DE102010021428A1 - Solar cell, particularly photovoltaic cell, has marking, which serves particularly for identification, where marking is introduced on electrically active side of solar cell directly on surface of semiconductor substrate carrier - Google Patents

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Abstract

The solar cell has a marking (PX), which serves particularly for identification. The marking is introduced on an electrically active side of the solar cell directly on the surface of a semiconductor substrate carrier and is optically evaluable. A laser marking is provided as optically evaluable marking.

Description

Die Erfindung betrifft eine Solarzelle gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The The invention relates to a solar cell according to the preamble of the claim 1.

Komponenten zur Erzeugung von Energie stellen in der Regel Investitionsgüter dar, welche lange Zeit im Gebrauch sind. Dies betrifft zunehmend auch den Teilbereich der Photovoltaik. So verpflichten sich die Hersteller von Photovoltaikkomponenten, insbesondere von Solarzellen, gegenüber Kunden zu Leistungsgarantien von 20 und mehr Jahren.components for the generation of energy are usually capital goods, which are in use for a long time. This increasingly applies as well the subarea of photovoltaics. So the manufacturers commit themselves of photovoltaic components, in particular of solar cells, to customers to performance guarantees of 20 and more years.

Da besonders Solarzellen im Gegensatz zu stationär fest eingebauten Kraftwerkskomponenten in einer gewissen Weise mobil bleiben, steigt mit wachsender Zahl an ausgelieferten Komponenten die Gefahr von Vertauschungen und damit z. B. die Gefahr der Geltendmachung von nicht berechtigten Garantieleistungen. So ist eine eindeutige Produktidentifikation einer jeden Solarzelle vom Hersteller bis zum Montageort von elementarer Bedeutung. Weiterhin ist eine eindeutige Produktkennzeichnung und die Verfügbarkeit produktrelevanter Daten auch für die gesamte Dauer von deren Nutzung gewünscht, um zu jedem Zeitpunkt die Echtheit einer Solarzelle sicherstellen zu können, z. B. für einen Plagiatschutz und als Eigentumsnachweis im Falle eines Diebstahls.There especially solar cells as opposed to fixed fixed power plant components in staying mobile in a certain way increases with increasing numbers delivered components the risk of exchanges and thus z. B. the risk of asserting unauthorized warranty. This is a clear product identification of each solar cell From the manufacturer to the installation of elementary importance. Farther is a clear product identification and availability product-related data also for the entire duration of their use desired at any time to ensure the authenticity of a solar cell, z. B. for one Plagiarism protection and proof of ownership in case of theft.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde eine eindeutig gekennzeichnete Photovoltaikzelle bereitzustellen.Of the Invention is the object of a clearly identified To provide photovoltaic cell.

Die Aufgabe wird durch die in den Patentansprüchen angegebene Solarzelle gelöst.The The object is achieved by the solar cell specified in the patent claims solved.

Kernpunkt der Erfindung ist die Aufbringung einer optisch auswertbaren Markierung durch eine Modifikation der Waveroberfläche. Diese kann auf der Oberfläche des Solarzellensubstrats z. B. durch Einbrennen eines 2D-Codes z. B. mittels eines Lasers bzw. durch ein Ätzverfahren hergestellt werden. Als eine 2D-Codierung ist besonders ein Data-Matrix-Code geeignet, da für diesen international standardisierte Definitionen für die Markiergüte und deren Messung vorliegen.crux The invention is the application of an optically evaluable mark by a modification of the wafer surface. This can be on the surface of the Solar cell substrate z. B. by burning a 2D code z. B. be prepared by a laser or by an etching process. When a 2D encoding is particularly suitable for a data matrix code because For this internationally standardized definitions for marking quality and their measurement available.

Erfindungsgemäß wird die Kennzeichnung zu einem sehr frühen Zeitpunkt der Herstellung auf dem Halbleitersubstratträger einer zukünftigen Solarzelle, auch Waver genannt, aufgebracht. Weiterhin kann die erfindungsgemäße Kennzeichnung auf nahezu allen Arten von Wavern aufgebracht werden, z. B. auf polykristallinen oder monokristallinen Waver, auf Dünnschichtwavern u. s. w.. Besonders vorteilhaft kann die Kennzeichnung dann vorgenommen werden, nachdem die Oberfläche des insbesondere Siliziumsubstratträgers mit einer quasi als Haftgrund für die folgenden Metallisierungen der Leiterbahnen dienenden rauen, insbesondere sägezahnförmigen Oberflächenstruktur versehen wurde. Dies ist beispielhaft in der Zeichnung dargestellt. Dabei zeigen:According to the invention Labeling at a very early age Time of manufacture on the semiconductor substrate support a future Solar cell, also called Waver, applied. Furthermore, the Inventive marking be applied to almost all types of Wavern, z. B. on polycrystalline or monocrystalline wafer, on thin-layered wafers u. s. w .. Particularly advantageous labeling can then be made, after the surface the particular silicon substrate carrier with a quasi as primer for the following Metallizations of the tracks serving harsh, in particular sawtooth-shaped surface structure was provided. This is exemplified in the drawing. Showing:

1 eine beispielhafte Ausführung der Erfindung in Form einer Schnittdarstellung durch einen Ausschnitt eines Solarzellen-Wavers, und 1 an exemplary embodiment of the invention in the form of a sectional view through a section of a solar cell Wavers, and

2 eine weitere, beispielhafte Ausführung der Erfindung in Form einer Draufsicht auf einen Ausschnitt einer Solarzellenoberfläche, bei der ein Datamatrix-Code zwischen Metallisierungen angeordnet ist. 2 a further exemplary embodiment of the invention in the form of a plan view of a section of a solar cell surface, in which a data matrix code between metallizations is arranged.

Gemäß der Erfindung wird eine geeignete Markierung PX, DMC (”Pixel”, ”Datamatrix Code”) vor der ersten Beschichtung bzw. Dotierung D des Halbleitersubstrats auf der zukünftig elektrisch aktiven Seite der Siliziumscheibe S (”Wafer”), d. h. der „Sonnenseite”, aufgebracht. Vorteilhaft wird dabei die raue Oberfläche der Siliziumsscheibe S geglättet, so dass sich eine ”Entfernte Rauheit” ER, also eine Stelle mit abweichender Oberflächenstruktur und somit abweichenden optischen Eigenschaften (z. B. Reflektionsfähigkeit), bildet. Diese abweichenden optischen Eigenschaften sind auch nach dem Auftragen von nachfolgenden Schichten, beispielsweise einer Schicht mit der Dotierung D, sichtbar. Die Markierung PX, DMC kann somit im aktiven Bereich der Zelle aufgebracht werden, ohne dass dadurch die Energie erzeugenden Eigenschaften der Zelle beeinflusst werden. Es treten somit trotz Markierung PX, DMC keinerlei Leistungsverluste auf. Weiterhin ermöglicht dies, die Größe der Markierung PX, DMC beliebig auszuwählen. Die Aufbringung der optischen Markierung PX, DMC zu diesem frühen Fertigungsschritt ist besonders vorteilhaft, da alle nachfolgenden Herstellungsschritte und damit aufgebrachte Schichten lichtdurchlässig sind und dadurch die eingebrachte Markierung PX, DMC quasi nachträglich versiegelt wird. Die erfindungsgemäße Markierung PX, DMC ist somit manipulationssicher quasi unterhalb der elektrisch aktiven Schichten angebracht. Die Markierung PX, DMC ist somit ohne eine Beschädigung dieser Energie erzeugenden elektrisch aktiven, insbesondere metallisch leitenden Schichten und damit ohne eine Beschädigung der Solarzelle selbst nicht mehr veränderbar sind.According to the invention will provide a suitable marker PX, DMC ("pixel", "data matrix code") before the first coating or doping D of the semiconductor substrate the future electrically active side of the silicon wafer S ("wafer"), d. H. the "sunny side", applied. The rough surface of the silicon wafer S is advantageous smoothed so that a "distant Roughness "ER, So a place with different surface structure and thus different optical properties (eg reflectivity). These deviant optical properties are also following the application of subsequent Layers, for example a layer with the doping D visible. The marker PX, DMC can thus be applied in the active region of the cell without giving up the energy generating properties be influenced by the cell. Thus, despite marking PX, DMC no power losses. Furthermore, this allows the size of the marker PX, DMC arbitrary. The application of the optical label PX, DMC to this early manufacturing step is particularly advantageous because all subsequent manufacturing steps and thus applied layers are translucent and thereby introduced the Marker PX, DMC quasi later is sealed. The inventive marker PX, DMC is thus tamper-proof virtually below the electrically active layers appropriate. The mark PX, DMC is thus without damaging this energy generating electrically active, in particular metallically conductive Layers and thus without damaging the solar cell itself no longer changeable are.

Gemäß der Erfindung wird also die Kennzeichnung, also die Markierung M, nicht auf einer der aktiven Schichten oder der obersten Schicht der Solarzelle aufgebracht. Die Kennzeichnung kollidiert also auch nicht mit den für die elektrische Funktionsfähigkeit der Zelle wichtigen Leiterbahnen M (”Metall”). Besonders vorteilhaft wird die erfindungsgemäße Kennzeichnung durch diese nachträglich im Fertigungsverfahren aufgetragenen Schichten manipulationssicher eingebettet.According to the invention So is the label, so the mark M, not on one applied to the active layers or the topmost layer of the solar cell. The marking does not collide with that for the electrical operability the cell important interconnects M ("metal"). Is particularly advantageous the identification according to the invention through this afterwards layers applied in the manufacturing process are tamper-proof embedded.

Die erfindungsgemäße Kennzeichnung auf der „Sonnenseite” der Solarzelle ist somit auch im verbauten Zustand der Solarzelle lesbar, und kann daher auch von einem Endanwender für eine eindeutige und fälschungssichere Identifikation z. B. bei einer Inventarisierung genutzt werden. Neben einer Produktidentifikation und dem Plagiatschutz kann auch eine Produktverfolgung vergleichbar mit Arzneimitteln durchgeführt werden. So kann mit einer individuellen Kennzeichnung z. B. das Fertigungsdatum, eine Fertigungscharge, eventuell ein ausgewähltes Fertigungsverfahren bzw. ein Fertigungsstandort u. s. w. unverlierbar auf der Solarzellenoberfläche dokumentiert werden. Es können damit später z. B. im Rahmen von Langzeitbeobachtungen Rückschlüsse bezüglich der Qualität des jeweiligen Herstellungsprozess gezogen werden.The Inventive marking on the "sunny side" of the solar cell is therefore readable in the installed state of the solar cell, and therefore can also from an end user for a clear and forgery-proof Identification z. B. be used in an inventory. In addition to product identification and plagiarism protection can also a product tracking can be done similar to medicines. Thus, with an individual marking z. B. the date of manufacture, a Production batch, possibly a selected manufacturing process or a manufacturing site u. s. w. captive on the solar cell surface documented become. It can with it later z. As part of long-term observations conclusions about the quality of each Be drawn production process.

Die erfindungsgemäße bereits zu Beginn der Herstellung einer Solarzelle aufgebrachte Kennzeichnung kann zusätzlich auch für die Steuerung bzw. Auswahl von Fertigungsprozessschritten verwendet werden. Fertiggestellte Solarzellen können auf diese Weise eindeutig z. B. einem bestimmten Fertigungsprozess zugeordnet werden. Durch eine Messung der nach Fertigstellung einer Solarzelle erzielten Leistungsfähigkeit kann festgestellt werden, welche Fertigungsschritte bzw. Fertigungsprozesse sich positiv auf die Erzielung von hohen Leistungsdichten auswirken. Dies kann dazu genutzt werden, die Fertigungsschritte allmählich so zu optimieren, dass eine Herstellung von Modulen mit gleichbleibender hoher, kontinuierlicher Qualität möglich wird.The according to the invention already marking applied at the beginning of the production of a solar cell can additionally also for used the control or selection of manufacturing process steps become. Completed solar cells can be unique in this way z. B. associated with a particular manufacturing process. By a measurement obtained after completion of a solar cell capacity can be determined which manufacturing steps or manufacturing processes themselves positively affect the achievement of high power densities. This can be used to gradually make the manufacturing steps like this to optimize that a production of modules with consistent high, continuous quality possible becomes.

Natürlich kann eine solche Markierung PX, DMC auch zum Plagiatschutz genutzt werden. So können erfindungsgemäß gekennzeichnete Solarzellen z. B. auch gemeinsam mit produktspezifischen Messwerten an andere Hersteller zugeliefert werden. Dennoch bleibt die Kennzeichnung des tatsächlichen ursprünglichen Herstellers unveränderlich erhalten.Of course you can Such a marker PX, DMC can also be used for plagiarism protection. So can marked according to the invention Solar cells z. Eg together with product-specific measured values to be supplied to other manufacturers. Nevertheless, the labeling remains of the actual original Manufacturer unchangeable receive.

Es ist besonders vorteilhaft, wenn erfindungsgemäße Markierungen PX, DMC eine gewisse Größe aufweisen, um diese z. B. mit Hilfe von Standardlesegeräten automatisch und auf einfache Weise erfassen zu können. Beispiel dafür ist der aus Bildpunkten PX (”Pixel”, ”Dot”) aufgebaute Datamatrix-Code, wobei die Bildpunkte PX durch mittels Laserlichts entfernte Rauheiten ER gebildet werden. Derartige Standardlesegeräte sind vielfach im Einsatz, z. B. als stationäre Geräte in einer Fertigung oder als mobile Geräte z. B. in einer Logistikkette oder zur Inventarisierung bei einem Endnutzer. Bei entsprechender Größe der Markierung PX, DMC kann diese auch im eingebauten Zustand z. B. durch eine eventuell vorhandene, optisch aktive Glasscheibe auf der Solarzelle hindurch gelesen werden.It is particularly advantageous when inventive markers PX, DMC a have a certain size, around this z. B. with the help of standard readers and automatically To capture way. Example of this is composed of pixels PX ("pixels", "dots") Data matrix code, wherein the pixels PX by means of laser light remote roughnesses ER are formed. Such standard readers are many times in use, z. B. as stationary equipment in a production or as mobile devices z. B. in a logistics chain or for inventory at a End User. With appropriate size of the mark PX, DMC can this in the installed state z. B. by a possibly existing, optically active glass pane on the solar cell be read through.

Claims (6)

Solarzelle (S) mit einer insbesondere zur Identifikation dienenden Markierung (PX, DMC), dadurch gekennzeichnet, dass die Markierung (PX, DMC) auf der elektrisch aktiven Seite der Solarzelle (S) direkt auf der Oberfläche eines Halbleitersubstratträgers aufgebracht und optisch auswertbar ist.Solar cell (S) with a particular identification serving for marking (PX, DMC), characterized in that the marking (PX, DMC) on the electrically active side of the solar cell (S) applied directly on the surface of a semiconductor substrate carrier and is optically evaluated. Solarzelle (S) nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Laserbeschriftung als optisch auswertbare Markierung (PX, DMC).Solar cell (S) according to claim 1, characterized by a laser marking as optically evaluable marking (PX, DMC). Solarzelle (S) nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Oberflächenätzung als optisch auswertbare Markierung (PX, DMC).Solar cell (S) according to claim 1, characterized by a surface etching as optically evaluable marking (PX, DMC). Solarzelle (S) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Markierung (PX, DMC) unterhalb der elektrisch aktiven Schichten der Solarzelle (S) befindet.Solar cell (S) according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the marking (PX, DMC) below the electrically active layers of the solar cell (S) is located. Solarzelle (S) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Markierung (PX, DMC) auf bzw. im Bereich einer rauen, insbesondere sägezahnförmigen Oberflächenstruktur auf dem Halbleitersubstratträger der Solarzelle (S) befindet.Solar cell (S) according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the marking (PX, DMC) on or in the area a rough, in particular sawtooth-shaped surface structure on the semiconductor substrate carrier the solar cell (S) is located. Solarzelle (S) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Data-Matrix-Codierung als Markierung (PX, DMC).Solar cell (S) according to one of the preceding claims, characterized by a data matrix coding as a marker (PX, DMC).
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