DE68918565T2 - Verfahren zur herstellung von sonnenzellenkontakten. - Google Patents

Verfahren zur herstellung von sonnenzellenkontakten.

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Description

  • Die Erfindung betrifft das Herstellen von Festkörper-Halbleiter-Vorrichtungen. Insbesondere führt die Erfindung zu einem verbesserten Verfahren zum Ausbilden eines leitfähigen Metallkontaktes auf der Vorderseite einer Siliziumplatte, welche mit Siliziumnitrit beschichtet ist.
    • Hintergrund der Erfindung
  • Ein älteres, bekanntes Verfahren zum Herstellen von Siliziumsolarzellen weist die Arbeitsschritte auf: (1) Verteilen von Phosphin in ein P-type Siliziumband, um einen leichten Übergang auszubilden, (2) Ausbilden einer dünnen Beschichtung aus Siliziumnitrid auf der Übergangsseite des Bandes, (3) Bilden eines Gitterelektroden-Musters in der Siliziumnitrid-Beschichtung durch Lichtdruck (unter Verwendung einer geeigneten lichtbeständigen Zusammensetzung und Ätzen), (4) Beschichten der anderen Seite des Siliziumbandes mit einer Aluminiumpaste, (5) Erhitzen des Siliziums, so daß das Aluminium und das Silizium legiert werden, (6) Überziehen des freiliegenden Siliziums auf beiden Seiten des Bandes mit Nickel, (7) Sintern des Nickels, um ein Nickelsilizid zu bilden und (8) Überziehen der metallbedeckten Bereiche des Siliziums mit zusätzlichein Metall(en). Eine detaillierte Beschreibung eines derartigen Prozesses kann in dem U.S. Patent 4451969 nachgelesen werden.
  • Der Schritt zum Ausbildens einer Gitterelektrode durch Lichtdruck, welcher notwendigerweise das Entfernen des verbleibenden Schutzes beinhaltet, ist sehr wirkungsvoll. Jedoch beinhaltet die Photolithographie mehrmalig Verarbeitungsschritte und fügt einen unproportional hohen Anteil zu den Gesamtkosten zum Ausbilden von Solarzellen hinzu.
  • Die U.S. Patente Nr. 4375007, 4388346 und 4640001 und die darin aufgeführten Entgegenhaltungen stellen den Stand der Technik dar. Das U.S. Patent 4375007 offenbart eine Siliziumsolarzelle mit Aluminium-Magnesium-Legierungskontakten mit geringem Widerstand. Die Al-Mg-Legierung wird mit einer Ni-Sb-Legierung oder Al in Pulverform gemischt, so daß eine dickfilmige, metallbedampfte Paste ausgebildet wird, welche zum Herstellen von elektrisch leitfähigen Kontakten mit geringein Widerstand für eine Siliziumsolarzelle verwendbar ist, welche mit Si&sub3;N&sub4; beschichtet ist.
  • U.S. Patent 4388346 offenbart Elektroden für Festkörper-Einrichtungen. Die Elektroden werden durch Siebdruck durch eine Maske gebildet, wobei eine Schablone aus Tinte eine Lösung aus nichtschmelzenden, sinterbaren, metallbeschichteten Basismetallpartikeln enthält, welche in einem Flüssigbindemittel gelöst sind, welches ein verdampfbares Bindemittel-Polymer und ein Fluorkohlenstoff-Polymer enthält. Durch Beheizen der Siebdruck-Vorrichtung werden die beschichteten Metallpartikel, ohne daß sie oxidiert werden, gesintert, um eine Kontaktelektrode auszubilden. Anschließend wird eine antireflektierende Beschichtung auf die Zelle aufgebracht.
  • Neueren Ursprungs ist U.S. Patent 4640001 (Koiwai et al), welches ein Verfahren zum Herstellen einer Solarzelle offenbart, bei welchem eine Siliziumplatte mit einer antireflektierenden Beschichtung aus Siliziumnitrid durch Plasma CVD-Ablagerung bei einer Temperatur zwischen 250ºC und 600ºC beschichtet wird. Die Siliziumnitrid-Beschichtung bedingt, daß die Oberfläche der Siliziumzelle für ein Beheizen von sieb-gedruckten Elektroden ungeeignet ist. Folglich wird die Beschichtung teilweise durch Ätzen der Bereiche, an denen die Elektroden ausgebildet werden, entfernt, so daß sichergestellt wird, daß die Elektroden an der Siliziumplatte anhaften.
  • Zum Zeitpunkt der Entwicklung dieser Erfindung war es weithin bekannt, daß die weitverbreitete Verwendung von photovoltaischen Solarzellen von der Entwicklung der Herstellungstechniken abhängig ist, welche verläßliche Solarzellen mit einem Umwandlungsgrad von 12% oder höher bei relativ niedrigen Kosten herstellen können. Die Kosten von Solarzellen, wie auch bei anderen halbleitenden Einrichtungen, hängen von den Kosten des Rohmaterials und den Kosten zur Umwandlung des Rohmaterials in das verarbeitete Produkt ab. Die Umwandlung von Silizium in mindestens 12%-wirkungsvolle Siliziumsolarzellen bei geringen Kosten kann nicht ohne ein geeignetes, kostengünstiges Metallbedampfungsverfahren zum Ausbilden der Gatterelektrode erreicht werden.
  • US-A-4737197 offenbart eine Solarzelle mit einer Anti-Reflektions-Beschichtung und darauf ausgebildeten Elektroden, welche eine P-dotierte Ag-Paste enthalten.
  • US-A-4643913 offenbart auch eine Solarzelle mit einer Anti- Reflektions-Beschichtung, welche für die Elektroden eine Ag-Paste mit Ti, Mg oder Ni-Pulvern verwendet.
  • US-A-4235644 offenbart die Verwendung einer Ag-Paste ohne Dotierung, um Elektroden auf einer Solarzelle ohne Anti- Reflektions-Beschichtung auszubilden.
    • Aufgaben der Erfindung
  • Folglich besteht die Hauptaufgabe darin, eine kostengünstige Verarbeitungsabfolge zur Herstellung von Solarzellen zu schaffen, bei welchen eine Metallpaste sich durch eine Siliziumnitridschicht brennt, um einen leitfähigen Kontakt auszubilden.
  • Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein verbessertes, kostengünstiges Verfahren zum Herstellen Photovoltaischer Halbleiterübergangseinrichtungen zu schaffen, bei welchem eine Metallpaste sich durch eine Siliziumnitridbeschichtung brennt, um einen leitfähigen Kontakt mit dem Substrat zu bilden, während das umliegende Siliziumnitrid verbleibt, so daß dies als Antireflektionsschicht und ferner als Umgebungsschutz für das Substrat dient.
  • Eine weitere wichtige Aufgabe ist darin zu sehen, ein verbessertes Verfahren zum Herstellen von Halbleitersolarzellen zu schaffen, bei welchem eine Schicht aus Siliziumnitrid als Antireflektionsbeschichtung auf jeder Zelle dient und Bilden eines Metallkontaktes durch die Siliziumnitridschicht erreicht wird.
  • Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Herstellen von Solarzellen zu schaffen, bei welchem sich eine Paste, welche Nickel oder Silber einsetzt durch eine Siliziumnitridschicht brennt, um einen leitfähigen Kontakt zu bilden.
  • Eine zusätzliche Aufgabe dieser Erfindung ist es, ein verbessertes Verfahren zum Herstellen einer Siliziumsolarzelle mit einer Siliziumnitridbeschichtung vorzusehen, welche die vorgenannten Aufgaben ohne (a) Ätzen eines Gittermusters in die Siliziumnitridschicht als Vorbereitung für die Aufbringung eines Metallkontaktes und (b) Abtragen der Zelleneigenart bei der Kontaktbildung erreicht.
  • Eine weitere Aufgabe dieser Erfindung besteht darin, ein verbessertes Verfahren zum Herstellen von Siliziumsolarzellen zu schaffen, welches kostengünstiger ist aber nicht weniger verläßlich als ältere Verfahren zum Bilden von Nickel- oder Silberkontakten.
  • Die vorgenannten Aufgaben werden durch ein Solarzellen-Herstellungsverfahren gemäß dem Anspruch 1 erzielt.
  • Das neue Verfahren kann mit einer Siliziumsolarzelle praktiziert werden, welche schon einen rückseitigen ohmschen Kontakt aufweist oder dieser Kontakt ausgebildet wird, nachdem der vordere Oberflächenkontakt ausgebildet wurde.
  • Eine zweite Ausführungsform der Erfindung ist in Anspruch 15 festgelegt.
  • Die Metallpaste, welche in das Substrat eingebrannt wird, muß die folgenden Eigenschaften aufweisen: Zuerst muß sie fähig sein, schnell in die Siliziumnitridschicht bei relativ geringen Temperaturen einzudringen, bei welchen die Solarzellenbeschaffenheit nicht beschädigt wird, das heißt Temperaturen unterhalb ungefähr 900º C. Als zweites darf sie sich nicht in dem Siliziumsubstrat verteilen, so daß dessen P-N- Übergang verändert wird und somit die Zelleneigenart abgebaut wird. Als drittes darf sie kein Zerspringen der Siliziumnitridschicht während der thermischen Behandlung bewirken. Als viertes darf sie die Fähigkeit der Siliziumnitridschicht, als Antireflektionselement zu wirken, nicht wesentlich verändern.
  • Andere Aufgaben der Erfindung werden teilweise nachfolgend offensichtlich und teilweise ersichtlich. Die Erfindung umfaßt entsprechend mehrere Schritte und die Beziehung eines oder mehrerer derartiger Schritte mit Bezug zu jedem anderen, welche exemplarisch in der folgenden detaillierten Offenbarung dargestellt sind, und den Umfang der Anmeldung, welcher durch die Ansprüche angezeigt ist.
    • Kurzbeschreibung der Zeichnungen
  • Für ein besseres Verständnis der Eigenart und der Aufgaben der Erfindung wird Bezug genommen auf die nachfolgende detaillierte Beschreibung, welche in Verbindung mit der beigefügten Zeichnung betrachtet werden sollte, welche mehrere, die Herstellung von Solarzellen gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung betreffenden Schritte darstellt.
  • In den Zeichnungen gehören gleiche Bezugszeichen zu gleichem Elementen.
  • In der Zeichnung sind die Dicken und Tiefen der verschiedenen Beschichtungen und Bereiche weder im Maßstab noch exakt in Übereinstimmung mit ihren relativen Verhältnissen aus Darstellungsbequemlichkeit gezeigt.
    • Detaillierte Beschreibung der Erfindung
  • Bezugnehmend nun auf die Zeichnung betrifft das bevorzugte Ausführungsbeispiel der Erfindung das Herstellen von Solarzellen von EFG gewachsenen P-artigem Siliziumband. Für dieses Ausführungsbeispiel ist las Ausgangsstück eine teilweise bearbeitete Zelle 1 vorgesehen. Die teilweise bearbeitete Zelle 1 weist ein Substrat 2 auf, welches vorzugsweise ein langes, P-artig leitendes Siliziumband umfaßt, dessen eine Seite (nachfolgend die "Vorderseite") mit einem relativ schmalen Übergang 4 versehen ist (zum Beispiel ein Übergang zwischen ungefähr 3.000 und ungefähr 7.000 Angström Einheittiefe [10 Å = 1nm]), sowie einen N-artigen (typischerweise N+) Leitungsbereich 6 und einer Siliziumnitridschicht 10. Die andere Seite (nachfolgend die "Rückseite") des Substrates ist vorzugsweise mit einer Schicht aus Aluminium 12 versehen, welche auf das Substrat legiert ist, sowie einem P+ Bereich 14. Der P+ Bereich 14 weist vorzugsweise eine Tiefe von ungefähr 1 bis 5 Mikromilimeter auf.
  • Eine teilweise bearbeitete Zellen 1 kann durch jede von mehreren vom Stand der Technik bekannten Einrichtungen hergestellt werden. Zum Beispiel können der Übergang 4 und der N+ Leitungsbereich 6 in einem P-artigen Siliziumsubstrat 2 durch die Diffusion von Phosphor ausgebildet werden. Die Schicht 12 und der P+ Bereich 14 können durch Beschichten der Rückseite des Substrates mit einer Schicht aus einer Aluminiumpaste, welche ein Aluminiumpulver in einem flüchtigen organischen Bindemittel wie etwa Terpineol, Diethylenglycolmonobutyletheracetat oder Ethylzellulose umfaßt, welches durch Verdampfen oder Verbrennen entfernbar ist, und durch anschließendes Heizen des Substrates gebildet werden, um jede flüchtige oder pyrolisierbare organische Komponente der Paste zu entfernen und um das Aluminium auf das Substrat zu legieren und den P+ Bereich zu bilden. Jedoch können auch andere Formen eines Substrats, eines Überganges und einer Rückelektrode und andere Verfahren zum Herstellen gleichwertig eingesetzt werden, um teileweise bearbeitete Zellen 1 vorzusehen.
  • Natürlich ist der durch diese Erfindung geschaffene Vorgang nicht auf die Herstellung von Solarzellen aus EFG-Substraten beschränkt. Folglich können beispielsweise gegossene polykristalline Substrate, wachsendes (eptaxiales) Silizium auf metallurgisch beschaffenen Silizium oder fein beschaffenen Polysiliziumschichten, welche durch chemische oder physikalische Dampfablagerung gebildet werden, verwendet werden, um die Erfindung einsetzende Solarzellen zu bilden. Ferner ist das Verfahren auf ein einziges Kristallsilizium anwendbar. Zudem kann der Vorgang sowohl mit N-artigem als auch mit P-artigem Material praktiziert werden. Des weiteren kann die Erfindung auch auf von Bändern oder ähnlichen flachen Unterlagen abweichende Substrate angewendet werden, zum Beispiel kreisförmige Materialstücke oder Substrate mit bogenförmigem oder Polygonalquerschnitt.
  • Beginnt man mit einem derartig vorgefertigten Stück, wie in Figur 1 dargestellt, wird die Vorderseite mit einer Paste 16 beschichtet, welche ein ausgewähltes, leitfähiges Metall, eine Fritte aus Bleisilikatglas oder ein Bleiborosilikatglas und ein niedrig siedendes, flüssiges organisches Bindemittel wie etwa Ethylenglycolmonoethylether oder Terpineol in Mengen bis zu 2-10 Gew.-% der Paste enthält. Vorzugsweise besteht aus Kosten- und anderen Gründen das Metall aus Silber. Die Paste wird entsprechend einem vorgegebenen Elektrodenmuster aufgebracht, zum Beispiel in Form einer Gitterelektrode mit einer Vielzahl an schmalen Fingern, welche an einem Ende an einer Sammelschiene oder einer Brücke befestigt sind. Eine Form einer geeigneten Gitterelektrode ist im U.S. Patent Nr. 3686036 dargestellt. Die Paste 16 kann unter Verwendung der bekannten Techniken aufgebracht werden, welche allgemein in der Elektronikindustrie verwendet werden. Siebdruck und direkte Beschriftungs-Beschichtungstechniken sind zufriedenstellend.
  • Sobald die Paste 16 aufgebracht wurde und ausgetrocknet ist, ist sie bereit für das Brennen. Das Brennen wird in einem Ofen mit Sauerstoffatmosphäre durchgeführt. Die Brenntemperatur kann variieren, aber sie sollte in jedem Fall für das Verflüchtigen oder Pyrolisieren der organischen Stoffe und Schmelzen der Glasfritte bis die Fritte sich durch die Siliziumnitridschicht 10 brennt, angepaßt sein. Die Zeit im Ofen variiert mit der Brenntemperatur, wobei im Allgemeinen die Gesamtzeit im Ofen zwischen 0,25 und 2,0 Minuten beträgt, die Zeit, welche notwendig ist, das Substrat auf die Brenntemperatur hochzufahren beinhaltend. Die Konzentration des Metalls, der Glasfritte und der organischen Mittel in der Paste 16 kann variieren.
  • Vorzugsweise besteht jedoch die Paste aus 20 bis 70 Gew.-% Metall, 5 bis 30 Gew.-% Glasfritte und 1 bis 12 Gew.-% organischen Stoffen. Am bevorzugtesten weist die Paste lediglich ungefähr 5 Gew.-% Glasfritte und zwischen 1 Gew.-% bis 2 Gew.-% Ethylenglycolmonoethylether oder zwischen 1 Gew.-% bis 10 Gew.-% Terpineol auf. Die Glasfritte umfaßt 5-80 Gew.-% Blei und bis zu 40 Gew.-% Siliziumoxid bei einem Bleisilikatglas, und 5-80% Blei, 1-40% Siliziumoxid und 1-30% Boroxid bei einem Bleiborsilikatglas.
  • Temperaturen von 650-850º C sind zum Brennen der Paste geignet, aber eine Temperatur von ungefähr 800º C ist bevorzugt. Somit wurde herausgefunden, daß beispielsweise ein Ofen, welcher Umgebungsluft enthält, die auf 800º C aufgeheizt wurde, ausreicht, um die erwünschten Ergebnis in 15-60 Sekunden bei einer Brenntemperatur für Pasten, welche Silber als gewähltes Leitungsmetall enthalten, zu erzeugen.
  • Während des Brennens wird die Glasfritte in der Paste 16 flüssig und brennt sich durch die Siliziumnitridschicht 10, so daß Aussparungen 17 und ein Ohmscher Kontakt 18 gebildet wird. Die organischen Stoffe in der Paste 16 verflüchtigen sich oder brennen heraus und das leitfähige Metall und die Glasfritte haften an der Vorderfläche des Substrates an und bilden den Ohmschen Kontakt 18.
  • In einem alternativen, bevorzugten Ausführungsbeispiel wurde die Rückseite des Substrates mit einer Aluminiumpaste beschichtet. In diesem Ausführungsbeispiel wird das Brennen der Metallpaste durch die Siliziumnitridschicht 10 auf der Vorderseite gleichzeitig mit dem Brennen der Aluminiumpaste durchgeführt, um das Aluminium mit der Rückseite des Siliziumsubstrates zu legieren.
  • In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung besteht das leitfähige Metall aus Silber.
  • Das folgende Beispiel stellt den bevorzugten Modus zum Ausführen der Erfindung dar.
    • Beispiel
  • Eine teilweise bearbeitete Zelle eines P-artigen EFG-gewachsenen Siliziumbandes ist mit einer Leitfähigkeit von ungefähr 1-5 Ohm-cm versehen. Die Zelle weist einen schmalen P- N-Übergang mit ungefähr 6.000 Angström Tiefe und eine Siliziumnitridschicht mit ungefähr 8.000 Angström auf dessen Vorderfläche auf. Die Rückseite der Zelle weist eine Schicht aus Aluminium, welches mit dem Silizium legiert ist, auf.
  • Eine Schicht der Silber enthaltenden Paste wird wahlweise auf die Siliziumnitridschicht siebgedruckt. Die Pastenschicht wird als Multi"finger"-aufweisende Gitterelektrode mit der im U.S. Patent Nr. 3686036 dargestellten Form gemustert. Die Paste enthält ein Silbermetall, eine Bleiborsilikat-Glasfritte und Terpineol als Flüssigbindemittel. Das Silbermetall ist pulverförmig und die Glasfritte enthält 5-80% Blei, 5-30% Boroxid und 5-40% Siliziumoxid. Das Silbermetall, die Glasfritte und das Bindemittel bilden ungefähr 70-80 Gew.-%, 5 Gew.-% bzw. 15-25 Gew.-% der Paste.
  • Sobald die Paste getrocknet ist (welches das Aufheizen der Paste zum Ausdampfen jeglichen flüchtigen Bindemittels enthalten kann, aber nicht muß) wird das Siliziumsubstrat in einen Luftofen eingebracht und in Luft auf ungefähr 800ºC aufgeheizt. Es wird auf dieser Brenntemperatur für ungefähr 15 Sekunden gehalten. Anschließend wird es aus dem Ofen entfernt und kann auf Raumtemperatur abkühlen. Die Gesamtzeit im Ofen beträgt ungefähr 2 Minuten. Es hat sich herausgestellt, daß es beim Brennschritt ausreicht, wenn alle organischen Stoffe in der Paste sich verflüchtigen oder verbrennen und die Bleiborsilikat-Glasfritte einen ausreichenden Flüssigzustand annimmt, um sich durch die Siliziumnitridbeschichtung zu brennen und an der Vorderfläche des Siliziumsubstrats anzuhaften. Die Glasfritte wirkt als Träger für das Silber und ermöglicht dem Silber, einen ohmschen Kontakt mit dem Substrat zu bilden.
  • EFG-Substrat-Solarzellen mit Kontakte, welche entsprechend der Erfindung ausgebildet wurden und durch das vorgenannte Beispiel exemplarisch dargestellt sind, wurden getestet und ergaben positive Ergebnisse. Die entsprechend dieser Erfindung hergestellten Zellen haben die nachfolgenden Merkmale aufgewiesen: eine offene Schaltungsspannung von 589 mV; eine kurze Schaltungsstromdichte von 30,2 mA pro Quadratzentimeter; ein Füllfaktor von 0,78; und einen Wirkungsgrad von 13,8 Prozent. Die vorgenannten Werte sind mit Ergebnissen vergleichbar, welche mit Stromverarbeitungsverfahren erzielt wurden, welche Ätz- und Platiertechniken einsetzen, um ohmsche Kontakte auszubilden.
  • Die besten Ergebnisse wurden bei Kontakten erzielt, welche nach dem Brennen einem kurzen (10-20 Sekunden) Bad in einer fluorhaltigen Lösung unterworfen wurden. Die Durchschnittswerte von 8 Zellen, welche dem Bad ausgesetzt wurden, wurden wie folgt berechnet: Die durchschnittliche offene Schaltungsspannung betrug 588 mV, der kurze Schaltungsstrom betrug 29,5 mA pro Quadratzentimeter; der Füllfaktor betrug 0,75; und der Wirkungsgrad betrug 12,9%.
  • Das Siliziumnitrid, welches auf der Vorderseite der beendeten Einrichtung verbleibt, dient als wirkungsvolle antireflektierende Beschichtung. In diesem Zusammenhang ist anzumerken, wie vorher schon ausgeführt wurde, daß die Siliziumnitridbeschichtung nicht während der den Heizschritt enthaltenden thermischen Behandlung bricht.
  • Es ist anzumerken, daß der Rückkontakt aus Silber, welches eine kleine Menge an Aluminium enthalten kann, anstelle von Aluminium bestehen kann, falls der vordere Kontakt aus Silber besteht. Der Rückkontakt kann sofort nach Aufbringen der Paste angebracht werden, welche den vorderen Kontakt definiert, der aufgebracht und getrocknet wurde.

Claims (18)

1. Verfahren zum Herstellen einer festkörper-fotovoltaischen Solarzelle mit einem Füllfaktor über 0,75, mit den aufeinanderfolgenden Arbeitsschritten:
(a) Vorsehen eines Siliziumsubstrates (2) mit gegenüberliegend zugewandten Vorder- und Rückflächen, eines PN- Überganges, welcher der Vorderfläche benachbart ist und einer Schicht aus Siliziumnitrit (10) auf der Vorderfläche und
(b) Ausbilden von elektrisch leitfähigen Silber- und Aluminium-Metall-Kontakten, die mit den Vorder- und Rückflächen durch Aufbringen und Erhitzen einer ersten Silber enthaltenden Paste bzw. einer zweiten Aluminium enthaltenen Paste verbunden sind, wobei der Silberkontakt durch (i) Aufbringen einer Beschichtung aus einer ersten Silber enthaltenden Paste auf die Schicht aus Siliziumnitrit gebildet wird, so daß ein vorgegebenes Kontaktmuster (16) auf der Schicht aus Siliziumnitrit festgelegt wird, wobei die Silber enthaltende Paste Silberpartikel, eine Glasmasse und ein organisches Bindemittel umfaßt und (ii) Erhitzen des Substrates der ersten Silber enthaltenden Paste, so daß die Paste in ausreichendem Maße in die Schicht aus Siliziumnitrit für ein Eingreifen der Silberpartikel eindringen kann und einen gemusterten ohmschen Kontakt mit der Vorderfläche bildet, dadurch gekennzeichnet, daß das Erhitzen des Substrates und der ersten Silber enthaltenden Paste durch (1) Heizen des Substrats auf eine Temperatur von ungefähr 800º C und (2) Halten des Substrates auf der Temperatur für eine vorgegeben Zeitdauer, welche 50 bis 60 Sekunden nicht überschreitet, durchgeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Abkühlen des Substrates auf Raumtemperatur nach dem Heizen für die vorgegebene Zeitdauer stattfindet.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Heizen des Substrates und der ersten Silber enthaltenden Paste in einer Sauerstoff beinhaltenden Atmosphäre durchgeführt wird.
4. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Heizen ein Halten des Substrates auf einer Temperatur von 800º C für eine Zeitdauer enthält, welche 15 Sekunden nicht überschreitet.
5. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Silber enthaltende Paste eine Borsilikat-Glasschmelze umfaßt.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Glasschmelze aus einem Bleiborsilikatglas besteht.
7. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Siliziumsubstrat polychristalin ist.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat aus einem EFG-gewachsenen Siliziummaterial besteht.
9. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Silber enthaltende Paste in einem Heißluft-Ofen geheizt wird und das Substrat aus dem Ofen entfernt und abgekühlt wird, nachdem das Heizen der Silber enthaltenden Paste beendet ist.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat in dem Ofen zwischen ungefähr 0,25 und 2 Minuten gehalten wird, wobei die Zeit enthalten ist, welche zum Aufheizen des Substrats auf eine Temperatur von 800º C notwendig ist.
11. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnete daß die Silber enthaltende Paste 50 bis 75 Gewichts-% Silber und 5 bis 30 Gewichts-% Glasschmelze umfaßt.
12. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Aluminium-Metallkontakt auf der Rückfläche gebildet wird- bevor die Silber enthaltende Paste auf die Schicht aus Siliziumnitrit aufgebracht wird.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Aluminium-Metallkontakt durch Aufbringen einer Beschichtung aus Aluminium enthaltender Paste auf die Rückfläche, vor dem Heizen des Substrats und der Silber enthaltenden Paste, ausgebildet wird und daß während des nachfolgenden Heizens der Silber enthaltenden Paste die Aluminium enthaltenden Paste auf das Substrat legiert wird und einen Aluminium-Metallkontakt an der Rückfläche bildet.
14. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die resultierende Solarzelle einen Füllfaktor von ungefähr 0,78 aufweist.
15. Verfahren zum Herstellen einer festkörper-fotovoltaischen Solarzelle mit den aufeinanderfolgenden Arbeitsschritten:
(a) Vorsehen eines Siliziumsubstrates (2) mit gegenüberliegend zugewandten Vorder- und Rückflächen, eines PN-Überganges, welcher der Vorderfläche benachbart ist und einer Schicht aus Siliziumnitrit (10) auf der Vorderfläche und
(b) Ausbilden eines ersten elektrisch leitfähigen Silber enthaltenden Kontaktes und eines zweiten elektrisch leitfähigen Aluminium enthaltenden Kontaktes, welche jeweils mit den Vorder- und Hinterflächen verbunden sind, wobei der Silber enthaltende Kontakt und der Aluminium enthaltende Kontakt durch Aufbringen und Heizen von separaten Pasten gebildet werden, welche Silber- bzw. Aluminiummetall enthalten, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung der Kontakte durch die nachfolgenden, aufeinanderfolgenden Arbeitsschritte erreicht wird: (1) Aufbringen einer Beschichtung aus der Aluminium enthaltenden Paste auf die Rückfläche in einem vorgegebenen Rückkontaktmuster (12), (2) selektives Bedekken der Schicht aus Siliziumnitrit mit einer Beschichtung aus der Silber enthaltenden Paste, so daß ein vorgegebenes vorderes Kontaktmuster (16) festgelegt wird und (3) gleichzeitiges Heizen der Beschichtungen durch Aufheizen des Substrats in einer Sauerstoff enthaltenden Atmosphäre auf eine Temperatur von ungefähr 800º C und dessen Halten auf der Temperatur, für eine Zeitdauer, welche ungefähr 60 Sekunden nicht überschreitet, die ausreicht, um zu bewirken: (1.) Daß das Aluminium der Aluminium enthaltenden Beschichtung das Substrat legiert und dadurch einen ohmschen Kontakt an der Rückfläche bildet und (2.) daß die aus Silber enthaltende Paste bestehende Beschichtung in das Siliziumnitrit eindringt, so daß die Silbermetallkomponente der Silber enthaltenen Paste eindringt und einen gemusterten ohmschen Vorderkontakt mit der Vorderfläche bildet.
16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Silber enthaltende Paste eine Borsilikat-Glasschmelze und ein organisches Bindemittel umfaßt.
17. Verfahren nach Anspruch 16, daß das Substrat aus einem polykristallinen Silizium besteht.
18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat aus einem EFG-gewachsenen Siliziummaterial besteht.
DE68918565T 1988-06-10 1989-05-22 Verfahren zur herstellung von sonnenzellenkontakten. Expired - Lifetime DE68918565T2 (de)

Applications Claiming Priority (2)

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US20530488A 1988-06-10 1988-06-10
PCT/US1989/002241 WO1989012321A1 (en) 1988-06-10 1989-05-22 An improved method of fabricating contacts for solar cells

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE68918565D1 DE68918565D1 (de) 1994-11-03
DE68918565T2 true DE68918565T2 (de) 1995-03-09

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