(57)【要約】前面のｎ型エミッタ層（１４）を裏面のｎ型オーム接触部（２０）へ接続するｎ型導電性バイア（１８）を創出するための、熱マイグレーションプロセス又はエレクトロマイグレーションプロセス等の勾配駆動溶質移動プロセスを用いて製造されるバックコンタクト型ｐ型半導体太陽電池（１０）の製造方法と、勾配駆動溶質移動プロセス等によって提供される、内蔵ｎ型導電性バイアを有するバックコンタクト型太陽電池の製造方法。
2007525008.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽電池であって、本電池は、
前面と裏面を有する実質的に平面状のｐ型バルク半導体基板と、
前記半導体基板の前記前面の少なくとも１部に提供された前面ｎ+拡散エミッタ層と、
前記半導体基板の前記裏面に提供された少なくとも１つの負オーム接触部と、
実質的に固体状の断面を有しており、半導体基板材料を含んだ少なくとも１つのｎ++ドープされた導電性経路と、
を含んでおり、
該導電性経路は前記半導体基板内に該半導体基板を通過するように提供され、前記前面ｎ+エミッタ層を、前記半導体基板の裏面の前記負オーム接触部へ電気的に接続することを特徴とする太陽電池。
【請求項２】
半導体基板の裏面に少なくとも１つの正オーム接触部をさらに含んでいることを特徴とする請求項１記載の太陽電池。
【請求項３】
少なくとも１つの負オーム接触部はｎ−グリッドライン負オーム接触部を含んでいることを特徴とする請求項１又は２記載の太陽電池。
【請求項４】
少なくとも１つの正オーム接触部はｐ−グリッドライン正オーム接触部を含んでいることを特徴とする請求項２又は３記載の太陽電池。
【請求項５】
前面ｎ+拡散エミッタ層は燐ｎ＋拡散層を含んでいることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の太陽電池。
【請求項６】
半導体基板の裏面の少なくとも１部にｎ+拡散エミッタ層をさらに含んでいることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の太陽電池。
【請求項７】
前面ｎ+拡散エミッタ層は低ドープ状態であり、裏面ｎ+拡散エミッタ層は高ドープ状態であることを特徴とする請求項６記載の太陽電池。
【請求項８】
前面ｎ+拡散エミッタ層と導電性バイアを覆う、半導体基板の前面に提供された反射防止コーティングをさらに含んでいることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の太陽電池。
【請求項９】
ｎ++ドープ導電性経路は、燐、砒素及びアンチモンから成る群から選択される１以上のｎ型ドーパント材を含んでいることを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の太陽電池。
【請求項１０】
少なくとも１つの負オーム接触部は、プラチナ、ニッケル、パラジウム、チタン、タングステン、銀、銅、アルミニウム、すず、及び金から成る群から選択される１以上の金属を含んでいることを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の太陽電池。
【請求項１１】
半導体基板の裏面に提供され、正と負オーム接触部の間に提供されている不活化層をさらに含んでいることを特徴とする請求項６記載の太陽電池。
【請求項１２】
間隔を密にして配置されたｎ++ドープ導電性経路のアレーをさらに含んでいることを特徴とする請求項１から１１のいずれかに記載の太陽電池。
【請求項１３】
ｎ++ドープ導電性経路は断面が略円形であることを特徴とする請求項１２記載の太陽電池。
【請求項１４】
導電性経路の略円形状断面の径は略２５ミクロンから略１５０ミクロン
であることを特徴とする請求項１３記載の太陽電池。
【請求項１５】
ｎ＋＋ドープ導電性経路は断面が略長方形であり、短軸と長軸を有していることを特徴とする請求項１２記載の太陽電池。
【請求項１６】
略長方形の導電性経路の短軸の長さは略２５ミクロンから略１５０ミクロンであることを特徴とする請求項１５記載の太陽電池。
【請求項１７】
略長方形の導電性経路の長軸の長さは実質的に短軸よりも長いことを特徴とする請求項１６記載の太陽電池。
【請求項１８】
略長方形の導電性経路は、実質的に平面状のｐ型半導体基板の１／２以上に渡って延びていることを特徴とする請求項１６記載の太陽電池。
【請求項１９】
隣接する導電性バイア間の間隔は略１ｍｍから略２ｍｍであることを特徴とする請求項１３から１５のいずれかに記載の太陽電池。
【請求項２０】
半導体基板は、シリコン、ゲルマニウム、燐化ガリウムインジウム、砒化ガリウム、アンチモン化インジウム、ジセレン化銅ガリウムインジウム、テルル化カドミウム、及び硫化亜鉛から成る群から選択される１以上の半導体材料を含んでいることを特徴とする請求項１から１９のいずれかに記載の太陽電池。
【請求項２１】
少なくとも１つのｎ++ドープ導電性経路は勾配駆動マイグレーションプロセスによって提供されることを特徴とする請求項１から２０のいずれかに記載の太陽電池。
【請求項２２】
勾配駆動マイグレーションプロセスは熱マイグレーションプロセス、エレクトロマイグレーションプロセス、又は両者の組み合わせを含んでいることを特徴とする請求項２１記載の太陽電池。
【請求項２３】
実質的に平面状のｐ型バルク半導体基板は、前側と裏側との間に接続穴部を有していないことを特徴とする請求項１から２２のいずれかに記載の太陽電池。
【請求項２４】
バックコンタクト型太陽電池であって、
前面と裏面を有するｐ型バルク半導体基板と、
前記半導体基板の前記前面に提供された前面ｎ++拡散エミッタ層と、
前記半導体基板の前記裏面に提供された負オーム接触部と、
前記前面ｎ+エミッタ層を、前記半導体基板の前記裏面に提供された前記負オーム接触部へ電気的に接続する前記半導体基板の厚み方向を通って提供された固体ｎ++ドープ導電性バイアと、
前記半導体基板の前記裏面に提供された正オーム接触部と、
を含んでおり、
前記導電性バイアは、表面ｎ++ドーパント溶質材が、勾配駆動マイグレーションプロセスによって駆動され、前記半導体基板を通って１方から他方へマイグレーションした後に形成される再結晶化ｎ++ドープ軌跡を含んでいることを特徴とするバルクコンタクト型太陽電池。
【請求項２５】
勾配駆動マイグレーションプロセスは、熱マイグレーションプロセス、エレクトロマイグレーションプロセス、又は両者の組み合わせを含んでいることを特徴とする請求項２４記載の太陽電池。
【請求項２６】
前面ｎ+拡散エミッタ層は燐ｎ+拡散層を含むことを特徴とする請求項２４記載の太陽電池。
【請求項２７】
半導体基板の裏面に裏面ｎ+拡散エミッタ層をさらに含んでいることを特徴とする請求項２４記載の太陽電池。
【請求項２８】
前面ｎ+拡散エミッタ層は低ドープ状態であり、裏面ｎ+拡散エミッタ層は高ドープ状態であることを特徴とする請求項２７記載の太陽電池。
【請求項２９】
半導体基板の前面に、前面ｎ+拡散エミッタ層と導電性バイアの前面を覆う反射防止コーティングをさらに含んでいることを特徴とする請求項２４記載の太陽電池。
【請求項３０】
溶質材は、燐、砒素及びアンチモンから成る群から選択される１以上のｎ型ドーパント材を含んでいることを特徴とする請求項２４記載の太陽電池。
【請求項３１】
溶質材はさらに、プラチナ、ガリウム、鉛、マグネシウム、インジウム、銀、銅、アルミニウム、すず及び金から成る群から選択される１以上のキャリア金属を含んでいることを特徴とする請求項３０記載の太陽電池。
【請求項３２】
溶質材は銀−金−アンチモン、銀−すず−アンチモン、及び銀―アルミニウム―アンチモンから成る群から選択される１以上の３元合金を含んでいることを特徴とする請求項３１記載の太陽電池。
【請求項３３】
溶質材は略１０ａｔ％のアンチモンと略１０ａｔ％のアルミニウムを有する銀を含んでいることを特徴とする請求項３２記載の太陽電池。
【請求項３４】
半導体基板の裏面に提供され、正オーム接触部と負オーム接触部との間に提供される不活化層をさらに含んでいることを特徴とする請求項２７記載の太陽電池。
【請求項３５】
勾配駆動マイグレーションプロセスによって提供される、間隔を密にして配置された、固体ｎ++ドープ導電性バイアのアレーをさらに含んでいることを特徴とする請求項２４記載の太陽電池。
【請求項３６】
隣接する導電性バイア間の間隔は略１ｍｍから略２ｍｍであることを特徴とする請求項３５記載の太陽電池。
【請求項３７】
導電性バイアは一般的に略２５ミクロンから略１５０ミクロンの径を有する筒形状であることを特徴とする請求項３５記載の太陽電池。
【請求項３８】
導電性バイアは略２５ミクロンから略１５０ミクロン幅の長形面を形成することを特徴とする請求項３５記載の太陽電池。
【請求項３９】
半導体基板は、シリコン、ゲルマニウム、燐化ガリウムインジウム、砒化ガリウム、アンチモン化インジウム、ジセレン化銅ガリウムインジウム、テルル化カドミウム、硫化亜鉛から成る群から選択される１以上の半導体材料を含んでいることを特徴とする請求項２４記載の太陽電池。
【請求項４０】
バックコンタクト型太陽電池の製造方法であって、本方法は、
前面と裏面を有するｐ型半導体基板を提供するステップと、
前記ｐ型半導体基板の前面と裏面の少なくとも１部にｎ+エミッタ層を形成するステップと、
前記ｐ型半導体基板の１面の１部にｎ型ドーパント溶質材をデポジットするステップと、
前記ｐ型半導体基板を通して前記ｎ型ドーパント溶質材をマイグレーションし、前記前面ｎ+エミッタ層を前記裏面ｎ+エミッタ層へ電気接続する１以上の実質的に固体状のｎ++ドープ導電性バイアを形成するステップと、
１以上の負接触裏面オーム接触部を提供するステップと、
を含んでおり、それぞれの該負接触裏面オーム接触部は、少なくとも１つの前記実質的に固体状のｎ++ドープ導電性バイアと電気接続されていることを特徴とする製造方法。
【請求項４１】
半導体基板は、シリコン、ゲルマニウム、燐化ガリウムインジウム、砒素、砒化ガリウム、アンチモン化インジウム、ジセレン化銅ガリウムインジウム、テルル化カドミウム及び硫化亜鉛から成る群から選択される１以上の半導体材料を含んでいることを特徴とする請求項４０記載の方法。
【請求項４２】
ｎ+エミッタ層を形成するステップは燐の拡散ステップを含むことを特徴とする請求項４０記載の方法。
【請求項４３】
ｎ+エミッタ層を形成するステップは、
ｐ型オーム接触部が形成される領域を覆うパターン化拡散バリヤを提供するステップと、
前面及び裏面ｎ+エミッタ層を形成するため、半導体基板の前面と裏面へ燐を拡散するステップと、
前記パターン化拡散バリヤを除去するステップと、
を含んでいることを特徴とする請求項４０記載の方法。
【請求項４４】
パターン化拡散バリヤは、パターン化拡散バリヤのスクリーン印刷ステップを含んでいることを特徴とする請求項４３記載の方法。
【請求項４５】
パターン化拡散バリヤを提供するステップは、熱成長し、窒化物デポジットされ、レーザーパターン化又はインクジェット印刷された拡散バリヤを含んでいることを特徴とする請求項４３記載の方法。
【請求項４６】
ｎ型ドーパント溶質材は、間隔を密にして配置された溶質材の小滴のアレーを含んでいることを特徴とする請求項４０記載の方法。
【請求項４７】
ｎ型ドーパント溶質材は、間隔を密にして配置された溶質材の線部のアレーを含んでいることを特徴とする請求項４０記載の方法。
【請求項４８】
ｎ型ドーパント溶質材ステップは、ｐ型半導体基板の前面から裏面へ向かってマイグレーションすることを特徴とする請求項４０記載の方法。
【請求項４９】
ｎ型ドーパント溶質材ステップは、ｐ型半導体基板の裏面から前面に向かってマイグレーションすることを特徴とする請求項４０記載の方法。
【請求項５０】
ｎ型ドーパント溶質材のマイグレーションステップは、前記溶質材を熱処理機で熱マイグレーションするステップを含んでいることを特徴とする請求項４０，４８又は４９記載の方法。
【請求項５１】
熱処理機は、半導体基板の１面を加熱するためのプラズマアークランプを含んでいることを特徴とする請求項５０記載の方法。
【請求項５２】
ｎ型ドーパント溶質材のマイグレーションステップは、前記溶質材のエレクトロマイグレーションステップを含んでいることを特徴とする請求項４０，４８又は４９記載の方法。
【請求項５３】
アレーをデポジットするステップの前に、半導体基板の前面の、ｎ型ドーパント溶質材をデポジットする位置に、１以上の浅い凹部を形成するステップをさらに含んでいることを特徴とする請求項４０記載の方法。
【請求項５４】
１以上の浅い凹部はピットを含んでおり、ｎ型ドーパント溶質材は溶質材の小滴を含んでいることを特徴とする請求項５３記載の方法。
【請求項５５】
１以上の浅い凹部は溝部を含んでおり、ｎ型ドーパント溶質材は溶質材の線部を含んでいることを特徴とする請求項５３記載の方法。
【請求項５６】
１以上の負接触裏面オーム接触部は、負極性ｎ型オーム接触部のために銀ペーストをスクリーン印刷するステップを含んでいることを特徴とする請求項４０記載の方法。
【請求項５７】
正接触裏面オーム接触部を提供するステップをさらに含んでいることを特徴とする請求項４０記載の方法。
【請求項５８】
正接触裏面オーム接触部は、正極性ｐ型オーム接触部のための銀ペーストのスクリーン印刷ステップを含んでいることを特徴とする請求項５７記載の方法。
【請求項５９】
正接触裏面オーム接触部を提供するステップは、裏面ｎ+エミッタ層を通してアルミニウムを合金することで正接触部を形成するステップを含んでいることを特徴とする請求項５７記載の方法。
【請求項６０】
基板の焼成ステップをさらに含んでいることを特徴とする請求項５６又は５８記載の方法。
【請求項６１】
ｎ型ドーパント溶質材のマイグレーションステップ後に、反射防止コーティングを半導体基板の前面にデポジットし、前面ｎ+エミッタ層と導電性バイアを覆うステップをさらに含んでいることを特徴とする請求項４０記載の方法。
【請求項６２】
反射防止コーティングをデポジットするステップは、ＰＥＣＶＤを用いて窒化ケイ素をデポジットするステップを含んでいることを特徴とする請求項６１記載の方法。
【請求項６３】
１以上の負接触裏面オーム接触部を提供する前に、誘電性不活化層を半導体基板の裏面にデポジットするステップをさらに含んでいることを特徴とする請求項４０記載の方法。
【請求項６４】
不活化層は、オーム接触部を提供する領域を覆わないようにパターン化されることを特徴とする請求項６３記載の方法。
【請求項６５】
ｐ型半導体基板を通してｎ型ドーパント溶質材をマイグレーションするステップは、ｎ+エミッタ層を前記ｐ型半導体基板の前面と裏面の少なくとも１部に形成するステップの前に行われることを特徴とする請求項４０記載の方法。
【請求項６６】
ｐ型半導体基板を通してｎ型ドーパント溶質材をマイグレーションするステップは、ｎ+エミッタ層を前記ｐ型半導体基板の前面と裏面の少なくとも１部に形成するステップの後に行われることを特徴とする請求項４０記載の方法。
【請求項６７】
バックコンタクト型半導体太陽電池の製造方法であって、本方法は、
ａ）前面と裏面を有するｐ型半導体基板を提供するステップと、
ｂ）前記半導体基板を洗浄及びエッチングするステップと、
ｃ）ｐ型オーム接触部が形成される領域を覆うパターン化拡散バリヤをスクリーン印刷するステップと、
ｄ）前記半導体基板の前面と裏面に燐を拡散し、前面及び裏面ｎ+エミッタ層を形成するステップと、
ｅ）パターン化拡散バリヤを除去するステップと、
ｆ）ｎ型ドーパント溶質材を含む、間隔を密にして配置されたアレーをデポジットするステップと、
ｇ）熱処理機で前記溶質材を熱マイグレーションし、前面ｎ+エミッタ層を裏面ｎ+エミッタ層へ電気接続する固体ｎ++ドープ導電性バイアを形成するステップと、
ｈ）負極性ｎ型オーム接触部のために銀ペーストをスクリーン印刷するステップと、
ｉ）正極性ｐ型オーム接触部のために銀ペーストをスクリーン印刷するステップと、
ｊ）前記基板を焼成するステップと、
を含んでいることを特徴とする製造方法。
【請求項６８】
バックコンタクト型シリコン太陽電池の製造方法であって、本方法は、
ａ）前面と裏面を有するｐ型半導体基板を提供するステップと、
ｂ）前記半導体基板を洗浄及びエッチングするステップと、
ｄ）前記半導体基板の前面と裏面に燐を拡散し、前面及び裏面ｎ+エミッタ層を形成するステップと、
ｅ）ｐ型オーム接触部が提供される領域を除いて、レジストを前記裏面にスクリーン印刷するステップと、
ｆ）前記レジストで覆われなかった裏面ｎ+エミッタ層の１部を除去するステップと、
ｇ）前記レジスト層を除去するステップと、
ｈ）ｎ型ドーパント溶質材を含む、間隔を密にして配置されたアレーをデポジットするステップと、
ｉ）前記溶質材を熱処理機内で熱マイグレーションし、ｎ+エミッタ層の前面と裏面を電気接続する固体ｎ++ドープ導電性バイアを形成するステップと、
ｊ）負極性ｎ型オーム接触部のために、銀ペーストをスクリーン印刷するステップと、
ｋ）正極性ｐ型オーム接触部のために、銀ペーストをスクリーン印刷するステップと、
ｌ）前記基板を焼成するステップと、
を含んでいることを特徴とする製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、２００３年６月２６日に出願された、ジー他の発明による米国特許出願第１０／６０６，４８７号「導電性バイアを提供するためにサーモマイグレーションを用いたバックコンタクト型シリコン太陽電池の製造方法」に基づく優先権を主張している。
【０００２】
米国政府は、エネルギー省契約番号ＤＥ−ＡＣ０４−９４ＡＬ８５０００に準じ、サンディア  コーポレーションと共同で本発明に関する権利を有する。
【０００３】
本発明は一般的には光起電型太陽電池及び光起電型太陽電池の製造方法に関し、詳細には、ｎ++導電性経路のアレー又は、ｐ型半導体基板と一体化されたバイアを有するバックコンタクト型太陽電池に関する。好適には、太陽電池前面のｎ+エミッタ表面を、太陽電池裏面のオーム接触部のグリッドへ電気接続するｎ++導電性バイアのアレーを創出するための、サーモマイグレーション又はエレクトロマイグレーション等の勾配駆動マイグレーションプロセスを用いて製造するものに関する。
【背景技術】
【０００４】
バックコンタクト型シリコン太陽電池（光起電型太陽電池）は、前面裏面両方にオーム接触部を有する従来のシリコン太陽電池と比べて数々の利点を有する。利点の１つは、裏面接触太陽電池は、減少した（又は除去された）接触オブスキュレーション損失（例：フロントコンタクト型グリッドからの反射太陽光は電気に変換できない）による高い変換効率を有することである。他の利点は、バックコンタクト型太陽電池の電気回路への組み入れは、両極の接触が同面（例：裏面）であるため、簡単且つ低費用で済むことである。１例として、バックコンタクト型太陽電池では、ワンステップで光起電型モジュールを封入して太陽電池を電気回路へ組み入れることで、現在の光起電型モジュール構造体と比べてかなりの費用節約ができる。裏面接触太陽電池の別の利点は、より均質な外見（例：全黒色の表面）を提供することで改善された美観を提供できることである。美観は、建造物一体型光起電システム（例：ソーラールーフタイル）及び自動車用光起電型サンルーフ等に利用する場合は重要となる。
【０００５】
バックコンタクト型シリコン太陽電池の重要な問題点は、安価で低品質のシリコン基板を使用できる、製造費用が安い太陽電池デザインと製造プロセスの提供である。安価なシリコン基板を使用する太陽電池は、光発生キャリアの内部収集深度を制限する不純物と結晶性欠陥を多量に含む。よって、安価な基板を使用するシリコン太陽電池は一般的には、光発生キャリアの高収集率を得るため、キャリア収集ジャンクション（すなわちエミッタ層）を光の大部分が吸収される前面に有している。シリコン太陽電池では、バルクＳｉ（シリコン）基板は一般的にはｐ型にドープされており、エミッタ層は一般的には、高温での固体拡散による“エミッタ拡散”ステップにて形成される薄い、高ドープのｎ+層である。
【０００６】
従来技術のバックコンタクト型太陽電池は前面から裏面にかけてエミッタ層を効果的に“ラップ”するレーザードリル穴列を用いる（ゆえに“エミッタラップスルー”又はＥＷＴと呼ばれる）。レーザードリル穴は約１〜２ｍｍの間隔で配置されており、典型的には約５０〜１５０ミクロンの径を有している（化学エッチング後）。エミッタ拡散ステップ（すなわち燐でのドープ処理）は、露出した外側前面と、裏面のシリコン面ｎ型（マスク領域を除く）の両方をドープ処理すると共に、空洞のレーザードリル穴の内部に位置する露出した内側シリコン面ｎ型（すなわちｎドープ処理された）も同様にドープ処理する。穴の内側ｎドープ面は、ｎドープされたエミッタ前面をｎドープされた後面に電気接続する導電性経路（例：“バイア”）を形成し、負のオーム接触部（すなわち電流収集グリッド）を後面に形成させる。レーザードリル穴のｎドープも、ｐ型バルク半導体からの導電性バイアの電気絶縁性を提供する。フォトリソグラフィ技法とスクリーン印刷メタリゼーションの両方を用いた効率的なバックコンタクト型太陽電池は、ジー他の発明による米国特許第５４６８６５２号に開示のＥＷＴ配列で、燐で拡散されたレーザードリル穴を用いて有効性が実証されている。バックコンタクト型正及び負グリッドラインは櫛状で、電気抵抗とキャリア再結合を最小限とするように最適化されている。
【０００７】
導電性バイアを提供するためにレーザードリル穴を用いるＥＷＴデザインの弱点は、多数の穴（例：１００ホール／ｃｍ2）をドリルする必要がある点、これら多数の穴の結果、構造上の強度が弱体化する点、及びこのレーザードリルステップに追加費用及び製造時間を要する点である。さらに、レーザードリルされたバイアの導電性は、ｎ型ドーパントの達成可能濃度、及びレーザードリル穴内面のエミッタ拡散層の深度によって制限される。言い換えれば、レーザードリル／拡散ＥＷＴセルの性能は、レーザードリルされたバイアで十分な高導電性を達成するために１つの高濃度拡散部を提供する必要性によって制限されている。
【０００８】
サーモマイグレーション（すなわちソレー効果）は、温度勾配（すなわち熱勾配）の存在下で、固体ホストを通る液体溶質（例：小滴、ワイヤ）の移動である勾配駆動マイグレーションプロセスである。このプロセスは、液滴が定着している（低温）後面で溶質の過飽和を生じさせる、液滴の（高温）前面での、さらに高速の固体ホストの溶解ステップを含んでいる。言い換えれば、固体ホストの原子は液滴の高温境界面で液体へと溶解し、液滴を横切って拡散し、液滴の低温境界面で定着するため、液滴（典型的には金属）は固体ホスト内を熱勾配に沿って上昇移動する（低温部から高温部へ移動）。溶解した固体ホスト原子の、液滴の高温面から低温面への流れは、液滴を反対方向、つまりホストの高温縁部へと移動させる。金属滴では、半導体基板の最低温度は、熱マイグレーションが働くよう、半導体／金属共晶温度よりも高温でなければならない。
【０００９】
サーモマイグレーションプロセスを用いた、適した金属液のシート、ワイヤ又は小滴は、温度勾配の影響下で、半導体材料のバルクを通過することができ、液体相の通過で残されたドーパント材の固体溶液でドープされた再結晶化固体ホスト材を含んだ軌跡を残す。サーモマイグレーションは、液体金属滴が基板の反極性を有するドーパントを含んでいる（又はドーパントである）場合、高ドープ処理されたシリコンの導電性チャンネル（バイア）を形成することができる。小滴と平面ゾーンの熱マイグレーション（熱勾配又は温度勾配ゾーン溶解（ＴＧＺＭ）とも呼ばれる）は、それらゾーンが十分に小さい場合、安定したプロセスであると証明されている。ＴＧＺＭプロセスは、１９５７年にファン（Ｐｆａｎｎ）によって初めて特許登録された。１９７６年６月発行の応用物理学ジャーナル（Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｐｈｙｓｉｃｓ）第４７巻  Ｎｏ．６  Ｈ．Ｅ．Ｃｌｉｎｅ及びＴ．Ｒ．Ａｎｔｈｏｎｙ参照。クリン（Ｃｌｉｎｅ）とアンソニー（Ａｎｔｈｏｎｙ）は約１ｍｍ／毎時の速度、約５０℃／ｃｍの適用熱勾配にて、１２００℃でn型シリコンを通って移動するアルミニウム富化液体ワイヤと小滴を測定した。この実験で、移動アルミニウム富化滴の後方に定着した再結晶シリコンは、元のｎ型シリコンマトリックス／ホストを、残った再結晶化円柱形／筒形滴跡内部のｐ型シリコンへと変換するため、アルミ（ｐ−ドーパント）の残余固溶体で十分に高ドープ処理された。アルミ、金及びガリウムはシリコン、ゲルマニウム又は砒化ガリウムを通して熱マイグレーションできることが知られている。
【００１０】
熱マイグレーションは、太陽電池にｐ−ｎ接合を製造するために使用されている。アンソニー他による米国特許第３９３６３１９号、ワーナー（Ｗａｒｎｅｒ）による米国特許第４１９０８５２号、及びチャイン（Ｃｈａｉｎｇ）他による米国特許第４１７３４９６号参照。しかしこの技術は、完全なバックコンタクト型太陽電池の製造、又はバックコンタクト型太陽電池のｎドープされた導電性バイアの製造には使用されていない。
【００１１】
熱マイグレーション（又はエレクトロマイグレーション）等の勾配駆動移送プロセスでは、温度（又は電界）での勾配が溶質材の移送／マイグレーション方向を決定する。シリコン太陽電池の製造では、熱勾配の方向は典型的にはシリコン基板／ウエハーの厚み方向を横切るものである（すなわちシリコン基板平面に対して垂直方向）。このような熱勾配は、基板の両面の加熱（均質の温度を提供するであろう）ではなく１面を加熱することで提供することができる。
【００１２】
典型的な半導体製造ラインでは、シリコンウエハーの温度を高速で均一に上昇させ、その後、アニーリング（焼きなまし）又は拡散処置のため、短時間（６０秒程度）放置する必要がある。これはウエハーの面や厚み方向に実質的な温度の違いが生じないように、典型的にはウエハーの両面を均質に加熱するタングステンハロゲン結晶加熱ランプを両側に並べた急速熱処理（ＲＴＰ）で達成することができる。大幅な温度差動は不均質なアニーリング、拡散等を生じ、品質の低下、生産量の低下等をもたらす。よって、ＲＴＰ装置は、シリコンウエハーをできるだけ均一に加熱し、ウエハーの厚み方向の温度勾配を最小にするよう注意深く設計されている。
【００１３】
エレクトロマイグレーションは、半導体部材を通して金属滴を移動させるために使用される熱マイグレーションに類似する、勾配駆動マイグレーションプロセスの別型である。詳細は、アンソニーによる米国特許第４３７７４２３号参照。このプロセスでは、電界勾配（電位）は、シリコンを通過する液状アルミ滴等、半導体の厚み方向を通過する液体金属滴を移動させるための駆動力を提供する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
従って、太陽電池基板を通る物理的穴部を必要としない、太陽電池前面のｎ+エミッタ層を電池背面のオーム接触部へ電気接続する間隔を密にして配置されたｎ++導電性バイアのアレーを製造するため、熱マイグレーション（又は電界マイグレーション等、別型の勾配駆動溶質移動技術）を利用する経済的且つ信頼性が高いプロセスが必要とされている。この目的に従って、本発明が開発された。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は一般的には光起電型太陽電池の製造方法に関し、特には、太陽電池前面のｎ+エミッタ層を電池裏面のオーム接触部へ電気接続する間隔を密にして配置されたｎ++導電性バイアのアレーを創出するための、熱マイグレーション又はエレクトロマイグレーション等の勾配駆動液質移動プロセスを用いて製造するバックコンタクト型シリコン太陽電池に関する。
【００１６】
本発明はさらに光起電型シリコン太陽電池に関し、特には、ｎ++ドープ軌跡を含む間隔を密にして配置されたｎ++導電性バイアのアレーが、太陽電池前面のｎ+エミッタ層を太陽電池裏面のオーム接触部へ電気接続する、シリコン構造体に形成されたバックコンタクト型シリコン太陽電池に関する。
【００１７】
本発明のいくつかの実施態様は、導電性経路（すなわちバイア）を創出するために勾配駆動マイグレーションプロセス（例：熱マイグレーション又はエレクトロマイグレーション）を、導電性経路を提供するため、穴の列をレーザードリルして、燐でドープする２段階ステップではなく、１ステップで利用する。勾配駆動マイグレーションプロセス（本発明の如く）を使用する間隔を密にして配置された導電性バイアのアレーを同時に製造すると、複数のバイアを同時（それぞれの穴が１回ずつそれぞれレーザードリルされるのを待つのではなく）に製造できるため、バックコンタクト型太陽電池の製造に必要な費用と時間を減少させることができる。熱マイグレーション用の装置はレーザードリル用の装置よりも安価である。また熱マイグレーションプロセスを利用すると、レーザードリル穴のものと比べてより高い導電性を有するバイアを製造できる。
【００１８】
さらに、熱マイグレーションされたバックコンタクト型太陽電池は、さらに高い変換率を提供するよう、さらに好適にドープされた前面を有することができる。標準のフロントコンタクト型太陽電池では、フロントエミッタは低い接触抵抗を達成するよう高ドープ処理されなければならない。エミッタ内に再結晶化損失が増加するため、高ドープエミッタ内の光電流がある程度失われる。ＥＷＴ構造とレーザードリル穴を利用するバックコンタクト型太陽電池の最も単純なプロセス手順では、穴内部の直列抵抗とグリッドへの接触抵抗を最小限にするよう高エミッタ拡散を用いる。熱マイグレーションを利用するバックコンタクト型太陽電池では、前面ｎ++拡散と導電性バイアドープを別ステップで実行できるので、それぞれのステップを別々に最適化できる。このように、低ドープ濃度を含んだ、さらに適した状態にドープされた前面を熱マイグレーション太陽電池へ使用することができ、光電流収集性を向上させる。
【００１９】
熱マイグレーションバイアの別の長所は低下した直列抵抗である。熱マイグレーション導電性バイアは、ドープされた固体筒形状または他の固体形状であるため、ＥＷＴ電池の拡散穴と比べてさらに低下した直列抵抗を提供できる。一方、ＥＷＴ電池は、レーザードリル穴の壁部に薄面ｎ+拡散を有するだけである。熱マイグレーション金属が熱マイグレーション後、その場に残されると、ずっと低下した接触抵抗も提供する。さらに、熱マイグレーションバイアが穴状ではなく線状である場合、エミッタ内の電流による損失が減少する。熱マイグレーションバイア形状が線状の場合、後面の熱マイグレーション金属は表面に残され、ｎ型グリッドとして用いることもできる。
【００２０】
本発明のさらに別の長所は、ｎ++ドープ軌跡を含むｎ++導電性バイアが、シリコン構造体等のｐ型半導体基板に形成され、半導体基板に穴やその他全体的な物理的な変更を必要としないことである。このように、ｎ++ドープ軌跡が半導体基板の構造体内に形成される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
図面では、絶縁、半導体及び金属の厚みや、接触パッドの幅等の寸法は尺度通りではなく、説明及び理解の補助のために概略的に示されている。
【００２２】
明細書と請求の範囲中、“熱マイグレーション”というプロセスには、熱マイグレーション及びエレクトロマイグレーションを含むあらゆる勾配駆動マイグレーションプロセスが含まれる。
【００２３】
図１Ａは、本発明によるバックコンタクト型シリコン太陽電池の第１実施例の概略を示す断面側面図である。バックコンタクト型太陽電池１０は、ｐ型バルクシリコン基板１２；基板１２の前面１１に取り付けられた前面ｎ+拡散エミッタ層１４；基板１２の裏面１３に取り付けられた裏面ｎ+拡散エミッタ層１５；裏面エミッタ層１５に接触する、基板１２の裏面１３に取り付けられたｎ−グリッドライン負オーム接触部２０；前面エミッタ層１４を、裏面１３に取り付けられた負オーム接触部２０へ電気接続する、基板１２を厚み方向に貫通するｎ++導電性バイア１８、及びｐ型シリコン基板１２に電気接続された裏面１３に取り付けられたｐ−グリッドライン正オーム接触部２０を含んでいる。導電性バイア１８は裏面エミッタ層１５にも接触する。前面ｎ+拡散エミッタ層１４は燐ｎ+拡散層を含むことができる。１実施例では、前面エミッタ層１４は低ｎ−ドープされているが、裏面ｎ+エミッタ層１５は高ドープされてもよい。あるいは別実施例では、エミッタ層１４と１５両方がおよそ同程度にｎ−ドープされている。導電性バイア１８は、ｎ++ドーパント材であるか、ｎ++ドーパント材を含む溶質材の基板１２を貫通する勾配駆動マイグレーション後に形成される再結晶化ｎ++ドープ軌跡を含むことができる。ここで“再結晶化”とはシリコン等の基板の少なくとも１部の溶解、及び基板を通した溶融材の熱マイグレーション等で形成される結晶構造の少なくとも１部の再生を意味する。勾配駆動マイグレーションプロセスは熱マイグレーション（例：ＴＧＺＭ）、エレクトロマイグレーション、又は両者の組み合わせを含むことができる。勾配駆動マイグレーションの方向は、前面１１から裏面１３に向かって、又は裏面１３から前面１１へ向かってでもよい。ｎ型及びｐ型オーム接触部２０と２２両者ともに基板１２の裏面１３に取り付けられている。導電性バイア１８は固形部材（例：筒形状、棒形状、平面形状）で、中空ではなく、レーザードリル穴を有していない。ｎ−グリッド２０をｐ型基板１２とｐ−グリッド２２から電気的に分離させるために、誘電層（図示せず）を裏面１３へ加えてもよい。
【００２４】
図１Ｂは、本発明によるバックコンタクト型シリコン太陽電池の第１実施例の概略を示す斜視図である。部材番号は図１Ａと同じである。バックコンタクト型太陽電池１０は、勾配駆動マイグレーションプロセスで製造された間隔を密にして配置された導電性バイア１８，１８′等のアレーを含んでいる。隣接する導電性バイア１８、１８′等の間隔は１から２ｍｍでよく、導電性バイア１８、１８′等の径は２５から１５０ミクロンでよい。ｎ−グリッドライン２０、２０′等及びｐ−グリッドライン２２，２２′等は裏面１３に櫛状に提供されており、電気抵抗とキャリア再結合を最小にするよう最適化されている。Ｐ−ブスバ２４は個々のｐ−グリッドライン２２，２２′等をそれぞれ接続する。ｎ−型ブスバは図示されていない。
【００２５】
図１Ｃは本発明によるバックコンタクト型シリコン太陽電池の第２実施例の概略を示す断面側面図である。部材番号は図１Ａと図１Ｂと同じであるが、本実施例では、裏面ｎ+拡散エミッタ層が存在しない。また、ｎ−グリッド接触部２０とｐ型基板間のショートを防ぐため、導電性バイア１８はｎ−グリッド接触部２０よりもずっと幅が広い。本実施例では、導電性バイア１８は滴状ではなく、金属製の幅広線部又は縞部（例：１００ミクロン以上）を含むことができる。
【００２６】
バックコンタクト型シリコン太陽電池を製造する方法にはいろいろあり、特にここで説明するものが可能な例である。
【００２７】
図２Ａから２Ｉは本発明による、勾配駆動マイグレーションプロセスを利用するバックコンタクト型シリコン太陽電池２４製造ステップ手順の１実施例の概略を示す断面側面図である。図２Ａでは、薄い、ｐ型バルクシリコン基板２６が提供されている。その後、ウエハーは洗浄され、エッチングされる。次に、図２Ｂでは基板２６の裏面３０の１部をマスクするための拡散バリヤ３２パターンが創出される。拡散バリヤ３２はスクリーン印刷（例：二酸化ケイ素）された酸化層、又は窒化ケイ素や、あるいはＰＥＣＶＤ、ＡＰＣＶＤ、又はその他の手段で着層される他の適当な材料層を含むことができ、引き続くレジストのスクリーン印刷及びエッチングでパターン化処理される。次に図２Ｃで、前面ｎ++エミッタ層３４と裏面ｎ+エミッタ層３６を創出する燐核酸ステップが実行される（例：ＰＯＣｌ3  塩化ホスホリル）。核酸バリヤ３２の存在が、基板２６の下側領域の燐によるドープを防ぐ。次に図２Ｄで、例えばフッ化水素酸エッチングによって拡散バリヤ３２が除去される。これによってｐ型シリコン基板２６の非ドープ領域３８が露出し、引き続いてオーム接触グリッドラインで覆われる。
【００２８】
次に図２Ｅで、ｎ型ドーパント材を含む（又は本来的にｎ型ドーパント材である）金属キャリア滴４０が前面ｎ+エミッタ層３４の上に積層される。キャリア滴４０は、スクリーン印刷法、インクジェット印刷法、蒸発法、スパッタリング法、ＣＶＤ、ＰＥＣＶＤ、コールドスプレー堆積法（金属粉の動的堆積法）、プラズマアークスプレー堆積法、ＬＩＧＡ、電気メッキ法、化学メッキ法及びこれらの組み合わせを含む多様な方法で提供できる。間隔を密にして配置された小滴（例：図１Ｂ参照）のアレーも同時に提供できる。オプションとして、小滴４０を保持する浅い凹部の“ピット”（図示せず）を、レーザードリル法、化学エッチング法又はその他の方法で小滴４０を落下させる前に準備することができる。その後、スクリーンを利用しないスクリーン印刷法によって、例えば表面全体で金属入りペーストを押すようにスキージーを用いて浅いピットを塞いで、浅いピットを溶質金属で埋めることができる。浅いピットの利用は、湿潤性を向上させることと、正確な凹部へ溶融金属滴４０を固定並びにセンタリングさせることで、引き続く熱マイグレーションプロセスの信頼性を向上させる補助となり得る。そうしないと、溶融滴４０はシリコン基板２６の湿潤ステップ及び貫通ステップ直前に表面を少々動くであろう。オプションとして、溶融滴を安定させるため；溶融滴の蒸発を防ぐため；及び溶融滴をシリコン基板１２へ入れる補助となるように（また、後で反射防止コーティングとして作用するように）、薄い誘電層（例：ＰＥＣＶＤ窒化ケイ素）を滴４０の上に積層することができる（すなわち熱マイグレーションプロセスを開始する前）。別実施例では、薄い誘電層を溶融滴４０の提供前に、表面及び浅いピットに積層することができる。さらに別の実施例では、キャリアの線状部又は縞状部を保持する浅い溝状又は線状の凹部を提供することができる。
【００２９】
次に図２Ｆでは、基板２６は特別設計の急速熱処理機４１（ＲＴＰ）内に設置されており、小滴４０を溶解させる十分な高温に加熱される。ＲＴＰ４１は基板厚方向で温度勾配も提供する。熱マイグレーションは高い熱勾配と高い平均温度でさらに高速となる。典型的な熱勾配はおよそ５０℃／ｃｍである。これは例えば、タングステンハロゲン又はプラズマアークランプ５０で裏面３０を加熱し、黒色の照射吸収面を有する水冷又はガス冷ヒートシンク５２を用いて前面２８を冷却することで達成される。基板２６を方向の熱勾配は、熱マイグレーション（又は電界勾配を用いるエレクトロマイグレーション）のプロセスに従って、さらに熱い方向（例：裏面３０に向けて）に向けて溶融滴４０の動きを駆り立てる。小滴４０通過後に形成される再結晶化筒形状領域４２は、小滴軌跡に残された十分に高残留濃度のｎ++ドーパントを含んでおり、ｎ型エミッタ層２８と３０に関してバイア４２に導電性を提供する一方、ｐ型バルクシリコン基板２６に関しては電気絶縁性を有する。急速熱処理機４１には、カナダ国、バンクーバーＢＣのボルテック，インク．（Ｖｏｒｔｅｋ，  Ｉｎｃ．）が製造するアルゴンアークランプ等のハイパワープラズマアークランプが利用できる。これは、主にＩＲ光線を発生させるタングステンハロゲンランプとは対照的に、ＵＶ／可視光線を多く含むスペクトルを有する強力光線を発生させる。シリコンはＵＶによく吸収されるが、ＩＲ、スペクトルには吸収されないため、アルゴンプラズマアークランプが発生させる大部分のＵＶ／可視光線は、より効率良くシリコン基板へカップリングされる（従って、より速く、より効率良く加熱する）。
【００３０】
小滴４０に利用する熱マイグレーション金属は、前面と裏面の燐拡散層の間に導電性経路を形成するようシリコンｎ型（例：ｎ++）をドープしなければならない。適切なｎ型ドーパント金属は、燐、砒素及びアンチモン、並びにこれらの組み合わせ又は合金を含む。これらのドーパント金属は元素状でも、あるいは組み合わせ状、合金状又は比較的低温でシリコンと共晶段階を形成するキャリア金属との混合状でも利用できる。適切なキャリア金属の例には、銀、プラチナ、ガリウム、マグネシウム、インジウム、アルミニウム、すず、銅及び金、並びにこれらの組み合わせ又は合金（例：銀／アルミニウム、銀／すず）が含まれる。あるいは、３元合金をキャリア滴４０に利用してもよい。例えば銀−金−アンチモンと、銀−すず−アンチモンをシリコンｎ型のドープに利用できる。ＴＧＺＭプロセス温度と小滴組成によっては、銀−アルミニウム−アンチモンをｎ型又はｐ型どちらのシリコンのドープにも利用できる。１２００℃でＡｇ−１０ａｔ％Ｓｂ−１０ａｔ％Ａｌはシリコンｎ型をドープする。一般的にＴＧＺＭプロセスは、半導体部材と、ドーパント材及び／又はキャリア滴材のどちらかの間で金属間組成が形成される温度よりも高い温度で実行されなければならない。
【００３１】
ゲルマニウムで製造される半導体基板にとって適切なｎ型ドーパント金属の例には、燐、アンチモン及び砒素が含まれる。適切なキャリア滴金属には、アルミニウム、ガリウム、鉛、銀、カドミウム、タリウム、亜鉛、すず、金及びインジウムが含まれる。適切なドーパント／キャリア金属の組み合わせは、アンソニーによる米国特許第４１８４８９７号参照。
【００３２】
次に図２Ｇでは、金属滴４０は基板２６を貫通して熱マイグレーションされ、裏面３０に再出現している。裏側エミッタ層３６を貫通することで、ｎ++ドープ導電性バイア１８は前面エミッタ層３４を裏面エミッタ層３６と電気的に接続する。
【００３３】
次に図２Ｈでは、機械研磨等によって再出現小滴４０が除去されている。あるいは再出現小滴４０を除去せずに適性位置に残し、裏面オーム接触部の１部又は全部を形成させることもできる。また、図２Ｈでは窒化ケイ素の保護コーティング４４又はその他の適切な保護材が電池２４の前面２８にデポジットされてエミッタ層３４を覆っている。窒化ケイ素コーティング４４は例えば、プラズマ増強化学気相蒸着法（ＰＥＣＶＤ）又は他の従来技術でデポジットできる。コーティング４４はＳｉＮｘ反射防止（ＡＲＣ）コーティングを含むことができる。コーティング４４は反射防止コーティングとして利用でき、表面不活化したり、バルク欠陥を覆うこともできる。あるいは、層４０は大気圧ＣＶＤ法、噴射熱分解法、スクリーン印刷法、又はその他の技術によって提供される２酸化チタン反射防止コーティングを含むこともできる。２酸化チタンフィルムは表面不活化又はバルク欠陥の非露出処理を提供しないため、２酸化チタンＡＲＣフィルムは一般的にはＰＥＣＶＤ窒化ケイ素ＡＲＣフィルムよりも非効率的な太陽電池を提供する。
【００３４】
次に図２Ｉでは、接触部間のショート又はシャントを防止するよう、オーム接触部をデポジットする前に、オプションとしての誘電不活化層４５を電池２４の裏面に積層できる。理想的な表面不活化層は、表面導電性経路と同様、表面再結合を最小限にする。良好な表面不活化特性を有する様々な誘電層（例：デポジットされたＳｉＮｘ、デポジットされた２酸化ケイ素、又は熱成長した２酸化ケイ素）を裏面不活化層４５へ利用できる。オーム接触部を製造するため引き続き利用する方法によっては、（後述の如く）不活化層４５をパターン化してもしなくてもよい。
【００３５】
最後に図２Ｊのように、ｎ−グリッドライン負オーム接触部４６とｐ−グリッドライン正オーム接触部４８を製造する。これらの接触部は一般的に櫛状パターンにアレンジされており、蒸着法；銀、アルミニウム又は銀アルミニウム組成物を含むペーストのスクリーン印刷法；あるいは化学メッキ法等の他の従来技術が利用できる。例えばスクリーン印刷されたアルミニウム又は銀／アルミニウムペーストをｐ−接触部４８の形成に使用し、スクリーン印刷された銀をｎ−接触部４６の形成に利用できる。印刷後、シリコンへの良好な接触を促すため、接触部はベルト炉内でおよそ７３０℃で同時焼成できる。接触部印刷の前に不活化層４５が利用されている場合、及び不活化層４５がパターン化されていない場合は、下側導電面でオーム接触部製造が必要な領域の層４５を貫通させる必要があるだろう。これは例えば、層４５に用いるあらゆる表面酸化物のエッチングを補助する攻撃性酸化フリット粒子を含んだＡｇ−ペーストを利用し、Ａｇ−粒子を下側面に取り付けて達成できる。Ａｇ−ペーストベンダーは、７０−ｎｍ厚ＳｉＮｘ層を通してＡｇ−グリッドを焼成するための特別な組成物を提供する。このような特別なペースト組成物の利用で裏面不活化層４５をマスク又はパターン化する必要がなくなるが、この試みは層４５の厚みを限定する傾向がある。
【００３６】
図２Ａから２Ｊで示す第１実施例で説明した製造ステップは以下のように要約することができる。
１．  薄いｐ型シリコン基板を提供するステップ
２．  シリコンを洗浄及びエッチングするステップ
３．  拡散バリヤ用酸化物をスクリーン印刷するステップ
４．  燐の拡散ステップ
５．  酸化物を除去するステップ（例：ヒドロフルオロ酸エッチング）
７．  熱マイグレーション金属滴アレーをスクリーン印刷するステップ
８．  特別設計急速熱処理機内で、熱マイグレーションを行うステップ
９．  反射防止コーティングのため、プラズマ増強ＣＶＤ法によって前面に窒化ケイ素をデポジットするステップ
１０．                                                                          負極性ｎ−接触部のために銀ペーストをスクリーン印刷するステップ
１１．                                                                          正極性ｐ−接触部のために銀ペーストをスクリーン印刷するステップ
１２．                                                                          シリコンへの良好な接触のために接触部を焼成するステップ
１３．                                                                          太陽電池を試験するステップ
図２Ａから２Ｊに示す製造プロセスの第１実施例では、小滴の熱マイグレーション方向は前面２８から裏面２０へ向かっている（すなわち低温部から高温部）。再出現小適４０が除去されず、オーム接触部のために利用する場合、この方向を選択は有益である。しかしながら再出現小滴が除去される場合、反対方向へ熱勾配を提供して、熱マイグレーションの方向を逆にすることができる。この場合、前面２８が裏面３０よりも高温となるように急速熱処理機を操作する。また、当初の金属滴４０は裏面３０にデポジットされている。よって小滴４０の熱マイグレーションはさらに高温である前面２８に向かい、最後には、小滴４０は前面２８に再出現し、そこで除去できる。
【００３７】
図３Ａから３Ｅは、本発明による、勾配駆動マイグレーションプロセスを利用してバックコンタクト型シリコン太陽電池１２４を製造するステップ手順の、第２実施例の断面側面図を示している。図３Ａにはｐ型バルクシリコン基板１２６が提供されている。その後、ウエハーを洗浄及びエッチングする。次に図３Ｂで、燐拡散ステップが行われ（例：塩化ホスホリル）、前面ｎ+エミッタ層１３４と裏面ｎ+エミッタ層１３６が創出される。第２実施例では、図２Ａから図２Ｊで示した第１実施例の如き拡散バリヤを利用しない。
【００３８】
次に図３Ｃで、レジスト層１３１を基板１２６の裏面１３０にデポジットし（例：スクリーン印刷法）、その後乾燥させる。レジスト層１３１は、ｐ型オーム接触部が引き続き取り付けられる領域が露出するようにパターン化される。
【００３９】
次に図３Ｄで、基板１２６の裏面をエッチングし（例：化学エッチング又はプラズマエッチング）、裏面ｎ+エミッタ層１３６の該当部分を、ｐ型オーム接触部が引き続き取り付けられる領域１３８から除去する。
【００４０】
次に図３Ｅで、レジスト層１３１を除去し、裏面ｎ+エミッタ層１３６を露出させる。また金属滴１４０を、後に導電性バイアを形成するよう熱マイグレーションされる前面ｎ＋エミッタ層１３４の上にデポジットする。この段階では図３Ｅに示す中間構造体は、図２Ｅに示すものと同一である。よって、残りのステップは図２Ｆから２Ｊに示すものと同じである。
【００４１】
図３Ａから図３Ｅに示す、第２実施例で説明する製造ステップは、以下のように要約できる。
１．  薄いｐ型シリコン基板を提供するステップ
２．  シリコンを洗浄及びエッチングするステップ
３．  全体を燐拡散するステップ（拡散バリヤなし）
４．  ｐ型オーム接触部を創出する領域を除き、裏面のレジストをスクリーン印刷するステップ
５．  レジストを乾燥させるステップ
６．  ｎ+拡散エミッタ層をｐ−接触領域の範囲から除去するステップ（化学エッチング、プラズマエッチング）
７．  レジスト層を除去するステップ
８．  熱マイグレーション小滴のアレーをスクリーン印刷するステップ
９．  特別設計の急速熱処理機内で熱マイグレーションを行うステップ
１０．                                                                          反射防止コーティングとして、プラズマ増強ＣＶＤによって窒化ケイ素を前面にデポジットするステップ
１１．                                                                          負極性ｎ−接触部のために銀ペーストをスクリーン印刷するステップ
１２．                                                                          正極性ｐ−接触部のために銀ペーストをスクリーン印刷するステップ
１３．                                                                          シリコンへの良好な接触のため、接触部を焼成するステップ
１４．                                                                          太陽電池を試験するステップ
本発明は、燐化ガリウムインジウム，砒化ガリウム、アンチモン化インジウム、ジセレン化銅ガリウムインジウム、テルル化カドミウム及び硫化亜鉛等、シリコン又はゲルマニウム以外の半導体基板で実施できる。よって、本明細書における “シリコン”基板には上記のものが含まれる。
【００４２】
本発明は、熱マイグレーション合金に追加された表面酸化物を強力に減少させる金属を利用して行うこともできる。表面酸化物を強力に減少させる金属は、本来的に表面湿潤性を増強する。利用できる金属にはＡｌ及びＭｇが含まれる。
【００４３】
本発明は、熱マイグレーション金属を印刷する又は他の方法でデポジットする前に、露出シリコン面に化学メッキされた極薄金属を利用して行うこともできる。化学メッキ金属の薄層は湿潤性を増強させる。このような金属には、Ｎｉ又はＰｄ等が含まれる。この方法を用いる１実施例では、露出シリコン面はパターン化誘電層で覆われており、誘電層は、表面湿潤のための化学メッキ金属と熱マイグレーション金属がデポジットされる場所にのみ存在する。この方法を利用するさらに別の実施例では、パターン化誘電層のオプション的利用を含む化学メッキは、レーザードリル、化学エッチング、又はピットや凹みを表面に提供する他の方法を用いるプロセスに簡単に組み込める。よって、表面の浅いピット又はその他の凹みを、誘電材、追加化学メッキ薄層、熱マイグレーション金属滴、又は化学メッキ金属にデポジットされた線部で、部分的又は全体的に埋めることができる。
【００４４】
前述の実施例は、本発明の特定の実施例を説明する目的で引用した。方法及び装置のその他の利用方法並びに実施例は、当業者には明らかとなるであろう。例えば、小滴の代わりに、金属の薄い線部又は縞部を、熱マイグレーション（又はエレクトロマイグレーション）プロセスを用いるドープ導電性バイアの製造に利用できる。あるいは、線部と滴の組み合わせ（例：ドット）を熱マイグレーション（エレクトロマイグレーション）してもよい。あるいは、毎回、キャリア金属（例：線又は滴）を追加して、熱マイグレーションプロセスを複数回反復することができる。。あるいは、熱マイグレーション可能な単線（又は、滴の最大径）の最大実施可能線幅は、表面張力不安定効果によって制限されるため、複数の間隔を密にして配置された線部（又は滴）を同ステップ内で熱マイグレーションしてもよい。
【００４５】
シリコン太陽電池製造に関わる当業者は、前述の実施例とは異なる様々なプロセスが利用できることを理解できるであろうが、本発明の基本的特徴を実施している。例えば、熱マイグレーションステップを燐拡散ステップの前に実施してもよい。
【００４６】
本発明は、前述の説明や図面に示された構造、材料、組み合わせに限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
本発明の範囲は、添付の請求の範囲によって定義される。
【００４８】
添付の図面は明細書の１部であり、本発明の原理を説明するため、詳細な発明と共に本発明の様々な実施例を示している。
【図１Ａ】図１Ａは、本発明によるバックコンタクト型シリコン太陽電池の第１実施例の概略を示す断面側面図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは、本発明によるバックコンタクト型シリコン太陽電池の第１実施例の概略を示す斜視図である。
【図１Ｃ】図１Ｃは、本発明によるバックコンタクト型シリコン太陽電池の第２実施例の概略を示す断面側面図である。
【図１Ｄ】図１Ｄは、本発明によるバックコンタクト型シリコン太陽電池の第３実施例の概略を示す断面側面図である。
【図２Ａ】図２Ａは、本発明による、勾配駆動マイグレーションプロセスを用いたバックコンタクト型シリコン太陽電池の製造ステップ手順の第１実施例の概略を示す断面側面図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、本発明による、勾配駆動マイグレーションプロセスを用いたバックコンタクト型シリコン太陽電池の製造ステップ手順の第１実施例の概略を示す断面側面図である。
【図２Ｃ】図２Ｃは、本発明による、勾配駆動マイグレーションプロセスを用いたバックコンタクト型シリコン太陽電池の製造ステップ手順の第１実施例の概略を示す断面側面図である。
【図２Ｄ】図２Ｄは、本発明による、勾配駆動マイグレーションプロセスを用いたバックコンタクト型シリコン太陽電池の製造ステップ手順の第１実施例の概略を示す断面側面図である。
【図２Ｅ】図２Ｅは、本発明による、勾配駆動マイグレーションプロセスを用いたバックコンタクト型シリコン太陽電池の製造ステップ手順の第１実施例の概略を示す断面側面図である。
【図２Ｆ】図２Ｆは、本発明による、勾配駆動マイグレーションプロセスを用いたバックコンタクト型シリコン太陽電池の製造ステップ手順の第１実施例の概略を示す断面側面図である。
【図２Ｇ】図２Ｇは、本発明による、勾配駆動マイグレーションプロセスを用いたバックコンタクト型シリコン太陽電池の製造ステップ手順の第１実施例の概略を示す断面側面図である。
【図２Ｈ】図２Ｈは、本発明による、勾配駆動マイグレーションプロセスを用いたバックコンタクト型シリコン太陽電池の製造ステップ手順の第１実施例の概略を示す断面側面図である。
【図２Ｉ】図２Ｉは、本発明による、勾配駆動マイグレーションプロセスを用いたバックコンタクト型シリコン太陽電池の製造ステップ手順の第１実施例の概略を示す断面側面図である。
【図３Ａ】図３Ａは、本発明による、勾配駆動マイグレーションプロセスを用いたバックコンタクト型シリコン太陽電池の製造ステップ手順の第２実施例の概略を示す断面側面図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、本発明による、勾配駆動マイグレーションプロセスを用いたバックコンタクト型シリコン太陽電池の製造ステップ手順の第２実施例の概略を示す断面側面図である。
【図３Ｃ】図３Ｃは、本発明による、勾配駆動マイグレーションプロセスを用いたバックコンタクト型シリコン太陽電池の製造ステップ手順の第２実施例の概略を示す断面側面図である。
【図３Ｄ】図３Ｄは、本発明による、勾配駆動マイグレーションプロセスを用いたバックコンタクト型シリコン太陽電池の製造ステップ手順の第２実施例の概略を示す断面側面図である。
【図３Ｅ】図３Ｅは、本発明による、勾配駆動マイグレーションプロセスを用いたバックコンタクト型シリコン太陽電池の製造ステップ手順の第２実施例の概略を示す断面側面図である。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図１Ｄ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
2007525008.tif 000009
【図２Ｄ】
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【図２Ｅ】
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【図２Ｆ】
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【図２Ｇ】
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【図２Ｈ】
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【図２Ｉ】
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【図２Ｊ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図３Ｄ】
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【図３Ｅ】
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【国際調査報告】
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