(57)【要約】  リッジによって分離されるドーピングされた溝領域を伴う太陽電池、及び太陽電池を製造する方法を記載する。一実施例では、太陽電池は、複数の溝及び複数のリッジを伴う表面を有する基板を含む。複数の溝のうちの第１の溝内に、第１の導電性型の第１のドーピングされた領域が配置される。複数の溝のうちの第２の溝内に、第１の導電性型と反対の第２の導電性型の第２のドーピングされた領域が配置される。第１の溝及び第２の溝は、複数のリッジのうちの１つのリッジによって分離される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽電池であって、
複数の溝及び複数のリッジを伴う表面を有する基板と、
前記複数の溝のうちの第１の溝内に配置される、第１の導電性型の第１のドーピングされた領域と、
前記複数の溝のうちの第２の溝内に配置される、前記第１の導電性型と反対の第２の導電性型の第２のドーピングされた領域と、を備え、
前記第１の溝及び前記第２の溝が、前記複数のリッジのうちの１つのリッジによって分離される、太陽電池。
【請求項２】
前記第１の溝及び前記第２の溝を分離する前記１つのリッジが、ドーピングされていない又は軽度にドーピングされた領域を有する、請求項１に記載の太陽電池。
【請求項３】
前記第１のドーピングされた領域は、前記１つのリッジの第１の側から前記１つのリッジ内に一定量だけ延在し、
前記第２のドーピングされた領域が、前記１つのリッジの第２の側から前記１つのリッジ内に前記一定量とほぼ同一量だけ延在する、請求項２に記載の太陽電池。
【請求項４】
前記ドーピングされていない又は軽度にドーピングされた領域は、前記第１のドーピングされた領域及び前記第２のドーピングされた領域が前記１つのリッジ内に延在する部分の上方を、前記１つのリッジの前記第１の側から前記１つのリッジの前記第２の側まで延在し、前記第１のドーピングされた領域の前記リッジ内に延在する前記部分と前記第２のドーピングされた領域の前記１つのリッジ内に延在する前記部分との間にも更に配置される、請求項３に記載の太陽電池。
【請求項５】
前記第１の溝及び前記第２の溝を分離する前記１つのリッジが、前記第１のドーピングされた領域と連続し前記第２のドーピングされた領域と隣接する、第１の導電性型のドーパントを含む、請求項１に記載の太陽電池。
【請求項６】
前記第２のドーピングされた領域が、前記１つのリッジ内に一定量だけ延在する、請求項５に記載の太陽電池。
【請求項７】
前記第１のドーピングされた領域が、前記第１の溝の表面の下方の前記基板の一の部分に配置され、前記第２のドーピングされた領域が、前記第２の溝の表面の下方の前記基板の別の部分に配置される、請求項１に記載の太陽電池。
【請求項８】
前記複数の溝のそれぞれの内に配置される半導体層を更に備え、
前記第１のドーピングされた領域が、前記半導体層の前記第１の溝内に配置される部分に配置され、
前記第２のドーピングされた領域が、前記半導体層の前記第２の溝内に配置される部分に配置される、請求項１に記載の太陽電池。
【請求項９】
前記半導体層が、前記複数の溝のそれぞれの少なくとも一部分と共形であるが、前記複数の溝の間では不連続である、請求項８に記載の太陽電池。
【請求項１０】
前記基板が、シリコンを有し、
前記第１のドーピングされた領域が、シリコンのためのｎ型ドーパントを有し、
前記第２のドーピングされた領域が、シリコンのためのｐ型ドーパントを有する、請求項１に記載の太陽電池。
【請求項１１】
基板の表面に複数の溝及び複数のリッジを有するパターンを形成する工程と、
第１の導電性型の第１のドーパントインク組成物を前記複数の溝のうちの第１の溝に供給する工程と、
反対の導電性型である第２の導電性型の第２のドーパントインク組成物を前記複数の溝のうちの第２の溝に供給する工程と、
前記第１のドーパントインク組成物及び前記第２のドーパントインク組成物からのドーパントを前記基板に向かってドライブする工程と、
を備え、
前記第１の溝及び前記第２の溝が、前記複数のリッジのうちの１つによって分離される、太陽電池の製造方法。
【請求項１２】
前記複数の溝のそれぞれ内に半導体層を形成する工程を更に備え、
前記第１のドーパントインク組成物及び前記第２のドーパントインク組成物からのドーパントをドライブする工程が、前記半導体層の前記第１の溝内に配置される部分に、前記第１の導電性型の第１のドーピングされた領域を形成することと、前記半導体層の前記第２の溝内に配置される部分に、前記第２の導電性型の第２のドーピングされた領域を形成することと、を含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記第１のドーパントインク組成物及び前記第２のドーパントインク組成物からのドーパントをドライブする工程が、前記第１の溝の表面の下方の前記基板の一部分に、前記第１の導電性型の第１のドーピングされた領域を形成することと、前記第２の溝の表面の下方の前記基板の別の部分に、前記第２の導電性型の第２のドーピングされた領域を形成することと、を含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
前記第１のドーパントインク組成物を供給する工程、前記第２のドーパントインク組成物を供給する工程、又はこれら両方の工程が、インクジェット、スクリーン印刷、ブレーディング、ピペットによる移送、スピンコーティング及びエッチング、グラビア印刷、並びにスロットダイコーティングからなる群から選択される技術を使用することを含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１５】
前記第１のドーパントインク組成物及び前記第２のドーパントインク組成物からのドーパントをドライブする工程の前に、前記第１のドーパントインク組成物及び前記第２のドーパントインク組成物を、前記第１のドーパントインク組成物及び前記第２のドーパントインク組成物のシロキサン種の大部分を架橋させるために硬化させることを更に含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１６】
前記硬化させる工程が、熱によらないプロセスを使用することによって実施される、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記硬化させる工程が、ベーキングプロセスを使用することによって実施される、請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
前記ベーキングプロセスを実施することが、前記第１のドーパントインク組成物及び前記第２のドーパントインク組成物のそれぞれの有機溶媒の大部分を除去する、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記ベーキングプロセスが、前記第１のドーパントインク組成物及び前記第２のドーパントインク組成物の体積を、約１．１〜１０分の１の範囲で減少させる、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記ベーキングプロセスが、約１００〜４００℃の範囲の温度に加熱する工程を含み、
硬化された前記第１のドーパントインク組成物及び前記第２のドーパントインク組成物からのドーパントをドライブする工程が、約８５０〜１０５０℃の範囲の温度に加熱することを含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項２１】
前記基板の前記表面に前記パターンを形成する工程が、前記第１のドーパントインク組成物を供給する工程の前に、前記複数の溝のそれぞれの底部の粗さを低減することを含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項２２】
前記基板の前記表面に前記パターンを形成する工程が、未処理のシリコンウェハの表面に、前記複数の溝及び前記複数のリッジを形成することを含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項２３】
請求項１１の製造方法により製造された太陽電池。
【請求項２４】
太陽電池の製造方法であって、
基板の表面に複数の溝及び複数のリッジを有するパターンを形成する工程と、
第１の導電性型のドーパントインク組成物を前記複数の溝のうちの第１の溝に供給する工程と、
反対の導電性型である第２の導電性型の固体状態のドーパント源を、前記複数の溝のうちの第２の溝内及び前記第１の溝内のドーパントインク組成物の上方に形成する工程と、
前記固体状態のドーパント源及び前記ドーパントインク組成物からのドーパントを前記基板に向かってドライブする工程と、を備え、
前記第１の溝及び前記第２の溝が、前記複数のリッジのうちの１つによって分離される、製造方法。
【請求項２５】
前記固体状態のドーパント源及び前記ドーパントインク組成物からのドーパントをドライブする工程が、前記第１の溝の表面の下方の前記基板の一部分に、前記第１の導電性型の第１のドーピングされた領域を形成することと、前記第２の溝の表面の下方の前記基板の別の部分に、前記第２の導電性型の第２のドーピングされた領域を形成することと、を含む、請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
前記固体状態のドーパント源からのドーパントをドライブする工程が、前記第１の溝及び前記第２の溝を分離する前記リッジ内に、前記第２の導電性型の第３のドーピングされた領域を形成することを更に含む、請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
前記ドーパントインク組成物を供給する工程が、インクジェット、スクリーン印刷、ブレーディング、ピペットによる移送、スピンコーティング及びエッチング、グラビア印刷、並びにスロットダイコーティングからなる群から選択される技術を使用することを含む、請求項２４に記載の方法。
【請求項２８】
前記固体状態のドーパント源を形成する前に、前記ドーパントインク組成物を、前記ドーパントインク組成物のシロキサン種の大部分を架橋させるために硬化させる工程を更に含む、請求項２４に記載の方法。
【請求項２９】
前記硬化させる工程が、熱によらないプロセスを使用することによって実施される、請求項２８に記載の方法。
【請求項３０】
前記硬化させる工程が、ベーキングプロセスを使用することによって実施される、請求項２８に記載の方法。
【請求項３１】
前記ベーキングプロセスを実施することが、前記ドーパントインク組成物の有機溶媒の大部分を除去する、請求項３０に記載の方法。
【請求項３２】
前記ベーキングプロセスが、前記ドーパントインク組成物の体積を、約１．１〜１０分の１の範囲で減少させる、請求項３１に記載の方法。
【請求項３３】
前記ベーキングプロセスが、約１００〜４００℃の範囲の温度に加熱することを含み、
前記硬化されたドーパントインク組成物からのドーパントをドライブする工程が、約８５０〜１０５０℃の範囲の温度に加熱することを含む、請求項３０に記載の方法。
【請求項３４】
前記固体状態のドーパント源を形成する工程が、ホウ素シリカガラス（ＢＳＧ）又はリンシリカガラス（ＰＳＧ）からなる群から選択される材料層を形成することを含む、請求項２４に記載の方法。
【請求項３５】
前記基板の前記表面に前記パターンを形成する工程が、前記ドーパントインク組成物を供給する前に、前記複数の溝のそれぞれの底部の粗さを低減することを含む、請求項２４に記載の方法。
【請求項３６】
前記基板の前記表面に前記パターンを形成する工程が、未処理のシリコンウェハの表面に前記複数の溝及び前記複数のリッジを形成することを含む、請求項２４に記載の方法。
【請求項３７】
請求項２４の製造方法により製造された太陽電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、再生可能エネルギー、具体的には、複数のリッジによって分離されるドーピングされた溝領域を伴う太陽電池の分野である。
【０００２】
本明細書において記載される発明は、米国エネルギー省により与えられた契約番号第ＤＥ−ＦＣ３６−０７ＧＯ１７０４３のもとで、政府の支援によりなされた。政府は、本発明において一定の権利を有する。
【背景技術】
【０００３】
太陽電池として既知の光起電力電池は、太陽放射を電力に直接変換させるための装置として既知である。一般に、太陽電池は、半導体処理技術を使用して半導体ウェハ上又は基板上に製造され、基板の表面近くにｐ−ｎ接合が形成される。基板の表面に衝突し、これに進入する太陽放射は、基板のバルク内に電子−正孔対を生じる。電子−正孔対は、基板のｐ型にドーピングされた領域内及びｎ型にドーピングされた領域内に移動し、それによってドーピングされた領域の間に電圧差を生じさせる。ドーピングされた領域は、太陽電池上の導電性領域に接続され、電流を電池から電池に連結された外部回路に方向付ける。
【０００４】
効率は、太陽電池が電力を生成する能力に直接関連することから、太陽電池の重要な特性である。同様に、太陽電池を生産する上での効率は、このような太陽電池のコスト有効性に直接関連する。したがって、太陽電池の効率が増加するための技術、又は太陽電池の製造における効率が増加するための技術が、概ね望ましい。本発明の実施形態は、太陽電池構造を製造するための新規なプロセスを提供することによって、太陽電池の製造効率の増加を可能にする。
【図面の簡単な説明】
【０００５】
【図１】本発明の実施形態による、１つのリッジのドーピングされていない部分又は軽度にドーピングされた部分によって分離される、ドーピングされた領域を有する太陽電池の一部分の断面図を例示する。
【０００６】
【図２】本発明の実施形態による、相互に隣接するドーピングされた領域を有する太陽電池の一部分の断面図を例示する。
【０００７】
【図３】本発明の実施形態による、複数の溝の表面の下方ではなく表面に形成されるドーピングされた領域を有する太陽電池の一部分の断面図を例示する。
【０００８】
【図４】本発明の実施形態による、太陽電池を製造する方法における操作を表すフローチャートである。
【０００９】
【図５Ａ】本発明の実施形態による、図４のフローチャートの操作４０２に対応する太陽電池の製造における段階の断面図を例示する。
【００１０】
【図５Ｂ】本発明の実施形態による、太陽電池の製造における段階の断面図を例示する。
【００１１】
【図５Ｃ】本発明の実施形態による、図４のフローチャートの操作４０４及び４０６に対応する太陽電池の製造における段階の断面図を例示する。
【００１２】
【図５Ｄ】本発明の実施形態による、太陽電池の製造における段階の断面図を例示する。
【００１３】
【図５Ｅ】本発明の実施形態による、図４のフローチャートの操作４０８に対応する太陽電池の製造における段階の断面図を例示する。
【００１４】
【図５Ｆ】本発明の実施形態による、太陽電池の製造における段階の断面図を例示する。
【００１５】
【図６】本発明の実施形態による、太陽電池を製造する別の方法の操作を表すフローチャートである。
【００１６】
【図７Ａ】本発明の実施形態による、図６のフローチャートの操作６０２に対応する太陽電池の製造における段階の断面図を例示する。
【００１７】
【図７Ｂ】本発明の実施形態による、図６のフローチャートの操作６０４に対応する太陽電池の製造における段階の断面図を例示する。
【００１８】
【図７Ｃ】本発明の実施形態による、太陽電池の製造における段階の断面図を例示する。
【００１９】
【図７Ｄ】本発明の実施形態による、図６のフローチャートの操作６０６に対応する太陽電池の製造における段階の断面図を例示する。
【００２０】
【図７Ｅ】本発明の実施形態による、図６のフローチャートの操作６０８に対応する太陽電池の製造における段階の断面図を例示する。
【００２１】
【図７Ｆ】本発明の実施形態による、太陽電池の製造における段階の断面図を例示する。
【００２２】
【図８Ａ】本発明の別の実施形態による、太陽電池の製造における様々な段階の断面図を例示する。
【図８Ｂ】本発明の別の実施形態による、太陽電池の製造における様々な段階の断面図を例示する。
【図８Ｃ】本発明の別の実施形態による、太陽電池の製造における様々な段階の断面図を例示する。
【図８Ｄ】本発明の別の実施形態による、太陽電池の製造における様々な段階の断面図を例示する。
【図８Ｅ】本発明の別の実施形態による、太陽電池の製造における様々な段階の断面図を例示する。
【図８Ｆ】本発明の別の実施形態による、太陽電池の製造における様々な段階の断面図を例示する。
【００２３】
【図９Ａ】本発明の別の実施形態による、太陽電池を製造するための、複数の溝及び複数のリッジを伴う基板の製造における様々な段階の断面図を例示する。
【図９Ｂ】本発明の別の実施形態による、太陽電池を製造するための、複数の溝及び複数のリッジを伴う基板の製造における様々な段階の断面図を例示する。
【図９Ｃ】本発明の別の実施形態による、太陽電池を製造するための、複数の溝及び複数のリッジを伴う基板の製造における様々な段階の断面図を例示する。
【図９Ｄ】本発明の別の実施形態による、太陽電池を製造するための、複数の溝及び複数のリッジを伴う基板の製造における様々な段階の断面図を例示する。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
リッジによって分離されるドーピングされた溝領域を伴う太陽電池が本明細書に記載される。以下の説明では、本発明の実施形態の完全な理解を提供するために、特定のプロセスフロー操作などの多数の特定の詳細が記載される。これらの特定の詳細を使用することなく、本発明の実施形態を実践することができる点が、当業者には明らかとなるであろう。他の場合には、本発明の実施形態を不必要に不明瞭にしないために、続く金属接触部形成技術などの周知の製造技術は、詳細に記載されない。更には、図に示される様々な実施形態は、例示的な表示であって、必ずしも一定のスケールで描写されるものではないことを理解するべきである。
【００２５】
複数のリッジによって分離されるドーピングされた溝領域を伴う太陽電池が本明細書に開示される。一実施形態では、太陽電池は、複数の溝及び複数のリッジを伴う表面を有する基板を含む。複数の溝のうちの第１の溝内に、第１の導電性型の第１のドーピングされた領域が配置される。第１の導電性型と反対の第２の導電性型の第２のドーピングされた領域が溝の第２の溝内に、配置される。第１の溝及び第２の溝は、複数のリッジのうちの１つのリッジによって分離される。
【００２６】
また、太陽電池を製造する方法も本明細書に開示される。一実施形態では、本方法は、基板の表面に複数の溝及び複数のリッジを有するパターンを形成する工程を含む。第１の導電性型の第１のドーパントインク組成物が、複数の溝のうちの第１の溝に供給される。反対の導電性型の第２の導電性型の第２のドーパントインク組成物が、１つの溝の第２の溝に供給され、第１の溝及び第２の溝は、複数のリッジのうちの１つのリッジによって分離される。次いで、第１のドーパントインク組成物及び第２のドーパントインク組成物からのドーパントは、基板に向かってドライブする。別の実施形態では、本方法は、基板の表面に複数の溝及び複数のリッジを有するパターンを形成する工程を含む。第１の導電性型のドーパントインク組成物が、複数の溝のうちの第１の溝に供給される。反対の導電性型の第２の導電性型の固体状態のドーパント源が、複数の溝の第２の溝内及び第１の溝内のドーパントインク組成物の上方に形成される。第１の溝及び第２の溝は、リッジのうちの１つのリッジによって分離される。次いで、固体状態のドーパント源及びドーパントインク組成物からのドーパントは、基板に向かってドライブする。
【００２７】
溶媒ベースのインクジェットインクは、インクジェットプリントヘッドの粘度要件（例えば、約５〜２０センチポアズ）を満たすために、一般に、約５０％を超える溶媒及び添加物を含有する。そのような溶媒及び添加物の高い割合は、可変の、又は複雑な乾燥動力学をもたらす場合がある。例えば、乾燥動力学は、特定のインクジェット用途にとって、形状忠実性を困難なものにする場合がある。そのような問題に対処するために、グラフィックアート業界は、接触するとインクジェット滴下を吸収する、吸収性基板を開発した。この手法では、色を生じさせる成分は、溶媒が蒸発している間に動くことができない。
【００２８】
電子機器用途に溶媒ベースのインクジェットインクを使用することによって、追加の課題がもたらされる場合がある。例えば、電子機器用途のための基板は、一般に、吸収性ではなく（例えば、シリコン基板は、吸収性ではない場合がある）、したがって、グラフィック解決策は、電子機器用途に容易に適合されない場合がある。更に、印刷される材料は、電子機器用途では、エッチングマスク、ドーピング源、金属化、印刷シリコンなどを含む、グラフィックアート用途より高度な機能を有するため、典型的に、厚さ制御は、十分に制御される必要があり得る、追加のアウトプットパラメータになる。厚さは、動力学的蒸発作用のため、形状画定より制御するのが困難であり得る。厚さ及び形状画定の全体的欠如は、太陽電池に使用されるような粗い表面上に印刷する際、更に悪化し得る。例えば、流体沈着プロセスは、一般に、特に低粘度での平坦化である。
【００２９】
電子機器用途におけるインクジェットプロセスの被膜厚さ及び形状画定を制御するために実施されてきた、より功を奏している戦略のうちの１つは、予めパターン形成された溝又はウェルを使用することである。例えば、この手法は、ディスプレイ業界において、インクジェットプロセスを用いてカラーフィルタを製造するために使用されている。カラーインクは、フォトリソグラフィ技術を使用してパターン形成される複数の溝又は複数のウェルに沈着される。インクジェット技術は、噴射されるインクの量を精密に制御するために使用され得るため、フィルタ材料の量もまた、精密に制御され得る。フォトリソグラフィパターン形成プロセスによって、溝又はウェルの体積もまた精密に制御されるため、既知の体積を所与として、最終的な被膜厚さが精密に制御され得る。
【００３０】
本発明の１つ以上の実施形態によると、複数の溝又は複数のウェルは、裏面電極型太陽電池の製造において、厚さ制御及び形状制御のために使用される。広くは、パターン形成ステップは、電池の表面に溝又はトレンチを画定するために使用されてもよく、例えば、下位層に複数の溝又は複数のトレンチをエッチングする、湿式エッチング操作が続く。一実施形態では、次いで、続くドーピング操作のために、複数の溝又は複数のウェル内にドーパントインク組成物が分注される。
【００３１】
１つのそのような実施形態では、上記のドーピング手法は、１つのパターン形成プロセス操作のみの追加によって達成される。実施例では、ウェハ表面から約１０〜１５μｍの、汚染されて破壊されたシリコンを除去するために、損傷除去エッチングが既に必要である場合がある、供給元からの到着ウェハが使用される。実施形態では、損傷除去エッチングの前に、ウェハ表面に、パターン形成操作、例えば、スクリーン印刷エッチングマスクの形成が施される。一実施形態では、パターン形成操作は、ｎ型の複数のフィンガー及び複数のパッド並びにｐ型の複数のフィンガー及び複数のパッドのこれら両方の型のフィンガー及びパッドのための溝又はウェルの位置を決定する。パターン形成操作に続き、ウェハに、適所に置かれたマスクを用いて実施されるような損傷除去エッチング操作が施される。しかしながら、パターン形成マスクの下のシリコンを除去するために、損傷エッチング、インクストリップ、及び次いで最終的な損傷エッチングを続けて実施する必要があり得る。
【００３２】
実施形態では、基板の表面に溝又はウェルを製造するために、水平エッチングツールが使用される。そのようなツールは、洗浄水のより効率的な利用のために、標準的なバッチプロセスエッチャーより安価である場合がある。更に、ｎ型フィンガー及びｐ型フィンガーは、同一の操作でパターン形成されてもよいため、フィンガー間の距離が最小化され得る。対照的に、ｎ型領域及びｐ型領域が２つの別個の操作でパターン形成される従来の手法では、２つの必須の別個のパターンの整合間に、公差累加が生じる場合がある。したがって、従来の手法では、典型的に、どれくらい接近してパターンが離間されるかを決定するために、最小設計ルールが適用されてもよい。したがって、実施形態では、同一の操作でｎ型領域及びｐ型領域をパターン形成することによって、例えば、複数の溝又は複数のウェルを同一の操作で形成することによって、公差累加が生じず、設計ルールを違反することができる。一実施形態では、ｎ型領域とｐ型領域との間の距離を最小化することによって、それから製造される太陽電池の全体効率が増加する。性能向上は、標準的な設計ルールを用いて行われるプロセスと比較して、プロセスフローのコスト／プロセスフローワットを低下し得、恐らく、１つの溝又は１つのウェルパターン形成操作を追加することに関連する、任意の追加のコストをもたらす。実施形態では、ウェハの表面の粗さが溝又はトレンチの底部に模擬されないように、溝又はウェルの底部を平滑化する工程が追加で実施される。そのような場合、また、例えば、損傷エッチングツールで実施されるような湿式エッチング研磨技術も、複数の溝又は複数のウェルのエッチング中に組み込まれてもよい。
【００３３】
ドーパントインクは、太陽電池製造（及び恐らく、より一般に、半導体構造製造）において、基板を選択的にドーピングする手段として液体沈着方法を使用することを可能にし得る。そのような液体沈着方法は、典型的に、有毒ガス供給及び排出システムに加えて、高価な炉及び真空チャンバを必要とする、典型的な蒸気相ドーパント沈着技術と比較して、コスト削減をもたらし得る。本発明の実施形態は、種々の太陽電池技術プラットフォームで実現されてもよい。一実施形態では、ドーパントインク組成物は、ｐ型ドーパント源又はｎ型ドーパント源のいずれかとして使用される。別の実施形態では、ドーパントインク組成物は、ｐ型ドーパント源及びｎ型ドーパント源のうちの１つ又はこれら両方の型のドーパント源として使用される。実施形態では、ドーパントインクは、受容ウェハ若しくは基板の表面のエッチングされた溝又はウェルによって受容される。一実施形態では、ドーパントインクは、架橋可能なシロキサンと、溶媒と、ｐ型（シリコンに対して）ドーパント源又はｎ型（シリコンに対して）ドーパント源と、を含む。実施形態では、ドーピングされた領域が、裏面電極型太陽電池の最終的な製造への前駆体として、ウェハ若しくは基板、又はその上に形成された半導体層に形成される。
【００３４】
本発明の態様では、複数の溝及び複数のリッジの中でドーピングされた領域を有する、太陽電池が提供される。第１の実施例として、図１は、本発明の実施形態による、１つのリッジのドーピングされていない部分又は軽度にドーピングされた部分によって分離される、ドーピングされた領域を有する太陽電池の一部分の断面図を例示する。
【００３５】
図１を参照すると、太陽電池１００の一部分は、複数の溝１０６及び複数のリッジ１０８を伴う表面１０４を有する基板１０２を含む。第１の導電性型の第１のドーピングされた領域１１０が、複数の溝のうちの第１の溝１０６Ａ内に配置される。第１の導電性型と反対の第２の導電性型の第２のドーピングされた領域１１２が、複数の溝のうちの第２の溝１０６Ｂ内に配置される。複数の第１の溝１０６Ａ及び複数の第２の溝１０６Ｂは、それぞれ、複数のリッジのうちの１つのリッジ１０８Ａによって分離される。
【００３６】
実施形態では、溝は、ドーパントインクの受容溝又はウェルとしての機能を果たすように形成される。溝は、例えば、自然な表面の凹陥とは対照的に、意図的特徴として形成されてもよい。一実施形態では、溝は、湿式エッチング又は乾式エッチングプロセスによってエッチングされる。溝の底部の表面は、テクスチャ化されてもよく、又は滑らかであってもよい。「溝」という用語によって示唆される幾何学的制限は、なくてもよい。例えば、一実施形態では、溝は、平面図の視点から、フィンガー又はドットである。実施形態では、溝は、約５〜１０μｍの範囲の深さを有する。特定の実施例では、溝深さは、精密な量のドーパントインクを受容するように寸法決定される。
【００３７】
実施形態では、基板１０２は、シリコン基板、例えば、ｎ型にドーピングされたシリコン基板である。実施形態では、基板自体のドーピング濃度は、第１のドーピングされた領域１１０及び第２のドーピングされた領域１１２のドーピング濃度より少なくとも１〜２桁小さい。したがって、そのような一実施形態では、第１の溝１０６Ａ及び第２の溝１０６Ｂを分離する１つのリッジ１０８Ａは、基板から軽度にドーピングされた領域１１４を含む。しかしながら、別の実施形態では、領域１１４は、ドーピングされていない、又は無視できるほどにしかドーピングされていない。第１のドーピングされた領域１１０及び第２のドーピングされた領域１１２は、それぞれ、ｎ型及びｐ型にドーピングされてもよく、又はそれぞれ、ｐ型及びｎ型にドーピングされてもよい。
【００３８】
再び図１を参照すると、１つの実施形態では、第１のドーピングされた領域１１０は、１つのリッジの第１の側から１つのリッジ１０８Ａ内に一定量だけ延在し、第２のドーピングされた領域１１２が、該リッジの第２の側から１つのリッジ１０８Ａに一定量とほぼ同一量だけ延在する。特定の例示的な実施形態では、領域のそれぞれが延在する量は、約１マイクロメートルである。一実施形態では、ドーピングされていない又は軽度にドーピングされた領域１１４は、第１のドーピングされた領域１１０及び第２のドーピングされた領域１１２が該１つのリッジ内に延在する部分の上方それぞれを、１つのリッジの第１の側から１つのリッジの第２の側まで延在する。特定の実施形態では、ドーピングされていない又は軽度にドーピングされた領域１１４は、図１に描写されるように、第１のドーピングされた領域１１０のリッジ１０８Ａ内に延在する部分と第２のドーピングされた領域１１２の１つのリッジ１０８Ａに延在する部分との間に更に配置される。
【００３９】
第２の実施例として、図２は、本発明の実施形態による、相互と隣接するドーピングされた領域を有する太陽電池の一部分の断面図を例示する。
【００４０】
図２を参照すると、太陽電池２００の一部分は、複数の溝２０６及びリッジ２０８を伴う表面２０４を有する基板２０２を含む。第１の導電性型の第１のドーピングされた領域２１０が、複数の溝のうちの第１の溝２０６Ａ内に配置される。第１の導電性型と反対の第２の導電性型の第２のドーピングされた領域２１２が、複数の溝のうちの第２の溝２０６Ｂ内に配置される。第１の溝２０６Ａ及び第２の溝２０６Ｂは、それぞれ、リッジ２０８Ａのうちの１つのリッジによって分離される。しかしながら、図１とは対照的に、複数の第１の溝２０６Ａ及び複数の第２の溝２０６Ｂを分離する１つのリッジ２０８Ａは、それぞれ、第１のドーピングされた領域２１０と連続し、第２のドーピングされた領域２１２と隣接する、第１の導電性型のドーパントを含む。つまり、第１のドーピングされた領域２１０は、ドーピングされていない又は軽度にドーピングされた領域が１つのリッジ２０８Ａ内に残らないように、１つのリッジ２０８Ａを通って延在する。しかしながら、そのような一実施形態では、図１と同様に、第２のドーピングされた領域２１２は、図２に描写されるように、１つのリッジ２０８Ａ内に一定量だけ延在する。
【００４１】
したがって、図１及び図２の両方を参照すると、第１のドーピングされた領域（１１０又は２１０）は、１つの第１の溝（１０６Ａ又は２０６Ａ）の表面の下方の基板（１０２又は２０２）の一部分に配置され、１つの第２のドーピングされた領域（１１２又は２１２）は、第２の溝（１０６Ｂ又は２０６Ｂ）の表面の下方の基板（１０２又は２０２）の別の部分に配置される。対照的に、及び第３の実施例として、図３は、本発明の実施形態による、複数の溝の表面の下方ではなく表面に形成されるドーピングされた領域を有する太陽電池の一部分の断面図を例示する。
【００４２】
図３を参照すると、太陽電池３００の一部分は、複数の溝３０６及びリッジ３０８を伴う表面３０４を有する基板３０２を含む。半導体層３２０は、複数の溝３０６のそれぞれの中に配置される。一実施形態では、半導体層３２０は、図３に描写されるように、それぞれの溝３０６の少なくとも一部分と共形であるが、複数の溝３０６の間では不連続である。第１の導電性型の第１のドーピングされた領域３１０が、複数の溝のうちの第１の溝３０６Ａ内に配置される。具体的に、第１のドーピングされた領域３１０は、半導体層３２０の第１の溝３０６Ａ内に配置される部分に配置される。第１の導電性型と反対の第２の導電性型の第２のドーピングされた領域３１２が、複数の溝の第２の溝３０６Ｂ内に配置される。具体的に、第２のドーピングされた領域３１２は、半導体層３２０の第２の溝３０６Ｂ内に配置される部分に配置される。更に、第１の溝３０６Ａ及び第２の溝３０６Ｂは、それぞれ、図３に描写されるように、複数のリッジのうちの１つのリッジ３０８Ａによって分離される。
【００４３】
再び図３を参照すると、半導体層３２０と基板３０２との間に、二酸化シリコンの層などの薄い誘電体層３２２が含まれている。示されるように、薄い誘電体層３２２は、パターン形成されておらず、したがって、グローバル層である。しかしながら、薄い誘電体層３２２は、半導体層３２０のパターンと同様に、溝３０６内のみに存在し、複数のリッジ３０８の上表面には沿わないようにパターン形成されてもよいことが理解される。更に、不動態化酸化物層が、半導体層３２０及び薄い誘電体層３２２の上に配置されるように含まれてもよい。
【００４４】
一実施形態では、半導体層３２０は、大量のシリコン原子を含む。そのような一実施形態では、半導体層３２０は、多結晶シリコン又は非晶質シリコンで構成され、流体沈着（例えば、印刷など）又は沈着及びエッチングプロセスのいずれかによって形成される。特定の実施形態では、基板３０２は、ｎ型シリコンなどのシリコンで構成され、半導体層は、多結晶シリコンで構成され、第１のドーピングされた領域３１０は、シリコンのためのｎ型ドーパントを含み、第２のドーピングされた領域３１２は、シリコンのためのｐ型ドーパントを有する。
【００４５】
本発明の別の態様では、太陽電池は、基板の表面に形成される溝内に配置される半導体層に、ドーピングされた領域を形成することによって製造されてもよい。例えば、図４は、本発明の実施形態による、太陽電池を製造する方法における操作を表すフローチャート４００である。図５Ａ〜図５Ｆは、本発明の実施形態による、フローチャート４００の操作に対応する、太陽電池の製造における様々な過程の断面図を示す。
【００４６】
フローチャート４００の操作４０２及び対応する図５Ａを参照すると、太陽電池を製造する方法は、基板５０２の表面５０４に複数の溝５０６及び複数のリッジ５０８を有するパターンを形成する工程を含む。
【００４７】
一実施形態では、パターンを形成する工程は、最初に、損傷したシリコン表面をエポキシ又はフォトレジストマスクでマスクすることを含む。次いで、マスクのパターンは、例えば、アルカリ性湿式エッチングプロセスなどのエッチングプロセスによって、基板の表面に転写される。一実施形態では、基板の表面にパターンを形成する工程は、第１のドーパントインク組成物を供給する工程の前に、例えば、ＨＦ／硝酸などの湿式エッチングプロセスを用いて、複数の溝のうちのそれぞれの底部の粗さを低減することを含む。別の実施形態では、基板の表面にパターンを形成する工程は、第１のドーパントインク組成物を供給する工程の前に、例えば、水酸化カリウムに基づくアルカリ性エッチングなどの湿式エッチングプロセスを用いて、複数の溝のうちのそれぞれの底部の粗さを増加させる、又はテクスチャ化することを含む。例示的なプロセスが、図９Ａ〜図９Ｄと関連して以下に記載される。
【００４８】
図５Ｂを参照すると、一実施形態では、基板５０２の複数の溝５０６のうちのそれぞれの溝の中に、半導体層５２０及び薄い誘電体層５２２が形成される。半導体層５２０及び薄い誘電体層５２２は、図３の半導体層３２０及び薄い誘電体層３２２と関連して記載される材料で構成されてもよい。
【００４９】
フローチャート４００の操作４０４及び対応する図５Ｃを参照すると、本方法はまた、第１の導電性型の第１のドーパントインク組成物５３０を複数の溝のうちの第１の溝５０６Ａに供給する工程も含む。フローチャート４００の操作４０６及び再び図５Ｃを参照すると、本方法はまた、第２の反対の導電性型の第２のドーパントインク組成物５３２を複数の溝のうちの第２の溝５０６Ｂに供給する工程も含む。第１の溝５０６Ａ及び第２の溝５０６Ｂは、それぞれ、複数のリッジのうちの１つのリッジ５０８Ａによって分離される。実施形態では、第１のドーパントインク組成物５３０は、ｐ型ドーパントを含み、第２のドーパントインク組成物５３２は、ｎ型ドーパントを含む。別の実施形態では、第１のドーパントインク組成物５３０は、ｎ型ドーパントを含み、第２のドーパントインク組成物５３２は、ｐ型ドーパントを含む。
【００５０】
図５Ｄを参照すると、一実施形態では、第１のドーパントインク組成物５３０及び第２のドーパントインク組成物５３２の体積は、操作４０８と関連して以下により詳細に記載されるように、減少した体積領域５３０'及び５３２'を提供するように減少される。
【００５１】
フローチャート４００の操作４０８及び対応する図５Ｅを参照すると、本方法はまた、第１のドーパントインク組成物５３０及び第２のドーパントインク組成物５３２（又は減少した体積領域５３０'及び５３２'）からのドーパントを基板５０２に向かってドライブする工程も含む。具体的に、一実施形態では、第１のドーパントインク組成物５３０及び第２のドーパントインク組成物５３２からのドーパントをドライブする工程は、図５Ｅに描写されるように、半導体層５２０の第１の溝５０６Ａ内に配置される部分に、第１の導電性型の第１のドーピングされた領域５１０を形成することと、半導体層５２０の第２の溝５０６Ｂ内に配置される部分に、第２の導電性型の第２のドーピングされた領域５１２を形成することと、を含む。あるいは、半導体層５２０を含まない実施形態では、第１のドーパントインク組成物５３０及び第２のドーパントインク組成物５３２からのドーパントをドライブする工程は、第１の溝５０６Ａの表面の下方の基板５０２の一部分に、第１の導電性型の第１のドーピングされた領域を形成することと、第２の溝５０６Ｂの表面の下方の基板５０２の別の部分に、第２の導電性型の第２のドーピングされた領域を形成することと、を含む。
【００５２】
実施形態では、第１のドーパントインク組成物５３０を供給する工程、第２のドーパントインク組成物５３２を供給する工程、又はこれら両方の工程が、インクジェット、スクリーン印刷、ブレーディング、ピペットによる移送、スピンコーティング及びエッチング、グラビア印刷、又はスロットダイコーティングなどであるが、これらに限定されない、技術を使用することを含む。実施形態では、第１のドーパントインク組成物５３０及び第２のドーパントインク組成物５３２からのドーパントをドライブする前に、第１のドーパントインク組成物５３０及び第２のドーパントインク組成物５３２は、例えば、第１のドーパントインク組成物５３０及び第２のドーパントインク組成物５３２のシロキサン種の大部分を架橋させるために硬化される。そのような一実施形態では、硬化させる工程は、熱によらないプロセスを使用することによって実施される。そのような別の実施形態では、硬化させる工程は、ベーキングプロセスを使用することによって実施される。特定の実施形態では、ベーキングプロセスを実施する工程は、第１のドーパントインク組成物５３０及び第２のドーパントインク組成物５３２のそれぞれの有機溶媒の大部分を除去する。
【００５３】
溶媒除去は、インクの体積の減少をもたらし得る。例えば、特定の実施形態では、ベーキングプロセスは、図５Ｄ及び図５Ｅに描写されるように、例えば、減少した体積領域５３０'及び５３２'を提供するように、第１のドーパントインク組成物５３０及び第２のドーパントインク組成物５３２の体積を、約１．１〜１０分の１の範囲で減少させる。実施形態では、ベーキングプロセスは、約１００〜４００℃の範囲の温度に加熱する工程を含み、硬化された第１のドーパントインク組成物及び第２のドーパントインク組成物からのドーパントをドライブする工程は、約８５０〜１０５０℃の範囲の温度に加熱することを含む。
【００５４】
図５Ｆを参照すると、半導体層５２０のドーピングされていない部分は、例えば、湿式エッチングプロセスによって、ドーパントインク組成物５３０'及び５３２'と共に除去される。図５Ｆに示される構造は、次いで、裏面電極型太陽電池を製造するために使用されてもよい。
【００５５】
本発明の別の態様では、太陽電池は、第１の導電性型のドーパントインク組成物から及び第２の導電性型の固体状態のドーパント源からドーピングされた領域を形成する工程によって製造されてもよい。例えば、図６は、本発明の実施形態による、太陽電池を製造する方法の操作を表すフローチャート６００である。図７Ａ〜７Ｆは、本発明の実施形態による、フローチャート６００の操作に対応する、太陽電池の製造における様々なステージの断面図を示す。
【００５６】
フローチャート６００の操作６０２及び対応する図７Ａを参照すると、太陽電池を製造する方法は、基板７０２の表面７０４に複数の溝７０６及複数のびリッジ７０８を有するパターンを形成する工程を含む。パターン形成された基板を形成するために、フローチャート４００の操作４０２と関連して上述されるものと同様の手法が使用されてもよい。例えば、一実施形態では、基板７０２の表面にパターンを形成する工程は、複数の溝７０６のそれぞれの底部の粗さを低減することを含む。
【００５７】
フローチャート６００の操作６０４及び対応する図７Ｂを参照すると、本方法はまた、第１の導電性型のドーパントインク組成物７３０を複数の溝のうちの第１の溝７０６Ａ又は複数の溝のうちの第１のセットに供給する工程も含む。ドーパントインク組成物は、ｐ型又はｎ型であってもよく、上述されるドーパントインク組成物と同様又は同一の組成物を有してもよい。更に、ドーパントインク組成物は、上述される手法と同様に供給されてもよい。
【００５８】
図７Ｃを参照すると、一実施形態では、操作７０６と関連して以下により詳細に記載されるように、減少した体積領域７３０'を提供するために、ドーパントインク組成物７３０の体積が減少される。
【００５９】
フローチャート６００の操作６０６及び対応する図７Ｄを参照すると、本方法はまた、複数の溝の第２の溝７０６Ｂ内又は溝の第２のセット内に、第２の反対の導電性型の固体状態のドーパント源７４０を形成する工程も含む。第１の溝７０６Ａ及び第２の溝７０６Ｂは、それぞれ、複数のリッジのうちの１つのリッジ７０８Ａによって分離される。一実施形態では、固体状態のドーパント源７４０は、基板７０２の上方に全面的に沈着され、第１の溝７０６Ａ内にドーパントインク組成物７３０（又は減少した体積領域７３０'）の上方に更に配置される。一実施形態では、固体状態のドーパント源を形成する工程は、ホウ素シリカガラス（ＢＳＧ）又はリンシリカガラス（ＰＳＧ）などであるが、これらに限定されない、材料層を形成することを含む。いずれの場合でも、導電性型（例えば、ｎ型又はｐ型）は、ドーパントインク組成物７３０の導電性型と反対になるように選択される。
【００６０】
一実施形態では、固体状態のドーパント源７４０を形成する前に、ドーパントインク組成物７３０は、例えば、ドーパントインク組成物のシロキサン種の大部分を架橋させるために硬化される。そのような一実施形態では、硬化させる工程は、熱によらないプロセスを使用することによって実施される。しかしながら、別の実施形態では、硬化させる工程は、ベーキングプロセスを使用して実施される。そのような特定の実施形態では、ベーキングプロセスを実施することは、ドーパントインク組成物の有機溶媒の大部分を除去する。溶媒除去は、ドーパントインク組成物の体積の減少をもたらし得る。例えば、特定の実施形態では、ベーキングプロセスは、図７Ｃ〜図７Ｅに描写されるように、例えば、減少した体積領域７３０'を提供するように、ドーパントインク組成物７３０の体積を、約１．１〜１０分の１の範囲で減少させる。一実施形態では、ベーキングプロセスは、約１００〜４００℃の範囲の温度に加熱する工程を含む。
【００６１】
フローチャート６００の操作６０８及び対応する図７Ｅを参照すると、本方法はまた、ドーパントインク組成物７３０（又は減少した体積領域７３０'）及び固体状態のドーパント源７４０からのドーパントを基板７０２に向かってドライブする工程も含む。具体的に、一実施形態では、ドーパントをドライブする工程は、図７Ｅに描写されるように、第１の溝７０６Ａの表面の下方の基板７０２の一部分に、第１の導電性型の第１のドーピングされた領域７１０を形成することと、第２の溝７０６Ｂの表面の下方の基板７０２の別の部分に、第２の導電性型の第２のドーピングされた領域７１２を形成することと、を含む。一実施形態では、固体状態のドーパント源７４０が、全面的に沈着されるため、第２の導電性型の第３のドーピングされた領域７１２Ａが、第１の溝７０６Ａ及び第２の溝７０６Ｂを分離する１つのリッジにそれぞれ形成される。第３のドーピングされた領域７１２Ａは、第２のドーピングされた領域７１２と連続し、それと本質的に同一のドーパント濃度レベルを有する。一実施形態では、硬化されたドーパントインク組成物７３０又は７３０'及び固体状態のドーパント源７４０からのドーパントをドライブする工程は、約８５０〜１０５０℃の範囲の温度に加熱することを含む。
【００６２】
図７Ｆを参照すると、固体状態のドーパント源７４０は、例えば、湿式エッチングプロセスによって、ドーパントインク組成物７３０'と共に除去される。図７Ｆに示される構造は、次いで、裏面電極型太陽電池を製造するために使用されてもよい。
【００６３】
本発明の別の態様では、太陽電池は、第１の導電性型のドーパントインク組成物を受容するためのみに位置付けられる溝を伴う基板に、ドーパントインク組成物からドーピングされた領域を形成することによって製造されてもよい。次いで、固体状態のドーパント源が、第２の導電性型のドーピングされた領域を形成するために、複数の溝の別個のセット内に沈着することなく使用されてもよい。例えば、図８Ａ〜図８Ｆは、本発明の実施形態による、太陽電池の製造における様々な段階の断面図を例示する。
【００６４】
図８Ａを参照すると、太陽電池を製造する方法は、基板８０２の表面８０４に複数の溝８０６及び複数のリッジ８０８を有するパターンを形成する工程を含む。パターン形成された基板を形成するために、フローチャート４００の操作４０２と関連して上述されるものと同様の手法が使用されてもよい。例えば、一実施形態では、基板８０２の表面にパターンを形成する工程は、複数の溝８０６のそれぞれの底部の粗さを低減することを含む。しかしながら、２つの異なる種類のドーパント源（例えば、ｎ型及びｐ型、又はインク状態及び固体状態）を受容する複数の溝を提供する代わりに、１セットの複数の溝のみが提供され、必要とされる複数の溝の数を減らす。
【００６５】
図８Ｂを参照すると、本方法はまた、第１の導電性型のドーパントインク組成物８３０を複数の溝８０６に供給する工程も含む。ドーパントインク組成物は、ｐ型又はｎ型であってもよく、上述されるドーパントインク組成物と同様又は同一の組成物を有してもよい。更に、ドーパントインク組成物は、上述される手法と同様に供給されてもよい。
【００６６】
図８Ｃを参照すると、一実施形態では、上記の他の実施形態と関連して記載されるように、減少した体積領域８３０'を提供するように、ドーパントインク組成物８３０の体積が減少される。
【００６７】
図８Ｄを参照すると、本方法はまた、複数の溝の別個の専用セットではなく、基板８０２の上方及びドーパントインク組成物８３０（又は減少した体積領域８３０'）の上方に、第２の反対の導電性型の固体状態のドーパント源８４０を形成する工程も含む。一実施形態では、固体状態のドーパント源８４０は、図８Ｄに描写されるように、基板８０２の上方に全面的に沈着される。一実施形態では、固体状態のドーパント源を形成する工程は、ホウ素シリカガラス（ＢＳＧ）又はリンシリカガラス（ＰＳＧ）などであるが、これらに限定されない、材料層を形成することを含む。いずれの場合でも、導電性型（例えば、ｎ型又はｐ型）は、ドーパントインク組成物８３０の導電性型と反対になるように選択される。
【００６８】
一実施形態では、固体状態のドーパント源８４０を形成する前に、ドーパントインク組成物８３０は、例えば、ドーパントインク組成物のシロキサン種の大部分を架橋させるために硬化される。そのような一実施形態では、硬化させる工程は、熱によらないプロセスを使用することによって実施される。しかしながら、別の実施形態では、硬化させる工程は、ベーキングプロセスを使用して実施される。そのような特定の実施形態では、ベーキングプロセスを実施することは、ドーパントインク組成物の有機溶媒の大部分を除去する。溶媒除去は、ドーパントインク組成物の体積の減少をもたらし得る。例えば、特定の実施形態では、ベーキングプロセスは、図８Ｃ〜図８Ｅに描写されるように、例えば、減少した体積領域８３０'を提供するように、ドーパントインク組成物８３０の体積を、約１．１〜１０分の１の範囲で減少させる。一実施形態では、ベーキングプロセスは、約１００〜４００℃の範囲の温度に加熱する工程を含む。
【００６９】
図８Ｅを参照すると、本方法はまた、ドーパントインク組成物８３０（又は減少した体積領域８３０'）及び固体状態のドーパント源８４０からのドーパントを基板８０２に向かってドライブする工程も含む。具体的に、一実施形態では、ドーパントをドライブする工程は、図８Ｅに描写されるように、溝８０６の表面の下方の基板８０２の一部分に、第１の導電性型の第１のドーピングされた領域８１０を形成することと、部分８１０間の基板８０２の別の部分に、第２の導電性型の第２のドーピングされた領域８１２を形成することと、を含む。一実施形態では、硬化されたドーパントインク組成物８３０又は８３０'、及び固体状態のドーパント源８４０からのドーパントをドライブする工程は、約８５０〜１０５０℃の範囲の温度に加熱することを含む。
【００７０】
図８Ｆを参照すると、固体状態のドーパント源８４０は、例えば、湿式エッチングプロセスによって、ドーパントインク組成物８３０'と共に除去される。図８Ｆに示される構造は、次いで、裏面電極型太陽電池を製造するために使用されてもよい。
【００７１】
更に別の実施形態では、ｎ型及びｐ型の複数のトレンチ又は複数の溝が使用され、改善された損傷ステップでパターン形成される。続いて、ｎ型及びｐ型インクが同時に印刷されてもよい。そのような実施形態では、ｎ型領域とｐ型領域との間の１つの溝又は１つのトレンチ壁は、ｎ型領域とｐ型領域との間の距離が最小となるように、可能な限り薄く製造される。距離が大き過ぎる場合、設計ルールが大きくなり得、効率が低くなる可能性がある。更に、電池の降伏電圧が大幅に増加し、より高い電力損失に起因する電池の信頼性の問題をもたらす場合がある。
【００７２】
上述されるように、複数の溝及び複数のリッジを有する基板は、未処理のシリコンウェハなどの表面損失を有する到着ウェハから製造されてもよい。例えば、図９Ａ〜図９Ｄは、本発明の別の実施形態による、太陽電池を製造するための、複数の溝及び複数のリッジを伴う基板の製造における様々な段階の断面図を例示する。
【００７３】
図９Ａを参照すると、表面損傷層９７０を有するｎ型にドーピングされた基板などの基板９０２は、その上に、エポキシ又はフォトレジストマスク９７２が配置される。次いで、マスク９７２のパターンが、例えば、アルカリ性湿式エッチングプロセス又はプラズマエッチングプロセスなどのエッチングプロセスによって、基板９０２の表面に転写される。一実施形態では、パターンは、図９Ｂに描写されるように、基板９０２の表面損傷層９７０より下方の深さに転写される。結果として、基板９０２に複数の溝９０６及び複数のリッジ９０８が形成される。
【００７４】
図９Ｃを参照すると、例えば、湿式エッチングプロセスによって、表面損傷層９７０及びマスク９７２が除去される。一実施形態では、基板９０２の表面にパターンを形成する工程は、図９Ｃに描写されるように、例えば、ＨＦ／硝酸などの湿式エッチングプロセスを用いて、複数の溝９０６のそれぞれの底部の粗さを低減することを含む。別の一実施形態では、基板の表面にパターンを形成する工程は、図９Ｄに描写されるように、例えば、水酸化カリウムに基づくアルカリ性エッチングなどの湿式エッチングプロセスを用いて、複数の溝９０６のそれぞれの底部の粗さを増加させる、又はそれにテクスチャ９８０を導入することを含む。
【００７５】
したがって、複数のリッジによって分離されるドーピングされた溝領域を伴う太陽電池、及び太陽電池を製造する方法が開示されてきた。本発明の実施形態による太陽電池は、複数の溝及び複数のリッジを伴う表面を有する基板を含む。複数の溝のうちの第１の溝内に、第１の導電性型の第１のドーピングされた領域が配置される。複数の溝の第２の溝内に、第１の導電性型と反対の第２の導電性型の第２のドーピングされた領域が配置される。第１の溝及び第２の溝は、複数のリッジのうちの１つのリッジによって分離される。そのような一実施形態では、第１の溝及び第２の溝を分離する１つのリッジは、ドーピングされていない又は軽度にドーピングされた領域を含む。そのような別の実施形態では、第１の溝及び第２の溝を分離する１つのリッジは、第１のドーピングされた領域と連続し、第２のドーピングされた領域と隣接する、第１の導電性型のドーパントを含む。そのような別の実施形態では、太陽電池は、複数の溝のそれぞれの中に配置される半導体層を更に含む。第１のドーピングされた領域は、半導体層の第１の溝内に配置される部分に配置され、第２のドーピングされた領域は、半導体層の第２の溝内に配置される部分に配置される。
【図１】
2014531776.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図５Ｄ】
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【図５Ｅ】
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【図５Ｆ】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図７Ｄ】
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【図７Ｅ】
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【図７Ｆ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
2014531776.tif 000021
【図８Ｃ】
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【図８Ｄ】
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【図８Ｅ】
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【図８Ｆ】
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【図９Ａ】
2014531776.tif 000026
【図９Ｂ】
2014531776.tif 000027
【図９Ｃ】
2014531776.tif 000028
【図９Ｄ】
2014531776.tif 000029
【手続補正書】
【提出日】平成26年6月13日(2014.6.13)
【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】
太陽電池であって、
複数の溝及び複数のリッジを伴う表面を有する基板と、
前記複数の溝のうちの第１の溝内に配置される、第１の導電性型の第１のドーピングされた領域と、
前記複数の溝のうちの第２の溝内に配置される、前記第１の導電性型と反対の第２の導電性型の第２のドーピングされた領域と、を備え、
前記第１の溝及び前記第２の溝が、前記複数のリッジのうちの１つのリッジによって分離される、太陽電池。
【請求項２】
前記第１の溝及び前記第２の溝を分離する前記１つのリッジが、ドーピングされていない又は軽度にドーピングされた領域を有する、請求項１に記載の太陽電池。
【請求項３】
前記第１のドーピングされた領域が、前記第１の溝の表面の下方の前記基板の一の部分に配置され、前記第２のドーピングされた領域が、前記第２の溝の表面の下方の前記基板の別の部分に配置される、請求項１に記載の太陽電池。
【請求項４】
前記複数の溝のそれぞれの内に配置される半導体層を更に備え、
前記第１のドーピングされた領域が、前記半導体層の前記第１の溝内に配置される部分に配置され、
前記第２のドーピングされた領域が、前記半導体層の前記第２の溝内に配置される部分に配置され、
前記基板が、シリコンを有し、
前記第１のドーピングされた領域が、シリコンのためのｎ型ドーパントを有し、
前記第２のドーピングされた領域が、シリコンのためのｐ型ドーパントを有する、請求項１に記載の太陽電池。
【請求項５】
前記第１のドーピングされた領域は、ドーパントインク組成物からのドーパントを含み、
前記第２のドーピングされた領域は、固体状態のドーパント源からのドーパントを含む、請求項１に記載の太陽電池。
【請求項６】
前記第１のドーピングされた領域は、ドーパントインク組成物からのドーパントを含み、
前記第２のドーピングされた領域は、前記ドーパントインク組成物の上方に形成された固体状態のドーパント源からのドーパントを含む、請求項１に記載の太陽電池。
【請求項７】
太陽電池の製造方法であって、
基板の表面に複数の溝及び複数のリッジを有するパターンを形成する工程と、
第１の導電性型の第１のドーパントインク組成物を前記複数の溝のうちの第１の溝に供給する工程と、
反対の導電性型である第２の導電性型の第２のドーパントインク組成物を前記複数の溝のうちの第２の溝に供給する工程と、
前記第１のドーパントインク組成物及び前記第２のドーパントインク組成物からのドーパントを前記基板に向かってドライブする工程と、
を備え、
前記第１の溝及び前記第２の溝が、前記複数のリッジのうちの１つによって分離される、製造方法。
【請求項８】
前記複数の溝のそれぞれ内に半導体層を形成する工程を更に備え、
前記第１のドーパントインク組成物及び前記第２のドーパントインク組成物からのドーパントをドライブする工程が、前記半導体層の前記第１の溝内に配置される部分に、前記第１の導電性型の第１のドーピングされた領域を形成することと、前記半導体層の前記第２の溝内に配置される部分に、前記第２の導電性型の第２のドーピングされた領域を形成することと、を含む、請求項７に記載の製造方法。
【請求項９】
前記第１のドーパントインク組成物及び前記第２のドーパントインク組成物からのドーパントをドライブする工程が、前記第１の溝の表面の下方の前記基板の一部分に、前記第１の導電性型の第１のドーピングされた領域を形成することと、前記第２の溝の表面の下方の前記基板の別の部分に、前記第２の導電性型の第２のドーピングされた領域を形成することと、を含む、請求項７に記載の製造方法。
【請求項１０】
請求項７から９のいずれか一項に記載の製造方法により製造された太陽電池。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７５】
したがって、複数のリッジによって分離されるドーピングされた溝領域を伴う太陽電池、及び太陽電池を製造する方法が開示されてきた。本発明の実施形態による太陽電池は、複数の溝及び複数のリッジを伴う表面を有する基板を含む。複数の溝のうちの第１の溝内に、第１の導電性型の第１のドーピングされた領域が配置される。複数の溝の第２の溝内に、第１の導電性型と反対の第２の導電性型の第２のドーピングされた領域が配置される。第１の溝及び第２の溝は、複数のリッジのうちの１つのリッジによって分離される。そのような一実施形態では、第１の溝及び第２の溝を分離する１つのリッジは、ドーピングされていない又は軽度にドーピングされた領域を含む。そのような別の実施形態では、第１の溝及び第２の溝を分離する１つのリッジは、第１のドーピングされた領域と連続し、第２のドーピングされた領域と隣接する、第１の導電性型のドーパントを含む。そのような別の実施形態では、太陽電池は、複数の溝のそれぞれの中に配置される半導体層を更に含む。第１のドーピングされた領域は、半導体層の第１の溝内に配置される部分に配置され、第２のドーピングされた領域は、半導体層の第２の溝内に配置される部分に配置される。
［項目１］
太陽電池であって、
複数の溝及び複数のリッジを伴う表面を有する基板と、
前記複数の溝のうちの第１の溝内に配置される、第１の導電性型の第１のドーピングされた領域と、
前記複数の溝のうちの第２の溝内に配置される、前記第１の導電性型と反対の第２の導電性型の第２のドーピングされた領域と、を備え、
前記第１の溝及び前記第２の溝が、前記複数のリッジのうちの１つのリッジによって分離される、太陽電池。
［項目２］
前記第１の溝及び前記第２の溝を分離する前記１つのリッジが、ドーピングされていない又は軽度にドーピングされた領域を有する、項目１に記載の太陽電池。
［項目３］
前記第１のドーピングされた領域は、前記１つのリッジの第１の側から前記１つのリッジ内に一定量だけ延在し、
前記第２のドーピングされた領域が、前記１つのリッジの第２の側から前記１つのリッジ内に前記一定量とほぼ同一量だけ延在する、項目２に記載の太陽電池。
［項目４］
前記ドーピングされていない又は軽度にドーピングされた領域は、前記第１のドーピングされた領域及び前記第２のドーピングされた領域が前記１つのリッジ内に延在する部分の上方を、前記１つのリッジの前記第１の側から前記１つのリッジの前記第２の側まで延在し、前記第１のドーピングされた領域の前記リッジ内に延在する前記部分と前記第２のドーピングされた領域の前記１つのリッジ内に延在する前記部分との間にも更に配置される、項目３に記載の太陽電池。
［項目５］
前記第１の溝及び前記第２の溝を分離する前記１つのリッジが、前記第１のドーピングされた領域と連続し前記第２のドーピングされた領域と隣接する、第１の導電性型のドーパントを含む、項目１に記載の太陽電池。
［項目６］
前記第２のドーピングされた領域が、前記１つのリッジ内に一定量だけ延在する、項目５に記載の太陽電池。
［項目７］
前記第１のドーピングされた領域が、前記第１の溝の表面の下方の前記基板の一の部分に配置され、前記第２のドーピングされた領域が、前記第２の溝の表面の下方の前記基板の別の部分に配置される、項目１に記載の太陽電池。
［項目８］
前記複数の溝のそれぞれの内に配置される半導体層を更に備え、
前記第１のドーピングされた領域が、前記半導体層の前記第１の溝内に配置される部分に配置され、
前記第２のドーピングされた領域が、前記半導体層の前記第２の溝内に配置される部分に配置される、項目１に記載の太陽電池。
［項目９］
前記半導体層が、前記複数の溝のそれぞれの少なくとも一部分と共形であるが、前記複数の溝の間では不連続である、項目８に記載の太陽電池。
［項目１０］
前記基板が、シリコンを有し、
前記第１のドーピングされた領域が、シリコンのためのｎ型ドーパントを有し、
前記第２のドーピングされた領域が、シリコンのためのｐ型ドーパントを有する、項目１に記載の太陽電池。
［項目１１］
基板の表面に複数の溝及び複数のリッジを有するパターンを形成する工程と、
第１の導電性型の第１のドーパントインク組成物を前記複数の溝のうちの第１の溝に供給する工程と、
反対の導電性型である第２の導電性型の第２のドーパントインク組成物を前記複数の溝のうちの第２の溝に供給する工程と、
前記第１のドーパントインク組成物及び前記第２のドーパントインク組成物からのドーパントを前記基板に向かってドライブする工程と、
を備え、
前記第１の溝及び前記第２の溝が、前記複数のリッジのうちの１つによって分離される、太陽電池の製造方法。
［項目１２］
前記複数の溝のそれぞれ内に半導体層を形成する工程を更に備え、
前記第１のドーパントインク組成物及び前記第２のドーパントインク組成物からのドーパントをドライブする工程が、前記半導体層の前記第１の溝内に配置される部分に、前記第１の導電性型の第１のドーピングされた領域を形成することと、前記半導体層の前記第２の溝内に配置される部分に、前記第２の導電性型の第２のドーピングされた領域を形成することと、を含む、項目１１に記載の方法。
［項目１３］
前記第１のドーパントインク組成物及び前記第２のドーパントインク組成物からのドーパントをドライブする工程が、前記第１の溝の表面の下方の前記基板の一部分に、前記第１の導電性型の第１のドーピングされた領域を形成することと、前記第２の溝の表面の下方の前記基板の別の部分に、前記第２の導電性型の第２のドーピングされた領域を形成することと、を含む、項目１１に記載の方法。
［項目１４］
前記第１のドーパントインク組成物を供給する工程、前記第２のドーパントインク組成物を供給する工程、又はこれら両方の工程が、インクジェット、スクリーン印刷、ブレーディング、ピペットによる移送、スピンコーティング及びエッチング、グラビア印刷、並びにスロットダイコーティングからなる群から選択される技術を使用することを含む、項目１１に記載の方法。
［項目１５］
前記第１のドーパントインク組成物及び前記第２のドーパントインク組成物からのドーパントをドライブする工程の前に、前記第１のドーパントインク組成物及び前記第２のドーパントインク組成物を、前記第１のドーパントインク組成物及び前記第２のドーパントインク組成物のシロキサン種の大部分を架橋させるために硬化させることを更に含む、項目１１に記載の方法。
［項目１６］
前記硬化させる工程が、熱によらないプロセスを使用することによって実施される、項目１５に記載の方法。
［項目１７］
前記硬化させる工程が、ベーキングプロセスを使用することによって実施される、項目１５に記載の方法。
［項目１８］
前記ベーキングプロセスを実施することが、前記第１のドーパントインク組成物及び前記第２のドーパントインク組成物のそれぞれの有機溶媒の大部分を除去する、項目１７に記載の方法。
［項目１９］
前記ベーキングプロセスが、前記第１のドーパントインク組成物及び前記第２のドーパントインク組成物の体積を、約１．１〜１０分の１の範囲で減少させる、項目１８に記載の方法。
［項目２０］
前記ベーキングプロセスが、約１００〜４００℃の範囲の温度に加熱する工程を含み、
硬化された前記第１のドーパントインク組成物及び前記第２のドーパントインク組成物からのドーパントをドライブする工程が、約８５０〜１０５０℃の範囲の温度に加熱することを含む、項目１７に記載の方法。
［項目２１］
前記基板の前記表面に前記パターンを形成する工程が、前記第１のドーパントインク組成物を供給する工程の前に、前記複数の溝のそれぞれの底部の粗さを低減することを含む、項目１１に記載の方法。
［項目２２］
前記基板の前記表面に前記パターンを形成する工程が、未処理のシリコンウェハの表面に、前記複数の溝及び前記複数のリッジを形成することを含む、項目１１に記載の方法。
［項目２３］
項目１１の製造方法により製造された太陽電池。
［項目２４］
太陽電池の製造方法であって、
基板の表面に複数の溝及び複数のリッジを有するパターンを形成する工程と、
第１の導電性型のドーパントインク組成物を前記複数の溝のうちの第１の溝に供給する工程と、
反対の導電性型である第２の導電性型の固体状態のドーパント源を、前記複数の溝のうちの第２の溝内及び前記第１の溝内のドーパントインク組成物の上方に形成する工程と、
前記固体状態のドーパント源及び前記ドーパントインク組成物からのドーパントを前記基板に向かってドライブする工程と、を備え、
前記第１の溝及び前記第２の溝が、前記複数のリッジのうちの１つによって分離される、製造方法。
［項目２５］
前記固体状態のドーパント源及び前記ドーパントインク組成物からのドーパントをドライブする工程が、前記第１の溝の表面の下方の前記基板の一部分に、前記第１の導電性型の第１のドーピングされた領域を形成することと、前記第２の溝の表面の下方の前記基板の別の部分に、前記第２の導電性型の第２のドーピングされた領域を形成することと、を含む、項目２４に記載の方法。
［項目２６］
前記固体状態のドーパント源からのドーパントをドライブする工程が、前記第１の溝及び前記第２の溝を分離する前記リッジ内に、前記第２の導電性型の第３のドーピングされた領域を形成することを更に含む、項目２５に記載の方法。
［項目２７］
前記ドーパントインク組成物を供給する工程が、インクジェット、スクリーン印刷、ブレーディング、ピペットによる移送、スピンコーティング及びエッチング、グラビア印刷、並びにスロットダイコーティングからなる群から選択される技術を使用することを含む、項目２４に記載の方法。
［項目２８］
前記固体状態のドーパント源を形成する前に、前記ドーパントインク組成物を、前記ドーパントインク組成物のシロキサン種の大部分を架橋させるために硬化させる工程を更に含む、項目２４に記載の方法。
［項目２９］
前記硬化させる工程が、熱によらないプロセスを使用することによって実施される、項目２８に記載の方法。
［項目３０］
前記硬化させる工程が、ベーキングプロセスを使用することによって実施される、項目２８に記載の方法。
［項目３１］
前記ベーキングプロセスを実施することが、前記ドーパントインク組成物の有機溶媒の大部分を除去する、項目３０に記載の方法。
［項目３２］
前記ベーキングプロセスが、前記ドーパントインク組成物の体積を、約１．１〜１０分の１の範囲で減少させる、項目３１に記載の方法。
［項目３３］
前記ベーキングプロセスが、約１００〜４００℃の範囲の温度に加熱することを含み、
前記硬化されたドーパントインク組成物からのドーパントをドライブする工程が、約８５０〜１０５０℃の範囲の温度に加熱することを含む、項目３０に記載の方法。
［項目３４］
前記固体状態のドーパント源を形成する工程が、ホウ素シリカガラス（ＢＳＧ）又はリンシリカガラス（ＰＳＧ）からなる群から選択される材料層を形成することを含む、項目２４に記載の方法。
［項目３５］
前記基板の前記表面に前記パターンを形成する工程が、前記ドーパントインク組成物を供給する前に、前記複数の溝のそれぞれの底部の粗さを低減することを含む、項目２４に記載の方法。
［項目３６］
前記基板の前記表面に前記パターンを形成する工程が、未処理のシリコンウェハの表面に前記複数の溝及び前記複数のリッジを形成することを含む、項目２４に記載の方法。
［項目３７］
項目２４の製造方法により製造された太陽電池。
【国際調査報告】
2014531776.tif 000030
2014531776.tif 000031