WO2013152971A1 - Verfahren zur Herstellung eines Dünnschicht-Solarmoduls - Google Patents

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laser
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Steffen Polster
Frank Schnell
Andreas Letsch
Rolf Kniprath
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Robert Bosch Gmbh
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Definitions

  • the invention relates to a method for producing a thin-film solar module with a structured rear-side contact layer, wherein the structured back-side contact layer is formed from a large-area, in particular full-surface, back-side metal layer by means of laser ablation.
  • metal layers are currently patterned with a laser to create isolation channels and thus printed conductors or planar electrodes. Since metals reflect laser radiation very well in wide spectral ranges and in addition have high erosion thresholds, high energy densities are necessary for metal removal. Because the metal is ablated with pulsed radiation, linear structures are created by lining up individual pulses, which means that the next pulse in the series partially irradiates an already eroded area. In this area, the layer lying under the metal is exposed and is damaged by the high power density of the radiation required for metal removal at the adjacent point.
  • this problem occurs in the structuring of thin-film solar modules based on organic materials as absorbers. These are usually constructed with three structuring steps as monolithically interconnected modules. The structuring is partly done with mechanical pricks, but now for precision reasons, but mostly by means of laser ablation.
  • the laser beam in the primary backside contact layer is poorly absorbed relative to the underlying materials.
  • high laser powers / pulse energies are needed to achieve metal removal. Once the metal has been removed, the layers of the absorber underneath are irradiated at the exposed points with these intensities and damaged.
  • the invention provides a method having the features of claim 1.
  • Advantageous developments of the inventive concept are the subject of the dependent claims.
  • the rear-side metal layer is coated over the whole area with a laser-beam antireflection coating in such a way that it is inserted into the rear-side metal layer. bake or similarly intimately associated with that.
  • the laser beam coupling-in layer is formed as an interference layer which is at least partially transparent to the laser radiation and has a thickness which leads to intensity-enhancing interferences of the laser radiation.
  • the laser beam coupling-in layer is formed as the absorption layer which at least partially absorbs the laser radiation.
  • the rear-side metal layer is formed as a layer with a graded property profile in such a way that the metal portion gradually decreases towards the free surface whereas the proportion of portions contributing to the laser beam injection gradually increases.
  • the absorption layer or the layer with a graded property profile is formed with carbon particles or particles of at least one dye absorbing at the wavelength of the laser radiation and / or the scattering of the layer-increasing particles.
  • the concrete selection of the respective absorbing or scattering components is made for the application, taking into account the wavelength and intensity of the laser radiation used and the specific layer structure.
  • the layer having a graded property profile is formed by co-vapor deposition of metal, in particular silver or aluminum, and an organic absorber material or an oxide-ceramic material, in particular molybdenum oxide or titanium oxide.
  • the said layer is formed by reactive sputtering of a metal, in particular of silver or aluminum, together with an organic dye or oxide-ceramic material, in particular molybdenum oxide or titanium oxide.
  • the invention may also be designed so that the surface of the back-side metal layer or applied to this laser beam antireflection layer provided with a reflection-reducing structure becomes. This may in particular be a multiple reflection of the laser radiation within the surface topography effecting structure.
  • variants of the embodiment of the invention provide that the surface and optionally the near-surface thickness region of the rear-side metal layer or a laser beam coupling layer applied thereto be modified by plasma treatment, ion bombardment or irradiation with energetic radiation.
  • the invention can be implemented such that the surface and optionally the near-surface thickness region of the rear-side metal layer or of a laser beam coupling layer applied thereto is modified by a wet-chemical treatment method, in particular etching method.
  • the surface and optionally the near-surface thickness region of the backside metal layer or on this applied laser beam coupling layer in a predetermined gas atmosphere over a predetermined treatment period and optionally modified with a predetermined temperature-time characteristic are advantageously provided that the steps of forming the backside metal layer and the laser beam injection layer or coupling structure and laser ablation are performed in vacuum without breaking the vacuum.
  • at least the step of forming the back-side metal layer in a vacuum and the step of laser ablation in a protective gas atmosphere is performed. More specifically, both the step of forming the backside metal layer and the step of forming the laser beam injection layer or coupling structure may be performed by vacuum.
  • Fig. 2 is a detail view (cross-sectional view) of a
  • Fig. 3 is a detail view (cross-sectional view) of a
  • the thin-film solar cell 1 schematically shows a thin-film solar cell 1 during its production process, namely in the step of laser structuring of the backside metallization by means of a laser beam source L, which impinges on the rear side of the solar cell in an ablation region A.
  • the thin-film solar cell 1 comprises a carrier substrate (such as glass) 3, followed by a transparent conductive layer 5, which forms a front-side contact in use, then a photoelectric absorber layer 7 and finally a metal layer 9.
  • the latter is shown here in the unstructured state and forms in the structured final state of the metallic back contact of the solar cell.
  • a laser beam antireflection layer 11 is arranged over the entire surface and intimately connected to the metal layer 9.
  • the antireflection layer 11 is at least partially absorbing here as the laser radiation Performing absorption layer and helps to improve the coupling of the laser beam energy into the metal layer and thereby to enable the use of laser radiation with less energy. This in turn reduces the risk of damage to the underlying heat-sensitive material of the absorber layer 7.
  • FIG. 2 shows, in an enlarged detail view of a modified thin-film solar cell, its metal layer 9 'above the absorber layer 7. It can be seen that the free surface of the metal layer 9' is structured with a kind of pyramidal structure in such a way that the energy input of laser radiation through multiple reflections in the layer is improved. With this coupling-in structure 9a, the same advantages as with the absorption layer 11 according to the embodiment according to FIG. 1 can thus be achieved.
  • Fig. 3 shows, in a similar enlarged detail view as Fig.
  • a thin-film solar cell 1 " in which instead of a Absorberscicht on the surface of the metal layer 9, a semitransparent interference layer 13 is provided, with respect to their transmissivity and their thickness It is selected in such a way that it produces intensity-enhancing interferences of the machining laser radiation, which in turn allows similar advantages to be achieved as in the embodiments according to FIG. 1 and FIG.
  • 4A to 4C show, in three embodiments, a detailed view (schematic cross-sectional representation) of metal layers 10, 10 'or 10 "with a graded property profile which act as a laser beam coupling-in layer in their near-surface region realized continuous change in the refractive index in the z-direction, while in the metal layer 10 'a graded inside the layer
  • Refractive index and in the layer 10 "of Figure 4C inside the Layer multi-graded refractive index is realized.
  • a similar course of the absorption capacity of the layer for the processing laser radiation can be realized by suitable additives, or a changing in the z direction refractive index can be combined with a likewise changing in the z direction absorption capacity ,

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Dünnschicht-Solarmoduls (1) mit einer strukturierten Rückseiten-Kontaktschicht,wobei die strukturierte Rückseiten-Kontaktschicht aus einer großflächigen, insbesonderevollflächigen, Rückseiten-Metallschicht (9) mittels Laserablation (A) gebildet wird, wobei die Rückseiten-Metallschicht vor dem Laserablationsschritt mit einer Laserstrahl-Einkopplungsschicht (11;13) und/oder Einkopplungsstruktur versehen wird.

Description

Beschreibung Titel Verfahren zur Herstellung eines Dünnschicht-Solarmoduls
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Dünnschicht-Solarmoduls mit einer strukturierten Rückseiten-Kontaktschicht, wobei die strukturierte Rückseiten-Kontaktschicht aus einer großflächigen, insbesondere voll- flächigen, Rückseiten-Metallschicht mittels Laserablation gebildet wird.
Stand der Technik
In vielen Anwendungen werden derzeit Metallschichten mit einem Laser strukturiert, um Isolationskanäle und somit Leiterbahnen oder flächige Elektroden zu schaffen. Da Metalle Laserstrahlung in weiten Spektralbereichen sehr gut reflektieren und zusätzlich hohe Abtragsschwellen aufweisen, sind für den Metallabtrag hohe Energiedichten nötig. Weil der Metallabtrag mit gepulster Strahlung erfolgt, entstehen linienhafte Strukturen durch Aneinan- derreihung von Einzelpulsen, was bedeutet, dass der jeweils nächste Puls in der Reihe einen bereits abgetragenen Bereich teilweise mit bestrahlt. In diesem Bereich liegt die unter dem Metall liegende Schicht frei und wird durch die für den Metallabtrag am benachbarten Punkt nötige, hohe Leistungsdichte der Bestrahlung geschädigt.
Insbesondere tritt dieses Problem auf bei der Strukturierung von Dünnschicht-Solarmodulen auf Basis von organischen Materialien als Absorber. Diese werden meist mit drei Strukturierungsschritten als monolithisch verschaltete Module aufgebaut. Die Strukturierung erfolgt teilweise mit mechanischen Sticheln, mittlerweile aus Präzisionsgründen jedoch meist mittels Laserablation.
Problematisch kann speziell bei der Strukturierung der Rückseiten-Kontakt- schicht sein, dass der Laserstrahl in der primären Rückseiten-Kontaktschicht relativ zu den darunter liegenden Materialien schlecht absorbiert wird. Somit werden hohe Laserleistungen/Pulsenergien benötigt, um den Metallabtrag zu erreichen. Ist das Metall abgetragen, werden die darunter befindlichen Schichten des Absorbers an den freiliegenden Stellen mit diesen Intensitäten bestrahlt und geschädigt.
Offenbarung der Erfindung
Mit der Erfindung wird ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 bereitgestellt. Zweckmäßige Fortbildungen des Erfindungsgedankens sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Der Gedanke, eine zu strukturierende Metallschicht, die über einer hitzeempfindlichen anderen Schicht liegt, vor einem Laserablationsschritt mit einer Laserstrahl-Einkopplungsschicht und/oder Einkopplungsstruktur zu versehen, ist über das Einsatzgebiet der Herstellung von Dünnschicht-Solarmodulen hinaus auch bei anderen Herstellungsverfahren einsetzbar, etwa zur Herstellung von OLED-Aufbauten oder von Polymerfolienstrukturen mit strukturierten Leitschichten für mechanisch flexible Elektronik-Komponenten. Die Anmelderin beansprucht das erfinderische Konzept, mit seinen nachfolgend erläuterten Ausgestaltungen, auch für solche Anwendungen als neu.
In einer Ausgestaltung des erfinderischen Konzepts ist vorgesehen, dass die Rückseiten-Metallschicht derart ganzflächig mit einer Laserstrahl-Antireflex- schicht beschichtet wird, dass diese in die Rückseiten-Metallschicht einge- backen oder in ähnlicher Weise innig mit jener verbunden wird. Hiermit kann insbesondere der Vorteil erzielt werden, dass auch nach einem anfänglichen Oberflächen-Abtrag von Metall aus der Metallschicht noch reflexionsmindern- des Material in den verbliebenen Dickenbereichen der Metallschicht zur Ver- fügung steht. Damit ist auch bei fortgeschrittenem Abtrag der erfindungsgemäß erzielte Effekt in gewissem Grad noch vorhanden.
In einer weiteren Ausführung wird die Laserstrahl-Einkopplungsschicht als für die Laserstrahlung mindestens teilweise transparente Interferenzschicht mit einer Dicke gebildet, die zu intensitätsverstärkenden Interferenzen der Laserstrahlung führt. Alternativ oder auch in Kombination hiermit kann vorgesehen sein, dass die Laserstrahl-Einkopplungsschicht als die Laserstrahlung mindestens teilweise absorbierende Absorptionsschicht gebildet wird. In einer weiteren Ausgestaltung des Konzepts der Erfindung wird die Rückseiten-Metallschicht als Schicht mit gradiertem Eigenschaftsprofil derart gebildet, dass zur freien Oberfläche hin der Metallanteil graduell abnimmt, wogegen der Anteil von die Laserstrahleinkopplung fördernden Anteilen graduell zunimmt.
In den letztgenannten Ausgestaltungen kann speziell vorgesehen sein, dass die Absorptionsschicht oder die Schicht mit gradiertem Eigenschaftsprofil mit Kohlenstoffpartikeln oder Partikeln mindestens eines bei der Wellenlänge der Laserstrahlung absorbierenden Farbstoffs und/oder die Streuung der Schicht erhöhenden Partikeln gebildet wird. Die konkrete Auswahl der jeweiligen absorbierenden oder streuenden Komponenten wird für den Anwendungsfall unter Beachtung der Wellenlänge und Intensität der eingesetzten Laserstrahlung sowie des spezifischen Schichtaufbaus getroffen. Unter verfahrenstechnischen Aspekten ergeben sich ebenfalls diverse Realisierungsmöglichkeiten. So wird in einer Ausführung die Schicht mit gradiertem Eigenschaftsprofil durch Koverdampfen von Metall, insbesondere Silber oder Aluminium, und eines organischen Absorbermaterials oder eines oxid- keramischen Materials, insbesondere Molybdänoxid oder Titanoxid, gebildet. In einer anderen Ausführung wird die besagte Schicht durch reaktives Sput- tern eines Metalls, insbesondere von Silber oder Aluminium, zusammen mit einem organischen Farbstoff oder oxidkeramischen Material, insbesondere Molybdänoxid oder Titanoxid, gebildet.
Neben dem oben erwähnten Auf- oder Einlagern von die Einkopplung der Laserstrahlung verbessernden Stoffen auf/in die zu strukturierende Metallschicht kann die Erfindung auch dahingehend ausgestaltet sein, dass die Oberfläche der Rückseiten-Metallschicht oder einer auf diese aufgebrachten Laserstrahl-Antireflexschicht mit einer reflexionsmindernden Struktur versehen wird. Es kann dies insbesondere eine Mehrfachreflexionen der Laserstrahlung innerhalb der Oberflächentopografie bewirkende Struktur sein.
Wiederum unter verfahrenstechnischen Aspekten ist in Varianten der Ausfüh- rung der Erfindung vorgesehen, dass die Oberfläche und optional der oberflächennahe Dickenbereich der Rückseiten-Metallschicht oder einer auf diese aufgebrachten Laserstrahl-Einkopplungsschicht durch Plasmabehandlung, Ionenbeschuss oder Bestrahlung mit energetischer Strahlung modifiziert wird. Alternativ hierzu kann die Erfindung, je nach Prozessumgebung der jeweiligen Anwendung, derart realisiert werden, dass die Oberfläche und optional der oberflächennahe Dickenbereich der Rückseiten-Metallschicht oder einer auf diese aufgebrachten Laserstrahl-Einkopplungsschicht durch ein nasschemisches Behandlungsverfahren, insbesondere Ätzverfahren, modifiziert wird. In weiteren Ausgestaltungen wird die Oberfläche und optional der oberflächennahe Dickenbereich der Rückseiten-Metallschicht oder einer auf diese aufgebrachten Laserstrahl-Einkopplungsschicht in einer vorbestimmten Gasatmosphäre über einen vorbestimmten Behandlungszeitraum und optional mit einer vorbestimmten Temperatur-Zeit-Kennlinie modifiziert. Mit Blick auf den Gesamtablauf der Ausbildung der Rückseiten-Metallschicht und ihrer Laserablation ist vorteilhaft vorgesehen, dass die Schritte der Ausbildung der Rückseiten-Metallschicht und der Laserstrahl-Einkopplungsschicht oder Einkopplungsstruktur und der Laserablation im Vakuum ohne Bruch des Vakuums ausgeführt werden. In einer hierzu alternativen Ausgestaltung ist vorgesehen, dass mindestens der Schritt der Ausbildung der Rückseiten- Metallschicht im Vakuum und der Schritt der Laserablation in einer Schutzgasatmosphäre ausgeführt wird. Spezieller können sowohl der Schritt der Ausbildung der Rückseiten-Metallschicht als auch der Schritt der Bildung der Laserstrahl-Einkopplungsschicht oder Einkopplungsstruktur um Vakuum aus- geführt werden.
Zeichnungen
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Gegenstände werden durch die Zeichnungen veranschaulicht und in der nachfolgenden Beschreibung erläutert. Dabei ist zu beachten, dass die Zeichnungen nur beschreibenden Charakter haben und nicht dazu gedacht sind, die Erfindung in irgendeiner Form einzuschränken. Es zeigen: Fig. 1 eine schematische Querschnittsdarstellung eines
Zwischenprodukts zur Herstellung einer Dünnschicht- Solarzelle, wie es in einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens vorliegt, Fig. 2 eine Detailansicht (Querschnittsdarstellung) eines
Zwischenprodukts einer Dünnschicht-Solarzelle, wie es in einer weiteren Ausführung der Erfindung vorliegt,
Fig. 3 eine Detailansicht (Querschnittsdarstellung) eines
Zwischenprodukts einer Dünnschicht-Solarzelle, wie es in einer weiteren Ausführung der Erfindung vorliegt, und
Fig.4A bis 4C weitere Detailansichten (Querschnittsdarstellungen) zur Verdeutlichung von Varianten einer weiteren Ausführungsform der Erfindung. Ausführungsformen der Erfindung
Fig. 1 zeigt schematisch eine Dünnschicht-Solarzelle 1 während ihres Herstellungsverfahrens, und zwar im Schritt einer Laserstrukturierung der Rückseiten-Metallisierung mittels einer Laserstrahlquelle L, die in einem Abla- tionsbereich A auf die Rückseite der Solarzelle auftrifft. Die Dünnschicht- Solarzelle 1 umfasst ein Trägersubstrat (etwa Glas) 3, hierauf eine transparente Leitschicht 5, die im Gebrauchszustand einen Vorderseiten-Kontakt bildet, hierauf eine photoelektrische Absorberschicht 7 und schließlich eine Metallschicht 9. Letztere ist hier im noch unstrukturierten Zustand gezeigt und bildet im strukturierten Endzustand den metallischen Rückkontakt der Solarzelle 1.
Auf der Metallschicht 9 ist ganzflächig eine Laserstrahl-Antireflexschicht 11 angeordnet und innig mit der Metallschicht 9 verbunden. Die Antireflex- schicht 11 ist hier als die Laserstrahlung mindestens teilweise absorbierende Absorptionsschicht ausgeführt und trägt dazu bei, die Einkopplung der Laserstrahlenergie in die Metallschicht zu verbessern und hierdurch den Einsatz von Laserstrahlung mit geringerer Energie zu ermöglichen. Dies wiederum verringert die Gefahr von Schädigungen des darunterliegenden hitzeempfind- liehen Materials der Absorberschicht 7.
Fig. 2 zeigt in einer vergrößerten Ausschnittsdarstellung einer modifizierten Dünnschicht-Solarzelle deren Metallschicht 9' über der Absorberschicht 7. Es ist zu erkennen, dass die freie Oberfläche der Metallschicht 9' mit einer Art Pyramidenstruktur derart strukturiert ist, dass durch Mehrfachreflexionen der Energieeintrag von Laserstrahlung in die Schicht verbessert wird. Mit dieser Einkopplungsstruktur 9a lassen sich somit die gleichen Vorteile wie mit der Absorptionsschicht 11 gemäß der Ausführung nach Fig. 1 erzielen. Fig. 3 zeigt, in ähnlich vergrößerter Detailansicht wie Fig. 2, als weitere Ausführung eine Dünnschicht-Solarzelle 1", bei der anstelle einer Absorberscicht auf der Oberfläche der Metallschicht 9 eine semitransparente Interferenzschicht 13 vorgesehen ist, die hinsichtlich ihres Transmissionsvermögens und ihrer Dicke so ausgewählt ist, dass in ihr intensitätsverstärkende Interferen- zen der Bearbeitungs-Laserstrahlung entstehen. Hierdurch lassen sich wiederum ähnliche Vorteile wie bei den Ausführungen nach Fig. 1 und Fig. 2 erzielen.
Die Figuren 4A bis 4C zeigen in drei Ausgestaltungen eine Detailansicht (schematische Querschnittsdarstellung) von Metallschichten 10, 10' bzw. 10" mit gradiertem Eigenschaftsprofil, die in ihrem oberflächennahen Bereich als Laserstrahl-Einkopplungsschicht wirken. Bei der Metallschicht 10 nach Fig.4A ist eine kontinuierliche Änderung des Brechungsindex in z-Richtung realisiert, während bei der Metallschicht 10' ein im Schichtinneren abgestufter
Brechungsindex und bei der Schicht 10" nach Fig.4C ein im Inneren der Schicht mehrfach abgestufter Brechungsindex realisiert ist. Anstelle eines kontinuierlichen oder abgestuften Verlaufs des Brechungsindex kann durch geeignete Zusätze auch ein ähnlicher Verlauf des Absorptionsvermögens der Schicht für die Bearbeitungs-Laserstrahlung realisiert sein, oder ein sich in z-Richtung ändernder Brechungsindex kann mit einem sich ebenfalls in z-Richtung ändernden Absorptionsvermögen kombiniert sein.
Auch im Übrigen ergeben sich im Rahmen fachmännischen Handelns weitere Ausgestaltungen und Ausführungsformen des hier nur beispielhaft beschriebenen Verfahren und der Vorrichtung.

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zur Herstellung eines Dünnschicht-Solarmoduls (1) mit einer strukturierten Rückseiten -Kontaktschi cht,
wobei die strukturierte Rückseiten-Kontaktschicht aus einer großflächigen, insbesondere vollflächigen, Rückseiten-Metallschicht (9;9') mittels Laserablation (A) gebildet wird, wobei die Rückseiten-Metallschicht vor dem Laserablationsschritt mit einer Laserstrahl-Einkopplungsschicht ( 11; 13) und/oder Einkopplungsstruktur (9a) versehen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
wobei die Rückseiten-Metallschicht (9) derart ganzflächig mit einer Laserstrahl-Antireflexschicht (11) beschichtet wird, dass diese in die Rückseiten-Metallschicht eingebacken oder in ähnlicher Weise innig mit jener verbunden wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
wobei die Laserstrahl-Einkopplungsschicht als für die Laserstrahlung mindestens teilweise transparente Interferenzschicht (13) mit einer Dicke gebildet wird, die zu intensitätsverstärkenden Interferenzen der Laserstrahlung führt.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
wobei die Laserstrahl-Einkopplungsschicht als die Laserstrahlung mindestens teilweise absorbierende Absorptionsschicht (11) gebildet wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1,
wobei die Rückseiten-Metallschicht (10;10';10") als Schicht mit gradiertem Eigenschaftsprofil derart gebildet wird, dass zur freien Oberfläche hin der Metallanteil graduell abnimmt, wogegen der Anteil von die Laserstrahleinkopplung fördernden Anteilen graduell zunimmt.
6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5,
wobei die Absorptionsschicht (11) oder die Schicht mit gradiertem Eigenschaftsprofil (10;10';10") mit Kohlenstoffpartikeln oder Partikeln mindestens eines bei der Wellenlänge der Laserstrahlung absorbierenden Farbstoffs und/oder die Streuung der Schicht erhöhenden Partikeln gebildet wird.
7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6,
wobei die Schicht mit gradiertem Eigenschaftsprofil (10;10';10") durch Koverdampfen von Metall, insbesondere Silber oder Aluminium, und eines organischen Absorbermaterials oder eines oxidkeramischen Materials, insbesondere Molybdänoxid oder Titanoxid, gebildet wird.
8. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6,
wobei die Schicht mit gradiertem Eigenschaftsprofil (10;10';10") durch reaktives Sputtern eines Metalls, insbesondere von Silber oder Aluminium, zusammen mit einem organischen Farbstoff oder oxidkeramischen Material, insbesondere Molybdänoxid oder Titanoxid, gebildet wird.
9. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche,
wobei die Oberfläche der Rückseiten-Metallschicht (9') oder einer auf diese aufgebrachten Laserstrahl-Antireflexschicht ( 11; 13) mit einer reflexionsmindernden Struktur (9a) versehen wird, insbesondere mit einer Mehrfachreflexion der Laserstrahlung innerhalb der Oberflächen- topografie bewirkenden Struktur. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Oberfläche und optional der oberflächennahe Dickenbereich der Rückseiten-Metallschicht (9;9') oder einer auf diese aufgebrachten Laserstrahl-Einkopplungsschicht ( 11; 13) durch Plasmabehandlung, Ionenbeschuss oder Bestrahlung mit energetischer Strahlung modifiziert wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche,
wobei die Oberfläche und optional der oberflächennahe Dickenbereich der Rückseiten-Metallschicht (9;9') oder einer auf diese aufgebrachten Laserstrahl-Einkopplungsschicht ( 11; 13) durch ein nasschemisches Behandlungsverfahren, insbesondere Ätzverfahren, modifiziert wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche,
wobei die Oberfläche und optional der oberflächennahe Dickenbereich der Rückseiten-Metallschicht (9;9') oder einer auf diese aufgebrachten Laserstrahl-Einkopplungsschicht ( 11; 13) in einer vorbestimmten Gasatmosphäre über einen vorbestimmten Behandlungszeitraum und optional mit einer vorbestimmten Temperatur-Zeit-Kennlinie modifiziert wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche,
wobei die Schritte der Ausbildung der Rückseiten-Metallschicht
(9;9';10;10';10") und der Laserstrahl-Einkopplungsschicht (11; 13) oder Einkopplungsstruktur (9a) und der Laserablation (A) im Vakuum ohne Bruch des Vakuums ausgeführt werden. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12,
wobei mindestens der Schritt der Ausbildung der Rückseiten-Metallschicht (9;9';10;10';10") im Vakuum und der Schritt der Laserablation (A) in einer Schutzgasatmosphäre ausgeführt wird.
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10352423B3 (de) * 2003-11-10 2005-01-05 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Verfahren zur Verminderung der Reflexion an Halbleiteroberflächen
US20110126898A1 (en) * 2009-12-01 2011-06-02 Gabriel Harley Solar cell contact formation using laser ablation
EP2362425A1 (de) * 2010-02-26 2011-08-31 Excico Group NV Verfahren zur Bildung eines selektiven Kontakts
EP2395554A2 (de) * 2010-06-14 2011-12-14 Imec Herstellungsverfahren für ineinandergreifende Rückkontakt-Photovoltaikzellen
DE102010026331A1 (de) * 2010-07-07 2012-02-02 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Verfahren zum Materialabtrag an Festkörpern

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10352423B3 (de) * 2003-11-10 2005-01-05 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Verfahren zur Verminderung der Reflexion an Halbleiteroberflächen
US20110126898A1 (en) * 2009-12-01 2011-06-02 Gabriel Harley Solar cell contact formation using laser ablation
EP2362425A1 (de) * 2010-02-26 2011-08-31 Excico Group NV Verfahren zur Bildung eines selektiven Kontakts
EP2395554A2 (de) * 2010-06-14 2011-12-14 Imec Herstellungsverfahren für ineinandergreifende Rückkontakt-Photovoltaikzellen
DE102010026331A1 (de) * 2010-07-07 2012-02-02 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Verfahren zum Materialabtrag an Festkörpern

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