FR2694133A1 - Cellule solaire à film mince et procédé de production d'une telle cellule, ainsi qu'un procédé d'attaque, un dispositif d'attaque automatique et un procédé pour produire un dispositif semi-conducteur. - Google Patents
Cellule solaire à film mince et procédé de production d'une telle cellule, ainsi qu'un procédé d'attaque, un dispositif d'attaque automatique et un procédé pour produire un dispositif semi-conducteur. Download PDFInfo
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Abstract
La présente invention concerne une cellule solaire à film mince et le procédé de production d'une telle cellule. La cellule est caractérisée en ce qu'elle comprend en particulier une couche active mince (111) en matériau de pureté élevée accomplissant une conversion lumière-électricité, une structure (1) de support de la couche active mince comprenant un substrat de support (110) en matériau de faible pureté et une couche de barrière isolante (121) interposée entre une surface avant du substrat de support (110) et une surface arrière de la couche active (111) empêchant des impuretés dans le substrat de support de se diffuser dans la couche active; et une électrode arrière (116) disposée sur la surface arrière du substrat de support contactant la surface arrière de la couche active (111). L'invention trouve application dans le domaine de l'énergie solaire.
Description
La présente invention concerne des cellules solaires à film mince et des
procédés pour produire les cellules solaires à film mince et, plus particulièrement, des structures pour supporter une couche active mincee et des
étapes de procédé pour produire ces structures.
La présente invention concerne des étapes de procédé pour former un film anti-réflexion dans le procédé pour produire une cellule solaire à film mince. La présente invention concerne des procédés d'attaque et des dispositifs d'attaque automatique et, plus particulièrement, des procédés et des dispositifs pour contrôler la profondeur d'attaque lorsqu'un matériau, tel qu'une pastille
semi-conductrice, est attaqué par un produit d'attaque prescrit.
La présente invention concerne des procédés pour produire des dispositifs semi-conducteurs et, plus particulièrement, des procédés pour attaquer sélectivement un substrat de la cellule solaire à film mince ou analogue
de la surface arrière pour former une ouverture.
Ces dernières années, des technologies concernant des cellules solaires à film mince ont été développées pour réaliser dans le futur des cellules solaires peu coûteuses et légères et, de ce fait, des cellules solaires plus mincees fabriquées avec moins de matériau ont été demandées De plus, de telles cellules solaires à film mince sont demandées dans l'aspect scientifique, et des influences sur les caractéristiques de la cellule solaire dues à la réduction en
épaisseur attirent l'attention.
Dans "Technical Digest of the International PVSEC-5, Kyoto, Japon, 1990 " 1 on décrit une cellule solaire à film mince dans laquelle une portion d'une couche active est sélectivement retirée par attaque de la surface arrière laissant
une portion servant comme structure de renforcement en nid d'abeille.
Les figures 26 (a) et ( 26 (b) sont des vues planes pour expliquer la cellule solaire à film mince de l'art antérieur, dans lesquelles la figure 26 (a) illustre un module de cellule solaire et la figure 26 (b) illustre une cellule solaire à film mince incluse dans le module de cellule solaire A ces figures, le module de cellule solaire 200 a comprend un certain nombre de cellules solaires à film mince 200 agencées en une matrice sur un substrat de montage 200 b Chacune des cellules solaires à film mince comporte des électrodes de surface en forme de peigne i Qa et l Ob sur la surface avant et une électrode arrière 20 sur la surface arrière Dans le module de cellule solaire 200 a, un certain nombre de cellules solaires 200 sont reliées en série de sorte que les électrodes de surface a et lob de chaque cellule solaire sont reliées à l'électrode arrière de la cellule
solaire adjacente en utilisant un fil 11.
L'électrode de surface en forme de peigne O la (l Ob) comprend une électrode de bus commun 10 al ( 10 blb) et un certain nombre d'électrodes de grille 10 a 2 (l Ob 2) faisant saillie de côtés opposés à l'électrode de bus Les électrodes de bus 10 al et 10 blb sont parallèles les unes aux autres En fonctionnement, le courant photoélectrique produit sur la surface de la cellule solaire à film mince 200 est collecté par les électrodes de grille 10 a 2 et l Ob 2 et
transféré aux électrodes de bus respectives 10 al et l Obl.
La figure 29 (e) illustre une vue en coupe de la cellule solaire à film mince 200 suivant la ligne XXI Xe-XXI Xe de la figure 26 (b) A la figure 29 (e), le chiffre de référence 201 désigne un substrat de silicium (Si) monocristallin du type p d'une épaisseur d'environ 150 Mm Une région de type N 202 est disposée dans la région de surface du substrat Si monocristallin du type p 201, produisant une jonction p-n C'est-à-dire, le substrat 201 sert comme région active
accomplissant une conversion lumière-électricité au voisinage de la jonction p-
n Les électrodes de surface en forme de peigne 10 a et l O O b sont disposées sur
des portions prescrites de la région de type N 202 espacées les unes des autres.
Un film anti-réflexion 225 (ci-après référé comme film AR) comprenant un film inférieur en Si N 204 a et un film supérieur en Si O 2 223 est disposé sur la surface
de région du type N 202 o les électrodes de surfaces 10 a et 1 Ob sont absentes.
Le film AR 225 conmincee la lumière incidente dans la couche active.
Le substrat en Si 201 (région active) comporte une structure de renforcement en nid d'abeille 210 sur la surface arrière, et la structure de renforcement 210 assure la rigidité mécanique du substrat mince en Si 201 La
hauteur de la structure de renforcement 210 est d'environ 150 pm.
Une électrode arrière 206 est disposée sur une partie de la surface arrière du substrat en Si 201 parallèle aux électrodes de surface 10 a et 10 b Une région 203 BSF (qui signifie champ de surface arrière) du type p+ est disposée dans le substrat en Si 201 contactant l'électrode arrière 206 La région BSF 203 du type p+ produit une barrière d'énergie contre les photoporteurs (trous positifs) au voisinage de l'électrode arrière 206 La barrière d'énergie empêche les photoporteurs d'atteindre l'interface entre le substrat 201 et l'électrode arrière 206, de la sorte la disparition des photoporteurs à l'interface est évitée et les
photoporteurs produits à l'interface sont accélérés vers les électrodes de surface.
Un procédé pour fabriquer la cellule solaire à film mince est illustré aux
figures 27 (a)-27 (d), 28 (a)-28 (c), et 29 (a)-29 (e).
Initialement, un photoresist résistant à l'acide 221 est disposé en un motif sur les surfaces opposées avant et arrière du substrat en Si 201, sur lequel un film d'oxyde (non représenté) est produit, à l'exception d'une région prescrite sur la surface arrière du substrat, de préférence en utilisant une impression formant écran (figure 27 (a)) A cette figure, le motif de photoresist résistant à l'acide sur la surface avant du substrat est omis Après séchage du motif de photoresist résistant à l'acide 221, le substrat en Si 201 est attaqué de la surface arrière en utilisant le motif de photoresist résistant à l'acide 221 comme masque, de la sorte le substrat en Si 201 est aminci, laissant la structure de renforcement en nid d'abeille 210 (figure 27 (b)) Un mélange d'acide fluorhydrique et d'acide nitrique est utilisé comme produit attaquant Le motif du photoresist résistant à
l'acide peut être accompli par un procédé photolithographique conventionnel.
Après retrait du motif de photoresist 221, du phosphore est diffusé dans le substrat en Si 201 des surfaces avant et arrière en utilisant du PO C 13 (oxychlorure de phosphore), formant des régions de type N 202 a et 202 b Une jonction p-n est produite à l'interface entre le substrat en Si 201 du type p et
chacune des régions de type N 202 a et 202 b (figure 27 (c)).
La région 202 a du type N du côté de la surface avant est recouverte d'un photoresist résistant à l'acide 222, et la région 202 b du type N du côté de la surface arrière est retirée par attaque en utilisant de l'acide fluorhydrique Après cela, une pâte 230 en AI est sélectivement imprimée par écran sur une partie
centrale de la surface arrière du substrat 201, et un recuit est accompli à 600-
800 C pour diffuser du Ai dans le substrat en Si, formant une région de concentration d'impuretés élevée du type p, c'est-à-dire, la région 203 BSF du
type p+ (figure 27 (d)).
Après retrait du photoresist résistant à l'acide 222 de la surface avant du substrat en Si, du Si O 2 et du Ti O 2 sont successivement déposés sur la surface par dépôt de vapeur chimique à basse pression ou DVCBP, formant une couche AR 204 de structure à deux couches (figure 28 (a)) Ensuite, les électrodes de surface 10 a et 1 Ob sont formées par chauffage à travers un procédé utilisant une pâte en Ag Plus spécifiquement, le chauffage par la pâte en Ag 10 est sélectivement imprimé par écran sur des portions prescrites du film AR 204 (figure 28 (b)) Lorsque la pâte en Ag 10 est cuite, la pâte en Ag pénètre à travers la couche AR 204 comprenant le film en Si O 2 et le film en Ti O 2 et atteint la région du type N 202, ce qui a pour résultat que les électrodes de surface 10 a et
l O b sont en contact électriquement avec la région du type N 202 (figure 28 (c)).
Finalement, la pâte en Ag est imprimée pour écran sur une partie de la surface arrière du substrat opposée à la région BSF 203 et elle est cuite pour
former l'électrode arrière 206 (figure 28 (c)).
Bien que dans les étapes du procédé décrit ci-dessus des figures 28 (a)-
28 (c), la couche AR 204 comprenne le film en Si O 2 et le film en Ti O 2, la couche AR peut comporter un film en Si N Les figures 29 (a)-29 (e) illustrent des étapes de procédé utilisant la couche AR en Si N. Après avoir formé la région BSF 203 comme représenté en figure 27 (d), du Si N est déposé sur la région du type N 202 par dépôt de vapeur chimique au
plasma, formant une couche AR 204 a (figure 29 (a)).
Après cela, un film en Si O 2 223 est déposé sur la couche AR 204 a en Si N par dépôt de vapeur chimique à basse pression, et un photoresist résistant à l'acide 224 est imprimé pour écran sur les surfaces opposées avant et arrière du substrat en Si 201 à l'excepté une région prescrite de la surface avant (figure 29 (b)) A cette figure, le photoresist résistant à l'acide sur la surface arrière est omis Après séchage du photoresist résistant à l'acide 224, le film en Si O 2 223 est sélectivement attaqué par de l'acide fluorhydrique en utilisant le photoresist
résistant à l'acide 224 comme masque (figure 29 (c)).
Après retrait du photoresist résistant à l'acide 224, la couche AR 204 a en Si N est sélectivement attaquée par l'acide phosphorique en utilisant le film en
Si O 2 223 comme masque (figure 29 (d)).
A l'étape de la figure 29 (e), une pâte en Ag est imprimée pour écran sur des portions de la surface avant o la région du type N 202 est exposée et elle est cuite pour former les électrodes de surface l Oa et l Ob Enmince, la pâte en Ag est imprimée pour écran sur une partie de la surface arrière du substrat opposée
à la région BSF 203 et elle est cuite pour former l'électrode arrière 206.
Cependant, dans le procédé ci-dessus décrit pour produire la cellule solaire à film mince, puisque le substrat en Si monocristallin 201, qui est un matériau de pureté élevée, est sélectivement attaqué de la surface arrière laissant la structure de renforcement en nid d'abeille 210, un substrat en Si monocristallin épais comprenant l'épaisseur de la structure de renforcement 210 est exigé Bien que ce procédé d'amincissement de substrat produise une cellule
solaire légère, une quantité requise de Si monocristallin ne peut pas être réduite.
De ce fait, il est difficile de réduire les coûts de production en réduisant les
coûts de matériel.
Bien que dans la cellule solaire de l'art antérieur ci-dessus décrite, le substrat en Si mince est supporté par la structure de renforcement en nid d'abeille formée sur la surface arrière du substrat, la demande de brevet japonais publiée sous le NO 4-91482 décrit une autre structure pour supporter le substrat mince en Si Dans l'art antérieur, après formation d'un film mince en Si, d'un film AR, et d'une électrode de surface en forme de peigne successivement sur une surface avant d'un substrat en Si à pureté faible, du verre de recouvrement est adhéré à la surface avant de la structure en utilisant une soudure transparente, telle que de l'alcool vinyle-éthylène Ensuite, le substrat en Si de faible pureté est attaqué de la surface arrière en utilisant une solution d'hydroxyde de potassium jusqu'à ce qu'un film d'oxyde servant comme moyen d'arrêt d'attaque soit exposé sur la surface arrière Après que le film d'oxyde soit retiré par attaque en utilisant de l'acide fluorhydrique, du AI est déposé sur la surface arrière par pulvérisation et cuit pour former une électrode arrière et une région BSF opposée à l'électrode arrière Le substrat en Si de faible pureté supporte le
film en Si mince pendant les étapes du procédé sur la surface avant.
Lorsqu'un module de cellule solaire est fabriqué en utilisant un certain nombre de cellules solaires à film mince produites comme décrit cidessus, l'électrode de surface de chaque cellule solaire recouverte de la plaque de verre doit être amenée à l'extérieur avant le processus de liaison par fil pour relier les cellules solaires agencées en matrice les unes aux autres, réduisant l'efficacité de
travail dans la modularisation.
Une description est donnée d'un procédé pour former un film AR utilisé
dans la cellule solaire à film mince de l'art antérieur ci-dessus décrit.
Les figures 30 (a)-30 (c) sont des vues en coupe illustrant les étapes du
procédé de formation d'un motif d'ouverture dans un film AR.
Initialement, un film AR 305 d'environ 800 À d'épaisseur comprenant du Si N est formé sur un substrat en Si 301 dans lequel une région active à jonction p-n 301 a est formée, et un photoresist résistant à l'acide 306 ayant une
ouverture 306 a est imprimé pour écran sur le film AR 305 (figure 30 (a)).
En utilisant le photoresist résistant à l'acide 306 comme masque, le film AR 305 est sélectivement attaqué par de l'acide phosphorique chauffé, formant une ouverture 305 a (figure 30 (b)) Après retrait du photoresist résistant à l'acide 306, une électrode de surface 310 est formée sur la région active de jonction p-n
301 a exposée dans l'ouverture 305 a (figure 30 (c)).
Dans les étapes du procédé ci-dessus décrit de formation du film AR, cependant, puisque l'ouverture 305 a du film AR 305 est formée par l'attaque sélective utilisant le photoresist résistant à l'acide 306 comme masque, le photoresist résistant à l'acide 306 doit être retiré en utilisant un solvant organique ou analogue après la formation de l'ouverture 305 a, compliquant le procédé de production Puisqu'il est difficile de complètement retirer le photoresist résistant à l'acide 306, la surface du film AR 305 après le retrait du photoresist 306 est contaminée par le matériau photoresist, diminuant la quantité de lumière incidente sur la région active de jonction p-n 301 a. Dans le cas o le filn AR est d'une structure à deux couches pour améliorer l'effet de comninceement de lumière incidente dans la région active de jonction p-n 301 a, en plus des problèmes décrits ci-dessus, des étapes de formation du film supérieur AR et d'une ouverture dans le film supérieure AR
sont exigées, compliquant davantage le procédé de production.
Une description est donnée d'un procédé d'attaque conventionnel utilisé
dans le procédé ci-dessus décrit pour produire une cellule solaire à film mince.
La figure 31 est une vue schématique illustrant un dispositif d'attaque automatique conventionnel A cette figure, le dispositif d'attaque automatique 400 comprend un récipient 404 dans lequel des échantillons 407, tels que des pastilles semi-conductrices, sont mis (ci- après référé comme récipient d'échantillons), un convoyeur 401 pour convoyer le récipient d'échantillons 404, et un moyen de commande 403 pour commander le convoyeur 401 Le chiffre
de référence 405 désigne un bain rempli de produit d'attaque 406.
L'échantillon 407 est un dispositif comprenant une couche de métal, une couche semi-conductrice, un film isolant, et analogues, tel que la cellule solaire à film mince ci-dessus décrite Le récipient d'échantillons 404 et le bain 405 comprennent du quartz ou de l'acier inoxydable Le moyen de commande 403
comprend une temporisation 408 pour déterminer la période d'attaque.
Le récipient d'échantillon 404 est mis dans le bain 405 rempli de produit d'attaque 406 par le convoyeur 401 Après la période d'attaque établie par la temporisation 408, le récipient d'échantillon 404 est extrait du bain 405 par le convoyeur 401 Puisque la période dattaque est déterminée selon la vitesse d'attaque préalablement mesurée, la profondeur d'attaque dans l'échantillon 407
peut être contrôlée par la période d'attaque.
Le fonctionnement du dispositif d'attaque 400 va être maintenant décrit
plus en détail.
Le convoyeur 401 transporte le récipient d'échantillon 404 contenant l'échantillon 407 vers le bain 405 et immerge le récipient 404 dans le produit
d'attaque 406 selon le signal de commande du moyen de commande 403.
Ensuite, l'attaque de l'échantillon 407 est démarrée Après la période d'attaque établie par la temporisation 408, le convoyeur 401 retire le récipient d'échantillon 407 du bain 405 selon le signal de commande du moyen de
commande 403 Ensuite, l'attaque de l'échantillon 407 est terminée.
Dans le dispositif d'attaque automatique conventionnel, même si la période d'attaque établie par la temporisation 408, c'est-à-dire la période pendant laquelle l'échantillon 407 est immergé dans le produit d'attaque 406, est fixée, la profondeur d'attaque dans l'échantillon varie défavorablement car la
vitesse dattaque varie suivant le produit d'attaque et l'échantillon.
Le but de la présente invention est de réaliser une cellule solaire à film mince qui est produite à des coûts de production réduits en réduisant le matériau de pureté élevée coûteux utilisé pour la couche active et qui assure une efficacité de travail élevée lorsqu'un module de cellulaire solaire est fabriqué en utilisant
un certain nombre de cellules solaires à film mince.
Un autre but de la présente invention est de réaliser un procédé pour produire une cellule solaire à film mince dans laquelle un film AR de structure à deux couches n'est pas contaminée par un matériau d'un masque utilisé pour le motif du film AR, et un film supérieur AR sert comme masque pour dessiner un
film inférieur AR, de la sorte l'étape de retrait du masque est dispensée.
Un autre but de la présente invention est de réaliser un procédé d'attaque et un dispositif pour le procédé d'attaque, dans lesquels une profondeur d'attaque souhaitée est atteinte même si la vitesse d'attaque varie pendant le
procédé d'attaque.
Un autre but de la présente invention est de réaliser un procédé pour sélectivement attaquer un substrat conducteur ou isolant avec une couche active semi-conductrice de la surface arrière pour former un motif d'ouverture, lequel procédé n'exige pas une étape d'adhésion du substrat à un support en utilisant de la cire pour protéger les surfaces avant et de côté du produit d'attaque, de la sorte le procédé de formation du motif d'ouverture est simplifié et la surface du
substrat n'est pas contaminée par la cire.
D'autres buts et avantages de la présente invention deviendront
apparents à partir de la description détaillée donnée ci-après; on comprendra,
cependant,que la description détaillée et le mode de réalisation spécifique sont
donnés à titre d'exemple seulement, puisque divers changements et modifications dans l'esprit et la portée de l'invention deviendront apparents à
l'homme de l'art à partir de cette description détaillée.
Selon un premier aspect de la présente invention, dans une cellule solaire à film mince, une structure pour supporter une couche active mince en un matériau de pureté élevée accomplissant une conversion lumière-électricité comprend un substrat de matériau de faible pureté supportant la couche active et une couche de barrière isolante interposée entre le substrat de support et la couche active La couche de barrière empêche des impuretés dans le substrat de support de se diffuser dans la couche active Puisque le substrat de support comprend un matériau de faible pureté, le matériau de pureté élevée coûteux peut être réduit en réduisant l'épaisseur de la couche active, résultant en des coûts de production faibles Puisque la surface arrière de la couche active est sélectivement exposée sur la surface arrière du substrat de support, une électrode arrière est facilement en contact avec la couche active de la surface arrière du substrat de support De plus, puisque le substrat de support est présent sur la surface arrière de la couche active, une électrode de surface de la cellule solaire est exposée De ce fait, lorsqu'un module de cellules solaires est fabriqué en utilisant un certain nombre de cellules solaires, un procédé de liaison à fils pour en relier les cellules solaires adjacentes est facilement accompli en comparaison à la cellule solaire conventionnelle ayant l'électrode de surface
recouverte d'une plaque transparente.
Selon un second aspect de la présente invention, une électrode de surface de la cellule solaire à film mince comprend une électrode de bus linéaire et un certain nombre d'électrodes de grille faisant saillie perpendiculairement des côtés opposés de l'électrode de bus L'électrode de surface est disposée sur la couche active de sorte que l'électrode de bus linéaire est opposée à une partie linéaire du substrat de support De ce fait, l'électrode de bus peut supporter contre une contrainte mécanique appliquée à l'électrode de bus pendant le
procédé de liaison par film.
Selon un troisième aspect de la présente invention, lélectrode arrière de la cellule solaire à film mince comprend un matériau de réflexion élevée De ce fait, la plus grande partie de lumière incidente transmise à travers la couche active est réfléchie par l'électrode arrière, augmentant l'efficacité conversion
lumière-électricité de la lumière incidente.
Selon un quatrième aspect de la présente invention, un film anti-
réflexion pour empêcher la lumière incidente d'être réfléchie à la surface de la couche active est disposé sur la couche active, et un certain nombre de saillies pyramidales sont formées sur la surface de la couche active, lesquelles saillies augmentent la longueur du trajet optique de la lumière incidente dans la couche active, augmentant l'efficacité de conversion lumière-électricité Si un certain nombre de saillies pyramidales sont formées sur les deux surfaces avant et arrière de la couche active, l'efficacité de conversion lumière-électricité est
davantage améliorée.
Selon un cinquième aspect de la présente invention, dans un procédé pour produire une cellule solaire à film mince, un film isolant est formé sur un substrat comprenant un matériau de faible pureté, une première couche active d'un type de conductivité comprenant un matériau de pureté élevée est formé sur le film isolant, une seconde région d'un type de conductivité est formée dans la couche active atteignant la surface pour former une jonction p-n accomplissant une conversion lumière-électricité, un film anti-réflexion pour réduire la réflexion de lumière incidente est sélectivement formé sur la couche active, une électrode de surface est formée sur une région de la couche active o le film anti-réflexion est absent, une plaque de support est fixée à la surface avant de la structure et le substrat de faible pureté est sélectivement attaqué de la surface arrière pour former le substrat d'une forme souhaitée qui peut supporter la couche active, et une surface arrière est formée sur la surface arrière du substrat de support contactant la couche active Le procédé d'attaque du substrat de faible pureté utilise un produit d'attaque qui attaque le substrat de faible pureté mais n'attaque pas le film isolant De ce fait, le film isolant sert comme arrêt
d'attaque pour empêcher la couche active mince d'être attaquée.
Selon un sixième aspect de la présente invention, dans le procédé de production ci-dessus décrit, avant la formation du film anti-réflexion, la surface
de la couche active est soumise à un procédé de texturation de surface, c'est-à-
dire, un certain nombre de saillies pyramidales sont formées sur la surface, de la sorte la longueur du trajet optique de lumière incidente dans la couche active est augmentée, améliorant lefficacité de conversion lumière-électricité dans la couche active Si la surface arrière de la couche active est également soumise au procédé de texturation de surface avant la formation de l'électrode arrière,
l'efficacité de conversion lumière-électricité est de plus améliorée.
Selon un septième aspect de la présente invention, dans le procédé de production ci-dessus décrit, un film isolant, une couche semi- conductrice de pureté élevée et une couche de recouvrement comprenant du Si O ou du Si N sont successivement déposés sur le substrat de pureté faible La couche de recouvrement est fixée à une plaque de support en utilisant une cire, et le
substrat de faible pureté est complètement retiré par attaque de la surface arrière.
Ensuite, les couches laminées sont mises sur une base résistant à la chaleur ayant un petit coefficient de diffusion d'impuretés, et la plaque de support est retirée de la couche de recouvrement, suivie dun recuit pour augmenter la
dimension du grain de cristal de la couche semi-conductrice de pureté élevée.
Après cela, les couches laminées sont retirées de la base résistant à la chaleur et posées sur un autre substrat de faible pureté Dans ce procédé, puisque le procédé de recuit à température élevée de la couche active est accompli sur la base résistant à la chaleur, un matériau de faible pureté moins cher que celui utilisé dans le procédé de production susmentionné peut être utilisé comme substrat. Selon un huitième aspect de la présente invention, dans un procédé pour produire une cellule solaire à film mince, un film anti-réflexion inférieur ayant une vitesse d'attaque relativement grande par rapport à un produit d'attaque prescrit et un film anti-réflexion supérieur ayant une vitesse d'attaque relativement faible par rapport au produit d'attaque sont successivement formés
sur une surface photosensible d'un substrat semi-conducteur Le film anti-
réflexion supérieur est dessiné pour former une ouverture, et le film anti-
réflexion inférieur est attaqué par le produit d'attaque en utilisant le film anti-
réflexion supérieur dessiné comme masque, formant une ouverture dans le film anti-réflexion inférieur Dans ce procédé, puisque le film antiréflexion supérieur sert de masque pour dessiner le film anti-réflexion inférieur, l'étape de retrait du masque peut être dispensée De plus, puisque la surface entière du film anti-réflexion supérieur est soumise au processus d'attaque après qu'un masque photoresist utilisé pour le motif du film anti-réflexion supérieur soit retiré, la surface du film anti-réflexion supérieur n'est pas contaminée par le photoresist Puisqu'une portion de surface du film anti-réflexion supérieur est retirée par attaque en attaquant le film anti-réflexion inférieur, le film anti-réflexion supérieur déposé sur le substrat doit être plus épais que l'épaisseur optimum de
sorte que l'épaisseur optimum est atteinte à la mince de l'attaque du film anti-
réflexion inférieur.
Selon un neuvième aspect de la présente invention, dans un procédé pour attaquer une portion choisie d'un substrat, le substrat comprend une couche d'arrêt d'attaque ayant une réflexion différente de celle du substrat et enfouie dans le substrat à une profondeur prescrite de la surface Le substrat est attaqué tout en contrôlant la réflexion à lasurface d'attaque, et l'attaque est arrêtée lorsque la couche d'arrêt d'attaque est exposée à la surface d'attaque et la réflexion varie De ce fait, une profondeur d'attaque souhaitée dans le substrat
est atteinte même si la vitesse d'attaque varie pendant le procédé d'attaque.
Selon un dixième aspect de la présente invention, dans un procédé pour attaquer une portion choisie d'un substrat, le substrat a une structure de cristal prescrite et un premier plan de cristal exposé à une surface plane de la portion choisie du substrat et un second plan de cristal Un produit d'attaque ayant une sélectivité de plan de cristal au second plan de cristal est utilisé Le substrat est attaqué tout en contrôlant la réflexion à la surface d'attaque, et l'attaque est arrêtée lorsque la surface plane du substrat devient une surface inégale, c'est-à- dire une surface à grain, et la réflexion à la surface d'attaque varie De ce fait, une profondeur d'attaque souhaitée dans le substrat est atteinte même si la vitesse d'attaque pendant le procédé d'attaque varie De plus, le procédé de
formation de la couche d'arrêt d'attaque peut être dispensé.
Selon un onzième aspect de la présente invention, un dispositif d'attaque automatique comprend un bain rempli d'un produit d'attaque, un récipient contenant un échantillon à attaquer, un convoyeur transportant le récipient, et un contrôleur commandant le convoyeur de sorte que le récipient soit immergé dans ou extrait du produit d'attaque, et un dispositif de contrôle de réflexion comprenant un moyen pour illuminer une surface d'attaque de l'échantillon immergé dans le produit d'attaque et un moyen pour mesurer la lumière réfléchie à la surface d'attaque Le contrôleur reçoit un signal de contrôle du dispositif de contrôle de réflexion et commande le convoyeur suivant le signal de contrôle de façon que le récipient soit extrait du produit d'attaque lorsque la
réflexion varie.
Selon un douzième aspect de la présente invention, dans un procédé pour attaquer une portion choisie d'un substrat en utilisant un produit d'attaque prescrit, le substrat comprend une couche d'arrêt d'attaque ayant une résistance au produit d'attaque et enfouie à une profondeur prescrite de la surface du substrat L'attaque est accomplie tout en contrôlant la transmission de lumière dans le produit d'attaque, et l'attaque est arrêtée lorsque des bulles provoquées par la réaction chimique entre le produit d'attaque et le matériau du substrat disparaissent et la transmission de lumière varie De ce fait, une profondeur d'attaque souhaitée dans le substrat est atteinte même si la vitesse d'attaque varie
pendant le procédé d'attaque.
Selon un treizième aspect de la présente invention, le dispositif d'attaque ci-dessus décrit comprend, à la place du dispositif de contrôle de réflexion, un dispositif de contrôle de transmission comprenant un moyen pour illuminer le produit d'attaque et un moyen pour mesurer la lumière transmise à travers le produit d'attaque Le contrôleur reçoit un signal de contrôle du dispositif de contrôle de transmission de lumière et commande le convoyeur de façon que le récipient soit extrait du produit d'attaque lorsque des bulles provoquées par la il réaction chimique entre le produit d'attaque et le matériau du substrat
disparaissent et la transmission de lumière dans le produit d'attaque varie.
Selon un quatorzième aspect de la présente invention, dans un procédé pour produire une cellule à film mince, une couche semi-conductrice de structure cristalline prescrite accomplissant une conversion lumièreélectricité est préparée La couche semi-conductrice a un premier plan cristallin exposé à une surface plane du substrat et un second plan cristallin La surface plane de la couche semi-conductrice est attaquée par un produit d'attaque ayant une sélectivité de plan cristallin au second plan cristallin tout en contrôlant la réflexion de lumière incidente à la surface d'attaque L'attaque est arrêtée lorsque la surface plane de la couche semi-conductrice devient une surface irrégulière, c'est-à-dire, une surface texturée, et la réflexion à la surface d'attaque varie De ce fait, une profondeur d'attaque souhaitée est atteinte même si la
vitesse d'attaque varie pendant le procédé d'attaque.
Selon un quinzième aspect de la présente invention, dans un procédé pour produire un dispositif semi-conducteur, un substrat conducteur ou isolant
ayant des surfaces opposées avant et arrière est préparé, une couche active semi-
conductrice est formée sur la surface avant du substrat, le substrat est complètement recouvert d'un film de protection ayant une résistance à un produit d'attaque prescrit à l'exception d'une partie sur la surface arrière du substrat, et le substrat est sélectivement attaqué de la surface arrière en utilisant le produit d'attaque pour former une ouverture Dans ce procédé, puisque l'étape conventionnelle de fixation du substrat à un support en utilisant de la cire est dispensée, le procédé de production est simplifié et la surface du substrat n'est pas contaminée par de la cire Si le film de protection est de structure à deux couches, l'attaque sélective entre la couche active et le film de protection est possible, lorsque le film de protection est retiré par attaque, de la sorte la couche
active n'est pas affectée défavorablement par le procédé d'attaque.
L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, caractéristiques, détails
et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement au cours de la description
explicative qui va suivre faite en référence aux dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant plusieurs modes de réalisation de l'invention et dans lesquels: les figures 1 (a) et l (b) sont respectivement une vue plane et une vue en coupe illustrant une cellule solaire à film mince selon un premier mode de réalisation de la présente invention; les figures 2 (a)-2 (d) sont des vues en coupe illustrant des étapes de procédé dans procrocédé pour produire la cellule solaire à film mince des figures l(a)-l(b); les figures 3 (a)-3 (c) sont des vues en coupe illustrant des étapes de procédé dans le procédé pour produire la cellule solaire à film mince des figures l(a)- l(b); les figures 4 (a)-4 (b) sont des vues en coupe illustrant des étapes de procédé de formation d'une électrode arrière dans le procédé pour produire la cellule solaire à film mince des figures l(a)-l(b); les figures 5 (a) et 5 (b) sont respectivement une vue plane et une vue en coupe illustrant une cellule solaire à film mince selon une première variante de la cellule solaire à film mince représentée aux figures l(a)-l(b); les figures 6 (a) et 6 (b) sont respectivement une vue plane et une vue en coupe illustrant une cellule solaire à film mince selon une seconde variante de la cellule solaire à film mince représentée aux figures l(a)-l(b); les figures 7 (a) et 7 (b) sont respectivement une vue plane et une vue en coupe illustrant une cellule solaire à film mince selon une troisième variante de la cellule solaire à film mince représentée aux figures l(a) (b); les figures 8 (a) et 8 (b) sont respectivement une vue plane et une vue en coupe illustrant une cellulaire solaire à film mince selon un second mode de réalisation de la présente invention; les figures 9 (a) et 9 (b) sont des vues en coupe illustrant des cellules solaires à film mince selon un troisième mode de réalisation de la présente invention; les figures 10 (a)-l O(d) sont des vues en coupe illustrant des étapes de procédé dans un procédé pour produire la cellule solaire à film mince des figures 9 (a)-9 (b); les figures 11 (a)-ll(d) sont des vues en coupe illustrant des étapes de procédé dans le procédé pour produire la cellule solaire à film mince des figures 9 (a)-9 (b); les figures 12 (a) et 12 (b) sont des vues en coupe illustrant des étapes de procédé de formation d'une électrode arrière dans le procédé pour produire la cellule solaire à film mince de la figure 9 (a); les figures 13 (a)-13 (c) sont des vues en coupe illustrant des étapes de procédé de texturation de la surface arrière dans le procédé pour produire la cellule solaire à film mince de la figure 9 (b); les figures 14 (a)-14 (c) sont des vues en coupe illustrant des étapes de procédé dans un procédé pour produire une cellulaire solaire à film mince selon un quatrième mode de réalisation; les figures 15 (a)-15 (c) sont des vues en coupe illustrant des étapes de procédé dans le procédé pour produire une cellule solaire à film mince selon le quatrième mode de réalisation de la présente invention; les figures 16 (a)-16 (c) sont des vues en coupe illustrant des étapes de procédé de formation d'un film AR dans un procédé pour produire une cellule solaire à film mince selon un cinquième mode de réalisation de la présente invention; les figures 17 (a)-17 (e) sont des vues en coupe illustrant des étapes de procédé de formation d'un film AR dans un procédé pour produire une cellule solaire à film mince selon un sixième mode de réalisation de la présente invention; la figure 18 est un vue schématique illustrant un dispositif d'attaque utilisé dans un procédé d'attaque selon un septième mode de réalisation de la présente invention; les figures 19 (a) et 19 (b) sont des vues schématiques illustrant une pastille d'échantillon avant et après le procédé d'attaque selon le septième mode de réalisation de la présente invention; les figures 20 (a) et 20 (b) sont des vues schématiques pour expliquer un procédé dattaque selon un huitième mode de réalisation de la présente invention; les figures 21 (a)-21 (c) sont des vues schématiques pour expliquer un dispositif d'attaque utilisé dans un procédé d'attaque selon un neuvième mode de réalisation de la présente invention; les figures 22 (a)-22 (g) sont des vues en coupe pour expliquer des problèmes dans un procédé d'attaque conventionnel; les figures 23 (a)-23 (c) sont des vues en coupe illustrant des pastilles d'échantillon soumises au procédé d'attaque selon des dixième et onzième modes de réalisation de la présente invention en comparaison à une pastille d'échantillon soumise au procédé d'attaque conventionnel; les figures 24 (a)-24 (e) sont des vues en coupe illustrant le procédé d'attaque selon le dixième mode de réalisation de la présente invention; les figures 25 (a)-25 (e) sont des vues en coupe illustrant le procédé d'attaque selon le onzième mode de réalisation de la présente invention; les figures 26 (a) et 26 (b) sont des vues planes illustrant un module de cellule solaire et une cellule solaire à film mince, respectivement, selon l'art antérieur; les figures 27 (a)-27 (d) sont des vues en coupe illustrant des étapes de procédé dans un procédé pour produire la cellule solaire à film mince de la figure 26 (b); les figures 28 (a)-28 (c) sont des vues en coupe illustrant des étapes de procédé dans le procédé pour produire la cellule solaire à film mince de la figure 26 (b); les figures 29 (a)-29 (e) sont des vues en coupe illustrant des étapes de procédé dans le procédé de production de la cellule solaire à film mince de la figure 26 (b); les figures 30 (a)- 30 (c) sont des vues en coupe illustrant des étapes de procédé de formation d'un film AR dans un procédé pour produire une cellule solaire à film mince selon l'art antérieur; et la figure 31 est une vue schématique illustrant un dispositif d'attaque
automatique selon l'art antérieur.
Les figures 1 (a) et 1 (b) sont des schémas illustrant une cellule solaire à film mince selon un premier mode de réalisation de la présente invention, o la figure 1 (a) est une vue plane et la figure 1 (b) est une vue en coupe suivant la
ligne Ib-Ib de la figure 1 (a).
A ces figures, le chiffre de référence 101 désigne une cellule solaire à film mince carrée de 10 cm La cellule solaire 101 comprend une couche active mincee 111 comprenant du silicium du type p à pureté élevée et accomplissant une conversion lumière-électricité et une structure de support 1 pour supporter la couche active mincee 1 La structure de support comprend un substrat de support 110 comprenant un matériau de pureté faible, tel que du Si, et un film de Si O 121 (oxyde de silicium) interposé entre le substrat de support 110 et la couche active 111 Le film en Si O 121 sert comme barrière isolante empêchant des impuretés dans le substrat de support 110 de se diffuser dans la couche
active 111.
Le substrat de support 110 est conformé comme un cadre carré le long des bords de la couche active 111 Une région 112 diffusée à impuretés du type n est disposée dans la couche active 111 atteignant la surface Des électrodes de surface en forme de peigne i Oa et 1 Ob sont disposées sur la région du type N 112 espacées les unes des autres L'électrode de surface i Qa (l Ob) comprend un certain nombre d'électrodes de grille l Oa 2 (l Ob 2) et une électrode de bus commune O lal ( O lobl) Les électrodes de bus O lal et 10 b 2 sont parallèles les unes aux autres En fonctionnement, un photocourant produit sur la surface de la cellule solaire à film mince 200 est collecté par les électrodes de grille 10 a 2 et
b 2 et transféré aux électrodes de bus respectives l Oal et l Ob 1 Un film anti-
réflexion 114 (AR) comprenant du Si N (nitrure de silicium) est disposé sur des portions de la couche active 111 o les électrodes de surface 10 a et l O O b sont absentes Le film AR 114 conmincee efficacement de la lumière incidente dans
la couche active 111.
Une électrode arrière 116 est disposée sur la surface arrière du substrat du support 110 contactant la couche active 111 L'électrode arrière 116 comprend un métal de réflexion élevée, tel que du Ag Une région 113 BSF (champ de surface arrière) du type p à concentration de dopants d'impuretés
élevée est disposée dans la couche active 111 contactant l'électrode arrière 116.
Dans ce premier mode de réalisation, la largeur du substrat du support 110 en forme de cadre est déterminée de telle sorte qu'elle n'affecte pas défavorablement la performance de la cellule solaire Par exemple, la largeur est en dessous de 10 mm si la région BSF 113 a une concentration de dopant
d'impuretés de 1 x 1018 cm-3 et une épaisseur de 20 jm.
Un procédé pour produire la cellule solaire à film mince est illustré aux
figures 2 (a)-2 (d), 3 (a)-3 (c) et 4 (a)-4 (b) Plus spécifiquement, les figures 2 (a)-
2 (d) illustrent des étapes de procédé sur la surface avant, les figures 3 (a)-3 (c) illustrent des étapes de procédé de formation de la structure de support, et les figures 4 (a)-4 (b) illustrent des étapes de procédé de formation de l'électrode arrere. Initialement, un film en Si O 121 a de plusieurs microns d'épaisseur est déposé sur un substrat en silicium de faible pureté 109 d'environ plusieurs centaines de microns d'épaisseur, de préférence par dépôt de vapeur chimique à basse pression, oxydation thermique, ou pulvérisation Ensuite, du Si du type p à pureté élevée est déposé sur le film en Si O 121 a à une épaisseur de 100 pmn ou moins, de préférence par dépôt de vapeur chimique thermique ou dépôt de vapeur chimique à basse pression, formant une couche mincee en Si ll la
(figure 2 (a)).
Après formation d'une couche de recouvrement 122 comprenant du Si O 2 ou du Si N sur la couche mincee en Si 1 la, le substrat est mis sur une base de carbone 121 Un moyen de chauffage supérieur mobile 153 est déplacé le long de la direction indiquée par la flèche tout en chauffant la mincee couche de Si 11 la de la surface arrière en utilisant un moyen de chauffage inférieur 152 fixé au fond de la base en carbone 151, de la sorte, la dimension du grain de la couche mincee en Si 11 la est augmentée par recristallisation de fusion de zone
(ZMR), résultant en une couche active 111 (figure 2 (b)).
Après retrait de la couche de recouvrement 122, un dopant du type n, tel que du phosphore, est diffusé dans la couche active 111 de la surface avant pour former une région du type N 112 De préférence, la région du type N 112 est plus mincee que 0,5 pm Une jonction p-n est produite entre la région du type N 112 et la couche active du type p 111 Ensuite, du Si N est déposé sur la région du type N 112 à une épaisseur de 800- 1000 A, de préférence par dépôt de vapeur chimique à plasma ou dépôt de vapeur chimique basse pression, formant un film AR 114 En même temps, du Si N est déposé sur la surface arrière du substrat en Si de faible pureté 1 a à une épaisseur d'en dessous de 1000 A. Après qu'une partie du film en Si N sur la surface arrière soit masquée par un photoresist résistant à l'acide, le film en Si N est attaqué par de l'acide fluorhydrique, laissant une portion 115 sur une région du substrat de faible pureté 109 o le substrat de support en forme de cadre ci-dessus décrit doit être
formé (figure 2 (c)).
A l'étape de la figure 2 (d), un photoresist résistant à l'acide (non représenté) est sélectivement imprimé pour écran sur le film en Si N 114 à l'excepté des portions o les électrodes de surface 10 a et 10 b doivent être formées et ensuite il est cuit En utilisant le photoresist résistant à l'acide comme masque, des portions du film en Si N 114 sont attaquées par de l'acide fluorhydrique, exposant sélectivement la région du type N 112 de la couche active 111 Après retrait du motif du photoresist résistant à l'acide, une pâte en Ag est imprimée pour écran sur les portions exposées de la région du type N 112 à une épaisseur de 20-30 gm Ensuite, la pâte d'Ag est cuite pour compléter les
électrodes de surface 1 Oa et 1 Ob.
Une cire résistant à l'alcali 131 ayant un point de fusion de 150-230 'C est déposée sur la surface avant et une plaque de verre 132 est fixée à la surface avant via la cire 131 (figure 3 (a)) A la place de la plaque de verre, une plaque
d'acier inoxydable (SUS) peut être utilisée.
Ensuite, le substrat est immergé dans plusieurs dizaines de pourcentages en poids d'une solution de KOH pour attaquer le substrat de faible pureté 109 (figure 3 (b)) Puisque le film en Si N 115 sert comme masque, seulement une partie centrale du substrat de faible pureté 109 est retirée par attaque Dans la solution de KOH, du Si est attaqué à une vitesse d'attaque d'environ plusieurs centaines de fois aussi élevée que celle du Si N, de sorte que rattaque est arrêtée au film en Si O 121 C'est-à-dire, le film en Si O 121 sert comme moyen d'arrêt
d'attaque pendant le procédé d'attaque utilisant la solution de KOH.
Dans l'étape de la figure 3 (c), le film en Si N 115 utilisé comme masque d'attaque et le film en Si O 121 utilisé comme moyen d'arrêt d'attaque sont retirés en utilisant de l'acide fluorhydrique Ensuite, la plaque de verre 132 est
retirée de la surface de la couche active 111 (figure 4 (a)).
A l'étape de la figure 4 (b), du Al est déposé sur la surface arrière de la structure à une épaisseur d'environ 1 pum, de préférence par pulvérisation ou dépôt de vapeur, formant l'électrode arrière 106 L'électrode arrière 106 est cuite à 500-800 'C pour former une région BSF 113 du type p dans la couche active
111 contactant l'électrode arrière 106 (figure 4 (b)).
Alors que dans la cellule solaire à film mince de l'art antérieur à la fois la couche active et le substrat supportant la couche active comprennent le matériau de pureté élevé, dans ce premier mode de réalisation de la présente invention, seulement la couche active 111 d'épaisseur inférieure à 100 jim accomplissant une conversion lumièreélectricité comprend le matériau de pureté élevée et le substrat épais 110 supportant la couche active mincee 111 comporte le matériau de faible pureté De ce fait, une cellule solaire à film mince est fabriquée avec moins de matériau de faible pureté, résultant en une
réduction du coût de production.
Le film isolant en Si O 121 interposé entre le substrat du support 110 du matériau de faible pureté et la couche active 111 du matériau de pureté élevée empêche des impuretés dans le substrat de faible pureté 109 de se diffuser dans la couche active 111 pendant le procédé thermique dans la production De plus, dans l'attaque sélective du substrat de faible pureté 109, le film isolant 121 sert comme moyen d'arrêt d'attaque et empêche la couche active mincee 111 d'être attaquée De ce fait, le substrat du support 110 est formé avec une précision élevée. Puisque le substrat du support 110 est de forme en cadre le long des bords de la couche active, une partie de la couche active est exposée au centre de la surface arrière du substrat du support 110 De ce fait, le contact entre l'électrode arrière 116 et la couche active 111 est facilement effectué si
l'électrode arrière est déposée sur la surface entière du substrat du support.
Puisque le substrat de support 110 est présent sur la surface arrière de la couche active 111, les électrodes de surface 1 Oa et 1 Ob de la cellule solaire 101 sont exposées De ce fait, lorsqu'un certain nombre de cellules solaires 101 sont agencées en matrice sur un substrat de montage pour fabriquer un module de cellules solaires, une connexion entre des cellules solaires adjacentes est facilement réalisée en comparaison à la cellule solaire de l'art antérieur dont les
électrodes de surfaces sont recouvertes par le substrat de support.
Alors que dans le premier mode de réalisation ci-dessus décrit, un film en Si O est utilisé comme film isolant 121 interposé entre le substrat de support et la couche active 111, un film en Si N peut être utilisé avec les mêmes
effets que décrits ci-dessus.
La structure du substrat de support 110 n'est pas restreinte à la structure en forme de cadre représentée en figure 1 (a) Une variété de structure peut être pensée et certaines d'entre elles seront décrites ci-après comme variante du
premier mode de réalisation de la présente invention.
Les figures 5 (a) et 5 (b) sont des schémas illustrant une cellule solaire à film mince selon une première variante de la cellule solaire à film mince 101 représentée aux figures 1 (a)-l(b), o la figure 5 (a) est une vue plane de fond et
la figure 5 (b) est une vue en coupe suivant la ligne Vb-Vb de la figure 5 (a).
Dans cette variante, la cellule solaire à film mince l Ola comprend un substrat de support nu 1 i Oa à la place du substrat de support en forme de cadre 110 Le substrat de support nu 1 i Oa comprend une partie de cadre 1 Oal disposée le long des bords de la couche active 111 et un certain nombre de parties parallèles espacées les unes des autres 1 l Oa 2 agencées à l'intérieur de la partie de cadre 11 Oal La structure de support la comprend le substrat de support 1 Oa et le film isolant 121 D'autres structures sont identiques à celles déjà décrites par
rapport aux figures 1 (a) et 1 (b).
Les figures 6 (a) et 6 (b) illustrent une cellule solaire à film mince selon une seconde variante de la cellule solaire à film mince 101 représentée aux figures 1 (a)-l(b), o la figure 6 (a) est une vue plane de fond mais la figure 6 (b) est une vue en coupe suivant la ligne V Ib- V Ib de la figure 6 (a) Dans cette seconde variante, la cellule solaire à film mince l Olb comprend un substrat de support en nid d'abeille 1 l Ob à la place du substrat de support en forme de cadre 110 Le substrat de support en nid d'abeille 1 l Ob comprend une partie de cadre 1 l Oal disposée le long des bords de la couche active 111 et une partie en treillis 1 l Oa 3 disposée dans la partie de cadre La structure de support lb comprend le substrat de support l Ob et le film isolant 121 D'autres structures sont
identiques à celles déjà décrites par rapport aux figures 1 (a) et 1 (b).
Les figures 7 (a) et 7 (b) illustrent une cellule solaire à film mince selon une troisième variante de la cellule solaire à film mince 101 représentée aux figures 1 (a)-l(b), o la figure 7 (a) est une vue plane de fond et la figure 7 (b) est une vue en coupe suivant la ligne VI Ib- VI Ib de la figure 7 (a) Dans cette troisième variante, la cellule solaire à film mince 10 l comprend un certain nombre de colonnes il Oa 4 disposées sur la surface arrière de la couche active 111 à la place du substrat de support en forme de cadre 110 La structure de support lc comprend les colonnes 1 10 a 4 et les couches de barrière isolante 121. D'autres structures sont identiques à celles déjà décrites par rapport aux figures
1 (a) et 1 (b).
La structure du substrat de support n'est pas restreinte à celle décrite ci-
dessus Par exemple, un substrat de support en forme de cadre polygonal ou un
substrat de support en spirale peut être utilisé.
Les figures 8 (a) et 8 (b) sont des schémas illustrant une cellule solaire à film mince selon un second mode de réalisation de la présente invention, o la figure 8 (a) est une vue plane de fond et la figure 8 (b) est une vue en coupe suivant la ligne VII Ib-VII Ib de la figure 8 (a) Dans ce second mode de réalisation, la structure de support 2 comprend un substrat de support en nid d'abeille l Od et le film isolant 121 Les électrodes de surface en forme de peigne i Oa et l Ob sont disposées sur la couche active 111 de sorte que les électrodes de bus linéaire l Oal et 1 Obl sont positionnées à l'opposé des portions
linéaires l l Odl et l l Od 2 du substrat de support 11 d, respectivement.
Lorsqutun module de cellule solaire est fabriqué en utilisant un certain nombre de cellules solaires à film mince du second mode de réalisation, l'électrode de bus peut supporter la contrainte mécanique appliquée à l'électrode de bus
pendant le procédé de liaison précise.
Ce second mode de réalisation de la présente invention peut être appliqué aux cellules solaires à film mince l Ola et l Olb des figures 5 (a)-5 (b) et
6 (a)-6 (b), respectivement, avec les mêmes effets que décrits ci-dessus.
La figure 9 (a) est une vue en coupe illustrant une cellule solaire à film mince selon un troisième mode de réalisation de la présente invention La cellule solaire à film mince 103 de ce troisième mode de réalisation comprend une couche active 141 ayant une surface texturée, c'est-à-dire une surface avec une pluralité de saillies pyramidales, qui augmente la longueur du trajet optique de lumière incidente dans la couche active D'autres structures sont identiques à celles de la cellule solaire à film mince 101 selon le premier mode de réalisation. Un procédé de fabrication de la cellule solaire à film mince 103 est illustré aux figures 10 (b)-b O (d), 11 (a)-l 1 (c), et 12 (a)-12 (b) Plus spécifiquement, les figures 10 (a)-10 (d) illustrent des étapes de procédé réalisées sur le côté de surface avant, les figures 11 (a)-ll(c) illustrent des étapes de procédé de formation de la structure du support, et les figures 12 (a)-12 (b)
illustrent des étapes de procédé de formation de l'électrode arrière.
Initialement, comme illustré à la figure 2 (a), le film en Si O 121 a de plusieurs microns d'épaisseur est déposé sur le substrat en Si de faible pureté 109, et la couche en Si 111 a plus mincee que 100 pnm est déposée sur le film en Si O 12 la Après cela, la couche mincee en Si 11 la est soumise à un procédé de recristallisation de fusion de zone, formant une couche active avec une orientation de surface ( 100) Ensuite, la surface de la couche active est soumise à une attaque humide en utilisant un mélange d'alcali, tel que KOH ou Na OH, et de l'eau, formant un certainnombre de saillies pyramidales de plans ( 111) sur la surface de la couche active 141 (figure 10 (a)) La vitesse d'attaque et l'angle apex de la saillie pyramidale sont contrôlés en additionnant une quantité
appropriée d'alcool dans le produit d'attaque.
Aux étapes de la figure 10 (b), un dopant du type n, tel que du phosphore, est diffusé dans la couche active 141 de la surface pour former une région du type N 142 qui produit une jonction p-n avec la couche active du type p 141 De préférence, la région du type N 142 a une épaisseur inférieure à 0,5 Mm Ensuite, du Si N est déposé sur la région du type N 142, formant un film AR 144 En même temps, du Si N est déposé sur la surface arrière du substrat en Si de faible pureté 110 a Ensuite, le film en Si N sur la surface arrière est dessiné laissant une portion 115 sur une région o le substrat de support en forme de
cadre ci-dessus décrit 110 doit être formé (figure 10 (c)).
Dans l'étape de la figure 10 (d), des portions du film en Si N 144 sont sélectivement retirées par attaque pour exposer la couche active 141, et les électrodes de surface 10 a et 10 b sont formées sur la portion exposée de la couche active 141 Ensuite, une cire 131 est appliquée à la surface avant (figure 11 (a)), et une plaque de verre 142 est fixée à la surface avant via la cire 131 (figure 11 (b)) suivie par l'attaque du substrat de faible pureté 109 et du film
isolant 121 a (figures 11 (c) et 11 (d)).
Après retrait de la plaque de verre 132 (figure 12 (a)), l'électrode arrière 116 et la région BSF 113 sont formées sur la surface arrière de la couche active
141 (figure 12 (b)), complétant la cellule solaire à film mince 103.
Selon le troisième mode de réalisation de la présente invention, puisque les saillies pyramidales de plans ( 111) sont présentes sur la surface de la couche active 141, la perte de réflexion de lumière incidente est significativement réduite De plus, la longueur de trajet optique dans la couche active est augmentée à cause de la réfraction de lumière incidente à la surface, augmentant
significativement l'absorption de lumière dans la couche active.
La figure 9 (b) est une vue en coupe illustrant une cellule solaire à film mince selon une variante de la cellule solaire à film mince de la figure 9 (a) La cellule solaire à film mince de la figure 9 (b) comprend une couche active 141 a ayant un certain nombre de saillies pyramidales sur les deux surfaces avant et arrière, lesquelles saillies augmentent la longueur de trajet optique de lumière incidente dans la couche active 141 a D'autres structures sont identiques à celles
de la cellule solaire de la figure 9 (a).
Le procédé de production est illustré aux figures ( 13 (a)-13 (c) Après formation du substrat du support 110 en attaquant sélectivement le substrat de faible pureté 109 et le film isolant 121 (figure 13 (a)), la surface arrière de la couche active 141 a est soumise à un procédé d'attaque en utilisant un mélange d'alcali, tel que KOH ou Na OH, et de l'eau, formant un certain nombre de projections pyramidales de plans ( 111) sur la surface arrière de la couche active
141 a (figure 13 (b)).
Pour réaliser la cellule solaire à film mince de la figure 9 (b), la plaque de verre 132 est retirée et l'électrode arrière 146 et la région BSF 143 sont
produites comme représenté à la figure 13 (c).
Selon cette variante, les deux surfaces avant et arrière de la couche active 141 a ont un certain nombre de projections pyramidales de plans ( 111), la longueur de trajet optique de lumière réfléchie par l'électrode arrière 146 dans la couche active est augmentée, augmentant de plus l'absorption de lumière dans la
couche active.
Les figures 14 (a)-14 (c) et 15 (a)-15 (c) sont des vues en coupe illustrant des étapes de procédé pour produire une cellule solaire à film mince selon un quatrième mode de réalisation de la présente invention, alors que dans le premier mode de réalisation ci-dessus, la recristallisation de fusion de zone de la couche active est accomplie sur le substrat de faible pureté 109, dans ce quatrième mode de réalisation, elle est accomplie sur une base de carbone ayant un petit coefficient de diffusion d'impuretés Aux figures, les mêmes chiffies de référence que ceux des figures 2 (a)-2 (d), 3 (a)-3 (c), et 4 (a)-4 (b) désignent les
mêmes parties ou des parties correspondantes.
A l'étape de la figure 14 (a), une couche en Si O 121 a, une couche en Si de pureté élevée 11 la, et une couche de recouvrement en Si O ou Si N 122 sont successivement déposées sur un premier substrat de faible pureté 109 b comportant beaucoup d'impuretés Les couches laminées 12 la, 1 la et 122 sont référées ci-après comme structure laminée 160 Ensuite, une plaque de support 132 est fixée à la couche de recouvrement 122 en utilisant de la cire 131 (figure 14 (b)), et le premier substrat de faible pureté 109 b sur la surface arrière est retiré
par attaque (figure 14 (c)).
La structure laminée 160 est mise sur une base de carbone 151 ayant un faible coefficient de diffusion d'impuretés (figure 15 (a)) Après retrait de la plaque de support 132 de la couche de recouvrement 122, la structure laminée est chauffée de la surface arrière en utilisant un moyen de chauffage inférieur fixe 152, et un moyen de chauffage de bande supérieure mobile 153 est déplacé le long de la direction indiquée par la flèche, de la sorte, la dimension du grain de cristal de la couche mincee en Si 1 i la est augmentée par recristallisation de fusion de zone (ZMR), résultant en une couche active (figure
(b)).
La structure laminée 160 après le procédé de ZMR est fixée sur un second substrat de faible pureté 109 a (figure 15 (c)) Après retrait de la plaque de support 132 et de la couche de recouvrement 122, une cellule solaire à film mince est réalisée à travers les étapes de procédé et de côté de surface avant aux figures 2 (c) et 2 (d) et les étapes de procédé de côté de surface arrière
représentées aux figures 3 (a)-3 (c) et 4 (a)-4 (b).
Selon le quatrième mode de réalisation de la présente invention, puisque le procédé de température élevée de la couche active est accompli sur la base de carbone 151, un matériau de faible pureté moins cher que celui utilisé dans le premier mode de réalisation peut être utilisé pour les substrats de support 109 a
et 109 b.
Alors que dans les premier à quatrième modes de réalisation ci-dessus décrits, le film en Si O ou le film en Si N est utilisé pour la couche de barrière isolante, un film isolant résistant à la chaleur, tel qu'un film en BN ou un film en
Ti B 2, ou un laminé de ces films peut être utilisé.
* Les figures 16 (a)-16 (d) sont des vues en coupe illustrant des étapes de procédé de formation dune ouverture dans un film AR d'une cellule solaire à
film mince selon un cinquième mode de réalisation de la présente invention.
A ces figures, les chiffres de référence 301 désigne un substrat en Si.
Une région active à jonction p-n 301 a est disposée dans le substrat en Si 301 atteignant la surface du substrat Un film AR 310 est disposé sur le substrat en Si 301 Le film AR 310 comprend un film inférieur AR 302 comprenant du Si N ayant un indice de réfraction plus petit que celui du Si et un film supérieur AR 303 comprenant du Si O 2 ayant un indice de réfraction plus petit que celui du Si N Le film supérieur AR 303 sert comme masque lorsque le film inférieur AR 302 est attaqué par de l'acide phosphorique chauffé Pendant l'attaque, le film inférieur AR en Si N 302 est attaqué à la vitesse d'attaque de plusieurs fois aussi élevée que celle du film supérieur AR 302 L'épaisseur exigée pour le film supérieur AR d'une cellule solaire à réaliser est d'environ 800 A, et environ 400 A du film supérieur AR est retiré par attaque pendant l'attaque du film inférieur AR 302 par de l'acide phosphorique chauffé De ce fait, le film en Si O 2 303 servant à la fois de masque d'attaque et de film AR doit être plus épais que 1200 A Un motif de photoresist imprimé 304 ayant une ouverture 304 a sert comme masque pour dessiner le film supérieur AR 303 sous-jacent L'ouverture 304 a est positionnée à l'opposé d'une région o une électrode de surface 311
doit être formée.
Une description est donnée du procédé de production.
Initialement, le film inférieur AR 302 comprenant du Si N est déposé à une épaisseur d'environ 800 À sur la surface photosensible du substrat en Si 301 ayant la région active à jonction p-n 301 a, et le film supérieur AR 303 comprenant du Si O 2 est déposé sur le film inférieur AR 302 à une épaisseur d'environ 1200 A Ensuite, le film photoresist 304 est imprimé sur le film supérieur AR 303 et l'ouverture 304 a est formée à l'opposé d'une région 301 b o
l'électrode de surface doit être formée (figure 16 (a)).
En utilisant le motif de photoresist 304 comme masque, le film supérieur AR 303 comprenant du Si O 2 est attaqué par du fluorure d'hydrogène
dilué, formant une ouverture 303 a (figure 16 (b)).
Après retrait du motif de photoresist 304 par un solvant spécifique (figure 16 (c)), en utilisant le film supérieur AR 303 de Si O 2 à motif comme masque, le film inférieur AR 302 de Si N est attaqué par de l'acide phosphorique chauffé, formant une ouverture 302 a Ainsi, une ouverture 310 a est formée
pénétrant à travers une portion du film AR de structure à deux couches 310.
Mincealement, l'électrode de surface 311 est formée sur une portion du substrat en Si exposée dans l'ouverture 310 a, achevant la cellule solaire à film mince 105
(figure 16 (d)).
Selon le cinquième mode de réalisation de la présente invention, l'attaque sélective du film inférieur AR 302 est accomplie en utilisant le film supérieur AR 303 comme masque De ce fait, l'étape de retrait du masque
d'attaque après l'attaque du film inférieur AR 302 peut être dispensée.
Bien que le motif du film supérieur AR 303 utilise le masque photoresist, puisque la surface du film supérieur AR 303 est soumise au procédé d'attaque après le retrait du masque photoresist, la surface du film AR 310 n'est pas contaminée par le photoresist, améliorant la propreté de la surface du film AR. Les figures 17 (a)-17 (e) illustrent des étapes de procédé dans un procédé pour produire une cellule solaire à film mince selon un sixième mode de réalisation de la présente invention Dans ce sixième mode de réalisation, avant la formation du film inférieur AR 302, un film de passivation de surface 307
comprenant du Si O 2 est formé sur la surface photosensible du substrat semi-
conducteur 301 D'autres étapes du procédé sont identiques à celles illustrées
aux figures 16 (a)-16 (d).
Egalement dans ce sixième mode de réalisation, le film supérieur AR en Si O 2 303 déposé dans l'étape de la figure 17 (a) doit être plus épais que le film supérieur AR 303 de la structure achevée représentée en figure 17 (a), car il est attaqué dans les étapes des figures 17 (c) et 17 (d) Plus spécifiquement, le film supérieur AR en Si O 2 303 dans l'étape de la figure 17 (a) doit être aussi épais que 2000 A, car il est attaqué d'environ 400 A dans l'étape d'attaque du film inférieur AR 302 par de l'acide phosphorique chauffé et d'environ 800 A dans l'étape d'attaque du film de passivation de surface 307 par de l'acide fluorhydrique.
Une description est donnée du procédé de production.
Dans l'étape de la figure 17 (a), le film de passivation de surface 307 est formé sur la surface photosensible du substrat semi-conducteur 301 ayant la région active à jonction p-n 301 a Ensuite, le film inférieur AR 302 de Si N d'environ 800 À d'épaisseur et le film supérieur AR 303 de Si O 2 d'environ 2000 A d'épaisseur sont successivement déposés sur le film de passivation de surface 307 Ensuite, le film photoresist 304 est imprimé sur le film supérieur AR 303 et l'ouverture 304 a est formée dans une partie du film photoresist 304 à
l'opposé d'une région 301 b o l'électrode de surface doit être produite.
Dans les étapes des figures 17 (b)-17 (d), le film supérieur AR 303 et le film inférieur AR 302 sont dessinés de la même manière que décrite dans le cinquième mode de réalisation de la présente invention, formant le film AR 310
ayant l'ouverture 310 a.
Dans l'étape de la figure 17 (e), le film de passivation de surface 307 est attaqué en utilisant le film AR 310 comme masque pour exposer la surface de la région active à jonction p-n 301 a dans l'ouverture 31 Oa, et l'électrode de surface 311 est formée sur la partie exposée de la région active 301 a, réalisation la
cellule solaire à film mince 106.
Dans ce sixième mode de réalisation de la présente invention, puisque la surface du substrat en Si 301 est en contact avec le film de passivation de surface de Si O 2 307, des recombinaisons à la surface du substrat en Si sont réduites en comparaison au cinquième mode de réalisation de la présente invention. Tandis que dans les cinquième et sixième modes de réalisation ci-dessus décrits, le film supérieur AR comprend du Si O 2 et le film inférieur AR comprend du Si N, le film supérieur AR peut comporter du Mg F 2 ayant un indice de réfraction de 1,37 1,39 et le film inférieur AR peut comporter du Ti O 2 ayant un indice de réfraction de 2,2 ou du Ta 2 05 ayant un indice de
réfraction de 2,15.
La figure 18 est un schéma illustrant un dispositif d'attaque automatique selon un septième mode de réalisation de la présente invention Ce dispositif d'attaque 107 est fondamentalement identique au dispositif d'attaque conventionnel 400 représenté en figure 31 à l'excepté qu'un dispositif de mesure de réflexion 402 est relié au contrôleur 403 Le dispositif de mesure de réflexion 402 contrôle la réflexion à la surface de l'échantillon 407 immergé dans le produit d'attaque 406 et produit un signal de contrôle au contrôleur 403 Le contrôleur 403 commande le convoyeur 401 selon le signal de contrôle du
dispositif de mesure de réflexion 402.
Plus spécifiquement, le contrôleur 403 commande le convoyeur 401 de sorte que le récipient d'échantillon 404 soit extrait du bain 405 lorsque le changement de réflexion apparaît dans le signal de contrôle Le dispositif de mesure de réflexion 402 comprend un dispositif laser (non représenté) pour irradier la surface de l'échantillon de lumière laser et un dispositif de mesure (non représenté) pour mesurer la lumière laser réfléchie à la surface de l'échantillon La réflexion à la surface de l'échantillon est contrôlée et le signal de contrôle est appliqué au contrôleur 403 De plus, une solution de KOH est
utilisée comme produit d'attaque 404.
Les figures 19 (a) et 19 (b) sont des schémas illustrant l'échantillon 407 respectivement avant et après le procédé d'attaque L'échantillon 407 comprend un substrat en Si 407 d, une couche d'arrêt d'attaque 407 a comprenant du Si O 2 ou analogue enfouie dans le substrat en Si, et des films de protection 407 c comprenant du Si 3 N 4 ou analogue disposés sur la surface arrière du substrat
407 d et sur des portions prescrites de la surface avant du substrat.
En figure 19 (b), une rainure 407 b est formée en retirant sélectivement par attaque une portion du substrat en Si 407 d en utilisant les films de protection 407 c sur la surface avant comme masque La couche d'arrêt d'attaque
407 a est exposée au fond de la rainure 407 b.
Une description est donnée du fonctionnement du dispositif d'attaque
automatique. Tout d'abord, l'échantillon 407 représenté en figure 19 (a) est mis dans le récipient d'échantillon 404 Lorsque le dispositif d'attaque 107 est démarré, le récipient d'échantillon 404 est transporté par le convoyeur 401 et immergé dans le produit d'attaque 406 dans le bac 405 En même temps, le dispositif de mesure de réflexion 402 démarre le contrôle de la lumière réfléchie de la surface
de l'échantillon 407.
Dans le bain 405, la surface exposée du substrat en Si 407 d est attaquée par la solution de KOH à 70-80 'C jusqu'à ce que la couche d'arrêt d'attaque
407 a enfouie dans le substrat soit exposée comme représenté à la figure 19 (b).
Lorsque la couche d'arrêt d'attaque 407 a est exposée, la réflexion de la lumière laser de longueur d'onde de 1 pim à la surface avant d'attaque change d'environ % qui est la réflexion à la surface du substrat en Si à environ 50 % qui est la réflexion à la surface de la couche darrêt d'attaque en Si O 2 407 a Ce changement de réflexion est détecté par le dispositif de mesure de réflexion 402
et transmis au contrôleur 403.
En recevant le signal du dispositif de mesure de réflexion 402, le contrôleur 403 commande le convoyeur 401 de sorte que le récipient
d'échantillon est extrait du bain 405, de la sorte le procédé d'attaque est achevé.
Selon le septième mode de réalisation de la présente invention, une profondeur d'attaque souhaitée est toujours atteinte sans se soucier de la
variation de la vitesse d'attaque.
Tandis que dans le septième mode de réalisation ci-dessus décrit de la présente invention, la couche d'arrêt d'attaque en Si O 2 enfouie dans le substrat en Si est utilisée comme moyen pour changer la réflexion à la surface avant d'attaque lorsque la profondeur d'attaque atteint une valeur souhaitée, le moyen
pour changer la réflexion n'est pas restreint à celui-ci.
Les figures 20 (a) et 20 (b) sont des vues schématiques pour expliquer un procédé d'attaque selon un huitième mode de réalisation de la présente invention, o les figures 20 (a) et 20 (b) illustrent respectivement des échantillons
avant et après le procédé d'attaque.
A ces figures, l'échantillon 417 comprend un substrat en Si 417 d ayant une orientation de surface ( 100) Une surface texturée 417 a est atteinte en attaquant la surface ( 100) du substrat en Si 417 d par un produit d'attaque ayant une sélectivité d'orientation de surface, telle que l'hydrazine (N 2 H 4), sur laquelle les plans ( 111) du substrat en Si 417 d sont exposés formant un certain nombre de saillies pyramidales La réflexion de la lumière laser de longueur d'onde de 1 gm à la surface texturée 417 a est d'environ 10 % tandis que la réflexion de la lumière à la surface ( 100) est d'environ 30 %.
Une description est donnée du fonctionnement.
Lorsque le récipient 404 contenant l'échantillon 417 représenté en figure (a) est immergé dans le produit d'attaque 406, tel que l'hydrazine, l'attaque du substrat en Si 417 d de la surface ( 100) est démarrée Puisque le produit d'attaque 406 a une sélectivité par rapport au plan ( 111), l'attaque continue exposant les plans ( 111) du substrat en Si et, après une période d'attaque prescrite, un certain nombre de saillies pyramidales sont formées sur la surface du substrat en Si, c'est-à-dire, la surface texturée 417 a est atteinte A cet instant, la réflexion à la surface avant d'attaque change de 30 % à 10 % et ce changement de réflexion est détecté par le dispositif de mesure de réflexion 402 et transmis au contrôleur 403 En recevant le signal du dispositif de mesure de réflexion 402, le contrôleur 403 commande le convoyeur 401 de sorte que le récipient
d'échantillon 404 est extrait du bain 405, achevant le procédé d'attaque.
Selon le huitième mode de réalisation de la présente invention, une profondeur d'attaque souhaitée est toujours atteinte indépendamment de la
variation de la vitesse d'attaque.
Tandis que dans les septième et huitième modes de réalisation ci-dessus décrits, l'achèvement du procédé d'étape est détecté par le changement de réflexion à la surface avant d'attaque, il peut être détecté par le changement de
transmission de lumière dans le produit d'attaque.
Les figures 21 (a)-21 (c) sont des vues schématiques pour expliquer un procédé d'attaque selon un neuvième mode de réalisation de la présente invention Dans le procédé dattaque ordinaire, un grand nombre de bulles sont produites de la surface avant d'attaque, lesquelles bulles réduisent significativement la transmission de lumière dans des produits d'attaque Dans ce neuvième mode de réalisation, l'achèvement de l'attaque est détecté par la production de bulles, c'est-à-dire, le changement de transmission de lumière
dans le produit d'attaque.
Le dispositif d'attaque automatique utilisé dans ce neuvième mode de réalisation comprend un dispositif de détection de transmittance 502 pour contrôler la transmittance de lumière dans le produit d'attaque à la place du dispositif de mesure de réflexion 402 selon les septième et huitième modes de réalisation, et l'achèvement du procédé d'attaque est détecté par le changement de transmittance de lumière dans le produit d'attaque Le dispositif de détection de transmittance 502 comprend un dispositif laser 502 a émettant une lumière laser parallèle à la surface de l'échantillon 407 et un dispositif de réception de lumière 502 b recevant la lumière laser Le dispositif laser 502 a et le dispositif
de réception 502 b sont opposés l'un à l'autre avec l'échantillon 407 entre eux.
Une description est donnée du fonctionnement.
Lorsque le récipient 404 contenant l'échantillon 407 de la même structure que celle représentée à la figure 19 (a) est immergé dans le produit d'attaque 406 dans le bain 405, l'attaque de l'échantillon 407 est démarrée La transmittance de lumière dans le produit d'attaque 406 est significativement réduite à cause d'un grand nombre de bulles produites de la surface d'attaque de l'échantillon 407 Lorsque la couche d'arrêt d'attaque 407 a est exposée, l'attaque s'arrête et aucune bulle n'est produite de la surface, de la sorte la transmittance de lumière est significativement changée Ce changement de transmittance de lumière est détecté par le détecteur 502 et transmis au contrôleur 403 En recevant le signal du détecteur 502, le contrôleur commande le convoyeur 401 de façon que le récipient d'échantillon 404 soit extrait du bain 405, achevant le
procédé d'attaque.
Selon le neuvième mode de réalisation de la présente invention, une profondeur d'attaque souhaitée est toujours atteinte indépendamment de la
variation de la vitesse dattaque.
Dans l'étape d'attaquer sélectivement la surface arrière du substrat du dispositif semi-conducteur, tel que l'étape de former l'ouverture dans le substrat en Si de la surface arrière selon les premier au quatrième modes de réalisation de la présente invention, il est nécessaire de fixer l'échantillon, tel qu'une cellule solaire à film mince, à un support d'échantillon en utilisant de la cire ou analogue Cependant, cette étape est très compliquée et la surface de
l'échantillon est défavorablement contaminée par la cire.
Ce problème sera décrit plus en détail par rapport au procédé pour produire une cellule solaire à film mince selon le premier mode de réalisation de la présente invention Les figures 22 (a)-22 (g) sont des vues en coupe illustrant des étapes de procédé de formation d'une ouverture sur la surface arrière du substrat A ces figures, les mêmes chiffres de référence que ceux des figures l(a)-l(b), 2 (a)-2 (d), 3 (a)-3 (c) et 4 (a)-4 (b) désignent les mêmes parties ou des parties correspondantes Le chiffre de référence 109 désigne un substrat peu coûteux, tel que MG-Si Un film en Si O 121 a est disposé sur le substrat peu coûteux 109 Une couche mince en Si 111 ayant une jonction p-n est disposée sur le film en Si O 12 la Une région de formation de jonction 112 est disposée dans la couche en Si 111 atteignant la surface Le chiffre de référence 115 désigne un film en Si N servant comme masque d'attaque pour protéger le substrat ( 109) du produit d'attaque, tel que KOH. De plus, le chiffre de référence 170 a désigne un échantillon avant le procédé d'attaque Le chiffre de référence 131 désigne une cire de protection pour protéger les surfaces avant et latérale de l'échantillon 170 a du produit d'attaque L'échantillon 170 a est fixé à un support d'échantillon 132 par l'intermédiaire de la cire 131 De préférence, le support d'échantillon 132
comprend du quartz ou de l'acier inoxydable.
Les étapes du procédé illustré aux figures 22 (a)-22 (c) sont identiques à celles déjà décrites en référence aux figures 2 (a)-2 (d) et, de ce fait, n'ont pas
besoin d'être décrites à nouveau.
L'échantillon 170 a représenté à la figure 22 (c) est fixé au support d'échantillon 132, qui est un peu plus grand que l'échantillon 170 a, en utilisant
la cire de protection 131 (figure 22 (d)).
Ensuite, le support d'échantillon 132 avec l'échantillon 170 a est mis dans un récipient d'échantillon (non représenté) et le récipient est immergé dans la solution de KOH Dans la solution de KOH, une portion du substrat 109 qui n'est pas masquée par le masque d'attaque 115 est sélectivement attaquée de la surface arrière L'attaque est arrêtée lorsque le film en Si O 121 a est exposé,
résultant en l'échantillon 170 b représenté à la figure 22 (e).
Ensuite, la cire 131 est adoucie par chauffage, et l'échantillon 170 b est déconnecté du support 132 en utilisant une force mécanique Après cela, la
surface de l'échantillon 170 b est lavée pour retirer la cire 131.
La cellule solaire à film mince 101 est achevée par les étapes du procédé représentées aux figures 22 (f) et 22 (g) qui sont identiques aux étapes du procédé
représentées aux figures 4 (a) et 4 (b).
Dans le procédé ci-dessus décrit pour former l'ouverture dans le substrat de la surface arrière, cependant, les étapes compliquées du procédé sont exigées, c'est-à-dire, l'étape d'adhérer chaque échantillon au support déchantillon utilisant de la cire, l'étape de déconnecter l'échantillon du support d'échantillon en adoucissant la cire, et l'étape de laver la surface de l'échantillon pour retirer la
cire.
De plus, la cire n'est pas complètement retirée par le lavage, de sorte que
la surface de l'échantillon est contaminée par la cire.
Les figures 23 (a) et les figures 24 (a)-24 (e) illustrent un procédé pour produire une cellule solaire à film mince dans lesquelles les problèmes ci-dessus décrits sont résolus Les figures 24 (a)-24 (e) sont des vues en coupe illustrant des étapes de procédé dans le procédé et la figure 23 (a) est une vue en coupe illustrant l'échantillon juste après le procédé d'attaque. A ces figures, les mêmes chiffres de référence qu'aux figures 22 (a)-22 (g) désignent les mêmes parties ou des parties correspondantes Le chiffre de référence 106 a désigne un échantillon avant le procédé d'attaque L'échantillon comprend un substrat peu coûteux 109, un film en Si O 121 a disposé sur le substrat peu coûteux 109, une couche active mince 111 disposée sur le film en Si O 121 a, et une région de formation de jonction 112 disposée dans la couche en Si 111 atteignant la surface Un film en Si N 610 est disposé sur les surfaces avant et latérale de l'échantillon et sur une partie de la surface arrière de l'échantillon. Le chiffre de référence 106 b désigne l'échantillon après le procédé d'attaque, dans lequel une ouverture 109 a est formée dans une région o le film
en Si N 610 est absent.
Une description est donnée du procédé de production.
Initialement, le film en Si O 121 a et le film mince polycristallin en Si111 sont déposés sur le substrat peu coûteux 109, et la région de formation de jonction 112 est formée dans la couche mince en Si 111 atteignant la surface (figure 24 (a)) Après cela, la structure de la figure 24 (a) est recouverte par le film en Si N 610 à l'excepté une région sur la surface arrière de substrat 109 o l'ouverture doit être formée, résultant en l'échantillon 106 a avant le procédé
dattaque (figure 24 (b)).
Ensuite, l'échantillon 106 a est mis dans un récipient (non représenté) et le récipient est immergé dans un produit d'attaque, tel que KOH Dans le produit d'attaque, une portion du substrat peu coûteux 109 qui n'est pas masquée par le
film en Si N 610 est sélectivement retirée par attaque, formant l'ouverture 109 a.
L'attaque est arrêtée lorsque le film en Si O 121 a est exposé dans l'ouverture
109 a Ainsi, l'échantillon 106 b représenté à la figure 24 (c) est produit.
Le film en Si N 610 et une portion du film en Si O 121 a exposée dans l'ouverture 109 a sont retirés en utilisant de l'acide phosphorique chauffé et un acide fluorhydrique, respectivement (figure 24 (d)) Après cela, le film AR 114, les électrodes de surface 1 Oa et 1 Ob, et l'électrode arrière 116 comprenant de l'Al ou analogue sont produits selon les mêmes étapes de procédé que celles décrites en référence aux figures 4 (a)-4 (b), achevant la cellule solaire à film mince 101
représentée à la figure 24 (e).
Selon le dixième mode de réalisation de la présente invention, puisque les surfaces avant et latérale de l'échantillon 106 a sont complètement recouvertes du film en Si N 610 pendant le procédé d'attaque, l'étape de procédé compliquées d'adhésion de l'échantillon au support d'échantillon 132 par de la cire peut être dispensée De plus, la surface de l'échantillon n'est pas contaminée
par de la cire.
Dans le procédé de production ci-dessus décrit, l'ouverture i 09 a du substrat 110 peut être formée après formation des électrodes de surface 1 Oa et
l Ob et du film AR 114.
Une description est donnée d'un procédé pour produire une cellule
solaire à film mince selon un onzième mode de réalisation de la présente invention, o l'ouverture du substrat est formée après la formation des électrodes de surface et du film AR Les figures 25 (a)-25 (e) sont des vues en coupe illustrant des étapes de procédé dans ce procédé, et la figure 23 (b) est une
vue en coupe illustrant un échantillon après le procédé d'attaque.
A ces figures, les mêmes chiffres de référence que ceux de la figure 23 (a) et des figures 24 (a)-24 (e) désignent les mêmes parties ou des parties correspondantes Le chiffre de référence 107 a désigne un échantillon avant le procédé d'attaque L'échantillon 107 a comprend un substrat peu coûteux 109 sur lequel un film en Si O 121 a, des couches semi-conductrices 111 et 112, des électrodes de surface i Oa et l Ob, et un film AR 114 sont disposés, et la structure est complètement recouverte par un film en Si N 710 à l'excepté une région sur
la surface arrière du substrat 109 o une ouverture doit être formée.
Le chiffre de référence 107 b désigne un échantillon après le procédé d'attaque, dans lequel une ouverture 109 a est formée pénétrant à travers une
portion du substrat peu coûteux 109 o le film en Si N 710 est absent.
Une description est donnée du procédé de production.
Après formation du film en Si O 121 a, la couche mince en Si 111, de la région de formation de jonction 112 (figure 25 (a)), le film AR 114 et les électrodes de surface i Qa et l Ob sont formées selon les mêmes étapes de
procédé telles que décrites en référence aux figures 2 (c) et 2 (d).
Après cela, la structure de la figure 25 (b) est complètement recouverte du film en Si N 710 à l'excepté une région sur la surface arrière de substrat 109 o l'ouverture doit être formée, résultant en l'échantillon 107 a avant le procédé
d'attaque (figure 25 (c)).
Après cela, l'échantillon 107 a est attaqué de la surface arrière pour former l'ouverture 109 a (figure 25 (d)) et le film en Si N 710 et une portion du film en Si O 121 a exposée dans l'ouverture 109 a sont retirés (figure 25 (e)),
achevant la cellule solaire à film mince 101.
Egalement, dans ce onzième mode de réalisation de la présente invention, puisque les surfaces avant et latérale de l'échantillon 107 a sont complètement recouvertes du film Si N 710 pendant le procédé d'attaque, l'étape compliquée d'adhérer l'échantillon au support d'échantillon 132 en utilisant de la cire peut être dispensée De plus, la surface de l'échantillon n'est pas contaminée
par de la cire.
Tandis que dans les dixième et onzième modes de réalisation ci-dessus décrits, les électrodes de surface comprennent de l'Ag et le film AR comprend du Si N, les électrodes de surface peuvent être d'une structure à deux couches comprenant du Ti/Ag et le film AR peut être d'une structure à deux couches
comprenant du Ti O 2/Mg F 2.
Bien que le film en Si N soit employé comme couche de protection contre le produit d'attaque en KOH ou analogue, un film métallique, tel que Au, Ag, ou Pt, peut être utilisé Alternativement, la couche de protection peut être une structure à deux couches comprenant deux films choisis de façon
appropriée parmi les films métalliques, les films isolants, et les films semi-
conducteurs, par exemple, Si O 2/Si 3 N 4, Ti/Ag, ou Si O 2/Ag.
Dans le onzième mode de réalisation ci-dessus décrit, si le film AR comprend du Si N et la couche de protection 710 est d'une structure à deux couches comprenant un film inférieur en Si O et un film supérieur en Si N, puisque le film de protection inférieur en Si O est interposé entre le film AR en Si N et le film de protection supérieure en Si N, le film AR en Si N n'est pas
affecté défavorablement par le procédé d'étape pour retirer le film de protection.
Tandis que dans les dixième et onzième modes de réalisation ci-dessus décrits du MG-Si non coûteux est utilisé comme matériau du substrat à travers
lequel l'ouverture est formée, le matériau du substrat peut être en d'autres semi-
conducteurs, en céramique, en carbone ou en métal De plus, le dispositif semi-
conducteur soumis au procédé d'attaque de la surface arrière ci-dessus décrit
n'est pas restreint à la cellule solaire à film mince.
Claims (22)
1 Cellule solaire à film mince, caractérisée en ce qu'elle comprend: une couche active mince ( 111) en un matériau de pureté élevée ayant
des surfaces opposées avant et arrière et accomplissant une conversion lumière-
électricité; une structure ( 1) pour supporter ladite couche active mince comprenant un substrat de support ( 110) en un matériau de faible pureté ayant des surfaces opposées avant et arrière, la couche active étant disposée sur la surface avant, et une couche de barrière isolante ( 121) interposée entre la surface avant du substrat de support et la surface arrière de la couche active et empêchant des impuretés dans le substrat de support de se diffuser dans la couche active; une électrode arrière ( 116) disposée sous la surface arrière du substrat de
support contactant la surface arrière de la couche active.
2 Cellule solaire selon la revendication 1, caractérisée en ce que le substrat de support ( 110) est en forme de cadre le long des bords de la couche
active.
3 Cellule solaire selon la revendication 1, caractérisée en ce que le substrat de support précité ( 110 a) comprend une partie en forme de cadre ( 1 Q Oal) le long des bords de la couche active et un certain nombre de parties en forme de bande ( 1 1 Oa 2) parallèles les unes aux autres agencées à l'intérieur de la
partie en forme de cadre.
4 Cellule solaire selon la revendication 1, caractérisée en ce que le substrat du support précité ( 1 Ob) comprend une partie en forme de cadre ( 1 l Oal) le long des bords de la couche active et une partie en forme de treillis
( 1 1 Oa 3) agencée à l'intérieur de la partie en forme de cadre.
5 Cellule solaire selon la revendication 1, caractérisée en ce que le
substrat de support précité ( 1 l Od) est en forme de treillis.
6 Cellule solaire selon la revendication 1, caractérisée en ce que le substrat de support précité est constitué par un certain nombre de colonnes ( 1 1 Oa 4) disposées sur la surface arrière de la couche active espacées les unes des
autres.
7 Cellule solaire selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comprend de plus: une électrode de surface en forme de peigne ( 10 a ou l Ob) disposée sur la surface avant de la couche active, comprenant une électrode bus linéaire (l Oal ou l Obl) et un certain nombre d'électrodes de grille (l Oa 2 ou l Ob 2) faisant saillie des côtés opposés de l'électrode de bus, o du photocourant produit sur la couche active est collecté par les électrodes de grille et transféré à l'électrode de bus; et l'électrode de bus linéaire précitée (l Oal ou lob 1) est disposée sur la couche active à l'opposé d'une partie linéaire ( 1 l Odl) ou i 1 Od 2) du substrat de
support ( 1 Od).
8 Cellule solaire selon la revendication 1, caractérisée en ce que
l'électrode arrière précitée comprend un métal de réflexion élevée.
9 Cellule solaire selon la revendication 8, caractérisée en ce qu'elle comprend de plus: un film anti-réflexion ( 144) disposé sur la surface avant de la couche active ( 141) pour empêcher de la lumière incidente d'être réfléchie à la surface de la couche active; et la surface avant de la couche active a un certain nombre de saillies qui augmente la longueur du trajet optique de lumière incidente dans la couche active. Cellule solaire selon la revendication 9, caractérisée en ce qu'elle comprend de plus la surface arrière de la couche active précitée ( 141 a) ayant un certain nombre de saillies qui augmentent la longueur du trajet optique de
lumière incidente, qui est réfléchie par l'électrode arrière, dans la couche active.
11 Procédé pour produire une cellule solaire à film mince, caractérisé en ce qu'il consiste à: préparer un substrat ( 109) comprenant un matériau de faible pureté et ayant des surfaces opposées avant et arrière; former un film isolant ( 121 a) sur la surface avant du substrat; former une couche active (Illa) d'un premier type de conductivité comprenant un matériau de pureté élevée sur le film isolant; former une région semi-conductrice ( 112) d'un second type de conductivité dans la couche active atteignant la surface pour produire une jonction p-n accomplissant une conversion lumière-électricité; former un film anti-réflexion ( 114) sur la surface avant de la couche active, le film anti-réflexion réduisant la réflexion de lumière incidente; former une électrode de surface ( 10 a ou l Ob) en contact avec la surface avant de la couche active; fixer par adhésion le côté de surface avant de la couche active à une plaque de support ( 132) et attaquer sélectivement le substrat de faible pureté de la surface arrière pour former un substrat de support ( 110) pour supporter la couche active mince; et former une électrode arrière ( 116) sur la surface arrière du substrat de
support contactant la couche active.
12 Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce que le substrat de faible pureté précité est attaqué par un produit d'attaque qui attaque sélectivement le substrat de faible pureté mais n'attaque pas le film isolant, de la
sorte, le film isolant sert comme moyen d'arrêt d'attaque.
13 Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce qu'il consiste également, avant de former le film anti-réflexion ( 144), à former un certain nombre de saillies sur la surface avant de la couche active ( 141), lesdites saillies augmentant la longueur du trajet optique de lumière incidente dans la couche active. 14 Procédé selon la revendication 13, caractérisé en ce qu'il consiste également, avant de former une électrode arrière ( 146), à former un certain nombre de saillies sur la surface arrière de la couche active ( 141 a), lesdites saillies augmentant la longueur de trajet optique de lumière incidente qui est
réfléchie par l'électrode arrière dans la couche active.
Procédé de production d'une cellule solaire à film mince, caractérisé en ce qu'il consiste à: préparer un premier substrat ( 109 b) comprenant un matériau de faible pureté et ayant des surfaces opposées avant et arrière; former successivement un film isolant ( 121 a), une couche active ( 11 la) comprenant un matériau de pureté élevé et une couche de recouvrement ( 122) sur la surface avant du premier substrat; fixer par adhésion la couche de recouvrement à une première plaque de support ( 132) et retirer complètement par attaque le premier substrat de la surface arrière; déposer les couches laminées sur une base résistant à la chaleur ( 151) ayant un petit coefficient de diffusion d'impuretés avec le film isolant en contact avec la surface de la base résistant à la chaleur et recuire les couches laminées pour augmenter la dimension du grain de cristal de la couche active; retirer la base résistant à la chaleur des couches laminées et disposer les couches laminées sur un second substrat ( 109 a) comprenant un matériau de faible pureté; retirer la première plaque de support et la couche de recouvrement pour exposer la surface de la couche active ( 111);
former un film anti-réflexion ( 114) sur la couche active, ledit film anti-
réflexion réduisant la réflexion de lumière incidente; former une électrode de surface (l Oa ou l Ob) en contact avec la couche active; fixer par adhésion le côté de surface de la couche active à une seconde plaque de support ( 132) et attaquer sélectivement le second substrat de faible pureté de la surface arrière pour former un substrat de support ( 110) pour supporter la couche active mince; et former une électrode arrière ( 116) sur la surface arrière du substrat de
support contactant la couche active.
16 Procédé pour produire une cellule solaire à film mince telle que
définie dans l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce qu'il
consiste à: successivement déposer un film anti-réflexion inférieur ( 302) ayant une vitesse d'attaque relativement grande à un produit d'attaque prescrit et un film anti-réflexion supérieur ( 303) ayant une vitesse d'attaque relativement
petite au produit d'attaque sur une surface photosensible d'un substrat semi-
conducteur ( 301); effectuer un motif de film anti-réflexion supérieur pour former une ouverture ( 303 a); et
attaquer le film anti-réflexion inférieur en utilisant le film anti-
réflexion supérieur à motif comme masque pour former une ouverture ( 302 a).
17 Procédé selon la revendication 16, caractérisé en ce que les films anti-réflexion inférieur et supérieur précités comprennent respectivement du Si N et du Si O 2, et de l'acide phosphorique chauffé est utilisé comme produit d'attaque. 18 Procédé selon la revendication 16, caractérisé en ce que l'épaisseur du film anti- réflexion supérieur déposé sur le substrat semi-conducteur est supérieure à l'épaisseur optimum du film anti-réflexion supérieure d'un dispositif achevé de sorte que l'épaisseur optimum soit atteinte à la fin de
l'attaque du film anti-réflexion inférieur.
19 Procédé selon la revendication 16, caractérisé en ce qu'il consiste également, avant de former les films anti-réflexion inférieur et supérieur, à former un film de passivation de surface ( 307) sur la surface photosensible du
substrat semi-conducteur.
Procédé pour attaquer une portion choisie d'un substrat en utilisant un produit d'attaque prescrit pour former une cellule solaire à film mince telle 4 I
38 2694133
que définie dans l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce
qu'il consiste à: accomplir l'attaque tout en contrôlant la réflexion à la surface de la portion choisie du substrat; et arrêter l'attaque lorsque la réflexion varie. 21 Procédé d'attaque selon la revendication 20, caractérisé en ce que le substrat précité ( 407 d) comprend une couche d'arrêt d'attaque ( 407 a) enfouie dans le substrat à une profondeur prescrite de la surface du substrat et ayant une réflexion différente de la réflexion à la surface de la portion choisie du
substrat.
22 Procédé d'attaque selon la revendication 20, caractérisé en ce que le substrat précité ( 417 d) a une structure cristalline prescrite et un premier plan cristallin exposé à une surface plane de la portion choisie du substrat et un second plan cristallin, et le produit d'attaque précité a une sélectivité d'orientation de surface au second plan cristallin, et l'attaque est arrêtée lorsque la surface plane de la portion choisie du substrat devient une surface
irrégulière ( 417 a) et la réflexion à la surface varie.
23 Dispositif d'attaque automatique pour former une cellule solaire à
film mince telle que définie dans l'une quelconque des revendications 1 à 10,
caractérisé en ce qu'il comprend: un bain ( 405) rempli de produit d'attaque ( 406); un récipient ( 404) contenant un substrat ( 407) à attaquer; un convoyeur ( 401) transportant ledit récipient; un contrôleur ( 403) commandant ledit convoyeur de sorte que celui-ci soit immergé dans ou extrait du produit d'attaque; un dispositif de contrôle de réflexion ( 402) comprenant un moyen pour irradier de lumière une surface d'attaque du substrat immergé dans le produit d'attaque et un moyen pour mesurer la lumière réfléchie à la surface d'attaque;et le contrôleur recevant un signal de contrôle du dispositif de contrôle de réflexion et commandant le convoyeur selon le signal de contrôle de sorte que le récipient soit extrait du produit d'attaque lorsque la réflexion à la surface
d'attaque varie.
24 Procédé pour attaquer une portion choisie d'un substrat utilisant un produit d'attaque prescrit pour former une cellule solaire à film mince telle que
défmie dans l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce qu'il
consiste à: accomplir l'attaque tout en contrôlant la transmission de lumière dans le produit d'attaque au voisinage de la surface de la portion choisie du substrat;
arrêter l'attaque lorsque la transmission de lumière varie.
25 Procédé selon la revendication 24, caractérisé en ce que le substrat précité ( 407 d) comprend une couche d'arrêt d'attaque ( 407 a) enfouie dans le substrat à une profondeur prescrite de la surface et ayant une résistance au produit d'attaque, et l'attaque est arrêtée lorsque des bulles provoquées par la réaction chimique entre le produit d'attaque et le matériau du substrat disparaissent et la transmission de lumière dans le produit d'attaque au
voisinage de la surface d'attaque varie.
26 Dispositif d'attaque automatique pour former une cellule solaire à
film mince telle que définie dans l'une quelconque des revendications 1 à 10,
caractérisé en ce qu'il comprend: un bain ( 405) rempli d'un produit d'attaque ( 406); un récipient ( 404) contenant un substrat ( 407) à attaquer; un convoyeur ( 401) transportant ledit récipient; un contrôleur ( 403) commandant le convoyeur de façon que le récipient soit immergé dans ou extrait du produit d'attaque; un dispositif de contrôle de transmission ( 502) comprenant un moyen ( 502 a) pour irradier de lumière le produit d'attaque et un moyen ( 502 a) pour mesurer la lumière transmise dans le produit d'attaque; et le contrôleur recevant un signal de contrôle du dispositif de contrôle de transmission et commandant le convoyeur selon le signal de contrôle de façon que le récipient soit extrait du produit dattaque lorsque la transmission de
lumière dans le produit d'attaque varie.
27 Procédé pour produire une cellule solaire à film mince telle que
définie dans l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce qu'il
consiste à: préparer une couche semi-conductrice ( 417 d) de structure cristalline prescrite accomplissant une conversion lumière- électricité, ayant un premier plan cristallin exposé à une surface plane de la couche semi-conductrice et un second plan cristallin; attaquer la surface plane de la couche semi-conductrice par un produit d'attaque ayant une sélectivité de plan cristallin au second plan cristallin de la couche semi-conductrice tout en contrôlant la réflexion de lumière incidente à la surface d'attaque; arrêter l'attaque lorsque la surface plane de la couche semi-conductrice devient une surface irrégulière ( 417 a) et la réflexion à la surface d'attaque varie. 28 Procédé selon la revendication 27, caractérisé en ce que la surface plane précitée est une surface avant ou arrière de la couche semi-conductrice. 29 Procédé selon la revendication 11 ou 15, caractérisé en ce qu'il consiste après avoir préparé le substrat conducteur ou isolant ( 109) ayant les surfaces opposées avant et arrière et formé une couche active semi-conductrice ( 111) sur la surface avant du substrat; à recouvrir complètement le substrat d'un film de protection ( 610) à l'exception d'une partie sur la surface arrière du substrat, le film de protection ayant une résistance à un produit d'attaque prescrit; et à utiliser le produit d'attaque, attaquant sélectivement la partie
exposée sur la surface arrière du substrat pour former une ouverture ( 109 a).
Procédé selon la revendication 29, caractérisé en ce que le film de protection précité est un film diélectrique, un film métallique ou une
combinaison de ces films.
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