(57)【要約】【課題】  改善されたシリコン太陽電池の製造方法を提供すること。【解決手段】  本発明は、シリコン太陽電池の製造方法に関し、この方法は、  支持体プレート（１００）を準備するステップと、  第１のコンタクト・パターンを支持体プレート（１００）に付与するステップであって、第１のコンタクト・パターンが第１の層状コンタクト（１０４）の組を含む、ステップと、  多数のシリコン・スライス（１０８）を第１のコンタクト・パターンに付与するステップであって、第１の層状コンタクト（１０４）の組の各々の第１の層状コンタクトが最大２つのシリコン・スライス（１０８）と空間的に面接触する、ステップと、  第２のコンタクト・パターンを多数のシリコン・スライス（１０８）に付与するステップであって、第２のコンタクト・パターンが第２の層状コンタクト（２００）の組を含み、第２の層状コンタクト（２００）の組の各々の第２の層状コンタクトが最大２つのシリコン・スライス（１０８）と空間的に面接触する、ステップとを含む。【選択図】      図１
2011511468.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリコン太陽電池を製造する方法であって、
支持体プレート（１００）を準備するステップと、
第１の層状コンタクト（１０４）の組を含む第１のコンタクト・パターンを前記支持体プレート（１００）に付与するステップと、
多数のシリコン・スライス（１０８）を前記第１のコンタクト・パターンに付与するステップであって、前記第１の層状コンタクト（１０４）の組の各々の第１の層状コンタクトが最大２つの前記シリコン・スライス（１０８）と空間的に面接触する、ステップと、
第２の層状コンタクト（２００）の組を含む第２のコンタクト・パターンを前記多数のシリコン・スライス（１０８）に付与するステップであって、前記第２の層状コンタクト（２００）の組の各々の第２の層状コンタクトが最大２つの前記シリコン・スライス（１０８）と空間的に面接触する、ステップと、
を含む方法。
【請求項２】
前記第１の層状コンタクト（１０４）の組の各々の第１の層状コンタクトが、正確に２つのシリコン・スライス（１０８）と空間的に面接触し、
前記第２の層状コンタクト（２００）の組の各々の第２の層状コンタクトが、正確に２つのシリコン・スライス（１０８）と空間的に面接触する、
請求項１に記載の方法。
【請求項３】
各々のシリコン・スライスが、正確に１つの第１の層状コンタクト及び１つの第２の層状コンタクトと空間的に面接触する、請求項１又は請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記支持体プレート（１００）及び／又は前記シリコン・スライス（１０８）を不動態化するステップ及び／又は反射防止コーティングを行うステップをさらに含む、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
前記シリコン・スライス（１０８）の、前記支持体プレート（１００）とは反対の側を金属化するステップをさらに含む、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
前記シリコン・スライス（１０８）を前記第１のコンタクト・パターンに付与した後に、前記シリコン・スライスをｎ型にドープするステップをさらに含む、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
前記シリコン・スライス（１０８）を前記第１の層状コンタクト（１０４）に接着するステップ及び／又は前記シリコン・スライス（１０８）を前記第２の層状コンタクト（２００）に接着するステップをさらに含む、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
前記第１の層状コンタクト（１０４）への前記シリコン・スライス（１０８）の接着が、前記シリコン・スライス（１０８）を前記第１の層状コンタクト（１０４）に接着する第１のコンタクト接着剤を前記第１の層状コンタクト（１０４）の組、又は前記シリコン・スライス（１０８）に塗布することによって行われ、及び／又は
前記第２の層状コンタクト（２００）への前記シリコン・スライス（１０８）の接着が、前記シリコン・スライス（１０８）を前記第２の層状コンタクト（２００）に接着する第２のコンタクト接着剤を前記第２の層状コンタクト（２００）の組、又は前記シリコン・スライス（１０８）に塗布することによって行われる、
請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記第１の層状コンタクト（１０４）への前記シリコン・スライス（１０８）の接着がアノード接合技術によって行われ、及び／又は前記第２の層状コンタクト（２００）への前記シリコン・スライス（１０８）の接着がアノード接合技術によって行われる、請求項７又は請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記第１又は第２のコンタクト・パターンが、印刷又はリソグラフィによって前記支持体プレート（１００）に付与される、請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１１】
前記印刷が、スクリーン印刷プロセスである、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記印刷が、ハードマスクによって行われる、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記印刷が、
前記支持体プレート（１００）を第１の開口部のパターンを含む第１のハードマスクで覆うステップであって、前記第１の開口部が、前記第１のコンタクト・パターンに合わせて指定された領域における前記支持体プレート（１００）には及ばない、ステップと、
前記第１のハードマスクを通して前記支持体プレート（１００）上にマスク材料（１０２）を堆積させるステップと、
前記第１のハードマスクを除去するステップと、
前記支持体プレート（１００）上に導電性材料を堆積させるステップと、
前記支持体プレート（１００）から前記マスク材料（１０２）を除去するステップであって、残った前記導電性材料が前記第１のコンタクト・パターンを構成する、ステップと
をさらに含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
前記印刷が、
前記多数のシリコン・スライス（１０８）を第２の開口部のパターンを含む第２のハードマスクで覆うステップであって、前記第２の開口部が、前記第２のコンタクト・パターンに合わせて指定された領域における前記多数のシリコン・スライス（１０８）には及ばない、ステップと、
前記第２のハードマスクを通じて前記支持体プレート（１００）上にマスク材料を堆積させるステップと、
前記第２のハードマスクを除去するステップと、
前記多数のシリコン・スライス（１０８）上に導電性材料を堆積させるステップと、
前記支持体プレート（１００）から前記マスク材料を除去するステップであって、残った前記導電性材料が前記第２のコンタクト・パターンを構成する、ステップと
をさらに含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
前記ハードマスクが、ソフトスタンピング技術によって設けられる、請求項１３及び／又は請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
充填材料（４００）を前記シリコン・スライス（１０８）に付与するステップをさらに含み、前記充填材料（４００）が、隣接するシリコン・スライス（１０８）間のギャップ（１１０）を充填し、前記充填材料（４００）が電気的に隔離する、請求項１から請求項１６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１７】
支持体プレート（１００）と、
前記支持体プレート（１００）の上に配置され、第１の層状コンタクト（１０４）の組を含む、第１のコンタクト・パターンと、
前記第１のコンタクト・パターンの上に配置された多数のシリコン・スライス（１０８）であって、前記第１のコンタクト・パターン（１０４）の組の各々の第１の層状コンタクトが最大２つの前記シリコン・スライス（１０８）と空間的に面接触している、多数のシリコン・スライスと、
前記多数のシリコン・スライス（１０８）の上に配置され、第２の層状コンタクト（２００）の組を含む第２のコンタクト・パターンであって、前記第２のコンタクト・パターン（２００）の組の各々の第２の層状コンタクトが最大２つの前記シリコン・スライス（１０８）と空間的に面接触している、第２のコンタクト・パターンと
を含む、シリコン太陽電池。
【請求項１８】
前記第１のコンタクト・パターンが、変位方向において前記第２のコンタクト・パターンに対して相対的に、シリコン・スライスの広がりの長さの分だけ変位している、請求項１７に記載の太陽電池。
【請求項１９】
前記第１及び／又は第２のコンタクト・パターンが、前記シリコン・スライス（１０８）によるエネルギー変換に使用できる光に対して透明である、請求項１７又は請求項１８に記載の太陽電池。
【請求項２０】
前記第１及び第２のコンタクト・パターンの材料が、ドープされたＺｎＯ又は酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）を含む、請求項１７から請求項１９のいずれか１項に記載の太陽電池。
【請求項２１】
前記シリコン・スライス（１０８）が、ｐ型にドープされたシリコンを含む、請求項１７から請求項２０のいずれか１項に記載の太陽電池。
【請求項２２】
前記シリコン・スライス（１０８）が、光活性ｐ／ｎ接合を含む、請求項１７から請求項２１のいずれか１項に記載の太陽電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリコン太陽電池の製造方法及びシリコン太陽電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽電池は、光起電力効果によって光エネルギーを電気エネルギーに変換する装置である。今日、太陽電池は多くの用途を有しているので太陽電池に対する需要は高い。例えば、太陽電池は、計算機のような小さな装置を駆動するために用いられる。さらに、太陽電池に対する需要が増しているのは、車両及び衛星におけるその使用に起因するものである。太陽電池技術は現代社会で好感を持たれている技術部門であるので、太陽電池が現状の技術の発電装置に取って代わる可能性さえある。この好感度の理由は、太陽電池によって生成される電気が再生可能な「クリーンな」電気であるという事実に見出すことができる。
【０００３】
太陽電池は、光子を吸収して光起電力効果によって電子を発生するために用いられる半導体材料を含む。太陽電池を製造するために典型的に用いられる半導体材料は、シリコンである。太陽電池において、シリコンは、単結晶シリコン又は多結晶シリコンのいずれかとして用いることができる。
【０００４】
現状の技術のシリコン太陽電池は、典型的には、各々がおよそ１５×１５ｃｍのサイズの個別のシリコン・プレートの組を含む。現状の技術のシリコン・プレートを含むこのような太陽電池には、様々な短所がある。例えば、個別のシリコン・プレートのサイズが大きいため、これらの個別のシリコン・プレートの背面は、バス・バーを用いて電気的に接続される。このバス・バーのシリコン・プレートへの適用は、大量のエネルギーを消費するプロセスである高温拡散プロセスによって行われる。太陽電池の製造のために高いエネルギーが要求されることは、太陽電池の製造の費用効果を激減させる。
【０００５】
さらに、バス・バーは層状ではない背面コンタクトなので、太陽電池の背面の電気的接触は最適ではない。
【０００６】
典型的な大きいサイズの個別のプレートは、別の不利益をもたらす。すなわち、太陽電池は通常、モジュール内で直列に接続され、加算的な電圧を生じさせる。太陽電池、すなわち個別のプレートを直列に接続する理由は、電気線路を通じた電気の輸送から生じる電気抵抗損失を最小化することである。しかしながら、個別のプレートの組を含む太陽電池パネルが所与の限られた総面積を有するものと仮定すると、個別のプレートのサイズが大きいために、その太陽電池パネル内で用いることができる個別のプレートの数は限られたものになる。同時に、高い動作電圧に達するためには、多数の個別のプレートを直列に接続する必要がある。例えば、典型的な個別の太陽電池プレートは、０．６Ｖの電圧を供給するに過ぎない。このことは、太陽電池プレートの典型的な動作電圧である６６Ｖを得るためにはおよそ１００個の個別のシリコン・プレートを直列に接続する必要があることを意味し、これは、現状の技術のサイズの太陽電池プレートが用いられる場合には途方もない量の空間を必要とするが、そのような空間は、多くの場合、利用できない。
【０００７】
さらに、１つの個別の現状の技術のサイズの太陽電池プレートから供給される個別の電流は、この場合も１５６×１５６ｍｍの、その総面積が２４３ｃｍ２である標準的なシリコン・プレートの典型的なサイズを仮定すると、むしろ高いものとなる。典型的なプレートは３．６Ｗの動力を供給し、これは、１５％の変換効率及び０．６Ｖの典型的な出力電圧において６Ａの電流に相当する。しかしながら、個別のバス・バーを用いて太陽電池プレートの背面を接続するので、バス・バーは、このような高い電流に耐えるために極めてロバストな方式で設計される必要がある。このこともまた太陽電池の設計及び製造のコストを増大させることになる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従って、改善されたシリコン太陽電池の製造方法を提供する必要がある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明によれば、シリコン太陽電池を製造する方法が提供され、この方法は、支持体プレートを準備するステップと、第１の層状コンタクトの組を含む第１のコンタクト・パターンを支持体プレートに付与するステップと、多数のシリコン・スライスを第１のコンタクト・パターンに付与するステップであって、第１の層状コンタクトの組の各々の第１の層状コンタクトが最大２つのシリコン・スライスと空間的に面接触（laminar contact）する、ステップと、第２の層状コンタクトの組を含む第２のコンタクト・パターンを多数のシリコン・スライスに付与するステップであって、第２の層状コンタクトの組の各々の第２の層状コンタクトが最大２つのシリコン・スライスと空間的に面接触する、ステップとを含む。
【００１０】
好ましくは、本発明に従う方法によって太陽電池を組み立てるためには、１ｃｍ×２ｃｍ×５０μｍの典型的なサイズを有する超薄型シリコン・スライスが用いられる。しかしながら、好ましくは、超薄型シリコン・スライスは１０−２０μｍの範囲内の厚さを有する。本発明による方法は、大量の個別のシリコン・スライスを容易かつ安価な方式で互いに直列に接続することができるという利点を有する。しかしながら、一般に、個別の太陽電池は、単に第１及び第２のコンタクト・パターンを個別のシリコン・スライスの位置に対して適合させることによって、広範囲の電流／電圧比を供給するように構成することができる。例えば、第１及び第２のコンタクト・パターンによって、個別のシリコン・スライス間の直列及び並列の相互接続のほぼ任意の混合を提供することができる。同様に、本発明に従う方法によって、「準背面コンタクト能力(quasi backside contact capability）」が提供される。
【００１１】
本発明の実施形態によれば、第１の層状コンタクトの組の各々の第１の層状コンタクトは、正確に２つのシリコン・スライスと空間的に面接触し、第２の層状コンタクトの組の各々の第２の層状コンタクトは、正確に２つのシリコン・スライスと空間的に面接触する。このような接触によって、個別のシリコン・スライスの容易な直列化が可能となる。
【００１２】
本発明の実施形態によれば、各シリコン・スライスは、正確に１つの第１の層状コンタクト及び１つの第２の層状コンタクトと空間的に面接触する。このような構成によって、個別のシリコン・スライスの最適な利用が提供される。
【００１３】
本発明の実施形態によれば、この方法は、支持体プレート及び／又はシリコン・スライスを不動態化及び／又は反射防止コーティングするステップをさらに含む。このような不動態化ステップは、電荷キャリアの再結合が最小化されるという利点を有する。さらに、反射防止コーティングを行うステップは、製造されたシリコン太陽電池の表面上での反射によって失われる光子の数が最小化されることから、製造されたシリコン太陽電池によって吸収される光子の量が最大化されるという利点を有する。
【００１４】
本発明の実施形態によれば、この方法は、シリコン・スライスの、支持体プレートとは反対の側を金属化するステップをさらに含む。シリコン・スライスの、支持体プレートとは反対の側の金属化は、シリコン太陽電池を通る第１回目の通過の際に吸収されなかった光子が後方に反射されてシリコン太陽電池の中に戻され、それにより光子の吸収確率が高まるという、更なる利点を有する。
【００１５】
本発明の実施形態によれば、この方法は、シリコン・スライスを第１のコンタクト・パターンに付与した後に、シリコン・スライスをｎ型にドープするステップをさらに含む。しかしながら、一般に、第１のコンタクト・パターンに付与する前に、シリコン・スライスをドープすることも可能である。
【００１６】
本発明の実施形態によれば、この方法は、シリコン・スライスを第１の層状コンタクトに接着するステップ及び／又はシリコン・スライスを第２の層状コンタクトに接着するステップをさらに含む。シリコン・スライスを層状コンタクトに接着することは、全ての構成要素が互いに固着しているため機械的に極めて安定したシリコン太陽電池を提供することができるという利点を有する。
【００１７】
本発明の実施形態によれば、第１の層状コンタクトへのシリコン・スライスの接着は、シリコン・スライスを第１の層状コンタクトに接着する第１のコンタクト接着剤を第１の層状コンタクトの組、又はシリコン・スライスに塗布することによって行われる。さらに、第２の層状コンタクトへのシリコン・スライスの接着は、シリコン・スライスを第２の層状コンタクトに接着する第２のコンタクト接着剤を第２の層状コンタクトの組、又はシリコン・スライスに塗布することによって行われる。
【００１８】
例えば、第１の層状コンタクトへのシリコン・スライスの接着は、アノード接合技術によって行われ、及び／又は第２の層状コンタクトへのシリコン・スライスの接着も、アノード接合技術によって行うことができる。
【００１９】
本発明の実施形態によれば、第１又は第２のコンタクト・パターンは、印刷又はリソグラフィによって支持体プレートに付与される。例えば、印刷は、スクリーン印刷プロセスである。印刷は、ハードマスクによって行うことができる。この場合、印刷は、支持体プレートを第１の開口部のパターンを含む第１のハードマスクで覆うステップをさらに含み、第１の開口部は、第１のコンタクト・パターンに合わせて指定された領域における支持体プレートには及ばない。印刷プロセスは、第１のハードマスクを通して支持体プレート上にマスク材料を堆積させるステップと、第１のハードマスクを除去するステップと、支持体プレート上に導電性材料を堆積させるステップと、支持体プレートからマスク材料を除去するステップをさらに含み、残った導電性材料が第１のコンタクト・パターンを構成する。
【００２０】
第２のコンタクト・パターンについては、印刷プロセスは、多数のシリコン・スライスを第２の開口部のパターンを含む第２のハードマスクで覆うステップであって、第２の開口部が、第２のコンタクト・パターンに合わせて指定された領域における多数のシリコン・スライスには及ばない、ステップと、第２のハードマスクを通じて支持体プレート上にマスク材料を堆積させるステップとを含む。この方法は、第２のハードマスクを除去するステップと、多数のシリコン・スライス上に導電性材料を堆積するステップと、支持体プレートからマスク材料を除去するステップとをさらに含み、残った導電性材料が第２のコンタクト・パターンを構成する。
【００２１】
本発明の実施形態によれば、ハードマスクは、ソフトスタンピング技術によって設けられる。ソフトスタンピング技術の使用は、容易かつ迅速な方式でポリマー材料を表面上にスタンピングすることができるという利点を有し、このポリマー材料は、さらにＵＶ硬化され、マスクとして機能する。このようなマスクの高速製造プロセスは、大量生産の目的のためには非常に有利である。
【００２２】
本発明の実施形態によれば、この方法は、充填材料をシリコン・スライスに付与するステップをさらに含み、充填材料は、隣接するシリコン・スライス間のギャップを充填し、充填材料は、電気的に隔離する。充填材料は、シリコン太陽電池の配置をさらに安定化するので、組み立て手順の間の太陽電池の取り扱いを容易にする。
【００２３】
別の態様において、本発明は、シリコン太陽電池に関し、この太陽電池は、支持体プレートと、第１の支持体プレートと、第１のコンタクト・パターンとを含み、第１のコンタクト・パターンは、支持体プレートの上に配置され、第１のコンタクト・パターンは、第１の層状コンタクトの組を含む。太陽電池は、第１のコンタクト・パターンの上に配置された多数のシリコン・スライスをさらに含み、第１の層状コンタクトの組の各々の第１の層状コンタクトは、最大２つのシリコン・スライスと空間的に面接触している。さらに、シリコン太陽電池は、多数のシリコン・スライスの上に配置された第２のコンタクト・パターンをさらに含み、第２のコンタクト・パターンは、第２の層状コンタクトの組を含み、第２の層状コンタクトの組の各々の第２の層状コンタクトは、最大２つのシリコン・スライスと空間的に面接触している。
【００２４】
本発明の実施形態によれば、第１のコンタクト・パターンは、変位方向において第２のコンタクト・パターンに対して相対的に、シリコン・スライスの広がりの長さ（extension length）の分だけ変位している。このような変位は、シリコン太陽電池の個別のスライスの直列接続の目的で、第１のコンタクト・パターンと、シリコン・スライスと、第２のコンタクト・パターンとの最適な相対配置を提供する。直列化された太陽電池を得るために必要とされる電気的な内部接続は極めて容易に維持され、そのことが機能不全のリスクを減少させるとともに、生産プロセスを容易なものとし、それにより、本発明によるシリコン太陽電池の安価な生産を可能にする。
【００２５】
本発明の実施形態によれば、第１及び／又は第２のコンタクト・パターンは、シリコン・スライスによるエネルギー変換に使用できる光に対して透明である。例えば、第１及び／又は第２のコンタクト・パターンの材料は、ドープされたＺｎＯ又は酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）を含む。透明なコンタクト・パターンを用いることによって、第１及び第２のコンタクト・パターンを、個別のシリコン・スライスの全表面が中断されることなく又はいかなるギャップもなく電気コンタクトによって覆われるように、配置することができる。これにより、太陽電池の出力密度を最大化することが可能になる。
【００２６】
本発明の実施形態によれば、シリコン・スライスは、ｐ型にドープされたシリコンを含む。さらに、好ましくは、シリコン・スライスは、光活性ｐ／ｎ接合を含む。
【００２７】
以下、本発明の好ましい実施形態を単なる例示として、図面を参照してより詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明によるシリコン太陽電池の製造方法を示す。
【図２】シリコン・スライスに対する第１及び第２の層状コンタクトの配置を示す。
【図３】シリコン・スライスに対する第１及び第２の層状コンタクトの配置を示す。
【図４】シリコン・スライスに対する第１及び第２の層状コンタクトの配置を示す。
【図５】シリコン・スライスの組の配線を示す。
【図６】本発明による太陽電池の縦断面である。
【図７】本発明によるシリコン太陽電池の製造方法を示す流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、類似の要素は、同じ参照符号により示される。
【００３０】
図１（ａ）−図１（ｄ）は、本発明によるシリコン太陽電池を製造する方法を示す。第１のステップにおいて、図１（ａ）に示すように、支持体プレート１００が準備される。この後に、支持体プレート１００への第１のコンタクト・パターンの付与を示す、図１（ｂ）及び図１（ｃ）に示されるステップが続く。詳細には、図１（ｂ）に示されるように、マスク１０２が支持体プレート１００に付与される。図１（ｂ）からわかるように、マスクは、ポリマー材料の矩形グリッドである。ポリマー・マスク材料は、例えばハードマスクによって支持体プレート１００上に堆積させることができ、このハードマスクは、第１の開口部のパターンを含み、この第１の開口部は、第１のコンタクト・パターンに合わせて指定された領域における支持体プレートには及ばない。あるいは、ソフトスタンピングによってポリマー・マスク材料１０２を支持体プレート１００上にスタンピングすることが可能である。
【００３１】
導電性材料の支持体プレート上への堆積は図１（ｂ）及び図１（ｃ）には図示されておらず、マスク材料１０２が存在するので、導電性材料は支持体プレート上のマスク材料１０２によって覆われていない領域にのみ堆積する。図１（ｃ）において、支持体プレート１００上に堆積した導電性材料は参照符号１０４によって示される。導電性材料１０４が、第１のコンタクト・パターンを構成する。
【００３２】
ハードマスク技術を用いる上述の印刷法は、いずれかの他の標準的なリソグラフィ又は印刷技術で置き換えることができることに言及しておく必要がある。しかしながら、このシリコン太陽電池の製造方法は高効率の生産プロセスに合わせて最適化されているので、ハードマスク技術の使用が好ましい。
【００３３】
再び図１（ｃ）を参照すると、図１（ｃ）において、支持体プレート１００は、第１の層状コンタクト１０４によって覆われており、この第１の層状コンタクトは、矩形マスク１０２によって電気的かつ空間的に遮断されている。図１に示されていない更なるステップにおいて、マスク材料１０２が除去される。このような材料の除去プロセスは、当該分野において「ストリッピング」プロセスとして公知である。
【００３４】
最後に、図１（ｄ）において、支持体プレートは、取り付けられたシリコン・スライス１０８と共に示されており、このシリコン・スライス１０８は、第１のコンタクト・パターン１０４に取り付けられている。シリコン・スライス１０８は、例えば、ピック・アンド・プレース技術によって第１のコンタクト・パターン１０４に付与することができる。本発明によるシリコン太陽電池を完成させるためには、更なる第２のコンタクト・パターンを多数のシリコン・スライスに付与する必要がある。これもまた、図１（ｂ）及び図１（ｃ）において既に説明されたステップを用いて行うことができる。
【００３５】
図１（ｄ）でわかるように、隣接するシリコン・スライス１０８の間に、ギャップ１１０が存在する。太陽電池の安定性を高めるために、充填材料（ここでは図示せず）がシリコン・スライスに付与され、この充填材料は、隣接するシリコン・スライス１０８間のキャップ１１０を充填している。
【００３６】
高電圧出力を有するシリコン太陽電池を提供するためには、個別のシリコン・スライスを直列に接続する必要がある。しかしながら、これは、シリコン太陽電池の大量生産プロセスと両立する方式で行われる必要がある。その問題の解決法が、図２に示される。
【００３７】
図２−図４は、シリコン・スライスに対する第１及び第２の層状コンタクトの配置を示す。図２には、ギャップによって互いに分離された第１の層状コンタクト１０４の組の平面図が示されている。このことは、図２の平面図においては、支持体プレート１００のブランク領域１０６が見えていることを意味する。これらのブランク領域１０６において、第１の層状コンタクト１０４は支持体プレート１００を覆っていない。図３は、互いに矩形の格子状に配置された多数のシリコン・スライス１０８を示し、格子の合計寸法は、支持体プレート１００の合計寸法に対応する。
【００３８】
図４は、第２の層状コンタクトを形成するタイル２００を示す。第１の層状コンタクト１０４の場合と同様に、第２の層状コンタクト２００は、ギャップ２０６によって分離される。図２の上に図４を重ね合わせることによって、第１のコンタクト・パターン１０４が第２のコンタクト・パターン２００に対して相対的に、シリコン・スライス１０８の広がりの長さの分だけ、図２−図４においては水平方向を意味する変位方向において（左から右に）変位していることが明らかとなる。この第１の層状コンタクト１００の第２の層状コンタクト２００に対する相対的な配置の目的は、図２において位置２０４によって示される位置にある２つの個別のスライスを注目することによって明らかになる。個別のスライス１０８の格子を含む図３を図２の上に重ね合わせると、位置２０４は、図３においては斜線領域によって示されるスライスに対応する。図４−図３を重ね合わせると、図３において斜線領域によって示されるスライスは、図４におけるスライス位置２０２に対応する。このことは、第１の層状コンタクト１０４、第１の層状コンタクト１０４の上への個別のシリコン・スライス１０８の相対的な位置決め、並びに個別のシリコン・スライス１０８の上への第２の層状コンタクト２００の相対的な位置決めによって、個別のシリコン・スライス１０８の水平方向における直列相互接続が得られることを意味する。
【００３９】
この事実をより明確にするために、シリコン・スライスの組の配線が、図５に示される。図５に示されるように、上部の水平方向のラインが第２の層状コンタクト２００に対応し、下部の水平方向のラインが第１の層状コンタクト１０４に対応する。第１の層状コンタクト１０４と第２の層状コンタクト２００との間に、個別のシリコン・スライス１０８が挿入されている。隣接するシリコン・スライス１０８を水平方向において第１の層状コンタクト１０４と第２の層状コンタクト２００とで交互に接続することによって、水平方向における個別のシリコン・スライスの直列相互接続が達成される。ここで重要なのは、この直列化が、単に第１及び第２の層状コンタクト・パターンを支持体プレートに付与することによって達成されることである。シリコン・スライスの水平方向の直列ライン内の付加的な配線は必要とされない。隣接する垂直方向の直列化されたシリコン・スライスの直列相互接続についてのみ、上部から下部への付加的な接続が必要であり、これは、第２のコンタクト２００から第１のコンタクト１０４への接続を意味する。
【００４０】
しかしながら、第２の層状コンタクト２００から第１の層状コンタクト１０４へのこのような付加的な接続を望まない場合には、個別の水平方向に直列接続されたシリコン・スライスを、隣接する垂直方向における第１の層状コンタクト１０４及び垂直方向における第２の層状コンタクト２００に関して相互接続することができ、このことにより、垂直方向におけるシリコン・スライスの更なる並列化がもたらされるが、水平方向におけるシリコン・スライスの直列化は維持される。この方法で、高出力の太陽電池を製造することができる。
【００４１】
図６は、本発明による太陽電池の縦断面を示す。太陽電池の底部は、底部から入射する光に対して透明な支持体プレート１００を含む。支持体プレート１００の上にある次の層は、第１の層状コンタクト１０４である。図６の縦断面において、２つの第１の層状コンタクト１０４が左側及び右側に設けられ、これらは、非導電性の充填材料４００によって分離されている。第１の層状コンタクト１０４の上にシリコン・スライス１０８がある。各々のシリコン・スライス１０８は、更なる非導電性の充填材料４００によって隣接するシリコン・スライス１０８から分離される。
【００４２】
さらに、図６に示される太陽電池の中央にある２つの隣接するシリコン・スライス１０８は、シリコン・スライス１０８の直列相互接続がもたらされるように第２の層状コンタクト２００によって相互接続される。図５に示される回路図を念頭に置くと、この回路図は、図６の太陽電池の縦断面を反映しており、図６において左から右に向かって、電流は、最も左のシリコン・スライス１０８からその下にある第１の層状コンタクト１０４に流れ、このコンタクト１０４から次のシリコン・スライス１０８に流れ、このシリコン・スライス１０８から第２の層状コンタクト２００に流れ、その第２の層状コンタクト２００から次の右側のシリコン・スライス１０８に流れ、そのシリコン・スライス１０８からその下にある第１の層状コンタクト１０４に流れ、次に再び、右隣のシリコン・スライス１０８に流れることができる。
【００４３】
図６には、付加的な被膜４０４も示されており、これは例えば、太陽電池の効率を低下させる再結合効果を低減するための不動態化被膜とすることができる。また、層４０４は、支持体プレート１００に入射したがシリコン・スライス１０８によって吸収されなかった光を後方に反射するための、吸収確率を高めるための銀又はアルミニウムのような高反射性材料を含むことができる。
【００４４】
図７は、シリコン太陽電池を製造する本発明による方法を示す流れ図である。ステップ５００において、ガラスの支持体プレートのクリーニングが湿式ベンチを用いて行われる。これにより、望ましくない塵又は汚れを埋め込むことなく高品質の太陽電池を製造することができることが保証される。ステップ５００の後に、例えば印刷又はリソグラフィ技術を用いた下部コンタクトのパターン形成であるステップ５０２が続く。好ましくは、ステップ５０２において、ハードマスクを用いて支持体プレート上にポリマーが印刷され、このポリマーは、次のステップ５０４において、印刷されたポリマーの硬化を必要とする。このような硬化は、例えば、熱硬化又はＵＶ硬化とすることができる。
【００４５】
支持体プレート上に印刷されたポリマーは、ステップ５０６において支持体プレート上に堆積される第１のコンタクト・パターンによって覆われないように指定された領域をネガ印刷として覆う。例えば、ステップ５０６において、スパッタリングによって、例えばＡｌＺｎＯのような第１のコンタクト・パターン材料の堆積が行われる。このステップの後にステップ５０８が続き、これは再び、堆積した第１のコンタクト・パターンを含む支持体プレートのクリーニング・ステップである。図７には示されていないのは、ストリッピング、すなわち印刷されたポリマーを支持体プレートから除去するステップであり、なぜならこのポリマー・マスクは太陽電池の更なる製造ステップのためにはもはや必要ではないからである。
【００４６】
クリーニング・ステップ５０８の後に、ステップ５１０において、ステップ５０６において予め堆積させた第１のコンタクト・パターン上にコンタクト接着剤を堆積させる。コンタクト・パターン上へのコンタクト接着剤の堆積は、例えばＳＭＤハードマスクを用いた現状の印刷技術を用いて行うことができる。コンタクト接着剤を用いる代わりに、コンタクト・パターン上にシリコン・スライスを固定するためにアノード結合を用いることも可能である。シリコン・スライスは、ステップ５１２において、ピック・アンド・プレース技術によってコンタクト・パターン上に配置される。ステップ５１０において接着剤が用いられた場合は、ステップ５１４において、コンタクト接着剤の硬化が行われる。
【００４７】
ステップ５０６において、印刷されたポリマーの存在によって特定の領域のみが第１のコンタクトで覆われているため、かつステップ５１２においてシリコン・スライスがそのコンタクトの上に配置されるため、隣接して配置されたシリコン・スライス間にギャップが存在する。これらのギャップは、ステップ５１６において分離ポリマーを用いて充填される。このポリマーは、ステップ５１８において、例えば熱硬化又はＵＶ硬化を用いて硬化される。最終ステップ５２０において、奇数番目のスライスが、印刷配線技術を用いて上側で接続される。しかしながら、一般に、上側における奇数番目のスライスの接続は、第１のコンタクト・パターンの堆積について既に上で説明したステップと同じステップ、すなわち、ステップ５０２、ステップ５０４及びステップ５０６を用いて行うことができる。
【００４８】
この技術を用いると、ソーラー技術のためのシリコン材料の使用を最大９０％まで減少させることが保証される。このことは、莫大なコスト削減を可能にする。この生産プロセスはさらに、高度な組み立ての自動化を可能にする。背面コンタクトは、簡単な接続技術によって固定される。セルは、典型的には０．６Ｖ／１２Ａから始まって上限２２０Ｖ／０．０６Ａまでの、いずれかの任意の電圧／電流比に合わせて簡単に構成することができる。
【符号の説明】
【００４９】
１００：支持体プレート
１０２：マスク
１０４：第１の層状コンタクト
１０６：ブランク・プレート
１０８：シリコン・スライス
１１０：ギャップ
２００：第２の層状コンタクト
２０２、２０４：位置
２０６：ギャップ
４００：充填剤
４０４：被膜
【図１】
2011511468.tif 000003
【図２】
2011511468.tif 000004
【図３】
2011511468.tif 000005
【図４】
2011511468.tif 000006
【図５】
2011511468.tif 000007
【図６】
2011511468.tif 000008
【図７】
2011511468.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成22年9月14日(2010.9.14)
【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】
シリコン太陽電池を製造する方法であって、
支持体プレート（１００）を準備するステップと、
第１の層状コンタクト（１０４）の組を含む第１のコンタクト・パターンを前記支持体プレート（１００）に付与するステップと、
複数のシリコン・スライス（１０８）を前記第１のコンタクト・パターンに付与するステップであって、前記第１の層状コンタクト（１０４）の組の各々の第１の層状コンタクトが最大２つの前記シリコン・スライス（１０８）と接触する、ステップと、
第２の層状コンタクト（２００）の組を含む第２のコンタクト・パターンを前記多数のシリコン・スライス（１０８）に付与するステップであって、前記第２の層状コンタクト（２００）の組の各々の第２の層状コンタクトが最大２つの前記シリコン・スライス（１０８）と接触する、ステップと、
を含む方法。
【請求項２】
前記支持体プレート（１００）及び／又は前記シリコン・スライス（１０８）を不動態化するステップ及び／又は反射防止コーティングを行うステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記シリコン・スライス（１０８）の、前記支持体プレート（１００）とは反対の側を金属化するステップをさらに含む、請求項１若しくは２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項４】
前記シリコン・スライス（１０８）を前記第１のコンタクト・パターンに付与した後に、前記シリコン・スライスをｎ型にドープするステップをさらに含む、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
前記シリコン・スライス（１０８）を前記第１の層状コンタクト（１０４）に接着するステップ及び／又は前記シリコン・スライス（１０８）を前記第２の層状コンタクト（２００）に接着するステップをさらに含む、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
前記第１の層状コンタクト（１０４）への前記シリコン・スライス（１０８）の接着が、前記シリコン・スライス（１０８）を前記第１の層状コンタクト（１０４）に接着する第１のコンタクト接着剤を前記第１の層状コンタクト（１０４）の組、又は前記シリコン・スライス（１０８）に塗布することによって行われ、及び／又は
前記第２の層状コンタクト（２００）への前記シリコン・スライス（１０８）の接着が、前記シリコン・スライス（１０８）を前記第２の層状コンタクト（２００）に接着する第２のコンタクト接着剤を前記第２の層状コンタクト（２００）の組、又は前記シリコン・スライス（１０８）に塗布することによって行われる、
請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記第１の層状コンタクト（１０４）への前記シリコン・スライス（１０８）の接着がアノード接合技術によって行われ、及び／又は前記第２の層状コンタクト（２００）への前記シリコン・スライス（１０８）の接着がアノード接合技術によって行われる、請求項５又は請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記第１又は第２のコンタクト・パターンが、印刷又はリソグラフィによって前記支持体プレート（１００）に付与される、請求項１から請求項７のいずれかに記載の方法。
【請求項９】
前記印刷が、スクリーン印刷プロセスである、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記印刷が、ハードマスクによって行われる、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記印刷が、
前記支持体プレート（１００）を第１の開口部のパターンを含む第１のハードマスクで覆うステップであって、前記第１の開口部が、前記第１のコンタクト・パターンに合わせて指定された領域における前記支持体プレート（１００）には及ばない、ステップと、
前記第１のハードマスクを通して前記支持体プレート（１００）上にマスク材料（１０２）を堆積させるステップと、
前記第１のハードマスクを除去するステップと、
前記支持体プレート（１００）上に導電性材料を堆積させるステップと、
前記支持体プレート（１００）から前記マスク材料（１０２）を除去するステップであって、残った前記導電性材料が前記第１のコンタクト・パターンを構成する、ステップと
をさらに含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１２】
前記印刷が、
前記多数のシリコン・スライス（１０８）を第２の開口部のパターンを含む第２のハードマスクで覆うステップであって、前記第２の開口部が、前記第２のコンタクト・パターンに合わせて指定された領域における前記多数のシリコン・スライス（１０８）には及ばない、ステップと、
前記第２のハードマスクを通じて前記支持体プレート（１００）上にマスク材料を堆積させるステップと、
前記第２のハードマスクを除去するステップと、
前記多数のシリコン・スライス（１０８）上に導電性材料を堆積させるステップと、
前記支持体プレート（１００）から前記マスク材料を除去するステップであって、残った前記導電性材料が前記第２のコンタクト・パターンを構成する、ステップと
をさらに含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
前記ハードマスクが、ソフトスタンピング技術によって設けられる、請求項１１及び／又は請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
充填材料（４００）を前記シリコン・スライス（１０８）に付与するステップをさらに含み、前記充填材料（４００）が、隣接するシリコン・スライス（１０８）間のギャップ（１１０）を充填し、前記充填材料（４００）が電気的に隔離する、請求項１から請求項１３のいずれかに記載の方法。
【請求項１５】
支持体プレート（１００）と、
前記支持体プレート（１００）の上に配置され、第１の層状コンタクト（１０４）の組を含む、第１のコンタクト・パターンと、
前記第１のコンタクト・パターンの上に配置された多数のシリコン・スライス（１０８）であって、前記第１のコンタクト・パターン（１０４）の組の各々の第１の層状コンタクトが最大２つの前記シリコン・スライス（１０８）と接触している、多数のシリコン・スライスと、
前記多数のシリコン・スライス（１０８）の上に配置され、第２の層状コンタクト（２００）の組を含む第２のコンタクト・パターンであって、前記第２のコンタクト・パターン（２００）の組の各々の第２の層状コンタクトが最大２つの前記シリコン・スライス（１０８）と接触している、第２のコンタクト・パターンと
を含む、シリコン太陽電池。
【請求項１６】
前記第１のコンタクト・パターンが、変位方向において前記第２のコンタクト・パターンに対して相対的に、シリコン・スライスの広がりの長さの分だけ変位している、請求項１５に記載の太陽電池。
【請求項１７】
前記第１及び／又は第２のコンタクト・パターンが、前記シリコン・スライス（１０８）によるエネルギー変換に使用できる光に対して透明である、請求項１５又は請求項１６に記載の太陽電池。
【請求項１８】
前記第１及び第２のコンタクト・パターンの材料が、ドープされたＺｎＯ又は酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）を含む、請求項１５から請求項１７のいずれか１項に記載の太陽電池。
【請求項１９】
前記シリコン・スライス（１０８）が、ｐ型にドープされたシリコンを含む、請求項１５から請求項１８のいずれか１項に記載の太陽電池。
【請求項２０】
前記シリコン・スライス（１０８）が、光活性ｐ／ｎ接合を含む、請求項１５から請求項１９のいずれか１項に記載の太陽電池。
【国際調査報告】
2011511468.tif 000010
2011511468.tif 000011