Login| Sign Up| Help| Contact|

Patent Searching and Data


Title:
METHOD FOR APPLYING SEMICONDUCTOR MATERIAL, SEMICONDUCTOR MODULE, AND SUBSTRATE PRODUCTION SYSTEM
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2015/169331
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates, among other things, to a method for applying semiconductor material (254, 454) to a substrate strip (11, 430), comprising: melting (302) a substrate material (11a, 408), shaping (303) the substrate material (11a, 408) into a substrate strip (11, 430), and applying (306) a semiconductor material (254, 454) to the substrate strip (11, 430) before the cooling of the substrate strip (11, 430) to a temperature below 50 degrees Celsius or below 500 degrees Celsius or below 600 degrees Celsius or below 800 degrees Celsius.

Inventors:
FRIJNTS TIM (DE)
ZOLLONDZ HENDRIK (DE)
HEIDELBERG ANDREAS (DE)
Application Number:
PCT/EP2014/059070
Publication Date:
November 12, 2015
Filing Date:
May 05, 2014
Export Citation:
Click for automatic bibliography generation   Help
Assignee:
MASDAR PV GMBH (DE)
International Classes:
C23C16/24; C03C17/34; C23C16/34; C23C16/40; C23C16/455; C23C16/54; H01L31/18
Domestic Patent References:
WO2013030885A12013-03-07
WO2007027498A12007-03-08
WO2013016369A12013-01-31
Foreign References:
US20110281091A12011-11-17
US4878934A1989-11-07
US20130316140A12013-11-28
US5749931A1998-05-12
EP1040963A22000-10-04
Attorney, Agent or Firm:
KARL, FRANK (DE)
Download PDF:
Claims:
Ansprüche

1. Verfahren zum Aufbringen von Halbleitermaterial (254, 454) auf ein Substratband (11, 430), enthaltend

Schmelzen (302) eines Substratmaterials (IIa, 408),

Formen (303) des Substratmaterials (IIa, 408) zu einem Sub¬ stratband (11, 430),

Aufbringen (306) eines Halbleitermaterials (254, 454) auf das Substratband (11, 430) vor dem Abkühlen des Substratbandes (11, 430) auf eine Temperatur unter 200 Grad Celsius oder unter 500 Grad Celsius oder unter 600 Grad Celsius oder unter 800 Grad Celsius.

2. Verfahren nach Anspruch 1,

wobei die Bandlücke des Halbleitermaterials kleiner als 2,5

Elektronenvolt oder kleiner als 2 Elektronenvolt bei 300 Grad Kelvin ist,

oder wobei aus dem Substratband (11, 430) durch Trennen (309) mehrere Solarmodule hergestellt werden,

oder wobei das Halbleitermaterial (254, 454) eine Absorber¬ schicht einer Solarzelle bildet, vorzugsweise mit einer zwi¬ schen dem Halbleitermaterial (254, 454) und dem Substratband (11, 430) angeordneten Barriereschicht (252, 452). 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Halbleitermaterial (254, 454) vor dem Abkühlen auf die Temperatur eine Schichtdicke größer als 1 Mikrometer oder größer als 5 Mikro¬ meter hat. 4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Substratmaterial (IIa, 408) und/oder das Substratband (11, 430) Glas ist oder Glas enthält.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Halbleitermaterial (254, 454) Silizium ist oder mindes¬ tens 80 Masseprozent oder 80 Atomprozent Silizium enthält.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Halbleitermaterial (254, 454) mittels chemischer Dampf¬ phasen Abscheidung (102, 104, 222) abgeschieden wird. 7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das chemische Dampfphasen Abscheideverfahren gemäß mindestens einem oder gemäß mindestens zweier oder gemäß aller der folgenden Prozessparameter durchgeführt wird:

- der Druck liegt im Bereich von minus 10 Prozent des Atmo- sphärendrucks bis zu plus 10 Prozent des Atmosphärendrucks, insbesondere bei Atmosphärendruck,

- die Temperatur in einem Abschnitt des Substratbandes (11, 430), auf dem das Halbleitermaterial (254, 454) abgeschieden wird, liegt im Bereich von 500 Grad Celsius bis 1100 Grad Celsius, insbesondere im Bereich von 800 Grad Celsius bis 1050 Grad Celsius,

- das Prozessgas (102, 104) enthält ein silanhaltiges Gas oder ein Silangas, insbesondere Monosilan und/oder Dichlorsi- lan und/oder Trichlorsilan, vorzugsweise auch Phosphin oder Diboran oder Trimethylboran oder ein anderes Dotiergas.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei vor dem Aufbringen des Halbleitermaterials (254, 454) mindes¬ tens eine Barriereschicht (252, 452) auf das Substratband (11, 430) aufgebracht wird, insbesondere mit einem chemischen Dampfphasen Abscheideverfahren (100),

wobei vorzugsweise mindestens eine oder mehrere der folgenden Barriereschichten aufgebracht werden: Siliziumoxid, Siliziumnitrid, Siliziumkarbid, insbesondere stöchiometrisch oder nicht stöchiometrisch, oder mindestens eine Barriereschicht aus einer Mischung dieser Materialien,

wobei vorzugsweise die Temperatur des Substratbandes (11, 430) im Bereich von 1100 Grad Celsius bis 900 Grad Celsius oder im Bereich von 1050 Grad Celsius bis 950 Grad Celsius liegt.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Abschnitt des Substratbandes (11, 430), auf den das Halb¬ leitermaterial (254, 454) aufgebracht wird, auf einem flüssi¬ gen Metallbad (205) schwimmt, insbesondere auf einem Zinnbad (40) oder einem Zinnlegierungsbad.

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Halbleitermaterial (254, 454) vor dem Abkühlen des Sub¬ stratbandes (11, 430) auf die Temperatur von unter 200, 500, 600 oder unter 800 Grad Celsius oder nach dem Abkühlen mit einem elektromagnetischen Strahl (110), insbesondere einem Laserstrahl (110), einem Lichtstrahl oder einem Wärmestrahl, oder mit einem Elektronenstrahl aufgeschmolzen wird,

wobei vorzugsweise die Größe von Kristallkörnern im Halblei- termaterial (254, 454) vergrößert wird, insbesondere um mehr als 10 Mal, 100 Mal oder um mehr als 1000 Mal bezogen auf einen durchschnittlichen Korndurchmesser oder auf eine durchschnittliche Kornlänge des Halbleitermaterial (254, 454), und wobei vorzugsweise die Temperatur des Substratbandes (11, 430) im Bereich von 400 Grad Celsius bis 800 Grad Celsius, insbesondere im Bereich von 400 Grad Celsius bis 600 Grad Celsius oder im Bereich von 600 bis 800 Grad Celsius, liegt.

11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei mindestens zwei, mindestens drei oder mindestens vier Vor¬ richtungen (222) zum Abscheiden des Halbleitermaterials (254, 454) verwendet werden.

12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Gase zum Abscheiden des Halbleitermaterials (254, 454) in

Transportrichtung (262, 462) des Substratbandes (11, 430) und/oder entgegen der Transportrichtung (262, 462) des Substratbandes (11, 430) über eine Gesamtstrecke (S2) im Bereich von 2 Metern bis 100 Metern oder im Bereich von 5 bis 50 Meter oder im Bereich von 10 bis 20 Metern geführt werden.

13. Halbleitermodul (82, 84), insbesondere Solarmodul (82, 84) ,

wobei das Halbleitermodul (82, 84) mit einem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche hergestellt worden ist, wobei vorzugsweise das Halbleitermodul (82, 84) größer als ein halber Quadratmeter, größer als ein Quadratmeter oder größer als vier Quadratmeter ist,

wobei das Halbleitermodul (82, 84) insbesondere ein Halbfab¬ rikat für ein Solarmodul (82, 84) oder ein Solarmodul (82, 84) ist.

14. Substratherstellungsanlage (10, 400), insbesondere Float¬ glasanlage (10), insbesondere zum Durchführen eines Verfah¬ rens nach einem der Ansprüche 1 bis 12,

mit einer Schmelzvorrichtung (12),

mit einer Formvorrichtung (14, 416),

mit mindestens einer Vorrichtung (222) zum Abscheiden von Halbleitermaterial (254, 454) in einer Schichtdicke von mehr als 100 Nanometern oder mehr als einem Mikrometer oder mehr als 5 Mikrometern.

15. Substratherstellungsanlage (10, 400) nach Anspruch 14, wobei mindestens zwei, mindestens drei oder mindestens vier Vorrichtungen (222) zum Abscheiden von Halbleitermaterial (254, 454) vorhanden sind, insbesondere CVD oder APCVD- Vorrichtungen,

und/oder wobei Gase zum Abscheiden des Halbleitermaterials (254, 454) in Transportrichtung (262, 462) eines Substratbandes (11, 430) oder entgegen der Transportrichtung (262, 462) des Substratbandes (11, 430) über eine Gesamtstrecke (S2) im Bereich von 2 Metern bis 100 Metern oder im Bereich von 5 bis 50 Meter oder im Bereich von 10 bis 20 Metern geführt werden.

16. Substratherstellungsanlage (10, 400) nach Anspruch 14 oder 15, wobei eine Vorrichtung (100) zum Abscheiden einer

Barriereschicht (252, 452) vorhanden ist, vorzugsweise bezo¬ gen auf den Materialfluss angeordnet zwischen der Formvor- richtung (14, 416) und der Vorrichtung (222) zum Abscheiden von Halbleitermaterial (254, 454).

17. Substratherstellungsanlage (10, 400) nach einem der An- sprüche 14 bis 16, mit einer Bestrahlvorrichtung (110), ins¬ besondere mit einer Bestrahlvorrichtung (110), die eine Be- strahlungsleistung im Bereich von 30 bis 300 Joule pro Quadratzentimeter in das Halbleitermaterial (254, 454) einstrahlt, vorzugsweise einer Laserbestrahlvorrichtung (110).

18. Substratherstellungsanlage (10, 400) nach einem der An¬ sprüche 14 bis 17, mit einer Trennanlage (B5) , wobei ein Abschnitt eines Substratbandes (11, 430) oder des Substrat¬ bandes (11, 430) erst an den anderen Vorrichtungen und dann an der Trennanlage (B5) vorbei transportiert wird,

wobei vorzugsweise die Trennanlage (B5) Module (82, 84) er¬ zeugt, die größer als ein halber Quadratmeter, größer als ein Quadratmeter oder größer als vier Quadratmeter sind, insbesondere Halbfabrikate für Solarmodule (82, 84) oder Solarmo- dule (82, 84) .

Description:
Beschreibung

Verfahren zum Aufbringen von Halbleitermaterial, Halbleitermodul und Substratherstellungsanlage

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Aufbringen von Halbleitermaterial. Es geht insbesondere um die Erzeugung von möglichst einkristallinem Material auf anderem Wege als bisher. Einerseits ist seit langem die energieintensive Her- Stellung von Halbleiterwafern bekannt. Andererseits kann

Siliziummaterial auch auf Glasscheiben abgeschieden werden, was aber bei niedriger Temperatur zu schlechter Materialqualität führt. Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufbringen von Halbleitermaterial auf ein Substratband, enthaltend:

- Schmelzen eines Substratmaterials,

- Formen des Substratmaterials zu einem Substratband,

- Aufbringen eines Halbleitermaterials auf das Substratband vor dem Abkühlen des Substratbandes auf eine Temperatur unter

50 Grad Celsius oder unter 500 Grad Celsius oder unter 600 Grad Celsius oder unter 800 Grad Celsius.

Weiterhin betrifft die Erfindung ein Halbleitermodul, insbe- sondere ein Solarmodul, wobei das Halbleitermodul mit dem oben genannten Verfahren hergestellt worden ist.

Außerdem betrifft die Erfindung eine Substratherstellungsanlage, insbesondere eine Floatglasanlage:

- mit einer Schmelzvorrichtung,

- mit einer Formvorrichtung, insbesondere einer Urformvorrichtung, und

- mit mindestens einer Vorrichtung zum Abscheiden von Halbleitermaterial in einer Schichtdicke von mehr als 100 Nanome- tern oder mehr als einem Mikrometer oder mehr als 5 Mikrometern . Es ist Aufgabe von Weiterbildungen der Erfindung ein einfaches Verfahren zum Aufbringen von Halbleitermaterial anzugeben. Außerdem sollen ein zugehöriges Halbleitermodul und eine zugehörige Substratherstellungsanlage angegeben werden.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren nach Anspruch 1 gelöst. Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben. Bezüglich des Halbleitermoduls und der Substratherstellungs ¬ anlage wird die Aufgabe durch das Halbleitermodul nach dem neben geordneten Anspruch bzw. durch die Substratherstellungsanlage nach dem weiteren neben geordneten Anspruch gelöst. Weiterbildungen für die Substratherstellungsanlage sind in den entsprechenden Unteransprüchen angegeben. Ein Verfahren zum Aufbringen von Halbleitermaterial auf ein Substratband kann enthalten:

- Schmelzen eines Substratmaterials,

- Formen des Substratmaterials zu einem Substratband,

- Aufbringen eines Halbleitermaterials auf das Substratband vor dem Abkühlen des Substratbandes auf eine Temperatur unter

200 Grad Celsius oder unter 500 Grad Celsius oder unter 600 Grad Celsius oder unter 800 Grad Celsius.

Die Bandlücke des Halbleitermaterials kann kleiner als 2,5 Elektronenvolt (eV) sein, d.h. h ( Planck ' sches Wirkungsquan ¬ tum 4,135 10 A -15 eV s (Sekunde)) mal c (Lichtgeschwindigkeit, 299 792 458 Meter/Sekunde) durch ca. 500 Nanometer, oder kleiner als 2 Elektronenvolt, d.h. h mal c durch 621 Nanome ¬ ter, bei 300 Grad Kelvin ist.

Die Bandlücke des Halbleitermaterials kann aber größer als 0,5 Elektronenvolt sein. Das Halbleitermaterial kann undo ¬ tiert einen spezifischen Widerstand im Bereich von 10 A -4 Ohmzentimeter bis 10 A 12 Ohmzentimeter haben. Die Bandlücke bestimmt die Absorptionseigenschaften maßgeblich. Silizium hat bei 300 Grad Kelvin bspw. eine Bandlücke von 1,1 Elektronenvolt, so dass Photonen mit einer Wellenlänge klei ¬ ner als etwa 1,1 Mikrometer absorbiert werden können. TCO 's (Transparent Conductive Oxide) können dagegen typi ¬ scherweise eine Bandlücke im Bereich von 3 Elektronenvolt bis 4 Elektronenvolt haben. Mit Bezug auf das sichtbare Licht, d.h. 380 Nanometer bis 780 Nanometer ist somit Material mit einer größeren Bandlücke (mindestens 3,26 eV) transparent.

Somit kann die für die Substratherstellung aufgebrachte Energie, insbesondere die für das Schmelzen von Glas aufgebrachte Energie, auch für das Aufbringen und sogar für das Kristalli ¬ sieren der Halbleiterschicht ausgenutzt werden, was zu einem sehr wirtschaftlichen Herstellungsverfahren führen kann.

Weiterhin müssen die Substrate nicht zu einer anderen Fertigungsstätte transportiert werden, um das Halbleitermaterial aufzubringen . Auch Logistikvorgänge zum Handhaben der Module werden redu ¬ ziert, insbesondere zusätzliche Bestückungsvorgänge von Ma ¬ schinen, Stapelvorgänge usw.

Eine obere Temperaturgrenze kann durch das Substrat gegeben sein, insbesondere bei einem Glassubstrat. Die Obergrenze der Temperatur ist bspw. kleiner als 1100 Grad Celsius, insbesondere bei einem Glassubstrat.

Als Substrat wird hier auch ein Superstrat bezeichnet. Bspw. gibt es Solarzellen, bei denen das Licht erst durch den Trä ¬ ger dringt und dann in einen Absorberstapel. In diesem Fall wird der Träger auch als Superstrat bezeichnet.

Aus dem Substratband können durch Trennen mehrere Solarmodule bzw. Halbfabrikate für Solarmodule hergestellt werden. In diesem Fall kann das Halbleitermaterial eine Absorberschicht einer Solarzelle bilden, d.h. eine Schicht in der Licht in Elektronen-Loch-Paare umgewandelt wird, die dann den Strom einer Solarzelle liefern.

Das Trennen kann bei einem Glassubstrat durch Ritzen und Brechen erfolgen. Alternativ kann Schneiden verwendet werden, bspw. mit diamantbesetzten Schleifscheiben im Falle eines Glassubstrates .

Je kristalliner das Halbleitermaterial wird, umso besser können die elektrischen Eigenschaften der Solarzelle sein.

Größte Korngrößendurchmesser von bspw. mindestens 1 Mikrometer können bspw. ohne zusätzliche Verwendung von LPC (Liquid Phase Crystallization) entstehen, insbesondere in lateraler Richtung und/oder in Tangentialrichtung bezogen auf das Sub- strat. Die großen Körner entstehen insbesondere deshalb, weil die bei der Substratherstellung aufgewandte Energie auch für das Kristallisieren genutzt werden kann.

Alternativ kann das Halbleitermaterial aber auch für andere Zwecke dienen, bspw. die Herstellung von Flachbildschirmen und/oder Halbleiterschaltungen.

Die Solarmodule können somit an der gleichen Fabrikations ¬ stätte wie das Substrat gefertigt werden. Damit erübrigt sich ein Transport von Glasscheiben bzw. anderen Trägersubstraten.

Das Halbleitermaterial kann vor dem Abkühlen des Substratbandes auf die Temperatur von unter 200 Grad Celsius, von unter 500 Grad Celsius, von unter 600 Grad Celsius oder von unter 800 Grad Celsius eine Schichtdicke von bspw. größer größer als 1 Mikrometer oder größer als 5 Mikrometer haben. Größere Schichtdicken ermöglichen eine gute Lichtausbeute der Solarzellen. Die Schichtdicke des Absorberstapels kann bspw. klei ¬ ner als 20 Mikrometer sein.

Alternativ können jedoch auch seed-layer Verfahren eingesetzt werden, wobei man eine dünne Schicht, z.B. unter 1 Mikrome- ter, kristallisiert und darauf Material epitaktisch auf ¬ wächst. Man könnte auch 100 nm (Nanometer) bis 1 ym (Mikrome ¬ ter) hochdotiert abscheiden, kristallisiert das und wächst darauf epitaktisch mit APCVD bei bspw. etwa 1000 °C (Grad Celsius) den niedrig dotierten Absorber.

Das Substratmaterial und/oder das Substratband kann Glas sein oder Glas enthalten. Glas ist ein wirtschaftlicher Rohstoff, der insbesondere zur Herstellung von Solarmodulen geeignet ist. Alternativ kann ein anderes Material mit hohem Schmelzpunkt verwendet werden, bspw. mit einem Schmelzpunkt größer als 1000 Grad Celsius. Auch aus diesen Materialien können bspw. Substrate für Solarmodule gefertigt werden. Das Halbleitermaterial kann Silizium sein oder mindestens 80 Masseprozent oder 80 Atomprozent Silizium enthalten. Aber auch andere Halleitermaterialien können genutzt werden. Beispiele für andere Halbleitermaterialien werden unten angegeben .

Das Halbleitermaterial kann mittels chemischer Dampfphasen Abscheidung abgeschieden werden. Die chemische Dampfphasen Abscheidung wird auch CVD (Chemical Vapor Deposition) genannt. APCVD (Atmospheric Pressure CVD) kann besonders geeig- net sein.

Auf Grund der bei der CVD auftretenden Pyrolyse kann ein fester Verbund von Substrat und Halbleitermaterial bzw. Sub ¬ strat und Barriereschicht sowie Barriereschicht und Halblei- termaterial entstehen.

Aber auch andere Abscheideverfahren können verwendet werden, um die Energie bzw. Wärmeenergie für die Herstellung des Substrates auch für das Aufbringen/Abscheiden bzw. für die Kristallisierung des Halbleitermaterials zu nutzen. Es können verschiedene Typen von CVD oder APCVD Verfahren verwendet werden, z.B.:

- unidirektionaler Gasfluss (gas beam) , vorzugsweise mit laminarer Gasströmung,

- unidirektional turbulenter Gasfluss, insbesondere mit Mi ¬ schung der getrennt voneinander heran transportierten Prozessgase,

- Gasfluss in mindestens zwei Richtungen (dual), bspw. mit der Transportrichtung des Substratbandes und gegen die Trans- portrichtung des Substratbandes.

Die CVD Gase können beim Heranführen an das Substratband gekühlt oder erhitzt werden, d.h. bis sie das Substrat bzw. eine Barriereschicht erreichen, die auf dem Substrat zuvor aufgebracht worden ist. Damit können optimale Reaktionsbedin ¬ gungen eingestellt werden.

Das chemische Dampfphasen Abscheideverfahren kann gemäß mindestens einem oder gemäß mindestens zweier oder gemäß aller der folgenden Prozessparameter durchgeführt werden:

- der Druck liegt im Bereich von minus 10 Prozent des Atmos ¬ phärendrucks bis zu plus 10 Prozent des Atmosphärendrucks am Aufstellungsort der Anlage, insbesondere bei Atmosphären ¬ druck,

- die Temperatur in einem Abschnitt des Substratbandes, auf dem das Halbleitermaterial abgeschieden wird, liegt im Be ¬ reich von 500 Grad Celsius bis 1100 Grad Celsius, insbesonde ¬ re im Bereich von 800 Grad Celsius bis 1050 Grad Celsius

- das Prozessgas enthält ein silanhaltiges Gas oder ein Si- lan, insbesondere Monosilan und/oder Dichlorsilan und/oder

Trichlorsilan oder Silane mit mehr als drei Siliziumatomen, vorzugsweise auch Phosphin oder Diboran oder Trimethylboran (TMB) oder ein anderes Dotiergas. Auch zyklische Silane kön ¬ nen verwendet werden, z.B. Cyclohexasilan oder Cyclopentasi- lan. Der Atmosphärendruck kann auch am Ort der Anlage herrschen. Ein Druck, der kleiner als Atmosphärendruck ist, kann vorteilhaft für das Absaugen der Gase sein, insbesondere um giftige Gase aus der Luft einer Produktionshalle fern zu halten. Aber auch andere Druckbereiche können verwendet wer ¬ den, Niederdruck, Hochdruck usw.

Das Verfahren kann insbesondere ohne Reinraumbedingungen bzw. ohne erhöhte Reinraumbedingungen durchgeführt werden, d.h. es können mehr als bspw. 5000 Partikel oder mehr als 10000 Partikel pro Kubikmeter Luft vorhanden sein.

Die genannten Gase oder andere Prozessgase können mit Trans ¬ portgasen herangeführt werden, insbesondere mit Inertgasen, so dass eine Oxidation des Halbleitermaterials beim Abschei ¬ den vermieden wird.

Vor dem Aufbringen des Halbleitermaterials kann mindestens eine Barriereschicht auf das Substratband aufgebracht werden, insbesondere mit einem chemischen Dampfphasen Abscheideverfahren, z.B. mit APCVD (Atmospheric Pressure) wobei auf den oben genannten Druckbereich verwiesen wird.

Es kann eine oder es können mehrere der folgenden Barriere- schichten aufgebracht werden:

- Siliziumoxid, SiOx,

- Siliziumnitrid, SiNx,

- Siliziumkarbid, SiCx,

- oder Mischungen aus diesen Materialien,

wobei x eine reelle Zahl ist.

Alle genannten Barriereschichten können insbesondere stöchio- metrisch oder nicht stöchiometrisch sein. Die Barriereschicht kann insbesondere Atome oder Ionen aus dem Substrat von dem Halbleitermaterial fern halten. Weitere Eigenschaften der Barriere können sein: - Verbesserung der Haftung des Halbleitermaterials am Sub ¬ strat,

- Verhindern eines "Entnetzens" der Halbleitermaterial ¬ schicht, was auch als "Dewetting" bezeichnet wird, insbeson- dere bei LPC (Liquid Phase Crystallization) ,

- Verbesserung der Antireflexion, usw.

Beim Aufbringen der Barriereschicht (en) kann die Temperatur des Substratbandes im Bereich von 1200 °C (Grad Celsius) bis 400 °C, im Bereich von 1200 °C bis 600 °C, im Bereich von 1100 Grad Celsius bis 900 Grad Celsius oder im Bereich von 1050 Grad Celsius bis 950 Grad Celsius liegen. Aber auch andere Temperaturen sind möglich, was sich durch Versuche ermitteln lässt.

Ein Abschnitt des Substratbandes, auf den das Halbleitermate ¬ rial aufgebracht wird, kann auf einem flüssigen Metallbad schwimmen, insbesondere auf einem Zinnbad oder einem Zinnle ¬ gierungsbad. Dies ist bei der Float-Glasherstellung gerade das Schwimmen bzw. Floaten. Eine Oxidation des Metallbades kann durch Inertgase verhindert werden. Über das Metallbad können auch Prozesstemperaturen für die CVD des Halbleitermaterials und/oder die CVD des Barrierematerials eingestellt werden. Aber auch Prozesse ohne Metallbad können eingesetzt werden, z.B. Walzprozesse.

Das Halbleitermaterial kann vor dem Abkühlen des Substratbandes auf die Temperatur von unter 200, 500, 600 oder unter 800 Grad Celsius oder nach dem Abkühlen mit einem elektromagneti- sehen Strahl, insbesondere einem Laserstrahl, einem Lichtstrahl (400 Nanometer bis 800 Nanometer oder bis bspw. 1200 Nanometer) , einem Wärmestrahl oder mit einem Elektronenstrahl bestrahlt und dabei aufgeschmolzen werden. Dabei kann die Größe von Kristallkörnern im Halbleitermaterial vergrößert werden, insbesondere um mehr als 10 Mal, mehr als 100 Mal oder um mehr als 1000 Mal bezogen bspw. auf einen durchschnittlichen Korndurchmesser oder eine durchschnittliche Kornlänge des Halbleitermaterials kurz vor der Rekristallisa ¬ tion. Es entstehen bspw. Kornlängen von mindestens 1 Mikrometer, mindestens 10 Mikrometern, mindestens 100 Mikrometern oder sogar von mindestens mehreren hundert Mikrometern, z.B. von mindestens zweihundert Mikrometern.

Insbesondere die Kombination von hoher Temperatur bei der Substratherstellung und zusätzlicher Energieeinstrahlung mittels Strahlen kann zu guten bis sehr guten Kristallisie- rungsergebnissen des aufgebrachten Halbleitermaterials führen. Der Energieaufwand ist dabei geringer als wenn das Sub ¬ strat zwischenzeitlich abkühlt.

Die Erstkristallisation und/oder die Kristallisation aus der Flüssigkeitsphase kann bei hohen Temperaturen erfolgen, weil beim Kristallisieren viel Stress entsteht und weiches Glas diesen Stress besser aufnehmen kann, d.h. es gibt ein geringeres Risiko bspw. für ein Aufreißen der Schicht. Im Zusammenhang mit LPC (Liquid Phase Crystallization) wird bspw. auf D. Amkreutz, u.a., "Electron-beam crystallized large grained Silicon solar cell on glass Substrate", Prog. Photovolt.: Res. Appl . (2011), 19: 937-945, und auf J. Dore, u.a., "Progress in Laser-Crystallized Thin-Film Polycrystal- line Silicon Solar Cells: Intermediate Layers, Light Trap- ping, and Metallization" IEEE Journal of Photovoltaics 4 (2014), 33, verwiesen.

Die Laserstrahlen haben eine besonders hohe Energiedichte, die insbesondere auch gut in das Halbleitermaterial eingekop ¬ pelt werden kann, wenn die Wellenlänge des kohärenten Strahls geeignet gewählt wird.

Die Bestrahlung mit dem Strahl bzw. mit den Strahlen kann insbesondere vor einem Trennvorgang des Substratbandes bzw. des Glasbandes erfolgen. Die Temperatur des Substratbandes kann beim Bestrahlen im Bereich von 400 Grad Celsius bis 800 Grad Celsius, insbeson ¬ dere im Bereich von 400 Grad Celsius bis 600 Grad Celsius oder im Bereich von 600 Grad Celsius bis 800 Grad Celsius liegen. Jedoch sind auch andere Temperaturen möglich, was durch Versuche festzustellen ist.

Es können mindestens zwei, mindestens drei oder mindestens vier Vorrichtungen zum Abscheiden des Halbleitermaterials verwendet werden. Die Gase zum Abscheiden des Halbleitermate ¬ rials können in Transportrichtung des Substratbandes oder entgegen der Transportrichtung des Substratbandes über eine Gesamtstrecke im Bereich von 2 Metern bis 100 Metern, oder im Bereich von 5 Metern bis 50 Metern oder im Bereich von 10 Metern bis 20 Metern geführt werden.

Eine Obergrenze der Gesamtstrecke kann bspw. kleiner als 150 Meter oder kleiner als 100 Meter sein, insbesondere abhängig von der zu erzielenden Schichtdicke des Halbleitermaterials.

Die Anzahl der Vorrichtungen zum Abscheiden wird bspw. auch dadurch bestimmt, über welche Strecke eine einzelne Vorrich ¬ tung einen Gasfluss gewährleistet, der geeignete Abscheidebe ¬ dingungen gewährleistet, bspw. hinsichtlich Abscheidrate und Abscheidequalität. Eine zu starke Verdünnung bzw. erst recht ein Aufbrauchen der Prozessgase in einem Trägergas sind zu vermeiden .

Die Gase zum Abscheiden des Halbleitermaterials können in Transportrichtung des Substratbandes und/oder entgegen der

Transportrichtung des Substratbandes über eine Gesamtstrecke im Bereich von 2 Metern bis 100 Metern oder im Bereich von 5 bis 50 Meter oder im Bereich von 10 bis 20 Metern geführt werden .

Ein Halbleitermodul, insbesondere ein Solarmodul, kann mit einem oben erläuterten Verfahren hergestellt worden sein. Das Halbleitermodul kann größer als ein halber Quadratmeter, größer als ein Quadratmeter oder größer als vier Quadratmeter sein. Das Halbleitermodul kann insbesondere ein Halbfabrikat für ein Solarmodul oder ein Solarmodul sein.

Eine Substratherstellungsanlage, z.B. Floatglasanlage, Walz ¬ glasanlage oder "fusion-drawn" Glasanlage, die insbesondere zum Durchführen eines oben genannten Verfahrens verwendet wird, kann enthalten:

- eine Schmelzvorrichtung,

- eine Formvorrichtung, insbesondere eine Urformvorrichtung, und

- mindestens eine Vorrichtung zum Abscheiden von Halbleitermaterial in einer Schichtdicke von mehr als 100 Nanometern oder mehr als einem Mikrometer oder mehr als 5 Mikrometern.

Die Reihefolge, in der Substratmaterial transportiert wird, ist :

- aus der Schmelzvorrichtung, z.B. ein Schmelzofen,

- zu der Formvorrichtung, z.B. ein Metallbad, d.h. Urformen durch Schwerkraft, oder eine Walzvorrichtung,

- und danach zu der Vorrichtung oder zu den Vorrichtungen zum Abscheiden von Halbleitermaterial. Die Substratherstellungsanlage kann mindestens zwei, mindes ¬ tens drei oder mindestens vier Vorrichtungen zum Abscheiden von Halbleitermaterial enthalten, insbesondere CVD bzw.

APCVD-Vorrichtungen . Gase zum Abscheiden des Halbleitermaterials können in Transportrichtung eines Substratbandes oder entgegen der Transportrichtung des Substratbandes über eine Gesamtstrecke im Bereich von 2 Metern bis 100 Metern oder im Bereich von 5 Metern bis 50 Metern oder im Bereich von 10 Metern bis 20 Metern geführt werden, bspw. bestehend aus mehreren Teilstrecken, wobei zueinander benachbarte Teilstre- cken voneinander beabstandet sein können, bspw. um mindestens 10 Zentimeter oder um mindestens 50 Zentimeter. Es kann in der Substratherstellungsanlage auch eine Vorrich ¬ tung zum Abscheiden einer Barriereschicht vorhanden sein, vorzugsweise bezogen auf den Materialfluss angeordnet zwi ¬ schen der Urformvorrichtung und der Vorrichtung zum Abschei- den von Halbleitermaterial.

Die Barriere kann insbesondere das Eindringen von Atomen bzw. Ionen aus dem Substrat bzw. aus dem Substratmaterial in das Halbleitermaterial verhindern. Bezüglich der Materialien für die Barriereschicht wird auf die oben stehenden Ausführungen verwiesen .

Die Substratherstellungsanlage kann auch eine Bestrahlvor ¬ richtung enthalten, insbesondere eine Bestrahlvorrichtung, die eine Energiedichte oder ein Energiefluss Strahlungsinten ¬ sität im Bereich von 30 bis 300 Joule pro QuadratZentimeter in dem Halbleitermaterial hat, vorzugsweise eine Laserbe ¬ strahlvorrichtung. Mit der Bestrahlvorrichtung kann die Kristallisierung des Halbleitermaterials beeinflusst werden. Die Energiedichte (energy density) oder der Energiefluss (fluen- ce) kann bspw. aus den folgenden Größen ermittelt werden: Strahlungsintensität I, Strahlbreite d, relative Geschwindig ¬ keit v. Die Relativgeschwindigkeit ist Bezogen auf die Geschwindig ¬ keit zwischen dem Strahlauftreffbereich und dem Halbleitermaterial. Typischerweise wird das Halbleitermaterial bewegt und der Strahlauftreffbereich ruht bspw. relativ zur Floatline. Jedoch kann der Strahlauftreffbereich ebenfalls relativ zur Floatline bewegt werden.

Insbesondere kann die Energiedichte oder der Energiefluss wie folgt berechnet werden: Strahlungsintensität I mal Strahl ¬ breite d durch relative Geschwindigkeit v zwischen Strahl und Halbleitermaterial bzw. Substrat. Bei der Strahlbreite d kann bspw. auf FWHM (Füll Width Half Maximum) oder ein anderes geeignetes Maß Bezug genommen werden. Die Substratherstellungsanlage kann auch eine Trennanlage enthalten, wobei ein Abschnitt eines Substratbandes oder des Substratbandes erst an den anderen Vorrichtungen, d.h.

Schmelzvorrichtung, Formvorrichtung, Vorrichtung zum Abscheiden von Halbleitermaterial, bzw. ggf. auch weiterer Vorrich ¬ tungen, und erst dann an der Trennanlage vorbei transportiert wird. Die Trennanlage kann Module erzeugen, die größer als ein halber Quadratmeter, größer als ein Quadratmeter oder größer als vier Quadratmeter sind, insbesondere Halbfabrikate für Solarmodule oder Solarmodule.

Das Trennen kann für Glas durch Ritzen und Brechen, durch Trennschleifen oder auf andere Art und Weise erfolgen. Auch Laserstrahlschneiden kann verwendet werden.

Mit anderen Worten ausgedrückt wird eine Herstellung von Modulen mit bspw. Silizium, das über eineFlüssigkeitsphase kristallisiert worden ist, (z.B. durch einen optionalen La- serstrahl) angegeben, insbesondere von Solarmodulen. Das

Silizium ist insbesondere kristallines Silizium mit Kristal- liten, die insbesondere beim Verwenden von LPC (Liquid Phase Crystallization) , z.B. mittels Laserstrahlen, mindestens in einer Richtung eine Ausdehnung im Bereich von 1 Mikrometer bis 10 Mikrometer bzw. sogar größer als 10 Mikrometer oder größer als 30 Mikrometer oder größer als 100 Mikrometer haben können. Wird eine Flüssigkeitsphase zum Kristallisieren nach der Abscheidung verwendet, so wird das Silizium auch als LPcSi bezeichnet (Liquid Phase crystallized Silicon) und der zugehörige Prozess als LPC.

Die vorgestellte Technologie lässt sich auf ein Endlosband aus Glas oder einem anderen Material anwenden, und damit auch auf Solarmodule größer als einen halben Quadratmeter, größer als ein Quadratmeter oder größer als vier Quadratmeter. Somit kann eine Jahresproduktion von Solarmodulen im Bereich von einem Megawatt bis einem Gigawatt oder größer mit einer einzigen Anlage erreicht werden.

Die angegebene Lösung ist preiswert, weil die bei der Glas- herstellung eingesetzte Wärmeenergie auch zum Abscheiden und zum Vorheizen beim Erstkristallisieren (SPC - Solid Phase Crystallization) des Halbleitermaterials genutzt werden kann.

Floatlinien und bspw. APCVD (Atmospheric Pressure Chemical Vapor Deposition) Vorrichtungen für Floatlinien gibt es zu kaufen. Es gibt in der Floatlinie verschiedene Positionen an denen APCVD oder andere Abscheideverfahren verwendet werden können, so dass voneinander verschiedene Prozesstemperaturen eingestellt werden können.

Wird bspw. ein elektrisch leitendes Oxid (TCO - Transparent Conductive Oxide) abgeschieden, so kann dies meist bei 500 Grad Celsius bis 700 Grad Celsius erfolgen, z.B. fluordotier ¬ tes Zinnoxid (FTO - Florine doped Tin Oxide) , das üblicher- weise für transparente Vorderseitenkontakte für Dünnschicht ¬ solarzellen verwendet wird, oder das als Beschichtungen für Fenster mit kleiner Wärmeemission verwendet wird. Andere bekannte Beschichtungen betreffen:

- SiON (Silicon Oxy Nitride) Barrieren, z.B. zwischen Glas und TCO,

- Antireflexionsschichten, oder

- sich selbst reinigende Schichten, z.B. Ti02 (Titandioxid).

Es wurden in dem europäischen Rahmenprojekt PolySiMode schon Siliziumschichten, die für nachfolgende Kristallisation aus der Flüssigphase durch Elektronenstrahl vorgesehen waren, mit APCVD abgeschieden und mit Schichten verglichen, die mit einem Elektronenstrahl abgeschieden wurden. Dabei gab es die folgenden Ergebnisse:

- gleiche LeerlaufSpannungen (VOC, V open circuit) von Solarzellen konnten erreicht werden. Bezüglich der Temperaturen und der Abscheideraten des Siliziums wird bspw. verwiesen auf:

- T. Rachow, u.a. "Direct deposition of uc-Si films with APCVD on borosilicate glass", 26th European PV Solar energy Conference and Exhibition, 5 bis 9. September 2011, Hamburg, Deutschland, und

- T. Rachow, u.a., "uC-Si solar cells by direct deposition with APCVD", 27th European PV Solar energy Conference and Exhibition, 24. bis 28. September 2012, Frankfurt, Deutsch- land:

- die Abscheidetemperaturen auf Glas lagen im Bereich von nur 850 Grad Celsius, wobei das Glas einen hohen Temperaturwider ¬ stand hatte, z.B. Bor-Silikat-Glas,

- die Abscheideraten lagen im Bereich von 0,3 Mikrometer pro Minute bis zu 1,6 Mikrometer pro Minute.

Bei der hier vorgestellten Lösung sollte die APCVD Abschei- dung bzw. eine andere Abscheidung von Silizium oder einem anderen Halbleitermaterial bei vergleichsweise hohen Tempera- turen stattfinden, bspw. bei ca. 1100 Grad Celsius, was mög ¬ lich ist und preiswert, wenn bspw. eine Floatlinie verwendet wird. Andererseits wäre ein solches Vorgehen teuer und unmög ¬ lich auf den meisten Gläsern ohne dass das Verfahren bspw. an einer Floatlinie oder einer anderen Glasherstellungslinie durchgeführt wird.

Die Eigenschaften des Glases bzw. Substrates können sehr bedeutend für den Halbleiterherstellungsprozess sein, z.B. für den LPcSi Prozess. Hat ein Halbleiterhersteller seine eigene Floatlinie bzw. seine eigene Glasherstellungslinie, so ist es möglich, die Glaseigenschaften kontinuierlich zu überwachen und die Glaseigenschaften zu verbessern. Aber auch ein Glashersteller kann so zum Halbleiterhersteller werden. Eine kleinere Floatlinie kann eine Produktion bzw. einen

Ausstoß von bspw. 60 metrischen Tonnen pro Tag (MTPD) haben. Dies würde grob zur Herstellung von 1400 Solarpanelen pro Tag führen, wobei die Solarpanele bspw. eine Dicke von 3,2 Milli ¬ metern haben. Alternativ könnte auch dünneres Glas verwendet werden. Die Solarpanele hätten bspw. eine Fläche von größer als vier Quadratmetern, größer als fünf Quadratmeter oder sogar größer als 10 Quadratmetern. Würde man einen Wirkungsgrad von 15 Prozent voraussetzen, so ergäbe sich bei einer hundertprozentigen Ausbeute und Nutzungszeit eine Kapazität von etwa 437 MW (Megawatt) pro Jahr gemäß "name plate capaci- ty", was eine normale Kapazität einer großen Solarfabrik ist.

Bei bspw. etwa 1100 Grad Celsius oder bei 1100 Grad Celsius kann es außerdem möglich sein, insbesondere auf einem Glassubstrat, sehr gute Barriereschichten oder Barriereschicht ¬ stapel zu erzeugen, z.B.:

- Siliziumoxid, SiOx,

- Siliziumnitrid, SiNx,

- Siliziumkarbid, SiCx,

- oder Mischungen aus diesen Materialien,

wobei x eine reelle Zahl ist.

Bei bspw. etwa 600 Grad Celsius oder größerer Temperatur kann optional auch noch eine Laserkristallisation oder eine Elekt- ronenstrahlkristallisation oder eine thermische Kristallisation der Halbleitermaterialsschicht durchgeführt werden.

Anschließend kann ein Trennen des Glasbandes in Panele bzw. Module erfolgen. Die Panele können dann von der Linie genommen werden und auf separaten Linien prozessiert werden, was besser sein kann mit Hinsicht für die "uptime". Grundsätzlich soll eine Floatline kontinuierlich durchlaufen. Das ist aber für die meisten Anlagen nicht möglich bzw. realistisch. Deshalb soll jeder Prozess, der nicht die höhere Temperatur braucht, nicht auf der Floatlinie stattfinden, sondern auf einer anderen Linie mit bspw. Modulpuffereinrichtungen. Wenn eine der Anlagen dann kurzzeitig ausfällt, können die anderen Anlagen weiter produzieren wegen der Modulpuffereinrichtungen . Wenn die Beschichtung, z.B. APCVD, und/oder optionale Laserwerkzeuge an der Glasherstellungslinie ausfallen, z.B. ge ¬ plant oder ungeplant, kann die Herstellung von Glas weiter erfolgen, das bspw. als Rückseitenglas verwendet werden kann.

Das Verfahren kann auch für andere Halbleiter als Silizium eingesetzt werden, z.B. für Chalcopyrite (z.B. CIGS Kupfer Indium Gallium Diselenid) , Kesterite (d.h. CZTS Kupfer Zink Zinn Sulfid), III/V Halbleiter (GaAs (Galliumarsenid) , InGaAs (Indium Gallium Arsenid) , usw.), andere Verbindungshalblei ¬ ter, Germanium, Cadmiumtellurid (CdTe) .

Das Halbleitermodul kann eines der folgenden Module sein: - ein Solarmodul, insbesondere ein Dünnschichtmodul, wobei das Halbleitermaterial insgesamt dünner als 50 Mikrometer oder sogar dünner als 10 Mikrometer ist.

- Tandemsolarzellen oder Tripelsolarzellen bzw. andere Stapel mit mehr als drei Dünnschichtsolarzellen,

- ein Flachbildschirm, insbesondere TFT (Thin Film Transistor) .

Glas ist ein Werkstoff, der über einen großen Temperaturbe ¬ reich von bspw. mehr als 100 Grad Celsius zähflüssig ist, was auf Verbindungsnetzwerke seiner Bestandteile zurückzuführen ist. Üblicherweise ist Glas deshalb nicht kristallisiert, d.h. es gibt in den Netzwerken vorwiegend nur räumliche Nahordnungen seiner Bestandteile aber keine Fernordnungen. Borsilikatgläser werden bspw. aus Siliziumoxid, B203 (Boro ¬ xid) und Na20 (Natriumoxid) und ggf. weiteren Zusätzen herge ¬ stellt. Der Siliziumoxidgehalt (z.B. Si02) kann unter 75 Masseprozent oder sogar unter 65 Masseprozent liegen. Der thermische Ausdehnungskoeffizient der Borsilikatgläser liegt bspw. im Bereich von 3 10 A -6 pro Grad Kelvin bis 5 10 A -6 pro Grad Kelvin, insbesondere bei etwa 3,3 10 A -6 pro Grad Kelvin. Damit kann der gleiche thermische Ausdehnungskoeffizient vorliegen wie für Silizium, Siliziumnitrid u.a. Materialien, d.h. ca. 3 10 A -6 pro Grad Kelvin. So lassen sich mechanische Spannungen bei den Temperaturprozessen verringern. Alkali-Erdalkali-Silikatgläser (soda lime) können ebenfalls verwendet werden. Der thermische Ausdehnungskoeffizient die ¬ ser Gläser liegt bspw. bei 9 10 A -6 pro Grad Kelvin. Das güns ¬ tigere Alkalioxid ist Na20. Aber auch andere Alkalioxide können eingesetzt werden. Das günstigere Erdalkalioxid ist CaO. Aber auch MgO und BaO oder andere Erdalkalioxide können eingesetzt werden. Der Zusatz von A1203 kann die chemische Beständigkeit erhöhen.

Der Siliziumoxidgehalt bei der Herstellung von Alkali- Erdalkali-Silikatgläsern kann im Bereich von 70 Masseprozent bis 75 Masseprozent liegen. Der Alkalioxidgehalt liegt meist im Bereich von 15 Masseprozent bis 20 Masseprozent bezogen auf die Gesamtmasse für die Glasherstellung. Bspw. gilt für eine kleine Glasfertigungslinie, dass BSG (Borsilikatglas) in einer Menge im Bereich von 20 bis 50 Tonnen pro Tag produziert werden kann. Die Schichtdicke des Glases kann dabei bspw. im Bereich von 0,7 Millimetern bis 21 Millimetern liegen. Für die folgende Abschätzung wird ange- nommen, dass die Schichtdicke des Glases 3 Millimeter beträgt und dass der Durchsatz bei 40 Tonnen Glas pro Tag liegt.

Die Breite des Floatglases soll für das folgende Rechenbei ¬ spiel bspw. 2 Meter betragen. Andere Breiten sind ebenfalls möglich, insbesondere größere Breiten, bspw. 3,21 Meter bei Soda-Lime-Glas (SLG) oder einem anderen Glas.

Bei 40 Tonnen pro Tag ergeben sich im 24 Stundenbetrieb 28 Kilogramm Glas in der Minute. Wird eine Dichte des Glases von 2,2 Gramm pro Kubikzentimeter vorausgesetzt, so ergibt sich die folgende Masse pro Meter Glas:

2200 kg/m3 * 3 mm * 2 m = 13,2 Kg/m Der Durchsatz liegt gemäß:

28 kg/min / 13.2 Kg/m

also grob bei 2 Metern pro Minute. Dieser Durchsatz kann in einem gewissen Bereich optimiert bzw. angepasst werden, um bestimmten Anforderungen zu genügen.

Bei einer Abscheiderate, insbesondere für APCVD, von 1 bis 2 Mikrometern pro Minute, würde dies etwa 10 bis 20 Meter Gas auf dem Glasband erfordern, um 10 Mikrometer Halbleitermate ¬ rial abzuscheiden, z.B. Silizium. Auch Dotierstoffe können bereits dabei zugesetzt werden. Beispielsweise kann etwa ein Meter für die Abscheidung der Barriere eingeplant werden. APCVD Strecken in bestehenden Linien oder Linienentwürfen könnten bereits ähnliche Längen haben.

Es können die folgenden Temperaturbereiche für die verschie ¬ denen Abscheidungen und für eine ggf. optionale Kristallisa- tion gelten:

a) Barriere, z.B. 1100 Grad Celsius bis 900 Grad Celsius:

- Der untere Endwert kann durch den unteren Endwert der nachfolgenden Absorberabscheidung bzw. Halbleiterabscheidung begrenzt sein.

- Bspw. wurde eine Siliziumoxid, insb. Si02, Abscheidung mit APCVD für poly-Silizium TFT ' s (Thin Film Transistor) bei geringen Temperaturen von 400 Grad Celsius bzw. von etwa 400 Grad Celsius durchgeführt, siehe Kim, Junsik, u.a., "Si02 Films deposited at low temperature by using APCVD with

TEOS/03 for TFT applications " , Journal of the Korean Physical Society, Vol 49, No . 3, Sept. 2006, Seite 1121 bis 1125.

b) Halbleiterabsorber bzw. anderes Halbleitermaterial, z.B. 1050 Grad Celsius bis 800 Grad Celsius:

- Auch eine Abscheidung bei Temperaturen bis hinunter zu 600 Grad Celsius kann möglich sein, wobei jedoch geringere Ab ¬ scheideraten zu erwarten sind. - Es wird hingewiesen auf Rachow, T., u.a., "Direct deposi- tion of uc-Si films with APCVD on borosilicate glass", 26th European PV Solar Energy Conference and Exhibition, 5. bis 9. Sept. 2011, Hamburg, Deutschland, und Rachow, T., u.a., " uc- Si solar cells by direct deposition with APCVD", wo jedoch die Abscheidung im Labor auf sehr kleinen BSG (BorSili- katGlas) Substraten erfolgt.

c) Laserkristallisierung, Elektronenstrahlkristallisierung oder eine andere Art der Kristallisierung, z.B. 700 Grad Celsius bis Raumtemperatur (z.B. 21 Grad Celsius) :

- Es können Temperaturen oberhalb der Übergangstemperatur (transition temperature) des Glases erforderlich sein, um bspw. Sprünge des Glases zu vermeiden.

- Die Laseroptik kann durch zusätzliche Maßnahmen vor der Hitze des Glasbandes geschützt werden.

- Die durch einen Strahl bewirkte Kristallisierung kann auch bei höheren Temperaturen als 700 Grad Celsius erfolgen.

Somit wird u.a. das Problem gelöst, eine wirtschaftliche Abscheidung eines Halbleiter Precursorgases auf Glas zu er ¬ zielen, wobei insbesondere eine spätere Kristallisation des Halbleiters erfolgen kann. Die Abscheidung ist insbesondere schnell und preiswert. Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele. Sofern in dieser Anmeldung der Begriff "kann" verwen- det wird, handelt es sich sowohl um die technische Möglich ¬ keit als auch um die tatsächliche technische Umsetzung. So ¬ fern in dieser Anmeldung der Begriff "etwa" verwendet wird, bedeutet dies, dass auch der exakte Wert offenbart ist. Die Figuren sind nicht maßstabsgerecht gezeichnet, insbeson ¬ dere können die Aspektverhältnisse der Elemente anders oder wie angegeben gewählt werden. Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung an Hand der beiliegenden Zeichnungen erläutert. Darin zeigen: Figur 1 eine Floatglasanlage,

Figur 2 einen Floatabschnitt der Floatglasanlage,

Figur 3 eine Vergrößerung des Floatabschnitts,

Figur 4 Verfahrensschritte bei der Herstellung von Float ¬ glas, das mit Halbleitermaterial beschichtet ist, und Figur 5 eine Walzglaslinie für Solarmodule.

Die Figur 1 zeigt eine Floatglasanlage 10, die bspw. eine Länge von mehreren hundert Metern haben kann oder eine Länge größer als 50 Meter oder größer als 100 Meter. Die Floatglasanlage 10 kann in der folgenden Reihenfolge entlang eines Transportweges für Substratmaterial (Glas) IIa bzw. später für ein daraus geformtes Glasband 11 enthalten:

- einen Schmelzofen 12,

- einen Metallbadabschnitt 14, der auch als Floatabschnitt bezeichnet werden kann,

- einen Kühlkanal 16,

- einen optionalen kalten Abschnitt 18, sowie

- eine automatische Schneid- und/oder Brechanlage 20.

Weitere Einheiten können in der Floatglasanlage 10 enthalten sein, z.B. eine Prozessteuerzentrale .

Der Schmelzofen 12 kann folgendes enthalten:

- mindestens einen Brenner 30 bzw. eine Vielzahl von Bren- nern, bspw. Gas- oder Ölbrenner. Alternativ lassen sich E- lektroden für die Beheizung des Ofens mit Strom verwenden,

- eine Schmelzwanne 32, in der sorgfältig zubereitete Aus ¬ gangsmaterialien eines Glases aufgeschmolzen werden, bspw. bei einer Temperatur Tl, von bspw. etwa 1500 Grad Celsius, und - eine Arbeitswanne 34 in der sich eine homogene Glasschmelze befindet, die auch zu einem Auslass des Schmelzofens 12 ge ¬ langt . Die Schmelzwanne 32 und die Arbeitswanne 34 können auch stär ¬ ker getrennt voneinander ausgeführt werden.

Eine sogenannte Rieselstrecke kann zwischen dem Auslass des Schmelzofens 12 und dem Metallbadabschnitt 14 angeordnet sein. Eine Temperatur T2 am Ausgang des Schmelzofens 12 beträgt bspw. ca. 1100 Grad Celsius.

Auf dem Metallbad des Abschnitts 14 kann sich die Glasschmel ¬ ze bzw. Substratmaterial (Glas) IIa unter dem Einfluss der Schwerkraft zu einem Glasband 11 ausbreiten. Bearbeitungsorte Bl bis B3a sind an dem Metallbad in dieser Reihenfolge ange ¬ ordnet, um mindestens eine optionale Barriereschicht und/oder mindestens eine Halbleiterschicht auf das Glasband 11 aufzu ¬ bringen, was unten noch näher erläutert wird. An dem Bearbei- tungsort B3a kann eine Laserbestrahlung oder eine Bestrahlung mit einem anderen Strahl durchgeführt werden, um die Kristallisierung (LPC) des Halbleitermaterials der Halbleiterschicht zu unterstützen. In der Figur 1 sind eine erste Zinnbadwanne 40, eine mittlere Zinnbadwannen 42 und eine letzte Zinnbadwanne 44 gezeigt. Die Zinnbadwannen 40 bis 44 können auf voneinander verschiedenen Temperaturen gehalten werden, um eine geeignete Abkühlung des Glasbandes 11 zu gewährleisten. Zinn hat eine Schmelztempera- tur von etwa 230 Grad Celsius. Die Temperatur des Zinnbades kann bspw. im Bereich von 600 Grad Celsius bis 1000 Grad Celsius liegen.

Über Inertgaseinlässe 46 bis 48 kann Inertgas in den Metall- badabschnitt 14 eingeleitet werden, um eine Oxidation des

Zinns durch den Luftsauerstoff zu vermeiden. Der Abschnitt 14 ist wie auch der Schmelzofen 12 möglichst allseitig umbaut und mit einer Wärmedämmung versehen.

Innerhalb des Abschnitts 14 kann es aber auch mindestens ein Kühlaggregat geben. Optional können seitliche Rollen im Ab ¬ schnitt 14 vorhanden sein, die eine Querkontraktion des Glasbandes in Grenzen halten. Das Aufbringen der Schichten erfolgt vorzugsweise nach Abschluss der Querkontraktion. Das aus dem Metallbad 14 austretende Glasband 11 gelangt in den Kühlkanal 16 mit einer Temperatur T3 von bspw. 600 Grad Celsius. In dem Kühlkanal 16 wird das Glasband 11 durch

Transportrollen 50 bewegt, die das Glasband 11 auch über das Metallbad 14 ziehen. Im Kühlkanal 16 kühlt das Glasband 11 weiter ab, bspw. unter Verwendung einer Luftkühlung und/oder von Gebläsen. Im Kühlkanal kann an einem Bearbeitungsort B3b eine Kristallisierung mit einem Strahl erfolgen, insbesondere alternativ zu der Bestrahlung am Bearbeitungsort B3. Der Kühlkanal kann umbaut oder auch teilweise offen sein.

In dem optionalen kalten Abschnitt 18 können bspw. an einem Bearbeitungsort B4 Qualitätskontrollen durchgeführt werden, wobei bspw. Verfahren der Bilderkennung und Bildbearbeitung verwendet werden, insbesondere unter Einsatz von Prüflasern. Der kalte Abschnitt 18 kann nach oben und zur Seite hin offen sein. Das Glasband 11 wird im Abschnitt 18 bspw. durch Trans ¬ portrollen 60 transportiert. Im Abschnitt 18 könnte ebenfalls an einem Bearbeitungsort B3c eine Kristallisierung (LPC) der Halbleitermaterialschicht mittels Bestrahlung durchgeführt werden, insbesondere alternativ zu der Bestrahlung am Bearbeitungsort B3a bzw. B3b. Aber auch Verfahren ohne zusätzliche Kristallisierung der Halbleitermaterialschicht mit Hilfe eines Strahls können verwendet werden. In der sich an den optionalen Abschnitt 18 anschließenden automatischen Schneid- und/oder Brechanlage 20 werden Panele bzw. Module vom Glasband 11 abgetrennt, siehe Trennstelle 80 sowie Halbfabrikat-Solarmodule 82, 84.

Eine Bestrahlung zum Kristallisieren (LPC) des Halbleiterma- terials kann auch nach dem Trennen an der Trennstelle 80 durchgeführt werden, insbesondere in der selben Produktions ¬ stätte oder in einer anderen Produktionsstätte.

Die Halbfabrikat-Solarmodule 82, 84 können in derselben Pro- duktionsstätte oder in einer anderen Produktionsstätte fertig prozessiert werden.

Die Figur 2 zeigt den Floatabschnitt 14 der Floatglasanlage 10. An der Bearbeitungsposition Bl kann mit Hilfe eines Bar- riereprecursorgases 100 eine Barriereschicht 252 auf das Glasband 11 aufgebracht werden. Es kann eines der in der Einleitung genannten Materialien für die Barriereschicht 252 verwendet werden. Alternativ werden mehrere Barriereschichten zu einem Barriereschichtstapel abgeschieden, der bspw. eine Gesamtschichtdicke kleiner als 500 Nanometer oder kleiner als 1 Mikrometer haben kann.

Im Ausführungsbeispiel ist das Barriereprecursorgas als lami ¬ nare Strömung in Richtung des Transports des Glasbandes 11 gerichtet. Alternativ können andere CVD Verfahren verwendet werden, z.B. mit turbulenter Strömung zum Mischen von Gaskomponenten, die nicht gemeinsam herangeführt werden können bzw. duale Flüsse, siehe Einleitung. Zum Aufbringen bzw. Abscheiden der Barriereschicht kann ein CVD Verfahren bei Atmosphä- rendruck (APCVD) oder etwas darunter verwendet werden

(SAPCVD) , d.h. mit einem Druck, der bspw. maximal bis zu 10 Prozent unter dem Luftdruck am Aufstellungsort der Floatglas ¬ anlage 10 liegt. An dem Bearbeitungsort B2 wird im Ausführungsbeispiel nach dem Aufbringen der Barriereschicht (en) 252 mindestens eine Halbleiterschicht 254 aufgebracht. Geeignete Prozessbedingun- gen wie Temperatur, Reaktionsgase, Transportgase, Gasflüsse können durch Versuch ermittelt werden.

Das Halbleiterprecursorgas kann bspw. ebenfalls laminar in Transportrichtung des Glasbandes 11 eingeleitet werden, siehe Gasfluss 102. Eine zugehörige Gasabsauganlage ist in der Figur 2 aus Gründen der besseren Übersicht nicht dargestellt.

Alternativ oder zusätzlich kann auch eine laminare Gasströ- mung 104 des Halbleiterprecursorgas verwendet werden, die entgegen der Transportrichtung des Glasbandes 11 gerichtet ist. Auch Verfahren mit turbulenter Gasströmung lassen sich zum Aufbringen bzw. Abscheiden des Halbleitermaterials 254 verwenden. Insbesondere kann eine CVD bei Atmosphärendruck (APCVD) oder etwas darunter (SAPCVD) verwendet werden, d.h. bspw. maximal 10 Prozent unter Atmosphärendruck am Aufstellungsort der Anlage 10.

Eine Strecke S2, an der Halbleiterprecursorgas 102 bzw. 104 in und/oder entgegen der Transportrichtung des Glasbandes 11 strömt, ist bspw. länger als 10 Meter oder länger als 15 Meter. Dies kann auch durch das hintereinander Anordnen von mehreren CVD Anlagen erreicht werden, bspw. von mindestens 2, 3, 4 oder mehr als 4 CVD Anlagen.

Bei anderen Ausführungsbeispielen werden CVD Verfahren mit anderen Gasdrücken verwendet. Alternativ lassen sich auch andere Abscheideverfahren verwenden. An dem Bearbeitungsort B3a kann ein Laserstrahl 110 auf das Glasband 11 auftreffen, um eine Rekristallisierung aus der Flüssigkeitsphase durchzuführen. Es können auch mehrere La ¬ serstrahlen oder mehrere andere Strahlen verwendet werden. Die Figur 3 zeigt eine Vergrößerung des Floatabschnitts 14 der Anlage 10. Eine Zinnoberfläche 205 trägt das Glasband 11. Eine APCVD Anlage 222 ist an einem Montagegestell 230 auf geeignete Art befestigt. An der APCVD Anlage 222 wird auf die Barriereschicht (en) 252 eine Halbleitermaterialschicht 254 aufgebracht, wobei die Gasflüsse 102 und/oder 104, siehe Figur 2, im Innern der CVD Anlage 222 auftreten.

Eine Ummantelung des Abschnitts 14 ist in der Figur 3 der besseren Übersicht wegen nicht dargestellt.

Eine Transportrichtung 262 zeigt die Bewegungsrichtung des Glasbandes 11 an.

Die genannten Gasflüsse 100 bis 104 können separat erwärmt oder gekühlt werden. Die CVD Anlagen zum Erzeugen der Gasflüsse 100 bis 104 sind bei Spezialherstellern erhältlich und werden deshalb nicht näher erläutert. Insbesondere gibt es CVD Anlagen, die seitlich in den Abschnitt 14 eingeführt werden können und deren Position entlang des Transportweges des Glasbandes 11 frei gewählt werden kann. Die Figur 4 zeigt Verfahrensschritte 300 bis 310 bei der

Herstellung von Floatglas 11, das mit Halbleitermaterial 254, 454 beschichtet ist. Das Verfahren beginnt in einem Verfahrensschritt 300. Die Verfahrensschritte werden im Folgenden kurz als Schritt bezeichnet. Das Verfahren wird anhand der Figur 4 mit Bezug auf einen Abschnitt des Glasbandes 11 er ¬ läutert, der nacheinander an den verschiedenen Bearbeitungsstationen der Floatglasanlage 10 vorbei transportiert wird.

Im Schritt 300 werden bspw. die Rohstoffe vorbereitet, insbe- sondere Zerkleinern, Wägen, Mischen usw. In einem dem Schritt 300 folgenden Schritt 302 erfolgt die Glasherstellung im Schmelzofen 12.

In einem dem Schritt 302 folgenden Schritt 303 erfolgt das Urformen des Glasbandes 11, bspw. auf dem Metallbad 14 oder mittels einer Walze 416, siehe Figur 5, oder auf andere Art und Weise. In einem dem Schritt 303 folgenden optionalen Schritt 304 kann die Barriereschicht bzw. können die Barriereschichten aufgebracht werden, was oben eingehend erläutert worden ist.

Die Schritte 300 bis 303 sind vorbereitende Schritte und betreffen noch nicht die Erfindung.

In einem dem Schritt 303 bzw. dem Schritt 304 folgenden

Schritt 306 erfolgt das Aufbringen des Halbleitermaterials

254, 454, insbesondere mit CVD bzw. APCVD in der Floatglasanlage 10, wobei das Aufbringen des Halbleitermaterials 254, 454 ein Merkmal der Erfindung ist. In einem dem Schritt 306 folgenden optionalen Schritt 308 kann noch in der Floatglasanlage 10 das Rekristallisieren der Halbleiterschicht 254, 454 mit Hilfe eines Strahls erfolgen.

In einem dem Schritt 306 bzw. dem Schritt 308 folgenden

Schritt 309 werden vom Glasband 11 einzelne Module bzw. Pane- le abgetrennt, gestapelt und zur weiteren Bearbeitung oder zu einem Warenausgang transportiert.

In einem Schritt 310 wird das Verfahren für den betrachteten Abschnitt des Glasbandes 11 dann beendet, wobei ein Halbfab ¬ rikat eines Solarmodul oder eines anderen Halbleitermoduls erzeugt worden ist. Alternativ werden weitere Prozessschritte ebenfalls auf der Floatglasanlage 10 vor dem Trennen durchge ¬ führt .

Es kann zwischen den dargestellten Schritten 300 bis 310 auch weitere Schritte geben, bspw. Qualitätskontrollschritte und/oder Einprägen einer Textur usw. Die Figur 5 zeigt eine Walzglaslinie bzw. Walzstraße 400 für Solarmodule . Ein Schmelzofen enthält einen Auslaufstein 402 und ein Ofengewölbe 404. Eine optionale Blende 406 reguliert die ausflie ¬ ßende Menge eines noch ungewalzten Glasbandes 408. Das ungewalzte Glasband 408 bildet eine Wulst 410 an einer Oberwalze 416, zu der es über einen Maschinenstein 412 gezogen wird.

Eine Unterwalze 414 und die Oberwalze 416 bilden einen Spalt, der die Dicke des Glases verringert.

Danach gelangt das gewalzte Glasband 430 auf Transportwalzen 420 bis 428, die es an Bearbeitungsorten Blb, B2b vorbei ¬ transportieren. Der Bearbeitungsort Blb entspricht dem Bear- beitungsort Bl, d.h. Aufbringen einer optionalen Barriereschicht 452 bzw. mehrerer Barriereschichten. Der Bearbeitungsort B2b entspricht dem Bearbeitungsort B2, d.h. Aufbringen einer Halbleitermaterialschicht 454 bzw. mehrerer Halbleitermaterialschichten. Es können den Bearbeitungsorten B3

(Strahlkristallisation), B4 (Kontrolle), B5 (Trennen) entsprechende Bearbeitungsorte in der Walzstraße 400 folgen.

Eine Transportrichtung 462 des Glasbandes 430 ist in der Figur 5 ebenfalls dargestellt und verläuft im Ausführungsbei- spiel von links nach rechts.

An Stelle eines einstufigen Walzprozesses kann auch ein mehrstufiger Walzprozess verwendet werden. Zur Herstellung des Glases können auch andere Verfahren verwendet werden, z.B. Fourcault Verfahren, Pittsburg Verfahren, Ziehen des Glases nach unten, usw. In allen Fällen kann Halbleitermaterial auf das noch heiße Glasband aufgebracht wer ¬ den .

Die gleichen Verfahren sind auch für andere Substratmateria ¬ lien an Stelle von Glas möglich. Die Ausführungsbeispiele sind nicht maßstabsgetreu und nicht beschränkend. Abwandlungen im Rahmen des fachmännischen Handelns sind möglich. Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel näher illustriert und be ¬ schrieben worden ist, ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den

Schutzumfang der Erfindung zu verlassen. Die in der Einlei- tung genannten Weiterbildungen und Ausgestaltungen können untereinander kombiniert werden. Die in der Figurenbeschrei ¬ bung genannten Ausführungsbeispiele können ebenfalls unter ¬ einander kombiniert werden. Weiterhin können die in der Einleitung genannten Weiterbildungen und Ausgestaltungen mit den in der Figurenbeschreibung genannten Ausführungsbeispielen kombiniert werden.