【手続補正書】
【提出日】平成18年2月23日(2006.2.23)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３５】
本発明の第１の基本思想は、直列に接続された太陽電池サブセルからなり、このサブセルが１つの半導体ウェハによって形成され、この半導体ウェハがすべてのサブセルのための共通の基礎材料を形成し、直列に接続された個々のサブセルを画成するための多数の凹部が半導体ウェハに設けられ、少なくとも若干の凹部が半導体ウェハの上面から下面までウェハを通過して延び、ウェハエッジの方への凹部の延長部に、多くても若干のブリッジセグメントが凹部を形成せずに残っており、それによってこのブリッジセグメントを介してサブセルが機械的に互いに連結されている、太陽電池装置を提供することにある。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５４】
製造プロセスの出発材料として、結晶系シリコン板を用いることができる。単結晶または多結晶ウェハを使用するかどうかは、得ようとする効率や材料コストに依存する。太陽電池装置小型モジュールの原理的な機能にとって、材料の結晶度は重要ではない。ｎ型ウェハも考えられるが、次に、ｐ型ウェハから出発する。
１．先ず最初に、研磨する欠陥−エッチングステップが行われる。このステップでは、インゴットからウェハを切断するときに発生した表面傷を除去するために、約１０〜２０μｍの表面層が除去される。そのために、アルカリ溶液（例えばNaOH) 、酸性混合物および乾燥エッチング法が使用される。
２．続いて、絶縁層、例えば窒化物、特に窒化ケイ素、Si3N4 が、背面に被覆形成される。この絶縁層は後のエミッタ拡散のためのバリヤとして役立つ。１つおきのサブセル２において、ウェハエッジに沿って、形成すべきサブセルの数ミリメートルの深さと幅のエッジ帯が、窒化物から保護される。同じことが反対側のウェハエッジにも当てはまる。勿論、空いた個所を１つのサブセルだけずらしてもよい。（エッジ帯は図２に示した後の背面側のエミッタ範囲８に対応する）。このセル範囲に絶縁層または窒化物層が形成されないようにすることは、例えば指向性ＰＥＣＶＤ（プラズマ強化化学蒸着法）窒化物蒸着の間、マスクを載せることによって行うことができる。
３．第３のプロセスステップでは、サブセル２の各々１つの端面に、窪み４が設けられる。この窪みはウェハエッジを局部的に内側に移動させる。これは例えばウェハ鋸を用いて側方から切込むことによって行うことができる。窪み４は、発生すべき前面側のエミッタ７とセル背面を接続するために役立つ。窪みはセルエッジに設けられウェハ１を垂直に通過する穴として見なすことができる。
４．続いて行われるリン拡散は、ｎ型（ｎドープされた）エミッタ層を、ウェハ前面（前面側のエミッタ７）、ウェハエッジ、窪み４内および窒化物のないウェハ背面の部分（背面側のエミッタ８）に発生する。
５．第５のプロセスステップでは、例えばスクリーン印刷技術によって、エッチングレジストが、後で残る連結範囲１２の背面に印刷され、それによって接続範囲１２と、その横にある背面側のエミッタ８上の窒化物層の一部が、レジストによって覆われる。
６．エッチングレジストペーストによって保護されない窒化物はフッ化水素酸溶液（ＨＦ）内で除去される。
７．続いて、耐エッチング性のペースト自体が再び除去される。これにより、接続範囲の一部に、絶縁性窒化物層１０が残る。この窒化物層は、スクリーン印刷による次の直列接続の際に背面側のエミッタ範囲８のエッジにおける直接的な短絡を防止する。
８．セルベースを接合するために、アルミニウムを含むペーストが、セル背面に印刷され、その都度、サブセル２の空いたｐ型材料の大部分がペーストで覆われる。後で燃やすときに、均一なベース接点メタライゼーション部６がその下にあるｐ++層と共に形成される。このｐ++層はいわゆる裏面フィールドを生じる。この裏面フィールドは光で発生した少数担体の、前面またはエミッタの方への増大した拡散を生じる。
９．銀を含むペーストによって、背面側のエミッタ領域が接合され（エミッタ接点メタライゼーション部９）、そして窒化物で覆われた連結範囲１２の部分を介して、その都度隣接するサブセルのベース接点メタライゼーション部６に接続される。その際、ペーストは窪み４を通ってセル前面まで押される。
１０．最後のスクリーン印刷ステップでは、セル前面に、同様に銀を含むペーストによって、狭いメタライゼーションフィンガー（エミッタ接点フィンガー５）が印刷される。このメタライゼーションフィンガーは窪み４を介して背面側のエミッタメタライゼーション部９に接続されている。それに続いて、接点焼成が行われる（アークが発生させられる）。
１１．第１１のプロセスステップでは、ウェハエッジのエミッタ層と、それによって生じるサブセルの短絡を除去するために、シリコンが各々のウェハエッジに沿って数μｍだけ除去される。それによって、窪み４は、前面側のエミッタ７をセル背面８のエミッタ領域にきわめて良好に接続する。同時に、サブセル２の間のシリコンは、接点接続部１５の範囲を除いて完全に除去可能である。その際、前面側のエミッタ７の分離は、残りのセル接続範囲１２において行われる。このプロセスステップはシリコン板鋸によって容易に行うことができる。ウェハ１はその背面が真空吸引部を有する回転可能な鋸テーブル上に載っている。サブセルの間の材料を除去するために必要な調整は、前面側のエミッタ接触フィンガー５に基づいてデジタルカメラによって自動的に行うことができる。鋸機械はスピンドルを備え、このスピンドル上に、適当な数の鋸刃が取付けられている。鋸機械はウェハ上を移動する。ウェハの幅全体にわたってセルを完全に切断する前に、スピンドルはその切断高さを変更する。それによって、残りのセル連結部範囲１２において、数十μｍの深さまでエミッタを切断することができる。同じことが、真空テーブルを１８０°だけ回転させた後で、サブセル幅だけスピンドルをずらした位置で行われる。ウェハ１の切断終了後の結果は、細長い太陽電池の蛇行形の帯状体と見なすことができる。
１２．最後のプロセスステップで、非反射コーティングをセル前面に被覆形成することができる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６６】
本発明によるこの太陽電池装置小型モジュールを製造するための一連のプロセスは次の通りである。
１．ウェハの両側のエッジから、深い切込み１４が交互にウェハ１に形成される。従って、細長いサブセルの蛇行形の狭い帯状体が生じる。この場合、残っている連結範囲１２はウェハの両側でトレンチによって先細になっている。
２．ウェハの欠陥エッチングが行われる。
３．光の入射を改善するためおよびいわゆる“光トラッピング”を発生するための異方性エッチングによってウェハ表面が組織化される。
４．ウェハ１の両側に誘電体１０、例えば窒化物層が被覆形成される。この場合、エミッタが設けられる個所は保護すべきである（例えば窒化物蒸着の際のウェハのマスキング）。その際、サブセル２の連結範囲１２は同様に、誘電体１０で覆われる。誘電体は同時に非反射コーティングとしての働きをし、そのために必要な厚さだけ被覆形成される。
５．例えばリン拡散によって、コーティングされていない個所にエミッター８が形成される。
６．誘電体上にベースメタライゼーション６が被覆形成される（例えばアルミニウムを含むペーストによるスクリーン印刷）。
７．コーティングされていない個所にエミッターメタライゼーション部８が形成され、隣接するサブセル２のベースグリッドとエミッタグリッドの間の接点連結部１５が被覆形成される（例えば銀を含むペーストによるスクリーン印刷）。その際、接点連結部１５は誘電体１０をかぶせた連結範囲１２の上方で延びている。
８．エミッタメタライゼーション部とベースメタライゼーション部を一緒に焼成する。その際、アルミニウムベースメタライゼーション部６が押されて誘電体１０を通過し、セルベースに対する接点が形成されるように、接点焼成プロセスが適合させられる。それに対して、銀を含む接点連結部１５は誘電体１０に浸透しない。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７３】
図１４〜１６では、太陽電池装置小型モジュールのＥＷＴデザインからなる実施の形態が次のようにして形成される。１つのサブセルのベースメタライゼーション部６とエミッタ接点メタライゼーション部９はそれぞれ、セル背面にあり、互いに係合するフィンガーグリッドを形成している。切込み範囲１４（絶縁物トレンチ）がエミッタ接点メタライゼーション部９の被覆形成の際に充填されるので、その後に続くベースメタライゼーション部６の際に、隣接する２つのサブセル２の直列接続が、切込み範囲１４における両メタライゼーション部のオーバーラップによって達成される。図１４はこのような太陽電池装置小型モジュールの前面を、図１５は背面を示している。図１６ａ〜１６ｊは製作プロセスを示している。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７４】
実施例で既に述べたように、サブセルの若干の範囲はエミッタ拡散に対して保護しなければならない。今まで述べた一連のプロセスにおいて、この範囲は窒化物層で覆われていた。窒化物のない範囲は、窒化物蒸着の間マスクを載せることによって形成される。次の実施の形態では、マスクを使用しないで、先ず最初に全面に窒化物が被覆形成され、この窒化物は続いて、エミッタを備える領域から、エッチングによって再び除去される。窒化物で覆われた残りの範囲は、スクリーン印刷エッチングレジストによってエッチングに対して保護される。この技術はここでは例示的にのみ説明し、他のすべての実施の形態に全く同様に適用可能である。それによって、製作方法は次のように行われる。
１．後で前面側のエミッタ７からセル背面まで達する穴１３をレーザで穿孔する（図１６ａ）。
２．ウェハの欠陥エッチングを行う。
３．拡散バリヤ（例えば窒化物層１０）を両側で全面に被覆形成する（図１６ｂ）。
４．エミッタ拡散を実際に防止すべきであるセル領域において、エッチングレジスト２４を両側に被覆形成する。これは例４のように、切込み範囲に沿ったセル前面の狭い条片であるかあるいは例４と異なり、セル背面上の後のベース接点の領域である（図１６ｃ）。５．エッチング（例えばプラズマエッチング反応器内でのフレオンによるエッチング）によって、エミッタを備える範囲から、拡散バリヤ（窒化物層１０）を除去する（図１６ｄ）。
６．溶剤によってエッチングレジストを除去する（図１６ｅ）。
７．前面側の拡散バリヤのエッジに沿って絶縁切込み（切込み範囲１４）を形成する（例４参照）（図１６ｆ）。
８．（例えばNaOHによって）絶縁切込みの欠陥エッチングを行う。
９．（例えばリン拡散によって）エミッタを形成する（図１６ｇ）。
１０．やや側方にずらして切込み範囲１４内に新たに切込みを入れることによって、切込み範囲１４のその都度一方の側からエミッタ層を除去する（例４参照）（図１６ｈ）。
１１．例えば銀を含むペーストを用いてスクリーン印刷することによって、背面側のエミッタ範囲８にエミッタ接点メタライゼーション部９を被覆形成する。その際、穴１３と切込み範囲１４に金属が充填される（図１６ｉ）。金属を充填した切込み範囲１４は１つのサブセルための母線としておよび一部が２つのサブセルの接点連結部１５としての働きをする（図１６ｊ）。
１２．例えばアルミニウムを含むペーストを用いてスクリーン印刷することによって、窒化物保護された範囲にベース接点メタライゼーション部６を被覆形成する。その際、切込み範囲１４において、隣接する２つのサブセルのエミッタ接点メタライゼーション部とベース接点メタライゼーション部がオーバーラップするので、サブセルの直列接続が行われる。
１３．接点を一緒に焼成する。その際、ベース接点メタライゼーション部６のアルミニウムを含むペーストは窒化物層１０によってエッチングされるので、ベース材料と接触する。
１４．例えばウェハ鋸によって外側のウェハエッジからエミッタ層が除去される。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７５】
太陽電池装置小型モジュールを製作するための他の変形は、サブセルを接続するための支持基板または支持板１６（図１７）の使用に基づいている。そのために、エミッタ接点とベース接点がウェハの背面に位置する太陽電池を製作しなければならない。原理的には、“エミッタ−ラップ−スルー”または“インターデジテッド背部接点太陽電池”のような前述の例のセルデザインを使用することができる。この例の場合、エミッタ−ラップ−アラウンドのセル構造が適用される。この構造（１８）の場合、前面側のエミッタ７が背面（背面側のエミッタ８）の一方のウェハエッジに沿って案内されている。前面側には、サブセルの形状に調和した接点フィンガーが取付けられ、エミッタ層を備えたウェハエッジを越えてセルの背面まで案内されている。これは、一方のウェハエッジがメタライゼーションされていることを意味する。ベース接点メタライゼーション部６は、サブセルの後の形状に対応して条片状に被覆形成されているがしかし、背面のエミッタ接点９には接触していない。太陽電池が持続的に固定される支持基板１６（図１７）は、条導体１７を備えている。この条導体は隣接するサブセルのベース接点６と背面のエミッタ接点９とを接続する（図１８）。セルが基板にはんだ付けされると、セルははんだ材料１８に基づいて条導体１７の上方数百μｍの高さ位置にある。従って、セルはシリコンディスク鋸によって後でサブセルに分割される。このサブセルはそのとき既に接続され、そのベースは互いに完全に絶縁されている。