(57)【要約】【課題】従来の太陽電池においては、導電性電極が形成されている領域では、接触抵抗を減らすために、一般的には、高いドープ濃度が求められることが常である。しかしながら、エミッタ（ｅｍｉｔｔｅｒ）が形成されている領域では短い波長の周波数応答性を高めるために、ドープ濃度を制限しなければならない。【解決手段】異なるドープ部分を備えた太陽電池の製造方法であって、下記の工程を含む。まず、基板を準備した後、ドープ層をその上に形成する。ドープ層のヘビードープ部分を一部または全て除去する。反射防止層を形成するとともに、パターンニングされた金属ペーストをこの反射防止層上に塗布する。金属ペーストを加熱して、太陽電池の金属電極を形成する。【選択図】図１Ｈ
2010074134.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
異なるドープ部分を備えた太陽電池の製造方法であって、少なくとも、
基板を準備する工程と、
ヘビードープ部分と、前記ヘビードープ部分の下方に設けられているライトドープ部分とを有するドープ層を形成する工程と、
前記ドープ層のヘビードープ部分を一部または全て除去する工程と、
反射防止層を前記基板上に形成する工程と、
パターンニングされた金属ペーストを前記反射防止層上に形成する工程と、
前記金属ペーストを加熱して、太陽電池の金属電極を形成する工程と、を含むことを特徴とする異なるドープ部分を備えた太陽電池の製造方法。
【請求項２】
異なるドープ部分を備えた太陽電池の製造方法であって、少なくとも、
基板を準備する工程と、
ヘビードープ部分と、前記ヘビードープ部分の下方に設けられているライトドープ部分とを有するドープ層を形成する工程と、
パターンニングされたエッチングバリヤ層を形成する工程と、
前記パターンニングされたエッチングバリヤ層をマスクとして、露出している前記ドープ層における前記ヘビードープ部分を除去する工程と、
前記パターンニングされたエッチングバリヤ層を除去する工程と、
反射防止層を形成する工程と、
前記ヘビードープ領域の上方に形成されているパターンニングされた金属ペーストを前記反射防止層上に形成する工程と、
前記金属ペーストを加熱して、太陽電池の金属電極を形成する工程と、を含むことを特徴とする異なるドープ部分を備えた太陽電池の製造方法。
【請求項３】
前記エッチングバリヤ層が窒化シリコンバリア層、酸化シリコンバリア層、または窒化シリコンおよび酸化シリコンからなるバリヤ層であることを特徴とする請求項２に記載の異なるドープ部分を備えた太陽電池の製造方法。
【請求項４】
異なるドープ部分を備えた太陽電池の製造方法であって、少なくとも、
基板を準備する工程と、
ヘビードープ部分と、前記ヘビードープ部分の下方に設けられているライトドープ部分とを有するドープ層を形成する工程と、
前記ドープ層の前記ヘビードープ部分を除去する工程と、
パターンニングされた拡散防止層を形成する工程と、
前記パターンニングされた拡散防止層をマスクとして、露出している前記ドープ層の前記ライトドープ部分を更にドーピングして、ヘビードープ領域を形成する工程と、
前記パターンニングされた拡散防止層を除去する工程と、
反射防止層を形成する工程と、
前記ヘビードープ領域の上方に形成されているパターンニングされた金属ペーストを前記反射防止層上に形成する工程と、
前記金属ペーストを加熱して、太陽電池の金属電極を形成する工程と、を含むことを特徴とする異なるドープ部分を備えた太陽電池の製造方法。
【請求項５】
前記ヘビードープ部分の表面抵抗値が１０〜５０Ｏｈｍ／ｓｑであり、しかもライトドープ部分の表面抵抗値が約５０Ｏｈｍ／ｓｑ以上であるのが好ましく、そして前記基板はｐ型基板であり、しかも前記ドープ層がｎ型イオンドープ層であることを特徴とする請求項１、請求項２または請求項４に記載の異なるドープ部分を備えた太陽電池の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は太陽電池の製造方法に関し、特に異なるドープ部分を備えた太陽電池の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
科学技術が日ごとに進歩していることから、太陽電池の効率および普及率も日増しに高まっている。現在、広く使用されている太陽電池は、ｐ／ｎ接合面を正面（受光面）近傍に形成するとともに、電池が光エネルギーを吸収したときに電子の流れが生じるように設計されている。通常、多用される電池では、その前後両面にそれぞれ電極を形成する設計になっている。その後、これら太陽電池を直列方式で電気的に接続することで、電圧を高めている。
【０００３】
したがって、従来の太陽電池ではｐ型の基板を用いて、その後高温熱拡散処理で、ｐ型の基板上に薄いｎ型半導体を形成する。拡散工程を実行する前に、光の反射量を低減するために、表面を粗面化するテクスチャ（Ｔｅｘｔｕｒｉｎｇ）構造を作製するとともに、反射防止層を付加する。次に、完全なウェハを製作し、シルバー（Ａｇ）ペーストおよびアルミ（Ａｌ）ペーストを塗布して、所定のパターンをスクリーン印刷機でウェハの両側に印刷するスクリーン印刷工程を行う。その後、シルバーペーストおよびアルミペーストが印刷されているウェハを共に高温の焼結炉を通過させて、シルバーペーストおよびアルミペーストをそれぞれウェハの対向する面に共結晶させることで、ウェハと一定のオーミック接合（ｏｈｍｉｃ ｃｏｎｔａｃｔ）する共通の焼結工程を行う。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、導電性電極が形成されている領域では、接触抵抗を減らすために、一般的には、高いドープ濃度が求められることが常である。しかしながら、エミッタ（ｅｍｉｔｔｅｒ）が形成されている領域では短い波長の周波数応答性を高めるために、ドープ濃度を制限しなければならない。如何に効果的に二つの領域のドープ濃度のバランスをとるか、またはドープ濃度を選択するかということは、太陽電池の変換効率に顕著な影響を及ぼすことになる。
【０００５】
上記した発明の背景に鑑みるに、太陽電池中における電極を形成する領域と、エミッタを形成する領域に必要とされるドープ濃度は異なるということになる。二つの領域のドープ濃度を効果的に調節することで、太陽電池の効率を高めるとともに、ひいては太陽電池の普及効率を向上させることができるようになる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の目的は、電極領域のドープ濃度を高く形成するとともに、エミッタ領域のドープ濃度を低く形成することで、太陽電池の効率を更に高めることができる異なるドープ部分を備えた太陽電池を提供するものである。
【０００７】
上記目的によれば、本発明は異なるドープ部分を備えた太陽電池の製造方法であって、下記の工程を含む。まず、基板を準備する。その後、ドープ層をその上に形成する。このドープ層はヘビードープ部分と、ヘビードープ部分の下方に設けられているライトドープ部分とを有し、ドープ層は一回のドーピング工程で形成されるのが好ましい。続いて、ドープ層のヘビードープ部分を、例えば一部除去または全て除去するようにして除去する。その後、反射防止層を形成するとともに、パターンニングされた金属ペーストを反射防止層上に塗布する。この金属ペーストを加熱して、太陽電池の金属電極を形成する。
【０００８】
上記目的によれば、本発明の一態様では、異なるドープ部分を備えた太陽電池の製造方法を提供するものであって、下記の工程を含む。まず、基板を準備する。その後、ヘビードープ部分と、ヘビードープ部分の下方に設けられているライトドープ部分とを有するドープ層を形成するが、ドープ層は単一のドーピング工程で形成されるのが好ましい。続いて、パターンニングされたエッチングバリヤ層を形成した後、パターンニングされたエッチングバリヤ層をマスクとして、露出しているドープ層におけるヘビードープ部分を除去する。パターンニングされたエッチングバリヤ層を除去した後、反射防止層を形成して、続いてパターンニングされた金属ペーストを反射防止層上に形成するとともに金属ペーストを加熱して、太陽電池の金属電極を形成する。
【０００９】
このうち、前記パターンニングされたエッチングバリヤ層の形成は、エッチャントをエッチングバリヤ層上に塗布して、かつ更にエッチャントを加熱することで、パターンニングされたエッチングバリヤ層を形成することができる。ところで、このパターンニング金属ペーストは除去されていないドープ層のヘビードープ部分の上方の反射防止層の上に形成されていることに注意されたい。そしてエッチングバリヤ層は窒化シリコンバリア層または酸化シリコンバリア層である。
【００１０】
上記目的によれば、本発明の別の態様では、異なるドープ部分を備えた太陽電池の製造方法を提供するものであって、下記の工程を含む。まず、基板を準備するとともに、その上にドープ層を形成する。このドープ層はヘビードープ部分と、ヘビードープ部分の下方に設けられているライトドープ部分とを有する。ドープ層のヘビードープ部分を除去し、更にパターンニングされた拡散防止層を形成して、パターンニングされた拡散防止層をマスクとして、露出したドープ層のライトドープ部分をドーピングして、ヘビードープ領域を形成する。その後、パターンニングされた拡散防止層を除去するとともに、反射防止層を形成する。続いて、パターンニングされた金属ペーストを反射防止層上に形成するとともに、金属ペーストを加熱して、太陽電池の金属電極を形成する。
【００１１】
このうち、前記パターンニングされた拡散防止層は、エッチャントを拡散防止層の上に塗布して、このエッチャントを加熱することで、パターンニングされた拡散防止層を形成するのが好ましい。また、上記した金属ペーストはヘビードープ領域の上方に形成される。
【００１２】
このうち、前記ヘビードープ領域およびヘビードープ部分の表面抵抗値が１０〜５０Ｏｈｍ／ｓｑであり、そしてライトドープ部分の表面抵抗値が約５０Ｏｈｍ／ｓｑ以上であるのが好ましい。そして、前記基板がｐ型基板であり、しかもドープ層は例えばリンイオンドープ層といったｎ型イオンドープ層である。
【発明の効果】
【００１３】
したがって、本発明の異なるドープ部分を備えた太陽電池の製造方法は、一つのエッチャントでバリヤ層をパターンニングするだけで、太陽電池の基板上に所望のライトドープ領域とヘビードープ領域とを形成することができる。よって、本発明では、太陽電池における所望の電極下方に、高濃度のドープ層を形成して、接触抵抗を効果的に低減することができる。更には、太陽電池のエミッタ領域に低濃度のドープ層を形成して、太陽電池における短い波長の周波数応答性を効果的に改善することができる。このうち、ヘビードープ領域は一回または二回のドーピング工程により形成されるものであるが、本発明の技術的思想および範囲から逸脱するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
本発明の上記目的、特徴、長所および実施例をより理解しやすくするために、図面の説明を以下のとおり行う。
【図１Ａ】本発明の異なるドープ部分を備えた太陽電池の製造方法の好ましい実施例における工程概略図である。
【図１Ｂ】本発明の異なるドープ部分を備えた太陽電池の製造方法の好ましい実施例における工程概略図である。
【図１Ｃ】本発明の異なるドープ部分を備えた太陽電池の製造方法の好ましい実施例における工程概略図である。
【図１Ｄ】本発明の異なるドープ部分を備えた太陽電池の製造方法の好ましい実施例における工程概略図である。
【図１Ｅ】本発明の異なるドープ部分を備えた太陽電池の製造方法の好ましい実施例における工程概略図である。
【図１Ｆ】本発明の異なるドープ部分を備えた太陽電池の製造方法の好ましい実施例における工程概略図である。
【図１Ｇ】本発明の異なるドープ部分を備えた太陽電池の製造方法の好ましい実施例における工程概略図である。
【図１Ｈ】本発明の異なるドープ部分を備えた太陽電池の製造方法の好ましい実施例における工程概略図である。
【図２Ａ】本発明の異なるドープ部分を備えた太陽電池の製造方法の他の好ましい実施例における工程概略図である。
【図２Ｂ】本発明の異なるドープ部分を備えた太陽電池の製造方法の他の好ましい実施例における工程概略図である。
【図２Ｃ】本発明の異なるドープ部分を備えた太陽電池の製造方法の他の好ましい実施例における工程概略図である。
【図２Ｄ】本発明の異なるドープ部分を備えた太陽電池の製造方法の他の好ましい実施例における工程概略図である。
【図２Ｅ】本発明の異なるドープ部分を備えた太陽電池の製造方法の他の好ましい実施例における工程概略図である。
【図２Ｆ】本発明の異なるドープ部分を備えた太陽電池の製造方法の他の好ましい実施例における工程概略図である。
【図２Ｇ】本発明の異なるドープ部分を備えた太陽電池の製造方法の他の好ましい実施例における工程概略図である。
【図２Ｈ】本発明の異なるドープ部分を備えた太陽電池の製造方法の他の好ましい実施例における工程概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の異なるドープ部分を備えた太陽電池の製造方法は、単に太陽電池における電極領域のドープ濃度を高く形成するだけでなく、エミッタ領域のドープ濃度を低く形成することで、太陽電池の効率を更に高めることができるものである。以下、図面および詳細な説明をもって本発明の技術的思想を明確にするが、当業者であれば、本発明の好ましい実施例を理解した後に、本発明にて教示する技術により、改変および付加を加えることができるものであり、これは本発明の技術的思想および範囲から逸脱するものではない。
【００１６】
図１Ａないし図１Ｈは本発明の異なるドープ部分を備えた太陽電池の製造方法の好ましい実施例における工程概略図である。まず、図１Ａを参照する。図中に示すように、本発明の異なるドープ部分を備えた太陽電池は基板１１０に、例えばリンイオン（ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ ｉｏｎ）ドーピングといったドーピングを行うものであるが、ドーピングは基板１１０の表面から行うものであるため、基板１１０の表面にはドープ濃度の高いヘビードープ部分１１２が形成され、その下方にはライトドープ部分１１１が形成される。このうち、基板１１０はｐ型基板であり、しかも高温熱拡散処理、またはイオンインプラントなどの方法で、基板１１０の表面にｎ型半導体層を形成するのが好ましい。また、ライトドープ部分１１１のドープ濃度はヘビードープ部分１１２のドープ濃度に対して低くなっている。一般的には、ヘビードープ部分１１２はその表面抵抗値が約１０〜５０Ｏｈｍ／ｓｑとして測定されるのが好ましく、一方、ライトドープ部分１１１は表面抵抗値が約５０Ｏｈｍ／ｓｑ以上であるのが好ましいが、この限りではない。本願のライトドープ部分１１１のドープ濃度がヘビードープ部分１１２のドープ濃度に対して低くなっていれば、後続にて太陽電池を形成した後に優れた変換効率および低い接触抵抗を実現することになる。その後、エッチングバリヤ層１２０をヘビードープ部分１１２の上に形成する。エッチングバリヤ層１２０は、例えば窒化シリコン（ｓｉｌｉｃｏｎ ｎｉｔｒｉｄｅ）または酸化シリコン（ｓｉｌｉｃｏｎ ｏｘｉｄｅ）などの材料で形成することができる。
【００１７】
続いて図１Ｂを参照する。印刷工程にて、エッチャント１３０をエッチングバリヤ層１２０の上に転写する。図１Ｃを参照する。その後、エッチャント１３０を加熱して、エッチングバリヤ層１２０に必要な開口部１４０を形成して、ひいてはパターンニングされたエッチングバリヤ層１２１を形成する。また、エッチングバリヤ層１２０は一般的なフォトリソグラフィ工程で所望のパターンニングを行っても良い。
【００１８】
その後、図１Ｄを参照する。パターンニングされたエッチングバリヤ層１２１をマスクとして、例えばウェットエッチングまたはドライエッチングでキャリア濃度の高いヘビードープ部分１１２を除去して、ヘビードープ部分１１２上に開口部１４１を形成することで、最終的にその下方における濃度の低いライトドープ部分１１１を露出させるというように、基板１１０上のヘビードープ部分１１２を更にエッチングする。
【００１９】
次に、図１Ｅないし１Ｆを参照する。パターンニングされたエッチングバリヤ層１２１を除去した後、反射防止層１５０を基板１１０の上、つまり残ったヘビードープ部分１１２および露出したライトドープ部分１１１の上に形成する。
【００２０】
図１Ｇないし１Ｈを参照する。印刷法で、例えばシルバーペーストまたはアルミペーストといった金属ペースト１６０を反射防止層１５０の上に塗布するとともに、高温焼結工程により、反射防止層１５０および下方のヘビードープ部分１１２を透過して共結晶構造を形成して、ひいては太陽電池における所望の金属電極１６１を形成する。
【００２１】
上記説明から理解できるように、本実施例では、一回のドーピング工程、ならびにエッチング工程のみで、太陽電池における所望の電極下方に高濃度のドープ層を形成して、接触抵抗を効果的に低減するとともに、同時にエミッタ領域に低濃度のドープ層を形成して、太陽電池における短い波長の周波数応答性を効果的に改善することができる。
【００２２】
本発明の異なるドープ部分を備えた太陽電池の製造方法の他の好ましい実施例における工程概略図である図２Ａないし２Ｈを更に参照する。図に示すように、まず図２Ａを参照する。図に示すように、本発明の異なるドープ部分を備えた太陽電池は基板２１０に、例えばリンイオン（ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ ｉｏｎ）ドーピングといったドーピングを行うものであるが、ドーピングは基板２１０の表面から行うものであるため、基板２１０の表面にはドープ濃度の高いヘビードープ部分２１２が形成され、その下方にはライトドープ部分２１１が形成される。同様に、基板２１０はｐ型基板であり、しかも高温熱拡散処理、またはイオンインプラントなどの方法で、基板２１０の表面にｎ型半導体層を形成するのが好ましい。また、ライトドープ部分２１１のドープ濃度はヘビードープ部分２１２のドープ濃度に対して低くなっている。一般的には、ヘビードープ部分２１２はその表面抵抗値が約１０〜５０Ｏｈｍ／ｓｑとして測定されるのが好ましく、一方、ライトドープ部分２１１は表面抵抗値が約５０Ｏｈｍ／ｓｑ以上であるのが好ましいが、この限りではない。本願のライトドープ部分２１１のドープ濃度がヘビードープ部分２１２のドープ濃度に対して低くなっていれば、後続にて太陽電池を形成した後に優れた変換効率および低い接触抵抗を実現することになる。その後、ドープ濃度の高いヘビードープ部分２１２を、例えばエッチバック（ｅｔｃｈｉｎｇ ｂａｃｋ）またはその他の除去工程にて除去して、下方のドープ濃度の低いライトドープ部分２１１のみを残す。
【００２３】
続いて、図２Ｃを参照する。図に示すように、パターンニングされた拡散防止層（ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ ｂａｒｒｉｅｒ）２２１を形成する。このパターンニングされた拡散防止層２２１もまた、図１Ｂに開示するエッチャントを用いて、窒化シリコンまたは酸化シリコンで構成されている拡散防止層をパターンニングするものであるのが好ましい。また、パターンニングされた拡散防止層（ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ ｂａｒｒｉｅｒ）２２１はフォトリソグラフィ工程により形成されても良い。
【００２４】
図２Ｄを参照する。二回目のドーピングを行って、パターンニングされた拡散防止層２２１における開口部２２２下方の基板２１０およびライトドープ部分２１１にヘビードープ領域２３０を形成する。更に図２Ｅを参照する。次にパターンニングされた拡散防止層２２１を除去する。図２Ｆを参照する。その後、その上に反射防止層２５０を形成する。
【００２５】
その後、図２Ｇを参照する。印刷法で、例えばシルバーペーストまたはアルミペーストといった金属ペースト２４０を反射防止層２５０上に形成するとともに、ヘビードープ領域２３０の上方に設ける。続いて、図２Ｈを参照する。高温焼結工程により、金属ペースト２４０が反射防止層２５０および下方のヘビードープ部分２３０を透過して共結晶構造を形成して、ひいては太陽電池における所望の金属電極２６０を形成する。
【００２６】
上記説明から理解できるように、本実施例では、確かに二回のドーピング工程がなければ、太陽電池における所望の電極下方に高濃度のドープ層を形成して、接触抵抗を効果的に低減するとともに、エミッタ領域に低濃度のドープ層を形成して、太陽電池における短い波長の周波数応答性を効果的に改善することができない。しかしながら、この二回のドーピング工程では、エッチャント仕様またはフォトリソグラフィ工程は一回のみで、太陽電池における所望の電極パターンを形成することができるので、二回のドーピングに必要なエッチャントまたはフォトリソグラフィ工程を効果的に減らすことができるうえ、更には太陽電池における変換効率を高めることができる。
【００２７】
当業者であれば、上記は単に本発明の好ましい実施例に過ぎず、本発明の保護範囲を限定するものではないことは理解できるだろう。本発明に開示する技術的思想を逸脱することなく完成された等価の改変または付加は、いずれも別紙の特許請求の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００２８】
１１０ 基板
１１１ ライトドープ部分
１１２ ヘビードープ部分
１２０ エッチングバリヤ層
１２１ パターンニングされたエッチングバリヤ層
１３０ エッチャント
１４０ 開口部
１４１ 開口部
１５０ 反射防止層
１６０ 金属ペースト
１６１ 金属電極
２１０ 基板
２１１ ライトドープ部分
２１２ ヘビードープ部分
２２１ パターンニングされた拡散防止層
２２２ 開口部
２３０ ヘビードープ領域
２４０ 金属ペースト
２５０ 反射防止層
２６０ 金属電極
【図１Ａ】
2010074134.tif 000003
【図１Ｂ】
2010074134.tif 000004
【図１Ｃ】
2010074134.tif 000005
【図１Ｄ】
2010074134.tif 000006
【図１Ｅ】
2010074134.tif 000007
【図１Ｆ】
2010074134.tif 000008
【図１Ｇ】
2010074134.tif 000009
【図１Ｈ】
2010074134.tif 000010
【図２Ａ】
2010074134.tif 000011
【図２Ｂ】
2010074134.tif 000012
【図２Ｃ】
2010074134.tif 000013
【図２Ｄ】
2010074134.tif 000014
【図２Ｅ】
2010074134.tif 000015
【図２Ｆ】
2010074134.tif 000016
【図２Ｇ】
2010074134.tif 000017
【図２Ｈ】
2010074134.tif 000018