(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽電池を製作する方法であって、
基板の前面側および基板の背面側を有する半導体基板を提供するステップと、
前記基板の背面側に、エミッタ領域およびベース領域の各々を形成するステップと、
前記基板の背面側の、少なくとも、前記エミッタ領域が前記ベース領域と隣接している境界領域の上部の接合領域に、電気絶縁層を形成するステップと、
前記基板の背面側の領域の少なくとも一部に、金属層を設置するステップと、
前記金属層の少なくとも一部の領域に、エッチングバリア層を設置するステップであって、前記エッチングバリア層は、前記金属層をエッチングするエッチャントに対して、実質的に耐性がある誘電体層であるステップと、
前記接合領域の少なくとも一部の領域で、前記エッチングバリア層を局部的に除去するステップであって、前記エッチングバリア層は、マスキング処理を行わずに、局部的に除去されるステップと、
前記金属層をエッチングするステップであって、前記金属層は、前記エッチングバリア層が局部的に除去された前記一部の領域で、実質的に除去されるステップと、
を有する方法。
【請求項２】
前記エッチングバリア層は、レーザによって局部的に除去されることを特徴とする請求項1に記載の方法。
【請求項３】
前記エッチングバリア層は、エッチング液を局部的に設置することにより、局部的に除去されることを特徴とする請求項1に記載の方法。
【請求項４】
前記エッチングバリア層は、機械的に局部的に除去されることを特徴とする請求項1に記載の方法。
【請求項５】
前記エッチングバリア層は、前記境界領域から水平方向に離れた領域が、局部的に除去されることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一つに記載の方法。
【請求項６】
前記エッチングバリア層および／または前記金属層は、蒸着法によってもしくはスパッタリング法によって、成膜されることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか一つに記載の方法。
【請求項７】
前記エッチングバリア層は、蛇行形状の領域に局部的に除去されることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか一つに記載の方法。
【請求項８】
前記エッチングバリア層は、前記エッチングバリア層が除去された領域同士の間の、細長い指状金属化領域が、前記太陽電池の一方の側の端部から反対の側の端部に向かってテーパ状となるように、局部的に除去されることを特徴とする請求項1乃至7のいずれか一つに記載の方法。
【請求項９】
前記電気絶縁層は、シリコン酸化物および／またはシリコン窒化物を含むことを特徴とする請求項1乃至8のいずれか一つに記載の方法。
【請求項１０】
前記電気絶縁層の上部に、電気的に絶縁された光沢層が設置されることを特徴とする請求項1乃至9のいずれか一つに記載の方法。
【請求項１１】
基板の前面側および基板の背面側を有する半導体基板と、
前記基板の背面側の第1のドーピング種のベース領域、および前記基板の背面側の第2のドーピング種のエミッタ領域と、
前記ベース領域が前記エミッタ領域と隣接している境界領域の上部の接合領域にある誘電体層と、
少なくとも一部の領域で、前記ベース領域と電気的に接触するベース接触部、および少なくとも一部の領域で、前記エミッタ領域と電気的に接触するエミッタ接触部と、
を有する太陽電池であって、
前記ベース接触部およびエミッタ接触部の各々は、前記半導体基板と接する金属層を有し、
前記ベース接触部の金属層は、前記誘電体層の上部では、分離ギャップによって、前記エミッタ領域の金属層から水平方向に離されており、これにより、前記エミッタ接触部とベース接触部とが電気的に分離され、
当該太陽電池は、前記ベース接触部および前記エミッタ接触部の前記両金属層を被覆する誘電体エッチングバリア層を有することを特徴とする太陽電池。
【請求項１２】
前記分離ギャップは、少なくとも一部の領域が、前記境界領域から水平方向に離されていることを特徴とする請求項11に記載の太陽電池。
【請求項１３】
前記ベース接触部の金属層および前記エミッタ接触部の金属層は、前記基板の前面側から実質的に同じ距離で配置されていることを特徴とする請求項11または12に記載の太陽電池。
【請求項１４】
前記エミッタ接触部の金属層および／または前記ベース接触部の金属層は、アルミニウムを含むことを特徴とする請求項11乃至13のいずれか一つに記載の太陽電池。
【請求項１５】
さらに、電気的に絶縁された光沢層を有し、該光沢層は、前記誘電体層の少なくとも一部を被覆することを特徴とする請求項11乃至14のいずれか一つに記載の太陽電池。
【請求項１６】
前記分離ギャップは、蛇行形状に形成されることを特徴とする請求項11乃至15のいずれか一つに記載の太陽電池。
【請求項１７】
前記エミッタ接触部および／または前記ベース接触部は、細長い指状に形成され、当該太陽電池の一方の側の端部から、反対側の端部に向かってテーパ化されていることを特徴とする請求項11乃至16のいずれか一つに記載の太陽電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エミッタ接触部とベース接触部の双方が半導体基板の背面側に設置された太陽電池、およびそのような太陽電池を製作する方法に関する。特に、本発明は、太陽電池の背面側に配置されたベースおよびエミッタの接触部を電気的に分離する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽電池は、光を電気エネルギーに変換するために使用される。この場合、半導体基板内で光によって生じた電荷担体は、pn接合によって分離された後、エミッタ接触部およびベース接触部を介して、消費素子を有する電力回路に供給される。
【０００３】
従来の太陽電池では、エミッタ接触部の大部分は、半導体の前面側、すなわち光源と対向する側に配置される。しかしながら、例えば、日本特許出願第5−75149A号、独国特許出願第DE4143083号、および独国特許出願第DE10142481号には、ベース接触部とエミッタ接触部が、ともに基板の背面側に配置された太陽電池が提案されている。まず、これにより、接触部による前面側の陰影が解消され、太陽電池の効率が向上し、美感が改善される。第2に、これらの太陽電池は、容易に直列に接続することができる。セルの背面側を、隣接するセルの前面側に電気的に接続させる必要がなくなるからである。
【０００４】
換言すれば、前面側が金属化されていない太陽電池は、複数の利点を有する：太陽電池の前面側は、いかなる接触部によっても陰影化されないため、入射放射線エネルギーにより半導体基板に発生する電荷担体は、制約を受けない。また、これらのセルは、モジュールに容易に接続させることができ、良好な美感を得ることができる。
【０００５】
しかしながら、従来のいわゆる背面接触式太陽電池は、いくつかの問題を有する。大抵の場合、これらの製作方法は、複雑である。いくつかの方法では、半導体基板の背面側に、エミッタ接触部から電気的に分離したベース接触部を形成させるため、複数のマスキングステップ、複数のエッチングステップおよび／または複数の蒸着ステップが必要となる。また、従来の背面接触式太陽電池では、例えば、ベース領域とエミッタ領域の間の反転層によって、またはエミッタとベースの接触部の間の不適切な電気的絶縁によって、しばしば局部的な短絡の問題が生じ、これは太陽電池の効率の低下につながる。
【０００６】
前面側が金属化されない太陽電池は、例えば、スワンソン（R.  M.  Swanson）の「点接触シリコン太陽電池」、エレクトリックパワーリサーチインススチュート（Electric  Power  Research  Institute  Rep.）、AP−2859、1983年5月、に示されている。このセルの概念は、さらに継続的に開発されている（シントン（R.  A.  Sinton）の「双レベル接触式太陽電池」、米国特許第5,053,083号、1991年）。この点接触式太陽電池の単純化された形式は、サンパワー（SunPowerCorp.）社によって、パイロットラインで製作されている（マッキントッシュら（K.  R.  McInthosh、M.  J.  Cuzinovic、D-D  Smith、W-P.  MulliganおよびR.  M.  Swanson）の「低コスト背面接触式太陽電池製作用のシリコンウェハの選択」、3回国際会議、PV  エネルギー変換、大阪、2003年）。
【０００７】
これらの太陽電池の製作の際には、複数のマスキングステップにおいて、別個にドープされた領域が相互に隣接して製作され、これらの領域は、局部的な多層化金属構造を設置することにより、金属化されまたは接触される。
【０００８】
この問題は、これらの方法では、複数の位置合わせ用のマスキングステップが必要となることであり、このため、方法が複雑になる。
【０００９】
日本特許第575149A号から、前面側が金属化されず、背面側に凸部領域および凹部領域を有する太陽電池が知られている。この太陽電池もまた、複数のマスキングおよびエッチングステップを用いることによってしか製作することができない。さらに、凸部および凹部領域を形成するためには、平坦表面の太陽電池にはない、追加の作業ステップが必要となる。
【００１０】
独国特許第DE4143083号には、前面側が金属化されていない太陽電池が示されており、この技術では、位置合わせ用のマスキングステップは、必ずしも必要ではない。しかしながら、この場合、反転層は、2つの接触システムと接続されるため、小さな並列抵抗が生じ、充填比が小さくなるため、このセルの効率は低くなる。
【００１１】
独国特許第DE10142481号には、背面側に、ベースおよびエミッタの接触部を有する太陽電池が示されている。この太陽電池もまた、背面側構造を有するが、接触部は、凸部の側面に配置される。この場合、接触部を形成するためには、2つの真空蒸着ステップが必要となる。またこのセルでは、局部的なエミッタの製作技術が必要となる。
【００１２】
背面接触式太陽電池が持つ特有の問題は、背面側接触部を精巧に製作して、電気的な短絡回路を確実に回避する必要があることである。
【特許文献１】特開平5−75149号公報
【特許文献２】特許第575149号明細書
【非特許文献１】マッキントッシュら（K.  R.  McInthosh、M.  J.  Cuzinovic、D-D  Smith、W-P.  MulliganおよびR.  M.  Swanson）、「低コスト背面接触式太陽電池製作用のシリコンウェハの選択」、第3回国際会議、PV  エネルギー変換、大阪、2003年
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
前述の問題を回避し、または少なくとも抑制することに関して、また高効率が得られ、製作が容易な太陽電池、およびそのような太陽電池を製作する方法を提供することに関して、要望がある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
この要望は、本発明による独立請求項に記載の特徴を有する製作方法および太陽電池により解決される。本発明の有意な実施例およびさらなる改良は、従属請求項に示されている。
【００１５】
特に、本発明では、2つの背面接触システム、すなわち、ベース接触部とエミッタ接触部を製作する上での問題が解決され、単純な方法で、問題なく電気的分離が可能となり、この方法により、容易に製作することができる太陽電池が得られる。
【００１６】
本発明の第1の態様では、太陽電池を製作する方法であって、
基板の前面側および基板の背面側を有する半導体基板を提供するステップと、
前記基板の背面側に、エミッタ領域およびベース領域の各々を形成するステップと、
前記基板の背面側の、少なくとも、前記エミッタ領域が前記ベース領域と隣接している境界領域の上部の接合領域に、電気絶縁層を形成するステップと、
前記基板の背面側の領域の少なくとも一部に、金属層を設置するステップと、
前記金属層の少なくとも一部の領域に、エッチングバリア層を設置するステップであって、前記エッチングバリア層は、前記金属層をエッチングするエッチャントに対して、実質的に耐性があるステップと、
前記接合領域の少なくとも一部の領域で、前記エッチングバリア層を局部的に除去するステップと、
前記金属層をエッチングするステップであって、前記金属層は、前記エッチングバリア層が局部的に除去された前記一部の領域で、実質的に除去されるステップと、
を有する方法が提供される。
【００１７】
半導体基板としては、シリコンウェハを使用することができる。当該方法は、背面接触式太陽電池の製作に特に適しており、この太陽電池では、エミッタは、太陽電池の前面側と背面側の双方に形成される（例えば、いわゆるEWT（エミッタラップスルー）太陽電池）。電荷担体対を分離するpn接合からの距離が短くなる結果、ウェハの厚さよりも短い拡散長を有する不純物担体を有する、例えば多結晶質シリコンまたはCzシリコンから製作された低品質のシリコンウェハを、これらの太陽電池に使用することが可能となる。
【００１８】
半導体基板として、担体基板に設置された、厚さが数μmの範囲の薄膜半導体層を使用することができる。本発明による方法は、薄膜層の太陽電池の製作に特に有意である。先に示した従来のいくつかの方法とは異なり、基板の背面側の構造化が不要となるためである。ただし、当該方法は、平坦な背面側を有する基板にも提供することができる。
【００１９】
その後形成される太陽電池のエミッタ領域とベース領域は、異なるn型またはp型ドーピング状態を有する。2つの領域の定形は、例えば、マスキング層を用いてベース層を局部的に拡散から保護することにより、または全表面にわたる拡散と、その後の得られたエミッタの、局部的なエッチング除去もしくはレーザアブレーションによる除去とにより、行われる。2つの領域は、くし形に相互に入れ子状にしても良い（「相互嵌合」）。これにより、半導体基板内で生じた電荷担体対は、pn接合までの短い距離だけ移動し、その後、そこで分離され、各領域に接続された金属化部を介して除去されるようになる。従って、再結合および直列抵抗の損失は、最小限にされる。この場合、エミッタ領域およびベース領域は、背面側表面全体に対して、同じ表面積比を占める必要はない。
【００２０】
ベース領域とエミッタ領域が隣接する境界領域の上部の接合領域、すなわち、pn接合が基板背面側の表面に至る位置では、基板の背面側に電気的絶縁層が形成される。ここで「上部」とは、基板の背面側の表面と隣接することを表すことを理解する必要がある。「接合領域」とは、水平方向、すなわち基板表面と平行な方向で、境界領域と隣接する領域であることを理解する必要がある。
【００２１】
電気的絶縁層は、誘電体であっても良く、この表面は、その下側に位置する基板表面および特に、露出されたpn接合の双方を不動態化させるとともに、その後その上に配置される金属層により生じ得る、エミッタ領域とベース領域の間の短絡を抑制する。
【００２２】
絶縁層は、シリコン酸化物および／またはシリコン窒化物で形成されることが好ましい。これは、従来のいかなる方法で形成されても良い。例えば、酸化物は、シリコン表面に熱的に成長され、あるいは窒化物は、CVD法によって成膜されても良い。この場合、この層は、できる限り電気的に絶縁されることが重要となる。いかなるピンホールも、この層の絶縁特性に悪影響を及ぼし得る。従って、この層は、できるだけ緻密になるように、十分に留意する必要がある。通常の場合、熱成長酸化物は、成膜された窒化物よりも緻密であるため、より好ましい。
【００２３】
絶縁層は、接合領域にのみ形成される必要があるが、電気的接触のためには、この層によって中間領域が被覆されないようにする必要があるため、マスクを介して、絶縁層を選択的に設置しても良い。ただし、この場合、境界領域に対する位置を正確に合わせる必要がある。
【００２４】
あるいは、絶縁層は、基板の背面側の領域全体を覆うようにして形成されてから、例えばレーザアブレーションもしくは局部的なエッチングによって、例えば線状または点状に局部的に除去されても良い。
【００２５】
別の代替例では、ベース領域へのエミッタ領域の内方拡散の前に、ベース領域を拡散から防止するために形成されたマスキング層を、基板の背面側に残留させておき、その後これを絶縁層として使用しても良い。また、エミッタのドーパントは、拡散の際に、マスキング層の下方で水平方向にも拡散するため、この層は、その後、エミッタとベースの領域の間の境界領域を被覆する。
【００２６】
次の処理ステップでは、基板の背面側全体に、金属層が設置されることが好ましい。例えば光リソグラフィー法による、基板の背面側の個々の領域のマスキングは、不要である。基板の背面側の一部の領域、例えば成膜の際に基板を保持する領域は、金属層がない状態のままにされても良い。金属層には、アルミニウムを使用することが好ましい。
【００２７】
金属層が成膜されてから、この上の少なくとも一部の領域に、エッチングバリア層が成膜される。エッチングバリア層は、少なくとも一部で金属層を被覆する。金属層と、その上に設置されたエッチングバリア層の両方が、実質的に基板の背面側全体を覆うことが好ましい。
【００２８】
本発明では、エッチングバリア層は、金属層のエッチングに使用されるエッチャントに対して実質的に耐性を有する。これは、例えば、液体エッチング溶液または金属層と激しく反応する反応性ガスのようなエッチャントが、エッチングバリア層をエッチングしないこと、あるいは僅かにしかエッチングしないことを意味する。例えば、金属層に対するエッチャントのエッチング速度は、十分に大きく、例えばエッチングバリア層に対するエッチング速度の10倍である。
【００２９】
導電体、特に、銀もしくは銅のようなはんだ付け可能な金属を、エッチングバリア層として使用することが好ましい。ここで、「はんだ付け可能」という用語は、従来のケーブルまたは接続ストリップが、エッチングバリア層上にはんだ付けされ得ることを意味し、これを使用することにより、例えば太陽電池が相互に接続されることを理解する必要がある。この場合、例えば、アルミニウム、チタンまたはそのような金属の化合物をはんだ付けする際に必要な、特別なはんだまたは特定の手段を使用せずに、簡単で、コスト的に有意なはんだ付け方法を使用することが可能となる。例えば、従来の銀はんだおよび従来のはんだ付け用鉄を用いて、エッチングバリアにはんだ付けすることが可能となる。
【００３０】
しかしながら、シリコン酸化物（例えばSiO2）またはシリコン窒化物（例えばSi3N4）のような誘電体を使用するとともに、その後の製作ステップを用いることにより、その下側に配置された金属層を接触させることも可能である。
【００３１】
金属層および／またはエッチングバリア層は、蒸着あるいはスパッタリング処理によって、成膜することが好ましい。両方の層は、単一の真空処理ステップで成膜されても良い。
【００３２】
次に、エッチングバリア層は、少なくとも、接合領域の上部の特定の領域が局部的に除去される。換言すれば、エッチングバリア層は、少なくとも、基板の背面側のpn接合の露出された境界領域であって、電気的絶縁層により被覆されている一部が、除去される。
【００３３】
エッチングバリア層は、マスキング処理を行わずに、すなわち、エッチングバリア層に局部的に開口を設けるために設置された、または光リソグラフィー的に生じたマスクを使用せずに、除去されることが好ましい。
【００３４】
エッチングバリア層は、レーザアブレーションのレーザによって、局部的に除去されることが好ましい。この場合、エッチングバリア層は、高エネルギーレーザによって揮発され、または剥離され、これによりその下側に設置された金属層が露出される。
【００３５】
あるいは、エッチングバリア層は、例えば、インクジェットプリンタによく似た分配器によって局部的に設置されたエッチング溶液を用いて、除去しても良い。
【００３６】
別の代替例では、エッチングバリア層は、例えば、研磨または切断のような機械的な手段を用いて除去しても良い。
【００３７】
その後の処理ステップでは、金属層とこの金属層を被覆するエッチングバリア層とを有する基板の背面側が、エッチャントに暴露される。エッチングバリア層によって被覆された領域では、金属層は、エッチャントによって侵食されず、あるいはほとんど侵食されない。しかしながら、エッチングバリア層が局部的に除去されている一部の領域では、金属層がエッチャントによって直接侵食される。これらの一部の領域では、エッチングバリア層の下側に設置された金属層がエッチング除去される。分離溝が形成され、この分離溝は、その下側に配置された電気的絶縁層にまで延伸する。その結果、ベース領域内の金属層は、エミッタ領域内の金属層とは、もはや電気的に接続されなくなる。
【００３８】
本発明による方法では、単純な方法で、基板の背面側に設置されたエミッタ接触部から、ベース接触部を電気的絶縁させることができる。この場合、電気絶縁層によって、全ての位置で、境界領域が被覆されるという利点が得られる。ただし、電気絶縁層は、実質的に、基板の背面側の別の領域に延伸しても良い。絶縁層として機能する誘電体は、基板の背面の広い領域を不動態表面化しても良く、エミッタを接触させるため、局部的にのみ開口されても良い。ベース接触部は、LFC法（レーザ放電接触：laser  fired  contact）により、ベース領域の誘電体を介して駆動される。あるいは、誘電体は、ベース領域での金属成膜の前に、選択的に、局部的に開口されても良い。
【００３９】
エッチングバリア層の局部的な除去位置は、下側に接合領域のある領域にのみ属し、エッチングステップの後、ベース接触部全体が、エミッタ接触部から電気的に完全に分離される。これは、エミッタ接触部をベース接触部から絶縁する分離溝が、隣接する金属層が下側の絶縁層によって、基板の背面側から絶縁される領域に、常に存在することを意味する。従って、基板の背面側の広い領域が、絶縁層によって被覆される場合、これにより、分離溝の幾何形状に大きな自由度が提供される。分離溝は、表面pn接合の境界領域の上に、正確に位置合わせする必要はなく、この境界領域から水平方向にずらして配置しても良い。例えば、分離溝は、前述の形状に形成することができる。また、太陽電池の一方の側の端部から反対側の端部に向かう分離溝のテーパ部によって、細長い金属化された指状領域が相互に分離されるように形成されても良い。
【００４０】
本発明による第2の態様では、
基板の前面側および基板の背面側を有する半導体基板と、
前記基板の背面側の第1のドーピング種のベース領域、および前記基板の背面側の第2のドーピング種のエミッタ領域と、
前記ベース領域が前記エミッタ領域と隣接している境界領域の上部の接合領域にある誘電体層と、
少なくとも一部の領域で、前記ベース領域と電気的に接触するベース接触部、および少なくとも一部の領域で、前記エミッタ領域と電気的に接触するエミッタ接触部と、
を有する太陽電池であって、
前記ベース接触部およびエミッタ接触部の各々は、前記半導体基板と接する金属層を有し、
前記ベース接触部の金属層は、前記誘電体層の上部では、分離ギャップによって、前記エミッタ領域の金属層から水平方向に離されており、これにより、前記エミッタ接触部とベース接触部とが電気的に分離される太陽電池が提供される。
【００４１】
特に、当該太陽電池は、前述の本発明による方法で製作されるという特徴を有する。
【００４２】
ある実施例では、太陽電池は、前記ベース接触部の金属層および前記エミッタ接触部の金属層が、前記基板の前面側から実質的に同じ距離で配置されるように構成される。換言すれば、これは、平坦基板の背面側に、2つの接触部が設置されることを意味する。従って、接触部は、分離ギャップによって、水平方向にのみ分離され、従来の多くの背面接触式太陽電池に見られるような、垂直方向の間隙は存在しない。
【００４３】
さらに別の実施例では、接触部を形成する金属層の上に、別の薄膜金属層が設置され、この薄膜層は、太陽電池の製作の際に、エッチングバリア層として機能する。この層は、例えば、銀または銅のようなはんだ付け可能な材料を用いて形成されることが好ましい。接触部の金属層がはんだ付けの困難なアルミニウムで構成されている場合、接触部は、このエッチングバリア層によって、容易にはんだ付けすることができ、これにより太陽電池が相互に接続される。
【００４４】
本発明の更なる特徴および利点は、以下に示す添付図面を参照した好適実施例の詳細な説明から明らかになろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４５】
以下、本発明による太陽電池1の実施例と、これらの製作に適した本発明による方法について、図1、2A乃至2C、および3を参照して説明する。図2A乃至2Cには、図1の破線で囲まれた領域Aに示された、背面接触領域を分離するための処理ステップが示されている。
【００４６】
半導体基板2として機能する、p型ドープされたシリコンウェハの背面側には、局部的に、n型ドープされたエミッタ領域3が内方拡散されている。このため、拡散を生じさせない基板2の表面が、例えばシリコン窒化物のような拡散バリアで保護されてから、基板に対してリンの拡散が行われる。その後、熱成長シリコン酸化物層、およびCVDによってこの上に成膜されたシリコン窒化物層の形態の電気的絶縁層7が、基板の背面側全体にわたって設置される。次にこの層7は、レーザアブレーションによって、その後エミッタ接触部となる領域、すなわち、エミッタ領域3の上部が、局部的にストリップ状に除去される。次に、まず、金属層5として機能するアルミニウム層が、基板の背面側全体に成膜され、エミッタ領域3では、基板の背面側との直接接触部が形成されるが、ベース領域4および境界領域6と隣接する接合領域では、前記層は、絶縁層7の上部に配置される。同様の蒸着ステップにおいて、金属層5の上部には、エッチングバリア層8として機能する銀層が設置される。これにより、図2Aに示すような、一連の層が提供される。
【００４７】
次に、図2Bに示す処理ステップにおいて、レーザを用いて、エッチングバリア層8が局部的に開口される。エッチングバリア層8が除去された開口領域9の形状は、様々なものにすることができる。以降のエミッタ接触部と以降のベース接触部との間の短絡を抑制するためには、絶縁層7の上部に開口領域9を予め配置することと、開口領域9を各境界領域6の上部または境界領域6に隣接して配置することだけが必要となる。
【００４８】
図4に示した実施例から明らかなように、開口領域9は、蛇行形状を有しても良い。この方法では、相互に嵌合された状態の指状接触部が形成される。図5に示す別の実施例では、相互嵌合された指状接触部は、テーパ状に構成される。これにより、大きな電流が流れる指状接触部の領域での指状接触部の断面積を大きくして、抵抗損失を低減させることができるという利点が得られる。
【００４９】
図2Cに示す後続の処理ステップでは、一連の層が設置された半導体基板がエッチング処理される。この場合、エッチャントとして、例えばHCl系の溶液、または反応性ガスが使用される。このエッチャントは、エッチングバリア層を侵食せず、あるいはほとんど侵食しない。しかしながら、開口領域9では、エッチャントは、金属層5と直接接触し、この層をエッチング除去する。分離溝10が形成され、この溝は、絶縁層7まで下方に延伸し、エミッタ接触部の金属層5aが、ベース接触部の金属層5bから分離される。
【００５０】
図3には、境界領域6から水平方向に離れた領域に、分離溝10が設置された実施例を示す。また、絶縁層7の上部には、局部的に光沢層12が設置され、金属層5と下側の基板の間の抵抗が増大する。これは、絶縁層7が、短絡を生じさせる恐れのある微細なピンホールを有する場合、特に有意である。
【００５１】
別の言葉で概括すると、本発明は、次のように記載される：半導体基板（2）を有する太陽電池（1）であって、半導体基板の背面側で電気的接触が得られる太陽電池（1）が提案される。半導体基板の背面側は、局部的にドープされた領域（3）を有する。隣接領域（4）は、領域（3）とは異なるドーピング状態を示す。まず最初に、2つの領域（3、4）は、領域全体が導電性材料（5）で被覆される。導電性材料（5）による太陽電池の短絡を抑制するため、2つの領域（3、4）は、少なくとも境界領域（6）において、薄い電気絶縁層（7）で被覆される。
【００５２】
導電層（5）には、表面全体にエッチングバリア層（8）が設置され、その後、エッチングバリア層（8）は、マスキングを使用せずに、例えばレーザアブレーションにより選択的に除去され、下側の絶縁層（7）まで局部的に除去されることにより、導電層（5）が分離される。導電層（5）は、その後のエッチング溶液での作用により、エッチングバリア層（8）の開口部（9）の領域が局部的に除去される。
【００５３】
HORIZONセル（Horizontal  Rear  interdigitated  ZONes）としても設計されている、提案された太陽電池によって、特に以下の利点が得られる：  
相互に電気的に絶縁された、ベースおよびエミッタの背面接触部が容易に製作される。接触部は、蒸着金属層と、エッチングバリア層との二層を有する。接触部の分離は、非接触式局部レーザアブレーション、またはエッチングバリア層の局部的エッチング除去処理と、その後の金属層の局部的エッチング除去処理とによって行うことが好ましい。この場合、金属化処理の間に、太陽電池には、機械的な負荷は生じない；
金属層の成膜、およびこの層の表面全体へのエッチングバリア層の成膜には、一つの真空成膜ステップのみが必要となる；
金属接触部は、基板の平坦背面側で分離することができ、シリコンウェハの表面構造化は不要である；
金属接触部の柔軟な形状構成の結果、接触抵抗を低下させることができ、再結合の接触を抑制することができる上、指状接触部に大きな導電性が得られるようになる；
はんだ付け可能なエッチングバリア層を使用した場合、これを接続ストリップとはんだ付けすることにより、簡単に太陽電池をモジュール状に接続することができる。
【００５４】
前述の実施例は、本発明による太陽電池および本発明による製作方法の単なる一例として示したものである。前述の処理ステップは、相互に電気的に絶縁されたベースおよびエミッタの背面接触部を形成するために、本発明に使用され得る完全な処理プロセスの主要な一部に関するものであることに留意する必要がある。特許請求の範囲に記載の範囲から逸脱しないで、示された処理ステップ、これの変更および修正を、別の既知の処理ステップと組み合わせることができ、この方法によって、各種類の太陽電池が製作され得ることは、従来技術に詳しい当業者には明らかである。例えば、表面組織化、エミッタの拡散、表面不動態化、抗反射層の成膜等のような多くの他のステップを用いて、太陽電池の前面側を構成しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明による太陽電池の第1の実施例の概略断面図である。
【図２Ａ】本発明による処理方法の処理ステップの概略図である。
【図２Ｂ】本発明による処理方法の処理ステップの概略図である。
【図２Ｃ】本発明による処理方法の処理ステップの概略図である。
【図３】境界領域に対して水平方向にずらして設置された分離溝を有する、本発明による太陽電池の第2の実施例の概略断面図である。
【図４】分離溝が蛇行構造を有する、本発明による太陽電池の第3の実施例の概略図である。
【図５】テーパ状指状接触部を有する、本発明による太陽電池の第4の実施例の概略図である。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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