WO2012171512A1 - Method for producing a contact layer of a solar module and solar module produced in such manner - Google Patents

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gradient
layer
solar module
trenches
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Eerke Bunte
Stefan Haas
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Forschungszentrum Jülich GmbH
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Abstract

The invention relates to a method for producing a contact layer of a solar module, the material of the contact layer being arranged on a substrate in order to form a surface. The method is characterized in that a gradient is formed in the contact layer and the electrical resistance and the transmittance increase along the gradient in the same direction as that of the surface. The invention further relates to a solar module produced in such manner.

Description

B e s c h r e i b u n g  Description
Verfahren zur Herstellung einer Kontaktschicht eines Solarmoduls  Method for producing a contact layer of a solar module
und auf diese Weise hergestelltes Solarmodul  and solar module manufactured in this way
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung einer Kontaktschicht eines Solarmoduls und ein auf diese Weise hergestelltes Solarmodul. The invention relates to a method for producing a contact layer of a solar module and a solar module produced in this way.
Stand der Technik State of the art
Ein bekanntes Verfahren um eine integrierte Serienverschaltung eines großflächigen Dünn- schicht-Solarmoduls zu realisieren, ist in Figur 1 grob schematisch im Querschnitt für ein Siliziumbasiertes Modul dargestellt. A known method for realizing an integrated series connection of a large-area thin-film solar module is shown roughly schematically in cross-section in FIG. 1 for a silicon-based module.
Zunächst wird eine Kontaktschicht, z. B. eine transparente leitfähige Schicht 2, z. B. aus ZnO oder aus Sn02 auf ein transparentes Substrat 1 als Trägermaterial aufgebracht, siehe Figur lb. Als Trägersubstrat wird z. B. Glas oder Folie verwendet. Eine typische Prozesstemperatur für das Aufbringen einer ZnO Schicht mittels Sputterverfahren ist 300 °C. First, a contact layer, for. B. a transparent conductive layer 2, z. B. ZnO or Sn0 2 applied to a transparent substrate 1 as a carrier material, see Figure lb. As a carrier substrate z. As glass or foil used. A typical process temperature for applying a ZnO layer by sputtering is 300 ° C.
Anschließend werden die PI -Linien bei Raumtemperatur mittels Laser durch Ablation gebildet. Dabei werden parallel zueinander angeordnete erste Gräben 5 über die Länge des Moduls hergestellt (Fig. lc). Subsequently, the PI lines are formed by laser ablation at room temperature. In this case, first trenches 5 arranged parallel to one another are produced over the length of the module (FIG. 1c).
Im Weiteren wird die Bezeichnung„über die Länge des Moduls" in der Weise verwendet, das damit eine Strukturierung gemeint ist, die in der Tiefe der Blattebene der Figuren verläuft. Dabei werden die für Solarmodule charakteristischen Linien gebildet. In Aufsicht auf das fertige Solarmodul sind die Linien erkennbar, siehe Figur lh. In the following, the term "over the length of the module" is used in a manner that is meant structuring that runs in the depth of the leaf level of the figures, thereby forming the lines characteristic of solar modules, in plan view of the finished solar module the lines are recognizable, see Figure lh.
Danach wird ein Absorberschichtsystem aus Halbleiter-Schichten aufgebracht, z. B. eine a-
Figure imgf000003_0001
(siehe Fig. ld). Dabei werden die ersten Gräben 5 verfüllt. Eine typische Prozesstemperatur für das Aufbringen von Siliziumschichten mittels PECVD Verfahren beträgt 100-250°C. Dann werden die P2-Linien wiederum durch Ablation gebildet. Parallel zu den ersten Gräben werden die zweiten Gräben 6 hergestellt und zwar in Figur 1 immer rechts von den ersten Gräben. Thereafter, an absorber layer system of semiconductor layers is applied, for. For example, an
Figure imgf000003_0001
(see Fig. ld). In this case, the first trenches 5 are filled. A typical process temperature for the deposition of silicon layers by PECVD method is 100-250 ° C. Then the P2 lines are again formed by ablation. Parallel to the first trenches, the second trenches 6 are produced, and in FIG. 1 always to the right of the first trenches.
Im Anschluss daran wird eine zweite Kontaktschicht 4 als Rückkontakt auf die Halbleiter- Schichten 3 aufgebracht, z. B. ein ZnO/Ag-Kontakt, siehe Fig. lf. Dabei werden die zweiten Gräben 6 verfüllt. Eine typische Prozesstemperatur für das Aufbringen eines ZnO/Ag Rück- kontakts mittels Sputterverfahren ist die Raumtemperatur. Subsequently, a second contact layer 4 is applied as a back contact on the semiconductor layers 3, z. As a ZnO / Ag contact, see Fig. Lf. In this case, the second trenches 6 are filled. A typical process temperature for applying a ZnO / Ag back contact using sputtering is the room temperature.
Anschließend werden wiederum mit einem Laser die P3 Linien hergestellt, siehe Fig. 1 g. Dabei werden dritte Gräben 7 parallel und im Bild immer rechts von den ersten und zweiten Gräben gebildet. Es entstehen also gleich viele Gräben 5, 6 und 7. Damit ist die Serienver- schaltung der Zelle A mit der Zelle B und die der Zelle B mit der Zelle C und so weiter abgeschlossen. Subsequently, the P3 lines are again produced with a laser, see FIG. 1 g. In this case, third trenches 7 are formed parallel and in the image always to the right of the first and second trenches. This results in the same number of trenches 5, 6 and 7. This completes the series connection of cell A with cell B and that of cell B with cell C and so on.
Bei der anhand der Figuren la - 1 g erläuterten Verschaltungsmethode wird nach der Abscheidung der ersten Kontaktschicht 2 (Frontkontakt, TCO), und nach der Abscheidung der Halbleiterschichten 3 und nach der Abscheidung der zweiten Kontaktschicht 3 (Rückkontakt) jeweils eine Auftrennung der Schichten während der P1-P3 -Strukturierung z. B. mittels Laser- ablation durchgeführt. Die Gräben bzw. Linien der PI -Strukturierung werden also jeweils parallel zueinander über die Länge des Solarmoduls hergestellt. Seitlich versetzt hierzu werden ebenfalls parallel zueinander die Gräben bzw. Linien der P2-Strukturierung und die der P3 -Strukturierung über die Länge des Solarmoduls geschrieben. In the connection method explained with reference to FIGS. 1a-1g, after the deposition of the first contact layer 2 (front contact, TCO) and after the deposition of the semiconductor layers 3 and after the deposition of the second contact layer 3 (back contact), a separation of the layers during the P1-P3 structuring z. B. performed by laser ablation. The trenches or lines of the PI structuring are thus each made parallel to one another over the length of the solar module. Laterally offset, the trenches or lines of the P2 structuring and the P3 structuring along the length of the solar module are likewise written parallel to one another.
Für eine Laserablation des TCO als erster elektrischer Kontaktschicht (Frontkontakt) wird in der Regel ein anderer Laser als für die Halbleiter-Schichten bzw. für die zweite elektrische Kontaktschicht, den Rückkontakt, verwendet. Hierfür muss ein Laser mit einer Wellenlänge gewählt werden, bei welcher das TCO Material absorbierend ist. Es ist im Übrigen bekannt, dass das Material ZnO als Material der ersten Kontaktschicht in Säure oder in Lauge ätzbar ist. Eine Ätzung erfolgt regelmäßig vor der Anordnung der Halbleiter-Schichten 3. Dabei wird die Oberfläche des ZnO 2 mit einem nasschemischen Ätzpro- zess z. B. mit Salzsäure aufgeraut. Es tritt dabei ein anisotroper Schichtabtrag des ZnO auf. Die Aufrauung der ZnO-Schicht ist wichtig, um eine bessere Lichteinkopplung und Lichtstreuung des eingefangenen Lichts in die Halbleiter-Schichten zurück zu gewährleisten. For laser ablation of the TCO as the first electrical contact layer (front contact), a different laser is generally used than for the semiconductor layers or for the second electrical contact layer, the back contact. This requires a laser with a wavelength at which the TCO material is absorbent. Incidentally, it is known that the material ZnO is etchable as a material of the first contact layer in acid or in alkali. An etching is carried out regularly before the arrangement of the semiconductor layers 3. In this case, the surface of the ZnO 2 is etched by means of a wet-chemical etching process, for. B. roughened with hydrochloric acid. An anisotropic layer removal of ZnO occurs. The roughening of the ZnO layer is important to ensure better light coupling and light scattering of the trapped light back into the semiconductor layers.
Aus der Druckschrift Lu et al. (Hui Lu, Yaoquan Tu, Xian Lin, Bin Fang, Duanbin Luo, Aatto Laaksonen (2010). Effects of laser Irradiation on the structure and optical properties of ZnO thin films. Materials Letters 64, 2072-2075) ist bekannt, dass ZnO-Filme in ihren optischen und strukturellen Eigenschaften durch Laserbehandlung verändert werden können. Die Korngröße als Maß für die Kristalleigenschaft wird durch die Laserbehandlung gezielt vergrößert und die optische Bandlücke des Materials erhöht. From the publication Lu et al. (Hui Lu, Yaoquan Tu, Xian Lin, Bin Fang, Duanbin Luo, Aatto Laaksonen (2010), Materials of Letters 64, 2072-2075) is known to be ZnO Films in their optical and structural properties can be changed by laser treatment. The grain size as a measure of the crystal property is selectively increased by the laser treatment and increases the optical band gap of the material.
Es sind Verfahren zur Herstellung und Serienverschaltung von Dünnschichtsolarmodulen bekannt, bei denen abweichend von Figur 1 zunächst mehrere der Schichten nacheinander abgeschieden werden und sodann die P1-P3 Strukturen geschrieben werden. Methods for the production and series connection of thin-film solar modules are known, in which, unlike in FIG. 1, at first several of the layers are deposited one after the other and then the P1-P3 structures are written.
Solarmodule werden allgemein mit dem Ziel hergestellt, möglichst homogene Schichteigenschaften in Bezug auf Schichtdicke und Schichteigenschaft bzw. Schichtqualität über der gesamten beschichteten Fläche bereit zu stellen. Dies gilt unabhängig für die Kontaktschich- ten als Front- und Rückkontakt sowie für die Absorberschichten (Halbleiter-Schichten). Unerwünschte Inhomogenitäten und Abweichungen von Normparametern wie der Dicke der Schichten in sich, führen zu erhöhten elektrischen und / oder optischen Verlusten des Solarmoduls. Solar modules are generally produced with the aim of providing the most homogeneous layer properties in terms of layer thickness and layer properties or layer quality over the entire coated surface. This applies independently for the contact layers as front and back contact as well as for the absorber layers (semiconductor layers). Unwanted inhomogeneities and deviations from standard parameters such as the thickness of the layers in themselves lead to increased electrical and / or optical losses of the solar module.
Die Pl-P3-Strukturen werden geschrieben, um die Stromdichte in einem großflächigen So- larmodul zu reduzieren. Das Solarmodul wird deshalb in kleinere Teilzellen, die Streifen A, B, C, D und so weiter, unterteilt. Die Zellstreifen haben alle die gleiche Größe und sind in Serie miteinander verschaltet. Figur lg zeigt eine schematische Darstellung eines serienver- schalteten Solarmoduls. The Pl-P3 structures are written to reduce the current density in a large-area solar module. The solar module is therefore subdivided into smaller sub-cells, strips A, B, C, D and so on. The cell strips are all the same size and are interconnected in series. Figure lg shows a schematic representation of a series-connected solar module.
Figur 2 zeigt eine vereinfachte schematische Darstellung eines Siliziumdünnschichtsolarmo- duls an. Die Pfeile im Modul deuten die Richtung des Stromflusses im Betrieb des Solarmoduls über die vier serienverschalteten Zellstreifen A-D durch Pfeile an. Das Solarmodul besteht aus dem Träger Glas 21 , einer ersten Kontaktschicht 22, dem sogenannten transparenten Frontkontakt (TCO), den Silizium(Halbleiter)schichten 23 mit dem Absorberschichtsystem sowie dem Rückkontakt 24. Die Schichteigenschaften sind über der Zellstreifenfläche A, B, C und D in sich, wie gewünscht, sehr homogen verteilt, und die einzelnen Zellstreifen A, B, C, D und so weiter identisch in ihren Eigenschaften wie Breite und so weiter ausgeführt. FIG. 2 shows a simplified schematic representation of a silicon thin film solar module. The arrows in the module indicate the direction of the current flow during operation of the solar module via the four series-connected cell strips AD by arrows. The solar module consists of the carrier glass 21, a first contact layer 22, the so-called transparent front contact (TCO), the silicon (semiconductor) layers 23 with the absorber layer system and the back contact 24. The layer properties are above the cell strip area A, B, C. and D in itself, as desired, very homogeneously distributed, and the individual cell strips A, B, C, D and so on identically executed in their properties such as width and so on.
Der Wirkungsgrad eines Einfachsolarmoduls mit einer p-i-n-Struktur oder mit einer n-i-p- Struktur der Halbleiter-Schichten, das heißt ohne eine Tandemanordnung ist, trotz großer Anstrengungen bisher immer noch vergleichsweise niedrig. The efficiency of a single solar module with a p-i-n structure or with an n-i-p structure of the semiconductor layers, that is without a tandem arrangement, is still comparatively low despite great efforts.
Nachteilig ist es bisher mit keinem der aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren gelungen, ein Solarmodul mit verbessertem Wirkungsgrad bereit zu stellen. Disadvantageously, none of the methods known from the prior art have been able to provide a solar module with improved efficiency.
Aufgabe und Lösung der Erfindung Task and solution of the invention
Aufgabe der Erfindung ist es ein Verfahren zur Herstellung eines Solarmoduls mit hohem Wirkungsgrad anzugeben. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es das Solarmodul als solches bereit zu stellen. The object of the invention is to provide a method for producing a solar module with high efficiency. Another object of the invention is to provide the solar module as such.
Die Aufgabe wird durch ein Verfahren nach Anspruch 1 und durch das Modul gemäß dem Nebenanspruch gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den jeweils darauf rückbezogenen Ansprüchen. Beschreibung der Erfindung The object is achieved by a method according to claim 1 and by the module according to the independent claim. Advantageous embodiments emerge from the respective back claims. Description of the invention
Auf einem Trägersubstrat wird ganzflächig gleichmäßig eine erste Kontaktschicht angeordnet. Der Kontakt dient im fertigen Solarmodul als Frontkontakt oder als Rückkontakt. Beides ist möglich. On a carrier substrate, a first contact layer is uniformly arranged over the entire surface. The contact is used in the finished solar module as a front contact or as a back contact. Both are possible.
Als Substrat kommt insbesondere ein Glas, eine Kunststofffolie, oder ein Metall mit einer isolierenden Schicht in Betracht. Das Material der ersten elektrischen Kontaktschicht weist eine gute Leitfähigkeit auf. Hierfür kommen insbesondere aber nicht ausschließlich ZnO:Al, ZnO:Ag, ZnO:B, ZnO:Ga, Sn02:F, ITO, oder Ti02 sowie Legierungen wie z. B. ZnMgO in Frage. Ferner können Metalle eingesetzt werden. As a substrate is in particular a glass, a plastic film, or a metal with an insulating layer into consideration. The material of the first electrical contact layer has a good conductivity. ZnO: Al, ZnO: Ag, ZnO: B, ZnO: Ga, SnO 2 : F, ITO, or TiO 2, as well as alloys such as. B. ZnMgO in question. Furthermore, metals can be used.
Besonders vorteilhaft wird das aluminiumdotierte Zinkoxid (ZnO:Al) verwendet, da dies besonders gut zu behandeln ist. Als Substrat wird auch eine Struktur aus einem Trägersubstrat mit einer hierauf aufgebrachten Kontaktschicht sowie hierauf angeordneten Halbleiterschichten angesehen, auf die sodann eine erfindungsgemäße Kontaktschicht angeordnet wird. The aluminum-doped zinc oxide (ZnO: Al) is particularly advantageously used, since this is particularly easy to treat. The substrate is also considered to be a structure comprising a carrier substrate with a contact layer applied thereon and semiconductor layers arranged thereon, onto which a contact layer according to the invention is then arranged.
Die Fläche des Trägersubstrats beträgt z. B. bis 10x10 cm2. Die abgeschiedene Kontaktschicht ist etwas kleiner, da der Rand des Substrats frei gelassen werden sollte. The surface of the carrier substrate is z. B. to 10x10 cm 2 . The deposited contact layer is slightly smaller because the edge of the substrate should be left free.
Die Aufgabe der Erfindung wird durch das Verfahren zur Herstellung der Kontaktschicht des Solarmoduls auf dem Trägersubstrat und zwar insbesondere der Abscheidung einer Frontkontaktschicht gelöst. The object of the invention is achieved by the method for producing the contact layer of the solar module on the carrier substrate and in particular the deposition of a front contact layer.
Die Kontaktschicht weist per se einen Bereich erster Ordnung auf. Ein Bereich erster Ord- nung ist definiert als eine flächige Anordnung in sich homogenen, gleichmäßig abgeschiedenen Materials der Kontaktschicht auf dem Trägersubstrat, wie z. B. einer gleichmäßig abgeschiedenen Aluminiumdotierten Zinkoxidschicht (ZnO:Al). The contact layer has a first order region per se. An area of first order is defined as a planar arrangement of homogeneous, uniformly deposited material of the contact layer on the carrier substrate, such as, for example, B. a uniformly deposited aluminum-doped zinc oxide layer (ZnO: Al).
Die Kontaktschicht auf dem Trägersubstrat weist abweichend vom Stand der Technik ortsabhängig angepasste Schichteigenschaften in Bezug auf den elektrischen Widerstand und die Transmission in der Fläche auf. Das Material der Kontaktschicht wird zur Ausbildung einer Fläche auf dem Trägersubstrat angeordnet. Mögliche Beschichtungsmethoden für die Kontaktschicht sind Sputtern, Aufdampfen und PECVD-Verfahren und weitere Abscheidungsver- fahren. Deviating from the prior art, the contact layer on the carrier substrate has location-dependent layer properties with regard to the electrical resistance and the transmission in the area. The material of the contact layer is arranged to form a surface on the carrier substrate. Possible coating methods for the contact layer are sputtering, vapor deposition and PECVD methods and other deposition methods.
Die Dicke der Kontaktschicht beträgt vorzugsweise zwischen 100 bis 1000 nm. Die Anord- nung der Kontaktschicht erfolgt erfindungsgemäß in der Weise, dass in der Kontaktschicht in dem Bereich erster Ordnung ein Gradient ausgebildet wird. Entlang des Gradienten nehmen der elektrische Widerstand und die Transmission in derselben Richtung der Fläche der Kontaktschicht zu. Der Gradient verläuft somit vorzugsweise in der Fläche. Es ist denkbar, diesen auch in der Tiefe der erfindungsgemäßen Kontaktschicht auszubilden. Der Gradient wird in der Kontaktschicht vorzugsweise streifenförmig, das heißt über mehrere Streifen hinweg gebildet. Der Gradient wird in Richtung einer erwarteten abnehmenden Stromdichte auf der Kontaktschicht so hergestellt, dass der elektrische Widerstand und die Transmission der Kontaktschicht im fertigen Solarmodul mit abnehmender Stromdichte zunehmen. The thickness of the contact layer is preferably between 100 and 1000 nm. According to the invention, the contact layer is arranged in such a way that a gradient is formed in the contact layer in the first-order region. Along the gradient, the electrical resistance and the transmission increase in the same direction of the surface of the contact layer. The gradient thus preferably runs in the area. It is conceivable to form this also in the depth of the contact layer according to the invention. The gradient is preferably stripe-shaped in the contact layer, that is to say over a plurality of strips. The gradient is made in the direction of an expected decreasing current density on the contact layer so that the electrical resistance and the Transmission of the contact layer in the finished solar module with decreasing current density increase.
Mit dem Begriff„Streifen" ist vorzugsweise eine Form umfasst, die in der XY-Ebene (karte- sisch) der Schicht eine größere Ausdehnung in der Länge als in der Breite aufweist, siehe die Ausführungen zur Figur lg in Bezug auf die Begriffsbestimmungen Länge und Breite. Abweichungen von der Streifenform sind zugelassen, sofern eine größere Länge als Breite gebildet wird. Es können auch mäandrierende Bereiche eine Streifenform bilden. Mit diesen Zellstreifen zweiter Ordnung sind im Gegensatz zu den voneinander getrennten Bereichen erster Ordnung, wie für den Stand der Technik angegeben, sich berührende Bereiche bzw. Streifen der erfindungsgemäßen Kontaktschicht gemeint. Die Kontaktschicht wird flächig abgeschieden und sodann wird vorzugsweise durch Laserbehandlung der Gradient in der Schicht ausgebildet, ohne dass ein Abtrag des Materials erfolgt. Diese Maßnahme ist somit grundsätzlich verschieden von einer Laserablation zur Ausbildung der aus dem Stand der Technik bekannten Streifen erster Ordnung, bei der das Material der Schicht abgetragen und entfernt wird und Gräben zwischen den Bereichen erster Ordnung ausgebildet werden. The term "strip" preferably comprises a shape which has a greater extension in length in the XY plane (card) of the layer than in width, see the explanations regarding FIG. 1 g with regard to the definitions length and Deviations from the strip form are permitted provided a greater length than width is formed, meandering areas may also form a strip form, with these second order cell strips being in contrast to the first order discrete areas as noted in the prior art The contact layer is deposited over the surface, and then the gradient in the layer is preferably formed by laser treatment without removal of the material, so that this measure is fundamentally different from laser ablation for the formation of the material known from the prior art a first-order strip in which the material of the layer is removed and removed, and trenches are formed between the first-order regions.
Die Bereiche zweiter Ordnung können auch schon bei der Abscheidung hergestellt werden, indem unmittelbar nebeneinander das Material der Kontaktschicht unterschiedliche Leitfähigkeiten aufweist. Dies wird erreicht, indem Targets mit unterschiedlicher Konzentration leitfä- , higer Dotieratome verwendet werden. Diese Bereiche bzw. Streifen zweiter Ordnung werden in der übergeordneten Struktur, das heißt in den Bereichen oder Streifen erster Ordnung, wie sie für den Stand der Technik angegeben sind (siehe Figur 1), ausgebildet. Die Transmission und der Widerstand nehmen gleichmäßig in derselben Richtung der Fläche entlang des Gradienten das heißt von einem Bereich zweiter Ordnung zum nächsten Bereich zweiter Ordnung und so weiter zu, bis dass das Ende in dem Bereich erster Ordnung erreicht ist. The regions of second order can also be produced during the deposition, in which the material of the contact layer has different conductivities directly next to one another. This is achieved by using targets with different concentration of conductive dopant atoms. These regions or second-order stripes are formed in the superordinate structure, that is to say in the regions or first-order stripes as indicated for the prior art (see FIG. 1). The transmission and the resistance increase uniformly in the same direction of the area along the gradient, that is, from a second-order area to the second-order area, and so forth, until the end is reached in the first-order area.
Im Rahmen der Erfindung wurde erkannt, dass in Siliziumdünnschichtsolarmodulen mit einem hochleitfähigen Rückkontakt, z. B. mit ZnO:Al und Silber als Rückkontakt der Widerstand der Kontaktschichten insgesamt weitgehend durch den Widerstand des transparenten leitfähigen Frontkontakts z. B. mit ZnO:Al als Frontkontakt gebildet wird. Der transparente leitfähige Frontkontakt wird also vorzugsweise aus einem sogenannten TCO (transparent conductive oxide) Material wie z. B. ZnO:Al ausgeführt. Bei diesen Materialkombinationen konkurrieren die Eigenschaften Transmission und Leitfähigkeit. Wenn eine TCO Schicht mit geringerem elektrischem Widerstand (höhere Leitfähigkeit) hergestellt werden soll, z. B. durch Erhöhung der Schichtdicke oder durch Erhöhung der Konzentration der freien Ladungsträger im Material, so reduziert sich die Transmission. Umgekehrt lässt sich eine höhere Transmission der TCO Schicht als Frontkontakt dadurch erzielen, dass der elektrische Widerstand erhöht wird, z. B. durch eine geringere Schichtdicke oder durch eine Reduzierung der Konzentration der freien Ladungsträger. Es wurde in diesem Zusammenhang erkannt, dass ZnO: AI Schichten mit höherer Ladungsträgerkonzentration niedrigere Transmission zeigen. Dieser Effekt zeigt sich insbesondere im nahen infraroten (NIR) Spektralbereich > 800 nm Wellenlänge. In the context of the invention it was recognized that in silicon thin film solar modules with a highly conductive back contact, z. B. with ZnO: Al and silver as the back contact, the resistance of the contact layers as a whole largely by the resistance of the transparent conductive front contact z. B. with ZnO: Al is formed as a front contact. The transparent one conductive front contact is thus preferably made of a so-called TCO (transparent conductive oxide) material such. B. ZnO: Al executed. In these material combinations, the properties of transmission and conductivity compete. If a TCO layer with lower electrical resistance (higher conductivity) is to be produced, for. B. by increasing the layer thickness or by increasing the concentration of the free charge carriers in the material, so reduces the transmission. Conversely, a higher transmission of the TCO layer can be achieved as a front contact, that the electrical resistance is increased, for. B. by a smaller layer thickness or by reducing the concentration of the free charge carriers. It was recognized in this context that ZnO: Al layers with higher charge carrier concentration show lower transmission. This effect is particularly evident in the near infrared (NIR) spectral range> 800 nm wavelength.
Es ist auch möglich beide Kontaktschichten, also den Front- und den Rückkontakt mit dem erfindungsgemäßen Gradienten auf dem Substrat anzuordnen, insbesondere wenn es sich um zwei TCO-Kontaktschichten als Front- und Rückkontaktschicht handelt. It is also possible to arrange both contact layers, that is to say the front contact and the back contact with the gradient according to the invention, on the substrate, in particular if there are two TCO contact layers as the front and back contact layers.
Die TCO Schicht als Kontaktschicht auf dem Trägersubstrat muss im fertigen Solarmodul also bezüglich ihrer Fähigkeit, den elektrischen Strom zu leiten, und in Bezug auf ihre Transmission optimiert werden, da eine Erhöhung der Transmission eine Erhöhung des Photostroms zur Folge hat. Es wurde erkannt, dass in den Modulen nach dem Stand der Technik regelmäßig eine nicht homogene Stromdichteverteilung von einer in sich homogenen TCO Schicht als Frontkontaktschicht abgeführt wird. The TCO layer as a contact layer on the carrier substrate must therefore be optimized in terms of its ability to conduct the electric current and in terms of its transmission in the finished solar module, since an increase in the transmission results in an increase in the photocurrent. It has been recognized that in the prior art modules, a non-homogeneous current density distribution is regularly dissipated from a self-homogeneous TCO layer as the front contact layer.
Daher wird durch die Ausbildung des erfindungsgemäßen Gradienten erfindungsgemäß eine lokale Anpassung der Kontaktschicht an die Stromdichteverteilung über eine lokale Variation des Schichtwiderstands und damit über die Stromdichteverteilung vorgenommen, um auf diese Weise zu einer Verringerung der optischen und / oder elektrischen Verluste zu gelangen. Der erfindungsgemäße Gradient der Parameter wird in einer ersten Alternative durch eine Laserbehandlung ausgebildet. Therefore, by the formation of the gradient according to the invention, a local adaptation of the contact layer to the current density distribution via a local variation of the film resistance and thus on the current density distribution is made in order to achieve in this way to a reduction of the optical and / or electrical losses. The gradient of the parameters according to the invention is formed in a first alternative by laser treatment.
Vorzugsweise wird der Gradient durch Zunahme des Energieeintrags während der Laserbehandlung in der Fläche der Kontaktschicht gebildet. Ein hoher Energieeintrag kann beispiel- weise durch lange Behandlungszeit während einer langsamen Führung des Lasers und / oder durch höhere Leistung eingestellt werden. Dabei wird vorteilhaft bewirkt, dass der Widerstand und die Transmission mit steigendem Energieeintrag erhöht werden. Die elektrische Leitfähigkeit hingegen sinkt. Preferably, the gradient is formed by increasing the energy input during the laser treatment in the surface of the contact layer. A high energy input can be set, for example, by a long treatment time during a slow guidance of the laser and / or by a higher power. It is advantageously effected that the resistance and the transmission are increased with increasing energy input. The electrical conductivity, however, decreases.
Mit variierenden Parametern während der Laserbehandlung wird vorteilhaft der Gradient in den Bereichen erster Ordnung in Bezug auf den elektrischen Widerstand und die Transmission der Kontaktschicht hergestellt. So kann die Laserleistung zwischen 0 und 5 Watt betragen um berührende Bereiche zweiter Ordnung in einem Bereich erster Ordnung zu bilden. Alternativ kann zur Erzeugung des Gradienten die Geschwindigkeit, mit der der Laser lateral über die Oberfläche der Kontaktschicht geführt wird, variiert werden. So kann die Lasergeschwin- digkeit zwischen 0,1 bis 15 mm*s"' innerhalb eines Bereichs erster Ordnung eingestellt werden um den Gradienten zu erzeugen. Dies hängt maßgeblich von der Wahl des Lasers ab. Ein Fachmann wird hierzu nach Verfügbarkeit den Laser auswählen und die Parameter anpassen.With varying parameters during the laser treatment, the gradient in the first-order regions with respect to the electrical resistance and the transmission of the contact layer is advantageously produced. Thus, the laser power may be between 0 and 5 watts to form second order contacting regions in a first order region. Alternatively, to generate the gradient, the speed at which the laser is guided laterally over the surface of the contact layer can be varied. For example, the laser speed can be set within a range of 0.1 to 15 mm * s " within a first-order range to produce the gradient, depending on the choice of laser adjust the parameters.
In einer weiteren Alternative wird der Gradient in der Kontaktschicht durch zeitlich aufeinanderfolgendes Sputtern von Targets mit unterschiedlich leitfähigem Material hergestellt. Hier- zu wird eine Relativbewegung zwischen Trägersubstrat mit einer hierauf angeordneten Maske und dem Target ausgeführt. Besonders vorteilhaft werden die Targets während der Relativbewegung gewechselt. Dies erhöht die Geschwindigkeit des Verfahrens. Es sollten vorteilhaft Targets mit einer Targetdotiermenge zwischen 0,2 und 1% in der Relativbewegung gesputtert werden. Dann ergibt sich vorteilhaft die gewünschte Leitfähigkeit, bzw. der gewünschte elektrische Widerstand und damit Transmission. In a further alternative, the gradient in the contact layer is produced by temporally successive sputtering of targets with differently conductive material. For this purpose, a relative movement is carried out between the carrier substrate with a mask arranged thereon and the target. Particularly advantageously, the targets are changed during the relative movement. This increases the speed of the process. Advantageously, targets should be sputtered with a target doping amount between 0.2 and 1% in the relative movement. Then advantageously results in the desired conductivity, or the desired electrical resistance and thus transmission.
Es ist in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung denkbar, dass der Gradient durch unterschiedliche Schichtdicke in den aneinander grenzenden Bereichen zweiter Ordnung gebildet wird. Dann ist die Kontaktschicht keilförmig über die Fläche auf dem Trägersubstrat angeordnet. Mit den genannten Alternativen werden einander berührende Bereiche zweiter Ordnung in einem Bereich erster Ordnung der Kontaktschicht ausgebildet. Der Widerstand in den Bereichen zweiter Ordnung beträgt vorzugsweise von 5 Ohm bis 30 Ohm. Abweichungen sind selbstverständlich möglich, solange im Rahmen der Erfindung die Transmission und der elektrische Widerstand verändert werden. Damit ergibt sich im Bereich erster Ordnung, der die Bereiche zweiter Ordnung umfasst, ebenfalls ein Gradient von etwa 7 Ohm bis etwa 25 Ohm von einem Ende zum gegenüberliegenden Ende des Bereichs. It is conceivable in a further embodiment of the invention that the gradient is formed by different layer thickness in the adjoining second-order regions. Then, the contact layer is arranged in a wedge shape over the surface on the carrier substrate. With said alternatives, second order contacting regions are formed in a first order region of the contact layer. The second order resistance is preferably from 5 ohms to 30 ohms. Deviations are of course possible, as long as the transmission and the electrical resistance are changed within the scope of the invention. Thus, in the first order region comprising the second order regions, there also results a gradient from about 7 ohms to about 25 ohms from one end to the opposite end of the region.
Im Falle einer Laserbehandlung wird der Bereich zweiter Ordnung mit einem Widerstand von etwa 5 Ohm ohne Behandlung der Schicht mit dem Laser bewirkt. Der Bereich mit beispiel- weise 25-30 Ohm wird durch Laserbehandlung mit geringer Geschwindigkeit bzw. hoher Leistung erzielt. Die dazwischen angeordneten Bereiche werden durch hieran angepasste Bedingungen für die Laserbehandlung bereit gestellt. In the case of a laser treatment, the second order region is effected with a resistance of about 5 ohms without treatment of the layer with the laser. The range of, for example, 25-30 ohms is achieved by laser treatment at low speed or high power. The interposed regions are provided by conditions adapted thereto for the laser treatment.
Im Falle von Sputtern von Targets mit unterschiedlichen Aluminiumkonzentrationen im Zinkoxid werden z. B. über eine Breite B des Bereichs erster Ordnung Targets mit einer Konzentration an Aluminium von 0, 1 -2% Targetdotiermenge verwendet. In the case of sputtering of targets with different aluminum concentrations in the zinc oxide z. For example, over a width B of the first-order region, targets having an aluminum concentration of 0.1 to 2% target doping amount are used.
Das auf diese Weise hergestellte Solarmodul zeichnet sich dadurch aus, dass mindestens eine Kontaktschicht des Moduls in Richtung abnehmender Stromdichte den Gradienten mit zunehmenden elektrischen Widerstand und Transmission aufweist. Entsprechend nimmt die Leitfähigkeit ab. In der abgeschiedenen (Front-)Kontaktschicht sind nach der ganzflächigen Anordnung zunächst keine Strukturen enthalten (Bereich erster Ordnung). Die Kontaktschicht kann mehrfach, z. B. linienfbrmig, abladiert werden, sodass mehrere parallel angeordnete Bereiche erster Ordnung, insbesondere streifenförmige Bereiche, in der Kontaktschicht gebildet werden, wie sie exemplarisch in der Figur lh dargestellt sind. Dies entspricht der PI - Struktuierung zur Bildung mehrerer Bereiche erster Ordnung, wie sie aus dem Stand derThe solar module produced in this way is characterized in that at least one contact layer of the module in the direction of decreasing current density has the gradient with increasing electrical resistance and transmission. Accordingly, the conductivity decreases. In the deposited (front) contact layer, no structures are initially contained after the full-surface arrangement (first-order region). The contact layer can be repeated, z. B. linear, ablated, so that a plurality of first order arranged in parallel, in particular strip-shaped areas are formed in the contact layer, as shown by way of example in the figure lh. This corresponds to the PI structuring to form several first order regions, as they are known from the prior art
Technik heraus bekannt sind. Mehrere Bereiche erster Ordnung, z. B. Streifen sind zueinander identisch. Sie liegen parallel nebeneinander auf dem Trägersubstrat vor und bilden die Basis zur Ausbildung streifenförmiger photovoltaischer Elemente. Diese Anordnung ist vorteilhaft, um die Stromdichte in dem späteren großflächigen Solarmodul zu reduzieren. Das Solarmo- dul wird hierzu in kleinere Teilzellen, die Streifen A, B, C, D und so weiter, unterteilt. Die Zellstreifen haben alle die gleiche Größe und werden zu einem späteren Zeitpunkt des Verfahrens mit den Streifen des auf der anderen Seite der Halbleiter-Schichten angeordneten Kontakts in Serie verschaltet. Das Verfahren zeichnet sich vorzugsweise auch dadurch aus, dass mehrere, zueinander parallele und räumlich durch erste Gräben voneinander getrennte Zellbereiche erster Ordnung in der Kontaktschicht mit entsprechenden Gradienten gebildet werden. Jeder dieser Bereiche weist den gewünschten Gradienten auf. Zwischen den Bereichen erster Ordnung liegt das Material des Trägersubstrats frei. Technique out. Several areas of first order, z. B. stripes are identical to each other. They are parallel to each other on the carrier substrate before and form the basis for forming strip-shaped photovoltaic elements. This arrangement is advantageous in order to reduce the current density in the later large-area solar module. The solar For this purpose, dul is subdivided into smaller sub-cells, strips A, B, C, D and so on. The cell strips are all the same size and are connected in series with the strips of the contact arranged on the other side of the semiconductor layers later in the process. The method is preferably also characterized in that a plurality of first-order cell regions, which are parallel to one another and spatially separated from each other by first trenches, are formed in the contact layer with corresponding gradients. Each of these areas has the desired gradient. Between the first-order regions, the material of the carrier substrate is exposed.
Auf der erfindungs gemäßen Kontaktschicht sind ganzflächig die aktiven Halbleiterschichten angeordnet. Als Halbleiter-Schichten können die Schichten für eine a-Si:H^c-Si:H-On the fiction, contemporary contact layer over the entire surface, the active semiconductor layers are arranged. As semiconductor layers, the layers for a-Si: H ^ c-Si: H
Tandemsolarzelle oder jedwede andere Schichtenfolge wie sie üblicherweise in der Solarzellenindustrie genutzt werden. Insbesondere werden p-i-n- oder p-i-n-p-i-n-Schichten oder n-i- p- oder n-i-p-n-i-p-Schichten abgeschieden. Die Erfindung ist in diesem Sinne nicht eingeschränkt. Mögliche Halbleiterschichtsysteme sind amorphes, mikrokristallines, polykristallines Silizium, Siliziumgermanium, Siliziumkohlenstoff, Si02, Si3N4, SiOx, SiON, CdTe und CIGS. Es können auch einfache p-i-n-Dioden aus a-Si oder μο-Si oder auch p-i-n-p-i-n- Tandemstrukturen aus a-Si/a-Si oder auch
Figure imgf000012_0001
und den jeweiligen Legierungen des Siliziums mit Germanium oder Kohlenstoff angeordnet werden. Die P 1 -Strukturen können vor oder nach der Bildung der erfindungsgemäßen Gradienten gebildet werden. Die PI -Strukturen können auch nach der Anordnung der Halbleiter- Schichten und sogar nach der Anordnung einer weiteren Kontaktschicht auf den Halbleiter- Schichten gebildet werden. P2- und P3-Strukturen und Gräben werden dann parallel zu den ersten Gräben gebildet. Damit erfolgt die Serienverschaltung der streifenförmigen photovol- taischen Elemente. Tandem solar cell or any other layer sequence as commonly used in the solar cell industry. In particular, pin or pinpin layers or nip or nipnip layers are deposited. The invention is not limited in this sense. Possible semiconductor layer systems are amorphous, microcrystalline, polycrystalline silicon, silicon germanium, silicon carbon, Si0 2 , Si 3 N 4 , SiO x, SiON, CdTe and CIGS. It is also possible to use simple a-Si or μο-Si pin diodes or else pin-a-Si / a-Si tandem structures
Figure imgf000012_0001
and the respective alloys of silicon with germanium or carbon. The P 1 structures can be formed before or after the formation of the gradients according to the invention. The PI structures can also be formed after the arrangement of the semiconductor layers and even after the arrangement of a further contact layer on the semiconductor layers. P2 and P3 structures and trenches are then formed parallel to the first trenches. Thus, the series connection of the strip-shaped photovoltaic elements takes place.
Es werden dann benachbart und seitlich versetzt zu den ersten Gräben der ersten Pl - Strukturierung durch eine zweite P2-Strukturierung zweite Gräben gebildet. Alle zweiten Gräben werden parallel in derselben Ausrichtung zu den ersten Gräben gebildet. In den zweiten Gräben muss die Oberfläche der erfindungsgemäßen Kontaktschicht freigelegt sein, da hier die Serienverschaltung benachbarter Elemente erfolgt. Die zweiten Gräben werden vorzugsweise eng benachbart und parallel zu den ersten Gräben gebildet. Mit eng benachbart sind wenige μηι Abstände der parallelen Gräben zueinander umfasst. Second trenches are then formed adjacent and laterally offset from the first trenches of the first P 1 structuring by a second P 2 patterning. All second trenches are formed in parallel in the same orientation to the first trenches. In the second trenches, the surface of the contact layer according to the invention must be exposed, since here the series connection of adjacent elements takes place. The second trenches are preferably formed closely adjacent and parallel to the first trenches. With closely adjacent few μηι distances of the parallel trenches to each other includes.
Die zweite Kontaktschicht, z. B. Silber, Aluminium oder eine Kombination aus ZnO:Al und Silber, wird auf die Halbleiter-Schichten und in die zweiten Gräben abgeschieden. In den zweiten Gräben erfolgt vorteilhaft der elektrische Kontakt zur Serienverschaltung benachbarter streifenförmiger Elemente. Mögliche Beschichtungsmethoden für die zweite elektrische Kontaktschicht sind Sputtern, Aufdampfen und PECVD-Verfahren. Die zweite elektrische Kontaktschicht wird durch die ersten Gräben nicht eingerissen. Auf Grund der zweiten Grä- ben werden die gewünschten Kontakte zur Serienverschaltung der zweiten elektrischen Kontaktschicht eines ersten streifenförmigen Elements, z. B. eines Elements A, zu einer ersten elektrischen Kontaktschicht eines hierzu benachbarten zweiten streifenförmigen Elements, z. B. eines Elements B, und so fort gebildet. The second contact layer, z. As silver, aluminum or a combination of ZnO: Al and silver, is deposited on the semiconductor layers and in the second trenches. In the second trenches, the electrical contact is advantageously used for series connection of adjacent strip-shaped elements. Possible coating methods for the second electrical contact layer are sputtering, vapor deposition and PECVD methods. The second electrical contact layer is not torn by the first trenches. Because of the second trenches, the desired contacts are connected to the series connection of the second electrical contact layer of a first strip-shaped element, eg. B. an element A, to a first electrical contact layer of a thereto adjacent second strip-shaped element, for. B. an element B, and so forth formed.
Es werden parallel und eng benachbart sowie seitlich versetzt zu den ersten und zu den zwei- ten Gräben jeweils dritte Gräben durch eine dritte Strukturierung P3 entsprechend der Anzahl der ersten und zweiten Gräben gebildet. Die dritten Gräben trennen die benachbarten streifenförmigen Elemente A, B, C und so weiter elektrisch voneinander. Parallel and closely adjacent and laterally offset from the first and the second trenches, third trenches are formed in each case by a third structuring P3 corresponding to the number of first and second trenches. The third trenches electrically separate the adjacent strip-shaped elements A, B, C and so on.
Die ersten, zweiten und / oder dritten Gräben zur Trennung der streifenförmigen Elemente werden insbesondere durch Laserablation hergestellt. Die ersten Gräben werden durch Ablation der ersten Kontaktschicht und anschließendes nasschemisches Ätzen erzeugt. Für den Laserprozess kommt z. B. ein Laser der Wellenlänge 1064 nm zum Einsatz. Dieser Laser abladiert nur die Halbleiter-Schichten. The first, second and / or third trenches for separating the strip-shaped elements are produced in particular by laser ablation. The first trenches are produced by ablation of the first contact layer and subsequent wet chemical etching. For the laser process z. As a laser of wavelength 1064 nm used. This laser ablates only the semiconductor layers.
Die zweiten Gräben werden durch Ablation der Halbleiter-Schichten erzeugt. Hierzu kommt in der Regel ein Laser der Wellenlänge 532 zum Einsatz. Die dritten Gräben werden typischerweise durch gleichzeitige Ablation der Halbleiter- Schichten und der zweiten elektrischen Kontaktschicht erzeugt. Hierzu kommt ebenfalls ein Laser der Wellenlänge 532 nm zum Einsatz. The second trenches are created by ablation of the semiconductor layers. For this purpose, a laser of wavelength 532 is usually used. The third trenches are typically generated by simultaneous ablation of the semiconductor layers and the second electrical contact layer. For this purpose, a laser of wavelength 532 nm is also used.
Alle Ablationsschritte können durch das Substrat erfolgen. Das erfindungsgemäße Modul weist entsprechend eine Vielzahl an benachbarten streifenförmigen Elementen auf. Jedes streifenförmige Element weist eine Schichtenfolge aus Trägersubstrat, einer ersten erfindungsgemäßen Kontaktschicht auf dem Substrat, den aktiven Halbleiter-Schichten auf der ersten elektrischen Kontaktschicht und hierauf angeordneter zweiter Kontaktschicht auf. Für die Serienverschaltung ist die zweite elektrische Kontaktschicht eines streifenförmigen Elements, z. B. Element A, bis auf die erste elektrische Kontaktschicht eines hierzu benachbarten streifenförmigen photovoltaischen Elements, z. B. Element B angeordnet. Das Modul ist dadurch gekennzeichnet, dass in der ersten elektrischen Kontaktschicht jeweils Gradienten vorhanden sind, in denen der elektrische Widerstand und die Transmission der Kontaktschicht zunehmen. All ablation steps can be through the substrate. The module according to the invention accordingly has a plurality of adjacent strip-shaped elements. Each strip-shaped element has a layer sequence of carrier substrate, a first contact layer according to the invention on the substrate, the active semiconductor layers on the first electrical contact layer and second contact layer arranged thereon. For series connection, the second electrical contact layer of a strip-shaped element, for. B. element A, except for the first electrical contact layer of a thereto adjacent strip-shaped photovoltaic element, for. B. element B arranged. The module is characterized in that in each case gradients are present in the first electrical contact layer, in which the electrical resistance and the transmission of the contact layer increase.
In Richtung abnehmender Stromdichte der erfindungsgemäßen Kontaktschicht werden die Transmission und damit der elektrische Widerstand im Bereich erster Ordnung immer erhöht. Diese Maßnahme allein bewirkt, dass die elektrischen und optischen Verluste geringer ausfallen als im Stand der Technik und damit der Wirkungsgrad des Solarmoduls erhöht wird, und zwar um etwa 0,5% relativ. In the direction of decreasing current density of the contact layer according to the invention, the transmission and thus the electrical resistance in the first order range are always increased. This measure alone causes the electrical and optical losses to be lower than in the prior art and thus the efficiency of the solar module is increased, by about 0.5% relative.
Spezieller Beschreibungsteil Special description part
Im Weiteren wird die Erfindung an Hand von Ausführungsbeispielen und den beigefügten Figuren näher beschrieben, ohne dass es hierdurch zur Einschränkung der Erfindung kommen soll. Es zeigen: Furthermore, the invention will be described in more detail with reference to exemplary embodiments and the attached figures, without this being intended to limit the invention. Show it:
Figur 1 : Herstellung und Serienverschaltung streifenförmiger photovoltaischer Elemente nach dem Stand der Technik, la-g: Schnitt; lh: Aufsicht. Figure 1: Production and series connection of strip-shaped photovoltaic elements according to the prior art, la-g: section; lh: supervision.
Figur 2: Stromfluss im serienv erschalteten Solarmodul nach dem Stand der Technik. Die streifenförmigen photovoltaischen Elemente A-D entsprechen je vier Bereichen ers- ter Ordnung. FIG. 2: Current flow in the series-connected solar module according to the prior art. The strip-shaped photovoltaic elements A-D each correspond to four first-order regions.
Figur 3: a) Ausschnittvergrößerung zu einem Bereich erster Ordnung aus Figur 2. FIG. 3: a) enlarged detail to a first-order region from FIG. 2.
b) Stromfluss im Bereich erster Ordnung (Zellstreifen C). Figur 4: a) Stromfluss im streifenförmigen photovoltaischen Element, beispielhaft Element C, als Bereich erster Ordnung, b) Schnitt mit zunehmender Transmission und elektrischen Widerstand entlang des Gradienten in Schicht 42 der erfindungsgemäßen Kontaktschicht. b) current flow in the first order (cell stripe C). FIG. 4: a) current flow in the strip-shaped photovoltaic element, by way of example element C, as first-order region, b) section with increasing transmission and electrical resistance along the gradient in layer 42 of the contact layer according to the invention.
Figur 5-6: Schematische Darstellung der Zunahme der Laserbehandlung und damit der Zunahme der Transmission und des elektrischen Widerstands (Pfeil J). Die Leitfähigkeit nimmt entlang des Gradienten ab. Figure 5-6: Schematic representation of the increase in laser treatment and thus the increase in transmission and electrical resistance (arrow J). The conductivity decreases along the gradient.
Figur 7: Abhängigkeit der Absorption von der Wellenlänge verschieden behandelter Bereiche zweiter Ordnung. FIG. 7: Dependence of the absorption on the wavelength of differently treated second order regions.
Figur 8: Maskenstruktur für die Abscheidung der Kontaktschicht. FIG. 8: Mask structure for the deposition of the contact layer.
Figur 1 zeigt schematisch den Herstellungsprozess nach dem Stand der Technik, wie er in der Einleitung dargestellt wurde. Figure 1 shows schematically the manufacturing process according to the prior art, as has been presented in the introduction.
In Figur 2 ist eine vereinfachte schematische Darstellung eines Siliziumdünnschichtsolarmo- duls angegeben. Die Pfeile im Modul deuten die Richtung des Stromflusses an. FIG. 2 shows a simplified schematic illustration of a silicon thin film solar module. The arrows in the module indicate the direction of the current flow.
Im Rahmen der Erfindung wurde erkannt, dass die Stromdichteverteilung in den Kontaktschichten eines Dünnschichtsolarmodul bzw. eines Zellstreifens gerade im Fall einer perfekt homogenen Schichtabscheidung tatsächlich nicht homogen ist, siehe Figur 3. Es wurde erkannt, dass sich prinzipbedingt bei einer sogenannten homogenen Abscheidung sich über der Zellstreifenbreite eine positionsabhängige Stromdichte ergibt. In the context of the invention, it has been recognized that the current density distribution in the contact layers of a thin-film solar module or a cell strip is in fact not homogeneous, especially in the case of a perfectly homogeneous layer deposition, see FIG. 3. It has been recognized that, in principle, in the case of a so-called homogeneous deposition, then Cell stripe width results in a position-dependent current density.
Folgende Eigenschaften treten je Zellstreifen A-D tatsächlich auf. In Figur 2 ist in den Zellstreifen A-D tatsächlich eine Stromdichteverteilung gegeben, wie sie im Ausschnitt exemplarisch für Zellstreifen C in Figur 3 dargestellt ist. The following properties actually occur per cell strip A-D. In FIG. 2, a current density distribution is actually given in the cell strips A-D, as shown in the detail by way of example for cell strips C in FIG.
Figur 3a zeigt beispielhaft das streifenförmige photovoltaische Element C aus der Figur 2 in Vergrößerung. Figur 3 zeigt schematisch in etwa den Kreis des Ausschnitts aus der Figur 2. Tatsächlich tritt im streifenförmigen photovoltaischen Element C nicht eine homogene Stromdichteverteilung auf, wie bisher vermutet. Tatsächlich tritt die in Figur 3b gezeigte Stromdich- teverteilung auf. Im rechten Teil entstehen hohe elektrische Verluste auf Grund der hohen Stromdichte. Im linken Teil der Zelle entstehen durch zu geringe Transmission des TCO zu hohe optische Verluste. FIG. 3 a shows by way of example the strip-shaped photovoltaic element C from FIG. 2 in magnification. FIG. 3 shows schematically approximately the circle of the detail from FIG. 2. In fact, a homogeneous current density distribution does not occur in the strip-shaped photovoltaic element C, as previously assumed. In fact, the current density shown in FIG. distribution on. In the right part, high electrical losses occur due to the high current density. In the left part of the cell too low transmission of the TCO leads to high optical losses.
Es wurde daher ein erfindungsgemäß modifiziertes Herstellungsverfahren zur Herstellung der Kontaktschicht auf dem Trägersubstrat wie folgt angewendet. Therefore, a production method modified according to the invention for producing the contact layer on the carrier substrate was used as follows.
Erstes Ausführungsbeispiel First embodiment
Ein 10x10 cm2 großes Glassubstrat 1 (Corning, Eagle XG) wird mittels Kathodenzerstäubung („Sputtern") mit aluminiumdotiertem Zinkoxid (ZnO:Al) 2 beschichtet, welches der Solarzelle als Frontelektrode dient. Das Trägersubstrat 1 wird dabei mit Ausnahme seines Rands ganzflächig mit der ersten Kontaktschicht 2 beschichtet. Die Substrattemperatur beträgt während des Beschichtungsprozesses etwa 300°C. Die erste Kontaktschicht 2 ist etwa 800 nm dick. Sie ist homogen in Bezug auf Dicke, Widerstand und Transmission und so weiter auf dem Trägersubstrat 1 angeordnet. Nach Abkühlen des beschichteten Substrats 1 auf Raumtemperatur wird die Schichtenfolge für 30 Sekunden in verdünnter Salzsäure (0,5% wt) ge- ätzt. Dieser Ätzschritt dient der Aufrauung der Schicht und verbessert die optischen Eigenschaften der Schicht. A 10 × 10 cm 2 glass substrate 1 (Corning, Eagle XG) is coated by means of sputtering with aluminum-doped zinc oxide (ZnO: Al) 2, which serves as the front electrode for the solar cell The substrate temperature during the coating process is about 300 ° C. The first contact layer 2 is about 800 nm thick and is arranged homogeneously in terms of thickness, resistance and transmission and so on on the carrier substrate 1. After the cooling of the The layer sequence is etched in dilute hydrochloric acid (0.5% wt) for 30 seconds at room temperature, this etching step serves to roughen the layer and improve the optical properties of the layer.
Das Ergebnis ist in der Figur lb gezeigt. Bis hierhin ist das Verfahren aus dem Stand der Technik bekannt. The result is shown in FIG. 1b. So far, the method of the prior art is known.
1. Erfindungsgemäße Anpassung einer Frontkontaktschicht (Figur 4) Am Beispiel eines transparenten leitfähigen Frontkontakts 42 wird das weitere Verfahren erläutert. Figur 4 zeigt die schematische Darstellung des Zellstreifens C der Figur 2 in einem erfindungsgemäßen Silizium-Dünnschichtsolarmodul. In Pfeilrichtung, das heißt in Richtung abnehmender lokaler Stromdichte in der TCO-Schicht 42 (vergleiche Figur 3b), wird das Material vorteilhaft weniger leitfähiger gemacht, das heißt der elektrische Widerstand der Schicht 42 über die Position X nimmt nach links gerichtet zu. Der elektrische Widerstand nimmt zu und ebenso die Transmission. Der Einfachheit halber wird hier ein linearer Trend für den Schichtwiderstand angedeutet (durchgezogene Linien). Für ein Modul nach dem Stand der Technik mit homogenem Widerstand der TCO-Schicht 2, 22 über der Zellstreifenbreite (vergleiche Abbildung 4, unten, gestrichelte Linie) gibt es eine optimale Kombination aus TCO-Schichtwiderstand und Zellstreifenbreite. Ausgehend von einem derartigen, optimierten Modul lässt sich eine Reduzierung der optischen und elektri- sehen Verluste der Schicht erzielen, wenn die Bereiche des Frontkontakts 42, die eine vergleichsweise hohe Stromdichte aufweisen in ihrer Leitfähigkeit verbessert werden. Dies sind in Figur 4 schematisch die Bereiche rechts der Mitte M. Die Bereiche des Frontkontakts 42, die eine vergleichsweise niedrige Stromdichte aufweisen sollen in ihrer Leitfähigkeit verringert werden. Dies sind die Bereiche der Kontaktschicht 42 links der Mitte, siehe auch Figur 3b. Wichtig hierbei ist, dass gleichzeitig mit der Reduzierung der Leitfähigkeit eine Erhöhung der Transmission eintritt. Dies ist bei den typischen Materialien des Frontkontakts insbesondere im nahen infraroten Spektralbereich der Fall. Folglich hat das resultierende, erfindungsgemäße Solarmodul im Vergleich zum Stand der Technik reduzierte elektrische und optische Verluste und somit einen höheren Wirkungsgrad. Figur 5 zeigt die Anwendbarkeit der oben beschriebenen Methode am Beispiel eines ange- passten Frontkontakts aus gesputtertem und nasschemisch geätztem ZnO:Al. Der Gradient der ZnO:Al Eigenschaften wird mittels Laser- Annealing dargestellt durch den dicken Pfeil erzeugt. Der Laser trägt die Energie J ein. Der Zellstreifen C erster Ordnung (siehe Figur 2) wird dabei Abschnittsweise zur Erzeugung von Bereichen zweiter Ordnung mit Laserlicht bestrahlt. Durch die Bestrahlung und die Absorptionseigenschaften des bestrahlten TCO- Materials kommt es zur lokalen Erhitzung des Materials. Infolge dessen verändern sich die Eigenschaften des ZnO:Al: Es wird beim Laser- Annealing tendenziell weniger leitfähig, das heißt der Widerstand und gleichzeitig die Transmission nehmen zu. 1. Inventive adaptation of a front contact layer (FIG. 4) The further method is explained using the example of a transparent conductive front contact 42. FIG. 4 shows the schematic illustration of the cell strip C of FIG. 2 in a silicon thin-film solar module according to the invention. In the direction of the arrow, that is to say in the direction of decreasing local current density in the TCO layer 42 (compare FIG. 3b), the material is advantageously made less conductive, that is, the electrical resistance of the layer 42 via the position X increases to the left. The electrical resistance increases and so does the transmission. For the sake of simplicity, a linear trend for the sheet resistance is indicated here (solid lines). For a prior art module with homogeneous resistance of the TCO layer 2, 22 over the cell stripe width (compare Figure 4, bottom, dashed line) there is an optimal combination of TCO sheet resistance and cell stripe width. On the basis of such an optimized module, a reduction in the optical and electrical losses of the layer can be achieved if the regions of the front contact 42 which have a comparatively high current density are improved in their conductivity. These are shown schematically in Figure 4, the areas to the right of the center M. The areas of the front contact 42, which have a comparatively low current density to be reduced in their conductivity. These are the areas of the contact layer 42 to the left of the center, see also FIG. 3b. It is important that an increase of the transmission occurs simultaneously with the reduction of the conductivity. This is the case with the typical materials of the front contact, in particular in the near infrared spectral range. Consequently, the resulting solar module according to the invention compared to the prior art has reduced electrical and optical losses and thus a higher efficiency. FIG. 5 shows the applicability of the method described above using the example of a matched front contact made of sputtered and wet-chemically etched ZnO: Al. The gradient of ZnO: Al properties is represented by laser annealing produced by the thick arrow. The laser enters the energy J The first-order cell stripe C (see FIG. 2) is irradiated section by section with laser light for generating second-order regions. Irradiation and the absorption properties of the irradiated TCO material cause local heating of the material. As a result, the properties of ZnO: Al: It tends to be less conductive in the laser annealing, that is, the resistance and at the same time increase the transmission.
Gezeigt ist die ZnO:Al-Oberfläche noch vor der Aufbringung der Silizium- Halbleiterschichten und des Rückkontakts. Es werden n streifenförmige Bereiche unterschieden, welche eine unterschiedliche Behandlungsintensität erfahren haben. In Pfeilrichtung nimmt die Behandlungsintensität so zu, dass eine Abnahme der Leitfähigkeit bei Zunahme der Transmission in den streifenförmigen Bereichen erreicht wird. Die Richtung des Stromflusses erfolgt entgegen der Pfeilrichtung. Die n Bereiche weisen einen Gradienten auf, welcher derart gestaltet ist, dass die elektrischen und optischen Verluste im Zellstreifen erster Ordnung minimal ausfallen. Praktisch realisiert wurde ein Modul auf einem 10 x 10 cm2 Glassubstrat, bei dem jeder zweite von insgesamt 16 Zellstreifen erster Ordnung in n=5 streifenförmige Bereiche zweiter Ordnung unterteilt wurden. Figur 6 zeigt die schematische Darstellung des Front-ZnO 42 in Aufsicht noch vor der späteren Deposition des Siliziums 43. Das Front-ZnO 42 wird auf folgende Weise hergestellt: Ein 10x10 cm2 großes GlassubstratShown is the ZnO: Al surface before the deposition of the silicon semiconductor layers and the back contact. There are distinguished n strip-shaped areas, which have experienced a different treatment intensity. In the direction of the arrow, the treatment intensity increases so that a decrease in the conductivity is achieved with an increase in the transmission in the strip-shaped areas. The direction of the current flow is opposite to the direction of the arrow. The n regions have a gradient which is designed such that the electrical and optical losses in the first-order cell stripe are minimal. A module on a 10 x 10 cm 2 glass substrate was practically implemented, in which every second of a total of 16 first-order cell strips were subdivided into n = 5 second-order strip-shaped regions. FIG. 6 shows the schematic representation of the front ZnO 42 in a plan view before the subsequent deposition of the silicon 43. The front ZnO 42 is produced in the following way: A 10 × 10 cm 2 glass substrate
(Corning, Eagle XG) wird mittels Kathodenzerstäubung („Sputtern") mit aluminiumdotiertem Zinkoxid (ZnO:Al) beschichtet, welches der Solarzelle als Frontelektrode 42 dient. Die Anregungsfrequenz beträgt 13,56 MHz in einer Depositionsanlage VISS 300 von Von Ardenne Anlagentechnik (VAAT). Ein keramisches Target mit 1% (wt) Aluminiumoxidgehalt (A1203) in ZnO wurde gewählt. Die Substrattemperatur beträgt 300°C bei einer Entladungsleistung von 1 ,5 kW. Der Argon Depositionsdruck beträgt 0,1 Pa. Die Schichtdicke der Schicht nach der Abscheidung beträgt etwa 800 nm. Nach Abkühlen des beschichteten Substrats auf Raumtemperatur wurden die zukünftigen Zellstreifen erster Ordnung A, B, C, D und so weiter definiert, indem mittels Laserablation die ZnO: AI- Schicht 42 lokal entfernt wurde, sodass elektrisch voneinander isolierte, streifenförmige ZnO: AI Bereiche erster Ordnung zurückblieben. Anschließend wurde die Probe für 50 Sekunden einem nasschemischen Ätzprozess in 0,5%iger (Gewichtsprozent) Salzsäure unterzogen. Dabei werden etwa 150 nm entfernt und die Oberfläche der ZnO: AI- Schicht wird aufgeraut. Die Ätzung wurde bei 25°C ausgeführt. (Corning, Eagle XG) is coated by sputtering with aluminum-doped zinc oxide (ZnO: Al), which serves as the solar cell front electrode 42. The excitation frequency is 13.56 MHz in a VISS 300 deposition system from Von Ardenne Anlagentechnik (VAAT A ceramic target with 1% (wt) alumina content (A1 2 0 3 ) in ZnO was selected, the substrate temperature being 300 ° C. at a discharge power of 1.5 kW, the argon deposition pressure being 0.1 Pa Layer after deposition is about 800 nm. After cooling the coated substrate to room temperature, the future first-order cell strips A, B, C, D and so on were defined by locally removing the ZnO: Al layer 42 by laser ablation, so that electrically Isolated strip-shaped ZnO: AI first-order regions were left behind, after which the sample was subjected to a wet-chemical etching process in 0.5% strength for 50 seconds (Percent by weight) hydrochloric acid. About 150 nm are removed and the surface of the ZnO: Al layer is roughened. The etching was carried out at 25 ° C.
Danach folgte das erfindungsgemäße Laser- Annealing jedes zweiten aufeinanderfolgenden Zellstreifens. Dabei wurde jeder behandelte Zellstreifen in fünf streifenförmige Bereiche zweiter Ordnung unterteilt um den erfindungsgemäßen Gradienten zu erzeugen. Eine schematische Darstellung eines gradierten Zellstreifens in Aufsicht vor der Siliziumdeposition zeigt Figur 6. This was followed by the laser annealing according to the invention of every second successive cell strip. In this case, each treated cell strip was subdivided into five second-order strip-shaped regions in order to produce the gradient according to the invention. A schematic representation of a graded cell strip in a plan view in front of the silicon deposition is shown in FIG. 6.
Die fünf Bereiche, bezeichnet mit 1-5 unterscheiden sich in der Intensität ihrer jeweiligen Laser-Behandlung und somit in ihrem elektrischen Widerstand und der Transmission. Von Bereich 1 ausgehend nimmt die Intensität der Laserbehandlung zu. Bereich 2 wird entsprechend sehr stark und Bereich 5 am meisten mit Laserstrahlung behandelt. Als Maß dient auch hier der absolute Energieeintrag in J je Fläche. Ziel ist die Ausbildung eines Gradienten der Eigenschaften Transmission und Widerstand des ZnO:Al. Tabelle 1 zeigt exemplarisch die verwendeten Laserparameter und deren Auswirkungen auf die gesputterten, geätzten ZnO:Al-Schichten. The five areas, labeled 1-5, differ in the intensity of their respective laser treatment and thus in their electrical resistance and transmission. Starting from area 1, the intensity of the laser treatment increases. Area 2 is treated very strongly and area 5 is treated the most with laser radiation. The absolute energy input in J per area serves as a measure. The goal is the formation of a gradient of the properties transmission and resistance of ZnO: Al. Table 1 shows examples of the laser parameters used and their effects on the sputtered, etched ZnO: Al layers.
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Tabelle 1 : cw=continous wave; Laserparameter für die Behandlung der Bereiche 1 -5 und die Auswirkungen auf den Schichtwiderstand und die Transmission einer 800 nm dicken rf- gesputterten und anschließend nasschemisch geätzten ZnO: AI Schicht.  Table 1: cw = continous wave; Laser parameters for the treatment of the areas 1 -5 and the effects on the sheet resistance and the transmission of an 800 nm thick rf-sputtered and then wet-chemically etched ZnO: Al layer.
Auf dem so gestalteten transparenten Frontkontakt 42 wurde anschließend das Solarmodul aus mikrokristallinem Silizium 43 angeordnet. Die Absorberschichtdicke betrug etwa 1 μηι. Der Rückkontakt 44 bestand aus 80 nm ZnO und 200 nm Silber. Es zeigte sich, dass die gradierten Zellstreifen im Mittel einen um etwa 7% höheren Wirkungsgrad aufweisen als die Zellstreifen ohne entsprechenden Gradienten. The solar module made of microcrystalline silicon 43 was subsequently arranged on the transparent front contact 42 designed in this way. The absorber layer thickness was about 1 μηι. The back contact 44 consisted of 80 nm ZnO and 200 nm silver. It was found that the graded cell strips have on average about 7% higher efficiency than the cell strips without corresponding gradients.
Figur 7 zeigt die Auswirkungen auf die Transmission bzw. Absorption als Graphen. Die Laserbehandlung beeinflusst auch die optischen Eigenschaften des TCO 42. Der Spotdurchmesser des Lasers betrug bei der Behandlung etwa 600 μηι Durchmesser. Verwendet wurde ein Laser der Firma Rofin, Typ Powerline 10E. Dargestellt ist die die Absorption der Schicht 42 als Funktion der Wellenlänge. Bei zunehmender Laserbehandlung, ausgeführt durch geringe Überfahrgeschwindigkeit, wird die Absorption insbesondere im langwelligen Bereich reduziert und somit die Transmission erhöht. FIG. 7 shows the effects on the transmission or absorption as a graph. The laser treatment also influences the optical properties of the TCO 42. The spot diameter of the laser was in the treatment about 600 μηι diameter. A laser from Rofin, type Powerline 10E was used. Shown is the absorption of layer 42 as a function of wavelength. With increasing laser treatment, carried out by low pass speed, the absorption is reduced, especially in the long-wave range and thus increases the transmission.
Zweites Ausführungsbeispiel (Figur 8): Ein 10x10 cm2 großes Glassubstrat (Corning, Eagle XG) wurde mittels Kathodenzerstäubung („Sputtern") mit aluminiumdotiertem Zinkoxid (ZnO:Al) beschichtet, welches der Solarzelle als erfindungsgemäße Frontelektrode dient. Hierbei wird zunächst eine Maske mit 16 streifenförmigen Aussparungen 91.1-91.16 vor dem Substrat angebracht. Die Aussparungen der Maske besitzen eine Größe von 1 ,76 x 80 mm2 und einen Abstand von 5 mm zueinander. Sodann wird eine erste Schicht gesputtert. Es bildet sich je Aussparung ein streifenförmiger Bereich zweiter Ordnung aus ΖηΟ.ΆΙ auf dem Substrat. Anschließend wird die Maske 91 in die Richtung entlang der kurzen Seite der ersten Schicht, siehe Pfeil, seitlich versetzt. Die Maske wird hierbei um 1 ,66 mm versetzt. Es wird anschließend parallel zur ersten Schicht eine zweite Schicht aufgebracht. Die erste Schicht und die zweite Schicht besitzen somit entlang ihrer langen Seite einen Überlappbereich von 0, 1 mm. Danach wird die Maske seitlich in gleicher Richtung um 1 ,66 mm versetzt und eine weitere Schicht abgeschieden. Durch die Schichten 1 -3 werden am Ende 16 Streifen erster Ordnung mit je drei Bereichen zweiter Ordnung definieret. Second Exemplary Embodiment (FIG. 8): A 10 × 10 cm 2 glass substrate (Corning, Eagle XG) was coated by sputtering with aluminum-doped zinc oxide (ZnO: Al), which serves as a front electrode according to the invention With 16 strip-shaped recesses 91.1-91.16 mounted in front of the substrate Mask have a size of 1, 76 x 80 mm 2 and a distance of 5 mm from each other. Then a first layer is sputtered. It forms per recess a strip-shaped region of second order of ΖηΟ.ΆΙ on the substrate. Subsequently, the mask 91 is displaced laterally in the direction along the short side of the first layer, see arrow. The mask is offset by 1.66 mm. It is then applied parallel to the first layer, a second layer. The first layer and the second layer thus have an overlap area of 0.1 mm along their long side. Thereafter, the mask is laterally offset in the same direction by 1, 66 mm and deposited another layer. At the end 16 first-order stripes are defined by layers 1 -3, each with three second-order regions.
Dimensionen: Die Streifen erster Ordnung haben z. B. eine Gesamtbreite von 5 mm. Dann haben die Bereiche zweiter Ordnung jeweils eine Breite von 1 ,66 mm. Die Länge der streifenförmigen Elemente betrage z. B. 8 cm. Dimensions: The first-order stripes have z. B. a total width of 5 mm. Then the second order areas each have a width of 1.66 mm. The length of the strip-shaped elements amount to z. B. 8 cm.
Mögliche Abscheidungsbedingungen für die Schichten 1-3 sind der Tabelle 2 entnehmen. Tabelle 2: Bereiche 1 bis 3 und die Auswirkungen auf den Schichtwiderstand und die Transmission bei 1000 nm Wellenlänge einer 800 nm dicken rf-gesputterten ZnO.Al-Schicht. Possible deposition conditions for the layers 1-3 are shown in Table 2. Table 2: Areas 1 to 3 and the effects on sheet resistance and transmission at 1000 nm wavelength of an 800 nm thick rf-sputtered ZnO.Al layer.
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Grundsätzlich ist es für beide Ausführungsbeispiele denkbar, jede der beteiligten Schichten und auch mehrere gleichzeitig, z. B. auch den Rückkontakt, einen Zwischenreflektor, die dotierten Schichten (p bzw. n), Antireflexschichten etc. mit einem erfindungsgemäßen Gra- dienten zu versehen, welcher zu einer Verringerung der Verluste oder aber zur Materialeinsparung der gradierten Schicht oder auch einer anderen Schicht führt.  Basically, it is conceivable for both embodiments, each of the layers involved and also several simultaneously, z. B. also the back contact, an intermediate reflector, the doped layers (p or n), Antireflexschichten etc. provided with a Gra tendients according to the invention, which leads to a reduction of losses or to save material of the graded layer or other layer ,
Dabei können für die Anordnung der verschiedenen Schichten selbstverständlich auch die Verfahren nach den Ausführungsbeispielen miteinander kombiniert werden. Die Abscheidung der Halbleiter-Schichten und / oder des zweiten Kontakts kann aber auch geschehen wie für Figur 1 , dem Stand der Technik beschrieben. Of course, the method according to the embodiments can be combined with each other for the arrangement of the different layers. The deposition of the semiconductor layers and / or the second contact can also be done as described for Figure 1, the prior art.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e Patent claims
1. Verfahren zur Herstellung eines Solarmoduls, wobei auf einem Substrat das Material der Kontaktschicht zur Ausbildung einer Fläche angeordnet wird, 1. A method for producing a solar module, wherein on a substrate, the material of the contact layer is arranged to form a surface,
dadurch gekennzei chnet, dass  characterized gekennzei that
während der Herstellung des Solarmoduls mindestens ein Gradient in der Kontaktschicht ausgebildet wird und in dem Gradienten der elektrische Widerstand und die Transmission in derselben Richtung der Fläche der Kontaktschicht zunehmen.  during the manufacture of the solar module, at least one gradient is formed in the contact layer and increase in the gradient of the electrical resistance and the transmission in the same direction of the surface of the contact layer.
2. Verfahren nach vorherigem Anspruch 2. Method according to the preceding claim
gekennzeichnet dadurch, dass  characterized in that
mehrere Gradienten in der Kontaktschicht ausgebildet werden, in denen der elektrische Widerstand und die Transmission in derselben Richtung der Fläche der Kontaktschicht zunehmen.  a plurality of gradients are formed in the contact layer in which the electrical resistance and the transmission increase in the same direction of the surface of the contact layer.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 3. The method according to claim 1 or 2
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
der Gradient mit einer Laserbehandlung ausgebildet wird.  the gradient is formed with a laser treatment.
4. Verfahren nach dem vorherigen Anspruch, 4. Method according to the preceding claim,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
zur Erzeugung des Gradienten des elektrischen Widerstands und der Transmission der Kontaktschicht die Laserleistung variiert wird.  to generate the gradient of the electrical resistance and the transmission of the contact layer, the laser power is varied.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden zwei Ansprüche, 5. Method according to one of the preceding two claims,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
zur Erzeugung des Gradienten die Geschwindigkeit, mit der der Laser lateral über die Oberfläche der Kontaktschicht geführt wird, variiert wird.  to generate the gradient, the speed with which the laser is guided laterally over the surface of the contact layer is varied.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 6. The method according to any one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
der Gradient in der Kontaktschicht durch zeitlich aufeinanderfolgendes Sputtern von Targets mit unterschiedlich leitfähigem Material hergestellt wird. the gradient in the contact layer is produced by temporally successive sputtering of targets with differently conductive material.
7. Verfahren nach vorherigem Anspruch 7. Method according to the preceding claim
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
hierzu eine Relativbewegung zwischen Substrat mit einer hierauf angeordneten Maske und dem Target ausgeführt wird.  For this purpose, a relative movement between the substrate is carried out with a mask arranged thereon and the target.
8. Verfahren nach vorherigem Anspruch 8. Method according to the preceding claim
gekennzeichnet durch  marked by
Wechseln des Targets während der Relativbewegung.  Changing the target during the relative movement.
9. Verfahren nach einem der vorherigen drei Ansprüche 9. The method according to one of the preceding three claims
gekennzeichnet durch  marked by
Sputtern von Targets mit einer Konzentration von 0,2 bis 2% im Target.  Sputtering of targets with a concentration of 0.2 to 2% in the target.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 10. The method according to any one of the preceding claims
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
mehrere, zueinander parallele und räumlich durch erste Gräben voneinander getrennte Zellstreifen in der Kontaktschicht gebildet werden, die jeweils einen Gradienten aufweisen, und in dem Gradienten der elektrische Widerstand und die Transmission in derselben Richtung der Fläche der Kontaktschicht zunehmen.  a plurality of parallel to each other and spatially separated by first trenches cell strips are formed in the contact layer, each having a gradient, and increase in the gradient of the electrical resistance and the transmission in the same direction of the surface of the contact layer.
1 1. Verfahren nach vorherigem Anspruch bei dem zur Bildung und Serienverschaltung streifenförmiger photovoltaischer Elemente weitere folgende Schritte ausgeführt werden: a) auf den Zellstreifen der Kontaktschicht wird ein Halbleiterschichtsystem angeordnet, b) es werden eine Mehrzahl parallel zu den ersten Gräben angeordneter zweiter Gräben in dem Halbleiterschichtsystem gebildet und darin die Oberfläche der Kontaktschicht freigelegt, c) es wird eine zweite Kontaktschicht auf dem Halbleiterschichtsystem angeordnet, so dass in den zweiten Gräben ein Kontakt von der zweiten elektrischen Kontaktschicht eines ersten streifenförmigen Elements (A) zu einer ersten elektrischen Kontaktschicht eines benachbarten zweiten streifenförmigen Elements (B) gebildet wird, d) benachbart und seitlich versetzt zu den ersten und zweiten Gräben werden jeweils dritte Gräben in der zweiten elektrischen Kontaktschicht gebildet, die benachbarte streifenförmige Elemente (A, B, C) voneinander trennen. 1 1. A method according to the preceding claim in which the formation and series connection of strip-shaped photovoltaic elements further steps are carried out: a) on the cell strip of the contact layer, a semiconductor layer system is arranged, b) there are a plurality of parallel to the first trenches arranged second trenches in the C) a second contact layer is arranged on the semiconductor layer system such that in the second trenches a contact is made from the second electrical contact layer of a first strip-shaped element (A) to a first electrical contact layer of an adjacent second layer strip-shaped element (B) is formed, d) adjacent and laterally offset from the first and second trenches are respectively formed third trenches in the second electrical contact layer, the adjacent strip-shaped elements (A, B, C) separated from each other.
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 12. The method according to any one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
beide Kontaktschichten des Solarmoduls mindestens einen Gradienten aufweisen, und in dem Gradienten der elektrische Widerstand und die Transmission in derselben Richtung der Fläche der Kontaktschicht zunehmen.  both contact layers of the solar module have at least one gradient, and increase in the gradient of the electrical resistance and the transmission in the same direction of the surface of the contact layer.
13. Solarmodul, mit einem Substrat auf dem das Material einer Kontaktschicht zur Ausbildung einer Fläche angeordnet ist 13. Solar module, with a substrate on which the material of a contact layer for forming a surface is arranged
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
die Kontaktschicht einen Gradienten aufweist und entlang des Gradienten der elektrische Widerstand und die Transmission in derselben Richtung der Fläche zunehmen.  the contact layer has a gradient and along the gradient increase the electrical resistance and the transmission in the same direction of the surface.
14. Solarmodul mit einer Vielzahl an benachbarten streifenförmigen, photovoltaischen Elementen, wobei jedes photovoltaische Element auf einem Trägersubstrat eine Schichtenfolge umfassend eine erste Kontaktschicht, aktive Halbleiterschichten und hierauf angeordnete zweite Kontaktschicht aufweist, und zur Serienverschaltung die zweite Kontaktschicht eines photovoltaischen Elements (A) bis auf die erste elektrische Kontaktschicht eines hierzu benachbarten photovoltaischen Elements (B) angeordnet ist dadurch gekennzei chnet, dass 14. Solar module with a plurality of adjacent strip-shaped, photovoltaic elements, wherein each photovoltaic element on a carrier substrate has a layer sequence comprising a first contact layer, active semiconductor layers and disposed thereon second contact layer, and for series connection, the second contact layer of a photovoltaic element (A) up on the first electrical contact layer of a photovoltaic element (B) adjacent thereto is arranged thereby gekennzei that
jede erste Kontaktschicht und / oder zweite Kontaktschicht der Elemente einen Gradienten aufweist und entlang des Gradienten der elektrische Widerstand und die Transmission in derselben Richtung der Fläche zunehmen.  each first contact layer and / or second contact layer of the elements has a gradient and increase along the gradient of the electrical resistance and the transmission in the same direction of the surface.
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