(57)【要約】【課題】ガス沈殿製造法により、如何なるフォトマスクのマイクロ・リソグラフィー、エッチング製造法を使用する必要がない太陽電池の製造方法を提供する。【解決手段】太陽電池の製造方法に於いて、太陽電池の両電極層はウエハーの同一側に設置し、別側に入射した太陽光が電極層によって遮られることがなく、光電転換効率を向上させる。更に各電極層は遮蔽カバー層によってガス沈殿製造法が実施され、任何なるフォトマスクのマイクロ・リソグラフィー、エッチング製造法を必要とせず，もちろん、高温製造を必要としないので、ウエハーの品質を破壊しない。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽電池の製造方法において、そのうち、
少なくとも一ウエハー及び極性が異なる第一、第二電極層を含み、そのうち，両電極層の基体部分はガス沈殿製造法で該ウエハーの同一側に形成され、且つ両電極層の間には隙間距離を備えることを特徴とする太陽電池の製造方法。
【請求項２】
前記各電極層は、該ウエハーの底面に設置し、且つ該第一、第二電極層はそれぞれ複数の第一、第二電極基体、第一、第二導電透明酸化物層及び第一、第二金属電極を含み、各金属電極は各導電透明酸化物層上方に設置することを特徴とする請求項１記載の太陽電池の製造方法。
【請求項３】
前記ウエハーは、最上面に凹凸状のミクロ構造を形成し、該ミクロ構造の表面には更に第二鈍化層を設置することを特徴とする請求項２記載の太陽電池の製造方法。
【請求項４】
前記ガス沈殿製造法は、第一遮蔽カバー層を含み、該第一遮蔽カバー層は複数の第一開口を備え、該第一遮蔽カバー層を該ウエハーの一側に置いてガス沈殿を実施し、該ウエハーは第一遮蔽カバー層に相対する各第一開口で第一電極基体を沈殿させることを特徴とする請求項２記載の太陽電池の製造方法。
【請求項５】
前記ウエハーは、第一電極基体の同側に形成し、次に複数の第二開口を備えた第二遮蔽カバー層を用いて第一電極基体の旁で第二電極基体を沈殿させることを特徴とする請求項４記載の太陽電池の製造方法。
【請求項６】
少なくとも以下のステップを含む一種太陽電池の製造方法に於いて、
Ａ、ウエハーを提供し、
Ｂ、該ウエハーの一側でガス沈殿製造法を実施し、該ガス沈殿製造法は少なくとも二回のガス沈殿を含み、該ウエハーの同一側で第一、第二電極層を沈殿させ、且つ両電極層の間には隙間距離を備えることを特徴とする太陽電池の製造方法。
【請求項７】
ステップＡとステップＢの間は、更にステップＣ２、Ｃ１を含み、該ステップＣ２はウエハー最上面に凹凸状のミクロ構造を形成し、該ステップＣ１は第一、第二鈍化層を設置し、ウエハー底面及び最上面のミクロ構造には、それぞれ第一、第二鈍化層を設置することを特徴とする請求項６記載の太陽電池の製造方法。
【請求項８】
前記第一、第二電極層は、それぞれ複数の第一、第二電極基体、第一、第二導電透明酸化物層及び第一、第二金属電極を含み、ステップＢは少なくとも下述のステップを含み、
Ｂ１は、第一遮蔽カバー層で一回目のガス沈殿を実施して該ウエハー底面に第一電極基体を沈殿させ、
Ｂ２は、第二遮蔽カバー層で二回目のガス沈殿を実施して該第一電極基体の旁に第二電極基体を沈殿させ、
Ｂ３は、第三遮蔽カバー層で該第一、第二電極基体の上方にそれぞれ第一、第二導電透明酸化物層を形成し、
Ｂ４は、同じく第三遮蔽カバー層で該第一、第二導電透明酸化物層の上方に、それぞれ第一、第二金属電極を形成することを特徴とする請求項６記載の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、ガス沈殿製造法により、如何なるフォトマスクのマイクロ・リソグラフィー、エッチング製造法を使用する必要がない太陽電池に係わる。
【背景技術】
【０００２】
現在、幅広く使用されている太陽電池は、一種のp/n接面を最上面表面（光線を受ける表面）附近に成形し、太陽電池が光エネルギーを吸収した時、電子流を発生させる設計である。一般に見られる太陽電池の設計は、そのウエハー１の最上面１１に第一組の電気接点１２を備え、図１に示すとおり、第二組の電気接点１３は該ウエハー１の底面１４に位置する。一種の典型的な光電模ユニットに於いて、これらのそれぞれの太陽電池は直列方式で互いに電気連接して電圧を高めている。この一連接は、通常半田付けで一本の伝導帯で或る一太陽電池の最上面に隣り合う太陽電池の底面を半田付けして構成される。
【０００３】
また別種の背面接点式シリコン太陽電池の構造は、図２に示すとおり、二組の電気接点１２、１３がウエハー１の底面１４に設置される。従来のシリコン太陽電池と比較して背面接点式シリコン太陽電池には或る長所がある。第一の長所として、背面接点式電池は比較的高い理論転換効率を備え、それは接点が遮蔽してしまう損失を下げたり、無くしたりできる（接点グレーティングから反射した太陽光は電力に転換できない）。第二の長所として、背面接点式電池は電気回路の構成が比較的簡単であるため、価格が低く、そのため、二個の極性接点がどちらも同じ表面にある。範例の一は、その前の光電模ユニットの組立方式と比較して、背面接点式電池は光電模ユニットと太陽電池電路を単一ステップパッケージで完成し、明らかな費用節約の効果を達成する。背面接点式電池の最後の長所は平均した外表を提供でき、美学効果がある。美観の考慮として、或る応用例にとっては非常に重要であり、例として建築物-光電システム全体と自動車用光電可動ルーフ等がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国発明公開番号：2007/0151599 Ａ1
【特許文献２】米国発明公開番号：2007/0256728 Ａ1
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
解決しようとする問題点として、一般の背面接点式電池の製造方法は、シリコン・ウエハー底面に於いて、複数回のフォトマスクのマイクロ・リソグラフィーエッチング製造法を用いる。p+型(ホウ素)、n+型(リン)エリア及び電極を背面端にシルクスクリーンプリントし、それは複数回のフォトマスクの製作、感光、現像及びエッチング等ステップを含むため、ステップが煩雑になるだけでなく、且つフォトマスク製造法のコストが高くなり、シルクスクリーンプリント後の熱拡散処理製造法に必要な温度は約６００〜８００℃であるため、このような高温製造法ではシリコン・ウエハーの品質に影響しやすい点である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
太陽電池の製造方法に於いて、太陽電池の両電極層はウエハーの同一側に設置し、別側に入射した太陽光が電極層によって遮られることがなく、光電転換効率を向上させる。更に各電極層は遮蔽カバー層によってガス沈殿製造法が実施され、任何なるフォトマスクのマイクロ・リソグラフィー、エッチング製造法を必要とせず，もちろん、高温製造を必要としないので、ウエハーの品質を破壊しないことを最も主要な特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の太陽電池の製造方法は、ガス沈殿製造法により、如何なるフォトマスクのマイクロ・リソグラフィー、エッチング製造法を使用する必要がないという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】公知の太陽電池の構造断面図である。
【図２】公知の背面接点式太陽電池の構造断面図である。
【図３】本発明の太陽電池の製造方法のステップＡを示す断面図である。
【図４Ａ】本発明の太陽電池の製造方法のステップＣ１を示す断面図である。
【図４Ｂ】本発明の太陽電池の製造方法のステップＣ２を示す断面図である。
【図５】本発明の太陽電池の製造方法のステップＤを示す断面図である。
【図６Ａ】本発明の太陽電池の製造方法のステップＢ１を示す断面図である。
【図６Ｂ】本発明の太陽電池の製造方法のステップＢ２を示す断面図である。
【図７】本発明の太陽電池の製造方法のステップＢ３を示す断面図である。
【図８】本発明の太陽電池の製造方法のステップＢ４を示す断面図である。
【図９】本発明の太陽電池の製造方法のステップＥ１を示す断面図である。
【図１０】本発明の太陽電池の製造方法のステップＥ２を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
太陽電池の接合及び電極の製造方法を提供し、ガス沈殿製造法によって任何なるフォトマスクのマイクロ・リソグラフィー、エッチング製造法を必要としない太陽電池の製造方法を提供することを本発明の主な目的とする。
【００１０】
具体的には本発明の太陽電池の両電極層は、ウエハーの同一側に設置し、別側に入射した太陽光が電極層によって遮られることがなく、光電転換効率を向上させる。更に各電極層は遮蔽カバー層によってガス沈殿製造法が実施され、任何なるフォトマスクのマイクロ・リソグラフィー、エッチング製造法を必要とせず，もちろん、高温製造を必要としないので、ウエハーの品質を破壊しない。
【実施例】
【００１１】
本発明「太陽電池の製造方法」に於いて、該製造方法は少なくとも下記のステップを含む。
【００１２】
ステップＡは、ウエハー２１を提供する。例として図３に示す。該ウエハー２１は、ｎ型もしくはｐ型の単結晶ウエハーとする。
【００１３】
ステップＣ１は、第一、第二鈍化層２２、２３を設置するもので、ウエハー２１の底面及び最上面にそれぞれ第一、第二鈍化層２２、２３を設置する。例として図４Ａに示す。第一、第二鈍化層２２、２３は超薄化に形成し、その厚みは、約３０〜５０Åとする。該第一鈍化層２２は、アモルファスシリコン材質、もしくは例として炭素、窒素、酸素を添加して混ぜたシリコン材質をウエハー２１底面に沈殿させ、該第二鈍化層２３は酸化シリコンもしくは混合のアモルファスシリコン材質をウエハー２１最上面に沈殿させる。勿論、ステップＡとステップＣ１の間でステップＣ２を実行してもよい。該ステップＣ２とはウエハー２１最上面に於いて凹凸状のミクロ構造２１１を形成するもので、例として図４Ｂに示す。該ミクロ構造２１１はウェット式エッチングもしくはドライ式エッチング製造法によって成型し、ステップＣ１では第一、第二鈍化層２２、２３を設置し、以下のステップは、図４Ｂを例とする。
【００１４】
ステップＤは、該第二鈍化層２３表面に抗反射保護層２４を沈殿させる。例として図５に示す。勿論、該第二鈍化層２３及び抗反射保護層２４もまた同じく凹凸状を形成し、該抗反射保護層２４は、窒化ケイ素材質とする。
【００１５】
ステップＢは、該ウエハーの一側にガス沈殿製造法を実施し、該ステップＢは少なくとも以下を含む。
【００１６】
ステップＢ１は、第一遮蔽カバー層３１で一回目のガス沈殿を行う。例として図６Ａに示す。該第一遮蔽カバー層３１は、複数の第一開口３１１を備え、ＰＥＣＶＤ法並びにホウ素を混ぜた濃度１０１９-１０２１/Ｃm３によって該ウエハー２１底面に第一電極基体２５１（例としてp+エミッタエリア）を沈殿させ、該第一電極基体２５１の厚みは５０-３００Åの間とする。 
【００１７】
ステップＢ２は、第二遮蔽カバー層３２で二回目のガス沈殿を行う。例として図６Ｂに示す。該第二遮蔽カバー層３２は複数の第二開口３２１を備え、ＰＥＣＶＤ法並びにリンを混ぜた濃度１０１９-１０２１/Ｃm３によって、該第一電極基体２５１傍に第二電極基体２６１（例としてn+逆向き表面場エリア）を沈殿させ、該第二電極基体２６１の厚みは１００-５００Åの間である。そのうち，該第一、第二遮蔽カバー層３１、３２の開口率は、第一、第二電極基体２５１、２６１の間隔距離で決定する。図６Ａ、Ｂに示すとおり、該第一開口３１１の開口率をＡとすると、沈殿後の各第一電極基体２５１の長さはＡとなる。また第二開口３２１の開口率をＢとすると、沈殿後の各第二電極基体２６１長さはＢとなる。この時、二個の第一電極基体２５１間の距離はその間の第二電極基体２６１の長さＢを除き、即ち、第一、第二電極基体２５１、２６１の隙間距離Ｃの二倍の長さになる。そのため長さもしくは開口率Ｂが大きくほどに隙間距離Ｃは小さくなり、反対に長さもしくは開口率Ｂが小さくなるほどに隙間距離Ｃが大きくなっていく。
【００１８】
ステップＢ３は、第三遮蔽カバー層３３で該第一、第二電極基体２５１、２６１上方にそれぞれ第一、第二導電透明酸化物層２５２、２６２を成形する。その材質はインジウムスズ酸化物で、例として図７に示す。該第三遮蔽カバー層３３は各第一、第二電極基体２５１、２６１に相対する第三開口３３１を備え、それはスパッタ、もしくは同時蒸着方式でインジウムスズ酸化物材質を第一、第二電極基体２５１、２６１上方に設置し、また該導電透明酸化物層の厚みは８００-１０００Åの間とする。
【００１９】
ステップＢ４は、同様に第三遮蔽カバー層３３で第一、第二導電透明酸化物層２５２、２６２上方にそれぞれ第一、第二金属電極２５３、２６３を形成する。例として図８を示し、ガス沈殿、シルクスクリーンプリント方式、もしくは遮蔽カバー層を必要としないインクジェットプリント方式で銀、アルミニウムの金属材質をそれぞれ第一、第二導電透明酸化物層２５２、２６２上方に設置し、該第一電極基体２５１上方に順番に第一導電透明酸化物層２５２及び第一金属電極２５３を形成し、第一電極層２５を構成する。また該第二電極基体２６１上方には順番に第二導電透明酸化物層２６２及び第二金属電極２６３を形成して第二電極層２６を構成する。
【００２０】
ステップＥ１は先ず、第一、第二電極層２５、２６をそれぞれ導線２７で繋ぎ、次に該ウエハー２１底面上に絶縁層２８を設置する。例として図９に示す。該絶縁層２８は酸化シリコンもしくは窒化ケイ素材質としてガス沈殿製造法でウエハー２１上に形成し、第一、第二電極層２５、２６を被せて該導線２７を露出させ、完全な太陽電池２構造を構成する。勿論、ステップＢ３後にステップＥ２を実施してもよく、該ステップＥ２とは先ずウエハー２１上に絶縁層２８を設置するものであり、例として図１０に示す。第一、第二電極層２５、２６部分を被せ、該第一、第二電極層２５、２６の露出部分は更にそれぞれ導線２７を接続し、同様に完全な太陽電池２構造を構成する。
【００２１】
本発明は、ガス沈殿製造法(例としてＰＥＣＶＤ法)更に少なくとも二回のガス沈殿を含み、該ウエハー底面に第一、第二電極層(基体部分的ｎ＋型及びｐ＋型アモルファスシリコン及び其上部の金属電極でもよい)を沈殿させる。そのうち本発明は公知と比べて下述の長所を備える。
１、各電極層は、均一にウエハー底面に設置し、ウエハー最上面に入射する太陽光は電極層に遮られることがなく、光電転換効率が向上する。
２、本発明の製造方法は、任何なるフォトマスクのマイクロ・リソグラフィー、エッチング製造法を必要とせず、遮蔽カバー層(金属もしくは高分子材質でもよい)だけでガス沈殿製造法を完成し、公知の複数回フォトマスクを開けるコストを節約でき、また感光、現像、エッチング等ステップを節約できる。勿論フォトレジスト、フォトレジスト剤、現像液等環境に有害な化学薬剤を使用する必要もない。
３、本発明のガス沈殿製造法の製造法の温度は４００℃(約２００℃)より低いため、高温製造法によってウエハーの品質を落とさない。
４、ウエハーの最上面及び底面の沈殿には鈍化層があり、結晶シリコン(ウエハー)及びアモルファスシリコン(電極層)界面の間の欠陥を下げ、太陽電池の転換効率を向上させる。
５、該第一、第二電極層の間は一層の鈍化層で隔て、第一、第二電極層の間にはＰＩＮ構造が形成され、内建ての電場が発生するので、ウエハーが太陽光を吸収した後に発生する電子、電子正孔が第一、第二電極層(ｎ＋型及びｐ＋型アモルファスシリコン)上へ分離移動するのを助ける。
６、該ウエハー最上面に形成した凹凸状ミクロ構造は、光線の入射率を高め、且つその表面に設置した抗反射保護層は反射率を下げ、光電転換効率を向上させる。
【００２２】
本発明の技術内容及び技術特徴は既に上述したとおりであるが、本領域に習熟した者が本発明の提示を基礎に各種の本発明の精神から乖離しない入れ換え及び修飾を行う可能性がある。そのため、本発明の保護範囲は、実施例に制限されず、且つ本発明から乖離しない入れ換え及び修飾を含み、以下の請求範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００２３】
１        ウエハー
１１        最上面
１２        第一組電気接点
１３        第二組電気接点
１４        底面
２１        ウエハー
２１１        ミクロ構造
２２        第一鈍化層
２３        第二鈍化層
２４        抗反射保護層
２５        第一電極層
２５１        第一電極基体
２５２        第一金属電極
２６        第二電極層
２６１        第二電極基体
２６２        第二金属電極
２７        導線
２８        絶縁層
３１        第一遮蔽カバー層
３１１        第一開口
３２        第二遮蔽カバー層
３２１        第二開口
３３        第三遮蔽カバー層
３３１        第三開口
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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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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