maximalspannung V+ von 10V vorgegeben . Dies wird durch die oben erläuterte und in Figur 4 dargestellte Schaltung geregelt.  Stainless steel brackets electrically contacted and completely immersed in a sulfuric acid electroplating bath containing a copper salt. The solar cell is then charged periodically for about 5 minutes periodically for 9 ms cathodically and for 1 ms anodic with voltage. With cathodic charging, a current of 800 mA flows when anodic application, a maximum current of 1600 mA and a maximum voltage V + of 10V is specified. This is regulated by the circuit explained above and shown in FIG.
Auf der strukturierten Nickel- Keimschicht erfolgt zunächst die galvanische On the structured nickel seed layer, the first is the galvanic
Abscheidung des Kupfers. Nun werden die Pulsparameter abschließend für die vollständige Oxidierung der Aluminiumschicht angepasst: Die Amplitude des andodischen Stroms wird auf 5 A und die der Spannung auf 10 V gesetzt. Die Dauer des Pulses beträgt 5 ms. Die Amplitude der kathodischen Spannung wird auf 0.9 V gestzt und die des Stroms auf 2 A. Die Dauer des anodischen Pulses beträgt ebenfalls 5 ms. Mit diesen Paremetern wird die Probe für 10 s im Elektrolytbad beaufschlagt. Selektiv auf der Nickel-Keimschicht wird galvanisch Kupfer abgeschieden. In den freiliegenden, d.h. nicht durch die Nickel- Keimschicht bedeckten Bereiche, wird die Aluminium- Außenschicht oxidiert, wobei Aluminiumoxid entsteht, das aufgrund seiner geringen Dicke transparent ist. Deposition of the copper. Finally, the pulse parameters are finally adjusted for complete oxidation of the aluminum layer: The amplitude of the andodic current is set to 5 A and the voltage to 10 V. The duration of the pulse is 5 ms. The amplitude of the cathodic voltage is set to 0.9 V and that of the current to 2 A. The duration of the anodic pulse is also 5 ms. With these paremeters, the sample is applied for 10 s in the electrolyte bath. Selective on the nickel seed layer is electrodeposited copper. In the exposed areas, that is not covered by the nickel seed layer, the aluminum outer layer is oxidized to produce alumina, which is transparent due to its small thickness.
Beispiel 4: Erzeugung galvanischer Leiterbahnen auf Siliziumsubstraten Example 4 Production of Galvanic Wires on Silicon Substrates
Es wird ein texturiertes Siliziumsubstrat der Schichtdicke 180 μιη eingesetzt. Auf die Siliziumoberfläche wird eine isolierende Siliziumoxidschicht aufgebracht.  It is a textured silicon substrate of the layer thickness 180 μιη used. An insulating silicon oxide layer is applied to the silicon surface.
Anschließend wird auf die Siliziumoxidschicht vollflächig eine Aluminium- Außenschicht der Dicke 1 μιη aufgedampft. Man erhält ein Bauteil mit einer Außenschicht aus selbstpassivierendem Metall. Subsequently, an aluminum outer layer of thickness 1 μιη is vapor-deposited over the entire surface of the silicon oxide layer. This gives a component with an outer layer of self-passivating metal.
In definierten Bereichen wird die Aluminium- Außenschicht über einen abdichtenden Stempel mit einer Zinkatlösung kontaktiert. In diesen Bereichen kommt es zurIn defined areas, the aluminum outer layer is contacted via a sealing stamp with a zincate solution. In these areas it comes to
Ausbildung einer Zinkschicht. Figur 6a zeigt eine REM- Aufnahme dieser Oberfläche nach der Ausbildung der Zinkschicht. Anschließend wird über eine stromlose elektrochemische Abscheidung Nickel (Chemisch-Nickel) auf der Zinkschicht aufgebracht. Die Abscheidung des Chemisch-Nickel erfolgt selektiv auf dem Zink, nicht jedoch auf der Aluminium- Außenschicht. Abbildung 6b zeigt eine REM-Formation of a zinc layer. FIG. 6a shows an SEM image of this surface after the formation of the zinc layer. Subsequently, nickel (chemical nickel) is applied to the zinc layer via an electroless electrochemical deposition. The deposition of the chemical nickel takes place selectively on the zinc, but not on the aluminum outer layer. Figure 6b shows a REM
Aufnahme der Oberfläche nach der stromlosen Abscheidung des Nickels. Somit wird auf der Aluminium- Außenschicht eine strukturierte Keimschicht erhalten, die durch eine Zinkschicht und einer auf dieser Zinkschicht abgeschiedenen Nickelschicht gebildet wird. Recording of the surface after electroless deposition of the nickel. Thus, on the aluminum outer layer, a structured seed layer is obtained, which is formed by a zinc layer and a nickel layer deposited on this zinc layer.
Das Bauteil wird mit einem Galvanikbad, das einen Kupferelelektrolyten enthält, in Kontakt gebracht. Anschließend wird periodisch kathodisch und anodisch mit Spannung beaufschlagt. Auf der Zn/Ni-Keimschicht wird galvanisch Kupfer abgeschieden. Abbildung 6c zeigt eine REM- Aufnahme der Oberfläche nach der galvanischen Abscheidung des Kupfers. Auf der selbstpassivierenden Aluminium- Außenschicht ist keinerlei Abscheidung von Kupfer erkennbar. Anschließend wird das Bauteil mit einem Galvanikbad mit Silberelektrolyten in Kontakt gebracht und unter Verwendung eines Pulsstroms mit wechselnden Vorzeichen erfolgt die galvanische Abscheidung des Silbers auf der Kupferschicht. The component is brought into contact with a galvanic bath containing a Kupferelelektrolyten. Subsequently, voltage is applied periodically to cathodic and anodic. Copper is electrodeposited on the Zn / Ni seed layer. Figure 6c shows a SEM image of the surface after the electrodeposition of the copper. On the self-passivating aluminum Outside layer, no deposition of copper is visible. Subsequently, the component is brought into contact with a galvanic bath with silver electrolyte and using a pulse current with alternating signs, the galvanic deposition of silver on the copper layer takes place.
Abschließend wird durch eine Ätzbehandlung die freiliegende Aluminium- Außenschicht entfernt und dadurch die darunterliegende Siliziumoxidschicht freigelegt. Die erzeugten Leiterbahnen sind jetzt elektrisch voneinander getrennt. Figur 6d zeigt eine mikroskopische Aufnahme der Oberfläche nach dem Finally, an etch treatment removes the exposed aluminum outer layer exposing the underlying silicon oxide layer. The generated tracks are now electrically isolated from each other. Figure 6d shows a micrograph of the surface after the
abschließenden Ätzschritt. final etching step.
Auf der dielektrischen Siliziumoxidschicht des Bauteils liegt also eine lateral strukturierte Beschichtung vor, die in definierten Abständen metallische Bereiche (aus Aluminium) aufweist, die durch Aussparungen voneinander getrennt sind. On the dielectric silicon oxide layer of the component, therefore, there is a laterally structured coating which has metallic areas (made of aluminum) at defined intervals, which are separated from one another by recesses.
Selektiv auf den Aluminium-Bereichen liegt die Zn/Ni- Keimschicht vor, die wiederum vollständig - also auch an den Flanken, welche die Schicht seitlich begrenzen - von galvanisch abgeschiedenem Kupfer und Silber bedeckt ist. The Zn / Ni seed layer is selective on the aluminum regions, which in turn is completely covered by galvanically deposited copper and silver, ie also on the flanks which bound the layer laterally.
Beispiel 5: Al-Ni-Cu-Ag Leiterbahnen auf monokristallinem Siliziumwafer Example 5: Al-Ni-Cu-Ag Printed Circuits on Monocrystalline Silicon Wafer
Auf einen planen monokristallinen Siliziumwafer wird vollfiächig eine On a plane monocrystalline silicon wafer is completely a
Aluminiumschicht aufgedampft. Aluminum layer vapor-deposited.
Mittels Siebdruck wird lokal eine zinkatbasierte Paste aufgedruckt, die 80 Sekunden lang einwirkt und danach mit Wasser abgespült wird. Das Substrat wird daraufhin für 180 Sekunden in einen stromlosen Nickel-Phosphor-Elektrolyten mit einem pH- Wert von 4,8 getaucht. Dabei werden nur die Bereiche mit Nickel-Phosphor beschichten, auf die vorher die zinkatbasierte Paste eingewirkt hat. Auf definierten Bereichen der Aluminium- Außenschicht wird somit eine aus Zink und Chemisch-Nickel gebildete Keimschicht erhalten. Anschließend erfolgt die galvanische Abscheidung von Kupfer auf dieser By means of screen printing, a zincate-based paste is printed locally, which is applied for 80 seconds and then rinsed off with water. The substrate is then immersed for 180 seconds in a currentless electroless nickel-phosphorus electrolyte having a pH of 4.8. Only the areas coated with nickel-phosphorus, which were previously affected by the zincate-based paste, will be coated. On defined areas of the aluminum outer layer, a seed layer formed from zinc and chemical nickel is thus obtained. Subsequently, the galvanic deposition of copper takes place on this
Keimschicht aus Zink und Chemisch-Nickel. Dabei wird ein saurer Kupferelektrolyt auf Kupfersulfatbasis mit einem pH Wert von 2,8 benutzt. Für die Abscheidung wird ein Potential von 1,2 V angelegt. Auf den Nickel-Phosphor-Bereichen dagegen führt das negative Potential zu einer Kupferabscheidung. Ebenso wird bei der folgenden galvanischen Silberabscheidung aus einem alkalischen Silberelektrolyten (pH 10,5) nur der Kupferbereich beschichtet und die Aluminiumbereiche bleiben durch das angelegte Potential von 1,1 V geschützt. Darauffolgend wird ein Ätzschritt in einer verdünnten Salzsäurelösung durchgeführt. Dabei werden die Aluminiumbereiche neben den galvanisch aufgebrachten Germ layer of zinc and chemical nickel. In this case, an acidic copper electrolyte based on copper sulfate with a pH of 2.8 is used. For the deposition, a potential of 1.2 V is applied. On the other hand, the negative potential leads to copper deposition on the nickel-phosphorus areas. Likewise, in the following silver electrodeposition from an alkaline silver electrolyte (pH 10.5), only the copper area is coated and the aluminum areas are protected by the applied potential of 1.1V. Subsequently, an etching step is carried out in a dilute hydrochloric acid solution. The aluminum areas are next to the galvanically applied
Leiterbahnen bevorzugt geätzt. Die Aluminiumätzgeschwindigkeit ist deutliche höher als bei Substraten mit vergleichbar dicken Aluminiumschichten. Der Grund dafür ist die Ausbildung eines Lokalelements zwischen Aluminium und dem galvanisch abgeschiedenen Ni/Cu/Ag-Schichtstapel, was zu einer schnelleren Auflösung (Korrosion) des Aluminiums führt. Conductors preferably etched. The aluminum etching rate is significantly higher than for substrates with comparable thick aluminum layers. The reason for this is the formation of a local element between aluminum and the electrodeposited Ni / Cu / Ag layer stack, resulting in faster dissolution (corrosion) of the aluminum.
Beispiel 6: Beidseitige Leiterbahnen auf Leiterplattensubstrat Example 6: Two-sided strip conductors on printed circuit board substrate
Basissubstrat für dieses Beispiel ist ein Leiterplattenvorläufer bestehend aus Prepreg- Material (Schichtdicke 500 μιη) welches beidseitig mit einer Aluminiumfolie (30 μιη) beschichtet ist. Auf beiden Seiten werden auf definierten Bereichen der  Base substrate for this example is a printed circuit board precursor consisting of prepreg material (layer thickness 500 μιη) which is coated on both sides with an aluminum foil (30 μιη). On both sides are defined areas of the
Aluminium- Außenschicht mittels Lasertransferprozess dünne Nickelschichten aufgebracht. Diese werden in einem alkalischen Kupferbad auf Pyrophosphatbasis (pH 8,0) galvanisch verstärkt. Nachdem eine Schichtdicke von 5 μιη Kupfer abgeschieden worden ist, wird das Aluminium in einer verdünnten Aluminum outer layer applied by means of laser transfer process thin nickel layers. These are galvanically reinforced in an alkaline pyrophosphate-based copper bath (pH 8.0). After a layer thickness of 5 μιη copper has been deposited, the aluminum is diluted in a
Natriumhydroxidlösung entfernt, von der die Nickel/Kupferbereiche nicht angegriffen werden. Sobald die Aluminiumfolie über die gesamte Schichtdicke durchgeätzt ist, sind die Al/Ni/Cu Leiterbahnen elektrisch voneinander getrennt. Beispiel 7: Sodium hydroxide solution is removed from the nickel / copper areas are not attacked. As soon as the aluminum foil has been etched through the entire layer thickness, the Al / Ni / Cu conductor tracks are electrically separated from one another. Example 7:
Auf die ITO-Schicht einer SHJ-Solarzelle wird mittels Sputterns eine 15 nm dicke Ti-Schicht (d.h. eine erste Schicht aus selbstpassivierendem Metall) als  To the ITO layer of a SHJ solar cell is sputtered a 15 nm thick Ti layer (i.e., a first layer of self-passivating metal) as
Haftschchicht und Diffusionsbarriere aufgebracht. Darauf wird ebenfalls mittels Sputtern eine 85 nm dicke Al-Schicht aufgebracht. Diese zweite Schicht aus selbstpassivierendem Metall stellt die Außenschicht dar, auf der anschließend die strukturierte, elektrisch leitfähige Keimschicht über eine nicht-galvanische Adhesive layer and diffusion barrier applied. On it is also applied by sputtering an 85 nm thick Al layer. This second layer of self-passivating metal represents the outer layer, on which then the structured, electrically conductive seed layer via a non-galvanic
Abscheidung aufgebracht wird. Deposition is applied.
Obwohl der galvanische Metallabscheidungsschritt erst nach dem Aufbringen der Keimschicht erfolgt, wird die Stromverteilung im Galvanikprozess verbessert, wenn zumindest eine der Schichten aus selbstpassivierendem Metall eine Aluminium- Schicht ist. Although the electrodeposition step is performed after the seed layer has been applied, the distribution of current in the electroplating process is improved when at least one of the layers of self-passivating metal is an aluminum layer.
Mittels Lasertransfer wird eine Nickelschicht in Form der gewünschten Leiterbahnen aufgebracht. Diese Nickelschicht stellt die strukturierte, elektrisch leitfähige By means of laser transfer, a nickel layer in the form of the desired conductor tracks is applied. This nickel layer represents the structured, electrically conductive
Keimschicht dar, auf der anschließend die galvanische Metallabscheidung erfolgt. Die Nickelschicht wird mit Hilfe des in Beispiel 3 beschriebenen Puls-Plating- Verfahrens mit einer Cu-Leitschicht und einer Ag-Schutzschicht verdickt. Seed layer on which then takes place the galvanic metal deposition. The nickel layer is thickened with the aid of the pulse plating method described in Example 3 with a Cu conductive layer and an Ag protective layer.
Schließlich wird der Ti/Al-Schichtstapel im Bereich zwischen den Leiterbahnen in 1- molarer NaOH abgeätzt. Hierfür wird an das Werkstück eine negative Spannung von 0.6 V gegenüber einer Hilfselektrode im Ätzbad angelegt. Durch die angelegteFinally, the Ti / Al layer stack is etched in the region between the interconnects in 1 molar NaOH. For this purpose, a negative voltage of 0.6 V is applied to the workpiece with respect to an auxiliary electrode in the etching bath. By the created
Spannung wird der Ätzangriff der NaOH auf die Leiterbahnen und die ITO-Schicht verhindert. Stress, the etching attack of NaOH is prevented on the interconnects and the ITO layer.

Claims

Ansprüche  claims
Verfahren zur Herstellung einer oder mehrerer elektrischer Kontakte auf einem Bauteil, folgende Schritte umfassend: Method for producing one or more electrical contacts on a component, comprising the following steps:
Bereitstellung eines Bauteils, das eine Vorder- und eine Rückseite aufweist, wobei auf der Vorderseite und/oder der Rückseite eine Außenschicht aus einem transparenten, elektrisch leitfähigen Oxid (TCO) oder einem selbstpassivierenden Metall oder Halbleiter vorliegt,  Providing a component which has a front and a rear side, wherein an outer layer of a transparent, electrically conductive oxide (TCO) or a self-passivating metal or semiconductor is present on the front side and / or the rear side,
Aufbringen einer strukturierten, elektrisch leitfähigen Keimschicht auf definierten Bereichen der Außenschicht, wobei das Aufbringen der Applying a structured, electrically conductive seed layer on defined areas of the outer layer, wherein the application of the
Keimschicht nicht galvanisch erfolgt, Germ layer is not galvanic,
galvanische Abscheidung zumindest eines Metalls auf der  galvanic deposition of at least one metal on the
Keimschicht.  Seed layer.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Bauteil ein elektrisches Bauteil, insbesondere eine Solarzelle oder eine Leuchtdiode, oder eine Vorstufe Leiterplatte ist. The method of claim 1, wherein the component is an electrical component, in particular a solar cell or a light-emitting diode, or a precursor printed circuit board.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei die Solarzelle eine Heterojunction- Solarzelle ist. The method of claim 2, wherein the solar cell is a heterojunction solar cell.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das TCO ein Indiumzinnoxid (ITO), ein Aluminium-dotiertes Zinkoxid (AZO), ein Fluordotiertes Zinnoxid (FTO), ein Bor-dotiertes Zinkoxid oder ein Wasserstoff- dotiertes Indiumoxid ist; und/oder das selbstpassivierende Metall Aluminium, Titan, Nickel, Chrom oder Zink oder eine Legierung eines dieser Metalle oder der selbstpassivierende Halbleiter Silizium ist. A method according to any one of the preceding claims, wherein the TCO is an indium tin oxide (ITO), an aluminum-doped zinc oxide (AZO), a fluorine-doped tin oxide (FTO), a boron-doped zinc oxide or a hydrogen-doped indium oxide; and / or the self-passivating metal is aluminum, titanium, nickel, chromium or zinc or an alloy of one of these metals or the self-passivating semiconductor is silicon.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Bauteil eine TCO-Schicht aufweist und eine oder mehrere zusätzliche Schichten eines Metalls oder Halbleiters zwischen der TCO-Schicht und der Method according to one of the preceding claims, wherein the component comprises a TCO layer and one or more additional layers of a Metal or semiconductor between the TCO layer and the
selbstpassivierenden Außenschicht vorliegen.  self-passivation outer layer present.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Bauteil eine TCO-Schicht aufweist und die selbstpassivierende Außenschicht direkt auf der TCO-Schicht vorliegt. Method according to one of the preceding claims, wherein the component has a TCO layer and the self-passivation outer layer is present directly on the TCO layer.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1-5, wobei das Bauteil eine TCO- Schicht und mindestens zwei Schichten aus selbstpassivierendem Metall oder Halbleiter auf der Vorderseite und/oder Rückseite des Bauteils aufweist und die äußere dieser selbstpassivierenden Schichten die Außenschicht bildet. Method according to one of claims 1-5, wherein the component has a TCO layer and at least two layers of self-passivating metal or semiconductor on the front and / or back of the component and the outer of these self-passivating layers forms the outer layer.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei das Metall oder der Halbleiter der ersten selbstpassivierenden Schicht Titan, Nickel, Chrom oder Zink oder eine Legierung eines dieser Metalle oder Silizium ist, und die zweite The method of claim 7, wherein the metal or semiconductor of the first self-passivation layer is titanium, nickel, chromium or zinc or an alloy of one of these metals or silicon, and the second
selbstpassivierende Schicht eine Aluminium-Schicht ist, die die Außenschicht bildet.  self-passivation layer is an aluminum layer that forms the outer layer.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei das Bauteil mindestens drei Schichten aus selbstpassivierendem Metall oder Halbleiter aufweist, wobei das Metall oder der Halbleiter der ersten selbstpassivierenden Schicht Titan, Nickel, Chrom oder Zink oder eine Legierung eines dieser Metalle oder Silizium ist, die zweite selbstpassivierende Schicht eine Aluminium- Schicht ist, die dritte selbstpassivierende Schicht als Außenschicht vorliegt und das Metall oder der Halbleiter dieser dritten selbstpassivierenden Schicht Titan, Nickel, Chrom oder Zink oder eine Legierung eines dieser Metalle oder Silizium ist. The method of claim 7, wherein the device comprises at least three layers of self-passivating metal or semiconductor, wherein the metal or semiconductor of the first self-passivating layer is titanium, nickel, chromium or zinc or an alloy of one of these metals or silicon, the second self-passivating layer Aluminum layer is, the third self-passivation layer is present as an outer layer and the metal or the semiconductor of this third self-passivation layer is titanium, nickel, chromium or zinc or an alloy of one of these metals or silicon.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 7-9, wobei die erste selbstpassivierende Schicht direkt auf der TCO-Schicht vorliegt oder zwischen der ersten selbstpassivierenden Schicht und der TCO-Schicht mindestens eine Schicht eines nicht-selbstpassivierenden Metalls vorliegt. 10. The method according to any one of claims 7-9, wherein the first self-passivation layer is present directly on the TCO layer or between the first self-passivation layer and the TCO layer is at least one layer of a non-self-passivating metal.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Außenschicht aus dem selbstpassivierenden Metall oder Halbleiter über eine physikalische Gasphasenabscheidung, eine chemische Gasphasenabscheidung oder durch Anbringen einer Folie des selbstpassivierenden Metalls oder Halbleiters erhalten wird; und/oder wobei die Außenschicht des Bauteils eine Dicke von < 25 μιη aufweist. A method according to any one of the preceding claims, wherein the outer layer of the self-passivating metal or semiconductor is obtained via a physical vapor deposition, a chemical vapor deposition or by attaching a film of the self-passivating metal or semiconductor; and / or wherein the outer layer of the component has a thickness of <25 μιη.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Aufbringen der Keimschicht auf definierten Bereichen der Außenschicht über ein Method according to one of the preceding claims, wherein the application of the seed layer on defined regions of the outer layer via a
Druckverfahren, insbesondere Siebdruck, Inkjet-Druck, flexographischen Druck oder Aerosoldruck, ein Lasertransfer- Verfahren oder eine stromlose elektrochemische Abscheidung erfolgt. Printing process, in particular screen printing, inkjet printing, flexographic printing or aerosol printing, a laser transfer method or an electroless electrochemical deposition takes place.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die strukturierte Keimschicht mehrlagig ist und das Aufbringen der strukturierten Keimschicht folgende Schritte umfasst: Method according to one of the preceding claims, wherein the structured seed layer is multi-layered and the application of the structured seed layer comprises the following steps:
Aufbringen einer elektrisch leitfähigen Metallschicht Sl über eine Gasphasenabscheidung,  Applying an electrically conductive metal layer Sl via a vapor deposition,
Aufbringen einer elektrisch leitfähigen Schicht S2 auf definierten Bereichen der Metallschicht S 1 durch ein Druckverfahren, ein Lasertransfer- Verfahren oder eine stromlose elektrochemische Abscheidung,  Applying an electrically conductive layer S2 on defined regions of the metal layer S1 by a printing method, a laser transfer method or an electroless electrochemical deposition,
Entfernen der freiliegenden, nicht von der Schicht S2 bedeckten Bereiche der Metallschicht S 1 , bevorzugt durch Ätzen oder eine  Removing the exposed, not covered by the layer S2 areas of the metal layer S 1, preferably by etching or a
elektrochemische Oxidation. electrochemical oxidation.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die elektrisch leitfähige Keimschicht ein oder mehrere Metalle, ein oder mehrere elektrisch leitfähige Polymere, ein oder mehrere elektrisch leitfähige Method according to one of the preceding claims, wherein the electrically conductive seed layer one or more metals, one or more electrically conductive polymers, one or more electrically conductive
Kohlenstoffmaterialien, oder ein Gemisch aus mindestens zwei dieser Komponenten enthält; und/oder wobei die Keimschicht eine Dicke von < 20 μιη aufweist.  Carbon materials, or a mixture of at least two of these components; and / or wherein the seed layer has a thickness of <20 μιη.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das galvanisch abgeschiedene Metall Kupfer oder eine Kupferlegierung, Nickel oder eine Nickellegierung oder ein Edelmetall wie Silber oder eine Silberlegierung ist. Method according to one of the preceding claims, wherein the electrodeposited metal is copper or a copper alloy, nickel or a nickel alloy or a noble metal such as silver or a silver alloy.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die galvanische Abscheidung des Metalls mittels Pulsstrom mit kathodischen und anodischen Pulsen erfolgt. Method according to one of the preceding claims, wherein the electrodeposition of the metal by means of pulse current with cathodic and anodic pulses.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei nach der galvanischen Abscheidung des Metalls noch eine Anodisierung des selbstpassivierenden Metalls oder Halbleiters in einem Anodisierungsbad erfolgt. Method according to one of the preceding claims, wherein after the electrodeposition of the metal nor anodization of the self-passivating metal or semiconductor takes place in an anodizing bath.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei nach der galvanischen Abscheidung freiliegende Bereiche der Außenschicht, die nicht durch die strukturierte Keimschicht bedeckt sind, durch eine Ätzbehandlung abgetragen werden. Method according to one of the preceding claims, wherein after the electrodeposition exposed areas of the outer layer, which are not covered by the structured seed layer, are removed by an etching treatment.
Verfahren nach Anspruch 18, wobei die Ätzbehandlung in einem Ätzbad erfolgt und das Bauteil gegenüber dem Ätzbad mit einer negativen Spannung beaufschlagt ist. The method of claim 18, wherein the etching treatment takes place in an etching bath and the component is subjected to a negative voltage relative to the etching bath.
20. Vorrichtung, enthaltend 20. Device containing
ein Bauteil mit einer Vorder- und einer Rückseite, wobei auf der Vorderseite und/oder der Rückseite des Bauteils eine lateral strukturierte Beschichtung vorliegt, die in definierten Abständen metallische oder halbleitende Bereiche aus einem selbstpassivierenden Metall oder Halbleiter aufweist, a component with a front and a back, wherein on the front and / or the back of the component a lateral structured coating is present, which has metallic or semiconductive areas of a self-passivating metal or semiconductor at defined intervals,
eine elektrisch leitfähige Keimschicht, die auf den metallischen oder halbleitenden Bereichen der lateral strukturierten Beschichtung vorliegt,  an electrically conductive seed layer present on the metallic or semiconducting regions of the laterally structured coating,
eine galvanisch abgeschiedene Metallschicht, die die Keimschicht bedeckt.  an electrodeposited metal layer that covers the seed layer.
Vorrichtung nach Anspruch 20, wobei in der lateral strukturierten The device of claim 20, wherein in the laterally structured
Beschichtung zwischen den metallischen oder halbleitenden Bereichen jeweils oxidische Bereiche oder Aussparungen vorliegen, die sich bevorzugt über die gesamte Dicke der Beschichtung erstrecken.  Coating between the metallic or semiconducting regions are each oxide regions or recesses, which preferably extend over the entire thickness of the coating.
Vorrichtung nach Anspruch 21, wobei die Oberfläche der oxidischen Apparatus according to claim 21, wherein the surface of the oxide
Bereiche im Wesentlichen weder mit der elektrisch leitfähigen Keimschicht noch mit der galvanisch abgeschiedenen Metallschicht bedeckt ist.  Sections substantially neither with the electrically conductive seed layer nor with the electrodeposited metal layer is covered.
Vorrichtung nach Anspruch 20 oder 21, wobei das Bauteil eine SHJ- Solarzelle ist, die eine TCO-Schicht enthält und die lateral strukturierte Beschichtung auf der TCO-Schicht vorliegt, wobei in der lateral The device of claim 20 or 21, wherein the device is a SHJ solar cell containing a TCO layer and the laterally structured coating is present on the TCO layer, wherein in the lateral
strukturierten Beschichtung zwischen den metallischen oder halbleitenden Bereichen Aussparungen vorliegen und die Aussparungen sich über die gesamte Dicke der lateral strukturierten Beschichtung erstrecken, so dass die TCO-Schicht in den Bereichen der Aussparungen freigelegt ist.  structured recesses are present between the metallic or semiconductive regions and the recesses extend over the entire thickness of the laterally structured coating, so that the TCO layer is exposed in the regions of the recesses.
24. Vorrichtung, enthaltend 24. Device containing
ein Bauteil, das eine Vorder- und eine Rückseite aufweist, wobei die Vorderseite und/oder die Rückseite des Bauteils durch eine Beschichtung aus einem transparenten leitfähigen Oxid (TCO- Beschichtung) gebildet ist, a component having a front and a back, wherein the front and / or the back of the component by a Coating is formed of a transparent conductive oxide (TCO coating),
eine elektrisch leitfähige Keimschicht, die in definierten Bereichen auf der TCO-Beschichtung aufgebracht ist,  an electrically conductive seed layer, which is applied in defined areas on the TCO coating,
- eine galvanisch abgeschiedene Metallschicht, die die Keimschicht bedeckt. - An electrodeposited metal layer that covers the seed layer.
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