JP2023521992A - シリコン太陽電池のコンタクトグリッドとエミッタ層との間のオーミック接触挙動を改善するための方法 - Google Patents

シリコン太陽電池のコンタクトグリッドとエミッタ層との間のオーミック接触挙動を改善するための方法 Download PDF

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Abstract

本発明は、シリコン太陽電池のコンタクトグリッドとエミッタ層との間のオーミック接触挙動を改善する方法に関し、本方法では、処理ステップにおいて、シリコン太陽電池にバイアスをかけ、照明しながら、処理セクションに対して２００Ａ／ｃｍ２～２０，０００Ａ／ｃｍ２の電流密度を有する処理電流フローを誘導する。本発明の目的は、シリコン太陽電池のコンタクトグリッドとエミッタ層との間のオーミック接触挙動を改善するための方法を改良することである。この目的は、処理ステップの前及び／又は後に測定ステップを実施し、前記測定ステップにおいて、シリコン太陽電池の太陽面側を照射してバイアスをかけることにより、１ｍＡ／ｃｍ２～５００ｍＡ／ｃｍ２の電流密度を有する測定電流フローを誘導し、電流計を用いて前記測定電流フローの電流強度が感知され、それぞれの測定セクションに割り当てられて格納されることにより達成される。【選択図】なし

Description

本発明は、シリコン太陽電池のコンタクトグリッドとエミッタ層との間のオーミック接触挙動を改善するための方法に関し、この方法では、電圧源とそれに接続された接触装置による１つの処理ステップにおいて、シリコン太陽電池のコンタクトグリッドとバックコンタクトとの間に、シリコン太陽電池の順方向とは逆で、シリコン太陽電池の耐圧よりも低い値を有する電圧を印加し、前記電圧が印加されると、点光源をシリコン太陽電池の太陽面側上に案内し、それによって、太陽面側のサブエリアのプロセス処理セクションを照明し、こうして、処理電流フローをそれぞれのサブエリアに誘導し、前記処理電流フローは、処理セクションに対して２００Ａ／ｃｍ２～２０，０００Ａ／ｃｍ２の電流密度を有し、サブエリアに１０ｎｓ～１０ｍｓ間にわたって作用する。
結晶シリコン太陽電池の製造プロセスの過程で、誘電体窒化シリコンをコーティングした前面側に金属ペーストをコンタクトグリッドの形態でスクリーン印刷する。窒化シリコン層の下にあるシリコン太陽電池のエミッタ層と接触させるために、金属ペーストを塗布した後、焼戻しステップを８００～９００℃で実施する。このステップで、金属ペーストに含まれるガラスフリットを介して、金属ペーストの銀が窒化シリコン層からエミッタ層へ拡散する。焼戻しステップでのプロセス制御は、コンタクト形成に決定的な影響を与える。プロセス制御が適切であれば、コンタクトグリッドとエミッタ層との間の遷移は、接触抵抗が低いことによって特徴付けられる。プロセス制御が不適切であれば、通常、高い接触抵抗しか得られない。例えば、焼戻しステップで使用する温度が低すぎると、金属ペーストが窒化ケイ素層中を十分に拡散できず、コンタクトグリッドとエミッタ層との間に、小さな接触面積しか形成されず、接触抵抗が高くなる。接触抵抗が高いと、太陽電池の効率が著しく低下し、太陽電池モジュールに組み込むことができず、不合格品となってしまう。
特許文献１は、シリコン太陽電池のコンタクトグリッドとエミッタ層との間のオーミック接触挙動を改善するための方法を開示している。前記方法では、処理ステップにおいて、シリコン太陽電池を、その順方向とは逆に電気的にバイアスし、点光源で走査する。そのプロセスで、太陽電池の照射されたそれぞれのサブエリアに、２００Ａ／ｃｍ２～２０，０００Ａ／ｃｍ２のオーダーの電流密度を有する処理電流フローを生成する。点光源を、処理電流フローが１０ｎｓ～１０ｍｓの間にわたってサブエリアに作用するように太陽電池上に案内する。照明とシリコン太陽電池の順方向とは逆向きの電圧との相互作用によって引き起こされるこの電流フローによって、シリコン太陽電池のコンタクトグリッドとエミッタ層との間のオーミック接触挙動が改善する。
しかしながら、本方法によって達成されたオーミック接触挙動の改善を定量化するために、本方法の適用後に太陽電池を電気的に特性評価しなければならないことは不利である。このような特性評価は、例えば、サンシミュレータでの照射下での太陽電池の電流電圧特性を含めることであり、この場合、接触挙動の改善は、電流電圧曲線から求められるシリコン太陽電池の直列抵抗から導き出すことができる。しかしながら、公知の方法の適用前と適用後の太陽電池の測定には、太陽電池の全体的なプロセス処理に時間を要する。さらに、オーミック接触挙動を改善するための方法の適用は、一部の太陽電池に損傷を与える結果となり得る。その理由は、例えば、これらの太陽電池の残りの部分と比較して、これらの太陽電池の一部のサブエリアには、異なるパラメータ（電流フローへの露出時間を短くするなど）が適用できるからである。シリコン太陽電池のコンタクトグリッドとエミッタ層との間のオーミック接触挙動も局所的に変動し得るので、基本的には、既知の方法を適用する際にパラメータが対応するように変化することが伴う。このようなパラメータの局所的な変動は、公知の方法を用いて設定することもできるが、公知の方法を適用した場合に、パラメータの対応する局所的な変動が必要とされるシリコン太陽電池の領域は、知られていない。
独国特許出願公開第１０２０１８００１０５７号明細書
本発明の目的は、シリコン太陽電池のコンタクトグリッドとエミッタ層との間のオーミック接触挙動を改善するための方法を改善することである。特に、本方法を実施しながら、本方法によって達成される改善を定量化することが可能であるべきである。さらに、好ましくないプロセスパラメータの適用に起因する損傷は、本方法を実施している間に検出されるべきである。
この目的は、本発明によれば、請求項１の特性を有するシリコン太陽電池のコンタクトグリッドとエミッタ層との間のオーミック接触挙動を改善するための方法によって達成される。有利な実施形態は、請求項２～２０に示されている。
それ自体既知の方法の部分では、まず、エミッタ層、コンタクトグリッド及びバックコンタクトを有するシリコン太陽電池を準備する。１つの処理ステップにおいて、シリコン太陽電池の順方向とは逆向きで、シリコン太陽電池の耐圧よりも低い値の電圧が、接触装置及び電圧源によって、コンタクトグリッドとバックコンタクトとの間に印加される。この電圧が印加されると、次に、点光源がシリコン太陽電池の太陽面側上に導かれ、それによって、太陽面側のサブエリアの処理セクションが照明され、したがって、それぞれのサブエリアに処理電流フローが誘導され、この処理電流フローは処理セクションに対して２００Ａ／ｃｍ２～２０，０００Ａ／ｃｍ２の電流密度を有し、サブエリアに対して１０ｎｓ～１０ｍｓの間にわたって作用させる。
本発明によれば、処理ステップの前及び／又は後に、測定ステップが実施される。前記測定ステップでは、電圧源と接触装置とを用いて、コンタクトグリッドとバックコンタクトとの間に電圧を印加する。前記電圧が印加されると、シリコン太陽電池の太陽面側のサブエリアの測定セクションが点光源を用いて照明され、その間に、それぞれのサブエリアにおいて測定電流フローが誘導されるように電圧及び照明強度が設定され、前記測定電流フローは測定セクションに対して１ｍＡ／ｃｍ２～５００ｍＡ／ｃｍ２の電流密度を有する。所与の電圧と照明強度における測定電流フローは、電流計を使用して感知され、それぞれの測定セクションに割り当てられて格納される。
それぞれの測定セクションで測定された電流強度は、例えば、プロセス監視、プロセス制御、又は品質管理など、さらなるプロセス処理に利用できる。コンタクトグリッドとエミッタ層との間のオーミック接触領域が良好な領域、又は局所的な短絡電流が少ない領域は、電流強度が高く、オーミック接触が不十分な領域と対照的である。電流強度は、それぞれの測定セクション及び／又は処理セクションに割り当てられて格納されているので、シリコン太陽電池の電気特性に関する空間的に分解された情報が存在することになる。この空間的に分解された情報は、処理ステップの制御パラメータとして用いることができる。処理ステップでは、点光源の照明強度、及び／又は照明への露出時間、及び／又はシリコン太陽電池の順方向と逆向きの電圧のレベルを照明中に調整し、処理電流フローに影響を与えることができる。
所望の測定情報に応じて、測定ステップで印加される電圧は、シリコン太陽電池の順方向とは逆向きで、シリコン太陽電池の耐圧より低い値を有するか、又は測定ステップで印加される電圧は、シリコン太陽電池の順方向に向けられる。
本発明による方法のさらなる実施形態では、それぞれの処理電流フローは、同様に電流計を用いて感知され、照明された処理セクションの少なくとも一部について、処理ステップの間にそれぞれの処理セクションに割り当てられて格納される。測定電流フローの強度の感知と処理電流フローの強度の感知は、任意に相対的に行われることができる。例えば、処理ステップの前にのみ測定ステップが実施され、処理ステップ中に処理電流も感知されず、処理ステップの後にさらなる測定ステップが実施されないことも可能である同様に、処理ステップの間だけ処理電流フローが感知され、例えば、処理ステップの前にも後にも測定ステップが実施されないことも可能である。また、測定ステップが処理ステップの前後に実施され、さらに処理ステップ中に処理電流フローが感知されること、又は処理ステップ中に処理電流が感知されることなく、処理ステップの前後の測定ステップの間だけ測定電流フローが感知されることが可能である。
感知され、格納された処理電流フローの値は、その後、例えば、プロセス監視、プロセス制御又は品質管理のためのさらなるプロセス処理にも利用可能である。
本発明による方法では、測定電流フローの強度は、測定ステップにおいて、所与の電圧及び所与の照明強度で検出される。電気的測定は、一定の電流とそれぞれの電圧の検出とによっても実施できることが一般に知られており、したがって、本発明による方法の測定ステップは、一定の電流フローが指定され、それぞれの電圧が電圧計を用いて感知され、それぞれの測定セクション又は処理セクションに割り当てられて格納されるように実施することも可能である。したがって、両方の測定形態は、本発明の目的において同等であるとみなすことができる。
本発明による方法は、同様に、それぞれの測定セクション又は処理セクションに割り当てられた測定電流フロー又は処理電流フローの電流強度を格納することに限定されるものではない。この格納も、同様に、例えば、電流密度として変換された形で行われ、この場合、それぞれの電流強度は、例えば、測定セクションの面積に関連する。あるいは、例えば、電流強度を抵抗値として印加電圧に関連して格納することができる。
測定ステップにおける電圧源及び接触装置は、処理ステップで使用されるものと同じものを使用することができる。これにより、接触装置を追加する必要がないという利点がある。しかしながら、本発明は、これに限定されるものではない。原理的には、処理電流を感知するために使用されるものとは異なる接触装置及び／又は異なる電圧源を、測定電流フローを感知するためにも使用することができる。点光源に関しても、当然、処理ステップと測定ステップの両方で同じ点光源を使用することが有利であるが、本発明はこれに限定されず、原理的には、異なる点光源を使用することも可能である。
処理電流フロー及び／又は測定電流フローの感知は、コンタクトグリッドとエミッタ層との間のオーミック接触挙動の質の指標として、感知された電流フローを使用する可能性を提供する。照明と印加電圧が一定であれば、コンタクトグリッドとエミッタ層との間のオーミック接触挙動が良好なサブエリアは、オーミック接触挙動が劣るサブエリアよりも強い測定電流フローを有することになる。処理ステップの前に測定ステップを設けることで、オーミック接触の悪いサブエリアを特定することができる。これらの領域に対して、例えば、処理ステップの間、シリコン太陽電池の順方向とは逆向きの電圧と点光源の照明強度の修正パラメータが提供される。あるいは、オーミック接触挙動が悪いサブエリアのみが処理ステップ中にプロセス処理され、既に良好なオーミック接触挙動を示すサブエリアは、処理ステップから省略することができる。
処理ステップ後の測定電流フローの感知は、例えば、太陽電池モジュール内のシリコン太陽電池のさらなるプロセス処理のための品質特性として使用することができる。
処理ステップの前と後の両方で測定電流フローを感知することにより、処理ステップによって達成されたオーミック接触挙動の改善を空間的に分解して判断することができる。オーミック接触挙動の改善は、電圧と照明強度のパラメータが一定であれば、測定電流フローの増加として現れる。この場合にも、コンタクトグリッドとエミッタ層との間の良好なオーミック接触挙動の目標値にまだ達していないサブエリアを特定する可能性があり、したがって、これらのサブエリアに限定して、的を絞った方法でさらなる処理ステップを行うこともできる。
さらに、処理ステップにおいて測定され局所的に割り当てられた処理電流フローは、処理ステップ自体のパラメータを設定するためにも使用することができる。例えば、処理セクションに割り当てられた電流強度は、同じ処理ステップにおける後続処理セクションの照明中に、点光源の照明強度及び／又は照明への露出時間及び／又はシリコン太陽電池の順方向と逆向きの電圧レベルを設定するための制御パラメータとして使用することができる。
処理ステップの間、処理セクションの１つの照明中に電流計を用いて第一の電流強度とそれに続く第二の電流強度が感知され、両方の電流強度が処理セクションに割り当てられて格納されると、同様に有利である。次に、これらの２つの電流強度を用いて、それぞれの処理セクションについて処理ステップの結果として生じるオーミック接触挙動の改善の尺度として用いることができる電流強度勾配を、それぞれの処理セクションについて算出することができる。この場合も、電流強度勾配は、後続処理セクションのパラメータを制御するための処理ステップ内で使用されること、あるいは完全に後続処理ステップのために使用されることが可能である。
測定電流フロー又は処理電流フローの強度が照明中に感知されることに加えて、シリコン太陽電池の逆電流は、前の測定ステップ及び／又は後の測定ステップ、及び／又は処理ステップにおいて、シリコン太陽電池を照明しないままでも感知され、それぞれの処理セクション又は測定セクションに割り当てられて格納されることができる。逆電流の値は、好ましくないパラメータを用いた処理ステップの適用に起因するシリコン太陽電池の損傷の可能性を評価するのに適している。逆電流は、基準値を用いて評価され、この基準値は、例えば、本発明による方法の前にシリコン太陽電池の電気的特性評価（例えば、電流電圧曲線の記録）から得られた逆電流の値と比較される。例えば、本発明による方法を適用したときに測定された逆電流が、事前の電気的特性評価から得られた逆電流値よりも大きい場合、これは、改善方法の適用中に不利なパラメータに起因するシリコン太陽電池の損傷を示すことができる。このような損傷は、例えば、シリコン太陽電池内の短絡の生成であり、これは、シリコン太陽電池の逆電流の増加から特定することができる。
基準値には、事前の電気的特性評価から生成された逆電流値を用いる以外に、処理ステップに先立つ測定ステップで感知された逆電流を用いることもできる。あるいは、逆電流は、処理セクションの少なくとも一部を照明する前に、処理ステップで測定することができる。
有利な実施形態では、それぞれの基準逆電流からの逆電流の偏差は、同様に、処理セクションの少なくとも一部の照明中に、照明強度及び／又は照明への露出時間及び／又はシリコン太陽電池の順方向と逆向きの電圧レベルを設定するための制御パラメータとして使用することができる。同様に、処理ステップ後の逆電流の閾値を定義すること、及び／又は処理ステップから生じる逆電流の変化の閾値を定義することによって、シリコン太陽電池の拒絶基準を作成することもでき、これにより、対応するシリコン太陽電池をさらなるプロセス処理から取り下げて、例えば、ソーラーモジュールに設置することを回避することができる。
測定ステップ又は処理ステップで逆電流が感知された場合、順方向とは逆向きで、シリコン太陽電池の耐圧よりも低い値を有する電圧も変化させることができる。このようにして、所与の電圧ごとに逆電流が定義され、それぞれの測定セクション又は処理セクションに割り当てられて格納される。順方向とは逆向きの電圧を変化させることにより、シリコン太陽電池の損傷の種類を特定することができ、したがって、例えば、シリコン太陽電池の亀裂の形態の損傷と、電荷キャリア再結合の増加に起因する損傷とを区別することができる。
本方法のさらなる実施形態では、処理ステップ及び／又は測定ステップにおいて、処理セクション又は測定セクションの少なくとも一部の照明中に、シリコン太陽電池の太陽面側によって反射された照明の割合が測定され、それぞれのセクションに割り当てられて格納される。こうして、処理ステップによる光学特性の変化も特定することができる。
有利なことに、点光源によって放射される光放射の波長は、測定ステップにおける測定セクションの照明の間及び／又は処理ステップにおける処理セクションの照明の間に変更され、この光放射に対する電流強度も測定ステップ及び／又は処理ステップにおいて、感知され、それぞれのセクションに割り当てられて格納される。
測定電流フロー及び／又は処理電流フロー及び／又は逆電流の電流強度を感知するために、有利には、同じ電流計を使用することができる。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではない。測定範囲に応じて、様々な測定計を使用することもできる。例えば、処理電流の電流強度と逆電流の電流強度が桁違いであれば、したがって、それぞれの範囲に最適化された２つの電流計を使用することが、ここでは好都合であり得る。
本発明の異なる例示的な実施形態を以下で説明する。
（第一の例示的な実施形態）
シリコン太陽電池のコンタクトグリッドとエミッタ層との間のオーミック接触挙動を改善するための本発明による方法では、最初に、エミッタ層、コンタクトグリッド及びバックコンタクトを有するシリコン太陽電池を準備する。これは、例えば、１５．７ｃｍ×１５．７ｃｍの寸法を有する多結晶シリコン太陽電池であり、これをプロセス処理テーブル上に配置することができる。次に、接触装置によって、コンタクトグリッドを電圧源の一方の極に電気的に接続し、バックコンタクトは電圧源の他方の極に電気的に接続する。接触装置は、例えば、バネ接触ピンを備えることができ、このピンは、シリコン太陽電池のコンタクトグリッドとバックコンタクトの上にあり、ケーブル接続を介して電圧源に接続される。
第一の測定ステップでは、電圧源を使用して、シリコン太陽電池の順方向に向けられた電圧を、接触装置を介してコンタクトグリッドとバックコンタクトの間に印加する。この電圧が印加されると、シリコン太陽電池の太陽面側のサブエリアの個々の測定セクションは、点光源を使用して照明される。この点光源は、例えば、レーザ、あるいは集光された白色光源である。照明の結果、測定電流フローがそれぞれのサブエリアに誘導され、この測定電流フローが測定セクションに対して１ｍＡ／ｃｍ２～５００ｍＡ／ｃｍ２の電流密度を有するように、点光源の印加電圧及び照明強度が設定される。個々の測定セクションの照明には、点光源が発する光を測定セクションから測定セクションへと導き、点光源の印加電圧と照明強度は一定に保たれる。次いで、電流計と接触装置とを使用して、シリコン太陽電池への電流フローは各測定セクションについて測定され、それぞれの測定電流フローの感知された電流強度を各測定セクションに割り当てられて格納される。測定された電流強度の各測定セクションへの割り当ては、例えば、それぞれの電流強度を、シリコン太陽電池の太陽面側における当該測定セクションの位置座標とともに格納することによって行われる。
第一の測定ステップに続く処理ステップでは、シリコン太陽電池の順方向と逆向きで、シリコン太陽電池の耐圧よりも低い値の電圧を、電圧源及び接触装置によって印加する。この電圧が印加されると、測定ステップで既に使用された点光源がシリコン太陽電池の太陽面上に案内され、そのプロセスで、太陽面のサブエリアの処理セクションが照明される。照明の結果、電流フローがそれぞれのサブエリアに誘導される。この電流フローは、セクションに対して２００Ａ／ｃｍ２～２０，０００Ａ／ｃｍ２の電流密度を有し、１０ｎｓ～１０ｍｓの間にわたって、サブエリアに作用する。電流強度及び露出時間は、シリコン太陽電池に対する点光源の移動速度、点光源の照度、シリコン太陽電池の順方向と逆向きの電圧レベル（ただし、耐圧より低い値）を介してこのパラメータウィンドウ内で設定される。この処理ステップの結果、シリコン太陽電池のコンタクトフィンガーとエミッタ層との間のオーミック接触挙動は、特に処理ステップの前にコンタクトグリッドとエミッタ層との間に高い接触抵抗を有する領域において、かなり改善される。
処理ステップの後、第一の測定ステップに類似した更なる第二の測定ステップを実施する。再び、測定電流フローの電流強度は、好ましくは、第一の測定ステップの間と同一の電圧及び照明強度のパラメータを用いて感知され、それぞれの測定セクションに割り当てられて格納される。こうして、各測定セクションについて、処理ステップ前の測定電流フローの強度の値と、処理ステップ後の測定電流フローの強度の値とが存在することになる。こうして、それぞれの測定電流の値の変化から、コンタクトグリッドとエミッタ層との間のオーミック接触挙動の改善に関する空間的に分解された定量化が得られる。また、測定電流フローから算出された変化量は、各測定セクションに割り当てられて格納されることもできる。次に、シリコン太陽電池は、得られた結果（測定電流フローの強度の変化）に応じて、さらなる処理ステップに供され得る。このさらなる処理ステップでは、例えば、測定ステップで対応する測定セクションが測定電流フローの指定された変化量及び／又は測定電流フローの指定された目標値にまだ達していない処理セクションのみをプロセス処理する。
測定ステップにおいて印加される電圧は、シリコン太陽電池の順方向と逆向きで、シリコン太陽電池の耐圧よりも低い値を有してもよいし、測定ステップにおいて印加される電圧は、シリコン太陽電池の順方向であってもよい。
（第二の例示的な実施形態）
測定ステップは、第一の例示的な実施形態に類似して実施される。しかしながら、処理ステップにおいて、順方向とは逆向きの電圧及び点光源の照明強度のパラメータは、第一の測定ステップにおいて感知された測定電流フローの電流強度に基づいて調整される。第一の測定ステップにおいて測定電流フローの電流強度が低い領域は、処理ステップにおいて、既に測定電流フローの高い電流強度を示す領域よりも、高い処理電流フロー及び／又は長い処理電流フローへの露出時間を用いてプロセス処理される。処理電流フローの増大は、順方向と逆向きの電圧の増大及び／又は点光源の照明強度の増大を介して達成することができる。処理電流フローへの露出時間の増大は、それぞれの処理セクション上での点光源の滞留時間を介して制御される。
（第三の例示的な実施形態）
この場合も、測定電流フローは、測定ステップにおける測定セクションの照明中に感知され、処理ステップは、それに対応して実行される。さらに、第二の測定ステップにおいて、測定セクションの少なくとも第一の部分の照明の前及び／又は後に、シリコン太陽電池の太陽面側は、照明されないままに放置され、シリコン太陽電池の耐圧よりも低い値を有する順方向とは逆向きの電圧が、電圧源を用いて接触装置を介してコンタクトグリッドとバックコンタクトとの間に印加され、電圧が印加されると、電流計を用いてシリコン太陽電池の逆電流を感知するようにする。この逆電流は、各測定セクションに割り当てられて格納される。この逆電流は、処理ステップでシリコン太陽電池に生じた損傷の特性値として利用できる。この目的のために、測定された測定セクションの決定された逆電流を、本方法の前にシリコン太陽電池の電気的特性評価から得られた基準逆電流と比較する。この電気的特性評価は、例えば、太陽電池効率の決定における電流電圧曲線を含むことができ、これは、通常、シリコン太陽電池の製造プロセス中に行われる。有利なことに、逆電流は、測定ステップにおいて、全ての測定セクションの照明の前又は後に測定される。
第二の測定ステップで決定された逆電流の、以前に決定された基準逆電流に対する変化は、処理ステップに起因するシリコン太陽電池の損傷の指標として使用される。処理ステップ後にシリコン太陽電池の逆電流が増加した場合、処理ステップに起因してシリコン太陽電池に損傷が生じたと判断することができる。
（第四の例示的な実施形態）
方法は、第三の例示的な実施形態に類似して進行する。しかしながら、それとは対照的に、基準逆電流は、第一の測定ステップで生成される。第二の測定ステップと同様に、測定セクションの少なくとも第一の部分の照明の前及び／又は後に、シリコン太陽電池の太陽面側は、照明されないままに放置され、電圧が印加されたときに電流計を使用してシリコン太陽電池の逆電流を感知するようにする。次いで、第一の測定ステップで感知された逆電流に対する第二の測定ステップで感知された逆電流の変化を、処理ステップによってシリコン太陽電池に生じた損傷の指標として使用する。
（第五の例示的な実施形態）
測定ステップにおける測定電流フロー及び／又は逆電流の感知の追加又は代替として、処理電流フローの実際の電流強度も、処理ステップにおける照明処理セクションの少なくともいくつかについて感知され、それぞれの処理セクションに割り当てられ、格納される。電流強度は、それぞれのサブエリアに対する電流フローへの露出時間の終了時に感知される。処理セクションについて感知された処理電流は、処理ステップによって達成されたコンタクトグリッドとエミッタ層との間のオーミック接触挙動の改善の尺度として使用される。シリコン太陽電池の順方向とは逆向きの電圧と点光源の照明強度とを同一のパラメータとして処理セクションをプロセス処理した場合、コンタクトグリッドとエミッタ層との間のオーミック接触の関係がより良好な領域は、それぞれの処理セクションの処理終了時に電流強度がより高いという形で顕在化される。個々の処理セクションについて感知され格納された処理電流は、例えば、シリコン太陽電池のさらなるプロセス処理における品質特性として使用される。同様に、感知され格納された処理電流は、さらなる処理ステップを実施するために使用することもでき、この場合、例えば、測定された処理電流が低い領域は、さらなる処理ステップで、目標を絞った方法で変更したパラメータで再びプロセス処理される。この場合、変更されたパラメータは、再び点光源の照明強度及び／又は照明への露出時間及び／又はシリコン太陽電池の順方向と逆向きの電圧レベルである。
（第六の例示的な実施形態）
第四の例示的実施形態とは対照的に、処理ステップの前に測定ステップが実施されない場合、第二の測定ステップで決定された逆電流と比較するために、処理ステップにおいて基準逆電流を決定することもできる。このため、処理ステップでは、処理セクションの照明の前に、シリコン太陽電池の太陽面側は照明されないままに放置され、シリコン太陽電池の順方向と逆向きの電圧が印加されたときに逆電流を感知するようにする。
（第七の例示的な実施形態）
前述の例示的な実施形態とは対照的に、処理ステップにおいてのみ、基準逆電流と処理セクションのプロセス処理後の逆電流の両方が測定されることが可能である。このため、処理ステップでは、処理セクションの第一の部分の照明の前に、シリコン太陽電池の太陽面側は照明されないままに放置され、順方向と逆向きの電圧が印加されたときに逆電流を感知するようにする。その後、処理セクションの第一の部分を徐々に照明する。処理セクションの第一の部分の照明が終了すると、シリコン太陽電池の太陽面側は再び照明されないままに放置され、再び逆電流が感知される。次いで、処理セクションの第一の部分の照明の前に感知された逆電流の値は、処理セクションの第一の部分の照明の後に感知された逆電流のための基準値として使用される。
処理ステップにおいて、処理セクションのプロセス処理中に点光源を用いて、シリコン太陽電池の太陽面側を、例えば、ライン毎に走査する場合、各ラインに沿って横たわる処理セクションを順次照明する。各ラインの後、点光源をオフにするか、又はオン状態のシリコン太陽電池の端部を越えて太陽電池の太陽面側から遠ざけるように案内すると、太陽電池の太陽面側は完全に照明されないように放置され、順方向とは逆向きの電圧が印加されると、逆電流を感知することができる。いずれの場合も、あるラインの照明に感知した逆電流を、後続のラインの照明後に発生する逆電流の基準逆電流として使用する。こうして、シリコン太陽電池のいかなる損傷も、特定のライン（又は処理セクション）のプロセス処理にさえ割り当てることができる。
（第八の例示的な実施形態）
プロセス処理は、第七の例示的な実施形態に類似して実施される。さらに、あるラインの照明の前後に発生する逆電流の変化を、プロセス処理ステップにおける後続のラインの照明のためのパラメータ（点光源の照明強度、照明への露出時間、順方向と逆向きの電圧レベル）を設定するための制御パラメータとして使用する。例えば、逆電流の増加が検出された場合、逆電流のさらなる増加が回避されるように、後続のラインの照明のためのパラメータ（例えば、照明への露出時間）を変更する。
前述の全ての例示的な実施形態において、さらなる実施形態として、測定ステップ又は処理ステップにおける逆電流の感知中に、順方向とは逆向きの電圧も変化させることができるが、当該電圧が依然としてシリコン太陽電池の耐圧よりも低い値を有していることが条件である。こうして、逆電流は、所与の電圧ごとに規定され、それぞれの測定セクション又は処理セクションに割り当てられて格納される。
（第九の例示的な実施形態）
処理ステップで感知された処理セクションの処理電流フロー（第五の例示的な実施形態参照）は、後続処理セクションのプロセス処理のためのパラメータを制御するために使用される。制御は、処理セクションのプロセス処理中に感知された処理電流フローが基準値と比較されるように行われる。感知された処理電流フローが、例えば、この基準値より低い場合、これは、コンタクトグリッドとエミッタ層との間のオーミック接触挙動における改善がまだ不十分であることの兆候となり得る。したがって、後続処理セクションでは、この処理セクションの照明のためにパラメータが適宜調整される。
（第十の例示的な実施形態）
処理電流フローの電流強度がそれぞれの場合、それぞれのサブエリアの電流フローへの露出時間の終了時に感知される第五の例示的な実施形態とは対照的に、この場合、第一の電流強度が最初に感知され、第二の電流強度がその照明中に各処理セクションについて電流計を使用して続いて感知され、両方の電流強度は処理セクションに割り当てられて格納される。電流強度の変化（勾配）は、コンタクトグリッドとエミッタ層との間のオーミック接触挙動の改善の指標として使用される。処理セクションの照明中の電流強度の増加は、オーミック接触の挙動が改善されていることを示す。電流強度の増加が小さいこと、又は増加がないことは、オーミック接触挙動の改善が小さいだけか、又はないことを示す。したがって、処理セクションの照明中の電流強度の変化は、少なくとも１つの後続処理セクションのパラメータ（点光源の照明強度、照明への露出時間、順方向とは逆向きの電圧レベル）の制御に使用される。制御パラメータとして使用されるだけでなく、電流強度の勾配も、それぞれの処理セクションに割り当てられて格納される。
列挙した全ての例示的な実施形態において、処理ステップ及び／又は測定ステップにおいて、シリコン太陽電池の太陽面側によって反射された照明の割合は、任意に、処理セクション又は測定セクションの少なくとも一部の照明の間に測定され、それぞれのセクションに割り当てられて格納される。さらに、反射された割合の感知中に、点光源によって放射される光放射の波長は、任意に変更され、反射された割合は、所定の波長で感知され、それぞれのセクションに割り当てられて格納される。点光源によって放射される光放射の波長は、また、測定電流フロー及び／又は処理電流フローの強度を感知する間に任意に変更され、この場合にも、測定電流フロー及び／又は処理電流フローの強度は、それぞれ指定された波長について感知され、それぞれのセクションに割り当てられて格納される。

Claims (21)

  1. シリコン太陽電池のコンタクトグリッドとエミッタ層との間のオーミック接触挙動を改善するための方法であって、処理ステップにおいて、電圧源とそれに接続された接触装置を用いて、前記シリコン太陽電池の順方向と逆向きで、前記シリコン太陽電池の耐圧よりも低い値を有する電圧が、前記シリコン太陽電池の前記コンタクトグリッドとバックコンタクトとの間に印加され、前記電圧が印加されると、点光源が前記シリコン太陽電池の太陽面側の上に案内され、それによって、前記太陽面側のサブエリアの処理セクションが照明され、こうして、処理電流フローがそれぞれのサブエリアに誘導され、前記処理電流フローは、前記処理セクションに対して２００Ａ／ｃｍ２～２０，０００Ａ／ｃｍ２の電流密度を有し、サブエリアに１０ｎｓ～１０ｍｓの間にわたって作用し、前記処理ステップの前及び／又は後に測定ステップを実施し、前記測定ステップにおいて、前記電圧源及び前記接触装置を用いて、前記コンタクトグリッドと前記バックコンタクトとの間に電圧が印加され、前記電圧が印加されると、前記シリコン太陽電池の前記太陽面側のサブエリアの測定セクションは、前記点光源を用いて照明されるため、それぞれのサブエリアに測定電流フローが誘導され、前記測定電流フローは前記測定セクションに対して１ｍＡ／ｃｍ２～５００ｍＡ／ｃｍ２の電流密度を有し、前記測定電流フローの電流強度は電流計を用いて感知され、それぞれの前記測定セクションに割り当てられて格納されることを特徴とする、方法。
  2. 照明された前記処理セクションの少なくとも一部に対する前記処理ステップの間、前記処理電流フローの電流強度が電流計を用いて感知され、それぞれの前記処理セクションに割り当てられて格納されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
  3. 前記測定ステップで印加される前記電圧は、前記シリコン太陽電池の前記耐圧より低い値を有する前記シリコン太陽電池の順方向とは逆向きであること、又は前記測定ステップで印加される前記電圧は、前記シリコン太陽電池の順方向の向きであることを特徴とする、請求項１又は２に記載の方法。
  4. 前記測定ステップにおいて測定セクションに割り当てられた前記測定電流フローの前記電流強度は、前記測定ステップに続く前記処理ステップにおいて、前記処理セクションの少なくとも１つの照明中に、前記点光源の照明強度及び／又は照明への露出時間及び／又は前記シリコン太陽電池の順方向と逆向きの電圧レベルを設定するための制御パラメータとして使用されることを特徴とする、請求項１～３のいずれか一項に記載の方法。
  5. 前記処理ステップに先立つ前記測定ステップで感知された前記測定セクションのうちの１つの測定セクションの前記電流強度と、前記処理ステップに続く前記測定ステップで感知された前記１つの測定セクションの前記電流強度とから変化が決定され、前記変化をそれぞれの前記測定セクションに割り当てられて格納されることを特徴とする、請求項１～４のいずれか一項に記載の方法。
  6. 測定セクションに割り当てられた前記電流強度の前記変化が、前記処理セクションの少なくとも１つの照明中に、前記点光源の照明強度及び／又は照明への露出時間及び／又は前記シリコン太陽電池の順方向と逆向きの電圧レベルを設定するための更なる処理ステップの制御パラメータとして使用されることを特徴とする、請求項５に記載の方法。
  7. 処理セクションに割り当てられた前記電流強度が、前記処理ステップの後続処理セクションの照明中に、前記点光源の照明強度及び／又は照明への露出時間及び／又は前記シリコン太陽電池の順方向と逆向きの電圧レベルを設定するための制御パラメータとして前記処理ステップで使用されることを特徴とする、請求項１～６のいずれか一項に記載の方法。
  8. 前記処理ステップにおいて、前記処理セクションのうちの１つの照明中に前記電流計を用いて第一の電流強度とそれに続く第二の電流強度が感知され、両方の電流強度が前記処理セクションに割り当てられて格納されることを特徴とする、請求項１～７のいずれか一項に記載の方法。
  9. 電流強度勾配が、前記第一の電流強度及び前記第二の電流強度から決定され、前記処理セクションに割り当てられて格納されることを特徴とする、請求項８に記載の方法。
  10. 前記処理ステップにおいて前記処理セクションに割り当てられた前記電流強度勾配が、前記処理ステップにおける後続処理セクションの照明中に、照明強度及び／又は照明への露出時間及び／又は前記シリコン太陽電池の順方向と逆向きの電圧レベルを設定するための制御パラメータとして使用されることを特徴とする、請求項９に記載の方法。
  11. 前記処理ステップにおいて、前記処理セクションの少なくとも第一の部分の照明の前及び／又は後に、前記シリコン太陽電池の前記太陽面側は照明されないで、前記シリコン太陽電池の逆電流が前記電流計を用いて感知されることを特徴とする、請求項１～１０のいずれか一項に記載の方法。
  12. 前記測定ステップにおいて、前記測定セクションの少なくとも第一の部分の照明の前及び／又は後に、前記シリコン太陽電池の前記太陽面側が照明されないで、順方向とは逆向きで、前記シリコン太陽電池の前記耐圧よりも低い値を有する電圧が、前記電圧源を用いて前記接触装置を介して前記コンタクトグリッドと前記バックコンタクトとの間に印加され、このプロセスで、前記シリコン太陽電池の逆電流が、前記電流計を用いて感知され、前記測定セクションに割り当てられて格納されることを特徴とする、請求項１～１０のいずれか一項に記載の方法。
  13. 前記逆電流を基準逆電流と比較し、前記基準逆電流からの前記逆電流の偏差を、前記シリコン太陽電池の前記太陽面側の前記セクションのさらなる部分の照明中に、照明強度及び／又は照明への露出時間及び／又は前記シリコン太陽電池の順方向と逆向きの電圧レベルを設定するための制御パラメータとして使用されることを特徴とする、請求項１１による方法。
  14. 前記基準逆電流は、前記方法に先行する前記シリコン太陽電池の電気的特性評価から得られることを特徴とする、請求項１３に記載の方法。
  15. 前記処理セクションの前記第一の部分を照明する前の前記処理ステップで感知された前記逆電流は、前記処理セクションの前記第一の部分でその後に感知された前記逆電流のための基準逆電流として使用されることを特徴とする、請求項１３に記載の方法。
  16. 処理セクションのために前記処理ステップで使用される前記基準逆電流は、前記処理ステップの前の測定セクションのために前記測定ステップで決定された前記逆電流であることを特徴とする、請求項１１及び１２に記載の方法。
  17. 前記逆電流を感知するための前記測定ステップ及び／又は前記処理ステップにおいて、順方向と逆向きで、前記シリコン太陽電池の前記耐圧よりも低い値を有する前記電圧を変化させることを特徴とする、請求項１１～１６のいずれか一項に記載の方法。
  18. 前記処理ステップ及び／又は前記測定ステップにおいて、前記処理セクション又は前記測定セクションの少なくとも一部の照明中に、前記シリコン太陽電池の前記太陽面側によって反射される照明の割合は、測定され、それぞれの前記セクションに割り当てられて格納されることを特徴とする、請求項１～１７のいずれか一項に記載の方法。
  19. 前記処理ステップ及び／又は前記測定ステップにおいて、前記処理セクション又は前記測定セクションの少なくとも一部の照明中に、前記点光源によって放射される光放射の波長が変更され、また前記波長で、前記シリコン太陽電池の前記太陽面側によって反射される照明の割合が測定され、それぞれの前記セクションに割り当てられて格納されることを特徴とする、請求項１８に記載の方法。
  20. 前記点光源によって放射される光放射の波長が前記測定ステップ及び／又は前記処理ステップで変更され、前記電流強度も前記測定ステップ及び／又は前記処理ステップでこの光放射について感知され、それぞれの前記セクションに割り当てられて格納されることを特徴とする、請求項１～１９のいずれか一項に記載の方法。
  21. 前記電流計が、前記接触装置、又は前記シリコン太陽電池の前記コンタクトグリッド及び前記バックコンタクトに接続されたさらなる接触装置に接続されていることを特徴とする、請求項１～２０のいずれか一項に記載の方法。
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