(57)【要約】  太陽電池のメタライゼーション手法、及び得られる太陽電池が開示される。一例では、太陽電池を製造する方法は、複数の交互のＮ型及びＰ型領域層を基板内に又は基板の上方に形成する工程を含む。本方法はまた、金属シード層を複数の交互のＮ型及びＰ型領域上に形成する工程を含む。本方法はまた、金属シード層の少なくとも一部分を交互のＮ型及びＰ型領域の間の位置と一致する領域においてパターン化する工程を含む。本方法はまた、パターン化の後に、トレンチを、交互のＮ型及びＰ型領域の間の位置に形成するようにエッチングし、交互のＮ型及びＰ型領域を互いから分離させる工程を含む。
2017511597.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽電池の製造方法であって、
複数の交互のＮ型及びＰ型領域を基板内に又は基板の上方に形成する工程と、
金属シード層を前記複数の交互のＮ型及びＰ型領域上に形成する工程と、
前記金属シード層の少なくとも一部分を前記複数の交互のＮ型及びＰ型領域の間の複数の位置と一致する複数の領域においてパターン化する工程と、
前記パターン化する工程の後に、複数のトレンチを前記複数の交互のＮ型及びＰ型領域の間の前記複数の位置に形成するようにエッチングし、前記複数の交互のＮ型及びＰ型領域を互いから分離させる工程とを備える、方法。
【請求項２】
前記パターン化する工程の前に、アルミニウム箔層を前記金属シード層上に形成する工程を更に備え、前記パターン化する工程は、前記金属シード層及び前記アルミニウム箔層の残存部分を前記複数の交互のＮ型及びＰ型領域と一致する複数の領域において残しながら、前記アルミニウム箔層を前記複数の交互のＮ型及びＰ型領域の間の前記複数の位置と一致する複数の領域においてパターン化する工程を更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記複数の交互のＮ型及びＰ型領域は、前記基板の上方に形成された半導体層内に形成されており、前記金属シード層の少なくとも前記部分をパターン化する工程は、前記金属シード層を貫通させるが、前記半導体層内は貫通させないようにパターン化し、前記半導体層を前記複数の交互のＮ型及びＰ型領域の間の前記複数の位置において露出させる工程を含み、前記複数のトレンチを形成するようにエッチングする工程は、前記半導体層の露出した前記複数の位置を貫通してエッチングする工程を含む、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記複数の交互のＮ型及びＰ型領域は、前記基板の上方に形成された半導体層内に形成されており、前記金属シード層の少なくとも前記部分をパターン化する工程は、前記金属シード層を貫通させ、かつ前記半導体層を部分的に貫通させてパターン化し、前記半導体層を前記複数の交互のＮ型及びＰ型領域の間の前記複数の位置において露出させる工程を含み、前記複数のトレンチを形成するようにエッチングする工程は、前記半導体層の露出した前記複数の位置を貫通してエッチングする工程を含む、請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記複数の交互のＮ型及びＰ型領域は、前記基板の上方に形成された半導体層内に形成されており、前記金属シード層の少なくとも前記部分をパターン化する工程は、前記金属シード層を部分的にのみ貫通させてパターン化する工程を含み、前記複数のトレンチを形成するようにエッチングする工程は、前記半導体層を前記複数の交互のＮ型及びＰ型領域の間の前記複数の位置において露出させるように、前記複数の交互のＮ型及びＰ型の半導体領域の間の位置と一致する前記金属シード層の複数の残存部分をエッチングする工程を更に含み、前記複数のトレンチを形成するようにエッチングする工程は、前記半導体層の露出した前記複数の位置を貫通してエッチングする工程を含む、請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記金属シード層を形成する工程は、約９７％超の量のアルミニウムと、約１〜２％の範囲の量のシリコンとを備える金属層を形成する工程を含む、請求項２に記載の方法。
【請求項７】
前記パターン化する工程の前に、レジスト層を前記金属シード層上に形成する工程を更に備え、前記パターン化する工程は、前記複数の交互のＮ型及びＰ型領域と一致する複数の領域における前記金属シード層及び前記レジスト層の複数の残存部分を残しながら、前記レジスト層を前記複数の交互のＮ型及びＰ型領域の間の前記複数の位置と一致する複数の領域においてパターン化する工程を更に含む、請求項１から６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記金属シード層を形成する工程は、約９７％超の量のアルミニウムと、約１〜２％の範囲の量のシリコンとを備える第１金属層を形成する工程と、チタニウムタングステン（ＴｉＷ）を備える第２金属層を形成する工程と、銅を有する第３金属層を形成する工程と含む、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記複数のトレンチを形成するようにエッチングする工程の後に、前記金属シード層の前記複数の残存部分の複数の領域を露出するように前記レジスト層の前記複数の残存部分をパターン化する工程と、
複数の金属コンタクト特徴部を、前記金属シード層の前記複数の残存部分の露出した前記複数の領域上にめっきする工程とを更に備える、請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
パッシベーション材料を少なくとも前記複数のトレンチ内に形成する工程を更に備える、請求項１から９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
前記パッシベーション材料を形成する工程は、前記パッシベーション材料を前記複数の交互のＮ型及びＰ型領域と一致する、前記金属シード層の複数の残存部分上に形成することを更に含み、前記方法は、
前記金属シード層の前記複数の残存部分の複数の領域を露出させるように、前記パッシベーション材料の複数の部分をパターン化する工程と、
複数の金属コンタクト特徴部を、前記金属シード層の前記複数の残存部分の露出した前記複数の領域上にめっきする工程とを更に備える、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記金属シード層を形成する工程は、約９７％超の量のアルミニウムと、約１〜２％の範囲の量のシリコンとを備える第１金属層を形成する工程と、ニッケルを有する第２金属層を形成する工程とを含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記複数の交互のＮ型及びＰ型領域は、前記基板上に形成された薄い誘電体層上に形成された多結晶シリコン層内に形成される、請求項１から１２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１４】
前記複数のトレンチを前記半導体層内に形成するようにエッチングする工程は、水性水酸化物ベース溶液を使用してエッチングする工程を含む、請求項１から１３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１５】
前記金属シード層の少なくとも前記部分をパターン化する工程は、前記金属シード層の前記部分をレーザーアブレーションする工程を含む、請求項１から１４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１６】
請求項１から１５のいずれか一項に記載の方法により製造される太陽電池。
【請求項１７】
太陽電池であって、
基板と、
前記基板の内又は前記基板の上方に配置された半導体エミッタ領域と、
前記半導体エミッタ領域に電気的に接続されたコンタクト構造体であって、
前記半導体エミッタ領域の最上面に配置され、かつ前記半導体エミッタ領域の前記最上面を覆う金属シード材料、及び
前記金属シード材料上に配置され、かつ前記金属シード材料全体を覆う金属箔材料を備える、コンタクト構造体とを備える、太陽電池。
【請求項１８】
前記基板は、Ｎ型単結晶シリコン基板であり、前記半導体エミッタ領域は、前記基板の上方に形成されたＮ型又はＰ型多結晶シリコンエミッタ領域であり、前記金属シード材料は、約９７％超の量のアルミニウムと、約１〜２％の範囲の量のシリコンとを有し、前記金属箔材料は、アルミニウム金属箔である、請求項１７に記載の太陽電池。
【請求項１９】
太陽電池であって、
基板と、
前記基板の内又は前記基板の上方に配置される半導体エミッタ領域と、
前記半導体エミッタ領域に電気的に接続されたコンタクト構造体であって、
前記半導体エミッタ領域の最上面上に配置され、かつ前記半導体エミッタ領域の前記最上面を覆う金属シード材料、
前記金属シード材料上に配置されたレジスト材料であって、前記金属シード材料の一部分を露出するように前記レジスト材料内に形成された開口部を有する、レジスト材料、及び
前記レジスト材料の前記開口部内に配置され、かつ前記金属シード材料と接触する金属構造体を有する、コンタクト構造体とを備える、太陽電池。
【請求項２０】
前記基板は、Ｎ型単結晶シリコン基板であり、前記半導体エミッタ領域は、前記基板の上方に形成されたＮ型又はＰ型多結晶シリコンエミッタ領域であり、前記金属シード材料は、約９７％超の量のアルミニウムと、約１〜２％の範囲の量のシリコンとを含む第１部分、並びに前記第１部分の上方に配置され、かつチタニウムタングステン（ＴｉＷ）又はニッケルを含む第２部分とを少なくとも有し、前記金属構造体は銅を含む、請求項１９に記載の太陽電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示の実施形態は、再生可能エネルギーの分野におけるものであり、特に、太陽電池のメタライゼーション手法及び得られる太陽電池を含む。
【背景技術】
【０００２】
太陽電池として公知の光起電力電池は、太陽放射を電気エネルギーに直接変換するためのデバイスとして周知である。一般に、太陽電池は、半導体処理技術を使用して半導体ウェハ上又は基板上に作製され、基板の表面近くにｐ−ｎ接合が形成される。基板の表面に衝突し、これに進入する太陽放射は、基板のバルク内に電子−正孔対を生じる。電子及び正孔対は、基板内のｐドープ領域及びｎドープ領域に移動し、これによって、ドープ領域の間に電位差を発生させる。ドープ領域は、太陽電池の導電性領域に接続され、電流を太陽電池からそれと連結された外部回路へと方向付ける。
【０００３】
効率は、太陽電池の発電能力に直接関係するために、太陽電池の重要な特性である。同様に、太陽電池を生産する上での効率は、このような太陽電池の費用効果に直接関係する。したがって、太陽電池の効率を向上させるための技術、又は太陽電池の製造における効率を向上させるための技術が、一般的に望ましい。本開示のいくつかの実施形態は、太陽電池構造体を製造するための新規なプロセスを提供することによって、太陽電池の製造効率の向上を可能にする。本開示のいくつかの実施形態は、新規な太陽電池構造体を提供することによって、太陽電池の効率向上を可能にしている。
【図面の簡単な説明】
【０００４】
【図１Ａ】本開示の一実施形態によ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。複数の交互になるＮ型及びＰ型領域を基材の上方に形成された半導体層内に形成した後の太陽電池の製造段階を図示する。
【０００５】
【図１Ｂ】本開示の一実施形態によ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。金属シード層を半導体層上に形成した後の図１Ａの構造体を図示する。
【０００６】
【図１Ｃ−１】本開示の一実施形態によ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。金属シード層の少なくとも一部分を交互のＮ型及びＰ型領域の間の位置と一致する領域においてパターン化した後の、図１Ｂの構造体の４つの選択肢を図示する。
【０００７】
【図１Ｃ−２】本開示の一実施形態によ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。金属シード層の少なくとも一部分を交互のＮ型及びＰ型領域の間の位置と一致する領域においてパターン化した後の、図１Ｂの構造体の４つの選択肢を図示する。
【０００８】
【図１Ｃ−３】本開示の一実施形態によ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。金属シード層の少なくとも一部分を交互のＮ型及びＰ型領域の間の位置と一致する領域においてパターン化した後の、図１Ｂの構造体の４つの選択肢を図示する。
【０００９】
【図１Ｃ−４】本開示の一実施形態によ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。金属シード層の少なくとも一部分を交互のＮ型及びＰ型領域の間の位置と一致する領域においてパターン化した後の、図１Ｂの構造体の４つの選択肢を図示する。
【００１０】
【図１Ｄ】本開示の一実施形態によ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。トレンチを半導体層内の交互のＮ型及びＰ型領域の間の位置において形成した後の、図１Ｃ‐１、図１Ｃ‐２、図１Ｃ‐３及び図１Ｃ‐４ｉｖの構造体を図示する。
【００１１】
【図１Ｅ】本開示の一実施形態によ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。パッシベーション材料をトレンチ内に形成した後の、図１Ｄの構造体を図示する。
【００１２】
【図１Ｆ】本開示の一実施形態によ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。シード層部分を露出させ、その上にコンタクト構造体をめっきした後の、図１Ｅの構造体を図示する。
【００１３】
【図２】本開示の一実施形態による図１Ａ、図１Ｂ、図１Ｃ‐１、図１Ｃ‐２、図１Ｃ‐３、図１Ｃ‐４及び図１Ｄに対応する太陽電池の製造方法における作業を列挙したフローチャートである。
【００１４】
【図３Ａ】本開示の別の一実施形態による別の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。レジスト層を金属シード層上に形成した後の、図１Ｂの構造体を図示する。
【００１５】
【図３Ｂ】本開示の別の一実施形態による別の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。金属シード層の少なくとも一部分を交互のＮ型及びＰ型領域の間の位置と一致する領域においてパターン化した後の、図３Ａの構造体を図示する。
【００１６】
【図３Ｃ】本開示の別の一実施形態による別の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。トレンチを交互のＮ型及びＰ型領域の間の位置において半導体層内に形成し、パッシベーション材料をトレンチ内に形成し、シード層の部分を露出させ、その上にコンタクト構造体をめっきした後の、図３Ｂの構造体を図示する。
【００１７】
【図４Ａ】本開示の別の一実施形態による別の太陽電池の製造における様々な段階の断面図を例示する。金属箔層を金属シード層上に形成した後の、図１Ｂの構造体を図示する。
【００１８】
【図４Ｂ】本開示の別の一実施形態による別の太陽電池の製造における様々な段階の断面図を例示する。金属シード層の少なくとも一部分を交互のＮ型及びＰ型領域の間の位置と一致する領域においてパターン化した後の、図４Ａの構造体を図示する。
【００１９】
【図４Ｃ】本開示の別の一実施形態による別の太陽電池の製造における様々な段階の断面図を例示する。トレンチを交互のＮ型及びＰ型領域の間の位置において半導体層内に形成し、パッシベーション材料をトレンチ内に形成した後の、図４Ｂの構造体を図示する。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下の発明を実施するための形態は、本質的には、単なる実例に過ぎず、本主題の実施形態、あるいは、かかる実施形態の応用及び用途を限定することを意図するものではない。本明細書で使用する場合、「例示の」という語は、「例、事例、又は実例として機能すること」を意味する。本明細書で例示として記載する任意の実施態様は、必ずしも他の実施態様よりも好ましい又は有利であると解釈すべきではない。更には、前述の技術分野、背景技術、概要、若しくは以下の発明を実施するための形態で提示される、明示又は示唆されるいずれの理論によっても、拘束されることを意図するものではない。
【００２１】
本明細書は、「一実施形態」又は「実施形態」への言及を含む。「一実施形態では」又は「実施形態では」という語句の出現は、必ずしも、同じ実施形態を指すものではない。特定の機構、構造、又は特性を、本開示と矛盾しない任意の好適な方式で組み合わせることができる。
【００２２】
用語。以下のパラグラフは、本開示（添付の特許請求の範囲を含む）で見出される用語に関する、定義及び／又はコンテキストを提供する。
【００２３】
「含んでいる」。この用語は、オープンエンド型である。添付の特許請求の範囲で使用されるとき、この用語は、更なる構造又は工程を排除するものではない。
【００２４】
「〜ように構成された」。様々なユニット又は構成要素は、１又は複数のタスクを実行する「ように構成された」として、説明又は特許請求される場合がある。そのようなコンテキストでは、「〜ように構成された」は、それらのユニット／構成要素が、動作中にそれらの１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って、その構造を含意するために使用される。それゆえ、それらのユニット／構成要素は、指定のユニット／構成要素が現時点で動作可能ではない（例えば、オン／アクティブではない）場合であっても、そのタスクを実行するように構成されていると言うことができる。ユニット／回路／構成要素が、１又は複数のタスクを実行する「ように構成された」と記載することは、そのユニット／構成要素に関して、米国特許法第１１２条第６項が適用されないことを、明示的に意図するものである。
【００２５】
「第１の」、「第２の」など。本明細書で使用するとき、これらの用語は、それらが前に置かれる名詞に関する指標として使用されるものであり、いずれのタイプの（例えば、空間的、時間的、論理的などの）順序付けも暗示するものではない。例えば、「第１の」太陽電池への言及は、この太陽電池がシーケンス内の最初の太陽電池であることを必ずしも意味するものではなく、その代わりに、用語「第１の」は、この太陽電池を別の太陽電池（例えば、「第２の」太陽電池）から区別するために使用される。
【００２６】
「結合された」−以下の説明は、素子又はノード又は機構が一体に「結合された」ことについて言及する。本明細書で使用するとき、明示的に別段の定めがある場合を除き、「結合された」とは、１つの素子／ノード／機構が、別の素子／ノード／機構に、直接的又は間接的に接続される（又は、直接的若しくは間接的に連通する）ことを意味するものであり、これは、必ずしも機械的なものではない。
【００２７】
更には、特定の用語法もまた、参照のみを目的として、以下の説明で使用される場合があり、それゆえ、それらの用語法は、限定的であることを意図するものではない。例えば、「上側」、「下側」、「上方」、及び「下方」などの用語は、参照される図面内での方向を指す。「前部」、「後方」、「後部」、「側部」、「外側」、及び「内側」などの用語は、論考中の構成要素を説明するテキスト及び関連図面を参照することによって明確にされる、一貫性はあるが任意の基準系の範囲内での、構成要素の諸部分の向き及び／又は位置を説明するものである。そのような用語法は、具体的に上述された語、それらの派生語、及び類似の意味の語を含み得る。
【００２８】
本明細書において、太陽電池のメタライゼーション手法、及び得られる太陽電池が説明される。以下の説明では、本開示の実施形態の完全な理解を提供するために、特定のプロセスフロー操作などの多数の具体的詳細が記載される。これらの具体的な詳細なしに、本開示の実施形態を実践することができることは、当業者には明らかであろう。他の場合には、本開示の実施形態を不必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、周知の製造技術は詳細に説明されない。更に、図に示された様々な実施形態は、例示的な表示であって、必ずしも原寸に比例して描写されたものではないことを理解されるべきである。
【００２９】
本明細書においては、太陽電池の製造方法が開示されている。一実施形態では、太陽電池を製造する方法は、基板内に又は基板の上方に複数の交互のＮ型及びＰ型領域層を形成する工程を備える。本方法はまた、複数の交互のＮ型及びＰ型領域上に金属シード層を形成する工程を備える。本方法はまた、金属シード層の少なくとも一部分を複数の交互のＮ型及びＰ型領域の間の複数の位置と一致する複数の領域においてパターン化する工程を備える。本方法はまた、パターン化する工程の後に、複数のトレンチを複数の交互のＮ型及びＰ型領域の間の複数の位置に形成するようにエッチングし、複数の交互のＮ型及びＰ型領域を互いから分離させる工程を備える。
【００３０】
太陽電池もまた、本明細書に開示されている。一実施形態では、太陽電池は基板を備える。半導体エミッタ領域は、基板内、又は基板の上方に配置される。コンタクト構造体は、半導体エミッタ領域に電気的に接続されており、半導体エミッタ領域の最上面上に配置されかつそれを覆うように配置される金属シード材料と、金属シード材料全体上に配置されかつそれを覆うように配置された金属箔材料とを含む。
【００３１】
別の実施形態では、太陽電池は基板を備える。半導体エミッタ領域は、基板内に又はその上方に配置される。コンタクト構造体は、半導体エミッタ領域に電気的に接続されており、半導体エミッタ領域の最上面上に配置されかつそれを覆うように配置される金属シード材料と、金属シード材料上に配置されたレジスト材料とを含み、レジスト材料は、レジスト材料内に形成され、金属シード材料の一部分を露出する開口部を有する。コンタクト構造体はまた、レジスト材料の開口部内に配置され、かつ金属シード材料と接触する金属構造体を有する。
【００３２】
本明細書に記載の１又は複数の実施形態は、一体化された金属設計の太陽電池を目的とする。実施形態は、シリコンのトレンチエッチングプロセス中に、湿式エッチングプロセスによるテクスチャ化を使用して、金属シード層に部分的にスクライブしパターン化する工程を含んでもよい。他の実施形態は、金属シード層の深さ全体を貫通させるレーザースクライビングを含む。従来の製造方式は、本明細書に記載の手法を使用して単純化されてもよい。一部の実施形態では、メタライゼーション処理は、基板のパッシベーション及びテクスチャ化の作業前に実行される。
【００３３】
背景を説明すると、基板の上方にエミッタ領域を形成する工程を含むバックコンタクト太陽電池の製造は、複雑でありかつコスト高である。更に、１又は複数の高温処理作業は、典型的には、このような処理方式、例えば、リン（Ｐ）駆動作業のための８００℃超の温度における処理と連携している。関連する高温炉における拡散及び汚染のために、このような高温処理では、典型的に金属の使用を除外する。したがって、従来の処理方式は典型的に、太陽電池のパッシベーション後にメタライゼーションを含む。
【００３４】
一部の高効率バックコンタクトのバック接合太陽電池に関しては、Ｐ及びＮの境界面によって形成された接合は、再結合率が高い領域であり、以下で記載される図１Ｆにおいて１１６で図示されているようなＰ及びＮ領域間の「トレンチ」の形成により、取り除かれなければならない。裏面のＳｉ内にトレンチを形成する工程はまた、典型的に、高効率を維持するために、トレンチのパッシベーションを必要とする。その後のアクティブな半導体のメタライゼーション中、金属はまたパターン化され、及びＰ及びＮ領域間は分離される。シリコン半導体用の典型的なエッチング液は、水性水酸化物である。この化学反応によってアルミニウムなどの金属はまたエッチングされるので、この化学反応によるエッチング中にアルミニウムなどの金属が存在する場合、保護される必要がある。しかしながら、（例として）ＫＯＨベースの化学反応は、アルミニウムのメタライゼーションをパターン化するメタライゼーションステップ中に使用されてもよい。この例では、ＫＯＨは、「フロントエンド」のメタライゼーションの間に、Ｓｉをパターン化し及びテクスチャ化するために使用され、その後バックエンドのメタライゼーションの間に、アルミニウムをパターン化するために使用される。その結果、交差指型バックコンタクト太陽電池を形成するためのＳｉトレンチ形成、マスク形成、エッチング、コンタクト開口部形成、金属分離などの冗長なパターン化処理作業のシーケンスになる。
【００３５】
本開示の実施形態によると、Ｓｉのトレンチ形成の前に金属を全面的に堆積する場合、Ｓｉ内部のＰ及びＮ領域の両方、並びに金属の２つの極性を同時に分離し、エッチング化学反応を使用してテクスチャ化を実行することにより冗長性を排除しながら、パターン化を完了することが可能である。このようなプロセスは、パッシベーション前のメタライゼーションシーケンスの少なくとも一部を変更することを必要とし得るので、パッシベーション化作業温度は、例えば約４００℃未満に限定されてもよい。したがって、本明細書に記載の１又は複数の実施形態によると、冗長な作業を排除したエミッタ／メタライゼーション化複合プロセス方式を可能にする低温のパッシベーション手法が記載されている。
【００３６】
トレンチを存在させるための、前面及び裏面の両面のテクスチャ化と共に述べられる太陽電池の別の実施形態と関連して記載されるように、メタライゼーションシーケンスの少なくとも一部、例えば、水酸化物ベースのエッチングをテクスチャ化以前に行うことは、このエッチングを使用して分離ステップを完了し、及び／又はパターン化ステップによって生じる損傷を取り除くことを可能にする。したがって、レーザーの使用を含む考えられるパターン化の選択肢が利用可能になる。
【００３７】
より具体的には、本明細書に記載の実施形態は、低応力、真直ぐな位置合わせ、及び場合により、（例えば、約４００℃未満の）低温処理を含む単純化されたメタライゼーション方式を可能にする。一実施形態では、トレンチ及びコンタクトの複合マスクプロセス方式は、パターン化を促進し、及びそうでなければトレンチ形成と関連するリスクを緩和する。一実施形態では、金属シード層の形成は、電池のパッシベーションに先立って実行される。その実施形態では、パッシベーション作業は、金属シード層をアニール処理するために、下方のシリコンエミッタ領域との良好な接着を提供するために、及び場合により、更なるアニール処理作業を除外するために使用されてもよい。他の実施形態では、金属箔は、プロセスフローの中に組み込まれる。
【００３８】
第１の態様において、図１Ａ、図１Ｂ、図１Ｃ‐１、図１Ｃ‐２、図１Ｃ‐３及び図１Ｃ‐４及び図１Ｄ、図１Ｅ及び図１Ｆは、本開示の一実施形態による太陽電池の製造における様々な段階の断面図を例示する。図２は、本開示の一実施形態による図１Ａ、図１Ｂ、図１Ｃ‐１、図１Ｃ‐２、図１Ｃ‐３及び図１Ｃ‐４及び１Ｄに対応する太陽電池の製造方法における操作を列挙したフローチャート２００である。
【００３９】
図１Ａは、基材の上方に形成された半導体層内に複数の交互のＮ型及びＰ型領域を形成した後の太陽電池の製造段階を図示する。図１Ａ及びフローチャート２００の対応する操作２０２を参照すると、複数の交互のＮ型領域１０６及びＰ型１０８領域は、基板１００の上方に形成された半導体層１０４内に形成されている。特に、基板１００の上方には、Ｎ型半導体領域１０６又はＰ型半導体領域１０８それぞれと基板１００との間に介在材料として配置された薄い誘電体材料１０２の上に配置されたＮ型半導体領域１０６及びＰ型半導体領域１０８が配置されている。基板１００は、裏面の反対側に受光面１０１を有しており、その上方にＮ型半導体領域１０６及びＰ型半導体領域１０８が形成されている。
【００４０】
一実施形態では、基板１００は単結晶シリコン基板、例えばバルク単結晶のＮ型ドープシリコン基板である。しかしながら、基板１００は、大域的太陽電池基板上に配置された多結晶シリコン層などの層でもよいことが理解されるべきである。一実施形態においては、薄い誘電体層１０２は、約２ｎｍ以下の厚さを有するトンネル酸化シリコン層である。このような一実施形態では、用語「トンネル誘電体層」とは、そこを介して導電が達成され得るとても薄い誘電体層を指す。導電は、量子トンネル及び／又は誘電体層内の薄いスポットを介した、狭い領域の直接的物理的接続が存在するためである。一実施形態では、トンネル誘電体層は、薄い酸化シリコン層である、又は酸化シリコン層を含む。
【００４１】
一実施形態では、複数の交互のＮ型領域１０６及びＰ型１０８領域を有する半導体層１０４は、例えば、プラズマ化学気相成長法（ＰＥＣＶＤ）プロセスを使用することにより形成される多結晶シリコンから形成される。このような一実施形態では、Ｎ型多結晶シリコン領域１０６は、リンなどのＮ型不純物によってドープされる。Ｐ型多結晶シリコン領域１０８は、ホウ素などのＰ型不純物でドープされる。
【００４２】
図１Ｂは、半導体層上に金属シード層を形成した後の図１Ａの構造体を図示する。再度図１Ｂ及びフローチャート２００の対応する操作２０４を参照すると、金属シード層１１０が半導体層１０４上に形成されている。
【００４３】
一実施形態では、金属シード層１１０は、約９７％超の量のアルミニウムと、約１〜２％の範囲の量のシリコンとを備える。このような一実施形態では、金属シード層１１０は、約９７％超の量のアルミニウムと、約１〜２％の範囲の量のシリコンとを含む第１金属層、チタニウムタングステン（ＴｉＷ）を含む第２金属層、及び銅を含む第３金属層を有する。別の実施形態では、金属シード層１１０は、約９７％超の量のアルミニウムと、約１〜２％の範囲の量のシリコンとを含む第１金属層、及びニッケルを含む第２金属層を備える。
【００４４】
別の実施形態では、図示されていないが、酸化シリコン層などの誘電体層は、半導体層１０４の表面を部分的に露出するように半導体層１０４の表面上にパターン化されて形成され、次に全表面が金属シード層１１０で覆われる。この実施形態では、薄い酸化物層を含むことは、酸化物が、金属シード層と比べて、Ｓｉに対してより適合する屈折率を有するので、光特性を向上させることができる。
【００４５】
図１Ｃ‐１、図１Ｃ‐２、図１Ｃ‐３及び図１Ｃ‐４は、金属シード層の少なくとも一部分を交互のＮ型及びＰ型領域の間の位置と一致する領域においてパターン化した後の、図１Ｂの構造体の４つの選択肢を図示する。図１Ｃ‐１、図１Ｃ‐２、図１Ｃ‐３及び図１Ｃ‐４及びフローチャート２００の対応する操作２０６を参照すると、金属シード層１１０の少なくとも一部分は、交互のＮ型領域１０６及びＰ型領域１０８の間の位置とそれぞれ一致する領域においてレーザーアブレーションされる。パターン化は、トレンチ１１２を交互のＮ型領域１０６及びＰ型領域１０８の間に形成する。一実施形態では、レーザーアブレーションを用いてパターン化が実現される。
【００４６】
図１Ｃ‐１を特に参照して、一実施形態において、金属シード層１１０のパターン化が、金属シード層１１０全体を貫通して、半導体層１０４全体を貫通して、及び場合により、薄い誘電体材料１０２を貫通して、基板１００内まで実行されている。図１Ｃ‐２を特に参照して、別の実施形態では、金属シード層１１０のパターン化が、金属シード層１１０の一部分のみを貫通するように実行されている。図１Ｃ‐３を特に参照して、別の実施形態では、金属シード層１１０のパターン化が、金属シード層１１０の全体を貫通するが、半導体層１０４全体に及んで延びないように実行されている。図１Ｃ‐４を特に参照して、別の実施形態では、金属シード層１１０のパターン化が、金属シード層１１０の全体を貫通し、半導体層１０４に及ぶように延びているが貫通はしないように実行されている。
【００４７】
図１Ｄは、トレンチを半導体層内の交互のＮ型及びＰ型領域の間の位置において形成した後の、図１Ｃ‐１、図１Ｃ‐２、図１Ｃ‐３、及び図１Ｃ‐４の構造体を図示する。図１Ｄ及びフローチャート２００の対応する操作２０８を参照して、トレンチ１１４は、交互のＮ型領域１０６及びＰ型領域１０８を互いから分離するように、半導体層１０４内の交互のＮ型領域１０６及びＰ型領域１０８の間の位置において形成されている。
【００４８】
図１Ｄを参照して、図１Ｃ‐１、図１Ｃ‐２、図１Ｃ‐３及び図１Ｃ‐４に図示されている様々な例のトレンチ１１２の深さの程度に関係なく、トレンチ１１４は、金属シード層１１０全体を貫通し、半導体層１０４全体を貫通し、薄い誘電体材料１０２を貫通し、基板１００内まで形成されている。一実施形態では、トレンチ１１４を形成するように実行されたエッチングは、水性水酸化物ベース溶液を使用したエッチングを含む。一実施形態では、図１Ｄに図示されるように、トレンチ１１４を形成するエッチングは、受光面１０１と、テクスチャ化面１１６を形成するためにトレンチ１１４の底部との両方をテクスチャ化することを含む。一実施形態では、エッチングは、パターン化プロセスによる任意の損傷、例えば、レーザーベースのパターン化による熱影響部ゾーン損傷若しくは任意の光学損傷、又は任意の機械的ベースのパターン化による機械的損傷を取り除くことを含む。一実施形態では、テクスチャ化面は、入射光を散乱させるための、及び太陽電池の露光基板１００表面から反射される光の量を減少させるための、規則的又は不規則的な形状面を有するものであってよい。一実施形態では、金属層１１０は、エッチングプロセスの間、エッチングプロセス用マスクとして役立つために、エッチングレジストとして使用される。一実施形態では、厚い金属層がエッチングレジストとして作用するように、比較的厚い金属（例えば約２０μｍ超）が金属シード層に結合され、金属シード層と共にパターン化される。特定の実施形態では、厚さは、エッチング中に消費される部分を考慮に入れて選択されるが、最終厚さは、最終デバイスの電気機械的特性に関して十分であるように残される。
【００４９】
図１Ｅは、パッシベーション材料をトレンチ内に形成した後の、図１Ｄの構造体を図示する。図１Ｅを参照すると、パッシベーション材料層１１８は、トレンチ１１４内に形成され、一実施形態では、金属シード層１１０を覆う。一実施形態では、パッシベーション材料層１１８は、底部反射防止コーティング（ＢＡＲＣ）材料又は窒化シリコンなどの他のパッシベーション材料である。一実施形態では、パッシベーション層は更に、高温ＰＯＣｌ３拡散作業によって典型的に得られる逆バイアス降伏をもたらす。このような拡散ステップを行わない場合、トレンチは低濃度にドープされず、かつ降伏経路も生じ得ない。約５Ｖ未満の範囲内の逆バイアス降伏を維持するために、ａ−Ｓｉと組み合わされたＳｉＮ、ドープａ−Ｓｉ、ＡｌＯｘ、又は他の高バンドギャップ誘電体などのパッシベーション材料を使用することができる。
【００５０】
図１Ｆは、シード層の部分を露出させ、その上にコンタクト構造体をめっきした後の、図１Ｅの構造体を図示する。図１Ｆを参照すると、金属シード層部分１１０は、パッシベーション材料層１１８を例えばレーザーアブレーションなどのパターン化する工程により露出されている。Ｎ型１０６領域のコンタクト構造体１２０及びＰ型領域１０８のコンタクト構造体１２２は、例えば、銅でめっきする工程により金属シード層１１０の露出された部分上に次に形成される。再び図１Ｆを参照すると、更なる実施形態は、受光面１０１上のパッシベーション及び／又は反射防止コーティング（ＡＲＣ）層（まとめて、層１２４として示す）の形成を含む場合がある。パッシベーション及び／又はＡＲＣ層の形成のタイミングは、様々であり得ることを理解されたい。
【００５１】
図１Ｆの構造体を参照すると、一実施形態では、太陽電池は、基板１００を含む。半導体エミッタ領域１０６又は１０８は、基板１００の上方に配置される。一実施形態では、メタライゼーションの前に、半導体のドーパントが、例えば熱又はレーザー操作によって活性化される。一実施形態では、半導体層の表面は、例えば、任意のドーパント活性化後に存在し得るいかなる酸化物も局所的に又は全体的に取り除くことにより、金属と接触するように準備される。例えば、熱による活性化の場合、金属コンタクトに対してバリアになるであろう薄い酸化物が存在し得る。コンタクト構造体は、半導体エミッタ領域１０６又は１０８に電気的に接続されており、及びこの半導体エミッタ領域１０６又は１０８の最上面上に配置され、かつこれを覆う金属シード材料１１０を含む。パッシベーション材料１１８は、金属シード材料１１０上に配置される。トレンチ１１６は、次に、金属及び半導体のＮ及びＰ領域の両方を分離するように、シード積層体を部分的に又は完全に貫通して形成される。構造体は、次に、トレンチ及び前面をテクスチャ化するためにエッチングされ、パターン化プロセスによるいかなる損傷も取り除く。パッシベーション材料１１８は、内部に形成された開口部を有し、これは金属シード材料１１０の一部分を露出する。コンタクト構造体はまた、パッシベーション材料１１８の開口部内に配置され、かつ金属シード材料１１０と接触する金属構造体１２０又は１２２を含む。このような一実施形態では、基板１００は、Ｎ型単結晶シリコン基板であり、半導体エミッタ領域１０６又は１０８は、Ｎ型又はＰ型多結晶シリコンエミッタ領域である。１又は複数の金属シード材料１１０は、約９７％超の量のＴａ、Ａｇ、又はアルミニウムと、約１〜２％の範囲の量のシリコンとを含む第１部分を備える。金属シード層はまた、第１部分の上方に配置され、及びチタニウムタングステン（ＴｉＷ）を含む、あるいはニッケルを含む第２又は第３部分を有する。一実施形態では、エッチング液に曝される頂部金属シード層は、エッチング耐性である。水酸化物ベースのエッチング液に関し、これは、Ｎｉ、Ｔａ、Ａｇ等の露出部分を含む。金属構造体１２０又は１２４は、パッシベーション層を貫通し金属シード層に結合されためっき銅、又は金属箔（例えば、Ａｌ）を含む。
【００５２】
第２の態様において、レジスト層は、金属シード層をパターン化する前に、金属シード層上に形成される。例えば、図３Ａ、図３Ｂ及び図３Ｃは、本開示の別の実施形態による、別の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。金属シード層の最上にレジスト層を形成することにより、レジスト層を形成しなければ、例えば、水酸化物ベースのエッチング液内でエッチングされてしまうであろう最上層のシード層金属（例えば、Ａｌ、Ｃｕ）を残すことが可能になる。このような方法で、Ａｌのみのシード層が堆積されてもよく、これは、その後のＡｌ箔結合ステップに対し好ましくあり得る。対照的に、Ｃｕ最上部シード層は、めっきベースの溶液に対し好ましい。また、パッシベーション材料（３３２）及び堆積方法によって、レジスト材料３３０は攻撃的ガスによる腐食に対する保護を提供することができる。例えば、Ｃｕシード層は、アンモニアベースのガスによって腐食され得ることが知られている。アンモニアガスは、一部のパッシベーション層（例えば、ＳｉＮ）の形成において存在してもよく、最上部Ｃｕシード層は、トレンチパッシベーションステップ中、保護されなければならない。
【００５３】
図３Ａは、レジスト層を金属シード層上に形成した後の、図１Ｂの構造体を図示する。図３Ａを参照すると、レジスト層３３０が、金属シード層１１０上に形成されている。一実施形態では、レジスト層３３０は、底部抗反射コーティング（ＢＡＲＣ）材料又は窒化シリコンなどの他のパッシベーション材料である。レジスト層材料として他に考えられるものには、酸化物、ポリマー、印刷されたもの、スプレー加工されたもの、又はシート状に堆積されたものが挙げられる。
【００５４】
図３Ｂは、金属シード層の少なくとも一部分を交互のＮ型及びＰ型領域の間の位置と一致する領域においてパターン化した後の、図３Ａの構造体を図示する。図３Ｂを参照して、トレンチ１１２は、レジスト層３３０内に、及び少なくとも部分的に金属シード層１１０内に形成されている。図３Ｂに示されているトレンチ１１２は、図１Ｃ‐１に示されている深さと同様の程度の深さを有するが、例えば、図１Ｃ‐２、図１Ｃ‐３及び図１Ｃ‐４と関連して記載されるような他のトレンチ１１２の深さの程度も適していることが理解されるべきである。一実施形態では、レーザーアブレーションを用いてパターン化が実現される。
【００５５】
図３Ｃは、トレンチを半導体層内の交互のＮ型及びＰ型領域の間の位置において形成し、トレンチ内にパッシベーション材料を形成した後、及びシード層部分を露出させ、その上にコンタクト構造体をめっきした後の、図３Ｂの構造体を図示する。図３Ｃを参照すると、（図１Ｄと共に記載されるトレンチ１１４と同様の）トレンチは、交互のＮ型領域１０６及びＰ型領域１０８を互いから分離しながら、半導体層１０４内の交互のＮ型領域１０６及びＰ型領域１０８の間の位置において形成されている。パッシベーション材料層１１８と同様であり得るパッシベーション材料層３３２は、トレンチ内に形成され、一実施形態では、レジスト層３３０を覆う。金属シード層部分１１０は、パッシベーション材料層３３２及びレジスト層３３０を例えばレーザーアブレーションなどのパターン化する工程により露出される。あるいは、パッシベーションステップ中にシードを保護する必要がない場合、レジスト層３３０は、例えばインクストリップなどにより、パッシベーションの前に完全に取り除かれてもよい。Ｎ型１０６領域のコンタクト構造体１２０及びＰ型領域１０８のコンタクト構造体１２２は、次に、例えば、銅でめっきする工程により金属シード層１１０の露出された部分上に形成される。再び図３Ｃを参照すると、更なる実施形態は、受光面１０１上のパッシベーション及び／又は反射防止コーティング（ＡＲＣ）層（まとめて、層１２４として示す）の形成を含む場合がある。パッシベーション及び／又はＡＲＣ層の形成のタイミングは、様々であり得ることを理解されたい。
【００５６】
図３Ｃの構造体を参照すると、一実施形態では、太陽電池は基板１００を含む。半導体エミッタ領域１０６又は１０８は、基板１００の上方に配置される。コンタクト構造体は、半導体エミッタ領域１０６又は１０８に電気的に接続されており（パターン化された酸化物面と共に又は無しに）、及び半導体エミッタ領域１０６又は１０８の最上面上に配置され、かつこれを覆う金属シード材料１１０を含む。レジスト３３０は、金属シード材料１１０上に配置される。トレンチは、半導体及び金属シード材料のＰ及びＮ領域を分離するように、レジストを少なくとも部分的に貫通して形成される。エッチング液は、前面及びトレンチをテクスチャ化するために、並びにトレンチのパターン化プロセスによるいかなる残留損傷も取り除くために使用されてもよい。エッチング工程後、トレンチは、ＳｉＮ、ドープアモルファスＳｉ、ＡｌＯｘなどのパッシベーション材料によりパッシベーション処理される。次に、レジスト材料３３０及びパッシベーション材料３３２は、内部に形成された開口部を有し、これは金属シード材料１１０の一部分を露出している。コンタクト構造体はまた、レジスト材料３３０の開口部内に配置され、かつ金属シード材料１１０と接触する金属構造体１２０及び１２２を含む。このような一実施形態では、基板１００は、Ｎ型単結晶シリコン基板であり、半導体エミッタ領域１０６又は１０８は、Ｎ型又はＰ型多結晶シリコンエミッタ領域である。金属シード材料１１０は、約９７％超の量のアルミニウムと、約１〜２％の範囲の量のシリコンとを含む第１部分を備える。金属シード層はまた、第１部分の上方に配置され、及びチタニウムタングステン（ＴｉＷ）を含む、又はニッケルを含む第２部分を有する。金属構造体１２０又は１２４は、開口部内にめっきされた銅、並びにアルミニウムなどの、金属シード層に堆積又は結合された（印刷された又はレーザー結合された）他の金属を含む。一実施形態では、パッシベーション層３３２は、レジスト材料３３０にわたって含まれる。
【００５７】
第３の態様において、金属箔層は、金属シード層がパターン化される前に、金属シード層上に形成される。例えば、図４Ａ、図４Ｂ及び図４Ｃは、本開示の別の実施形態による、別の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。
【００５８】
図４Ａは、金属箔層を金属シード層上に形成した後の、図１Ｂの構造体を図示する。図４Ａを参照すると、金属箔層４４０は、金属シード層１１０上に形成されている。
【００５９】
一実施形態では、金属箔層４４０は、アルミニウム箔層である。このような一実施形態では、金属箔層４４０は、約５〜１００μｍの範囲内の厚さ、好ましくは約５０〜１００μｍの範囲内の厚さを有するアルミニウム（Ａｌ）箔である。一実施形態では、金属箔層４４０は、これらに限定されないが、レーザー溶接プロセス、熱圧着プロセス、又は超音波結合プロセスなどの技術を使用して複数の金属シード材料領域１１４に接着されている。
【００６０】
図４Ｂは、金属シード層の少なくとも一部分を交互のＮ型及びＰ型領域の間の位置と一致する領域においてパターン化した後の、図４Ａの構造体を図示する。図４Ｂを参照すると、トレンチ１１２は、金属箔層４４０内に、及び金属シード層１１０内で少なくとも部分的に形成されている。図４Ｂに示されているトレンチ１１２は、図１Ｃ‐１に示されている深さと同様の程度の深さを有するが、例えば、図１Ｃ‐２、図１Ｃ‐３及び図１Ｃ‐４と関連して記載されるような他のトレンチ１１２の深さの程度にも適していることが理解されるべきである。一実施形態では、レーザーアブレーションを用いてパターン化が実現される。
【００６１】
図４Ｃは、トレンチを半導体層内の交互のＮ型及びＰ型領域の間の位置において形成し、パッシベーション材料をトレンチ内に形成した後、及び金属箔層の部分を露出させ、金属箔層の部分と接触させた後の、図４Ｂの構造体を図示する。図４Ｃを参照すると、交互のＮ型領域１０６及びＰ型領域１０８を互いから分離させながら、トレンチは、半導体層１０４内の交互のＮ型領域１０６及びＰ型領域１０８の間の位置において形成される。パッシベーション材料層１１８と同様であり得るパッシベーション材料層４４２は、トレンチ内に形成され、一実施形態では、金属箔層４４０を覆う。箔は、すでに主要導体であることから、箔ベースの実施形態において従来の概念における追加の金属コンタクトは必要とされ得ず、「オンセル」に更なる金属は必要とされないことは理解されるべきである。電池と電池との相互接続のための、及び試験のための、箔に接続するコンタクトのみが必要とされ得る。一実施形態では、パッシベーション材料層４４２の複数の部分を穿孔する工程により、電気コンタクトが金属箔層４４０に作製される。
【００６２】
図４Ｃの構造体を参照すると、一実施形態では、太陽電池は、基板１００を含む。半導体エミッタ領域１０６又は１０８は、基板１００の上方に（基板１００上の薄い酸化物の形成と共に、又は形成せずに）配置される。コンタクト構造体は、半導体エミッタ領域上に配置されており、及び半導体エミッタ領域１０６又は１０８の最上面上に配置され、かつこれを覆う金属シード材料１１０を含む。金属箔材料４４０は、金属シード材料１１０全体に電気的に接続し、かつ金属シード材料１１０全体を覆う。このような一実施形態では、基板１００は、Ｎ型単結晶シリコン基板であり、半導体エミッタ領域１０６又は１０８は、Ｎ型又はＰ型多結晶シリコンエミッタ領域であり、金属シード材料１１０は、約９７％超の量のアルミニウムと、約１〜２％の範囲の量のシリコンとを備え、金属箔材料４４０は、アルミニウム金属箔である。
【００６３】
特定の材料が図１Ａ、図１Ｂ、図１Ｃ‐１、図１Ｃ−２，図１Ｃ‐３及び図１Ｃ‐４、図１Ｄ、図１Ｅ及び図１Ｆ、図３Ａ、図３Ｂ及び図３Ｃ及び図４Ａ、図４Ｂ及び図４Ｃを参照して具体的に上に記載されているが、一部の材料は、他のものと容易に置換することができ、他のこのような実施形態は、依然として本開示の実施形態の趣旨及び範囲内にある。例えば、一実施形態では、グループＩＩＩ−Ｖ材料基板などの異なる材料基板がシリコン基板の代わりに使用され得る。他の実施形態では、基板は、単結晶シリコン基板であり、交互のＮ型及びＰ型半導体領域は、基板の上方に形成された多結晶シリコン層内に形成されたのとは対照的に、単結晶シリコン基板内に形成される。他の実施形態では、上記の手法は、太陽電池以外の製造に適用することができる。例えば、発光ダイオード（ＬＥＤ）の製造は、本明細書に記載の手法から利益を得る。
【００６４】
このように、太陽電池をメタライゼーションする手法、及び得られる太陽電池が、本明細書で開示される。
【００６５】
具体的な実施形態が上述されてきたが、これらの実施形態は、特定の機構に関して単一の実施形態のみが説明される場合であっても、本開示の範囲を限定することを意図するものではない。本開示で提供される機構の実施例は、別段の定めがある場合を除き、制約的であることよりも、むしろ例示的であることを意図するものである。上記の説明は、本開示の利益を有する当業者には明らかとなるような、変更、修正、及び等価物を包含することを意図するものである。
【００６６】
本開示の範囲は、本明細書で対処される問題のいずれか又はすべてを軽減するか否かにかかわらず、本明細書で（明示的又は暗示的に）開示される、あらゆる機構又は機構の組み合わせ、若しくはそれらのあらゆる一般化を含む。したがって、本出願（又は、本出願に対する優先権を主張する出願）の実施の間に、任意のそのような機構の組み合わせに対して、新たな特許請求の範囲を形式化することができる。具体的には、添付の特許請求の範囲を参照して、従属請求項からの機構を、独立請求項の機構と組み合わせることができ、それぞれの独立請求項からの機構を、任意の適切な方式で、単に添付の請求項で列挙される具体的な組み合わせのみではなく、組み合わせることができる。
【００６７】
一実施形態では、太陽電池を製造する方法は、複数の交互のＮ型及びＰ型領域層を基板内に又は基板の上方に形成する工程を含む。本方法はまた、金属シード層を複数の交互のＮ型及びＰ型領域上に形成する工程を含む。本方法はまた、金属シード層の少なくとも一部分を交互のＮ型及びＰ型領域の間の位置と一致する領域においてパターン化する工程を含む。本方法はまた、パターン化する工程の後に、交互のＮ型及びＰ型領域を互いから分離させながら、トレンチを交互のＮ型及びＰ型領域の間の位置に形成するようにエッチングする工程を含む。
【００６８】
一実施形態では、本方法はまた、パターン化する工程の前に、アルミニウム箔層を金属シード層上に形成する工程を含み、パターン化する工程は、金属シード層及びアルミニウム箔層の残存部分を交互のＮ型及びＰ型領域と一致する領域において残しながら、アルミニウム箔層を交互のＮ型及びＰ型領域の間の位置と一致する領域においてパターン化する工程を更に含む。
【００６９】
一実施形態では、複数の交互のＮ型及びＰ型領域が、基板の上方に形成された半導体層内に形成されており、金属シード層の少なくとも部分をパターン化する工程は、金属シード層を貫通させるが、半導体層は貫通させないようにパターン化し、半導体層を交互のＮ型及びＰ型領域の間の位置において露出させる工程を含み、トレンチを形成するためにエッチングする工程は、半導体層の露出された位置を貫通してエッチングする工程を含む。
【００７０】
一実施形態では、複数の交互のＮ型及びＰ型領域が、基板の上方に形成された半導体層内に形成されており、金属シード層の少なくとも部分をパターン化する工程は、金属シード層を貫通させ、かつ半導体層内を部分的に貫通させるようにパターン化し、半導体層を交互のＮ型及びＰ型領域の間の位置において露出させる工程を含み、トレンチを形成するためにエッチングする工程は、半導体層の露出された位置を貫通してエッチングする工程を含む。
【００７１】
一実施形態では、複数の交互のＮ型及びＰ型領域が、基板の上方に形成された半導体層内に形成されており、金属シード層の少なくとも部分をパターン化する工程は、金属シード層を部分的にのみ貫通してパターン化する工程を含み、トレンチを形成するようにエッチングする工程は、交互のＮ型及びＰ型領域の間の位置において半導体層を露出させるように、交互のＮ型及びＰ型半導体領域の間の位置と一致する金属シード層の残存部分を貫通してエッチングする工程を更に含み、トレンチを形成するためにエッチングする工程は、半導体層の露出された位置を貫通してエッチングする工程を含む。
【００７２】
一実施形態では、金属シード層を形成する工程は、約９７％超の量のアルミニウムと、約１〜２％の範囲の量のシリコンとを備える金属層を形成する工程を含む。
【００７３】
一実施形態では、本方法はまた、パターン化する工程の前に、レジスト層を金属シード層上に形成する工程を含み、パターン化する工程は、金属シード層及びレジスト層の残存部分を交互のＮ型及びＰ型領域と一致する領域において残しながら、交互のＮ型及びＰ型領域の間の位置に一致する領域においてレジスト層をパターン化することを更に含む。
【００７４】
一実施形態では、金属シード層を形成する工程は、約９７％超の量のアルミニウムと、約１〜２％の範囲の量のシリコンとを含む第１金属層を形成する工程と、チタニウムタングステン（ＴｉＷ）を含む第２金属層を形成する工程と、銅を含む第３金属層を形成する工程と含む。
【００７５】
一実施形態では、本方法はまた、トレンチを形成するようにエッチングする工程の後に、金属シード層の残存部分の領域を露出させるようにレジスト層の残存部分をパターン化する工程と、金属コンタクト特徴部を金属シード層の残った部分の露出した領域上にめっきする工程とを含む。
【００７６】
一実施形態では、本方法はまた、パッシベーション材料を少なくともトレンチ内に形成する工程を含む。
【００７７】
一実施形態では、パッシベーション材料を形成する工程は、パッシベーション材料を、交互のＮ型及びＰ型領域と一致する金属シード層の残存部分上に形成する工程を更に含み、本方法は、パッシベーション材料の複数の部分を金属シード層の残存部分の露出領域にパターン化する工程と、金属コンタクト特徴部を、金属シード層の残存部分の露出領域上にめっきする工程とを更に含む。
【００７８】
一実施形態では、金属シード層を形成する工程は、約９７％超の量のアルミニウムと、約１〜２％の範囲の量のシリコンとを含む第１金属層を形成する工程と、ニッケルを含む第２金属層を形成する工程とを含む。
【００７９】
一実施形態では、複数の交互のＮ型及びＰ型領域は、基板上に形成された薄い誘電体層上に形成された多結晶シリコン層内に形成される。
【００８０】
一実施形態では、トレンチを半導体層内に形成するようにエッチングする工程は、水性水酸化物ベース溶液を使用してエッチングする工程を含む。
【００８１】
一実施形態では、金属シード層の少なくとも部分をパターン化する工程は、金属シード層の部分をレーザーアブレーションする工程を含む。
【００８２】
一実施形態では、太陽電池は基板を含む。半導体エミッタ領域は、基板内又は基板の上方に配置される。コンタクト構造体は、半導体エミッタ領域に電気的に接続されており、半導体エミッタ領域の最上面上に及びそれを覆うように配置される金属シード材料と、その金属シード材料全体の上に及びそれ全体を覆うように配置された金属箔材料とを含む。
【００８３】
一実施形態では、基板は、Ｎ型単結晶シリコン基板であり、半導体エミッタ領域は、基板の上方に形成されたＮ型又はＰ型多結晶シリコンエミッタ領域であり、金属シード材料は、約９７％超の量のアルミニウムと、約１〜２％の範囲の量のシリコンとを含み、金属箔材料は、アルミニウム金属箔である。
【００８４】
一実施形態では、太陽電池は基板を含む。半導体エミッタ領域は、基板内又は基板の上方に配置される。コンタクト構造体は、半導体エミッタ領域に電気的に接続されており、半導体エミッタ領域の最上面上に及び半導体エミッタ領域の最上面を覆うように配置される金属シード材料と、金属シード材料上に配置されたレジスト材料であって、金属シード材料の一部分を露出させながら金属シード材料内に形成された開口部を有する、レジスト材料と、レジスト材料の開口部内に配置され、かつ金属シード材料と接触する金属構造体とを含む。
【００８５】
一実施形態では、基板は、Ｎ型単結晶シリコン基板であり、半導体エミッタ領域は、基板の上方に形成されたＮ型又はＰ型多結晶シリコンエミッタ領域であり、金属シード材料は少なくとも、約９７％超の量のアルミニウムと、約１〜２％の範囲の量のシリコンとを含む第１部分、及び第１部分の上方に配置され、かつチタニウムタングステン（ＴｉＷ）又はニッケルを含む第２部分を有し、金属構造体は、銅を含む。
【図１Ａ】
2017511597.tif 000003
【図１Ｂ】
2017511597.tif 000004
【図１Ｃ（ｉ）】
2017511597.tif 000005
【図１Ｃ（ｉｉ）】
2017511597.tif 000006
【図１Ｃ（ｉｉｉ）】
2017511597.tif 000007
【図１Ｃ（ｉｖ）】
2017511597.tif 000008
【図１Ｄ】
2017511597.tif 000009
【図１Ｅ】
2017511597.tif 000010
【図１Ｆ】
2017511597.tif 000011
【図２】
2017511597.tif 000012
【図３Ａ】
2017511597.tif 000013
【図３Ｂ】
2017511597.tif 000014
【図３Ｃ】
2017511597.tif 000015
【図４Ａ】
2017511597.tif 000016
【図４Ｂ】
2017511597.tif 000017
【図４Ｃ】
2017511597.tif 000018
【手続補正書】
【提出日】平成28年9月29日(2016.9.29)
【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】
太陽電池の製造方法であって、
複数の交互のＮ型及びＰ型領域を基板内に又は基板の上方に形成する工程と、
金属シード層を前記複数の交互のＮ型及びＰ型領域上に形成する工程と、
前記金属シード層の少なくとも一部分を前記複数の交互のＮ型及びＰ型領域の間の複数の位置と一致する複数の領域においてパターン化する工程と、
前記パターン化する工程の後に、複数のトレンチを前記複数の交互のＮ型及びＰ型領域の間の前記複数の位置に形成するようにエッチングし、前記複数の交互のＮ型及びＰ型領域を互いから分離させる工程とを備える、方法。
【請求項２】
前記パターン化する工程の前に、アルミニウム箔層を前記金属シード層上に形成する工程を更に備え、前記パターン化する工程は、前記金属シード層及び前記アルミニウム箔層の残存部分を前記複数の交互のＮ型及びＰ型領域と一致する複数の領域において残しながら、前記アルミニウム箔層を前記複数の交互のＮ型及びＰ型領域の間の前記複数の位置と一致する複数の領域においてパターン化する工程を更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記複数の交互のＮ型及びＰ型領域は、前記基板の上方に形成された半導体層内に形成されており、前記金属シード層の少なくとも前記部分をパターン化する工程は、前記金属シード層を貫通させるが、前記半導体層内は貫通させないようにパターン化し、前記半導体層を前記複数の交互のＮ型及びＰ型領域の間の前記複数の位置において露出させる工程を含み、前記複数のトレンチを形成するようにエッチングする工程は、前記半導体層の露出した前記複数の位置を貫通してエッチングする工程を含む、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記複数の交互のＮ型及びＰ型領域は、前記基板の上方に形成された半導体層内に形成されており、前記金属シード層の少なくとも前記部分をパターン化する工程は、前記金属シード層を貫通させ、かつ前記半導体層を部分的に貫通させてパターン化し、前記半導体層を前記複数の交互のＮ型及びＰ型領域の間の前記複数の位置において露出させる工程を含み、前記複数のトレンチを形成するようにエッチングする工程は、前記半導体層の露出した前記複数の位置を貫通してエッチングする工程を含む、請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記複数の交互のＮ型及びＰ型領域は、前記基板の上方に形成された半導体層内に形成されており、前記金属シード層の少なくとも前記部分をパターン化する工程は、前記金属シード層を部分的にのみ貫通させてパターン化する工程を含み、前記複数のトレンチを形成するようにエッチングする工程は、前記半導体層を前記複数の交互のＮ型及びＰ型領域の間の前記複数の位置において露出させるように、前記複数の交互のＮ型及びＰ型の半導体領域の間の位置と一致する前記金属シード層の複数の残存部分をエッチングする工程を更に含み、前記複数のトレンチを形成するようにエッチングする工程は、前記半導体層の露出した前記複数の位置を貫通してエッチングする工程を含む、請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記金属シード層を形成する工程は、約９７％超の量のアルミニウムと、約１〜２％の範囲の量のシリコンとを備える金属層を形成する工程を含む、請求項２に記載の方法。
【請求項７】
前記パターン化する工程の前に、レジスト層を前記金属シード層上に形成する工程を更に備え、前記パターン化する工程は、前記複数の交互のＮ型及びＰ型領域と一致する複数の領域における前記金属シード層及び前記レジスト層の残存部分を残しながら、前記レジスト層を前記複数の交互のＮ型及びＰ型領域の間の前記複数の位置と一致する複数の領域においてパターン化する工程を更に含む、請求項１から６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
パッシベーション材料を少なくとも前記複数のトレンチ内に形成する工程を更に備える、請求項１から７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
前記複数の交互のＮ型及びＰ型領域は、前記基板上に形成された薄い誘電体層上に形成された多結晶シリコン層内に形成される、請求項１から８のいずれか一項に記載の方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８５】
一実施形態では、基板は、Ｎ型単結晶シリコン基板であり、半導体エミッタ領域は、基板の上方に形成されたＮ型又はＰ型多結晶シリコンエミッタ領域であり、金属シード材料は少なくとも、約９７％超の量のアルミニウムと、約１〜２％の範囲の量のシリコンとを含む第１部分、及び第１部分の上方に配置され、かつチタニウムタングステン（ＴｉＷ）又はニッケルを含む第２部分を有し、金属構造体は、銅を含む。
［項目１］
太陽電池の製造方法であって、
複数の交互のＮ型及びＰ型領域を基板内に又は基板の上方に形成する工程と、
金属シード層を上記複数の交互のＮ型及びＰ型領域上に形成する工程と、
上記金属シード層の少なくとも一部分を上記複数の交互のＮ型及びＰ型領域の間の複数の位置と一致する複数の領域においてパターン化する工程と、
上記パターン化する工程の後に、複数のトレンチを上記複数の交互のＮ型及びＰ型領域の間の上記複数の位置に形成するようにエッチングし、上記複数の交互のＮ型及びＰ型領域を互いから分離させる工程とを備える、方法。
［項目２］
上記パターン化する工程の前に、アルミニウム箔層を上記金属シード層上に形成する工程を更に備え、上記パターン化する工程は、上記金属シード層及び上記アルミニウム箔層の残存部分を上記複数の交互のＮ型及びＰ型領域と一致する複数の領域において残しながら、上記アルミニウム箔層を上記複数の交互のＮ型及びＰ型領域の間の上記複数の位置と一致する複数の領域においてパターン化する工程を更に含む、項目１に記載の方法。
［項目３］
上記複数の交互のＮ型及びＰ型領域は、上記基板の上方に形成された半導体層内に形成されており、上記金属シード層の少なくとも上記部分をパターン化する工程は、上記金属シード層を貫通させるが、上記半導体層内は貫通させないようにパターン化し、上記半導体層を上記複数の交互のＮ型及びＰ型領域の間の上記複数の位置において露出させる工程を含み、上記複数のトレンチを形成するようにエッチングする工程は、上記半導体層の露出した上記複数の位置を貫通してエッチングする工程を含む、項目１又は２に記載の方法。
［項目４］
上記複数の交互のＮ型及びＰ型領域は、上記基板の上方に形成された半導体層内に形成されており、上記金属シード層の少なくとも上記部分をパターン化する工程は、上記金属シード層を貫通させ、かつ上記半導体層を部分的に貫通させてパターン化し、上記半導体層を上記複数の交互のＮ型及びＰ型領域の間の上記複数の位置において露出させる工程を含み、上記複数のトレンチを形成するようにエッチングする工程は、上記半導体層の露出した上記複数の位置を貫通してエッチングする工程を含む、項目１から３のいずれか一項に記載の方法。
［項目５］
上記複数の交互のＮ型及びＰ型領域は、上記基板の上方に形成された半導体層内に形成されており、上記金属シード層の少なくとも上記部分をパターン化する工程は、上記金属シード層を部分的にのみ貫通させてパターン化する工程を含み、上記複数のトレンチを形成するようにエッチングする工程は、上記半導体層を上記複数の交互のＮ型及びＰ型領域の間の上記複数の位置において露出させるように、上記複数の交互のＮ型及びＰ型の半導体領域の間の位置と一致する上記金属シード層の複数の残存部分をエッチングする工程を更に含み、上記複数のトレンチを形成するようにエッチングする工程は、上記半導体層の露出した上記複数の位置を貫通してエッチングする工程を含む、項目１から４のいずれか一項に記載の方法。
［項目６］
上記金属シード層を形成する工程は、約９７％超の量のアルミニウムと、約１〜２％の範囲の量のシリコンとを備える金属層を形成する工程を含む、項目２に記載の方法。
［項目７］
上記パターン化する工程の前に、レジスト層を上記金属シード層上に形成する工程を更に備え、上記パターン化する工程は、上記複数の交互のＮ型及びＰ型領域と一致する複数の領域における上記金属シード層及び上記レジスト層の複数の残存部分を残しながら、上記レジスト層を上記複数の交互のＮ型及びＰ型領域の間の上記複数の位置と一致する複数の領域においてパターン化する工程を更に含む、項目１から６のいずれか一項に記載の方法。
［項目８］
上記金属シード層を形成する工程は、約９７％超の量のアルミニウムと、約１〜２％の範囲の量のシリコンとを備える第１金属層を形成する工程と、チタニウムタングステン（ＴｉＷ）を備える第２金属層を形成する工程と、銅を有する第３金属層を形成する工程と含む、項目７に記載の方法。
［項目９］
上記複数のトレンチを形成するようにエッチングする工程の後に、上記金属シード層の上記複数の残存部分の複数の領域を露出するように上記レジスト層の上記複数の残存部分をパターン化する工程と、
複数の金属コンタクト特徴部を、上記金属シード層の上記複数の残存部分の露出した上記複数の領域上にめっきする工程とを更に備える、項目７に記載の方法。
［項目１０］
パッシベーション材料を少なくとも上記複数のトレンチ内に形成する工程を更に備える、項目１から９のいずれか一項に記載の方法。
［項目１１］
上記パッシベーション材料を形成する工程は、上記パッシベーション材料を上記複数の交互のＮ型及びＰ型領域と一致する、上記金属シード層の複数の残存部分上に形成することを更に含み、上記方法は、
上記金属シード層の上記複数の残存部分の複数の領域を露出させるように、上記パッシベーション材料の複数の部分をパターン化する工程と、
複数の金属コンタクト特徴部を、上記金属シード層の上記複数の残存部分の露出した上記複数の領域上にめっきする工程とを更に備える、項目１０に記載の方法。
［項目１２］
上記金属シード層を形成する工程は、約９７％超の量のアルミニウムと、約１〜２％の範囲の量のシリコンとを備える第１金属層を形成する工程と、ニッケルを有する第２金属層を形成する工程とを含む、項目１１に記載の方法。
［項目１３］
上記複数の交互のＮ型及びＰ型領域は、上記基板上に形成された薄い誘電体層上に形成された多結晶シリコン層内に形成される、項目１から１２のいずれか一項に記載の方法。
［項目１４］
上記複数のトレンチを上記半導体層内に形成するようにエッチングする工程は、水性水酸化物ベース溶液を使用してエッチングする工程を含む、項目１から１３のいずれか一項に記載の方法。
［項目１５］
上記金属シード層の少なくとも上記部分をパターン化する工程は、上記金属シード層の上記部分をレーザーアブレーションする工程を含む、項目１から１４のいずれか一項に記載の方法。
［項目１６］
項目１から１５のいずれか一項に記載の方法により製造される太陽電池。
［項目１７］
太陽電池であって、
基板と、
上記基板の内において又は上記基板の上方に配置された半導体エミッタ領域と、
上記半導体エミッタ領域に電気的に接続されたコンタクト構造体であって、
上記半導体エミッタ領域の最上面に配置され、かつ上記半導体エミッタ領域の上記最上面を覆う金属シード材料、及び
上記金属シード材料上に配置され、かつ上記金属シード材料全体を覆う金属箔材料を備える、コンタクト構造体とを備える、太陽電池。
［項目１８］
上記基板は、Ｎ型単結晶シリコン基板であり、上記半導体エミッタ領域は、上記基板の上方に形成されたＮ型又はＰ型多結晶シリコンエミッタ領域であり、上記金属シード材料は、約９７％超の量のアルミニウムと、約１〜２％の範囲の量のシリコンとを有し、上記金属箔材料は、アルミニウム金属箔である、項目１７に記載の太陽電池。
［項目１９］
太陽電池であって、
基板と、
上記基板の内又は上記基板の上方に配置される半導体エミッタ領域と、
上記半導体エミッタ領域に電気的に接続されたコンタクト構造体であって、
上記半導体エミッタ領域の最上面上に配置され、かつ上記半導体エミッタ領域の上記最上面を覆う金属シード材料、
上記金属シード材料上に配置されたレジスト材料であって、上記金属シード材料の一部分を露出するように上記レジスト材料内に形成された開口部を有する、レジスト材料、及び
上記レジスト材料の上記開口部内に配置され、かつ上記金属シード材料と接触接続する金属構造体を有する、コンタクト構造体とを備える、太陽電池。
［項目２０］
上記基板は、Ｎ型単結晶シリコン基板であり、上記半導体エミッタ領域は、上記基板の上方に形成されたＮ型又はＰ型多結晶シリコンエミッタ領域であり、上記金属シード材料は、約９７％超の量のアルミニウムと、約１〜２％の範囲の量のシリコンとを含む第１部分、並びに上記第１部分の上方に配置され、かつチタニウムタングステン（ＴｉＷ）又はニッケルを含む第２部分とを少なくとも有し、上記金属構造体は銅を含む、項目１９に記載の太陽電池。
【国際調査報告】
2017511597.tif 000019
2017511597.tif 000020