(57)【要約】【課題】冶金級Ｓｉウエハ上のＣＶＤエピタキシャルＳｉ膜を使用して製造される太陽電池の提供。【解決手段】本発明の一実施形態は、太陽電池を製造するための方法を提供する。本方法は、冶金級（ＭＧ）Ｓｉ原料を溶融するステップと、単結晶Ｓｉシードを降下させ、溶融ＭＧ−Ｓｉの表面に接触させるステップと、溶融ＭＧ−Ｓｉの単結晶Ｓｉインゴットをゆっくりと取り出すステップと、Ｓｉインゴットを単結晶Ｓｉウエハに加工処理し、その後のエピタキシャル成長のために、ＭＧ−Ｓｉ基板を形成するステップと、ＭＧ−Ｓｉ基板内の残留金属不純物を浸出させるステップと、ホウ素でドープされた単結晶Ｓｉ薄膜の層をＭＧ−Ｓｉ基板上にエピタキシャルに成長させるステップと、リンを単結晶Ｓｉ薄膜にドープし、エミッタ層を形成するステップと、反射防止層を単結晶Ｓｉ薄膜の上部に堆積させるステップと、表裏電気接点を形成するステップとを含む。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
本願明細書に記載された発明。
【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。より具体的には、本発明は、冶金級（ＭＧ）Ｓｉウエハ上のＣＶＤエピタキシャルＳｉ膜を使用して製造される、太陽電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
化石燃料の使用によって生じる環境上の負の影響およびそのコストの高騰は、より清浄かつより安価な代替エネルギー源の切迫した必要性をもたらしている。異なる形態の代替エネルギー源の中でも、太陽光発電は、その清浄度および広範な可用性から好ましい。
【０００３】
太陽電池は、光電効果を使用して、光を電力に変換する。単一ｐ−ｎ接合、ｐ−ｉ−ｎ／ｎ−ｉ−ｐ、および多接合を含む、いくつかの基礎太陽電池構造がある。典型的単一ｐ−ｎ接合構造は、類似材料のｐ−型ドープ層と、ｎ−型ドープ層と、を含む。ヘテロ接合構造は、異なるバンドギャップの材料の少なくとも２つの層を含む。ｐ−ｉ−ｎ／ｎ−ｉ−ｐ構造は、ｐ−型ドープ層と、ｎ−型ドープ層と、ｐ−層とｎ−層との間に挟入される任意の真性（非ドープ）半導体層（ｉ−層）と、を含む。多接合構造は、相互の上部に積載される、異なるバンドギャップの複数の半導体層を含む。
【０００４】
太陽電池では、光は、ｐ−ｎ接合近傍で吸収される。結果として生じたキャリアが、ｐ−ｎ接合中に拡散し、ビルトイン電界によって分離され、したがって、デバイスおよび外部回路機構全体に電流を生成する。太陽電池の質を判定する際の重要な測定基準は、（吸収された光から電気エネルギーへ）変換される電力と、太陽電池が電気回路に接続されると、収集される電力との間の比率として定義される、そのエネルギー変換効率である。
【０００５】
太陽電池を構築するために使用可能な材料は、非晶質シリコン（ａ−Ｓｉ）、多結晶シリコン（ｐｏｌｙ−Ｓｉ）、結晶シリコン（結晶Ｓｉ）、テルル化カドミウム（ＣｄＴｅ）等を含む。図１は、結晶−Ｓｉウエハを基材とする、例示的太陽電池を例証する。太陽電池１００は、結晶−Ｓｉ基板１０２と、ｐ−型ドープ単結晶Ｓｉ層１０４と、ｎ＋シリコンエミッタ層１０６と、表電極１０８と、Ａｌ裏電極１１０と、を含む。図１中の矢印は、入射太陽光を示す。
【０００６】
産業調査によると、結晶−Ｓｉ−ウエハを基材とする太陽電池は、市場の約９０％を占める。しかしながら、従来の太陽電池級Ｓｉのコストは、＄１００／ｋｇを優に超え、太陽電池のコストをワットピーク（Ｗｐ）あたり＄３−＄４まで上昇させる。コストを削減するために、太陽電池製造のためのより安価かつより低級のＳｉを利用する、種々の方法が模索されている。その安価な価格から、冶金級（ＭＧ）Ｓｉが、太陽電池を作製するために検討されている。ＭＧ−Ｓｉの純度は、通常、９８％乃至９９．９９％である。ＭＧ−Ｓｉ内の不純物は、金属、ホウ素、およびリンを含む。高効率太陽電池のための純度要件を満たすために、ＭＧ−Ｓｉは、精製される必要がある。
【０００７】
特許文献１は、ＡｌおよびシリカスラグとともにＳｉを溶融することによって、ＭＧ−Ｓｉを精製後、指向性冷却を行う方法について記載している。また、特許文献２、ならびに特許文献３、特許文献４、特許文献５、および特許文献６は、Ｓｉを精製するための冶金方法について記載している。しかしながら、精製された冶金Ｓｉウエハの質は、太陽電池級ポリシリコンの質と合致せず、製造された太陽電池の性能は、安定性が低い。
【０００８】
特許文献７では、ＣａｎｏｎのＭｉｔｚｕｔａｎｉらは、高純度多結晶Ｓｉ薄膜をＭＧ多結晶Ｓｉ基板上に形成するための方法と、太陽電池を製造するための対応方法とについて記載している。しかしながら、多結晶ＭＧ−Ｓｉ基板は、多結晶Ｓｉ薄膜を生成する傾向にあり、多結晶Ｓｉ薄膜は太陽電池効率の低下をもたらす。一方、Ｔ．Ｈ．Ｗａｎｇらは、高純度シリコン層をＭＧ−Ｓｉ基板上に成長するために、液相成長法を利用する方法を提案している（Ｓｏｌａｒ  Ｃｅｌｌ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ  ａｎｄ  Ｓｏｌａｒ  Ｃｅｌｌｓ，  ｖｏｌ．  ４１−４２（１９９６），  ｐ．  １９−３０を参照）。高性能太陽電池について実証されているが、液相成長のコストは、法外に高価であって、したがって、いかなる可能性として考えられる市販用途も妨害する。さらに、特許文献８では、Ｃｉｓｚｅｋは、結晶薄膜Ｓｉの堆積のために、ＭＧ−Ｓｉ基板の使用を提案している。しかしながら、ＣｉｓｚｅｋのＭＧ−Ｓｉ基板内のホウ素濃度は、高過ぎて、高効率太陽電池を形成することはできない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】米国特許第４，１９３，９７５号明細書
【特許文献２】欧州特許第１９５８９２３号明細書
【特許文献３】米国特許出願公開第２００７／０１２８０９９号明細書
【特許文献４】米国特許出願公開第２００７／０２０２０２９号明細書
【特許文献５】米国特許出願公開第２００５／００５３５３９号明細書
【特許文献６】米国特許出願公開第２００８／０１７８７９３号明細書
【特許文献７】米国特許第７，１７５，７０６号明細書
【特許文献８】米国特許第５，７８５，７６９号明細書
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一実施形態は、太陽電池を製造するための方法を提供する。本方法は、冶金級（ＭＧ）Ｓｉ原料を溶融するステップと、単結晶Ｓｉシードを降下させ、溶融ＭＧ−Ｓｉの表面に接触させるステップと、溶融ＭＧ−Ｓｉの単結晶Ｓｉインゴットをゆっくりと取り出すステップと、Ｓｉインゴットを単結晶Ｓｉウエハに加工処理し、その後のエピタキシャル成長のために、ＭＧ−Ｓｉ基板を形成するステップと、ＭＧ−Ｓｉ基板内の残留金属不純物を浸出させるステップと、ホウ素でドープされた単結晶Ｓｉ薄膜の層をＭＧ−Ｓｉ基板上にエピタキシャルに成長させるステップと、リンを単結晶Ｓｉ薄膜にドープし、エミッタ層を形成するステップと、反射防止層を単結晶Ｓｉ薄膜の上部に堆積させるステップと、表裏電気接点を形成するステップとを含む。
【００１１】
本実施形態に基づく変形例では、単結晶Ｓｉ薄膜の層をエピタキシャルに成長させるステップは、高濃度ホウ素−ドープＳｉ層をＭＧ−Ｓｉ基板上にエピタキシャルに成長させ、底部電界（ＢＳＦ）層を形成するステップと、低濃度ホウ素−ドープＳｉ層を高濃度ホウ素−ドープＳｉ層上にエピタキシャルに成長させるステップとを含む。
【００１２】
本実施形態に基づくさらなる変形例では、高濃度ホウ素−ドープＳｉ層は、最大１×１０２０原子／ｃｍ３のホウ素濃度と、０．５乃至５マイクロメートルの厚さとを有し、低濃度ホウ素−ドープＳｉ層は、約４ｘ１０１６原子／ｃｍ３のホウ素濃度と、２０乃至１００マイクロメートルの厚さとを有する。
【００１３】
本実施形態に基づく変形例では、残留金属不純物を浸出させるステップは、ＭＧ−Ｓｉ基板を塩化水素ガスに曝露するステップを含む。
【００１４】
本実施形態に基づく変形例では、単結晶Ｓｉ薄膜をエピタキシャルに成長させるステップは、化学蒸着（ＣＶＤ）プロセスを包含する。
【００１５】
本実施形態に基づくさらなる変形例では、ＣＶＤプロセスは、１１００℃乃至１２５０℃の温度で行われる。
【００１６】
本実施形態に基づく変形例では、単結晶Ｓｉ薄膜は、２乃至１００マイクロメートルの厚さを有する。
【００１７】
本実施形態に基づく変形例では、本方法は、指向性凝固を使用して、ＭＧ−Ｓｉ原料を精製するステップをさらに含む。
【００１８】
本実施形態に基づく変形例では、ＭＧ−Ｓｉ原料は、９９．９％以上の純度を有する。
本発明の好ましい実施形態では、例えば以下を提供する。
（項目１）
太陽電池を製造するための方法であって、
冶金級（ＭＧ）Ｓｉ原料を溶融するステップと、
単結晶Ｓｉシードを降下させ、該溶融ＭＧ−Ｓｉの表面に接触させるステップと、
該溶融ＭＧ−Ｓｉの単結晶Ｓｉインゴットをゆっくりと取り出すステップと、
該Ｓｉインゴットをウエハに加工処理し、その後のエピタキシャル成長のために、ＭＧ−Ｓｉ基板を形成するステップと、
該ＭＧ−Ｓｉ基板内の残留金属不純物を浸出させるステップと、
該ＭＧ−Ｓｉ基板上にホウ素でドープされた単結晶Ｓｉ薄膜の層をエピタキシャルに成長させるステップと、
リンを該単結晶Ｓｉ薄膜中にドープし、エミッタ層を形成するステップと、
反射防止層を該単結晶Ｓｉ薄膜の上部に堆積させるステップと、
表裏電気接点を形成するステップと
を包含する、方法。
（項目２）
前記単結晶Ｓｉ薄膜の層をエピタキシャルに成長させるステップは、：
高濃度ホウ素−ドープＳｉ層を前記ＭＧ−Ｓｉ基板上にエピタキシャルに成長させ、底部電界（ＢＳＦ）層を形成するステップと、
低濃度ホウ素−ドープＳｉ層を該高濃度ホウ素−ドープＳｉ層上にエピタキシャルに成長させるステップと
を包含する、項目１に記載の方法。
（項目３）
前記高濃度ホウ素−ドープＳｉ層は、最大１×１０２０原子／ｃｍ３のホウ素濃度と、０．５乃至５マイクロメートルの厚さとを有し、前記低濃度ホウ素−ドープＳｉ層は、約４×１０１６原子／ｃｍ３のホウ素濃度と、２０乃至１００マイクロメートルの厚さとを有する、項目２に記載の方法。
（項目４）
前記残留金属不純物を浸出させるステップは、前記ＭＧ−Ｓｉ基板を塩化水素ガスに曝露させるステップを包含する、項目１に記載の方法。
（項目５）
前記単結晶Ｓｉ薄膜をエピタキシャルに成長させるステップは、化学蒸着（ＣＶＤ）プロセスを包含する、項目１に記載の方法。
（項目６）
前記ＣＶＤプロセスは、１１００℃乃至１２５０℃の温度で行われる、項目５に記載の方法。
（項目７）
前記単結晶Ｓｉ薄膜は、２乃至１００マイクロメートルの厚さを有する、項目１に記載の方法。
（項目８）
指向性凝固を使用して、前記ＭＧ−Ｓｉ原料を精製するステップをさらに包含する、項目１に記載の方法。
（項目９）
前記ＭＧ−Ｓｉ原料は、９９．９％以上の純度を有する、項目１に記載の方法。
（項目１０）
冶金級（ＭＧ）Ｓｉウエハを基板として使用して製造される、太陽電池であって、
ＭＧ−Ｓｉ基板であって、ＭＧ−Ｓｉは、
冶金級（ＭＧ）Ｓｉ原料を溶融するステップと、
単結晶Ｓｉシードを降下させ、該溶融ＭＧ−Ｓｉの表面に接触させるステップと、
該溶融ＭＧ−Ｓｉの単結晶Ｓｉインゴットをゆっくりと取り出すステップと、
該Ｓｉインゴットをウエハに加工処理し、その後のエピタキシャル成長のために、ＭＧ−Ｓｉ基板を形成するステップと、
該ＭＧ−Ｓｉ基板内の残留金属不純物を浸出させるステップと
を包含する方法を使用して形成される、ＭＧ−Ｓｉ基板と、
該ＭＧ−Ｓｉ基板上方に位置するｐ−型ドープ単結晶Ｓｉ薄膜と、
ｐ−型ドープＳｉ薄膜上方に位置するｎ−型ドープ単結晶Ｓｉ薄膜と、
該ｎ−型ドープ単結晶Ｓｉ薄膜上方に位置する反射防止層と、
該ＭＧ−Ｓｉ基板下方に位置する裏金属層と、
該反射防止層上方に位置する表電極と
を備えている、太陽電池。
（項目１１）
前記ｐ−型ドープ単結晶Ｓｉ薄膜は、前記ＭＧ−Ｓｉ基板上方に位置するＢＳＦ層としての高濃度ホウ素−ドープＳｉ層と、該高濃度ホウ素−ドープＳｉ層上方に位置する低濃度ホウ素−ドープＳｉ層とを備えている、項目１０に記載の太陽電池。
（項目１２）
前記高濃度ホウ素−ドープＳｉ層は、最大１×１０２０原子／ｃｍ３のホウ素濃度と、０．５乃至５マイクロメートルの厚さと、を有し、前記低濃度ホウ素−ドープＳｉ層は、約４×１０１６原子／ｃｍ３のホウ素濃度と、２０乃至１００マイクロメートルの厚さとを有する、項目１１に記載の太陽電池。
（項目１３）
前記残留金属不純物を浸出させるステップは、前記ＭＧ−Ｓｉ基板を塩化水素ガスに曝露するステップを包含する、項目１０に記載の太陽電池。
（項目１４）
前記ｐ−型ドープ単結晶Ｓｉ薄膜は、化学蒸着（ＣＶＤ）プロセスを使用して、エピタキシャルに成長される、項目１０に記載の太陽電池。
（項目１５）
前記ＣＶＤプロセスは、１１００℃乃至１２５０℃の温度で行われる、項目１４に記載の太陽電池。
（項目１６）
前記ｐ−型ドープ単結晶Ｓｉ薄膜は、２乃至１００マイクロメートルの厚さを有する、項目１０に記載の太陽電池。
（項目１７）
前記ＭＧ−Ｓｉ基板を形成する方法は、指向性凝固を使用して、前記ＭＧ−Ｓｉ原料を精製するステップをさらに包含する、項目１０に記載の太陽電池。
（項目１８）
前記ＭＧ−Ｓｉ原料は、９９．９％以上の純度を有する、項目１０に記載の太陽電池。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図１は、例示的太陽電池の構造を例証する。
【図２】図２は、本発明の一実施形態による、ＭＧ−Ｓｉ基板を調製するプロセスを例証する、例示的工程図を提示する。
【図３】図３は、本発明の一実施形態による、ＭＧ−Ｓｉ基板を基材とする、太陽電池を製造するプロセスを例証する、例示的工程図を提示する。
【図４】図４は、本発明による、ＭＧ−Ｓｉ基板を基材とする、太陽電池の構造を例証する。
【図５】図５は、本発明による、ＭＧ−Ｓｉ基板を基材とする、太陽電池の構造を例証する。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下の説明は、当業者が本発明を作製および使用可能となるように提示され、特定の用途およびその要件に照らして提供される。開示される実施形態への種々の修正は、当業者に容易に明白となり、本明細書に定義される一般原理は、本発明の精神および範囲から逸脱することなく、他の実施形態および用途に適用されてもよい。したがって、本発明は、図示される実施形態に限定されず、請求項と一致する最も広範な範囲に値する。
【００２１】
（概要）
本発明の実施形態は、ＭＧ−Ｓｉ基板上への単結晶Ｓｉ薄膜のエピタキシャル成長に基づく、太陽電池を提供する。一実施形態では、ＭＧ−Ｓｉ基板は、Ｃｚｏｃｈｒａｌｓｋｉ法を使用して成長されるインゴットから得られる。さらに、ＭＧ−Ｓｉ基板から、金属不純物が浸出される。単結晶Ｓｉ薄膜は、ＣＶＤプロセスを使用して、ＭＧ−Ｓｉ基板の上部に成長される。高純度単結晶Ｓｉ薄膜と、比較的安価なＭＧ−Ｓｉ基板の組み合わせは、Ｗｐあたり約＄１のコストで、太陽電池モジュールの製造を可能にする。
【００２２】
（ＭＧ−Ｓｉ基板の調製）
その後製造される太陽電池の高効率を保証するために、開始ＭＧ−Ｓｉ原料は、理想的には、９９．９％以上の純度を有する。開始ＭＧ−Ｓｉ原料では、ホウ素の原子濃度は、５ｐｐｍ乃至５００ｐｐｍであって、０．００３ｏｈｍ−ｃｍ乃至０．１ｏｈｍ−ｃｍの抵抗率に対応する。開始原料内のホウ素濃度が、５００ｐｐｍより高い場合、結果として生じるＭＧ−Ｓｉ基板内のホウ素原子は、その後成長される単結晶Ｓｉ薄膜中に拡散し、したがって、単結晶Ｓｉ薄膜の抵抗率に影響を及ぼし得ることに留意されたい。一方、ＭＧ−Ｓｉ原料の価格は、ホウ素濃度が、５ｐｐｍ未満である場合、付加的精製プロセスが必要とされるため、劇的に上昇するであろう。
【００２３】
図２は、ＭＧ−Ｓｉ基板を調製するプロセスを例証する、例示的工程図を提示する。最初に、開始ＭＧ−Ｓｉ原料が、Ａｒ充填成長チャンバ（操作２００）内に封入される、石英るつぼ中で溶融される。一実施形態では、単結晶成長のために、るつぼ内に溶融される前に、ＭＧ−Ｓｉ原料は、指向性凝固プロセスを通して、不純物の一部を除去する。指向性凝固プロセスは、Ａｒ環境において加熱することによって、るつぼ内でＭＧ−Ｓｉを溶融するステップから開始する。次いで、溶融されたＭＧ−Ｓｉの温度は、溶融物の底部が最初に凝固し、凝固の方向が下から上であるように低下される。偏析効果によって、金属不純物の濃度は、固体中では低く、液体中では高くなる。その結果、不純物は、上部に集中する傾向にある。凝固後、上部は除去され、精製されたＭＧ−Ｓｉは、その後の単結晶成長のために使用可能である。本指向性凝固プロセスにおいて形成されるＳｉは、多結晶であることに留意されたい。
【００２４】
単結晶インゴットの成長の際、ロッドに搭載された単結晶Ｓｉシードが降下され、溶融ＭＧ−Ｓｉの表面に接触する（操作２０２）。続いて、シード結晶のロッドが、上方に引き上げられ、同時に回転され、溶融ＭＧ−Ｓｉから大型の単結晶円筒形インゴットを抽出する（操作２０４）。次いで、インゴットは、ウエハに裁断され、ＭＧ−Ｓｉ基板を形成する（操作２０６）。種々の方法を使用して、インゴットを裁断し、基板ウエハを形成可能である。一実施形態では、インゴットは、標準的ワイヤソーを使用して、基板ウエハに裁断される。最後に、ＭＧ−Ｓｉ基板の表面は、化学機械研磨（ＣＭＰ）、化学研磨（ＣＰ）、および単純ラッピングを含むが、それらに限定されない、種々の技術を使用して研磨される（操作２０８）。
【００２５】
偏析効果によって、インゴットの成長の際、ＭＧ−Ｓｉ原料内の金属不純物は、溶融物中に滞留する傾向にある。固体相内の不純物と液相内の不純物の比率である、偏析係数は、鉄等のキラー欠陥金属の場合、８ｅ−６と低くなり得る。したがって、Ｓｉインゴット成長の完了の際、るつぼ内に残留するインゴットの尾部およびＳｉは、より高い不純物濃度を有し、除去されるであろう。そのようなインゴット成長プロセスは、１ｅ１６／ｃｍ３を下回る金属不純物レベルを有し得る、残留インゴットから、相当量の金属不純物を除去可能である。
【００２６】
（単結晶Ｓｉ薄膜の成長）
単結晶Ｓｉ薄膜の成長に先立って、ＭＧ−Ｓｉ基板は、基板中の天然酸化シリコンを除去するために、水素（Ｈ２）で充填された化学蒸着（ＣＶＤ）チャンバ内において、１１００℃乃至１２５０℃の温度で焼成される。その後、同一温度下、塩化水素（ＨＣｌ）ガスが、ＣＶＤチャンバ内に導入され、ＭＧ−Ｓｉ基板からいかなる残留金属不純物も浸出させ、したがって、不純物が、その後成長される単結晶Ｓｉ薄膜中に拡散しないようにさらに防止する。本温度において、鉄等の金属不純物は、高拡散係数を有するという事実から、金属不純物は、基板の表面に移動し、ＨＣｌガスと反応し、揮発性塩化化合物を形成する傾向にある。揮発性塩化化合物は、Ｈ２等の浄化ガスを使用して、チャンバから効果的に浄化可能である。金属不純物浸出プロセスは、続いて、単結晶Ｓｉ薄膜の成長のために使用される、ＣＶＤチャンバ内において、または別の独立炉内において実行可能であることに留意されたい。金属不純物浸出プロセスは、１分乃至１２０分かかり得る。
【００２７】
種々の方法を使用して、ＭＧ−Ｓｉ基板上に単結晶Ｓｉ薄膜をエピタキシャルに成長させることが可能である。一実施形態では、単結晶Ｓｉ薄膜は、ＣＶＤプロセスを使用して成長される。ＳｉＨ４、ＳｉＣｌ４、ＳｉＨ２Ｃｌ２、およびＳｉＨＣｌ３等、種々の種類のＳｉ化合物をＣＶＤプロセスで使用し、単結晶Ｓｉ薄膜を形成可能である。一実施形態では、その豊富さおよび低コストから、ＳｉＨＣｌ３（ＴＣＳ）が使用される。ＣＶＤプロセスの際、水素を高温度で使用して、前駆体ＴＣＳガスをＳｉに還元し、単結晶Ｓｉ薄膜をＭＧ−Ｓｉ基板上に堆積させる。本プロセスでは、単結晶Ｓｉ薄膜がｐ−型ドープされるように、ホウ素もまた、添加される。一実施形態では、ｐ−型ドープ単結晶Ｓｉ薄膜の抵抗率は、０．２乃至５ｏｈｍ−ｃｍである。ＣＶＤプロセスの温度は、１１００℃乃至１２５０℃となり得る。ＣＶＤ単結晶Ｓｉ薄膜の厚さは、２乃至１００マイクロメートルとなり得る。一実施形態では、ＣＶＤ単結晶Ｓｉ薄膜の厚さは、５乃至５０マイクロメートルである。太陽電池の場合、Ｓｉ膜厚が薄いほど、その光吸収が減少し、したがって、効率を低下させるが、膜厚が厚いほど、その生成コストが上昇することに留意されたい。
【００２８】
ｐ−型ドープ単結晶Ｓｉ薄膜の成長後、従来の太陽電池製造プロセスが続く。一実施形態では、ｐ−型ドープ単結晶Ｓｉ薄膜は、拡散炉内において、リンでさらにドープされ、ｎ−型ドープエミッタ層を形成する。光吸収を向上させるために、一実施形態では、ＳｉＮｘ反射防止コーティングが、プラズマＣＶＤ（ＰＥＣＶＤ）技術を使用して、エミッタ層の上部に堆積される。加えて、Ａｌ裏電極およびＡｇ表グリッドが、太陽電池の表および裏側にスクリーン印刷され、表および裏電気接点を形成する。一実施形態では、表および裏電極は、ベルト炉内で共焼成される。
【００２９】
図３は、本発明の一実施形態による、ＭＧ−Ｓｉ基板上に太陽電池を製造するプロセスを例証する、例示的工程図を提示する。操作の際、ＭＧ−Ｓｉ基板は、Ｈ２焼成のために、ＣＶＤチャンバ内に定置される（操作３００）。次いで、ＣＶＤチャンバは、ＨＣｌガスで充填され、残留金属不純物を浸出させる（操作３０２）。続いて、ｐ−型ドープ単結晶Ｓｉ薄膜が、ＣＶＤ技術を使用して形成される（操作３０４）。その後、ｐ−型ドープ単結晶Ｓｉ薄膜が、リンでドープされ、ｎ−型ドープエミッタ層を形成する（操作３０６）。その後、反射防止コーティングが堆積される（操作３０８）。最後に、表および裏電気接点が形成される（操作３１０）。
【００３０】
図４は、本発明の一実施形態による、例示的太陽電池構造を例証する。図４は、上から下に、表電極４００と、反射防止層４０２と、単結晶Ｓｉ薄膜４０４（ｎ−型ドープエミッタ層４０６およびｐ−型ドープ層４０８を含む）と、ＭＧ−Ｓｉ基板４１０と、裏電極４１２と、を例証する。
【００３１】
太陽電池の性能を改善するために、一実施形態では、２層の単結晶Ｓｉ薄膜が、ＭＧ−Ｓｉ基板上に成長される。最初に、最大１×１０２０原子／ｃｍ３のドープ濃度を伴う、高濃度ホウ素−ドープ単結晶Ｓｉ薄膜が、ＭＧ−Ｓｉ基板上にエピタキシャルに成長され、底部電界（ＢＳＦ）層を形成する。ＢＳＦ層は、裏表面における有効少数キャリア再結合率を低下させ、したがって、太陽電池性能を向上させる。続いて、約４×１０１６原子／ｃｍ３のドープ濃度を伴う、低濃度ホウ素−ドープ単結晶Ｓｉ薄膜が、高濃度ドープ層の上部に成長される。高濃度ドープ層の厚さは、０．５乃至５マイクロメートルとなり得、低濃度ドープ層の厚さは、２０乃至１００マイクロメートルとなり得る。
【００３２】
図５は、本発明の一実施形態による、例示的太陽電池構造を例証する。図５は、上から下に、表電極５００と、反射防止層５０２と、単結晶Ｓｉ薄膜５０４（ｎ−型ドープエミッタ層５０６、低濃度ホウ素−ドープ層５０８、およびＢＳＦ層５１０を含む）と、ＭＧ−Ｓｉ基板５１２と、裏電極５１４と、を例証する。
【００３３】
本発明の実施形態の上述の説明は、例証および説明の目的のためだけに提示されている。排他的または開示される形態に本発明を限定することを意図するものではない。故に、多くの修正および変形例が、当業者には明白となるであろう。加えて、上述の開示は、本発明を限定することを意図するものではない。本発明の範囲は、添付の請求項によって定義される。
【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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【外国語明細書】
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