(57)【要約】  高エネルギギャップ（Ｅｇ）材料を用いて太陽電池の受光面を不活性化する方法、及び結果として得られる太陽電池を説明する。例では、太陽電池は、受光面を有する基板を含む。不活性化用誘電体層は、基板の受光面上に配されている。第ＩＩＩ群窒化物材料層は、不活性化用誘電体層の上方に配されている。別の例では、太陽電池は、受光面を有する基板を含む。不活性化用誘電体層は、基板の受光面上に配されている。大型の直接バンドギャップ材料層は、不活性化用誘電体層の上方に配され、少なくとも約３．３のエネルギギャップ（Ｅｇ）を有する。反射防止膜（ＡＲＣ）層は、大型の直接バンドギャップ材料層上に配され、大型の直接バンドギャップ材料層とは異なる材料を含む。
2017526155.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
受光面を有する基板と、
前記基板の前記受光面上に配された不活性化用誘電体層と、
前記不活性化用誘電体層の上方に配された第ＩＩＩ群窒化物材料層とを備える太陽電池。
【請求項２】
前記不活性化用誘電体層と前記第ＩＩＩ群窒化物材料層との間に直接配された界面層であって、前記不活性化用誘電体層とは異なり、かつ前記第ＩＩＩ群窒化物材料層とも異なる材料を含む界面層を更に備える、請求項１に記載の太陽電池。
【請求項３】
前記界面層は、シリコンリッチな非晶質シリコン層であり、約３０−５０オングストロームの範囲の厚さを有する、請求項２に記載の太陽電池。
【請求項４】
前記界面層は、酸素を有しないシリコンベースの層であり、前記シリコンベースの層は、シリコンリッチな非晶質シリコン、真性又はリンでドープされた非晶質シリコン、及び多結晶シリコンからなる群から選択され、前記シリコンベースの層は、約１０−２００オングストロームの範囲の厚さを有する、請求項２に記載の太陽電池。
【請求項５】
前記第ＩＩＩ群窒化物材料層は、前記不活性化用誘電体層上に配されている、請求項１に記載の太陽電池。
【請求項６】
前記第ＩＩＩ群窒化物材料層は、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）層、窒化アルミニウムガリウム（ＡｌｘＧａ１−ｘＮ、ここで、０＜ｘ＜１）層、及び窒化ガリウム（ＧａＮ）層からなる群から選択される、請求項１に記載の太陽電池。
【請求項７】
前記第ＩＩＩ群窒化物材料層上に配された反射防止膜層（ＡＲＣ層）であって、前記第ＩＩＩ群窒化物材料層とは異なる材料を含むＡＲＣ層を更に備える、請求項１に記載の太陽電池。
【請求項８】
前記ＡＲＣ層は、酸化アルミニウム（ＡｌＯｘ、ｘが１．５以下である）層及び酸窒化ケイ素（ＳｉＯｙＮｚ、ｙ＞０、ｚ＞０）層からなる群から選択された層であり、前記ＡＲＣ層及び前記第ＩＩＩ群窒化物材料層は、前記太陽電池のための二層式反射防止膜を共に形成する、請求項７に記載の太陽電池。
【請求項９】
前記第ＩＩＩ群窒化物材料層は、約５０−９００オングストロームの範囲の厚さを有し、約２．０−２．４の屈折率を有し、前記ＡＲＣ層は、約３００−１５００オングストロームの範囲の厚さを有し、約１．８の屈折率を有する、請求項８に記載の太陽電池。
【請求項１０】
前記第ＩＩＩ群窒化物材料層及び前記ＡＲＣ層は、前記太陽電池の電流増加及び安定性を共に提供する、請求項９に記載の太陽電池。
【請求項１１】
前記ＡＲＣ層は、水素化された窒化ケイ素（ＳｉＮ：Ｈ）の層である、請求項７に記載の太陽電池。
【請求項１２】
前記第ＩＩＩ群窒化物材料層は、約３０−１００オングストロームの範囲の厚さを有し、約２．０−２．４の屈折率を有し、前記ＳｉＮ：Ｈの層は、約７００オングストロームの厚さを有し、約１．９超の屈折率を有する、請求項１１に記載の太陽電池。
【請求項１３】
前記第ＩＩＩ群窒化物材料層及び前記ＡＲＣ層は、前記太陽電池の安定性を共に提供する一方で、前記高バンドＥｇ材料は、光生成スペクトルの吸収を伴わない不活性化を提供する、請求項１２に記載の太陽電池。
【請求項１４】
前記基板は結晶シリコン基板であり、前記不活性化用誘電体層は、約１０−３００オングストロームの範囲の厚さを有する二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）の層である、請求項１に記載の太陽電池。
【請求項１５】
前記受光面は、テクスチャ化されたトポグラフィを有し、前記不活性化用誘電体層及び前記第ＩＩＩ群窒化物材料層の両方は、前記受光面の前記テクスチャ化されたトポグラフィと整合される、請求項１に記載の太陽電池。
【請求項１６】
前記基板は、前記受光面に対向する裏面を更に備え、前記太陽電池は、
前記基板の前記裏面にある又は前記基板の前記裏面の上方にある複数の交互するＮ型及びＰ型の半導体領域と、
前記複数の交互するＮ型及びＰ型の半導体領域に電気的に接続された導電性コンタクト構造体とを更に備える、請求項１に記載の太陽電池。
【請求項１７】
受光面を有する基板と、
前記基板の前記受光面上に配された不活性化用誘電体層と、
前記不活性化用誘電体層の上方に配された大型の直接バンドギャップ材料層であって、少なくとも約３．３のエネルギギャップ（Ｅｇ）を有する大型の直接バンドギャップ材料層と、
前記大型の直接バンドギャップ材料層上に配された反射防止膜層（ＡＲＣ層）であって、前記大型の直接バンドギャップ材料層とは異なる材料を含むＡＲＣ層とを備える、太陽電池。
【請求項１８】
前記不活性化用誘電体層と前記大型の直接バンドギャップ材料層との間に直接配された界面層であって、前記不活性化用誘電体層とは異なり、かつ前記大型の直接バンドギャップ材料層とも異なる材料を含む界面層を更に備える、請求項１７に記載の太陽電池。
【請求項１９】
太陽電池を製造する方法であって、
基板の受光面上に不活性化用誘電体層を形成する段階と、
前記不活性化用誘電体層の上方に第ＩＩＩ群窒化物材料層を形成する段階と、
前記第ＩＩＩ群窒化物材料層上に反射防止膜（ＡＲＣ）層を形成する段階とを備える、方法。
【請求項２０】
前記不活性化用誘電体層上に界面層を形成する段階を更に備え、前記第ＩＩＩ群窒化物材料層を形成する前記段階は、前記界面層上に前記第ＩＩＩ群窒化物材料層を形成する段階を含む、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記第ＩＩＩ群窒化物材料層を形成する前記段階は、金属有機化学蒸着（ＭＯＣＶＤ）、分子線エピタキシャル成長（ＭＢＥ）、及び物理蒸着（ＰＶＤ）からなる群から選択された技術により、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）多結晶層、窒化アルミニウムガリウム（ＡｌｘＧａ１−ｘＮ、ここで、０＜ｘ＜１）多結晶層、及び窒化ガリウム（ＧａＮ）多結晶層からなる群から選択された多結晶層を形成する段階を含むか、あるいは、プラズマ増強化学蒸着（ＰＥＣＶＤ）、原子層堆積（ＡＬＤ）、プラズマ増強原子層堆積（ＰＥＡＬＤ）、分子線エピタキシャル成長（ＭＢＥ）、及び物理蒸着（ＰＶＤ）からなる群から選択された技術により、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）非晶質層、窒化アルミニウムガリウム（ＡｌｘＧａ１−ｘＮ、ここで、０＜ｘ＜１）非晶質層、及び窒化ガリウム（ＧａＮ）非晶質層からなる群から選択された非晶質層を形成する段階を含む、請求項１９に記載の方法。
【請求項２２】
前記第ＩＩＩ群窒化物材料層を形成する前記段階は、金属有機化学蒸着（ＭＯＣＶＤ）、プラズマ増強化学蒸着（ＰＥＣＶＤ）、プラズマ増強原子層堆積（ＰＥＡＬＤ）、分子線エピタキシャル成長（ＭＢＥ）、及び物理蒸着（ＰＶＤ）からなる群から選択された技術により、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）多結晶層、窒化アルミニウムガリウム（ＡｌｘＧａ１−ｘＮ、ここで、０＜ｘ＜１）多結晶層、及び窒化ガリウム（ＧａＮ）多結晶層からなる群から選択された多結晶層を形成する段階を含むか、あるいは、プラズマ増強化学蒸着（ＰＥＣＶＤ）、原子層堆積（ＡＬＤ）、プラズマ増強原子層堆積（ＰＥＡＬＤ）、分子線エピタキシャル成長（ＭＢＥ）、及び物理蒸着（ＰＶＤ）からなる群から選択された技術により、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）非晶質層、窒化アルミニウムガリウム（ＡｌｘＧａ１−ｘＮ、ここで、０＜ｘ＜１）非晶質層、及び窒化ガリウム（ＧａＮ）非晶質層からなる群から選択された非晶質層を形成する段階を含む、請求項１９に記載の方法。
【請求項２３】
請求項１９に記載の方法により製造された太陽電池。
【請求項２４】
受光面を有する結晶シリコン基板と、
前記結晶シリコン基板の前記受光面の上方に配された第ＩＩＩ群窒化物材料層と、
前記第ＩＩＩ群窒化物材料層上に配された反射防止膜層（ＡＲＣ層）であって、前記第ＩＩＩ群窒化物材料層とは異なる材料を含むＡＲＣ層とを備える太陽電池。
【請求項２５】
前記第ＩＩＩ群窒化物材料層は、前記結晶シリコン基板の前記受光面上に配されている、請求項２４に記載の太陽電池。
【請求項２６】
前記第ＩＩＩ群窒化物材料層と前記結晶シリコン基板の前記受光面との間に直接配された界面層であって、前記第ＩＩＩ群窒化物材料層とは異なる材料を含む界面層を更に備える、請求項２４に記載の太陽電池。
【請求項２７】
前記界面層は、シリコンリッチな非晶質シリコン層であり、約３０−５０オングストロームの範囲の厚さを有する、請求項２６に記載の太陽電池。
【請求項２８】
前記界面層は、酸素を有しないシリコンベースの層であり、前記シリコンベースの層は、シリコンリッチな非晶質シリコン、真性もしくはリンでドープされた非晶質シリコン、及び多結晶シリコンからなる群から選択され、前記シリコンベースの層は、約１０−２００オングストロームの範囲の厚さを有する、請求項２６に記載の太陽電池。
【請求項２９】
前記第ＩＩＩ群窒化物材料層は、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）層、窒化アルミニウムガリウム（ＡｌｘＧａ１−ｘＮ、ここで、０＜ｘ＜１）層、及び窒化ガリウム（ＧａＮ）層からなる群から選択される、請求項２４に記載の太陽電池。
【請求項３０】
前記ＡＲＣ層は、窒化ケイ素の層を含む、請求項２４に記載の太陽電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示の複数の実施形態は、再生可能エネルギの分野にあり、特に、複数の高エネルギギャップ（Ｅｇ）材料を用いて複数の太陽電池の複数の受光面を不活性化する複数の方法、及び結果として得られる複数の太陽電池である。
【背景技術】
【０００２】
光電池は、太陽電池として一般に知られており、太陽放射を電気エネルギに直接変換するための周知のデバイスである。概して、太陽電池は、基板の表面近くにｐ−ｎ結合を形成する半導体処理技術を使用して半導体ウェハ又は基板の上に製造される。基板の表面に当り基板に進入する太陽放射は、基板の大部分に複数の電子‐正孔対を作り出す。複数の電子‐正孔対は、基板の複数のｐドープされた領域及び複数のｎドープされた領域に移動し、これによって、複数のドープされた領域間に電圧差を生成する。複数のドープされた領域は、太陽電池上の複数の導電性領域に接続されて、それらに結合された外部回路に電池からの電流を導く。
【０００３】
効率は、電力を生成する太陽電池の能力に直接関連するので、太陽電池の重要な特性である。同様に、太陽電池の生産効率は、そのような太陽電池の費用対効果に直接関連する。従って、太陽電池の効率を高めるための技術、又は太陽電池の製造効率を高めるための技術が一般的に望まれる。本開示のいくつかの実施形態は、複数の太陽電池構造を製造するための複数の新規のプロセスを提供することによって太陽電池の製造効率を高めることを可能にする。本開示のいくつかの実施形態は、複数の新規の太陽電池構造を提供することによって太陽電池の効率を高めることと共に、一般の劣化モードを解消することによって安定性を向上させることを可能にする。
【図面の簡単な説明】
【０００４】
図１Ａから図１Ｅは本開示の一実施形態に係る、太陽電池の製造における様々な段階の断面図を示す。
【０００５】
【図１Ａ】太陽電池の出発基板を示す。
【０００６】
【図１Ｂ】基板の受光面上に不活性化用誘電体層を形成した後の図１Ａの構造を示す。
【０００７】
【図１Ｃ】不活性化用誘電体層上に任意選択の界面層を形成した後の図１Ｂの構造を示す。
【０００８】
【図１Ｄ】界面層上に第ＩＩＩ群窒化物材料層を形成した後の図１Ｃの構造を示す。
【０００９】
【図１Ｅ】第ＩＩＩ群窒化物材料層上に反射防止膜（ＡＲＣ）層を形成した後の図１Ｄの構造を示す。
【００１０】
【図２】本開示の一実施形態に係る、図１Ａから図１Ｅに対応するように太陽電池を製造する方法の複数の操作を列挙するフローチャートである。
【００１１】
【図３】本開示の一実施形態に係る、基板の裏面の上方に形成されたエミッタ領域を有し、高エネルギギャップ（Ｅｇ）材料を含む複数の層の例示的なスタックを基板の受光面上に有するバックコンタクト型太陽電池の断面図を示す。
【００１２】
【図４】本開示の一実施形態に係る、基板の裏面内に形成されたエミッタ領域を有し、高エネルギギャップ（Ｅｇ）材料を含む複数の層の例示的なスタックを基板の受光面上に有するバックコンタクト型太陽電池の断面図を示す。
【００１３】
【図５】本開示の一実施形態に係る、太陽電池の受光面上に高Ｅｇ中間層を有する太陽電池の紫外線（ＵＶ）安定性を示すプロットである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下の詳細な説明は、実質的に図示にすぎず、主題の実施形態又はそのような実施形態の用途及び使用を限定することが意図されない。本明細書で使用するとき、「例示的な」という語は、「例、事例、又は図示としての役割を果たす」ことを意味する。本明細書に例示として説明するいずれの実装も、他の実装よりも好ましい又は有利であると必ずしも解釈されるものではない。更に、前述の技術分野、背景、概要又は以下の詳細な説明に提示する明示的又は示唆的ないかなる理論によって束縛されることを意図していない。
【００１５】
この明細書は、「１つの実施形態」又は「一実施形態」への複数の参照を含む。「１つの実施形態では」又は「一実施形態では」という句の出現は、必ずしも同一の実施形態を指すものではない。複数の特定の特徴、構造、又は特性が、本開示と一貫する任意の適した方式と組み合わされてもよい。
【００１６】
用語．以下の段落は、（添付の複数の請求項を含む）本開示において見られる複数の用語の複数の定義及び／又は文脈を提供する。
【００１７】
「備える（Ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」．この用語はオープンエンドである。添付の複数の請求項において使用される場合、この用語は、追加の構造又は段階を排除しない。
【００１８】
「よう構成される（ＣｏｎｆｉｇｕｒｅｄＴｏ）」．様々なユニット又は構成要素は、１つ又は複数のタスクを実行する「よう構成される」として説明又は請求され得る。そのような文脈では、「よう構成される」は、その複数のユニット／構成要素が、動作中にこれらの１つ又は複数のタスク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するために使用される。そのように、指定されたユニット／構成要素が現在動作中でない（例えば、オン／アクティブでない）ときでも、そのユニット／構成要素はタスクを実行するよう構成されると言える。ユニット／回路／構成要素が１つ又は複数のタスクを実行する「よう構成される」という記載は、そのユニット／構成要素について米国特許法第１１２条第６段落に依らないことを明示的に意図している。
【００１９】
「第１の」、「第２の」など．本明細書で使用される場合、これらの用語は、後続する名詞のためのラベルとして使用され、いかなる種類（例えば、空間的、時間的、論理的など）の順序を暗示していない。例えば、「第１の」太陽電池に言及する場合、その太陽電池が、ある順番における第１の太陽電池を必ずしも暗示するわけではなく、代替的に、「第１の」という用語は、その太陽電池を別の太陽電池（例えば、「第２の」太陽電池）と区別するために使用される。
【００２０】
「結合される（Ｃｏｕｐｌｅｄ）」‐以下の説明は、共に「結合される」複数の要素／ノード／特徴を指す。本明細書で使用される場合、別段の明示的な定めがない限り、「結合される」は、１つの要素／ノード／特徴が別の要素／ノード／特徴に直接又は間接的に連結する（もしくは直接又は間接的に連通する）ことを意味し、必ずしも機械的に連結することを意味しない。
【００２１】
「妨げる（Ｉｎｈｉｂｉｔ）」−本明細書で使用される場合、妨げるは、効果を低減又は最小化することを説明するために使用される。構成要素又は特徴が、作用、動き、又は状況を妨げるとして説明されるとき、それは、結果又は成果もしくは将来の状態を完全に防止し得る。加えて、「妨げる」は、そうでなければ生じたであろう結果、性能、及び／又は効果を低減又は緩和することを指すこともできる。従って、構成要素、要素、又は特徴が結果又は状態を妨げると称されるとき、結果又は状態を完全に防止又は解消することを必要としない。
【００２２】
加えて、特定の用語は、参照目的のみのために以下の説明で使用されてもよく、よって、限定することが意図されない。例えば、「上部」、「下部」、「の上方」、及び「の下方」などの用語は、参照されている複数の図面における複数の方向を指す。「表面」、「裏面」、「背面」、「側面」、「外側」、及び「内側」などの用語は、議論される構成要素を説明する文章及び関連図面を参照することによって明確にされる、一貫しているが任意の参照フレーム内での構成要素の複数の部分の向き及び／又は位置を説明する。そのような用語は、具体的に上にて言及された複数の単語、これらの複数の派生語、及び同様の趣旨の複数の語を含んでもよい。
【００２３】
複数の高エネルギギャップ（Ｅｇ）材料を用いて太陽電池の受光面を不活性化する複数の方法、及び結果として得られる複数の太陽電池を本明細書に説明する。本開示の複数の実施形態の完全な理解を提供するために、以下の説明では、複数の具体的な処理フロー動作などの多数の具体的な詳細が述べられる。当業者には、本開示の複数の実施形態がこれらの具体的な詳細なしで実行され得ることが明らかであろう。他の事例では、本開示の複数の実施形態を不要に不明瞭にしないために、リソグラフィ及びパターニング技術などの複数の周知の製造技術については詳細に説明されない。更に、複数の図に示されている様々な実施形態は、図示的な表示であり、必ずしも原寸に比例して描かれていないことが理解されたい。
【００２４】
本明細書には、複数の太陽電池が開示される。１つの実施形態では、太陽電池が受光面を有する基板を含む。不活性化用誘電体層が基板の受光面上に配されている。第ＩＩＩ群窒化物材料層が不活性化用誘電体層の上方に配されている。
【００２５】
別の実施形態では、太陽電池が受光面を有する基板を含む。不活性化用誘電体層が基板の受光面上に配されている。大型の直接バンドギャップ材料層が不活性化用誘電体層の上方に配され、少なくとも約３．３のエネルギギャップ（Ｅｇ）を有する。反射防止膜（ＡＲＣ）層が大型の直接バンドギャップ材料層上に配され、そのＡＲＣ層は、大型の直接バンドギャップ材料層と異なる材料を含む。
【００２６】
別の実施形態では、太陽電池が受光面を有する結晶シリコン基板を含む。第ＩＩＩ群窒化物材料層が結晶シリコン基板の受光面の上方に配されている。反射防止膜（ＡＲＣ）層が第ＩＩＩ群窒化物材料層上に配されている。そのＡＲＣ層は、第ＩＩＩ群窒化物材料層と異なる材料を含む。
【００２７】
また、本明細書には複数の太陽電池を製造する複数の方法が開示されている。１つの実施形態では、太陽電池を製造する方法が、基板の受光面上に不活性化用誘電体層を形成する段階を備える。当該方法はまた、不活性化用誘電体層の上方に第ＩＩＩ群窒化物材料層を形成する段階を備える。方法はまた、第ＩＩＩ群窒化物材料層上に反射防止膜（ＡＲＣ）層を形成する段階を備える。
【００２８】
本明細書に説明する１つ又は複数の実施形態は、太陽電池の表面電界（ｆｒｏｎｔ  ｓｕｒｆａｃｅ  ｆｉｅｌｄ）（ＦＳＦ）性能の向上を達成するための手法に向けられる。１つの実施形態では、ＦＳＦ性能の向上は、効率及び／又は信頼性の向上を提供するための高エネルギギャップ（Ｅｇ）材料の中間層を使用して実現される。例えば、１つ又は複数の実施形態は、複数の高Ｅｇ材料を使用して太陽電池の光誘発性劣化（ＬＩＤ）を改善するための方法に向けられる。表面劣化を安定化させるべく、高Ｅｇ第ＩＩＩ群窒化物層を実装することができる。特定の実施形態では、これらに限定されないが、ＡｌＧａＮ、ＡｌＮ又はＧａＮなどの材料の挿入によって、結果として得られる太陽電池の安定性を提供することができる。そのような高Ｅｇ材料層は、不活性化層及び光誘発性劣化及びＵＶ劣化を軽減又は解消するための手法の両方として実装され得る。
【００２９】
背景状況を提供すると、光誘発性劣化が、基板と複数の次の層との界面の不活性化レベルを低下させる複数の高エネルギ光子に起因する、太陽電池の共通な課題である。不活性化用反射防止膜（一般に、ＳｉＮ）が後に続く酸化は、表面膜セットを堆積させる一般的な手法である。より多くの場合、熱酸化及びＳｉＮ層による後続のキャッピングが後に続く拡散処理が、不活性化を促進するために使用される。残念なことに、そのような複数の構成は、例えば、ＬＩＤなど、光に露出されるとき、電池の効率及び電力出力を継続的に劣化させる界面劣化を受け易くなり得る。初期劣化は、数日内で拡大する場合があり（例えば、最大１０％のロス）、モジュールの電力出力を劇的に制限する。そのような劣化を低減するための手法は、劣化の量を制限する、複数のＵＶブロッカの配置を含む。しかし、この手法は、光生成の量を減少させる場合があり、電池又はモジュールの電力出力を制限する。加えて、表面不活性化の品質が高まると、界面は、そのような劣化に対して増加された感度を実際に発揮し、高電力モジュールにとってより重要な向上された安定性を与える。
【００３０】
加えて、光電池産業は、表面不活性化に関連する複数の要件を増加させ得るウェハ厚さを減少させる傾向にある。電池設計プロセス中に考慮すべきシリコン太陽電池についての１つのそのような要件が、複数のウェハの表面不活性化である。材料が不活性化層として機能するために、複数の生成したキャリアが結合部に到達し、太陽電池内の光電流に寄与することを可能にするために、材料には表面再結合を最小化する必要がある。二酸化ケイ素が、太陽電池の膜のために使用された最初の材料であり、他の用途でのシリコンの良好な品質の不活性化として知られている。しかし、二酸化ケイ素は、光電池（ＰＶ）の用途では欠点を有し得る。例えば、二酸化ケイ素は、屈折率が低く（１．４６）、太陽電池の表面からの反射を最小化するには低すぎる場合がある。加えて、高温処理が、内部寿命の低下及び処理コストの増加という欠点に導く。上にて言及されたように、代替材料が、不活性化用反射性膜としての複数の良好な特性、及び二酸化ケイ素よりも複数の良好な光学パラメータを有することが発見されているＳｉＮである。
【００３１】
上記課題のうち１つ又は複数に対処しながら、本開示の一実施形態によれば、太陽電池の受光面上で酸化物とキャッピング用反射防止膜との間に高Ｅｇ材料を挿入することによって、ＵＶ安定性の向上が達成される。そのような１つの実施形態では、複数の高強度紫外線状況であっても、複数のそのような電池の安定性を向上させるために、これらに限定されないが、ＡｌＮ、ＡｌＧａＮ又はＧａＮなどの高Ｅｇ材料が使用される。加えて、複数の高Ｅｇ材料は、太陽電池の不活性化材（ｐａｓｓｉｖａｔｏｒ）でもあるので、表面構成を適応させるために様々な厚さを使用することができる。そのような高Ｅｇ材料層を太陽電池に含める追加の利益は、複数の大型の直接バンドギャップが、そのような材料層を近ＵＶ光、可視光及びＩＲ光に対してほとんど透過性を有することにし、所望な場合、複数の特定の波長範囲を遮断するように適応させ得ることである。高い透過性は、複数の太陽電池で一般に使用されるゼロ又はごく少量の励起周波数の吸収を伴う途切れない光生成を可能にすることができる。
【００３２】
一実施形態では、太陽電池の受光面上の複数の材料のスタックに高Ｅｇ材料層を実装する複数の利点は、これらに限定されないが、（ａ）太陽電池のｎ型Ｓｉ面の優れた不活性化、（ｂ）より高いＪｓｃを可能にする太陽電池の表面の複数の非常に良好な光学特性、（ｃ）ＵＶ安定性の形における長期信頼性の向上、（ｄ）複数のそのような構造が、シリコンの様々な配向及び表面に適用可能であること、（ｅ）真性高バンドギャップ層の使用が、僅かにｎドープされたＳｉ面にとって複数の良好な不活性化レベルを提供し得ること、（ｆ）ｎドープされた高バンドギャップ層の使用が、バンド屈曲効果を提供し得ること、及び／又は（ｇ）高温処理を必要とする複数の太陽電池製造プロセスの熱的安定性を含むことができる。
【００３３】
図１Ａ−図１Ｅは、本開示の一実施形態に係る、太陽電池の製造における様々な段階の断面図を図示する。図２は、本開示の一実施形態に係る、図１Ａ−図１Ｅに対応するように太陽電池を製造する方法の複数の動作を列挙するフローチャートである。
【００３４】
図１Ａは、太陽電池の出発基板を図示する。図１Ａを参照すると、基板１００は受光面１０２及び裏面１０４を有する。一実施形態では、基板１００は、Ｎ型又はＰ型にドープされたバルク単結晶シリコン基板などの単結晶シリコン基板である。しかしながら、基板１００は、汎用太陽電池基板上に配された、多（マルチ）結晶シリコン層などの層であってもよいことを理解されたい。一実施形態では、受光面１０２は、テクスチャ化されたトポグラフィ１０６を有する。そのような１つの実施形態では、水酸化物ベースのウェットエッチング液が、基板１００の表面をテクスチャ化するために利用される。テクスチャ化された面は、入射光を散乱させ、太陽電池の複数の受光面から反射される光の量を減らすための規則的又は不規則的な形状の面を有する面であってもよいことを理解されたい。
【００３５】
図１Ｂは、基板の受光面上に任意選択の不活性化用誘電体層を形成した後の図１Ａの構造を図示する。図１Ｂ及びフローチャート２００の対応する動作２０２を参照すると、基板１００の受光面１０２上に不活性化用誘電体層１０８が形成される。１つの実施形態では、受光面１０２は、テクスチャ化されたトポグラフィ１０６を有し、不活性化用誘電体層１０８は、図１Ｂにて描かれているように、テクスチャ化されたトポグラフィ１０６と整合する。一実施形態では、不活性化用誘電体層は省略される。
【００３６】
一実施形態では、不活性化用誘電体層１０８は、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）の層である。そのような１つの実施形態では、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）の層は、約１０−３００オングストロームの範囲の厚さを有し、いくつかの実施形態では、１５オングストローム未満の厚さを有する。１つの実施形態では、不活性化用誘電体層１０８は親水性である。一実施形態では、不活性化用誘電体層１０８は、これに限定されないが、シリコン基板の受光面の一部分の化学的酸化、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）のプラズマ増強化学蒸着（ＰＥＣＶＤ）、シリコン基板の受光面の一部分の熱酸化、Ｏ２もしくはＯ３環境での紫外線（ＵＶ）放射へのシリコン基板の受光面の露出などの技術により形成される。一実施形態では、不活性化用材料は、二酸化ケイ素以外の複数の材料であってもよい。構造は、Ｈ２Ｏ又はＯ３を酸素源として用いてＡＬＤ又はＰＥＡＬＤを使用して堆積されたＡｌＯｘ層を含み得る。複数の他の実施形態では、不活性化用材料としてＳｉＯＮなどの材料層が使用される。
【００３７】
図１Ｃは、不活性化用誘電体層に随意の界面層を形成した後の図１Ｂの構造を図示する。図１Ｃ及びフローチャート２００の対応する動作２０４を参照すると、界面層１１０が選択的に不活性化用誘電体層１０８上に形成される。１つの実施形態では、図１Ｃにて描かれているように、界面層１１０は、テクスチャ化されたトポグラフィ１０６と整合される。
【００３８】
一実施形態では、界面層１１０は、上述した不活性化用誘電体層とは異なり、後述する第ＩＩＩ群窒化物材料層とも異なる材料層である。そのような１つの実施形態では、界面層１１０は、例えば、ごく微量の水素を有する非晶質シリコン層などのシリコンリッチな非晶質シリコン層である。そのような特定の実施形態では、シリコンリッチな非晶質シリコン層は、約３０−１００オングストロームの範囲の厚さを有する。別の実施形態では、界面層は、これらに限定されないが、シリコンリッチな非晶質シリコン、真性又はリンでドープされた非晶質シリコン、及び多結晶シリコンなどの、酸素を有しないシリコンベースの層であり、シリコンベースの層は、約１０−２００オングストロームの範囲の厚さを有する。
【００３９】
一実施形態では、低アルミニウム（Ａｌ）及び／又は低サーマルバジェットの第ＩＩＩ群Ｎ膜が高Ｅｇ材料層として使用される場合、界面層が省略される。一実施形態では、二酸化ケイ素の不活性化用誘電体層と、Ａｌ含有の高Ｅｇ材料層との間でのＡｌ−Ｏ結合の形成を防ぐために、界面層が使用される。
【００４０】
図１Ｄは、界面層上に第ＩＩＩ群窒化物材料層を形成した後の図１Ｃの構造を図示する。図１Ｄ及びフローチャート２００の対応する動作２０６を参照すると、界面層１１０（描かれているように、存在する場合）又は不活性化用誘電体層１０８（界面層１１０が存在しない場合）上に、第ＩＩＩ群窒化物材料層１１２が形成される。１つの実施形態では、図１Ｄにて描かれているように、第ＩＩＩ群窒化物材料層１１２は、テクスチャ化されたトポグラフィ１０６と整合する。
【００４１】
一実施形態では、次の堆積後アニールが、約摂氏３５０−７００度の範囲で実行される。堆積後アニールは、第ＩＩＩ群窒化物材料層１１２の不活性化レベルを向上させ得る。一実施形態では、第ＩＩＩ群窒化物材料層１１２は、真性層であるか、又はＮ型層としてドープされる。
【００４２】
一実施形態では、第ＩＩＩ群窒化物材料層１１２は、これらに限定されないが、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）層、窒化アルミニウムガリウム（ＡｌｘＧａ１−ｘＮ、ここで、０＜ｘ＜１）層、又は窒化ガリウム（ＧａＮ）層などの材料層である。一実施形態では、層１１２が、少なくとも約３．３のエネルギギャップ（Ｅｇ）を有する大型の直接バンドギャップ材料層である。
【００４３】
一実施形態では、第ＩＩＩ群窒化物材料層１１２は、これらに限定されないが、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）多結晶層、窒化アルミニウムガリウム（ＡｌｘＧａ１−ｘＮ、ここで、０＜ｘ＜１）多結晶層、又は窒化ガリウム（ＧａＮ）多結晶層などの多結晶層として形成される。そのような１つの実施形態では、多結晶層は、金属有機化学蒸着（ＭＯＣＶＤ）又は分子線エピタキシャル成長（ＭＢＥ）により形成される。他の実施形態では、多結晶層は、プラズマ増強化学蒸着（ＰＥＣＶＤ）により、プラズマ増強原子層堆積（ＰＥＡＬＤ）により、分子線エピタキシャル成長（ＭＢＥ）により、又は物理蒸着（ＰＶＤ）により形成される。
【００４４】
一実施形態では、第ＩＩＩ群窒化物材料層１１２は、これらに限定されないが、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）非晶質層、窒化アルミニウムガリウム（ＡｌｘＧａ１−ｘＮ、ここで、０＜ｘ＜１）非晶質層、又は窒化ガリウム（ＧａＮ）非晶質層などの非晶質層として形成される。そのような１つの実施形態では、非晶質層は、これらに限定されないが、プラズマ増強化学蒸着（ＰＥＣＶＤ）、原子層堆積（ＡＬＤ）、プラズマ増強原子層堆積（ＰＥＡＬＤ）、分子線エピタキシャル成長（ＭＢＥ）、又は物理蒸着（ＰＶＤ）などの技術により形成される。
【００４５】
図１Ｅは、第ＩＩＩ群窒化物材料層上に反射防止膜（ＡＲＣ）層を形成した後の図１Ｄの構造を図示する。図１Ｅ及びフローチャート２００の対応する動作２０８を参照すると、第ＩＩＩ群窒化物材料層１１２上に反射防止膜層（ＡＲＣ）１１４が形成される。１つの実施形態では、図１Ｅにて描かれているように、ＡＲＣ層１１４は、テクスチャ化されたトポグラフィ１０６と整合する。
【００４６】
一実施形態では、ＡＲＣ層１１４は、第ＩＩＩ群窒化物材料層１１２とは異なる材料層である。一実施形態では、約摂氏６００度未満の堆積後アニールがＡＲＣ層１１４の堆積に続いて実行される。一実施形態では、ＡＲＣ層１１４は、少なくともいくつかの水素（Ｈ）を含み、ＡＲＣ層１１４の堆積中又はその堆積に続いてＨを表面に送り出すことにより、ＮドープされたＳｉ面を不活性化することができる。
【００４７】
第１の実施形態では、ＡＲＣ層１１４は、これらに限定されないが、酸化アルミニウム（ＡｌＯｘ、ｘが１．５以下である）層又は酸窒化ケイ素（ＳｉＯｙＮｚ、ｙ＞０、ｚ＞０）層などの材料層である。そのような１つの実施形態では、ＡＲＣ層１１４及び第ＩＩＩ群窒化物材料層１１２は、最終的に製造される太陽電池のために二層式反射防止膜を共に形成する。一実施形態では、第ＩＩＩ群窒化物材料層１１２は、約５０−６００オングストロームの範囲の厚さを有し、約２．４の屈折率を有する。その実施形態では、ＡＲＣ層１１４は、約３００−１０００オングストロームの範囲の厚さを有し、約１．８の屈折率を有する。そのような１つの実施形態では、第ＩＩＩ群窒化物材料層１１２及びＡＲＣ層１１４は、最終的に製造される太陽電池の電流増加及び安定性を共に提供する。
【００４８】
第２の実施形態では、ＡＲＣ層１１４は、水素化された窒化ケイ素（ＳｉＮ：Ｈ）の層である。一実施形態では、第ＩＩＩ群窒化物材料層１１２は、約３０−１００オングストロームの範囲の厚さを有し、約２．０−２．４の範囲の屈折率を有する。この実施形態では、ＳｉＮ：Ｈ（ＡＲＣ層１１４）の層は、約７００オングストロームの厚さを有し、約１．９超の屈折率を有する。そのような１つの実施形態では、第ＩＩＩ群窒化物材料層１１２及びＡＲＣ層１１４は、最終的に製造される太陽電池の安定性を共に提供する。
【００４９】
図３は、本開示の一実施形態に係る、基板の裏面の上方に形成された複数のエミッタ領域を有し、基板の受光面上に高エネルギギャップ（Ｅｇ）材料を含む複数の層の例示的なスタックを有するバックコンタクト型太陽電池の断面図を図示する。
【００５０】
図３を参照すると、太陽電池が、受光面１０２を有するシリコン基板１００を含む。不活性化用誘電体層１０８が、シリコン基板の受光面１００上に配されている。界面層１１０が、不活性化用誘電体層１０８上に任意選択的に配されている。第ＩＩＩ群窒化物材料層１１２が、界面層１１０（存在する場合）上又は不活性化用誘電体層１０８上に配されている。反射防止膜（ＡＲＣ）層１１４が、第ＩＩＩ群窒化物材料層１１２上に配されている。そのように、図３の太陽電池の受光面上における複数の層のスタックは、図１Ａ−図１Ｅに関連して説明されているスタックと同一又は同様である。
【００５１】
図３を再び参照すると、基板１００の裏面上には、交互する複数のＰ型のエミッタ領域１２０及び複数のＮ型のエミッタ領域１２２が形成される。そのような１つの実施形態では、交互する複数のＰ型のエミッタ領域１２０及び複数のＮ型のエミッタ領域１２２の間に複数の溝１２１が配されている。特に、一実施形態では、複数の第１の多結晶シリコンエミッタ領域１２２は、薄膜誘電体層１２４の第１部分上に形成され、Ｎ型不純物でドープされる。複数の第２の多結晶シリコンエミッタ領域１２０は、薄膜誘電体層１２４の第２部分上に形成され、Ｐ型不純物でドープされる。一実施形態では、トンネル誘電体１２４は、約２ナノメートル以下の厚さを有する酸化ケイ素層である。
【００５２】
図３を再び参照すると、まず、複数の開口を有するように絶縁層１２６を堆積及びパターニングし、次に、その複数の開口に１つ又は複数の導電層を形成する段階により、導電性コンタクト構造体１２８／１３０が製造される。一実施形態では、導電性コンタクト構造体１２８／１３０は、金属を含み、堆積、リソグラフィ、及びエッチング手法、もしくは代替的に印刷又はめっき処理、あるいは代替的に箔接着処理により形成される。
【００５３】
図４は、本開示の一実施形態に係る、基板の裏面内に形成された複数のエミッタ領域を有し、基板の受光面上に高エネルギギャップ（Ｅｇ）材料を含む複数の層の例示的なスタックを有するバックコンタクト型太陽電池の断面図を図示する。
【００５４】
図４を参照すると、太陽電池は、受光面１０２を有するシリコン基板１００を含む。不活性化用誘電体層１０８は、シリコン基板の受光面１００上に配されている。界面層１１０は、不活性化用誘電体層１０８上に任意選択的に配されている。第ＩＩＩ群窒化物材料層１１２が、界面層１１０（存在する場合）上又は不活性化用誘電体層１０８上に配されている。反射防止膜（ＡＲＣ）層１１４は、第ＩＩＩ群窒化物材料層１１２上に配されている。そのように、図４の太陽電池の受光面における複数の層のスタックは、図１Ａ−図１Ｅに関連して説明したスタックと同一又は同様である。
【００５５】
図４を再び参照すると、基板の裏面１００内には、交互する複数のＰ型エミッタ領域１５０及び複数のＮ型エミッタ領域１５２が形成される。特に、一実施形態では、第１のエミッタ領域１５２は、基板１００の第１部分内に形成され、Ｎ型不純物でドープされる。第２のエミッタ領域１５０は、基板１００の第２部分内に形成され、Ｐ型不純物でドープされる。
【００５６】
図４を再び参照すると、まず、複数の開口を有するように絶縁層１５６を堆積及びパターニングし、次に、その複数の開口に１つ又は複数の導電層を形成する段階により、導電性コンタクト構造体１５８／１６０が製造される。一実施形態では、導電性コンタクト構造体１５８／１６０は、金属を含み、堆積、リソグラフィ、及びエッチング手法、もしくは代替的に印刷又はめっき処理、あるいは代替的に箔接着処理により形成される。
【００５７】
光誘発性劣化（ＬＩＤ）及び／又は紫外線（ＵＶ）劣化が、太陽電池の性能の長期安定性に対して長年にわたる課題を生じさせていることを理解されたい。高効率太陽電池は、表面不活性化の増加した感度に起因して複数のそのような劣化モードを特に受け易い。低減した不活性化又は太陽光スペクトル吸収（例えば、Ｊｓｃロス）という形で性能を損なうことなく、そのような太陽電池の安定性を向上させる努力がなされてきた。性能の安定性は、性能の保証及び製品品質の差別化にとって重要となり得る。特に、表面不活性化は、複数の高効率太陽電池の性能にとって重要となる場合がある。一般的に、表面不活性化は、拡散処理を使用して実行され、高温酸化が続き、最後にプラズマ増強化学蒸着（ＰＥＣＶＤ）を使用して反射防止膜（ＡＲＣ）によりキャッピングが形成される。窒化ケイ素（ＳｉＮ又はＳｉＮ：Ｈ）は、その光学特性により、またその優れた不活性化の品質のために、ＡＲＣとして一般に使用される。結晶シリコン／熱酸化物（ｃ−Ｓｉ／ＴＯＸ）界面にＨ＋を提供するために、窒化ケイ素層が使用されてもよい。残念なことに、界面は、既存のＳｉ−Ｈ結合を壊す、界面を横切るホットエレクトロン注入によるＵＶ光への長期露出により劣化する場合がある。ホットエレクトロンは、複数の次の層で捕捉されることができ、界面を横切り前後に跳ね返るように再励起することができ、これは、界面摩耗として知られているプロセスである。
【００５８】
本明細書にて説明されている１つ又は複数の実施形態は、そのようなＬＩＤ及び／又はＵＶ劣化の課題に対処する。例として、図５は、本開示の一実施形態に係る、太陽電池の受光面上に高Ｅｇ中間層を有する太陽電池の紫外線（ＵＶ）安定性を実証するプロット５００である。プロット５００を参照すると、太陽電池の受光面上の３つの異なる材料層のスタック、（ａ）ＳｉＮ／ａＳｉ：ｎ、（ｂ）ＳｉＮ／ＡｌＧａＮ／ａＳｉ：ｎ、及び（ｃ）ＳｉＮ／ＡｌＧａＮ／Ｓｉリッチに対して１４日間の高強度紫外線テストが実施された。高Ｅｇ中間層（ＡｌＧａＮ）の挿入によって、Ｊｏの変化が本質的に解消される。更に、全ての構造について初期Ｊｏ＜１０ｆＡ／ｃｍ２であり、それは、例示的な全ての電池での良好な初期不活性化の指標である。そのように、高Ｅｇ材料層の使用は、その複数のテストされたパラメータでの本質的に劣化のないものに導く。このことは、光電池産業にとって予期されなかった発見である。
【００５９】
概して、複数の特定の材料が具体的に上にて説明されているが、本開示の複数の実施形態の主旨及び範囲に留まる他のそのような実施形態によって、いくつかの材料が他の材料と容易に置き換えられ得る。例えば、一実施形態では、第ＩＩＩ−Ｖ群材料基板など、異なる材料基板がシリコン基板の代わりに使用されることができる。別の実施形態では、多（ポリ）結晶又は多（マルチ）結晶シリコン基板が使用される。別の実施形態では、Ｐ型基板が使用されてもよい。更に、太陽電池の裏面上の複数のエミッタ領域に対するＮ＋型そしてＰ＋型のドーピングが具体的に説明されているが、企図される他の実施形態は、反対の導電性型、例えばＰ＋型そしてＮ＋型のドーピングをそれぞれ含むことを理解されたい。複数の他の実施形態が、両面設計を有する複数の電池に向けられる。加えて、バックコンタクト型太陽電池の構成がかなり参照されるが、本明細書に説明する手法が、フロントコンタクト型太陽電池に対する用途も同様に有し得ることを理解されたい。
【００６０】
よって、複数の高エネルギギャップ（Ｅｇ）材料を用いて複数の太陽電池の複数の受光面を不活性化する複数の方法、及び結果として得られる複数の太陽電池が開示されてきた。
【００６１】
複数の具体的な実施形態が上にて説明されてきたが、これらの実施形態は、具体的な特徴に関して単一の実施形態のみを説明する場合であっても、本開示の範囲を限定することを意図していない。本開示にて提供される複数の特徴の複数の例は、別段の定めがない限り、限定ではなく図示を意図している。上記の説明は、本開示の利益を有する当業者にとって明らかであるような、そのような複数の代替例、変更例、及び同等のものをカバーすることを意図している。
【００６２】
本開示の範囲は、本明細書において対処される課題のいずれか又は全てを軽減するかどうかに拘らず、本明細書にて（明示的又は暗示的に）開示されているいずれかの特徴もしくは複数の特徴の任意の組み合わせ、もしくはこれらの任意の一般化を含む。従って、特徴のそのような任意の組み合わせについて、本願（又は本願に対する優先権を主張する出願）の審査経過中に複数の新たな請求項が作られ得る。特に、添付の複数の請求項を参照すると、従属項による特徴が独立請求項の特徴と組み合わされてもよく、添付の複数の請求項に列挙された具体的な組み合わせのみならず、それぞれの独立請求項による特徴が任意の適切な方式で組み合わされてもよい。
【００６３】
一実施形態では、太陽電池は、受光面を有する基板を含む。不活性化用誘電体層は、基板の受光面上に配されている。第ＩＩＩ群窒化物材料層は、不活性化用誘電体層の上方に配されている。
【００６４】
１つの実施形態では、太陽電池は、不活性化用誘電体層と第ＩＩＩ群窒化物材料層との間に直接配された界面層であって、不活性化用誘電体層とは異なり、第ＩＩＩ群窒化物材料層とも異なる材料を含む界面層を更に含む。
【００６５】
１つの実施形態では、界面層は、シリコンリッチな非晶質シリコン層であり、約３０−５０オングストロームの範囲の厚さを有する。
【００６６】
１つの実施形態では、界面層は、酸素を有しないシリコンベースの層であり、当該層は、シリコンリッチな非晶質シリコン、真性もしくはリンでドープされた非晶質シリコン、及び多結晶シリコンからなる群から選択され、シリコンベースの層は、約１０−２００オングストロームの範囲の厚さを有する。
【００６７】
１つの実施形態では、第ＩＩＩ群窒化物材料層は、不活性化用誘電体層上に配されている。
【００６８】
１つの実施形態では、第ＩＩＩ群窒化物材料層は、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）層、窒化アルミニウムガリウム（ＡｌｘＧａ１−ｘＮ、ここで、０＜ｘ＜１）層、及び窒化ガリウム（ＧａＮ）層からなる群から選択される。
【００６９】
１つの実施形態では、太陽電池は、第ＩＩＩ群窒化物材料層に配された反射防止膜（ＡＲＣ）層を更に含み、そのＡＲＣ層は、第ＩＩＩ群窒化物材料層とは異なる材料を含む。
【００７０】
１つの実施形態では、ＡＲＣ層は、酸化アルミニウム（ＡｌＯｘ、ｘは１．５以下である）層及び酸窒化ケイ素（ＳｉＯｙＮｚ、ｙ＞０、ｚ＞０）層からなる群から選択された層であり、ＡＲＣ層及び第ＩＩＩ群窒化物材料層は、太陽電池のために二層式反射防止膜を共に形成する。
【００７１】
１つの実施形態では、第ＩＩＩ群窒化物材料層は、約５０−９００オングストロームの範囲内の厚さを有し、約２．０−２．４の屈折率を有し、そのＡＲＣ層は、約３００−１５００オングストロームの範囲内の厚さを有し、約１．８の屈折率を有する。
【００７２】
１つの実施形態では、第ＩＩＩ群窒化物材料層及びＡＲＣ層は、太陽電池の電流増加及び安定性を共に提供する。
【００７３】
１つの実施形態では、ＡＲＣ層は、水素化された窒化ケイ素（ＳｉＮ：Ｈ）の層である。
【００７４】
１つの実施形態では、第ＩＩＩ群窒化物材料層は、約３０−１００オングストロームの範囲内の厚さを有し、約２．０−２．４の範囲内の屈折率を有し、ＳｉＮ：Ｈの層は、約７００オングストロームの厚さを有し、約１．９超の屈折率を有する。
【００７５】
１つの実施形態では、第ＩＩＩ群窒化物材料層及びＡＲＣ層は、太陽電池の安定性を共に提供する一方、高バンドＥｇ材料は、光生成スペクトルの吸収を伴わない不活性化を提供する。
【００７６】
１つの実施形態では、基板は結晶シリコン基板であり、不活性化用誘電体層は、約１０−３００オングストロームの範囲の厚さを有する二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）の層である。
【００７７】
１つの実施形態では、受光面は、テクスチャ化されたトポグラフィを有し、不活性化用誘電体層及び第ＩＩＩ群窒化物材料層の両方は、受光面のテクスチャ化されたトポグラフィと整合される。
【００７８】
１つの実施形態では、基板は、受光面に対向する裏面を更に含み、太陽電池は、基板の裏面又は裏面の上方にある複数の交互するＮ型及びＰ型半導体領域と、その複数の交互するＮ型及びＰ型半導体領域に電気的に接続される導電性コンタクト構造体とを更に備える。
【００７９】
一実施形態では、太陽電池は、受光面を有する基板を備える。不活性化用誘電体層が、基板の受光面上に配されている。大型の直接バンドギャップ材料層は、不活性化用誘電体層の上方に配され、少なくとも約３．３のエネルギギャップ（Ｅｇ）を有する。反射防止膜（ＡＲＣ）層は、大型の直接バンドギャップ材料層上に配され、そのＡＲＣ層は、大型の直接バンドギャップ材料層とは異なる材料を含む。
【００８０】
１つの実施形態では、太陽電池は、不活性化用誘電体層と大型の直接バンドギャップ材料層との間に直接配された界面層を更に備え、その界面層は、不活性化用誘電体層とは異なり、大型の直接バンドギャップ材料層とも異なる材料を含む。
【００８１】
一実施形態では、太陽電池を製造する方法は、基板の受光面上に不活性化用誘電体層を形成する段階を備える。方法はまた、不活性化用誘電体層の上方に第ＩＩＩ群窒化物材料層を形成する段階を備える。方法は、第ＩＩＩ群窒化物材料層上に反射防止膜（ＡＲＣ）層を形成する段階も備える。
【００８２】
１つの実施形態では、方法は、不活性化用誘電体層上に界面層を形成する段階を更に備え、第ＩＩＩ群窒化物材料層を形成する段階が、界面層上に第ＩＩＩ群窒化物材料層を形成する段階を含む。
【００８３】
１つの実施形態では、第ＩＩＩ群窒化物材料層を形成する段階は、金属有機化学蒸着（ＭＯＣＶＤ）、分子線エピタキシャル成長（ＭＢＥ）、及び物理蒸着（ＰＶＤ）からなる群から選択された技術により、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）多結晶層、窒化アルミニウムガリウム（ＡｌｘＧａ１−ｘＮ、ここで、０＜ｘ＜１）多結晶層、及び窒化ガリウム（ＧａＮ）多結晶層からなる群から選択された多結晶層を形成する段階を含むか、あるいは、プラズマ増強化学蒸着（ＰＥＣＶＤ）、原子層堆積（ＡＬＤ）、プラズマ増強原子層堆積（ＰＥＡＬＤ）、分子線エピタキシャル成長（ＭＢＥ）、及び物理蒸着（ＰＶＤ）からなる群から選択された技術により、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）非晶質層、窒化アルミニウムガリウム（ＡｌｘＧａ１−ｘＮ、ここで、０＜ｘ＜１）非晶質層、及び窒化ガリウム（ＧａＮ）非晶質層からなる群から選択された非晶質層を形成する段階を含む。
【００８４】
１つの実施形態では、第ＩＩＩ群窒化物材料層を形成する段階は、金属有機化学蒸着（ＭＯＣＶＤ）、プラズマ増強化学蒸着（ＰＥＣＶＤ）、プラズマ増強原子層堆積（ＰＥＡＬＤ）、分子線エピタキシャル成長（ＭＢＥ）、及び物理蒸着（ＰＶＤ）からなる群から選択された技術により、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）多結晶層、窒化アルミニウムガリウム（ＡｌｘＧａ１−ｘＮ、ここで、０＜ｘ＜１）多結晶層、及び窒化ガリウム（ＧａＮ）多結晶層からなる群から選択された多結晶層を形成する段階を含むか、あるいは、プラズマ増強化学蒸着（ＰＥＣＶＤ）、原子層堆積（ＡＬＤ）、プラズマ増強原子層堆積（ＰＥＡＬＤ）、分子線エピタキシャル成長（ＭＢＥ）、及び物理蒸着（ＰＶＤ）からなる群から選択された技術により、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）非晶質層、窒化アルミニウムガリウム（ＡｌｘＧａ１−ｘＮ、ここで、０＜ｘ＜１）非晶質層、及び窒化ガリウム（ＧａＮ）非晶質層からなる群から選択された非晶質層を形成する段階を含む。
【００８５】
一実施形態では、太陽電池は、受光面を有する結晶シリコン基板を含む。第ＩＩＩ群窒化物材料層は、結晶シリコン基板の受光面の上方に配されている。反射防止膜（ＡＲＣ）層は、第ＩＩＩ群窒化物材料層上に配され、そのＡＲＣ層は、第ＩＩＩ群窒化物材料層とは異なる材料を含む。
【００８６】
１つの実施形態では、第ＩＩＩ群窒化物材料層は、結晶シリコン基板の受光面上に配されている。
【００８７】
１つの実施形態では、太陽電池は、第ＩＩＩ群窒化物材料層と結晶シリコン基板の受光面との間に直接配された界面層を更に含み、その界面層は、第ＩＩＩ群窒化物材料層とは異なる材料を含む。
【００８８】
１つの実施形態では、界面層は、シリコンリッチな非晶質シリコン層であり、約３０−５０オングストロームの範囲の厚さを有する。
【００８９】
１つの実施形態では、界面層は、酸素を有しないシリコンベースの層であり、その層は、シリコンリッチな非晶質シリコン、真性又はリンでドープされた非晶質シリコン、及び多結晶シリコンからなる群から選択され、シリコンベースの層は、約１０−２００オングストロームの範囲の厚さを有する。
【００９０】
１つの実施形態では、第ＩＩＩ群窒化物材料層は、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）層、窒化アルミニウムガリウム（ＡｌｘＧａ１−ｘＮ、ここで、０＜ｘ＜１）層、及び窒化ガリウム（ＧａＮ）層からなる群から選択される。
【００９１】
１つの実施形態では、ＡＲＣ層は、窒化ケイ素の層を含む。
【図１Ａ】
2017526155.tif 000003
【図１Ｂ】
2017526155.tif 000004
【図１Ｃ】
2017526155.tif 000005
【図１Ｄ】
2017526155.tif 000006
【図１Ｅ】
2017526155.tif 000007
【図２】
2017526155.tif 000008
【図３】
2017526155.tif 000009
【図４】
2017526155.tif 000010
【図５】
2017526155.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】平成29年1月5日(2017.1.5)
【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】
受光面を有する基板と、
前記基板の前記受光面上に配された不活性化用誘電体層と、
前記不活性化用誘電体層の上方に配された第ＩＩＩ群窒化物材料層とを備える太陽電池。
【請求項２】
前記不活性化用誘電体層と前記第ＩＩＩ群窒化物材料層との間に直接配された界面層であって、前記不活性化用誘電体層とは異なり、かつ前記第ＩＩＩ群窒化物材料層とも異なる材料を含む界面層を更に備える、請求項１に記載の太陽電池。
【請求項３】
前記界面層は、シリコンリッチな非晶質シリコン層であり、約３０−５０オングストロームの範囲の厚さを有する、請求項２に記載の太陽電池。
【請求項４】
前記界面層は、酸素を有しないシリコンベースの層であり、前記シリコンベースの層は、シリコンリッチな非晶質シリコン、真性又はリンでドープされた非晶質シリコン、及び多結晶シリコンからなる群から選択され、前記シリコンベースの層は、約１０−２００オングストロームの範囲の厚さを有する、請求項２に記載の太陽電池。
【請求項５】
前記第ＩＩＩ群窒化物材料層は、前記不活性化用誘電体層上に配されている、請求項１から４のいずれか一項に記載の太陽電池。
【請求項６】
前記第ＩＩＩ群窒化物材料層上に配されている反射防止膜層（ＡＲＣ層）であって、前記第ＩＩＩ群窒化物材料層とは異なる材料を含むＡＲＣ層を更に備える請求項１から５のいずれか一項に記載の太陽電池。
【請求項７】
受光面を有する結晶シリコン基板と、
前記結晶シリコン基板の前記受光面の上方に配されている第ＩＩＩ群窒化物材料層と、
前記第ＩＩＩ群窒化物材料層上に配されている反射防止膜層（ＡＲＣ層）であって、前記第ＩＩＩ群窒化物材料層とは異なる材料を含むＡＲＣ層と
を備える
太陽電池。
【請求項８】
前記第ＩＩＩ群窒化物材料層は、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）層、窒化アルミニウムガリウム（ＡｌｘＧａ１−ｘＮ、ここで、０＜ｘ＜１）層、及び窒化ガリウム（ＧａＮ）層からなる群から選択される、請求項１から７のいずれか一項に記載の太陽電池。
【請求項９】
前記ＡＲＣ層は、酸化アルミニウム（ＡｌＯｘ、ｘが１．５以下である）層及び酸窒化ケイ素（ＳｉＯｙＮｚ、ｙ＞０、ｚ＞０）層からなる群から選択された層であり、前記ＡＲＣ層及び前記第ＩＩＩ群窒化物材料層は、前記太陽電池のための二層式反射防止膜を共に形成する、請求項６又は７に記載の太陽電池。
【請求項１０】
前記ＡＲＣ層は、水素化された窒化ケイ素（ＳｉＮ：Ｈ）の層である、請求項６又は７に記載の太陽電池。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９１】
一実施形態では、ＡＲＣ層は、窒化ケイ素の層を含む。
（項目１）
受光面を有する基板と、
上記基板の上記受光面上に配された不活性化用誘電体層と、
上記不活性化用誘電体層の上方に配された第ＩＩＩ群窒化物材料層とを備える太陽電池。
（項目２）
上記不活性化用誘電体層と上記第ＩＩＩ群窒化物材料層との間に直接配された界面層であって、上記不活性化用誘電体層とは異なり、かつ上記第ＩＩＩ群窒化物材料層とも異なる材料を含む界面層を更に備える、項目１に記載の太陽電池。
（項目３）
上記界面層は、シリコンリッチな非晶質シリコン層であり、約３０−５０オングストロームの範囲の厚さを有する、項目２に記載の太陽電池。
（項目４）
上記界面層は、酸素を有しないシリコンベースの層であり、上記シリコンベースの層は、シリコンリッチな非晶質シリコン、真性又はリンでドープされた非晶質シリコン、及び多結晶シリコンからなる群から選択され、上記シリコンベースの層は、約１０−２００オングストロームの範囲の厚さを有する、項目２に記載の太陽電池。
（項目５）
上記第ＩＩＩ群窒化物材料層は、上記不活性化用誘電体層上に配されている、項目１に記載の太陽電池。
（項目６）
上記第ＩＩＩ群窒化物材料層は、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）層、窒化アルミニウムガリウム（ＡｌｘＧａ１−ｘＮ、ここで、０＜ｘ＜１）層、及び窒化ガリウム（ＧａＮ）層からなる群から選択される、項目１に記載の太陽電池。
（項目７）
上記第ＩＩＩ群窒化物材料層上に配された反射防止膜層（ＡＲＣ層）であって、上記第ＩＩＩ群窒化物材料層とは異なる材料を含むＡＲＣ層を更に備える、項目１に記載の太陽電池。
（項目８）
上記ＡＲＣ層は、酸化アルミニウム（ＡｌＯｘ、ｘが１．５以下である）層及び酸窒化ケイ素（ＳｉＯｙＮｚ、ｙ＞０、ｚ＞０）層からなる群から選択された層であり、上記ＡＲＣ層及び上記第ＩＩＩ群窒化物材料層は、上記太陽電池のための二層式反射防止膜を共に形成する、項目７に記載の太陽電池。
（項目９）
上記第ＩＩＩ群窒化物材料層は、約５０−９００オングストロームの範囲の厚さを有し、約２．０−２．４の屈折率を有し、上記ＡＲＣ層は、約３００−１５００オングストロームの範囲の厚さを有し、約１．８の屈折率を有する、項目８に記載の太陽電池。
（項目１０）
上記第ＩＩＩ群窒化物材料層及び上記ＡＲＣ層は、上記太陽電池の電流増加及び安定性を共に提供する、項目９に記載の太陽電池。
（項目１１）
上記ＡＲＣ層は、水素化された窒化ケイ素（ＳｉＮ：Ｈ）の層である、項目７に記載の太陽電池。
（項目１２）
上記第ＩＩＩ群窒化物材料層は、約３０−１００オングストロームの範囲の厚さを有し、約２．０−２．４の屈折率を有し、上記ＳｉＮ：Ｈの層は、約７００オングストロームの厚さを有し、約１．９超の屈折率を有する、項目１１に記載の太陽電池。
（項目１３）
上記第ＩＩＩ群窒化物材料層及び上記ＡＲＣ層は、上記太陽電池の安定性を共に提供する一方で、上記高バンドＥｇ材料は、光生成スペクトルの吸収を伴わない不活性化を提供する、項目１２に記載の太陽電池。
（項目１４）
上記基板は結晶シリコン基板であり、上記不活性化用誘電体層は、約１０−３００オングストロームの範囲の厚さを有する二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）の層である、項目１に記載の太陽電池。
（項目１５）
上記受光面は、テクスチャ化されたトポグラフィを有し、上記不活性化用誘電体層及び上記第ＩＩＩ群窒化物材料層の両方は、上記受光面の上記テクスチャ化されたトポグラフィと整合される、項目１に記載の太陽電池。
（項目１６）
上記基板は、上記受光面に対向する裏面を更に備え、上記太陽電池は、
上記基板の上記裏面にある又は上記基板の上記裏面の上方にある複数の交互するＮ型及びＰ型の半導体領域と、
上記複数の交互するＮ型及びＰ型の半導体領域に電気的に接続された導電性コンタクト構造体とを更に備える、項目１に記載の太陽電池。
（項目１７）
受光面を有する基板と、
上記基板の上記受光面上に配された不活性化用誘電体層と、
上記不活性化用誘電体層の上方に配された大型の直接バンドギャップ材料層であって、少なくとも約３．３のエネルギギャップ（Ｅｇ）を有する大型の直接バンドギャップ材料層と、
上記大型の直接バンドギャップ材料層上に配された反射防止膜層（ＡＲＣ層）であって、上記大型の直接バンドギャップ材料層とは異なる材料を含むＡＲＣ層とを備える、太陽電池。
（項目１８）
上記不活性化用誘電体層と上記大型の直接バンドギャップ材料層との間に直接配された界面層であって、上記不活性化用誘電体層とは異なり、かつ上記大型の直接バンドギャップ材料層とも異なる材料を含む界面層を更に備える、項目１７に記載の太陽電池。
（項目１９）
太陽電池を製造する方法であって、
基板の受光面上に不活性化用誘電体層を形成する段階と、
上記不活性化用誘電体層の上方に第ＩＩＩ群窒化物材料層を形成する段階と、
上記第ＩＩＩ群窒化物材料層上に反射防止膜（ＡＲＣ）層を形成する段階とを備える、方法。
（項目２０）
上記不活性化用誘電体層上に界面層を形成する段階を更に備え、上記第ＩＩＩ群窒化物材料層を形成する上記段階は、上記界面層上に上記第ＩＩＩ群窒化物材料層を形成する段階を含む、項目１９に記載の方法。
（項目２１）
上記第ＩＩＩ群窒化物材料層を形成する上記段階は、金属有機化学蒸着（ＭＯＣＶＤ）、分子線エピタキシャル成長（ＭＢＥ）、及び物理蒸着（ＰＶＤ）からなる群から選択された技術により、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）多結晶層、窒化アルミニウムガリウム（ＡｌｘＧａ１−ｘＮ、ここで、０＜ｘ＜１）多結晶層、及び窒化ガリウム（ＧａＮ）多結晶層からなる群から選択された多結晶層を形成する段階を含むか、あるいは、プラズマ増強化学蒸着（ＰＥＣＶＤ）、原子層堆積（ＡＬＤ）、プラズマ増強原子層堆積（ＰＥＡＬＤ）、分子線エピタキシャル成長（ＭＢＥ）、及び物理蒸着（ＰＶＤ）からなる群から選択された技術により、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）非晶質層、窒化アルミニウムガリウム（ＡｌｘＧａ１−ｘＮ、ここで、０＜ｘ＜１）非晶質層、及び窒化ガリウム（ＧａＮ）非晶質層からなる群から選択された非晶質層を形成する段階を含む、項目１９に記載の方法。
（項目２２）
上記第ＩＩＩ群窒化物材料層を形成する上記段階は、金属有機化学蒸着（ＭＯＣＶＤ）、プラズマ増強化学蒸着（ＰＥＣＶＤ）、プラズマ増強原子層堆積（ＰＥＡＬＤ）、分子線エピタキシャル成長（ＭＢＥ）、及び物理蒸着（ＰＶＤ）からなる群から選択された技術により、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）多結晶層、窒化アルミニウムガリウム（ＡｌｘＧａ１−ｘＮ、ここで、０＜ｘ＜１）多結晶層、及び窒化ガリウム（ＧａＮ）多結晶層からなる群から選択された多結晶層を形成する段階を含むか、あるいは、プラズマ増強化学蒸着（ＰＥＣＶＤ）、原子層堆積（ＡＬＤ）、プラズマ増強原子層堆積（ＰＥＡＬＤ）、分子線エピタキシャル成長（ＭＢＥ）、及び物理蒸着（ＰＶＤ）からなる群から選択された技術により、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）非晶質層、窒化アルミニウムガリウム（ＡｌｘＧａ１−ｘＮ、ここで、０＜ｘ＜１）非晶質層、及び窒化ガリウム（ＧａＮ）非晶質層からなる群から選択された非晶質層を形成する段階を含む、項目１９に記載の方法。
（項目２３）
項目１９に記載の方法により製造された太陽電池。
（項目２４）
受光面を有する結晶シリコン基板と、
上記結晶シリコン基板の上記受光面の上方に配された第ＩＩＩ群窒化物材料層と、
上記第ＩＩＩ群窒化物材料層上に配された反射防止膜層（ＡＲＣ層）であって、上記第ＩＩＩ群窒化物材料層とは異なる材料を含むＡＲＣ層とを備える太陽電池。
（項目２５）
上記第ＩＩＩ群窒化物材料層は、上記結晶シリコン基板の上記受光面上に配されている、項目２４に記載の太陽電池。
（項目２６）
上記第ＩＩＩ群窒化物材料層と上記結晶シリコン基板の上記受光面との間に直接配された界面層であって、上記第ＩＩＩ群窒化物材料層とは異なる材料を含む界面層を更に備える、項目２４に記載の太陽電池。
（項目２７）
上記界面層は、シリコンリッチな非晶質シリコン層であり、約３０−５０オングストロームの範囲の厚さを有する、項目２６に記載の太陽電池。
（項目２８）
上記界面層は、酸素を有しないシリコンベースの層であり、上記シリコンベースの層は、シリコンリッチな非晶質シリコン、真性もしくはリンでドープされた非晶質シリコン、及び多結晶シリコンからなる群から選択され、上記シリコンベースの層は、約１０−２００オングストロームの範囲の厚さを有する、項目２６に記載の太陽電池。
（項目２９）
上記第ＩＩＩ群窒化物材料層は、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）層、窒化アルミニウムガリウム（ＡｌｘＧａ１−ｘＮ、ここで、０＜ｘ＜１）層、及び窒化ガリウム（ＧａＮ）層からなる群から選択される、項目２４に記載の太陽電池。
（項目３０）
上記ＡＲＣ層は、窒化ケイ素の層を含む、項目２４に記載の太陽電池。
【国際調査報告】
2017526155.tif 000012
2017526155.tif 000013