(57)【要約】  印刷可能な媒体が提案され、これは例えば、シリコン基材（１）の表面（７）の上を保護層（９）で覆われたシリコン太陽電池用の金属接点（１１）を生産する際に用いることができる。対応する生産方法および相応して生産される太陽電池もまた開示されている。印刷可能な媒体は保護層（９）をエッチングできる少なくとも１つの媒体および例えばニッケル粒子（１５）の様な金属粒子を含んでいる。印刷可能な媒体を局所的に保護層に塗布しかつこれに続く加熱により、エッチング媒体の助けを得て保護層（９）を局所的に開口することができる。結果的に、ニッケル粒子（１５）は基材の表面（７）と、好ましくはニッケルシリサイド層（１９）の形成を伴って、機械的および電気的な接触を形成することができる。印刷可能な媒体および生産方法がこれにより可能にしたことは、例えばニッケル粒子の使用により費用効率を高くしたこと、ならびに良好な電気接点および望ましくない高温工程の回避の双方を与えたことである。
2014522545.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの誘電体およびアモルファスシリコン、の少なくとも一方である保護層（９）をエッチングで開口するため、および保護層に隣接するシリコン基材（１）と導電接触を作り出すための印刷可能な媒体で、ここに印刷可能な媒体は少なくとも：
保護層を化学的にエッチングする媒体；および
５重量％および９０重量％の間の金属粒子（１５）、を含み、
ここに印刷可能な媒体は実質的にガラスフリットを含まない。
【請求項２】
前記金属粒子がニッケル粒子およびチタン粒子のうちの少なくとも１つである、請求項１に記載の印刷可能な媒体。
【請求項３】
前記印刷可能な媒体が保護層をエッチングするための媒体を５重量％および９０重量％の間で含む、請求項１または２に記載の印刷可能な媒体。
【請求項４】
前記金属粒子の寸法が２０ｎｍおよび５０μｍの間である、請求項１から３のいずれか１項に記載の印刷可能な媒体。
【請求項５】
前記エッチング媒体が印刷可能な媒体で覆われた領域内の保護層を化学的に完全に溶解することに適合している、請求項１から４のいずれか１項に記載の印刷可能な媒体。
【請求項６】
保護層が窒化ケイ素、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、炭化ケイ素およびアモルファスシリコンから成る群から選択された誘電体を少なくとも１つ含む、請求項１から５のいずれか１項に記載の印刷可能な媒体。
【請求項７】
前記エッチング媒体が１つまたはより多くの形態のリン酸、リン酸塩類およびリン酸化合物の少なくとも１つを含む、請求項１から６のいずれか１項に記載の印刷可能な媒体。
【請求項８】
前記エッチング媒体が塩酸、リン酸、硫酸、フッ化水素酸、硝酸を含む無機鉱酸ならびにギ酸、酢酸、乳酸およびシュウ酸を含む、アルキル炭酸類、ヒドロキシ炭酸類、二炭酸類の群から選択され、１から１０のＣ原子を伴うアルキル残基を持つ無機酸、および
ＫＯＨまたはＮａＯＨを含むエッチング用アルカリ化合物を含む、請求項１から７のいずれか１項に記載の印刷可能な媒体。
【請求項９】
太陽電池を生産する方法で、ここにその方法が少なくとも次の工程を含む太陽電池を生産する方法：
シリコン基材（１）を供給（Ｓ０）する；
シリコン基材の表面（７）の上に誘電体およびアモルファスシリコンの少なくとも一方を伴う保護層（９）を堆積（Ｓ１）する；
保護層上に印刷可能な媒体を塗布（Ｓ２）するが、ここに印刷可能な媒体は保護層を化学的にエッチングするための媒体を少なくとも１つ、ならびに金属粒子（１５）を５重量％および９０重量％の間で含み、かつここに印刷可能な媒体は実質的にガラスフリットを含まない。
【請求項１０】
さらに：
前記印刷可能な媒体を２００℃および６００℃の間まで加熱（Ｓ３）することを含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
さらに：
前記印刷可能な媒体を２００℃超で１秒および１０分の間継続して加熱することを含む、請求項９または１０に記載の方法。
【請求項１２】
さらに：
前記塗布された印刷可能な媒体により形成された金属接点構造体（１１）の厚みを、付加的な導電性の層をつけることにより厚くする（Ｓ４）ことを含む、請求項９から１１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１３】
太陽電池で、以下のものを含む太陽電池：
シリコン基材（１）；
シリコン基材の表面（７）の上に少なくとも１つの誘電体およびアモルファスシリコンの少なくとも１つを伴った保護層（９）；
シリコン基材の表面の上の金属接点（１１）；
ここに金属接点はニッケル粒子（１５）およびチタン粒子の少なくとも１つをベースとした微粒子構造を持ち、および
ここに金属接点は保護層の開口を通してシリコン基材と接触している。
【請求項１４】
前記金属接点がそれぞれ、ニッケルシリサイド（１９）およびチタンシリサイドの少なくとも１つをシリコン基材との境界に持つ、請求項１３に記載の太陽電池。
【請求項１５】
前記金属接点（１１）が側面で保護層（９）と境を接する、請求項１３または１４に記載の太陽電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はとりわけシリコン太陽電池に金属接点を形成するために用いることができる印刷可能な媒体に関係する。本発明はさらにシリコン太陽電池の生産方法およびこれにより生産される太陽電池に関係する。
【背景技術】
【０００２】
現在工業的に製造されている太陽電池の大部分はシリコン基材を土台とした上に作られ、ここではシリコン基材の表面上の金属接点は、例えばスクリーン印刷の様な印刷処理により通常は形成される。通常、金属接点、とりわけシリコン基材前面のそれは、何よりも銀粒子、ガラスフリットおよび無機溶媒を含む印刷可能なペーストを用いて形成され、これを基材表面の上に細い矩形のコンタクトフィンガーの格子の形で印刷される。ペーストが乾いた後、これは通常７００から８００℃を超える温度のいわゆる焼成工程により基材表面まで押し込まれる。印刷可能なペーストを基材表面に塗布する前に、もしも誘電体層が例えば反射防止層および／または保護層として塗布されている場合は、ペースト内に含まれているガラスフリットが局所的に誘電体層を開口することにより、これもペーストに含まれている銀粒子が下にあるシリコンと、とりわけ基材の前面に形成されているエミッターと導電接触を形成することができる。
【０００３】
太陽電池の上に前面接点を形成するために用いられる通常のペースト内には銀粒子が含まれ、しかも銀が高価であることから、太陽電池生産の全体コストに多大な負担になっている。さらに、通常のペースト内のガラスフリットにより横たわる誘電体層を開口するために必要となる焼成工程の間の高温は、第１に焼成工程に相当なエネルギーを必要としさらに第２に、特定の太陽電池の設計によっては、太陽電池を損傷する危険性がある。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
したがってこれに代わる、低価格の印刷可能な媒体および相応する低価格の太陽電池の生産方法、およびこれにより生産できる太陽電池の必要性がある。
【０００５】
この様な要求は本発明の独立クレームに従って満たされるであろう。本発明による有利な実施態様は従属クレーム内で説明されている。
【０００６】
印刷可能な媒体は本発明による第１の態様に従って具体的には印刷可能なペーストの形で提案され、これは保護層をエッチングにより開口するためおよび保護層に隣接するシリコン基材と導電接触するための双方に好適である。その際、保護層は１つまたはより多くの誘電体および／またはアモルファスシリコンを含む場合がある。印刷可能な媒体は保護層を化学的にエッチングするための媒体および金属粒子、とりわけニッケル粒子および／またはチタン粒子の双方を含んでいる。印刷可能な媒体は実質的にガラスフリットを含んでいない。
【０００７】
言い換えると、本発明の第１態様は印刷可能な媒体に関係し、これはその粘性特性のため、種々の印刷方法を用いている基材に塗布することができる。ここに好適な印刷方法には例えばスクリーン印刷、インクジェット印刷、インクパッド印刷、ローラー印刷、レーザー転写印刷その他が含まれる。ここに提案した印刷可能な媒体を用いることにより既に知られている印刷に基づく堆積方法の利点に加え、さらなる利点が得られる。
【０００８】
とりわけ太陽電池の工業的製造においては、スクリーン印刷のような印刷処理が金属接点の形成に好適であり、それは他の金属被覆技術に比べて工程の管理が容易なことおよびコスト低減の可能性のためである。例えば、スクリーン印刷処理を用いた場合、比較的単純な機械的手段で基材上に構造体幅が１００μｍ未満の構造体を印刷することができる。構造体の精細度は使用する印刷マスクのタイプおよびこのマスクにより覆われる領域により非常に広く自由に限定できる。
【０００９】
しかしながら、通常のスクリーン印刷処理による太陽電池用の金属被覆法には不都合な点もまた知られており、その少なくとも一部はここに提案した印刷可能な媒体を用いることで克服できる。
【００１０】
例えば太陽電池の前面コンタクトフィンガーを形成するために、以前は銀粒子およびガラスフリットを含む印刷可能なペーストが用いられていた。銀粒子はスクリーン印刷により塗布された構造体に焼結状態で導電性を与えることになる。ガラスフリットはシリコン基材および印刷されたペーストの間に横たわる誘電体層を「食い破る」役目を果たし、シリコン基材の表面および銀粒子の間に機械的および電気的な接触を可能にすることになる。
【００１１】
上に述べたような高価な銀粒子を用いることによる価格的な問題と同様に、この様な通常の印刷可能なペーストが用いられる場合シリコン基材と満足な電気的接触を創り出すためには通常は７００から８００℃超の非常に高温で誘電体層内を貫通してペーストをシリコン基材まで打ち込む必要があることが観察されている。このために供給しなくてはならないエネルギー源に加え、印刷可能なペーストを非常に高温で打ち込むことにより、誘電体層のなかんずく保護特性に悪い影響があり得ることが判っている。
【００１２】
さらに印刷可能なペーストの銀粒子および基材のシリコンの間の接触抵抗が比較的高くなる場合があり金属接触による全直列抵抗に大きく寄与してしまうことが観察されている。
【００１３】
ここに提案した他の金属、とりわけニッケル粒子のようなものを銀粒子の代わりに用いることにより、印刷可能なペーストで生産できる太陽電池用の金属接点構造体の価格を大幅に削減することができる。しかしながら、接点構造体の形成において満足な結果を達成するためには、単に通常の印刷可能なペースト内の銀粒子を例えばニッケル粒子に置き替えるだけでは不十分であることが判っている。通常はこの様なわずかに改質した印刷可能なペーストでは、例えば相当量の直列抵抗の様な他の不都合を伴った接点構造体しか作ることができない。
【００１４】
しかしながら保護層を化学エッチングするための媒体を加えることにより、驚いたことにできた接点構造体の直列抵抗を大きく改善できることが見いだされた。保護層をエッチングする媒体は保護層の材料に適合し保護層を化学的に攻撃および溶解できる化学物質であればよい。結果的に、保護層を溶解した後、これも印刷可能なペーストに含まれているニッケル粒子が保護層の下に横たわるシリコン基材の表面と直接機械的な接触を果たすことができる。例えば３５０および５５０℃の間のとりわけ高めの温度では、接触点においてニッケルシリサイドを形成することができる。とりわけシリコン基材および接点構造体のニッケル粒子の間にこの様なニッケルシリサイド層を形成することによりニッケル粒子およびシリコン表面の間の接触抵抗を非常に低くすることに連なるらしいことが観察されている。この接触抵抗はシリコンおよび銀の間のそれよりも１０倍も低い場合がある。
【００１５】
エッチング媒体により得られる保護層の局所的な開口およびニッケルシリサイドの形成の双方とも通常のスクリーン印刷による金属被覆工程で用いられる７００から８００℃より大幅に低い処理温度で実施される。とりわけここに提案した印刷可能な媒体を用いて低接触抵抗の接点構造体を作り出すためには２００から６００℃の範囲の処理温度で十分である。したがって高い処理温度を省くことができるため、全ての関連する劣化、例えば保護層の特性低下を防止することができる。
【００１６】
要約すると、ここに提案した印刷可能な媒体により、価格が削減できる可能性と同様に、通常の印刷可能なペーストを用いるスクリーン印刷処理に比べて低い接触抵抗および低い処理温度の可能性およびこれに関連して劣化リスクの減少が提供できる。
【００１７】
ここに提案した印刷可能な媒体の考えられるさらなる機能および利益は、部分的に本発明の実施態様に準拠して以下に記述してある。実施態様は印刷可能なペーストに関連して記述しているが、記述した機能および特性は一般に任意の印刷可能な媒体、すなわち、例えば高めの粘度のペーストの例えばスクリーン印刷に用いられるもの、および低粘度液体の例えばインクジェット印刷に使用されるものにも適合する。
【００１８】
印刷可能なペーストは保護層をエッチングするための媒体を５重量％および９０重量％の間で含む場合があるが、１０重量％および８０重量％の間が好ましく、２０重量％および７０重量％の間がより好ましい。印刷可能なペースト全体中のエッチング媒体のこの様な重量割合は印刷ペーストのエッチング特性に好都合であることが判明している。エッチング媒体の割合が小さすぎると保護層を局所的に開口する際に問題を生じる場合がある。エッチング媒体の割合が大きすぎると金属粒子が十分に高い重量割合になることを阻害することになる。
【００１９】
ペーストは金属粒子を５重量％および９０重量％の間で含むが、１０重量％および８０重量％の間が好ましく、および２重量％および７０重量％の間がより好ましい。重量比率が低すぎると生産された金属接点構造体の直列抵抗が高すぎるものになってしまう恐れがある。金属粒子の割合が高すぎるとエッチング媒体が十分に高い重量割合になることを阻害することになる。
【００２０】
金属粒子の大きさは２０ｎｍおよび５０μｍの間で、５０ｎｍおよび２０μｍの間が好ましい。粒子が小さすぎると、過剰な酸化または不完全な電気接触が起きる恐れがある。粒子が大きすぎると、印刷の間の処理に問題が起きる恐れがある。ここにニッケル粒子は完全にニッケルのみであっても、もしくはニッケル化合物またはニッケル合金を含有していてもよい。同様のことが代わりの粒子であるチタンにも適用される。
【００２１】
ここに提案した印刷可能なペーストは実質的にガラスフリットを含まない。ここにガラスフリットとは低融点ガラスの小粒子を意味し、これは誘電体保護層を「食い破り」金属接点構造体を形成するために通常の印刷可能なペーストにしばしば用いられている。特定のガラスフリットでは金属酸化物を含む場合がある。この様なガラスフリットの金属酸化物は、例えば提案した印刷ペースト内に含まれるニッケル粒子と相まって、ニッケル酸化物の形成につながりこのことはできた金属構造体の導電性を低下させることに連なることが観察されている。さらにガラスフリットを溶融するために必要な、または溶融したガラスフリットそのものの高い処理温度によりニッケルがシリコン基材の表面から深く入りすぎ、さらにとりわけ薄いエミッター層に接触してしまったなら、短絡の問題に連なることが観察されている。ガラスフリット、それも例えば５００℃超のとりわけ高い処理温度で溶融するガラスフリットを省けることは、かくして短絡問題を防ぐ助けになる。
【００２２】
保護層はその上に印刷可能なペーストを塗布されさらにエッチング媒体により局所的に開口されるが、誘電体または複数の誘電体層、例えば異なる形の窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４、ＳｉＮｘ：Ｈ、ＳｉＮｘＯｙ）、酸化ケイ素（ＳｉＯ、ＳｉＯ２）、シリコンカーバイド（ＳｉＣｘ）、または酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）および／またはアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）を連続的に積み重ねたものを含む場合がある。この層は隣接する低い表面再結合速度を持つシリコン基材の表面を十分に保護できる様な構造的および電気的特性に形成されている。例えばこの保護層を用いることにより、エミッター表面で１０００ｃｍ／秒未満およびベース面で１００ｃｍ／秒未満の表面再結合速度を得ることができる。この保護層は０．５および５００ｎｍの間の厚みで、１および１００ｎｍの間が好ましい。保護層はしかしながら必ずしも非常に良好な表面保護をもたらさなくてもよい。代わりに保護層は例えば太陽電池の誘電体の反射防止層としてまたは誘電体の後方反射体として形成される場合もあり、その際は保護効果は従属的な役割となる。工業生産の方法においては、保護層はしばしば窒化ケイ素、例えば Ｓｉ３Ｎ４  または  ＳｉＮｘ：Ｈ で形成される。この様な窒化ケイ素層は例えば気相蒸着（ＣＶＤ−化学蒸着）により堆積され非常に良好な表面保護性をもたらす。あるいは保護層はさらに酸化ケイ素、例えば ＳｉＯ２  でも形成され、これは例えば熱酸化または気相蒸着により作り出される。最近酸化アルミニウム、例えば Ａｌ２Ｏ３ が非常に品質の高い保護層を作るのに適していることが判ってきている。さらに良好な表面保護は非常に薄いアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）層からも得られ、これは内在するものまたはドーピングによりもたらされる。
【００２３】
どの様な保護層がシリコン基材に塗布された上でここに提案された印刷可能なペーストにより導電的に接触する様に局所的に開口されるかによって、ペーストには他のエッチング媒体を含ませることができる。エッチング媒体は保護層、とりわけ印刷可能な媒体で覆われることになる領域のそれを化学的に完全に溶解することに適合させることができる。言い換えると、保護層の材料はエッチング媒体と、とりわけ高い処理温度において溶液を形成し、かくして局所的に完全に除去される。対照的に、通常のスクリーン印刷ペーストはその中に含まれるガラスフリットのため、確かに保護層を局所的に小さないわゆるスパイク波形の形で貫通できるが、広い領域全体を溶解することはできない。
【００２４】
例えばエッチング媒体は１つまたはより多くの形のリン酸、リン酸塩類および／またはリン酸化合物を含む場合がある。リン酸塩類またはリン酸化合物は加熱により該当するリン酸に分解し、次いでこれにより隣接する保護層をエッチングにより開口できる。
【００２５】
エッチングする保護層によって、エッチング媒体はさらに例えば塩酸、硫酸または硝酸のような無機の鉱酸を含む場合がある。有機酸で例えばアルキル残基が１から１０の炭素原子を持ち、アルキル炭酸類、ヒドロキシ炭酸類および二炭酸類の群から選択されたものがエッチング媒体に含まれる場合がある。これらの例にはギ酸、酢酸、乳酸およびシュウ酸がある。あるいはエッチング媒体はエッチングアルカリ性化合物で構成される場合もあり、例えば水酸化カリウム（ＫＯＨ）または苛性ソーダ（ＮａＯＨ）を含みとりわけ薄いアモルファスシリコン層をエッチングできる。
【００２６】
すでに述べた構成成分と同様に、提案した印刷可能なペーストはさらなる成分、例えば溶媒、増粘剤、さらなる無機または有機の酸またはアルカリ化合物、接着促進剤、脱気剤、消泡剤、揺変剤、レベリング剤その他、および／またはポリマー粒子および／または無機化合物の様なものを含む場合がある。
【００２７】
太陽電池の生産の方法が本発明の第２態様に従って提案されている。この方法は少なくとも以下の手順を含む：シリコン基材を準備する；シリコン基材表面に誘電体および／またはアモルファスシリコンの保護層を堆積する；保護層に印刷可能な媒体を塗布する、
ここに印刷可能な媒体は少なくとも保護層を化学的にエッチングする媒体および金属粒子を含みかつ実質的にガラスフリットを含まない。
【００２８】
生産工程の間に塗布される印刷可能な媒体は本発明の第１態様に関連して上に記述したペーストである。さらに堆積される保護層も既に上に説明した特性を持っている。
【００２９】
特殊な印刷可能なペーストを塗布することにより、先に堆積した保護層の局所的な開口、ならびにペースト内に含まれるニッケル粒子およびシリコン基材表面の間に局所的な電気接点を形成することの双方が同時に実現できる。
【００３０】
両方の処理、すなわちシリコン基材表面のエッチングおよび接点の形成は低い処理温度で実施することができる。例えばペースト、またはペーストを載せたシリコン基材を２００℃および６００℃の間まで加熱すれば十分で、３００℃および５５０℃の間が好ましく、３５０℃および５００℃の間が非常に好ましい。この様な加熱は第１にエッチング媒体のエッチング効果を加速しさらに第２にニッケル粒子とシリコン表面の間にニッケルシリサイドを形成すると共にニッケル粒子の焼結をもたらす。電気抵抗が低い信頼のおける金属接点構造体の生産が例えば２００℃超、好ましくは３５０℃超に５秒および６０分の間、好ましくは２０秒から１０分の間持続して加熱することにより実現できる。
【００３１】
塗布した印刷可能なペーストにより形成されたニッケル接点構造体の直列電気抵抗を下げるため、例えば電気メッキ、化学メッキまたは光メッキにより随意的に追加的な電気伝導層を適用して構造体を厚くすることができる。電気メッキまたは光メッキの場合、ニッケル接点構造体を電気的に接続してから銀、ニッケル、銅および／またはスズを電圧を掛けたメッキ浴内でニッケル接点構造体の上に堆積することができる。
【００３２】
提案した方法を用いることにより、工業的印刷工程を用いてニッケル金属接点付の太陽電池を提供することができ、ここでは高価な銀を省くことができるだけでなく、保護層を堆積した後に保護層の保護効果を危うくするようなこれに続く高温手順を実施する必要がない。
【００３３】
太陽電池が、とりわけ本発明の第２の態様に従って上で説明した生産方法を用いて生産できるものとして、本発明の第３の態様に従って提案されている。太陽電池はシリコン基材を持ち、その表面上には誘電体および／またはアモルファスシリコンの保護層がある。ニッケル粒子をベースとした金属接点が保護層の開口部を介してシリコン基材の表面と接触している。
【００３４】
金属粒子、例えばニッケル粒子が金属接点を形成することが金属接点の微粒子構造をもたらしている可能性がある。上で説明した様なニッケル粒子を含むペーストを用いて金属接点を創る場合、最高６００℃まで加熱する焼結段階でニッケル粒子の部分的な「焼成」が起き、その際ニッケル粒子は完全には溶融せず、かくして焼結した金属接点内に微粒子構造が残る。この様な金属接点はその生産時に印刷工程で用いたニッケル粒子のために微粒子構造を持っている可能性があり、上で説明した印刷可能なペーストまたはこれも上で説明した有利さとともに説明した生産方法が太陽電池の生産に使用されていることの裏付けになっている可能性がある。
【００３５】
さらに金属接点はシリコン基材との境界でニッケルシリサイドになっている可能性がある。このニッケルシリサイドは金属接点およびシリコン基材の間の接触抵抗が非常に低いことに連なっている。ニッケルシリサイドは高い処理温度でニッケル粒子がシリコン基材表面と直接接触することにより形成される。同様に、チタン粒子が用いられる場合は、チタンシリサイドの層が形成される。
【００３６】
金属接点は側面で直接保護層に隣接または境を接する。言い換えると、シリコン基材の表面は大部分が完全に保護層に覆われ、金属接点域でのみ局所的に開口しているため、金属接点の近傍では金属に被覆もされず保護もされていない剥き出しの表面領域は存在しない。このことは例えば上で説明した様に金属接点を形成するニッケル粒子がエッチング媒体と共に局所的に印刷され、このため保護層はもっぱら金属接点が形成される領域のみにくっきりとエッチングされるという生産方法により達成される。
【００３７】
本発明の特長および態様は、ここに部分的には印刷可能なペーストに関連して、部分的には太陽電池の生産方法に関連して、および部分的には太陽電池そのものに関連して説明していることを指摘しておく。しかしながら当業者なら本発明において対応する特長が適宜それぞれ他の態様に移ることが判るであろう。とりわけ記述した特長はさらに合理的な組合せに結合できる場合があり、その場合相乗効果が生じるかもしれない。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
本発明による上に説明した態様およびさらなる態様、特長および利点は以下の添付図面を参照した具体的な態様の記述から明らかであるが、本発明はこれらに制約されるものではない。
【００３９】
【図１】本発明の態様に準じたシリコン太陽電池の断面図である。
【図２】図１に示された太陽電池のＡ部の抜粋拡大図である。
【図３】本発明の態様による生産方法の工程順序を描いたフロー図である。  図は単なる略図であり縮尺通りではない。とりわけ、例えば層および接点構造体の間の寸法比率は必ずしも写実的には描かれていない。
【発明を実施するための形態】
【００４０】
図１および２は本発明に準じた太陽電池の単純な形を示している。シリコン基材１にはその裏面３の全面に金属接点５がある。例えば平面ＢＳＦ（裏面電界）もしくは中間誘電層を後方反射体および／または保護層として伴う局所接点の様な、異なる背面接点構造体を生産することも可能である。基板１の前面７の上には、誘電層が保護層９として堆積されている。基材１の厚みが例えば１５０から３００μｍであるのに対して、保護層９はわずか７０から９０ｎｍの厚みである。保護層は第１に反射防止層として作用しさらに第２に表面７の保護の役目を果たす。金属接点１１は指状の構造体で局所的に基板１の前面７に接触している。金属接点１１は局所的に保護層９を貫通することにより基板１の表面７と機械的および電気的な接触を創り出す。
【００４１】
図１から抜粋Ａを拡大して描いた図２の断面図に示されるように、金属接点１１は特別な構造を持っている。金属接点１１の内部領域１３は複数のニッケル粒子１５で構成されている。これらのニッケル粒子１５は一緒に焼結され互いに導電接触している。内部領域１３は保護層９を貫通して延び基材１の前面７と接触している。接触領域１７では、ここのニッケル粒子１５はシリコン基材１との界面にニッケルシリサイドの層１９を持っている。
【００４２】
微粒子構造を持つ内部領域１３の周りは外部領域２１で、これは高度に導電性の金属、例えば銀、ニッケルまたは銅の様なものから形成され大部分は均質な構造である。ここに外部領域２１は保護層９を貫通していない。
【００４３】
図１および２に例として示されている様な本発明に準じた太陽電池は、本発明による生産方法により生産することが可能であり、このことは図３のフロー図を参照しながら下で説明される。
【００４４】
第１にシリコン基材１が供給される（工程Ｓ０）。シリコン基材１は例えばシリコンウェーハーまたは薄いシリコン層の場合もある。シリコン基材１はさらに、例えば切断損傷を除くためまたは粗面仕上げのためのエッチング工程、および清浄化工程のような付加的な前処理手順を受ける場合がある。次いで例えば適当なドーピング剤の中で拡散させることにより、シリコン基材１の表面にエミッターを作り出すことができる。
【００４５】
次いでこの様にして準備したシリコン基材１の表面の上に保護層９を堆積させる（工程Ｓ１）。保護層は例えばＰＥＣＶＤ（プラズマ支援化学蒸着）で堆積された窒化ケイ素の場合もある。あるいは熱的または化学的に酸化被膜を成育してもよいし、またはアルミニウム酸化被膜を例えば、ＡＬＤ処理（原子層蒸着）、ＡＰＣＶＤ処理（大気圧化学蒸着）またはＰＥＣＶＤ法を用いて保護層として堆積することもできる。さらに代案としては、アモルファスシリコンの薄層を保護層として堆積することもできる。
【００４６】
次いで印刷可能なペーストをスクリーン印刷処理により先に堆積した保護層に局所的に塗布する（工程Ｓ２）。代わりに、例えばテンプレート印刷、ローラー印刷、インクパッド印刷またはレーザー転写処理の様な印刷処理を用いることもできる。印刷可能なペーストは例えばリン酸をベースとしたエッチング媒体、および多数のニッケル粒子の双方を含有する。印刷可能なペーストは例えば細い、矩形のコンタクトフィンガーの形をした指の幅が２０から１５０μｍで指の高さが５から５０μｍの形で印刷される。
【００４７】
次の加熱工程（工程Ｓ３）の間、シリコン基材はその上に印刷されたペーストを含めて３５０から５００℃近辺の温度まで加熱されながらこの温度で数秒間保持される。この様な加熱工程は例えばシリコン基材をベルトオーブン内に通すことで実施できる。高めの温度により印刷可能なペーストに含まれるエッチング媒体の反応性が増大し、このため数秒以内で保護層９を貫通してエッチングできる。かくして今やこれもペースト内に含まれているニッケル粒子１５およびシリコン表面７の間に直接接触が達成される。３５０℃超の高温のためこれでニッケルシリサイド層１９が形成される。
【００４８】
加熱工程の後、この様にして生産された金属接点構造体１１から全てのエッチング媒体の残渣が取り除かれる。例えば、基材１は脱イオン水内ですすぎ工程を受ける場合がある。あるいは、エッチング媒体が加熱工程の間に完全に気化するようにペーストに含有されるエッチング媒体の量および加熱工程の持続時間および温度を適応させることもできる。
【００４９】
次いで随意手順工程（工程Ｓ４）では、この様にして生産されたニッケル接点構造体をメッキにより厚くすることができる。一方で、図２に示すように、ペーストにより作り出されたニッケル接点構造体は微粒子構造で形成され保護層９を貫通して下の基材表面７まで延び、外側のめっき領域２１は大部分が均質構造で微粒子ニッケル接点構造体および保護層９の上に位置する。
【００５０】
ニッケルシリサイド領域１９の形成により、金属接点１１の内部領域１１およびシリコン基材１の間の接触抵抗を非常に低くすることを可能にしている。金属接点１１のメッキされた外部領域２１が指状の接点に沿って直列抵抗が非常に低いことを保証している。全体として、このことが金属接点１１を通じて直列抵抗損失が非常に低くなる可能性を創り出している。
【００５１】
太陽電池を完成するために、例えばバック接点および端部絶縁の形成の様なさらなる生産工程（工程Ｓ５）が実施される場合がある。さらにこれらおよび他の補助的な生産工程が代わりに上で述べた工程Ｓ１からＳ４の間で実施される可能性もある。
【００５２】
最後に、「含む (comprise)」、「ある (have)」などの用語はさらなる追加的な要素を排除するものではない。「単数表現 (a)」の用語は要素または物体が複数存在することを排除するものではない。さらに特許請求の範囲で引用されている生産工程に加え、さらなる生産工程が例えば決定的な太陽電池を生産するために必要または有利な場合がある。特許請求の範囲内の参照数字は単により読みやすくするためであり決して特許請求の保護の範囲を制約するものではない。
【符号の説明】
【００５３】
１    シリコン基材
３    後方面
５    バック接点
７    前面
９    保護層
１１  金属接点
１３  内部領域
１５  ニッケル粒子
１７  接触領域
１９  ニッケルシリサイド層
２１  外部領域
【図１】
2014522545.tif 000003
【図２】
2014522545.tif 000004
【図３】
2014522545.tif 000005
【国際調査報告】
2014522545.tif 000006
2014522545.tif 000007
2014522545.tif 000008
2014522545.tif 000009
2014522545.tif 000010
2014522545.tif 000011
2014522545.tif 000012
2014522545.tif 000013
2014522545.tif 000014
2014522545.tif 000015