DE102011050089A1

DE102011050089A1 - Verfahren zum Herstellen von elektrischen Kontakten an einer Solarzelle, Solarzelle und Verfahren zum Herstellen eines Rückseiten-Kontaktes einer Solarzelle

Info

Publication number: DE102011050089A1
Application number: DE102011050089A
Authority: DE
Inventors: Philipp Richter; Torsten Weber
Original assignee: SolarWorld Industries America Inc
Current assignee: Maxeon Solar Pte Ltd
Priority date: 2010-07-08
Filing date: 2011-05-04
Publication date: 2012-01-12
Anticipated expiration: 2031-05-05
Also published as: US20120006394A1; DE102011050089B4

Abstract

In verschiedenen Ausführungsbeispielen wird ein Verfahren zum Herstellen von elektrischen Kontakten (122) an einer Solarzelle (100) bereitgestellt. Das Verfahren kann aufweisen: Bilden einer dielektrischen Schicht (110) auf einem Bereich (112), der elektrisch kontaktiert werden soll; Bilden einer ersten Metallschicht (120) über der dielektrischen Schicht (110); Bilden von elektrischen Kontakten (122) zwischen der ersten Metallschicht (120) und dem Bereich (112), der elektrisch kontaktiert werden soll, durch die dielektrische Schicht (110) hindurch mittels Laser-Pulsen; Erhitzen der gebildeten elektrischen Kontakte (122); und Bilden einer zweiten Metallschicht (130), die lötbares Material über zumindest einem Teil der ersten Metallschicht (120) aufweist.

Description

Verschiedene Ausführungsbeispiele betreffen ein Verfahren zum Herstellen von elektrischen Kontakten an einer Solarzelle, eine Solarzelle und ein Verfahren zum Herstellen eines Rückseiten-Kontaktes einer Solarzelle.
Ein hohes Maß an Effizienz, in anderen Worten ein hoher Stromertrag wird normalerweise von einer Solarzelle verlangt. In einer konventionellen Solarzelle sind elektrische Kontakte auf der Rückseite der Solarzelle bereitgestellt. In einem konventionellen Herstellungsprozess von elektrischen Kontakten an einer Solarzelle wird eine kontaktierende Metallschicht, hergestellt aus Aluminium oder Silber, aufgebracht auf einer Passivierungsschicht auf der Rückseite der Solarzelle. Zusätzlich wird ein als solches lötbares Material (Ag, Ni, NiV, NiCr, und Cr) auf die kontaktierende Metallschicht gesputtert. In dem konventionellen Prozess gibt es keine Unterbrechung der Vakuumatmosphäre zwischen dem Aufbringen der kontaktierenden Metallschicht und dem Sputtern der Schicht aus als solchem lötbaren Material. In dem konventionellen Prozess wird nach dem Aufbringen beider Schichten ein Laser-Gebrannter-Kontakt(LFC, Laser fired contact)-Prozess ausgeführt, so dass elektrische Kontakte zwischen der kontaktierenden Metallschicht und dem Basis-Bereich der Solarzelle durch die Passivierungsschicht hindurch bereitgestellt werden.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen wird ein Verfahren zum Herstellen von elektrischen Kontakten auf einer Solarzelle bereitgestellt. Das Verfahren kann gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen aufweisen: Bilden einer dielektrischen Schicht auf einem Bereich, der elektrisch kontaktiert werden soll; Bilden einer ersten Metallschicht über der dielektrischen Schicht; Bilden von elektrischen Kontakten zwischen der ersten Metallschicht und dem Bereich, der elektrisch kontaktiert werden soll, durch die dielektrische Schicht hindurch mittels Laser-Pulsen; Erhitzen der gebildeten elektrischen Kontakte; und Bilden einer zweiten Metallschicht, die ein lötbares Material aufweist, über zumindest einem Teil der ersten Metallschicht, beispielsweise Bilden einer zweiten Metallschicht, die ein lötbares Material über zumindest einem Teil der ersten Metallschicht aufweist.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann dabei die dielektrische Schicht mittels eines thermischen Aufbring-Prozesses, Atomlagen-Deposition-Prozesses, Gasphasen-Abscheidung-Prozesses oder Sputter-Prozesses gebildet werden.
Zusätzlich kann die dielektrische Schicht in manchen Ausführungsbeispielen mindestens eines aus Silizium, Siliziumnitrid, Siliziumoxid, Siliziumcarbid oder Aluminiumoxid aufweisen oder daraus bestehen.
In einigen Ausführungsbeispielen kann dabei das Bilden der ersten Metallschicht über der dielektrischen Schicht in einer Vakuum-Atmosphäre, zum Beispiel in einem Vakuum, durchgeführt werden.
Die erste Metallschicht über der dielektrischen Schicht kann dabei in verschiedenen Ausführungsbeispielen das Bilden der ersten Metallschicht mittels thermischen Aufdampfens (z. B. thermischen Verdampfens), Elektronenstrahlaufdampfens (z. B. Elektronenstrahlverdampfens) oder Sputterns aufweisen.
In einigen Ausführungsbeispielen kann das lötbare Material zum Beispiel Nickel und/oder Nickel-Vanadium und/oder Chrom und/oder Nickel-Chrom aufweisen oder daraus bestehen.
In manchen Ausführungsbeispielen kann das Bilden der zweiten Metallsicht, die ein lötbares Material aufweist, über mindestens einem Teil der ersten Metallsicht in einer Vakuum-Atmosphäre (z. B. in einem Vakuum) durchgeführt werden. In einigen Ausführungsbeispielen kann das Bilden der zweiten Metallschicht, die ein lötbares Material über zumindest einem Teil der ersten Metallschicht aufweist, in einer Vakuum-Atmosphäre (beispielsweise in einem Vakuum) durchgeführt werden.
In manchen Ausführungsbeispielen kann das Bilden der zweiten Metallschicht, die ein lötbares Material aufweist, über zumindest einem Teil der ersten Metallschicht das Sputtern der Schicht, die ein lötbares Material aufweist, aufweisen. In einigen Ausführungsbeispielen kann das Bilden der zweiten Metallschicht, die ein lötbares Material über zumindest einem Teil der ersten Metallschicht aufweist, das Sputtern der zweiten Metallschicht aufweisen.
In einigen Ausführungsbeispielen kann das Entfernen von Metalloxiden, die aus einem Teil der ersten Metallschicht gebildet wurden, beispielsweise mittels Plasma-Behandlung in einer Vakuum-Atmosphäre (z. B. in einem Vakuum) durchgeführt werden.
In manchen Ausführungsbeispielen kann nach dem Entfernen von Metalloxid eine Schicht eines ersten Metalls (zum Beispiel des Metalls, aus dem die erste Metallschicht besteht oder eines Metalls, das die erste Metallschicht aufweist) aufgebracht werden, zum Beispiel mittels Sputterns.
In einigen Ausführungsbeispielen werden die elektrischen Kontakte nur außerhalb von vorbestimmten Positionen, an denen Lötpads gebildet werden sollen, gebildet.
In manchen Ausführungsbeispielen wird die zweite Metallschicht, die lötbares Material aufweist oder daraus besteht, nur an vorbestimmten Lötpad-Positionen unter Benutzung einer Maske gebildet, beispielsweise aufgebracht (z. B. abgelagert).
In einigen Ausführungsbeispielen wird ein Lötkontakt (oder mehrere Lötkontakte) zwischen einem Kontaktdraht und der zweiten Metallschicht, die das lötbare Material aufweist oder daraus besteht, gebildet.
In manchen Ausführungsbeispielen wird bereitgestellt: eine Solarzelle mit einer Vorderseite und einer Rückseite, wobei die Solarzelle aufweist: eine dielektrische Schicht auf der Rückseite der Solarzelle, eine erste Metallschicht auf/über der dielektrischen Schicht, laser-gebrannte Kontakte, die elektrische Kontakte zwischen der ersten Metallschicht und der der Rückseite der Solarzelle bilden, und zwar durch die dielektrische Schicht hindurch, sowie eine zweite Metallschicht, die lötbares Material aufweist, über mindestens einem Teil der ersten Metallschicht (beispielsweise eine Metallschicht, die lötbares Material über zumindest einem Teil der ersten Metallschicht aufweist).
Die dielektrische Schicht kann in verschiedenen Ausführungsbeispielen der Solarzelle mindestens eines aus Silizium, Siliziumnitrid, Siliziumoxid, Siliziumcarbid und/oder Aluminiumoxid aufweisen oder daraus bestehen kann.
In manchen Ausführungsbeispielen der Solarzelle kann die erste Metallschicht mindestens ein Metall aus der Gruppe von Aluminium, Silber und/oder Gold aufweisen oder daraus bestehen.
In einigen Solarzellen-Ausführungsbeispielen kann das lötbare Material ein Material aus der Gruppe von Nickel, Nickel-Vanadium, Chrom und/oder Nickel-Chrom aufweisen oder daraus bestehen.
In einigen Ausführungsbeispielen der Solarzelle werden die elektrischen Kontakte nur außerhalb vorbestimmter Lötpad-Positionen gebildet.
In manchen Ausführungsbeispielen der Solarzelle wird das lötbare Material nur an vorbestimmten Lötpad-Positionen gebildet.
In einigen Ausführungsbeispielen wird ein Verfahren zum Herstellen von Rückseiten-Kontakten einer Solarzelle bereitgestellt, wobei das Verfahren beispielsweise aufweist: Bilden einer dielektrischen Beschichtung auf einer Rückseite eines Basis-Bereichs (z. B. einer Basis-Region) der Solarzelle, Bilden eines Metalls (z. B. einer Metallschicht) über der dielektrischen Beschichtung, Ausführen eines Laser-Gebrannter-Kontakt-Prozesses, so dass ein elektrischer Kontakt zwischen dem Metall und der Rückseite des Basis-Bereichs durch die dielektrische Beschichtung (z. B. das Dielektrikum) hindurch gebildet wird, Erhitzen (z. B. Tempern oder Warm-Auslagern) der gebildeten elektrischen Kontakte sowie das Bilden von lötbaren Material zumindest über einem Teil des Metalls.
In den Zeichnungen beziehen sich in den verschiedenen Ansichten gleiche Bezugszeichen auf die gleichen Teile. Die Zeichnungen sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu, stattdessen wird im Allgemeinen darauf Wert gelegt, die Prinzipien der Erfindung zu verdeutlichen. In der folgenden Beschreibung werden verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben mit Bezug auf die folgenden Zeichnungen, in denen:
1 eine Querschnittansicht einer Solarzelle bei einem ersten Schritt der Bildung von elektrischen Rückseiten-Kontakten gemäß einem Ausführungsbeispiel zeigt;
2 eine Querschnittansicht einer Solarzelle bei einem zweiten Schritt der Bildung von elektrischen Rückseiten-Kontakten gemäß einem Ausführungsbeispiel zeigt;
3 eine Querschnittansicht einer Solarzelle bei einem dritten Schritt der Bildung von elektrischen Rückseiten-Kontakten gemäß einem Ausführungsbeispiel zeigt;
4 eine Querschnittansicht einer Solarzelle bei einem vierten Schritt der Bildung von elektrischen Rückseiten-Kontakten gemäß einem Ausführungsbeispiel zeigt;
5 eine Querschnittansicht einer Solarzelle bei einem fünften Schritt der Bildung von elektrischen Rückseiten-Kontakten gemäß einem Ausführungsbeispiel zeigt;
6 eine Querschnittansicht einer Solarzelle bei einem sechsten Schritt der Bildung von elektrischen Rückseiten-Kontakten gemäß einem Ausführungsbeispiel zeigt;
7 eine Querschnittansicht einer Solarzelle bei einem siebten Schritt der Bildung von elektrischen Rückseiten-Kontakten gemäß einem Ausführungsbeispiel zeigt;
8 eine Querschnittansicht einer Solarzelle bei einem achten Schritt der Bildung von elektrischen Rückseiten-Kontakten gemäß einem Ausführungsbeispiel zeigt;
9 eine Querschnittansicht einer Solarzelle bei einem neunten Schritt der Bildung von elektrischen Rückseiten-Kontakten gemäß einem Ausführungsbeispiel zeigt;
10 eine Querschnittansicht einer Solarzelle bei einem zehnten Schritt der Bildung von elektrischen Rückseiten-Kontakten gemäß einem Ausführungsbeispiel zeigt;
11 eine Querschnittansicht einer Solarzelle bei einem elften Schritt der Bildung von elektrischen Rückseiten-Kontakten gemäß einem Ausführungsbeispiel zeigt;
12 eine Mehrzahl von Solarzellen, die elektrisch mittels Kontaktdrähten verbunden sind, gemäß einem Ausführungsbeispiel zeigt; und
13 ein Ablaufdiagramm, das ein Verfahren zum Herstellen von elektrischen Kontakten an einer Solarzelle gemäß einem Ausführungsbeispiel veranschaulicht, zeigt.
Die folgende detaillierte Beschreibung bezieht sich auf die begleitenden Zeichnungen, die durch Veranschaulichung spezifische Details und Ausführungsbeispiele, in denen die Erfindung ausgeführt sein kann, zeigen.
Das Wort ”beispielhaft” wird hierin in der Bedeutung von ”als ein Beispiel dienend” oder ”veranschaulichend” benutzt. Keines der Ausführungsbeispiele oder Entwürfe die hierin als ”beispielhaft” beschrieben ist, ist notwendigerweise als bevorzugt oder vorteilhaft gegenüber anderen Ausführungsbeispielen oder Entwürfen auszulegen.
Verschiedene Ausführungsbeispiele stellen bereit einen Ablauf für die Rückseiten-Metallisierung einer dielektrisch passivierten Lokaler-Kontakt-Solarzelle mit einem Aufbringen, beispielsweise Abscheiden, einer lötbaren Schicht, in anderen Worten einer Schicht, die ein lötbares Material aufweist oder daraus hergestellt ist, nach der Bildung und dem Erhitzen, beispielsweise Tempern (”Annealing”), der elektrischen Rückseiten-Kontakte, zum Beispiel nach dem Anwenden von Laser-Pulsen (zum Beispiel durch das Ausführen eines Laser-Gebrannter-Kontakt(LFC)-Prozesses), so dass die elektrischen Rückseitenkontakte gebildet werden und nach dem darauf folgenden Erhitzungs-Prozess.
In verschiedenen Ausführungsformen wird eine zweistufige Rückseiten-Metallisierung für LFC-Solarzellen bereitgestellt, wobei zum Beispiel eine erste Metallschicht (die auch als die kontaktierende Schicht bezeichnet sein kann) aufgebracht, beispielsweise abgeschieden, wird auf einer rückseitigen, dielektrischen Schicht (zum Beispiel in einem Vakuum-Prozess), dann das Vakuum unterbrochen wird (z. B. mittels Druckausgleichs) und Laser-Pulse angewandt werden, so dass die elektrischen Rückseitenkontakte durch die dielektrische Schicht hindurch gebildet werden, gefolgt von einem Erhitzen der Struktur. Die zweite Metallschicht wird dann nach dem Erhitzungs-Prozess aufgebracht, beispielsweise abgeschieden. Die zweite Metallschicht kann lötbares Material aufweisen oder daraus bestehen.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann eine Solarzelle als eine Einrichtung verstanden werden, die die Energie des Lichts (zum Beispiel zumindest einen Teil des Lichts in einem Bereich der sichtbaren Wellenlängen in einem Bereich von etwa 300 nm bis etwa 1150 nm, zum Beispiel Sonnenlicht) direkt in elektrische Energie umwandelt unter Ausnutzung des sogenannten photovoltaischen Effekts.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann ein Werfer (zum Beispiel bestehend aus Silizium oder jedem anderen passenden Material wie unten aufgeführt) in einem Prozess des Herstellens und Verdrahtens einer Solarzelle in einzelne Teile, zum Beispiel die Solarzellen, getrennt (zum Beispiel gesägt) werden. Dann können die Schäden, die durch den Trennungsprozess (zum Beispiel Sägen) verursacht wurden, entfernt werden und die getrennten Solarzellen können gereinigt werden.
1 zeigt eine Querschnittansicht einer Solarzelle 100 bei einem ersten Schritt der Bildung von elektrischen Rückseiten-Kontakten gemäß einem Ausführungsbeispiel. Wie in 1 gezeigt, kann die Solarzelle 100 eine Vorderseitenfläche 102 und eine Rückseitenfläche 104 aufweisen. Es ist zu beachten, dass die Solarzelle in 1 umgedreht gezeigt wird, das bedeutet, die Rückseitenfläche (z. B. Rückseite) 104 ist nach oben zeigend in 1 angeordnet und die Vorderseitenfläche (z. B. Vorderseite) 102 ist nach unten zeigend in 1 angeordnet.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen können Solarzellen (zum Beispiel auch die Solarzelle 100 aufweisend), die in oder auf einem Werfer, zum Beispiel einem Halbleiter-Werfer, gebildet sein können, elektrisch miteinander verbunden sein, so dass sie zum Beispiel als ein Solarmodul gekapselt sind. Ein Solarmodul kann an seiner Vorderseite (d. h. die Sonnenseite, auch bezeichnet als Emitter-Seite) eine Glasschicht aufweisen, welche es Licht, das auf das Solarmodul trifft, erlaubt, durch die Glasschicht zu passieren, während sie gleichzeitig den Werfer oder die Solarzellen davor schützt, beschädigt zu werden, zum Beispiel durch Regen, Hagel, Schnee und ähnliches.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die Solarzelle 100 die folgenden Dimensionen aufweisen: eine Breite in einem Bereich von etwa 10 cm bis etwa 50 cm, eine Länge in einem Bereich von etwa 10 cm bis etwa 50 cm, und eine Dicke/Tiefe in einem Bereich von etwa 50 μm bis etwa 300 μm.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die Solarzelle 100 zumindest eine Photovoltaik-Schicht 106 (zum Beispiel als ein Teil einer Schichtstruktur mit einer oder mehreren Schichten) aufweisen. Die zumindest eine Photovoltaik-Schicht 106 kann ein Halbleitermaterial (wie zum Beispiel Silizium) oder ein Verbund-Halbleitermaterial (wie zum Beispiel ein III–V-Halbleitermaterial (wie zum Beispiel GaAs), ein II–VI-Halbleitermaterial (wie zum Beispiel CdTe) oder ein I–III–V-Halbleitermaterial (wie zum Beispiel CuInS₂) aufweisen oder daraus bestehen. In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die zumindest eine Photovoltaik-Schicht 106 ein organisches Material aufweisen oder daraus bestehen. In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann das Silizium einkristallines Silizium, polykristallines Silizium, amorphes Silizium und/oder mikrokristallines Silizium aufweisen oder daraus bestehen. Die zumindest eine Photovoltaik-Schicht 106 kann einen Übergang, wie zum Beispiel einen pn-Übergang, einen pin-Übergang, einen Schottky-Typ-Übergang und ähnliche, wie sie unten detaillierter beschrieben werden, aufweisen oder daraus bestehen. In verschiedenen Ausführungsformen kann die zumindest eine Photovoltaik-Schicht 106 eine Schichtdicke in einem Bereich von etwa 50 μm bis etwa 300 μm aufweisen, zum Beispiel eine Schichtdicke in einem Bereich von etwa 100 μm bis etwa 200 μm, zum Beispiel eine Schichtdicke in einem Bereich von etwa 150 μm bis etwa 180 μm.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen, wie unten detaillierter beschrieben wird, kann die Rückseite 104 der Solarzelle 100 eine Rückseiten-Elektrode aufweisen. Die Rückseiten-Elektrode kann elektrisch leitfähiges Material aufweisen oder daraus bestehen, zum Beispiel ein oder mehrere Metalle. In verschiedenen Ausführungsformen kann die Rückseiten-Elektrode transparent sein. Zusätzlich kann die Rückseiten-Elektrode in verschiedenen Ausführungsformen strukturiert sein.
Wie im folgenden beschrieben wird, kann in verschiedenen Ausführungsformen eine Elektrische-Kontaktier-Struktur, zum Beispiel ausgeführt in der Form einer Vielzahl von Metallisierungslinien, in anderen Worten Metallisierungsleitern (zum Beispiel in der Form von Kontaktfingern) an oder über der Vorderseitenfläche 102 der zumindest einen Photovoltaik-Schicht 106 bereitgestellt sein. Die Metallisierungslinien verlaufen im Wesentlichen parallel zueinander und/oder mit einem Abstand voneinander. Es ist aber zu beachten, dass die Metallisierungslinien alternativ auch in einem Winkel zueinander verlaufen können, jedoch ohne sich zu schneiden. In verschiedenen Ausführungsbeispielen können die Metallisierungslinien in einer Kamm-Struktur, die eine Vielzahl von Metallfingern aufweist, die im Wesentlichen parallel zu einander verlaufen, bereitgestellt sein. In verschiedenen Ausführungsbeispielen können die Metallisierungslinien als bandförmige, elektrisch-leitfähige Flächenbereiche bereitgestellt werden. In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die Elektrische-Kontaktier-Struktur zum Beispiel in der Form einer Vielzahl von elektrisch-leitfähigen Punktkontakten bereitgestellt sein.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die Schichtstruktur, die die zumindest eine Photovoltaik-Schicht 106 aufweist, p-dotiert sein (zum Beispiel unter Benutzung von Bor als Dotierstoff).
In verschiedenen Ausführungsbeispielen wird es erreicht, eine lötbare Schicht auf der Rückseite einer LFC-Solarzelle bereitzustellen.
Die Erfinder haben erkannt, dass die konventionelle Verarbeitungsabfolge, wie sie oben beschrieben wurde, nämlich das Sputtern einer Aluminium oder Nickel-Vanadium Schichtstruktur oder Aufbringen dieser mittels Elekronenstrahlaufdampfung (E-beam evaporation) oder thermischer Aufdampfung (thermal evaporation) gefolgt vom Lasern und dem Erhitzungs-Prozess zu mindestens einem der folgenden Problems führen kann:

– Das Nickel-Vanadium diffundiert durch die Laser-Beeinflussung in den Hauptteil der zumindest einen Photovoltaik-Schicht 106 und agiert dort als Rekombinationszentrum, das die Leerlaufspannung V_OC und den Leerlaufstrom der Solarzelle verringert.
– Die Erhitzungs-Parameter, wie z. B. die Erhitzungs-Temperatur und die die Erhitzungs-Zeit der Rückseiten-Kontakte sind begrenzt durch die Notwendigkeit, die Lötbarkeit der Nickel-Vanadium Schicht aufrecht zu erhalten; das Nickel-Vanadium oxidiert und wird unlötbar.
– Die Qualität der Laser-Kontakte mit einer gängigen Laser-Quelle und Parametern ist schlecht. Dies kann zu einer ungenügenden Leitfähigkeit von der Unterseite des Kontakts zur ihn umgebenden Metallschicht führen.
– Ein besserer Kontaktwiderstand kann konventionell nur mit tieferen Löchern erreicht werden, die die Lötfähigkeit der Rückseite durch zusätzliche Ablagerungen auf der lötfähigen Schicht reduzieren.

2 zeigt eine Querschnittansicht einer Solarzelle 100 bei einem zweiten Schritt der Bildung von elektrischen Rückseiten-Kontakten gemäß einem Ausführungsbeispiel.
Wie in 2 gezeigt, können beide Seiten 102, 104 der zumindest einen Photovoltaik-Schicht 106 der Solarzelle 100 oxidiert werden, und dadurch dünne Oxidschichten (zum Beispiel Siliziumoxid-Schichten) 108, 110 bilden. Die Oxidschichten (zum Beispiel Siliziumoxid-Schichten, zum Beispiel dielektrische Schichten) 108, 110 können eine Schichtdicke in einem Bereich von etwa 5 nm bis etwa 200 nm aufweisen, zum Beispiel eine Schichtdicke in einem Bereich von etwa 10 nm bis etwa 150 nm, zum Beispiel eine Schichtdicke in einem Bereich von etwa 50 nm bis etwa 100 nm.
3 zeigt eine Querschnittansicht einer Solarzelle 100 bei einem dritten Schritt der Bildung von elektrischen Rückseiten-Kontakten gemäß einem Ausführungsbeispiel.
Wie in 3 gezeigt, kann in einem nächsten Prozess-Schritt in verschiedenen Ausführungsbeispielen die dünne Oxidschicht (zum Beispiel Siliziumoxid-Schicht) 108 auf der Vorderseite 102 der Solarzelle 100 entfernt werden. Dann kann die Vorderseite 102 strukturiert werden und ein Diffusionsprozess (z. B. ein Phosphor-Diffusionsprozess) kann ausgeführt werden, so dass ein Basis-Bereich 112 (welcher immer noch p-dotiert sein kann) und ein Emitter-Bereich 114 (welcher n-dotiert sein kann, z. B. durch die Benutzung von Phosphor als Dotierstoff) gebildet wird. Die Grenzfläche zwischen dem Basis-Bereich 112 und dem Emitter-Bereich 114 kann zusammen einen pn-Übergang bilden, um elektrische Energie zu erzeugen. Es ist zu beachten, dass alternative Prozesse, um den Emitter-Bereich 114 zu bilden, in alternativen Ausführungsbeispielen bereitgestellt werden können, wie zum Beispiel Laser-Dotierung oder Epitaxie von Phosphor-dotiertem Silizium. Zusätzlich kann Phosphorglas, das möglicherweise während des Diffusionsprozesses gebildet wurde, in verschiedenen Ausführungsbeispielen von beiden Seiten 102, 104 der Solarzelle 100 entfernt werden (nicht gezeigt). In verschiedenen Ausführungsformen kann der Basis-Bereich 112 im Allgemeinen der Bereich sein, der von der Rückseite aus über die Rückseiten-Kontakte elektrisch kontaktiert werden soll, wie es detaillierter im Folgenden beschrieben wird.
4 zeigt eine Querschnittansicht einer Solarzelle 100 bei einem vierten Schritt der Bildung von elektrischen Rückseiten-Kontakten gemäß einem Ausführungsbeispiel.
Dann wird, wie in 4 gezeigt, eine dielektrische Schicht 116, zum Beispiel eine Anti-Reflektionsschicht 116, zum Beispiel aufweisend oder bestehend aus Silizium, Siliziumnitrid, Siliziumoxid, Siliziumcarbid oder Aluminiumoxid, auf der Vorderseite 102 der Solarzelle 100 aufgebracht (z. B. abgeschieden) werden (genauer auf der freiliegenden Fläche des Emitter-Bereichs 114). Andere zweckmäßige Materialien können in alternativen Ausführungsbeispielen für die dielektrische Schicht 116 bereitgestellt werden. In verschiedenen Ausführungsformen kann die dielektrische Schicht 116 mittels thermischen Aufbringens (thermal deposition), Atomlagen-Deposition (atomic layer deposition) und/oder chemischer Gasphasenabscheidung (chemical vapor deposition) oder Sputtern gebildet werden.
5 zeigt eine Querschnittansicht einer Solarzelle 100 bei einem fünften Schritt der Bildung von elektrischen Rückseiten-Kontakten gemäß einem Ausführungsbeispiel.
Dann kann die oben beschriebene elektrische Kontaktier-Struktur 118, zum Beispiel ausgeführt in der Form einer Vielzahl von Metallisierungslinien 118, in anderen Worten, Metallisierungsleitern (zum Beispiel in der Form von Kontaktfingern) an oder über der Vorderseitenfläche 102 der zumindest einen Phatovoltaik-Schicht 106, genauer an oder über der dielektrischen Schicht 116 bereitgestellt werden. Dann werden die Metallisierunglinien 118 unter Benutzung eines (zum Beispiel schnellen) Brenn-Prozesses (firing process) durch die dielektrische Schicht 116 gebrannt, so dass elektrische Kontakte mit dem Emitter-Bereich 114 gebildet werden.
6 zeigt eine Querschnittansicht einer Solarzelle 100 bei einem sechsten Schritt der Bildung von elektrischen Rückseiten-Kontakten gemäß einem Ausführungsbeispiel.
Dann kann in verschiedenen Ausführungsbeispielen eine erste Metallschicht 120, bestehend aus oder aufweisend zum Beispiel Aluminium, Silber und/oder Gold, auf der Rückseite 104 der Solarzelle, genauer ausgedrückt auf der freiliegenden Fläche der dünnen Rückseiten-Oxidschicht (zum Beispiel Siliziumoxid-Schicht) 110, in einer Vakuum-Atmosphäre (zum Beispiel mittels Plasmabehandlung in einer Vakuum-Atmosphäre), zum Beispiel mittels thermischen Aufbringens oder Sputterns, aufgebracht werden. In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die erste Metallschicht 120 aufgebracht werden mit einer Schichtdicke in einem Bereich von etwa 200 nm bis etwa 4 μm, zum Beispiel mit einer Schichtdicke in einem Bereich von 300 nm bis 3 μm, zum Beispiel mit einer Schichtdicke in einem Bereich von 500 nm bis etwa 2 μm.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die erste Metallschicht 120 eine Aluminiumschicht 120 sein, die bei einem Druck in einem Bereich von etwa 3·10^–3 mbar bis etwa 5·10^–7 mbar aufgebracht werden kann, zum Beispiel bei einem Druck in einem Bereich von etwa 5·10^–3 mbar bis etwa 5·10^–6 mbar, zum Beispiel bei einem Druck in einem Bereich von etwa 1·10^–4 mbar bis etwa 1·10^–5 mbar. Die Zeitdauer des Aufbringprozesses kann von der gewünschten Schichtdicke der ersten Metallschicht 120, die aufgebracht werden soll, abhängen. In verschiedenen Ausführungsbeispielen können unter Benutzung des oben genannten Druck-Regimes, zum Beispiel wenn gleichzeitig etwa 40 Solarzellen 100 auf einem gemeinsamen Träger in der Prozess-Kammer verarbeitet werden, 2 μm der ersten Metallschicht 120 in etwa 50 Sekunden aufgebracht werden. Daher kann in verschiedenen Ausführungsbeispielen unter Benutzung der oben genannten Druckbedingungen für das Aufbringen der Aufbringprozess für eine Zeitdauer in einem Bereich von etwa 30 Sekunden bis etwa 90 Sekunden oder länger ausgeführt werden, zum Beispiel für eine Zeitdauer in einem Bereich von etwa 40 Sekunden bis etwa 60 Sekunden oder länger.
Dann kann in verschiedenen Ausführungsformen die Vakuum-Atmosphäre unterbrochen werden, zum Beispiel kann die Solarzelle 100 wie in 6 gezeigt aus der Vakuum-Atmosphäre genommen werden, zum Beispiel aus der/den Prozess-Kammer(n), die zum Aufbringen der ersten Metallschicht 120 bereitgestellt sind.
Dann kann Laser-Licht, zum Beispiel Laser-Pulse, die zum Beispiel eine Pulsdauer in einem Bereich von Nanosekunden bis Millisekunden haben können auf die Rückseite 102 der Solarzelle angewandt werden, zum Beispiel auf die freiliegende Fläche der ersten Metallschicht 120, so dass elektrische Kontakte 122 gebildet werden, zum Beispiel gebrannt, von der ersten Metallschicht 118 durch die dünne Rückseiten-Oxidschicht (zum Beispiel Siliziumoxidschicht) 110 hindurch zur Rückseite des Basis-Bereichs 112 der Solarzelle 100. In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann dieser Prozess als ein so genannter Laser-gebrannter-Kontakt(LFC)-Prozess ausgeführt sein. In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann dieser Prozess in einer Nicht-Vakuum-Atmosphäre, zum Beispiel bei Zimmertemperatur und Zimmeratmosphäre (z. B. Luft) ausgeführt werden. In verschiedenen Ausführungsbeispielen können die elektrischen Kontakte 122, zum Beispiel die Laser-gebrannten Kontakte 122, nur an vorbestimmten Positionen, zum Beispiel an den Positionen, an denen in folgenden Prozessschritten keine Lötpads gebildet werden sollen, gebildet werden. Dies kann erreicht werden, indem die Positionen, an denen zum Beispiel Lötpads gebildet werden sollen, dem strahlenden Licht, zum Beispiel Laser-Licht, nicht ausgesetzt werden. Als Beispiel können die elektrischen Kontakte 122, zum Beispiel die Lasergebrannten Kontakte 122, nur außerhalb des Busbar-Bereichs gebildet werden.
In verschieden Ausführungsformen wird die Struktur mit den gebildeten elektrischen Rückseiten-Kontakten (und somit die gebildeten elektrischen Rückseiten-Kontakte 122) erhitzt, beispielsweise getempert (”annealing”). In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann der Erhitzungs-Prozess zum Beispiel in einer Formiergas-Atmosphäre oder einer normalen Zimmeratmosphäre (z. B. Luft) ausgeführt werden. In verschiedenen Ausführungsformen kann der Erhitzungs-Prozess ausgeführt werden in einem Temperaturbereich von etwa 300°C bis etwa 500°C, zum Beispiel in einem Temperaturbereich von etwa 350°C bis etwa 450°C, zum Beispiel in einem Temperaturbereich von etwa 375°C bis etwa 425°C. In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann der Erhitzungs-Prozess für eine Zeitdauer in einem Bereich von etwa 5 Sekunden bis etwa 30 Minuten ausgeführt werden, zum Beispiel für eine Zeitdauer in einem Bereich von etwa 30 Sekunden bis etwa 20 Minuten, zum Beispiel für eine Zeitdauer in einem Bereich von etwa 1 Minute bis etwa 10 Minuten.
7 zeigt eine Querschnittansicht einer Solarzelle 100 bei einem siebten Schritt der Bildung von elektrischen Rückseiten-Kontakten gemäß einem Ausführungsbeispiel.
In verschiedenen Ausführungsformen kann, wie in 7 gezeigt, wegen der wahlweisen Unterbrechung der Vakuum-Atmosphäre eine erste Metalloxid-Schicht 124 auf der ersten Metallschicht 120 (zum Beispiel eine Aluminiumoxid-Schicht, falls die erste Metallschicht 120 aus Aluminium besteht) gebildet werden. Es ist zu beachten, dass in alternativen Ausführungsbeispielen die erste Metalloxid-Schicht 124 nicht gebildet werden kann während oder nach dem LFC-Prozess und/oder nach dem Erhitzungs-Prozess (zum Beispiel in Ausführungsbeispielen, in denen keine Unterbrechung des Vakuums bereitgestellt wird).
Dann, wie unten detaillierter beschrieben wird, wird der Prozess, um eine zweite Metallschicht, die lötbares Material aufweist oder daraus besteht, abzulagern, ausgeführt.
8 zeigt eine Querschnittansicht einer Solarzelle 100 bei einem achten Schritt der Bildung von elektrischen Rückseiten-Kontakten gemäß einem Ausführungsbeispiel.
In den Ausführungsbeispielen, in denen die erste Metalloxid-Schicht 124 gebildet wird, kann Sputter-Reinigen von der Rückseite 104 aus ausgeführt werden, so dass die erste Metalloxidschicht 124 entfernt wird (im Allgemeinen kann die erste Metalloxid-Schicht 124 in verschiedenen Ausführungsbeispielen mittels einer Plasma-Behandlung in einer Vakuum-Atmosphäre entfernt werden). 8 symbolisiert ein Plasma 126, das während des Sputter-Reinigens bereitgestellt ist, so dass die erste Metalloxidschicht 124 entfernt wird. In einem alternativen Ausführungsbeispiel kann die erste Metalloxidschicht 124 mittels eines anderen zweckmäßigen Prozesses, zum Beispiel mittels Ätzens, wie zum Beispiel mittels Nass-Ätzens entfernt werden.
9 zeigt eine Querschnittansicht einer Solarzelle 100 bei einem neunten Schritt der Bildung von elektrischen Rückseiten-Kontakten gemäß einem Ausführungsbeispiel.
Dann, wie in 9 gezeigt, nachdem die optionale erste Metalloxid-Schicht 124 entfernt wurde (oder, in dem Fall, dass keine erste Metalloxid-Schicht 124 ausgebildet ist, direkt nach dem Erhitzungs-Prozess) kann auch optional eine dünne Schicht 128 aus dem gleichen Material (d. h. das erste Metall) wie das Material der ersten Metallschicht 120 (zum Beispiel kann die dünne Schicht 128 Aluminium, Silber oder Gold aufweisen oder daraus bestehen) auf der freiliegenden Fläche der ersten Metallschicht 120 aufgebracht, beispielsweise abgeschieden, werden. Die dünne Schicht 128 kann mit einer Schichtdicke in einem Bereich von etwa 1 nm bis etwa 50 nm aufgebracht werden, zum Beispiel mit einer Schichtdicke in einem Bereich von etwa 5 nm bis etwa 25 nm, zum Beispiel mit einer Schichtdicke in einem Bereich von etwa 10 nm bis etwa 15 nm. In verschiedenen Ausführungsformen kann die optionale, dünne Schicht 128 die Haftung der folgenden zweiten Metallschicht (welche eine Mehrzahl von Schichten aufweisen kann), die lötbares Material enthält oder daraus besteht, verbessern. Zusätzlich kann die optionale dünne Schicht 128 den Laser-Kontakt-Widerstand verringern, in anderen Worten den elektrischen Widerstand der elektrischen Kontakte 122.
10 zeigt eine Querschnittansicht einer Solarzelle 100 bei einem zehnten Schritt der Bildung von elektrischen Rückseiten-Kontakten gemäß einem Ausführungsbeispiel.
Dann, wie in 10 gezeigt, kann eine zweite Metallschicht 130 auf der optionalen, dünnen Schicht 128 (oder der ersten Metallschicht 120 in dem Fall, dass die optionale, dünne Schicht 128 nicht vorhanden ist) auf der Rückseite 104 der Solarzelle 100 aufgebracht, beispielsweise abgeschieden, werden. In verschiedenen Ausführungsformen kann die zweite Metallschicht 130 ein lötbares Material wie zum Beispiel Nickel, Nickel-Vanadium, Chrom, Nickel-Chrom, Silber, Gold oder ähnliche aufweisen oder daraus bestehen. In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann das Aufbringen der zweiten Metallschicht 130 in einer Vakuum-Atmosphäre (z. B. mittels Plasma-Behandlung in einer Vakuum-Atomsphäre) ausgeführt werden, zum Beispiel mittels eines Sputter-Prozesses. In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann das lötbare Material (zum Beispiel Nickel-Vanadium) der zu bildenden zweiten Metallschicht 130 gesputtert werden unter Benutzung eines Prozessgases, das Argon-Ionen aufweist und eine Argon-Flussrate zum Beispiel in einem Bereich von etwa 5 sccm bis etwa 95 sccm, zum Beispiel in einem Bereich von etwa 10 sccm bis 90 sccm, zum Beispiel in einem Bereich von 30 sccm bis 70 sccm aufweist, zum Beispiel für eine Zeitdauer von etwa 5 Sekunden bis etwa 5 Minuten, zum Beispiel für eine Zeitdauer in einem Bereich von etwa 30 Sekunden bis etwa 4 Minuten, zum Beispiel für eine Zeitdauer in einem Bereich von etwa 1 Minuten bis etwa 3 Minuten. Das Sputtern kann durchgeführt werden unter Benutzung einer Sputter-Leistung in einem Bereich von etwa 0.5 kW bis etwa 13 kW, zum Beispiel unter Benutzung einer Sputter-Leistung in einem Bereich von etwa 1 kW bis etwa 10 kW, zum Beispiel unter Benutzung einer Sputterleistung in einem Bereich von etwa 3 kW bis etwa 7 kW.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die zweite Metallschicht aufgebracht, beispielsweise abgeschieden, werden mit einer Schichtdicke in einem Bereich von etwa 40 nm bis etwa 5 μm, zum Beispiel mit einer Schichtdicke in einem Bereich von etwa 100 nm bis 1 μm, zum Beispiel mit einer Schichtdicke in einem Bereich von etwa 300 nm bis etwa 500 nm.
In einem alternativen Ausführungsbeispiel kann das Entfernen der ersten Metalloxid-Schicht 124 in einem gemeinsamen Prozess (d. h. gleichzeitig) mit dem Aufbringen der zweiten Metallschicht 130 ausgeführt werden. In diesem Fall kann das oben beschriebene Aufbringen der dünnen Schicht 128 aus dem gleichen Material (d. h. das erste Metall) wie das Material der ersten Metallschicht 120 weggelassen werden. In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann ein Sputtern der zweiten Metallschicht 130 bereitgestellt sein, so dass einerseits die erste Metalloxid-Schicht 124 entfernt wird und andererseits gleichzeitig die zweite Metallschicht 130, die die oben beschriebenen Materialien aufweist oder aus ihnen besteht, abgelagert wird.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen, zum Beispiel in dem Fall, dass die erste Metalloxid-Schicht 124 mittels Nass-Ätzens entfernt wurde, kann die zweite Metallschicht 130 (zum Beispiel Nickel-Vanadium aufweisend oder daraus bestehend) aufgedampft werden (zum Beispiel mittels Gasphasenabscheidung wie zum Beispiel chemische Gasphasenabscheidung).
Zusätzlich kann in verschiedenen Ausführungsbeispielen die zweite Metallschicht 130 einen Schicht-Stapel aus einer Vielzahl von Schichten aufweisen, zum Beispiel aufweisend eine Titanschicht auf der ersten Metallschicht 120 oder der dünnen Schicht 128, und eine Silberschicht auf der Titanschicht, wobei die Titanschicht als Diffusionsbarriereschicht im Bezug auf das Silber wirken kann.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann es vorgesehen sein, dass die zweite Metallschicht 130 nur an vorbestimmten Positionen, zum Beispiel an den Positionen, an denen die Lötpads in späteren Prozessschritten gebildet werden sollen, gebildet wird. Dies kann mittels des Maskierens der Bereiche, in denen keine Lötpads gebildet werden sollen, erreicht werden. In verschiedenen Ausführungsbeispielen können die Bereiche, in denen die elektrischen Kontakte gebildet wurden, maskiert werden, so dass kein lötbares Material in diesen Bereichen aufgebracht (zum Beispiel gesputtert) wird. In verschiedenen Ausführungsbeispielen können verschiedene Masken benutzt werden, zum Beispiel eine Streifenmaske oder eine Lochmaske (z. B. Schattenmaske). Anschaulich können in verschiedenen Ausführungsbeispielen die gelaserten Bereiche während des Aufbringens der zweiten Metallschicht 130 maskiert sein.
11 zeigt eine Querschnittansicht einer Solarzelle 100 bei einem elften Schritt der Bildung von elektrischen Rückseiten-Kontakten gemäß einem Ausführungsbeispiel.
Dann, wie in 11 gezeigt, können während des Verdrahtens und Verbindens einer Mehrzahl von Solarzellen 100 die Kontaktdrähte 134 auf oder über der Rückseite 102 der Solarzelle 100 positioniert werden, zum Beispiel auf oder über der zweiten Metallschicht 130. Dann kann ein Lötprozess ausgeführt werden, so dass Lötkontakte 132 zwischen den Kontaktdrähten 134 und zum Beispiel der zweiten Metallschicht 130 gebildet werden. Im Allgemeinen kann einen beliebige Anzahl von Kontaktdrähten 134 (zum Beispiel mindestens drei Kontaktdrähte, zum Beispiel 3 Kontaktdrähte bis 90 Kontaktdrähte, zum Beispiel 5 Kontaktdrähte bis 50 Kontaktdrähte) bereitgestellt sein, so dass die Solarzellen 100 verbunden sind. In verschiedenen Ausführungsbeispielen können die Kontaktdrähte 134 ausgebildet sein, so dass elektrische Energie, zum Beispiel den elektrischen Strom, welcher von der jeweiligen Solarzelle 100 erzeugt wird, gesammelt und übertragen wird. Die Kontaktdrähte 134 können elektrisch leitfähiges Material aufweisen oder daraus bestehen, wie zum Beispiel metallisch leitfähiges Material, welches eines oder mehrere der folgenden Metalle aufweisen oder daraus bestehen kann: Cu, Al, Au, Pt, Ag, Pb, Sn, Fe, Ni, Co, Zn, Ti, Mo, W und/oder Bi. In verschiedenen Ausführungsbeispielen können die Kontaktdrähte 134 ein Metall, das aus der Gruppe aus Cu, Au, Ag, Pb und Sn ausgewählt ist, aufweisen oder daraus bestehen. In verschiedenen Ausführungsformen können die Kontaktdrähte 134 zumindest teilweise mit einem lötbaren Material beschichtet sein. Das lötbare Material kann zum Beispiel Zinn, Nickel oder Silber aufweisen.
12 zeigt in vereinfachter Weise ein Solarmodul 1200 aufweisend eine Mehrzahl von Solarzellen 1202, 1204 die elektrisch verbunden sind über Kontaktdrähte gemäß einem Ausführungsbeispiel. Der Einfachheit halber werden nur zwei Solarzellen 1202, 1204, eine erste Solarzelle 1202 und eine zweite Solarzelle 1204, gezeigt. Die Solarzellen 1202, 1204 können in der gleichen Weise wie die Solarzelle 100, die oben beschrieben wurde, gestaltet sein. In verschiedenen Ausführungsbeispielen sind die Kontaktdrähte 134 mit der Kontaktierstruktur 118 auf der Vorderseite 102, 1206 der ersten Solarzelle 1202 verbunden und mit der Rückseite 104, 1208 der zweiten Solarzelle 1204 verbunden, so dass eine Reihenschaltung der Solarzellen 1202, 1204 bereitgestellt wird. Beim In-Reihe-Schalten von mehreren Solarzellen in ähnlicher Art und Weise wird ein Solarzellenstring gebildet, zum Beispiel mit einer Solarzellenstring-Länge von etwa 3 Solarzellen bis ungefähr 40 Solarzellen in Reihe geschaltet, zum Beispiel mit einer Solarzellen-Stringlänge von etwa 5 Solarzellen bis etwa 15 Solarzellen in Reihe geschaltet, zum Beispiel mit einer Solarzellenstring-Länge von etwa 10 Solarzellen in Reihe geschaltet. Die Solarzellen können im Solarmodul 1200 in verschiedenen Arten angeordnet sein. In verschiedenen Ausführungen können die Solarzellen in Längsrichtung und/oder in Querrichtung angeordnet sein. In verschiedenen Ausführungen können die Solarzellen parallel miteinander geschaltet sein.
13 zeigt ein Ablaufdiagramm 1300, das ein Verfahren zum Herstellen von elektrischen Kontakten an einer Solarzelle gemäß einem Ausführungsbeispiel veranschaulicht. Das Verfahren kann aufweisen: in 1302 das Bilden einer dielektrischen Schicht in einem Bereich, der elektrisch kontaktiert werden soll und in 1304 das Bilden einer ersten Metallschicht über der dielektrischen Schicht. Das Verfahren kann weiterhin aufweisen, in 1306, das Bilden von elektrischen Kontakten zwischen der ersten Metallschicht und dem Bereich, der durch die dielektrische Schicht mittels Laser-Pulsens kontaktiert werden soll, und in 1308 das Erhitzen der gebildeten elektrischen Kontakte. Das Verfahren kann in 1310 zusätzlich das Bilden einer zweiten Metallschicht, die lötbares Material aufweist, aufweisen über mindestens einem Teil der ersten Metallschicht.
In verschiedenen Experimenten wurde herausgefunden, dass sich die oben beschriebene Abfolge bewährt hat, zum Beispiel durch gute Lötbarkeit der zweiten Metallschicht (zum Beispiel Nickel-Vanadium-Schicht) und eine exzellente Haftung der Lot-Schleife für nicht-kontaktierte Bereiche der Solarzelle.
Verschiedene Ausführungsbeispiele können mindestens einen der folgenden Vorteile bereitstellen:

– Nur Aluminium diffundiert in den Hauptteil der zumindest einen Photovoltaik-Schicht 106 durch den Laser ohne Kontaminierung des Hauptteils. Das kann wegen einer optionalen p⁺-Datierung in einem guten lokalen Aluminium-Rückseiten-Feld (aluminium back surface field, AL-BSF) für einen Kontaktpunkt resultieren.
– Das Erhitzen der Rückseiten-Kontakte kann ohne das Beeinflussen der Lötbarkeit der letzten Schicht(en) auf der Rückseite der Solarzelle optimiert werden.
– Das Laser-Prozess-Fenster wird größer und kann für geringere Lochtiefe (weniger Auswirkung auf den Hauptteil) optimiert werden, da die Leitfähigkeit zwischen dem Boden der Löcher und dem Rück(seiten)-Metall durch die lötbaren) Schicht(en) stark unterstützt sein kann. Dies kann die Verwendung von verschiedenen, billigeren Laser-Quellen erlauben.
– Die Laser-Rückstände (z. B. Rückstände vom Lasern) werden von der lötbaren Schicht abgedeckt.
– In verschiedenen Ausführungsbeispielen wird versucht, Haftbarkeitsprobleme der lötbaren Schicht mit zwei Schritten zu lösen: a) Vor-Sputtern, so dass die Aluminiumoxid-Schicht, die in verschiedenen Ausführungsbeispielen gebildet wird, entfernt wird, b) Aufbringen einer dünnen Aluminiumschicht gefolgt vom Aufbringen einer lötbaren Schicht.
– In verschieden Ausführungsbeispielen kann eine lötbare, hoch-effiziente LFC-Solarzelle bereitgestellt werden.
– In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann kontaktloses Rück(seiten)-Metallaufbringen bereitgestellt werden.
– In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann eine Kombination von Entfernen einer oxidierten Aluminiumschicht und Aufbringen der lötbaren Schichten) bereitgestellt werden.
– In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann eine Verbesserung von lokal gebrannten Kontakten bereitgestellt werden durch das Verbessern der lateralen Leitfähigkeit.
– In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann ein größeres Prozess-Fenster für das Erhitzen der LFC-Kontakte (das Beibehalten der Lötbarkeit ist nicht erforderlich) bereitgestellt werden.
– Verschiedene Ausführungsbeispiele stellen eine Prozess-Folge für die LFC-Rückseite einer Solarzelle bereit, die es erlaubt, die hoch effizienten, lokalen Laser-Rückseiten-Kontakte beizubehalten, während die Lötbarkeit der Solarzelle erreicht wird.

Obwohl die Erfindung insbesondere im Bezug auf spezifische Ausführungsbeispiele gezeigt und beschrieben wurde, ist es dem Fachmann klar, dass mannigfache Änderungen der Ausgestaltung und von Details gemacht werden können, ohne vom Sinn und Umfang der Erfindung, wie er von den angehängten Ansprüchen definiert wird, abzuweichen. Der Umfang der Erfindung wird somit durch die angehängten Ansprüche angezeigt und alle Änderungen, die im Sinn und dem Bereich der Abwandlungen der Ansprüche liegen, sollen daher mit abgedeckt sein.

Claims

Verfahren zum Herstellen von elektrischen Kontakten (122) an einer Solarzelle (100), das Verfahren aufweisend: • Bilden einer dielektrischen Schicht (110) auf einem Bereich (112), der elektrisch kontaktiert werden soll; • Bilden einer ersten Metallschicht (120) über der dielektrischen Schicht (110); • Bilden von elektrischen Kontakten mit Laser-Pulsen zwischen der ersten Metallschicht (120) und dem Bereich (112), der elektrisch kontaktiert werden soll, durch die dielektrische Schicht (110) hindurch; • Erhitzen der gebildeten elektrischen Kontakte (122) und • Bilden einer zweiten Metallschicht (130), die ein lötbares Material aufweist, über mindestens einem Teil der ersten Metallschicht (120).
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei die dielektrische Schicht (110) mittels mindestens eines der folgenden Prozesse gebildet wird: thermisches Aufbringen, Atomlagen-Deposition, Gasphasen-Abscheidung oder Sputtern.
Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die dielektrische Schicht (110) mindestens eines aus Silizium, Siliziumnitrid, Siliziumoxid, Siliziumcarbid oder Aluminiumoxid aufweist.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Bilden der ersten Metallschicht (120) über der dielektrischen Schicht (110) in einer Vakuum-Atmosphäre ausgeführt wird.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Bilden der ersten Metallschicht (120) über der dielektrischen Schicht (110) das Bilden der ersten Metallschicht (120) über der dielektrischen Schicht (110) aufweist mittels thermischen Aufdampfens, Elektronenstrahlaufdampfens oder Sputterns.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das lötbare Material ein Material aufweist, ausgewählt aus einer Gruppe von: Nickel, Nickel-Vanadium, Chrom, Nickel-Chrom.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Bilden der zweiten Metallschicht (130), die ein lötbares Material aufweist, über zumindest einem Teil der ersten Metallschicht (120) in einer Vakuum-Atmosphäre ausgeführt wird.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das Bilden der zweiten Metallschicht (130), die ein lötbares Material aufweist, über zumindest einem Teil der ersten Metallschicht (120) das Sputtern der Schicht, die ein lötbares Material aufweist, aufweist.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, ferner aufweisend: Entfernen eines Metalloxids (124), das aus einem Teil der ersten Metallschicht (120) gebildet wurde, zum Beispiel mittels Plasma-Behandlung in einer Vakuum-Atmosphäre.
Verfahren gemäß Anspruch 9, wobei nach dem Entfernen des Metalloxids (124) eine Schicht eines ersten Metalls (128) aufgebracht wird, zum Beispiel auf die erste Metallschicht (120) gesputtert wird.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei elektrische Kontakte (122) nur außerhalb vorbestimmter Lötpad-Positionen gebildet werden.
Verfahren gemäß Anspruch 11, wobei die zweite Metallschicht (130), die das lötbare Material aufweist, nur an vorbestimmten Lötpad-Positionen unter Benutzung einer Maske gebildet wird.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12, ferner aufweisend: Bilden eines Lötkontaktes (132) zwischen einem Kontaktdraht (134) und der zweiten Metallschicht, die das lötbare Material aufweist.
Solarzelle (100) mit einer Vorderseite (102) und einer Rückseite (104), die Solarzelle (100) aufweisend: • eine dielektrische Schicht (100) auf der Rückseite (104) der Solarzelle (100); • eine erste Metallschicht (120) auf der dielektrischen Schicht (110); • loser-gebrannte Kontakte, die elektrische Kontakte (122) zwischen der ersten Metallschicht (120) und der Rückseite (104) der Solarzelle (100) durch die dielektrische Schicht (110) hindurch bilden; und • eine zweite Metallschicht (130), die lötbares Material aufweist, über mindestens einem Teil der ersten Metallschicht (120).
Solarzelle (100) gemäß Anspruch 14, wobei die dielektrische Schicht (110) mindestens eines aus Silizium, Siliziumnitrid, Siliziumoxid, Siliziumcarbid und Aluminiumoxid aufweist.
Solarzelle (100) gemäß Anspruch 14 oder 15, wobei die erste Metallschicht (120) mindestens ein Metall aus der Gruppe bestehend aus: Aluminium, Silber und Gold aufweist.
Solarzelle (100) gemäß einem der Ansprüche 14 bis 16, wobei das lötbare Material ein Material ausgewählt aus der Gruppe aus: Nickel, Nickel-Vanadium, Chrom und Nickel-Chrom aufweist.
Solarzelle (100) gemäß einem der Ansprüche 14 bis 17, wobei die elektrischen Kontakte (122) nur außerhalb vorbestimmter Lötpad-Positionen gebildet sind.
Solarzelle (100) gemäß einem der Ansprüche 14 bis 18, wobei das lötbare Material nur an vorbestimmten Lötpad-Positionen gebildet ist.
Verfahren zum Herstellen eines Rückseiten-Kontaktes einer Solarzelle (100), das Verfahren aufweisend: • Bilden einer dielektrischen Beschichtung (110) auf einer Rückseite (104) eines Basis-Bereichs (112) der Solarzelle (100); • Bilden eines Metalls über der dielektrischen Beschichtung (110); • Ausführen eines Laser-Gebrannter-Kontakt-Prozesses, so dass ein elektrischer Kontakt (122) zwischen dem Metall und der Rückseite (104) des Basis-Bereichs (112) durch die dielektrische Beschichtung hindurch (110) gebildet wird; • Erhitzen der gebildeten elektrischen Kontakte (122); und • Bilden von lötbarem Material zumindest über einem Teil des Metalls.