(57)【要約】  複数のエッチング耐性膜を用いた複数の太陽電池エミッタ領域の製造方法、及びその結果得られる複数の太陽電池が説明される。一例では、太陽電池のエミッタ領域の製造方法は、太陽電池の基板の第１の表面上にＮ型ドープシリコンナノ粒子の複数の領域を形成する工程を含む。Ｎ型ドープシリコンナノ粒子の複数の領域上、及びＮ型ドープシリコンナノ粒子の領域間の基板の第１の表面上にＰ型ドーパント含有層が形成される。Ｐ型ドーパント含有層上にキャッピング層が形成される。キャッピング層上にエッチング耐性層が形成される。第１の表面と反対側の基板の第２の表面が、基板の第２の表面を粗面化するためにエッチングされる。エッチング耐性層はエッチングの最中にキャッピング層及びＰ型ドーパント含有層を保護する。
2016506074.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽電池のエミッタ領域の製造方法であって、前記方法は、
前記太陽電池の基板の第１の表面上に複数のＮ型ドープシリコンナノ粒子の複数の領域を形成する工程と、
複数のＮ型ドープシリコンナノ粒子の前記複数の領域上、及び複数のＮ型ドープシリコンナノ粒子の前記複数の領域間の前記基板の前記第１の表面上にＰ型ドーパント含有層を形成する工程と、
前記Ｐ型ドーパント含有層上にキャッピング層を形成する工程と、
前記キャッピング層上にエッチング耐性層を形成する工程と、
前記第１の表面と反対側の前記基板の第２の表面を、前記基板の前記第２の表面を粗面化するためにエッチングする工程であって、前記エッチング耐性層は前記エッチングの最中に前記キャッピング層及び前記Ｐ型ドーパント含有層を保護する、工程と
を含む、方法。
【請求項２】
前記Ｐ型ドーパント含有層を形成する工程の後に、複数のＮ型ドープシリコンナノ粒子の前記複数の領域からの複数のＮ型ドーパントを拡散させ、前記基板内に、対応する複数のＮ型拡散領域を形成するため、及び前記Ｐ型ドーパント含有層からの複数のＰ型ドーパントを拡散させ、前記複数のＮ型拡散領域間の前記基板内に、対応する複数のＰ型拡散領域を形成するために、前記基板を加熱する工程
を更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記加熱がおよそ摂氏８５０〜１１００度の範囲の温度でおよそ１〜１００分の範囲の期間、実行される、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記加熱が前記エッチングの後に実行される、請求項２に記載の方法。
【請求項５】
前記基板の前記第１の表面が前記太陽電池の背面であり、前記基板の前記第２の表面が前記太陽電池の受光面であり、
前記方法が、前記複数のＮ型拡散領域及び前記複数のＰ型拡散領域への複数の金属コンタクトを形成する工程、を更に含む、請求項２に記載の方法。
【請求項６】
前記基板の前記第２の表面をエッチングする工程の後に、前記基板の前記粗面化された第２の表面上に反射防止コーティング層を形成する工程を更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
複数のＮ型ドープシリコンナノ粒子の前記複数の領域を形成する工程が、およそ５〜１００ナノメートルの範囲の平均粒子サイズ及びおよそ１０〜５０％の範囲の多孔率を有する複数のリンドープシリコンナノ粒子を印刷又はスピンオンコーティングする工程を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記Ｐ型ドーパント含有層を形成する工程が、ホウケイ酸ガラス（ＢＳＧ）層を形成する工程を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記エッチング耐性層を形成する工程が、窒化ケイ素層を形成する工程を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記キャッピング層を形成する工程が、非ドープケイ酸塩ガラス（ＵＳＧ）の層を形成する工程を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記基板が単結晶シリコン基板であり、前記基板の前記第２の表面をエッチングする工程が、前記第２の表面を水酸化物ベースのウェットエッチング液で処理する工程を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
請求項１に記載の方法に従って製造される太陽電池。
【請求項１３】
太陽電池のエミッタ領域の製造方法であって、前記方法は
前記太陽電池の基板の第１の表面上にＮ型ドーパント源膜の複数の領域を形成する工程と、
前記Ｎ型ドーパント源膜の前記複数の領域上、及び前記Ｎ型ドーパント源膜の前記複数の領域間の前記基板の前記第１の表面上にＰ型ドーパント含有層を形成する工程と、
前記Ｐ型ドーパント含有層上にエッチング耐性層を形成する工程と、
前記第１の表面と反対側の前記基板の第２の表面を、前記基板の前記第２の表面を粗面化するためにエッチングする工程であって、前記エッチング耐性層は前記エッチングの最中に前記Ｐ型ドーパント含有層を保護する、工程と
を含む、方法。
【請求項１４】
前記Ｐ型ドーパント含有層を形成する工程の後に、前記Ｎ型ドーパント源膜の前記複数の領域からの複数のＮ型ドーパントを拡散させ、前記基板内に、対応する複数のＮ型拡散領域を形成するため、及び前記Ｐ型ドーパント含有層からの複数のＰ型ドーパントを拡散させ、前記複数のＮ型拡散領域間の前記基板内に、対応する複数のＰ型拡散領域を形成するために、前記基板を加熱する工程を更に含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記加熱がおよそ摂氏８５０〜１１００度の範囲の温度でおよそ１〜１００分の範囲の期間、実行され、前記加熱が前記エッチングの後に実行される、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記基板の前記第１の表面が前記太陽電池の背面であり、前記基板の前記第２の表面が前記太陽電池の受光面であり、
前記方法が、前記複数のＮ型拡散領域及び前記複数のＰ型拡散領域への複数の金属コンタクトを形成する工程を更に含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１７】
前記基板の前記第２の表面をエッチングする工程の後に、前記基板の前記粗面化された第２の表面上に反射防止コーティング層を形成する工程を更に含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１８】
前記Ｎ型ドーパント源膜の前記複数の領域を形成する工程が、リンケイ酸塩ガラス（ＰＳＧ）の層を形成する工程を含み、前記Ｐ型ドーパント含有層を形成する工程が、ホウケイ酸ガラス（ＢＳＧ）の層を形成する工程を含み、前記エッチング耐性層を形成する工程が、窒化ケイ素層を形成する工程を含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１９】
前記基板が単結晶シリコン基板であり、前記基板の前記第２の表面をエッチングする工程が、前記第２の表面を水酸化物ベースのウェットエッチング液で処理する工程を含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項２０】
請求項１３に記載の方法に従って製造される太陽電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の複数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、複数のエッチング耐性膜を用いた複数の太陽電池エミッタ領域の製造方法、及びその結果得られる複数の太陽電池である。
【背景技術】
【０００２】
太陽電池として一般的に知られる光起電力電池は、太陽放射を電気エネルギーに直接的に変換するための周知の装置である。一般に、太陽電池は、半導体処理技術を用いて半導体ウェハ上又は基板上に製造され、基板の表面近くにｐｎ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−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、太陽電池が電力を生成する能力に直接関連することから、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コスト有効性に直接関連する。したがって、太陽電池の効率が増加するための技術、又は太陽電池の製造における効率が増加するための技術が、概ね望ましい。本発明の幾つかの実施形態は、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増加を可能にする。本発明の幾つかの実施形態は、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】本発明の実施形態に係る太陽電池の製造における種々の段階の断面図を示す。
【図１Ｂ】本発明の実施形態に係る太陽電池の製造における種々の段階の断面図を示す。
【図１Ｃ】本発明の実施形態に係る太陽電池の製造における種々の段階の断面図を示す。
【図１Ｄ】本発明の実施形態に係る太陽電池の製造における種々の段階の断面図を示す。
【図１Ｅ】本発明の実施形態に係る太陽電池の製造における種々の段階の断面図を示す。
【図１Ｆ】本発明の実施形態に係る太陽電池の製造における種々の段階の断面図を示す。
【図１Ｇ】本発明の実施形態に係る太陽電池の製造における種々の段階の断面図を示す。
【０００５】
【図２Ａ】太陽電池の製造における種々の段階の断面図を示す。
【図２Ｂ】太陽電池の製造における種々の段階の断面図を示す。
【０００６】
【図３Ａ】本発明の実施形態に係る、太陽電池の製造における種々の段階の断面図を示す。
【図３Ｂ】本発明の実施形態に係る、太陽電池の製造における種々の段階の断面図を示す。
【図３Ｃ】本発明の実施形態に係る、太陽電池の製造における種々の段階の断面図を示す。
【図３Ｄ】本発明の実施形態に係る、太陽電池の製造における種々の段階の断面図を示す。
【図３Ｅ】本発明の実施形態に係る、太陽電池の製造における種々の段階の断面図を示す。
【０００７】
【図４Ａ】太陽電池の製造における種々の段階の断面図を示す。
【図４Ｂ】太陽電池の製造における種々の段階の断面図を示す。
【図４Ｃ】太陽電池の製造における種々の段階の断面図を示す。
【図４Ｄ】太陽電池の製造における種々の段階の断面図を示す。
【０００８】
【図５Ａ】本発明の実施形態に係る太陽電池の製造における種々の段階の断面図を示す。
【図５Ｂ】本発明の実施形態に係る太陽電池の製造における種々の段階の断面図を示す。
【図５Ｃ】本発明の実施形態に係る太陽電池の製造における種々の段階の断面図を示す。
【図５Ｄ】本発明の実施形態に係る太陽電池の製造における種々の段階の断面図を示す。
【図５Ｅ】本発明の実施形態に係る太陽電池の製造における種々の段階の断面図を示す。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本明細書において、エッチング耐性膜を用いた太陽電池エミッタ領域の製造方法、及びその結果得られる太陽電池が説明される。以下の説明では、本発明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特定の詳細が記載される。これらの特定の詳細なしに、本発明の実施形態を実践することができる点が、当業者には明らかとなるであろう。他の場合には、本発明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。更には、図に示される様々な実施形態は、例示的な表示であって、必ずしも縮尺通りに描かれていないことが理解されるべきである。
【００１０】
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、太陽電池のエミッタ領域の製造方法は、太陽電池の基板の第１の表面上に複数のＮ型ドープシリコンナノ粒子の複数の領域を形成する工程を含む。複数のＮ型ドープシリコンナノ粒子の複数の領域上、及び複数のＮ型ドープシリコンナノ粒子の複数の領域間の基板の第１の表面上にＰ型ドーパント含有層が形成される。Ｐ型ドーパント含有層上にキャッピング層が形成される。キャッピング層上にエッチング耐性層が形成される。第１の表面と反対側の基板の第２の表面が、基板の第２の表面を粗面化するためにエッチングされる。エッチング耐性層はエッチングの最中にキャッピング層及びＰ型ドーパント含有層を保護する。別の実施形態では、太陽電池のエミッタ領域の製造方法は、太陽電池の基板の第１の表面上にＮ型ドーパント源膜の複数の領域を形成する工程を含む。Ｎ型ドーパント源膜の複数の領域上、及びＮ型ドーパント源膜の複数の領域間の基板の第１の表面上にＰ型ドーパント含有層が形成される。Ｐ型ドーパント含有層上にエッチング耐性層が形成される。第１の表面と反対側の基板の第２の表面が、基板の第２の表面を粗面化するためにエッチングされる。エッチング耐性層はエッチングの最中にＰ型ドーパント含有層を保護する。
【００１１】
同様に本明細書に開示されているのは、太陽電池である。一実施形態では、太陽電池のエミッタ領域は、太陽電池の基板の第１の表面上に配設される複数のＮ型ドープシリコンナノ粒子の複数の領域を含む。基板内に、対応する複数のＮ型拡散領域が配設される。複数のＮ型ドープシリコンナノ粒子の複数の領域上、及び複数のＮ型ドープシリコンナノ粒子の複数の領域間の基板の第１の表面上にＰ型ドーパント含有層が配設される。複数のＮ型拡散領域間の基板内に、対応する複数のＰ型拡散領域が配設される。Ｐ型ドーパント含有層上にキャッピング層が配設される。キャッピング層上にエッチング耐性層が配設される。エッチング耐性層、キャッピング層、Ｐ型ドーパント含有層、及び複数のＮ型ドープシリコンナノ粒子の複数の領域を貫き、複数のＮ型拡散領域まで、金属コンタクトの第１のセットが配設される。エッチング耐性層、キャッピング層、及びＰ型ドーパント含有層を貫き、複数のＰ型拡散領域まで、金属コンタクトの第２のセットが配設される。
【００１２】
第１の態様では、１又は複数の特定の実施形態は、ランダム粗面化（ｒａｎｔｅｘ）操作の前に、窒化ケイ素（ＳｉＮｘ）の下部反射防止コーティング（ｂＡＲＣ）堆積、若しくは防湿バリヤ、又はその両方を提供することを目的とする。このようなアプローチでは、ＳｉＮｘ層をｒａｎｔｅｘエッチングの最中のエッチングレジストとして用いることができる。一般的に、バルク基板太陽電池製造のためのスクリーン印刷可能ドーパントの開発において、１つの技術的課題は、ドーパント源材料を、それがその後のドーパント駆動拡散操作のために存在するように、ｒａｎｔｅｘエッチングに無傷のまま耐えさせることに関わる。以前の試みは、エッチングを阻止するために厚いシリコンガラス酸化物層を用いること、及び粗面化エッチングを損傷エッチングに続く片面エッチングに移動させることを含んでいた。ドーパント源におけるエッチング耐性のためのその他のアプローチは、エッチング耐性を付加するために材料を組成変更すること、Ｐ型ドーパント含有層若しくはキャップの堆積に先立って膜の密度を高めること、並びに片面粗面化技法の利用を含んでいた。しかし、これらのアプローチは、開発に時間がかかり、いくつかは新しいツールを必要とし、それらを、既存の製造工場内に後付けするためには非理想的なものにしている。
【００１３】
より具体的には、第２の態様における１又は複数の実施形態は、ドーパント膜積層体のためのｒａｎｔｅｘ耐性を高める必要性に対処する。特定の実施形態では、プラズマ強化化学気相成長（ＰＥＣＶＤ）ＳｉＮＸが用いられる。これは、層は、例えばＫＯＨ内では低い（検出不可能な）エッチング速度を有するためである。更に、ＰＥＣＶＤ  ＳｉＮＸはバルク基板ベースの太陽電池内のｂＡＲＣ層として用いることができるため、ｂＡＲＣ堆積をキャップ層のＰ型ドーパント含有層の堆積後、及びｒａｎｔｅｘの前に移動させることによって、膜積層体のエッチング耐性を高めながら、既存のツールセット及びアーキテクチャを維持することができる。結果として得られる改善されたエッチング耐性は、ＫＯＨ内で容易にエッチングするドーパント材料膜積層体のために特に重要となり得る。更に、ＳｉＮＸ層は、形成された下地層のための欠陥充填という追加の利点を提供することができ、下地層では、存在する欠陥はＳｉＮＸ層によって被覆され、封止される。
【００１４】
例えば、非ドープケイ酸塩ガラス（ＵＳＧ）層は、Ｓｉよりも低いエッチング速度を有するが、ｒａｎｔｅｘプロセスにおいては通例、２０００オングストロームに近いＵＳＧがエッチングされる。膜積層体の上にＳｉＮＸを有することで、ＵＳＧ層の厚さ（及びしたがって操作コスト）を低減することができる。ＳｉＮｘ層を含むことで、標準的な膜積層体にある程度の堅牢性を追加することもできる。作業軽減を可能にするための現在の処理の変更は、一実施形態では、ＰＥＣＶＤによるドープ層（例えば、ＢＳＧ又はＰＳＧ）の堆積を更に含むことができる。別のオプションは、ドープＳｉＮＸ：Ｂ層又はＳｉＮＸ：Ｐ層を拡散のためのドーパント源として用いることである。これらの層は、ＫＯＨ内におけるＳｉＮｘの低いエッチング速度の故に、より薄く形成することができ、その一方、ＰＥＣＶＤ  ｂＡＲＣツールの使用を優先してドーパント膜堆積ツールが排除される。このような実施形態の１つでは、ＰＥＣＶＤ  ＳｉＮＸ層は、ドーパント膜高密度化等の、ｒａｎｔｅｘ耐性を高めるための他のアプローチとともに実装することができる。
【００１５】
一例として、図１Ａ〜１Ｇは、本発明の実施形態に係る太陽電池の製造における種々の段階の断面図を示す。
【００１６】
図１Ａを参照すると、太陽電池のエミッタ領域の製造方法は、太陽電池の基板１００の第１の表面１０１上に複数のＮ型ドープシリコンナノ粒子の複数の領域１０２を形成する工程を含む。一実施形態では、基板１００は、バルク単結晶Ｎ型ドープシリコン基板等の、バルクシリコン基板である。しかし、基板１００は、大域的太陽電池基板上に設けら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。
【００１７】
一実施形態では、複数のＮ型ドープシリコンナノ粒子の複数の領域１０２は、基板１００の第１の表面１０１上にリンドープシリコンナノ粒子を印刷又はスピンオンコーティングすることによって形成される。このような実施形態の１つでは、リンドープシリコンナノ粒子は、およそ５〜１００ナノメートルの範囲の平均粒子サイズ及びおよそ１０〜５０％の範囲の多孔率を有する。特定のこのような実施形態では、リンドープシリコンナノ粒子は、後に蒸発するか又は焼失させることができる担体溶媒又は液体の存在下で送出される。一実施形態では、スクリーン印刷プロセスを用いる場合には、送出のために高い粘度を有する液体源を用いることが好ましい場合がある。これは、低粘度の液体を用いると、にじみ、及びしたがって、画定された領域の解像度低下を招く恐れがあるためである。
【００１８】
図１Ｂを参照すると、本方法はまた、複数のＮ型ドープシリコンナノ粒子の複数の領域１０２上、及び複数のＮ型ドープシリコンナノ粒子の複数の領域１０２間の基板１００の第１の表面１０１上にＰ型ドーパント含有層１０４を形成する工程を含む。一実施形態では、Ｐ型ドーパント含有層１０４はホウケイ酸ガラス（ＢＳＧ）の層である。
【００１９】
図１Ｃを参照すると、本方法はまた、Ｐ型ドーパント含有層１０４上にエッチング耐性層１０６を形成する工程を含む。一実施形態では、エッチング耐性層１０６は窒化ケイ素層である。窒化ケイ素層は完全な化学量論（Ｓｉ３Ｎ４）又は別の好適なＳｉ：Ｎ化学量論のものであることができ、どちらの場合もＳｉＮＸによって表現される。
【００２０】
図１Ｄを参照すると、本方法はまた、第１の表面１０１と反対側の基板１００の第２の表面１２０を、基板１００の粗面化された第２の表面１２２を提供するためにエッチングする工程を含む。粗面化表面は、入射光を散乱させることによって太陽電池の受光表面から反射される光の量を減少させる、規則的又は不規則的な形状の表面を有するものであってよい。一実施形態では、エッチングは、水酸化カリウムに基づくアルカリ性エッチング等のウェットエッチングプロセスを用いることによって実行される。一実施形態では、エッチング耐性層１０６はエッチングの最中にＰ型ドーパント含有層１０４を保護する。
【００２１】
図１Ｅを参照すると、一実施形態では、本方法はまた、Ｐ型ドーパント含有層１０４を形成する工程の後に、複数のＮ型ドープシリコンナノ粒子の複数の領域１０２からの複数のＮ型ドーパントを拡散させ、基板１００内に、対応する複数のＮ型拡散領域１０８を形成するために、基板１００を加熱する工程を含む。さらに、複数のＮ型拡散領域１０８間の基板１００内に、対応する複数のＰ型拡散領域１１０を形成するために、Ｐ型ドーパント含有層１０４から複数のＰ型ドーパントが拡散される。
【００２２】
一実施形態では、加熱はおよそ摂氏８５０〜１１００度の範囲の温度でおよそ１〜１００分の範囲の期間、実行される。このような実施形態の１つでは、加熱は、図１Ｄ及び図１Ｅに示されるように、基板１００の粗面化された第２の表面１２２を提供するために用いられるエッチングの後に実行される。
【００２３】
図１Ｆを参照すると、一実施形態では、本方法はまた、基板１００の第２の表面をエッチングする工程の後に、基板１００の粗面化された第２の表面１２２上に反射防止コーティング層１３０を形成する工程を含む。
【００２４】
図１Ｇを参照すると、一実施形態では、基板１００の第１の表面１０１は太陽電池の背面であり、基板１００の粗面化された第２の表面１２２は太陽電池の受光面であり、本方法はまた、複数のＮ型拡散領域１０８及び複数のＰ型拡散領域１１０への複数の金属コンタクト１１２を形成する工程を含む。このような実施形態の１つでは、複数のコンタクト１１２は、図１Ｇに示されるように、絶縁層１１４の複数の開口部内に、並びに複数のＮ型ドープシリコンナノ粒子の残りの部分１０２、Ｐ型ドーパント含有層１０４、及びエッチング耐性層１０６を貫いて形成される。一実施形態では、複数の導電性コンタクト１１２は金属で構成され、堆積、リソグラフ法、及びエッチングアプローチによって形成される。
【００２５】
図１Ｇを再び参照すると、製造された太陽電池１５０はそれゆえ、太陽電池１５０の基板１００の第１の表面１０１上に配設される複数のＮ型ドープシリコンナノ粒子の領域１０２で構成されるエミッタ領域を含んでもよい。基板１００内に、対応する複数のＮ型拡散領域１０８が配設される。複数のＮ型ドープシリコンナノ粒子の領域１０２上、及び複数のＮ型ドープシリコンナノ粒子の領域１０２に隣接する基板１００の第１の表面１０１上にＰ型ドーパント含有層１０４が配設される。複数のＮ型拡散領域１０８に隣接する基板１００内に、対応する複数のＰ型拡散領域１１０が配設される。Ｐ型ドーパント含有層１０４上にエッチング耐性層１０６が配設される。エッチング耐性層１０６、Ｐ型ドーパント含有層１０４、及び複数のＮ型ドープシリコンナノ粒子の領域１０２を貫き、複数のＮ型拡散領域１０８まで、第１の複数の金属コンタクト形式１１２Ａが配設される。エッチング耐性層１０６及びＰ型ドーパント含有層１０４を貫き、複数のＰ型拡散領域１１０まで、第２の金属コンタクト形式１１２Ｂが配設される。
【００２６】
一実施形態では、太陽電池１５０は、第１の表面１０１と反対側の、基板１００の粗面化された第２の表面１２２を更に含む。このような実施形態の１つでは、基板１００の第１の表面１０１は太陽電池１５０の背面であり、基板１００の第２の表面１２２は太陽電池１５０の受光面である。一実施形態では、太陽電池は、基板１００の粗面化された第２の表面１２２上に配設される反射防止コーティング層１３０を更に含む。一実施形態では、複数のＮ型ドープシリコンナノ粒子の領域１０２は、およそ５〜１００ナノメートルの範囲の平均粒子サイズを有するリンドープシリコンナノ粒子で構成される。一実施形態では、Ｐ型ドーパント含有層１０４はホウケイ酸ガラス（ＢＳＧ）の層である。一実施形態では、エッチング耐性層１０６は窒化ケイ素層である。一実施形態では、基板１００は単結晶シリコン基板である。
【００２７】
しかし、図示されていない別の実施形態では、複数のＮ型ドープシリコンナノ粒子の残りの部分１０２、Ｐ型ドーパント含有層１０４、及びエッチング耐性層１０６は絶縁層１１４の複数の開口部内の複数のコンタクト１１２の形成に先立って除去される。このような実施形態の１つの特定のものでは、複数のＮ型ドープシリコンナノ粒子の残りの部分１０２、Ｐ型ドーパント含有層１０４、及びエッチング耐性層１０６はドライエッチングプロセスを用いて除去される。このような実施形態の別の特定のものでは、複数のＮ型ドープシリコンナノ粒子の残りの部分１０２、Ｐ型ドーパント含有層１０４、及びエッチング耐性層１０６はウェットエッチングプロセスを用いて除去される。一実施形態では、ドライエッチング又はウェットエッチング処理は、機械的に補助される。
【００２８】
第２の態様では、窒化ケイ素（ＳｉＮＸ）膜が、高いエッチング速度及び不十分にコーティングされた膜を伴うプロセスのためのｒａｎｔｅｘ耐性のために用いられる。エッチング耐性膜を含まないプロセスに関する問題の一例として、図２Ａ及び図２Ｂは太陽電池の製造における種々の段階の断面図を示す。図２Ａを参照すると、単結晶シリコン（ｃ−Ｓｉ）基板等の、基板２００の上方に配設される複数のＮ型シリコンナノ粒子の複数の領域２０６の上に、ドーパント源膜２０２（例えば、ホウケイ酸ガラス、ＢＳＧ）の堆積、及びそれに続き、キャップ層２０４（例えば、非ドープケイ酸塩ガラス、ＵＳＧ）の堆積が実行される。図２Ｂを参照すると、ｒａｎｔｅｘエッチング等の、前面２０８の粗面化エッチングが実行される。しかし、図２Ａの構造は、高いエッチング速度の膜が膜積層体内に導入されるときには、エッチングプロセスの失敗を生じやすい。例えば、ＵＳＧ膜２０４は理想的な条件下では粗面化エッチングからの十分な保護を提供するが、その一方で、膜は厚さが一様で、かつ無欠陥でなければならない。薄い地点又は欠陥のいずれかにおいては、エッチング液は構造内へ貫通し、高いエッチング速度の膜をエッチング除去することができる。粒子層のような、多孔質膜、及び非理想的な核形成表面のために不十分なＢＳＧ及びＵＳＧの核形成を有するその他の膜では、薄い箇所及び欠陥の割合は増大する。劣悪な条件では、図２Ｂに示されるように、複数のピンホール２１０の存在が、複数のＮ型シリコンナノ粒子の複数の領域２０６のうちの１又は複数のエッチング消失、及び潜在的に、基板２００の背面２１２の不必要な粗面化を引き起こす。
【００２９】
対照的に、一実施形態では、粗面化エッチングに先立つ図２Ａの構造へのＳｉＮｘ膜の追加はいくつかの利点を提供することができる。例えば、ＳｉＮＸ膜は、ＢＳＧ膜及びＵＳＧ膜の後に存在する既存のピンホール欠陥を被覆するために用いることができる、追加の膜を積層体に追加する。別の利点としては、ｃ−Ｓｉ基板を粗面化するために用いることができる、ＫＯＨ等のエッチング液内では本質的に無視できるエッチング速度を有するＳｉＮＸの利用がある。超低速のエッチング速度は、ＳｉＮｘ膜内の薄い箇所でさえも、膜積層体全体の完全性を維持するためにきっと十分になることを確実にすることができる。
【００３０】
一例として、図３Ａ〜図３Ｅは、本発明の別の実施形態に係る太陽電池の製造における種々の段階の断面図を示す。
【００３１】
図３Ａを参照すると、太陽電池のエミッタ領域の製造方法は、太陽電池の基板３００の第１の表面３０１上に複数のＮ型ドープシリコンナノ粒子３０２の複数の領域を形成する工程を含む。一実施形態では、基板３００は、バルク単結晶Ｎ型ドープシリコン基板等の、バルクシリコン基板である。しかし、基板３００は、大域的太陽電池基板上に設けら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。
【００３２】
一実施形態では、複数のＮ型ドープシリコンナノ粒子３０２の複数の領域は、基板３００の第１の表面３０１上に複数のリンドープシリコンナノ粒子を印刷又はスピンオンコーティングすることによって形成される。このような実施形態の１つでは、複数のリンドープシリコンナノ粒子は、およそ５〜１００ナノメートルの範囲の平均粒子サイズ及びおよそ１０〜５０％の範囲の多孔率を有する。特定のこのような実施形態では、複数のリンドープシリコンナノ粒子は、後に蒸発するか又は焼失させることができる担体溶媒又は液体の存在下で送出される。一実施形態では、スクリーン印刷プロセスを用いる場合には、送出のために高い粘度を有する液体源を用いることが好ましい場合がある。これは、低粘度の液体を用いると、にじみ、及びしたがって、画定された領域の解像度低下を招く恐れがあるためである。
【００３３】
図３Ａを再び参照すると、本方法はまた、複数のＮ型ドープシリコンナノ粒子の複数の領域３０２上、及び複数のＮ型ドープシリコンナノ粒子の複数の領域３０２間の基板３００の第１の表面３０１上にＰ型ドーパント含有層３０４を形成する工程を含む。一実施形態では、Ｐ型ドーパント含有層３０４はホウケイ酸ガラス（ＢＳＧ）の層である。
【００３４】
図３Ａを再び参照すると、本方法はまた、Ｐ型ドーパント含有層３０４上に非ドープケイ酸塩ガラス（ＵＳＧ）層等のキャップ層３０５を形成する工程を含む。次に、キャップ層３０５上にエッチング耐性層３０６が形成される。一実施形態では、エッチング耐性層３０６は窒化ケイ素層である。窒化ケイ素層は完全な化学量論（Ｓｉ３Ｎ４）又は別の好適なＳｉ：Ｎ化学量論のものであることができ、どちらの場合もＳｉＮＸによって表現される。
【００３５】
図３Ｂを参照すると、本方法はまた、第１の表面３０１と反対側の基板３００の第２の表面３２０を、基板３００の粗面化された第２の表面３２２を提供するためにエッチングする工程を含む。粗面化表面は、入射光を散乱させることによって太陽電池の受光表面から反射される光の量を減少させる、規則的又は不規則的な形状の表面を有するものであってよい。一実施形態では、エッチングは、水酸化カリウムに基づくアルカリ性エッチング等のウェットエッチングプロセスを用いることによって実行される。一実施形態では、エッチング耐性層３０６は、エッチングの最中に、キャップ層３０５を保護し、その内部のあらゆるピンホール欠陥を塞ぐ。
【００３６】
図３Ｃを参照すると、一実施形態では、本方法はまた、Ｐ型ドーパント含有層３０４を形成する工程の後に、複数のＮ型ドープシリコンナノ粒子の複数の領域３０２からの複数のＮ型ドーパントを拡散させ、基板３００内に、対応する複数のＮ型拡散領域３０８を形成するために、基板３００を加熱する工程を含む。加えて、複数のＮ型拡散領域３０８間の基板３００内に、対応する複数のＰ型拡散領域３１０を形成するために、Ｐ型ドーパント含有層３０４から複数のＰ型ドーパントが拡散される。一実施形態では、加熱はおよそ摂氏８５０〜１１００度の範囲の温度でおよそ１〜１００分の範囲の期間、実行される。このような実施形態の１つでは、加熱は、図３Ｂ及び図３Ｃに示されるように、基板３００の粗面化された第２の表面３２２を提供するために用いられるエッチングの後に実行される。
【００３７】
図３Ｄを参照すると、一実施形態では、本方法はまた、基板３００の第２の表面をエッチングする工程の後に、基板３００の粗面化された第２の表面３２２上に反射防止コーティング層３３０を形成する工程を含む。
【００３８】
図３Ｅを参照すると、一実施形態では、基板３００の第１の表面３０１は太陽電池の背面であり、基板３００の粗面化された第２の表面３２２は太陽電池の受光面であり、本方法はまた、複数のＮ型拡散領域３０８及び複数のＰ型拡散領域３１０への複数の金属コンタクト３１２を形成する工程を含む。このような実施形態の１つでは、複数のコンタクト３１２は、図３Ｅに示されるように、絶縁層３１４の複数の開口部内に、並びに複数のＮ型ドープシリコンナノ粒子の残りの部分３０２、Ｐ型ドーパント含有層３０４、キャップ層３０５、及びエッチング耐性層３０６を貫いて形成される。一実施形態では、複数の導電性コンタクト３１２は金属で構成され、堆積、リソグラフ法、及びエッチングアプローチによって形成される。
【００３９】
図３Ｅを再び参照すると、製造された太陽電池３５０はそれゆえ、太陽電池３５０の基板３００の第１の表面３０１上に配設される複数のＮ型ドープシリコンナノ粒子の領域３０２で構成されるエミッタ領域を含んでもよい。基板３００内に、対応するＮ型拡散領域３０８が配設される。複数のＮ型ドープシリコンナノ粒子の領域３０２上、及び複数のＮ型ドープシリコンナノ粒子の領域３０２に隣接する基板３００の第１の表面３０１上にＰ型ドーパント含有層３０４が配設される。Ｎ型拡散領域３０８に隣接する基板３００内に、対応する複数のＰ型拡散領域３１０が配設される。Ｐ型ドーパント含有層３０４上にキャップ層３０５が配設される。キャップ層３０５上にエッチング耐性層３０６が配設される。エッチング耐性層３０６、Ｐ型ドーパント含有層３０４、及び複数のＮ型ドープシリコンナノ粒子の領域３０２を貫き、Ｎ型拡散領域３０８まで、第１の金属コンタクト形式３１２Ａが配設される。エッチング耐性層３０６及びＰ型ドーパント含有層３０４を貫き、Ｐ型拡散領域３１０まで、第２の金属コンタクト形式３１２Ｂが配設される。
【００４０】
一実施形態では、太陽電池３５０は、第１の表面３０１と反対側の、基板３００の粗面化された第２の表面３２２を更に含む。このような実施形態の１つでは、基板３００の第１の表面３０１は太陽電池３５０の背面であり、基板３００の第２の表面３２２は太陽電池３５０の受光面である。一実施形態では、太陽電池は、基板３００の粗面化された第２の表面３２２上に配設される反射防止コーティング層３３０を更に含む。一実施形態では、複数のＮ型ドープシリコンナノ粒子の領域３０２は、およそ５〜１００ナノメートルの範囲の平均粒子サイズを有する複数のリンドープシリコンナノ粒子で構成される。一実施形態では、Ｐ型ドーパント含有層３０４はホウケイ酸ガラス（ＢＳＧ）の層であり、その一方で、キャップ層３０５は非ドープケイ酸塩ガラス（ＵＳＧ）の層である。一実施形態では、エッチング耐性層３０６は窒化ケイ素層である。一実施形態では、基板３００は単結晶シリコン基板である。
【００４１】
より一般的には、図１Ｇ及び３Ｅを再び参照すると、多孔質層シリコンナノ粒子層が太陽電池の基板上に保持されてもよい。したがって、太陽電池構造は、プロセス操作の結果としてこのような多孔質層を最終的に保持し得るか、又は少なくとも一時的に含み得る。一実施形態では、多孔質シリコンナノ粒子層の部分（例えば、１０２又は３０２）は、太陽電池を製造するために用いられるプロセス操作において除去されず、むしろ、太陽電池の基板の表面上、又は基板全体の上方の層、若しくは層の積層体上のアーチファクトとして残る。
【００４２】
しかし、図示されていない別の実施形態では、複数のＮ型ドープシリコンナノ粒子の残りの部分３０２、Ｐ型ドーパント含有層３０４、キャップ層３０５、及びエッチング耐性層３０６は絶縁層３１４の複数の開口部内の複数のコンタクト３１２の形成に先立って除去される。このような実施形態の１つの特定のものでは、複数のＮ型ドープシリコンナノ粒子の残りの部分３０２、Ｐ型ドーパント含有層３０４、キャップ層３０５、及びエッチング耐性層３０６はドライエッチングプロセスを用いて除去される。このような実施形態の別の特定のものでは、複数のＮ型ドープシリコンナノ粒子の残りの部分３０２、Ｐ型ドーパント含有層３０４、キャップ層３０５、及びエッチング耐性層３０６はウェットエッチングプロセスを用いて除去される。一実施形態では、ドライエッチング又はウェットエッチング処理は、機械的に補助される。
【００４３】
第３の態様では、窒化ケイ素（ＳｉＮＸ）膜がｒａｎｔｅｘ耐性のために用いられ、コストが低下し、作業数が減ったプロセスを提供する。エッチング耐性膜を含まないプロセスに関する問題の一例として、図４Ａ〜図４Ｄは太陽電池の製造における種々の段階の断面図を示す。図４Ａを参照すると、単結晶シリコン（ｃ−Ｓｉ）基板等の、基板４００の上方に配設されるＮ型ドーパント源膜（例えば、リンケイ酸塩ガラス、ＰＳＧ）の複数の領域４０６の上に、Ｐ型ドーパント源膜４０２（例えば、ホウケイ酸ガラス、ＢＳＧ）の堆積、及びそれに続き、キャップ層４０４（例えば、非ドープケイ酸塩ガラス、ＵＳＧ）の堆積が実行される。図４Ｂを参照すると、ｒａｎｔｅｘエッチング等の、前面４０８の粗面化エッチングが実行される。キャップ層４０４は、図４Ｂに示されるように、エッチングプロセスの最中に除去されてもよい。次に、ドープ領域４１０及び４１２をそれぞれ提供するために、ドーパント層からの拡散が実行される。最後に、図４Ｄに示されるように、図４Ｃの構造上に、ＳｉＮＸ膜等の、反射防止コーティング層４１４が形成される。
【００４４】
対照的に、一実施形態では、ＳｉＮＸ層の堆積は、ＵＳＧ膜の削減又は除去を可能にするために、粗面化エッチングに先立って実行され、その結果、ＵＳＧ堆積のために必要とされる材料及びプロセスを無くすことによるコスト節減がもたらされる。現在の構造では、ＵＳＧ膜のほとんど又は全てはどのようにしても前面粗面化エッチングの最中に消費される。作業はまた、第２のドーパント膜の堆積（ＢＳＧとして説明されているが、ドーパントの流れを反転させるために、代わりにＰＳＧとすることもできるであろう）をＳｉＮＸ堆積と組み合わせることによっても削減することができるであろう。ＰＳＧ層、ＢＳＧ層及びＵＳＧ層はＣＶＤによって堆積させることができるか、又は別の実施形態では、単一のツール内において、外層はＰＥＣＶＤによって堆積させ、それに続き、ＵＳＧ＋ＳｉＮＸ堆積若しくはＳｉＮＸ堆積のいずれかを行うことができる。
【００４５】
一例として、図５Ａ〜５Ｅは、本発明の別の実施形態に係る太陽電池の製造における種々の段階の断面図を示す。
【００４６】
図５Ａを参照すると、太陽電池のエミッタ領域の製造方法は、太陽電池の基板５００の第１の表面５０１上にＮ型ドーパント源膜（例えば、リンケイ酸塩ガラス、ＰＳＧ）の複数の領域５０２を形成する工程を含む。一実施形態では、基板５００は、バルク単結晶Ｎ型ドープシリコン基板等の、バルクシリコン基板である。しかし、基板５００は、大域的太陽電池基板上に設けら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。
【００４７】
図５Ａを再び参照すると、本方法はまた、Ｎ型ドーパント源膜の複数の領域５０２上、及びＮ型ドーパント源膜の複数の領域５０２間の基板５００の第１の表面５０１上に、Ｐ型ドーパント含有層５０４を形成する工程を含む。一実施形態では、Ｐ型ドーパント含有層５０４はホウケイ酸ガラス（ＢＳＧ）の層である。
【００４８】
図５Ａを再び参照すると、本方法はまた、Ｐ型ドーパント含有層５０４上にエッチング耐性層５０６を形成する工程を含む。一実施形態では、エッチング耐性層５０６は窒化ケイ素層である。窒化ケイ素層は完全な化学量論（Ｓｉ３Ｎ４）又は別の好適なＳｉ：Ｎ化学量論のものであることができ、どちらの場合もＳｉＮＸによって表現される。
【００４９】
図５Ｂを参照すると、本方法はまた、第１の表面５０１と反対側の基板５００の第２の表面５２０を、基板５００の粗面化された第２の表面５２２を提供するためにエッチングする工程を含む。粗面化表面は、入射光を散乱させることによって太陽電池の受光表面から反射される光の量を減少させる、規則的又は不規則的な形状の表面を有するものであってよい。一実施形態では、エッチングは、水酸化カリウムに基づくアルカリ性エッチング等のウェットエッチングプロセスを用いることによって実行される。一実施形態では、エッチング耐性層５０６はエッチングの最中にＰ型ドーパント含有層５０４を保護する。
【００５０】
図５Ｃを参照すると、一実施形態では、本方法はまた、Ｐ型ドーパント含有層５０４を形成する工程の後に、Ｎ型ドーパント源膜の複数の領域５０２からのＮ型ドーパントを拡散させ、基板５００内に、対応する複数のＮ型拡散領域５０８を形成するために、基板５００を加熱する工程を含む。加えて、複数のＮ型拡散領域５０８間の基板５００内に、対応する複数のＰ型拡散領域５１０を形成するために、Ｐ型ドーパント含有層５０４から複数のＰ型ドーパントが拡散される。
【００５１】
一実施形態では、加熱はおよそ摂氏８５０〜１１００度の範囲の温度でおよそ１〜１００分の範囲の期間、実行される。このような実施形態の１つでは、加熱は、図５Ｂ及び図５Ｃに示されるように、基板５００の粗面化された第２の表面５２２を提供するために用いられるエッチングの後に実行される。
【００５２】
図５Ｄを参照すると、一実施形態では、本方法はまた、基板５００の第２の表面をエッチングする工程の後に、基板５００の粗面化された第２の表面５２２上に反射防止コーティング層５３０を形成する工程を含む。
【００５３】
図５Ｅを参照すると、一実施形態では、基板５００の第１の表面５０１は太陽電池の背面であり、基板５００の粗面化された第２の表面５２２は太陽電池の受光面であり、本方法はまた、複数のＮ型拡散領域５０８及び複数のＰ型拡散領域５１０への複数の金属コンタクト５１２を形成する工程を含む。このような実施形態の１つでは、複数のコンタクト５１２は、図５Ｅに示されるように、絶縁層５１４の複数の開口部内に、並びにＮ型ドーパント源膜の複数の領域５０２の残りの部分、Ｐ型ドーパント含有層５０４、及びエッチング耐性層５０６を貫いて形成される。一実施形態では、複数の導電性コンタクト５１２は金属で構成され、堆積、リソグラフ法、及びエッチングアプローチによって形成される。
【００５４】
図５Ｅを再び参照すると、製造された太陽電池５５０はそれゆえ、太陽電池５５０の基板５００の第１の表面５０１上に配設されるＮ型ドーパント源膜の複数の領域５０２で構成されるエミッタ領域を含んでもよい。基板５００内に、対応する複数のＮ型拡散領域５０８が配設される。Ｎ型ドーパント源膜の複数の領域５０２上、及びＮ型ドーパント源膜の複数の領域５０２に隣接する基板５００の第１の表面５０１上に、Ｐ型ドーパント含有層５０４が配設される。Ｎ型拡散領域５０８に隣接する基板５００内に、対応するＰ型拡散領域５１０が配設される。Ｐ型ドーパント含有層５０４上にエッチング耐性層５０６が配設される。エッチング耐性層５０６、Ｐ型ドーパント含有層５０４、及びＮ型ドーパント源膜の複数の領域５０２を貫き、Ｎ型拡散領域５０８まで、第１の複数の金属コンタクト形式５１２Ａが配設される。エッチング耐性層５０６及びＰ型ドーパント含有層５０４を貫き、Ｐ型拡散領域５１０まで、第２の複数の金属コンタクト形式５１２Ｂが配設される。
【００５５】
一実施形態では、太陽電池５５０は、第１の表面５０１と反対側の、基板５００の粗面化された第２の表面５２２を更に含む。このような実施形態の１つでは、基板５００の第１の表面５０１は太陽電池５５０の背面であり、基板５００の第２の表面５２２は太陽電池５５０の受光面である。一実施形態では、太陽電池は、基板５００の粗面化された第２の表面５２２上に配設される反射防止コーティング層５３０を更に含む。一実施形態では、Ｎ型ドーパント源膜の複数の領域５０２はリンケイ酸塩ガラス（ＰＳＧ）層で構成される。一実施形態では、Ｐ型ドーパント含有層５０４はホウケイ酸ガラス（ＢＳＧ）の層である。一実施形態では、エッチング耐性層５０６は窒化ケイ素層である。一実施形態では、基板５００は単結晶シリコン基板である。
【００５６】
しかし、図示されていない別の実施形態では、Ｎ型ドーパント源膜の複数の領域５０２の残りの部分、Ｐ型ドーパント含有層５０４、及びエッチング耐性層５０６は絶縁層５１４の複数の開口部内の複数のコンタクト５１２の形成に先立って除去される。このような実施形態の１つの特定のものでは、Ｎ型ドーパント源膜の複数の領域５０２の残りの部分、Ｐ型ドーパント含有層５０４、及びエッチング耐性層５０６はドライエッチングプロセスを用いて除去される。このような実施形態の別の特定のものでは、Ｎ型ドーパント源膜の複数の領域５０２の残りの部分、Ｐ型ドーパント含有層５０４、及びエッチング耐性層５０６はウェットエッチングプロセスを用いて除去される。一実施形態では、ドライエッチング又はウェットエッチング処理は、機械的に補助される。
【００５７】
全体的に、以上では特定の材料が具体的に説明されているが、いくつかの材料は、他のこのような実施形態が本発明の実施形態の趣旨及び範囲内にとどまる形で、他のものと容易に置換され得る。例えば、一実施形態では、ＩＩＩ−Ｖ族材料基板等の、異なる材料基板をシリコン基板の代わりに用いることができる。更に、Ｎ＋及びＰ＋形のドーピングが具体的に説明されている所では、企図されている他の実施形態は、反対の導電形、例えば、Ｐ＋及びＮ＋形のドーピングをそれぞれ含むことを理解されたい。他の実施形態では、具体的に説明されているドープシリコンナノ粒子の代わりに同等物が用いられてもよい場合には、ドープシリコンナノ粒子は印刷可能ドーパントとしてより一般的に説明されてもよい。他の印刷可能ドーパントは、酸化物ベースの（粒子若しくはシロキサン）印刷可能ドーパント調合物を含んでもよく、並びに／又は多孔質であり、及び／若しくは高いエッチング速度を有することができ、これらはどちらもエッチング保護の向上を妥当なものにする。
【００５８】
このように、複数のエッチング耐性膜を用いた複数の太陽電池エミッタ領域の製造方法、及びその結果得られる複数の太陽電池が開示された。本発明の実施形態によれば、太陽電池のエミッタ領域の製造方法は、太陽電池の基板の第１の表面上に複数のＮ型ドープシリコンナノ粒子の複数の領域を形成する工程を含む。複数のＮ型ドープシリコンナノ粒子の複数の領域上、及び複数のＮ型ドープシリコンナノ粒子の複数の領域間の基板の第１の表面上にＰ型ドーパント含有層が形成される。Ｐ型ドーパント含有層上にキャッピング層が形成される。キャッピング層上にエッチング耐性層が形成される。第１の表面と反対側の基板の第２の表面が、基板の第２の表面を粗面化するためにエッチングされる。エッチング耐性層はエッチングの最中にキャッピング層及びＰ型ドーパント含有層を保護する。一実施形態では、基板は単結晶シリコン基板であり、基板の第２の表面をエッチングする工程は、第２の表面を水酸化物ベースのウェットエッチング液で処理する工程を含む。
【００５９】
一実施形態では、太陽電池のエミッタ領域の製造方法は、太陽電池の基板の第１の表面上に複数のＮ型ドープシリコンナノ粒子の複数の領域を形成する工程を含む。本方法はまた、複数のＮ型ドープシリコンナノ粒子の複数の領域上、及び複数のＮ型ドープシリコンナノ粒子の複数の領域間の基板の第１の表面上にＰ型ドーパント含有層を形成する工程を含む。本方法はまた、Ｐ型ドーパント含有層上にキャッピング層を形成する工程を含む。本方法はまた、キャッピング層上にエッチング耐性層を形成する工程を含む。本方法はまた、第１の表面と反対側の基板の第２の表面を、基板の第２の表面を粗面化するためにエッチングする工程であって、エッチング耐性層はエッチングの最中にキャッピング層及びＰ型ドーパント含有層を保護する、工程を含む。
【００６０】
一実施形態では、本方法は、Ｐ型ドーパント含有層を形成する工程の後に、複数のＮ型ドープシリコンナノ粒子の複数の領域から複数のＮ型ドーパントを拡散させ、基板内に、対応する複数のＮ型拡散領域を形成するため、及びＰ型ドーパント含有層からＰ型ドーパントを拡散させ、複数のＮ型拡散領域間の基板内に、対応するＰ型拡散領域を形成するために、基板を加熱する工程を更に含む。
【００６１】
一実施形態では、加熱はおよそ摂氏８５０〜１１００度の範囲の温度でおよそ１〜１００分の範囲の期間、実行される。
【００６２】
一実施形態では、加熱はエッチングの後に実行される。
【００６３】
一実施形態では、基板の第１の表面は太陽電池の背面であり、基板の第２の表面は太陽電池の受光面であり、本方法は、複数のＮ型拡散領域及び複数のＰ型拡散領域への複数の金属コンタクトを形成する工程を更に含む。
【００６４】
一実施形態では、本方法は、基板の第２の表面をエッチングする工程の後に、基板の粗面化された第２の表面上に反射防止コーティング層を形成する工程を更に含む。
【００６５】
一実施形態では、複数のＮ型ドープシリコンナノ粒子の複数の領域を形成する工程は、およそ５〜１００ナノメートルの範囲の平均粒子サイズ及びおよそ１０〜５０％の範囲の多孔率を有する複数のリンドープシリコンナノ粒子を印刷又はスピンオンコーティングする工程を含む。
【００６６】
一実施形態では、Ｐ型ドーパント含有層を形成する工程は、ホウケイ酸ガラス（ＢＳＧ）層を形成する工程を含む。
【００６７】
一実施形態では、エッチング耐性層を形成する工程は、窒化ケイ素層を形成する工程を含む。
【００６８】
一実施形態では、キャッピング層を形成する工程は、非ドープケイ酸塩ガラス（ＵＳＧ）の層を形成する工程を含む。
【００６９】
一実施形態では、基板は単結晶シリコン基板であり、基板の第２の表面をエッチングする工程は、第２の表面を水酸化物ベースのウェットエッチング液で処理する工程を含む。
【００７０】
一実施形態では、上述の方法に従って太陽電池が製造される。
【００７１】
一実施形態では、太陽電池のエミッタ領域の製造方法は、太陽電池の基板の第１の表面上にＮ型ドーパント源膜複数の領域を形成する工程を含む。本方法はまた、Ｎ型ドーパント源膜の複数の領域上、及びＮ型ドーパント源膜の複数の領域間の基板の第１の表面上にＰ型ドーパント含有層を形成する工程を含む。本方法はまた、Ｐ型ドーパント含有層上にエッチング耐性層を形成する工程を含む。本方法はまた、第１の表面と反対側の基板の第２の表面を、基板の第２の表面を粗面化するためにエッチングする工程であって、エッチング耐性層はエッチングの最中にＰ型ドーパント含有層を保護する、工程を含む。
【００７２】
一実施形態では、本方法は、Ｐ型ドーパント含有層を形成する工程の後に、Ｎ型ドーパント源膜の複数の領域からの複数のＮ型ドーパントを拡散させ、基板内に、対応する複数のＮ型拡散領域を形成するため、及びＰ型ドーパント含有層からの複数のＰ型ドーパントを拡散させ、複数のＮ型拡散領域間の基板内に、対応する複数のＰ型拡散領域を形成するために、基板を加熱する工程を更に含む。
【００７３】
一実施形態では、加熱はおよそ摂氏８５０〜１１００度の範囲の温度でおよそ１〜１００分の範囲の期間、実行され、加熱はエッチングの後に実行される。
【００７４】
一実施形態では、基板の第１の表面は太陽電池の背面であり、基板の第２の表面は太陽電池の受光面であり、本方法は、複数のＮ型拡散領域及び複数のＰ型拡散領域への複数の金属コンタクトを形成する工程を更に含む。
【００７５】
一実施形態では、本方法は、基板の第２の表面をエッチングする工程の後に、基板の粗面化された第２の表面上に反射防止コーティング層を形成する工程を更に含む。
【００７６】
一実施形態では、Ｎ型ドーパント源膜の複数の複数の領域を形成する工程は、リンケイ酸塩ガラス（ＰＳＧ）の層を形成する工程を含み、Ｐ型ドーパント含有層を形成する工程は、ホウケイ酸ガラス（ＢＳＧ）の層を形成する工程を含み、エッチング耐性層を形成する工程は、窒化ケイ素層を形成する工程を含む。
【００７７】
一実施形態では、基板は単結晶シリコン基板であり、基板の第２の表面をエッチングする工程は、第２の表面を水酸化物ベースのウェットエッチング液で処理する工程を含む。
【００７８】
一実施形態では、上述の方法に従って太陽電池が製造される。
【００７９】
一実施形態では、太陽電池は、太陽電池の基板の第１の表面上に配設される複数のＮ型ドープシリコンナノ粒子の複数の領域、及び基板内の対応する複数のＮ型拡散複数の領域を含む。Ｐ型ドーパント含有層が複数のＮ型ドープシリコンナノ粒子の複数の領域上に配設され、複数のＮ型ドープシリコンナノ粒子の領域間の基板の第１の表面、及び複数のＮ型拡散領域間の基板内の対応する複数のＰ型拡散領域上に配設される。Ｐ型ドーパント含有層上にキャッピング層が配設される。キャッピング層上にエッチング耐性層が配設される。エッチング耐性層、キャッピング層、Ｐ型ドーパント含有層、及び複数のＮ型ドープシリコンナノ粒子の複数の領域を貫き、複数のＮ型拡散領域まで、複数の金属コンタクトの第１のセットが配設される。エッチング耐性層、キャッピング層、及びＰ型ドーパント含有層を貫き、複数のＰ型拡散領域まで、複数の金属コンタクトの第２のセットが配設される。
【００８０】
一実施形態では、太陽電池は、第１の表面と反対側の、基板の粗面化された第２の表面を更に含む。
【００８１】
一実施形態では、基板の第１の表面は太陽電池の背面であり、基板の第２の表面は太陽電池の受光面である。
【００８２】
一実施形態では、太陽電池は、基板の粗面化された第２の表面上に配設される反射防止コーティング層を更に含む。
【００８３】
一実施形態では、複数のＮ型ドープシリコンナノ粒子の複数の領域は、およそ５〜１００ナノメートルの範囲の平均粒子サイズを有する複数のリンドープシリコンナノ粒子を含む。
【００８４】
一実施形態では、Ｐ型ドーパント含有層はホウケイ酸ガラス（ＢＳＧ）の層である。
【００８５】
一実施形態では、エッチング耐性層は窒化ケイ素層である。
【００８６】
一実施形態では、キャッピング層は非ドープケイ酸塩ガラス（ＵＳＧ）の層である。
【００８７】
一実施形態では、基板は単結晶シリコン基板である。
【図１Ａ】
2016506074.tif 000003
【図１Ｂ】
2016506074.tif 000004
【図１Ｃ】
2016506074.tif 000005
【図１Ｄ】
2016506074.tif 000006
【図１Ｅ】
2016506074.tif 000007
【図１Ｆ】
2016506074.tif 000008
【図１Ｇ】
2016506074.tif 000009
【図２Ａ】
2016506074.tif 000010
【図２Ｂ】
2016506074.tif 000011
【図３Ａ】
2016506074.tif 000012
【図３Ｂ】
2016506074.tif 000013
【図３Ｃ】
2016506074.tif 000014
【図３Ｄ】
2016506074.tif 000015
【図３Ｅ】
2016506074.tif 000016
【図４Ａ】
2016506074.tif 000017
【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図５Ｄ】
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【図５Ｅ】
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【手続補正書】
【提出日】平成27年8月5日(2015.8.5)
【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】
太陽電池のエミッタ領域の製造方法であって、前記方法は、
前記太陽電池の基板の第１の表面上に複数のＮ型ドープシリコンナノ粒子の複数の領域を形成する工程と、
複数のＮ型ドープシリコンナノ粒子の前記複数の領域上、及び複数のＮ型ドープシリコンナノ粒子の前記複数の領域間の前記基板の前記第１の表面上にＰ型ドーパント含有層を形成する工程と、
前記Ｐ型ドーパント含有層上にキャッピング層を形成する工程と、
前記キャッピング層上にエッチング耐性層を形成する工程と、
前記第１の表面と反対側の前記基板の第２の表面を、前記基板の前記第２の表面を粗面化するためにエッチングする工程であって、前記エッチング耐性層は前記エッチングの最中に前記キャッピング層及び前記Ｐ型ドーパント含有層を保護する、工程と
を含む、方法。
【請求項２】
前記Ｐ型ドーパント含有層を形成する工程の後に、複数のＮ型ドープシリコンナノ粒子の前記複数の領域からの複数のＮ型ドーパントを拡散させ、前記基板内に、対応する複数のＮ型拡散領域を形成するため、及び前記Ｐ型ドーパント含有層からの複数のＰ型ドーパントを拡散させ、前記複数のＮ型拡散領域間の前記基板内に、対応する複数のＰ型拡散領域を形成するために、前記基板を加熱する工程
を更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記加熱がおよそ摂氏８５０〜１１００度の範囲の温度でおよそ１〜１００分の範囲の期間、実行される、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記加熱が前記エッチングの後に実行される、請求項２又は３に記載の方法。
【請求項５】
前記基板の前記第１の表面が前記太陽電池の背面であり、前記基板の前記第２の表面が前記太陽電池の受光面であり、
前記方法が、前記複数のＮ型拡散領域及び前記複数のＰ型拡散領域への複数の金属コンタクトを形成する工程、を更に含む、請求項２から４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記基板の前記第２の表面をエッチングする工程の後に、前記基板の前記粗面化された第２の表面上に反射防止コーティング層を形成する工程を更に含む、請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
複数のＮ型ドープシリコンナノ粒子の前記複数の領域を形成する工程が、およそ５〜１００ナノメートルの範囲の平均粒子サイズ及びおよそ１０〜５０％の範囲の多孔率を有する複数のリンドープシリコンナノ粒子を印刷又はスピンオンコーティングする工程を含む、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Ｐ型ドーパント含有層を形成する工程が、ホウケイ酸ガラス（ＢＳＧ）層を形成する工程を含む、請求項１から７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
前記エッチング耐性層を形成する工程が、窒化ケイ素層を形成する工程を含む、請求項１から８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれか一項に記載の方法に従って製造される太陽電池。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８７】
一実施形態では、基板は単結晶シリコン基板である。
［項目１]
太陽電池のエミッタ領域の製造方法であって、前記方法は、
前記太陽電池の基板の第１の表面上に複数のＮ型ドープシリコンナノ粒子の複数の領域を形成する工程と、
複数のＮ型ドープシリコンナノ粒子の前記複数の領域上、及び複数のＮ型ドープシリコンナノ粒子の前記複数の領域間の前記基板の前記第１の表面上にＰ型ドーパント含有層を形成する工程と、
前記Ｐ型ドーパント含有層上にキャッピング層を形成する工程と、
前記キャッピング層上にエッチング耐性層を形成する工程と、
前記第１の表面と反対側の前記基板の第２の表面を、前記基板の前記第２の表面を粗面化するためにエッチングする工程であって、前記エッチング耐性層は前記エッチングの最中に前記キャッピング層及び前記Ｐ型ドーパント含有層を保護する、工程と
を含む、方法。
［項目２]
前記Ｐ型ドーパント含有層を形成する工程の後に、複数のＮ型ドープシリコンナノ粒子の前記複数の領域からの複数のＮ型ドーパントを拡散させ、前記基板内に、対応する複数のＮ型拡散領域を形成するため、及び前記Ｐ型ドーパント含有層からの複数のＰ型ドーパントを拡散させ、前記複数のＮ型拡散領域間の前記基板内に、対応する複数のＰ型拡散領域を形成するために、前記基板を加熱する工程
を更に含む、項目１に記載の方法。
［項目３]
前記加熱がおよそ摂氏８５０〜１１００度の範囲の温度でおよそ１〜１００分の範囲の期間、実行される、項目２に記載の方法。
［項目４]
前記加熱が前記エッチングの後に実行される、項目２に記載の方法。
［項目５]
前記基板の前記第１の表面が前記太陽電池の背面であり、前記基板の前記第２の表面が前記太陽電池の受光面であり、
前記方法が、前記複数のＮ型拡散領域及び前記複数のＰ型拡散領域への複数の金属コンタクトを形成する工程、を更に含む、項目２に記載の方法。
［項目６]
前記基板の前記第２の表面をエッチングする工程の後に、前記基板の前記粗面化された第２の表面上に反射防止コーティング層を形成する工程を更に含む、項目１に記載の方法。
［項目７]
複数のＮ型ドープシリコンナノ粒子の前記複数の領域を形成する工程が、およそ５〜１００ナノメートルの範囲の平均粒子サイズ及びおよそ１０〜５０％の範囲の多孔率を有する複数のリンドープシリコンナノ粒子を印刷又はスピンオンコーティングする工程を含む、項目１に記載の方法。
［項目８]
前記Ｐ型ドーパント含有層を形成する工程が、ホウケイ酸ガラス（ＢＳＧ）層を形成する工程を含む、項目１に記載の方法。
［項目９]
前記エッチング耐性層を形成する工程が、窒化ケイ素層を形成する工程を含む、項目１に記載の方法。
［項目１０]
前記キャッピング層を形成する工程が、非ドープケイ酸塩ガラス（ＵＳＧ）の層を形成する工程を含む、項目１に記載の方法。
［項目１１]
前記基板が単結晶シリコン基板であり、前記基板の前記第２の表面をエッチングする工程が、前記第２の表面を水酸化物ベースのウェットエッチング液で処理する工程を含む、項目１に記載の方法。
［項目１２]
項目１に記載の方法に従って製造される太陽電池。
［項目１３]
太陽電池のエミッタ領域の製造方法であって、前記方法は
前記太陽電池の基板の第１の表面上にＮ型ドーパント源膜の複数の領域を形成する工程と、
前記Ｎ型ドーパント源膜の前記複数の領域上、及び前記Ｎ型ドーパント源膜の前記複数の領域間の前記基板の前記第１の表面上にＰ型ドーパント含有層を形成する工程と、
前記Ｐ型ドーパント含有層上にエッチング耐性層を形成する工程と、
前記第１の表面と反対側の前記基板の第２の表面を、前記基板の前記第２の表面を粗面化するためにエッチングする工程であって、前記エッチング耐性層は前記エッチングの最中に前記Ｐ型ドーパント含有層を保護する、工程と
を含む、方法。
［項目１４]
前記Ｐ型ドーパント含有層を形成する工程の後に、前記Ｎ型ドーパント源膜の前記複数の領域からの複数のＮ型ドーパントを拡散させ、前記基板内に、対応する複数のＮ型拡散領域を形成するため、及び前記Ｐ型ドーパント含有層からの複数のＰ型ドーパントを拡散させ、前記複数のＮ型拡散領域間の前記基板内に、対応する複数のＰ型拡散領域を形成するために、前記基板を加熱する工程を更に含む、項目１３に記載の方法。
［項目１５]
前記加熱がおよそ摂氏８５０〜１１００度の範囲の温度でおよそ１〜１００分の範囲の期間、実行され、前記加熱が前記エッチングの後に実行される、項目１４に記載の方法。
［項目１６]
前記基板の前記第１の表面が前記太陽電池の背面であり、前記基板の前記第２の表面が前記太陽電池の受光面であり、
前記方法が、前記複数のＮ型拡散領域及び前記複数のＰ型拡散領域への複数の金属コンタクトを形成する工程を更に含む、項目１４に記載の方法。
［項目１７]
前記基板の前記第２の表面をエッチングする工程の後に、前記基板の前記粗面化された第２の表面上に反射防止コーティング層を形成する工程を更に含む、項目１３に記載の方法。
［項目１８]
前記Ｎ型ドーパント源膜の前記複数の領域を形成する工程が、リンケイ酸塩ガラス（ＰＳＧ）の層を形成する工程を含み、前記Ｐ型ドーパント含有層を形成する工程が、ホウケイ酸ガラス（ＢＳＧ）の層を形成する工程を含み、前記エッチング耐性層を形成する工程が、窒化ケイ素層を形成する工程を含む、項目１３に記載の方法。
［項目１９]
前記基板が単結晶シリコン基板であり、前記基板の前記第２の表面をエッチングする工程が、前記第２の表面を水酸化物ベースのウェットエッチング液で処理する工程を含む、項目１３に記載の方法。
［項目２０]
項目１３に記載の方法に従って製造される太陽電池。
【国際調査報告】
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