(57)【要約】薄型エミッタラップスルーソーラーセル、および薄型エミッタラップスルーソーラーセルを作成する方法である。セルは好ましくは厚みが２８０ミクロン未満のシリコンウェハ基板を備えている。セルの裏側のｐ型エリアは最小とされることで収集エリアが最大となり、従来のソーラーセルでは必要とされるｐ型エリアのパッシベーションによる応力が緩和されるか排除される。本発明のセルの効率は従来のセルの厚みよりも大幅に薄い厚みでピークとなる。従って、著しく効率を損なうことなく安価で低品質のシリコンの薄型ウェハを使うことができるため、他のソーラーセル構成と比べて大きな費用上の利点をもたらす。基板を通るバイアスは基板の前面および裏面にあるエミッタ層を接続するものであるが、ドーピングされた穴からなるか、あるいは傾斜駆動プロセスによって生じる、好ましくはドーパントを含む溶媒の移動によって形成された固体ドープチャネルからなっている。
2007525014.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
厚みが約２８０ミクロン未満のシリコンウェハ基板を備えたエミッタラップスルー（ＥＷＴ）ソーラーセルであって、
前記基板は多結晶であるか（１１０）以外の結晶配向を持っていることを特徴とするエミッタラップスルーソーラーセル。
【請求項２】
前記基板は多結晶であることを特徴とする、請求項１に記載のソーラーセル。
【請求項３】
前記基板は（１１０）以外の結晶配向を持つ単結晶を備えることを特徴とする、請求項１に記載のソーラーセル。
【請求項４】
前記基板はｐドープシリコンを備えることを特徴とする、請求項１に記載のソーラーセル。
【請求項５】
前記基板は厚みが約２００ミクロン未満であることを特徴とする、請求項１に記載のソーラーセル。
【請求項６】
前記基板は厚みが約１００ミクロン未満であることを特徴とする、請求項５に記載のソーラーセル。
【請求項７】
前記基板は厚みが約６０ミクロン未満であることを特徴とする、請求項６に記載のソーラーセル。
【請求項８】
前記基板は厚みが約２０ミクロン未満であることを特徴とする、請求項７に記載のソーラーセル。
【請求項９】
前記セルの裏面に蒸着された少なくとも１つのベース接触領域を備えることを特徴とする、請求項１に記載のソーラーセル。
【請求項１０】
前記ベース接触領域は前記裏面の表面積の約５０％未満であることを特徴とする、請求項９に記載のソーラーセル。
【請求項１１】
前記ベース接触領域は前記裏面の表面積の約４０％未満であることを特徴とする、請求項１０に記載のソーラーセル。
【請求項１２】
前記ベース接触領域は前記裏面の表面積の約２５％未満であることを特徴とする、請求項１１に記載のソーラーセル。
【請求項１３】
前記ベース接触領域は前記裏面の表面積の約１０％未満であることを特徴とする、請求項１２に記載のソーラーセル。
【請求項１４】
前記ベース接触領域は前記裏面の表面積の約５％未満であることを特徴とする、請求項１３に記載のソーラーセル。
【請求項１５】
前記ベース接触領域はパッシベーションがほとんどないか全くないことを特徴とする、請求項９に記載のソーラーセル。
【請求項１６】
前記ベース接触領域はアルミニウムよりも光リフレクタンスが高いことを特徴とする、請求項９に記載のソーラーセル。
【請求項１７】
前記ベース接触領域は基板の光吸収を高めることを特徴とする、請求項１６に記載のソーラーセル。
【請求項１８】
前記ベース接触領域は銀を含むことを特徴とする、請求項１７に記載のソーラーセル。
【請求項１９】
前記ベース接触領域はニッケルを含むことを特徴とする、請求項９に記載のソーラーセル。
【請求項２０】
前記ベース接触領域は、前記裏面に設けられたｎ+エミッタ領域を通って前記基板と接触するようになっているｐ+層を備えることを特徴とする、請求項９に記載のソーラーセル。
【請求項２１】
前記基板は拡散長さが約３００ミクロン未満であることを特徴とする、請求項１に記載のソーラーセル。
【請求項２２】
前記基板は拡散長さが約２００ミクロン未満であることを特徴とする、請求項２１に記載のソーラーセル。
【請求項２３】
前記基板は拡散長さが約１０８ミクロン未満であることを特徴とする、請求項２２に記載のソーラーセル。
【請求項２４】
前記基板はｐ型アクセプタで濃厚にドーピングされていることを特徴とする、請求項２１に記載のソーラーセル。
【請求項２５】
前記ｐ型アクセプタはホウ素を含むことを特徴とする、請求項２４に記載のソーラーセル。
【請求項２６】
効率が約１５％を超えることを特徴とする、請求項２１に記載のソーラーセル。
【請求項２７】
効率が約１７％を超えることを特徴とする、請求項２６に記載のソーラーセル。
【請求項２８】
前記基板の長さは前記拡散長さの約半分に等しいかそれ未満であることを特徴とする、請求項２１に記載のソーラーセル。
【請求項２９】
前記基板は集合組織化された前面を持つことを特徴とする、請求項１に記載のソーラーセル。
【請求項３０】
前記基板の前面を前記基板の裏面に接続しているバイアスを備えることを特徴とする、請求項１に記載のソーラーセル。
【請求項３１】
前記バイアスは、レーザー穿孔、ドライエッチング、ウェットエッチング、機械的穿孔、および水噴射機械加工から選択される作業を備えるプロセスによって形成されることを特徴とする、請求項３０に記載のソーラーセル。
【請求項３２】
前記バイアスは実質的に固体断面を備え基板材料を備えることを特徴とする、請求項３０に記載のソーラーセル。
【請求項３３】
前記バイアスは傾斜駆動プロセスによって形成されることを特徴とする、請求項３２に記載のソーラーセル。
【請求項３４】
前記プロセスは熱移動を備えることを特徴とする、請求項３３に記載のソーラーセル。
【請求項３５】
前記バイアスの直径は前記基板の厚みよりほぼ大きいか等しいことを特徴とする、請求項３４に記載のソーラーセル。
【請求項３６】
前記ベース接触領域はｐ型アクセプタを拡散バリアから前記基板へと拡散させることによって形成されることを特徴とする、請求項９に記載のソーラーセル。
【請求項３７】
前記ｐ型アクセプタはホウ素を含むことを特徴とする、請求項３６に記載のソーラーセル。
【請求項３８】
前記拡散バリアはペーストとして塗布される誘電材料を備えることを特徴とする、請求項３６に記載のソーラーセル。
【請求項３９】
前記拡散バリアは化学蒸気蒸着およびその後のパターニングによって蒸着される誘電材料を備えることを特徴とする、請求項３６に記載のソーラーセル。
【請求項４０】
厚みが約２８０ミクロン未満の半導体ウェハ基板を備えるソーラーセルであって、
前記基板は拡散長さが約３００ミクロン未満であり、
前記ソーラーセルは効率が約１５％を越えることを特徴とするソーラーセル。
【請求項４１】
前記セルは効率が約１７％を越えることを特徴とする、請求項４０に記載のソーラーセル。
【請求項４２】
前記セルはＥＷＴセルを備えることを特徴とする、請求項４０に記載のソーラーセル。
【請求項４３】
ソーラーセルを作成するための方法であって、
厚みが約２８０ミクロン未満のｐドープシリコン基板を提供する工程、
ｎ+エミッタ層を前記基板の前面および裏面の大部分に設ける工程、
前記前面の前記ｎ+エミッタ層を前記裏面のｎ+エミッタ層に接続する工程、および
前記裏面の一部に１つ以上のベース接触領域を設ける工程を備えることを特徴とする方法。
【請求項４４】
前記基板は厚みが約２００ミクロン未満であることを特徴とする、請求項４３に記載の方法。
【請求項４５】
前記基板は厚みが約１００ミクロン未満であることを特徴とする、請求項４４に記載の方法。
【請求項４６】
前記基板は厚みが約６０ミクロン未満であることを特徴とする、請求項４５に記載の方法。
【請求項４７】
前記基板は厚みが約２０ミクロン未満であることを特徴とする、請求項４６に記載の方法。
【請求項４８】
前記ベース接触領域は前記裏面の表面積の約５０％未満であることを特徴とする、請求項４３に記載の方法。
【請求項４９】
前記ベース接触領域は前記裏面の表面積の約４０％未満であることを特徴とする、請求項４８に記載の方法。
【請求項５０】
前記ベース接触領域は前記裏面の表面積の約２５％未満であることを特徴とする、請求項４９に記載の方法。
【請求項５１】
前記ベース接触領域は前記裏面の表面積の約１０％未満であることを特徴とする、請求項５０に記載の方法。
【請求項５２】
前記ベース接触領域は前記裏面の表面積の約５％未満であることを特徴とする、請求項５１に記載の方法。
【請求項５３】
１つ以上のベース接触領域を設ける工程は基板の光吸収を高める工程を備えることを特徴とする、請求項４３に記載の方法。
【請求項５４】
前記ベース接触領域は銀を備えることを特徴とする、請求項５３に記載の方法。
【請求項５５】
前記ベース接触領域はニッケルを含むことを特徴とする、請求項４３に記載の方法。
【請求項５６】
前記１つ以上のベース接触領域を設ける工程は、前記ベース接触領域を前記裏面に設けられた前記ｎ+エミッタ層を通過させる工程を備えることを特徴とする、請求項４３に記載の方法。
【請求項５７】
前記ベース接触領域を前記ｎ+エミッタ層を通過させる工程は、レーザー穿孔、エッチング、アルミニウム合金化、ホウ素拡散、熱移動、電子移動および／または傾斜駆動プロセスから選択されるプロセスを備えることを特徴とする、請求項５６に記載のソーラーセル。
【請求項５８】
前記基板は拡散長さが約３００ミクロン未満であることを特徴とする、請求項４３に記載の方法。
【請求項５９】
前記基板は拡散長さが約２００ミクロン未満であることを特徴とする、請求項５８に記載の方法。
【請求項６０】
前記基板は拡散長さが約１０８ミクロン未満であることを特徴とする、請求項５９に記載の方法。
【請求項６１】
前記基板はｐ型アクセプタで濃厚にドーピングされていることを特徴とする、請求項５８に記載の方法。
【請求項６２】
前記ｐ型アクセプタはホウ素を含むことを特徴とする、請求項６１に記載の方法。
【請求項６３】
前記ソーラーセルの効率が約１５％を超えることを特徴とする、請求項５８に記載の方法。
【請求項６４】
前記ソーラーセルの効率が約１７％を超えることを特徴とする、請求項６３に記載のソーラーセル。
【請求項６５】
前記基板の長さは前記拡散長さの約半分に等しいかそれ未満であることを特徴とする、請求項５８に記載の方法。
【請求項６６】
前記前面を集合組織化する工程をさらに備えることを特徴とする、請求項４３に記載の方法。
【請求項６７】
前記接続する工程は前記基板を通って１つ以上のバイアスを延ばすことを特徴とする、請求項４３に記載の方法。
【請求項６８】
前記１つ以上のバイアスを延ばす工程は、レーザー穿孔、ドライエッチング、ウェットエッチング、機械的穿孔、および水噴射機械加工から選択されるプロセスの使用を備えることを特徴とする、請求項６７に記載の方法。
【請求項６９】
前記バイアスは実質的に固体断面を備え基板材料を備えることを特徴とする、請求項６７に記載の方法。
【請求項７０】
前記１つ以上のバイアスを延ばす工程は傾斜駆動プロセスを使う工程を備えることを特徴とする、請求項６９に記載の方法。
【請求項７１】
前記１つ以上のバイアスを延ばす工程は熱移動を使う工程を備えることを特徴とする、請求項７０に記載の方法。
【請求項７２】
溶媒を含む材料を前記前面に設ける工程、および
前記溶媒を前記基板を通って前記裏面へと移動させる工程を備えることを特徴とする、請求項７０に記載の方法。
【請求項７３】
前記バイアスのそれぞれの特徴サイズは前記基板の厚みとほぼ等しいことを特徴とする、請求項７２に記載の方法。
【請求項７４】
前記１つ以上のベース接触領域を設ける工程は、
ｐ型アクセプタを含む拡散バリアを前記裏面の所望のエリアに蒸着する工程、
前記拡散バリアに含まれるｐ型アクセプタを前記基板に拡散させる工程を備えることを特徴とする、請求項４３に記載の方法。
【請求項７５】
前記ｐ型アクセプタはホウ素を含むことを特徴とする、請求項７４に記載の方法。
【請求項７６】
請求項４３に記載のプロセスによって作成されるソーラーセル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願に対するクロスリファレンス
本願は、２００３年６月３０日に出願された、「薄型シリコンウェハ上のエミッタラップスルーバックコンタクトソーラーセル」という名称の米国特許仮出願シリアル番号第６０／４８４，１２２号の恩恵を主張するものであり、その明細書の全体を本願において参考文献として援用する。
【０００２】
本発明は、自然の日光または人工光の光から直接電力を発生させるための光起電セルに関し、特に、エミッタラップスルー（ＥＷＴ）手段を採用する薄型結晶基板ソーラーセルに関しており、導電性チャネルがシリコンウェハを通って形成されることによりエミッタを薄型結晶基板で包んでエミッタが前面に電気的に接続されるようになっている。
【背景技術】
【０００３】
今日、使われている光起電ソーラーセルは典型的には結晶シリコン技術、またはアモルファスシリコン、二セレン化銅インジウム、またはテルル化カドミウムといったさまざまな薄膜技術のうちの１つに基づいている。結晶シリコンは薄膜に対してある一定の利点を持っている。結晶シリコンの主な利点としては、屋外で使用された場合のより高いエネルギー変換効率、耐性、および信頼性が挙げられる。薄膜は、特に商業的に採算がとれる規模で製造された場合にエネルギー効率がより低くなり長期間屋外で使用されると性能が劣化する。このような根本的な問題点により、屋外用途の８５パーセント以上で結晶シリコンが使われている。
【０００４】
光電池産業における現在の最先端技術は、厚みが３００ミクロンを越える厚い結晶シリコンウェハ上に製造されるソーラーセルである。ウェハは単結晶であっても多結晶であってもよい。今日広範囲にわたって使われているソーラーセル設計は前面（この表面が受光する）付近に形成されたｐ／ｎ接合を持っておりこれが光エネルギーがセルに吸収されるにつれて電子の流れを形成する。従来のセル設計はセルの正面側に１セットの電気接触子を持っており、ソーラーセルの裏側に第２の１セットの電気接触子を持っている。典型的な光起電モジュールでは、これらの個々のソーラーセルは直列に電気的に相互接続されており電圧を増加させるようになっている。この相互接続は典型的には１つのソーラーセルの前側から隣接するソーラーセルの裏側へと導電性リボンをはんだ付けすることによって実現される。
【０００５】
本発明は、エミッタラップスルー（ＥＷＴ）ソーラーセルと呼ばれる異なるセル設計を利用する。ＥＷＴセルは、いずれもがセルの背後に電気接触子の両方のセットを持っているバックコンタクトセルと呼ばれる設計種類の１つのアプローチである。これらのアプローチは良好に文書化されており、ＥＷＴのみならず金属ラップスルー（ＭＷＴ）、金属ラップアラウンド（ＭＷＡ）、およびバック接合設計も含んでいる。ＭＷＴおよびＭＷＡセルと比較してＥＷＴセルの独特の特徴は、セルの正面側に金属被覆がないことであり、これはセルに衝突する光がブロックされることは絶対ないことを意味する。バック接合ソーラーセルと比較してＥＷＴセルの独特の特徴は、ＥＷＴセルが電流収集接合を前面に保持していることであり、これは電流収集効率を高くするのに有利である。そして今度はこれらの利点は電気出力の増加につながる。ＥＷＴセルは、本願でその全体を参考文献として援用する、Ｊａｍｅｓ  Ｍ．Ｇｅｅによる米国特許第５，４６８，６５２号、バックコンタクトソーラーセルの作成法に開示されている。さまざまなバックコンタクト化セル設計が多数の技術文献で議論されてきた。しかしながら、これまでのＭＷＴ、ＭＷＡ、およびＥＷＴバックコンタクト化セル設計はすべてが、約３００ミクロンを超える標準的な厚みのシリコンウェハを採用していると同時に、バック接合セルは寿命が著しく長い高価なシリコン材料を使う必要がある。
【０００６】
米国特許第６，４６８，６５２号に加えて、Ｇｅｅが共同発明者となっている２つの他の米国特許が、バックコンタクトソーラーセルを使ったモジュールアセンブリおよび張り合わせ方法を開示している。米国特許第５，９５１，６８５号、バックコンタクトソーラーセルを使った張り合わせ光起電モジュール、および米国特許第５，９７２，７３２号、モノリシックモジュールアセンブリの方法である。これらの特許は両方とも、本願で開示する発明とともに採用している方法および側面を開示しておりその全体をあたかも全体が記載されているかのように参考文献として援用する。米国特許第６，３８４，３１６号、ソーラーセルおよびその製造プロセスは他のバックコンタクトセル設計を開示しているがただしＭＷＴを採用しており、穴またはバイアスが比較的離れて設けられており、金属接触子が前面に設けられて電流を背面に導く役割を果たしており、さらに穴が金属で裏打ちされている。
【０００７】
前面および背面の両方に接触子のある従来の結晶シリコンソーラーセルには欠点がある。製造プロセスに必要な強度およびその結果得られる応力を提供するには厚いシリコンウェハが必要である。ウェハは薄くなるにつれて、ウェハと背面領域（ＢＳＦ）との間の熱膨張の不一致によりひずみに対応できなくなり、この場合、ウェハの背面には典型的にはアルミニウム合金が設けられている。ＢＳＦの目的は標準的な構成のソーラーセルの背面における再結合損失を小さくすることである（パッシベーション）。Ａｌは厚くなければならず（典型的には３０μｍ）、所望の電気性能を実現するために全領域を覆っていなければならない。しかしながら、Ａｌの熱膨張係数はＳｉよりも１０倍以上大きい。その結果得られる応力によりセルが反り返るがこれはウェハの厚みが薄くなるにつれて指数的に大きくなり、製造歩留まりを著しく小さくする。厚いＡｌ層を使う代わりの他のパッシベーション技術、例えばＡｌの厚みを薄くするまたは焼成温度を低くする、薄膜蒸発メタライゼーションを使う、さまざまな誘電層を使う（例えば、熱的に成長させた二酸化シリコンまたは二酸化シリコンの蒸着層、窒化シリコンなど）、半導体ヘテロ接合を使う（アモルファスシリコンまたはポリシリコンなど）、またはＡｌ合金化ＢＳＦの変わりにホウ素ドーピングシリコン層を使う技術は、Ａｌ層のパッシベーションには匹敵せずおよび／または効果であり実行が困難であるため、薄型ウェハを使うことで得られる費用削減の利点を減らしてしまう。これらの欠点は、例えば、２００１年１０月、ミュンヘンにおける第１７回ヨーロッパＰＶソーラーエネルギー会議でＡ．Ｓｃｈｎｅｉｄｅｒらが発表した「薄型スクリーン印刷多結晶ＳｉソーラーセルのためのＡｌ  ＢＳＦ」、２００３年５月、ロサンジェルス、ニューオーリンズにおける第２９回ＩＥＥＥ光起電専門家会議でＡ．Ｓｃｈｎｅｉｄｅｒらが発表した「Ａｌ  ＢＳＦを備えた薄型スクリーン印刷Ｍｃ−Ｓｉセルの反り返り緩和要因」（３３６頁）、および２００４年パリにおける第１９回ＥＰＶＳＥＣでＦ．Ｄｕｅｒｉｎｃｋらが発表した「超薄型多結晶シリコンソーラーセルのための改善されたスクリーン印刷プロセス」に開示されている。
【０００８】
典型的には、シリコンウェハソーラーセルの厚みはバックコンタクトであってもなくても３００ミクロンを超える。必要なシリコン量は従来のソーラーセルの費用にかなり比例し、光起電発電がより広く使われるために必要な大幅な費用削減の障害となっている。薄膜は必要とされる原材料の量を少なくするには理論上は有利であるが、半導体層の厚みは典型的には１−５ミクロン台であるため、薄膜では低効率、低い信頼性、および環境悪化の問題点を克服できなかった。米国特許第６，１４３，９７６号、シェーディングの緩和されたソーラーセルおよびその生産方法、に記載されている他のセル構造は、「トリクリスタル」ウェハ設計を備えておりこれは特定の設計および内部結晶角度の配向のおかげで比較的薄くスライスできる。しかしながらこの開示は特定のトリクリスタルウェハ設計に限られており、特別なエッチング方法およびプロトコルを必要とする。特定の結晶配向を必要とすることにより、使わなければならない格子構造はうずまき状であり背面にかなりのパッシベーションを必要とする。さらに、背面再結合速度は１００ｃｍ／秒未満でなければならないと開示されており、これは不可能ではないにしろ非常に難しい。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
従って、業界では薄型結晶ウェハを採用してウェハの厚みが３００ミクロン未満、好ましくは厚みが３００ミクロンを大幅に下回るようにするソーラーセル設計が求められている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、シリコンを利用する場合の利点をすべて保ちつつ結晶ウェハに対する従来技術の制約を克服する。好ましい実施態様では、ＥＷＴ光起電セルが提供され、この場合、結晶性シリコンウェハは厚みが約３００ミクロン未満であり、好ましくは約２００ミクロン未満であり、より好ましくは約１００ミクロン未満であり、もっとも好ましくは約６０ミクロン未満である。エネルギー変換効率は、ＥＷＴセル構造が本願で提供されるより薄型の結晶性シリコンウェハを利用しているためより高くなっている、なぜなら正面側の電気接触子による入射光の付影がないからである。光はソーラーセルへと入る全くさえぎるもののない経路を持っている。加えて、エネルギー変換効率は薄型ウェハ上にＥＷＴセル構造があるためより高い、なぜなら裏面ならびに前面にいくらかの電流が生じているからである。従って、セル当たりの原材料の量が大幅に少なくされエネルギー変換効率が高くされる。
【００１１】
従って、本発明は光起電産業の現在の最新技術にまつわる特定の問題、すなわち厚い結晶性シリコンウェハの使用を解決する光起電またはソーラーセルを提供する。本発明は超薄型結晶性シリコンウェハの使用を可能とし、これにより費用を大幅に削減して非常に高い性能が得られる。ソーラーセルの完成パッケージへのアセンブリも大幅に簡素化される。
【００１２】
本発明はさらに、薄型の（本願で説明するような）結晶性ウェハにＥＷＴセルを製造する方法も提供する。ＥＷＴセルを製造するプロセスは、従来のソーラーセルに見られるようなアルミニウム裏側層は全く必要とせずして、光がたとえ非常に厚みの薄いウェハであってもウェハを透過しないように選択され設計される。ＥＷＴを薄型ウェハに適用することで原材料の消費が少なくなり、そのため費用も少なくなり、従来のソーラーセルに比べて性能も高くなる。このようなより高い性能は、薄型ウェハとＥＷＴ設計との相乗的な組み合わせにより直接得られるものである。このように、ソーラーセルはウェハの厚みがより薄いことによりアルミニウム裏側層にまつわる力および破損の問題もなく、より低い費用で高い性能を持つことができる。
【００１３】
このアプローチのさらなる恩恵は、薄型ウェハを使うことでＥＷＴアプローチの欠点のうちの１つもまた解決されることである。ＥＷＴセルはウェハに多数の穴を持っており（図１を参照のこと）これらは典型的にはレーザーで穿孔されるものである。または、ＥＷＴセルはこれに限られるわけではないが熱移動および電子移動などの傾斜駆動法をはじめとする他の方法で形成された通路を持っている。このプロセスを実行するための時間はＥＷＴセルを標準的なウェハに実装するにあたって障害となってきた。薄型ウェハを使うことにより、加工時間が短縮される。
【００１４】
本発明は、厚みが約２８０ミクロン未満のシリコンウェハ基板を備えたエミッタラップスルー（ＥＷＴ）ソーラーセルであり、基板は多結晶であるか、またはそれに限られるわけではないがもし基板が単結晶を備える場合は（１１０）以外の結晶配向を持っている。基板は好ましくはｐドープシリコンを備えており、厚みが約２００ミクロン未満であり、より好ましくは約１００ミクロン未満であり、さらに好ましくは約６０ミクロン未満であり、もっとも好ましくは約２０ミクロン未満である。セルは好ましくはセルの裏面に蒸着された少なくとも１つのベース接触領域を備えている。ベース接触領域は好ましくは裏面の表面積の約５０％未満であり、より好ましくは約４０％未満であり、さらに好ましくは約２５％未満であり、もっと好ましくは約１０％未満であり、もっとも好ましくは約５％未満である。ベース接触領域は必要に応じてパッシベーションがほとんどないか全くなく、必要に応じてアルミニウムよりも光リフレクタンスが高く、好ましくは基板の光吸収を高める。ベース接触領域は好ましくは銀さもなければニッケルを含んでいる。ベース接触領域は好ましくは、前記裏面に設けられたｎ+エミッタ領域を通って前記基板と接触するようになっているｐ+層を備えている。
【００１５】
本発明のソーラーセルに使われる基板は必要に応じて拡散長さが約３００ミクロン未満であり、より好ましくは約２００ミクロン未満であり、もっとも好ましくは約１０８ミクロン未満である。基板は必要に応じてｐ型アクセプタで濃厚にドーピングされていおり、好ましくはホウ素を含んでいる。このタイプの基板を備えたセルは好ましくは効率が約１５％を超え、より好ましくは約１７％を超える。基板の厚さは好ましくは拡散長さの約半分に等しいかそれ未満であり、好ましくは集合組織化された前面を持っている。
【００１６】
本発明のソーラーセルは、基板の前面を基板の裏面に接続しているバイアスを備えており、これは好ましくはレーザー穿孔、ドライエッチング、ウェットエッチング、機械的穿孔、および水噴射機械加工から選択される作業を備えるプロセスによって形成され、好ましくはその後、穴の壁にドーパントを拡散させて導電性バイアスを形成する。あるいは、バイアスは実質的に固体断面を備えドーピングされた基板材料を備え、好ましくは傾斜駆動プロセスによって形成され、熱移動が好ましい。バイアスの直径は必要に応じて基板の厚みよりほぼ大きいか等しい。
【００１７】
ベース接触領域は好ましくはｐ型アクセプタ、好ましくはホウ素を拡散バリアから基板へと拡散させることによって形成される。拡散バリアは好ましくはペーストとして塗布される誘電材料か、あるいは化学蒸気蒸着およびその後のパターニングによって蒸着される誘電材料を備えている。
【００１８】
あるいは、本発明は厚みが約２８０ミクロン未満のシリコンウェハ基板および裏面を備えるＥＷＴソーラーセルであり、裏面再結合速度はベース接触領域で約１００ｃｍ／秒を超える。
【００１９】
本発明はまたソーラーセル、好ましくは厚みが約２８０ミクロン未満の半導体ウェハ基板を備えるＥＷＴソーラーセルであり、基板は拡散長さが約３００ミクロン未満であり、ソーラーセルは効率が約１５％を越え、より好ましくは約１７％を越える。
【００２０】
本発明はソーラーセルを作成するための方法であって、本方法は、厚みが約２８０ミクロン未満のｐドープシリコン基板を提供する工程、ｎ+エミッタ層を前記基板の前面および裏面の大部分に設ける工程、前面の前記ｎ+エミッタ層を前記裏面のｎ+エミッタ層に接続する工程、および裏面の一部に１つ以上のベース接触領域を設ける工程を備えている。基板は好ましくは厚みが約２００ミクロン未満であり、より好ましくは約１００ミクロン未満であり、さらに好ましくは約６０ミクロン未満であり、最も好ましくは約２０ミクロン未満である。ベース接触領域は好ましくは裏面の表面積の約５０％未満であり、より好ましくは約４０％未満であり、さらに好ましくは約２５％未満であり、もっと好ましくは約１０％未満であり、もっとも好ましくは約５％未満である。１つ以上のベース接触領域を設ける工程は好ましくは基板の光吸収を高める工程を備えている。ベース接触領域は銀、あるいはニッケルを備えている。１つ以上のベース接触領域を設ける工程は、好ましくはベース接触領域を裏面に設けられた前記ｎ+エミッタ層を通過させる工程を備えており、好ましくはレーザー穿孔、エッチング、アルミニウム合金化、ホウ素拡散、熱移動、電子移動および／または傾斜駆動プロセスから選択されるプロセスを備えている。
【００２１】
本方法に使用される基板は必要に応じて拡散長さが約３００ミクロン未満であり、より好ましくは約２００ミクロン未満であり、もっとも好ましくは約１０８ミクロン未満である。基板は必要に応じてｐ型アクセプタで濃厚にドーピングされており、好ましくはホウ素を含んでいる。このタイプの基板を備えたセルは好ましくは効率が約１５％を超え、より好ましくは約１７％を超えることを特徴とする。基板の長さは好ましくは拡散長さの約半分に等しいかそれ未満である。前記方法は好ましくは前面を集合組織化する工程をさらに備えている。
【００２２】
前記接続する工程は好ましくは前記基板を通って１つ以上のバイアスを延ばす工程を備えており、好ましくはレーザー穿孔、ドライエッチング、ウェットエッチング、機械的穿孔、および水噴射機械加工から選択されるプロセスの使用を備えている。バイアスは好ましくは実質的に固体断面を備え基板材料を備えており、１つ以上のバイアスを延ばす工程は傾斜駆動プロセスを使う工程を備えており、熱移動が好ましい。このプロセスは好ましくは、溶媒を含む材料を前記前面に設ける工程、および溶媒を前記基板を通って前記裏面へと移動させる工程を備えている。それに限られるわけではないが直径、長さ、幅、厚みをはじめとする、バイアスのそれぞれの特徴サイズは、必要に応じて基板の厚みとほぼ等しい。
【００２３】
１つ以上のベース接触領域を設ける工程は必要に応じて、ｐ型アクセプタ、好ましくはホウ素を含む拡散バリアを前記裏面の所望のエリアに蒸着する工程、拡散バリアに含まれるｐ型アクセプタを前記基板に拡散させる工程を備えている。
【００２４】
本発明はまた上述の方法によって作成されるソーラーセルでもある。
【００２５】
本発明の主な目的は、厚みが約２８０ミクロン未満、好ましくは約２００ミクロン未満、より好ましくは約１００ミクロン未満、もっとも好ましくは約６０ミクロン未満の薄型結晶性シリコン基板を採用するＥＷＴセルを提供することである。
【００２６】
本発明の他の目的は、薄型結晶性シリコン基板を使うことにより効率の向上したＥＷＴセルを提供することである。
【００２７】
本発明のさらに他の目的は、熱応力によって反り返らない薄型ウェハソーラーセルを提供することである。
【００２８】
本発明のまださらに他の目的は、穴またはバイアスを作成する改善された方法を含み薄型結晶性シリコン基板を有するＥＷＴセルを製造する方法を提供することであり、かかる方法はシリコン基板が薄いことによって一部達成される。
【００２９】
本発明の主な利点は、シリコンウェハ利用を少なくしこれに従って装置の費用を削減することである。
【００３０】
本発明の他の目的、利点、新規の特徴、およびさらなる適用範囲は以下に続く詳細な説明に添付の図面とともに部分的に記載されており、部分的には以下の説明により当業者にとって明らかとなるかまたは本発明を実施することで学習できるであろう。本発明の目的および利点は添付の特許請求の範囲に特に指摘されている計器および組み合わせによって実現でき達成できる。
【００３１】
添付の図面は、明細書に組み込まれその一部を形成しており本発明の１つ以上の実施態様を表すもので、説明とともに、本発明の原則を説明する役割を果たしている。図面は本発明の１つ以上の好ましい実施態様を表しているにすぎず本発明を制限するものであると解釈されるべきではない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
思いがけなくまた驚くべきことに、約２８０ミクロン未満、好ましくは約２００ミクロン未満、より好ましくは約１００ミクロン未満、さらに好ましくは約６０ミクロン未満、もっとも好ましくは約２０ミクロン未満もの厚さの非常に薄型結晶性シリコンウェハをＥＷＴ光起電セルに採用できることが発見された。これまで結晶性シリコンウェハの厚みは主にたわみおよび破損に関連する機械的制限によって限定されてきた、これはアルミニウム裏側層などの必要とされる金属層があることによる。厚みもまた、セルがより薄くされるにつれて効率が低下することにより制限されてきた、これはバック表面での再結合損失（シリコンの光生成された電荷キャリアの損失）が増加することによる。従って、これまでは実用上の最小ウェハ厚みは約２８０から３００ミクロン台であった。ＥＷＴ設計を採用することにより、その固有の利点をすべて残したまま、本発明者は思いがけず従来技術で直面した機械的および実用上の問題点なしにウェハ厚みを実質的にかつ大幅に薄くできることを発見した。さらに、思いがけずにまた驚くべきことに、このようなより薄型の結晶性ウェハを使うことにより、厚みが薄くなるにつれて無制限に装置の電気効率が高められることや使用可能な材料および製造プロセスの実質的な利点をはじめとして、大きな実質的な利点が得られることも発見された。
【００３３】
明細書および特許請求の範囲全体にわたって使われるように、エミッタラップスルーまたはＥＷＴセルとは、基板の前面にドーピングされた電流収集層を持ちこの前面には金属はない状態となっており、裏面の一部にドーピングされた電流収集層を持ち、基板を通って延び前面と裏面の電流収集層とを接続している導電手段またはバイアスを持つソーラーセルを意味する。バイアスは穴を備えてよく、レーザー穿孔によりまたは穴のエッチングにより、好ましくは穴表面をドーピングすることにより作成できる。あるいは、バイアスは固体をドーピングしたチャネルであってよく好ましくは、ただしそれらに限られるわけではないが溶媒の基板を通る熱移動および電子移動をはじめとする傾斜駆動プロセスによって形成される。バイアスは必要に応じて金属を含んでいてよくまたは少なくとも部分的に金属化されていてよい。基板は好ましくは結晶性シリコンウェハを備えており、単結晶でも多結晶性でもよく、好ましい配向であってもなくてもよい。本願で使用するように、ＥＷＴセルは主にｐ型基板表面上のｎ+エミッタ層をさすが、ＥＷＴセルという用語は他のどのような構成も含んでよくそれに限定されることはない。
【００３４】
明細書および特許請求の範囲全体にわたって使用するように、ベース接触領域とは基板の裏面に隣接する、または必要に応じてこれを含む領域であって基板に対する電気的接触を作らせる材料を含んでいるエリアを意味する。ベース接触領域は必要に応じて局所裏面フィールド、またはＢＳＦを備えており、これは好ましくは濃厚にドーピングされた層を備えている。非制限的な例として、ｐ型基板の場合、このエリアはｐ+であると思われる。ベース接触領域は電流を搬送する金属格子または指部に接続している。
【００３５】
ＥＷＴセル構造は以前、例えば米国特許第６，４６８，６５２号に記載された。このソーラー設計は性能およびセル同士の相互接続が簡単であるという一定の利点を持つことがよく理解できる。本発明はこれらの利点を拡大しＥＷＴタイプのセル構造を薄型結晶性ウェハに応用することで、これらのウェハ上にセルを製造するために使うプロセスの改善を提案する。米国特許第６，４６８，６５２号はＥＷＴセルのいくつかのバージョンおよびいくつかの作成方法を開示している。米国特許第６，４６８，６５２号に開示されているプロセスシーケンスおよびその変形例のそれぞれは、本願で開示されるように薄型シリコンウェハに取り替えた状態で本発明で採用できる。同様に、米国特許第６，４６８，６５２号に開示されているＥＷＴセルのバージョンのそれぞれは本発明の薄型シリコンウェハを採用して作成できる。ｎ型シリコン基板はｐ型基板に取り替えることができ、この場合、本願で開示するようにセルのさまざまな領域の導電性タイプはそれに対応して反転されることが理解されるものとする。
【００３６】
本発明は現行の技術にまつわるいくつかの問題点を解決する。第１に、標準的なソーラーセル設計では、シリコン原材料の費用は総費用の大部分を占めている。このことは大きな問題である、なぜなら光起電市場は非常に費用に敏感であり、半導体用途の高純度シリコンを製造するには費用がかかるからである。しかしならが、従来のソーラーセル設計では、もしウェハの厚みを約２８０ミクロン未満まで薄くすると、著しくかつ実質的な性能劣化を招く。電気エネルギーに変換される光エネルギーもより少なくなる、なぜならいくらかの光が実際にはウェハを透過し吸収されないからである。より重要な点は、セルがより薄くされるにつれて裏面がソーラーセルにおける再結合損失のより大きな要因となることである。これを防止するために、アルミニウムの層が従来ソーラーセルの裏側全体に付けられてシリコンに合金化されることでＡｌドーピング化ｐ型層を形成してきた。このドーピング化層は、裏面フィールドまたはＢＳＦとして知られているが、光の損失を防止しソーラーセルの電気出力を高めるものである。この解決策の問題点はアルミニウム層もまたウェハに機械的および熱応力を招くことであり、これはシリコンとアルミニウムの熱膨張係数に差があるためである。ウェハの厚みが薄くなるにつれて、このように誘発された応力がウェハを反り返らせ破損させる。従って、応力を生じさせることがほとんどなく高い効率を維持する薄型結晶性シリコンソーラーセルを製造するための実用的な手段が必要とされている。
【００３７】
図１に示されているＥＷＴセルはｐ型またはｎ型シリコンウェハ上に製造できる。例えば、もしｐ型シリコンを使う場合は、濃厚にドーピングされたｎ+領域が例えば拡散により前面上の穴の中に形成され、また裏面のｎ+領域上に形成される。残りの裏面はｐ型である。そして電気接触子が裏面にあるこれら２つの領域上に形成される。この設計により、裏側にｐ型ウェハおよびｎ+領域との間に形成されたｐ／ｎ接合において電流がさらに収集される。従って、ＥＷＴセルについてのエネルギー変換効率は、アルミニウム合金化裏面を持つ従来のセルの場合よりも典型的には非常に高い。図１はレーザー穿孔およびドーピングによって作成されたバイアスを描いているが、バイアスはエッチングのような他の方法によって作成してもよい点に留意すべきである。ＥＷＴセルの他の実施態様では、以下により完全に説明するように、これらに限られるわけではないが熱移動および電子移動をはじめとする傾斜駆動方法を使って固体バイアスを作成してもよい。
【００３８】
ＥＷＴセルの裏面は、裏側にキャリアが収集できるようにするｎ+層を持っている。好ましくは、裏面の大部分はこの層からの電流収集を最大とするためにｎ+層を持っている。従って、ＥＷＴセルの裏面の限られた領域だけがベース接触領域を備えている、これはすなわちパッシベーションを必要とするｐ型表面である。特に、応力を招く、全領域Ａｌ合金化層は必要でない。本発明の利点は、ベース接触エリアが従来技術で利用されてきたものよりも大幅に小さくなっていることである。パターン化されたｎ+拡散を形成する手段、ｐ型表面をパッシベートする手段、および裏面の負および正極性の接触子および電流収集格子を電気的に孤立させる手段は多数ある。いくつかの好ましい方法が米国特許第５，４６８，６５２号に開示されている。ベース接触領域および／または格子を形成するのにＡｌ合金を使ってきたが、Ａｌ合金のエリアは大幅に小さくでき（約２５％未満、好ましくは５％未満）、またこれをソーラーシステムにあまり応力を招くことのないと思われる不連続的なパターンに配置できると思われる。このようにエリアが縮小されるということは、熱応力が十分に低下されてＰ型領域を生成するのに安価な材料およびプロセスが利用できるようにしつつたとえ非常に薄型ウェハでもその反り返りをやはりなくすことができることを意味する。加えて、多くの実施態様はＡｌ合金化接合を必要とせずまたは他の場合であれば薄型シリコン基板に応力を招くであろうプロセスを必要としない。
【００３９】
反り返りをなくす以外にもベース接触領域の面積を小さくすることに関する他の利点がある。最大の効率を達成するためにｐ型表面は良好にパッシベート化されていなければならないことが知られている。これは、ｐ型表面上の金属接触およびパッシベーション層が高品質で比較的欠陥が無いようにしなければならないことを意味するが、この実現には費用がかかる。このことはベース接触領域が大きくなるほど重要となる。このエリアを小さくすることで、ＥＷＴセルの場合のように、品質の良好なパッシベーションの必要性は小さくなる。そしてこのエリアを最小とすることで、すべての場所においてどのようなパッシベーションであれ必要性が大幅に小さくなるか、いらなくさえなる。このことによりプロセス工程が少なくなることで費用が削減される。あるいは、材料をそれらのパッシベーション効率以外の特性を得るように選択してよい。例えば、接触子に合金化アルミニウムではなく銀または他の材料を使ってよい。銀はパッシベーション特性が貧しく典型的にはパッシベーション層としての用途には使えない。しかしながらアルミニウムよりも反射性が著しく大きくこのことはセルの光吸収性が高くなることを意味するが、これは厚いセルに比べてバルクキャリア発生が小さい薄型ウェハセルにとって非常に重要なことである。他の例では、ベース接触領域にニッケルを使うと有利である、なぜなら低温加工を使うことができ、またｐ+およびｎ+シリコンの両方に対する接触耐性が非常に小さいからである。従って、効率的なパッシベーションの必要性を小さくすることで他の望ましい特性を持つ材料を使うことができる。たとえ層が良好にパッシベートされていたとしても、裏面のその面積を小さくしｎ+領域の面積を大きくすることでやはり効率が得られる点に留意すべきである、なぜなら得られるキャリア収集部位が多くなるからである。
【００４０】
可能な面積縮小量は使われる蒸着プロセスの最小の特徴サイズ次第で決まる。例えばスクリーン印刷を使う場合、実現できるベース接触領域のサイズ縮小には実用上の制限がある。従って、ｐ型基板にはｎ+接合を通過する局所接触子を形成する方法を使うことが望ましい。この場合、裏面のほぼ全体をｎ+接合で覆うことで効率が大幅に高められる。好ましくはパターンニングをレーザー穿孔によりまたはスクリーン印刷レジストおよびエッチングによって形成し、好ましくはベース接触領域、および周辺のｎ+層からの電気的隔離をｐ+ドープ接合を形成することによって実行する。ｐ+ドープ接合は好ましくはアルミニウム合金化により、それに限られるわけではないがホウ素をガス状印刷またはスピンオン源からｐ型アクセプタへ拡散させることにより、または熱移動または電子移動といった傾斜駆動プロセスを使うことにより形成する。このようなプロセスの１つは、２００１年１０月、ドイツのミュンヘンにおける第１７回ヨーロッパ光起電ソーラーエネルギー会議でＤ．Ｗ．Ｋ．Ｅｉｋｅｌｂｏｏｍらが発表した「構造化金属箔上の母線なしエミッタラップスルーソーラーセルの相互接続のための導電性接着剤」の１５４７頁に記載されており、本願においてその全体を参考文献として援用する。好ましくは本発明のＥＷＴセルは裏面の面積が５０％未満、より好ましくは４０％未満、もっと好ましくは２５％未満、さらにより好ましくは１０％未満、もっとも好ましくは５％未満のベース接触領域を備えている。
【００４１】
ＥＷＴセルはセルの前面および裏面の両方にｎ+エミッタを持っておりこれはウェハのバルクとともにｐ−ｎ接合を形成しているため、ウェハを薄くすると光生成されたキャリアがいずれかの表面に収集されるべく移動する平均的な距離が大幅に短くなる。このことは、拡散長さの短いキャリア収集が実現できることを意味する。キャリア拡散長さが短いこと、または再結合寿命はセルのエネルギー変換効率についての重要な限定要因であるため、このことは安価で再結合寿命の短い低品質のウェハが使えることを意味する。既存のセルではこのようなことをすると生成される電流が小さくなり望ましくないが、本発明のセルでは電流は影響を受けない、なぜなら再結合が生じる前に電流を収集できるからである。同様に、それに限られるわけではないがホウ素をはじめとするｐ型アクセプタで濃厚にドーピングされた基板を使うことが好ましい。このことにより典型的な基板を使うセルに比べセルがより高い電圧を生成できるようになる。しかしながら、このような濃厚にドーピングにより再結合寿命が非常に短くなり、例えば１つの実施態様では約３０ミクロ秒から約５ミクロ秒である。しかしながら、本発明の薄型ウェハセルではこれは利用可能である、なぜならキャリアが収集接合に到達するための時間も対応して短くなっているからである。
【００４２】
薄型ウェハを備えるどのようなシリコン光起電セルの場合でも、セルの表面対体積の比率はある程度の厚みでは、表面における再結合がバルク再結合を支配するまで増加する。前面にｎ+接合を持ち裏面にｐ型接触子を持つ従来のシリコンセルの場合、このことはウェハが薄くされるにつれて高価な、良好にパッシベーション化されたｐ型接触子を利用して効率を維持するよう試みることがより重要になることを意味する。加えて、ウェハが薄くなるにつれて入射光を吸収するバルクが少なくなり、セルの効率が低くなる。これらの２つの効果はより薄型のウェハのより短い収集経路と競合する。最終的には、パッシベーションは取るに足りないものとなり表面再結合およびバルク吸収の欠如が勝る。従って、効率対厚みの曲線にはピークがある。すなわち、厚みが薄くなるにつれて、効率は最大値に到達するまで上昇し、そしてより薄型のウェハが使われるのにともない効率は低下する。正面側および後ろ側に電気接触子を持つ従来のソーラーセルの場合、このピークは典型的には３００ミクロンを超えるウェハ厚みで発生する（例えば、２００１年、ドイツ、ミュンヘンにおける第１７回ヨーロッパ光起電ソーラーエネルギー会議および展示会で上述のようにＤｕｅｒｉｎｃｋｙらが発表し、Ｃ．Ｊ．Ｊ．Ｔｏｏｌらが発表した「Ｍｃ−Ｓｉソーラーセルの性能に対するウェハ厚みの効果」の４項を参照のこと）。平均的なパッシベーションを持つ典型的なｐ型材料の場合、この数値はより高くなる。
【００４３】
ＥＷＴセルの場合、全体的な効率は標準的なソーラーセルよりも高いものの、以前はほぼ同じウェハ厚みについて最大の効率が生じるであろうと考えられていた。しかしながら思いがけず、通常のセルの場合よりも著しく薄いウェハ厚みでＥＷＴセルの全体的な効率がより高くなるのみならずＥＷＴセルの最大の効率が生じることが発見された。このことは、図２に表されている理論計算によって実証されており、これはＥＷＴセルおよびＢＳＦセル（すなわちアルミニウム合金化パッシベーション層を持つ従来のソーラーセル）の場合の効率対厚みの曲線を示している。
【００４４】
図２ａは耐性が約１．２オーム+ｃｍで寿命が３０マイクロ秒のバルク材料について計算された効率を示している。３０マイクロ秒の寿命は約２８８μｍの拡散長さに相当する。拡散長さとは、注入されたキャリアが再結合によって失われる前にシリコンに移動する距離であり、従ってこれはソーラーセルにおける収集長さと本質的に等価である。これらのパラメータは今日の好ましい商業用多結晶シリコン材料に適している。この材料を使うと、アルミニウム合金層がいかに良好にパッシベーション化されているかの尺度である裏面再結合速度の典型的な値は、上述のＴｏｏｌらによって開示されているように既存のＢＳＦソーラーセルでは約３５００ｃｍ／秒である。これらの数値を使って図２ａの計算はＢＳＦセルの場合の効率は３５０μｍをいくらか上回ったところですでにピークを迎えており、より薄型のウェハが使われるにつれて効率は低下することを示している。しかしながら、ＥＷＴセルの効率はウェハ厚みが１１５μｍまでは上昇し続け、これはＢＳＦセルと比べて大きな利点である。
【００４５】
図２ｂは同様であるが、しかしながら耐性が約０．５オーム+ｃｍで寿命が５μ秒の基板を使用することを仮定しており、これはたった１０８μｍの拡散長さに相当する。これらのパラメータは、ホウ素で濃厚にドープされ金属不純物で汚染されている安価なソーラー等級材料に適している（典型的には、低品質のシリコン材料は一般に結晶学的欠陥および不純物を持っておりこれらは拡散長さを約３００μｍ未満か、約２００μｍにまでさえ制限してしまう。また、ホウ素はシリコン中のもっとも一般的で精製の困難な不純物の１つであるため、ソーラー産業専用に開発されたどのような安価な等級のシリコンにおいても大きな成分となる傾向がある）。Ａｌ合金化接合は濃厚にドープされた基板にはあまり有効ではない、なぜなら接合におけるドーピング密度の段差が小さくなるからである。１．２オーム+ｃｍシリコンで裏面の再結合速度が３５００ｃｍ／秒の同じＡｌ合金化接合は０．５オーム+ｃｍシリコンでは裏面再結合速度が１０，０００ｃｍ／秒である。この後者の値を図２ｂのシミュレーションに使った。ＥＷＴ効率は基板の厚みが３５０μｍを下回ると大幅に上昇し、良好な品質のシリコンを使った場合よりもより薄型の基板（約５５μｍ）の場合でさえピークを示す点に留意すること。対照的に、ＢＳＥセルの場合は３５０ミクロン未満では効率の増加はまだみられない。これらの思いがけない結果により、ＥＷＴセルは安価で品質の劣るまたは濃厚にドープされた基板から１５％を超える、そして１７％でさえ超える高い効率を得るためには薄いＥＷＴセルが唯一の最良の選択であることが確認される。
【００４６】
拡散長さを考慮した場合、ＥＷＴセルは前面および裏面の両方にｎ+エミッタを持っているため、ウェハの拡散長さの約半分のウェハ厚みを選択するのが望ましい。しかしながら、上で詳細に説明したさまざまな制約により、低品質で拡散長さの短い基板を使う場合に厚みをこのような小さな値に下げることで全体的な効率を維持できるという期待はなかった。ウェハ厚みが拡散長さの半分未満にまでさえ薄くなるにつれて効率が実際に増加するとは予測されていなかった。従って、ＥＷＴセルの両面における固有のキャリア収集、ならびにベース接触領域の面積を好ましく縮小する（そしてその結果表面再結合および応力を低下させる）戦略、および好ましくは接触子材料として銀を使う（これにより光吸収を高めて、より薄型の基板を使うにつれて低下する吸収を補償する）ことで、ドーピングまたはリソグラフィーなどの高価な方法によって形成されたベース接触領域を有するＥＷＴセルを含む競合するセル構造に対し、薄型ウェハを使った場合に予想しなかった効率向上が提供される。
【００４７】
本発明のセルの前面は好ましくは集合組織化されており、これにより光学リフレクタンス損失を小さくし、銀接触子を使った場合のように、セルの光吸収を増加させる。本発明の好ましい多結晶性シリコンウェハの集合組織化は従来技術で公知にいずれの方法によっても実現でき、それらに限られるわけではないが、硝酸：ＨＦ：酢酸化学を使った酸性集合組織エッチング、Ｃｌ2またはＳＦ6を使う反応性イオンエッチングをはじめとするドライエッチング技術、（例えばダイシングブレードによる）機械的集合組織化、またはＸｅＦ2異方性エッチングなどが挙げられる。表面配向が（１００）の単一結晶シリコンの集合組織化は例えば、従来技術で公知であるようにイソプロピルアルコールを含む場合があるＫＯＨまたはＮａＯＨ水溶液によって簡単に実現できる。
【００４８】
薄型ウェハ上のＥＷＴ構造のさらに他の利点は、加工時間および費用が削減されることである。ＥＷＴセルはウェハを完全に貫通し前面と裏面とを接続する多数のバイアスを必要とする。１つの実施態様では、基板に穴が作成された後ドープ領域がこれらの穴に作成されることで、前面から裏面の電気接触子へと導電性が提供される。ＥＷＴセルの１つの欠点はこれらの穴を形成する加工時間が必要なことである。これらは好ましくはレーザー穿孔によって形成されるが、これは比較的遅いプロセスである。しかしながら、ウェハ厚みを３００ミクロン以上から本願で開示する約２００ミクロン未満のような厚みに薄くすることで、穴の形成に必要なエネルギーが比例して少なくなる。これにより加工時間が短縮され従って製造費用も削減される。またウェハにおける熱応力も小さくなって穴自身の表面品質も高くなる。
【００４９】
これまで光起電セルに利用されてこなかった他のプロセスも使って穴のあるまたはない導電性経路をウェハの大部分に形成できる、なぜならウェハは非常に薄いからである。従ってより薄型のウェハの利点は、バイアスの形成に使える方法の範囲が広くなることである。従って本発明はこれらのさらなるプロセスおよび方法を含むものである。従来技術で採用されるような厚みウェハを使うとセルを作成する場合のオプションが限られるが、薄型ウェハを使うと多くのプロセスおよび方法が可能となる。バイアスホールは、例えばそれらに限られるわけではないが機械的穿孔および水噴射機械加工を使って作成できる。化学的（湿式または乾式）エッチングもまた利用可能である。速いエッチングプロセスは典型的には等方性であるため、バイアスホールの直径はウェハの厚みとほぼ等しくなる。標準的なウェハ厚みの場合、バイアスホールはあまりに大きくなると思われる。しかしながら薄型ウェハであれば、穴の大きさは許容範囲となる。
【００５０】
基板に穴を形成する必要がなくしたがってより機械的に安定なセルが得られる他のこのようなプロセスとして、熱移動が挙げられる。本願の発明者が共同発明者となっている、２００３年６月２６日に出願された「熱移動を使って導電性バイアスを作成する、バックコンタクト化シリコンソーラーセルの製造」という名称の米国特許出願シリアル番号第１０／６０６，４８７号を、本願においてあたかもその全体がここに記載されているかのように参考文献として援用する。熱移動のプロセスを使うと、適切な金属液体のシート、ワイヤ、または液滴が熱傾斜の影響を受けながら半導体材料のバルクを通って移動しつつ、後ろには液体層の通過によりドーパント材料の固体溶液でドーピングされた再結晶化固体ホスト材料を含む痕跡が残る。熱移動は、もし液体金属液滴が基板とは反対の極性を持つドーパントを含んでいれば（またはそのようなドーパントであれば）、濃厚にドーピングされたシリコンの導電性チャネル（またはバイアス）を形成できる。微細な液滴および平面状区域の、温度傾斜または熱傾斜区域溶融（ＴＧＺＭ）とも呼ばれる熱移動もまた、これらの区域の寸法が十分に小さければ安定なプロセスであることも証明された。
【００５１】
ＴＧＺＭプロセスは１９５７年、Ｐｆａｎｎによって初めて特許化された。Ｈ．Ｅ．ＣｌｉｎｅおよびＴ．Ｒ．Ａｎｔｈｏｎｙによる、Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｐｈｙｓｉｃｓ、第４７巻、６号（１９７６年６月）も参照のこと。ＣｌｉｎｅおよびＡｎｔｈｏｎｙは、約１ｍｍ／時の速度で約５０℃／ｃｍの熱傾斜を加えた状態で、ｎ型シリコンを通るアルミニウム富裕液体ワイヤおよびドット／液滴移動を１２００℃で測定した。この実験では、移動するアルミニウム富裕液滴の再結晶化シリコンをアルミニウム（ｐ型ドーパント）の残留固体溶液で十分に高くドーピングすることで元のｎ型シリコンマトリックス／ホストを、後に残った再結晶化柱状／円筒状液滴痕跡内でｐ型シリコンに変換した。
【００５２】
熱移動はソーラーセルのｐ−ｎ接合の製造に使われてきた。例えば、Ａｎｔｈｏｎｙらによる米国特許第３，９３６，３１９号、Ｗａｒｎｅｒらによる米国特許第４，１９０，８５２号、およびＣｈａｉｎｇらによる米国特許第４，１７３，４９６号を参照のこと。しかしながら、この技術は完全なバックコンタクト化ソーラーセルの製造、またはバックコンタクト化ソーラーセルのｎドープ導電性バイアスの製造には使われてこなかった。
【００５３】
ＥＷＴセルの場合、ウェハを通る導電性経路が必要であるが、熱移動は導電性経路を導くのに効果的な方法である。熱移動は、例えば、シリコンウェハの前面上に金属の「ドット」、楕円形、線、または他のパターンをスクリーン印刷し、次いで他の用途のウェハの急速熱加工で使われるような高エネルギー光でウェハを照射することによって実現できる。熱を加えることでウェハの厚み全体にわたり熱傾斜が得られこれがウェハの厚みにわたって金属を裏側へと移動させる。このようにして導電性経路が形成される。「熱移動」という用語は、熱移動および電子移動として従来知られているプロセスをはじめとするあらゆる形態の傾斜駆動移動プロセスを含む。これらのプロセスによりバイアスを平行に形成できるため、バイアス形成はレーザー穿孔のような他の方法よりもより速くできる。
【００５４】
熱移動（または電子移動）のような傾斜駆動輸送プロセスでは、溶媒材料を輸送／移動させる方向は温度の傾斜（または電界）で決まる。シリコンソーラーセルの製造では、熱傾斜の方向は典型的にはシリコン／ウェハの厚み全体にわたって配向されている（すなわち、シリコン基板の平面に対して垂直な方向）。このような熱傾斜は、基板の両側ではなく片側だけを加熱する（これにより均一な温度が生み出されると思われる）ことによって作り出せる。
【００５５】
前後表面のリン拡散層間に導電性チャネルを形成するために、ｐ型シリコンで使われる熱移動金属はシリコンｎ型をドーピングしていなければならない（例えばｎ++）。適切なｎ型ドーパント金属の例としては、リン、ヒ素、アンチモン、およびそれらの組み合わせまたは合金が挙げられる。これらのドーパント金属はそれらの元素形態で、または組み合わせて、合金化して、または比較的低温でシリコンとともに共融相を形成するキャリア金属と混合した状態のいずれでも使える。適切なキャリア金属の例としては、銀、白金、ガリウム、マグネシウム、インジウム、アルミニウム、すず、銅、金、およびそれらの組み合わせまたは合金（例えば銀／アルミニウム、銀／すず）が挙げられる。あるいは、三元合金を使ってもよい。例えば、銀−金−アンチモンおよび銀−すず−アンチモンを使ってシリコンｎ型をドーピングしてよい。ＴＧＺＭプロセス温度および液滴組成次第で銀−アルミニウム−アンチモンを使ってｎ型またはｐ型のいずれのシリコンでもドーピングできる。一般には、しかしながら、ＴＧＺＭプロセスは、半導体本体の金属とドーパント材料および／またはキャリア液滴材料のいずれかとの間に金属間化合物が形成される温度よりも高い温度で実施される。
【００５６】
本発明は好ましくは熱移動の公知の実施態様を利用するが、これは必要に応じて基板ではなく溶媒を溶融させることを必要とする。そして液体溶媒（例えば小滴、液滴、ワイヤ）が温度傾斜（すなわち熱傾斜）の存在下で固体基板またはホストを通って拡散する。プロセスの物理学では液体小滴の前（より高温の）表面で固体ホストの分解がより急速に行われることで、溶質（すなわち液体溶媒に溶解している固体ホスト）が、それが蒸着される液状小滴の後ろ（より低温の）表面において過飽和となる。言い換えれば、液状液滴（典型的には金属）が固体ホスト内部で低温側から高温側へと熱傾斜の方向に移動する。なぜなら固体ホストの原子は液滴の高温界面で溶解し、液滴全体にわたって拡散し、そして液滴の低温界面に蒸着するからである。その結果、溶解固体ホストが液状液滴の高温側から低温側へと流れることにより液滴が反対方向に、すなわちホストの高温端部へ向かって移動する。金属液滴の場合、半導体基板の溶融温度は熱移動を作用させるには半導体／金属共融温度より高くなければならない。あるいは、純溶媒またはホストのいずれかの溶融点よりも低い温度で溶媒と固体ホストの相互拡散が起こる。これにより好ましくは溶融点のより低い溶液が形成され、これが溶融する溶液となる。この場合温度は、いったん所望の量のホストが溶媒に相互拡散されると純材料の溶融点よりは低いものの溶液を溶融させるには十分高く、これにより反応が加速される。
【００５７】
熱移動の定常状態の速度は熱傾斜および平均温度（シリコンへの金属溶媒の拡散性および可溶性）に比例し、ウェハ厚みには直接的には左右されない。従って、導電性バイアスを熱移動するための時間は少なくとも厚みとともに直線的に短くなると予想される。しかしながら、熱移動特性サイズが装置厚みとほぼ同じ大きさかそれよりも大きい場合は、典型的な熱移動運動学は分解する。例えば、金属−シリコン反応が非常に速く起こる（スパイキング）局所的な不均質性がいくつかの金属−シリコンシステム、例えばＡｌ−Ｓｉでは公知である。このような不均質な反応で得られる、熱移動金属と反対側の表面との接触面積は小さい場合があるがこれはおそらく表面に既存の結晶学的欠陥または不均質性があるためである。いったん反対側の表面が湿潤されると毛管現象作用とともにスパイキングが大幅に熱移動を加速する。かかる不均質反応の深さは利用できる金属の量に比例するため、この効果は熱移動金属の特性サイズがウェハ厚みと同じ程度の場合にのみ生じる。
【００５８】
電子移動は他のタイプの傾斜駆動移動プロセスであり、金属液滴を半導体材料を通って移動させるのに使える熱移動に似ている。より詳細については、本願でその全体を参考文献として援用するＡｎｔｈｏｎｙによる米国特許第４，３７７，４２３号を参照のこと。このプロセスでは電界傾斜（電位）が、液状アルミニウム液滴がシリコンを通るなどのように、液状金属液滴を半導体材料の厚みを通って移動させるための駆動力を提供する。
【００５９】
金属液滴、線または他の構造は好ましくは薄型の半導体材料を通って完全に熱移動し反対側に再出現する。再出現した液滴または他の構造は、例えば機械的研磨によって取り除くことができる。あるいは、再出現した液滴または他の構造は所定の位置に残して取り除かなくてもよく、その場合、これは裏側接触子の一部またはすべてを形成できる。
【００６０】
熱移動したまたは他の傾斜駆動バイアスの他の利点は、穴を備えるバイアスよりも直列抵抗が低いことである。熱移動した導電性バイアスはドーピングされた固体円筒または他の個体構造であるためＥＷＴセルの拡散穴と比較すると直列抵抗が低い一方、ＥＷＴセルはレーザー穿孔穴の壁に薄い表面ｎ+拡散しか持っていない。もし熱移動金属が熱移動の後、所定の位置に残される場合は、やはりもっと低い接触抵抗をもたらす。さらに、もし熱移動したバイアスが穴ではなく線のパターンである場合は、電流がエミッタを流れることによる損失が小さくなる。また、もし熱移動したバイアスパターンが線のパターンである場合は、裏面の熱移動金属は表面に残してｎ型格子として使ってよい。この効果は、どのような方法で形成されたバイアスでもその直列抵抗が小さくなるにつれて大きくなる。バイアスは薄型ウェハが使われるほど短くなる。これは最大電力で得られる電圧が大きくなることを意味し、標準的なウェハ厚みを持つＥＷＴセルに比べて大きな利点である。
【００６１】
ＥＷＴセル技術が薄型結晶性シリコンウェハに適用されるまたは実現されることはこれまでなかった。従って、正確な製造プロセスを薄型ウェハに合うように必ずあつらえなければならないことがわかるであろう。プロセス工程のシーケンスにはいくつかのオプションがあり、また同じ工程のための正確なプロセスに関してもいくつかの選択肢がある。例えば、金属化はすべてセルの裏側にしかなされないため、製造プロセス中のスクリーン印刷による応力を大幅に削減できる。
【００６２】
好ましい実施態様では、これらに限定されるわけではないがホウ素、アルミニウム、またはインジウムをはじめとするｐ型アクセプタを含むドープ誘電体ペーストを好ましくは含んだ拡散バリアがありこれはリン拡散工程の前にソーラーセルの裏にどのような所望のパターンにでも付けることができる。このバリアはリンの拡散をブロックするよう設計されていて、スピンオン、スクリーン印刷、または噴射できる。リンが基板に拡散されてｎ+ドープ領域を作成する場合は、誘電体のｐ型アクセプタは好ましくは同時に基板に拡散し、ｐ型領域を作成すると同時に加工工程を節約する。この方法は特に薄型シリコンウェハの使用に適合させることができ、小さなベース接触領域を製造するための安価な手段を提供する。あるいは、すでに述べたように裏面のｈ+エミッタを通って小型のｐ+接触子を作ることができる。
【００６３】
所望の厚みを得るためには、シリコンウェハを従来技術で公知のどのような方法によってでも適切な厚み、約３００ミクロン、好ましくは約２００ミクロン、より好ましくは約１００ミクロン、さらに好ましくは６０ミクロン、もっとも好ましくは約２０ミクロンに切断してよい。１つの実施態様では、従来のソーイング法を採用する。しかしながら他の方法を採用してもよい。
【００６４】
本発明をこれらの好ましい実施態様を特に参照しながら詳細に説明してきたが、他の実施態様も同じ結果を達成できる。本発明の変形および改変は当業者にとって自明であり、かかる改変および等価物をすべて網羅することが意図されている。上で引用したすべての参照文献、出願、特許、および発行物の開示全体、および対応する出願の開示全体を本願でその全体を参考文献として援用する。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明のＥＷＴソーラーセル構造の概略的な断面図であり、ｐ型シリコンウェハ上にレーザー穿孔穴が作られているものとして描かれている。
【図２ａ】標準的な品質の基板を備えたＥＷＴおよびＡｌパッシベート化ＢＳＦソーラーセルの両方についての効率対ウェハ厚みを描いたグラフである。
【図２ｂ】低い品質の基板を備えたＥＷＴおよびＡｌパッシベート化ＢＳＦソーラーセルの両方についての効率対ウェハ厚みを描いたグラフである。
【図１】
2007525014.tif 000003
【図２ａ】
2007525014.tif 000004
【図２ｂ】
2007525014.tif 000005
【手続補正書】
【提出日】平成19年6月27日(2007.6.27)
【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】
厚みが約２８０ミクロン未満のシリコンウェハ基板を備えたエミッタラップスルー（ＥＷＴ）ソーラーセルであって、
前記厚みは前記基板の拡張長さの約半分であり、本ソーラーセルに最大効率を提供しており、
前記基板は多結晶であるか（１１０）以外の結晶配向を持っていることを特徴とするエミッタラップスルーソーラーセル。
【請求項２】
前記基板は多結晶であることを特徴とする、請求項１に記載のソーラーセル。
【請求項３】
前記基板は（１１０）以外の結晶配向を持つ単結晶を備えることを特徴とする、請求項１に記載のソーラーセル。
【請求項４】
前記基板はｐドープシリコンを備えることを特徴とする、請求項１に記載のソーラーセル。
【請求項５】
前記基板は厚みが約２００ミクロン未満であることを特徴とする、請求項１に記載のソーラーセル。
【請求項６】
前記基板は厚みが約１００ミクロン未満であることを特徴とする、請求項５に記載のソーラーセル。
【請求項７】
前記基板は厚みが約６０ミクロン未満であることを特徴とする、請求項６に記載のソーラーセル。
【請求項８】
前記基板は厚みが約２０ミクロン未満であることを特徴とする、請求項７に記載のソーラーセル。
【請求項９】
前記セルの裏面に蒸着された少なくとも１つのベース接触領域を備えることを特徴とする、請求項１に記載のソーラーセル。
【請求項１０】
前記ベース接触領域は前記裏面の表面積の約５０％未満であることを特徴とする、請求項９に記載のソーラーセル。
【請求項１１】
前記ベース接触領域は前記裏面の表面積の約４０％未満であることを特徴とする、請求項１０に記載のソーラーセル。
【請求項１２】
前記ベース接触領域は前記裏面の表面積の約２５％未満であることを特徴とする、請求項１１に記載のソーラーセル。
【請求項１３】
前記ベース接触領域は前記裏面の表面積の約１０％未満であることを特徴とする、請求項１２に記載のソーラーセル。
【請求項１４】
前記ベース接触領域は前記裏面の表面積の約５％未満であることを特徴とする、請求項１３に記載のソーラーセル。
【請求項１５】
前記ベース接触領域はパッシベーションがほとんどないか全くないことを特徴とする、請求項９に記載のソーラーセル。
【請求項１６】
前記ベース接触領域はアルミニウムよりも光リフレクタンスが高いことを特徴とする、請求項９に記載のソーラーセル。
【請求項１７】
前記ベース接触領域は基板の光吸収を高めることを特徴とする、請求項１６に記載のソーラーセル。
【請求項１８】
前記ベース接触領域は銀を含むことを特徴とする、請求項１７に記載のソーラーセル。
【請求項１９】
前記ベース接触領域はニッケルを含むことを特徴とする、請求項９に記載のソーラーセル。
【請求項２０】
前記ベース接触領域は、前記裏面に設けられたｎ+エミッタ領域を通って前記基板と接
触するようになっているｐ+層を備えることを特徴とする、請求項９に記載のソーラーセ
ル。
【請求項２１】
前記基板は拡散長さが約３００ミクロン未満であることを特徴とする、請求項１に記載のソーラーセル。
【請求項２２】
前記基板は拡散長さが約２００ミクロン未満であることを特徴とする、請求項２１に記載のソーラーセル。
【請求項２３】
前記基板は拡散長さが約１０８ミクロン未満であることを特徴とする、請求項２２に記載のソーラーセル。
【請求項２４】
前記基板はｐ型アクセプタで濃厚にドーピングされていることを特徴とする、請求項２１に記載のソーラーセル。
【請求項２５】
前記ｐ型アクセプタはホウ素を含むことを特徴とする、請求項２４に記載のソーラーセル。
【請求項２６】
効率が約１５％を超えることを特徴とする、請求項２１に記載のソーラーセル。
【請求項２７】
効率が約１７％を超えることを特徴とする、請求項２６に記載のソーラーセル。
【請求項２８】
前記基板の長さは前記拡散長さの約半分に等しいかそれ未満であることを特徴とする、請求項２１に記載のソーラーセル。
【請求項２９】
前記基板は集合組織化された前面を持つことを特徴とする、請求項１に記載のソーラーセル。
【請求項３０】
前記基板の前面を前記基板の裏面に接続しているバイアスを備えることを特徴とする、請求項１に記載のソーラーセル。
【請求項３１】
前記バイアスは、レーザー穿孔、ドライエッチング、ウェットエッチング、機械的穿孔、および水噴射機械加工から選択される作業を備えるプロセスによって形成されることを特徴とする、請求項３０に記載のソーラーセル。
【請求項３２】
前記バイアスは実質的に固体断面を備え基板材料を備えることを特徴とする、請求項３０に記載のソーラーセル。
【請求項３３】
前記バイアスは傾斜駆動プロセスによって形成されることを特徴とする、請求項３２に記載のソーラーセル。
【請求項３４】
前記プロセスは熱移動を備えることを特徴とする、請求項３３に記載のソーラーセル。
【請求項３５】
前記バイアスの直径は前記基板の厚みよりほぼ大きいか等しいことを特徴とする、請求項３４に記載のソーラーセル。
【請求項３６】
前記ベース接触領域はｐ型アクセプタを拡散バリアから前記基板へと拡散させることによって形成されることを特徴とする、請求項９に記載のソーラーセル。
【請求項３７】
前記ｐ型アクセプタはホウ素を含むことを特徴とする、請求項３６に記載のソーラーセル。
【請求項３８】
前記拡散バリアはペーストとして塗布される誘電材料を備えることを特徴とする、請求項３６に記載のソーラーセル。
【請求項３９】
前記拡散バリアは化学蒸気蒸着およびその後のパターニングによって蒸着される誘電材料を備えることを特徴とする、請求項３６に記載のソーラーセル。
【請求項４０】
厚みが約２８０ミクロン未満の半導体ウェハ基板を備えるソーラーセルであって、
前記基板は拡散長さが約３００ミクロン未満であり、
前記厚みは前記基板の拡張長さの約半分であり、本ソーラーセルに最大効率を提供しており、
前記ソーラーセルは効率が約１５％を越えることを特徴とするソーラーセル。
【請求項４１】
前記セルは効率が約１７％を越えることを特徴とする、請求項４０に記載のソーラーセル。
【請求項４２】
前記セルはＥＷＴセルを備えることを特徴とする、請求項４０に記載のソーラーセル。
【請求項４３】
ソーラーセルを作成するための方法であって、
厚みが約２８０ミクロン未満のｐドープシリコン基板を提供する工程、
前記基板の拡張長さの半分の厚みを有した基板を提供することで、本ソーラーセルの効率を最大化する工程、
ｎ+エミッタ層を前記基板の前面および裏面の大部分に設ける工程、
前記前面の前記ｎ+エミッタ層を前記裏面のｎ+エミッタ層に接続する工程、および
前記裏面の一部に１つ以上のベース接触領域を設ける工程を備えることを特徴とする方法。
【請求項４４】
前記基板は厚みが約２００ミクロン未満であることを特徴とする、請求項４３に記載の方法。
【請求項４５】
前記基板は厚みが約１００ミクロン未満であることを特徴とする、請求項４４に記載の方法。
【請求項４６】
前記基板は厚みが約６０ミクロン未満であることを特徴とする、請求項４５に記載の方法。
【請求項４７】
前記基板は厚みが約２０ミクロン未満であることを特徴とする、請求項４６に記載の方法。
【請求項４８】
前記ベース接触領域は前記裏面の表面積の約５０％未満であることを特徴とする、請求項４３に記載の方法。
【請求項４９】
前記ベース接触領域は前記裏面の表面積の約４０％未満であることを特徴とする、請求項４８に記載の方法。
【請求項５０】
前記ベース接触領域は前記裏面の表面積の約２５％未満であることを特徴とする、請求項４９に記載の方法。
【請求項５１】
前記ベース接触領域は前記裏面の表面積の約１０％未満であることを特徴とする、請求項５０に記載の方法。
【請求項５２】
前記ベース接触領域は前記裏面の表面積の約５％未満であることを特徴とする、請求項５１に記載の方法。
【請求項５３】
１つ以上のベース接触領域を設ける工程は基板の光吸収を高める工程を備えることを特徴とする、請求項４３に記載の方法。
【請求項５４】
前記ベース接触領域は銀を備えることを特徴とする、請求項５３に記載の方法。
【請求項５５】
前記ベース接触領域はニッケルを含むことを特徴とする、請求項４３に記載の方法。
【請求項５６】
前記１つ以上のベース接触領域を設ける工程は、前記ベース接触領域を前記裏面に設けられた前記ｎ+エミッタ層を通過させる工程を備えることを特徴とする、請求項４３に記
載の方法。
【請求項５７】
前記ベース接触領域を前記ｎ+エミッタ層を通過させる工程は、レーザー穿孔、エッチ
ング、アルミニウム合金化、ホウ素拡散、熱移動、電子移動および／または傾斜駆動プロセスから選択されるプロセスを備えることを特徴とする、請求項５６に記載のソーラーセル。
【請求項５８】
前記基板は拡散長さが約３００ミクロン未満であることを特徴とする、請求項４３に記載の方法。
【請求項５９】
前記基板は拡散長さが約２００ミクロン未満であることを特徴とする、請求項５８に記載の方法。
【請求項６０】
前記基板は拡散長さが約１０８ミクロン未満であることを特徴とする、請求項５９に記載の方法。
【請求項６１】
前記基板はｐ型アクセプタで濃厚にドーピングされていることを特徴とする、請求項５８に記載の方法。
【請求項６２】
前記ｐ型アクセプタはホウ素を含むことを特徴とする、請求項６１に記載の方法。
【請求項６３】
前記ソーラーセルの効率が約１５％を超えることを特徴とする、請求項５８に記載の方法。
【請求項６４】
前記ソーラーセルの効率が約１７％を超えることを特徴とする、請求項６３に記載のソーラーセル。
【請求項６５】
前記基板の長さは前記拡散長さの約半分に等しいかそれ未満であることを特徴とする、請求項５８に記載の方法。
【請求項６６】
前記前面を集合組織化する工程をさらに備えることを特徴とする、請求項４３に記載の方法。
【請求項６７】
前記接続する工程は前記基板を通って１つ以上のバイアスを延ばすことを特徴とする、請求項４３に記載の方法。
【請求項６８】
前記１つ以上のバイアスを延ばす工程は、レーザー穿孔、ドライエッチング、ウェットエッチング、機械的穿孔、および水噴射機械加工から選択されるプロセスの使用を備えることを特徴とする、請求項６７に記載の方法。
【請求項６９】
前記バイアスは実質的に固体断面を備え基板材料を備えることを特徴とする、請求項６７に記載の方法。
【請求項７０】
前記１つ以上のバイアスを延ばす工程は傾斜駆動プロセスを使う工程を備えることを特徴とする、請求項６９に記載の方法。
【請求項７１】
前記１つ以上のバイアスを延ばす工程は熱移動を使う工程を備えることを特徴とする、請求項７０に記載の方法。
【請求項７２】
溶媒を含む材料を前記前面に設ける工程、および
前記溶媒を前記基板を通って前記裏面へと移動させる工程を備えることを特徴とする、請求項７０に記載の方法。
【請求項７３】
前記バイアスのそれぞれの特徴サイズは前記基板の厚みとほぼ等しいことを特徴とする、請求項７２に記載の方法。
【請求項７４】
前記１つ以上のベース接触領域を設ける工程は、
ｐ型アクセプタを含む拡散バリアを前記裏面の所望のエリアに蒸着する工程、
前記拡散バリアに含まれるｐ型アクセプタを前記基板に拡散させる工程を備えることを特徴とする、請求項４３に記載の方法。
【請求項７５】
前記ｐ型アクセプタはホウ素を含むことを特徴とする、請求項７４に記載の方法。
【請求項７６】
請求項４３に記載のプロセスによって作成されるソーラーセル。
【国際調査報告】
2007525014.tif 000006