(57)【要約】  太陽電池は、基板上に形成された領域を含む。本領域はドーパントを有する。領域は、太陽電池の選択エミッタ及び背面電界のうちの１つとすることができる。グリッドラインは、領域の第１の部分の上に堆積される。領域の第１の部分上の表面部分における電気的に活性なドーパントの濃度が表面部分から離れた距離における電気的に活性なドーパントの濃度よりも低いようなドーパントプロファイルが生成される。１つの実施形態において、ドーパントの一部分の電気的活性は、グリッドラインの外側にある領域の第２の部分において不活性化される。グリッドラインは、ドーパントを不活性化するためのマスクとして使用される。【選択図】図２
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【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、
前記太陽電池の領域の第２の部分上に堆積されたグリッドラインをマスクとして用いて、化学種に露出することによって前記太陽電池の領域の第１の部分におけるドーパントの電気的活性を不活性化する段階を含む、方法。
【請求項２】
前記領域が、太陽電池基板上に形成されたエミッタである、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記領域が、前記太陽電池の背面電界である、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記領域の第１の部分の表面部分における活性ドーパントの濃度が前記表面部分から離れた距離における活性ドーパントの濃度よりも低いドーパントプロファイルを生成する段階を更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記領域上にパッシベーション層を堆積する段階を更に含み、前記化学種が、前記パッシベーション層を通じて前記ドーパントを不活性化する、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記不活性化する段階が、前記ドーパントを前記化学種の原子元素と反応させる段階と、
前記反応に基づいて電気的に不活性な複合体を形成する段階と、
を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記領域の上に反射防止コーティングを堆積する段階を更に含み、前記化学種が、前記反射防止コーティングを通じて前記ドーパントを不活性化する、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記領域がｐ型導電性を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記領域がｎ型導電性を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記グリッドラインが導電性である、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記グリッドラインの下の前記領域の第２の位置における前記ドーパントの電気的活性が、実質的に不活性化されない、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
不活性化後の前記領域におけるドーパント粒子の総数が、不活性化前の前記領域におけるドーパント粒子の総数と同じである、請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
前記化学種が、原子水素、重水素、リチウム、銅又はこれらの組合せを含み、不活性化する段階が、前記グリッドラインの外側の前記領域の第１の部分を前記原子水素、重水素、リチウム、銅又はこれらの組合せに露出する段階を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
前記領域の第１の部分の表面部分における第１の濃度の活性ドーパントと、前記領域の前記第２の部分における第２の濃度の活性ドーパントと、前記表面部分から離れた深さにおける前記領域の第１の部分において第３の濃度の活性ドーパントと、を生成する段階を更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
チャンバ内に配置された前記太陽電池の領域の第１の部分に前記化学種を供給する段階と、
前記化学種から原子元素を生成する段階と、
前記領域の第１の部分における前記ドーパントを前記原子元素に露出する段階と、
を更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１６】
前記原子元素が、プラズマによって生成される、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記原子元素が、水の沸騰によって生成される、請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
前記原子元素が、ガスを加熱フィラメントに触媒反応で露出することによって生成される、請求項１５に記載の方法。
【請求項１９】
前記フィラメントの温度、該フィラメントの幾何学形状、前記太陽電池と前記フィラメントとの間の距離のうちの少なくとも１つを調節して不活性化を制御する段階を更に含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
に前記ガスの圧力及び前記チャンバ内の温度のうちの少なくとも１つを調節して、不活性化を制御する段階を更に含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項２１】
前記不活性化する段階が、チャンバの幾何学形状によって制御される、請求項１に記載の方法。
【請求項２２】
前記不活性化する段階が、時間によって制御される、請求項１に記載の方法。
【請求項２３】
前記ドーパントが、ホウ素（Ｂ）、アルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）、インジウム（Ｉｎ）、及びタリウム（Ｔｌ）のうちの少なくとも１つである、請求項１に記載の方法。
【請求項２４】
前記ドーパントが、窒素（Ｎ）、リン（Ｐ）、ヒ素（Ａｓ）、アンチモン（Ｓｂ）、及びビスマス（Ｂｉ）のうちの少なくとも１つである、請求項１に記載の方法。
【請求項２５】
前記グリッドラインは、前記化学種が前記太陽電池の領域の第２の部分に達するのを阻止する、請求項１に記載の方法。
【請求項２６】
前記グリッドラインは、前記太陽電池の領域の前記第２の部分上でパッシベーション層の上にエッチャントを含有する金属ペーストを配置する段階と、前記エッチャントによって前記パッシベーション層を通じて前記領域に至るまでエッチングして、前記金属ペーストを前記領域の第２の部分と直接接触した状態で配置する段階とを含む、スクリーン印刷によって前記領域の第２の部分上に堆積される、請求項１に記載の方法。
【請求項２７】
太陽電池を製造する方法であって、
基板上の第１のドーパントを有する第１の領域の上に反射防止コーティング及びパッシベーション層のうちの少なくとも１つと、前記第１の領域の第１の部分の上に第１の導電性グリッドラインとを含む太陽電池をチャンバ中に配置する段階と、
加熱フィラメントを通じて水素ガスを前記チャンバ内に供給する段階と、
前記水素ガスから原子水素及び重水素のうちの少なくとも１つを生成する段階と、
前記グリッドラインをマスクとして用いて前記第１の領域の前記第１の部分を前記原子水素及び重水素のうちの少なくとも１つに露出して、前記太陽電池の第１の領域の第１の部分において前記第１のドーパントの電気的活性を不活性化する段階と、
を含む、方法。
【請求項２８】
前記露出された第１の部分において前記第１のドーパントと、原子水素及び重水素のうちの少なくとも１つとを含む電気的に不活性な複合体を形成する段階を更に含む、請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
原子水素及び重水素のうちの少なくとも１つが、前記加熱フィラメントへの水素の触媒反応の露出によって生成される、請求項２７に記載の方法。
【請求項３０】
前記チャンバ内の圧力が、約１０ｍＴｏｒｒ〜約１０Ｔｏｒｒである、請求項２７に記載の方法。
【請求項３１】
ガス流量が約２０ｓｃｃｍである、請求項２７に記載の方法。
【請求項３２】
前記加熱フィラメントが、約１６０００℃〜約２１０００℃の温度まで加熱される、請求項２７に記載の方法。
【請求項３３】
前記太陽電池基板の表面から前記フィラメントまでの距離が約１０ｃｍである、請求項２７に記載の方法。
【請求項３４】
前記第１の領域の第１の部分の表面部分における活性ドーパントの濃度が前記表面部分から離れた距離における活性ドーパントの濃度よりも低いようなドーパントプロファイルを生成する段階を更に含む、請求項２７に記載の方法。
【請求項３５】
太陽電池であって、
基板の第１の側面上に形成され、第１のドーパントを有する第１の領域と、
前記第１の領域の第１の部分の上に第１のグリッドラインと、
を備え、前記第１のドーパントの一部の電気的活性が、前記グリッドラインの外側にある前記第１の領域の第２の部分において不活性化される、太陽電池。
【請求項３６】
前記第１のドーパントが、前記第２の部分において実質的に均一に分配される、請求項３５に記載の太陽電池。
【請求項３７】
前記第１のドーパントの前記部分が化学種に結合されて電気的に不活性である、請求項３６に記載の太陽電池。
【請求項３８】
前記化学種が、原子水素、重水素、リチウム、及び銅のうちの少なくとも１つである、請求項３７に記載の太陽電池。
【請求項３９】
前記領域が、太陽電池基板上に形成された選択エミッタである、請求項３５に記載の太陽電池。
【請求項４０】
前記領域が、前記太陽電池の背面電界である、請求項３５に記載の太陽電池。
【請求項４１】
前記第１の部分の表面部分における電気的に活性な第１のドーパント濃度が、前記表面部分から離れた距離における電気的に活性な第１のドーパント濃度よりも低い、請求項３５に記載の太陽電池。
【請求項４２】
前記第１の領域上にパッシベーション層を更に備え、前記グリッドラインが、前記第１の領域の第１の部分と直接接触した状態にある、請求項３５に記載の太陽電池。
【請求項４３】
前記第１の領域の上に反射防止コーティングを更に備える、請求項３５に記載の太陽電池。
【請求項４４】
前記第１のドーパントが、前記グリッドラインの下の前記第１の領域の第１の部分において電気的に活性である、請求項３５に記載の太陽電池。
【請求項４５】
前記領域がｐ型領域である、請求項３５に記載の太陽電池。
【請求項４６】
前記領域がｎ型領域である、請求項３５に記載の太陽電池。
【請求項４７】
前記グリッドラインが、前記第１の領域とオーミック性接触を形成する、請求項３５に記載の太陽電池。
【請求項４８】
前記基板が、単結晶シリコン及び多結晶シリコンのうちの少なくとも１つを含む、請求項３５に記載の太陽電池。
【請求項４９】
前記基板の第２の側面上に第２のドーパントを有する第２の領域と、
前記第２の領域に隣接した第２のグリッドラインと、
を更に備える、請求項３５に記載の太陽電池。
【請求項５０】
前記第２のドーパントの電気的活性が、前記第２の領域の一部分において不活性化される、請求項４９に記載の太陽電池。
【請求項５１】
基板の第１の側面上の第１の領域の第１の部分上に導電性グリッドラインを備えた太陽電池であって、前記グリッドラインの外側にある前記第１の領域の第２の部分上の第１の表面部分における活性ドーパントの濃度が、前記第１の表面部分から離れた距離における活性ドーパントの濃度よりも低い、ことを特徴とする太陽電池。
【請求項５２】
前記ドーパントが、前記第２の部分において実質的に均一に分配される、請求項５１に記載の太陽電池。
【請求項５３】
前記ドーパントの一部分が、前記第１の領域の第２の部分において不活性化される、請求項５２に記載の太陽電池。
【請求項５４】
前記第１の領域が、太陽電池基板上の選択エミッタである、請求項５１に記載の太陽電池。
【請求項５５】
前記第１の領域が、前記太陽電池の背面電界である、請求項５１に記載の太陽電池。
【請求項５６】
前記ドーパントが、ホウ素（Ｂ）、アルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）、インジウム（Ｉｎ）、及びタリウム（Ｔｌ）のうちの少なくとも１つである、請求項５１に記載の太陽電池。
【請求項５７】
前記ドーパントが、窒素（Ｎ）、リン（Ｐ）、ヒ素（Ａｓ）、アンチモン（Ｓｂ）、及びビスマス（Ｂｉ）のうちの少なくとも１つである、請求項５１に記載の太陽電池。
【請求項５８】
前記第１の領域の上にパッシベーション層を更に備える、請求項５１に記載の太陽電池。
【請求項５９】
前記グリッドラインの下の前記活性ドーパント濃度が、前記グリッドラインの外側の前記活性ドーパント濃度よりも高い、請求項５１に記載の太陽電池。
【請求項６０】
前記第１の領域がｐ型導電性を有する、請求項５１に記載の太陽電池。
【請求項６１】
前記第１の領域がｎ型導電性を有する、請求項５１に記載の太陽電池。
【請求項６２】
前記基板が、単結晶シリコン及び多結晶シリコンのうちの少なくとも１つを含む、請求項５１に記載の太陽電池。
【請求項６３】
前記基板の第２の側面上に形成された第２の領域と、
前記第２の領域に隣接した第２のグリッドラインと、
を更に備え、前記第２の領域の一部分におけるドーパントが不活性化される、請求項５１に記載の太陽電池。
【請求項６４】
前記第１の表面部分が、真性半導体層を含む、請求項５１に記載の太陽電池。
【請求項６５】
前記第１の表面部分が、約１０19ｃｍ-3未満の活性ドーパント濃度を有する低濃度ドープの半導体層を含み、前記第２の部分が、１０19ｃｍ-3よりも高い活性ドーパント濃度を有する高濃度にドープされた半導体層を含む、請求項５１に記載の太陽電池。
【請求項６６】
選択エミッタ太陽電池であって、
第１のドーパントを有し、前面及び背面を含む太陽電池基板と、
前記基板の前面に第２のドーパントを有するエミッタと、
前記エミッタ上に第１の導電ラインと、
を備え、前記第１のドーパント及び前記第２のドーパントのうちの少なくとも１つの電気的活性が不活性化される、ことを特徴とする太陽電池。
【請求項６７】
前記第１のドーパント及び前記第２のドーパントのうちの不活性化された少なくとも１つが、化学種に結合されて電気的に不活性である、請求項６６に記載の太陽電池。
【請求項６８】
前記化学種が、原子水素、重水素、リチウム、及び銅のうちの少なくとも１つである、請求項６７に記載の太陽電池。
【請求項６９】
前記第１のドーパントがｐ型ドーパントであり、前記第２のドーパントがｎ型ドーパントである、請求項６６に記載の太陽電池。
【請求項７０】
前記第１のドーパントがｎ型ドーパントであり、前記第２のドーパントがｐ型ドーパントである、請求項６６に記載の太陽電池。
【請求項７１】
前記第１の導電ラインの外側にある前記エミッタの表面部分における活性な第２のドーパント濃度が、前記エミッタの表面部分から離れた距離における活性な第２のドーパント濃度よりも低い、請求項６６に記載の太陽電池。
【請求項７２】
前記第１のドーパント及び前記第２のドーパントのうちの少なくとも１つが、実質的に均一に分配される、請求項６６に記載の太陽電池。
【請求項７３】
前記基板の背面上に第２の導電ラインを更に備え、前記第２の導電ラインの外側にある前記背面における第１のドーパント濃度が、前記背面から離れた距離における第１のドーパント濃度よりも低い、請求項６６に記載の太陽電池。
【請求項７４】
前記エミッタ上にパッシベーション層を更に備える、請求項６６に記載の太陽電池。
【請求項７５】
前記エミッタ上に反射防止コーティングを更に備える、請求項６６に記載の太陽電池。
【請求項７６】
前記基板の背面上にパッシベーション層を更に備える、請求項６６に記載の太陽電池。
【請求項７７】
前記エミッタ上に第３の導電ラインを更に備える、請求項６６に記載の太陽電池。
【請求項７８】
太陽電池を製造する方法であって、太陽電池の領域の第１の部分上の第１の表面部分における活性ドーパントの濃度が、前記表面部分から離れた距離における活性ドーパントの濃度よりも低いようなドーパントプロファイルを生成する段階を含み、前記太陽電池の領域の第２の部分上にグリッドラインがある、ことを特徴とする方法。
【請求項７９】
前記領域が、前記太陽電池上に形成されたエミッタである、請求項７８に記載の方法。
【請求項８０】
前記領域が、前記太陽電池の背面電界である、請求項７８に記載の方法。
【請求項８１】
前記第１の部分が前記第１の表面部分を有し、前記ドーパントプロファイルが、化学種への露出によって前記太陽電池の領域の第１の部分の第１の表面部分においてドーパントの電気的活性を不活性化することによって生成される、請求項７８に記載の方法。
【請求項８２】
前記ドーパントプロファイルは、前記太陽電池の領域の第１の部分の上に前記第１の表面部分を有する半導体層を堆積することによって生成され、前記第１の表面部分における活性ドーパントの濃度が、前記第１の部分における活性ドーパントの濃度よりも低い、請求項７８に記載の方法。
【請求項８３】
１Ω・ｃｍ2未満の接触抵抗が得られるまで、前記半導体層の上のあらゆる層を通じてエッチングする段階を更に含む、請求項８２に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、再生可能エネルギーの分野に関し、詳細には太陽電池（ソーラーセル）及びその製作方法に関する。
【０００２】
本出願は、２０１２年２月６日に出願された「ＳＥＬＦ−ＡＬＩＧＮＥＤ  ＨＹＤＲＯＧＥＮＡＴＥＤ  ＳＥＬＥＣＴＩＶＥ  ＥＭＩＴＴＥＲ  ＦＯＲ  Ｎ−ＴＹＰＥ  ＳＯＬＡＲ  ＣＥＬＬＳ（Ｎ型太陽電池のための自己整合式水素化選択エミッタ）」という名称の先行の米国仮特許出願第６１／５９５／５０４号の恩恵を主張する。
【背景技術】
【０００３】
一般に、太陽電池は、太陽放射を電気エネルギーに変換するデバイスとして公知である。通常、太陽電池は、半導体処理技術を用いて半導体基板上に製作され、基板の表面近くにｐ−ｎ接合部を形成する。基板の表面に入射する太陽放射は、基板の大部分において電子正孔ペアを生成する。電子正孔ペアは、基板においてｐドープ領域及びｎドープ領域に移動し、これによりドープ領域間に電圧差を生じる。ドープ領域は、太陽電池上の金属コンタクトに結合され、電池に結合された外部回路に電池から電流を送る。放射変換効率は、電力を生成する太陽電池の能力に直接関係している太陽電池の重要な特性である。
【０００４】
図１は、典型的な均質エミッタ太陽電池構造１００の例示的な断面図である。図１に示すように、高濃度ドープのｐ+型シリコンエミッタ１０２は、ｎ型シリコン基板１０１上に形成される。金属グリッドライン１０４のような金属グリッドラインがエミッタ１０２上に形成される。反射防止コーティング（「ＡＲ」）１０３は、グリッドライン間のエミッタ１０２の一部分の上に堆積される。エミッタ１０２のような従来の均質エミッタは、グリッドコンタクトの下及びこれらの間に均一なドーピングプロファイルを有する。均質にドープされたエミッタの表面における活性ドーパント濃度は、グリッドラインとのオーミックコンタクトを形成し、また、高い曲線因子（開回路電圧と短絡回路電流の積に対する実最大取得可能出力の比として通常定められる）が得られるように、一般に少なくとも１０20ｃｍ-3である。
【０００５】
エミッタの表面における活性ドーパントの濃度が高いと、高い表面再結合速度がもたらされる。高い表面再結合速度は、開放回路電圧（Ｖｏｃ）及び短絡回路電流（Ｊｓｃ）を制限し、太陽電池の変換効率を直接制限する。
【０００６】
均質エミッタによって生じる制限を回避するために、選択エミッタが使用される。選択エミッタは、グリッドラインの下で高いドーパント濃度を有し、グリッドライン間で低いドーパント濃度を有する。従来の選択エミッタ技術は、これを達成するために２つ又はそれ以上の処理ステップを必要とする。
【０００７】
１つの選択エミッタ技術は、低濃度ドープのＳｉエミッタから始める。次に、高濃度ドープのシリコンペーストが、グリッドラインが配置されようとしている低濃度ドープのＳｉエミッタの領域にマスクを介して選択的に塗布される。次いで、高濃度ドープのシリコンペースト領域上にグリッドラインが形成される。
【０００８】
別の選択エミッタ技術は、高濃度ドープのＳｉエミッタから始める。ハードマスクが高濃度ドープのエミッタ上に堆積される。高濃度ドープのＳｉエミッタの一部分が、ハードマスクを通じてエッチバックされ、グリッドライン間にあるＳｉエミッタの当該部分におけるドーピングを低減するようにする。次に、グリッドラインがエミッタの未エッチングの高濃度ドープ領域上に堆積される。
【０００９】
別の選択エミッタ技術は、イオン注入の少なくとも２つの別個のステップを使用して、グリッドライン下に高ドーピングのエミッタを生成し、グリッドライン間に低ドーピングのエミッタを生成する。
【００１０】
全ての従来の選択エミッタ技術は、複雑なアラインメント処理を必要とし、一般に低収率である。これらの技術で得られる表面ドーピングは、１００Ω／スクエアよりも大きい高シート抵抗をもたらす。このような高シート抵抗により、多くの電力損失を引き起こし、従来型の選択エミッタは、均質エミッタよりも最大で５０％多くのグリッドラインを必要とするようになる。グリッドメタライゼーションは典型的には銀を含有するので、これは極めて高価な要件である。
【発明の概要】
【００１１】
太陽電池を製造するための方法及び装置の例示的な実施形態が記載される。太陽電池は、基板上に形成された領域を含む。本領域はドーパントを有する。１つの実施形態において、領域は、太陽電池の選択エミッタである。１つの実施形態において、領域は、太陽電池の背面電界である。グリッドラインは、ドープ領域の第１の部分の上に堆積される。領域の第１の部分にある表面部分における電気的に活性なドーパントの濃度が表面部分から離れた距離における電気的に活性なドーパントの濃度よりも低いドーパントプロファイルが生成される。１つの実施形態において、ドーパントの電気的活性は、グリッドラインの外側の領域の第２の部分において不活性化される。グリッドラインは、ドーパントを不活性化するためのマスクとして使用される。
【００１２】
１つの実施形態において、太陽電池を製造する方法は、太陽電池の領域の第２の部分上に堆積されたグリッドラインをマスクとして用いて、太陽電池の領域の第１の部分におけるドーパントの電気的活性を化学種に露出することによって不活性化する段階を含む。本方法の１つの実施形態において、領域は、太陽電池基板上に形成されたエミッタである。本方法の１つの実施形態において、領域は太陽電池の背面電界である。１つの実施形態において、本方法は更に、領域の第１の部分の表面部分における活性ドーパントの濃度が、表面部分から離れた距離における活性ドーパントの濃度よりも低いドーパントプロファイルを生成する段階を含む。１つの実施形態において、本方法は更に、領域上にパッシベーション層を堆積する段階を含み、化学種は、パッシベーション層を通じてドーパントを不活性化する。本方法の１つの実施形態において、不活性化段階は、ドーパントを化学種の原子元素と反応させる段階と、反応に基づいて電気的に不活性な複合体を形成する段階と、を含む。１つの実施形態において、本方法は更に、領域の上に反射防止コーティングを堆積する段階を含み、化学種が反射防止コーティングを通じてドーパントを不活性化する。本方法の１つの実施形態において、領域は、ｐ型の導電性を有する。本方法の１つの実施形態において、領域は、ｎ型の導電性を有する。本方法の１つの実施形態において、グリッドラインは導電性がある。本方法の１つの実施形態において、グリッドラインの下の領域の第２の部分におけるドーパントの電気的活性は、実質的に不活性化されない。本方法の１つの実施形態において、不活性化後の領域におけるドーパント粒子の総数は、不活性化前の領域におけるドーパント粒子の総数と同じである。本方法の１つの実施形態において、化学種は、原子水素、重水素、リチウム、銅又はこれらの組合せを含み、不活性化する段階は、グリッドラインの外側の領域の第１の部分を原子水素、重水素、リチウム、銅又はこれらの組合せに露出する段階を含む。１つの実施形態において、本方法は更に、領域の第１の部分の表面部分における第１の濃度の活性ドーパントと、領域の第２の部分における第２の濃度の活性ドーパントと、表面部分から離れた深さにおける領域の第１の部分において第３の濃度の活性ドーパントと、を生成する段階を含む。１つの実施形態において、本方法は更に、チャンバに配置された太陽電池の領域の第１の部分に化学種を供給する段階と、化学種から原子元素を生成する段階と、領域の第１の部分においてドーパントを原子元素に露出する段階と、を含む。本方法の１つの実施形態において、原子元素は、プラズマによって生成される。本方法の１つの実施形態において、原子元素は水の沸騰によって生成される。本方法の１つの実施形態において、原子元素は、ガスを加熱フィラメントに触媒反応で露出することによって生成される。１つの実施形態において、本方法は更に、フィラメントの温度、フィラメントの幾何学形状、太陽電池とフィラメントの間の距離のうちの少なくとも１つを調節して、不活性化を制御する段階を含む。１つの実施形態において、本方法は更に、ガスの圧力及びチャンバの温度のうちの少なくとも１つを調節して、不活性化を制御する段階を含む。本方法の１つの実施形態において、不活性化段階は、チャンバの幾何学形状によって制御される。本方法の１つの実施形態において、不活性化段階は、時間によって制御される。本方法の１つの実施形態において、ドーパントは、ホウ素（Ｂ）、アルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）、インジウム（Ｉｎ）、及びタリウム（Ｔｌ）のうちの少なくとも１つである。本方法の１つの実施形態において、ドーパントは、窒素（Ｎ）、リン（Ｐ）、ヒ素（Ａｓ）、アンチモン（Ｓｂ）、及びビスマス（Ｂｉ）のうちの少なくとも１つである。本方法の１つの実施形態において、グリッドラインは、化学種が太陽電池の領域の第２の部分に達するのを阻止する。本方法の１つの実施形態において、グリッドラインは、スクリーン印刷によって領域の第２の部分上に堆積され、該スクリーン印刷は、太陽電池の領域の第２の部分上でパッシベーション層の上にエッチャントを含有する金属ペーストを配置する段階と、エッチャントによってパッシベーション層を通じて領域に至るまでエッチングして、金属ペーストを領域の第２の部分と直接接触した状態で配置する段階と、を含む。
【００１３】
１つの実施形態において、太陽電池を製造する方法は、基板上の第１のドーパントを有する第１の領域の上に反射防止コーティング及びパッシベーション層のうちの少なくとも１つと、第１の領域の第１の部分の上に第１の導電性グリッドラインとを含む太陽電池をチャンバ内に配置する段階と、加熱フィラメントを通じて水素ガスをチャンバ内に供給する段階と、水素ガスから原子水素及び重水素のうちの少なくとも１つを生成する段階と、グリッドラインをマスクとして用いて第１の領域の第１の部分を原子水素及び重水素のうちの少なくとも１つに露出して、太陽電池の第１の領域の第１の部分において第１のドーパントの電気的活性を不活性化する段階と、を含む。１つの実施形態において、本方法は、露出された第１の部分において第１のドーパントと、原子水素及び重水素のうちの少なくとも１つとを含む電気的に不活性な複合体を形成する段階を更に含む。本方法の１つの実施形態において、原子水素及び重水素のうちの少なくとも１つは、加熱フィラメントへの水素の触媒反応の露出によって生成される。本方法の１つの実施形態において、チャンバ内の圧力は、約１０ｍＴｏｒｒ〜約１０Ｔｏｒｒである。本方法の１つの実施形態において、ガス流量は約２０ｓｃｃｍである。本方法の１つの実施形態において、フィラメントは、約１６００℃〜約２１００℃の温度まで加熱される。本方法の１つの実施形態において、太陽電池基板の表面からフィラメントまでの距離は約１０ｃｍである。１つの実施形態において、本方法は、第１の領域の第１の部分の表面部分における活性ドーパントの濃度が、表面部分から離れた距離における活性ドーパントの濃度よりも低いようなドーパントプロファイルを生成する段階を更に含む。
【００１４】
１つの実施形態において、太陽電池は、基板の第１の側面上に形成され第１のドーパントを有する第１の領域と、第１の領域の第１の部分の上に第１のグリッドラインと、を備え、第１のドーパントの一部の電気的活性は、グリッドラインの外側にある第１の領域の第２の部分において不活性化される。太陽電池の１つの実施形態において、第１のドーパントは、第２の部分において実質的に均一に分配される。太陽電池の１つの実施形態において、第１のドーパントの部分は、化学種に結合されて電気的に不活性である。太陽電池の１つの実施形態において、化学種は、原子水素、重水素、リチウム、及び銅のうちの少なくとも１つである。太陽電池の実施形態では、領域は、太陽電池基板上に形成された選択エミッタである。太陽電池の１つの実施形態において、領域は、太陽電池の背面電界である。太陽電池の１つの実施形態において、第１の部分の表面部分における電気的に活性な第１のドーパント濃度は、表面部分から離れた距離における電気的に活性な第１のドーパント濃度よりも低い。１つの実施形態において、太陽電池は、第１の領域上にパッシベーション層を更に備え、グリッドラインは、第１の領域の第１の部分と直接接触した状態にある。１つの実施形態において、太陽電池は、第１の領域の上に反射防止コーティングを更に備える。太陽電池の１つの実施形態において、第１のドーパントは、グリッドラインの下の第１の領域の第１の部分において電気的に活性である。太陽電池の１つの実施形態において、領域はｐ型領域である。太陽電池の１つの実施形態において、領域はｎ型領域である。太陽電池の１つの実施形態において、グリッドラインは、第１の領域とオーミック性接触を形成する。太陽電池の１つの実施形態において、基板は、単結晶シリコン及び多結晶シリコンのうちの少なくとも１つを含む。１つの実施形態において、太陽電池は、基板の第２の側面上に第２のドーパントを有する第２の領域と、第２の領域に隣接した第２のグリッドラインとを更に備える。太陽電池の１つの実施形態において、第２のドーパントの電気的活性は、第２の領域の一部分において不活性化される。
【００１５】
１つの実施形態において、太陽電池は、基板の第１の側面上の第１の領域の第１の部分上に導電性グリッドラインを備え、グリッドラインの外側にある第１の領域の第２の部分上の第１の表面部分における活性ドーパントの濃度は、第１の表面部分から離れた距離における活性ドーパントの濃度よりも低い。太陽電池の１つの実施形態において、ドーパントは、第２の部分において実質的に均一に分配される。太陽電池の１つの実施形態において、ドーパントの一部分は、第１の領域の第２の部分において不活性化される。太陽電池の１つの実施形態において、第１の領域は、太陽電池基板上の選択エミッタである。太陽電池の１つの実施形態において、第１の領域は、太陽電池の背面電界である。太陽電池の１つの実施形態において、ドーパントは、ホウ素（Ｂ）、アルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）、インジウム（Ｉｎ）、及びタリウム（Ｔｌ）のうちの少なくとも１つである。太陽電池の１つの実施形態において、ドーパントは、窒素（Ｎ）、リン（Ｐ）、ヒ素（Ａｓ）、アンチモン（Ｓｂ）、及びビスマス（Ｂｉ）のうちの少なくとも１つである。１つの実施形態において、太陽電池は、第１の領域の上にパッシベーション層を更に備える。太陽電池の１つの実施形態において、グリッドラインの下の活性ドーパント濃度は、グリッドラインの外側の活性ドーパント濃度よりも高い。太陽電池の１つの実施形態において、第１の領域はｐ型導電性を有する。太陽電池の１つの実施形態において、第１の領域はｎ型導電性を有する。太陽電池の１つの実施形態において、基板は、単結晶シリコン及び多結晶シリコンのうちの少なくとも１つを含む。１つの実施形態において、太陽電池は、基板の第２の側面上に形成された第２の領域と第２の領域に隣接した第２のグリッドラインとを更に備え、第２の領域の一部分におけるドーパントは不活性化される。太陽電池の１つの実施形態において、第１の表面部分は、真性半導体層を含む。太陽電池の１つの実施形態において、第１の表面部分は、約１０19ｃｍ-3未満の活性ドーパント濃度を有する低濃度ドープの半導体層を含み、第２の部分は、１０19ｃｍ-3よりも高い活性ドーパント濃度を有する高濃度にドープされた半導体層を含む。１つの実施形態において、選択エミッタ太陽電池は、第１のドーパントを有し前面及び背面を含む太陽電池基板と、基板の前面に第２のドーパントを有するエミッタと、エミッタ上に第１の導電ラインと、を備え、第１のドーパント及び第２のドーパントのうちの少なくとも１つの電気的活性は不活性化される。太陽電池の１つの実施形態において、第１のドーパント及び第２のドーパントのうちの不活性化された少なくとも１つは、化学種に結合されて電気的に不活性である。太陽電池の１つの実施形態において、化学種は、原子水素、重水素、リチウム、及び銅のうちの少なくとも１つである。太陽電池の１つの実施形態において、第１のドーパントはｐ型ドーパントであり、第２のドーパントはｎ型ドーパントである。太陽電池の１つの実施形態において、第１のドーパントはｎ型ドーパントであり、第２のドーパントはｐ型ドーパントである。太陽電池の１つの実施形態において、第１の導電ラインの外側のエミッタの表面部分に���ける活性な第２のドーパント濃度は、エミッタの表面部分から離れた距離における活性な第２のドーパント濃度よりも低い。太陽電池の１つの実施形態において、第１のドーパント及び第２のドーパントのうちの少なくとも１つは、実質的に均一に分配される。１つの実施形態において、太陽電池は、基板の背面上に第２の導電ラインを更に備え、第２の導電ラインの外側の背面における第１のドーパント濃度は、背面から離れた距離における第１のドーパント濃度よりも低い。１つの実施形態において、太陽電池は、エミッタ上にパッシベーション層を更に備える。１つの実施形態において、太陽電池、エミッタ上に反射防止コーティングを更に備える。１つの実施形態において、太陽電池は、基板の背面上にパッシベーション層を更に備える。１つの実施形態において、太陽電池は、エミッタ上に第３の導電ラインを更に備える。
【００１６】
１つの実施形態において、太陽電池を製造する方法は、太陽電池の領域の第１の部分上の第１の表面部分における活性ドーパントの濃度が、表面部分から離れた距離における活性ドーパントの濃度よりも低いようなドーパントプロファイルを生成する段階を含み、グリッドラインは、太陽電池の領域の第２の部分上にある。本方法の１つの実施形態において、領域は、太陽電池基板上に形成されたエミッタである。本方法の１つの実施形態において、領域は、太陽電池の背面電界である。本方法の１つの実施形態において、第１の部分は第１の表面部分を有し、ドーパントプロファイルは、化学種への露出によって太陽電池の領域の第１の部分の第１の表面部分においてドーパントの電気的活性を不活性化することによって生成される。本方法の１つの実施形態において、ドーパントプロファイルは、太陽電池の領域の第１の部分の上に第１の表面部分を有する半導体層を堆積することによって生成され、第１の表面部分における活性ドーパントの濃度は、第１の部分における活性ドーパントの濃度よりも低い。１つの実施形態において、本方法は、半導体層の上にパッシベーション層を堆積する段階を更に備える。１つの実施形態において、本方法は、１オーム×ｃｍ2未満のグリッドラインによる接触抵抗が得られるまで、半導体層の上の層（例えば、パッシベーション層、ＡＲ層、又は両方）の何れかを通じてエッチングする段階を更に含む。
【００１７】
本発明の実施形態の他の特徴は、添付図面及び以下の詳細な説明から明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】典型的な均質エミッタ太陽電池構造１００の例示的な断面図である。
【図２】本発明の１つの実施形態による、太陽電池パネルの例示的な平面図である。
【図３】本発明の１つの実施形態による、太陽電池パネルの一部分の例示的な断面図である。
【図４】本発明の１つの実施形態による、グリッドラインを有する太陽電池の例示的な図である。
【図５】本発明の１つの実施形態による、太陽電池の一部分の例示的な図である。
【図６Ａ】本発明の１つの実施形態による、太陽電池の一部分の例示的な断面図である。
【図６Ｂ】本発明の１つの実施形態による、太陽電池の一部分において化学種に露出することによってドーパントの不活性化を示す図６Ａに類似する図である。
【図６Ｃ】本発明の１つの実施形態による、太陽電池の一部分において化学種に露出することによってドーパントを不活性化した後の図６Ｂに類似する図である。
【図６Ｄ】本発明の１つの実施形態による、選択エミッタ太陽電池の例示的な断面図である。
【図７】本発明の１つの実施形態による、太陽電池の一部分においてドーパントを不活性化する装置を示す図である。
【図８Ａ】本発明の１つの実施形態による、ｎ型シリコン太陽電池のｐ型ドープ領域の深さに対する活性ホウ素濃度を示すグラフである。
【図８Ｂ】本発明の１つの実施形態による、ｎ型シリコン太陽電池のｐ型ドープ領域の表面からの深さに対する活性ホウ素濃度を示すグラフである。
【図８Ｃ】本発明の１つの実施形態による、電気的に活性なホウ素対深さのパーセントとしてホウ素−水素（「Ｂ−Ｈ」）パッシベーション（「不活性化」）の例示的な図である。
【図９】本発明の１つの実施形態による、選択エミッタ太陽電池の例示的な断面図である。
【図１０】本発明の１つの実施形態による、背面及び縮小後面再結合速度でグリッドラインメタライゼーションを有する両面選択エミッタ太陽電池の例示的な断面図である。
【図１１】選択エミッタを有する太陽電池を製作する従来型の技術と、本発明の１つの実施形態による太陽電池を製作する方法とを比較した表形式の図である。
【図１２Ａ】本発明の１つの実施形態による、太陽電池の一部分の例示的な断面図である。
【図１２Ｂ】本発明の１つの実施形態による、太陽電池の領域の上にグリッドラインを堆積した後の図１２Ａに類似する図である。
【図１３】本発明の１つの実施形態による、太陽電池の一部分においてドーパントを不活性化する装置を示す図である。
【図１４】本発明の１つの実施形態による、実験データに基づくオリジナルのホウ素プロファイル及び水素化プロファイルを示す図である。
【図１５】本発明の１つの実施形態による、エミッタの収集効率対表面再結合速度を示すグラフを示す。
【図１６】本発明の１つの実施形態による、比抵抗データ対基板温度を示すグラフを示す。
【図１７】本発明の１つの実施形態による、抵抗率対アニール温度の増加を示すグラフを示す。
【図１８】本発明の１つの実施形態による、太陽電池を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
太陽電池を製造する方法及び装置が本明細書において記載される。以下の説明においては、本発明の実施形態に関する完全な理解を提供するために、特定のプロセスフロー工程のような多くの具体的な詳細事項が記載されている。本発明の実施形態は、これらの具体的な詳細事項なしに実施できることは当業者には明らかであろう。場合によっては、半導体堆積技術などの公知の製作技術については、本発明の実施形態を不必要に曖昧にしないために詳細には説明していない。更に、図示の様々な実施形態は、例示的表現であり、必ずしも縮尺通りに描かれていない点は理解すべきである。
【００２０】
本明細書で開示されるのは太陽電池の製作方法である。１つの実施形態において、太陽電池を製造する方法は、化学種への露出によって太陽電池の領域の第１の部分においてドーパントの電気的活性を不活性化する段階を含む。領域上に堆積されたグリッドラインは、不活性化するためのマスクとして使用される。ドーパントプロファイルは、不活性化によって生成される。ドーパントプロファイルは、領域の表面部分における電気的に活性なドーパントの濃度が表面部分から離れた距離における電気的に活性なドーパントの濃度よりも低い。
【００２１】
同様に、本明細書に開示されるのは太陽電池である。太陽電池は、基板上に形成された領域を含む。当該領域はドーパントを有する。グリッドラインが領域の第１の部分の上に堆積される。ドーパントの一部分の電気的活性は、グリッドラインの外側の領域の第２の部分において不活性化される。グリッドラインは、ドーパントを不活性化するためのマスクとして使用される。領域の第１の部分の表面部分における電気的に活性なドーパントの濃度が表面部分から離れた距離における電気的に活性なドーパントの濃度よりも低いドーパントプロファイルが生成される。１つの実施形態において、領域は、太陽電池基板上に形成された選択エミッタである。１つの実施形態において、領域は、太陽電池の背面電界である。
【００２２】
少なくとも幾つかの実施形態によれば、太陽電池は、本明細書で説明するような不活性化された領域を有するＮ型及びＰ型太陽電池である。幾つかの実施形態では、本明細書で説明するプロセスフローを用いることによって、従来のプロセスフローと比較して、極めて多くのプロセス工程の削減が達成される。
【００２３】
１つの実施形態において、選択エミッタ太陽電池の製作は、あまり消耗品を必要としない１ステップの自己整合プロセスを伴い、グリッドライン間の選択エミッタの表面部分における電気的に活性なできる限り低いドーパント濃度を達成する。少なくとも幾つかの実施形態では、本明細書で説明するようなプロセスを用いて製作された選択エミッタ太陽電池は、わずかに増加したシート抵抗を有し、均質エミッタ太陽電池と同じか又はこれよりも少ないグリッドラインを必要とする。
【００２４】
図２は、本発明の１つの実施形態による、太陽電池パネルの例示的な平面図である。太陽電池パネル２００は、太陽電池２０２のような太陽電池を保持するフレーム２０１を有する。１つの実施形態において、太陽電池は、グリッドラインと、本明細書で説明するようなプロセスを用いて製作された選択エミッタ及び背面電界（図示せず）のうちの少なくとも１つとを有する。１つの実施形態において、太陽電池は、半導体材料、例えば、シリコン、又は他の半導体材料の薄いスライスである半導体ウェーハ又は基板上に形成される。１つの実施形態において、ウェーハは、ウェーハ内及びウェーハの上に組み込まれる太陽電池のための基板として機能する。
【００２５】
１つの実施形態において、太陽電池は、以下で更に詳細に説明するように、自己整合式ｐ型選択エミッタを有するｎ型太陽電池である。１つの実施形態において、太陽電池は、以下で更に詳細に説明するように、両面から光を吸収するためにｎ型選択エミッタ及び自己整合式ｐ型背面電界を有するｐ型両面太陽電池である。
【００２６】
太陽電池２０２のような太陽電池は、フロントガラスシート２０３とバックシート２０４との間に装着される。１つの実施形態において、フレーム２０１は、アルミニウムフレーム、チタンフレーム、又は他の金属フレームである。１つの実施形態において、バックシートは、プラスチックシート、金属シート、又はこれらの組合せである。１つの実施形態において、バックシートはガラスシートである。１つの実施形態において、太陽電池パネルの太陽電池は、互いに電気的に接続されて所望の電圧を生成する。フロントガラスシートは、典型的には、強化ガラスで作られ、例えば、風で流されたデブリ、雨、霰、その他に起因する摩耗及び衝撃から半導体ウェーハを保護しながら光を通過できるようにする。１つの実施形態において、付加的電圧を生成するために、太陽電池が直列で接続される。１つの実施形態において、１つの太陽電池の前部は、ワイヤ、ワイヤリボン又はその両方により隣接する電池の後部に直列で接続される。１つの実施形態において、直列接続された電池のストリングは、独立して取り扱われる。１つの実施形態において、高電流を得るために、太陽電池は並列に接続される。１つの実施形態において、太陽発電エネルギーを実用化するために、電気は、インバータ（グリッド接続された太陽光発電システム）を用いて電力供給網に供給される。独立型システムにおいて、バッテリを使用して直ぐには必要とされないエネルギーを蓄える。太陽電池パネルを使用して、携帯デバイスに給電又は再充電することができる。１つの実施形態において、パネルにおける太陽電池は、フラットワイヤ、金属リボン、又はその両方によって電気的に相互接続される。
【００２７】
図３は、本発明の１つの実施形態による、太陽電池パネル３００の一部分の例示的な断面図３００である。１つの実施形態において、図３００は、図２に描いたパネル２００の一部分を示す。図３に示すように、金属フレーム３０１は、フロントガラスシート３０３とバックシート３０４との間に配置された太陽電池３０２を含むスタックを囲む。１つの実施形態において、太陽電池は、グリッドラインと、本明細書で説明するようなプロセスを用いて製作された選択エミッタ及び背面電界（図示せず）のうちの少なくとも１つとを有する。封入材料３０５は、太陽電池３０２の前面とフロントガラスシート３０３との間に配置される。封入材料３０６は、太陽電池３０２の背面とバックシート３０４との間に配置される。１つの実施形態において、封入材料３０５及び３０６の各々はポリマー封入材料である。
【００２８】
図４は、本発明の１つの実施形態による、グリッドラインを有する太陽電池４００の例示的な図である。太陽電池は、図２及び図３に描いたように太陽電池２０２及び３０２のうちの１つとすることができる。１つの実施形態において、図４００は太陽電池の平面図である。１つの実施形態において、図４００は太陽電池の底面図である。太陽電池は、グリッドライン４０３などのグリッドラインと、太陽電池基板４０１の表面上に形成されたバスバー４０２などのバスバーと、を有する。図４０４は、太陽電池の一部分４０８の拡大図である。１つの実施形態において、グリッドライン及びバスバーは、銀、銅、他の金属、他のあらゆる導電性材料、又はこれらの組合せを含む導電ラインである。
【００２９】
グリッドラインを使用して、太陽電池の一部分から電流、電圧、又はその両方を収集する。グリッドラインは、バスバーに接続される。バスバーは、典型的には、複数の太陽電池から電流、電圧、又はその両方を収集するのに使用される。１つの実施形態において、グリッドライン間の間隔４０５は、約１．８ミリメートル（「ｍｍ」）よりも大きい。１つの実施形態において、グリッドライン間の間隔は、約１．５ｍｍ〜約２５ｍｍである。より具体的な実施形態では、グリッドライン間の間隔は約１．９ｍｍである。１つの実施形態において、グリッドラインの幅４０６は、約８０ミクロン（「μｍ」）〜約１００μｍである。１つの実施形態において、バスバーの幅４０７は、約１．５ｍｍ〜約４ｍｍである。より具体的な実施形態では、バスバーの幅４０７は、約２ミリメートルである。１つの実施形態において、６インチの太陽電池半導体基板又はウェーハは、その上に約８０〜約９０のグリッドラインが形成される。１つの実施形態において、太陽電池基板の上のグリッドラインの密度は、１インチ当たり多くても約１３グリッドラインである。他の実施形態では、太陽電池基板の上のグリッドラインの密度は、１インチ当たり約１０グリッドライン未満である。１つの実施形態において、太陽電池基板は、半導体、例えば、単結晶シリコン、多結晶シリコン、非晶質シリコン、テルル化カドミウム、セレン化／硫化銅インジウム、ガリウムヒ素、他の半導体、又はこれらの組合せである。１つの実施形態において、太陽電池基板は、支持基板上に堆積された薄膜、例えば、非晶質シリコン、テルル化カドミウム、銅インジウム、セレン化ガリウム、ガリウムヒ素、又は他の半導体薄膜を含む。１つの実施形態において、太陽電池基板は、少なくとも一部分はトップダウンアルミニウム誘導結晶化（ＴＡＩＣ）を用いて製作される。１つの実施形態において、太陽電池基板は、有機物質、例えば、染料、ポリマー、又はこれらの組合せを含む。
【００３０】
１つの実施形態において、微細導電性グリッドライン及びより広いバスバーが、金属ペーストを用いて半導体基板の表面上にスクリーン印刷される。１つの実施形態において、金属ペーストは、銀、銅ペースト、他の金属、他の導電性材料、又はこれらの組合せを含む。１つの実施形態において、金属ペーストは銀ペーストである。１つの実施形態において、太陽電池基板は、前面及び背面上にグリッドパターンコンタクトを有する。１つの実施形態において、太陽電池基板は、前面上にグリッドパターンを有し、背面上に全域金属コンタクト（図示せず）を有する。全域金属コンタクトは、典型的には、基板の後面全体を覆う。１つの実施形態において、全域後部コンタクトは、金属ペースト（例えばアルミニウム）をスクリーン印刷することによって形成される。典型的には、次いで、ペーストを摂氏数１００度でアニールして、シリコンとのオーミック性接触した金属電極を形成する。金属コンタクトの形成後、太陽電池は、フラットワイヤ又は金属リボンによって相互接続され、図２に描いた太陽電池パネルなどのモジュール又は太陽電池パネルに組み付けられる。
【００３１】
導電性グリッドライン及びバスバーは、電子デバイス製造の当業者には公知である導電ライン堆積技術のうちの１つを用いて太陽電池基板の上に堆積することができる。
【００３２】
図５は、本発明の１つの実施形態による、太陽電池の一部分の例示的な図である。太陽電池５００は、図２、図３、及び図４に描いたような太陽電池のうちの１つとすることができる。太陽電池５００の一部分５０１は、図２、図３、及び図４に関して上述したように、バスバー５０２と、太陽電池基板５０６の上に形成されたグリッドライン５０３及びグリッドライン５１３のようなグリッドラインとを含む。図５１０は、軸Ａ−Ａに沿った太陽電池の一部分５１４の断面図である。太陽電池は、基板（「ベース」）５０６上に形成されたドープ領域５０５を含む。典型的には、太陽電池のタイプは、ベースのタイプによって定められる。１つの実施形態において、太陽電池基板は、半導体基板、例えば、単結晶シリコン、多結晶シリコン、非晶質シリコン、テルル化カドミウム、セレン化／硫化銅インジウム、ガリウムヒ素、他の半導体、又はこれらの組合せの基板である。
【００３３】
１つの実施形態において、領域５０５は、本明細書で説明されるような方法を用いて製作された太陽電池の選択エミッタである。１つの実施形態において、ドープ領域は、基板の導電型とは異なる導電型を有する。例えば、基板がｎ型導電性を有する場合、ドープ領域はｐ型導電性を有する。基板がｐ型導電性を有する場合、ドープ領域はｎ型導電性を有する。１つの実施形態において、ベース領域はｎ型シリコン基板を有し、ドープ領域はｐ型ドーパント、例えば、ホウ素（Ｂ）、アルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）、インジウム（Ｉｎ）、タリウム（Ｔｌ）、他のアクセプタドーパント、又はこれらの組合せを有してｐ型導電性を提供する。１つの実施形態において、ベース領域はｐ型シリコン基板であり、ドープ領域は、ｎ型ドーパント、例えば、窒素（Ｎ）、リン（Ｐ）、ヒ素（Ａｓ）、アンチモン（Ｓｂ）、ビスマス（Ｂｉ）、他のドナードーパント、又はこれらの組合せを有してｎ型導電性を提供する。１つの実施形態において、ドープ領域は、少なくとも約１０19ｃｍ-3のアクセプタドーパント濃度を有するｐ+型領域である。１つの実施形態において、ドープ領域は、少なくとも約１０19ｃｍ-3のドナードーパント濃度を有するｎ+型領域である。
【００３４】
１つの実施形態において、ドープ領域は、電子デバイス製造の当業者には公知である、拡散、イオン注入又は他の何れかの技術により基板にドーパントを導入することによって形成される。１つの実施形態において、ドープ領域は、電子デバイス製造の当業者には公知のエピタキシャル技術のうちの１つによって形成される。
【００３５】
グリッドライン５１３は、ドープ領域５０５上に堆積される。１つの実施形態において、グリッドラインは、ドープ領域とオーミック性接触を形成する。１つの実施形態において、グリッドラインを形成する前に、キャリア（電子及び／又は正孔）に対する表面トラップの量を低減するためにパッシベーション層５０４がドープ領域５０５上に形成される。１つの実施形態において、パッシベーション層を形成する前に、（１００）結晶面配向を有するシリコン基板上のドープ領域は、主として、（１１１）結晶面配向に沿ってエッチングされて、入射光を捕捉するためのピラミッド（図示せず）を形成する。１つの実施形態において、ドープ領域５０５の表面上のピラミッドの高さは約１０ミクロンである。１つの実施形態において、ドープ領域は、電子デバイス製造の当業者には公知のウェット又はドライエッチング技術のうちの１つを用いてエッチングされる。
【００３６】
１つの実施形態において、パッシベーション層は、ドープシリコン領域の表面上に形成されたピラミッド上に堆積されるシリコン窒化物である。１つの実施形態において、パッシベーション層は、約２００℃未満の温度で堆積される。１つの実施形態において、パッシベーション層は、電子デバイス製造の当業者には公知のプラズマ強化化学蒸着（ＰＥＣＶＤ）技術、又は他のパッシベーション層堆積技術のうちの１つを用いてドープ領域の上に堆積される。
【００３７】
１つの実施形態において、反射防止（「ＡＲ」）コーティング（図示せず）は、パッシベーション層の上に堆積されて、反射に起因する光損失を低減し、光を太陽電池に向けるようにする。１つの実施形態において、ＡＲコーティングは多層コーティングである。１つの実施形態において、パッシベーション層５０４は、ＡＲコーティングである。１つの実施形態において、パッシベーション層は、シリコン窒化物、シリコン酸化物、アルミニウム酸化物、又はこれらの組合せである。１つの実施形態において、ＡＲコーティングは、電子デバイス製造の当業者には公知である、プラズマ強化化学蒸着（ＰＥＣＶＤ）技術、又は他のＡＲコーティング堆積技術のうちの１つを用いて堆積される。１つの実施形態において、薄い半導体層（図示せず）が、グリッドライン５１３の外側のドープ領域５０５の部分５０７の表面５０８上に形成される。１つの実施形態において、ＡＲコーティングとして機能するパッシベーション層５０４は、図１２に関して以下で更に詳細に説明するように、半導体層の上部に形成される。１つの実施形態において、部分５０７の表面５０８の上に堆積された半導体層の電気的に活性なドーパント濃度は、図１２に関して以下で更に詳細に説明するように、ドープ領域５０５の電気的に活性なドーパント濃度よりも１又はそれ以上桁小さい。
【００３８】
１つの実施形態において、ドープ領域の上にグリッドラインを堆積する段階は、ＡＲ層、パッシベーション層、又は両方の上にエッチャントを含有する金属ペーストをスクリーン印刷する段階を含む。金属ペースト中のエッチャントは、ドープ領域に至るまでＡＲ層、パッシベーション層、又はその両方を介してエッチングし、金属ペーストがドープ領域と直接接触した状態で配置されるようにする。１つの実施形態において、エッチャントを含有する金属ペーストは、電子デバイス製造の当業者には公知である、銀、アルミニウム、又は他の何れかの金属ペーストである。１つの実施形態において、シリコン太陽電池基板のドープ領域の上にスクリーン印刷された銀ペーストを約７００℃まで加熱し、ドープシリコン領域に至るまでＡＲ層、パッシベーション層、又はその両方を介してエッチングする。
【００３９】
図５に示すように、領域５０５は、グリッドライン５１３によって覆われていない部分５０７と、グリッドライン５１３によって覆われた部分５０９とを有する。１つの実施形態において、部分５０７のようなグリッドラインカバレージの外側にあるドープ領域の一部分におけるドーパントの電気的活性は、以下で更に詳細に説明するように、化学種に露出することによって不活性化される。
【００４０】
１つの実施形態において、部分５０７は、表面５０８における電気的に活性なドーパントの濃度が表面５０８から離れた距離５１６における電気的に活性なドーパントの濃度よりも低い。１つの実施形態において、以下で更に詳細に説明するように、グリッドライン５１３の下の部分５０９においてドーパントは実質的に不活性化されない。
【００４１】
１つの実施形態において、ドープ領域５０５は、本明細書で説明するような方法を用いて製作された太陽電池の背面電界である。１つの実施形態において、ドープ領域は、基板と同じ導電型を有する。例えば、基板がｐ型導電性を有する場合、ドープ領域はｐ型導電性を有する。１つの実施形態において、ｐ型シリコン基板上のドープ領域は、ｐ型ドーパント、例えば、ホウ素（Ｂ）、アルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）、インジウム（Ｉｎ）、タリウム（Ｔｌ）、他のアクセプタドーパント、又はこれらの組合せを有してｐ型導電性を提供する。基板がｎ型導電性を有する場合、ドープ領域はｎ型導電性を有する。１つの実施形態において、ｎ型シリコン基板上のドープ領域は、ｎ型ドーパント、例えば、窒素（Ｎ）、リン（Ｐ）、ヒ素（Ａｓ）、アンチモン（Ｓｂ）、ビスマス（Ｂｉ）、他のドナードーパント、又はこれらの組合せを有してｎ型導電性を提供する。
【００４２】
図６Ａは、本発明の１つの実施形態による、部分的に製作された状態の太陽電池の一部分の例示的な断面図である。太陽電池６００の一部分は、図２、図３、図４、及び図５に描いたような太陽電池のうちの１つとすることができる。領域６０２は、基板上に形成される。１つの実施形態において、基板は、上述のように単結晶シリコン及び多結晶シリコン、又は他の何れかの材料のうちの少なくとも１つを含む。領域６０２はドーパントを有する。ドーパントは、活性ドーパント粒子６０３などの複数の電気的に活性なドーパント粒子によって表される。実施形態によっては、電気的に活性なドーパント粒子は、ドーパントの電子、正孔、原子、イオン、又は他の何れかの電気的に活性な粒子である。１つの実施形態において、ドープ領域６０２は、太陽電池の選択エミッタである。１つの実施形態において、領域６０２の厚み６１６は、約０．００１μｍ〜約０．５μｍである。１つの実施形態において、領域６０２は、太陽電池の背面電界である。１つの実施形態において、ドープ領域はｐ型導電性を有する。１つの実施形態において、ドープ領域はｎ型導電性を有する。１つの実施形態において、ドーパントは、ホウ素（Ｂ）、アルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）、インジウム（Ｉｎ）、タリウム（Ｔｌ）、及び他のアクセプタドーパントのうちの少なくとも１つである。１つの実施形態において、ドーパントは、窒素（Ｎ）、リン（Ｐ）、ヒ素（Ａｓ）、アンチモン（Ｓｂ）、ビスマス（Ｂｉ）及び他のドナードーパントのうちの少なくとも１つである。
【００４３】
領域６０２は、一部分６０８及び一部分６１５を有する。導電性グリッドライン６０４は、領域６０２の部分６０８上に堆積される。グリッドラインは、ドープ領域とオーミック性接触を形成する。部分６１５は、グリッドラインの外側にある。図６Ａに示すように、活性ドーパント粒子は、グリッドラインの下にある部分６０８とグリッドライン６０４の外側にある部分６１５とを含む領域６０２において実質的に均一に分配される。パッシベーション層６０５は、領域６０２の表面６０７上に形成される。１つの実施形態において、パッシベーション層の厚みは、約１０ナノメートル（「ｎｍ」）〜約２００ｎｍである。より具体的な実施形態では、パッシベーション層の厚みは、約７０ｎｍ〜約１００ｎｍである。１つの実施形態において、パッシベーション層６０５はシリコン窒化物である。１つの実施形態において、パッシベーション層６０５はシリコン酸化物である。１つの実施形態において、パッシベーション層６０５はアルミニウム酸化物である。１つの実施形態において、反射防止（「ＡＲ」）コーティングは、上述のようにパッシベーション層６０５の上に形成される。１つの実施形態において、パッシベーション層６０５は、上述のようにＡＲコーティングとして機能する。１つの実施形態において、ＡＲコーティングの厚みは、約１０ｎｍ〜約２００ｎｍである。１つの実施形態において、ＡＲコーティングの厚みは、約１００ｎｍ未満である。１つの実施形態において、ＡＲコーティングの厚みは、約２０ｎｍ〜約１００ｎｍである。１つの実施形態において、パッシベーション層及びＡＲコーティングの全体の厚みは、約１０ｎｍ〜４００ｎｍである。１つの実施形態において、グリッドラインの厚みは、約５μｍ〜約２００μｍである。１つの実施形態において、グリッドラインの厚みは、約５μｍ〜約４５μｍである。１つの実施形態において、グリッドラインは、ＡＲコーティング及び／又はパッシベーション層よりも少なくとも４倍の厚みがある。
【００４４】
図６Ｂは、本発明の１つの実施形態による、太陽電池の一部分において化学種に露出することによるドーパントの不活性化を例示した、図６Ａと同様の図６１０である。図６Ｂに示すように、グリッドライン６０４の外側のパッシベーション層６０５上のＡＲコーティング６０６によって覆われた太陽電池の一部分は、化学種６１４に露出される。化学種６１４は、原子元素６１３などの原子元素と、二原子元素６１２などの二原子元素とを含む。図６Ｂに示すように、供給源から生成される化学種の原子元素は、太陽電池の表面に露出される。原子元素（例えば、原子水素、重水素、リチウム、銅又は他の原子元素）は、様々な方法（例えば、プラズマ、水沸騰、及び加熱フィラメントへのガスの触媒反応の露出を用いて）で化学種（例えば、水素ガス）から生成することができる。１つの実施形態において、フィラメント用に使用される材料は、タングステン、タンタル、又はこれらの組合せである。
【００４５】
原子元素は、スクリーン印刷グリッドライン６０４によって遮断されるが、反射防止コーティング６０６及びパッシベーション層６０５に浸透してドーパントと反応する。すなわち、グリッドラインは、ドーパントを不活性化するためのマスクとして機能する。１つの実施形態において、グリッドラインは、化学種の原子元素が太陽電池の下にある領域に浸透するのを阻止するのに十分な厚みを有する。原子元素、例えば、原子元素６１３は、ＡＲコーティング６０６及びパッシベーション層６０５に浸透して、ドーパントと反応し、電気的に不活性な複合体６０９などのドーパントと電気的に不活性な複合体を形成する。１つの実施形態において、電気的に不活性な複合体は、化学種の原子元素に結合されたドーパント粒子を含む。１つの実施形態において、電気的に不活性な複合体は、原子元素によって捕捉されたドーパントに関連する電流キャリア（例えば、正孔、電子）を含む。
【００４６】
１つの実施形態において、化学種は、原子水素、重水素、リチウム、銅又は他の原子元素を含む。ドーパントは、グリッドラインの外側の領域の部分を原子水素に露出することによって不活性化される。１つの実施形態において、ホウ素を有する太陽電池のｐ+型シリコン領域又は原子水素化学種に露出された他の何れかのアクセプタドーパントでは、原子水素によって捕捉された正孔を含む電気的に不活性な複合体が形成される。１つの実施形態において、リンを有する太陽電池のｎ+型シリコン領域又は原子水素化学物質に露出された他の何れかのドナードーパントでは、原子水素によって捕捉された電子を含む電気的に不活性な複合体が形成される。１つの実施形態において、原子水素は、太陽電池の領域の下層部分、例えば部分６０８に達することなく、グリッドラインを通じて浸透するのではなくグリッドラインの銀材料と反応する。
【００４７】
図７は、本発明の１つの実施形態による、太陽電池の一部分においてドーパントを不活性化する装置を示す。装置７００は、真空チャンバ７０１、化学種（例えば、水素、重水素、又は他の化学種）を含有するガスを供給する入口７０８、並びに電源７０６、フィラメント７０５、ランプ組立体７０３、及び太陽電池の一部分を保持する基板７０２を含む。図７に示すように、化学種を含むガス７０４（例えば、水素ガス）は、フィラメント７０５から距離７１１にて基板７０２上に配置された太陽電池７０９に入口７０８を通して供給される。原子元素（例えば、水素原子Ｈ、重水素原子Ｄ、又は他の原子元素）は、ガスから生成される。グリッドラインによって覆われていない太陽電池７０９の領域の部分におけるドーパントは、原子元素に露出される。１つの実施形態において、フィラメントの温度、フィラメントの幾何学形状、太陽電池とフィラメントとの間の距離のうちの少なくとも１つを調節して不活性化を制御する。少なくとも幾つかの実施形態では、チャンバのガスの圧力及び温度のうちの少なくとも１つを調節して不活性化を制御する。１つの実施形態において、太陽電池の一部分のドーパントの不活性化は、チャンバの幾何学形状によって制御される。１つの実施形態において、太陽電池の一部分のドーパントの不活性化は、露出時間によって制御される。
【００４８】
１つの実施形態において、太陽電池の一部分においてドーパントを不活性化する水素化装置は、Ｔ字形の約８インチの合成フランジを備えたステンレス鋼本体を有する。システムは、インサート７０７に示すように大きなチャンバに接続され、該チャンバは、標準機械ポンプを通じて水素ガス用の排気口を提供する。水素は、１／４インチのステンレス鋼管体を通じてガスシリンダからマスフローコントローラ（ＭＦＣ）（図示せず）に供給される。ＭＦＣは、直接的な水素化チャンバ（例えばチャンバ７０１）への水素の流量を制御する。チャンバにおいて、圧力がセンサによって検出され、スロット弁を開閉する圧力コントローラにより排出口にて制御される。１つの実施形態において、水素化に使用される圧力範囲は、約１０ｍＴｏｒｒ〜約１０Ｔｏｒｒである。１つの実施形態において、水素ガスの流量は、毎分約１０〜約３０標準立方センチメートル（ｓｃｃｍ）である。１つの実施形態において、水素ガスの流量は、約２０ｓｃｃｍである。
【００４９】
制御圧力及び流量において、ガス７０４（例えば、水素ガス）は、フィラメント７０５（例えば、タングステンフィラメント）の直ぐ下のチャンバに入る。１つの実施形態において、水素ガスは、基板の中心の直ぐ下の底部中心においてテーパが付けられたガスラインからチャンバに入る。タングステンフィラメントに衝突した水素分子（Ｈ2）が解離し、原子水素及びＨ2の雰囲気を生成する。１つの実施形態において、フィラメント温度に応じて、一定の割合のＨ2が原子水素に解離される。サンプル表面における原子水素フラックスを制御する他の要因は、圧力、フィラメント幾何学形状、フィラメント−基板距離、及びチャンバ幾何学形状である。１つの実施形態において、フィラメントは、約１６００℃〜２１００℃の範囲の温度まで加熱される。１つの実施形態において、１９００℃のタングステンフィラメントは、基板の表面から約１０ｃｍである。
【００５０】
図１３は、本発明の１つの実施形態による、太陽電池の一部分においてドーパントを不活性化する装置１３００を示す。装置１３００は、エントランスロック１３０２、出口ロック１３０３、及び加熱素子１３０７を有するオートクレーブコンテナ１３０１を含む。１つの実施形態において、加熱素子は、抵抗電気加熱素子である。脱イオン水１３０６は、コンテナ１３０１内に配置される。１つの実施形態において、１又はそれ以上の太陽電池１３０４は、図１３に示すように、水１３０６の表面の上のホルダ１３０５上に配置される。１つの実施形態において、１又はそれ以上の太陽電池１３０４は、水１３０６の中に配置される。１つの実施形態において、太陽電池の一部分におけるドーパントの不活性化は、脱イオン水への太陽電池の浸漬を伴う。
【００５１】
圧力解放弁を有する蓋１３０８は、コンテナ１３０１の上部に固定される。１つの実施形態において、コンテナ内の圧力は１ａｔｍよりも大きい。１つの実施形態において、コンテナ内の圧力は約２ａｔｍである。１つの実施形態において、コンテナ１３０１内の圧力は、１平方インチ当たり約１５ポンド（「ｐｓｉ」）〜約３０ｐｓｉである。より具体的な実施形態では、チャンバ１３０１内の圧力は約１５ｐｓｉである。加熱素子１３０７は、コンテナ１３０１内の加圧脱イオン水１３０６を沸騰させる。圧力に起因して、水の沸点は、摂氏１００度（「℃」）よりも上昇する。１つの実施形態において、チャンバ１３０１内の水の沸点は、約１２０℃〜約１５０℃である。原子元素、例えば、化学種（例えば、水素原子Ｈ、重水素Ｄ、又は他の化学種）の原子元素１３０９及び原子元素１３１１は、加圧水の沸騰により生成される。グリッドラインによって覆われていない太陽電池の領域の一部分におけるドーパントは、本明細書で説明するように、原子元素１３１１などの原子元素に露出される。１つの実施形態において、コンテナ内の圧力、沸騰水の温度、コンテナの幾何学形状、太陽電池と水の表面との間の距離のうちの少なくとも１つを調整して、ドーパントの不活性化を制御する。１つの実施形態において、太陽電池の一部分におけるドーパントの不活性化は、原子元素への太陽電池の露出時間によって制御される。
【００５２】
１つの実施形態において、本明細書で説明される水沸騰装置を用いた太陽電池の製造装置は、本明細書で説明するような加熱フィラメントを有する真空チャンバを用いた太陽電池よりも約１５倍安価である。
【００５３】
図６Ｃは、本発明の１つの実施形態による、太陽電池の一部分において化学種に露出することによってドーパントを不活性化した後の図６Ｂと同様の図６２０である。図６Ｃは、本明細書で記載される図面に関して上述したように、例示的な表現であり、必ずしも縮尺通りに描かれていない点を理解されたい。図６Ｃに示すように、グリッドライン６０４によって覆われていない領域６０２の部分６１５の表面６０７における表面部分６１８における活性ドーパント粒子６１１のような活性ドーパント粒子の濃度が、表面部分６１８から離れた距離６２８における活性ドーパント粒子の濃度よりも低いドーパントプロファイルが生成される。図６Ｃに示すように、グリッドライン６０４の下にある領域の部分６０８におけるドーパントの電気的活性は実質的に不活性化されず、当該領域における活性ドーパント粒子６０３などの活性ドーパント粒子の濃度は、同じ状態のままである。１つの実施形態において、不活性化後、グリッドライン６０４の外側にある領域６０２の部分６１５における電気的に活性なドーパント粒子と電気的に不活性なドーパント粒子とを含むドーパント粒子の総数は、不活性化前の当該部分のドーパント粒子の総数と同じである。１つの実施形態において、原子水素によるドーパントの不活性化（水素化）後、表面６０７のようなドープ領域の表面におけるホウ素の約９９％が不活性化されるので、グリッドラインの外側にある活性ホウ素濃度は劇的に減少する。グリッドラインの下では、原子水素がスクリーン印刷グリッドラインによって遮断されるので、活性ホウ素濃度は実質的に変化しない。図６Ｃに示すように、グリッドライン６０４によって覆われていない領域６０２の部分６１５の表面部分６１８は、電気的に活性なドーパント６１１のような電気的に活性なドーパントの濃度が表面６０７から離れた深さ６２８における電気的に活性なドーパント６１７のような電気的に活性なドーパントの濃度よりも低い。１つの実施形態において、深さ６２８は０．１μｍ未満である。１つの実施形態において、深さ６２８は約０．００１μｍ〜約０．１μｍである。１つの実施形態において、深さ６２８は約０．００１μｍ〜約０．０５μｍである。グリッドライン６０４によって覆われていない領域６０２の表面部分６１８の電気的に活性なドーパントの濃度は、グリッドライン６０４の下の領域６０２の一部分６０８における電気的に活性なドーパント６０３などの電気的に活性なドーパントの濃度よりも低い。１つの実施形態において、グリッドラインの下の電気的に活性なドーパント濃度は、グリッドラインの外側の太陽電池の領域の表面部分における電気的に活性なドーパント濃度よりも１桁以上高い。１つの実施形態において、グリッドラインの下の電気的に活性なドーパント濃度は、グリッドラインの外側の太陽電池の領域の表面部分における電気的に活性なドーパント濃度よりも少なくとも２桁高い。１つの実施形態において、グリッドラインの外側の太陽電池の領域の表面部分における電気的に活性なドーパント濃度は、表面部分から離れた距離におけるグリッドラインの外側の太陽電池の領域の部分における電気的に活性なドーパント濃度よりも１又はそれ以上の桁小さい。１つの実��形態において、グリッドラインの外側の太陽電池の領域の表面部分における電気的に活性なドーパント濃度は、表面部分から離れた距離におけるグリッドラインの外側の太陽電池の領域の部分における電気的に活性なドーパント濃度よりも少なくとも２桁小さい。１つ実施形態では、ドーパントの９９％は、表面部分６１８などのグリッドラインの外側にある太陽電池の領域の表面部分において不活性である。１つの実施形態において、グリッドラインの下の電気的に活性なドーパント濃度は、少なくとも１０20ｃｍ-3であり、グリッドラインの外側の太陽電池の領域の表面部分における電気的に活性なドーパント濃度は、約１０17ｃｍ-3〜約５×１０18ｃｍ-3であり、表面部分から離れた距離におけるグリッドラインの外側の太陽電池の領域の部分における電気的に活性なドーパント濃度は、少なくとも１０20ｃｍ-3である。１つの実施形態において、均質エミッタを原子水素に露出することによって得られる水素化選択エミッタは、表面部分において劇的に減少した活性アクセプタ濃度を有する（例えば、９９％ドーパントは不活性である）。これは、より多くの表面メタライゼーションを必要とするのに十分な直列抵抗を増加させることなく、低い直列抵抗を提供し、より高いＶｏｃ及びＪｓｃを可能にする低い表面再結合を提供する。
【００５４】
１つの実施形態において、原子水素は、シリコン中のアクセプタ不純物、例えば、ホウ素、アルミニウム、及び他のアクセプタ不純物の電気的活性を不活性化する。シリコンを原子水素に露出することにより、原子水素濃度に応じて複数の相互作用を有することが可能になる。原子水素は、シリコンをエッチングして、ダングリング欠陥をパッシベーションし、また、アクセプタ及びドナー不純物の両方を不活性化することが示されているが、ドナー不純物不活性化がより不安定になる。
【００５５】
１つの実施形態において、タングステンフィラメントは、電流により約１９００℃まで加熱され、Ｈ2の圧力は約１Ｔｏｒｒ、基板温度は９００℃未満、より具体的には基板温度は約１２０℃〜約２００℃である。１つの実施形態において、基板温度は約１５０℃である。基板はハロゲンランプによって加熱される。１つの実施形態において、水素−ホウ素不活性化は、トラップ律速拡散モデルに従う。トラップ律速拡散モデルは、半導体デバイス製造の当業者には公知である。太陽電池の領域の表面部分におけるドーパントの約９９％は比較的迅速に不活性になり、このレベルの不活性化は、原子水素に露出し続けることによって最大数ミクロンの深さとなる。１つの実施形態において、電池製造プロセスを遮断する従来の選択エミッタとは異なり、本明細書で説明する方法は、電池を完全に製作した後で行うことができる。１つの実施形態において、本明細書で説明するような太陽電池の選択エミッタに対するオリジナルのドーピングは、電子デバイス製造の当業者には公知の拡散、イオン注入、又は他の技術を用いて提供される。
【００５６】
図８Ａは、本発明の１つの実施形態による、ｎ型シリコン太陽電池のｐ型ドープ領域の深さ８０２に対する活性ドーパント濃度８０１を示すグラフ８００である。深さ８０２は、ドーピング領域の表面からの距離を示す。不活性化前、オリジナルの活性ドーパント濃度プロファイル８０３は、深さが増大するにつれて約５×１０20ｃｍ-3から定常的に減少する活性ドーパント濃度を有する。不活性化後、修正された活性ドーパント濃度プロファイル８０４は、表面（０深さ）における約５×１０17ｃｍ-3から約０．０５μｍの深さにおける約５×１０20ｃｍ-3にまで増加する活性ドーパント濃度を有する。１つの実施形態において、ドーピングプロファイル８０３及びドーピングプロファイル８０４を有するドーパントは、本明細書で説明するようなホウ素又は他のドーパントである。
【００５７】
図８Ｂは、本発明の１つの実施形態による、ｎ型シリコン太陽電池のｐ型ドープ領域の表面からの深さ８１２に対する活性ドーパント濃度８１１を示すグラフ８１０である。太陽電池８１５は、本明細書で説明するように、パッシベーション層８１６と基板８１８との間にドープ領域８１７を有する。不活性化前、オリジナルの活性ドーパント濃度プロファイル８１３は、深さが増大するにつれてパッシベーション層とＳｉ太陽電池基板との間のドープ領域の表面において約５×１０20ｃｍ-3から定常的に減少する活性ドーパント濃度を有する。水素ガスに５分間太陽電池を露出した後、修正された活性ドーパント濃度プロファイル８１４は、ドープ領域の表面（０深さ）における約２×１０18ｃｍ-3からドープ領域において約０．０５μｍの深さにおける約５×１０20ｃｍ-3にまで増加する活性ドーパント濃度を有する。１つの実施形態において、ドーピングプロファイル８１３及びドーピングプロファイル８１４を有するドーパントは、本明細書で説明するようなホウ素又は他のドーパントである。
【００５８】
図８Ａ及び図８Ｂに示すように、修正されたドーピングプロファイルは、太陽電池の他の場合では高濃度にドープされた領域（例えば、選択エミッタ、背面電界）の表面において辛うじて十分なドーパント不活性化又は物理的に不足した活性ドーパントを有し、表面再結合を低下させる。従来技術におけるように単に低濃度ドープのエミッタから始めるのとは異なり、このエミッタは、低いシート抵抗を有し、電力損失を排除し且つ従来の選択エミッタの要件を回避して、グリッドラインの数を増加させることができる。図８Ａ及び図８Ｂは、表面において低濃度ドーピングを有し、優れた表面パッシベーションの結果としてシート抵抗を低く維持するより高濃度ドーピングを可能にするドーピングプロファイルの実施例を示している。この概念は、ｐ型又はｎ型太陽電池に適用される。
【００５９】
図８Ｃは、電気的に活性なホウ素と深さ８２２のパーセントとしてホウ素−水素（「Ｂ−Ｈ」）パッシベーション（「不活性化」）８２１を示した図である。プロファイルＡは、高濃度にホウ素をドープしたシリコンの実験値から得られる。プロファイルＢ、Ｃ、及びＤは、それぞれ２０、１０、及び５分原子水素露出に対するシミュレートした（例えば、コンピュータを用いて）Ｂ−Ｈプロファイルである。典型的なホウ素拡散は、１マイクロメートル深さ未満である。表８２７は、水素に対して異なる露出時間における５００ｎｍ深さでのホウ素ドープシリコンのシート抵抗を示す。表８２７に示すように、水素に露出されていない（露出時間ゼロ）ホウ素ドープシリコンは、約３３Ω／スクエアの開始シート抵抗を有する。表８２７に示すように、５分水素化において、シート抵抗は、開始シート抵抗から実質的に変化がなく、抵抗増加に起因する電力損失に対処する追加のグリッドラインが必要ではない。図８Ｃに示すように、ホウ素は、表面から約０．１μｍ未満までの深さで約１００％不活性化される。すなわち、表面部分における活性ドーパントの濃度は、最大５０％を上回るグリッドラインを必要とする１００Ω／スクエアよりも大きな高シート抵抗の欠点もなく、従来型の選択エミッタよりも１桁以上低い。
【００６０】
図６Ｄは、本発明の１つの実施形態による、選択エミッタ太陽電池の例示的な断面図６３０である。上述のように、図６Ｄに示す実施形態は、例示的な表現であって必ずしも縮尺通りに描かれていない点を理解されたい。太陽電池基板６３１は、前面６３９及び背面６４０を有する。太陽電池基板は、上述のような太陽電池基板のうちの１つとすることができる。選択エミッタ６３２は、基板の前面に隣接している。選択エミッタは、上述のように選択エミッタのうちの１つとすることができる。導電性グリッドライン６３３は、選択エミッタ６３２の一部分に隣接して形成される。導電性グリッドラインは、上述のように太陽電池基板のうちの１つとすることができる。パッシベーション層６３６上のＡＲコーティング６３５は、上述のように、グリッドライン６３３の外側にある選択エミッタの一部分上に堆積される。１つの実施形態において、選択エミッタはｐ型ドーパントを有し、基板はｎ型ドーパントを有する。１つの実施形態において、選択エミッタはｎ型ドーパントを有し、基板はｐ型ドーパントを有する。図６Ｄに示すように、グリッドライン６３３の外側にあるエミッタ６３２の一部分におけるドーパントの少なくとも一部分の電気的活性は、本明細書で説明するように不活性化される。グリッドライン６３３の外側にあるエミッタ６３２の部分は、上述のようにドーパント６３４を備えた電気的に不活性な複合体を有する。パッシベーション層６３６の下の選択エミッタ６３２の表面部分における活性ドーパント濃度は、上述のように、表面部分から離れた距離における選択エミッタ６３２の一部分における活性ドーパント濃度よりも小さく、導電性グリッドライン６３３の下方のエミッタ６３２の部分における活性ドーパント濃度よりも低い。１つの実施形態において、ドーパントは、本明細書で説明するように選択エミッタにおいて実質的に均一に分配される。図６Ｃに示すように、背面電界６３７は、本明細書で説明するように基板６３１の背面に隣接している。１つの実施形態において、背面電界は、基板と同じ型の導電性を有する。１つの実施形態において、背面電界は、バックコンタクト６３８とオーミック性接触を形成するように基板の濃度よりも高いドーパント濃度を有する。図６Ｃに示すように、バックコンタクト６３８は、背面電界６３７に隣接している。１つの実施形態において、パッシベーション層（図示せず）は、上述のように、背面電界とコンタクト６３８との間に堆積されて表面再結合を低下させる。
【００６１】
図９は、本発明の１つの実施形態による、選択エミッタ太陽電池の例示的な断面図９００である。太陽電池基板９０１は、上述のように前面及び背面を有する。選択エミッタ９０２は、上述のように基板９０１の前面に隣接している。１つの実施形態において、選択エミッタの厚みは、約０．００１μｍ〜約０．５μｍである。導電性グリッドライン９０３は、上述のように選択エミッタ９０２の一部分に隣接して形成される。パッシベーション層９０４上のＡＲコーティングは、上述のように、グリッドライン９０３の外側の選択エミッタの一部分の上に堆積される。１つの実施形態において、ＡＲコーティングは、上述のようにパッシベーション層として機能する。
【００６２】
図９に示すように、背面電界９０５は、本明細書で説明するように基板９０１の背面に隣接している。１つの実施形態において、背面電界は、基板と同じ型の導電性を有する。図９に示すように、選択エミッタ９０２はｎ型ドーパントを有し、基板９０１はｐ型ドーパントを有し、背面電界９０５はｐ型ドーパントを有する。図９に示すように、背面電界９０５は、基板９０１におけるｐ型ドーパント濃度（ｐ）よりも高いｐ型ドーパント濃度（ｐ＋）を有して、バックコンタクト６３８とオーミック性接触を形成する。別の実施形態では、選択エミッタはｐ型ドーパントを有し、背面電界は、基板におけるｎ型ドーパント濃度（ｎ）よりも高いｎ型ドーパント濃度（ｎ＋）を有する。１つの実施形態において、背面電界は、基板の濃度よりも高いｎ型ドーパント濃度を有して、バックコンタクト６３８とオーミック性接触を形成する。
【００６３】
図９に示すように、バックグリッドラインコンタクト９０６は、背面電界９０５に隣接している。パッシベーション層９０７は、上述のように、背面電界９０５の上に堆積されて表面再結合を低下させる。１つの実施形態において、ＡＲコーティングは、上述のようにパッシベーション層の上に堆積される。１つの実施形態において、ＡＲコーティングは、上述のようにパッシベーション層として機能する。
【００６４】
図９に示すように、パッシベーション層９０７に隣接しグリッドライン９０６の外側にある背面電界９０５の一部分９１０におけるドーパントの少なくとも一部分の電気的活性は、本明細書で説明するように不活性化される。図９に示すように、グリッドライン９０６の外側にある背面電界９０５の部分９１０は、上述のようにドーパントを備えた電気的に不活性な複合体を有する。パッシベーション層９０７に隣接する背面電界９０５の表面部分における活性ドーパント濃度は、上述のように、表面部分から離れた距離９０８における背面電界９０５の一部分における活性ドーパント濃度よりも小さく、導電性グリッドライン９０６の下方の背面電界９０５の部分における活性ドーパント濃度よりも低い。１つの実施形態において、ドーパントは、本明細書で説明するように、背面電界９０５において実質的に均一に分配される。
【００６５】
図１０は、本発明の１つの実施形態による、背面上にグリッドラインメタライゼーションと縮小後面再結合速度とを有する両面選択エミッタ太陽電池の例示的な断面図１０００である。太陽電池基板１００１は、上述のように前面及び背面を有する。選択エミッタ１００２は、上述のように基板１００１の前面に隣接している。導電性グリッドライン１００３は、上述のように選択エミッタ１００２の一部分に隣接して形成される。パッシベーション層１００４上のＡＲコーティングは、上述のように、グリッドライン１００３の外側にある選択エミッタの部分上に堆積される。１つの実施形態において、ＡＲコーティングは、上述のようにパッシベーション層として機能する。
【００６６】
図１０に示すように、背面電界１００５は、本明細書で説明するように基板１００１の背面に隣接している。１つの実施形態において、背面電界は、基板と同じ型の導電性を有する。図１０に示すように、選択エミッタ１００２はｎ型ドーパントを有し、基板１００１はｐ型ドーパントを有し、背面電界１００５はｐ型ドーパントを有する。図１０に示すように、背面電界１００５は、基板１００１におけるｐ型ドーパント濃度（ｐ）よりも高いｐ型ドーパント濃度（ｐ＋）を有して、バックグリッドライン１００６とオーミック性接触を形成する。別の実施形態では、選択エミッタはｐ型ドーパントを有し、背面電界は、基板におけるｎ型ドーパント濃度（ｎ）よりも高いｎ型ドーパント濃度（ｎ＋）を有して、バックグリッドラインコンタクト１００６とオーミック性接触を形成する。１つの実施形態において、選択エミッタの厚みは、約０．００１μｍ〜約０．５μｍである。１つの実施形態において、背面電界の厚みは、約０．００１μｍ〜約０．５μｍである。
【００６７】
図１０に示すように、バックグリッドラインコンタクト１００６は、背面電界１００５に隣接している。パッシベーション層１００７は、上述のように背面電界１００５上に堆積されて表面再結合を低下させる。１つの実施形態において、ＡＲコーティングは、上述のようにパッシベーション層上に堆積される。１つの実施形態において、ＡＲコーティングは、上述のようにパッシベーション層として機能する。
【００６８】
図１０に示すように、パッシベーション層１００４に隣接しグリッドライン１００３の外側にある選択エミッタ１００２の一部分１０１１におけるドーパントの少なくとも一部分の電気的活性、及びパッシベーション層１００７に隣接しグリッドライン１００６の外側にある背面電界１００５の一部分１０１３におけるドーパントの少なくとも一部分の電気的活性は、本明細書で説明するように不活性化される。図１０に示すように、グリッドライン１００３の外側にある選択エミッタ１００２の一部分１０１１は、上述のように、ｎ型ドーパントを有する電気的に不活性な複合体を有し、グリッドライン１００６の外側にある背面電界１００５の一部分１０１３は、ｐ型ドーパントを有する電気的に不活性な複合体を有する。パッシベーション層１００４に隣接する表面部分１０１１は、表面部分から離れた距離１００９における部分１０１２の活性ドーパント濃度よりも小さく、導電性グリッドライン１００３の下の選択エミッタ１００２の部分における活性ドーパント濃度よりも低い活性ドーパント濃度を有する。パッシベーション層１００７に隣接する背面電界１００５の表面部分１０１３は、上述のように、表面部分から離れた距離１００８における背面電界１００５の部分１０１４の活性ドーパント濃度よりも小さく、導電性グリッドライン１００６の下の背面電界１００５の部分の活性ドーパント濃度よりも低い。１つの実施形態において、上述のように、ｎ型ドーパントは、選択エミッタに実質的に均一に分配され、ｐ型ドーパントは、背面電界において実質的に均一に分配される。
【００６９】
図１１は、選択エミッタを有する太陽電池を製作する従来型の技術と、本発明の１つの実施形態による太陽電池を製作する方法とを比較した表形式の図１０００である。図１１は、上述のように、不活性化を用いて太陽電池を製作するよう提案された技術の１つの実施形態に対して、３つの従来型の技術によって必要とされる追加の処理ステップ（「ＥＰ」）及び追加の制御ステップ（「ＥＣ」）を示している。１つの実施形態において、不活性化を用いて太陽電池を製作する提案された技術は、太陽電池を完全に製作した後に行われる１ステッププロセスである。従来型の選択エミッタ技術は、電池プロセスフローを遮断する。
【００７０】
図１２Ａは、本発明の１つの実施形態による、太陽電池の一部分の例示的な断面図である。太陽電池１２００の一部分は、図２、図３、図４、及び図５に描いたような太陽電池のうちの１つとすることができる。領域１２０２は、上述のように基板上に形成される。領域１２０２はドーパントを有する。ドーパントは、上述のように、活性ドーパント粒子１２０３などの複数の電気的に活性なドーパント粒子によって表される。１つの実施形態において、領域１２０２は、約２×１０20ｃｍ-3よりも高い活性ドーパントの濃度を有するよう高濃度にドープされている。１つの実施形態において、領域１２０２は、太陽電池の選択エミッタである。１つの実施形態において、領域１２０２の厚みは、約０．００１μｍ〜約０．５μｍである。１つの実施形態において、領域１２０２は、太陽電池の背面電界である。１つの実施形態において、ドープ領域はｐ型導電性を有する。１つの実施形態において、ドープ領域はｎ型導電性を有する。１つの実施形態において、ドーパントは、ホウ素（Ｂ）、アルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）、インジウム（Ｉｎ）、タリウム（Ｔｌ）、及び他のアクセプタドーパントのうちの少なくとも１つである。１つの実施形態において、ドーパントは、窒素（Ｎ）、リン（Ｐ）、ヒ素（Ａｓ）、アンチモン（Ｓｂ）、ビスマス（Ｂｉ）及び他のドナードーパントのうちの少なくとも１つである。図１２Ａに示すように、活性ドーパント粒子は、領域１２０２に実質的に均一に分配される。
【００７１】
図１２Ａに示すように、半導体層１２０５は、一部分１２０９上に形成される。１つの実施形態において、半導体層１２０５は、約１０15ｃｍ-3未満の活性ドーパント濃度を有する真性半導体層である。１つの実施形態において、半導体層１２０５は、約１０18ｃｍ-3未満の活性ドーパント濃度を有する低濃度ドープの半導体層である。図１２Ａに示すように、半導体層１２０５における電気的に活性な粒子１２１３などの電気的に活性なドーパント粒子の濃度は、ドープ層１２０２における電気的に活性なドーパント濃度よりも低い。１つの実施形態において、半導体層１２０５における電気的に活性なドーパント濃度は、ドーパント層１２０２における電気的に活性なドーパント濃度よりも１桁以上小さい。
【００７２】
１つの実施形態において、半導体層１２０５は、真性シリコン又は他の何れかの真性半導体層である。１つの実施形態において、半導体層１２０５は、低濃度ドープのシリコン又は他の何れかの低濃度ドープの半導体層である。１つの実施形態において、半導体層１２０５における活性ドーパント濃度は、約５×１０17ｃｍ-3未満であり、ドープ領域１２０２における活性ドーパント濃度は、少なくとも約２×１０20ｃｍ-3である。１つの実施形態において、半導体層１２０５の厚みは、約１００ｎｍ未満である。１つの実施形態において、半導体層１２０５の厚みは、約１ｎｍ〜約５０ｎｍである。
【００７３】
図１２Ａに示すように、パッシベーション層１２０６は、半導体層１２０５の上に堆積される。１つの実施形態において、パッシベーション層の厚みは、約１０ｎｍ〜約２００ｎｍである。１つの実施形態において、パッシベーション層の厚みは、約７０ｎｍ〜約１００ｎｍである。
【００７４】
１つの実施形態において、パッシベーション層１２０６はシリコン窒化物である。１つの実施形態において、パッシベーション層１２０６はシリコン酸化物である。１つの実施形態において、パッシベーション層１２０６はアルミニウム酸化物である。１つの実施形態において、反射防止（「ＡＲ」）コーティング（図示せず）は、上述のようにパッシベーション層１２０６上に形成される。１つの実施形態において、パッシベーション層１２０６は、上述のようにＡＲコーティングとして機能する。１つの実施形態において、半導体層１２０５は、電子デバイス製造の当業者には公知である、例えば、ＰＥＣＶＤ技術又は他の堆積技術を用いてエピタキシャル成長プロセスによって堆積される。
【００７５】
１つの実施形態において、パッシベーション層及びＡＲコーティングのうちの少なくとも１つを堆積する前に、薄い真性エピタキシャル層は、反射防止コーティングに使用される（例えば）同じＰＥＣＶＤツールを用いて太陽電池のドープ領域の一部分の表面上で成長する。１つの実施形態において、真性シリコン層は、グリッドラインによって覆われていないシリコン基板のドープ領域上に堆積される。１つの実施形態において、低濃度ドープのシリコン層は、グリッドラインによって覆われていないシリコン基板のドープ領域上に堆積される。
【００７６】
図１２Ｂは、本発明の１つの実施形態による、太陽電池の領域１２０２上にグリッドラインを堆積した後の図１２Ａと同様の図である。図１２Ｂに示すように、領域１２０２は、一部分１２０８及び一部分１２０９を有する。導電性グリッドライン１２０４は、領域１２０２の部分１２０８上に堆積される。半導体層１２０５は、図１２Ｂに示すように、グリッドライン１２０４によって覆われていない部分１２０９上に形成される。パッシベーション層は、上述のように半導体層１２０６上に堆積される。１つの実施形態において、グリッドライン１２０４は、本明細書で説明するように、パッシベーション層１２０６及び半導体層１２０５を通じて領域１２０２の部分１２０８の上に堆積される。
【００７７】
１つの実施形態において、ドープ領域１２０２の上にグリッドラインを堆積する段階は、ＡＲ層、パッシベーション層、例えばパッシベーション層１２０６、又は両方の上に、エッチャントを含有する金属ペーストをスクリーン印刷する段階を含む。金属ペースト中のエッチャントは、ＡＲ層、パッシベーション層又は両方を通じて、及びドープ領域１２０２に至るまで半導体層１２０５を通じてエッチングし、金属ペーストをドープ領域１２０２と直接接触した状態で配置するようにする。１つの実施形態において、エッチャントを含有する金属ペーストは、電子デバイス製造の当業者には公知である、銀、アルミニウム、又は他の何れかの金属ペーストである。１つの実施形態において、シリコン太陽電池基板のドープ領域の上にスクリーン印刷された銀ペーストは、約７００℃まで加熱されて、ＡＲ層、パッシベーションレーザ、又は両方を通じて、及びドープシリコン領域に至るまで半導体層（例えば半導体層１２０５）を通じてエッチングする。
【００７８】
１つの実施形態において、半導体層１２０５を含む表面部分１２１１における活性ドーパント粒子１２１３などの活性ドーパント粒子の濃度は、領域１２０２の一部分１２０９における活性ドーパント粒子の濃度よりも低い。１つの実施形態において、グリッドライン１２０４によって覆われていない表面半導体層部分１２１１における電気的に活性なドーパントの濃度は、グリッドライン１２０４の下の領域１２０２の一部分１２０８における電気的に活性なドーパントの濃度よりも低い。１つの実施形態において、グリッドラインの下の領域１２０８における電気的に活性なドーパント濃度は、グリッドラインの外側のドープ領域１２０２の領域１２０９上の半導体層１２０５における電気的に活性なドーパント濃度よりも１桁以上高い。
【００７９】
１つの実施形態において、ドーピングプロファイルは、半導体層１２０５の厚みに沿った実質的に低い活性ドーパント濃度（例えば、５×１０17ｃｍ-3よりも大きくない）と、及び領域１２０２の少なくとも表面部分１２０７における実質的に高い活性ドーパント濃度（少なくとも５×１０20ｃｍ-3）とを有して、方向１２１２で半導体層１２０５及び領域１２０２の深さに沿って生成される。
【００８０】
１つの実施形態において、方向１２１２で半導体層１２０５及び領域１２０２の深さに沿って生成されたドーピングプロファイルは、図８Ａに描いたドーピングプロファイル８０４と同様の段階的ドーパントプロファイルである。１つの実施形態において、深さ方向１２１２のドーピングプロファイルは、半導体層１２０５の深さに沿った実質的に低く且つ一定の活性ドーパント濃度（例えば、５×１０17ｃｍ-3よりも大きくない）と、領域１２０２の深さに沿った表面部分１２０７における実質的に高い活性ドーパント濃度（少なくとも５×１０20ｃｍ-3）とを有する。１つの実施形態において、ドーパントプロファイルは、図８Ｂに描いたドーピングプロファイル８１４と同様の方向１２１２で半導体層１２０５及び領域１２０２の深さに沿って生成される。
【００８１】
選択エミッタ電池アーキテクチャは、産業用太陽電池の効率を向上させるための１つの手段である。ｎ型電池ベースの技術はまた、同じ目的でかなりの注目を集めている。１つの実施形態において、ホウ素アクセプタ不純物をパッシベーションするために、原子水素を使用した新しい単一ステップの選択エミッタプロセスを説明する。グリッドラインは、水素化に対するマスクとして機能し、水素化は、グリッドライン間の電気的に活性なホウ素の表面濃度を下げる。この複合エミッタをモデル化するのにＥＤＮＡを用いると、Ｊｓｃが短時間の低温原子水素処置で０．９４ｍＡ／ｃｍ2だけエミッタにおいて増大できることを示した。水素化システムが開発され、アルミニウムドープ多結晶薄膜に関する初期実験結果がその有効性を示している。電池製作は、実際の太陽電池でこのプロセスを試験して理論的結果を検証するように開発されている。具体的な処理考察を検討する。
【００８２】
選択エミッタ電池アーキテクチャは、太陽光産業にとって興味ある提案である。多くの処理方式は、２〜３例を挙げると、レーザベースドーピング、エミッタエッチバック技術、及びイオン注入を提案している。ほとんどの研究では、必然的に、ｎ型電池における選択ｎ型エミッタに焦点を当てている。しかしながら、２０％を超える効率に達するために、アルミニウムペーストＢＳＦ／前面メタライゼーションファイヤスルーの簡潔さを断念しているにもかかわらず、ｎ型電池への移行に関心が高まっている。非従来型の高効率のアーキテクチャを有する「サンヨー」及び「サンパワー」に加えて、「インリーのパンダ」電池は、現在のところ選択エミッタを利用していない商業的に入手可能なｎ型電池の一部である。
【００８３】
１つの実施形態において、ホウ素アクセプタ不純物をパッシベーションするために原子水素を使用した新しい単一ステップの選択エミッタを説明する。この概念は、スクリーン印刷グリッドが、高度にホウ素ドープされたｐ+エミッタにオーミック性接触するという簡単なものである。グリッドラインは、ホウ素をパッシベーションすることによってグリッドライン間のシート抵抗を下げる原子水素化ステップ中にマスクとして機能する。水素化システムが開発されており、アルミニウムドープ多結晶薄膜の初期実験結果がその有効性を示している。電池製作は、実際の太陽電池のこのプロセスを試験して実験結果を検証するように開発されている。具体的な処理考察を検討する。
【００８４】
新しいエミッタ成形ソフトウェアであるＥＤＮＡを使用して、ホウ素ドーパントの水素パッシベーションの効果をモデル化した。ユーザ定義のドーパントプロファイルの機能性が、この作業を可能にした。表面再結合速度の処理は、プログラムに組み込まれず、ドーパントプロファイルに関連付けられないユーザ定義のパラメータであった。しかしながら、パッシベーション表面において、ｎ型及びｐ型拡散の両方がドーパント濃度に伴って増加する表面再結合速度（ＳＲＶ）を示すことは、文献で報告されている。提示された研究では、ＳＲＶは、ホウ素ピークドーパント密度によって唯一影響を受けたと仮定された。この仮定は、ホウ素及びリンエミッタの両方に対して実験的に示されている。理論的比較において、ホウ素ドーパントプロファイルは、ＥＤＮＡによって生成されたものから修正されて、高濃度ドープの材料に関する実際のＢ−Ｈ複合データについて計算された水素パッシベーションプロファイルを含んでいた。次いで、これらのプロファイルは、プログラムの「測定データ」セクションに入力され、エミッタの品質に関する効果を判定した。ホウ素の水素パッシベーションは、Ｈｅｒｒｅｒｏ他によって特徴付けられ、Ｂ−Ｈ複合体の濃度は、Ｔsubstrate＝１５０℃の水素化のわずか３０分後に表面近くで９９％パッシベーションに達することが分かった。Ｂ−Ｈ複合データは、ＯｒｉｇｉｎＰｒｏ８．６を用いてデジタル化された。図１４は、オリジナルのホウ素プロファイル並びに実験データに基づく水素化プロファイルを示す。
【００８５】
ＥＤＮＡを使用して、図１４の２つのドーピングプロファイルのエミッタ特性を比較した。プログラムは、現在生成しているか又はベースから収集しているかは考慮していない点に留意されたい。全てのシミュレートされたエミッタは、ソフトウェアに組み込まれたＡＭ１．５グローバルデータを用いて解析された。
【００８６】
水素化エミッタは、ＳＲＶ低下の観点から低濃度ドープのエミッタと同様の挙動をしない可能性がある。また、高品質パッシベーションは、２００℃を下回る温度では困難であることが実証される可能性がある。従って、両プロファイルの表面再結合速度は、２５０ｃｍ／ｓから１×１０6ｃｍ／ｓに変化した。各エミッタの挙動は、図１５に示されている。低ＳＲＶでは、水素化エミッタは、高濃度にドープされたエミッタよりも性能が優れている。水素化エミッタからのＪｓｃの絶対的増加は、０．９４ｍＡ／ｃｍ2ほどである。この値は、選択エミッタの実験的及び理論的研究の両方にとって標準的な値である。しかしながら、ＳＲＶが増加するにつれて、水素化エミッタは、モデルによる表面ＳＲＨ再結合に起因して多くの損失を生じる。オリジナルのホウ素プロファイルは、表面再結合に対してあまり影響を受けない。
【００８７】
独立した基板加熱を有する水素化システムを構成した。水素ガスは、加熱タングステンフィラメントによって触媒作用で分解される。本システムの利点は、プラズマ損傷がないことである。発明者らのシステムのタングステンフィラメントは、基板から１０ｃｍ離れ、フィラメントからの加熱を最小にする。基板は、基板ホルダの真上の２つの５００Ｗハロゲンランプによって加熱される。初期のアクセプタ不純物パッシベーションの研究は、基板温度及びガス圧力を変更することによって実施されていた。厚み３００ｎｍの多結晶フィルムをトップダウンアルミニウム誘導結晶化によってガラス上で調製した。フィルムを使用して、水素化処理に起因するフィルム抵抗率の増加を測定した。その結果、サンプルは、オリジナルの抵抗値まで熱的に回復した。
【００８８】
図１６は、Ｔfil＝１９００℃のフィラメント温度で、１Ｔｏｒｒで３０分間水素化したサンプルの抵抗率の増加に対する基板温度の変化の結果を示している。オリジナルの抵抗率は、わずかに０．０５Ω−ｃｍを超えた。驚くほどのことではないが、この研究による最適基板温度は１５０℃であった。これらのサンプルは、４００％を超える抵抗率の平均増加を示した。Ｔsub＝１９０℃において、抵抗率は、プロセスの終わりの冷却時間に起因して小さく、ここで数分の期間でサンプルはＢ−Ｈ複合体の破壊開始温度を上回った。
【００８９】
これらのサンプルの温度に対する抵抗率の熱回復が図１７に示されている。オリジナルの抵抗率が回復されるまで、各加熱サイクル後に測定した抵抗率を有する５０℃のステップにおいて、１２５℃から３２５℃まで３０分間順次的にサンプルをアニールした。この図は、Ｂ−Ｈ複合体が１７５℃を上回る温度で１時間よりも長い間安定であることを示している。
【００９０】
太陽電池（例えば、図１８に示すような）は、従来の拡散並びにトップダウンアルミニウム誘導結晶化（ＴＡＩＣ）の両方によって製作されている。水素化の結果が提示される。シミュレーション結果及び水素化研究に基づいて処理する電池について、幾つかの考慮を行う必要がある。第１に、選択エミッタ技術として原子水素処理を使用することができるかどうかを判定するために、パッシベーション層を施工しなければならないことが分かっている。これは、図１５に示すように、低濃度ドープのエミッタがＳＲＨ表面再結合の影響を受けやすいので、通常の選択エミッタ構造に当てはまる。第２に、望ましいプロファイルを保持するために、約２００℃を下回る温度で又は迅速にあらゆるパッシベーション層を堆積する必要がある。これは、１時間未満の加熱及び堆積時間を仮定しており、堆積構成及び処理パラメータによって決まる。例えば、反射防止コーティングに使用するプラズマ熱ＲＥＣＶＤシステムは、２５０℃の基板温度に達するのにわずか５分を必要とするに過ぎない。高濃度にホウ素ドープされたエミッタは、ｎ型ウェーハ上に生成されることになる。メタライゼーション後及び表面パッシベーション前に様々な水素化時間が実施されることになる。
【００９１】
高濃度にドープされたエミッタの水素化についての実験データに基づいて、理論的研究が実施されている。シミュレーションは、水素化エミッタが従来の選択エミッタ方式において文献で報告されたものに匹敵するＪｓｃの増大が可能であることを示している。しかしながら、これらの改善点は、表面近くで低濃度ドープのかのように挙動する水素化エミッタの能力に依存している。収集効率の向上に対する主な寄与は、低濃度ドープの表面の能力から生じて、パッシベーション時の低い表面再結合値を得る。水素パッシベーションホウ素不純物が同じ挙動を示すかどうかは、実験的に決定する必要がある。これは、この最終電池処理ステップ中にパッシベーションを保持するために、約２００℃を下回る温度で高品質表面パッシベーションを必要とする。タブ処理及び積層などの更なるステップはまた、水素化された選択エミッタが実行可能な技術であるように、低いサーマルバジェットに抑える必要がある。
【００９２】
上述の明細書においては、その具体的な例示の実施形態を参照して、本発明の実施形態を説明してきた。本発明の実施形態のより広範な精神及び範囲から逸脱することなく、本発明に様々な修正を加えることができることは明らかであろう。従って、明細書及び図面は、限定ではなく例示的なものと見なすべきである。
【符号の説明】
【００９３】
２００  パネル
２０１  フレーム
２０２  太陽電池
２０３  フロントガラスシート
２０４  バックシート
【図１】
2015510266.tif 000003
【図２】
2015510266.tif 000004
【図３】
2015510266.tif 000005
【図４】
2015510266.tif 000006
【図５】
2015510266.tif 000007
【図６Ａ】
2015510266.tif 000008
【図６Ｂ】
2015510266.tif 000009
【図６Ｃ】
2015510266.tif 000010
【図６Ｄ】
2015510266.tif 000011
【図７】
2015510266.tif 000012
【図８Ａ】
2015510266.tif 000013
【図８Ｂ】
2015510266.tif 000014
【図８Ｃ】
2015510266.tif 000015
【図９】
2015510266.tif 000016
【図１０】
2015510266.tif 000017
【図１１】
2015510266.tif 000018
【図１２Ａ】
2015510266.tif 000019
【図１２Ｂ】
2015510266.tif 000020
【図１３】
2015510266.tif 000021
【図１４】
2015510266.tif 000022
【図１５】
2015510266.tif 000023
【図１６】
2015510266.tif 000024
【図１７】
2015510266.tif 000025
【図１８】
2015510266.tif 000026
【手続補正書】
【提出日】平成26年10月9日(2014.10.9)
【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】
太陽電池であって、
基板の第１の側面上に形成され、第１のドーパントを有する第１の領域と、
前記第１の領域の第１の部分の上に第１のグリッドラインと、
を備え、前記第１のドーパントの一部の電気的活性が、前記グリッドラインの外側にある前記第１の領域の第２の部分において不活性化される、太陽電池。
【請求項２】
前記第１のドーパントが、前記第２の部分において実質的に均一に分配される、請求項１に記載の太陽電池。
【請求項３】
前記第１のドーパントの前記部分が、化学種に結合されて電気的に不活性である、請求項１に記載の太陽電池。
【請求項４】
前記領域が、太陽電池基板上に形成された選択エミッタ及び前記太陽電池の背面電界のうちの少なくとも１つである、請求項１に記載の太陽電池。
【請求項５】
前記第１の領域上にパッシベーション層を更に備え、前記グリッドラインが、前記第１の領域の第１の部分と直接接触した状態にある、請求項１に記載の太陽電池。
【請求項６】
基板の第１の側面上の第１の領域の第１の部分上に導電性グリッドラインを備えた太陽電池であって、前記グリッドラインの外側にある前記第１の領域の第２の部分上の第１の表面部分における活性ドーパントの濃度が、前記第１の表面部分から離れた距離における活性ドーパントの濃度よりも低い、ことを特徴とする太陽電池。
【請求項７】
前記ドーパントの一部分が、前記第１の領域の前記第２の部分において不活性化される、請求項６に記載の太陽電池。
【請求項８】
前記第１の領域の上にパッシベーション層を更に含む、請求項６に記載の太陽電池。
【請求項９】
前記第１の表面部分が、真性半導体層を含む、請求項６に記載の太陽電池。
【請求項１０】
前記第１の表面部分が、約１０19ｃｍ-3未満の活性ドーパント濃度を有する低濃度ドープの半導体層を含み、前記第２の部分が、１０19ｃｍ-3よりも高い活性ドーパント濃度を有する高濃度にドープされた半導体層を含む、請求項６に記載の太陽電池。
【請求項１１】
太陽電池を製造する方法であって、太陽電池の領域の第１の部分上の第１の表面部分における活性ドーパントの濃度が、前記表面部分から離れた距離における活性ドーパントの濃度よりも低いようなドーパントプロファイルを生成する段階を含み、前記太陽電池の領域の第２の部分上にグリッドラインがある、ことを特徴とする方法。
【請求項１２】
前記第１の部分が前記第１の表面部分を有し、前記ドーパントプロファイルが、化学種への露出によって前記太陽電池の領域の第１の部分の第１の表面部分においてドーパントの電気的活性を不活性化することによって生成される、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記ドーパントプロファイルは、前記太陽電池の領域の第１の部分の上に前記第１の表面部分を有する半導体層を堆積することによって生成され、前記第１の表面部分における活性ドーパントの濃度が、前記第１の部分における活性ドーパントの濃度よりも低い、請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
前記領域の上にパッシベーション層及び反射防止コーティングのうちの少なくとも１つを堆積する段階を更に含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１５】
チャンバ内に配置された前記太陽電池の領域の第１の部分に化学種を供給する段階と、
前記化学種から原子元素を生成する段階と、
前記領域の第１の部分におけるドーパントを前記原子元素に露出する段階と、
を更に含む、請求項１０に記載の方法。
【国際調査報告】
2015510266.tif 000027
2015510266.tif 000028