(57)【要約】  本発明は、熱拡散ドープ領域中にレーザー焼成コンタクトを有する太陽電池セルのための装置及び方法に関する。本セルは、ドープウエハ、及び第１の導電型を有する複数の第１の高ドープ領域を含む。本セルはまた、第１の導電型と反対の導電型を有する複数の第２の高ドープ領域、及び複数の第１の高ドープ領域及び複数の第２の高ドープ領域のそれぞれの少なくとも一部の上に配置されているパッシベーション層も含む。本セルはまた、第１の導体及び第２の導体を有する導体のネットワーク、及び第１の高ドープ領域を第１の導体と電気的に接続し、第２の高ドープ領域を第２の導体と電気的に接続する複数のコンタクトも含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
前面及び裏面を有する半導体材料のドープウエハ；
裏面に対して配置されている、第１の導電型を有する複数の第１の高ドープ領域；
裏面に対して配置されている、第１の導電型と反対の導電型を有する複数の第２の高ドープ領域；
複数の第１の高ドープ領域、複数の第２の高ドープ領域、及び裏面のそれぞれの少なくとも一部の上に配置されているパッシベーション層；
パッシベーション層に対して配置されている、第１の導体及び第２の導体を有する導体のネットワーク；及び
第１の高ドープ領域を第１の導体と電気的に接続し、第２の高ドープ領域を第２の導体と電気的に接続している複数のコンタクト；
を含むバックコンタクト光電池セル。
【請求項２】
第１の高ドープ領域及び第２の高ドープ領域が非接触印刷によって形成されている、請求項１に記載のセル。
【請求項３】
非接触印刷が、インクジェット印刷、エアロゾルジェット印刷、又はジェット分散を含む、請求項２に記載のセル。
【請求項４】
第１の高ドープ領域及び第２の高ドープ領域が熱拡散領域を含む、請求項１に記載のセル。
【請求項５】
パッシベーション層が、プラズマ援用化学蒸着、マグネトロンスパッタリング、又は熱線化学蒸着によって形成されている、請求項１に記載のセル。
【請求項６】
導体のネットワークが交差指状部を含む、請求項１に記載のセル。
【請求項７】
複数のコンタクトがレーザー焼成コンタクトを含む、請求項１に記載のセル。
【請求項８】
レーザー焼成コンタクトが平行レーザー焼成コンタクトを含む、請求項７に記載のセル。
【請求項９】
裏面及びパッシベーション層の直下で、複数の第１の高ドープ領域と複数の第２の高ドープ領域との間に配置されているシャローエミッタを更に含む、請求項１に記載のセル。
【請求項１０】
シャローエミッタがドープウエハと反対の導電型を有する、請求項９に記載のセル。
【請求項１１】
シャローエミッタと、シャローエミッタと反対の導電型の高ドープ領域との間の絶縁層又は絶縁ギャップを更に含む、請求項９に記載のセル。
【請求項１２】
パッシベーション層が少なくとも２つの層を含む、請求項１に記載のセル。
【請求項１３】
パッシベーション層がアモルファスシリコンの層及び窒化珪素の層を含む、請求項１３に記載のセル。
【請求項１４】
裏面及びパッシベーション層の直下に反転層を更に含む、請求項１に記載のセル。
【請求項１５】
反転層がアモルファスシリコン合金の非ドープ層及びドープウエハと反対の導電型を有する高ドープ層によって誘起されている、請求項１４に記載のセル。
【請求項１６】
前面及び裏面を有する半導体材料のドープウエハ；
前面に対して配置されている、ドープウエハと反対の導電型を有する複数の高ドープ領域；
複数の高ドープ領域の間に配置されている、高ドープ領域と同じ導電型を有するシャローエミッタ；
ドープウエハと同じ導電型を有する高ドープ領域、或いはアモルファスシリコン合金の非ドープ層及びドープウエハと同じ導電型の高ドープ層のいずれかによって形成されている、裏面の直下の裏面電界領域；
高ドープ領域及びシャローエミッタに対して配置されている前面パッシベーション層；
裏面電界領域に対して配置されている裏面パッシベーション層；
前面パッシベーション層に対して配置され、高ドープ領域に電気的に接続されている集電グリッド；
裏面パッシベーション層に対して配置されている導体；及び
裏面電界領域を導体と電気的に接続している複数のコンタクト；
を含む光電池セル。
【請求項１７】
複数のコンタクトがレーザー焼成コンタクトを含む、請求項１６に記載のセル。
【請求項１８】
レーザー焼成コンタクトが、
レーザービームを回折光学素子又はマイクロレンズアレイに通して多重ビームを形成し；そして
場合によっては多重ビームを描画システムに通す；
ことによって製造されている、請求項１７に記載のセル。
【請求項１９】
多重ビームを、回折光学素子、マイクロレンズアレイ、又は描画システムによって再成形する、請求項１８に記載のセル。
【請求項２０】
前面に対して配置されている選択エミッタ領域及び集電指状部のグリッドを更に含む、請求項１６に記載のセル。
【請求項２１】
高ドープ領域が、前面パッシベーション層の上からか又はこれを通してドーピングインクをドープウエハ中にレーザー焼成することによって形成されている、請求項１６に記載のセル。
【請求項２２】
第１の導電型を有する第１のドーパント源を半導体材料のドープウエハの裏面の一部に適用し；
第１の導電型と反対の導電型を有する第２のドーパント源を半導体材料のドープウエハの裏面の異なる部分に適用し；
第１のドーパント源及び第２のドーパント源をドープウエハ中に拡散させて、複数の第１の高ドープ領域及び複数の第２の高ドープ領域を形成し；
裏面を洗浄し；
裏面、複数の第１の高ドープ領域、及び複数の第２の高ドープ領域の上にパッシベーション層を配置し；
導体のネットワークをパッシベーション層の一部に適用し；そして
導体のネットワークと、第１の高ドープ領域及び第２の高ドープ領域の両方との間にコンタクトを形成する；
ことを含むバックコンタクト光電池セルの製造方法。
【請求項２３】
第１のドーパント源を適用する工程及び第２のドーパント源を適用する工程が、インクジェット印刷、エアロゾルジェット印刷、又はジェット分散を含む、請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
第１のドーパント源及び第２のドーパント源を拡散させる工程が熱拡散を含む、請求項２２に記載の方法。
【請求項２５】
熱拡散が急速熱処理を含む、請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
パッシベーション層を配置する工程が、プラズマ援用化学蒸着、マグネトロンスパッタリング堆積、又は熱線化学蒸着を含む、請求項２２に記載の方法。
【請求項２７】
導体のネットワークを適用する工程が交差指状部を形成することを含む、請求項２２に記載の方法。
【請求項２８】
コンタクトを形成する工程がコンタクトをレーザー焼成することを含む、請求項２２に記載の方法。
【請求項２９】
コンタクトをレーザー焼成する工程が、
レーザービームを回折光学素子又はマイクロレンズアレイに通して多重ビームを形成し；そして
場合によっては多重ビームを描画システムに通す；
ことを含む、請求項２２に記載の方法。
【請求項３０】
多重ビームを、回折光学素子、マイクロレンズアレイ、又は描画システムによって再成形する、請求項２９に記載の方法。
【請求項３１】
ドープウエハと反対の導電型の希釈ドーパント源を、複数の第１の高ドープ領域と複数の第２の高ドープ領域の間の裏面上に適用し；そして
希釈ドーパント源をドープウエハ中に拡散させてシャローエミッタを形成する；
ことを更に含む、請求項２２に記載の方法。
【請求項３２】
シャローエミッタと、シャローエミッタと反対の導電型の高ドープ領域との間に絶縁層を適用するか又は絶縁ギャップを確保することを更に含む、請求項３１に記載の方法。
【請求項３３】
パッシベーション層を配置する工程が、アモルファスシリコンの層を形成し、窒化珪素の層を形成することを含む、請求項２２に記載の方法。
【請求項３４】
裏面及びパッシベーション層の直下に反転層を形成することを更に含む、請求項２２に記載の方法。
【請求項３５】
反転層を形成する工程が、
アモルファスシリコン合金の非ドープ層を裏面上に堆積させ；そして
ドープウエハと反対の導電型を有する高ドープ層を非ドープ層上に堆積させる；
ことを含む、請求項２２に記載の方法。
【請求項３６】
半導体材料のドープウエハの前面の一部にドープウエハと反対の導電型を有するドーパント源を適用し；
ドープウエハと反対の導電型を有する希釈ドーパント源をドープウエハの前面の残りの部分に適用し；
ドープウエハと同じ導電型を有するドーパント源をドープウエハの裏面の一部に適用し；
ドーパント源及び希釈ドーパント源をドープウエハ中に拡散させて、高ドープ領域、シャローエミッタ、及び裏面電界領域を形成し；
高ドープ領域、シャローエミッタ、裏面、及び裏面電界領域の上にパッシベーション層を配置して、前面パッシベーション層及び裏面パッシベーション層を形成し；
集電グリッドを前面パッシベーション層上に適用し；
導体を裏面パッシベーション層上に適用し；
高ドープ領域と集電グリッドとの間にフロントコンタクトを形成し；そして
裏面電界領域と導体との間にバックコンタクトを形成する；
ことを含む光電池セルの製造方法。
【請求項３７】
フロントコンタクトを形成する工程又はバックコンタクトを形成する工程がコンタクトをレーザー焼成することを含む、請求項３６に記載の方法。
【請求項３８】
フロントコンタクトを形成する工程又はバックコンタクトを形成する工程がコンタクトを平行レーザー焼成することを含む、請求項３７に記載の方法。
【請求項３９】
前面に対して配置されている選択エミッタ領域及び集電指状部のグリッドを形成する工程を更に含む、請求項３６に記載の方法。
【請求項４０】
ドーパント源をドープウエハの前面の一部に適用する工程が、前面パッシベーション層の上にドーピングインクを適用することを含み；
ドーパント源を拡散させる工程が、場合によっては高ドープ領域と集電グリッドとの間にフロントコンタクトを形成する工程を行いながら、前面パッシベーション層を通してドーピングインクをレーザー焼成することを含む；
請求項３６に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、２００９年３月２６日出願の米国仮特許出願６１／１６３，６８７（その全部を参照として本明細書中に包含する）の利益を主張する。
本発明は、熱拡散ドープ領域中にレーザー焼成コンタクトを有する太陽電池セルのための装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光電池セルは入射光を電気エネルギーに変換する。公知の光電池セルは、幾つかの高温プロセスを含む多くの高コストで時間のかかる製造工程を用いる。
Carlsonの米国特許出願公開２００６／０１３０８９１（Carlson’８９１）においてはバックコンタクト光電池セルが開示されている。Carlson’８９１においては、第１の導電型の半導体材料から製造されているウエハを含む光電池セルが開示されている。ウエハは、第１の受光面、ウエハの第１の表面の反対の第２の表面、及び拡散距離を含む。光電池セルは、ウエハの第１の表面上に配置されている第１のパッシベーション層、ウエハの第２の表面上に配置されている第１の電気コンタクト、及びウエハの第２の表面上に配置され、第１の電気コンタクトから電気的に分離されている第２の電気コンタクトを含む。光電池セルは、少なくとも第１の電気コンタクトとウエハの第２の表面との間の領域内のウエハの第２の表面上に配置されている第２のパッシベーション層を含む。光電池セルは、ウエハの導電型と反対の導電型の半導体材料から構成され、第２のパッシベーション層と第１の電気コンタクトとの間の領域内に配置されている層を含む。米国特許出願公開２００６／０１３０８９１の全ての教示事項は、その全部を参照として本明細書中に包含する。
【０００３】
Carlsonの米国特許出願公開２００７／０１３７６９２（Carlson’６９２）においてはバックコンタクト光電池が開示されている。Carlson’６９２においては、第１の導電型の半導体材料から構成されるウエハ、第１の受光面、及び第１の表面の反対側の第２の表面を含む光電池セルが開示されている。光電池セルは、ウエハの第１の表面の上に配置されている第１のパッシベーション層、及びウエハの第２の表面上に配置されており、ウエハのものと反対の導電型を有するポイントコンタクトを含む第１の電気コンタクトを含む。光電池セルは、ウエハの第２の表面の上に配置され、第１の電気コンタクトから電気的に分離され、ウエハのものと同じ導電型を有するポイントコンタクトを含む第２の電気コンタクトを含む。米国特許出願公開２００７／０１３７６９２の全ての教示事項は、その全部を参照として本明細書中に包含する。
【０００４】
Carlsonらの国際特許出願公開ＷＯ−２００８／１１５８１４においては太陽電池セルが開示されている。Carlsonらにおいては、前面の受光面及び反対側の裏面を有する半導体ウエハを含む光電池セルが開示されている。光電池セルは、少なくとも裏面上のパッシベーション層、パッシベーション層の上のウエハと反対の導電型のドープ層、誘起反転層、及びドープ層の上の誘電層を含む。光電池セルは、少なくとも誘電層を通して伸長している少なくとも裏面上の１以上の局在エミッタコンタクト及び１以上の局在ベースコンタクトを含む。好ましくは、１つ又は複数の局在エミッタコンタクト及び１つ又は複数の局在ベースコンタクトは、全て光電池セルの裏面上に存在する。局在エミッタコンタクト及び局在ベースコンタクトは、好適にはレーザー焼成コンタクトである。
【０００５】
Carlsonらにおいてはまた、前面の受光面及び反対側の裏面を有する半導体ウエハ、少なくとも裏面上の中性パッシベーション層、パッシベーション層の上の誘電層、及び少なくとも誘電層を通して伸長している少なくとも裏面上の１以上の局在エミッタコンタクト及び１以上の局在ベースコンタクトを含む中性表面光電池セルも開示されている。好ましくは、複数の局在エミッタコンタクト及び１つ又は複数の局在ベースコンタクトは、全て光電池セルの裏面上に存在する。局在エミッタコンタクト及び局在ベースコンタクトは、好適にはレーザー焼成コンタクトである。中性表面とは、セルが意図的に誘起した反転層又は蓄積層を有さず、好ましくは反転層又は蓄積層を有しない場合を指す。国際特許出願公開ＷＯ−２００８／１１５８１４の全ての教示事項は、その全部を参照として本明細書中に包含する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許出願公開２００６／０１３０８９１
【特許文献２】米国特許出願公開２００７／０１３７６９２
【特許文献３】国際特許出願公開ＷＯ−２００８／１１５８１４
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来の光電池セルよりも少ない製造工程を用いて製造される光電池セルに対する必要性及び要望が存在する。また、より少ない高温プロセスを用いて製造される光電池セルに対する必要性及び要望も存在する。また、高品質のレーザー焼成コンタクトを有する光電池セルに対する必要性及び要望も存在する。また、より迅速に且つコスト効率よく製造される光電池セルに対する必要性及び要望も存在する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、熱拡散ドープ領域中にレーザー焼成コンタクトを有する太陽電池セルのための装置及び／又は方法に関する。本発明は、従来の光電池セルよりも少ない製造工程を用いて製造される光電池セルを包含する。本発明はまた、より少ない高温プロセスを用いて製造される光電池セルも包含する。本発明はまた、高品質のレーザー焼成コンタクトを有する光電池セルも包含する。本発明はまた、より迅速に及び／又はコスト効率よく製造される光電池セルも包含する。
【０００９】
第１の態様によれば、本発明はバックコンタクト光電池セルを包含する。このセルは、前面及び裏面を有する半導体材料のドープウエハを含む。このセルはまた、裏面に対して配置されている、第１の導電型を有する複数の第１の高ドープ領域も含む。このセルはまた、裏面に対して配置されている、第１の導電型の反対の導電型を有する複数の第２の高ドープ領域も含む。このセルはまた、複数の第１の高ドープ領域、複数の第２の高ドープ領域、及び／又は残りの裏面のそれぞれの少なくとも一部の上に配置されているパッシベーション層も含む。このセルはまた、パッシベーション層に対して配置されている、第１の導体及び第２の導体を有する導体のネットワークも含む。このセルはまた、第１の高ドープ領域を第１の導体と電気的に接続し、第２の高ドープ領域を第２の導体と電気的に接続する複数のコンタクトも含む。
【００１０】
第２の態様によれば、本発明は光電池セルを包含する。このセルは、前面及び裏面を有する半導体材料のドープウエハを含む。このセルはまた、前面に対して配置されている、ドープウエハと反対の導電型を有する複数の高ドープ領域も含む。このセルはまた、複数の高ドープ領域の間に配置されている、高ドープ領域と同じ導電型を有するシャローエミッタも含む。このセルはまた、裏面の直下の裏面電界領域も含む。裏面電界領域は、ドープウエハと同じ導電型を有する高ドープ領域か、或いはアモルファスシリコン合金の非ドープ層及びドープウエハと同じ導電型の高ドープ層のいずれかによって形成される。このセルはまた、高ドープ領域及び／又はシャローエミッタに対して配置されている前面パッシベーション層も含む。このセルはまた、裏面電界領域に対して配置されている裏面パッシベーション層も含む。このセルはまた、前面パッシベーション層に対して配置され、高ドープ領域に電気的に接続されている集電グリッドも含む。このセルはまた、裏面パッシベーション層に対して配置されている導体も含む。このセルはまた、裏面電界領域を導体と電気的に接続する複数のコンタクトも含む。
【００１１】
第３の態様によれば、本発明はバックコンタクト光電池セルの製造方法を包含する。この方法は、第１のドーパント源を半導体材料のドープウエハの裏面の一部に適用する工程を含む。第１のドーパント源は第１の導電型を有する。この方法はまた、第２のドーパント源を半導体材料のドープウエハの裏面の異なる部分に適用する工程も含む。第２のドーパント源は、第１の導電型と反対の導電型を有する。この方法はまた、第１のドーパント源及び／又は第２のドーパント源をドープウエハ中に拡散させて、複数の第１の高ドープ領域及び／又は複数の第２の高ドープ領域を形成する工程も含む。この方法はまた、裏面を洗浄する工程も含む。この方法はまた、裏面、複数の第１の高ドープ領域、及び／又は複数の第２の高ドープ領域の上にパッシベーション層を配置する工程も含む。この方法はまた、導体のネットワークをパッシベーション層の一部に適用する工程も含む。この方法はまた、導体のネットワークと、第１の高ドープ領域及び第２の高ドープ領域の両方との間にコンタクトを形成する工程も含む。
【００１２】
第４の態様によれば、本発明は光電池セルの製造方法を包含する。この方法は、ドーパント源を半導体材料のドープウエハの前面の一部に適用する工程を含む。ドーパント源は、ドープウエハと反対の導電型を有する。この方法はまた、ドープウエハと反対の導電型を有する希釈ドーパント源をドープウエハの前面の残りの部分に適用する工程も含む。この方法はまた、ドープウエハと同じ導電型を有するドーパント源をドープウエハの裏面の一部に適用する工程も含む。この方法はまた、ドーパント源及び／又は希釈ドーパント源をドープウエハ中に拡散させて、高ドープ領域、シャローエミッタ、及び／又は裏面電界領域を形成する工程も含む。この方法はまた、パッシベーション層を、高ドープ領域、シャローエミッタ、裏面、及び／又は裏面電界領域の上に配置して、前面パッシベーション層及び／又は裏面パッシベーション層を形成する工程も含む。この方法はまた、集電グリッドを、前面パッシベーション層上、又はこれに対して適用する工程も含む。この方法はまた、導体を裏面パッシベーション層上に適用する工程も含む。この方法はまた、高ドープ領域と集電グリッドとの間にフロントコンタクトを形成する工程も含む。この方法はまた、裏面電界領域と導体との間にバックコンタクトを形成する工程も含む。
【００１３】
本明細書に包含され、本明細書の一部を構成する添付の図面は、本発明の幾つかの態様を示し、明細書と一緒に本発明の特徴、有利性、及び原理を説明するように働く。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１Ａは、一態様によるバックコンタクト光電池セルの部分側断面図を示す。図１Ｂは、一態様による図１Ａのバックコンタクト光電池セルの裏面の平面図を示す。
【図２】図２は、一態様によるシャローエミッタを有するバックコンタクト光電池セルの部分側断面図を示す。
【図３】図３は、一態様によるシャローエミッタを有するバックコンタクト光電池セルの部分側断面図を示す。
【図４】図４Ａは、一態様によるシャローエミッタを有するバックコンタクト光電池セルの部分側断面図を示す。図４Ｂは、一態様による図４Ａのシャローエミッタを有するバックコンタクト光電池セルの裏面の平面図を示す。
【図５】図５は、一態様による反転層を有するバックコンタクト光電池セルの部分側断面図を示す。
【図６】図６は、一態様による光電池セルの部分側断面図を示す。
【図７】図７は、一態様による光電池セルの部分側断面図を示す。
【図８】図８は、一態様による導体のネットワークの裏面の平面図を示す。
【図９】図９は、一態様による光電池セルの部分側断面図を示す。
【図１０】図１０は、一態様による選択エミッタ領域及び集電指状部を有するウエハの前面の平面図を示す。
【図１１】図１１は、一態様によるコンタクトを平行レーザー焼成するために用いる装置を図示する。
【図１２】図１２Ａは、一態様によるコンタクトを平行レーザー焼成するための一次元走査を図示する。図１２Ｂは、一態様によるコンタクトを平行レーザー焼成するための一次元ステージを図示する。
【図１３】図１３Ａは、一態様によるコンタクトを平行レーザー焼成するための二次元走査を図示する。図１３Ｂは、一態様によるコンタクトを平行レーザー焼成するための二次元走査を図示する。図１３Ｃは、一態様によるコンタクトを平行レーザー焼成するための二次元ステージを図示する。図１３Ｄは、一態様によるコンタクトを平行レーザー焼成するための二次元ステージを図示する。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明は、熱拡散ドープ領域中にレーザー焼成コンタクトを有する太陽電池セルのための装置及び方法に関する。本発明は、金属又は他の高導電性材料を結晶質シリコン又は他の好適な基板内の熱拡散ドープ領域内及び／又はその中にレーザー焼成することによる高品質コンタクトを包含する。本発明によって、例えば反対の導電型のドーパントを低ドープ基板中にレーザー焼成することによって形成される可能性があるレーザー誘起欠陥を有しないか及び／又はレーザー誘起欠陥を最小にして、レーザー焼成を用いて高品質のエミッタ又は局在エミッタを形成することができる。
【００１６】
アルミニウムをｎ−タイプシリコンウエハ中にレーザー焼成することによってエミッタコンタクトを形成することができるが、しばしばエミッタの近傍にレーザー誘起欠陥を引き起こす可能性がある。レーザー誘起欠陥は、特に約１Ω・ｃｍ〜約１０Ω・ｃｍの範囲の抵抗を有するウエハにおいて、太陽電池セルの性能（効率）を制限する可能性がある。しかしながら、まず熱拡散及び／又は他の好適なプロセスによってエミッタ領域を形成することができる場合には、その拡散エミッタ領域中にレーザー焼成することによってレーザー誘起欠陥の影響を最小にすることができる。これは、レーザー焼成コンタクトは、拡散エミッタ領域への及び／又はこれとのオーミックコンタクトを形成することしか必要でないからである。熱拡散エミッタによって小数キャリアが収集されると、小数キャリアはエミッタ領域内で多数キャリアになり、レーザー焼成コンタクトの近傍のレーザー誘起欠陥に強くは影響を受けない可能性がある。
【００１７】
一態様によれば、ｎ＋＋及びｐ＋＋材料のようなドーパントインクを、ウエハの裏面上の局在領域上に、インクジェット印刷、エアロゾルジェット印刷、ジェット分散（ミクロ分配）などすることができ、ドーパントをウエハ中に熱拡散させることができる。ｎ＋の表示のドーパントは負のタイプのドーパントを指し、ｐ＋の表示のドーパントは正のタイプのドーパントを指す。ｎ＋＋の表示のドーパントは高ドープされた負のタイプのドーパントを指し、ｐ＋＋の表示のドーパントは高ドープされた正のタイプのドーパントを指す。一般に、電子がｎ＋又はｎ＋＋ドーパントでドープされた領域における多数キャリアであり、正孔がｐ＋又はｐ＋＋ドーパントでドープされた領域における多数キャリアである。
【００１８】
不動態化誘電層を前面及び裏面の両方に適用することができる。金属交差指状部を、１つの指状パターンがｎ＋＋拡散領域の上に配置され、他の指状パターンがｐ＋＋拡散領域の上に配置されるようにインクジェット印刷することができる。レーザーを用いて、金属を局在熱拡散領域中にレーザー焼成することができる。種々のレーザー、例えば１０６４ｎｍ、５３２ｎｍ、３５５ｎｍ、２６６ｎｍのＮｄ：ＹＡＧレーザー；３５１ｎｍ、３０８ｎｍ、２４８ｎｍ、１９３ｎｍのエキシマーレーザーなど（しかしながらこれらに限定されない）をこの用途のために用いることができる。ｐ−タイプのウエハを用いるこの態様においては、裏面上のパッシベーション層にはｉ−ｎ＋ａ−Ｓｉ：Ｈ／ＳｉＯｙ（反転層を誘起するアモルファスシリコン及びシリカ）を含ませることができる。場合によっては、ｐ＋＋拡散領域の周りの領域に絶縁インクを印刷して、ｐ＋＋領域と反転層との間の分路又は漏れ電流の発生を抑止することができる。
【００１９】
一態様によれば、光電池セルにおいて誘起反転層の代わりにシャローな拡散ｎ＋エミッタ領域を用いて、ｉ−ｎ＋ａ−Ｓｉ：Ｈ層が含ませる必要がないようにすることができる。
【００２０】
ｎ−タイプのウエハを用いる態様においては、ｉ−ｐ＋ａ−Ｓｉ：Ｈ／ＳｉＯｙプラズマ援用化学蒸着層を、局在ベース（ｎ＋＋）コンタクトの周りで絶縁インクと共に用いることができる。別の態様においては、シャローな拡散ｐ＋エミッタ領域を局在ベースコンタクトの周りで絶縁インクと共に用いることができる。
【００２１】
一態様によれば、誘電体を通してアルミニウムをシャローな裏面電界領域中にレーザー焼成することによって、高品質の局在裏面コンタクトを形成することができる。ｐ−タイプのウエハに関しては、ホウ素、アルミニウム、インジウム、ガリウムなどを含むインクで裏面を被覆することによって裏面電界領域を形成することができる。製造プロセスには、頂面の銀集電グリッドを前面上の熱拡散ｎ＋＋指状部中にレーザー焼成することを含ませることができる。
【００２２】
本発明には、レーザーを用いて、不動態化誘電層を通して、熱拡散によって形成された局在及び／又は延長ドープ領域中に金属を焼成（溶融及び／又は拡散）することによって高品質局在コンタクトを形成することを含ませることができる。
【００２３】
光電池セルは、時には太陽電池セルと呼ぶことができ、太陽電池パネル及び／又は太陽電池モジュールなどにおいて電磁放射線を電気エネルギー又は電子の流れに変換又は変化させることができる。電磁放射線としては、広範には、例えば太陽からの赤外波長線、可視光波長線、紫外波長線などが挙げられる。
【００２４】
一態様によれば、本発明には、レーザー焼成選択エミッタの形態の前面太陽電池セルコンタクト、及びレーザー焼成局在裏面電界コンタクトの形態の裏面太陽電池セルコンタクトを含ませることができる。選択エミッタとしては、約１００Ω／ｓｑのシート抵抗を有する低ドープエミッタのようなシャローエミッタを挙げることができる。シャローエミッタは、例えば約８５０℃においてオキシ塩化リン（ＰＯＣｌ３）を用いることなどによって少量のリン又は他の好適なドーパントをウエハ中に拡散させることによって形成又は製造することができる。
【００２５】
ウエハの表面から残留リンケイ酸塩ガラス又は他の不純物を除去することができる。例えばプラズマ援用化学蒸着などを用いて窒化珪素被覆又は他の好適な反射防止被覆の堆積を行うことができる。望ましくは、インクジェットプリンター、エアロゾルジェットプリンターなどを用いて、反射防止被覆の頂面上にリンが高ドープされたシリコンインクのようなｎ＋ドーピングインクの局在領域を堆積させることができる。また、インクジェットプリンター、エアロゾルジェットプリンターなどによって、例えばいずれも銀又は他の好適な導電性材料で形成される導電性指状グリッド及び／又は集電グリッドを堆積させることもできる。レーザーを用いて、導電性材料（銀）を局在ｎ＋ドーピングインク中及びシリコンウエハ中にレーザー焼成することによって選択エミッタコンタクトを形成することができる。
【００２６】
一態様によれば、本発明には、ｐ−タイプウエハを用いる太陽電池セルの前面にエミッタ層を誘起するアモルファスシリコンヘテロ接合を含ませることができる。また、この態様には、ヘテロ接合に対するオーバーコートとして適用される誘電性反射防止被覆を更に含ませることもできる。また、太陽電池セルに、インクジェットプリンター、エアロゾルジェットプリンターなどを用いて堆積させた局在ドーピングインク及び導電性電極を含ませることもできる。また、太陽電池セルに、レーザー焼成選択エミッタコンタクトを含ませることもできる。誘起エミッタの構造には、厚さ約１０ｎｍのような薄い真性アモルファスシリコン層を含ませることができる。誘起エミッタの構造には、例えばリンドーパント及び約１５ｎｍの厚さを有する薄いドープアモルファスシリコン層を更に含ませることができる。また、太陽電池セルには、約８０ｎｍの厚さを有する窒化珪素のような誘電材料の層を含ませることもできる。
【００２７】
他の態様においては、ｎ−タイプのウエハに関して、同様の構造を用いることができるが、ドープアモルファスシリコン層にはホウ素のようなｐ−タイプのドーパントを含ませることができる。また、太陽電池セルには、ｐ＋ドーピングインクを通して導電性材料をレーザー焼成することによって形成される選択エミッタコンタクトを含ませることもできる。
【００２８】
一態様によれば、誘起エミッタは、固定電荷を有する誘電層を用いることによって形成することができる。例えば、ｐ−タイプウエハの場合においては、プラズマ援用化学蒸着窒化珪素は約１０１２／ｃｍ２の固定正電荷密度を有することができる。この電荷密度によって太陽電池セルの前面付近にエミッタを誘起することができる。また、例えばｎ−タイプウエハの場合においては、原子層堆積酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）は約１０１３／ｃｍ２の固定負電荷密度を有することができる。この電荷密度によって太陽電池セルの前面付近にエミッタを誘起することができる。任意の好適な電荷密度が本発明の範囲内である。
【００２９】
一態様によれば、本発明には、シリコンウエハの前面の大部分の上に形成されているシャローエミッタ又は誘起エミッタを含ませることができる。前面を誘電性パッシベーション層で被覆することができる。インクジェットプリンター又はエアロゾルジェットプリンターを用いて、誘電層の上にエミッタドーピングインクを堆積させることができる。グリッド又は指状パターンを誘電層及びドーピングインク領域の頂面上に形成することができる。レーザーを用いて、エミッタドーピングインクを含むこれらの領域内のシリコンウエハ中に金属をレーザー焼成することによって選択エミッタコンタクト及び／又は局在エミッタコンタクトを形成することができる。
【００３０】
例えばより良好な青色応答のために、シャローエミッタを用いることによって太陽電池セルを改良することができる。また、選択エミッタコンタクト（より低い直列抵抗）を用い、且つ例えばより少ない日陰損失によるより良好な短絡電流密度（Ｊｓｃ）を得るために、ドープシリコン指状部を用いて光生成キャリアの収集を補助することによって太陽電池セルを改良することもできる。
【００３１】
選択エミッタ太陽電池セルは、インクジェットプリンター、エアロゾルジェットプリンターなどを用いてドーピングインク線のパターンをシリコンウエハ上に堆積させることによって製造することができる。例えばリン酸蒸着又はオキシ塩化リンを用いてドーピングすることによって、シャローエミッタをウエハの前面の大部分の上に形成することができる。窒化珪素層又は他の好適な反射防止層を堆積させることができる。選択エミッタ領域の直上に集電指状部及びバスバーの両方を含む集電グリッドを太陽電池セルに含ませて、銀フリットペースト又は銀インクのような導電性材料をシリコンウエハ中に焼成することができる。他の態様においては、シャローエミッタを形成した後で窒化珪素を堆積させる前にドーピングインク線を堆積させることもできる。ドーピングインク線は、互いに対して概して直角（ほぼ垂直）のような２組の線を形成するパターンで堆積させることができる。第１の組の線によって、導電性（銀）指状部及び／又はバスバーの直下に配置されるｐ−タイプエミッタのためのｎ＋選択エミッタコンタクトを形成することができる。第２の組の線によって、光電流の収集を助ける薄い高ドープｎ＋シリコン線を形成することができる。ドーピングインク線によって、ネットワーク、グリッド、マトリクス、ウエブなどを形成することができる。
【００３２】
ドーピングインク線は、非接触印刷、インクジェット印刷、エアロゾルジェット印刷などを用いて堆積させることができる。熱処理、迅速熱処理（ＲＴＰ）などを用いて、ドーパントをシリコンウエハ中に拡散させることができる。シャローエミッタを形成する前に迅速熱処理を用いて、高ドープ選択エミッタ領域及び高ドープ集電指状部を確保するようにすることができる。
【００３３】
一態様によれば、本発明には、集電指状部のためのドーピングインクを連続線で堆積させることを可能にしながら局在領域中に選択エミッタのためのドーピングインクを堆積させることを含ませることができる。反射防止被覆を堆積させた後、導電性フリットを堆積又は適用し、これを、局在選択エミッタ領域の上に重なる領域中の反射防止被覆を通して焼成することができる。ファイアスルーインクを含む領域及び選択エミッタ領域の上に重なる集電グリッド及び連続金属指状部のために更なる導電性インクを適用することができ、これは反射防止被覆を通して焼成しない。
【００３４】
一態様によれば、本発明には、太陽電池セルの前面の大部分の上にシャローエミッタを形成する前又は形成した後のいずれかにおいて、インクジェット印刷及び／又はエアロゾルジェット印刷を用いて選択エミッタ領域及び／又はドープ集電指状部を堆積させることを含ませることができる。窒化珪素又は他の好適な反射防止層を堆積させた後、集電指状部及び／又はバスバーを選択エミッタ領域の直上に堆積させることができる。
【００３５】
良好又は高品質のレーザー焼成コンタクトのための１つのファクター又はパラメーターは、ウエハ上のレーザー強度である可能性がある。この強度は、レーザー出力、パルス繰返し周波数（ＰＲＦ）、ウエハ上のビームの寸法などによって決定する。本発明者らは、１０６４ｎｍのＮｄ：ＹＡＧレーザーを用いて１９×１９のレーザー焼成スポットアレイ上の２０ｍｍ×２０ｍｍの領域内に低接触抵抗のコンタクト（＜０．５Ω）を得た。例えば、この用途のために本発明者らが用いた１つのレーザーは５００Ｈｚにおいて０．５１Ｗであり、他の１つのレーザーは１０ｋＨｚにおいて１．５Ｗであった。パルスエネルギーは、それぞれ１．０２ｍＪ及び０．１５ｍＪであった。コンタクトスポットサイズは、例えば約４０〜約１５０μｍの範囲であってよい。
【００３６】
１００Ｈｚにおいて２５０Ｗ〜１６００Ｗの１０６４ｎｍのＮｄ：ＹＡＧレーザーを用いて、１２５ｍｍ×１２５ｍｍのウエハ上に１２４×１２４のスポットアレイを同時か又は並行してレーザー焼成することができる。より高い接触密度は更なる数のスプリットレーザービーム及び／又は更なる出力を用いることができる。平行レーザー焼成コンタクトは、任意の好適な波長、出力、パルス繰返し周波数、照射時間、及び／又は異なるレーザー、光学システム、コンタクトデザインなどに対応する任意の他のパラメーターを有することができる。
【００３７】
一態様によれば、検流計及び／又は移動ステージを用いてフライングモードで１２５ｍｍ×１２５ｍｍのウエハ上にレーザー焼成コンタクトを形成するのには、約１０秒以上かかる可能性がある。レーザー処理を連続して行うと、例えばそれぞれの線及び／又は点における加速及び／又は減速のために速度及び／又は精密度が制限される可能性がある。フライングモードの精密度は望ましくないものである可能性がある。平行レーザー焼成コンタクトによって、プロセス時間を約１秒未満（１０倍以上の増加）に減少させることができる。また、ビーム及び／又はウエハを動かす必要がないので精密度を向上させることもできる。望ましくは、レーザービームの形状は、トップハットなどのような好適なパターン及び／又は出力で制御することができる。望ましくは、しかしながら必須ではないが、ビームの整形は更なるビーム整形器部品及び／又はアセンブリを用いずに行うことができる。
【００３８】
レーザー平行処理法には、ウエハ上の比較的大きな面積の上のレーザービームの分布を調節する任意の好適な動作又は工程を含ませることができる。レーザービームの分布は、二次元パターン（アレイ）、一次元パターン（線）などに調節することができる。
【００３９】
一態様によれば、調節には、ウエハ上に複数の小さい離散したスポットを形成することを含ませることができる。ビームの調節は、回折光学素子及び／又はマイクロレンズアレイによる描画システムによって行うことができる。
【００４０】
一態様によれば、調節には、例えば単一の太陽電池セル及び／又は複数の太陽電池セルの幅又は部分的な幅をまたぐか又は横切る一次元プロセスを含ませることができる。比較的低い出力のレーザーを、一次元スポットアレイで、且つ一次元スキャナー及び／又は一次元ステージと組み合わせて用いることができる。例えば、１３Ｗ、１００Ｈｚのレーザー出力を１２５ｍｍのウエハと共に用いることができる。複数レーザー構成は本発明の範囲内である。
【００４１】
部分領域処理のような他の好適な調節も本発明の範囲内である。低出力レーザープロセスには、二次元スキャナー及び／又は二次元ステージによる部分領域又は部分線を含ませることができる。他の態様においては、高出力のレーザーによって、１以上の太陽電池セルのためのコンタクトの全てを同時に焼成する。
【００４２】
一態様によれば、本発明には、回折格子及び／又はマイクロレンズアレイによる描画システムを用いてコンタクトを平行レーザー焼成することを含ませることができる。本発明には、シリコンウエハの全面積上のコンタクトを平行レーザー焼成すること、一次元の動きと組み合わせて線上のコンタクトを平行レーザー焼成すること、二次元の動きと組み合わせて部分的な領域又は部分的な線上のコンタクトをレーザー焼成することなどを含ませることができる。コンタクトの平行レーザー焼成には、十分な出力及び十分な波長を有する任意の好適なレーザーを用いることができる。好適なレーザーとしては、固体状態レーザー、繊維レーザー、エキシマーレーザー、二酸化炭素（ＣＯ２）レーザーなどを挙げることができる。
【００４３】
図１Ａは、一態様によるバックコンタクト光電池セルの部分側断面図を示す。光電池セル１０は、例えば正面又は入射側上にコンタクトを有しないバックコンタクト光電池セル１２であってよい。バックコンタクト光電池セル１２はドープウエハ１４を含む。ドープウエハ１４は、裏面１８の反対側の前面１６を有する。１つの好適なドープウエハ１４は、約１００μｍの厚さ及び０．１〜２０Ω・ｃｍの範囲の抵抗を有するｐ−タイプの浮遊帯域シリコンウエハである。
【００４４】
例えばインクジェットプリンターによって適用されたｎ＋＋ドーピングインク及びｐ＋＋ドーピングインクを用い、次にドープウエハ１４中に熱拡散させてドープウエハ１４を処理して熱拡散領域２０を形成することができる。ドーピングインク及び拡散プロセスによって、第１の高ドープ領域２４（ｎ＋ドーパントから）及び第２の高ドープ領域２６（ｐ＋ドーパントから）のような高ドープ領域２２が形成される。高ドープ領域２２は約０．１〜約１０μｍの厚さであってよい。
【００４５】
パッシベーション層２８が光電池セル１０の一部を覆っている。パッシベーション層２８は、前面パッシベーション層３０及び／又は裏面パッシベーション層３２を形成することができる。パッシベーション層は窒化珪素であってよく、例えば約０．１μｍの厚さを有していてよい。
【００４６】
裏面１８にはまた、第１の導体３６及び第２の導体３８のような導体のネットワーク３４を含ませることができる。第１の導体３６は第１の高ドープ領域２４に対応し、コンタクト４０によって第１の高ドープ領域２４に電気的に接合させることができる。第２の導体３８は第２の高ドープ領域２６に対応し、コンタクト４０によって第２の高ドープ領域２６に電気的に接合させることができる。導体のネットワーク３４には、例えば厚さ約２μｍの厚さを有する銀金属の層を含ませることができる。導体のネットワーク３４によって、交差指状部４２を、交差指状部４２の間にギャップ４４を有して形成することができる。コンタクト４０をレーザー焼成して、裏面１８内に約２μｍ以下の深さの凹み又は窪みを形成することができる。
【００４７】
図１の光電池セル１０を製造するために用いる主要な処理工程には、ドーピングインクをインクジェット印刷し、ドーパントを熱拡散させて高ドープ領域２２を形成することを含ませることができる。例えばマルチチャンバーシステムのプラズマ援用化学蒸着によって、パッシベーション層２８を両方の側に適用することができる。導体のネットワーク３４をパッシベーション層２８上にインクジェット印刷し、次にレーザー焼成してコンタクト４０を形成することができる。他の好適な処理工程には、テクスチャリング、アニーリング、レーザーアブレーション、洗浄、試験などを含ませることができる。
【００４８】
図１Ｂは、一態様による図１Ａのバックコンタクト光電池セル１２の裏面の平面図を示す。光電池セル１０は、上記に記載のような裏面１８を有するドープウエハ１４を含む。図１Ｂは、パッシベーション層２８（図示せず）及び導体のネットワーク３４（図示せず）を除去したか又は形成する前の図１Ａの光電池セルを示す。熱拡散領域２０及び高ドープ領域２２は、第１の高ドープ領域２４及び第２の高ドープ領域２６のマトリクス、グリッド、アレイなどを形成するように見えている。ｎ＋＋ドーパントインクによって第１の高ドープ領域２４が形成され、ｐ＋＋ドーパントインクによって第２の高ドープ領域２６が形成されている。高ドープ領域２２は、概して長方形の形状、概して正方形の形状で約２００μｍ×約２００μｍの表面積、約２００μｍの直径を有する概して円形の形状などを有していてよい。例えば、同じ種類及び／又はタイプの領域の間の距離は約２ｍｍであってよく、異なる種類及び／又はタイプの領域の間の距離は約１．４ｍｍであってよい。
【００４９】
図２は、一態様によるシャローエミッタ４６を有するバックコンタクト光電池セル１２の部分側断面図を示す。光電池セル１０は、前面１６及び裏面１８を有するドープウエハ１４を含む。例えば第１の高ドープ領域２４及び第２の高ドープ領域２６が形成されるように熱拡散領域２０及び高ドープ領域２２を裏面上に堆積させることができる。第１の高ドープ領域２４を形成するのと同時に、例えば裏面１８の残りの部分の上にシャローエミッタ４６を形成することができる。シャローエミッタ４６は、例えば絶縁ギャップ４８を形成又は製造するために、第２の高ドープ領域２６に完全に伸長させることはできない。他の態様においては、絶縁ギャップ４８を除外することができる。
【００５０】
例えば前面パッシベーション層３０及び裏面パッシベーション層３２を形成するために、パッシベーション層２８をドープウエハ１４に適用することができる。前面パッシベーション層３０は約０．０８μｍの厚さを有する窒化珪素であってよい。裏面パッシベーション層３２は約０．１μｍの厚さを有する酸化珪素であってよい。他の態様においては、裏面パッシベーション層は、第２の高ドープ領域２６と接触する第２の導体３８と、裏面の大部分を被覆するシャローエミッタ４６との間の電気的絶縁を確保するために約０．１μｍより厚くすることができる。導体のネットワーク３４を裏面パッシベーション層３２上に堆積させることができ、これは第１の導体３６及び第２の導体３８を含む。
【００５１】
コンタクト４０は第１の高ドープ領域２４を第１の導体３６と電気的に接続し、このコンタクトはまた第２の高ドープ領域２６を第２の導体３８と電気的に接続する。導体のネットワーク３４には、交差指状部４２を、交差指状部４２の間にギャップ４４を有して含ませることができる。
【００５２】
図２の光電池セル１０を製造するために用いる主要な処理工程には、ｐ＋＋ドーピングインクをインクジェット印刷し、迅速熱処理を用いて第２の高ドープ領域２６を形成することを含ませることができる。この方法には、ｎ＋＋ドーピングインク及びシャローエミッタインクをインクジェット印刷し、次に迅速熱処理を行って第１の高ドープ領域２４及び／又はシャローエミッタ４６を形成することを含ませることができる。この方法にはまた、パッシベーション層２８をそれらのそれぞれの前駆体化合物によって配置することを含ませることもできる。この方法にはまた、導体のネットワーク３４をエアロゾルジェット印刷し、コンタクト４０をレーザー焼成することを含ませることもできる。
【００５３】
図３は、一態様によるシャローエミッタ４６を有するバックコンタクト光電池セル１２の部分側断面図を示す。図３の光電池セル１０は、例えばシャローエミッタが反対の導電型のドーパントと接触するのをマスク又はブロックするために絶縁インクを用いて印刷されている絶縁層５０を加えることによって、図２のセルと構造的に異なっている。
【００５４】
図３の光電池セル１０を製造するために用いる主要な処理工程には、ｎ＋＋ドーピングインク、ｐ＋＋ドーピングインク、及び／又は絶縁インクをインクジェット印刷することを含ませることができる。拡散処理によって高ドープ領域２２及びシャローエミッタ４６を形成することができる。この方法にはまた、パッシベーション層２８をそれらのそれぞれの前駆体化合物によって配置することを含ませることもできる。この方法にはまた、導体のネットワーク３４をインクジェット印刷し、コンタクト４０をレーザー焼成することを含ませることもできる。
【００５５】
図４Ａは、一態様によるシャローエミッタ４６を有する他のバックコンタクト光電池セル１２の部分側断面図を示す。光電池セル１０は、前面１６及び裏面１８を有するドープウエハ１４を有する。ドープウエハ１４は、熱拡散領域２０、並びに複数の第１の高ドープ領域２４及び複数の第２の高ドープ領域２６のような高ドープ領域２２を有する。光電池セル１０はまたシャローエミッタ４６も含む。
【００５６】
図４Ａの光電池セル１０は、前面パッシベーション層３０及び裏面パッシベーション層３２を有するパッシベーション層２８がそれぞれ１より多い層又は薄層を含む点で、上記に記載のセルと異なる。パッシベーション層２８は第１のパッシベーション層５２及び第２のパッシベーション層５４を含む。第１のパッシベーション層５２は、例えば非ドープアモルファスシリコンであってよい。第２のパッシベーション層５４は、例えば約８０μｍの厚さを有する窒化珪素であってよい。光電池セル１０は、第１の導体３６及び第２の導体３８を有する導体のネットワーク３４を含む。コンタクト４０は、高ドープ領域２２と導体のネットワーク３４を電気的に接続する。導体のネットワーク３４には、交差指状部４２を、交差指状部４２の間にギャップ４４を有して含ませることができる。
【００５７】
図４Ａの光電池セル１０を製造するために用いる主要な処理工程には、ｎ＋＋ドーピングインク及びｐ＋＋ドーピングインクをインクジェット印刷し、次にドーピングインクを熱拡散させて高ドープ領域及び／又はシャローエミッタを形成することを含ませることができる。この方法にはまた、導体のネットワーク３４をインクジェット印刷する前にパッシベーション層５２及び５４を加えることを含ませることもできる。コンタクト４０はレーザー焼成することができる。
【００５８】
図４Ｂは、一態様による図４Ａのシャローエミッタ４６を有するバックコンタクト光電池セル１２の裏面の平面図を示す。例えば、同じタイプの高ドープ領域２２の間の空隙は約１ｍｍであってよく、異なるタイプの領域の高ドープ領域の間の距離は約０．７ｍｍであってよい。
【００５９】
図５は、一態様による反転層５６を有するバックコンタクト光電池セル１２の部分側断面図を示す。光電池セル１０は、前面１６及び裏面１８を有するドープウエハ１４を含む。ドープウエハ１４は、熱拡散領域２０、並びに第１の高ドープ領域２４及び第２の高ドープ領域２６のような高ドープ領域２２を有する。この態様においては、反転層５６をドープウエハ１４中に形成又は誘起することができる。
【００６０】
反転層５６は、反転層構造の第１の層５８及び反転層構造の第２の層６０を含む。反転層構造の第１の層５８は、裏面１８に適用することができ、約１０ｎｍの厚さを有する非ドープアモルファスシリコンを含ませることができる。また、例えばドープウエハ１４と同じ導電型の高ドープ領域２２を電気的に遮蔽及び／又は絶縁する絶縁層５０が形成されるように絶縁インクを適用することもできる。反転層構造の第２の層６０は、反転層構造の第１の層５８の上に適用することができ、約２０ｎｍの厚さを有する高ドープアモルファスシリコン材料を含ませることができる。反転層構造の第２の層６０はドープウエハ１４と反対の導電型を有していてよい。
【００６１】
光電池セル１０にはまた、前面パッシベーション層３０及び裏面誘電層３２のようなパッシベーション層２８を含ませることもできる。裏面誘電層３２には、約１００ｎｍの厚さを有する酸化珪素を含ませることができる。導体のネットワーク３４を裏面誘電層３２の上に適用することができる。導体のネットワーク３４には、約１μｍの厚さを有する銀のような第１の導体３６を含ませることができる。導体のネットワーク３４には、約１μｍの厚さを有するアルミニウムのような第２の導体３８を含ませることができる。導体のネットワーク３４には、第１の導体３６及び第２の導体３８によって、交差指状部４２を交差指状部４２の間にギャップ４４を有して含ませることができる。
【００６２】
図５の光電池セル１０を製造するために用いる主要な処理工程には、ｎ＋＋ドーピングインク、ｐ＋＋ドーピングインク、及び／又は絶縁インクをインクジェット印刷し、次にドーピングインクを熱拡散させて高ドープ領域２２を形成することを含ませることができる。この方法にはまた、前面１６及び裏面１８を洗浄し、パッシベーション層２８を堆積させることを含ませることもできる。この方法にはまた、導体のネットワーク３４をインクジェット印刷し、コンタクト４０をレーザー焼成することを含ませることもできる。
【００６３】
図６は、一態様による光電池セル１０の部分側断面図を示す。図６の光電池セル１０は、フロントコンタクト及びバックコンタクトを含んでいるので、上記で議論したセルと異なる。光電池セル１０は、前面１６及び裏面１８を有するドープウエハ１４を含む。ドープウエハ１４は、熱拡散領域２０及び高ドープ領域２２を含む。高ドープ領域２２は、例えば前面１６上に指状部６４を含む。光電池セル１０にはまた、指状部６４の間に例えばリンを含むシャローエミッタ４６を含ませることができる。例えばホウ素を含む裏面電界領域６２を裏面１８上に適用することができる。
【００６４】
光電池セル１０は、例えば窒化珪素で構成され、前面パッシベーション層３０及び裏面パッシベーション層３２を有するパッシベーション層２８を含む。例えばパッシベーション層３０を通して熱焼成することができる銀フリット又はペーストを含む集電グリッド６６を、前面パッシベーション層３０の上に適用することができる。集電グリッド６６は、一般に前面１６の上に適用されている導電性材料のアレイ又はスクリーンを含む。集電グリッド６６は図６においては断面で示しており、前面１６上の連続的でない不連続の層ではない。例えばアルミニウムを含むシート導体６８を、裏面パッシベーション層３２の上に適用することができる。コンタクト４０は、熱拡散領域２０をシート導体６８と電気的に接続することができる。コンタクト４０は、窪み又は凹み７０を形成していてもよい。
【００６５】
図６の光電池セル１０を製造するために用いる主要な処理工程には、インク及び／又は希釈インクを用いて、指状部６４、シャローエミッタ４６、及び／又は裏面電界領域６２をエアロゾルジェット印刷することを含ませることができる。この方法にはまた、指状部６４、シャローエミッタ４６、及び／又は裏面電界領域６２を拡散させることを含ませることもできる。塩酸及び／又はフッ化水素酸を用いる洗浄工程によって、不要か又は望ましくない部分又は粒子を除去する。パッシベーション層２８は両側に適用することができる。エアロゾルジェット印刷によって、ファイアスルー集電グリッド６６及びシート導体６８を堆積又は形成することができる。この方法には、例えば指状部６４を集電グリッド６６と電気的に接続するための迅速熱処理工程を含ませることができる。この方法にはコンタクト４０をレーザー焼成することを含ませることができる。
【００６６】
図７は、一態様による光電池セル１０の部分側断面図を示す。光電池セル１０は、前面１６及び裏面１８を有するドープウエハ１４を含む。ドープウエハ１４は、熱拡散領域２０及び高ドープ領域２２を含む。シャローエミッタ４６は、例えばリンドーパントを用いることによって前面１６上の指状部６４及び／又は高ドープ領域２２に接続することができる。例えばホウ素を用いることによって、裏面電界領域６２を裏面１８に適用することができる。例えば窒化珪素を用いることにより、パッシベーション層２８によって前面パッシベーション層３０及び裏面パッシベーション層３２を形成することができる。集電グリッド６６を前面パッシベーション層３０の上に適用して、凹み７０を形成するレーザー焼成銀コンタクトのようなコンタクト４０によって指状部６４に電気的に接続することができる。シート導体６８を裏面パッシベーション層３２の上に適用して、レーザー焼成銀及び／又はアルミニウムコンタクトのようなコンタクトによって裏面電界領域６２に電気的に接続することができる。
【００６７】
図７の光電池セル１０を製造するために用いる主要な処理工程には、指状部６２及びシャローエミッタ４６のためのｎ＋＋インクを前面１６上に非接触印刷することを含ませることができる。この方法にはまた、裏面電界領域６２のためのｐ＋インクを非接触印刷することを含ませることができる。拡散工程によって、高ドープ領域２２、シャローエミッタ４６、及び／又は裏面電界領域６２が形成される。フッ化水素酸を用いる洗浄工程によってガラス質を除去する。パッシベーション層２８は両方の側に適用することができる。非接触印刷によって、集電グリッド６６及びシート導体６８を堆積又は形成することができる。この方法には、パッシベーション層２８を通してコンタクト４０をレーザー焼成することを含ませることができる。
【００６８】
図８は、一態様による導体のネットワーク３４の裏面の平面図を示す。光電池セル１０はバックコンタクト光電池セル１２であってよい。導体のネットワーク３４を裏面上に堆積させることができ、これには第１の導体３６及び第２の導体３８を含ませることができる。導体のネットワーク３４によって、交差指状部４２が交差指状部４２の間にギャップ４４を有して形成される。
【００６９】
図９は、一態様による光電池セル１０の部分側断面図を示す。光電池セル１０は、前面１６及び裏面１８を有するドープウエハ１４を含む。ウエハ１４は、レーザー拡散領域２０及び高ドープ領域２２を含む。ウエハはまた、前面パッシベーション層３０及び裏面誘電層又はパッシベーション層３２のようなパッシベーション層２８も含む。光電池セル１０はまた、前面１６及び裏面１８上のレーザー焼成コンタクトのようなコンタクト４０も含む。光電池セルはまた、シャローエミッタ４６及び裏面電界領域６２も含む。指状部６４は前面１６上で電流を収集することができ、シート導体６８は裏面１８上で電流を収集することができる。光電池セルはまた、例えばコンタクトを形成するための凹部７０及びドーピングインク７２を含む。
【００７０】
図１０は、一態様による選択エミッタ領域７４及び集電指状部７６を有するウエハ１４を図示する。選択エミッタ領域７４は、幹線又は主線（バスバー）から導かれる概して平行の線の組を形成する。集電指状部７６は、選択エミッタ領域７４に対して概して垂直に配列されている他の概して平行の線の組で配置されている。
【００７１】
図１１は、一態様によるウエハ１４上にコンタクト４０（図示せず）を平行レーザー焼成するのに用いる装置を図示する。この装置は、例えば多重レーザービーム８０を生成させるための、回折格子８２又はマイクロレンズアレイ８４中か又はこれを通して１以上のビームを生成させるレーザー７８を含む。多重レーザービーム８０は、ウエハ１４に衝突させる前に描画システム８６に通すことができる。
【００７２】
図１２Ａは、一態様による、多重ビーム８０を用いてウエハ１４上にコンタクト４０（図示せず）を平行レーザー焼成するための一次元走査を図示する。多重ビーム８０はウエハ１４を横切る線又は線分を形成し、ウエハ１４に対して走査方向の矢印８８によって示される方向に移動させる。
【００７３】
図１２Ｂは、一態様による、多重ビーム８０を用いてウエハ１４上にコンタクト４０（図示せず）を平行レーザー焼成するための一次元ステージを図示する。多重ビーム８０はウエハ１４を横切る線又は線分を形成し、ウエハ１４を多重ビーム８０に対してステージ方向の矢印９０によって示される方向に移動させ。
【００７４】
図１３Ａは、一態様による、多重ビーム８０を用いてウエハ１４上にコンタクト４０（図示せず）を平行レーザー焼成するための二次元走査を図示する。多重ビーム８０はウエハ１４の一部を横切るアレイ又はグリッドを形成し、ウエハ１４に対して走査方向の矢印８８によって示される方向、例えば互いに対して概して直角に移動させる。
【００７５】
図１３Ｂは、一態様による、多重ビーム８０を用いてウエハ１４上にコンタクト４０（図示せず）を平行レーザー焼成するための二次元走査を図示する。多重ビーム８０はウエハ１４の一部を横切る線又は線分を形成し、ウエハ１４上に対して走査方向の矢印８８によって示される方向、例えば互いに対して概して直角に移動させる。
【００７６】
図１３Ｃは、一態様による、多重ビーム８０を用いてウエハ１４上にコンタクト４０（図示せず）を平行レーザー焼成するための二次元ステージを図示する。多重ビーム８０はウエハ１４の一部を横切るアレイ又はグリッドを形成し、多重ビーム８０に対してステージ方向の矢印９０によって示される方向、例えば互いに対して概して直角に移動させる。
【００７７】
図１３Ｄは、一態様による、多重ビーム８０を用いてウエハ１４上にコンタクト４０（図示せず）を平行レーザー焼成するための二次元ステージを図示する。多重ビーム８０はウエハ１４の一部を横切るアレイ又はグリッドを形成し、ウエハ１４を多重ビーム８０に対してステージ方向の矢印９０によって示される方向、例えば互いに対して概して直角に移動させる。走査とステージの移動を組み合わせることは本発明の範囲内である。
【００７８】
一態様によれば、本発明はバックコンタクト光電池セルを包含する。セルには、前面及び裏面を有する半導体材料のドープウエハを含ませることができる。ドープウエハには、シリコン、ゲルマニウム、ヒ化ガリウム、シリコンゲルマニウム、ヒ化ガリウムインジウム、アンチモン化インジウム、他の半導体などのような任意の好適な半導体材料を含ませることができる。半導体材料の製造には、方向性凝固、方向性結晶化、浮遊帯域プロセス、チョクラルスキープロセスなどのような任意の好適なプロセス又は製造工程を含ませることができる。シリコンに関し、シリコンの好適な形態としては、単結晶質シリコン、ほぼ単結晶質のシリコン、多結晶質シリコン、幾何的多結晶質シリコンなどを挙げることができる。
【００７９】
ドープウエハは任意の好適な寸法及び／又は形状を有していてよい。ドープウエハは、少なくともそれぞれ概して反対に配置されている前面及び裏面を有していてよい。ドープウエハは、望ましくは概して平面状の形状、又は長さ及び／又は幅よりも遙かに小さい厚さを有する形状を有する。ウエハの形状としては、概して正方形の形状、概して長方形の形状、概して円形の形状などのような直線状の部分及び／又は弓形の部分の任意の好適な組合せを挙げることができる。
【００８０】
ドープウエハには、ドーパントの任意の好適なタイプ及び／又はドーパントの好適な濃度を含ませることができる。ドーパント又はドーピング剤とは、広範には例えば半導体の電気特性を変更又は変化させるために結晶格子及び／又は半導体格子に比較的低い濃度で加える不純物元素又は化合物を指す。理論には縛られないが、ドーパントを半導体材料に加えることによって、例えばドーパント種によって主として負（ｎ−タイプ）の電荷キャリア又は主として正（ｐ−タイプ）の電荷キャリアを有する材料が得られるように材料内のフェルミ準位をシフトさせることができる。ドープウエハは、ｎ−タイプ及び／又はｐ−タイプのような任意の好適な導電型を有していてよい。
【００８１】
シリコンの場合にドープウエハのために好適なドーパントとしては、ホウ素、アルミニウム、ガリウム、インジウム、リン、ヒ素、アンチモンなどを挙げることができる。ウエハ内でのドーパントの好適な濃度としては、シリコン中のｎ−タイプドーパント（例えばリン）に関しては約７×１０１４原子／ｃｍ３〜約８×１０１６原子／ｃｍ３の間、シリコン中のｐ−タイプドーパント（例えばホウ素）に関しては約２×１０１５原子／ｃｍ３〜約３×１０１７原子／ｃｍ３の間などを挙げることができる。
【００８２】
ドープウエハは、約０．１オーム・ｃｍ〜約２０オーム・ｃｍの間、約０．５オーム・ｃｍ〜約５オーム・ｃｍの間などのような任意の好適な抵抗を有していてよい。１つの好適なドープウエハとしては、約１００μｍの厚さを有するｐ−タイプドープウエハを挙げることができる。
【００８３】
前面は、一般に太陽電池パネル又は太陽電池モジュールにおいて使用する際に入射光を受光するための表面又は方向に対応する。裏面は、一般に前面と反対の表面に対応する。
同じ態様によれば、セルには、裏面上か又はこれに対して配置されている、第１の導電型を有する複数の第１の高ドープ領域を含ませることもできる。複数とは、広範には複数か又は１つより多い項目又は単位を指す。第１の高ドープ領域は、任意の好適な材料、寸法、形状、導電型、及び／又は濃度を有していてよい。第１の高ドープ領域のドーパントとしては、ドープウエハのためのドーパントに関して上記で議論した任意の材料を挙げることができる。高ドープ領域は、約１０μｍ〜約１，０００μｍの間、約５０μｍ〜約４００μｍの間、約２００μｍなどの寸法を有していてよい。
【００８４】
高ドープ領域は、概して正方形、概して長方形、概して三角形、概して円形などであってよい。高ドープ領域にはｎ−タイプ及び／又はｐ−タイプのドーパントを含ませることができる。高ドープ領域によって、約０．５％〜約５０％の間、約２％〜約１０％の間などのような裏面の任意の好適な割合を被覆することができる。高ドープ領域は、約０．１ｍｍ〜約１０ｍｍの間、約０．３ｍｍ〜約２ｍｍの間などのような任意の好適な距離で互いに離隔させることができる。
【００８５】
高ドープ領域は、グリッド、マトリクス、アレイなどのような任意の好適なパターンで配置することができる。高ドープ領域は、例えばドープウエハ中に拡散させた後に約０．０１μｍ〜約１０μｍの間、約０．１μｍ〜約１μｍの間、約０．５μｍなどの任意の好適な深さを有していてよい。高ドープ領域は、熱拡散、迅速熱処理などのような任意の好適なプロセスによって形成することができる。高ドープ領域には熱拡散領域を含ませることができる。
【００８６】
高ドープ領域の表面付近のドーパントの好適な濃度としては、シリコン中に約５×１０１８原子／ｃｍ３〜約２〜１０２１原子／ｃｍ３の間のｎ−タイプドーパント（例えばリン）、シリコン中に約８×１０１８原子／ｃｍ３〜〜約１．６×１０２１原子／ｃｍ３の間のｐ−タイプドーパント（例えばホウ素）などを挙げることができる。高ドープ領域のためのドーパント源は、接触印刷、スクリーン印刷、非接触印刷、インクジェット印刷、エアロゾルジェット印刷などのような任意の好適なプロセス又は装置によって適用又は形成することができる。高ドープ領域のシート抵抗は、約５Ω／ｓｑ〜約５０Ω／ｓｑの間、約２０Ω／ｓｑなどであってよい。高ドープ領域の深さ、ドーパント濃度、及びドーピングプロファイルを調節して所望のシート抵抗を得ることができる。
【００８７】
同じ態様によれば、セルにはまた、裏面に対して配置されている、第１の導電型と反対の導電型を有する複数の第２の高ドープ領域を含ませることもできる。第２の高ドープ領域は、異なるか又は反対の導電型を有する以外は上記で議論したような第１の高ドープ領域の全ての特性及び／又は特徴を有していてよい。望ましくは、第２の高ドープ領域は、例えば交互の行及び／又は列を形成するように第１の高ドープ領域の間に散在させるか又はその中に分散させる。第１の高ドープ領域及び第２の高ドープ領域の配列は、チェッカー盤のパターンのように示すことができる。
【００８８】
１つのタイプの第１の高ドープ領域と同じタイプの第２の高ドープ領域との間の距離に対する１つのタイプの第１の高ドープ領域と他のタイプの第２の高ドープ領域との間の距離の比は、約０．１〜約１．０の間、約０．５〜約０．８の間、約０．７などのような任意の好適な数値を有していてよい。この比は、同じ領域の間の距離よりも大きな異なる領域の間の距離として表すことができる。
【００８９】
望ましくは、第１の高ドープ領域及び第２の高ドープ領域によって、例えば太陽電池パネル及び／又は太陽電池モジュールにおける光電池セルのために有用なコンタクトが形成される。１つの高ドープ領域がｐ／ｎ接合を形成し、一方、他のタイプがシリコンウエハのベース材料へのオーミックコンタクトを形成する。裏面側にｐ−ｎ接合及びオーミックコンタクトを形成することによって、前面側で太陽からの電磁スペクトルの一部を収集するようなエネルギーを収集するための前面の面積が増加する。更に、裏面側にｐ−ｎ接合を形成することによって、処理工程及び／又は製造コストを減少させることができる。
【００９０】
非接触印刷、インクジェット印刷、エアロゾルジェット印刷などは、例えば不活性雰囲気中、還元性雰囲気中、酸化性雰囲気中などのような任意の好適な条件下で行うことができる。印刷プロセスには、ウエハ、基板、インク、印刷室などに関する温度を上昇させることを含ませることができる。理論には縛られないが、昇温温度は、例えば溶媒を乾燥させ及び／又はインクを固化させるのを助けることができる。昇温温度としては、少なくとも約２０℃、少なくとも約５０℃、少なくとも約１００℃、少なくとも約２５０℃、少なくとも約５００℃などを挙げることができる。
【００９１】
同じ態様によれば、セルには、複数の第１の高ドープ領域、複数の第２の高ドープ領域、及び／又は裏面のそれぞれの少なくとも一部の上に配置されているパッシベーション層を含ませることができる。場合によっては、セルにはまた、前面の上に配置されているパッシベーション層を含ませることもできる。パッシベーション層には、アモルファスシリコン、二酸化珪素（シリカ）、窒化珪素などのような低い表面再結合を確保する任意の好適な電気絶縁材料又は誘電材料を含ませることができる。
【００９２】
パッシベーション層は、約０．０１μｍ〜約１０μｍの間、約０．１μｍ〜約１μｍの間、約０．１μｍなどのような任意の好適な厚さを有していてよい。望ましくは、パッシベーション層は、複数の第１の高ドープ領域、複数の第２の高ドープ領域、及び／又は裏面の任意の曝露部分（高ドープ領域の部分でない箇所）を均一に被覆する。パッシベーション層は、プラズマ援用化学蒸着、マグネトロンスパッタリング、熱線化学蒸着などのような任意の好適なプロセス又は装置によって形成することができる。パッシベーション層を形成するために好適な温度としては、約５０℃〜約１，０００℃の間、約１５０℃〜約４００℃の間などを挙げることができる。
【００９３】
更に及び／又は場合によっては、パッシベーション層には、ドープウエハに接してアモルファスシリコンの層、及びアモルファスシリコンの上に窒化珪素の層のような少なくとも２つの層（複合層）を含ませることができる。不連続の複数の層及び／又は境界の代わりに組成を深さに対して変化させるように複数のパッシベーション層の間に勾配を設けることは、本発明の範囲内である。製造を簡単にするために、複合パッシベーション層を有するセルには、前面上にも複合パッシベーション層を含ませることができる。望ましくは、パッシベーション層によって良好に不動態化された表面が形成される。
【００９４】
同じ態様によれば、セルには、パッシベーション層に対してか又はその上に配置されている、第１の導体及び第２の導体を有する導体のネットワークを含ませることができる。ネットワークとは、広範には相互に接続又は相互に関係する群、ウエブ、システムなどを指す。導体とは、広範には電流、電子などの流れを容易にするか又は可能にする任意の好適な材料を指す。導体は、任意の好適な材料、寸法、及び／又は形状を有していてよい。銀、アルミニウム、白金、銅、金などを導体として用いることができる。導体は、約０．１μｍ〜約１０μｍの間、約１μｍ〜約５μｍの間、約２μｍなどのような任意の好適な厚さで適用することができる。
【００９５】
望ましくは、第１の導体は複数の第１の高ドープ領域と整列及び／又は重ね、第２の導体は複数の第２の高ドープ領域と整列及び／又は重ねる。導体によって、約１％〜約１００％の間、約５０％〜９８％の間、約９０％などのような裏面パッシベーション層の任意の好適な部分を被覆することができる。導体間のギャップ又は間隔としては、約１μｍ〜約１，０００μｍの間、約１０μｍ〜約２００μｍの間、約８０μｍなどのような任意の好適な距離を挙げることができる。
【００９６】
第１の導体及び第２の導体は、例えば交互噛合又は交差指状部を形成するように互いに概して平行であってよい。指状部は、例えばセルの側部及び／又は端部上に配置されている幹線又は主線から伸長させることができる。第１の導体及び／又は第２の導体の他の構成は本発明の範囲内である。
【００９７】
同じ態様によれば、セルには、第１の高ドープ領域を第１の導体と電気的に接続し、第２の高ドープ領域を第２の導体と電気的に接続する複数のコンタクトを含ませることができる。コンタクトとは、広範には電流の流れを可能にするような任意の好適な結合部又は接合部を指す。コンタクトは、任意の好適な寸法、形状、密度（面積あたりの数）などを有していてよい。コンタクトは、約１０μｍ〜約３００μｍの間、約５０μｍ〜約１５０μｍの間、約１００μｍなどの寸法（有効直径）を有していてよい。コンタクトは、約０．０１μｍ〜約１０μｍの間、約０．１μｍ〜約１．０μｍの間、約０．５μｍなどのような、ドープウエハ及び／又は高ドープ領域中への任意の好適な深さを有していてよい。
【００９８】
コンタクトはポイントコンタクトであってよい。一般に、１以上のコンタクトは高ドープ領域のそれぞれに対応する。コンタクトは、レーザー焼成、導体を堆積させる前のレーザーアブレーションバイアス、導体を堆積させる前のエッチングバイアスなどのような任意の好適な方法で形成することができる。コンタクトは、約０．１％〜約５０％の間、約１％〜約１０％の間、約２％などのような裏面の任意の好適な部分を含むことができる。コンタクトには、例えば裏面上でパッシベーション層を通して伸長しているか、高ドープ領域中へか、及び／又はドープウエハ中への窪み及び／又は凹部を含ませることができる。窪みは、約０．０１μｍ〜約３μｍの間、約０．１μｍ〜約１μｍの間、約０．３μｍなどのような任意の好適な深さを有していてよい。凹部はレーザー焼成によって形成することができる。
【００９９】
レーザー焼成コンタクトとしては、例えば同時か及び／又は実質的に同時に更なるコンタクトを処理又は形成するために１以上のレーザービームを多重ビームに分割する平行レーザー焼成コンタクトを挙げることができる。レーザー焼成コンタクトは、レーザービームを回折格子及び／又はマイクロレンズアレイに通して多重ビームを形成し、場合によっては多重ビームを描画システムに通すことによって形成することができる。望ましくは、描画システムによって、例えばウエハ又は基板中へ均一に浸透しているコンタクトを製造するために全断面積を横切って概して均一な強度を有する多重ビームが与えられる。レーザービームを、少なくとも約１６、少なくとも約１００、少なくとも約５００、少なくとも約１，０００などのような任意の好適な数のビームに分割することができる。多重レーザービームは、例えば概して高ドープ領域の少なくとも一部に対応する任意の好適な間隔を有していてよい。場合によっては及び／又は或いは、回折光学素子、マイクロレンズアレイ、描画システムなどによって多重ビームを再成形することができる。
【０１００】
多重レーザービームは、線、線分、グリッド、アレイなどのような任意の好適な形状を形成することができる。多重レーザービームは、少なくとも約１％、少なくとも約２０％、少なくとも約５０％、少なくとも約７５％、約１００％などのような、多重ビームの線によって形成されるウエハの幅の任意の好適な部分と接触させることができる。他の態様においては、多重レーザービームは、少なくとも約１％、少なくとも約２０％、少なくとも約５０％、少なくとも約７５％、約１００％などのような、多重レーザービームの周縁によって形成されるウエハの任意の好適な部分と接触させることができる。例えば好適なコンタクトを形成するために、それぞれの多重ビームに関して任意の好適な強度が可能である。
【０１０１】
ウエハに対する多重レーザービームの移動は、走査（ビームを移動させる）及び／又はステージ（ウエハを移動させる）によるなどの任意の好適な装置又はシステムによって行うことができる。移動は、一次元、二次元、三次元などであってよい。２以上の方向の移動は、互いに対して概して垂直であってよい。
【０１０２】
一態様によれば、セルには、裏面の直下及び／又はパッシベーション層の下にシャローエミッタを含ませることができる。シャローエミッタは、複数の第１の高ドープ領域と複数の第２の高ドープ領域との間に配置することができる。理論には縛られないが、シャローエミッタは、それによって少数キャリアを収集する更なる表面積を与えることができる。直下とは、広範にはドープウエハ中に配置及び／又は拡散していることを指す。シャローエミッタは広範にはドーパントを含み、例えば裏面の全ての残りの部分を覆うように高ドープ領域の外側の領域又は面積を含む。
【０１０３】
シャローエミッタは、約０．０１μｍ〜約１．０μｍの間、約０．０５μｍ〜約０．５μｍの間、約０．２μｍなどのような任意の好適な深さを有していてよい。シャローエミッタは、約１０１８原子／ｃｍ３〜約１０２１原子／ｃｍ３の間、約１０２０原子／ｃｍ３など（ここで、濃度は表面におけるものである）のような任意の好適な濃度のドーパント又は希釈ドーパントを含んでいてよい。シャローエミッタに関するシート抵抗は、約７０Ω／ｓｑ〜約３００Ω／ｓｑの間、約１００Ω／ｓｑなどであってよい。所望のシート抵抗を得るように、シャローエミッタの深さ、ドーパントの濃度、及びドーピングプロファイルを調節することができる。
【０１０４】
高ドープ領域における表面上又は表面付近のドーパント濃度とシャローエミッタにおける表面上又は表面付近のドーパント濃度との比は、約２０：１〜約１．５：１の間、約１０：１〜約２：１の間、約３：１などのような任意の好適な値を有していてよい。シャローエミッタにおけるシート抵抗と高ドープ領域におけるシート抵抗との比は、約４０：１〜約１．５：１の間、約２０：１〜約３：１の間、約１０：１などのような任意の好適な値であってよい。
【０１０５】
シャローエミッタは任意の好適な導電型を有していてよい。望ましくは、シャローエミッタはドープウエハと反対の導電型を有していてよい。また望ましくは、シャローエミッタは同じ導電型を有する高ドープ領域と電気的に接続及び／又は結合する。
【０１０６】
更には及び／又は場合によっては、セルには、シャローエミッタと反対の導電型の高ドープ領域との間に絶縁ギャップを含ませることができる。絶縁ギャップは、約５μｍ〜約５００μｍの間、約１０μｍ〜約２００μｍの間、約１００μｍなどのような任意の好適な距離又は長さを有していてよい。絶縁ギャップによって、シャローエミッタと、シャローエミッタと反対の導電型の高ドープ領域との間の境界面又は界面における反対の型のキャリアの再結合を抑止することができる。絶縁ギャップはドープウエハの領域又は部分から形成することができる。一般に、絶縁ギャップは、例えば環状部又は他の好適な境界を形成するように高ドープ領域の周縁を取り囲むか又はこれに接する。
【０１０７】
他の態様においては、セルには、シャローエミッタと、シャローエミッタと反対の導電型の高ドープ領域との間に絶縁層を含ませることができる。絶縁層には、二酸化珪素、窒化珪素などのような任意の好適な非導電性材料を含ませることができる。絶縁層は、例えばシャローエミッタが反対の導電型の高ドープ領域と接触するのをマスク又はブロックするように、シャローエミッタを形成する前に適用することができる。絶縁層は、約０．１μｍ〜約１００μｍの間、約０．５μｍ〜約２００μｍの間、約２μｍなどのような任意の好適な厚さを有していてよい。絶縁層は、絶縁ギャップに関して上記で議論したような任意の好適な距離を有していてよい。
【０１０８】
一態様によれば、セルには、裏面及びパッシベーション層の直下に反転層を含ませることができる。反転層によって、ドーパントを基板中に拡散させる必要なしにｐ−ｎ接合部の機能性及び／又は能力を与えることができる。理論には縛られないが、反転層は、アモルファスシリコンのような非ドープ層、及び非ドープ層の上のドープウエハと反対の導電型を有する高ドープ層によって形成することができる。高ドープ層によって、非ドープ層を通して且つドープウエハの一部中に、例えば上記で議論した高ドープ領域の間にエミッタが誘起する。
【０１０９】
非ドープ層は、約０．００５μｍ〜約０．１μｍの間、約０．０１μｍ〜約０．０５μｍの間、約０．０２μｍなどのような任意の好適な厚さを有していてよい。高ドープ層は、約０．０１μｍ〜約０．１μｍの間、約０．０３μｍなどのような任意の好適な厚さを有していてよい。
【０１１０】
場合によっては及び／又は更には、反転層の一部として、非ドープ層及びドープウエハと同じ（反転層の高ドープ層と反対の）導電型の高ドープ領域に対して、絶縁ギャップ又は絶縁層を配置することができる。
【０１１１】
反転層は、アモルファスシリコン合金の非ドープ層、及びドープウエハと反対の導電型を有する高ドープ層を含ませるか、及び／又はこれらによって誘起することができる。
本発明の光電池セルには、反射防止被覆及び／又はテクスチャー表面のような他の構造及び／又は特徴を含ませることができる。
【０１１２】
一態様によれば、本発明の光電池セルは、少なくとも約１５％、少なくとも約１８％、少なくとも約２０％、少なくとも約２２％などの効率（生成するエネルギーに対する供給したエネルギー）を有する。
【０１１３】
一態様によれば、本発明は光電池セルを包含する。この態様の光電池セルは、フロントコンタクト及びバックコンタクトを含ませることができる点で上記において議論したものと異なる。セルの構造を以下に説明する。本明細書を通して一貫して、上記で議論したセルに関する共通の用語によって、（例えば繰り返しを避けるために）この態様又は他の態様に対して議論した部材の任意及び／又は全ての構造及び／又は特徴を適用することが可能である。
【０１１４】
セルには、前面及び裏面を有する半導体材料のドープウエハを含ませることができる。セルにはまた、前面に対して配置されている、ドープウエハと反対の導電型を有する複数の高ドープ領域を含ませることもできる。セルにはまた、複数の高ドープ領域の間に配置されている、高ドープ領域と同じ導電型を有するシャローエミッタを含ませることもできる。高ドープ領域は、時には高ドープ指状部と呼ぶことができる。
【０１１５】
同じ態様によれば、セルにはまた、裏面の直下に裏面電界領域を含ませることもできる。裏面電界領域によって、セルの裏面上に電気路を与えることができる。裏面電界領域は、ドープウエハと同じ導電型を有する高ドープ領域か、或いはアモルファスシリコン合金の非ドープ層及びドープウエハと同じ導電型を有する高ドープ層のいずれかによって形成することができる。
【０１１６】
セルにはまた、高ドープ領域及びシャローエミッタに対して配置されている前面パッシベーション層を含ませることもできる。セルにはまた、裏面電界領域に対して配置されている裏面パッシベーション層を含ませることもできる。
【０１１７】
同じ態様によれば、セルには、前面パッシベーション層に対して配置されており、高ドープ領域に電気的に接続されている集電グリッドを含ませることができる。集電グリッドは、レーザー焼成コンタクト及び／又は熱処理のような任意の好適な方法で電気的に接続することができる。集電グリッドとは、広範には電気を収集及び／又は分配するための任意の好適な装置又は構成を指す。集電グリッドには、上記で議論したような１以上の導体を含ませることができる。
【０１１８】
同じ態様によれば、セルにはまた、裏面パッシベーション層に対して配置されている導体及び／又はシート導体を含ませることもできる。セルにはまた、レーザー焼成コンタクトのような裏面電界領域を導体と電気的に接続する複数のコンタクトを含ませることもできる。
【０１１９】
一態様によれば、セルには、前面に対して配置されている選択エミッタ領域及び集電指状部のグリッドを含ませることができる。望ましくは、選択エミッタ領域は一連の概して平行の線を有する。集電指状部は、選択エミッタ領域に対して概して垂直の一連の概して平行の線を有していてよい。選択エミッタ領域及び集電指状部は、複数の結合部又は接合部において互いに電気的に接続することができる。
【０１２０】
一態様によれば、セルには、前面に対して配置されている選択エミッタ領域及び集電指状部のグリッドを含ませることができる。
ここで用いる「有する」、「含む」、及び「包含する」という用語は、開かれた包含的な表現である。また、「から構成される」という用語は、閉じられた排他的な表現である。特許請求の範囲又は明細書における任意の用語の解釈においては不明確さが存在するが、明細書作成者の意図は開かれた包含的な表現である。
【０１２１】
方法又はプロセス中の工程に関する順番、数、順序、及び／又は繰り返しの限界に関しては、他に明確に与えられていない限りにおいて、明細書作成者は、本発明の範囲に対して、工程に関する順番、数、順序、及び／又は繰り返しの限界が含まれることは意図しない。
【０１２２】
一態様によれば、本発明はバックコンタクト光電池セルの製造方法を包含する。この方法には、第１のドーパント源を半導体材料のドープウエハの裏面の一部に適用する工程を含ませることができる。第１のドーパント源は第１の導電型を有する。
【０１２３】
適用としては、広範には印刷、接触印刷、スクリーン印刷、非接触印刷、インクジェット印刷、エアロゾルジェット印刷、ブラシ塗布、被覆などのような任意の好適な動作を挙げることができる。ドーパント源としては、広範にはドーパント原子及び／又は分子の任意の好適な源又は供給源が挙げられる。ドーパント源には、インク、スラリー、エマルジョン、ペースト、粉末、粒子、ナノ粒子、溶液などを含ませることができる。ドーパント源には、溶媒、バインダー、流動性改良剤などを含ませることができる。１つの好適なドーパント源は、Butler, Pennsylvania,米国に本拠を置くFilmtronicsから供給されるホウ素インクである。他の好適なドーパント源は、Providence, Rhode Island,米国に本拠を置くCookson electronicsから供給されるリンインクである。好適なインクジェットプリンターとしては、Santa Clara, California,米国に本拠を置くFujiFilm DimatixからのDimatix DMPモデルが挙げられる。好適なエアロゾルジェットプリンターとしては、Albuquerque, New Mexico,米国に本拠を置くOptomecからのM3D 300SLモデルを挙げることができる。
【０１２４】
同じ態様によれば、この方法にはまた、第２のドーパント源を半導体材料のドープウエハの裏面の異なる部分に適用する工程を含ませることもできる。第２のドーパント源は、第１の導電型と反対の導電型を有する。
【０１２５】
この方法にはまた、第１のドーパント源及び／又は第２のドーパント源をドープウエハ中に拡散させて、複数の第１の高ドープ領域及び／又は複数の第２の高ドープ領域をそれぞれ形成する工程を含ませることもできる。拡散には、ドーパントを基板又はドープウエハ中に分子的及び／又は原子的に分散又は散布させる（その中に侵入させる）任意の好適な工程を含ませることができる。熱拡散を、任意の好適な時間（経過時間）、並びに少なくとも約７００℃、少なくとも約９００℃、少なくとも約１，２００℃などのような任意の好適な昇温温度で用いることができる。熱処理には、加熱又は昇温時間又は期間、所定温度での保持又は定置時間又は期間、及び／又は徐冷時間又は期間を含ませることができる。加熱及び冷却速度としては、数℃／分乃至数十℃／秒のような任意の好適な値を挙げることができる。
【０１２６】
場合によっては及び／又は更には、材料を拡散させるために迅速熱アニーリング又は処理を用いることができる。迅速熱処理には、少なくとも約２０℃／秒、少なくとも約１００℃／秒などの温度変化を含ませることができる。迅速熱処理によって、より短い製造時間、熱が原因の欠陥の減少、増加した処理量などを与えることができる。迅速熱処理には、対流、伝導、放射などによる熱伝達を含ませることができる。迅速熱処理は、約１５秒〜約５分の間、約３０秒〜約２分の間などのような任意の好適な時間（加熱及び冷却）行うことができる。
【０１２７】
この方法にはまた、裏面を洗浄する工程を含ませることもできる。洗浄には、広範にはデブリを除去するか、又は更なる処理のために表面を整える任意の好適な工程を含ませることができる。洗浄には、水によるすすぎ、溶媒によるすすぎ、化学エッチング（酸及び／又は苛政）、プラズマエッチングなどを含ませることができる。
【０１２８】
同じ態様によれば、この方法には、裏面、前面、複数の第１の高ドープ領域、及び／又は複数の第２の高ドープ領域の上にパッシベーション層を配置する工程を含ませることができる。配置には、広範には化学蒸着、プラズマ援用化学蒸着、スパッタリング、マグネトロンスパッタリング、熱線化学蒸着などのようなパッシベーション層を形成又は堆積させる任意の好適な動作を含ませることができる。場合によっては及び／又は更には、パッシベーション層を配置する工程には、アモルファスシリコンの層及び窒化珪素の層のような１つより多い層及び／又は成分を形成することを含ませることができる。
【０１２９】
この方法にはまた、例えば第１の導体及び第２の導体が形成されるようにパッシベーション層の一部に導体のネットワークを適用する工程を含ませることもできる。導体のネットワークは、例えばアルミニウム、銅、銀などを含む導電性インクによって形成することができる。１つの好適な導電性インクは、Independence, Ohio,米国に本拠を置くFive Star Technologiesからの銀インクである。
【０１３０】
この方法にはまた、例えば第１の高ドープ領域を互いに電気的に接続し且つ第２の高ドープ領域を互いに電気的に接続するように、導体のネットワークと、第１の高ドープ領域及び第２の高ドープ領域の両方との間にコンタクトを形成する工程を含ませることもできる。コンタクトは、レーザー焼成、熱処理、迅速熱処理などのような任意の好適なプロセスによって形成することができる。レーザー焼成としては、例えば走査システム又は移動ステージを用いる単一（連続）ビームレーザー焼成又は処理を挙げることができる。他の態様においては、レーザー焼成としては、例えばレーザービームを回折光学素子又はマイクロレンズアレイに通して多重ビームを形成し、場合によっては多重ビームを、コンタクトを形成するためにウエハと接触させる前に描画システムに通す多重ビームレーザー焼成又は処理を挙げることができる。
【０１３１】
一態様によれば、導体のネットワークを適用する工程には、交差指状部及び／又は任意の他の好適な構造を形成することを含ませることができる。
一態様によれば、この方法にはまた、ドープウエハと反対の導電型の希釈ドーパント源を、裏面上の複数の第１の高ドープ領域と複数の第２の高ドープ領域との間に適用する工程を含ませることもできる。この方法にはまた、希釈ドーパント源をドープウエハ中に拡散させてシャローエミッタを形成する工程を含ませることもできる。好適な希釈ドーパント源としては、例えばButler, Pennsylvania,米国に本拠を置くFilmtronicsからのリンインクを挙げることができる。
【０１３２】
場合によっては及び／又は更には、この方法にはまた、シャローエミッタと、シャローエミッタと反対の導電型の高ドープ領域との間に絶縁層を適用するか又は絶縁ギャップを確保する工程を含ませることもできる。絶縁層は、絶縁インク又はペーストのような任意の好適な材料から又はそれによって形成することができる。好適な絶縁インクとしては、例えばMississauga, Ontario,カナダに本拠を置くDatec Coating Corporationからのシリカ被覆を挙げることができる。
【０１３３】
一態様によれば、この方法にはまた、裏面及びパッシベーション層の直下に反転層を形成する工程を含ませることもできる。反転層の形成は、積層又は層の形成の任意の好適な組合せによって行うことができる。反転層を形成する工程には、アモルファスシリコン合金の非ドープ層を裏面上に堆積させる工程を含ませることができる。反転層を形成する工程にはまた、ドープウエハと反対の導電型を有する高ドープ層を非ドープ層上に堆積させる工程を含ませることもできる。
【０１３４】
一態様によれば、本発明は光電池セルの製造方法を包含する。この方法には、半導体材料のドープウエハの前面の一部にドーパント源を適用する工程を含ませることができる。このドーパント源はドープウエハと反対の導電型を有する。この方法にはまた、ドープウエハと反対の導電型を有する希釈ドーパント源を、ドープウエハの前面の残りの部分に適用する工程を含ませることもできる。この方法にはまた、ドープウエハの裏面の一部にドーパント源を適用する工程を含ませることもできる。このドーパント源はドープウエハと同じ導電型を有する。
【０１３５】
同じ態様によれば、この方法にはまた、ドーパント源及び／又は希釈ドーパント源をドープウエハ中に拡散させて、高ドープ領域、シャローエミッタ、及び／又は裏面電界領域を形成する工程を含ませることもできる。この方法にはまた、高ドープ領域、シャローエミッタ、前面、裏面、及び／又は裏面電界領域の上にパッシベーション層を配置して、前面パッシベーション層及び／又は裏面パッシベーション層を形成する工程を含ませることもできる。この方法にはまた、集電グリッドを前面パッシベーション層上に適用する工程を含ませることもできる。この方法にはまた、導体を裏面パッシベーション層上に適用する工程を含ませることもできる。この方法にはまた、高ドープ領域と集電グリッドとの間にフロントコンタクトを形成する工程を含ませることもできる。この方法にはまた、裏面電界領域と導体との間にバックコンタクトを形成する工程を含ませることもできる。
【０１３６】
望ましくは、しかしながら必須ではないが、フロントコンタクトを形成する工程及び／又はバックコンタクトを形成する工程には、平行レーザー焼成のようなコンタクトをレーザー焼成することを含ませることができる。
【０１３７】
一態様によれば、この方法には更に、前面に対して配置されている選択エミッタ領域及び集電指状部のグリッドを形成する工程を含ませることができる。
一態様によれば、この方法にはまた、ドーピングインクを前面パッシベーション層の上に適用することを含むドープウエハの前面の一部にドーパント源を適用する工程、及び場合によっては高ドープ領域と集電グリッドとの間にフロントコンタクトを形成する工程を行いながら前面パッシベーション層を通してドーピングインクをレーザー焼成することを含むドーパント源を拡散させる工程を含ませることができる。
【実施例】
【０１３８】
レーザーを用いて窒化珪素層を通してアルミニウムコンタクトをアルミニウムドープ裏面電界領域中に焼成することによって、太陽電池セルのバッチを製造した。驚くべきことに且つ予期しなかったことに、効率（加えたエネルギーに対する変換されたエネルギー）は１５．８％の高さであった。レーザー焼成コンタクトを有しない従来の対照太陽電池セルは１５．３％の効率を有していた。本発明のセルは、従来のセルに対して３．３％の電力の相対的増加を有していた。
【０１３９】
本発明の範囲及び精神から逸脱することなく開示されている構造及び方法において種々の修正及び変更を行うことができることは当業者に明らかであろう。特に、任意の１つの態様の記載は、２以上の構成要素又は限定の組合せ及び／又は変化を与える他の態様の記載と自由に組み合わせることができる。本発明の他の態様は、ここで開示する発明の詳細及び実施を考察することによって当業者に明らかであろう。本明細書及び実施例は例示のみのものと考えられ、発明の真の範囲及び精神は特許請求の範囲によって示されると意図される。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１３Ｃ】
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【図１３Ｄ】
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【国際調査報告】
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