(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽電池を製造する方法であって、
ｐ−ｎ接合を含む基板の上に金属シード層を形成する工程と、
前記ｐ−ｎ接合の上の前記金属シード層の領域を金属酸化物に変換する工程と、
前記金属シード層の変換されていない領域から、前記太陽電池の導電性コンタクトを形成する工程と
を備え、
前記ｐ−ｎ接合の上の前記金属シード層の前記領域を前記金属酸化物に変換する工程は、
酸素を含む雰囲気において、レーザーで前記領域に直接書き込む工程を有する、方法。
【請求項２】
太陽電池を製造する方法であって、
ｐ−ｎ接合を含む基板の上に金属シード層を形成する工程と、
前記ｐ−ｎ接合の上の前記金属シード層の領域を金属酸化物に変換する工程と、
前記金属シード層の変換されていない領域から、前記太陽電池の導電性コンタクトを形成する工程と
を備え、
前記ｐ−ｎ接合の上の前記金属シード層の前記領域を前記金属酸化物に変換する工程は、
酸化コーティングを、前記金属シード層に塗布する工程と、
レーザーにより前記領域の上の前記酸化コーティングに直接書き込みする工程とを有する、方法。
【請求項３】
太陽電池を製造する方法であって、
ｐ−ｎ接合を含む基板の上に金属シード層を形成する工程と、
前記ｐ−ｎ接合の上の前記金属シード層の領域を金属酸化物に変換する工程と、
前記金属シード層の変換されていない領域から、前記太陽電池の導電性コンタクトを形成する工程と
を備え、
前記ｐ−ｎ接合の上の前記金属シード層の前記領域を前記金属酸化物に変換する工程は、
前記金属シード層の上にパターン化マスクを形成する工程であって、前記パターン化マスクは酸化材料を含み、前記パターン化マスクは、変換される前記金属シード層の前記領域を被覆する、工程と、
前記金属シード層の上に前記パターン化マスクを形成した後に、前記金属シード層を加熱する工程とを有する、方法。
【請求項４】
前記金属シード層を形成する工程は、アルミニウムシード層を形成する工程を有し、前記金属シード層の前記領域を変換する工程は、前記領域を酸化アルミニウムに変換する工程を有する、請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記太陽電池の導電性コンタクトを形成する工程は、
前記金属シード層の上に第２金属層を形成する工程と、
レーザーにより、変換された前記金属酸化物の領域の上の前記第２金属層をパターン化し、前記導電性コンタクトを形成する工程とを更に有する、請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記基板は単結晶シリコン基板を含み、前記単結晶シリコン基板の上方にはｐ型及びｎ型ドープ多結晶シリコン領域が配置されて前記ｐ−ｎ接合を形成しており、
前記金属シード層は、前記多結晶シリコン領域の上に配置されている、請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記基板は、前記ｐ−ｎ接合を形成する、ｐ型及びｎ型ドープ領域を含む、単結晶シリコン基板を含み、
前記金属シード層は、前記単結晶シリコン基板の前記ドープ領域の上に配置されている、請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記太陽電池の導電性コンタクトを形成する工程は、
前記基板の上方にアルミニウムシートを形成し、前記アルミニウムシートを前記金属シード層に結合する工程と、
変換された前記金属酸化物の領域の上方で前記アルミニウムシートをパターニングして、前記導電性コンタクトを形成する工程と、
を有する、
請求項１から７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
前記アルミニウムシートを前記金属シード層に結合する段階は、前記アルミニウムシートをレーザー溶接する段階を有する、請求項８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示の実施形態は、再生可能エネルギーの分野に含まれ、特に、緩衝材のために変換されたシード層を備える、太陽電池、及び太陽電池を製造する方法を含む。
【背景技術】
【０００２】
太陽電池として公知の光起電力電池は、太陽放射を電気エネルギーに直接変換するためのデバイスとして周知である。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−正孔対を生じさせる。電子−正孔対は、基板内のｐ型ドープ領域及びｎ型ドープ領域に移動し、これによって、ドープ領域の間に電圧差を発生させる。ドープ領域は、太陽電池の導電性領域に接続され、電流を太陽電池からそれと連結された外部回路へと方向付ける。
【０００３】
太陽電池製造の効率を高めるための技術が通常望ましい。本開示のいくつかの実施形態は、太陽電池構造体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向上を可能にする。
【図面の簡単な説明】
【０００４】
【図１Ａ】本開示の実施形態による、緩衝材としての、変換されたシード層領域を含む、導電性コンタクトを備える太陽電池の一部分の断面図を例示している。
【図１Ｂ】本開示の実施形態による、緩衝材としての、変換されたシード層領域を含む、導電性コンタクトを備える太陽電池の一部分の断面図を例示している。
【０００５】
【図２Ａ】本開示の実施形態による、太陽電池を製造する方法における処理を例示する、フローチャートである。
【図２Ｂ】本開示の実施形態による、太陽電池を製造する方法における処理を例示する、フローチャートである。
【図２Ｃ】本開示の実施形態による、太陽電池を製造する方法における処理を例示する、フローチャートである。
【０００６】
【図３Ａ】本開示の実施形態による、図２Ａのフローチャートの処理と対応する太陽電池を製造する方法における、加工処理の断面図を例示している。
【図３Ｂ】本開示の実施形態による、図２Ａのフローチャートの処理と対応する太陽電池を製造する方法における、加工処理の断面図を例示している。
【図３Ｃ】本開示の実施形態による、図２Ａのフローチャートの処理と対応する太陽電池を製造する方法における、加工処理の断面図を例示している。
【０００７】
【図４Ａ】本開示の実施形態による、図２Ａのフローチャートの処理２０４と対応する方法における、加工処理の断面図を例示している。
【図４Ｂ】本開示の実施形態による、図２Ａのフローチャートの処理２０４と対応する方法における、加工処理の断面図を例示している。
【０００８】
【図５Ａ】本開示の実施形態による、図２Ａのフローチャートの処理２０４と対応する方法における、加工処理の断面図を例示している。
【図５Ｂ】本開示の実施形態による、図２Ａのフローチャートの処理２０４と対応する方法における、加工処理の断面図を例示している。
【図５Ｃ】本開示の実施形態による、図２Ａのフローチャートの処理２０４と対応する方法における、加工処理の断面図を例示している。
【０００９】
【図６Ａ】本開示の実施形態による、図２Ａのフローチャートの処理２０４と対応する方法における、加工処理の断面図を例示している。
【図６Ｂ】本開示の実施形態による、図２Ａのフローチャートの処理２０４と対応する方法における、加工処理の断面図を例示している。
【００１０】
【図７Ａ】本開示の実施形態による、図２Ａのフローチャートの処理２０４と対応する方法における、加工処理の断面図を例示している。
【図７Ｂ】本開示の実施形態による、図２Ａのフローチャートの処理２０４と対応する方法における、加工処理の断面図を例示している。
【図７Ｃ】本開示の実施形態による、図２Ａのフローチャートの処理２０４と対応する方法における、加工処理の断面図を例示している。
【００１１】
【図８Ａ】本開示の実施形態による、図２Ａのフローチャートの処理２０４と対応する方法における、加工処理の断面図を例示している。
【図８Ｂ】本開示の実施形態による、図２Ａのフローチャートの処理２０４と対応する方法における、加工処理の断面図を例示している。
【図８Ｃ】本開示の実施形態による、図２Ａのフローチャートの処理２０４と対応する方法における、加工処理の断面図を例示している。
【００１２】
【図９Ａ】本開示の実施形態による、図２Ａのフローチャートの処理２０６と対応する方法における、加工処理の断面図を例示している。
【図９Ｂ】本開示の実施形態による、図２Ａのフローチャートの処理２０６と対応する方法における、加工処理の断面図を例示している。
【図９Ｃ】本開示の実施形態による、図２Ａのフローチャートの処理２０６と対応する方法における、加工処理の断面図を例示している。
【図１０】本開示の実施形態による、図２Ａのフローチャートの処理２０６と対応する方法における、加工処理の断面図を例示している。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下の発明を実施するための形態は、本質的には、単なる実例に過ぎず、本主題の実施形態、あるいは、かかる実施形態の応用及び用途を限定することを意図するものではない。本明細書で使用する場合、「例示の」という語は、「例、事例、実例として機能すること」を意味する。本明細書で例示として記載するいずれの実施態様も、必ずしも他の実施態様よりも好ましい又は有利であると解釈すべきではない。更には、前述の技術分野、背景技術、概要、又は以下の発明を実施するための形態で提示される、明示又は暗示されるいずれの理論によっても、拘束されることを意図するものではない。
【００１４】
本明細書は、「一実施形態」又は「ある実施形態」への言及を含む。「一実施形態では」又は「ある実施形態では」という語句の出現は、必ずしも、同じ実施形態を指すものではない。特定の特徴、構造、又は特性を、本開示と矛盾しない任意の好適な方式で組み合わせることができる。
【００１５】
用語  以下のパラグラフは、本開示（添付の請求項を含む）で見出される用語に関する、定義及び／又はコンテキストを提供する。
【００１６】
「備える」。この用語は、オープンエンド型である。添付の請求項で使用されるとき、この用語は、更なる構造又は工程を排除するものではない。
【００１７】
「〜ように構成された」。様々なユニット又は構成要素は、タスクを実行する「ように構成された」として、説明又は特許請求される場合がある。そのようなコンテキストでは、「〜ように構成された」は、それらのユニット／構成要素が、処理中にそれらのタスクを実行する構造を含むことを示すことによって、その構造を含意するために使用される。それゆえ、それらのユニット／構成要素は、指定のユニット／構成要素が現時点で処理可能ではない（例えば、オン／アクティブではない）場合であっても、そのタスクを実行するように構成されていると言うことができる。ユニット／回路／構成要素が、１又は複数のタスクを実行する「ように構成された」と記載することは、そのユニット／構成要素に関して、米国特許法第１１２条第６項が適用されないことを、明示的に意図するものである。
【００１８】
「第１の」、「第２の」など。本明細書で使用するとき、これらの用語は、それらが前に置かれる名詞に関する指標として使用されるものであり、いずれのタイプの（例えば、空間的、時間的、論理的などの）順序付けも暗示するものではない。例えば、「第１の」太陽電池への言及は、この太陽電池がシーケンス内の最初の太陽電池であることを必ずしも意味するものではなく、その代わりに、用語「第１の」は、この太陽電池を別の太陽電池（例えば、「第２の」太陽電池）から区別するために使用される。
【００１９】
「結合された」。以下の説明は、素子又はノード又は特徴が共に「結合された」ことについて言及する。本明細書で使用するとき、明示的に別段の定めがある場合を除き、「結合された」とは、１つの素子／ノード／特徴が、別の素子／ノード／特徴に、直接的又は間接的に接続される（又は、直接的若しくは間接的に連通する）ことを意味するものであり、これは、必ずしも機械的なものではない。
【００２０】
更には、特定の用語法もまた、参照のみを目的として、以下の説明で使用される場合があり、それゆえ、それらの用語法は、限定的であることを意図するものではない。例えば、「上側」、「下側」、「上方」、及び「下方」などの用語は、参照される図面内での方向を指す。「前部」、「後方」、「後部」、「側部」、「外側」、及び「内側」などの用語は、論考中の構成要素を説明するテキスト及び関連図面を参照することによって明確にされる、一貫性はあるが任意の基準系の範囲内での、構成要素の諸部分の向き及び／又は位置を説明するものである。そのような用語法は、具体的に上述された語、それらの派生語、及び類似の意味の語を含み得る。
【００２１】
緩衝材として変換されたシード層で太陽電池を形成するための手法、及び生じる太陽電池が本明細書において記載される。以下の説明では、本開示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処理などの多数の具体的詳細が記載される。これらの具体的な詳細なしに、本開示の実施形態を実践することができることは、当業者には明らかであろう。他の場合には、本開示の実施形態を不必要に不明瞭にしないために、銅めっき技術などの、周知の製造技術は詳細に説明されない。更に、図に示された様々な実施形態は、例示的な表示であって、必ずしも原寸に比例して描写されたものではないことを理解されるべきである。
【００２２】
本明細書においては、太陽電池の製造方法が開示されている。一実施形態では、太陽電池を製造する方法は、ｐ−ｎ接合を含む基板の上に金属シード層を形成する工程を含む。方法は、ｐ−ｎ接合の上の金属シード層の領域を、金属酸化物に変換する工程と、金属シード層の変換されていない領域から太陽電池の導電性コンタクトを形成する工程とを含む。
【００２３】
別の実施形態において、太陽電池を製造する方法は、太陽電池の複数のｐ−ｎ接合上に配置されたシード層の領域を変換して、相互嵌合した変換された領域のパターンを形成する工程を含む。変換された領域は、シード層の変換されていない領域を互いに電気的に絶縁させ、太陽電池の製造中にシード層に向けられたレーザーに対するバリアをもたらすように構成され、バリアが少なくとも複数のｐ−ｎ接合がレーザーにより劣化するのを実質的に避けるようにする。
【００２４】
太陽電池もまた、本明細書に開示されている。一実施形態では、太陽電池はｐ−ｎ接合を有する基板を含む。金属シード層は、基板の上に配置される。金属シード層は、金属シード層の厚さ方向に貫通して延びる、ｐ−ｎ接合の上に配置された、酸化領域を含む。太陽電池はまた、金属シード層の酸化領域の間の金属領域の上に配置された導電性コンタクトを含む。
【００２５】
別の実施形態では、太陽電池はｐ−ｎ接合を有する基板を含む。基板の上に配置されている第１層は、金属酸化物フィンガーにより電気的に絶縁された金属フィンガーを含む。太陽電池はまた、第１層の金属フィンガーの上に配置された導電性コンタクトを含む。
【００２６】
したがって、本開示の実施形態は、金属シード層の変換された領域から形成された緩衝材を備える太陽電池、及びそのような太陽電池の製造方法を含む。
【００２７】
図１Ａ及び図１Ｂは、本開示の実施形態による、太陽電池の断面図を例示している。
【００２８】
図１Ａを参照し、太陽電池１００Ａの一部分は、例えば、バルク結晶（例えば、単結晶）シリコン基板などの、基板１０２における、複数のｎ型ドープ拡散領域１２０、及び複数のｐ型ドープ拡散領域１２２を含む。ｎ型ドープ拡散領域１２０、及びｐ型ドープ拡散領域１２２は、ｐ−ｎ接合１２１を形成する。
【００２９】
一実施形態において、拡散領域１２０及び１２２は、ｎ型ドーパント及びｐ型ドーパントをそれぞれ備えるシリコン基板の領域をドープすることにより形成される。更に、複数のｎ型ドープ拡散領域１２０、及び複数のｐ型ドープ拡散領域１２２は、一実施形態において、太陽電池１００Ａのエミッタ領域をもたらすことが出来る。したがって、一実施形態において、導電性コンタクト１０４は、エミッタ領域上に配置される。一実施形態において、導電性コンタクト１０４は、バックコンタクト太陽電池のためのバックコンタクトであり、受光表面と反対側の、太陽電池の表面（反対側の粗面化受光表面１０１など）上に位置する。
【００３０】
太陽電池１００Ａは、複数のｎ型ドープ拡散領域１２０、及びｐ型ドープ拡散領域１２２の上方に配置された、シード層１１５を更に含む。実施形態により、シード層１１５は、電気的絶縁材料に変換された領域（例えば、「フィンガー」）を有する。例えば、一実施形態により、金属シード層１１５は、ｐ−ｎ接合１２１の上に配置された酸化領域１１９を有する。酸化領域は金属シード層１１５の厚さ方向に貫通して延び、金属領域１１７を電気的に絶縁している。導電性コンタクト１０４は、シード層１１５の金属領域１１７の上に配置され、複数のｎ型ドープ拡散領域１２０、及び複数のｐ型ドープ拡散領域１２２に連結される。別の実施例において、層１１５は、金属酸化物フィンガーによって電気的に絶縁された金属フィンガーを含み得る。１つのこのような実施形態において、導電性コンタクト１０４は、金属フィンガーの上に配置されている。したがって、実施形態によって、導電性領域１１７を電気的に絶縁するために金属シード層１１５をエッチングする代わりに、実施形態は、導電性領域１１７を電気的に絶縁するために領域１１９を異なる材料に変換することを含む。
【００３１】
一実施形態において、シード層１１５は、酸化アルミニウムなど、別の材料に変換される領域を有する、アルミニウム層を含む。したがって、１つのこのような実施形態において、シード層１１５は、酸化アルミニウム領域１１９の間にアルミニウム領域１１７を含む。相互嵌合したフィンガーを含む実施形態において、金属フィンガーは、アルミニウムであり、電気的に絶縁するフィンガーは酸化アルミニウムである。他の実施形態において、シード層１１５は、異なる、及び／又は追加的な材料を含み得る。例えば、シード層１１５は、チタン、銅、ニッケル、若しくは金属酸化物に変換され得る別の金属、又は他の電気的絶縁材料の１又は複数を含み得る。
【００３２】
導電性領域１１７、及びしたがって、導電性コンタクト１０４を電気的に絶縁することに加えて、変換された領域１１９はまた、製造中に下部の層を保護するために損傷緩衝を提供し得る。例えば、図９Ａ〜９Ｃに関して以下により詳細に記載されるように、変換された領域１１９は、レーザーパターン化を含むプロセスのための損傷緩衝をもたらし得る。損傷緩衝は、下部の層の、機械的及び／又は光学的特性が劣化するのを防ぐことができる。レーザー処理から基板を保護する既存の方法としては、特殊な損傷バリアを配置することが典型的には挙げられる。このような追加的なプロセスは、費用及び使用される材料を増加させ得る。これとは対照的に、シード層１１５の変換された領域１１９は、実施形態により、導電性コンタクト１０４の電気的絶縁、並びに損傷緩衝の両方をもたらす。実施形態により、金属シード層は、０．３〜２μｍの範囲の厚さを有する。シード層の厚さの許容可能な範囲は、例えば、損傷緩衝をもたらすシード層の能力、及び／又は電気的絶縁をもたらすようにシード層の領域を変換する能力によって決定され得る。
【００３３】
図１Ｂは、本開示の実施形態による、基板の上方に形成されたエミッタ領域上に形成された、導電性コンタクトを有する太陽電池の一部分の断面図を例示する。図１Ｂを参照し、太陽電池１００Ｂの一部分が、複数のｎ型ドープ多結晶シリコン（ポリシリコン）領域２２０、及び複数のｐ型ドープポリシリコン領域２２２の上方に配置された、シード層１１５を含む。例示されるように、ｐ−ｎ接合２２１は、ｎ型ドープポリシリコン領域２２０と、ｐ型ドープポリシリコン領域２２２が接するところに形成される。他の実施形態において、トレンチは部分的に基板２００内に形成され、シード層１１５は、トレンチ構造と共形である。図１Ｂのシード層１１５は、図１Ａに関して記載されるシード層１１５と同様、又は同じであり得る。多結晶シリコン領域２２０、及び２２２として記載されているが、別の実施形態では、領域２２０、及び２２２は、アモルファスシリコン層から形成される。
【００３４】
例示される実施形態において、導電性コンタクト１０４は、シード層の導電性金属領域１１７から形成され、複数のｎ型ドープポリシリコン領域２２０、及び複数のｐ型ドープポリシリコン領域２２２に連結される。複数のｎ型ドープポリシリコン領域２２０、及び複数のｐ型ドープポリシリコン領域２２２は、一実施形態において、太陽電池１００Ｂのエミッタ領域をもたらす。したがって、一実施形態において、導電性コンタクト１０４は、エミッタ領域上に配置される。一実施形態において、導電性コンタクト１０４は、バックコンタクト太陽電池のためのバックコンタクトであり、太陽電池１００Ｂの受光表面１０１とは反対側にある太陽電池の表面上に位置する。更に、一実施形態において、エミッタ領域は、薄い層又はトンネル誘電層２０２上に形成される。エミッタ領域がアモルファスシリコン層から形成される一実施形態において、アモルファスシリコンエミッタは、固有のアモルファスシリコン層上に配置されている。
【００３５】
いくつかの材料が図１Ａ及び１Ｂを参照して上記で具体的に記載されたが、いくつかの材料は他のものと容易に置換することができ、このような実施形態は、依然として本開示の実施形態の趣旨及び範囲内にある。例えば、一実施形態では、ＩＩＩ−Ｖ族材料基板などの異なる材料基板がシリコン基板の代わりに使用され得る。
【００３６】
上記のように、図１Ａ及び１Ｂは、本開示の実施形態により、緩衝材として、変換されたシード層領域を含む、導電性コンタクトを備える太陽電池の部分を例示している。図１Ａ及び１Ｂに例示される太陽電池などの太陽電池を形成するための例示的な製造プロセスが、図２Ａ〜２Ｃに関して以下に記載されている。
【００３７】
図２Ａ、２Ｂ、及び２Ｃは、本開示の実施形態による、太陽電池を製造する方法における処理を例示する、フローチャートである。
【００３８】
図２Ａの方法２００Ａ、図２Ｂの２００Ｂ、及び図２Ｃの２００Ｃは、処理２０１において、ｐ−ｎ接合を含む基板の上に金属シード層を形成する工程を含む。図３Ａは、基板の上に形成された金属シード層１１５の例を例示している。金属シード層１１５の形成は、例えば、基板上での金属（例えば、アルミニウム）のブランケット堆積を含み得る。金属シード層１１５の堆積としては、例えば、化学蒸着（ＣＶＤ）、物理的蒸着（ＰＶＤ）、基板の上に金属シード層を形成することができる他のいずれかの堆積方法が挙げられる。
【００３９】
処理２０４において、方法２００Ａ、２００Ｂ、及び２００Ｃは、ｐ−ｎ接合２２１の上の金属シード層１１５の領域を、金属酸化物に変換する工程を含む。例えば、図３Ｂに例示されるように、方法は、シード層１１５の領域１１９を金属酸化物に変換する工程を含む。変換された領域１１９の間には金属領域１１７がある。シード層がアルミニウムである実施形態において、金属シード層１１５の領域１１９を変換する工程は、領域１１９を酸化アルミニウムに変換する工程を含み得る。図４Ａ、図４Ｂ、図５Ａ〜５Ｃ、図６Ａ、図６Ｂ、図７Ａ〜７Ｃ、図８Ａ〜８Ｃは、本開示の実施形態による、シード層の領域を変換するための方法の実施例を例示している。他の実施形態としては、金属シード層１１５の領域１１９を、例えば、金属窒化物、金属酸窒化物、又は十分な電気絶縁性をもたらすことができる他の材料などの、別の材料に変換する工程を含み得る。
【００４０】
導電性「フィンガー」を備える太陽電池において、太陽電池の複数のｐ−ｎ接合上に配置されたシード層の領域を変換する工程は、相互嵌合した変換された領域のパターンを形成する工程を含む。変換された領域は、シード層の変換されていない領域を互いに電気的に絶縁するように構成されている。したがって、実施形態により、金属シード層の厚さは、下部の層までの領域全てを変換して、導電性コンタクトを互いに電気的に絶縁する能力に依存している。以下でより詳細に記載されるように、変換された領域はまた、太陽電池の製造中にシード層に向けられたレーザーに対するバリアをもたらし、バリアが少なくとも複数のｐ−ｎ接合がレーザーにより劣化するのを実質的に避けるようにする。したがって、１つのこのような実施形態において、金属シード層の厚さはまた、製造プロセスにおいて使用されるレーザーの特性に依存し得る。例えば、広い、及び／又は高い強度のレーザーパターン化を利用する製造プロセスにおいて、金属シード層は、十分な損傷バリアをもたらすために厚くされてもよい。不十分な厚さの損傷バリアは、非効率な、又は欠陥のある太陽電池を生じさせることがある。レーザー処理が最低限であるか、又は行われない製造プロセスにおいて、金属シード層は、例えば、使用されるシード材料の量を減らすため、及び／又は金属シード層の領域の変換に伴う時間及び費用を減らすために、薄くされてもよい。
【００４１】
シード層の領域を変換する例示的な方法に関し、図４Ａ及び図４Ｂは、一実施形態による、酸素のある周囲雰囲気において、レーザー照射でシード層の領域を変換させる方法を例示している。例えば、図４Ａは、金属酸化物に変換される、基板のｐ−ｎ接合２２１上の、金属シード層１１５の領域４０３（点線で示されている）を例示している。例示される実施形態において、領域４０３の変換は、酸素を有する雰囲気においてレーザーで領域４０３に直接書き込む工程を含む。レーザー照射４０１は、変換される領域４０３のシード層１１５に衝突し、金属酸化物領域１１９の形成を生じる。金属酸化物の形成は、ｐ−ｎ接合まで進められ（例えば、シード層１１５全体）、周囲の金属領域１１７の間の電気的接触を避ける。したがって、酸素を含む雰囲気においてレーザーで直接書き込みする工程を含む実施形態は、マスクの使用を必要とせずに、シード層１１５の領域をパターン化（例えば、変換）するために利用され得る。例えば、実施形態は、シード層１１５の領域を金属酸化物へと変換するために酸素を含む雰囲気において、ＵＶ、緑色、又は赤外線レーザーで直接書き込みする工程を含み得る。
【００４２】
図５Ａ〜５Ｃは、一実施形態により、レーザー照射、及び酸化コーティングを備える、シード層の領域を変換する方法を例示している。図４Ａ及び図４Ｂに例示される方法と同様に、図５Ａ〜５Ｃの方法は、レーザーにより変換される金属シード層１１５の領域５０３に直接書き込む工程を含む。しかしながら、金属酸化物領域を形成するために、周囲環境における酸素を使用する代わりに、図５Ａに例示されるように、金属シード層１１５に酸化コーティング又はフィルム５０５が適用される。酸化コーティング５０５は、例えば、スピンコーティング、又は酸化コーティング若しくはフィルムを形成する他の方法によって形成され得る。酸化コーティングは、レーザー照射に曝される際に、下部の金属領域を、金属酸化物に変換する材料から形成される。
【００４３】
例示的な方法はひいては、変換される領域５０３にコーティングを直接書き込む工程を含む。レーザー５０１は、変換される領域５０３の上方の、酸化コーティング５０５に衝突する。酸化コーティング５０５及びレーザー照射は、金属領域１１７の間に、金属酸化物領域１１９の形成を生じさせる。パターンを直接書き込むためにレーザーを使用することにより、図５Ａ〜５Ｃの方法もマスクを必要としない。しかしながら、酸素を有する周囲雰囲気において、レーザーで直接書き込みする方法と比較して、この方法は、酸化コーティング５０５により金属シード層１１５をコーティングするという、追加的な加工を伴う。酸化コーティング５０５はその後、金属領域１１７から導電性コンタクトを形成する前に除去されてもよい。
【００４４】
図６Ａ及び６Ｂは、一実施形態により、酸化ペーストで形成されたマスクを使用して、シード層の領域を変換する方法を例示する。図６Ａに例示されるように、パターン化マスク６０５は、金属シード層１１５の上に形成されてもよい。パターン化マスク６０５は、変換される領域６０３を被覆し、変換されない領域を曝させておく。パターン化マスク６０５は、酸化材料を含み、時間の経過、及び／又は熱の適用によって、パターン化マスクによって被覆されている領域が変換される（例えば、酸化）。酸化ペーストを使用した実施形態は、金属領域１１７上に意図せずして形成された酸化物層を除去するために、追加的な加工処理を必要とし得る。
【００４５】
図７Ａ〜７Ｃは、一実施形態により、保護マスク、及び酸化溶液により、シード層の領域を変換する方法を例示している。図７Ａに例示されるように、パターン化マスク７０５は、金属シード層１１５の上に形成される。パターン化マスクは、変換される金属シード層１１５の領域７０３を被覆されないままにする。金属シード層１１５の被覆されない領域はその後、酸化溶液に曝される（例えば、図７Ｂに例示される、溶液７０７に浸漬させることにより、又は酸化溶液に曝される他の方法により）。酸化溶液７０７は、金属シード層の被覆されていない領域を溶液に曝しながら、加熱（例えば、煮沸）されてもよい。酸化溶液７０７は、変換された領域１１９を形成するために被覆されない領域を酸化させる。
【００４６】
したがって、図７Ａ〜７Ｃに例示される方法は、化学的酸化プロセスの例である。図８Ａ〜８Ｃに例示される方法は、電気化学プロセスの例である。特に、図８Ａ〜８Ｃは、一実施形態により、局部的陽極酸化方法で、シード層の領域を変換する方法を例示している。図７Ａ〜７Ｃと同様に、図８Ａ〜８Ｃに例示される方法は、金属シード層１１５上に、パターン化マスク８０５を形成する工程を伴う。パターン化マスク８０５は、変換される金属シード層１１５の領域８０３を被覆されないままにする。図８Ａ〜８Ｃに例示される局地的陽極酸化方法は更に、マスクされた金属シード層１１５を、ＤＣ電源８０９に接触させる工程を含む。ＤＣ電源８０９は、マスクされた金属シード層１１５に電圧を印加する（例えば、対電極８１１に対して１０〜２０Ｖの電圧）。マスクされた金属シード層１１５の電位が１０〜２０Ｖまで上昇する実施例において、マスクされた金属シード層１１５の電流密度はおよそ１〜４Ａ／ｄｍ２に到達する。図７Ａ〜７Ｃと同様に、陽極酸化方法は、例えば、金属シード層１１５を、酸化溶液８０７に沈めるか、ないしは別の方法で浸漬することなどによって、金属シード層１１５の被覆されていない領域を、酸化溶液８０７に曝させることを含む。酸化溶液８０７は例えば、Ｈ２ＳＯ４、Ｈ２Ｏ２、リン酸、シュウ酸の１又は複数を含み得る。対電極８１１は例えば、マスクされた金属シード層１１５に面するアルミニウムプレートであり得、かつまた酸化溶液８０７に浸漬される。金属シード層１１５が陽極酸化されるとき、金属酸化物は、酸化溶液８０７に曝された領域内に形成される。陽極酸化プロセスによって形成される金属酸化物は、「陽極酸化アルミニウム（ＡＡＯ）」と称され、典型的には多孔質構造を有する。以下でより詳細に記載されるように、多孔質金属酸化物は、金属酸化物領域の特性を変更するために着色されてもよい。例えば、多孔質金属酸化物領域は、レーザー照射の吸収又は反射を増加させる色に着色されてもよい。
【００４７】
したがって、図４Ａ、４Ｂ、５Ａ〜５Ｃ、６Ａ、６Ｂ、７Ａ〜７Ｃ、８Ａ〜８Ｃは、実施形態による、シード層の領域を変換するための例示的な方法を例示している。金属シード層を変換させるための上記の方法のいくつかが組み合わされてもよい。例えば、一実施形態において、図６Ａ及び６Ｂに関して記載されるペーストなどの酸化ペーストが、レーザーと組み合わせて使用されてもよい。他の実施形態は、金属シード層の領域を変換する他の方法を利用してもよい。
【００４８】
図２Ａ及び対応する図３Ｃを参照すると、方法はまた、処理２０６において、金属シード層の変換されていない領域から、太陽電池のための導電性コンタクトを形成する工程を含む。導電性コンタクトの形成は、例えばめっき（例えば、電気めっき）、又は金属シートを配置、溶接、及びパターン化することなど任意の方法による場合がある。図２Ｂ及び２Ｃは、導電性コンタクトを形成するための２つの異なる例示的な方法を含む、太陽電池の製造方法を例示している。
【００４９】
図２Ｂ、及び対応する図９Ａ〜９Ｃを参照し、金属シード層の領域を金属酸化物に変換された後、方法２００Ｂは、処理２０７に続き、例えば、シード層１１５の上にアルミニウムシート９１３の上に配置することなどにより、金属シード層上に第２金属層を形成する。基板の上にアルミニウムシート９１３を配置することを含む実施形態において、方法は、図９Ｂに例示されるように、処理２０９においてアルミニウムシートを金属シード層に結合する工程を更に含む。例示される実施形態において、アルミニウムシートの結合は、レーザー９１５で溶接することによって達成される。レーザー溶接は典型的には、連続的な溶接ではなく、一連の点９１７において金属層を溶接することを含む。１つのこのような実施形態において、一連の点９１７は、変換されていない金属領域１１７に位置する。他の実施形態は、シード層１１５の上に第２金属層を形成する他の方法を含み得る。
【００５０】
方法２００Ｂは次に、図９Ｃに例示されるように、処理２１１において、個別の導電性コンタクト９２１を絶縁するために、アルミニウムシート９１３をパターン化する工程を含む。アルミニウムシート９１３のパターン化は、例えば、レーザー９１８のパターン化、又は金属層をパターン化する他の手段を含み得る。１つのこのような実施形態において、レーザーによるアルミニウムシートのパターン化が、溝９２３を形成し、これは、溝９２３の間に形成される導電性コンタクト９２１を電気的に絶縁する。
【００５１】
したがって、上記のように、太陽電池のいくつかの製造方法は、レーザー処理の使用を含む。このような実施形態において、シード層の変換された領域は、下部の層をレーザーにより損傷から保護する、損傷バリアとして機能し得る。したがって、実施形態により、シード層は、太陽電池をレーザー処理による顕著な損傷から保護するために十分な範囲の厚さを有するが、周りの金属領域の電気的絶縁をもたらすために厚さ全体の変換を可能にするのに十分な薄さである。１つのこのような実施形態において、金属シード層の厚さは、０．３〜２μｍの範囲である。変換された領域は、それらの損傷緩衝としての機能を向上させるために、更に修正されてもよい。例えば、１つのこのような実施形態において、変換された領域は、染料によって着色されるか、又はレーザーからの照射を吸収又は反射するコーティングによってコーティングされる。変換された領域が着色される実施形態において、変換された領域は、染料の吸収を可能にするように多孔質構造を有する。このような多孔質の変換された領域は、例えば、図８Ａ〜８Ｃに関して先に記載された方法などの陽極酸化方法、又は多孔質金属酸化物を形成することができる他のいずれかのプロセスによって形成され得る。
【００５２】
他の実施形態は、変換される領域にわたる、レーザー処理を伴わないことがある。例えば、図２Ｃ及び対応する図１０は、導電性コンタクトを形成するためのめっきを含む、太陽電池の製造方法を例示している。
【００５３】
図１０に例示される実施形態において、金属（例えば、銅）１００１は、処理２１３において、金属シード層１１５の変換されていない領域１１７上にめっきされる。めっきを含む実施形態において、導電性コンタクト１００３を形成するためにレーザー処理が使用されないことがある。変換された領域１１９は、図２Ｃの方法２００Ｃなど、レーザー処理を行わない方法において、損傷緩衝として機能しないことがあるが、変換された領域１１９は、導電性コンタクト１００３のための電気的絶縁をもたらしてもよい。
【００５４】
したがって、緩衝材料として変換されたシード層を備える太陽電池が開示されている。実施形態は、導電性コンタクトのための電気的絶縁、及び局所的損傷緩衝を同時にもたらすことができる、太陽電池製造プロセスをもたらす。
【００５５】
具体的な実施形態が上述されてきたが、これらの実施形態は、特定の特徴に関して単一の実施形態のみが説明される場合であっても、本開示の範囲を限定することを意図するものではない。本開示で提供される特徴の実施例は、別段の定めがある場合を除き、制約的であることよりも、むしろ例示的であることを意図するものである。上記の説明は、本開示の利益を有する当業者には明らかとなるような、代替、修正、及び等価物を包含することを意図するものである。
【００５６】
本開示の範囲は、本明細書で対処される問題のいずれか又はすべてを軽減するか否かにかかわらず、本明細書で（明示的又は暗示的に）開示される、あらゆる特徴又は特徴の組み合わせ、若しくはそれらのあらゆる一般化を含む。したがって、本出願（又は、本出願に対する優先権を主張する出願）の実施の間に、任意のそのような特徴の組み合わせに対して、新たな請求項を形式化することができる。具体的には、添付の請求項を参照して、従属請求項からの特徴を、独立請求項の特徴と組み合わせることができ、それぞれの独立請求項からの特徴を、任意の適切な方式で、単に添付の請求項で列挙される具体的な組み合わせのみではなく、組み合わせることができる。
【００５７】
一実施形態では、太陽電池を製造する方法は、ｐ−ｎ接合を含む基板の上に金属シード層を形成する工程を含む。方法はまた、ｐ−ｎ接合の上の金属シード層の領域を金属酸化物に変換する工程を含む。方法はまた、金属シード層の変換されていない領域から、太陽電池の導電性コンタクトを形成する工程を含む。
【００５８】
一実施形態において、金属シード層を形成する工程は、アルミニウムシード層を形成する工程を含み、金属シード層の領域を変換する工程は、この領域を酸化アルミニウムに変換する工程を含む。
【００５９】
一実施形態において、太陽電池の導電性コンタクトを形成する工程は、金属シード層の上に第２金属層を形成する工程と、レーザーにより変換された金属酸化物領域の上の第２金属層をパターン化して導電性コンタクトを形成する工程とを更に含む。
【００６０】
一実施形態において、第２金属層を形成する工程は、基板の上にアルミニウムシートを配置する工程と、アルミニウムシートを金属シード層に結合する工程とを含む。
【００６１】
一実施形態において、アルミニウムシートを、金属シード層に結合する工程は、アルミニウムシートをレーザー溶接する工程を含む。
【００６２】
一実施形態において、方法は、レーザーからの照射を吸収又は反射するコーティングを、変換された金属酸化物領域に塗布する工程を更に含む。一実施形態において、ｐ−ｎ接合の上の金属シード層の領域を、金属酸化物に変換する工程は、酸素を含む雰囲気においてレーザーにより領域に直接書き込む工程を含む。
【００６３】
一実施形態において、ｐ−ｎ接合の上の金属シード層の領域を金属酸化物へと変換する工程は、酸化コーティングを金属シード層へと塗布する工程と、レーザーにより酸化コーティングを領域に直接書き込む工程とを含む。
【００６４】
一実施形態において、ｐ−ｎ接合の上の金属シード層の領域を金属酸化物に変換する工程は、金属シード層の上にパターン化マスクを形成する工程であって、パターン化マスクは酸化材料を含み、パターン化マスクは変換される金属シード層の領域を被覆する、工程と、金属シード層の上にパターン化マスクを形成した後に、金属シード層を加熱する工程とを含む。一実施形態において、ｐ−ｎ接合の上の金属シード層の領域を金属酸化物に変換する工程は、金属シード層の上にパターン化マスクを形成する工程を含み、パターン化マスクは、変換される金属シード層の領域を被覆されていない状態のままにし、金属シード層の被覆されない領域を酸化溶液に曝す工程を含む。
【００６５】
一実施形態において、方法は、金属シード層の被覆されていない領域を曝しながら、酸化溶液を加熱する工程を更に含む。
【００６６】
一実施形態において、方法は、金属シード層の被覆されていない領域を陽極酸化させる工程を更に含む。
【００６７】
一実施形態において、方法は、レーザーからの照射を吸収又は反射する染料によって、変換された金属酸化物領域を着色する工程を更に含む。
【００６８】
一実施形態において、基板は、単結晶シリコン基板を含み、この単結晶シリコン基板の上方にはｐ型及びｎ型ドープ多結晶シリコン領域が配置されてｐ−ｎ接合を形成しており、金属シード層は、多結晶シリコン領域の上に配置されている。
【００６９】
一実施形態において、基板は、ｐ−ｎ接合を形成する、ｐ型及びｎ型ドープ領域を含む、単結晶シリコン基板を含み、金属シード層は、単結晶シリコン基板のドープ領域の上に配置されている。
【００７０】
一実施形態では、太陽電池はｐ−ｎ接合を有する基板を含む。金属シード層は、基板の上に配置され、金属シード層は、ｐ−ｎ接合の上に配置された酸化領域を含み、酸化領域は、金属シード層の厚さ方向に貫通して延び、導電性コンタクトは、金属シード層の酸化領域の間の金属領域の上に配置されている。
【００７１】
一実施形態において、酸化領域の間の金属領域はアルミニウムを含み、酸化領域は酸化アルミニウムを含む。
【００７２】
ある実施形態では、太陽電池を製造する方法が、相互嵌合した変換された領域のパターンを形成するように、太陽電池の複数のｐ−ｎ接合の上に配置された、シード層の領域を変換する工程であって、変換された領域は、シード層の変換されていない領域を互いに電気的に絶縁させ、太陽電池の製造中にシード層に向けられたレーザーに対するバリアをもたらすように構成され、バリアが複数のｐ−ｎ接合の少なくとも１つがレーザーにより劣化するのを実質的に避けるようにする、工程を含む。
【００７３】
一実施形態において、シード層を変換する工程は、シード層を酸化させる工程を更に含み、変換された領域は、酸化物領域であり、変換されていない領域は非酸化領域である。
【００７４】
一実施形態において、シード層を酸化させる工程は更に、金属シード層を含むシード層を酸化させる工程を含む。
（項目１）
太陽電池を製造する方法であって、
ｐ−ｎ接合を含む基板の上に金属シード層を形成する工程と、
前記ｐ−ｎ接合の上の前記金属シード層の領域を金属酸化物に変換する工程と、
前記金属シード層の変換されていない領域から、前記太陽電池の導電性コンタクトを形成する工程と
を備える、方法。
（項目２）
前記金属シード層を形成する工程は、アルミニウムシード層を形成する工程を有し、前記金属シード層の前記領域を変換する工程は、前記領域を酸化アルミニウムに変換する工程を有する、項目１に記載の方法。
（項目３）
前記太陽電池の導電性コンタクトを形成する工程は、
前記金属シード層の上に第２金属層を形成する工程と、
レーザーにより、前記変換された金属酸化物領域の上の前記第２金属層をパターン化し、前記導電性コンタクトを形成する工程と
を更に有する、項目１に記載の方法。
（項目４）
前記第２金属層を形成する工程は、前記基板の上にアルミニウムシートを配置する工程と、前記アルミニウムシートを前記金属シード層に結合する工程とを含む、項目３に記載の方法。
（項目５）
前記アルミニウムシートを前記金属シード層に結合する工程は、前記アルミニウムシートをレーザー溶接する工程を含む、項目４に記載の方法。
（項目６）
前記レーザーからの照射を吸収又は反射するコーティングを、前記変換された金属酸化物領域に塗布する工程を更に備える、項目３に記載の方法。
（項目７）
前記ｐ−ｎ接合の上の前記金属シード層の前記領域を前記金属酸化物に変換する工程は、
酸素を含む雰囲気において、レーザーで前記領域に直接書き込む工程を有する、項目１に記載の方法。
（項目８）
前記ｐ−ｎ接合の上の前記金属シード層の前記領域を前記金属酸化物に変換する工程は、
酸化コーティングを、前記金属シード層に塗布する工程と、
レーザーにより前記領域の上の前記酸化コーティングに直接書き込みする工程と
を有する、項目１に記載の方法。
（項目９）
前記ｐ−ｎ接合の上の前記金属シード層の前記領域を前記金属酸化物に変換する工程は、
前記金属シード層の上にパターン化マスクを形成する工程であって、前記パターン化マスクは酸化材料を含み、前記パターン化マスクは、変換される前記金属シード層の前記領域を被覆する、工程と、
前記金属シード層の上に前記パターン化マスクを形成した後に、前記金属シード層を加熱する工程と
を有する、項目１に記載の方法。
（項目１０）
前記ｐ−ｎ接合の上の前記金属シード層の前記領域を前記金属酸化物に変換する工程は、
前記金属シード層の上にパターン化マスクを形成する工程であって、前記パターン化マスクは、変換される前記金属シード層の前記領域を被覆されないままにする、工程と、
前記金属シード層の前記被覆されていない領域を酸化溶液に曝す工程と
を有する、項目１に記載の方法。
（項目１１）
前記金属シード層の前記被覆されていない領域を曝しながら、前記酸化溶液を加熱する工程を更に備える、項目１０に記載の方法。
（項目１２）
前記金属シード層の前記被覆されていない領域を陽極酸化させる工程を更に備える、項目１０に記載の方法。
（項目１３）
前記レーザーからの照射を吸収又は反射する染料によって、前記変換された金属酸化物領域を着色する工程を更に備える、項目１２に記載の方法。
（項目１４）
前記基板は単結晶シリコン基板を含み、
前記単結晶シリコン基板の上方にはｐ型及びｎ型ドープ多結晶シリコン領域が配置されて前記ｐ−ｎ接合を形成しており、
前記金属シード層は、前記多結晶シリコン領域の上に配置されている、項目１に記載の方法。
（項目１５）
前記基板は、前記ｐ−ｎ接合を形成する、ｐ型及びｎ型ドープ領域を含む、単結晶シリコン基板を含み、
前記金属シード層は、前記単結晶シリコン基板の前記ドープ領域の上に配置されている、項目１に記載の方法。
（項目１６）
太陽電池であって、
ｐ−ｎ接合を含む基板と、
前記基板の上に配置された金属シード層であって、前記金属シード層は、前記ｐ−ｎ接合の上に配置された酸化領域を含み、前記酸化領域は、前記金属シード層の厚さ方向に貫通して延びる、金属シード層と、
前記金属シード層の前記酸化領域の間の金属領域の上に配置された導電性コンタクトと
を備える、太陽電池。
（項目１７）
前記酸化領域の間の前記金属領域はアルミニウムを含み、前記酸化領域は酸化アルミニウムを含む、項目１６に記載の太陽電池。
（項目１８）
太陽電池を製造する方法であって、
相互嵌合した変換された領域のパターンを形成するように、前記太陽電池の複数のｐ−ｎ接合の上に配置されたシード層の領域を変換する工程であって、前記変換された領域は、前記シード層の変換されていない領域を互いに電気的に絶縁させ、前記太陽電池の製造中に前記シード層に向けられたレーザーに対するバリアをもたらすように構成され、前記バリアが前記複数のｐ−ｎ接合の少なくとも１つが前記レーザーにより劣化するのを実質的に避けるようにする、工程を備える、方法。
（項目１９）
前記シード層を変換する工程は、
前記シード層を酸化させる工程であって、前記変換された領域は、酸化物領域であり、前記変換されていない領域は非酸化領域である、工程を更に有する、項目１８に記載の方法。
（項目２０）
前記シード層を酸化させる工程は、
金属シード層を含む前記シード層を酸化させる工程を更に含む、項目１９に記載の方法。
【図１Ａ】
0006653106.tif 000002
【図１Ｂ】
0006653106.tif 000003
【図２Ａ】
0006653106.tif 000004
【図２Ｂ】
0006653106.tif 000005
【図２Ｃ】
0006653106.tif 000006
【図３Ａ】
0006653106.tif 000007
【図３Ｂ】
0006653106.tif 000008
【図３Ｃ】
0006653106.tif 000009
【図４Ａ】
0006653106.tif 000010
【図４Ｂ】
0006653106.tif 000011
【図５Ａ】
0006653106.tif 000012
【図５Ｂ】
0006653106.tif 000013
【図５Ｃ】
0006653106.tif 000014
【図６Ａ】
0006653106.tif 000015
【図６Ｂ】
0006653106.tif 000016
【図７Ａ】
0006653106.tif 000017
【図７Ｂ】
0006653106.tif 000018
【図７Ｃ】
0006653106.tif 000019
【図８Ａ】
0006653106.tif 000020
【図８Ｂ】
0006653106.tif 000021
【図８Ｃ】
0006653106.tif 000022
【図９Ａ】
0006653106.tif 000023
【図９Ｂ】
0006653106.tif 000024
【図９Ｃ】
0006653106.tif 000025
【図１０】
0006653106.tif 000026