用于对太阳能电池的金属触点形成种子层和随后加固该种子层或该金属触点的光致电化脉冲沉积的方法和用于实现该方法的装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种光致电化沉积方法，其中，在第一金属触点和辅助电极之间的电势差根据预定电压/时间特性作为时间的函数而变化，并且在太阳能电池上的光辐射都根据光辐射/时间特性作为时间的函数而变化。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种光致电化脉冲沉积方法，使用该方法，可以对仅具有一个单独金属触点的太阳能电池形成另ー金属触点。待形成的该金属触点尤其涉及太阳能电池的正面触点(已经存在的単独触点随后为太阳能电池的背面上的触点或背面触点)。此外，本专利技术涉及对应于该方法的装置。
技术介绍
太阳能电池的效率尤其取决于太阳能电池的电触点电阻的值。这由此涉及在太阳能电池的半导体材料(通常为掺杂硅)和g在传导该电池中产生的电流的金属之间的触点，即，太阳能电池的正面触点和太阳能电池的半导体材料之间的触点以及太阳能电池的背面触点和太阳能电池的半导体材料之间的触点。所述触点电阻的减小引起太阳能电池的效率増大。下文描述的根据本专利技术的方法由此尤其涉及在任何太阳能电池的η-面(在标准P型太阳能电池中，η-面为正面，即朝向光的这一面)上的触点形成。由于该原因，要在正面上形成的金属触点必须确保进入太阳能电池的足够高的光入射率，即不要过多地遮挡该电池(因此，通常有多个单独金属触点或金属触点部分在正面上形成；然而，简单而言，在下文说明书的范围中所提到的正面触点为单ー的因此通常该触点包括多个连接的単独触点或触点部分)。通常通过特定金属的微结构同时实现以下条件触点电阻尽可能小和太阳能电池的自由表面与金属表面有最佳比。然而，存在以下単独发生甚至部分同时发生的问题不形成硅化物的金属(例如银)具有相对高的触点电阻，这类金属在硅上的附着力通常也不令人满意，即，存在金属触点脱落的危险。然而，形成硅化物的例如镍的金属实际上显示出较小的触点电阻且还有较佳的附着力，这些金属本身的导电率远小于例如银的导电率。此外，这样的金属还相对深地扩散进入硅并且对太阳能电池的电性能可具有负面作用。从现有技术了解到用于制作金属触点的多种方法在エ业批量生产中几乎专门应用的标准方法为丝网印刷方法。由此，触点形成和金属指状物横向传导性的产生都是在ー个操作步骤中实现的，为此，所使用的金属必须具有良好的固有传导性。将包括银胶态分散介质的浆体通过微结构板印刷在太阳能电池上。除了银之外，在浆体中还含有玻璃颗粒和铅氧化物，这对于在至少800°C下才开始的触点形成是重要的。该方法具有若干缺点虽然在事实上，不需要打开太阳能电池的正面上的钝化层，并且由于这些玻璃颗粒，使得与纯银相比，对硅的附着力较佳，然而随后形成的触点非常不均匀并且总计具有相对高的触点电阻。此外，该方法仅可适用于当发射极具有足够的磷表面浓度吋，即该发射极被高度掺杂(达约102°个原子/cm3)。事实上，这简化了表面的钝化，但是导致比低掺杂发射极小的空载电压。此外，高宽比(即，形成触点的金属指状物的高度和宽度的比)不是令人满意的。这意味着太阳能电池表面的遮挡程度(即效率损失)相对大。现有技术的其他方法基于以下步骤首先形成金属-半导体触点(随后在本专利技术的范围内也称作种子层(seed layer))，并且随后加固该种子层，S卩，在种子层上沉积高导电性的金属。例如，不同金属的层序(例如Ti-Pd-Ag)首先被蒸发涂覆井随后被电化加固。因此，不利地，之前微结构化的钝化层必须被打开，并且该方法成本非常高(由于需要高度真空和例如钯的昂贵材料)。此外，由镍制成的种子层的形成是已知的由此，将镍沉积在半导体上而不用电流，即，采用包含镍离子的水性溶液中的化学还原剂，随后退火。因此，不利地，该方法极难控制，即难于再生并且通常导致不均匀的层。此外，之前微结构化的钝化层必须被打开。 此外，从现有技术已知已经应用电化加固的金属触点的种子层，因为这是成本效率高的方法。其中ー个方法描述了所谓的光致电镀法，其中，具有正面上的正触点和背面触点的太阳能电池通过背面触点连接到外部电压源。太阳能电池在光照下充当电镀过程中的电流源或者电压源，正面触点表示阴极(低电势)以及背面触点表示原电池的阳极。由于背面触点(另外在此处，随后背面触点以单数被提及，然而其也可以涉及多个単独的被设置在背面的电触点)通常由铝或者铝合金构成，故该原电池的阳极过程为铝的电化学溶解，即，背面触点的溶解。然而，必须防止为此所需的额外的辅助电极在太阳能电池的背面或者背面触点和由待沉积的金属组成的该辅助电极之间，为此施加恒定的电势差，使得背面相对于该辅助电极被阴极极化(即，背面触点必须处于为比辅助电极或者阳极低或者更负的电势)。因此，替代背面触点的阳极溶解，发生辅助电极(随后也可替换地称作阳极)的阳极溶解。由于太阳能电池的背面触点通常在整个表面被金属化，故背面触点与电压源的连接在技术上不是特别地要求高。因此辅助电极可以被理解成牺牲阳扱。在该光致电化装置中，在太阳能电池朝向光定位的一面(正面或者正面触点)和辅助电极之间产生电势差，该电势差的值一方面取决于在背面和辅助电极之间施加的电势差，另ー方面取决于太阳能电池的背面和正面之间产生的电势差。所述电势差由入射在太阳能电池上的光强決定。然而，已经存在且通过光致电镀法加固的太阳能电池上的金属触点具有几个缺陷这些金属触点的导电率小于对应金属的特定导电率，通过电镀法，电化加固的金属层在已经存在的金属层上的粘结カ不是理想的，并且金属触点的纵横比(高和宽的比)被降低(然而，需要尽量大的纵横比以便使太阳能电池的遮挡尽量少)。最后，在金属触点中产生内应力，然而这不是希望产生的，因为内应カ对金属触点的导电率和/或粘结カ具有不利影响并且对于太阳能电池的机械性能也具有不利影响(尤其是考虑到减小晶片厚度(关键词薄膜太阳能电池)，所述机械性能逐渐变得重要)。
技术实现思路
从现有技术开始，本专利技术的目的是改进已知的光致电化加固方法，其中，通过光致电镀加固或加厚太阳能电池的已存在的金属触点，使得避免上文所述的缺点。因此，本专利技术的目的是尤其以简单可靠的方式实现金属触点的优化的导电性和优化的附着力、減少金属触点中的内部应カ以及制造具有改进的纵横比的金属触点。根据本专利的权利要求I的方法和本专利的权利要求16的装置实现该目的。可以分别从从属权利要求得出该方法和该装置的有利的实施方式。根据本专利技术，因此，这样的方法和/或这样的装置可以用于太阳能电池(特别是薄膜太阳能电池)的电触点(特别是正面触点)的光致形成以及还优选地加固。在下文中，本专利技术将首先总体地予以描述，随后以实施方式的形式予以描述。因此，在本 专利技术的范围内，可从单独的实施方式得出的特征的组合不必准确地以这些构型产生，而是，在本专利技术的权利要求书提供的保护范围内，它们还可以通过其他组合(基于本领域技术人员的专业知识)产生。本专利技术的基本出发点是使用光致电化沉积方法，该方法不仅用于加固现有的金属触点而且还被应用到太阳能电池，该太阳能电池待应用两个金属触点，但该太阳能电池仅具有ー个金属触点，因此第二金属触点仍然完全不存在。则仅恰好具有ー个金属触点(常见地背面触点)的这样的太阳能电池可以在与已存在的金属触点相対的一面(常见地正或正面)上被打开，即，太阳能电池的正面的优选地微结构化的钝化层可以被打开。因此，接着，将这样打开的太阳能电池浸没在具有电解液的电解浴中，该电解液包含那些使位干与已存在的金属触点相对的这一面上形成第二金属触点的金属离子。因此，通过随后将更详细描述的根据本专利技术的光致电化沉积方法，用于第二金属触点的种子层由电解液中含有的金属离子直接形成在太阳本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2009.10.23 DE 102009051688.31.一种光致电化沉积方法，用于在太阳能电池仅具有第一金属触点(R)的情况下，电化形成第二金属触点(V)并且此外还优选地用于电化加固如此形成的第二金属触点， 仅具有一个金属触点(R)的所述太阳能电池(S)和充当阳极的辅助电极(H)分别至少部分被引入电解浴(6)中，以及 在所述太阳能电池的所述第一金属触点(R)和所述辅助电极之间产生电势差AUkh，使得所述第一金属触点(R)相对于所述辅助电极至少有时为负电势，以及用光辐射(5)所述太阳能电池， 其特征在于 在所述第一金属触点(R)和所述辅助电极(H)之间的所述电势差AUeh根据随后称为电压-时间特性的预定的第一特性作为时间的函数而变化(Cl)，和/或产生对应于该时间相关变化(Cl)的电流密度变化，以及在该时间相关变化(Cl)期间和/或根据所述第一特性的对应于所述时间相关变化(Cl)的电流密度变化期间，至所述太阳能电池上的光辐射同时根据随后称为光辐射-时间特性的预定第二特性作为时间的函数而变化(c2)，和/或产生对应于该时间相关变化(c2 )的电流密度变化。2.根据前一权利要求所述的方法，其特征在于 所述时间相关变化(Cl)和/或根据所述第一特性对应于该变化的所述电流密度变化被实现为在时间上同步于所述时间相关变化(c2)和/或根据所述第二特性对应于该变化的所述电流密度变化。3.根据前述任一项权利要求所述的方法，其特征在于 所述第一特性和所述第二特性形成为使得在至少一个时间区间期间、优选地多个时间区间期间、尤其优选地多个以恒定的时间间距周期性连续的确定时间区间期间，既没有在所述第一金属触点(R)和所述辅助电极(H)之间施加电势差AUeh,也没有在太阳能电池上产生光福射。4.根据前述任一项权利要求所述的方法，其特征在于 在与所述太阳能电池的所述第一金属触点(R)相反的面上沉积钝化层，在所述太阳能电池和所述太阳能电池的所述第一金属触点(R)被引入所述电解浴(6)中之前，所述太阳能电池(S)的钝化层至少在一些区域中被打开。5.根据前述任一项权利要求所述的方法，其特征在于 所述第一特性和/或所述第二特性、优选地所述第一特性和所述第二特性包括周期性变化和/或至少一个脉冲序列，或者形成为脉冲序列，和/或 产生相应的电流密度变化，优选地所述第一特性的第一脉冲序列在时间上同步于所述第二特性的第二脉冲序列。6.根据前一项权利要求所述的方法，其特征在于 多个脉冲序列，在所述多个脉冲序列之间，至少有一个时间段，在所述至少一个时间段中，所述第一特性和/或所述第二特性和/或相应的电流密度变化没有变化； 和/或 在所述第一特性和/或所述第二特性的脉冲序列开始处的阳极脉冲； 和/或 所述第一特性和/或所述第二特性的脉冲序列具有在连续相邻的脉冲之间的不同持续时间、不同尺寸和/或不同极性和/或不同时间区间的各个脉冲； 和/或 三角形脉冲，矩形脉冲或者正弦曲线的脉冲，二阶、三阶或者更高阶多项式的脉冲和/或指数脉冲； 和/或 所述第一特性和/或所述第二特性的脉冲序列中，不同尺寸的多个脉冲重叠。7.根据前述任一项权利要求所述的方法，其特征在于 通过根据所述第一特性的所述电势差AUeh和通过根据所述第二特性的所述光辐射，由此产生光伏效应并且在所述太阳能电池中产生电流，使得所述太阳...

【专利技术属性】
技术研发人员：巴伦廷·拉特克，诺伯特·贝，莫尼卡·阿莱曼，
申请(专利权)人：弗劳恩霍弗应用技术研究院，弗赖堡阿尔伯特路德维格大学，
类型：发明
国别省市：