WO2013080072A2 - Solarzelle und verfahren zum herstellen einer solarzelle - Google Patents

Solarzelle und verfahren zum herstellen einer solarzelle Download PDF

Info

Publication number
WO2013080072A2
WO2013080072A2 PCT/IB2012/056412 IB2012056412W WO2013080072A2 WO 2013080072 A2 WO2013080072 A2 WO 2013080072A2 IB 2012056412 W IB2012056412 W IB 2012056412W WO 2013080072 A2 WO2013080072 A2 WO 2013080072A2
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
emitter
solar cell
base
connection structure
contact
Prior art date
Application number
PCT/IB2012/056412
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
WO2013080072A3 (de
Inventor
Michael Grimm
Wilhelm Stein
Martin PLETTIG
Giuseppe Citarella
Original Assignee
Roth & Rau Ag
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Roth & Rau Ag filed Critical Roth & Rau Ag
Priority to CN201280068873.5A priority Critical patent/CN104185904A/zh
Priority to US14/362,092 priority patent/US20150027527A1/en
Priority to EP12812364.3A priority patent/EP2786420A2/de
Publication of WO2013080072A2 publication Critical patent/WO2013080072A2/de
Publication of WO2013080072A3 publication Critical patent/WO2013080072A3/de

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/02—Details
    • H01L31/02002—Arrangements for conducting electric current to or from the device in operations
    • H01L31/02005—Arrangements for conducting electric current to or from the device in operations for device characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
    • H01L31/02008—Arrangements for conducting electric current to or from the device in operations for device characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for solar cells or solar cell modules
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/02—Details
    • H01L31/02002—Arrangements for conducting electric current to or from the device in operations
    • H01L31/02005—Arrangements for conducting electric current to or from the device in operations for device characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
    • H01L31/02008—Arrangements for conducting electric current to or from the device in operations for device characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for solar cells or solar cell modules
    • H01L31/0201—Arrangements for conducting electric current to or from the device in operations for device characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for solar cells or solar cell modules comprising specially adapted module bus-bar structures
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/02—Details
    • H01L31/0224—Electrodes
    • H01L31/022408—Electrodes for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
    • H01L31/022425—Electrodes for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for solar cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H01L31/042—PV modules or arrays of single PV cells
    • H01L31/05—Electrical interconnection means between PV cells inside the PV module, e.g. series connection of PV cells
    • H01L31/0504—Electrical interconnection means between PV cells inside the PV module, e.g. series connection of PV cells specially adapted for series or parallel connection of solar cells in a module
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H01L31/042—PV modules or arrays of single PV cells
    • H01L31/05—Electrical interconnection means between PV cells inside the PV module, e.g. series connection of PV cells
    • H01L31/0504—Electrical interconnection means between PV cells inside the PV module, e.g. series connection of PV cells specially adapted for series or parallel connection of solar cells in a module
    • H01L31/0512—Electrical interconnection means between PV cells inside the PV module, e.g. series connection of PV cells specially adapted for series or parallel connection of solar cells in a module made of a particular material or composition of materials
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H01L31/06—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by potential barriers
    • H01L31/072—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by potential barriers the potential barriers being only of the PN heterojunction type
    • H01L31/0745—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by potential barriers the potential barriers being only of the PN heterojunction type comprising a AIVBIV heterojunction, e.g. Si/Ge, SiGe/Si or Si/SiC solar cells
    • H01L31/0747—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by potential barriers the potential barriers being only of the PN heterojunction type comprising a AIVBIV heterojunction, e.g. Si/Ge, SiGe/Si or Si/SiC solar cells comprising a heterojunction of crystalline and amorphous materials, e.g. heterojunction with intrinsic thin layer
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy

Definitions

  • the present invention relates to a method for producing a solar cell, comprising the steps of: producing a solar cell core, in which, upon incidence of light in a front side of the solar cell, a charge separation and a charge transport to an emitter and to a base located on a side of the solar cell opposite the emitter is provided; Producing an electrically conductive emitter contact structure in the form of contact fingers which are in direct electrical contact with the emitter; and manufacturing a solderable metallic emitter terminal structure in the form of bus bars which are in direct electrical contact with the emitter contact structure and which transversely connect the contact fingers of the emitter contact structure; wherein emitter and base are contacted on opposite sides of the solar cell.
  • the invention further relates to a solar cell with a solar cell core, in which, upon incidence of light in a front side of the solar cell, charge separation and charge transport to an emitter and to a base located on a side of the solar cell opposite the emitter is provided; an electrically conductive emitter contact structure that is in direct electrical contact with the emitter; and a solderable emitter metal terminal structure that is in direct electrical contact with the emitter contact structure; wherein emitter and base are contacted on opposite sides of the solar cell.
  • the contact fingers and the busbars according to the prior art are produced in a common process step by screen printing from a silver paste.
  • the base which is typically opposite the emitter on the back of the solar cell, for example, by a Contacted aluminum layer, wherein the aluminum layer forms the base contact structure. Since aluminum is not solderable, a solderable silver connection structure is applied to this base contact structure.
  • a solar cell is known in which a copper wire is used as a busbar instead of a silver line, which is angalvaninstrument to the contact fingers.
  • a disadvantage of this solar cell and the associated production process are the need for special, suitable for the process plating. Furthermore, there is the danger when using copper that this differs into the silicon of the solar cell. To prevent this, very good barriers are needed between silicon and copper. Also problematic is the connection of serving as a busbar copper wires with the solar cell only at the small overlap areas with the contact fingers. Due to the small contact surfaces, the reliability of such solar cells is questionable.
  • solderable metallic emitter connection structure is produced at least from nickel, a nickel alloy, tin and / or a tin alloy, and to this emitter connection structure a solder or a coated with a solder, electrically conductive band assembly is applied.
  • the method according to the invention differs from conventional standard solar cell production methods, in which the emitter contact structure and the emitter connection structure on the front side of the solar cell are produced simultaneously in one process step, in that the emitter contact structure and the emitter connection structure are subsequently produced in different process steps be prepared and the emitter terminal structure is not formed from the proven in standard solar cells, very good conductive silver.
  • a known, relatively poorly conductive material such as nickel or tin or an alloy of nickel or tin, is used to form the emitter connection structure.
  • This material mainly consists of either nickel or tin, but may also be a nickel-tin alloy. In principle, other alloys of nickel and / or tin, for example with vanadium, can be used.
  • the emitter terminal structure need not be formed solely of a nickel, a nickel alloy, tin, and / or a tin alloy-containing layer.
  • additional layers such as, for example, an adhesion-promoting layer or a cover layer, can be applied to the solar cell below or above the nickel- and / or tin-containing layer.
  • the present invention is a completely unconventional way for solar cell contacting.
  • expensive materials such as silver are explicitly dispensed with for producing the emitter connection structure, and are oriented to significantly poorer electrically conductive materials such as nickel, tin or an alloy of at least one of these materials.
  • the electrical conductivity of this material is readily sufficient to suitably electrically contact the emitter contact structure.
  • materials such as nickel, tin and / or an alloy of these materials, very good solderability, so that on an emitter terminal structure made of these materials very well a Lot or one with a Lot covered, electrically conductive tape assembly for contacting the solar cell can be applied.
  • a solar cell can be produced at a significantly lower cost than in the prior art, since according to the invention the use of high-priced materials, such as silver, for producing the emitter connection structure is dispensed with.
  • high-priced materials such as silver
  • a further advantage of the method according to the invention over solar cell standard technologies in which silver busbars are used as emitter connection structures is that the emitter connection structure materials proposed according to the invention do not negatively influence the silicon surface. Instead, conventional solar cells have the effect that the silver bus bars provided for soldering penetrate through the silicon nitride provided on the solar cell to the silicon surface. This reduces the efficiency of the solar cell. This is attempted to avoid this in the prior art by printing the contact fingers on the solar cells, subsequently performing a firing step, then applying the silver busbars and then merely drying the silver busbars so that the silver penetrates the silicon core Solar cell can be prevented. Such an effect is not to be feared, in particular if the emitter terminal structure materials proposed according to the invention are sputtered, for example.
  • the solderable metallic emitter terminal structure is as solderable as a conventional emitter terminal structure made of silver, for example.
  • a solar cell produced by the method of the present invention can be further processed in a standard production process without major production upgrades.
  • the external connection of the solar cell with other solar cells or external terminal poles of solar modules can be done without changes in the process flow.
  • a tin-containing solder and an electrically conductive band arrangement can be applied to the emitter connection structure.
  • the electrically conductive band arrangement can consist, for example, of two copper braided bands, which are soldered over the whole area on two current busbars. In this example assumes the band assembly of two copper bands the function of power collection and current dissipation of the solar cell surface.
  • the current transport in the region of the emitter connection structure can not take place via a conductive band arrangement, but directly via a solder having a sufficiently large cross section, which can dissipate the current generated in the solar cell.
  • the emitter connection structure itself has to transport the current only perpendicularly from the emitter contact structure to the solder or the solder-covered, electrically conductive band arrangement. However, lateral current transport over greater distances is not provided in the emitter connection structure.
  • the term solar cell core used according to the invention can be seen to different extents depending on the type of solar cell present.
  • the solar cell core typically includes the n-type crystalline core of the solar cell forming the base, the highly n-type emitter layer formed on the front surface of the solar cell by diffusion of phosphorus into the solar cell core, and a highly p-doped solar cell Reaction with back layer made of aluminum.
  • the silicon nitride antireflection coating on the front side serves to minimize optical reflection and is no longer part of the solar cell core.
  • the solar cell produced by the method according to the invention may be a so-called heterojunction solar cell, which is produced using a p-type réelleswafers.
  • the solar cell core of the heterojunction solar cell is formed for example by deposition of an undoped, ie intrinsic semiconductor layer, an n-type semiconductor layer and a transparent and conductive surface layer.
  • the transparent conductive surface layer consists, for example, of indium tin oxide. On the one hand it assumes the function of antireflection coating and on the other hand also has electrical functions, such as the formation of the electrical Au tex Cred .
  • the emitter connection structure On the front side of the solar cell, the largest possible area for the incidence of light is desired. Accordingly, the emitter connection structure should cover and shade the smallest possible area of the solar cell front side. Therefore, it is favorable on the solar cell front, the emitter terminal structure as narrow as possible train. For good electrical conductivity, therefore, the entire emitter connection structure with the solder or the solder-covered, electrically conductive band arrangement is to be reinforced on the solar cell front side. For solar cells where the emitter is on the back, however, reducing the pad area is not always necessary or desirable. On the rear side of the solar cell, the emitter connection structure can be regularly applied over a large area, in which case only the covering of a partial area of the emitter connection structure with solder or a solder-covered, electrically conductive band arrangement can be provided.
  • the method further comprises the following method steps: producing a base contact structure which is in direct electrical contact with the base; Producing a solderable metallic base terminal structure that is in direct electrical contact with the base contact structure, at least one of nickel, a nickel alloy, tin and / or a tin alloy; and applying a solder or a solder-covered, electrically conductive tape assembly to the base terminal structure.
  • the base connection structure is produced by a method which is similar to the method for producing the emitter connection structure according to the invention.
  • Emitter and base are located on opposite sides of the solar cell.
  • the requirements for the emitter connection structure and the base connection structure are largely due to the solderability, the material used for the external connection and the requirements of the solar cell as a whole.
  • connection structure On the front side of a solar cell, the respectively provided connection structure should shade the smallest possible area, irrespective of whether it is a solar cell in which the emitter connection structure or the base connection structure is located on the solar cell front side.
  • the base terminal structure when the base terminal structure is on the solar cell front side, their structure sizes as low as possible and to realize a good electrical conductivity on the entire base terminal structure, a solder or a solder-covered, electrically conductive To provide band arrangement.
  • the solar cell rear side such full-area coverage of the base connection structure is not absolutely necessary.
  • specific requirements may exist for the respective contact structure.
  • a barrier effect against copper the diffusion of which must be regularly prevented in the solar cell core, required. If the neighboring layers of the respective connection structure allow a diffusion of copper into the solar cell core, then the corresponding contact structure itself must be a diffusion barrier for copper. On the other hand, if the respective contact structure is located on other layers, such as on a silicon nitride antireflection layer, which acts as a diffusion barrier for copper, then the corresponding connection structure itself does not have to have a diffusion barrier effect with respect to copper.
  • the emitter connection structure and / or the base connection structure is produced with a layer thickness of less than 5 ⁇ m.
  • emitter or base connection structures made of silver with a layer thickness of about 20 ⁇ be used.
  • the emitter and / or base connection structure is preferably made considerably thinner and with a layer thickness of less than 5 ⁇ m.
  • the emitter connection structure and / or the base connection structure is preferably produced with a layer thickness between 50 and 500 nm.
  • a layer thickness between 50 and 500 nm.
  • Layer thicknesses between 50 nm and 500 nm.
  • thinner layer thicknesses are generally sufficient to produce the respective connection structure.
  • layer fabrication processes that produce lower quality layers require slightly higher layer thicknesses.
  • the emitter connection structure and / or the base connection structure are produced with a layer thickness between 100 nm and 150 nm.
  • These layer thicknesses proved to be optimal in the practical implementation of the method according to the invention, since they are particularly efficient to produce and thus lead to low production costs of the solar cell, moreover allow a very good electrical contacting of the emitter and / or base contact structure and also very good are solderable.
  • the emitter contact structure and / or the base contact structure is produced from a metal paste and / or from an electrolytic bath.
  • metal pastes cost-effective and fast thick metal layers can be produced.
  • metal pastes can contain corrosive constituents, so that, for example, during the heat treatment of the metal paste to produce a metal, local etching and opening of an antireflection layer is simultaneously possible.
  • Another inexpensive method for producing thick metal layers or for increasing the thickness of thin seed layers is the production from an electrolytic bath.
  • the electrolytic bath are metal ions, which are moved by electrical or electrochemical potentials in the direction of the contact structure and deposited there. Electrodeposition may be used to anneal or reinforce otherwise fabricated contact structures.
  • the emitter contact structure and / or the base contact structure is formed with a layer thickness between 5 ⁇ and 50 ⁇ .
  • These large layer thicknesses have proved to be favorable for the fulfillment of the procedural and constructive tasks of the emitter and / or base contact structures.
  • the emitter and / or base contact structures need a minimum line cross section in order to achieve the required low line resistance of the contact structures.
  • the required layer thickness of the contact structures also depends on that for producing the emitter and / or base layer.
  • Contact structures used from For example, the production of metal layers from metal pastes is a thick-film process that works flawlessly only with larger layer thicknesses. If the contact structures are made of a material having a lower resistivity than contact structures made of metal pastes, or if the contact structures on the back of the solar cell may occupy a larger area, then layer thicknesses of 5 ⁇ m or even less are sufficiently large.
  • the emitter contact structure is produced in the form of contact fingers from a silver paste.
  • the production of emitter contact structures from silver pastes on the front side of solar cells is established in the industrial production of solar cells.
  • the contact fingers not only the contact fingers but also the busbars electrically connected to the contact fingers are made from the silver paste.
  • the amount of silver used in the production can be considerably reduced by the fact that in particular these busbars, that is to say the emitter terminal structure, are not made of silver, whereby the method according to the invention exhibits its economically advantageous effects.
  • Silver contact fingers are typical for the front of the solar cell, but solar cells with silver contact fingers on the back can also be made.
  • the emitter connection structure and / or the base connection structure is produced by a locally occurring layer deposition.
  • a locally occurring layer deposition For the formation of connection structures on a partial surface of the solar cell, there is in principle the possibility of a full-surface deposition of a layer which is subsequently structured, or the possibility of a locally occurring layer deposition.
  • the local layer deposition is used, since this is easier and less expensive.
  • locally occurring layer depositions for the relatively simple emitter and / or base connection structures are also sufficiently accurate.
  • localized layer deposition such as local inkjet printing with metal inks.
  • the deposition of the emitter connection structure and / or the base connection structure has proven using a shadow mask with a physical Vakuumabborgeclar.
  • Physical vacuum deposition processes such as sputtering, produce high-quality metal layers characterized by high density and good conductivity.
  • a directional coating occurs, so that the desired structures can be made sufficiently sharp via shadow masks.
  • other deposition methods for example chemical vapor deposition, laser-assisted gas phase deposition or screen printing of metal pastes, are also possible for the production of emitter and / or base connection structure.
  • the emitter connection structure and the base connection structure are produced simultaneously in one method step.
  • the simultaneous implementation of these two process steps a fast and cost-effective production is achieved.
  • the simultaneous production takes place for example by the simultaneous operation of two sputtering sources on the front and the back of the solar cell.
  • the emitter contact structure and / or the base contact structure and in a later method step the emitter connection structure and / or the base connection structure are produced in at least one method step first by screen printing a metal paste.
  • This process variant is particularly suitable for the comparison of the prior art modified production of standard solar cells.
  • an aluminum paste is first printed over a large area on the back of the solar cell.
  • silver contact fingers are produced by screen printing on the solar cell front side.
  • the busbars which form the emitter connection structure or the base connection structure, however, are not screen printed on the front side of the solar cell.
  • the solar cell is fired to convert the screen-printed pastes into metal layers.
  • connection structures are produced on the front side and on the rear side of the solar cell, for example by sputtering of nickel. Sputtering preferably takes place via a sputtering mask on the front side of the solar cell.
  • the back of the solar cell is preferably coated over a large area, as this eliminates the expense of manufacturing and cleaning a sputtering mask on the back.
  • this is carried out such that in at least one method step firstly the emitter connection structure and / or the base connection structure is produced and in a later method step the emitter contact structure and / or the base contact structure is produced.
  • first the emitter connection structure and / or the base connection structure are applied to the solar cell core or an antireflection layer provided thereon.
  • the emitter contact structure and / or the base contact structure is produced later, so that the contact structure does not come into direct contact with the solar cell core in the region of the connection structure. In the area of the busbars on the front side of the solar cells, no contact between the contact structure and the solar cell core is required.
  • the contact between the contact structure and the solar cell core is rather disadvantageous than desirable, especially with flat doping profiles.
  • the method variant described can be used in various technologies. In this way, for example, in the case of a standard solar cell, the silver contact fingers are prevented from being burned by the antireflection coating when the silver paste is fired in the area of the busbars.
  • the process variant set forth above may be used in the production of a heterojunction solar cell.
  • the heterojunction solar cell has temperature-sensitive, thin layers that define upper temperature limits for the manufacturing process. Accordingly, the production process of heterojunction solar cells differs significantly from the production process for standard solar cells. One such difference is the deposition of a transparent, electrically conductive oxide as an antireflection layer instead of a dielectric antireflection coating.
  • the transparent electrically conductive oxide is used as an electrical conductor, so that the firing step for the silver paste in which the silver paste is baked in the dielectric antireflection layer is dispensable.
  • it has also proven useful to produce the emitter connection structure and / or the base connection structure in front of the emitter contact structure and / or the base contact structure.
  • the emitter contact structure and / or the base contact structure are screen printed with a metal-polymer paste, and then a temperature treatment at temperatures below 300 ° C for the conversion of the metal-polymer paste into at least one Metal layer performed.
  • a temperature treatment at temperatures below 300 ° C for the conversion of the metal-polymer paste into at least one Metal layer performed.
  • the high temperatures of, for example, 850 ° C., which are set when firing silver paste during the production of standard solar cells, are inadmissible.
  • the permitted temperatures are much lower here, for example below 350 ° C.
  • a tried and tested variant for the production of metal structures at the allowed low temperatures is the screen printing of structures using metal polymer pastes, which can be converted by thermal treatment of below 300 ° C into conductive metal structures.
  • the emitter connection structure and / or the base connection structure are produced without the use of metal-polymer pastes, so that only a fraction of the amount of metal-polymer paste compared to a method in which the Terminal structures are made of a metal-polymer paste, is used.
  • the solder in at least one method step, is applied to the emitter connection structure and / or the base connection structure with a layer thickness of at least 20 ⁇ m or a copper band arrangement covered with solder to the emitter connection structure and / or the base Soldered connection structure.
  • a copper strip arrangement is particularly preferably soldered on, that is, each bus bar is reinforced by a copper strip.
  • the copper band may be a solid copper band. It can However, also be a copper braid, which is mechanically softer and leads to lower mechanical stress on the solar cell.
  • the connection structures can also be amplified otherwise, for example, a solder with a large layer thickness can be applied to the connection structures, or the connection structure can be galvanically reinforced.
  • the object of the invention is further achieved by a generic solar cell in which the solderable metallic emitter terminal structure is formed at least of nickel, a nickel alloy, tin and / or a tin alloy, wherein on the solderable metallic emitter terminal structure a solder or a solder-covered, electrically conductive band assembly is provided.
  • the front side terminal structure of the solar cell is not made of silver, as is common in the prior art, but instead of nickel, a nickel alloy, tin and / or a tin alloy. These materials are known to have significantly lower electrical conductivity over silver. Because of this, such materials as nickel or tin or their alloys have not been considered at all for the formation of terminal structures on solar cells. However, materials such as nickel, tin and their alloys are characterized by the fact that they are very good solderability. Therefore, the solder applied to the emitter terminal structure according to the invention or the ribbon arrangement covered with the solder can be soldered very well to the emitter terminal structure formed of nickel, tin or a nickel and / or tin alloy.
  • the electrical conductivity of the emitter terminal structure formed of nickel, tin or their alloys is quite sufficient to produce a suitable electrical contact between the emitter contact structure and the emitter terminal structure.
  • the busbars which are usually made of silver and therefore costly more than 90% in the prior art, by substantially less expensive materials and thus save enormous costs in the production of solar cells.
  • the emitter In the case of a standard solar cell, the emitter is located on the solar cell front side, which is intended for irradiation with sunlight, so that in this type of solar cell the emitter connection structure is to be understood as a front-side connection structure.
  • the emitter terminal structure be provided on the back of the solar cell, wherein the base terminal in solar cells according to the invention is then on the opposite front.
  • the emitter terminal structure In the case where the emitter terminal structure is provided on the rear side of the solar cell, in one embodiment it may be arranged opposite the front side terminal structures in order to compensate mechanical forces from the front side. In another embodiment, however, the emitter connection structure may also be formed over a large area or almost over the entire area, for example in order to achieve a simplified production.
  • solder or a solder-covered, electrically conductive band arrangement is provided on the solderable metallic emitter connection structure.
  • the solder or electrically conductive tape assembly forms on the emitter terminal structure a substantial portion of the wire cross-section required to transport the generated photocurrent.
  • a base contact structure is provided in direct electrical contact with the base, and in direct electrical contact with the base contact structure, a solderable metallic base connection structure is provided which comprises at least nickel, a nickel alloy, Tin and / or a tin alloy is formed, wherein on the solderable metallic base connection structure, a solder or a solder-covered, electrically conductive band assembly is provided.
  • a solderable metallic base connection structure which comprises at least nickel, a nickel alloy, Tin and / or a tin alloy is formed, wherein on the solderable metallic base connection structure, a solder or a solder-covered, electrically conductive band assembly is provided.
  • the emitter connection structure and / or the base connection structure has a layer thickness of less than 5 ⁇ m.
  • the emitter connection structure and / or the base connection structure does not primarily have the task of a conductor, but serves essentially to form a suitable basis for the application of the solder or the solder-covered, electrically conductive band arrangement. To fulfill this task, even small layer thicknesses of 5 ⁇ or considerably less than 5 ⁇ suffice.
  • the required layer thickness depends inter alia on the production method used to form the respective connection structure. In manufacturing process, which produce less high-quality layers, greater layer thicknesses are required, and in other manufacturing processes which produce dense layers, substantially thinner layers are already sufficient to form suitable emitter and / or base connection structures. Furthermore, the required layer thickness is determined by the solubility of the material of the connection structure in the solder.
  • the termination structure must be regularly thick enough to avoid complete dissolution of the termination structure in the solder or in the solder-covered, electrically conductive ribbon assembly.
  • the emitter connection structure and / or the base connection structure have a layer thickness between 50 nm and 500 nm.
  • the emitter connection structure and / or the base connection structure have a layer thickness between 100 nm and 150 nm. Fully functional solar cells are produced with these layer thicknesses, whereby the production costs for the connection structures are also low.
  • the emitter connection structure and / or the base connection structure is formed from a metal paste and / or an electrodeposited material.
  • the manufacture of a silver paste emitter terminal structure is an established and simple manufacturing process in the industry. The problem here, however, is the high price of silver, which also increases steadily.
  • metal pastes not only silver pastes can be used, with p-doped emitters and the use of aluminum pastes is possible.
  • other metal pastes such as copper pastes, are used.
  • the emitter terminal structure does not necessarily have to be formed of a metal paste, and other manufacturing methods such as electrolytic deposition are also practicable.
  • the emitter connection structure and / or the base connection structure has a layer thickness between 5 ⁇ m and 20 ⁇ m.
  • the required layer thickness for the respective connection structure results from the required line cross section and the permissible line width.
  • narrow lines are required to shade as little solar cell surface.
  • a correspondingly greater layer thickness is used to realize the required cross-section.
  • the lines are formed as narrow as on the solar cell front side. For larger line widths, therefore, lower layer thicknesses are sufficient to produce sufficiently small line resistances.
  • the emitter connection structure and / or the base connection structure has contact fingers formed from a silver paste. Terminal structures in the form of contact fingers are easy to control and therefore the preferred structures in the industry.
  • the contact fingers By producing the contact fingers in a conventional manner from silver paste, the solar cell according to the invention can be produced in only slightly modified production lines. As a result, there are only slight resistance in the conversion of production lines for the production of the solar cell according to the invention.
  • the emitter contact structure between solar cell core and emitter connection structure and / or the base contact structure between solar cell core and base connection structure is provided.
  • a direct electrical contact between the solar cell core and the connection structure is produced via the contact structure.
  • This structure corresponds to the usual construction in standard solar cells.
  • the emitter connection structure between solar cell core and emitter contact structure and / or the base connection structure between solar cell core and base contact structure is provided.
  • the area under the connection structures is not or only partially used for contacting the solar cell core through the contact structure. This area is also not required for contacting the solar cell core, instead a smaller damage to the solar cell core is effected in the region of the connection structures and better diffusion barriers, for example against the diffusion of copper, are produced.
  • Figure 1 shows schematically an embodiment of a solar cell according to the invention in cross section
  • FIG. 2 schematically shows a view of a front side of a device according to the invention
  • FIG. 3 schematically shows a view of a rear side of a device according to the invention
  • FIG. 4 schematically shows an alternative embodiment of a device according to the invention
  • Figure 5 schematically shows an alternative embodiment of an inventive
  • FIG. 1 shows schematically an embodiment of a solar cell 1 according to the invention in cross section.
  • the solar cell 1 has a solar cell core 2, which has an emitter 3 and a base 4 on opposite sides of the solar cell core 2.
  • a charge separation and a charge transport to the emitter 3 and to the on the emitter 3 opposite side of the solar cell 1 located base 4.
  • the solar cell core 2 in addition to the layers shown in Figure 1 further layers, such as For example, an undoped layer between the emitter 3 and the base 4 or conductive layers on one of the two surfaces of the solar cell core 2, have.
  • the emitter 3 is in direct electrical contact with an electrically conductive emitter contact structure 5.
  • an emitter connection structure 6 is provided on the emitter contact structure 5, which connects the individual lands of the emitter contact structure 5 transversely.
  • a current can flow in the direction of the solar cell surface out of the solar cell core 2 into the emitter contact structure 5 as far as into the emitter connection structure 6.
  • the term direct electrical contact also includes cases in which the solar cell core 2 has other layers, not shown here, such as, for example, transparent conductive oxides.
  • the emitter contact structure 5 is located on the front side 9 of the solar cell 1, which is provided for irradiation with light.
  • the emitter contact structure 5 is a thin line or finger of silver made of a silver paste.
  • the emitter terminal structure 6 is formed of a thin nickel layer.
  • the emitter terminal structure 6 may also be formed of tin, a nickel alloy or a tin alloy.
  • the emitter connection structure 6 consists of three busbars, which are often referred to as busbars. However, the number of busbars shown has no further significance. In practice, any number of busbars for forming the emitter terminal structure 6 is conceivable.
  • a solder or an electrically conductive band arrangement 1 1 covered with a solder is provided on the emitter connection structure 6 made of nickel in this example. A large portion of the electrical conductor cross-section is taken over by the solder or the conductive band arrangement during operation of the solar cell 1, so that the emitter connection structure 6 itself does not have to be a low-resistance electrical conductor.
  • the emitter terminal structure 6 is a 150 nm thin nickel layer in the illustrated embodiment.
  • the emitter terminal structure 6 is not limited to such a layer thickness.
  • the layer thickness of the emitter terminal structure 6 between 100 nm and 150 nm or between 50 nm and 500 nm or generally below 5 ⁇ lie. In principle, however, layer thicknesses above 5 ⁇ m are also usable according to the invention for the emitter connection structure 6.
  • stringers in which also strip arrangements can be soldered to standard solar cells of the prior art which have busbars made of silver.
  • the base contact structure 7 On the back of the solar cell 1 is the base contact structure 7, which is a large-area aluminum layer in the illustrated embodiment.
  • a solderable metallic base connection structure 8 is applied on the outside the base contact structure 7, a solderable metallic base connection structure 8 is applied.
  • the base connection structure 8 is designed in the form of three busbars made of nickel. Again, the illustrated three busbars are merely demonstration, with any number of busbars for forming the base connection structure 8 is generally possible.
  • tin, a nickel alloy or a tin alloy can also be used for the production of the base connection structure 8. In principle, other materials for the production of the base connection structure 8 can be used.
  • the emitter terminal structure 6 and the base terminal structure 8 are formed opposite each other by sputtering nickel via sputter masks.
  • the base connection structure 8 may also be deposited over the whole area, for example as a tin alloy layer.
  • FIG. 2 schematically shows the embodiment of the solar cell 1 according to the invention from FIG. 1 in a plan view of the front side 9 of the solar cell 1.
  • the same elements with the same reference numerals as in Figure 1 are designated.
  • the emitter terminal structure 6 occupies a large area compared to the emitter contact structure 5, which would be associated with a correspondingly high cost in the formation of the emitter contact structure 5 made of silver.
  • the emitter terminal structure 6 is formed of inexpensive metals, so that the solar cell 1 according to the invention cheaper than a solar cell, in which both the emitter contact structure and the emitter terminal structure of a high-priced material, such as silver are made , can be produced.
  • FIG. 3 schematically shows the exemplary embodiment of the solar cell 1 according to the invention from FIGS. 1 and 2 in a plan view of the rear side 10 of the solar cell 1.
  • the base contact structure 7 is applied to the back side of the solar cell 1 over almost the entire area.
  • the base connection structure 8 is formed locally in three strips, which are located opposite the strips of the emitter connection structure 6.
  • the base terminal structure 8 is made by sputtering over a sputtering mask.
  • the strips can also by special linear plasma sources, by punctiform deposition sources, the relative be moved to the solar cell, electrochemically or otherwise deposited.
  • FIGS. 4, 5 and 6 schematically show an embodiment of an alternative solar cell 1 'according to the invention.
  • 4 shows a cross section through the solar cell 1 '
  • Figure 5 shows a schematic view of the front side 9 of the solar cell 1'
  • Figure 6 shows a plan view of the back 10 of the solar cell 1 '.
  • the solar cell core 2 is a heterojunction solar cell in which the base 4 and the emitter 3 are made of different materials.
  • the base 4 is a crystalline silicon wafer on which the emitter 3 is deposited as a gradient layer.
  • the solar cell core 2 also includes an electrically conductive, transparent oxide layer located on the emitter 3 but not shown here, which serves as an antireflection and connection layer.
  • the emitter terminal structure 6 is formed on the front side 9 by physical vapor deposition. Subsequently, the emitter contact structure 5 is produced by screen printing with a silver-polymer paste and subsequent temperature treatment at 300 ° C. On the rear side 10 of the solar cell 1 'is a substantially full-surface base contact structure 7 made of an aluminum layer and then the solderable metallic base terminal structure 8 as also formed over the entire surface layer.
  • the method used according to the invention for producing the solar cells 1, 1 ' can be easily derived.
  • a solar cell core 2 is first prepared or made available, in which when light enters the front side 9 of the solar cell 1, 1 ', a charge separation and a charge transport to the emitter 3 and to the emitter 3 opposite side 10 of Solar cell 1, 1 'located base 4 is provided.
  • the electrically conductive emitter contact structure 5, which is in direct electrical contact with the emitter 3 is produced.
  • the base contact structure 7 can also be produced.
  • the solderable metallic emitter terminal structure 6 is produced, which is in direct electrical contact with the emitter contact structure 5.
  • the base connection structure 8 can be produced on the opposite side of the solar cell 1, 1 '.
  • Nickel, a nickel alloy, tin and / or a tin alloy are used to produce the emitter connection structure 6. It is also favorable if nickel, a nickel alloy, tin and / or a tin alloy is used for the production of the base connection structure 8.
  • the emitter connection structure 6 is preferably formed with a relatively small layer thickness.
  • a relatively small layer thickness for example, only 100 to 150 nm thick nickel or nickel vanadium layers can be used as replacement for the silver busbars used in the prior art as emitter connection structure 6.
  • 1 'according to the invention does not necessarily change the further process flow to the finished module, as in other known in the art technologies, which also lower costs Cause silver pastes, that is the case. It can continue to work with standard cell connectors, standard solders and a standard module equipment, especially in the stringer used.
  • the thin nickel layer which can be used, for example, to produce the emitter connection structure 6, can be deposited, for example, by means of a vacuum deposition, such as a sputtering deposition.
  • a vacuum deposition such as a sputtering deposition.
  • the solubility rate of nickel in the standard solder material is much lower than that of silver, which gives the possibility to work with the above-mentioned low layer thicknesses in the manufacture of the emitter terminal structure 6.
  • the rear side 10 of the solar cell 1, 1 ' can either be coated over the whole area to produce the base connection structure 8 or can also be formed only at specific positions of the busbars (base connection structure 8) to be produced using a shadow mask.
  • the respective sputter coating used can take place in a process step by parallel coating from above and below.
  • the placement of the respectively used sputter coating system with solar cell wafers is carried out using substrate carriers or carriers, in which the solar cells and their shadow masks are inserted. It is important to make sure that the shadow mask and the solar cell are as flush as possible so that there is a sharp edge and, if possible, no backsputtering in the active area of the solar cell.
  • the nickel layer strips forming the emitter connection structure 6 are provided, for example, by means of the solder-covered, electrically conductive band arrangement 11 and soldered thereto.
  • the solderability of the thin nickel layers in the stringing process is typically good. Similar pull-off forces are achieved as with pure silver busbars, that is> 2N.
  • the process flow used according to the invention is designed using back-passivated standard solar cells ("passivated emitter and rear contacts" (PERC) structure) as follows:
  • the measuring pins which are usually placed on the busbars, must be replaced by a measuring strip.
  • NiV coating on the front and back 9, 10 of the solar cell to form the emitter terminal structure 6 and the base terminal structure 8 (the NiV coating can be done in the same equipment as the TCO coating, but it can also a specially designed PVD system for a double-sided coating using a shadow mask are used)
  • the nickel layers used, for example, for producing the emitter and base terminal structures 6, 8 are produced by a PVD method, it is also conceivable to use these layers by means of a Screen printing process. For this, however, appropriate pastes are required.
  • the process of the present invention further leads to a marked improvement in the front-side soldering of heterojunction solar cells with an efficient and inexpensive standard cell-bonding process, which has not hitherto been possible in such a form in the prior art.
  • the method of the invention is also characterized by being fully compatible with standard module manufacturing techniques. For example, the soldering can be done on the conventional stringer. A modification of the equipment in the module area is not necessary when using the method according to the invention, the standard equipment can continue to be used unchanged.
  • the quality of the cell connection is comparable to standard soldering techniques. This results in withdrawal forces of> 2 N.
  • the solar cells 1, 1 'according to the invention have no losses on the back surface field or the passivated back side by the backside busbars, which in the case of the solar cells 1, 1' produced according to the invention results in a comparison with the prior art
  • the technique can result in higher efficiency of about 0.1 to 0.2%.

Landscapes

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

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Solarzelle sowie ein Verfahren zum Herstellen einer solchen Solarzelle, bei welchen ein Solarzellenkern hergestellt wird, in welchem bei Lichteinfall in einer Vorderseite der Solarzelle eine Ladungstrennung und ein Ladungstransport zu einem Emitter und zu einer auf einer dem Emitter gegenüber liegenden Seite der Solarzelle befindlichen Basis vorgesehen ist; eine elektrisch leitfähige Emitter-Kontaktstruktur in Form von Kontaktfingern hergestellt wird, die in direktem elektrischen Kontakt mit dem Emitter sind; und eine lötbare metallische Emitter- Anschlussstruktur in Form von Stromschienen hergestellt wird, die in direktem elektrischen Kontakt mit der Emitter-Kontaktstruktur sind und die Kontaktfinger der Emitter-Kontaktstruktur quer verbinden; wobei Emitter und Basis auf gegenüber liegenden Seiten der Solarzelle kontaktiert werden. Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine einfach aufgebaute und zuverlässig funktionierende Solarzelle der genannten Gattung sowie ein entsprechendes Solarzellenherstellungsverfahren vorzuschlagen, mit welchen Solarzellenherstellungskosten verringerbar sind. Diese Aufgabe wird durch eine Solarzelle und ein Solarzellenherstellungsverfahren der genannten Gattung gelöst, wobei die lötbare metallische Emitter-Anschlussstruktur wenigstens aus Nickel, einer Nickel-Legierung, Zinn und/oder einer Zinn-Legierung hergestellt wird und auf diese Emitter-Anschlussstruktur ein Lot oder eine mit einem Lot bedeckte, elektrisch leitfähige Bandanordnung aufgebracht wird.

Description

Solarzelle und Verfahren zum Herstellen einer Solarzelle
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Solarzelle, enthaltend die Verfahrensschritte: Herstellen eines Solarzellenkerns, in welchem bei Lichteinfall in eine Vorderseite der Solarzelle eine Ladungstrennung und ein Ladungstransport zu einem Emitter und zu einer auf einer dem Emitter gegenüber liegenden Seite der Solarzelle befindlichen Basis vorgesehen ist; Herstellen einer elektrisch leitfähigen Emitter-Kontaktstruktur in Form von Kontaktfingern, die in direktem elektrischen Kontakt mit dem Emitter sind; und Herstellen einer lötbaren metallischen Emitter-Anschlussstruktur in Form von Stromschienen, die in direktem elektrischen Kontakt mit der Emitter-Kontaktstruktur sind und die Kontaktfinger der Emitter- Kontaktstruktur quer verbinden; wobei Emitter und Basis auf gegenüber liegenden Seiten der Solarzelle kontaktiert werden. Die Erfindung betrifft ferner eine Solarzelle mit einem Solarzellenkern, in welchem bei Lichteinfall in eine Vorderseite der Solarzelle eine Ladungstrennung und ein Ladungstransport zu einem Emitter und zu einer auf einer dem Emitter gegenüber liegenden Seite der Solarzelle befindlichen Basis vorgesehen ist; einer elektrisch leitfähigen Emitter-Kontaktstruktur, die in direktem elektrischen Kontakt mit dem Emitter ist; und einer lötbaren metallischen Emitter-Anschlussstruktur, die in direktem elektrischen Kontakt mit der Emitter-Kontaktstruktur ist; wobei Emitter und Basis auf gegenüber liegenden Seiten der Solarzelle kontaktiert sind.
Verfahren der genannten Gattung sind bei der industriellen Fertigung von Solarzellen etabliert. Beispielsweise werden nach diesem Verfahren Standardsolarzellen gefertigt, bei denen der Solarzellenkern eine Basis aus bordotiertem kristallinen Silizium und einen auf der Vorderseite der Solarzelle befindlichen phosphordotierten Emitter aufweist. Der Emitter dieser Solarzelle wird typischerweise durch Kontaktfinger aus Silber kontaktiert. Die Kontaktfinger sind durch Stromschienen, die häufig als Busbars bezeichnet werden, miteinander verbunden. An diese Stromschienen werden zur externen Verschaltung der Solarzelle Anschlussbänder angelötet.
Bei einer Standardsolarzelle werden die Kontaktfinger und die Stromschienen gemäß dem Stand der Technik in einem gemeinsamen Verfahrensschritt durch Siebdruck aus einer Silberpaste hergestellt. Dabei wird die Basis, die sich typischerweise gegenüber dem Emitter auf der Rückseite der Solarzelle befindet, beispielsweise durch eine Aluminiumschicht kontaktiert, wobei die Aluminiumschicht die Basis-Kontaktstruktur bildet. Da Aluminium nicht lötbar ist, wird auf diese Basis-Kontaktstruktur eine lötbare Silberanschlussstruktur aufgebracht.
Problematisch bei der Fertigung von Standardsolarzellen nach bisher bekannten Technologien sind deren hohe Fertigungskosten. Die bei der Herstellung von Standard- Solarzellen eingesetzten Silberpasten stellen dabei einen erheblichen Anteil der Herstellungskosten dar. Daher finden sich im Stand der Technik Ansätze, die Herstellungskosten von Solarzellen insbesondere durch eine Einschränkung des Verbrauchs von Silber zu reduzieren.
Aus der Druckschrift DE 10 2010 014 554 A1 ist eine Solarzelle bekannt, bei der als Stromschiene statt einer Silberleitung ein Kupferdraht verwendet wird, der an die Kontaktfinger angalvanisiert wird. Nachteilig an dieser Solarzelle und dem dazugehörigen Herstellungsverfahren sind der Bedarf an speziellen, für das Verfahren geeigneten Galvanisieranlagen. Ferner besteht bei der Verwendung von Kupfer die Gefahr, dass dieses in das Silizium der Solarzelle eindiffuniert. Um dies zu verhindern, benötigt man sehr gute Barrieren zwischen Silizium und Kupfer. Problematisch ist auch die Verbindung der als Stromschienen dienenden Kupferdrähte mit der Solarzelle nur an den kleinen Überlappungsbereichen mit den Kontaktfingern. Durch die geringen Kontaktflächen ist die Zuverlässigkeit solcher Solarzellen fraglich.
Ferner sind aus der Druckschrift DE 10 2009 016 268 A1 Rückseiten-Kontakt- Solarzellen, beispielsweise sogenannte Interdigitated-Backside-Contakt-Zellen (IBC), bekannt, bei welchen sowohl Basis als auch Emitter auf der Solarzellenrückseite kontaktiert werden, wobei an Stelle der bekannten Dickschicht-Silberschichten Mehrlagen-Dünnschicht-Metallisierungen zum Einsatz kommen. Nachteilig an diesen Solarzellen ist, dass ihre Herstellung sehr aufwändig und mit entsprechend hohen Kosten verbunden ist. Die hohen Verfahrenskosten ergeben sich beispielsweise aus den relativ filigranen Rückseitenstrukturen, bei welchen eine Trennung von n- und p- Bereichen sichergestellt werden muss und die daher nur mit größerem Aufwand als bei der Herstellung von Standardsolarzellen realisiert werden können.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine einfach aufgebaute und zuverlässig funktionierende Solarzelle der oben genannten Gattung vorzuschlagen, die im Vergleich zu Solarzellen aus dem Stand der Technik kostengünstiger ist. Desweiteren ist es eine Aufgabe der Erfindung, ein entsprechendes Herstellungsverfahren zur Herstellung einer solchen Solarzelle vorzuschlagen.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren der eingangs genannten Gattung gelöst, bei welchem die lötbare metallische Emitter-Anschlussstruktur wenigstens aus Nickel, einer Nickel-Legierung, Zinn und/oder einer Zinn-Legierung hergestellt wird, und auf diese Emitter-Anschlussstruktur ein Lot oder eine mit einem Lot bedeckte, elektrisch leitfähige Bandanordnung aufgebracht wird.
Das erfindungsgemäße Verfahren unterscheidet sich von bisher üblichen Standardsolarzellenherstellungsverfahren, bei den die Emitter-Kontaktstruktur und die Emitter-Anschlussstruktur auf der Vorderseite der Solarzelle gleichzeitig in einem Verfahrensschritt hergestellt werden, dadurch, dass nun die Emitter-Kontaktstruktur und die Emitter-Anschlussstruktur nacheinander in verschiedenen Verfahrensschritten hergestellt werden und die Emitter-Anschlussstruktur nicht aus dem bei Standardsolarzellen bewährten, sehr gut leitfähigen Silber ausgebildet wird. Stattdessen kommt erfindungsgemäß zur Ausbildung der Emitter-Anschlussstruktur ein bekanntermaßen relativ schlecht leitfähiges Material, wie Nickel oder Zinn oder eine Legierung aus Nickel oder Zinn, zum Einsatz. Dieses Material besteht hauptsächlich entweder aus Nickel oder Zinn, kann jedoch auch eine Nickel-Zinn-Legierung sein. Grundsätzlich sind auch andere Legierungen von Nickel und/oder Zinn, beispielsweise mit Vanadium, einsetzbar. Die Emitter-Anschlussstruktur muss jedoch nicht ausschließlich aus einer Nickel, eine Nickellegierung, Zinn und/oder eine Zinnlegierung enthaltenden Schicht ausgebildet sein. So können erfindungsgemäß auch zusätzliche Schichten, wie beispielsweise eine Haftvermittlungsschicht oder eine Deckschicht, unter oder über der nickel- und/oder zinnhaltigen Schicht auf die Solarzelle aufgebracht werden.
Damit geht die vorliegende Erfindung einen völlig unkonventionellen Weg zur Solarzellenkontaktierung. Dabei wird explizit auf teure Materialien, wie Silber, zur Herstellung der Emitter-Anschlussstruktur verzichtet, und auf deutlich schlechtere elektrisch leitfähige Materialien, wie Nickel, Zinn oder eine Legierung aus wenigstens einem dieser Materialien, orientiert. Die elektrische Leitfähigkeit dieses Materials reicht allerdings ohne Weiteres aus, um die Emitter-Kontaktstruktur geeignet elektrisch zu kontaktieren. Darüber hinaus sind Materialien, wie Nickel, Zinn und/oder eine Legierung aus diesen Materialien, sehr gut lötbar, sodass auf eine aus diesen Materialien hergestellten Emitter-Anschlussstruktur sehr gut ein Lot beziehungsweise eine mit einem Lot bedeckte, elektrisch leitfähige Bandanordnung zur Kontaktierung der Solarzelle aufgebracht werden kann. Im Endeffekt kann mit dem erfindungsgemäßen Verfahren eine Solarzelle mit deutlich geringeren Kosten als im Stand der Technik hergestellt werden, da erfindungsgemäß auf den Einsatz hochpreisiger Materialien, wie Silber, zur Herstellung der Emitter-Anschlussstruktur verzichtet wird. Durch die erfindungsgemäße Vorgehensweise, bei welcher einerseits eine sehr gute elektrische Kontaktierung mittels der Emitter-Kontaktstruktur und andererseits eine sehr gute Lötbarkeit mittels der Emitter-Anschlussstruktur zur Verfügung gestellt wird, lassen sich zudem Solarzellen mit hoher Qualität herstellen.
Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens gegenüber Solarzellen- Standardtechnologien, in welchen Silber-Busbars als Emitter-Anschlussstrukturen verwendet werden, besteht darin, dass die erfindungsgemäß vorgeschlagenen Emitter- Anschlussstruktur-Materialien die Silizium-Oberfläche nicht negativ beinflussen. Bei herkömmlichen Solarzellen gibt es stattdessen den Effekt, dass die zum Löten vorgesehenen Silber-Busbars durch das auf der Solarzelle vorgesehene Siliziumnitrid bis auf die Silizium-Oberfläche durchdringen. Dies verringert die Effizienz der Solarzelle. Man versucht dies im Stand der Technik dadurch zu vermeiden, dass man auf den Solarzellen die Kontaktfinger druckt, nachfolgend einen Feuerungsschritt vornimmt, danach die Silber-Busbars aufbringt und daraufhin die Silber-Busbars lediglich trocknet, sodass ein Durchdringen des Silbers bis auf den Siliziumkern der Solarzelle verhindert werden kann. Ein solcher Effekt ist insbesondere dann, wenn die erfindungsgemäß vorgeschlagenen Emitter-Anschlussstruktur-Materialien beispielsweise gesputtert werden, nicht zu befürchten.
Wie bereits oben erwähnt, ist die lötbare metallische Emitter-Anschlussstruktur ebenso lötbar wie eine beispielsweise aus Silber ausgebildete herkömmliche Emitter- Anschlussstruktur. Dadurch kann eine Solarzelle, die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt wurde, in einem Standardproduktionsverfahren ohne größere Produktionsumrüstungen weiterverarbeitet werden. Die äußere Verschaltung der Solarzelle mit anderen Solarzellen oder äußeren Anschlusspolen von Solarmodulen kann ohne Änderungen im Verfahrensablauf erfolgen. In dem erfindungsgemäßen Verfahren kann beispielsweise auf die Emitter-Anschlussstruktur ein zinnhaltiges Lot und eine elektrisch leitfähige Bandanordnung aufgebracht werden. Die elektrisch leitfähige Bandanordnung kann beispielsweise aus zwei Kupfergeflechtbändern bestehen, die auf zwei Stromsammeischienen ganzflächig aufgelötet werden. In diesem Beispiel übernimmt die Bandanordnung aus zwei Kupferbändern die Funktion der Stromsammlung und Stromableitung von der Solarzellenfläche.
In anderen möglichen Ausführungsbeispielen des erfindungsgemäßen Verfahrens kann der Stromtransport im Bereich der Emitter-Anschlussstruktur nicht über eine leitfähige Bandanordnung, sondern direkt über ein Lot mit einem ausreichend großen Querschnitt erfolgen, der den in der Solarzelle erzeugten Strom ableiten kann. Die Emitter- Anschlussstruktur selbst muss dabei den Strom nur senkrecht von der Emitter- Kontaktstruktur zu dem Lot oder der mit Lot bedeckten, elektrisch leitfähigen Bandanordnung transportieren. Ein lateraler Stromtransport über größere Entfernungen ist in der Emitter-Anschlussstruktur hingegen nicht vorgesehen.
Der erfindungsgemäß verwendete Begriff Solarzellenkern ist je nach vorliegendem Solarzellentyp unterschiedlich weit zu sehen. Bei einer Standardsolarzelle gehört zu dem Solarzellenkern der typischerweise n-leitende kristalline Kern der Solarzelle, der die Basis bildet, die hoch n-leitende, durch Eindiffusion von Phosphor in den Solarzellenkern ausgebildete Emitterschicht an der Vorderseite der Solarzelle sowie eine hoch p-dotierte, durch Reaktion mit Aluminium hergestellte Rückseitenschicht. Die auf der Vorderseite befindliche Siliziumnitrid-Antireflexionsschicht dient der optischen Reflexionsminimierung und gehört nicht mehr zu dem Solarzellenkern.
In einem anderen Ausführungsbeispiel kann die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Solarzelle eine sogenannte Heterojunction-Solarzelle sein, die unter Verwendung eines p-leitenden Ausgangswafers hergestellt ist. Der Solarzellenkern der Heterojunction-Solarzelle ist beispielsweise durch Abscheidung einer undotierten, also intrinsischen Halbleiterschicht, einer n-leitenden Halbleiterschicht und einer transparenten und leitfähigen Oberflächenschicht ausgebildet. Die transparente leitfähige Oberflächenschicht besteht beispielsweise aus Indium-Zinn-Oxid. Sie übernimmt einerseits die Funktion der Antireflexionsbeschichtung und hat andererseits auch elektrische Funktionen, wie die Ausbildung des elektrischen Au ßenkontaktes des Solarzellenkerns.
Auf der Vorderseite der Solarzelle ist eine möglichst große Fläche für den Lichteinfall gewünscht. Die Emitter-Anschlussstruktur soll dementsprechend eine möglichst geringe Fläche der Solarzellenvorderseite bedecken und abschatten. Deshalb ist es auf der Solarzellenvorderseite günstig, die Emitter-Anschlussstruktur möglichst schmal auszubilden. Für eine gute elektrische Leitfähigkeit ist daher auf der Solarzellenvorderseite die gesamte Emitter-Anschlussstruktur mit dem Lot oder der mit Lot bedeckten, elektrisch leitfähigen Bandanordnung zu verstärken. Bei Solarzellen, bei denen sich der Emitter auf der Rückseite befindet, ist eine Reduzierung der Anschlussstruktur-Fläche hingegen nicht in jedem Fall erforderlich oder wünschenswert. Auf der Rückseite der Solarzelle kann die Emitter-Anschlussstruktur regelmäßig großflächig aufgebracht werden, wobei in diesem Fall nur die Bedeckung einer Teilfläche der Emitter-Anschlussstruktur mit Lot oder einer mit einem Lot bedeckten, elektrisch leitfähigen Bandanordnung vorgesehen sein kann.
In einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens weist das Verfahren ferner folgende Verfahrensschritte auf: Herstellen einer Basis-Kontaktstruktur, die in direktem elektrischen Kontakt mit der Basis ist; Herstellen einer lötbaren metallischen Basis- Anschlussstruktur, die in direktem elektrischen Kontakt mit der Basis-Kontaktstruktur ist, wenigstens aus Nickel, einer Nickellegierung, Zinn und/oder einer Zinnlegierung; und Aufbringen eines Lotes oder einer mit einem Lot bedeckten, elektrisch leitfähigen Bandanordnung auf die Basis-Anschlussstruktur.
In dieser Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Basis- Anschlussstruktur mit einem Verfahren hergestellt, das ähnlich zu dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren für die Emitter-Anschlussstruktur ist. Dabei befinden sich Emitter und Basis auf sich gegenüber liegenden Seiten der Solarzelle. Die Anforderungen an die Emitter-Anschlussstruktur und an die Basis-Anschlussstruktur ergeben sich zum großen Teil aus der Lötbarkeit, aus dem für den externen Anschluss verwendeten Material und aus den Anforderungen an die Solarzelle im Ganzen.
Auf der Vorderseite einer Solarzelle soll die jeweils vorgesehene Anschlussstruktur eine möglichst geringe Fläche unabhängig davon, ob es sich um eine Solarzelle handelt, bei der sich die Emitter-Anschlussstruktur oder die Basis-Anschlussstruktur auf der Solarzellenvorderseite befindet, abschatten. Infolge dessen ist es auch hier sinnvoll, dann, wenn sich die Basis-Anschlussstruktur auf der Solarzellenvorderseite befindet, deren Strukturgrößen möglichst gering auszubilden und zur Realisierung einer guten elektrischen Leitfähigkeit auf der gesamten Basis-Anschlussstruktur ein Lot oder eine mit einem Lot bedeckte, elektrisch leitfähige Bandanordnung vorzusehen. Auf der Solarzellenrückseite ist eine solche ganzflächige Abdeckung der Basis-Anschlussstruktur nicht unbedingt erforderlich. In Abhängigkeit von der Schichtfolge in Nachbarschaft zu der Emitter-Anschlussstruktur oder zu der Basis-Anschlussstruktur können bestimmte Anforderungen an die jeweilige Kontaktstruktur bestehen. So ist beispielsweise eine Barrierewirkung gegenüber Kupfer, dessen Diffusion in den Solarzellenkern regelmäßig verhindert werden muss, gefordert. Wenn die Nachbarschichten der jeweiligen Anschlussstruktur eine Diffusion von Kupfer in den Solarzellenkern ermöglichen, dann muss die entsprechende Kontaktstruktur selbst eine Diffusionsbarriere für Kupfer darstellen. Befindet sich die jeweilige Kontaktstruktur hingegen auf anderen Schichten, wie beispielsweise auf einer Siliziumnitrid-Antireflexionsschicht, die als Diffusionsbarriere für Kupfer wirkt, dann muss die entsprechende Anschlussstruktur selbst keine Diffusionsbarrierenwirkung gegenüber Kupfer aufweisen.
In einer bevorzugten Ausbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Emitter- Anschlussstruktur und/oder die Basis-Anschlussstruktur mit einer Schichtdicke unter 5 μιη hergestellt. Bei einer Standardsolarzelle werden häufig Emitter- oder Basis- Anschlussstrukturen aus Silber mit einer Schichtdicke von etwa 20 μιη verwendet. Eine solch große Silberschichtdicke ist dabei erforderlich, weil Lot und Silber gut ineinander lösbar sind und eine vollständige Auflösung der aus Silber bestehenden Kontaktstruktur verhindert werden soll, um den Solarzellenkern nicht zu beschädigen. In dem genannten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Emitter- und/oder Basis-Anschlussstruktur hingegen bevorzugt deutlich dünner und mit einer Schichtdicke unter 5 μιη hergestellt. Dies ist dadurch möglich, dass Nickel eine geringe Löslichkeit in dem auf die Emitter- und/oder Basis-Anschlussstruktur aufgebrachten Lot hat und nur wenige Nanometer einer aus Nickel bestehenden Anschlussstruktur bei dem Löten in dem Lot gelöst werden. Hierdurch ergibt sich einerseits ein deutlich geringerer Materialverbrauch als bei herkömmlichen Technologien. Andererseits kommen zur Aufbringung derart dünner Schichten nun auch Verfahren in Betracht, welche sich bisher auf Grund der geforderten dicken Schichtdicke aus Effizienzgründen nicht geeignet haben, wie beispielsweise Sputterverfahren.
Aus Gründen der weiteren Kostenminimierung ist es günstig, die Schichtdicken möglichst klein zu wählen. Daher wird gemäß einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens die Emitter-Anschlussstruktur und/oder die Basis- Anschlussstruktur vorzugsweise mit einer Schichtdicke zwischen 50 und 500 nm hergestellt. Je nach Typ von Solarzelle genügen im Herstellungsverfahren für die Emitter-Anschlussstruktur und/oder die Basis-Anschlussstruktur für die Funktionen der Anschlussstruktur Schichtdicken zwischen 50 nm und 500 nm. Bei Schichtherstellungsverfahren, die dichte und fehlerarme Schichten herstellen, genügen regelmäßig dünnere Schichtdicken zur Herstellung der jeweiligen Anschlussstruktur. Bei Schichtherstellungsverfahren, die Schichten mit geringerer Qualität herstellen, sind hingegen etwas höhere Schichtdicken erforderlich.
Besonders bevorzugt werden gemäß einer weiteren Option des erfindungsgemäßen Verfahrens die Emitter-Anschlussstruktur und/oder die Basis-Anschlussstruktur mit einer Schichtdicke zwischen 100 nm und 150 nm hergestellt. Diese Schichtdicken erwiesen sich bei der praktischen Umsetzung des erfindungsgemäßen Verfahrens als optimal, da sie besonders effizient herstellbar sind und somit zu geringen Herstellungskosten der Solarzelle führen, darüber hinaus eine sehr gute elektrische Kontaktierung der Emitter- und/oder Basis-Kontaktstruktur erlauben und zudem sehr gut lötbar sind.
In einer vorteilhaften Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Emitter- Kontaktstruktur und/oder die Basis-Kontaktstruktur aus einer Metallpaste und/oder aus einem elektrolytischen Bad hergestellt. Aus Metallpasten können kostengünstig und schnell dicke Metallschichten hergestellt werden. Zudem können Metallpasten ätzende Bestandteile enthalten, sodass beispielsweise bei der Wärmebehandlung der Metallpaste zur Herstellung eines Metalls gleichzeitig ein lokales Ätzen und Öffnen einer Antireflexionsschicht möglich ist. Ein anderes kostengünstiges Verfahren zur Herstellung dicker Metallschichten oder zur Erhöhung der Dicke dünner Keimschichten ist die Herstellung aus einem elektrolytischen Bad. In dem elektrolytischen Bad befinden sich Metallionen, die durch elektrische oder elektrochemische Potenziale in Richtung der Kontaktstruktur bewegt und dort angelagert werden. Die elektrolytische Materialabscheidung kann zur Vergütung oder Verstärkung anderweitig hergestellter Kontaktstrukturen verwendet werden.
Vorzugsweise wird die Emitter-Kontaktstruktur und/oder die Basis-Kontaktstruktur mit einer Schichtdicke zwischen 5 μιη und 50 μιη ausgebildet. Diese großen Schichtdicken haben sich zur Erfüllung der verfahrenstechnischen und konstruktiven Aufgaben der Emitter- und/oder Basis-Kontaktstrukturen als günstig erwiesen. Je nach spezifischem elektrischen Widerstand brauchen die Emitter- und/oder Basis-Kontaktstrukturen einen minimalen Leitungsquerschnitt, um die geforderten niedrigen Leitungswiderstände der Kontaktstrukturen zu erreichen. Desweiteren hängt die benötigte Schichtdicke der Kontaktstrukturen auch von dem zur Herstellung der Emitter- und/oder Basis- Kontaktstrukturen eingesetzten Verfahren ab. Beispielsweise ist die Herstellung von Metallschichten aus Metallpasten ein Dickschichtverfahren, das nur bei größeren Schichtdicken fehlerfrei funktioniert. Wenn die Kontaktstrukturen aus einem Material hergestellt werden, das einen geringeren spezifischen Widerstand als aus Metallpasten hergestellte Kontaktstrukturen aufweist, oder wenn die Kontaktstrukturen auf der Rückseite der Solarzelle eine größere Fläche belegen dürfen, dann sind auch Schichtdicken von 5 μιη oder noch geringer ausreichend groß.
In einer besonders geeigneten Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Emitter-Kontaktstruktur in Form von Kontaktfingern aus einer Silberpaste hergestellt. Die Herstellung von Emitter-Kontaktstrukturen aus Silberpasten auf der Vorderseite von Solarzellen ist in der industriellen Fertigung von Solarzellen etabliert. In den industriell verbreiteten Verfahren werden jedoch nicht nur die Kontaktfinger, sondern auch die mit den Kontaktfingern elektrisch verbundenen Stromschienen aus der Silberpaste hergestellt. Zur Herstellung der relativ breiten Stromschienen wird im Stand der Technik viel Silber benötigt, welches einen erheblichen Anteil an den Gesamtkosten der Solarzelle hat. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann die bei der Herstellung eingesetzte Menge von Silber erheblich dadurch reduziert werden, dass insbesondere diese Stromschienen, das hei ßt die Emitter-Anschlussstruktur, nicht aus Silber gefertigt wird, wodurch das erfindungsgemäße Verfahren seine ökonomisch vorteilhaften Wirkungen entfaltet. Silberkontaktfinger sind typisch für die Solarzellenvorderseite, es können jedoch auch Solarzellen mit Kontaktfingern aus Silber auf der Rückseite hergestellt werden.
In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Emitter- Anschlussstruktur und/oder die Basis-Anschlussstruktur durch eine lokal erfolgende Schichtabscheidung hergestellt. Zur Ausbildung von Anschlussstrukturen auf einer Teilfläche der Solarzelle gibt es prinzipiell die Möglichkeit einer ganzflächigen Abscheidung einer Schicht, die nachträglich strukturiert wird, oder die Möglichkeit einer lokal erfolgenden Schichtabscheidung. Bevorzugt wird die lokal erfolgende Schichtabscheidung eingesetzt, da diese einfacher und kostengünstiger ist. Desweiteren sind lokal erfolgende Schichtabscheidungen für die relativ einfachen Emitter- und/oder Basis-Anschlussstrukturen auch hinreichend genau. Für lokale Schichtabscheidungen gibt es verschiedene Möglichkeiten, beispielsweise das lokale Tintenstrahldrucken mit Metalltinten. Als besonders geeignete Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Verfahrens hat sich die Abscheidung der Emitter-Anschlussstruktur und/oder der Basis- Anschlussstruktur unter Einsatz einer Schattenmaske mit einem physikalischen Vakuumabscheideverfahren erwiesen. Mit physikalischen Vakuumabscheideverfahren, wie beispielsweise dem Sputtern, werden hochwertige Metallschichten hergestellt, die sich durch eine große Dichte und eine gute Leitfähigkeit auszeichnen. Desweiteren erfolgt bei physikalischen Vakuumabscheideverfahren typischerweise eine gerichtete Beschichtung, sodass über Schattenmasken die gewünschten Strukturen hinreichend scharf hergestellt werden können. Prinzipiell sind jedoch auch andere Abscheideverfahren, beispielsweise chemische Gasphasenabscheidungen, lasergestützte Gas- phasenabscheidungen oder das Siebdrucken von Metallpasten, zur Herstellung von Emitter- und/oder Basis-Anschlussstruktur möglich.
In einer vorteilhaften Ausbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird in einem Verfahrensschritt gleichzeitig die Emitter-Anschlussstruktur und die Basis- Anschlussstruktur hergestellt. Durch die gleichzeitige Durchführung dieser beiden Verfahrensschritte wird eine schnelle und kostengünstige Fertigung erreicht. Praktisch erfolgt die gleichzeitige Herstellung beispielsweise durch den gleichzeitigen Betrieb von zwei Sputterquellen auf der Vorderseite und der Rückseite der Solarzelle.
Gemäß einer günstigen Gestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird in wenigstens einem Verfahrensschritt zunächst durch Siebdrucken einer Metallpaste die Emitter-Kontaktstruktur und/oder die Basis-Kontaktstruktur und in einem späteren Verfahrensschritt die Emitter-Anschlussstruktur und/oder die Basis-Anschlussstruktur hergestellt. Diese Verfahrensvariante ist besonders für die im Vergleich zum Stand der Technik modifizierte Herstellung von Standardsolarzellen geeignet. Dabei wird auf die Rückseite der Solarzelle zunächst großflächig eine Aluminiumpaste gedruckt. Anschließend werden auf der Solarzellenvorderseite Silberkontaktfinger durch Siebdrucken hergestellt. Die Stromschienen, die die Emitter-Anschlussstruktur oder die Basis-Anschlussstruktur bilden, werden hingegen nicht auf die Vorderseite der Solarzelle siebgedruckt. Anschließend wird die Solarzelle gefeuert, um die siebgedruckten Pasten in Metallschichten umzuwandeln. Auf der Rückseite der Solarzelle reagiert das Aluminium dabei mit dem Silizium, sodass eine hochdotierte Rückseitenschicht, die in gutem elektrischen Kontakt mit der Aluminiumrückseitenschicht steht, gebildet wird. Auf der Vorderseite der Solarzelle sind die Finger nach dem Feuerungsschritt in die Antireflexionsschicht eingebrannt und kontaktieren den Emitter auf der Solarzellen- Vorderseite. Danach werden in dieser erfindungsgemäßen Verfahrensvariante auf der Vorderseite und auf der Rückseite der Solarzelle die Anschlussstrukturen hergestellt, beispielsweise durch Sputtern von Nickel. Auf der Vorderseite der Solarzelle erfolgt das Sputtern vorzugsweise über eine Sputtermaske. Die Rückseite der Solarzelle wird hingegen vorzugsweise großflächig beschichtet, da dadurch auf der Rückseite der Aufwand für Herstellung und Reinigung einer Sputtermaske entfällt. Nach dem Feuerungsschritt erfolgt typischerweise eine Endmessung der produzierten Solarzelle. In dem erfindungsgemäßen Verfahren kann es erforderlich sein, dass die Endmessung modifiziert werden muss, da spitze Messspitzen die dünnen, durch Sputtern hergestellten Nickelschichten beschädigen könnten.
In einer anderen Option des erfindungsgemäßen Verfahrens wird dieses so durchgeführt, dass in wenigstens einem Verfahrensschritt zunächst die Emitter- Anschlussstruktur und/oder die Basis-Anschlussstruktur hergestellt wird und in einem späteren Verfahrensschritt die Emitter-Kontaktstruktur und/oder die Basis- Kontaktstruktur hergestellt wird. Bei dieser Verfahrensvariante wird zuerst die Emitter- Anschlussstruktur und/oder die Basis-Anschlussstruktur auf den Solarzellenkern beziehungsweise eine darauf vorgesehene Antireflexionsschicht aufgebracht. Die Emitter-Kontaktstruktur und/oder die Basis-Kontaktstruktur wird erst später hergestellt, sodass die Kontaktstruktur im Bereich der Anschlussstruktur nicht in direkten Kontakt mit dem Solarzellenkern kommt. Im Bereich der Stromschienen auf der Vorderseite der Solarzellen wird auch kein Kontakt zwischen der Kontaktstruktur und dem Solarzellenkern benötigt. Stattdessen ist der Kontakt zwischen der Kontaktstruktur und dem Solarzellenkern vor allem bei flachen Dotierprofilen eher nachteilig als wünschenswert. Die beschriebene Verfahrensvariante kann bei verschiedenen Technologien zum Einsatz kommen. Beispielsweise wird auf diese Weise bei einer Standardsolarzelle verhindert, dass die Silberkontaktfinger beim Feuern der Silberpaste im Bereich der Busbars durch die Antireflexionsschicht gebrannt werden.
In einem anderen Ausführungsbeispiel kann die oben dargelegte Verfahrensvariante bei der Herstellung einer Heterojunction-Solarelle zum Einsatz kommen. Die Heterojunction- Solarzelle weist temperaturempfindliche, dünne Schichten auf, die Temperaturobergrenzen für das Herstellungsverfahren definieren. Entsprechend unterscheidet sich das Herstellungsverfahren von Heterojunction-Solarzellen erheblich von dem Herstellungsverfahren für Standardsolarzellen. Ein solcher Unterschied ist die Abscheidung eines transparenten, elektrisch leitfähigen Oxides als Antireflexionsschicht anstelle einer dielektrischen Antireflexionsschicht. Das transparente, elektrisch leitfähige Oxid wird als elektrischer Leiter verwendet, sodass der Feuerungsschritt für die Silberpaste, bei dem die Silberpaste in die dielektrische Antireflexionsschicht eingebrannt wird, entbehrlich ist. Im Herstellungsverfahren von Heterojunktion-Solarzellen hat es sich auch bewährt, die Emitter-Anschlussstruktur und/oder die Basis-Anschlussstruktur vor der Emitter- Kontaktstruktur und/oder der Basis-Kontaktstruktur herzustellen.
In einer typischen Ausbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die Emitter- Kontaktstruktur und/oder die Basis-Kontaktstruktur mit einer Metall-Polymer-Paste siebgedruckt, und anschließend wird eine Temperaturbehandlung bei Temperaturen unter 300 °C zur Umwandlung der Metall-Polymer-Paste in wenigstens eine Metallschicht durchgeführt. Bei der Herstellung von Heterojunction-Solarzellen sind die hohen Temperaturen von beispielsweise 850 °C, die beim Feuern von Silberpaste während der Herstellung von Standardsolarzellen eingestellt werden, unzulässig. Die erlaubten Temperaturen liegen hier viel niedriger, beispielsweise unter 350 °C. Eine erprobte Variante zur Herstellung von Metallstrukturen bei den erlaubten niedrigen Temperaturen ist das Siebdrucken von Strukturen unter Verwendung von Metall- Polymerpasten, die durch Temperaturbehandlung von unter 300 °C in leitfähige Metallstrukturen überführt werden können. Diese Metall-Polymer-Pasten, wie beispielsweise Silber-Polymer-Pasten, sind jedoch hochpreisige Produkte, sodass ein großes Interesse daran besteht, den Bedarf an Metall-Polymer-Pasten zu minimieren. Mit der genannten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die Emitter-Anschlussstruktur und/oder die Basis-Anschlussstruktur ohne Einsatz von Metall- Polymer-Pasten hergestellt, sodass nur ein Bruchteil der Menge von Metall-Polymer- Paste verglichen mit einem Verfahren, in dem auch die Anschlussstrukturen aus einer Metall-Polymer-Paste hergestellt werden, zum Einsatz kommt.
In einer bevorzugten Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens wird in wenigstens einem Verfahrensschritt das Lot auf die Emitter-Anschlussstruktur und/oder die Basis- Anschlussstruktur mit einer Schichtdicke von wenigstens 20 μιη aufgebracht oder eine mit Lot bedeckte Kupferbandanordnung auf die Emitter-Anschlussstruktur und/oder die Basis-Anschlussstruktur aufgelötet. Auf diese Weise werden auf den Anschlussstrukturen Leitungsquerschnitte erzeugt, welche für die Leitung des in der Solarzelle erzeugten Stromes ausreichend groß sind. Besonders bevorzugt wird dabei eine Kupferbandanordnung aufgelötet, das hei ßt, jede Stromschiene wird durch ein Kupferband verstärkt. Das Kupferband kann ein massives Kupferband sein. Es kann jedoch auch ein Kupfergeflecht sein, welches mechanisch weicher ist und zu geringeren mechanischen Belastungen der Solarzelle führt. Die Anschlussstrukturen können aber auch anderweitig verstärkt werden, beispielsweise kann auf die Anschlussstrukturen ein Lot mit großer Schichtdicke aufgebracht werden oder die Anschlussstruktur kann galvanisch verstärkt werden.
Die Aufgabe der Erfindung wird ferner durch eine gattungsgemäße Solarzelle gelöst, bei welcher die lötbare metallische Emitter-Anschlussstruktur wenigstens aus Nickel, einer Nickel-Legierung, Zinn und/oder einer Zinn-Legierung ausgebildet ist, wobei auf der lötbaren metallischen Emitter-Anschlussstruktur ein Lot oder eine mit einem Lot bedeckte, elektrisch leitfähige Bandanordnung vorgesehen ist.
Bei der erfindungsgemäßen Solarzelle ist die Vorderseitenanschlussstruktur der Solarzelle nicht, wie im Stand der Technik üblich, aus Silber ausgebildet, sondern stattdessen aus Nickel, einer Nickel-Legierung, Zinn und/oder einer Zinn-Legierung. Diese Materialien sind dafür bekannt, dass sie gegenüber Silber eine deutlich geringere elektrische Leitfähgkeit besitzen. Auf Grund dessen wurden solche Materialien, wie Nickel oder Zinn oder deren Legierungen, bisher überhaupt nicht für die Ausbildung von Anschlussstrukturen an Solarzellen in Betracht gezogen. Allerdings zeichnen sich Materialien, wie Nickel, Zinn und deren Legierungen dadurch aus, dass sie sehr gut lötbar sind. Daher kann das erfindungsgemäß auf die Emitter-Anschlussstruktur aufgebrachte Lot beziehungsweise die mit dem Lot bedeckte Bandanordnung sehr gut an die aus Nickel, Zinn oder einer Nickel- und/oder Zinn-Legierung ausgebildete Emitter- Anschlussstruktur gelötet werden. Außerdem reicht die elektrische Leitfähigkeit der aus Nickel, Zinn oder deren Legierungen ausgebildete Emitter-Anschlussstruktur durchaus aus, um einen geeigneten elektrischen Kontakt zwischen der Emitter-Kontaktstruktur und der Emitter-Anschlussstruktur herzustellen. Damit ist es erfindungs-gemäß möglich, die als Emitter-Anschlussstruktur im Stand der Technik verwendeten, üblicherweise zu über 90 % aus Silber bestehenden und damit teureren Busbars durch wesentlich kostengünstigere Materialien zu ersetzen und damit enorme Kosten bei der Herstellung von Solarzellen einzusparen.
Bei einer Standardsolarzelle befindet sich auf der Solarzellenvorderseite, die zur Bestrahlung mit Sonnenlicht vorgesehen ist, der Emitter, sodass bei diesem Solarzellentyp die Emitter-Anschlussstruktur als Vorderseiten-Anschlussstruktur zu verstehen ist. Bei anderen Typen von Solarzellen kann die Emitter-Anschlussstruktur auch auf der Rückseite der Solarzelle vorgesehen sein, wobei sich der Basisanschluss in erfindungsgemäßen Solarzellen dann auf der gegenüber liegenden Vorderseite befindet. In dem Fall, dass die Emitter-Anschlussstruktur auf der Rückseite der Solarzelle vorgesehen ist, kann diese in einer Ausführungsform gegenüber den Vorderseiten- Anschlussstrukturen angeordnet sein, um mechanische Kräfte von der Vorderseite zu kompensieren. Die Emitter-Anschlussstruktur kann in einem anderen Ausführungsbeispiel aber auch, beispielsweise um eine vereinfachte Herstellung zu erreichen, großflächig bzw. nahezu ganzflächig ausgebildet sein. Auf der lötbaren metallischen Emitter-Anschlussstruktur ist in jedem Fall ein Lot oder eine mit einem Lot bedeckte, elektrisch leitfähige Bandanordnung vorgesehen. Das Lot oder die elektrisch leitfähige Bandanordnung bildet auf der Emitter-Anschlussstruktur einen wesentlichen Teil des Leitungsquerschnittes, der zum Transport des erzeugten Photostromes erforderlich ist.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Solarzelle ist in direktem elektrischen Kontakt mit der Basis eine Basis-Kontaktstruktur vorgesehen, und in direktem elektrischen Kontakt mit der Basis-Kontaktstruktur ist eine lötbare metallische Basis-Anschlussstruktur vorgesehen, welche wenigstens aus Nickel, einer Nickel- Legierung, Zinn und/oder einer Zinn-Legierung ausgebildet ist, wobei auf der lötbaren metallischen Basis-Anschlussstruktur ein Lot oder eine mit einem Lot bedeckte, elektrisch leitfähige Bandanordnung vorgesehen ist. In dieser Weiterbildung wird nicht nur die Emitter-Kontaktstruktur auf der einen Seite der Solarzelle, sondern auch die Basis-Kontaktstruktur auf der anderen Seite der Solarzelle aus Nickel, einer Nickel- Legierung, Zinn und/oder einer Zinn-Legierung ausgebildet. Auf diese Weise wird für keine der beiden Anschlussstrukturen Silber benötigt, und es wird ein besonders großer Einspareffekt gegenüber aus Silber ausgebildeten Anschlussstrukturen realisiert.
In einer bevorzugten Ausbildung der erfindungsgemäßen Solarzelle weist die Emitter- Anschlussstruktur und/oder die Basis-Anschlussstruktur eine Schichtdicke unter 5 μιη auf. Die Emitter-Anschlussstruktur und/oder die Basis-Anschlussstruktur hat nicht vorrangig die Aufgabe eines Stromleiters, sondern dient im Wesentlichen dazu, eine geeignete Grundlage für das Aufbringen des Lots oder der mit dem Lot bedeckten, elektrisch leitfähigen Bandanordnung auszubilden. Zur Erfüllung dieser Aufgabe genügen bereits geringe Schichtdicken von 5 μιη oder erheblich weniger als 5 μιη. Die benötigte Schichtdicke hängt unter anderem von dem Herstellungsverfahren ab, das zur Ausbildung der jeweiligen Anschlussstruktur eingesetzt wird. Bei Herstellungsverfahren, die weniger hochwertige Schichten erzeugen, werden größere Schichtdicken benötigt, und bei anderen Herstellungsverfahren, die dichte Schichten erzeugen, sind bereits wesentlich dünnere Schichten zur Ausbildung geeigneter Emitter- und/oder Basis- Anschlussstrukturen ausreichend. Desweiteren wird die benötigte Schichtdicke von der Löslichkeit des Materials der Anschlussstruktur in dem Lot bestimmt. Die Anschlussstruktur muss regelmäßig ausreichend dick sein, um eine vollständige Auflösung der Anschlussstruktur in dem Lot oder in der mit Lot bedeckten, elektrisch leitfähigen Bandanordnung zu vermeiden.
In vorteilhaften Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Solarzelle weist die Emitter- Anschlussstruktur und/oder die Basis-Anschlussstruktur eine Schichtdicke zwischen 50 nm und 500 nm auf. Besonders bevorzugt weist die Emitter-Anschlussstruktur und/oder die Basis-Anschlussstruktur eine Schichtdicke zwischen 100 nm und 150 nm auf. Mit diesen Schichtdicken werden voll funktionstüchtige Solarzellen hergestellt, wobei die Herstellungskosten für die Anschlussstrukturen auch gering sind.
In einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgenmäßen Solarzelle ist die Emitter- Anschlussstruktur und/oder die Basis-Anschlussstruktur aus einer Metallpaste und/oder einem elektrolytisch abgeschiedenen Material ausgebildet. Die Herstellung einer Emitter- Anschlussstruktur aus einer Silberpaste ist ein in der Industrie etabliertes und einfaches Herstellungsverfahren. Problematisch dabei ist jedoch der hohe Silberpreis, der sich zudem stetig erhöht. Als Metallpasten können jedoch nicht nur Silberpasten eingesetzt werden, bei p-dotierten Emittern ist auch der Einsatz von Aluminiumpasten möglich. Desweiteren können in verschiedenen Typen von Solarzellen auch andere Metallpasten, wie beispielsweise Kupferpasten, zum Einsatz kommen. Die Emitter-Anschlussstruktur muss jedoch nicht notwendigerweise aus einer Metallpaste ausgebildet sein, es sind auch andere Herstellungsverfahren, wie beispielsweise die elektrolytische Abscheidung, praktikabel.
In einer bevorzugten Ausbildung der erfindungsgemäßen Solarzelle weist die Emitter- Anschlussstruktur und/oder die Basis-Anschlussstruktur eine Schichtdicke zwischen 5 μιη und 20 μιη auf. Die erforderliche Schichtdicke für die jeweilige Anschlussstruktur ergibt sich aus dem benötigten Leitungsquerschnitt und der zulässigen Leitungsbreite. Auf der Vorderseite der Solarzelle sind schmale Leitungen erforderlich, um möglichst wenig Solarzellenfläche abzuschatten. Bei schmalen Leitungen wird eine entsprechend größere Schichtdicke zur Realisierung des erforderlichen Querschnittes verwendet. Auf der Rückseite der Solarzelle ist es regelmäßig nicht erforderlich, dass die Leitungen so schmal wie auf der Solarzellenvorderseite ausgebildet sind. Bei größeren Leitungsbreiten genügen deshalb geringere Schichtdicken zur Erzeugung ausreichend kleiner Leitungswiderstände.
Es ist besonders günstig, wenn bei einen Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Solarzelle die Emitter-Anschlussstruktur und/oder die Basis-Anschlussstruktur aus einer Silberpaste ausgebildete Kontaktfinger aufweist. Anschlussstrukturen in Form von Kontaktfingern sind einfach kontrollierbar und deshalb in der Industrie die bevorzugten Strukturen. Durch die Herstellung der Kontaktfinger in herkömmlicher Weise aus Silberpaste kann die erfindungsgemäße Solarzelle in nur geringfügig modifizierten Produktionslinien hergestellt werden. Dadurch bestehen nur geringe Widerstände bei der Umrüstung von Produktionslinien zur Herstellung der erfindungsgemäßen Solarzelle.
Gemäß einer möglichen Variante der erfindungsgemäßen Solarzelle ist die Emitter- Kontaktstruktur zwischen Solarzellenkern und Emitter-Anschlussstruktur und/oder die Basis-Kontaktstruktur zwischen Solarzellenkern und Basis-Anschlussstruktur vorgesehen. In dieser Ausbildung wird über die Kontaktstruktur ein direkter elektrischer Kontakt zwischen dem Solarzellenkern und der Anschlussstruktur hergestellt. Dieser Aufbau entspricht dem in Standardsolarzellen üblichen Aufbau.
In einer bevorzugten alternativen Ausbildung der erfindungsgemäßen Solarzelle ist die Emitter-Anschlussstruktur zwischen Solarzellenkern und Emitter-Kontaktstruktur und/oder die Basis-Anschlussstruktur zwischen Solarzellenkern und Basis- Kontaktstruktur vorgesehen. In dieser Ausbildung wird die Fläche unter den Anschlussstrukturen nicht oder nur eingeschränkt zur Kontaktierung des Solarzellenkerns durch die Kontaktstruktur verwendet. Diese Fläche wird auch nicht zur Kontaktierung des Solarzellenkerns benötigt, stattdessen wird im Bereich der Anschlussstrukturen eine geringere Schädigung des Solarzellenkerns bewirkt und es werden bessere Diffusionsbarrieren, beispielsweise gegen die Diffusion von Kupfer, erzeugt.
Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, deren Aufbau, Funktion und Vorteile werden im Folgenden anhand von Figuren näher erläutert werden, wobei Figur 1 schematisch eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Solarzelle im Querschnitt zeigt;
Figur 2 schematisch eine Ansicht einer Vorderseite einer erfindungsgemäßen
Solarzelle in einer Draufsicht zeigt;
Figur 3 schematisch eine Ansicht einer Rückseite einer erfindungsgemäßen
Solarzelle in einer Draufsicht zeigt;
Figur 4 schematisch eine alternative Ausführungsform einer erfindungsgemäßen
Solarzelle im Querschnitt zeigt;
Figur 5 schematisch eine alternative Ausführungsform einer erfindungsgemäßen
Solarzelle in einer Draufsicht auf die Vorderseite zeigt; und
Figur 6 schematisch eine alternative Ausführungsform einer erfindungsgemäßen
Solarzelle in einer Draufsicht auf die Rückseite zeigt.
Figur 1 zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Solarzelle 1 im Querschnitt. Die Solarzelle 1 weist einen Solarzellenkern 2 auf, der auf gegenüber liegenden Seiten des Solarzellenkerns 2 einen Emitter 3 und eine Basis 4 aufweist. Bei Lichteinfall in die Solarzelle 1 erfolgt eine Ladungstrennung und ein Ladungstransport zu dem Emitter 3 und zu der auf der dem Emitter 3 gegenüber liegenden Seite der Solarzelle 1 befindlichen Basis 4. Der Solarzellenkern 2 kann neben den in Figur 1 dargestellten Schichten noch weitere Schichten, wie beispielsweise eine undotierte Schicht zwischen dem Emitter 3 und der Basis 4 oder leitfähige Schichten an einer der beiden Oberflächen des Solarzellenkerns 2, aufweisen.
Der Emitter 3 ist in direktem elektrischen Kontakt mit einer elektrisch leitfähigen Emitter- Kontaktstruktur 5. Darüber hinaus ist auf der Emitter-Kontaktstruktur 5 eine Emitter- Anschlussstruktur 6 vorgesehen, die die einzelnen Stege der Emitter-Kontaktstruktur 5 quer verbindet. Durch den direkten elektrischen Kontakt kann ein Strom in Richtung der Solarzellenoberfläche aus dem Solarzellenkern 2 in die Emitter-Kontaktstruktur 5 bis in die Emitter-Anschlussstruktur 6 fließen. Die Bezeichnung direkter elektrischer Kontakt schließt auch Fälle ein, in denen der Solarzellenkern 2 weitere, hier nicht dargestellte Schichten, wie beispielsweise transparente leitfähige Oxide, aufweist. In dem in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel befindet sich die Emitter- Kontaktstruktur 5 auf der Vorderseite 9 der Solarzelle 1 , die zur Bestrahlung mit Licht vorgesehen ist. Bei der Emitter-Kontaktstruktur 5 handelt es sich in der dargestellten Ausführungsform um schmale Linien oder Finger aus Silber, die aus einer Silberpaste hergestellt sind. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Solarzelle 1 wird nur die Emitter-Kontaktstruktur 5 aus Silber ausgebildet, die Emitter- Anschlussstruktur 6 ist hingegen aus einer dünnen Nickelschicht ausgebildet. In anderen, nicht gezeigten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann die Emitter-Anschlussstruktur 6 auch aus Zinn, einer Nickellegierung oder einer Zinnlegierung ausgebildet sein.
Die Emitter-Anschlussstruktur 6 besteht in dem in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel aus drei Stromschienen, die häufig auch als Busbars bezeichnet werden. Die Anzahl der dargestellten Stromschienen hat jedoch keine weitergehende Bedeutung. In der Praxis ist jegliche Anzahl von Stromschienen zur Ausbildung der Emitter- Anschlussstruktur 6 denkbar. In der erfindungsgemäßen Solarzelle 1 ist auf der in diesem Beispiel aus Nickel bestehenden Emitter-Anschlussstruktur 6 ein Lot oder eine mit einem Lot bedeckte elektrisch leitfähige Bandanordnung 1 1 vorgesehen. Ein großer Anteil des elektrischen Leitungsquerschnitts wird im Betrieb der Solarzelle 1 von dem Lot oder der leitfähigen Bandanordnung übernommen, sodass die Emitter-Anschlussstruktur 6 selbst kein niederohmiger elektrischer Leiter sein muss.
Die Emitter-Anschlussstruktur 6 ist in dem dargestellten Ausführungsbeispiel eine 150 nm dünne Nickelschicht. Dabei ist die Emitter-Anschlussstruktur 6 jedoch nicht auf eine solche Schichtdicke beschränkt. In anderen, nicht gezeigten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann die Schichtdicke der Emitter-Anschlussstruktur 6 zwischen 100 nm und 150 nm oder auch zwischen 50 nm und 500 nm oder auch allgemein unter 5 μιη liegen. Grundsätzlich sind jedoch auch Schichtdicken oberhalb von 5 μιη für die Emitter-Anschlussstruktur 6 erfindungsgemäß einsetzbar. Auf der in Figur 1 verwendeten Nickelschicht ist das Auflöten von Kupferbändern in den gleichen Lötanlagen, sogenannten Stringern, möglich, in denen auch Bandanordnungen auf Standardsolarzellen aus dem Stand der Technik gelötet werden können, die Busbars aus Silber aufweisen.
Auf der Rückseite der Solarzelle 1 befindet sich die Basis-Kontaktstruktur 7, die in dem dargestellten Ausführungsbeispiel eine großflächige Aluminiumschicht ist. Auf der Außenseite der Basis-Kontaktstruktur 7 ist eine lötbare metallische Basis- Anschlussstruktur 8 aufgebracht. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Basis- Anschlussstruktur 8 in Form von drei Stromschienen aus Nickel ausgebildet. Auch hier dienen die dargestellten drei Stromschienen lediglich der Demonstration, wobei jegliche Anzahl an Stromschienen zur Ausbildung der Basis-Anschlussstruktur 8 generell möglich ist. In anderen, nicht gezeigten Ausführungsvarianten der vorliegenden Erfindung kann für die Herstellung der Basis-Anschlussstruktur 8 auch Zinn, eine Nickellegierung oder eine Zinnlegierung verwendet werden. Grundsätzlich sind auch andere Materialien für die Herstellung der Basis-Anschlussstruktur 8 einsetzbar.
In dem in Figur 1 gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Emitter-Anschlussstruktur 6 und die Basis-Anschlussstruktur 8 einander gegenüber jeweils durch Sputtern von Nickel über Sputtermasken ausgebildet. In einem anderen, nicht dargestellten Ausführungsbeispiel kann die Basis-Anschlussstruktur 8 auch ganzflächig beispielsweise als eine Zinn-Legierungsschicht abgeschieden sein.
Figur 2 zeigt schematisch die Ausführungsform der erfindungsgemäßen Solarzelle 1 aus Figur 1 in einer Draufsicht auf die Vorderseite 9 der Solarzelle 1 . Dabei sind gleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen wie in Figur 1 bezeichnet. In dieser Ansicht wird deutlich, dass die Emitter-Anschlussstruktur 6 im Vergleich zu der Emitter- Kontaktstruktur 5 eine große Fläche belegt, welche bei einer Ausbildung der Emitter- Kontaktstruktur 5 aus Silber mit entsprechend hohen Kosten verbunden wäre. In der erfindungsgemäßen Solarzelle 1 ist die Emitter-Anschlussstruktur 6 hingegen aus kostengünstigen Metallen ausgebildet, sodass die erfindungsgemäße Solarzelle 1 kostengünstiger als eine Solarzelle, bei der sowohl die Emitter-Kontaktstruktur als auch die Emitter-Anschlussstruktur aus einem hochpreisigen Material, wie beispielsweise Silber hergestellt sind, hergestellt werden kann.
Figur 3 zeigt schematisch das Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Solarzelle 1 aus den Figuren 1 und 2 in einer Draufsicht auf die Rückseite 10 der Solarzelle 1 . Die Basis-Kontaktstruktur 7 ist in dabei nahezu ganzflächig auf der Rückseite der Solarzelle 1 aufgebracht. Die Basis-Anschlussstruktur 8 ist hingegen lokal in drei Streifen, die sich gegenüber den Streifen der Emitter-Anschlussstruktur 6 befinden, ausgebildet. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Basis-Anschlussstruktur 8 durch Sputtern über eine Sputtermaske hergestellt. In anderen Verfahrensvarianten können die Streifen auch durch spezielle lineare Plasmaquellen, durch punktförmige Abscheidequellen, die relativ zu der Solarzelle bewegt werden, elektrochemisch oder auf andere Weise abgeschieden werden.
In den Figuren 4, 5 und 6 ist eine Ausführungsform einer alternativen erfindungsgemäßen Solarzelle 1 ' schematisch dargestellt. Dabei zeigt Figur 4 einen Querschnitt durch die Solarzelle 1 ', Figur 5 zeigt schematisch eine Ansicht der Vorderseite 9 der Solarzelle 1 ' und Figur 6 zeigt eine Draufsicht auf die Rückseite 10 der Solarzelle 1 '. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Solarzellenkern 2 eine Heterojunction- Solarzelle, bei der die Basis 4 und der Emitter 3 aus unterschiedlichen Materialien bestehen. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Basis 4 ein kristalliner Silizium-Wafer, auf dem der Emitter 3 als Gradientenschicht abgeschieden ist. Zu dem Solarzellenkern 2 gehört in diesem Fall auch eine auf dem Emitter 3 befindliche, hier aber nicht dargestellte, elektrisch leitfähige, transparente Oxidschicht, die als Antireflexions- und Anschlussschicht dient. Auf dem Solarzellenkern 2 ist in diesem Ausführungsbeispiel auf der Vorderseite 9 zuerst die Emitter-Anschlussstruktur 6 durch physikalische Gasphasenabscheidung hergestellt. Anschließend ist die Emitter- Kontaktstruktur 5 durch Siebdrucken mit einer Silber-Polymer-Paste und nachfolgende Temperaturbehandlung bei 300 °C hergestellt. Auf der Rückseite 10 der Solarzelle 1 ' ist eine im Wesentlichen ganzflächige Basis-Kontaktstruktur 7 aus einer Aluminiumschicht und daran anschließend die lötbare metallische Basis-Anschlussstruktur 8 als ebenfalls ganzflächige Schicht ausgebildet.
Die dargestellten Ausführungsbeispiele dienen lediglich der Veranschaulichung und Erläuterung der Erfindung. Sie stellen keineswegs eine Einschränkung der Erfindung auf diese Ausführungsbeispiele dar. Ein auf dem Gebiet der Erfindung tätiger Fachmann weiß hingegen auf Basis seiner Fachkenntnisse, dass die Erfindung unter Ausnutzung der vorliegenden Beschreibung auch abgewandelt realisiert werden kann.
Aus den in den Figuren 1 bis 6 dargestellten Ausführungsbeispielen lässt sich leicht das erfindungsgemäß verwendete Verfahren zum Herstellen der Solarzellen 1 , 1 ' ableiten. In diesem Verfahren wird zunächst ein Solarzellenkern 2 hergestellt beziehungsweise zur Verfügung gestellt, in welchem bei Lichteinfall in die Vorderseite 9 der Solarzelle 1 , 1 ' eine Ladungstrennung und ein Ladungstransport zu dem Emitter 3 und zu der auf der dem Emitter 3 gegenüber liegenden Seite 10 der Solarzelle 1 , 1 ' befindlichen Basis 4 vorgesehen ist. Daraufhin wird die elektrisch leitfähige Emitter-Kontaktstruktur 5, die in direktem elektrischen Kontakt mit dem Emitter 3 ist, hergestellt. Parallel dazu kann auch die Basis-Kontaktstruktur 7 hergestellt werden.
Entweder nach oder auch schon vor der Herstellung der Emitter-Kontaktstruktur 5 wird die lötbare metallische Emitter-Anschlussstruktur 6 hergestellt, die in direktem elektrischen Kontakt mit der Emitter-Kontaktstruktur 5 ist. Parallel dazu oder auch in einem separaten Schritt kann auf der gegenüber liegenden Seite der Solarzelle 1 , 1 ' die Basis-Anschlussstruktur 8 hergestellt werden.
Zur Herstellung der Emitter-Anschlussstruktur 6 wird Nickel, eine Nickellegierung, Zinn und/oder eine Zinnlegierung eingesetzt. Günstig ist es auch, wenn für die Herstellung der Basis-Anschlussstruktur 8 Nickel, eine Nickellegierung, Zinn und/oder eine Zinnlegierung verwendet wird.
Die Emitter-Anschlussstruktur 6 wird vorzugsweise mit einer relativ geringen Schichtdicke ausgebildet. So können in einer Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Verfahrens beispielsweise nur 100 bis 150 nm dicke Nickel- oder Nickelvanadium- Schichten als Ersatz für die im Stand der Technik verwendeten Silber-Busbars als Emitter-Anschlussstruktur 6 eingesetzt werden.
Erfindungsgemäß wird die Emitter-Anschlussstruktur 6 beziehungsweise die Busbars auf den hergestellten Silizium-Solarzellen bei der Weiterverarbeitung der Zellen zu Modulen für die Zellverschaltung, das heißt bei dem sogenannten Stringing, im Modulprozess benötigt. Dabei ist es erwähnenswert, dass es trotz der erfindungsgemäß vorgenommenen Änderungen im Herstellungsverfahren der erfindungsgemäßen Solarzelle 1 , 1 ' nicht notwendigerweise zu Änderungen im weiteren Prozessablauf zum fertigen Modul kommt, wie dies bei anderen, im Stand der Technik bekannten Technologien, die ebenfalls geringere Kosten für Silberpasten verursachen, der Fall ist. Es kann weiterhin mit Standardzellverbindern, Standardloten und einem Standard-Modulequipment, insbesondere bei dem verwendeten Stringer, gearbeitet werden.
Die zur Herstellung der Emitter-Anschlussstruktur 6 beispielweise verwendbare dünne Nickelschicht kann beispielsweise mittels einer Vakuumabscheidung, wie eine Sputterdeposition, abgeschieden werden. Die Löslichkeitsrate von Nickel im Standard- Lotmaterial ist viel geringer als diejenige von Silber, wodurch sich die Möglichkeit ergibt, mit den oben angegebenen geringen Schichtdicken bei der Herstellung der Emitter- Anschlussstruktur 6 zu arbeiten.
Um eine entsprechende Strukturierung der Emitter-Anschlussstruktur 6 schon bei der Abscheidung zu erzielen, empfiehlt es sich, bei der Abscheidung der jeweils für die Emitter-Anschlussstruktur 6 verwendeten Schicht eine Schattenmaske zu verwenden, wobei diejenigen Bereiche in welchen die Busbars (Emitter-Anschlussstruktur 6) erzeugt werden sollen, freiliegen und entsprechend beschichtet werden.
Die Rückseite 10 der Solarzelle 1 , 1 ' kann, wie oben bereits erwähnt, zur Herstellung der Basis-Anschlussstruktur 8 entweder ganzflächig beschichtet werden oder ebenfalls unter Verwendung einer Schattenmaske nur an bestimmten Positionen der herzustellenden Busbars (Basis-Anschlussstruktur 8) ausgebildet werden.
Die jeweilig verwendete Sputterbeschichtung kann in einem Prozessschritt durch parallele Beschichtung von oben und unten stattfinden. Vorzugsweise erfolgt die Bestückung der jeweils verwendeten Sputterbeschichtungsanlage mit Solarzellenwafern unter Nutzung von Substratträgern beziehungsweise Carriern, in die die Solarzellen und ihre Schattenmasken eingelegt werden. Dabei ist auf einen möglichst bündigen Abschluss von Schattenmaske und Solarzelle zu achten, damit es zu einer scharfen Kante und möglichst keine Hintersputterung im aktiven Bereich der Solarzelle kommt.
In einem nachfolgenden Verfahrensschritt werden die die Emitter-Anschlussstruktur 6 ausbildenden Nickel-Schichtstreifen beispielsweise mittels der mit Lot bedeckten, elektrisch leitfähigen Bandanordnung 1 1 versehen und mit dieser verlötet. Die Lötbarkeit der dünnen Nickelschichten im Stringing-Prozess ist typischerweise gut. Es werden ähnliche Abzugskräfte wie bei reinen Silber-Busbars, das hei ßt > 2 N, erreicht.
Der erfindungsgemäß verwendete Prozessfluss gestaltet sich bei Verwendung rückseitenpassivierter Standard-Solarzellen („Passivated Emitter and Rear Contacts" (PERC) -Struktur) wie folgt:
- Siebdruck der Emitter-und der Basis-Kontaktstrukturen 5, 7 in Form von Kontaktfingern; alternativ Ausbildung von an den Busbarpositionen unterbrochenen Kontaktfingerstrukturen
- Feuern der Kontaktfingerstrukturen - Abscheidung der Emitter- und der Basis-Anschlussstrukturen 6, 8 über Schattenmasken auf der Vorder- und auf der Rückseite 9, 10 der Solarzelle im Vakuumverfahren
- Endmessung am Flasher, wobei am Messtisch des Flashers vorzugsweise die Messpins, die normalerweise auf den Busbars aufgesetzt werden, durch eine Messleiste ersetzt werden müssen.
Bei der Herstellung von Heterojunction-Solarzellen ergibt sich erfindungsgemäß folgender Prozessfluss:
- Beschichten des Solarzellenkerns 2 mit einem transparenten, elektrisch leitfähigen Oxid (TCO) im Sputterverfahren
- Ausschleusen
- Aufsetzen einer Schattenmaske
- NiV-Beschichtung auf der Vorder- und der Rückseite 9, 10 der Solarzelle unter Ausbildung der Emitter-Anschlussstruktur 6 und der Basis-Anschlussstruktur 8 (die NiV-Beschichtung kann in der gleichen Anlage wie die TCO-Beschichtung durchgeführt werden; es kann jedoch auch eine speziell ausgestaltete PVD- Anlage für eine beidseitige Beschichtung unter Verwendung einer Schattenmaske zum Einsatz kommen)
- Drucken der Emitter-Kontaktstruktur 5 unter Ausbildung von Silber-Kontaktfingern auf der Solarzellenvorderseite 9 (eventuell mit Aussparung über den Nickel- Busbars)
- Trocknen der Silberpaste
- Endmessung am Flasher.
Obwohl bei den oben beschriebenen, beispielhaften Verfahrensvarianten im Wesentlichen davon ausgegangen wurde, dass die beispielsweise zur Herstellung der Emitter- und der Basis-Anschlussstrukturen 6, 8 verwendeten Nickelschichten mit einem PVD-Verfahren hergestellt werden, ist es durchaus auch denkbar, diese Schichten mittels eines Siebdruckverfahrens herzustellen. Hierfür sind allerdings entsprechende Pasten erforderlich. Zwar sind gedruckte Schichten im Allgemeinen dicker als gesputterte Schichten, dies ist jedoch hinsichtlich der Herstellungskosten für die Solarzelle in Kauf nehmbar, da die erfindungsgemäß vorgeschlagenen Materialien, wie Nickel, Zinn, Nickellegierungen oder Zinnlegierungen, deutlich preiswerter als das im Stand der Technik verwendete Silber sind. Durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Solarzelle 1 , 1 ' und das entsprechend vorgeschlagene erfindungsgemäße Verfahren sind beim Solarzellenherstellungsprozess von Standard(PERC)-Solarzellen 50 bis 80 % der sonst verwendeten Silberpaste einsparbar. Eine besonders deutliche Einsparung ergibt sich dann, wenn das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von Heterojunction-Solarzellen eingesetzt wird. Dabei können mehr als 50 % der sehr teuren Polymer-Silberpaste eingespart werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren führt ferner zu einer deutlichen Verbesserung der Frontseitenlötung von Heterojunction-Solarzellen mit einem effizienten und kostengünstigen Standard-Zellverbindungsprozess, was in einer solchen Form im Stand der Technik bisher nicht möglich war. Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich außerdem dadurch aus, dass es vollständig mit Standard-Modulherstellungsverfahren kompatibel ist. So kann beispielsweise das Löten am herkömmlichen Stringer erfolgen. Eine Modifikation des Equipments im Modulbereich ist bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens nicht notwendig, das Standard-Equipment kann unverändert weiter verwendet werden.
Trotz der oben erwähnten drastischen Einsparmöglichkeiten bei Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist erfindungsgemäß die Qualität der Zellverbindung mit Standard-Löttechniken vergleichbar. Es ergeben sich Abzugskräfte von > 2 N. Zudem ergeben sich an den erfindungsgemäßen Solarzellen 1 , 1 ' keine Verluste an Back Surface Field oder der passivierten Rückseite durch die Rückseitenbusbars, was bei den erfindungsgemäß hergestellten Solarzellen 1 , 1 ' zu einer im Vergleich zum Stand der Technik höheren Effizienz von etwa 0,1 bis 0,2 % führen kann.

Claims

Patentansprüche
1 . Verfahren zum Herstellen einer Solarzelle (1 , 1 '), enthaltend die Verfahrensschritte:
- Herstellen eines Solarzellenkerns (2), in welchem bei Lichteinfall in eine Vorderseite (9) der Solarzelle (1 , 1 ') eine Ladungstrennung und ein Ladungstransport zu einem Emitter (3) und zu einer auf einer dem Emitter gegenüber liegenden Seite der Solarzelle (1 , 1 ') befindlichen Basis (4) vorgesehen ist;
- Herstellen einer elektrisch leitfähigen Emitter-Kontaktstruktur (5) in Form von Kontaktfingern, die in direktem elektrischen Kontakt mit dem Emitter (3) sind; und
- Herstellen einer lötbaren metallischen Emitter-Anschlussstruktur (6) in Form von Stromschienen, die in direktem elektrischen Kontakt mit der Emitter- Kontaktstruktur (5) sind und die Kontaktfinger der Emitter-Kontaktstruktur (5) quer verbinden;
wobei Emitter (3) und Basis (4) auf gegenüber liegenden Seiten der Solarzelle (1 , 1 ') kontaktiert werden,
dadurch gekennzeichnet,
dass die lötbare metallische Emitter-Anschlussstruktur (6) wenigstens aus Nickel, einer Nickel-Legierung, Zinn und/oder einer Zinn-Legierung hergestellt wird und auf diese Emitter-Anschlussstruktur (6) ein Lot oder eine mit einem Lot bedeckte, elektrisch leitfähige Bandanordnung (1 1 ) aufgebracht wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren ferner die Verfahrensschritte aufweist:
- Herstellen einer Basis-Kontaktstruktur (7), die in direktem elektrischen Kontakt mit der Basis (4) ist;
- Herstellen einer lötbaren metallischen Basis-Anschlussstruktur (8), die in direktem elektrischen Kontakt mit der Basis-Kontaktstruktur (7) ist, wenigstens aus Nickel, einer Nickel-Legierung, Zinn und/oder einer Zinn-Legierung; und
- Aufbringen eines Lotes oder einer mit einem Lot bedeckten, elektrisch leitfähigen Bandanordnung (12) auf die Basis-Anschlussstruktur (8). Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Emitter- Anschlussstruktur (6) und/oder die Basis-Anschlussstruktur (8) mit einer Schichtdicke unter 5 μιη hergestellt wird.
Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Emitter-Anschlussstruktur (6) und/oder die Basis- Anschlussstruktur (8) mit einer Schichtdicke zwischen 50 nm und 500 nm hergestellt wird.
Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Emitter-Anschlussstruktur (6) und/oder die Basis- Anschlussstruktur (8) mit einer Schichtdicke zwischen 100 nm und 150 nm hergestellt wird.
Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Emitter-Kontaktstruktur (5) und/oder die Basis- Kontaktstruktur (7) aus einer Metallpaste und/oder aus einem elektrolytischen Bad hergestellt wird.
Verfahren nach wenigstens einen der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Emitter-Kontaktstruktur (5) und/oder die Basis- Kontaktstruktur (7) mit einer Schichtdicke zwischen 5 μιη und 50 μιη ausgebildet wird.
Verfahren nach wenigstens einen der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Emitter-Kontaktstruktur (5) aus einer Silberpaste hergestellt wird.
Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Emitter-Anschlussstruktur (6) und/oder die Basis- Anschlussstruktur (8) durch eine lokal erfolgende Schichtabscheidung hergestellt wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Emitter- Anschlussstruktur (6) und/oder die Basis-Anschlussstruktur (8) unter Einsatz einer Schattenmaske mit einem physikalischen Vakuumabscheideverfahren abgeschieden wird.
1 1 . Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Verfahrensschritt gleichzeitig die Emitter- Anschlussstruktur (6) und die Basis-Anschlussstruktur (8) hergestellt werden.
12. Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in wenigstens einem Verfahrensschritt zunächst durch Siebdrucken einer Metallpaste die Emitter-Kontaktstruktur (5) und/oder die Basis- Kontaktstruktur (7) und in einem späteren Verfahrensschritt die Emitter- Anschlussstruktur (6) und/oder die Basis-Anschlussstruktur (8) hergestellt wird.
13. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass in wenigstens einem Verfahrensschritt zunächst die Emitter-Anschlussstruktur (6) und/oder die Basis-Anschlussstruktur (8) hergestellt wird und in einem späteren Verfahrensschritt die Emitter-Kontaktstruktur (5) und/oder die Basis-Kontaktstruktur (7) hergestellt wird.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Emitter- Kontaktstruktur (5) und/oder die Basis-Kontaktstruktur (7) mit einer Metall-Polymer- Paste siebgedruckt werden und anschließend eine Temperaturbehandlung bei Temperaturen unter 300°C zur Umwandlung der Metall-Polymer-Paste in wenigstens eine Metallschicht durchgeführt wird.
15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in wenigstens einem Verfahrensschritt das Lot auf die Emitter- Anschlussstruktur (6) und/oder die Basis-Anschlussstruktur (8) mit einer Schichtdicke von wenigstens 20 μιη aufgebracht oder eine Kupferbandanordnung auf die Emitter-Anschlussstruktur (6) und/oder die Basis-Anschlussstruktur (8) aufgelötet wird.
16. Solarzelle (1 , 1 '), mit
- einem Solarzellenkern (2), in welchem bei Lichteinfall in eine Vorderseite (9) der Solarzelle (1 , 1 ') eine Ladungstrennung und ein Ladungstransport zu einem Emitter (3) und zu einer auf einer dem Emitter (3) gegenüber liegenden Seite der Solarzelle (1 ) befindlichen Basis (4) vorgesehen ist;
- einer elektrisch leitfähigen Emitter-Kontaktstruktur (5) in Form von Kontaktfingern, die in direktem elektrischen Kontakt mit dem Emitter (3) sind; und
- einer lötbaren metallischen Emitter-Anschlussstruktur (6) in Form von Stromschienen, die in direktem elektrischen Kontakt mit der Emitter- Kontaktstruktur (5) sind und die Kontaktfinger der Emitter-Kontaktstruktur (5) quer verbinden;
wobei Emitter (3) und Basis (4) auf gegenüber liegenden Seiten der Solarzelle (1 , 1 ') kontaktiert sind,
dadurch gekennzeichnet, dass die lötbare metallische Emitter-Anschlussstruktur (6) wenigstens aus Nickel, einer Nickel-Legierung, Zinn und/oder einer Zinn- Legierung ausgebildet ist, wobei auf der lötbaren metallischen Emitter- Anschlussstruktur (6) ein Lot oder eine mit einem Lot bedeckte, elektrisch leitfähige Bandanordnung (1 1 ) vorgesehen ist.
17. Solarzelle nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass in direktem elektrischen Kontakt mit der Basis (4) eine Basis-Kontaktstruktur (7) vorgesehen ist und in direktem elektrischen Kontakt mit der Basis-Kontaktstruktur (7) eine lötbare metallische Basis-Anschlussstruktur (8) vorgesehen ist, welche wenigstens aus Nickel, einer Nickel-Legierung, Zinn und/oder einer Zinn-Legierung ausgebildet ist, wobei auf der lötbaren metallischen Basis-Anschlussstruktur (8) ein Lot oder eine mit einem Lot bedeckte, elektrisch leitfähige Bandanordnung (12) vorgesehen ist.
18. Solarzelle nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Emitter- Anschlussstruktur (6) und/oder die Basis-Anschlussstruktur (8) eine Schichtdicke unter 5 μιη aufweist.
19. Solarzelle nach wenigstens einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Emitter-Anschlussstruktur (6) und/oder die Basis- Anschlussstruktur (8) eine Schichtdicke zwischen 50 nm und 500 nm aufweist.
20. Solarzelle nach wenigstens einem der Ansprüche 16 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Emitter-Anschlussstruktur (6) und/oder die Basis- Anschlussstruktur (8) eine Schichtdicke zwischen 100 nm und 150 nm aufweist.
21 . Solarzelle nach wenigstens einem der Ansprüche 16 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Emitter-Anschlussstruktur (6) und/oder die Basis- Anschlussstruktur (8) aus einer Metallpaste und/oder einem elektrolytisch abgeschiedenen Material ausgebildet ist.
22. Solarzelle nach wenigstens einem der Ansprüche 16 bis 21 , dadurch gekennzeichnet, dass die Emitter-Anschlussstruktur (6) und/oder die Basis- Anschlussstruktur (8) eine Schichtdicke zwischen 5 μιη und 20 μιη aufweist.
23. Solarzelle nach wenigstens einem der Ansprüche 16 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Emitter-Anschlussstruktur (6) und/oder die Basis- Anschlussstruktur (8) aus einer Silberpaste ausgebildete Kontaktfinger aufweist.
24. Solarzelle nach wenigstens einem der Ansprüche 16 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Emitter-Kontaktstruktur (5) zwischen Solarzellenkern (2) und Emitter-Anschlussstruktur (6) und/oder die Basis-Kontaktstruktur (7) zwischen Solarzellenkern (2) und Basis- Anschlussstruktur (7) vorgesehen ist.
25. Solarzelle nach wenigstens einem der Ansprüche 16 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Emitter-Anschlussstruktur (6) zwischen Solarzellenkern (2) und Emitter-Kontaktstruktur (5) und/oder die Basis-Anschlussstruktur (8) zwischen Solarzellenkern (2) und Basis-Kontaktstruktur (7) vorgesehen ist.
PCT/IB2012/056412 2011-12-01 2012-11-14 Solarzelle und verfahren zum herstellen einer solarzelle WO2013080072A2 (de)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201280068873.5A CN104185904A (zh) 2011-12-01 2012-11-14 太阳能电池和用于制造太阳能电池的方法
US14/362,092 US20150027527A1 (en) 2011-12-01 2012-11-14 Solar Cell and Process for Producing a Solar Cell
EP12812364.3A EP2786420A2 (de) 2011-12-01 2012-11-14 Solarzelle und verfahren zum herstellen einer solarzelle

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102011055912A DE102011055912A1 (de) 2011-12-01 2011-12-01 Solarzelle und Verfahren zum Herstellen einer Solarzelle
DE102011055912.4 2011-12-01

Publications (2)

Publication Number Publication Date
WO2013080072A2 true WO2013080072A2 (de) 2013-06-06
WO2013080072A3 WO2013080072A3 (de) 2013-11-21

Family

ID=47520183

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/IB2012/056412 WO2013080072A2 (de) 2011-12-01 2012-11-14 Solarzelle und verfahren zum herstellen einer solarzelle

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20150027527A1 (de)
EP (1) EP2786420A2 (de)
CN (1) CN104185904A (de)
DE (1) DE102011055912A1 (de)
TW (1) TW201340361A (de)
WO (1) WO2013080072A2 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20180233616A1 (en) * 2015-08-13 2018-08-16 3M Innovative Properties Company Photovoltaic cell with frontside busbar tape on narrow front busbars

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9153729B2 (en) * 2012-11-26 2015-10-06 International Business Machines Corporation Atomic layer deposition for photovoltaic devices
WO2017113299A1 (zh) * 2015-12-31 2017-07-06 中海阳能源集团股份有限公司 一种背电极异质结太阳能电池及其制备方法
CN109346560A (zh) * 2018-11-27 2019-02-15 江苏拓正茂源新能源有限公司 一种太阳能电池芯的制备方法
CN111900216A (zh) * 2020-09-10 2020-11-06 陕西众森电能科技有限公司 一种接触太阳电池导电表面的电极结构及其制备方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102009016268A1 (de) 2008-10-31 2010-05-12 Bosch Solar Energy Ag Solarzelle und Verfahren zu deren Herstellung
DE102010014554A1 (de) 2010-04-01 2011-10-06 Somont Gmbh Standardsolarzelle mit kleiner Abschattung

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4542258A (en) * 1982-05-28 1985-09-17 Solarex Corporation Bus bar interconnect for a solar cell
EP0542961B1 (de) * 1991-06-11 1998-04-01 Ase Americas, Inc. Verbesserte solarzelle und verfahren zu ihrer herstellung
JP2004146464A (ja) * 2002-10-22 2004-05-20 Sharp Corp 太陽電池およびその製造方法、太陽電池用インターコネクター、ストリングならびにモジュール
JP5230089B2 (ja) * 2006-09-28 2013-07-10 三洋電機株式会社 太陽電池モジュール
JP2008135654A (ja) * 2006-11-29 2008-06-12 Sanyo Electric Co Ltd 太陽電池モジュール
US8101231B2 (en) * 2007-12-07 2012-01-24 Cabot Corporation Processes for forming photovoltaic conductive features from multiple inks
JP5375450B2 (ja) * 2009-08-31 2013-12-25 三洋電機株式会社 太陽電池セル及び太陽電池モジュール
CN101740646A (zh) * 2009-12-08 2010-06-16 云南师范大学 隐蔽型发射极硅太阳电池
US8691694B2 (en) * 2009-12-22 2014-04-08 Henry Hieslmair Solderless back contact solar cell module assembly process
DE102011001799B4 (de) * 2011-02-02 2018-01-25 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauelements sowie Halbleiterbauelement

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102009016268A1 (de) 2008-10-31 2010-05-12 Bosch Solar Energy Ag Solarzelle und Verfahren zu deren Herstellung
DE102010014554A1 (de) 2010-04-01 2011-10-06 Somont Gmbh Standardsolarzelle mit kleiner Abschattung

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20180233616A1 (en) * 2015-08-13 2018-08-16 3M Innovative Properties Company Photovoltaic cell with frontside busbar tape on narrow front busbars

Also Published As

Publication number Publication date
WO2013080072A3 (de) 2013-11-21
CN104185904A (zh) 2014-12-03
US20150027527A1 (en) 2015-01-29
EP2786420A2 (de) 2014-10-08
DE102011055912A1 (de) 2013-06-06
TW201340361A (zh) 2013-10-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE112004002853B4 (de) Verfahren zum Herstellen einer Solarbatterie
DE69224965T2 (de) Verbesserte solarzelle und verfahren zu ihrer herstellung
DE102008033632B4 (de) Solarzelle und Solarzellenmodul
EP2151869A2 (de) Halbleiter-Bauelement
DE202015101360U1 (de) Solarzelle
EP2087524A2 (de) Solarzelle und solarzellenmodul mit verbesserten rückseiten-elektroden sowie verfahren zur herstellung
DE112012006610T5 (de) Solarzelle, Solarzellenmodul und Verfahren zum Fertigen einer Solarzelle
EP2786420A2 (de) Solarzelle und verfahren zum herstellen einer solarzelle
WO2019170849A1 (de) Verfahren zur herstellung einer photovoltaischen solarzelle, photovoltaische solarzelle und photovoltaikmodul
EP2671264B1 (de) Photovoltaische solarzelle sowie verfahren zu deren herstellung
DE102009008786A1 (de) Verfahren zur Herstellung einer Solarzelle und Solarzelle
DE4333426C1 (de) Verfahren zur Metallisierung von Solarzellen aus kristallinem Silizium
WO2014128032A1 (de) Halbleiterbauelement, insbesondere solarzelle und verfahren zum herstellen einer metallischen kontaktierungsstruktur eines halbleiterbauelements
DE102006013336A1 (de) Kontaktierungsverfahren für Halbleitermaterial sowie Halbleiterbauelement
EP2956966A1 (de) Busbarlose rückkontaktsolarzelle, deren herstellungsverfahren und solarmodul mit solchen solarzellen
DE102004034435B4 (de) Halbleiterbauelement mit einem auf mindestens einer Oberfläche angeordneten elektrischen Kontakt
DE102011086302A1 (de) Verfahren zur Herstellung einer metallischen Kontaktierungsstruktur auf einer Oberfläche einer Halbleiterstruktur und photovoltaische Solarzelle
WO2010081460A1 (de) Solarzelle und verfahren zur herstellung einer solarzelle
EP2465145A2 (de) Verfahren zur herstellung einer emitter-elektrode für eine kristalline siliziumsolarzelle und entsprechende siliziumsolarzelle
DE102010017590B4 (de) Beidseitig kontaktierte Solarzelle und Solarmodul
WO2013092536A1 (de) Verfahren zum ausbilden einer frontseitenmetallisierung einer solarzelle sowie solarzelle
DE102021000956A1 (de) Verfahren zur Metallisierung eines Bauelements sowie auf diese Weise hergestellte Bauelemente
WO2019170850A1 (de) Verfahren zur herstellung einer photovoltaischen solarzelle und photovoltaische solarzelle
DE102023107348A1 (de) Verfahren zum fertigen einer dünnschichtsolarzelle, insbesondere perowskitsolarzelle, sowie dünnschichtsolarzelle und tandemsolarzelle
WO2024104976A1 (de) Solarzelle mit einer eine siliziumkarbidschicht umfassenden frontkontaktstruktur und verfahren zu deren herstellung

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 12812364

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A2

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2012812364

Country of ref document: EP

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 12812364

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A2

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 14362092

Country of ref document: US