【手続補正書】
【提出日】平成24年2月7日(2012.2.7)
【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】請求項１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１】
基板を使用して太陽電池を製造する方法であって、
前記方法は、
前記基板が注入される真空を創生するステップと、
第１の種を用いて前記基板の第１の表面に第１のイオン注入を行うステップと、
前記基板の前記第１の表面の一部を覆うために、マスクパターンを導入するステップと、
第２の種を用いて前記第１の表面に第２のイオン注入を行うステップであって、それにより、前記基板の前記第１の表面の覆っていない一部のみに前記第２の種を用いてイオン注入を行うステップと、を有し、
前記第１のイオン注入及び前記第２のイオン注入を真空破壊せずに行う、基板を使用して太陽電池を製造する方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１９】
前記基板の前記第２の表面の一部のみに前記第２の種を用いてイオン注入を行うように、前記第２のイオン注入の前に、第２のマスクパターンを導入する、請求項１８に記載の方法。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】発明の名称
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の名称】基板を使用して太陽電池を製造する方法
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】
内部では、基板３００はpn接合３２０を持つように形成される。pn接合は表面に平行でない他の実施例があるけれども、このpn接合は基板３００の上面３０５にほぼ平行であるように示してある。太陽電池は、光子がエミッタ３３０としても知られる高濃度にドープされた領域を通って入るように製造する。いくつかの実施形態では、エミッタ３３０はn型ドープ領域とすることができ、一方、他の実施形態では、エミッタ３３０はp型ドープ領域とすることができる。（半導体のバンドギャップより上の）十分なエネルギーを持つ光子は、半導体材料の価電子帯内の電子を伝導帯に励起することができる。この自由電子と関連するのは、価電子帯内の対応する正に荷電した孔である。外部負荷を駆動することができる光電流を発生するために、これらの電子孔（e-h）対は分離する必要がある。これは、pn接合での内蔵電界を介して行われる。従って、pn接合の空乏領域で発生する任意の電子孔対は、デバイスの空乏領域へ拡散する任意の他の少数キャリアのように、離れ離れになる。入射光子の大多数は、デバイスの表面領域の近くで吸収されるので、エミッタで発生する少数キャリアは、空乏領域に到達し、反対面に流されるために、エミッタの深くまで拡散する必要がある。従って、光発生電流の収集を最大にし、エミッタ内のキャリアの再結合の機会を最小にするために、エミッタ３３０を非常に浅くすることが好適である。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
多少の光子は、エミッタ３３０を通過し、ベース３４０に入る。エミッタ３３０がn型領域であるシナリオでは、ベース３４０はp型ドープ領域である。これらの光子は、関連する孔がベース３４０内にとどまるのに、自由にエミッタ３３０に移るベース３４０内の電子を、励起することができる。あるいは、エミッタ３３０がp型ドープ領域の場合、ベース３４０はn型ドープ領域である。この場合、これらの光子は、関連する孔がエミッタ３３０に移るのに、ベース３４０内にとどまるベース３４０内の電子を、励起することができる。このpn接合の存在により引き起こされる電荷分離の結果として、光子により発生させられる追加のキャリア（電子及び孔）は、回路を完成するため、外部負荷を駆動するために用いることができる。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
外部負荷を介して、エミッタ３３０をベース３４０に外部接続することにより、電流を導き電力を供給することができる。これを実現するために、典型的には金属のコンタクト３５０を、エミッタ３３０及びベース３４０の外部表面に置く。ベースは光子を直接受けないため、典型的に、そのコンタクト３５０ｂは、全外部表面に沿って置く。対照的に、エミッタ３３０の外部表面は、光子を受けるので、コンタクトで完全に覆うことはできない。しかしながら、電子がコンタクトまでの長い距離を進まなければならない場合、太陽電池の直列抵抗が増加して、電力出力を低くする。これらの２つの検討事項（自由電子がコンタクトまで進まなければならない距離及びエミッタ表面３６０の露出部の面積）のバランスをとる試みにおいて、ほとんどのアプリケーションは、指の形のコンタクト３５０ａを用いる。図４は、図３の太陽電池の上面図である。コンタクトは、太陽電池の幅方向に延び、比較的薄くなるように典型的に形成する。このように、自由電子は長距離を進む必要はないが、エミッタの外表面の多くは光子にさらされる。基板の正面側の典型的な指の形のコンタクト３５０ａは、＋／−0.1mmの精度で0.1mmである。これらの指の形のコンタクト３５０ａは、典型的に、互いに１〜５mmの間、離れている。これらの寸法は典型的であるが、他の寸法は可能であり、本明細書で検討する。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
図３に示す実施態様は、基板の両面にコンタクトを必要とするため、光子が通過することができる前面の使用できる面積を減少する。太陽電池４００の第２の実施態様の断面を図６に示す。基本的に、この実施態様の物理的過程は似ており、pn接合が、発生した電子孔対を分離する電界を創生するために、用いられる。しかしながら、前の実施態様でなされたように、全基板のいたる所にpn接合を創生するのではなく、pn接合を基板４００の一部のみに創生する。この実施態様では、負にドープしたシリコン基板４１０を用いることができる。ある実施態様では、もっと負にバイアスをかけられた前面電界（FSF）４２０が、追加のn型ドーパントを前面に注入することにより、創生される。この前面は反射防止材料４３０で覆う。この前面は、表面積を増加するために、鋸歯状の又は非平面の表面を創生するためにエッチングすることがよくある。金属のコンタクト又は指状の物４７０ａ、４７０ｂは、全て、基板の底面に位置付ける。底面のある部分は、エミッタ４４０を創生するために、p型ドーパントで注入することができる。他の部分は、もっと負にバイアスをかけられた裏面電界４５０を創生するために、n型ドーパントで注入する。裏面は、裏面の反射性を高めるために、誘電体層４６０で覆う。金属の指状の物４７０ａは、エミッタ４４０に取り付けて、指状の物４７０ｂは、裏面電界４５０に取り付ける。図７は、裏面のコンタクトの一般的な構造を示す。このタイプの太陽電池は、相互嵌合型バックコンタクト（IBC）太陽電池として知られる。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
太陽電池の製造は、本明細書に開示された方法の使用により、単純化され、コストは減少する。連続注入を真空破壊せずに行うことにより、太陽電池をもっと迅速に製造することができる。さらに、連鎖注入の使用により、太陽電池の製造性能も向上することができる。一実施態様では、２つの注入を行い、同じイオン種を用いるが、２つの注入間で注入エネルギーを変更する。別の実施態様では、基板は、アニールする前に、両表面をひっくり返し注入する。さらに別の実施態様では、１つ以上の異なるマスクを当てて、注入を真空状態を破壊せずに行う。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２１】
プラズマドーピングシステム１００は、プロセスチャンバ１０２内にプラズマ１４０を発生するように構成される源１０１を、さらに含むことができる。源１０１は、プラズマ１４０を発生するために、平面アンテナ１２６及びらせんアンテナ１４６のいずれか又は両方にRFパワーを供給する電源のようなRF源１５０を含むことができる。RF源１５０は、RF源１５０からRFアンテナ１２６、１４６へ送られるパワーを最大にするために、RF源１５０の出力インピーダンスをRFアンテナ１２６、１４６のインピーダンスにマッチさせるインピーダンスマッチングネットワークにより、RFアンテナ１２６、１４６に結合することができる。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２４】
プラズマドーピングシステム１００は、コントローラ１５６及びユーザインターフェースシステム１５８を、さらに含むことができる。コントローラ１５６は、所望の入力／出力機能を行うためにプログラムすることができる、汎用コンピュータ又は汎用コンピュータのネットワークにすることができ、又はそれを含むことができる。コントローラ１５６は、特定用途向け集積回路、他のハード・ワイヤードの又はプログラム可能な電子機器、離散素子回路等のような他の電子回路又は電子部品も含むことができる。コントローラ１５６は、通信機器、データ記憶機器及びソフトウェアも含むことができる。例示の明確化のため、コントローラ１５６は、電源１４８への出力信号のみを供給するとして、かつ、ファラデーセンサ１９９から入力信号を受信するとして、例示する。当業者は、コントローラ１５６が、プラズマドーピングシステム１００の他の構成部品へ出力信号を供給し、同じ構成部品から入力信号を受信することができることを認識するであろう。ユーザインターフェースシステム１５８は、タッチスクリーン、キーボード、ユーザ・ポインティング・デバイス、ディスプレー、プリンタ等のような機器を含むことができ、ユーザが、コントローラ１５６により、コマンド及び／若しくはデータを入力し、並びに／又は、プラズマドーピングシステム１００をモニタすることを可能にする。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２８】
一般に、ビームラインイオン注入装置２００は、イオンビーム２８１を形成するイオンを発生するためのイオン源２８０を含む。イオン源２８０は、イオンチャンバ２８３及びイオン化すべきガスを収容できるガスボックスを含むことができる。ガスはそれをイオン化するイオンチャンバ２８３へ供給される。このようにして形成されるイオンはイオンチャンバ２８３から取り出されて、イオンビーム２８１を形成する。イオンビーム２８１は分解磁石２８２の極の間に向けられる。電源がイオン源２８０の引き出し電極に接続されて、高電流イオン注入装置では、例えば約０．２kVと８０kVとの間の可調整電圧を供給する。こうして、イオン源２８０からの一価のイオンが、この可調整電圧により、約０．２keVから８０keVまでのエネルギーに加速される。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３４】
第１に、異なるエネルギーでの２つ以上の注入を連鎖注入で行うことができる。エネルギーの範囲により、ドーパントのプロファイルの詳細な調整を可能にする。例えば、図３で示すように、前面接触の太陽電池での、エミッタ３３０のドーピング用に、コンタクト３５０ａの接合の短絡を防ぐために、深くより低い線量の注入を行うことができる。太陽電池の表面でのドーパントの高濃度を創生するために、浅くより高い線量の注入を行うこともできる。この注入の組み合わせにより、前面から後面に変わることを減少するドーパントのプロファイルを創生する。そのようなプロファイルは、少数キャリアをpn接合の方へ加速する有向の電界を創生することにより、再結合を最小にすることもできる。特定の実施形態では、図２のビームラインイオン注入装置２００のビームエネルギーは、ビームがプラテン上の太陽電池に達する前に、減速電圧を加えることにより、変更することができる。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３７】
第４に、注入のパターンは、連鎖注入の間に変更することができる。マスクを挿入することにより、又はいくつかのマスクを基板に当てることにより、太陽電池の表面への異なる分布の多数の注入を行うことができる。このマスクは、いくつかの実施形態では、基板の部分を注入からブロックするハードマスク、シャドウマスク又はステンシルマスクとすることができる。特定の実施形態では、図５の太陽電池の前面をドープする。それから、コンタクト領域３７０のみがさらされるように、マスクを基板上に置く。それから、コンタクト領域３７０の導電率を改善するために、より高い線量の第２の注入を行う。別の実施形態では、図６及び７で示すようなIBC太陽電池のｎ＋背面電界は、ｎ＋型ドーパントで注入し、一方、表面の一部を覆うために、マスクを用いる。それから、ｐ＋エミッタのみがさらされる状態にする第２のマスクを用いる。そのようなマスクを図８に示す。マスクの配置後に、ｐ型ドーパントを注入する。異なるマスクでの注入のこの連続により、IBC太陽電池に必要なコンタクトパターンを創生することができる。従って、種の変更と組み合わせると、IBC太陽電池の全ての背面コンタクトドーピングは、同時に行うことができる。任意の実施形態では、コンタクトは、この方法で、太陽電池の前面又は背面のいずれかにドープすることができる。埋め込みコンタクトアプローチは、より高いコストでの同様のドーピングスキームを可能にする。別の実施形態では、ｎ＋＋注入をマスク付きで行い、それから、ｎ＋注入をマスクなしで行う。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図８】
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