(57)【要約】      （修正有）【課題】ソーラーセル基板上のシャントを処理するための方法及びシステムが提供される。かかる基板を含むソーラーセルも提供される。【解決手段】メタライズされたグリッドパターンに近接した、基板上で検出されたシャント４１６は、グリッド４１４のバス部分から電気的に断接されソーラーセルの性能に対するシャントの影響が低減する。シャントとグリッドのシャントの上に延在する部分との間に配置される非反射層を形成するためにフォトレジストの露光パターン４０２は調整される。また、メタライズされたグリッドは、このグリッドを形成するために使用されるフォトレジストの非露光領域４０４を調製することによって修正される。グリッドは、グリッドとシャントとの間のいかなる接触も回避するように、又は、グリッドのシャントに接触している部分をグリッドのバス部分領域から断接するように、修正される。【選択図】図４
2018050047.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ソーラーセル基板上のシャントを処理するための方法であって、
メタライズされたグリッドパターンに近接した、ソーラーセル基板上のシャントを検出することと、
フォトレジストの前記ソーラーセル基板の表面上に配置された部分を露光させることとを含み、
前記フォトレジストの前記露光部分は、少なくとも前記シャントと前記メタライズされたグリッドパターンとの重複領域に及ぶか、又は、前記メタライズされたグリッドパターンの、前記シャントと前記メタライズされたグリッドパターンのバス部分との間に延在する部分を分断する、方法。
【請求項２】
前記ソーラーセル基板上に前記メタライズされたグリッドを形成することを更に含み、少なくとも前記メタライズされたグリッドの前記バス部分が、前記シャントから電気的に絶縁される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記メタライズされたグリッド全体が、前記シャントから電気的に絶縁される、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記メタライズされたグリッドは前記シャントの上に延在しない、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記メタライズされたグリッドの一部分が前記シャントの上に延在し、非反射層が、前記シャントと前記メタライズされたグリッドの前記シャントの上に延在する前記部分との間に延在する、請求項３に記載の方法。
【請求項６】
前記メタライズされたグリッドの一部分が前記シャントの上に延在し、前記メタライズされたグリッドの前記部分は、前記シャントに電気的に接続され、かつ、前記メタライズされたグリッドの前記バス部分から電気的に断接される、請求項２に記載の方法。
【請求項７】
前記シャントを検出することは、前記シャントの座標をシャントマップに追加することを含み、前記フォトレジストの前記部分を露光させることは、前記シャントの前記座標を解析することと、前記ソーラーセル基板上の露光される前記部分の場所、形状及びサイズを決定することとを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記シャントを検出することは検出ユニットを使用して実行され、前記フォトレジストの前記部分を露光させることは露光ユニットを使用して実行され、前記検出ユニットは前記露光ユニットに前記シャントマップを送信する、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記シャントを検出することは、前記メタライズされたグリッドパターンに近接した領域の光学検査を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記シャントを検出することは、前記フォトレジスト上の非反射パターンの露光の後に実行され、前記非反射パターンは前記メタライズされたグリッドパターンを画定する、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記シャントを検出することは、前記フォトレジスト上の前記メタライズされたグリッドパターンの露光の後に実行される、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記シャントを検出することは、前記シャントと前記メタライズされたグリッドパターンとの重複を決定することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
前記シャントを検出することは、前記シャントと、前記メタライズされたグリッドパターンを取り囲むオフセット領域との重複を決定することを更に含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記ソーラーセル基板は、反転型のウェハに結合されたソーラーセルの一部である、請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
更に、前記シャントの検出の前に、
成長基板上に反転型ソーラーセルスタックを形成することと、
新しい基板に前記反転型ソーラーセルスタックを結合させることとを含み、
前記新しい基板は、不活性ハンドル又は活性セル基板のうちの１つを含み、
スタック表面を形成する前記成長基板を除去することと、
前記スタック表面上に前記フォトレジストを堆積させることとを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１６】
不活性ハンドル又は活性セル基板のうちの１つを含む基板と、
前記基板の上に配置された反転型ソーラーセルスタックとを備え、
前記反転型ソーラーセルスタックはシャントを含み、
前記反転型ソーラーセルスタックがメタライズされたグリッドと前記基板との間に配置されるように、前記反転型ソーラーセルスタックの上に配置された前記メタライズされたグリッドを備え、
前記シャントは、（ｉ）前記シャントと、前記メタライズされたグリッドの前記シャントの上に延在する部分との間に延在する非反射層、（ｉｉ）前記シャントの上に延在していない前記メタライズされたグリッド、又は、（ｉｉｉ）前記メタライズされたグリッドの、前記シャントの上に延在し、かつ、前記シャントと接触している部分であって、前記メタライズされたグリッドのバス部分から断接されている部分、のうちの少なくとも１つによって、少なくとも前記メタライズされたグリッドの前記バス部分から断接される、反転型のウェハに結合されたソーラーセル。
【請求項１７】
追加のシャントを更に含み、前記メタライズされたグリッドの、前記シャントの上に延在し、かつ、前記シャントと接触している前記部分は、前記追加のシャントとの接点の上にも延在し、前記シャント及び前記追加のシャントは、前記メタライズされたグリッドの、前記メタライズされたグリッドの前記バス部分から断接されている前記部分によって、前記メタライズされたグリッドの前記バス部分から断接される、請求項１６に記載の反転型のウェハに結合されたソーラーセル。
【請求項１８】
ソーラーセル基板上のシャントを処理するための装置であって、
メタライズされたグリッドパターンに関連付けられた領域の中の、ソーラーセル基板上のシャントを検出するよう構成された検出ユニットと、
フォトレジストの前記ソーラーセル基板の表面上に配置された部分を露光させるよう構成された露光ユニットとを備え、
前記フォトレジストの前記露光部分は、少なくとも前記シャントと前記メタライズされたグリッドパターンとの重複領域に及ぶか、又は、前記メタライズされたグリッドパターンの、前記シャントと前記メタライズされたグリッドパターンのバス部分との間に延在する部分を分断し、
前記検出ユニットは、前記露光ユニットに前記ソーラーセル基板上の前記シャントの場所を通信するよう構成される、装置。
【請求項１９】
前記露光ユニットは、前記メタライズされたグリッドパターンと非反射層パターンのうちの一又は複数を露光させるよう更に構成される、請求項１８に記載の装置。
【請求項２０】
前記検出ユニットは、前記シャントの座標をシャントマップに追加するよう構成され、前記シャントマップは、前記メタライズされたグリッドパターンに近接している、前記ソーラーセル基板上のシャントの座標を含む、請求項１８に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
ソーラーセルは、光起電効果によって太陽光を電気エネルギーに転換することが可能なデバイスである。多接合ソーラーセルのようなソーラーセルは、時にサブセルとも称される一又は複数のｐ−ｎ接合を有しうる。これらの接合は、直列に接続されて多接合ソーラーセルを形成しうるが、並列又は直列接続と並列接続との組み合わせといった他の電気的構成でも接続されうる。
【０００２】
汚染、エネルギー安全保障、及び他のエネルギー源の入手可能性が限定的であることに関する懸念により、ソーラーセルへの関心は増大しつつある。この関心は、地上と宇宙空間の両方での応用に関するものである。宇宙空間での応用においては、ソーラーセルは多年にわたって使用されており、より効率的なソーラーセルの開発によってペイロード能力の増大が可能になる。地上での応用においては、太陽光を電気エネルギーに転換するためのソーラーセル効率が向上することで、所与の電力出力に必要なセル領域の小型化、従って、ワットあたりのコストの削減及び費用対効果の改善がもたらされる。
【０００３】
しかし、ソーラーセルの製造プロセスは、多接合スタックと基板との間の界面などのソーラーセル構造に様々な不具合を引き起こしがちであり、それにより、セルが動作に適合しなくなることがある。不具合は、様々なプロセス制御手段によってある程度までは減少しうるが、これらのプロセス制御手段は、ソーラーセルの製造に多大なコストを付加し、それを遅延させる。いくつかの不具合は、検出され、処理されれば、ソーラーセルの性能に影響を与えることなく、これらのソーラーセルの中に残留することが可能であることがわかっている。
【発明の概要】
【０００４】
ソーラーセル基板上のシャントを処理するための方法が提供される。これらの方法は、ソーラーセル製造プロセス全体に組み込まれうる。いくつかの実施形態では、方法は、メタライズされたグリッドパターンに近接した、ソーラーセルの表面上のシャントを検出することを包含する。例えば、シャントは、メタライズされたグリッドパターン、又は、メタライズされたグリッドパターンを取り囲むオフセット領域のようなより広い何らかの領域と重複しうる。検出は、非反射層に使用されるフォトレジストの露光後、又は、メタライズされたグリッドに使用されるフォトレジストの露光後の、ソーラーセル基板の光学検査を包含しうる。方法では、フォトレジストのソーラーセル基板の表面上に配置された部分の露光が進行しうる。露光部分は、少なくとも、シャントとメタライズされたグリッドパターンとの重複領域に及びうる。いくつかの実施形態では、露光部分は、メタライズされたグリッドパターンの、シャントとメタライズされたグリッドパターンのバス部分との間に延在する部分を分断する。そのような場合、メタライズされたグリッドが形成される時に、メタライズされたグリッドの少なくともバス部分はシャントから電気的に絶縁される。
【０００５】
反転型の、ウェハに直接結合されたソーラーセルも提供される。いくつかの実施形態では、セルは、不活性ハンドル又は活性セル基板のうちの１つを有する基板を含む。セルは、基板の上に配置された多接合スタックも含む。スタックは、様々な好適な技術を使用して基板に結合されてよく、シャント不具合を含みうる。多接合ソーラーセルは、メタライズされたグリッドと基板との間にスタックが配置されるようにスタックの上に配置された、メタライズされたグリッドも含む。シャントは、シャントとメタライズされたグリッドのシャントの上に延在する部分との間に延在する非反射層によって、メタライズされたグリッドの少なくともバス部分から断接されうる。いくつかの実施形態では、シャントは、シャントの上に延在しないメタライズされたグリッドによって、バス部分から断接されうる。これら両方の状況において、シャントは、メタライズされたグリッドのバス部分から断接されるだけでなく、メタライズされたグリッド全体からも断接される。いくつかの実施形態では、シャントは、メタライズされたグリッドのシャントに接触している部分であって、メタライズされたグリッドのバス部分から断接されている部分によって、バス部分から断接されうる。換言すると、シャントは、メタライズされたグリッドの一部分に接触し、接続されうるが、この部分自体がバス部分から断接されている。いくつかの実施形態では、複数のシャントが、メタライズされたグリッドの、バス部分から断接されている同一部分に接続されうる。そのような場合、複数のシャント不具合を処理するために、メタライズされたグリッドに対するただ１つの修正のみが実装されうる。
【０００６】
ソーラーセル基板上のシャントを処理するための装置も提供される。いくつかの実施形態では、装置は、メタライズされたグリッドパターンに近接した、ソーラーセル基板上のシャントを検出するよう構成された、検出ユニットを含む。装置は、フォトレジストの基板の表面上に配置された部分を露光させるよう構成された、露光ユニットも含みうる。フォトレジストの露光部分は、少なくとも、シャントとメタライズされたグリッドパターンとの重複領域に及ぶか、又は、メタライズされたグリッドパターンの、シャントとメタライズされたグリッドパターンのバス部分との間に延在する部分を分断する。また更に、検出ユニットは、露光ユニットにソーラーセル基板上のシャントの場所を通信するよう構成される。
【０００７】
これらの実施形態及び他の実施形態について、図を参照して下記で更に説明する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１Ａは、いくつかの実施形態による、セルの様々な構成要素を示す、反転型のウェハに結合されたソーラーセルの概略断面図であり、図１Ｂは、いくつかの実施形態による、メタライズされたグリッドの構成要素を示す、反転型のウェハに結合されたソーラーセルの概略上面図である。
【図２】いくつかの実施形態による、反転型のウェハに結合されたソーラーセルの基板上のシャントの処理を包含する、このセルを製造するための方法に対応するプロセスフロー図である。
【図３】いくつかの実施形態による、ソーラーセル基板上のシャントを処理するための方法に対応するプロセスフロー図である。
【図４】図４Ａは、図３に示す工程によるシャントの処理後の、ソーラーセル基板の概略上面図であり、図４Ｂは、いくつかの実施形態による、図４Ａに示すソーラーセル基板及び処理されたシャントを含むソーラーセルの概略断面図である。
【図５】いくつかの実施形態による、ソーラーセル基板上のシャントを処理するための別の方法に対応するプロセスフロー図である。
【図６Ａ】図５に示す工程によるシャントの処理後の、ソーラーセル基板の概略上面図である。
【図６Ｂ】いくつかの実施形態による、図６Ａに示すソーラーセル基板及び処理されたシャントを含むソーラーセルの概略断面図である。
【図６Ｃ】図５に示す工程によるシャントの処理後の、別のソーラーセル基板の概略上面図である。
【図６Ｄ】いくつかの実施形態による、図６Ｃに示す基板及び処理されたシャントを含むソーラーセルの第１概略断面図である。
【図６Ｅ】いくつかの実施形態による、図６Ｃに示す基板及び処理されたシャントを含むソーラーセルの第２概略断面図である。
【図７】いくつかの実施形態による、ソーラーセル基板上のシャントを処理するための装置の概略図である。
【図８】いくつかの実施形態による、ソーラーセル基板上のシャントを処理するために使用されるデータ処理システムを示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下の説明では、提示されている概念の完全な理解を提供するために、多数の具体的な詳細事項が明記される。提示されている概念は、これらの具体的な詳細事項の一部又は全部を含まずに実践可能である。他の事例においては、説明される概念を不必要に分かりにくくしないように、よく知られているプロセス工程については詳細に説明していない。いくつかの概念は特定の実施形態と関連させて説明するが、これらの実施形態は限定を意図していないことを理解されたい。
【００１０】
序論
宇宙空間及び地上向けのいくつかの高効率ソーラーセル技術は、反転メタモルフィック（ＩＭＭ）型の、直接結合されたセルを含む。これらのセルは、より従来型の多接合デバイスと相対的に、反転成長する。例えば、光対面層とも称されうる動作構成における最上層が最初に、成長基板に適合した格子に成長する。最上層の一例は、約１．８ｅＶのバンドギャップを有するガリウムインジウムリン（ＧａＩｎＰ）を含んでよく、それは、ガリウムヒ素基板（ＧａＡｓ）上で成長しうる。追加の層が次いで、例えば約１．４ｅＶのバンドギャップを有するガリウムヒ素（ＧａＡｓ）層、又は、不適合が最小限のガリウムインジウムヒ素（ＧａＩｎＡｓ）層のいずれかである、最上層の上に堆積される。追加の層は、透明なガリウムインジウムリン（ＧａＩｎＰ）層、及び、約１．０ｅＶのバンドギャップを有するメタモルフィックなインジウムガリウムヒ素（ＩｎＧａＡｓ）も含みうる。成長基板上に形成されるこれらの層は全て、スタックと称されうる。これは、下記で説明する様々な特徴をより明確に理解するために提供される、反転型ソーラーセルの一例にすぎない。この成長方向は、貫通転位により、電力の大部分が生成されるバンドギャップがより高いセルが劣化することを防止するための一助となる。反転型ソーラーセルの製造中に、スタックに新しい基板が結合され、成長基板は除去される。スタックは、これらの工程において、その成長配向から動作配向へと裏返される。
【００１１】
しかし、エピタキシャル成長は、ウェハ結合プロセス及び基板除去プロセスが使用される時に、様々な異質構造体の形成を引き起こしうる。これらの異質構造体は、特にメタライズされたグリッドの電位に曝された時に、スタックの中で短絡を引き起こし、セル性能の低下をもたらしうる。そのような場合、これらの異質構造体はシャントと称されうる。シャントの原因は、エピタキシャル成長の不具合、又は、処理された表面及び／又は処理環境の汚染など、様々でありうる。様々な過去の試行は、セルにおけるシャント形成の防止に焦点を合わせていた。しかし、シャントの完全な除去は、仮に可能であるとしても困難かつ非常にコスト高である。これらの過去の試行は一貫性及び信頼性がないものであると判明しており、シャントは、セルの最上層の表面上に出現し続けている。
【００１２】
様々なソーラーセル基板上のシャントを処理するための方法及びシステムが提供される。使用される方法は、スポットノッキングと称されうる。この方法は、セル性能に対するシャントの影響を低減し、製造歩留りを向上させる。一又は複数のシャントを含むセルを廃棄する代わりに、セル性能に対するこれらのシャントの影響を低減するように、セル構造が修正される。方法は、メタライズされたグリッド線がシャントに接触することを防止するか、又は、これらのシャントをメタライズされたグリッド線のバスバー部分から少なくとも電気的に絶縁する、フォトレジスト露光限局化技術に基づく。この技術は、主にメタライズされたグリッドの電位がシャントに印加される時に、これらのシャントは電気的に活性化されるという事実に依拠する。シャントを処理するための方法が完遂した時、ソーラーセル基板には、製造プロセスがそのまま継続されうる。たとえ結合工程及び成長基板除去工程の後に一又は複数のシャントが存在することがあっても、ソーラーセルの性能は維持される。
【００１３】
具体的には、メタライズされたグリッドパターンに近接した、基板上で検出されたシャントは、グリッドの少なくともバス部分から電気的に断接されている。本書の目的のために、シャントとメタライズされたグリッドという２つの構成要素の相対位置がセルの性能に影響を与える時に、シャントはメタライズされたグリッドに近接していると見なされる。換言すると、その２つの構成要素間の抵抗が、ある一定の容認される閾値よりも小さい時に、シャントはメタライズされたグリッドに近接していると見なされる。例えば、メタライズされたグリッドは、シャントの上に延在し、かつ、シャントに接触しうる。しかし、いくつかの実施形態では、たとえメタライズされたグリッドがシャントの上に延在しておらず、かつ、シャントに接触していなくとも、それは近接と見なされうる。また更に、シャントとメタライズされたグリッドパターンとの近接について考慮する時には、メタライズされたグリッドの製造中の様々な許容可能公差を考慮すべきである。上記に照らして、当業者は、本書の説明において使用される近接についての考察を理解するだろう。
【００１４】
シャントとグリッドの少なくともバス部分との間の電気的接続の破断は、絶縁非反射層のパターンを修正すること、メタライズされたグリッドのパターンを修正すること、又はその両方によって実現されうる。例えば、絶縁非反射層が、シャントと、グリッドのシャントの上に延在する部分との間に配置されうるが、これは、シャント絶縁アプローチと称されうる。絶縁非反射層を形成するために使用されるフォトレジストの露光パターンは、この結果を実現するように適宜調整されうる。このアプローチでは、非反射層が絶縁バリアを提供している状態で、メタライズされたグリッドパターンが、修正されず、依然としてシャントの上に延在することが可能でありうる。換言すると、シャントは、メタライズされたグリッド線を破断するか、またそうでなければ変更することなく、非活性化されうる。しかし、非反射層パターンを画定する、露光フォトレジストと非露光フォトレジストとの間の区別は、この段階では検出することが困難でありうる。
【００１５】
いくつかの実施形態では、非反射層パターンを修正することの代わりに、又はそれに加えて、メタライズされたグリッドパターンが修正される。このグリッド修正アプローチは、メタライズされたグリッドを形成するために使用されるフォトレジストの露光パターンを調製することによって実現されうる。グリッドは、グリッドとシャントとの間のいかなる接触も回避するように修正されうるが、これは、シャント排除アプローチによるグリッド修正と称されうる。別のアプローチにおいては、グリッドは、グリッドのシャントに接触している部分をグリッドのバス部分領域から断接するように修正されうるが、これは、シャント断接アプローチによるグリッド修正と称されうる。たとえメタライズされたグリッドのうちのいくつかの線が、これらのグリッド修正アプローチを使用して破断されることがあっても、セルのフィルファクタに対する全体的な影響は最小限になりうる。シャントを処理するためのアプローチのうちの任意のものが、互いとは個別に、又は様々な組み合わせで使用されうることに、留意すべきである。いくつかの実施形態では、同一の基板を処理するために、又は同一のシャントを処理するためにさえも、複数のアプローチが使用されうる。
【００１６】
本開示は、衛星、宇宙船、及び他の宇宙空間関連応用、太陽光発電航空機、高高度無人航空機、及び他の好適な航空機応用、高比出力が必要とされる応用、携帯電源応用、及び他の好適な応用において使用されうる、反転多接合型の、直接結合されたソーラーセルのような、ソーラーセルを提供する。従って、当業者は、ソーラーセル、及び、これらのセルを製造するための、又はより具体的にはシャントを処理するための方法が、衛星、宇宙船、及び他の宇宙空間関連応用、太陽光発電航空機、高高度無人航空機、及び他の好適な航空機応用、高比出力が必要とされる応用、携帯電源応用、及び他の好適な応用を包含する任意の数の応用において使用されうることを、認識し、理解するだろう。
【００１７】
ソーラーセルの例
下記のソーラーセルの説明は、ソーラーセル基板上のシャントを処理するための方法、より一般的には、ソーラーセルを製造するための方法の、様々な特徴のより明確な理解を提供するために提示されている。図１Ａは、いくつかの実施形態によるソーラーセル１００の概略断面図である。ソーラーセル１００は、基板１０２と、結合層１０４を使用して基板１０２に結合された多接合スタック１０６とを含み、結合層１０４は、接着剤、金属共晶物、又は他の任意の好適な材料を含みうる。一般的に、多接合スタック１０６を基板１０２に結合するために、任意の結合技術が使用されうる。基板１０２は、製造されたセル内に存在する基板であり、セルの製造中に一時的に使用される成長基板とは区別すべきである。基板１０２は、最終基板又は動作基板と称されうる。ソーラーセル１００は、メタライズされたグリッド１０８、及び、多接合スタック１０６の最上面上に配置された非反射層１１０も含む。
【００１８】
基板１０２は、シリコン、サファイア上シリコン、アモルファスシリコン、アルミニウム、ゲルマニウム、又は別の好適な材料のような材料を含む、ハンドル基板でありうる。いくつかの実施形態では、材料はシリコンである。シリコンは、密度及び質量がゲルマニウムの約半分である。シリコンは、より小さい質量を有し、ソーラーセルアセンブリ全体の質量をより小さくすることが可能であり、セルを宇宙空間応用及び航空機応用に対してより好適にする。いくつかの実施形態では、アモルファスシリコンが使用されてよく、いくつかの実施形態では、それはｐ−ｎ接合を含みうる。基板１０２は、多接合スタック全体において更なる電力を提供するために、ｐ−ｎ接合を有しうる。ｐ−ｎ接合は、エピタキシャルなｐ−ｎ接合であるか、又は散在性のｐ−ｎ接合でありうる。基板１０２は、バイパスダイオードも含みうるか、又は、バイパスダイオードとしても機能しうる。
【００１９】
多接合スタック１０６は、別々のバンドギャップを有する異なる材料の複数の層を含む。これらの層の組み合わせは、サブセルと称されうる。例えば、多接合スタック１０６の一方の側は第１層を含むことがある一方で、反対側は、第２層のバンドギャップよりも低いバンドギャップを有する第２層を含みうる。第１層は高バンドギャップ層と称されうる一方で、第２層は低バンドギャップ層と称されうる。いくつかの実施形態では、多接合スタック１０６は、高バンドギャップ層と低バンドギャップ層との間に配置された、一又は複数の追加の層を含みうる。これらの中間層は、中バンドギャップ層と称され、高バンドギャップ層のバンドギャップよりも低く、かつ低バンドギャップ層のバンドギャップよりも高いバンドギャップを有しうる。
【００２０】
ソーラーセル１００の一例は、反転型の、ウェハに直接結合されたソーラーセルである。このセルでは、たとえ高バンドギャップ層が最上層に、又はより具体的には光対面層になるとしても、高バンドギャップ層は低バンドギャップ層の前に形成される。高バンドギャップ層、及び、次いで多接合スタック１０６の残りの全ての層が、時に仮基板と称される成長基板上に形成される。多接合スタック１０６が成長基板上に位置付けられる時に、低バンドギャップ層は仮露光される。次いで、多接合スタック１０６、又はより具体的には低バンドギャップ層は、新しい基板に結合される。成長基板は除去され、多接合スタック１０６は裏返されるか、又は反転される。この時点で高バンドギャップ層は露光され、それ以降は最上層と称されうる。
【００２１】
ソーラーセル１００の別の例は、直接結合されたソーラーセルである。反転型メタモルフィックセルと同様に、高バンドギャップ層は成長基板上で反転成長し、成長基板は仮ハンドルと称されうる。低バンドギャップ接合の別の組は、別の基板上で直立に成長する。接合は全て、全ての接合においてセル性能を維持することに適合した格子に成長する。ウェハなどの基板は次いで、いかなる接着剤又はメタルボンドも用いずに、直接的に１つに結合される。直接結合は、結合界面を通じての高い透明性及び導電性を提供する。直接結合の後に、高バンドギャップセル側の成長基板は除去され、多接合スタック１０６は裏返されるか、又は反転される。
【００２２】
いくつかの実施形態では、多接合スタック１０６は、ガリウムインジウムヒ素（ＧａＩｎＡｓ）又は別の好適な材料の層を含む。別の層は、透明なバッファ材料又は別の好適な材料を含みうる。いくつかの実施形態では、多接合スタック１０６は、透明なバッファ層が２つのガリウムインジウムヒ素の層の間に配置されるように、ガリウムインジウムヒ素（ＧａＩｎＡｓ）又は別の好適な材料である別の層を含みうる。いくつかの実施形態では、多接合スタック１０６は、ガリウムインジウムリン（ＧａＩｎＰ）又は別の好適な材料を含む。全体的に、多接合スタック１０６は、格子定数及びバンドギャップ要件に左右される、周期表に列挙されたグループ３からグループ５の元素の任意の好適な組み合わせを含みうるか、又は、それらの元素の任意の好適な組み合わせで形成されてよく、グループ３の元素は、ホウ素（Ｂ）、アルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）、インジウム（ｉｎ）、及びタリウム（Ｔ）を含み、グループ４の元素は、炭素（Ｃ）、シリコン（Ｓｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、及びスズ（Ｓｎ）を含み、グループ５の元素は、窒素（Ｎ）、リン（Ｐ）、ヒ素（Ａｓ）、アンチモン（Ｓｂ）、及びビスマス（Ｂｉ）を含む。４つの層について上記で説明したが、多接合スタック１０６を形成するために、４を上回る数のソーラーセル層、或いは、１つ、２つ、又は３つの層も使用されうる。層は各々、約０．１ミクロンから約４ミクロンまでの範囲内の厚さを有しうる。ソーラーセル１００は、多接合スタック１０６の個々の層が直列に１つに接続されている垂直多接合構造を含むアレイの一部として製造されうる。アレイの形状及び構造、並びにそれが包含するセルの数は、部分的には、所望の出力電圧及び出力電流によって決定される。
【００２３】
上記のように、多接合スタック１０６は、結合層１０４を使用して基板１０２に結合される。いくつかの実施形態では、結合層１０４は、シリコン、エポキシ、はんだ、ブレイズ、又はその他の好適な導電性結合材料のような、導電性結合材料を含む。結合材料の導電特性は、好ましい二端子デバイス構成を維持するために使用されうる。
【００２４】
メタライズされたグリッド１０８は、多接合スタックの上に配置され、電流収集のために使用される。様々な構成のメタライズされたグリッド１０８が可能である。図１Ｂに示すように、 メタライズされたグリッドは、互いに対して平行に延在する複数のグリッド線１１４と、複数のグリッド線１１４の各々を接続する共通のバス部分１１２とを含みうる。共通のバス部分１１２は、多接合スタック１０６の一端に沿って延在しうる。メタライズされたグリッドは、様々な技術によって、例えばＥビーム又は熱蒸着によって形成されうる。非反射層１１０も、多接合スタック１０６の上の、メタライズされたグリッド１０８の間に配置される。非反射層１１０は、一実施形態においては、酸化チタン（ＴｉＯＸ）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、及び窒化シリコン（Ｓｉ３Ｎ４）のような様々な好適な材料から、Ｅビーム又は熱蒸着によって形成されうる。
【００２５】
シャント（図１には図示せず）は多接合スタック１０６の中に存在しうる。シャントは、スクエア不良及び結晶不良とも称されうる。シャントは、エピタキシャル成長中に、又は、ウェハ結合ステップ以前の及びウェハ結合ステップを含む処理ステップにおいて、エピタキシャル不良として生成されうる。これらのシャントは、メタライズされたグリッド１０８に対向する多接合スタック１０６の最上面にありうる。シャントがメタライズされたグリッド１０８の動作電位に曝露される時に、それらは、多接合スタックの中で電気的短絡を引き起こしうる。シャントのサイズは、約１０マイクロメートルから２ミリメートルまでの、又はより具体的には、約５０マイクロメートルから約１ミリメートルまでの範囲にわたりうる。
【００２６】
処理の例
図２は、いくつかの実施形態による、ソーラーセルのソーラーセル基板上のシャントを処理することを包含する、ソーラーセルの製造のための方法２００に対応するプロセスフロー図である。図示するように、方法２００は、シャント検出工程及び処理工程に加えて、様々な製造工程を包含しうる。例えば、方法２００は、工程２０２において、成長基板上に反転型多接合スタックを形成することで始まりうる。仮基板のいくつかの例は、ガリウムヒ素（ＧａＡｓ）又はゲルマニウム（Ｇｅ）を含む。上述のように、反転型多接合スタックは、異なるバンドギャップ特性を有する複数の層を含む。工程２０２の完遂後、高バンドギャップ層は仮基板に対向している。
【００２７】
方法２００では、工程２０４において、成長基板を伴う反転型多接合スタックの新しい基板上への結合が進行しうる。直接結合、金属結合、及び接着結合のような、様々な結合技術が使用されうる。新しい基板の例は、不活性ハンドル又は他のＰＮ接合を含む活性基板を含む。結合層は、反転型多接合スタックと新しい基板との間に形成されうる。
【００２８】
方法２００では次いで、工程２０６において成長基板の除去が進行しうる。例えば、化学機械研磨（ＣＭＰ）又は他の好適な技術が使用されうる。この工程の後に、反転型多接合スタックの最高バンドギャップ層が露光され、その表面は、メタライズされたグリッド及び非反射層を受容するために使用可能になる。しかし、反転型多接合スタックは、メタライズされたグリッドが形成された時にそのグリッドと接触しうる、様々なシャントを含みうる。この接触は、ソーラーセルの性能に影響を与えることがあり、可能であれば回避すべきである。
【００２９】
この接触を回避するために、方法２００では、シャントとグリッドとの間の接触を防止するための、又は、グリッドのシャントと接触している部分を金属グリッドのバスバー部分から断接するための、シャントのメタライズされたグリッドからの絶縁、及び／又は、メタライズされたグリッドの修正が進行しうる。図２の決定ブロック２０８に反映されているように、これらのアプローチのうちの一又は複数が、プロセスにおいて選択されうる。メタライズされたグリッドを修正することなくシャントがメタライズされたグリッドから物理的及び電気的に絶縁される第１アプローチは、シャント絶縁アプローチと称されうる。この絶縁を提供するために、代わりに非反射層が修正される。非反射層は、電気的絶縁材料から作製され、メタライズされたグリッドに近接しているシャントに十分な絶縁を提供する。例えば、非反射層は、シャントの上にグリッド線又はバス線が延在している任意の領域内へと延在し、それによって電気的絶縁を提供する。このアプローチについて、図３から図４Ｂを参照して下記で更に説明する。
【００３０】
少なくともメタライズされたグリッドのバス部分を、又は、シャントからメタライズされたグリッド全体をシャントから絶縁するためにメタライズされたグリッドが修正される第２アプローチは、グリッド修正アプローチと称されうる。グリッド修正アプローチは、シャント排除アプローチによるグリッド修正と、シャント断接アプローチによるグリッド修正とに、更に分けられうる。シャント排除アプローチによるグリッド修正は、メタライズされたグリッドのあらゆる部分間のいかなる電気的接続も防止する。メタライズされたグリッドは、ソーラーセル基板上のシャントがメタライズされたグリッドのパターンに近接していることが検出された時にこれらの電気的接続を防止するように修正される。このシャント排除アプローチによるグリッド修正について、図５から図６Ｂを参照して下記で更に説明する。
【００３１】
シャント断接アプローチによるグリッド修正は、メタライズされたグリッドの、シャントとメタライズされたグリッドのバスバー部分との間の部分を破断することを包含する。メタライズされたグリッドの一部分、例えばグリッド線のうちの１つは、シャントと電気的に接続していることがあるが、この部分が、バスバー部分から断接される。いくつかの実施形態では、メタライズされたグリッドの断接された部分は、複数のシャントと接触していることがある。ゆえに、複数のシャントに対処するために、メタライズされたグリッドに対する単一の修正が用いられうる。このシャント断接アプローチによるグリッド修正について、図５及び図６Ｃから図６Ｅを参照して下記で更に説明する。
【００３２】
いくつかの実施形態では、プロセス設計段階でソーラーセル基板上のシャントを処理するためのアプローチが行われてよく、方法２００は、分離決定の工程なくして、この設計に従って進行する。代替的には、決定は新しい基板ごとに行われうる。いくつかの実施形態では、どのアプローチが使用されうるかについての決定は、基板の種々の部分ごとに、及び検出された種々のシャントごとにさえも、個別に行われうる。例えば、基板の一部分がシャント絶縁アプローチを使用して処理されうる一方で、基板の別の部分はグリッド修正アプローチを使用して処理されうる。いくつかの実施形態では、複数のアプローチが組み合わされうる。具体的には、シャント絶縁アプローチが、一方又は両方のグリッド修正アプローチと組み合わされうる。
【００３３】
シャント絶縁アプローチが使用される場合、次いで方法２００では工程２１０が進行し、工程２１０は図３の一連の工程と概説される。この一連の工程は、工程３０２において、基板上に正フォトレジストを堆積すること、及び、ソフトベークを実行することで始まりうる。基板は、一又は複数のシャントを有しうる多接合スタックを含む。正フォトレジストは、フォトレジストの光に露光される部分がフォトレジスト現像液に対して溶解性になる種類のフォトレジストである。フォトレジストの非露光の部分は、現像液に対して不溶性のままである。対照的に、負フォトレジストは、フォトレジストの光に露光される部分がフォトレジスト現像液に対して不溶性になる種類のフォトレジストである。フォトレジストの非露光部分は、フォトレジスト現像液に溶解される。この例は正フォトレジストを参照しているが、当業者は、シャント絶縁アプローチのために負フォトレジストをどのように使用するかを理解するだろう。同様に、当業者は、以下で説明するグリッド修正アプローチのために正フォトレジストをどのように使用するかを理解するだろう。
【００３４】
ソフトベークされたフォトレジストは次いで、工程３０４において、非反射層のパターンに従って露光される。露光は、マスク又は他の好適な技術を使用して実行されうる。図４Ａは、基板４００の概略上面図であり、露光領域４０２を示している。いくつかの実施形態では、非反射層の製造中に露光される領域は、メタライズされたグリッドの製造中に露光される領域と実質的に同一である。しかし、非反射層の製造において正フォトレジストが使用されうる一方で、メタライズされたグリッドの製造においては、負フォトレジストが使用されうる。
【００３５】
工程３０４において露光される領域は、その後フォトレジストの現像中に除去され、それにより、フォトレジストに覆われていない多接合スタックの上への非反射層の堆積が可能になる。図４に示す非露光領域４０４では、現像中にフォトレジストが保持される。フォトレジストは最終的に、非反射層を堆積した後に、この領域内へと延在しているあらゆる非反射層と共に除去される。製造されたソーラーセルにおいては、非反射層は、非露光領域内へと延在しない。その代わりに、非露光領域はメタライズされたグリッドで覆われている。従来型のソーラーセルでは、非反射層は電気的に絶縁性であり、多接合スタックとメタライズされたグリッドとの間に延在することが可能である場合にはメタライズされたグリッドの電流収集能力に悪影響を与えることから、非反射層はメタライズされたグリッドと重複しないことがある。しかし、シャントを処理する方法が使用される時には、特定の領域にシャントが見つかった場合、この領域内にメタライズされたグリッドと多接合スタックとの間の非反射層を故意に延在させるように、非反射領域に対応する露光領域が修正されうる。
【００３６】
方法では、工程３０６において、非露光領域に近接したシャントの識別が進行する。いくつかの実施形態では、この工程は、非露光領域４０４とシャントとの重複を検出することを包含しうる。例えば、シャント４０６が非露光領域４０４と部分的に重複している図４Ａに示すような重複がある場合、次いでその後に、メタライズされたグリッドがシャントに接触し、ソーラーセル性能の低下をもたらすことになる。いくつかの実施形態では、非露光領域４０４から離れる方向に延在するオフセット領域４０５が、重複の考察のための工程３０６において使用されうる。シャントがオフセット領域４０５と部分的に重複している場合でさえも、次いでこのシャントは、処理のこの段階では非露光領域４０４に対応しているメタライズされたグリッドパターンに、近接していると見なされうる。全体的に、より狭い非露光領域との重複というよりは、むしろオフセット領域４０５との重複が、シャントとメタライズされたグリッドとの間の適切な電気的絶縁を確保するため、及び、種々のリソグラフィ画像の位置合わせ公差のような、後続の処理におけるあらゆる公差に備えるために、使用されうる。
【００３７】
いくつかの実施形態では、工程３０６は、非露光領域４０４とオフセット領域４０５のうちの一方が使用される場合には、非露光領域４０４又はオフセット領域４０５のみの検査を包含する。残りの領域内のシャントはメタライズされたグリッドから離れており、ソーラーセルの性能に影響を与えることにはならないことから、この残りの領域は検査されないことがある。この集中検査により、処理スループットの増大が可能になる。
【００３８】
いくつかの実施形態では、メタライズされたグリッドパターンに対するシャントの位置は、非反射パターン又は他の任意の露光パターンを露光する前に決定されうる。検査ツールは、検査を実行するために、実際の露光パターンに依拠する代わりにメタライズされたグリッドパターンの座標を使用しうる。これらの座標は、メタライズされたグリッドの仮想パターンと称されてよく、検査の時点では基板表面上のいかなる構造又は画像とも対応していないことがある。この仮想パターン検査においてメタライズされたグリッドパターンに近接したシャントが識別された場合、次いで、非反射層を製造するために使用されるフォトレジストの初期露光、及び／又は、メタライズされたグリッドを製造するために使用されるフォトレジストの初期露光は、これらの近接シャントの存在に対処するように修正されうる。
【００３９】
いくつかの実施形態では、メタライズされたグリッドパターンに対するシャントの近接は、シャント絶縁アプローチ、シャント断接アプローチによるグリッド修正、又はシャント排除アプローチによるグリッド修正といった、どのアプローチを使用するかという決定を行う前であっても検出される。これらの実施形態では、シャントマップとして提示されうる近接シャントについての情報が、これらのアプローチのうちの一又は複数を選択するために使用されうる。この選択は、基板全体について、又は、一又は複数のシャントを含む部分のような基板の部分について、行われうる。
【００４０】
近接シャントが検出されない場合、方法では、工程３１２においてフォトレジストの現像が進行しうる。正フォトレジストの場合、露光されたフォトレジストは除去されることになる一方で、露光されないフォトレジストは残留することになる。工程３１４において、非反射層が次いで形成され、それに続いて、残りの（露光されない）フォトレジストが、この残りのフォトレジストの上に延在しうるあらゆる非反射層と共に除去される。この工程後に結果としてもたらされる構造体は、メタライズされたグリッドを受容する準備が整った、パターニングされた非反射層を備えた多接合スタックである。
【００４１】
しかし、一又は複数の近接シャントが検出された場合、方法では、工程３１０においてこれらのシャント領域の露光が進行する。図４Ａの領域４０８のようなこれらの領域は、標準的な非反射領域パターンでもある標準的な露光領域４０４を越えてこれらの領域が延在することから、追加的な露光領域と称されうる。いくつかの実施形態では、追加的な露光領域は、シャントとメタライズされたグリッドが形成された層との間に十分な電気的絶縁確保するために、及び、後のプロセスのあらゆる製造公差に備えるために、シャントの領域よりも若干広くなる。一又は複数のこれらの追加露光により、（後の工程において形成される）非反射層をシャントの上に拡大し、それによって、以下で更に説明するように、シャントとメタライズされたグリッドとの接触を防止する。いくつかの実施形態では、メタライズされたグリッドに近接したいかなるシャントについての情報も、シャントマップに追加されてよく、又はより具体的には、シャントの座標がシャントマップ内に追加されうる。シャントマップにおけるこの情報は次いで、シャントを処理するために、ソーラーセル基板上の露光の部分の場所、形状及びサイズを決定するために使用されうる。例えば、シャントマップに追加されたシャントの座標は、この決定工程において解析されうる。
【００４２】
方法では次いで、上述のように、工程３１２においてフォトレジストの現像が、及び、工程３１４においてパターニングされた非反射層の形成が、進行する。この追加露光の結果として、図４Ａの領域４０８のような、これらの新たに露光された領域内のフォトレジストも除去され、非反射層がシャントの上に堆積される。図４Ｂを参照して以下で一層の詳細を説明するように、領域４０８内に堆積された非反射層がシャントからメタライズされたグリッドを絶縁することから、たとえメタライズされたグリッドが後にこの領域の上に延在することになっても、メタライズされたグリッドは、シャントに物理的に接触することも、又はシャントと電気的接続を形成することもなくなる。
【００４３】
具体的には、図４Ｂは、図４Ａに示す基板から形成されたソーラーセル４１０の断面図を示している。断面図は、シャントを含む、図４Ａに示すＡ−Ａの断面に対応している。ソーラーセル４１０は、シャント４１６を有する多接合スタック４１８を備えた基板を含む。ソーラーセル４１０は、メタライズされたグリッド４１４、及び、多接合スタック４１８の上に形成された、パターニングされた非反射層４１２も含む。メタライズされたグリッド４１４は大部分の場所において多接合スタック４１８に接触しているが、メタライズされたグリッド４１４は、非反射層４１２の一部分によって、シャント４１６の領域においては多接合スタック４１８から絶縁されている。換言すると、非反射層４１２は、シャント４１６とメタライズされたグリッド４１４との間に配置される。このシャント絶縁アプローチによって、メタライズされたグリッド４１４の中の導通を維持し、かつ、多接合スタック４１８内のシャントが存在する場所においてのみ、多接合スタック４１８からメタライズされたグリッド４１４を断接することが可能になることに、留意すべきである。そのような場合、メタライズされたグリッド４１４の電流収集能力は、ほんのわずか影響を受けるだけであり、メタライズされたグリッドに近接したシャント領域に限定される。同時に、メタライズされたグリッド４１４の電流導電能力は、以下で更に説明するグリッド修正アプローチとは対照的に、全く影響を受けない。
【００４４】
図２を再度参照するに、工程２１０に続き、工程２１２においてメタライズされたグリッドが形成されうる。上記のように、工程２１２の前に、メタライズされたグリッドパターンの近隣内で検出されたあらゆるシャントは、非反射層で覆われる。そのような場合、工程２１２において形成されたメタライズされたグリッドがこれらのシャントと接触することはなくなる。
【００４５】
方法２００がグリッド修正アプローチを使用する場合、次いで、工程２０６における成長基板の除去後に、工程２２０においてパターニングされた非反射層が形成される。シャント絶縁アプローチとは異なり、工程２２０において形成された、パターニングされた非反射層が、メタライズされたグリッドパターンの近隣内のシャントの検出に基づいて修正されることはない。実際には、基板は、工程２２０の前にシャントに関して検査されないことがある。実施２２０において形成される非反射層は、標準的なパターンに倣う。
【００４６】
工程２２０に続き、工程２２２において、メタライズされたグリッドが基板上に形成される。しかし、シャント絶縁アプローチとは異なり、このアプローチでは、メタライズされたグリッドが修正される。具体的には、メタライズされたグリッドは、シャント排除アプローチによるグリッド修正における場合のように、シャントの領域を排除するように修正されうるか、又は、シャント断接アプローチにおける場合のように、メタライズされたグリッドのバス部分まで延在しない。工程２２２の詳細については、図５を参照して以下で説明する。
【００４７】
図５は、いくつかの実施形態による、グリッド修正アプローチに対応する一連の工程を示している。上記のように、グリッド修正アプローチは、シャント排除アプローチによるグリッド修正と、シャント断接アプローチによるグリッド修正とに、分けることが可能である。これら２つのアプローチ間の相違は、工程５１０によって定まるものであり、以下でより詳細に説明する。
【００４８】
この一連の工程では、工程５０２において、負フォトレジストの堆積、及びソフトベークの実行が進行しうる。上記のように、当業者は、この工程のために負フォトレジスト又は正フォトレジストのいずれかをどのように使用するかを理解するだろう。メタライズされたグリッドパターンは次いで、フォトレジスト上で露光される。図６Ａは、負フォトレジストの露光領域６０２を有するソーラーセル基板６００の上面概略図を示している。非露光領域６０４は、メタライズされたグリッドに対応している。方法では次いで、工程５０６が進行し、その工程においては、非露光領域に近接したあらゆるシャントが識別される。この工程は、図３を参照して上述した検出工程３０６に類似しており、メタライズされたグリッドパターンとの重複、メタライズされたグリッドパターンを取り囲むオフセット領域との重複、及び他の基準といった、様々な基準を使用しうる。また更に、工程３０６と同様に、工程５０６は、仮想パターンを使用して工程５０４の前に実行されうる。いくつかの実施形態では、工程５０６は、使用すべきアプローチを選択するために使用されうる。
【００４９】
メタライズされたグリッドパターンに近接したシャントが見つからない場合、次いでプロセスでは、工程５１２においてフォトレジストの現像が進行する。負フォトレジストの場合、露光されるフォトレジストは残留することになる一方で、露光されないフォトレジストは除去されることになる。工程５１４において、メタライズされた層が形成され、それに続いて、残りの（露光される）フォトレジストが、この残りのフォトレジストの上に延在しうるあらゆるメタライズされた層と共に除去される。この工程後に結果としてもたらされる構造体は、メタライズされたグリッド、並びに、その前の工程で形成されたパターニングされた非反射層を備えた、多接合スタックである。
【００５０】
しかし、一又は複数のシャントがメタライズされたグリッドパターンに近接して見つかった場合、シャント排除アプローチによるグリッド修正が使用される時には、次いでプロセスでは、フォトレジストの、これらのシャントと重複している一又は複数の部分の露光が進行する。同一の実施形態、又は他の実施形態において、プロセスでは、メタライズされたグリッドパターンの、シャントとバス部分との間に延在する部分の露光が進行してよく、それにより、メタライズされたグリッドパターンの断接部分の形成がもたらされることになる。この断接部分は、依然として一又は複数のシャントとの接触を有しうるが、シャントは、メタライズされたグリッドの電位に曝露されることはなく、そのため、セルに対する性能上の影響を限定することになる。このアプローチはシャント断接アプローチによるグリッド修正と称される。これらのアプローチの各々については、以下でより詳細に説明する。
【００５１】
シャント排除アプローチによるグリッド修正では、メタライズされたグリッドパターンに近接しているシャントの上の領域におけるメタライズされたグリッドの形成を防止するために、この領域が露光される。この領域は、実際のシャントの領域と、いくつかの実施形態では、シャントとメタライズされたグリッドとの間に十分な電気的絶縁を確保するために、及び、その後のあらゆる製造公差に備えるために、いくつかの追加オフセット領域とを含みうる。工程では次いで、上述のように、工程５１２においてフォトレジストの現像が、及び、工程５１４においてメタライズされたグリッドの形成が、進行する。メタライズされたグリッドパターンは修正され、グリッドはシャント領域から排除されることから、シャントがグリッドから断接される。グリッドのこの修正により、グリッド線全体がバス部分から断接されることになりうる。いくつかの実施形態では、線の一部分のみが影響を受ける。例えば、グリッド線は部分的にのみシャントとの重複を有することがあり、グリッド線は部分的にのみ切断される。
【００５２】
工程５１０におけるシャント領域のこの追加露光の結果として、この新たに露光される領域６０８内のフォトレジストも保持されることになり、メタライズされたグリッドが、この新たに露光される領域から排除されることになる。たとえメタライズされたグリッドが一時的に領域６０８の上に延在しても、このメタライズされたグリッド部分は、工程５１４において除去されることになる。
【００５３】
図６Ｂは、いくつかの実施形態によるソーラーセル６１０の断面図を示している。この図は、シャントを通って延在している線である、図６Ａの断面線Ａ−Ａに対応しうる。ソーラーセル６１０はシャント６１６を有する多接合スタック６１８を含む。ソーラーセル６１０は、メタライズされたグリッド４１４、及び、パターニングされた非反射層４１２も含む。メタライズされたグリッド６１４は大部分の場所において多接合スタック６１８に接触しているが、メタライズされたグリッド６１４は、シャント６１６の領域から排除されている。
【００５４】
シャント断接アプローチによるグリッド修正では、シャントは、メタライズされたグリッドの一部分に接触していることが可能になりうる。しかし、この領域は、工程５１０においてメタライズされたグリッドの一部分を露光することによって、メタライズされたグリッドのバス領域から断接される。この露光部分は、シャントと重複している必要はない。その代わりに、この露光部分は、シャントに接触しているグリッド部分を、メタライズされたグリッドのバス部分から電気的に断接するように、グリッド線全体にわたって延在しうる。このアプローチについては、図６Ｃから図６Ｅを参照して以下でより詳細に説明する。
【００５５】
具体的には、図６Ｃは、露光領域６２２を備えたフォトレジストを有するソーラーセル基板６２０の概略上面図である。残りの領域は、露光されず、メタライズされたグリッドパターンに対応している。このパターンは、グリッド線部分６２５とバス部分６２４とを含む。非露光領域は後にメタライズされたグリッドを受容する一方で、露光領域には、メタライズされたグリッドはないままである。シャント６２４は、非露光領域であるグリッド線部分６２５のうちの１つに接触していることが示されている。いくつかの実施形態では、同一のグリッド線が別のシャント６２７に接触することがある。（シャント排除アプローチによるグリッド修正における場合のように）シャント６２６の領域を露光する代わりに、このシャント断接アプローチによるグリッド修正では、メタライズされたグリッドパターンの、グリッド線部分６２５とバスパターン部分６２４との間の部分６２８が露光される。その結果として、グリッドのシャント６２６及び６２７に接触している部分は、バス部分６２４から電気的に断接されることになる。そのような場合、このアプローチでは、複数のシャントを処理するために単一の追加露光が使用されうる。言うまでもなく、他のアプローチでは、追加露光領域は、複数のシャントを含むに十分な広さでありうる。
【００５６】
図６Ｄは、シャント６２６を通って延在する図６Ｃの線Ａ−Ａに対応する、ソーラーセル６３０の概略断面図である。セル６３０はシャント６３６を有する多接合スタック６３８を含む。シャント６３６はメタライズされたグリッドパターンの一部分６３４に接触している。しかし、部分６３４は、追加的な露光領域６２８により、メタライズされたグリッドパターンのバス部分と接続していない。図６Ｅは、追加の露光領域６２８を通って延在する図６Ｃの線Ｂ−Ｂに対応する、ソーラーセル６３０の別の概略断面図である。図示するように、メタライズされたグリッドパターンの部分６３４は、この断面図には存在していない。
【００５７】
検査装置の例
図７は、いくつかの実施形態による、ソーラーセル基板上のシャントを処理するための装置７００の概略図である。装置７００は、メタライズされたグリッドパターンに近接した、ソーラーセル基板７０４上のシャントを検出するよう構成された、検出ユニット７０２を含みうる。例えば、この目的のために、表面検査能力を備えた光学システムが使用されうる。検出ユニット７０２の出力はシステムコントローラ７０８へと提供されうる。システムコントローラ７０８は、検出ユニット７０２の動作も制御しうる。例えば、システムコントローラ７０８は、メタライズされたグリッドパターンの仮想マップなどの検査領域を特定しうる。
【００５８】
装置７００は、フォトレジストのソーラーセル基板の表面上に配置された部分を露光させるよう構成された、露光ユニット７０３も含みうる。露光ユニット７０３は、正フォトレジストと負フォトレジストの両方を露光させることが可能でありうる。いくつかの実施形態では、露光ユニット７０３は、非反射層のパターン、及び／又はメタライズされたグリッドパターンを露光させるためにも使用されうる。上記のように、近接シャントの検出に基づいて実行される追加露光は、非反射層のパターン及び／又はメタライズされたグリッドパターンの露光の前、露光中、又は露光の後に実行されうる。
【００５９】
システムコントローラ７０８は、露光ユニット７０３に、メタライズされたグリッドパターンに近接したシャントの場所に基づいて、追加領域を露光させる指令を出しうる。いくつかの実施形態では、システムコントローラ７０８は、近接シャントの場所と、追加露光の出力場所、形状及びサイズとを包含する情報を処理するようにプログラムされたコンピュータシステムを含む。コンピュータシステムの様々な例が図８を参照して以下に提示される。いくつかの実施形態では、フォトレジストの露光部分は、シャントの領域全体に及ぶか、又は、メタライズされたグリッドパターンの、シャントとメタライズされたグリッドパターンのバス部分との間に延在する部分を分断する。
【００６０】
上記のように、検出ユニット７０２と露光ユニット７０３とは、システムコントローラ７０８と通信可能でありうる。いくつかの実施形態では、検出ユニット７０２と露光ユニット７０３とは、コントローラの存在とは無関係に直接通信しうる。例えば、検出ユニット７０２は、露光ユニット７０３にソーラーセル基板上のシャントの場所を通信するよう構成されうる。いくつかの実施形態では、検出ユニット７０２と露光ユニット７０３とは、同一の筐体に組み込まれ、同一のユニットとなる。
【００６１】
いくつかの実施形態では、検出ユニット７０２は、メタライズされたグリッドパターンに関連付けられた領域の中の、ソーラーセル基板７０４上の全てのシャントの場所を含む、シャントマップを構築するよう構成される。例えば、近接シャントが検出された時には、その座標がシャントマップ内に追加されうる。後にこれらの座標は、ソーラーセル基板上の露光される部分の場所、形状及びサイズを決定するために使用されうる。
【００６２】
検出ユニット７０２は、このシャントマップをシステムコントローラ７０８、露光ユニット７０３、及び／又は外部デバイスに通信するようにも構成されうる。
【００６３】
コントローラコンピュータシステムの例
ここで図８を参照するに、いくつかの実施形態によるデータ処理システム８００の図が示されている。データ処理システム８００は、上述の様々なシステムのコントローラ又は他の構成要素において使用される一又は複数のコンピュータを実装するため、及び、メタライズされたグリッドパターンに近接したソーラーセル基板上のシャントの検出や、フォトレジストのソーラーセル基板の表面上に配置された部分の露光といった様々な動作を実行するために、使用されうる。例えば、データ処理システム８００は、上述の様々なアプローチに従って基板の追加露光部分を決定するために使用されうる。
【００６４】
いくつかの実施形態では、データ処理システム８００は、プロセッサユニット８０４と、メモリ８０６と、固定記憶域８０８と、通信ユニット８１０と、入出力（Ｉ／Ｏ）ユニット８１２と、ディスプレイ８１４との間の通信を提供する、通信フレームワーク８０２を含む。この例では、通信フレームワーク８０２はバスシステムの形態をとりうる。プロセッサユニット８０４は、メモリ８０６に読み込まれうるソフトウェアに対する指令を実行する役割を果たす。プロセッサユニット８０４は、特定の実行形態に応じて、任意の数のプロセッサ、一マルチプロセッサコア、又は他の何らかの種類のプロセッサでありうる。
【００６５】
メモリ８０６及び固定記憶域８０８は、記憶デバイス８１６の例である。記憶デバイスは、一時的及び／又は恒久的に、限定する訳ではないが例としてはデータ、機能的な形態のプログラムコード及び／又は他の好適な情報などの情報の記憶が可能な、任意のハードウェアである。記憶デバイス８１６は、これらの実施例では、コンピュータ可読記憶デバイスとも称されうる。これらの例では、メモリ８０６は例えば、ランダムアクセスメモリ又は他の任意の好適な揮発性又は不揮発性の記憶デバイスでありうる。固定記憶域８０８は、特定の実行形態に応じて様々な形態をとりうる。例えば、固定記憶域８０８は、一又は複数の構成要素又はデバイスを包含しうる。例えば、固定記憶域８０８は、ハードドライブ、フラッシュメモリ、書換え可能光ディスク、書換え可能磁気テープ、又はこれらの何らかの組み合わせでありうる。固定記憶域８０８によって使用される媒体は、着脱可能でもありうる。例えば、着脱可能ハードドライブが固定記憶域８０８に使用されうる。
【００６６】
これらの実施例では、通信ユニット８１０は、他のデータ処理システム又はデバイスとの通信を提供する。これらの実施例では、通信ユニット８１０はネットワークインタフェースカードである。
【００６７】
入出力ユニット８１２は、データ処理システム８００に接続されうる他のデバイスとのデータの入出力を可能にする。例えば、入出力ユニット８１２は、キーボード、マウス、及び／又は他の何らかの好適な入力装置を通じて、ユーザ入力のための接続を提供しうる。更に、入出力ユニット８１２は、プリンタに出力を送信しうる。ディスプレイ８１４は、ユーザに対して情報を表示するための機構を提供する。
【００６８】
オペレーティングシステム、アプリケーション、及び／又はプログラムに対する指令は、通信フレームワーク８０２を通じてプロセッサユニット８０４と通信可能である記憶デバイス８１６内に配置されうる。種々の実施形態のプロセスは、メモリ８０６などのメモリ内に配置されうるコンピュータ実装指令を使用して、プロセッサユニット８０４によって実行されうる。
【００６９】
これらの指令は、プロセッサユニット８０４内のプロセッサによって読み取られ、実行されうる、プログラムコード、コンピュータ使用可能プログラムコード、又はコンピュータ可読プログラムコードと称される。種々の実施形態におけるプログラムコードは、メモリ８０６又は固定記憶域８０８などの、種々の物理的又はコンピュータ可読記憶媒体で具現化されうる。
【００７０】
プログラムコード８１８は、選択的に着脱可能なコンピュータ可読媒体８２０に機能的な形態で配置され、かつ、プロセッサユニット８０４による実行のために、データ処理システム８００に読み込まれるか、又は送信されうる。プログラムコード８１８とコンピュータ可読媒体８２０は、これらの実施例では、コンピュータプログラム製品８２２を形成する。一例では、コンピュータ可読媒体８２０は、コンピュータ可読記憶媒体８２４又はコンピュータ可読信号媒体８２６でありうる。
【００７１】
これらの実施例では、コンピュータ可読記憶媒体８２４は、プログラムコード８１８を伝搬させるか又は送信する媒体というよりはむしろ、プログラムコード８１８を記憶するために使用される物理的な又は有形の記憶デバイスである。
【００７２】
代替的には、プログラムコード８１８は、コンピュータ可読信号媒体８２６を使用してデータ処理システム８００に送信されうる。コンピュータ可読信号媒体８２６は、例えば、プログラムコード８１８を包含する被伝播データ信号でありうる。例えば、コンピュータ可読信号媒体８２６は、電磁信号、光信号、及び／又は他の任意の好適な種類の信号でありうる。これらの信号は、無線通信リンク、光ファイバケーブル、同軸ケーブル、有線などの通信リンク、及び／又は他の任意の好適な種類の通信リンクを介して送信されうる。
【００７３】
データ処理システム８００に関して例示されている種々の構成要素は、種々の実施形態が実装されうる様態に構造的な限定をもたらすことを意図するものではない。種々の例示的な実施形態は、データ処理システム８００に関して例示されている構成要素の、追加的な、及び／又は代替的な構成要素を含むデータ処理システムにおいて実装されうる。図８に示す他の構成要素は、図示されている実施例とは異なる可能性がある。種々の実施形態は、プログラムコード８１８を実行可能な任意のハードウェアデバイス又はシステムを使用して実装されうる。
【００７４】
結論
前述の概念は、理解の明確化を目的としてやや詳細に説明されているが、付随する特許請求の範囲内で、ある一定の変更及び修正が実践されうることは明白であろう。プロセス、システム、及び装置の実装には多数の代替的な方法があることに、留意すべきである。従って、本書の実施形態は例示的なものであり、限定的なものではないとみなされるものとする。
【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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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図６Ｄ】
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【図６Ｅ】
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【図７】
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【図８】
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【手続補正書】
【提出日】平成29年10月27日(2017.10.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
不活性ハンドル又は活性セル基板のうちの１つを含む基板と、
前記基板の上に配置された反転型ソーラーセルスタックとを備え、
前記反転型ソーラーセルスタックはシャントを含み、
前記反転型ソーラーセルスタックがメタライズされたグリッドと前記基板との間に配置されるように、前記反転型ソーラーセルスタックの上に配置された前記メタライズされたグリッドを備え、
前記シャントは、（ｉ）前記シャントと、前記メタライズされたグリッドの前記シャントの上に延在する部分との間に延在する非反射層、（ｉｉ）前記シャントの上に延在していない前記メタライズされたグリッド、又は、（ｉｉｉ）前記メタライズされたグリッドの、前記シャントの上に延在し、かつ、前記シャントと接触している部分であって、前記メタライズされたグリッドのバス部分から断接されている部分、のうちの少なくとも１つによって、少なくとも前記メタライズされたグリッドの前記バス部分から断接される、反転型のウェハに結合されたソーラーセル。
【請求項２】
追加のシャントを更に含み、前記メタライズされたグリッドの、前記シャントの上に延在し、かつ、前記シャントと接触している前記部分は、前記追加のシャントとの接点の上にも延在し、前記シャント及び前記追加のシャントは、前記メタライズされたグリッドの、前記メタライズされたグリッドの前記バス部分から断接されている前記部分によって、前記メタライズされたグリッドの前記バス部分から断接される、請求項１に記載の反転型のウェハに結合されたソーラーセル。
【請求項３】
ソーラーセル基板上のシャントを処理するための装置であって、
メタライズされたグリッドパターンに関連付けられた領域の中の、ソーラーセル基板上のシャントを検出するよう構成された検出ユニットと、
フォトレジストの前記ソーラーセル基板の表面上に配置された部分を露光させるよう構成された露光ユニットとを備え、
前記フォトレジストの前記露光部分は、少なくとも前記シャントと前記メタライズされたグリッドパターンとの重複領域に及ぶか、又は、前記メタライズされたグリッドパターンの、前記シャントと前記メタライズされたグリッドパターンのバス部分との間に延在する部分を分断し、
前記検出ユニットは、前記露光ユニットに前記ソーラーセル基板上の前記シャントの場所を通信するよう構成される、装置。
【請求項４】
前記露光ユニットは、前記メタライズされたグリッドパターンと非反射層パターンのうちの一又は複数を露光させるよう更に構成される、請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記検出ユニットは、前記シャントの座標をシャントマップに追加するよう構成され、前記シャントマップは、前記メタライズされたグリッドパターンに近接している、前記ソーラーセル基板上のシャントの座標を含む、請求項３に記載の装置。
【外国語明細書】
2018050047000001.pdf