(57)【要約】  ソーラーセルの領域の第１の部分にパッシベーション層を堆積させる。その領域の第２の部分にグリッド線を堆積させる。パッシベーション層をアニーリングしてパッシベーション層から化学種を追い出し、ソーラーセルの領域の第１の部分のドーパントの電気的活性を不活性化させる。【選択図】図５Ｇ
2017506826.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ソーラーセルの製造方法であって、
ソーラーセルの領域の第１の部分にパッシベーション層を堆積させ、前記領域の第２の部分にグリッド線を堆積させるステップと、
前記パッシベーション層を第１の温度でアニーリングして前記パッシベーション層から化学種を追い出し、前記第１の部分のドーパントの電気的活性を不活性化するステップと、
を含む方法。
【請求項２】
前記第１の部分の前記ドーパントを前記パッシベーション層からの前記化学種と反応させることにより、前記ドーパントの前記電気的活性を不活性化して電気的に不活性な複合体を形成する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記パッシベーション層は、窒化シリコン、酸化シリコン、酸化アルミニウム、又はこれらのいずれかの組み合わせであり、前記化学種は、原子状水素、重水素、リチウム、銅、又はこれらのいずれかの組み合わせを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記第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じるように前記第１の温度を調整するステップを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記ソーラーセルにバイアス電圧を付与して不活性化を制御するステップを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記第１の温度は、８５℃〜４００℃である、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記パッシベーション層の厚さは、１ナノメートル〜５００ナノメートルである、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記第１の温度よりも高い第２の温度で前記グリッド線をアニーリングして、前記第２の部分に電気コンタクトを形成するステップを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記パッシベーション層の前記アニーリングの時間を調整して不活性化を制御するステップを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記パッシベーション層は、前記化学種が前記第２の部分の前記ドーパントを不活性化するのを防ぐマスクとして機能する前記グリッド線上に堆積させる、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
ソーラーセルの製造方法であって、
ソーラーセルの、第１の部分及び第２の部分を含む領域にパッシベーション層を堆積させるステップと、
前記第２の部分を覆う前記パッシベーション層上にグリッド線を堆積させるステップと、
前記グリッド線をアニーリングして、前記第２の部分に電気コンタクトを形成するステップと、
前記パッシベーション層をアニーリングして前記パッシベーション層から化学種を追い出し、前記第１の部分のドーパントの電気的活性を不活性化するステップと、
を含む方法。
【請求項１２】
前記グリッド線のアニーリングは、前記パッシベーション層のアニーリングの温度よりも高い温度で行われる、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記パッシベーション層は、窒化シリコン、酸化シリコン、酸化アルミニウム、又はこれらのいずれかの組み合わせを含み、前記化学種は、水素、重水素、リチウム、銅、又はこれらのいずれかの組み合わせを含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
前記ソーラーセルにバイアス電圧を付与して不活性化を制御するステップを更に含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１５】
前記パッシベーション層の厚さは、１ナノメートル〜５００ナノメートルである、請求項１１に記載の方法。
【請求項１６】
前記パッシベーション層の前記アニーリングの時間を調整して不活性化を制御するステップを更に含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１７】
前記ドーパントは、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）、水素、又はこれらのいずれかの組み合わせである、請求項１１に記載の方法。
【請求項１８】
前記ドーパントは、窒素（Ｎ）、リン（Ｐ）、ヒ素（Ａｓ）、アンチモン（Ｓｂ）、ビスマス（Ｂｉ）、水素、又はこれらのいずれかの組み合わせである、請求項１１に記載の方法。
【請求項１９】
ソーラーセルであって、
基板上に形成された、第１の部分及び第２の部分を含む第１の領域と、
前記第２の部分上の第１のグリッド線と、
前記第１の部分及び前記第１のグリッド線上のパッシベーション層と、を備え、
前記第１の部分の第１のドーパントの一部の電気的活性は不活性化される、ソーラーセル。
【請求項２０】
前記第１のドーパントの前記一部は、前記パッシベーション層からの化学種と結合し、電気的に不活性である、請求項１９に記載のソーラーセル。
【請求項２１】
前記パッシベーション層は、窒化シリコン、酸化シリコン、酸化アルミニウム、又はこれらのいずれかの組み合わせであり、前記化学種は、原子状水素、重水素、リチウム、銅、又はこれらのいずれかの組み合わせを含む、請求項１９に記載のソーラーセル。
【請求項２２】
前記パッシベーション層は、ＳｉxＨyＮzを含み、ｙは、約１重量％〜７０重量％である、請求項１９に記載のソーラーセル。
【請求項２３】
前記領域は、ソーラーセル基板上に形成された選択エミッタである、請求項１９に記載のソーラーセル。
【請求項２４】
前記領域は、前記ソーラーセルの裏面電界である、請求項１９に記載のソーラーセル。
【請求項２５】
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のドーパント濃度は、前記表面部分から離れた距離における前記電気的に活性な第１のドーパント濃度よりも低い、請求項１９に記載のソーラーセル。
【請求項２６】
前記第１のドーパントは、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）、水素、又はこれらのいずれかの組み合わせである、請求項１９に記載のソーラーセル。
【請求項２７】
前記第１のドーパントは、窒素（Ｎ）、リン（Ｐ）、ヒ素（Ａｓ）、アンチモン（Ｓｂ）、ビスマス（Ｂｉ）、水素、又はこれらのいずれかの組み合わせである、請求項１９に記載のソーラーセル。
【請求項２８】
ソーラーセルの製造方法であって、
チャンバ内に配置されたソーラーセルの領域の第１の部分に化学種を供給し、前記第１の部分にパッシベーション層を堆積させ、前記領域の第２の部分を覆ってグリッド線を堆積させるステップと、
前記化学種を用いて、前記第１の部分のドーパントの電気的活性を不活性化するステップと、
前記ソーラーセルにバイアス電圧を付与して前記不活性化を制御するステップと、
を含む方法。
【請求項２９】
前記第２の部分の前記ドーパントは、電気的に活性に保たれ、前記グリッド線は、不活性化のためのマスクとして使用される、請求項２８に記載の方法。
【請求項３０】
前記バイアス電圧は、定常状態電圧、パルス電圧、又はこれらの両方である、請求項２８に記載の方法。
【請求項３１】
前記パッシベーション層を第１の温度でアニーリングして前記パッシベーション層から化学種を追い出し、前記第１の部分の前記ドーパントの前記電気的活性を不活性化するステップを更に含む、請求項２８に記載の方法。
【請求項３２】
前記化学種の濃度を調整して前記不活性化を制御するステップを更に含む、請求項２８に記載の方法。
【請求項３３】
前記第１の部分の前記ドーパントの前記電気的活性は、前記パッシベーション層の堆積中に前記第１の部分に供給される前記化学種を用いて不活性化される、請求項１９に記載のソーラーセル。
【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、特にソーラーセル及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、ソーラーセルは、太陽放射を電気エネルギーに変換するデバイスとして知られている。通常、ソーラーセルは、基板の表面近くにｐ−ｎ接合を形成する半導体加工技術を用いて半導体基板上に作製される。基板表面に入射する太陽放射は、基板の大部分に電子と正孔の対を形成する。電子と正孔の対は、基板内のｐドープ及びｎドープ領域に移動し、これによってこれらのドープ領域間に電圧差が生じる。ドープ領域は、ソーラーセル上の金属コンタクトに結合されて、セルから、セルに結合された外部回路に電流を導く。放射変換効率は、ソーラーセルの発電能力に直接関係するので、ソーラーセルの重要な特性である。
【０００３】
図１は、典型的な均一エミッタ型ソーラーセル構造１００の断面図である。図１に示すように、ｎ型シリコン基板１０１上に高ドープｐ＋型シリコンエミッタ１０２が形成されている。エミッタ１０２上には、金属グリッド線１０４などの金属グリッド線が形成される。エミッタ１０２のグリッド線間の部分には、反射防止膜（「ＡＲ」）１０３が堆積される。エミッタ１０２などの従来の均一なエミッタは、グリッドコンタクトの下部及びグリッドコンタクト間に一様なドーピングプロファイルを有する。グリッド線とのオーミックコンタクト(ohmic contact)を形成し、典型的には開路電圧と短絡電流との積に対する実際の最大取得可能電力の比率として定められる高曲線因子を得るために、均一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、一般に少なくとも１０20ｃｍ-3である。
【０００４】
エミッタ表面における高濃度の活性ドーパントは、高い表面再結合速度をもたらす。高い表面再結合速度は、ソーラーセルの変換効率を直接制限する開路電圧（Ｖｏｃ）及び短絡電流（Ｊｓｃ）を制限する。
【０００５】
均一なエミッタによって生じる制限を避けるために、選択エミッタが使用される。選択エミッタは、グリッド線の下部に高ドーパント濃度を有し、グリッド線間に低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又は３以上の処理ステップを必要とする。
【０００６】
１つの選択エミッタ技術は、低ドープＳｉエミッタから開始する。次に、低ドープＳｉエミッタのグリッド線を配置する領域に、マスクを通じて高ドープシリコンペーストを選択的に塗布する。その後、高ドープシリコンペースト領域上にグリッド線を形成する。
【０００７】
別の選択エミッタ技術は、高ドープＳｉエミッタから開始する。高ドープエミッタ上にハードマスクを堆積させる。ハードマスクを通じて高ドープＳｉエミッタの一部をエッチバックし、Ｓｉエミッタのグリッド線間の部分のドーピングを減少させる。その後、エミッタのエッチングされていない高ドープ領域上にグリッド線を堆積させる。
【０００８】
別の選択エミッタ技術は、少なくとも２つの別個のイオン注入ステップを用いて、グリッド線の下部の高ドープのエミッタと、グリッド線間の低ドープのエミッタとを形成する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
従来の選択エミッタ技術は、全て複雑な配向処理を必要とし、一般に低スループットである。これらの技術を用いて行われる表面ドーピングでは、１００Ω／ｓｑを超える高シート抵抗が生じる。このような高シート抵抗は、多くの電力損失を引き起こすので、従来の選択エミッタは、均一なエミッタよりも最大５０％多くのグリッド線を必要とする。通常、グリッドの金属被覆法は銀を含むので、この要件は非常に高価である。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
ソーラーセルの製造方法及び装置の例示的な実施形態について説明する。ある実施形態では、ソーラーセルの領域の第１の部分にパッシベーション層を堆積させる。その領域の第２の部分にグリッド線を堆積させる。パッシベーション層を第１の温度でアニーリングしてパッシベーション層から化学種を追い出し、ソーラーセルの領域の第１の部分のドーパントの電気的活性を不活性化させる。ある実施形態では、活性ドーピング濃度を有意に変化させるのに十分な量の化学種が第２の部分に到達するのを防ぐ。
【００１１】
ある実施形態では、ソーラーセルの領域の第１の部分にパッシベーション層を堆積させる。その領域の第２の部分にグリッド線を堆積させる。パッシベーション層を第１の温度でアニーリングしてパッシベーション層から化学種を追い出し、ソーラーセルの領域の第１の部分のドーパントの電気的活性を不活性化させる。第１の部分のドーパントをパッシベーション層からの化学種と反応させることにより、第１の部分のドーパントの電気的活性を不活性化させて電気的に不活性な複合体を形成する。
【００１２】
ある実施形態では、ソーラーセルの領域の第１の部分にパッシベーション層を堆積させる。その領域の第２の部分にグリッド線を堆積させる。パッシベーション層を第１の温度でアニーリングしてパッシベーション層から化学種を追い出し、ソーラーセルの領域の第１の部分のドーパントの電気的活性を不活性化させる。パッシベーション層は、窒化シリコン、酸化シリコン、酸化アルミニウム、１又は２以上のスピンオングラス、又はこれらのいずれかの組み合わせであり、化学種は、原子状水素(atomic hydrogen)、重水素、リチウム、銅、又はこれらのいずれかの組み合わせを含む。
【００１３】
ある実施形態では、ソーラーセルの領域の第１の部分にパッシベーション層を堆積させる。その領域の第２の部分にグリッド線を堆積させる。パッシベーション層を第１の温度でアニーリングしてパッシベーション層から化学種を追い出し、ソーラーセルの領域の第１の部分のドーパントの電気的活性を不活性化させる。パッシベーション層は、ＳｉxＨyＮzを含み、ｙは、約１重量％〜約７０重量％である。ある実施形態では、パッシベーション層が、シリコン、窒素、酸素及び水素のいずれかの組み合わせを含む。
【００１４】
ある実施形態では、ソーラーセルの領域の第１の部分にパッシベーション層を堆積させる。その領域の第２の部分にグリッド線を堆積させる。パッシベーション層を第１の温度でアニーリングしてパッシベーション層から化学種を追い出し、ソーラーセルの領域の第１の部分のドーパントの電気的活性を不活性化させる。第１の温度は、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じるように調整される。
【００１５】
ある実施形態では、ソーラーセルの領域の第１の部分にパッシベーション層を堆積させる。その領域の第２の部分にグリッド線を堆積させる。パッシベーション層を第１の温度でアニーリングしてパッシベーション層から化学種を追い出し、ソーラーセルの領域の第１の部分のドーパントの電気的活性を不活性化させる。ソーラーセルにバイアス電圧（例えば、定常状態電圧、パルスバイアス、又はこれらの両方）を付与して、ソーラーセルの領域の第１の部分のドーパントの電気的活性の不活性化(deactivating)を制御する。ある実施形態では、ソーラーセルに付与するバイアス電圧を調整して、パッシベーション層、ソーラーセルの領域の第１の部分、又はこれらの両方への化学種の侵入深さを制御する。ある実施形態では、温度、化学種の濃度、又はこれらの両方を調整して、ソーラーセルの領域の第１の部分のドーパントの電気的活性の不活性化を制御する。
【００１６】
ある実施形態では、ソーラーセルの領域の第１の部分にパッシベーション層を堆積させる。その領域の第２の部分にグリッド線を堆積させる。パッシベーション層を第１の温度でアニーリングしてパッシベーション層から化学種を追い出し、ソーラーセルの領域の第１の部分のドーパントの電気的活性を不活性化させる。第１の温度は、約８５℃〜約４００℃である。ある実施形態では、第１の温度が、約−１００℃〜約＋１０００℃である。ある実施形態では、パッシベーション層を第１の時間にわたって第１の温度でアニーリングして、ソーラーセルの領域の第１の部分内に化学種を追いやる。ある実施形態では、パッシベーション層を第２の時間にわたって第１の温度でアニーリングして、ソーラーセルの領域の第１の部分のドーパントの電気的活性を不活性化させる。ある実施形態では、第１の時間における第１の温度が、第２の時間における第１の温度よりも高い。ある実施形態では、第１の時間が第２の時間よりも短い。ある実施形態では、第１の時間における第１の温度が、第２の時間における第１の温度よりも低い。ある実施形態では、第１の時間が第２の時間よりも長い。
【００１７】
ある実施形態では、ソーラーセルの領域の第１の部分にパッシベーション層を堆積させる。その領域の第２の部分にグリッド線を堆積させる。パッシベーション層を第１の温度でアニーリングしてパッシベーション層から化学種を追い出し、ソーラーセルの領域の第１の部分のドーパントの電気的活性を不活性化させる。パッシベーション層の厚さは、約１ナノメートル（「ｎｍ」）〜約５００ｎｍである。
【００１８】
ある実施形態では、ソーラーセルの領域の第１の部分にパッシベーション層を堆積させる。その領域の第２の部分にグリッド線を堆積させる。パッシベーション層を第１の温度でアニーリングしてパッシベーション層から化学種を追い出し、ソーラーセルの領域の第１の部分のドーパントの電気的活性を不活性化させる。グリッド線を第１の温度よりも高い第２の温度でアニーリングして、第２の領域に電気コンタクトを形成する。
【００１９】
ある実施形態では、ソーラーセルの領域の第１の部分にパッシベーション層を堆積させる。その領域の第２の部分にグリッド線を堆積させる。パッシベーション層を第１の温度でアニーリングしてパッシベーション層から化学種を追い出し、ソーラーセルの領域の第１の部分のドーパントの電気的活性を不活性化させる。ある実施形態では、この領域が、ソーラーセル基板上に形成されたエミッタである。
【００２０】
ある実施形態では、ソーラーセルの領域の第１の部分にパッシベーション層を堆積させる。その領域の第２の部分にグリッド線を堆積させる。パッシベーション層を第１の温度でアニーリングしてパッシベーション層から化学種を追い出し、ソーラーセルの領域の第１の部分のドーパントの電気的活性を不活性化させる。ある実施形態では、この領域が、ソーラーセルの裏面電界である。
【００２１】
ある実施形態では、ソーラーセルの領域の第１の部分にパッシベーション層を堆積させる。その領域の第２の部分にグリッド線を堆積させる。パッシベーション層を第１の温度でアニーリングしてパッシベーション層から化学種を追い出し、ソーラーセルの領域の第１の部分のドーパントの電気的活性を不活性化させる。ある実施形態では、パッシベーション層が、反射防止膜として機能する。
【００２２】
ある実施形態では、ソーラーセルの領域の第１の部分にパッシベーション層を堆積させる。その領域の第２の部分にグリッド線を堆積させる。パッシベーション層を第１の温度でアニーリングしてパッシベーション層から化学種を追い出し、ソーラーセルの領域の第１の部分のドーパントの電気的活性を不活性化させる。ソーラーセルの領域の第２の部分のドーパントは、電気的活性状態に保たれる。ソーラーセルの領域は、ｐ型の導電性を有する。
【００２３】
ある実施形態では、ソーラーセルの領域の第１の部分にパッシベーション層を堆積させる。その領域の第２の部分にグリッド線を堆積させる。パッシベーション層を第１の温度でアニーリングしてパッシベーション層から化学種を追い出し、ソーラーセルの領域の第１の部分のドーパントの電気的活性を不活性化させる。ソーラーセルの領域の第２の部分のドーパントは、電気的活性状態に保たれる。ソーラーセルの領域は、ｎ型の導電性を有する。
【００２４】
ある実施形態では、ソーラーセルの領域の第１の部分にパッシベーション層を堆積させる。その領域の第２の部分にグリッド線を堆積させる。パッシベーション層を第１の温度でアニーリングしてパッシベーション層から化学種を追い出し、ソーラーセルの領域の第１の部分のドーパントの電気的活性を不活性化させる。ソーラーセルの領域の第２の部分のドーパントは、電気的活性状態に保たれる。グリッド線は導電性である。
【００２５】
ある実施形態では、ソーラーセルの領域の第１の部分にパッシベーション層を堆積させる。その領域の第２の部分にグリッド線を堆積させる。パッシベーション層を第１の温度でアニーリングしてパッシベーション層から化学種を追い出し、ソーラーセルの領域の第１の部分のドーパントの電気的活性を不活性化させる。ソーラーセルの領域の第２の部分のドーパントは、電気的活性状態に保たれる。パッシベーション層のアニーリング時間、パッシベーション層のアニーリング温度、又はこれらの両方を調整して、ソーラーセルの領域の第１の部分のドーパントの電気的活性の不活性化を制御する。
【００２６】
ある実施形態では、ソーラーセルの領域の第１の部分にパッシベーション層を堆積させる。その領域の第２の部分にグリッド線を堆積させる。パッシベーション層を第１の温度でアニーリングしてパッシベーション層から化学種を追い出し、ソーラーセルの領域の第１の部分のドーパントの電気的活性を不活性化させる。ソーラーセルの領域の第２の部分のドーパントは、電気的活性状態に保たれる。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）のうちの少なくとも１つである。ある実施形態では、ドーパントが水素である。
【００２７】
ある実施形態では、ソーラーセルの領域の第１の部分にパッシベーション層を堆積させる。その領域の第２の部分にグリッド線を堆積させる。パッシベーション層を第１の温度でアニーリングしてパッシベーション層から化学種を追い出し、ソーラーセルの領域の第１の部分のドーパントの電気的活性を不活性化させる。ソーラーセルの領域の第２の部分のドーパントは、電気的活性状態に保たれる。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。ある実施形態では、ドーパントが水素である。
【００２８】
ある実施形態では、ソーラーセルの領域の第１の部分にパッシベーション層を堆積させる。その領域の第２の部分にグリッド線を堆積させる。パッシベーション層を第１の温度でアニーリングしてパッシベーション層から化学種を追い出し、ソーラーセルの領域の第１の部分のドーパントの電気的活性を不活性化させる。ソーラーセルの領域の第２の部分のドーパントは、電気的活性状態に保たれる。パッシベーション層は、化学種が第２の部分のドーパントを不活性化するのを防ぐマスクとして機能するグリッド線上に堆積される。
【００２９】
ある実施形態では、ソーラーセルの領域の第１の部分にパッシベーション層を堆積させる。その領域の第２の部分にグリッド線を堆積させる。パッシベーション層を第１の温度でアニーリングしてパッシベーション層から化学種を追い出し、ソーラーセルの領域の第１の部分のドーパントの電気的活性を不活性化させる。ソーラーセルの領域の第２の部分のドーパントは、電気的活性状態に保たれる。グリッド線は、ソーラーセルの領域の第２の部分のパッシベーション層を覆って、エッチング液を含む金属ペーストを配置するステップと、その領域に至るまでエッチング液によってパッシベーション層をエッチングして、領域の第２の部分に直接接触するように金属ペーストを配置するステップとを含むスクリーン印刷法によって領域の第２の部分に堆積される。
【００３０】
ある実施形態では、ソーラーセルの領域の第１の部分にパッシベーション層を堆積させる。ソーラーセルの領域は、第１の部分及び第２の部分を含む。第２の部分を覆ってグリッド線を堆積させる。グリッド線をアニーリングして、第２の部分に電気コンタクトを形成する。パッシベーション層をアニーリングしてパッシベーション層から化学種を追い出し、第１の部分のドーパントの電気的活性を不活性化させる。
【００３１】
ある実施形態では、ソーラーセルの領域にパッシベーション層を堆積させる。ソーラーセルの領域は、第１の部分及び第２の部分を含む。第２の部分を覆ってグリッド線を堆積させる。グリッド線をアニーリングして、第２の部分に電気コンタクトを形成する。パッシベーション層をアニーリングしてパッシベーション層から化学種を追い出し、第１の部分のドーパントの電気的活性を不活性化させる。第２の部分のドーパントの電気的活性は、実質的に不活性化することが防がれる。ある実施形態では、ソーラーセルの領域にパッシベーション層を堆積させる。ソーラーセルの領域は、第１の部分及び第２の部分を含む。第２の部分を覆ってグリッド線を堆積させる。グリッド線をアニーリングして、第２の部分に電気コンタクトを形成する。パッシベーション層をアニーリングしてパッシベーション層から化学種を追い出し、第１の部分のドーパントの電気的活性を不活性化させる。第２の部分のドーパントの電気的活性は、実質的に不活性化することが防がれる。グリッド線のアニーリングは、パッシベーション層のアニーリング温度よりも高い温度で行われる。
【００３２】
ある実施形態では、ソーラーセルの領域にパッシベーション層を堆積させる。ソーラーセルの領域は、第１の部分及び第２の部分を含む。第２の部分を覆ってグリッド線を堆積させる。グリッド線をアニーリングして、第２の部分に電気コンタクトを形成する。パッシベーション層をアニーリングしてパッシベーション層から化学種を追い出し、第１の部分のドーパントの電気的活性を不活性化させる。第２の部分のドーパントの電気的活性は、実質的に不活性化することが防がれる。第１の部分のドーパントをパッシベーション層からの化学種と反応させることにより、第１の部分のドーパントの電気的活性を不活性化させて電気的に不活性な複合体を形成する。
【００３３】
ある実施形態では、ソーラーセルの領域にパッシベーション層を堆積させる。ソーラーセルの領域は、第１の部分及び第２の部分を含む。第２の部分を覆ってグリッド線を堆積させる。グリッド線をアニーリングして、第２の部分に電気コンタクトを形成する。パッシベーション層をアニーリングしてパッシベーション層から化学種を追い出し、第１の部分のドーパントの電気的活性を不活性化させる。第２の部分のドーパントの電気的活性は、実質的に不活性化することが防がれる。パッシベーション層は、窒化シリコン、酸化シリコン、酸化アルミニウム、１又は２以上のスピンオングラス、又はこれらのいずれかの組み合わせを含み、化学種は、水素、重水素、リチウム、銅、又はこれらのいずれかの組み合わせを含む。ある実施形態では、パッシベーション層が、表面パッシベーション層、電界効果パッシベーション層、反射防止層、又はこれらの組み合わせである。
【００３４】
ある実施形態では、ソーラーセルの領域にパッシベーション層を堆積させる。ソーラーセルの領域は、第１の部分及び第２の部分を含む。第２の部分を覆ってグリッド線を堆積させる。グリッド線をアニーリングして、第２の部分に電気コンタクトを形成する。パッシベーション層をアニーリングしてパッシベーション層から化学種を追い出し、第１の部分のドーパントの電気的活性を不活性化させる。第２の部分のドーパントの電気的活性は、実質的に不活性化することが防がれる。ドーパントプロファイルは、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。
【００３５】
ある実施形態では、ソーラーセルの領域にパッシベーション層を堆積させる。ソーラーセルの領域は、第１の部分及び第２の部分を含む。第２の部分を覆ってグリッド線を堆積させる。グリッド線をアニーリングして、第２の部分に電気コンタクトを形成する。パッシベーション層をアニーリングしてパッシベーション層から化学種を追い出し、第１の部分のドーパントの電気的活性を不活性化させる。第２の部分のドーパントの電気的活性は、実質的に不活性化することが防がれる。ソーラーセルにバイアス電圧を付与して、第１の部分のドーパントの電気的活性の不活性化を制御する。さらに具体的な実施形態では、ソーラーセルにわたってバイアス電圧を付与して、第１の部分のドーパントの電気的活性の不活性化を制御する。
【００３６】
ある実施形態では、ソーラーセルの領域にパッシベーション層を堆積させる。ソーラーセルの領域は、第１の部分及び第２の部分を含む。第２の部分を覆ってグリッド線を堆積させる。グリッド線をアニーリングして、第２の部分に電気コンタクトを形成する。パッシベーション層をアニーリングしてパッシベーション層から化学種を追い出し、第１の部分のドーパントの電気的活性を不活性化させる。第２の部分のドーパントの電気的活性は、実質的に不活性化することが防がれる。パッシベーション層の厚さは、約１ナノメートル〜約５００ナノメートルである。
【００３７】
ある実施形態では、ソーラーセルの領域にパッシベーション層を堆積させる。ソーラーセルの領域は、第１の部分及び第２の部分を含む。第２の部分を覆ってグリッド線を堆積させる。グリッド線をアニーリングして、第２の部分に電気コンタクトを形成する。パッシベーション層をアニーリングしてパッシベーション層から化学種を追い出し、第１の部分のドーパントの電気的活性を不活性化させる。第２の部分のドーパントの電気的活性は、実質的に不活性化することが防がれる。この領域は、ソーラーセル基板上に形成されたエミッタである。
【００３８】
ある実施形態では、ソーラーセルの領域にパッシベーション層を堆積させる。ソーラーセルの領域は、第１の部分及び第２の部分を含む。第２の部分を覆ってグリッド線を堆積させる。グリッド線をアニーリングして、第２の部分に電気コンタクトを形成する。パッシベーション層をアニーリングしてパッシベーション層から化学種を追い出し、第１の部分のドーパントの電気的活性を不活性化させる。第２の部分のドーパントの電気的活性は、実質的に不活性化することが防がれる。この領域は、ソーラーセルの裏面電界である。
【００３９】
ある実施形態では、ソーラーセルの領域にパッシベーション層を堆積させる。ソーラーセルの領域は、第１の部分及び第２の部分を含む。第２の部分を覆ってグリッド線を堆積させる。グリッド線をアニーリングして、第２の部分に電気コンタクトを形成する。パッシベーション層をアニーリングしてパッシベーション層から化学種を追い出し、第１の部分のドーパントの電気的活性を不活性化させる。第２の部分のドーパントの電気的活性は、実質的に不活性化することが防がれる。この領域は、ｐ型の導電性を有する。
【００４０】
ある実施形態では、ソーラーセルの領域にパッシベーション層を堆積させる。ソーラーセルの領域は、第１の部分及び第２の部分を含む。第２の部分を覆ってグリッド線を堆積させる。グリッド線をアニーリングして、第２の部分に電気コンタクトを形成する。パッシベーション層をアニーリングしてパッシベーション層から化学種を追い出し、第１の部分のドーパントの電気的活性を不活性化させる。第２の部分のドーパントの電気的活性は、実質的に不活性化することが防がれる。この領域は、ｎ型の導電性を有する。
【００４１】
ある実施形態では、ソーラーセルの領域にパッシベーション層を堆積させる。ソーラーセルの領域は、第１の部分及び第２の部分を含む。第２の部分を覆ってグリッド線を堆積させる。グリッド線をアニーリングして、第２の部分に電気コンタクトを形成する。パッシベーション層をアニーリングしてパッシベーション層から化学種を追い出し、第１の部分のドーパントの電気的活性を不活性化させる。第２の部分のドーパントの電気的活性は、実質的に不活性化することが防がれる。パッシベーション層のアニーリング時間、パッシベーション層のアニーリング温度、又はこれらの両方を調整して、第１の部分のドーパントの電気的活性の不活性化を制御する。ある実施形態では、パッシベーション層における化学種の濃度、反射防止膜における化学種の濃度、ソーラーセルの領域の第１の部分における化学種の濃度、又はこれらの組み合わせを調整して、第１の部分のドーパントの電気的活性の不活性化を制御する。
【００４２】
ある実施形態では、ソーラーセルの領域にパッシベーション層を堆積させる。ソーラーセルの領域は、第１の部分及び第２の部分を含む。第２の部分を覆ってグリッド線を堆積させる。グリッド線をアニーリングして、第２の部分に電気コンタクトを形成する。パッシベーション層をアニーリングしてパッシベーション層から化学種を追い出し、第１の部分のドーパントの電気的活性を不活性化させる。第２の部分のドーパントの電気的活性は、実質的に不活性化することが防がれる。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）のうちの少なくとも１つである。ある実施形態では、ドーパントが水素である。
【００４３】
ある実施形態では、ソーラーセルの領域にパッシベーション層を堆積させる。ソーラーセルの領域は、第１の部分及び第２の部分を含む。第２の部分を覆ってグリッド線を堆積させる。グリッド線をアニーリングして、第２の部分に電気コンタクトを形成する。パッシベーション層をアニーリングしてパッシベーション層から化学種を追い出し、第１の部分のドーパントの電気的活性を不活性化させる。第２の部分のドーパントの電気的活性は、実質的に不活性化することが防がれる。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。ある実施形態では、ドーパントが水素である。
【００４４】
ある実施形態では、チャンバ(chamber)内に配置されたソーラーセルの領域の第１の部分に化学種を供給する。ソーラーセルの領域の第１の部分にパッシベーション層を堆積させる。その領域の第２の部分を覆ってグリッド線を堆積させる。グリッド線をマスクとして用いて化学種に曝すことにより、第１の部分のドーパントの電気的活性を不活性化させる。ソーラーセルの領域の第２の部分のドーパントは、電気的活性状態に保たれる。化学種からは原子が生成される。領域の第１の部分のドーパントを原子に曝す。ソーラーセルにバイアス電圧を付与して、ソーラーセルの領域の第１の部分のドーパントの電気的活性の不活性化を制御する。
【００４５】
ある実施形態では、ソーラーセルが、基板上に形成された第１の領域を含み、第１の領域は、第１の部分及び第２の部分を含む。第２の部分に第１のグリッド線を堆積させる。第１の部分及び第１のグリッド線上にパッシベーション層を堆積させる。ソーラーセルの領域の第１の部分において、第１のドーパントの一部の電気的活性を不活性化させる。
【００４６】
ある実施形態では、ソーラーセルが、基板上に形成された第１の領域を含み、第１の領域は、第１の部分及び第２の部分を含む。第２の部分に第１のグリッド線を堆積させる。第１の部分及び第１のグリッド線上にパッシベーション層を堆積させる。ソーラーセルの領域の第１の部分において、第１のドーパントの一部の電気的活性を不活性化させる。第１のドーパントの一部は、パッシベーション層からの化学種と結合し、電気的に不活性である。
【００４７】
ある実施形態では、ソーラーセルが、基板上に形成された第１の領域を含み、第１の領域は、第１の部分及び第２の部分を含む。第２の部分に第１のグリッド線を堆積させる。第１の部分及び第１のグリッド線上にパッシベーション層を堆積させる。ソーラーセルの領域の第１の部分において、第１のドーパントの一部の電気的活性を不活性化させる。パッシベーション層は、窒化シリコン、酸化シリコン、酸化アルミニウム、スピンオングラス、又はこれらのいずれかの組み合わせであり、化学種は、原子状水素、重水素、リチウム、銅、又はこれらのいずれかの組み合わせを含む。
【００４８】
ある実施形態では、ソーラーセルが、基板上に形成された第１の領域を含み、第１の領域は、第１の部分及び第２の部分を含む。第２の部分に第１のグリッド線を堆積させる。第１の部分及び第１のグリッド線上にパッシベーション層を堆積させる。ソーラーセルの領域の第１の部分において、第１のドーパントの一部の電気的活性を不活性化させる。パッシベーション層は、ＳｉxＨyＮzを含み、ｙは、約１重量％〜約７０重量％である。
【００４９】
ある実施形態では、ソーラーセルが、基板上に形成された第１の領域を含み、第１の領域は、第１の部分及び第２の部分を含む。第２の部分に第１のグリッド線を堆積させる。第１の部分及び第１のグリッド線上にパッシベーション層を堆積させる。ソーラーセルの領域の第１の部分において、第１のドーパントの一部の電気的活性を不活性化させる。この領域は、ソーラーセル基板上に形成された選択エミッタである。
【００５０】
ある実施形態では、ソーラーセルが、基板上に形成された第１の領域を含み、第１の領域は、第１の部分及び第２の部分を含む。第２の部分に第１のグリッド線を堆積させる。第１の部分及び第１のグリッド線上にパッシベーション層を堆積させる。ソーラーセルの領域の第１の部分において、第１のドーパントの一部の電気的活性を不活性化させる。この領域は、ソーラーセルの裏面電界である。
【００５１】
ある実施形態では、ソーラーセルが、基板上に形成された第１の領域を含み、第１の領域は、第１の部分及び第２の部分を含む。第２の部分に第１のグリッド線を堆積させる。第１の部分及び第１のグリッド線上にパッシベーション層を堆積させる。ソーラーセルの領域の第１の部分において、第１のドーパントの一部の電気的活性を不活性化させる。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。
【００５２】
ある実施形態では、ソーラーセルが、基板上に形成された第１の領域を含み、第１の領域は、第１の部分及び第２の部分を含む。第２の部分に第１のグリッド線を堆積させる。第１の部分及び第１のグリッド線上にパッシベーション層を堆積させる。ソーラーセルの領域の第１の部分において、第１のドーパントの一部の電気的活性を不活性化させる。パッシベーション層を覆って、反射防止膜を堆積させる。
【００５３】
ある実施形態では、ソーラーセルが、基板上に形成された第１の領域を含み、第１の領域は、第１の部分及び第２の部分を含む。第２の部分に第１のグリッド線を堆積させる。第１の部分及び第１のグリッド線上にパッシベーション層を堆積させる。ソーラーセルの領域の第１の部分において、第１のドーパントの一部の電気的活性を不活性化させる。第１のドーパントは、グリッド線の下部の第１の領域の第１の部分において電気的に活性である。
【００５４】
ある実施形態では、ソーラーセルが、基板上に形成された第１の領域を含み、第１の領域は、第１の部分及び第２の部分を含む。第２の部分に第１のグリッド線を堆積させる。第１の部分及び第１のグリッド線上にパッシベーション層を堆積させる。ソーラーセルの領域の第１の部分において、第１のドーパントの一部の電気的活性を不活性化させる。この領域は、ｐ型領域である。
【００５５】
ある実施形態では、ソーラーセルが、基板上に形成された第１の領域を含み、第１の領域は、第１の部分及び第２の部分を含む。第２の部分に第１のグリッド線を堆積させる。第１の部分及び第１のグリッド線上にパッシベーション層を堆積させる。ソーラーセルの領域の第１の部分において、第１のドーパントの一部の電気的活性を不活性化させる。この領域は、ｎ型領域である。
【００５６】
ある実施形態では、ソーラーセルが、基板上に形成された第１の領域を含み、第１の領域は、第１の部分及び第２の部分を含む。第２の部分に第１のグリッド線を堆積させる。第１の部分及び第１のグリッド線上にパッシベーション層を堆積させる。ソーラーセルの領域の第１の部分において、第１のドーパントの一部の電気的活性を不活性化させる。グリッド線は、第２の領域とのオーミック様コンタクト(ohmic like contact)を形成する。
【００５７】
ある実施形態では、ソーラーセルが、基板上に形成された第１の領域を含み、第１の領域は、第１の部分及び第２の部分を含む。第２の部分に第１のグリッド線を堆積させる。第１の部分及び第１のグリッド線上にパッシベーション層を堆積させる。ソーラーセルの領域の第１の部分において、第１のドーパントの一部の電気的活性を不活性化させる。基板は、単結晶シリコン、多結晶シリコン、又はこれらの組み合わせを含む。
【００５８】
ある実施形態では、ソーラーセルが、基板上に形成された第１の領域を含み、第１の領域は、第１の部分及び第２の部分を含む。第２の部分に第１のグリッド線を堆積させる。第１の部分及び第１のグリッド線上にパッシベーション層を堆積させる。ソーラーセルの領域の第１の部分において、第１のドーパントの一部の電気的活性を不活性化させる。第１のドーパントは、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。
【００５９】
ある実施形態では、ソーラーセルが、基板上に形成された第１の領域を含み、第１の領域は、第１の部分及び第２の部分を含む。第２の部分に第１のグリッド線を堆積させる。第１の部分及び第１のグリッド線上にパッシベーション層を堆積させる。ソーラーセルの領域の第１の部分において、第１のドーパントの一部の電気的活性を不活性化させる。第１のドーパントは、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。
【００６０】
ある実施形態では、ソーラーセルが、基板の第１の側に形成された第１の領域を含み、第１の領域は、第１の部分及び第２の部分を含む。第２の部分に第１のグリッド線を堆積させる。第１の部分及び第１のグリッド線上にパッシベーション層を堆積させる。ソーラーセルの領域の第１の部分において、第１のドーパントの一部の電気的活性を不活性化させる。ソーラーセルは、基板の第２の側に、第２のドーパントを有する第２の領域を含み、第２の領域には、第２のグリッド線が隣接する。第２のグリッド線上にパッシベーション層を堆積させる。第２のグリッド線の外側のソーラーセルの第２の領域の一部において、第２のドーパントの一部の電気的活性を不活性化させる。
【００６１】
添付図面及び以下の詳細な説明から、本発明の実施形態の他の特徴が明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】典型的な均一エミッタ型ソーラーセル構造の断面図である。
【図２】本発明の一実施形態によるソーラーセルパネルの上面図である。
【図３】本発明の一実施形態によるソーラーセルパネルの一部の断面図である。
【図４】本発明の一実施形態による、グリッド線を有するソーラーセルを示す図である。
【図５Ａ】本発明の一実施形態による、部分的に製造された状態のソーラーセルの一部の断面図である。
【図５Ｂ】本発明の一実施形態による、ソーラーセルのドープ領域にパッシべーション層を堆積させた後の図５Ａと同様の図である。
【図５Ｃ】本発明の一実施形態による、ソーラーセルのドープ領域の一部にグリッド線を堆積させた後の図５Ｂと同様の図である。
【図５Ｄ】本発明の一実施形態による、グリッド線のアニーリングを示す図５Ｃと同様の図である。
【図５Ｅ】本発明の一実施形態による、ドープ領域の一部の上にグリッド線コンタクトを形成した後の図５Ｄと同様の図である。
【図５Ｆ】本発明の一実施形態による、パッシベーション層のアニーリングを示す図５Ｅと同様の図である。
【図５Ｇ】本発明の一実施形態による、パッシベーション層のアニーリング後の図５Ｆと同様の図である。
【図６Ａ】本発明の別の実施形態による、部分的に製造された状態のソーラーセルの一部の断面図である。
【図６Ｂ】本発明の別の実施形態による、パッシベーション層のアニーリングを示す図６Ａと同様の図である。
【図６Ｃ】本発明の別の実施形態による、パッシベーション層のアニーリング後の図６Ｂと同様の図である。
【図７Ａ】本発明の一実施形態による、部分的に製造された状態の両面選択エミッタ型ソーラーセルのパッシベーション層のアニーリングを示す断面図である。
【図７Ｂ】本発明の一実施形態による、パッシベーション層のアニーリング後の図７Ａと同様の図である。
【図８】本発明の一実施形態による、バイアス電圧を付与してソーラーセルの一部のドーパントを不活性化させることを示す図である。
【図９】本発明の一実施形態による、ソーラーセルの一部のドーパントを不活性化させるプラズマシステムを示す図である。
【図１０】本発明の一実施形態による、グリッド線のアニーリング前後における水素濃度の２次イオン質量分析プロファイルを示すグラフである。
【図１１】本発明の一実施形態による、ソーラーセルのドープ領域表面における不活性化後の活性ドーパント濃度の減少を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００６３】
本明細書では、ソーラーセルの製造方法及び装置について説明する。以下の説明では、本発明の実施形態を完全に理解できるように、具体的な処理フロー動作などの数多くの具体的な詳細を示す。当業者には、これらの具体的な詳細を伴わずに本発明の実施形態を実施できることが明らかであろう。その他の場合、本発明の実施形態を不必要に曖昧にしないように、半導体堆積技術などの周知の製造技術については詳細に説明しない。さらに、図示の様々な実施形態は例示的表現であり、必ずしも縮尺通りではないことが理解される。
【００６４】
ある実施形態では、ソーラーセルの領域の第１の部分にパッシベーション層を堆積させる。その領域の第２の部分にグリッド線を堆積させる。パッシベーション層を第１の温度でアニーリングしてパッシベーション層から化学種を追い出し、ソーラーセルの領域の第１の部分のドーパントの電気的活性を不活性化させる。ある実施形態では、活性ドーピング濃度を有意に変化させるのに十分な量の化学種が第２の部分に到達するのを防ぐ。パッシベーション層を熱処理してパッシベーション層から化学種を追い出すことは、ソーラーセルの領域の一部におけるドーパントの電気的活性を、別個の不活性化作業を必要とせずに原位置で不活性化させ、これによって製造作業の数及び製造コストを低減するという利点をもたらす。
【００６５】
ある実施形態では、本明細書で説明するソーラーセルの領域の一部におけるドーパントの電気的活性を不活性化させることが、消耗品をほとんど必要としない自己整合工程という１ステップで行われ、グリッド線間の選択エミッタの表面部分において、できるだけ低い電気的に活性なドーパント濃度を達成する。少なくともいくつかの実施形態では、本明細書で説明する工程を用いて製造される選択エミッタ型ソーラーセルのシート抵抗がわずかしか増加せず、必要なグリッド線が均一エミッタ型ソーラーセルと同じか又はそれよりも少ない。
【００６６】
図２は、本発明の一実施形態による、ソーラーセルパネルの上面図である。ソーラーセルパネル２００は、ソーラーセル２０２などのソーラーセルを保持するフレーム２０１を有する。ある実施形態では、ソーラーセルが、本明細書で説明する工程を用いて製造されるグリッド線と、選択エミッタ及び裏面電界（図示せず）の少なくとも一方とを有する。ある実施形態では、ソーラーセルが、シリコンなどの半導体材料又はその他の半導体材料の薄切片である半導体ウェハ又は基板上に形成される。ある実施形態では、ウェハが、ウェハ内及びウェハ上に構築されたソーラーセルの基板としての役割を果たす。
【００６７】
ある実施形態では、ソーラーセルが、以下でさらに詳細に説明するような自己整合ｐ型選択エミッタを有するｎ型ソーラーセルである。ある実施形態では、ソーラーセルが、以下でさらに詳細に説明するような、ｎ型選択エミッタ及び自己整合ｐ型裏面電界を有して両側から光を吸収するｐ型両面ソーラーセルである。
【００６８】
ソーラーセル２０２などのソーラーセルは、前面ガラスシート２０３と背面シート２０４との間に実装される。ある実施形態では、フレーム２０１が、アルミフレーム、チタンフレーム、又はその他の金属のフレームである。ある実施形態では、背面シートが、プラスチックシート、金属シート、又はこれらの組み合わせである。ある実施形態では、背面シートがガラスシートである。ある実施形態では、ソーラーセルパネルのソーラーセルが、互いに電気的に接続されて所望の電圧を生じる。通常、前面ガラスシートは、例えば風に煽られたデブリ、雨、霰などによる摩耗及び衝撃から半導体ウェハを保護しながら光を通過させるように強化ガラス製である。ある実施形態では、さらなる電圧を生じるようにソーラーセルが直列に接続される。ある実施形態では、１つのソーラーセルの前面が、ワイヤ、ワイヤリボン又はこれらの両方によって隣接セルの背面に直列に接続される。ある実施形態では、直列に接続された一連のセルが単独で操作される。ある実施形態では、高電流を生じるようにソーラーセルが並列に接続される。ある実施形態では、太陽光発電エネルギーを実用的に使用するために、インバータを用いて送電網（送電網接続型光起電力システム）に電気を供給する。独立型システムでは、バッテリを用いて、直ぐに必要でないエネルギーを蓄える。ソーラーパネルを用いて、ポータブル装置の給電又は再充電を行うこともできる。ある実施形態では、パネル内のソーラーセルが、フラットワイヤ、金属リボン、又はこれらの両方によって電気的に相互接続される。
【００６９】
図３は、本発明の一実施形態による、ソーラーセルパネル３００の一部の断面図３００である。ある実施形態では、図３００が、図２に示すようなパネル２００の一部を示す。図３に示すように、前面ガラスシート３０３と背面シート３０４との間に配置されたソーラーセル３０２を含むスタックを金属フレーム３０１が取り囲む。ある実施形態では、ソーラーセルが、本明細書で説明する工程を用いて製造されるグリッド線と、選択エミッタ及び裏面電界（図示せず）の少なくとも一方とを有する。ソーラーセル３０２の前面と前面ガラスシート３０３との間には、封止材３０５が配置される。ソーラーセル３０２の背面と背面シート３０４との間には、封止材３０６が配置される。ある実施形態では、封止材３０５及び３０６の各々がポリマー封止材である。
【００７０】
図４は、本発明の一実施形態による、グリッド線を有するソーラーセル４００を示す図である。このソーラーセルは、図２及び図３に示すソーラーセル２０２及び３０２の一方とすることができる。ある実施形態では、図４００が、ソーラーセルの上面図である。ある実施形態では、図４００が、ソーラーセルの底面図である。ソーラーセルは、グリッド線４０３などのグリッド線と、ソーラーセルの基板４０１の表面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、ソーラーセルの一部４０８の拡大図である。ある実施形態では、グリッド線及びバスバーが、銀、銅、他の金属、他のいずれか導電性材料、又はこれらの組み合わせを含む導電線である。
【００７１】
グリッド線は、ソーラーセルの部分から電流、電圧又はこれらの両方を収集するために使用される。グリッド線は、バスバーに接続される。通常、バスバーは、複数のソーラーセルから電流、電圧又はこれらの両方を収集するために使用される。ある実施形態では、グリッド線間の間隔４０５が、約１．８ミリメートル（「ｍｍ」）よりも大きい。ある実施形態では、グリッド線間の間隔が、約１．５ｍｍ〜約２５ｍｍである。さらに具体的な実施形態では、グリッド線間の間隔が約１．９ｍｍである。ある実施形態では、グリッド線の幅４０６が、約８０ミクロン（「μｍ」）〜約１００μｍである。ある実施形態では、バスバーの幅４０７が、約１．５ｍｍ〜約４ｍｍである。さらに具体的な実施形態では、バスバーの幅４０７が約２ミリメートルである。ある実施形態では、６インチのソーラーセル半導体基板又はウェハ上に、約８０本〜約９０本のグリッド線が形成される。ある実施形態では、ソーラーセル基板上のグリッド線の密度が、１インチ当たり約１３グリッド線以下である。他の実施形態では、ソーラーセル基板上のグリッド線の密度が、１インチ当たり約１０グリッド線未満である。ある実施形態では、ソーラーセル基板が、例えば、単結晶シリコン、多結晶シリコン、アモルファスシリコン、テルル化カドミウム、セレン化／硫化銅インジウム、砒化ガリウム、その他の半導体、又はこれらの組み合わせなどの半導体である。ある実施形態では、ソーラーセル基板が、例えば、支持基板上に堆積されたアモルファスシリコン、テルル化カドミウム、セレン化銅インジウムガリウム、砒化ガリウム又はその他の半導体薄膜などの薄膜を含む。ある実施形態では、ソーラーセル基板が、少なくとも部分的にトップダウン式アルミニウム誘起結晶化法（ＴＡＩＣ）を用いて製造される。ある実施形態では、ソーラーセル基板が、例えば、染料、ポリマー又はこれらの組み合わせなどの有機材料を含む。
【００７２】
ある実施形態では、半導体基板の表面上に、細い導電グリッド線及び幅広のバスバーが金属ペーストを用いてスクリーン印刷される。ある実施形態では、金属ペーストが、銀、銅ペースト、他の金属、他の導電性材料、又はこれらの組み合わせを含む。ある実施形態では、金属ペーストが銀ペーストである。ある実施形態では、ソーラーセル基板が、その前面及び背面にグリッドパターンのコンタクトを有する。ある実施形態では、ソーラーセル基板が、その前面にグリッドパターンを有し、背面に全域金属コンタクト（図示せず）を有する。通常、全域金属コンタクトは、基板の後側全体を覆う。ある実施形態では、全域背面コンタクトが、例えばアルミニウムなどの金属ペースト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、その後にペーストを数百℃でアニーリングして、シリコンとの間にオーミック様コンタクトの形の金属電極を形成する。金属コンタクトの形成後、ソーラーセルは、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に示すソーラーセルパネルなどのモジュール又はソーラーパネルに組み立てられる。
【００７３】
導電グリッド線及びバスバーは、電子デバイス製造の当業者に周知の導電線堆積法の１つを用いてソーラーセル基板上に堆積させることができる。
【００７４】
図５Ａは、本発明の一実施形態による、部分的に製造された状態のソーラーセルの一部の断面図である。図５００は、図２〜図４に示すソーラーセルのうちの１つを表すことができる。図５００は、図４に示す軸Ａ−Ａに沿ったソーラーセルの一部４１０を表すことができる。基板５０１上に、ドープ領域５０２が形成される。通常、ソーラーセルのタイプは、基板（「ベース」）のタイプによって定められる。ある実施形態では、基板５０１が、例えば、単結晶シリコン、多結晶シリコン、アモルファスシリコン、テルル化カドミウム、セレン化／硫化銅インジウム、砒化ガリウム、他の半導体、又はこれらの組み合わせなどの半導体である。
【００７５】
領域５０２は、ドーパントを有する。ドーパントは、ドーパント粒子５０８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。この電気的に活性なドーパント粒子は、実施形態に応じて、電子、正孔、原子、イオン、又は他のいずれか電気的に活性なドーパント粒子である。ある実施形態では、領域５０２の厚さが、約０．００１μｍ〜約２μｍである。ある実施形態では、ドープ領域５０２が、ｐ型の導電性を有する。ある実施形態では、ドープ領域５０２が、ｎ型の導電性を有する。ある実施形態では、ドープ領域５０２のドーパントが、ホウ素（Ｂ）、アルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）、インジウム（Ｉｎ）、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。ある実施形態では、ドープ領域５０２のドーパントが、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。ある実施形態では、ドープ領域５０２のドーパントが、置換型ドーパントとして機能する水素である。
【００７６】
ある実施形態では、ドープ領域５０２が、ソーラーセルの選択エミッタである。ある実施形態では、ドープ領域５０２が、基板５０１とは異なる導電型を有する。例えば、基板がｎ型の導電性を有する場合、ドープ領域はｐ型の導電性を有する。基板がｐ型の導電性を有する場合、ドープ領域はｎ型の導電性を有する。ある実施形態では、ベース領域がｎ型シリコン基板であり、ドープ領域は、ｐ型の導電性をもたらすように、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）、及び他のアクセプタドーパント、又はこれらの組み合わせなどのｐ型ドーパントを有する。ある実施形態では、ベース領域がｐ型シリコン基板であり、ドープ領域は、ｎ型の導電性をもたらすように、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、又はこれらの組み合わせなどのｎ型ドーパントを有する。ある実施形態では、ドープ領域が、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。ある実施形態では、ドープ領域が、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。ある実施形態では、ドープ領域が、リンケイ酸ガラス（「ＰＳＧ」）、ホウケイ酸ガラス（「ＢＳＧ」）又はこれらのいずれかの組み合わせを含む。ある実施形態では、ドープ領域の表面上に拡散の結果としてＰＳＧ、ＢＳＧ、又はこれらのいずれかの組み合わせが形成され、後で工程中に除去されるパッシベーション層として機能する。
【００７７】
ある実施形態では、ドープ領域５０２が、ソーラーセルの裏面電界である。ある実施形態では、このドープ領域が、基板と同じ導電型を有する。例えば、基板がｐ型の導電性を有する場合、ドープ領域もｐ型の導電性を有する。ある実施形態では、ｐ型シリコン基板上のドープ領域が、ｐ型の導電性をもたらすように、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、又はこれらの組み合わせなどのｐ型ドーパントを有する。基板がｎ型の導電性を有する場合、ドープ領域もｎ型の導電性を有する。ある実施形態では、ｎ型シリコン基板上のドープ領域が、ｎ型の導電性をもたらすように、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、又はこれらの組み合わせなどのｎ型ドーパントを有する。
【００７８】
ある実施形態では、ドープ領域が、拡散、イオン注入、又は電子デバイス製造の当業者に周知の他のいずれかの技術によって基板にドーパントを導入することによって形成される。ある実施形態では、ドープ領域が、電子デバイス製造の当業者に周知のエピタキシャル技術の１つによって形成される。
【００７９】
図５Ｂは、本発明の一実施形態による、ソーラーセルのドープ領域上にパッシベーション層を堆積させた後の図５Ａと同様の図５１０である。ドープ領域５０２上には、キャリア（電子及び／又は正孔）のための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５０３が堆積される。ある実施形態では、以下でさらに詳細に説明するように、パッシベーション層を堆積させて、ドープ領域５０２の一部におけるドーパントの一部を不活性化させる。以下でさらに詳細に説明するように、パッシベーション層５０３は、ドーパント領域５０２のドーパント粒子と反応して電気的に不活性な複合体を形成する化学種５０５などの化学種を含む。ある実施形態では、化学種５０５が、パッシベーション層５０３とドープ領域５０２との間の界面５２５に形成される。ある実施形態では、化学種５０５が、原子及び二原子（例えば、原子状水素、重水素、リチウム、銅、又はその他の原子）を含む。
【００８０】
ある実施形態では、化学種５０５を含むパッシベーション層が、水素に富んだ窒化シリコンである。ある実施形態では、化学種５０５を含むパッシベーション層が、水素に富んだ酸化シリコンである。ある実施形態では、化学種５０５を含むパッシベーション層が、水素に富んだ酸化アルミニウムである。ある実施形態では、化学種５０５を含むパッシベーション層が、窒化シリコン、酸化シリコン、酸化アルミニウム、又はこれらのいずれかの組み合わせを含む。ある実施形態では、パッシベーション層がＳｉxＨyＮzを含み、ｙは、約１重量％〜約７０重量％である。ある実施形態では、パッシベーション層が、シリコン、窒素、酸素及び水素のいずれかの組み合わせを含む。ある実施形態では、窒化シリコン処理により、水素を含む化学種が界面５２５に形成される。ある実施形態では、窒化シリコンの堆積前にシランとアンモニアを化学反応させることにより、界面５２５に水素化学種が形成される。ある実施形態では、シリコンのドープ領域に窒化シリコンのパッシベーション層を堆積させることにより、シリコンのドープ領域及び窒化シリコンのパッシベーション層に水素が導入される。ある実施形態では、シリコンのドープ領域に窒化シリコンのパッシベーション層を堆積させることにより、窒化シリコンのパッシベーション層に、シリコンのドープ領域よりも多くの水素が導入される。ある実施形態では、基板５０１上のドープ領域５０２全体にバイアス電圧（例えば、定常状態電圧、パルスバイアス、又はこれらの両方）を付与して、パッシベーション層５０３の堆積と、ドープ領域５０２への化学種５０５の導入とを同時に行う。ある実施形態では、図８及び図９に関して以下でさらに詳細に説明するように、パッシベーション層のバイアス電圧堆積中に導入される化学種によってドーパント粒子５０８の一部を不活性化させる。
【００８１】
ある実施形態では、パッシベーション層の厚さが、約１ｎｍ〜約５００ｎｍである。ある実施形態では、パッシベーション層５０３の厚さが、約２０ｎｍ〜約１００ｎｍである。ある実施形態では、パッシベーション層５０３の厚さが、約１０ナノメートル（「ｎｍ」）〜約２００ｎｍである。さらに具体的な実施形態では、パッシベーション層５０３の厚さが、約７０ｎｍ〜約１００ｎｍである。ある実施形態では、パッシベーション層５０３が、二酸化シリコンのパッシベーション層上に窒化シリコンの反射防止膜層を含む。下にある二酸化シリコン層は、その周囲の反射防止膜層の光学特性を妨げないように窒化シリコンの反射防止膜層よりも薄い。ある実施形態では、窒化シリコンの反射防止膜層の厚さが約７０ｎｍであり、下にある二酸化シリコン層の厚さが約１０ｎｍ〜約２０ｎｍである。
【００８２】
ある実施形態では、パッシベーション層の形成前に、（１００）の結晶面方位を有するシリコン基板上のドープ領域を、主に（１１１）の結晶面方位に沿ってエッチングして、入射光を捕捉するピラミッド（図示せず）を形成する。ある実施形態では、ドープ領域５０２の表面上のピラミッドの高さが約１０ミクロンである。ある実施形態では、電子デバイス製造の当業者に周知のウェット又はドライエッチング技術を用いてドープ領域をエッチングする。ある実施形態では、フッ化水素酸を用いてドープ領域をウェットエッチングする。
【００８３】
ある実施形態では、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、水素を含む窒化シリコンのパッシベーション層を堆積させる。ある実施形態では、パッシベーション層が、約４００℃未満の温度で堆積される。さらに具体的な実施形態では、パッシベーション層が、約１６０℃〜約２４０℃の温度で堆積される。ある実施形態では、プラズマ化学気相成長（ＰＥＣＶＤ）法、又は電子デバイス製造の当業者に周知の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、ドープ領域上にパッシベーション層を堆積させる。
【００８４】
ある実施形態では、反射による光の損失を低減し、光をソーラーセル内に導くように、パッシベーション層に反射防止（「ＡＲ」）膜（図示せず）を堆積させる。ある実施形態では、ＡＲ膜が多層膜である。ある実施形態では、パッシベーション層５０３がＡＲ膜として機能する。ある実施形態では、ＡＲ膜の厚さが約１ｎｍ〜約２００ｎｍである。ある実施形態では、ＡＲ膜の厚さが約１００ｎｍ未満である。ある実施形態では、ＡＲ膜の厚さが約２０ｎｍ〜約１００ｎｍである。ある実施形態では、パッシベーション層とＡＲ膜の総厚が約１０ｎｍ〜約４００ｎｍである。ある実施形態では、プラズマ化学気相成長（ＰＥＣＶＤ）法、又は電子デバイス製造の当業者に周知の他のＡＲ膜堆積技術のうちの１つを用いてＡＲ膜が堆積される。
【００８５】
図５Ｃは、本発明の一実施形態による、ソーラーセルのドープ領域の一部にグリッド線５０４を堆積させた後の図５Ｂと同様の図５２０である。ある実施形態では、グリッド線５０４の厚さが、約５μｍ〜約２００μｍである。ある実施形態では、グリッド線の厚さが、約５μｍ〜約４５μｍである。ある実施形態では、グリッド線の厚さが、ＡＲ膜及び／又はパッシベーション層の少なくとも４倍である。
【００８６】
ある実施形態では、ＡＲ層、パッシベーション層又はこれらの両方に、エッチング液を含む金属ペーストをスクリーン印刷することにより、ドープ領域の一部にグリッド線を堆積させる。金属ペースト中のエッチング液は、金属ペーストがドープ領域に直接接触するように、ＡＲ層、パッシベーション層又はこれらの両方をドープ領域に至るまでエッチングする。ある実施形態では、エッチング液を含む金属ペーストが、銀、アルミニウム、又は電子デバイス製造の当業者に周知の他のいずれかの金属ペーストである。
【００８７】
図５Ｄは、本発明の一実施形態による、グリッド線をアニーリングしてソーラーセルのドープ領域の一部との間にオーミック様コンタクトを形成する様子を示す図５Ｃと同様の図５３０である。図５Ｄに示すように、グリッド線５０４を温度Ｔｃでアニーリング（５０６）してパッシベーション層５０３をエッチングし、オーミック様グリッド線コンタクト５０７を形成する。図５Ｄに示すように、化学種５０５は、温度Ｔｃにおいてグリッド線コンタクト５０７の外側に移動する。ある実施形態では、温度Ｔｃが、実質的に３００℃よりも高い。ある実施形態では、温度Ｔｃが、約７００℃〜約９００℃である。さらに具体的な実施形態では、温度Ｔｃが約８００℃である。ある実施形態では、シリコンソーラーセル基板のドープ領域上にスクリーン印刷された銀ペーストを少なくとも７００℃まで加熱して、ＡＲ層、パッシベーション層又はこれらの両方をドープシリコン領域に至るまでエッチングする。
【００８８】
図５Ｅは、本発明の一実施形態による、ドープ領域の一部にオーミック様グリッド線コンタクトを形成した後の図５Ｄと同様の図５４０である。図５Ｅに示すように、領域５０２は、部分５０９などのグリッド線コンタクトに覆われていない部分と、部分５１１などのグリッド線コンタクトに覆われている部分とを有する。図５Ｅに示すように、活性ドーパント粒子は、部分５０９などのグリッド線コンタクトの下側部分と、部分５１１などのグリッド線コンタクトの外側部分とを含む領域５０２内で実質的に一様に分布している。
【００８９】
図５Ｆは、本発明の一実施形態による、パッシベーション層をアニーリングしてソーラーセルのドープ領域の一部におけるドーパントの電気的活性を不活性化させる様子を示す図５Ｅと同様の図５５０である。図５Ｆに示すように、化学種５０５は、温度Ｔｐでのアニーリング５１２によってドープ領域５０２のグリッド線の外側の部分に追いやられ、これらの部分のドーパントの電気的活性を不活性化させる。図５Ｆに示すように、温度Ｔｐでは、活性ドーピング濃度を有意に変化させるのに十分な量の化学種５０５が部分５１１などのグリッド線の下側のドープ領域の部分に到達することが防がれる。ドーパントの電気的活性は、ドーパント粒子と化学種５０５との間に、電気的に不活性な複合体５１３などの電気的に不活性な複合体を形成することによって不活性化される。化学種は、ドーパント粒子と反応し、反応に基づいて電気的に不活性な複合体を形成する。ある実施形態では、電気的に不活性な複合体が、化学種の原子と結合するドーパント粒子を含む。ある実施形態では、電気的に不活性な複合体が、原子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。
【００９０】
ある実施形態では、ホウ素又は他のいずれかのアクセプタドーパントを有するソーラーセルのｐ+型シリコン領域の場合、電気的に不活性な複合体が、温度Ｔｐでのアニーリングによってパッシベーション層から追い出された原子状水素によって捕捉された正孔を含む。ある実施形態では、リン又は他のいずれかのドナードーパントを有するソーラーセルのｎ+型シリコン領域の場合、温度Ｔｐでのアニーリングによってパッシベーション層から追い出された原子状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。
【００９１】
図１０に、一実施形態による、窒化シリコンのパッシベーション層で被覆されたウェハ上にオーミック様コンタクトを形成するためにグリッド線をアニーリングする前（点線１００３）及び後（実線１００４）における水素濃度の２次イオン質量分析（「ＳＩＭＳ」）プロファイルを示す。プロファイル１００３及び１００４は、ウェハの表面からの深さ１００１に沿った水素濃度分布を示す。コンタクトをアニーリングする前の窒化シリコンのパッシベーション層で被覆されたウェハの例示的な実施形態は、図５Ｃに示す図によって表すことができる。アニーリング後の窒化シリコンのパッシベーション層で被覆されたウェハの典型的な実施形態は、図５Ｅに示す図によって表すことができる。窒化シリコンのパッシベーション層は、ＳＩＭＳ測定の前に除去されている。図１０に示すように、ウェハ表面から約０ミクロン（「μｍ」）の深さ１００１における水素濃度１００２は、グリッド線コンタクトをアニーリングする前の方がコンタクトをアニーリングした後よりも大きい。深さ約０．１μｍ〜約０．１５μｍでは、グリッド線コンタクトをアニーリングした後の水素濃度１００２の方が、グリッド線コンタクトをアニーリングする前よりも大きい。図１０に示すように、グリッド線をアニーリングした後に残る水素の量は、表面部分における電気的に活性なドーパントの濃度の方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を有するデバイス構造をもたらすのに十分なホウ素を不活性化させるのに十分なものであり、これについては以下でさらに詳細に説明する。
【００９２】
図５Ｆに戻ると、ある実施形態では、パッシベーション層のアニーリング温度Ｔｐが、グリッド線のアニーリング温度Ｔｃよりも低い。ある実施形態では、アニーリング温度Ｔｐが、約８５℃〜約４００℃である。ある実施形態では、アニーリング温度Ｔｐが、約−１００℃〜約＋１０００℃である。ある実施形態では、アニーリング温度Ｔｐが、約８５℃〜約２００℃である。ある実施形態では、アニーリング温度Ｔｐが、約２００℃〜約４００℃である。ある実施形態では、パッシベーション層が複数の温度Ｔｐでアニーリングされる。ある実施形態では、アニーリング温度Ｔｐを第１の時間にわたって比較的高く維持して、グリッド線の外側のソーラーセルの領域のシリコン部分に化学種（例えば、水素）を追いやった後、温度を低下させて第２の時間中にこれらの部分のドーパントを不活性化させる。ある実施形態では、アニーリング温度Ｔｐを第１の時間にわたって比較的低く維持して、グリッド線の外側のソーラーセルの領域のシリコン部分に化学種（例えば、水素）を追いやった後、温度を上昇させて第２の時間中にこれらの部分のドーパントを不活性化させる。ある実施形態では、第１の時間が第２の時間よりも短い。ある実施形態では、第１の時間が第２の時間よりも長い。
【００９３】
ある実施形態では、パッシベーション層のアニーリング時間、パッシベーション層のアニーリング温度、又はこれらの両方を調整して、ドーパントの電気的活性の不活性化を制御する。ある実施形態では、例えば、パッシベーション層に存在する化学種の濃度、反射防止膜内の化学種の濃度、ソーラーセルの領域の第１の部分の化学種の濃度、又はこれらの組み合わせなどの１又は２以上の他パラメータを調整して、ドーパントの電気的活性の不活性化を制御する。ある実施形態では、パッシベーション層のアニーリングが、約１秒〜約３０分にわたって実行される。
【００９４】
図５Ｇは、本発明の一実施形態による、パッシベーション層をアニーリングした後の図５Ｆと同様の図である。図５Ｇに示すように、グリッド線コンタクト５０７の外側のドープ領域５０２の部分５０９は、表面部分５１４と表面部分の外側部分５６２とを有する。図５Ｇに示すように、表面部分は、ドーパント粒子を化学種５０５と反応させることによって形成された電気的に不活性な複合体５１３を含む。部分５６２のドーパント粒子５０８は、電気的に活性である。生成されるドーパントプロファイルは、表面部分５１４の電気的に活性なドーパント濃度の方が、部分５６２の電気的に活性なドーパント濃度よりも低い。グリッド線コンタクト５０７の下部５１１では、ドーパント粒子が実質的に不活性化されない。ある実施形態では、表面部分５１４の活性ドーパント濃度が約５×１０19ｃｍ-3未満であり、表面部分５１４の活性ドーパント濃度よりも、部分５６２の活性ドーパント濃度の方が高い。ある実施形態では、部分５１１の活性ドーパント濃度が、約５×１０19ｃｍ-3よりも高い。
【００９５】
ある実施形態では、アニーリング温度Ｔｐを調整して、ドープ領域５０２とパッシベーション層５０３との間の界面からの距離５６１を制御する。表面部分５１４のサイズは、距離５６１によって決まる。ある実施形態では、パッシベーション層のアニーリング時間を調整して距離５６１を制御する。ある実施形態では、以下で図８に関して説明するように、ソーラーセル全体にバイアス電圧を付与してドープ領域内への化学種の侵入を制御してドーパントを不活性化させる。
【００９６】
図５Ｇに示すように、グリッド線コンタクト５０７の下部領域の部分５１１のドーパントの電気的活性は実質的に不活性化されず、その領域の活性ドーパント粒子５０８などの活性ドーパント粒子の濃度は、パッシベーション層をアニーリングする前と実質的に同じである。ある実施形態では、パッシベーション層をアニーリングした後のグリッド線コンタクト５０７の外側領域５０２の部分５０９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が、アニーリング前のその部分のドーパント粒子の総数と実質的に同じである。ある実施形態では、パッシベーション層を温度Ｔｐでアニーリングすることによって原子状水素によってドーパントを不活性化させた後、表面部分５１４などの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、グリッド線コンタクトの外側の活性ホウ素濃度が劇的に減少する。グリッド線コンタクトの下方部分５１１では、グリッド線を温度Ｔｃでアニーリングすることによって部分５１１から原子状水素が追い出されるので、活性ホウ素濃度は実質的に変化しない。
【００９７】
ある実施形態では、距離５６１が０．１μｍ未満である。ある実施形態では、距離５６１が、約０．００１μｍ〜約０．１μｍである。ある実施形態では、距離５６１が、約０．００１μｍ〜約０．２μｍである。ある実施形態では、グリッド線コンタクトの下部の電気的に活性なドーパント濃度が、グリッド線の外側のソーラーセル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二桁以上高い。ある実施形態では、グリッド線の下部の電気的に活性なドーパント濃度が、グリッド線の外側のソーラーセル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二桁高い。ある実施形態では、グリッド線の外側のソーラーセル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が、表面部分から離れた距離におけるグリッド線の外側のソーラーセルの領域の部分の電気的に活性なドーパント濃度よりも一桁又は二桁以上低い。ある実施形態では、グリッド線の外側のソーラーセル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が、表面部分から離れた距離におけるグリッド線の外側のソーラーセルの領域の部分の電気的に活性なドーパント濃度よりも少なくとも二桁低い。ある実施形態では、表面部分５１４などのグリッド線の外側のソーラーセルの領域の表面部分において、ドーパントの約９９．９９％が不活性である。ある実施形態では、グリッド線の下部の電気的に活性なドーパント濃度が少なくとも１０20ｃｍ-3であり、グリッド線の外側のソーラーセル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が約１０16ｃｍ-3〜約５×１０19ｃｍ-3であり、表面部分から離れた距離におけるグリッド線の外側のソーラーセルの領域の部分における電気的に活性なドーパント濃度が少なくとも１０20ｃｍ-3である。ある実施形態では、温度Ｔｐでのアニーリングによってパッシベーション層から追い出された原子状水素によって不活性化されたドーパントの一部を有する選択エミッタの活性アクセプタ濃度が、表面部分において有意に減少する（例えば、９９％のドーパントが不活性である）。これにより、さらなる表面金属化を必要とするほど直列抵抗を増加させることなく高いＶｏｃ及びＪｓｃを可能にする低い直列抵抗及び低い表面再結合がもたらされる。表面における電気的に活性なドーパントの濃度が低くなると、優れた表面安定化が得られて表面トラップが減少し、表面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が高くなると、シート抵抗が低く保たれる。
【００９８】
図６Ａは、本発明の一実施形態による、部分的に製造された状態のソーラーセルの一部の断面図６００である。図６００は、図２〜図３に示すソーラーセルの一方を表すことができる。図６００は、図４に示す軸Ａ−Ａに沿ったソーラーセルの一部４１０を表すことができる。基板６０１は、図２〜図５Ｇに関して上述した基板の１つを表す。ドープ領域６０２は、図２〜図５Ｇに関して上述したドープ領域の１つを表す。部分６０７などのドープ領域の一部には、オーミック様グリッド線コンタクト６０４が形成される。ドープ領域６０２は、部分６０８などの、グリッド線コンタクト６０４の外側部分を有する。
【００９９】
ある実施形態では、ドープ領域６０２の一部に直接堆積されたグリッド線を温度Ｔｃでアニーリングすることによってグリッド線コンタクト６０４が形成される。ある実施形態では、ドープ領域６０２の一部に金属ペーストをスクリーン印刷することにより、ドープ領域の部分にグリッド線が直接堆積される。ある実施形態では、金属ペーストが、銀、アルミニウム、又は電子デバイス製造の当業者に周知の他のいずれかの金属ペーストである。ある実施形態では、グリッド線が、例えば、銅又は他のいずれかの金属などを用いて電気メッキによって堆積される。
【０１００】
ある実施形態では、グリッド線コンタクト６０４の厚さが、約５μｍ〜約２００μｍである。ある実施形態では、グリッド線コンタクト６０４の厚さが、約５μｍ〜約４５μｍである。ある実施形態では、グリッド線コンタクトの厚さが、工程中に後で堆積されるＡＲ膜及び／又はパッシベーション層の少なくとも４倍である。ある実施形態では、温度Ｔｃが実質的に３００℃よりも高い。ある実施形態では、温度Ｔｃが約７００℃〜約９００℃である。さらに具体的な実施形態では、温度Ｔｃが約８００℃である。ある実施形態では、シリコンソーラーセル基板のドープ領域上にスクリーン印刷された銀ペーストを少なくとも７００℃に加熱して、ドープシリコン領域とのオーミック様コンタクトを形成する。グリッド線コンタクト６０４、及び部分６０８などのグリッド線コンタクト６０４の外側のドープ領域６０２の部分には、パッシベーション層６０３が堆積される。パッシベーション層６０３は、上述したように、ドープ領域６０２上のキャリア（電子及び／又は正孔）のための表面トラップの量を低減し、ドープ領域６０３の一部におけるドーパントの一部を不活性化させるために堆積される。パッシベーション層６０３は、ドーパント領域６０２のドーパント粒子６０６などのドーパント粒子と反応して電気的に不活性な複合体を形成する化学種６０５などの化学種を含む。ある実施形態では、化学種６０５が、パッシベーション層６０３とドープ領域６０２との間の界面６２５に形成される。ある実施形態では、化学種６０５が、原子及び二原子（例えば、原子状水素、重水素、リチウム、銅、又はその他の原子）を含む。
【０１０１】
ある実施形態では、化学種６０５を含むパッシベーション層が、水素に富んだ窒化シリコンである。ある実施形態では、化学種６０５を含むパッシベーション層が、水素に富んだ酸化シリコンである。ある実施形態では、化学種６０５を含むパッシベーション層が、水素に富んだ酸化アルミニウムである。ある実施形態では、化学種６０５を含むパッシベーション層が、窒化シリコン、酸化シリコン、酸化アルミニウム、又はこれらのいずれかの組み合わせを含む。ある実施形態では、パッシベーション層がＳｉxＨyＮzを含み、ｙは、約１重量％〜約７０重量％である。ある実施形態では、パッシベーション層が、シリコン、窒素、酸素及び水素のいずれかの組み合わせを含む。ある実施形態では、窒化シリコン処理により、水素を含む化学種が界面６２５に形成される。ある実施形態では、窒化シリコンの堆積前にシランとアンモニアを化学反応させることにより、界面６２５に水素化学種が形成される。ある実施形態では、基板６０１上のドープ領域６０２全体にバイアス電圧（例えば、定常状態電圧、パルスバイアス、又はこれらの両方）を付与して、パッシベーション層６０３の堆積と、ドープ領域６０２への化学種６０５の導入とを同時に行う。ある実施形態では、図８及び図９に関して以下でさらに詳細に説明するように、パッシベーション層のバイアス電圧堆積中に導入される化学種によってドーパント粒子６０６の一部を不活性化させる。
【０１０２】
パッシベーション層６０３は、実施形態に応じて、パッシベーション層５０３に関して上述したような厚さのうちの１つを有する。ある実施形態では、上述したように、パッシベーション層の形成前に、（１００）の結晶面方位を有するシリコン基板上のドープ領域を、主に（１１１）の結晶面方位に沿ってエッチングして、入射光を捕捉するピラミッド（図示せず）を形成する。
【０１０３】
ある実施形態では、パッシベーション層６０３が、約４００℃未満の温度で堆積される。ある実施形態では、プラズマ化学気相成長（ＰＥＣＶＤ）法、又は電子デバイス製造の当業者に周知の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、ドープ領域上にパッシベーション層を堆積させる。ある実施形態では、上述したように、反射による光の損失を低減して光をソーラーセル内に導くように、パッシベーション層に反射防止（「ＡＲ」）膜（図示せず）を堆積させる。
【０１０４】
図６Ｂは、本発明の別の実施形態による、パッシベーション層をアニーリングしてソーラーセルのドープ領域の一部におけるドーパントの電気的活性を不活性化させる様子を示す図６Ａと同様の図６１０である。図６Ｂに示すように、化学種６０５は、温度Ｔｐでのアニーリング６１２によって部分６０８などのグリッド線コンタクト６０４の外側のドープ領域６０２の部分に追いやられて、これらの部分のドーパントの電気的活性を不活性化させる。図６Ｂに示すように、グリッド線コンタクト６０４は、化学種６０５が部分６０７などのグリッド線の下側のドープ領域６０２の部分に到達するのを防ぐマスクとして機能する。すなわち、グリッド線コンタクトは、ドーパントを不活性化させるためのマスクとして機能する。ある実施形態では、グリッド線コンタクトが、化学種の原子がソーラーセルの下部領域に侵入するのを防ぐだけの十分な厚さを有する。
【０１０５】
図５Ｆに関して上述したように、ドーパントの電気的活性は、ドーパント粒子と化学種６０５との間に、電気的に不活性な複合体６０９などの電気的に不活性な複合体を形成することによって不活性化される。ある実施形態では、パッシベーション層から追い出された原子状水素が、グリッド線コンタクトを貫通せずに、例えば部分６０７などのソーラーセルの領域の下側部分に到達することなくグリッド線コンタクトの銀材料と反応する。ある実施形態では、図５Ｆに関して上述したように、パッシベーション層のアニーリング温度Ｔｐが、グリッド線のアニーリング温度Ｔｃよりも低い。ある実施形態では、パッシベーション層のアニーリングが、約１秒〜約３０分の所定の継続時間にわたって実行される。
【０１０６】
図６Ｃは、本発明の別の実施形態による、パッシベーション層をアニーリングした後の図６Ｂと同様の図である。図６Ｃに示すように、部分６０８は、表面部分６１１と表面部分の外側部分６２８とを有する。図６Ｃに示すように、表面部分６１１は、温度Ｔｐでのアニーリングによってパッシベーション層から追い出された化学種６０５とドーパント粒子とを反応させることによって形成された電気的に不活性な複合体６０９を含む。部分６２８のドーパント粒子は、電気的に活性である。生成されるドーパントプロファイルは、表面部分６１１の電気的に活性なドーパント濃度の方が、部分６２８の電気的に活性なドーパント濃度よりも低い。グリッド線コンタクト６０４の下部６０７では、ドーパント粒子が実質的に不活性化されない。ある実施形態では、表面部分６１１の活性ドーパント濃度が約５×１０19ｃｍ-3未満であり、表面部分６１１の活性ドーパント濃度よりも、部分６２８の活性ドーパント濃度の方が高い。ある実施形態では、部分６０７の活性ドーパント濃度が、約５×１０19ｃｍ-3よりも高い。
【０１０７】
ある実施形態では、アニーリング温度Ｔｐを調整して、ドープ領域６０２とパッシベーション層６０３との間の界面からの距離６２９を制御する。表面部分６１１のサイズは、距離６２９によって決まる。ある実施形態では、パッシベーション層のアニーリング時間を調整して深さ６２９を制御する。ある実施形態では、以下で図８に関してさらに詳細に説明するように、ソーラーセルにバイアス電圧を付与してドープ領域６０２内への化学種６０５の侵入を制御してドーパントを不活性化させる。
【０１０８】
図６Ｃに示すように、部分６０７のドーパントの電気的活性は実質的に不活性化されず、その領域の活性ドーパント粒子の濃度は、パッシベーション層をアニーリングする前と実質的に同じである。ある実施形態では、パッシベーション層をアニーリングした後の部分６０８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が、アニーリング前のその部分のドーパント粒子の総数と実質的に同じである。ある実施形態では、パッシベーション層を温度Ｔｐでアニーリングすることによって原子状水素によってドーパントを不活性化させた後、表面部分６１１などの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、グリッド線コンタクトの外側の活性ホウ素濃度が劇的に減少する。部分６０７では、グリッド線コンタクト６０４が、パッシベーション層６０３からの原子状水素が部分６０７に到達するのを防ぐので、活性ホウ素濃度は実質的に変化しない。
【０１０９】
距離６２９は、実施形態に応じて、距離５６１に関して上述した距離のうちの１つを有する。ある実施形態では、グリッド線コンタクトの下部、及びグリッド線の外側のソーラーセル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が、図５Ｇに関して上述したものと同様である。
【０１１０】
上述したようにパッシベーション層をアニーリングすることによって生成される、グリッド線コンタクトの外側のソーラーセルのドープ領域におけるドーピングプロファイルは、アニーリングしなければソーラーセルの高濃度ドープ領域（例えば、選択エミッタ、裏面電界）であったはずの表面におけるドーパントの不活性化又は活性ドーパントの物理的な欠如が、表面再結合を減少させるのに過不足のないものである。先行技術のように単純に低ドープエミッタから開始するのとは異なり、このエミッタは、シート抵抗が低く、電力損失を排除し、グリッド線の数を増加させるための従来の選択エミッタの要件を回避することができる。
【０１１１】
図７Ａは、一実施形態による、部分的に製造された状態の両面選択エミッタ型ソーラーセルのパッシベーション層のアニーリングを示す断面図７００である。図７００は、図２〜図３に示すソーラーセルの１つを表すことができる。図７００は、図４に示す軸Ａ−Ａに沿ったソーラーセルの一部４１０を表すことができる。ソーラーセル基板１００１は、前面７４１及び背面７４３を有する。このソーラーセル基板は、上述したようなソーラーセル基板のうちの１つとすることができる。基板の前面７４１には、選択エミッタ７０２が隣接する。選択エミッタは、上述したような選択エミッタのうちの１つとすることができる。選択エミッタ７０２の一部に隣接して、導電グリッド線コンタクト７０４が形成される。図７Ａに示すように、基板７０１の背面７４３には、裏面電界７１２が隣接する。ある実施形態では、裏面電界が、基板７０１と同じ型の導電性を有する。裏面電界７１２には、背面グリッド線コンタクト７１４が隣接する。
【０１１２】
ある実施形態では、図６Ａに関して上述したように、選択エミッタ７０２の一部に直接堆積されたグリッド線を温度Ｔｃでアニーリングすることによってグリッド線コンタクト７０４が形成される。ある実施形態では、図６Ａに関して上述したように、裏面電界７１２の一部に直接堆積されたグリッド線を温度Ｔｃでアニーリングすることによって背面グリッド線コンタクト７１４が形成される。
【０１１３】
図６Ａに関して上述したように、部分７０８などのグリッド線コンタクトの外側の選択エミッタの部分、及びグリッド線コンタクト７０４上には、化学種７０５を含むパッシベーション層７０３が堆積される。ある実施形態では、上述したように、パッシベーション層がＡＲ膜として機能する。ある実施形態では、上述したように、ＡＲ膜（図示せず）がパッシベーション層７０３上に堆積される。図６Ａに関して上述したように、裏面電界７１２及びグリッド線コンタクト７１４上には、化学種７１５を含むパッシベーション層７１３が堆積される。ある実施形態では、上述したように、パッシベーション層上にＡＲ膜（図示せず）が堆積される。ある実施形態では、上述したように、パッシベーション層７１３がＡＲ膜として機能する。
【０１１４】
ある実施形態では、選択エミッタがｐ型ドーパントを有し、基板がｎ型ドーパントを有する。ある実施形態では、選択エミッタがｎ型ドーパントを有し、基板がｐ型ドーパントを有する。
【０１１５】
ある実施形態では、選択エミッタ７０２がｎ型ドーパントを有し、基板７０１がｐ型ドーパントを有し、裏面電界７１２がｐ型ドーパントを有する。ある実施形態では、裏面電界７１２が、背面グリッド線７１４とのオーミック様コンタクトを形成するために、基板７０１の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＋）を有する。別の実施形態では、選択エミッタがｐ型ドーパントを有し、裏面電界が、背面グリッド線７１４とのオーミック様コンタクトを形成するために、基板の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。ある実施形態では、選択エミッタ領域の厚さが、約０．００１μｍ〜約２μｍである。ある実施形態では、裏面電界の厚さが、約０．００１μｍ〜約２μｍである。
【０１１６】
図７Ａに示すように、化学種７０５は、温度Ｔｐでのアニーリング７４２によって部分７０８などのグリッド線コンタクト７０４の外側の選択エミッタ７０２の部分に追いやられて、これらの部分のドーパントの電気的活性を不活性化させる。図７Ａに示すように、グリッド線コンタクト７０４は、化学種７０５が部分７０７などのグリッド線の下部の選択エミッタの部分に到達するのを防ぐマスクとして機能する。
【０１１７】
図７Ａに示すように、化学種７１５は、温度Ｔｐでのアニーリング７４２によって部分７１８などのグリッド線コンタクト７１４の外側の裏面電界７１２の部分に追いやられて、これらの部分のドーパントの電気的活性を不活性化させる。図７Ａに示すように、グリッド線コンタクト７１４は、図６Ｂに関して上述したように、化学種７１５が部分７１７などのグリッド線コンタクトの下側の選択エミッタの部分に到達するのを防ぐマスクとして機能する。
【０１１８】
図５Ｆ及び図６Ｂに関して上述したように、選択エミッタ７０２では、ドーパント粒子７０６などのドーパント粒子と化学種７０５との間に電気的に不活性な複合体７０９などの電気的に不活性な複合体を形成することにより、ドーパントの一部の電気的活性が不活性化される。図５Ｆ及び図６Ｂに関して上述したように、裏面電界７１２では、ドーパント粒子７１６などのドーパント粒子と化学種７１５との間に電気的に不活性な複合体７１９などの電気的に不活性な複合体を形成することにより、ドーパントの一部の電気的活性が不活性化される。ある実施形態では、図５Ｆ及び図６Ｂに関して上述したように、パッシベーション層のアニーリング温度Ｔｐが、グリッド線のアニーリング温度Ｔｃよりも低い。ある実施形態では、上述したように、パッシベーション層のアニーリングが所定の継続時間にわたって実行される。
【０１１９】
図７Ｂは、本発明の一実施形態による、パッシベーション層をアニーリングした後の図７Ａと同様の図である。図７Ｂに示すように、部分７０８は、表面部分７２１と、表面部分の外側部分７２２とを有する。図７Ｂに示すように、表面部分７２１は、温度Ｔｐでのアニーリングによってパッシベーション層７０３から追い出された化学種７０５とドーパント粒子を反応させることによって形成された電気的に不活性な複合体７０９を含む。部分７２２のドーパント粒子は、電気的に活性である。生成されるドーパントプロファイルは、表面部分７２１の電気的に活性なドーパント濃度の方が、部分７２２の電気的に活性なドーパント濃度よりも低い。図６Ａに関して上述したように、グリッド線コンタクト７０４の下部７０７では、ドーパント粒子が実質的に不活性化されない。
【０１２０】
図７Ｂに示すように、部分７３２は、表面部分７３１と、表面部分の外側部分７３２とを含む。図７Ｂに示すように、表面部分７３１は、温度Ｔｐでのアニーリングによってパッシベーション層７１３から追い出された化学種７１５とドーパント粒子とを反応させることによって形成された電気的に不活性な複合体７１９を含む。部分７３２のドーパント粒子は、電気的に活性である。生成されるドーパントプロファイルは、表面部分７３１の電気的に活性なドーパント濃度の方が、部分７３２の電気的に活性なドーパント濃度よりも低い。図６Ａに関して上述したように、グリッド線コンタクト７１４の下部７１７では、ドーパント粒子が実質的に不活性化されない。
【０１２１】
図８は、一実施形態による、バイアス電圧を付与してソーラーセルの一部におけるドーパントの電気的活性の不活性化を制御することを示す図８００である。図８に示すように、ＤＣ電源（図示せず）に接続された電極８２１、８２２間に、部分的に製造された状態のソーラーセル８１１を配置する。図８に示すように、ソーラーセル８１１は、ホルダ８１３上に配置される。ソーラーセル８１１には、電極によって正（＋）から負（−）へのバイアス電圧が付与される。例えば、電極８２１に負のバイアス電圧を付与する時には、電極８２２に正のバイアス電圧を付与し、その逆も同様である。ある実施形態では、電極８２２に対して電極８２１にバイアス電圧が付与される。ある実施形態では、図９に関してさらに詳細に説明するように、電極８２２がチャンバ壁である。
【０１２２】
ある実施形態では、ソーラーセルに付与されるバイアス電圧が、定常状態電圧である。ある実施形態では、ソーラーセルに付与されるバイアス電圧が、所定の時間にわたってオン及びオフになるパルスバイアス電圧である。
【０１２３】
ある実施形態では、ソーラーセル８１１が、上述したソーラーセルのうちの１つを表す。図８に示すように、ソーラーセル８１１は、基板８０１上に形成されたドープ領域８０２を含む。ドープ領域８０２は、ドーパント粒子８０６などのドーパント粒子を含む。上述したように、部分８０９などのドープ領域８０２の一部には、グリッド線コンタクト８０４が形成される。部分８０８などのグリッド線コンタクト８０４の外側のドープ領域８０２の一部には、パッシベーション層８０３が堆積される。図８に示すように、ソーラーセル８１１にＤＣバイアス電圧を付与してパッシベーション層８０３から化学種の原子８０５を追い出し、表面部分８１２のドーパント粒子を不活性化させる。上述したように、ドーパント粒子は、バイアス電圧によってパッシベーション層８０３から追い出された化学種と反応することによって不活性化され、電気的に不活性な複合体８０７などの電気的に不活性な複合体を形成する。
【０１２４】
ある実施形態では、基板８０１上のドープ領域８０２を横切って電極８２１及び８２２にバイアス電圧（例えば、定常状態電圧、パルスバイアス、又はこれらの両方）を付与して、パッシベーション層８０３の堆積と、ドープ領域８０２への化学種８０５の導入とを同時に行う。ある実施形態では、電極８２２及び８２１にパルスバイアス電圧を付与することにより、シリコン及び窒素を含む処理ガスを用いて窒化シリコンのパッシベーション層８０３を堆積させる。パッシベーション層のパルスバイアス堆積によって化学種８０５（例えば、原子及び原子状水素、重水素、リチウム、銅などの二原子、又はその他の原子）が導入され、ドーパント粒子８０６の少なくとも一部が不活性化される。ある実施形態では、バイアス電圧を用いてパッシベーション層を形成すると同時に、ドーパント粒子８０６の一部を不活性化する化学種を導入する。
【０１２５】
ある実施形態では、上述したように、パッシベーション層を温度Ｔｐでアニーリングする際にソーラーセルにバイアス電圧を付与して、不活性化されたドーパント粒子を含むドープ領域の表面部分の深さを制御する。ある実施形態では、ソーラーセルに付与するバイアス電圧が、約１Ｖ〜約２０ｋＶである。ある実施形態では、正に帯電した化学種（例えば、水素の場合には陽子）をセルの方に引きつけて、パッシベーション層８０３を所望の深さまで貫通するのに十分な速度に到達させるように、ソーラーセルホルダ８１３に付与するバイアス電圧が負のバイアス電圧である。ある実施形態では、ソーラーセルホルダへのＤＣバイアスに加えて別のプラズマが生成される。生成されたプラズマは、ソーラーセルのドープ領域の一部を照射する正イオン源として機能する。プラズマは、電子サイクロトロン共鳴（「ＥＣＲ」）、マイクロ波、ＲＦ、リモートマイクロ波、誘導結合プラズマ、グロー放電ＤＣプラズマ、又はその他のプラズマ源から生成することができる。ある実施形態では、ソーラーセルに対するＤＣバイアスによってもプラズマが生成される。
【０１２６】
図９は、一実施形態による、ソーラーセルの一部におけるドーパントを不活性化させるプラズマシステムを示す図である。図９に示すように、システム９００は、処理チャンバ９０１を有する。ある実施形態では、処理チャンバ９０１がプラズマチャンバである。処理チャンバ９０１内には、加工物９０７を保持する台座９０６が配置される。ある実施形態では、台座９０６が、静電チャック（図示せず）に埋め込まれたＤＣ電極を含む。台座９０６のＤＣ電極には、ＤＣ電源９０９が接続される。システム９００は、例えば上述したような水素、重水素又はその他の化学種などの化学種を含む１又は２以上の処理ガス９０２を投入するための入口を含む。図９に示すように、ＲＦ電源９０３にはプラズマ源９０４が結合される。
【０１２７】
ある実施形態では、プラズマ源９０４が、遠隔プラズマ源である。プラズマ源９０４は、高周波電場を用いて１又は２種類以上の処理ガス９０２からプラズマ９０５を生成する。プラズマ源９０５により、原子（例えば、水素原子Ｈ、重水素原子Ｄ、その他の原子）、電子、ラジカル、イオン、又はこれらのいずれかの組み合わせを含むプラズマ９０５がガス化学種から生成される。
【０１２８】
ある実施形態では、加工物９０７が、上述したソーラーセルのうちの１つを表す。ある実施形態では、加工物９０７が、図５Ｃに関して上述したように、ソーラーセルのドープ領域の第１の部分に堆積されたパッシベーション層と、ソーラーセルのドープ領域の第２の部分に堆積されたグリッド線コンタクトとを含む。ある実施形態では、加工物９０７が、図６Ａに関して上述したように、基板上に形成された第１の領域を含み、第１の領域は、第１の部分及び第２の部分を含み、第２の部分にはグリッド線が堆積され、第１の部分及びグリッド線上にはパッシベーション層が堆積される。
【０１２９】
グリッド線によって被覆されていないソーラーセルのドープ領域の第１の部分のドーパントは、原子９０８に曝される。ある実施形態では、ドーパントの電気的活性が、原子に曝されることによって不活性化される。ソーラーセルのドープ領域の第２の部分のドーパントは原子に曝されず、電気的活性状態に保たれる。台座９０６上に配置されたソーラーセルにＲＦ源９１０からのＲＦバイアス電力を付与して、グリッド線によって被覆されていないソーラーセルのドープ領域の第１の部分のドーパントの電気的活性の不活性化を制御する。
【０１３０】
ある実施形態では、台座９０６にバイアス電力（例えば、定常状態電圧、パルスバイアス、又はこれらの両方）を付与して加工物９０７全体に電場を形成し、基板上のドープ領域上へのパッシベーション層の堆積と、ドープ領域への化学種９０８の導入とを同時に行う。ある実施形態では、台座９０６にパルスバイアス電圧を付与することによって処理ガス９０２から生成されたシリコン及び窒素を含むプラズマ９０５から、窒化シリコンのパッシベーション層を堆積させる。パッシベーション層が形成されると同時に、プラズマ９０５からの化学種９０８（例えば、原子及び一原子状水素、重水素、リチウム、銅などの二原子、又はその他の原子）を基板上のドープ領域上に導入する。パッシベーション層のパルスバイアス堆積によって化学種を導入し、ドーパント粒子の少なくとも一部を不活性化させる。ある実施形態では、バイアス電圧を用いてパッシベーション層を形成するのと同時に導入される化学種によってドーパント粒子の一部が不活性化される。
【０１３１】
ある実施形態では、ソーラーセルホルダへのＤＣバイアスに加えて別のプラズマが生成される。生成されたプラズマは、ソーラーセルのドープ領域の一部を照射する正イオン源として機能する。プラズマは、電子サイクロトロン共鳴（「ＥＣＲ」）、マイクロ波、ＲＦ、リモートマイクロ波、誘導結合プラズマ、グロー放電ＤＣプラズマ、又はその他のプラズマ源から生成することができる。ある実施形態では、ソーラーセルに対するＤＣバイアスによってもプラズマが生成される。ある実施形態では、ＲＦバイアス電源を用いて、プラズマ源９０４によって生成された原子を励起して、ソーラーセルのドープ領域のドーパントを不活性化させる。ある実施形態では、プラズマバイアス電源１１９が、約２ＭＨｚ〜約６０ＭＨｚの周波数を有する。ある実施形態では、ＲＦ電源９１０からのバイアス電圧が、約−１ボルト（「Ｖ」）〜約−２０キロボルト（「ｋＶ」）である。
【０１３２】
ある実施形態では、ＲＦ電力又は他のいずれかのプラズマ源によってプラズマを発生させる。その後、別のＤＣバイアスを用いて、このプラズマからの正イオンをソーラーセルの方に引きつける。付与するＤＣ電圧を用いて、セルのドープ領域の一部における表面付近に水素化学種（例えば、陽子）をもたらす。陽子は、セルのドープ領域の一部の表面を突き抜けてドーパントを不活性化させる。
【０１３３】
図９に示すように、処理チャンバ９０１は、圧力制御システム９１６によって圧力を与えられる。図９に示すように、チャンバ９０１は、排気口９１７を介して排気される。チャンバ９０１には、コントローラ９１１が結合される。コントローラ９１１は、本明細書で説明した１又は２以上の方法及び機能を実行するよう処理チャンバ９０１を制御するように、プロセッサ９１２と、プロセッサに結合された温度コントローラ９１３と、プロセッサに結合されたメモリ９１５と、プロセッサ９１２に結合された入出力装置９１４とを含む。少なくともいくつかの実施形態では、チャンバに付与する圧力及び温度の少なくとも一方を調整して、ドーパントの不活性化を制御する。
【０１３４】
ある実施形態では、処理チャンバ内でドーパントを不活性化させるために使用する圧力範囲が、約１ｍＴｏｒｒ〜約１０Ｔｏｒｒである。ある実施形態では、水素ガスの流量が、チャンバのサイズ、チャンバに加わる圧力、又はこれらの両方に依存する。ある実施形態では、水素ガスの流量が、毎分約１標準立方センチメートル（ｓｃｃｍ）〜毎分約１０標準立方リットル（ＳＬＭ）である。ある実施形態では、水素ガスの流量が約２０ｓｃｃｍである。ある実施形態では、プラズマシステム９００が、プラズマ化学気相成長（ＰＥＣＶＤ）システムである。
【０１３５】
図１１は、本発明の一実施形態による、不活性化後のソーラーセルのドープ領域の表面における活性ドーパント（キャリア）濃度の減少を示すグラフ１１００である。図１１には、シリコンソーラーセルのドープ領域の深さ１１０１に照らした不活性化後のキャリア濃度を示す。深さ１１０１は、ドープ領域の表面からの距離を示す。キャリア濃度は、グリッド線の外側のシリコンソーラーセルのドープ領域の抵抗を深さの関数（抵抗プロファイル）として測定することによって取得される。図１１に示すように、不活性化後には、不活性化後の活性ドーパント濃度プロファイル１１０３が、表面（０深さ）における約５×１０17ｃｍ-3から、約０．２μｍにおける約８×１０19ｃｍ-3に増加するキャリア濃度を有する。ある実施形態では、ドーピングプロファイル１１０３を有する活性ドーパントが、ホウ素、又は本明細書で説明したような他のドーパントである。
【０１３６】
上述の明細書では、特定の例示的な実施形態を参照しながら本発明の実施形態を説明した。本発明の実施形態の広範な思想及び範囲から逸脱することなく、これらの実施形態に様々な修正を行えることが明らかであろう。従って、本明細書及び図面は、限定的な意味ではなく例示的な意味で捉えるべきである。
【符号の説明】
【０１３７】
１００  均一エミッタ型ソーラーセル構造
１０１  ｎ型シリコン基板
１０２  ｐ＋型シリコンエミッタ１０２
１０３  反射防止膜
１０４  金属グリッド線
２００、３００  ソーラーセルパネル
２０１、３０１  フレーム
２０２、３０２  ソーラーセル
２０３、３０３  前面ガラスシート
２０４、３０４  背面シート
３０５、３０６  封止材
４００  ソーラーセル
４０１  基板
４０２  バスバー
４０３  グリッド線
５０１、６０１、７０１、８０１  基板
５０２、６０２、８０２  ドープ領域
５０３、６０３、７０３，７１３、８０３  パッシベーション層
５０４  グリッド線
５０５、６０５、７０５、７１５、８０５  化学種
５０７、６０４，７０４、７１４、８０４  グリッド線コンタクト
５０８、６０６、７０６、７１６、８０６  ドーパント粒子
５１３、６０９、７０９、７１９、８０７  電気的に不活性な複合体
５２５  ドープ領域とパッシベーション層との間の界面
７０２  選択エミッタ
８１１  ソーラーセル
８１３  ホルダ
８２１、８２２  電極
９０１  処理チャンバ
９０２  処理ガス
９０３  ＲＦ電源
９０４  プラズマ源
９０５  プラズマ
９０６  台座
９０７  加工物
９０８  原子
９０９  ＤＣ電源
９１０  ＲＦ電源
９１１  コントローラ
９１２  プロセッサ
９１３  温度コントローラ
９１４  入出力装置
９１５  メモリ
９１６  圧力制御システム
９１７  排気口
【図１】
2017506826.tif 000003
【図２】
2017506826.tif 000004
【図３】
2017506826.tif 000005
【図４】
2017506826.tif 000006
【図５Ａ】
2017506826.tif 000007
【図５Ｂ】
2017506826.tif 000008
【図５Ｃ】
2017506826.tif 000009
【図５Ｄ】
2017506826.tif 000010
【図５Ｅ】
2017506826.tif 000011
【図５Ｆ】
2017506826.tif 000012
【図５Ｇ】
2017506826.tif 000013
【図６Ａ】
2017506826.tif 000014
【図６Ｂ】
2017506826.tif 000015
【図６Ｃ】
2017506826.tif 000016
【図７Ａ】
2017506826.tif 000017
【図７Ｂ】
2017506826.tif 000018
【図８】
2017506826.tif 000019
【図９】
2017506826.tif 000020
【図１０】
2017506826.tif 000021
【図１１】
2017506826.tif 000022
【手続補正書】
【提出日】平成28年10月11日(2016.10.11)
【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】
ソーラーセルの製造方法であって、
ソーラーセルの領域の第１の部分にパッシベーション層を堆積させ、前記領域の第２の部分にグリッド線を堆積させるステップと、
前記パッシベーション層を第１の温度でアニーリングして前記パッシベーション層から化学種を追い出し、前記第１の部分のドーパントの電気的活性を不活性化するステップと、
を含む方法。
【請求項２】
前記第１の部分の前記ドーパントを前記パッシベーション層からの前記化学種と反応させることにより、前記ドーパントの前記電気的活性を不活性化して電気的に不活性な複合体を形成する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記パッシベーション層は、窒化シリコン、酸化シリコン、酸化アルミニウム、又はこれらのいずれかの組み合わせであり、前記化学種は、原子状水素、重水素、リチウム、銅、又はこれらのいずれかの組み合わせを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記第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じるように前記第１の温度を調整するステップを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記ソーラーセルにバイアス電圧を付与して不活性化を制御するステップを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記第１の温度は、８５℃〜４００℃である、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記パッシベーション層の厚さは、１ナノメートル〜５００ナノメートルである、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記第１の温度よりも高い第２の温度で前記グリッド線をアニーリングして、前記第２の部分に電気コンタクトを形成するステップを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記パッシベーション層の前記アニーリングの時間を調整して不活性化を制御するステップを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記パッシベーション層は、前記化学種が前記第２の部分の前記ドーパントを不活性化するのを防ぐマスクとして機能する前記グリッド線上に堆積させる、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
ソーラーセルの製造方法であって、
ソーラーセルの、第１の部分及び第２の部分を含む領域にパッシベーション層を堆積させるステップと、
前記第２の部分を覆う前記パッシベーション層上にグリッド線を堆積させるステップと、
前記グリッド線をアニーリングして、前記第２の部分に電気コンタクトを形成するステップと、
前記パッシベーション層をアニーリングして前記パッシベーション層から化学種を追い出し、前記第１の部分のドーパントの電気的活性を不活性化するステップと、
を含む方法。
【請求項１２】
前記グリッド線のアニーリングは、前記パッシベーション層のアニーリングの温度よりも高い温度で行われる、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記パッシベーション層は、窒化シリコン、酸化シリコン、酸化アルミニウム、又はこれらのいずれかの組み合わせを含み、前記化学種は、水素、重水素、リチウム、銅、又はこれらのいずれかの組み合わせを含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
前記ソーラーセルにバイアス電圧を付与して不活性化を制御するステップを更に含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１５】
前記パッシベーション層の厚さは、１ナノメートル〜５００ナノメートルである、請求項１１に記載の方法。
【請求項１６】
前記パッシベーション層の前記アニーリングの時間を調整して不活性化を制御するステップを更に含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１７】
前記ドーパントは、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）、水素、又はこれらのいずれかの組み合わせである、請求項１１に記載の方法。
【請求項１８】
前記ドーパントは、窒素（Ｎ）、リン（Ｐ）、ヒ素（Ａｓ）、アンチモン（Ｓｂ）、ビスマス（Ｂｉ）、水素、又はこれらのいずれかの組み合わせである、請求項１１に記載の方法。
【請求項１９】
ソーラーセルであって、
基板上に形成された、第１の部分及び第２の部分を含む第１の領域と、
前記第２の部分上の第１のグリッド線と、
前記第１の部分及び前記第１のグリッド線上のパッシベーション層と、を備え、
前記第１の部分の第１のドーパントの一部の電気的活性は不活性化される、ソーラーセル。
【請求項２０】
前記第１のドーパントの前記一部は、前記パッシベーション層からの化学種と結合し、電気的に不活性である、請求項１９に記載のソーラーセル。
【請求項２１】
前記パッシベーション層は、窒化シリコン、酸化シリコン、酸化アルミニウム、又はこれらのいずれかの組み合わせであり、前記化学種は、原子状水素、重水素、リチウム、銅、又はこれらのいずれかの組み合わせを含む、請求項１９に記載のソーラーセル。
【請求項２２】
前記パッシベーション層は、ＳｉxＨyＮzを含み、ｙは、約１重量％〜７０重量％である、請求項１９に記載のソーラーセル。
【請求項２３】
前記領域は、ソーラーセル基板上に形成された選択エミッタである、請求項１９に記載のソーラーセル。
【請求項２４】
前記領域は、前記ソーラーセルの裏面電界である、請求項１９に記載のソーラーセル。
【請求項２５】
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のドーパント濃度は、前記表面部分から離れた距離における前記電気的に活性な第１のドーパント濃度よりも低い、請求項１９に記載のソーラーセル。
【請求項２６】
前記第１のドーパントは、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）、水素、又はこれらのいずれかの組み合わせである、請求項１９に記載のソーラーセル。
【請求項２７】
前記第１のドーパントは、窒素（Ｎ）、リン（Ｐ）、ヒ素（Ａｓ）、アンチモン（Ｓｂ）、ビスマス（Ｂｉ）、水素、又はこれらのいずれかの組み合わせである、請求項１９に記載のソーラーセル。
【請求項２８】
ソーラーセルの製造方法であって、
チャンバ内に配置されたソーラーセルの領域の第１の部分に化学種を供給し、前記第１の部分にパッシベーション層を堆積させ、前記領域の第２の部分を覆ってグリッド線を堆積させるステップと、
前記化学種を用いて、前記第１の部分のドーパントの電気的活性を不活性化するステップと、
前記ソーラーセルにバイアス電圧を付与して前記不活性化を制御するステップと、
を含む方法。
【請求項２９】
前記第２の部分の前記ドーパントは、電気的に活性に保たれ、前記グリッド線は、不活性化のためのマスクとして使用される、請求項２８に記載の方法。
【請求項３０】
前記バイアス電圧は、定常状態電圧、パルス電圧、又はこれらの両方である、請求項２８に記載の方法。
【請求項３１】
前記パッシベーション層を第１の温度でアニーリングして前記パッシベーション層から化学種を追い出し、前記第１の部分の前記ドーパントの前記電気的活性を不活性化するステップを更に含む、請求項２８に記載の方法。
【請求項３２】
前記化学種の濃度を調整して前記不活性化を制御するステップを更に含む、請求項２８に記載の方法。
【請求項３３】
前記第１の部分の前記ドーパントの前記電気的活性は、前記パッシベーション層の堆積中に前記第１の部分に供給される前記化学種を用いて不活性化される、請求項２８に記載の方法。
【国際調査報告】
2017506826.tif 000023
2017506826.tif 000024