(57)【要約】  太陽電池製造用のウエハ（１１）の表面を処理するための方法であり、当該方法に先立つ工程において、ウエハのｐ−ドープ層（１４）に反射防止パッシベーション層（１６）が適用されている処理方法は、太陽電池のためのコンタクトを製作するためウエハ表面をその後メタライゼーションする前に、当該表面を加工工程で処理することを含む。これは、反射防止パッシベーション層（１６）のかき傷、欠陥部位、ピンホール及び不均質領域などの障害のある領域（１８）のｐ−ドープ層（１４）をパッシベーション及び除去するのに利用できる。よって、これらの障害のある領域に金属が被着するのを回避することが可能である。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽電池製造用ウエハの表面の処理方法であり、当該方法に先立つ工程においてウエハ上のｐ−ドープ層に反射防止パッシベーション層が適用されている処理方法であって、太陽電池のためのコンタクトを製作するため後にウエハ表面をメタライゼーションし又はウエハ表面に金属を被着するのに先立って、反射防止パッシベーション層のかき傷、欠陥部位、ピンホール、及び不均質領域などの障害のところに金属が被着するのを避けるために、これらの障害のある領域のｐ−ドープ層をパッシベーション又は除去するための処理工程において、前記表面を処理することを特徴とするウエハ表面処理方法。
【請求項２】
障害のある領域でのウエハの表面処理をエッチング液を使用するエッチング工程で行い、好ましくはエッチング工程を複数秒〜複数分間継続することを特徴とする、請求項１記載の方法。
【請求項３】
エッチング液がＨ2ＳＯ4又はＨ2Ｏ2であることを特徴とする、請求項２記載の方法。
【請求項４】
エッチング液を、それが太陽電池の反射防止パッシベーション層に無視し得る攻撃のみを加えるよう、あるいは好ましくはそれを損傷しないでおくように、選ぶことを特徴とする、請求項２又は３記載の方法。
【請求項５】
エッチング液を、障害のある領域においてｐ−ドープ層を局所的に除去するため、ｐ−ドープ層を選択的にエッチングするように選択することを特徴とする、請求項２〜４のいずれか一つに記載の方法。
【請求項６】
障害のある領域のウエハ表面を処理するため、ウエハを強い酸化性ガス媒体に、適切な場合には水溶液に溶解した酸化性ガスに、さらすことを特徴とする、請求項１記載の方法。
【請求項７】
処理すべきウエハ表面の酸化の時間が数秒〜複数分間続くことを特徴とする、請求項６記載の方法。
【請求項８】
前記強い酸化性媒体が障害のある領域のウエハ表面を酸化且つパッシベーションすることを特徴とする、請求項６又は７記載の方法。
【請求項９】
障害のある領域のｐ−ドープ層の除去又はパッシベーションのための工程後に、金属の被着を、好ましくは中間工程としてのクリーニング工程を介在させて、行うことを特徴とする、請求項１〜８のいずれか一つに記載の方法。
【請求項１０】
金属の被着を、好ましくはＡｇ−ＬＩＰのように、直流電流で行うことを特徴とする、請求項１〜９のいずれか一つに記載の方法。
【請求項１１】
表面のｐ−ドープ層に適用された反射防止パッシベーション層が請求項１〜１０のいずれか一つに記載の方法により処理されていることを特徴とする、太陽電池製造用のウエハ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の前置き部分による太陽電池製造用ウエハ表面の処理方法に関し、また、そのような方法で処理された太陽電池製造用ウエハに関する。
【背景技術】
【０００２】
金属オーミックコンタクトを形成するために太陽電池をメタライズする際には、スクリーン印刷法のほかに、電解メタライゼーション及び化学無電解メタライゼーションも用いられる。これらの金属コンタクトは、Ａｇ、Ｃｕ、Ｎｉ及びスズ、そしてそれらの組み合わせを含むメタライゼーション層から構成されることが多い。
【０００３】
これらの層のメタライゼーションにおける一つの重要な問題は、反射防止パッシベーション層における欠陥のある個々の領域のいわゆる寄生コーティングである。この場合、金属は、反射防止パッシベーション層の例えばかき傷、ピンホールの領域や、非均質領域、そしてまた例えば手で取り扱うことによる指紋などのような単純な表面欠陥に被着される。
【０００４】
これらの寄生金属の被着は、太陽電池の光活性表面を減らし、よって太陽電池の性能を低下させる。更なる要素は、これらの寄生被着はまた太陽電池の外観を質的に著しく損なうということである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、ウエハの表面処理のための上述の方法を提供し、そしてまた対応するウエハを提供して、コンタクトのメタライゼーションの際に太陽電池のためのウエハ表面に寄生金属が被着する問題を回避するのを可能にするという目的に基づくものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この目的は、請求項１の特徴を有する方法によって、そしてまた請求項１１の特徴を有するウエハによって、達成される。本発明の有利なそして好ましい構成はそれ以外の請求項の内容であり、以下で一層詳しく説明される。請求項の文言は、そのまま参照することにより明細書の記載中に組み入れられる。
【０００７】
太陽電池を作製するための製造過程でウエハを表面処理するための方法では、方法の手順の特定の時点において、シリコンウエハのｐ−ドープ層に反射防止パッシベーション層が適用される。これは、例えば、２００７年３月８日に出願された、そのことを明確に示しているドイツ国特許出願公開第１０２００７０１２２６８．５号明細書から知られていることである。前記反射防止パッシベーション層は、効率とエネルギー収量とを増加させるように完成太陽電池への光の放射を向上させる。通常は、この後に、太陽電池との電気的コンタクトを作るために前記反射防止パッシベーション層へ前述のメタライゼーションを行い、あるいは金属で構成されたコンタクトを適用する。本発明によれば、そのようなメタライゼーション又はウエハ表面への金属の被着を行う前に、パッシベーション又はｐ−ドープ層の除去のための処理工程で、表面の障害のある領域、例えばかき傷、欠陥部位、ピンホール又は不均質領域などを処理する。これは、反射防止パッシベーション層におけるこれらの問題の部位であり、一般に障害と呼ばれるものは、それへの金属の被着を誘起することがあるからである。これは、太陽電池への光を不所望に遮ることになり、従って一方においてエネルギー収量を減少させることになり、他方において不所望の導電接続を形成することになりかねない。障害のあるこの領域においてパッシベーションを行いあるいはｐ−ドープ層を除去することによって、可能性のある不所望の導電コンタクトを回避するばかりでなく、前記障害のある領域における金属の被着をいかなるものであれ回避するのを可能にする。そのようなパッシベーションは、その場合に見せる中性の電気的特性のために前記障害のある領域で金属が被着するのを防止する。具体的には、金属が付着するために好適な表面電荷が存在しない。障害の領域でのｐ−ドープ層の除去は、この場合金属の被着を妨げるのに好適なあるいは必要な表面電荷が同じように存在しないので、同様の効果を奏する。
【０００８】
その後のメタライゼーションは、それ自体は公知であり慣用的であるように、電解でもって有利に行うことができる。場合によっては、ある程度の光による支援を受けてそれを行うこともできる。電解による金属の被着は、いわゆるＡｇ−ＬＩＰとして有利に行うことができる。別法として、公知の無電解メタライゼーションも、特に公知の化学メタライゼーションとして、行うことができる。
【０００９】
特にｐ−ドープ層の局所的除去のために、障害の領域におけるウエハ表面の本発明による処理は、エッチング工程においてエッチング液を用いて行うことができる。そのようなエッチング工程の所要時間は、様々でよく、複数秒から複数分までの間にあることができる。一つの可能で且つ有利なエッチング液はＨ2ＳＯ4であり、あるいはまたＨ2Ｏ2である。うまくいった実験は、本発明の範囲においてこれらのエッチング液を用いて行われた。エッチング液を選ぶ際の更なる方針としては、太陽電池の反射防止パッシベーション層に無視し得る攻撃のみを加えるような、すなわちその後の金属コンタクトの適用によりかき傷や欠陥の部位に対して同じように作用する上述の更なる障害を生じさせることがないような、エッチング液を選ぶことを考えるべきである。エッチング液は、反射防止パッシベーション層を無傷のままにするように、すなわちそれを実質的に少しも攻撃しないように、選ぶのが有利である。これは、エッチング工程の際の処理パラメータによって、例えば所要時間及び／又は温度によって、有利に決めることもできる。
【００１０】
エッチング液は、障害の領域におけるｐ−ドープ層を局所的に除去するためｐ−ドープ層を選択的にエッチングするのみであるという点に関して選ぶこともできる。ここでやはり考えられるのは、分析法により、特に自動化された方式でもって、可能である限りにおいて事前に確認されて部位を特定されているそのような障害の領域においてのみ、エッチング溶液を適用するための有利に自動化された方法である。こうして、エッチング液の消費量を大きく削減することができるばかりでなく、障害のない残りの領域における反射防止パッシベーション層の不要で有害な機能的障害が回避される。
【００１１】
エッチング液を使用するエッチング工程での処理に代わるものとして、ウエハの表面を酸化性の強いガス媒体に一様に、あるいは障害の領域のみを局所的に、さらすことができる。強い酸化性媒体は、ウエハ表面を障害の領域において正確に酸化しその過程でパッシベーションすることができ、すなわち所望の反射防止パッシベーション層の他の領域においてはできるだけそのようにしないようにすることができる。こうして、前述の表面電荷は同じように消失される。この目的のためには、強い酸化効果のあるガス媒体での処理に代わるものとして、前記媒体を水溶液に溶解させることもでき、次いでウエハ表面をその水溶液で及びその溶液中の酸化性ガスで処理することができる。水溶液に溶解したこのような酸化性媒体の利点は、障害領域への局所的で排他的な、あるいは可能な限り範囲の限定的な適用は、適用後に概してウエハ表面の全体にわたり広がるガスを使用するよりも良好に実施することができる、ということにあるとすることができる。それに代わるものとして、強い酸化性ガスを使用する場合は、局所的に非常に範囲の限定された効果を、好適な抽出によって同じように得ることができる。
【００１２】
エッチング工程について先に説明したのと同じようにして、ウエハ表面の酸化の所要時間は、やはり非常に様々でよく、複数秒から複数分までの範囲にあることができる。これは、ガスの酸化効果に主として依存しているが、同時に、障害の可能な限りはっきりと識別されて確定された強度にも依存しており、これは場合によっては様々な程度又は強度への酸化を必要する。
【００１３】
前記の障害を確認するために、光学システム、例えばカメラなどを使用するための、そしてそれにより各領域のあるいはその全体の表面をスキャンして検査するための、用意をしておくことが有利なことがある。ここでは、それ自体は周知であるこのタイプのシステムを使用することができ、この場合それはデータを制御装置に渡し、そしてそれがこの位置の障害の目的とする除去工程を制御する。
【００１４】
従って、障害の領域におけるｐ−ドープ層の除去又はパッシベーションのための本発明による工程後に、コンタクトを作製する金属の被着を行うのが有利である。特に有利なのは、除去後あるいはウエハ表面のパッシベーション後などに、まず第一にウエハ表面を完全にクリーニングしてからメタライゼーションを行うように、中間でクリーニング工程を行うことである。
【００１５】
これら及びそのほかの特徴は、特許請求の範囲から明らかになるだけでなく、明細書と図面からも明らかになるものであり、個々の特徴は、各事例においてそれだけで、あるいは本発明の実施形態における及びその他の分野におけるサブコンビネーションの形でもって複数のものとして、実現することができ、そして特許請求の範囲に記載される有利な且つ本質的に保護される実施形態を構成することができる。明細書を個々の項目や副題に分けていることは、そこでの記述の全体的な有効性を制限するものではない。
【００１６】
本発明を例示する実施形態を図面に模式的に示すとともに、以下においてより詳しく説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】反射防止パッシベーション層に完全にｐ−ドープ層まで達するかき傷のある太陽電池を製造するためのウエハを示す図である。
【図２】図１によるかき傷の領域でのエッチング操作を示す図である。
【図３】図２によるエッチング操作後の、かき傷の領域でのエッチングによりｐ−ドープ層を除去したウエハを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
図１は、太陽電池を製造する方法を実施しているときのウエハ１１を図示している。ウエハ１１は、その上面にｐ−ドープ層１４を備えたシリコン基板１２を有する。ｐ−ドープ層１４は、通常の反射防止パッシベーション層１６により覆われている。この点において、ウエハ１１は、特にその後のメタライゼーション又は金属被着の工程前の、反射防止パッシベーション層を適用後の通常のウエハに相当している。これにより金属コンタクトが、反射防止パッシベーション層１６の上に作られる。
【００１９】
反射防止パッシベーション層１６には目に見えるようにかき傷１８が示されており、このかき傷は例えば取り扱い時の過失などの結果として生じることがある。上述の何らかの他の障害があることもある。かき傷１８は完全にｐ−ドープ層１４まで達して、かき傷１８の領域でｐ−ドープ層１４に未被覆の領域１５があるようにしている。標準的にその後行われるメタライゼーション工程の過程で、序文で説明したように金属がここに被着するが、しかしこれは望ましいことではない。
【００２０】
図１は、可動式であるのが有利であり、さもなければウエハ１１の上面全体を同時に検知し評価することができる、光学式走査装置２０を図示している。光学式走査装置２０は、かき傷１８とその大きさ、その方向を識別し、そしてまたそれが完全にｐ−ドープ層１４まで達しているかどうかを、すなわち無害にすべきかどうかを、識別する。
【００２１】
光学式走査装置２０により制御装置（図示せず）に送られた情報を基に、制御可能なノズル２２を図２に示したようにその後持ってくることができる。このノズル２２は、かき傷１８の領域にエッチング液２３を適用する。詳しく言うと、エッチング液２３をｐ−ドープ層１４の被覆のない領域１５に直接適用する。エッチング液は上述の酸であることができる。エッチング操作又はエッチング液２３が作用する所要時間は、エッチング液自身の組成と反射防止パッシベーション層１６のタイプ及び構造の両者に依存する。
【００２２】
図３は、図２によるエッチング工程と、場合によりこのエッチング工程の後に続くクリーニング工程後に、ウエハがどのように見えるかを図示しており、そのクリーニング工程は非常に簡単に行うことができるのでここでは説明していない。反射防止パッシベーション層１６がかき傷１８の領域でいかにして攻撃を受けずに、ｐ−ドープ層１４あるいは被覆されていない領域１５が除去されるのかを、理解することができる。この場合、シリコン基板１２それ自体の領域２５は、場合により、図に示したように、同じように初めにいくらかエッチングされあるいは除去されるという可能性があるだけである。しかし、これは完成した太陽電池の機能と性能に支障をきたすとは考えられない。その後のメタライゼーション工程の間に、シリコン基板１２の現在は被覆のない領域２５に金属が被着することはできない。その結果として、この問題を解消することができる。
【００２３】
本発明による方法を図１〜３を参照してどのようにして変更することができるかを、容易に理解することができる。エッチング液２３を微細なノズル２２とともに用いる代わりに、エッチング液を大きな範囲にスプレーすることができる。更に、液体であるエッチング液の代わりに、一定の状況下で、かき傷へ又は前述のその他の欠陥部へ目的とするやり方でもって一様に導くことができる酸化性ガスを適用してもよい。酸化を行う間に、一般にｐ−ドープ層又は被覆されていない領域１５は除去されず、むしろパッシベーションされて、その結果その後のメタライゼーションの際に同じように金属が被着することはできなくなる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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