Rückkontakt aufweisen

Solarzellen enthalten üblicherweise ein Halbleiterbauelement, das ein erstes Halbleitermaterial, ein zweites Halbleitermaterial und einen zwischen diesen beiden Halbleitermaterialien liegenden Übergangsbereich (z.B. auch als pn-Übergang bezeichnet) umfasst. Eines der Halbleitermaterialien oder auch jedes der

Halbleitermaterialien kann dotiert sein. Über einen ersten Metallkontakt, der mit dem ersten Halbleitermaterial elektrisch verbunden ist, und einen zweiten Metallkontakt, der mit dem zweiten Halbleitermaterial elektrisch verbunden ist, kann die in einer Solarzelle erzeugte Spannung abgegriffen werden.

Einer der Metallkontakte kann auf der Vorder- bzw. Frontseite der Solarzelle angebracht sein (häufig auch als Frontkontakt bezeichnet), während sich der andere Metallkontakt auf der Rückseite der Elementarzelle befindet (häufig auch als Rückkontakt bezeichnet). Alternativ sind auch Solarzellen bekannt, bei denen die Metallkontakte ausschließlich auf der Rückseite der Solarzelle vorliegen, z.B. in Form einer kammartigen Interdigitalstruktur. In solchen ausschließlich

rückkontaktieren Solarzellen können Abschattungseffekte minimiert werden.

Der elektrische Kontakt auf der Rückseite von Solarzellen wie z.B. Silizium- Solarzellen (Rückkontakt) wird häufig großflächig mittels Siebdruck von Aluminiumpaste aufgebracht. Zur Verschaltung (z.B. in Form einer elektrischen Serienschaltung) von mehreren Solarzellen werden zusätzlich auf der Rückseite Lötpads aus Silberpaste aufgedruckt, auf die Verbinder gelötet werden. Das überstehende andere Ende der Verbinder wird auf die Vorderseite von benachbarten Solarzellen gelötet, so dass sich eine Serienschaltung von Solarzellen zu so genannten Solarzellstrings ergibt.

Ein kostengünstigerer Rückkontakt kann hergestellt werden, indem eine Metallfolie über der Rückseite der Solarzelle positioniert und anschließend mittels

Laserstrahlung lokal aufgeschmolzen wird, wobei sich die Metallfolie mit der

Siliziumsolarzelle in diesen Bereichen verbindet. In einer in DE 10 2012 214 253 beschriebenen Ausführung bildet sich ein mit einem Füllmedium gefüllter Hohlraum in den Nachbarbereichen zwischen Metallfolie und Solarzelle, in denen die

Metallfolie nicht aufgeschmolzen wurde, was für die Solarzelle vorteilhafte optische Eigenschaften mit sich bringt. Als Metallfolie wird vorteilhafter Weise

Aluminiumfolie verwendet, weil beim Schmelzen der Folie mittels Laser eine lokale p ⁺ -Hochdotierung im Silizium gebildet wird, die die Rekombination von

Überschussladungsträgern an diesen Stellen reduziert (so genanntes lokales Back- Surface-Field).

Die elektrische Serienschaltung der Solarzellen mit Aluminiumfolien- Rückkontakt zu Solarzellstrings, wie sie zur Herstellung von Solarmodulen nötig ist, ist jedoch eine Herausforderung, weil die Verbinder wegen einer sich sehr schnell auf dem Aluminium bildenden Al ₂ 03-Schicht nicht konventionell auf das Aluminium gelötet werden können.

M. Kamp et. al., "Zincate processes for Silicon solar cell metallization" , Solar Energy Materials & Solar Cells, 120, S. 332, 2014 beschreiben ein Verfahren, bei dem zunächst Aluminium über eine physikalische Gasphasenabscheidung auf der Rückseite einer Solarzelle aufgebracht wird und dieser Aluminium- Rückkontakt anschließend über ein Zinkat- Verfahren mit metallischem Zink beschichtet wird. Diese metallische Zinkschicht wiederum dient als Basis für die elektrochemische Abscheidung eines Ni/Cu-Metallschichtstapels, auf dem ein Kupferbändchen gelötet wird.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Verschaltung von Solarzellen über ein Verfahren, mit dem sich möglichst einfach und effizient Solarzellen- Verbinder auf den Metallkontakten der Solarzellen befestigen lassen. Eine weitere Aufgabe ist die Bereitstellung von verschalteten Solarzellen, die eine hohe Haftkraft zwischen Metallkontakt der Solarzelle und Solarzellen- Verbinder aufweisen. Die

Verbesserung der Haftkraft sollte möglichst nicht zu Lasten anderer Eigenschaften wie dem Wirkungsgrad der Solarzelle gehen.

Gelöst wird die Aufgabe durch ein Verfahren zur Verschaltung von Solarzellen, wobei

(a) eine Aluminium- Folie einseitig mit einem alkalischen, wässrigen Medium, das Zn ²⁺ enthält, behandelt wird, so dass sich auf der behandelten Seite der

Aluminium- Folie metallisches Zink unter Ausbildung einer einseitig Zn- beschichteten Aluminium-Folie abscheidet,

(b) die einseitig Zn-beschichtete Aluminium- Folie über ihre unbehandelte Seite auf der Rückseite eines Halbleiterbauelements einer ersten Solarzelle aufgebracht und lokal mit Laserstrahlung erhitzt wird, so dass sich die Aluminium- Folie mit der Rückseite des Halbleiterbauelements verbindet und ein Zn-beschichteter Aluminium- Rückkontakt erhalten wird,

(c) der Zn-beschichtete Aluminium-Rückkontakt durch einen metallischen

Verbinder mit einem Metallkontakt einer zweiten Solarzelle verbunden wird, wobei der metallische Verbinder auf dem Zn-beschichteten Aluminium-Rückkontakt durch Löten oder Kleben befestigt wird. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wurde erkannt, dass das über ein nasschemisches Verfahren erhaltene Zink-beschichtete Aluminium ein sehr effektives Substrat für die Befestigung des metallischen Verbinders (wie z.B. eines Kupferbändchens) darstellt. Es lassen sich hohe Haftfestigkeiten des Verbinders auf dem metallischen Kontakt der Solarzelle realisieren. Das Aufbringen weiterer metallischer Schichten auf dem verzinkten Aluminium (z.B. durch Galvanisieren) vor dem Anlöten des Verbinders entfällt. Vielmehr stellt bereits das Zn-beschichtete Aluminium ein geeignetes Substrat für das Verlöten oder Au&leben des Verbinders dar. Das Aufbringen des metallischen Verbinders mittels konventionellem

Weichlöten ist sehr gut möglich, wobei hohe Haftkräfte sowie geringe elektrische Kontaktübergangswiderstände zwischen Verbinder und Aluminiumfolie erhalten werden. Auch das Aufkleben des Verbinders (z.B. mittels elektrisch leitfähigem Kleber) liefert hohe Haftkräfte sowie geringe elektrische Kontaktübergangswiderstände.

Die Anwesenheit einer metallischen Zinkschicht wirkt sich nicht nachteilig auf die Halbleitermaterialien und den Wirkungsgrad der Solarzelle aus. Werden jedoch Aluminiumfolien, die mit anderen Metallen als Zink beschichtet sind, zur

Herstellung des Aluminium-Rückkontakts verwendet, so zeigte sich, dass der Wirkungsgrad der Solarzellen im Vergleich zur unbeschichteten Aluminiumfolie reduziert wird, vermutlich aufgrund von Einbau dieser Metalle in die lokal hochdotierten Bereiche. Überraschender Weise wurde gefunden, dass diese

Verschlechterung der Halbleitermaterialeigenschaften (z.B. der Eigenschaften des Siliziums) mit dem erfindungsgemäßen Verfahren nicht auftritt. Ein möglicher Grund hierfür könnte sein, dass das abgeschiedene Zink in den mit Laserstrahlung beaufschlagten Bereichen verdampft, bevor sich die erhitzten Bereiche der

Aluminiumfolie mit der Rückseite der Solarzelle verbinden. Auf diese Weise wird Zink nicht oder nur in einer vernachlässigbar kleinen Konzentration in das

Halbleiterbauteil der Solarzelle eingebaut. Wie bereits oben erwähnt, enthält eine Solarzelle ein Halbleiterbauelement, das ein erstes Halbleitermaterial, ein zweites Halbleitermaterial und einen zwischen diesen beiden Halbleitermaterialien liegenden Übergangsbereich (z.B. auch als pn- Übergang bezeichnet) umfasst. Eines der Halbleitermaterialien oder auch jedes der Halbleitermaterialien kann dotiert sein. Über einen ersten Metallkontakt, der mit dem ersten Halbleitermaterial elektrisch verbunden ist, und einen zweiten Metallkontakt, der mit dem zweiten Halbleitermaterial elektrisch verbunden ist, kann die in einer Solarzelle erzeugte Spannung abgegriffen werden. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung stellt der Zn-beschichtete Aluminium-Rückkontakt einen dieser

Metallkontakte dar.

In Abhängigkeit von der Art der Solarzelle (z.B. kristalline oder amorphe Silizium- Solarzelle) ist dem Fachmann grundsätzlich bekannt, wie das Halbleiterbauelement ausgestaltet sein muss (d.h. Art der zu verwendenden Halbleitermaterialien, Dotierung, etc.).

Bei der Solarzelle handelt es sich bevorzugt um eine Silizium-Solarzelle, beispielsweise eine monokristalline Silizium-Solarzelle, eine polykristalline Silizium-Solarzelle oder eine amorphe-Silizium-Solarzelle. Das erfindungsgemäße Verfahren ist jedoch auch für die Verschaltung anderer Solarzellen geeignet, z.B. von III-V-Halbleiter-Solarzellen, II-VI-Halbleiter-Solarzellen, I-III-VI-Halbleiter- Solarzellen oder organischen Solarzellen.

Wie dem Fachmann allgemein bekannt ist, werden bei der Verschaltung von Solarzellen diese über einen metallischen Verbinder miteinander kontaktiert. Der metallische Verbinder wird dabei jeweils auf einem der Metallkontakte der benachbarten Solarzellen befestigt. Bei der Verschaltung kann es sich um eine Reihenschaltung oder auch eine Parallelschaltung handeln. Auch eine Kombination von Reihen- und Parallelschaltung der Solarzellen ist möglich. Wie oben ausgeführt, wird in Schritt (a) des erfindungsgemäßen Verfahrens eine Aluminium- Folie einseitig mit einem alkalischen, wässrigen Medium, das Zn ²⁺ enthält, behandelt, so dass sich auf der behandelten Seite der Aluminium- Folie metallisches Zink unter Ausbildung einer einseitig Zn-beschichteten Aluminium- Folie abscheidet.

Die Dicke der Aluminium- Folie liegt beispielsweise im Bereich von 0,5 μιη bis 50 μιη, bevorzugter im Bereich von 2 μιη bis 20 μιη. Solche Aluminium-Folien sind kommerziell erhältlich.

Die Aluminium- Folie enthält bevorzugt Aluminium in einem Anteil von mindestens 80 Gew%, bevorzugter mindestens 90 Gew%. Es kann sich um reines metallisches Aluminium oder auch um eine Aluminiumlegierung handeln. Die Reinheit des metallischen Aluminiums kann über einen breiten Bereich variieren, sofern die elektrische Leitfähigkeit und/oder mechanischen Eigenschaften nicht nachteilig beeinflusst werden. Beispielsweise enthält das Aluminium weitere metallische Elemente in einem Gesamtanteil von weniger als 1 Gew%, bevorzugter weniger als 0,1 Gew% oder weniger als 0,01 Gew%. Ist die Aluminium- Folie aus einer

Aluminiumlegierung gefertigt, so weist diese bevorzugt einen Anteil von Aluminium von mindestens 80 Gew%, bevorzugter mindestens 90 Gew% auf. Geeignete metallische Elemente, die mit dem Aluminium legiert werden können, sind dem Fachmann bekannt.

Bevorzugt weist das wässrige Medium, mit dem der Aluminium-Rückkontakt behandelt wird, eine relativ hohe Konzentration an Zn ²⁺ auf. In einer bevorzugten Ausführungsform beträgt die Zn ²⁺ -Konzentration in dem alkalischen, wässrigen Medium mindestens 1,5 Gew%, bevorzugter mindestens 2,0 Gew%, noch bevorzugter mindestens 3,0 Gew% oder sogar mindestens 4,0 Gew%. Zn ²⁺ liegt in gelöster Form vor, beispielsweise indem eine Zn ²⁺ - Verbindung unter relativ alkalischen Bedingungen (d.h. relativ hohem pH- Wert) in dem wässrigen Medium gelöst wird. Zn ²⁺ kann unter alkalischen Bedingungen beispielsweise als Zinkat (z.B. [Zn(II)(OH)4] ^2~ oder ähnliche Zn ²⁺ -enthaltende Spezies) in dem wässrigen Medium vorliegen. Dies ist dem Fachmann grundsätzlich bekannt.

Ein geeigneter pH- Wert des alkalischen, wässrigen Mediums ist beispielsweise > 10, bevorzugter > 13. Optional kann das alkalische wässrige Medium noch weitere Übergangsmetall- Kationen, bevorzugt Eisen-Kationen, Nickel-Kationen oder Kupfer-Kationen oder eine Kombination aus mindestens zwei dieser Kationen, enthalten. In einer bevorzugten Ausführungsform enthält das alkalische, wässrige Medium noch Fe- Kationen in einer Konzentration von mindestens 0,0003 Gew%, bevorzugter mindestens 0,001 Gew%, z.B. im Bereich von 0,0003-30 Gew%. Sofern das alkalische, wässrige Medium Nickel- Kationen enthält, können diese beispielsweise in einer Konzentration von 0,1-5 Gew%, bevorzugter 0,5-3 Gew% vorliegen. Sofern das alkalische, wässrige Medium Kupfer-Kationen enthält, können diese

beispielsweise in einer Konzentration von 0,01-1 Gew%, bevorzugter 0,05-0,5 Gew% vorliegen.

Bevorzugt erfolgt die einseitige Abscheidung des metallischen Zinks aus dem Zn ²⁺ - haltigen wässrigen Mediums auf der Aluminium-Folie stromlos. Unter einer stromlosen Metallabscheidung versteht man ein Beschichtungsverfahren, das ohne Anwendung einer äußeren Stromquelle abläuft.

Eine stromlose Abscheidung von metallischem Zink auf ein Aluminium-Substrat unter Verwendung einer alkalischen Zn ²⁺ -Lösung ist dem Fachmann an sich bekannt. Bei diesem Prozess wird zunächst eine auf dem Aluminium vorhandene AI2O3- Schicht gelöst. Freigelegtes Aluminium wird oxidiert und geht als Aluminat in Lösung. Zn ²⁺ (z.B. in Form von Zinkat) wird zu metallischen Zn reduziert, welches sich auf dem noch vorhandenen Aluminium abscheidet.

Eine zu dünne Zinkschicht kann eine schlechte Haftung aufgelöteter oder aufgeklebter Verbinder zur Folge haben. Außerdem kann für zu dünne Zinkschichten ein hoher Kontaktübergangswiderstand zwischen Verbinder und Aluminium- Rückkontakt vorliegen. Andererseits könnten zu dicke Zinkschichten nicht genügend auf der Aluminium- Folie haften. Bevorzugt weist die auf der Aluminium- Folie abgeschiedene Zn-Schicht eine Dicke im Bereich von 0,1 μιη bis 5 μιη, bevorzugter 0,3 μιη bis 2,5 μιη auf.

Üblicherweise wird die Dicke der Aluminium- Folie während des Zn- Abscheidungsschritts (a) um einen Wert reduziert, der in etwa der Dicke der abgeschiedenen Zn-Schicht entspricht.

Die Dauer der Behandlung der Aluminium- Folie mit dem alkalischen, wässrigen Zn ²⁺ -enthaltenden Medium in Schritt (a) beträgt beispielsweise 15 s bis 250 s.

Der Zinkabscheidungsschritt (a) wird bevorzugt bei einer Temperatur im Bereich von 5-60°C, bevorzugter 5-45°C durchgeführt.

In Schritt (a) wird die Aluminium- Folie einseitig mit dem Zn ²⁺ -haltigen wässrigen Medium behandelt. Dies bedeutet, dass nur eine Seite der Aluminium- Folie mit dem Zn ²⁺ -haltigen Medium in Kontakt gebracht und mit einer metallischen Zn-Schicht versehen wird, während auf der unbehandelten Seite der Folie nach Schritt (a) keine metallische Zn-Schicht vorliegt. Wie nachfolgend noch eingehender erläutert, wird die Folie in Schritt (b) über diese unbehandelte, d.h. keine Zn-Schicht aufweisende Seite an der Rückseite des Halbleiterbauelements der Solarzelle befestigt. Aluminiumfolien können herstellungsbedingt eine raue und eine glatte Seite aufweisen. Eine verbesserte Lichtausbeute der Solarzellen hat sich ergeben, wenn die raue Seite der Aluminiumfolie mit Zink beschichtet wird und die glatte Seite auf der Rückseite des Halbleiterbauelements aufliegt. In einer bevorzugten Ausführungsform wird daher die Seite der Aluminium- Folie mit dem wässrigen Zn ²⁺ -haltigen Medium behandelt, deren mittlere Oberflächenrauigkeit im Vergleich zur gegenüberliegenden Seite größer ist.

In einer bevorzugten Ausführungsform wird die Aluminium- Folie während des Zinkabscheidungsschritts (a) in einer im Wesentlichen horizontalen Position gehalten, wobei die mit metallischem Zink zu beschichtende Seite nach unten weist und mit dem Zn ²⁺ enthaltenden wässrigen Medium in Kontakt gebracht wird. Im Wesentlichen horizontal bedeutet, dass die Folie maximal 20%, bevorzugter maximal 10% von einer idealen horizontalen Lage abweicht. Das alkalische, wässrige Zn ²⁺ - enthaltende Medium befindet sich dabei unterhalb der zu beschichtenden Seite der Aluminium- Folie und kann über gängige Methoden mit dieser Seite der Aluminium- Folie in Kontakt gebracht werden, z.B. durch Bespritzen oder Bespülen.

Beispielsweise befindet sich das Zn ²⁺ -enthaltende Medium in einem oben offenen Behälter und die Aluminium- Folie wird über diesen Behälter bewegt, wobei das Zn ²⁺ -haltige Medium mit der Aluminium-Folie nur einseitig von unten in Kontakt kommt.

Diese horizontale Positionierung der Aluminium-Folie in Schritt (a) und die dabei erfolgende Beschichtung der nach unten weisenden Seite der Aluminium- Folie hat einen positiven Einfluss auf die Mikrostruktur der abgeschiedenen metallischen Zinkschicht und führt zu einer weiteren Verbesserung der Haftkraft zwischen dem Aluminium- Rückkontakt und dem darauf befestigten Solarzellen- Verbinder.

Alternativ ist es auch möglich, dass die Aluminium-Folie in Schritt (a) im

Wesentlichen senkrecht positioniert ist. Prinzipiell ist aber auch jede andere Positionierung (z.B. in schräger Ausrichtung) des Halbleiterbauelements in Schritt (a) möglich.

In einer bevorzugten Ausführungsform wird die Aluminium- Folie während des Zinkabscheidungsschritts (a) relativ zum Zn ²⁺ -haltigen Medium bewegt. Bevorzugt beträgt die Relativgeschwindigkeit zwischen der Aluminium- Folie und dem wässrigen Zn ²⁺ -haltigen Medium mindestens 0,1 m/min, bevorzugter mindestens 0,2 m/min. Wie bereits oben erwähnt, kann diese Relativbewegung realisiert werden, indem die Unterseite der Aluminium- Folie über ein ruhendes Zn ²⁺ -haltiges Medium bewegt wird oder indem ein strömendes Zn ²⁺ -Medium über eine ruhende Unterseite der Aluminium-Folie strömt oder durch eine Kombination dieser beiden Varianten. Beispielsweise lässt sich die Relativbewegung der Aluminium- Folie zu dem wässrigen Zn ²⁺ -haltigen Medium durch ein Rolle-zu-Rolle- Verfahren realisieren. Die Relativbewegung zwischen der Aluminium- Folie und dem wässrigen Zn ²⁺ -haltigen Medium während der Zn-Abscheidung in Schritt (a) hat einen positiven Einfluss auf die Mikrostruktur der abgeschiedenen metallischen Zinkschicht und führt zu einer weiteren Verbesserung der Haftkraft zwischen dem Aluminium-Rückkontakt und dem darauf befestigten Solarzellen- Verbinder. Wie nachfolgend noch eingehender diskutiert wird, hat es sich für die Haftfestigkeit eines durch Löten oder Kleben auf dem Zn-beschichteten Aluminium-Rückkontakt befestigten metallischen Verbinders als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn die in Schritt (a) abgeschiedene metallische Zinkschicht als geschlossene Schicht vorliegt, wobei außerdem an der Oberfläche der geschlossenen Zinkschicht Zink-Kristallite mit einem Durchmesser von mehr als 2,0 μιη in einer Anzahldichte von > 5000 pro mm ² , bevorzugter > 10000 pro mm ² , noch bevorzugter 5000-60000 pro mm ² oder 10000-50000 pro mm ² vorliegen; und/oder wobei mindestens 1,5%, bevorzugter mindestens 3,0%, noch bevorzugter 1,5-18,0%) oder 3,0-15,0%) der Oberfläche der geschlossenen Zinkschicht durch Zink-Kristallite mit einem Durchmesser von mehr als 2,0 μιη belegt ist. Neben den relativ großen Zn-Kristalliten (d.h. > 2,0 μηι) enthält die metallische Zinkschicht bevorzugt noch deutlich kleinere Zink-Kristallite mit einem

Durchmesser von weniger als 1 ,0 μιη, wobei bevorzugt ein relativ großer Teil der Oberfläche (z.B. mehr als 40% oder mehr als 50% oder sogar mehr als 60%) der geschlossenen Zinkschicht durch diese kleineren Zink-Kristallite mit einem

Durchmesser von weniger als 1 ,0 μιη belegt ist. Bevorzugt belegen die Zink- Kristallite mit einem Durchmesser von mehr als 2,0 μιη und die Zink-Kristallite mit einem Durchmesser von weniger als 1 ,0 μιη gemeinsam mindestens 90%>, bevorzugter mindestens 95% der Oberfläche der geschlossenen Zinkschicht. Die Partikelgrößenverteilung der Zink-Kristallite an der Oberfläche der geschlossenen Zinkschicht kann beispielsweise bimodal sein.

Eine solche geschlossene metallische Zinkschicht mit einer relativ hohen

Anzahldichte größerer Kristallite ist in Figur 1 gezeigt. Die Bereiche, in denen relativ große Zn- Kristallite an der Oberfläche der Zn-Schicht vorliegen, sind jeweils von Bereichen umgeben, die von deutlich kleineren Zn-Partikeln gebildet werden.

Anhand der oben beschriebenen Verfahrensparameter des Schritts (a) lässt sich eine derartige metallische Zinkschicht gezielt herstellen.

Sofern die Befestigung des metallischen Verbinders auf der Zinkschicht durch Löten erfolgt, bleibt diese spezifische Struktur mit einer relativ hohen Dichte größerer Kristallite zumindest in den nicht gelöteten Bereichen erhalten. Sofern die

Befestigung über Kleben erfolgt, kann die spezifische Struktur der metallischen Zinkschicht auch in den geklebten Bereichen erhalten bleiben.

In einer bevorzugten Ausführungsform wird die in Schritt (a) erhaltene Zn- Beschichtung vor dem Schritt (b) mindestens einmal mit einer Spülflüssigkeit gespült. Zumindest für eine erste Spülung und optional auch für weitere Spülungen des Zn-beschichteten Aluminium-Rückkontakts vor dem Schritt (b) wird bevorzugt eine wässrige Spülflüssigkeit mit pH > 8,5, bevorzugter pH > 13 verwendet.

Bevorzugt wird die einseitig Zn-beschichtete Aluminium- Folie vor Schritt (b) einer Trocknung unterzogen, beispielsweise durch geeignete thermische Behandlung.

Gegebenenfalls kann der Schritt (a) zumindest einmal wiederholt werden, bevor Schritt (b) durchgeführt wird. Unter Berücksichtigung der Prozesseffizienz ist es jedoch bevorzugt, Schritt (a) nur einmal durchzuführen.

Wie oben ausgeführt, wird in Schritt (b) des erfindungsgemäßen Verfahrens die einseitig Zn-beschichtete Aluminium-Folie über ihre unbehandelte Seite auf der Rückseite eines Halbleiterbauelements einer ersten Solarzelle aufgebracht und lokal mit Laserstrahlung erhitzt wird, so dass sich die Aluminium- Folie mit der Rückseite des Halbleiterbauelements verbindet und ein Zn-beschichteter Aluminium- Rückkontakt erhalten wird.

In Übereinstimmung mit dem üblichen Verständnis des Fachmanns ist die Rückseite der Halbleiterbauelements diejenige Seite, die im Betrieb der Solarzelle der bestrahlten Seite (d.h. der Vorderseite) gegenüberliegt, die also die dem Licht abgewandte Seite darstellt. Der auf der Rückseite einer Solarzelle vorliegende Metallkontakt wird üblicherweise auch als Rückkontakt bezeichnet.

Geeignete Verfahrensbedingungen zur Befestigung einer Aluminium- Folie auf der Rückseite eines Halbleiterbauelements einer Solarzelle unter Verwendung von

Laserstrahlung sind dem Fachmann bekannt. In diesem Zusammenhang kann auf das in der DE 10 2012 214 253 A1 beschriebene Verfahren verwiesen werden.

Bevorzugt erfolgt die lokale Erhitzung so, dass in diesem Bereich möglichst viel des abgeschiedenen metallischen Zinks verdampft und die Aluminium- Folie zumindest kurzzeitig aufschmilzt. Durch das Aufschmelzen kommt es in diesem lokalen Bereich zu einer effektiven Verbindung zwischen der Aluminium-Folie und der Rückseite des Halbleiterbauteils. Da Zink verdampft, wird in diesem lokalen Verbindungsbereich eine störende Verunreinigung des Halbleiterbauteils minimiert oder sogar vollständig vermieden. In den benachbarten Bereichen der Aluminium- Folie, die keiner lokalen Erhitzung mittels Laserstrahlung unterzogen wurden, ist die metallische Zink-Beschichtung weiterhin vorhanden und kann in Schritt (c) für die Befestigung des metallischen Verbinders durch Löten oder Kleben genutzt werden. Bevorzugt erfolgt das lokale Erhitzen mittels Laserstrahlung mit mehreren

Laserpulsen pro Laserpunkt. Dies begünstigt das Verdampfen der metallischen Zinkschicht in dem lokal erhitzten Bereich und minimiert die Gefahr einer unerwünschten Verunreinigung des Halbleiterbauteils. Eine vorteilhafte Ausbildung des Verfahrens ist, dass die Aluminium- Folie in Schritt (b) mittels Laserstrahlung umlaufend am Rand des Halbleiterbauteils derart lokal erhitzt wird, dass die Aluminium- Folie durchtrennt wird. Dadurch verbessert sich die Haftung der Folie auf dem Halbleiterbauteil. Ferner ist es vorteilhaft, wenn die Haftung der Aluminium- Folie speziell unter den aufgebrachten Verbindern hoch ist. Dies wird beispielsweise dadurch erreicht, dass in Verfahrensschritt (b) der mit Laserstrahlung bestrahlte Flächenanteil der

Aluminium- Folie in dem Bereich unter und in der Nähe der in Verfahrensschritt (c) aufgebrachten Verbinder größer ist als im restlichen Bereich der Aluminium-Folie.

Nach der Befestigung der einseitig Zn-beschichteten Aluminium- Folie auf der Rückseite des Halbleiterbauteils kann diese als Zn-beschichteter Aluminium- Rückkontakt der Solarzelle fungieren. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist es möglich, dass die Solarzelle neben dem Aluminium-Rückkontakt noch einen metallischen Frontkontakt auf der

Vorderseite der Solarzelle aufweist. Dieser Frontkontakt kann in bekannter Weise ausgestaltet sein. Beispielsweise kann der Frontkontakt eine Gitterstruktur aufweisen. Der Frontkontakt kann beispielsweise aus Silber oder einer

Silberlegierung gefertigt sein. Der Frontkontakt kann bereits auf dem

Halbleiterbauelement vorliegen, wenn in Schritt (b) der Aluminium-Rückkontakt angebracht wird. Alternativ kann der Frontkontakt gleichzeitig mit dem Aluminium- Rückkontakt oder auch nach dem Anbringen des Aluminium-Rückkontakts auf das Halbleiterbauelement aufgebracht werden.

Um Beschattungseffekte zu minimieren, ist es alternativ auch möglich, dass die Solarzelle ausschließlich rückkontaktiert ist, also nur auf der Rückseite des

Halbleiterbauelements metallische Kontakte zum Abgreifen der Spannung vorliegen.

Wie nachfolgend noch eingehender beschrieben wird, erfolgt in Schritt (c) die Befestigung des metallischen Verbinders auf dem Zn-beschichteten Aluminium- Rückkontakt, insbesondere durch Löten. Daher kann in einer optionalen

Ausführungsform bereits vor Schritt (c) ein Lotmaterial auf die metallische Zn- Schicht des Aluminium-Rückkontakts aufgebracht werden. Bevorzugt wird das

Lotmaterial zumindest in den Bereichen auf die Zn-Schicht aufgebracht, in denen der metallische Verbinder befestigt werden soll. Geeignete Lotmaterialien sind dem Fachmann bekannt und werden nachfolgend noch eingehender beschrieben. Wie oben ausgeführt, wird in Schritt (c) des erfindungsgemäßen Verfahrens der Zn- beschichtete Aluminium-Rückkontakt durch einen metallischen Verbinder mit einem Metallkontakt einer zweiten Solarzelle verbunden wird, wobei der metallische Verbinder auf dem Zn-beschichteten Aluminium-Rückkontakt der ersten Solarzelle durch Löten oder Kleben befestigt wird. Metallische Verbinder zum Verschalten von Solarzellen sind dem Fachmann allgemein bekannt. Geeignete metallische Verbinder sind kommerziell erhältlich oder lassen sich über gängige Verfahren herstellen. Der metallische Verbinder ist bevorzugt band- oder drahtförmig, wobei andere

Formen aber prinzipiell auch möglich sind. Bevorzugt ist der metallische Verbinder bandförmig.

Sofern der metallische Verbinder durch Löten auf dem Zn-beschichteten Aluminium- Rückkontakt befestigt wird, kann der metallische Verbinder mit einem Lotmaterial, beispielsweise mit Zinn oder einer Zinn-Legierung, beschichtet sein. Dadurch entfällt das separate Zuführen des Lotmaterials. Als Lotmaterial geeignete Zinn-Legierungen sind allgemein bekannt. Diese enthalten als Legierungselemente beispielsweise Blei, Silber und/oder Wismut.

Das Lotmaterial weist bevorzugt eine Schmelztemperatur im Bereich von 180°C bis 245°C auf.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist der metallische Verbinder ein Kupferband, bevorzugter ein mit Zinn oder einer Zinn-Legierung beschichtetes Kupferband.

Solche„verzinnten" Kupferbänder sind kommerziell erhältlich.

Das Löten wird bevorzugt bei einer Temperatur von weniger als 450°C durchgeführt. Dies wird üblicherweise auch als Weichlöten bezeichnet. Bevorzugter liegt die Löttemperatur im Bereich von 175°C bis 400°C oder 175°C bis 300°C.

Im Lötprozess werden übliche, bevorzugt nicht korrosive („no cleari ^1' ) Flussmittel verwendet. Das Flussmittel kann auf die mit dem Lotmaterial beschichteten metallischen Verbinder (z.B. die verzinnten Kupferbändchen) und/oder auf die abgeschiedene Zinkschicht aufgebracht werden. Erfolgt die Befestigung des metallischen Verbinders auf dem Zn-beschichteten Aluminium- Rückkontakt durch Kleben, so wird bevorzugt ein elektrisch leitfähiger Kleber verwendet. Solche Kleber sind dem Fachmann bekannt und kommerziell erhältlich.

Bevorzugt handelt es sich bei der zweiten Solarzelle, die mit der ersten Solarzelle verschaltet wird, ebenfalls um eine Solarzelle, auf der gemäß dem oben

beschriebenen Verfahren ein Zn-beschichteter Aluminium- Rückkontakt angebracht wurde. Hinsichtlich der Metallkontakte dieser zweiten Solarzelle (z.B. Rückkontakt und Frontkontakt oder alternativ ausschließlich Rückkontakte) kann somit auf die obigen Ausführungen verwiesen werden.

Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung einen Solarzellenstring, der mindestens zwei über einen metallischen Verbinder verschaltete Solarzellen umfasst, wobei mindestens eine Solarzelle einen mit metallischem Zink beschichteten Aluminium- Rückkontakt aufweist und der metallische Verbinder direkt auf diesen Zn- beschichteten Aluminium-Rückkontakt aufgelötet oder aufgeklebt ist. Bevorzugt weisen mindestens zwei, noch bevorzugter jede der Solarzellen einen mit metallischem Zink beschichteten Aluminium-Rückkontakt auf und auf jeden dieser Zn-beschichteten Aluminium-Rückkontakte ist jeweils ein metallischer Verbinder direkt aufgelötet oder aufgeklebt. Bevorzugt ist der Solarzellenstring nach dem oben beschriebenen Verfahren erhältlich.

Somit weist bevorzugt zumindest eine der im Solarzellenstring miteinander verschalteten Solarzellen einen Zn-beschichteten Aluminium-Rückkontakt auf, der nach dem oben beschriebenen Verfahren hergestellt wurde. Bevorzugt weisen alle im Solarzellenstring verschalteten Solarzellen einen derart hergestellten Zn- beschichteten Aluminium-Rückkontakt auf.

Bevorzugt weist der Zn-beschichtete Aluminium-Rückkontakt der Solarzelle einen oder mehrere Bereiche auf, in denen eine geschlossene Schicht aus metallischem Zink vorliegt, wobei außerdem an der Oberfläche der geschlossenen Zinkschicht Zink-Kristallite mit einem Durchmesser von mehr als 2,0 μιη in einer Anzahldichte von > 5000 pro mm ² , bevorzugter > 10000 pro mm ² , noch bevorzugter 5000-60000 pro mm ² oder 8000-55000 pro mm ² oder 10000-50000 pro mm ² vorliegen; und/oder wobei mindestens 1,5%, bevorzugter mindestens 3,0%>, noch bevorzugter 1,5-30,0%) oder 1,5-18,0%) oder 3,0-15,0% der Oberfläche der geschlossenen Zinkschicht durch Zink-Kristallite mit einem Durchmesser von mehr als 2,0 μιη belegt ist.

Neben den relativ großen Zn-Kristalliten (d.h. > 2,0 μιη) enthält die metallische Zinkschicht bevorzugt noch deutlich kleinere Zink-Kristallite mit einem

Durchmesser von weniger als 1,0 μιη, wobei bevorzugt ein relativ großer Teil der Oberfläche (z.B. mehr als 40% oder mehr als 50% oder sogar mehr als 60%) der geschlossenen Zinkschicht durch diese kleineren Zink-Kristallite mit einem

Durchmesser von weniger als 1,0 μιη belegt ist. Bevorzugt belegen die Zink- Kristallite mit einem Durchmesser von mehr als 2,0 μιη und die Zink-Kristallite mit einem Durchmesser von weniger als 1,0 μιη gemeinsam mindestens 90%>, bevorzugter mindestens 95%> der Oberfläche der geschlossenen Zinkschicht. Die Partikelgrößenverteilung der Zink-Kristallite an der Oberfläche der geschlossenen Zinkschicht kann beispielsweise bimodal sein.

Kristallitdurchmesser, Anzahldichte der Zn-Kristallite mit einem Durchmesser von mehr als 2,0 μιη bzw. weniger als 1,0 μιη an der Oberfläche der Zn-Schicht und die jeweilige relative Oberflächenbelegung durch diese Zn-Kristallite werden über rasterelektronenmikroskopische Aufnahmen (REM- Aufnahmen) der Zn-Schicht (in Draufsicht) sowie die Auswertung der Aufnahmen durch geeignete Bildauswertungssoftware bestimmt. Der Durchmesser eines Kristallits ist der Durchmesser eines Kreises, der in seiner Fläche der Projektionsfläche des Kristallits in der REM- Aufnahme entspricht. Wenn beispielsweise etwa 5% der Oberfläche der geschlossenen Zinkschicht durch Zink-Kristallite mit einem Durchmesser von mehr als 2,0 μιη belegt ist, bedeutet dies, dass etwa 5% der in der REM-Aufnahme in Draufsicht gezeigten Oberfläche der Zn-Schicht durch diese Zink-Kristallite mit einem Durchmesser von mehr als 2,0 μιη belegt ist.

Beispielsweise können mindestens 90%, bevorzugter mindestens 97% der

Oberfläche des Zn-beschichteten Aluminium-Rückkontakts eine solche Struktur aufweisen, d.h. eine geschlossene Schicht aus metallischem Zink, wobei an der Oberfläche der geschlossenen Zinkschicht Zink-Kristallite mit einem Durchmesser von mehr als 2,0 μιη in einer Anzahldichte von > 5000 pro mm ² , bevorzugter >

10000 pro mm ² , noch bevorzugter 5000-60000 pro mm ² oder 10000-50000 pro mm ² vorliegen; und/oder wobei mindestens 1,5%, bevorzugter mindestens 3,0%, noch bevorzugter 1,5-18,0%) oder 3,0-15,0%) der Oberfläche der geschlossenen

Zinkschicht durch Zink-Kristallite mit einem Durchmesser von mehr als 2,0 μιη belegt ist.

Sofern der metallische Verbinder über Löten auf dem Zn-beschichteten Aluminium- Rückkontakt befestigt wurde, können diese Bereiche mit hoher Anzahldichte großer Zink-Kristallite dort vorliegen, wo kein metallischer Verbinder befestigt wurde.

Wird beispielsweise eine Sn-Legierung als Lot verwendet, liegt in einem Bereich, wo ein metallischer Verbinder an den Zn-beschichteten Aluminium-Rückkontakt angelötet wurde, zwischen dem Metall des Verbinders (z.B. Cu) und dem

Aluminium oder der Aluminiumlegierung eine Schicht vor, die eine Sn-Matrix mit darin dispergierten Zn-Partikeln aufweist. Sofern der metallische Verbinder über Kleben auf dem Zn-beschichteten

Aluminium-Rückkontakt befestigt wurde, können diese Bereiche mit hoher Anzahldichte großer Zink-Kristallite zusätzlich auch dort vorliegen, wo ein metallischer Verbinder befestigt wurde.

Wie oben erläutert, stellt das über ein nasschemisches Verfahren erhaltene Zinkbeschichtete Aluminium ein sehr effektives Substrat für die Befestigung eines weiteren Metalls durch Löten oder Kleben dar. In den oben beschriebenen

Ausführungsformen handelte es sich bei dem Substrat um den Aluminium- Rückkontakt der Solarzelle, an dem bei der Verschaltung mit anderen Solarzellen metallischer Verbinder durch Löten oder Kleben zu befestigen ist.

Prinzipiell bekannt ist, dass Aluminiumbändchen als metallische Verbinder bei der Verschaltung eingesetzt werden können. Auch hier stellt sich das Problem der Bildung einer Al ₂ 03-Schicht auf dem metallischen Aluminium, wodurch ein konventionelles Auflöten des Aluminiumbändchens auf dem Metallkontakt einer Solarzelle erschwert oder sogar verhindert wird.

Daher betrifft die vorliegende Erfindung außerdem ein Verfahren zur Verschaltung von Solarzellen, wobei

(i) ein draht- oder bandförmiges Aluminium-Substrat mit einem alkalischen, wässrigen Medium, das Zn ²⁺ enthält, behandelt wird, so dass sich auf dem Aluminium- Substrat metallisches Zink unter Ausbildung eines Zn- beschichteten Aluminium-Substrats abscheidet,

(ii) ein Metallkontakt eines Halbleiterbauelements einer ersten Solarzelle mit einem Metallkontakt eines Halbleiterbauelements einer zweiten Solarzelle durch das Zn-beschichtete Aluminium-Substrat miteinander verbunden werden, wobei das Zn-beschichtete Aluminium-Substrat jeweils durch Löten oder Kleben auf den Metallkontakten befestigt wird. Draht- oder bandförmige Aluminiummaterialien (z.B. Aluminiumbändchen) zum Verschalten von Halbleiterbauteilen sind allgemein bekannt und kommerziell erhältlich.

Das Aluminium-Substrat kann aus metallischem Aluminium oder einer Aluminium- Legierung gefertigt sein. Hinsichtlich der Eigenschaften des Aluminiums

(insbesondere Reinheit) und der Aluminium-Legierung (insbesondere Aluminium- Gehalt) kann auf die obigen Ausführungen verwiesen werden. Die Reinheit des Aluminiums kann über einen breiten Bereich variieren, sofern die elektrische Leitfähigkeit und/oder mechanischen Eigenschaften nicht nachteilig beeinflusst werden. Beispielsweise enthält das Aluminium weitere metallische Elemente in einem Gesamtanteil von weniger als 1 Gew%, bevorzugter weniger als 0,1 Gew% oder weniger als 0,01 Gew%. Ist das Aluminium-Substrat aus einer

Aluminiumlegierung gefertigt, so weist diese bevorzugt einen Anteil von Aluminium von mindestens 80 Gew%, bevorzugter mindestens 90 Gew% auf. Geeignete metallische Elemente, die mit dem Aluminium legiert werden können, sind dem Fachmann bekannt. Hinsichtlich der bevorzugten Bedingungen für den Zinkabscheidungsschritt (i) kann auf die oben gemachten Ausführungen verwiesen werden (siehe

Zinkabscheidungsschritt (a)). Es ist also bevorzugt, dass das wässrige Medium, mit dem das Aluminium-Substrat behandelt wird, eine relativ hohe Konzentration an Zn ²⁺ aufweist. In einer bevorzugten Ausführungsform beträgt die Zn ²⁺ -Konzentration in dem alkalischen, wässrigen Medium mindestens 1,5 Gew%, bevorzugter mindestens 2,0 Gew%, noch bevorzugter mindestens 3,0 Gew% oder sogar mindestens 4,0 Gew%. In einer bevorzugten Ausführungsform enthält das wässrige Medium Zn ²⁺ in einer Konzentration von 1,5 Gew% bis 12,0 Gew%, bevorzugter 2,0 Gew% bis 10,0 Gew%, noch bevorzugter 3,0 Gew% bis 8,0 Gew% oder 4,0 Gew% bis 8,0 Gew%. Ein geeigneter pH- Wert des alkalischen, wässrigen Mediums ist beispielsweise > 10, bevorzugter > 13. Optional kann das alkalische wässrige Medium noch weitere Übergangsmetall- Kationen, bevorzugt Eisen-Kationen, Nickel-Kationen oder Kupfer-Kationen oder eine Kombination aus mindestens zwei dieser Kationen, enthalten. In einer bevorzugten Ausführungsform enthält das alkalische, wässrige Medium noch Fe- Kationen in einer Konzentration von mindestens 0,0003 Gew%, bevorzugter mindestens 0,001 Gew%, z.B. im Bereich von 0,0003-30 Gew% oder von 0,0003-0,1 Gew%. Sofern das alkalische, wässrige Medium Nickel- Kationen enthält, können diese beispielsweise in einer Konzentration von 0,1-5 Gew%, bevorzugter 0,5-3 Gew% vorliegen. Sofern das alkalische, wässrige Medium Kupfer-Kationen enthält, können diese beispielsweise in einer Konzentration von 0,01-1 Gew%, bevorzugter 0,05-0,5 Gew% vorliegen.

Bevorzugt erfolgt die Abscheidung des metallischen Zinks aus dem Zn ²⁺ -haltigen wässrigen Mediums auf das Aluminium-Substrat stromlos. Bevorzugt weist die auf dem Aluminium-Substrat abgeschiedene Zn-Schicht eine Dicke im Bereich von 0,1 μιη bis 5 μιη, bevorzugter 0,3 μιη bis 2,5 μιη auf.

Die Dauer der Behandlung des Aluminium- Substrats mit dem alkalischen, wässrigen Zn ²⁺ -enthaltenden Mediums in Schritt (i) beträgt beispielsweise 15 s bis 250 s. Der Zinkabscheidungsschritt (i) wird bevorzugt bei einer Temperatur im Bereich von 5- 60°C, bevorzugter 5-45°C durchgeführt.

Die Behandlung des Aluminium-Substrats kann beispielsweise durch Eintauchen in das Zn ²⁺ -haltige Medium oder durch Spülen oder Bespritzen mit dem Zn ²⁺ -haltigen Medium erfolgen. Das Aluminium-Substrat (insbesondere ein Aluminiumband) kann in Schritt (i) beispielsweise im Wesentlichen horizontal positioniert sein. Alternativ ist es auch möglich, dass das Aluminium-Substrat während Schritt (i) im Wesentlichen senkrecht positioniert ist. Prinzipiell ist aber auch jede andere Positionierung (z.B. in schräger Ausrichtung) in Schritt (i) möglich.

In einer bevorzugten Ausführungsform wird das Aluminium-Substrat während des Zinkabscheidungsschritts (i) relativ zum Zn ²⁺ -haltigen Medium bewegt. Bevorzugt beträgt die Relativgeschwindigkeit zwischen dem Aluminium- Rückkontakt und dem wässrigen Zn ²⁺ -haltigen Medium mindestens 0,1 m/min, bevorzugter mindestens 0,2 m/min. Diese Relativbewegung kann z.B. realisiert werden, indem das Aluminium- Substrat über ein ruhendes Zn ²⁺ -haltiges Medium bewegt wird oder indem ein strömendes Zn ²⁺ -Medium über ein ruhendes Aluminium-Substrat strömt oder durch eine Kombination dieser beiden Varianten. Die Strömungsgeschwindigkeit des Zn ²⁺ - haltigen Mediums (und damit die Relativgeschwindigkeit gegenüber dem (bewegten oder ruhenden) Aluminium-Substrat) kann z.B. über die Pumpenleistung eingestellt werden. Durch die Relativbewegung zwischen dem Aluminium-Substrat und dem wässrigen Zn ²⁺ -haltigen Medium während der Zn-Abscheidung in Schritt (i) kann eine weitere Verbesserung der Haftkraft zwischen dem Metallkontakt einer

Solarzelle und dem darauf befestigten Aluminium- Substrat (z.B.

Aluminiumbändchen) erzielt werden.

Bevorzugt wird das Zn-beschichtete Aluminium-Substrat mindestens einmal mit einer Spülflüssigkeit gespült. Hinsichtlich geeigneter Spülflüssigkeiten und

Spülbedingungen kann auf die obigen Ausführungen verwiesen werden.

Bevorzugt wird das Zn-beschichtete Aluminium- Substrat vor Schritt (ii) getrocknet. Bevorzugt wird auf das Zn-beschichtete Aluminium-Substrat vor Schritt (ii) ein Lotmaterial aufgebracht. Geeignete Lotmaterialien werden nachfolgend noch beschrieben. Wie oben ausgeführt, wird in Schritt (ii) ein Metallkontakt eines

Halbleiterbauelements einer ersten Solarzelle mit einem Metallkontakt eines

Halbleiterbauelements einer zweiten Solarzelle durch das Zn-beschichtete

Aluminium-Substrat verbunden, wobei das Zn-beschichtete Aluminium-Substrat jeweils durch Löten oder Kleben auf den Metallkontakten befestigt wird.

Für das Löten können gängige, dem Fachmann bekannte Lotmaterialien eingesetzt werden, z.B. Zinn-Legierungen. Diese enthalten als Legierungselemente

beispielsweise Blei, Silber und/oder Wismut. Das Lotmaterial weist bevorzugt eine Schmelztemperatur im Bereich von 180°C bis 245°C auf. Das Löten wird bevorzugt bei einer Temperatur von weniger als 450°C durchgeführt. Dies wird üblicherweise auch als Weichlöten bezeichnet. Bevorzugter liegt die Löttemperatur im Bereich von 175°C bis 300°C.

Im Lötprozess werden übliche, bevorzugt nicht korrosive („no clean") Flussmittel verwendet.

Erfolgt die Befestigung durch Kleben, so wird bevorzugt ein elektrisch leitfähiger Kleber verwendet. Solche Kleber sind dem Fachmann bekannt und kommerziell erhältlich.

Bei den Metallkontakten, auf denen der metallische Verbinder befestigt wird, kann es sich um solche handeln, die üblicherweise für Solarzellen verwendet werden.

Beispielsweise ist der Metallkontakt ein Silberkontakt (z.B. ein über Siebdruck hergestellter Silberkontakt), ein Ni/Cu/Ag-Kontakt (z.B. über galvanische

Abscheidung hergestellt), ein Ni/Cu-Kontakt ((z.B. über galvanische Abscheidung hergestellt) oder ein AI-Kontakt (z.B. über Siebdruck hergestellt). Der Metallkontakt kann ein Rückkontakt oder auch ein Frontkontakt sein.

Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung ein Zn-beschichtetes draht- oder bandförmiges Aluminium-Substrat, das bevorzugt einen oder mehrere Bereiche aufweist, in denen eine geschlossene Schicht aus metallischem Zink auf dem

Aluminium-Substrat vorliegt, wobei außerdem an der Oberfläche der geschlossenen Zinkschicht Zink-Kristallite mit einem Durchmesser von mehr als 2,0 μιη in einer Anzahldichte von > 5000 pro mm ² , bevorzugter > 10000 pro mm ² , noch bevorzugter 5000-60000 pro mm ² oder 8000-55000 pro mm ² oder 10000-50000 pro mm ² vorliegen; und/oder wobei mindestens 1,5%, bevorzugter mindestens 3,0%, noch bevorzugter 1,5-30,0% oder 1,5-18,0% oder 3,0-15,0% der Oberfläche der geschlossenen Zinkschicht durch Zink-Kristallite mit einem Durchmesser von mehr als 2,0 μιη belegt ist.

Neben den relativ großen Zn-Kristalliten (d.h. > 2,0 μιη) enthält die metallische Zinkschicht bevorzugt noch deutlich kleinere Zink-Kristallite mit einem

Durchmesser von weniger als 1,0 μιη, wobei bevorzugt ein relativ großer Teil der Oberfläche (z.B. mehr als 40% oder mehr als 50% oder sogar mehr als 60%) der geschlossenen Zinkschicht durch diese kleineren Zink-Kristallite mit einem

Durchmesser von weniger als 1,0 μιη belegt ist. Bevorzugt belegen die Zink- Kristallite mit einem Durchmesser von mehr als 2,0 μιη und die Zink-Kristallite mit einem Durchmesser von weniger als 1,0 μιη gemeinsam mindestens 90%>, bevorzugter mindestens 95%> der Oberfläche der geschlossenen Zinkschicht. Die Partikelgrößenverteilung der Zink-Kristallite an der Oberfläche der geschlossenen Zinkschicht kann beispielsweise bimodal sein.

Kristallitdurchmesser, Anzahldichte der Zn-Kristallite mit einem Durchmesser von mehr als 2,0 μιη bzw. weniger als 1,0 μιη an der Oberfläche der Zn-Schicht und die jeweilige relative Oberfiächenbelegung durch diese Zn-Kristallite werden über rasterelektronenmikroskopische Aufnahmen (REM- Aufnahmen) der Zn-Schicht (in Draufsicht) sowie die Auswertung der Aufnahmen durch geeignete

Bildauswertungssoftware bestimmt. Der Durchmesser eines Kristallits ist der Durchmesser eines Kreises, der in seiner Fläche der Projektionsfläche des Kristallits in der REM- Aufnahme entspricht.

Wenn beispielsweise etwa 5% der Oberfläche der Zinkschicht durch Zink-Kristallite mit einem Durchmesser von mehr als 2,0 μιη belegt ist, bedeutet dies, dass etwa 5% der in der REM- Aufnahme in Draufsicht gezeigten Oberfläche der Zn-Schicht durch diese Zink-Kristallite mit einem Durchmesser von mehr als 2,0 μιη belegt ist.

Beispielsweise können mindestens 70%, bevorzugter mindestens 90%> der

Oberfläche des Zn-beschichteten Aluminium- Substrats eine solche Struktur aufweisen, d.h. eine geschlossene Schicht aus metallischem Zink, wobei außerdem an der Oberfläche der geschlossenen Zinkschicht Zink-Kristallite mit einem

Durchmesser von mehr als 2,0 μιη in einer Anzahldichte von > 5000 pro mm ² , bevorzugter > 10000 pro mm ² , noch bevorzugter 5000-60000 pro mm ² oder 8000- 55000 pro mm ² oder 10000-50000 pro mm ² vorliegen; und/oder wobei mindestens 1,5%), bevorzugter mindestens 3,0%>, noch bevorzugter 1,5-30,0%) oder 1,5-18,0%) oder 3,0-15,0% der Oberfläche der geschlossenen Zinkschicht durch Zink-Kristallite mit einem Durchmesser von mehr als 2,0 μιη belegt ist.

Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung die Verwendung des oben

beschriebenen band- oder drahtförmigen Zn-beschichteten Aluminium-Substrats zum Verschalten von Solarzellen bei der Herstellung von Solarzellenstrings.

Die Erfindung wird durch das nachfolgende Beispiel eingehender beschrieben. Beispiel

Eine 9 μηι dicke Aluminiumfolie mit einer Reinheit von 99 % wird von Rolle zu Rolle mit einer Geschwindigkeit von 1 m/min über 3 Becken geführt. Das erste Becken ist mit einer wässrigen Zn ²⁺ -haltigen Lösung enthaltend 4 Gewichtsprozent Zinkionen, 15 Gewichtsprozent NaOH und 0,001 Gewichtsprozent Eisenionen gefüllt. Das zweite Becken enthält l%ige Natronlauge und das dritte Becken entmineralisiertes Wasser. Das erste Becken dient der Abscheidung des metallischen Zinks auf einer Seite der Aluminium- Folie, während mit den Becken 2 und 3 die Zn- beschichtete Aluminium-Folie gespült wird. Alle 3 Becken sind bis zum oberen Beckenrand gefüllt. Aufgrund der Oberflächenspannung wird die Aluminiumfolie von den Flüssigkeiten nach unten gezogen, so dass diese die Aluminiumfolie gut benetzen, und zwar nur auf der unteren Seite, d. h. einseitig. Auf diese Weise wird die Aluminiumfolie nur einseitig mit Zink beschichtet. Weil die Aluminiumfolie senkrecht zur Transportrichtung breiter als die Becken ist, werden die Becken von der Aluminiumfolie komplett abgedeckt und aufgrund der von der

Oberflächenspannung ausgeübten Kraft von der Aluminiumfolie gut abgedichtet, so dass beim Transport der Aluminiumfolie über den Beckenrand die nasschemischen Lösungen am Beckenrand abgestreift und somit nur wenig verschleppt werden. Die Füllstände in den einzelnen Becken werden mit einer Genauigkeit von 3 mm oder besser durch automatisches Nachdosieren konstant gehalten. Aus

Transportgeschwindigkeit und individueller Breite der Becken ergeben sich die Behandlungszeiten 90 s für Becken 1, das mit dem wässrigen Zn ²⁺ -haltigen Medium gefüllt ist, 20 s für Becken 2, das mit l%iger Natronlauge gefüllt ist, und 20 s für Becken 3, das mit entmineralisiertem Wasser gefüllt ist. Nach der nasschemischen Behandlung wird die Aluminiumfolie mittels Infrarotstrahlung und warmem

Luftstrom getrocknet und schließlich aufgerollt. In Rollenform ist die einseitig Zn- beschichtete Aluminium-Folie vor Oxidation der Zinkschicht geschützt und ohne negative Veränderung der Eigenschaften lange lagerfähig. Figur 1 zeigt eine REM- Aufnahme der Oberfläche des Zn-beschichteten Aluminium- Rückkontakts. Die Aufnahme zeigt eine geschlossene metallische Zink-Schicht, die einen relativ hohen Anteil an großen Zn-Kristalliten mit einem Durchmesser von mindestens 2 μιη aufweist. Zink-Kristallite mit einem Durchmesser von mehr als 2 μιη liegen in einer Anzahldichte von etwa 30000 pro mm ² vor. 9% der Oberfläche der metallischen Zink-Schicht sind mit Zn-Kristalliten mit einem Durchmesser von mindestens 2 μιη belegt. Anschließend wird die Rolle mit der zinkbeschichteten Aluminiumfolie in einem Folienabwickler des Lasersystems positioniert. Die Folie wird abgewickelt, mit der nicht mit Zink beschichteten Seite auf die Rückseite eines Halbleiterbauelements (Silizium-Substrat) einer Solarzelle (Silizium-Solarzelle) gelegt und dort mit Unterduck angesaugt. Die zinkbeschichtete Seite wird lokal mit Laserstrahlung beleuchtet. Dadurch wird zumindest die Zn-beschichtete Aluminiumfolie lokal erhitzt, so dass in diesen Bereichen kurzzeitig ein Aufschmelzen der Aluminiumfolie erfolgt, wobei sie sich mit der Rückseite des Halbleiterbauelements verbindet.

Umlaufend am Rand des Halbleiterbauelements wird die Zn-beschichtete

Aluminiumfolie mittels anderer Laserparameter derart gelasert, dass die

Aluminiumfolie durchtrennt ist und die über den Rand des Halbleiterbauelements herausragende Folie gut entfernt werden kann.

Aluminiumfolie besitzt herstellungsbedingt eine raue und eine glatte Seite. Eine verbesserte Lichtausbeute der Solarzellen hat sich ergeben, wenn die raue Seite der Aluminiumfolie mit Zink beschichtet wird und die glatte Seite auf der Rückseite des Halbleiterbauelements aufliegt.

Wichtig ist, dass die Aluminiumfolie auf der Seite, mit der sie am

Halbleiterbauelement der Solarzelle befestigt wird, nicht mit Zink beschichtet ist und sich dort auch keine angetrockneten Reste der zinkhaltigen nasschemischen Lösung befinden, weil sonst die Haftung der Aluminiumfolie nach dem Laserprozess schlecht ist und die lokalen hochdotierten Bereiche im Silizium eine erhöhte Shockley-Read-Hall-Rekombination von Überschussladungsträgern aufweisen. Die durch Lasern am Halbleiterbauelement befestigte Zn-beschichtete Aluminium- Folie fungiert als Zn-beschichteter Aluminium-Rückkontakt. Auf diesem Zn- beschichteten Aluminium-Rückkontakt wird ein mit Lot belegtes Kupferbändchen (verzinntes Kupferbändchen) mittels Infrarotheizung bei 275 °C gelötet. Auf die Lötstelle wurde zuvor ein Flussmittel (Kester 952 s) gesprüht.

Figur 2 zeigt im Querschnitt eine REM- Aufnahme des Bereichs, in dem der metallische Verbinder (das Kupferbändchen) auf den Zn-beschichteten Aluminium- Rückkontakt gelötet wurde. Drei Schichten sind zu sehen. Die oberste Schicht ist die Aluminium- Schicht des Rückkontakts und die unterste Schicht ist das Kupfer des metallischen Verbinders. Dazwischen liegt die haftvermittelnde Lötschicht. In dieser liegt das Lotmaterial und das Zink der Zinkbeschichtung vor.

Das Kupferbändchen zeigt eine gute Haftfestigkeit auf dem Rückkontakt der Solarzelle.

Das überstehende Ende des Verbinders wird in einem nachfolgenden Lötschritt in bekannter Weise auf die Vorderseite einer weiteren Solarzelle gelötet. Man erhält einen Solarzellenstring, in dem die Solarzellen in Serie verschaltet sind. Die Solarzellstrings werden mit Glas, Ethylenvinylacetat und Polymer-Rückseitenfolie in ein Modul laminiert.