(57)【要約】  本発明は、半導体層の局所接点形成および局所ドーピング方法であって、前記半導体層上に層構造を作り出すために、Ａ１．前記半導体層の片側面に少なくとも１つの中間層（９，１０，１１）を形成するステップ、Ａ２．前記ステップＡ1において最後に形成された前記中間層（１１）上に少なくとも１つの金属層を形成し、その際、前記金属層は最後に形成された前記中間層（１１）を少なくとも部分的に被覆するステップ、Ｂ．前記層構造を局所的に加熱し、局所領域に短時間にわたって少なくとも金属層（１２）と中間層（９，１０，１１）と半導体層との少なくとも各部分領域からなる溶融混合物を生成させ、前記溶融混合物の凝固後に金属層（１２）と半導体層との間に接点を作り出すステップとを含んでいる。前記ステップＡ1において、少なくとも１つの中間層がドーパントを含んだドーピング層（１０）として形成され、その際、前記ドーパントは前記金属層の金属よりも大きな半導体層中固溶限界を有する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体層の局所接点形成および局所ドーピング方法であって、前記半導体層上に層構造を作り出すために、
Ａ１．前記半導体層の片側面に少なくとも１つの中間層（９，１０，１１）を形成するステップ、かつ
Ａ２．前記ステップＡ１において最後に形成された前記中間層（１１）上に少なくとも１つの金属層を形成し、その際、前記金属層は最後に形成された前記中間層（１１）を少なくとも部分的に被覆するステップ、
Ｂ．前記層構造を局所的に加熱し、局所領域に短時間にわたって少なくとも金属層（１２）と中間層（９，１０，１１）と半導体層との少なくとも各部分領域からなる溶融混合物を生成させ、前記溶融混合物の凝固後に金属層（１２）と半導体層との間に接点を作り出すステップとを含んでいる方法において、
前記ステップＡ１において、少なくとも１つの中間層がドーパントを含んだドーピング層（１０）として形成され、その際、前記ドーパントは前記金属層の金属よりも大きな半導体層中固溶限界を有する方法。
【請求項２】
前記ドーピング層（１０）中の前記ドーパントの濃度は１×１０２１ｃｍ−３に等しいかそれより大きく、特に５×１０２１ｃｍ−３に等しいかそれより大きい請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記半導体層または前記中間層に対する前記ドーピング層（１０）の境界面に関する前記ドーパントの濃度は２．５×１０１４ｃｍ−２に等しいかそれより大きく、特に１×１０１５ｃｍ−２に等しいかそれより大きい請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記ドーパントは第ＩＩＩ族または第Ｖ族の元素を含み、前記ドーパントはホウ素またはリンまたはガリウムである請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記ドーピング層（１０）はホウケイ酸ガラスとして形成される請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記半導体層上に形成された前記第１の中間層（９）は、前記半導体層と前記中間層との境界面における表面再結合速度に関して不活化効果を有する請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記ドーピング層（１０）の厚さは１μｍ以下、特に５００ｎｍ以下である請求項１からの６いずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記一連の層が溶融される前記局所領域の直径は５００μｍ以下、特に２００μｍ以下である請求項１から７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
前記局所溶融は実質的に点状または線状の領域で行われる請求項１から８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
複数の前記局所領域が溶融され、その際、すべての局所領域の総面積が半導体層の総表面積に占める割合は２０ ％以下、特に５ ％以下である請求項１から９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
前記ステップＢにおいて、局所的に、少なくとも５５０℃への局所加熱が行なわれる請求項１から１０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
前記ドーピング層（１０）は前記金属層（１２）の層抵抗の少なくとも１つの１０倍以上、特に少なくとも１つの１００倍以上、好ましくは少なくとも１つの１０００倍以上の層抵抗を有する請求項１から１１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１３】
前記ドーピング層（１０）は電気絶縁性を有する請求項１から１２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１４】
前記半導体層上に形成された少なくとも前記第１の層は光学的に透明な層であり、特に、３００ｎｍ〜１５００ｎｍの波長域において実質的に透明な層である請求項１から１３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１５】
前記ドーピング層（１０）と金属層（１２）との間に付加的な中間層（１１）が形成され、その際、この付加的な中間層（１１）は金属層に対して腐食性を有していない請求項１から１４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１６】
前記半導体層とドーピング層（１０）との間に、好ましくは二酸化ケイ素または無定形ケイ素または無定形窒化ケイ素または酸化アルミニウムからなる付加的な中間層（９）が形成される請求項１から１５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１７】
前記ドーピング層（１０）は化学的気相析出法によるかまたは蒸着法または陰極スパッタリング法によるかまたはスピンオン層として形成される請求項１から１６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１８】
半導体層と、前記半導体層の片側面に形成された少なくとも１つの中間層（９，１０，１１）と、前記中間層または−中間層が複数存在する場合には−最後に形成された中間層を少なくとも部分的に被覆する少なくとも１つの金属層（１２）とからなる半導体構造であって、前記半導体構造は少なくとも金属層と、第１の層と、半導体層との各部分領域からなる溶融混合物が凝固した少なくとも１つの局所領域を有するために、金属層と半導体層とは前記凝固した溶融混合物の箇所で導電結合されているものにおいて、
少なくとも１つの中間層はドーパントを含んだドーピング層（１０）であり、その際、前記ドーパントは前記金属層（１２）の金属よりも大きな前記半導体層中固溶限界を有する半導体構造。
【請求項１９】
前記半導体構造は前記凝固した溶融混合物の領域に前記ドーパントによるドーピングを有する請求項１８に記載の半導体構造。
【請求項２０】
前記半導体構造は請求項１〜１７の少なくともいずれか一項に記載の局所ドーピング方法によって製造されている請求項１８又は１９に記載の半導体構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体層の局所接点形成および局所ドーピング方法ならびに少なくとも１つの局所ドーピングを有する半導体構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
少なくとも１つの不活化絶縁層で被覆された半導体層の表面に接点を形成すべく、絶縁層上に金属層を形成して、該金属層を照射源により短時間にわたって局所加熱することは知られている。このような加熱により、金属層と、絶縁層と、半導体とからなる局所溶融混合物が生成されることにより、溶融混合物の凝固後に半導体と金属層との間に電気接点が作り出される。
この種の方法は特に太陽電池の製造に使用され、たとえばドイツ特許公開公報第１００  ４６  １７０号明細書に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】ドイツ特許公開公報第１００  ４６  １７０号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、上記の公知の方法を改良して、接点特性、特に接点領域における半導体表面の再結合特性を向上させ、太陽電池効率をより最適化する。また、その製造コストを大幅に低下させる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題は、請求項１記載の半導体層の局所接点形成および局所ドーピング方法ならびに請求項１８記載の半導体構造によって解決される。本発明による方法の有利な実施態様は請求項２〜１７に記載した通りであり、本発明による半導体構造の有利な実施形態は請求項１９〜２０に記載した通りである。
【０００６】
本発明による半導体層の局所接点形成および局所ドーピング方法は、半導体層上に層構造を作り出すステップＡ１とＡ２の方法を含んでいる。
半導体層は一般に半導体ウェーハたとえばシリコンウェーハからなっている。ただし、本発明による方法はその他の任意の半導体層たとえば多層構造の表面に配された半導体層にも同様に適用することが可能である。
ステップＡ１において、半導体層の片側面に少なくとも１つの中間層が形成される。続いて、方法ステップＡ２において、ステップＡ１において最後に形成された中間層上に少なくとも１つの金属層が形成され、その際、該金属層は最後に形成された中間層を少なくとも部分的に被覆する。
【０００７】
本発明による方法を裏面側接点の製造に使用するにあたり、一般に、中間層は実質的に半導体層の全面を被覆し、金属層は該中間層を実質的に完全に被覆する。ただし、たとえば太陽電池の表面側接点を形成するために、中間層が半導体層の面を部分的にしか被覆しないこと、または金属層が中間層を部分的にしか被覆しないこと、あるいはその両方も同じく本発明の範囲に属する。
【０００８】
方法ステップＢにおいて、層構造は局所的に加熱され、こうして、局所領域に短時間にわたって少なくとも金属層と、中間層と、半導体層との少なくとも各部分領域からなる溶融混合物が生成され、該溶融混合物の凝固後に金属層と半導体層との間に接点が生ずる。本発明による太陽電池が局所加熱箇所に複数の中間層を有している限り、溶融混合物は好ましくはすべての中間層と、金属層と、半導体層との各部分領域から形成される。
それゆえ、溶融混合物が凝固した箇所領域に、金属層と半導体層との間の導電結合が生ずる。
【０００９】
本発明による方法の重要な点は、少なくとも１つの中間層はドーピング層であることである。このドーピング層はドーパントを含み、その際、ドーパントは金属層の金属の半導体層中固溶限界よりも大きな半導体層中固溶限界を有する。
本発明は、ドーピング層の使用により、ドーパントは、金属層の金属に比べて大きな固溶限界を有するために、再結晶に際して置換によって、より高い濃度で半導体の結晶格子に組み込まれ、これによって、溶融混合物の凝固後に金属層と半導体層との間の電気接点の領域に当該ドーパントによる局所的に高いドーピングが生ずるとの本願出願人の知見によるものである。
【００１０】
高効率の太陽電池を製造するために、複数のホトリソグラフィーステップならびに拡散浸透によって半導体層の部分領域に局所高ドープ領域を作り出し、その局所高ドープ領域、にその後の処理ステップにおいて、金属層と半導体層との間の電気接点が形成されるようにすることが知られている。
【００１１】
本発明による方法により、好ましくは照射源とくにレーザによる層構造の局所加熱によって、局所的高ドーピングと、金属層と半導体層との間の電気接点形成とを同時に実現することが初めて可能である。本発明による方法は、特に、金属層と半導体層との間の電気接点形成が行なわれる半導体層部分領域に必然的に局所的高ドーピングが生ずるという利点を有している。したがって、局所的高ドーピング領域と電気接点形成領域との間に場所的不一致が生ずる余地はない。
【００１２】
本発明による方法はさらに、公知の局所的高ドーピング方法に比較して、ドーピング層の除去を回避することができるという利点を有している。むしろドーピング層も金属層もいずれも半導体構造上たとえば完成した太陽電池上に残存しているため、ドーピング層を除去するための付加的な処理ステップは不要である。
ドーパントによる局所的高ドーピングにより接点特性は著しく改善され、特に、半導体層と金属層との間の接触抵抗が減少し、半導体表面と金属層との間の境界面では少数キャリア再結合が著しく良好に防止され、こうして、電気的特性が改善される。こうした改善は特に、本発明による太陽電池製造方法の適用に際して、効率の向上をもたらし、あるいは、局所的高ドーピングの実現に付加的な処理ステップが不要であるために、製造時のコスト低下をもたらす。
【００１３】
上述した課題は、また請求項１８記載の本発明による半導体構造によって解決される。この半導体構造は、半導体層と、半導体層の片側面に形成された少なくとも１つの中間層と、該中間層または−中間層が複数存在する場合には−最後に形成された中間層ないし半導体層から最も離れて位置する中間層を少なくとも部分的に被覆する少なくとも１つの金属層とを含んでなり、その際、この半導体構造は少なくとも金属層と、第１の層と、半導体層との各部分領域からなる溶融混合物が凝固した少なくとも１つの局所領域を有するために、金属層と半導体層とは溶融混合物が凝固した箇所で導電結合されている。この凝固した溶融混合物は、短時間にわたって局所的に上記の層からなる溶融混合物を生成させる局所短時間加熱の所産である。
【００１４】
さらに重要な点は、少なくとも１つの中間層はドーパントを含んだドーピング層であって、ドーパントは金属層の金属よりも大きな半導体層中固溶限界を有していることである。
好ましくは、本発明による半導体構造は本発明による方法によって製造される。
溶融混合物の凝固後の十分に高濃度のドーパントの存在を実現するため、ドーピング層中のドーパントの最少濃度は以下の通りであるのが有利である。
【００１５】
ドーピング層中のドーパントの濃度は１×１０２１ｃｍ−３に等しいかそれより大きいのが有利である。この濃度は５×１０２１ｃｍ−３に等しいかそれより大きいのが特に有利である。
選択されたドーピング層厚さにつきドーパントの濃度は、半導体層とドーピング層との境界面の単位面積当たり基準にて、少なくとも２．５×１０１４ｃｍ−２、特に少なくとも１つの×１０１５ｃｍ−２であるのが特に有利である。ドーピング層が中間層上に形成される場合には、中間層とドーピング層との境界面の単位面積当たり基準にて、上記の値が有利である。
【００１６】
本願出願人の研究により、ドーパントとして周期系第ＩＩＩ族または第Ｖ族由来の元素ないしその種の元素を成分として有する化合物を使用するのが有利であることが判明している。ドーパントはホウ素、リンまたはガリウムであれば特に好適である。
【００１７】
本願出願人は、本発明による方法を用いた実験において、ドーピング層をホウケイ酸ガラスとして形成した場合に非常に優れた接点特性を達成している。
太陽電池の効率のさらなる改善には、半導体層上に形成された第１の中間層がこの半導体層とこの第１の中間層との境界面における表面再結合速度に関して不活化効果を有するのが有利である。これにより、電気接点形成領域での局所的高ドーピングによるのみならず、同じく局所的高ドーピング間の領域でも、半導体層上に形成された第１の中間層の不活化効果によって少数キャリアの再結合が回避される。
【００１８】
この場合、半導体層と金属層との間にドーピング層のみを形成し、このドーピング層が上述した不活化効果を達成するように形成することは本発明の範囲に属する。ただし、先ず、表面の不活化に特に適した層を半導体層の表面に形成し、続いて、この不活化層上にドーピング層を、そして最後にドーピング層上に金属層を形成するのが特に好適である。
ドーピング層の厚さは、有利には、１μｍ以下、特に５００ｎｍ以下である。これにより、溶融層を生成させるべく熱を局所注入する際に、十分な熱伝達が保証される。
本発明による方法のさらに別の好適な実施形態において、局所溶融は実質的に点状または線状領域で行われる。
【００１９】
太陽電池の裏面側に接点を設ける場合には、点状接点を作製するのが特に有利である。他方、太陽電池の表面側に接点を設ける場合には、線状接点を作製するのが有利である。というのも、一般に太陽電池の表面側では、互いに櫛形に結合された線状の金属構造によって接点が形成されるからである。
【００２０】
各層が溶融される局所領域の直径は、有利には、５００μｍ以下、特に２００μｍ以下である。これにより、接点形成が行なわれない隣接領域において半導体の結晶構造が破壊されず、したがって、電気的特性が損なわれないようにすることが保証される。
【００２１】
好ましくは、多数の局所接点形成および局所的高ドーピングが本発明による方法によって作り出される。特に太陽電池の場合には、すべての局所溶融された領域の総面積が半導体層の総表面積に占める割合は２０％以下、特に５ ％以下であるのが有利である。高ドープした電気接点形成領域の占める割合が高すぎると、少数キャリア再結合の高まりが招来されることになろう。上述した百分率の値は、局所高ドープ接点形成された領域と表面不活化向上領域との間の最適比を保証する。
【００２２】
先に述べたように、ステップＢの処理において、溶融混合物が生ずるようにして層構造の局所加熱が行なわれる。
好ましくは、ステップＢにおいて、局所加熱は次のようにして、すなわち、少なくとも溶融混合物の共融点の温度が達成され、特に、層構造が局所的に少なくとも５５０℃に加熱されるようにして実施される。
先に述べたように、本発明による方法は、ドーピング層の除去が不要であるという利点を有している。したがって、半導体層から発するキャリアの輸送は、半導体層から、凝固した溶融混合物領域を経て、金属層内へと行われ、同所から、外部電流回路が接続されていれば同回路へ、あるいはモジュール回路が形成されていれば隣接した太陽電池へと行なわれる。
【００２３】
一般に、金属層は、オーム直列抵抗に起因する損失を最小限に抑えるために形成されている。したがって、ドーピング層は金属層の層抵抗よりも少なくとも１０倍以上、特に少なくとも１００倍以上、好ましくは少なくとも１０００倍以上の層抵抗を有し、そのため、半導体層の表面と平行な電流輸送は実質的に半導体層と金属層で行われ、ドーピング層では行われないのが有利である。
特に、ドーピング層は電気絶縁性を有しているのが好適である。これにより、さらに、金属層と半導体層との間の望ましくない接触に対するバリアが形成される。
【００２４】
太陽電池の光学的特性を改善するには、少なくとも半導体層上に形成された第１の層が光学的に透明な層であり、特に、３００ｎｍ〜１５００ｎｍの波長域において透明な層であるのが有利である。
これは、本発明による方法を使用して、太陽電池の表面側接点を作製しようとする場合に不可欠である。というのも、その場合には、電磁線は表面側を経て半導体層に入射し、そのため、特に、太陽電池にとって重要なスペクトル域における透明性が不可欠だからである。
【００２５】
ただし、本発明による方法を使用して、太陽電池の裏面側接点を作製しようとする場合にも、半導体層上に形成された第１の中間層を上記のように透明に形成することは同じく有利である。というのも、これによって、太陽電池の裏面側の反射特性が改善されて、太陽電池に入射して裏面側にまで達した電磁線が反射され、こうして、太陽電池内における総光線吸収率が向上させられると共に、それによって太陽電池の効率が高められるからである。
【００２６】
太陽電池の効率のさらなる向上は、本発明による方法により、有利な実施形態においてドーピング層と金属層との間に付加的な中間層が形成され、この中間層が金属層に対する腐食性をもたないようにすることによって達成することができる。これにより、金属層の腐食による効率の低下が回避もしくは少なくとも減少され、こうして、環境要因による太陽電池効率の低下が減少される。
この種の層は好ましくは、以下の材料−二酸化ケイ素または窒化ケイ素または炭化ケイ素−から製造される。
【００２７】
本発明による方法のさらに別の好ましい実施形態において、半導体層とドーピング層との間に付加的な中間層が形成される。この中間層は好ましくは、二酸化ケイ素または無定形ケイ素または無定形窒化ケイ素または酸化アルミニウムからなる。この種の中間層を、たとえばＭ．Ｈｏｆｍａｎｎ  ｅｔ．，Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ  ｏｆ  ｔｈｅ  ２１ｓｔ  ＥＵＰＶＳＥＣ，Ｄｒｅｓｄｅｎ，２００６に述べられているように、上記材料の組み合わせによって製造することも同じく本発明の範囲に属する。
これらの層は、特に、半導体層表面の表面再結合特性に関して非常に優れた不活化効果を有する。
【００２８】
本願出願人の研究から、本発明による方法にとって特に以下の層系が好適であることが判明している。
シリコンウェーハ（半導体層）上に約１０ｎｍ〜３０ｎｍの厚さの不活化層が形成され、続いて約１００ｎｍ〜２００ｎｍの厚さのドーピング層が形成され、その上に、金属層に対する腐食性のない中間層たとえば窒化ケイ素層が約３０ｎｍの厚さで形成され、最後に、金属層たとえばアルミニウム層が０．５μｍ〜１０μｍ、好ましくは約２μｍの厚さで形成される。
以下に、図面を参照して、本発明による方法のその他の特徴および好ましい実施形態を説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】太陽電池１の概略的構造を示す図である。
【図２】局所溶融前の、図１に示した太陽電池の裏面に生ずる層構造の断面を示す図である。
【図３】溶融および溶融混合物凝固後の、図２に示した断面を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
太陽電池の工業的製造には、純然たる競争上の理由から、できるだけ高い効率を有する、つまり、太陽電池に当たる太陽エネルギー束からできるだけ高い電流効率を達成する太陽電池を生産すると同時に、製造費用ならびにそれと密接に結びついた生産コストを低く抑えることが要求される。
太陽電池の最適な製造にあたって遵守さるべき処方を理解しやすくするために、以下に説明する。
【００３１】
太陽電池は光を電気エネルギーに変換するデバイスである。これは、一般に、ｎ形ないしｐ形半導体領域を有する半導体材料−ほとんどの場合に、太陽電池はケイ素から製造される−からなっている。これらの半導体領域は、公知のように、エミッタないしベースと称される。太陽電池に入射する光により、太陽電池内部において、ｎ形（エミッタ）半導体領域とｐ形（ベース）半導体領域との間の境界面いわゆるｐｎ接合で空間的に互いに分離される正負の電荷キャリアが生ずる。これらの互いに分離された電荷キャリアは、エミッタおよびベースと結合された金属接点によって導出することが可能である。
【００３２】
最もシンプルな形態において、太陽電池は全面に及ぶベース領域２と、同じく全面に及ぶエミッタ領域３とからなり、その際、エミッタ３は光に対向する側すなわち太陽電池の表面側に位置している。この具体的な図示例については、公知の太陽電池１を示した図１が参照される。
【００３３】
ベース２を電気的接触に付すために、通例、太陽電池１の裏面側には全面に及ぶ金属層４が設けられ、同所に、たとえばＡｌＡｇからなる適切な裏面側接点導体径路５が形成されている。エミッタ領域３は、太陽電池の金属接点での反射によって失われる光をできるだけ少なくするようにして、金属格子６との接触に付される。つまり、金属格子６は、太陽電池表面の被覆率をできるだけ少なくすべく、フィンガ構造を有している。さらに、太陽電池１の出力効率を最適化するために、反射に起因する光損失をできるだけ低く抑える対策が講じられる。これは太陽電池１の表面側にいわゆる反射防止層７（ＡＲＣ）を蒸着することによって達成される。反射防止層７の層厚さは、エネルギー的に最重要なスペクトル域においてまさに反射光の弱め合う干渉が生ずるようにしてセレクトされている。使用される反射防止材料は、たとえば、二酸化チタン、窒化ケイ素および二酸化ケイ素である。別法としてまたはさらに加えて、図２に示した太陽電池からも理解できるように、エッチングまたは機械加工法によって適切な表面テキスチャーをつくり出すことにより反射減少を達成することも可能である。この場合、エミッタ領域３ならびにエミッタ上に形成された反射防止層７も−太陽電池１のパターン化された表面に入射する光がピラミッド状に形成されたパターンによって高い入射確率を有するように−パターン化されて形成されている。図２に示した太陽電池の場合にも、エミッタ３はできるだけ繊細な金属格子６−図２には、そのうち細身の接点フィンガのみが表されている−との電気的接触に付されている。反射防止層７は、さらに、一方で、機械的表面保護を行うと共に、さらに表面再結合プロセスの減少にかかわる固有効果も有する不活化層としても機能するが、これについてはさらに以下で詳細に述べる。
【００３４】
太陽電池を電気的接触させるにあたっては、表面側と裏面側とが区別されなければならない。太陽電池の裏面側では、主として低い接触・伝導抵抗を特徴とする接点を作り出すことが行われているが、他方、表面側では、さらに、できるだけ多くの光が太陽電池に入射するようにしなければならない。そのため、表面側ではふつう、図１から理解できるように、抵抗損も陰影損もいずれも小さく抑えるべく、櫛形構造が作られる。太陽電池の裏面側では、通例、全面に及ぶ接点も、たとえば格子状のパターン化された接点も採用される。
【００３５】
図２には太陽電池裏面側に生ずる層構造の断面が表されており、この場合、図２および３にあっては層の順序が逆転されており、つまり、太陽電池において最下層に位置する層が図２および３にあっては一番上に表されている。
図１に示したこの太陽電池の裏面側接点は、好適には、本発明による方法によって作り出される。以下、図１に示した太陽電池の裏面側において局所電気接点および局所的高ドーピングが作り出される局所領域の一部断面を示す図２および３を参照して、接点の形成を説明する。この実施形態において、図１に示した太陽電池が製造されたシリコンチップ（またはシリコンウェーハ）８は半導体層を表している。シリコンチップ８上には、二酸化ケイ素からなる約１０ｎｍの厚さの薄い不活化層９が形成される。続いて、高ドープしたホウケイ酸ガラスからなる約８０ｎｍの厚さの薄層が形成される。このドーピング層１０はドーパントであるホウ素を約２×１０２１ｃｍ−３の濃度で含んでいる。
【００３６】
ドーピング層１０上には、二酸化ケイ素層として形成された、約１０ｎｍの厚さの反射防止層１１が形成される。
したがって、この実施例において、シリコンチップ８上には、総計で３つの中間層が形成される（ステップＡ１）。
【００３７】
続いて、最後の中間層つまり二酸化ケイ素層上に、アルミニウムからなる層として形成された、厚さ約２μｍ〜３μｍの金属層１２（ステップＡ２）が形成される。
続いて、アルミニウム層の場所１３を短時間にわたって局所照射することにより、アルミニウムと、その下に位置する薄い一連の中間層と、半導体層つまりシリコンチップ８の深さ若干μｍに及ぶ領域とからなる溶融混合物が生成される。照射は約５０〜１０００ｎｓの時間にわたって行われる。局所照射の減衰後、先に生成された溶融混合物からなる厚さ若干μｍの領域が再結晶する。これは図３において、形成された接点用の領域１４によって模式的に表されている。
【００３８】
ドーパントたるホウ素は、アルミニウムの遥かに低いシリコン中固溶限界３×１０１８ｃｍ−３に比較して、約３×１０１９ｃｍ−３のシリコン中固溶限界を有している。したがって、再結晶に際してホウ素は、遥かに高い固溶限界を有するために、凝固時に生ずるシリコン構造の結晶格子中にアルミニウムに比較して４倍の濃度で組み込まれる。したがって、凝固した領域は局所ホウ素高ドーピングを有する共に、同所に、金属層１２とシリコンチップ８との間の電気接点がつくり出されている（方法ステップＢ）。
【００３９】
したがって、本発明による方法は、ドイツ特許公開公報第１００  ４６  １７０号明細書に開示されている公知の太陽電池の局所接点形成法に比較して、以下の利点を有している。つまり、電気接点形成領域の高いホウ素ドーピングによって、接点箇所における著しく低い再結合率が実現される。これにより、再結合の高まりによって太陽電池の効率が損なわれることなく、接点数の増加つまり電気接点形成面積全体の増加を実現することが可能である。しかも、電気接点形成面積全体の増加によって、金属層を介したシリコンチップからの電荷キャリア導出時の電気伝導抵抗が減少するため、太陽電池の効率は全体として高められる。
【００４０】
上記の実施形態は図１に示した太陽電池の裏面側接点の製造に関する。ただし、本発明による方法を表面側接点形成またはｎ形ドープした半導体層に適用すること、あるいはその両方を行うことも同じく本発明の範囲に属する。
【図１】
2012501075.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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2012501075.tif 000007
2012501075.tif 000008
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