(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
通常動作時に太陽光線を集めるべく太陽側を向いた前面と、前記前面に対向する後面とを備える太陽電池であって、
シリコン基板と、
前記基板の後面側表面の上に形成され、前記基板との間で後面接合を形成する第１のドープトポリシリコン層と、
前記基板の前面側表面の上に形成され、前記基板に電気的な接続を行う第２のドープトポリシリコン層と、
前記第１のドープトポリシリコン層と前記基板の前記後面側表面との間の第１の誘電体層と、
前記第２のドープトポリシリコン層と前記基板の前記前面側表面との間の第２の誘電体層と、
前記太陽電池の前記後面の前記第１のドープトポリシリコン層に電気的な接続を行う第１の金属コンタクトと、
前記太陽電池の前記前面の前記第２のドープトポリシリコン層に電気的な接続を行う第２の金属コンタクトと、
前記第１のドープトポリシリコン層の上の第１の誘電体キャップ層と、
前記第２のドープトポリシリコン層の上の第２の誘電体キャップ層と
を備え、
前記第１の金属コンタクトおよび前記第２の金属コンタクトは、前記太陽電池から外部の電気回路へ給電することができるよう構成される太陽電池。
【請求項２】
通常動作時に太陽光線を集めるべく太陽側を向いた前面と、前記前面に対向する後面とを備える太陽電池であって、
シリコン基板と、
前記基板の後面側表面の上に形成され、前記基板との間で後面接合を形成する第１のドープトポリシリコン層と、
前記基板の前面側表面の上に形成され、前記基板に電気的な接続を行う第２のドープトポリシリコン層と、
前記第１のドープトポリシリコン層と前記基板の前記後面側表面との間の第１の誘電体層と、
前記第２のドープトポリシリコン層と前記基板の前記前面側表面との間の第２の誘電体層と、
前記太陽電池の前記後面の前記第１のドープトポリシリコン層に電気的な接続を行う第１の金属コンタクトと、
前記太陽電池の前記前面の前記第２のドープトポリシリコン層に電気的な接続を行う第２の金属コンタクトと
を備え、
前記第１の金属コンタクトおよび前記第２の金属コンタクトは、前記太陽電池から外部の電気回路へ給電することができるよう構成され、
前記第１の金属コンタクトは、前記第１のドープトポリシリコン層の上に形成された誘電体層とともに赤外線反射層を形成する金属を含む太陽電池。
【請求項３】
通常動作時に太陽光線を集めるべく太陽側を向いた前面と、前記前面に対向する後面とを備える太陽電池であって、
シリコン基板と、
前記基板の後面側表面の上に形成され、前記基板との間で後面接合を形成する第１のドープトポリシリコン層と、
前記基板の前面側表面の上に形成され、前記基板に電気的な接続を行う第２のドープトポリシリコン層と、
前記第１のドープトポリシリコン層と前記基板の前記後面側表面との間の第１の誘電体層と、
前記第２のドープトポリシリコン層と前記基板の前記前面側表面との間の第２の誘電体層と、
前記太陽電池の前記後面の前記第１のドープトポリシリコン層に電気的な接続を行う第１の金属コンタクトと、
前記太陽電池の前記前面の前記第２のドープトポリシリコン層に電気的な接続を行う第２の金属コンタクトと、
前記第１のドープトポリシリコン層の上に形成された誘電体層と
を備え、
前記第１の金属コンタクトおよび前記第２の金属コンタクトは、前記太陽電池から外部の電気回路へ給電することができるよう構成される太陽電池。
【請求項４】
前記太陽電池のシリコン基板上にテクスチャ加工された前面側表面
をさらに備える請求項１から３の何れか１項に記載の太陽電池。
【請求項５】
前記太陽電池の前記シリコン基板上の前記テクスチャ加工された前面側表面の上に反射保護層
をさらに備える請求項４に記載の太陽電池。
【請求項６】
前記反射保護層は窒化珪素を含む請求項５に記載の太陽電池。
【請求項７】
前記基板はＮ型シリコン基板を含み、前記第１のドープトポリシリコン層はＰ型ドープトポリシリコンを含み、前記第２のドープトポリシリコン層はＮ型ドープトポリシリコンを含む請求項１から６の何れか１項に記載の太陽電池。
【請求項８】
前記第２の金属コンタクトは、前記太陽電池の前記前面から前記第２のドープトポリシリコン層に電気的な接続を行う負極の金属コンタクトであり、
前記第１の金属コンタクトは、前記太陽電池の前記後面から前記第１のドープトポリシリコン層に電気的な接続を行う正極の金属コンタクトである請求項７に記載の太陽電池。
【請求項９】
前記第１の金属コンタクトは、前記第１の誘電体層の上に形成されたアルミニウムを含み、前記第１の誘電体層は二酸化珪素を含む請求項１から８の何れか１項に記載の太陽電池。
【請求項１０】
前記第１の誘電体層は、１０および５０オングストロームの間の厚みに形成された二酸化珪素を含む請求項１から９の何れか１項に記載の太陽電池。
【請求項１１】
前記第１の金属コンタクトの上に形成された第３の金属コンタクトをさらに備える請求項１から１０の何れか１項に記載の太陽電池。
【請求項１２】
前記第１のドープトポリシリコン層の上に形成された前記誘電体層は、酸化物層であり、
前記第１の金属コンタクトは、前記太陽電池の前記後面の前記酸化物層とともに赤外線反射層を形成する請求項３に記載の太陽電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は概して太陽電池に係り、より具体的には太陽電池製造方法および構造に係るが、これらに限定はされない。
【背景技術】
【０００２】
太陽電池は、太陽光線を電気エネルギーに変換する公知のデバイスであり、半導体プロセス技術を利用して半導体ウェハ上に製造されるものがある。太陽電池は、協働して接合を形成するＰ型およびＮ型の拡散領域を含む。太陽光線が太陽電池に照射されることによって電子および正孔が生まれ、これらが拡散領域に移動することによって拡散領域間に電圧差が生じる。バックコンタクト型太陽電池では、拡散領域および拡散領域に連結された金属コンタクトの両方が全て太陽電池の後面に設けられる。金属コンタクトにより、外部の電気回路を太陽電池に連結して給電を行うことができるようになる。
【０００３】
フロントコンタクト型太陽電池では、拡散領域に電気的な接続を行う金属コンタクトのうち少なくとも１つが太陽電池の前面に設けられる。バックコンタクト型太陽電池は金属コンタクトが前面にないということからフロントコンタクト型太陽電池に比べて美観に優れるので住居向け用途では好まれるが、発電性能が主眼に置かれるような発電所その他の用途で美観に優れることは主要な要件ではない。従って本明細書では、比較的効率的であり、コスト効率の良いフロントコンタクト型太陽電池の構造およびその製造方法を開示する。
【発明の概要】
【０００４】
一実施形態では、バイポーラ太陽電池は、シリコン基板と太陽電池の後面の第１のドーパント型の第１のドープ層とにより形成される後面接合を含む。第２のドーパント型の第２のドープ層は、太陽電池の前面から基板への電気的な接続を行う。第１の電気極性の第１の金属コンタクトが、太陽電池の後面の第１のドープ層に電気的に接続され、第２の電気極性の第２の金属コンタクトが、太陽電池の前面の第２のドープ層に電気的に接続される。例えば、第１のドープ層は、Ｐ型ドーパントをドープされたポリシリコンであってよく、第２のドープ層は、Ｎ型ドーパントをドープされたポリシリコンであってよい。第１および第２の金属コンタクトには外部の電気回路が電気的に接続されて、太陽電池から受電することができる。
【０００５】
本発明のこれらおよびその他の特徴は、当業者が図面および請求項を含む全開示を読むことにより明らかとなる。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】本発明の一実施形態における太陽電池の断面概略図である。
【図２】本発明の一実施形態における図１の太陽電池の前面を示す平面概略図である。
【図３】本発明の一実施形態における図１の太陽電池の後面を示す平面概略図である。
【図４】本発明の一実施形態における図１の太陽電池の製造工程を示す。
【図５】本発明の一実施形態における図１の太陽電池の製造工程を示す。
【図６】本発明の一実施形態における図１の太陽電池の製造工程を示す。
【図７】本発明の一実施形態における図１の太陽電池の製造工程を示す。
【図８】本発明の一実施形態における図１の太陽電池の製造工程を示す。
【図９】本発明の一実施形態における図１の太陽電池の製造工程を示す。
【図１０】本発明の一実施形態における図１の太陽電池の製造工程を示す。
【図１１】本発明の一実施形態における図１の太陽電池の製造工程を示す。
【図１２】本発明の一実施形態における図１の太陽電池の製造工程を示す。
【図１３】本発明の一実施形態における図１の太陽電池の製造工程を示す。
【図１４】本発明の一実施形態における図１の太陽電池の製造工程を示す。
【図１５】本発明の一実施形態における図１の太陽電池の製造工程を示す。
【図１６】本発明の一実施形態における図１の太陽電池の製造工程を示す。
【図１７】本発明の一実施形態における図１の太陽電池の製造工程を示す。
【図１８】本発明の一実施形態における図１の太陽電池の製造工程を示す。
【図１９】本発明の一実施形態における図１の太陽電池の製造工程を示す。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
本開示では、装置、処理パラメータ、材料、プロセスステップ、および構造等の数多く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。しかしながら当業者であれば、本発明をこれら特定の詳細の１以上がなくても実行可能であることを理解する。また、公知の特徴に関しては詳述を避けることにより本発明の態様を曖昧にしないようにしている場合もある。
【０００８】
本発明は、低コストで高効率のフロントコンタクト型太陽電池に係る。これとは別であるが同種のフロントコンタクト型太陽電池が、ピータ・ジョン・カズンズ（Peter John Cousins）氏により２００８年２月２０日に出願され、速達番号がEM142856406USであり、「形成されたエミッタを有するフロントコンタクト型太陽電池（FRONT CONTACT SOLAR CELL WITH FORMED EMITTER）」なる名称の、出願人を同じくする米国出願第１２／０７０，７４２号明細書に開示されている。
【０００９】
図１は、本発明の一実施形態におけるバイポーラフロントコンタクト型太陽電池１００の断面概略図である。太陽電池１００は、金属コンタクト１０２が設けられた前面と、金属コンタクト１１０と同じ側の後面とを有する。前面は後面に対向しており、通常動作時には太陽光線を集めるべく太陽側を向いている。太陽電池の前面には、基板１０１の前面側表面に形成された各層が含まれ、太陽電池の後面には、基板１０１の後面側表面に形成された各層が含まれる。
【００１０】
図１の例においては、太陽電池１００は、Ｐ型拡散領域として機能するＰ型ドープトポリシリコン層１０８とＮ型拡散領域として機能するＮ型シリコン基板１０１とから形成された後面接合を含む。一実施形態では、ポリシリコン層１０８は、約１０ｆＡ．ｃｍ−２のエミッタ飽和電流を有する。Ｎ型シリコン基板１０１は、長寿命の（２から５ｍｓ等）Ｎ型シリコンウェハを含んでよく、その厚みは、基板の後面側表面からテクスチャ加工された前面側表面の先端までで計測した値（寸法Ｄ２４参照）が約１００から２５０μｍであってよい。基板１０１の前面側表面は、ランダムにテクスチャ加工が施されてよく（図の１１３で示すように）、基板に形成されたＮ型ドープ領域１０５を含む。Ｎ型ドープ領域１０５により、太陽電池の青色光反応（blue response）を低下させることなく、前面側表面の再結合を低減させて横方向の導電性が高めることができるようになる。Ｎ型ドープ領域１０５は、１００から５００Ω／ｓｑのシート抵抗を有してよい。
【００１１】
太陽電池１００の前面側のＮ型ドープトポリシリコン層１０６は、接触抵抗が低く、コンタクトの再結合を最小限に抑えることができる。ポリシリコン層１０６は、一実施形態ではドット形状に形成され基板１０１の前面側表面上の重量の重い拡散領域の面積が最小限に抑えられることから「Ｎドット」とも称される。一実施形態では、ポリシリコン層１０６は、約５ｆａ．ｃｍ−２のエミッタ飽和電流を有する。ポリシリコン層１０６は、薄い誘電体層４０２の上に形成されてよい。薄い誘電体層４０２は、基板１０１の前面側表面に約１０から５０オングストロームの厚みに熱成長された二酸化珪素を含んでよい。一実施形態では、薄い誘電体層４０２は、テクスチャ加工をすると除去されてしまうので、テクスチャ加工される前面側表面１１３には形成されない。
【００１２】
基板１０１のテクスチャ加工された前面側表面１１３には窒化珪素層１０３の反射保護被膜（ＡＲＣ）を形成してよい。テクスチャ加工された前面側表面１１３と反射保護被膜とにより、太陽光線収集効率が上がる。テクスチャ加工された前面側表面１１３の窒化珪素層１０３の下には、パッシベーション酸化物１３５を形成してよい。一実施形態では、パッシベーション酸化物１３５は、基板１０１のテクスチャ加工された前面側表面に、約１０から２５０オングストロームの厚みに熱成長させる。
【００１３】
一実施形態では、ポリシリコン層１０８を、薄い誘電体層１０７の上に形成する。ポリシリコン層１０８は、ＬＰＣＶＤまたはＰＥＣＶＤ、熱アニーリング等のＣＶＤ法でポリシリコンの層を形成することで形成することができる。ポリシリコン層１０８は、約１００Ω／ｓｑのシート抵抗を有してよい。薄い誘電体層１０７は、基板１０１の後面側表面に約１０から５０オングストロームの厚みに熱成長された二酸化珪素を含んでよい。金属コンタクト１１０は、二酸化珪素層１０９を含む誘電体に形成されたコンタクト穴１２３によってポリシリコン層１０８に電気的に接続される。二酸化珪素層１０９は電気的絶縁を提供し、金属コンタクト１１０を、太陽光線の収集量を増加させるための赤外線反射層として機能させる。以下の記載から明らかになるように、二酸化珪素層１０９はさらに、ドーパントをポリシリコン層１０８に拡散させる際のドーパント源としても機能してよい。
【００１４】
一実施形態では、金属コンタクト１１０は、約１５ｍΩ／ｓｑのシート抵抗を有し、印刷プロセスにより約１０から３０μｍの厚みに形成されたアルミニウムを含む。バスバー１１２が金属コンタクト１１０に電気的に接続され、外部の電気回路を太陽電池１００に電気的に接続するための正極端子を提供する。一実施形態では、バスバー１１２は銀を含み、約５−２５ｍΩ．ｃｍのコンダクタンスと、約１５−３５μｍの厚みとを有する。
【００１５】
金属コンタクト１１０は、さらに、基板１０１に対向するよう形成されるアルミニウムを含む材料スタックと、アルミニウムの上に形成されるチタン‐タングステンを含む拡散バリア層と、拡散バリア層上に形成される銅のシード層とを含んでよい。この構成においては、バスバー１１２は、シード層上に電気めっきされた銅を含んでよい。
【００１６】
太陽電池１００の前面側では、各金属コンタクト１０２が、二酸化珪素層１０４に形成されたコンタクト穴１２０によってポリシリコン層１０６に電気的に接続される。二酸化珪素層１０９と同様に、二酸化珪素層１０４も、ポリシリコン層１０６に拡散されるドーパントのドーパント源として機能してよい。ポリシリコン層１０８および１０６は、基板１０１への形成前に予めドープしてもよいことが理解されよう。
【００１７】
金属コンタクト１０２は負極端子を提供して、外部の電気回路を太陽電池１００に連結させて給電を行うことができる。一実施形態では、金属コンタクト１０２は、約５−２５ｍΩ．／ｓｑのシート抵抗と、約１５−３５μｍの厚みとを有する銀を含む。
【００１８】
隣接する金属コンタクト１０２同士の間の、テクスチャ加工された前面側表面１１３で隔離されたピッチ（寸法Ｄ２１）は、約４２００μｍであってよい。ポリシリコン層１０４の直径（寸法Ｄ２２）は約３９０μｍであってよい。
【００１９】
図２は、本発明の一実施形態における太陽電池１００の前面を示す平面概略図である。図２の例では、２つのバスバー２０１が、基板１０１の前面に平行である。各コンタクト穴１２０のなかには金属コンタクト１０２が設けられており、各コンタクト穴１２０が約５０から２００μｍの直径を有してよい。複数の金属コンタクト１０２がバスバー２０１に垂直に形成される。各金属コンタクト１０２は、約６０−１２０μｍの幅（図１の寸法Ｄ２３を参照のこと）を有してよい。
【００２０】
図３は、本発明の一実施形態における太陽電池１００の後面を示す平面概略図である。図３の例では、バスバー１１２が後面に平行である。実際には、バスバー２０１および１１２は、隣接する太陽電池のバスバーそれぞれに電気的に接続されて、太陽電池アレイを形成する。
【００２１】
太陽電池は、既に実行可能且つ再生可能なエネルギー源としてエネルギー消費者間に幅広く受け入れられている。しかし、他のエネルギー源との競争で優位に立つためには、太陽電池製造業者は比較的低コストで効率的な太陽電池を製造する必要がある。これを念頭において、図４から図１９を参照しながら太陽電池１００の製造方法を以下に説明する。
【００２２】
図４から図１９は、本発明の一実施形態における太陽電池１００の製造工程を示す。
【００２３】
図４では、損傷エッチングステップを経て太陽電池に加工されるＮ型シリコン基板１０１が準備される。本例の基板１０１はウェハ形状であるので、通常は、ウェハベンダが基板１０１をインゴットから切断するときに利用する切断プロセスによって損傷を受けた表面を有する形で受け取られる。ウェハベンダから受け取った状態の基板１０１の厚みは約１００から２５０ミクロンと想定される。一実施形態の損傷エッチングステップでは、水酸化カリウムを含むウェットエッチングプロセスで、基板１０１の各面を約１０から２０μｍ除去する。損傷エッチングステップでは、基板１０１を洗浄して金属汚染の除去も行われる。
【００２４】
図５では、薄い誘電体層４０２および１０７が、基板１０１の前面側表面および後面側表面それぞれに形成される。薄い誘電体層４０２および１０７は、Ｎ型シリコン基板１０１の表面に約１０から５０オングストロームの厚みに熱成長された二酸化珪素を含んでよい。そしてポリシリコン層を薄い誘電体層４０２および１０７の上に形成して、前面にポリシリコン層１０６を、後面にポリシリコン層１０８を形成する。ポリシリコン層１０６およびポリシリコン層１０８のそれぞれは、ＣＶＤによって約１０００から２０００オングストロームの厚みに形成されてよい。
【００２５】
図６では、Ｐ型ドーパント源４０３が、太陽電池の後面のポリシリコン層１０８上に形成される。この名称が示唆しているように、Ｐ型ドーパント源４０３は、後続するドーパント注入ステップにおいてポリシリコン層１０８に拡散させられるＰ型ドーパントの源を提供する。Ｐ型ドーパント源４０３上には誘電体キャップ層４０４が形成されて、ドーパントが注入ステップで太陽電池の後面から流出しないようにする。一実施形態では、Ｐ型ドーパント源４０３は、ＡＰＣＶＤで約５００から１０００オングストロームの厚みに堆積されたＢＳＧ（ホウケイ酸塩ガラス）を含み、ドーパント濃度が重量比５から１０％であり、キャップ層４０４は、これもＡＰＣＶＤにより約２０００から３０００オングストロームの厚みに形成されたドープされていない二酸化珪素を含む。Ｐ型ドーパント源４０３およびキャップ層４０４の形成の後に洗浄ステップを行って、ソースとなるセルの前面から汚染の可能性のあるものを除去して、太陽電池の前面にＮ型ドーパント源を形成する準備をする。
【００２６】
図７では、Ｎ型ドーパント源４０５を、太陽電池の前面のポリシリコン層１０６の上に形成する。この名称が示唆しているように、Ｎ型ドーパント源４０５は、後続するドーパント注入ステップにおいてポリシリコン層１０６に拡散させられるＮ型ドーパントの源を提供する。Ｎ型ドーパント源４０５上には誘電体キャップ層４０６が形成されて、ドーパントが注入ステップで太陽電池の前面から流出しないようにする。一実施形態では、Ｎ型ドーパント源４０５は、ＡＰＣＶＤで約５００から１０００オングストロームの厚みに堆積されたＰＳＧ（リンガラス）を含み、ドーパント濃度が重量比５から１０％であり、キャップ層４０６は、これもＡＰＣＶＤにより約２０００から３０００オングストロームの厚みに形成されたドープされていない二酸化珪素を含む。
【００２７】
図８では、マスク４０７を太陽電池の前面のキャップ層４０６上に形成する。マスク４０７は、キャップ層４０６およびＮ型ドーパント源４０５に対して後で行われるエッチング中に金属コンタクト１０２が形成される領域を画定して保護する。
【００２８】
図９では、マスク４０８を太陽電池の後面のキャップ層４０４上に形成する。マスク４０８は、太陽電池の前面のキャップ層４０６およびＮ型ドーパント源４０５のエッチング中に太陽電池の後面を保護する。図９の例では、太陽電池の後面のエッジは、マスク４０８によりカバーされないことにより（つまり露出させることで）、太陽電池のエッジ上の絶縁トレンチの形成を促す。マスク４０７および４０８は、レジスト等の耐酸性有機材料を含んでよく、印刷プロセス（スクリーン印刷、インクジェット印刷等）を利用して形成されてよい。
【００２９】
図１０では、キャップ層４０６およびＮ型ドーパント源４０５の、マスク４０７でカバーされていない部分（図９参照）と、キャップ層４０４およびＰ型ドーパント源４０３の、マスク４０８でカバーされていない部分とが、酸化物エッチングステップでエッチングされる。酸化物エッチングステップにより、テクスチャ加工された前面側表面１１３（図１参照）が後に形成される領域が露出する。一実施形態では、酸化物エッチングステップは、ＢＯＥ（バッファ酸化物エッチング）プロセスを含む。マスク４０７および４０８は、酸化物エッチングステップの後に除去される。
【００３０】
図１１では、前面の基板１０１の露出した部分に対してランダムにテクスチャ加工を施して、テクスチャ加工された前面側表面１１３を形成する。一実施形態では、基板１０１の前面側表面は、水酸化カリウムおよびイソプロピルアルコールを含むウェットエッチングプロセスを利用してランダムなピラミッド型となるようテクスチャ加工される。テクスチャ加工処理により、ポリシリコン層１０６の露出した部分がエッチングで除去される。
【００３１】
図１２では、ドーパント注入ステップを行って、Ｎ型ドーパントをＮ型ドーパント源４０５（図１１参照）からポリシリコン層１０６へと拡散し、Ｐ型ドーパントをＰ型ドーパント源４０３からポリシリコン層１０８へと拡散し、Ｎ型ドーパントを基板１０１の前面へと拡散して、Ｎ型ドープ領域１０５を形成する。二酸化珪素層１０９は、注入ステップ後のＰ型ドーパント源４０３およびキャップ層４０４を表す。同様に、二酸化珪素層１０４は、注入ステップ後のＮ型ドーパント源４０５およびキャップ層４０６を表す。
【００３２】
注入ステップの後で、ポリシリコン層１０８はＰ型ドープ層となり、ポリシリコン層１０６はＮ型ドープ層となる。Ｎ型ドープ領域１０５は、注入ステップ中に図１１のサンプルを拡散炉のリンに曝すことにより形成されてよい。単にポリシリコン層１０６をリンの環境に曝すのではなく、Ｎ型ドーパント源４０５を利用することにより、Ｎ型ドープされたポリシリコン層１０６に対してＮ型の拡散を、より制御し且つ集中して行うことができるので好適である。パッシベーション酸化物層（図１１には示さない、図１の層１３５を参照）は、注入プロセス中に、テクスチャ加工された表面１１３上に成長させられてよい。
【００３３】
一実施形態では、ポリシリコン層１０８を後面にドープして、ポリシリコン層１０６を前面にドープして、Ｎ型ドープ領域１０５を形成する注入ステップはインサイチュに行てよく、これは、本開示のコンテキストでは、炉内または他の単一のチャンバまたは複数のチャンバプロセスツール内に基板１０１を一回手動でロードすること（single manual loading）（例えば製造要員による）を意味する。一実施形態では、注入ステップは拡散炉内で行われる。注入ステップの前の一連のステップによってインサイチュな拡散を行うことができ、これにより製造コストを下げることができるので好適である。
【００３４】
図１３では、窒化珪素層１０３の反射保護被膜を、テクスチャ加工された前面側表面１１３の上に形成する。窒化珪素層１０３は、例えばＰＥＣＶＤによって約４５０オングストロームの厚みに形成されてよい。
【００３５】
図１４では、マスク４０９を太陽電池の前面上に形成する。マスク４０９は、コンタクト穴１２０（図１参照）が後に形成される領域を画定する。
【００３６】
図１５では、マスク４１０を太陽電池の後面上に形成する。マスク４１０は、コンタクト穴１２３（図１参照）が後に形成される領域を画定する。マスク４０９および４１０は、レジスト等の耐酸性有機材料を含んでよく、印刷プロセス（スクリーン印刷、インクジェット印刷等）を利用して形成されてよい。
【００３７】
図１６では、二酸化珪素層１０４および１０９の、マスク４０９および４１０から露出している部分をそれぞれ除去することにより、コンタクト穴１２０および１２３を形成する。一実施形態では、二酸化珪素層１０４の露出している部分およびポリシリコン層１０６上のストップを除去する選択的なコンタクトエッチングプロセスを利用することにより、コンタクト穴１２０が形成される。これと同じコンタクトエッチングプロセスを利用して、二酸化珪素層１０９の露出している部分およびポリシリコン層１０８上のストップも除去される。一実施形態では、コンタクトエッチングプロセスには、ＢＯＥ（バッファ酸化物エッチング）プロセスが含まれる。マスク４０９および４１０は、コンタクトエッチングプロセスの後で除去される。
【００３８】
図１７では、金属コンタクト１１０を二酸化珪素層１０９の上に形成して、コンタクト穴１２３を満たし、ポリシリコン層１０８に対して電気的な接続を行う。金属コンタクト１１０は、スクリーン印刷等の印刷プロセスにより形成することができる。金属コンタクト１１０はアルミニウムを含むことで、二酸化珪素層１０９との協働により、優れた後面の赤外線反射器を形成して太陽光線収集効率を上げることができる。
【００３９】
図１８では、金属コンタクト１２３を金属コンタクト１１０の上に形成して、ポリシリコン層１０８に対して電気的な接続を行う。金属コンタクト１２３は、スクリーン印刷等の印刷プロセスにより形成することができる。金属コンタクト１１０は例えば銀を含んでよい。
【００４０】
図１９では、金属コンタクト１０２を二酸化珪素層１０４の上に形成して、コンタクト穴１２０を満たし、ポリシリコン層１０６を介して基板１０１に対して電気的な接続を行う。金属コンタクト１２０は銀を含み、スクリーン印刷等の印刷プロセスにより形成されてよい。
【００４１】
金属コンタクト１０２および１１０を形成した後に、焼成ステップを行ってよい。焼成ステップは、スクリーン印刷された銀ペーストを金属コンタクトとして利用する場合に利用することができるが、他のプロセスまたは金属を利用する際には利用しない。次いで、太陽電池１００を目視でチェックしてテストする。
【００４２】
向上したフロントコンタクト型太陽電池およびその製造方法を開示してきた。本発明の特定の実施形態を記載したが、これら実施形態はあくまで例示を目的としたものであり限定は意図していないことを理解されたい。本開示を読めば当業者であれば、さらなる多くの実施形態について想到するであろう。
［項目１］
通常動作時に太陽光線を集めるべく太陽側を向いた前面と、前記前面に対向する後面とを備える太陽電池であって、
シリコン基板と、
前記基板の後面側表面の上に形成され、前記基板との間で後面接合を形成する第１のドープトポリシリコン層と、
前記基板の前面側表面の上に形成され、前記基板に電気的な接続を行う第２のドープトポリシリコン層と、
前記第１のドープトポリシリコン層と前記基板の前記後面側表面との間の第１の誘電体層と、
前記第２のドープトポリシリコン層と前記基板の前記前面側表面との間の第２の誘電体層と、
前記太陽電池の前記後面の前記第１のドープトポリシリコン層に電気的な接続を行う第１の金属コンタクトと、
前記太陽電池の前記前面の前記第２のドープトポリシリコン層に電気的な接続を行う第２の金属コンタクトとを備え、
前記第１の金属コンタクトおよび前記第２の金属コンタクトは、前記太陽電池から外部の電気回路へ給電することができるよう構成される太陽電池。
［項目２］
前記基板のテクスチャ加工された前面側表面の上に反射保護層をさらに備える項目１に記載の太陽電池。
［項目３］
前記反射保護層は窒化珪素を含む項目２に記載の太陽電池。
［項目４］
前記基板はＮ型シリコン基板を含み、前記第１のドープトポリシリコン層はＰ型ドープトポリシリコンを含み、前記第２のドープトポリシリコン層はＮ型ドープトポリシリコンを含む項目１に記載の太陽電池。
［項目５］
前記第１の金属コンタクトは、前記第１の誘電体層の上に形成されたアルミニウムを含み、前記第１の誘電体層は二酸化珪素を含む項目１に記載の太陽電池。
［項目６］
前記第１の誘電体層は、１０および５０オングストロームの間の厚みに形成された二酸化珪素を含む項目１に記載の太陽電池。
［項目７］
前記第１の金属コンタクトの上に形成された第３の金属コンタクトをさらに備える項目１に記載の太陽電池。
［項目８］
前記第１のドープトポリシリコン層の上に形成された酸化物層をさらに備え、
前記第１の金属コンタクトは、前記太陽電池の前記後面の酸化物層とともに赤外線反射層を形成する項目１に記載の太陽電池。
［項目９］
通常動作時に太陽光線を集めるべく太陽側を向いた前面と、前記前面に対向する後面とを備える太陽電池を製造する方法であって、
前記太陽電池の前記後面のＮ型シリコン基板の後面側表面の上に第１の材料層を形成するステップと、
前記第１の材料層の上に、Ｐ型ドーパントを含む第１のドーパント源層を形成するステップと、
前記太陽電池の前記前面の前記Ｎ型シリコン基板の前面側表面の上に第２の材料層を形成するステップと、
前記第２の材料層の上に、Ｎ型ドーパントを含む第２のドーパント源層を形成するステップと、
前記第１のドーパント源層からＰ型ドーパントを前記第１の材料層へと拡散して、前記シリコン基板との間の後面接合を形成するステップと、
前記第２のドーパント源層からＮ型ドーパントを前記第２の材料層へと拡散するステップとを備える方法。
［項目１０］
前記第１のドーパント源層および前記第２のドーパント源層からドーパントを拡散する前に、前記第１のドーパント源層の上に第１のキャップ層を形成し、前記第２のドーパント源層の上に第２のキャップ層を形成するステップをさらに備える項目９に記載の方法。
［項目１１］
前記第１のドーパント源層は、ホウケイ酸塩ガラスを含む項目９に記載の方法。
［項目１２］
前記第２のドーパント源層は、リンガラスを含む項目９に記載の方法。
［項目１３］
前記第１の材料層および前記第２の材料層はポリシリコンを含む項目９に記載の方法。
［項目１４］
前記Ｎ型シリコン基板の前記前面側表面をテクスチャ加工するステップと、
前記Ｎ型シリコン基板の前記テクスチャ加工された前面側表面の上に反射保護層を形成するステップとをさらに備える項目９に記載の方法。
［項目１５］
前記反射保護層は窒化珪素を含む項目１４に記載の方法。
［項目１６］
前記第１のドーパント源層から前記Ｐ型ドーパントを前記第１の材料層へと拡散するステップ、および、前記第２のドーパント源層から前記Ｎ型ドーパントを前記第２の材料層へと拡散するステップは、インサイチュに行われる項目９に記載の方法。
［項目１７］
通常動作時に太陽光線を集めるべく太陽側を向いた前面と、前記前面に対向する後面とを備える太陽電池であって、
Ｎ型シリコン基板と、
前記太陽電池の前記前面の前記Ｎ型シリコン基板のテクスチャ加工された表面と、
前記Ｎ型シリコン基板の前記テクスチャ加工された表面の上の反射保護層と、
前記Ｎ型シリコン基板との間で後面接合を形成するＰ型ポリシリコン層と、
前記太陽電池の前記前面の上のＮ型ポリシリコン層と、
前記太陽電池の前記前面から前記Ｎ型ポリシリコン層に電気的な接続を行う負極の金属コンタクトと、
前記太陽電池の前記後面から前記Ｐ型ポリシリコン層に電気的な接続を行う正極の金属コンタクトとを備える太陽電池。
［項目１８］
前記反射保護層は窒化珪素の層を含む項目１７に記載の太陽電池。
［項目１９］
前記Ｐ型ポリシリコン層の上の第１の誘電体キャップ層と、前記Ｎ型ポリシリコン層の上の第２の誘電体キャップ層とをさらに備える項目１７に記載の太陽電池。
［項目２０］
前記正極の金属コンタクトは、前記Ｐ型ポリシリコン層の上に形成された誘電体層との間で赤外線反射層を形成する金属を含む項目１７に記載の太陽電池。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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