(57)【要約】【課題】  本発明の課題は、半導体コンポーネントと、改善された接点構造を伴う太陽電池モジュールとを提供することである。本発明のもう１つの課題は、このタイプの半導体コンポーネントの製造方法を提供することである。【解決手段】  半導体コンポーネント（１）は、前面（３）及びこの前面（３）と反対側にある裏面（４）を備えている半導体基板（２）と、前面（３）及び裏面（４）に対して直交している面垂直線（５）と、導電性であり且つ少なくとも１つの点形状のフロント接点（１０）を介して半導体基板（２）の前面（３）に対して電気接続されている第１接点構造（９）と、導電性であり且つ半導体基板（２）の裏面（４）に対して電気接続されている第２接点構造（１３）とを備えている。【選択図】図１
2009278114.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ａ．ｉ．前面（３）と、
ｉｉ．この前面（３）と反対側にある裏面（４）と、
ｉｉｉ．これらの前面（３）と裏面（４）とに直交している面垂直線（５）と
を備えている半導体基板（２）と、
ｂ．ｉ．導電性があり、
ｉｉ．少なくとも１つの点形状のフロント接点（１０）を介して半導体基板（２）の前面（３）に対して電気接続されている
第１接点構造（９）と、
ｃ．ｉ．導電性があり、
ｉｉ．半導体基板（２）の裏面（４）に対して電気接続されている
第２接点構造（１３）と
を備えている半導体コンポーネント（１）。
【請求項２】
点形状のフロント接点（１０）が、１０μｍ２から１００００μｍ２の範囲で、特に１００μｍ２から１０００μｍ２の範囲で、接点表面積Ａｋを有していることを特徴とする、請求項１に記載の半導体コンポーネント（１）。
【請求項３】
第２接点構造（１３）が点形状のバック接点（１４）を介して半導体基板（２）に対して電気接続されていることを特徴とする、請求項１又は２に記載の半導体コンポーネント（１）。
【請求項４】
点形状のフロント接点（１０）のうちの１接点と点形状のバック接点（１４）のうちの１接点とが、夫々、面垂直線（５）の方向に互いに列になっていることを特徴とする、請求項３に記載の半導体コンポーネント（１）。
【請求項５】
点形状のフロント接点（１０）と点形状のバック接点（１４）とが、夫々、互いに重なり合わないように面垂直線（５）の方向に互いに関連して配されていることを特徴とする、請求項３に記載の半導体コンポーネント（１）。
【請求項６】
点形状のフロント接点（１０）が反射防止層（７）の孔（８）に配されていることを特徴とする、請求項１〜５のうちの１項に記載の半導体コンポーネント（１）。
【請求項７】
点形状のフロント接点（１０）が互いに平行である列に配されていることを特徴とする、請求項１〜６のうちの１項に記載の半導体コンポーネント（１）。
【請求項８】
点形状のフロント接点（１０）が、特に四角形の形状をしているレギュラー格子の角の点に配されていることを特徴とする、請求項１〜７のうちの１項に記載の半導体コンポーネント（１）。
【請求項９】
第２接点構造（１３）が導電膜（１５）を備えていることを特徴とする、請求項１〜８のうちの１項に記載の半導体コンポーネント（１）。
【請求項１０】
膜（１５）が、少なくとも半導体基板（２）に対向している側で反射性であることを特徴とする、請求項９に記載の半導体コンポーネント（１）。
【請求項１１】
請求項１〜１０のうちの１項に記載の半導体コンポーネント（１）を少なくとも２つ備えていて、これらの半導体コンポーネント（１）が電気的に相互接続されている、太陽電池モジュール（１６）。
【請求項１２】
半導体コンポーネント（１）が、半導体コンポーネント（１）のうちの１つのコンポーネントの膜（１５）と、隣接する半導体コンポーネント（１）の第１接点構造（９）との間に夫々導電接続していることにより直列接続されていることを特徴とする、請求項１１に記載の太陽電池モジュール（１６）。
【請求項１３】
−−  前面（３）と、
−−  裏面（４）と、
−−  この前面（３）に配されている、電気絶縁している第１不活性化層（７）と
−  を備えている半導体基板（２）を設けるステップと、
−  レーザを用いて第１不活性化層（７）に孔（８）を形成するステップと、
−  半導体基板（２）の前面（３）に対して第１接点構造（９）を用いるステップと、
−  第１接点構造（９）が孔（８）の領域に半導体基板（２）に対して電気接続されるステップと
を含んでいる、半導体コンポーネント（１）製造方法。
【請求項１４】
液体ジェット誘導レーザが孔（８）を形成するために備えられていることを特徴とする、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
ドーピング材が、液体ジェット誘導レーザを用いて孔（８）の領域に半導体基板（２）へ注入されることを特徴とする、請求項１４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体コンポーネントと、このタイプの少なくとも２つの半導体コンポーネントを備えている太陽電池モジュールとに関する。さらに、本発明は、半導体コンポーネント製造方法にも関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の太陽電池は、前面と裏面とに接点を有している。特に太陽電池の前面の接点の形状に関する細部は、電気的性質と、特に太陽電池の効率とに大きな影響を有する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】ＤＥ１０２００７０３１９５８Ａ１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の課題は、半導体コンポーネントと、改善された接点構造を伴う太陽電池モジュールとを提供することである。本発明のもう１つの課題は、このタイプの半導体コンポーネントの製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この課題は、請求項１及び１１及び１３の特徴構成によって解決される。本発明の要点は、半導体コンポーネントの前面の接点構造を半導体基板に対し点形状の接点を介して電気接続することである。点形状の電気接点を生成するために、レーザを用いて半導体基板の前面の第１不活性化層に孔を形成することが成され、接点構造は引き続き行われるメタライゼーションプロセスでこれらの孔に形成される。本発明のさらなる有利な実施例は従属項で述べられている。
【０００６】
本発明の特徴と詳細は、以下の図面を用いて実施例を説明することにより明らかになるだろう。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】第１実施例に従う半導体コンポーネントの断面図である。
【図２】図１に従う半導体コンポーネントのＩＩ−ＩＩ線に沿う縦断面図である。
【図３】図１に従う２つの半導体コンポーネントを備えている太陽電池モジュールの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下に続くのは、図１及び図２に関連する、本発明の第１実施例の説明である。半導体コンポーネント１は、平坦であり換言すると２次元の半導体基板２を備えている。この基板２は、前面３と、この前面３と反対側にある裏面４と、前面３及び裏面４に直交している面垂直線５とを伴っている。半導体コンポーネント１は具体的には太陽電池である。半導体基板２は、半導体材料、具体的にはシリコンから成っている。しかし、他の半導体材料も同様に想定可能である。前面３にはエミッタ６として機能する領域が備えられている。エミッタ６は適切な様式でドープされている。半導体基板２の前面３には第１不活性化層７が設けられ、この第１不活性化層７もまた反射防止層として機能する。第１不活性化層７は電気絶縁している。第１不活性化層７は窒化ケイ素から成っていると有利である。第１不活性化層７は複数の孔８を備えている。面垂直線５に直交して、孔８は半導体基板２の大きさに対して非常に小さい大きさを有している。従って、孔８は以下の説明では点形状と呼ぶ。孔８は具体的には円形である。
【０００９】
半導体コンポーネント１は第１接点構造９をさらに備え、この第１接点構造９は、導電性であり、孔８のフロント接点１０を介して半導体基板２の前面３に電気接続されている。フロント接点１０は完全に孔８をふさいでいる。従って、フロント接点１０は、以下の説明でも同様に点形状と呼ぶ。孔８と同様に、フロント接点１０は、１０μｍ２から１００００μｍ２の範囲内に、とりわけ１００μｍ２から１０００μｍ２の範囲内に、直径ＤＫと表面積ＡＫとを有している。第１接点構造９は、ニッケル、或いはコバルト、或いは銅、或いは銀、或いはスズ、或いはこれらの元素の化合物からできている少なくとも１つの層を備えている。第１接点構造９は特に多層を備えている。第１接点構造９の正確な配置は特許文献１に述べられている。
【００１０】
フロント接点１０を伴った開口部８は、互いに平行して整列して配されている。開口部８は特に互いに同一の間隔で配されている。従って、点形状のフロント接点１０は特に四角形の形状をしているレギュラー格子の角の点に配されている。
【００１１】
第１接点構造９は線状導電トレース１１をさらに備えている。導電トレース１１は、電気接続されているフロント接点１０の各１列を被覆している。導電トレース１１は幅ＢＬを有し、この幅ＢＬはフロント接点１０の直径ＤＫより大きい方が好ましい。ＢＬ：ＤＫの比率は２でしかない、とりわけ１．５でしかない。
【００１２】
しかし、第１接点構造９に起因する前面３のシェーディング（ｓｈａｄｉｎｇ）を低減させるためには、導電トレース１１もまたフロント接点１０の直径ＤＫよりも狭くすることができる。この例は図２に示されている。
【００１３】
半導体基板２の裏面４は第２不活性化層１２を備えている。第２不活性化層１２は二酸化ケイ素から成っている。代わりに、第２不活性化層１２は、窒化ケイ素、或いはアモルファスシリコン、或いはこれらの材料のうちの少なくとも２つの材料から成る層構造から形成されることもできる。
【００１４】
前面３の第１接点構造９に対応して、半導体コンポーネント１は第２接点構造１３を備え、この第２接点構造１３は、導電性であり、半導体基板２の裏面４に対して電気接続されている。このために、第２不活性化層１２は前面３の孔のような孔８を備えている。第２不活性化層１２の孔８は第１不活性化層７の孔８と類似のものであると好ましい。従って、第２接点構造１３は、点形状のバック接点１４を介して半導体基板２に対して電気接続されている。
【００１５】
フロント接点１０とバック接点１４とは、点形状のフロント接点１０のうちの１接点と、点形状のバック接点１４のうちの１接点とが、夫々、面垂直線５の方向に互いに一直線に並ぶように配されている。
【００１６】
第２接点構造１３は導電膜１５をさらに備えている。膜１５はバック接点１４に対して電気接続されている。このために、膜１５はこのバック接点１４に対して、はんだ付けされている又は導電性接着剤を用いて結合されている。膜１５の半導体基板２に対向している側は反射性である。従って、半導体コンポーネント１を通過する光は膜１５によって反射され、さらに半導体コンポーネント１の効率を高める。
【００１７】
次に続くのは、図３に関連する、太陽電池モジュール１６の説明である。太陽電池モジュール１６は、本発明の実施例に従う、少なくとも２つの半導体コンポーネント１を備えている。半導体コンポーネント１は互いに電気接続され、具体的には直列接続されている。このために、半導体コンポーネント１の裏面４の第２接点構造１３の膜１５は、隣接する半導体コンポーネント１の第１接点構造９に対して夫々導電接続されている。このために、膜１５は第１接点構造９に対して、はんだ付けされている又は導電性接着剤を用いて結合されている。
【００１８】
次に続くのは、半導体コンポーネント１を製造する方法の説明である。前面３のエミッタ６を伴う半導体基板２、具体的にはシリコンウエハは、半導体コンポーネント１製造方法のための出発点となる。半導体基板２は、半導体基板２の前面３及び裏面４に用いられている、窒化ケイ素、及び/或いは、二酸化ケイ素、及び／或いは、アモルファスシリコンを用いて不活性化される。半導体基板２の前面３はこの後に第１不活性化層７によって完全に被覆される。同様に、半導体基板２の不活性化後、半導体基板２の裏面４もまた第２不活性化層１２によって完全に被覆される。
【００１９】
その後、孔８はレーザを用いて第１不活性化層７に形成される。このために、レーザはパルスで操作される。本発明に従うと、液体ジェット誘導レーザは孔８を形成するために備えられている。このプロセスにおいて、レーザビームは液体ジェットの気液界面に沿って移動され、液体ジェットは液体光ファイバ波導体として機能する。このタイプの液体ジェット誘導レーザは、数μｍの直径ＤＫの孔８が第１不活性化層７に精密且つ制御された様式で形成されることさえ可能にする。フロント接点１０の小さい表面積ＡＫは、直線接点を伴う半導体コンポーネントと比較して、半導体基板２の前面３の不活性化を確実に改善する。このような改善された不活性化は、より高圧の最大電圧をもたらす。
【００２０】
液体ジェットは、第１不活性化層７の孔８を形成する間に、孔８の領域に半導体基板２をドープするために、リン、或いはヒ素、或いはアンチモン、或いはこれらの化合物のようなドーピング材を含有していると有利である。
【００２１】
孔８は、半導体基板２の裏面４の第２不活性化層１２に同様の様式で形成される。しかし、半導体基板２の裏面４の第２不活性化層１２に孔８を形成するための液体ジェットは、半導体基板２の裏面４の領域にいわゆる裏面フィールドを形成するために、ドーピング材であるホウ素、或いはインジウム、或いはアルミニウム、或いはガリウム、或いはこれらの化合物を含有している。
【００２２】
液体ジェットのドーピング材は、半導体基板２と接点構造９、１３との間に接点を形成することを容易にする。
【００２３】
不活性化層７、１２に孔８を形成後、第１接点構造９は半導体基板２の表面３に用いられる。このために、印刷プロセス、特に押出成形印刷プロセスが設けられる。しかし、インクジェット印刷、或いはエアロゾル印刷、或いはスクリーン印刷プロセスも同様に適用可能である。印刷された導電トレース１１は、完全に孔８をふさいでいるので、フロント接点１０を形成し、このフロント接点１０は半導体基板２の前面３と電気接触する。
【００２４】
半導体基板２の裏面４の第２不活性化層１２の孔８は、ケミカルメタライゼーションプロセスにおいて１つ１つメタライゼーションされる。メタライゼーションは、特に、ニッケル、或いはコバルト、或いは銅、或いは銀、或いはスズ、或いはこれらの材料の化合物を用いて行われる。ケミカルメタライゼーションプロセスの代わりに、メタライゼーションは電気めっきプロセス、特に光誘発（ｌｉｇｈｔ−ｉｎｄｕｃｅｄ）電気めっきプロセスを用いて行われることもできる。
【００２５】
最後に、バック接点１４は導電膜１５を用いて電気的に相互接続される。このために、膜１５はバック接点１４に対して、はんだ付けされる又は導電性接着剤を用いて結合される。
【００２６】
いくつかの半導体コンポーネント１を備えている太陽電池モジュール１６は、半導体コンポーネント１のバック接点１４に対して電気接続されている膜１５と、隣接する半導体コンポーネント１の前面３の第１接点構造９との間に、導電接点を形成することにより、特にはんだ付けする又は導電性接着剤を用いて結合することにより製造される。
【００２７】
図示されていない代替例では、フロント接点１０とバック接点１４とは、夫々が、互いに重なり合わないように、面垂直線５の方向に互いに関連して配されている。
【符号の説明】
【００２８】
１  半導体コンポーネント
２  半導体基板
３  前面
４  裏面
５  面垂直線
６  エミッタ
７  第１不活性化層
８  孔、開口部
９  第１接点構造
１０  フロント接点
１１  線状導電トレース
１２  第２不活性化層
１３  第２接点構造
１４  バック接点
１５  導電膜
１６  太陽電池モジュール
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【外国語明細書】
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