JP2009533864A - 太陽電池およびそれを製造するための方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の第1の好適な実施形態は、本発明による好適な太陽電池の好適な製造方法である。これは、図1の部分a)、b)およびc)のそれぞれ異なる加工工程における半導体ウェーハの断面図によって概略的に表される。
本発明の第2の好適な実施形態は、ウェーハの表面(10、11、12)をパッシベーションする前に接点(21、22)を形成することによってウェーハとの接触を補強することを除いて、第1の好適な実施形態に類似している。第2の好適な実施形態のプロセスを、図1a〜図1cに示した第1の好適な実施形態と同じ工程の状態で概略的に図3a〜図3cに示す。
本発明の第3の好適な実施形態は、本発明の第1および第2の好適な実施形態の両方に適用できる、第2面(背面)との接触を行なう代替方法である。
本発明の第4の好適な実施形態は、第3の実施形態で示した第2面との代替の接触を得るための、代替的方法である。
11 薄い拡散層
12 薄い拡散層
13 アモルファスシリコン膜
14 窒化シリコン膜
21 接点
22 接点
30 開口部
41 電気接点
42 電気接点
43 アルミニウム含有層
50 加熱部材
51 針状突起
60 冷却部材
61 冷却部材
Claims (19)
- メタリック半導体ウェーハとの接触を行なうための方法であって、
前記ウェーハが、
・前記ウェーハの一方の側の上の一方の型の導電性(p−またはn−型)を持つ少なくとも1つの薄い拡散層と、他方の型の導電性(n−またはp−型)を持つバルクウェーハと、
・第1面(受光側)または第2面(背面側)の少なくとも1面の上の、少なくとも1つの堆積された表面パッシベーション層/膜と
を有する方法において、
・前記少なくとも1つのパッシベーション層を局部的に除去して下にある前記半導体ウェーハの表面を露出させることにより、少なくとも1つの開口部を前記少なくとも1つのパッシベーション層の中に生成することによって接触箇所を形成し、
・前記少なくとも1つのパッシベーション層の中の前記少なくとも1つの開口部を、紫外光耐性があり少なくとも約150〜250℃までの温度で機能を発揮する導電性材料で充填することによって、前記半導体ウェーハとの電気接触を確立する
ことを特徴とする方法。 - 前記少なくとも1つの接触箇所が、前記少なくとも1つのパッシベーション層の形成の前に、接点を前記少なくとも1つの接触箇所のそれぞれの上に形成することによって補強される方法において、
前記少なくとも1つの接点は、
・銀粒子を含む薄いペーストを、前記半導体ウェーハの前記第1面の上の前記少なくとも1つの接触箇所のそれぞれの上にインクジェット印刷する段階と、
・アルミニウム粒子を含む薄いペーストを、前記半導体ウェーハの前記第2面の上の前記少なくとも1つの接触箇所のそれぞれの上にインクジェット印刷する段階と、
−金属接点を形成するために、前記ウェーハの前記第1面および第2面の上の前記堆積されたペーストを1000℃迄の温度でアニールする段階と、最後に、
・前記接点上の余分な金属堆積物を、次の、即ち、H2O2とH2SO4との混合液、H2O2とNH4OHとH2Oとの混合液、または、H2O2とHCLとH2Oとの混合液のうちの1つまたは複数のエッチング液に浸漬させることによってエッチング除去する段階と
によって形成されることを特徴とする、請求項1に記載の方法。 - 銀粒子を含む前記薄いペースト、および/または、アルミニウム粒子を含む前記薄いペーストは、前記ウェーハの前記第1面、および/または、前記第2面の上にそれぞれスクリーン印刷されることを特徴とする請求項2に記載の方法。
- 前記半導体ウェーハの前記第1面または第2面の少なくとも1つの前記表面パッシベーションは、
・前記半導体ウェーハを、H2SO4とH2O2との混合液、または、HCLとH2O2とH2Oとの混合液、または、NH4OHとH2O2とH2Oとの混合液の中への浸漬によって洗浄する段階と、
・パッシベーションされるべき前記半導体の面の上の酸化膜を、希釈したHF中に浸漬することによって除去する段階と、
・前記ウェーハをプラズマ促進化学蒸着チャンバ(PECVDチャンバ)の中に導入する段階と、
・1〜150nm厚さのアモルファスシリコン膜を、SiH4を単独前駆体ガスとして使用して約250℃で堆積させる段階と、
・10〜200nm厚さの窒化シリコン膜を、SiH4およびNH3の混合体を前駆体ガスとして使用して約250℃で堆積させる段階と、最後に、
・前記堆積されたパッシベーションを有する前記ウェーハを約350℃〜約550℃の範囲の温度でアニールする段階と
によって得られることを特徴とする請求項1または2に記載の方法。 - ・前記前駆体ガスは0〜50モルパーセントの水素ガスも含む、
ことを特徴とする請求項4に記載の方法。 - ・前記アモルファスシリコン膜は約10〜100nmの厚さであり、
・前記窒化シリコン膜は約70〜100nmの厚さであり、
・前記アニーリングは、約500℃の温度で4分間行なわれる
ことを特徴とする請求項4に記載の方法。 - 前記1つまたは複数のパッシベーション層の前記局部的な開口部は、
・前記接触箇所を含む前記少なくとも1つのパッシベーション層の前記領域の上に、インクジェット印刷またはスクリーン印刷されるエッチング剤を使用することにより、あるいは、
・前記ウェーハ上に残されることになる前記少なくとも1つのパッシベーション層の領域にわたって、化学レジストをスクリーン印刷し、続いて、前記保護されていないパッシベーション膜を除去するために前記ソーラーウェーハをエッチング剤の中に浸漬することにより、
得られることを特徴とする請求項4または6に記載の方法。 - 前記化学エッチング剤は、1つまたは複数の次のエッチング剤、即ち、希釈または濃縮したHF、またはKOH、またはNaOHを含む溶液、あるいは、HF、HNO3およびCH3COOHを含む混合液、を含むことを特徴とする請求項7に記載の方法。
- 前記1つまたは複数のパッシベーション層の前記局部的な開口部は、前記接触箇所を含む前記パッシベーション層の前記領域をレーザービームに当てて局部的に加熱することによって得られることを特徴とする請求項4または6に記載の方法。
- 前記半導体ウェーハとの少なくとも1つの電気的接触を、前記少なくとも1つのパッシベーション層の中の前記少なくとも1つの開口部を、1つまたは複数の次の材料、即ち、ニッケル、銀、銅、および/またはスズ、あるいは、これら材料の任意な組み合わせを含む導電性材料を用いて、次の方法、即ち、無電解めっき、または、電気めっき、あるいは導電性材料を含むペーストのインクジェット印刷またはスクリーン印刷とそれに続く穏やかなアニーリング、のうちの1つを使用して充填することによって、得られることを特徴とする請求項1または2に記載の方法。
- 前記ウェーハの前記第2面(背面)との接触が、
・アルミニウムの層を前記少なくとも1つのパッシベーション層の上部に堆積させる段階と、
・アルミニウム層がパッシベーション層を貫いてそれを「焼いて」、アルミニウム層と下にあるウェーハとの間の電気接触を確立するまでアルミニウム層を局部的に加熱するために、一連の高温の針状突起を備えた加熱部材を堆積されたアルミニウム層の上に加圧する段階と
によって得られることを特徴とする請求項1または2に記載の方法。 - ・前記加熱部材に接触している前記アルミニウム層の局部的温度が約650℃であり、
・加熱中に、冷却要素が前記ウェーハの前記第1面(受光面)に接触して配置される
ことを特徴とする請求項11に記載の方法。 - 前記ウェーハの前記第2面(背面)との接触が、
・前記少なくとも1つのパッシベーション層の上部にアルミニウム層を堆積する段階と、
・パッシベーション層を貫いて前記アルミニウム相を「焼いて」、前記アルミニウム層と下にあるウェーハとの間の電気接触を確立できるようにするために、電磁放射を使用して前記堆積されたアルミニウム層の上の前記接触箇所を局部的に加熱する段階と
によって得られることを特徴とする請求項1または2に記載の方法。 - ・前記加熱要素に接触している前記アルミニウム層の局部的温度が約650℃であり、
・加熱中に、冷却要素が前記ウェーハの前記第1面(受光面)に接触して配置され、
・前記電磁放射は赤外放射またはレーザービームである
ことを特徴とする請求項13に記載の方法。 - 前記半導体ウェーハは、単結晶シリコンまたは多結晶シリコンのうちの1つであることを特徴とする請求項1から14のいずれかに記載の方法。
- ・他方の型の導電性(n−またはp−型)を持つ少なくとも1つの薄い拡散層(11、12)を有する、一方の型の導電性(p−またはn−型)を持つシリコン半導体ウェーハと、
・第1面(受光側)または第2面(裏面)のうちの少なくとも1つの面上の少なくとも1つの堆積された表面パッシベーション層/膜(13、14)と、
・前記ウェーハ(10、11、12)との電気接触を確立する前記第1面および第2面の少なくとも1つの接触箇所地点と、
・前記ウェーハ(10、11、12)の両側上の少なくとも1つの電気接点(41、42)と
を備えた太陽電池において、
・前記シリコン半導体ウェーハ(10、11、12)の前記表面領域における空の結合の少なくとも一部が水素原子の拡散流入によって満たされるように、前記少なくとも1つのパッシベーション層(13、14)が少なくとも1つの水素含有前駆体ガスを使用してプラズマ促進化学蒸着チャンバ(PECVD−チャンバ)の中で形成され、続いて穏やかなアニーリングが施される
ことを特徴とする太陽電池。 - ・前記半導体ウェーハ(10、11、12)の前記第1面または第2面のうちの少なくとも1つの面の表面パッシベーションは、1〜150nmの厚さのアモルファスシリコン膜(13)と10〜200nmの厚さの窒化シリコン膜(14)とを備え、
・少なくとも1つの面の表面パッシベーションは、その次に、前記堆積された膜(13、14)の下にある前記ウェーハ(10、11、12)の表面領域の中に水素原子を導入するために、約350℃〜550℃の範囲の温度でアニールされる
ことを特徴とする請求項16に記載の太陽電池。 - ・前記アモルファスシリコン膜(13)は約10〜100nmの厚さを有し、
・前記窒化シリコン膜(14)は約70〜100nmの厚さを有し、
・堆積された膜(13、14)の下にある前記半導体ウェーハ(10、11、12)の前記表面領域の中に、約10原子パーセントの水素を導入するために、後続のアニーリングが約500℃で4分間行なわれる
ことを特徴とする請求項17に記載の太陽電池。 - 前記半導体ウェーハは、単結晶または多結晶のソーラー・グレード・シリコンのうちの1つであることを特徴とする請求項16から18のいずれかに記載の太陽電池。
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