太陽電池およびこのような太陽電池の製造方法
前部表面2と後部表面3を有する第１の導電型の半導体基板1から太陽電池を製造する方法である。方法は次の順序において、表面加工された前部表面2aを生成するため前部表面を表面加工し102、第１の導電型のドープ剤の拡散により、表面加工された前部表面に第１の導電型のドープされた層2cと、後部表面に第１の導電型の後部表面フィールド層4を生成し103、表面加工された前部表面のテクスチャを維持するように適合されたエッチングプロセスにより表面加工された前部表面から第１の導電型のドープされた層を除去し105;104a、表面加工された前部表面への第２の導電型のドープ剤の拡散によって、表面加工された前部表面上に第２の導電型の層6を生成する106ステップを含んでいる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は太陽電池に関する。さらに本発明はこのような太陽電池の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
このような太陽電池はｐまたはｎ型のベースを有する太陽電池に関する。
【０００３】
太陽電池は半導体基板、例えばシリコンを具備し、これは後側をｐまたはｎ型の後部表面フィールド（ＢＳＦ）層で被覆され、前側をベース層の導電型と反対の導電型のエミッタ層により被覆されている。基板の前側は太陽電池の使用期間中に光源方向を指向されるように構成されている。
【０００４】
従来技術ではｐまたはｎ型の後部表面フィールド層（ＢＳＦ層）は例えばスクリーン印刷プロセス（だけでなくＰＯＣｌ３、対面環状炉拡散、吹付け塗装、スピンコーティング等が使用されることができる）により製造される。スクリーン印刷プロセス中に、ドープ剤エレメントとしてｐまたはｎ型のエレメントを含むペーストが基板の後側表面に印刷される。次に第１の拡散プロセスが実行され、ここでは印刷されたペーストを有する基板はｐまたはｎ型のエレメントを基板へ拡散するために加熱され、それによってｐまたはｎ型のＢＳＦ層を形成する。このような熱処理は典型的にインライン拡散炉で実行される。それに続いて、前側で反対の導電型の層が第２の拡散炉で実行される第２の拡散プロセスにより形成される。代わりに、エミッタ層が最初に生成され、それに続いてＢＳＦベース層が生成されることができる。
【０００５】
従来技術の製造プロセスは幾つかの欠点を有する。後側にＢＳＦ層を形成するためのスクリーン印刷方法は前側に対するドープ剤ソースの寄生的拡散または波及により前側の汚染を生じる可能性がある。前側上のドープ剤の寄生的拡散はエミッタ層について不均一なドープ剤濃度プロフィールを生じ、太陽電池の効率に悪影響する。分流または高い逆電流はその典型的な影響である。さらにスクリーン印刷は基板を破損する可能性が比較的高いので製造プロセスの生産性を減少させる。
【０００６】
また、ｎ型のドープ剤として燐を使用するｎ型のＢＳＦ層では、片面の拡散は基板からの不純物のゲッター効率を低下させる。
【発明の概要】
【０００７】
シリコンウエハをベースとする高い効率のシリコン太陽電池はウエハ表面を良好にパッシベーションさせる必要がある。このパッシベーションのために、ウエハの表面は典型的にシリコン窒化物のような誘電体層で被覆される。
【０００８】
シリコンウエハをベースとする高い効率のシリコン太陽電池は典型的に拡散されたエミッタを有し、しばしばそれらの表面の領域上に拡散された後部表面フィールド（ＢＳＦ）または前部表面フィールド（ＦＳＦ）層を有する。例えばウエハの１面はほぼ全体的にエミッタ層で被覆されることができ、他方の面はＢＳＦ層でほぼ全体的に被覆されることができる。これらの層は金属グリッドと良好な接触をし、表面のパッシベーションを行うかまたは強化する目的を行う。最良の表面パッシベーションでは、これらの拡散された層はシリコン窒化物のような適切な誘電体層で被覆される必要がある。
【０００９】
要約すると、最良の表面パッシベーションは通常、拡散された層とその層上の適切な誘電体被覆との組み合わせにより得られる。
【００１０】
拡散された層上で表面パッシベーションを行うことができる既知の誘電体被覆はシリコン窒化物、熱的に成長された酸化物、アルミニウム酸化物、シリコン炭化物、湿式化学成長されたシリコン酸化物とシリコン窒化物の堆積を含んでいる。
【００１１】
シリコンウエハをベースとするシリコン太陽電池は典型的に少なくとも光トラッピングを強化するように表面加工された前部表面を有する。単結晶シリコンセルでは、産業的に非常に使用されるテクスチャは例えば湿式化学的アルカリ性エッチにより得られるランダムなピラミッドテクスチャ或いはマスクされたアルカリ性エッチにより得られる反転されたピラミッドテクスチャである。多結晶シリコンセルでは、産業的に多く使用されているテクスチャは例えば湿式化学的酸エッチにより得られる等方テクスチャである。
【００１２】
このようなシリコン太陽電池の後側は表面加工されても、表面加工されなくてもよい。通常は非表面加工（研磨されたことを意味する）後部表面は光のトラッピングと表面のパッシベーションには良好であるが、実用的な理由では太陽電池の前部および後部表面はしばしば（液体の溶液に浸すことにより）同時に表面加工され、両者は生産プロセス全体を通して表面加工された状態である。（両側を表面加工した後）生産プロセスにおける幾つかの点で太陽電池の後側を研磨するのに利用可能な商用ツールが存在し、例えば会社名Ｒｅｎａからの商品である。これらのツールは後側から比較的多量のシリコンを除去し、プロセスを高価にし、時間を消費する。太陽電池の前部表面では、表面のパッシベーションを改良するためのテクスチャの除去は反射を非常に増加しそれによってセルの効率を減少するので有用なプロセスではない。
【００１３】
シリコンウエハに基づく特別なタイプの太陽電池はサンヨウ社からのＨＩＴセルのようなシリコンヘテロ接合太陽電池である。その太陽電池は拡散された層を含まない。表面はアモルファスシリコンの薄層により被覆され、これはアモルファスシリコン層中のドーピングにより誘起されるシリコンウエハにおけるバンド曲がりと、ウエハ、アモルファスシリコン、およびアモルファスシリコンの上部の可能な他の層との間のバンドギャップおよび仕事関数の差とによって、エミッタおよび後部表面フィールドとパッシベーション効果を与えている。
【００１４】
サンヨウ社の製品はランダムピラミッドテクスチャに対してあるラウンディング、特にピラミッド間の谷の僅かなラウンディング（曲率半径を増加）を適用することがアモルファスまたは微結晶シリコン層のその後の付着により得られるパッシベーションを強化することを報告している（米国特許第６２０７８９０号）。改良されたパッシベーションは薄膜によるウエハのより均一な被覆によるものであるとして説明される。ヌーシャテル大学はアモルファスシリコン層によるパッシベーションのためのピラミッド間の谷のラウンディングの利点がシリコンのエピタキシャル成長の抑圧によるものであることを報告した（特許出願ＷＯ２０１０／０２３３１８）。
【００１５】
Chen等（F. Chen et al.、太陽光発電エネルギ変換における第４回世界会議、2006年、1020頁）はエミッタまたはＢＳＦ或いはＦＳＦのようなドープされた層のない、ＰＥＣＶＤにより付着されたシリコン窒化物による表面パッシベーションのためのシリコンウエハのランダムなピラミッドテクスチャのラウンディングの利点を調査し報告し、パッシベーションの大きな改良は発見されなかった。
【００１６】
McIntosh等（K. R. McIntoshとL. P. Johnson、J. Appl. Phys. 105、124520-1 (2009)）は熱的に成長されたシリコン酸化物による表面パッシベーションのためのシリコンウエハのランダムなピラミッドテクスチャのラウンディングの利点を調査し報告している。彼らは厚い熱酸化物層（１１００℃で成長された１００ｎｍの厚さの酸化物）のパッシベーション品質についてのラウンディングの利点を発見した。その理由は、ラウンディングはシリコンからシリコン酸化物の成長期間中の体積膨張により生じる欠陥の発生を減少することである。しかしながら、このような酸化物層の成長は高い加熱経費を必要とする可能性があり、ウエハ品質、生産率、生産価格について好ましくない。
【００１７】
本発明の目的は前述の欠点を克服または減少するｐまたはｎ型のベースを有する太陽電池を製造する方法を提供することである。
【００１８】
本発明は拡散されたエミッタおよび／または拡散されたＢＳＦおよび／または拡散されたＦＳＦを有する表面加工されたウエハ上における改良された表面パッシベーションの構造及び方法を提供する。
【００１９】
この方法はドープされた層の拡散前のシリコンウエハのテクスチャのラウンディングを含んでいる。この方法は薄い誘電膜によるドープされた層のパッシベーションを含んでいる。誘電膜は例えば付着されたシリコン窒化物、アルミニウム酸化物、または非常に薄い湿式化学的成長された酸化物と付着されたシリコン窒化物またはアルミニウム酸化物の薄膜との積層体であることができる。拡散されたドープされた層の生成方法はドープ剤のインプランテーションとそれに続く熱アニール方法を含むことが理解されるべきである。
【００２０】
本発明の第１の特徴によれば、この目的は第１の導電型の半導体基板から太陽電池を製造する方法により実現され、その半導体基板は前部表面と後部表面を有し、方法は好ましくは示されている順序において、
表面加工された前部表面を生成するために前部表面を表面加工し、表面加工された後部表面を生成するため後部表面を表面加工し、
表面加工された後部表面を部分的に平滑化し、表面加工された前部表面を随意選択的に部分的に平滑化し、
第１の導電型のドープ剤の拡散により後部表面に第１の導電型の後部表面フィールド層を生成し、随意選択的に、表面加工された前部表面に第１の導電型のドープされた層を生成し、随意選択的に、表面加工された前部表面のテクスチャを維持するように適合されたエッチングプロセスにより表面加工された前部表面から第１の導電型のドープされた層を除去し、
表面加工された前部表面への第２の導電型のドープ剤の拡散によって、表面加工された前部表面上に第２の導電型の層を生成するステップを含んでいる。
【００２１】
この方法は個々の太陽電池間で変化が少ない強化された製造を行う利点があり、シリコン基板の１表面から別の表面への、特にＢＳＦ側からエミッタ側への寄生ドーピング（ｐ型またはｎ型の何れか一方）はこの方法によって容易に阻止されることができる。また、スクリーン印刷ステップは省略され、破損による生産損失を減少する。さらに前部表面と後部表面の両者における燐の２面拡散はシリコン基板からの不純物除去の改良を可能にする。
【００２２】
部分的な平滑化はＨＦおよび／またはＨＮＯ３を含む液体によるエッチングによって行われることができる。部分的な平滑化は例えば約５０ｎｍ−２μｍの平均的厚さの層を除去する結果を生じる。この除去される平均的な厚さは例えば部分的な平滑化プロセスによるウエハの総質量の変化から決定されることができる。
【００２３】
さらにこの方法はこれらの表面上のテクスチャ特徴が（僅かにでも）平滑化されるとき、ドープされた層を有する表面の改良された表面パッシベーションにより太陽電池のより高い効率を生じる利点がある。この改良された表面パッシベーションは特に誘電性被覆、例えばＰＥＣＶＤ（プラズマ化学気相成長法）により付着されたシリコン窒化物、または（ＰＥＣＶＤ）シリコン窒化物またはアルミニウム酸化物を有する湿式化学成長されたシリコン酸化物の積層、これら及びその他の付着された誘電物質の積層等で得られることができる。したがって、ここでは特に熱的に成長された（シリコン）酸化物層は表面パッシベーション層を設けるためには使用されない。
【００２４】
したがって１実施形態では本発明の方法はさらにシリコン窒化物、シリコン酸化物（すなわち熱的に成長されたシリコン酸化物ではない）、シリコン炭化物、アルミニウム酸化物、随意選択的な他の材料からなるグループから選択されたようなパッシベーション層を一方または両者のドープされた層上（即ち第１の導電型の後部表面フィールド層及び随意選択的に表面加工された前部表面が具備する第２の導電型の層上）に生成する処理を含むことができる。特別な実施形態では、これらの誘電体材料のうちの１つの組み合わせが特に（一方または両者のドープされた層上の）多層構造で適用されることができる。パッシベーション層の生成は特にＰＥＣＶＤ、低圧力化学気相堆積、大気圧化学気相堆積、原子層堆積、スパッタリングまたは層の湿式成長により行われることができる。特別な実施形態では、方法は（したがって）さらに次の技術の１以上、即ちプラズマ強化化学気相堆積、スパッタリング、原子層堆積、湿式化学酸化による（ドープされた層の１以上における）パッシベーション層の生成を含んでいる。
【００２５】
１実施形態では、本発明は前述したような方法に関し、この方法は表面加工された前部表面を生成するための前部表面の表面加工は表面加工された後部表面を生成するための後部表面の表面加工を含んでいる。
【００２６】
部分的な平滑化プロセスは実質的に表面加工された後部表面（及び表面加工された前部表面）のテクスチャを保持できる。部分的な平滑化は特に（軽い）研磨により行われる。これは価格と処理時間を減少でき、同時にパッシベーションの改良において非常に効率的である。前部表面では、部分的な平滑化は、例えば（平滑化されていない表面加工された表面に関して）１０００ｎｍの波長における２または３パーセントを超える許容可能ではない量の反射の増加、例えば１１％乃至１３％の反射の増加を防止するために非常に軽く行われることが好ましい。したがって１実施形態では、本発明は前述したような方法に関し、ここで後部表面フィールド層の生成は半導体基板の表面加工された後部表面を（軽く）研磨することを先行する。代わりに表面加工された前部表面と表面加工された後部表面の両者は（軽い）研磨により部分的に平滑化されることができる。
【００２７】
１実施形態では、表面加工された前部表面の部分的な平滑化は表面加工された前部表面のテクスチャを維持するように適合されたエッチングプロセスによって第１の導電型のドープされた層を表面加工された前部表面から除去することにより行われる。したがって部分的な平滑化により、テクスチャは実質的に保持されることができる。
【００２８】
１実施形態では、本発明は前述したような方法に関し、第１の導電型のドープ剤の拡散期間中に、第１の導電型の前駆物質からの、ドープ剤を含んだ硝子質層の前部表面と後部表面上における形成を含んでおり、ドープ剤を含んだ硝子質層は半導体基板のドープ剤ソースとして作用する。
【００２９】
１実施形態では、本発明は前述したような方法に関し、表面加工された前部表面から第１の導電型のドープされた層を除去することに先行して、表面加工された前部表面と表面加工された後部表面からドープ剤を含んだ硝子質層を除去するステップを含んでいる。
【００３０】
１実施形態では、本発明は前述したような方法に関し、片面のエッチングプロセスにおいて、表面加工された前部表面から第１の導電型のドープされた層を除去しながら、表面加工された前部表面からドープ剤を含んだ硝子質層を除去するステップを含んでいる。
【００３１】
１実施形態では、本発明は前述したような方法に関し、片面のエッチングプロセスにおいて、表面加工された前部表面からのドープ剤を含んだ硝子層の除去と、表面加工された前部表面からの第１の導電型のドープされた層の除去後に、表面加工された後部表面からドープ剤を含んだ硝子質層を除去するステップを含んでいる。
【００３２】
１実施形態では、本発明は前述したような方法に関し、表面加工された前部表面からの第１の導電型のドープされた層の除去に先行して、
前部表面と後部表面からドープ剤を含んだ硝子質層を除去し、
後部表面フィールド層上に保護層を生成するステップを含んでいる。
【００３３】
１実施形態では、本発明は前述したような方法に関し、
表面加工された前部表面における第１の導電型のドープされた層と、後部表面における第１の導電型の後部表面フィールド層を生成後、片面のエッチングプロセスにおいて、第１の導電型のドープされた層を表面加工された前部表面から除去しながらドープ剤を含んだ硝子質層を前部表面から除去する前に、保護層を後部表面フィールド層上に生成するステップを含んでいる。
【００３４】
１実施形態では、本発明は前述したような方法に関し、
片面のエッチングプロセスにおいて第１の導電型のドープされた層を表面加工された前部表面から除去しながらドープ剤を含んだ硝子質層を表面加工された前部表面から除去した後、表面加工された前部表面上における第２の導電型の層の生成に先行して、
保護層及びドープ剤を含んだ硝子質層を表面加工された後部表面から除去するステップを含んでいる。
【００３５】
１実施形態では、本発明は前述したような方法に関し、それにおいて保護層はアルミニウム酸化物（Ａｌ２Ｏ３）、シリコン窒化物（ＳｉＮｘ）、誘電体およびレジストのグループから選択された少なくとも１つの材料を含む被覆層を具備している。
【００３６】
１実施形態では、本発明は前述したような方法に関し、それにおいて第１の導電型のドープ剤の拡散により後部表面フィールド層を生成するステップは、上昇された温度において第１の導電型の前駆物質に対する後部表面の露出を含んでいる。
【００３７】
１実施形態では、本発明は前述したような方法に関し、第１の導電型の前駆物質は第１の導電型のドープ剤を含み、前駆物質は気体の前駆物質、液体の前駆物質、ペースト状の前駆物質及びプラズマ前駆物質のうちの１つから選択されている。
【００３８】
１実施形態では、本発明は前述したような方法に関し、第１の導電型のドープ剤の拡散は０．７ミクロンまたはそれ未満の第１の導電型のドープされた層の厚さを表面加工された前部表面に生成するように最適化されている。
【００３９】
１実施形態では、本発明は前述したような方法に関し、それにおいて第１の導電型のドープ剤の拡散は０．３ミクロンまたはそれ未満の第１の導電型のドープされた層の厚さを表面加工された前部表面に生成するように最適化されている。１実施形態では、本発明は前述したような方法に関し、第２の導電型のドープ剤の拡散により第２の導電型の層を表面加工された前部表面上に生成するステップは上昇された温度において表面加工された前部表面を第２の導電型の前駆物質に対して露出するステップを含んでいる。
【００４０】
１実施形態では、本発明は前述したような方法に関し、それにおいて第２の導電型の前駆物質は気体の前駆物質であり、気体の前駆物質は第２の導電型のドープ剤を含んでいる。
【００４１】
１実施形態では、本発明は前述したような方法に関し、それにおいて第１の導電型はｎ型であり、第２の導電型はｐ型であり、或いは第１の導電型はｐ型であり、第２の導電型はｎ型である。
【００４２】
１実施形態では、本発明は前述したような方法に関し、第１の導電型のドープされた層の厚さは表面加工された前部表面上のテクスチャ特性の平均的高さよりも小さい。
【００４３】
１実施形態では、本発明は前述したような方法に関し、それにおいて表面加工された前部表面上のテクスチャ特徴の平均的な高さは約２ミクロン以上であり、第１の導電型のドープされた層の厚さは約０．７ミクロンまたはそれ未満である。
【００４４】
１実施形態では、本発明は前述したような方法に関し、それにおいて表面加工された前部表面上のテクスチャ特性の平均的な高さは約２ミクロン以上であり、第１の導電型のドープされた層の厚さは約０．３ミクロンまたはそれ未満である。
【００４５】
１実施形態では、本発明は前述したような方法に関し、それにおいて表面加工された後部表面上のテクスチャ特性の平均的な高さは約２ミクロン以上である。
【００４６】
１実施形態では、本発明は前述したような方法に関し、表面加工された前部表面のテクスチャを維持するように適合されたエッチングプロセスはエッチング剤を使用して片面の湿式化学プロセスにより行われる。
【００４７】
１実施形態では、本発明は前述したような方法に関し、エッチング剤は半導体表面を表面加工するためのコンポーネントを有している。
【００４８】
特別な好ましい実施形態では、本発明は前述したような方法に関し、それにおいてエッチング剤はさらに半導体表面を研磨するためのコンポーネントを含んでいる。
【００４９】
特別な好ましい実施形態では、本発明は前述したような方法に関し、それにおいて表面加工された前部表面のテクスチャを維持するように適合されたエッチングプロセスは乾式エッチング方法により行われる。
【００５０】
１実施形態では、本発明は前述したような方法に関し、それにおいてドープされた表面は、プラズマ強化化学気相堆積、スパッタリング、原子層堆積等によるシリコン窒化物、シリコン炭化物、シリコン酸化物（熱的に成長されたシリコン酸化物ではない）、アルミニウム酸化物等のような誘電性被覆、または湿式化学手段による薄いシリコン酸化物を最初に成長することと随意選択的に組み合わせてこのような層の積層の被覆により被覆される。このような被覆は特に部分的に平滑化されたテクスチャと組み合わせて特にパッシベーションを改良できる。
【００５１】
１実施形態では、本発明は前述したような方法に関し、それにおいて表面加工された前側からの第１の導電型のドープされた層の除去と、前部表面からのドープ剤を含んだ硝子質層の除去は、表面加工された前部表面のテクスチャを維持するように適合されたエッチングプロセス期間中に行われる。
【００５２】
１実施形態では、本発明は前述したような方法に関し、それにおいてテクスチャの生成はピラミッドテクスチャ、例えばランダムなピラミッド構造または反転されたピラミッドテクスチャの生成によるものである。随意選択的に、等方的なテクスチャも生成されることができる。１実施形態では、本発明は前述したような方法に関し、テクスチャの生成はアルカリ溶液でのエッチングによるランダムなピラミッドテクスチャの生成によるものである。したがって１実施形態では、用語「前部表面の表面加工および／または後部表面の表面加工」、または類似の用語はピラミッド形状を含む前部表面および／またはピラミッド形状を含む後部表面の生成を含んでいる。特別な実施形態では、ピラミッド形状はランダムなピラミッド構造のようなピラミッド構造を含むことができる。
【００５３】
したがって特別な実施形態は以下のステップを含んでいる。：
前部表面の表面加工と後部表面の表面加工が、ピラミッド形状を含んだ前部表面とピラミッド形状を含んだ後部表面を生成するステップを含んでいるここで説明する方法。
部分的な平滑化が、５０乃至２０００ｎｍの範囲から選択された幅の谷を与えるためにピラミッド形状間の中間の谷を広くするステップを含んでいる方法。
部分的な平滑化が、２５乃至１０００ｎｍの範囲から選択された半径を有する曲率の谷を与えるためにピラミッド形状間の中間の谷をラウンディングするステップを含んでいる方法。
さらに、シリコン窒化物、シリコン酸化物（熱的に成長されたシリコン酸化物ではない）、シリコン炭化物、アルミニウム酸化物等および随意選択的な他の材料からなるグループから選択されたようなパッシベーション層を一方または両者のドープされた層上に生成するステップを含んでいるここで説明する方法。
パッシベーション層は、次の技術、即ちプラズマ強化化学気相堆積、低圧力化学気相堆積、環境圧力化学気相堆積、スパッタリング、原子層堆積、湿式化学酸化の１以上により生成される方法。
部分的な平滑化は、表面加工された後部表面、および随意選択的に表面加工された前部表面をエッチング剤によりエッチングするステップを含んでいるここで説明する方法。
部分的な平滑化は、表面加工された後部表面、および随意選択的に表面加工された前部表面を乾式エッチングすることにより行われるここで説明する方法。
【００５４】
他の特定の実施形態には以下が含まれている。：
表面加工された前部表面と表面加工された後部表面とを有し、ここで表面加工された前部表面は第２の導電型のドープされた層を具備し、表面加工された後部表面は第１の導電型の表面フィールド層を具備し、表面加工された後部表面は５０乃至２０００ｎｍの範囲から選択された幅を有する中間の谷を有するピラミッド形状を含む後部表面を具備している第１の導電型の半導体基板。
２５乃至１０００ｎｍの範囲から選択された半径を有する曲率を備えた谷を有する半導体基板。
さらに第１の導電型の表面フィールド層と第２の導電型のドープされた層の上にパッシベーション層を具備する半導体基板。
【００５５】
パッシベーション層は、シリコン窒化物、シリコン酸化物（熱的に成長されたシリコン酸化物ではない）、シリコン炭化物、アルミニウム酸化物の１以上を含んでいる半導体基板。
【００５６】
さらに別の実施形態は従属請求項により規定されている。
【００５７】
ここでの用語「実質的に」は当業者により理解されるであろう。用語「実質的に」は実施形態では「全体的に」、「完全に」、「全て」等を含むことができる。したがって実施形態では形容詞は実質的に除去されることもできる。必要に応じて、用語「実質的に」は９５％以上、特に９９％以上、さらには特に１００％を含めた９９．５％以上のように、９０％以上に関する可能性もある。用語「具備する“comprises”」も実施形態に含まれ、ここでは用語「具備する」は「からなる“consist of”」を意味する。
【００５８】
さらに、明細書及び請求項中の用語「第１、第２、第３」等は類似のエレメントを弁別するために使用されており、必ずしも順序または年代順を示すために使用されているわけではない。このように使用されている用語は適切な状況下で相互に交換可能であり、ここで説明されている本発明の実施形態はここで説明または示した以外の順序で動作できることが理解されよう。
【００５９】
ここに記載された装置はとりわけ動作期間中において説明されている。当業者に明白であるように、本発明は動作方法または動作中の装置に限定されない。
【００６０】
前述の実施形態は本発明を限定するものではなく、当業者は請求項の技術的範囲から逸脱せずに多くの代わりの実施形態を設計できることに注意すべきである。請求項では括弧中に配置されている任意の参照符号は請求項の限定として解釈されてはならない。動詞「具備するため“to comprise”」とその活用の使用は請求項に記載されている以外のエレメントまたはステップの存在を除外しない。エレメントに先行する冠詞“a”または“an”は複数のこのようなエレメントの存在を除外しない。幾つかの手段を列挙している装置の請求項では、これらの手段の幾つかはハードウエアの１及び同じアイテムにより実施されることができる。ある手段が相互に異なる従属請求項で述べられている事実は、これらの手段の組み合わせが有効に使用されることができないことを示すものではない。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明の第１の特徴による太陽電池の製造方法のフロー図である。
【図２】本発明の第２の特徴による太陽電池の製造方法のフロー図である。
【図３】本発明の第３の特徴による太陽電池の製造方法のフロー図である。
【図４】本発明の第４の特徴による太陽電池の製造方法のフロー図である。
【図５】太陽電池を製造するための半導体基板の断面図である。
【図６】方法の次の段階後の太陽電池の断面図である。
【図７】方法のさらに先の段階後の太陽電池の断面図である。
【図８】方法の次の段階後の太陽電池の断面図である。
【図９】方法のその後の段階後の太陽電池の断面図である。
【図１０】方法のさらに先の段階後の太陽電池の断面図である。
【図１１】方法のさらに先の段階後の太陽電池の断面図である。
【図１２】第２の特徴によるさらに先の段階後の太陽電池の断面図である。
【図１３】第２の特徴によるその後の段階後の太陽電池の断面図である。
【図１４】第３の特徴によるさらに先の段階後の太陽電池の断面図である。
【図１５】第３の特徴による次の段階後の太陽電池の断面図である。
【図１６】第４の特徴によるさらに先の段階後の太陽電池の断面図である。
【図１７】第４の特徴による次の段階後の太陽電池の断面図である。
【図１８】第４の特徴によるその後の段階後の太陽電池の断面図である。
【図１９】部分的な平滑化後の表面テキスチャ（ここでは後部表面３ａ）の詳細と、谷幅および曲率の解釈を詳細に示す図である。
【図２０】太陽電池を製造する別の方法のフロー図である。
【図２１】平滑にされていない（図のａ−ｂ）および平滑にされた（図のｃ−ｄ）ピラミッドテクスチャのＳＥＭ図である。
【発明を実施するための形態】
【００６２】
本発明の実施形態を添付の概略図面を参照して、単なる例示により説明し、図面では対応する参照符号は対応する部分を示している。
図１は本発明の第１の特徴による太陽電池の製造方法のフロー図を示している。
【００６３】
第１の特徴によれば、方法はｐ型またはｎ型のベースを有する太陽電池を製造するためのプロセスのシーケンス100を含んでいる。
【００６４】
以下、ｎ型のベースを有する太陽電池のシーケンス100を説明する。
【００６５】
単結晶または多結晶の半導体基板、即ちｎ型の導電性を有するシリコン基板が太陽電池の前駆物質として設けられる。シリコン基板は前部表面２と後部表面３を有する。前部表面は太陽電池の使用期間中に光を受けるための表面として構成される。
【００６６】
別の実施形態では、シリコン基板はｐ型の導電性を有するようにドープされる。
【００６７】
図５は太陽電池を製造するためのシリコン基板の断面図を示している。
【００６８】
図１を再度参照すると、次のプロセス102で、方法は表面加工される表面をテクスチャエッチング剤へ露出することによってシリコン基板１の表面２、３の表面加工を行う。
【００６９】
前部表面２は表面の低反射を生じる表面トポグラフィ（テクスチャ特性とも呼ばれる）を生成するように表面加工される。例えば表面加工の方法はテクスチャ特徴として大きいピラミッド（例えば平均的なピラミッドの高さは約２ミクロン以上）を表面上に得るように調節されることができる。
【００７０】
この方法では、表面加工プロセスはドープされた表面層を後に除去するステップの後に低い反射性を維持するように調節されることができる。後部表面３は表面の低い反射性を生じる表面トポグラフィ（テクスチャ特性とも呼ばれる）を生成するように表面加工されるか、または高い反射性を生じる表面トポグラフィを生成するように研磨される。
【００７１】
後部表面３の表面加工された表面は表面加工された前部表面２と同一である必要はない。
【００７２】
前部表面２ａ上に片面方法で、または前部表面２ａと後部表面３ａの両者上に両面方法で表面テクスチャを生成することが可能である。
【００７３】
両面の表面加工の場合、後部表面３ａはテクスチャを除去し光学的及びパッシベーション特性の改良のために片面の研磨エッチングステップで研磨されることができる。
【００７４】
付加的に、プロセス102では、表面加工は鋸歯状の損傷除去のためにエッチングプロセスと組み合わせられることができる。鋸歯状の損傷除去と表面加工との組合せはシリコンインゴットからスライスした後、事前に研磨されていないシリコン基板に有効である。その代わりに、表面加工102は鋸歯状の損傷除去のためのこのようなエッチングプロセスにより先行されることもできる。
【００７５】
図６の（ａ）はテクスチャ生成後の太陽電池の断面を示している。
【００７６】
前述したようにプロセス102では、テクスチャは表面加工される表面をテクスチャエッチング剤に対して露出することにより生成される。このような表面加工剤はアルカリまたは酸の溶液であってもよいが、乾式エッチング用のプラズマであることもできる。
【００７７】
図６の（ａ）は前部表面２ａと後部表面３ａ上のテクスチャの生成後の太陽電池の断面を示している。図６の（ｂ）はプロセス102aの後、即ち部分的平滑化後の１実施形態を示しており、ここでは表面加工された後部表面３a（および随意選択的に表面加工された前部表面２a）のテクスチャは示されているように片面方法で、或いは示されていない両面方法で部分的に平滑化される。これは谷の丸み付けを生じる（図１９も参照）。部分的平滑化後の表面加工された後部表面３aはさらに参照符号30で示されている。
【００７８】
さらに別の実施形態では、代わりに、前部表面２aと後部表面３aで２つの片面方法で最初にテクスチャを生成し、その後表面加工された後部表面３aを研磨することによって前部表面２a上で片面方法でテクスチャを生成することが可能である。
【００７９】
再度図１を参照すると、それに続くプロセス103で、後部表面フィールド（ＢＳＦ）層４は後部表面３；３ａへのｎ型のドープ剤の拡散により生成され、ドープされた層２ｃは表面加工された前部表面２へのｎ型のドープ剤の拡散により生成される。ドープされた層２ｃは後部表面３；３ａ上のＢＳＦ層４と同じ導電型を有する。
【００８０】
１実施形態では、プロセス103は上昇された温度で管状炉中で気体のｎ型の前駆物質へ後部表面３；３ａを露出することを含んでいる。ｎ型の前駆物質はｎ型のドープ剤を含んでいる。例示的なケースでは、ｎ型のドープ剤は燐であり、気体のｎ型の前駆物質はＰＯＣｌ３（塩化ホスホリル）を含んでいる。シリコン基板の後部表面上では、燐を含む硝子層（ＰＳＧ）５がＢＳＦ層の形成期間中に形成される。ＰＳＧ層５はシリコン基板１のドープ剤ソースとして作用する。
【００８１】
プロセス103はドープされた層２ｃとＢＳＦ層４がそれぞれの表面の表面加工された形状と適合する方法でそのプロセスパラメータにより制御される。そのために、ドープされた層２ｃとＢＳＦ層の厚さは表面上のテクスチャ特性の高さよりも小さいように構成されている。
【００８２】
他の拡散方法、例えばベルト炉、および拡散源、例えば噴霧、蒸気、回転、印刷等により与えられる燐酸を含んだ液体、或いはプラズマ注入ドーピングが使用されることができる。
【００８３】
別の実施形態では、ＢＳＦ層４の生成は前部を向かい合わせた構造で行われる。これは処理能力を増加し、表面加工された前部表面をドープ剤から部分的にスクリーニングする。
【００８４】
図７は後部表面フィールド層の生成のためのプロセス103後の太陽電池の断面図を示している。
【００８５】
シリコン基板１の前部表面２と後部表面３の両者におけるその後のプロセス103では、ｎ型のドープされた層２ｃとＢＳＦ層４はそれぞれ、ｎ型のドープ剤ソースから基板１の前部及び後部表面へのｎ型のドープ剤の拡散により生成される。
【００８６】
後部表面３；３ａ上でＢＳＦ層４が形成される。表面加工された前部表面２ａ上でｎ型のドープされた層２ｃが形成され、これはインターフェース２ｂまで基板１へ延在する。ｎ型のドープされた層２ｃの厚さはテクスチャ特性の高さよりも小さいことに注意すべきである。この方法で、ｎ型のドープされた層２ｃの形状は表面テクスチャと適合され、即ちインターフェース２ｂもテクスチャを有する。
【００８７】
ｎ型のドープ剤が燐である実施形態では、表面加工された前部表面とシリコン基板の後部表面上で、燐を含んだ硝子層（ＰＳＧ）５がＢＳＦ層とｎ型のドープされた層２ｃの形成期間中に形成される。
【００８８】
ＢＳＦ拡散のパラメータはＰＳＧ層の厚さを制御するため例えば酸素またはＰＯＣｌ３の増加によって、或いは水蒸気の付加によって特別に調節されることができる。
【００８９】
１実施形態では、拡散プロセスは上昇された温度で実行されることができ、これは例えば使用される材料に応じて、適用されている特別な拡散プロセスに適切である任意の適切な上昇された温度であることができる。上昇された温度は上昇された温度が適用される時間期間にも基づくことができる。通常、上昇された温度は約６００乃至約１２００℃、或いは約７８０乃至１２００℃であることができる。ＰＳＧ層５はシリコン基板１のドープ剤ソースとして作用する。
【００９０】
１実施形態では、燐（第１の導電型のドープ剤）の拡散は約０．７ミクロンの後部表面フィールド層とｎ型のドープされた層２ｃ（第１の導電型のドープ剤を含む拡散された層）との厚さを生成するように最適化される。
【００９１】
別の実施形態では、浅い後部表面フィールド層と浅いｎ型のドープされた層２ｃが生成される。燐（第１の導電型のドープ剤）の拡散はその後ＢＳＦ層とｎ型のドープされた層２ｃについて０．３ミクロン以下の厚さを生成するように最適化される。テクスチャを保持する能力はｎ型のドープされた層２ｃの厚さによりある程度まで決定されるので、浅いｎ型のドープされた層２ｃ（約０．３ミクロン以下の厚さ）では、テクスチャはより十分に保持されることができ、前部表面の反射性はより厚いｎ型のドープされた層(例えば約０．７ミクロンの厚さ)ではさらに低い可能性がある。
【００９２】
図７で、後部表面が平坦であり、表面加工されていない実施形態が示されている。当業者はプロセス103がまた表面加工された後部表面３ａを具備する基板上で実行されることができることを認識するであろう。
【００９３】
図１を再度参照すると、後続するプロセス104で、方法は湿式または乾式エッチングによって、ｎ型のドープされた層２ｃおよび４を被覆するＰＳＧ層のような層を表面加工された前部表面２ａからおよび後部表面４から除去する。
【００９４】
図８はプロセス104後の太陽電池の断面を示している。
【００９５】
プロセス104の処理期間中、方法は後部表面および表面加工された前部表面上のドープされた層からＰＳＧ層のような任意の上部層の除去を行う。
【００９６】
前部表面上で、ｎ型のドープされた層２ｃはＰＳＧ層のような上部層の除去後に露出される。後部表面上では、後部表面フィールド層４はＰＳＧ層の除去後に露出される。
【００９７】
ＰＳＧ層の除去は後部表面における半導体表面を露出し、後側を疎水性にするので、（以下詳細に説明するように）ｎ型のドープされた層２ｃを除去するためのさらに別の片面のエッチングプロセスで、エッチング液が後部表面を濡らすことを有効に防止する。
【００９８】
図１を再度参照すると、その後のプロセス105で、方法はエッチング剤により表面加工された前部表面２ａから除去するためｎ型のドープされた層２ｃのエッチングを行う。エッチング剤は第２の表面加工された前部表面２ｂの低反射性を維持するために前部表面（第２の表面加工された前部表面２ｂ）のテクスチャを維持するように選定される。これは前部表面上のｎ型のドープされた層２ｃの形状が本来の表面加工された前部表面のテクスチャと適合するならば満たされることができる。
【００９９】
このようなエッチング剤は単結晶または多結晶の基板の場合、アルカリエッチング剤であることができる。
【０１００】
１実施形態では、アルカリエッチング剤の表面加工成分は水酸化カリウムまたは水酸化ナトリウムのような水溶性のアルカリ成分を含んでいる。さらに別の実施形態では、アルカリエッチング剤はイソプロパノールのような１以上の添加物を含んでいる。
【０１０１】
代わりに、エッチング剤は酸性のエッチング剤であってもよく、これは単結晶と多結晶の両者の表面加工された表面で使用されることができる。酸性のエッチング剤は随意選択的に僅かな研磨を行うように構成されることができ、或いは（第２の）表面加工された前部表面２ｂの微細なテクスチャを増加するためにさらに表面加工するように構成されることができる。
【０１０２】
１実施形態では酸性エッチング剤の研磨成分は、酸化された表面層を生成するための酸化成分と、酸化された表面層をエッチングするための酸化物エッチング剤とを含んでいる。１例では、酸化成分は硝酸（ＨＮＯ３）であり、酸化物エッチング剤はフッ素酸（ＨＦ）である。さらに別の例では、酸化成分は水または酢酸のような添加物も含む。部分的な平滑化は例えば表面加工された表面をこのような研磨成分に対して０．５乃至５分間露出することにより行われることができる。ＨＮＯ３とＨＦ成分の比は例えば５０：１乃至３：１の範囲であることができる。
【０１０３】
表面加工された前部表面からのシリコンの除去は典型的に約０．１ミクロン乃至約２ミクロンである。これはｎ型のドープ剤の層２ｃの厚さ、即ち前部表面へのドープ剤の濃度プロフィールの拡張に基づいている。これは代わりにＢＳＦ拡散プロセスの温度および処理期間のようなプロセスパラメータにしたがっている。
【０１０４】
この実施形態では、エッチングは片面のエッチングとして行われ、エッチング液が後部表面は濡らさないで前部表面だけ、或いは後部表面の非常に僅かなエッジ領域のみを濡らすことを意味している。
【０１０５】
代わりに、エッチングは乾式プラズマエッチングステップにより行われてもよい。
【０１０６】
実験的に、テクスチャはｎ型のドープされた層２ｃのエッチング期間中に維持されたことが証明された。１０００ｎｍの波長における表面加工された前部表面の光ビームの光学的反射は、第１の導電性のドープされた層の除去後、５％未満、好ましくは３％未満増加する。
【０１０７】
図９はプロセス105後の太陽電池の断面を示している。
【０１０８】
プロセス105の期間に、前部表面から露出されたｎ型のドープされた層２ｃはエッチングプロセスにより除去される。エッチングプロセスは第２の表面加工された前部表面２ｂの低反射を維持するために表面加工された前部表面（エッチング後の第２の表面加工された前部表面２ｂ）のテクスチャを維持するように構成される。
【０１０９】
図１を再度参照すると、次のプロセス106で、方法は第２の表面加工された前部表面２ｂ上にｐ型（エミッタ）層６を生成する。この第２の表面加工された前部表面２ｂはｐ型ドープ剤に対して上昇された温度で露出される。
【０１１０】
ｐ型のドープ剤は例えばホウ素である。ｐ型のドープ剤は気体のｐ型の前駆物質、例えばホウ素を含んだガス、例えばＢＢｒ３（三臭化ホウ素）であってもよい。
【０１１１】
１実施形態では、上昇された温度は例えば使用される材料に応じて適用されている特別な拡散プロセスで適切である任意の適切な上昇された温度であることができる。上昇された温度はその上昇された温度が適用される時間期間にも基づくことができる。通常、上昇された温度は約７００乃至約１２００℃、または約７８０乃至１２００℃である。
【０１１２】
拡散駆動プロセスであるエミッタ層６を生成するためのプロセス106の期間中、ホウ素を含む硝子質層（ＢＳＧ層）７は第２の表面加工された前部表面２ｂ及び後部表面４上に形成される。
【０１１３】
後部表面上のＢＳＦ層４はさらに共拡散され、即ち前部表面上のｐ型のエミッタ層の形成と同時にＢＳＦ層からさらに深くシリコン基板までのｎ型のドープ剤の拡散により成長することに注意する。
【０１１４】
１実施形態では、共拡散後、ＢＳＦ層は約２０乃至約３０オーム／平方のシート抵抗を有し、エミッタ層は約５０乃至約７０オーム／平方のシート抵抗を有する。
【０１１５】
別の実施形態では、共拡散後、ＢＳＦ層は約５乃至約１００オーム／平方のシート抵抗を有し、エミッタ層は約５０乃至約１５０オーム／平方のシート抵抗を有する。
【０１１６】
別の実施形態では、拡散は後部を向かい合わせた形態で行われる。これは処理能力を増加し、ドープ剤からの後部表面の部分的なスクリーニングを行う利点がある。
【０１１７】
しかしながら、太陽電池の効率では、ＢＳＦはエミッタよりも高いドーピングレベルを有することが有効であることにも注意する。それに付随して、エミッタ拡散がＢＳＦの上部で行われるならば、これは通常、ＢＳＦ層でのドープ剤レベルを十分に補償しない。それ故、エミッタ拡散期間中にＢＳＦの上部に（ＰＳＧ、またはＳｉＮｘ等の誘電体被覆のような）保護層を有することは通常必要ではない。しかしながら、エミッタ拡散によるＢＳＦの部分的な補償はＢＳＦによる電界効果パッシベーションを減少できる。このような効果を阻止するため、ＢＳＦの上部のエミッタ拡散を阻止または最小にするように図３に関して説明したような保護層を使用できる。さらに、ＢＳＦのより高いドーピングレベルは後側の電界効果パッシベーションを強化し、その一方でエミッタのより高いドーピングレベルは再結合損失を強化できる。
【０１１８】
図１０はプロセス106後の太陽電池の断面を示している。
【０１１９】
プロセス106の期間中、方法は第２の表面加工された前部表面２ｂ中の拡散によりｐ型（エミッタ）層６の生成を行う。
【０１２０】
第２の表面加工された前部表面２ｂはｐ型のドープ剤、例えばホウ素に露出される。ｐ型のドープ剤はホウ素を含んだ気体、例えばＢＢｒ３であってもよい。ホウ素を含んだ硝子質層（ＢＳＧ層）７は表面加工された前部表面２ｂと後部表面上の後部表面フィールド層４に形成される。
【０１２１】
ｐ型層６の生成は種々の拡散方法、例えば管状或いはベルト炉と、噴霧、蒸気、回転、印刷等或いはプラズマ注入ドーピングにより与えられる拡散ソース、例えばホウ酸を含んだ液体により行われることができることに注意する。
【０１２２】
図１を再度参照すると、次にプロセス107で、方法は第２の表面加工された前部表面２ｂからのＢＳＧ層７の除去とｐ型のエミッタ層の露出を行う。さらに方法は後部表面上の後部表面フィールド層４からのＢＳＧ層７を除去し、ＢＳＦ層を露出させる。
【０１２３】
前述したようなプロセスのシーケンス後、方法は後部表面３；３ａ上のｎ型の後部表面フィールド層４と、第２の表面加工された前部表面２ｂ上のｐ型のエミッタ層６を具備するシリコン基板を与える。
【０１２４】
図１１はプロセス107の後の太陽電池の断面を示している。
【０１２５】
プロセス107の処理期間中、ＢＳＧ層７は第２の表面加工された前部表面のｐ型のエミッタ層６および後部表面フィールド層４からエッチングによって除去される。この段階の太陽電池はシリコン基板１と、基板の後部表面３上の後部表面フィールド層４と、基板の表面加工された前部表面２ｂ上のｐ型のエミッタ層６とを具備している。
【０１２６】
太陽電池の製造プロセスは保護及び反射防止被覆の付着、金属化パターンのスクリーン印刷、接合分離等のような最新技術で知られている方法で完了されることができる。したがって例えばここで示されているパッシベーション層は層４および／または層６（これらはドープされた層）に与えられることができる。
【０１２７】
図２は本発明の第２の特徴により太陽電池を製造するための方法100aのフロー図を示している。
【０１２８】
図２では、先の図面で示されている番号と同じ参照符号のエンティティは対応するエンティティを指している。
【０１２９】
この特徴によれば、順次、プロセス101、102、103（即ち半導体基板を与え、半導体基板の少なくとも前部表面を表面加工し、表面加工された前部表面と後部表面上に後部表面フィールド層を生成する）を行った後、方法はプロセス104aにおいて、片面のエッチングプロセスにより、表面加工された前部表面からＰＳＧ層５を除去し、表面加工された前部表面からｎ型のドープされた層２ｃを除去するステップを含んでいる。
【０１３０】
図１２は第２の特徴によるプロセス104a後の太陽電池の断面図を示している。
【０１３１】
図１２では、先の図面で示されている番号と同じ参照符号のエンティティは対応するエンティティを指している。
【０１３２】
プロセス104aの後、二次的な表面加工された前部表面２ｂが露出されるが、後部表面３上では後部表面フィールド層４が半導体１上に直接存在する。後部表面フィールド層４は後部表面ＰＳＧ層５によって被覆される。
【０１３３】
再度図２を参照すると、プロセス104aの後それに続くプロセス105aでは方法は後部表面フィールド層４を露出するために後部表面からＰＳＧ層５の除去を行う。
【０１３４】
図１３はプロセス105aの後の太陽電池の断面図を示している。
【０１３５】
次に、本発明の第２の特徴による方法は図１、１０、１１を参照して前述したようにプロセス106と107に続く。
【０１３６】
図３は本発明の第３の特徴による太陽電池を製造するための方法100bのフロー図を示している。
【０１３７】
図３では、先の図面で示されている番号と同じ参照符号のエンティティは対応するエンティティを指している。
【０１３８】
この特徴によれば、順次、プロセス101、102、103、104（即ち半導体基板を与え、半導体基板の少なくとも前部表面を表面加工し、表面加工された前部表面と後部表面上に後部表面フィールド層を生成し、表面加工された前部表面と後部表面からＰＳＧ層を除去する）を行った後、方法はプロセス108aにおいて、後部表面フィールド層４上に保護層５aを生成することを含んでいる。
【０１３９】
図１４は第３の特徴によるプロセス108aの後の太陽電池の断面図を示している。
【０１４０】
図１４では、先の図面で示されている番号と同じ参照符号のエンティティは対応するエンティティを指している。
【０１４１】
プロセス108aの後、半導体基板１の後部表面３は後部表面フィールド層４により被覆される。後部表面フィールド層は保護層５aにより被覆される。表面加工された前部表面２上で、半導体基板１はｎ型のドープされた層２ｃにより被覆される。
【０１４２】
１実施形態では、方法は後部表面フィールド層４上に保護層５ａとして被覆層の付着を行う。このような被覆層はアルミニウム酸化物（Ａｌ２Ｏ３）、シリコン窒化物（ＳｉＮｘ）または別の誘電体を含むことができる。
【０１４３】
図３を再度参照すると、後部表面フィールド層上に保護層５ａを生成するためのプロセス108aの後、方法は保護層が後部方面フィールド層を被覆するので、図１を参照して前述したような片面のエッチングプロセスによって、または両面のエッチングプロセスによって表面加工された前部表面からｎ型のドープされた層２ｃを除去するためのプロセス105に続く。その結果は図１５に示されており、図１５はプロセス105の後の太陽電池の断面図を示している。
【０１４４】
表面加工された前部表面からｎ型のドープされた層２ｃを除去するためのプロセス105の後、半導体基板１の後部表面３は後部表面フィールド層４により被覆される。後部表面フィールド層は保護層５ａにより被覆される。二次的な表面加工された前部表面２ｂは自由に露出される。
【０１４５】
次に、本発明の第３の特徴による方法は図１、１０、１１を参照して前述したようにプロセス106と107に続く。
【０１４６】
図４は本発明の第４の特徴により太陽電池を製造するための方法100cのフロー図を示している。
【０１４７】
図４では、先の図面で示されている番号と同じ参照符号のエンティティは対応するエンティティを指している。
【０１４８】
この特徴によれば、順次、プロセス101、102、103（即ち半導体基板を与え、半導体基板の少なくとも前部表面を表面加工し、表面加工された前部表面と後部表面上に後部表面フィールド層を生成する）が行われた後、方法は、半導体基板の後部表面上のＰＳＧ層５上に直接保護層５aを生成する処理を含んでいる。
【０１４９】
１実施形態では、方法はＰＳＧ層５上に保護層５ａとして被覆層の付着を行う。このような被覆層はアルミニウム酸化物（Ａｌ２Ｏ３）、シリコン窒化物（ＳｉＮｘ）、または別の誘電体またはレジスト等を具備することができる。
【０１５０】
この第４の特徴によれば、半導体基板の後部表面上のＰＳＧ層５は保護層５ａの生成前には除去されない。
【０１５１】
図１６は第４の特徴によるプロセス108b後の太陽電池の断面図を示している。
【０１５２】
図１６では、先の図面で示されている番号と同じ参照符号のエンティティは対応するエンティティを指している。
【０１５３】
プロセス108bの後、半導体基板１の後部表面３は後部表面フィールド層４により被覆される。後部表面フィールド層自体はＰＳＧ層５により被覆される。後部表面フィールド層４上のＰＳＧ層５は保護層５ａにより被覆される。表面加工された前部表面２上で、半導体基板１はｎ型のドープされた層２ｃにより被覆されている。
【０１５４】
半導体基板の表面加工された前部表面はｎ型のドープされた層２ｃにより被覆され、ｎ型のドープされた層２ｃ自体は前側のＰＳＧ層５により被覆される。
【０１５５】
図４を再度参照すると、後部表面フィールド層４上に保護層５ａを生成するためのプロセス108bの後、方法は片面のエッチングプロセスによって、または両面のエッチングプロセスによって表面加工された前部表面からＰＳＧ層５を除去し、表面加工された前部表面からｎ型のドープされた層２ｃを除去するためのその後のプロセス104aを継続する。
【０１５６】
図１７は第４の特徴によるプロセス104aの後の太陽電池の断面図を示している。図１７では、先の図面で示されている番号と同じ参照符号のエンティティは対応するエンティティを指している。
【０１５７】
プロセス104aの後、半導体基板１の後部表面３は依然として後部表面フィールド層４により被覆されている。後部表面フィールド層自体はＰＳＧ層５により被覆されている。後部表面フィールド層４上のＰＳＧ層５は保護層５ａにより被覆されている。プロセス104aにおける表面加工された前部表面からのＰＳＧ層５とｎ型のドープされた層２ｃの除去後、半導体基板１の表面加工された前部表面２は露出される。
【０１５８】
図４を再度参照すると、表面加工された前部表面からＰＳＧ層５とｎ型のドープされた層２ｃを除去するためのプロセス104aの後、方法は後部表面フィールド層４から保護層５aとＰＳＧ層５を除去するためのさらに別のプロセス109に継続する。
【０１５９】
図１８は第４の特徴によるプロセス109の後の太陽電池の断面図を示している。
【０１６０】
図１８では、先の図面で示されている番号と同じ参照符号のエンティティは対応するエンティティを指している。
【０１６１】
プロセス109の後、半導体基板１の後部表面３は後部表面フィールド層４により被覆されている。二次的な表面加工された前部表面２ｂは自由に露出される。
【０１６２】
次に、本発明の第４の特徴による方法は図１、１０、１１を参照して前述したようにプロセス106と107に続く。
【０１６３】
図１９の（ａ）は部分的な平滑化後の表面加工された後部表面３ａの実施形態をより詳細に示した概略図である。テクスチャ特性（例えばピラミッドファセット）間の谷の底が丸くされ、約２５乃至２５０ｎｍの範囲から選択された半径を有することができる。代わりに、半径は約２５０乃至１０００ｎｍの範囲から選択されることができるが、これはより長い処理時間を必要とする可能性がある。ここで部分的な平滑化後のテクスチャ後部表面３ａが表示され、同様に表面加工された前部表面２ａが部分的に平滑化されることができることに注意すべきである。したがって１実施形態では、図１９の（ａ）は部分的な平滑化後、表面加工された前部表面２ａを同等に表示できる（このことは例えば参照符号20で示されることができる（図示されていない））。図１９の（ｂ）は谷の幅と半径の理解が得られるようにより詳細に示されている。ファセット（またはピラミッドファセット）ｆ、特にＳｉの１１１結晶ファセットが谷ｖで接触している。平滑化されない場合には谷ｖの底は非常に狭く、即ちｗは＜５０ｎｍのように小さい。平滑化後、谷ｖの底はやや丸くされることができ、より谷の底を広くし、幅は例えば約５０乃至２０００ｎｍの範囲である。谷ｖの少なくとも一部は平滑化後に、湾曲されることができ、例えば約２５乃至１０００ｎｍの範囲の半径ｒを有する。好ましくは、表面加工された前部面の谷の底の幅ｗは５０乃至１０００ｎｍの範囲、特に５０乃至５００ｎｍの範囲である。好ましくは表面加工された前部面の谷の底の半径は２５乃至５００ｎｍの範囲、特に２５乃至２５０ｎｍの範囲である。
【０１６４】
図２０は別のプロセスを概略的に示している。（表面加工された後部表面及び随意選択的に表面加工された前部表面の）部分的な平滑化102aの後、ＢＳＦ層とエミッタ層が設けられる（プロセス103と106）。当業者に明白であるように、この実施形態のプロセス103と106の順序は反対であることもでき、またはこれらは同時に行われることができる。
【０１６５】
さらに、随意選択的に（好ましくは）パッシベーションプロセス110が適用される。パッシベーション層はＢＳＦ層（およびエミッタ層）上に形成されることができる。図１乃至４では、パッシベーションプロセス110は示されていないことに注意する。しかしながらこのようなプロセスは硝子層のエッチングプロセス107の後に適用されることができる。図５乃至１９では、このようなパッシベーション層が示されていないことに注意する。
【０１６６】
当業者は太陽電池の光入射表面と後部表面が交換されることができることを認識するであろう。この場合ＢＳＦはＦＳＦになり、エミッタは太陽電池の後部（非光入射）側に位置される。太陽電池の前側（ＦＳＦ側）の低反射を維持するために、表面加工された前部表面の好ましい谷の幅は５０乃至１０００ｎｍの範囲、特に５０乃至５００ｎｍの範囲にあり、表面加工された前部表面の好ましい谷半径は約２５乃至５００ｎｍの範囲、特に２５乃至２５０ｎｍの範囲にある。
【０１６７】
ｐ型の導電性の後部表面フィールドＢＳＦ層と前部表面上のｎ型のドープ剤層を得るために、プロセス103がホウ素のようなｐ型のドープ剤で実行され、プロセス106は燐のようなｎ型のドープ剤で実行されることに注意する。
【０１６８】
当業者に認識されるように、導電型を逆にすることにより、前述した順序でのＰＳＧ層５とＢＳＧ層７の形成及び除去は逆にされ、適合される必要がある。
【０１６９】
この方法は個々の太陽電池間で変化の少ない強化された製造を行うことができる利点がある。シリコン基板の一表面から別の表面への、特にＢＳＦ側からエミッタ側への寄生ドーピング（ｐ型またはｎ型）はこの方法により阻止される。また、スクリーン印刷ステップは省略され、これは破損による収率損失を減少する。さらに前部及び後部表面の両者における燐の両面拡散が可能であり、これはシリコン基板からの不純物の除去を改良する。さらに拡散された後部表面フィールド層は太陽電池の効率を改良する。
【０１７０】
当業者は代わりに、ドープ剤の実際の前駆物質に応じて後部表面または前部表面でｎまたはｐ型のドープされた層を生成しながらＰＳＧ層またはＢＳＧ層の形成が必要とされず、その場合、ＢＳＧまたはＰＳＧの硝子質層を除去するための前述のプロセスステップが省略されることができることを認識するであろう。
【０１７１】
本発明のその他の実施形態が本発明の技術的範囲を逸脱せずに着想され実践されることができ、本発明の技術的範囲は請求項によってのみ限定されることが当業者に明白であろう。明細書は本発明を例示するものであり、本発明の限定を意図していない。
【０１７２】
［例］
実験では、太陽電池は以下の処理のバリエーションの処理によりウエハの３つのグループから比較され、それらのバリエーションはｉ）ステップ102aなし、ii）平均して0.１ミクロン以上であるが１ミクロン未満のウエハの厚さを生じる部分的な平滑化を行うステップ102a、iii）全体で３回反復されるii）と同じ部分的な平滑化により処理された。
【０１７３】
グループii）とiii）の両者は平均的な開回路電圧の５ｍＶの増加を示し、統計的不確実性（９５％の信頼間隔）は１ｍＶである。平均的な短絡回路電流は０．５％増加され、統計的不確実性は０．１％である。これは明白に後部表面のパッシベーションが部分的平滑化により改良されることを証明している。
【表１】
【０１７４】
これにしたがって、太陽電池の後部表面における入射光で測定された外部量子効率は、グループii）とiii）で４００ｎｍの波長において１０％の増加を示している。後部表面で測定された反射は６００乃至１０００ｎｍの波長で約１乃至２％のみ増加する。
【０１７５】
図２１の（ａ）乃至２１の（ｄ）はランダムピラミッドに表面加工されたウエハ表面上における部分的な平滑化前（図２１の（ａ）と（ｂ））およびその平滑化後（図２１の（ｃ）と（ｄ））のＳＥＭ画像を示している。部分的な平滑化なしでは、谷の幅は５０ｎｍ未満であり、この例の部分的な平滑化後では、幅は約２００ｎｍであることが明白である。
【技術分野】
【０００１】
本発明は太陽電池に関する。さらに本発明はこのような太陽電池の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
このような太陽電池はｐまたはｎ型のベースを有する太陽電池に関する。
【０００３】
太陽電池は半導体基板、例えばシリコンを具備し、これは後側をｐまたはｎ型の後部表面フィールド（ＢＳＦ）層で被覆され、前側をベース層の導電型と反対の導電型のエミッタ層により被覆されている。基板の前側は太陽電池の使用期間中に光源方向を指向されるように構成されている。
【０００４】
従来技術ではｐまたはｎ型の後部表面フィールド層（ＢＳＦ層）は例えばスクリーン印刷プロセス（だけでなくＰＯＣｌ３、対面環状炉拡散、吹付け塗装、スピンコーティング等が使用されることができる）により製造される。スクリーン印刷プロセス中に、ドープ剤エレメントとしてｐまたはｎ型のエレメントを含むペーストが基板の後側表面に印刷される。次に第１の拡散プロセスが実行され、ここでは印刷されたペーストを有する基板はｐまたはｎ型のエレメントを基板へ拡散するために加熱され、それによってｐまたはｎ型のＢＳＦ層を形成する。このような熱処理は典型的にインライン拡散炉で実行される。それに続いて、前側で反対の導電型の層が第２の拡散炉で実行される第２の拡散プロセスにより形成される。代わりに、エミッタ層が最初に生成され、それに続いてＢＳＦベース層が生成されることができる。
【０００５】
従来技術の製造プロセスは幾つかの欠点を有する。後側にＢＳＦ層を形成するためのスクリーン印刷方法は前側に対するドープ剤ソースの寄生的拡散または波及により前側の汚染を生じる可能性がある。前側上のドープ剤の寄生的拡散はエミッタ層について不均一なドープ剤濃度プロフィールを生じ、太陽電池の効率に悪影響する。分流または高い逆電流はその典型的な影響である。さらにスクリーン印刷は基板を破損する可能性が比較的高いので製造プロセスの生産性を減少させる。
【０００６】
また、ｎ型のドープ剤として燐を使用するｎ型のＢＳＦ層では、片面の拡散は基板からの不純物のゲッター効率を低下させる。
【発明の概要】
【０００７】
シリコンウエハをベースとする高い効率のシリコン太陽電池はウエハ表面を良好にパッシベーションさせる必要がある。このパッシベーションのために、ウエハの表面は典型的にシリコン窒化物のような誘電体層で被覆される。
【０００８】
シリコンウエハをベースとする高い効率のシリコン太陽電池は典型的に拡散されたエミッタを有し、しばしばそれらの表面の領域上に拡散された後部表面フィールド（ＢＳＦ）または前部表面フィールド（ＦＳＦ）層を有する。例えばウエハの１面はほぼ全体的にエミッタ層で被覆されることができ、他方の面はＢＳＦ層でほぼ全体的に被覆されることができる。これらの層は金属グリッドと良好な接触をし、表面のパッシベーションを行うかまたは強化する目的を行う。最良の表面パッシベーションでは、これらの拡散された層はシリコン窒化物のような適切な誘電体層で被覆される必要がある。
【０００９】
要約すると、最良の表面パッシベーションは通常、拡散された層とその層上の適切な誘電体被覆との組み合わせにより得られる。
【００１０】
拡散された層上で表面パッシベーションを行うことができる既知の誘電体被覆はシリコン窒化物、熱的に成長された酸化物、アルミニウム酸化物、シリコン炭化物、湿式化学成長されたシリコン酸化物とシリコン窒化物の堆積を含んでいる。
【００１１】
シリコンウエハをベースとするシリコン太陽電池は典型的に少なくとも光トラッピングを強化するように表面加工された前部表面を有する。単結晶シリコンセルでは、産業的に非常に使用されるテクスチャは例えば湿式化学的アルカリ性エッチにより得られるランダムなピラミッドテクスチャ或いはマスクされたアルカリ性エッチにより得られる反転されたピラミッドテクスチャである。多結晶シリコンセルでは、産業的に多く使用されているテクスチャは例えば湿式化学的酸エッチにより得られる等方テクスチャである。
【００１２】
このようなシリコン太陽電池の後側は表面加工されても、表面加工されなくてもよい。通常は非表面加工（研磨されたことを意味する）後部表面は光のトラッピングと表面のパッシベーションには良好であるが、実用的な理由では太陽電池の前部および後部表面はしばしば（液体の溶液に浸すことにより）同時に表面加工され、両者は生産プロセス全体を通して表面加工された状態である。（両側を表面加工した後）生産プロセスにおける幾つかの点で太陽電池の後側を研磨するのに利用可能な商用ツールが存在し、例えば会社名Ｒｅｎａからの商品である。これらのツールは後側から比較的多量のシリコンを除去し、プロセスを高価にし、時間を消費する。太陽電池の前部表面では、表面のパッシベーションを改良するためのテクスチャの除去は反射を非常に増加しそれによってセルの効率を減少するので有用なプロセスではない。
【００１３】
シリコンウエハに基づく特別なタイプの太陽電池はサンヨウ社からのＨＩＴセルのようなシリコンヘテロ接合太陽電池である。その太陽電池は拡散された層を含まない。表面はアモルファスシリコンの薄層により被覆され、これはアモルファスシリコン層中のドーピングにより誘起されるシリコンウエハにおけるバンド曲がりと、ウエハ、アモルファスシリコン、およびアモルファスシリコンの上部の可能な他の層との間のバンドギャップおよび仕事関数の差とによって、エミッタおよび後部表面フィールドとパッシベーション効果を与えている。
【００１４】
サンヨウ社の製品はランダムピラミッドテクスチャに対してあるラウンディング、特にピラミッド間の谷の僅かなラウンディング（曲率半径を増加）を適用することがアモルファスまたは微結晶シリコン層のその後の付着により得られるパッシベーションを強化することを報告している（米国特許第６２０７８９０号）。改良されたパッシベーションは薄膜によるウエハのより均一な被覆によるものであるとして説明される。ヌーシャテル大学はアモルファスシリコン層によるパッシベーションのためのピラミッド間の谷のラウンディングの利点がシリコンのエピタキシャル成長の抑圧によるものであることを報告した（特許出願ＷＯ２０１０／０２３３１８）。
【００１５】
Chen等（F. Chen et al.、太陽光発電エネルギ変換における第４回世界会議、2006年、1020頁）はエミッタまたはＢＳＦ或いはＦＳＦのようなドープされた層のない、ＰＥＣＶＤにより付着されたシリコン窒化物による表面パッシベーションのためのシリコンウエハのランダムなピラミッドテクスチャのラウンディングの利点を調査し報告し、パッシベーションの大きな改良は発見されなかった。
【００１６】
McIntosh等（K. R. McIntoshとL. P. Johnson、J. Appl. Phys. 105、124520-1 (2009)）は熱的に成長されたシリコン酸化物による表面パッシベーションのためのシリコンウエハのランダムなピラミッドテクスチャのラウンディングの利点を調査し報告している。彼らは厚い熱酸化物層（１１００℃で成長された１００ｎｍの厚さの酸化物）のパッシベーション品質についてのラウンディングの利点を発見した。その理由は、ラウンディングはシリコンからシリコン酸化物の成長期間中の体積膨張により生じる欠陥の発生を減少することである。しかしながら、このような酸化物層の成長は高い加熱経費を必要とする可能性があり、ウエハ品質、生産率、生産価格について好ましくない。
【００１７】
本発明の目的は前述の欠点を克服または減少するｐまたはｎ型のベースを有する太陽電池を製造する方法を提供することである。
【００１８】
本発明は拡散されたエミッタおよび／または拡散されたＢＳＦおよび／または拡散されたＦＳＦを有する表面加工されたウエハ上における改良された表面パッシベーションの構造及び方法を提供する。
【００１９】
この方法はドープされた層の拡散前のシリコンウエハのテクスチャのラウンディングを含んでいる。この方法は薄い誘電膜によるドープされた層のパッシベーションを含んでいる。誘電膜は例えば付着されたシリコン窒化物、アルミニウム酸化物、または非常に薄い湿式化学的成長された酸化物と付着されたシリコン窒化物またはアルミニウム酸化物の薄膜との積層体であることができる。拡散されたドープされた層の生成方法はドープ剤のインプランテーションとそれに続く熱アニール方法を含むことが理解されるべきである。
【００２０】
本発明の第１の特徴によれば、この目的は第１の導電型の半導体基板から太陽電池を製造する方法により実現され、その半導体基板は前部表面と後部表面を有し、方法は好ましくは示されている順序において、
表面加工された前部表面を生成するために前部表面を表面加工し、表面加工された後部表面を生成するため後部表面を表面加工し、
表面加工された後部表面を部分的に平滑化し、表面加工された前部表面を随意選択的に部分的に平滑化し、
第１の導電型のドープ剤の拡散により後部表面に第１の導電型の後部表面フィールド層を生成し、随意選択的に、表面加工された前部表面に第１の導電型のドープされた層を生成し、随意選択的に、表面加工された前部表面のテクスチャを維持するように適合されたエッチングプロセスにより表面加工された前部表面から第１の導電型のドープされた層を除去し、
表面加工された前部表面への第２の導電型のドープ剤の拡散によって、表面加工された前部表面上に第２の導電型の層を生成するステップを含んでいる。
【００２１】
この方法は個々の太陽電池間で変化が少ない強化された製造を行う利点があり、シリコン基板の１表面から別の表面への、特にＢＳＦ側からエミッタ側への寄生ドーピング（ｐ型またはｎ型の何れか一方）はこの方法によって容易に阻止されることができる。また、スクリーン印刷ステップは省略され、破損による生産損失を減少する。さらに前部表面と後部表面の両者における燐の２面拡散はシリコン基板からの不純物除去の改良を可能にする。
【００２２】
部分的な平滑化はＨＦおよび／またはＨＮＯ３を含む液体によるエッチングによって行われることができる。部分的な平滑化は例えば約５０ｎｍ−２μｍの平均的厚さの層を除去する結果を生じる。この除去される平均的な厚さは例えば部分的な平滑化プロセスによるウエハの総質量の変化から決定されることができる。
【００２３】
さらにこの方法はこれらの表面上のテクスチャ特徴が（僅かにでも）平滑化されるとき、ドープされた層を有する表面の改良された表面パッシベーションにより太陽電池のより高い効率を生じる利点がある。この改良された表面パッシベーションは特に誘電性被覆、例えばＰＥＣＶＤ（プラズマ化学気相成長法）により付着されたシリコン窒化物、または（ＰＥＣＶＤ）シリコン窒化物またはアルミニウム酸化物を有する湿式化学成長されたシリコン酸化物の積層、これら及びその他の付着された誘電物質の積層等で得られることができる。したがって、ここでは特に熱的に成長された（シリコン）酸化物層は表面パッシベーション層を設けるためには使用されない。
【００２４】
したがって１実施形態では本発明の方法はさらにシリコン窒化物、シリコン酸化物（すなわち熱的に成長されたシリコン酸化物ではない）、シリコン炭化物、アルミニウム酸化物、随意選択的な他の材料からなるグループから選択されたようなパッシベーション層を一方または両者のドープされた層上（即ち第１の導電型の後部表面フィールド層及び随意選択的に表面加工された前部表面が具備する第２の導電型の層上）に生成する処理を含むことができる。特別な実施形態では、これらの誘電体材料のうちの１つの組み合わせが特に（一方または両者のドープされた層上の）多層構造で適用されることができる。パッシベーション層の生成は特にＰＥＣＶＤ、低圧力化学気相堆積、大気圧化学気相堆積、原子層堆積、スパッタリングまたは層の湿式成長により行われることができる。特別な実施形態では、方法は（したがって）さらに次の技術の１以上、即ちプラズマ強化化学気相堆積、スパッタリング、原子層堆積、湿式化学酸化による（ドープされた層の１以上における）パッシベーション層の生成を含んでいる。
【００２５】
１実施形態では、本発明は前述したような方法に関し、この方法は表面加工された前部表面を生成するための前部表面の表面加工は表面加工された後部表面を生成するための後部表面の表面加工を含んでいる。
【００２６】
部分的な平滑化プロセスは実質的に表面加工された後部表面（及び表面加工された前部表面）のテクスチャを保持できる。部分的な平滑化は特に（軽い）研磨により行われる。これは価格と処理時間を減少でき、同時にパッシベーションの改良において非常に効率的である。前部表面では、部分的な平滑化は、例えば（平滑化されていない表面加工された表面に関して）１０００ｎｍの波長における２または３パーセントを超える許容可能ではない量の反射の増加、例えば１１％乃至１３％の反射の増加を防止するために非常に軽く行われることが好ましい。したがって１実施形態では、本発明は前述したような方法に関し、ここで後部表面フィールド層の生成は半導体基板の表面加工された後部表面を（軽く）研磨することを先行する。代わりに表面加工された前部表面と表面加工された後部表面の両者は（軽い）研磨により部分的に平滑化されることができる。
【００２７】
１実施形態では、表面加工された前部表面の部分的な平滑化は表面加工された前部表面のテクスチャを維持するように適合されたエッチングプロセスによって第１の導電型のドープされた層を表面加工された前部表面から除去することにより行われる。したがって部分的な平滑化により、テクスチャは実質的に保持されることができる。
【００２８】
１実施形態では、本発明は前述したような方法に関し、第１の導電型のドープ剤の拡散期間中に、第１の導電型の前駆物質からの、ドープ剤を含んだ硝子質層の前部表面と後部表面上における形成を含んでおり、ドープ剤を含んだ硝子質層は半導体基板のドープ剤ソースとして作用する。
【００２９】
１実施形態では、本発明は前述したような方法に関し、表面加工された前部表面から第１の導電型のドープされた層を除去することに先行して、表面加工された前部表面と表面加工された後部表面からドープ剤を含んだ硝子質層を除去するステップを含んでいる。
【００３０】
１実施形態では、本発明は前述したような方法に関し、片面のエッチングプロセスにおいて、表面加工された前部表面から第１の導電型のドープされた層を除去しながら、表面加工された前部表面からドープ剤を含んだ硝子質層を除去するステップを含んでいる。
【００３１】
１実施形態では、本発明は前述したような方法に関し、片面のエッチングプロセスにおいて、表面加工された前部表面からのドープ剤を含んだ硝子層の除去と、表面加工された前部表面からの第１の導電型のドープされた層の除去後に、表面加工された後部表面からドープ剤を含んだ硝子質層を除去するステップを含んでいる。
【００３２】
１実施形態では、本発明は前述したような方法に関し、表面加工された前部表面からの第１の導電型のドープされた層の除去に先行して、
前部表面と後部表面からドープ剤を含んだ硝子質層を除去し、
後部表面フィールド層上に保護層を生成するステップを含んでいる。
【００３３】
１実施形態では、本発明は前述したような方法に関し、
表面加工された前部表面における第１の導電型のドープされた層と、後部表面における第１の導電型の後部表面フィールド層を生成後、片面のエッチングプロセスにおいて、第１の導電型のドープされた層を表面加工された前部表面から除去しながらドープ剤を含んだ硝子質層を前部表面から除去する前に、保護層を後部表面フィールド層上に生成するステップを含んでいる。
【００３４】
１実施形態では、本発明は前述したような方法に関し、
片面のエッチングプロセスにおいて第１の導電型のドープされた層を表面加工された前部表面から除去しながらドープ剤を含んだ硝子質層を表面加工された前部表面から除去した後、表面加工された前部表面上における第２の導電型の層の生成に先行して、
保護層及びドープ剤を含んだ硝子質層を表面加工された後部表面から除去するステップを含んでいる。
【００３５】
１実施形態では、本発明は前述したような方法に関し、それにおいて保護層はアルミニウム酸化物（Ａｌ２Ｏ３）、シリコン窒化物（ＳｉＮｘ）、誘電体およびレジストのグループから選択された少なくとも１つの材料を含む被覆層を具備している。
【００３６】
１実施形態では、本発明は前述したような方法に関し、それにおいて第１の導電型のドープ剤の拡散により後部表面フィールド層を生成するステップは、上昇された温度において第１の導電型の前駆物質に対する後部表面の露出を含んでいる。
【００３７】
１実施形態では、本発明は前述したような方法に関し、第１の導電型の前駆物質は第１の導電型のドープ剤を含み、前駆物質は気体の前駆物質、液体の前駆物質、ペースト状の前駆物質及びプラズマ前駆物質のうちの１つから選択されている。
【００３８】
１実施形態では、本発明は前述したような方法に関し、第１の導電型のドープ剤の拡散は０．７ミクロンまたはそれ未満の第１の導電型のドープされた層の厚さを表面加工された前部表面に生成するように最適化されている。
【００３９】
１実施形態では、本発明は前述したような方法に関し、それにおいて第１の導電型のドープ剤の拡散は０．３ミクロンまたはそれ未満の第１の導電型のドープされた層の厚さを表面加工された前部表面に生成するように最適化されている。１実施形態では、本発明は前述したような方法に関し、第２の導電型のドープ剤の拡散により第２の導電型の層を表面加工された前部表面上に生成するステップは上昇された温度において表面加工された前部表面を第２の導電型の前駆物質に対して露出するステップを含んでいる。
【００４０】
１実施形態では、本発明は前述したような方法に関し、それにおいて第２の導電型の前駆物質は気体の前駆物質であり、気体の前駆物質は第２の導電型のドープ剤を含んでいる。
【００４１】
１実施形態では、本発明は前述したような方法に関し、それにおいて第１の導電型はｎ型であり、第２の導電型はｐ型であり、或いは第１の導電型はｐ型であり、第２の導電型はｎ型である。
【００４２】
１実施形態では、本発明は前述したような方法に関し、第１の導電型のドープされた層の厚さは表面加工された前部表面上のテクスチャ特性の平均的高さよりも小さい。
【００４３】
１実施形態では、本発明は前述したような方法に関し、それにおいて表面加工された前部表面上のテクスチャ特徴の平均的な高さは約２ミクロン以上であり、第１の導電型のドープされた層の厚さは約０．７ミクロンまたはそれ未満である。
【００４４】
１実施形態では、本発明は前述したような方法に関し、それにおいて表面加工された前部表面上のテクスチャ特性の平均的な高さは約２ミクロン以上であり、第１の導電型のドープされた層の厚さは約０．３ミクロンまたはそれ未満である。
【００４５】
１実施形態では、本発明は前述したような方法に関し、それにおいて表面加工された後部表面上のテクスチャ特性の平均的な高さは約２ミクロン以上である。
【００４６】
１実施形態では、本発明は前述したような方法に関し、表面加工された前部表面のテクスチャを維持するように適合されたエッチングプロセスはエッチング剤を使用して片面の湿式化学プロセスにより行われる。
【００４７】
１実施形態では、本発明は前述したような方法に関し、エッチング剤は半導体表面を表面加工するためのコンポーネントを有している。
【００４８】
特別な好ましい実施形態では、本発明は前述したような方法に関し、それにおいてエッチング剤はさらに半導体表面を研磨するためのコンポーネントを含んでいる。
【００４９】
特別な好ましい実施形態では、本発明は前述したような方法に関し、それにおいて表面加工された前部表面のテクスチャを維持するように適合されたエッチングプロセスは乾式エッチング方法により行われる。
【００５０】
１実施形態では、本発明は前述したような方法に関し、それにおいてドープされた表面は、プラズマ強化化学気相堆積、スパッタリング、原子層堆積等によるシリコン窒化物、シリコン炭化物、シリコン酸化物（熱的に成長されたシリコン酸化物ではない）、アルミニウム酸化物等のような誘電性被覆、または湿式化学手段による薄いシリコン酸化物を最初に成長することと随意選択的に組み合わせてこのような層の積層の被覆により被覆される。このような被覆は特に部分的に平滑化されたテクスチャと組み合わせて特にパッシベーションを改良できる。
【００５１】
１実施形態では、本発明は前述したような方法に関し、それにおいて表面加工された前側からの第１の導電型のドープされた層の除去と、前部表面からのドープ剤を含んだ硝子質層の除去は、表面加工された前部表面のテクスチャを維持するように適合されたエッチングプロセス期間中に行われる。
【００５２】
１実施形態では、本発明は前述したような方法に関し、それにおいてテクスチャの生成はピラミッドテクスチャ、例えばランダムなピラミッド構造または反転されたピラミッドテクスチャの生成によるものである。随意選択的に、等方的なテクスチャも生成されることができる。１実施形態では、本発明は前述したような方法に関し、テクスチャの生成はアルカリ溶液でのエッチングによるランダムなピラミッドテクスチャの生成によるものである。したがって１実施形態では、用語「前部表面の表面加工および／または後部表面の表面加工」、または類似の用語はピラミッド形状を含む前部表面および／またはピラミッド形状を含む後部表面の生成を含んでいる。特別な実施形態では、ピラミッド形状はランダムなピラミッド構造のようなピラミッド構造を含むことができる。
【００５３】
したがって特別な実施形態は以下のステップを含んでいる。：
前部表面の表面加工と後部表面の表面加工が、ピラミッド形状を含んだ前部表面とピラミッド形状を含んだ後部表面を生成するステップを含んでいるここで説明する方法。
部分的な平滑化が、５０乃至２０００ｎｍの範囲から選択された幅の谷を与えるためにピラミッド形状間の中間の谷を広くするステップを含んでいる方法。
部分的な平滑化が、２５乃至１０００ｎｍの範囲から選択された半径を有する曲率の谷を与えるためにピラミッド形状間の中間の谷をラウンディングするステップを含んでいる方法。
さらに、シリコン窒化物、シリコン酸化物（熱的に成長されたシリコン酸化物ではない）、シリコン炭化物、アルミニウム酸化物等および随意選択的な他の材料からなるグループから選択されたようなパッシベーション層を一方または両者のドープされた層上に生成するステップを含んでいるここで説明する方法。
パッシベーション層は、次の技術、即ちプラズマ強化化学気相堆積、低圧力化学気相堆積、環境圧力化学気相堆積、スパッタリング、原子層堆積、湿式化学酸化の１以上により生成される方法。
部分的な平滑化は、表面加工された後部表面、および随意選択的に表面加工された前部表面をエッチング剤によりエッチングするステップを含んでいるここで説明する方法。
部分的な平滑化は、表面加工された後部表面、および随意選択的に表面加工された前部表面を乾式エッチングすることにより行われるここで説明する方法。
【００５４】
他の特定の実施形態には以下が含まれている。：
表面加工された前部表面と表面加工された後部表面とを有し、ここで表面加工された前部表面は第２の導電型のドープされた層を具備し、表面加工された後部表面は第１の導電型の表面フィールド層を具備し、表面加工された後部表面は５０乃至２０００ｎｍの範囲から選択された幅を有する中間の谷を有するピラミッド形状を含む後部表面を具備している第１の導電型の半導体基板。
２５乃至１０００ｎｍの範囲から選択された半径を有する曲率を備えた谷を有する半導体基板。
さらに第１の導電型の表面フィールド層と第２の導電型のドープされた層の上にパッシベーション層を具備する半導体基板。
【００５５】
パッシベーション層は、シリコン窒化物、シリコン酸化物（熱的に成長されたシリコン酸化物ではない）、シリコン炭化物、アルミニウム酸化物の１以上を含んでいる半導体基板。
【００５６】
さらに別の実施形態は従属請求項により規定されている。
【００５７】
ここでの用語「実質的に」は当業者により理解されるであろう。用語「実質的に」は実施形態では「全体的に」、「完全に」、「全て」等を含むことができる。したがって実施形態では形容詞は実質的に除去されることもできる。必要に応じて、用語「実質的に」は９５％以上、特に９９％以上、さらには特に１００％を含めた９９．５％以上のように、９０％以上に関する可能性もある。用語「具備する“comprises”」も実施形態に含まれ、ここでは用語「具備する」は「からなる“consist of”」を意味する。
【００５８】
さらに、明細書及び請求項中の用語「第１、第２、第３」等は類似のエレメントを弁別するために使用されており、必ずしも順序または年代順を示すために使用されているわけではない。このように使用されている用語は適切な状況下で相互に交換可能であり、ここで説明されている本発明の実施形態はここで説明または示した以外の順序で動作できることが理解されよう。
【００５９】
ここに記載された装置はとりわけ動作期間中において説明されている。当業者に明白であるように、本発明は動作方法または動作中の装置に限定されない。
【００６０】
前述の実施形態は本発明を限定するものではなく、当業者は請求項の技術的範囲から逸脱せずに多くの代わりの実施形態を設計できることに注意すべきである。請求項では括弧中に配置されている任意の参照符号は請求項の限定として解釈されてはならない。動詞「具備するため“to comprise”」とその活用の使用は請求項に記載されている以外のエレメントまたはステップの存在を除外しない。エレメントに先行する冠詞“a”または“an”は複数のこのようなエレメントの存在を除外しない。幾つかの手段を列挙している装置の請求項では、これらの手段の幾つかはハードウエアの１及び同じアイテムにより実施されることができる。ある手段が相互に異なる従属請求項で述べられている事実は、これらの手段の組み合わせが有効に使用されることができないことを示すものではない。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明の第１の特徴による太陽電池の製造方法のフロー図である。
【図２】本発明の第２の特徴による太陽電池の製造方法のフロー図である。
【図３】本発明の第３の特徴による太陽電池の製造方法のフロー図である。
【図４】本発明の第４の特徴による太陽電池の製造方法のフロー図である。
【図５】太陽電池を製造するための半導体基板の断面図である。
【図６】方法の次の段階後の太陽電池の断面図である。
【図７】方法のさらに先の段階後の太陽電池の断面図である。
【図８】方法の次の段階後の太陽電池の断面図である。
【図９】方法のその後の段階後の太陽電池の断面図である。
【図１０】方法のさらに先の段階後の太陽電池の断面図である。
【図１１】方法のさらに先の段階後の太陽電池の断面図である。
【図１２】第２の特徴によるさらに先の段階後の太陽電池の断面図である。
【図１３】第２の特徴によるその後の段階後の太陽電池の断面図である。
【図１４】第３の特徴によるさらに先の段階後の太陽電池の断面図である。
【図１５】第３の特徴による次の段階後の太陽電池の断面図である。
【図１６】第４の特徴によるさらに先の段階後の太陽電池の断面図である。
【図１７】第４の特徴による次の段階後の太陽電池の断面図である。
【図１８】第４の特徴によるその後の段階後の太陽電池の断面図である。
【図１９】部分的な平滑化後の表面テキスチャ（ここでは後部表面３ａ）の詳細と、谷幅および曲率の解釈を詳細に示す図である。
【図２０】太陽電池を製造する別の方法のフロー図である。
【図２１】平滑にされていない（図のａ−ｂ）および平滑にされた（図のｃ−ｄ）ピラミッドテクスチャのＳＥＭ図である。
【発明を実施するための形態】
【００６２】
本発明の実施形態を添付の概略図面を参照して、単なる例示により説明し、図面では対応する参照符号は対応する部分を示している。
図１は本発明の第１の特徴による太陽電池の製造方法のフロー図を示している。
【００６３】
第１の特徴によれば、方法はｐ型またはｎ型のベースを有する太陽電池を製造するためのプロセスのシーケンス100を含んでいる。
【００６４】
以下、ｎ型のベースを有する太陽電池のシーケンス100を説明する。
【００６５】
単結晶または多結晶の半導体基板、即ちｎ型の導電性を有するシリコン基板が太陽電池の前駆物質として設けられる。シリコン基板は前部表面２と後部表面３を有する。前部表面は太陽電池の使用期間中に光を受けるための表面として構成される。
【００６６】
別の実施形態では、シリコン基板はｐ型の導電性を有するようにドープされる。
【００６７】
図５は太陽電池を製造するためのシリコン基板の断面図を示している。
【００６８】
図１を再度参照すると、次のプロセス102で、方法は表面加工される表面をテクスチャエッチング剤へ露出することによってシリコン基板１の表面２、３の表面加工を行う。
【００６９】
前部表面２は表面の低反射を生じる表面トポグラフィ（テクスチャ特性とも呼ばれる）を生成するように表面加工される。例えば表面加工の方法はテクスチャ特徴として大きいピラミッド（例えば平均的なピラミッドの高さは約２ミクロン以上）を表面上に得るように調節されることができる。
【００７０】
この方法では、表面加工プロセスはドープされた表面層を後に除去するステップの後に低い反射性を維持するように調節されることができる。後部表面３は表面の低い反射性を生じる表面トポグラフィ（テクスチャ特性とも呼ばれる）を生成するように表面加工されるか、または高い反射性を生じる表面トポグラフィを生成するように研磨される。
【００７１】
後部表面３の表面加工された表面は表面加工された前部表面２と同一である必要はない。
【００７２】
前部表面２ａ上に片面方法で、または前部表面２ａと後部表面３ａの両者上に両面方法で表面テクスチャを生成することが可能である。
【００７３】
両面の表面加工の場合、後部表面３ａはテクスチャを除去し光学的及びパッシベーション特性の改良のために片面の研磨エッチングステップで研磨されることができる。
【００７４】
付加的に、プロセス102では、表面加工は鋸歯状の損傷除去のためにエッチングプロセスと組み合わせられることができる。鋸歯状の損傷除去と表面加工との組合せはシリコンインゴットからスライスした後、事前に研磨されていないシリコン基板に有効である。その代わりに、表面加工102は鋸歯状の損傷除去のためのこのようなエッチングプロセスにより先行されることもできる。
【００７５】
図６の（ａ）はテクスチャ生成後の太陽電池の断面を示している。
【００７６】
前述したようにプロセス102では、テクスチャは表面加工される表面をテクスチャエッチング剤に対して露出することにより生成される。このような表面加工剤はアルカリまたは酸の溶液であってもよいが、乾式エッチング用のプラズマであることもできる。
【００７７】
図６の（ａ）は前部表面２ａと後部表面３ａ上のテクスチャの生成後の太陽電池の断面を示している。図６の（ｂ）はプロセス102aの後、即ち部分的平滑化後の１実施形態を示しており、ここでは表面加工された後部表面３a（および随意選択的に表面加工された前部表面２a）のテクスチャは示されているように片面方法で、或いは示されていない両面方法で部分的に平滑化される。これは谷の丸み付けを生じる（図１９も参照）。部分的平滑化後の表面加工された後部表面３aはさらに参照符号30で示されている。
【００７８】
さらに別の実施形態では、代わりに、前部表面２aと後部表面３aで２つの片面方法で最初にテクスチャを生成し、その後表面加工された後部表面３aを研磨することによって前部表面２a上で片面方法でテクスチャを生成することが可能である。
【００７９】
再度図１を参照すると、それに続くプロセス103で、後部表面フィールド（ＢＳＦ）層４は後部表面３；３ａへのｎ型のドープ剤の拡散により生成され、ドープされた層２ｃは表面加工された前部表面２へのｎ型のドープ剤の拡散により生成される。ドープされた層２ｃは後部表面３；３ａ上のＢＳＦ層４と同じ導電型を有する。
【００８０】
１実施形態では、プロセス103は上昇された温度で管状炉中で気体のｎ型の前駆物質へ後部表面３；３ａを露出することを含んでいる。ｎ型の前駆物質はｎ型のドープ剤を含んでいる。例示的なケースでは、ｎ型のドープ剤は燐であり、気体のｎ型の前駆物質はＰＯＣｌ３（塩化ホスホリル）を含んでいる。シリコン基板の後部表面上では、燐を含む硝子層（ＰＳＧ）５がＢＳＦ層の形成期間中に形成される。ＰＳＧ層５はシリコン基板１のドープ剤ソースとして作用する。
【００８１】
プロセス103はドープされた層２ｃとＢＳＦ層４がそれぞれの表面の表面加工された形状と適合する方法でそのプロセスパラメータにより制御される。そのために、ドープされた層２ｃとＢＳＦ層の厚さは表面上のテクスチャ特性の高さよりも小さいように構成されている。
【００８２】
他の拡散方法、例えばベルト炉、および拡散源、例えば噴霧、蒸気、回転、印刷等により与えられる燐酸を含んだ液体、或いはプラズマ注入ドーピングが使用されることができる。
【００８３】
別の実施形態では、ＢＳＦ層４の生成は前部を向かい合わせた構造で行われる。これは処理能力を増加し、表面加工された前部表面をドープ剤から部分的にスクリーニングする。
【００８４】
図７は後部表面フィールド層の生成のためのプロセス103後の太陽電池の断面図を示している。
【００８５】
シリコン基板１の前部表面２と後部表面３の両者におけるその後のプロセス103では、ｎ型のドープされた層２ｃとＢＳＦ層４はそれぞれ、ｎ型のドープ剤ソースから基板１の前部及び後部表面へのｎ型のドープ剤の拡散により生成される。
【００８６】
後部表面３；３ａ上でＢＳＦ層４が形成される。表面加工された前部表面２ａ上でｎ型のドープされた層２ｃが形成され、これはインターフェース２ｂまで基板１へ延在する。ｎ型のドープされた層２ｃの厚さはテクスチャ特性の高さよりも小さいことに注意すべきである。この方法で、ｎ型のドープされた層２ｃの形状は表面テクスチャと適合され、即ちインターフェース２ｂもテクスチャを有する。
【００８７】
ｎ型のドープ剤が燐である実施形態では、表面加工された前部表面とシリコン基板の後部表面上で、燐を含んだ硝子層（ＰＳＧ）５がＢＳＦ層とｎ型のドープされた層２ｃの形成期間中に形成される。
【００８８】
ＢＳＦ拡散のパラメータはＰＳＧ層の厚さを制御するため例えば酸素またはＰＯＣｌ３の増加によって、或いは水蒸気の付加によって特別に調節されることができる。
【００８９】
１実施形態では、拡散プロセスは上昇された温度で実行されることができ、これは例えば使用される材料に応じて、適用されている特別な拡散プロセスに適切である任意の適切な上昇された温度であることができる。上昇された温度は上昇された温度が適用される時間期間にも基づくことができる。通常、上昇された温度は約６００乃至約１２００℃、或いは約７８０乃至１２００℃であることができる。ＰＳＧ層５はシリコン基板１のドープ剤ソースとして作用する。
【００９０】
１実施形態では、燐（第１の導電型のドープ剤）の拡散は約０．７ミクロンの後部表面フィールド層とｎ型のドープされた層２ｃ（第１の導電型のドープ剤を含む拡散された層）との厚さを生成するように最適化される。
【００９１】
別の実施形態では、浅い後部表面フィールド層と浅いｎ型のドープされた層２ｃが生成される。燐（第１の導電型のドープ剤）の拡散はその後ＢＳＦ層とｎ型のドープされた層２ｃについて０．３ミクロン以下の厚さを生成するように最適化される。テクスチャを保持する能力はｎ型のドープされた層２ｃの厚さによりある程度まで決定されるので、浅いｎ型のドープされた層２ｃ（約０．３ミクロン以下の厚さ）では、テクスチャはより十分に保持されることができ、前部表面の反射性はより厚いｎ型のドープされた層(例えば約０．７ミクロンの厚さ)ではさらに低い可能性がある。
【００９２】
図７で、後部表面が平坦であり、表面加工されていない実施形態が示されている。当業者はプロセス103がまた表面加工された後部表面３ａを具備する基板上で実行されることができることを認識するであろう。
【００９３】
図１を再度参照すると、後続するプロセス104で、方法は湿式または乾式エッチングによって、ｎ型のドープされた層２ｃおよび４を被覆するＰＳＧ層のような層を表面加工された前部表面２ａからおよび後部表面４から除去する。
【００９４】
図８はプロセス104後の太陽電池の断面を示している。
【００９５】
プロセス104の処理期間中、方法は後部表面および表面加工された前部表面上のドープされた層からＰＳＧ層のような任意の上部層の除去を行う。
【００９６】
前部表面上で、ｎ型のドープされた層２ｃはＰＳＧ層のような上部層の除去後に露出される。後部表面上では、後部表面フィールド層４はＰＳＧ層の除去後に露出される。
【００９７】
ＰＳＧ層の除去は後部表面における半導体表面を露出し、後側を疎水性にするので、（以下詳細に説明するように）ｎ型のドープされた層２ｃを除去するためのさらに別の片面のエッチングプロセスで、エッチング液が後部表面を濡らすことを有効に防止する。
【００９８】
図１を再度参照すると、その後のプロセス105で、方法はエッチング剤により表面加工された前部表面２ａから除去するためｎ型のドープされた層２ｃのエッチングを行う。エッチング剤は第２の表面加工された前部表面２ｂの低反射性を維持するために前部表面（第２の表面加工された前部表面２ｂ）のテクスチャを維持するように選定される。これは前部表面上のｎ型のドープされた層２ｃの形状が本来の表面加工された前部表面のテクスチャと適合するならば満たされることができる。
【００９９】
このようなエッチング剤は単結晶または多結晶の基板の場合、アルカリエッチング剤であることができる。
【０１００】
１実施形態では、アルカリエッチング剤の表面加工成分は水酸化カリウムまたは水酸化ナトリウムのような水溶性のアルカリ成分を含んでいる。さらに別の実施形態では、アルカリエッチング剤はイソプロパノールのような１以上の添加物を含んでいる。
【０１０１】
代わりに、エッチング剤は酸性のエッチング剤であってもよく、これは単結晶と多結晶の両者の表面加工された表面で使用されることができる。酸性のエッチング剤は随意選択的に僅かな研磨を行うように構成されることができ、或いは（第２の）表面加工された前部表面２ｂの微細なテクスチャを増加するためにさらに表面加工するように構成されることができる。
【０１０２】
１実施形態では酸性エッチング剤の研磨成分は、酸化された表面層を生成するための酸化成分と、酸化された表面層をエッチングするための酸化物エッチング剤とを含んでいる。１例では、酸化成分は硝酸（ＨＮＯ３）であり、酸化物エッチング剤はフッ素酸（ＨＦ）である。さらに別の例では、酸化成分は水または酢酸のような添加物も含む。部分的な平滑化は例えば表面加工された表面をこのような研磨成分に対して０．５乃至５分間露出することにより行われることができる。ＨＮＯ３とＨＦ成分の比は例えば５０：１乃至３：１の範囲であることができる。
【０１０３】
表面加工された前部表面からのシリコンの除去は典型的に約０．１ミクロン乃至約２ミクロンである。これはｎ型のドープ剤の層２ｃの厚さ、即ち前部表面へのドープ剤の濃度プロフィールの拡張に基づいている。これは代わりにＢＳＦ拡散プロセスの温度および処理期間のようなプロセスパラメータにしたがっている。
【０１０４】
この実施形態では、エッチングは片面のエッチングとして行われ、エッチング液が後部表面は濡らさないで前部表面だけ、或いは後部表面の非常に僅かなエッジ領域のみを濡らすことを意味している。
【０１０５】
代わりに、エッチングは乾式プラズマエッチングステップにより行われてもよい。
【０１０６】
実験的に、テクスチャはｎ型のドープされた層２ｃのエッチング期間中に維持されたことが証明された。１０００ｎｍの波長における表面加工された前部表面の光ビームの光学的反射は、第１の導電性のドープされた層の除去後、５％未満、好ましくは３％未満増加する。
【０１０７】
図９はプロセス105後の太陽電池の断面を示している。
【０１０８】
プロセス105の期間に、前部表面から露出されたｎ型のドープされた層２ｃはエッチングプロセスにより除去される。エッチングプロセスは第２の表面加工された前部表面２ｂの低反射を維持するために表面加工された前部表面（エッチング後の第２の表面加工された前部表面２ｂ）のテクスチャを維持するように構成される。
【０１０９】
図１を再度参照すると、次のプロセス106で、方法は第２の表面加工された前部表面２ｂ上にｐ型（エミッタ）層６を生成する。この第２の表面加工された前部表面２ｂはｐ型ドープ剤に対して上昇された温度で露出される。
【０１１０】
ｐ型のドープ剤は例えばホウ素である。ｐ型のドープ剤は気体のｐ型の前駆物質、例えばホウ素を含んだガス、例えばＢＢｒ３（三臭化ホウ素）であってもよい。
【０１１１】
１実施形態では、上昇された温度は例えば使用される材料に応じて適用されている特別な拡散プロセスで適切である任意の適切な上昇された温度であることができる。上昇された温度はその上昇された温度が適用される時間期間にも基づくことができる。通常、上昇された温度は約７００乃至約１２００℃、または約７８０乃至１２００℃である。
【０１１２】
拡散駆動プロセスであるエミッタ層６を生成するためのプロセス106の期間中、ホウ素を含む硝子質層（ＢＳＧ層）７は第２の表面加工された前部表面２ｂ及び後部表面４上に形成される。
【０１１３】
後部表面上のＢＳＦ層４はさらに共拡散され、即ち前部表面上のｐ型のエミッタ層の形成と同時にＢＳＦ層からさらに深くシリコン基板までのｎ型のドープ剤の拡散により成長することに注意する。
【０１１４】
１実施形態では、共拡散後、ＢＳＦ層は約２０乃至約３０オーム／平方のシート抵抗を有し、エミッタ層は約５０乃至約７０オーム／平方のシート抵抗を有する。
【０１１５】
別の実施形態では、共拡散後、ＢＳＦ層は約５乃至約１００オーム／平方のシート抵抗を有し、エミッタ層は約５０乃至約１５０オーム／平方のシート抵抗を有する。
【０１１６】
別の実施形態では、拡散は後部を向かい合わせた形態で行われる。これは処理能力を増加し、ドープ剤からの後部表面の部分的なスクリーニングを行う利点がある。
【０１１７】
しかしながら、太陽電池の効率では、ＢＳＦはエミッタよりも高いドーピングレベルを有することが有効であることにも注意する。それに付随して、エミッタ拡散がＢＳＦの上部で行われるならば、これは通常、ＢＳＦ層でのドープ剤レベルを十分に補償しない。それ故、エミッタ拡散期間中にＢＳＦの上部に（ＰＳＧ、またはＳｉＮｘ等の誘電体被覆のような）保護層を有することは通常必要ではない。しかしながら、エミッタ拡散によるＢＳＦの部分的な補償はＢＳＦによる電界効果パッシベーションを減少できる。このような効果を阻止するため、ＢＳＦの上部のエミッタ拡散を阻止または最小にするように図３に関して説明したような保護層を使用できる。さらに、ＢＳＦのより高いドーピングレベルは後側の電界効果パッシベーションを強化し、その一方でエミッタのより高いドーピングレベルは再結合損失を強化できる。
【０１１８】
図１０はプロセス106後の太陽電池の断面を示している。
【０１１９】
プロセス106の期間中、方法は第２の表面加工された前部表面２ｂ中の拡散によりｐ型（エミッタ）層６の生成を行う。
【０１２０】
第２の表面加工された前部表面２ｂはｐ型のドープ剤、例えばホウ素に露出される。ｐ型のドープ剤はホウ素を含んだ気体、例えばＢＢｒ３であってもよい。ホウ素を含んだ硝子質層（ＢＳＧ層）７は表面加工された前部表面２ｂと後部表面上の後部表面フィールド層４に形成される。
【０１２１】
ｐ型層６の生成は種々の拡散方法、例えば管状或いはベルト炉と、噴霧、蒸気、回転、印刷等或いはプラズマ注入ドーピングにより与えられる拡散ソース、例えばホウ酸を含んだ液体により行われることができることに注意する。
【０１２２】
図１を再度参照すると、次にプロセス107で、方法は第２の表面加工された前部表面２ｂからのＢＳＧ層７の除去とｐ型のエミッタ層の露出を行う。さらに方法は後部表面上の後部表面フィールド層４からのＢＳＧ層７を除去し、ＢＳＦ層を露出させる。
【０１２３】
前述したようなプロセスのシーケンス後、方法は後部表面３；３ａ上のｎ型の後部表面フィールド層４と、第２の表面加工された前部表面２ｂ上のｐ型のエミッタ層６を具備するシリコン基板を与える。
【０１２４】
図１１はプロセス107の後の太陽電池の断面を示している。
【０１２５】
プロセス107の処理期間中、ＢＳＧ層７は第２の表面加工された前部表面のｐ型のエミッタ層６および後部表面フィールド層４からエッチングによって除去される。この段階の太陽電池はシリコン基板１と、基板の後部表面３上の後部表面フィールド層４と、基板の表面加工された前部表面２ｂ上のｐ型のエミッタ層６とを具備している。
【０１２６】
太陽電池の製造プロセスは保護及び反射防止被覆の付着、金属化パターンのスクリーン印刷、接合分離等のような最新技術で知られている方法で完了されることができる。したがって例えばここで示されているパッシベーション層は層４および／または層６（これらはドープされた層）に与えられることができる。
【０１２７】
図２は本発明の第２の特徴により太陽電池を製造するための方法100aのフロー図を示している。
【０１２８】
図２では、先の図面で示されている番号と同じ参照符号のエンティティは対応するエンティティを指している。
【０１２９】
この特徴によれば、順次、プロセス101、102、103（即ち半導体基板を与え、半導体基板の少なくとも前部表面を表面加工し、表面加工された前部表面と後部表面上に後部表面フィールド層を生成する）を行った後、方法はプロセス104aにおいて、片面のエッチングプロセスにより、表面加工された前部表面からＰＳＧ層５を除去し、表面加工された前部表面からｎ型のドープされた層２ｃを除去するステップを含んでいる。
【０１３０】
図１２は第２の特徴によるプロセス104a後の太陽電池の断面図を示している。
【０１３１】
図１２では、先の図面で示されている番号と同じ参照符号のエンティティは対応するエンティティを指している。
【０１３２】
プロセス104aの後、二次的な表面加工された前部表面２ｂが露出されるが、後部表面３上では後部表面フィールド層４が半導体１上に直接存在する。後部表面フィールド層４は後部表面ＰＳＧ層５によって被覆される。
【０１３３】
再度図２を参照すると、プロセス104aの後それに続くプロセス105aでは方法は後部表面フィールド層４を露出するために後部表面からＰＳＧ層５の除去を行う。
【０１３４】
図１３はプロセス105aの後の太陽電池の断面図を示している。
【０１３５】
次に、本発明の第２の特徴による方法は図１、１０、１１を参照して前述したようにプロセス106と107に続く。
【０１３６】
図３は本発明の第３の特徴による太陽電池を製造するための方法100bのフロー図を示している。
【０１３７】
図３では、先の図面で示されている番号と同じ参照符号のエンティティは対応するエンティティを指している。
【０１３８】
この特徴によれば、順次、プロセス101、102、103、104（即ち半導体基板を与え、半導体基板の少なくとも前部表面を表面加工し、表面加工された前部表面と後部表面上に後部表面フィールド層を生成し、表面加工された前部表面と後部表面からＰＳＧ層を除去する）を行った後、方法はプロセス108aにおいて、後部表面フィールド層４上に保護層５aを生成することを含んでいる。
【０１３９】
図１４は第３の特徴によるプロセス108aの後の太陽電池の断面図を示している。
【０１４０】
図１４では、先の図面で示されている番号と同じ参照符号のエンティティは対応するエンティティを指している。
【０１４１】
プロセス108aの後、半導体基板１の後部表面３は後部表面フィールド層４により被覆される。後部表面フィールド層は保護層５aにより被覆される。表面加工された前部表面２上で、半導体基板１はｎ型のドープされた層２ｃにより被覆される。
【０１４２】
１実施形態では、方法は後部表面フィールド層４上に保護層５ａとして被覆層の付着を行う。このような被覆層はアルミニウム酸化物（Ａｌ２Ｏ３）、シリコン窒化物（ＳｉＮｘ）または別の誘電体を含むことができる。
【０１４３】
図３を再度参照すると、後部表面フィールド層上に保護層５ａを生成するためのプロセス108aの後、方法は保護層が後部方面フィールド層を被覆するので、図１を参照して前述したような片面のエッチングプロセスによって、または両面のエッチングプロセスによって表面加工された前部表面からｎ型のドープされた層２ｃを除去するためのプロセス105に続く。その結果は図１５に示されており、図１５はプロセス105の後の太陽電池の断面図を示している。
【０１４４】
表面加工された前部表面からｎ型のドープされた層２ｃを除去するためのプロセス105の後、半導体基板１の後部表面３は後部表面フィールド層４により被覆される。後部表面フィールド層は保護層５ａにより被覆される。二次的な表面加工された前部表面２ｂは自由に露出される。
【０１４５】
次に、本発明の第３の特徴による方法は図１、１０、１１を参照して前述したようにプロセス106と107に続く。
【０１４６】
図４は本発明の第４の特徴により太陽電池を製造するための方法100cのフロー図を示している。
【０１４７】
図４では、先の図面で示されている番号と同じ参照符号のエンティティは対応するエンティティを指している。
【０１４８】
この特徴によれば、順次、プロセス101、102、103（即ち半導体基板を与え、半導体基板の少なくとも前部表面を表面加工し、表面加工された前部表面と後部表面上に後部表面フィールド層を生成する）が行われた後、方法は、半導体基板の後部表面上のＰＳＧ層５上に直接保護層５aを生成する処理を含んでいる。
【０１４９】
１実施形態では、方法はＰＳＧ層５上に保護層５ａとして被覆層の付着を行う。このような被覆層はアルミニウム酸化物（Ａｌ２Ｏ３）、シリコン窒化物（ＳｉＮｘ）、または別の誘電体またはレジスト等を具備することができる。
【０１５０】
この第４の特徴によれば、半導体基板の後部表面上のＰＳＧ層５は保護層５ａの生成前には除去されない。
【０１５１】
図１６は第４の特徴によるプロセス108b後の太陽電池の断面図を示している。
【０１５２】
図１６では、先の図面で示されている番号と同じ参照符号のエンティティは対応するエンティティを指している。
【０１５３】
プロセス108bの後、半導体基板１の後部表面３は後部表面フィールド層４により被覆される。後部表面フィールド層自体はＰＳＧ層５により被覆される。後部表面フィールド層４上のＰＳＧ層５は保護層５ａにより被覆される。表面加工された前部表面２上で、半導体基板１はｎ型のドープされた層２ｃにより被覆されている。
【０１５４】
半導体基板の表面加工された前部表面はｎ型のドープされた層２ｃにより被覆され、ｎ型のドープされた層２ｃ自体は前側のＰＳＧ層５により被覆される。
【０１５５】
図４を再度参照すると、後部表面フィールド層４上に保護層５ａを生成するためのプロセス108bの後、方法は片面のエッチングプロセスによって、または両面のエッチングプロセスによって表面加工された前部表面からＰＳＧ層５を除去し、表面加工された前部表面からｎ型のドープされた層２ｃを除去するためのその後のプロセス104aを継続する。
【０１５６】
図１７は第４の特徴によるプロセス104aの後の太陽電池の断面図を示している。図１７では、先の図面で示されている番号と同じ参照符号のエンティティは対応するエンティティを指している。
【０１５７】
プロセス104aの後、半導体基板１の後部表面３は依然として後部表面フィールド層４により被覆されている。後部表面フィールド層自体はＰＳＧ層５により被覆されている。後部表面フィールド層４上のＰＳＧ層５は保護層５ａにより被覆されている。プロセス104aにおける表面加工された前部表面からのＰＳＧ層５とｎ型のドープされた層２ｃの除去後、半導体基板１の表面加工された前部表面２は露出される。
【０１５８】
図４を再度参照すると、表面加工された前部表面からＰＳＧ層５とｎ型のドープされた層２ｃを除去するためのプロセス104aの後、方法は後部表面フィールド層４から保護層５aとＰＳＧ層５を除去するためのさらに別のプロセス109に継続する。
【０１５９】
図１８は第４の特徴によるプロセス109の後の太陽電池の断面図を示している。
【０１６０】
図１８では、先の図面で示されている番号と同じ参照符号のエンティティは対応するエンティティを指している。
【０１６１】
プロセス109の後、半導体基板１の後部表面３は後部表面フィールド層４により被覆されている。二次的な表面加工された前部表面２ｂは自由に露出される。
【０１６２】
次に、本発明の第４の特徴による方法は図１、１０、１１を参照して前述したようにプロセス106と107に続く。
【０１６３】
図１９の（ａ）は部分的な平滑化後の表面加工された後部表面３ａの実施形態をより詳細に示した概略図である。テクスチャ特性（例えばピラミッドファセット）間の谷の底が丸くされ、約２５乃至２５０ｎｍの範囲から選択された半径を有することができる。代わりに、半径は約２５０乃至１０００ｎｍの範囲から選択されることができるが、これはより長い処理時間を必要とする可能性がある。ここで部分的な平滑化後のテクスチャ後部表面３ａが表示され、同様に表面加工された前部表面２ａが部分的に平滑化されることができることに注意すべきである。したがって１実施形態では、図１９の（ａ）は部分的な平滑化後、表面加工された前部表面２ａを同等に表示できる（このことは例えば参照符号20で示されることができる（図示されていない））。図１９の（ｂ）は谷の幅と半径の理解が得られるようにより詳細に示されている。ファセット（またはピラミッドファセット）ｆ、特にＳｉの１１１結晶ファセットが谷ｖで接触している。平滑化されない場合には谷ｖの底は非常に狭く、即ちｗは＜５０ｎｍのように小さい。平滑化後、谷ｖの底はやや丸くされることができ、より谷の底を広くし、幅は例えば約５０乃至２０００ｎｍの範囲である。谷ｖの少なくとも一部は平滑化後に、湾曲されることができ、例えば約２５乃至１０００ｎｍの範囲の半径ｒを有する。好ましくは、表面加工された前部面の谷の底の幅ｗは５０乃至１０００ｎｍの範囲、特に５０乃至５００ｎｍの範囲である。好ましくは表面加工された前部面の谷の底の半径は２５乃至５００ｎｍの範囲、特に２５乃至２５０ｎｍの範囲である。
【０１６４】
図２０は別のプロセスを概略的に示している。（表面加工された後部表面及び随意選択的に表面加工された前部表面の）部分的な平滑化102aの後、ＢＳＦ層とエミッタ層が設けられる（プロセス103と106）。当業者に明白であるように、この実施形態のプロセス103と106の順序は反対であることもでき、またはこれらは同時に行われることができる。
【０１６５】
さらに、随意選択的に（好ましくは）パッシベーションプロセス110が適用される。パッシベーション層はＢＳＦ層（およびエミッタ層）上に形成されることができる。図１乃至４では、パッシベーションプロセス110は示されていないことに注意する。しかしながらこのようなプロセスは硝子層のエッチングプロセス107の後に適用されることができる。図５乃至１９では、このようなパッシベーション層が示されていないことに注意する。
【０１６６】
当業者は太陽電池の光入射表面と後部表面が交換されることができることを認識するであろう。この場合ＢＳＦはＦＳＦになり、エミッタは太陽電池の後部（非光入射）側に位置される。太陽電池の前側（ＦＳＦ側）の低反射を維持するために、表面加工された前部表面の好ましい谷の幅は５０乃至１０００ｎｍの範囲、特に５０乃至５００ｎｍの範囲にあり、表面加工された前部表面の好ましい谷半径は約２５乃至５００ｎｍの範囲、特に２５乃至２５０ｎｍの範囲にある。
【０１６７】
ｐ型の導電性の後部表面フィールドＢＳＦ層と前部表面上のｎ型のドープ剤層を得るために、プロセス103がホウ素のようなｐ型のドープ剤で実行され、プロセス106は燐のようなｎ型のドープ剤で実行されることに注意する。
【０１６８】
当業者に認識されるように、導電型を逆にすることにより、前述した順序でのＰＳＧ層５とＢＳＧ層７の形成及び除去は逆にされ、適合される必要がある。
【０１６９】
この方法は個々の太陽電池間で変化の少ない強化された製造を行うことができる利点がある。シリコン基板の一表面から別の表面への、特にＢＳＦ側からエミッタ側への寄生ドーピング（ｐ型またはｎ型）はこの方法により阻止される。また、スクリーン印刷ステップは省略され、これは破損による収率損失を減少する。さらに前部及び後部表面の両者における燐の両面拡散が可能であり、これはシリコン基板からの不純物の除去を改良する。さらに拡散された後部表面フィールド層は太陽電池の効率を改良する。
【０１７０】
当業者は代わりに、ドープ剤の実際の前駆物質に応じて後部表面または前部表面でｎまたはｐ型のドープされた層を生成しながらＰＳＧ層またはＢＳＧ層の形成が必要とされず、その場合、ＢＳＧまたはＰＳＧの硝子質層を除去するための前述のプロセスステップが省略されることができることを認識するであろう。
【０１７１】
本発明のその他の実施形態が本発明の技術的範囲を逸脱せずに着想され実践されることができ、本発明の技術的範囲は請求項によってのみ限定されることが当業者に明白であろう。明細書は本発明を例示するものであり、本発明の限定を意図していない。
【０１７２】
［例］
実験では、太陽電池は以下の処理のバリエーションの処理によりウエハの３つのグループから比較され、それらのバリエーションはｉ）ステップ102aなし、ii）平均して0.１ミクロン以上であるが１ミクロン未満のウエハの厚さを生じる部分的な平滑化を行うステップ102a、iii）全体で３回反復されるii）と同じ部分的な平滑化により処理された。
【０１７３】
グループii）とiii）の両者は平均的な開回路電圧の５ｍＶの増加を示し、統計的不確実性（９５％の信頼間隔）は１ｍＶである。平均的な短絡回路電流は０．５％増加され、統計的不確実性は０．１％である。これは明白に後部表面のパッシベーションが部分的平滑化により改良されることを証明している。
【表１】
【０１７４】
これにしたがって、太陽電池の後部表面における入射光で測定された外部量子効率は、グループii）とiii）で４００ｎｍの波長において１０％の増加を示している。後部表面で測定された反射は６００乃至１０００ｎｍの波長で約１乃至２％のみ増加する。
【０１７５】
図２１の（ａ）乃至２１の（ｄ）はランダムピラミッドに表面加工されたウエハ表面上における部分的な平滑化前（図２１の（ａ）と（ｂ））およびその平滑化後（図２１の（ｃ）と（ｄ））のＳＥＭ画像を示している。部分的な平滑化なしでは、谷の幅は５０ｎｍ未満であり、この例の部分的な平滑化後では、幅は約２００ｎｍであることが明白である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
前部表面と後部表面を有している第１の導電型の半導体基板から太陽電池を製造する方法において、
表面加工された前部表面を生成するために前記前部表面を表面加工し、表面加工された後部表面を生成するために前記後部表面を表面加工し、
前記表面加工された後部表面を部分的に平滑化し、前記表面加工された前部表面を随意選択的に部分的に平滑化し、
前記第１の導電型のドープ剤の拡散により前記後部表面に前記第１の導電型の後部表面フィールド層を生成し、
前記表面加工された前部表面への第２の導電型のドープ剤の拡散によって、前記表面加工された前部表面上に第２の導電型の層を生成するステップを含んでいる方法。
【請求項２】
表面加工された前部表面を生成するための前記前部表面の表面加工は表面加工された後部表面を生成するための前記後部表面の表面加工を含んでいる請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記前部表面の表面加工と前記後部表面の表面加工は、ピラミッド形状を含んだ前部表面とピラミッド形状を含んだ後部表面を生成するステップを含んでいる請求項１または２記載の方法。
【請求項４】
前記部分的な平滑化が、５０乃至２０００ｎｍの範囲から選択された幅を谷に与えるためにピラミッド形状間の中間の谷の幅を広くするステップを含んでいる請求項３記載の方法。
【請求項５】
部分的な平滑化が、２５乃至１０００ｎｍの範囲から選択された半径を有する曲率を谷に与えるためにピラミッド形状間の中間の谷をラウンディングするステップを含んでいる請求項３または４記載の方法。
【請求項６】
さらに、シリコン窒化物、シリコン酸化物、シリコン炭化物、アルミニウム酸化物および随意選択的な他の材料からなるグループから選択されたようなパッシベーション層を一方または両者のドープされた層上に生成するステップを含んでいる請求項１乃至５のいずれか１項記載の方法。
【請求項７】
前記パッシベーション層は、次の技術、即ちプラズマ強化化学気相堆積、低圧力化学気相堆積、大気圧化学気相堆積、スパッタリング、原子層堆積、湿式化学酸化の１以上により生成される請求項７記載の方法。
【請求項８】
表面加工された前部表面を生成するため前記前部表面を表面加工し、表面加工された後部表面を生成するため前記後部表面を表面加工し、
前記表面加工された後部表面を部分的に平滑化し、前記表面加工された前部表面を随意選択的に部分的に平滑化し、
前記第１の導電型のドープ剤の拡散により前記後部表面に前記第１の導電型の後部表面フィールド層を生成し、前記表面加工された前部表面に第１の導電型のドープされた層を生成し、
前記表面加工された前部表面のテクスチャを維持するように適合されたエッチングプロセスによって前記表面加工された前部表面から前記第１の導電型のドープされた層を除去し、
前記表面加工された前部表面への前記第２の導電型のドープ剤の拡散によって、前記表面加工された前部表面上に第２の導電型の層を生成するステップを含んでいる請求項１乃至７のいずれか１項記載の方法。
【請求項９】
前記第１の導電型の前記ドープ剤の前記拡散期間中に、前記第１の導電型の前駆物質から、ドープ剤を含んだ硝子質層を前記前部表面と前記後部表面上に形成し、前記ドープ剤を含んだ硝子質層は前記半導体基板のドープ剤ソースとして作用する請求項８記載の方法。
【請求項１０】
前記表面加工された前部表面から前記第１の導電型のドープされた層を除去するのに先行して、前記前部表面と前記後部表面から前記ドープ剤を含んだ硝子質層を除去するステップを含んでいる請求項９記載の方法。
【請求項１１】
片面のエッチングプロセスにおいて、前記表面加工された前部表面から前記第１の導電型のドープされた層を除去しながら、前記前部表面から前記ドープ剤を含んだ硝子質層を除去するステップを含んでいる請求項９記載の方法。
【請求項１２】
前記片面のエッチングプロセスにおいて、前記前部表面からの前記ドープ剤を含んだ硝子層の除去と、前記表面加工された前部表面からの前記第１の導電型のドープされた層の除去後に、前記後部表面から前記ドープ剤を含んだ硝子質層を除去するステップを含んでいる請求項１１記載の方法。
【請求項１３】
前記表面加工された前部表面からの前記第１の導電型のドープされた層の除去に先行して、
前記前部表面と前記後部表面から前記ドープ剤を含んだ硝子質層を除去し、
前記後部表面フィールド層上に保護層を生成するステップを含んでいる請求項９記載の方法。
【請求項１４】
前記表面加工された前部表面に前記第１の導電型のドープされた層を生成し、前記後部表面に前記第１の導電型の前記後部表面フィールド層を生成した後、
片面のエッチングプロセスにおいて、前記第１の導電型のドープされた層を前記表面加工された前部表面から除去しながら、前記ドープ剤を含んだ硝子質層を前記前部表面から除去する前に、保護層を前記後部表面フィールド層上に生成するステップを含んでいる請求項１１記載の方法。
【請求項１５】
片面のエッチングプロセスにおいて前記第１の導電型のドープされた層を前記表面加工された前部表面から除去しながら前記ドープ剤を含んだ硝子質層を前記前部表面から除去した後、前記表面加工された前部表面上における前記第２の導電型の層の生成に先行して、
前記保護層及び前記ドープ剤を含んだ硝子質層を前記後部表面から除去するステップを含んでいる請求項１４記載の方法。
【請求項１６】
前記保護層はアルミニウム酸化物（Ａｌ２Ｏ３）、シリコン窒化物（ＳｉＮｘ）、誘電体およびレジストのグループから選択された少なくとも１つの材料を含む被覆層を具備している請求項１３または１５記載の方法。
【請求項１７】
前記第１の導電型のドープ剤の拡散により前記後部表面フィールド層を生成するステップは、上昇された温度において前記第１の導電型の前駆物質に対する前記後部表面の露出を含んでいる請求項８記載の方法。
【請求項１８】
前記第１の導電型の前駆物質は前記第１の導電型のドープ剤を含み、前記前駆物質は気体の前駆物質、液体の前駆物質、ペースト状の前駆物質及びプラズマ前駆物質のうちの１つから選択されている請求項１７記載の方法。
【請求項１９】
前記第１の導電型のドープ剤の拡散は０．７ミクロン以下の厚さの前記第１の導電型のドープされた層を前記表面加工された前部表面に生成するように最適化されている請求項１乃至１８のいずれか１項記載の方法。
【請求項２０】
前記第１の導電型のドープ剤の拡散は０．３ミクロン以下の厚さの前記第１の導電型のドープされた層を前記表面加工された前部表面に生成するように最適化されている請求項１乃至１９のいずれか１項記載の方法。
【請求項２１】
前記第２の導電型のドープ剤の拡散により前記第２の導電型の層を前記表面加工された前部表面上に生成するステップは、上昇された温度において前記表面加工された前部表面を前記第２の導電型の前駆物質に対して露出するステップを含んでいる請求項１乃至２０のいずれか１項記載の方法。
【請求項２２】
前記第２の導電型の前駆物質は気体の前駆物質であり、前記気体の前駆物質は前記第２の導電型のドープ剤を含んでいる請求項２１記載の方法。
【請求項２３】
前記第１の導電型はｎ型であり、前記第２の導電型はｐ型であり、或いは前記第１の導電型はｐ型であり、前記第２の導電型はｎ型である請求項１乃至２２のいずれか１項記載の方法。
【請求項２４】
前記第１の導電型のドープされた層の厚さは前記表面加工された前部表面上のテクスチャ特徴の平均的な高さよりも小さい請求項２１記載の方法。
【請求項２５】
前記表面加工された前部表面上の前記テクスチャ特徴の平均的な高さは約２ミクロン以上であり、前記第１の導電型のドープされた層の厚さは約０．７ミクロン以下である請求項２４記載の方法。
【請求項２６】
前記表面加工された前部表面上の前記テクスチャ特徴の平均的な高さは約２ミクロン以上であり、前記第１の導電型のドープされた層の厚さは約０．３ミクロン以下である請求項２４記載の方法。
【請求項２７】
前記表面加工された前部表面のテクスチャを維持するように適合されたエッチングプロセスはエッチング剤を使用する片面の湿式化学プロセスによって行われる請求項８記載の方法。
【請求項２８】
前記部分的な平滑化は前記表面加工された後部表面と、随意選択的に前記表面加工された前部表面をエッチング剤によりエッチングするステップを含んでいる請求項１乃至２７のいずれか１項記載の方法。
【請求項２９】
前記エッチング剤はさらに前記半導体表面を研磨するためのコンポーネントを含んでいる請求項２５または２６記載の方法。
【請求項３０】
前記部分的な平滑化は、前記表面加工された後部表面と、随意選択的に前記表面加工された前部表面を乾式エッチングすることにより行われる請求項１乃至２９のいずれか１項記載の方法。
【請求項３１】
前記表面加工された前部表面のテクスチャを維持するように適合された前記エッチングプロセスは乾式エッチングにより行われる請求項８記載の方法。
【請求項３２】
前記第１の導電型のドープされた層を前記表面加工された前側から除去し、前記ドープ剤を含んだ硝子質層を前記前部表面から除去するステップは前記表面加工された前部表面のテクスチャを維持するように適合された前記エッチングプロセス期間中に行われる請求項８記載の方法。
【請求項３３】
表面加工された前部表面と表面加工された後部表面とを有し、ここで前記表面加工された前部表面は第２の導電型のドープされた層を具備し、前記表面加工された後部表面は前記第１の導電型の表面フィールド層を具備し、前記表面加工された後部表面は５０乃至２０００ｎｍの範囲から選択された幅を有する中間の谷を備えたピラミッド形状を含む後部表面を具備している第１の導電型の半導体基板。
【請求項３４】
２５乃至１０００ｎｍの範囲から選択された曲率半径を有する谷を有している請求項３３記載の半導体基板。
【請求項３５】
前記表面加工された前部表面は５０乃至５００ｎｍの範囲から選択された幅を有する中間の谷を備えたピラミッド形状を含む前部表面を具備している請求項３３または３４記載の半導体基板。
【請求項３６】
前記表面加工された前部表面は２５乃至２５０ｎｍの範囲から選択された曲率半径を有する谷を有している請求項３３または３４記載の半導体基板。
【請求項３７】
さらに前記第１の導電型の前記表面フィールド層と前記第２の導電型のドープされた層の上にパッシベーション層を具備している請求項３３乃至３６のいずれか１項記載の半導体基板。
【請求項３８】
前記パッシベーション層は、シリコン窒化物、シリコン酸化物、シリコン炭化物、アルミニウム酸化物の１以上を含んでいる請求項３７記載の半導体基板。
【請求項１】
前部表面と後部表面を有している第１の導電型の半導体基板から太陽電池を製造する方法において、
表面加工された前部表面を生成するために前記前部表面を表面加工し、表面加工された後部表面を生成するために前記後部表面を表面加工し、
前記表面加工された後部表面を部分的に平滑化し、前記表面加工された前部表面を随意選択的に部分的に平滑化し、
前記第１の導電型のドープ剤の拡散により前記後部表面に前記第１の導電型の後部表面フィールド層を生成し、
前記表面加工された前部表面への第２の導電型のドープ剤の拡散によって、前記表面加工された前部表面上に第２の導電型の層を生成するステップを含んでいる方法。
【請求項２】
表面加工された前部表面を生成するための前記前部表面の表面加工は表面加工された後部表面を生成するための前記後部表面の表面加工を含んでいる請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記前部表面の表面加工と前記後部表面の表面加工は、ピラミッド形状を含んだ前部表面とピラミッド形状を含んだ後部表面を生成するステップを含んでいる請求項１または２記載の方法。
【請求項４】
前記部分的な平滑化が、５０乃至２０００ｎｍの範囲から選択された幅を谷に与えるためにピラミッド形状間の中間の谷の幅を広くするステップを含んでいる請求項３記載の方法。
【請求項５】
部分的な平滑化が、２５乃至１０００ｎｍの範囲から選択された半径を有する曲率を谷に与えるためにピラミッド形状間の中間の谷をラウンディングするステップを含んでいる請求項３または４記載の方法。
【請求項６】
さらに、シリコン窒化物、シリコン酸化物、シリコン炭化物、アルミニウム酸化物および随意選択的な他の材料からなるグループから選択されたようなパッシベーション層を一方または両者のドープされた層上に生成するステップを含んでいる請求項１乃至５のいずれか１項記載の方法。
【請求項７】
前記パッシベーション層は、次の技術、即ちプラズマ強化化学気相堆積、低圧力化学気相堆積、大気圧化学気相堆積、スパッタリング、原子層堆積、湿式化学酸化の１以上により生成される請求項７記載の方法。
【請求項８】
表面加工された前部表面を生成するため前記前部表面を表面加工し、表面加工された後部表面を生成するため前記後部表面を表面加工し、
前記表面加工された後部表面を部分的に平滑化し、前記表面加工された前部表面を随意選択的に部分的に平滑化し、
前記第１の導電型のドープ剤の拡散により前記後部表面に前記第１の導電型の後部表面フィールド層を生成し、前記表面加工された前部表面に第１の導電型のドープされた層を生成し、
前記表面加工された前部表面のテクスチャを維持するように適合されたエッチングプロセスによって前記表面加工された前部表面から前記第１の導電型のドープされた層を除去し、
前記表面加工された前部表面への前記第２の導電型のドープ剤の拡散によって、前記表面加工された前部表面上に第２の導電型の層を生成するステップを含んでいる請求項１乃至７のいずれか１項記載の方法。
【請求項９】
前記第１の導電型の前記ドープ剤の前記拡散期間中に、前記第１の導電型の前駆物質から、ドープ剤を含んだ硝子質層を前記前部表面と前記後部表面上に形成し、前記ドープ剤を含んだ硝子質層は前記半導体基板のドープ剤ソースとして作用する請求項８記載の方法。
【請求項１０】
前記表面加工された前部表面から前記第１の導電型のドープされた層を除去するのに先行して、前記前部表面と前記後部表面から前記ドープ剤を含んだ硝子質層を除去するステップを含んでいる請求項９記載の方法。
【請求項１１】
片面のエッチングプロセスにおいて、前記表面加工された前部表面から前記第１の導電型のドープされた層を除去しながら、前記前部表面から前記ドープ剤を含んだ硝子質層を除去するステップを含んでいる請求項９記載の方法。
【請求項１２】
前記片面のエッチングプロセスにおいて、前記前部表面からの前記ドープ剤を含んだ硝子層の除去と、前記表面加工された前部表面からの前記第１の導電型のドープされた層の除去後に、前記後部表面から前記ドープ剤を含んだ硝子質層を除去するステップを含んでいる請求項１１記載の方法。
【請求項１３】
前記表面加工された前部表面からの前記第１の導電型のドープされた層の除去に先行して、
前記前部表面と前記後部表面から前記ドープ剤を含んだ硝子質層を除去し、
前記後部表面フィールド層上に保護層を生成するステップを含んでいる請求項９記載の方法。
【請求項１４】
前記表面加工された前部表面に前記第１の導電型のドープされた層を生成し、前記後部表面に前記第１の導電型の前記後部表面フィールド層を生成した後、
片面のエッチングプロセスにおいて、前記第１の導電型のドープされた層を前記表面加工された前部表面から除去しながら、前記ドープ剤を含んだ硝子質層を前記前部表面から除去する前に、保護層を前記後部表面フィールド層上に生成するステップを含んでいる請求項１１記載の方法。
【請求項１５】
片面のエッチングプロセスにおいて前記第１の導電型のドープされた層を前記表面加工された前部表面から除去しながら前記ドープ剤を含んだ硝子質層を前記前部表面から除去した後、前記表面加工された前部表面上における前記第２の導電型の層の生成に先行して、
前記保護層及び前記ドープ剤を含んだ硝子質層を前記後部表面から除去するステップを含んでいる請求項１４記載の方法。
【請求項１６】
前記保護層はアルミニウム酸化物（Ａｌ２Ｏ３）、シリコン窒化物（ＳｉＮｘ）、誘電体およびレジストのグループから選択された少なくとも１つの材料を含む被覆層を具備している請求項１３または１５記載の方法。
【請求項１７】
前記第１の導電型のドープ剤の拡散により前記後部表面フィールド層を生成するステップは、上昇された温度において前記第１の導電型の前駆物質に対する前記後部表面の露出を含んでいる請求項８記載の方法。
【請求項１８】
前記第１の導電型の前駆物質は前記第１の導電型のドープ剤を含み、前記前駆物質は気体の前駆物質、液体の前駆物質、ペースト状の前駆物質及びプラズマ前駆物質のうちの１つから選択されている請求項１７記載の方法。
【請求項１９】
前記第１の導電型のドープ剤の拡散は０．７ミクロン以下の厚さの前記第１の導電型のドープされた層を前記表面加工された前部表面に生成するように最適化されている請求項１乃至１８のいずれか１項記載の方法。
【請求項２０】
前記第１の導電型のドープ剤の拡散は０．３ミクロン以下の厚さの前記第１の導電型のドープされた層を前記表面加工された前部表面に生成するように最適化されている請求項１乃至１９のいずれか１項記載の方法。
【請求項２１】
前記第２の導電型のドープ剤の拡散により前記第２の導電型の層を前記表面加工された前部表面上に生成するステップは、上昇された温度において前記表面加工された前部表面を前記第２の導電型の前駆物質に対して露出するステップを含んでいる請求項１乃至２０のいずれか１項記載の方法。
【請求項２２】
前記第２の導電型の前駆物質は気体の前駆物質であり、前記気体の前駆物質は前記第２の導電型のドープ剤を含んでいる請求項２１記載の方法。
【請求項２３】
前記第１の導電型はｎ型であり、前記第２の導電型はｐ型であり、或いは前記第１の導電型はｐ型であり、前記第２の導電型はｎ型である請求項１乃至２２のいずれか１項記載の方法。
【請求項２４】
前記第１の導電型のドープされた層の厚さは前記表面加工された前部表面上のテクスチャ特徴の平均的な高さよりも小さい請求項２１記載の方法。
【請求項２５】
前記表面加工された前部表面上の前記テクスチャ特徴の平均的な高さは約２ミクロン以上であり、前記第１の導電型のドープされた層の厚さは約０．７ミクロン以下である請求項２４記載の方法。
【請求項２６】
前記表面加工された前部表面上の前記テクスチャ特徴の平均的な高さは約２ミクロン以上であり、前記第１の導電型のドープされた層の厚さは約０．３ミクロン以下である請求項２４記載の方法。
【請求項２７】
前記表面加工された前部表面のテクスチャを維持するように適合されたエッチングプロセスはエッチング剤を使用する片面の湿式化学プロセスによって行われる請求項８記載の方法。
【請求項２８】
前記部分的な平滑化は前記表面加工された後部表面と、随意選択的に前記表面加工された前部表面をエッチング剤によりエッチングするステップを含んでいる請求項１乃至２７のいずれか１項記載の方法。
【請求項２９】
前記エッチング剤はさらに前記半導体表面を研磨するためのコンポーネントを含んでいる請求項２５または２６記載の方法。
【請求項３０】
前記部分的な平滑化は、前記表面加工された後部表面と、随意選択的に前記表面加工された前部表面を乾式エッチングすることにより行われる請求項１乃至２９のいずれか１項記載の方法。
【請求項３１】
前記表面加工された前部表面のテクスチャを維持するように適合された前記エッチングプロセスは乾式エッチングにより行われる請求項８記載の方法。
【請求項３２】
前記第１の導電型のドープされた層を前記表面加工された前側から除去し、前記ドープ剤を含んだ硝子質層を前記前部表面から除去するステップは前記表面加工された前部表面のテクスチャを維持するように適合された前記エッチングプロセス期間中に行われる請求項８記載の方法。
【請求項３３】
表面加工された前部表面と表面加工された後部表面とを有し、ここで前記表面加工された前部表面は第２の導電型のドープされた層を具備し、前記表面加工された後部表面は前記第１の導電型の表面フィールド層を具備し、前記表面加工された後部表面は５０乃至２０００ｎｍの範囲から選択された幅を有する中間の谷を備えたピラミッド形状を含む後部表面を具備している第１の導電型の半導体基板。
【請求項３４】
２５乃至１０００ｎｍの範囲から選択された曲率半径を有する谷を有している請求項３３記載の半導体基板。
【請求項３５】
前記表面加工された前部表面は５０乃至５００ｎｍの範囲から選択された幅を有する中間の谷を備えたピラミッド形状を含む前部表面を具備している請求項３３または３４記載の半導体基板。
【請求項３６】
前記表面加工された前部表面は２５乃至２５０ｎｍの範囲から選択された曲率半径を有する谷を有している請求項３３または３４記載の半導体基板。
【請求項３７】
さらに前記第１の導電型の前記表面フィールド層と前記第２の導電型のドープされた層の上にパッシベーション層を具備している請求項３３乃至３６のいずれか１項記載の半導体基板。
【請求項３８】
前記パッシベーション層は、シリコン窒化物、シリコン酸化物、シリコン炭化物、アルミニウム酸化物の１以上を含んでいる請求項３７記載の半導体基板。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
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【図８】
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【図１２】
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【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【公表番号】特表２０１３−５０３４７６（Ｐ２０１３−５０３４７６Ａ）
【公表日】平成２５年１月３１日（２０１３．１．３１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−５２６６８０（Ｐ２０１２−５２６６８０）
【出願日】平成２２年８月２４日（２０１０．８．２４）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＮＬ２０１０／０５０５３１
【国際公開番号】ＷＯ２０１１／０２５３７２
【国際公開日】平成２３年３月３日（２０１１．３．３）
【出願人】（５００５１２７５９）シュティヒティン・エネルギーオンデルツォイク・セントラム・ネーデルランド (15)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２５年１月３１日（２０１３．１．３１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年８月２４日（２０１０．８．２４）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＮＬ２０１０／０５０５３１
【国際公開番号】ＷＯ２０１１／０２５３７２
【国際公開日】平成２３年３月３日（２０１１．３．３）
【出願人】（５００５１２７５９）シュティヒティン・エネルギーオンデルツォイク・セントラム・ネーデルランド (15)
【Ｆターム（参考）】
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