JP2004509474A - 誘電層を介した半導体／金属の接触を作成する方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、少なくとも１枚の誘電層（１２）で被覆した半導体層（１３）を電気的に接触させる。
【解決手段】本発明の特徴は、金属層（１１）が前記誘電層（１２）上に配置され、この金属層（１１）が、制御下にて放射源（９）の手段により、一時的且つ局所的に、線形または点状の形状に加熱され、該金属層（１１）、前記誘電層（１２）、及び該誘電層（１２）の直下に配置された前記半導体層（１３）より独占的に構成された局所の熔融混合物が形成される。熔融混合物は、固体化後に、前記半導体層（１３）と前記金属層（１１）の間に電気接触が生じさせる。
【選択図】図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、少なくとも１枚の誘電層で被覆した半導体の表面を電気的に接触させる方法に関し、該表面は、特に伝導性のパッシベーション層で被覆した太陽電池のｐ伝導ベース層を接触させるために、電気的に接触される。
【０００２】
【従来の技術】
既に、太陽電池の産業製造は、競争の理由から、最大の効率を有する太陽電池製造、すなわち、太陽電池に到達するエネルギーの流れからの可能な限り高い電流生成へのアプローチ、また、製造費用を、これと密接に関連した製造コストと共に可能な限り低く維持するアプローチによって左右される。
【０００３】
最適化した太陽電池の製造に考えられる方法をより良く理解するために、以下の記述を提示する。
【０００４】
太陽電池は、光を電気エネルギーに変換するための装置である。通常、太陽電池は、ｎ−ドープまたはｐ−ドープ半導体領域を備えた半導体材料から成る−ほとんどの太陽電池はシリコンで製造される。半導体領域は、本質的に既知の方法において各々エミッタまたはベースと呼ばれる。太陽電池に入射する光が、太陽電池内で正および負の担体を生成し、これらの担体は、いわゆるｐｎ接合と呼ばれる、ｎ−ドープ（エミッタ）とｐ−ドープ（ベース）半導体領域間の界面において互いに離される。互いに離間したこれらの担体を移動させるために、エミッタおよびベースと接続した金属接触部を用いてもよい。
【０００５】
最も単純な形態では、太陽電池は、ベース領域２と全領域に亘るエミッタ領域３で構成され、エミッタ３は、光に面した側面、つまり太陽電池の表面の上に配置されている。説明のために、ここでは、従来の太陽電池を示す図１を参照する。
【０００６】
ベース２の電気接触を確立するために、通常、太陽電池１の裏面全体に金属層４が設けられこの金属層４の上には、例えばＡｌＡｇのような適切な裏面接触伝導体５が付加される。太陽電池金属接触部上への反射による光の損失を可能な限り少なくする目的で、エミッタ領域３が金属格子６と接触される。つまり、太陽電池の表面の最小範囲を被覆するべく、金属格子６がフィンガ構造を呈する。太陽電池１の電力生産を最適化するべく、反射によって生じる光損失を可能な限り最小に維持するためのさらなる試みがなされている。これは、太陽電池１の表面表面上に、いわゆる非反射性被覆７（ＡＲＣ）を付着することで達成できる。非反射性被覆７の層の厚みは、エネルギー的に最も重要なスペクトル範囲にて、詳細には反射光の破壊的干渉が起きるように選択する。使用する非反射性材料は、二酸化チタン、窒化シリコン、二酸化シリコンであってよい。あるいは、またはこれに加えて、図２に示す太陽電池からも明らかであるように、エッチング手段または機械処理方法による適切な表面組織を製造することで反射を低減することが可能である。ここでは、エミッタ領域及びエミッタ上に付加された非反射性層７は、太陽電池の構造的な表面上に入射する光が、ピラミッド状の形状となるよう設計された構造上にて結合の可能性が増加する構造を呈するように構成されている。図２の太陽電池の場合でも、エミッタ３と金属格子６の電気接触の確立は可能な限り優れており、図２では狭い接触フィンガのみをを示している。表面の非反射性被覆７は、一方で表面の機械的保護を確実にし、他方で、以降でより詳細に説明する表面再結合処理の減少に関する真性の効果も呈するパッシベーション層として機能する。
【０００７】
太陽電池が電気的に接触したら、表面と裏面を区別する必要がある。太陽電池の裏面では、主に低い接触および伝導抵抗率により他を凌ぐ接触の確立が試みられる一方で、表面において最大値の光を太陽電池内へ結合させることがさらに必要である。このために、通常、抵抗損失とシェーディング損失の両方を低く保つために、図１で明白なように表面に櫛型構造が形成される。通常、全範囲を被覆する接触部、または格子状の形状に構造された接触部が使用される。
【０００８】
高い効率を持った太陽電池の表面は、優れた電気接触によってだけでなく、さらに、表面再結合の割合の低さによってもより優れている。これは、少数の荷電担体が太陽電池の表面上に到達し、そこで再結合し、エネルギーの生成に貢献しないために、相当な効率の減少を招いてしまう可能性が低いことを意味する。
【０００９】
これは、（ａ）少数の担体しか表面上に到達しない効果、または（ｂ）これらが低い可能性でのみ表面上で再結合する効果により実現することができる。
【００１０】
方法（ａ）は、表面範囲内で異質原子による高レベルのドーピングするか、または、表面上に誘電層を付加する一方で、半導体と誘電層の間の界面内に不変の電荷が統合されることで実現できる。エミッタを表面に異なるレベルでドーピングすることにより、高いドーピングレベルが実現される一方で、支持部として、いわゆる「裏面範囲」と呼ばれる裏面範囲が裏面に統合される。
【００１１】
しかし、高いドーピングレベルには、太陽電池の表面上での再結合の可能性が低減しても、太陽電池層内での再結合は増加してしまうという欠点が常に伴う。さらに、例えば、非反射性被覆として特に効果的に機能する窒化シリコン層によって電荷も統合される。
【００１２】
方法（ｂ）は、表面上で破壊されるシリコン結合の飽和により表面の再結合状態が低減し、これにより、上述したように非反射性被覆として表面にも使用できる窒化シリコンまたは二酸化シリコンの層により完全に飽和しないことで実現される。このパッシベーションは、表面と裏面の両方に適用することができ、また、効率の高い太陽電池の最も重要な特徴の１つを構成する。
【００１３】
このような効率の高い太陽電池の別の特徴には、低い接触および伝導抵抗率を呈する狭く（＜４０μｍ）高い表面の接触（＞１０ｍｍ）がある。格子フィンガとして構成された表面接触は、可能な限り最小の太陽電池範囲を被覆するべきであり、すなわち、最狭の形態で設計されなければならない。さらに、太陽電池内で分離される担体を移動するために、格子フィンガの伝導抵抗率は可能な限り低くあるべきであり、これは、その線断面は可能な限り大きくなければならないことを意味する。
【００１４】
太陽電池の裏面接触のための最も重要な既知の金属被覆技術を以下に示す。
【００１５】
（Ａ）　スクリーン印刷技術
スクリーンを介して、表面範囲全体にアルミニウムペーストを印刷する。次に、高温のステップにおいて、約７００〜８００℃の温度を１０〜３０秒間維持する。この作業により、音響電気接触が実現される一方で、アルミニウムシリコン合金‐「裏面範囲」−が形成される。これは、裏面接触部を製造するために業界内で最も一般的に使用されている処理方法である。
【００１６】
（Ｂ）　範囲全体にかけての蒸着
蒸着により、範囲全体にかけて金属被覆を施す。
【００１７】
（Ｃ）　写真平板技術と蒸着
第一に、二酸化シリコンのような、大部分に保護膜を被せる誘電層を使用する。次に、いわゆるエッチングレジストと呼ばれる感光フィルムの露光、現像、洗浄によって、事前に付加した誘電層にまで所望の構造が露出される。次に、後続のエッチング作業において、誘電層がシリコンウェーハに対して開放される。層を解放し、感光エッチングレジストを除去した後に、太陽電池の裏面に金属被覆を施すことができる。次に、例えば蒸着によって、裏面接触を全範囲にかけて付加することができる。
【００１８】
従来の写真平板処理は、１μｍ未満までの構造サイズの製造に適している。しかし、写真平板は比較的高価な技術であるため、太陽電池製造の業界で使用されることは殆どない。現在、２０％よりも高い効率を備えた太陽電池の製造に使用されている大多数の処理には、いくつかの写真平板処理段階が含まれる。図２を参照して上述した太陽電池は、前述した２つの写真平板段階を使用することで製造できる。
【００１９】
（Ｄ）　写真平板、局所的な高ドーピングおよび蒸着
この方法の１つの応用形は、接触部間への局所的な高ドーピングレベルの使用であるが、これにより、とりわけ接触特徴が向上する。従来の局所的な高ドーピングの実現は、ドーピング物質を放散させることで達成できるが、このドーピング物質は、放散前に付加すべきであり、また、その後再び除去すべきものである。最後に、（Ｃ）項において上述したように、接触を確立する。
【００２０】
これらの方法を適用することにより、これまでにシリコン上において、約２４％という最高効率レベルが実現されている。しかし、この処理は非常に高価且つ複雑であるため、産業規模での太陽電池の製造を考慮した場合には除外される。
【００２１】
（Ｅ）　写真平板技術に部分的に類似した方法で太陽電池の表面接触を作成するのに適した方法が、Ｄｕｂｅ等による米国特許第５、０１１、５６５号の「点状の接触太陽電池およびその作成方法」に記述されている。該特許は、太陽電池のタイプと、その製造方法についても記載している。太陽電池の表面には、レーザ、特にＹＡＧレーザの手段により線状に配置した点の上で開放した誘電性被覆を備えている。点は、画定した間隔にて付加される。次に、化学薬品浴内でニッケルと銅を付着することにより、接触プロパー形成が実現される。この作業は、点状接触間の距離を橋渡しする。
【００２２】
（Ｆ）　類似の接触方法が、米国特許第４、６２６、６１３号に記載されている。この場合、接触のために、太陽電池の表面の保護膜である誘電層にかけてトラフが形成され、このトラフは、実質的に接触金属で充填される。トラフは、機械構造技術または、好ましくはレーザ切除によって製造される。この方法は、産業規模で電池の表面を接触するために使用される。
【００２３】
（Ｇ）　特許文書ＰＣＴ／ＡＵ９９／００８７１は、半導体層からの放散に基づいた接触方法を開示しており、この場合、金属層が、レーザ源を用いて、最適レベルでエネルギーを付加する手段により、電気的に絶縁する中間層と、高いドーピングレベルを呈する第２電気伝導性半導体層を備えた低いドーピングレベルの半導体層を介して接触される。導入された高度の光エネルギーのために、半導体層からの放散が開始されるが、この半導体層は、その高いドーピングレベル故に接触が単純であり、従来技術を参照して記述した実施形態の意味における電気接触の形成のために受け入れられる。
【００２４】
この技術を適用した場合、その高いドーピングレベル故に、処理工学の見地から接触が単純である半導体層が接触されるが、接触されない中間の半導体層と同様に、必要な高エネルギー供給源により生じた、電気的に絶縁する分離層が容認できないレベルの多大なダメージを受ける。
【００２５】
（Ｈ）　裏面を接触するためのさらに単純な方法が、２０００年にイギリス、グラスゴーにて開催された第１６回のＥｕｒｏｐｅａｎ Ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃ Ｓｏｌａｒ Ｅｎｅｒｇｙ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅの会議録である、Ｒ．Ｐｒｅｕ， Ｓ．Ｗ． Ｇｌｕｎｚ， Ｓ． Ｓｃｈａｅｆｅｒ， Ｒ． Ｌｕｅｄｅｍａｎｎ， Ｗ． Ｗｅｔｔｉｎｇ， Ｗ． Ｐｆｌｅｇｉｎｇ著の”Ｌａｓｅｒ Ａｂｌａｔｉｏｎ − Ａ Ｎｅｗ Ｌｏｗ−Ｃｏｓｔ Ａｐｐｒｏａｃｈ ｆｏｒ Ｐａｓｓｉｖａｔｅｄ Ｒｅａｒ Ｃｏｎｔａｃｔ Ｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｉｎ Ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｓｏｌａｒ Ｃｅｌｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ”より知られている。この会議録では、太陽電池の裏面に、まず範囲全体に保護膜である誘電被覆を付加することで被覆し、この被覆は、パルスの短いレーザの手段によって、実質的に局所的に開放される。次に、範囲全体にかけてアルミニウム層が付加される。ウェーハを最高で４００℃またはそれ以上までに加熱することにより、音響電気接触を作成する。
【００２６】
（Ｉ）　さらに、誘電性被覆が範囲全体にかけて付加され、また、次に、例えばスクリーン印刷技術の手段によってペーストが局所的に付加される方法が周知となっており、この方法は、とりわけ、金属構成要素に加え、エッチング構成要素をも含んでいる。温度が上昇すると、このエッチング処理は、誘電性被覆が局所的に解放され、金属接触ペーストと基板の間に音響電気接触が形成されるように開始または促進される。
【００２７】
【発明が解決しようとする課題】
産業上のケースにおいて、概要を簡単に前述した範囲全体への蒸着と同様に、範囲全体（Ａ）にアルミニウムペーストをスクリーン印刷する技術を用いてこれまでに製造された太陽電池は、写真平板技術を用いて製造した太陽電池の効率よりも確実に効率が低い。しかし、効率の割合が高いということは、太陽電池の値が明らかに増加することを意味する。写真平板の技術に基づいた技術（Ｃ）、（Ｄ）の適用は、現在では非常に高額且つ複雑であるため、高い割合の効率性が達成可能であるにもかかわらず実現されていない。
【００２８】
米国特許第５、０１１、５６５号、米国特許第４、６２６、６１３号に記述の方法によれば、誘電性被覆の除去中に、下に配置されているシリコンが損傷してしまうため、実際の作業では、追加のエッチング段階にて、シリコン材料の一部分を除去する必要がある。
【００２９】
さらに、レーザ除去には、レーザビームで除去した材料が、処理する表面上に付着し、また、光線経路に設けられている可能性のある集光レンズのような光画像ユニット上に付着するという問題が頻繁に伴い、この問題は、除去処理に多大な悪影響を及ぼす。除去処理の中断は、必須の洗浄作業を行うために生じるものである。
【００３０】
洗浄に関連した類似の問題が方法（Ｇ）で発生するが、この場合、レーザ効果が及ぶ範囲下に設けられた領域全体、詳細には誘電性被覆に、溶融によって損傷が生じるために、この方法への、高効率の太陽電池の概念の適用が不適切となる。さらに、この従来の方法は、単に、高度にドーピングした半導体層を接触する上での１つの可能性に過ぎない。
【００３１】
最後に、レーザ除去方法（Ｈ）では、接触を行う上で、非常に優れた抵抗値を得るために、金属被覆を付加した後、３００℃よりも高い温度での後続の処理が必要であるが、これは、誘電性パッシベーション層のさらなる選択を制限する処理に追加の段階を加える必要があることを意味する。
【００３２】
方法（Ｉ）に関連したエッチング物質をさらに含む金属被覆ペーストの局所付加には、ペーストの製造が複雑且つコスト高であるため、蒸着において使用可能な純金属を用いるよりも明らかにコストが高くなるという欠点が伴う。これとは別に、金属被覆の前に表面を洗浄しなければならない。さらに、接触形成処理では裏面の範囲全体が高温に晒されるが、これにより、パッシベーション材料の選択が制限されるか、または、パッシベーション層が減損してしまう。さらに、裏面を、例えば格子形状に局所的にしか金属被覆していない場合には、セル内部での光の捕獲量が増加するため、範囲全体の金属被覆と比較して裏面の反射性が減少する。このため、光起電の有効な材料に若干だけ吸収される波長の光反射は、範囲全体を金属被服した裏面の場合においてよりも相当に弱い。
【００３３】
【課題を解決するための手段】
したがって、本発明は、電気的に接触させ、少なくとも１枚の誘電層で被覆する表面を電気的に接触させる方法、特に、誘電性パッシベーション層で被覆した太陽電池のベース層を、従来技術において発生し、先行部分で述べた欠点を回避する形で接触させる方法の改善に伴う問題に基づいている。特に、一方で、高い割合の効率性を達成する必要性を満たし、他方で、可能な限り適切な価格における太陽電池の製造を容易にする、産業規模での効率的な太陽電池の製造が可能でなければならない。接触させない材料範囲の過熱、接触させる半導体材料、または、接触を包囲している誘電被覆の損傷、および、接触部形成作業中の汚染は完全に防止しなければならない。さらに、全ての環境下で、通常、半導体層内に過度のエネルギー量を導入した結果生じる、結合される可能性のあるドープした半導体層からのドーピング原子の放散、例えば、太陽電池エミッタから接触させるベース材料内へのドーピング原子の放散、またはこの逆を回避することが目的である。
【００３４】
本発明に伴う問題への解決方法が特許請求項１に定義されている。発明概念の適切な改善に関連する特徴は、従属請求項の課題である。
【００３５】
本発明によれば、電気接続させられ、少なくとも１枚の保護膜的な誘電層で被覆された半導体層を電気的に接触する方法が以下に示すように改善され（該被覆が、詳細には、誘電性パッシベーション層で被覆した、ｐｎ接合によって構成された太陽電池のベース層を接触させるためのものであり）、すなわち、パッシベーション層の範囲全体が金属層（好ましくはアルミニウム層）で被覆され、放射線源の手段のみによって、金属層、誘電被覆、および半導体層の一時的な局所熔融による接触が確立されるものである。半導体層の表面と同様に、アルミニウム被覆の熔融処理、および、アルミニウム層と半導体層の間に配置した誘電層が局所的且つ狭く画定されているため、局所的な熔融混合物が、固体化した後に半導体と金属層の間に電気接触を形成する個々の層の間に形成される。ここで、効率の高い太陽電池を製造するために、金属層とドープした半導体層の間に十分に低い接触抵抗性が得られる方法で、接触場所の直上のみにおいて層状の組み合わせが変形される。特に、注入したエネルギー量が、局所接触において十分に低い接触抵抗性が達成される形で制御される一方で、局所接触の付近において、層状の組み合わせの特徴への影響、特に、誘電層のパッシベーション効果が可能な限り回避されるべきである事実と、さらに、結合する半導体層から放散が開始されないという事実とに注意を払うべきである。
【００３６】
本発明は、接触場所の画定されたパターンまたは画定されたアレイが、パッシベーション層を介して作成され、該パターンまたはアレイが１μｍ未満の厚み、また好ましくは１０ｎｍ〜５００ｎｍの範囲内の厚みを呈し、該場所において、好ましくは好ましくはアルミニウムのような金属層に結合される、太陽電池のエミッタおよび／またはベース層である材料表面が、可能な限り結合される層を変更することなく、伝導的方法で接触されるという概念に基づく。金属層の厚みは約２μｍである。半導体表面と共に、アルミニウムおよびパッシベーション層の局所加熱をレーザ放射によって、すなわち、アルミニウムの表面上にレーザ光を直接放射することで実施することが好ましく、アルミニウムの表面が高温に加熱されるため、該アルミニウム表面が接触され、半導体層の該表面が作成される、アルミニウム、誘電性被覆、およびその下に在るシリコン材料の表面の溶融混合物が、接触する半導体材料内に注入した熱の効果の有無に関わらず、相当な量になるため、下にある半導体層、例えば太陽電池のエミッタからドーピング物質の放散が開始されるか、または誘電層のパッシベーション効果が減少する。本発明によれば、３次元的に非常に狭く制限された、半導体領域の深さの中にいかなる形でも全く延長していない接触領域が形成されるが、誘電層によって相互に離された金属層と半導体層の間の電気接触の延長は除外される。この効果に必要な条件は、パッシベーション層の下に設けられた半導体表面が、エネルギー注入によって可能な限り狭い範囲に熔融され、その一方で、これと同時に、数マイクロメートル（＞２０μｍ）の低接触深さが得られる。
【００３７】
前述したように、光源としてレーザが使用され、このレーザは、パルスされたモードで動作し、接触場所を、適切なエネルギー密度で、複数の段階において放射することが好ましい。接触領域を結合する材料層に熱負荷を可能な限り小さく維持するためには、１〜５００ナノ秒のパルス長を備えた光パルスが最適であり、これによりその特徴、特に、誘電層のパッシベーション効果を温存する一方で、しかしこれと同時に、非常に優れた電気接触部を作成するべく、シリコンの表面を確実に熔融するために、熱による影響が十分長く維持されるか、または十分な回数だけ繰り返される。熔融した混合物の局所の固体化が、まず、アルミニウムでドープしたシリコン層が、接触する半導体表面上に形成され、アルミニウム接触プロパーがその上部に形成される。局所的なドーピングには、接触抵抗性を低下させ、ドーピング材料により生成された電場が、金属／シリコン間の界面上における再結合の比率を低減させるという利点がある。
【００３８】
総体的な発明概念をいかなる形でも限定することなく、本発明を、図面を参照しながら、例証的な実施形態により以下に説明する。
【００３９】
【発明の実施の形態】
図１、図２は、従来技術について解説するためのこの説明の序文に記述されている従来の太陽電池をそれぞれ示している。特に、図２に示すように、最適化の理由から担体の表面の再結合を避けるべく、裏面上にパッシベーション層と、真性効果とを提供する太陽電池は、コストが可能な限り低く、信頼性が高い本発明の方法で製造されるべきことが好ましい。パッシベーション層７はこれら実施形態の中心的役割を果たすが、これは、該層がここで考慮されている太陽電池のタイプの本質的な特性を構成し、また、表面の再結合を減少させ、これにより、電流の流れに貢献する担体の数を増加させるその機能が、この接触工程によって大幅に減じられてはならないためである。
【００４０】
太陽電池の表面が完了したら、まず、シリコン含有量の高い窒化シリコンの薄いパッシベーション層に典型的な約６０ｎｍの厚みを適用する。図２を参照すると、層７がパッシベーション層として機能している。パッシベーション特性を向上し、維持するために、約４００℃のフォーミングガス環境において窒化シリコンが大幅に濃縮される。
【００４１】
次のステップでは、全面にかけて、アルミニウムの金属層が典型的な２μｍの厚みで付加される。このような層化構造を図３による上部実施形態に図示しているが、この上部実施形態は、裏面が上を向いた太陽電池の部分断面図であり、ここでは、エミッタ３を既に具備したＳｉ半導体層１３を表面に備え、その上にパッシベーション層１２が配置され、最後に、パッシベーション層１２の上にアルミニウム層１１が設けられている。
【００４２】
次に、この方法で裏面を被覆した太陽電池は、接触格子を支持し、下方を向いたその表面が測定ブロック１７（図４に示す。以降でより詳細に説明する。）の上に置かれるようにして配置され、また、該太陽電池は、図３に概略的に示した、ｎｓ範囲における短いパルス長にて点状の光パルス１０を発生することが可能な光源９の下に置かれる。
【００４３】
光源９は、図５に示す回転可能な鏡２３を具備したシステム内に一体に設けられることが好ましく、この場合、鏡は、裏面全体にかけて分布した全ての接触箇所を数秒の内に処理することができる方法で、焦点レンズを２４介して、焦点面２５に配置された太陽電池の裏面の異なる場所に、連続的に、短いインターバル且つ高速度にて光パルス１０を当てる。レーザパラメータを適切に選択することで、全ての接触箇所にかけてこの工程を１回または数回繰り返した後に、金属層１１と半導体層１３の間に、十分に優れた電気接触を形成することができる。
【００４４】
この工程ステップの最中に、太陽電池１６の裏面の金属層、接触フィンガ１８、電圧源２０、電流測定装置２１、レーザ電力制御装置２２、測定ブロック１７、太陽電池１６の表面上の格子の間の電気回路が、接触フィンガ１８を介して閉鎖されるが、該接触フィンガ１８は、太陽電池の表面上の直交方向に向かって可動で、絶縁エンベロープ１９によって測定ブロックから電気的に離されている。電圧源２０により所定の電圧を太陽電池１６内に印加し、これにより、まず最初に、誘電層１２の非伝導性の理由から、裏面接触の形成前に、前述の層化構造を介して電流が流れることはなく、点状の光源１０が前述の接触工程の実現を開始する。前述の接触方法により、誘電層１２を介して金属層１１と半導体層１３の間に十分に優れた電気接触が形成された後のみに限り、付加した電圧によって事前に決定された電流が電流測定ユニット２１を介して流れ、その結果、レーザ電力制御装置２２が接触工程を停止する。この方法では、層化構造内への明確なエネルギー注入を処理できると同時に、半導体表面の熱負荷を接触させ、光を当てる場所付近の誘電層を十分に低レベルに維持することができる。
【００４５】
さらに、光パルス１０が直接影響する範囲（図３、下図を参照）において、Ｓｉ半導体層１３と金属層１の間に電気接触を形成するために、光源９からの光パルス１０の手段で、Ｓｉ半導体層１３の表面と同様に、誘電層１２を溶解することが可能である。図４に示す測定設定によるレーザ電力の制御により、厳密な、損傷度の低い工程制御が可能であり、電気短絡と、これによる太陽電池の破壊を招くエミッタ３の外の、太陽電池の裏面までへの意図しない散乱を防止することができる。
【００４６】
光エネルギーの接触箇所１４上への局所付加における、厳密に制御されたレーザ電力を用いた前述の方法で、金属浴手段の溶解により、アルミニウム１１が制御された形態で付加されるが、この際、熔融アルミニウムの形成浴で構成された音を十分に電気伝導する合金１５の形成後に、該工程が即座に終了し、パッシベーション層１２の各部分と同様に、シリコン１３の表面が数マイクロメートルの深さにかけてのみ溶解する。
【００４７】
このように製造した太陽電池の第１試験では、非常に優れた接触特性において１９．３％という高い効率が既に得られている。レーザ電力を厳密に制御しない工程を用いると、製造が全く不可能であり、熔融アルミニウム浴が遠くまで流されてしまうか、または、ドーピング原子が、エミッタ層３から接触部を形成する合金１５内へ未制御で散乱してしまうかのいずれかの理由により、接触する基礎材料と、エミッタを具備した太陽電池の表面との間が電気的に短絡する可能性がある。
【００４８】
したがって、この方法には、従来技術と比較して以下に示すいくつかの利点がある。すなわち、一方で、現在の専門知識分野では、技術（Ａ）、（Ｂ）を用いることで、これよりも確実に高い太陽電池の効率が可能な、層化した構造を採用することが可能である。写真平版技術（Ｃ）、（Ｄ）と比較すると、製造工程が確実に単純であり、より低コストで実現することができる。
【００４９】
方法（Ｅ）と（Ｈ）を比較すると、材料への損傷は、アルミニウムを適度に混合することによって低減することができる。さらに、取り除きまたは除去によるよりも単純に熔融による付加の方がエネルギーが少なくて済むため、同じ総エネルギー量で処理時間を短縮することが可能である。これとは別に、誘電層を除去する場合よりも、金属面を熔融する場合に、相当に効率的な、とりわけ更に効率的な層システムが利用可能である。熔融の直後に接触が既に形成されるため、局所的な接触部周囲の材料の除去による汚れまたは汚染を防止することができる。これとは別に、アルミニウムの混合によって、非常に優れた接触値が得られると同時に、接触部の再結合が可能になる。方法（Ｉ）と比較すると、調合が複雑なペーストではなく、基本金属を接触部分に使用することもできる。本発明によれば、単純な処理の実施によっても、より低コスト製造できる可能性が高い。制御され、局所のみの加熱、さらに、方法（Ｉ）で予測されるように、温度上昇によってパッシベーション効果が減少する、熱に敏感な材料の使用が可能になる。これとは別に、方法（Ｉ）では、裏面の反射面を実現するためにさらなる処理段階が必要である。
【００５０】
最後に、本発明では、この理由から、裏面接触部を形成する上で、高効率の可能性を呈する比較的単純な製造方法を用いることが可能になるため、現在既知の別形態にかけても明確な利点を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】
従来技術による太陽電池を示す図である。
【図２】
従来技術による、パッシベーション層を備える、最適化された太陽電池を示す図である。
【図３】
金属層、その下のパッシーション層、シリコン層の表面の局所熔融を示す図である。
【図４】
接触処理を制御する装置を示す図である。
【図５】
本発明による接触方法を産業的に使用するためのレーザスキャナを示す図である。
【参照符号の説明】
１　太陽電池
２　ベース範囲
３　エミッタ範囲
４　接触電極
５　裏面接触範囲
６　金属格子
７　非反射性被覆
８　裏面接触
９　光源、レーザ
１０　レーザパルス
１１　金属面
１２　パッシベーション層
１３　半導体
１４　接触部
１５　合金
１６　太陽電池
１７　測定ブロック／取り付けブロック
１８　接触フィンガ
１９　絶縁体
２０　電圧源
２１　電流測定ユニット
２２　レーザ力制御装置
２３　回転可能な鏡
２４　焦点レンズ
２５　焦点面

Claims (17)

1. 少なくとも１枚の誘電層（１２）で被覆した半導体層（１３）を電気的に接触させる方法であって、
   金属層（１１）が前記誘電層（１２）上に配置され、この金属層（１１）が、制御された方法にて、放射源（９）によって、一時的且つ局所的に、線形または点状の形状に加熱されるが、この場合、該金属層（１１）、前記誘電層（１２）、及び該誘電層（１２）の直下に配置された前記半導体層（１３）からのみによって構成された局所の熔融混合物が形成されるようにし、こうすることで、固体化した際に、前記半導体層（１３）と前記金属層（１１）の間に電気接触が生じることを特徴とする方法。
2. 前記誘電層（１２）と、接触される前記半導体層（１３）の両方が、その機能が減衰することがなく、また、電気接触部の範囲を超えて損傷することがないことを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記半導体（１３）の表面を選択的に熔融し、同時に、放射エネルギーによる損傷を制限するために、前記誘電層（１２）と前記半導体層（１３）を、注入された放射エネルギーによる可能な限り最小の熱負荷に露出する目的で放射力が制御されることを特徴とする請求項１および２のいずれか１項に記載の方法。
4. いくつかの接触点または線の組み合わせにより、表面が接触されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
5. 接触した点または線の下において、前記金属層（１１）が前記半導体層（１３）の表面に合金化されるため、接触抵抗性が０．０２Ωｃｍ^２よりも小さいことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法。
6. 前記金属層（１１）と前記半導体層（１３）が、正確に１枚の誘電層（１２）のみによって相互に離間していることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の方法。
7. 前記誘電層（１２）の材料として、窒化シリコンおよび／または二酸化シリコンを使用していることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の方法。
8. 前記誘電層（１２）のシリコン含有量が多く、これが、シリコンの割合が化学量論的な構成においてよりも高いことを意味することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の方法。
9. 前記誘電層の厚みが１０〜５００ｎｍであることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の方法。
10. 前記金属層（１１）がアルミニウムから成ることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の方法。
11. 前記金属層が、０．５〜１０μｍの厚みで形成されていることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の方法。
12. 前記金属層が、蒸着またはスパッタリングによって製造されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
13. 前記半導体層（１３）の予め局所的に熔融した表面は、前記金属層からの原子と同一の局所的なドーピングレベルを呈するが、固体化後に前記金属層は、接触させる前記半導体層（１２）と同じ極性を持ち、その中に組み込まれた電場のために、半導体／合金の界面における再結合率を減少させることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１項に記載の方法。
14. 半導体材料としてシリコンを使用することを特徴とする請求項１〜１３のいずれか１項に記載の方法。
15. 半導体材料として０．１Ωｃｍ^２よりも高い抵抗率を有するｐドープシリコンを使用することを特徴とする請求項１〜１４のいずれか１項に記載の方法。
16. 使用する光源が、１ｎｓ〜５００ｎｓの範囲のパルス長を呈するレーザであることを特徴とする請求項１〜１５のいずれか１項に記載の方法。
17. 少なくとも１枚の誘電層（１２）がパッシベーション層であることを特徴とする請求項１〜１６のいずれか１項に記載の方法。

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