レーザアブレーションを利用する、太陽電池のコンタクトの形成
レーザを利用する太陽電池のコンタクト開口形成について記載する。裏面コンタクト型太陽電池の製造方法は、単結晶基板の上方に多結晶材料層を形成する段階を含む。製造方法はさらに、多結晶材料層の上方に誘電材料積層体を形成する段階を含む。製造方法はまた、レーザアブレーションによって、誘電材料積層体内に複数のコンタクト開口を形成して、コンタクト開口それぞれの内部に多結晶材料層の一部を露呈させる段階と、複数のコンタクト開口内に導電性のコンタクトを形成する段階とを含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、２００９年１２月１日に提出した米国仮特許出願番号６１／２６５，６５２号明細書の恩恵を請求しており、この内容全体をここに参照として組み込むこととする。
【０００２】
ここに記載する発明は、米国エネルギー省により契約番号ＤＥ−ＦＣ３６−０７ＧＯ１７０４３として、政府の援助を受けたものである。従い政府も権利の一部を主張する可能性がある。
【０００３】
本発明の実施形態は、再生可能エネルギー分野に係り、特に、レーザを利用して一工程で損傷のない太陽電池のコンタクト開口を形成する技術に係る。
【背景技術】
【０００４】
半導体および太陽産業で電気的活性領域に金属コンタクトを形成する際には、一定の活性領域を電気的に絶縁するため、または、不動態化するために形成される場合のある誘電材料（酸化物または窒化物材料等）の除去を伴うことが多い。通常行われてきた方法においては、マスク層の成膜、誘電層の選択的エッチング、そして、マスクの除去、または、レーザを利用するエッチングまたはアニーリング等の後工程といった、幾つかの処理工程が必要となる場合が多い。
【図面の簡単な説明】
【０００５】
【図１】本発明の一実施形態における、裏面コンタクト型太陽電池の製造方法における各処理を示すフローチャートを示す。
【０００６】
【図２Ａ】本発明の一実施形態における、図１のフローチャートの一処理に対応する裏面コンタクト型太陽電池の製造における一段階の断面図を示す。
【０００７】
【図２Ｂ】図２Ｂは、本発明の一実施形態における、図１のフローチャートの一処理に対応する裏面コンタクト型太陽電池の製造における一段階の断面図を示す。
【０００８】
【技術分野】
【０００１】
本願は、２００９年１２月１日に提出した米国仮特許出願番号６１／２６５，６５２号明細書の恩恵を請求しており、この内容全体をここに参照として組み込むこととする。
【０００２】
ここに記載する発明は、米国エネルギー省により契約番号ＤＥ−ＦＣ３６−０７ＧＯ１７０４３として、政府の援助を受けたものである。従い政府も権利の一部を主張する可能性がある。
【０００３】
本発明の実施形態は、再生可能エネルギー分野に係り、特に、レーザを利用して一工程で損傷のない太陽電池のコンタクト開口を形成する技術に係る。
【背景技術】
【０００４】
半導体および太陽産業で電気的活性領域に金属コンタクトを形成する際には、一定の活性領域を電気的に絶縁するため、または、不動態化するために形成される場合のある誘電材料（酸化物または窒化物材料等）の除去を伴うことが多い。通常行われてきた方法においては、マスク層の成膜、誘電層の選択的エッチング、そして、マスクの除去、または、レーザを利用するエッチングまたはアニーリング等の後工程といった、幾つかの処理工程が必要となる場合が多い。
【図面の簡単な説明】
【０００５】
【図１】本発明の一実施形態における、裏面コンタクト型太陽電池の製造方法における各処理を示すフローチャートを示す。
【０００６】
【図２Ａ】本発明の一実施形態における、図１のフローチャートの一処理に対応する裏面コンタクト型太陽電池の製造における一段階の断面図を示す。
【０００７】
【図２Ｂ】図２Ｂは、本発明の一実施形態における、図１のフローチャートの一処理に対応する裏面コンタクト型太陽電池の製造における一段階の断面図を示す。
【０００８】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
裏面コンタクト型太陽電池の製造方法であって、
単結晶基板の上方に多結晶材料層を形成する段階と、
前記多結晶材料層の上方に誘電材料積層体を形成する段階と、
レーザアブレーションによって、前記誘電材料積層体内に複数のコンタクト開口を形成して、コンタクト開口それぞれの内部に前記多結晶材料層の一部を露呈させる段階と、
前記複数のコンタクト開口内に導電性のコンタクトを形成する段階と
を備える製造方法。
【請求項２】
前記単結晶基板の上方に前記多結晶材料層を形成する段階は、
単結晶シリコン基板の上方に多結晶シリコン層を形成する段階を含む請求項１に記載の製造方法。
【請求項３】
前記単結晶シリコン基板の上方に前記多結晶シリコン層を形成する段階は、
前記単結晶シリコン基板の上に直接形成された誘電膜の上に直接、前記多結晶シリコン層を形成する段階と、前記多結晶シリコン層の中に、Ｎ型ドーピング領域およびＰ型ドーピング領域両方を形成する段階とを含む請求項２に記載の製造方法。
【請求項４】
前記単結晶基板の上方に前記多結晶材料層を形成する段階は、
前記単結晶基板内のＮ型ドーピング領域およびＰ型ドーピング領域の上方に前記多結晶材料層を形成する段階を含む請求項１に記載の製造方法。
【請求項５】
前記多結晶材料層の上方に前記誘電材料積層体を形成する段階は、
前記多結晶材料層の上に直接、二酸化シリコン層を形成する段階と、前記二酸化シリコン層の上に直接、シリコン窒化物層を形成する段階とを含む請求項１に記載の製造方法。
【請求項６】
前記二酸化シリコン層を形成する段階は、
前記層の厚みを約１から５０ナノメートルの範囲に形成する段階を含む請求項５に記載の製造方法。
【請求項７】
前記多結晶材料層の上方に前記誘電材料積層体を形成する段階は、
シリコン窒化物層のみを形成する段階を含む請求項１に記載の製造方法。
【請求項８】
前記複数のコンタクト開口を形成する段階は、パターニングされたマスクを利用せずに行われる請求項１に記載の製造方法。
【請求項９】
前記複数のコンタクト開口を形成する段階は、
波長が約１０６４ナノメートル以下であるレーザを利用してアブレーションを行う段階を含む請求項１に記載の製造方法。
【請求項１０】
前記多結晶材料層はアモルファスシリコンを含む請求項１に記載の製造方法。
【請求項１１】
単結晶基板の上方に設けられた多結晶材料層と、
前記多結晶材料層の上方に設けられた誘電材料積層体と、
前記誘電材料積層体内に設けられ、前記多結晶材料層の一部に直接連結されている複数の導電性のコンタクトと、
前記多結晶材料層内に設けられ、前記複数の導電性のコンタクトのうちのいずれかと位置合わせされた、リキャストされたポリシグネチャーと
を備える裏面コンタクト型太陽電池。
【請求項１２】
前記多結晶材料層は、多結晶シリコン層であり、前記単結晶基板は、単結晶シリコン基板である請求項１１に記載の裏面コンタクト型太陽電池。
【請求項１３】
前記多結晶シリコン層は、誘電膜の上に直接設けられており、前記誘電膜は前記単結晶シリコン基板の上に直接設けられており、前記多結晶シリコン層は、Ｎ型ドーピング領域およびＰ型ドーピング領域を両方含む請求項１２に記載の裏面コンタクト型太陽電池。
【請求項１４】
前記単結晶シリコン基板は、Ｎ型ドーピング領域およびＰ型ドーピング領域を含む請求項１２に記載の裏面コンタクト型太陽電池。
【請求項１５】
前記誘電材料積層体は、前記多結晶材料層の上に直接設けられた二酸化シリコン層と、前記二酸化シリコン層の上に直接設けられたシリコン窒化物層とを含む請求項１１に記載の裏面コンタクト型太陽電池。
【請求項１６】
前記二酸化シリコン層の厚みは約１から５０ナノメートルの範囲である請求項１５に記載の裏面コンタクト型太陽電池。
【請求項１７】
前記誘電材料積層体はシリコン窒化物層のみを含む請求項１１に記載の裏面コンタクト型太陽電池。
【請求項１８】
前記複数の導電性のコンタクトはそれぞれ丸い形状である請求項１１に記載の裏面コンタクト型太陽電池。
【請求項１９】
裏面コンタクト型太陽電池の製造方法であって、
単結晶基板の上方に多結晶材料層を形成する段階と、
前記多結晶材料層の上方に誘電材料積層体を形成する段階と、
前記多結晶材料層内に、リキャストされたポリシグネチャーを形成する段階と、
前記誘電材料積層体内に複数の導電性のコンタクトを形成して、前記多結晶材料層の一部に直接連結して、前記複数の導電性のコンタクトのうち１つを、前記リキャストされたポリシグネチャーと位置合わせする段階と
を備える製造方法。
【請求項２０】
前記単結晶基板の上方に前記多結晶材料層を形成する段階は、
単結晶シリコン基板の上方に多結晶シリコン層を形成する段階を含む請求項１９に記載の製造方法。
【請求項２１】
前記単結晶シリコン基板の上方に前記多結晶シリコン層を形成する段階は、
前記単結晶シリコン基板の上に直接形成された誘電膜の上に直接、前記多結晶シリコン層を形成する段階と、前記多結晶シリコン層の中に、Ｎ型ドーピング領域およびＰ型ドーピング領域両方を形成する段階とを含む請求項２０に記載の製造方法。
【請求項２２】
前記単結晶シリコン基板の上方に前記多結晶シリコン層を形成する段階は、
前記単結晶基板内のＮ型ドーピング領域およびＰ型ドーピング領域の上方にアモルファスシリコン層を形成する段階を含む請求項２０に記載の製造方法。
【請求項２３】
前記多結晶材料層の上方に前記誘電材料積層体を形成する段階は、
前記多結晶材料層の上に直接、二酸化シリコン層を形成する段階と、前記二酸化シリコン層の上に直接、シリコン窒化物層を形成する段階とを含む請求項１９に記載の製造方法。
【請求項２４】
前記二酸化シリコン層を形成する段階は、
前記層の厚みを約１から５０ナノメートルの範囲に形成する段階を含む請求項２３に記載の製造方法。
【請求項２５】
前記多結晶材料層の上方に前記誘電材料積層体を形成する段階は、
シリコン窒化物層のみを形成する段階を含む請求項１９に記載の製造方法。
【請求項２６】
前記複数の導電性のコンタクトはそれぞれ丸い形状である請求項１９に記載の製造方法。
【請求項２７】
前記リキャストされたポリシグネチャーを形成する段階は、
波長が約１０６４ナノメートル以下であるレーザを利用してアブレーションを行う段階を含む請求項１９に記載の製造方法。
【請求項１】
裏面コンタクト型太陽電池の製造方法であって、
単結晶基板の上方に多結晶材料層を形成する段階と、
前記多結晶材料層の上方に誘電材料積層体を形成する段階と、
レーザアブレーションによって、前記誘電材料積層体内に複数のコンタクト開口を形成して、コンタクト開口それぞれの内部に前記多結晶材料層の一部を露呈させる段階と、
前記複数のコンタクト開口内に導電性のコンタクトを形成する段階と
を備える製造方法。
【請求項２】
前記単結晶基板の上方に前記多結晶材料層を形成する段階は、
単結晶シリコン基板の上方に多結晶シリコン層を形成する段階を含む請求項１に記載の製造方法。
【請求項３】
前記単結晶シリコン基板の上方に前記多結晶シリコン層を形成する段階は、
前記単結晶シリコン基板の上に直接形成された誘電膜の上に直接、前記多結晶シリコン層を形成する段階と、前記多結晶シリコン層の中に、Ｎ型ドーピング領域およびＰ型ドーピング領域両方を形成する段階とを含む請求項２に記載の製造方法。
【請求項４】
前記単結晶基板の上方に前記多結晶材料層を形成する段階は、
前記単結晶基板内のＮ型ドーピング領域およびＰ型ドーピング領域の上方に前記多結晶材料層を形成する段階を含む請求項１に記載の製造方法。
【請求項５】
前記多結晶材料層の上方に前記誘電材料積層体を形成する段階は、
前記多結晶材料層の上に直接、二酸化シリコン層を形成する段階と、前記二酸化シリコン層の上に直接、シリコン窒化物層を形成する段階とを含む請求項１に記載の製造方法。
【請求項６】
前記二酸化シリコン層を形成する段階は、
前記層の厚みを約１から５０ナノメートルの範囲に形成する段階を含む請求項５に記載の製造方法。
【請求項７】
前記多結晶材料層の上方に前記誘電材料積層体を形成する段階は、
シリコン窒化物層のみを形成する段階を含む請求項１に記載の製造方法。
【請求項８】
前記複数のコンタクト開口を形成する段階は、パターニングされたマスクを利用せずに行われる請求項１に記載の製造方法。
【請求項９】
前記複数のコンタクト開口を形成する段階は、
波長が約１０６４ナノメートル以下であるレーザを利用してアブレーションを行う段階を含む請求項１に記載の製造方法。
【請求項１０】
前記多結晶材料層はアモルファスシリコンを含む請求項１に記載の製造方法。
【請求項１１】
単結晶基板の上方に設けられた多結晶材料層と、
前記多結晶材料層の上方に設けられた誘電材料積層体と、
前記誘電材料積層体内に設けられ、前記多結晶材料層の一部に直接連結されている複数の導電性のコンタクトと、
前記多結晶材料層内に設けられ、前記複数の導電性のコンタクトのうちのいずれかと位置合わせされた、リキャストされたポリシグネチャーと
を備える裏面コンタクト型太陽電池。
【請求項１２】
前記多結晶材料層は、多結晶シリコン層であり、前記単結晶基板は、単結晶シリコン基板である請求項１１に記載の裏面コンタクト型太陽電池。
【請求項１３】
前記多結晶シリコン層は、誘電膜の上に直接設けられており、前記誘電膜は前記単結晶シリコン基板の上に直接設けられており、前記多結晶シリコン層は、Ｎ型ドーピング領域およびＰ型ドーピング領域を両方含む請求項１２に記載の裏面コンタクト型太陽電池。
【請求項１４】
前記単結晶シリコン基板は、Ｎ型ドーピング領域およびＰ型ドーピング領域を含む請求項１２に記載の裏面コンタクト型太陽電池。
【請求項１５】
前記誘電材料積層体は、前記多結晶材料層の上に直接設けられた二酸化シリコン層と、前記二酸化シリコン層の上に直接設けられたシリコン窒化物層とを含む請求項１１に記載の裏面コンタクト型太陽電池。
【請求項１６】
前記二酸化シリコン層の厚みは約１から５０ナノメートルの範囲である請求項１５に記載の裏面コンタクト型太陽電池。
【請求項１７】
前記誘電材料積層体はシリコン窒化物層のみを含む請求項１１に記載の裏面コンタクト型太陽電池。
【請求項１８】
前記複数の導電性のコンタクトはそれぞれ丸い形状である請求項１１に記載の裏面コンタクト型太陽電池。
【請求項１９】
裏面コンタクト型太陽電池の製造方法であって、
単結晶基板の上方に多結晶材料層を形成する段階と、
前記多結晶材料層の上方に誘電材料積層体を形成する段階と、
前記多結晶材料層内に、リキャストされたポリシグネチャーを形成する段階と、
前記誘電材料積層体内に複数の導電性のコンタクトを形成して、前記多結晶材料層の一部に直接連結して、前記複数の導電性のコンタクトのうち１つを、前記リキャストされたポリシグネチャーと位置合わせする段階と
を備える製造方法。
【請求項２０】
前記単結晶基板の上方に前記多結晶材料層を形成する段階は、
単結晶シリコン基板の上方に多結晶シリコン層を形成する段階を含む請求項１９に記載の製造方法。
【請求項２１】
前記単結晶シリコン基板の上方に前記多結晶シリコン層を形成する段階は、
前記単結晶シリコン基板の上に直接形成された誘電膜の上に直接、前記多結晶シリコン層を形成する段階と、前記多結晶シリコン層の中に、Ｎ型ドーピング領域およびＰ型ドーピング領域両方を形成する段階とを含む請求項２０に記載の製造方法。
【請求項２２】
前記単結晶シリコン基板の上方に前記多結晶シリコン層を形成する段階は、
前記単結晶基板内のＮ型ドーピング領域およびＰ型ドーピング領域の上方にアモルファスシリコン層を形成する段階を含む請求項２０に記載の製造方法。
【請求項２３】
前記多結晶材料層の上方に前記誘電材料積層体を形成する段階は、
前記多結晶材料層の上に直接、二酸化シリコン層を形成する段階と、前記二酸化シリコン層の上に直接、シリコン窒化物層を形成する段階とを含む請求項１９に記載の製造方法。
【請求項２４】
前記二酸化シリコン層を形成する段階は、
前記層の厚みを約１から５０ナノメートルの範囲に形成する段階を含む請求項２３に記載の製造方法。
【請求項２５】
前記多結晶材料層の上方に前記誘電材料積層体を形成する段階は、
シリコン窒化物層のみを形成する段階を含む請求項１９に記載の製造方法。
【請求項２６】
前記複数の導電性のコンタクトはそれぞれ丸い形状である請求項１９に記載の製造方法。
【請求項２７】
前記リキャストされたポリシグネチャーを形成する段階は、
波長が約１０６４ナノメートル以下であるレーザを利用してアブレーションを行う段階を含む請求項１９に記載の製造方法。
【図２Ｂ】図２Ｂ'は、本発明の一実施形態における、図１のフローチャートの一処理に対応する裏面コンタクト型太陽電池の製造おける別の段階の断面図を示す。
【０００９】
【図２Ｃ】本発明の一実施形態における、図１のフローチャートの一処理に対応する裏面コンタクト型太陽電池の製造における一段階の断面図を示す。
【００１０】
【図２Ｄ】本発明の一実施形態における、図１のフローチャートの一処理に対応する裏面コンタクト型太陽電池の製造における一段階の断面図を示す。
【００１１】
【図３Ａ】本発明の一実施形態における、裏面コンタクト型太陽電池の断面図を示す。
【００１２】
【図３Ｂ】本発明の別の実施形態における、裏面コンタクト型太陽電池の製造方法における各処理を示すフローチャートを示す。
【００１３】
【図４】本発明の一実施形態における、裏面コンタクト型太陽電池の製造方法における各処理を示すフローチャートを示す。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
レーザを利用する太陽電池のコンタクト開口形成について記載する。以下の記載においては、特定のプロセスフローの処理等の特定の詳細を述べて、本発明の実施形態の完全な理解を促す。当業者には、これらの詳細がなくても本発明の実施形態を行うことができることが明らかである。また、リソグラフィー法等の公知の製造技術については、詳述を避けて、本発明の実施形態を不当に曖昧にすることがないようにしている。さらに、図面に示す様々な実施形態は例示を目的としたものであり、必ずしも実際の縮尺に則って描かれていない点に留意されたい。
【００１５】
本書面で、裏面コンタクト型太陽電池の製造方法を開示する。一実施形態では、方法は、単結晶基板の上方に多結晶材料層を形成する段階を含む。この多結晶材料層の上に誘電材料積層体を形成する。レーザアブレーションによって、誘電材料積層体内に複数のコンタクト開口を形成し、各コンタクト開口内に多結晶材料層の一部を露呈させる。複数のコンタクト開口内に導電性のコンタクトを形成する。一実施形態では、方法は、単結晶基板の上方に多結晶材料層を形成する段階を含む。この多結晶材料層の上に誘電材料積層体を形成する。リキャストされたポリシグネチャー（recast poly signature）を、多結晶材料層内に形成する。複数の導電性のコンタクトが、誘電材料積層体内に形成されて、多結晶材料層の一部に直接連結され、これら導電性のコンタクトのうち１つは、リキャストされたポリシグネチャーと位置合わせされる。本発明の実施形態は、裏面コンタクトの形成に必ずしも限定はされず、前面コンタクトを形成する際に利用することもできる点を理解されたい。
【００１６】
さらに本書面で、裏面コンタクト型太陽電池も開示する。一実施形態では、裏面コンタクト型太陽電池は、単結晶基板の上方に設けられた多結晶材料層を含んでいる。この多結晶材料層の上に誘電材料積層体が設けられている。複数の導電性のコンタクトが、誘電材料積層体内に設けられ、多結晶材料層の一部に直接連結されている。リキャストされたポリシグネチャーが多結晶材料層内に設けられ、複数の導電性のコンタクトのうちのいずれかと位置合わせされている。
【００１７】
本発明の一実施形態においては、コンタクトの形成が簡単であり、消費財の利用を控え、資本支出を抑え、複雑性を低減させることにより関連する製造費を減らしている。一実施形態では、太陽電池のコンタクトの形成には、直接燃焼式のレーザ法（direct-fire laser approach）により誘電層にコンタクトを形成することが含まれる。本来ならば、この方法を、単結晶基板を利用する太陽電池に使用すると、弊害がある。しかし一実施形態では、単結晶基板を利用する太陽電池の上方に多結晶層を含めている。この実施形態では、損傷または溶融は単結晶基板ではなくて多結晶層のほうで受け取られ、ここに留まる。さらに一実施形態では、多結晶層に対して直接燃焼式のコンタクト形成プロセスを行うことで、単結晶基板における再結合サイトの形成量を減らし、実質的になくすことすらできるようになる。
【００１８】
コンタクト製造においてレーザ処理を利用する従来の方法では、レーザが生じる損傷によって、マスクおよびエッチングを利用する標準的な技術に比べて効率性が落ちることが多く、コンタクト抵抗が増し、エミッタと金属との接合部において再結合が多く生じることが多く、熱影響領域（ＨＡＺ）として公知の領域において多く再結合が発生していた。このような従来の方法を利用する一例では、エミッタ再結合が数多く生じた結果、コンタクトの再結合により効率低下を最小限にする必要がある一方で、コンタクトの範囲を適切に保つ必要もある、という交絡の問題が強調される。
【００１９】
本発明の一実施形態においては、このようなレーザが引き起こす損傷は、超短パルス長（例えばフェムト秒のオーダ）と短波長の光（例えばＵＶ）とを利用する高度に進化したレーザを利用することで最小限に抑えられ、実質的になくなるケースもある。しかし、このようなレーザが一般に入手できない場合（または、多数の産業上の問題（例えば光コーティングの劣化等）により高度に進化したレーザが非常に不安定な場合などにはこのようなレーザ構成をもってしても）、標準的な電池のアーキテクチャでは電気劣化が見られることがある。従って別の実施形態では、このような固有の電気損失を回避するために、さらなるエミッタの再結合サイトを生じさせずに、半導体に対して一般に入手可能で、信頼性をもって試験されたレーザを利用する。一実施形態では、太陽電池に生じる再結合は、損傷が、単結晶基板ではなくてその上の多結晶材料層にとどまることから、レーザが典型的に引き起こす光および熱損傷にはあまり反応しない。一実施形態では、レーザによりコンタクトが形成された後の太陽電池の表面のコンタクト抵抗は、低く留まる。
【００２０】
一実施形態では、一般に利用可能なレーザを利用しても、レーザの損傷を多結晶材料層または誘電・パッシベーション層に留めることができるように、多結晶材料層および誘電・パッシベーション層の形成を調節して行う。例えば、ピコ秒のレーザを利用する実施形態では、シリコンの熱貫通深さ（thermal penetration depth）をサブミクロンレベルに留めている。また例えば、約１０６４ナノメートル未満のレーザの波長を利用する実施形態では、レーザによるコンタクト形成プロセス中のシリコンにおける光貫通深さ（optical penetration depth）を、サブミクロンレベルに留めている。また例えば、吸収層（例えば組成がＳｉｘＮｙであるシリコン窒化物）が追加された実施形態では、熱損傷および光損傷を全て多結晶材料層に留めており、レーザエッチングの後に何の後処理プロセスや選択的なエミッタ形成を行わずとも、太陽電池の高効率が達成される。薄い（例えば約１５ナノメートル未満）熱酸化物層を成長させて、熱損傷の軽減およびアブレーション性能の向上を促し、レーザ吸収プロセスを最適化している実施形態もある。別の実施形態では、適切に調節されたポリ／酸化物／窒化物積層体（poly/oxide/nitride stack）を利用して、より長いパルス長（例えばナノ秒）、またはより長い波長（たとえば１０６４ナノメートル）のレーザに対応することができるようにしている。
【００２１】
図１は、本発明の一実施形態における、裏面コンタクト型太陽電池の製造方法における各処理を示すフローチャート１００を示す。図２Ａから図２Ｄは、本発明の一実施形態における、図１のフローチャート１００の各処理に対応する裏面コンタクト型太陽電池の製造における段階それぞれの断面図を示す。
【００２２】
フローチャート１００の処理１０２および対応する図２Ａを参照すると、裏面コンタクト型太陽電池の製造方法は、単結晶基板２００の上方に多結晶材料層２０２を形成する段階を含む。本発明の一実施形態においては、単結晶基板２００の上方に多結晶材料層２０２を形成する段階は、単結晶シリコン基板の上方に多結晶シリコン層を形成する段階を含む。一実施形態では、多結晶材料層２０２は、約２００ナノメートルの厚みに形成される。一実施形態では、図２Ａが示すように、単結晶シリコン基板の上方に多結晶シリコン層を形成する段階は、単結晶シリコン基板２００の上に直接形成された誘電膜２０１の上に直接、多結晶シリコン層を形成する段階と、多結晶シリコン層の中に、Ｎ型ドーピング領域２０２ＡおよびＰ型ドーピング領域２０２Ｂ両方を形成する段階とを含む。一実施形態では、誘電膜２０１は、これらに限定はされないが、厚みが約５から１５ナノメートルの範囲の二酸化シリコン（ＳｉＯ２）、りんけい酸ガラス（phosphosilicate glass: PSG）、またはホウケイ酸ガラス（borosilicate glass: BSG）等の材料である。特定の実施形態では、誘電膜２０１は、二酸化シリコンからなり、厚みが１から２ナノメートルの範囲である。特定の実施形態では、誘電膜２０１は、トンネル酸化物障壁層膜（tunnel oxide barrier layer film）である。別の実施形態では、多結晶材料層２０２を形成する代わりに、アモルファス層、ポリマー層、または多結晶層等であるがこれらに限定はされない非多結晶吸収材料を形成する。また別の実施形態では、単結晶基板２００を利用する代わりに、多結晶基板を利用する。一実施形態では、Ｐ型拡散領域とＮ型拡散領域との間に、トレンチまたは間隙を介在させている（例えば裏面コンタクト型設計の場合）。
【００２３】
フローチャート１００の処理１０４および対応する図２Ｂを参照すると、裏面コンタクト型太陽電池の製造方法はさらに、多結晶材料層２０２の上方に誘電材料積層体２０４を形成する段階を含む。本発明の一実施形態においては、多結晶材料層２０２の上方に誘電材料積層体２０４を形成する段階は、多結晶材料層２０２の上に直接、二酸化シリコン層２０３Ａを形成する段階と、二酸化シリコン層２０３Ａの上に直接、シリコン窒化物層２０３Ｂを形成する段階とを含む。一実施形態では、二酸化シリコン層２０３Ａの形成には、レーザアブレーションプロセス中に生じるレーザのエネルギーを反射し返さない程度の小さな厚みに形成することが含まれる。しかし別の実施形態では、二酸化シリコン層２０３Ａの形成には、レーザアブレーションプロセス中に、アブレーションストップ層として動作できる程度に大きな厚みに形成することが含まれる。一実施形態では、二酸化シリコン層２０３Ａの形成には、この層の厚みを約１から５０ナノメートルの範囲に形成することが含まれる。特定の実施形態では、二酸化シリコン層２０３Ａの形成には、この層の厚みを約５から１５ナノメートルの範囲に形成することが含まれる。しかし、図２Ｂ'が示すように、別の実施形態では、誘電積層体に層２０３Ａを含めず、シリコン窒化物層２０３Ｂのみを含める。
【００２４】
フローチャート１００の処理１０６および対応する図２Ｃを参照すると、裏面コンタクト型太陽電池の製造方法は、さらに、レーザアブレーション２０６によって、誘電材料積層体２０４内に複数のコンタクト開口２０８を設け、コンタクト開口２０８それぞれ内に、多結晶材料層２０２の一部を露呈させる段階を含む。本発明の一実施形態では、複数のコンタクト開口２０８の形成は、パターニングされたマスクを利用せずに行われる。一実施形態では、複数のコンタクト開口２０８の形成には、波長が約１０６４ナノメートル以下であるレーザを利用してアブレーションを行うことが含まれる。
【００２５】
フローチャート１００の処理１０８および対応する図２Ｄを参照すると、裏面コンタクト型太陽電池の製造方法は、さらに、複数のコンタクト開口２０８内にそれぞれ導電性のコンタクト２１０を形成する段階を含む。
【００２６】
上述したようなプロセスを例とするレーザによるコンタクト形成プロセスを利用すれば、製造される太陽電池には、一定のシグナチャーまたはフィーチャを含めることができる。一例である図３Ａは、本発明の別の実施形態における、裏面コンタクト型太陽電池の断面図を示す。
【００２７】
図３Ａに示す裏面コンタクト型太陽電池３００は、単結晶基板３００の上方に多結晶材料層３０２Ａおよび３０２Ｂが設けられている。誘電材料積層体３０４が、多結晶材料層３０２Ａおよび３０２Ｂの上方に設けられている。複数の導電性のコンタクト３１０が、誘電材料積層体３０４内に形成されて、多結晶材料層３０２Ａおよび３０２Ｂの一部に直接連結されている。リキャストされたポリシグネチャー３２０が多結晶材料層３０２Ａおよび３０２Ｂ内に設けられ、複数の導電性のコンタクト３１０のうちのいずれかと位置合わせされている。
【００２８】
本発明の一実施形態においては、多結晶材料層３０２Ａおよび３０２Ｂは、多結晶シリコン層であり、単結晶基板３００は、単結晶シリコン基板である。図３Ａに示すように、一実施形態では、多結晶シリコン層は誘電膜３０１の上に直接設けられ、誘電膜３０１は単結晶シリコン基板３００の上に直接設けられる。さらに図３Ａに示すように、特定の実施形態では、多結晶シリコン層は、Ｎ型ドーピング領域３０２ＡおよびＰ型ドーピング領域３０２Ｂ両方を含む。図３Ａに示すように、一実施形態では、誘電材料積層体３０４は、多結晶材料層３０２Ａおよび３０２Ｂの上に直接設けられた二酸化シリコン層３０３Ａと、二酸化シリコン層３０３Ａの上に直接設けられたシリコン窒化物層３０３Ｂとを含む。一実施形態では、二酸化シリコン層３０３Ａの厚みは、約５−１５ナノメートルの範囲である。一実施形態では、複数の導電性のコンタクト３１０それぞれが、丸い形状である。別の実施形態では、多結晶材料層３０２Ａおよび３０２Ｂを形成する代わりに、アモルファス層、ポリマー層、または多結晶層等であるがこれらに限定はされない非多結晶吸収材料を形成する。また別の実施形態では、単結晶基板３００を利用する代わりに、多結晶基板を利用する。一実施形態では、Ｐ型拡散領域とＮ型拡散領域との間に、トレンチまたは間隙を介在させている（例えば裏面コンタクト型設計の場合）。図３Ｂに示すように、別の実施形態では、厚みが約５から１５ナノメートルの範囲の誘電材料３０３Ｂのみを形成して、層３０３Ａは形成しなくてもよい。
【００２９】
裏面コンタクト型太陽電池のコンタクト開口をレーザアブレーションプロセスで形成する場合には、裏面コンタクト型太陽電池に、リキャストされたポリシグネチャーを形成すると好適であろう。図４は、本発明の一実施形態における、裏面コンタクト型太陽電池の製造方法における各処理を示すフローチャート４００を示す。
【００３０】
フローチャート４００の処理４０２を参照すると、裏面コンタクト型太陽電池の製造方法は、単結晶基板の上方に多結晶材料層を形成する段階を含む。本発明の一実施形態においては、単結晶基板の上方に多結晶材料層を形成する段階は、単結晶シリコン基板の上方に多結晶シリコン層を形成する段階を含む。一実施形態では、単結晶シリコン基板の上方に多結晶シリコン層を形成する段階は、単結晶シリコン基板の上に直接形成された誘電膜の上に直接、多結晶シリコン層を形成する段階と、多結晶シリコン層の中に、Ｎ型ドーピング領域およびＰ型ドーピング領域両方を形成する段階とを含む。別の実施形態では、多結晶材料層を形成する代わりに、アモルファス層、ポリマー層、または多結晶層等であるがこれらに限定はされない非多結晶吸収材料を形成する。また別の実施形態では、単結晶基板を利用する代わりに、多結晶基板を利用する。一実施形態では、Ｐ型拡散領域とＮ型拡散領域との間に、トレンチまたは間隙を介在させる（例えば裏面コンタクト型設計の場合）。
【００３１】
フローチャート４００の処理４０４を参照すると、裏面コンタクト型太陽電池の製造方法はさらに、多結晶材料層の上方に誘電材料積層体を形成する段階を含む。本発明の一実施形態においては、多結晶材料層の上方に誘電材料積層体を形成する段階は、多結晶材料層の上に直接、二酸化シリコン層を形成する段階と、二酸化シリコン層の上に直接、シリコン窒化物層を形成する段階とを含む。一実施形態では、二酸化シリコン層の形成には、この層の厚みを約１から５０ナノメートルの範囲に形成することが含まれる。特定の実施形態では、二酸化シリコン層の形成には、この層の厚みを約５から１５ナノメートルの範囲に形成することが含まれる。
【００３２】
フローチャート４００の処理４０６を参照すると、裏面コンタクト型太陽電池の製造方法はさらに、リキャストされたポリシグネチャーを、多結晶材料層内に形成する段階を含む。本発明の一実施形態においては、複数の導電性のコンタクトそれぞれが、丸い形状である。
【００３３】
フローチャート４００の処理４０８を参照すると、裏面コンタクト型太陽電池の製造方法はさらに、誘電材料積層体の中に複数の導電性のコンタクトを形成して、多結晶材料層の一部に直接連結して、これら導電性のコンタクトのうち１つを、リキャストされたポリシグネチャーと位置合わせする段階を含む。本発明の一実施形態では、リキャストされたポリシグネチャーの形成には、波長が約１０６４ナノメートル以下であるレーザを利用してアブレーションを行うことが含まれる。
【００３４】
多結晶層という用語は、多結晶シリコン層の意味で利用される場合には、アモルファスシリコンまたはαシリコンとして説明することができる材料が含まれてよいことを理解されたい。さらに、Ｎ型ドーピング領域およびＰ型ドーピング領域は、多結晶層内に形成する代わりに、またはこれに加えて、単結晶基板上に直接形成することもできることを理解されたい。また、アブレーションには様々なレーザパルス周期を利用することができる点を理解されたい。しかし一実施形態では、レーザアブレーションを、ピコ秒のオーダまたはナノ秒のオーダのレーザパルス長で行うことに限定する場合もある。
【００３５】
レーザを利用した太陽電池のコンタクトの製造方法を開示してきた。本発明の一実施形態では、裏面コンタクト型太陽電池の製造方法は、単結晶基板の上方に多結晶材料層を形成する段階を含む。この多結晶材料層の上に誘電材料積層体を形成する。レーザアブレーションによって、誘電材料積層体内に複数のコンタクト開口を形成し、各コンタクト開口内に多結晶材料層の一部を露呈させる。複数のコンタクト開口内に導電性のコンタクトを形成する。一実施形態では、複数のコンタクト開口の形成は、パターニングされたマスクを利用せずに行われる。一実施形態では、複数のコンタクト開口の形成には、波長が約１０６４ナノメートル以下であるレーザを利用してアブレーションを行うことが含まれる。一実施形態においては、単結晶基板の上方に多結晶材料層を形成する段階は、単結晶のシリコン基板の上方に多結晶シリコン層を形成する段階を含む。
【図１】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図２Ｃ】
【図２Ｄ】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図４】
【０００９】
【図２Ｃ】本発明の一実施形態における、図１のフローチャートの一処理に対応する裏面コンタクト型太陽電池の製造における一段階の断面図を示す。
【００１０】
【図２Ｄ】本発明の一実施形態における、図１のフローチャートの一処理に対応する裏面コンタクト型太陽電池の製造における一段階の断面図を示す。
【００１１】
【図３Ａ】本発明の一実施形態における、裏面コンタクト型太陽電池の断面図を示す。
【００１２】
【図３Ｂ】本発明の別の実施形態における、裏面コンタクト型太陽電池の製造方法における各処理を示すフローチャートを示す。
【００１３】
【図４】本発明の一実施形態における、裏面コンタクト型太陽電池の製造方法における各処理を示すフローチャートを示す。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
レーザを利用する太陽電池のコンタクト開口形成について記載する。以下の記載においては、特定のプロセスフローの処理等の特定の詳細を述べて、本発明の実施形態の完全な理解を促す。当業者には、これらの詳細がなくても本発明の実施形態を行うことができることが明らかである。また、リソグラフィー法等の公知の製造技術については、詳述を避けて、本発明の実施形態を不当に曖昧にすることがないようにしている。さらに、図面に示す様々な実施形態は例示を目的としたものであり、必ずしも実際の縮尺に則って描かれていない点に留意されたい。
【００１５】
本書面で、裏面コンタクト型太陽電池の製造方法を開示する。一実施形態では、方法は、単結晶基板の上方に多結晶材料層を形成する段階を含む。この多結晶材料層の上に誘電材料積層体を形成する。レーザアブレーションによって、誘電材料積層体内に複数のコンタクト開口を形成し、各コンタクト開口内に多結晶材料層の一部を露呈させる。複数のコンタクト開口内に導電性のコンタクトを形成する。一実施形態では、方法は、単結晶基板の上方に多結晶材料層を形成する段階を含む。この多結晶材料層の上に誘電材料積層体を形成する。リキャストされたポリシグネチャー（recast poly signature）を、多結晶材料層内に形成する。複数の導電性のコンタクトが、誘電材料積層体内に形成されて、多結晶材料層の一部に直接連結され、これら導電性のコンタクトのうち１つは、リキャストされたポリシグネチャーと位置合わせされる。本発明の実施形態は、裏面コンタクトの形成に必ずしも限定はされず、前面コンタクトを形成する際に利用することもできる点を理解されたい。
【００１６】
さらに本書面で、裏面コンタクト型太陽電池も開示する。一実施形態では、裏面コンタクト型太陽電池は、単結晶基板の上方に設けられた多結晶材料層を含んでいる。この多結晶材料層の上に誘電材料積層体が設けられている。複数の導電性のコンタクトが、誘電材料積層体内に設けられ、多結晶材料層の一部に直接連結されている。リキャストされたポリシグネチャーが多結晶材料層内に設けられ、複数の導電性のコンタクトのうちのいずれかと位置合わせされている。
【００１７】
本発明の一実施形態においては、コンタクトの形成が簡単であり、消費財の利用を控え、資本支出を抑え、複雑性を低減させることにより関連する製造費を減らしている。一実施形態では、太陽電池のコンタクトの形成には、直接燃焼式のレーザ法（direct-fire laser approach）により誘電層にコンタクトを形成することが含まれる。本来ならば、この方法を、単結晶基板を利用する太陽電池に使用すると、弊害がある。しかし一実施形態では、単結晶基板を利用する太陽電池の上方に多結晶層を含めている。この実施形態では、損傷または溶融は単結晶基板ではなくて多結晶層のほうで受け取られ、ここに留まる。さらに一実施形態では、多結晶層に対して直接燃焼式のコンタクト形成プロセスを行うことで、単結晶基板における再結合サイトの形成量を減らし、実質的になくすことすらできるようになる。
【００１８】
コンタクト製造においてレーザ処理を利用する従来の方法では、レーザが生じる損傷によって、マスクおよびエッチングを利用する標準的な技術に比べて効率性が落ちることが多く、コンタクト抵抗が増し、エミッタと金属との接合部において再結合が多く生じることが多く、熱影響領域（ＨＡＺ）として公知の領域において多く再結合が発生していた。このような従来の方法を利用する一例では、エミッタ再結合が数多く生じた結果、コンタクトの再結合により効率低下を最小限にする必要がある一方で、コンタクトの範囲を適切に保つ必要もある、という交絡の問題が強調される。
【００１９】
本発明の一実施形態においては、このようなレーザが引き起こす損傷は、超短パルス長（例えばフェムト秒のオーダ）と短波長の光（例えばＵＶ）とを利用する高度に進化したレーザを利用することで最小限に抑えられ、実質的になくなるケースもある。しかし、このようなレーザが一般に入手できない場合（または、多数の産業上の問題（例えば光コーティングの劣化等）により高度に進化したレーザが非常に不安定な場合などにはこのようなレーザ構成をもってしても）、標準的な電池のアーキテクチャでは電気劣化が見られることがある。従って別の実施形態では、このような固有の電気損失を回避するために、さらなるエミッタの再結合サイトを生じさせずに、半導体に対して一般に入手可能で、信頼性をもって試験されたレーザを利用する。一実施形態では、太陽電池に生じる再結合は、損傷が、単結晶基板ではなくてその上の多結晶材料層にとどまることから、レーザが典型的に引き起こす光および熱損傷にはあまり反応しない。一実施形態では、レーザによりコンタクトが形成された後の太陽電池の表面のコンタクト抵抗は、低く留まる。
【００２０】
一実施形態では、一般に利用可能なレーザを利用しても、レーザの損傷を多結晶材料層または誘電・パッシベーション層に留めることができるように、多結晶材料層および誘電・パッシベーション層の形成を調節して行う。例えば、ピコ秒のレーザを利用する実施形態では、シリコンの熱貫通深さ（thermal penetration depth）をサブミクロンレベルに留めている。また例えば、約１０６４ナノメートル未満のレーザの波長を利用する実施形態では、レーザによるコンタクト形成プロセス中のシリコンにおける光貫通深さ（optical penetration depth）を、サブミクロンレベルに留めている。また例えば、吸収層（例えば組成がＳｉｘＮｙであるシリコン窒化物）が追加された実施形態では、熱損傷および光損傷を全て多結晶材料層に留めており、レーザエッチングの後に何の後処理プロセスや選択的なエミッタ形成を行わずとも、太陽電池の高効率が達成される。薄い（例えば約１５ナノメートル未満）熱酸化物層を成長させて、熱損傷の軽減およびアブレーション性能の向上を促し、レーザ吸収プロセスを最適化している実施形態もある。別の実施形態では、適切に調節されたポリ／酸化物／窒化物積層体（poly/oxide/nitride stack）を利用して、より長いパルス長（例えばナノ秒）、またはより長い波長（たとえば１０６４ナノメートル）のレーザに対応することができるようにしている。
【００２１】
図１は、本発明の一実施形態における、裏面コンタクト型太陽電池の製造方法における各処理を示すフローチャート１００を示す。図２Ａから図２Ｄは、本発明の一実施形態における、図１のフローチャート１００の各処理に対応する裏面コンタクト型太陽電池の製造における段階それぞれの断面図を示す。
【００２２】
フローチャート１００の処理１０２および対応する図２Ａを参照すると、裏面コンタクト型太陽電池の製造方法は、単結晶基板２００の上方に多結晶材料層２０２を形成する段階を含む。本発明の一実施形態においては、単結晶基板２００の上方に多結晶材料層２０２を形成する段階は、単結晶シリコン基板の上方に多結晶シリコン層を形成する段階を含む。一実施形態では、多結晶材料層２０２は、約２００ナノメートルの厚みに形成される。一実施形態では、図２Ａが示すように、単結晶シリコン基板の上方に多結晶シリコン層を形成する段階は、単結晶シリコン基板２００の上に直接形成された誘電膜２０１の上に直接、多結晶シリコン層を形成する段階と、多結晶シリコン層の中に、Ｎ型ドーピング領域２０２ＡおよびＰ型ドーピング領域２０２Ｂ両方を形成する段階とを含む。一実施形態では、誘電膜２０１は、これらに限定はされないが、厚みが約５から１５ナノメートルの範囲の二酸化シリコン（ＳｉＯ２）、りんけい酸ガラス（phosphosilicate glass: PSG）、またはホウケイ酸ガラス（borosilicate glass: BSG）等の材料である。特定の実施形態では、誘電膜２０１は、二酸化シリコンからなり、厚みが１から２ナノメートルの範囲である。特定の実施形態では、誘電膜２０１は、トンネル酸化物障壁層膜（tunnel oxide barrier layer film）である。別の実施形態では、多結晶材料層２０２を形成する代わりに、アモルファス層、ポリマー層、または多結晶層等であるがこれらに限定はされない非多結晶吸収材料を形成する。また別の実施形態では、単結晶基板２００を利用する代わりに、多結晶基板を利用する。一実施形態では、Ｐ型拡散領域とＮ型拡散領域との間に、トレンチまたは間隙を介在させている（例えば裏面コンタクト型設計の場合）。
【００２３】
フローチャート１００の処理１０４および対応する図２Ｂを参照すると、裏面コンタクト型太陽電池の製造方法はさらに、多結晶材料層２０２の上方に誘電材料積層体２０４を形成する段階を含む。本発明の一実施形態においては、多結晶材料層２０２の上方に誘電材料積層体２０４を形成する段階は、多結晶材料層２０２の上に直接、二酸化シリコン層２０３Ａを形成する段階と、二酸化シリコン層２０３Ａの上に直接、シリコン窒化物層２０３Ｂを形成する段階とを含む。一実施形態では、二酸化シリコン層２０３Ａの形成には、レーザアブレーションプロセス中に生じるレーザのエネルギーを反射し返さない程度の小さな厚みに形成することが含まれる。しかし別の実施形態では、二酸化シリコン層２０３Ａの形成には、レーザアブレーションプロセス中に、アブレーションストップ層として動作できる程度に大きな厚みに形成することが含まれる。一実施形態では、二酸化シリコン層２０３Ａの形成には、この層の厚みを約１から５０ナノメートルの範囲に形成することが含まれる。特定の実施形態では、二酸化シリコン層２０３Ａの形成には、この層の厚みを約５から１５ナノメートルの範囲に形成することが含まれる。しかし、図２Ｂ'が示すように、別の実施形態では、誘電積層体に層２０３Ａを含めず、シリコン窒化物層２０３Ｂのみを含める。
【００２４】
フローチャート１００の処理１０６および対応する図２Ｃを参照すると、裏面コンタクト型太陽電池の製造方法は、さらに、レーザアブレーション２０６によって、誘電材料積層体２０４内に複数のコンタクト開口２０８を設け、コンタクト開口２０８それぞれ内に、多結晶材料層２０２の一部を露呈させる段階を含む。本発明の一実施形態では、複数のコンタクト開口２０８の形成は、パターニングされたマスクを利用せずに行われる。一実施形態では、複数のコンタクト開口２０８の形成には、波長が約１０６４ナノメートル以下であるレーザを利用してアブレーションを行うことが含まれる。
【００２５】
フローチャート１００の処理１０８および対応する図２Ｄを参照すると、裏面コンタクト型太陽電池の製造方法は、さらに、複数のコンタクト開口２０８内にそれぞれ導電性のコンタクト２１０を形成する段階を含む。
【００２６】
上述したようなプロセスを例とするレーザによるコンタクト形成プロセスを利用すれば、製造される太陽電池には、一定のシグナチャーまたはフィーチャを含めることができる。一例である図３Ａは、本発明の別の実施形態における、裏面コンタクト型太陽電池の断面図を示す。
【００２７】
図３Ａに示す裏面コンタクト型太陽電池３００は、単結晶基板３００の上方に多結晶材料層３０２Ａおよび３０２Ｂが設けられている。誘電材料積層体３０４が、多結晶材料層３０２Ａおよび３０２Ｂの上方に設けられている。複数の導電性のコンタクト３１０が、誘電材料積層体３０４内に形成されて、多結晶材料層３０２Ａおよび３０２Ｂの一部に直接連結されている。リキャストされたポリシグネチャー３２０が多結晶材料層３０２Ａおよび３０２Ｂ内に設けられ、複数の導電性のコンタクト３１０のうちのいずれかと位置合わせされている。
【００２８】
本発明の一実施形態においては、多結晶材料層３０２Ａおよび３０２Ｂは、多結晶シリコン層であり、単結晶基板３００は、単結晶シリコン基板である。図３Ａに示すように、一実施形態では、多結晶シリコン層は誘電膜３０１の上に直接設けられ、誘電膜３０１は単結晶シリコン基板３００の上に直接設けられる。さらに図３Ａに示すように、特定の実施形態では、多結晶シリコン層は、Ｎ型ドーピング領域３０２ＡおよびＰ型ドーピング領域３０２Ｂ両方を含む。図３Ａに示すように、一実施形態では、誘電材料積層体３０４は、多結晶材料層３０２Ａおよび３０２Ｂの上に直接設けられた二酸化シリコン層３０３Ａと、二酸化シリコン層３０３Ａの上に直接設けられたシリコン窒化物層３０３Ｂとを含む。一実施形態では、二酸化シリコン層３０３Ａの厚みは、約５−１５ナノメートルの範囲である。一実施形態では、複数の導電性のコンタクト３１０それぞれが、丸い形状である。別の実施形態では、多結晶材料層３０２Ａおよび３０２Ｂを形成する代わりに、アモルファス層、ポリマー層、または多結晶層等であるがこれらに限定はされない非多結晶吸収材料を形成する。また別の実施形態では、単結晶基板３００を利用する代わりに、多結晶基板を利用する。一実施形態では、Ｐ型拡散領域とＮ型拡散領域との間に、トレンチまたは間隙を介在させている（例えば裏面コンタクト型設計の場合）。図３Ｂに示すように、別の実施形態では、厚みが約５から１５ナノメートルの範囲の誘電材料３０３Ｂのみを形成して、層３０３Ａは形成しなくてもよい。
【００２９】
裏面コンタクト型太陽電池のコンタクト開口をレーザアブレーションプロセスで形成する場合には、裏面コンタクト型太陽電池に、リキャストされたポリシグネチャーを形成すると好適であろう。図４は、本発明の一実施形態における、裏面コンタクト型太陽電池の製造方法における各処理を示すフローチャート４００を示す。
【００３０】
フローチャート４００の処理４０２を参照すると、裏面コンタクト型太陽電池の製造方法は、単結晶基板の上方に多結晶材料層を形成する段階を含む。本発明の一実施形態においては、単結晶基板の上方に多結晶材料層を形成する段階は、単結晶シリコン基板の上方に多結晶シリコン層を形成する段階を含む。一実施形態では、単結晶シリコン基板の上方に多結晶シリコン層を形成する段階は、単結晶シリコン基板の上に直接形成された誘電膜の上に直接、多結晶シリコン層を形成する段階と、多結晶シリコン層の中に、Ｎ型ドーピング領域およびＰ型ドーピング領域両方を形成する段階とを含む。別の実施形態では、多結晶材料層を形成する代わりに、アモルファス層、ポリマー層、または多結晶層等であるがこれらに限定はされない非多結晶吸収材料を形成する。また別の実施形態では、単結晶基板を利用する代わりに、多結晶基板を利用する。一実施形態では、Ｐ型拡散領域とＮ型拡散領域との間に、トレンチまたは間隙を介在させる（例えば裏面コンタクト型設計の場合）。
【００３１】
フローチャート４００の処理４０４を参照すると、裏面コンタクト型太陽電池の製造方法はさらに、多結晶材料層の上方に誘電材料積層体を形成する段階を含む。本発明の一実施形態においては、多結晶材料層の上方に誘電材料積層体を形成する段階は、多結晶材料層の上に直接、二酸化シリコン層を形成する段階と、二酸化シリコン層の上に直接、シリコン窒化物層を形成する段階とを含む。一実施形態では、二酸化シリコン層の形成には、この層の厚みを約１から５０ナノメートルの範囲に形成することが含まれる。特定の実施形態では、二酸化シリコン層の形成には、この層の厚みを約５から１５ナノメートルの範囲に形成することが含まれる。
【００３２】
フローチャート４００の処理４０６を参照すると、裏面コンタクト型太陽電池の製造方法はさらに、リキャストされたポリシグネチャーを、多結晶材料層内に形成する段階を含む。本発明の一実施形態においては、複数の導電性のコンタクトそれぞれが、丸い形状である。
【００３３】
フローチャート４００の処理４０８を参照すると、裏面コンタクト型太陽電池の製造方法はさらに、誘電材料積層体の中に複数の導電性のコンタクトを形成して、多結晶材料層の一部に直接連結して、これら導電性のコンタクトのうち１つを、リキャストされたポリシグネチャーと位置合わせする段階を含む。本発明の一実施形態では、リキャストされたポリシグネチャーの形成には、波長が約１０６４ナノメートル以下であるレーザを利用してアブレーションを行うことが含まれる。
【００３４】
多結晶層という用語は、多結晶シリコン層の意味で利用される場合には、アモルファスシリコンまたはαシリコンとして説明することができる材料が含まれてよいことを理解されたい。さらに、Ｎ型ドーピング領域およびＰ型ドーピング領域は、多結晶層内に形成する代わりに、またはこれに加えて、単結晶基板上に直接形成することもできることを理解されたい。また、アブレーションには様々なレーザパルス周期を利用することができる点を理解されたい。しかし一実施形態では、レーザアブレーションを、ピコ秒のオーダまたはナノ秒のオーダのレーザパルス長で行うことに限定する場合もある。
【００３５】
レーザを利用した太陽電池のコンタクトの製造方法を開示してきた。本発明の一実施形態では、裏面コンタクト型太陽電池の製造方法は、単結晶基板の上方に多結晶材料層を形成する段階を含む。この多結晶材料層の上に誘電材料積層体を形成する。レーザアブレーションによって、誘電材料積層体内に複数のコンタクト開口を形成し、各コンタクト開口内に多結晶材料層の一部を露呈させる。複数のコンタクト開口内に導電性のコンタクトを形成する。一実施形態では、複数のコンタクト開口の形成は、パターニングされたマスクを利用せずに行われる。一実施形態では、複数のコンタクト開口の形成には、波長が約１０６４ナノメートル以下であるレーザを利用してアブレーションを行うことが含まれる。一実施形態においては、単結晶基板の上方に多結晶材料層を形成する段階は、単結晶のシリコン基板の上方に多結晶シリコン層を形成する段階を含む。
【図１】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図２Ｃ】
【図２Ｄ】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図４】
【公表番号】特表２０１３−５１２５８２（Ｐ２０１３−５１２５８２Ａ）
【公表日】平成２５年４月１１日（２０１３．４．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−５４２００５（Ｐ２０１２−５４２００５）
【出願日】平成２２年１０月１日（２０１０．１０．１）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２０１０／０５１１７８
【国際公開番号】ＷＯ２０１１／０６８５９０
【国際公開日】平成２３年６月９日（２０１１．６．９）
【出願人】（５０５３７９４６７）サンパワー コーポレイション (41)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２５年４月１１日（２０１３．４．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１０月１日（２０１０．１０．１）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２０１０／０５１１７８
【国際公開番号】ＷＯ２０１１／０６８５９０
【国際公開日】平成２３年６月９日（２０１１．６．９）
【出願人】（５０５３７９４６７）サンパワー コーポレイション (41)
【Ｆターム（参考）】
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