WO2019170849A1 - Verfahren zur herstellung einer photovoltaischen solarzelle, photovoltaische solarzelle und photovoltaikmodul - Google Patents

Verfahren zur herstellung einer photovoltaischen solarzelle, photovoltaische solarzelle und photovoltaikmodul Download PDF

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WO2019170849A1
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cell
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solar
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Jan Nekarda
Andreas Brand
Martin Graf
Angela DE ROSE
Achim Kraft
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    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a photovoltaic solar cell according to the preamble of claim 1, a photovoltaic solar cell according to the preamble of claim 14 and a photovoltaic module according to the preamble of claim 1 9.
  • Photovoltaic solar cells typically have lattice-like metallization structures for contacting the emitter on a front side facing the incidence of light in the case of use, and metal layers on the rear side on a rear side for contacting the base of the solar cell.
  • adjacent solar cells are typically connected in series by electrically connecting the rear-side metallic contacting structure of a solar cell to the front-side metallic contacting structure of an adjacent solar cell by means of a cell connector.
  • EP 2 629 339 A1 discloses the use of a foil with a metallic layer, an insulating layer and a partially optically transparent region as a cell connector.
  • the present invention has for its object to provide a cost-effective interconnection of photovoltaic solar cells with improved mechanical properties.
  • the photovoltaic solar cell according to the invention is preferably formed by means of the method according to the invention, in particular a preferred embodiment thereof.
  • the method according to the invention is preferably designed to produce a photovoltaic solar cell according to the invention, in particular a preferred embodiment thereof.
  • the method according to the invention for producing a photovoltaic solar cell comprises a method step A, comprising providing at least one solar cell precursor with at least one base and at least one emitter and a method step B with arranging a metal foil (hereinafter also abbreviated "foil”) on one Rear of the solar cell precursor, so that the metal foil is electrically connected to the base or the emitter.
  • a metal foil hereinafter also abbreviated "foil”
  • the metal foil is formed as an integral part of the photosinterenwiseie- tion of the photovoltaic solar cell. Furthermore, the metal foil closes the back of the solar cell.
  • the metal foil with at least one cell connection region on at least one side projects beyond the edge of the solar cell precursor by at least 200 ⁇ m, preferably by at least 1 mm, preferably by at least 3 mm.
  • the metal foil forms an integral part of the photovoltaic solar cell in order to ensure the backside removal of charge carriers of the solar cell. With regard to its main function, the metal foil therefore corresponds to the otherwise usual full-surface backside metallization of a photovoltaic solar cell by means of a metal layer.
  • the metal foil overlaps on at least one edge the solar cell by at least 1 mm, preferably by at least 3 mm, more preferably by at least 5 mm.
  • the solar cell can thus be connected in a simpler and cost-effective manner to a neighboring cell. Be solar cell electrically connected.
  • the cell connection region of the rear metal foil thus assumes the function of the otherwise customary, separate cell connectors wholly or at least partially.
  • the present invention thus represents a further development of the previously known backside metallic contacting structure of a photovoltaic solar cell using a metal foil, wherein at least one cell connection area of the metal foil is used as cell connector or at least part of a cell connector to be wound up.
  • connection methods known per se in solar cell modules due to the flexibility of the metal foil, however, recourse can be had to connection methods known per se in solar cell modules.
  • standard structures of solar cells known per se can be used, in which the back side of a solar cell is connected in an electrically conductive manner to the front side of an adjacent solar cell to form a series connection.
  • an external cell connector is therefore not absolutely necessary for this purpose. Furthermore, no special requirements are placed on the structure or the structure of the metal foil.
  • a single-layer metal foil is used.
  • the metal foil is also mechanically more stable than previously known cell connectors, being flexible and less rigid.
  • the metal foil protrudes on exactly one side of the edge of the solar cell precursor.
  • the connection to an adjacent solar cell can be formed at this edge by means of the cell connection region of the metal foil, and at the other edges the module arrangement is not impaired by the protruding foil.
  • the metal foil is electrically conductively connected to the solar cell precursor via a plurality of point contacts. This will be On the one hand low series resistance losses and on the other hand an increased mechanical adhesion of the metal foil realized.
  • At least one electrically insulating insulating layer is arranged between the metal foil and the solar cell precursor, which has a plurality of openings, on each of which an electrically conductive connection is formed between the metal foil and the solar cell precursor.
  • the insulating layer prevents the metal foil outside of the area of the point contacts from being electrically connected to a semiconductor layer of the solar cell in an uncontrolled manner, and unwanted side effects such as increased recombination or short circuits are thereby avoided.
  • the plurality of point contacts outside the solar cell precursor are electrically conductively connected to one another exclusively via the metal foil.
  • the metal foil completely covers the rear side of the solar cell precursor.
  • the metal foil is arranged to cut out a connecting edge area of the rear side, in particular a connecting edge area with a width in the range of 50 ⁇ m to 1 cm.
  • an electrical contact option for the opposite polarity can be provided in the connection edge area.
  • the metal foil it is preferred to contact a rear-side or back-side semiconductor layer of the photovoltaic solar cell in an electrically conductive manner.
  • the connecting edge region, on which the metal foil is recessed in this advantageous embodiment, can thus be used for electrical contacting of the opposite polarity.
  • an electrically conductive connection from the front side to the connection edge region of the rear side.
  • Such an electrically conductive connection can be configured in a metallic connecting element at the edge of the solar cell.
  • Such structures are known as EWT (Emitter Wrap Through) structures.
  • connection edge region which is not covered by the metal foil is formed, at least one, preferably a plurality of metallic through-connections from a front side to the back of the solar cell precursor.
  • metallic through-connections By means of these metallic through-connections, charge carriers can thus be guided from the front to the back, in order to be removed at the rear.
  • the photovoltaic solar cell is thus preferably designed as a MWT solar cell (metal wrap-through).
  • the solar cells are arranged next to one another in a solar cell module in such a way that in each case one cell connection region of a solar cell Connecting edge region facing an adjacent solar cell.
  • the cell connection area of the metal foil can be arranged in an uncomplicated manner below the connection edge area of the adjacent solar cell. net and be connected to this mechanically and electrically conductive, so that a series connection is achieved.
  • the cell connection region is formed with at least one elongate contacting finger extension on the side of the cell connection region facing away from the solar cell precursor, in particular a contacting finger extension with a width of less than 2 mm and a length greater than 1 mm.
  • the Kunststofftechniksfingerfortsatz can be performed in an advantageous manner to the front of an adjacent solar cell in series connection in a photovoltaic module.
  • the solar cell therefore advantageously has on the front side a metallic contacting structure extending along the contacting finger extension, in particular a bus bar, and the contacting finger extension is arranged on this metallic contacting structure of the adjacent solar cell and electrically connected thereto and mechanically connected to a series connection in the photovoltaic - to achieve ikmodul.
  • the object mentioned at the outset is furthermore achieved by a method for the production of a solar module.
  • This has a method step A with the production of several solar cells according to the invention, in particular according to an advantageous embodiment.
  • a method step B at least two such solar cells are juxtaposed and the solar cells are electrically connected, in that the cell connection region of the metal foil of one solar cell is electrically conductively connected to the adjacent solar cell.
  • the cell connection region of the metal foil is guided onto the front side of the adjacent solar cell, where it is connected in an electrically conductive manner to the adjacent solar cell.
  • solar cell structures in particular solar cell structures, having a front-side emitter and a front-side metallic contacting structure for the emitter.
  • the front-side electrode should be correspondingly reinforced in order to produce excessive series resistance losses.
  • the busbars are printed or spun more heavily or else extra bus Bars produced for example by means of metal spraying or increases the number of busbars.
  • the solar cells are each formed on the rear side with a connection area not covered by metal foil, particularly preferably as described above, and arranged next to one another such that in each case one cell connection area of the metal foil of one solar cell covers the connection edge area of the adjacent solar cell overlaps and there the cell connection area is electrically connected to the connection edge region.
  • At least one cell connector connected electrically to the solar cell is arranged on the front side of the solar cell, which overlaps the solar cell at least at one edge into a cell connector overlap region by at least 1 mm and the cell connection region of the metal foil of a solar cell is electrically connected to the cell connector overlap region of the adjacent solar cell, more preferably by soldering or welding.
  • the cell connection region of the metal foil thus partially replaces the cell connector.
  • the film is significantly more flexible than the relatively rigid, about 200 pm thick copper connector, so that the flexible connection by means of foil reduces the mechanical stresses between the cells occurring in the module in daily use.
  • Another advantage is that local welding or brazing processes can be used in the cell intermediate area, which lead to more stable connections of the two materials and have a lower electrical resistance. This is not possible with conventional soldering processes, as the soldering process takes place on the cell and it is heated globally. Therefore, only soldering processes up to temperatures ⁇ 300 degrees can be used.
  • the object mentioned at the outset is furthermore achieved by a photovoltaic solar cell according to claim 12.
  • the photovoltaic solar cell has a half conductor substrate and a metallic rear side contact with a metal foil, wherein the metal foil terminates the solar cell on the back.
  • the metal foil in a cell connection region projects beyond the semiconductor substrate at least at one edge by at least 1 mm, preferably at least 3 mm.
  • the solar cell is preferably produced in accordance with DE 1 0 201 6 1 1 5 355 A1, but additionally has the cell connection region described above.
  • the metal foil is connected to the semiconductor substrate at a plurality of point contacts, and outside the semiconductor substrate the point contacts are electrically conductively connected to one another exclusively via the metal foil. This results in cost advantages, since no additional metallic contacting structures have to be formed for the rear-side contacting by means of the metal foil.
  • the metal of the metal foil is used directly for contacting a semiconductor layer of the photovoltaic solar cell. It is likewise within the scope of the invention that, when the solar cell is manufactured, separate metallic point contacts are first of all formed, and then the metal foil is electrically conductively connected to the point contacts, in particular by local melting.
  • a heterocontact structure having a heterojunction layer and a dielectric tunnel layer arranged indirectly or preferably directly between the heterojunction layer and the semiconductor substrate to be arranged on the rear side of the semiconductor substrate, and for the metal layer to be connected in an electrically conductive manner to the heterojunction layer.
  • a highly efficient, yet cost-effective photovoltaic solar cell can be achieved, since a low effective back recombination speed can be achieved via the heterojunction layer on the one hand and cost-effective contacting is possible by contacting with the metal foil, which has little or no effect Heat input for production, so that no or at most a Slight impairment of the heterojunction layer due to the heat input takes place.
  • a photovoltaic module according to claim 1 with a plurality of juxtaposed and electrically connected solar cells. It is essential that the rear side of a solar cell is electrically conductively connected to the front side of the adjacent solar cell by means of a metal foil arranged on a rear side of the solar cell, which is an integral part of the rear side contacting of this solar cell.
  • the method according to the invention is particularly suitable for forming a strain reserve between the solar cells:
  • the production of a solar cell module takes place with the aforementioned method steps A and B.
  • the two solar cells are approximated to form a strain reserve by means of the cell connection region.
  • the two solar cells are thus approximated to one another in such a way that the distance between the solar cells bridged by the cell connection region is shortened and a curvature and / or folding in the cell connection region can thereby be formed in the cell connection region between the solar cells.
  • This curvature and / or folding of the cell connection area thus enables a strain reserve, provided that a change in distance between the solar cells takes place in the solar cell module, for example due to temperature fluctuations or mechanical load due to snow load or wind.
  • the solar cells are approximated by a distance in the range of 1 00 pm to 300 pm.
  • the method according to the invention is particularly suitable for narrow solar cells, so-called “half-cells", since any lower transverse conductivity of the film in comparison to cell connector strips causes lower losses in the efficiency here.
  • the solar cell have a width of less than 10 cm, in particular less than 6 cm, preferably less than 3 cm, perpendicular to the edge of the cell connection region.
  • the method according to the invention is particularly suitable for shingle solar cells, in particular if, in a further preferred embodiment, they have a typical size for shingle solar cells, which is again significantly smaller than half-cells. The amount of electricity generated is thus smaller and the contribution to resistance due to the limited conductivity in thin foils is significantly lower.
  • method steps A and B are carried out as described above.
  • the solar cell, the metal foil was used to connect the two solar cells, raised and placed on the edge of the adjacent solar cell, so that in top view from above, the solar cell covers the metal foil, preferably completely covered.
  • a shingling arrangement of solar cells is realized, which enables a high modulo efficiency.
  • the cells are not mechanically connected rigidly to one another, which substantially improves module durability.
  • the metal foil preferably has a thickness in the range from 6 ⁇ m to 40 ⁇ m. This provides an optimization between flexibility and conductivity.
  • the metal foil is preferably formed as aluminum foil.
  • At least one, preferably exactly one, electrically conductive cross-connector is electrically conductively connected to the cell connection region.
  • the additional provision of a cross connector has the advantage that with regard to the type of material and material thickness of the cross connector for forming a solder joint with the cell connector to the adjacent solar cell, in particular a cell connector ribbon, can be optimized.
  • the transverse connector preferably has an elongate shape, in particular a cuboid shape, and preferably extends parallel to the edge of the solar cell precursor to which the cell connection region of the metal foil is arranged.
  • the transverse connector is preferably at a distance from the edge of the solar cell precursor, so that it does not touch it in order to maintain the flexibility of the metal foil and also to avoid impairment of the solar cell precursor during the soldering process, in particular of semiconductor material of the solar cell precursor.
  • the cross connector is preferably formed as a metallic cross connector, particularly preferably of one or more of the materials aluminum, copper, preferably, the cross connector has a copper content of at least 50%, preferably at least 80% (in each case percent by mass), in particular, the cross connector is preferably made Copper formed.
  • the cross connector has a solder layer.
  • the solder layer is preferably arranged at least on the side facing away from the cell connection region of the cross connector. In particular, it is advantageous that the cell connector is coated with solder.
  • the provision of a solder layer has the advantage of the simpler soldering process when the solar cell is connected to an adjacent solar cell in a module, in particular by means of a cell connector, preferably a cell connector ribbon.
  • the solder layer is preferably formed from per se known solder, in particular, the solder layer preferably has one or more of the metals lead, tin, silver.
  • the transverse connector preferably has a thickness in the range from 20 ⁇ m to 1 mm, in particular in the range from 50 ⁇ m to 300 ⁇ m.
  • Typical solar cells have a thickness in the range 80 pm to 250 pm up.
  • the cross-connector also has a thickness in the range 80 pm to 250 pm.
  • the transverse connector is preferably placed on the cell connection region of the metal foil, in particular preferably on the side of the cell connection region facing the front side of the solar cell.
  • the transverse connector is preferably mechanically and electrically conductively connected to the cell connection region by means of the action of heat, in particular preferably by means of welding.
  • the transverse connector is arranged on the metal foil during the production of the solar cell and thus represents an integral component of the solar cell, so that in a later module connection and arranging a plurality of solar cells in a row for forming a module, the cross connector is already arranged on the metal foil.
  • the cross connector of a solar cell is advantageously electrically conductively connected to an adjacent solar cell by means of a cell connector, in particular a cell connecting ribbon, particularly preferably with a metallic front side contacting structure which is arranged on the front side of the adjacent solar cell.
  • the cell connector has a solder layer, so that a simple connection by means of soldering with the front side contacting structure on the one hand and the cross connector on the other hand is possible.
  • Figure 1 shows a first embodiment with a cell connection area to
  • FIG. 2 shows a second embodiment in which a cell connection area forms part of a cell connector
  • FIG. 3 shows a third exemplary embodiment with MWT solar cells
  • FIG. 4 shows a fourth exemplary embodiment with expansion reserve
  • Figure 5 shows a fifth embodiment in shingles
  • Figure 6 shows a sixth embodiment with cross connector.
  • Figures 1 a, b), 2 a), 3 a, b), 4, 5 a), 6 a, b) show side views, wherein the upper sides of the solar cell are always shown overhead.
  • Figures 1 c) and d), 2b), 3c), 5b) and 6c) show plan views from above.
  • FIG. 1 a shows schematically a first exemplary embodiment of a photovoltaic solar cell 1 a according to the invention.
  • the solar cell 1 a has a semiconductor substrate 2 a, which is formed as a p-doped silicon wafer and has a diffusion-formed, n-doped emitter on the upper front side. Furthermore, dielectric layers for passivating and increasing the light absorption may be provided on the front side.
  • the front side is covered with a silicon nitride layer. On the silicon nitride layer, a known, lattice-shaped metallization structure is arranged.
  • a solar cell precursor provided, which has a base and a front-side emitter.
  • a metal foil 3a is arranged on the rear side, which in the present case is in the form of aluminum foil with a thickness of 20 ⁇ m.
  • the metal foil 3a is locally melted at a plurality of points, so that the locally melted metal penetrates the Siliziumdi oxide layer and also in the region of local heating by means of the laser beam slightly silicon of the semiconductor substrate 2a is melted. After solidification, there is thus at each location of the previous local heating a point contact, at which the metal foil 3a is connected mechanically and electrically conductively to the semiconductor substrate 2a and thus to the base of the photovoltaic solar cell.
  • aluminum is locally stored in the semiconductor substrate 2a at the area of the point contacts, which forms a so-called back surface field and reduces the charge carrier recombination in the contact area.
  • the metal foil 3a has the back side of the semiconductor substrate 2a completely covered. It is essential that the metal foil with a cell connection region 4a projects beyond the edge of the solar cell precursor at the side shown in FIG. 1a) on the right, in this case by 2 cm.
  • the solar cell 1a can thus be connected in series with an adjacent solar cell in a photovoltaic module with this flexible cell connection region 4a of the metal foil 3a, as shown in FIG. 1b:
  • the cell connection area 4a between the two adjacent solar cells is led from the back of the solar cell shown on the left to the front of the solar cell shown on the right and mechanically and electrically connected at the front to the metallic Kunststofftechniksstruktu r of this solar cell by means of soldering, so that the two solar cells are connected in series.
  • the solar cells 1 a have a front-side metallization, which in each case has a wide bus bar at one edge in order to connect it to the cell connection region 4 a of the adjacent solar cell, as can be seen in the plan view according to FIG.
  • the front side metallization 5 mounted on the front side can be seen in both solar cells, which has a wide busbar on the left edge, from which metallization fingers extend over the front side of the solar cell.
  • the bus bar of the front side metallization 5 of the right-hand solar cell 1 a is covered by the cell connection area 4 a of the metal foil 3 of the left-hand solar cell 1 a and is connected to it mechanically and electrically conductively. This type of series connection continues in the photovoltaic module along each line of solar cells (the so-called strings).
  • FIG. 1 d shows an alternative exemplary embodiment in which the front-side metallization has a central busbar which extends in the direction of the row of solar cells.
  • the cell connection region 4a 'of the metal foil 3a has an elongated contacting finger extension 3a', which covers the busbar of the right-hand solar cell and is electrically conductively and mechanically connected thereto.
  • FIG. 1 a thus shows a first exemplary embodiment of a photovoltaic solar cell according to the invention and the further figures each show a section of an exemplary embodiment of a photovoltaic module according to the invention.
  • the second embodiment according to FIG. 2 is similar in basic features to the first exemplary embodiment. To avoid repetition, therefore, only the essential differences are discussed below:
  • the solar cell 1 b with semiconductor substrate 2 b and metal foil 3 b differs from the first exemplary embodiment in that the cell connection region 4 b is narrower, in this case 1 cm, compared to the cell connection region 4 a. This is due to the different types of wiring:
  • a cell connector 6 designed as a metal plate is arranged on a front-side metallization of the solar cell 1 b shown on the right. This has a thickness of 200 pm and is not flexible.
  • the Cell connector 6 was arranged by means of soldering on the front side metallization of the solar cell 1 b shown on the right.
  • the cell connection region 4b of the solar cell 1b shown on the left is connected to the underside of the cell connector 6 by means of soldering.
  • This type of wiring has the advantage that firstly half of the usual cell connectors can be saved, and secondly, that more energy-intensive connection processes such as brazing or welding can be used in the cell interstices, which enable higher-quality connection sites.
  • Another advantage is that the cell connector soldered on the front of the right cell only needs to have a solder layer on the side facing the right cell.
  • the cell connector In the classical production of strings, the cell connector also requires solder on the opposite side, since it faces the back of the left-hand solar cell.
  • the film interconnection thus allows the use of simple cell connector tapes.
  • FIG. 2 b a plan view from above is shown, wherein in each case the front side metallization was not carried out for better clarity in both solar cells.
  • FIG. 3 shows a third exemplary embodiment in which a series connection of the solar cells is possible exclusively via back-contacting:
  • the solar cell 1 c is similar in basic construction to the solar cell shown and described according to FIG. 1 a). Here, however, the solar cell is designed as a MWT solar cell.
  • the solar cell has metallic transmission structures on the left edge. These metallic via structures 7 connect a front side metallization of the solar cell to the back of the solar cell.
  • the back side of the solar cell has a connection edge portion 8 which is not covered by the metal foil 3c.
  • the connecting edge region 8 has a width of 0.5 cm. This is necessary because the metal foil 3c is electrically connected to the base of the solar cell and the via structure 7 via the front side metallization to the emitter of the solar cell.
  • the cell connection region 4c of the metal foil 3c of the solar cell 1c shown on the left covers the via structure 7 of the solar cell 1c shown on the right in the connection edge region 8 of the solar cell shown on the right and is electrically conductively connected to the via structure 7.
  • a series connection is achieved without the cell connection region 4c having to be guided between the solar cells from the rear side to the front side.
  • a metallic initial contacting structure 10 is shown in the connection edge region 8 which is connected to external terminals of the photovoltaic module via a cable or other type of conductor.
  • FIG. 4 shows a further exemplary embodiment which represents a modification of the exemplary embodiment according to FIGS. 1 a to 1 c:
  • the solar cells 1 a are approximated by 200 pm, so that an expansion reserve 9 is formed in the cell connection region 4 a between the solar cells 1 a.
  • the solar cells are fixed in the solar cell module, so that in the case of a possible expansion, for example due to temperature fluctuations, there is an expansion reserve which avoids mechanical stress in the cell connection region 4a.
  • FIG. 5 shows a further exemplary embodiment, likewise starting from the state according to FIGS. 1 b and 1 c.
  • an arrangement in shingled technology is realized in which the left-hand solar cell 1 a is raised and deposited over the edge of the right-hand solar cell 1 a. Due to the flexible metal foil, a fold can be formed in the cell connection region 4a, see FIG. 5a.
  • the covering takes place in such a way that in top view from above no metal foil 3a is visible and thus also no shading by the metal foil takes place and a higher Modultivs- degree can be achieved (see Figure 5b).
  • FIG. 6 shows a sixth exemplary embodiment with transverse connector.
  • FIG. 6 a shows a sixth exemplary embodiment of a photovoltaic solar cell according to the invention.
  • the photovoltaic solar cell is configured substantially in accordance with the exemplary embodiment shown and described in FIG. 1, with semiconductor substrate 2 a, metal foil 3 a, cell connection region 4 a and front-side metallization 5.
  • the solar cell in this embodiment a cross-connector 1 1 on.
  • the cross connector is formed of copper and welded to the front side of the solar cell facing side of the cell connection region 4a with the metal foil 3a. H hereby is given a mechanical and electrically conductive connection.
  • the cross connector has a lead-containing solder layer 11a on the side facing away from the cell connection region.
  • the transverse connector 11 has an oblong shape with an approximately rectangular base area and extends parallel to the edge of the solar cell precursor to which the cell connection region 4a is arranged, i. H . in the representation according to FIG. 6c in a parallel longitudinal extension from top to bottom.
  • the cross connector 11 is arranged at a distance from the solar cell precursor and, in particular, the semiconductor substrate 2a, on the metal foil 3a.
  • a cell connector formed as a metallic cell connector ribbon 12 is applied by soldering to the cross connector 11 on the one hand and by soldering to a busbar of the front side metallization 5 of the adjacent cell in a conventional manner.
  • the cell connector ribbon 12 is one-sided, on which the front-side metallization 5 and the solder layer 11a of the cross-connector 11 facing side are coated with lead-containing solder. In contrast to fully solder coated cell connectors, solder can thus be saved.
  • the transverse connector with solder layer has a thickness which approximately corresponds to the thickness of the solar cell 1a.
  • the solar cell 1 a has a thickness of approximately 200 ⁇ m and the transverse connector has a thickness of approximately 1 80 ⁇ m. This results in the advantage that only a slight bending of the cell connector ribbon 12 is necessary for connecting the solar cells.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer photovoltaischen Solarzelle mit den Verfahrensschritten A. Bereitstellen mindestens eines Solarzellenprecursors mit zumindest einer Basis und zumindest einem Emitter; B. Anordnen einer Metallfolie an einer Rückseite des Solarzellenprecursors, so dass die Metallfolie mit der Basis oder dem Emitter elektrisch leitend verbunden ist, wobei die Metallfolie als integraler Bestandteil der Rückseitenkontaktierung und die Solarzelle an der Rückseite abschließend ausgebildet wird. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Metallfolie mit zumindest einem Zellverbindungsbereich an zumindest einer Seite den Rand des Solarzellenprecursors um zumindest 1 mm überragt, bevorzugt um mindestens 3 mm.

Description

Verfahren zur Herstellung einer photovoltaischen Solarzelle
photovoltaische Solarzelle und Photovoltaikmodul
Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer photovoltaischen So- larzelle gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1 , eine photovoltaische Solarzelle gemäß Oberbegriff des Anspruchs 14 sowie ein Photovoltaikmodul gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1 9.
Photovoltaische Solarzellen weisen typischerweise an einer bei Benutzung dem Lichteinfall zugewandten Vorderseite gitterartige Metallisierungsstrukturen zur Kontaktierung des Emitters und an einer Rückseite ganzflächige Metallschichten zu r Kontaktierung der Basis der Solarzelle auf. I n einem Photovoltaikmodul wer- den nebeneinanderliegende Solarzellen typischerweise in Reihe geschaltet, in- dem mittels eines Zellverbinders die rückseitige metallische Kontaktierungs- struktur einer Solarzelle mit der vorderseitigen metallischen Kontaktierungs- struktur einer benachbarten Solarzelle elektrisch leitend verbunden wird .
Als Zellverbinder werden typischerweise metallische Elemente verwendet, wel- che während des Erstellens des Photovoltaikmoduls jeweils zwischen benach- barten Solarzellen angeordnet werden . Ebenso ist aus EP 2 629 339 A1 die Verwendung einer Folie mit einer metallischen Schicht, einer Isolierungsschicht und einem teilweise optisch transparenten Bereich als Zellverbinder bekannt.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine kostengünstige Verschaltung von photovoltaischen Solarzellen mit verbesserten mechanischen Eigenschaften zur Verfügung zu stellen .
Gelöst ist diese Aufgabe durch ein Verfahren zur Herstellung einer photovoltai- schen Solarzelle gemäß Anspruch 1 , eine photovoltaische Solarzelle gemäß Anspruch 14 sowie ein Photovoltaikmodul gemäß Anspruch 1 9. Vorteilhafte Ausgestaltungen finden sich in den abhängigen U nteransprüchen . Die erfindungsgemäße photovoltaische Solarzelle ist bevorzugt mittels des er- findungsgemäßen Verfahrens ausgebildet, insbesondere einer bevorzugten Aus- führungsform hiervon . Das erfindungsgemäße Verfahren ist bevorzugt zum Er- zeugen einer erfindungsgemäßen photovoltaischen Solarzelle ausgebildet, ins- besondere einer bevorzugten Ausführungsform hiervon .
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung einer photovoltaischen Solar- zelle umfasst einen Verfahrensschritt A, mit Bereitstellen mindestens eines So- larzellenprecursors mit zumindest einer Basis und zumindest einem Emitter so- wie einen Verfahrensschritt B mit Anordnen einer Metallfolie (nachfolgend auch abkürzend„Folie“) an einer Rückseite des Solarzellenprecursors, sodass die Metallfolie mit der Basis oder dem Emitter elektrisch leitend verbunden ist.
H ierbei wird die Metallfolie als integraler Bestandteil der Rückseitenkontaktie- rung der photovoltaischen Solarzelle ausgebildet. Weiterhin schließt die Metall- folie die Rückseite der Solarzelle ab.
Wesentlich ist, dass die Metallfolie mit zumindest einem Zellverbindungsbereich an zumindest einer Seite den Rand des Solarzellenprecursors um zumindest 200 pm , bevorzugt um zumindest 1 mm, bevorzugt um zumindest 3 mm , über- ragt.
Es ist bereits bekannt, die rückseitige Kontaktierung einer Solarzelle mittels ei- ner Metallfolie durchzuführen . Eine solche Solarzelle und ein solches Verfahren sind beispielsweise aus DE 1 0 201 6 1 1 5 355 A1 bekannt. Die Metallfolie stellt einen integralen Bestandteil der photovoltaischen Solarzelle dar, um die rück- seitige Abführung von Ladungsträgern der Solarzelle zu gewährleisten . Die Me- tallfolie entspricht somit hinsichtlich ihrer Hauptfunktion der sonst üblichen ganzflächigen rückseitigen Metallisierung einer photovoltaischen Solarzelle mit- tels einer Metallschicht.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren überlappt die Metallfolie an zumindest einem Rand die Solarzelle um zumindest 1 mm, bevorzugt um zumindest 3 mm, weiter bevorzugt um zumindest 5 mm. Mit diesem Zellverbindungsbereich kann die Solarzelle somit einfacher und auf kostengünstige Weise mit einer benach- barten Solarzelle elektrisch leitend verbunden werden . Der Zellverbindungsbe- reich der rückseitigen Metallfolie übernimmt somit ganz oder zumindest teilwei- se die Funktion der sonst üblichen , separaten Zellverbinder.
Die vorliegende Erfindung stellt somit eine Weiterentwicklung der vorbekannten rückseitigen metallischen Kontaktierungsstruktur einer photovoltaischen Solar- zelle unter Verwendung einer Metallfolie dar, wobei zumindest ein Zellverbin- dungsbereich der Metallfolie als Zellverbinder oder zumindest Bestandteil eines aufzuwickelnden Zellverbinders verwendet wird .
H ierdurch ergeben sich erhebliche Kostenvorteile. Weiterhin kann jedoch auf- grund der Flexibilität der Metallfolie auf an sich bekannte Verbindungsverfahren bei Solarzellenmodulen zurückgegriffen werden . I nsbesondere können an sich bekannte Standardstrukturen von Solarzellen verwendet werden , bei welchen die Rückseite einer Solarzelle elektrisch leitend mit der Vorderseite einer be- nachbarten Solarzelle zur Ausbildung einer Serienschaltung verbunden werden .
I m Gegensatz zu vorbekannten Verfahren ist hierfür somit ein externer Zellver- binder nicht zwingend notwendig. Weiterhin werden keine besonderen Anforde- rungen an den Aufbau oder die Struktur der Metallfolie gestellt. Vorteilhafter- weise wird daher eine einlagige Metallfolie verwendet. I nsbesondere ist es vor- teilhaft, eine unstrukturierte, insbesondere unstrukturierte einlagige Metallfolie zu verwenden . Hierdurch ergeben sich Kostenvorteile, da eine kostengünstige Metallfolie verwendet werden kann und darüber hinaus auch die Handhabung im Prozess gegenüber mehrlagiger Folien oder strukturierter Folien vereinfacht ist. Die Metallfolie ist gegenüber vorbekannten Zellverbindern auch mechanisch stabiler, da flexibel und weniger starr.
Vorteilhafterweise überragt die Metallfolie an genau einer Seite den Rand des Solarzellenprecursors. H ierdurch kann an diesem Rand die Verbindung mit einer benachbarten Solarzelle mittels des Zellverbindungsbereiches der Metallfolie ausgebildet werden und an den anderen Rändern wird die Modulanordnung nicht durch überstehende Folie beeinträchtigt.
Vorteilhafterweise ist die Metallfolie mit dem Solarzellenprecursor über eine Mehrzahl von Punktkontakten elektrisch leitend verbunden . Hierdurch werden einerseits geringe Serienwiderstandsverluste und andererseits eine erhöhte me- chanische Haftung der Metallfolie realisiert.
I nsbesondere ist es vorteilhaft, dass zwischen Metallfolie und Solarzellen- precursor zumindest eine elektrisch isolierende I solierungsschicht angeordnet ist, welche eine Mehrzahl von Öffnungen aufweist, an welchen jeweils eine elektrisch leitende Verbindung zwischen Metallfolie und Solarzellenprecursor ausgebildet ist. Durch die Isolierungsschicht wird verhindert, dass die Metallfolie außerhalb des Bereichs der Punktkontakte unkontrolliert elektrisch leitend mit einer Halbleiterschicht der Solarzelle in Verbindung steht und unerwünschte Nebeneffekte wie eine erhöhte Rekombination oder Kurzschlüsse werden hier- durch vermieden .
Vorteilhafterweise ist die Mehrzahl von Punktkontakten außerhalb des Solarzel- lenprecursors ausschließlich über die Metallfolie elektrisch leitend miteinander verbunden . Zur Kostenreduzierung und Vereinfachung des Herstellungsverfah- rens ist es vorteilhaft, dass keine zusätzlichen metallischen Verbindungsstruktu- ren für eine elektrische Verbindung der Punktkontakte untereinander, abgese- hen von der Metallfolie, vorgesehen sind . I n einer vorteilhaften Ausführungsform bedeckt die Metallfolie die Rückseite des Solarzellenprecursors vollständig. H ierdurch wird einerseits ein geringer Serienwiderstand erzielt und andererseits wird die Wirkung einer optisch spiegelnden Rückseite aufgrund der Spiegelung von Strahlung an der dem Solarzellenprecursor zugewandten Seite der Metallfo- lie hierdurch optimal ausgenutzt und somit die Lichtabsorption und dadurch der Wirkungsgrad der Solarzelle erhöht.
I n einer alternativen Ausführungsform wird die Metallfolie einen Verbindungs- randbereich der Rückseite aussparend angeordnet, insbesondere einen Verbin- dungsrandbereich mit einer Breite im Bereich 50 pm bis 1 cm . I n dieser vorteil- haften Ausführungsform kann im Verbindungsrandbereich eine elektrische Kon- taktierungsmöglichkeit für die entgegengesetzte Polarität vorgesehen sein . Mit- tels der Metallfolie wird bevorzugt eine rückseitige oder rückseitennahe Halb- leiterschicht der photovoltaischen Solarzelle elektrisch leitend kontaktiert. I ns- besondere ist es vorteilhaft, mittels der Metallfolie eine Basis der Solarzelle elektrisch leitend zu kontaktieren . Der Verbindungsrandbereich , an welchem die Metallfolie bei dieser vorteilhaften Ausführungsform ausgespart ist, kann somit zur elektrischen Kontaktierung der entgegengesetzten Polarität verwendet wer- den . I nsbesondere ist es vorteilhaft, an dem Verbindungsrandbereich einen Emitter der Solarzelle elektrisch leitend zu kontaktieren .
Es liegt im Rahmen der Erfindung, randseitig eine elektrisch leitende Verbin- dung von der Vorderseite zu dem Verbindungsrandbereich der Rückseite aus- zubilden . Eine solche elektrisch leitende Verbindung kann in einem metallischen Verbindungselement am Rand der Solarzelle ausgestaltet sein . Ebenso liegt es im Rahmen der Erfindung, einen an der Vorderseite angeordneten Emitterbe- reich durch Emitterkanäle von der Vorderseite zu der Rückseite zu führen und an der Rückseite im Verbindungsrandbereich elektrisch leitend zu kontaktieren . Solche Strukturen sind als EWT-Strukturen (Emitter Wrap Through) bekannt.
U m Serienwiderstandsverluste insbesondere innerhalb von Emitterkanälen zu vermeiden , ist es jedoch vorteilhaft, eine metallische elektrisch leitende Verbin- dung von der Vorder- zur Rückseite vorzusehen : I n einer vorteilhaften Ausge- staltung wird in dem Verbindungsrandbereich , welcher nicht durch die Metallfo- lie bedeckt ist, zumindest eine, bevorzugt eine Mehrzahl von metallischen Durchverbindungen von einer Vorderseite zu der Rückseite des Solarzellen- precursors ausgebildet. Mittels dieser metallischen Durchverbindungen können somit Ladungsträger von der Vorder- zu der Rückseite geführt werden , um an der Rückseite abgeführt zu werden . I nsbesondere ist es vorteilhaft, mittels der metallischen Durchverbindungen einen an der Vorderseite angeordneten Emitter elektrisch leitend zu kontaktieren . Die photovoltaische Solarzelle wird somit be- vorzugt als MWT-Solarzelle (Metal Wrap Through) ausgebildet.
Diese vorteilhafte Ausgestaltung weist zwar den Nachteil auf, dass keine Stan- dard-Solarzellenstruktur verwendet wird . I m Gegenzug besteht jedoch der Vor- teil, dass eine Verschaltung von Solarzellen in Reihe in einem Solarzellenmodul ausschließlich durch eine rückseitige Verschaltung ermöglicht wird : Vorteilhaf- terweise werden in einem Solarzellenmodul die Solarzellen derart nebeneinan- derliegend angeordnet, dass jeweils ein Zellverbindungsbereich einer Solarzelle dem Verbindungsrandbereich einer benachbarten Solarzelle zugewandt ist. H ierdurch kann in unaufwendiger Weise der Zellverbindungsbereich der Metall- folie unter dem Verbindungsrandbereich der benachbarten Solarzelle angeord- net und mit dieser mechanisch und elektrisch leitend verbunden werden , sodass eine Serienverschaltung erzielt wird .
I n einer vorteilhaften Ausführungsform ist der Zellverbindungsbereich mit zu- mindest einem länglichen Kontaktierungsfingerfortsatz an der dem Solarzellen- precursor abgewandten Seite des Zellverbindungsbereiches ausgebildet, insbe- sondere einem Kontaktierungsfingerfortsatz mit einer Breite kleiner 2 mm und einer Länge größer 1 mm. Der Kontaktierungsfingerfortsatz kann in vorteilhafter Weise zur Vorderseite einer benachbarten Solarzelle bei Serienverschaltung in einem Photovoltaikmodul geführt werden . Vorteilhafterweise weist die Solarzelle daher auf der Vorderseite eine sich entlang des Kontaktierungsfingerfortsatzes erstreckende metallische Kontaktierungsstruktur, insbesondere einen Busbar, auf und der Kontaktierungsfingerfortsatz wird auf dieser metallischen Kontaktie- rungsstruktur der benachbarten Solarzelle angeordnet und mit dieser elektrisch leitend und mechanisch verbunden , um eine Serienverschaltung im Photovolta- ikmodul zu erzielen .
Die eingangs erwähnte Aufgabe ist weiterhin durch ein Verfahren zur Herstel- lung eines Solarmoduls gelöst. Dieses weist einen Verfahrensschritt A mit Her- steilen von mehreren erfindungsgemäßen Solarzellen , insbesondere gemäß ei- ner vorteilhaften Ausführungsform , auf. Weiterhin erfolgt in einem Verfahrens- schritt B ein Nebeneinanderanordnen von zumindest zwei solcher Solarzellen und ein elektrisches Verbinden der Solarzellen , indem der Zellverbindungsbe- reich der Metallfolie einer Solarzelle elektrisch leitend mit der benachbarten So- larzelle verbunden wird .
Vorteilhafterweise wird hierbei der Zellverbindungsbereich der Metallfolie auf die Vorderseite der benachbarten Solarzelle geführt und dort elektrisch leitend mit der benachbarten Solarzelle verbunden . H ierdurch kann auf an sich bekannte Solarzellenstrukturen , insbesondere Solarzellenstrukturen mit einem vordersei- tigen Emitter und einer vorderseitigen metallischen Kontaktierungsstruktur für den Emitter zurückgegriffen werden . I n einer bevorzugten Ausführungsform soll te, insbesondere bei Standardsolarzellen mit einer Kantenlänge von 1 56mm, die Vorderseitenelektrode entsprechend verstärkt ausgelegt sein , um eine zu gro- ßen Serienwiderstandsverluste zu erzeugen . Dazu werden in einer bevorzugten Ausführgsform die Busbars stärker gedruckt oder dispenst oder aber extra Bus- bars beispielsweise mittels Metallspritzverfahren erzeugt oder die Anzahl an Busbars erhöht.
I n einer alternativen vorteilhaften Ausführungsform werden die Solarzelle an der Rückseite jeweils mit einem nicht durch Metallfolie bedeckten Verbindungsbe- reich ausgebildet, insbesondere bevorzugt wie zuvor beschrieben , und derart nebeneinander angeordnet, dass jeweils ein Zellverbindungsbereich der Metall- folie einer Solarzelle den Verbindungsrandbereich der benachbarten Solarzelle überlappt und dort der Zellverbindungsbereich mit dem Verbindungsrandbereich elektrisch leitend verbunden wird .
I n einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform wird an der Vorderseite der So- larzelle zumindest ein elektrisch leitend mit der Solarzelle verbundener Zellver- binder angeordnet, welcher die Solarzelle zumindest an einem Rand in einen Zellverbinderüberlappungsbereich um zumindest 1 mm überlappt und der Zell verbindungsbereich der Metallfolie einer Solarzelle wird mit dem Zellverbinder- Überlappungsbereich der benachbarten Solarzelle elektrisch leitend verbunden , insbesondere bevorzugt durch Löten oder Schweißen . I n dieser vorteilhaften Ausführungsform ersetzt der Zellverbindungsbereich der Metallfolie den Zellver- binder somit teilweise. H ierdurch ergibt sich der Vorteil , dass im Vergleich zur heutigen Standardbauweise 50% der Zellverbinderlänge eingespart werden kann , da dieser nur noch die Vorderseite der Solarzelle bedeckt, sich aber nicht mehr über die gesamte Rückseite erstreckt. Weiterhin ist die Folie deutlich fle- xibler, als der relativ starre, ca 200 pm dicke Kupferverbinder, so dass die fle- xible Verbindung mittels Folie die im Modul im täglichen Gebrauch vorkommen- den mechanischen Spannungen zwischen den Zellen reduziert. Ein weiterer Vorteil ist, dass im Zellzwischenbereich lokale Schweiß- oder Hartlötprozesse angewendet werden können , die zu stabileren Verbindungen der beiden Mate- rialien führen und einen niedrigeren elektrischen Widerstand aufweisen . Bei konventionellen Lötprozessesn ist das nicht möglich , da der lötprozess auf der Zelle stattfindet und diese dazu global erwärmt wird , wesewegen ausschließlich Weichlötprozesse bis zu Temperaturen < 300 Grad eingesetzt werden können .
Die eingangs erwähnte Aufgabe ist weiterhin durch eine photovoltaische Solar- zelle gemäß Anspruch 12 gelöst. Die photovoltaische Solarzelle weist ein Halb- leitersubstrat und eine metallische Rückseitenkontaktierung mit einer Metallfolie auf, wobei die Metallfolie die Solarzelle an der Rückseite abschließt.
Wesentlich ist, dass die Metallfolie in einem Zellverbindungsbereich das Halb- leitersubstrat an zumindest einem Rand um zumindest 1 mm , bevorzugt wenigs- tens 3 mm, überragt.
Die Solarzelle ist dabei bevorzugt gemäß DE 1 0 201 6 1 1 5 355 A1 hergestellt, weist jedoch zusätzlich den zuvor beschriebenen Zellverbindungsbereich auf.
Vorteilhafterweise ist die Metallfolie an einer Meh rzahl von Punktkontakten mit dem Halbleitersubstrat verbunden und außerhalb des Halbleitersubstrats sind die Punktkontakte ausschließlich über die Metallfolie elektrisch leitend mitei- nander verbunden . H ierdurch ergeben sich Kostenvorteile, da keine zusätzl i- chen metallischen Kontaktierungsstrukturen zur rückseitigen Kontaktierung mit- tels der Metallfolie ausgebildet werden müssen .
Es liegt hierbei im Rahmen der Erfindung, dass das Metall der Metallfolie unmit- telbar zur Kontaktierung einer Halbleiterschicht der photovoltaischen Solarzelle verwendet wird . Ebenso liegt es im Rahmen der Erfindung, dass bei Herstellung der Solarzelle zunächst separate metallische Punktkontakte ausgebildet werden und anschließend die Metallfolie mit den Punktkontakten elektrisch leitend ver- bunden wird , insbesondere durch lokales Aufschmelzen .
Besonders vorteilhaft ist es, dass an der Rückseite des Halbleitersubstrats eine Heterokontaktstruktur mit einer Heteroübergangsschicht und einer mittelbar oder bevorzugt unmittelbar zwischen Heteroübergangsschicht und Halbleitersubstrat angeordneten dielektrischen Tunnelschicht angeordnet ist und dass die Metall- schicht elektrisch leitend mit der Heteroübergangsschicht verbunden ist. H ier- durch kann eine hocheffiziente und dennoch kostengünstige photovoltaische Solarzelle erzielt werden , da einerseits über d ie Heteroübergangsschicht eine geringe effektive Rückseitenrekombinationsgeschwindigkeit erzielt werden kann und andererseits durch die Kontaktierung mit der Metallfolie eine kostengünstige Kontaktierung möglich ist, die darüber hinaus keinen oder nur einen geringen Wärmeeintrag zur Herstellung erfordert, sodass keine oder allenfalls eine ge- ringfügige Beeinträchtigung der Heteroübergangsschicht aufgrund des Wärme- eintrags erfolgt.
Die eingangs gestellte Aufgabe ist weiterhin gelöst durch ein Photovoltaikmodul gemäß Anspruch 1 9, mit mehreren nebeneinander angeordneten und elektrisch leitend verbundenen Solarzellen . Wesentlich ist, dass die Rückseite einer Solar- zelle mittels einer an einer Rückseite der Solarzelle angeordneten Metallfolie, welche integraler Bestandteil der Rückseitenkontaktierung dieser Solarzelle ist, elektrisch leitend mit der Vorderseite der benachbarten Solarzelle verbunden ist.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist insbesondere zur Ausbildung einer Deh- nungsreserve zwischen den Solarzellen geeignet:
I n einer vorteilhaften Ausführungsform erfolgt die Herstellung eines Solarzel- lenmoduls mit den zuvor genannten Verfahrensschritten A und B. Nach Verfah- rensschritt B werden die beiden Solarzellen einander angenähert, um eine Deh- nungsreserve mittels des Zellverbindungsbereichs auszubilden . Die beiden So- larzellen werden somit derart einander angenähert, dass sich die durch den Zellverbindungsbereich überbrückte Strecke zwischen den Solarzellen verkürzt und sich hierdurch im Zellverbindungsbereich zwischen den Solarzellen eine Wölbung und/oder Faltung im Zellverbindungsbereich ausbilden kann . Diese Wölbung und/oder Faltung des Zellverbindungsbereichs ermöglicht somit eine Dehnungsreserve, sofern im Solarzellenmodul beispielsweise aufgrund von Temperaturschwankungen oder mechanischer Belastung durch Schneelast oder Wind eine Abstandsänderung zwischen den Solarzellen erfolgt. Vorteilhafter- weise werden die Solarzellen um eine Strecke im Bereich 1 00 pm bis 300 pm einander angenähert.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist besonders für schmale Solarzellen , soge- nannte„Halbzellen“ geeignet, da eine etwaige geringere Querleitfähigeit der Folie im Vergleich zu Zellverbinderbändchen hier geringere Verluste im Wir- kungsgrad verursacht. Vorteilhafterweise weisen daher die Solarzelle senkrecht zu dem Rand des Zellverbindungsbereichs eine Breite kleiner 1 0 cm , insbeson- dere kleiner 6 cm , bevorzugt kleiner 3 cm auf. Das erfindungsgemäße Verfahren ist insbesondere für Schindelsolarzellen ge- eignet, insbesondere, wenn diese in einer weiter bevorzugten Ausführform eine für Schindelsolarzellen typische Größe aufweisen , die nochmals deutlich kleiner als Halbzellen ist. Die generierte Strommenge ist damit kleiner und der Wider- standsbeitrag aufgrund der begrenzten Leitfähigkeit bei dünnen Folien deutlich geringer. Da es bei dieser Art des Modulbaus keinerlei Zell-Zwischenräume gibt, genügt eventuell sogar ein Folienüberstand , der gerade breit genug ist, dass man die Folie noch an der Nachbarzelle befestigen kann . Ein weiterer Vorteil ist, das Standardzellverbinder aufgrund ihrer Steifigkeit für die Verschaltung in Schindelmodulen nicht angewendet werden können und lediglich Kleben mittels teurem leitfähigem Kleber als einzige Verbindungstechnologie übrigbleibt. Dün- ne Folien können aufgrund ihrer Flexibilität derart stark geformt werden , dass sich sogar Schindelsolarzelle damit elektrisch verbinden lassen .
I n einer vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens zum Herstellen eines Photovoltaikmoduls werden die Verfahrensschritte A und B wie zuvor beschrie- ben ausgeführt. Anschließend wird die Solarzelle, deren Metallfolie zum Verbin- den der beiden Solarzellen verwendet wurde, angehoben und auf den Rand der benachbarten Solarzelle gelegt, so dass in Draufsicht von oben die Solarzelle die Metallfolie überdeckt, bevorzugt vollständig überdeckt. H ierdurch wird eine Schindelanordnung von Solarzellen realisiert, welche einen hohen Modulwir- kungsgrad ermöglicht. Gleichzeitig sind die Zellen mechanisch nicht starr mitei- nander verbunden , was die Modulhaltbarkeit wesentlich verbessert.
Die Metallfolie weist bevorzugt eine Dicke im Bereich 6 pm bis 40 pm auf. Hier- durch ist eine Optimierung zwischen Flexibilität und Leitfähigkeit gegeben .
Die Metallfolie ist bevorzugt als Aluminiumfolie ausgebildet.
I n einer vorteilhaften Weiterbildung des Verfahrens wird zumindest ein , bevor- zugt genau ein elektrisch leitfähiger Querverbinder elektrisch leitend mit dem Zellverbindungsbereich verbunden . H ierdurch ergibt sich der Vorteil, dass zum Verschalten der Solarzelle in einem Modul ein Zellverbinder der benachbarten Solarzelle, insbesondere ein elektrisch leitendes so genanntes Zellverbinder- bändchen , von der Vorderseite der benachbarten Solarzelle zu dem Querver- binder geführt werden kann und mit diesem elektrisch leitend verbunden , bevor- zugt mittels Löten .
Das zusätzliche Vorsehen eines Querverbinders weist hierbei den Vorteil auf, dass hinsichtlich Materialart und auch Materialstärke der Querverbinder für das Ausbilden einer Lötverbindung mit dem Zellverbinder zur benachbarten Solarzel- le, insbesondere einem Zellverbinderbändchen , optimiert werden kann . Der Querverbinder weist bevorzugt eine längliche Form , insbesondere eine quader- förmige Form auf und erstreckt sich bevorzugt parallel zu dem Rand des Solar- zellenprecursors, an welchem der Zellverbindungsbereich der Metallfolie ange- ordnet ist. Bevorzugt ist der Querverbinder zu dem Rand des Solarzellenprecur- sors beabstandet, so dass er diesen nicht berührt, um die Flexibilität der Metall- folie zu erhalten und auch eine Beeinträchtigung des Solarzellenprecursors beim Lötvorgang, insbesondere von Halbleitermaterial des Solarzellenprecur- sors zu vermeiden .
Der Querverbinder ist bevorzugt als metallischer Querverbinder ausgebildet, insbesondere bevorzugt aus einem oder mehreren der Materialien Aluminium , Kupfer, bevorzugt weist der Querverbinder einen Anteil an Kupfer von zumindest 50%, bevorzugt zumindest 80% auf (jeweils Massenprozent), insbesondere ist der Querverbinder bevorzugt aus Kupfer ausgebildet. Vorteilhafterweise weist der Querverbinder eine Lotschicht auf. Die Lotschicht ist bevorzugt zumindest auf der dem Zellverbindungsbereich abgewandten Seite des Querverbinders angeordnet. I nsbesondere ist es vorteilhaft, dass der Zellverbinder lotummantelt ist. Das Vorsehen einer Lotschicht weist den Vorteil des einfacheren Lotvor- gangs auf bei verschalten der Solarzelle mit einer benachbarten Solarzelle in einem Modul , insbesondere mittels eines Zellverbinders, bevorzugt eines Zell- verbinderbändchens. Die Lotschicht ist bevorzugt aus an sich bekanntem Lot ausgebildet, insbesondere weist die Lotschicht bevorzugt eines oder mehrere der Metalle Blei , Zinn , Silber auf.
Der Querverbinder weist bevorzugt eine Dicke im Bereich 20 pm bis 1 mm, ins- besondere im Bereich 50 pm bis 300 pm auf. H ierdurch ergibt sich der Vorteil , dass bei Verschalten der Solarzelle mit einer benachbarten Solarzelle mittels eines Zellverbinders keine oder nur eine geringe Biegung des Zellverbinders notwendig ist. Typische Solarzellen weisen eine Dicke im Bereich 80 pm bis 250 pm auf. Bevorzugt weist der Querverbinder daher ebenfalls eine Dicke im Bereich 80 pm bis 250 pm auf.
Der Querverbinder wird bevorzugt auf den Zellverbindungsbereich der Metallfo- lie aufgelegt, insbesondere bevorzugt auf die der Vorderseite der Solarzelle zu- gewandte Seite des Zellverbindungsbereichs. Der Querverbinder wird bevorzugt mittels Wärmeeinwirkung mechanisch und elektrisch leitend mit dem Zellverbin- dungsbereich verbunden , insbesondere bevorzugt mittels Schweißen .
Bevorzugt wird der Querverbinder während der Solarzellenherstellung an der Metallfolie angeordnet und stellt somit einen integralen Bestandteil der Solarzel- le dar, so dass bei einer späteren Modulverschaltung und Anordnen mehrerer Solarzellen in einer Reihe zum Ausbilden eines Moduls sich der Querverbinder bereits an der Metallfolie angeordnet befindet.
Vorteilhafterweise wird zum Ausbilden eines Solarzellenmoduls der Querverbin- der einer Solarzelle mittels eines Zellverbinders, insbesondere eines Zellverbin- derbändchens mit einer benachbarten Solarzelle elektrisch leitend verbunden , insbesondere bevorzugt mit einer metallischen Vorderseitenkontaktierungsstruk- tur, welche an der Vorderseite der benachbarten Solarzelle angeordnet ist. Be- vorzugt weist der Zellverbinder eine Lotschicht auf, so dass eine einfache Ver- bindung mittels Löten mit der Vorderseitenkontaktierungsstruktur einerseits und dem Querverbinder andererseits möglich ist. I nsbesondere ist es vorteilhaft, ei- nen Zellverbinder zu verwenden , der eine einseitige Lotschicht, insbesondere lediglich auf der der Vorderseitenkontaktierungsstruktur und dem Querverbinder zugewandten Seite eine Lotschicht aufweist. Da durch den Querverbinder der Zellverbinder nicht auf die Rückseite der Solarzelle geführt werden muss, ergibt sich somit der Vorteil, dass eine einseitige Beschichtung mit Lot ausreicht.
Weitere vorteilhafte Merkmale und Ausführungsformen werden im Folgenden anhand von Figuren und Ausführungsbeispielen erläutert. Dabei zeigt:
Figur 1 ein erstes Ausführungsbeispiel mit einem Zellverbindungsbereich zum
Kontaktieren der Vorderseite einer benachbarten Solarzelle;
Figur 2 ein zweites Ausführungsbeispiel , bei welchem ein Zellverbindungsbe- reich einen Teil eines Zellverbinders ausgebildet; Figur 3 ein drittes Ausführungsbeispiel mit MWT-Solarzellen ;
Figur 4 ein viertes Ausführungsbeispiel mit Dehnungsreserve;
Figur 5 ein fünftes Ausführungsbeispiel in Schindeltechnik und
Figur 6 ein sechstes Ausführungsbeispiel mit Querverbinder.
I n den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder gleichwirkende Elemente. In den Figuren sind schematische, nicht maßstabsgerechte Darstel- lungen gezeigt. I nsbesondere die Dicke der Solarzelle und deren Metallisie- rungskomponenten sind zur besseren Darstellbarkeit erheblich vergrößert in Bezug zu der Breite der Solarzelle. I m Ergebnis ist auch der Anstellwinkel der Schindeldarstellung gemäß Figur 4 in der Darstellung erheblich vergrößert. Die Solezellenreihe setzt sich nach rechts zur Ausbildung eines Solarzellenstrings analog fort. An der jeweils rechten Solarzelle wurde in Draufsicht der Zellver- bindungsbereich der Metallfolie zur besseren Ü bersichtlichkeit nicht dargestellt.
Figuren 1 a, b), 2a), 3a, b), 4 , 5a), 6a, b) zeigen Seitenansichten , wobei die Oberseiten der Solarzelle stets obenliegend dargestellt sind . Figuren 1 c) und d), 2b), 3c), 5b) und 6c) zeigen Draufsichten von oben .
I n Figur 1 a) ist ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen photo- voltaischen Solarzelle 1 a schematisch dargestellt. Die Solarzelle 1 a weist ein Halbleitersubstrat 2a auf, welches als p-dotierter Siliziumwafer ausgebildet ist und an der obenliegenden Vorderseite einen per Diffusion ausgebildeten , n- dotierten Emitter aufweist. Weiterhin können an der Vorderseite dielektrische Schichten zur Passivierung und Erhöhung der Lichtabsorption vorgesehen sein . Vorliegend ist die Vorderseite mit einer Siliziumnitridschicht bedeckt. Auf der Siliziumnitridschicht ist eine an sich bekannte, gitterförmige Metallisierungs- Struktur angeordnet. Diese ist als an sich bekanntes kammartiges Metallisie- rungsgitter umfassend Busbars und Metallisierungsfinger ausgebildet und du rchdringt die Siliziumnitridschicht bereichsweise, um den Emitter elektrisch zu kontaktieren . Die Rückseite ist vollständig durch eine Isolierungsschicht, welche als 50 nm dicke Siliziumoxidschicht ausgebildet ist, bedeckt. Es wurde somit in einem Verfahrensschritt A ein Solarzellenprecursor bereitgestellt, welcher eine Basis und einen vorderseitigen Emitter aufweist.
I n einem Verfahrensschritt wird rückseitig eine Metallfolie 3a angeordnet, wel- che vorliegend als Aluminiumfolie mit einer Dicke von 20 pm ausgebildet ist.
Mittels Laserstrahlung wird die Metallfolie 3a an einer Mehrzahl von Punkten lokal aufgeschmolzen , sodass das lokal aufgeschmolzene Metall die Siliziumdi oxidschicht durchdringt und auch im Bereich der lokalen Erwärmung mittels des Laserstrahls geringfügig Silizium des Halbleitersubstrats 2a aufgeschmolzen wird . Nach Erstarren besteht somit an jedem Ort der vorherigen lokalen Erwär- mung ein Punktkontakt, an welchen die Metallfolie 3a mechanisch und elektrisch leitend mit dem Halbleitersubstrat 2a und somit mit der Basis der photovoltai- schen Solarzelle verbunden ist. Darüber hinaus wird jeweils am Bereich der Punktkontakte Aluminium lokal im Halbleitersubstrat 2a eingelagert, welches ein sogenanntes Back Surface Field ausbildet und die Ladungsträgerrekombination im Kontaktbereich verringert.
Die Metallfolie 3a ist d ie Rückseite des Halbleitersubstrats 2a vollständig bede- ckend ausgebildet. Wesentlich ist, dass die Metallfolie mit einem Zellverbin- dungsbereich 4a den Rand des Solarzellenprecursors an der in Figur 1 a) rechts dargestellten Seite überragt, vorliegend um 2 cm .
Mit diesem flexiblen Zellverbindungsbereich 4a der Metallfolie 3a kan n die So- larzelle 1 a somit in einem Photovoltaikmodul in Serienverschaltung mit einer benachbarten Solarzelle verschaltet werden , wie in Figur 1 b dargestellt:
H ierzu wird der Zellverbindungsbereich 4a zwischen den beiden benachbarten Solarzellen von der Rückseite der links dargestellten Solarzelle zur Vorderseite der rechts dargestellten Solarzelle geführt und an der Vorderseite mit der metal- lischen Kontaktierungsstruktu r dieser Solarzelle mittels Löten mechanisch und elektrisch leitend verbunden , sodass die beiden Solarzellen in Serie verschaltet sind . Die Solarzellen 1 a weisen hierzu eine Vorderseitenmetallisierung auf, wel- che jeweils an einem Rand einen breiten Busbar aufweist, um diesen jeweils mit dem Zellverbindungsbereich 4a der benachbarten Solarzelle zu verbinden , wie in der Draufsicht gemäß Figur 1 c) ersichtlich : I n der Draufsicht von oben ist bei beiden Solarzellen jeweils die auf der Vorder- seite angebrachte Vorderseitenmetallisierung 5 ersichtlich , welche am linken Rand einen breiten Busbar aufweist, von welchem ausgehend sich Metallisie- rungsfinger über die Vorderseite der Solarzelle erstrecken . Der Busbar der Vor- derseitenmetallisierung 5 der rechten Solarzelle 1 a wird vom Zellverbindungsbe- reich 4a der Metallfolie 3 der linken Solarzelle 1 a überdeckt und ist mit diesem mechanisch und elektrisch leitend verbunden . Diese Art der Serienverschaltung setzt sich im Photovoltaikmodul entlang jeder Linie von Solarzellen (den soge- nannten Strings) fort.
I n Figur 1 d ) ist ein alternatives Ausführungsbeispiel dargestellt, bei welchem die Vorderseitenmetallisierung einen mittigen Busbar aufweist, welcher sich in Rich- tung der Solarzellenreihe erstreckt. Entsprechend weist der Zellverbindungsbe- reich 4a‘ der Metallfolie 3a einen länglichen Kontaktierungsfingerfortsatz 3a‘ auf, welcher den Busbar der rechten Solarzelle bedeckt und mit diesem elektrisch leitend und mechanisch verbunden ist.
Figur 1 a) zeigt somit ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen photovoltaischen Solarzelle und die weiteren Figuren zeigen jeweils einen Aus- schnitt eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Photovoltaikmo- duls.
Das zweite Ausführungsbeispiel gemäß Figur 2 gleicht in Grundzügen dem ers- ten Ausführungsbeispiel . Zur Vermeidung von Wiederholungen wird nachfolgend daher lediglich auf die wesentlichen Unterschiede eingegangen :
Wie in Figur 2a) ersichtlich , unterscheidet sich die Solarzelle 1 b mit Halb- leitersubstrat 2b und Metallfolie 3b von dem ersten Ausführungsbeispiel dadurch , dass der Zellverbindungsbereich 4b schmaler ausgebildet ist, vorlie- gend 1 cm , verglichen mit dem Zellverbindungsbereich 4a. Dies ist in der unter- schiedlichen Verschaltungsart begründet:
Wie in Figur 2a) ersichtlich , ist an einer Vorderseitenmetallisierung der rechts dargestellten Solarzelle 1 b ein als Metallplatte ausgebildeter Zellverbinder 6 angeordnet. Dieser weist eine Dicke von 200 pm auf und ist nicht flexibel . Der Zellverbinder 6 wurde mittels Löten an der Vorderseitenmetallisierung der rechts dargestellten Solarzelle 1 b angeordnet. Der Zellverbindungsbereich 4b der links dargestellten Solarzelle 1 b ist mittels Löten mit der Unterseite des Zellverbin- ders 6 verbunden .
Diese Verschaltungsart weist den Vorteil auf, dass erstens die Hälfte der sonst üblichen Zellverbinder eingespart werden kann und zweitens, dass in den Zell- zwischenräumen energieintensivere Verbindungsprozesse wie Hartlöten oder Schweißen eingesetzt werden können , welche qualitativ hochwertigere Verbin- dungsstellen ermöglichen . Ein weiterer Vorteil besteht darin , dass der auf der Vorderseite der rechten Zelle angelötet Zellverbinder lediglich eine Lötschicht an der Seite ausgebildet haben muss, welche der rechten Zelle zugewandt ist.
I n der klassischen Herstellung von Strings benötigt der Zellverbinder auch an der gegenüberliegenden Seite Lot, da diese der Rückseite der linken Solarzelle zugewandt ist. Die Folienverschaltung ermöglicht damit die Verwendung einfa- cherer Zellverbinderbändchen .
I n Figur 2b) ist eine Draufsicht von oben dargestellt, wobei zur besseren Ü ber- sichtlichkeit bei beiden Solarzellen jeweils die Vorderseitenmetallisierung nicht ausgeführt wurde.
I n Figur 3 ist ein drittes Ausführungsbeispiel dargestellt, bei welchem eine Seri- enverschaltung der Solarzellen ausschließlich über rückseitige Kontaktierung möglich ist:
Die Solarzelle 1 c gleicht im Grundaufbau der gemäß Figur 1 a) dargestellten und beschriebenen Solarzelle. H ier ist die Solarzelle jedoch als MWT-Solarzelle ausgebildet. Die Solarzelle weist am linken Rand metallische Durchleitungs- strukturen auf. Diese metallischen Via-Strukturen 7 verbinden eine Vordersei- tenmetallisierung der Solarzelle mit der Rückseite der Solarzelle.
Entsprechend weist die Rückseite der Solarzelle einen Verbindungsrandbereich 8 auf, welcher nicht durch die Metallfolie 3c bedeckt ist. Der Verbindungsrand- bereich 8 weist eine Breite von 0,5 cm auf. Dies ist notwendig, da die Metallfolie 3c mit der Basis der Solarzelle elektrisch leitend verbunden ist und die Via-Struktur 7 über die Vorderseitenmetallisierung mit dem Emitter der Solarzelle.
Auf diese Weise kann eine rein rückseitige Serienverschaltung erzielt werden , wie in Figur 3b) dargestellt:
Der Zellverbindungsbereich 4c der Metallfolie 3c der links dargestellten Solar- zelle 1 c bedeckt die Via-Struktur 7 der rechts dargestellten Solarzelle 1 c im Verbindungsrandbereich 8 der rechts dargestellten Solarzelle und ist elektrisch leitend mit der Via-Stru ktur 7 verbunden . H ierdurch wird eine Serienverschal- tung erzielt, ohne dass der Zellverbindungsbereich 4c zwischen den Solarzellen von der Rückseite zur Vorderseite geführt werden muss.
I n dieser Darstellung ist bei der linken Solarzelle 1 c an der Via-Struktur 7 eine metallische Anfangskontaktierungsstruktur 1 0 im Verbindungsrandbereich 8 dargestellt, welche über ein Kabel oder einen andersartigen Leiter mit externen Anschlüssen des Photovoltaikmoduls verbunden ist.
I n Figur 4 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel gezeigt, welches eine Abwand- lung des Ausführungsbeispiels gemäß der Figuren 1 a bis 1 c darstellt:
Ausgehend von dem Zustand gemäß Figur 1 b und c werden die Solarzellen 1 a einander um 200 pm angenähert, so dass sich im Zellverbindungsbereich 4a zwischen den Solarzellen 1 a eine Dehnungsreserve 9 ausbildet. I n dieser Kons- tellation werden die Solarzellen im Solarzellenmodul fixiert, so dass bei einer etwaigen Ausdehnung beispielsweise durch Temperaturschwankungen eine Dehnungsreserve besteht, welche eine mechanische Belastung im Zellverbin- dungsbereich 4a vermeidet.
I n Figur 5 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel dargestellt, ebenfalls ausgehend von dem Zustand gemäß Figur 1 b und 1 c. I n diesem Ausführungsbeispiel wird eine Anordnung in Schindeltechnik realisiert, in dem die linke Solarzelle 1 a an- gehoben wird und über dem Rand der rechten Solarzelle 1 a abgelegt wird . Auf- grund der flexiblen Metallfolie kann hierbei im Zellverbindungsbereich 4a eine Faltung ausgebildet werden , siehe Figur 5a. Die Ü berdeckung erfolgt derart, dass in Draufsicht von oben keine Metallfolie 3a ersichtlich ist und somit auch keine Abschattung durch die Metallfolie erfolgt und ein höherer Modulwirkungs- grad erzielt werden kann (siehe Figur 5b).
I n Figur 6 ist ein sechstes Ausführungsbeispiel mit Querverbinder dargestellt.
Figur 6a zeigt ein sechstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen pho- tovoltaischen Solarzelle. Die photovoltaische Solarzelle ist im Wesentlichen ge- mäß dem in Figur 1 dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispiel aus- gebildet, mit Halbleitersubstrat 2a, Metallfolie 3a, Zellverbindungsbereich 4a und Vorderseitenmetallisierung 5.
Zusätzlich weist die Solarzelle bei diesem Ausführungsbeispiel einen Querver- binder 1 1 auf. Der Querverbinder ist aus Kupfer ausgebildet und an der der Vor- derseite der Solarzelle zugewandten Seite des Zellverbindungsbereiches 4a mit der Metallfolie 3a verschweißt. H ierdurch ist eine mechanische und elektrisch leitende Verbindung gegeben . Der Querverbinder weist an der dem Zellverbin- dungsbereich abgewandten Seite eine bleihaltige Lotschicht 1 1 a auf.
Wie in der Draufsicht gemäß Figur 6c ersichtlich , weist der Querverbinder 1 1 eine längliche Form auf mit einer etwa rechteckigen Grundfläche und erstreckt sich parallel zu dem Rand des Solarzellenprecursors, an welchem der Zellver- bindungsbereich 4a angeordnet ist, d . h . in der Darstellung gemäß Figur 6c in einer parallelen Längserstreckung von oben nach unten .
Der Querverbinder 1 1 ist zu dem Solarzellenprecursor und insbesondere dem Halbleitersubstrat 2a beabstandet auf der Metallfolie 3a angeordnet.
Zum Verschalten mehrerer Solarzellen in einem Modul wird in an sich bekannter Weise ein als metallisches Zellverbinderbändchen 12 ausgebildeter Zellverbin- der mittels Löten einerseits an dem Querverbinder 1 1 und andererseits ebenfalls mittels Löten an einem Busbar der Vorderseitenmetallisierung 5 der benachbar- ten Zelle aufgebracht.
H ierdurch ergibt sich der Vorteil, dass an sich bekannte Prozierungsanlagen und Verfahrensschritte sowie an sich bekannte Zellverbinderbändchen verwendet werden können , um mittels Löten die Solarzellen zur Herstellung eines Photo- voltaikmoduls elektrisch leitend zu verbinden , insbesondere in einer Reihen- schaltung. Es ergeben sich jedoch erhebliche Vereinfachungen , da sowohl zum Verbinden des Zellverbinderbändchens 12 mit der Vorderseitenmetallisierung 5, als auch zum Verbinden des Zellverbinderbändchens 12 mit dem Querverbinder 1 1 jeweils ein Löten von oben , d . h . von der Vorderseite der Solarzelle kom- mend , möglich ist.
Das Zellverbinderbändchen 12 ist einseitig, an der der Vorderseitenmetallisie- rung 5 und der Lotschicht 1 1 a des Querverbinders 1 1 zugewandten Seite mit bleihaltigem Lot beschichtet. I m U nterschied zu vollständig lotummantelten Zell verbindern kann somit Lot eingespart werden .
Wie in Figur 6b) ersichtlich , weist der Querverbinder mit Lotschicht eine Dicke auf, die annähernd der Dicker der Solarzelle 1 a entspricht. Vorliegend weist die Solarzelle 1 a eine Dicke von etwa 200 pm und der Querverbinder eine Dicke von etwa 1 80 pm auf. H ierdurch ergibt sich der Vorteil , dass zum Verbinden der Solarzellen nur eine geringe Biegung des Zellverbinderbändchens 12 notwendig ist.

Claims

Ansprüche
1 . Verfahren zur Herstellung einer photovoltaischen Solarzelle (1 a, 1 b, 1 c) mit den Verfahrensschritten
A. Bereitstellen mindestens eines Solarzellenprecursors mit zumindest einer Basis und zumindest einem Emitter;
B. Anordnen einer Metallfolie (3a, 3b, 3c) an einer Rückseite des Solar- zellenprecursors, so dass die Metallfolie (3a, 3b, 3c) mit der Basis o- der dem Emitter elektrisch leitend verbunden ist, wobei die Metallfolie (3a, 3b, 3c) als integraler Bestandteil der Rückseitenkontaktierung und die Solarzelle (1 a, 1 b, 1 c) an der Rückseite abschließend ausge- bildet wird ;
dadurch gekennzeichnet,
dass die Metallfolie (3a, 3b, 3c) mit zumindest einem Zellverbindungsbe- reich (4a, 4b, 4c) an zumindest einer Seite den Rand des Solarzellen- precursors um zumindest 200pm überragt, bevorzugt um mindestens 1 mm, insbesondere um mindestens 3 mm .
2. Verfahren nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass eine einlagige Metallfolie (3a, 3b, 3c) verwendet wird , insbesondere ei- ne unstrukturierte Metallfolie (3a, 3b, 3c).
3. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Metallfolie (3a, 3b, 3c) mit dem Solarzellenprecursor über eine Mehrzahl von Punkkontakten elektrisch leitend verbunden ist, insbesondere, dass zwischen Metallfolie (3a, 3b, 3c) und Solarzellenprecursor zumindest eine elektrisch isolierende I solierungsschicht angeordnet ist, welche eine Mehrzahl von Öffnungen aufweist, an welchen jeweils eine elektrisch leiten- de Verbindung zwischen Metallfolie (3a, 3b, 3c) und Solarzellenprecursor ausgebildet ist, insbesondere,
dass die Mehrzahl von Punktkontakten außerhalb des Solarzellenprecursors ausschließlich über die Metallfolie (3a, 3b, 3c) elektrisch miteinander ver- bunden sind .
4. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Metallfolie (3a, 3b, 3c) die Rückseite des Solarzellenprecursors vollständig bedeckt.
5. Verfahren einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Metallfolie (3a, 3b, 3c) einen Verbindungsrandbereich (8) der Rück- seite aussparend angeordnet wird , insbesondere einen Verbindungsrandbe- reich (8) mit einer Breite im Bereich 50 pm bis 1 cm .
6. Verfahren nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass in dem Verbindungsrandbereich (8), welcher nicht durch die Metallfolie (3a, 3b, 3c) bedeckt ist, zumindest eine metallische Durchverbindung von ei- ner Vorder- zu der Rückseite des Solarzellenprecursors ausgebildet wird , insbesondere, dass die Solarzelle (1 a, 1 b, 1 c) als MWT-Solarzelle (1 a, 1 b,
1 c) ausgebildet wird .
7. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Zellverbindungsbereich (4a, 4b, 4c) mit zumindest einem länglichen Kontaktierungsfingerfortsatz an der dem Solarzellenprecursor abgewandten Seite des Zellverbindungsbereiches ausgebildet ist, insbesondere mit einer Breite kleiner 500 pm und einer Länge größer 5 mm .
8. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass zumindest ein elektrisch leitfähiger Querverbinder (1 1 ) elektrisch lei tend mit dem Zellverbindungsbereich (4a) verbunden wird , insbesondere, dass der Querverbinder (1 1 ) auf der einer Vorderseite der Solarzelle zug- wandten Seite des Zellverbindungsbereiches (4a) angeordnet wird .
9. Verfahren zur Herstellung eines Solarzellenmoduls, mit den Verfahrens- schritten
A. Herstellen von mehreren Solarzellen gemäß einem der vorangegan- genen Ansprüche,
B. Nebeneinander Anordnen von zumindest zwei Solarzellen und elektri- sches Verbinden der Solarzellen, indem Zellverbindungsbereich (4a, 4b, 4c) der Metallfolie (3a, 3b, 3c) einer Solarzelle (1a, 1b, 1c) elektrisch leitend mit der benachbarten Solarzelle (1a, 1b, 1c) verbun- den wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Zellverbindungsbereich (4a, 4b, 4c) der Metallfolie (3a, 3b, 3c) auf die Vorderseite der benachbarten Solarzelle (1a, 1b, 1c) geführt wird und dort elektrisch leitend mit der benachbarten Solarzelle (1a, 1b, 1c) verbun- den wird.
11. Verfahren nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Solarzellen an der Rückseite jeweils mit einem nicht durch Metallfo- lie (3a, 3b, 3c) bedeckten Verbindungsrandbereich (8) ausgebildet werden und derart nebeneinander angeordnet werden, dass jeweils ein Zellverbin- dungsbereich (4a, 4b, 4c) der Metallfolie (3a, 3b, 3c) einer Solarzelle (1a,
1b, 1c) den Verbindungsrandbereich (8) der benachbarten Solarzelle (1a, 1b, 1c) überlappt und dort der Zellverbindungsbereich (4a, 4b, 4c) mit dem Ver- bindungsrandbereich (8) elektrisch leitend verbunden wird.
12. Verfahren nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet,
dass an der Vorderseite der Solarzelle (1a, 1b, 1c) zumindest ein elektrisch leitend mit der Solarzelle (1a, 1b, 1c) verbundener Zellverbinder (6) ange- ordnet wird, welcher die Solarzelle (1a, 1b, 1c) zumindest an einem Rand in einem Zellverbinderüberlappungsbereich um zumindest 1 mm überlappt und dass der Zellverbindungsbereich (4a, 4b, 4c) der Metallfolie (3a, 3b, 3c) ei- ner Solarzelle (1a, 1b, 1c) mit dem Zellverbinderüberlappungsbereich der benachbarten Solarzelle (1 a, 1 b, 1 c) elektrisch leitend verbunden wird , ins- besondere durch Löten oder Schweißen .
1 3. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 1 1 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass nach Verfahrensschritt B die beiden Solarzellen einander angenähert werden , um eine Dehnungsreserve (9) mittels des Zellverbindungsreichs auszubilden , insbesondere, dass die Solarzellen um eine Strecke im Bereich 1 00 pm bis 300 pm einander angenähert werden .
14. Photovoltaische Solarzelle (1 a, 1 b, 1 c), insbesondere hergestellt nach einem Verfahren der Ansprüche 1 bis 8 ,
mit einem Halbleitersubstrat (2a, 2b, 2c) und einer metallischen Rückseiten- kontaktierung mit einer Metallfolie (3a, 3b, 3c), wobei die Metallfolie (3a, 3b, 3c) die Solarzelle (1 a, 1 b, 1 c) an der Rückseite abschließt,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Metallfolie (3a, 3b, 3c) in einem Zellverbindungsbereich (4a, 4b, 4c) das Halbleitersubstrat (2a, 2b, 2c) an zumindest einem Rand um zumindest 1 mm, bevorzugt zumindest 3 mm überragt.
1 5. Solarzelle (1 a, 1 b, 1 c) nach Anspruch 14,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Metallfolie (3a, 3b, 3c) an einer Mehrzahl von Punkkontakten mit dem Halbleitersubstrat (2a, 2b, 2c) verbunden ist und dass außerhalb des Halbleitersubstrats die Punktkontakte ausschließlich über die Metallfolie (3a, 3b, 3c) elektrisch leitend miteinander verbunden sind .
1 6. Solarzelle (1 a, 1 b, 1 c) nach einem der Ansprüche 14 bis 1 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass an der Rückseite des Halbleitersubstrats eine Heterokontaktstruktur mit einer Heteroübergangsschicht und einer mittelbar oder bevorzugt unmittelbar zwischen Heteroübergangsschicht und Halbleitersubstrat (2a, 2b, 2c) ange- ordneten dielektrischen Tunnelschicht angeordnet ist und
dass die Metallschicht elektrisch leitend mit der Heteroübergangsschicht verbunden ist.
17. Solarzelle (1a, 1b, 1c) nach einem der Ansprüche 14 bis 15, dadurch gekennzeichnet,
dass die Solarzelle (1a) zumindest einen elektrisch leitfähigen Querverbinder (11) aufweist, welcher elektrisch leitend mit dem Zellverbindungsbereich (4a) verbunden ist.
18. Solarzelle (1a, 1b, 1c) nach Anspruch 17,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Querverbinder eine Lotschicht aufweist, welche bevorzugt an der dem Zellverbindungsbereich abgewandten Seite des Querverbinders ange- ordnet ist.
19. Photovoltaikmodul,
mit mehreren nebeneinander angeordneten und elektrisch leitend verbunde- nen Solarzellen,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Rückseite einer Solarzelle (1a, 1b, 1c) mittels einer an einer Rück- seite der Solarzelle (1a, 1b, 1c) angeordneten Metallfolie (3a, 3b, 3c), wel- che integraler Bestandteil der Rückseitenkontaktierung dieser Solarzelle (1a, 1b, 1c) ist, elektrisch leitend mit der Vorderseite der benachbarten Solarzelle
(1a, 1b, 1c) verbunden ist.
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