(57)【要約】  本発明の諸実施形態は、太陽電池デバイスの１つまたは複数の活性領域および金属コンタクト構造を形成するための新規な諸方法を用いた、高効率太陽電池の形成を企図するものである。一実施形態では、これらの方法が、太陽電池基板の表面を覆うブランケット誘電体層を貫通してポイントコンタクトを画定するために使用する、さまざまなエッチングプロセスおよびパターニングプロセスの使用を含む。この方法は一般に、エッチング剤を堆積させることを含み、このエッチング剤は、太陽電池デバイスへの電気コンタクトをそれを通じて形成することのできる所望のパターンを、誘電体層内に形成することを可能にするものである。
2011503910.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽電池デバイスを形成する方法であって、
基板の表面上に誘電体層を形成するステップと、
前記誘電体層の複数の領域上にエッチング剤を配設するステップと、
所望の温度に前記基板を加熱し、前記複数の領域内の前記誘電体層の少なくとも一部分を前記エッチング剤に除去させ、前記基板の前記表面の複数の領域を露出させるステップと、
前記表面の前記露出領域上に導電層を堆積させるステップと
を含む方法。
【請求項２】
前記加熱するステップが、前記基板を約１００〜３００℃の温度に加熱するステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記エッチング剤がフッ化アンモニウムを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記エッチング剤が、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリエチレングリコール−ポリプロピレングリコール−ブロック−コポリマー、およびグリセリンからなる群から選択された界面活性剤をさらに含む、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記エッチング剤が、リン、ホウ素、ヒ素、アンチモン、アルミニウム、インジウム、およびガリウムからなる群から選択された元素を含有するドーピング材料をさらに含む、請求項３に記載の方法。
【請求項６】
前記加熱するステップが、前記基板を約８００℃を上回る温度に加熱するステップを含む、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記加熱するステップが、前記基板を約５０℃〜３００℃の第１の温度に加熱し、次いで前記基板を約８００℃を上回る第２の温度に加熱するステップを含む、請求項５に記載の方法。
【請求項８】
前記誘電体層が、結晶シリコン基板を備えた前記基板の前記表面の上に形成された酸化シリコンまたは窒化シリコンを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記誘電体層が非晶質シリコン層をさらに備える、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記複数の領域が、サイズが約１００マイクロメートルよりも大きく、かつ中心間隔約２ｍｍ未満に離隔されたフィーチャからなるアレイを備える、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記複数の領域が、サイズが約１０００マイクロメートル未満のフィーチャからなるアレイを備える、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記表面の前記露出領域上に導電層を堆積させるステップが、前記太陽電池デバイスの形成における、前記基板を所望の温度に加熱した後の実質的に次のステップである、請求項４に記載の方法。
【請求項１３】
太陽電池デバイスを形成する方法であって、
基板の表面上に、１種または複数種のドーピング元素を含む誘電体層を形成するステップと、
前記誘電体層の複数の領域上に、フッ化アンモニウムを含むエッチング剤を配設するステップと、
所望の温度に前記基板を加熱し、前記誘電体層の少なくとも一部分を前記エッチング剤に除去させ、前記基板の前記表面の複数の露出領域を形成するステップと、
前記露出領域内のシリコン含有領域上に導電層を堆積させるステップと
を含む方法。
【請求項１４】
前記１種または複数種のドーピング元素が、リン、ホウ素、ヒ素、アンチモン、アルミニウム、インジウム、およびガリウムからなる群から選択される、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記加熱するステップが、前記基板を約５０℃〜３００℃の第１の温度に加熱し、次いで前記基板を約８００℃を上回る第２の温度に加熱するステップを含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１６】
複数の領域が、サイズが約１００マイクロメートルよりも大きく、かつ中心間隔約２ｍｍ未満に離隔されたフィーチャからなるアレイを備える、請求項１３に記載の方法。
【請求項１７】
複数の領域が、サイズが約１０００マイクロメートル未満のフィーチャからなるアレイを備える、請求項１３に記載の方法。
【請求項１８】
前記表面の前記露出領域上に導電層を堆積させるステップが、前記太陽電池デバイスの形成における、前記基板を所望の温度に加熱した後の実質的に次のステップである、請求項１４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の諸実施形態は、一般に、光起電力電池の製作に関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽電池は、太陽光を直接電力に変換する光起電力デバイスである。最も一般的な太陽電池材料はシリコンであり、これは単結晶基板またはマルチ結晶（ｍｕｌｔｉｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ）基板の形をとり、ときにウェーハと呼ばれることもある。シリコンベースの太陽電池を形成して電気を発生させる償却コストは、従来方法を用いて電気を発生させるコストよりも高いため、太陽電池を形成するコストを低減させるための取り組みが行われている。
【０００３】
さまざまな手法により、太陽電池の活性領域および太陽電池の電流伝導金属ライン、すなわち導体を製作することが可能になっている。しかし、これまでのそうした製作方法に伴ういくつかの問題がある。例えば、形成プロセスが、太陽電池を完成させるのに必要なコストを増大させる複雑な多段階プロセスである。
【発明の概要】
【０００４】
したがって、太陽電池を形成するために基板の表面上に形成される、活性領域および電流伝導領域を形成するための改善された方法および装置が必要とされている。
【０００５】
本発明は一般に、太陽電池デバイスを形成する方法であって、基板の表面上に誘電体層を形成するステップと、誘電体層の複数の領域上にエッチング剤（ｅｔｃｈａｎｔ  ｍａｔｅｒｉａｌ）を配設するステップと、所望の温度に基板を加熱し、複数の領域内の誘電体層の少なくとも一部分をエッチング剤に除去させ、基板の表面の複数の領域を露出させるステップと、表面の露出領域上に導電層を堆積させるステップとを含む方法を提供する。本方法の諸実施形態はさらに、基板を所望の温度に加熱した十分（ｓｕｂｓｔａｎｔｉａｌｌｙ）後に、導電層が表面の露出領域上に堆積され、したがって他の主要な太陽電池形成プロセスがこれらのプロセスステップ間に実施されないプロセスシーケンスを提供することができる。例えば、基板加熱プロセスと導電層堆積プロセスの間に、基板に対して湿式処理ステップが実施されない。
【０００６】
本発明は、太陽電池デバイスを形成する方法であって、基板の少なくとも１つの表面上に、１種または複数種のドーピング元素を含む誘電体層を形成するステップと、誘電体層の複数の領域上に、フッ化アンモニウムを含むエッチング剤を配設するステップと、所望の温度に基板を加熱し、誘電体層の少なくとも一部分をエッチング剤に除去させるステップと、シリコン含有領域上に導電層を堆積させるステップとを含む方法も提供する。
【０００７】
本発明の上で列挙した特徴を詳細に理解することができるように、上で簡潔に要約した本発明のより特定の説明を、そのいくつかが添付の図面に示してある諸実施形態を参照して行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１Ａ】本発明の一実施形態によるシーケンス内の一段階中の太陽電池の概略断面図である。
【図１Ｂ】本発明の一実施形態によるシーケンス内の別の段階中の太陽電池の概略断面図である。
【図１Ｃ】本発明の一実施形態によるシーケンス内のまた別の段階中の太陽電池の概略断面図である。
【図１Ｄ】本発明の一実施形態によるシーケンス内のまた別の段階中の太陽電池の概略断面図である。
【図１Ｅ】本発明の一実施形態によるシーケンス内のまた別の段階中の太陽電池の概略断面図である。
【図１Ｆ】本発明の一実施形態によるシーケンス内のまた別の段階中の太陽電池の概略断面図である。
【図１Ｇ】本発明の一実施形態によるシーケンス内のまた別の段階中の太陽電池の概略断面図である。
【図２】本発明の諸実施形態による、太陽電池をメタライゼーションするための方法のフローチャートである。
【図３】Ａは、本発明の諸実施形態による、基板の表面上に形成された導電性パターンを有する太陽電池の側断面図であり、Ｂは、本発明の諸実施形態による、表側メタライゼーション相互接続パターン完成時の太陽電池の等角図である。
【図４】Ａ〜Ｄは、本発明の一実施形態によるシーケンス内の異なる段階中の太陽電池の概略側面図である。
【図５】本発明の諸実施形態による、太陽電池をメタライゼーションするための方法のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
話を分かりやすくするために、適用可能な場合には、図相互間で共通の同一要素を示すために同一の参照符号を使用している。ある実施形態の特徴を、さらに列挙しなくても他の実施形態に組み込めることが企図される。
【００１０】
本発明の諸実施形態は、太陽電池デバイスの１つまたは複数の活性領域および金属コンタクト構造を形成するための新規な諸方法を用いた、高効率太陽電池の形成を企図するものである。一実施形態では、これらの方法が、太陽電池基板の表面を覆うブランケット誘電体層を貫通してポイントコンタクトを画定するために使用する、さまざまなエッチングプロセスおよびパターニングプロセスの使用を含む。この方法は一般に、エッチング剤を堆積させることを含み、このエッチング剤は、太陽電池デバイスへの電気コンタクトをそれを通じて形成することのできる所望のパターンを、誘電体層内に形成することを可能にするものである。さまざまな技法を使用して、太陽電池の活性領域および金属コンタクト構造を形成することができる。本発明の恩恵を受けることができる太陽電池基板（例えば図１Ａの基板１１０）は、フレキシブル基板を含み、フレキシブル基板は、有機材料、単結晶シリコン、マルチ結晶シリコン、ポリ結晶（ｐｏｌｙｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ）シリコン、ゲルマニウム（Ｇｅ）、ガリウムヒ素（ＧａＡｓ）、テルル化カドミウム（ＣｄＴｅ）、硫化カドミウム（ＣｄＳ）、銅インジウムガリウムセレン化物（ＣＩＧＳ）、銅インジウムセレン化物（ＣｕＩｎＳｅ２）、ガリウムインジウムリン化物（ＧａＩｎＰ２）を含有する活性領域、ならびにＧａＩｎＰ／ＧａＡｓ／ＧｅまたはＺｎＳｅ／ＧａＡｓ／Ｇｅ基板などのヘテロ接合セルを有することができ、それらは太陽光を電力に変換するために使用される。一実施形態では、基板１１０が、以下で図４Ａ〜４Ｄに関連して論じる、基板３１０内に示すタイプに類似したｐ−ｎ接合型構造を備え、その上に形成された誘電体層（例えば参照符号１１１または３１１）を有する。
【００１１】
太陽電池形成プロセス
図１Ａ〜１Ｇは、太陽電池１００の表面１２０上にコンタクト構造を形成するために使用する処理シーケンス内の異なる段階中の太陽電池基板１１０の概略断面図である。図２は、太陽電池上に１つもしくは複数の活性領域および／またはコンタクト構造を形成するために使用するプロセスシーケンス２００を示す。図２に見られるシーケンスは、図１Ａ〜１Ｇに示す段階に対応し、それらについて本明細書で論じる。
【００１２】
ボックス２０２において、図１Ａに示すように、基板１１０の少なくとも１つの表面上に誘電体層１１１が形成される。一実施形態では、誘電体層１１１は、シリコン含有基板の表面１２０上に形成された、二酸化シリコン層などの酸化シリコン層である。酸化シリコン含有誘電体層１１１は、炉アニーリングプロセスなどの従来の熱酸化プロセス、急速熱酸化プロセス、大気圧もしくは低圧ＣＶＤプロセス、プラズマＣＶＤプロセス、ＰＶＤプロセスを用いて形成することができ、またはスプレーオン（ｓｐｒａｙｅｄ−ｏｎ）堆積プロセス、スピンオン堆積プロセス、ロールオン（ｒｏｌｌ−ｏｎ）堆積プロセス、スクリーン印刷堆積プロセス、もしくは他の類似のタイプの堆積プロセスを用いて施与することができる。一実施形態では、誘電体層１１１が、厚さ約５０Å〜約３０００Åの二酸化シリコン層である。別の実施形態では、誘電体層が、厚さ約２０００Å未満の二酸化シリコン層である。一実施形態では、表面１２０が、形成される太陽電池デバイスの裏側である。酸化シリコンタイプの誘電体層の形成についての議論は、本明細書に記載する本発明の範囲に関して限定するものではないことに留意されたい。というのも、誘電体層１１１は、他の従来の堆積プロセス（例えばＰＥＣＶＤ堆積）を用いて形成することもでき、かつ／または他の誘電体材料から形成することもできるためである。一実施形態では、誘電体層１１１は、シリコン含有基板の表面１２０上に形成される、約１００Å〜約１０００Åの厚さを有する窒化シリコン層である。一実施形態では、酸化シリコンまたは窒化シリコンの形成プロセスが、カリフォルニア州サンタクララのＡｐｐｌｉｅｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ  Ｉｎｃ．から入手可能なＶａｎｔａｇｅ  ＲａｄｉａｎｃｅＰｌｕｓ（商標）ＲＴＰ、Ｖａｎｔａｇｅ  ＲａｄＯｘ（商標）ＲＴＰ、もしくはＡｐｐｌｉｅｄ  Ｐｒｏｄｕｃｅｒ  ＤＡＲＣ（登録商標）、または他の類似のチャンバ内で実施される。
【００１３】
別の実施形態では、誘電体層１１１が、酸化シリコン／窒化シリコン層積層体（例えば、酸化シリコン層（例えば厚さ約２０Å〜約３０００Åの１層または複数の層）および窒化シリコン層（例えば厚さ約１００Å〜約１０００Åの１層または複数の層））、非晶質シリコン／酸化シリコン層積層体（例えば、非晶質シリコン層（例えば厚さ約３０〜１００Å）および酸化シリコン層（例えば厚さ約１００〜３０００Å））、または非晶質シリコン／窒化シリコン積層体（例えば、非晶質シリコン層（例えば厚さ約３０〜１００Å）および窒化シリコン層（例えば厚さ約１００〜１０００Å））などの多層膜積層体を備える。一例では、シリコン基板上に５０Åの非晶質シリコン層がＣＶＤプロセスを用いて堆積され、次いで、７５０Åの窒化シリコン層がＣＶＤまたはＰＶＤプロセスを用いて堆積される。別の例では、シリコン基板上に５０Åの酸化シリコン層が急速熱酸化プロセスを用いて形成され、次いで、酸化シリコン層上に７５０Åの窒化シリコンがＣＶＤまたはＰＶＤプロセスを用いて堆積される。本明細書で論じる非晶質シリコン層、窒化シリコン、または酸化シリコンを形成するように適合させることができる堆積チャンバおよび／またはプロセスの一例が、２００８年７月２３日出願の、本願の譲受人に譲渡された同時係属の米国特許出願第１２／１７８，２８９号［代理人整理番号：ＡＰＰＭ１１０７９．Ｐ３］、および２００８年８月２９日出願の、本願の譲受人に譲渡された米国特許出願第１２／２０２，２１３号［代理人整理番号：ＡＰＰＭ１２７０５］にさらに論じられており、そのどちらも参照によりその全体を本明細書に組み込む。
【００１４】
ボックス２０４において、下にある基板表面（例えばシリコン）への電気コンタクトが形成されることになる所望のパターンを形成および画定するために、誘電体層１１１上にエッチング剤１２１が、従来のインクジェット印刷、ゴムスタンピング、スクリーン印刷、または他の類似のプロセスを用いて選択的に堆積される（図１Ｂ）。一実施形態では、中心間隔２ｍｍ未満に配置されたサイズが約１００〜約１０００μｍの範囲のフィーチャからなるアレイを有するポリエステルマスクを通じてエッチング剤が印刷されるスクリーン印刷プロセスによって、誘電体層１１１上にエッチング剤が配設される。一例では、誘電体層１１１内に形成されることになるフィーチャが、円形の穴、溝、矩形の穴、六角形の穴、または他の所望の形状である。一例では、エッチング剤が、サイズが約１００μｍよりも大きく、かつ中心間隔約１〜２ｍｍ未満に配置されたフィーチャからなるアレイを有するポリエステルマスクを通じて印刷される。別の例では、フィーチャは、サイズが約１０００μｍ未満であり、かつ中心間隔約１〜２ｍｍ未満に配置される。一例では、スクリーン印刷プロセスが、カリフォルニア州サンタクララのＡｐｐｌｉｅｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ  Ｉｎｃ．の一部門であるＢａｃｃｉｎｉ  Ｓ．ｐ．Ａから入手可能なＳｏｆｔＬｉｎｅ（商標）内で実施される。
【００１５】
一実施形態では、エッチング剤１２１が、誘電体層１１１をエッチングするように配合されたフッ化アンモニウム（ＮＨ４Ｆ）含有材料である。一例では、エッチング剤が、フッ化アンモニウム（ＮＨ４Ｆ）２００ｇ／ｌ、分子量２０００のポリエチレングリコール（ＰＥＧ）５０ｇ／ｌ、およびエチルアルコール５０ｇ／ｌを含有し、体積１リットルの残部が脱イオン水である。図１Ｃは、誘電体層１１１上に堆積されたある量のエッチング剤１２１のクローズアップ図である。別の例では、エッチング剤１リットルが、６：１ＢＯＥエッチング溶液９０ミリリットル、分子量５００のポリエチレングリコール（ＰＥＧ）５ｇ、およびエチルアルコール５ｇを含有し、体積１リットルの残部が脱イオン水である。エッチング溶液中の追加成分は一般に、誘電体層１１１の効果的な「濡れ」を促進するとともに、誘電体層１１１内に形成されるパターンに影響を及ぼす可能性がある拡がり量を最小限に抑えるように選択される。ポリエチレンオキシド（すなわちポリエチレングリコール）ベースの材料および他の関連材料が、エッチング剤中の界面活性剤としてうまく機能するとともに、それらはまた、２５０℃を超える温度で分解して揮発性副生物を形成し、それにより、次のステップにおいて基板を加熱した後に基板表面を洗浄するためのポストリンスステップの必要性が回避される。
【００１６】
一実施形態では、エッチング剤１２１が、フッ化アンモニウム（ＮＨ４Ｆ）、フッ化アンモニウムとの均一混合物を形成する溶媒、ｐＨ調整剤（例えばＢＯＥ、ＨＦ）、および界面活性剤／湿潤剤を含む。一例では、溶媒が、ジメチルアミン、ジエチルアミン、トリエチルアミン、またはエタノールアミンを水溶液中に配したものである。一般に、フッ化アンモニウムとの均一混合物を形成する他の任意のアミンを使用することもできる。一例では、界面活性剤／湿潤剤を、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）、ポリプロピレングリコール、ポリエチレングリコール−ポリプロピレングリコール−ブロック−コポリマー、またはグリセリンとすることができる。一般に、フッ化アンモニウムおよび溶媒混合物と均一に混合し、また誘電体表面を「濡らす」、他の任意の界面活性剤を使用することができる。場合によっては、非晶質ゲルのままであり、一般に結晶化する傾向のないエッチング剤１２１を形成することが望ましい。一例では、エッチング剤１２１が、フッ化アンモニウム２０ｇをジメチルアミン５ｍｌおよびグリセリン２５ｇと一緒に混合したものを含み、次いで、混合物のｐＨが約７に達し、均一混合物が形成されるまで１００℃に加熱される。別の例では、フッ化アンモニウム５ｇおよびエタノールアミン５ｍｌを一緒に混合した。次いで、フッ化アンモニウムとエタノールアミンの混合物にフッ化水素酸（ＨＦ）２ｍｌを添加してｐＨを約７まで下げ、次いで、ポリエチレングリコール−ポリプロピレングリコール−ブロック−コポリマー２ｇを添加した。アルカリ性の化学作用を用いる１つの利点は、アンモニア（ＮＨ３）を追い出すための後続の加熱プロセス（複数可）が開始するまで揮発性ＨＦ蒸気が発生せず、したがって、加熱プロセス（複数可）を実施する前の高価で複雑な換気方式および取扱い方式の必要性が低減することだと考えられる。
【００１７】
ボックス２０６において、基板が約２００〜３００℃の温度に加熱され、それにより、エッチング剤中の化学物質が、基板上に形成された誘電体層１１１をエッチングして、基板１１０上に露出領域１２５が形成する。露出領域１２５は、誘電体層１１１内の開口となり、その開口を通じて基板１１０に対して電気接続を形成することができる。一実施形態では、基板の表面上の露出領域１２５は、直径が約５μｍ〜約２００μｍである。酸化シリコン含有誘電体層１１１（例えば厚さ１０００Å）をフッ化アンモニウム（ＮＨ４Ｆ）を含有するエッチング剤１２１に１００〜３００℃の範囲の温度で約２分間さらすことによって、誘電体層１１１がエッチングされて揮発性エッチング生成物が発生し、それが処理中に基板１１０の表面から蒸発する（例えば図１Ｄの参照符号「Ａ」）と考えられる。一例では、基板が熱処理チャンバ内に配置され、チャンバ内では、５０℃〜３００℃の漸進的な温度ランプが６分サイクルにわたって基板にかけられて、誘電体層１１１がエッチングされる。したがって、所望の期間（例えば約２分）所望の温度で処理した後、揮発性エッチング生成物が除去されて、露出領域１２５内に清浄な表面１１０Ａが残り、したがって、こうしたエリア内に信頼性の高い裏側電気コンタクトを形成することができる。この反応は、以下の式（１）に従うと考えられる。
ＳｉＯ２＋４ＮＨ４Ｆ→ＳｉＦ４＋２Ｈ２Ｏ＋４ＮＨ３          （１）
図１Ｅは、図１Ａ〜１Ｄおよび図２に示すボックス２０２〜２０６内に見られるステップを実施した後に形成された、パターン付き誘電体層１１１を示す。本明細書で論じるプロセスシーケンスおよびエッチング液配合の望ましい一側面は、エッチング生成物および残留エッチング剤が蒸発によって除去され、したがってボックス２１０での諸プロセスに従って直接メタライゼーションすることができる清浄な表面が残るため、任意のポスト洗浄プロセスを実施する必要なしに誘電体層１１１内に露出領域１２５を形成できることである。したがって、一実施形態では、プロセスシーケンスが、誘電体層１１１内に露出領域１２５を形成すること、次いで導電層１１４を堆積させる１つまたは複数のステップ（ボックス２１０）を続けることを含む。場合によっては、露出基板（例えば結晶シリコン基板）表面上に導電層１１４が堆積される前にそこに実質的な酸化物層（例えばＳｉＯ２）が形成するのを防止するために、ボックス２０６とボックス２１０の間で長い待機期間または他の長い中間処理ステップの実施を回避することが望ましい。場合によっては、基板をリンスして乾燥させるのに必要な付加的な時間、湿式処理ステップの実施に付随する所有コストの増加、および露出領域１２５を酸化させる、または汚染する付加的な危険を回避するために、ボックス２０６と２１０の間で湿式処理ステップの実施を回避することが望ましい。
【００１８】
しかし、一実施形態では、任意の望ましくない残留物を除去し、かつ／またはパッシベーションを施した表面を形成するために、ボックス２０６において実施されるプロセスが完了した後に、ボックス２０８に示す任意選択の洗浄プロセスが基板１１０に対して実施される。一実施形態では、この洗浄プロセスは、基板を洗浄液で濡らすことによって実施することができ、洗浄液は、ボックス２０６を終えた後からの残りの材料を除去し、基板のさまざまな領域に対して実施される後続の堆積シーケンスの前に基板の表面を洗浄するために使用される。濡らしは、噴霧、フラッド（ｆｌｏｏｄｉｎｇ）、浸漬、他の適切な技法によって達成することができる。ポストエッチング洗浄液は、ＳＣ１洗浄液、ＳＣ２洗浄液、希釈ＨＦラスト（ＨＦ−ｌａｓｔ）タイプの洗浄液、オゾン化水溶液、希釈水酸化アンモニウム（ＮＨ４ＯＨ）溶液、過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）溶液、脱イオン水とすることができ、または他の適切でコスト効果の高い洗浄プロセスを使用してシリコン含有基板を洗浄することができる。
【００１９】
ボックス２１０において、図１Ｆに示すように、基板１１０の表面１２０上に導電層１１４が堆積され、それが基板１１０の表面上の各露出領域（例えば清浄な各表面１１０Ａ）を電気的に接続する。一実施形態では、形成される導電層１１４が、厚さ約５００〜約５００，０００オングストローム（Å）であり、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、スズ（Ｓｎ）、コバルト（Ｃｏ）、レニウム（Ｒｈ）、ニッケル（Ｎｉ）、亜鉛（Ｚｎ）、鉛（Ｐｂ）、および／またはアルミニウム（Ａｌ）などの金属を含有する。一実施形態では、導電層１１４が２つの層を含み、それらの層は、まずアルミニウム（Ａｌ）層１１２を物理気相成長（ＰＶＤ）プロセスまたは蒸着プロセスによって堆積させ、次いで、ニッケルバナジウム（ＮｉＶ）キャッピング層１１３をＰＶＤ堆積プロセスを用いて堆積させることにより形成される。場合によっては、導電層１１４が櫛形オールバックコンタクト（ｉｎｔｅｒｄｉｇｉｔａｔｅｄ  ａｌｌ  ｂａｃｋ  ｃｏｎｔａｃｔ）太陽電池構造の上に施与される場合、堆積させた導電層１１４を、レーザアブレーション、パターニング、および乾式エッチングなどの材料除去プロセス、または他の類似の技法を用いて、２つの分離領域を形成するようにパターニングすることが望ましい場合がある。
【００２０】
一実施形態では、基板１１０の露出領域１２５上に、無電解堆積プロセスを用いてニッケル含有層が形成される。例示的なニッケル堆積化学作用、堆積方法、および導電層を形成するプロセスが、２００７年１１月１９日出願の仮特許出願第６１／００３，７５４号［整理番号ＡＰＰＭ１２９７４Ｌ］にさらに記載されており、それを参照により本明細書に組み込む。ニッケル堆積ステップに続いて、ニッケル層の上に導電層１１４の残りの部分を形成することができる。
【００２１】
一実施形態では、導電層１１４を堆積させた（すなわちボックス２１０の）後に、導電層１１４と表面１２０の間の界面に確実に良好な電気コンタクトが形成されるように、任意選択の熱処理ステップが実施される。一実施形態では、良好なオーム接点を形成する（例えばシリサイドを形成する）ために、基板が約３００℃〜約８００℃の温度に約１分〜約３０分間加熱される。
【００２２】
ボックス２１０に続いて、基板の反対表面１０１を準備し、かつ／またはテクスチャ付けするために、さまざまな処理ステップを実施することができる（図１Ｇ）。一実施形態では、基板１１０の反対表面１０１が、太陽電池が形成された後に太陽光を受光するように適合される太陽電池基板の表側である。あるケースでは、反対表面１０１がテクスチャ付けされ、次いで、スプレーオン高温拡散プロセスまたは気相高温拡散プロセスを用いて選択的にドーピングされ、次いで、ＡＲＣ層１１９（例えば窒化シリコン）を用いてパッシベーションされる。一実施形態では、テクスチャ付き反対表面１０１上に、１層または複数層の活性層１１８（例えばｐ型基板上のｉ−ｎ型層）を有するヘテロ接合１１６型太陽電池構造が形成される。反対表面１０１の準備は、本明細書に記載する本発明の基本的な範囲から逸脱することなく、ボックス２０２におけるプロセス、またはプロセスシーケンス２００内の他のステップを実施するより前に実施することもできることが分かるであろう。例示的なテクスチャ付けプロセスの一例が、２００８年３月２５日出願の仮特許出願第６１／０３９，３８４号［整理番号ＡＰＰＭ１３３２３Ｌ］にさらに記載されており、それを参照により組み込む。また、一実施形態では、反対表面１０１を準備した後に、その上に１つまたは複数の導電性前面コンタクトライン（図示せず）を、太陽電池１００の前面コンタクト構造を形成するための従来のプロセスを用いて形成することができる。
【００２３】
ドーピングプロセス
一実施形態では、ボックス２０２、２０４、および／または２０６において実施されるプロセスを改変し、プロセスシーケンス２００が実施された後にパターン付き誘電体層と、基板１１０の清浄な表面１１０Ａ（図１Ｄ〜１Ｅ）のところおよびその下方のドープ領域とを形成するように使用されるプロセスを提供する。一般に、こうした技法は、後続の高温熱プロセスを実施した後に露出される基板のエリア内に高濃度ドープ領域を形成するために使用される。一実施形態では、非ドープの誘電体層の一部分の上にエッチング材料が配設されて、本明細書に記載するプロセスを用いて容易にドーピングすることのできる露出領域をエッチングし、形成する。したがって、エッチング液配合に対してドーパント含有材料を追加して、残留物内のドーパント濃度を高め、最終的にはコンタクト下に異なる程度のドーピングを増やすことができる。この構成では、選択的にドーピングされるポイントコンタクトタイプまたは選択エミッタコンタクトタイプの太陽電池を、本明細書に記載するプロセスを用いて形成して、より高効率の太陽電池を形成することができる。
【００２４】
ボックス２０２の代替バージョンでは、所望量のｎ型またはｐ型ドーパント原子をあらかじめ含んだ誘電体層１１１が形成され、このドーパント原子が、誘電体層１１１の成分（例えばシリコン、酸素）が揮発した後の表面上にドーパントに富む残留物として残る。ドーパント残留物が形成された後、後続の高温処理ステップ（すなわちボックス２０６）中に、ドーパント材料が基板表面に押し込まれる。したがって、ドーパント残留物中の高濃度の残りのドーパント原子を有利に使用して、後続の高温拡散ステップ中に、残留ドーピング原子を下にある基板に、形成された露出領域に近接して押し込むことによって、高濃度ドープ領域を形成することができる。場合によっては、軽く付着したドーパント残留物の一部が基板表面の他の領域に移動して、拡散ステップ後に望ましくないドープ領域が形成されるのを防止するために、基板の注意深い取扱いが必要になることがある。一実施形態では、ボックス２０６におけるプロセスが、炉またはＲＴＰチャンバ内で約８００℃を上回る温度で実施される。ボックス２０６において実施されるプロセスの別の実施形態では、ドーパント残留物を形成し、次いでドーパントを基板表面に押し込むことができるように、基板がまず約３００℃の温度に約１〜５分間加熱され、次いで約８００〜約１２００℃の温度に所望の期間加熱される、２ステップ加熱プロセスが使用される。ボックス２０６において実施されるプロセスのさらに別の実施形態では、基板がまず約３００℃未満の温度に約１〜５分間加熱され、次いで約８００℃を上回る温度に所望の期間加熱される、２ステップ加熱プロセスが使用される。したがって、基板表面内に比較的容易に拡散することのできるドーパント残留物中の高濃度のドーピング原子により、露出領域のところに高濃度ドープ領域を形成することができる。
【００２５】
ボックス２０４の代替バージョンでは、エッチング剤１２１が、ボックス２０６において実施されるプロセス中に基板１１０の清浄な表面１１０Ａに押し込むことのできるある量の所望のドーパント材料を含有する。上記で論じたように、一実施形態では、ボックス２０６において実施されるプロセスは、ドーパント材料を押し込むために、炉またはＲＴＰチャンバ内で還元ガス（例えばフォーミングガス、空気、または酸素）の存在下で約８００℃を上回る温度で実施される。
【００２６】
プロセスシーケンス２００の一実施形態では、エッチング剤１２１が、ボックス２０４において実施されるプロセス中に基板の表面上に配設される、リン（Ｐ）含有化合物、アンチモン（Ｓｂ）含有化合物、またはヒ素（Ａｓ）含有化合物などのｎ型ドーパント材料を含有する。エッチング剤１２１に添加したドーパント原子を使用して、ｎ型基板への優れた電気的接触をもたらすための局所ｎ＋領域、または基板１１０内のｎ型拡散領域を形成することができる。あるケースでは、エッチング材料１２１中のドーピング成分は、リン酸（Ｈ３ＰＯ４）、亜リン酸（Ｈ３ＰＯ３）、次亜リン酸（Ｈ３ＰＯ２）、亜リン酸アンモニウム（ＮＨ４Ｈ２ＰＯ３）、および次亜リン酸アンモニウム（ＮＨ４Ｈ２ＰＯ２）からなる群から選択された材料のうち１つを含むことができる。
【００２７】
あるいは、エッチング剤１２１は、ｐ型基板への優れた電気的接触をもたらすための局所ｐ＋領域、または基板１１０内のｐ型拡散領域を生成するために、ホウ素（Ｂ）、アルミニウム（Ａｌ）、インジウム（Ｉｎ）、またはガリウム（Ｇａ）を含有する化合物などのｐ型ドーパント材料を含有することもできる。一実施形態では、ドーパント前駆体は、ホウ酸（Ｈ３ＢＯ３）、テトラフルオロホウ酸アンモニウム（ＮＨ４ＢＦ４）、および／またはそれらの組合せを含むことができる。
【００２８】
代替ドーピングプロセス
ボックス２０２、２０４、および／または２０６において実施されるプロセスの別の実施形態では、ステップ２０６の１バージョンなどの高温熱処理ステップが実施される前に、ある量の１種または複数種のドーパント原子を含有する誘電体層１１１などのドーパント含有誘電体層にエッチング材料が施与される。一例では、誘電体層は、リンケイ酸ガラス（ＰＳＧ）含有材料またはホウケイ酸ガラス（ＢＳＧ）含有材料である。ステップ２０６でのＳｉＦ４への変換による大部分の二酸化シリコン成分の揮発に続いて、誘電体材料がエッチング材料と反応することにより、露出表面上にドーパント材料の凝縮残留物が形成され、または残る。ステップ２０６中、または後続の高温拡散ステップにおいて、（エッチングされていない）ドープ層、例えばＢＳＧまたはＰＳＧ層中のドーパントと、エッチングした開口の表面に存在するより凝縮したドーパント残留物がどちらも、太陽電池基板に押し込まれる。一実施形態では、エッチング材料中のドーパントが、ドープ誘電体層中に含有するドーパント（例えばＢ、Ｐ）とは別のタイプのドーパント（例えばＡｓ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ）を含有する。したがって、一実施形態では、露出領域のところにより高濃度かつ／またはより深いドープ領域を形成し、エッチングされていないドープ誘電体層の下により浅いドーピングプロファイルを形成することができる。露出領域のところにより深いドーピングプロファイルを達成することができるのは、基板表面でのドーピング原子の濃度の方が高く、またドープ層を通じて拡散するのに比べて比較的容易に残留ドーパント原子が基板表面内に拡散できるためと考えられる。
【００２９】
インク堆積プロセス
図３Ａおよび３Ｂは、太陽電池基板３１０上に製作されたシリコン太陽電池３００の一実施形態を概略的に示す。基板３１０は、ｐ型ベース領域３０１、ｎ型エミッタ領域３０２、およびそれらの間に配設されたｐ−ｎ接合領域３０３を含む。ｎ型領域またはｎ型半導体は、負電荷キャリア、すなわち電子の数を増加させるために、半導体にある特定のタイプの元素（例えばリン（Ｐ）、ヒ素（Ａｓ）、またはアンチモン（Ｓｂ））をドーピングすることによって形成される。一構成では、ｎ型エミッタ領域３０２は、ドーパント含有ガスが関与する、非晶質シリコンＣＶＤ堆積プロセス、微結晶シリコンＣＶＤ堆積プロセス、またはポリ結晶シリコンＣＶＤ堆積プロセスを用いて形成される。同様に、ｐ型領域またはｐ型半導体は、結晶格子に三価の原子を添加し、その結果、シリコン格子にとって正常な４つの共有結合の１つから電子が欠けていることによって形成される。したがって、ドーパント原子は隣接する原子の共有結合から電子を受け取って、４番目の結合を完成させることができる。ドーパント原子が電子を受け取ると、隣接する原子から１つの結合の半分が喪失し、その結果「正孔」が形成される。一構成では、ｐ型ベース領域３０２が、結晶シリコン基板（例えば単結晶、マルチ結晶、ポリ結晶）または図１Ａの基板１１０に関連して上記で論じた他の類似の基板材料などの太陽電池基板である。図３Ａ〜３Ｂに示す太陽電池デバイス構成、および以下のその他のものは、本発明の範囲に関して限定するものではない。というのも、本発明の基本的な範囲から逸脱することなく、他の基板構成および太陽電池領域構成を、本明細書に記載する方法および装置を用いてメタライゼーションすることができるためである。
【００３０】
太陽電池３００上に太陽光が注ぐと、入射光子からのエネルギーが、ｐ−ｎ接合領域３０３の両側に電子−正孔対を発生させる。電子は、ｐ−ｎ接合を横切ってより低いエネルギーレベルの方に拡散し、正孔は反対方向に拡散し、それにより、エミッタ上に負電荷が形成し、対応する正電荷がベース内に集まる。エミッタとベースの間に電気回路が形成されて、ｐ−ｎ接合が光のある特定の波長にさらされると、電流が流れる。照明されたときに半導体によって発生した電流は、表面３２０上、すなわち受光側と、太陽電池３００の裏側３２１とに配設されたコンタクトを通じて流れる。図３Ｂに示す上部コンタクト構造３０８は一般に、広く離隔された薄い金属ライン３０９Ａ、またはフィンガーとして構成され、それが、フィンガーに対して交差するように向けられたより大きなバスバー３０９Ｂに電流を供給する。バックコンタクト３０６は一般に、入射光が太陽電池３００に当たる妨げにならないので、複数の薄い金属ラインとして形成されるように強いられていない。太陽電池３００は、太陽電池３００の上面からの光反射を最小限に抑える反射防止膜層３１１、すなわちＡＲＣ層３１１として働く、窒化シリコン（Ｓｉ３Ｎ４）または水素化窒化シリコン（ＳｉｘＮｙ：Ｈ）などの誘電体材料からなる薄層で覆うことができる。ＡＲＣ層３１１は、物理気相成長（ＰＶＤ）プロセス、化学気相成長プロセス、または他の類似の技法を用いて形成することができる。アニールステップ（＞６００℃）を使用して、堆積したＡＲＣ層３１１をさらにパッシベーションすることができる。
【００３１】
コンタクト構造３０８は、基板と接触しており、ドープ領域（例えばｎ型エミッタ領域３０２）とオーム接続を形成するように適合される。オーム接点は、デバイスの電流−電圧（Ｉ−Ｖ）曲線が線形かつ対称になるように、すなわち半導体デバイスのドープシリコン領域と金属コンタクトとの間に高抵抗界面がないように準備された、半導体デバイス上の領域である。低抵抗の安定した接点により、太陽電池の性能および太陽電池製作プロセス内で形成される回路の信頼性が確実なものになる。基板のｐ型ベース領域３０１とオーム接触している導電層を形成することによって、バックコンタクト３０６が、太陽電池３００が電流を発生させるのに必要な電気回路を完全なものにする。
【００３２】
図４Ａ〜４Ｄは、太陽電池の表面上に、図３Ａに示すコンタクト構造３０８などの導電層を形成するために使用する処理シーケンス内の異なる段階中の太陽電池の概略断面図である。図５は、太陽電池上にコンタクト構造３０８を形成するために使用するプロセスシーケンス５００、または一連の方法ステップを示す。図５に見られる方法ステップは、図４Ａ〜４Ｄに示す段階に対応し、それらについて本明細書で論じる。
【００３３】
ステップ５０２では、上記で論じたように、太陽電池が、従来の手段により、基板３１０（図３Ａおよび４Ａを参照されたい）の表面上に形成されたａｒｃ層３１１を有して形成される。バックコンタクト３０６（図３Ａ）は、上記で論じたステップのいずれとも同様に、基板３１０の表面３２０の一部分をメタライゼーションするより前に形成する必要はないことに留意されたい。
【００３４】
次のステップ、すなわちステップ５０４では、コンタクト構造３０８（すなわちフィンガー３０９Ａおよびバスバー３０９Ｂ）が形成されることになる領域を形成および画定するために、ＡＲＣ層３１１上に金属含有インク３９０材料が、従来のインクジェット印刷、スクリーン印刷、ゴムスタンピング、または他の類似のプロセスを用いて選択的に堆積される。一実施形態では、金属含有インク３９０が、ＡＲＣ層３１１をエッチングして、基板３１０の下にある表面３０２Ａをメタライゼーションするように配合されたニッケル含有インクである。一実施形態では、ニッケル含有インクが、酢酸ニッケル（Ｎｉ（ＯＯＣＣＨ３）２・４Ｈ２Ｏ）１０グラム、４２％の次亜リン酸（Ｈ３ＰＯ２）１０グラム、ポリリン酸（Ｈ６Ｐ４Ｏ１３）１０グラム、フッ化アンモニウム（ＮＨ４Ｆ）３グラム、および分子量５００のポリエチレングリコール（ＰＥＧ）２ｇを含有する。別の実施形態では、ニッケル含有インクが主として、酢酸ニッケル（Ｎｉ（ＯＯＣＣＨ３）２・４Ｈ２Ｏ）１０グラム、４２％の次亜リン酸（Ｈ３ＰＯ２）１０グラム、およびフッ化アンモニウム（ＮＨ４Ｆ）３グラムを含有する。一実施形態では、所望量のメタノールまたはエタノールをニッケル含有溶液に添加することが望ましい場合がある。
【００３５】
コンタクト層形成ステップ、すなわちステップ５０６では、基板が約２５０〜３００℃の温度に加熱され、それにより、金属含有インク３９０中の化学物質がＡＲＣ層３１１をエッチングし、基板の下にある表面３０２Ａをメタライゼーションする。一実施形態では、ニッケル含有金属含有インク３９０を加熱するプロセスにより、窒化シリコン（ＳｉＮ）含有ＡＲＣ層３１１がエッチングされ、ｎ型エミッタ領域３０２など、基板３１０の上面の表面上にニッケルシリサイド（ＮｉｘＳｉｙ）が形成される。図４Ｂは、ｎ型エミッタ領域３０２上に形成されたコンタクト層３０４を示す。一実施形態では、主として厚さ約１０〜約２０００オングストローム（Å）のニッケル層を備えたコンタクト層３０４を形成するために、無電解ニッケル堆積プロセスが使用される。
【００３６】
一実施形態では、任意の望ましくない残留物を除去し、かつ／またはパッシベーションを施した表面を形成するために、ボックス５０６において実施されるプロセスが完了した後に、任意選択の洗浄プロセスが基板３１０に対して実施される。一実施形態では、この洗浄プロセスは、基板を洗浄液で濡らして、ボックス５０６におけるプロセスを実施した後の任意の残りの材料を除去することによって実施することができる。一例では、エッチングしたＡＲＣ層３１１からの残留物、ポリリン酸残留物、および／またはＰＥＧ残留物など、金属含有インク３９０からの残留物を除去することが望ましい場合がある。濡らしは、噴霧、フラッド、他の適切な技法の浸漬によって達成することができる。洗浄液は、ＳＣ１洗浄液、ＳＣ２洗浄液、希釈ＨＦラストタイプの洗浄液、オゾン化水溶液、希釈水酸化アンモニウム（ＮＨ４ＯＨ）溶液、過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）溶液、脱イオン水とすることができ、または他の適切でコスト効果の高い洗浄プロセスを使用してシリコン含有基板を洗浄することができる。
【００３７】
一実施形態では、基板をリンスして乾燥させるのに必要な付加的な時間を回避し、湿式処理ステップの実施に付随する所有コストの増加、および基板表面を酸化させる、または汚染する付加的な危険を防止するために、ボックス５０６におけるプロセスを実施した後でボックス５０７および／または５０８におけるプロセスが実施される前に基板３１０をリンスまたは洗浄しないことが望ましい。一例では、金属含有インク３９０の配合が、ポリリン酸、ポリエチレングリコール、または他の類似の材料などの残留物形成材料を含んでいない場合、基板表面を洗浄する必要がない。
【００３８】
ステップ５０７では、図４Ｃに示すように、コンタクト層３０４上に導電層３０５が任意選択で堆積されて、コンタクト構造３０８の主要な電気伝導部が形成する。一実施形態では、形成される導電層３０５が厚さ約２０００〜約５０，０００オングストローム（Å）であり、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、スズ（Ｓｎ）、コバルト（Ｃｏ）、レニウム（Ｒｈ）、ニッケル（Ｎｉ）、亜鉛（Ｚｎ）、鉛（Ｐｂ）、パラジウム（Ｐｄ）、および／またはアルミニウム（Ａｌ）などの金属を含有する。一実施形態では、導電層３０５が、コンタクト層３０４上に金属層を本質的に選択的に形成する無電解銀堆積プロセスを用いてコンタクト層３０４上に銀（Ａｇ）を堆積させることによって形成される。
【００３９】
ステップ５０８では、図４Ｄに示すように、任意選択で、太陽電池デバイスの一部分を他の太陽電池または外部デバイスに接続できるようにするために、コンタクト構造３０８の少なくとも一部分にバスワイヤ３３０が取り付けられる。一般に、バスワイヤ３３０は、はんだ付け材料３３１を用いてコンタクト構造３０８に接続され、はんだ付け材料３３１は、はんだ材料（例えばＳｎ／Ｐｂ、Ｓｎ／Ａｇ）を含有することができる。一実施形態では、バスワイヤ３３０が厚さ約２ミクロンであり、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、スズ（Ｓｎ）、コバルト（Ｃｏ）、レニウム（Ｒｈ）、ニッケル（Ｎｉ）、亜鉛（Ｚｎ）、鉛（Ｐｂ）、パラジウム（Ｐｄ）、および／またはアルミニウム（Ａｌ）などの金属を含有する。一実施形態では、バスワイヤを、Ｓｎ／ＰｂまたはＳｎ／Ａｇはんだ材料などのはんだ材料で被覆することができる。
【００４０】
一実施形態では、ステップ５０４および５０６を、コンタクト構造３０８を形成するために使用する代替技法を行うように変更することができる。ステップ５０４の代替バージョンでは、ＡＲＣ層３１１の表面上に金属含有インク３９０を選択的に堆積させるのではなく、インクが基板３１０の表面３２０全体にわたって、または基板の所望の領域の上に、単純なスピンオン、スプレーオン、ディッピング、または他の類似の技法を用いて塗布または堆積される。ステップ５０６の代替バージョンでは、基板の領域を選択的に加熱して、そうした領域内にあるインク中の化学物質にＡＲＣ層３１１をエッチングさせ、基板の下にある表面３０２Ａをメタライゼーションさせるように、基板の表面に光学的放射（例えばレーザビーム）または電子ビームなどのエネルギービームが供給される。一実施形態では、エネルギービームを供給することにより、加熱領域内のニッケル含有金属含有インク３９０が、窒化シリコン（ＳｉＮ）含有ＡＲＣ層３１１をエッチングし、ｎ型エミッタ領域３０２など、基板３１０の上面の表面上にニッケルシリサイド（ＮｉｘＳｉｙ）を形成する。次いで、必要に応じて、インクの非加熱領域を基板の表面からリンスすることができる。
【００４１】
ドープコンタクトのメタライゼーションプロセス
プロセスシーケンス５００の一実施形態では、エッチング液および／またはドーパント含有材料（例えばリン含有材料）が基板の表面上に配設されて、後続のステップ５０６中に、下にある表面３０２Ａの領域がエッチングおよび／またはドーピングされる。一実施形態では、改善された金属シリコン界面（ｍｅｔａｌ  ｔｏ  ｓｉｌｉｃｏｎ  ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）を形成することができるように、上記で論じた金属含有インク溶液３９０にドーピング材料が添加される。
【００４２】
図５を参照すると、ステップ５０５において、１種または複数種のドーピング材料（例えばｎ型またはｐ型ドーパント）が、基板の面全体にわたって、または基板の所望の領域の上に、単純なスピンオン、スプレーオン、ディップ、または他の類似の技法を用いて塗布または堆積される。一例では、ｎ型ドーピング材料がポリアクリル酸（ＣＨ２ＣＨＣＯＯＨ）ｘを含んでよく、次亜リン酸（Ｈ３ＰＯ２）が基板の表面の上に塗布される。一実施形態では、ドーピング材料が、基板表面上に配設される異なるタイプのドーパント材料（例えばｎ型またはｐ型ドーパント）を目立たせるために使用する染料材料または顔料材料も含有する。
【００４３】
次に、ステップ５０６の代替バージョンでは、基板の領域を選択的に加熱して、基板の表面からＡＲＣ層３１１を除去するだけでなく、基板の領域を選択的に加熱することにより、ドーピング材料中の化学物質が基板３１０の下にある表面３０２Ａ内の材料と反応してその材料にドーピングするように、基板の表面に光学的放射（例えばレーザビーム）または電子ビームなどのエネルギービームが供給される。
【００４４】
次のステップでは、基板の露出領域上に導電性コンタクト層３０４が形成される。一実施形態では、主として厚さ約１０〜約３５００オングストローム（Å）の純ニッケル層を備えたコンタクト層３０４をドープ領域の上に形成するために、無電解ニッケル堆積プロセスが使用される。場合によっては、堆積した被膜が、多量のリン（例えば約５％のＰ）を含有していてよい。さらに、無電解ニッケル堆積プロセス用浴の内容物が、硫酸ニッケル（ＮｉＳＯ４）、フッ化アンモニア（ＮＨ４Ｆ）、フッ化水素（ＨＦ）、および次亜リン酸塩（Ｈ２ＰＯ２）を含んでよい。例えば、浴は、６０℃とすることができ、ＮｉＳＯ４を約１５グラムパーリットル（ｇ／Ｌ）、ＮＨ４Ｆを２５ｇ／Ｌ、次リン酸モノアンモニウム（ｍｏｎｏａｍｍｏｎｉｕｍ  ｈｙｐｏｐｈｏｓｐｈａｔｅ）（ＮＨ４Ｈ２ＰＯ２）を２５ｇ／Ｌ含むことができ、基板表面に約２分間さらすことができる。例示的な準備および無電解ニッケル堆積プロセスの一例が、２００６年１０月２７日出願の、本願の譲受人に譲渡された米国特許出願第１１／５５３，８７８号［整理番号ＡＰＰＭ１０６５９．Ｐ１］、および２００６年３月２０日出願の、本願の譲受人に譲渡された米国特許出願第１１／３８５，０４１号［整理番号ＡＰＰＭ１０６５９］にさらに記載されており、そのどちらも参照により本明細書に組み込む。一実施形態では、無電解ニッケル堆積プロセスを約７５〜８５℃の温度で達成することができ、このプロセスでは、酢酸ニッケル（Ｎｉ（ＯＯＣＣＨ３）２・４Ｈ２Ｏ）約２５グラム、４２％の次亜リン酸（Ｈ３ＰＯ２）５０グラム、およびｐＨ６．０を達成するのに十分なエチレンジアミンを含有する溶液を、６：１ＢＯＥ溶液に添加したものを使用することができる。達成することのできる堆積速度は一般に、２５０〜３００オングストローム／分である。参照により本明細書に組み込む、本願の譲受人に譲渡された米国特許出願公開第２００７／００９９８０６号および第２００７／０１０８４０４号は、例示的なＢＯＥ溶液およびエッチングプロセスについて記載しており、それらを本明細書に記載する実施形態の１つまたは複数で使用することができる。
【００４５】
次のステップでは、コンタクト層３０４上に導電層３０５が任意選択で堆積されて、コンタクト構造３０８の主要な電気伝導部が形成する。一実施形態では、形成される導電層３０５が厚さ約２０００〜約５０，０００オングストローム（Å）であり、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、スズ（Ｓｎ）、コバルト（Ｃｏ）、レニウム（Ｒｈ）、ニッケル（Ｎｉ）、亜鉛（Ｚｎ）、鉛（Ｐｂ）、パラジウム（Ｐｄ）、および／またはアルミニウム（Ａｌ）などの金属を含有する。一実施形態では、コンタクト層３０４上に銅（Ｃｕ）含有導電層３０５が電気化学めっきプロセス（例えば銅堆積、銀堆積）を用いて堆積される。例示的電気めっきプロセスの一例が、２００６年１０月２４日出願の、本願の譲受人に譲渡された米国特許出願第１１／５５２，４９７号［整理番号ＡＰＰＭ１１２２７］、および２００６年１２月１日出願の、本願の譲受人に譲渡された米国特許出願第１１／５６６，２０５号［整理番号ＡＰＰＭ１１２３０］にさらに記載されており、そのどちらも参照により本明細書に組み込む。一般に、この電気化学めっきプロセス中に、基板３１０の縁部に近いバスバー３０９Ｂ（図３Ｂ）の領域に対して電気的接触を形成することが望ましい。というのも、その領域は一般に、電流を伝導する大きさに合わせて作られており、したがって、広く離隔された薄い金属ライン３０９Ａとより大きなバスバー３０９Ｂの上に導電層３０５を均一に堆積させることが可能なためである。別の実施形態では、導電層３０５が、コンタクト層３０４上に金属層を本質的に選択的に形成する無電解銀（Ａｇ）堆積プロセスを用いてコンタクト層３０４上に銀を堆積させることによって形成される。
【００４６】
次のステップでは、太陽電池デバイスの一部分を他の太陽電池または外部デバイスに接続できるようにするために、コンタクト構造３０８の少なくとも一部分にバスワイヤ３３０を取り付けることができる。一般に、バスワイヤ３３０は、はんだ付け材料３３１を用いてコンタクト構造３０８に接続され、はんだ付け材料３３１は、はんだ材料（例えばＳｎ／Ｐｂ、Ｓｎ／Ａｇ）を含有することができる。一実施形態では、バスワイヤ３３０が厚さ約２００ミクロンであり、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、スズ（Ｓｎ）、コバルト（Ｃｏ）、レニウム（Ｒｈ）、ニッケル（Ｎｉ）、亜鉛（Ｚｎ）、鉛（Ｐｂ）、パラジウム（Ｐｄ）、および／またはアルミニウム（Ａｌ）などの金属を含有する。一実施形態では、各バスワイヤ３３０が、サイズが約３０ゲージ（ＡＷＧ、すなわち約０．２５４ｍｍ）以下のワイヤから形成される。一実施形態では、バスワイヤが、Ｓｎ／ＰｂまたはＳｎ／Ａｇはんだ材料などのはんだ材料で被覆される。
【００４７】
上述の内容は、本発明の諸実施形態を対象としているが、本発明の他の実施形態および更なる実施形態を、本発明の基本的な範囲から逸脱することなく考案することができ、本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲によって定められる。
【図１Ａ】
2011503910.tif 000003
【図１Ｂ】
2011503910.tif 000004
【図１Ｃ】
2011503910.tif 000005
【図１Ｄ】
2011503910.tif 000006
【図１Ｅ】
2011503910.tif 000007
【図１Ｆ】
2011503910.tif 000008
【図１Ｇ】
2011503910.tif 000009
【図２】
2011503910.tif 000010
【図３】
2011503910.tif 000011
【図４】
2011503910.tif 000012
【図５】
2011503910.tif 000013
【国際調査報告】
2011503910.tif 000014