WO2022179650A1 - Method for metallizing a component, and components produced in this manner - Google Patents

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WO2022179650A1
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tco
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Kaining Ding
Jian Yu
Stefan Haas
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Forschungszentrum Jülich GmbH
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Definitions

  • the invention relates to a method for metallizing a component or for depositing one or more electrical contacts on a component, in particular for silicon heterostructure solar cells (SHJ solar cells), and components produced in this way, in particular SHJ solar cells.
  • SHJ solar cells silicon heterostructure solar cells
  • electrical contacts in particular electrical conductor tracks.
  • the electrical contacts are used, for example, to drain current from the component or to tap voltages from the component or to establish an electrical connection between electrical components. If the component is a solar cell, for example, then the photocurrent generated in this semiconductor component via the photovoltaic effect can be dissipated via the electrical contacts.
  • the metallization of components, semiconductor components and in particular solar cells means the deposition of current-carrying, electrically conductive contacts on the front and/or rear of these components, semiconductor components and in particular solar cells.
  • the metallization should therefore be able to establish a good ohmic contact with the semiconductor, so that the charge carriers can escape unhindered from the semiconductor into the current-dissipating contacts.
  • the metallization should also have sufficient electrical conductivity, that is, it should either have a high specific conductivity and/or a sufficiently large cross-section of the conductor track.
  • a full-surface seed layer is first deposited on the transparent conductive oxide layer, hereinafter also referred to as TCO layer, of the SHJ solar cell.
  • a covering lacquer is then usually deposited and this covering lacquer is subsequently structured at the positions at which the subsequent deposition of the material of the current-discharging electrically conductive contacts on the seed layer is to take place.
  • the seed layer which is not covered by the material of the electrical contacts, is removed by etching back in order to completely expose the electrode material again [1].
  • the metallization process for the SHJ cell is therefore more complex than the production of the substrate itself, which leads to leads to high costs.
  • structuring processes such as inkjet printing, screen printing, photolithographic processes or laser ablation of dielectric layers are usually used for selective electroplating, since the conductivity of the TCO (transparent conductive oxide layer) is high.
  • the disadvantage is that these processes are either expensive or time-consuming and thus run counter to the trend towards a highly efficient and cost-effective photovoltaics industry.
  • the adhesion at the interface between the TCO layer and the metal contact deposited directly on it is poor. Therefore, a seed layer for the deposition of the electrode material, in particular a copper deposit, is normally required on top of the TCO layer.
  • the seed layer can be applied, for example, by means of physical vapor deposition, cathode sputtering, electron beam evaporation or thermal evaporation. A full-surface seed layer deposition and a subsequent etching back step are therefore necessary for the deposition process.
  • IWO layer tungsten-doped indium oxide layer
  • a copper layer is applied for metallization.
  • structuring of the IWO layer is still necessary.
  • areas that must not be exposed to the electrochemical reaction must be covered. With this method, it is therefore disadvantageous that no direct, targeted local control of the electrochemical reaction can take place.
  • an Al 2 O 3 /a-Si layer is used as a mask, which optically and thermally protects the SHJ substrate from laser damage.
  • a NiV layer is laser transferred and fired through the dielectric layer to form the contact and the NiV layer serves as a seed layer [4] Due to the vacuum deposition of the A Oa/a-Si layer and the laser-assisted deposition of the Seed layer is nevertheless a technically complex process.
  • the previously known (copper) metallization processes include deposition of a full-area seed layer, deposition and structuring of a covering lacquer, and etching back of the seed layer.
  • the method described above, in which the seed layer is applied by means of a laser and fired through the dielectric layer, is also technically complex.
  • the various metallization processes for solar cells, in particular for SHJ cells, which are currently used are therefore always associated with technically complex processes and high costs. This is contrary to the development tendencies towards a highly efficient and cost-effective photovoltaic industry.
  • the object of the invention is therefore to provide an alternative method for metallizing highly efficient and inexpensive components, semiconductor components, in particular SHJ solar cells or other solar cells containing transparent, electrically conductive oxide films, which overcomes the disadvantages of the prior art methods.
  • a further object of the invention is to provide a layer arrangement for components, semiconductor components, in particular SHJ solar cells or other solar cells, with the seed layer applied according to the invention for the metallization, the current-carrying, electrically conductive contacts applied according to the invention, and components, semiconductor components, in particular solar cells, in particular SHJ solar cells, with the seed layer applied according to the invention for the metallization and the current-dissipating, electrically conductive contacts applied according to the invention as such.
  • the method according to the invention for metallizing components or semiconductor components, in particular SHJ solar cells or other solar cells, containing transparent electrically conductive oxide films, hereinafter referred to as TCO layer or TCO outer layer includes the targeted, locally controlled deposition of a seed layer on a TCO layer and a subsequent local, selective, electroless deposition of the current draining, electrically conductive contacts on this seed layer.
  • the method according to the invention for the metallization of components or semiconductor components, in particular SHJ solar cells comprises the following process steps: a) Providing a substrate layer of a component or semiconductor component, in particular an SHJ solar cell, with a front and a rear side, comprising at least one crystalline silicon layer as a semiconductor material, the front and/or back of which is coated with a TCO layer made of a transparent, electrically conductive material.
  • step b) selectively, locally forming a metallic seed layer by an electrochemical reduction process, wherein the electrochemical reduction is performed in-situ, selectively and locally in the areas of the TCO layer that are locally irradiated with an energy source, whereby the metal of the TCO layer is reduced and the metallic seed layer forms locally c) Electroless application of a metallic material for the electrical contacts on the seed layer previously formed locally according to step b).
  • a seed layer for example made of elemental indium
  • Nickel, copper and/or silver or other suitable materials can then be deposited as electrically conductive contacts, for example electroless, locally and selectively on this seed layer, which can consist, for example, of elemental indium.
  • the application and formation of the seed layer on the surface of the TCO layer according to the invention can take place on the front and/or rear side of the component, semiconductor component, in particular the solar cells.
  • the method according to the invention uses an electrochemical application of an electrically conductive seed layer on defined, local areas of a transparent electrically conductive layer of a component without, for example, masking with a lacquer and structuring of the layer for the electrically conductive contacts to be applied having to take place beforehand apply the electrically conductive seed layer locally at the desired positions.
  • the electrical contacts can then be applied to the seed layer produced in this way, for example in the form of conductor tracks.
  • the component can be, for example, an electrical, optoelectronic component or semiconductor component, in particular a solar cell or SHJ solar cell, a diode, a light-emitting diode or a screen, in particular a flat screen or a preliminary stage of a printed circuit board, comprising at least one crystalline substrate layer with a TCO layer .
  • an electrical, optoelectronic component or semiconductor component in particular a solar cell or SHJ solar cell, a diode, a light-emitting diode or a screen, in particular a flat screen or a preliminary stage of a printed circuit board, comprising at least one crystalline substrate layer with a TCO layer .
  • the seed layer according to the invention and the electrical contacts applied without current to the seed layer applied according to the invention can be applied, for example, to the front or to the back or also to both sides.
  • the solar cell is preferably a silicon solar cell.
  • the solar cell is a heterostructure solar cell, in particular a silicon heterostructure solar cell (SHJ solar cell) or a precursor thereof.
  • the device In carrying out the method in which the device is an SHJ solar cell, it should preferably have at least a crystalline Si substrate layer, an amorphous intrinsic Si.H layer formed on the top and bottom surfaces of the crystalline Si substrate layer, a n-do- doped amorphous Si:H layer formed on one side of the amorphous intrinsic Si:H layer and a p-doped amorphous Si:H layer formed on the other side of the amorphous intrinsic Si:H layer , and a transparent conductive TCO layer formed on the surface of the n-type amorphous silicon layer and the p-type amorphous silicon layer.
  • the TCO layer can consist, for example, of indium oxide, indium tin oxide, Ih2q3-based TCO materials such as IWO (tungsten-doped indium oxide), ITO (titanium-doped indium oxide) and ICO (cerium-doped indium oxide).
  • IWO tungsten-doped indium oxide
  • ITO titanium-doped indium oxide
  • ICO cerium-doped indium oxide
  • the material of the TCO layer has good conductivity.
  • ZnO Al, ZnO: Ag, ZnO: B, ZnO: Ga, Sn0 2 : F, or T1O2 and alloys such.
  • B. ZnMgO can be used.
  • Metals can also be used.
  • the in-situ, selective, local electrochemical reduction according to the invention of the compounds of the TCO layer is preferably carried out by local irradiation with an energy source which triggers the formation of electron-hole pairs in this layer, such as irradiation with a laser.
  • the area(s) on the TCO layer which is/are to be locally irradiated with the energy source can be defined by known photolithographic methods.
  • photolithography can be used to apply a photoresist in the form of a structured mask to the layer, and irradiation with the energy source can only trigger the electrochemical reduction in the areas where no photoresist has been applied, and the seed layer can then be formed locally there.
  • the photoresist can then be removed again in a subsequent process step using the processes known to those skilled in the art.
  • the inventive local irradiation with the energy source the electrochemical reduction of the connections of the electrically conductive outer layer takes place, the inventive local, selective formation and deposition of the seed layer occurs.
  • one side of the component/SHJ substrate is preferably immersed in an electrically conductive solution, for example a weak acid or weak base.
  • This side of the immersed device/SHJ substrate then acts as the cathode.
  • An anode is connected to the opposite side of the component/SHJ substrate via electrodes.
  • This anode may be made of a metal containing material such as platinum.
  • the side of the device/SHJ substrate immersed in the electrically conductive solution is irradiated locally, in the desired area, through the electrically conductive solution with an energy source, for example a laser. Due to the associated photovoltaic effect, electron-hole pairs are generated in the component or in the SHJ substrate. Under the influence of the electric field applied to the device, these holes move to the p-doped side and the electrons to the n-doped side. Because of this, the electrons gather where the laser hits.
  • the p-doped layer is the rear side and the n-doped layer is the front side of the solar cell with rear-side contact.
  • a redox reaction takes place and metallic ions from the electrically conductive outer layer (TCO layer), for example indium ions if an indium oxide layer is present, are reduced and form a seed layer of the elemental metal of the outer layer, such as a layer of elemental indium.
  • TCO layer electrically conductive outer layer
  • an electrochemical reaction is triggered selectively, locally and specifically only in the area where the laser hits the conductive TCO outer layer, thereby achieving locally controlled seed layer deposition.
  • indium oxide compounds from the indium oxide-based (Ih2q3) TCO layer are broken up with sufficient energy, which, as already described, is supplied by irradiation with the energy source (eg laser).
  • the energy source eg laser
  • the ln 3+ ions pick up the electrons generated by the photovoltaic effect and are thus reduced from the indium oxide layer to indium.
  • the energy source/laser can no longer reach the In 2 0 3 -based layer and the redox reaction stops automatically.
  • the seed layer may preferably be in a range of 1 to 80 nm.
  • the following exemplary electrochemical reaction takes place in the electrically conductive solution, for example in a sodium citrate solution (e.g. 0.04 mol/L), at the cathode:
  • a sodium citrate solution e.g. 0.04 mol/L
  • Preferred parameters for electrochemical reduction a) Wavelength of power source/laser: 350 nm - 850 nm. b) Irradiation width of power source/laser: 5 ⁇ m - 2 000 mm. c) Anode material: platinum.
  • the electrically conductive solution can be, for example, a weak acid or a weak base, such as a sodium citrate solution (0.04 mol/l). Also suitable are, for example, weak acids such as sulfamate, acetate or bicarbonate or weakly basic salts.
  • the selective, electroless deposition of metallic material for the electrical contacts of the component takes place locally at the positions where the seed layer was applied.
  • the electrodes can be applied to the other side of the component using the methods known from the prior art.
  • the seed layer for the electrical contacts on both sides (front and back) of the component, ie bifacially, using the method according to the invention.
  • a combination with a photolithographic application of a photoresist for example in the form of a structured mask, to one or both sides of the component can be used either for one or for both sides of the component to which the seed layer is to be applied take place.
  • the irradiation with the energy source for example in the form of laser application, will then only trigger the electrochemical reduction in the areas in which no photoresist has been applied and then locally trigger the seed layer formation there.
  • the photoresist can then be removed again in a subsequent process step using the processes known to those skilled in the art.
  • the electrode material can then be applied without current to this local seed layer.
  • the bifacial, local and selective application of the seed layer according to the invention can also be carried out without the previously mentioned photolithographic application of a photoresist.
  • the electroless deposition of metallic material for the electrical contacts in the form of conductor tracks is preferably carried out, with the seed layer previously applied according to the invention being applied in the desired shape of the conductor tracks, for example by appropriately adjusted local laser irradiation, in such a way that it corresponds to the arrangement of the desired electrical contacts, such as in the form of conductor tracks, corresponds.
  • the electroless application of the metallic material such as Ag, Cu, Sn, Ni, Pd, Au, for the electrodes or electrical contacts can be done selectively, locally only in the region of the applied seed layer, because the metallic material is directly on the TCO layer cannot be applied at all or only with difficulty.
  • All methods known to the person skilled in the art are suitable as methods for electroless application of the metallic material.
  • several metallic materials in combination with one another can also be applied electrolessly, selectively and locally to the seed layer. It is thus possible, for example, to deposit first nickel, then copper and then silver, one after the other, in an electroless, selective, local manner on the seed layer applied according to the invention.
  • some suitable process parameters should be listed here as an example, but not limited to them:
  • the invention further relates to a layer structure comprising at least one TCO layer to which a seed layer is applied locally and selectively according to the method according to the invention.
  • the invention further relates to a component/semiconductor component; in particular a SHJ solar cell comprising at least one, preferably crystalline, silicon semiconductor substrate layer, an intrinsic amorphous silicon layer applied on the upper and lower silicon semiconductor substrate layers, an amorphous p-doped silicon layer on one side of the surface of the intrinsic amorphous silicon layer and an amorphous n-doped silicon layer on the other side of the surface of the intrinsic amorphous silicon layer, a TCO layer on the surface of the p-doped layer and the n-doped layer, and electrodes of electrically conductive material, preferably metal electrodes, on the surface the TCO layer, wherein the metal electrodes comprise an electrically conductive seed layer which is formed locally and selectively on the TCO layer by the method according to the invention described above, comprising the electrochemical reduction.
  • the electrically conductive seed layer is an indium layer.
  • the method according to the invention can be used to carry out a direct, selective, local and automatically terminating seed layer deposition in situ, without prior masking of a pattern on the surface of the TCO layer, with a subsequent selective, electroless deposition of metallic material such as nickel, copper and /or silver for which electrical contacts are made on the seed layer.
  • a mask made of lacquer and an etch-back step are not required, so that the process of applying electrical contacts to components is considerably simplified.
  • FIG. 1 Layer structure of an SHJ substrate according to the prior art
  • FIG. 2 Arrangement for local, laser-assisted seed layer formation
  • FIG. 3 Surface section of the SHJ solar cell treated locally with laser beam according to the arrangement in Figure 2
  • FIG. 1 shows a schematic, cross-sectional view of a layer arrangement of an SHJ solar cell according to the prior art, comprising a substrate layer 1 to which an intrinsic amorphous silicon layer 2 is applied on both sides.
  • a p-doped amorphous silicon layer 3a is applied to this amorphous silicon layer 2 on one side, which is provided as the rear side, and on the opposite side an n-doped silicon layer 3b is applied, which is provided as the light-facing front side of the SHJ solar cell.
  • An electrically conductive outer layer (TCO) 4 is applied to each of these layers.
  • Two electrodes 5 are arranged on the outer layer 4 on the rear side.
  • FIG. 2 shows a layer arrangement of an SHJ solar cell according to FIG. 1, the back of the solar cell of which is immersed in an electrically conductive solution 6, here for example a solution of sodium citrate 6 (0.04 mol/L).
  • the sodium citrate solution can be at room temperature, for example.
  • the opposite side of the solar cell is connected via a (front) electrode 5 to an anode 7 (here made of platinum, for example).
  • the rear side in the sodium citrate solution 6 acts as a cathode.
  • the rear side of the layered arrangement is irradiated selectively with a laser beam 8 of a specific wavelength (here for example wavelength: 532 nm; irradiation width of the laser: fingers 30 ⁇ m; busbars: 1 mm) through the solution of sodium citrate 6 .
  • a laser beam 8 of a specific wavelength here for example wavelength: 532 nm; irradiation width of the laser: fingers 30 ⁇ m; busbars: 1 mm
  • Due to the photovoltaic effect electron-hole pairs are created on the solar cell surface as a result of irradiation with the laser. Due to the influence of the electric field, these holes move to the p-doped side and the electrons to the n-doped side.
  • the p-doped layer is aligned to the back and the n-doped layer to the front.
  • the electrons therefore collect where the laser 8 impinges. Due to the laser irradiation and the resulting accumulation of electrons, a redox reaction is triggered in the TCO layer 4: ions from the TCO layer 4, here for example indium ions from the IWO layer of the TCO layer 4, are reduced and selectively form a seed layer 9 at the positions where the laser irradiation has struck.
  • FIG. 3 shows an enlarged section of FIG. 2 in the area where the laser 8 strikes the TCO outer layer 4 through the solution 6 .
  • Collect as already described for figure 2 negatively charged electrons (e-) where the laser hits the TCO layer 4.
  • a reduction reaction is triggered in the TCO outer layer 4 by this local accumulation of electrons.
  • This possible reduction reaction is shown as an example in the upper right area of FIG. So much energy is radiated onto the In-O compounds of the In 2 O 3 material of the TCO layer 4, for example by irradiation with the laser 8, that these bonds break.
  • the In 3+ ions of the material of the TCO layer 4 accept the electrons generated by the photovoltaic effect and are thus reduced to elemental indium.
  • the laser can no longer reach the In203-based layer and the redox reaction stops automatically.
  • FIG. 4A shows a schematic cross section of a layer arrangement of an SHJ solar cell according to the prior art in an embodiment with applied photoresist 10 that was structured like a trench.
  • the seed layer 9 has been applied in these trenches of the photoresist 10 using the method according to the invention.
  • Figure 4 B shows the material of the electrodes 11 applied electrolessly to this seed layer 9 according to the invention
  • FIG. 4C shows the layer arrangement of the SHJ cell with a seed layer 9 applied according to the invention and an electrode material layer 11 applied without current according to the invention, in which the photoresist 10 was then etched away.

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Abstract

The invention relates to a method for metallizing components or semiconductor components, in particular SHJ solar cells, having the following steps: a) providing a substrate layer of a component or a semiconductor component, in particular an SHJ solar cell, with a front face and a rear face, comprising at least one crystalline silicon layer as a semiconductor material, the front and/or rear face of said layer being coated with a TCO layer made of a transparent electrically conductive material; b) selectively forming a metal seed layer locally using an electrochemical reduction method, said electrochemical reduction method being carried out in situ in a selective manner locally in the TCO layer regions which are locally irradiated using an energy source, whereby the metal of the TCO layer is reduced and the metal seed layer is locally formed; and c) applying a metal material in a currentless manner for the electric contacts on the seed layer previously formed in step b). The invention additionally relates to a component/semiconductor component, in particular an SHJ solar cell, comprising at least one silicon semiconductor substrate layer, an intrinsic amorphic silicon layer which is applied on the upper and lower silicon semiconductor substrate layer, an amorphic p-doped silicon layer on one face of the surface of the intrinsic amorphic silicon layer and an amorphic n-doped silicon layer on the other face of the surface of the intrinsic amorphic silicon layer, a TCO layer on the surface of the p-doped layer and of the n-doped layer, and metal electrodes on the surface of the TCO layer, wherein the metal electrodes comprise an electrically conductive seed layer which is formed on the TCO layer by an electrochemical reduction method.

Description

B e s c h r e i b u n g Description
Verfahren zur Metallisierung eines Bauelements sowie auf diese Weise hergestellte Bauelemente Process for metallizing a component and components produced in this way
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Metallisierung eines Bauelements oder zur Deposition einer oder mehrerer elektrischer Kontakte auf einem Bauelement, insbesondere für Silizium-Hete- rostruktur-Solarzellen (SHJ-Solarzellen), und auf diese Weise hergestellte Bauelemente, insbesondere SHJ-Solarzellen. The invention relates to a method for metallizing a component or for depositing one or more electrical contacts on a component, in particular for silicon heterostructure solar cells (SHJ solar cells), and components produced in this way, in particular SHJ solar cells.
Stand der Technik State of the art
Viele Bauelemente benötigen elektrische Kontakte, insbesondere elektrische Leiterbahnen. Die elektrischen Kontakte dienen beispielsweise dazu, Strom vom Bauelement abzuführen oder Spannungen vom Bauelement abzugreifen oder eine elektrische Verbindung zwischen elektrischen Bauelementen herzustellen. Handelt es sich bei dem Bauelement beispielsweise um eine Solarzelle, so kann der über den photovoltaischen Effekt in diesem Halbleiterbauelement erzeugte Photostrom über die elektrischen Kontakte abgeführt werden. Many components require electrical contacts, in particular electrical conductor tracks. The electrical contacts are used, for example, to drain current from the component or to tap voltages from the component or to establish an electrical connection between electrical components. If the component is a solar cell, for example, then the photocurrent generated in this semiconductor component via the photovoltaic effect can be dissipated via the electrical contacts.
Unter der Metallisierung von Bauelementen, Halbleiterbauelementen und insbesondere Solarzellen, beispielsweise von Silizium-Heterostruktur-Solarzellen (im Folgenden synonym als SHJ-Solarzellen bezeichnet), versteht man die Deposition von stromabführenden, elektrisch leitenden Kontakten auf Vorder- und/oder Rückseite dieser Bauelemente, Halbleiterbauelemente und insbesondere von Solarzellen. Die Metallisierung sollte daher einen guten ohmschen Kontakt zum Halbleiter aufbauen können, damit ein ungestörter Austritt der Ladungsträger aus dem Halbleiter in die stromabführenden Kontakte gewährleistet ist. Zur Vermeidung von Leistungsverlusten sollte die Metallisierung außerdem eine ausreichende Stromleitfähigkeit aufweisen, das heißt entweder eine hohe spezifische Leitfähigkeit und/oder einen ausreichend hohen Leiterbahnquerschnitt besitzen. The metallization of components, semiconductor components and in particular solar cells, for example silicon heterostructure solar cells (hereinafter also referred to as SHJ solar cells), means the deposition of current-carrying, electrically conductive contacts on the front and/or rear of these components, semiconductor components and in particular solar cells. The metallization should therefore be able to establish a good ohmic contact with the semiconductor, so that the charge carriers can escape unhindered from the semiconductor into the current-dissipating contacts. In order to avoid power losses, the metallization should also have sufficient electrical conductivity, that is, it should either have a high specific conductivity and/or a sufficiently large cross-section of the conductor track.
Für die Metallisierung von Solarzellen existiert eine Vielzahl von Verfahren, die diese Anforderungen grundsätzlich erfüllen. There are a number of processes for the metallization of solar cells that basically meet these requirements.
Für eine Kupfer-Metallisierung von SHJ-Solarzellen wird nach derzeitigem Stand der Technik beispielsweise zunächst eine vollflächige Saatschicht auf die transparente leitfähige Oxidschicht, im Folgenden synonym auch als TCO-Schicht bezeichnet, der SHJ-Solarzelle deponiert. Anschließend erfolgen üblicherweise eine Deposition eines Abdecklacks und eine nachfolgende Strukturierung dieses Abdecklacks, an den Positionen, an denen die anschließende Deposition des Materials der stromabführenden elektrisch leitenden Kontakte auf der Saatschicht erfolgen soll. Zum Schluss wird die Saatschicht, die nicht von dem Material der elektrischen Kontakte bedeckt ist, durch Rückätzen entfernt, um das Elektrodenmaterial wieder komplett freizulegen [1] Der Metallisierungsprozess für die SHJ- Zelle ist damit aufwendiger, als die Herstellung des Substrats selbst, was zu hohen Kosten führt. Einerseits werden normalerweise Strukturierungsprozesse wie Tintenstrahldruck, Siebdruck, fotolithografische Prozesse oder Laserabtragung dielektrischer Schichten für eine selektive galvanische Beschichtung verwendet, da die Leitfähigkeit des TCOs (transparente leitfähige Oxidschicht) hoch ist.According to the current state of the art, for copper metallization of SHJ solar cells, for example, a full-surface seed layer is first deposited on the transparent conductive oxide layer, hereinafter also referred to as TCO layer, of the SHJ solar cell. A covering lacquer is then usually deposited and this covering lacquer is subsequently structured at the positions at which the subsequent deposition of the material of the current-discharging electrically conductive contacts on the seed layer is to take place. Finally, the seed layer, which is not covered by the material of the electrical contacts, is removed by etching back in order to completely expose the electrode material again [1]. The metallization process for the SHJ cell is therefore more complex than the production of the substrate itself, which leads to leads to high costs. On the one hand, structuring processes such as inkjet printing, screen printing, photolithographic processes or laser ablation of dielectric layers are usually used for selective electroplating, since the conductivity of the TCO (transparent conductive oxide layer) is high.
Der Nachteil ist, dass diese Prozesse entweder teuer oder aufwendig sind und damit den Entwicklungstendenzen zu einer hocheffizienten und kostengünstigen Photovoltaikindustrie entgegenstehen. Andererseits ist die Adhäsion an der Schnittstelle zwischen der TCO-Schicht und dem direkt darauf aufgebrachten Metallkontakt schlecht. Daher wird normalerweise eine Saatschicht für die Abscheidung des Elektrodenmaterials, insbesondere eine Kupferabscheidung, auf der TCO-Schicht benötigt. Die Saatschicht kann gemäß Stand der Technik beispielsweise mittels physikalischer Gasphasenabscheidung, Kathodenzerstäubung, Elektronenstrahlverdampfung oder thermischer Verdampfung aufgetragen werden. Für den Abscheidungsprozess sind also eine vollflächige Saatschichtdeposition und ein anschließender Rückätzschritt nötig. The disadvantage is that these processes are either expensive or time-consuming and thus run counter to the trend towards a highly efficient and cost-effective photovoltaics industry. On the other hand, the adhesion at the interface between the TCO layer and the metal contact deposited directly on it is poor. Therefore, a seed layer for the deposition of the electrode material, in particular a copper deposit, is normally required on top of the TCO layer. According to the prior art, the seed layer can be applied, for example, by means of physical vapor deposition, cathode sputtering, electron beam evaporation or thermal evaporation. A full-surface seed layer deposition and a subsequent etching back step are therefore necessary for the deposition process.
Andere bekannte Verfahren [2] sehen für das Aufbringen einer Saatschicht, eine im Siebdruckverfahren aufgetragene Silberpaste vor. Diese wird mit einer Schicht aus SiOx/SiNx kombiniert, die als Antireflexionsschicht, wie auch als Maske dient. Hier ist jedoch nachteilig immer noch die teure Silberpaste nötig. Die teure Silberpaste wird benötigt, um das Aspektverhältnis zu verbessern, indem das laterale Wachstum des beschichteten Metalls unterdrückt wird. Other known methods [2] provide for the application of a seed layer, a silver paste applied by screen printing. This is combined with a layer of SiOx/SiNx, which serves as an anti-reflection layer as well as a mask. Here, however, the expensive silver paste is still required, which is disadvantageous. The expensive silver paste is needed to improve the aspect ratio by suppressing the lateral growth of the coated metal.
Aus der Veröffentlichung [3] ist ein Verfahren zur Metallisierung einer SHJ-Solarzelle bekannt, bei dem eine Saatschicht aus Indium elektrochemisch auf die Oberfläche einer IWO Schicht (= Wolfram dotierte Indiumoxidschicht) aufgebracht wird und anschließend zur Metallisierung eine Kupferschicht aufgebracht wird. Für dieses Verfahren ist aber immer noch eine Strukturierung der IWO Schicht notwendig. Weiterhin ist es erforderlich, dass Bereiche, die nicht der elektrochemischen Reaktion ausgesetzt werden dürfen, abgedeckt werden müssen. Mit diesem Verfahren kann daher nachteilig keine direkte, gezielte lokale Steuerung der elektrochemischen Reaktion erfolgen. A method for metallizing an SHJ solar cell is known from publication [3], in which a seed layer of indium is applied electrochemically to the surface of an IWO layer (=tungsten-doped indium oxide layer) and then a copper layer is applied for metallization. For this method, however, structuring of the IWO layer is still necessary. Furthermore, it is necessary that areas that must not be exposed to the electrochemical reaction must be covered. With this method, it is therefore disadvantageous that no direct, targeted local control of the electrochemical reaction can take place.
Im Gegensatz zu den zuvor genannten Verfahren, wird bei einer anderen, gemäß Stand der Technik bekannten, laserunterstützten Methode eine Al203/a-Si-Schicht als Maske verwendet, die das SHJ- Substrat optisch und thermisch vor Laserschäden schützt. Eine NiV-Schicht wird mithilfe eines Lasers übertragen und durch die dielektrische Schicht durchgefeuert, sodass der Kontakt entsteht und die NiV-Schicht als Saatschicht dient [4] Aufgrund der Deposition der A Oa/a-Si-Schicht im Vakuum und der laserunterstützten Deposition der Saatschicht handelt es sich dennoch um einen technisch aufwendigen Prozess. In contrast to the methods mentioned above, in another laser-assisted method known from the prior art, an Al 2 O 3 /a-Si layer is used as a mask, which optically and thermally protects the SHJ substrate from laser damage. A NiV layer is laser transferred and fired through the dielectric layer to form the contact and the NiV layer serves as a seed layer [4] Due to the vacuum deposition of the A Oa/a-Si layer and the laser-assisted deposition of the Seed layer is nevertheless a technically complex process.
Wie zuvor beschrieben, umfassen die bisher bekannten (Kupfer-) Metallisierungsprozesse eine Deposition einer vollflächigen Saatschicht, eine Deposition und Strukturierung eines Abdecklacks sowie ein Rückätzen der Saatschicht. Das zuvor beschriebene Verfahren, bei dem die Saatschicht mittels eines Lasers aufgebracht und durch die dielektrische Schicht durchgefeuert wird, ist ebenfalls technisch aufwendig. Die verschiedenen Metallisierungsverfahren für Solarzellen, insbesondere für SHJ-Zellen, die derzeit angewandt werden, sind also immer mit technisch aufwendigen Verfahren und hohen Kosten verbunden. Dies steht den Entwicklungstendenzen zu einer hocheffizienten und kostengünstigen Photovolta- ikindustrie entgegen. As described above, the previously known (copper) metallization processes include deposition of a full-area seed layer, deposition and structuring of a covering lacquer, and etching back of the seed layer. The method described above, in which the seed layer is applied by means of a laser and fired through the dielectric layer, is also technically complex. The various metallization processes for solar cells, in particular for SHJ cells, which are currently used are therefore always associated with technically complex processes and high costs. This is contrary to the development tendencies towards a highly efficient and cost-effective photovoltaic industry.
Aufgabe und Lösung der Erfindung Object and solution of the invention
Aufgabe der Erfindung ist es daher ein alternatives Verfahren zur Metallisierung für hocheffiziente und kostengünstige Bauelemente, Halbleiterbauelemente, insbesondere SHJ-Solarzellen oder andere Solarzellen, enthaltend transparente, elektrisch leitende Oxidfilme, bereitzustellen, welches die Nachteile der Verfahren nach dem Stand der Technik überwindet. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine Schichtanordnung für Bauelemente, Halbleiterbauelemente, insbesondere SHJ-Solarzellen oder andere Solarzellen, mit der erfindungsgemäß für die Metallisierung aufgebrachten Saatschicht, den erfindungsgemäß aufgebrachten, stromabführenden, elektrisch leitenden Kontakten, sowie Bauelemente, Halbleiterbauelemente, insbesondere Solarzellen, insbesondere SHJ-Solarzellen, mit der erfindungsgemäß für die Metallisierung aufgebrachten Saatschicht und den erfindungsgemäß aufgebrachten, stromabführenden, elektrisch leitenden Kontakten als solche bereit zu stellen. The object of the invention is therefore to provide an alternative method for metallizing highly efficient and inexpensive components, semiconductor components, in particular SHJ solar cells or other solar cells containing transparent, electrically conductive oxide films, which overcomes the disadvantages of the prior art methods. A further object of the invention is to provide a layer arrangement for components, semiconductor components, in particular SHJ solar cells or other solar cells, with the seed layer applied according to the invention for the metallization, the current-carrying, electrically conductive contacts applied according to the invention, and components, semiconductor components, in particular solar cells, in particular SHJ solar cells, with the seed layer applied according to the invention for the metallization and the current-dissipating, electrically conductive contacts applied according to the invention as such.
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren nach Hauptanspruch 1 sowie durch die Schichtanordnung und das Bauelement, insbesondere die Solarzelle, gemäß der nebengeordneten Ansprüche. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den jeweils darauf rückbezogenen Ansprüchen. The object is achieved by a method according to main claim 1 and by the layer arrangement and the component, in particular the solar cell, according to the independent claims. Advantageous configurations result from the respective claims referring back thereto.
Beschreibung der Erfindung Description of the invention
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Metallisierung von Bauelementen oder Halbeiterbauelementen, insbesondere von SHJ-Solarzellen oder anderer Solarzellen, enthaltend transparente elektrisch leitende Oxidfilme, im Folgenden TCO-Schicht oder TCO-Außenschicht genannt, umfasst die gezielte, lokal gesteuerte Deposition einer Saatschicht auf eine TCO-Schicht und eine anschließende lokale, selektive, stromlose Abscheidung der stromabführenden, elektrisch leitenden Kontakte auf dieser Saatschicht. The method according to the invention for metallizing components or semiconductor components, in particular SHJ solar cells or other solar cells, containing transparent electrically conductive oxide films, hereinafter referred to as TCO layer or TCO outer layer, includes the targeted, locally controlled deposition of a seed layer on a TCO layer and a subsequent local, selective, electroless deposition of the current draining, electrically conductive contacts on this seed layer.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Metallisierung von Bauelementen oder Halbleiterbauelementen, insbesondere von SHJ-Solarzellen, umfasst dabei folgende Verfahrensschritte: a) Bereitstellen einer Substratschicht eines Bauelements oder Halbeiterbauelements, insbesondere einer SHJ-Solarzelle, mit einer Vorder- und einer Rückseite, umfassend wenigstens eine kristalline Siliziumschicht als Halbleitermaterial, deren Vorder- und/oder Rückseite mit einer TCO-Schicht aus einem transparenten, elektrisch leitfähigen Material beschichtet ist. b) Selektives, lokales Ausbilden einer metallischen Saatschicht durch ein elektrochemisches Reduktionsverfahren, wobei die elektrochemische Reduktion in-situ, selektiv und lokal in den Bereichen der TCO-Schicht ausgeführt wird, die lokal mit einer Energiequelle bestrahlt werden, wodurch das Metall der TCO-Schicht reduziert wird und sich lokal die metallische Saatschicht ausbildet c) Stromloses Aufbringen eines metallischen Materials für die elektrischen Kontakte auf der zuvor gemäß Schritt b) lokal ausgebildeten Saatschicht. The method according to the invention for the metallization of components or semiconductor components, in particular SHJ solar cells, comprises the following process steps: a) Providing a substrate layer of a component or semiconductor component, in particular an SHJ solar cell, with a front and a rear side, comprising at least one crystalline silicon layer as a semiconductor material, the front and/or back of which is coated with a TCO layer made of a transparent, electrically conductive material. b) selectively, locally forming a metallic seed layer by an electrochemical reduction process, wherein the electrochemical reduction is performed in-situ, selectively and locally in the areas of the TCO layer that are locally irradiated with an energy source, whereby the metal of the TCO layer is reduced and the metallic seed layer forms locally c) Electroless application of a metallic material for the electrical contacts on the seed layer previously formed locally according to step b).
Es ist bekannt, dass eine direkte, stromlose Abscheidung von Metallen auf TCO-Schichten von SHJ- Solarzellen oder elektrischen Bauelementen, gehemmt sein kann. Um die gewünschte Abscheidung von Metallen zu ermöglichen, kann daher erfindungsgemäß beispielsweise zunächst lokal eine Saatschicht, beispielsweise aus elementarem Indium, auf die TCO-Schicht aufgebracht werden, die dann eine anschließende stromlose Abscheidung der gewünschten Metalle ermöglicht. Auf dieser Saatschicht, die beispielsweise aus elementarem Indium bestehen kann, können dann beispielsweise stromlos, lokal und selektiv Nickel, Kupfer und/oder Silber oder andere geeignete Materialien als elektrisch leitende Kontakte abgeschieden werden. It is known that direct, electroless deposition of metals on TCO layers of SHJ solar cells or electrical components can be inhibited. In order to enable the desired deposition of metals, a seed layer, for example made of elemental indium, can therefore first be applied locally to the TCO layer according to the invention, which then enables subsequent electroless deposition of the desired metals. Nickel, copper and/or silver or other suitable materials can then be deposited as electrically conductive contacts, for example electroless, locally and selectively on this seed layer, which can consist, for example, of elemental indium.
Das erfindungsgemäße Aufbringen und Ausbilden der Saatschicht auf der Oberfläche der TCO- Schicht kann auf der Vorder- und/oder Rückseite des Bauelements, Halbleiterbauelements, insbesondere der Solarzellen, erfolgen. The application and formation of the seed layer on the surface of the TCO layer according to the invention can take place on the front and/or rear side of the component, semiconductor component, in particular the solar cells.
Das erfindungsgemäße Verfahren nutzt ein elektrochemisches Aufbringen einer elektrisch leitfähigen Saatschicht auf definierten, lokalen Bereichen einer transparenten elektrisch leitfähigen Schicht eines Bauelements, ohne, dass zuvor beispielsweise eine Maskierung mit einem Lack und eine Strukturierung der Schicht für die aufzubringenden, elektrisch leitenden Kontakte erfolgen muss, um lokal an den gewünschten Positionen die elektrisch leitfähige Saatschicht aufzubringen. Die elektrischen Kontakte können danach beispielsweise in Form von Leiterbahnen auf die so erzeugte Saatschicht aufgebracht werden. The method according to the invention uses an electrochemical application of an electrically conductive seed layer on defined, local areas of a transparent electrically conductive layer of a component without, for example, masking with a lacquer and structuring of the layer for the electrically conductive contacts to be applied having to take place beforehand apply the electrically conductive seed layer locally at the desired positions. The electrical contacts can then be applied to the seed layer produced in this way, for example in the form of conductor tracks.
Das Bauelement kann beispielsweise ein elektrisches, optoelektronisches Bauelement oder Halbleiterbauelement, insbesondere eine Solarzelle oder SHJ-Solarzelle, eine Diode, eine Leuchtdiode oder ein Bildschirm, insbesondere ein Flachbildschirm oder eine Vorstufe einer Leiterplatte, umfassend wenigstens eine kristalline Substratschicht mit einer TCO-Schicht, sein. Bei einer Solarzelle, deren Vorderseite beleuchtet wird, können die erfindungsgemäße Saatschicht sowie die erfindungsgemäß stromlos auf die erfindungsgemäß aufgebrachte Saatschicht aufgebrachten elektrischen Kontakte beispielsweise auf der Vorder- oder auf der Rückseite oder auch auf beiden Seiten aufgebracht werden. The component can be, for example, an electrical, optoelectronic component or semiconductor component, in particular a solar cell or SHJ solar cell, a diode, a light-emitting diode or a screen, in particular a flat screen or a preliminary stage of a printed circuit board, comprising at least one crystalline substrate layer with a TCO layer . In the case of a solar cell whose front side is illuminated, the seed layer according to the invention and the electrical contacts applied without current to the seed layer applied according to the invention can be applied, for example, to the front or to the back or also to both sides.
Bevorzugt ist die Solarzelle eine Silizium-Solarzelle. In einer besonders bevorzugten Ausführung ist die Solarzelle eine Heterostruktur-Solarzelle, insbesondere Silizium-Heterostruktur-Solarzelle (SHJ- Solarzelle) oder eine Vorstufe davon. The solar cell is preferably a silicon solar cell. In a particularly preferred embodiment, the solar cell is a heterostructure solar cell, in particular a silicon heterostructure solar cell (SHJ solar cell) or a precursor thereof.
In der Ausführung des Verfahrens bei dem das Bauelement eine SHJ-Solarzelle ist, sollte diese vorzugsweise wenigstens eine kristalline Si-Substratschicht, eine amorphe intrinsische Si.H-Schicht, die auf der oberen und unteren Oberfläche der kristallinen Si-Substratschicht ausgebildet ist, eine n-do- tierte amorphe Si: H-Schicht, die auf der einen Seite der amorphen intrinsischen Si:H-Schicht ausgebildet ist und eine p-dotierte amorphe Si:H-Schicht, die auf der anderen Seite der amorphen intrinsischen Si:H-Schicht ausgebildet ist, sowie eine transparente, leitfähige TCO-Schicht, die auf der Oberfläche der amorphen Siliziumschicht vom n-Typ und der amorphen Siliziumschicht vom p-Typ ausgebildet ist, umfassen. In carrying out the method in which the device is an SHJ solar cell, it should preferably have at least a crystalline Si substrate layer, an amorphous intrinsic Si.H layer formed on the top and bottom surfaces of the crystalline Si substrate layer, a n-do- doped amorphous Si:H layer formed on one side of the amorphous intrinsic Si:H layer and a p-doped amorphous Si:H layer formed on the other side of the amorphous intrinsic Si:H layer , and a transparent conductive TCO layer formed on the surface of the n-type amorphous silicon layer and the p-type amorphous silicon layer.
Die TCO-Schicht kann beispielsweise aus Indiumoxid, Indiumzinnoxid, Ih2q3 basierten TCO Materialien, wie beispielsweise IWO (Wolfram dotiertes Indiumoxid), ITO (Titan dotiertes Indiumoxid) sowie ICO (Cerium-dotiertes Indiumoxid) bestehen. The TCO layer can consist, for example, of indium oxide, indium tin oxide, Ih2q3-based TCO materials such as IWO (tungsten-doped indium oxide), ITO (titanium-doped indium oxide) and ICO (cerium-doped indium oxide).
Das Material der TCO-Schicht weist eine gute Leitfähigkeit auf. Hierfür können beispielsweise auch, aber nicht ausschließlich, ZnO:AI, ZnO:Ag, ZnO:B, ZnO:Ga, Sn02:F, oder T1O2 sowie Legierungen wie z. B. ZnMgO eingesetzt werden. Ferner können Metalle eingesetzt werden. The material of the TCO layer has good conductivity. For this purpose, for example, but not exclusively, ZnO: Al, ZnO: Ag, ZnO: B, ZnO: Ga, Sn0 2 : F, or T1O2 and alloys such. B. ZnMgO can be used. Metals can also be used.
Die erfindungsgemäße in-situ, selektive, lokale elektrochemische Reduktion der Verbindungen der TCO-Schicht wird vorzugsweise durch lokale Bestrahlung mit einer Energiequelle, die das Ausbilden von Elektronenlochpaaren in dieser Schicht auslöst, wie beispielsweise Bestrahlung mit einem Laser, durchgeführt. The in-situ, selective, local electrochemical reduction according to the invention of the compounds of the TCO layer is preferably carried out by local irradiation with an energy source which triggers the formation of electron-hole pairs in this layer, such as irradiation with a laser.
In einer alternativen Ausführung des Verfahrens kann/können durch bekannte Fotolithographieverfahren der Bereich/die Bereiche auf der TCO-Schicht, der/die lokal mit der Energiequelle bestrahlt werden soll/sollen, definiert werden. So kann beispielsweise durch Fotolithographie ein Fotolack in Form einer strukturierten Maske auf die Schicht aufgebracht werden und nur in den Bereichen, in denen kein Fotolack aufgebracht wurde, kann die Bestrahlung mit der Energiequelle die elektrochemische Reduktion auslösen und dort lokal anschließend die Saatschichtbildung erfolgen. Der Fotolack kann dann in einem anschließenden Verfahrensschritt durch die dem Fachmann bekannten Verfahren wieder entfernt werden. In an alternative embodiment of the method, the area(s) on the TCO layer which is/are to be locally irradiated with the energy source can be defined by known photolithographic methods. For example, photolithography can be used to apply a photoresist in the form of a structured mask to the layer, and irradiation with the energy source can only trigger the electrochemical reduction in the areas where no photoresist has been applied, and the seed layer can then be formed locally there. The photoresist can then be removed again in a subsequent process step using the processes known to those skilled in the art.
An den Stellen, an denen, ausgelöst durch die erfindungsgemäße lokale Bestrahlung mit der Energiequelle, die elektrochemische Reduktion der Verbindungen der elektrisch leitfähigen Außenschicht stattfindet, kommt es zur erfindungsgemäßen lokalen, selektiven Ausbildung und Deposition der Saatschicht. At the points where, triggered by the inventive local irradiation with the energy source, the electrochemical reduction of the connections of the electrically conductive outer layer takes place, the inventive local, selective formation and deposition of the seed layer occurs.
Zur lokalen, selektiven Saatschichtdeposition mittels elektrochemischer Reduktion oder mittels des elektrochemischen Reduktionsverfahrens wird erfindungsgemäß vorzugsweise eine Seite des Bauelements/ des SHJ-Substrats in eine elektrisch leitende Lösung, beispielsweise eine schwache Säure 0- der schwache Lauge, getaucht. Diese Seite des eingetauchten Bauelements/SHJ-Substrats fungiert dann als Kathode. An die gegenüberliegende Seite des Bauelements/ SHJ-Substrats wird, über Elektroden, eine Anode angeschlossen. Diese Anode kann aus einem metallhaltigen Material bestehen, wie zum Beispiel Platin. According to the invention, for local, selective seed layer deposition by means of electrochemical reduction or by means of the electrochemical reduction process, one side of the component/SHJ substrate is preferably immersed in an electrically conductive solution, for example a weak acid or weak base. This side of the immersed device/SHJ substrate then acts as the cathode. An anode is connected to the opposite side of the component/SHJ substrate via electrodes. This anode may be made of a metal containing material such as platinum.
Die in die elektrisch leitende Lösung eingetauchte Seite des Bauelements / des SHJ-Substrats wird lokal, in dem gewünschten Bereich, durch die elektrisch leitende Lösung hindurch, mit einer Energiequelle, beispielsweise einem Laser, bestrahlt. Aufgrund des damit verbundenen photovoltaischen Effekts werden im Bauelement bzw. in dem SHJ-Substrat, Elektronen-Loch-Paare erzeugt. Durch den Einfluss des elektrischen Feldes, welches an das Bauelement angelegt ist, bewegen sich diese Löcher zur p-dotierten Seite und die Elektronen zur n-dotierten Seite. Aus diesem Grund sammeln sich die Elektronen dort, wo der Laser auftrifft. In einer vorteilhaften Anordnung handelt es sich bei der p- dotierten Schicht um die Rückseite und bei der n-dotierten Schicht um die Vorderseite der rückseitigkontaktierten Solarzelle. The side of the device/SHJ substrate immersed in the electrically conductive solution is irradiated locally, in the desired area, through the electrically conductive solution with an energy source, for example a laser. Due to the associated photovoltaic effect, electron-hole pairs are generated in the component or in the SHJ substrate. Under the influence of the electric field applied to the device, these holes move to the p-doped side and the electrons to the n-doped side. Because of this, the electrons gather where the laser hits. In an advantageous arrangement, the p-doped layer is the rear side and the n-doped layer is the front side of the solar cell with rear-side contact.
An der Stelle, wo der Laserstrahl auftrifft, läuft eine Redoxreaktion ab und metallische Ionen aus der elektrisch leitfähigen Außenschicht (TCO-Schicht), beispielsweise Indiumionen, wenn eine Indiumoxidschicht vorliegt, werden reduziert und bilden eine Saatschicht aus dem elementarem Metall der Außenschicht, wie beispielsweise eine Schicht aus elementarem Indium. So wird selektiv, lokal und gezielt nur in dem Bereich, wo der Laser auf die leitfähige TCO-Außenschicht trifft, eine elektrochemische Reaktion ausgelöst und dadurch eine Saatschichtdeposition lokal gesteuert erreicht. At the point where the laser beam impinges, a redox reaction takes place and metallic ions from the electrically conductive outer layer (TCO layer), for example indium ions if an indium oxide layer is present, are reduced and form a seed layer of the elemental metal of the outer layer, such as a layer of elemental indium. In this way, an electrochemical reaction is triggered selectively, locally and specifically only in the area where the laser hits the conductive TCO outer layer, thereby achieving locally controlled seed layer deposition.
Eine mögliche elektrochemische Reduktionsreaktion ist in Figur 3 dargestellt. In dieser Ausführung werden Indiumoxid-Verbindungen aus der Indiumoxidbasierten (Ih2q3) TCO-Schicht mit ausreichend Energie, die, wie schon zuvor beschrieben, durch Bestrahlen mit der Energiequelle (z.B. Laser) zugeführt wird, aufgebrochen. Die ln3+-|onen riehmen die Elektronen auf, die durch den photovoltaischen Effekt erzeugt werden, und werden somit aus der Indiumoxid-Schicht zu Indium reduziert. Sobald die Oberfläche mit einer Schicht aus elementarem Indium bedeckt ist, kann die Energiequelle/der Laser die In203-basierte Schicht nicht mehr erreichen und die Redoxreaktion stoppt automatisch. Die Saatschicht kann bevorzugt in einem Bereich von 1 bis 80 nm liegen. A possible electrochemical reduction reaction is shown in FIG. In this embodiment, indium oxide compounds from the indium oxide-based (Ih2q3) TCO layer are broken up with sufficient energy, which, as already described, is supplied by irradiation with the energy source (eg laser). The ln 3+ ions pick up the electrons generated by the photovoltaic effect and are thus reduced from the indium oxide layer to indium. As soon as the surface is covered with a layer of elemental indium, the energy source/laser can no longer reach the In 2 0 3 -based layer and the redox reaction stops automatically. The seed layer may preferably be in a range of 1 to 80 nm.
Folgende beispielhafte elektrochemische Reaktion läuft in der elektrisch leitenden Lösung, beispielsweise in einer Natriumcitratlösung (beispielsweise 0,04 mol/L), an der Kathode ab: The following exemplary electrochemical reaction takes place in the electrically conductive solution, for example in a sodium citrate solution (e.g. 0.04 mol/L), at the cathode:
Ih2q3 + 3H2O + 6e‘ = 2 In + 6 OH‘ Ih 2 q3 + 3H2O + 6 e' = 2 In + 6 OH '
2 H2O + 2 H2 † + 2 OH 2H2O + 2H2 † + 2OH
Bevorzugte Parameter für die elektrochemische Reduktion: a) Wellenlänge der Energiequelle/ des Lasers: 350 nm - 850 nm. b) Bestrahlungsbreite der Energiequelle/ des Lasers: 5 u m - 2 000 m m. c) Anodenmaterial: Platin. Preferred parameters for electrochemical reduction: a) Wavelength of power source/laser: 350 nm - 850 nm. b) Irradiation width of power source/laser: 5 µm - 2 000 mm. c) Anode material: platinum.
Bei der elektrisch leitenden Lösung kann es sich beispielsweise um eine schwache Säure oder eine schwache Lauge handeln, wie beispielsweise eine Natriumcitratlösung (0,04 mol/l). Ebenfalls geeignet sind beispielsweise auch schwache Säuren wie Sulfamat, Acetat oder Hydrogencarbonat oder schwach basische Salze. The electrically conductive solution can be, for example, a weak acid or a weak base, such as a sodium citrate solution (0.04 mol/l). Also suitable are, for example, weak acids such as sulfamate, acetate or bicarbonate or weakly basic salts.
Nach der Saatschichtdeposition erfolgt in einem anschließenden Verfahrensschritt die selektive, stromlose Abscheidung von metallischem Material für die elektrischen Kontakte des Bauelements und zwar lokal an den Positionen, wo die Saatschicht aufgebracht wurde. After the seed layer deposition, in a subsequent process step, the selective, electroless deposition of metallic material for the electrical contacts of the component takes place locally at the positions where the seed layer was applied.
Das Aufbringen der Elektroden auf der anderen Seite des Bauelements kann mit den nach dem Stand der Technik bekannten Verfahren erfolgen. The electrodes can be applied to the other side of the component using the methods known from the prior art.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens ist es möglich, die Saatschicht für die elektrischen Kontakte auf beiden Seiten (Vorder- und Rückseite) des Bauelements, also bifazial, mit dem erfindungsgemäßen Verfahren aufzubringen. In an advantageous embodiment of the method, it is possible to apply the seed layer for the electrical contacts on both sides (front and back) of the component, ie bifacially, using the method according to the invention.
Dazu kann in einer alternativen Ausführung des Verfahrens entweder für eine oder auch für beide Seiten des Bauelements, auf welche die Saatschicht aufgebracht werden soll, eine Kombination mit einer fotolithographischen Aufbringung eines Fotolacks zum Beispiel in Form einer strukturierten Maske auf eine oder auf beide Seiten des Bauelements erfolgen. Wie zuvor schon beschrieben, wird dann nur in den Bereichen, in denen kein Fotolack aufgebracht wurde, die Bestrahlung mit der Energiequelle, beispielsweise in Form von Lasereintrag, die elektrochemische Reduktion auslösen und dort lokal anschließend die Saatschichtbildung auslösen. Der Fotolack kann dann in einem anschließenden Verfahrensschritt durch die dem Fachmann bekannten Verfahren wieder entfernt werden. In an alternative embodiment of the method, a combination with a photolithographic application of a photoresist, for example in the form of a structured mask, to one or both sides of the component can be used either for one or for both sides of the component to which the seed layer is to be applied take place. As already described above, the irradiation with the energy source, for example in the form of laser application, will then only trigger the electrochemical reduction in the areas in which no photoresist has been applied and then locally trigger the seed layer formation there. The photoresist can then be removed again in a subsequent process step using the processes known to those skilled in the art.
Auf diese lokale Saatschicht kann anschließend das Elektrodenmaterial stromlos aufgebracht werden.The electrode material can then be applied without current to this local seed layer.
Selbstverständlich kann das erfindungsgemäße, bifaziale, lokale und selektive Aufbringen der Saatschicht auch ohne die zuvor aufgeführte fotolithographische Aufbringung eines Fotolacks erfolgen.Of course, the bifacial, local and selective application of the seed layer according to the invention can also be carried out without the previously mentioned photolithographic application of a photoresist.
Bevorzugt erfolgt die stromlose Abscheidung von metallischem Material für die elektrischen Kontakte in Form von Leiterbahnen, wobei dazu die zuvor erfindungsgemäß aufgebrachte Saatschicht, beispielsweise durch entsprechend eingestellte lokale Laserbestrahlung in der gewünschten Form der Leiterbahnen, in ihrer Anordnung so aufgebracht wurde, dass sie der Anordnung der gewünschten elektrischen Kontakte, wie dann zum Beispiel in Form von Leiterbahnen, entspricht. The electroless deposition of metallic material for the electrical contacts in the form of conductor tracks is preferably carried out, with the seed layer previously applied according to the invention being applied in the desired shape of the conductor tracks, for example by appropriately adjusted local laser irradiation, in such a way that it corresponds to the arrangement of the desired electrical contacts, such as in the form of conductor tracks, corresponds.
Das stromlose Aufbringen des metallischen Materials, wie beispielsweise Ag, Cu, Sn, Ni, Pd, Au, für die Elektroden oder elektrischen Kontakte kann selektiv, lokal nur im Bereich der aufgebrachten Saatschicht erfolgen, weil sich direkt auf der TCO-Schicht das metallische Material gar nicht oder nur gehemmt aufbringen lässt. Als Verfahren zum stromlosen Aufbringen des metallischen Materials sind alle dem Fachmann bekannten Verfahren geeignet. In einer alternativen Ausführung des Verfahrens können auch mehrere metallische Materialien in Kombination miteinander stromlos, selektiv und lokal auf die Saatschicht aufgebracht werden. So ist es beispielsweise möglich nacheinander zunächst Nickel, dann Kupfer und anschließend Silber stromlos, selektiv, lokal auf die erfindungsgemäß aufgebrachte Saatschicht abzuscheiden. Für das stromlose Aufbringen einiger metallischer Materialien sollen hier beispielhaft, jedoch nicht darauf beschränkt einige geeignete Verfahrensparameter aufgeführt werden: The electroless application of the metallic material, such as Ag, Cu, Sn, Ni, Pd, Au, for the electrodes or electrical contacts can be done selectively, locally only in the region of the applied seed layer, because the metallic material is directly on the TCO layer cannot be applied at all or only with difficulty. All methods known to the person skilled in the art are suitable as methods for electroless application of the metallic material. In an alternative embodiment of the method, several metallic materials in combination with one another can also be applied electrolessly, selectively and locally to the seed layer. It is thus possible, for example, to deposit first nickel, then copper and then silver, one after the other, in an electroless, selective, local manner on the seed layer applied according to the invention. For the electroless application of some metallic materials, some suitable process parameters should be listed here as an example, but not limited to them:
Stromloses Abscheiden von Nickel: Electroless plating of nickel:
Lösung: Nickelsulfamat; Temperatur: 70°C; Dauer: 10 min solution: nickel sulfamate; Temperature: 70°C; Duration: 10 mins
Stromloses Abscheiden von Kupfer: Electroless copper plating:
Lösung: Kupfersulfat; Temperatur; 25°C; Dauer: 40 min solution: copper sulfate; Temperature; 25°C; Duration: 40 mins
Stromloses Abscheiden von Silber: Electroless plating of silver:
Lösung: Silbernitrat; Temperatur: 45°C; Dauer: 5 min solution: silver nitrate; Temperature: 45°C; Duration: 5 mins
Die Erfindung betrifft ferner eine Schichtstruktur umfassend wenigstens eine TCO-Schicht auf die eine Saatschicht lokal und selektiv gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren aufgebracht ist. The invention further relates to a layer structure comprising at least one TCO layer to which a seed layer is applied locally and selectively according to the method according to the invention.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Bauelement/ Halbleiterbauelement; insbesondere eine SHJ- Solarzelle, umfassend wenigstens eine, vorzugsweise kristalline, Silizium-Halbleitersubstratschicht, eine intrinsische amorphe Siliziumschicht, die auf der oberen und unteren Silizium-Halbleitersubstratschicht aufgebracht ist, eine amorphe p-dotierte Siliziumschicht auf der einen Seite der Oberfläche der intrinsischen amorphen Siliziumschicht und eine amorphe n-dotierte Siliziumschicht auf der anderen Seite der Oberfläche der intrinsischen amorphen Siliziumschicht, eine TCO-Schicht auf der Oberfläche der p-dotierten Schicht und der n-dotierten Schicht, sowie Elektroden aus elektrisch leitfähigem Material, vorzugsweise Metallelektroden, auf der Oberfläche der TCO-Schicht, wobei die Metallelektroden eine elektrisch leitfähige Saatschicht umfassen, die durch das zuvor beschriebene, erfindungsgemäße Verfahren, umfassend die elektrochemische Reduktion, lokal und selektiv auf der TCO-Schicht ausgebildet ist. Vorzugsweise ist die elektrisch leitfähige Saatschicht eine Indiumschicht. The invention further relates to a component/semiconductor component; in particular a SHJ solar cell comprising at least one, preferably crystalline, silicon semiconductor substrate layer, an intrinsic amorphous silicon layer applied on the upper and lower silicon semiconductor substrate layers, an amorphous p-doped silicon layer on one side of the surface of the intrinsic amorphous silicon layer and an amorphous n-doped silicon layer on the other side of the surface of the intrinsic amorphous silicon layer, a TCO layer on the surface of the p-doped layer and the n-doped layer, and electrodes of electrically conductive material, preferably metal electrodes, on the surface the TCO layer, wherein the metal electrodes comprise an electrically conductive seed layer which is formed locally and selectively on the TCO layer by the method according to the invention described above, comprising the electrochemical reduction. Preferably, the electrically conductive seed layer is an indium layer.
Zusammenfassend kann mit dem erfindungsgemäßen Verfahren in-situ eine direkte, selektive, lokale und automatisch abbrechende Saatschichtdeposition, ohne vorherige Maskierung eines Musters auf der Oberfläche der TCO-Schicht, mit einer anschließenden selektiven, stromlosen Abscheidung von metallischem Material, wie beispielsweise Nickel, Kupfer und/oder Silber, für die elektrischen Kontakte auf der Saatschicht erfolgen. Eine Maske aus Lack sowie ein Rückätzschritt sind nicht erforderlich, so- dass der Prozess des Aufbringens von elektrischen Kontakten auf Bauelemente beträchtlich vereinfacht wird. In summary, the method according to the invention can be used to carry out a direct, selective, local and automatically terminating seed layer deposition in situ, without prior masking of a pattern on the surface of the TCO layer, with a subsequent selective, electroless deposition of metallic material such as nickel, copper and /or silver for which electrical contacts are made on the seed layer. A mask made of lacquer and an etch-back step are not required, so that the process of applying electrical contacts to components is considerably simplified.
Spezieller Beschreibunasteil Special description part
Im Weiteren wird die Erfindung an Hand von Ausführungsbeispielen und den beigefügten Figuren näher beschrieben, ohne dass es hierdurch zur Einschränkung der Erfindung kommen soll. Es zeigen: The invention is described in more detail below with reference to exemplary embodiments and the attached figures, without there being any intention to limit the invention as a result. Show it:
Figur 1 : Schichtstruktur eines SHJ-Substrats gemäß Stand der Technik Figur 2: Anordnung zur lokalen, laserunterstützten Saatschichtbildung FIG. 1: Layer structure of an SHJ substrate according to the prior art FIG. 2: Arrangement for local, laser-assisted seed layer formation
Figur 3: Oberflächenausschnitt der lokal mit Laserstahl behandelten SHJ-Solarzelle gemäß Anordnung in Figur 2 Figure 3: Surface section of the SHJ solar cell treated locally with laser beam according to the arrangement in Figure 2
Figur 4: Metallisierung auf Saatschicht Figure 4: Metallization on seed layer
Figur 1 zeigt schematisch im Querschnitt eine Schichtanordnung einer SHJ-Solarzelle gemäß Stand der Technik, umfassend eine Substratschicht 1, auf die auf beiden Seiten jeweils eine intrinsische amorphe Siliziumschicht 2 aufgebracht ist. Auf diese amorphe Siliziumschicht 2 ist auf der einen Seite eine p-dotierte amorphe Siliziumschicht 3a aufgebracht, die als Rückseite vorgesehen ist und auf der gegenüberliegenden Seite eine n-dotierte Siliziumschicht 3b aufgebracht, die als dem Licht zugewandten Vorderseite der SHJ-Solarzelle vorgesehen ist. Auf diese Schichten ist jeweils eine elektrische leitfähige Außenschicht (TCO) 4 aufgebracht. Auf der Rückseite sind auf der Außenschicht 4 zwei Elektroden 5 angeordnet. FIG. 1 shows a schematic, cross-sectional view of a layer arrangement of an SHJ solar cell according to the prior art, comprising a substrate layer 1 to which an intrinsic amorphous silicon layer 2 is applied on both sides. A p-doped amorphous silicon layer 3a is applied to this amorphous silicon layer 2 on one side, which is provided as the rear side, and on the opposite side an n-doped silicon layer 3b is applied, which is provided as the light-facing front side of the SHJ solar cell. An electrically conductive outer layer (TCO) 4 is applied to each of these layers. Two electrodes 5 are arranged on the outer layer 4 on the rear side.
Figur 2 zeigt eine Schichtanordnung einer SHJ-Solarzelle gemäß Figur 1 , die mit ihrer Rückseite der Solarzelle in eine elektrisch leitfähige Lösung 6, hier beispielsweise eine Lösung aus Natriumcitrat 6 (0,04 mol/L), getaucht ist. Die Natriumcitratlösung kann beispielsweise Raumtemperatur aufweisen. Die gegenüberliegende Seite der Solarzelle ist über eine (Front-) Elektrode 5 mit einer Anode 7 (hier beispielsweise aus Platin) verbunden. Die Rückseite in der Natriumcitratlösung 6 fungiert in dieser Anordnung als Kathode. Die Rückseite der Schichtanordnung wird punktuell mit einem Laserstahl 8 einer bestimmten Wellenlänge (hier beispielsweise Wellenlänge: 532 nm; Bestrahlungsbreite des Lasers: Finger 30 pm; Busbars: 1 mm;) durch die Lösung aus Natriumcitrat 6 hindurch bestrahlt. Durch die Bestrahlung mit dem Laser entstehen auf Grund des photovoltaischen Effekts Elektronen-Loch Paare an der Solarzellenoberfläche. Durch den Einfluss des elektrischen Felds bewegen sich diese Löcher zur p-dotierten Seite und die Elektronen zur n-dotierten Seite. In der hier dargestellten Anordnung ist die p-dotierte Schicht zur Rückseite ausgerichtet und die n-dotierte Schicht zur Vorderseite. Diese Anordnung kann auch umgekehrt werden, so dass auf der Vorderseite die p-dotierte Schicht angeordnet ist. In der hier dargestellten Ausführung sammeln sich die Elektronen daher dort, wo der Laser 8 auftrifft. Bedingt durch die Lasereinstrahlung und die daraus resultierende Elektronenansammlung wird in der TCO-Schicht 4 eine Redoxreaktion ausgelöst: Ionen aus der TCO-Schicht 4, hier beispielsweise Indiumionen aus der IWO-Schicht der TCO-Schicht 4, werden reduziert und bilden selektiv eine Saatschicht 9 an den Positionen, wo die Lasereinstrahlung aufgetroffen ist. FIG. 2 shows a layer arrangement of an SHJ solar cell according to FIG. 1, the back of the solar cell of which is immersed in an electrically conductive solution 6, here for example a solution of sodium citrate 6 (0.04 mol/L). The sodium citrate solution can be at room temperature, for example. The opposite side of the solar cell is connected via a (front) electrode 5 to an anode 7 (here made of platinum, for example). In this arrangement, the rear side in the sodium citrate solution 6 acts as a cathode. The rear side of the layered arrangement is irradiated selectively with a laser beam 8 of a specific wavelength (here for example wavelength: 532 nm; irradiation width of the laser: fingers 30 μm; busbars: 1 mm) through the solution of sodium citrate 6 . Due to the photovoltaic effect, electron-hole pairs are created on the solar cell surface as a result of irradiation with the laser. Due to the influence of the electric field, these holes move to the p-doped side and the electrons to the n-doped side. In the arrangement shown here, the p-doped layer is aligned to the back and the n-doped layer to the front. This arrangement can also be reversed, so that the p-doped layer is arranged on the front side. In the embodiment shown here, the electrons therefore collect where the laser 8 impinges. Due to the laser irradiation and the resulting accumulation of electrons, a redox reaction is triggered in the TCO layer 4: ions from the TCO layer 4, here for example indium ions from the IWO layer of the TCO layer 4, are reduced and selectively form a seed layer 9 at the positions where the laser irradiation has struck.
Figur 3 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt der Figur 2 in dem Bereich, wo der Laser 8 durch die Lösung 6 hindurch auf die TCO-Außenschicht 4 trifft. Wie schon zuvor zu Figur 2 beschrieben, sammeln sich negativ geladene Elektronen (e-) dort, wo der Laser auf die TCO-Schicht 4 trifft. Durch diese lokale Elektronenansammlung wird in derTCO-Außenschicht 4 eine Reduktionsreaktion ausgelöst. Im oberen rechten Bereich der Figur 3 ist beispielhaft diese mögliche Reduktionsreaktion dargestellt. Auf die In-O-Verbindungen des In203-Materials der TCO-Schicht 4 wird so viel Energie eingestrahlt, durch beispielsweise die Bestrahlung mit dem Laser 8, dass diese Bindungen aufbrechen. Die ln3+ Ionen des Materials der TCO-Schicht 4 nehmen die Elektronen auf, die durch den photovoltaischen Effekt erzeugt werden, und werden somit zu elementarem Indium reduziert. Sobald die bestrahlte Oberfläche der TCO-Außenschicht 4 mit einer Indiumschicht bedeckt ist, kann der Laser die In203-basierte Schicht nicht mehr erreichen und die Redoxreaktion stoppt automatisch. FIG. 3 shows an enlarged section of FIG. 2 in the area where the laser 8 strikes the TCO outer layer 4 through the solution 6 . Collect as already described for figure 2 negatively charged electrons (e-) where the laser hits the TCO layer 4. A reduction reaction is triggered in the TCO outer layer 4 by this local accumulation of electrons. This possible reduction reaction is shown as an example in the upper right area of FIG. So much energy is radiated onto the In-O compounds of the In 2 O 3 material of the TCO layer 4, for example by irradiation with the laser 8, that these bonds break. The In 3+ ions of the material of the TCO layer 4 accept the electrons generated by the photovoltaic effect and are thus reduced to elemental indium. As soon as the irradiated surface of the TCO outer layer 4 is covered with an indium layer, the laser can no longer reach the In203-based layer and the redox reaction stops automatically.
Figur 4 A) zeigt wie Figur 1 schematisch im Querschnitt eine Schichtanordnung einer SHJ-Solarzelle gemäß Stand der Technik in einer Ausführung mit aufgebrachtem Fotolack 10, der grabenartig strukturiert wurde. In diese Gräben des Fotolacks 10 ist mit dem erfindungsgemäßen Verfahren die Saatschicht 9 aufgebracht worden. Like FIG. 1, FIG. 4A) shows a schematic cross section of a layer arrangement of an SHJ solar cell according to the prior art in an embodiment with applied photoresist 10 that was structured like a trench. The seed layer 9 has been applied in these trenches of the photoresist 10 using the method according to the invention.
Figur 4 B) zeigt das erfindungsgemäß stromlos auf diese Saatschicht 9 aufgebrachte Material der Elektroden 11 Figure 4 B) shows the material of the electrodes 11 applied electrolessly to this seed layer 9 according to the invention
Figur 4 C) zeigt die Schichtanordnung der SHJ-Zelle mit erfindungsgemäß aufgebrachter Saatschicht 9 und erfindungsgemäß stromlos aufgebrachter Elektrodenmaterialschicht 11, bei der anschließend der Fotolack 10 weggeätzt wurde. FIG. 4C) shows the layer arrangement of the SHJ cell with a seed layer 9 applied according to the invention and an electrode material layer 11 applied without current according to the invention, in which the photoresist 10 was then etched away.
Bezugszeichenliste: Reference list:
1: (Halbleiter-) Substratschicht 1: (semiconductor) substrate layer
2: intrinsische amorphe Si:H-Schicht 2: intrinsic amorphous Si:H layer
3a: p-dotierte amorphe Si:H-Schicht 3a: p-doped amorphous Si:H layer
3b: n-dotierte amorphe Si:H-Schicht 3b: n-doped amorphous Si:H layer
4: TCO (Außen-) Schicht 4: TCO (outer) layer
5: Frontseitenelektroden 5: front electrodes
6: elektrisch leitfähige Lösung 6: electrically conductive solution
7: Anode 7: anode
8: äußerer Energieeintrag, z.B. Laserstrahlung 8: external energy input, e.g. laser radiation
9: Saatschicht 10: Fotolack 9: seed layer 10: photoresist
11 : stromlos aufgebrachtes Elektrodenmaterial 11: Electrode material applied without current
Literaturquellen: Literature sources:
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Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e P atentClaims
1. Verfahren zur Metallisierung von Bauelementen oder Halbleiterbauelementen, insbesondere von SHJ-Solarzellen, welches folgende Verfahrensschritte umfasst: a) Bereitstellen einer Substratschicht (1) eines Bauelements oder Halbeiterbauelements, insbesondere einer SHJ-Solarzelle, mit einer Vorder- und einer Rückseite, umfassend wenigstens eine kristalline Siliziumschicht als Halbleitermaterial, deren Vorder- und/oder Rückseite mit einer TCO-Schicht (4) aus einem transparenten, elektrisch leitfähigen Material beschichtet ist. b) Selektives, lokales Ausbilden einer metallischen Saatschicht (9) durch ein elektrochemisches Reduktionsverfahren, wobei die elektrochemische Reduktion in-situ, selektiv und lokal in den Bereichen der TCO-Schicht (4) ausgeführt wird, die lokal mit einer Energiequelle bestrahlt werden, wodurch das Metall der TCO-Schicht (4) reduziert wird und sich lokal die metallische Saatschicht (9) ausbildet. c) Stromloses Aufbringen eines metallischen Materials (11) für die elektrischen Kontakte auf der zuvor gemäß Schritt b) lokal ausgebildeten Saatschicht (9). 1. Method for metallizing components or semiconductor components, in particular SHJ solar cells, which comprises the following method steps: a) providing a substrate layer (1) of a component or semiconductor component, in particular an SHJ solar cell, with a front and a rear side, comprising at least a crystalline silicon layer as semiconductor material, the front and/or back of which is coated with a TCO layer (4) made of a transparent, electrically conductive material. b) Selective, local formation of a metallic seed layer (9) by an electrochemical reduction process, wherein the electrochemical reduction is carried out in-situ, selectively and locally in the areas of the TCO layer (4) that are locally irradiated with an energy source, whereby the metal of the TCO layer (4) is reduced and the metallic seed layer (9) forms locally. c) Electroless application of a metallic material (11) for the electrical contacts on the seed layer (9) previously formed locally according to step b).
2. Verfahren nach vorherigem Anspruch gekennzeichnet dadurch, dass das Ausbilden einer metallischen Saatschicht (9) auf der Oberfläche der TCO-Schicht (4) auf der Vorder- und/oder Rückseite der kristallinen Siliziumsubstratschicht (1) erfolgt. 2. Method according to the previous claim, characterized in that a metallic seed layer (9) is formed on the surface of the TCO layer (4) on the front and/or rear side of the crystalline silicon substrate layer (1).
3. Verfahren nach vorherigem Anspruch gekennzeichnet dadurch, dass das Bauelement ein elektrisches Bauelement ist, insbesondere eine Solarzelle oder eine Leuchtdiode oder eine Vorstufe einer Leiterplatte, umfassend wenigstens eine Substratschicht (1) mit einer TCO-Schicht (4). 3. The method according to the previous claim, characterized in that the component is an electrical component, in particular a solar cell or a light-emitting diode or a preliminary stage of a printed circuit board, comprising at least one substrate layer (1) with a TCO layer (4).
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauelement eine SHJ-Solarzelle ist, umfassend wenigstens eine kristalline Si-Substrat- schicht (1), eine amorphe intrinsische Si:H-Schicht (2), die auf der oberen und unteren Oberfläche der kristallinen Si-Substratschicht (1) ausgebildet ist, eine n-dotierte amorphe Si:H-Schicht (3b), die auf der einen Seite der amorphen intrinsischen Si:H-Schicht (2) ausgebildet ist und eine p-dotierte amorphe Si:H-Schicht (3a), die auf der anderen Seite der amorphen intrinsischen Si.H-Schicht (2) ausgebildet ist, sowie eine transparente, leitfähige TCO-Schicht (4), die auf der Oberfläche der amorphen Siliziumschicht vom n-Typ (3b) und der amorphen Siliziumschicht vom p-Typ (3a) ausgebildet ist. 4. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the component is a SHJ solar cell comprising at least one crystalline Si substrate layer (1), an amorphous intrinsic Si: H layer (2) on the top and lower surface of the crystalline Si substrate layer (1), an n-type amorphous Si:H layer (3b) formed on one side of the amorphous intrinsic Si:H layer (2) and a p- doped amorphous Si:H layer (3a) formed on the other side of the amorphous intrinsic Si.H layer (2), and a transparent conductive TCO layer (4) formed on the surface of the amorphous silicon layer of n-type (3b) and the p-type amorphous silicon layer (3a).
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die TCO-Schicht (4) Indiumoxid, Indiumzinnoxid, ln2Ü3 basierte TCO Materialien, insbesondere Wolfram dotiertes Indiumoxid (IWO), Titan dotiertes Indiumoxid (ITO) sowie Cerium-dotiertes Indiumoxid (ICO), umfasst. 5. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the TCO layer (4) indium oxide, indium tin oxide, ln2Ü3 based TCO materials, in particular tungsten-doped indium oxide (IWO), titanium-doped indium oxide (ITO) and cerium-doped indium oxide (ICO ), includes.
6. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die lokale Bestrahlung mit einer Energiequelle gemäß Schritt b) so lang erfolgt, bis die Oberfläche, die lokal bestrahlt wird, mit der metallischen Saatschicht (9) bedeckt ist, die sich während der elektrochemischen Reduktionsreaktion bildet.6. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the local irradiation with an energy source according to step b) takes place until the surface that is locally irradiated with the metallic seed layer (9) is covered, which during the electrochemical reduction reaction forms.
7. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die metallische Saatschicht (9) mit einer Schichtdicke in einem Bereich von 1 bis 80 nm aufgebracht wird. 7. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the metallic seed layer (9) is applied with a layer thickness in a range from 1 to 80 nm.
8. Schichtstruktur umfassend wenigstens eine Substratschicht (1 ) mit einer TCO-Schicht (4) auf die eine Saatschicht (9) lokal und selektiv gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche aufgebracht ist. 8. Layer structure comprising at least one substrate layer (1) with a TCO layer (4) on which a seed layer (9) is applied locally and selectively according to the inventive method according to any one of the preceding claims.
9. Bauelement/ Halbleiterbauelement; insbesondere eine SHJ-Solarzelle, umfassend wenigstens eine Silizium-Halbleitersubstratschicht (1), eine intrinsische amorphe Siliziumschicht (2), die auf der oberen und unteren Silizium-Halbleitersubstratschicht (1) aufgebracht ist, eine amorphe p- dotierte Siliziumschicht (3a) auf der einen Seite der Oberfläche der intrinsischen amorphen Siliziumschicht (2) und eine amorphe n-dotierte Siliziumschicht (3b) auf der anderen Seite der Oberfläche der intrinsischen amorphen Siliziumschicht (2), eine TCO-Schicht (4) auf der Oberfläche der p-dotierten Schicht (3a) und der n-dotierten Schicht (3b) und Metallelektroden (11) auf der Oberfläche der TCO-Schicht (4), wobei die Metallelektroden (11) eine elektrisch leitfähige Saatschicht (9) umfassen, die durch elektrochemische Reduktion auf der TCO-Schicht (4) ausgebildet ist. 9. component/semiconductor component; in particular a SHJ solar cell comprising at least one silicon semiconductor substrate layer (1), an intrinsic amorphous silicon layer (2) applied on the upper and lower silicon semiconductor substrate layer (1), an amorphous p-doped silicon layer (3a) on the one side of the surface of the intrinsic amorphous silicon layer (2) and an amorphous n-doped silicon layer (3b) on the other side of the surface of the intrinsic amorphous silicon layer (2), a TCO layer (4) on the surface of the p-doped layer (3a) and the n-doped layer (3b) and metal electrodes (11) on the surface of the TCO layer (4), the metal electrodes (11) comprising an electrically conductive seed layer (9) which is formed by electrochemical reduction on the TCO -Layer (4) is formed.
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