WO2011069500A2 - Verfahren zur herstellung von solarzellen und verfahren zur herstellung von solarmodulen - Google Patents

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emitter
metal
electrodeposition
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Andreas Mohr
Matthias Gundermann
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    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Definitions

  • the invention relates to a method for producing solar cells from semiconductor wafers. Furthermore, the invention relates to the production of
  • Electrode structure is difficult. This is especially the case when metal-containing pastes or inks are doped on the surface of a doped
  • Semiconductor for example, the emitter, applied and then baked.
  • the decisive parameter is the specific contact resistance of metallic structures on the semiconductor wafer.
  • d. H. at least partially highly doped semiconductors for example in the form of emitters with an impedance of up to 70 ohms / sq at a
  • the emitter can be made partially low-resistance at the locations where it is in contact with electrode structures (selective emitter).
  • this requires the use of
  • Electrode structures consist of, for example, building up the front-side electrode structure in a two-stage process.
  • a first stage is by means of screen printing, or other methods such as inkjet printing, aerosol printing, laser transfer method, tampon offset or
  • Dispensing method a metal-containing paste or ink applied in the form of a so-called seed layer structure.
  • This seed layer structure is baked in a subsequent thermal process step, which is often referred to in the jargon as firing. It arises then in
  • the following structures referred to as fired seed layers.
  • the surfaces of solar cells are usually provided with an antireflection layer and / or passivation layer. This consists for example of a silicon nitride thin film.
  • an antireflection layer and / or passivation layer This consists for example of a silicon nitride thin film.
  • Seed layer structure during firing at least partially penetrate these layers.
  • a glass frit and additives are provided in the pastes or inks applied to the front side of the semiconductor wafer. The glass frit and the additives are decisive for this
  • Seed layers reinforced by electrodeposited metal The result is a multi-layer electrode structure.
  • This electrodeposited metal has a significantly better transverse conductivity than the fired seed layers sintered together from the metal particles. It is also possible, the process step of the forming gas annealing after galvanic
  • silver-containing inks are used, which are applied as a seed layer structure using an aerosol printing process. After firing, the fired seed layers are cyanide-containing
  • Process step further costs and requirements in quality assurance.
  • the use of a cyanide-containing electroplating bath under disposal aspects is problematic and thus also costly.
  • the present invention is therefore based on the object to provide an improved multi-stage deposition method for multi-layer electrode structures on semiconductor wafers, which is as simple and inexpensive as possible. This object is achieved by a method having the features of
  • a semiconductor wafer having a front side and a back side selected from the group consisting of:
  • a p-type semiconductor wafer having a p-type base and having an n-type front-side emitter and an ohmicity greater than 70 ohms / sq, preferably greater than 90 ohms / sq, and more preferably greater than 110 ohms / sq and / or a surface concentration of less than 10 20 doping atoms / cm 3 , preferably less 5x10 19 dopant atoms / cm 3
  • an n-type semiconductor wafer having an n-type base, an n-type front side portion (having the same n-type doping as the n-type base or having an n + type doping) for frontally contacting the n-type base and a p-type emitter,
  • an n-type semiconductor wafer having an n-type base and a
  • an n-type semiconductor wafer having an n-type base and a
  • p-type emitter structure for backside contact or a p-type semiconductor wafer with a p-type base and an n-doped emitter structure for backside contact.
  • a seed layer structure for a multilayer electrode structure is applied on the front side or on the back side of the semiconductor wafer, which are present after a subsequent method step of firing the semiconductor wafer for baking the seed layer structure into fired seed layers for producing a multilayer electrode structure. Subsequently, metal is applied to the fired seed layers to produce a multilayer Electrode structure electrodeposited. A backside metallization for a backside electrode structure corresponding to the multilayered electrode structure is applied to the backside of the semiconductor wafer. The semiconductor wafer is not exposed to a reducing atmosphere at a temperature higher than 200 ° C between the firing step and the plating step or after the plating step.
  • the invention is based on the surprising knowledge that, after the firing step, fired seed layers which are electrically poorly contacted with the semiconductor wafer are significantly improved in their electrical contact properties by the electrodeposition process step. Previously, the opinion prevailed that on seed layers electrodeposited metal exclusively improves the so-called line conductivity of the electrodes. De facto, the
  • the process step of electrodeposition has a positive influence on the electrical contact between the seed layer and the underlying semiconductor.
  • a Formiergas- annealing step by a gaseous reducing agent at temperatures beyond 200 ° C supporting this effect is not necessary to produce the desired electrical contact properties (specific contact resistance ⁇ 10 mOhm cm 2 ).
  • the particles from a or more elemental metals are used, the particles from a or more elemental metals.
  • the paste or ink is formed for the most part as a glass frit.
  • the metal components would predominantly or exclusively be in the form of oxides or metal salts in the glass frit.
  • the resulting after firing electrical contact between the semiconductor and the fired seed layers is usually higher in such cases than if elemental metal particles are present and is only reduced by the process step of electrodeposition below 10 mOhm cm 2 .
  • the process step of applying a backside metallization to the backside electrode structure complementary to the multilayer electrode structure may be done before or after the electrodeposition step.
  • the back-side electrode structure it is of course possible that between the processing of the multi-layer electrode structure and the processing of the back-side electrode structure is a technically significant period of time. This may be the case, for example, when multilayer electrode structure and backside electrode structure are produced in spatially separate process plants. In the first-mentioned variant, it is possible for the back-side electrode structure to be processed before the seed layer structure is applied and then-and thus before the electrodeposition.
  • the multilayer electrode structure may be formed both as an emitter electrode and as a base electrode in relation to the semiconductor wafer. Likewise, it is conceivable for both variants that the multilayer electrode structure on the back or on the front of the
  • the unnecessary reducing atmosphere contains more than 0.5% and preferably more than 2% hydrogen.
  • the galvanic deposition in the form of a light-induced deposition method (Light Induced Plating, LIP) is performed.
  • LIP Light Induced Plating
  • the backside metallization of the semiconductor wafer is subjected to a defined electrical potential and simultaneously exposed to the front of a defined light radiation. Due to the fact that the semiconductor wafer is a solar cell structure used in the
  • Galvanleitersbad is arranged, flows a light-induced current, which also controls the metal deposition in Galvanmaschinesbad.
  • the electrodeposition is in a cyanide-free
  • cyanide-free is in the present case to be interpreted as meaning that no cyanide or no cyanide compounds are present in the form of traces except for impurities which are sometimes unavoidable
  • Galvanization be present.
  • a cyanide-free plating bath is much easier to handle and in the supply and disposal with regard to the problem of hazardous substances.
  • the cyanide-free plating bath is used in the form of an aqueous solution containing the metal ions, at least one water-soluble nitro-containing compound, at least one surfactant, at least one amido compound and at least one component selected from a water-soluble amino acid , a water-soluble sulfonic acid and mixtures thereof.
  • Such a plating bath is commercially available under the name Enlight TM 620 from Rohm 6t Haas Electronic Materials, of Marlborough, Massachusetts, USA.
  • Enlight TM 620 from Rohm 6t Haas Electronic Materials, of Marlborough, Massachusetts, USA.
  • An alternative is that under the
  • the metal ions in the present plating baths can be provided by using any suitable solution-soluble metal compound, typically a metal salt.
  • a suitable solution-soluble metal compound typically a metal salt.
  • Metal compounds may include without limitation:
  • metal halides metal halides; Metal nitrate; Metal carboxylates such as acetate, metal formate and metal gluconate; Metal amino acid complexes like
  • metal cysteine complexes for example, metal cysteine complexes; Metal alkyl sulfonates such as
  • metal methanesulfonate and metal ethanesulfonate for example, metal methanesulfonate and metal ethanesulfonate
  • Exemplary metal compounds include copper compounds,
  • Gold compounds nickel compounds, palladium compounds and
  • the metal compound is a silver compound
  • Metal compounds can be used in the present coating baths. Such mixtures may be metal compounds having the same metal but representing different compounds, such as a mixture of silver nitrate and silver cysteine complex, or metal compounds having various metals, such as a mixture of silver cysteine complex and copper gluconate. When various metal compounds having various metals are used in the mixture, the plating bath will deposit an alloy of various metals. The metal compounds are added to the plating bath in an amount sufficient to have a metal ion concentration in the plating bath of 0.1 to 60 g / L, more typically 0.5 to 50 g / L, and more typically 1 to 50 g / L to provide.
  • the concentration of silver ions in the bath is typically in an amount of from 2 to 40 g / l.
  • Such metal compounds are generally commercially available from a variety of sources such as Aldrich Chemical Company of Milwaukee, Wisconsin, USA.
  • the present plating baths contain an electrolyte.
  • electrolytes can be used in the present plating baths, including acids and bases.
  • exemplary electrolytes include without limitation alkanesulfonic acids such as methanesulfonic acid, ethanesulfonic acid and
  • Arylsulfonic acids such as toluenesulfonic acid, phenylsulfonic acid and phenolsulfonic acid
  • Amino-containing sulfonic acids such as sulfamic acid; sulfamic;
  • Halo acetic acids Hydrohalic acids
  • pyrophosphate pyrophosphate
  • salts of acids and bases can be used as the electrolyte.
  • the electrolyte may contain a mixture of acids, a mixture of bases or a mixture of one or more acids with one or more bases.
  • Such electrolytes are generally available from a variety of sources, such as Aldrich Chemical Company.
  • nitro-containing compounds in the present plating bath act to stabilize and complex the bath.
  • Any of a wide variety of water-soluble nitro-containing compounds in the present plating bath act to stabilize and complex the bath.
  • nitro-containing compounds include, without limitation, nitro-containing carboxylic acids and their salts and nitro-containing sulfonic acids and their salts.
  • nitro-containing carboxylic acids and their salts include, without limitation, nitro-containing carboxylic acids and their salts and nitro-containing sulfonic acids and their salts.
  • Compounds may contain one or more nitro groups.
  • the water-soluble nitro-containing compound typically has at least one heterocyclic group.
  • the nitro-containing group is an aromatic heterocyclic compound.
  • Exemplary Nitro-containing compounds include, without limitation, 2-nitrophthalic acid, 3-nitrophthalic acid, 4-nitrophthalic acid and / or m-nitrobenzenesulfonic acids.
  • the nitro-containing group is used in an amount of 0.1 to 200 g / L of the bath and more typically 0.5 to 175 g / L and more typically 1 to 150 g / L.
  • Such nitro-containing compounds are generally commercially available from a variety of sources such as Aldrich Chemical Company.
  • surfactants can be used in the present invention. Any anionic, cationic, amphoteric and
  • nonionic surfactants can be used.
  • exemplary nonionic surfactants include esters of succinic acid.
  • the surfactant is selected from cationic and amphoteric surfactants.
  • Exemplary cationic surfactants include, but are not limited to, 1,3-didecyl-2-methylimidazolium chloride available from Degussa under the tradename TEGOTAIN TM.
  • the surfactant is amphoteric, such as an alkyl betaine available from Degussa under the tradename TEGOTAIN TM.
  • Mixtures of surfactants can be used. Such surfactants are typically present in the plating bath in an amount of 0.1 to 5 g / l.
  • amido compounds can be found in the present
  • Compounds include without limitation sulfonic acid amides such as
  • succinic acid sulfamide and carboxylic acid amides for example, succinic acid sulfamide and carboxylic acid amides such as
  • succinamide (Succinamiddicare).
  • the amido compound is present in the coating baths in an amount of 0.01 to 150 g / L, typically 0.5 to 100 g / L and more typically 1 to 100 g / L.
  • Amido compounds are generally commercially available from a variety of sources, such as Aldrich Chemical Company.
  • amido compounds can be generated in situ from imides such as succinimide, for example. While not on As a theory, imides added to the alkaline bath at bath temperatures convert to their corresponding amido compounds. It is believed that this occurs through nucleophilic attack by hydroxyl ions (OH " ) on the carbon-nitrogen bond (CN) of the imide.
  • amino acid may be suitably used in the present coating baths, including derivatives of amino acids and salts of amino acids.
  • the amino acids of the present invention may contain one or more mercapto groups in addition to one or more amino groups.
  • suitable amino acids include, but are not limited to, glycine, alanine, cysteine, methionine, and 4-aminonicotinic acid.
  • an amino acid is used in the present coating baths, it is used in an amount of 0.1 to 150 g / L, more typically 0.5 to 150, and even more typically 0.5 to 125 g / L.
  • Mixtures of amino acids can be used.
  • Such metal compounds are generally commercially available from a variety of sources such as Aldrich Chemical Company. When the metal is silver, the water-soluble amino acid is typically present in excess of the stoichiometric amount of silver.
  • sulfonic acids include any of the sulfonic acids described above for the electrolyte
  • the electrolyte When a sulfonic acid is used as the electrolyte, no additional sulfonic acid is required. Typically, the sulfonic acid is present in an amount of from 0.1 to 200 g / L.
  • the present coating baths may contain one or more additional components.
  • additional components include, without limitation, brighteners, grain refining additives,
  • Sulfone-containing compounds can be used as brighteners.
  • suitable sulfone-containing compounds contain one or two aromatic rings on the sulfone group. Such aromatic rings may optionally be substituted with one or two substituents selected from nitro, amino, halo, alkyl and metals.
  • the sulfone-containing compound is typically contained in an amount of 0.001 to 5 g / l of the plating bath.
  • Anti-corrosion agents include, without limitation, triazoles, benzotriazoles, tetrazoles, imidazoles, benzimidazoles, and indazoles.
  • Particularly useful anticorrosion agents include (C Ci 6 ) alkylimidazoles and arylimidazoles.
  • Exemplary corrosion inhibitors include methylimidazole, ethylimidazole, propylimidazole, hexylimidazole, decylimidazole, undecylimidazole, 1-phenylimidazole, 4-phenylimidazole, hydroxybenzotriazole, aminobenzotriazole, 2-imidazolecarboxaldehyde, benzotriazolecarboxylic acid, 2-guanidinebenzimidazole, 2-aminoindazole, chlorobenzotriazole, hydroxyethylbenzotriazole , Hydroxyethylimidazole, hydroxybenzimidazole and 1,2,4-triazole, but are not limited thereto. Blends of corrosion inhibitors may be used to advantage in the present coating baths. In general, when a corrosion inhibitor is used, it is present in an amount of 0.005 to 50 g / l.
  • the cyanide-free plating bath preferably has a buffering agent which has the plating bath at a pH of from 7 to 14, preferably at a pH of between 8 and 12, and more preferably at a pH of between 9.5 and 10.5 maintains.
  • Exemplary buffering agents include, but are not limited to, borate buffers (such as borax), phosphate buffers, citrate buffers, and carbonate buffers.
  • borate buffers such as borax
  • phosphate buffers citrate buffers
  • carbonate buffers The amount of buffer used is the amount sufficient to maintain the pH of the plating bath at a desired level to maintain such an amount well known to those skilled in the art.
  • an additional metal may optionally be added to the plating bath. Any suitable additional metal may be used. Such additional metals are well known to those skilled in the art.
  • the present coating baths typically have a pH in the range of 7 to 14, more typically 7 to 12, and more typically 9 to 12.
  • the operating temperature of the present coating baths is typically in the range of 10 to 45 ° C.
  • the working temperature is typically in the range of 20 to 40 ° C and more typically 33 to 38 ° C.
  • a cooler is
  • the cyanide-free metal plating baths used in the present invention have sufficient stability under the lighting conditions used in photo-assisted plating to provide metal deposits on semiconductor wafers for solar cells that meet desired requirements.
  • the present metal plating bath has ecological advantages over conventional photo-induced plating baths because the present invention
  • Coating bath is cyanide-free. Another advantage of the present invention is that high performance outputs are also applied to the
  • the present coating baths are sufficiently stable to permit their use.
  • the plating bath is maintained at a temperature of between 25 and 45 ° C., preferably between 30 and 40 ° C. and more preferably between 33 and 37 ° C.
  • the metal concentration of the plating bath is maintained in the range of 10 to 30 g / l, preferably in the range of 15 to 25 g / l, and more preferably in the range of 18 to 22 g / l.
  • an advantageous variant of the method provides that the back-side metallization of the semiconductor wafer during galvanic deposition in the form of a light-induced deposition method at a potential of 0.1 to 2.4 volts, preferably from 0.3 to 1, 2 volts and especially is preferably maintained from 0.3 to 0.8 volts.
  • Galvanizing bath of 4 to 12 minutes preferably carried out from 6 to 10 minutes.
  • the electrodeposited metal is selected from a group comprising silver, copper, gold, nickel, titanium and palladium.
  • the seed layers are applied by means of a screen printing step using a silver-containing full-composition paste having an aspect ratio (height to width ratio) of 0.5 to 0.02, preferably 0.2 to 0, 05 and more preferably from 0.11 to 0.09 guaranteed.
  • Exemplary are the pastes with the designation Sol950 and Sol953 of the company Heraeus; 6440 and 6449 from Cermet; SR3906 of the company Namics; DD1200 of the company Kyoto Elex; PV145, PV159 and PV173 (Pb-free) from Dupont; 33-502 and 33-642 of the company called Ferro.
  • An advantageous variant of the method provides that on the n-type semiconductor wafer with the p-type front emitter the seed layers are applied by means of a silver-containing paste or ink which is less than 5%, preferably less than 2% and particularly preferably less than 0, Contains 2% aluminum.
  • a further preferred variant of the method provides for the application of the seed layers of a paste or an ink having a content of particles of elemental metal of less than 5%, preferably less than 1% and more preferably less than 0.5 % and is composed mainly of a glass frit.
  • the glass frit may contain metals in the form of oxides or other metal salts.
  • the fired seed layers down to a boundary layer to the semiconductor wafer are etched down.
  • This can be done for example by a wet-chemical etching step, for example with nitric acid.
  • etching with nitric acid it is also possible to etch the glass layers of the fired seed layers, for example using HF. This can cause the fired seed layers to be released from the semiconductor wafer. This leaves metal parts at the boundary layer to the semiconductor wafer. These serve, as well as the glassy boundary layer (in the case of etching with
  • Nitric acid as a starting point for the subsequent galvanic metal deposition.
  • the invention relates to a method for producing a
  • FIG. 1 shows by way of example two variants of the invention
  • Seed layer structure 4a arranged. This seed layer structure 4a is brought to the surface by means of a printing process of a metal-containing ink or paste.
  • Region B shows the semiconductor wafer from region A after the firing step.
  • Antireflection layer / passivation layer 3 penetrated and has a
  • FIG. 1 shows an idealized representation. It is also conceivable that the fired seed layer 4b has only partially penetrated the antireflection layer / passivation layer 3. Furthermore, it may well occur in practice that the antireflection layer / passivation layer 3 is also attacked and partially dissolved adjacent to the fired seed layer 4a.
  • the solvents originally present in the seed layer structure 4a have volatilized with the firing and are the metal particles
  • the fired seed layer 4b is slightly smaller and denser than before firing.
  • the area C shows a variant of the method. For example, by
  • wet-chemical etching with nitric acid can be the fired seed layer 4 b to remove a contact layer on the surface of the front emitter 2.
  • a glassy phase is present, which is not attacked by the nitric acid, so that even underneath metal or metal crystallites remain present at the transition to the emitter. If the fired seed layer 4b has the Antireflective layer / passivation layer 3 is not completely penetrated, so would be exposed after etching with nitric acid this previously uncovered by the fired seed layer 4a remains of the layer 3 following the etching step.
  • an etching step with hydrofluoric acid can be carried out.
  • the hydrofluoric acid would not etch the silver but the glass phase present in the border region to the front emitter 2. This can cause the fired seed layer 4b to peel off the semiconductor wafer. Under the glass phase there are exposed emitters as well as possibly metal crystallites, which lie in the border area to the front emitter and are not attacked by the hydrofluoric acid. On this can then be electrodeposited metal for the front electrode structure.
  • region D the semiconductor wafer with the constellation from region B or from region C is introduced into a galvanic bath not shown here.
  • a light-induced deposition method is used, the principle of action has been briefly described above.
  • a layer of electrodeposited metal 4c preferably silver, is applied to the fired seed layer 4b to reinforce the fired seed layer 4b.
  • electroplating such positive influence on the electrical contact of the fired
  • Seed layer 4b exerts that the hitherto regularly applied Formiergas- annealing can be omitted in a reducing hydrogen atmosphere.
  • FIG. 1 shows in region D an idealized representation. Really, the electrodeposited metal will also overlap adjacent areas of the antireflection layer / passivation layer 3.
  • FIG. 2 shows the result of simulation calculations of the series resistance Rs of a solar cell plotted against the y-axis versus the impedance Rsheet of the p-emitter of the semiconductor wafer used, which is plotted on the x-axis.
  • the series resistor R s is composed of the Contact resistance (10) of the electrodes to the semiconductor material, the to be overcome by the charge carriers in the emitter material sheet resistance (1 1), which experienced by the electrons along the electrode structures
  • FIG. 2 shows the state after the firing of the seed layer.
  • FIG. 3 shows the same representation of the parameters from FIG. 2, wherein the state after the galvanic metal deposition treatment of the seed layer is now shown. Most notable is the extreme decrease in contact resistance (1 0) for high resistance (> 70 ohms / sq) semiconductor wafer as experimentally proven.
  • the line resistance (12) has the good electrical conductivity of the galvanic
  • FIG. 4 shows measured values.
  • the round dots represent the measured values of the series resistance R s after firing the seed layer

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Solarzelle mit den folgenden Schritten: Bereitstellen eines Halbleiterwafers mit einer Frontseite und einer Rückseite, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: einem p-Typ-Halbleiterwafer mit einer p-Typ Basis und mit einem n-dotierten Frontseiten-Emitter mit einer Ohmigkeit von mehr als 70 Ohm/sq, bevorzugt mehr als 90 Ohm/sq und besonders bevorzugt mehr als 110 Ohm/sq und/oder einer Oberflächenkonzentration von weniger als 1020 Dotieratomen/cm3, bevorzugt weniger als 5x1019 Dotieratomen/cm3, einem n-Typ-Halbleiterwafer mit einer n-Typ Basis, einem n-Typ Frontseiten-Abschnitt zur Frontseiten-Kontaktierung der n-Typ Basis und einem p-Typ-Emitter, einem n-Typ-Halbleiterwafer mit einer n-Typ Basis und einem p-dotierten Frontseitenemitter mit einer Ohmigkeit von mehr als 40 Ohm/sq und einem n-Typ-Halbleiterwafer mit einer n-Typ Basis und einer p-dotierten Emitterstruktur zur Rückseitenkontaktierung oder einem p-Typ-Halbleiterwafer mit einer p-Typ Basis und einer n-dotierten Emitterstruktur zur Rückseitenkontaktierung, Aufbringen einer Saatschichtstruktur (4a) für eine Mehrschicht-Elektrodenstruktur auf der Frontseite oder auf der Rückseite des Halbleiterwafers, Feuern des Halbleiterwafers zum Einbrennen der Saatschichtstruktur (4a) zu gefeuerten Saatschichten (4b), galvanisches Abscheiden von Metall auf die gefeuerten Saatschichten (4b) zur Erzeugung einer Mehrschicht-Elektrodenstruktur (4b, 4c) und Aufbringen einer Rückseitenmetallisierung für eine zur Mehrschicht-Elektrodenstruktur korrespondierende Rückseiten-Elektrodenstruktur auf der Rückseite des Halbleiterwafers, wobei der Halbleiterwafer weder zwischen dem Verfahrensschritt des Feuerns und dem Verfahrensschritt des galvanischen Abscheidens noch nach dem Verfahrensschritt des galvanischen Abscheidens einer reduzierenden Atmosphäre bei einer Temperatur von mehr als 200° C ausgesetzt wird. Auf diese Weise wird die Herstellung eines elektrischen Kontaktes der Güte <10 mOhm cm2 allein durch galvanische Abscheidung eines Metalls beispielsweise auf einem hochohmigen (>70 Ohm/sq) Halbleiterwafer ermöglicht.

Description

Verfahren zur Herstellung von Solarzellen und Verfahren zur Herstellung von Solarmodulen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Solarzellen aus Halbleiterwafern. Weiterhin betrifft die Erfindung die Herstellung von
Solarmodulen aus derartig hergestellten Solarzellen.
Die Solarindustrie steht unter erheblichem Erfolgsdruck, sowohl die
Produktionskosten durch möglichst einfache und preisgünstige Verfahrens- führung und durch Rationalisierung bei der in-line-Produktion von Solarzellen zu senken, als auch gleichzeitig deren Wirkungsgrade signifikant zu steigern.
Bei Solarzellen, die beispielsweise als beidseitig kontaktierte Zellen aus p-Typ Halbleiterwafern aufgebaut sind, und somit eine p-Typ Basis und einen üblicherweise durch thermische Diffusion erzeugten, frontseitigen n-Typ Emitter aufweisen, ist es grundsätzlich wünschenswert, einen niedrig dotierten und somit hochohmigen Emitter zu nutzen. Durch die niedrigere Dotierung reduziert sich die Wahrscheinlichkeit der Augerrekombination für die durch die Absorption von Photonen im Emitter generierten Ladungsträger. Auf diese Weise werden die offene Klemmspannung und der Kurzschlussstrom gesteigert. Mit ihnen verbessert sich auch der Wirkungsgrad der Zelle. Gleichzeitig führt jedoch eine sinkende Dotierung des Emitters oftmals dazu, dass die elektrische Kontaktbildung zwischen Halbleitermaterial und einer metallischen
Elektrodenstruktur erschwert wird. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn metallhaltige Pasten oder Tinten auf die Oberfläche eines dotierten
Halbleiters, beispielsweise des Emitters, aufgebracht und anschließend eingebrannt werden.
Den entscheidenden Parameter stellt der spezifische Kontaktwiderstand von metallischen Strukturen auf dem Halbleiterwafer dar. Bei niederohmigen, d. h. zumindest abschnittsweise hoch dotierten Halbleitern, beispielsweise in Form von Emittern mit einer Ohmigkeit von bis zu 70 Ohm/sq bei einer
Oberflächenkonzentration von beispielsweise 2x1020 Dotieratomen/cm3 können mit kommerziell erhältlichen Silber-Vollaufbaupasten spezifische
Kontaktwiderstände von zirka 1 bis 8 mOhm cm2 erzielt werden. Der
Kontaktwiderstand trägt somit nur zu einem geringen Ansteigen des
Serienwiderstandes der Solarzelle bei. Die gleichen Pasten führen jedoch bei hochohmigen Emittern mit Ohmigkeiten jenseits der 70 Ohm/sq zu spezifischen Kontaktwiderständen von mehr als 20 mOhm cm2 z.B. bei 100 Ohm/sq bzw. zirka 100 mOhm cm2 bei einer Ohmigkeit des Emitters von 120 Ohm/sq. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung beziehen sich alle Parameter der
Ohmigkeit auf Schichtwiderstände (dotierter) Halbleiterschichten, wobei diese gemessen werden, ohne bzw. bevor eine Oberflächenmetallisierung von Elektrodenstrukturen vorliegt. Diese erhöhten spezifischen elektrischen Kontaktwiderstände führen zu Füllfaktorverlusten die Effizienzgewinne durch den hochohmigen Emitter überkompensieren. Typischerweise sollte der spezifische Kontaktwiderstand von Frontelektrode zum Emitter 10 mOhm cm2 nicht übersteigen, um die Leistung der Solarzelle durch Füllfaktorverluste nicht maßgeblich zu reduzieren. Daher musste bisher für die Optimierung industriell hergestellter Solarzellen immer ein Kompromiss zwischen einer Optimierung des Stromes und der Spannung der Solarzelle durch hochohmige Emitterprofile und möglichst schmale Finger sowie einer guten elektrischen Elektroden-Kontaktierung auf der Frontseite der Solarzelle vorgenommen werden.
Ein entscheidender Aspekt für die Steigerung der Effizienz derartiger
Solarzellen liegt somit darin, hochohmige, schwach dotierte
Halbleiterbereiche, beispielsweise in Form der Emitter auf möglichst einfache und kostengünstige Weise möglichst niederohmig zu kontaktieren
(beispielsweise mit spezifischen Kontaktwiderständen < 10 mOhm cm2). Erst dann wäre es möglich, die Dotierprofile der dotierten Halbleiterbereiche, hier die Emitterprofile, auf Zellperformance und ohne Kompromisse hinsichtlich ihrer elektrischen Kontaktierung zu optimieren. Aus Gründen der Kosteneffizienz und Prozesskomplexität haben sich Ansätze zum Einsetzen von hochohmigen Emittern noch nicht durchsetzen können. Beispielsweise kann der Emitter an den Stellen, wo dieser mit Elektrodenstrukturen in Kontakt steht, abschnittsweise niederohmig ausgeführt werden (selektiver Emitter). Dies setzt jedoch den Einsatz von
Strukturierungsverfahren voraus und es entstehen Anforderungen für
Positionierung mit Genauigkeiten im Mikrometerbereich.
Ein weit verbreiteter technologischer Ansatz für das Ausbilden der
Elektrodenstrukturen besteht darin, beispielsweise die Frontseiten- Elektrodenstruktur in einem Zweistufenverfahren aufzubauen. In einer ersten Stufe wird mittels Siebdruck, oder anderen Methoden wie Inkjet-Drucken, Aerosol- Drucken, Lasertransfer-Verfahren, Tampon- Offset- oder
Dispensverfahren, eine metallhaltige Paste oder Tinte in Form einer so genannten Saatschichtstruktur aufgebracht. Diese Saatschichtstruktur wird in einem anschließenden thermischen Verfahrensschritt, der im Fachjargon oftmals als Feuern bezeichnet wird, eingebrannt. Es entstehen dann im
Folgenden als gefeuerte Saatschichten bezeichnete Strukturen. Die Oberflächen von Solarzellen sind üblicherweise mit einer Antireflexschicht und/oder Passivierungsschicht versehen. Diese besteht beispielsweise aus einer Siliziumnitrid-Dünnschicht. Damit die aufgebrachten Saatschichten den unter der Antireflexschicht/ Passivierungsschicht befindlichen Halbleiterbereiche elektrisch kontaktieren können, muss gewährleistet werden, dass die
Saatschichtstruktur während des Feuerns diese Schichten zumindest teilweise durchdringen. Um diesen Effekt zu ermöglichen, sind neben den in flüchtigen Lösungsmitteln gehaltenen Metallpartikeln eine Glasfritte und Additive in den auf die Frontseite des Halbleiterwafers aufgebrachten Pasten bzw. Tinten vorgesehen. Die Glasfritte und die Additive sind maßgeblich dafür
verantwortlich, dass die Schichten beim Feuern der Saatschichtstruktur durchdrungen werden. Allein mit dem Vorgang des Feuerns ist jedoch noch nicht gewährleistet, dass in jedem Fall ein guter spezifischer
Kontaktwiderstand zwischen Saatschichtstruktur und dem darunter liegenden dotierten Halbleiter entsteht. Oftmals werden die gefeuerten Saatschichten daher noch mit einem Formiergas getempert. Dabei handelt es sich um eine Gasatmosphäre mit chemisch reduzierenden Eigenschaften. Zum Beispiel ein Gemisch von 5% Wasserstoff mit 95% Stickstoff, dem bei über 300° C der Halbleiterwafer für einige Minuten ausgesetzt ist. Die verbreitete Theorie ist, dass metallhaltige Oxide, die in Glasbestandteilen vorhanden sind, durch den Wasserstoff reduziert werden, so dass die dadurch gewonnenen
Metallbestandteile den elektrischen Kontakt der gefeuerten Saatschichten verbessern. In der zweiten Verfahrensstufe werden die gefeuerten
Saatschichten durch galvanisch abgeschiedenes Metall verstärkt. Es entsteht eine Mehrschicht-Elektrodenstruktur. Dieses galvanisch abgeschiedene Metall hat eine deutliche bessere Querleitfähigkeit als die aus den Metallpartikeln zusammengesinterten gefeuerten Saatschichten. Ebenso ist es möglich, den Verfahrensschritt des Formiergas-Temperns nach der galvanischen
Metallabscheidung durchzuführen.
Ein dem vorangehenden zweistufigen Abscheiden einer Mehrschicht- Elektrodenstruktur entsprechendes Verfahren wird von Hörteis et al. im Artikel "Fine Line Printed Silicon Solar Cells Exceeding 20% Efficiency" aus Progress in Photovoltaics: Research and Application 2008; 16: Seiten 555 bis 560 beschrieben.
Dort kommen silberhaltige Tinten zum Einsatz, die mit einem Aerosol- Druckverfahren als Saatschichtstruktur aufgebracht werden. Nach dem Feuern werden die gefeuerten Saatschichten mittels eines Cyanid-haltigen
Galvanisierungsbades verstärkt. Anschließend folgt der Verfahrensschritt des Formiergas-Temperns. Mit diesem Verfahren werden Wirkungsgrade von über 20% bei Wafersolarzellen realisiert. Es ist jedoch nachteilig an dem Verfahren, dass der Verfahrensschritt des Formiergas-Temperns erforderlich ist. Für eine in-line Produktion von Solarzellen bringt jeder zusätzlich notwendige
Verfahrensschritt weitere Kosten und Anforderungen in der Qualitätssicherung mit sich. Außerdem ist der Einsatz eines Cyanid-haltigen Galvanikbades unter Entsorgungsgesichtspunkten problematisch und somit ebenfalls kostenintensiv. Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde ein verbessertes mehrstufiges Abscheideverfahren für Mehrschicht-Elektrodenstrukturen auf Halbleiterwafern bereit zu stellen, das möglichst einfach und kostengünstig ist. Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des
Anspruchs 1 .
Demnach wird ein Halbleiterwafer mit einer Frontseite und einer Rückseite bereitgestellt, der ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus:
- einem p-Typ- Halbleiterwafer mit einer p-Typ Basis und mit einem n-dotierten Frontseiten-Emitter und einer Ohmigkeit von mehr als 70 Ohm/sq, bevorzugt mehr als 90 Ohm/sq und besonders bevorzugt mehr als 1 10 Ohm/sq und/oder einer Oberflächenkonzentration von weniger als 1020 Dotieratomen/cm3, bevorzugt weniger 5x1019 Dotieratomen/cm3
- einem n-Typ-Halbleiterwafer mit einer n-Typ Basis, einem n-Typ Frontseiten-Abschnitt (mit der gleichen n-Dotierung wie die n-Typ Basis oder mit einer n+-Dotierung) zur Frontseiten- Kontaktierung der n-Typ Basis und einem p-Typ-Emitter,
- einem n-Typ-Halbleiterwafer mit einer n-Typ Basis und einem
p-dotierten Frontseitenemitter mit einer Ohmigkeit von mehr als 40 Ohm/sq und
- einem n-Typ-Halbleiterwafer mit einer n-Typ Basis und einer
p-dotierten Emitterstruktur zur Rückseitenkontaktierung oder einem p-Typ- Halbleiterwafer mit einer p-Typ Basis und einer n-dotierten Emitterstruktur zur Rückseitenkontaktierung.
Es wird auf der Frontseite oder auf der Rückseite des Halbleiterwafers eine Saatschichtstruktur für eine Mehrschicht- Elektrodenstruktur aufgebracht, die nach einem folgenden Verfahrensschritt des Feuerns des Halbleiterwafers zum Einbrennen der Saatschichtstruktur zu gefeuerten Saatschichten zur Erzeugung einer Mehrschicht-Elektrodenstruktur vorliegen. Nachfolgend wird Metall auf die gefeuerten Saatschichten zur Erzeugung einer Mehrschichten- Elektrodenstruktur galvanisch abgeschieden. Es wird auf die Rückseite des Halbleiterwafers eine Rückseitenmetallisierung für eine zur Mehrschicht- Elektrodenstruktur korrespondierende Rückseitenelektrodenstruktur aufgebracht. Der Halbleiterwafer wird weder zwischen dem Verfahrensschritt des Feuerns und dem Verfahrensschritt des galvanischen Abscheidens noch nach dem Verfahrensschritt des galvanischen Abscheidens einer reduzierenden Atmosphäre bei einer Temperatur von mehr als 200° C ausgesetzt.
Der Erfindung liegt die überraschende Kenntnis zu Grunde, dass nach dem Verfahrensschritt des Feuerns elektrisch schlecht mit dem Halbleiterwafer kontaktierten gefeuerten Saatschichten durch den Verfahrensschritt der galvanischen Metallabscheidung in ihren elektrischen Kontakteigenschaften signifikant verbessert werden. Bisher herrschte die Meinung vor, dass auf Saatschichten galvanisch abgeschiedenes Metall ausschließlich die so genannte Linienleitfähigkeit der Elektroden verbessert. De facto hat der
Verfahrensschritt des galvanischen Abscheidens jedoch einen positiven Einfluss auf den elektrischen Kontakt zwischen der Saatschicht und dem darunter liegenden Halbleiter. Ein diesen Effekt unterstützender Formiergas- Temperschritt durch ein gasförmiges Reduktionsmittel bei Temperaturen jenseits der 200° C ist nicht notwendig, um die gewünschten elektrischen Kontakteigenschaften (spezifischer Kontaktwiderstand <10 mOhm cm2) herzustellen.
Bisher bestand beispielsweise für Halbleiterwafer mit Frontseiten- Emittern ein klarer Zwang zum Kompromiss im Hinblick auf die zu wählende Emitter-
Ohmigkeit. Man konnte entweder den elektrischen Kontakt zum Emitter oder die Emitterperformance in der Solarzelle optimieren. Auf Grundlage der vorliegenden Erfindung ist es möglich, entkoppelt vom Problem der elektrischen Kontaktierung der Frontelektroden, den Fokus klar auf das Optimieren der Emitterperformance zu legen.
Beim Aufbringen der Saatschichten, können für die Solarbranche
handelsübliche Pasten oder Tinten zum Einsatz kommen, die Partikel aus einem oder mehreren elementaren Metallen enthalten. Weiterhin ist ebenfalls denkbar, dass die Paste oder Tinte zum großen Teil als Glasfritte ausgebildet ist. In diesem Fall lägen die Metallanteile überwiegend oder ausschließlich in Form von Oxiden oder Metallsalzen in der Glasfritte vor. Der nach dem Feuern entstandene elektrische Kontakt zwischen dem Halbleiter und den gefeuerten Saatschichten ist in solchen Fällen üblicherweise höher als wenn elementare Metallpartikel vorliegen und wird erst durch den Verfahrensschritt des galvanischen Abscheidens unter 10 mOhm cm2 herabgesetzt. Der Verfahrensschritt des Aufbringens einer Rückseitenmetallisierung für die zur Mehrschicht-Elektrodenstruktur komplementäre Rückseiten- Elektrodenstruktur kann sowohl vor dem Verfahrensschritt des galvanischen Abscheidens erfolgen oder danach. Für die letztgenannte Variante ist es selbstverständlich möglich, dass zwischen dem Prozessieren der Mehrschicht- Elektrodenstruktur und dem Prozessieren der Rückseiten-Elektrodenstruktur ein prozesstechnisch deutlicher Zeitraum liegt. Dies kann beispielsweise dann der Fall sein, wenn Mehrschicht- Elektrodenstruktur und Rückseiten- Elektrodenstruktur in räumlich getrennten Prozessanlagen hergestellt werden. Bei der erstgenannten Variante ist es sowohl möglich, dass die Rückseiten- Elektrodenstruktur vor dem Aufbringen der Saatschichtstruktur als auch danach - und somit vor dem galvanischen Abscheiden prozessiert wird.
Die Mehrschicht-Elektrodenstruktur kann im Verhältnis zum Halbleiterwafer sowohl als Emitter- Elektrode als auch als Basis-Elektrode ausgebildet sein. Ebenso ist es für beide Varianten denkbar, dass die Mehrschicht- Elektrodenstruktur auf der Rückseite oder auf der Vorderseite des
Halbleiterwafers angeordnet ist. Die nicht benötigte reduzierende Atmosphäre enthält mehr als 0,5 % und bevorzugt mehr als 2% Wasserstoff. Der Einsatz eines solchen Formiergas- Temperschrittes mit dem damit verbundenen zusätzlichen maschinellen Aufwand und dem erhöhten anlagentechnischen Risiko lässt sich auf einfache Weise einsparen.
Mit Vorteil wird das galvanische Abscheiden in Form eines Licht-induzierten Abscheideverfahrens (Light Induced Plating, LIP) durchgeführt. Dazu wird die Rückseitenmetallisierung des Halbleiterwafers mit einem definierten elektrischen Potential beaufschlagt und gleichzeitig die Frontseite einer definierten Lichteinstrahlung ausgesetzt. Aufgrund der Tatsache, dass es sich beim Halbleiterwafer um eine Solarzellenstruktur handelt, die im
Galvanisierungsbad angeordnet ist, fließt ein Licht-induzierter Strom, der zugleich die Metallabscheidung im Galvanisierungsbad steuert.
Bevorzugt wird das galvanische Abscheiden in einem Cyanid-freien
Galvanisierungsbad vorgenommen. Das Merkmal Cyanid-frei ist vorliegend so auszulegen, dass bis auf mitunter nicht zu vermeidende Verunreinigungen in Form von Spuren kein Cyanid bzw. keine Cyanidverbindungen im
Galvanisierungsbad vorliegen. Ein Cyanid-freies Galvanisierungsbad ist im Hinblick auf die Gefahrstoffproblematik deutlich einfacher im Umgang und in der Ver- und Entsorgung.
Es ist vorteilhaft, wenn das Cyanid-freie Galvanisierungsbad in Form einer wässrigen Lösung eingesetzt wird, die Metallionen, mindestens eine wasserlösliche Nitro-haltige Verbindung, mindestens ein Tensid, mindestens eine Amido-Verbindung und mindestens eine Komponente, die ausgewählt ist aus einer wasserlöslichen Aminosäure, einer wasserlöslichen Sulfonsäure und deren Mischungen umfasst.
Ein derartiges Galvanisierungsbad ist kommerziell unter dem Namen Enlight™ 620 von der Firma Rohm 6t Haas Electronic Materials, aus Marlborough, Massachusetts, USA erhältlich. Eine Alternative stellt das unter dem
Markennamen TechniSol™ Ag der Firma Technic Inc. aus Cranston, Rhode Island, USA angebotene Galvanisierungsbad dar. Die Metallionen in den vorliegenden Galvanisierungsbädern können durch Verwendung irgendeiner geeigneten in Lösungen löslichen Metallverbindung, typischerweise eines Metallsalzes, bereitgestellt werden. Solche
Metallverbindungen können ohne Einschränkung einschließen:
Metallhalogenide; Metallnitrat; Metallcarboxylate wie beispielsweise -acetat, Metallformiat und Metallgluconat; Metall-Aminosäure-Komplexe wie
beispielsweise Metall-Cystein-Komplexe; Metallalkylsulfonate wie
beispielsweise Metallmethanesulfonat und Metallethansulfonat;
Metallalkylolsulfonate, Metalltolylsulfonate und Metallphenolsulfonate.
Beispielhafte Metallverbindungen schließen Kupferverbindungen,
Goldverbindungen, Nickelverbindungen, Palladiumverbindungen und
Silberverbindungen ein. In einer Ausführungsform stellt die Metallverbindung einer Silberverbindung dar. Insbesondere schließen geeignete
Metallverbindungen Silbernitrat, Silber-Cystein-Komplex, Silbermethansulfonat, Silberethansulfonat, Silberpropansulfonat, Silberphenolsulfonat und
Silberacetat ein. Es wird den Fachleuten klar sein, dass, wenn das Metall Silber darstellt, das Metallsalz typischerweise kein Silberhalogenid aufgrund der eingeschränkten Löslichkeit solcher Salze darstellt. Mischungen von
Metallverbindungen können in den vorliegenden Beschichtungsbädern verwendet werden. Solche Mischungen können Metallverbindungen, die das gleiche Metall aufweisen, aber verschiedene Verbindungen darstellen, wie beispielsweise eine Mischung aus Silbernitrat und Silber-Cystein-Komplex, oder Metallverbindungen darstellen, die verschiedene Metalle aufweisen, wie beispielsweise eine Mischung Silber-Cystein-Komplex und Kupfergluconat. Wenn verschiedene Metallverbindungen, die verschiedene Metalle aufweisen, im Gemisch verwendet werden, wird das Galvanisierungsbad eine Legierung aus verschiedenen Metallen ablagern. Die Metallverbindungen werden zu dem Galvanisierungsbad in einer Menge zugegeben, die ausreichend ist, um eine Metallionenkonzentration in dem Galvanisierungsbad von 0,1 bis 60 g/l, typischer 0,5 bis 50 g/l, und noch typischer 1 bis 50 g/l, bereit zu stellen. Wenn die Metallionen Silberionen darstellen, liegt die Konzentration an Silberionen in dem Bad typischerweise in einer Menge von 2 bis 40 g/l. Solche Metallverbindungen sind im Allgemeinen von einer Vielfalt an Quellen wie beispielsweise Aldrich Chemical Company aus Milwaukee, Wisconsin, USA kommerziell erhältlich.
Die vorliegenden Galvanisierungsbäder enthalten einen Elektrolyten.
Irgendeiner einer breiten Vielfalt an Elektrolyten kann in den vorliegenden Galvanisierungsbädern, einschließlich Säuren und Basen, verwendet werden. Beispielhafte Elektrolyten schließen ohne Einschränkungen Alkansulfonsäuren wie beispielsweise Methansulfonsäure, Ethansulfonsäure und
Propansulfonsäure; Alkylolsulfonsäuren; Arylsulfonsäuren wie beispielsweise Toluolsulfonsäure, Phenylsulfonsäure und Phenolsulfonsäure; Amino-haltige Sulfonsäuren wie beispielsweise Amidosulfonsäure; Sulfaminsäure;
Mineralsäuren; Carbonsäuren wie beispielsweise Ameisensäure und
Haloessigsäuren; Halogenwasserstoffsäuren; und Pyrophosphat ein. Es wird den Fachleuten klar sein, dass Salze von Säuren und Basen als der Elektrolyt verwendet werden können. Weiterhin kann der Elektrolyt eine Mischung aus Säuren, eine Mischung aus Basen oder eine Mischung aus einer oder mehreren Säuren mit einer oder mehreren Basen enthalten. Solche Elektrolyten sind im Allgemeinen von einer Vielfalt an Quellen wie beispielsweise Aldrich Chemical Company erhältlich.
Während nicht beabsichtigt ist, an eine Theorie gebunden zu werden, wird angenommen, dass die Nitro-haltigen Verbindungen in dem vorliegenden Galvanisierungsbad zur Stabilisierung und Komplexierung des Bades wirken. Irgendeine aus einer breiten Vielfalt an wasserlöslichen Nitro-haltigen
Verbindungen kann verwendet werden. Solche Nitro-haltigen Verbindungen schließen ohne Einschränkung Nitro-haltige Carbonsäuren und ihre Salze und Nitro-haltige Sulfonsäuren und ihre Salze ein. Solche Nitro-haltigen
Verbindungen können eine oder mehrere Nitro-Gruppen enthalten. Die wasserlösliche Nitro-haltige Verbindung weist typischerweise mindestens eine heterocyclische Gruppe auf. In einer weiteren Ausführungsform stellt die Nitro- haltige Gruppe eine aromatische heterocyclische Verbindung dar. Beispielhafte Nitro-haltige Verbindungen schließen ohne Einschränkung 2-Nitrophthalsäure, 3-Nitrophthalsäure, 4-Nitrophthalsäure und/oder m-Nitrobenzolsulfonsäuren ein. Typischerweise wird die Nitro-haltige Gruppe in einer Menge von 0,1 bis 200 g/l des Bads und typischer 0,5 bis 175 g/l und noch typischerweise 1 bis 150 g/l, verwendet. Solche Nitro-haltigen Verbindungen sind im Allgemeinen von einer Vielfalt an Quellen wie beispielsweise Aldrich Chemical Company kommerziell erhältlich.
Eine breite Vielfalt an Tensiden kann in der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Irgendwelche anionischen, kationischen, amphoteren und
nichtionischen Tenside können verwendet werden. Beispielhafte nichtionische Tenside schließen Ester der Bernsteinsäure ein. In einer Ausführungsform ist das Tensid ausgewählt aus kationischen und amphoteren Tensiden.
Beispielhafte kationische Tenside schließen 1 ,3-Didecyl-2-methylimidazolium- chlorid, erhältlich von Degussa unter dem Markennamen TEGOTAIN™ ein, sind aber nicht darauf beschränkt. In einer anderen Ausführungsform ist das Tensid amphoter wie beispielsweise ein Alkylbetain, erhältlich von Degussa unter dem Markennamen TEGOTAIN™. Mischungen aus Tensiden können verwendet werden. Solche Tenside sind typischerweise in dem Galvanisierungsbad in einer Menge 0,1 bis 5 g/l vorhanden.
Eine breite Vielfalt an Amido-Verbindungen kann in den vorliegenden
Beschichtungsbädern verwendet werden. Geeignete Amido-haltige
Verbindungen schließen ohne Einschränkung Sulfonsäureamide wie
beispielsweise Bernsteinsäuresulfamid und Carbonsäureamide wie
beispielsweise Bernsteinsäureamid (Succinamidsäure) ein.
Im Allgemeinen ist die Amido-Verbindung in den Beschichtungsbädern in einer Menge von 0,01 bis 150 g/l, typischerweise 0,5 bis 100 g/l und typischer 1 bis 100 g/l vorhanden. Amido-Verbindungen sind im Allgemeinen von einer Vielfalt an Quellen wie beispielsweise Aldrich Chemical Company kommerziell erhältlich. Zusätzlich können Amido-Verbindungen in situ aus Imiden erzeugt werden wie beispielsweise Succinimid, zum Beispiel. Während man nicht an eine Theorie gebunden ist, wandeln sich Imide, die zu dem alkalischen Bad bei Badtemperaturen zugegeben werden, in ihre entsprechenden Amido- Verbindungen um. Es wird angenommen, dass dies durch einen nukleophilen Angriff durch Hydroxylionen (OH") an die Kohlenstoff-Stickstoff-Bindung (C-N) des Imids stattfindet.
Irgendeine Aminosäure kann in den vorliegenden Beschichtungsbadern geeignet verwendet werden, einschließlich Derivaten von Aminosäuren und Salzen von Aminosäuren. Die Aminosäuren der vorliegenden Erfindung können eine oder mehrere Mercapto-Gruppen zusätzlich zu einer oder mehreren Aminogrppen enthalten. Beispiele geeigneter Aminosäuren schließen Glycin, Alanin, Cystein, Methionin und 4-Aminonikotinsäure ein, sind aber nicht darauf beschränkt. Wenn eine Aminosäure in den vorliegenden Beschichtungsbädern verwendet wird, wird sie in einer Menge von 0,1 bis 150 g/l, typischer 0,5 bis 150 und noch typischer 0,5 bis 125 g/l verwendet. Mischungen aus Aminosäuren können verwendet werden. Solche Metallverbindungen sind im Allgemeinen von einer Vielfalt an Quellen wie beispielsweise Aldrich Chemical Company kommerziell erhältlich. Wenn das Metall Silber darstellt, ist die wasserlösliche Aminosäure typischerweise im Überschuss der stöchiometrischen Menge an Silber vorhanden.
Eine breite Vielfalt an wasserlöslichen Sulfonsäuren kann in den vorliegenden Beschichtungsbädern verwendet werden. Beispielhafte Sulfonsäuren schließen irgendwelche Sulfonsäuren ein, die vorstehend für den Elektrolyten
beschrieben sind. Wenn eine Sulfonsäure als der Elektrolyt verwendet wird, ist keine zusätzliche Sulfonsäure erforderlich. Typischerweise ist die Sulfonsäure in einer Menge von 0,1 bis 200 g/l vorhanden.
Optional können die vorliegenden Beschichtungsbäder eine oder mehrere zusätzliche Komponenten enthalten. Solche zusätzlichen Komponenten schließen ohne Einschränkung Glanzmittel, Kornfeinungszusätze,
Duktilitätsverbesserer, Korrosionsschutzmittel und Frostschutzmittel ein.
Sulfon-haltige Verbindungen können als Glanzmittel verwendet werden. Insbesondere enthalten geeignete Sulfon-haltige Verbindungen einen oder zwei aromatische Ringe an der Sulfongruppe. Solche aromatischen Ringe können optional substituiert sein mit einem oder zwei Substituenten, die ausgewählt sind aus Nitro, Amino, Halo, Alkyl und Metallen. Wenn vorhanden, ist die Sulfon-haltige Verbindung typischerweise in einer Menge von 0,001 bis 5 g/l des Galvanisierungsbads enthalten.
Eine breite Vielfalt an Korrosionsschutzmitteln kann optional in den
vorliegenden Beschichtungsbädern verwendet werden. Geeignete
Korrosionsschutzmittel schließen ohne Einschränkung Triazole, Benzotriazole, Tetrazole, Imidazole, Benzimidazole und Indazole ein. Besonders nützliche Korrosionsschutzmittel schließen (C Ci6)Alkylimidazole und Arylimidazole ein. Beispielhafte Korrosionsschutzmittel schließen Methylimidazol, Ethylimidazol, Propylimidazol, Hexylimidazol, Decylimidazol, Undecylimidazol, 1 -Phenyl- imidazol, 4-Phenylimidazol, Hydroxybenzotriazol, Aminobenzotriazol, 2-lmi- dazolcarboxaldehyd, Benzotriazolcarbonsäure, 2-Guanidinbenzimidazol, 2-Ami- noindazol, Chlorbenzotriazol, Hydroxyethylbenzotriazol, Hydroxyethylimidazol, Hydroxybenzimidazol und 1 ,2,4-Triazol ein, sind aber nicht darauf beschränkt. Mischungen aus Korrosionsschutzmitteln können vorteilhaft in den vorliegenden Beschichtungsbädern verwendet werden. Im Allgemeinen ist es, wenn ein Korrosionsschutzmittel verwendet wird, in einer Menge von 0,005 bis 50 g/l vorhanden.
Das Cyanid-freie Galvanisierungsbad weist bevorzugt ein Puffermittel auf, das das Galvanisierungsbad auf einem pH -Wert von 7 bis 14, bevorzugt auf einem pH -Wert zwischen 8 und 12 und besonders bevorzugt auf einem pH -Wert zwischen 9,5 und 10,5 aufrecht erhält.
Beispielhafte Puffermittel schließen Borat-Puffer (wie beispielsweise Borax), Phosphat- Puffer, Citrat-Puffer und Carbonat- Puffer ein, sind aber nicht darauf beschränkt. Die Menge des verwendeten Puffers ist die Menge, die ausreichend ist, um den pH des Galvanisierungsbads auf einem gewünschten Niveau aufrecht zu erhalten, wobei eine solche Menge den Fachleuten wohl bekannt ist.
In einer noch weiteren Ausführungsform kann ein Zusatzmetall optional zu dem Galvanisierungsbad zugegeben werden. Irgendein geeignetes Zusatzmetall kann verwendet werden. Solche Zusatzmetalle sind den Fachleuten wohl bekannt.
Die vorliegenden Beschichtungsbader weisen typischerweise einen pH in dem Bereich von 7 bis 14, typischer 7 bis 12 und noch typischer 9 bis 12 auf. Die Arbeitstemperatur der vorliegenden Beschichtungsbader liegt typischerweise in dem Bereich von 10 bis 45° C. Wenn das Galvanisierungsbad ein Silber- Beschichtungsbad darstellt, liegt die Arbeitstemperatur typischerweise in dem Bereich von 20 bis 40°C und typischer 33 bis 38°C. Ein Kühler wird
typischerweise verwendet, um das Galvanisierungsbad bei einer Temperatur unterhalb der Raumtemperatur aufrecht zu erhalten.
Die in der vorliegenden Erfindung verwendeten Cyanid-freien Metall- Beschichtungsbäder weisen eine ausreichende Stabilität unter den Bedingungen der Beleuchtung auf, die beim Licht-unterstützten Galvanisieren verwendet wird, um Metallablagerungen auf Halbleiterwafern für Solarzellen bereit zur stellen, die gewünschte Anforderungen erfüllen. Zudem weist das vorliegende Metall-Galvanisierungsbad ökologische Vorteile gegenüber herkömmlichen Licht-induzierten Beschichtungsbädern auf, weil das vorliegende
Beschichtungsbad Cyanid-frei ist. Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist, dass Hochleistungsausgaben ebenfalls auf den
metallbeschichteten photoelektrischen Vorrichtungen möglich sind, sodass die Menge an während des Metall-Galvanisierungsschritts verwendeter Energie reduziert werden kann, wobei dadurch die Betriebkosten reduziert werden. Ein weiterer Vorteil ist, dass die vorliegenden Beschichtungsbäder unter den Bedingungen der Licht-induzierten Beschichtung ausreichend stabil sind, um ihre Verwendung zu erlauben. In einer vorteilhaften Verfahrensvariante wird das Galvanisierungsbad auf einer Temperatur zwischen 25 und 45° C, bevorzugt zwischen 30 und 40 °C und besonders bevorzugt zwischen 33 und 37° C gehalten. Bevorzugt wird die Metallkonzentration des Galvanisierungsbades im Bereich von 10 bis 30g/l, bevorzugt im Bereich von 15 bis 25g/l und besonders bevorzugt im Bereich von 18 bis 22g/l gehalten.
Eine vorteilhafte Variante des Verfahrens sieht vor, dass die Rückseiten- metallisierung des Halbleiterwafers beim galvanischen Abscheiden in Form eines Licht-induzierten Abscheideverfahrens auf einem Potential von 0,1 bis 2,4 Volt , bevorzugt von 0,3 bis 1 ,2 Volt und besonders bevorzugt von 0,3 bis 0,8 Volt gehalten wird. Mit Vorteil wird das galvanische Abscheiden bei einer Lichteinstrahlung von 5 bis 40 kLux, bevorzugt von 10 bis 30 kLux, für eine Verweildauer im
Galvanisierungsbad von 4 bis 12 Minuten, bevorzugt von 6 bis 10 Minuten durchgeführt. Bevorzugt ist das galvanisch abgeschiedene Metall ausgewählt aus einer Gruppe umfassend Silber, Kupfer, Gold, Nickel, Titan und Palladium.
Mit Vorteil werden auf dem p-Typ Halbleiterwafer die Saatschichten mittels eines Siebdruckschritts unter Anwendung einer silberhaltigen Vollaufbau-Paste aufgebracht, die ein Aspektverhältnis (Verhältnis von Höhe zu Breite) von 0,5 bis 0,02 , bevorzugt von 0,2 bis 0,05 und besonders bevorzugt von 0,11 bis 0,09 gewährleistet.
Beispielhaft seien die die Pasten mit der Bezeichnung Sol950 und Sol953 der Firma Heraeus; 6440 und 6449 der Firma Cermet; SR3906 der Firma Namics; DD1200 der Firma Kyoto Elex; PV145, PV159 und PV173 (Pb-free) der Firma Dupont; 33-502 und 33-642 der Firma Ferro genannt. Eine vorteilhafte Variante des Verfahrens sieht vor, dass auf dem n-Typ Halbleiterwafer mit dem p-Typ Frontseitenemitter die Saatschichten mittels einer silberhaltigen Paste oder Tinte aufgebracht werden, die weniger als 5%, bevorzugt weniger als 2% und besonders bevorzugt weniger als 0,2% Aluminium enthält.
Eine weitere bevorzugte Variante des Verfahrens sieht vor, für das Aufbringen der Saatschichten eine Paste oder eine Tinte zu verwenden, die einen Gehalt an Partikeln elementaren Metalls von weniger als 5%, bevorzugt von weniger als 1 % und besonders bevorzugt von weniger als 0,5% aufweist und überwiegend aus einer Glasfritte aufgebaut ist. Die Glasfritte kann Metalle in Form von Oxiden bzw. anderen Metallsalzen enthalten.
Eine vorteilhafte Abwandlung des Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, dass nach dem Verfahrensschritt des Feuerns der Saatschichten und vor dem
Verfahrensschritt des galvanischen Abscheidens von Metall in einem Ätzschritt die gefeuerten Saatschichten bis auf eine Grenzschicht zum Halbleiterwafer heruntergeätzt werden. Dies kann beispielsweise durch einen nasschemischen Ätzschritt beispielsweise mit Salpetersäure vorgenommen werden. An Stelle des Ätzens mit Salpetersäure ist auch ein Ätzen der Glasschichten der gefeuerten Saatschichten beispielsweise mit HF möglich. Dies kann dazu führen, dass die gefeuerten Saatschichten vom Halbleiterwafer gelöst werden. Zurück bleiben Metallanteile an der Grenzschicht zum Halbleiterwafer. Diese dienen, ebenso wie die glasige Grenzschicht (im Fall der Ätze mit
Salpetersäure) als Ausgangspunkt für die im Anschluss daran vorgenommene galvanische Metallabscheidung.
Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines
Solarmoduls aus Solarzellen, wobei zunächst eine Mehrzahl von Solarzellen gemäß einer der vorangehend dargestellten Verfahrensvarianten hergestellt werden und diese Solarzellen anschließend elektrisch verschaltet, auf einem Substrat angeordnet und mit dem Substrat verkapselt werden. Die Figur 1 zeigt beispielhaft zwei Varianten des erfindungsgemäßen
Verfahrens in schematischer nicht maßstabsgerechter Querschnittsdarstellung. Im Bereich A ist das Ergebnis nach dem Bereitstellen eines Halbleiterwafers mit einer Basis 1 und einem frontseitigen Emitter 2 gezeigt. Die Oberfläche des frontseitigen Emitters 2 ist mit einer Antireflexschicht/Passivierungsschicht 3 versehen. Auf dem derart bereitgestellten Halbleiterwafer wurde eine
Saatschichtstruktur 4a angeordnet. Diese Saatschichtstruktur 4a wird mittels eines Druckverfahrens einer metallhaltigen Tinte oder Paste auf die Oberfläche gebracht.
Der Bereich B zeigt den Halbleiterwafer aus dem Bereich A nach dem Schritt des Feuerns. Durch das Feuern hat die in A abgeschiedene
Saatschichtstruktur 4a als gefeuerte Saatschicht 4b die
Antireflexschicht/Passivierungsschicht 3 durchdrungen und hat eine
Grenzfläche zwischen der Saatschicht und dem frontseitigen Emitter 2 gebildet. Figur 1 zeigt eine idealisierte Darstellung. Ebenso ist denkbar, dass die gefeuerte Saatschicht 4b die Antireflexschicht/Passivierungsschicht 3 nur teilweise durchdrungen hat. Weiterhin kann es in der Praxis durchaus auftreten, dass die Antireflexschicht/Passivierungsschicht 3 auch benachbart zur gefeuerten Saatschicht 4a angegriffen und teilweise aufgelöst wird.
Die in der Saatschichtstruktur 4a ursprünglich vorhandenen Lösungsmittel haben sich mit dem Feuern verflüchtigt und die Metallpartikel sind
zusammengesintert, so dass die gefeuerte Saatschicht 4b etwas kleiner und dichter ist als vor dem Feuern.
Der Bereich C zeigt eine Verfahrensvariante. Beispielsweise durch
nasschemisches Ätzen mit Salpetersäure lässt sich die gefeuerte Saatschicht 4b bis auf eine Kontaktschicht auf der Oberfläche des frontseitigen Emitters 2 entfernen. Im oberen Bereich dieser Kontaktschicht ist üblicherweise eine glasartige Phase vorhanden, die durch die Salpetersäure nicht angegriffen wird, so dass auch darunter befindliches Metall bzw. Metallkristallite am Übergang zum Emitter vorhanden bleiben. Hat die gefeuerte Saatschicht 4b die Antireflexschicht/Passivierungsschicht 3 nicht vollständig durchdrungen, so würden nach dem Ätzen mit der Salpetersäure diese von der gefeuerten Saatschicht 4a zuvor überdeckten Reste der Schicht 3 frei im Anschluss an den Ätzschritt frei liegen.
Alternativ zum Ätzschritt mit Salpetersäure kann ein Ätzschritt mit Flusssäure vorgenommen werden. Die Flusssäure würde nicht das Silber sondern die im Grenzbereich zum frontseitigen Emitter 2 vorhandene Glasphase ätzen. Dies kann dazu führen, dass sich die gefeuerte Saatschicht 4b vom Halbleiterwafer ablöst. Unter der Glasphase befinden sich freigelegter Emitter sowie eventuell Metallkristallite, die im Grenzbereich zum frontseitigen Emitter liegen und von der Flusssäure nicht angegriffen werden. Auf diesen lässt sich dann galvanisch Metall für die Frontseiten-Elektrodenstruktur abscheiden.
Im Bereich D wird der Halbleiterwafer mit der Konstellation aus Bereich B bzw aus Bereich C in ein hier nicht dargestelltes Galvanikbad eingebracht.
Bevorzugt wird ein Licht-induziertes Abscheideverfahren eingesetzt, dessen Wirkprinzip vorangehend kurz beschrieben worden ist. Im Ergebnis wird auf die gefeuerte Saatschicht 4b eine Schicht galvanisch abgeschiedenes Metall 4c, vorzugsweise Silber aufgebracht, um die gefeuerte Saatschicht 4b zu verstärken. Außerdem hat sich überraschend herausgestellt, dass die Galvanik derart positiven Einfluss auf den elektrischen Kontakt der gefeuerten
Saatschicht 4b ausübt, dass das bisher regelmäßig angewandte Formiergas- Tempern bei reduzierender Wasserstoff -Atmosphäre entfallen kann.
Wiederum zeigt Figur 1 im Bereich D eine idealisierte Darstellung. Real wird das galvanisch abgeschiedene Metall auch auf benachbarte Bereiche der Antireflexionsschicht/Passivierungsschicht 3 überlappen. Figur 2 zeigt das Ergebnis von Simulationsrechnungen des auf y-Achse aufgetragenen Serienwiderstands Rs einer Solarzelle gegenüber der Ohmigkeit Rsheet des p- Emitters des zum Einsatz kommenden Halbleiterwafers, die auf der x-Achse abgetragen ist. Der Serienwiderstand Rs setzt sich zusammen aus dem Kontaktwiderstand (10) der Elektroden zum Halbleitermaterial, dem von den Ladungsträgern im Emittermaterial zu überwindenden Schichtwiderstand (1 1 ), dem von den Elektronen längs der Elektrodenstrukturen erfahrenen
Linienwiderstand (12) und dem Restwiderstand (1 3) des Halbleiterwafers, der Rückseite und der Busbars. Es ist klar erkennbar, wie der Anteil des
Kontaktwiderstands (1 0) ab zirka 80 Ohm/sq mit steigender Ohmigkeit des Halbleiterwafers exponentiell ansteigt. Figur 2 stellt den Zustand nach dem Feuern der Saatschicht dar. Figur 3 zeigt die gleiche Darstellung der Parameter aus Figur 2, wobei jetzt der Zustand nach der galvanischen Metall-Abscheidebehandlung der Saatschicht dargestellt ist. Am auffälligsten ist die extreme Abnahme des Kontaktwiderstand (1 0) für hochohmige (>70 Ohm/sq) des Halbleiterwafer wie sie experimentell nachgewiesen wurde. Außerdem hat der Linienwiderstand (12) durch die guten elektrischen Leitungseigenschaften des galvanisch
abgeschiedenen Metalls deutlich abgenommen.
Figur 4 zeigt schließlich Messwerte. Die runden Punkte stellen die Messwerte des Serienwiderstands Rs nach dem Feuern der Saatschicht dar; die
quadratischen Punkte den Serienwiderstand Rs nach der galvanischen
Abscheidung von Metall auf den Saatschichten. Es ist nur noch ein schwacher Anstieg des Serienwiderstandes mit der Ohmigkeit des Emitters zu beobachten. Dieser ist nach Fig 3 größtenteils durch den steigenden Schichtwiderstand (1 1 ) bedingt.

Claims

Patentansprüche:
1 . Verfahren zur Herstellung einer Solarzelle mit den folgenden Schritten
- Bereitstellen eines Halbleiterwafers mit einer Frontseite und einer
Rückseite ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus:
- einem p-Typ-Halbleiterwafer mit einer p-Typ Basis und mit einem n-dotierten Frontseiten-Emitter mit einer Ohmigkeit von mehr als 70 Ohm/sq, bevorzugt mehr als 90 Ohm/sq und besonders bevorzugt mehr als 1 10 Ohm/sq und/oder einer Oberflächenkonzentration von weniger als 1020 Dotieratomen/cm3, bevorzugt weniger als 5x1019 Dotieratomen/cm3,
- einem n-Typ-Halbleiterwafer mit einer n-Typ Basis, einem n-Typ Frontseiten-Abschnitt zur Frontseiten-Kontaktierung der n-Typ Basis und einem p-Typ- Emitter,
- einem n-Typ-Halbleiterwafer mit einer n-Typ Basis und einem
p-dotierten Frontseitenemitter mit einer Ohmigkeit von mehr als 40 Ohm/sq und
einem n-Typ-Halbleiterwafer mit einer n-Typ Basis und einer p-dotierten Emitterstruktur zur Rückseitenkontaktierung oder einem p-Typ-Halbleiterwafer mit einer p-Typ Basis und einer n-dotierten Emitterstruktur zur Rückseitenkontaktierung,
- Aufbringen einer Saatschichtstruktur (4a) für eine Mehrschicht-Elektrodenstruktur auf der Frontseite oder auf der Rückseite des Halbleiterwafers,
- Feuern des Halbleiterwafers zum Einbrennen der Saatschichtstruktur (4a) zu gefeuerten Saatschichten (4b),
- galvanisches Abscheiden von Metall auf die gefeuerten Saatschichten (4b) zur Erzeugung einer Mehrschicht-Elektrodenstruktur (4b, 4c) und
- Aufbringen einer Rückseitenmetallisierung für eine zur Mehrschicht- Elektrodenstruktur (4b, 4c) korrespondierende Rückseitenelektroden- struktur auf der Rückseite des Halbleiterwafers,
wobei der Halbleiterwafer weder zwischen dem Verfahrensschritt des Feuerns und dem Verfahrensschritt des galvanischen Abscheidens noch nach dem Verfahrensschritt des galvanischen Abscheidens einer reduzierenden Atmosphäre bei einer Temperatur von mehr als 200° C ausgesetzt wird.
2. Verfahren gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die
reduzierende Atmosphäre mehr als 0,5 % und bevorzugt mehr als 2%
Wasserstoff enthält.
3. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das galvanische Abscheiden in Form eines Licht-induzierten Abscheideverfahrens durchgeführt wird.
4. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das galvanische Abscheiden in einem Cyanid-freien Galvanisiemngsbad vorgenommen wird.
5. Verfahren gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Cyanid- freie Galvanisiemngsbad in Form einer wässrigen Lösung eingesetzt wird, die Metallionen, mindestens eine wasserlösliche Nitro-haltige Verbindung, mindestens ein Tensid, mindestens eine Amido-Verbindung und mindestens eine Komponente, die ausgewählt ist aus einer wasserlöslichen Aminosäure, einer wasserlöslichen Sulfonsäure und deren Mischungen umfasst.
6. Verfahren gemäß Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Galvanisiemngsbad ein Puffermittel aufweist, das das Galvanisiemngsbad auf einem pH-Wert von 7 bis 14, bevorzugt auf einem pH -Wert zwischen 8 und 12 und besonders bevorzugt auf einem pH -Wert zwischen 9,5 und 10, 5 aufrecht erhält.
7. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Galvanisiemngsbad auf einer Temperatur zwischen 25 und 45° C, bevorzugt zwischen 30 und 40° C und besonders bevorzugt zwischen 33 und 37° C gehalten wird.
8. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallkonzentration des Galvanisiemngsbades im Bereich von 10 bis 30g/l, bevorzugt im Bereich von 1 5 bis 25g/l und besonders bevorzugt im Bereich von 18 bis 22g/l gehalten wird.
9. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückseitenmetallisierung des Halbleiterwafers beim galvanischen Abscheiden in Form eines Licht-induzierten Abscheideverfahrens auf einem Potential von 0, 1 bis 2,4 Volt , bevorzugt von 0,2 bis 1 ,2 Volt und besonders bevorzugt von 0,3 bis 0,8 Volt gehalten wird.
10. Verfahren gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das galvanische Abscheiden bei einer Lichteinstrahlung von 5 bis 40 kLux, bevorzugt 10 bis 30 kLux für eine Verweildauer von 4 bis 12 Minuten, bevorzugt von 6 bis 10 Minuten durchgeführt wird.
1 1 . Verfahren gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass das galvanisch abgeschiedene Metall ausgewählt ist aus einer Gruppe umfassend Silber, Kupfer, Gold, Nickel, Titan und
Palladium.
12. Verfahren gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass auf dem p-Typ Halbleiterwafer die Saatschichten mittels eines Siebdruckschritts unter Anwendung einer silberhaltigen Vollaufbau-Paste aufgebracht werden, die ein Aspektverhältnis von 0,5 bis 0,02 , bevorzugt von 0,2 bis 0,05 und besonders bevorzugt von 0,1 1 bis 0,09 gewährleistet.
1 3. Verfahren gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass auf dem n-Typ Halbleiterwafer mit dem p-Typ Frontseitenemitter die Saatschichten mittels einer silberhaltigen Paste oder Tinte aufgebracht werden, die weniger als 5%, bevorzugt weniger als 2% und besonders bevorzugt weniger als 0,2% Aluminium enthält.
14. Verfahren gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass für das Aufbringen der Saatschichten eine Paste oder eine Tinte zum Einsatz kommt, die einen Gehalt an Partikeln elementaren Metalls von weniger als 5%, bevorzugt von weniger als 1 % und besonders bevorzugt von weniger als 0,5% aufweist und überwiegend aus einer Glasfritte aufgebaut ist.
1 5. Verfahren gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass nach dem Verfahrensschritt des Feuerns der
Saatschichten und vor dem Verfahrensschritt des galvanischen Abscheidens von Metall in einem Ätzschritt die gefeuerten Saatschichten bis auf eine Grenzschicht zum Halbleiterwafer heruntergeätzt werden.
16. Verfahren zur Herstellung eines Solarmoduls aus Solarzellen, wobei
zunächst eine Mehrzahl von Solarzellen gemäß einem der Ansprüche 1 bis 1 5 hergestellt werden und diese Solarzellen anschließend elektrisch verschaltet, auf einem Substrat angeordnet und mit dem Substrat verkapselt werden.
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