(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
通常動作中に太陽を向く前面と、前記前面とは反対側にある裏面と、を有する太陽電池であって、
前記太陽電池は、
ドープ領域上に配置されたポリシリコン層と、
前記ポリシリコン層上に少なくとも部分的に配置された第１金属層であって、前記第１金属層は、前記ドープ領域と整列する、第１金属層と、
前記ポリシリコン層にわたって形成された第１誘電体層であって、少なくとも１つのコンタクト開口部が、前記第１誘電体層を通って形成される、第１誘電体層と、
第１合金及びポリシリコンを含み、前記少なくとも１つのコンタクト開口部の下方に形成され、かつ少なくとも部分的に前記ポリシリコン層を通って形成された導電性充填材であって、前記導電性充填材は、前記第１金属層及び前記ドープ領域を電気的に結合する、導電性充填材と、
を含む、
太陽電池。
【請求項２】
前記ポリシリコン層は、非ドープのポリシリコン層である、
請求項１に記載の太陽電池。
【請求項３】
前記第１誘電体層は、窒化ケイ素を含む、
請求項１または２に記載の太陽電池。
【請求項４】
前記導電性充填材は、０．２から１μｍの範囲の厚さを有する、
請求項１から３のいずれか１項に記載の太陽電池。
【請求項５】
前記導電性充填材は、１０−４Ωｃｍ２未満の接触抵抗率を有する、
請求項１から４のいずれか１項に記載の太陽電池。
【請求項６】
通常動作中に太陽を向く前面と、前記前面とは反対側にある裏面と有する太陽電池であって、
前記太陽電池は、
前記太陽電池の前記裏面上にドープ領域を有するシリコン基板と、
前記ドープ領域上に配置された非ドープのポリシリコン層であって、前記非ドープのポリシリコン層は、第１の厚さを有する、非ドープのポリシリコン層と、
前記非ドープのポリシリコン層の上に少なくとも部分的に配置されたアルミニウム粒子であって、前記アルミニウム粒子は、前記ドープ領域の上に位置合わせされている、アルミニウム粒子と、
第１誘電体層を通って形成された少なくとも１つのコンタクト開口部と、
アルミニウム−シリコン合金を含み、前記少なくとも１つのコンタクト開口部の下方に形成され、かつ前記非ドープのポリシリコン層を通って形成された導電性充填材であって、前記導電性充填材は、前記第１の厚さと等しい厚さ、１０−４Ω／ｃｍ２未満の接触抵抗率を有し、前記アルミニウム粒子及び前記ドープ領域を電気的に結合する、導電性充填材と、
前記アルミニウム粒子上に配置された第２金属層であって、前記アルミニウム粒子及び前記導電性充填材は、前記第２金属層及び前記ドープ領域を電気的に結合する、第２金属層と、
を含む、
太陽電池。
【請求項７】
前記第１の厚さは、０．２から１μｍの範囲である、
請求項６に記載の太陽電池。
【請求項８】
前記第２金属層は、銅、すず、アルミニウム、銀、金、クロム、鉄、ニッケル、亜鉛、ルテニウム、パラジウム、及び白金からなる群から選択される金属を含む、
請求項６または７に記載の太陽電池。
【請求項９】
太陽電池を製造するための方法であって、前記太陽電池は、通常動作中に太陽を向く前面と、前記前面とは反対側にある裏面と、を有し、前記方法が、
ポリシリコン層を前記太陽電池のシリコン基板上に形成する段階であって、前記ポリシリコン層は、前記シリコン基板の少なくとも１つのドープ領域上に形成される段階と、
第１誘電体層を前記ポリシリコン層上に形成する段階と、
少なくとも１つのコンタクト開口部を前記ポリシリコン層上の前記第１誘電体層を通って形成する段階と、
第１金属ペーストを前記コンタクト開口部上に形成する段階であって、前記第１金属ペーストは、前記ドープ領域と電気的に結合される段階と、
前記第１金属ペーストを加熱して第１金属層を形成する段階であって、前記加熱する段階により、第１合金を含む導電性充填材は、前記コンタクト開口部内に形成され、かつ前記ポリシリコン層を通って形成されることが可能になり、前記導電性充填材は、前記第１金属層及び前記ドープ領域を電気的に結合する段階と
を含む、
方法。
【請求項１０】
前記加熱する段階により、前記第１金属ペーストが、前記第１金属ペーストの下方に配置されたポリシリコン層から前記導電性充填材を形成することが可能になる、
請求項９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の相互参照】
【０００１】
本明細書は、２０１３年３月１５日に出願された米国特許仮出願第６１／７９９、１１２号、表題「ＳＴＲＵＣＴＵＲＥＳ  ＡＮＤ  ＭＥＴＨＯＤＳ  ＦＯＲ  ＩＭＰＲＯＶＩＮＧ  ＥＬＥＣＴＲＩＣＡＬ  ＰＲＯＰＥＲＴＩＥＳ  ＯＦ  ＳＯＬＡＲ  ＣＥＬＬＳ」の利益を主張し、これらの開示内容全体は、参照により本明細書に組み入れられる。
【背景技術】
【０００２】
太陽電池として既知の光起電力（ＰＶ）電池は、太陽放射を電気エネルギーに直接変換させるための装置として既知である。一般的に、太陽電池の基板の表面に衝突し、太陽電池の基板に入射する太陽放射は、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、基板のｐ型ドープ領域及びｎ型ドープ領域内に移動し、それによってドープ領域の間に電圧差を生じさせる。ドープ領域は、太陽電池からの電流を、外部回路に方向付けるように、太陽電池上の導電性領域に接続される。ＰＶモジュールなどのアレイ内でＰＶ電池が連結されるとき、すべてのＰＶ電池から集められた電気エネルギーは、特定の電圧及び電流の電力を提供するように、直列で、及び並列配置で連結され得る。
【０００３】
太陽電池のコンタクト形成及びめっき金属に関する改善された手法は、太陽電池の全製造時間を削減し、かつ販売可能な製品の収率を増加させながら、製造工程を削減し、かつ全体的な生産収率を改善し得る。
【図面の簡単な説明】
【０００４】
発明を実施するための形態、及び特許請求の範囲を、同様の参照番号がその全体を通じて同様の要素を指し示す以下の図面と併せて考察し参照することによって、本主題のより完全な理解を得ることができる。
【０００５】
【図１】一部の実施形態による、代表的な太陽電池の断面図を示す。
【０００６】
【図２】一部の実施形態による、図１の代表的な太陽電池のための単一のコンタクト領域の断面図を示す。
【０００７】
【図３】一部の実施形態による、太陽電池のコンタクト領域を形成するための様々な操作の断面図を示す。
【図４】一部の実施形態による、太陽電池のコンタクト領域を形成するための様々な操作の断面図を示す。
【図５】一部の実施形態による、太陽電池のコンタクト領域を形成するための様々な操作の断面図を示す。
【０００８】
【図６】一部の実施形態による、別の代表的な太陽電池の断面図を示す。
【０００９】
【図７】一部の実施形態による、更に別の代表的な太陽電池の断面図を示す。
【００１０】
【図８】一部の実施形態による、図７の代表的な太陽電池のための単一のコンタクト領域の断面図を示す。
【００１１】
【図９】一部の実施形態による、様々な代表的な太陽電池の断面図を示す。
【００１２】
【図１０】一部の実施形態による、太陽電池のコンタクト領域を形成するための様々な代表的な方法のフローチャート図を示す。
【図１１】一部の実施形態による、太陽電池のコンタクト領域を形成するための様々な代表的な方法のフローチャート図を示す。
【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、単なる例に過ぎず、本主題の用途の実施形態、又はそのような実施形態の応用を限定することを意図するものではない。本明細書で用いる場合、「代表的」という語は、「実施例、例、実例としての役割を果たす」ことを意味する。本明細書に代表的として説明した実施は、必ずしも、他の実施よりも好ましいとか有利であると解釈されるべきものではない。更に、上記の技術分野、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、明示又は暗示の何らかの理論に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」への参照を含む。「一実施形態において」又は「ある実施形態において」の語句の出現は、同じ実施形態を必ずしも指すものではない。特定の形状、構造、又は特性は、本開示と適合する任意の適した方法により組み合わせられ得る。
【００１５】
用語について、以下のパラグラフは、本開示（添付の請求項を含む）において見られる用語の定義及び／又は内容を提供する。
【００１６】
「含む」について、この用語には、制約がない。添付の特許請求の範囲で使用されるように、この用語は、追加の構造又はステップを除外しない。
【００１７】
「ように構成される」について、様々なユニット又は構成要素が、タスク（単数及び複数）を実行する「ように構成される」として説明され、又は請求され得る。このような文脈では、「ように構成される」は、ユニット／構成要素が、操作中にこれらのタスク（単数及び複数）を実行する構造を含むことを示すことにより、構造を暗示させるように使用される。この場合、特定のユニット／構成要素がその時点で動作可能でないとき（例えば、オンではない／起動していない）でさえも、タスクを実行するように構成されると言うことができる。ユニット／回路／構成要素が１つ以上のタスクを実行する「ように構成される」ということを引用することは、このユニット／構成要素に関して、３５米国特許法第１１２条第６項を行使しないということが明らかに意図されている。
【００１８】
本明細書で使用される、「第１」「第２」などのこれらの用語は、その後に来る名詞を標識するために使用され、なんらかの種類の順序（例えば、空間的、経時的、論理的など）を意味するものではない。例えば、「第１」誘電体に対する言及は、この誘電体が、順序において第１の誘電体であることを必ずしも意味せず、この用語「第１」は、この誘電体を他の誘電体（例えば、「第２」誘電体）から識別するために使用される。
【００１９】
「基づいて」について、本明細書で使用されるとき、本用語は、判定に影響を及ぼす１つ以上の要因を記載するために使用される。本用語は、判定に影響を及ぼし得る追加の要因を除外しない。すなわち、判定は、これらの要因に単独で、又はこれらの要因の少なくとも一部分に基づき得る。「Ｂに基づいてＡを判定する」の語句を考えると、Ｂは、Ａの判定に影響を及ぼす要因であり得る一方で、このような語句は、Ｃに基づくＡの判定を除外しない。他の例では、Ａは、単独にＢに基づいて判定され得る。
【００２０】
「結合された」−以下の説明では、素子又はノード又は機構がともに「結合される」ことを指す。本明細書で使用する場合、明示的に別段の定めがある場合を除き、「結合された」は、１つの素子／ノード／機構が、別の素子／ノード／機構に直接的又は非直接的に連結される（又は直接的若しくは非直接的にこれらと連絡する）ことを意味し、それは必ずしも機械的である必要はない。
【００２１】
また更に、特定の用語は、参照目的のためだけに以下の説明に用いることがあり、したがって、制限的であることを意図しない。例えば、「上側」、「下側」、「上方」、及び「下方」などの用語は、参照している図における方向を示す。「前部」、「後部」、「後方」、「側部」、「外側」、及び「内側」などの用語は、説明中の構成要素について記述する本文及び関連図面の参照によって明らかにされる、一貫性はあるが任意の基準系内において、構成要素の一部分の向き及び／又は場所を記述するものである。かかる用語は、特に上述した語、それらの派生語、及び類似の意味の語を含み得る。
【００２２】
「層」について、本明細書で使用される場合、層は、連続した領域であり得、又は孔及び／若しくは空隙を備えた領域、並びに／又は太陽電池の全長及び／若しくは全幅を覆わない領域であり得る。
【００２３】
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がなくても、本発明の実施形態を実践することができることが、当業者には明らかであろう。他の例では、本発明の実施形態を不必要に不明瞭にしないために、周知の技術については詳細に説明されない。
【００２４】
本明細書は、まず、本開示のコンタクト領域を含む代表的な太陽電池を説明し、次に本開示のコンタクト領域を形成する代表的な方法を説明する。コンタクト領域の様々な実施形態のより詳細な説明は、全体において提供される。
【００２５】
図１を参照して、通常動作中に太陽を向く前面１０２と、前面１０２とは反対側にある裏面１０４と、を有する太陽電池１００が図示される。太陽電池１００は、第１ドープ領域１１２及び第２ドープ領域１１４を有するシリコン基板１１０を含み得る。シリコン基板は、洗浄、研磨、平坦化及び／又は薄型化され、又はないしは他の方法で処理され得る。ある実施形態では、シリコン基板１１０は、ポリシリコン又は多結晶質シリコンである。
【００２６】
ある実施形態では、第１ドープ領域１１２及び第２ドープ領域１１４は、熱プロセスによって成長させられ得る。ある実施形態では、第１ドープ領域１１２及び第２ドープ領域１１４は、ドーパントをシリコン基板内に従来のドーピングプロセスによって堆積させることにより形成され得る。第１ドープ領域１１２及び第２ドープ領域１１４はそれぞれ、ホウ素等のｐ型ドーパント、又はリン等のｎ型ドーパントに限定されないドープ材料を含み得る。第１ドープ領域１１２及び第２ドープ領域１１４の両方は、それぞれ熱プロセスによって成長させられると記載されるが、ここに記載若しくは引用される任煮の他の形成、堆積、又は成長プロセス操作のように、各層又は物質は、任意の適切なプロセスを使用して形成される。例えば、形成が説明されるところでは、化学蒸着（ＣＶＤ）プロセス、減圧ＣＶＤ（ＬＰＣＶＤ）、常圧ＣＶＤ（ＡＰＣＶＤ）、プラズマ助長ＣＶＤ（ＰＥＣＶＤ）、熱成長、スパッタリング、並びに任意の他の所望の技法が使用される。第１ドープ領域１１２及び第２ドープ領域１１４は、堆積技法、スパッタ、又はインクジェット印刷若しくはスクリーン印刷などの印刷プロセスによって、シリコン基板１１０上に形成され得る。
【００２７】
ある実施形態では、酸化物層は、第１ドープ領域１１２及び第２ドープ領域１１４の上に、両方の領域の保護障壁として機能するように堆積され得る。第１誘電体層１２２が、第１ドープ領域１１２及び第２ドープ領域１１４の上に形成され得る。ある実施形態では、第１誘電体層１２２及び第２誘電体層１２４は、窒化ケイ素を含み得る。
【００２８】
太陽電池１００は、追加の光吸収のための粗面化表面１２０と、粗面化表面１２０の上に形成された第２誘電体層１２４とを含み得る。一部の実施形態では、第１誘電体層１２２及び第２誘電体層１２４の両方は、反射防止コーティングを含み得る。粗面化表面１２０は、入射光を散乱させて太陽電池１００の表面を反射して戻る光の量を減少させる、規則的又は不規則的な形状の表面を有するものであり得る。ある実施形態では、第１誘電体層１２２及び第２誘電体層１２４の両方は、前面１０２上に反射防止コーティング（ＡＲＣ）を、裏面１０４上に裏反射防止コーティング（ＢＡＲＣ）を含み得る。
【００２９】
第１金属層が、第１ドープ領域１１２及び第２ドープ領域１１４にわたるコンタクト領域を通って形成され得る。ある実施形態では、第１金属層は、金属粒子１３０を含む第１金属ペーストを堆積させた後に、第１金属ペーストを加熱することにより形成され得る。一部の実施形態では、金属粒子１３０は、アルミニウム粒子である。加熱する工程の間、金属粒子１３０は、第１ドープ領域１１２及び第２ドープ領域１１４のシリコンと反応し、ドープ領域上にダメージ領域１４０を形成し得る。アルミニウムとシリコンとの反応である、アルミニウム−シリコン反応は、ピット１４２を形成し得る。これらピット１４２は、太陽電池１００の電荷キャリアの耐用期間に対して悪影響をもたらし得、太陽電池の全体的な仕事量を低下させる。
【００３０】
一部の実施形態では、第２金属層１５０は、標準めっきプロセスを使用して第１金属層上に形成され得る。一部の実施形態では、太陽電池１００は、制限するものではないが、裏面コンタクト太陽電池、前面コンタクト太陽電池、単結晶シリコン太陽電池、多結晶シリコン太陽電池及び／又はアモルファスシリコン太陽電池などの太陽電池を含み得る。
【００３１】
図２を参照して、図１の太陽電池の単一のコンタクト領域が示される。第１金属層が金属粒子１３０又はアルミニウム粒子を含む場合、接触抵抗率は、アルミニウム粒子の有孔率に起因して高くなり得る。これらに限定されないが、本明細書では、第１ドープ領域１１２として記載される、アルミニウム粒子とシリコン基板１１０との間のコンタクト場所１３８は小さいので、接触抵抗率は高い。別の注目すべき問題は、シリコン基板１１０上（本明細書に記載では、これらに限定されないが、第１ドープ領域１１２）の反応済み領域すなわちダメージ領域１４０内のピット１４２である。ピット１４２は、バルクシリコン内の電荷の再結合の機会を増加させ、シリコン内での破損又は障害を生じさせ、これにより、太陽電池１００の耐用期間を低下させ得る。接触抵抗率を低減させるための従来の手法は、上述の、第１金属ペーストを高温で加熱することを含み得る。高温での加熱の欠点は、アルミニウムが、第１ドープ領域１１２及び第２ドープ領域１１４からシリコンを溶解させ、太陽電池１００の耐用期間の低下を引き起こさせることである。
【００３２】
図３〜６は、太陽電池上にコンタクト領域を形成するための方法の断面図を示す。１つ以上の方法は、上述の限界を克服することに関する。詳細及び実施形態が、以下に記載される。
【００３３】
図３を参照して、太陽電池のためのコンタクト領域を形成するための方法のステップが示される。本方法は、通常動作中に太陽を向く前面２０２と、前面２０２とは反対側にある裏面２０４と、を有する太陽電池２００を提供することを含み得る。太陽電池２００は、シリコン基板２１０を含み得る。太陽電池２００はまた、第１ドープ領域２１２及び第２ドープ領域２１４を含み得る。太陽電池２００はまた、第１ドープ領域２１２及び第２ドープ領域２１４の上に形成されたポリシリコン層２０６を含み得る。ある実施形態では、ポリシリコン層２０６は、非ドープのポリシリコン層である。ある実施形態では、ポリシリコン層２０６は、ドープポリシリコン層である。第１誘電体層２２２が、ポリシリコン層２０６の上に形成され得る。ある実施形態では、第１誘電体層２２２は、ＢＡＲＣ層であり得る。上述と同様に、第１誘電体層２１２及び第２誘電体層２１４は、窒化ケイ素を含み得る。コンタクト開口部２２６はまた、ウェットエッチング及びアブレーション技術を含む任意の数のリソグラフィープロセスによって、第１ドープ領域２１２及び第２ドープ領域２１４の上に形成され得る。太陽電池２００はまた、シリコン基板２１０上に粗面化表面２２０を含み得、第２誘電体層２２４は、粗面化表面２２０の上に形成され得る。ある実施形態では、第２誘電体層２２４は、ＡＲＣ層であり得る。
【００３４】
図４は、一部の実施形態による、太陽電池のコンタクト領域を形成するための方法の別のステップを示す。方法は、コンタクト開口部２２６の上に、第１金属ペースト、又は金属粒子２３０及び粘着性マトリックス２３２を含む金属ペーストを形成することを含み得る。ある実施形態では、第１金属ペーストは、アルミニウムペースト又はいくつかの他の導電性ペーストであり得る。
【００３５】
図５を参照して、太陽電池のコンタクト領域を形成するための方法の更に別のステップが示される。方法は、第１金属ペーストを加熱すること２２０を含み得、加熱することにより粘着性マトリックス２３２を取り除く。図５では、加熱すること２６０の間の粘着性マトリックスが図示される。ある実施形態では、第１金属ペースト又はアルミニウムペーストを加熱すること２６０は、５５０℃の温度でアニールすることを含む。ある実施形態では、加熱すること２６０は、第１金属ペーストに、第１金属ペーストの下方に配置されたポリシリコン層２０６を消費して導電性充填材２４０を形成することを可能にする。図５では、加熱すること２６０の間の導電性充填材２４０が図示される。ある実施形態では、導電性充填材２４０は、他の例の中でも特に、アルミニウム粒子、シリコン粒子及び／又はアルミニウムーシリコン合金粒子を含む。ある実施形態では、導電性充填材は、第１合金であり得る（例えば、アルミニウムーシリコン合金）。一部の実施形態では、加熱すること２６０は、第１金属ペースト又はアルミニウムーシリコン合金粒子が、調節可能に第１金属ペーストの下方に配置されたポリシリコン層２０６を消費することを可能にする。ある実施形態では、以下の図６で図示される導電性充填材２４０は、０．２〜１μｍの範囲の厚さを有し得る。一部の実施形態では、導電性充填材２４０は、これらに限定されないが、１０−４Ωｃｍ２未満の接触抵抗率を有し得る。第２金属層２５０は、金属化及び／又はめっきプロセスを使用して第１金属層上に形成され得る。
【００３６】
図６は、太陽電池のコンタクト領域を形成するための方法の更に別のステップを示す。ある実施形態では、太陽電池は、金属粒子２３０を含む第１金属層、及び第１金属層と第１ドープ領域２１２及び第２ドープ領域２１４との間に形成された導電性充填材２４０を含み得る。ある実施形態では、第１金属層２３０は、アルミニウムであり得る。ある実施形態では、第２金属層２５０は、第１金属層上に形成され得、ここで、第１金属層及び導電性充填材２４０は、第１ドープ領域２１２及び第２ドープ領域２１４と第２金属層２５０との間に電気的接続を提供する。ある実施形態では、第２金属層２５０は、他の例の中では特に、銅、すず、アルミニウム、銀、金、クロム、鉄、ニッケル、亜鉛、ルテニウム、パラジウム、及び／又は白金であり得る。第２金属層２５０は、金属化及び／又はめっきプロセスを使用して第２金属層２５０上に形成され得る。
【００３７】
図７を参照して、別の太陽電池の断面図が図示される。ある実施形態では、第３金属層２５２は、図６の太陽電池２００上に形成され得る。ある実施形態では、第３金属層２５２は、他の例の中では特に、銅、すず、アルミニウム、銀、金、クロム、鉄、ニッケル、亜鉛、ルテニウム、パラジウム、及び／又は白金であり得る。
【００３８】
図８を参照して、図７の太陽電池の単一のコンタクト領域が示される。図２の太陽電池の第１コンタクト場所１３８と、シリコン基板２１０との電気的接続をする合計領域（これらに限定されないが、本明細書では、第１ドープ領域２１２として記載の）とは対照的に、図８に示される第１コンタクト場所２４４と、図８で示されるシリコン基板２１０との電気的接続する合計領域は、増加される。図２と異なり、図８は、ポリシリコン層２０６を通って、又は少なくとも部分的にポリシリコン層２０６を通って形成され、かつ金属粒子２３０と第１ドープ領域２１２との間に形成された導電性コンタクト２４０を図示し、金属粒子２３０は、第２コンタクト場所２３８において導電性コンタクト２４０と接している。また図２と対照的に、電気的接続する合計面積の増加により、第１金属層の金属粒子２３０と、シリコン基板２１０との間の接触抵抗率は低減される。ある実施形態では、シリコン基板２１０内のピットもまた、低減され得る。したがって、図３〜８に図示されるコンタクト領域は、増加された合計コンタクト面積、低減された接触抵抗率及び、シリコン基板２１０の低減されたピットを提供し得る。
【００３９】
図９は、一部の実施形態による、通常動作中に太陽を向く前面４０２と、前面４０２とは反対側にある裏面４０４とを有する更に別の太陽電池４００を図示する。太陽電池４００は、第１ドープ領域４１２及び第２ドープ領域４１４を有するシリコン基板４１０を含み得る。ある実施形態では、第１ドープ領域４１２及び第２ドープ領域４１４は、熱プロセスによって成長させられ得る。第１ドープ領域４１２及び第２ドープ領域４１４はそれぞれ、ホウ素等のｐ型ドーパント、又はリン等のｎ型ドーパントに限定されないドープ材料を含み得る。第１誘電体層４２２が、第２ドープ領域４１４の上に形成され得る。第２誘電体層４２４が、第１ドープ領域４１２の上に形成され得る。太陽電池４００は、追加の光吸収のための粗面化表面４２０と、粗面化表面４２０の上に形成された第２誘電体層４２４とを含み得る。ある実施形態では、太陽電池は、金属粒子４３０を含む第１金属層と、第１金属層と第１ドープ領域４１２及び第２ドープ領域４１４との間に形成された導電性充填材４４０とを含み得る。ある実施形態では、導電性充填材４４０は、ポリシリコン層４０６を少なくとも部分的に通って形成され得る。ある実施形態では、第２金属層４５０は、第１金属層上に形成され得、ここで、第１金属層及び導電性充填材４４０は、第１ドープ領域４１２及び第２ドープ領域４１４と第２金属層４５０との間に電気的接続を提供する。
【００４０】
一部の実施形態では、太陽電池４００は、第２金属層４５０上に形成された第３金属層４５２を含み、ここで、導電性充填材４４０、第１金属層及び第２金属層４５０は、第１ドープ領域４１２及び第２ドープ領域４１４と、第３金属層４５２との間の電気的接続を提供する。ある実施形態では、第２金属層４５０及び／又は第３金属層４５２は、特に、銅、すず、アルミニウム、銀、金、クロム、鉄、ニッケル、亜鉛、ルテニウム、パラジウム、及び／又は白金であり得る。第２金属層４５０及び／又は第３金属層４５２は、めっきプロセスを使用して形成され得る。
【００４１】
図１０を参照して、太陽電池のコンタクト領域を形成するための方法を図示するフローチャートが示される。
【００４２】
５０１において、本方法は、通常動作中に太陽を向く前面と、前面と反対の裏面と、シリコン基板とを有する太陽電池を提供することを含む。
【００４３】
５０２において、ポリシリコン層は、太陽電池のシリコン基板上に形成され得、ここで、ポリシリコン層は、シリコン基板の少なくとも１つのドープ領域上に形成される。
【００４４】
５０３において、第１誘電体層が、ポリシリコン層上に形成され得る。
【００４５】
５０４において、少なくとも１つのコンタクト開口部は、ポリシリコン層上の第１誘電体層を通って形成され得る。
【００４６】
５０５において、第１金属層が、コンタクト開口部上に形成され得る。
【００４７】
５０６において、第１金属ペーストは、加熱され、第１金属層を形成し得、この加熱により、第１合金を含む導電性充填材が、コンタクト開口部内に形成され、かつポリシリコン層を通って又は少なくとも部分的に通って形成され、充填材は、第１金属層とドープ領域とを電気的に結合する。
【００４８】
図１１は、太陽電池のコンタクト領域を形成するための別の方法を示すフローチャートを図示する。
【００４９】
５１１において、本方法は、通常動作中に太陽を向く前面と、前面と反対の裏面と、シリコン基板とを有する太陽電池を提供することを含み得る。
【００５０】
５１２において、第１の厚さを有する非ドープのポリシリコン層は、太陽電池のシリコン基板上に堆積され得、ここで、非ドープのポリシリコン層は、太陽電池の裏面上のシリコン基板の少なくとも１つのドープ領域上に形成され得る。
【００５１】
５１３において、第１誘電体層が、ポリシリコン層上に堆積され得る。
【００５２】
５１４において、少なくとも１つのコンタクト開口部は、非ドープのポリシリコン層上の第１誘電体層を通って形成され得る。
【００５３】
５１５において、アルミニウムペーストは、コンタクト開口部上に堆積され得、ここで、アルミニウムペーストは、ドープ領域と電気的に結合される。
【００５４】
５１６において、アルミニウムペーストは、アルミニウム層を形成するように硬化され得る。
【００５５】
５１７において、アルミニウム層及びシリコン基板が、５５０℃の温度でアニールされ得ることにより、アルミニウム層が、アルミニウム層の下方に配置されたポリシリコン層は消費して導電性充填材を形成する。ある実施形態では、導電性充填材は、アルミニウムーシリコン合金を含み得る。ある実施形態では、導電性充填材は、第１の厚さと等しい厚さを有し、かつアルミニウム層とドープ領域との電気的結合を有し得る。
【００５６】
５１８において、第２金属層は、第１金属層上に形成され得、ここで、導電性充填材及びアルミニウム層はドープ領域を第２金属層に電気的に結合する。
【００５７】
特定の実施形態は、上述されてきたが、これらの実施形態は、たとえ単一の実施形態のみが特定の形態に対して記載されている場合でも、本発明の範囲を制限することは意図されない。本開示における形態の例は、他に明記されない限り、限定するよりもむしろ例示されることを意図する。上述の説明は、本開示の利益を有する当業者には明らかであろうそのような代替例、修正案、及び均等物を包含することを意図する。
【００５８】
本開示において対処される問題のいずれか又は全てを軽減するかどうかにかかわらず、本開示の範囲は、本明細書中に（明示的に又は暗黙的にのいずれかで）開示された任意の特徴又は任意の特徴の組み合わせ、又は任意の一般化を含む。したがって、新しい請求項は、任意のこのような特徴の組み合わせに対する本出願（又はその優先権を主張する明細書）の手続中に考案され得る。具体的には、添付の特許請求の範囲を参照して、従属請求項からの特徴は、各独立請求項からの特徴と組み合され得、各独立請求項からの特徴は、それらの任意の適切な方法で組み合わされ得、かつ単に添付の特許請求の範囲に列挙された特定の組み合わせで組み合わせられ得ない。
［項目１］
通常動作中に太陽を向く前面と、前記前面とは反対側にある裏面と、を有する太陽電池であって、前記太陽電池は、
ドープ領域上に配置されたポリシリコン層と、
前記ポリシリコン層上に少なくとも部分的に配置された第１金属層であって、前記第１金属層は、前記ドープ領域と整列する、第１金属層と、
前記ポリシリコン層にわたって形成された第１誘電体層であって、少なくとも１つのコンタクト開口部が、前記第１誘電体層を通って形成される、第１誘電体層と、
第１合金及びポリシリコンを含み、前記少なくとも１つのコンタクト開口部の下方に形成され、かつ少なくとも部分的に前記ポリシリコン層を通って形成された導電性充填材であって、前記導電性充填材は、前記第１金属層及び前記ドープ領域を電気的に結合する、導電性充填材と、を含む、太陽電池。
［項目２］
前記ポリシリコン層は、非ドープのポリシリコン層である、項目１に記載の太陽電池。
［項目３］
前記第１誘電体層は、窒化ケイ素を含む、項目１に記載の太陽電池。
［項目４］
前記シリコン基板は、ｎ型バルクシリコン及びｐ型バルクシリコンからなる群から選択される材料を含む、項目１に記載の太陽電池。
［項目５］
前記ドープ領域は、ｎ型ドープシリコン及びｐ型ドープシリコンからなる群から選択される材料を含む、項目１に記載の太陽電池。
［項目６］
前記ドープ領域は、リン及びホウ素からなる群から選択されるドーパントを含む、項目１に記載の太陽電池。
［項目７］
前記導電性充填材は、アルミニウム粒子、シリコン粒子、及びアルミニウムーシリコン合金粒子からなる群から選択される材料を含む、項目１に記載の太陽電池。
［項目８］
前記導電性充填材は、０．２〜１μｍの範囲の厚さを有する、項目１に記載の太陽電池。
［項目９］
前記導電性充填材は、１０−４Ωｃｍ２未満の接触抵抗率を有する、項目１に記載の太陽電池。
［項目１０］
前記第１金属層は、アルミニウムを含む、項目１に記載の太陽電池。
［項目１１］
第１金属層上に配置された第２金属層を更に含み、前記第１金属層及び導電性充填材は、前記第２金属層及び前記ドープ領域を電気的に結合する、項目１に記載の太陽電池。
［項目１２］
前記第２金属層は、銅、すず、アルミニウム、銀、金、クロム、鉄、ニッケル、亜鉛、ルテニウム、パラジウム、及び白金からなる群から選択される金属を含む、項目１１に記載の太陽電池。
［項目１３］
通常動作中に太陽を向く前面と、前記前面とは反対側にある裏面と有する太陽電池であって、前記太陽電池は、
前記太陽電池の前記裏面上にドープ領域を有するシリコン基板と、
前記ドープ領域上に配置された非ドープのポリシリコン層であって、前記非ドープのポリシリコンは、第１の厚さを有する、非ドープのポリシリコン層と、
前記非ドープのポリシリコン層の上に少なくとも部分的に配置されたアルミニウム粒子であって、前記アルミニウム粒子は、前記ドープ領域の上に位置合わせされている、アルミニウム粒子と、
第１誘電体層を通って形成された少なくとも１つのコンタクト開口部と、
アルミニウム−シリコン合金を含み、前記少なくとも１つのコンタクト開口部の下方に形成され、かつ前記非ドープのポリシリコン層を通って形成された導電性充填材であって、前記導電性充填材は、前記第１の厚さと等しい厚さ、１０−４Ω／ｃｍ２未満の接触抵抗率を有し、前記アルミニウム粒子及び前記ドープ領域を電気的に結合する、導電性充填材と、
前記アルミニウム粒子上に配置された第２金属層であって、前記アルミニウム粒子及び前記導電性充填材は、前記第２金属層及び前記ドープ領域を電気的に結合する、第２金属層と、を含む、太陽電池。
［項目１４］
前記第１の厚さは、０．２〜１μｍの範囲である、項目１３に記載の太陽電池。
［項目１５］
前記第２金属層は、銅、すず、アルミニウム、銀、金、クロム、鉄、ニッケル、亜鉛、ルテニウム、パラジウム、及び白金からなる群から選択される金属を含む、項目１３に記載の太陽電池。
［項目１６］
太陽電池のコンタクト領域を製造するための方法であって、前記太陽電池は、通常動作中に太陽を向く前面と、前記前面とは反対側にある裏面と、を有し、前記方法が、
ポリシリコン層を前記太陽電池のシリコン基板上に形成することであって、前記ポリシリコン層は、前記シリコン基板の少なくとも１つのドープ領域上に形成される、ことと、
第１誘電体層を前記ポリシリコン層上に形成することと、
少なくとも１つのコンタクト開口部を前記ポリシリコン層上の前記第１誘電体層を通って形成することと、
第１金属ペーストを前記コンタクト開口部上に形成することであって、前記第１金属ペーストは、前記ドープ領域と電気的に結合される、ことと、
前記第１金属ペーストを加熱して第１金属層を形成することであって、前記加熱することにより、第１合金を含む導電性充填材は、前記コンタクト開口部内に形成され、かつ前記ポリシリコン層を通って形成されることが可能になり、前記導電性充填材は、前記第１金属層及び前記ドープ領域を電気的に結合する、こととを含む、方法。
［項目１７］
前記第１金属ペーストが、アルミニウムペーストである、項目１６に記載の方法。
［項目１８］
前記第１金属ペーストを加熱することが、５５０℃の温度でアニールすることを含む、項目１６に記載の方法。
［項目１９］
前記加熱することにより、前記第１金属ペーストが、前記第１金属ペーストの下方に配置されたポリシリコン層を消費することが可能になる、項目１６に記載の方法。
［項目２０］
前記ポリシリコン層は、非ドープのポリシリコン層である、項目１６に記載の方法。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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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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