WO2011047875A2 - Method for the light-induced, galvanic pulsed deposition for forming a seed layer for a metal contact of a solar cell and for the subsequent reinforcement of said seed layer or said metal contact and arrangement for carrying out the method - Google Patents

Method for the light-induced, galvanic pulsed deposition for forming a seed layer for a metal contact of a solar cell and for the subsequent reinforcement of said seed layer or said metal contact and arrangement for carrying out the method Download PDF

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metal contact
light
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Valentin Radtke
Norbert Bay
Monica Aleman
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Fraunhofer-Gesellschaft Zur Förderung Der Aangewandten Forschung E.V.
Albert-Ludwigs-Universität Freiburg
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Definitions

  • the present invention relates to a photoinduced galvanic pulse deposition method, with which a further metal contact can be formed for a solar cell having only a single metal contact.
  • the metal contact to be formed is, in particular, the front-side contact of the solar cell (the existing individual contact is then the back contact or rear-side contact of the solar cell).
  • the invention also relates to an arrangement corresponding to the method.
  • CONFIRMATION COPY The efficiency of a solar cell depends inter alia on the amount of electrical contact resistance of the solar cell. This is the contact between the semiconductor material of the solar cell (usually: doped silicon) and a metal which is intended to dissipate the current generated in the cell, ie a contact between the front side contact of the solar cell and the semiconductor material thereof and between the rear contact of the solar cell and the semiconductor material thereof. A reduction of this contact resistance leads to an increase in the efficiency of the solar cell.
  • the inventive method described below relates in particular to the contact formation on the n-side of any solar cell: In a standard p-type solar cell, this is the front side, ie the side facing the light. For this reason, the metal contacts to be formed on the front side must ensure a sufficiently high incidence of light into the solar cell, ie not overshadow the cell too much (as a rule, a plurality of individual metal contacts or metal contact sections are formed on the front side; However, in the following description of a front contact in the singular spoken: As a rule, this contact thus comprises a plurality of connected individual contacts or contact portions).
  • a paste which holds Silberkoloiddispers ent ⁇ is printed by a microstructured mask on the solar cell.
  • ⁇ th which are essential for the contact formation, which starts only at least 800 ° C.
  • This Me ⁇ Thode has some drawbacks: Although the passivation must approximately layer not be opened and the adhesion to the silicon is better than the rei ⁇ nen silver due to the glass particles on the front of the solar cell, but which then formed contact is very inhomogeneous and overall has a relatively large contact resistance. Moreover, the method is only suitable if the emitter has sufficient surface area.
  • the solar cell surface has phosphorus concentration, that is highly doped (up to about 10 20 atoms / cm 3 ). Although this simplifies the passivation of the surface, but leads to a - compared with a low-doped emitter - lower open circuit voltage. Furthermore, the aspect ratio, ie the height to width ratio of the metal fingers of the formed contact, is unfavorable. This means a relatively large shading of the solar cell surface, so a loss of efficiency.
  • nickel is electroless, that is deposited with chemical reducing agents from an aqueous nickel-containing nickel solution on the semiconductor and then annealed.
  • the disadvantage here is that this process is extremely difficult to control, so it can be poorly reproduced and usually leads to inhomogeneous layers.
  • the passivation layer must first be opened microstructured.
  • One of these methods describes the so-called light-induced electroplating, in which a solar cell having a front contact on the front side and a rear side contact is connected to an external voltage source by means of the rear side contact. Under illumination, the solar cell acts as a current or voltage source for the galvanic process, the front-side contact being the cathode (low potential) and the back-side contact the anode of the galvanic cell.
  • the rear side contact is usually made of aluminum or an aluminum alloy (here too is spoken of a back contact in the singular, although it may also be several individual electrical contacts, which are angeord ⁇ net on the back), the anodic Process of this galvanic cell, the electrochemical ⁇ solution of aluminum, so the resolution of the back ⁇ side contact.
  • auxiliary electrode which is also referred to below as an anode as an alternative: this a kon ⁇ stante potential difference is applied in such a way between the back of the solar cell or the back ⁇ side contact and of these consisting of the deposited Me ⁇ tall auxiliary electrode, that the back side opposite to the auxiliary electrode is negatively po ⁇ larized (ie the backside contact must be at a lower or more negative potential than the auxiliary electrode or the anode).
  • the anodic dissolution of the auxiliary electrode (which is also referred to below as an anode as an alternative) takes place. is drawn) instead. Since the back contact of the solar cell is usually metallized over the entire surface, the connection of the back side contact with a voltage source is technically less demanding.
  • the auxiliary electrode can thus be understood as a sacrificial anode.
  • a potential difference arises between the light-facing side of the solar cell (front-side contact) and the auxiliary electrode, the magnitude of which is determined by the potential difference applied between the back and the auxiliary electrode on the one hand and between the back and the front the solar cell occurring potential difference on the other hand depends. The latter is determined by the incident on the solar cell light intensity.
  • the already existing and by the light-induced electroplating reinforced metal contacts on solar cells have some shortcomings:
  • the electrical ⁇ cal conductivity of these metal contacts is less than the specific conductivity of the corresponding metal
  • the adhesion of the galvanically reinforced metal layer on the already existing metal layer is not optimal and the aspect ratio (ratio of height to width) of the metal contact is reduced by the galvanic process (however, the largest possible aspect ratio is desirable to keep the shading of the solar cell as low as possible).
  • the object of the present invention is, starting from the prior art, the known light-induced galvanic amplification processes in which an existing metal contact of a solar cell by the light-induced electroplating reinforced or
  • the object is therefore to achieve optimized electrical conductivity and optimized adhesion of a metal contact in a simple and reliable manner, to reduce internal stresses in the metal contact and to produce metal contact with an improved aspect ratio.
  • the basic starting point of the present invention is to use the light-induced electrodeposition process not only to reinforce an already existing metal contact, but to apply to a solar cell, which has only one metal contact of its two applied metal contacts, in which therefore the second metal contact still completely is missing.
  • Such le ⁇ diglich exactly one metal contact (typically: the rear-side contact) having solar cell can then at the opposite to the existing metal contact side (typically: the front or front side) to be open: That is, the passivation layer of the front side of the solar cell can, be ⁇ preferably microstructured, be open.
  • the thus opened solar cell is then immersed in an electrolytic bath with an electrolyte containing those metal ions that lead to the the existing Me ⁇ talltitle opposite side for forming the second metal contact.
  • the procedure is by the present invention, described in more detail below, light-induced galvanic deposition thus formed of the electrolyte contained in the requested metal ions ⁇ a seed layer for the second metal contact directly on the semiconductor material of the solar cell.
  • This seed layer can then by the light-induced galvanic deposition decision procedure according to the present invention can also be further extended or thickened, so that the whole second metal contact can be made with the invention shown SEN method.
  • the light-induced electroplating has hitherto been exclusively used to reinforce existing metal contacts (eg screen printing fingers or randomly generated seed layers), according to the present invention the contact formation with the light-induced electroplating already takes place.
  • contact formation is understood to mean the formation of a seed layer of a metal immediately adjacent to and / or in conjunction with a semiconductor material of the solar cell. According to the invention, both the light incident on the (initially having only a single metal contact) solar cell and at the same time between the already existing metal contact (as a rule: rear contact) of the solar cell and the
  • Auxiliary electrode potential (potential difference A URH) a predefined, time-varying characteristics.
  • a time-dependent variation of the voltage-time characteristic (or the potential difference AURH) according to the invention and / or the time-dependent variation of the light irradiation time characteristic (or the light irradiation) can be a pulse-shaped variation.
  • both the potential applied between the existing metal contact and the auxiliary electrode and the light irradiation have a pulse-shaped course (bigepulse method).
  • both the potential difference AU RH and the incident light intensity over time are not constant ("constant” is understood here to mean that the corresponding magnitude value is constant over time except for the naturally unavoidable statistical fluctuations), but both the potential difference AU RH between already existing metal contact and the auxiliary electrode, as well as the light irradiation is varied in a time-dependent manner according to a predefined time characteristic.
  • the voltage-time characteristic, with which the potential difference is varied over time can also be understood as the corresponding current-time characteristic.
  • a corresponding variation of current density values over time can also be realized. In the following, simplified is always spoken of a voltage-time characteristic, although this may thus alternatively or cumulatively also be a variation of current density values.
  • pulse sequences of the voltage-time characteristic on the one hand and the light irradiation time characteristic on the other hand are synchronized with each other: pulse sequences of the potential difference on the one hand and pulse sequences of the light irradiation on the other can be realized in the form of synchronized pulse sequences.
  • a particularly advantageous contacting can be realized according to the invention.
  • This potential difference AU RH must be ⁇ 0 in the time average, since otherwise the galvanic dissolution of the already existing metal contact (that is to say in particular of the rear-side contact) would take place and not the galvanic dissolution of the auxiliary electrode. However, this must apply only on a temporal average, so that quite short periods are also possible (see also the following exemplary embodiments) in which these Condition is not met.
  • a synchronization of the voltage-time characteristic (hereinafter alternatively also referred to as the first characteristic) or a pulse sequence corresponding thereto and the light irradiation time characteristic (hereinafter also referred to as second characteristic) or a pulse sequence corresponding thereto is understood below as that both characteristics at least during a defined time interval (preferably: during their entire application) each have a periodic course (eg in the form of a pulse sequence), wherein the periodic course of the first characteristic and that of the second characteristic in the said time interval are matched.
  • the period of one charac ⁇ teroxid can be an integer multiple of the period of the other characteristic.
  • the frequency of one characteristic may be an integer multiple of the frequency of the other characteristic.
  • both periods or frequencies are identical, but then the two characteristics are shifted from one another by a fixed, predefined time interval (for example, maxima of the first characteristic may be shifted by half a period with respect to maxima of the second characteristic) ,
  • the invention is not limited to periodic pulse trains:
  • a temporal Synchronisie ⁇ tion of the first characteristic and the second Cha ⁇ rakterizing also present when the two influencing large (ie, the potential difference AU RH on the one hand and the light irradiation or the incident radiation amount on the other hand) during both successive periods or time intervals always both have the same state (such a state, for example, a defined voltage or a defined amount of light irradiated or no applied voltage or no applied quantity of light).
  • immediately consecutive time intervals or time segments each have one and the same time interval.
  • a synchronous pulse sequence of the two characteristics is realized particularly advantageously at the same time that at the side of the solar cell opposite the metal electrode already present there is temporarily no voltage generated by external influences, ie neither by
  • the following is understood to be a synchronous pulse sequence of the two characteristics: the pulse lengths of both the light pulses and the voltage pulses must be matched to one another such that periodically recurring phases of open cell potential occur at the front side of the solar cell.
  • the open cell potential is the potential that adjusts itself to an electrode immersed in an electrolyte and over which no Electricity flows.
  • the front of the solar cell (light-facing side) is not under open cell voltage as long as the solar cell is illuminated and as long as a voltage is applied to the backside of the auxiliary electrode. Only a non-illuminated solar cell with simultaneous galvanic separation of the back of the voltage source leads to the open cell potential at the
  • Characterist ik periodically or in the form of pulse sequences can be varied over time.
  • anodic pulses can be applied to the initial phase of a pulse routine, pulses of different sizes can also be superimposed, etc.
  • An anodic pulse is the application of a potential to a workpiece, which results in an anodic reaction (oxidation) on the workpiece, ie in the present arrangement a positive (high) potential.
  • a cathodic potential is that which results in a cathodic reaction (reduction) on the workpiece, in the present arrangement a negative (low) potential.
  • pulse trains themselves d. H. Between individual pulse trains, each with a voltage-time characteristic varying in the form of individual pulses over time and / or light irradiation time characteristic, time intervals occur in which no time variation of the voltage-time characteristic and / or the light irradiation Time characteristic takes place.
  • the generated potential difference can also be changed step by step.
  • the shape of individual pulses can be nonlinear in this case, in addition to triangular or rectangular pulses can also sinusoidal pulses, exponentially shaped pulses and / or two, three or more degrees
  • the second metal contact and the auxiliary electrode Extending between the side of the to be grown, the second metal contact and the auxiliary electrode a ⁇ alternate voltage runs of the applied potential difference between the first metal contact (usually: back contact) and the auxiliary electrode in the same direction, that is, a cathodic potential at the Back leads z. B. to a cathodic potential on the front.
  • the potential difference ⁇ ⁇ a connected to a function generator between the first metal contact and the auxiliary electrode switched voltage source can be produced according to the invention:
  • the function generator is then generated by the voltage source applied between the first metal contact and the auxiliary electrode potential difference AU RH varies with time.
  • Voltage sources (which generate different voltages) are connected between the first metal contact and the auxiliary electrode. This is particularly advantageous in the course of inline processes in the production of solar cells.
  • the light irradiation time characteristic of the light irradiated to the solar cell can be varied by connecting a light source irradiating the solar cell (especially the front side) to a frequency generator. With the latter, the voltage applied to the light source voltage can then be varied time-dependent, so that the light intensity emitted by the light source has a corresponding temporal variation.
  • a generation of a seed layer is thus carried out with voltage and Lich-pulsed (ie bigepulster) light-induced electroplating:
  • Lich-pulsed (ie bigepulster) light-induced electroplating For this purpose, the previously by any method
  • Microstructured open Passivitations slaughter the front of only one metal contact on the back having solar cell in a suitable for the metal to be applied contact metal-containing electrolyte are immersed.
  • These metal ions are preferably nickel ions, cobalt ions or tungsten ions.
  • the inventive method results in a thin, homogeneous seed layer of, for example nickel, cobalt or tungsten, which can then be subsequently further strengthens ver ⁇ according to the invention on the basis of light induced plating.
  • the method can be used independently of the emitter resistance, ie also for high-resistance emitters.
  • the method can be carried out with all prior art electrolytes for the respective metal to be deposited of the second metal contact (the electrolytes listed above and below are thus to be understood as examples).
  • the already existing individual metal contact of the solar cell is connected to the auxiliary electrode in such a way that a predefined potential difference, which can be varied over time or which changes over time, can be applied between the two.
  • This potential difference advantageously consists of a periodic sequence of voltage pulses of different polarity, different amount and / or different duration and from voltage-free periods. This can be realized by the above-described function generator.
  • the voltage pulses are selected such that the side of the solar cell carrying the already existing metal contact is at a lower potential for a longer duration than the auxiliary electrode.
  • the front can be irradiated with a pulsed light source.
  • a seed layer of the corresponding metal forms, wherein the duration of the treatment is preferably set so that the seed layer is between 50 nm and 500 nm thick.
  • second characteristic the light irradiation time characteristic ik being time-dependent.
  • current characteristic changes corresponding to the characteristics may also be generated.
  • the first characteristic (or its time-dependent variation) is synchronized with the second characteristic (or its time-dependent variation).
  • the two characteristics are designed so that during a plurality of spaced apart successive intervals defined intervals neither a potential difference AU RH between the first metal contact and the auxiliary electrode is applied, nor a light irradiation to the solar cell.
  • the seed layer for the second metal contact thus produced is preferably used as the cathode in order to further grow the second metal contact based on the seed layer (by further maintaining a potential difference AU RH and a light irradiation).
  • the present invention will be described by way of embodiments. Show:
  • Figure 1 shows the basic arrangement which is used for ⁇ leadership of the method according to the invention
  • FIG. 2 shows a first example of a temporal Va ⁇ riation the potential difference AU RH Zvi ⁇ rule a solar cell rear side and the auxiliary electrode and for a temporal variation of the light radiation on the front side of the solar cell;
  • Figure 3 is a further corresponding example.
  • Fig. 1 shows an arrangement according to the invention, which is designed for performing a light-induced electrodeposition process according to the invention.
  • a container 1 In a container 1 is an electrolytic bath 6, in which an auxiliary electrode H (which serves as the anode of the electrodeposition) is arranged.
  • auxiliary electrode H which serves as the anode of the electrodeposition
  • the auxiliary electrode H is electrically connected to the back contact R via an insulated electrical lead 12 and an insulated electrical lead 11. Between the two lines 11 and 12, a voltage source 2 is connected, with which the applied between the auxiliary electrode H and the back contact R potential difference AU RH can be varied time-dependent.
  • This time-dependent variation is accomplished by means of a function generator 3 (which is connected by means of the line 13 to the voltage source 2), the voltage generated by the voltage source 2 is varied time-dependent.
  • a light source 4 is arranged, with which the side of the front side contact V of the solar cell S can be irradiated with electromagnetic radiation 5, which causes Stromer ⁇ generating in the solar cell.
  • the voltage source 2 is controlled by the function generator 3 so as to realize the voltage-time characteristics shown in these figures.
  • the voltage source ⁇ 2 can thus be controlled so that almost any Voltage sequences between the solar cell rear side R and the auxiliary electrode H can be generated.
  • FIG. 2 shows a first example of a simultaneous formation of a voltage-time characteristic of the potential difference UU RH and a light-irradiation time characteristic of a quantity of light irradiated onto the front side of a solar cell.
  • the solar cell which has only one rear-side contact, is immersed in an electrolyte 6 which has the following composition:
  • Residual Ingredients Water
  • the pH of the electrolyte solution which can be stirred moderately fast, is between 2 and 6, preferably between 3 and 4.
  • the temperature of the electrolyte solution may be between room temperature (20 ° C) and 70 ° C, preferably between 40 ° C and 60 ° C.
  • FIG. 2 a shows the potential pulse routine or the voltage-time characteristic for the potential difference AURH which is applied between the rear-side contact R of the solar cell S and the auxiliary electrode H.
  • the potential pulse routine shown is also referred to as so-called "reverse pulse plating".
  • an anodic pulse U 2 of the duration of the time interval [t 4 , t 5 ] with t 5 > t 4 is applied, that of a voltage-free time in the time interval [t 5 , t 7 ] with t 5 ⁇ t 7 followed.
  • AU RH U oc ⁇ Ui ⁇ U 0 c ⁇ ü 2 .
  • U 0 c is the open cell voltage: there is no potential difference between two electrodes from the outside
  • Electrodes front and back set a potential according to the electrochemical conditions, i. the system tries to reach equilibrium. This leads to a restructuring of the electrolytic double layer, the phase boundary between the electrode and the electrolyte. It is this periodic restructuring of this bilayer that most beneficially affects the growth of metal contact on the solar cell.
  • [ti, t 7 ] constitutes a period of a periodic voltage-time characteristic according to the invention.
  • Time interval [t 0 , ti] the light intensity changes from I 0 to Ii with I 0 ⁇ Ii.
  • the time interval [ti, t 7 ] is now subdivided into six sections of equal length, with the following for the time periods ti to t 7 defining these periods: ti ⁇ t 2 ⁇ t 3 ⁇ t 4 ⁇ t 5 ⁇ t 6 ⁇ t 7 .
  • Figure 2b shows the time course of the potential that is established at the front or in the region of the seed layer of the solar cell ⁇ S (Potentialdiffe ⁇ rence between the front and auxiliary electrode).
  • the above-described pulse sequence in the light intensity and at the same time in the potential difference AU RH ensures a change between phases of nucleation (during the time interval [ti, t 4 ] and the subsequent intervals of the pulse period corresponding to this interval) and phases in which a germination takes place ( during the time interval
  • t 4 - ti can be between 10 "5 seconds and 1 second, preferably between 10 " 4 seconds and 0.1 seconds; t 5 - t 4 can be between 10 "6 seconds and 0.1 seconds, preferably between 10 ⁇ 5 seconds and 0.1 seconds, t 7 - t 5 can be between 0 seconds and 1 second, preferably between 10 ⁇ 2 seconds and 1 second.
  • the cathodic voltage pulse Ui can be between -1.5 volts and -0.1 volts, preferably between -0.6 volts and -0.2 volts
  • the anodic pulse U 2 can be between + 0.1 and + 5 volts, preferably between + 0.2 volts and + 1.5 volts.
  • the light intensity Io can be between 0 W / m 2 and 100 W / m 2 , preferably between 0 W / m 2 and 1 W / m 2.
  • Ii can be between 100 W / m 2 and 2000 W / m 2 , preferably between 100 W / m 2 and 1500 W / m 2.
  • I 2 can be between 100 W / m 2 and 2000 W / m 2 , preferably between 200 W / m 2 and 1000 W / m 2 .
  • the above-described pulse routine in light intensity and potential difference generates a homogeneous seed layer for the second metal contact of the solar cell, the thickness of which can be controlled by the number of repetitions.
  • FIG. 3 shows an analogous example of a light and a potential difference sequence as in the case described in FIG. 2, so that only the differences will be described below.
  • the voltage pulses which are applied between the solar cell rear side and the auxiliary electrode, and the light pulses are in this case specifically matched to the fact that the front side of the solar cell over sufficient periods or time intervals on open Cell potential (U 0 c in Figure 3b).
  • the potential difference between the rear side and the auxiliary electrode is pulsed so that initially no potential difference is applied in the time interval [t 0 , ti].
  • a cathodic voltage pulse Ui in the time interval [tx, t 2 ] followed by an anodic voltage pulse U 2 in the time interval [t 2 , t 3 ].
  • the time interval [t 3 , t 4 ] again there is no potential difference ⁇ ⁇ .
  • the time interval [ti, t 4 ] is then repeated periodically.
  • the light pulses are selected such that during the time interval [t 0 , ti] the light intensity I 0 is irradiated, followed by the intensity Ii> I 0 in the time interval [ti, t 2 ]. In the time interval [t 2 , t 4 ] the intensity is again Io The light irradiation characteristic of the time interval [ti, t 4 ] is then repeated periodically.
  • t 2 -ti can be between 10 "5 seconds and 1 second, preferably between 10 ⁇ 4 seconds and 0.1 seconds t 3 - t 2 can be between 10 " 6 seconds and 0.1 seconds, preferably between 10 "5 seconds and 0.1 seconds t 4 -t 3 can be between 10 -5 seconds and 1 second, preferably between 10 ⁇ 2 seconds and 1 second Ui can be between -1.5 volts and -0.1 volts, preferably between -0.6 volts and -0.2 volts U 2, between +0.1 volts and +5 volts may be, preferably, between +0.2 volts and +1.5 volts.
  • I 0 can lie between 0 W / m 2 and 100 W / m 2, preferably between 0 W / m 2 and 1 W / m 2 .
  • Ii can be between 100 W / m 2 and 200 W / m 2 , preferably between 500 W / m 2 and 1500 W / m 2 .
  • the method according to the invention for producing the second metal contact can be supplemented as follows:
  • the solar cell arrangement S (comprising the rear-side contact R, the semiconductor layer and the growing front-side contact or the seed layer) can be tempered. This means that the solar cell is exposed to higher temperatures, as a result of which improved contact bonding may occur.
  • the tempering may be carried out before a galvanic reinforcement following the formation of the seed layer, but it may also be carried out after the galvanic reinforcement.
  • Advantageous temperature ranges of tempering are 150 ° C. to 600 ° C., advantageous tempering times are 10 s to 20 min.
  • annealing can also be dispensed with.

Abstract

The present invention relates to a light-induced, galvanic deposition method, wherein the potential difference between a first metal contact and an auxiliary electrode is varied as a function of time according to a predefined voltage/time characteristic and a light radiation on a solar cell is varied as a function of time according to a light radiation/time characteristic.

Description

Verfahren zur lichtinduzierten galvanischen Pulsab- scheidung zur Ausbildung einer Saatschicht für einen Metallkontakt einer Solarzelle und zur nachfolgenden Verstärkung dieser Saatschicht bzw. dieses Metallkon- takts sowie Anordnung zur Durchführung des Verfahrens  Method for light-induced galvanic pulse deposition for forming a seed layer for metal contact of a solar cell and for subsequently reinforcing this seed layer or metal contact and arrangement for carrying out the method
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein lichtinduziertes galvanisches Puls-Abscheidungsverfahren, mit dem für eine Solarzelle, die lediglich einen einzelnen Metallkontakt aufweist, ein weiterer Metallkontakt ausgebildet werden kann. Bei dem auszubildenden Metallkontakt handelt es sich insbesondere um den Frontseitenkontakt der Solarzelle (der bereits vorhandene, einzelne Kontakt ist dann der rückseitige Kontakt bzw. Rückseitenkontakt der Solarzelle) . Die Erfindung bezieht sich darüber hinaus auf eine dem Verfahren entsprechende Anordnung. The present invention relates to a photoinduced galvanic pulse deposition method, with which a further metal contact can be formed for a solar cell having only a single metal contact. The metal contact to be formed is, in particular, the front-side contact of the solar cell (the existing individual contact is then the back contact or rear-side contact of the solar cell). The invention also relates to an arrangement corresponding to the method.
BESTÄTIGUNGSKOPIE Der Wirkungsgrad einer Solarzelle hängt unter anderem von dem Betrag des elektrischen Kontaktwiderstands der Solarzelle ab. Es handelt sich hierbei um den Kontakt zwischen dem Halbleitermaterial der Solarzelle (meist: dotiertes Silizium) und einem Metall, das den in der Zelle generierten Strom abführen soll, also einen Kontakt zwischen dem Frontseitenkontakt der Solarzelle und dem Halbleitermaterial derselben und zwischen dem Rückseitenkontakt der Solarzelle und dem Halbleitermaterial desselben. Eine Verminderung dieses Kontaktwiderstands führt zu einer Erhöhung des Wirkungsgrades der Solarzelle. CONFIRMATION COPY The efficiency of a solar cell depends inter alia on the amount of electrical contact resistance of the solar cell. This is the contact between the semiconductor material of the solar cell (usually: doped silicon) and a metal which is intended to dissipate the current generated in the cell, ie a contact between the front side contact of the solar cell and the semiconductor material thereof and between the rear contact of the solar cell and the semiconductor material thereof. A reduction of this contact resistance leads to an increase in the efficiency of the solar cell.
Das nachfolgend beschriebene erfindungsgemäße Verfahren betrifft dabei insbesondere die Kontaktausbildung an der n-Seite einer beliebigen Solarzelle: Bei einer Standard-p-Typ-Solarzelle ist dies die Vorderseite, also die dem Licht zugewandte Seite. Aus diesem Grund müssen die auf der Vorderseite auszubildenden Metallkontakte einen ausreichend hohen Lichteinfall in die Solarzelle gewährleisten, also die Zelle nicht zu stark abschatten (es werden somit in der Regel mehrere einzelne Metall kontakte bzw. Metallkontaktabschnitte auf der Vorderseite ausgebildet; vereinfacht wird im Rahmen der nachfolgenden Beschreibung jedoch von einem Vorderseitenkontakt in der Einzahl gesprochen: In der Regel umfasst dieser Kontakt somit eine Mehrzahl verbundener Einzelkontakte bzw. Kontaktabschnitte) . The inventive method described below relates in particular to the contact formation on the n-side of any solar cell: In a standard p-type solar cell, this is the front side, ie the side facing the light. For this reason, the metal contacts to be formed on the front side must ensure a sufficiently high incidence of light into the solar cell, ie not overshadow the cell too much (as a rule, a plurality of individual metal contacts or metal contact sections are formed on the front side; However, in the following description of a front contact in the singular spoken: As a rule, this contact thus comprises a plurality of connected individual contacts or contact portions).
Die Bedingungen eines möglichst kleinen Kontaktwiderstands bei gleichzeitig optimalem Verhältnis von freier Solarzellenfläche zu Metallfläche werden in der Regel durch eine Mikrostruktur bestimmter Metalle erfüllt. Dennoch bestehen Probleme, die einzeln, teilweise auch gleichzeitig auftreten: Metalle, die keine Silizide bilden, z.B. Silber, weisen einen relativ hohen Kontaktwiderstand auf, auch die Haftung solcher Metalle auf dem Silizium ist in der Regel unbefriedigend, das heißt es besteht die Gefahr, dass sich der Metallkontakt ablöst. Metalle, die Silizide bilden, z.B. Nickel, zeigen zwar einen geringeren Kontaktwiderstand und auch eine bessere Haftung, allerdings ist die elektrische Leitfähigkeit der Metalle selbst sehr viel geringer als beispielsweise die- jenige des Silbers. Ferner diffundieren solche Metalle auch verhältnismäßig tief in das Silizium ein und können die elektrischen Eigenschaften der Solarzelle negativ beeinflussen. Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Verfahren zur Herstellung von Metallkontakten bekannt: Diejenige Standardmethode, die in der industriellen Massenfertigung nahezu ausschließlich angewandt wird, ist das Siebdruckverfahren. Hierbei erfolgen die Kontakt- bildung und die Erzeugung der Querleitfähigkeit desThe conditions of a contact resistance which is as small as possible and at the same time an optimum ratio of free solar cell area to metal area are generally met by a microstructure of certain metals. Nevertheless, there are problems that occur individually and sometimes simultaneously: metals that do not form silicides, such as silver, have a relatively high contact resistance, and the liability of such metals on the silicon is usually unsatisfactory, that is, there is a risk that the metal contact peels off. Although metals which form silicides, for example nickel, show a lower contact resistance and also a better adhesion, the electrical conductivity of the metals themselves is much lower than, for example, that of silver. Furthermore, such metals also diffuse relatively deeply into the silicon and can adversely affect the electrical properties of the solar cell. Various methods for the production of metal contacts are known from the prior art: The standard method, which is almost exclusively used in industrial mass production, is the screen printing method. Here, the contact formation and the generation of the transverse conductivity of the
Metallfingers in einem Arbeitsvorgang, deswegen muss das verwendete Metall eine gute Eigenleitfähigkeit besitzen. Eine Paste, die Silberkoloiddispers ent¬ hält, wird durch eine mikrostrukturierte Schablone auf die Solarzelle aufgedruckt. In der Paste sind neben dem Silber noch Glaspartikel und Bleioxid enthal¬ ten, welche für die Kontaktbildung, die erst bei mindestens 800 C° einsetzt, unerlässlich sind. Diese Me¬ thode hat einige Nachteile: Zwar muss die Passivie- rungsschicht auf der Vorderseite der Solarzelle nicht geöffnet werden und auch die Haftung auf dem Silizium ist aufgrund der Glaspartikel besser als die des rei¬ nen Silbers, jedoch ist der dann ausgebildete Kontakt sehr inhomogen und weist insgesamt einen relativ gro- ßen Kontaktwiderstand auf. Zudem ist die Methode nur geeignet, wenn der Emitter eine ausreichende Oberflä- chenkonzentration an Phosphor aufweist, also hoch dotiert ist (bis etwa 1020 Atome/cm3) . Dies vereinfacht zwar die Passivierung der Oberfläche, führt aber zu einer - im Vergleich mit einem niedrig dotierten Emitter - geringeren LeerlaufSpannung . Ferner ist das Aspektverhältnis, also das Verhältnis von Höhe zu Breite der Metallfinger des ausgebildeten Kontakts, ungünstig. Dies bedeutet eine relativ große Abschattung der Solarzellenfläche, also einen Wirkungsgradverlust . Metal finger in one operation, so the metal used must have a good intrinsic conductivity. A paste which holds Silberkoloiddispers ent ¬ is printed by a microstructured mask on the solar cell. In the paste, in addition to the silver or glass particles and lead oxide contained ¬ th, which are essential for the contact formation, which starts only at least 800 ° C. This Me ¬ Thode has some drawbacks: Although the passivation must approximately layer not be opened and the adhesion to the silicon is better than the rei ¬ nen silver due to the glass particles on the front of the solar cell, but which then formed contact is very inhomogeneous and overall has a relatively large contact resistance. Moreover, the method is only suitable if the emitter has sufficient surface area. has phosphorus concentration, that is highly doped (up to about 10 20 atoms / cm 3 ). Although this simplifies the passivation of the surface, but leads to a - compared with a low-doped emitter - lower open circuit voltage. Furthermore, the aspect ratio, ie the height to width ratio of the metal fingers of the formed contact, is unfavorable. This means a relatively large shading of the solar cell surface, so a loss of efficiency.
Andere Verfahren aus dem Stand der Technik beruhen darauf, erst den Metall-Halbleiter-Kontakt, nachfolgend im Rahmen der vorliegenden Erfindung auch als Saatschicht bezeichnet, zu bilden und diese Saatschicht dann anschließend zu verstärken, das heißt Metall mit hoher Leitfähigkeit auf die Saatschicht aufzubringen. So wird beispielsweise eine Schichtenfolge von verschiedenen Metallen, beispielsweise Ti- Pd-Ag, zunächst aufgedampft und danach galvanisch verstärkt. Nachteilig ist dabei, dass die Passivie- rungsschicht zuvor mikrostrukturiert geöffnet werden muss, und dass das Verfahren (da Hochvakuum und teure Materialien wie Pd erfordernd) sehr kostenintensiv ist . Other prior art methods are based on first forming the metal-semiconductor contact, hereinafter also referred to as seed layer in the context of the present invention, and then subsequently reinforcing this seed layer, that is, applying high conductivity metal to the seed layer. Thus, for example, a layer sequence of different metals, for example TiPd-Ag, is first vapor-deposited and then galvanically reinforced. The disadvantage here is that the passivation layer must first be opened in a microstructured manner, and that the process (since it requires a high vacuum and expensive materials such as Pd) is very cost-intensive.
Auch die Bildung einer Saatschicht aus Nickel ist bekannt: Hierbei wird Nickel stromlos, das heißt mit chemischen Reduktionsmitteln aus einer wässrigen, Ni- ckel-Ionen enthaltenden Lösung auf den Halbleiter abgeschieden und anschließend getempert. Nachteilig hierbei ist, dass dieser Prozess äußerst schwierig zu kontrollieren ist, also schlecht reproduziert werden kann und meist zu inhomogenen Schichten führt. Auch hier muss die Passivierungsschicht zuvor mikrostrukturiert geöffnet werden. Aus dem Stand der Technik ist es darüber hinaus bekannt, bereits aufgebrachte Saat schichten eines Metallkontakts galvanisch zu verstärken, da dies ein sehr kostengünstiges Verfahren ist. Eines dieser Verfahren beschreibt die sogenannte lichtinduzierte Galvanik, bei der eine einen Frontkontakt auf der Vorderseite und einen Rückseitenkontakt aufweisende Solarzelle mittels des Rückseitenkontakts mit einer äußeren Spannungsquelle verbunden wird. Die Solarzelle wirkt unter Beleuchtung als Strom- bzw. Spannungsquelle für den galvanischen Prozess, wobei der Frontseitenkontakt die Kathode (niedriges Potential) und der Rückseitenkontakt die Anode der galvanischen Zelle darstellt . Also, the formation of a seed layer of nickel is known: Here, nickel is electroless, that is deposited with chemical reducing agents from an aqueous nickel-containing nickel solution on the semiconductor and then annealed. The disadvantage here is that this process is extremely difficult to control, so it can be poorly reproduced and usually leads to inhomogeneous layers. Again, the passivation layer must first be opened microstructured. Moreover, it is known from the prior art to galvanically strengthen already applied seed layers of a metal contact, since this is a very cost-effective method. One of these methods describes the so-called light-induced electroplating, in which a solar cell having a front contact on the front side and a rear side contact is connected to an external voltage source by means of the rear side contact. Under illumination, the solar cell acts as a current or voltage source for the galvanic process, the front-side contact being the cathode (low potential) and the back-side contact the anode of the galvanic cell.
Da der Rückseitenkontakt in der Regel aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung besteht (auch hier wird nachfolgend von einem Rückseitenkontakt in Einzahl gesprochen, obwohl es sich auch um mehrere einzelne elektrische Kontakte, die auf der Rückseite angeord¬ net sind, handeln kann) , ist der anodische Prozess dieser galvanischen Zelle die elektrochemische Auf¬ lösung von Aluminium, also die Auflösung des Rück¬ seitenkontaktes. Dies muss jedoch verhindert werden, wozu eine zusätzliche Hilfselektrode notwendig ist: Zwischen der Rückseite der Solarzelle bzw. dem Rück¬ seitenkontakt und dieser aus dem abzuscheidenden Me¬ tall bestehenden Hilfselektrode wird hierzu eine kon¬ stante Potentialdifferenz derart angelegt, dass die Rückseite gegenüber dieser Hilfselektrode negativ po¬ larisiert ist (d. h. der Rückseitenkontakt muss auf einem geringeren bzw. negativeren Potential liegen als die Hilfselektrode bzw. die Anode) . Anstelle der anodischen Auflösung des Rückseitenkontaktes findet infolgedessen die anodische Auflösung der Hilfselektrode (die nachfolgend alternativ auch als Anode be- zeichnet wird) statt. Da der Rückseitenkontakt der Solarzelle in der Regel ganzflächig metallisiert ist, ist die Verbindung des Rückseitenkontaktes mit einer Spannungsquelle technisch wenig anspruchsvoll. Die Hilfselektrode kann somit als Opferanode aufgefasst werden . Since the rear side contact is usually made of aluminum or an aluminum alloy (here too is spoken of a back contact in the singular, although it may also be several individual electrical contacts, which are angeord ¬ net on the back), the anodic Process of this galvanic cell, the electrochemical ¬ solution of aluminum, so the resolution of the back ¬ side contact. However, this must be prevented, for which purpose an additional auxiliary electrode is necessary: this, a kon ¬ stante potential difference is applied in such a way between the back of the solar cell or the back ¬ side contact and of these consisting of the deposited Me ¬ tall auxiliary electrode, that the back side opposite to the auxiliary electrode is negatively po ¬ larized (ie the backside contact must be at a lower or more negative potential than the auxiliary electrode or the anode). As a result, instead of the anodic dissolution of the back contact, the anodic dissolution of the auxiliary electrode (which is also referred to below as an anode as an alternative) takes place. is drawn) instead. Since the back contact of the solar cell is usually metallized over the entire surface, the connection of the back side contact with a voltage source is technically less demanding. The auxiliary electrode can thus be understood as a sacrificial anode.
In dieser lichtinduzierten galvanischen Anordnung stellt sich zwischen der licht zugewandten Seite der Solarzelle (Vorderseiten- bzw. Frontseitenkontakt) und der Hilfselektrode eine Potentialdifferenz ein, deren Betrag von der zwischen der Rückseite und der Hilfselektrode angelegten Potentialdifferenz einerseits und der zwischen der Rück- und der Vorderseite der Solarzelle auftretenden Potentialdifferenz andererseits abhängt. Letztere wird durch die auf die Solarzelle einfallende Lichtintensität bestimmt. In this light-induced galvanic arrangement, a potential difference arises between the light-facing side of the solar cell (front-side contact) and the auxiliary electrode, the magnitude of which is determined by the potential difference applied between the back and the auxiliary electrode on the one hand and between the back and the front the solar cell occurring potential difference on the other hand depends. The latter is determined by the incident on the solar cell light intensity.
Die bereits vorhandenen und durch die lichtinduzierte Galvanik verstärkten Metallkontakte auf Solarzellen weisen jedoch einige Mängel auf: So ist die elektri¬ sche Leitfähigkeit dieser Metall kontakte geringer als die spezifische Leitfähigkeit des entsprechenden Metalls, die Haftung der galvanisch verstärkten Metallschicht auf der bereits vorhandenen Metallschicht ist nicht optimal und das Aspektverhältnis (Verhältnis von Höhe zu Breite) des Metallkontaktes wird durch den galvanischen Prozess verkleinert (es ist jedoch ein möglichst großes Aspektverhältnis erwünscht, um die Abschattung der Solarzelle möglichst gering zu halten) . Schließlich treten innere Spannungen im Metallkontakt auf, die jedoch unerwünscht sind, da sie einen nachteiligen Effekt auf die elektrische Leitfä¬ higkeit und/oder die Haftung der Metallkontakte haben und sich ungünstig auf mechanische Eigenschaften der Solarzelle auswirken (insbesondere Letzteres gewinnt angesichts sinkender Waferdicken, Stichwort: Dünnschicht-Solarzellen, an Bedeutung) . However, the already existing and by the light-induced electroplating reinforced metal contacts on solar cells have some shortcomings: Thus, the electrical ¬ cal conductivity of these metal contacts is less than the specific conductivity of the corresponding metal, the adhesion of the galvanically reinforced metal layer on the already existing metal layer is not optimal and the aspect ratio (ratio of height to width) of the metal contact is reduced by the galvanic process (however, the largest possible aspect ratio is desirable to keep the shading of the solar cell as low as possible). Finally, internal stresses in the metal contact to occur, which are undesirable, however, since they have a detrimental effect on the electrical Leitfä ¬ ability and / or the adhesion of the metal contacts and adversely affect mechanical properties of the solar cell to win (in particular the latter in view of sinking wafer thicknesses, keyword: thin-film solar cells, in importance).
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ausgehend vom Stand der Technik die bekannten lichtinduzierten galvanischen Verstärkungsverfahren, bei denen ein bereits vorhandener Metallkontakt einer Solarzelle durch die lichtinduzierte Galvanik verstärkt bzw. The object of the present invention is, starting from the prior art, the known light-induced galvanic amplification processes in which an existing metal contact of a solar cell by the light-induced electroplating reinforced or
verdickt wird so weiterzubilden, dass die vorstehend genannten Nachteile vermieden werden. Aufgabe ist es somit insbesondere auf einfache und zuverlässige Art und Weise zu einer optimierten elektrischen Leitfähigkeit und zu einer optimierten Haftung eines Metallkontakts zu gelangen, innere Spannungen im Me- tallkontakt zu reduzieren und einen Metallkontakt mit einem verbesserten Aspektverhältnis herzustellen. is thickened so educate that the above-mentioned disadvantages are avoided. The object is therefore to achieve optimized electrical conductivity and optimized adhesion of a metal contact in a simple and reliable manner, to reduce internal stresses in the metal contact and to produce metal contact with an improved aspect ratio.
Diese Aufgabe wird durch das Verfahren gemäß Patentanspruch 1 sowie durch die Anordnung gemäß Patentan- spruch 16 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungsformen des Verfahrens und der Anordnung lassen sich jeweils den abhängigen Ansprüchen entnehmen. Erfindungsgemäß lassen sich ein solches Verfahren und/oder eine solche Anordnung also zur lichtinduzierten Ausbildung und bevorzugt zusätzlich auch zur Verstärkung eines elektrischen Kontakts, insbesondere eines frontseiti¬ gen Kontakts, einer Solarzelle, insbesondere einer Dünnschicht-Solarzelle, verwenden . Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung nun zunächst allgemein, dann in Form von Ausführungsbei¬ spielen beschrieben. Die Kombinationen von Merkmalen, wie sie sich den einzelnen Ausführungsbeispielen entnehmen lassen, müssen dabei im Rahmen der vorliegen- den Erfindung nicht in genau diesen Konfigurationen verwirklicht werden, sondern können (auf Basis des Fachwissens des Fachmanns) im Rahmen des durch die Patentansprüche gegebenen Schutzbereiches auch in anderen Kombinationen verwirklicht sein. This object is achieved by the method according to claim 1 and by the arrangement according to patent claim 16. Advantageous embodiments of the method and the arrangement can be found in the dependent claims. Such a method and / or such an arrangement so for light-induced training and preferably additionally also for amplifying an electrical contact, in particular a frontseiti ¬ gen contact, a solar cell, in particular a thin film solar cell can be According to the invention, use. Hereinafter, the present invention will now be described generally, then in the form of Ausführungsbei ¬ play. The combinations of features, as can be seen from the individual exemplary embodiments, need not be realized in exactly these configurations in the context of the present invention, but can (based on the Expert knowledge of the person skilled in the art) can also be realized in other combinations within the scope of protection afforded by the claims.
Grundlegender Ansatzpunkt der vorliegenden Erfindung ist es, das lichtinduzierte galvanische Abscheidungs- verfahren nicht nur zur Verstärkung eines bereits vorhandenen Metallkontakts einzusetzen, sondern auf eine Solarzelle anzuwenden, die von ihren beiden aufzubringenden Metallkontakten lediglich genau einen Metallkontakt aufweist, bei der also der zweite Metallkontakt noch vollständig fehlt. Eine solche le¬ diglich genau einen Metallkontakt (üblicherweise: den Rückseitenkontakt) aufweisende Solarzelle kann dann an der dem bereits vorhandenen Metallkontakt gegenüberliegenden Seite (üblicherweise: der Front- bzw. Vorderseite) geöffnet sein: Das heißt, die Passivie- rungsschicht der Vorderseite der Solarzelle kann, be¬ vorzugt mikrostrukturiert, geöffnet sein. Die so geöffnete Solarzelle wird dann in ein elektrolytisches Bad mit einem Elektrolyten getaucht, der diejenigen Metall-Ionen, die auf der dem bereits vorhandenen Me¬ tallkontakt gegenüberliegenden Seite zur Ausbildung des zweiten Metallkontakts führen, enthält. Durch das erfindungsgemäße, nachfolgend noch im Detail beschriebene, lichtinduzierte galvanische Abscheidungs- verfahren wird somit aus den im Elektrolyten enthal¬ tenen Metall-Ionen eine Saatschicht für den zweiten Metallkontakt unmittelbar auf dem Halbleitermaterial der Solarzelle ausgebildet. Diese Saatschicht kann dann durch das lichtinduzierte galvanische Abschei- dungsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung auch weiter ausgedehnt bzw. verdickt werden, so dass der gesamte zweite Metallkontakt mit dem erfindungsgemä¬ ßen Verfahren hergestellt werden kann. Wurde somit im Stand der Technik die lichtinduzierte Galvanik bislang ausschließlich dazu genutzt, bereits vorhandene Metallkontakte (z.B. Siebdruckfinger oder auch beliebig erzeugte Saatschichten) zu verstärken, so erfolgt gemäß der vorliegenden Erfindung bereits die Kontaktausbildung mit der lichtinduzierten Galvanik. Unter Kontaktausbildung wird erfindungsgemäß die Ausbildung einer Saatschicht eines Metalls unmittelbar angrenzend an und/oder in Verbindung mit einem Halbleitermaterial der Solarzelle verstanden. Erfindungsgemäß weist sowohl das auf die (zunächst lediglich einen einzigen Metallkontakt aufweisende) Solarzelle auftreffende Licht als auch gleichzeitig das zwischen den bereits vorhandenen Metallkontakt (in der Regel: Rückseitenkontakt) der Solarzelle und derThe basic starting point of the present invention is to use the light-induced electrodeposition process not only to reinforce an already existing metal contact, but to apply to a solar cell, which has only one metal contact of its two applied metal contacts, in which therefore the second metal contact still completely is missing. Such le ¬ diglich exactly one metal contact (typically: the rear-side contact) having solar cell can then at the opposite to the existing metal contact side (typically: the front or front side) to be open: That is, the passivation layer of the front side of the solar cell can, be ¬ preferably microstructured, be open. The thus opened solar cell is then immersed in an electrolytic bath with an electrolyte containing those metal ions that lead to the the existing Me ¬ tallkontakt opposite side for forming the second metal contact. The procedure is by the present invention, described in more detail below, light-induced galvanic deposition thus formed of the electrolyte contained in the requested metal ions ¬ a seed layer for the second metal contact directly on the semiconductor material of the solar cell. This seed layer can then by the light-induced galvanic deposition decision procedure according to the present invention can also be further extended or thickened, so that the whole second metal contact can be made with the invention shown SEN method. Thus, in the prior art, the light-induced electroplating has hitherto been exclusively used to reinforce existing metal contacts (eg screen printing fingers or randomly generated seed layers), according to the present invention the contact formation with the light-induced electroplating already takes place. According to the invention, contact formation is understood to mean the formation of a seed layer of a metal immediately adjacent to and / or in conjunction with a semiconductor material of the solar cell. According to the invention, both the light incident on the (initially having only a single metal contact) solar cell and at the same time between the already existing metal contact (as a rule: rear contact) of the solar cell and the
Hilfselektrode gelegte Potential (Potentialdifferenz A URH) eine vordefinierte, zeitabhängig variierende Charakteristik auf. Insbesondere kann es sich bei einer erfindungsgemäßen zeitabhängigen Variation der Spannungs-Zeit-Charakteristik (bzw. der Potentialdifferenz AURH) und/oder bei der zeitabhängigen Variation der Lichteinstrahlungs-Zeit-Charakteristik (bzw. der Lichteinstrahlung) um eine pulsförmige Variation handeln. Erfindungsgemäß weist somit sowohl das zwi- sehen dem vorhandenen Metallkontakt und der Hilfselektrode angelegte Potential, als auch die Lichteinstrahlung einen pulsförmigen Verlauf auf (bigepulstes Verfahren) . Erfindungsgemäß ist somit sowohl die Potentialdifferenz AURH als auch die eingestrahlte LichtIntensität über die Zeit nicht konstant (unter "konstant" wird hier verstanden, dass der entsprechende Größenwert über die Zeit bis auf die natürlich unvermeidlichen statistischen Schwankungen konstant ist), sondern sowohl die Potentialdifferenz AURH zwischen dem bereits vorhandenen Metallkontakt und der Hilfselektrode, als auch die Lichteinstrahlung wird gemäß einer vordefinierten Zeit-Charakteristik zeitabhängig variiert. Hierbei kann die Spannungs-Zeit-Charakteristik, mit der die Potentialdifferenz zeitlich variiert wird, auch als entsprechende Strom-Zeit-Charakteristik auf- gefasst werden. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung kann somit alternativ oder kumulativ auch eine entsprechende Variation von Stromdichtewerten über die Zeit realisiert werden. Nachfolgend wird vereinfacht immer von einer Spannungs-Zeit-Charakteristik gesprochen, obwohl es sich hierbei somit alternativ oder kumulativ auch um eine Variation von Stromdichtewerten handeln kann. Auxiliary electrode potential (potential difference A URH) a predefined, time-varying characteristics. In particular, a time-dependent variation of the voltage-time characteristic (or the potential difference AURH) according to the invention and / or the time-dependent variation of the light irradiation time characteristic (or the light irradiation) can be a pulse-shaped variation. Thus, according to the invention, both the potential applied between the existing metal contact and the auxiliary electrode and the light irradiation have a pulse-shaped course (bigepulse method). According to the invention, therefore, both the potential difference AU RH and the incident light intensity over time are not constant ("constant" is understood here to mean that the corresponding magnitude value is constant over time except for the naturally unavoidable statistical fluctuations), but both the potential difference AU RH between already existing metal contact and the auxiliary electrode, as well as the light irradiation is varied in a time-dependent manner according to a predefined time characteristic. In this case, the voltage-time characteristic, with which the potential difference is varied over time, can also be understood as the corresponding current-time characteristic. In the context of the present invention, therefore, alternatively or cumulatively, a corresponding variation of current density values over time can also be realized. In the following, simplified is always spoken of a voltage-time characteristic, although this may thus alternatively or cumulatively also be a variation of current density values.
Besonders vorteilhaft ist es, die beiden Pulsfolgen der Spannungs-Zeit-Charakteristik einerseits und der Lichtbestrahlungs-Zeit-Charakteristik andererseits zeitlich miteinander synchronisiert auszubilden: so können Pulsfolgen der Potentialdifferenz einerseits und Pulsfolgen der Lichtbestrahlung andererseits in Form von synchronisierten Pulsfolgen realisiert werden. Gerade bei einer solchen Synchronisation der beiden Pulsfolgen der beiden Einflussgrößen Potentialdifferenz und Lichtbestrahlung kann erfindungsgemäß eine besonders vorteilhafte Kontaktierung realisiert werden . It is particularly advantageous if the two pulse sequences of the voltage-time characteristic on the one hand and the light irradiation time characteristic on the other hand are synchronized with each other: pulse sequences of the potential difference on the one hand and pulse sequences of the light irradiation on the other can be realized in the form of synchronized pulse sequences. Especially with such a synchronization of the two pulse sequences of the two influencing variables potential difference and light irradiation, a particularly advantageous contacting can be realized according to the invention.
Diese Potentialdifferenz AURH muss im zeitlichen Mit- tel <0 sein, da sonst die galvanische Auflösung des bereits vorhandenen Metallkontakts (also insbesondere des Rückseitenkontakts) stattfinden würde und nicht die galvanische Auflösung der Hilfselektrode. Dies muss jedoch nur im zeitlichen Mittel gelten, so dass durchaus (siehe auch nachfolgende Ausführungsbeispiele) auch kurze Zeiträume möglich sind, in denen diese Bedingung nicht erfüllt ist. This potential difference AU RH must be <0 in the time average, since otherwise the galvanic dissolution of the already existing metal contact (that is to say in particular of the rear-side contact) would take place and not the galvanic dissolution of the auxiliary electrode. However, this must apply only on a temporal average, so that quite short periods are also possible (see also the following exemplary embodiments) in which these Condition is not met.
Unter einer Synchronisierung der Spannungs-Zeit- Charakteristik (nachfolgend alternativ auch als erste Charakteristik bezeichnet) bzw. einer ihr entsprechenden Pulsfolge und der Lichtbestrahlungs-Zeit- Charakteristik (nachfolgend alternativ auch als zweite Charakteristik bezeichnet) bzw. einer ihr entsprechenden Pulsfolge wird nachfolgend verstanden, dass beide Charakteristiken zumindest während eines definierten Zeitintervalls (bevorzugt: während ihrer gesamten Anwendung) jeweils einen periodischen Verlauf (z.B. in Form einer Pulsfolge) aufweisen, wobei der periodische Verlauf der ersten Charakteristik und derjenige der zweiten Charakteristik im genannten Zeitintervall aufeinander abgestimmt sind. A synchronization of the voltage-time characteristic (hereinafter alternatively also referred to as the first characteristic) or a pulse sequence corresponding thereto and the light irradiation time characteristic (hereinafter also referred to as second characteristic) or a pulse sequence corresponding thereto is understood below as that both characteristics at least during a defined time interval (preferably: during their entire application) each have a periodic course (eg in the form of a pulse sequence), wherein the periodic course of the first characteristic and that of the second characteristic in the said time interval are matched.
Die Abstimmung kann dabei auf verschiedene Art und Weise erfolgen: So kann die Periode der einen Charak¬ teristik ein ganzzahliges Vielfaches der Periode der anderen Charakteristik betragen. The tuning can take place in different ways: Thus, the period of one charac ¬ teristik can be an integer multiple of the period of the other characteristic.
Ebenso kann die Frequenz der einen Charakteristik ein ganzzahliges Vielfaches der Frequenz der anderen Charakteristik betragen. Es ist jedoch auch möglich, dass beide Perioden bzw. Frequenzen identisch sind, wobei jedoch dann die beiden Charakteristika um ein festes, vordefiniertes Zeitintervall gegeneinander verschoben sind (so können z.B. Maxima der ersten Charakteristik um eine halbe Periode gegenüber Maxima der zweiten Charakteristik verschoben sein) .  Likewise, the frequency of one characteristic may be an integer multiple of the frequency of the other characteristic. However, it is also possible that both periods or frequencies are identical, but then the two characteristics are shifted from one another by a fixed, predefined time interval (for example, maxima of the first characteristic may be shifted by half a period with respect to maxima of the second characteristic) ,
Der Begriff der Synchronisierung ist erfindungsgemäß jedoch nicht auf periodische Pulszüge eingeschränkt: So liegt erfindungsgemäß eine zeitliche Synchronisie¬ rung der ersten Charakteristik und der zweiten Cha¬ rakteristik auch dann vor, wenn die beiden Einfluss- großen (also die Potentialdifferenz AURH einerseits und die Lichteinstrahlung bzw. die einfallende Strahlungsmenge andererseits) während mehrerer aufeinander folgender Zeitabschnitte bzw. ZeitIntervalle jeweils beide immer ein und denselben Zustand aufweisen (ein solcher Zustand kann beispielsweise eine definierte Spannung oder eine definierte eingestrahlte Lichtmenge oder auch keine angelegte Spannung bzw. keine angelegte Lichtmenge sein) . Vorteilhafterweise weisen dabei jeweils unmittelbar aufeinander folgende Zeitintervalle bzw. Zeitabschnitte jeweils ein und denselben zeitlichen Abstand auf. The concept of synchronization However, the invention is not limited to periodic pulse trains: Thus according to the invention is a temporal Synchronisie ¬ tion of the first characteristic and the second Cha ¬ rakteristik also present when the two influencing large (ie, the potential difference AU RH on the one hand and the light irradiation or the incident radiation amount on the other hand) during both successive periods or time intervals always both have the same state (such a state, for example, a defined voltage or a defined amount of light irradiated or no applied voltage or no applied quantity of light). Advantageously, in each case immediately consecutive time intervals or time segments each have one and the same time interval.
Besonders vorteilhaft wird erfindungsgemäß eine syn- chrone Pulsfolge der beiden Charakteristiken realisiert bei der die beiden Einflussgrößen zeitgleich so eingestellt sind, dass an der der bereits vorhandenen Metallelektrode gegenüberliegenden Seite der Solarzelle zeitweilig in Summe keine durch äußere Einflüs- se generierte Spannung anliegt, dass also weder durchAccording to the invention, a synchronous pulse sequence of the two characteristics is realized particularly advantageously at the same time that at the side of the solar cell opposite the metal electrode already present there is temporarily no voltage generated by external influences, ie neither by
Lichteinstrahlung eine Spannung erzeugt wird, noch eine Potentialdifferenz AURH angelegt wird. Diese Seite (in der Regel die Frontseite der Solarzelle) bzw. die (aufwachsende) Kathode liegt dann zeitweilig auf offenem Zellpotential (OCP von englisch open cellLichteinstrahlung a voltage is generated, nor a potential difference AU RH is applied. This side (usually the front of the solar cell) or the (growing) cathode is then temporarily on open cell potential (OCP of English open cell
Potential) . Potential).
Unter einer synchronen Pulsfolge der beiden Charakteristiken wird dabei das Folgende verstanden: die Pulslängen sowohl der Lichtpulse als auch der Spannungspulse müssen derart aufeinander abgestimmt werden, dass periodisch wiederkehrende Phasen von offenem Zellpotential an der Vorderseite der Solarzelle auftreten. Das offene Zellpotential ist dasjenige Po- tential, das sich an einer Elektrode einstellt, die in einen Elektrolyten eintaucht und über die kein Strom fließt. The following is understood to be a synchronous pulse sequence of the two characteristics: the pulse lengths of both the light pulses and the voltage pulses must be matched to one another such that periodically recurring phases of open cell potential occur at the front side of the solar cell. The open cell potential is the potential that adjusts itself to an electrode immersed in an electrolyte and over which no Electricity flows.
Für Solarzellen bedeutet das, dass die Vorderseite der Solarzelle ( licht zugewandte Seite) nicht unter offener Zellspannung liegt, solange die Solarzelle beleuchtet ist und solange an der Rückseite eine Spannung gegen die Hilfselektrode angelegt wird. Nur eine nicht beleuchtete Solarzelle bei gleichzeitiger galvanischer Trennung der Rückseite von der Span- nungsquelle führt zum offenen Zellpotential an derFor solar cells this means that the front of the solar cell (light-facing side) is not under open cell voltage as long as the solar cell is illuminated and as long as a voltage is applied to the backside of the auxiliary electrode. Only a non-illuminated solar cell with simultaneous galvanic separation of the back of the voltage source leads to the open cell potential at the
Vorderseite (und auch an der Rückseite) . Front side (and also at the back).
Keine durch äußere Einflüsse generierte Spannung für die offene Zellspannung meint dabei das Folgende: es darf weder Licht auf die Zelle fallen noch eine Spannung zwischen Rückseite und Hilfselektrode angelegt werden, da ansonsten eine Spannung zwischen Vorder- und Rückseite generiert wird und an der Vorderseite kein offenes Zellpotential anliegt. Es ist hierbei Vorsicht angebracht, da der Ausdruck "keine Spannung anlegen" fälschlicherweise auch als "Spannungsdifferenz = 0 V" interpretiert werden kann. Technisch muss die Rückseite also galvanisch von der Spannungsquelle getrennt werden. Bei vielen Spannungsquellen ist dies nicht der Fall, es wird dann lediglich eine Spannung von 0 V angelegt, was aber nicht das offene Zellpotential zur Folge hat. No voltage generated by external influences for the open cell voltage means the following: It must not fall light on the cell or a voltage between the back and auxiliary electrode are applied, otherwise a voltage between the front and back is generated and at the front no open Cell potential is applied. It is important to be careful because the expression "do not apply voltage" can be misinterpreted as "voltage difference = 0 V". Technically, the backside must therefore be galvanically isolated from the power source. For many voltage sources this is not the case, it is then only applied a voltage of 0 V, but this does not result in the open cell potential.
Insbesondere kann dabei die Spannungs-Zeit- Charakteristik und/oder die Lichtbestrahlungs-Zeit-In particular, the voltage-time characteristic and / or the light irradiation time
Charakterist ik periodisch oder in Form von Pulsfolgen zeitlich variiert werden. Characterist ik periodically or in the form of pulse sequences can be varied over time.
Hierbei sind unterschiedliche Spannungs-Zeit- Charakteristiken, Lichtbestrahlungs-Zeit-Charakteristiken und/oder Pulsfolgen denkbar (besonders vorteil- hafte werden nachfolgend im Detail beschrieben) : So können anodische Pulse an die Anfangsphase einer Pulsroutine gelegt werden, es können auch Pulse verschiedener Größe überlagert werden etc. Different voltage-time characteristics, light irradiation time characteristics and / or pulse sequences are conceivable (particularly advantageous). will be described in detail below): Thus, anodic pulses can be applied to the initial phase of a pulse routine, pulses of different sizes can also be superimposed, etc.
Ein anodischer Puls ist das Anlegen eines Potentials an ein Werkstück, das eine anodische Reaktion (Oxida- tion) am Werkstück zur Folge hat, in der vorliegenden Anordnung also ein positives (hohes) Potential. Ein kathodisches Potential ist dasjenige, das eine kathodische Reaktion (Reduktion) am Werkstück zur Folge hat, in vorliegender Anordnung ein negatives (niedriges) Potential. An anodic pulse is the application of a potential to a workpiece, which results in an anodic reaction (oxidation) on the workpiece, ie in the present arrangement a positive (high) potential. A cathodic potential is that which results in a cathodic reaction (reduction) on the workpiece, in the present arrangement a negative (low) potential.
Ebenso ist es möglich, Pulsfolgen auch selbst zu pulsen, d. h. zwischen einzelnen Pulsfolgen mit jeweils einer in Form von einzelnen Pulsen zeitabhängig variierten Spannungs-Zeit-Charakteristik und/oder Licht- bestrahlungs-Zeit-Charakteristik treten ZeitIntervalle auf, in denen keine zeitliche Variation der Spannungs-Zeit-Charakteristik und/oder der Lichtbestrah- lungs-Zeit-Charakteristik stattfindet. Die erzeugten Potentialdifferenz kann auch schrittweise geändert werden. Die Form einzelner Pulse kann hierbei nichtlinear sein, neben Dreiecks- oder Rechteckspulsen können auch sinusförmige Pulse, exponentiell geformte Pulse und/oder zwei-, drei- oder höhergradig It is also possible to pulse trains themselves, d. H. Between individual pulse trains, each with a voltage-time characteristic varying in the form of individual pulses over time and / or light irradiation time characteristic, time intervals occur in which no time variation of the voltage-time characteristic and / or the light irradiation Time characteristic takes place. The generated potential difference can also be changed step by step. The shape of individual pulses can be nonlinear in this case, in addition to triangular or rectangular pulses can also sinusoidal pulses, exponentially shaped pulses and / or two, three or more degrees
polynomiale Spannungspulse angelegt werden. polynomial voltage pulses are applied.
Die sich zwischen der Seite des aufzuwachsenden, zweiten Metallkontaktes und der Hilfselektrode ein¬ stellende Spannung verläuft der angelegten Potentialdifferenz zwischen dem ersten Metallkontakt (in der Regel: Rückseitenkontakt) und der Hilfselektrode gleichsinnig, d. h. ein kathodisches Potential an der Rückseite führt z. B. zu einem kathodischen Potential an der Vorderseite. Extending between the side of the to be grown, the second metal contact and the auxiliary electrode a ¬ alternate voltage runs of the applied potential difference between the first metal contact (usually: back contact) and the auxiliary electrode in the same direction, that is, a cathodic potential at the Back leads z. B. to a cathodic potential on the front.
Vorteilhafterweise kann erfindungsgemäß die Poten- tialdifferenz ΔϋΚΗ über eine mit einem Funktionsgenerator verbundene, zwischen den ersten Metallkontakt und die Hilfselektrode geschaltete Spannungsquelle erzeugt werden: Mittels des Funktionsgenerators wird dann die von der Spannungsquelle erzeugte, zwischen dem ersten Metallkontakt und der Hilfselektrode angelegte Potentialdifferenz AURH zeitabhängig variiert. Advantageously, the potential difference Δϋ ΚΗ a connected to a function generator between the first metal contact and the auxiliary electrode switched voltage source can be produced according to the invention: By means of the function generator is then generated by the voltage source applied between the first metal contact and the auxiliary electrode potential difference AU RH varies with time.
Alternativ dazu ist es jedoch auch möglich, diese Potentialdifferenz zeitlich zu variieren, indem zeit- lieh aufeinanderfolgend jeweils unterschiedlicheAlternatively, however, it is also possible to vary this potential difference in time by borrowing each time consecutively different
Spannungsquellen (die unterschiedliche Spannungen erzeugen) zwischen den ersten Metallkontakt und die Hilfselektrode geschaltet werden. Dies ist insbesondere vorteilhaft im Verlauf von Inline-Prozessen bei der Fertigung der Solarzellen. Voltage sources (which generate different voltages) are connected between the first metal contact and the auxiliary electrode. This is particularly advantageous in the course of inline processes in the production of solar cells.
Erfindungsgemäß kann die Lichtbestrahlungs-Zeit- Charakteristik des auf die Solarzelle eingestrahlten Lichts variiert werden, indem eine die Solarzelle (insbesondere die Vorderseite) bestrahlende Lichtquelle mit einem Frequenzgenerator verbunden wird. Mit Letzterem kann dann die an der Lichtquelle anliegende Spannung zeitabhängig variiert werden, so dass die von der Lichtquelle ausgestrahlte LichtIntensität eine entsprechende zeitliche Variation aufweist. According to the invention, the light irradiation time characteristic of the light irradiated to the solar cell can be varied by connecting a light source irradiating the solar cell (especially the front side) to a frequency generator. With the latter, the voltage applied to the light source voltage can then be varied time-dependent, so that the light intensity emitted by the light source has a corresponding temporal variation.
Alternativ dazu ist es jedoch auch möglich, mit einer mit konstanter Spannung betriebenen Lichtquelle (die somit kontinuierlich eine konstante Intensität ab- gibt) auf die Solarzelle einzustrahlen und zwischen der Solarzelle und der sie bestrahlenden Lichtquelle eine mechanische Vorrichtung, insbesondere einen mechanischen Chopper, anzuordnen: Mit dieser mechanischen Vorrichtung kann dann zeitabschnittsweise, insbesondere periodisch, die Solarzelle von dem auf sie eingestrahlten Licht abgeschirmt werden. Alternatively, however, it is also possible to irradiate the solar cell with a light source operated with a constant voltage (which thus continuously emits a constant intensity) and between the solar cell and the light source irradiating it a mechanical device, in particular a mechanical chopper, to arrange: With this mechanical device can then periodically, in particular periodically, the solar cell are shielded from the incident on them light.
Erfindungsgemäß erfolgt somit eine Erzeugung einer Saatschicht mit spannungs- und lichgepulster (also bigepulster) lichtinduzierter Galvanik: Hierzu kann die zuvor durch ein beliebiges Verfahren According to the invention, a generation of a seed layer is thus carried out with voltage and Lich-pulsed (ie bigepulster) light-induced electroplating: For this purpose, the previously by any method
mikrostruktiert geöffnete Passivierungsschicht der Vorderseite einer lediglich genau einen Metallkontakt auf der Rückseite aufweisenden Solarzelle in einen die für den aufzubringenden Metallkontakt geeigneten Metall-Ionen enthaltenden Elektrolyten getaucht werden. Bevorzugt handelt es sich bei diesen Metall- Ionen um Nickel-Ionen, Kobalt-Ionen oder Wolfram- Ionen. Das erfindungsgemäße Verfahren führt zu einer dünnen, homogenen Saatschicht aus z.B. Nickel, Kobalt oder Wolfram, die dann anschließend erfindungsgemäß weiter auf Basis der lichtinduzierten Galvanik ver¬ stärkt werden kann. Das Verfahren kann unabhängig vom Emitterwiderstand eingesetzt werden, also auch für hochohmige Emitter. Das Verfahren kann mit allen dem Stand der Technik für das jeweilige abzuscheidende Metall des zweiten Metallkontakts entsprechenden Elektrolyten durchgeführt werden (die vorstehend und nachfolgend aufgeführten Elektrolyte sind somit als Beispiele zu verstehen) . Microstructured open Passivierungsschicht the front of only one metal contact on the back having solar cell in a suitable for the metal to be applied contact metal-containing electrolyte are immersed. These metal ions are preferably nickel ions, cobalt ions or tungsten ions. The inventive method results in a thin, homogeneous seed layer of, for example nickel, cobalt or tungsten, which can then be subsequently further strengthens ver ¬ according to the invention on the basis of light induced plating. The method can be used independently of the emitter resistance, ie also for high-resistance emitters. The method can be carried out with all prior art electrolytes for the respective metal to be deposited of the second metal contact (the electrolytes listed above and below are thus to be understood as examples).
Erfindungsgemäß wird der bereits vorhandene, einzelne Metallkontakt der Solarzelle mit der Hilfselektrode derart verschaltet, dass zwischen beiden eine vordefinierte Potentialdifferenz, die zeitabhängig variierbar ist bzw. die sich im Verlauf der Zeit ändert, angelegt werden kann. Diese Potentialdifferenz besteht vorteilhafterweise aus einer periodischen Folge von Spannungspulsen unterschiedlicher Polarität, unterschiedlichem Betrag und/oder unterschiedlicher Dauer und aus spannungsfreien Perioden. Dies kann durch den vorbeschriebenen Funktionsgenerator realisiert werden. Die Spannungspulse werden dabei so gewählt, dass die den bereits vorhandenen Metallkontakt tragende Seite der Solarzelle für eine längere Dauer auf tieferem Potential liegt, als die Hilfselektrode. Zeitgleich kann die Vorderseite mit einer gepulsten Lichtquelle bestrahlt werden. Als Folge dieser Behandlung bildet sich z.B. im Bereich der Öffnung der Passivierungsschicht auf der Frontseite der Solarzelle eine Saatschicht aus dem entsprechenden Metall, wobei die Dauer der Behandlung bevorzugt so eingestellt wird, dass die Saatschicht zwischen 50 nm und 500 nm dick ist. According to the invention, the already existing individual metal contact of the solar cell is connected to the auxiliary electrode in such a way that a predefined potential difference, which can be varied over time or which changes over time, can be applied between the two. This potential difference advantageously consists of a periodic sequence of voltage pulses of different polarity, different amount and / or different duration and from voltage-free periods. This can be realized by the above-described function generator. The voltage pulses are selected such that the side of the solar cell carrying the already existing metal contact is at a lower potential for a longer duration than the auxiliary electrode. At the same time, the front can be irradiated with a pulsed light source. As a result of this treatment, for example, in the region of the opening of the passivation layer on the front side of the solar cell, a seed layer of the corresponding metal forms, wherein the duration of the treatment is preferably set so that the seed layer is between 50 nm and 500 nm thick.
Wesentlicher Punkt der Erfindung ist somit, dass die Potentialdifferenz AURH zwischen dem ersten Metallkontakt und der Hilfselektrode gemäß einer vordefi¬ nierten Spannungs-Zeit-Charakteristik (erste Charakteristik) zeitabhängig variiert und dass gleichzeitig während dieser zeitabhängigen Variation gemäß der ersten Charakteristik auch die Lichteinstrahlung auf die Solarzelle gemäß einer weiteren vordefinierten Charakteristik (zweite Charakteristik), der Lichtbe- strahlungs-Zeit-Charakterist ik zeitabhängig variiert wird. Alternativ können auch den Charakteristiken entsprechende Stromdichteänderungen erzeugt werden. An essential point of the invention that the potential difference AU RH varies dependent on time between the first metal contact and the auxiliary electrode according to a predefi ¬ ned voltage-time characteristic (first characteristic), and that at the same time during that time-dependent variation according to the first characteristic, the light irradiation is therefore to the solar cell is varied according to a further predefined characteristic (second characteristic), the light irradiation time characteristic ik being time-dependent. Alternatively, current characteristic changes corresponding to the characteristics may also be generated.
Vorteilhafterweise ist dabei die erste Charakteristik (bzw. deren zeitabhängige Variation) synchronisiert mit der zweiten Charakteristik (bzw. deren zeitabhängiger Variation) . Bevorzugt sind die beiden Charakteristiken so ausgebildet, dass während mehrerer beabstandet voneinander aufeinander folgender definierter Zeit Intervalle weder eine Potentialdifferenz AURH zwischen dem ersten Metallkontakt und der Hilfselektrode anliegt, noch eine Lichteinstrahlung auf die Solarzelle erfolgt. Advantageously, the first characteristic (or its time-dependent variation) is synchronized with the second characteristic (or its time-dependent variation). Preferably, the two characteristics are designed so that during a plurality of spaced apart successive intervals defined intervals neither a potential difference AU RH between the first metal contact and the auxiliary electrode is applied, nor a light irradiation to the solar cell.
Bevorzugt wird die so erzeugte Saatschicht für den zweiten Metallkontakt erfindungsgemäß als Kathode verwendet, um auf Basis der Saatschicht den zweiten Metallkontakt (durch weiteres Aufrechterhalten einer Potentialdifferenz AURH und einer Lichteinstrahlung) weiter aufzuwachsen. Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben. Hierzu zeigen: According to the invention, the seed layer for the second metal contact thus produced is preferably used as the cathode in order to further grow the second metal contact based on the seed layer (by further maintaining a potential difference AU RH and a light irradiation). Hereinafter, the present invention will be described by way of embodiments. Show:
Figur 1 die grundlegende Anordnung die zur Durch¬ führung des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendet wird; Figure 1 shows the basic arrangement which is used for ¬ leadership of the method according to the invention;
Figur 2 ein erstes Beispiel für eine zeitliche Va¬ riation der Potentialdifferenz AURH zwi¬ schen einer Solarzellenrückseite und der Hilfselektrode sowie für eine zeitliche Variation der Lichteinstrahlung auf die Vorderseite der Solarzelle; 2 shows a first example of a temporal Va ¬ riation the potential difference AU RH Zvi ¬ rule a solar cell rear side and the auxiliary electrode and for a temporal variation of the light radiation on the front side of the solar cell;
Figur 3 ein weiteres entsprechendes Beispiel. Figure 3 is a further corresponding example.
Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Anordnung, die zum Durchführen eines lichtinduzierten galvanischen Abscheidungsverfahrens gemäß der Erfindung ausgebildet ist. In einem Behälter 1 befindet sich ein elektrolytisches Bad 6, in dem eine Hilfselektrode H (die als Anode der galvanischen Abscheidung dient) angeordnet ist. Ebenfalls im galvanischen Bad 6 ist eine Solarzelle S mit einem Vorderseitenkontakt V und einem auf der gegenüberliegenden Seite der Solarzelle ausgebildeten Rückseitenkontakt R angeordnet (Rückseitenkontakt R = erster Metallkontakt, Vorderseitenkontakt V = zweiter Metallkontakt). Fig. 1 shows an arrangement according to the invention, which is designed for performing a light-induced electrodeposition process according to the invention. In a container 1 is an electrolytic bath 6, in which an auxiliary electrode H (which serves as the anode of the electrodeposition) is arranged. Also in the galvanic bath 6 is a solar cell S having a front-side contact V and a rear-side contact R formed on the opposite side of the solar cell (rear-side contact R = first metal contact, front-side contact V = second metal contact).
Die Hilfselektrode H ist über eine isolierte elektrische Zuleitung 12 und eine isolierte elektrische Zuleitung 11 mit dem Rückseitenkontakt R elektrisch verbunden. Zwischen die beiden Leitungen 11 und 12 ist eine Spannungsquelle 2 geschaltet, mit der die zwischen der Hilfselektrode H und dem Rückseitenkontakt R anliegende Potentialdifferenz AURH zeitabhängig variiert werden kann. The auxiliary electrode H is electrically connected to the back contact R via an insulated electrical lead 12 and an insulated electrical lead 11. Between the two lines 11 and 12, a voltage source 2 is connected, with which the applied between the auxiliary electrode H and the back contact R potential difference AU RH can be varied time-dependent.
Diese zeitabhängige Variation wird dadurch bewerkstelligt, dass mittels eines Funktionsgenerators 3 (der mittels der Leitung 13 mit der Spannungsquelle 2 verbunden ist) die von der Spannungsquelle 2 erzeugte Spannung zeitabhängig variiert wird. This time-dependent variation is accomplished by means of a function generator 3 (which is connected by means of the line 13 to the voltage source 2), the voltage generated by the voltage source 2 is varied time-dependent.
Schließlich ist oberhalb der Anordnung aus Hilfselektrode H, Bad 6 und Solarzelle S eine Lichtquelle 4 angeordnet, mit der die Seite des Vorderseitenkontakts V der Solarzelle S mit elektromagnetischer Strahlung bestrahlt werden kann 5, die die Stromer¬ zeugung in der Solarzelle bewirkt. Finally, above the arrangement of auxiliary electrode H, bath 6 and solar cell S, a light source 4 is arranged, with which the side of the front side contact V of the solar cell S can be irradiated with electromagnetic radiation 5, which causes Stromer ¬ generating in the solar cell.
Wie die Fign. 2 und 3 zeigen, ist zur Variation der Potentialdifferenz AURH zwischen der Solarzellenrückseite (Rückseitenkontakt R) und der Hilfselektrode H die Spannungsquelle 2 mittels des Funktionsgenerators 3 so gesteuert, dass die in diesen Figuren gezeigten Spannungs-Zeit-Charakteristiken verwirklicht werden. Über den Funktionsgenerator kann somit die Spannungs¬ quelle 2 so gesteuert werden, dass nahezu beliebige Spannungsfolgen zwischen der Solarzellenrückseite R und der Hilfselektrode H erzeugt werden können. Like the Fign. 2 and 3, for varying the potential difference AU RH between the solar cell backside (back contact R) and the auxiliary electrode H, the voltage source 2 is controlled by the function generator 3 so as to realize the voltage-time characteristics shown in these figures. About the function generator the voltage source ¬ 2 can thus be controlled so that almost any Voltage sequences between the solar cell rear side R and the auxiliary electrode H can be generated.
Figur 2 zeigt ein erstes Beispiel für eine gleichzei- tige Ausbildung einer Spannungs-Zeit-Charakteristik der Potentialdifferenz ÄURH und einer Lichtbestrah- lungs-Zeit-Charakteristik einer auf die Vorderseite einer Solarzelle eingestrahlten Lichtmenge. FIG. 2 shows a first example of a simultaneous formation of a voltage-time characteristic of the potential difference UU RH and a light-irradiation time characteristic of a quantity of light irradiated onto the front side of a solar cell.
Im gezeigten Beispiel wird die lediglich einen Rückseitenkontakt aufweisende Solarzelle in einen Elektrolyten 6 getaucht, der folgende Zusammensetzung hat: In the example shown, the solar cell, which has only one rear-side contact, is immersed in an electrolyte 6 which has the following composition:
NiS04 · 6 H20 31g/l NiSO 4 · 6H 2 0 31g / l
NiCl2 2g/l NiCl 2 2g / l
H3BO3 40g/l  H3BO3 40g / l
NaCi6H2907S 170g/l NaCi 6 H 2 90 7 S 170g / l
NaC8Hi703S 255g/l NaC 8 Hi 7 0 3 S 255g / l
restliche Bestandteile: Wasser Der pH-Wert der Elektrolytlösung, die mäßig schnell gerührt werden kann, liegt zwischen 2 und 6, bevorzugt zwischen 3 und 4. Die Temperatur der Elektrolytlösung kann zwischen Raumtemperatur (20°C) und 70 °C liegen, bevorzugt zwischen 40°C und 60°C.  Residual Ingredients: Water The pH of the electrolyte solution, which can be stirred moderately fast, is between 2 and 6, preferably between 3 and 4. The temperature of the electrolyte solution may be between room temperature (20 ° C) and 70 ° C, preferably between 40 ° C and 60 ° C.
Figur 2a zeigt die Potentialpulsroutine bzw. die Spannungs-Zeit-Charakteristik für die Potentialdifferenz AURH, die zwischen dem Rückseitenkontakt R der Solarzelle S und der Hilfselektrode H angelegt wird. Die gezeigte Potentialpulsroutine wird auch als so genanntes "reverse pulse plating" bezeichnet. FIG. 2 a shows the potential pulse routine or the voltage-time characteristic for the potential difference AURH which is applied between the rear-side contact R of the solar cell S and the auxiliary electrode H. The potential pulse routine shown is also referred to as so-called "reverse pulse plating".
Zum Zeitpunkt t = to wird bis zum Zeitpunkt ti > t0 zwischen dem Rückseitenkontakt und der Hilfselektrode keine Potentialdifferenz angelegt. Zum Zeitpunkt ti wird zunächst ein kathodischer Spannungspuls Ui zwi- sehen dem Rückseitenkontakt R der Solarzelle S und der Hilfselektrode H angelegt, das heißt, die Rückseite liegt auf einem niedrigeren Potential als die Hilfselektrode, die auf einem höheren Potential liegt. Ui wird bis zum Zeitpunkt t4 beibehalten. ZumAt time t = to, no potential difference is applied between time ti> t 0 between the rear side contact and the auxiliary electrode. At time ti, a cathodic voltage pulse Ui between see the back contact R of the solar cell S and the auxiliary electrode H applied, that is, the back is at a lower potential than the auxiliary electrode, which is at a higher potential. Ui is maintained until time t 4 . To the
Zeitpunkt t4 > ti wird ein anodischer Puls U2 der Dauer des Zeitintervalls [t4,t5] mit t5 > t4 angelegt, der von einer spannungsfreien Zeit im Zeitintervall [t5,t7] mit t5 < t7 gefolgt wird. In dieser spannungs- freien Zeit gilt somit AURH = Uoc■ Es gilt Ui < U0c < ü2. At time t 4 > ti, an anodic pulse U 2 of the duration of the time interval [t 4 , t 5 ] with t 5 > t 4 is applied, that of a voltage-free time in the time interval [t 5 , t 7 ] with t 5 <t 7 followed. In this voltage-free time, AU RH = U oc ■ Ui <U 0 c <ü 2 .
U0c ist die offene Zellspannung: es wird von außen zwischen zwei Elektroden keine Potentialdifferenz U 0 c is the open cell voltage: there is no potential difference between two electrodes from the outside
AURH angelegt, also auch nicht 0 V. An den beidenAU R H created, so not 0 V. At the two
Elektroden (Vorder- und Rückseite) stellt sich ein Potential gemäß den elektrochemischen Bedingungen ein, d.h. das System versucht, den Gleichgewichtszustand zu erreichen. Hierbei kommt es zu einer Um- strukturierung der elektrolytischen Doppelschicht, der Phasengrenze zwischen Elektrode und Elektrolyt. Es ist jene periodische Umstrukturierung dieser Doppelschicht, die das Wachstum des Metallkontaktes auf die Solarzelle äußerst günstig beeinflusst. Electrodes (front and back) set a potential according to the electrochemical conditions, i. the system tries to reach equilibrium. This leads to a restructuring of the electrolytic double layer, the phase boundary between the electrode and the electrolyte. It is this periodic restructuring of this bilayer that most beneficially affects the growth of metal contact on the solar cell.
Diese von ti bis t dauernde Spannungs-Zeit- Charakteristik wird nun mehrfach wiederholt, so dass die Spannungs-Zeit-Charakteristik im Intervall This voltage-time characteristic lasting from ti to t is now repeated several times, so that the voltage-time characteristic in the interval
[ti,t7] eine Periode einer erfindungsgemäßen periodi- sehen Spannungs-Zeit-Charakteristik ausmacht. [ti, t 7 ] constitutes a period of a periodic voltage-time characteristic according to the invention.
Erfindungsgemäß wird zeitgleich (also während mehrerer der, bevorzugt aller der vorher beschriebenen Spannungs-Zeit-Charakteristik-Perioden) von der According to the invention is at the same time (ie during several of, preferably all of the previously described voltage-time characteristic periods) of the
Lichtquelle 4 Licht auf die Vorderseite der Solarzelle S, die zu Beginn des Prozesses noch keine Metall- beschichtung aufweist, eingestrahlt: Der zeitliche Verlauf der eingestrahlten LichtIntensität ist ebenfalls in Figur 2a gezeigt. Im Zeitintervall [t0,ti] ändert sich die LichtIntensität von I0 auf Ii mit I0 < Ii. Das Zeitintervall [ti,t7] ist nun in sechs gleich lange Abschnitte unterteilt, wobei für die diese Zeitabschnitte definierenden Zeitpunkte ti bis t7 gilt: ti < t2 < t3 < t4 < t5 < t6 < t7. Im Zeitinter¬ vall [ti,t2] beträgt die eingestrahlte LichtIntensität Ιχ, danach wird die eingestrahlte LichtIntensität während des Zeitintervalls [t2,t3] auf I2 > Ii erhöht wird. Dem schließen sich die beiden ZeitIntervalle [t3,t5] und [t5,t7] an, in denen der LichtIntensitäts- verlauf identisch wie im Intervall [ti,t3] ist. Für die Zeitpunkte t mit t > t7 wird die Lichtbestrah- lungs-Zeit-Charakteristik des Zeitintervalls [ti,t7] dann in aufeinander folgenden Zeitintervallen der Länge t7 - ti jeweils wiederholt. Light source 4 light on the front of the solar cell S, which at the beginning of the process is still no metal The course over time of the incident light intensity is likewise shown in FIG. 2a. In the time interval [t 0 , ti] the light intensity changes from I 0 to Ii with I 0 <Ii. The time interval [ti, t 7 ] is now subdivided into six sections of equal length, with the following for the time periods ti to t 7 defining these periods: ti <t 2 <t 3 <t 4 <t 5 <t 6 <t 7 . In the time Inter ¬ vall [ti, t 2] is the incident light intensity Ιχ, after which the irradiated light intensity during time interval [t2, t3] to I2> Ii is increased. This is followed by the two time intervals [t 3 , t 5 ] and [t 5 , t 7 ], in which the intensity of light intensity is identical to that in the interval [ti, t 3 ]. For the times t with t> t 7 , the light-irradiation time characteristic of the time interval [ti, t 7 ] is then repeated in successive time intervals of the length t 7 -ti.
Figur 2b zeigt den zeitlichen Verlauf des Potentials, das sich an der Vorderseite bzw. im Bereich der Saat¬ schicht der Solarzelle S einstellt (Potentialdiffe¬ renz zwischen Vorderseite und Hilfselektrode) . Figure 2b shows the time course of the potential that is established at the front or in the region of the seed layer of the solar cell ¬ S (Potentialdiffe ¬ rence between the front and auxiliary electrode).
Die vorbeschriebene Pulsfolge in der LichtIntensität und gleichzeitig auch in der Potentialdifferenz AURH gewährleistet einen Wechsel zwischen Phasen der Keimbildung (während des Zeitintervalls [ti,t4] und der diesem Intervall entsprechenden nachfolgenden Intervalle der Pulsperiode) und Phasen, in denen ein Keimwachstum stattfindet (während des ZeitIntervalls The above-described pulse sequence in the light intensity and at the same time in the potential difference AU RH ensures a change between phases of nucleation (during the time interval [ti, t 4 ] and the subsequent intervals of the pulse period corresponding to this interval) and phases in which a germination takes place ( during the time interval
[ts,t7] bzw. den entsprechenden Zeitintervallen, die diesem Zeitintervall in der Pulsfolge nachfolgen) . Die Potentialumkehr während des ZeitIntervalls [ts, t 7 ] or the corresponding time intervals which follow this time interval in the pulse sequence). The potential reversal during the time interval
[t4,t5] (und der nachfolgenden, entsprechenden Zeitintervalle) hat einen einebnenden Effekt auf die Ab- Scheidung . t4 - ti kann zwischen 10"5 Sekunden und 1 Sekunde liegen, bevorzugt zwischen 10"4 Sekunden und 0.1 Sekunden; t5 - t4 kann zwischen 10"6 Sekunden und 0.1 Sekunden, bevorzugt zwischen 10~5 Sekunden und 0.1 Sekunden liegen; t7 - t5 kann zwischen 0 Sekunden und 1 Sekunde liegen, bevorzugt zwischen 10~2 Sekunden und 1 Sekunde. Der kathodische Spannungspuls Ui kann zwischen -1.5 Volt und -0.1 Volt liegen, bevorzugt zwischen -0.6 Volt und -0.2 Volt. Der anodische Puls U2 kann zwischen + 0.1 und + 5 Volt, bevorzugt zwischen + 0.2 Volt und + 1.5 Volt liegen. Die LichtIntensität Io kann zwischen 0 W/m2 und 100 W/m2, bevorzugt zwischen 0 W/m2 und 1 W/m2 liegen. Ii kann zwischen 100 W/m2 und 2000 W/m2, bevorzugt zwischen 100 W/m2 und 1500 W/m2 liegen. I2 kann zwischen 100 W/m2 und 2000 W/m2 liegen, bevorzugt zwischen 200 W/m2 und 1000 W/m2. [t 4 , t 5 ] (and the subsequent corresponding time intervals) has a leveling effect on the Divorce. t 4 - ti can be between 10 "5 seconds and 1 second, preferably between 10 " 4 seconds and 0.1 seconds; t 5 - t 4 can be between 10 "6 seconds and 0.1 seconds, preferably between 10 ~ 5 seconds and 0.1 seconds, t 7 - t 5 can be between 0 seconds and 1 second, preferably between 10 ~ 2 seconds and 1 second. The cathodic voltage pulse Ui can be between -1.5 volts and -0.1 volts, preferably between -0.6 volts and -0.2 volts The anodic pulse U 2 can be between + 0.1 and + 5 volts, preferably between + 0.2 volts and + 1.5 volts. The light intensity Io can be between 0 W / m 2 and 100 W / m 2 , preferably between 0 W / m 2 and 1 W / m 2. Ii can be between 100 W / m 2 and 2000 W / m 2 , preferably between 100 W / m 2 and 1500 W / m 2. I 2 can be between 100 W / m 2 and 2000 W / m 2 , preferably between 200 W / m 2 and 1000 W / m 2 .
Die vorbeschriebene Pulsroutine in LichtIntensität und Potentialdifferenz erzeugt eine homogene Saatschicht für den zweiten Metallkontakt der Solarzelle, deren Dicke durch die Anzahl der Wiederholungen gesteuert werden kann. The above-described pulse routine in light intensity and potential difference generates a homogeneous seed layer for the second metal contact of the solar cell, the thickness of which can be controlled by the number of repetitions.
Figur 3 zeigt ein analoges Beispiel einer Licht- und einer Potentialdifferenzfolge wie im in Figur 2 beschriebenen Fall, so dass nachfolgend nur die Unterschiede beschrieben werden. FIG. 3 shows an analogous example of a light and a potential difference sequence as in the case described in FIG. 2, so that only the differences will be described below.
Die Spannungspulse, die zwischen der Solarzellenrückseite und der Hilfselektrode angelegt werden, und die Lichtpulse werden in diesem Fall gezielt darauf abgestimmt, dass die Vorderseite der Solarzelle über ausreichende Perioden bzw. ZeitIntervalle auf offenem Zellpotential (U0c in Abbildung 3b) liegt. Hierzu wird gemäß Figur 3a die Potentialdifferenz zwischen der Rückseite und der Hilfselektrode so gepulst, dass zunächst im Zeitintervall [t0,ti] keine Potentialdifferenz angelegt wird. Dem schließt sich im Zeitintervall [tx,t2] ein kathodischer Spannungspuls Ui an, gefolgt von einem anodischen Spannungspuls U2 im Zeitintervall [t2,t3]. Im Zeitintervall [t3,t4] liegt wieder keine Potentialdifferenz ΔϋΚΗ an. Das Zeitintervall [ti,t4] wird dann periodisch wiederholt. The voltage pulses which are applied between the solar cell rear side and the auxiliary electrode, and the light pulses are in this case specifically matched to the fact that the front side of the solar cell over sufficient periods or time intervals on open Cell potential (U 0 c in Figure 3b). For this purpose, according to FIG. 3 a, the potential difference between the rear side and the auxiliary electrode is pulsed so that initially no potential difference is applied in the time interval [t 0 , ti]. This is followed by a cathodic voltage pulse Ui in the time interval [tx, t 2 ], followed by an anodic voltage pulse U 2 in the time interval [t 2 , t 3 ]. In the time interval [t 3 , t 4 ] again there is no potential difference Δϋ ΚΗ . The time interval [ti, t 4 ] is then repeated periodically.
Die Lichtpulse (Figur 3a unten) werden so gewählt, dass während des Zeitintervalls [t0,ti] die Lichtintensität I0 eingestrahlt wird, der sich im Zeitintervall [ti,t2] die Intensität Ii > I0 anschließt. Im Zeitintervall [t2,t4] beträgt die Intensität wieder Io- Die Lichteinstrahlungscharakteristik des Zeitintervalls [ti,t4] wird dann periodisch wiederholt. The light pulses (FIG. 3a, bottom) are selected such that during the time interval [t 0 , ti] the light intensity I 0 is irradiated, followed by the intensity Ii> I 0 in the time interval [ti, t 2 ]. In the time interval [t 2 , t 4 ] the intensity is again Io The light irradiation characteristic of the time interval [ti, t 4 ] is then repeated periodically.
Während des Intervalls [t3,t4] liegt die Vorderseite somit auf offenem Zellpotential. Dieses Zeitintervall dient der Regeneration sowohl der Elektrodenoberfläche als auch der davor liegenden Diffusionsschicht und hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen. t2-ti kann zwischen 10"5 Sekunden und 1 Sekunde liegen, bevorzugt zwischen 10~4 Sekunden und 0.1 Sekunden. t3- t2 kann zwischen 10"6 Sekunden und 0.1 Sekunden, bevorzugt zwischen 10"5 Sekunden und 0.1 Sekunden liegen. t4-t3 kann zwischen 10-5 Sekunden und 1 Sekunde liegen, bevorzugt zwischen 10~2 Sekunden und 1 Sekunde. Ui kann zwischen -1.5 Volt und -0.1 Volt, bevorzugt zwischen -0.6 Volt und -0.2 Volt liegen. U2 kann zwischen +0.1 Volt und +5 Volt liegen, bevorzugt zwischen +0.2 Volt und +1.5 Volt. I0 kann zwischen 0 W/m2 und 100 W/m2 liegen, bevorzugt zwischen 0 W/m2 und 1 W/m2. Ii kann zwischen 100 W/m2 und 200 W/m2 liegen, bevorzugt zwischen 500 W/m2 und 1500 W/m2. During the interval [t 3 , t 4 ], the front side is thus at open cell potential. This time interval serves to regenerate both the electrode surface and the diffusion layer lying in front of it and has proved to be particularly advantageous. t 2 -ti can be between 10 "5 seconds and 1 second, preferably between 10 ~ 4 seconds and 0.1 seconds t 3 - t 2 can be between 10 " 6 seconds and 0.1 seconds, preferably between 10 "5 seconds and 0.1 seconds t 4 -t 3 can be between 10 -5 seconds and 1 second, preferably between 10 ~ 2 seconds and 1 second Ui can be between -1.5 volts and -0.1 volts, preferably between -0.6 volts and -0.2 volts U 2, between +0.1 volts and +5 volts may be, preferably, between +0.2 volts and +1.5 volts. I 0 can lie between 0 W / m 2 and 100 W / m 2, preferably between 0 W / m 2 and 1 W / m 2 . Ii can be between 100 W / m 2 and 200 W / m 2 , preferably between 500 W / m 2 and 1500 W / m 2 .
Die erfindungsgemäßen Verfahren zur Erzeugung des zweiten Metallkontakts können wie folgt ergänzt werden: Die Solarzellenanordnung S (umfassend den Rückseitenkontakt R, die Halbleiterschicht sowie den aufwachsenden Vorderseitenkontakt bzw. die Saatschicht) können getempert werden. Das heißt die Solarzelle wird höheren Temperaturen ausgesetzt, hierdurch kann es zu einer verbesserten Kontaktbindung kommen. Das Tempern kann vor einer der Bildung der Saatschicht nachfolgenden galvanischen Verstärkung erfolgen, es kann jedoch auch nach der galvanischen Verstärkung durchgeführt werden. Vorteilhafte Temperaturbereiche des Temperns sind 150 °C bis 600 °C, vorteilhafte Temperdauern sind 10 s bis 20 min. The method according to the invention for producing the second metal contact can be supplemented as follows: The solar cell arrangement S (comprising the rear-side contact R, the semiconductor layer and the growing front-side contact or the seed layer) can be tempered. This means that the solar cell is exposed to higher temperatures, as a result of which improved contact bonding may occur. The tempering may be carried out before a galvanic reinforcement following the formation of the seed layer, but it may also be carried out after the galvanic reinforcement. Advantageous temperature ranges of tempering are 150 ° C. to 600 ° C., advantageous tempering times are 10 s to 20 min.
Auf das Tempern kann jedoch auch verzichtet werden. However, annealing can also be dispensed with.

Claims

Patentansprüche claims
1. Lichtinduziertes galvanisches Abscheidungsver- fahren zur galvanischen Ausbildung eines zweiten etallkontakts (V) und bevorzugt zusätzlich auch zur galvanischen Verstärkung eines so ausgebildeten zweiten Metallkontaktes bei einer Solarzelle (S), die lediglich einen ersten Metallkontakt (R) aufweist, wobei die Solarzelle (S) mit ihrem lediglich einen Metallkontakt (R) und eine als Anode dienende Hilfselektrode (H) jeweils zumindest abschnittsweise in ein elektrolytisches Bad (6) eingebracht werden, und wobei zwischen dem ersten Metallkontakt (R) der Solarzelle und der Hilfselektrode eine Potentialdifferenz AU RH so erzeugt wird, dass der erste Metallkontakt (R) relativ zur Hilfselektrode zumindest zeitweise auf einem negativen Potential liegt, und wobei die Solarzelle mit Licht bestrahlt wird ( 5 ) , dadurch gekennzeichnet, dass sowohl die Potentialdifferenz AüRH zwischen dem ersten Metallkontakt (R) und der Hilfselektrode (H) gemäß einer vordefinierten, nachfolgend als Spannungs-Zeit-Charakteristik bezeichneten ersten Charakteristik zeitabhängig variiert wird (cl) und/oder dieser zeitabhängigen Variation (cl) entsprechende St omdichteänderungen erzeugt werden, als auch dass während dieser zeitabhängigen Variation (cl) und/oder der ihr entsprechenden Stromdichteänderungen gemäß der ersten Charakteristik gleichzeitig die Lichteinstrah- lung auf die Solarzelle gemäß einer vordefinierten, nachfolgend als Lichtbestrahlungs-Zeit- Charakteristik bezeichneten zweiten Charakteristik zeitabhängig variiert wird (c2) und/oder dieser zeitabhängigen Variation (c2) entsprechende Stromdichteänderungen erzeugt werden. 1. Light-induced galvanic deposition method for the galvanic formation of a second etallkontakts (V) and preferably additionally for the galvanic reinforcement of a second metal contact formed in a solar cell (S) having only a first metal contact (R), wherein the solar cell (S ) with their only one metal contact (R) and serving as an anode auxiliary electrode (H) are at least partially introduced into an electrolytic bath (6), and wherein between the first metal contact (R) of the solar cell and the auxiliary electrode, a potential difference AU RH generating that the first metal contact (R) is at least temporarily at a negative potential relative to the auxiliary electrode, and wherein the solar cell is irradiated with light (5), characterized in that both the potential difference Aü RH between the first metal contact (R) and the auxiliary electrode (H) according to a predefined, hereinafter as Spannun gs time characteristic described time-varying (cl) and / or this time-dependent variation (cl) corresponding St om density changes are generated, as well as during this time-dependent variation (cl) and / or their corresponding current density changes according to the first characteristic at the same time the light irradiation tion on the solar cell according to a predefined, hereinafter referred to as light irradiation time characteristic designated second characteristic is time-varying (c2) and / or this time-dependent variation (c2) corresponding current density changes are generated.
2. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch dadurch gekennzeichnet, dass die zeitabhängige Variation (cl) und/oder die dieser Variation entsprechenden Stromdichteänderungen gemäß der ersten Charakteristik zeitlich synchronisiert mit der zeitabhängigen Variation (c2) und/oder der dieser Variation entsprechenden Stromdichteänderungen gemäß der zweiten Cha¬ rakteristik durchgeführt wird/werden. 2. Method according to the preceding claim, characterized in that the time-dependent variation (c1) and / or the variation of this corresponding current density changes according to the first characteristic synchronized in time with the time-dependent variation (c2) and / or corresponding to this variation current density changes according to the second Cha ¬ characteristic is / are carried out.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet , dass die erste Charakteristik und die zweite Charakteristik so ausgebildet werden, dass während mindestens eines, bevorzugt während mehrerer, besonders bevorzugt während mehrerer periodisch in konstanten Zeitabständen aufeinander folgender, definierten/r Zeitintervalls/e weder eine Potentialdifferenz ΔϋΚΗ zwischen dem ersten Me¬ tallkontakt (R) und der Hilfselektrode (H) an¬ liegt, noch eine Lichteinstrahlung auf die So¬ larzelle erfolgt. . Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass eine auf einer dem ersten Metallkontakt (R) der Solarzelle gegenüberliegenden Seite aufgebrachte Passivierungsschicht der Solarzelle (S) zumindest bereichsweise geöffnet wird, bevor die Solarzelle samt ihres ersten Metallkontakts (R) in das elektrolytische Bad (6) eingebracht wird. 3. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the first characteristic and the second characteristic are formed so that during at least one, preferably during a plurality, more preferably during a plurality of periodically at a constant time intervals consecutive, defined time interval / e neither a potential difference .DELTA.ϋ ΚΗ between the first Me ¬ tallkontakt (R) and the auxiliary electrode (H) on ¬ is still a light irradiation on the So ¬ larzelle done. , Method according to one of the preceding claims, characterized in that a passivation layer of the solar cell (S) applied on a side opposite the first metal contact (R) of the solar cell is opened at least in regions before the solar cell together with its first metal contact (R) is introduced into the electrolytic bath (6).
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet , dass die erste Charakteristik und/oder die zweite Charakteristik, bevorzugt die erste und die zweite Charakteristik, eine periodische Variation und/oder mindestens eine Pulsfolge um- fasst /umfassen oder als Pulsfolge ausgebildet wird/werden und/oder dass entsprechende Stromdichteänderungen erzeugt werden, wobei bevorzugt eine erste Pulsfolge der ersten Charakteristik mit einer zweiten Pulsfolge der zweiten Charakteristik zeitlich synchronisiert ist. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the first characteristic and / or the second characteristic, preferably the first and the second characteristic, a periodic variation and / or at least one pulse sequence comprises / include or is formed as a pulse sequence / and / or that corresponding current density changes are generated, wherein preferably a first pulse train of the first characteristic is synchronized in time with a second pulse train of the second characteristic.
Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch gekennzeichnet durch mehrere Pulsfolgen, zwischen denen mindestens eine Zeitperiode ohne Veränderung der ersten Charakteristik und/oder der zweiten Charakteristik und/oder einer entsprechenden Stromdichteänderung liegt und/oder durch anodische Pulse zu Beginn einer Pulsfolge der ersten und/oder der zweiten Charakteristik und/oder durch eine Pulsfolge der ersten und/oder der zweiten Charakteristik mit einzelnen Pulsen unterschiedlicher Zeitdauer, unterschiedlicher Größe und/oder unterschiedlicher Polarität und/oder mit unterschiedlichen Zeitabständen zwischen unmittelbar benachbarten Pulsen und/oder durch dreieck-, rechteck- oder sinusförmige, zwei-, drei- oder höhergradig polynomiale und/oder exponent ielle Pulse und/oder durch ein Überlagern von mehreren Pulsen unterschiedlicher Größe in einer Pulsfolge der ersten und/oder der zweiten Charakteristik. Method according to the preceding claim characterized by a plurality of pulse sequences, between which at least one time period without changing the first characteristic and / or the second characteristic and / or a corresponding current density change is and / or by anodic pulses at the beginning of a pulse train of the first and / or the second Characteristic and / or by a pulse sequence of the first and / or the second characteristic with individual pulses of different duration, different size and / or different polarity and / or with different time intervals between immediately adjacent pulses and / or by triangular, rectangular or sinusoidal, two, three or higher degree polynomial and / or exponential pulses and / or by superposition of a plurality of pulses of different sizes in a pulse sequence of the first and / or the second characteristic.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Potentialdifferenz AURH gemäß der ersten Charakteristik und der Lichteinstrahlung gemäß der zweiten Charakteristik ein photovol- taischer Effekt so erzeugt und ein Strom in der Solarzelle so induziert wird, dass sich ein zweiter Metallkontakt (V) der Solarzelle (S) in Form einer zwischen 10 nm und 5000 nm, bevorzugt zwischen 50 nm und 500 nm dicken Saatschicht ausbildet, wobei bevorzugt die Saatschicht als Kathode verwendet wird und sukzessive durch weiteres Aufrechterhalten der Potentialdifferenz AURH gemäß der ersten Charakteristik und der Lichteinstrahlung gemäß der zweiten Charakteristik verdickt wird. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die dem ersten Metallkontakt (R) der Solarzelle gegenüberliegenden Seite der Solarzelle (S) gemäß der zweiten Charakteristik mit Licht bestrahlt wird und/oder dass der erste Metallkontakt (R) zumindest ein Teilabschnitt des Rückseitenkontakts der Solarzelle und/oder eines auf einer p-dotierten Seite der Solarzelle angeordneten elektrischen Kontakts der Solarzelle ist und/oder dass als zweiter Metallkontakt (V) zumindest ein Teilabschnitt mindestens eines Frontseitenkon- takts der Solarzelle, mindestens eines auf der lichtstrahlungs-zugewandten Seite der Solarzelle angeordneten elektrischen Kontakts und/oder mindestens eines auf einer n-dotierten Seite der Solarzelle angeordneten elektrischen Kontakts der Solarzelle ausgebildet wird. 7. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that by means of the potential difference AU RH according to the first characteristic and the light irradiation according to the second characteristic, a photovoltaic effect so generated and a current in the solar cell is induced so that a second metal contact (V) forming the solar cell (S) in the form of a seed layer thick between 10 nm and 5000 nm, preferably between 50 nm and 500 nm, preferably using the seed layer as the cathode and successively further maintaining the potential difference AURH according to the first characteristic and the light irradiation is thickened according to the second characteristic. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the light opposite the first metal contact (R) of the solar cell side of the solar cell (S) according to the second characteristic is irradiated with light and / or that the first metal contact (R) at least a portion of the rear side contact of the Solar cell and / or arranged on a p-doped side of the solar cell electrical contact of the solar cell and / or that as the second metal contact (V) at least a portion of at least one front side contact of the solar cell, at least one on the light radiation side facing the solar cell arranged electrical contact and / or at least one arranged on an n-doped side of the solar cell electrical contact of the solar cell is formed.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet , dass die Potentialdifferenz AURH zwischen dem ersten Metallkontakt (R) und der Hilfselektrode (H) über eine mit einem Funktionsgenerator (3) verbundene oder integriert mit einem Funktionsgene- rator ausgebildete, zwischen den ersten Metall- kontakt und die Hilfselektrode geschaltete Spannungsquelle (2) erzeugt wird, wobei mittels des Funktionsgenerators die von der Spannungsquelle erzeugte Potentialdifferenz AURH zeitabhängig variiert wird und/oder dass die Potentialdifferenz AURH zwischen dem ersten Metallkontakt (R) und der Hilfselektrode (H) variiert wird, indem zeitlich nacheinander mehrere unterschiedliche Spannungsquellen (2) zwischen den ersten Metallkontakt und die Hilfselektrode geschaltet werden. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the potential difference AU RH between the first metal contact (R) and the auxiliary electrode (H) via a connected to a function generator (3) or integrated with a functional gene generated by the function generator, the voltage difference generated by the voltage source AU RH is varied over time and / or that the potential difference AU RH between the first metal contact (R) and the auxiliary electrode (H) is varied by switching successively a plurality of different voltage sources (2) between the first metal contact and the auxiliary electrode.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet , dass die zweite Charakteristik des auf die Solarzelle eingestrahlten Lichts zeitabhängig variiert wird, indem eine die Solarzelle bestrahlende Lichtquelle (4) mit einem Frequenzgenerator und/oder Funktionsgenerator verbunden wird, mit dem die an der Lichtquelle anliegende Spannung zeitabhängig variiert wird, bevorzugt zeitlich synchronisiert mit der Variation durch den Funktionsgenerator (3) nach dem vorhergehenden Anspruch variiert wird, und/oder dass kontinuierlich Licht auf die Solarzelle eingestrahlt wird und dass zwischen der Solarzelle und der sie bestrahlenden Lichtquelle (4) ein mechanischer Unterbrecher (Chopper) angeord- net wird, mit dem die Solarzelle zeitabschnittsweise, insbesondere periodisch, vom eingestrahlten Licht abgeschirmt wird. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the second characteristic of the light irradiated to the solar cell is varied time-dependent by a solar cell irradiating light source (4) is connected to a frequency generator and / or function generator, with which the voltage applied to the light source is varied over time, preferably temporally synchronized with the variation by the function generator (3) is varied according to the preceding claim, and / or that continuously light is irradiated to the solar cell and that between the solar cell and the irradiating light source (4) is a mechanical breaker (Chopper) net, with which the solar cell is periodically, in particular periodically, shielded from the incident light.
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet , dass das elektrolytische Bad (6) Ni-Ionen, Co-Ionen und/oder o-Ionen enthält und/oder dass die Lichteinstrahlung auf die Solarzelle zeitabhängig variiert wird, indem während eines Zeitintervalls [t0,ti] eine erste Licht Intensität Io auf die Solarzelle eingestrahlt wird und indem danach während eines Zeitintervalls 11. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the electrolytic bath (6) Ni ions, co-ions and / or o-ions and / or that the light irradiation is varied to the solar cell time-dependent, by during a time interval t 0 , ti] a first light intensity Io is irradiated to the solar cell and thereafter during a time interval
[ti,t2] eine zweite LichtIntensität Ii ungleich I0 auf die Solarzelle eingestrahlt wird, wobei der vorbeschriebene Intensitätswechsel zwischen I0 und Ii bevorzugt mehrfach und/oder periodisch durchgeführt wird. [ti, t2] a second light intensity Ii unlike I 0 is irradiated to the solar cell, wherein the above-described intensity change between I 0 and Ii is preferably performed multiple times and / or periodically.
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet , dass die Solarzelle vor, während und/oder nach der Variation der Potentialdifferenz AURH gemäß der ersten Charakteristik und der Variation der Lichteinstrahlung gemäß der zweiten Charakteristik getempert wird, wobei bevorzugt die Temperatur des Temperns zwischen 150 °C und 600 °C und die Dauer des Temperns zwischen 10 s und 20 min beträgt . Anordnung umfassend ein elektrolytisches Bad (6), in das eine lediglich einen ersten Metallkontakt (R) , nicht jedoch einen zweiten Metallkontakt (V) aufweisende Solarzelle (S) und eine als Anode dienende 12. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the solar cell is annealed before, during and / or after the variation of the potential difference AU RH according to the first characteristic and the variation of the light irradiation according to the second characteristic, wherein preferably the temperature of the annealing between 150 ° C and 600 ° C and the duration of annealing between 10 s and 20 min. Arrangement comprising an electrolytic bath (6) into which a solar cell (S) having only a first metal contact (R) but not a second metal contact (V) and serving as an anode
Hilfselektrode (H) jeweils zumindest abschnittsweise eingetaucht sind, eine zwischen den ersten Metallkontakt (R) und die Hilfselektrode geschaltete Spannungsquelle (2), und eine Lichtquelle (4) die so angeordnet ist, dass mit ihr die Solarzelle zumindest abschnittsweise bestrahlbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche ausgebildet ist. Auxiliary electrode (H) in each case at least partially immersed, one between the first metal contact (R) and the auxiliary electrode connected voltage source (2), and a light source (4) which is arranged so that at least partially irradiated with the solar cell, characterized in that the arrangement is designed for carrying out a method according to one of the preceding claims.
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