Entwicklung eines PVD-Metallisierungskonzeptes für industrielle rückseitenpassivierte und -kontaktierte Silicium-Solarzellen

Für die rückseitige Metallisierung von vielen hocheffizienten passivierten Silicium-Solarzellen bietet eine aufgedampfte Aluminium-Metallisierung entscheidende Vorteile gegenüber einer industriell etablierten Siebdruckmetallisierung. In dieser Arbeit werden Hemmnisse, die hinsichtlich einer industriellen Anwendung einer solchen aufgedampften Metallisierung in Bezug auf Haftung und Lötbarkeit bestehen, adressiert und gelöst.

Für die rückseitige Metallisierung von hocheffizienten Silicium-Solarzellen bietet eine aufgedampfte Al-Metallisierung hervorragende optische und elektrische Eigenschaften und daher für eine Vielzahl von hoch- und höchsteffizienten Zellkonzepten Vorteile gegenüber einer industriell etablierten Siebdruckmetallisierung. Obwohl Zellmetallisierungsverfahren mit physikalischer Gasphasenabscheidung (PVD) in der Forschung seit langem etabliert sind, besteht noch entscheidender Entwicklungsbedarf hinsichtlich der Ansprüche einer industriellen Anwendung. Diese scheiterte bislang insbesondere daran, dass eine PVD-Metallisierung aus Aluminium nicht mit den etablierten Zellverschaltungsverfahren, wie einem konventionellen Lötprozess, kompatibel ist. In dieser Arbeit werden insbesondere Herausforderungen hinsichtlich einer ausreichenden Haftung der aufgedampften Aluminium-Schicht auf gängigen Passivierschichten, hinsichtlich unerwünschten Aluminium-Diffusionsprozessen und bezüglich der Langzeitstabilität, Strukturierbarkeit und Kosteneffizienz adressiert und gelöst. Als Resultat wird eine lötbare und industriell anwendbare PVD-Rückseitenmetallisierung für Silicium-Solarzellen präsentiert.