Technologiecluster für die industrielle Fertigung von Solarzellen mit Tunneloxid-passivierenden Kontakten; Akronym: TOPCon Cluster

Abstract

Im Rahmen des Projektes TOPCon Cluster wurden für TOPCon Solarzellen mehrere Prozesse für die nasschemische Prozessierung in industriellem Maßstab entwickelt und verbessert. Im Bereich der alkalischen Textur und Nachreinigung konnten die Oberflächenstrukturen aufgrund der für TOPCon andersartigen Vorderseitigen Pas-sivierung optimiert werden, was zu einer verbesserten Lichteinkopplung und somit erhöhten Kurzschlussströmen der Solarzellen führte. Der Meilenstein MS 2.1 aus dem Arbeitspaket 2 konnte erreicht werden, indem gezeigt werden konnte, dass die Nachreinigung nach der in AP4 entwickelten nasschemischen Kantenisolation für TOPCon Solarzellen ausreicht, um für symmetrische Rückseitenproben einen iVoc > 730 mV nach SiNx Passivierung erzielen zu können. Für die Nasschemische Kan-tenisolation konnte ein Batch-Cluster Prozess entwickelt werden. Dieser besteht aus einer Kombination aus einseitiger Borsilikatglasätze im inline Verfahren und alkali-sche Kantenisolation sowie Nachreinigung im Batch Verfahren. Durch die hierdurch im vergleich zur vormals dominierenden sauren Kantenisolation entstehenden ab-weichenden Rückseitenstrukturen können höhere Voc Werte bei vergleichbarem Ab-trag erzielt werden. Durch die hieraus resultierende Anlagenentwicklung lassen sich nun Kantenisolationsprozesse mit Durchsätzen von bis zu 13.800 Wafern pro Stunde Brutto für vollformatige Wafer erzielen. Dies ist ebenfalls mit ausschließlich kalten Nachreinigungen nach dem Kantenisolationsprozess möglich, wodurch Kosten weiter reduziert werden konnten. Der MS 4.1 „Prozess Kantenisolation und BSG-Ätze etab-liert, BSG VS und Emitter auf RS vollständig entfernt, bei Durchsatz 5000 wph (mind. M2-Format)“ konnte somit ebenfalls erreicht werden. Für die Entfernung des LPCVD Poly-Silicium Umgriffs auf Zellvorderseite und -kanten wurden umfangreiche Studien durchgeführt. Es konnten Inline Prozesse sowie eine Batch Cluster Prozesssequenz entwickelt werden, die den Prozessanforderungen genügen, wie durch Charakterisie-rung der Rückwärtsströme gezeigt werden konnte. Hierdurch ließ sich MS 4.2. zur Etablierung eines Prozesses zur einseitigen Entfernung von Poly Si Schichten eben-falls realisieren. Die in diesem Projekt entwickelten Prozessverbesserungen zur Kan-tenisolation, LPCVD-Poly Si Entfernung sowie deren Nachreinigung wurden bereits auf industrielle Anlagenkonzepte transferiert und befinden sich in der Markteinfüh-rung. In der Backendprozessierung wurden Prozesse zur galvanischen Metallisie-rung von TOPCon Solarzellen untersucht. Hierbei wurden sowohl Verfahren im Batch als auch im Inline Verfahren getestet. Es wurde gezeigt, dass eine galvanische Me-tallisierung von TOPCon Solarzellen ein erhebliches Potential zur Silberverbrauchs-reduktion aufweisen. Bei der Vorderseitenmetallisierung konnten Ansätze zur Haf-tungsverbesserung durch Anpassung des Laserablationsprozesses zur Öffnung der vorderen Passivierschicht, welcher Voraussetzung für eine galvanische Schich-tabscheidung ist, gefunden werden. Zur galvanischen Metallisierung auf alkalisch polierten Zellrückseiten konnten ebenfalls neue Erkenntnisse zur Verbesserung der Rückseitenhaftung gewonnen werden.

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