(57)【要約】  本発明の実施形態は、太陽電池デバイスを形成する新規の加工シーケンスを使用して高効率の太陽電池を形成することを企図している。高効率の太陽電池を形成する方法は、金属化された太陽電池デバイスに接着される予め製作されたバックプレーンを使用して、相互接続された太陽電池モジュールを形成することを含むことができる。本発明から利益を得ることができると思われる太陽電池には、まず、電池の背面上に正と負の両方のコンタクトをもつ単結晶または複結晶シリコンを含む活性領域を有するものが含まれる。
2012501551.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の太陽電池デバイスの一部分を第２の太陽電池デバイスに電気的に接続するために使用される可撓性の相互接続構造であって、
第１の導電層と、
第２の導電層と、
前記第１の導電層を前記第２の導電層から分離する誘電体材料とを含み、前記第１の導電層が、太陽電池基板の基板表面上に形成された１つまたは複数の第１の導電性フィーチャに接触するように構成される１つまたは複数の第１の相互接続領域を含み、前記第２の導電層が、前記基板表面上に形成された１つまたは複数の第２の導電性フィーチャに接触するように構成される１つまたは複数の第２の相互接続領域を含み、
前記太陽電池基板が、前記１つまたは複数の第１の導電性フィーチャと連通するｎ型領域と、前記１つまたは複数の第２の導電性フィーチャと連通するｐ型領域とを有する、相互接続構造。
【請求項２】
前記可撓性の相互接続構造内の前記第１の導電層および前記第２の導電層の厚さが、約２０，０００Å〜約５００，０００Åであり、前記１つまたは複数の第１の導電性フィーチャおよび前記１つまたは複数の第２の導電性フィーチャの厚さが、前記第１の導電層および前記第２の導電層の前記厚さより小さい、請求項１に記載の相互接続構造。
【請求項３】
前記太陽電池基板が、前記基板表面に対して平行な方向に、前記第１の可撓性の相互接続構造より高い機械的剛性を有する、請求項１に記載の相互接続構造。
【請求項４】
前記可撓性の相互接続構造内の前記第１および第２の導電層と、前記太陽電池基板上の前記１つまたは複数の第１の導電性フィーチャおよび前記１つまたは複数の第２の導電性フィーチャとが、前記第１の太陽電池デバイス内で生成された電流が流れるように構成された電気的回路の一部を形成しており、前記第１の導電層または前記第２の導電層を通るように形成された前記電気的回路の電気抵抗が、前記１つもしくは複数の第１の導電性フィーチャまたは前記１つもしくは複数の第２の導電性フィーチャを通る電気抵抗より小さい、請求項１に記載の相互接続構造。
【請求項５】
太陽電池デバイスを形成する方法であって、
太陽電池基板を覆うように可撓性の相互接続構造を位置決めするステップであり、その結果前記可撓性の相互接続構造の第１の導電層の一部分が太陽電池基板上に配置されたｎ型領域と電気的に連通し、第２の導電層の一部分が前記太陽電池基板上に配置されたｐ型領域と電気的に連通するステップを含み、
前記可撓性の相互接続構造内に配置された誘電体材料が、前記第１の導電層を前記第２の導電層から分離し、また前記第１の導電層の前記部分および前記第２の導電層の前記部分が、前記可撓性の相互接続構造の第１の表面と接触する方法。
【請求項６】
前記ｎ型領域が、前記太陽電池基板の表面上に配置された第１の導電性フィーチャと電気的に連通し、前記ｐ型領域が、前記表面上に配置された第２の導電性フィーチャと電気的に連通し、かつ前記方法が、
前記第１の導電性フィーチャの１つの領域上および前記第２の導電性フィーチャの２つ以上の領域上に導電性材料を配置するステップをさらに含み、前記導電性材料の少なくとも一部分が前記可撓性の相互接続構造と前記基板の前記表面との間に配置され、前記第１の導電性フィーチャ上に配置された導電性材料の前記領域が、前記第２の導電性フィーチャ上に堆積された導電性材料の前記２つ以上の領域から少なくとも第１の距離だけ離間している、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
太陽電池デバイスを形成する方法であって、
光を電気的エネルギーに変換する接合の一部を形成するｎ型領域およびｐ型領域を有する太陽電池基板を受け取るステップであり、前記ｎ型領域が、前記太陽電池基板の表面上に配置された第１の導電性フィーチャと電気的に連通し、前記ｐ型領域が、前記表面上に配置された第２の導電性フィーチャと電気的に連通するステップと、
第１の層、前記第１の層に形成された第１の孔、第２の層、前記第２の層に形成された第２の孔、および前記第１の層を前記第２の層から分離する誘電体材料を有する相互接続構造を、前記太陽電池基板の前記表面に対して位置決めするステップであり、その結果前記第１の層が前記第１の導電性フィーチャと電気的に連通し、前記第２の層が前記第２の導電性フィーチャと電気的に連通するステップと、
前記第１の孔および前記第２の孔内に導電性材料を堆積させるステップであり、その結果前記導電性材料が、前記第１の層と前記第１の導電性フィーチャとの間に第１の導電性経路を形成し、前記第２の層と前記第２の導電性フィーチャの間に第２の導電性経路を形成するステップと
を含む方法。
【請求項８】
前記導電性材料が、スズ（Ｓｎ）、銀（Ａｇ）、鉛（Ｐｂ）、および導電性ポリマーからなる群より選択される、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
太陽電池デバイスを形成する方法であって、
密閉容器の１つまたは複数の壁と相互接続構造との間に密閉領域を形成するステップであり、前記相互接続構造が、
第１の層と、
第２の層と、
前記第１の層と前記第２の層との間に配置された誘電体材料と、
それぞれ前記密閉領域と連通し、前記相互接続構造の一部分に形成される第１の孔および第２の孔と
を含むステップと、
太陽電池基板上に形成された第１の導電性フィーチャを前記第１の層に隣接して位置決めし、前記太陽電池基板上に形成された第２の導電性フィーチャを前記第２の層に隣接して位置決めするステップであり、前記第１の導電性フィーチャが、前記太陽電池基板上に形成されたｎ型領域と電気的に連通し、前記第２の導電性フィーチャが、前記太陽電池基板上に形成されたｐ型領域と電気的に連通するステップと、
前記第１の導電性フィーチャ、前記第１の層、前記第２の導電性フィーチャ、および前記第２の層を加熱するステップであり、その結果前記第１の導電性フィーチャと前記第１の層との間、および前記第２の導電性フィーチャと前記第２の層との間に接着が形成されるステップと、
前記加熱プロセス中に、前記第１の導電性フィーチャを前記第１の層に押し付け、前記第２の導電性フィーチャを前記第２の層に押し付けるステップと
を含む方法。
【請求項１０】
前記加熱プロセス中に、前記第１の導電性フィーチャを前記第１の層に押し付け、前記第２の導電性フィーチャを前記第２の層に押し付けるステップが、前記加熱プロセス中に、前記密閉領域を排気して前記密閉領域内および前記第１および第２の孔内に大気より低い圧力を形成し、大気圧により、前記第１の導電性フィーチャを前記第１の層に押し付け、前記第２の導電性フィーチャを前記第２の層に押し付けるステップを含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
太陽電池デバイスを形成する方法であって、
光を電気的エネルギーに変換する接合の一部を形成するｎ型領域およびｐ型領域を有する太陽電池基板を形成するステップであり、前記ｎ型領域が、前記太陽電池基板の表面上に配置された第１の導電性フィーチャと電気的に連通し、前記ｐ型領域が、前記表面上に配置された第２の導電性フィーチャと電気的に連通するステップと、
前記第１の導電性フィーチャおよび前記第２の導電性フィーチャを覆うように第１のコンプライアント層を堆積させるステップであり、前記第１のコンプライアント層内に、第１の孔および第２の孔が形成されるステップと、
前記第１の孔および前記第２の孔内に導電性材料を堆積させるステップであり、前記第１の孔内に配置された前記導電性材料が前記第１の導電性フィーチャと電気的に連通し、前記第２の孔内に配置された前記導電性材料が前記第２の導電性フィーチャと電気的に連通するステップと、
第１の層、第２の層、および前記第１の層を前記第２の層から分離する誘電体材料を有する相互接続構造を、前記第１のコンプライアント層の表面を覆うように位置決めするステップであり、その結果前記第１の層が、前記第１の孔内に配置された前記第１の導電性材料を介して前記第１の導電性フィーチャと電気的に連通し、前記第２の層が、前記第２の孔内に配置された前記第１の導電性材料を介して前記第２の導電性フィーチャと電気的に連通するステップと
を含む方法。
【請求項１２】
前記第１の導電性材料が、スズ（Ｓｎ）、銀（Ａｇ）、鉛（Ｐｂ）、および導電性ポリマーからなる群より選択された金属を含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記相互接続構造を加熱して、前記太陽電池基板、前記第１のコンプライアント層、および前記相互接続構造の間に接着を形成するステップをさらに含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
第１の太陽電池アセンブリであって、
光を電気的エネルギーに変換する接合の一部であるｎ型領域およびｐ型領域を有する第１の太陽電池基板であって、前記ｎ型領域が、前記第１の太陽電池基板の表面上に配置された第１の導電性フィーチャと電気的に連通し、前記ｐ型領域が、前記表面上に配置された第２の導電性フィーチャと電気的に連通する第１の太陽電池基板と、
第１の層、第２の層、および前記第１の層を前記第２の層から分離する誘電体材料を有する第１の可撓性の相互接続構造であって、前記第１の層が、前記第１の太陽電池基板上に形成された前記第１の導電性フィーチャと電気的に連通し、前記第２の層が、前記第１の太陽電池基板上に形成された第２の導電性フィーチャと電気的に連通する第１の可撓性の相互接続構造と
を含む第１の太陽電池アセンブリと、
第２の太陽電池アセンブリであって、
光を電気的エネルギーに変換する接合の一部であるｎ型領域およびｐ型領域を有する第２の太陽電池基板であって、前記ｎ型領域が、前記第２の太陽電池基板の表面上に配置された第１の導電性フィーチャと電気的に連通し、前記ｐ型領域が、前記表面上に配置された第２の導電性フィーチャと電気的に連通する第２の太陽電池基板と、
第１の層、第２の層、および前記第１の層を前記第２の層から分離する誘電体材料を有する第２の可撓性の相互接続構造であって、前記第１の層が、前記第２の太陽電池基板上に形成された前記第１の導電性フィーチャと電気的に連通し、前記第２の層が、前記第２の太陽電池基板上に形成された第２の導電性フィーチャと電気的に連通する、第２の可撓性の相互接続構造と
を含む第２の太陽電池アセンブリと
を備える複数の相互接続された太陽電池であって、
前記第１の可撓性の相互接続構造内の前記第１の層が、前記第２の可撓性の相互接続構造の前記第１の層または前記第２の層に電気的に接続されている、
複数の相互接続された太陽電池。
【請求項１５】
前記第１の太陽電池基板および第２の太陽電池基板の前記表面上に配置された前記第１の導電性フィーチャおよび前記第２の導電性フィーチャの厚さが、約２０Å〜約５０００Åであり、前記第１の可撓性の相互接続構造および第２の可撓性の相互接続構造内の前記第１の層および前記第２の層の厚さが、約２０，０００Å〜約５００，０００Åである、請求項１４に記載の複数の相互接続された太陽電池。
【請求項１６】
前記第１および第２の可撓性の相互接続構造内の前記第１および第２の層と、前記第１および第２の太陽電池基板上の前記第１の導電性フィーチャおよび前記第２の導電性フィーチャとが、前記複数の相互接続された太陽電池から生成された電流が流れるように構成される電気的回路の一部を形成しており、前記第１の層または前記第２の層を通るように形成された前記電気的回路の電気抵抗が、前記第１の導電性フィーチャまたは前記第２の導電性フィーチャを通る電気抵抗より小さい、請求項１４に記載の複数の相互接続された太陽電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、一般に、光電池の製作に関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽電池は、日光を直接電力に変換する光起電性のデバイスである。各太陽電池は、特有の量の電力を生成し、通常、所望の量のシステム電力を送達するように寸法設定されたモジュール内に並べられる。最も一般的な太陽電池材料はシリコンであり、単結晶または複結晶基板の形で用いられる。これは、ウェーハと呼ばれることがある。シリコンベースの太陽電池を形成して発電する償却コストは、従来の方法を使用して発電するコストより高いため、太陽電池を形成するためのコストを低減させる努力がなされてきた。
【０００３】
様々な手法により、太陽電池の活性領域および太陽電池の通電する金属線または導体を製作することができる。しかし、これらの従来の製造方法にはいくつかの問題がある。たとえば、形成プロセスは複雑な多重ステップのプロセスであり、太陽電池を完成させるのに必要なコストを増加させる。
【０００４】
したがって、基板の表面上に活性領域および通電領域を形成して太陽電池を形成する改善された方法および装置が必要とされている。
【発明の概要】
【０００５】
本発明は一般に、第１の太陽電池基板を有する第１の太陽電池デバイスの一部分を第２の太陽電池デバイスに電気的に接続するために使用される相互接続構造であって、第１の層と、第２の層と、第１の層を第２の層から分離する誘電体材料とを有する第１の可撓性の相互接続構造を含み、第１の層が、第１の太陽電池基板の基板表面上に形成された１つまたは複数の第１の導電性フィーチャに接触するように構成される１つまたは複数の第１の相互接続領域を含み、第２の層が、基板表面上に形成された１つまたは複数の第２の導電性フィーチャに接触するように構成される１つまたは複数の第２の相互接続領域を含み、また第１の太陽電池基板が、１つまたは複数の第１の導電性フィーチャと連通するｎ型領域と、１つまたは複数の第２の導電性フィーチャと連通するｐ型領域とを有する、相互接続構造を提供する。
【０００６】
本発明の実施形態はまた、太陽電池デバイスを形成する方法であって、第１の層、第２の層、および第１の層を第２の層から分離する誘電体材料を有する可撓性の相互接続構造を受け取るステップであり、第１の層の一部分および第２の層の一部分が、可撓性の相互接続構造の第１の表面と接触するステップと、太陽電池基板を覆うように可撓性の相互接続構造を位置決めするステップであり、その結果第１の層の一部分が太陽電池基板上に配置されたｎ型領域と電気的に連通し、第２の層の一部分が太陽電池基板上に配置されたｐ型領域と電気的に連通するステップとを含む、方法を提供することができる。
【０００７】
本発明の実施形態はまた、太陽電池デバイスを形成する方法であって、密閉容器の１つまたは複数の壁と相互接続構造の間に密閉領域を形成するステップであり、相互接続構造が、第１の層と、第２の層と、第１の層と第２の層の間に配置された誘電体材料と、それぞれ密閉領域と連通し、相互接続構造の一部分に形成される第１の孔および第２の孔とを含むステップと、太陽電池基板上に形成された第１の導電性フィーチャを第１の層に隣接して位置決めし、太陽電池基板上に形成された第２の導電性フィーチャを第２の層に隣接して位置決めするステップであり、第１の導電性フィーチャが、太陽電池基板上に形成されたｎ型領域と電気的に連通し、第２の導電性フィーチャが、太陽電池基板上に形成されたｐ型領域と電気的に連通するステップと、第１の導電性フィーチャ、第１の層、第２の導電性フィーチャ、および第２の層を加熱するステップであり、その結果第１の導電性フィーチャと第１の層の間および第２の導電性フィーチャと第２の層の間に接着が形成されるステップと、加熱プロセス中に、第１の導電性フィーチャを第１の層に押し付け、第２の導電性フィーチャを第２の層に押し付けるステップとを含む方法を提供することができる。
【０００８】
本発明の実施形態はまた、太陽電池デバイスを形成する方法であって、光を電気的エネルギーに変換する接合の一部を形成するｎ型領域およびｐ型領域を有する太陽電池基板を形成するステップであり、ｎ型領域が、太陽電池基板の表面上に配置された第１の導電性フィーチャと電気的に連通し、ｐ型領域が、表面上に配置された第２の導電性フィーチャと電気的に連通するステップと、第１の導電性フィーチャおよび第２の導電性フィーチャを覆うように第１のコンプライアント層を堆積させるステップであり、第１のコンプライアント層内に、第１の孔および第２の孔が形成されるステップと、第１の孔および第２の孔内に導電性材料を堆積させるステップであり、第１の孔内に配置された導電性材料が第１の導電性フィーチャと電気的に連通し、第２の孔内に配置された導電性材料が第２の導電性フィーチャと電気的に連通するステップと、第１の層、第２の層、および第１の層を第２の層から分離する誘電体材料を有する相互接続構造を、第１のコンプライアント層の表面を覆うように位置決めするステップであり、その結果第１の層が、第１の孔内に配置された第１の導電性材料を介して第１の導電性フィーチャと電気的に連通し、第２の層が、第２の孔内に配置された第１の導電性材料を介して第２の導電性フィーチャと電気的に連通するステップとを含む方法を提供することができる。
【０００９】
本発明の実施形態はまた、光を電気的エネルギーに変換する接合または太陽電池接合の一部であるｎ型領域およびｐ型領域を有する第１の太陽電池基板であって、ｎ型領域が、第１の太陽電池基板の表面上に配置された第１の導電性フィーチャと電気的に連通し、ｐ型領域が、表面上に配置された第２の導電性フィーチャと電気的に連通する、第１の太陽電池基板と、第１の層、第２の層、および第１の層を第２の層から分離する誘電体材料を有する第１の可撓性の相互接続構造であって、第１の層が、第１の太陽電池基板上に形成された第１の導電性フィーチャと電気的に連通し、第２の層が、第１の太陽電池基板上に形成された第２の導電性フィーチャと電気的に連通する、第１の可撓性の相互接続構造とを含む第１の太陽電池アセンブリと、光を電気的エネルギーに変換する太陽電池接合の一部であるｎ型領域およびｐ型領域を有する第２の太陽電池基板であって、ｎ型領域が、第２の太陽電池基板の表面上に配置された第１の導電性フィーチャと電気的に連通し、ｐ型領域が、表面上に配置された第２の導電性フィーチャと電気的に連通する、第２の太陽電池基板と、第１の層、第２の層、および第１の層を第２の層から分離する誘電体材料を有する第２の可撓性の相互接続構造であって、第１の層が、第２の太陽電池基板上に形成された第１の導電性フィーチャと電気的に連通し、第２の層が、第２の太陽電池基板上に形成された第２の導電性フィーチャと電気的に連通する、第２の可撓性の相互接続構造とを含む第２の太陽電池アセンブリとを含み、第１の可撓性の相互接続構造内の第１の層が、第２の可撓性の相互接続構造の第１の層または第２の層に電気的に接続される、複数の相互接続された太陽電池を提供することができる。
【００１０】
本発明の実施形態はまた、太陽電池アレイを形成する方法であって、光を電気的エネルギーに変換する太陽電池接合の一部であるｎ型領域およびｐ型領域を有する太陽電池基板をそれぞれ含む２つ以上の太陽電池アセンブリであり、ｎ型領域が、太陽電池基板の表面上に配置された第１の導電性フィーチャと電気的に連通し、ｐ型領域が、表面上に配置された第２の導電性フィーチャと電気的に連通する、２つ以上の太陽電池アセンブリと、第１の層、第２の層、および第１の層を第２の層から分離する誘電体材料を有する可撓性の相互接続構造であり、第１の層が第１の導電性フィーチャと電気的に連通し、第２の層が第２の導電性フィーチャと電気的に連通する、可撓性の相互接続構造とを形成するステップと、２つ以上の太陽電池アセンブリのうちの１つの太陽電池アセンブリ内の可撓性の相互接続構造内に第１の層を、２つ以上の太陽電池アセンブリのうちの別の太陽電池アセンブリ内の可撓性の相互接続構造の第１の層または第２の層と接触させるステップとを含む方法を提供することができる。
【００１１】
本発明の実施形態はまた、太陽電池デバイスを形成する方法であって、光を電気的エネルギーに変換する太陽電池接合の一部であるｎ型領域およびｐ型領域を有する太陽電池基板を形成するステップであり、ｎ型領域が、太陽電池基板の表面上に配置された第１の導電性フィーチャと電気的に連通し、ｐ型領域が、表面上に配置された第２の導電性フィーチャと電気的に連通するステップと、第１の層、第１の層に形成された第１の孔、第２の層、第２の層に形成された第２の孔、および第１の層を第２の層から分離する誘電体材料を有する相互接続構造を、太陽電池基板の表面に対して位置決めするステップであり、その結果第１の層が第１の導電性フィーチャと電気的に連通し、第２の層が第２の導電性フィーチャと電気的に連通するステップと、第１の孔および第２の孔内に導電性材料を堆積させるステップであり、その結果導電性材料が、第１の層と第１の導電性フィーチャの間に第１の導電性経路を作製し、第２の層と第２の導電性フィーチャの間に第２の導電性経路を作製するステップとを含む方法を提供することができる。
【００１２】
本発明の実施形態はまた、太陽電池デバイスを形成する方法であって、光を電気的エネルギーに変換する太陽電池接合の一部であるｎ型領域およびｐ型領域を有する太陽電池基板を形成するステップであり、ｎ型領域が、太陽電池基板の表面上に配置された第１の導電性フィーチャと電気的に連通し、ｐ型領域が、表面上に配置された第２の導電性フィーチャと電気的に連通するステップと、第１の導電性フィーチャの２つ以上の領域上および第２の導電性フィーチャの２つ以上の領域上に導電性材料を堆積させるステップであり、第１の導電性フィーチャ上に堆積された導電性材料の２つ以上の領域のそれぞれを、第２の導電性フィーチャ上に堆積された導電性材料の２つ以上の領域のそれぞれから少なくとも第１の距離だけ離間させるステップと、第１の層、第２の層、および第１の層を第２の層から分離する誘電体材料を有する可撓性の相互接続構造を、第１および第２の導電性フィーチャ上に堆積された導電性材料を覆うように位置決めするステップであり、その結果第１の層と第１の導電性フィーチャの間および第２の層と第２の導電性フィーチャの間に電気的接続が形成されるステップとを含む方法を提供することができる。
【００１３】
本発明の上述の特徴を詳細に理解できるように、上記で簡単に要約した本発明について、実施形態を参照してより具体的に説明することができる。実施形態のいくつかは、添付の図面に図示する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１Ａ】本明細書に記載の本発明の一実施形態で使用できる太陽電池デバイスの例の概略横断面図である。
【図１Ｂ】本明細書に記載の本発明の一実施形態で使用できる太陽電池デバイスの例の概略横断面図である。
【図２】本発明の実施形態による太陽電池の概略横断面図である。
【図３Ａ】本発明の実施形態による接着プロセスの一の段階中の相互接続構造および支持器材の概略図である。
【図３Ｂ】本発明の実施形態による接着プロセスの別の段階中の相互接続構造および支持器材の概略図である。
【図４】本発明の実施形態による相互接続構造の概略平面図である。
【図５Ａ】本発明の実施形態による相互接続構造の概略横断面等角図である。
【図５Ｂ】本発明の実施形態による相互接続構造の概略平面図である。
【図５Ｃ】本発明の実施形態による相互接続構造の横断面等角図である。
【図５Ｄ】本発明の実施形態による太陽電池の電気的接続の概略図である。
【図５Ｅ】本発明の実施形態による相互接続構造の横断面等角図である。
【図６Ａ】本発明の実施形態による相互接続構造の概略横断面等角図である。
【図６Ｂ】本発明の実施形態による接着後の図６Ａに示す相互接続構造の概略横断面図である。
【図７】本発明の実施形態による相互接続構造の概略横断面等角図である。
【図８】本発明の一実施形態による太陽電池基板を相互接続構造に接着するために使用される方法の流れ図である。
【図９Ａ】本発明の実施形態による接着プロセスの一のステップ中の相互接続構造および支持器材の概略図である。
【図９Ｂ】本発明の実施形態による接着プロセスの別のステップ中の相互接続構造および支持器材の概略図である。
【図１０Ａ】本発明の実施形態による接着プロセスの一のステップ中の相互接続構造および支持器材の概略図である。
【図１０Ｂ】本発明の実施形態による接着プロセスの別のステップ中の相互接続構造および支持器材の概略図である。
【図１１Ａ】本発明の実施形態によるアレイまたは相互接続された太陽電池の側面図である。
【図１１Ｂ】本発明の実施形態によるアレイまたは相互接続された太陽電池の電気的接続構成の概略図である。
【図１１Ｃ】本発明の実施形態による相互接続構造の横断面等角図である。
【図１１Ｄ】本発明の実施形態によるアレイまたは相互接続された太陽電池の側面図である。
【図１２Ａ】本発明の実施形態による相互接続構造の概略平面図である。
【図１２Ｂ】本発明の実施形態による相互接続構造の概略側面横断面等角図である。
【図１３Ａ】本発明の一実施形態によるシーケンスの一の段階中の太陽電池の概略横断面図である。
【図１３Ｂ】本発明の一実施形態によるシーケンスの別の段階中の太陽電池の概略横断面図である。
【図１３Ｃ】本発明の一実施形態によるシーケンスのまた別の段階中の太陽電池の概略横断面図である。
【図１３Ｄ】本発明の一実施形態によるシーケンスのまた別の段階中の太陽電池の概略横断面図である。
【図１３Ｅ】本発明の一実施形態によるシーケンスのまた別の段階中の太陽電池の概略横断面図である。
【図１３Ｆ】本発明の一実施形態によるシーケンスのまた別の段階中の太陽電池の概略横断面図である。
【図１３Ｇ】本発明の一実施形態によるシーケンスのまた別の段階中の太陽電池の概略横断面図である。
【図１３Ｈ】本発明の一実施形態によるシーケンスのまた別の段階中の太陽電池の概略横断面図である。
【図１３Ｉ】本発明の一実施形態によるシーケンスのまた別の段階中の太陽電池の概略横断面図である。
【図１３Ｊ】本発明の一実施形態によるシーケンスのまた別の段階中の太陽電池の概略横断面図である。
【図１３Ｋ】本発明の一実施形態によるシーケンスのまた別の段階中の太陽電池の概略横断面図である。
【図１３Ｌ】本発明の一実施形態によるシーケンスのまた別の段階中の太陽電池の概略横断面図である。
【図１３Ｍ】本発明の一実施形態によるシーケンスのまた別の段階中の太陽電池の概略横断面図である。
【図１３Ｎ】本発明の一実施形態によるシーケンスのまた別の段階中の太陽電池の概略横断面図である。
【図１４】本発明の実施形態による太陽電池を金属化する方法の流れ図である。
【図１５Ａ】本発明の実施形態による基板の表面上に形成されたパターン付きドーパントの概略平面図である。
【図１５Ｂ】本発明の実施形態による図１５Ａに示す基板表面の一部分の概略拡大平面図である。
【図１６】本発明の実施形態による基板の表面上に形成されたパターン付き絶縁材料の概略平面図である。
【図１７】本発明の実施形態による相互接続構造の概略平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
見やすいように、複数の図で共通している同一の要素を指すために、該当する場合、同一の参照番号を使用した。一実施形態の特徴を、さらなる記載なしで他の実施形態に組み込むことができることが企図される。
【００１６】
本発明の実施形態は、太陽電池デバイスを形成する新規な加工シーケンスを使用して高効率の太陽電池を形成することを企図する。一実施形態では、これらの方法は、金属化された太陽電池デバイスに接着された予め製作されたバックプレーンを使用して、生成された電気を受け取るために使用される外部の構成要素に容易に電気的に接続できる相互接続された太陽電池デバイスを形成することを含む。典型的な外部の構成要素は、電力網、衛星、電子デバイス、または他の類似の電力を必要とするユニットを含むことができる。特に本発明から利益を得る太陽電池構造（たとえば、図１〜７内の基板１１０）には、正と負の両方のコンタクトがデバイスの背面上だけに形成されたものなど、すべてのバックコンタクト式太陽電池が含まれる。活性領域は、有機材料、単結晶シリコン、複結晶シリコン、多結晶シリコン、ゲルマニウム（Ｇｅ）、ヒ化ガリウム（ＧａＡｓ）、テルル化カドミウム（ＣｄＴｅ）、硫化カドミウム（ＣｄＳ）、セレン化銅インジウムガリウム（ＣＩＧＳ）、セレン化銅インジウム（ＣｕＩｎＳｅ２）、リン化ガリウムインジウム（ＧａＩｎＰ２）、ならびに日光を電力に変換するために使用できるＧａＩｎＰ／ＧａＡｓ／Ｇｅ、ＺｎＳｅ／ＧａＡｓ／Ｇｅ、または他の類似の基板材料などのヘテロ接合電池を含有することができる。一実施形態では、本明細書に論じたプロセスなどの相互接続または取付けプロセス（複数可）によって生じる応力の量を最小にするために、基板より可撓性の高い予め製作されたバックプレーンを利用し、これを基盤に取り付けることが望ましい。
【００１７】
図１Ａは太陽電池デバイス１００の横断面側面図であり、太陽電池デバイス１００の表面１０２上に相互接続構造１６０が形成されることを示す。一例では、図１Ａに示すように、太陽電池デバイス１００は、まず太陽電池デバイス１００の前面１０１側で光を受け取るすべて裏面コンタクト式の太陽電池構造である。一般に、形成された太陽電池デバイス１００内の相互接続構造１６０は、導電性フィーチャ１６２、１６３のパターン付きアレイを含有する。導電性フィーチャ１６２、１６３は、太陽電池デバイス１００の所望の部分に電気的に接続されており、太陽電池が日光に露出されたときに生成される電流を搬送するように設計される。一例では、太陽電池デバイス１００は、基板１１０、誘電体層１６１（たとえば、二酸化シリコン）、導電性フィーチャ１６２および１６３、ならびに反射防止層１５１を含む。この構成では、導電性フィーチャ１６２、１６３は、表面１０２上に配置された誘電体層１６１を覆うように形成されており、それぞれ、基板１１０内に形成された活性領域と電気的に連通する。一実施形態では、誘電体層１６１は、厚さ約５０Å〜約３０００Åの二酸化シリコン層である。一例では、導電性フィーチャ１６２はｐ型ドープ領域１４１と電気的に接触し、導電性フィーチャ１６３はｎ型ドープ領域１４２と電気的に接触する。これらのドープ領域はどちらも、基板１１０内に形成されており、活性太陽電池デバイスの一部分を形成するために使用される。一構成では、反射防止層１５１は、薄い不活性化／反射防止層１５２（たとえば、酸化シリコン、窒化シリコン層）を含む。一般に、ｐ型ドープ領域１４１は、ホウ素（Ｂ）、アルミニウム（Ａｌ）、またはガリウム（Ｇａ）からなる群より選択されるドーパント原子を含むことができ、ｎ型ドープ領域１４２は、リン（Ｐ）、ヒ素（Ａｓ）、またはアンチモン（Ｓｂ）からなる群より選択されるドーパント原子を含む。別の構成では、反射防止層１５１は、非晶質シリコン（ａ−Ｓｉ：Ｈ）を含む薄い層１５３、または非晶質炭化シリコン（ａ−ＳｉＣ：Ｈ）と窒化シリコン（ＳｉＮ）１５４のスタックを含む薄い層１５３を含み、層１５３は、従来の化学気相成長（ＰＥＣＶＤ）技法を使用して前面１０１上に形成される。
【００１８】
図１Ｂは太陽電池１０３の横断面側面図であり、ピンナップモジュールタイプの太陽電池モジュールまたはＰＵＭ太陽電池デバイス上に相互接続構造１７０が形成されることを示す。ＰＵＭタイプの構造は通常、基板１１０に形成された複数の孔１７５を含み、複数の孔１７５は、導電性ピン１７８を使用することによって上部コンタクト構造１７７を導電性フィーチャ１７３に相互接続するためのバイアとして働く。光は、太陽電池１０３の前面１０１上に形成された上部コンタクト構造１７７を通って、太陽電池１０３によって受け取られる。一般に、形成された太陽電池１０３内の相互接続構造１７０は、外部の太陽熱収集器の構成要素への電気的接続構造を簡略化するために、基板１１０の裏面上に形成された導電性フィーチャ１７２、１７３のパターン付きアレイを含有する。一例では、太陽電池１０３は、ｐ型ベース領域を含む基板１１０と、誘電体層１７１と、相互接続構造１７０と、ｎ型ドープ領域１７９と、任意選択の透明導電性酸化物（ＴＣＯ）層１７６と、反射防止層１５１（以下で論じる）とを含む。この構成では、導電性フィーチャ１７２、１７３は、表面１０２上に配置された誘電体層１７１（たとえば、誘電体層１６１に類似）を覆うように形成されており、それぞれ、基板１１０内に形成された活性領域の一部分と電気的に連通する。一例では、導電性フィーチャ１７２は、基板１１０のｐ型ベース領域内に形成されたｐ型ドープ領域１４１と電気的に接触し、導電性フィーチャ１７３は、ピン１７８、前面コンタクト１７４、およびＴＣＯ層１７６を通ってｎ型ドープ領域１７９と電気的に接触する。一般に、ｐ型ドープ領域１７４は、ホウ素（Ｂ）、アルミニウム（Ａｌ）、またはガリウム（Ｇａ）からなる群より選択されるドーパント原子を含むことができ、ｎ型ドープ領域１７９は、リン（Ｐ）、ヒ素（Ａｓ）、またはアンチモン（Ｓｂ）からなる群より選択されるドーパント原子を含む。
【００１９】
導電性フィーチャ１６２、１６３、導電性フィーチャ１７２、１７３、ピン１７８、および前面コンタクト１７４など、太陽電池デバイス１００または太陽電池１０３内に見られるパターン付き金属構造は通常、ＰＶＤ、ＣＶＤ、スクリーン印刷、電気めっき、蒸発、または他の類似の堆積技法を使用することによって基板１１０の表面上に一体形成または堆積された導電性材料である。パターン付き金属構造は、アルミニウム（Ａｌ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、スズ（Ｓｎ）、ニッケル（Ｎｉ）、亜鉛（Ｚｎ）、チタン（Ｔｉ）、タンタル（Ｔａ）、または鉛（Ｐｂ）などの金属を含有することができる。場合によっては、第２の層としてまたは次の層として銅（Ｃｕ）を使用することができ、この層は、基板１１０の望ましくない領域内に銅材料が拡散するのを防止する適切な障壁層（たとえば、ＴｉＷ、Ｔａなど）上に形成される。図１Ａおよび１Ｂは２つのタイプの太陽電池デバイス構造だけを示すが、本明細書に記載の本発明の基本的な範囲から逸脱することなく他の構成も使用できるため、これらの構成は、本明細書に記載の本発明の範囲に関して限定しようとするものではない。
【００２０】
一実施形態では、導電性フィーチャ１６２、１６３または導電性フィーチャ１７２、１７３は、基板１１０の所望の領域を電気的に分離するようにブランケットを堆積させた導電層をパターニングすることによって形成され、相互接続構造１６０または１７０を形成する。一実施形態では、まず基板１１０の表面１０２を覆うようにブランケット層を堆積させ、次いで１つもしくは複数のレーザ融除、リソグラフィパターニングおよび湿式もしくは乾式エッチング、または他の類似の技法により、ブランケット層または分離チャネル（たとえば、図５Ａ内の参照番号１８０）の一部分を取り除くことによって、導電性フィーチャ１６２、１６３または１７２、１７３を形成する。一般に、別個の電気的に分離された接続構造を形成して太陽電池デバイスのすべてのｐ型領域とすべてのｎ型領域を別個に接続できるように、分離チャネルを形成または整合させることが望ましい。望ましく形成された相互接続構造を有する太陽電池デバイスを形成するように適合できる太陽電池形成プロセスの一例は、２００８年１２月１９日出願の米国特許仮出願第６１／１３９，４２３号［代理人整理番号第ＡＰＰＭ１３４３７Ｌ０３号］および２００８年１２月１０日出願の米国特許仮出願第６１／１２１，５３７号［代理人整理番号第ＡＰＰＭ１３４３８Ｌ０２号］にさらに記載されている。これらの出願をどちらも、全体として参照により本明細書に組み込む。
【００２１】
図１Ａ〜１Ｂに示すものなど、より従来の形で形成された太陽電池構造では、通電する導電性フィーチャ１６２、１６３または導電性フィーチャ１７２、１７３は通常、それぞれ厚さＤ１に形成される。厚さＤ１での直列抵抗は、形成された太陽電池１００または１０３の外側にある外部集電デバイスに生成された電流を効率的に伝達するのに十分なほど低い。通常、より従来の形で形成された太陽電池１００、１０３の厚さＤ１は、約５０，０００〜約１００，０００オングストローム（Å）である。したがって、大部分のＰＶＤ、ＣＶＤ、電気めっき、または他の類似の堆積プロセスに対する典型的な最大堆積速度は１０，０００Å／分程度であるため、導電性フィーチャ１６２、１６３または導電性フィーチャ１７２、１７３を形成するプロセスは、５〜１０分程度で行うことができる。導電性フィーチャ１６２、１６３または導電性フィーチャ１７２、１７３を形成するのに長い時間がかかると、太陽電池製造プロセスのコスト・オブ・オーナシップ（ＣｏＯ）およびそれぞれの形成された太陽電池デバイスに対する単位コストに影響を与える可能性がある。また、導電性フィーチャを形成するために使用される典型的な堆積プロセスは通常、中程度の温度から高い温度で実行され、基板１１０と、これらの層を形成するために使用される典型的な金属要素との熱膨張係数の差が大きい可能性があるため、形成された太陽電池デバイス内に生じる固有の応力（たとえば、堆積された層内の内部応力）および外部からの応力（たとえば、熱的な不整合によって生じる応力）により、基板が変形する可能性があり、また基板１１０と堆積された金属の間の電気的な接触が劣化し、または電気的に切断される（たとえば、「開回路」）可能性がある。したがって、より短い時間で、全体的な生産コストを低減して形成でき、また形成された太陽電池デバイス内の全体的な応力を低減させる、太陽電池デバイスを形成する改善された方法が必要とされる。固有の応力によって生じる力の大きさ、したがって基板の変形は、堆積された導電性フィーチャ１６２、１６３または１７２、１７３層の厚さに応じて変動すると考えられることに留意されたい。
【００２２】
相互接続構造
図２は、太陽電池２００上に形成された相互接続構造１６０内に導電性の構成要素を形成するのに必要な時間を低減させることによって太陽電池２００の一部分を相互接続するために使用できる外部相互接続構造２２０の一実施形態を概略的に示す。一例では、基板上に形成された相互接続構造は、図１Ａに示す参照番号１６０に関連して上記で論じた構造に類似している。図２に示すように、外部相互接続構造２２０は相互接続構造１６０に接着され、したがって太陽電池の少なくとも片側の所望の電気的相互接続はすべて、相互接続された太陽電池デバイスを作製するように形成される。一般に、外部相互接続構造２２０を使用すると、相互接続構造２２０および相互接続構造１６０を別個の並列のプロセスで形成できるようにすることによって、太陽電池形成加工シーケンスにおける基板の加工量を改善するのに役立つことができる。また、外部相互接続構造２２０を使用すると、基板の表面上の堆積された導電性フィーチャ１６２、１６３または導電性フィーチャ１７２、１７３の必要な厚さを低減させることによって、薄い太陽電池基板内に生じる固有の応力または外部からの応力を低減させるのに役立つこともできる。形成された太陽電池デバイス内に導電性フィーチャによって引き起こされる応力は、堆積された膜の必要な厚さを低減させることによって最小にすることができ、それによって太陽電池形成プロセスの基板の加工量およびデバイスの歩留まりを改善することができる。また、導電性フィーチャ（たとえば、参照番号１６２、１６３または１７２、１７３）を形成するために使用される層（複数可）の必要な厚さを最小にすることによって、これらの導電性のパターン付き領域を形成するために使用される堆積された層（複数可）を通って融除またはエッチングするのに必要なエネルギーまたは化学物質の量が低減され、それによって基板に対して起こりうる損傷を最小にする。さらに、１次電流路が外部相互接続構造２２０内の導電性領域を通っているので必要な堆積された金属の量が従来の形で形成された構造のものよりはるかに少ないため、インクジェットまたはスクリーン印刷など、他のより費用効果の高いパターニング技法を使用して、導電性フィーチャをマスキングまたは直接堆積させることができる。図２および３Ａ〜３Ｂは、すべてバックコンタクトタイプの太陽電池デバイス（たとえば、図１Ａ）を使用して本発明の様々な異なる実施形態を示すが、この構成は、本明細書に記載の本発明の範囲に関して限定しようとするものではない。
【００２３】
一実施形態では、外部相互接続構造２２０は通常、基板２２２上に配置され、基板２２２内に組み込まれ、または基板２２２に接着されたパターン付き金属構造２２１、２２３を含有する。一実施形態では、基板２２２は可撓性の要素であり、パターン付き金属構造２２１、２２３を支持し、取り付けたときには、外部相互接続構造２２０を太陽電池２００上に形成された相互接続構造１６０の形状と共形にする。一例では、基板２２２は、１枚のポリイミド材料シートまたは他の類似の材料シートなど、コンプライアントのポリマー材料片である。一般に、外部相互接続構造２２０は、太陽電池２００が日光に露出されたとき、大量の生成された電流を搬送するように設計される。一実施形態では、導電性フィーチャ１６２、１６３または導電性フィーチャ１７２、１７３は、形成された太陽電池の応力、材料コスト、および導電性フィーチャ１６２、１６３、または１７２、１７３を形成するのに必要な時間を低減させるように、従来の厚さＤ１（図１Ａ〜１Ｂ）より概して薄い所望の厚さＤ２に形成される。一般に、図２に示す構成では、太陽電池２００内に形成された導電性フィーチャ１６２、１６３または導電性フィーチャ１７２、１７３の直列抵抗は、厚さＤ３を有するパターン付き金属構造２２１、２２３を使用しなければ高すぎるはずである。一実施形態では、厚さＤ２に厚さＤ３を加えた和が、より従来の形で形成された構造に見られる厚さＤ１に等しい。一実施形態では、導電性フィーチャ１６２、１６３または導電性フィーチャ１７２、１７３の厚さＤ２を約５００Å〜約５０，０００Åとし、パターン付き金属構造２２１、２２３の厚さＤ３を約２０，０００Å〜約５００，０００Åとして、形成された太陽電池２００の外側にある外部のデバイスへ生成された電流を効率的に伝達できるようにする。一例では、導電性フィーチャ１６２、１６３または導電性フィーチャ１７２、１７３の厚さＤ２は、約５０Å〜約５，０００Åである。薄い導電性フィーチャを堆積させ、外部相互接続構造２２０を基板１１０に接着することによって形成された太陽電池内に生じる応力は主に、表面１０２に対して平行なｘ−ｙ平面（図２）内にあり、したがって、構造の厚さ、使用される材料、または幾何形状（図５Ｅ参照）を制御することによって、ｘ−ｙ方向を含有する平面上に見られるあらゆる方向で、外部相互接続構造２２０の全体的な剛性を低減できることに留意されたい。一例では、外部相互接続構造２２０の幾何形状は、外部相互接続構造の剛性をｘおよび／またはｙ方向に低減させる可撓性のアコーディオン形状の領域、隆起、または他の形状のフィーチャなど、フィーチャ２２７（図５Ｅ）を追加することなどによって、ｘ−ｙ平面に対して実質上平坦でないように構成される。ｘ−ｙ平面に対して平坦でないフィーチャ２２７を追加することで、曲げ剛性（すなわち、ｘ−ｙ平面に対して垂直に供給される負荷）を改善し、それによって基板１１０が反る可能性を低減させるのに役立つことができる。
【００２４】
パターン付き金属構造２２１、２２３は通常、ＰＶＤ、ＣＶＤ、スクリーン印刷、電気めっき、蒸発、または他の類似の堆積技法を使用することによって基板２２２の表面上に一体形成または堆積された導電性材料から形成される。パターン付き金属構造２２１、２２３は、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、スズ（Ｓｎ）、ニッケル（Ｎｉ）、亜鉛（Ｚｎ）、金（Ａｕ）、または鉛（Ｐｂ）などの金属を含有することができる。一実施形態では、パターン付き金属構造２２１、２２３は、導電性エポキシなどの導電性のポリマー材料から形成することができる。一実施形態では、パターン付き金属構造２２１、２２３はそれぞれ、薄い金属箔またはシート状の材料から作られる。別の実施形態では、パターン付き金属構造２２１、２２３はそれぞれ、金網状の材料（たとえば、図１２Ａ〜１２Ｂ）から作られる。
【００２５】
一実施形態では、基板２２２は、ポリテトラフルオロエチレン、ＦＲ−４、ＦＲ−１、ＣＥＭ−１、ＣＥＭ−３、または他の類似の材料のような材料などのプリント回路基板材料である。一実施形態では、基板２２２は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリイミド、ナイロン、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、または他の類似のポリマーもしくはプラスチック材料からなる群より選択できる１枚の材料シートである。一例では、基板２２２は、エポキシ樹脂とともに積層された絶縁材料を含み、パターン付き金属構造２２１、２２３は、銅箔材料から作られる。
【００２６】
図３Ａおよび３Ｂは、基板１１０の表面上に形成されたパターン付き金属構造２２１、２２３で外部相互接続構造２２０を相互接続するプロセスを概略的に示す。図３Ａおよび３Ｂに示すように、表面２２８上に形成された外部相互接続構造２２０は、まず外部相互接続構造２２０を相互接続構造１６０上に位置決めし、次いでパターン付き金属構造２２１、２２３の導電性部分が相互接続構造１６０との接着を形成するのに十分な熱「Ｑ」を印加することによって、相互接続構造１６０に接着される。一実施形態では、パターン付き金属構造２２１、２２３の表面か相互接続構造１６０にはんだタイプの材料を配置して、これらの構成要素間に信頼性の高い電気的な接触を形成する。一実施形態では、外部相互接続構造２２０と相互接続構造１６０の間に形成された電気的相互接続は、それぞれのパターン付き金属構造２２１、２２３上に複数の個別の相互接続領域を含み、これらの領域は、それぞれの導電性フィーチャ１６２、１６３上に見られる隣接領域との電気的接続を形成する。接着プロセス中、図３Ａに示すように、外部相互接続構造２２０は、外部相互接続構造２２０と相互接続構造１６０が整合され、望ましくはともに接着（図３Ｂ）されるように、太陽電池基板１１０上に位置決め「ＰＡ」される。一実施形態では、加熱要素（たとえば、はんだごて）などの加熱された印加デバイス２９１を、パターン付き金属構造２２１、２２３と熱的に連通させて、パターン付き金属構造２２１、２２３と相互接続構造１６０の間の境界面に配置された導電性材料２３１を溶融させ、その間に電気的接続を形成する。一構成では、パターン付き金属構造２２１、２２３または相互接続構造１６０の露出された表面上に導電性材料２３１を堆積させてから、接触要素に熱「Ｑ」を印加する。一実施形態では、堆積された導電性材料２３１は、スズ（Ｓｎ）、銀（Ａｇ）、銅Ｃｕ、ニッケル（Ｎｉ）、亜鉛（Ｚｎ）、インジウム（Ｉｎ）、ビスマス（Ｂｉ）、および／または鉛（Ｐｂ）などの金属を含有できるはんだタイプの材料である。
【００２７】
図４は、外部相互接続構造２２０の表面２２８上に形成された互いにかみ合った相互接続構造２２９の一実施形態の概略平面図である。この構成では、互いにかみ合った相互接続構造２２９は別個のパターン付き金属構造２２１、２２３を有し、パターン付き金属構造２２１、２２３はそれぞれ、太陽電池デバイスのｎ型領域およびｐ型領域に別個に接続された互いにかみ合ったフィンガ２２９Ａ形状の構造に形成される。一実施形態では、図４に示すように、互いにかみ合ったフィンガ２２９Ａはそれぞれ、第１のバスライン２２４または第２のバスライン２２５に接続される。この構成では、バスライン２２４、２２５はそれぞれ、動作中に、接続され互いにかみ合ったフィンガ２２９Ａのそれぞれから流れてくる電流を収集し、収集した電流を、形成された太陽電池デバイスの外側にある駆動される外部負荷「Ｌ」へ送達するように寸法設定される。
【００２８】
図５Ａ〜５Ｃは、外部相互接続構造２２０上の表面２２８上に形成されたアレイ相互接続構造２３０の一実施形態を示す。アレイ相互接続構造２３０は、基板１１０の表面上に形成された導電性フィーチャ１６２、１６３など、基板の表面上に形成された導電性フィーチャと嵌合するように構成される。一構成では、図５Ａに示すように、外部相互接続構造２２０上に形成されたパターン付き金属構造２２１、２２３は、基板１１０の表面１０２上に見られる導電性フィーチャ１６２、１６３に別個に接続できるように構成される。図５Ｂは、外部相互接続構造２２０の表面２２８上に形成された電気的に分離されたパターン付き金属構造２２１、２２３のアレイを示す平面図である。パターン付き金属構造２２３は、外部相互接続構造２２０内に形成された絶縁領域２３２によって、パターン付き金属構造（複数可）２２１から電気的に分離することができる。図５Ｃを参照すると、一実施形態では、絶縁領域２３２は、パターン付き金属構造２２１および２２３を電気的に分離するように構成される基板２２２の一部分を含む。一実施形態では、絶縁領域２３２は単に、パターン付き金属構造２２１および２２３間に空隙１８０（図３Ｂおよび６Ｂ）を形成する領域である。一例では、絶縁領域２３２は、外側半径Ｒ１を有するパターン付き金属構造２２３と内側半径Ｒ２を有するパターン付き金属構造２２１との間に形成された環状領域または間隙「Ｇ」である。したがって間隙「Ｇ」は、Ｒ２からＲ１を引いた値に等しいと定義することができる。一実施形態では、アレイ相互接続構造２３０内に見られる電気的に分離されたパターン付き金属構造２２３のアレイは、中心間の間隔「Ｓ」に等しい最近接距離を有する。一例では、アレイ相互接続構造２３０の半径Ｒ１は約１２５マイクロメートル（μｍ）〜約１０００μｍであり、間隙「Ｇ」は約１００μｍ〜約１ｍｍであり、最近接間隔「Ｓ」は約２ｍｍ以下である。
【００２９】
図５Ａ〜５Ｂを参照すると、一構成では、形成されて外部に接続された太陽電池５００によって生成された電流を伝えると、導電性フィーチャ１６３を通ってパターン付き金属構造２２３へ流れ、一方導電性フィーチャ１６２によってパターン付き金属構造２２１に提供される生成された電流の一部分は、導電性フィーチャ１６２およびパターン付き金属構造２２１を通って並列に流れる。一例では、図５Ｄに概略的に示すように、太陽電池５００に当たった光「Ａ」によって生成された電流「ｉ」は、導電性フィーチャ１６３、パターン付き金属構造２２３、外部負荷「Ｌ」、およびパターン付き金属構造２２１の一部分を流れてから、パターン付き金属構造２２１を流れる電流「ｉ１」と、導電性フィーチャ１６２を流れる電流「ｉ２」とに分かれる。分かれた電流「ｉ１」および「ｉ２」は次いで、導電性フィーチャ１６２によって収集され、形成されたデバイスのｐ型側に戻される。この構成では、通常、必要な導電性フィーチャ１６２の厚さを最小にして太陽電池形成プロセス時間およびコスト・オブ・オーナシップ（ＣｏＯ）を低減させ、それによって生成された電流が導電性フィーチャ１６２ではなく主にパターン付き金属構造２２１を流れるように、または電流「ｉ２」が電流「ｉ１」より大きくなるようにすることが望ましい。通常、導電性フィーチャ１６２の必要な厚さを最小にすることで、導電性フィーチャ１６２の堆積材料が消耗するコスト、資本設備コスト、加工時間、および／または太陽電池製作空間を低減させるため望ましい。また、外部相互接続構造２２０は、太陽電池デバイスを形成するのに必要なものと同じ加工制御（たとえば、熱量、汚染）を必要としない環境内で安価に作ることができ、また焼なまし、拡散、または堆積ステップなどの典型的な太陽電池形成プロセスに適合しないことがある安価な形成プロセスおよび材料の使用を可能にすると考えられる。
【００３０】
一実施形態では、アレイ相互接続構造２３０内に見られる電気的に分離されたパターン付き金属構造２２１、２２３のアレイは、六方最密（ＨＣＰ）アレイの形で形成される。ＨＣＰアレイでは、パターン付き金属構造２２３はそれぞれ、パターン付き金属構造２２１（図５Ｂ）のフィールド内で間隔「Ｓ」に等しい距離を空けて配置された６つの最近接を有する。別の実施形態では、電気的に分離されたパターン付き金属構造２２３のアレイは、パターン付き金属構造２２１のフィールド内で何らかの短距離秩序または長距離秩序を有する簡単な方形アレイパターンまたは他のアレイパターンの形で形成される。アレイ相互接続構造２３０内のパターン付き金属構造２２１および２２３の所望のパターンまたは間隔を注意深く選択することによって、太陽電池の抵抗および太陽電池の効率を最適化することができる。パターン付き金属構造２２１、２２３の必要な間隔および表面積は通常、基板１１０のバルク抵抗、ならびにパターン付き金属構造２２１、２２３および導電性フィーチャ（たとえば、参照番号１６２、１６３）を形成するために使用される金属の導電性および厚さに依存する。相互接続構造２３０内のアレイパターンでは、互いにかみ合った相互接続構造内に見られるそれぞれの互いにかみ合ったフィンガ（たとえば、フィンガ２２９Ａ）の長さに沿って生成された電流を流す必要がなく、それによって電流が流れる抵抗性経路が短くなるため、アレイ相互接続構造２３０には従来の互いにかみ合った構造に勝る利点がある。アレイ相互接続構造２３０内で電流が流れる経路は、互いにかみ合った構造を流れる経路より短く、それによって太陽電池の収集効率を改善する。たとえば、図４および５Ａ〜５Ｂを参照すると、フィンガ２２９Ａを流れる電流は、ｘ方向に流れ、次いでｙ方向に沿って整合されたバスライン２２４、２２５を流れてからでなければ、外部負荷「Ｌ」へ送達することができないが、図５Ａ〜５Ｂに示すパターン付き金属構造２２１および２２３を流れる電流は、必要に応じてｘ方向およびｙ方向に流れることができる。互いにかみ合った相互接続構造内で電流が流れる金属構造内の電流の流域（すなわち、表面積×層厚さ）は、基板の様々なｎ型またはｐ型領域と確実に接触するのに必要な表面２２８上のコンタクト領域の間隔によって制限されることにも留意されたい。
【００３１】
図６Ａおよび６Ｂは、外部相互接続構造２２０の別の構成を示す。この構成では、太陽電池６００を相互接続する複数の形成された接続領域６０２（図６Ｂ）によって、導電性フィーチャ１６２、１６３などの導電性フィーチャがパターン付き金属構造２２１および２２３に電気的に接続される。一構成では、図６Ａに示すように、外部相互接続構造２２０上に形成されたパターン付き金属構造２２１、２２３は、基板１１０の表面１０２上に見られる導電性フィーチャ１６２、１６３に別個に接続できるように構成される。一実施形態では、外部相互接続構造２２０と導電性フィーチャ１６２、１６３の間に、はんだ材料６０１のアレイ（図６Ａ）が所望のパターンで配置される。はんだ材料６０１は、インクジェット印刷プロセス、手動配置プロセス、スクリーン印刷プロセス、または他の類似のプロセスを使用することによって外部相互接続構造２２０上または導電性フィーチャ１６２、１６３上に位置決めされたはんだ材料のボールを含むことができる。図６Ｂは、太陽電池構造を示す側面横断面図である。この構造では、図３Ａ〜３Ｂに関連して上記で論じたプロセスに類似のプロセスを使用して、外部相互接続構造２２０と導電性フィーチャ１６２、１６３が接続領域６０２によってともに接着される。この構成では、接続領域６０２内に見られるはんだ材料６０１は、太陽電池６００によって生成される電流が外部負荷「Ｌ」へ流れることができる導電性経路を形成する。はんだ材料６０１は、スズ（Ｓｎ）、銀（Ａｇ）、銅Ｃｕ、ニッケル（Ｎｉ）、亜鉛（Ｚｎ）、インジウム（Ｉｎ）、ビスマス（Ｂｉ）、および／または鉛（Ｐｂ）などの金属を含有することができる。
【００３２】
図６Ａ〜６Ｂおよび７は、本発明の様々な実施形態のいくつかについて説明するためにアレイ相互接続構造２３０を示すが、この構成は、本明細書に記載の本発明の範囲に関して限定しようとするものではない。接着された相互接続構造はまた、導電性フィーチャ１６２、１６３と、互いにかみ合ったパターン（図４）の形で構成されるパターン付き金属構造２２１、２２３との間に形成できることが、当業者には理解されるであろう。互いにかみ合ったパターンタイプの構成では、形成された接続領域６０２は、導電性フィーチャ１６２、１６３とパターン付き金属構造２２１、２２３を接続するように、フィンガ２２９Ａおよび／またはバスライン２２４、２２５それぞれに沿って、直線のアレイ、互い違いのパターン、または不規則なパターンで整合させることができる。
【００３３】
個別の接着された領域または接続領域６０２を有する形成された太陽電池６００には、パターン付き金属構造２２１、２２３の大部分が導電性フィーチャ１６２、１６３に接着されるより従来の構成に勝るいくつかの利点がある。一例では、形成された太陽電池６００内に生成される応力は、加工中の応力のために外部相互接続構造２２０および／または基板１１０が変形することによって、より従来の構成と比較して低減させることができる。外部相互接続構造２２０および／または基板１１０の変形のために応力が緩和されると、それによって、いずれかの構成要素内または２つの構成要素間で加工中に生じる生成された外部からの応力または固有の応力が太陽電池製作プロセスのデバイスの歩留まりまたは平均的な太陽電池の寿命に影響を及ぼす可能性が低減する。一実施形態では、接続領域６０２を通って応力が印加されると主に曲がりまたは歪むように、外部相互接続構造２２０の横断面を寸法設定することが望ましい。したがって通常、電流を外部負荷「Ｌ」へ効率的に送達できるように、そして形成された太陽電池内の所望の量の応力を緩和できるように、パターン付き金属構造２２１、２２３および基板２２２が作られる全体的な厚さ、層厚さ、幾何形状、ならびに材料を制御することが望ましい。一構成では、接続領域６０２が少なくとも最小距離「Ｐ」（図６Ｂ）を空けて配置されるようにすることが望ましい。一例では、最小距離「Ｐ」は、約０．１ｍｍ〜約１ｍｍである。別の例では、最小距離「Ｐ」は、約０．１ｍｍより大きい。
【００３４】
代替実施形態では、接続領域６０２は、パターン付き金属構造２２１、２２３と導電性フィーチャ１６２、１６３をともにスポット溶接、レーザ溶接、または電子ビーム溶接することによって形成される。この構成では、パターン付き金属構造２２１、２２３と導電性フィーチャ１６２、１６３の間にはんだ材料６０１を追加して接続領域６０２を形成する必要をなくすことができる。この構成では、接続領域６０２に信頼性の高い電気的接続を形成するために、必要に応じて、パターン付き金属構造２２１、２２３または導電性フィーチャ１６２、１６３内で使用される材料の選択を変えることができる。一例では、パターン付き金属構造２２１または２２３内で、アルミニウム（Ａｌ）または銅（Ｃｕ）材料が使用される。
【００３５】
図７は、外部相互接続構造２２０の別の構成を示す。この構成では、パターン付き金属構造２２１、２２３の領域内に形成された孔６０５を通って、接続領域６０２が形成される。この構成では、図７に示すように、接続領域６０２は、パターン付き金属構造２２１または２２３と導電性フィーチャ１６２または１６３の間にはんだ付けされた領域を形成できるように、導電性材料６０６を孔６０５内に送達することによって形成される。一実施形態では、導電性材料６０６は、導電性の接着材料（たとえば、銀粒子入りのエポキシもしくはシリコンベースの材料）またははんだ合金などの金属合金ペーストを含むことができる。
【００３６】
接着プロセス
図９Ａ〜９Ｂは、太陽電池形成プロセスの異なる段階を示す概略横断面図である。ここでは、基板１１０上に形成された相互接続構造（たとえば、参照番号１６０、１７０）に外部相互接続構造２２０が接着される。一例では、図９Ａ〜９Ｂに示すように、加工シーケンスを使用して、外部相互接続構造２２０を相互接続構造１６０に接着する。図８内に見られる加工シーケンス８００は、本明細書に論じる図９Ａ〜９Ｂに表す段階に対応する。図９Ｂは、加工シーケンス８００内で論じるステップを使用して外部相互接続構造２２０の一部分が相互接続構造１６０に接着された側面概略横断面図である。
【００３７】
図９Ａは、接着加工シーケンス８００を実行する前に、相互接続構造１６０などの相互接続構造を覆うように位置決めおよび整合される外部相互接続構造２２０の一部分の側面概略横断面図である。相互接続構造１６０は、上記の堆積および／またはパターニングプロセス（複数可）の１つまたは複数を使用して、基板１１０上に形成することができる。
【００３８】
加工シーケンス８００の一実施形態では、外部相互接続構造２２０を相互接続構造１６０に接着する前に、パターン付き金属構造２２１、２２３上に導電性材料９１３を配置してから、接着プロセスを実行する。導電性材料９１３は、上記で論じた導電性材料２３１、６０１、または６０６に類似のものとすることができる。一構成では、導電性材料９１３は、スクリーン印刷、インクジェット印刷、はんだ付け、または他の類似のプロセスを使用することによって、図示のように、パターン付き金属構造２２１、２２３または導電性フィーチャ１６２、１６３の表面（複数可）全体ではなく、個別のパターン付き領域内に配置される。
【００３９】
ボックス８０２では、図８に示すように、外部相互接続構造２２０は、支持デバイス９００の支持表面９０１上に位置決めされる。一実施形態では、図９Ａに示すように、支持表面９０１は、支持デバイス９００の１つまたは複数の壁９０５および外部相互接続構造２２０によって形成された密閉領域９１１を形成する１つまたは複数の従来の封止要素（たとえば、ｏリング９０２）を有する。一実施形態では、密閉領域９１１は、ポンプ９１０によって密閉領域９１１から空気が取り除かれたとき、大気より低い圧力または真空を支持するように構成される。一実施形態では、外部相互接続構造２２０は、１つまたは複数のロボットタイプのデバイスを使用することによって、自動化された形で支持表面９０１上に位置決めされる。一実施形態では、外部相互接続構造２２０は、従来のロールツーロールタイプの自動化機器を使用することによって、支持表面９０１の上を転がして広げて位置決めされるロール（図示せず）の形で形成される。図９Ａは、支持表面９０１と接触する外部相互接続構造２２０の一部分だけを概略的に示すが、この構成は、本明細書に記載の本発明の範囲に関して限定しようとするものではなく、接着加工シーケンス８００の一実施形態についての説明を助けることだけを目的とする。支持デバイス９００は、本明細書に記載の本発明の範囲から逸脱することなく、１つまたは複数の完全な基板１１０に一度に接着すべき１つまたは複数の完全な外部相互接続構造２２０を支持するように構成できることが、当業者には理解されるであろう。
【００４０】
ボックス８０４では、図８に示すように、密閉領域９１１を排気して、支持表面９０１上で外部相互接続構造２２０を支持、保持、および維持する。一実施形態では、図９Ａに示すように、密閉領域９１１を排気すると、密閉領域９１１の外側に位置決めされた空気が、外部相互接続構造２２０内に形成された孔６０５を通って密閉領域９１１内へ流れる。したがって、密閉領域９１１を排気すると、次のステップで２つの要素を合わせたとき、大気圧により、導電性フィーチャ１６２、１６３をそれぞれ嵌合するパターン付き金属構造２２１、２２３に押し付けることができる。
【００４１】
ボックス８０６では、導電性フィーチャ１６２、１６３とパターン付き金属構造２２１、２２３は、互いと接触するように整合および位置決めされる。基板１１０と外部相互接続構造２２０の間の整合および接触は、所望の位置および整合を確実に実現するように、それぞれの構成要素上のフィーチャ（たとえば、縁部）を使用して、手動で、または自動化された形で実行することができる。上記のように、導電性フィーチャ１６２、１６３とパターン付き金属構造２２１、２２３は、ポンプ９１０によって密閉領域９１１内に生じる真空を使用することによって、ともに押し付け、または真空「チャック」することができる。基板１１０と外部相互接続構造２２０の間の整合および接触は、望ましくは外部相互接続構造２２０に対して基板１１０を位置決めするロボットデバイスを使用することによって実行することができる。
【００４２】
ボックス８０８では、導電性フィーチャ１６２、１６３およびパターン付き金属構造２２１、２２３に熱を送達して、これらの２つの要素間に接着および電気的接続を形成する。一実施形態では、支持デバイス９００内に含有される加熱要素９２０によって導電性フィーチャ１６２、１６３およびパターン付き金属構造２２１、２２３に熱を印加し、これらの間で導電性材料９１３を溶融させて接着を形成する。一実施形態では、ボックス８０８中に実行されるプロセスの少なくとも一部において密閉領域９１１内で真空を維持して、導電性フィーチャ１６２、１６３とパターン付き金属構造２２１、２２３の間に良好な接触を確実に形成する。加熱要素９２０は、所望の量の熱を送達して導電性フィーチャ１６２、１６３、パターン付き金属構造２２１、２２３、および／または導電性材料９１３の間に接着を形成できる従来の抵抗性加熱要素、ＩＲランプ（複数可）、または他の類似のデバイスとすることができる。接着された構成要素を支持表面９０１から取り外して冷却させた後、接着された構造を形成することができる（図９Ｂ）。
【００４３】
図１０Ａ〜１０Ｂは、ボックス８０７で実行されるプロセスの異なる段階を示す拡大概略横断面図である。ここでは、外部相互接続構造２２０と基板１１０の間に誘電体材料が追加される。通常、誘電体材料を使用して、完成された太陽電池デバイスが正常に使用されるとき、環境による腐食からの電気的分離および／または障壁を提供する。一実施形態では、外部相互接続構造２２０と基板１１０の間に誘電体材料１０１５を追加してから、ボックス８０８で実行されるプロセス（複数可）を実行して、ボックス８０８で実行されるプロセス中に追加される熱により、配置された誘電体材料１０１５の密度を高くし、または硬化させることができる。外部相互接続構造２２０と基板１１０を接触させた後（ボックス８０６）、ボックス８０７で実行されるステップ中、外部相互接続構造２２０と基板１１０の間に形成された空隙１８０に誘電体材料を送達するように、誘電体材料送達源１０１１が位置決めされる。一例では、誘電体材料送達源１０１１は、外部相互接続構造２２０内に形成された複数の孔１０１０に誘電体材料を送達するように位置決めされる。複数の孔１０１０は、外部相互接続構造２２０と相互接続構造１６０の間に見られる空隙１８０（図３Ｂ、５Ｃ、および６Ｂ）と流動的に連通するように位置決めされる。次に、図１０Ｂに示すように、外部相互接続構造２２０と相互接続構造１６０の間に誘電体材料１０１５を配置して、空隙１８０を実質上充填し、それぞれの導電性フィーチャ１６２、１６３とパターン付き金属構造２２１、２２３を互いから分離する。一実施形態では、誘電体材料１０１５は、シリコン、エポキシ、または他の類似の材料などのポリマー材料である。
【００４４】
代替相互接続構造（複数可）
図１１Ａ〜１１Ｃは、太陽電池１１００の相互接続された太陽電池アレイ１１０１の様々な実施形態を示す。太陽電池１１００は、相互接続された太陽電池アレイを形成するようにともに接着される。図示のように、太陽電池アセンブリ１１００は、複数の太陽電池アセンブリ１１００をともに容易にかつ費用効果よく相互接続して発電に使用できる太陽電池アレイ１１０１を形成するために使用される基板１１０および外部相互接続構造２２０を含む。本明細書に論じる構成を使用して、個々の太陽電池を製作および相互接続するのに必要な時間を低減させることによって、完成されたモジュールを安価に製作することができる。一実施形態では、太陽電池アセンブリ１１００は、参照番号２００、５００、および６００に関連して上記で論じた構造に類似している。図１１Ａは、日光に露出されたときに所望の電流および電圧を生成するように所望のパターンで接続される太陽電池アセンブリ１１００の太陽電池アレイ１１０１の側面図である。図１１Ｂは、太陽電池アセンブリ（たとえば、参照番号１１００１、１１００２、１１００３、．．．、１１００Ｎ）の電気的に相互接続された太陽電池アレイ１１０１の一実施形態の電気的概略図を示す。一例では、Ｎ個の太陽電池アセンブリ１１００のアレイを直列に接続して太陽電池アレイ１１０１を形成し、これを外部負荷「Ｌ」に接続する。ここでＮは、２より大きい太陽電池の任意の数である。
【００４５】
図１１Ａを参照すると、一実施形態では、太陽電池アセンブリ１１００内に見られる外部相互接続構造２２０は、基板接続領域２２０Ａおよび外部接続領域２２０Ｂを含有する。外部接続領域２２０Ｂは、太陽電池アセンブリ１１００を他の太陽電池アセンブリ１１００または他の外部の配線（図示せず）に接続するために使用される。他の外部の配線は、相互接続された太陽電池アレイ１１０１を外部負荷「Ｌ」に接続するために使用することができる。基板接続領域２２０Ａは通常、外部相互接続構造２２０のうち、上記で論じた導電性フィーチャ１６２、１６３などの導電性フィーチャと連通するパターン付き金属構造２２１、２２３を有する領域（複数可）である。外部相互接続構造２２０の外部接続領域２２０Ｂ部分は通常、それぞれのパターン付き金属構造２２１、２２３を隣接する太陽電池アセンブリ１１００内の導電性フィーチャに別個に接続するために使用される配線要素を有する領域を含む。一実施形態では、図１１Ｃに示すように、外部接続構造２２０は、導電性フィーチャ１６２と電気的に連通する第１の金属層２２０Ｄ（たとえば、図２のパターン付き金属構造２２１）と、導電性フィーチャ１６３と電気的に連通する第２の金属層２２０Ｅ（たとえば、図２のパターン付き金属構造２２３）とを含む。第１の金属層２２０Ｄと第２の金属層２２０Ｅはそれぞれ、接続インターフェース２２０Ｃおよび２２０Ｆで、別の太陽電池アセンブリ１１００の相互接続フィーチャと嵌合するように構成される。直列に接続された２つの太陽電池を有する太陽電池アレイの一例では（たとえば、図１１ＢでＮ＝２）、第１の太陽電池アセンブリ１１００１の第１の相互接続構造２２０１内の第１の金属層２２０Ｄは、第２の太陽電池１１００２の第２の相互接続構造２２０２内の第２の金属層２２０Ｅと電気的に連通し、第１の相互接続構造２２０１内の第２の金属層２２０Ｅと第２の相互接続構造２２０２内の第１の金属層２２０Ｄとの間に、外部負荷「Ｌ」が接続される。異なる方式を使用して太陽電池を並列に接続することもできるが、この場合、それぞれの太陽電池、たとえば第１の太陽電池アセンブリ１１００１および第２の太陽電池アセンブリ１１００２内の第１の金属層２２０Ｄと第２の金属層２２０Ｅがそれぞれともに接続されることが、当業者には理解されるであろう。
【００４６】
図１１Ｄは、容易な相互接続のために形成された外部相互接続構造２２０に複数の基板１１０が接続される太陽電池アレイ１１０１の一実施形態の側面図である。一実施形態では、外部相互接続構造２２０は、それぞれの基板１１０を望みに応じて直列および／または並列に相互接続するのに必要な電気的接続を含有する。一例では、図１１Ｄに示すように、外部相互接続構造２２０内の相互接続金属層の構成は、太陽電池アレイ１１０１内のそれぞれの基板１１０上に形成された所望の導電性フィーチャに接続するように構成される。
【００４７】
図１２Ａは、金網型のパターン付き金属構造２２１の平面図である。パターン付き金属構造２２１は、外部相互接続構造２２０内で一体形成することができ、形成された太陽電池デバイスから電流を搬送するために使用することができる。一般に、外部相互接続構造２２０内の１つまたは複数のパターン付き金属構造２２１、２２３は、形成された太陽電池デバイスの部分を相互接続するために使用される導電性の金網型材料から形成することができる。一例では、図１２Ａに示すように、パターン付き金属構造２２１は、１つまたは複数の導電性要素１２２１を含む。そのような金属を含有するワイヤ材料は、金網を形成するように編組みまたは接続され、相互接続構造１６０内の導電性フィーチャ１６２の表面に接着される。一般に、金網を含有する外部相互接続構造２２０を使用すると、外部相互接続構造２２０内のパターン付き金属構造の剛性を低減させて基板の表面上の堆積された導電フィーチャ（複数可）の必要な厚さを最小にすることによって、材料の利用率、材料コストを改善し、また薄い太陽電池基板内で生じる固有の応力または外部からの応力を低減させるのに役立つことができる。
【００４８】
一実施形態では、少なくとも１つのパターン付き金属構造２２１、２２３内の導電性要素１２２１は、導電性要素１２２１と導電フィーチャの間に配置されるはんだ材料を使用して、所望の導電フィーチャ（たとえば、参照番号１６２、１６３）に接着される。別の実施形態では、導電性要素１２２１の一部分を所望の導電性フィーチャに溶接して、それらの間に良好な電気的接続を形成する。一例では、導電性要素１２２１は、複数の点１２２２（図１２Ａ）で導電層に仮付け溶接される。通常、適合可能および／または溶接可能な材料から導電性要素１２２１および導電フィーチャ（複数可）１６２を形成することが望ましい。一例では、導電性要素１２２１と導電フィーチャ１６２はどちらも、太陽電池デバイスの表面全体にわたって様々な点１２２２でともに容易にレーザビーム溶接できるアルミニウム、銅、銀、ニッケル、スズ、鉛、もしくは亜鉛材料（またはこれらの合金）から形成され、またはこうした材料で被覆される。
【００４９】
図１２Ｂは、それぞれ導電性要素１２２１から形成されたパターン付き金属構造２２１、２２３を含有する太陽電池２００の側面横断面図を示す。導電性要素１２２１は、導電性フィーチャ１６２、１６３に別個に接続される。パターン付き金属構造２２１および２２３がどちらも金網材料から形成される場合、金網層は、絶縁材料層（たとえば、ポリマー材料）を使用することによって互いから電気的に分離されるように、それぞれの所望の導電性フィーチャと相互接続するように別個に構成および整合できることが、当業者には理解されるであろう。一例では、絶縁材料層は、基板２２２の一部であり、またはそれぞれの導電性要素１２２１の一部分を覆うように配置される別個の材料である。図１２Ａ〜１２Ｂは、本発明の様々な異なる実施形態について説明するために、図２に示す構成に類似のすべてバックコンタクトタイプの太陽電池デバイスを示すが、この構成は、本明細書に記載の本発明の範囲に関して限定しようとするものではない。
【００５０】
第２の代替相互接続構造および形成プロセス
図１３Ａ〜１３Ｎは、表面１０２上に形成されたコンタクト構造を有する太陽電池１３００デバイスを形成するために使用される加工シーケンスの異なる段階中の太陽電池基板１１０の概略横断面図を示す。図１４は、太陽電池１３００上に活性領域（複数可）および／またはコンタクト構造を形成するために使用されるプロセスシーケンス１４００を示す。図１４内に見られるシーケンスは、本明細書で論じる図１３Ａ〜１３Ｎに表す段階に対応する。
【００５１】
ボックス１４０２では、図１３Ａに示すように、基板１１０の表面を洗浄して、あらゆる望ましくない材料または粗さを取り除く。一実施形態では、洗浄プロセスは、基板を洗浄液に露出させるバッチ洗浄プロセスを使用して実行することができる。基板は、洗浄液で噴霧、浸水、または浸漬させる湿式洗浄プロセスを使用して洗浄することができる。洗浄液は、従来のＳＣ１洗浄液、ＳＣ２洗浄液、ＨＦ−ｌａｓｔタイプの洗浄液、オゾン化水洗浄液、フッ化水素酸（ＨＦ）および過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）溶液、または他の適切かつ費用効果の高い洗浄液とすることができる。洗浄プロセスは、約３０秒〜約２４０秒間、たとえば約１２０秒間など、約５秒〜約６００秒間基板上で実行することができる。別の実施形態では、湿式洗浄プロセスは、まず基板上でのこぎり損傷除去ステップを実行し、次いで第２の前洗浄ステップを実行する２ステッププロセスを含むことができる。一実施形態では、のこぎり損傷除去ステップは、所望の期間にわたって約７０℃で維持される水酸化カリウム（ＫＯＨ）を含む水溶液に基板を露出させることを含む。前洗浄液および加工ステップは、上述の洗浄プロセスに類似のものとすることができる。
【００５２】
ボックス１４０６では、図１３Ｂおよび１４に示すように、基板１１０の表面１３１６上に形成された複数の分離領域１３１８上に、第１のドーパント材料１３２９が堆積される。一実施形態では、第１のドーパント材料１３２９は、スクリーン印刷、インクジェット印刷、ゴム印、または他の類似のプロセスを使用することによって、所望のパターンで堆積または印刷される。一実施形態では、第１のドーパント材料１３２９は、カリフォルニア州サンタクララのＡｐｐｌｉｅｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ社の一部門であるＢａｃｃｉｎｉ  Ｓ．ｐ．Ａから入手可能なＳｏｆｔｌｉｎｅ（商標）という器具によって実行されるスクリーン印刷プロセスを使用して堆積される。第１のドーパント材料１３２９は初め、液体、ペースト、またはゲルとすることができ、後の加工ステップで、ドープ領域を形成するために使用される。場合によっては、第１のドーパント材料１３２９を配置して分離領域１３１８を形成した後、基板を所望の温度に加熱して、第１のドーパント材料１３２９が表面１３１６上に残るようにし、またドーパント材料１３２９を硬化させ、密度を高くし、かつ／または表面１３１６との接着を形成する。一実施形態では、第１のドーパント材料１３２９は、ｎ型ドープ基板１１０を覆うように配置されるｎ型ドーパントを含有するゲルまたはペーストである。シリコン太陽電池の製造で使用される典型的なｎ型ドーパントは、リン（Ｐ）、ヒ素（Ａｓ）、またはアンチモン（Ｓｂ）などの要素である。一実施形態では、第１のドーパント材料１３２９は、基板１１０の表面１３１６上に堆積されるリンを含有するドーパントペーストであり、基板は、約８０〜約５００℃の温度に加熱される。一実施形態では、第１のドーパント材料１３２９は、リン酸シリケートガラス前駆体、リン酸（Ｈ３ＰＯ４）、亜リン酸（Ｈ３ＰＯ３）、次亜リン酸（Ｈ３ＰＯ２）、および／または様々なこれらのアンモニウム塩からなる群より選択された材料を含有することができる。一実施形態では、第１のドーパント材料１３２９は、リン原子とシリコン原子の原子比が約０．０２〜約０．２０であるリン酸シリケート材料を含有するゲルまたはペーストである。
【００５３】
図１５Ａは、第１のドーパント材料１３２９を含有する分離領域１３１８が所望の形状およびパターンでその上に形成された基板１１０の表面１０２の平面図を示す。一実施形態では、図１５Ａに示すように、分離領域１３１８は、基板１１０の表面１０２全体にわたって方形アレイの形で配置される。別の実施形態では、分離領域１３１８は、基板１１０の表面１０２全体にわたって六方最密パターンで配置することができる。いずれの構成でも、形成された分離領域１３１８間で最近接距離および／または間隔が均一であることが望ましい。一構成では、分離領域１３１８は、それぞれの分離領域１３１８間で所望の密度および間隔を実現して基板１１０内で形成された生成されたキャリアを均一に収集するのに役立つように、所望の形状で形成される。基板１１０の表面１０２全体にわたる分離領域１３１８の整合、間隔、および形状は通常、形成された接合（たとえば、ｐ−ｎ接合、太陽電池接合）のそれぞれの側面によって収集される前に少数キャリアが進む必要がある距離を十分に短くし、また密度を概ね均一にし、その結果太陽電池効率を最大にするのに重要である。一例では、図１５Ａおよび１５Ｂに示すように、分離領域１３１８は、中心ドープ領域１３２９Ａと、所望のパターンで表面１０２全体にわたって配置された複数のドープフィンガ領域１３２９Ｂとを有する「星」形状のパターンで形成される。一実施形態では、中心ドープ領域１３２９Ａは、直径約２ｍｍ未満の円形の領域である。別の実施形態では、中心ドープ領域１３２９Ａは、直径約０．５〜約２ｍｍの円形の領域である。一実施形態では、分離領域１３１８の複数のドープフィンガ領域１３２９Ｂは、中心ドープ領域１３２９Ａに接続され、約６００〜約１０００μｍであり、また長さ０．１ｍｍ〜約１０ｍｍなどの所望の長さを有する。一例では、ドープフィンガ領域１３２９Ｂは、幅約８００μｍである。一例では、隣接して位置決めされた分離領域１３１８内のドープフィンガ領域１３２９Ｂ間の最大距離１３２９Ｃ、１３２９Ｄは、約１ｍｍ〜約４ｍｍであり、好ましくは約３ｍｍである。
【００５４】
ボックス１４０８では、図１３Ｃに示すように、太陽電池１３００の表面１０２を覆うようにドープ層１３３０が堆積される。ドープ層１３３０は、ボックス１４１２で実行される後の表面テクスチャリングプロセス中に表面１０２がエッチングされるのを最小にしかつ／または防止するエッチマスクとして使用されると有利である。表面テクスチャリングプロセスは、対向する表面１０１を粗面化するために使用される。一般に、テクスチャ化プロセス中に表面１０２上に形成される様々な領域から材料が損失するのを防止するために、ドープ層１３３０と対向する表面１０１上の露出した材料とのエッチ選択性を比較的高くするべきである。一例では、対向する表面１０１上の材料とドープ層１３３０のエッチ選択性は、少なくとも約１００：１である。一実施形態では、堆積させたドープ層１３３０は、厚さ約５０〜約５００Åの非晶質シリコンを含有する層であり、ホウ素（Ｂ）などのｐ型ドーパントを含有する。一実施形態では、ドープ層１３３０は、太陽電池１３００の表面１０２を覆うように形成されるＰＥＣＶＤ堆積されたＢＳＧ層である。
【００５５】
ボックス１４０８で実行されるプロセスの一実施形態では、太陽電池１３００の表面１０２は、水素（Ｈ２）、酸素（Ｏ２）、オゾン（Ｏ３）、または亜酸化窒素（Ｎ２Ｏ）の少なくとも１つまたは複数を含有するガスを含有するプラズマで処理してから、ホウ素を含有するドープ層１３３０を堆積させる。プラズマ処理は、表面１０２に対するドープ層１３３０の付着性を改善するのに役立つことができる。ドーパント材料１３２９が何らかの残留炭素を含有する場合、ＲＦプラズマ処理を使用して、表面の炭素濃度および表面１０２上の材料の嵩を低減させてから、ホウ素ドープ層１３３０を堆積させることができる。
【００５６】
ボックス１４０８で実行されるプロセスの一実施形態では、堆積させたドープ層１３３０は、太陽電池１３００の表面１０２を覆うように形成されたドープ非晶質シリコン（ａ−Ｓｉ）層である。一実施形態では、ドープ非晶質シリコン層は、先に堆積させた第１のドーパント材料１３２９からリン（Ｐ）などのドーパント材料が蒸発する量を最小にするように、約２００℃の温度で形成された非晶質水素化シリコン（ａ−Ｓｉ：Ｈ）層である。一例では、ドープ層１３３０は、トリメチルボランＢ（ＣＨ３）３、シラン（ＳｉＨ４）、および水素（Ｈ２）を含有するガス混合物を使用して堆積される。一実施形態では、堆積させたドープ層１３３０は、厚さ約５００Å未満のドープ非晶質シリコン（ａ−Ｓｉ）層であり、ホウ素（Ｂ）などのｐ型ドーパントを含有する。一例では、ドープ非晶質シリコン（ａ−Ｓｉ）層は、厚さ約２００Åの膜を形成する加工中、約２０％のトリメチルボラン（ＴＭＢ）とシラン（ＳｉＨ４）のモル比を使用するＰＥＣＶＤチャンバ内で形成される。この例では、モル比は原子比に等しい。別の例では、ドープ非晶質シリコン（ａ−Ｓｉ）層は、厚さ２００Åの膜を形成するために、約１０％のジボラン（Ｂ２Ｈ６）とシラン（ＳｉＨ４）のモル比を使用するＰＥＣＶＤチャンバ内で形成される。この例では、モル比は０．２０の原子比に等しい。ドープ非晶質シリコン膜を使用すると、堆積させた非晶質シリコン膜からドーパント原子を拡散させるのに必要な活性化エネルギーが、ドープ酸化物層からの場合よりはるかに低くなるため、他の従来のドープ酸化シリコンに勝る利点があると考えられる。
【００５７】
ボックス１４０８で実行されるプロセスの別の実施形態では、堆積させたドープ層１３３０は、太陽電池１３００の表面１３１６を覆うように形成されたドープ非晶質炭化シリコン（ａ−ＳｉＣ）層である。一実施形態では、非晶質ＳｉＣ層は、先に堆積させた第１のドーパント材料１３２９からリン（Ｐ）などのドーパント材料が蒸発する量を最小にするように、約４００℃未満の温度でＰＥＣＶＤプロセスを使用して形成される。一実施形態では、約２００℃未満の温度でＰＥＣＶＤプロセスを使用して、ホウ素ドープ非晶質ＳｉＣ層が形成される。一例では、ドープ層１３３０は、トリメチルボラン（ＴＭＢまたはＢ（ＣＨ３）３）、シラン（ＳｉＨ４）、および水素（Ｈ２）を含有するガス混合物を使用して堆積される。
【００５８】
ボックス１４１０で、図１３Ｃに示すように、ドープ層１３３０の表面を覆うようにキャッピング層１３３１が堆積される。キャッピング層１３３１を使用して、後の太陽電池形成加工ステップ中にドープ層１３３０または第１のドーパント材料１３２９内に包含されるドーパント原子が、前面１０１など、基板の望ましくない領域へ移動するのを最小にすると有利である。一実施形態では、キャッピング層１３３１は、キャッピング層１３３１より下に配置された層内のドーパント原子の移動が太陽電池の他の領域へ動くのを最小にしまたは防止するのに十分な密度および厚さで形成された誘電体層である。一例では、キャッピング層１３３１は、酸化シリコン、窒化シリコン、または酸窒化シリコンを含有する材料を含む。一実施形態では、キャッピング層１３３１は、厚さ約１０００Åより大きい二酸化シリコン層である。一実施形態では、キャッピング層１３３１は、ＰＥＣＶＤ堆積プロセスを使用して堆積された二酸化シリコン層である。キャッピング層１３３１はまた、ボックス１４１２で実行される後のテクスチャ化プロセス中に表面１０２がエッチングされるのを最小にしかつ／または防止する材料から形成することができる。
【００５９】
ボックス１４１２では、図１３Ｄおよび１４に示すように、基板１１０の対向する表面１０１上でテクスチャ化プロセスを実行して、テクスチャ付きの表面１３５１を形成する。一実施形態では、基板１１０の対向する表面１０１は、太陽電池が形成された後、日光を受け取るように適合された太陽電池基板の前面１０１である。通常、ｐ型ドープ層１３３０を有する表面をテクスチャ化するとき、ドープ層１３３０および／またはキャッピング層１３３１と対向する表面１０１上に見られる露出させた材料との間のエッチ選択性が高いため、アルカリシリコン湿式エッチングの化学的性質が好ましい。例示的なテクスチャ化プロセスの一例は、２００９年１月２９日出願の米国仮特許出願第６１／１４８，３２２号（代理人整理番号第ＡＰＰＭ／１３３２３Ｌ０２号）にさらに記載されている。同出願を、全体として参照により本明細書に組み込む。
【００６０】
ボックス１４１４では、図１３Ｅおよび１４に示すように、基板を約８００℃より高い温度に加熱して、第１のドーパント材料１３２９内のドープ要素およびドープ層１３３０内に含有されるドープ要素を基板１１０の表面１３１６内へ拡散させ、基板１１０内にそれぞれ第１のドープ領域１３４１および第２のドープ領域１３４２を形成する。したがって、形成された第１のドープ領域１３４１および第２のドープ領域１３４２を使用して、点接触タイプの太陽電池の領域を形成することができる。一例では、第１のドーパント材料１３２９はｎ型ドーパントを含有し、ドープ層１３３０はｐ型ドーパントを含有する。これらのドーパントは、基板１１０内でそれぞれｎ型領域およびｐ型領域を形成する。一実施形態では、基板は、窒素（Ｎ２）、酸素（Ｏ２）、水素（Ｈ２）、空気、またはこれらの組合せの存在下で約１〜約１２０分にわたって約８００℃〜約１３００℃の温度に加熱される。一例では、基板は、急速熱アニーリング（ＲＴＡ）チャンバ内で、窒素（Ｎ２）を多く含む環境において約５分にわたって約１０００℃の温度に加熱される。図１５Ａを参照すると、ボックス１４１４内のプロセスを実行した後、形成されたドープ領域は通常、ボックス１４０６で実行されたプロセス中に表面１０２上に配置された分離領域１３１８の形状およびパターンに一致する形状およびパターンを有する。一例では、図１５Ａに示すように、表面１０２は、第１のドーパント材料１３２９のパターンに一致する「星」形状にそれぞれ形成された４０個のｎ型領域を含有する。一実施形態では、第１のドーパント材料１３２９によって形成された第１のドープ領域１３４１のパターンはまた、図１５Ａ内でフィールド領域１３２８として図示および表示する第２のドープ領域１３４２（たとえば、ｐ型領域）によって取り囲まれる。
【００６１】
次に、ボックス１４１８では、図１３Ｆおよび１４に示すように、テクスチャ化プロセスを完了して基板の表面１０２からドープ層１３３０およびキャッピング層１３３１などの層を取り除いた後、基板１１０上で洗浄プロセスが実行される。一実施形態では、洗浄プロセスは、洗浄液で基板を濡らして基板の表面を洗浄することによって実行することができ、その後、基板の様々な領域で後の堆積シーケンスが実行される。濡れは、噴霧、浸水、浸漬、または他の適切な技法によって実現することができる。洗浄液は、ＳＣ１洗浄液、ＳＣ２洗浄液、ＨＦ−ｌａｓｔタイプの洗浄液、オゾン化水溶液、フッ化水素酸（ＨＦ）および過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）溶液、もしくは他の適切かつ費用効果の高い洗浄プロセス、またはこれらの組合せとすることができる。洗浄プロセスは、約３０秒〜約２４０秒間、たとえば約１２０秒間など、約５秒〜約６００秒間基板上で実行することができる。
【００６２】
ボックス１４２０では、図１３Ｇおよび１４に示すように、対向する表面１０１の表面１３５１上に、反射防止層１３５４が形成される。一実施形態では、反射防止層１３５４は、薄い不活性化／反射防止層１３５３（たとえば、酸化シリコン、窒化シリコン層）を含む。別の実施形態では、反射防止層１３５４は、薄い不活性化／反射防止層１３５３（たとえば、酸化シリコン、窒化シリコン層）および透明導電性酸化物（ＴＣＯ）層１３５２を含む。一実施形態では、不活性化／反射防止層１３５３は、真性非晶質シリコン（ｉ−ａ−Ｓｉ：Ｈ）層および／またはｎ型非晶質シリコン（ｎ型ａ−Ｓｉ：Ｈ）層スタックを含むことができ、その後に、透明導電性酸化物（ＴＣＯ）層および／またはＡＲＣ層（たとえば、窒化シリコン）が続く。この層は、物理気相成長プロセス（ＰＶＤ）または化学気相成長プロセスを使用することによって堆積させることができる。形成されたスタックは通常、前面電界効果を生成して表面再結合を低減させ、電子キャリアを基板の裏面上の近傍のｎ＋ドープコンタクトへ横方向に輸送することを促進するように構成される。
【００６３】
図１３Ｇは、薄い不活性化／反射防止層１３５３およびＴＣＯ層１３５２を含有する反射防止層１３５４を示すが、この構成は、本明細書に記載の本発明の範囲に関して限定しようとするものではなく、反射防止層１３５４の一例を図示することだけを目的とする。ボックス１４１２および１４２０で完了される対向する表面１０１の準備はまた、本明細書に記載の本発明の基本的な範囲から逸脱することなく、ボックス１４０４のプロセス（複数可）またはプロセスシーケンス１４００内の他のステップを実行する前に実行することもできることに留意されたい。
【００６４】
ボックス１４２２では、図１３Ｈに示すように、表面１０２を覆うように誘電体層１３３２が形成され、その結果、形成された太陽電池１３００内の様々な形成されたｎ型領域とｐ型領域の間に、電気的に分離された領域を設けることができる。一実施形態では、誘電体層１３３２は酸化シリコン層であり、炉アニーリングプロセス、急速熱酸化プロセス、常圧もしくは低圧ＣＶＤプロセス、プラズマ強化ＣＶＤプロセス、ＰＶＤプロセスなどの従来の熱酸化プロセスを使用して形成することができ、または噴霧、スピン、回転、スクリーン印刷、もしくは他の類似のタイプの堆積プロセスを使用して塗布することができる。一実施形態では、誘電体層１３３２は、厚さ約５０Å〜約３０００Åの二酸化シリコン層である。別の実施形態では、誘電体層は、厚さ約２０００Å未満の二酸化シリコン層である。一実施形態では、表面１０２は、形成された太陽電池デバイスの裏面である。誘電体層１３３２はまた、他の従来の堆積プロセス（たとえば、ＰＥＣＶＤ堆積）を使用して形成することができ、および／または他の誘電体材料から作ることができるため、酸化シリコンタイプの誘電体層の形成に関する議論は、本明細書に記載の本発明の範囲に関して限定しようとするものではないことに留意されたい。
【００６５】
ボックス１４２４では、図１３Ｉおよび１４に示すように、従来の手段によって誘電体層１３３２の領域ならびにあらゆる残りのキャッピング層１３３１および／またはドープ層１３３０をエッチングして、基板表面上に裏面コンタクト構造１３６０を形成するために使用できる露出させた領域１３３５の所望のパターンを形成する。一般に、誘電体層１３３２内に形成されたパターンは、太陽電池１３００内に所望の電気的接続を形成できるように、下にあるｎ＋およびｐ＋ドープ領域と整合される。一例では、エッチングされたパターンは、図１６に示すパターンに類似している。このパターンは、先のステップで形成された下にあるｎ＋およびｐ＋ドープ領域の一部分に一致および整合する。裏面１０２上にパターン付きの露出させた領域１３３５を形成するために使用できる典型的なエッチングプロセスは、これだけに限定されるものではないが、パターニングおよび乾式エッチング技法、レーザ融除技法、パターニングおよび湿式エッチング技法、または誘電体層１３３２、キャッピング層１３３１、およびドープ層１３３０内に所望のパターンを形成するために使用できる他の類似のプロセスを含むことができる。露出させた領域１３３５は通常、そこを通って基板１１０の裏面１０２への電気的接続を作ることができる表面を提供する。１つまたは複数のパターン付き層を形成するために使用できるエッチングゲルタイプの乾式エッチングプロセスの一例は、２００８年１１月１９日出願の本発明の譲受人に譲渡された同時係属の米国特許出願第１２／２７４，０２３号［代理人整理番号第ＡＰＰＭ１２９７４．０２号］でさらに論じられている。同出願を、全体として参照により本明細書に組み込む。
【００６６】
ボックス１４２６では、図１３Ｊおよび１４に示すように、基板１１０の表面１０２を覆うように導電層１３６３が堆積される。一実施形態では、形成された導電層１３６３は、厚さ約５００〜約５０，０００オングストローム（Å）であり、アルミニウム（Ａｌ）、銀（Ａｇ）、スズ（Ｓｎ）、コバルト（Ｃｏ）、レニウム（Ｒｈ）、ニッケル（Ｎｉ）、亜鉛（Ｚｎ）、鉛（Ｐｂ）、パラジウム（Ｐｄ）、モリブデン（Ｍｏ）、チタン（Ｔｉ）、タンタル（Ｔａ）、バナジウム（Ｖ）、タングステン（Ｗ）、またはクロム（Ｃｒ）などの金属を含有する。しかし、場合によっては、適切な障壁層（たとえば、ＴｉＷ、Ｔａなど）上に形成される第２の層または後の層として、銅（Ｃｕ）を使用することができる。一実施形態では、導電層１３６３は、まず物理気相成長（ＰＶＤ）プロセスまたは蒸発プロセスによってアルミニウム（Ａｌ）層１３６１を堆積させ、次いでＰＶＤ堆積プロセスを使用することによって銀（Ａｇ）またはスズ（Ｓｎ）のキャッピング層１３６２を堆積させることによって形成された２つの層を含む。
【００６７】
ボックス１４２８では、図１３Ｋおよび１４に示すように、基板１１０の所望の領域を電気的に分離するように導電層１３６３をパターニングして、パターン付き相互接続構造１３６０を形成する。一実施形態では、導電層１３６３は、スクリーン印刷エッチングペーストを使用してパターニングされる。このエッチングペーストを導電層１３６３の上面上にパターニングし、基板を所望の温度に加熱することによって、導電層１３６３の形成された１つまたは複数の層をエッチングする。導電層をエッチングするために使用できるエッチペーストは、Ｍｅｒｃｋ  ＫＧａＡから購入することができる。別の実施形態では、基板１１０の領域は、１つまたは複数のレーザ融除、パターニングおよび湿式もしくは乾式エッチング、または他の類似の技法によって、導電層１３６３内にチャネル１３７１を形成することによって電気的に分離される。一般に、太陽電池デバイスのｐ型領域とｎ型領域の間に別個のまたは互いにかみ合った電気的接続構造が形成されるように、チャネル１３７１を形成または整合させることが望ましい。
【００６８】
ボックス１４３０では、図１３Ｌおよび１４に示すように、パターン付き相互接続構造１３６０の表面１３６４上に絶縁材料１３９１が堆積される。図１６は、絶縁材料１３９１が配置された表面１０２の平面図である。図１６では見やすいように、堆積させた絶縁材料１３９１より下にある構造は図示していないことに留意されたい。一実施形態では、絶縁材料１３９１は、基板１１０の表面１０２上に、複数の孔１３９５、１３９６を有するパターンで配置される。複数の孔１３９５、１３９６はそれぞれ、堆積プロセス中に絶縁材料１３９１内に形成される。一実施形態では、孔１３９５、１３９６は、直径約０．１ｍｍ〜約１．５ｍｍである。一実施形態では、孔１３９５、１３９６は、それぞれ分離領域１３１８（たとえば、ｎ型領域）およびフィールド領域１３２８（たとえば、ｐ型領域）によって形成されたドープパターンに接触するように整合および適合される。別の実施形態では、孔１３９５、１３９６は公称では、ステップ１４０６（図１５Ａ〜１５Ｂ）で形成された中心ドープ領域１３２９Ａより小さい。一構成では、孔１３９５、１３９６は、パターン付き相互接続構造１３６０内の導電層１３６３の所望の領域と整合され（ボックス１４２８）、その結果後のステップで、外部相互接続構造２２０とパターン付き相互接続構造１３６０の間に所望の電気的接続を形成することができる。一実施形態では、絶縁材料１３９１は、インクジェット印刷、ゴム印、スクリーン印刷、または他の類似のプロセスを使用することによって、所望のパターンで堆積または印刷される。一実施形態では、絶縁材料１３９１は、カリフォルニア州サンタクララのＡｐｐｌｉｅｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ社の一部門であるＢａｃｃｉｎｉ  Ｓ．ｐ．Ａから入手可能なＳｏｆｔｌｉｎｅ（商標）という器具で実行されるスクリーン印刷プロセスを使用して堆積される。絶縁材料１３９１は、液体、ペースト、またはゲルの形で売られているポリマー材料とすることができ、この材料を使用して、パターン付き相互接続構造１３６０の表面１３６４の一部分上にパターン付きのコンプライアントの絶縁領域（複数可）を形成する。一実施形態では、絶縁材料１３９１は、エポキシ、シリコン、または他の類似の材料である。一実施形態では、絶縁材料１３９１は、紫外線硬化性シリコン材料である。場合によっては、表面１３６４上に絶縁材料１３９１を配置した後、絶縁材料１３９１を熱、光（たとえば、紫外光）、または他の形のエネルギーに露出させて、絶縁材料１３９１を硬化させ、密度を高くし、かつ／または表面１３６４との接着を形成することができる。
【００６９】
ボックス１４３２では、図１３Ｍおよび１４に示すように、絶縁材料１３９１内に形成された孔１３９５、１３９６内に導電性材料１３９２が堆積され、その結果後のステップ（図１３Ｎ）で、パターン付き相互接続構造１３６０と外部相互接続構造２２０内のパターン付き金属構造２２１、２２３との間に導電性経路を形成することができる。一実施形態では、導電性材料１３９２は、インクジェット印刷、ゴム印、スクリーン印刷、または他の類似のプロセスを使用することによって、孔１３９５、１３９６内に堆積される。一実施形態では、導電性材料１３９２は、カリフォルニア州サンタクララのＡｐｐｌｉｅｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ社の一部門であるＢａｃｃｉｎｉ  Ｓ．ｐ．Ａから入手可能なＳｏｆｔｌｉｎｅ（商標）という器具によって実行されるスクリーン印刷プロセスを使用して堆積される。導電性材料１３９２は、液体、ペースト、またはゲルの形で売られているポリマー材料とすることができ、この材料を使用して、導電層１３６３の領域とパターン付き金属構造２２１、２２３の間にパターン付きのコンプライアントの導電性経路を形成する。一実施形態では、導電性材料１３９２は、形成された太陽電池１３００によって生成される電気を伝えるのに十分なほど高い導電性を有する金属で充填されたエポキシ、シリコン、または他の類似の材料である。一例では、導電性材料１３９２は、約７×１０−５オームセンチメートル以下の抵抗率を有する。導電性材料１３９２によって形成される導電性経路の抵抗を最小にするために、絶縁材料１３９１および導電性材料１３９２の厚さは、約５０μｍ未満である。一例では、絶縁材料１３９１および導電性材料１３９２の厚さは、約１５〜約３０μｍである。一実施形態では、導電性材料１３９２は、熱硬化性銀（Ａｇ）を含浸させたシリコン材料またはエポキシ材料である。場合によっては、絶縁材料１３９１の孔１３９５、１３９６内に導電性材料１３９２を配置した後、基板１１０を熱、光（たとえば、紫外光）、または他の形のエネルギーに露出させて、導電性材料１３９２を硬化させ、密度を高くし、かつ／またはパターン付き相互接続構造１３６０の表面１３６４上に見られる材料との接着を形成することができる。
【００７０】
ボックス１４３４では、導電性材料１３９２、絶縁材料１３９１、および外部相互接続構造２２０内のパターン付き金属構造２２１、２２３に熱および圧力を送達して、金属構造２２１、２２３と孔１３９５、１３９６内に配置された導電性材料１３９２の露出させた部分との間に電気的接続を形成する。またこのプロセス中、外部相互接続構造２２０、絶縁材料１３９１、および基板１１０の表面の間に接着を形成して、太陽電池が使用されるときに表面１０２を覆うように外部環境内の腐食性要素から分離すると有利である。一実施形態では、加熱要素（図示せず）によって熱が印加され、それによって導電性材料１３９２が、それぞれの金属構造２２１、２２３間に接着を形成する。加熱要素は、外部相互接続構造２２０内の金属構造２２１、２２３、絶縁材料１３９１、導電性材料１３９２、および基板１１０の間に接着を形成するように所望の量の熱を送達できる、従来の抵抗性加熱要素、ＩＲランプ（複数可）、または他の類似のデバイスとすることができる。
【００７１】
図１７は、外部相互接続構造２２０内に形成された互いにかみ合った相互接続構造１７２９の一実施形態の概略平面図である。相互接続構造１７２９は、基板１１０上に形成された導電性材料１３９２および絶縁材料１３９１に整合および接着される。この構成では、互いにかみ合った相互接続構造１７２９は、互いにかみ合ったフィンガ２２９Ａを有する別個のパターン付き金属構造２２１、２２３を有する。フィンガ２２９Ａはそれぞれ、太陽電池デバイスの１つの領域（たとえば、ｎ型領域）に結合された孔１３９５および太陽電池デバイスの別の領域（たとえば、ｐ型領域）に結合された孔１３９６に別個に接続される。一実施形態では、図１７に示すように、互いにかみ合ったフィンガ２２９Ａはそれぞれ、第１のバスライン２２４または第２のバスライン２２５に接続される。この構成では、バスライン２２４、２２５はそれぞれ、動作中に、接続され互いにかみ合ったフィンガ２２９Ａのそれぞれから流れてくる電流を収集し、収集した電流を、形成された太陽電池１３００の外側にある駆動される外部負荷「Ｌ」へ送達するように寸法設定される。
【００７２】
コンプライアント絶縁材料１３９１および／またはコンプライアント導電性材料１３９２を使用すると、形成された太陽電池１３００内に生成される応力は、太陽電池１３００形成プロセス中に生成される応力のためにコンプライアント絶縁材料１３９１および／またはコンプライアント導電性材料１３９２が変形することによって、従来の構成と比較して低減できることが考えられる。したがって、絶縁材料１３９１および／または導電性材料１３９２の変形のために応力が緩和されることで、加工中に生じた応力が太陽電池製作プロセスのデバイス歩留まりまたは平均的な太陽電池の寿命に影響を及ぼす可能性が低減する。一実施形態では、基板１１０および／または外部相互接続構造２２０によって応力が印加されると主に曲がりまたは歪むように、コンプライアント絶縁材料１３９１および／またはコンプライアント導電性材料１３９２の横断面を寸法設定することが望ましい。したがって通常、形成された太陽電池内の所望の量の応力を緩和できるように、絶縁材料１３９１および／または導電性材料１３９２の層厚さおよび材料特性を制御することが望ましい。一実施形態では、弾性係数が低く障害時の伸びが大きいため、絶縁材料１３９１および導電性材料１３９２をエラストマ材料から形成することが望ましい。
【００７３】
上記は本発明の実施形態を対象とするが、本発明の基本的な範囲から逸脱することなく、本発明の他のさらなる実施形態を考案することができ、本発明の範囲は以下の特許請求の範囲で決まる。
【図１Ａ】
2012501551.tif 000003
【図１Ｂ】
2012501551.tif 000004
【図２】
2012501551.tif 000005
【図３Ａ】
2012501551.tif 000006
【図３Ｂ】
2012501551.tif 000007
【図４】
2012501551.tif 000008
【図５Ａ】
2012501551.tif 000009
【図５Ｂ】
2012501551.tif 000010
【図５Ｃ】
2012501551.tif 000011
【図５Ｄ】
2012501551.tif 000012
【図５Ｅ】
2012501551.tif 000013
【図６Ａ】
2012501551.tif 000014
【図６Ｂ】
2012501551.tif 000015
【図７】
2012501551.tif 000016
【図８】
2012501551.tif 000017
【図９Ａ】
2012501551.tif 000018
【図９Ｂ】
2012501551.tif 000019
【図１０Ａ】
2012501551.tif 000020
【図１０Ｂ】
2012501551.tif 000021
【図１１Ａ】
2012501551.tif 000022
【図１１Ｂ】
2012501551.tif 000023
【図１１Ｃ】
2012501551.tif 000024
【図１１Ｄ】
2012501551.tif 000025
【図１２Ａ】
2012501551.tif 000026
【図１２Ｂ】
2012501551.tif 000027
【図１３Ａ】
2012501551.tif 000028
【図１３Ｂ】
2012501551.tif 000029
【図１３Ｃ】
2012501551.tif 000030
【図１３Ｄ】
2012501551.tif 000031
【図１３Ｅ】
2012501551.tif 000032
【図１３Ｆ】
2012501551.tif 000033
【図１３Ｇ】
2012501551.tif 000034
【図１３Ｈ】
2012501551.tif 000035
【図１３Ｉ】
2012501551.tif 000036
【図１３Ｊ】
2012501551.tif 000037
【図１３Ｋ】
2012501551.tif 000038
【図１３Ｌ】
2012501551.tif 000039
【図１３Ｍ】
2012501551.tif 000040
【図１３Ｎ】
2012501551.tif 000041
【図１４】
2012501551.tif 000042
【図１５Ａ】
2012501551.tif 000043
【図１５Ｂ】
2012501551.tif 000044
【図１６】
2012501551.tif 000045
【図１７】
2012501551.tif 000046
【国際調査報告】
2012501551.tif 000047
2012501551.tif 000048