セルフドーピングコンタクトを有した埋設コンタクト型太陽電池
埋設コンタクト型太陽電池、埋設コンタクト型太陽電池構成要素、及び埋設コンタクト型太陽電池太陽電池の製造方法であって、複数の埋設コンタクト面の溝内にセルフドーピングコンタクト材料が配置される。溝ドーピング処理とメッキ処理とを組み合わせることで、太陽電池をより単純な方法で経済的に製造できる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願
本願は２００４年２月５日出願の米国仮特許願６０/５４２４５４「セルフドーピングコンタクトを使用した埋設コンタクト型電池の製造方法」並びに２００４年２月５日出願の米国仮特許願６０/５４２３９０「バックコンタクト型シリコン太陽電池の製造法」の優先権を主張する。本願は米国特許願弁理士整理番号３１４７４−１００５−ＵＴ「エミッターラップスルーバックコンタクト型シリコン太陽電池のコンタクト製造法」（ピーター・ハッケ及びジェームス・Ｍ・ジー）並びに米国特許願弁理士整理番号３１４７４−１００６−ＵＴ「バックコンタクト型太陽電池並びその製造法」（ジェームス・Ｍ・ジー及びピータ
ー・ハッケ）に関連する。
【０００２】
本発明は、天然光あるいは人工光を問わず光線から直接的に電気を発生させる太陽電池に関する。特に、本発明は電池の前面及び/又は背面に埋設させたコンタクトを含んだ太陽電池とその製造方法とに関する。
【背景技術】
【０００３】
以下の説明はいくつかの出版物や参考資料に言及する。そのような出版物の説明は本発明の科学的原理のさらに完全な背景を提供するためであり、それらが本発明の特許性の判定に対する従来技術であるものと出願人が認めているとは解釈すべきではない。
【０００４】
典型的な“埋設コンタクト”シリコン太陽電池では、電流回収グリッドは前面の溝内に埋設されている。グリッドコンタクトによって占められる表面積（グリッドオブスキュレーション）を最小化することで電流回収に利用できる面積を増量させることができる。しかし、たとえ表面コンタクト面積を少なくしようと、直列抵抗損失は増加しない。なぜなら、コンタクト面積はコンタクトの深度に関連して増加し、導電体のための大きな断面積が存在するからである。埋設コンタクト型電池の他の利点には、埋設コンタクト溝内のみでの重拡散(heavy diffusion)（電子とホールの再結合によりコンタクト抵抗と損失を減少させる）が含まれ、コンタクト金属化（メッキ）は溝内のみに選択的に提供される。埋設コンタクト型電池及びそのような電池の製造方法は、例えば米国特許４７２６８５０及び４７４８１３０において解説されている。高効率で大面積の埋設コンタクト型太陽電池は単結晶並びに多結晶のシリコン基板の両方で実現している。
【０００５】
埋設コンタクト型太陽電池の製造のための代表的製造ステップは以下の通りである。
【０００６】
１．アルカリエッチング
２．少量燐拡散（６０から１００Ω/ｓｑ）
３．ＨＦエッチング
４．前面または両面への窒化ケイ素デポジション（着層）
５．前面でのレーザーによる溝形成及びエッチング
６．溝内の多量燐拡散（＜２０Ω/ｓｑ）
７．背面へのアルミ着層
８．背面の誘電層を通ったアルミ合金化
９．ＨＦエッチング
１０．無電メッキによる溝内への薄Ｎｉ層着層
１１．Ｎｉ層の焼結
１２．無電メッキによる溝内へのＣｕ着層
図１Ａで示すように、従来技術方法に従ったシリコン基板１０製の埋設コンタクト型太陽電池は照射面の少量燐拡散層１２と、前面上に積層された、あるいは熱的に成長した誘電層１８と、その後に提供された溝２０とを含んでいる。図１Ｂで示すように、溝２０の形成後に多量燐拡散層３０が気体拡散法等の手段で、好適にはＰＯＣｌ３、ＰＨ３、ＰＢｒ３あるいは他の気体燐プリカーサーを使用して提供される。またアルミ層が提供され、続くステップで合金化されてアルミ合金ジャンクション５０を電池の背面に提供する。その後に、重分散処理された溝２０には、例えば薄Ｎｉ層４２が無電メッキされ、続いてそのＮｉ層が焼結処理され、さらにＣｕ層４０が無電メッキされることで金属充填される。図１Ｃで示すように、最終的には、コンタクト抵抗とコンタクト再結合を低減させるために内側面３０には重ドープ処理（例えば、多量燐拡散層）が施された溝と、金属グリッドまたはコンタクト４０、４２が提供される。あるいは、米国特許４７４８１３０で開示されるように、銀（Ａｇ）金属ペーストを重ドープ溝に提供して焼結処理することができる。
【０００７】
従来技術の埋設コンタクト型電池はいくつかの利点を備えている。その利点には、高電流回収効率のための照射面上の少量燐拡散層、低コンタクト抵抗及び低コンタクト再結晶のための溝内の多量燐拡散層、並びに多量燐拡散層と無電メッキの溝に対する自己整合が含まれる。従来方法には単純バリエーションが存在する。例えば、ダイシング鋸またはダイヤモンド鋸をレーザースクライバーの代わりに使用して溝を形成する（レーザーパターン加工はさらに細い線を提供する）。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従来技術加工ステップの主たる弱点は、比較的に複雑であり、時間を要し、高コストなことである。いくつかのステップを排除することは有利である。例えば、溝内への気体燐の第２拡散ステップを排除し、改良した装置を実現することは有利である。さらに無電メッキステップの排除は有利である。なぜなら、無電メッキには厳格な管理を必要とする有害化学物質を含んだ廃水の問題が関与するからである。
【０００９】
太陽電池の表面にセルフドーピング金属コンタクトを使用することはミエール他によって米国特許６１８０８６９において説明されている。ダニエル・ミエール他の「ドーパントソースでコーティングされた銀を使用したシリコンへのセルフドーピングコンタクト」（第２８回ＩＥＥＥ光起電専門家会議）６９ページ（２０００年）参照。ドープされたシリコン層を提供し、同時にコンタクトを提供するために、Ａｇ：ドーパントペーストをシリコン表面に直接的に提供するか、窒化ケイ素層を通して焼結処理することができる。後者の場合、ペーストは窒化物を溶解させる成分を含んでいなければならない（参照文献：Ｍ・ヒラリ他「１００Ω/ｓｑエミッターを使用したスクリーン印刷されたシリコン太陽電池で高充填率を達成するためのセルフドーピングＡｇペースト焼結の改良」第２９回ＩＥＥＥ光起電専門家会議、ニューオーリンズ市、ルイジアナ州、２００２年５月）しかし、セルフドーピング金属コンタクト法は表面にのみ提供され、電池の表面にセルフドーピングペーストが広がることによる高陰影
損失を蒙る。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は太陽電池の製造方法を提供し、電池基板に少なくとも１本の溝を刻むステップと、その溝内にセルフドーピングコンタクト材料を提供するステップと、そのセルフドーピングコンタクト材料を加熱処理するステップとを含み、同時的に溝のドーピング処理とメッキ処理とを行うことができる。好適にはセルフドーピングコンタクト材料はシリコンドーパントを含んでおり、そのシリコンドーパントは好適には燐を含んでいる。セルフドーピングコンタクト材料は好適には銀を含んでおり、好適には銀粒子と燐とを含んだペーストである。好適には電池基板はｐ型シリコン基板を含んでおり、好適にはセルフドーピングコンタクト材料は銀とｎ型シリコンドーパントとを含んでいる。あるいは、電池基板はｎ型シリコン基板を含み、セルフドーピングコンタクト材料は銀とｐ型シリコンドーパントとを含む。
【００１１】
好適には、加熱ステップは電池の背面のバックコンタクトを合金化するステップを含み、好適にはバックコンタクトはアルミニウムを含んでいる。この方法では、少なくとも１本の溝を刻むスクライブ処理は好適には複数の溝のスクライブ処理を含み、溝の深度は溝幅の倍数である。
【００１２】
本発明は前述の方法で製造された太陽電池をも提供する。
【００１３】
本発明は太陽電池を製造するための基板をも提供する。この基板は前面と背面とを有した平坦な半導体基板と、半導体基板の表面に刻まれた少なくとも１本の溝と、その溝内に提供されたセルフドーピングコンタクト材料を含んでいる。そのセルフドーピングコンタクト材料は好適にはペースト状であり、好適には銀を含んでいる。半導体基板は好適には結晶シリコンを含んでおり、セルフドーピングコンタクト材料は好適にはシリコンドーパントを含んでおり、シリコンドーパントは好適には燐を含んでいる。好適には半導体はｐ型シリコン基板を含んでおり、セルフドーピングコンタクト材料は好適には銀とｎ型シリコンドーパントとを含んでいる。半導体基板は好適には溝を有した面に燐拡散層を含んでいる。本発明の基板は好適には溝を有した面の反対面にアルミニウム層を含んでいる。
【００１４】
本発明は少なくとも１本の溝と、溝内に提供されたコンタクトとを含んだ太陽電池を提供する。そのコンタクトはドーパントを含んでいる。コンタクトは好適には銀を含んでいる。ドーパントは好適にはシリコンドーパントを含んでおり、シリコンドーパントは好適には燐を含んでいる。
【００１５】
本発明の主な目的は、埋設コンタクト型太陽電池の製造方法を単純化することである。
【００１６】
本発明の別の目的は、埋設コンタクト型太陽電池内での金属コンタクトのドーピング処理と形成とを同時的に提供することである。
【００１７】
本発明の主な利点は、より安価な太陽電池を最小のグリッドオブスキュレーションで提供することである。
【００１８】
本発明の別の利点は、多量燐拡散ステップと、埋設コンタクトを形成するための無電メッキまたは１以上の金属を導入する分離したステップとを含んで埋設コンタクト型太陽電池の製造における数々のステップを省略することである。
【００１９】
その他の目的、利点及び新規な特徴、並びに本発明の利用可能性については以下の詳細な説明で図面と共に説明するが、以下の説明で１部は当業者には明らかとなるであろうし、あるいは発明の実施によって明らかとなるであろう。本発明の目的及び利点は添付の請求の範囲によって理解及び実施ができるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
添付の図面は本発明の実施例を示しており、詳細な説明と共に本発明の原理について説明している。図面は本発明の好適実施例の説明のみを目的としており、本発明を限定するものではない。
【００２１】
本発明では無電メッキステップの省略を可能にし、埋設コンタクト型太陽電池の製造を単純化することができる、セルフドーピングコンタクトを利用することで埋設コンタクト型構造を電池表面の前面、背面のいずれかあるいは両方に提供することができる。セルフドーピングコンタクトはＡｇ：ドーパントペーストでよいが、これに限られない。
【００２２】
シリコン基板は典型的には多結晶シリコンであるが、ガラスまたは他の基板上の単結晶、三結晶及び薄膜結晶‐シリコンフィルム等のタイプの他のシリコン基板を利用することもできる。典型的には、シリコンはｐ型半導体基板である。本発明をｎ型半導体基板に応用することもできる。
【００２３】
本発明の１好適実施例は、多量燐拡散ステップを省略し、無電メッキステップ（２回のメッキステップ及び１回の焼結ステップ）を１回の印刷ステップと焼結処理ステップに代える埋設コンタクト型太陽電池の製造方法を提供する。これは主にセルフドーピングコンタクト材料を用いて溝を充填することで達成される。セルフドーピングコンタクト材料は、元素金属または合金、及びコンタクト形成中にシリコン基板表面をドーピングするシリコンドーパントの両方を含んでいる。シリコンドーパントは、燐（Ｐ）、アンチモン（Ｓｂ）、あるいはヒ素（Ａｓ）等のｎ型ドーパントであり、ｎ型層を形成する。あるいは、基板がｎ型である場合は、ドーパントは好適にはインジウム（Ｉｎ）、アルミニウム（Ａｌ），ホウ素（Ｂ）、あるいはガリウム（Ｇａ）等のｐ型ドーパントであり、ｐ型層を形成する。金属キャリアは好適にはシリコンと比較的低温合金となる良好な伝導体である。後者の特性によって、金属キャリアを太陽電池から電流を導くためのグリッドラインとして使用できる。候補材料には、Ａｇ，Ａｌ，Ｃｕ，Ｓｎ及びＡｕが含まれ、その特性（大気内でほとんど酸化せず焼結できる）、良好な伝導性、及びＳｉ材料との両立性（Ａｇは太陽電池効率を下げる可能性があるＳｉでの強力な再結合中心ではない）の点からＡｇが好適である。
【００２４】
１好適実施例では、セルフドーピングコンタクト型材料はペーストであり、好適にはＰでドーピングされたＡｇ粒子を含んでいる。ペーストは、スクリーン印刷、スキージ法あるいは他の印刷又は着層手段を含むあらゆる実行可能な手段によって溝に提供される。Ａｇ：Ｐペーストの提供後、太陽電池はＡｇ：Ｓｉ共融温度（８４５℃）より高い温度で焼結処理されてドープされたコンタクトを有するＡｇグリッドを形成する。Ａｇは、温度が共融点を超えた場合はＳｉを部分的に境界面で溶解させ、温度が下がった時に沈殿シリコンが燐でドーピングされる。ＳｂまたはＡｓ等、Ｐ以外のＮ型ドーパントを特に好適にＡｇと共に利用することもできる。同様に、セルフドーピングペーストの使用が好ましいものの、Ａｇの他形態、特にＡｇ：ドーパントを利用することもできる。
【００２５】
別実施例では、Ａｇペーストあるいは他のＡｇ層を溝内にスクリーン印刷、スキージ法、あるいはスパッタリング又は蒸着法を含む他の印刷又は着層手段を含んだあらゆる実行可能な手段で提供する。その後Ａｇ層を、燐化合物を含む層等、ｎ型ドーパントを含む材料でコーティング処理する。あるいは、基板がｎ型の場合でｐ型層が望ましい時には、上に重なる層は、ホウ素（Ｂ），インジウム（Ｉｎ）、ガリウム（Ｇａ），あるいはアルミニウム（Ａｌ）等のｐ型ドーパントを含む材料を含むことができ、スクリーン印刷又は他の印刷法、あるいはスパッタリング法又は蒸着法を含む着層手段を含んだあらゆる実行可能な手段で提供する。このドーパントを含む層を、キャリア金属（この場合はＡｇ）とＳｉとの間に配置してもよい。金属‐Ｓｉ共融点よりも温度が高くなった後に、このドーパントを含む層が金属‐Ｓｉ液相線に溶解される。
【００２６】
ペーストは、粒子形態のＡｇと液体形態のドーパントとの組み合わせで作られ、これによってセルフドーピングのスクリーン印刷可能なペーストを創出する。ペースト組成物は、バインダー、溶剤、及びスクリーン印刷可能なペーストの提供に従来使用される物等をさらに含むことができる。ガラスフリットを含むペースト等のフリットペースト組成物を使用してもよく、窒化ケイ素層を貫通する必要がある場合に特に利用できる。
【００２７】
セルフドーピングＡｇメタリゼーションでは、従来技術の多量燐拡散ステップ及び３回の金属メッキと焼結ステップを、１回のステップ‐印刷ステップあるいは溝へのセルフドーピングコンタクト材料の着層ステップ、に代えることができる。その結果、ステップの回数が減り、実質的に同じ高効率性を提供しつつ従来の埋設型電池の製造ステップを相当程度単純化できる。
【００２８】
図２Ａは、本発明の、前面に少量燐拡散１２層が提供されたシリコン基板１０に刻まれた非ドープ溝２０を示す。少量燐拡散１２層は、溝の形成前に誘電層１８で覆われていることが望ましい。誘電層１８は太陽電池の反射防止コーティングとして作用し、溝外側に印刷された余剰金属と拡散層１２との間の治金反応を最小限とする。シリコン基板１０はｐ型半導体シリコンを含んでいることが望ましいが、ｎ型シリコンといずれの導電性のゲルマニウムあるいはシリコン‐ゲルマニウム基板を含む他の基板を利用してもよい。少量燐拡散１２層は、液体ＰＯＣｌ３を使用した気体拡散法を含む従来手段で提供される。しかし、コーティング法、ディッピング法、あるいはスピン‐オン法等の従来法による液体ソースの提供、あるいはＰ２Ｏ５等の固体ソース材料を高温に加熱する固体ソース法の提供等、その他の拡散ソース法でも利用できる。一般的に、普通の気体ＰＯＣｌ３拡散法が好ましい。
【００２９】
溝２０を所望の大きさに提供できるあらゆる方法で切断する又は刻むことができる。レーザースクライビングの使用が望ましいが、エッチング、機械的切削等他の方法を利用してもよい。溝２０は、基板面上の両端部間で互いに実質的に平行に走行する縦方向の凹部である。
【００３０】
図面では、特に図２Ａから２Ｃでは、溝２０の寸法、種々な層の厚み、及び他の寸法は実際の割合ではなく、説明と理解のために概略的に示されている。一般的に、埋設コンタクト溝２０は幅よりも深さのほうが大きく、１実施例では幅の何倍かの深さで示されている。例えば、溝２０の幅は約１０μｍと約５０μｍの間で、約２０μｍが好ましく、深さは約２０μｍと約６０μｍの間であり（部分的には基板１０の厚みによる）、約４０μｍが好ましい。溝２０は図２Ａの如く直線で囲まれた形状の断面を有していないであろう。
【００３１】
むしろ傾いた側壁等を有した丸形状の断面であろう。平行の溝２０は、部分的な電池のデザインの観点から所定距離で離されている。あらゆる実用的な分離が可能であり、隣接する平行溝２０は約１０００μｍから約３５００μｍの距離（中心線から中心線まで）で分離でき、約１５００μｍから約２５００μｍの距離で分離することが望ましい。完成した太陽電池（屈折率が約２の窒化ケイ素が使用された場合）の誘電層１８の厚みは好適には約８０nｍであり、拡散層１２の厚みは好適には約２００から１５００nｍである。
【００３２】
図２Ｂは、セルフドーピングコンタクト型材料６０を充填した溝２０を示す。セルフドーピング材料６０は前述の材料でいずれでもよく、Ａｇを含んだペーストとＰであるシリコンドーパントを含んだものが望ましい。あるいはセルフドーピングコンタクト材料６０は、Ｐまたは他のドーパントでコーティングされたＡｇ粒子の乾燥組成物で、Ａｇとドーパントが適用されるか（Ａｇを先ず適用し次にドーパントを適用する、あるいはドーパントを先ず適用して次にＡｇを適用する）、溝に簡単且つ安価に選択的に適用できるセルフドーピングコンタクト材料の他の組成物であってもよい。
【００３３】
セルフドーピングコンタクト材料６０の適用後、そのセルフドーピングコンタクト材料を好適にはＡｇ：Ｓｉ共融点（８４５℃）よりも高い温度で加熱又は焼結してシリコンと合金し、セルフドーピングコンタクトを有するＡｇグリッドを形成し、図２Ｃに示す構造を得る。Ａｇは温度が共融点を超えた時にＳｉをインターフェイスで部分的に溶解し、温度が下がった時に沈殿シリコンが燐でドーピングされ、溝の内面にシリコン７０のドープ層が得られ、Ａｇコンタクトが溝を埋める。
【００３４】
１回の燐拡散ステップとグリッドにセルフドーピングペーストを用いた、本発明の製造ステップの１例は以下の通りである。
【００３５】
１．アルカリエッチング
２．少量燐拡散（６０から１００Ω/ｓｑ）
３．ＨＦエッチング
４．前面への窒化ケイ素デポジション（着層）
５．前面での（レーザーによる）溝形成
６．前面溝内へのセルフドーピングペースト（例：Ａｇ：Ｐ）の着層
７．背面へのアルミ着層
８．ＡｇとＡｌコンタクトを同時に合金化するための熱処理
前述のステップで、アルカリエッチングは表面を洗浄する。高温又は低温の水酸化ナトリウム等、あらゆる適したアルカリエッチング材料が利用できる。例として、約２重量％から５０重量％の水酸化ナトリウム水溶液を好ましくは約６０℃から約９５℃で利用してもよい。
【００３６】
少量燐拡散ステップは前述の如くである。拡散ステップに続いて、好適には２重量％から５０重量％のフッ化水素（ＨＦ）酸の水溶液等を用いた酸エッチングステップが実施される。ＨＦ酸を含んだ溶液にウエハーを浸漬させるステップを含むあらゆる従来方法が利用できる。酸化物は、特にカプセル化光起電性モジュールで問題を生じるため、少量燐拡散からの酸化物が好適あるいはオプション的に、ＨＦ等の酸で除去される。ＨＦエッチングに続き、好適あるいはオプション的に、誘電層の着層で露出シリコン面をパッシベーション処理する。窒化ケイ素（ＳｉＮ）を、太陽電池製造においてシリコン面をパッシベーション処理するための技術として知られるプラズマ増強化学蒸着デポジション（ＰＥＣＶＤ）または低圧化学蒸着デポジション（ＬＰＣＶＤ）で着層してもよい。望むなら、ＳｉＯ２層の熱成長、またはＳｉＯ２，ＴｉＯ２，Ｔａ２Ｏ５等の他の誘電材料の着層等を、印刷法、スプレー法、ＰＥＣＶＤ法等の様々な手段で、パッシベーション処理のための方法及び材料として利用してもよい。
【００３７】
ＳｉＮでのパッシベーション処理に続いて、望む場合には溝が前面に形成される。Ｑ−スイッチ式Ｎｄ：ＹＡＧレーザー等のレーザーの利用が望ましい。機械的切削あるいは前述の手段等の他の手段を利用してもよい。オプションで、溝の形成後、水酸化ナトリウムまたは水酸化カリウムを含む化学的溶液等での洗浄ステップを追加してもよい。
【００３８】
続いて溝２０をＡｇ：Ｐペースト等のセルフドーピングコンタクト材料で充填する。この充填をスクリーン印刷法によって実施しても、他の手段を利用して実施してもよい。図２Ｂは、溝のみを基板１０の上面レベルまで充填したセルフドーピングコンタクト材料６０を示すが、セルフドーピングコンタクト材料６０と得られたコンタクト８０（図２Ｃに示す）は表面を超えてもよく、オプションとしてドーム形でもよい。
【００３９】
従来型の電池には、あらゆる金属バックコンタクトが利用できる。好適実施例では前述の如くＡｌバックコンタクトが提供される。Ａｇ：Ｐペーストの熱処理前にＡｌを提供することは、１回の熱処理ステップで、埋設コンタクトの１部を形成するＡｇ：Ｐペースト中で同時にＡｇを合金化しＡｌでバックコンタクトを形成するには特に好ましい実施例である。Ａｌバックコンタクトを、例えば、電子ビーム蒸着法、スパッタリング法、スクリーン印刷法または他の技術によって提供できる。
【００４０】
マスキングとストリッピングを追加してメッキ処理の後に、高メッキ処理温度によって影響されることがあるステップ４をＳｉＮ層のパッシベーション維持のためにオプションで実施できる。あるいは、ステップ５を始めに実施することもできる。溝２０がＳｉＮ等でパッシベーション処理される場合には、セルフドーピングコンタクト材料６０はオプションでまたは好適にフリットを含んでいる。
【００４１】
１実施例では、少量燐拡散ステップを溝２０の形成に続けて提供することができる。この製法では必須意ではないが典型的にはＳｉＮ等でのパッシベーション処理は、好適にはフリットが利用できるようにセルフドーピングコンタクト材料６０の提供前に実施されるであろう。しかしこのアプローチは、溝２０内でｎ型ドーパントの追加的効果を提供するという利点がある。すなわち、少量燐拡散ステップは溝壁面内部の部分的なドーピングを提供し、セルフドーピングコンタクト材料６０の使用によって実質的な追加ｎ型ドーピングを提供する。この方法では、溝側壁内のドーピングは、連続ドーピングステップの追加的効果によって実質的には表面ドーピングよりも大きくなる。
【００４２】
本発明の好適実施例について説明したが、他の実施例でも同じ結果を得ることができる。本発明の変形は当業者には明らかであり、本発明はそれら変形を含んでいる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１Ａ】図１Ａは、製造過程での従来技術による、溝が刻まれたシリコン基板の断面図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは、溝内の多量燐拡散後の従来技術によるシリコン基板を示す。
【図１Ｃ】図１Ｃは、無電メッキにより金属を追加して埋設コンタクト型太陽電池を形成した従来技術によるシリコン基板を示す。
【図２Ａ】図２Ａは、少量燐拡散と溝形成が施された本発明のシリコン基板の断面図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、本発明に従って、セルフドーピングコンタクト材料を溝内に配置したシリコン基板を示す。
【図２Ｃ】図２Ｃは、熱処理ステップ後の本発明の埋設コンタクト型太陽電池の断面図である。
【技術分野】
【０００１】
関連出願
本願は２００４年２月５日出願の米国仮特許願６０/５４２４５４「セルフドーピングコンタクトを使用した埋設コンタクト型電池の製造方法」並びに２００４年２月５日出願の米国仮特許願６０/５４２３９０「バックコンタクト型シリコン太陽電池の製造法」の優先権を主張する。本願は米国特許願弁理士整理番号３１４７４−１００５−ＵＴ「エミッターラップスルーバックコンタクト型シリコン太陽電池のコンタクト製造法」（ピーター・ハッケ及びジェームス・Ｍ・ジー）並びに米国特許願弁理士整理番号３１４７４−１００６−ＵＴ「バックコンタクト型太陽電池並びその製造法」（ジェームス・Ｍ・ジー及びピータ
ー・ハッケ）に関連する。
【０００２】
本発明は、天然光あるいは人工光を問わず光線から直接的に電気を発生させる太陽電池に関する。特に、本発明は電池の前面及び/又は背面に埋設させたコンタクトを含んだ太陽電池とその製造方法とに関する。
【背景技術】
【０００３】
以下の説明はいくつかの出版物や参考資料に言及する。そのような出版物の説明は本発明の科学的原理のさらに完全な背景を提供するためであり、それらが本発明の特許性の判定に対する従来技術であるものと出願人が認めているとは解釈すべきではない。
【０００４】
典型的な“埋設コンタクト”シリコン太陽電池では、電流回収グリッドは前面の溝内に埋設されている。グリッドコンタクトによって占められる表面積（グリッドオブスキュレーション）を最小化することで電流回収に利用できる面積を増量させることができる。しかし、たとえ表面コンタクト面積を少なくしようと、直列抵抗損失は増加しない。なぜなら、コンタクト面積はコンタクトの深度に関連して増加し、導電体のための大きな断面積が存在するからである。埋設コンタクト型電池の他の利点には、埋設コンタクト溝内のみでの重拡散(heavy diffusion)（電子とホールの再結合によりコンタクト抵抗と損失を減少させる）が含まれ、コンタクト金属化（メッキ）は溝内のみに選択的に提供される。埋設コンタクト型電池及びそのような電池の製造方法は、例えば米国特許４７２６８５０及び４７４８１３０において解説されている。高効率で大面積の埋設コンタクト型太陽電池は単結晶並びに多結晶のシリコン基板の両方で実現している。
【０００５】
埋設コンタクト型太陽電池の製造のための代表的製造ステップは以下の通りである。
【０００６】
１．アルカリエッチング
２．少量燐拡散（６０から１００Ω/ｓｑ）
３．ＨＦエッチング
４．前面または両面への窒化ケイ素デポジション（着層）
５．前面でのレーザーによる溝形成及びエッチング
６．溝内の多量燐拡散（＜２０Ω/ｓｑ）
７．背面へのアルミ着層
８．背面の誘電層を通ったアルミ合金化
９．ＨＦエッチング
１０．無電メッキによる溝内への薄Ｎｉ層着層
１１．Ｎｉ層の焼結
１２．無電メッキによる溝内へのＣｕ着層
図１Ａで示すように、従来技術方法に従ったシリコン基板１０製の埋設コンタクト型太陽電池は照射面の少量燐拡散層１２と、前面上に積層された、あるいは熱的に成長した誘電層１８と、その後に提供された溝２０とを含んでいる。図１Ｂで示すように、溝２０の形成後に多量燐拡散層３０が気体拡散法等の手段で、好適にはＰＯＣｌ３、ＰＨ３、ＰＢｒ３あるいは他の気体燐プリカーサーを使用して提供される。またアルミ層が提供され、続くステップで合金化されてアルミ合金ジャンクション５０を電池の背面に提供する。その後に、重分散処理された溝２０には、例えば薄Ｎｉ層４２が無電メッキされ、続いてそのＮｉ層が焼結処理され、さらにＣｕ層４０が無電メッキされることで金属充填される。図１Ｃで示すように、最終的には、コンタクト抵抗とコンタクト再結合を低減させるために内側面３０には重ドープ処理（例えば、多量燐拡散層）が施された溝と、金属グリッドまたはコンタクト４０、４２が提供される。あるいは、米国特許４７４８１３０で開示されるように、銀（Ａｇ）金属ペーストを重ドープ溝に提供して焼結処理することができる。
【０００７】
従来技術の埋設コンタクト型電池はいくつかの利点を備えている。その利点には、高電流回収効率のための照射面上の少量燐拡散層、低コンタクト抵抗及び低コンタクト再結晶のための溝内の多量燐拡散層、並びに多量燐拡散層と無電メッキの溝に対する自己整合が含まれる。従来方法には単純バリエーションが存在する。例えば、ダイシング鋸またはダイヤモンド鋸をレーザースクライバーの代わりに使用して溝を形成する（レーザーパターン加工はさらに細い線を提供する）。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従来技術加工ステップの主たる弱点は、比較的に複雑であり、時間を要し、高コストなことである。いくつかのステップを排除することは有利である。例えば、溝内への気体燐の第２拡散ステップを排除し、改良した装置を実現することは有利である。さらに無電メッキステップの排除は有利である。なぜなら、無電メッキには厳格な管理を必要とする有害化学物質を含んだ廃水の問題が関与するからである。
【０００９】
太陽電池の表面にセルフドーピング金属コンタクトを使用することはミエール他によって米国特許６１８０８６９において説明されている。ダニエル・ミエール他の「ドーパントソースでコーティングされた銀を使用したシリコンへのセルフドーピングコンタクト」（第２８回ＩＥＥＥ光起電専門家会議）６９ページ（２０００年）参照。ドープされたシリコン層を提供し、同時にコンタクトを提供するために、Ａｇ：ドーパントペーストをシリコン表面に直接的に提供するか、窒化ケイ素層を通して焼結処理することができる。後者の場合、ペーストは窒化物を溶解させる成分を含んでいなければならない（参照文献：Ｍ・ヒラリ他「１００Ω/ｓｑエミッターを使用したスクリーン印刷されたシリコン太陽電池で高充填率を達成するためのセルフドーピングＡｇペースト焼結の改良」第２９回ＩＥＥＥ光起電専門家会議、ニューオーリンズ市、ルイジアナ州、２００２年５月）しかし、セルフドーピング金属コンタクト法は表面にのみ提供され、電池の表面にセルフドーピングペーストが広がることによる高陰影
損失を蒙る。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は太陽電池の製造方法を提供し、電池基板に少なくとも１本の溝を刻むステップと、その溝内にセルフドーピングコンタクト材料を提供するステップと、そのセルフドーピングコンタクト材料を加熱処理するステップとを含み、同時的に溝のドーピング処理とメッキ処理とを行うことができる。好適にはセルフドーピングコンタクト材料はシリコンドーパントを含んでおり、そのシリコンドーパントは好適には燐を含んでいる。セルフドーピングコンタクト材料は好適には銀を含んでおり、好適には銀粒子と燐とを含んだペーストである。好適には電池基板はｐ型シリコン基板を含んでおり、好適にはセルフドーピングコンタクト材料は銀とｎ型シリコンドーパントとを含んでいる。あるいは、電池基板はｎ型シリコン基板を含み、セルフドーピングコンタクト材料は銀とｐ型シリコンドーパントとを含む。
【００１１】
好適には、加熱ステップは電池の背面のバックコンタクトを合金化するステップを含み、好適にはバックコンタクトはアルミニウムを含んでいる。この方法では、少なくとも１本の溝を刻むスクライブ処理は好適には複数の溝のスクライブ処理を含み、溝の深度は溝幅の倍数である。
【００１２】
本発明は前述の方法で製造された太陽電池をも提供する。
【００１３】
本発明は太陽電池を製造するための基板をも提供する。この基板は前面と背面とを有した平坦な半導体基板と、半導体基板の表面に刻まれた少なくとも１本の溝と、その溝内に提供されたセルフドーピングコンタクト材料を含んでいる。そのセルフドーピングコンタクト材料は好適にはペースト状であり、好適には銀を含んでいる。半導体基板は好適には結晶シリコンを含んでおり、セルフドーピングコンタクト材料は好適にはシリコンドーパントを含んでおり、シリコンドーパントは好適には燐を含んでいる。好適には半導体はｐ型シリコン基板を含んでおり、セルフドーピングコンタクト材料は好適には銀とｎ型シリコンドーパントとを含んでいる。半導体基板は好適には溝を有した面に燐拡散層を含んでいる。本発明の基板は好適には溝を有した面の反対面にアルミニウム層を含んでいる。
【００１４】
本発明は少なくとも１本の溝と、溝内に提供されたコンタクトとを含んだ太陽電池を提供する。そのコンタクトはドーパントを含んでいる。コンタクトは好適には銀を含んでいる。ドーパントは好適にはシリコンドーパントを含んでおり、シリコンドーパントは好適には燐を含んでいる。
【００１５】
本発明の主な目的は、埋設コンタクト型太陽電池の製造方法を単純化することである。
【００１６】
本発明の別の目的は、埋設コンタクト型太陽電池内での金属コンタクトのドーピング処理と形成とを同時的に提供することである。
【００１７】
本発明の主な利点は、より安価な太陽電池を最小のグリッドオブスキュレーションで提供することである。
【００１８】
本発明の別の利点は、多量燐拡散ステップと、埋設コンタクトを形成するための無電メッキまたは１以上の金属を導入する分離したステップとを含んで埋設コンタクト型太陽電池の製造における数々のステップを省略することである。
【００１９】
その他の目的、利点及び新規な特徴、並びに本発明の利用可能性については以下の詳細な説明で図面と共に説明するが、以下の説明で１部は当業者には明らかとなるであろうし、あるいは発明の実施によって明らかとなるであろう。本発明の目的及び利点は添付の請求の範囲によって理解及び実施ができるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
添付の図面は本発明の実施例を示しており、詳細な説明と共に本発明の原理について説明している。図面は本発明の好適実施例の説明のみを目的としており、本発明を限定するものではない。
【００２１】
本発明では無電メッキステップの省略を可能にし、埋設コンタクト型太陽電池の製造を単純化することができる、セルフドーピングコンタクトを利用することで埋設コンタクト型構造を電池表面の前面、背面のいずれかあるいは両方に提供することができる。セルフドーピングコンタクトはＡｇ：ドーパントペーストでよいが、これに限られない。
【００２２】
シリコン基板は典型的には多結晶シリコンであるが、ガラスまたは他の基板上の単結晶、三結晶及び薄膜結晶‐シリコンフィルム等のタイプの他のシリコン基板を利用することもできる。典型的には、シリコンはｐ型半導体基板である。本発明をｎ型半導体基板に応用することもできる。
【００２３】
本発明の１好適実施例は、多量燐拡散ステップを省略し、無電メッキステップ（２回のメッキステップ及び１回の焼結ステップ）を１回の印刷ステップと焼結処理ステップに代える埋設コンタクト型太陽電池の製造方法を提供する。これは主にセルフドーピングコンタクト材料を用いて溝を充填することで達成される。セルフドーピングコンタクト材料は、元素金属または合金、及びコンタクト形成中にシリコン基板表面をドーピングするシリコンドーパントの両方を含んでいる。シリコンドーパントは、燐（Ｐ）、アンチモン（Ｓｂ）、あるいはヒ素（Ａｓ）等のｎ型ドーパントであり、ｎ型層を形成する。あるいは、基板がｎ型である場合は、ドーパントは好適にはインジウム（Ｉｎ）、アルミニウム（Ａｌ），ホウ素（Ｂ）、あるいはガリウム（Ｇａ）等のｐ型ドーパントであり、ｐ型層を形成する。金属キャリアは好適にはシリコンと比較的低温合金となる良好な伝導体である。後者の特性によって、金属キャリアを太陽電池から電流を導くためのグリッドラインとして使用できる。候補材料には、Ａｇ，Ａｌ，Ｃｕ，Ｓｎ及びＡｕが含まれ、その特性（大気内でほとんど酸化せず焼結できる）、良好な伝導性、及びＳｉ材料との両立性（Ａｇは太陽電池効率を下げる可能性があるＳｉでの強力な再結合中心ではない）の点からＡｇが好適である。
【００２４】
１好適実施例では、セルフドーピングコンタクト型材料はペーストであり、好適にはＰでドーピングされたＡｇ粒子を含んでいる。ペーストは、スクリーン印刷、スキージ法あるいは他の印刷又は着層手段を含むあらゆる実行可能な手段によって溝に提供される。Ａｇ：Ｐペーストの提供後、太陽電池はＡｇ：Ｓｉ共融温度（８４５℃）より高い温度で焼結処理されてドープされたコンタクトを有するＡｇグリッドを形成する。Ａｇは、温度が共融点を超えた場合はＳｉを部分的に境界面で溶解させ、温度が下がった時に沈殿シリコンが燐でドーピングされる。ＳｂまたはＡｓ等、Ｐ以外のＮ型ドーパントを特に好適にＡｇと共に利用することもできる。同様に、セルフドーピングペーストの使用が好ましいものの、Ａｇの他形態、特にＡｇ：ドーパントを利用することもできる。
【００２５】
別実施例では、Ａｇペーストあるいは他のＡｇ層を溝内にスクリーン印刷、スキージ法、あるいはスパッタリング又は蒸着法を含む他の印刷又は着層手段を含んだあらゆる実行可能な手段で提供する。その後Ａｇ層を、燐化合物を含む層等、ｎ型ドーパントを含む材料でコーティング処理する。あるいは、基板がｎ型の場合でｐ型層が望ましい時には、上に重なる層は、ホウ素（Ｂ），インジウム（Ｉｎ）、ガリウム（Ｇａ），あるいはアルミニウム（Ａｌ）等のｐ型ドーパントを含む材料を含むことができ、スクリーン印刷又は他の印刷法、あるいはスパッタリング法又は蒸着法を含む着層手段を含んだあらゆる実行可能な手段で提供する。このドーパントを含む層を、キャリア金属（この場合はＡｇ）とＳｉとの間に配置してもよい。金属‐Ｓｉ共融点よりも温度が高くなった後に、このドーパントを含む層が金属‐Ｓｉ液相線に溶解される。
【００２６】
ペーストは、粒子形態のＡｇと液体形態のドーパントとの組み合わせで作られ、これによってセルフドーピングのスクリーン印刷可能なペーストを創出する。ペースト組成物は、バインダー、溶剤、及びスクリーン印刷可能なペーストの提供に従来使用される物等をさらに含むことができる。ガラスフリットを含むペースト等のフリットペースト組成物を使用してもよく、窒化ケイ素層を貫通する必要がある場合に特に利用できる。
【００２７】
セルフドーピングＡｇメタリゼーションでは、従来技術の多量燐拡散ステップ及び３回の金属メッキと焼結ステップを、１回のステップ‐印刷ステップあるいは溝へのセルフドーピングコンタクト材料の着層ステップ、に代えることができる。その結果、ステップの回数が減り、実質的に同じ高効率性を提供しつつ従来の埋設型電池の製造ステップを相当程度単純化できる。
【００２８】
図２Ａは、本発明の、前面に少量燐拡散１２層が提供されたシリコン基板１０に刻まれた非ドープ溝２０を示す。少量燐拡散１２層は、溝の形成前に誘電層１８で覆われていることが望ましい。誘電層１８は太陽電池の反射防止コーティングとして作用し、溝外側に印刷された余剰金属と拡散層１２との間の治金反応を最小限とする。シリコン基板１０はｐ型半導体シリコンを含んでいることが望ましいが、ｎ型シリコンといずれの導電性のゲルマニウムあるいはシリコン‐ゲルマニウム基板を含む他の基板を利用してもよい。少量燐拡散１２層は、液体ＰＯＣｌ３を使用した気体拡散法を含む従来手段で提供される。しかし、コーティング法、ディッピング法、あるいはスピン‐オン法等の従来法による液体ソースの提供、あるいはＰ２Ｏ５等の固体ソース材料を高温に加熱する固体ソース法の提供等、その他の拡散ソース法でも利用できる。一般的に、普通の気体ＰＯＣｌ３拡散法が好ましい。
【００２９】
溝２０を所望の大きさに提供できるあらゆる方法で切断する又は刻むことができる。レーザースクライビングの使用が望ましいが、エッチング、機械的切削等他の方法を利用してもよい。溝２０は、基板面上の両端部間で互いに実質的に平行に走行する縦方向の凹部である。
【００３０】
図面では、特に図２Ａから２Ｃでは、溝２０の寸法、種々な層の厚み、及び他の寸法は実際の割合ではなく、説明と理解のために概略的に示されている。一般的に、埋設コンタクト溝２０は幅よりも深さのほうが大きく、１実施例では幅の何倍かの深さで示されている。例えば、溝２０の幅は約１０μｍと約５０μｍの間で、約２０μｍが好ましく、深さは約２０μｍと約６０μｍの間であり（部分的には基板１０の厚みによる）、約４０μｍが好ましい。溝２０は図２Ａの如く直線で囲まれた形状の断面を有していないであろう。
【００３１】
むしろ傾いた側壁等を有した丸形状の断面であろう。平行の溝２０は、部分的な電池のデザインの観点から所定距離で離されている。あらゆる実用的な分離が可能であり、隣接する平行溝２０は約１０００μｍから約３５００μｍの距離（中心線から中心線まで）で分離でき、約１５００μｍから約２５００μｍの距離で分離することが望ましい。完成した太陽電池（屈折率が約２の窒化ケイ素が使用された場合）の誘電層１８の厚みは好適には約８０nｍであり、拡散層１２の厚みは好適には約２００から１５００nｍである。
【００３２】
図２Ｂは、セルフドーピングコンタクト型材料６０を充填した溝２０を示す。セルフドーピング材料６０は前述の材料でいずれでもよく、Ａｇを含んだペーストとＰであるシリコンドーパントを含んだものが望ましい。あるいはセルフドーピングコンタクト材料６０は、Ｐまたは他のドーパントでコーティングされたＡｇ粒子の乾燥組成物で、Ａｇとドーパントが適用されるか（Ａｇを先ず適用し次にドーパントを適用する、あるいはドーパントを先ず適用して次にＡｇを適用する）、溝に簡単且つ安価に選択的に適用できるセルフドーピングコンタクト材料の他の組成物であってもよい。
【００３３】
セルフドーピングコンタクト材料６０の適用後、そのセルフドーピングコンタクト材料を好適にはＡｇ：Ｓｉ共融点（８４５℃）よりも高い温度で加熱又は焼結してシリコンと合金し、セルフドーピングコンタクトを有するＡｇグリッドを形成し、図２Ｃに示す構造を得る。Ａｇは温度が共融点を超えた時にＳｉをインターフェイスで部分的に溶解し、温度が下がった時に沈殿シリコンが燐でドーピングされ、溝の内面にシリコン７０のドープ層が得られ、Ａｇコンタクトが溝を埋める。
【００３４】
１回の燐拡散ステップとグリッドにセルフドーピングペーストを用いた、本発明の製造ステップの１例は以下の通りである。
【００３５】
１．アルカリエッチング
２．少量燐拡散（６０から１００Ω/ｓｑ）
３．ＨＦエッチング
４．前面への窒化ケイ素デポジション（着層）
５．前面での（レーザーによる）溝形成
６．前面溝内へのセルフドーピングペースト（例：Ａｇ：Ｐ）の着層
７．背面へのアルミ着層
８．ＡｇとＡｌコンタクトを同時に合金化するための熱処理
前述のステップで、アルカリエッチングは表面を洗浄する。高温又は低温の水酸化ナトリウム等、あらゆる適したアルカリエッチング材料が利用できる。例として、約２重量％から５０重量％の水酸化ナトリウム水溶液を好ましくは約６０℃から約９５℃で利用してもよい。
【００３６】
少量燐拡散ステップは前述の如くである。拡散ステップに続いて、好適には２重量％から５０重量％のフッ化水素（ＨＦ）酸の水溶液等を用いた酸エッチングステップが実施される。ＨＦ酸を含んだ溶液にウエハーを浸漬させるステップを含むあらゆる従来方法が利用できる。酸化物は、特にカプセル化光起電性モジュールで問題を生じるため、少量燐拡散からの酸化物が好適あるいはオプション的に、ＨＦ等の酸で除去される。ＨＦエッチングに続き、好適あるいはオプション的に、誘電層の着層で露出シリコン面をパッシベーション処理する。窒化ケイ素（ＳｉＮ）を、太陽電池製造においてシリコン面をパッシベーション処理するための技術として知られるプラズマ増強化学蒸着デポジション（ＰＥＣＶＤ）または低圧化学蒸着デポジション（ＬＰＣＶＤ）で着層してもよい。望むなら、ＳｉＯ２層の熱成長、またはＳｉＯ２，ＴｉＯ２，Ｔａ２Ｏ５等の他の誘電材料の着層等を、印刷法、スプレー法、ＰＥＣＶＤ法等の様々な手段で、パッシベーション処理のための方法及び材料として利用してもよい。
【００３７】
ＳｉＮでのパッシベーション処理に続いて、望む場合には溝が前面に形成される。Ｑ−スイッチ式Ｎｄ：ＹＡＧレーザー等のレーザーの利用が望ましい。機械的切削あるいは前述の手段等の他の手段を利用してもよい。オプションで、溝の形成後、水酸化ナトリウムまたは水酸化カリウムを含む化学的溶液等での洗浄ステップを追加してもよい。
【００３８】
続いて溝２０をＡｇ：Ｐペースト等のセルフドーピングコンタクト材料で充填する。この充填をスクリーン印刷法によって実施しても、他の手段を利用して実施してもよい。図２Ｂは、溝のみを基板１０の上面レベルまで充填したセルフドーピングコンタクト材料６０を示すが、セルフドーピングコンタクト材料６０と得られたコンタクト８０（図２Ｃに示す）は表面を超えてもよく、オプションとしてドーム形でもよい。
【００３９】
従来型の電池には、あらゆる金属バックコンタクトが利用できる。好適実施例では前述の如くＡｌバックコンタクトが提供される。Ａｇ：Ｐペーストの熱処理前にＡｌを提供することは、１回の熱処理ステップで、埋設コンタクトの１部を形成するＡｇ：Ｐペースト中で同時にＡｇを合金化しＡｌでバックコンタクトを形成するには特に好ましい実施例である。Ａｌバックコンタクトを、例えば、電子ビーム蒸着法、スパッタリング法、スクリーン印刷法または他の技術によって提供できる。
【００４０】
マスキングとストリッピングを追加してメッキ処理の後に、高メッキ処理温度によって影響されることがあるステップ４をＳｉＮ層のパッシベーション維持のためにオプションで実施できる。あるいは、ステップ５を始めに実施することもできる。溝２０がＳｉＮ等でパッシベーション処理される場合には、セルフドーピングコンタクト材料６０はオプションでまたは好適にフリットを含んでいる。
【００４１】
１実施例では、少量燐拡散ステップを溝２０の形成に続けて提供することができる。この製法では必須意ではないが典型的にはＳｉＮ等でのパッシベーション処理は、好適にはフリットが利用できるようにセルフドーピングコンタクト材料６０の提供前に実施されるであろう。しかしこのアプローチは、溝２０内でｎ型ドーパントの追加的効果を提供するという利点がある。すなわち、少量燐拡散ステップは溝壁面内部の部分的なドーピングを提供し、セルフドーピングコンタクト材料６０の使用によって実質的な追加ｎ型ドーピングを提供する。この方法では、溝側壁内のドーピングは、連続ドーピングステップの追加的効果によって実質的には表面ドーピングよりも大きくなる。
【００４２】
本発明の好適実施例について説明したが、他の実施例でも同じ結果を得ることができる。本発明の変形は当業者には明らかであり、本発明はそれら変形を含んでいる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１Ａ】図１Ａは、製造過程での従来技術による、溝が刻まれたシリコン基板の断面図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは、溝内の多量燐拡散後の従来技術によるシリコン基板を示す。
【図１Ｃ】図１Ｃは、無電メッキにより金属を追加して埋設コンタクト型太陽電池を形成した従来技術によるシリコン基板を示す。
【図２Ａ】図２Ａは、少量燐拡散と溝形成が施された本発明のシリコン基板の断面図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、本発明に従って、セルフドーピングコンタクト材料を溝内に配置したシリコン基板を示す。
【図２Ｃ】図２Ｃは、熱処理ステップ後の本発明の埋設コンタクト型太陽電池の断面図である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽電池の製造方法であって、
電池基板に少なくとも１本の溝を刻むステップと；
前記溝内にセルフドーピングコンタクト材料を提供するステップと；
前記セルフドーピングコンタクト材料を加熱処理して、同時的に溝のドーピング処理とメッキ処理とを行うステップと；
を含んでいることを特徴とする方法。
【請求項２】
セルフドーピングコンタクト材料はシリコンドーパントを含んでいることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
シリコンドーパントは燐を含んでいることを特徴とする請求項２記載の方法。
【請求項４】
セルフドーピングコンタクト材料は銀を含んでいることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項５】
セルフドーピングコンタクト材料は銀粒子と燐とを含んだペーストであることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項６】
電池基板はｐ型シリコン基板を含んでおり、セルフドーピングコンタクト材料は銀とｎ型シリコンドーパントとを含んでいることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項７】
電池基板はｎ型シリコン基板を含んでおり、セルフドーピングコンタクト材料は銀とｐ型シリコンドーパントとを含んでいることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項８】
加熱ステップは電池の背面のバックコンタクトを合金化するステップをさらに含んでいることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項９】
バックコンタクトはアルミニウムを含んでいることを特徴とする請求項８記載の方法。
【請求項１０】
少なくとも１本の溝を刻むステップは複数の溝を刻むステップを含み、溝の深度は溝幅の倍数であることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項１１】
請求項１記載の方法によって製造された太陽電池。
【請求項１２】
太陽電池を製造するための基板であって、
前面と背面とを有した平坦な半導体基板と；
前記半導体基板の表面に刻まれた少なくとも１本の溝と；
前記溝内に提供されたセルフドーピングコンタクト材料と；
を含んでいることを特徴とする基板。
【請求項１３】
セルフドーピングコンタクト材料はペーストを含んでいることを特徴とする請求項１２記載の基板。
【請求項１４】
セルフドーピングコンタクト材料は銀を含んでいることを特徴とする請求項１２記載の基板。
【請求項１５】
半導体基板は結晶シリコンを含んでおり、セルフドーピングコンタクト材料はシリコンドーパントを含んでいることを特徴とする請求項１２記載の基板。
【請求項１６】
シリコンドーパントは燐を含んでいることを特徴とする請求項１５記載の基板。
【請求項１７】
半導体基板はｐ型シリコン基板を含んでおり、セルフドーピングコンタクト材料は銀とｎ型シリコンドーパントとを含んでいることを特徴とする請求項１記載の基板。
【請求項１８】
半導体基板は溝を有した面に燐拡散層をさらに含んでいることを特徴とする請求項１２記載の基板。
【請求項１９】
溝を有した面の反対面にアルミニウム層をさらに含んでいることを特徴とする請求項１８記載の基板。
【請求項２０】
太陽電池であって、
少なくとも１本の溝と、
実質的に前記溝内に提供され、ドーパントを含むコンタクトと、
を含んでいることを特徴とする太陽電池。
【請求項２１】
コンタクトは銀を含んでいることを特徴とする請求項２０記載の太陽電池。
【請求項２２】
ドーパントはシリコンドーパントを含んでいることを特徴とする請求項２０記載の太陽電池。
【請求項２３】
ドーパントは燐を含んでいることを特徴とする請求項２２記載の太陽電池。
【請求項１】
太陽電池の製造方法であって、
電池基板に少なくとも１本の溝を刻むステップと；
前記溝内にセルフドーピングコンタクト材料を提供するステップと；
前記セルフドーピングコンタクト材料を加熱処理して、同時的に溝のドーピング処理とメッキ処理とを行うステップと；
を含んでいることを特徴とする方法。
【請求項２】
セルフドーピングコンタクト材料はシリコンドーパントを含んでいることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
シリコンドーパントは燐を含んでいることを特徴とする請求項２記載の方法。
【請求項４】
セルフドーピングコンタクト材料は銀を含んでいることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項５】
セルフドーピングコンタクト材料は銀粒子と燐とを含んだペーストであることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項６】
電池基板はｐ型シリコン基板を含んでおり、セルフドーピングコンタクト材料は銀とｎ型シリコンドーパントとを含んでいることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項７】
電池基板はｎ型シリコン基板を含んでおり、セルフドーピングコンタクト材料は銀とｐ型シリコンドーパントとを含んでいることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項８】
加熱ステップは電池の背面のバックコンタクトを合金化するステップをさらに含んでいることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項９】
バックコンタクトはアルミニウムを含んでいることを特徴とする請求項８記載の方法。
【請求項１０】
少なくとも１本の溝を刻むステップは複数の溝を刻むステップを含み、溝の深度は溝幅の倍数であることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項１１】
請求項１記載の方法によって製造された太陽電池。
【請求項１２】
太陽電池を製造するための基板であって、
前面と背面とを有した平坦な半導体基板と；
前記半導体基板の表面に刻まれた少なくとも１本の溝と；
前記溝内に提供されたセルフドーピングコンタクト材料と；
を含んでいることを特徴とする基板。
【請求項１３】
セルフドーピングコンタクト材料はペーストを含んでいることを特徴とする請求項１２記載の基板。
【請求項１４】
セルフドーピングコンタクト材料は銀を含んでいることを特徴とする請求項１２記載の基板。
【請求項１５】
半導体基板は結晶シリコンを含んでおり、セルフドーピングコンタクト材料はシリコンドーパントを含んでいることを特徴とする請求項１２記載の基板。
【請求項１６】
シリコンドーパントは燐を含んでいることを特徴とする請求項１５記載の基板。
【請求項１７】
半導体基板はｐ型シリコン基板を含んでおり、セルフドーピングコンタクト材料は銀とｎ型シリコンドーパントとを含んでいることを特徴とする請求項１記載の基板。
【請求項１８】
半導体基板は溝を有した面に燐拡散層をさらに含んでいることを特徴とする請求項１２記載の基板。
【請求項１９】
溝を有した面の反対面にアルミニウム層をさらに含んでいることを特徴とする請求項１８記載の基板。
【請求項２０】
太陽電池であって、
少なくとも１本の溝と、
実質的に前記溝内に提供され、ドーパントを含むコンタクトと、
を含んでいることを特徴とする太陽電池。
【請求項２１】
コンタクトは銀を含んでいることを特徴とする請求項２０記載の太陽電池。
【請求項２２】
ドーパントはシリコンドーパントを含んでいることを特徴とする請求項２０記載の太陽電池。
【請求項２３】
ドーパントは燐を含んでいることを特徴とする請求項２２記載の太陽電池。
【図１Ａ】
【図１Ｂ】
【図１Ｃ】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図２Ｃ】
【図１Ｂ】
【図１Ｃ】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図２Ｃ】
【公表番号】特表２００７−５２１６６９（Ｐ２００７−５２１６６９Ａ）
【公表日】平成１９年８月２日（２００７．８．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−５５２３０５（Ｐ２００６−５５２３０５）
【出願日】平成１７年２月４日（２００５．２．４）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００５／００３７３８
【国際公開番号】ＷＯ２００５／０８６６３３
【国際公開日】平成１７年９月２２日（２００５．９．２２）
【出願人】（５０５４７１０１５）アドベント ソーラー，インク． (6)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成１９年８月２日（２００７．８．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年２月４日（２００５．２．４）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００５／００３７３８
【国際公開番号】ＷＯ２００５／０８６６３３
【国際公開日】平成１７年９月２２日（２００５．９．２２）
【出願人】（５０５４７１０１５）アドベント ソーラー，インク． (6)
【Ｆターム（参考）】
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