ES2270414T3 - Procedimiento de fabricacion de celulas solares con metalizacion combinada. - Google Patents
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Abstract
PARA LA ELABORACION DE CELULAS SOLARES DE ALTA EFICIENCIA A BASE DE MATERIAL SEMICONDUCTOR POLI O MONOCRISTALINO, SE PROPONE QUE LOS CONTACTOS DE LA CARA POSTERIOR ESTEN IMPRIMIDOS CON UNA PASTA QUE CONTIENE METAL Y LOS CONTACTOS DE LA CARA DELANTERA ESTEN FINAMENTE ESTRUCTURADOS MEDIANTE DEPOSITOS QUIMICOS. MEDIANTE LA UTILIZACION DE UNA SOLUCION DE GERMINACION IONOGENICA, ES POSIBLE GENERAR UNA METALIZACION ESPECIFICA EXCLUSIVAMENTE EN ABERTURAS U HOYOS EN LA CARA FRONTAL, EN DONDE LAS CAPAS DE PASIVACION QUE CUBRE LA CAPA SEMICONDUCTORA HAN SIDO ELIMINADAS. MEDIANTE DEPOSITO QUIMICO DE AL MENOS OTRO METAL O DE LA CAPA DE GERMINACION QUE HA SIDO PRIMERAMENTE GENERADA, EL CONTACTO DE LA CARA FRONTAL ESTA REFORZADO DE FORMA QUIMICA O GALVANICA.
Description
Procedimiento de fabricación de células solares
con metalización combinada.
Las células solares de alto rendimiento a base
de material semiconductor policristalino o monocristalino, por
ejemplo, de silicio, han de estar optimizadas en todos sus detalles
para obtener un alto grado de rendimiento. Así, por ejemplo, se
utilizan obleas que presentan sólo un dopaje débil y que, por lo
tanto, poseen una densidad de defectos reducida. La transición pn se
produce en la cara anterior o de incidencia de la luz, por ejemplo,
mediante incorporación difusa de fósforo, con lo cual la zona
altamente dopada de este modo sólo tiene una profundidad
reducida.
Para mejorar la salida de corriente en la cara
posterior de la célula solar se incrementa el dopaje directamente
debajo del contacto de la cara posterior. Generalmente se utiliza
para ello aluminio, que se aplica sobre la cara posterior y se
incorpora por difusión mediante evaporación al vacío o de alguna
otra forma.
Para metalizar las células solares o preparar
los contactos de salida de corriente se conocen diversos métodos y
procedimientos. De manera sencilla se puede establecer un metalizado
estructurado mediante estampación. En un procedimiento de serigrafía
y utilizando una pasta que contenga partículas metálicas
eléctricamente conductoras se pueden obtener las estructuras de
electrodos que se deseen. Los metalizados pueden obtenerse mediante
aplicación al vacío de capas metálicas delgadas, que se refuerzan en
otra fase, por ejemplo, mediante soldadura blanda por inmersión,
segregación galvánica o segregación química sin electricidad. Sobre
superficies debidamente preparadas se tiene también la posibilidad
de obtener el metalizado mediante segregación química, directamente
sobre la superficie del semiconductor.
Los contactos de la cara anterior aplicados
mediante serigrafía solamente se pueden realizar con unas anchuras
de estructura hasta un mínimo de aprox. 80 \mum. Para incrementar
más el rendimiento de las células solares se necesitan estructuras
más finas para el contacto de la cara anterior, con el fin de
reducir el ensombrecimiento condicionado por ello sobre las
superficies activas de la célula solar.
Por la patente
WO-A-91 08 574 se conoce un
procedimiento para la preparación de una célula solar de contacto
puntual, donde para el contacto de la cara anterior se genera un
dibujo de orificios microscópicos sirviéndose de un láser. En estos
orificios se generan contactos de níquel de forma puntual que se
refuerzan mediante segregación química de cobre y se unen de forma
eléctricamente conductora entre sí. Para el contacto de la cara
posterior se emplea una capa de aluminio, que se aplica al vacío o
se estampa.
Por la patente
EP-A-15 63 66 se conoce un
procedimiento para la preparación de una célula solar con los
contactos de la cara anterior dispuestos en zanjas, donde se generan
las zanjas mediante escritura láser. Los contactos de la cara
anterior se pueden obtener rellenando las zanjas con una pasta
eléctricamente conductora y la subsiguiente cocción de ésta y se
pueden reforzar mediante soldadura blanda por inmersión.
Alternativamente se produce el contacto de la cara anterior mediante
segregación sin corriente de níquel, se sinteriza y se refuerza
chapando con cobre.
En Solar Cells, tomo 15, nº 1, septiembre de
1985, páginas 1 a 25, se describe una técnica de película gruesa
para la preparación de contactos de células solares. Para el
contacto posterior se emplea una pasta de serigrafía que contiene
plata y aluminio.
Por M. A. Green: "High efficiency silicon
solar cells" (Células solares de silicio de alto
rendimiento), páginas 170-171, se conoce una célula
solar con la cara anterior texturizada y los contactos de la cara
anterior dispuestos en zanjas. Los contactos de la cara anterior y
de la cara posterior se pueden generar mediante la segregación
simultánea sin corriente de níquel y a continuación de cobre.
El objetivo de la presente invención es el de
describir un procedimiento mejorado para la preparación de los
contactos de la cara anterior y de la cara posterior de células
solares de silicio, que permita una producción sencilla del contacto
de la cara posterior y con el cual se pueda producir un contacto de
cara anterior de estructura fina y buena adherencia sin dañar el
contacto de la cara posterior.
Este objetivo se resuelve de acuerdo con la
invención mediante un procedimiento según la reivindicación 1. Otras
realizaciones de la invención se pueden deducir de las
subreivindicaciones.
La célula solar fabricada conforme a la
invención es una célula solar del tipo denominado de contactos
híbridos, donde se combinan de forma ventajosa diferentes
metalizados para el contacto de la cara anterior y el contacto de la
cara posterior. Mediante la segregación química de metales se pueden
obtener unas estructuras más finas que con serigrafía, entre otras
cosas por la mayor conductividad específica del metal puro en
comparación con una pasta de serigrafía. El contacto de la cara
posterior está estampado de forma conocida. Las anchuras de
estructura del contacto de la cara posterior no tienen ninguna
importancia toda vez que aquí no puede aparecer el problema del
ensombrecimiento. El material de dopaje de aluminio contenido
adicionalmente en la pasta de estampado se difunde durante la
cocción del contacto de la cara posterior estampado, dentro de la
capa semiconductora activa de la célula solar, refuerza allí el
dopaje y genera así un buen contacto eléctrico entre el
semiconductor y el contacto de la cara posterior. Se prescinde de
una aplicación adicional y/o de la incorporación por difusión de
material de dopaje en la cara posterior, mediante aplicación al
vacío, pulverizado u otros procedimientos similares.
En otra configuración de la invención, la
superficie exterior de la célula solar está texturizada, por
ejemplo, mediante un procedimiento de mordentado de cristales
orientados. Una superficie de este tipo que presente unas
elevaciones o rebajes de forma piramidal presenta una menor
reflexión a la luz incidente y, por lo tanto, una mayor
absorción.
El contacto de la cara anterior está dispuesto
en la estructura de la zanja, que está formada por una capa de
nitruro o de óxido que sirve como capa de pasivado en la cara
anterior de la célula solar. Las zanjas pueden estar realizadas
ventajosamente penetrando hasta la capa activa del semiconductor. De
esta manera se mejora la adherencia del contacto de la cara
anterior, incluso en el caso de estructuras sumamente finas, en
comparación con una estructura de electrodo aplicada en realce. En
las zanjas sobre el material semiconductor descubierto se produce
entonces una segregación química selectiva de metales. Esta tiene
lugar en dos fases, donde se genera primeramente una capa de núcleo
a base de paladio, que a continuación se refuerza mediante
segregación galvánica o sin corriente. Para esto, la capa del núcleo
puede ser una capa delgada de paladio o solamente una capa de
gérmenes de paladio aislados. Además del paladio, el contacto de la
cara anterior se compone, como refuerzo, por lo menos de otro metal,
que estará elegido entre el cobre, níquel o plata. Si se emplea el
cobre como material para el contacto de la cara anterior se necesita
una delgada capa de barrera de difusión de otro metal, entre el
cobre y otro material semiconductor. Ahora bien, por su elevada
conductividad eléctrica se prefiere sin embargo la plata para el
refuerzo del contacto de la cara anterior.
El contacto de la cara posterior puede estar
aplicado en toda la superficie, o con el fin de ahorrar material
puede presentar, por ejemplo, una estructura reticular. La pasta
aplicada para imprimir el contacto de la cara posterior contiene
además de los aditivos oxidantes, partículas de aluminio y como
material de dopaje adicional, aluminio.
A continuación se describe con mayor detalle el
procedimiento para la fabricación de la célula solar conforme a la
invención, sirviéndose de dos ejemplos de realización y de las
correspondientes figuras 1a a 4a, o 1b a 4b. Las figuras muestran en
una sección esquemática diferentes fases del proceso.
Como representativo de diferentes tipos
adecuados de células solares se describe la fabricación de una
célula solar de silicio cristalino.
Figura 1: Como material de partida sirve una
oblea de Cz dopada p con orientación <100>. Mediante un
mordentado básico de cristales orientados se genera primeramente un
texturizado sobre la superficie del sustrato S. Atacando
preferentemente a lo largo de determinadas orientaciones de los
cristales se forma de este modo una superficie rugosa con unas
elevaciones de forma piramidal (que no están representadas en la
figura). En esta superficie, que sirve como cara frontal para la
futura célula solar, se genera ahora una transición pn plana ÜB, por
ejemplo, mediante incorporación y difusión de fósforo P, con lo cual
se produce una zona n plana con dopaje n. Para pasivar la superficie
se genera sobre la cara anterior una capa de pasivado, por ejemplo,
una capa de óxido Ox, que en la futura célula solar sirve al mismo
tiempo como capa antirreflejos. Esta misma finalidad la puede
cumplir también una capa de nitruro de silicio, o una capa combinada
a base de ambos materiales.
Como fase siguiente tiene lugar la definición y
producción del contacto de la cara anterior sobre o en la cara de
óxido Ox, y para ello se producen en la capa de óxido unas zanjas de
acuerdo con la estructura metalizada deseada (figura 2a) y
eventualmente se graban con ácido zanjas en el silicio (figura
2b).
Un orificio estructurado en el óxido Ox se puede
obtener, por ejemplo, mediante procesos fotolitográficos o con
técnica de grabado al ácido. A continuación se puede seguir
trabajando bien con técnica plana (figuras 1a a 4a) o con técnica de
zanjas conforme a la invención (figuras 1b a 4b).
Figura 2b: La generación directa de las zanjas
Gr se obtiene mediante escritura láser, para lo cual se elimina la
capa de óxido Ox y eventualmente silicio, a lo largo de la
estructura deseada mediante láser con una longitud de onda
adecuada.
También existe la posibilidad de generar las
zanjas Gr mediante arranque mecánico, por ejemplo, sirviéndose de
una herramienta de diamante. A continuación se sigue trabajando
igual que en la estructuración mediante láser.
Como alternativa puede efectuarse una fase de
fotolitografía, donde se aplica primeramente un Photoresist de
trabajo positivo, se expone de acuerdo con la estructura deseada y
finalmente se revela. La estructura Photoresist restante sirve ahora
como máscara de grabado para la subsiguiente apertura química húmeda
del óxido, por ejemplo, en una solución que contenga ácido
fluorhídrico.
La generación de las zanjas en el silicio se
realiza en una solución básica empleando el óxido restante como
máscara de grabado. Para obleas especialmente delgadas (sustratos)
se prefiere la técnica plana (figuras 1a a 4a) debido al peligro de
rotura.
En el ejemplo de realización, la anchura de las
zanjas es de aprox. 50 \mum, mientras que la separación de una
zanja Gr con la contigua mide aprox. 1 mm.
En la técnica de zanjas y para reforzar el
dopaje n se generan en la zona de las zanjas Gr unas zonas de dopaje
n^{+} mediante nueva difusión de fósforo. En este caso la capa de
óxido Ox sirve de máscara. La disposición generada de este modo está
representada en la figura 2b.
Figuras 3a/3b: En la siguiente fase del proceso
se genera el contacto de la cara posterior, mediante estampación con
una pasta conductora. Resultan especialmente adecuados los
procedimientos de serigrafía, aunque por principio pueden utilizarse
también otros procedimientos de aplicación. Resultan adecuados, por
ejemplo, el estampado con plantilla, el estampado con tampón, la
escritura de pastas, la aplicación con rodillo y otros
procedimientos similares. La pasta propiamente dicha tiene una
viscosidad adecuada para el procedimiento de estampado y además de
componentes oxídicos contiene plata como metal buen conductor. En la
pasta está contenido también el otro material de dopaje, aluminio,
para crear un mejor contacto de la cara posterior. El contacto de la
cara posterior RK puede aplicarse en toda la superficie. Sin
embargo, para una buena salida de corriente basta con una estructura
reticular económica, donde la luz de mallas o la separación entre
las pistas conductoras estampadas se elige más gruesa que las
separaciones de la futura metalización de la estructura de zanjas
correspondiente al futuro metalizado de la cara anterior. Mediante
la cocción de la estructura estampada se incorpora el material de
dopaje adicional, aluminio, en el sustrato S, generando allí zonas
con dopaje p^{+} y creando de esta manera un buen contacto
eléctrico entre el sustrato S y el contacto de la cara posterior
RK.
Por último, se produce el contacto de la cara
anterior mediante el metalizado en las zanjas GR. Para ello se
segrega primeramente una capa germinal de paladio KS de forma
selectiva en las zonas exentas de nitruro o de óxido de la
superficie (zanjas), a partir de una solución de paladio ionógena.
Mediante la segregación química de otra capa de un metal que sea
buen conductor eléctrico se refuerza la capa germinal KS. Para este
refuerzo resulta adecuada, por ejemplo, una capa doble de
níquel/cobre, para lo cual se segrega primeramente una capa de
níquel Ni de 1 a 5 \mum, preferentemente de aprox. 2 \mum de
espesor, sin corriente, encima de la capa germinal KS. También sin
corriente se genera encima una capa de cobre VS de 5 a 20 \mum de
espesor, que eventualmente se puede proteger contra la oxidación
mediante otra capa delgada, por ejemplo, mediante un revestimiento
delgado de níquel, plata o estaño.
Sin embargo, la capa de refuerzo adicional VS se
genera preferentemente mediante segregación galvánica de una capa de
plata de unos 5 a 20 \mum de espesor. Para ello se puede utilizar
una solución de una sal de plata que contenga cianuro. También son
adecuados baños exentos de cianuro, por ejemplo, a base de cloruro
de plata y de tiosulfato sódico.
La figura 4 muestra en detalle un orificio de
óxido (figura 4a) o una zanja en cuyo interior se encuentra el
metalizado segregado de la cara anterior. La zanja representada en
la figura 4b tiene en este caso una sección en forma de V, pero
también puede producirse con fondo plano, es decir, con sección
trapezoidal o rectangular. La profundidad de la zanja en este caso
es de aproximadamente 15 \mum, pero también puede tener una
profundidad mayor o menor. Para el procedimiento basta que quede al
descubierto la superficie del sustrato cristalino S, tal como se ve
en las figuras 1a a 4a, mediante la eliminación del óxido Ox o del
nitruro situado encima. Si se cumplen los espesores de capa
indicados para los contactos de la cara anterior y para la
profundidad de las zanjas, los contactos de la cara anterior quedan
embutidos en la superficie de la célula solar. También existe la
posibilidad de hacer los contactos de la cara anterior más gruesos,
de manera que queden realzados con respecto a la restante superficie
de la capa de óxido Ox (véase, por ejemplo, la figura 4a).
Con el procedimiento objeto de la invención se
logra por primera vez combinar un contacto de la cara anterior de
estructura fina con anchuras de estructura de hasta 30 \mum y un
procedimiento sencillo para la preparación de los contactos de la
cara posterior. La producción del contacto de la cara posterior se
puede efectuar además en una única fase gracias a la pasta que
contiene el material dopante, mientras que los procedimientos
conocidos exigen una fase adicional para generar el dopado adicional
en la zona de contacto de la cara posterior.
Resulta además sorprendente y nuevo que el
contacto de la cara posterior estampado supera sin sufrir daños las
fases de metalizado al producir el contacto de la cara anterior,
formando un contacto eléctrico de reducido valor óhmico con el
sustrato S. Ni el medio que contiene iones de flúor, de la solución
de paladio, ni la alta temperatura ni/o los baños de metalizado
básicos o ácidos perjudican las características del contacto de la
cara posterior y por lo tanto al conjunto de la célula solar. En
este procedimiento no es necesario proteger o sellar el contacto de
la cara posterior.
La segregación o producción del contacto en la
cara anterior de las zanjas permite obtener una superficie de
contacto mayor entre el contacto de la cara mayor y el sustrato y
asegura mejor adherencia del contacto sobre la superficie. Las
zanjas Gr en la capa de pasivado Ox permiten además un dopado
n^{+} selectivo en la zona de los contactos, de manera que las
longitudes de difusión para los portadores de carga en el restante
material de sustrato cristalino conservan una longitud
suficiente.
Con las células solares fabricadas en el ejemplo
de realización se alcanzan grados de rendimiento superiores al
16,5%.
En principio, el procedimiento se puede aplicar
también para sustratos de silicio policristalino u otros materiales
semiconductores, pudiendo ser necesaria la adaptación de algunas de
las fases del proceso. Lo esencial sin embargo es siempre la
combinación del procedimiento de estampado para la preparación del
contacto de la cara posterior con la segregación química del
contacto de la cara anterior, que da lugar a las ventajas
descritas.
Claims (8)
1. Procedimiento para la preparación de
contactos de la cara anterior y de la cara posterior sobre una
célula solar de una oblea de silicio (S) monocristalina o
policristalina, con una transición p/n plana (ÜB) y una capa de
pasivado (OX) sobre la cara anterior, comprendiendo las fases de
- producción de una estructura de zanjas (GR) en
la capa de pasivazo (OX),
- producción del contacto de la cara posterior
(RX) mediante estampado y cocción de una pasta que contenga plata,
que además de unos aditivos oxídicos como material de dopado
contiene también aluminio,
- tratamiento de la oblea (S) con una solución
de paladio ionógena que contiene iones flúor para generar una capa
germinal (KS) sobre la superficie de la oblea (S) que queda al
descubierto en el dibujo de las zanjas (GR),
- refuerzo de la capa germinal (KS) mediante
segregación química o galvánica de por lo menos un material
adicional (VS).
2. Procedimiento según la reivindicación 1, en
el que la estructura de zanjas se genera definida por un
procedimiento fotolitográfico y por ataque ácido químico húmedo.
3. Procedimiento según la reivindicación 1, en
el que la estructura de zanjas (GR) se genera mediante escritura
láser.
4. Procedimiento según la reivindicación 1, en
el que mediante arranque mecánico de la capa de pasivado (OX) y de
silicio y el subsiguiente ataque con ácido o la subsiguiente
estructuración láser se genera la estructura de zanjas (GR).
5. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 4, en el que la capa germinal de paladio (KS)
se refuerza mediante segregación química de una capa de níquel (Ni)
de 5 \mum de espesor y a continuación mediante segregación sin
corriente de una capa de cobre (VS) de 5 a 20 \mum de espesor.
6. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 4, en el que la capa germinal de paladio (KS)
se refuerza mediante la segregación de una capa de plata (VS) de 5 a
20 \mum de espesor.
7. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 6, en el que se utiliza una oblea de silicio
(S) con superficie texturizada.
8. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 7, en el que el contacto de la cara posterior
(RK) se aplica sobre la cara posterior de la oblea (S) mediante
serigrafía en forma de una estructura reticular.
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|---|---|---|---|---|
| US5543333A (en) * | 1993-09-30 | 1996-08-06 | Siemens Solar Gmbh | Method for manufacturing a solar cell having combined metallization |
| DE19522539C2 (de) * | 1995-06-21 | 1997-06-12 | Fraunhofer Ges Forschung | Solarzelle mit einem, eine Oberflächentextur aufweisenden Emitter sowie Verfahren zur Herstellung derselben |
| DE19525720C2 (de) * | 1995-07-14 | 1998-06-10 | Siemens Solar Gmbh | Herstellungsverfahren für eine Solarzelle ohne Vorderseitenmetallisierung |
| NL1012961C2 (nl) * | 1999-09-02 | 2001-03-05 | Stichting Energie | Werkwijze voor het vervaardigen van een halfgeleiderinrichting. |
| US6337283B1 (en) * | 1999-12-30 | 2002-01-08 | Sunpower Corporation | Method of fabricating a silicon solar cell |
| US6423568B1 (en) * | 1999-12-30 | 2002-07-23 | Sunpower Corporation | Method of fabricating a silicon solar cell |
| EP1182709A1 (en) * | 2000-08-14 | 2002-02-27 | IPU, Instituttet For Produktudvikling | A process for depositing metal contacts on a buried grid solar cell and a solar cell obtained by the process |
| JP2002305311A (ja) * | 2001-01-31 | 2002-10-18 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | 太陽電池の製造方法および太陽電池 |
| EP1260615B1 (de) * | 2001-05-14 | 2003-03-19 | FRANZ Oberflächentechnik GmbH & Co KG | Metallbeschichtung von Graphit |
| CN100401532C (zh) * | 2001-11-26 | 2008-07-09 | 壳牌阳光有限公司 | 太阳能电池及其制造方法 |
| WO2006005116A1 (en) * | 2004-07-08 | 2006-01-19 | Newsouth Innovations Pty Limited | Laser-formed electrodes for solar cells |
| DE102006030822A1 (de) * | 2006-06-30 | 2008-01-03 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Verfahren zum Herstellen einer metallischen Kontaktstruktur einer Solarzelle |
| DE102007031958A1 (de) * | 2007-07-10 | 2009-01-15 | Deutsche Cell Gmbh | Kontakt-Struktur für ein Halbleiter-Bauelement sowie Verfahren zur Herstellung desselben |
| US8253010B2 (en) | 2007-11-23 | 2012-08-28 | Big Sun Energy Technology Inc. | Solar cell with two exposed surfaces of ARC layer disposed at different levels |
| JP5306670B2 (ja) * | 2008-03-05 | 2013-10-02 | 独立行政法人科学技術振興機構 | シリコンを母材とする複合材料及びその製造方法 |
| EP2261396B1 (en) * | 2008-03-07 | 2013-05-29 | Japan Science and Technology Agency | Compound material, method of producing the same and apparatus for producing the same |
| DE102008015452A1 (de) * | 2008-03-22 | 2009-09-24 | Deutsche Cell Gmbh | Korrosionsschutzschicht für Halbleiter-Bauelemente |
| US20090239363A1 (en) * | 2008-03-24 | 2009-09-24 | Honeywell International, Inc. | Methods for forming doped regions in semiconductor substrates using non-contact printing processes and dopant-comprising inks for forming such doped regions using non-contact printing processes |
| US7833808B2 (en) * | 2008-03-24 | 2010-11-16 | Palo Alto Research Center Incorporated | Methods for forming multiple-layer electrode structures for silicon photovoltaic cells |
| DE102008020796A1 (de) * | 2008-04-22 | 2009-11-05 | Q-Cells Ag | Rückseitenkontakt-Solarzelle und Verfahren zu deren Herstellung |
| DE102008028104A1 (de) * | 2008-06-13 | 2009-12-24 | Deutsche Cell Gmbh | Metallisierungsverfahren für Solarzellen |
| US20100035422A1 (en) * | 2008-08-06 | 2010-02-11 | Honeywell International, Inc. | Methods for forming doped regions in a semiconductor material |
| JP5281847B2 (ja) * | 2008-08-19 | 2013-09-04 | 独立行政法人科学技術振興機構 | 複合材料及びその製造方法、並びにその製造装置 |
| US8053867B2 (en) * | 2008-08-20 | 2011-11-08 | Honeywell International Inc. | Phosphorous-comprising dopants and methods for forming phosphorous-doped regions in semiconductor substrates using phosphorous-comprising dopants |
| US7951696B2 (en) * | 2008-09-30 | 2011-05-31 | Honeywell International Inc. | Methods for simultaneously forming N-type and P-type doped regions using non-contact printing processes |
| DE102009009840A1 (de) | 2008-10-31 | 2010-05-27 | Bosch Solar Energy Ag | Verfahren, Vorrichtung und Drucksubstanz zur Herstellung einer metallischen Kontaktstruktur |
| US7820472B2 (en) * | 2008-11-13 | 2010-10-26 | Applied Materials, Inc. | Method of forming front contacts to a silicon solar cell without patterning |
| US8518170B2 (en) * | 2008-12-29 | 2013-08-27 | Honeywell International Inc. | Boron-comprising inks for forming boron-doped regions in semiconductor substrates using non-contact printing processes and methods for fabricating such boron-comprising inks |
| KR101622714B1 (ko) * | 2009-02-11 | 2016-05-19 | 뉴사우스 이노베이션즈 피티와이 리미티드 | 광전 디바이스 구조 및 방법 |
| WO2010111107A2 (en) * | 2009-03-26 | 2010-09-30 | Bp Corporation North America Inc. | Apparatus and method for solar cells with laser fired contacts in thermally diffused doped regions |
| US8324089B2 (en) * | 2009-07-23 | 2012-12-04 | Honeywell International Inc. | Compositions for forming doped regions in semiconductor substrates, methods for fabricating such compositions, and methods for forming doped regions using such compositions |
| DE102009038141A1 (de) * | 2009-08-13 | 2011-02-17 | Gebr. Schmid Gmbh & Co. | Verfahren zur Herstellung einer Emitter-Elektrode auf eine kristalline Siliziumsolarzelle und entsprechende Siliziumsolarzelle |
| US20110192316A1 (en) * | 2010-02-05 | 2011-08-11 | E-Chem Enterprise Corp. | Electroless plating solution for providing solar cell electrode |
| US20110195542A1 (en) | 2010-02-05 | 2011-08-11 | E-Chem Enterprise Corp. | Method of providing solar cell electrode by electroless plating and an activator used therein |
| US8629294B2 (en) | 2011-08-25 | 2014-01-14 | Honeywell International Inc. | Borate esters, boron-comprising dopants, and methods of fabricating boron-comprising dopants |
| US8975170B2 (en) | 2011-10-24 | 2015-03-10 | Honeywell International Inc. | Dopant ink compositions for forming doped regions in semiconductor substrates, and methods for fabricating dopant ink compositions |
| NL2009382C2 (en) * | 2012-08-29 | 2014-03-18 | M4Si B V | Method for manufacturing a solar cell and solar cell obtained therewith. |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4256513A (en) * | 1978-10-19 | 1981-03-17 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Photoelectric conversion device |
| US4321283A (en) * | 1979-10-26 | 1982-03-23 | Mobil Tyco Solar Energy Corporation | Nickel plating method |
| US4297393A (en) * | 1980-02-28 | 1981-10-27 | Rca Corporation | Method of applying thin metal deposits to a substrate |
| US4400214A (en) * | 1981-06-05 | 1983-08-23 | Matsushita Electric Industrial, Co., Ltd. | Conductive paste |
| AU570309B2 (en) * | 1984-03-26 | 1988-03-10 | Unisearch Limited | Buried contact solar cell |
| US4751191A (en) * | 1987-07-08 | 1988-06-14 | Mobil Solar Energy Corporation | Method of fabricating solar cells with silicon nitride coating |
| US5011565A (en) * | 1989-12-06 | 1991-04-30 | Mobil Solar Energy Corporation | Dotted contact solar cell and method of making same |
-
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