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DE102008011969A1 - Inline-Herstellungsverfahren für Solarzellen - Google Patents

Inline-Herstellungsverfahren für Solarzellen Download PDF

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DE102008011969A1
DE102008011969A1 DE102008011969A DE102008011969A DE102008011969A1 DE 102008011969 A1 DE102008011969 A1 DE 102008011969A1 DE 102008011969 A DE102008011969 A DE 102008011969A DE 102008011969 A DE102008011969 A DE 102008011969A DE 102008011969 A1 DE102008011969 A1 DE 102008011969A1
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Inventor
Jörg-Lothar Franke
Sven-Jürgen Dr. Zastrau
Markus Dr. Thomalla
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Conergy AG
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Conergy AG
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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10FINORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F71/00Manufacture or treatment of devices covered by this subclass

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  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Solarzellen, mit den Schritten Bereitstellen eines Halbleitersubstrats, Strukturieren einer Oberfläche des Halbleitersubstrats durch Ätzen in einem inline-Prozess, Dotieren, insbesondere n-Dotieren, vorzugsweise durch Auftragen von Phosphorsäure. Erfindungsgemäß wird das Halbleitersubstrat zur Strukturierung mit einer Ätzflüssigkeit benetzt, welche ein eine Reaktion hervorrufendes Gemisch ist, das ein ätzendes Reaktionsprodukt erzeugt und bei dem zumindest im Zuge des Anfahrprozesses des inline-Prozesses der Ätzflüssigkeit das Reaktionsprodukt zugesetzt wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Solarzellen, mit den Schritten Bereitstellen eines Halbleitersubstrats, Strukturieren einer Oberfläche des Halbleitersubstrats durch Ätzen in einem inline Prozess, Dotieren, insbesondere n-Dotieren, vorzugsweise durch Auftragen von Phosphorsäure.
  • Verfahren der vorgenannten Art werden genutzt, um zuvor beispielsweise durch Schneiden eines Siliziumblocks hergestellte Siliziumwafer zu Solarzellen zu verarbeiten. Grundsätzlich werden im Zuge einer solchen Solarzellenherstellung eine Vielzahl von Schritten ausgeführt, die dazu dienen, das Halbleitersubstrat hinsichtlich seiner geometrischen Eigenschaften, insbesondere der Oberflächeneigenschaften, zu gestalten und hinsichtlich seiner elektrischen Eigenschaften, also insbesondere zur Ausgestaltung einer t-dotierten und n-dotierten Zone, deren Kontaktierung mit entsprechenden Elektrodenableitungen und der Optimierung hinsichtlich optischer Eigenschaften wie Absorptionseigenschaft und Reflektivität zu gestalten.
  • Mit der steigenden Nachfrage nach Solarzellen zu niedrigen Fertigungskosten besteht ein erhöhter Bedarf für Fertigungsverfahren, die geeignet sind, um Solarzellen mit hoher Energieausbeute in einem Fertigungsverfahren mit geringer Ausschussquote herzustellen. Zum Anmeldezeitpunkt wird der Bedarf an Solarzellen für großflächige Solarpanel zu einem bedeutenden Teil durch Solarzellen aus multikristallinem Silizium gedeckt. Solche multikristallinen Silizium-Solarzellen erreichen nach verfügbaren Fertigungsverfahren eine Energieeffizienz von etwa 15%, besondere optimierte Verfahren liegen etwas darüber.
  • Aus „Almost 1% Absolute Efficiency Increase in MC-SI Solar Cell Manufacturing with Simple Adjustment to the Processing Sequence" von C. J. J. Tool et al., 21st European Photovoltaic Solar Energy Conference and Exhibition, 4.–8. September 2006, Dresden, Germany, ist ein Herstellungsverfahren für multikristalline Silizium-Solarzellen bekannt, welches in einer Inline-Solarzellen-Herstellungsfolge eine Isotexturierung der Oberfläche unter gleichzeitiger Entfernung von Sägespuren, eine ein- oder doppelseitige Dotierung durch Phosphoranwendung und Erhitzung in einem Durchlaufofen, eine Entfernung von Phosphorglas mittels Fluorwasserstoff, eine Ablagerung von SiNhx:H mittels eines PECVD-Systems, eine Bedruckung mit Silberleiterbahnen auf der Frontseite und eine vollflächige rückseitige Aluminiummetallisierung in einem Durchlaufofen und eine abschließende Kantenisolierung vorsieht. Bestimmte Prozessstufen werden von einem Reinigungsprozess gefolgt.
  • Mit einem solchen Verfahren ist es grundsätzlich möglich, Solarzellen einer bestimmten Effizienz herzustellen. Jedoch sind die Ergebnisse noch nicht hinreichend, um den steigenden Bedarf an effizienten Solarzellen zu befriedigen und insbesondere besteht ein fortschreitender Bedarf an zuverlässig arbeitenden Fertigungsverfahren mit niedriger Ausschussquote und hoher Effizienz der hergestellten Solarzellen.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Fertigungsverfahren für Solarzellen bereitzustellen, welches Solarzellen höherer Qualität ermöglicht.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Verfahren der eingangs genannten Art gelöst, bei dem das Halbleitersubstrat zur Strukturierung mit einer Ätzflüssigkeit benetzt wird, welche ein eine Reaktion hervorrufendes Gemisch ist, das ein ätzendes Reaktionsprodukt erzeugt und bei dem zumindest im Zuge des Anfahrprozesses des inline-Prozesses der Ätzflüssigkeit das Reaktionsprodukt zugesetzt wird.
  • Dem erfindungsgemäßen Verfahren liegt die Erkenntnis zugrunde, dass insbesondere die Ätzleistung bei Strukturierung und gegebenenfalls auch gleichzeitiger Entfernung von Sägespuren einerseits ein die Fertigungszeitverkürzung beschränkender Faktor darstellt und andererseits Einfluss auf die Qualität der späteren Solarzelle nimmt. Die Strukturierung wird typischerweise mit einer Ätzflüssigkeit erreicht, die ein Gemisch ist, das aus sich selbst heraus und/oder in Reaktion mit dem Halbleitersubstrat eine Reaktion hervorruft und hierbei ein Reaktionsprodukt erzeugt. Das Reaktionsprodukt ist oftmals ätzend wirksam und mehr oder weniger leicht flüchtig und es ist bekannt, zur Stabilisierung der Ätzflüssigkeit laufend die Ausgangsstoffe des Reaktionsgemisches zuzuführen, um eine stabile Zusammensetzung des Gemischs während des Fertigungszeitraums zu erhalten. Erfindungsgemäß wird eines der ätzenden Reaktionsprodukte zumindest im Zuge des Anfahrprozesses der Ätzflüssigkeit zugesetzt. Dieser Maßnahme liegt die Erkenntnis zugrunde, dass insbesondere ein Reaktionsprodukt einen wirksamen Ätzvorgang erzeugen kann bzw. den Ätzvorgang beschleunigen kann. Allerdings liegt dieses Reaktionsprodukt beim Anfahren des Herstellungsprozesses noch nicht in ausreichender Menge vor, da die Reaktion erst nach Ansatz der Ätzflüssigkeit und/oder bei Kontakt dieser mit dem Halbleitersubstrat in Gang kommt, so dass die Fertigungsleistung herabsetzende Anfahrprobleme in Kauf genommen werden müssen. Diese Anfahrprobleme werden erfindungsgemäß überwunden, indem das Reaktionsprodukt zugesetzt wird.
  • Dabei ist es gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform insbesondere bevorzugt, dass das Reaktionsprodukt in insbesondere regelmäßigen Abständen oder kontinuierlich während des Strukturierens der Ätzflüssigkeit zugesetzt wird. Bei dieser bevorzugten Ausführungsform wird das Reaktionsprodukt in konstanter Weise oder periodisch in regelmäßigen Zeitabständen, gegebenenfalls auch unregelmäßigen Zeitabständen, beispielsweise in Abhängigkeit einer Messung, also einem Regelvorgang zur Einstellung einer bestimmten Zielgröße, wie beispielsweise eines pH-Wertes, auch während des laufenden Fertigungsprozesses der Ätzflüssigkeit zugesetzt wird. Hierdurch kann eine für die Ätzwirkung optimale Zusammensetzung während des gesamten Fertigungsprozesses aufrechterhalten werden uns somit von Anbeginn des Fertigungsprozesses an bis zum Ende die Qualität und Fertigungseffizienz gesteigert werden.
  • Weiterhin ist es bevorzugt, wenn das Halbleitersubstrat mit der Ätzflüssigkeit benetzt wird, indem es in ein Bad aus der Ätzflüssigkeit zumindest teilweise eingetaucht wird. Dabei kann das Halbleitersubstrat auch jeweils nur von einer Seite prozessiert werden, um so Ätzschäden zu vermeiden. Ein solcher Tauchvorgang in die Ätzflüssigkeit ist insbesondere in einem inline-Prozess besonders effizient umzusetzen und stellt eine vollständige und gleichmäßige Benetzung des Halbleitersubstrats mit der Ätzflüssigkeit sicher.
  • Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Ätzflüssigkeit eine erste Säure enthält und als ätzendes Reaktionsprodukt eine zweite Säure zugesetzt wird, welche ein übereinstimmendes Zentralatom wie die erste Säure aufweist, dessen Oxidationsstufe um zumindest zwei reduziert ist. Diese bevorzugte Ausgestaltung berücksichtigt den Umstand, dass für eine Reihe für Ätzvorgänge wirksame Säuren eine im Zuge des Ätzvorgangs auftretende Reaktion beobachtet wird, die mit einer Reduktion der Oxidationsstufe des Zentralatoms einhergeht und hierbei ein Reaktionsprodukt zur Folge hat, welches in seiner Ätzwirkung für den Strukturierungsprozess vorteilhaft ist. Beispiele solcher Reaktionen sind beispielsweise die Reaktion von Salpetersäure zu salpetriger Säure, die Reaktion von Schwefelsäure zu schwefliger Säure, die Reaktion von Phosphorsäure zu phosphoriger Säure oder Phosphinsäure und dergleichen. Unter Reduktion der Oxidationsstufe um zumindest zwei ist dabei zu verstehen, dass das Zentralatom der zweiten Säure mit einem Sauerstoffatom weniger gebunden ist als das Zentralatom der ersten Säure, wobei als Zentralatom hierbei in dem vorangegangenen Beispiel das Stickstoffatom, das Schwefelatom bzw. das Phosphoratom zu verstehen ist.
  • Insbesondere ist es für den Herstellvorgang von Solarzellen bevorzugt, wenn die erste Säure Salpetersäure und die zweite Säure salpetrige Säure ist. Die Paarung Salpetersäure und salpetriger Säure hat sich als besonders bewährt in der Strukturierung von Halbleitersubstraten für Solarzellen gezeigt und bei Verwendung eines Salpetersäure enthaltenden Gemischs für den Strukturierungs-Ätzvorgang kann erfindungsgemäß durch das Zusetzen von salpetriger Säure sowohl der Anfahrvorgang beschleunigt werden als auch der gesamte Strukturierungsvorgang über die Zeitdauer des gesamten Fertigungsverfahrens optimiert werden.
  • Noch weiter ist es bevorzugt, wenn die Oberfläche des Halbleitersubstrats zwischen Strukturieren und Dotieren und/oder nach dem Dotieren mit einer Spülflüssigkeit gespült wird, deren Temperatur oberhalb der Raumtemperatur ist, vorzugsweise oberhalb von 30°C, weiter vorzugsweise im Bereich zwischen 40°C und 70°C, insbesondere etwa 55°C. Grundsätzlich ist es bekannt, die Oberfläche zwischen einzelnen, bestimmten Arbeitsgängen zu reinigen. Gemäß dieser Fortbildung wird dieser Reinigungsvorgang mit einer erwärmten Spülflüssigkeit durchgeführt und es hat sich überraschend gezeigt, dass durch die so durchgeführte Reinigung eine erhebliche Verbesserung der Qualität der Solarzellen erreicht wird.
  • Dabei ist es weiter bevorzugt, wenn die Spülflüssigkeit einen pH-Wert kleiner sieben hat, insbesondere eine schwache Fluorwasserstoff-Lösung ist. Diese Fortbildung geht auf die Erkenntnis zurück, dass neben der Temperaturerhöhung der Spülflüssigkeit auch eine Absenkung des pH-Werts aus dem neutralen Bereich in den sauren Bereich eine erhebliche Verbesserung der Qualität der solcherart erzeugten Solarzellen zur Folge hat. Dabei ist es besonders bevorzugt, wenn ein Spülen mit saurer Lösung, insbesondere schwacher HF erfolgt. Grundsätzlich kann mit einer oder beiden der vorgenannten Modifikationen im Spülprozess der aufwendige Reinigungsprozess der Oberfläche zwischen einzelnen Verfahrenschritten des Herstellvorgangs von Solarzellen, wobei diese Reinigungsschritte häufig mittels Di-Wasserspülen, alkalischen und oxidierenden Bädern mit dazwischen liegenden Spülschritten erfolgt, eine insgesamt homogenere Dotierung bewirken und zudem, sofern in einem nachfolgenden Schritt noch eine Antireflexionsschicht auf die Solarzelle aufgebracht wird, auch die Homogenität dieser Antireflexionsschicht erhöhen. Zudem ist beobachtet worden, dass durch die Verwendung eines erwärmten Reinigungsspülungsbades die nachfolgend erforderliche Trocknung des Halbleitersubstrats verbessert wird, was der Prozessgeschwindigkeit zugute kommt.
  • Die Spülung mit saurer Lösung ist insbesondere dann effizient, wenn sie nach einer Behandlung des Halbleitersubstrats in einem alkalischen Bad erfolgt.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass zwischen Strukturieren und Dotieren die Oberfläche durch Erhöhung der Hydrophilität für einen Diffusionsprozess vorbereitet wird, indem die Oberfläche mit einer Reinigungsflüssigkeit mit gegenüber der Raumtemperatur erhöhten Temperatur, vorzugsweise oberhalb von 40°C, weiter vorzugsweise im Bereich zwischen 60°C und 80°C, insbesondere etwa 70°C gespült wird. Durch diese Fortbildung kann in effizienterer Weise als bei bekannten Verfahren die Hydrophilität der Halbleitersubstratoberfläche erhöht werden, was sich insbesondere vorteilhaft auf die nachfolgende Dotierung auswirkt, da das Auftragen der für die Dotierung notwendigen Wirksubstanz wie beispielsweise Phosphorsäure durch diese Hydrophilität erheblich erleichtert, in seiner Homogenität verbessert und zeitlich stabiler möglich wird.
  • Gemäß einer noch weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt das Dotieren durch Aufsprühen eines Wirkstoffs, insbesondere Phosphorsäure und dieses Aufsprühen erfolgt vorzugsweise mittels eines Spin-Dopers. Diese Form des Auftrags eines Wirkstoffs zum Dotieren eignet sich insbesondere gut für eine zeiteffiziente und qualitativ hochwertige inline-Fertigung von Solarzellen.
  • Noch weiter ist es bevorzugt, wenn das Dotieren durch Aufsprühen eines Wirkstoffs, insbesondere Phosphorsäure oder phosphoriger Säure, innerhalb einer Sprühkammer erfolgt und sich an Wänden der Sprühkammer niederschlagender Wirkstoff mittels in den Wänden ausgebildeten Ablaufrinnen oder Ablaufkanten und unterhalb der Ablaufrinnen bzw. -kanten verlaufende Drähte abgeleitet werden. Grundsätzlich ist die Dotierung durch Aufsprühen eines Wirkstoffs in einer Kammer und nachfolgenden Diffusionsprozess bekannt. Problematisch bei diesem Vorgehen ist jedoch, dass sich in der Kammer regelmäßig Wirkstoffanteile an den Kammerwänden niederschlagen und ansammeln. Dieser Wirkstoff-Niederschlag kann bei ungünstigen Verhältnissen auf das Substrat tropfen und hierbei die Gleichmäßigkeit des Auftrags behindern, was eine ungleichmäßige Dotierung und folglich Effizienzherabsetzung der Solarzelle zur Folge haben kann. Erfindungsgemäß wird der sich auf den Wänden der Sprühkammer niederschlagende Wirkstoff mittels Ablaufrinnen und unterhalb dieser Ablaufrinnen verlaufenden Drähte in zuverlässiger Weise abgeleitet, wodurch gegenüber vorbekannten Verfahren die Gefahr eines Abtropfens des Niederschlags auf das Halbleitersubstrat in zuverlässiger Weise verhindert werden kann und hierdurch die Effizienz der hergestellten Solarzellen erhöht werden kann bzw. die Ausschussrate des Fertigungsprozesses verringert werden kann.
  • Schließlich ist es bevorzugt, wenn nach dem Dotieren eine beim Dotieren entstehende Glasschicht durch Einwirken eines Reaktionsbades mit einer Temperatur oberhalb der Raumtemperatur, vorzugsweise oberhalb von 30°C, weiter vorzugsweise im Bereich zwischen 35°C und 65°C, insbesondere etwa 50°C entfernt wird. Gemäß dieser Fortbildung wird eine Glasschicht, wie beispielsweise das bei der Dotierung mit Phosphorsäure oder phosphoriger Säure entstehende Phosphorglas, entfernt, wodurch die Effizienz der Solarzelle gesteigert werden kann. Grundsätzlich kann diese Entfernung der Glasschicht erfindungsgemäß durch Anwenden einer erwärmten Ätzflüssigkeit in effizienterer Weise durchgeführt werden als bei bekannten Verfahren und durch diese effiziente Entfernung insbesondere Homogenitätsunregelmäßigkeiten in der Solarzelle beseitigt werden, wodurch die Gesamteffizienz der Solarzelle wiederum gesteigert werden kann.
  • Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist eine Inline-Vorrichtung zur Herstellung von Solarzellen, umfassend eine Halbleitersubstratfördervorrichtung, welche ausgebildet ist, um Halbleiter über folgende Bearbeitungsstationen zu fördern: eine erste Reaktionsgemischauftragsvorrichtung zur Strukturierung des Halbleitersubstrats, und eine Sprühdotierungsvorrichtung zum Dotieren des Substrats, bei der die Reaktionsgemischauftragsvorrichtung mit einer Zufuhrleitung verbunden ist, die mit einer Quelle verbunden ist, die ein Reaktionsprodukt des Reaktionsgemisches beinhaltet. Diese inline-Vorrichtung eignet sich insbesondere zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Zu insbesondere diesem Zweck ist die erfindungsgemäße inline-Vorrichtung so ausgebildet, dass ein Reaktionsprodukt des Reaktionsgemisches, welches die Strukturierung bewirkt, dem Reaktionsgemisch zugeführt werden kann, was einerseits in konstanter Weise, andererseits in regelmäßigen oder unregelmäßigen Zeitabständen, beispielsweise in Gestalt eines Regelungsvorgangs erfolgen kann.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann gemäß den Ansprüchen 13–15 fortgebildet werden. Bezüglich der in diesen Ansprüchen aufgeführten Fortbildungen wird auf die detaillierte Beschreibung der Ausgestaltungen und Vorteile der hierzu korrespondierenden Verfahrensfortbildungen Bezug genommen.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren läuft nach einer bevorzugten Ausführungsform wie folgt ab:
    In einem ersten Schritt wird die Strukturierung gestartet, indem ein Siliziumsubstrat in ein Gemisch aus HF und Salpetersäure eingetaucht wird. Der Anfahrprozess wird beschleunigt, indem diesem Gemisch salpetrige Säure zugesetzt wird.
  • In einem nachfolgenden Schritt wird die Strukturierung der Oberfläche durchgeführt und während dieses Strukturierungsvorgangs salpetrige Säure weiter hinzugesetzt, um die Ätzrate des Bades zu optimieren und gleichzeitig die Badstandzeit zu verlängern.
  • Nach erfolgter Strukturierung wird mit Di-Wasser, welches auf 55°C erwärmt ist, gespült, wobei in effizienter Weise die zuvor verwendeten Tenside gelöst werden.
  • Der Spülprozess umfasst weiterhin die Schritte eines Di-Wasserspülens, eines alkalischen und oxidierenden Bades mit jeweils dazwischen liegenden Spülschritten. Dabei werden die Spülschritte mit einer sauren Lösung in Form von vorzugsweise schwacher HF nach dem alkalischen Bad durchgeführt, um hierdurch eine verbesserte Spülwirkung zu erzielen.
  • Hierauf folgend wird in einem Cleanbad, wie es aus der Halbleiterindustrie bekannt ist, die Oberfläche für die nachfolgend erforderliche Diffusion vorbereitet, wobei das Bad auf 70°C erwärmt wird, um hierdurch die Oberflächenhydrophilität zu verbessern.
  • Hierauf folgend erfolgt eine inline-Sprüh-Dotierung mittels eines Gemischs von H3PO4, welches in Ethanol oder in wässriger Lösung gelöst ist. Diese Sprühdotierung findet in einer Sprühkammer statt, deren Wände mit Ablaufrinnen und Ablaufkanten versehen sind, zumindest in dem Bereich, aus dem zur Vermeidung einer Tropfgefahr sich niederschlagende Sprühflüssigkeit abgeführt werden müssen. Dabei ist zumindest unter denjenigen Ablaufrinnen und gegebenenfalls Ablaufkanten ein schräg verlaufender Draht gespannt, der an kritischen Stellen die sich niederschlagende Sprühflüssigkeit abführt, so dass diese nicht auf den Wafer fallen kann, was andernfalls eine inhomogene Diffusion zur Folge hätte.
  • Auf die Sprühdotierung folgt eine inline-Diffusion, die insbesondere in einem Durchlaufofen bei dem Fachmann bekannten Durchlaufzeiten und -temperaturen erfolgen kann.
  • In einem nachfolgenden Prozess wird das im Zuge dieser Diffusion entstehende Phosphorglas in einem auf 40–60°C erwärmten Ätzbad entfernt.
  • Es folgt auf diesen Schritt eine Zusatzreinigung der Wafer-Oberfläche, die insbesondere, wie zuvor, mittels eines auf 55°C erwärmten Spülprozesses durchgeführt werden kann. Hierauf folgend wird das so behandelte Halbleitersubstrat mit einer Antireflexbeschichtung aus SiN mit einem PECVD-Verfahren beschichtet, um hierdurch die Reflexion der der Lichtstrahlung ausgesetzten Oberfläche der Solarzelle zu reduzieren. Auf die so erfolgte Antireflexionsbeschichtung folgt ein letztmaliger, abschließender Oxidationsprozess mit einem anschließenden Ätzprozess zur Reinigung, um die Antireflexionsstruktur bis zum Silizium zu öffnen.
  • Hierauf folgend wird in drei nachfolgenden Schritten zunächst die Rückseite mit Silberpaste, darauf folgend mit Aluminiumpaste bedruckt und schließlich auch die Vorderseite mit Silberpaste bedruckt, wobei zu verstehen ist, dass die Rückseite vollflächig bedruckt werden kann, wohingegen auch die Vorderseite lediglich schmale Leiterbahnen gedruckt werden, um die Abschirmung der Solarzelle gering zu halten, ohne hierbei die Ableitung der Elektronen durch hohe Widerstände zu behindern.
  • Durch Firing der aufgedruckten Pasten werden die Leiterbahnen bzw. die vollflächige Leiterbeschichtung stabilisiert.
  • Hierauf folgend wird noch eine Kantenisolation in einer dem Fachmann bekannten Weise durchgeführt und das Fertigungsverfahren wird durch einen Zelltest mit entsprechender Zellsortierung abgeschlossen.
  • Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird eine effiziente Fertigungsweise für Solarzellen mit hoher Energieeffizienz bereitgestellt. Es ist zu verstehen, dass die aufgezählten vorteilhaften Fortbildungen sowohl einzeln erfindungsgemäße Wirkung entfalten, insbesondere aber in Zusammenwirkung zu einem vorteilhaften Fertigungsverfahren führen. Dem Fachmann sind für die einzelnen Fertigungsschritte sowie die dabei verwendeten Lösungen, Wirkstoffe und Verfahren neben den zuvor aufgezählten Beispielen auch andere Lösungen, Wirkstoffe und Verfahren bekannt. Eine Beschränkung durch die zuvor aufgeführten Beispiele ist nicht beabsichtigt, vielmehr wird der Schutzbereich durch die nachfolgenden Ansprüche definiert.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Nicht-Patentliteratur
    • - „Almost 1% Absolute Efficiency Increase in MC-SI Solar Cell Manufacturing with Simple Adjustment to the Processing Sequence” von C. J. J. Tool et al., 21st European Photovoltaic Solar Energy Conference and Exhibition, 4.–8. September 2006, Dresden, Germany [0004]

Claims (15)

  1. Verfahren zur Herstellung von Solarzellen, mit den Schritten: i. Bereitstellen eines Halbleitersubstrats, ii. Strukturieren einer Oberfläche des Halbleitersubstrats durch Ätzen in einem inline Prozess, iii. Dotieren, insbesondere n-Dotieren, vorzugsweise durch Auftragen von Phosphorsäure, dadurch gekennzeichnet, dass das Halbleitersubstrat zur Strukturierung mit einer Ätzflüssigkeit benetzt wird, welche ein eine Reaktion hervorrufendes Gemisch ist, das ein ätzendes Reaktionsprodukt erzeugt und dass zumindest im Zuge des Anfahrprozesses des inline-Prozesses der Ätzflüssigkeit das Reaktionsprodukt zugesetzt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Reaktionsprodukt in insbesondere regelmäßigen Abständen oder kontinuierlich während des Strukturierens der Ätzflüssigkeit zugesetzt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Halbleitersubstrat mit der Ätzflüssigkeit benetzt wird, indem es in ein Bad aus der Ätzflüssigkeit zumindest teilweise eingetaucht wird.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ätzflüssigkeit eine erste Säure enthält und als ätzendes Reaktionsprodukt eine zweite Säure zugesetzt wird, welche ein übereinstimmendes Zentralatom wie die erste Säure aufweist, dessen Oxidationsstufe um zumindest zwei reduziert ist.
  5. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Säure Salpetersäure und die zweite Säure salpetrige Säure ist.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche des Halbleitersubstrats zwischen Strukturieren und Dotieren und/oder nach dem Dotieren mit einer Spülflüssigkeit gespült wird, deren Temperatur oberhalb der Raumtemperatur ist, vorzugsweise oberhalb von 30°C, weiter vorzugsweise im Bereich zwischen 40°C und 70°C, insbesondere etwa 55°C.
  7. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Spülflüssigkeit einen pH-Wert kleiner sieben hat, insbesondere eine schwache Fluorwasserstoff-Lösung ist.
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Strukturieren und Dotieren die Oberfläche durch Erhöhung der Hydrophilität für einen Diffusionsprozess vorbereitet wird, indem die Oberfläche mit einer Reinigungsflüssigkeit mit gegenüber der Raumtemperatur erhöhten Temperatur, vorzugsweise oberhalb von 40°C, weiter vorzugsweise im Bereich zwischen 60°C und 80°C, insbesondere etwa 70°C gespült wird.
  9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Dotieren durch Aufsprühen eines Wirkstoffs, insbesondere Phosphorsäure oder phosphorige Säure erfolgt und dieses Aufsprühen mittels eines Spin-Dopers erfolgt.
  10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Dotieren durch Aufsprühen eines Wirkstoffs, insbesondere Phosphorsäure oder phosphorige Säure, innerhalb einer Sprühkammer erfolgt und sich an Wänden der Sprühkammer niederschlagender Wirkstoff mittels in den Wänden ausgebildeten Ablaufrinnen oder -kanten und unterhalb der Ablaufrinnen bzw. -kanten verlaufende Drähte abgeleitet werden.
  11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Dotieren eine beim Dotieren entstehende Glasschicht durch Einwirken eines Reaktionsbades mit einer Temperatur oberhalb der Raumtemperatur, vorzugsweise oberhalb von 30°C, weiter vorzugsweise im Bereich zwischen 35°C und 65°C, insbesondere etwa 50°C entfernt wird.
  12. Inline-Vorrichtung zur Herstellung von Solarzellen, umfassend: eine Halbleitersubstratfördervorrichtung, welche ausgebildet ist, um Halbleiter über folgende Bearbeitungsstationen zu fördern: i. eine erste Reaktionsgemischauftragsvorrichtung zur Strukturierung des Halbleitersubstrats, und ii. eine Sprühdotierungsvorrichtung zum Dotieren des Substrats, dadurch gekennzeichnet, dass die Reaktionsgemischauftragsvorrichtung mit einer Zufuhrleitung verbunden ist, die mit einer Quelle verbunden ist, die ein Reaktionsprodukt des Reaktionsgemisches beinhaltet.
  13. Inline-Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Sprühdotierungsvorrichtung eine Sprühkammer umfasst, deren Wände zumindest teilweise Ablaufrinnen zum Abführen sich auf den Wänden niederschlagender Sprühflüssigkeit und unterhalb und entlang zumindest einiger dieser Ablaufrinnen verlaufende Drähte aufweisen.
  14. Inline-Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 12–13, dadurch gekennzeichnet, dass in Halbleitersubstratförderrichtung zwischen der Reaktionsgemischauftragsvorrichtung und der Sprühdotierungsvorrichtung und/oder nach der Sprühdotierungsvorrichtung eine Spülvorrichtung zum Spülen des Halbleitersubstrat angeordnet ist, die eine Spültemperaturerwärmungsvorrichtung umfasst, die ausgebildet ist, um die Spülflüssigkeit auf eine Temperatur oberhalb der Raumtemperatur, vorzugsweise oberhalb von 30°C, weiter vorzugsweise im Bereich zwischen 40°C und 70°C, insbesondere etwa 55°C einzuregeln.
  15. Inline-Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Spülvorrichtung mit einer Quelle einer schwach sauren Lösung, insbesondere Fluorwasserstoff-Lösung verbunden ist.
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Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
"Almost 1% Absolute Efficiency Increase in MC-SI Solar Cell Manufacturing with Simple Adjustment to the Processing Sequence" von C. J. J. Tool et al., 21st European Photovoltaic Solar Energy Conference and Exhibition, 4.-8. September 2006, Dresden, Germany

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