(57)【要約】【課題】密集した高アスペクト比グリッド線を得る。【解決手段】密集した高アスペクト比グリッド線構造体が、堆積したグリッド線材料が犠牲材料の対向する部分の間で圧縮されるようにグリッド線材料と犠牲材料とを共押し出しする２つ又はそれ以上の共押し出しヘッドを用いて、基板の表面上に形成される。共押し出しヘッドは、相対的に細かいフィーチャと相対的に高いアスペクト比とを持つグリッド線材料を供給する相対的に小さい出口オリフィスに収束する３チャネル・キャビティ構造体を含む。共押し出しヘッドの出口オリフィスは、第１の共押し出しヘッドから押し出されるグリッド線が第２の共押し出しヘッドから押し出される２つのグリッド線の間に配置されるように、交互に配置される。このようにして形成された金属グリッド線を持つ光電池が生産される。【選択図】図１
2008118150.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の密集した高アスペクト比グリッド線構造体を基板の上に形成するための方法であって、
第１及び第２の共押し出しヘッドを、前記第１の共押し出しヘッドの第１の出口オリフィスが第１の方向に延びる第１の線を定め、前記第２の共押し出しヘッドの第２の出口オリフィスが前記第１の線から離れ且つそれに平行な第２の線を定めるように、前記基板の表面に隣接して配置し、
前記第１及び第２の出口オリフィスの各々から押し出されるグリッド線材料が関連する高アスペクト比グリッド線構造体を形成し、前記第１及び第２の出口オリフィスの各々から押し出される犠牲材料が前記関連する高アスペクト比グリッド線構造体の両側にそれぞれ配置される関連する第１及び第２の犠牲材料部分を形成するように、前記グリッド線材料と前記犠牲材料とを前記第１及び第２の出口オリフィスの各々を通して押し出しながら、前記第１及び第２の共押し出しヘッドを前記基板に対して第２の方向に移動させる、
ステップを含み、
前記第１の出口オリフィス及び前記第２の出口オリフィスは、前記第１の共押し出しヘッドから押し出される第１の前記高アスペクト比グリッド線構造体が前記第２の共押し出しヘッドから押し出される第２及び第３の前記高アスペクト比グリッド線構造体の間に配置されるように、交互に配置されることを特徴とする方法。
【請求項２】
複数の高アスペクト比グリッド線構造体を基板上に形成するための装置であって、
第１及び第２の共押し出しヘッドであって、前記第１の共押し出しヘッドの第１の出口オリフィスが第１の方向に延びる第１の線を定め、前記第２の共押し出しヘッドの第２の出口オリフィスが前記第１の線に平行な第２の線を定めるように、前記基板の表面上に位置決めされた第１及び第２の共押し出しヘッドと、
前記第１及び第２の出口オリフィスの各々から押し出されるグリッド線材料が前記複数の高アスペクト比グリッド線構造体の関連するグリッド線構造体を形成し、前記第１及び第２の出口オリフィスの各々から押し出される犠牲材料が前記関連するグリッド線構造体の両側にそれぞれ配置される関連する第１及び第２の犠牲材料部分を形成するように、前記グリッド線材料と前記犠牲材料とを前記第１及び第２の出口オリフィスの各々を通して前記第１及び第２の共押し出しヘッドに押し出させながら、前記第１及び第２の共押し出しヘッドを前記基板に対して第２の方向に移動させるための手段と、
を備え、
前記第１の出口オリフィス及び前記第２の出口オリフィスが交互に配置され、その結果、前記第１の共押し出しヘッドから押し出される第１の前記グリッド線構造体が前記第２の共押し出しヘッドから押し出される第２及び第３の前記グリッド線構造体の間に配置されるように、前記第１及び第２の共押し出しヘッドが位置決めされたことを特徴とする装置。
【請求項３】
光起電装置を製造するための方法であって、
第１の表面を定めるｐ型領域と第２の表面を定めるｎ型領域とを含む半導体基板を形成し、
前記半導体基板の前記第１及び第２の表面のうちの選択された一方の上に複数の密集した高アスペクト比金属グリッド線を形成する、
ステップを含み、前記金属グリッド線を形成するステップは、
第１及び第２の共押し出しヘッドを、前記第１の共押し出しヘッドの第１の出口オリフィスが第１の方向に延びる第１の線を定め、前記第２の共押し出しヘッドの第２の出口オリフィスが前記第１の線から離れ且つそれに平行な第２の線を定めるように、前記基板の前記選択された表面に隣接して配置し、
前記第１及び第２の出口オリフィスの各々から押し出される金属材料が関連する高アスペクト比金属グリッド線を形成し、前記第１及び第２の出口オリフィスの各々から押し出される犠牲材料が前記関連する高アスペクト比金属グリッド線の両側にそれぞれ配置される関連する第１及び第２の犠牲材料部分を形成するように、前記金属材料と前記犠牲材料とを前記第１及び第２の出口オリフィスの各々を通して押し出しながら、前記第１及び第２の共押し出しヘッドを前記半導体基板に対して第２の方向に移動させる、
ステップを含み、
前記第１の出口オリフィス及び前記第２の出口オリフィスは、前記第１の共押し出しヘッドから押し出される第１の前記高アスペクト比金属グリッド線が前記第２の共押し出しヘッドから押し出される第２及び第３の前記高アスペクト比金属グリッド線の間に配置されるように、交互に配置されることを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、密集した高アスペクト押し出しグリッド線に関する。
【背景技術】
【０００２】
ヘッド１３０−１を製造する方法が、発明の名称を「ＥＸＴＲＵＳＩＯＮ  ＨＥＡＤ  ＷＩＴＨ  ＰＬＡＮＡＲＩＺＥＤ  ＥＤＧＥ  ＳＵＲＦＡＣＥ」とし引用により全体が本明細書に組み入れられる、共同出願された同時係属中の米国特許出願第ｘｘ／ｘｘｘ，ｘｘｘ号に記載されている。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００３】
例えば、以下の発明が課題解決に利用可能である。
複数の密集した高アスペクト比グリッド線構造体を基板の上に形成するための方法であって、
第１及び第２の共押し出しヘッドを、前記第１の共押し出しヘッドの第１の出口オリフィスが第１の方向に延びる第１の線を定め、前記第２の共押し出しヘッドの第２の出口オリフィスが前記第１の線から離れ且つそれに平行な第２の線を定めるように、前記基板の表面に隣接して配置し、
前記第１及び第２の出口オリフィスの各々から押し出されるグリッド線材料が関連する高アスペクト比グリッド線構造体を形成し、前記第１及び第２の出口オリフィスの各々から押し出される犠牲材料が前記関連する高アスペクト比グリッド線構造体の両側にそれぞれ配置される関連する第１及び第２の犠牲材料部分を形成するように、前記グリッド線材料と前記犠牲材料とを前記第１及び第２の出口オリフィスの各々を通して押し出しながら、前記第１及び第２の共押し出しヘッドを前記基板に対して第２の方向に移動させる、
ステップを含み、
前記第１の出口オリフィス及び前記第２の出口オリフィスは、前記第１の共押し出しヘッドから押し出される第１の前記高アスペクト比グリッド線構造体が前記第２の共押し出しヘッドから押し出される第２及び第３の前記高アスペクト比グリッド線構造体の間に配置されるように、交互に配置されることを特徴とする方法。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００４】
図１は、上に固定して取り付けられた２つ又はそれ以上の共押し出しヘッド１３０−１及び１３０−２を含む押し出しデバイス１１０を備える押し出し装置１００を示す。押し出しデバイス１１０は、犠牲材料１１２を収容する第１のソース１１１と、グリッド線材料１１５を収容する第２のソース１１４とに結合される。押し出しヘッド１３０−１及び１３０−２は、ヘッド１３０−１及び１３０−２が基板１０１の上面１０２の上に犠牲材料１１２及びグリッド線材料１１５を同時に適用するように、ソース１１１及び１１４に作動可能に結合される。これらの材料は、該材料が、押し出しデバイス１１０及び／又は共押し出しヘッド１３０−１及び１３０−２を通って、共押し出しヘッド１３０−１及び１３０−２の下部にそれぞれ定められた１つ又はそれ以上の出口オリフィス（出口ポート）１３５の外に（例えば圧搾などによって）押し出される及び／又は（例えば真空などによって）引き出される、（例えば、加熱及び冷却）押し出し及び／又は引き出し技術によって適用される。
【０００５】
本発明の１つの態様によれば、共押し出しヘッド１３０−１及び１３０−２は、それらのそれぞれの出口オリフィスが間隔を空けて平行に配置されるように、押し出しデバイス１１０によって保持される。具体的には、共押し出しヘッド１３０−１の（第１の）出口オリフィス（例えば、出口オリフィス１３５−１１及び１３５−１２）は、第１の方向Ｘ１に延び、第２の共押し出しヘッド１３０−２の（第２の）出口オリフィス（例えば、出口オリフィス１３５−２１及び１３５−２２）は、第１の線Ｘ１から離れ且つそれに平行な第２の線Ｘ２を定める。
【０００６】
本発明の別の態様によれば、装置１００は、押し出しデバイス１１０（したがって、共押し出しヘッド１３０−１及び１３０−２）を出口オリフィスの整列方向と垂直な方向に移動させるための機構（図示せず）を含む。一実施形態においては、押し出しデバイス１１０を基板１０１に対して移動させることは、基板１０１を固定して取り付けることと、出口オリフィス１３５が表面１０２から一定の距離に保たれるように表面１０２上において押し出しデバイス１１０をＹ１方向に移動させる位置決め機構を利用することと、を含む。代替的な実施形態においては、押し出しデバイス１１０を基板１０１に対して移動させることは、デバイス１１０を固定治具に取り付けることと、出口オリフィス１３５の下で基板１０１をＹ２方向に移動させるコンベア又は他の機構を利用することと、を含む。
【０００７】
本発明の別の態様によれば、押し出しデバイス１１０を基板１０１に対して移動させている間に、グリッド線材料１１５及び犠牲材料１１２が、基板１０１上に平行な細長い押し出し構造体１２０を形成するように出口オリフィス１３５を通して共押し出しされ、その結果、各々の構造体１２０のグリッド線材料が、高アスペクト比グリッド線構造体１２５を形成し、各々の構造体１２０の犠牲材料が、関連する高アスペクト比グリッド線構造体１２５の両側にそれぞれ配置される関連する第１及び第２の犠牲材料部分１２２を形成する。押し出し構造体１２０の形状（すなわち、グリッド線１２５のアスペクト比及び犠牲材料部分１２２の形状）は、１つ又はそれ以上の出口オリフィス１３５の形状と、ヘッド１３０−１及び１３０−２の内部の構造（例えば、チャネル）と、材料の特性（例えば、粘度）と、押し出し技術（例えば、流量、圧力、温度など）とのうちの少なくとも１つによって、制御可能である。ヘッド１３０−１及び１３０−２の内部の構造並びに出口オリフィス１３５の形状は、以下にさらに詳細に説明される。適切なグリッド線材料１１５は、銀、銅、ニッケル、スズ、アルミニウム、鋼鉄、アルミナ、シリケート、ガラス、カーボン・ブラック、ポリマー及びロウを含むがこれらに限定されるものではなく、適切な犠牲材料１１２は、プラスチック、セラミック、オイル、セルロース、ラテックス、ポリメチルメタクリレートなど、それらの組み合わせ、及び／又は、上記の物質と他の物質とを組み合わせて所望の濃度、粘度、テクスチャ、色などを得るようにしたものを含むそれらの変形物、を含む。
【０００８】
本発明の別の態様によれば、共押し出しヘッド１３０−１の（第１の）出口オリフィスと、共押し出しヘッド１３０−２の（第２の）出口オリフィスとは、共押し出しヘッド１３０−１によって押し出される押し出し構造体１２０が共押し出しヘッド１３０−２によって押し出される２つの押し出し構造体の間に配置されるように、交互に配置される。例えば、押し出しヘッド１３０−１の出口オリフィス１３５−１２から押し出される押し出し構造体１２０−１２が、押し出しヘッド１３０−２の出口オリフィス１３５―２１及び１３５−２２から押し出される押し出し構造体１２０−２１と１２０−２２との間に配置される。以下にさらに詳細に説明されるように、押し出し構造体１２０を同時に形成するように２つ又はそれ以上の平行な押し出しヘッド（例えば、ヘッド１３０−１及び１３０−２）を使用することによって、密集した高アスペクト比グリッド線１２５が、従来方法を用いることでは不可能なピッチで基板１０１上に形成される。
【０００９】
図１を再び参照すると、押し出し後に材料が混ざる傾向を制限するために、押し出しヘッド１３０−１及び１３０−２から出た押し出し構造体１２０は、例えば急冷コンポーネント１７０を用いて基板を冷却することによって、基板１０１の上で急冷することができる。代替的に、本用途に用いられるインクは環境温度で固まるホットメルト材料であっても良く、この場合には、プリントヘッド１３０−１及び１３０−２は、加熱され、基板１０１の上に供給されるとすぐに固まるように押し出し構造体１２０を残していく。別の技術においては、押し出しヘッド１３０−１及び１３０−２から出た時に、熱的方法、光学的方法及び／又は他の方法によって、材料を硬化させることができる。例えば、材料を熱的及び／又は光学的に硬化させるように、硬化コンポーネント１８０を設けることができる。一方又は両方の材料が紫外線硬化剤を含む場合には、材料は、混合することなくさらに処理できるように固めて固形にすることができる。
【００１０】
図２及び図３は、共押し出しヘッド１３０−１内に定められた例示的な３チャネル・キャビティ２００−１１を示す分解斜視図及び組立斜視図である。図１を簡単に参照すれば、３チャネル・キャビティ２００−１１は、出口オリフィス１３５−１１を介して押し出し構造体１２０−１１を作るために使用される。３チャネル・キャビティ２００−１１は、図１に示される複数の押し出し構造体１２０を作るために押し出しヘッド１３０−１及び１３０−２に使用される構造的特徴の典型である。
【００１１】
図２を参照すると、本発明の実施形態によれば、共押し出しヘッド１３０−１は、シート状の上部金属プレート２１０と、シート状の下部金属プレート２２０と、シート状の中央金属プレート２３０とを含む。中央金属プレート２３０は、端部構造体２３１と、中央チャネル２３２及び対向する（第１及び第２の）側部チャネル２３４及び２３６を含む矢印形開口部とを含むように、（例えば、ディープ反応性イオン・エッチングを用いて）微細加工される。中央チャネル２３２は、第１のテーパー形状指片２３３によって側部チャネル２３４から分離され、第２のテーパー形状指片２３５によって側部チャネル２３６から分離される。中央チャネル２３２は、端部構造体２３１並びにテーパー形状指片２３３及び２３５によって定められる閉鎖端と、プレート２３０の側端部２３８に定められる開口部２３７に通じる開口端とを有する。同様に、側部チャネル２３４及び２３６は、端部構造体２３１及びテーパー形状指片２３３、２３５によって定められる関連する閉鎖端と、開口部２３７に通じる開口端とを有する。側部チャネル２３４及び２３６は、中央チャネル２３２に向かって角度が付けられ、隣接する開口部２３７で合流している。上部金属プレート２１０は、第１の入口（貫通孔）２１２を定め、下部金属プレート２２０は、第２及び第３の入口２２４及び２２６を定める。入口２１２、２２４及び２２６は、例えば、３チャネル・キャビティ２００−１１を形成するのに用いられるものと同じ微細加工技術を用いて形成される。
【００１２】
図３は、公知の高圧ウェハ接合技術を用いて３チャネル・キャビティ２００−１１を定めるようにプレート２１０、２２０及び２３０を接合した後の図２のヘッド１３０−１の部分を示す。第１の入口２１２は、中央チャネル２３２の閉鎖端と位置合わせされ、第２及び第３の入口２２４及び２２６は、それぞれ側部チャネル２３４及び２３６の閉鎖端と位置合わせされる。以下にさらに詳細に説明されるように、金属及び犠牲材料が、入口２１２、２２４及び２２６を通して３チャネル・キャビティ２００−１１内に導入される。押し出しヘッドの各々に取り付けられる材料供給線の数を最小にするように、付加的な金属プレート（図示せず）を使用して入口２１２、２２４及び２２６に金属及び犠牲材料を導いてもよい。ヘッド１３０−１を製造する方法が、発明の名称を「ＥＸＴＲＵＳＩＯＮ  ＨＥＡＤ  ＷＩＴＨ  ＰＬＡＮＡＲＩＺＥＤ  ＥＤＧＥ  ＳＵＲＦＡＣＥ」とし引用により全体が本明細書に組み入れられる、共同出願された同時係属中の米国特許出願第ｘｘ／ｘｘｘ，ｘｘｘ号に記載されている。
【００１３】
図２及び図３に示される金属層の積層構成に加えて、押し出しヘッド１３０−１は、様々な方法で製造することができる。別の実施形態においては、押し出しヘッドは、パターン形成されたレジスト構造体のフィーチャを通して金属を電気めっきすることによって製造することができる。別の例においては、ヘッドは、エッチングされた金属シートの層を互いにロウ付けすることによって製造することができる。さらに別の例においては、ヘッドは、ＳＵ８などの感光性ポリマーから構造体を生成することによって製造することができる。さらに別の例においては、ヘッドは、通常の製造技術を用いて、金属及び／又はプラスチックから機械加工するか又は成形することができる。さらに、本明細書において説明される特定のグリッド線構造体に加えて、押し出しヘッド１３０−１及び１３０−２は、発明の名称を「ＥＸＴＲＵＤＥＤ  ＳＴＲＵＣＴＵＲＥ  ＷＩＴＨ  ＥＱＵＩＬＩＢＲＩＵＭ  ＳＨＡＰＥ」とし引用により全体が本明細書に組み入れられる、共同出願された同時係属中の米国特許出願第ｘｘ／ｘｘｘ，ｘｘｘ号に記載されるように、平衡形を有するグリッド線構造体を作るように変更しても良い。
【００１４】
図４（Ａ）は、金属グリッド線を生成する前に基板１０１の上に位置決めされた共押し出しヘッド１３０−１の一部を示す。共押し出しヘッド１３０−１は、押し出し処理の際に（すなわち、共押し出しヘッド１３０−１を上述のように基板１０１に対して移動させる間に）、基板１０１の上面１０２の上に実質的に固定された距離Ｄで保持される。ヘッド１３０−１と基板１０１との間の距離Ｄは、移動効率、実体定義（例えば、幅、高さ、長さ、直径など）、実体特性（例えば、強度、柔軟性など）などを高めるために、上面１０２に対するヘッド１３０−１の供給端の角度（例えば、平行から垂直まで）といった様々な因子に基づくものとすることができる。距離Ｄは、図１に示される押し出しヘッドの交互配列を容易にするために、押し出し構造体１２０−１１の高さＨ（図５に示される）より大きいか又はそれと等しくなければならないことに留意すべきである。
【００１５】
図４（Ｂ）は、共押し出し処理の開始時における共押し出しヘッド１３０−１の同じ部分を示す。白矢印で示されるように、グリッド線材料１１５は、第１の入口２１２を通して中央チャネル２３２の閉鎖端内に強制注入され、犠牲材料１１２は、入口２２４及び２２６を通してそれぞれ側部チャネル２３４及び２３６内に同時に強制注入される。図４（Ｂ）において黒矢印で示されるように、注入された材料は、そのそれぞれのチャネルに沿って下方に移動する。グリッド材料線及び犠牲材料は、テーパー形状チャネル２３２、２３４及び２３６によって圧縮される。グリッド線材料は、材料が出口オリフィス１３５−１１に近づくにつれて、側部チャネル２３４及び２３６に沿って流れる合流する犠牲材料によってさらに圧縮される。次いで、圧縮された流れは、出口オリフィス１３５−１１から押し出され、（図５に示される）押し出し構造体１２０−１１として基板１０１の上に堆積する。グリッド線材料と犠牲材料との混合は、適切な材料及び粘度を選択し、チャネルを適切なーパー形状とし、及び／又は、層流状態を維持することによって、最小限にされる。
【００１６】
図５は、図４（Ｂ）に関して説明された共押し出し処理によって作られた例示的な押し出し構造体１２０−１１を示す側断面図である。押し出し構造体１２０−１１は、犠牲支持材料部分１２２−１と１２２−２との間に配置されたグリッド線１２５−１１を含む。出口１３５−１１に通じる３チャネル・キャビティ２００−１１によって生成される合流力（図４（Ａ）及び図４（Ｂ））のために、押し出し構造体１２０−１１は、従来の方法によって形成されるグリッド線に優る利点を呈する。例えば、押し出しヘッド１３０−１は、単一パスでアスペクト比（幅Ｗに対する高さＨ）が１０：１又はそれ以上のグリッド線１２５−１１の形成を容易にし、これは、従来の方法を用いては不可能である。グリッド線１２５−１１の幅Ｗは、押し出しヘッド１３０−１の最も小さい最小設計フィーチャより狭く（より細かく）作ることができる。犠牲材料部分１２２−１及び１２２−２は、乾燥、硬化及び／又は焼結などの後続の処理の前又はその間に基板１０１の上でグリッド線１２５−１１の形状を維持するのに必要な間だけ、グリッド線１２５−１１の両側に沿って維持される。犠牲材料部分１２２−１及び１２２−２のさらなる利点は、付加される材料によって、出口オリフィスを全体的により大きくし、所与の材料の流速について圧力低下の減少につながることである。したがって、より高速の処理速度が達成可能である。さらに、テーパー形状の断面を持つ（例えば、基板の表面１０２の上に配置された相対的に広い下部と、相対的に狭い上端と、表面１０２に対してある角度で下端から上端まで延びるテーパー形状の側部とを持つ）金属グリッド線１２５−１１を形成するように、圧縮された流れを操作することができる。このテーパー形状が、光子を基板１０１内に直接向けることを容易にして、グリッド線によって生じる光子の遮断（遮蔽）を低減し、これにより、効率及び／又は電力の生成を向上させることができる。
【００１７】
図６は、押し出しヘッド１３０−１のより大きな部分を示す断面図であり、図７は、上述のように押し出しヘッド１３０−１によって作られた一連の押し出し構造体１２０−１１、１２０−１２及び１２０−１３を示す。
【００１８】
図７を参照すると、単一の共押し出しヘッド（例えば、ヘッド１３０−１）から押し出された隣接する押し出し構造体１２０−１１から１２０−１３までの間隔Ｐは、隣接する出口オリフィス間の間隔によって制限され、隣接する出口オリフィス間の間隔は、３チャネル・キャビティの各々の３つのチャネルを形成するのに必要な上流の空間によって制限される。この広い上流の空間が図６に示されており、図６では、押し出しヘッド１３０−１は、出口オリフィス１３５−１１、１３５−１２及び１３５−１３をそれぞれ定める隣接する３チャネル・キャビティ２００−１１、２００−１２及び２００−１３を含む。チャネル・キャビティ２００−１１、２００−１２及び２００−１３に関連する入口は、分かり易くするために省略されている。図６に示されるように、３チャネル・キャビティ２００−１１のチャネル２３２及び２３４を定めるために、出口オリフィス１３５−１１の相対的に狭い幅Ｗ１とは対照的に、相対的に広い幅Ｗ２が必要とされる。したがって、押し出しヘッド１３０−１の隣接するオリフィスの組の各々（例えば、オリフィス１３５−１１と１３５−１２、又は、オリフィス１３５−１２と１３５−１３）の間の間隔は、オリフィスに供給する関連した３チャネル・キャビティを形成するのに必要な相対的に広い領域によって制限される。図７に戻ると、結果として、隣接する押し出し構造体１２０−１１から１２−１３までの間の間隔Ｐは、相対的に広くならざるを得ない（すなわち、単一の共押し出しヘッドを用いて共押し出し構造体１２０を作ることは不可能である）。
【００１９】
図８は、本発明の実施形態による、基板１０１上に密集したグリッド線構造体を作ることを容易にする交互配列の共押し出しヘッド１３０−１及び１３０−２を示す側面図である。具体的には、図１に示される方法に合致する方法で、共押し出しヘッド１３０−１及び１３０−２は、共押し出しヘッド１３０−１から押し出される少なくとも１つの押し出し構造体が共押し出しヘッド１３０−２から押し出される２つの押し出し構造体の間に配置されるように、それらのそれぞれの出口オリフィスを交互に位置合わせさせた状態で基板１０１上に並列に固定保持される。例として、図８に示されるように、共押し出しヘッド１３０−１の出口オリフィス１３５−１２は、共押し出し構造体１３０−２の出口オリフィス１３５−２１及び１３５−２２によってそれぞれ押し出される押し出し構造体１２０−２１と１２０−２２との間に配置される押し出し構造体１２０−１２を作る。このようにして、図８の下部に示されるように、隣接する押し出し構造体（したがって、関連するグリッド線）の間の距離が、Ｐ／２に縮められる。したがって、共押し出しヘッド１３０−１及び１３０−２を交互に配列することによって、図１の押し出し装置１００によって作られる押し出し構造体は、従来の方法を用いて作られる構造体より細かいピッチと高いアスペクト比とを有し、それにより、例えば優れた光電池の生産が容易になる。
【００２０】
図９は、（斜線で示される）適切なエッチャントを用いて犠牲材料を除去し、それにより上面１０２の上に密集した高アスペクト比のグリッド線１２５−１１、１２５−２１、１２５−１２、１２５−２２及び１２５−１３を形成する処理が完了したことを示す側断面図である。
【００２１】
太陽電池のグリッド線の製造を含むいくつかの用途においては、犠牲材料を除去するための好ましい方法は、焼成プロセスにおける蒸発及び燃焼によるものである。このプロセスはまた、グリッド線材料の中の金属粒子（銀粒子と、ガラスフリットと、テルピネオールなどの溶媒と、セルロースなどの充填材とから構成される金属ペースト）を固めて、導電性の塊にする。一実施形態においては、焼成ステップはまた、半導体層と電気的に接触させるために、多くの場合ペースト中のガラスフリット粒子を用いて、太陽電池の表面上の絶縁性不動態層を通して金属ペーストを焼成させる。
【００２２】
図１０は、共押し出しヘッド１３０−１及び１３０−２よって生成された高アスペクト金属グリッド線１２５を持つ、太陽電池などの光電池３００の例示的な一部を示す。光電池３００は、ｐ型領域３０６及びｎ型領域３０８を持つ半導体基板３０１を含む。基板３０１の領域３０６及び３０８の一方又は両方は、例えば、ヒ化アルミニウム、アルミニウム・ガリウム・ヒ素、窒化ホウ素、硫化カドミウム、セレン化カドミウム、銅インジウム・ガリウム・セレン、ダイアモンド、ヒ化ガリウム、窒化ガリウム、ゲルマニウム、リン化インジウム、シリコン、シリコン・カーバイド、シリコン・ゲルマニウム、シリコン・オン・インシュレータ、硫化亜鉛、セレン化亜鉛などといった半導体材料から形成される。下部コンタクト３１０が、基板３０１の下面３０２の上（すなわち、ｐ型領域３０６の下端）に形成される。金属グリッド線１２５及び１つ又はそれ以上の母線３２０が、基板３０１の上面３０４の上（すなわち、ｎ型領域３０８の上端）に形成される。コンタクト３１０及び母線３２０は、銀又はアルミニウムをベースとしたペーストなどの金属ペーストを用いて形成することができる。
【００２３】
光電池３００は、例えばフラット・ワイヤ又は金属リボンを介して他の光電池（図示せず）と直列及び／又は並列に相互接続し、組み立ててモジュール又はパネルにして、図示されるように負荷３４０に接続することができる。強化ガラスのシート（図示せず）をグリッド線１２５の上に重ねる、及び／又は、ポリマー封止（図示せず）をコンタクト３１０の上に形成することができる。電池内に吸収される光の量を増やすために、上面３０４はは、テクスチャ加工された表面を含むものとする、及び／又は、反射防止材料（例えば、窒化シリコン、二酸化チタンなど）で被覆することができる。
【００２４】
作動時には、（幅広矢印で示される）光子３５０が上面３０４を通って基板３０１の中に向かったときに、それらのエネルギが内部の電子正孔対を励起させ、電子と正孔はその後自由に移動する。具体的には、光子の吸収は、ｐ−ｎ接合を通して電流を生成する（＋及び−の電荷の移動によって示される）。ｎ型領域３０８内の励起された電子が、グリッド線１２５、母線３２０及び電極を通って外部負荷３４０に移動し、下部電極及びコンタクト３１０を通ってｐ型領域３０６に戻ったときに、電流が発生する。
【００２５】
図１１は、図１０に関連して説明された太陽電池３００などの光起電装置を製造するための方法を示す。参照番号４１０において、半導体基板３０１（図１０）が形成される。基板３０１は、上述のような様々な半導体材料を含むものとすることができ、ｎ型シリコンの一部をｐ型シリコンの一部と結合することによって、又は、ｎ型ドーパント（例えば、リン、ヒ素、アンチモンなど）及び／又はｐ型ドーパント（例えば、ホウ素など）をシリコン・ウェハ内に拡散させることによって、形成することができる。さらに別の例においては、ホウ素不純物を含むブルーダイアモンドなどの天然半導体を用いることができる。１つ又はそれ以上の光電池を必要に応じて直列及び／又は並列に結合して、光電池モジュール又はパネルを作ることができる。参照番号４２０においては、公知技術を用いて下面３０２の上に導電性コンタクトが形成される。４３０においては、上述の方法を用いて上面３０４の上に金属グリッド線１２５（及び、母線３２０）が形成される。４４０においては、図１０に示されるように、電極が導電性コンタクト３１０及びグリッド線１２５から負荷３４０に結合される。光子が半導体内に吸収されると、光電効果によって電気エネルギが発生する。
【００２６】
例として、結晶シリコン太陽電池の上にグリッド線１２５を作るために、表１に示される推定パラメータを持つ共押し出しヘッドを用いて材料を供給することができる。
【００２７】
表１  グリッド線を生成するための例示的なヘッドのパラメータ
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【００２８】
この設計を用いて、厚さ約０．１５ｍｍの材料シート内に合流チャネルがパターン形成される。ヘッド／ノズルの出口オリフィスは、ピッチ２．５ｍｍで繰り返される。ヘッド／ノズル圧力約２．２４気圧で、１０００ポアズのペーストが１ｃｍ／秒の速度で押し出される。銀の中心ストライプは、アスペクト比３：１で幅約５０ミクロンである。
【００２９】
本発明はある特定の実施形態に関して説明されたが、当業者であれば、本発明の独創的な特徴が他の実施形態にも適用可能であり、その全ては本発明の範囲内に入ることが意図されていることが明らかであろう。例えば、横方向に変化するストライプ材料に加えて、ヘッド１３０−１及び１３０−２の変化を用いて、例えばバリヤ層を基板上に導入するために、垂直に変化する材料を付加的及び／又は代替的に導入することができる。こうした垂直変化は、異なる材料をマニホールド内部で（水平方向に合流させることに加えて）垂直方向に合流させるチャネルを形成することによって、実現することができる。例えば、太陽電池用途の場合には、拡散バリヤとしてシリコンと接触する第１の金属とコストを下げるか又は導電率を高めるために選択される上面上の第２の金属とを持つ金属の２つの層を電池表面上に導入することが有利な場合がある。さらに、金属グリッド線に加えて、本明細書に説明された方法及び構造体を利用して、例えば図１２に関して説明されたバリア・リブ構造体を作るために用いられる無機ガラスなどの電気的に非導電性の材料から形成されるグリッド線を生成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】上に固定して取り付けられた２つ又はそれ以上の共押し出しヘッド１３０−１及び１３０−２を含む押し出しデバイス１１０を備える押し出し装置１００。
【図２】共押し出しヘッド１３０−１内に定められた例示的な３チャネル・キャビティ２００−１１を示す分解斜視図及び組立斜視図。
【図３】共押し出しヘッド１３０−１内に定められた例示的な３チャネル・キャビティ２００−１１を示す分解斜視図及び組立斜視図。
【図４（Ａ）】金属グリッド線を生成する前に基板１０１の上に位置決めされた共押し出しヘッド１３０−１の一部。
【図４（Ｂ）】共押し出し処理の開始時における共押し出しヘッド１３０−１の同じ部分。
【図５】図４（Ｂ）に関して説明された共押し出し処理によって作られた例示的な押し出し構造体１２０−１１を示す側断面図。
【図６】押し出しヘッド１３０−１のより大きな部分を示す断面図。
【図７】押し出しヘッド１３０−１によって作られた一連の押し出し構造体１２０−１１、１２０−１２及び１２０−１３。
【図８】本発明の実施形態による、基板１０１上に密集したグリッド線構造体を作ることを容易にする交互配列の共押し出しヘッド１３０−１及び１３０−２を示す側面図。
【図９】（斜線で示される）適切なエッチャントを用いて犠牲材料を除去し、それにより上面１０２の上に密集した高アスペクト比のグリッド線１２５−１１、１２５−２１、１２５−１２、１２５−２２及び１２５−１３を形成する処理が完了したことを示す側断面図。
【図１０】共押し出しヘッド１３０−１及び１３０−２よって生成された高アスペクト金属グリッド線１２５を持つ、太陽電池などの光電池３００の例示的な一部。
【図１１】図１０に関連して説明された太陽電池３００などの光起電装置を製造するための方法。
【図１２】バリア・リブ構造体を作るために用いられる無機ガラスなどの電気的に非導電性の材料から形成されるグリッド線の説明。
【符号の説明】
【００３１】
１００：押し出し装置
１０１：基板
１０２：上面
１１０：押し出しデバイス
１１１：犠牲材料ソース
１１２：犠牲材料
１１４：金属材料ソース
１１５：グリッド線材料
１２０：平行な細長い押し出し構造体
１２２：第１及び第２の犠牲材料部分
１２５：グリッド線
１３０：共押し出しヘッド
１３５：出口オリフィス（出口ポート）
１７０：急冷コンポーネント
１８０：硬化コンポーネント
２００：３チャネル・キャビティ
２１０：金属プレート
２１２：第１の入口
２２０：下部金属プレート
２２４：第２の入口
２２６：第３の入口
２３０：中央金属プレート
２３１：端部構造体
２３２：中央チャネル
２３３、２３５：テーパー形状指片
２３４、２３６：側部チャネル
２３７：開口部
３００：光電池
３０１：半導体基板
３０２：下面
３０４：上面
３０６：ｐ型領域
３０８：ｎ型領域
３１０：下部コンタクト
３２０：母線
３４０：負荷
３５０：光子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４（Ａ）】
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【図４（Ｂ）】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【外国語明細書】
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