(57)【要約】光起電力電池は、ケイ素を含み、裏面領域を含む底基板を備える。第１の電極が、その上に配設され、裏面領域で電気通信し、かつ過半量で第１の電極中に存在する第１の金属を含む。第２の電極は、裏面領域から離間配置され、裏面領域が、第２の電極と物理的に接触をしないようにする。第２の電極は、第１の電極と電気的に接触している。第２の電極は、ポリマーと、過半量で第２の電極中に存在する第２の金属と、第１及び第２の金属とは異なる第３の金属と、を含む。第３の金属は約３００℃を超えない融解温度を有する。裏面領域は、第１の電極を介して、第２の電極と電気通信する。ＰＶ電池を形成する方法もまた提供される。
2015505161.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光起電力電池であって、
ケイ素を含み、裏面領域を含む底基板と、
前記底基板の前記裏面領域上に配設され、外側表面を有する第１の電極であって、前記電極が前記底基板の前記裏面領域と電気的に接触し、過半量で前記電極中に存在する第１の金属を含む、第１の電極と、
前記底基板の前記裏面領域から離間配置される第２の電極であって、前記底基板の前記裏面領域が、前記第２の電極と物理的に接触せず、前記第２の電極が、前記第１の電極と電気的に接触するようにする、第２の電極と、を備え、
前記第２の電極が、
ポリマーと、
過半量で前記第２の電極中に存在する第２の金属と、
前記電極の前記第１の金属及び前記第２の電極の前記第２の金属とは異なる第３の金属であって、約３００℃を超えない融解温度を有する、第３の金属と、を含み、
前記底基板の前記裏面領域が、前記電極を介して前記第２の電極と電気通信する、光起電力電池。
【請求項２】
光起電力電池であって、
ケイ素を含み、裏面領域を含む底基板と、
前記底基板の前記裏面領域上に配設され、外側表面を有する第１の電極であって、前記電極が前記底基板の前記裏面領域と電気的に接触し、過半量で前記電極中に存在する第１の金属を含む、第１の電極と、
前記底基板の前記裏面領域から離間配置される第２の電極であって、前記底基板の前記裏面領域が、前記第２の電極と物理的に接触せず、前記第２の電極が、前記電極と電気的に接触するようにする、第２の電極と、を備え、
前記第２の電極が、約３００℃を超えない温度で、前記第２の電極が前記温度で形成されることを可能にする組成物から形成され、前記組成物が、
ポリマーと、
過半量で前記第２の電極中に存在する第２の金属と、
前記電極の前記第１の金属及び前記第２の電極の前記第２の金属とは異なる第３の金属と、を含み、
前記底基板の前記裏面領域が、前記電極を介して前記第２の電極と電気通信する、光起電力電池。
【請求項３】
光起電力電池であって、
ケイ素を含み、ｎ型ドープ領域及び／又はｐ型ドープ領域から選択される裏面領域を含む底基板と、
前記底基板の前記裏面領域上に配設され、外側表面を有する第１の電極であって、前記電極が前記底基板の前記裏面領域と電気的に接触し、過半量で前記電極中に存在するアルミニウム及び／又は銀を含む第１の金属を含む、第１の電極と、
前記底基板の前記裏面領域から離間配置される第２の電極であって、前記底基板の前記裏面領域が、前記第２の電極と物理的に接触せず、前記第２の電極が、前記電極と電気的に接触するようにする、第２の電極と、を備え、
前記第２の電極が、
エポキシ、アクリル、又はそれらの組み合わせを含むポリマーと、
過半量で前記第２の電極中に存在する銅又は銀を含む第２の金属と、
はんだを含む第３の金属であって、前記はんだが約３００℃を超えない融解温度を有する、第３の金属と、を含み、
前記底基板の前記裏面領域が、前記第１の電極を介して前記第２の電極と電気通信する、光起電力電池。
【請求項４】
前記裏面領域が、裏面ドープ領域として更に画定される、請求項１〜３のいずれか一項に記載の光起電力電池。
【請求項５】
前記底基板が、前記裏面ドープ領域の反対側にある上部ドープ領域を含む、請求項４に記載の光起電力電池。
【請求項６】
前記底基板の前記裏面領域が、ｎ型ドープ領域及び／又はｐ型ドープ領域である、請求項１〜５のいずれか一項に記載の光起電力電池。
【請求項７】
前記底基板の前記領域（複数可）上に配設された不動態化層を更に備え、前記不動態化層が、ＳｉＯｘ、ＺｎＳ、ＭｇＦｘ、ＳｉＮｘ、ＳｉＣＮｘ、ＡｌＯｘ、ＴｉＯ２、透明導電酸化物（ＴＣＯ）、又はこれらの組み合わせを含む、請求項１〜６のいずれか一項に記載の光起電力電池。
【請求項８】
前記電極の前記第１の金属が、アルミニウム及び／又は銀を含み、前記第２の電極の第２の金属が、銅又は銀を含み、前記第２の電極の前記第３の金属が、はんだを含む、請求項１〜７のいずれか一項に記載の光起電力電池。
【請求項９】
前記電極の前記第１の金属が、アルミニウム及び／又は銀を含み、前記第２の電極の前記第２の金属が銅を含む、請求項１〜８のいずれか一項に記載の光起電力電池。
【請求項１０】
前記第２の電極の前記はんだが、錫合金を含み、前記第２の電極の前記ポリマーが、エポキシ、アクリル、又はそれらの組み合わせを含む、請求項１〜９のいずれか一項に記載の光起電力電池。
【請求項１１】
前記第２の電極が、
前記第２の金属としての銅粉末と、
前記第３の金属として、前記銅粉末の融解温度よりも低い温度で融解するはんだ粉末と、
前記ポリマー、又は前記ポリマーを得るために重合可能なモノマーと、を含む組成物から形成される、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の光起電力電池。
【請求項１２】
前記第２の電極が、パッド又はブスバーである、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の光起電力電池。
【請求項１３】
第２の電極が、直接はんだ付け可能である、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の光起電力電池。
【請求項１４】
第１の電極が少なくとも１つの孔を画定し、第２の電極が、前記底基板との電気的接触のために、前記少なくとも１つの孔の上、かつ少なくとも部分的にその中に配設される、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の光起電力電池。
【請求項１５】
エミッタラップスルー（ＥＷＴ）光起電力電池として更に画定され、前記底基板が、複数の接触孔を画定し、前記第２の電極が、第２の電極が前記接触孔のそれぞれの中に配設される、複数の第２の電極として更に画定される、請求項１〜１４のいずれか一項に記載の光起電力電池。
【請求項１６】
金属化ラップスルー（ＭＷＴ）光起電力電池として更に画定され、前記底基板が、複数の接触孔を画定し、前記第２の電極が、前記接触孔のそれぞれの中に配設され、前記底基板の反対側に配設された複数のフィンガーと接触する、複数の第２の電極として更に画定される、請求項１〜１５のいずれか一項に記載の光起電力電池。
【請求項１７】
請求項１〜１６のいずれか一項に記載の複数の前記光起電力電池を備え、前記光起電力電池の前記第２の電極と物理的に接触する少なくとも１つのリボンを更に備え、前記光起電力電池が、前記リボンを介して相互に電気通信するようにする、光起電力電池モジュール。
【請求項１８】
光起電力電池を形成する方法であって、前記光起電力電池が、ケイ素を含み、裏面領域を含む底基板と、前記底基板の前記裏面領域上に配設され、外側表面を有する第１の電極であって、前記底基板の前記裏面領域と電気的に接触し、過半量で前記第１の電極中に存在する第１の金属を含む、第１の電極と、前記裏面領域から離間配置され、前記第１の電極と電気的に接触する、第２の電極と、を備え、前記方法が、
前記第１の電極の外側表面に組成物を適用して、前記底基板の前記裏面領域が、層と物理的に接触しないように、前記層を形成する工程と、
約３００℃を超えない温度に前記層を加熱して、前記第２の電極を形成する工程と、を含み、
前記組成物が、
ポリマーと、
過半量で前記組成物中に存在する第２の金属と、
前記第１の電極の前記第１の金属及び前記組成物の前記第２の金属とは異なる第３の金属と、を含み、
前記底基板の前記裏面領域が、前記第１の電極を介して前記第２の電極と電気通信する、方法。
【請求項１９】
前記第１の電極の前記第１の金属がアルミニウム及び／又は銀を含み、前記組成物の前記第２の金属が銅又は銀を含み、前記組成物の前記第３の金属がはんだを含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記組成物を適用することが、前記第１の電極の前記外側表面に前記組成物を印刷して、前記第２の電極を画定することとして、更に定義される、請求項１８又は１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記組成物を適用することが、前記第１の電極の前記外側表面に前記組成物を電気化学的に堆積させて、前記第２の電極を画定することとして、更に定義される、請求項１８又は１９に記載の方法。
【請求項２２】
組成物が、
前記第２の金属としての銅粉と、
前記第３の金属のように、前記銅粉の融解温度よりも低い温度で融解するはんだ粉末と、
前記ポリマー、又は前記ポリマーを得るために重合可能なモノマーと、を備える、請求項１８〜２１のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の相互参照）
本出願は、２０１１年１２月１３日に出願の米国特許仮出願第６１／５６９，９７７号の利益を主張するものであり、参照することによりその全体が本明細書に組み込まれる。
【０００２】
（発明の分野）
本発明は、概して、光起電力（ＰＶ）電池及びＰＶ電池を形成する方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
裏面の金属化は、輸送及び電荷担体の輸送を可能にする光起電力（ＰＶ）電池の重要な態様である。金属化は、一般に、電極の形態（例えば、アルミニウムの一層）であり、典型的には、銀（Ａｇ）から形成される接触を含む。接触は、裏面層を通して配設される。接触は、ブスバー又はパッドの形態であり得る。タブ付け、例えば、リボンは、複数のＰＶ電池を一緒に（例えば、直列に）接続するために、接触にはんだ付けされる。典型的には、接触は、銀の卓越した伝導性のため、主要な成分としてＡｇを含むペーストを使用して形成される。残念ながら、そのような金属化は、接点、及びＰＶ電池の他の構成要素（例えば、フィンガー）に存在するＡｇに依存するため、全体的な製造費用のかなりの部分を占める。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
したがって、改善されたＰＶ電池及びその形成方法を提供する機会が依然として存在する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、光起電力（ＰＶ）電池を提供する。ＰＶ電池は、ケイ素を含む底基板を備え、かつ裏面領域を含む。第１の電極は、底基板の裏面領域に配設され、外側表面を有する。第１の電極は、底基板の裏面領域と電気的に接触する。第１の電極は、過半量で第１の電極中に存在する第１の金属を含む。第２の電極は、底基板の裏面領域が、第２の電極と物理的に接触しないように、底基板の裏面領域から離間配置される。第２の電極は、第１の電極と電気的に接触する。第２の電極は、ポリマーを含む。第２の電極は、過半量で第２の電極中に存在する第２の金属を更に含む。第２の電極は、第１の電極中の第１の金属、及び第２の電極中の第２の金属とは異なる第３の金属を更に含む。第３の金属は、約３００℃を超えない融解温度を有する。底基板の裏面領域は、第１の電極を介して第２の電極と電気通信する。
【０００６】
本発明はまた、本発明のＰＶ電池を形成する方法も提供する。本方法は、第１の電極の外側表面に組成物を適用して、層を形成するする工程を含む。底基板の裏面領域は、層と物理的に接触しない。本方法は、約３００℃を超えない温度まで層を加熱して、第２の電極を形成する工程を更に含む。組成物は、ポリマーと、過半量で組成物中に存在する第２の金属と、第３の金属とを含む。底基板の裏面領域は、第１の電極を介して第２の電極と電気通信する。本発明のＰＶ電池は、多くの異なる波長の光を電気に変換するために使用されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
添付の図面と関連付けて考慮すれば、以下の詳細な説明を参照することにより、本発明が更に理解され、本発明は容易に認識され得る。
【図１Ａ】底基板、不動態化層、フィンガー、及び一対のブスバーを含む、ＰＶ電池の一実施形態の正面図である。
【図１Ｂ】底基板、第１の電極、及び接触パッドとして構成される３組の第２の電極を含む、ＰＶ電池の一実施形態の裏面図である。
【図２】底基板の裏面ドープ領域、第１の電極、及び第２の電極を示す、図１Ｂの線２−２に沿った部分的な側面断面図である。
【図３】底基板の裏面ドープ領域、第１の電極のグリッド又は配列、不動態化層、及び第２の電極を含む、ＰＶ電池の一実施形態の側面断面図である。
【図４】底基板の裏面ドープ領域、局所的接触を有する第１の電極、不動態化層、及び第２の電極を示す、ＰＶ電池の一実施形態の部分的な側面断面図である。
【図５】局所的裏面ドープ領域を有する底基板、局所的接触を有する第１の電極、不動態化層、及び第２の電極を示す、ＰＶ電池の一実施形態の部分的な側面断面図である。
【図６】エミッタラップスルー（ＥＷＴ）電池の一実施形態として、局所的裏面ドープ領域及び巻き付けドープ領域を有する底基板、局所的接点を有する第１の電極、不動態化層、並びに第２の電極を示す、ＰＶ電池の別の実施形態の部分的な断面側面図である。
【図７】くし型バックコンタクト（ＩＢＣ）電池の一実施形態として、局所的裏面ドープ領域を有する底基板、局所的接点を有する第１の電極、不動態化層、及び第２の電極を示す、ＰＶ電池の別の実施形態の部分的な断面側面図である。
【図８】底基板の上部ドーブ領域と、不動態化層と、フィンガーと、及びブスバーのうちの１つと、を有する、ＰＶ電池の別の実施形態を示す図１の線２−２に沿った部分的な側面断面図である。
【図９】底基板の上部及び裏面ドープ領域、不動態化層、フィンガー、第１の電極、一対のブスバー、及び一対の第２の電極を示す、ＰＶ電池の一実施形態の部分的な斜視断面図である。
【図１０】ＰＶセルの第２の電極及びブスバーを形成するために有用な組成物のポリマー硬化及びはんだリフローを示す図である。
【図１１Ａ】底基板、孔を画定する第１の電極、第１の電極の上に配設され、かつ孔を介して底基板と接触する第２の電極を含む、ＰＶ電池の一実施形態の裏面略図である。
【図１１Ｂ】図２０ＡのＰＶ電池の側面略図である。
【図１２Ａ】底基板、複数の孔を画定する第１の電極、及び第１の電極の上に配設され、かつ孔を介して底基板と接触する第２の電極を含む、ＰＶ電池の一実施形態の裏面略図である。
【図１２Ｂ】図２０ＡのＰＶ電池の側面略図である。
【図１３】底基板、くし型フィンガー、及び一対のブスバーを含むＰＶ電池の一実施形態の裏面略図である。
【図１４】比較及び本発明の実施例の電池効率（ＮＣｅｌｌ）を示すボックスグラフである。
【図１５】エチレン酢酸ビニル及びシリコーン封入剤を伴う、比較及び本発明の実施例の開回路電圧（Ｖｏｃ）を示すボックスグラフである。
【図１６】アンペア（Ａ）及びボルト（Ｖ）を用いて、比較及び本発明の実施例のＩ−Ｖ（又はＩ−Ｕ）特性を示すグラフである。
【図１７】比較及び本発明の実施例の効率の割合を示すボックスグラフである。
【図１８】比較及び本発明の実施例のＪｓｃを示す別のボックスグラフである。
【図１９】比較及び本発明の実施例のＶｏｃを示す別のボックスグラフである。
【図２０】本発明のタブ付きブスバー、フィンガー、及び不動態化層を示す（図面形態に変換された）断面の光学顕微鏡写真である。
【図２１】湿熱劣化後の比較及び本発明の実施例のＪｓｃを示す線グラフである。
【図２２】湿熱劣化後の比較及び本発明の実施例のＶｏｃを示す線グラフである。
【図２３】湿熱劣化後の比較及び本発明の実施例のシート抵抗率（ｒｓ）を示す線グラフである。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
同様の数字が、いくつかの図を通して同様の部分を示している図面を参照すると、太陽光発電（ＰＶ）セルの実施形態は、概して、２０で示されている。ＰＶ電池２０は、多くの異なる波長の光を電気に変換するために有用である。したがって、ＰＶ電池２０は、様々な用途のために使用することができる。例えば、複数のＰＶ電池２０は、太陽モジュール（図示せず）において使用することができる。太陽モジュールは、様々な場所において、並びに、住宅、商業的、又は工業的用途などの様々な用途のために使用することができる。例えば、太陽モジュールを使用して、電気を生成することができ、これを使用して、電気装置（例えば、光及び電気モーター）に動力を供給することができるか、太陽モジュールを使用して、太陽光から物体を遮蔽する（例えば、駐車スペース上に配設される太陽モジュール下に駐車された自動車を遮蔽する）ことができる。ＰＶ電池２０は、いかなる特定の種類の使用にも限定されない。図面は、縮尺通りに図示されない。したがって、ＰＶ電池２０のある成分は、示されるものよりも大きくても、小さくてもよい。
【０００９】
図１を参照すると、ＰＶ電池２０は、丸みを帯びた角のある正方形構成、即ち、擬似正方形で示される。この構成が示されているが、ＰＶ電池２０は、様々な形状に構成され得る。例えば、ＰＶ電池２０は、角のある長方形、丸みを帯びた角又は曲線の角のある長方形、円形などであり得る。ＰＶ電池２０は、いかなる特定の形状にも限定されない。ＰＶ電池２０は、様々な大きさ、例えば、１０．２×１０．２ｃｍ（４×４インチ）の正方形、１２．７×１２．７ｃｍ（５×５インチ）の正方形、１５．２×１５．２ｃｍ（６×６インチ）の正方形などであり得る。ＰＶ電池２０は、いかなる特定の大きさにも限定されない。
【００１０】
図２〜５を参照すると、ＰＶ電池２０は底基板２２を備える。底基板２２は、ケイ素を含む。このケイ素はまた、当該技術分野において、半導体材料と称され得る。様々な種類のケイ素、例えば、単結晶ケイ素、多結晶ケイ素、非晶質ケイ素、又はこれらの組み合わせなどが利用され得る。ある実施形態において、底基板２２は、結晶ケイ素、例えば、単結晶ケイ素を含む。ＰＶ電池２０は一般に、当該技術分野において、ウェハ型のＰＶ電池２０と称される。ウェハは、典型的に、単一（単）結晶又は多結晶ケイ素インゴットからウェハを機械的に切り取って形成される、ケイ素の薄いシートである。代替として、ウェハは、ケイ素を鋳造すること、エピタキシャルリフトオフ法、ケイ素融液からケイ素シートを引き出すことなどから形成され得る。
【００１１】
底基板２２は一般に、略平面的であるが、非平面的であってもよい。底基板２２は、典型的には、ｐ型又はｎ型ケイ素基板（ドーピングに基づく）として分類される。底基板２２、例えば、ウェハは、厚さが平均して約１〜約１０００μｍ、約７５〜約７５０μｍ、約７５〜約３００μｍ、約１００〜約３００μｍ、又は約１５０〜約２００μｍといったような様々な厚さであり得る。
【００１２】
底基板２２は、裏面領域２４を含み、それは、本明細書で裏面ドープ領域２４又は裏面ドープ領域２４と称される場合もある。様々な実施形態において、裏面領域２４は、ドーピングを含まず、他の実施形態において、裏面領域２４は、ドープされている。したがって、「裏面領域」２４及び「裏面ドープ領域」２４への言及は、本明細書の説明において同義的である。ある実施形態において、裏面ドープ領域２４はまた、当該技術分野において、裏面電界（ＢＳＦ）とも称され得る。ある実施形態において、底基板２２の裏面ドープ領域２４は、ｎ型ドープ領域２４（即ち、ｎ＋エミッタ層）であり、そのため、底基板２２の残部は一般に、ｐ型である。他の実施形態において、底基板２４の裏面ドープ領域２２は、ｐ型ドープ領域２４（即ち、ｐ＋エミッタ層）であり、そのため、底基板２２の残部は一般に、ｎ型である。更なる実施形態において、１つ以上のｎ型ドープ領域２４ａ及び／又は１つ以上のｐ型ドープ領域２４ｂの組み合わせであり得る、複数の裏面ドープ領域２４が存在する。
【００１３】
図２〜４を参照すると、底基板２２は、ｎ型２４ａ又はｐ型２４ｂの裏面ドープ領域２４を含む。図５を参照すると、底基板２２は、局所的ドープ領域２４を含む。ある実施形態において、局所的ドープ領域２４はｎ型２４ａであり、一方、他の実施形態において、領域２４はｐ型２４ｂである。
【００１４】
ある実施形態において、底基板２２は、裏面ドープ領域２４とは反対側にある上部ドープ領域２６を含む。上部ドープ領域２６はまた、前側ドープ領域２６と称されることがあり、それは、一般に太陽光に向いた／面した側である。上部ドープ領域２６はまた、当該技術分野において、表面エミッタ層又は活性半導体層とも称され得る。ある実施形態において、底基板２２の上部ドープ領域２６は、ｎ型ドープ領域２６ａ（即ち、ｎ＋エミッタ層）であり、そのため、底基板２２の残部は一般に、ｐ型である。他の実施形態において、底基板２６の上部ドープ領域２２は、ｐ型ドープ領域２６ｂ（即ち、ｐ＋エミッタ層）であり、そのため、底基板２２の残部は一般に、ｎ型である。上部ドープ領域２６は、厚さが平均して約０．１〜約５μｍ、約０．３〜約３μｍ、又は約０．４μｍといったような様々な厚さであり得る。上部ドープ領域２６は、「選択的エミッタ」法において、フィンガー４８下のドーピングが増加するように、適用され得る。
【００１５】
図６を参照すると、底基板２２は、エミッタラップスルー（ＥＷＴ）２６を含む。典型的には、ＥＷＴの底基板２２は、ｐ型である。底基板２２は、局所的ドープ領域２４を含む。裏面ドープ領域２４は、ｎ型（複数可）２４ａ及び／又はｐ型２４ｂを含み得る。ＰＶ電池２０は、一般に、当該技術分野でＥＷＴ電池２０と称される。他の実施形態において、ＰＶ電池２０は、金属化ラップスルー（ＭＷＴ）（図示せず）として構成され得る。ＭＷＴセルは、一般に複数のフィンガーを有し、かつ当該技術分野において理解されている。図７を参照すると、底基板２２は、２つの異なる裏面ドープ領域２４を含む。典型的には、一方の領域２４は、ｐ型２４ｂであり、他方の領域は、ｎ型２４ａである。典型的には、上部ドープ領域２６はｐ型２６ｂであり、これは、電荷再結合を軽減するための前側表面として有用である。ＰＶ電池２０は、当該技術分野において、一般に、くし型裏面接触（ＩＢＣ）電池２０と称される。これらの実施形態のうちのいくつか、及び他のものが、以下に詳細に説明される。
【００１６】
図６及び図７に示されるように、底基板２２は、非平坦面２８を含み得る。非平坦表面２８は、ＰＶ電池２０の反射率を低減させるために有用である。非平坦表面２８は、様々な構成、例えば、角錘、逆性角錘、不規則角錘、等方性などであり得る。模様付けは、様々な方法によって底基板２２に付与され得る。例えば、腐食液は、底基板２２に模様付けするために使用され得る。ＰＶ電池２０は、いかなる特定の種類の模様付けプロセスにも限定されない。
【００１７】
様々な種類のドーパント及びドーピング方法を利用して、底基板２２のドープ領域２４、２６を形成することができる。例えば、拡散炉を使用して、ｎ型ドープ領域２４ａ、２６ａを形成して、ｎ−ｐ（又は「ｐ−ｎ」）接合（Ｊ）を得ることができる。好適なガスの一例は、塩化ホスホリル（ＰＯＣｌ３）である。リンに加えて、又は代替として、ヒ素を使用して、ｎ型領域２４ａ、２６ａを形成することもできる。例えば、ホウ素又はガリウムなどの第Ｖ族からの元素周期律表のうちの少なくとも１つを使用して、ｐ型領域２４ｂ、２６ｂを形成することができる。第ＩＩＩ族からの元素、例えば、アルミニウムもまた使用することもできる。ＰＶ電池２０は、いかなる特定の種類のドーパント又はドーピングプロセスにも限定されない。
【００１８】
底基板２２のドーピングは、様々な濃度であり得る。例えば、底基板２２は、異なるドーパント濃度でドーピングして、約０．５〜約１０、約０．７５〜約３、又は約１Ω・ｃｍ（Ω．ｃｍ）の抵抗を得ることができる。存在する場合、上部ドープ領域２６は、異なるドーパント濃度でドーピングして、約５０〜約１５０、又は約７５〜約１２５、又は約１００Ω／□（１平方当たりのΩ）の面積抵抗を得ることができる。同じ又は類似の濃度は、場所に関係なく、ｎ型領域２４ａ、２６ａに使用することができる。典型的には、より高濃度のドーピングは、より高い開回路電圧（Ｖｏｃ）及びより低い抵抗をもたらし得るが、より高濃度のドーピングはまた、電池性能を激減させる電荷再結合をもたらし、結晶中の欠陥領域を導入することができる。
【００１９】
ある実施形態において、ドープ領域の１つ、例えば、上部２６は、ｎ型２６ａであり、他のドープ領域、例えば、裏面２４は、ｐ型２４ｂである。反対側の配置、即ち、上部２６がｐ型２６ｂであり、裏面２４がｎ型２４ａである配置もまた使用され得る。反対側のドープ領域２４、２６が界面接続するような構成は、当該技術分野において、ｐ−ｎ接合（Ｊ）とも称され、少なくとも１つの正（ｐ）の領域及び１つの負（ｎ）の領域がある場合、光励起された電荷分離のために有用である。具体的には、異なるドーピングの２つの領域が隣接する場合、その間に画定された境界は、一般に、当該技術分野において、接合と称される。ドーピングが反対の極性からなる場合、接合（Ｊ）は一般に、ｐ−ｎ接合（Ｊ）と称される。ドーピングが単に異なる濃度からなる場合、「境界」は、同様の領域、例えば、ｐ領域とｐ＋領域との間の界面のような界面と称され得る。一般に、図面に示されるように、このような接合（Ｊ）は、どの種類のドーピングが底基板２２に利用されるかに応じて、任意であり得る。ＰＶ電池２０は、いかなる特定の接合（複数可）（Ｊ）の数又は場所にも限定されない。例えば、ＰＶ電池２０は、表面又は裏面上の１つの接合（Ｊ）のみを含み得る。
【００２０】
裏面領域２４ａ、２４ｂが互いに隣接している、図６及び図７に示されるように、他の構造もまた、使用され得る。様々な場所で裏面領域（複数可）２４ａ、２４ｂと、任意に上部領域（複数可）２６ａ、２６ｂとの様々な組み合わせが利用され得る。
【００２１】
第１電極３０は、裏面ドープ領域２４の上に、かつ電気的に接触して配設される。第１の電極３０は、外側表面３２を有する。第１の電極３０は、裏面ドープ領域２４の全体又はその一部分のみを被覆し得る。後者の場合、典型的には、不動態化層３４を使用して、裏面ドープ領域２４の露出した部分を保護するが、不動態化層３４は、第１の電極３０と、直接物理的及び電気的に接触する裏面ドープ領域２４の部分との間には使用されない。
【００２２】
不動態化層３４は、様々な材料から形成され得る。ある実施形態において、不動態化層３４は、ＳｉＯｘ、ＺｎＳ、ＭｇＦｘ、ＳｉＮｘ、ＳｉＣＮｘ、ＡＩＯｘ、ＴｉＯ２、透明導電膜（ＴＣＯ）、又はこれらの組み合わせを含む。好適なＴＣＯの例には、ドープした金属酸化物、例えば、錫をドープした酸化インジウム（ＩＴＯ）、アルミニウムをドープした酸化亜鉛（ＡＺＯ）、インジウムをドープした酸化カドミウム、フッ素をドープした酸化錫（ＦＴＯ）、又はこれらの組み合わせが挙げられる。ある実施形態において、不動態化層３４は、ＳｉＮｘを含む。ＳｉＮｘの使用は、その卓越した表面不動態化の質により有用である。窒化ケイ素はまた、ＰＶ電池２０の表面で担体再結合を阻止するために有用である。
【００２３】
図６及び７に最良に示されるように、不動態化層３４は、上部ドープ領域２６上に配設される。この場所において、不動態化層３４は、ＰＶ電池２０によって、例えば、ＰＶ電池２０の反射率の低減によって、太陽光の吸収を増加させるため、並びに一般に、表面及びバルク不動態化によるウェハの寿命を改善するために有用である。不動態化層３４は、上部ドープ領域２６の反対側に外側表面３６を有する。不動態化層３４はまた、当該技術分野において、コーティング、誘電性不動態化、又は反射防止コーティング（ＡＲＣ）層とも称され得る。
【００２４】
不動態化層３４は、１つ以上の副層（図示せず）から形成され得、そのため、不動態化層３４はまた、スタックとも称され得る。このような副層は、底部ＡＲＣ（Ｂ−ＡＲＣ）層及び／又は上部ＡＲＣ（Ｔ−ＡＲＣ）層を含み得る。Ｂ−ＡＲＣ層及びＴ−ＡＲＣ層３４の例は、図６及び図７に示される。このような副層はまた、誘電性層とも称され得、同じ又は異なる材料から形成され得る。例えば、ＳｉＮｘの２つ以上の副層、ＳｉＮｘの副層、及びＡＩＯｘの副層等があってもよい。これらの層３４は、様々な順序であり得る。
【００２５】
不動態化層３４は、様々な方法によって形成され得る。例えば、不動態化層３４は、プラズマ助長化学蒸着（ＰＥＣＶＤ）プロセスを使用することによって形成され得る。不動態化層３４がＳｉＮｘを含む実施形態において、シラン、アンモニア、及び／又は他の前駆物質をＰＥＣＶＤ炉中で使用して、不動態化層３４を形成することができる。不動態化層３４は、厚さが平均して約１０〜約１５０、約５０〜約９０、又は約７０ｎｍといったような様々な厚さであり得る。十分な厚さは、コーティング材料及び底基板２２の屈折率によって判定され得る。ＰＶ電池２０は、いかなる特定の種類のコーティングプロセスにも限定されない。
【００２６】
第１の電極３０は、層（例えば、図２）、局所的接触を有する層（例えば、図４及び５）、又はフィンガー、ドット、パッド、及び／若しくはブスバーを備える接触グリッド（例えば、図３）の形態を採り得る。好適な構成の例としては、ｐ型系構成、ｎ型系構成、ＰＥＲＣ又はＰＥＲＬ型構成、両面ＢＳＦ型構成、内在性薄層を有するヘテロ接合（ＨＩＴ）構成などが挙げられる。ＰＶ電池２０は、いかなる特定の種類の電極３０又は電極構成にも限定されない。第１の電極３０は、厚さが平均して約０．１〜約５００、約１〜約１００、又は約５〜約５０μｍといったような様々な厚さであり得る。
【００２７】
裏面ドープ領域２４がｐ型２４ｂである（又は少なくとも１つのｐ型領域２４ｂ含む）実施形態において、第１の電極３０は、典型的に、元素周期律表の第ＩＩＩ族のうちの少なくとも１つ、例えば、アルミニウム（Ａｌ）を含む。Ａｌは、ｐ型ドーパントとして使用され得る。例えば、Ａｌペーストを底基板２２に適用し、次いで、燃成して、第１の電極３０を形成することができ、一方、裏面ｐ＋型ドープ領域２４ｂを形成することもできる。スクリーン印刷プロセスなどの様々な方法によって、Ａｌペーストを適用することができる。第１の電極３０はまた、電気化学又は物理気相蒸着（ＰＶＤ）を介して形成され得る。他の好適な方法は、以下に説明される。
【００２８】
裏面ドープ領域２４がｎ型２４ａである（又は、少なくとも１つのｎ型領域２４ａを含む）実施形態において、第１の電極３０は、典型的に、銀（Ａｇ）を含む。Ａｇペーストは、ｎ型ドーパントを含むことができ、例えば、リンは、局所的ドープ領域２４ａに適用されるように使用され得る。例えば、Ａｇペーストを底基板２２に適用し、次いで、燃成して、第１の電極３０を形成することができ、一方、裏面ｎ型ドープ領域２４ａを形成することもできる。スクリーン印刷プロセスなどの様々な方法によって、Ａｇペーストを適用することができる。他の好適な方法は、以下に説明される。
【００２９】
異なる電極３０の組み合わせが利用され得る。例えば、ＰＶ電池２０は、１つの金属、例えば、Ａｌから形成される１つ以上の電極３０と、異なる金属、例えば、Ａｇから形成される１つ以上の電極３０とを含み得る。図６及び図７に示されるように、複数の電極３０が存在し、それぞれの電極３０は、概して、裏面領域２４ａ、２４ｂと関連付けられる。しばしば、Ａｇ電極３０ａは、ｎ型領域２４ａと電気的に接触し、Ａｌ電極３０ｂは、ｐ型領域２４ｂと電気的に接触する。
【００３０】
第１の電極３０は、過半量で第１の電極（複数可）３０（のそれぞれ）中に存在する第１の金属を含む。第１の金属は、様々な種類の金属を含み得る。ある実施形態において、第１の金属は、Ａｌを含む。他の実施形態において、第１の金属は、Ａｇを含む。更に他の実施形態において、第１の金属は、Ａｇ及びＡｌの組み合わせを含む。「過半量」とは、一般に、第１の金属が第１の電極３０の主要な成分であり、そのため、第１の電極３０中に同様に存在し得る他のあらゆる成分よりも多い量で存在することを意味する。ある実施形態において、第１の金属、例えば、Ａｌ及び／又はＡｇのこのような過半量は、一般に、第１の電極３０の全重量に基づいて、それぞれ、約３５重量％を超える、約４５重量％を超える、又は約５０重量％（ｗｔ％）を超える。
【００３１】
図２に最良に示されるように、第２の電極３８は、底基板２２の裏面ドープ領域２４から離間配置される。裏面ドープ領域２４は、第２の電極３８と（直接）物理的に接触しない。第２の電極３８は、第１の電極３０と電気的に接触する。第２の電極３８は、第１の電極３０の一部分にのみ接触する必要があるか、又は第１の電極３０の全体を被覆することができる。第１及び第２の電極３０、３８は、当該技術分野において、電極スタックと称され得る。裏面ドープ領域２４は、第１の電極３０を介して第２の電極３８と電気通信する。第２の電極３８は、典型的には、パッド（複数可）３８、接触パッド（複数可）３８、又はブスバー（複数可）３８の形状で構成される。本明細書における第２の電極３８への言及は、様々な構成を指し得る。
【００３２】
例えば、図９に最良に示されるように、ＰＶ電池２０は、第１の電極３０上にブスバー３８として形状化される一対の第２の電極３８を含み得る。加えて、一対の前側ブスバー４０は、一般に、ミラー構成で第２の電極３８の反対側に配設される。第２の電極３８及びブスバー４０は、化学的構成並びに／又は形状及び大きさなどの物理的特徴の両方で互いに同じであり得るか、又は異なり得る。ブスバー４０は、以下に更に説明される。
【００３３】
図７及び９に示されるように、ＰＶ電池２０は、２つの第２の電極３８を有し得る。ある実施形態において、ＰＶ電池２０は、２つ以上の第２の電極３８（例えば、図６）、例えば、３つの第２の電極３８、４つの第２の電極３８、６つの第２の電極３８などを有し得る。それぞれの第２の電極３８は、少なくとも１つの電極３０と電気的に接触する。第２の電極３８は、裏面ドープ領域２４から電流を回収した第１の電極３０から電流を回収するために有用である。概して示されるように、第２の電極３８は、第１の電極３０の外側表面３２上に直接配設され、そこに密接な物理的及び電気的接触を提供する。これにより、第１の電極３０から直接電流を運ぶために定位置に第２の電極３８を定置する。第１の電極３０は、底基板２２の裏面ドープ領域２４と密接に物理的及び電気的に接触する。
【００３４】
第２の電極３８は、幅が平均して約０．５〜約１０、約１〜約５、又は約２ｍｍといったような様々な幅であり得る。第２の電極３８は、厚さが平均して約０．１〜約５００、約１０〜約２５０、約３０〜約１００、又は約３０〜約５０μｍといったような様々な厚さであり得る。第２の電極３８は、様々な距離を隔てて離間配置され得る。
【００３５】
第２の電極３８は、ポリマー４２、又はポリマー４２を得るために重合可能であるモノマーを含む。ポリマー４２は、様々な種類のものであり得る。ポリマー４２は、熱硬化性樹脂、例えば、エポキシ、アクリル樹脂、シリコーン、ポリウレタン、又はそれらの組み合わせから一般的に形成される。典型的には、ポリマー４２は、架橋剤及び／又はポリマー４２の架橋を促進する触媒の存在下で形成される。架橋剤は、カルボキシル化ポリマー、ダイマー脂肪酸、及びトリマー脂肪酸から選択され得る。他の添加剤には、例えば、ジカルボン酸及び／又はモノカルボン酸、接着促進剤、消泡剤、充填剤等が含まれ得る。好適なポリマー、架橋剤、及び触媒の更なる例は、Ｃｒａｉｇらによる米国特許第６，９７１，１６３号（特許‘１６３）と、Ｃｒａｉｇによる米国特許第７，０２２，２６６（特許‘２６６）に開示されており、それらが本発明の一般的な範囲と矛盾しない程度まで、その全体が参照することにより本明細書に組み込まれる。
【００３６】
第２の電極３８は、第２の金属４４を更に備え、それは、過半量で第２の電極３８中に存在する。「第２の」は、第２の電極３８の金属から第１の電極３０の「第１の」金属を区別するために使用され、量又は順番を示唆するものではない。第２の金属は、様々な種類の金属を含み得る。ある実施形態において、第２の電極３８の第２の金属は、第１の電極３０の第１の金属と同じである。例えば、第１及び第２の金属の両方がＡｇであり得る。他の実施形態において、第２の電極３８の第２の金属は、第１の電極３０の第１の金属と異なる。これらの実施形態において、第１の金属は、典型的にＡｌを含み、第２の金属は、典型的にはＣｕを含む。他の実施形態において、第１の金属は、Ａｇを含み、第２の金属は、Ｃｕを含む。更に他の実施形態において、第１の金属は、Ａｇを含み、第２の金属は、Ａｇを含む。更に別の実施形態において、第１の金属は、Ａｇ及びＡｌの組み合わせ（組み合わせが過半量で存在する）を含み、第２の金属は、Ｃｕを含む。「過半量」とは、一般に、第２の金属が第２の電極３８の主要な成分であり、そのため、第２の電極３８中に同様に存在し得るいずれの他の成分よりも多い量で存在することを意味する。ある実施形態において、第２の金属、例えば、Ｃｕのこのような過半量は、一般に、第２の電極３８の全重量に基づいて、それぞれ、約２５重量％を超える、約３０重量％を超える、約３５重量％を超える、又は約４０重量％を超える。
【００３７】
第２の電極３８は、第３の金属４６を更に備える。第３の金属は、第１の電極３０の第１の金属とは異なる。第３の金属はまた、第２の電極３８の第２の金属とは異なる。典型的には、これらの金属は、同じ金属の単に異なる酸化状態というよりもむしろ、異なる元素である。「第３の」は、第２の電極３８の金属から第１の電極３０の「第１の」金属を区別するために使用され、量又は順番を示唆するものではない。第３の金属は、第１及び第２の金属の融解温度よりも低い温度で融解する。典型的には、第３の金属は、約３００℃を超えない、約２７５℃を超えない、又は約２５０℃を超えない融解温度を有する。このような温度は、以下に更に説明されるように、低温で第２の電極３８を形成するために有用である。
【００３８】
ある実施形態において、第３の金属は、はんだを含む。はんだは、様々な金属又はその合金を含み得る。これらの金属のうちの１つは、典型的には、錫（Ｓｎ）、鉛、ビスマス、カドミウム、亜鉛、ガリウム、インジウム、テルリウム、水銀、タリウム、アンチモン、Ａｇ、セレニウム、及び／又はこれらの金属のうちの２つ以上の合金である。ある実施形態において、はんだは、例えば、共晶合金（例えば、Ｓｎ６３／Ｐｂ３７）といったＳｎ合金を含む。ある実施形態において、はんだ粉末は、２つの異なる合金、例えば、Ｓｎ合金及びＡｇ合金、あるいは３つ以上の異なる合金を含む。第３の金属は、様々な量で、典型的には、第２の金属よりも少ない量で第２の電極３８中に存在し得る。
【００３９】
底基板２２の裏面ドープ領域２４は、第２の電極３８との（直接の）物理的な接触がない。具体的には、第１の電極３０（及び任意に、不動態化層３４）は、第２の電極３８と裏面ドープ領域２４の間の「バリア」として機能する。いかなる特定の理論にも拘束又は制限されることなく、第２の電極３８及び裏面ドープ領域２４の物理的な分離は、有益であると考えられる。具体的には、このような分離は、底基板２２への第２の金属、例えば、Ｃｕの拡散を阻止する。このような拡散の阻止は、反対側のドープ領域２４が第２の電極３８の第２の金属によって分路されることを阻止すると考えられる。底基板２２と第２の電極３８との接触面積を低減することはまた、少数の担体再結合による損失を低減するために有用である。
【００４０】
ある実施形態において、複数のフィンガー４８は、互いに離間配置され、不動態化層３４中に配設される。フィンガー４８のそれぞれは、底基板２２の上部ドープ領域２６と電気的に接触する下部５０を有する。実際に電気的に接触する下部３８は、フィンガー３６の先端／末端のように非常に小さくてもよい。フィンガー４８のそれぞれはまた、不動態化層３４の外側表面３２を通じて外側に延在する下部５０の反対側に上部５２を有する。図１及び９に最良に示されるように、フィンガー４８は、一般に、グリッドパターン中に配設される。典型的には、フィンガー４８は、フィンガー４８が比較的に狭いが、抵抗損失を最小限に抑えるのに十分な厚さであるように、配設される。フィンガー４８の配向及び数は、異なり得る。他の実施形態において、類似の「フィンガー」は、ＰＶ電池２０の表面にあるフィンガー４８に加えて、又は代わりに、ＰＶ電池２０の裏面にある一連の第１の電極３０を画定することができる。このような第１の電極３０は、フィンガー４８と同様の形状、構成、及び／又は組成物であり得る。
【００４１】
フィンガー４８は、幅が平均して約１０〜約２００、約７０〜約１５０、約９０〜約１２０、又は約１００μｍといったような様々な幅であり得る。フィンガー４８は、例えば、平均して約１〜約５、約２〜約４、又は約２．５ｍｍ隔てて互いに様々な距離で離間配置され得る。フィンガー４８は、厚さが平均して約５〜約５０、約５〜約２５、又は約１０〜約２０μｍといったような様々な厚さであり得る。
【００４２】
フィンガー４８のそれぞれは、過半量でフィンガー４８のそれぞれの中に存在する金属を含む。金属は、様々な種類の金属を含み得る。ある実施形態において、金属は、銀（Ａｇ）を含む。他の実施形態において、金属は、銅（Ｃｕ）を含む。「過半量」とは、一般に、この金属がフィンガー４８の主要な成分であり、そのため、フィンガー４８中に同様に存在し得るあらゆる他の成分よりも多い量で存在することを意味する。ある実施形態において、金属、例えば、Ａｇのこのような過半量は、一般に、フィンガー４８の全重量に基づいて、それぞれ、約３５重量％を超える、約４５重量％を超える、約５０重量％を超える。
【００４３】
フィンガー４８は、様々な方法によって形成され得る。好適な方法としては、めっき、スパッタリング、蒸着、ストリップ若しくはパッチコーティング、インクジェット印刷、スクリーン印刷、グラビア印刷、文字印刷、熱性印刷、分配若しくは転写印刷、スタンピング、電気めっき、無電解めっき、又はこれらの組み合わせが挙げられる。ある実施形態において、フィンガー４８は、エッチング／焼成プロセスを介して形成されている。フィンガー４８を形成するのに好適な組成物としては、フリット化されたＡｇペーストが挙げられる。
【００４４】
フリット化された又はフリット化されない様々な種類のＡｇ又はＡｌペーストは、フィンガー４８を形成するために使用され得る。このようなペーストには、一般に、有機担体が含まれる。高温処理又は「焼成」時、有機担体は、燃え尽きて、バルク組成物から除去される。Ａｇ粒子は、担体を通じて分散される。溶媒は、ペーストのレオロジーを調節するために含まれ得る。フリット化されたペーストには、一般に、ＰｂＯ、Ｂ２Ｏ３、及びＳｉＯ２を含む、ガラスフリットが含まれる。好適なフリット化されたＡｇペーストの例は、オハイオ州メイフィールドハイツのＦｅｒｒｏ及びペンシルバニア州ウエストコンショホッケンのＨｅｒａｅｕｓ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＬＬＣから市販されている。他の成分もまた、無鉛又は低鉛ガラスといった鉛枠ガラスに加えて、又は代替として使用され得る。
【００４５】
他の実施形態において、フィンガー４８は、（エッチング／焼成プロセスよりもむしろ）めっきプロセスによって形成される。これらの実施形態において、フィンガー４８は、一般に、めっき又はスタック構造（図示せず）を含む。例えば、フィンガー４８は、ニッケル（Ｎｉ）、Ａｇ、Ｃｕ、及び／又はＳｎの層のうちの２つ以上を含み得る。層は、様々な順番であり得るが、但し、Ｃｕ層（存在する場合）が底基板２２の上部ドープ領域２６と直接物理的に接触しないものとする。典型的には、Ａｇ、又はＣｕ以外の金属、例えば、Ｎｉを含むシード層は、上部ドープ領域２６と接触する。ある実施形態において、シード層は、Ｎｉシリサイドを含む。次いで、後続層は、シード層上に配設され、フィンガー４８を形成する。フィンガー４８がＣｕを含む場合、Ｓｎ又はＡｇといった不動態化層が、酸化を阻止するためにＣｕ層の上に配設される。ある実施形態において、フィンガー４８の下部５０は、Ｎｉを含み、フィンガー４８の上部５２は、Ｓｎを含み、Ｃｕは、ＮｉとＳｎとの間に配設される。このようにして、Ｃｕは、Ｎｉ、Ｓｎ、及び周囲の不動態化層３４による酸化から保護される。このような層は、エアロゾル印刷及び焼成、電気化学蒸着等といった様々な方法によって形成され得る。ＰＶ電池２０は、いかなる特定の種類のフィンガー４８の形成プロセスにも限定されない。
【００４６】
ある実施形態において、ＰＶ電池２０は、第２の電極（複数可）３８の反対側にある１つ以上のブスバー４０を含む。図８を参照すると、ブスバー４０は、底基板２２の上部ドープ領域２６から離間配置される。図１及び９に示されるように、ＰＶ電池２０は、一般に、２つのブスバー４０を有する。ある実施形態において、ＰＶ電池２０は、３つ以上のブスバー４０（図示せず）、例えば、３つのブスバー４０、４つのブスバー４０、６つのブスバー４０などを有し得る。それぞれのブスバー４０は、フィンガー４８の上部５２と電気的に接触する。ブスバー４０は、上部ドープ領域２６から回収した電流を有するフィンガー４８から電流を回収するために有用である。図９に最良に示されるように、ブスバー４０のそれぞれは、不動態化層３４の外側表面３６上及びフィンガー４８のそれぞれの周辺に配設されて、フィンガー４８の上部５２に密接な物理的及び電気的接触を与える。このような接触は、フィンガー４８から直接電流を運ぶために定位置にブスバー４０を定置する。典型的には、ブスバー４０は、フィンガー４８を横断する。別言すれば、ブスバー４０は、フィンガー４８に対して垂直を含む様々な角度であり得る。フィンガー４８はそれら自体、底基板２２の上部ドープ領域２６と密接に物理的及び電気的に接触する。
【００４７】
ブスバー４０は、幅が平均して約０．５〜約１０、約１〜約５、又は約２μｍといったような様々な幅であり得る。ブスバー４０は、厚さが平均して約０．１〜約５００、約１０〜約２５０、約３０〜約１００、又は約３０〜約５０μｍといったような様々な厚さであり得る。ブスバー４０は、様々な距離を隔てて離間配置される。典型的には、ブスバー４０は、例えば、図１に示されるように、フィンガー４８の長さをほぼ同等の領域に分割するように離間配置される。
【００４８】
ブスバー４０は、種々な金属を含むことができる。ある実施形態において、ブスバー４０は、過半量でブスバー４０中に存在する第２の金属を含む。第２の金属は、上記において説明及び例示した通りである。「過半量」とは、一般に、第２の金属がブスバー４０の主要な成分であり、そのため、ブスバー４０中に同様に存在し得るあらゆる他の成分よりも多い量で存在することを意味する。ある実施形態において、第２の金属、例えば、Ｃｕのこのような過半量は、一般に、ブスバー４０の全重量に基づいて、それぞれ、約２５重量％を超える、約３０重量％を超える、約３５重量％を超える、又は約４０重量％を超える。ある実施形態において、ブスバー４０はまた、一般に第３の金属を含む。第３の金属は、上記において説明及び例示した通りである。
【００４９】
図８に最良に示されるように、底基板２２の上部ドープ領域２６は、ブスバー４０と（直接）物理的に接触しない。具体的には、不動態化層３４は、ブスバー４０と上部ドープ領域２６との間の「バリア」として機能する。いかなる特定の理論にも拘束又は制限されることなく、ブスバー４０及び上部ドープ領域２６の物理的な分離は、少なくとも２つの理由により有益であると考えられる。第一に、このような分離は、上部ドープ領域２６への第２の金属、例えば、Ｃｕの拡散を阻止する。このような拡散の阻止が、上部ドープ領域２６、例えば、ｐ−ｎ接合（Ｊ）がブスバー４０の第２の金属によって分路されることを阻止すると考えられている。第２に、このような物理的分離は、金属及びケイ素界面での少数キャリヤの再結合を低減させると考えられる。金属／ケイ素界面の領域を低減させることによって、再結合による損失が一般に、低減され、開回路電圧（Ｖｏｃ）及び短絡電流密度（Ｊｓｃ）が一般に、改善されると考えられる。この領域は、不動態化層３４がブスバー４０の大部分と上部ドープ領域３２６との間に配設されるため、低減され、フィンガー４８が底基板２２の上部ドープ領域２６と接触する唯一の金属成分である。図６及び図７に示されるように、ある実施形態において、ＰＶ電池２０は、そのようなフィンガー４８及びブスバー４０を含まず、即ち、ＰＶ電池２０は、フロントグリッドを含まない。ＰＶ電池２０の更なる実施形態を、これより、直後に説明する。
【００５０】
図１１及び１２のＰＶ電池２０は、図１Ｂのものと類似している。図１１では、第１の電極３０は、孔４９を画定するが、一方、図１２では、第１の電極３０が、複数の孔４９を画定する。孔（複数可）４９はまた、存在する場合、不動態化層３４によっても画定される。第２の電極３８は、第１の電極３０の上に配設され、孔（複数可）４９を介して底基板２２と電気的に接触する。底基板２２は、孔（複数可）４９に近接したドーピング２４を含んでも、含まなくてもよい。底基板２２は、第２の電極３８と直接接触し得る。第２の電極３８が本発明の組成物から形成される場合、はんだは、金属粉末、例えば、Ｃｕが底基板２２、例えば、Ｓｉに浸出／遊走する可能性を阻止することができる。孔４９を利用することによって、製造費用を低減させることができる。代替として、誘電性不動態化層３４は、Ｃｕ電極３８と基板２２との間に存在し得る。不動態化層３４の可能な利益は、電池２０の効率の改善をもたらす電荷再結合の低減の改善である。
【００５１】
図１３のＰＶ電池２０は、くし型フィンガー３０及び一対のブスバー３８を有するくし型背面接触（ＩＢＣ）構成からなる。フィンガー３０は、別の材料、例えば、Ａｇ又はＡｇ系、から形成され得るのに対し、ブスバー３８は、本発明の組成物、例えば、Ｃｕ又はＣｕ系から形成され得る。このようなＩＢＣ構成は、当該技術分野において理解される。
【００５２】
本発明はまた、ＰＶ電池２０を形成する方法も提供する。この方法は、層２３８”を形成するために、第１の電極３０の外側表面３２に組成物を適用する工程を含む。本明細書で使用する場合、引用符（”）は、一般に、それぞれの成分の様々な状態、例えば、硬化前、焼結前等を示している。前述したように、組成物は、様々な方法によって適用され得る。ある実施形態において、組成物が、第１の電極３０の外側表面３２の少なくとも一部分に印刷されて、層３８”を形成する。様々な種類の堆積方法、例えば、スクリーン若しくはステンシルを介した印刷、又は他の方法、例えば、エアロゾル、インクジェット、グラビア、若しくはフレキソ印刷が、利用され得る。ある実施形態において、組成物は、第１の電極３０の外側表面３２上に直接スクリーン印刷され、第２の電極３８を画定する。底基板２２の裏面ドープ領域２４は、層３８”と（直接）物理的接触がない。組成物は、層３８を有する第１の電極３０に直接物理的及び電気的に接触するために、第１の電極３０の外側表面３２に適用され得る。
【００５３】
前述したように、層３８”を形成するために使用される本発明の組成物（最終的に第２の電極３８）は、ポリマー４２”、過半量で組成物中に存在する第２の金属４４”、及び第３の金属４６”を含む。かかる成分及び量は、前述の通りである。ある実施形態において、様々な種類のＣｕペーストは、層３８”を形成するための組成物として使用され得る。ある実施形態において、組成物は、第２の金属として銅粉末４４、及び第３金属としてはんだ粉末４６”を含む。はんだ粉末４６”は、銅粉末４４の融解温度よりも低い温度で融解する。組成物は、ポリマー４２”、又はポリマー４２”を得るために重合可能なモノマーを更に含む。組成物は、ポリマー４２”のための架橋剤及び／又はポリマー４２”の架橋を促進するための触媒を更に含み得る。組成物はまた、ポリマー４２”の架橋のための触媒を形成するために反応し得る、フラクシング剤を含み得る。組成物は、レオロジーを調節するための溶媒を含み得る。ジカルボン酸及び／又はモノカルボン酸、接着促進剤、消泡剤、充填剤等の他の添加剤もまた、含まれ得る。ポリマー、フラクシング剤、はんだ粉末、及び他の添加剤等の組成物として有用なＣｕペーストを形成するためのそのような成分の更なる例は、特許‘２６６に開示されている。
【００５４】
本方法は、約３００℃を超えない温度まで層３８を加熱して、第２の電極３８を形成する工程を更に含む。層３８”は、概ね、約１５０〜約３００℃、約１７５〜約２７５℃、約２００〜約２５０℃、又は約２２５℃の温度まで加熱される。ある実施形態において、層３８”を、約２５０℃以下で加熱して、第２の電極３８を形成する。そのような温度は一般に、層３８”中に第３の金属（例えば、はんだ）を焼結するが、第２の電極３８を形成するために層３８”中に第２の金属（例えば、Ｃｕ）を焼結しない。このような加熱はまた、当該技術分野において、リフロー又は焼結と称され得る。
【００５５】
図１０を参照すると、層３８”の加熱中に、はんだ４６の粒子は、Ｃｕ  ４４の粒子を焼結及びコーティングして、第２の電極３８を形成すると考えられる。また、この間、ポリマー４２”は、揮発物と、第１の電極３０及び／又は他の成分への接着を提供する最終的な硬化状態４２への架橋を失い得る。このようなコーティングは、銅コーティングされたはんだＣｕ  ４４がＰＶ電池２０の電流を運ぶことを可能にし、かつＣｕ  ４４の酸化を阻止することもできる。より低い温度のため、Ｃｕ  ４４は、それが約１０００℃の融解温度を有することに基づき、一般に加熱中に焼結しない。この加熱工程の低温は、一般に、温度感受性基板２２、例えば、非晶質ケイ素の使用を可能にする。
【００５６】
層３８”は、様々な時間加熱して、第２の電極３８を形成することができる。典型的には、層３８”は、第２の電極３８を形成するのに必要とされる時間の間だけ加熱される。このような時間は、日常的な実験によって判定され得る。はんだ４６”でコーティングされる前に、不活性ガス、例えば、窒素（Ｎ２）ガスブランケットを使用して、Ｃｕ  ４４の早期酸化を阻止することができる。長期間にわたって第２の電極３８を不必要に過熱すると、ドープ領域２４ａ、２４ｂ、又は第２の電極３８を含むＰＶ電池２０の他の成分に損傷を与える場合がある。
【００５７】
ある実施形態において、第２の電極３８を形成する以前に、本方法は、底基板２２の裏面ドープ領域２４に金属組成物を適用して、第１の電極３０を形成するする工程を含む。金属性組成物は、様々な成分、例えば、上記の第１の電極３０を形成するために好適なものを含み得る。金属性組成物は、上記で紹介されているように、様々な方法によって適用され得る。例えば、Ａｌ及び／又はＡｇペーストは、裏面ドープ領域２４に印刷され、第１の電極３０から焼成され得る。例えば、Ａｇ電極３０を形成するための特定の部分の中のＡｇペースト、及びＡｌ電極３０を形成するための他の部分の中のＡｌペーストのように、異なる金属組成物を、裏面ドープ領域２４の異なる部分に適用して、異なる電極３０を形成することができる。
【００５８】
ある実施形態において、第２の電極３８を形成する前に、本方法は、コーティング組成物を底基板２２の裏面ドープ領域２４に適用して、不動態化層３４を形成する工程を含む。コーティング組成物は、様々な成分、例えば、上記の不動態化層３４を形成するために好適なものを含み得る。コーティング組成物は、上記で紹介されているように、様々な方法によって適用され得る。例えば、ＰＥＣＶＤプロセスを利用することができる。不動態化層３４がＳｉＮｘを含む実施形態において、シラン、アンモニア、及び／又は他の前駆物質は、ＰＥＣＶＤ炉中で使用され、不動態化層３４を形成することができる。
【００５９】
ある実施形態において、不動態化層３４は、何らかの手段、例えば、湿式化学エッチング又はレーザーアブレーションによって「開放」されなければならない。他の実施形態において、不動態化層３４は、開口部が配設後に残るような方法で配設され得る。第１の電極３０を形成する以前に、ドーピングは、不動態化層３４を形成する前又は後に、底基板２２へ付与され得る。
【００６０】
第２の電極３８は、直接はんだ付け可能であり、これは、例えば、リボンを付着させる、又はＰＶ電池２０の第２の電極３８を相互に連結させることによって、複数のＰＶ電池２０を一緒にタブ付けするために有用である。別言すれば、典型的には、そこに直接はんだ付けする前に第２の電極３８から除去する必要があるトップコート層も、保護層も、最外層もない。これは、製造時間、複雑性、及び費用の低減を提供する。例えば、タブ付け５０は、講じるべき更なる工程を必要とせずに第２の電極３８に直接はんだ付けすることができる。ある実施形態において、これに対する例外は、更なるフラックス工程であり得る。概して、表面は、はんだが処理後の表面上で浸潤し得る場合、直接はんだ付け可能である。例えば、基板に銅線を直接はんだ付けするか（商業的に適当な時間枠内で、典型的には、適用されたフラックスを使用して）、錫めっきのはんだごてを使用してブスバー上にはんだ層を定置するか、あるいは単に基板を加熱して、はんだが電極表面に浸潤することを確認することができる場合、この材料は、直接はんだ付け可能であり得る。はんだ付け不可能なシステムの場合、フラックスを適用し、広範囲に加熱した後でさえ、はんだは表面を濡らさず、はんだ接合をなすことができない。
【００６１】
１つ以上の構造／成分、例えば、本発明の組成物から形成された導体、電極、及び／又はブスバーなど、を形成するための本発明の組成物を活用する、様々な種類のＰＶ電池２０の更なる実施形態は、同時係属ＰＣＴ出願第＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿号（代理人整理番号ＤＣ１１３７０  ＰＳＰ１；０７１０３８．０１０９１）に記載されており、対象出願と同時に出願され、本開示は、本発明の一般的な範囲と矛盾しない程度まで、その全体が参照することにより組み込まれる。
【００６２】
直前に記載の実施形態、及び本明細書で説明される他の実施形態において、本発明の組成物は、概して、金属粉末と、金属粉末の融解温度より低い融解温度を有するはんだ粉末と、ポリマーと、金属粉末をフラクシングして、ポリマーを架橋するためのポリマーとは異なるカルボキシル化ポリマーと、金属粉末をフラクシングするためのジカルボン酸と、金属粉末をフラクシングするためのモノカルボン酸と、を含む。組成物は、任意に、溶媒及び／又は接着促進剤などの添加剤を更に含み得る。
【００６３】
金属粉末は、銅を含むことができ、はんだ粉末は、約３００℃を超えない融解温度を有し得る。はんだ粉末が、錫−ビスマス（ＳｎＢｉ）合金、錫−銀（ＳｎＡｇ）合金、若しくはこれらの組み合わせのうちの少なくとも１つを含み得る。特定の実施形態において、はんだ粉末は、少なくとも１つの錫（Ｓｎ）合金、及び０．５重量％（ｗｔ％）を超えない水銀、カドミウム、並びに／又はクロム、並びに／又は鉛を含む。
【００６４】
様々な実施形態において、それぞれ組成物の総重量に基づいて、金属及びはんだ粉末は、約５０〜約９５重量％の量で集合的に存在し、金属粉末は、約３５〜約８５重量％の量で存在し、並びに／又は、はんだ粉末は、約２５〜約７５重量％の任意の量で存在する。
【００６５】
ポリマーは、エポキシ樹脂を含むことが可能であり、カルボキシル化ポリマーは、スチレン−アクリル系共重合体などのアクリル系ポリマーを含み得る。様々な実施形態において、それぞれ組成物の総重量に基づいて、ポリマー及びカルボキシル化ポリマーは、約２．５％〜約１０重量％の量で集合的に存在し、ポリマーは、約０．５〜約５重量％の量で存在し、及び／又はカルボキシル化ポリマーは、約１〜約７．５重量％の量で存在する。ある実施形態において、ポリマー及びカルボキシル化ポリマーは、約１：１〜約１：３（ポリマー：カルボキシル化ポリマー）の重量比で存在する。
【００６６】
ジカルボン酸はドデカン二酸（ＤＤＤＡ）であり得、モノカルボン酸は、ネオデカン酸であり得る。様々な実施形態において、ジカルボン酸は、約０．０５〜約１重量％の量で、及び／又はモノカルボン酸は、約０．２５〜約１．２５重量％の量で、それぞれ、組成物の全重量に基づいて存在する。これらの組成物の追加の態様は、同時係属中の出願を参照することで、理解され得る。
【００６７】
上記で紹介されているように、ＰＶ電池２０は、様々な用途に使用され得る。ある実施形態において、タブ付けは、ＰＶ電池２０の第２の電極３８に直接はんだ付け可能である。他の実施形態において、更なるはんだ（図示せず）が、第２の電極３８とタブ付けとの間に使用され得る。フラックス手段を使用して、フラックスペン又はフラックスベッドなどのはんだ付けをするのに役立て得る。タブ付けそれ自体もまた、Ｓｎ又はＳｎ合金及びフラックスなどのフラックスを含み得る。タブ付けは、Ｃｕ、Ｓｎなどの様々な材料から形成され得る。このようなタブ付けを使用して、一連のＰＶ電池２０を接続することができる。例えば、ＰＶ電池モジュール（図示せず）は、複数のＰＶ電池２０を含み得る。タブ付け、例えば、リボンは、概ね、直列にＰＶ電池２０を電気接続するために、ＰＶ電池２０の第２の電極３８と物理的に接触する。タブ付け５０はまた、当該技術分野において、相互接続とも称され得る。ＰＶモジュールはまた、タイ層、基板、スーパーストレート、並びに／又は強度及び安定性を提供する更なる材料も含まれ得る。多くの用途では、ＰＶ電池２０は、風及び雨などの環境要因から更なる保護を提供するように封入される。
【００６８】
本発明のＰＶ電池２０及び方法を示す以下の実施例は、本発明の説明を意図するものであり、限定することを意図していない。組成物を形成するために使用されるそれぞれの成分の量及び種類は、以下の表１〜３に示される通りであり、全ての値は、別途記載のない限り、それぞれの組成物の総重量に基づいて、重量％で示される。
【００６９】
【表１】
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第２の金属１は、日本のＭｉｔｓｕｉ  Ｍｉｎｉｎｇ  ＆  Ｓｍｅｌｔｉｎｇ  Ｃｏ．から市販の銅粉末である。
第２の金属２は、Ｆｅｒｒｏから市販されている従来の銀粉末である。
第３の金属１は、エイリノイ州エルクグローブヴィレッジのＩｎｄｉｕｍ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ａｍｅｒｉｃａから市販されている約１３８℃の融解温度を有する、Ｓｎ４２／Ｂｉ５８合金である。
第３の金属２は、約１８３℃の融解温度を有する、Ｓｎ６３／Ｐｂ３７合金である。
第３の金属３は、Ｉｎｄｉｕｍ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ａｍｅｒｉｃａから市販されている、約２２１℃の融解温度を有するＳｎ９６．５／Ａｇ３．５合金である。
ポリマー１は、エピクロロヒドリンとビスフェノールＡとの反応生成物を含み、かつ５００〜５６０グラム／当量のエポキシ当量（ＥＥＷ）を有する固体エポキシ樹脂であり、ミシガン州ミッドランドのＤｏｗ  Ｃｈｅｍｉｃａｌから市販されている。
ポリマー２は、ミシガン州ミッドランドのＤｏｗ  Ｃｏｒｎｉｎｇ  Ｃｏｒｐから市販されているシリコーンである。
ポリマー３は、ニュージャージー州フローラムパークのＢＡＳＦ  Ｃｏｒｐから市販されている、約２３８の酸価を有する低分子量スチレン−アクリルコポリマーである。
ポリマー４は、ＢＡＳＦ  Ｃｏｒｐから市販されているポリウレタン樹脂である。
添加剤１は、イリノイ州シカゴのＳｉｇｍａ  Ａｌｄｒｉｃｈから市販されているモノテルペンアルコールである。
添加剤２は、Ｓｉｇｍａ  Ａｌｄｒｉｃｈから市販されているスチレン二臭化物である。
添加剤３は、Ｓｉｇｍａ  Ａｌｄｒｉｃｈから市販されているドデカン二酸である。
添加剤４は、Ｓｉｇｍａ  Ａｌｄｒｉｃｈから市販されているプロピレングリコールである。
添加剤５は、イリノイ州カーペンターズビルのＨｅｘｉｏｎ  Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ  Ｃｈｅｍｉｃａｌｓから市販されているネオデカン酸である。
添加剤６は、Ｓｉｇｍａ  Ａｌｄｒｉｃｈから市販されているベンジルアルコールである。
添加剤７は、Ｋｅｎｒｉｃｈ  Ｐｅｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌｓ  Ｃｏから市販されているチタン酸塩接着促進剤である。
添加剤８は、Ｄｏｗ  Ｃｏｒｎｉｎｇ  Ｃｏｒｐから市販されている２−（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシランを含むシラン接着促進剤である。
添加剤９は、Ｄｏｗ  Ｃｈｅｍｉｃａｌから市販されているブチルカルビトールである。
【００７０】
【表２】
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【００７１】
【表３】
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【００７２】
このペーストのそれぞれは、印刷のレオロジーを改善するために、１重量％のブチルカルビトールで希釈する。ペーストは、１２．７ミクロンエマルジョンの厚さ（ＰＥＦ２）、及び２２°又は４５°のメッシュの回転で、シーファー、ステンレス鋼スクリーン３２５又は１６５メッシュ、からブスバー又は接触パッド画面を介して、Ｃｕ電極（ブスバー又は接触パッド）を形成するために、ウェハ上に印刷される。印刷は、約６．６７Ｎ（約０．６８ｋｇのダウンフォース）、ステージ上の２００μｍの未処理のウェハを有するＡＭＩスクリーンプリンターで行われる。印刷速度は、印刷−印刷モードで７．６２〜１２．７ｃｍ／秒（３〜５インチ／秒）に設定される。ウェハが印刷され、ＢＴＵ  Ｐｙｒａｍａｘ  Ｎ２リフロー炉を通過させる。
【００７３】
湿熱（ＤＨ；８５℃、８５％の相対湿度）劣化条件下、Ｃｕ電極の耐久性が判定される。ケイ素上のＣｕ電極の非封入印刷を使用して、Ｃｕバルク抵抗率（ρ）をモニターする。タブ付け／Ｃｕ接触の質もまた、ＴＬＭ法を利用して、接触抵抗率（ρｃ）を使用してモニターする。実施例５では、ＤＨへ１０００時間露出した後に、相対的な／従来のＡｇ接触に対して、Ｃｕ接触の劣化は見られない。
【００７４】
一連の１２．７ｃｍ（５インチ）の単結晶ケイ素電池（ウェハ）が、更なるＡｇ及びＣｕペーストの適用のために調製される。上記の実施例５が、更なるＣｕ電極の試験のために繰り返される。電池には全て、標準Ａｇ表面グリッド（フィンガー及びブスバー）並びにＡｌ（第１の電極）の裏面層が含まれる。Ｃｕ電極（第２の電極）は、Ａｌの第１の電極の上部に直接印刷される。第２の電極を形成するために開口部上に印刷されたＡｇ／Ａｌブスバーを有するＡｌ（第１の電極）の裏面層における開口部を有する比較実施例を、図内に「Ａｇ」で示す。実施例５を、「Ｃｕ  Ｒ」又は単に「Ｃｕ」で示す。全ての電池は、同じバッチ（即ち、Ａｇ又はＣｕのいずれかを使用して裏面金属化まで同様に処理された）からのものである。電池は、手動のはんだ付けによりタブ付けされる。
【００７５】
フラッシュテスター（ＰＳＳ  １０  ＩＩ）を使用して電流−電圧（Ｉ−Ｖ）測定が行われる。図１４を参照すると、第２の電極として、Ａｇブスバーの実施例と比較して実施例５の裏面Ｃｕブスバーに対するＩ−Ｖデータを示す。実施例は共に、表面Ａｇブスバーを有し、ｉ−ＰＥＲＣ電池として構成される。図１５を参照すると、裏面又はＡｇ対照物上に印刷された実施例５のＣｕブスバーを有するＡｌ  ＢＳＦ電池に対するＩ−Ｖ結果を示す。電池は、ＥＶＡ又はシリコーンポリマー（Ｓｉとして示される）のいずれかを使用してミニモジュールに封入される。効率は、同等であり、Ｖｏｃは改善を示す。図１６は、Ａｌ上にＡｇ接触を有する比較電池、及びＡｌ上に、実施例５によると、Ｃｕ接触を有する本発明の電池のＩ−Ｖ特性を示す。図１６に示されるように、Ｃｕ接触パッドは、電池性能に悪影響を与えない。
【００７６】
図１７を参照すると、比較及び本発明のＰＶ電池の効率の割合を示すボックスグラフを示すが、一方、図１８は、Ｊｓｃを示し、図１９は、実施例のＶｏｃを示す。具体的には、試料に対するＩＶデータが測定される。Ａｇの実施例は、１４９−１〜１５であり、Ｃｕ  Ｆの実施例は、１４９−Ａ〜Ｓである。平均値が示されている。比較及び本発明の実施例は、前の実施例の図面内において上記のものと同じである。データから、本発明のＣｕブスバーの使用が、電池性能の異なる改善を有することが明らかに示される。この改善は、高温で焼成したＡｇ金属化点の減少に伴い、金属／ケイ素の界面領域が縮小することによる減少した再結合から生じるものと考えられる。
【００７７】
図２０は、本発明のタブ付きブスバーを示す断面光学顕微鏡写真である。具体的には、Ｃｕブスバーは、ＳｉＮｘ不動態化層の上部及びＡｇフィンガーの上部に印刷され、後にタブ付けされる。本発明の組成物の様々な成分を断面図に示す。タブ付け／ブスバー及びブスバー／フィンガーへの直接はんだ結合、並びにＣｕブスバーと基板との間の接着接触を示す。
【００７８】
図２１は、湿熱劣化後の比較及び本発明のＰＶ電池の実施例のＪｓｃを示す線グラフである。図２２は、湿熱劣化後の比較及び本発明のＰＶ電池のＶｏｃを示す線グラフであり、図２３は、湿熱劣化後の比較及び本発明のＰＶ電池の実施例のシート抵抗率（ｒｓ）を示す線グラフである。これらのグラフから、Ｃｕペーストは、腐食条件下で性能を低下させないことは明らかである。
【００７９】
分散が依然として本開示の範囲内にある限り、上述の値のうちの１つ以上が、±５％、±１０％、±１５％、±２０％、±２５％等で変動してもよい。他の全ての部材とは無関係に、マーカッシュ群の各部材から、予期しない結果が得られることがある。各部材は、個別に及び／又は組み合わせで依存してもよく、添付の「特許請求の範囲」に含まれる特定の実施形態を十分に支援する。独立請求項と、単一及び多重に従属する従属請求項との全ての組み合わせの主題が、本明細書で明確に企図される。本開示は、説明の文言を含めて、限定よりもむしろ説明のためのものである。上記の教示を鑑みれば、本開示の多数の修正及び変形が可能となり、本開示は、本明細書で具体的に説明した以外の形でも実施され得る。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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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】
2015505161.tif 000013
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【手続補正書】
【提出日】平成26年8月26日(2014.8.26)
【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】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光起電力電池であって、
ケイ素を含み、裏面領域を含む底基板と、
前記底基板の前記裏面領域上に配設され、外側表面を有する第１の電極であって、前記電極が前記底基板の前記裏面領域と電気的に接触し、過半量で前記第１の電極中に存在する第１の金属を含む、第１の電極と、
前記底基板の前記裏面領域から離間配置される第２の電極であって、前記底基板の前記裏面領域が、前記第２の電極と物理的に接触せず、前記第２の電極が、前記第１の電極と電気的に接触するようにする、第２の電極と、を備え、
前記第２の電極が、
ポリマーと、
過半量で前記第２の電極中に存在する第２の金属と、
前記第１の電極の前記第１の金属、及び前記第２の電極の前記第２の金属とは異なる第３の金属であって、約３００℃を超えない融解温度を有する、第３の金属と、を含み、
前記底基板の前記裏面領域が、前記第１の電極を介して前記第２の電極と電気通信する、光起電力電池。
【請求項２】
光起電力電池であって、
ケイ素を含み、裏面領域を含む底基板と、
前記底基板の前記裏面領域上に配設され、外側表面を有する第１の電極であって、前記電極が前記底基板の前記裏面領域と電気的に接触し、過半量で前記第１の電極中に存在する第１の金属を含む、第１の電極と、
前記底基板の前記裏面領域から離間配置される第２の電極であって、前記底基板の前記裏面領域が、前記第２の電極と物理的に接触せず、前記第２の電極が、前記第１の電極と電気的に接触するようにする、第２の電極と、を備え、
前記第２の電極が、約３００℃を超えない温度で、前記第２の電極が前記温度で形成されることを可能にする組成物から形成され、前記組成物が、
ポリマーと、
過半量で前記第２の電極中に存在する第２の金属と、
前記第１の電極の前記第１の金属及び前記第２の電極の前記第２の金属とは異なる第３の金属と、を含み、
前記底基板の前記裏面領域が、前記電極を介して前記第２の電極と電気通信する、光起電力電池。
【請求項３】
光起電力電池であって、
ケイ素を含み、ｎ型ドープ領域及び／又はｐ型ドープ領域から選択される裏面領域を含む底基板と、
前記底基板の前記裏面領域上に配設され、外側表面を有する第１の電極であって、前記第１の電極が前記底基板の前記裏面領域と電気的に接触し、過半量で前記第１の電極中に存在するアルミニウム及び／又は銀を含む第１の金属を含む、第１の電極と、
前記底基板の前記裏面領域から離間配置される第２の電極であって、前記底基板の前記裏面領域が、第２の電極と物理的に接触せず、前記第２の電極が、前記第１の電極と電気的に接触するようにする、第２の電極と、を備え、
前記第２の電極が、
エポキシ、アクリル、又はそれらの組み合わせを含むポリマーと、
過半量で前記第２の電極中に存在する銅又は銀を含む第２の金属と、
はんだを含む第３の金属であって、前記はんだが約３００℃を超えない融解温度を有する、第３の金属と、を含み、
前記底基板の前記裏面領域が、前記第１の電極を介して前記第２の電極と電気通信する、光起電力電池。
【請求項４】
ｉ）前記裏面領域が、裏面ドープ領域として更に画定される、及び／又は
ｉｉ）前記底基板が、前記裏面（ドープ）領域の反対にある前記上部ドープ領域を含む、及び／又は
ｉｉｉ）前記底基板の前記裏面領域が、ｎ型ドープ領域及び／又はｐ型ドープ領域である、請求項１〜３のいずれか一項に記載の光起電力電池。
【請求項５】
前記底基板の前記領域（複数可）上に配設された不動態化層を更に備え、前記不動態化層が、ＳｉＯｘ、ＺｎＳ、ＭｇＦｘ、ＳｉＮｘ、ＳｉＣＮｘ、ＡｌＯｘ、ＴｉＯ２、透明導電酸化物（ＴＣＯ）、又はこれらの組み合わせを含む、請求項１〜４のいずれか一項に記載の光起電力電池。
【請求項６】
前記電極の前記第１の金属が、アルミニウム及び／又は銀を含み、前記第２の電極の第２の金属が、銅又は銀、代替的に銅を含み、前記第２の電極の前記第３の金属が、はんだを含む、請求項１〜５のいずれか一項に記載の光起電力電池。
【請求項７】
前記第２の電極の前記はんだが、錫合金を含み、前記第２の電極の前記ポリマーは、エポキシ、アクリル、又はそれらの組み合わせを含む、請求項３又は６のいずれか一項に記載の光起電力電池。
【請求項８】
前記第２の電極が、
前記第２の金属としての銅粉末と、
前記第３の金属として、前記銅粉末の融解温度よりも低い温度で融解するはんだ粉末と、
前記ポリマー、又は前記ポリマーを得るために重合可能なモノマーと、を含む組成物から形成される、請求項１〜７のいずれか一項に記載の光起電力電池。
【請求項９】
前記第２の電極が、
ｉ）パッド若しくはブスバーである、
ｉｉ）直接はんだ付け可能である、又は
ｉｉｉ）ｉ）及びｉｉ）の両方である、請求項１〜８のいずれか一項に記載の光起電力電池。
【請求項１０】
光起電力電池を形成する方法であって、前記光起電力電池が、ケイ素を含み、裏面領域を含む底基板と、前記底基板の前記裏面領域上に配設され、外側表面を有する第１の電極であって、前記底基板の前記裏面領域と電気的に接触し、過半量で前記第１の電極中に存在する第１の金属を含む、第１の電極と、前記裏面領域から離間配置され、前記第１の電極と電気的に接触する、第２の電極と、を備え、前記方法が、
前記第１の電極の外側表面に組成物を適用して、前記底基板の前記裏面領域が、層と物理的に接触をしないように、前記層を形成する工程と、
約３００℃を超えない温度に前記層を加熱して、前記第２の電極を形成する工程と、を含み、
前記組成物が、
ポリマーと、
過半量で前記組成物中に存在する第２の金属と、
前記第１の電極の前記第１の金属及び前記組成物の前記第２の金属とは異なる第３の金属と、を含み、
前記底基板の前記裏面領域が、前記第１の電極を介して前記第２の電極と電気通信する、方法。
【国際調査報告】
2015505161.tif 000033
2015505161.tif 000034
2015505161.tif 000035