DE102004061604A1 - Semiconductor-solar cell producing method, involves directly contacting films having openings with solar cell areas, applying voltage between cell surface and one film, locally removing cell material in openings after limiting gas discharge - Google Patents

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Abstract

The method involves bringing metal and polymer films (8, 9) with local openings in direct contact with diffused and/or undiffused areas of a solar cell so that the foil (9) is in direct contact with the cell surface in a vacuum chamber. Electric voltage is applied between the surface and the metal film. Reactive gas discharge from the chamber is locally limited at the openings. The cell material in the openings is locally removed. The cell material is locally removed by reactive plasma etching. An independent claim is also included for a device for producing solar cells having local surface recesses for local removal of diffused and/or undiffused areas of the solar cells.

Description

Technisches Gebiettechnical area

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Herstellung von Solarzellen mit lokalen Oberflächenvertiefungen, insbesondere können mit dem Verfahren undiffundierte und/oder diffundierten Gebiete an der Halbleiteroberfläche der Solarzelle lokal entfernt werden sowie dielektrische Schichten, mit denen die Solarzellenoberfläche überzogen ist.The The invention relates to a method and a device for the production of solar cells with local surface depressions, in particular can diffused and / or diffused regions with the method on the semiconductor surface the solar cell are removed locally as well as dielectric layers, with which the solar cell surface covered is.

Es sind unterschiedliche Solarzellentypen auf der Basis von kristallinen Siliziumscheiben mit Vertiefungen und Erhebungen an der Oberfläche bekannt. Ein solches Beispiel ist die sogenannte „Buried Contact"-Solarzelle (US-PAT 4726850). Das charakteristische Merkmal dieses Zelltyps sind die schmalen, tiefen Gräben, die die Position und die Form der Metallisierung vorgeben. Die Gräben werden mittels stromloser Galvanik mit Metall gefüllt. Gegenüber konventionellen Siebdruck-Silizium-Solarzellen konnten so die Abschattungsverluste reduziert werden. Zur Herstellung der Gräben werden relativ zum zu strukturierenden Material bewegte mechanische Strukturierungselemente oder Laserstrahlen eingesetzt.It are different solar cell types based on crystalline Silicon wafers with depressions and elevations on the surface known. One such example is the so-called "buried contact" solar cell (US Pat 4726850). The characteristic feature of this cell type are the narrow, deep trenches, which dictate the position and shape of the metallization. The trenches will be electroless plating filled with metal. Compared to conventional screen-printed silicon solar cells could thus be reduced the Abschattungsverluste. For the production the trenches be moved relative to the material to be structured moving mechanical Structuring elements or laser beams used.

Nachteilig ist dabei, dass diese Verfahren eine mehrere μm tiefe Schädigung unterhalb der Siliziumoberfläche hervorrufen, die mit Hilfe von zusätzlichen Ätzschritten entfernt werden muss. Weiterhin wird die Siliziumscheibe mechanisch und/oder thermisch belastet während der Grabenherstellung, was bei der Solarzellenherstellung zu erhöhten Bruchraten führt.adversely is that these processes cause damage several micrometers deep below the silicon surface, with the help of additional etching steps must be removed. Furthermore, the silicon wafer becomes mechanical and / or thermally stressed during trenching, which leads to increased breakage rates in solar cell production leads.

Aus Patent DE 197 41 832 ist eine Solarzelle bekannt, die auf der Vorderseite erhabene und/oder abgesenkte Bereiche besitzt. Die Metallkontakte werden im Vakuum unter flachem Winkel auf die Vorderseite maskenlos aufgedampft, wobei das Metall überwiegend an den Flanken abgeschieden wird. Dabei wird der Selbstabschattungseffekt der Erhebungen ausgenutzt. Die dünne Metallschicht auf der Zelloberfläche wird nach der Aufdampfung mit einem kurzen Ätzschritt entfernt. Zur Veranschaulichung sei auf 1 verwiesen, die eine solche Solarzellenstruktur 1 zeigt, die aus Basis- 2 und Emitterbereichen 3 besteht. Um die Rekombinationsverluste an der Rückseite der Solarzelle zu minimieren, ist die Rückseite mit einer Passivierschicht 4, z.B. Siliziumdioxid, Siliziumnitrid oder amorphes Silizium, überzogen. Die Passivierschicht wird lokal mittels Photolithographie und anschließendem Ätzen, mechanischer Bearbeitung oder Laserablation, wie z.B. in Patent DE 199 15 666 beschrieben, entfernt und der Rückseiten-Metallkontakt 5 ganzflächig aufgebracht, z.B. durch Vakuumaufdampfung oder Sputtern des Metalls. An den in der Passivierschicht geöffneten Stellen wird ein elektrischer Kontakt des Rückseiten-Metalls zur Basis 2 hergestellt. Der Vorderseiten-Metallkontakt 6 wird unter Ausnutzung des Selbstabschattungseffektes unter flachem Winkel aufgedampft. Durch den anschließenden kurzen Ätzschritt bleiben nur Metallfinger an den flanken der Gräben in der Zelloberfläche zurück. Eine Antireflexschicht 7 auf der Vorderseitenoberfläche der Solarzelle 1 minimiert die optischen Verluste aufgrund von Reflexion. Verwendete Materialien sind hier z.B. Titandioxid, Siliziumnitrid und Siliziumdioxid. Gleichzeitig kann die Antireflexschicht 7 auch der Verminderung der Oberflächenrekombination auf der Solarzellenvorderseite dienen.From patent DE 197 41 832 a solar cell is known which has raised and / or lowered areas on the front side. The metal contacts are evaporated in a vacuum at a low angle to the front maskless, the metal is deposited mainly on the flanks. The self-shading effect of the surveys is exploited. The thin metal layer on the cell surface is removed after the vapor deposition with a short etching step. For illustration, be on 1 referenced that such a solar cell structure 1 shows that 2 and emitter areas 3 consists. To minimize recombination losses at the back of the solar cell, the backside is a passivation layer 4 , eg silicon dioxide, silicon nitride or amorphous silicon, coated. The passivation layer is locally by means of photolithography and subsequent etching, mechanical processing or laser ablation, such as in patent DE 199 15 666 described, removed and the back metal contact 5 Applied over the entire surface, for example by vacuum evaporation or sputtering of the metal. At the locations opened in the passivation layer, an electrical contact of the backside metal becomes the base 2 produced. The front metal contact 6 is evaporated by taking advantage of the Selbstabschattungseffektes at a shallow angle. The subsequent short etching step leaves only metal fingers on the flanks of the trenches in the cell surface. An antireflection coating 7 on the front surface of the solar cell 1 minimizes the optical losses due to reflection. Materials used here are, for example, titanium dioxide, silicon nitride and silicon dioxide. At the same time, the antireflection coating 7 also serve to reduce surface recombination on the solar cell front.

Auch dieser Zelltyp weist gegenüber konventionellen Siebdruck-Solarzellen verminderte Abschattungsverluste auf. Außerdem ist die elektrische Qualität der aufgedampften Metallkontakte den siebgedruckten und den galvanisch hergestellten Metallkontakten überlegen. Die Kanten und flankenartigen Bereiche werden hergestellt durch relativ zum zu strukturierenden Material bewegte mechanische Strukturierungselemente, die Verwendung von Laserstrahlen oder durch Ätztechniken.Also this cell type faces conventional screen-printed solar cells reduced shading losses on. Furthermore is the electrical quality the vapor-deposited metal contacts the screen-printed and the galvanic superior to manufactured metal contacts. The edges and flank-like areas are made by moving mechanical structuring elements relative to the material to be structured, the use of laser beams or by etching techniques.

Bezüglich der ersten beiden genannten Strukturierungsverfahren gelten die gleichen Nachteile wie oben bereits erwähnt. Um die Kanten und flankenartigen Bereiche mittels Ätztechnik herzustellen, ist es erforderlich vor der Ätzung eine Maskierungsschicht aufzubringen und diese Schicht in weiteren Prozessschritten (z.B. mit photolithographischen Verfahren oder Laserablation) lokal zu entfernen. Anschließend wird mittels nasschemischem Ätzen oder Plasmaätzen das Silizium an den geöffneten Bereichen der Maskierungsschicht entfernt. Nachteilig ist an diesem Verfahren, dass es aufwendig ist.Regarding the the first two structuring procedures are the same Disadvantages as mentioned above. To the edges and flank-like areas by means of etching It is necessary to prepare a masking layer before etching apply and this layer in further process steps (e.g. with photolithographic or laser ablation) locally too remove. Subsequently is by wet chemical etching or plasma etching the silicon at the open Removed areas of the masking layer. The disadvantage of this Procedure that it is expensive.

Eine Solarzelle ohne Vorderseitenmetallisierung ist aus (R.M. Swanson, „Point Contact Silicon Solar Cells", Electric Power Research Institute Rep. AP-2859, May 1983) bekannt. Dieses Zellkonzept wurde ständig weiterentwickelt (US-PAT 5053083). Eine vereinfachte Version dieser Punktkontakt-Solarzelle wird von der US-Firma SunPower produziert (K.R. McIntosh et al., Proc. 3rd World Conference on Photovoltaic Energy Conv., 2004, p. 971-974). Zu deren Herstellung werden dabei in mehreren Maskierungsschritten unterschiedlich dotierte Gebiete nebeneinander erzeugt und durch Aufbringen einer teilweise mehrschichtigen Metallstruktur metallisiert bzw. kontaktiert. Nachteilig ist dabei, dass diese Verfahren mehrere justierende Maskenschritte benötigen und dadurch aufwendig sind.A Solar cell without front side metallization is made of (R.M. Swanson, "Point Contact Silicon Solar Cells ", Electric Power Research Institute Rep. AP-2859, May 1983). This cell concept became permanent further developed (US Pat 5053083). A simplified version of this Point contact solar cell is produced by the US company SunPower (K.R. McIntosh et al., Proc. 3rd World Conference on Photovoltaic Energy Conv., 2004, p. 971-974). For their preparation are doing in several masking steps differently doped areas created side by side and by Plating a partially multi-layered metal structure metallized or contacted. The disadvantage here is that these methods several need adjusting mask steps and thereby are expensive.

In Patent DE 101 42 481 ist ein anderer Solarzellentyp beschrieben mit Basis- und Emitterkontakt auf der Rückseite. Die Vorderseite dieser Solarzelle ist lediglich mit einer dielektrischen Passivierschicht überzogen, was die Abschattungsverluste minimiert. Diese Zelle erfordert das Herstellen eines lokalen Emitters auf der Rückseite, was durch das lokale Aufbringen einer Maskierungsschicht vor der Emitterdiffusion realisiert wird. Dieses Verfahren zur Herstellung eine lokalen Emitters ist technologisch anspruchsvoll.In patent DE 101 42 481 is another solar cell type described with base and emitter contact on the back. The front side of this solar cell is only covered with a dielectric passivation layer, which minimizes shading losses. This cell requires the production of a local backside emitter, which is realized by the local application of a masking layer prior to emitter diffusion. This method of producing a local emitter is technologically demanding.

Eine von diesem Zelltyp abgeleitete vereinfachte Solarzellenstruktur 1 ist zur Veranschaulichung in 2 dargestellt. Sie besteht aus der Basis 2 und lokal begrenzten Emitterbereichen 3, die sich auf der Rückseite der Solarzelle befinden. Diffundierte Emitterbereiche und undiffundierte Bereiche der Solarzellenrückseite sind mit einer Passivierschicht 4 überzogen. Die Passivierschicht 4 ist lokal geöffnet, um den Basiskontakt 5 und den Emitterkontakt 6 herzustellen. Die Metallgitter des Basiskontakts 5 und des Emitterkontakts 6 sind elektrisch voneinander isoliert. Auf der Solarzellenvorderseite wird eine passivierende Antireflexschicht 7 abgeschieden. Die Oberfläche kann zur weiteren Reduzierung von Reflexionsverlusten und zur Verbesserung des „Light Trapping" texturiert werden, was z.B. mit in alkalischer Ätzlösung (z.B. KOH/Isopropanol) geätzten Zufallspyramiden realisiert werden kann.A simplified solar cell structure derived from this cell type 1 is illustrative in 2 shown. It consists of the base 2 and localized emitter areas 3 , which are located on the back of the solar cell. Diffused emitter regions and diffused regions of the solar cell back are provided with a passivation layer 4 overdrawn. The passivation layer 4 is open locally to the base contact 5 and the emitter contact 6 manufacture. The metal grid of the base contact 5 and the emitter contact 6 are electrically isolated from each other. On the solar cell front becomes a passivating antireflective layer 7 deposited. The surface can be textured to further reduce reflection losses and improve light trapping, which can be realized, for example, with random pyramids etched in alkaline etching solution (eg, KOH / isopropanol).

Aufgabe der ErfindungTask of invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Herstellung von Solarzellen mit lokalen Oberflächenvertiefungen weiterzubilden, dass die vorstehend dargelegten, beim Stand der Technik auftretenden Nachteile umgangen werden können. Insbesondere können mit dem Verfahren undiffundierte und/oder diffundierten Gebiete an der Halbleiteroberfläche der Solarzelle sowie dielektrische Schichten, mit denen die Solarzellenoberfläche überzogen ist, lokal entfernt werden.Of the Invention is based on the object, a method and a device for the further development of solar cells with local surface depressions, that set forth above, occurring in the prior art Disadvantages can be avoided. In particular, you can diffused and / or diffused regions with the method on the semiconductor surface the solar cell and dielectric layers with which the solar cell surface coated is to be removed locally.

Darstellung der Erfindungpresentation the invention

Die Lösung der der Erfindung zugrunde liegenden Aufgabe ist im Anspruch 1 angegeben. Gegenstand des Anspruchs 5 ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung, mit der die Solarzellen hergestellt werden können. Den Erfindungsgedanken vorteilhaft ausbildende Merkmale sind Gegenstand der Unteransprüche.The solution the object underlying the invention is specified in claim 1. The subject of claim 5 is a device according to the invention, with which the solar cells can be produced. The idea of the invention advantageous features forming the subject of the dependent claims.

Erfindungsgemäß ist das Verfahren zur Herstellung von Halbleiter-Solarzellen mit lokalen Oberflächenvertiefungen, insbesondere zur lokalen Entfernung von diffundierten und/oder undiffundierten Gebieten der Solarzelle, dadurch ausgezeichnet, dass eine als Schablone dienende Metall-Polymer-Folie (z.B. Kupfer-Polyimid) mit lokalen Öffnungen in direkten Kontakt mit der diffundierten und/oder undiffundierten Gebieten der Solarzelle gebracht wird, so dass sich die Polymer-Seite in direktem Kontakt mit der Halbleiteroberfläche befindet. Die Anordnung befindet sich in einem Vakuum und in die Vakuumkammer wird ein reaktives Gas (z.B. SF6 oder CF4) oder ein reaktives Gasgemisch (z.B. SF6/O2 oder SF6/Ar) eingelassen. Durch Anlegen einer elektrischen Spannung (typischerweise einige zehn bis einige hundert Volt) zwischen der Metallelektrode der Metall-Polymer-Folie und der Halbleiteroberfläche wird das reaktive Gas in den lokalen Öffnungen zu einer örtlich durch die Ausdehnung der Öffnungen begrenzten Gasentladung angeregt. An den Öffnungen kommt es zu lokalen Mikroentladungen und das Halbleitermaterial wird mit hohen Raten abgetragen durch reaktives Plasmaätzen. Das vorgeschlagene Verfahren zur Herstellung von Solarzellen kann auch zum lokalen Abtrag von auf der Solarzellenoberfläche aufgebrachten Dünnschichten z.B. aus Siliziumdioxid, Siliziumnitrid oder amorphem Silizium genutzt werden, um einen elektrischen Kontakt eines Metalls zur Basis oder zum Emitter der Solarzelle herzustellen. Außerdem kann das Verfahren zur elektrischen Trennung von auf Trägersubstraten (z.B. Glas) aufgebrachten Dünnschichtsolarzellen eingesetzt werden. Dass das beschriebene Verfahren grundsätzlich geeignet ist, um Silizium lokal zu ätzen, wurde bereits in der Literatur demonstriert (R. M. Sankaran and K. P. Geapis, Applied Physics Letters 79 (2001) 593). Alternativ kann eine Metall-Polymer-Metall-Folie verwendet werden und die elektrische Spannung wird zwischen beiden Metall-Folien angelegt, was den Vorteil hat, dass kein elektrischer Kontakt zum Halbleitermaterial hergestellt werden muss. Die Erzeugung von Mikroentladungen in kreisförmigen Öffnungen (150 μm Durchmesser) in ca. 30 μm dicken Metall-Polymer-Metall-Folien wurde bereits in der Literatur nachgewiesen (S. J. Park et al., Applied Physics Letters 77 (2000) 199).According to the invention, the method for the production of semiconductor solar cells with local surface depressions, in particular for the local removal of diffused and / or undiffused areas of the solar cell, characterized in that serving as a template metal-polymer film (eg copper polyimide) with local openings is brought into direct contact with the diffused and / or undiffused areas of the solar cell, so that the polymer side is in direct contact with the semiconductor surface. The arrangement is in a vacuum and in the vacuum chamber, a reactive gas (eg SF 6 or CF 4 ) or a reactive gas mixture (eg SF 6 / O 2 or SF 6 / Ar) is admitted. By applying an electrical voltage (typically several tens to several hundred volts) between the metal electrode of the metal-polymer film and the semiconductor surface, the reactive gas in the local openings is excited to a gas discharge localized by the expansion of the openings. At the openings, there are local micro-discharges and the semiconductor material is removed at high rates by reactive plasma etching. The proposed method for producing solar cells can also be used for the local removal of thin films deposited on the solar cell surface, for example of silicon dioxide, silicon nitride or amorphous silicon, in order to produce electrical contact of a metal with the base or emitter of the solar cell. In addition, the method can be used for the electrical separation of thin-film solar cells applied to carrier substrates (eg glass). The fact that the process described is fundamentally suitable for locally etching silicon has already been demonstrated in the literature (RM Sankaran and KP Geapis, Applied Physics Letters 79 (2001) 593). Alternatively, a metal-polymer-metal foil may be used and the voltage is applied between both metal foils, which has the advantage that no electrical contact to the semiconductor material has to be made. The generation of microdischarges in circular openings (150 .mu.m diameter) in approximately 30 .mu.m thick metal-polymer-metal foils has already been demonstrated in the literature (SJ Park et al., Applied Physics Letters 77 (2000) 199).

Die Vorrichtung, mit der der gezielte lokale Materialabtrag vorgenommen wird, besteht aus einem vakuumdichten Gehäuse, in dessen eine Wand die oben beschriebene Metall-Polymer-Folie oder die Metall-Polymer-Metall-Folie mit lokalen Öffnungen eingesetzt wird. Die Folie wird in Kontakt mit der Halbleiteroberfläche gebracht, indem das Gehäuse dicht auf die zur strukturierende Solarzellenoberfläche gedrückt wird. Anschließend wird im Gehäuse mittels einer Pumpe ein Vakuum erzeugt, wobei das zu evakuierende Gehäusevolumen möglichst klein zu wählen ist, so dass die Abpumpzeiten klein sind. Dann wird das reaktive Gas in die Kammer eingelassen. Durch Anlegen einer Spannung zwischen Metall-Folie und Halbleiter bzw. zwischen den beiden Metall-Folien der Metall-Polymer-Metall-Folie wird das Plasma an den Öffnungen der Folie gezündet und es erfolgt ein lokaler Materialabtrag der darunter liegenden Solarzelle. Ein großer Vorteil dieser Vorrichtung gegenüber konventionellen Plasmaätzanlagen liegt in dem sehr kleinen Volumen, was geringe Evakuierungszeiten und geringe Mengen der reaktiven Gase erforderlich macht. Die in der Halbleitertechnologie eingesetzten reaktiven Gase haben häufig eine stark umweltbelastende Wirkungen, z.B. wirkt SF6 als Treibhausgas. Daher ist die Vorrichtung im Vergleich zu konventionellen Plasmaätzanlagen weniger umweltbelastend.The device, with which the targeted local removal of material is carried out, consists of a vacuum-tight housing, in which one wall the above-described metal-polymer film or the metal-polymer-metal film with local openings is used. The film is brought into contact with the semiconductor surface by pressing the housing close to the solar cell surface to be structured. Subsequently, a vacuum is generated in the housing by means of a pump, wherein the housing volume to be evacuated is to be selected as small as possible, so that the pumping times are small. Then the reactive gas is admitted into the chamber. By applying a voltage between metal foil and semiconductor or between the two Metal foils of the metal-polymer-metal foil, the plasma is ignited at the openings of the film and there is a local material removal of the underlying solar cell. A major advantage of this device over conventional plasma etching equipment is its very small volume, which requires low evacuation times and small amounts of reactive gases. The reactive gases used in semiconductor technology often have a strong environmental impact, for example, SF 6 acts as a greenhouse gas. Therefore, the device is less polluting than conventional plasma etching equipment.

Wege zur Ausführung der ErfindungWays to execute the invention

Die Erfindung wird nachstehend ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung exemplarisch beschrieben. Es zeigen:The Invention will be described below without limiting the general inventive concept of exemplary embodiments described by way of example with reference to the drawing. Show it:

3 Anordnung mit Metall-Polymer-Folie zur lokalen Materialabtragung mittels Mikroentladungen 3 Arrangement with metal-polymer film for local removal of material by means of microdischarges

4 Anordnung mit Metall-Polymer-Metall-Folie zur lokalen Materialabtragung mittels Mikroentladungen 4 Arrangement with metal-polymer-metal foil for local material removal by means of microdischarges

5 Ausführungsform der Vorrichtung zur lokalen Strukturierung von Oberflächen mittels Mikroentladungen 5 Embodiment of the device for local structuring of surfaces by means of microdischarges

In 3 und 4 ist das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung der lokalen Oberflächenvertiefungen beispielhaft gezeigt. Die Anordnungen befinden sich in einer Vakuumkammer, in die ein reaktives Gas (z.B. SF6 oder CF4) oder Gasgemisch (z.B. SF6/O2 oder SF6/Ar) eingelassen wird. Es wird eine dünne Folie (ca. 5-500 μm dick) mit lokalen Öffnungen (z.B. Linien oder Punkte mit Breiten zwischen 5-500 μm) in engen Kontakt mit der zu strukturierenden Solarzelle 1 gebracht. Die Folie setzt sich zusammen aus einer Metall-Folie 8 (z.B. Kupfer-Folie) und einer Polymer-Folie 9. Hergestellt werden kann eine solche Metall-Polymer-Folie beispielsweise durch Spin-Coating einer Polyimid-Schicht (z.B. Dupont 2611) auf eine Kupfer-Folie (S.J. Park et al., Applied Physics Letters 78 (2001) 419). Alternativ kann auch eine Metall-Polymer-Metall-Folie wie in 4 gezeigt verwendet werden. Eine Spannungsquelle 10 wird zwischen Metall-Folie und Solarzelle (3) angeschlossen oder zwischen beiden Metall-Folien (4). Nach Anlegen einer Spannung im Bereich von typischerweise einigen zehn bis einigen hundert Volt wird ein Plasma 11 in den lokalen Öffnungen der Folie gezündet und Material unterhalb der Öffnungen wird abgetragen.In 3 and 4 the process according to the invention for producing the local surface depressions is shown by way of example. The arrangements are located in a vacuum chamber into which a reactive gas (eg SF 6 or CF 4 ) or gas mixture (eg SF 6 / O 2 or SF 6 / Ar) is admitted. It is a thin film (about 5-500 microns thick) with local openings (eg lines or points with widths between 5-500 microns) in close contact with the solar cell to be structured 1 brought. The film is composed of a metal foil 8th (eg copper foil) and a polymer foil 9 , Such a metal-polymer film can be produced, for example, by spin-coating a polyimide layer (eg Dupont 2611) onto a copper foil (SJ Park et al., Applied Physics Letters 78 (2001) 419). Alternatively, a metal-polymer-metal foil as in 4 shown used. A voltage source 10 is between metal foil and solar cell ( 3 ) or between both metal foils ( 4 ). After applying a voltage in the range of typically several tens to several hundred volts, a plasma 11 ignited in the local openings of the film and material below the openings is removed.

Eine Ausführungsform der Vorrichtung, mit der der gezielte lokale Materialabtrag der Solarzelle vorgenommen wird, ist in 5 gezeigt. Sie besteht aus einem vakuumdichten Gehäuse 12, das mit einem Gaseinlass 13 und einem Gasauslass 14 versehen ist. Die Grundfläche kann z.B. quadratisch sein mit einer Kantenlänge von ca. 1-30 cm. Die Höhe wird in der Regel kleiner als die Kantenlänge gewählt (z.B. 0,1-10 mm), so dass das Volumen der Kammer möglichst gering gehalten wird. Eine Wand des Gehäuses wird durch die Metall-Polymer-Folie 8, 9 gebildet, die mit der Solarzelle 1 in Kontakt gebracht wird, so dass die Öffnungen in der Metall-Polymer-Folie durch die Solarzelle vakuumdicht verschlossen werden und das Gehäuseinnere über den Gasauslass 14 evakuiert werden kann. Über den Gaseinlass 13 wird anschließend das reaktive Gas oder Gasgemisch 15 in die Kammer eingeleitet und dann mit der Spannungsquelle 10 eine elektrische Spannung zwischen Metall-Folie und Solarzelle angelegt, die das Plasma in den lokalen Öffnungen der Metall-Polymer-Folie 8, 9 zündet. Alternativ kann eine Metall-Polymer-Metall-Folie in das Gehäuse eingebaut werden, wobei die Spannung in diesem Fall zwischen beiden Metall-Folien angelegt wird. Diese Konfiguration hat den Vorteil, dass kein elektrischer Kontakt zur Solarzelle hergestellt werden muss.An embodiment of the device, with which the targeted local material removal of the solar cell is carried out, is in 5 shown. It consists of a vacuum-tight housing 12 that with a gas inlet 13 and a gas outlet 14 is provided. The base can be eg square with an edge length of about 1-30 cm. The height is usually chosen smaller than the edge length (eg 0.1-10 mm), so that the volume of the chamber is kept as low as possible. A wall of the housing is covered by the metal-polymer film 8th . 9 formed with the solar cell 1 is brought into contact, so that the openings in the metal-polymer film are sealed vacuum-tight by the solar cell and the housing interior via the gas outlet 14 can be evacuated. About the gas inlet 13 then becomes the reactive gas or gas mixture 15 introduced into the chamber and then with the voltage source 10 An electrical voltage is applied between the metal foil and the solar cell, covering the plasma in the local openings of the metal-polymer foil 8th . 9 ignites. Alternatively, a metal-polymer-metal foil may be incorporated into the housing, in which case the stress is applied between both metal foils. This configuration has the advantage that no electrical contact to the solar cell must be made.

11
Solarzellesolar cell
22
Basis-BereichBase region
33
Emitter-BereichEmitter region
44
PassivierschichtPassivation layer
55
BasismetallkontaktBase metal contact
66
EmittermetallkontaktEmitter metal contact
77
AntireflexschichtAnti-reflective coating
88th
Metallfoliemetal foil
99
Polymerfoliepolymer film
1010
Spannungsquellevoltage source
1111
Plasmaplasma
1212
Vakuumgehäusevacuum housing
1313
Gaseinlassgas inlet
1414
Gasauslassgas outlet
1515
Reaktives Gas oder Gasgemischreactive Gas or gas mixture

Claims (8)

Verfahren zur Herstellung von Solarzellen mit lokalen Oberflächenvertiefungen, insbesondere zur lokalen Entfernung von diffundierten und/oder undiffundierten Gebieten der Solarzelle (1), dadurch gekennzeichnet, dass eine als Schablone dienende Metall-Polymer-Folie (8, 9) mit lokalen Öffnungen in direkten Kontakt mit den diffundierten und/oder undiffundierten Gebieten der Solarzelle gebracht wird, so dass sich die Polymer-Seite (9) in direktem Kontakt mit der Solarzellenoberfläche befindet, dass sich die Anordnung in einer Vakuumkammer befindet und in die Vakuumkammer ein reaktives Gas oder Gasgemisch eingelassen wird, dass durch Anlegen einer elektrischen Spannung mit einer Spannungsquelle (10) zwischen der Metallelektrode (8) der Metall-Polymer-Folie (8, 9) und der Solarzelle (1) ein reaktives Gas oder Gasgemisch in den lokalen Öffnungen zu einer örtlich durch die Ausdehnung der Öffnungen begrenzten Gasentladung (11) angeregt wird, und dass an den lokalen Öffnungen durch Ätzen der reaktiven Gasradikale Material der Solarzelle an den Orten der lokalen Öffnungen der Schablone lokal entfernt wird.Process for the production of solar cells with local surface depressions, in particular for the local removal of diffused and / or undiffused areas of the solar cell ( 1 ), characterized in that serving as a template metal-polymer film ( 8th . 9 ) is brought into direct contact with the diffused and / or undiffused areas of the solar cell with local openings, so that the polymer side ( 9 ) is in direct contact with the solar cell surface, that the Arrangement is located in a vacuum chamber and in the vacuum chamber, a reactive gas or gas mixture is introduced, that by applying an electrical voltage to a voltage source ( 10 ) between the metal electrode ( 8th ) of the metal-polymer film ( 8th . 9 ) and the solar cell ( 1 ) a reactive gas or gas mixture in the local openings to a locally limited by the expansion of the openings gas discharge ( 11 ) is excited, and that at the local openings by etching the reactive gas radical material of the solar cell is locally removed at the locations of the local openings of the template. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schablone aus einer Metall-Polymer-Metall-Folie (8, 9) aufgebaut ist und die elektrische Spannung mit einer Spannungsquelle (10) zwischen beiden Metallelektroden (8) angelegt wird.A method according to claim 1, characterized in that the template of a metal-polymer-metal foil ( 8th . 9 ) and the electrical voltage with a voltage source ( 10 ) between both metal electrodes ( 8th ) is created. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine elektrisch zu kontaktierende Solarzellenoberfläche aus einem Halbleitersubstrat, vorzugsweise aus einer n- oder p-leitenden Silizium-Scheibe, besteht, auf die eine Schicht (4, 7) aus Siliziumnitrid, Siliziumoxid oder amorphem Silizium aufgebracht sein kann.A method according to claim 1 and 2, characterized in that a solar cell surface to be contacted electrically consists of a semiconductor substrate, preferably of an n- or p-type silicon wafer, on which a layer ( 4 . 7 ) may be made of silicon nitride, silicon oxide or amorphous silicon. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schablone nach dem lokalen Öffnen der Schicht aus Siliziumnitrid, Siliziumoxid oder amorphem Silizium als Maske zur lokalen Metallisierung verwendet wird.Method according to claim 3, characterized that the template after local opening of the layer of silicon nitride, Silicon oxide or amorphous silicon as a mask for local metallization is used. Vorrichtung zur Herstellung von Solarzellen mit lokalen Oberflächenvertiefungen, insbesondere zur lokalen Entfernung von diffundierten und/oder undiffundierten Gebieten der Solarzelle (1), dadurch gekennzeichnet, dass eine Metall-Polymer-Schablone (8, 9) mit lokalen Öffnungen als Seitenwand in ein vakuumdichtes Gehäuse (12) eingefügt wird, das mit einem Gaseinlass (13) und einem Gasauslass (14) versehen ist und dicht mit der Polymer-Folie (9) auf die Oberfläche der Solarzelle gebracht wird.Device for producing solar cells with local surface depressions, in particular for the local removal of diffused and / or undiffused areas of the solar cell ( 1 ), characterized in that a metal-polymer stencil ( 8th . 9 ) with local openings as a side wall in a vacuum-tight housing ( 12 ) fitted with a gas inlet ( 13 ) and a gas outlet ( 14 ) and sealed with the polymer film ( 9 ) is brought to the surface of the solar cell. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Schablone aus einer Metall-Polymer-Metall-Folie (8, 9) besteht, wobei eine der Metall-Folien (8) dicht in Kontakt mit der Oberfläche der zu strukturierenden Solarzelle (1) gebracht wird.Device according to claim 5, characterized in that the template consists of a metal-polymer-metal foil ( 8th . 9 ), wherein one of the metal foils ( 8th ) in close contact with the surface of the solar cell to be structured ( 1 ) is brought. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass mit einer Spannungsquelle (10) eine elektrische Spannung zwischen der Solarzelle und der Metall-Elektrode (8) der Schablone angelegt wird.Apparatus according to claim 5, characterized in that with a voltage source ( 10 ) an electrical voltage between the solar cell and the metal electrode ( 8th ) of the template is created. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass mit einer Spannungsquelle (10) eine elektrische Spannung zwischen den beiden Metall-Elektroden (8) der Schablone angelegt wird.Apparatus according to claim 6, characterized in that with a voltage source ( 10 ) an electrical voltage between the two metal electrodes ( 8th ) of the template is created.
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