(57)【要約】本発明は、大幅に改良されたシリコン層に関する選択性を有する、改良されたエッチングペースト組成物を利用した、選択エミッタを含むソーラーセルの製造方法に関する。
2013509695.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワンステップ蒸着の選択エミッタを含むソーラーセルの製造のための工程であって、リン珪酸ガラス層（ＰＳＧまたはＰＳＧ層）および下層のシリコン層が、印刷エッチングペーストでのシングルエッチングステップでエッチングされることを特徴とする、前記工程。
【請求項２】
選択エミッタの形成が、単一の工程ステップでリン珪酸ガラス層（ＰＳＧまたはＰＳＧ層）および下層のシリコン層をエッチングする、リン酸含有エッチングペーストを利用して実施されることを特徴とする、請求項１に記載の工程。
【請求項３】
リン珪酸ガラス層（ＰＳＧまたはＰＳＧ層）および下層のシリコン層のエッチングが、元のテクスチャより増加した微小的粗さを有するシリコン表面を造りだすことを特徴とする、請求項１または２に記載の工程。
【請求項４】
シリコンウェファの表面を錐体またはアモルファス構造でテクスチャリングした後に、表面がリン酸含有エッチングペーストにより処理され、元のテクスチャより増加した微小的粗さを造りだすことを特徴とする、請求項１または２に記載の工程。
【請求項５】
以下の工程ステップを含む、請求項１〜４の１つ以上に記載の工程：
Ｉ．表面のテクスチャリング（ＫＯＨ／イソプロパノールまたはＨＦ／ＨＮＯ３）、
ＩＩ．リン・ドーピング（〜３５−４０Ω／ｓｑ  ＰＯＣｌ３拡散）、
ＩＩＩ．ＰＳＧおよびシリコン層の局所エッチング、〜８０−１００Ω／ｓｑの範囲の伝導率の生成および洗浄（ＰＳＧ＝リン珪酸ガラス）、
ＩＶ．ＰＳＧエッチング、
Ｖ．窒化ケイ素（ＳｉＮｘ）のプラズマを援用する型式の化学気相成長（ＰＥＣＶＤ）による反射防止用層（アーク蒸着法）の蒸着、
ＶＩ．その後の焼結（混焼）を伴う、表面（前面）および背面の金属被覆のためのスクリーン印刷、
ＶＩＩ．端部絶縁。
【請求項６】
以下のステップを含む、請求項１〜４の１つ以上に記載の工程：
Ｉ．テクスチャリング（このステップにおいて、ＫＯＨ／イソプロパノールまたはＨＦ／ＨＮＯ３での表面テクスチャリングが実施される）、
ＩＩ．ＰＳＧエッチング、４０Ω／ｓｑ拡散（ＰＯＣｌ３）、
ＩＩＩ．ＰＳＧエッチング、
ＩＶ．１００Ω／ｓｑの抵抗を得るための、ＳｏｌａｒＥｔｃｈ（登録商標）を印刷した、Ｓｉエッチング、および脱イオン化された水および／または０．０５％のＫＯＨ溶液による洗浄、
Ｖ．窒化ケイ素（ＳｉＮｘ）の蒸着のための、プラズマを援用する型式の化学気相成長（ＰＥＣＶＤ）による、反射防止用コーティング（ＡＲＣ）の蒸着、
ＶＩ．その後の焼結を伴う、全面および背面の表面の金属被覆のための、前面および背面のスクリーン印刷、
ＶＩＩ．端部絶縁。
【請求項７】
洗浄が、脱イオン化された水および／または０．０５％のＫＯＨ溶液で実施されることを特徴とする、請求項５または６に記載の工程。
【請求項８】
背面端部絶縁が、エッチングステップにより追加的に実施される、請求項５〜７に記載の工程。
【請求項９】
ワンステップ拡散の選択エミッタを含むソーラーセルの製造のための、リン酸含有エッチングペーストの使用。
【請求項１０】
選択エミッタを含むソーラーセルの製造のための、請求項１〜６の１つ以上の工程における、リン酸含有エッチングペーストの使用。
【請求項１１】
請求項９または１０に記載の使用のためのリン酸含有エッチングペーストであって、ペーストが、２５〜８０重量％の量のリン酸を含むことを特徴とする、前記エッチングペースト。
【請求項１２】
２０〜４０重量％の量の溶媒または溶媒混合物を含む、請求項１１に記載のリン酸含有エッチングペースト。
【請求項１３】
グリセロール、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジメチルスルホキシド、γ-ブチロラクトンの純粋物または混合物の群より選択される溶媒を含む、請求項１１または１２に記載のリン酸含有エッチングペースト。
【請求項１４】
少なくとも１つの非微粒子の増粘剤を含む、請求項１１〜１３の１つ以上に記載のリン酸含有エッチングペースト。
【請求項１５】
ポリビニルピロリドンおよびヒドロキシプロピルセルロースの純粋物または混合物の群より選択される非微粒子の増粘剤を含む、請求項１１〜１４の１つ以上に記載のリン酸含有エッチングペースト。
【請求項１６】
カーボンブラックおよび低融点ワックス粒子の純粋物または混合物の群より選択される微粒子の増粘剤を含む、請求項１１〜１５の１つ以上に記載のリン酸含有エッチングペースト。
【請求項１７】
２０〜３５重量％の量の増粘剤を含む、請求項１１〜１６の１つ以上に記載のリン酸含有エッチングペースト。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、大きく改善されたシリコン層の選択性を有する、改善されたエッチングペースト組成を利用した選択エミッタを含む、ソーラーセルの製造のための工程に関する。
【背景技術】
【０００２】
選択エミッタを含むソーラーセルは、大量生産における既知の製造工程を利用して、すでに多数製造されている。選択エミッタを含むソーラーセルを製造する理由は、既知の標準のソーラーセルと比較して高効率であるからである。この利点は、選択エミッタを含むソーラーセルが、金属コンタクトよりかなり低いコンタクト抵抗を有することに起因する。さらに、セルの前部の改善されたパッシベーションおよび金属接触の間の弱くドープされた領域に起因する。
【０００３】
選択エミッタの作成のためのコンセプトは、１９７０年代には存在したが、これらは、ドープされないようにする各領域をマスクで覆われなければならないという、リンの拡散のための２つの独立した工程を必要とした。この２重のドーピングは、高価なだけでなく、生成された電荷担体の寿命に関する不利益がある。これは、この初期の工程における拡散工程の間に、薄い結晶層内の電荷担体の寿命をかなり低減する、Ｓｉウェファの２重の加熱が必要だからである。
その間にさらに改善された工程は、今日においても、この時期に改善されたこれらのコンセプトを元にしている。
【発明の概要】
【０００４】
したがって、“Selective Emitter for Industrial Solar Cell Production: A Wet Chemical Approach Using a Single Side Diffusion Process (Proc. 23rd EU PVSEC, Valencia, 2008, p. 1197)”と題する講義の出版物において、Ａ．Ｄａｓｔｇｈｅｉｂ−Ｓｈｉｒａｚｉ等は、選択エミッタが、単結晶および多結晶シリコンソーラーセルにおいて、一回の拡散ステップで生成される工程を説明している。ここで湿式化学ウェファエッチングのステップは、耐酸性の障壁層により金属化が起こる前部領域のマスキングまたはスクリーニングを必要とする。この工程において、湿式化学工程のステップは、エミッタ構造の製造のため、および、それに続く耐酸性の障壁層の除去のための両方に必要なものである。
【０００５】
障壁層の形成のための酸化は、["Diffusion through semitransparent barriers on p-type silicon wafers” (International Solar Energy Research Center - ISC Constance, Germany; Bosch Solar Energy AG, Germany), 24th European Photovoltaic Energy Conference, 21 - 25 September 2009, Hamburg]のＰ．Ｆｅｒｒａｄａ等により研究された、選択エミッタの作成のための工程の中間ステップにおいても実施される。製造されたソーラーセルの高効率性は、リンの拡散が実施された後に、障壁層を完全に除去することができ、様々な工程ステップを実施するために必要な化学物質の残留物もまた、一時的なクリーニングステップにおいて形跡を残すことなく除去することができた場合にだけ達成することができることが見出された。
【０００６】
Ｄａｓｔｇｈｅｉｂ-Ｓｈｉｒａｚｉ，Ａ等によるもう一つの出版物["INSECT: An inline selective emitter concept with efficiencies at competitive process costs improved with inkjet masking process”; (University of Konstanz, Department of Physics, Konstanz, Germany, Gebr. Schmid GmbH, Germany), Preprint 24th EU PVSEC, September 21 - 25 2009, Hamburg]は、インライン拡散ステップが、エミッタの形成のためのアルカリ性条件の下での化学的テクスチャリングの後に実施される、単結晶ウェファ上の選択エミッタの作成を説明している。しかしながら、この方法においては、その後に耐酸性の高温融解ワックスを使用した金属被覆が行われる領域を保護する必要がある。最初に述べた当該著作者による出版物に示されるように、表面の保護されていない領域はエッチングされる。マスキングを除去した後、処理されたウェファは、ＰＥＣＶＤ−ＳｉＮｘＡＲ層が提供される前に洗浄される。金属被覆は、スクリーン印刷および焼結により実施される。
【０００７】
図１および図２の工程フローチャートは、２つのステップの選択エミッタの作成においてこれまでに実施されていた、工程ステップを示す。これらの作成方法は、ソーラーセルの工業製造にすでに導入されている。
図１に描かれるように、変形工程Ａにおいて、選択エミッタを含むソーラーセルの製造は、以下のステップを含む。
１．表面の錐体構造によるテクスチャリング。
２．リン・ドーピング（１００Ω／ｓｑ  ＰＯＣｌ３拡散）およびＰＳＧエッチング。
３．マスキング（ＰＥ−ＣＶＤ  ＳｉＮｘ）
４．エッチングペーストによるエッチングまたはレーザーによりマスキングを選択的に開くこと。
５．リン・ドーピング（４０Ω／ｓｑ  ＰＯＣｌ３拡散）およびＰＳＧエッチング。
６．表面の金属被覆のためのスクリーン印刷および背面／焼結。
７．端部絶縁。
【０００８】
図２に描かれるように、変形工程Ｂにおいて、選択エミッタを含むソーラーセルの製造は、以下の８つのステップを含む。
１．表面の錐体構造によるテクスチャリング。
２．ＳｉＯ２の熱蒸着によるマスキング。
３．エッチングペーストによるエッチングまたはレーザーによりマスキングを選択的に開くこと。
４．リン・ドーピング（４０Ω／ｓｑ  ＰＯＣｌ３拡散）およびＰＳＧエッチング。
５．リン・ドーピング（１００Ω／ｓｑ  ＰＯＣｌ３拡散）およびＰＳＧ。
６．窒化ケイ素（ＳｉＮｘ）のプラズマを援用する型式の化学気相成長（ＰＥＣＶＤ）を使用した反射防止用層（アーク蒸着法）によるマスキング。
７．表面（前面）の金属被覆のためのスクリーン印刷と、その後の、背面焼結（混焼）。
８．端部絶縁。
【０００９】
十分な効果を有する工程可能なワンステップの選択エミッタを含むソーラーセルの製造が可能な、図３に描かれる変形工程Ｃは、２００７年から知られている（ＰＶＳＥＣカンファレンス２００７で発表された）。
この変形工程Ｃは、これもまた図３に描かれる次の９つのステップを含む。
１．表面の錐体構造によるテクスチャリング。
２．リン・ドーピング（４０Ω／ｓｑ  ＰＯＣｌ３拡散）。
３．インクジェット印刷によるエッチングマスクの局所塗布。
４．１００Ω／ｓｑの伝導率を達成するための、ＰＳＧおよびシリコン層のＨＦ／ＨＮＯ３溶液での局所エッチング（ＰＳＧ＝リン珪酸ガラス）。
５．エッチングマスクの除去（剥離）。
６．ＰＳＧエッチング。
７．窒化ケイ素（ＳｉＮｘ）のプラズマを援用する型式の化学気相成長（ＰＥＣＶＤ）を使用した反射防止用層（アーク蒸着法）によるマスキング。
８．表面（前面）の金属被覆のためのスクリーン印刷を行い、その後、背面に焼結（混焼）を行うこと。
９．端部絶縁。
【００１０】
この工程の変形において、ウェファは、全表面を覆って一度だけ強くドープされる。この目的のために、ウェファの表面にリンがドープされる間の約一時間、約８００°〜８５０°の温度で、ウェファがＰＯＣｌ３で処理される。同時に、したがって伝導率は約５００оｈｍ／ｓｑ（Ω／ｓｑ）にセットされる。ポリマーペーストは、特別なスクリーンレイアウト、すなわちラインパターンで、後に印刷される。乾燥の後、硬化されたペーストに存在するポリマーは、ＨＦおよびＨＮＯ３から成る酸混合物による攻撃に耐性があり、エッチングレジストとして働く。印刷され、乾燥されたウェファは、対応するＨＦ／ＨＮＯ３酸混合物に浸され、印刷されていないウェファの領域が刻まれる。エッチングステップのために、エッチングバス濃度およびその滞留時間は、要求されるエッチング深さ、または、要求される層耐性に合わせて調整される。エッチングは、層耐性が１００оｈｍ／ｓｑに達した時に終了する。
【００１１】
この方法における、次の工程段階において、ポリマー（エッチングレジスト）は、アルカリ性溶液を用いて、再び除去される。後に、フッ化水素酸を用いて、ポリマー層（レジスト）により覆われたＰＳＧ（リン珪酸ガラス）を再び除去することが可能である。ウェファは洗われ、乾燥され、ＡＲＣ層（反射防止層）の蒸着のために送られる。この反射防止層（ＡＲＣ蒸着）によるマスキングは、窒化ケイ素（ＳｉＮｘ）のプラズマを援用する型式の化学気相成長（ＰＥＣＶＤ）を使用して実施される。銀ペーストが、前面接触のため、アルミニウムペーストが背面表面領域のために印刷され、ベルト炉において焼かれる（熱により乾燥される）。
最終の工程ステップにおいて、前面上の端部絶縁が、レーザーを使用して実施される。
選択エミッタを含む、ソーラーセルの製造のためのこの工程の不利益は、時間を費やし、高価である、多数の工程ステップにある。
【００１２】
目的
したがって、本発明の目的は、選択エミッタを含むソーラーセルの製造のためであって、実施が簡単で、時間、コストおよび工程ステップが節約され、高い効率性を有する、工程を提供することにある。本発明のさらなる目的は、それに対応する工程を提供することにあり、それにより、比較的薄いウェファにおけるドーピングにより生成されたる電荷担体の増加した寿命を有するソーラーセルが得られる。
【００１３】
本発明の主題
様々なエッチングペースト組成物による実験は、驚くべきことに、この目的が、新規のリン酸含有エッチングペースト組成、および、工程の変更を利用することで達成できることを示した。
したがって、本発明は、ワンステップ拡散の選択エミッタを含むソーラーセルを製造するための工程に関し、リン珪酸ガラス層（ＰＳＧまたはＰＳＧ層）および下層のシリコン層が、エッチングペーストでエッチングされることを特徴とする。
本発明のこの工程は、特に、選択エミッタの形成が、リン珪酸ガラス層（ＰＳＧまたはＰＳＧ層）および下層のシリコン層を１つの工程ステップでエッチングする、リン酸含有エッチングペーストを利用して実施されるという事実によって既知の工程と異なる。
【００１４】
本発明による工程において、特に有益な点は、本工程により製造されたソーラーセルが、結果的により高い効率性を有するため、リン珪酸ガラス層（ＰＳＧまたはＰＳＧ層）および下層のシリコン層のエッチングにより、実際のテクスチャと比較して増加した微小的粗さを有するシリコン表面が製造されることにある。
本発明による工程は、有利に、シリコンウェファの表面を錐体またはアモルファス構造でテクスチャリングした後に、表面がリン酸含有エッチングペーストにより処理され、実際のテクスチャより増加した微小的粗さで製造するように、設計される。
【００１５】
好ましい態様（図４）において、本発明によるワンステップのエミッタを含むソーラーセルの製造のための工程は、以下の工程ステップを含む。
Ｉ．表面のテクスチャリング。
ＩＩ．リン・ドーピング（〜４０Ω／ｓｑ  ＰＯＣｌ３拡散）。
ＩＩＩ．ＰＳＧおよびシリコン層に局所エッチングを行い、〜９０−１００Ω／ｓｑの範囲の伝導率で製造し（ＰＳＧ＝リン珪酸ガラス）、ウェファを洗浄すること。
ＩＶ．ＰＳＧエッチング。
Ｖ．窒化ケイ素（ＳｉＮｘ）のプラズマを援用する型式の化学気相成長（ＰＥＣＶＤ）を使用した反射防止用層（アーク蒸着法）によるマスキング。
ＶＩ．表面（前面）の金属被覆のためのスクリーン印刷と、その後の、背面の焼結（混焼）。
ＶＩＩ．端部絶縁。
【００１６】
しかしながら、変更された順序での工程ステップを実施することで、工程を実施することも可能である。これは同様の結果をもたらす。図５に示されるように、順序を変更した後は、ワンステップのエミッタを含むソーラーセルの製造のための、本発明による変更された工程は、以下の工程ステップを含む。
Ｉ．表面のテクスチャリング。
ＩＩ．リン・ドーピング（〜４０Ω／ｓｑ  ＰＯＣｌ３拡散）。
ＩＩＩ．ＰＳＧエッチング。
ＩＶ．シリコン層の局所エッチングを行い、ウェファを洗浄し、〜９０−１００Ω／ｓｑの範囲の伝導率で製造すること。
Ｖ．窒化ケイ素（ＳｉＮｘ）のプラズマを援用する型式の化学気相成長（ＰＥＣＶＤ）を使用した反射防止用層（アーク蒸着法）によるマスキング。
ＶＩ．表面（前面）の金属被覆のためのスクリーン印刷を行い、その後、背面に焼結（混焼）を行うこと。
ＶＩＩ．端部絶縁。
【００１７】
ウェファは、エッチングの後すぐに洗浄される。両方の態様において、ウェファは、脱イオン化された水および／または０．０５％のＫＯＨ溶液で洗浄してもよい。
背面端部絶縁が同時に実施される場合、本発明によるワンステップのエミッタを含むソーラーセルの製造のための工程は、以下の工程ステップを含む（図６参照）。
Ｉ．表面のテクスチャリング。
ＩＩ．リン・ドーピング（〜４０Ω／ｓｑ  ＰＯＣｌ３拡散）。
ＩＩＩ．ＳｏｌａｒＥｔｃｈ（登録商標）ＳｉＤペーストでの背面端部絶縁、またはＨＮＯ３／ＨＦ溶液での背面全体のエッチング。
ＩＶ．ＰＳＧおよびシリコン層に局所エッチングを行い、〜９０−１００Ω／ｓｑの範囲の伝導率で製造すること（ＰＳＧ＝リン珪酸ガラス）。
Ｖ．脱イオン化された水および／または０．０５％のＫＯＨ溶液でのウェファの洗浄。
ＶＩ．ＰＳＧエッチング。
ＶＩＩ．窒化ケイ素（ＳｉＮｘ）のプラズマを援用する型式の化学気相成長（ＰＥＣＶＤ）を使用した反射防止用層（アーク蒸着法）によるマスキング。
ＶＩＩＩ．表面（前面）の金属被覆のためにスクリーン印刷を行い、その後、背面に焼結（混焼）を行うこと。
【００１８】
この場合もまた、変更された順序による異なる工程ステップを実施することが可能である。順序（図７参照）および背面端部絶縁の変更後、本発明によるワンステップのエミッタを含むソーラーセルの製造のための工程は、以下の順序の工程ステップを含む。
Ｉ．表面のテクスチャリング。
ＩＩ．リン・ドーピング（〜４０Ω／ｓｑ  ＰＯＣｌ３拡散）。
ＩＩＩ．ＳｏｌａｒＥｔｃｈ（登録商標）ＳｉＤペーストでの背面端部絶縁、またはＨＮＯ３／ＨＦ溶液での背面全体のエッチングを行うこと。
ＩＶ．ＰＳＧエッチング。
Ｖ．シリコン層の局所エッチングおよび〜９０−１００Ω／ｓｑの範囲の伝導率の生成。
ＶＩ．脱イオン化された水および／または０．０５％のＫＯＨ溶液でウェファを洗浄すること。
ＶＩＩ．窒化ケイ素（ＳｉＮｘ）のプラズマ強化式化学気相成長（ＰＥＣＶＤ）を使用した反射防止用層（アーク蒸着法）によるマスキング。
ＶＩＩＩ．表面（前面）の金属被覆のためのスクリーン印刷と、その後の、背面の焼結（混焼）。
【００１９】
特に、選択エミッタを含むソーラーセルの製造のための、説明された工程において適用可能なリン酸含有エッチングペーストの利用は、本発明による目的を達成することに寄与する。
この目的のために、２５〜８０重量％の量のリン酸を含む、リン酸含有エッチングペーストが特に適している。
リン酸に加えて、本発明によるこれらのペーストは、２０〜４０重量％の量の溶媒または溶媒混合液を含む。この場合の特に適した溶媒は、高純度で、または混合物として適用可能な、グリセロール、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジメチルスルホキシド、γ-ブチロラクトンの群より選択される溶媒である。
【００２０】
これらの組成は、好ましくは、少なくとも１つの非微粒子の増粘剤を含む。特に、高純度でまたは混合物として存在し得る、ポリビニルピロリドンおよびヒドロキシプロピルセルロースの群から選択される非微粒子の増粘剤は、これらのペーストに適している。高純度のまたは混合物としての、カーボンブラック、低融点ワックス粒子の郡から選択される微粒子の増粘剤を含む、対応するペーストは、特に良好な特性を有する。
非微粒子および微粒子の増粘剤の両方を含むペーストは、本発明による工程における利用のために特に適している。対応する増粘剤は、好ましくは２０〜３５重量％がペースト中に存在する。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
驚くべきことに、実験は、新規のリン酸含有エッチングペースト製剤の利用が、リン珪酸ガラス（ＰＳＧまたはリン・ガラス）のエッチングにおいて、良好なエッチング結果をもたらすことを示した。下層のシリコン層は、有利に同時にエッチングすることができる。新規のエッチングペースト製剤でのエッチングの実験は、その製剤がシリコン層のための良い選択性を有することを示し、それは統一されたおよび完全なエッチングが実施可能であることを意味する。
新規のエッチングペースト組成の統合により、選択エミッタを含むソーラーセルの製造のための工程が成功裏に簡素化され、コスト削減が可能であることが示された。ＰＳＧおよび下層のシリコン層の同時エッチング、特にシリコン層の完全なエッチングは、本発明による改善された工程が、選択エミッタおよび高効率のワンステップドーピングを含むソーラーセルの製造を可能にするという結果をもたらす。
【００２２】
本発明による工程において、ウェファは、ＨＦおよびＨＮＯ３での酸性テクスチャリングまたはＫＯＨおよびイソプロパノールでのアルカリ性テクスチャリングの後に、表面全体が強くドーピングされる。この目的のために、ドーピングは、約３０〜９０分の滞留時間の間に、約８００〜８５０℃の温度で、ＰＯＣＩ３を利用したリンで実施される。ドーピングは、セル前面の伝導率を、約３５〜５０оｈｍ／ｓｑに調整する。新規のエッチングペーストは、次に好ましくは多種多様なラインパターン（１．７ｍｍライン幅および２００μｍライン間隔）の、特別なスクリーンレイアウトで前面に印刷され、印刷されたウェファは熱せられる。ウェファ表面は、３００℃〜３８０℃の温度で熱せられる。加熱時間は、１分から３分の範囲である。加熱は、好ましくはベルト炉において実施される。加熱ステップの間、ＰＳＧ層およびシリコン層の両方がエッチングされる。エッチングは、層の抵抗が９０〜１００оｈｍ／ｓｑの範囲に達すると完了する。脱イオン化された水および／または塩基性ＫＯＨ溶液（０．０５％〜１％）での簡単な洗浄の後、ＰＳＧ（リン・ガラス）は、次のステップにおいて、フッ化水素酸を用いて除去される。ウェファは、脱イオン化された水で再び洗われ、乾燥され、ＡＲＣ層（反射防止用層）の蒸着のために送られる。この目的のために、好ましくは窒化ケイ素がＰＥＣＶＤ（プラズマを援用する型式の化学気相成長）で蒸着される。銀ペーストが、前面接触のために前面に印刷され、アルミニウムペーストが、背面接触のために背面に印刷され、この方法で処理されたウェファは、ベルト炉において熱せられる（熱で乾燥される）。端部絶縁は、レーザーを用いて実施される。
【００２３】
したがって、本発明による選択エミッタを含むソーラーセルの製造のための工程、および、本発明によるエッチングペースト組成を利用したワンステップのドーピングは、図４に示されるように、以下の工程ステップを含む。
１．表面の錐体構造によるテクスチャリング。
２．リン・ドーピング（〜４０Ω／ｓｑ  ＰＯＣｌ３拡散）。
３．〜１００Ω／ｓｑの伝導率で製造するために、本発明によるエッチングペーストで、ＰＳＧおよびシリコン層を局所エッチングすること（ＰＳＧ＝リン珪酸ガラス）。
４．ＰＳＧエッチング。
５．窒化ケイ素（ＳｉＮｘ）のプラズマを援用する型式の化学気相成長（ＰＥＣＶＤ）を使用した反射防止用層（アーク蒸着法）の蒸着。
６．表面（前面）金属被覆のためにスクリーン印刷を行い、その後、背面に焼結（混焼）を行うこと
７．端部絶縁。
【００２４】
選択エミッタを含むソーラーセルの製造のための既知の工程と比較すると、本発明による工程は、７つの工程しか含んでいない。したがって、本発明によるエッチングペースト組成を利用した変更された工程を通して、時間および２つの省略されたステップのために必要であった化学物質の両方を節約することが可能である。したがって、製造工程全体がまた同時に安価にできる。
選択エミッタを含むソーラーセルの製造のために、本発明による工程、および、製造されたソーラーセルは、よって、既知の工程Ａ、ＢおよびＣに対して以下の利点を示す。
１．選択エミッタを含むソーラーセルの製造のためのより少ない工程ステップ（通常の９つの工程ステップの代わりに、例えば７つの工程のみ）である；
２．全体の工程を実施するためのより少ないコスト；
３．ＨＦ／ＨＮＯ３混合物から成る酸混合物でのエッチングステップが省略され、よって、窒素化合物ガスが避けられるので、より環境に優しい工程である；
４．得られたソーラーセルは、標準のソーラーセルと比べて、より高い効率またはより高いセル効率を有する。
【００２５】
これらの工程の利点および製造されたソーラーセルのより高い効率とは別に、本発明による新規のリン酸を含むエッチングペーストによるエッチングの後に、シリコン表面が、驚くべきことには増加した粗さを有することが見出された。この増加した粗さは、すでにテクスチャリングされた表面の反射防止作用をさらに増加させる。このことは、製造されたソーラーセルの効率に好ましい影響を与える。
【００２６】
この増加された粗さは、１０００倍に拡大された顕微鏡写真において容易に見ることができる。図８において、ウェファの表面の一部は、それに応じて処理され、一方で、他の部分は非処理、すなわち、境界線（bar）の右の領域は、処理されず、境界線の左側の領域は、本発明のエッチングペーストにより追加的にエッチングされる。はっきり分かるように、領域１（左側）は、非エッチング領域２（右側）と比較して、つぶの表面粗さがかなり高いことを示す。このはっきり可視的な、実際のテクスチャ上の微小的粗さは、日光の反射を低減させ、よって同時に、ソーラーセルの効率を増加させる。
【００２７】
対応する分析を通じて、本発明のエッチングペーストによりエッチングされたシリコン表面の領域、および、シリコン表面の非エッチング領域の両方は、純シリコンから成り、洗浄の後には、エッチングペーストを利用する結果としての汚染、および拡散されたリンによる汚染はみられないということが明らかになった。この測定は、ＥＤＸ解析を利用した多大な労力なして可能である。図９および１０に示されるように、エッチングされた表面およびエッチングされていない表面の両方のＥＤＸ解析は、両方の表面が、純シリコンから成ることを示す。ＥＤＸ解析は、物質解析において、迅速で高い精度の要素測定を可能にする、エネルギー分散的なＸ線解析である。
【００２８】
単結晶または多結晶のソーラーセルは、固体の切片、引き抜きシリコン棒、または、ワイヤーソーを用いた鋳造シリコンブロック（Dietl J., Helmreich D., Sirtl E., Crystals: Growth, Properties and Applications, Vol. 5 Springer Verlag 1981, pp. 57 and 73）である。その例外は、ＥＦＧ（edge-defined film-fed growth）工程（Wald, F. V.; Crystals: Growth, Properties and Applications, Vol. 5 Springer Verlag 1981, p. 157）によるシリコン引き抜きにより形成される。
【００２９】
本発明の工程によるワンステップのエミッタを含む、ソーラーセルの製造のためには、ボロンにより同様にドープされた、それに応じて製造された単結晶または多結晶のシリコンウェファ（p-type silicon, 5" size (125 x 125 mm, D 150 mm), thickness: 200 - 260 μｍ, resistance: 1.0 - 1.5 Ω.cm）を適用することも可能である。
【００３０】
既に上記に示されたように、ウェファは通常、単または多結晶シリコン棒から切り出される。この方法で得られる、切り出された単または多結晶シリコンウェファは、約２０〜３０μｍの粗さ深さの、切り出し損傷としても知られる、粗い表面を有する。ウェファからソーラーセルへのさらなる工程のため、特に可能な限り高い効率を達成するために、いわゆる切り出し損傷エッチングが必要である。この切り出し損傷エッチングにおいて、表面トレンチに存在する汚れが、実際に意図している切り出し損傷（数μｍの深さの、かなり激しいウェファ表面領域の損傷）の除去に加えて除去される。
この汚れは、特に切り出しワイヤからの金属摩耗、また、摩耗の形跡である。この種類のエッチングは通常、約７０℃、好ましくはより高い、特に９０℃の温度で、およそ３０％の水酸化カリウム溶液、または、水酸化ナトリウム溶液において実施される。これらの条件下での約２μｍ／ｍｉｎの比較的低いエッチング速度に起因して、要求された効果を達成するために、１０分のエッチング時間あるいはより長い時間が必要である。この方法では、約７μｍの厚さのＳｉ層が、通常ウェファの両面上で除去される。
【００３１】
このエッチングは、基板上に粗い表面を製造する。しかしながら、表面に達成される開口角はとても平らで、反射の低減のため、または、表面の多重反射の低減のためにすら、まったく不適切である。しかしながら、この種類の反射効果は、セルの高い効率を達成するためには必要とされるものである。多くの出版物および特許が、、それゆえに、どんな種類のソーラーセル、例えば非結晶ソーラーセル（例えば、US4,252,865A）であっても、反射の低減について取り扱っているのである。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】図１は、２ステップのドーピングによる、選択エミッタを含むソーラーセルの製造のための標準工程の変形工程Ａを示す。
【図２】図２は、２ステップのドーピングによる、選択エミッタを含むソーラーセルの製造のための標準工程の変形工程Ｂを示す。
【図３】図３は、９つの工程ステップを含む、１ステップのドーピングによる、選択エミッタを含むソーラーセルの製造のための新しい工程の変形工程Ｃを示す。
【図４】図４は、本発明によるワンステップのエミッタを含むソーラーセルの製造のための工程を示す。
【図５】図５は、本発明によるワンステップのエミッタを含むソーラーセルの製造のための工程の順序が変更された工程を示す。
【図６】図６は、本発明によるワンステップのエミッタを含むソーラーセルの製造のための工程の背面端部絶縁を伴う工程を示す。
【図７】図７は、本発明によるワンステップのエミッタを含むソーラーセルの製造のための工程の順序および背面端部絶縁の変更後を示す。
【図８】図８は、シリコン表面上の、本発明のエッチングペーストの効果を示す。
【図９】図９は、本発明のエッチングペーストで処理された、図８の領域１のＥＤＸ解析を示す。
【図１０】図１０は、図８の処理されていない領域１のＥＤＸ解析を示す。
【図１１】図１１は、磨かれたＳｉウェファ上の“浅い”エミッタおよび“深い”エミッタのリン濃度のためのＥＣＶプロファイルを示す。
【図１２】図１２は、電流／電圧特性線を介した標準ソーラーセルと比較した、本発明のワンステップのエミッタを含む、ソーラーセルの効率性を示す
【図１３】図１３は、ウェファ上の選択エミッタの製造のための、可能性のある印刷レイアウトの例を示す。
【００３３】
説明を伴う図の一覧
図１：２ステップのドーピングによる、選択エミッタを含むソーラーセルの製造のための標準工程の変形工程Ａ。
この図において示されるステップは、以下のようである。
１．テクスチャリング（このステップにおいて、ＫＯＨ／イソプロパノールまたはＨＦ／ＨＮＯ３で、表面テクスチャリングが実施される）。
２．ＰＳＧエッチング、またはリン・ドーピング（ＰＳＧ＝リン珪酸ガラス）、１００Ω／ｓｑ拡散（ＰＯＣｌ３）。
３．窒化ケイ素（ＰＥＣＶ  ＳｉＮｘ）のプラズマを援用する型式の化学気相成長（ＰＥＣＶＤ）による、反射防止用層の蒸着。
４．エッチングペーストまたはレーザーを利用した、マスキングの開放。
５．ＰＳＧエッチング、４０Ω／ｓｑ拡散（ＰＯＣｌ３）。
６．その後の焼結（混焼）を伴う前面および背面の金属被覆のためのスクリーン印刷。
７．端部絶縁。
【００３４】
図２：２ステップのドーピングによる、選択エミッタを含むソーラーセルの製造のための標準工程の変形工程Ｂ。
この図において示されるステップは、以下のようである。
１．テクスチャリング（このステップにおいて、ＫＯＨ／イソプロパノールまたはＨＦ／ＨＮＯ３で、表面テクスチャリングが実施される）。
２．マスキング（ＳｉＯ２の熱蒸着）。
３．エッチングペーストまたはレーザーを利用した、マスキングの開放。
４．ＰＳＧエッチング、４０Ω／ｓｑ拡散（ＰＯＣｌ３）。
５．ＰＳＧエッチング、１００Ω／ｓｑ拡散（ＰＯＣｌ３）。
６．窒化ケイ素（ＳｉＮｘ）の蒸着のための、プラズマを援用する型式の化学気相成長（ＰＥＣＶＤ）による、反射防止用コーティング（ＡＲＣ）の蒸着。
７．その後の焼結（混焼）を伴う前面および背面の金属被覆のためのスクリーン印刷。
８．端部絶縁。
【００３５】
図３：９つの工程ステップを含む、１ステップのドーピングによる、選択エミッタを含むソーラーセルの製造のための新しい工程の変形工程Ｃ。
この図において示されるステップは、以下のようである。
１．テクスチャリング（このステップにおいて、ＫＯＨ／イソプロパノールまたはＨＦ／ＨＮＯ３で、表面テクスチャリングが実施される）。
２．ＰＳＧエッチング、４０Ω／ｓｑ拡散（ＰＯＣｌ３）。
３．エッチングマスクの局所インクジェット印刷。
４．１００Ω／ｓｑの伝導率を得るための、ＨＦ／ＨＮＯ３溶液によるＰＳＧ層（リン珪酸ガラス層）およびシリコン層の局所エッチング。
５．エッチングマスクの剥離。
６．ＰＳＧエッチング。
７．窒化ケイ素（ＳｉＮｘ）の蒸着のための、プラズマを援用する型式の化学気相成長（ＰＥＣＶＤ）による、反射防止用コーティング（ＡＲＣ）の蒸着。
８．その後の焼結を伴う、表面の金属被覆のための、前面および背面のスクリーン印刷。
９．端部絶縁。
【００３６】
図４：本発明による工程を示す。
この図に示されたステップは、以下のようである。
１．テクスチャリング（このステップにおいて、ＫＯＨ／イソプロパノールまたはＨＦ／ＨＮＯ３で、表面テクスチャリングが実施される）。
２．ＰＳＧエッチング、４０Ω／ｓｑ拡散（ＰＯＣｌ３）。
３．１００Ω／ｓｑの抵抗を得るための、ＳｏｌａｒＥｔｃｈ（登録商標）を印刷した、ＰＳＧ層（リン珪酸ガラス層）およびシリコン層の局所エッチング。
４．脱イオン化された水および／または０．０５％のＫＯＨ溶液による洗浄。
５．ＰＳＧエッチング。
６．窒化ケイ素（ＳｉＮｘ）の蒸着のための、プラズマを援用する型式の化学気相成長（ＰＥＣＶＤ）を使用した、反射防止用コーティング（ＡＲＣ）の蒸着。
７．その後の焼結を伴う、全面および背面の表面の金属被覆のための、前面および背面のスクリーン印刷。
８．端部絶縁。
【００３７】
図５：順序が変更された工程を示す。
この図に示されたステップは、以下のようである。
１．テクスチャリング（このステップにおいて、ＫＯＨ／イソプロパノールまたはＨＦ／ＨＮＯ３で、表面テクスチャリングが実施される）。
２．ＰＳＧエッチング、４０Ω／ｓｑ拡散（ＰＯＣｌ３）。
３．ＰＳＧエッチング。
４．１００Ω／ｓｑの抵抗を得るための、ＳｏｌａｒＥｔｃｈ（登録商標）を印刷した、Ｓｉ−エッチング。
５．脱イオン化された水および／または０．０５％のＫＯＨ溶液による洗浄。
６．窒化ケイ素（ＳｉＮｘ）の蒸着のための、プラズマを援用する型式の化学気相成長（ＰＥＣＶＤ）を使用した、反射防止用コーティング（ＡＲＣ）の蒸着。
７．その後の焼結を伴う、全面および背面の表面の金属被覆のための、前面および背面のスクリーン印刷。
８．端部絶縁。
【００３８】
図６：背面端部絶縁を伴う、本発明による工程を示す。
この図に示されたステップは、以下のようである。
１．テクスチャリング（このステップにおいて、ＫＯＨ／イソプロパノールまたはＨＦ／ＨＮＯ３で、表面テクスチャリングが実施される）。
２．ＰＳＧエッチング、４０Ω／ｓｑ拡散（ＰＯＣｌ３）。
３．ＳｏｌａｒＥｔｃｈ（登録商標）ＳｉＤまたはＨＮＯ３／ＨＦによる、背面端部絶縁。
４．１００Ω／ｓｑの抵抗を得るための、ＳｏｌａｒＥｔｃｈ（登録商標）を印刷した、局所ＰＳＧ（リン珪酸ガラス）およびＳｉエッチング。
５．脱イオン化された水および／または０．０５％のＫＯＨ溶液による洗浄。
６．ＰＳＧエッチング。
７．窒化ケイ素（ＳｉＮｘ）の蒸着のための、プラズマを援用する型式の化学気相成長（ＰＥＣＶＤ）を使用した、反射防止用コーティング（ＡＲＣ）の蒸着。
８．その後の焼結を伴う、全面および背面の表面の金属被覆のための、前面および背面のスクリーン印刷。
【００３９】
図７：背面端部絶縁を伴う、順序が変更された工程を示す。
この図に示されたステップは、以下のようである。
１．テクスチャリング（このステップにおいて、ＫＯＨ／イソプロパノールまたはＨＦ／ＨＮＯ３で、表面テクスチャリングが実施される）。
２．ＰＳＧエッチング、４０Ω／ｓｑ拡散（ＰＯＣｌ３）。
３．ＳｏｌａｒＥｔｃｈ（登録商標）ＳｉＤまたはＨＮＯ３／ＨＦによる、背面端部絶縁。
４．ＰＳＧエッチング。
５．１００Ω／ｓｑの抵抗を得るための、ＳｏｌａｒＥｔｃｈ（登録商標）を印刷した、Ｓｉエッチング。
６．脱イオン化された水および／または０．０５％のＫＯＨ溶液による洗浄。
７．窒化ケイ素（ＳｉＮｘ）の蒸着のための、プラズマを援用する型式の化学気相成長（ＰＥＣＶＤ）を使用した、反射防止用コーティング（ＡＲＣ）の蒸着。
８．前面および背面のスクリーン印刷、焼結（混焼）。
【００４０】
図８：シリコン表面上の、本発明のエッチングペーストの効果であって、１０００倍に拡大された顕微鏡写真は、マーキングされた左側の処理されたシリコン表面および右側の処理されていない表面を示す。
図９：本発明のエッチングペーストで処理された、図８の領域１のＥＤＸ解析である。
図１０：図８の処理されていない領域１のＥＤＸ解析である。
図１１：磨かれたＳｉウェファ上の“浅い”エミッタおよび“深い”エミッタのリン濃度のためのＥＣＶプロファイル。
図１２：電流／電圧特性線を介した標準ソーラーセルと比較した、本発明のワンステップのエミッタを含む、ソーラーセルの効率性を示す。
測定値：
Ｉｓｃ＝５．２８３Ａ；  Ｉｓｃ＝５．１６５
Ｖｏｃ＝６２４ｍＶ；  Ｖｏｃ＝６１８ｍＶ
ＦＦ＝７６．２％；  ＦＦ＝７６．４％
Ｅｆｆ＝１６．９４％；  Ｅｆｆ＝１６．４０％
図１３：ウェファ上の選択エミッタの製造のための、可能性のある印刷レイアウト（スクリーン部分）の例。例として、印刷スクリーンのための一部分が示される（帯の数は約７３、幅１．７ｍｍ、母線の数は２、幅は２．０ｍｍ）。
【００４１】
さらなる詳細において、本発明の保護範囲である、ワンステップのエミッタを含むソーラーセルの製造、および、そこに利用されるエッチングペーストを製造するための本発明による工程の例が、本発明をさらに理解および説明するために与えられる。これらの例はまた、可能性のある変形工程、または、エッチングステップのための適したペースト組成の可能のある変形を説明する役目をする。一般妥当性のために発明の原理が示されたが、一方で、前記例は、本発明の保護範囲をこれらに限定するものではない。
【００４２】
例、詳細な説明および特許請求の範囲に与えられた温度は、常に℃である。特に示されない限り、コンテンツ・データは、重量％または重量比として与えられる。
さらに、言うまでもなく、与えられた例および残りの詳細な説明の両方において、組成内に存在する成分量は、全体の組成に基づいて、加え合わせた結果は常に１００重量％、１００ｍｏｌ％または１００容量％にしかならないようにされ、たとえ示された範囲のパーセンテージから高い値が現れるかもしれない場合でも、これを超えることはない。特に示されない限り、％データは、ボリュームデータとして示される比率を除いて、重量％である。
【００４３】
本発明のソーラーセルの製造：
ソーラーセルの反射の低減は、一般的に、好ましくはＮａＯＨ溶液およびイソプロパノールを含むアルカリ溶液、または、ＨＦおよびＨＮＯ３の酸混合物から成る酸性溶液によるテクスチャリングにより達成される。
テクスチャリングの後、表面は、温かい脱塩水を伴う酸含有水溶液で洗浄、または、次の順序において加熱炉内で処理される：
ＨＦ、ＨＣＩ、ＨＦ、温かい脱塩水、ＨＦ、加熱炉内での処理。
【００４４】
ウェファ表面の洗浄を行った後、拡散ステップにおいてワンステップのエミッタ（深いエミッタ）が形成される。これは一括工程であって、そこではウェファの表面は、８００℃より高く、高くても８９５℃の温度で、約１時間のコースの間、好ましくは約７０分のコースの間、リンでドーピングされる。約７０分の後、要求される約４０ｏｈｍ／ｓｑの伝導率が達成される。
いわゆる“浅いエミッタ”は、適したエッチングペーストでのエッチングにより、シリコンウェファ上に製造され、そこではエッチングペーストがスクリーン印刷により適用される。例えば、ｉｓｉｓｈａｐｅ  ＳｏｌａｒＥｔｃｈ  ＢＥＳ（登録商標）等の、リン酸含有エッチングペーストは、この目的に適用され、代替として、ｉｓｉｓｈａｐｅ  ＳｏｌａｒＥｔｃｈ  ＳｉＳ（ＫＯＨを含む）（登録商標）等の、ＫＯＨ含有のエッチングペーストが、エッチングステップのために適用可能である。
【００４５】
ペーストは、Ｂａｃｃｉｎｉ  ｐｒｉｎｔｅｒ（登録商標）（４つのカメラを伴う）という名前で販売されている、スクリーン印刷機械を利用して適用可能である。このエッチングペーストは、例えば、２８０ｍｅｓｈ／ｉｎｃｈ仕様および２５μｍのワイヤ径を伴うＫｏｅｎｅｎ（登録商標）のスクリーンを利用して印刷可能である。スクリーンの取り付け角度は、好ましくは２２．４°である。使用されるスクリーンエマルジョンは、Ｋｉｓｓｅｌ＆Ｗｏｌｆ（登録商標）のＡｚｏｋｏｌ  Ｚ１３０（登録商標）である。ペーストは、８０ｓｈｏｒｅのドクター（Ｄｏｃｔｏｒ）硬度を有するダイヤモンドドクター（ｄｉａｍｏｎｄ  ｄｏｃｔｏｒ）を利用して、良好に印刷可能である。
間隔：１．２ｍｍ；  圧力：７０Ｎ
速度：１５０ｍｍ／ｓ
【００４６】
エッチングペーストは、ライン幅１．７ｍｍおよびライン間隔２００μｍで適用される（図１３のスケッチを参照）。エッチングのために、印刷されたウェファは、約５分間、４００℃まで熱せられる（この方法で、エッチングペーストがアクティブになる）。この目的のためにベルト炉が利用される。炉は、４つの加熱ゾーンに分割される。ゾーン１は５５０℃、ゾーン２は４００℃、ゾーン３は４００℃、ゾーン４は３００℃に設定される。ベルト速度は、５１ｃｍ／ｍｉｎである。エッチングされたウェファは、次にＳｃｈｍｉｄ（登録商標）インライン洗浄ユニットを利用して洗浄される。洗浄は、２つのステップで実施される。第一のステップにおいて、ウェファは、パススルー（pass-through）超音波バス（２×５００Ｗ、４０ｋＨｚ）において洗浄され、第二のステップにおいて、両側に水ジェットが利用され、後に乾燥される（圧縮空気）。
ＰＳＧエッチングおよび湿式化学表面洗浄は、ＨＦ、温かい脱塩水、再びＨＦで実施される。
【００４７】
一側上のＬＰＣＶＤ  ＳｉＮｘ蒸着は、７９０℃まで実施される（ＬＰＣＶＤ＝低圧化学蒸着）。
９０ｎｍの層厚の蒸着のための工程期間は、２時間である。
Ｓｉ３Ｎ４の蒸着のために利用される反応ガスは、ジクロロシランおよびＮＨ３である。
端部絶縁は、インラインレーザー端部絶縁、または、適したエッチング工程により実施することができる。
必要な背面コンタクトは、以下の条件の下で製造される。
【００４８】
ペーストは、Ｂａｃｃｉｎｉ  ｐｒｉｎｔｅｒ（登録商標）（４つのカメラを伴う）という名前で販売されている、スクリーン印刷機械を利用して適用可能である。Ａｇ／Ａｌペーストが、標準的に利用される。説明された工程のために、ＤｕＰｏｎｔ  ＰＶ５０２（登録商標）ペーストが利用される。ペーストは、例えば、２３０ｍｅｓｈ／ｉｎｃｈ仕様および３６μｍのワイヤ径を伴うＫｏｅｎｅｎ（登録商標）のスクリーンを利用して印刷される。スクリーンの取り付け角度は、好ましくは４５°である。使用されるスクリーンエマルジョンは、Ｋｏｅｎｅｎ（登録商標）のＩＳＡＲ（登録商標）である。ペーストは、６０ｓｈｏｒｅのドクター（Ｄｏｃｔｏｒ）硬度を有するダイヤモンドドクター（ｄｉａｍｏｎｄ  ｄｏｃｔｏｒ）を利用して、良好に印刷可能である。ペースト印刷のために、以下のパラメータが設定される。：間隔１．２ｍｍ；圧力：７０Ｎ；速度：１５０ｍｍ／ｓ。２つのバスバーが、５ｍｍ×１２４ｍｍの寸法で、Ａｇ／Ａｌペーストを利用して背面上に印刷される。印刷されるペーストの厚さは、１５μｍである。印刷されたウェファは、乾燥のために、約３分間、２００℃まで温められる。この目的のために、ベルト炉が利用される。
【００４９】
アルミニウムＢＳＦコンタクト
ペーストは、Ｂａｃｃｉｎｉ  ｐｒｉｎｔｅｒ（登録商標）（４つのカメラを伴う）という名前で販売されている、スクリーン印刷機械を利用して適用可能である。説明された工程のために、ＤｕＰｏｎｔ  Ｃｏｍｐ．ＰＶ３８１（登録商標）アルミニウムペーストが利用される。ペーストは、例えば、３３０ｍｅｓｈ／ｉｎｃｈ仕様および３４μｍのワイヤ径を伴うＫｏｅｎｅｎ（登録商標）のスクリーンを利用して印刷することができる。スクリーンの取り付け角度は、好ましくは４５°である。使用されるスクリーンエマルジョンは、Ｋｏｅｎｅｎ（登録商標）のＩＳＡＲ（登録商標）である。ペーストは、６０ｓｈｏｒｅのドクター（Ｄｏｃｔｏｒ）硬度を有するダイヤモンドドクター（ｄｉａｍｏｎｄ  ｄｏｃｔｏｒ）を利用して、良好に印刷可能である。ペースト印刷のために、以下のパラメータが設定される。：間隔１．２ｍｍ；圧力：７０Ｎ；速度：１５０ｍｍ／ｓ。標準Ａｌペーストを利用して背面全体が印刷される。印刷されるペーストの厚みは、２２μｍである。ペーストの量は、２．６４ｍｇ／ｃｍ２である。印刷されたウェファは、乾燥のために、約３分間、２９０℃まで温められる。この目的のために、ベルト炉が利用される。
【００５０】
高くドーピングされた領域（ライン）における前面コンタクト
ペーストは、Ｂａｃｃｉｎｉ  ｐｒｉｎｔｅｒ（登録商標）（４つのカメラを伴う）という名前で販売されている、スクリーン印刷機械を利用して適用可能である。説明された工程のために、ＤｕＰｏｎｔ  Ｃｏｍｐ．ＰＶ１４５（登録商標）銀ペーストが利用される。ペーストは、２８０ｍｅｓｈ／ｉｎｃｈ仕様および２５μｍのワイヤ径を伴うＫｏｅｎｅｎ（登録商標）のスクリーンを利用して印刷される。スクリーンの取り付け角度は、好ましくは２２．５°である。使用されるスクリーンエマルジョンは、Ｋｏｅｎｅｎ（登録商標）のＩＳＡＲ（登録商標）である。ペーストは、６０ｓｈｏｒｅのドクター（Ｄｏｃｔｏｒ）硬度を有するダイヤモンドドクター（ｄｉａｍｏｎｄ  ｄｏｃｔｏｒ）を利用して、良好に印刷可能である。ペースト印刷のために、以下のパラメータが設定される。：間隔１．２ｍｍ；圧力：７０Ｎ；速度：１６０ｍｍ／ｓ。２つの母線およびフィンガー（fingers）を伴う前面レイアウトが、銀ペーストを利用して印刷される。ライン幅は８０μｍで、フィンガー間の間隔は１．７ｍｍである。印刷されるペーストの幅は、約２０μｍである。印刷されたウェファは、乾燥のために、約３分間、２９０℃まで温められる。この目的のために、ベルト炉が利用される。
【００５１】
燃焼条件
金属ペーストを利用したシリコンウェファの印刷は、ＩＲベルト炉を通して送達され、最高温度８８０℃まで焼かれる。この加熱ステップは、有機ペースト要素を焼き尽くすこと、および、金属粒子およびガラス原料要素の焼結および溶融を行うことの両方の役目を果たす。これは、長い期間安定な、表面コンタクトを製造する（先行技術：“混焼”および“ＡＲＣ燃焼”）。焼き尽くすために、７つのゾーンを伴うベルト炉が、示された工程において利用される。温度プロファイルは、２５０−３５０−４００−４８０−５６０−５６０−８８０℃である。ベルト速度は、１．５ｍ／ｍｉｎである。
【００５２】
選択エミッタの性質
浅いエミッタをエッチングするために、ｉｓｉｓｈａｐｅ  ＳｏｌａｒＥｔｃｈ  ＢＥＳ（登録商標）エッチングペーストが利用される。以前にドーピングされた、層抵抗４０ｏｈｍ／ｓｑを有する深いエミッタは、層抵抗１００ｏｈｍ／ｓｑにエッチングされる。この目的のためには、約４０〜５０ｎｍのエッチング深さが必要である。
図１１に示されるように、この方法で製造されたエミッタは、蒸着の深さに関連したリン濃度のプロファイル特性を有する。
製造されるソーラーセルの特性をあきらかにするために、製造されるソーラーセルの電流−電圧特性線（Ｉ−Ｖ）は、標準条件（ＳＴＣ１０００Ｗ／ｓｑｍ、ＡＭ１．５、温度：２５℃）の下で、太陽光シミュレータ（Ｘｅ  アークランプ）を利用して測定される（図１２）。
対応する測定によって、標準のソーラーセルの効率と比較して、０．５％増加した効率を伴うワンステップ選択エミッタを含むソーラーセルが、本発明の工程を用いて製造可能であることが示された。
【００５３】
エッチングペーストの例
例１
１４ｇのポリビニルピロリドンが、活発な撹拌のもとに以下から成る溶媒混合物に加えられる。
１２５ｇのリン酸（８５％）および
ＤＭＳＯ（１：１）と混合された、７５ｇのジエチレングリコールモノエチルエーテル（ＤＥＧＭＥＥ）。
６４ｇのカーボンブラックが、透明な均一混合物に加えられ、混合物がさらに２時間掻き混ぜられる。
例２
１６ｇのポリビニルピロリドンが、活発な撹拌のもとに以下から成る溶媒混合物に加えられる。
７４．５ｇのリン酸（８５％）および
ＤＭＳＯ（１：１）と混合された、７５ｇのジエチレングリコールモノエチルエーテル（ＤＥＧＭＥＥ）。
５０ｇのＣｅｒｉｄｕｓｔ（登録商標）が、透明な均一混合物に加えられ、混合物がさらに２時間掻き混ぜられる。
【００５４】
例３
１７ｇのポリビニルピロリドンが、活発な撹拌のもとに以下から成る溶媒混合物に加えられる。
１６５ｇのリン酸（８５％）および
ＤＭＳＯ（１：１）と混合された、８５ｇのジエチレングリコールモノエチルエーテル（ＤＥＧＭＥＥ）。
７０ｇのＣｅｒｉｄｕｓｔ９２０２Ｆ（登録商標）が、純均一混合物に加えられ、混合物がさらに２時間掻き混ぜられる。
例４
ＫＯＨを含む、代替のエッチングペースト
１５ｇのヒドロキシプロピルセルロースが、活発な撹拌のもとに以下から成る溶媒混合物に加えられる。
２５０ｇのＫＯＨ溶液（６０％）および
５００ｇのγ-ブチロラクトン。
７０ｇのＣｅｒｉｄｕｓｔ９２０２Ｆ（登録商標）が、純均一混合物に加えられ、混合物がさらに２時間掻き混ぜられる。
すぐに利用できるペーストは、２８０ｍｅｓｈステンレス−スチールが織り込まれたスクリーンを利用して、印刷可能である。原則として、ポリエステルまたは同様のスクリーン素材もまた利用可能である。
保存において、用意されたエッチングペーストは、有利なエッチング特性を保持して、長期間に渡って保存容器の中で安定することが確認された。
有利な特性を有する、本発明の要素のさらなる例は、以下の表１に示される。
【表１−１】
2013509695.tif 000003
【表１−２】
2013509695.tif 000004
【図１】
2013509695.tif 000005
【図２】
2013509695.tif 000006
【図３】
2013509695.tif 000007
【図４】
2013509695.tif 000008
【図５】
2013509695.tif 000009
【図６】
2013509695.tif 000010
【図７】
2013509695.tif 000011
【図８】
2013509695.tif 000012
【図９】
2013509695.tif 000013
【図１０】
2013509695.tif 000014
【図１１】
2013509695.tif 000015
【図１２】
2013509695.tif 000016
【図１３】
2013509695.tif 000017
【国際調査報告】
2013509695.tif 000018
2013509695.tif 000019
2013509695.tif 000020
2013509695.tif 000021
2013509695.tif 000022
2013509695.tif 000023
2013509695.tif 000024
2013509695.tif 000025