JP2010504636A - 背面ヘテロ接合太陽電池製造方法 - Google Patents
背面ヘテロ接合太陽電池製造方法 Download PDFInfo
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Abstract
太陽電池（１００）を製造する方法であって、ａ）結晶半導体をベースとする基板（２）の背面に、真性非晶質半導体をベースとする保護層（１２）を堆積させる工程と、ｂ）少なくとも１つの開口部を有する第１の犠牲マスクを、約２５０℃に等しいかまたはそれより低い温度において、保護層にスクリーン印刷する工程と、ｃ）少なくとも開口部に、第１の型の導電性を有するドープ非晶質半導体層（２０）を堆積させる工程と、ｄ）第１の犠牲マスクを除去して、第１の犠牲マスクの開口部に残っている、第１の型の導電性を有する少なくとも１つのドープ非晶質半導体のパッド（２０）を残す工程と、を少なくとも含む、方法。
【選択図】図１Ｒ
【選択図】図１Ｒ
Description
本発明は、太陽電池の製造に関し、特に、背面非晶質／結晶系の、接触部とヘテロ接合部とを有する電池に関する。
現在、２種類の太陽光発電構造において、実験室試験では２１％超の変換効率を得ることができ、産業生産では２０％近い変換効率を得ることができる。
第１の構造（一般にはＨＩＴ（Heterojunction with Intrinsic Thin Layers：真性薄膜を有するヘテロ接合）と称されている）は、非晶質シリコンの薄層を結晶シリコン基体に堆積させることによって形成されるヘテロ接合部を有する。この構造は、全体が低温（すなわち約２００℃またはそれより低い温度）で製造され、従来の太陽電池製造方法（その実施中の到達温度は約８５０℃である）と比較して、良好な保護を得ることと、高い開路電圧に達することとが可能である。特許文献１には、このような構造が記載されている。
第２の構造は、太陽電池の前面（すなわち、光放射を受光することを目的としている面）とは反対側の面（背面）に接合部と接触部のセットとを有する。この構造は、一般には、ＲＣＣ（Rear Contact Cell：リアコンタクトセル）またはＩＢＣ（Interdigitated Back Contact：インターディジテイティッド・バックコンタクト）と称されている。この構造では、前面に接触部が存在しないために、高い電流密度を達成することが可能である。特許文献２および特許文献３には、このタイプの構造が記載されている。
本発明の１つの目的は、産業的に実施可能であり、製造される電池の性能が向上する、背面ヘテロ接合太陽電池を製造する方法を提案する。
これを達成するため、本発明は太陽電池製造方法を提案する。この方法は、
ａ）少なくとも１つの結晶半導体をベースとする基板の背面に、少なくとも１つの真性非晶質半導体をベースとする保護層を堆積させる工程と、
ｂ）少なくとも１つの貫通開口部を有する第１の犠牲マスクを、保護層にスクリーン印刷する工程と、
ｃ）少なくとも開口部に、第１の型の導電性を有するドープ非晶質半導体層を堆積させる工程と、
ｄ）第１の犠牲マスクを除去して、第１の犠牲マスクの開口部に残っている、第１の型の導電性を有する少なくとも１つのドープ非晶質半導体のパッドを残す工程と、
を少なくとも含む。
ａ）少なくとも１つの結晶半導体をベースとする基板の背面に、少なくとも１つの真性非晶質半導体をベースとする保護層を堆積させる工程と、
ｂ）少なくとも１つの貫通開口部を有する第１の犠牲マスクを、保護層にスクリーン印刷する工程と、
ｃ）少なくとも開口部に、第１の型の導電性を有するドープ非晶質半導体層を堆積させる工程と、
ｄ）第１の犠牲マスクを除去して、第１の犠牲マスクの開口部に残っている、第１の型の導電性を有する少なくとも１つのドープ非晶質半導体のパッドを残す工程と、
を少なくとも含む。
第１のエッチングマスクを形成する工程ｂ）は、約２５０℃以下の温度あるいは約２００℃以下の温度において、実施することができる。
この方法において使用する手法では、電池の背面の製造中に太陽電池を実質的に約２５０℃以下あるいは２００℃以下の温度にのみ曝すことができる。これは例えばシリコン窒化物をベースとする背面保護層では不可能である。
さらに、基板の背面に真性非晶質半導体を使用することによって、その基板の背面の優れた保護を得ることが可能になる。
犠牲層を堆積させる標準的な方法、例えば、半導体酸化物をベースとする方法（一般には高温（例えば、１０００℃）において実行される）とは異なり、２５０℃未満あるいは２００℃未満の温度におけるスクリーン印刷によってエッチングマスクを形成することによって、エッチングマスクが堆積される保護層を損傷させることがなく、さらに、このように製造される電池の性能を高めることが可能である。
同様に、本発明は太陽電池製造方法に関する。この方法は、
ａ）少なくとも１つの結晶半導体をベースとする基板の背面に、少なくとも１つの真性非晶質半導体をベースとする保護層を堆積させる工程と、
ｂ）第１の犠牲マスクを保護層にスクリーン印刷する工程と、
ｃ）第１のエッチングマスクによって形成されている少なくとも１つのパターンの中に、第１の型の導電性を有するドープ非晶質半導体層を堆積させる工程と、
ｄ）第１の犠牲マスクを除去する工程と、
を少なくとも含む。
ａ）少なくとも１つの結晶半導体をベースとする基板の背面に、少なくとも１つの真性非晶質半導体をベースとする保護層を堆積させる工程と、
ｂ）第１の犠牲マスクを保護層にスクリーン印刷する工程と、
ｃ）第１のエッチングマスクによって形成されている少なくとも１つのパターンの中に、第１の型の導電性を有するドープ非晶質半導体層を堆積させる工程と、
ｄ）第１の犠牲マスクを除去する工程と、
を少なくとも含む。
本方法は、工程ｄ）の後、
ｅ）少なくとも第１の型の導電性を有するドープ非晶質半導体と重なっている第２の犠牲マスクをスクリーン印刷する工程と、
ｆ）第１の型の導電性とは反対である第２の型の導電性を有するドープ非晶質半導体を、第２の犠牲マスクによって形成されている少なくとも１つのパターンの中に堆積させる工程と、
ｇ）第２の犠牲マスクパターンの高さに残存する第２の型の導電性を有する少なくとも１つのドープ非晶質半導体のパッドを残して、第２の犠牲マスクを除去する工程と、
を少なくともさらに含むことができる。
ｅ）少なくとも第１の型の導電性を有するドープ非晶質半導体と重なっている第２の犠牲マスクをスクリーン印刷する工程と、
ｆ）第１の型の導電性とは反対である第２の型の導電性を有するドープ非晶質半導体を、第２の犠牲マスクによって形成されている少なくとも１つのパターンの中に堆積させる工程と、
ｇ）第２の犠牲マスクパターンの高さに残存する第２の型の導電性を有する少なくとも１つのドープ非晶質半導体のパッドを残して、第２の犠牲マスクを除去する工程と、
を少なくともさらに含むことができる。
背面のドープ非晶質シリコン領域は、太陽電池のヘテロ接合を形成している。スクリーン印刷を使用することによって、このヘテロ接合は、金属マスクを通じての従来のＰＥＣＶＤ堆積法または触媒ＣＶＤ堆積法と比較して、高い精度（＋／−２０μｍ）にて形成され、これら従来の方法によって達成される精度は、＋／−５００μｍのオーダーである。さらに、太陽電池のヘテロ接合を形成するためのＰＥＣＶＤ堆積中、ヘテロ接合を形成する目的でマスクに形成される堆積物の数に基づいて、プラズマの特性を修正できるものと考えられる。
犠牲マスクを使用することにより、従来技術の方法、すなわち、エッチングマスクとしての役割を果たす目的に太陽電池の層を使用し、これらの層がエッチング工程中に損傷しうる方法とは異なる、産業的に実施可能である方法を得ることができる。
最終的に、本方法においては、高い変換効率（例えば、２２％超）を有する太陽電池を得ることができる。
本方法は、保護層を堆積させる工程ａ）の前に、基板の背面とは反対である基板の前面に、少なくとも１つの非晶質半導体をベースとする層を堆積させる工程を含むことができる。
基板の前面側に堆積される層の非晶質半導体は、真性半導体または基板の導電性の型と同じ型の導電性もしくは反対の型の導電性のドープ半導体とすることができる。
したがって、ドーピングの型が基板のドーピングの型とは反対であるときには、前面フィールド（front surface field）を形成することによって、この面における再結合を低減することができ、ドーピングが基板のドーピングと同じであるときには、浮遊接合部を形成することが可能である。
本方法は、非晶質半導体をベースとする層を基板の前面に堆積させる工程の後、非晶質半導体をベースとする層に反射防止層を堆積させる工程を含むことができる。
第１の犠牲マスクを形成する工程ｂ）は、
− シリコン酸化物、シリコン炭化物、シリコン窒化物のうちの少なくとも１つをベースとする第１の犠牲層を、保護層に堆積させる工程と、
− 第１の犠牲マスクのパターンに類似するパターンの第１のエッチングマスクをスクリーン印刷によって堆積させる工程と、
− 第１の犠牲層のうち、第１のエッチングマスクによって覆われていない部分を、エッチングによって除去して、第１の犠牲層の残っている部分により第１の犠牲マスクを形成する工程と、
− 第１のエッチングマスクを除去する工程と、
を含むことができる。
− シリコン酸化物、シリコン炭化物、シリコン窒化物のうちの少なくとも１つをベースとする第１の犠牲層を、保護層に堆積させる工程と、
− 第１の犠牲マスクのパターンに類似するパターンの第１のエッチングマスクをスクリーン印刷によって堆積させる工程と、
− 第１の犠牲層のうち、第１のエッチングマスクによって覆われていない部分を、エッチングによって除去して、第１の犠牲層の残っている部分により第１の犠牲マスクを形成する工程と、
− 第１のエッチングマスクを除去する工程と、
を含むことができる。
１つの代替方法においては、第１の犠牲マスクを形成する工程ｂ）は、
− シリコン酸化物、シリコン炭化物、シリコン窒化物のうちの少なくとも１つをベースとする第１の犠牲層を、保護層に堆積させる工程と、
− 第１の犠牲マスクのパターンとは逆のパターンのエッチングペーストをスクリーン印刷によって堆積させ、これによって、第１の犠牲層における第１の犠牲マスクを形成する工程と、
を含むことができる。
− シリコン酸化物、シリコン炭化物、シリコン窒化物のうちの少なくとも１つをベースとする第１の犠牲層を、保護層に堆積させる工程と、
− 第１の犠牲マスクのパターンとは逆のパターンのエッチングペーストをスクリーン印刷によって堆積させ、これによって、第１の犠牲層における第１の犠牲マスクを形成する工程と、
を含むことができる。
別の代替方法によると、第１の犠牲マスクを形成する工程ｂ）は、ポリマーもしくは酸化物、またはその両方をベースとするペーストを、スクリーン印刷によって堆積させ、これによって第１の犠牲マスクを形成する工程を含むことができる。
第２の犠牲マスクを形成する工程ｅ）は、
− シリコン酸化物、シリコン炭化物、シリコン窒化物のうちの少なくとも１つをベースとする第２の犠牲層を、保護層に堆積させる工程と、
− 第２の犠牲マスクのパターンに類似するパターンの第２のエッチングマスクをスクリーン印刷によって堆積させる工程と、
− 第２の犠牲層のうち、第２のエッチングマスクによって覆われていない部分を、エッチングによって除去して、第２の犠牲層の残っている部分により第２の犠牲マスクを形成する工程と、
− 第２のエッチングマスクを除去する工程と、
を含むことができる。
− シリコン酸化物、シリコン炭化物、シリコン窒化物のうちの少なくとも１つをベースとする第２の犠牲層を、保護層に堆積させる工程と、
− 第２の犠牲マスクのパターンに類似するパターンの第２のエッチングマスクをスクリーン印刷によって堆積させる工程と、
− 第２の犠牲層のうち、第２のエッチングマスクによって覆われていない部分を、エッチングによって除去して、第２の犠牲層の残っている部分により第２の犠牲マスクを形成する工程と、
− 第２のエッチングマスクを除去する工程と、
を含むことができる。
１つの代替方法においては、第２の犠牲マスクを形成する工程ｅ）は、
− シリコン酸化物、シリコン炭化物、シリコン窒化物のうちの少なくとも１つをベースとする第２の犠牲層を、保護層に堆積させる工程と、
− 第２の犠牲マスクのパターンとは逆のパターンのエッチングペーストをスクリーン印刷によって堆積させ、これによって、第２の犠牲層における第２の犠牲マスクを形成する工程と、
を含むことができる。
− シリコン酸化物、シリコン炭化物、シリコン窒化物のうちの少なくとも１つをベースとする第２の犠牲層を、保護層に堆積させる工程と、
− 第２の犠牲マスクのパターンとは逆のパターンのエッチングペーストをスクリーン印刷によって堆積させ、これによって、第２の犠牲層における第２の犠牲マスクを形成する工程と、
を含むことができる。
別の代替方法によると、第２の犠牲マスクを形成する工程ｅ）は、ポリマーもしくは酸化物、またはその両方をベースとするペーストを、スクリーン印刷によって堆積させ、これによって第２の犠牲マスクを形成する工程を含むことができる。
本方法は、第１の犠牲マスクを除去する工程ｄ）の前に、メタライゼーションを堆積させる工程を含むことができる。
本方法は、第２の犠牲マスクを除去する工程ｇ）の前に、メタライゼーションを堆積させる工程を含むことができる。
別の代替方法においては、本方法は、第２の犠牲マスクを除去する工程ｇ）の後に、第１の型の導電性を有するドープ非晶質半導体と、第２の型の導電性を有するドープ非晶質半導体とに、金属マスクを通じての蒸着もしくは噴霧、またはその両方によって、メタライゼーションを堆積させる工程を含むことができる。
メタライゼーションを、金属マスクを通じての蒸着または噴霧によって形成するときには、堆積層の精度は、プラズマ化学気相成長法によって得られる精度よりも高い。したがって、メタライゼーションは、ドープ非晶質半導体の最大表面積を覆うことができ、これによって、太陽電池に入る光線の光閉じ込めが最適化される。さらには、蒸着方法および噴霧方法を使用することによって、ドープ非晶質半導体との間の低い接触抵抗を有するメタライゼーションを得ることが可能となる。
最後に、本方法は、メタライゼーションを堆積させる１つまたは複数の工程の前に、ドープ非晶質半導体に、透明導電性酸化物（conductive transparent oxide）を噴霧堆積させる工程をさらに含むことができ、次いで、この透明導電性酸化物にメタライゼーションを堆積させる。
本発明は、例示的な実施形態の説明を、添付の図面を参照しながら読み進めることによって、深く理解されるであろう。これらの実施形態は、単に説明を目的としており、本発明を制限するものではない。
以下に説明するさまざまな図において、連続する図面を容易に理解できるように、同一、類似、または同等の部分は同じ参照数字によって表されている。
図に示したさまざまな部分は、図を見やすくする目的で、必ずしも均一な縮尺ではない。
さまざまな可能な方策（代替方法および実施形態）は、相互に排他的なものではなく、互いに組み合わせることが可能であるものと理解されたい。
最初に図１Ａ〜図１Ｒを参照する。これらの図は、本発明の第１の実施形態による、太陽電池１００を製造する方法の工程を示している。
最初に、少なくとも１つの半導体をベースとする基板２について説明する（図１Ａ）。この基板２は、テクスチャ構造の前面４と、研磨された背面６とを有する。基板２は、ｐ型またはｎ型の単結晶シリコンまたは多結晶シリコンをベースとすることができる。
図１Ｂに示したように、第１の層８、例えば、ドープされまたは真性の水素化非晶質シリコンの、約１ｎｍ〜５ｎｍの厚さを有する薄層を、基板２の前面４に堆積させる。この層８は、同様に、ドープされまたは真性の水素化非晶質炭化シリコンをベースとすることができる。太陽のスペクトルの吸収を制限できるように、第１の層８は大きな（１．８ｅＶないし２ｅＶよりも大きい）エネルギギャップを有することが好ましい。この第１の層８は、例えば、約２００℃〜４００℃の温度においてＰＥＣＶＤ（プラズマ化学気相成長法）によって堆積させ、この温度は、第１の層８の特性に応じて決定する。この第１の層８が、基板２の導電性の型とは反対の型の導電性としてドープされる場合、太陽電池１００の動作中、前面フィールドが前面４および第１の層８の高さに形成されており、これによって、この界面における再結合を低減することが可能である。同様に、第１のドープ層８が、基板２と同じ型の導電性である場合、浮遊接合部を形成することが可能である。
図１Ｃに示した反射防止層１０（例えば、シリコン窒化物をベースとする）を、１５０℃〜４００℃の温度において、第１の層８にＰＥＣＶＤによって堆積させる。この層１０は、例えば、約６０ｎｍ〜８０ｎｍの厚さを有することができる。
真性の水素化非晶質シリコンａ−Ｓｉ：Ｈをベースとする保護層１２を、基板２の背面６にＰＥＣＶＤによって堆積させる（図１Ｄ）。この層１２の厚さは、例えば、約１ｎｍ〜５０ｎｍとすることができる。
次いで、図１Ｅに示したように、保護層１２に第１の犠牲層１４を堆積させる。この第１の犠牲層１４は、約２００℃以下または２５０℃以下の温度において、ＰＥＣＶＤによって堆積させる。これは、前に堆積させた層８および層１２の非晶質シリコンの再結晶化が発生しないようにし、これによって、非晶質シリコンの層８および層１２の劣化を最小にするためである。
本実施形態のような低温での堆積を実行する目的で、基板を受けるための加熱支持体を、最初に、低い温度（約２００℃以下または２５０℃以下の温度）まで加熱する。次いで、堆積室内に存在している空気、より一般的には酸素分子（基板を酸化させることがある）を取り除くため、使用する堆積室を不活性ガス（例えば、ヘリウム）によってパージする。次いで、あらかじめ加熱した支持体に基板を配置する。次いで、ＳｉＨ４ガスのみによって、またはＳｉＨ４およびＮ２Ｏの混合ガスによって、高圧（例えば、約３３３Ｐａより高い圧力）においてプラズマを点火する。次いで、堆積室内にＮ２Ｏを注入し、これによって、犠牲層１４を形成する。この第１の犠牲層１４は、シリコン酸化物、シリコン炭化物、シリコン窒化物のうちの少なくとも１つをベースとすることができる。犠牲層１４の堆積時、例えば、プロセス圧力を（例えば、約３３３Ｐａより高い圧力まで）高めることによって、非晶質半導体が受けるイオン衝撃が最小になる。
第１の犠牲層１４に第１のエッチングマスク１６を堆積させる（図１Ｆ）。この第１のエッチングマスク１６は、溶剤に可溶である、耐酸性のポリマーをベースとするペーストをスクリーン印刷することによって形成される。パターン認識システムを使用することによって、スクリーン印刷の位置決めに関して優れた程度の精度（例えば、約５０μｍ〜１００μｍの間）を達成することができる。
図１Ｇに示したように、第１の犠牲層１４のうち、第１のエッチングマスク１６によって覆われていない部分を、フッ化水素酸浴に接触させてエッチングする。第１の犠牲層１４のうち、第１のエッチングマスク１６によって形成されているパターンの下に位置している部分のみが、依然として存在する。このようにして、第１のエッチングマスク１６によって形成されているパターンが第１の犠牲層１４に転写される。保護層１２は、酸によって攻撃されない。次いで、第１のマスク１６を溶剤によって除去する（図１Ｈ）。これにより、第１の犠牲マスク１４が得られる。
第１の代替方法によると、第１のエッチングマスク１６を堆積させる工程、第１のエッチングマスク１６によって覆われていない、第１の犠牲層１４の部分をエッチングする工程、および、第１のエッチングマスク１６を除去する工程、つまり、図１Ｆ〜図１Ｈに示した３つの工程を、以下のように置き換える。すなわち、第１の犠牲マスク１４を形成する目的で、第１のエッチングマスク１６のパターンとは逆のパターンの、いわゆる「ＨＦ」ペーストをスクリーン印刷によって堆積させ、これにより、局所的な熱活性化（例えば、１３０℃〜１５０℃）の後に、第１の犠牲層を直接的にエッチングする工程に置き換えることが可能である。洗浄工程によって、エッチング残留物およびＨＦペーストを取り除くことができる。第２の代替方法によると、第１の犠牲層１４を堆積させる工程と、第１のエッチングマスク１６を堆積させる工程と、第１のエッチングマスク１６によって覆われていない、第１の犠牲層１４の部分を、エッチングする工程と、第１のエッチングマスク１６を除去する工程とを、図１Ｈに示した第１の犠牲マスク１４のパターンと同じパターンのポリマーペーストまたは酸化物ペースト（例えば、酸化物ガラス）をスクリーン印刷によって直接的に堆積させる工程に置き換えることを予測することが可能である。これらの代替方法によって、太陽電池を製造する方法の工程数を減少させることが可能である。
図１Ｉに示したように、第１の型の導電性（この場合にはｎ型）を有するドープ非晶質シリコン層１８を、第１の犠牲マスク１４と、第１の犠牲マスク１４によって覆われていない、保護層１２の部分とに、約２００℃の温度においてＰＥＣＶＤによって堆積させる。この層１８は、例えば、約５ｎｍ〜３０ｎｍの厚さを有する。
第１の犠牲マスク１４をフッ化水素酸によってエッチングし、第１の犠牲マスク１４の上に位置している層１８のドープ非晶質シリコンを、例えば、「リフトオフ」プロセス（下の層を除去することによって取り除く）によって除去する（図１Ｊ）。このようにして、ｎ型ドープ非晶質シリコンパッド２０が、真性非晶質シリコン層１２に形成される。
第２の犠牲層２２（図１Ｋ）を、層１２の非晶質シリコンと、パッド２０とに、約２００℃以下の温度においてＰＥＣＶＤによって堆積させる。これは、前に堆積させた非晶質シリコン層８と、非晶質シリコン層１２およびパッド２０とが再結晶化しないようにするためである。この第２の犠牲層２２は、例えば、シリコン酸化物、シリコン炭化物、シリコン窒化物のうちの少なくとも１つをベースとすることができる。
第２のエッチングマスク２４を、ｎ型ドープ非晶質シリコンパッド２０の高さにおいて第２の犠牲層２２に堆積させる（図１Ｌ）。この第２のエッチングマスク２４は、溶剤に可溶である耐酸性のポリマーペーストをスクリーン印刷することによって堆積させる。この場合にも、パターン認識システムを使用することによって、スクリーン印刷の位置決めに関する精度（例えば、約５０μｍ〜１００μｍの間）を得ることが可能である。
図１Ｍに示したように、第２の犠牲層２２のうち、第２のエッチングマスク２４によって覆われていない部分を、フッ化水素酸浴に接触させてエッチングする。第２の犠牲層２２のうち、第２のエッチングマスク２４によって形成されているパターンの下に位置している部分のみが、依然として存在する。このようにして、第２のエッチングマスク２４によって形成されているパターンが第２の犠牲層２２に転写され、これによって、第２の犠牲マスク２２が形成される。保護層１２は、酸によって攻撃されない。次いで、第２のエッチングマスク２４を溶剤によって除去する（図１Ｎ）。
上述した第１の代替方法に類似する方法においては、第２のエッチングマスク２４を堆積させる工程、第２のエッチングマスク２４によって覆われていない、第２の犠牲層２２の部分をエッチングする工程、および、第２のエッチングマスク２４を除去する工程、つまり、図１Ｌ〜図１Ｎに示した３つの工程を、以下のように置き換える。すなわち、第２の犠牲マスク２２を形成する目的で、第２のエッチングマスク２４のパターンとは逆のパターンの、いわゆる「ＨＦ」ペーストをスクリーン印刷によって堆積させ、これにより、第２の犠牲層を局所的に直接エッチングする工程に置き換えることが可能である。洗浄工程によって、エッチング残留物およびＨＦペーストを取り除くことができる。第２の代替方法によると、第２の犠牲層２２を堆積させる工程と、第２のエッチングマスク２４を堆積させる工程と、第２のエッチングマスク２４によって覆われていない、第２の犠牲層２２の部分をエッチングする工程と、第２のエッチングマスク２４を除去する工程とを、図１Ｎに示した第２の犠牲マスク２２のパターンと同じパターンのポリマーペーストまたは酸化物ペースト（例えば、酸化物ガラス）をスクリーン印刷によって直接的に堆積させる工程に置き換えることができる。
図１Ｏに示したように、第２の型の導電性（この場合にはｐ型）を有するドープ非晶質シリコン層２６を、第２の犠牲マスク２２と、第２の犠牲マスク２２によって覆われていない、保護層１２の部分とに、約２００℃の温度においてＰＥＣＶＤによって堆積させる。この層２６は、例えば、約５ｎｍ〜３０ｎｍの厚さを有する。
第２の犠牲マスク２２をフッ化水素酸によってエッチングし、第２の犠牲マスク２２の上に位置している層２６のドープ非晶質シリコンを、「リフトオフ」プロセスによって除去する（図１Ｐ）。このようにして、ｐ型ドープ非晶質シリコンパッド２８が、真性非晶質シリコン層１２に形成される。これによって、ｎ型およびｐ型の非晶質シリコンパッド２０，２８と、結晶シリコンベースの基板２とによってヘテロ接合（太陽電池１００の背面に形成されている）が得られる。
次いで、太陽電池１００のメタライゼーションを形成する。これを達成するため、金属３０（例えば、アルミニウム、銅、銀のうちの少なくとも１つをベースとする）を、マスク（そのパターンはｎ型およびｐ型の非晶質シリコンパッド２０，２８によって形成されているパターンに実質的に類似している）を通じて、あるいは、堆積するメタライゼーションがパッド２０およびパッド２８に配置されるように、例えば蒸着によって、選択的に堆積させる（図１Ｑ）。薄い（約２００μｍ未満の厚さを有する）シリコン基板を使用するときには、光の閉じ込め性を高めるため、堆積させるメタライゼーションの表面積はできるだけ大きいことが好ましい。接触部３０の厚さは、自己触媒めっき法によって、あるいは電気めっき法によって、例えば約２０μｍの厚さまで増大させることができる（図１Ｒ）。その場合、優れた電気伝導を可能とし、これによって抵抗損失が制限されるメタライゼーションが得られる。
図２Ａ〜図２Ｉは、第２の実施形態による、太陽電池２００を形成する工程のうちの一部である。
最初に、第１の実施形態において上述した方法に類似する工程（図１Ａ〜図１Ｉに対応する）を実行する。したがって、前面における第１の層８および反射防止層１０と、背面における保護層１２（第１の犠牲マスク１４のパッドが堆積されているｎ型ドープ非晶質シリコン層１８によって覆われている）とを有する基板２が存在する。
図２Ａに示したように、次いで、透明導電性酸化物層（ＩＴＯ）３２およびメタライゼーション３０を、例えば噴霧によって堆積させる。次いで、第１の犠牲マスク１４をエッチングし、したがって、ＩＴＯ３２の層およびメタライゼーション３０の層によって覆われているｎ型ドープ非晶質シリコンのパッド２０が形成される（図２Ｂ）。第１の犠牲マスク１４をエッチングする工程中、第１の犠牲マスク１４の上に位置している酸化物３２およびメタライゼーション３０の部分が除去される。
ｐ型ドープ非晶質シリコンパッド２８は、図２Ｃ〜図２Ｉに示したように、第１の実施形態に類似する方法において形成される。第２の犠牲マスク２２を除去する工程の前に、透明導電性酸化物層（ＩＴＯ）３２およびメタライゼーション３０を堆積させる（図２Ｈ）。第２の犠牲マスク２２に堆積されている酸化物３２およびメタライゼーション３０は、第２の犠牲マスク２２をエッチングする工程中に除去され、酸化物３２およびメタライゼーション３０は、ｐ型ドープ非晶質シリコンパッド２８にのみに残る。
第１の実施形態に関連して前述した第１の代替方法および第２の代替方法は、この第２の実施形態にも同様に適用することができる。
Claims (15)
- 太陽電池（１００，２００）を製造する方法であって、
ａ）少なくとも１つの結晶半導体をベースとする基板の（２）背面（６）に、少なくとも１つの真性非晶質半導体をベースとする保護層（１２）を堆積させる工程と、
ｂ）少なくとも１つの貫通開口部を有する第１の犠牲マスク（１４）を、約２５０℃以下の温度において前記保護層（１２）にスクリーン印刷する工程と、
ｃ）少なくとも前記開口部に、第１の型の導電性を有するドープ非晶質半導体層（１８，２０）を堆積させる工程と、
ｄ）前記第１の犠牲マスク（１４）を除去して、前記第１の犠牲マスク（１４）の前記開口部に残っている、前記第１の型の導電性を有する少なくとも１つのドープ非晶質半導体のパッド（２０）を残す工程と、
を少なくとも含む方法。 - 前記第１のエッチングマスクを形成する前記工程ｂ）は、約２００℃以下の温度において実施される、請求項１に記載の方法。
- 保護層（１２）を堆積させる前記工程ａ）の前に、前記基板（２）の前記背面（６）とは反対である前記基板（２）の前面（４）に、少なくとも１つの非晶質半導体をベースとする層（８）を堆積させる工程を含む、請求項１または請求項２に記載の方法。
- 非晶質半導体をベースとする層（８）を前記基板（２）の前面（４）に堆積させる前記工程の後、非晶質半導体をベースとする前記層（８）に反射防止層（１０）を堆積させる工程を含む、請求項３に記載の方法。
- 前記第１の犠牲マスクを形成する前記工程ｂ）は、
− シリコン酸化物、シリコン炭化物、シリコン窒化物のうちの少なくとも１つをベースとする第１の犠牲層（１４）を、前記保護層に堆積させる工程と、
− 前記第１の犠牲マスクの前記パターンに類似するパターンの第１のエッチングマスク（１６）をスクリーン印刷によって堆積させる工程と、
− 前記第１の犠牲層のうち、前記第１のエッチングマスク（１６）によって覆われていない部分を、エッチングによって除去して、前記第１の犠牲層の残っている部分により前記第１の犠牲マスク（１４）を形成する工程と、
− 前記第１のエッチングマスク（１６）を除去する工程と、
を含む、請求項１から請求項４のいずれかに記載の方法。 - 前記第１の犠牲マスクを形成する前記工程ｂ）は、
− シリコン酸化物、シリコン炭化物、シリコン窒化物のうちの少なくとも１つをベースとする第１の犠牲層（１４）を、前記保護層に堆積させる工程と、
− 前記第１の犠牲マスクの前記パターンとは逆のパターンのエッチングペーストをスクリーン印刷によって堆積させることによって、前記第１の犠牲層における前記第１の犠牲マスク（１４）を形成する工程と、
を含む、請求項１から請求項４のいずれかに記載の方法。 - 前記第１の犠牲マスクを形成する前記工程ｂ）が、ポリマーもしくは酸化物、またはその両方をベースとするペーストを、スクリーン印刷によって堆積させ、これによって前記第１の犠牲マスク（１４）を形成する工程を含む、請求項１から請求項４のいずれかに記載の方法。
- 工程ｄ）の後、
ｅ）少なくとも前記第１の型の導電性を有する前記ドープ非晶質半導体（２０）と重なっている第２の犠牲マスク（２２）をスクリーン印刷する工程と、
ｆ）前記第１の型の導電性とは反対である第２の型の導電性を有するドープ非晶質半導体層（２６，２８）を、前記第２の犠牲マスク（２２）によって形成されている少なくとも１つのパターンの中に堆積させる工程と、
ｇ）前記第２の犠牲マスクパターン（２２）の高さに残存する前記第２の型の導電性を有する少なくとも１つのドープ非晶質半導体のパッド（２８）を残して、前記第２の犠牲マスク（２２）を除去する工程と、
を少なくともさらに含む、請求項１から請求項７のいずれかに記載の方法。 - 前記第２の犠牲マスクを形成する前記工程ｅ）は、
− シリコン酸化物、シリコン炭化物、シリコン窒化物のうちの少なくとも１つをベースとする第２の犠牲層（２２）を、前記保護層に堆積させる工程と、
− 前記第２の犠牲マスクの前記パターンに類似するパターンの第２のエッチングマスク（２４）をスクリーン印刷によって堆積させる工程と、
− 前記第２の犠牲層のうち、前記第２のエッチングマスク（２４）によって覆われていない部分を、エッチングによって除去して、前記第２の犠牲層の残っている部分により前記第２の犠牲マスク（２２）を形成する工程と、
− 前記第２のエッチングマスク（２４）を除去する工程と、
を含む、請求項８に記載の方法。 - 前記第２の犠牲マスクを形成する前記工程ｅ）は、
− シリコン酸化物、シリコン炭化物、シリコン窒化物のうちの少なくとも１つをベースとする第２の犠牲層（２２）を、前記保護層に堆積させる工程と、
− 前記第２の犠牲マスクの前記パターンとは逆のパターンのエッチングペーストをスクリーン印刷によって堆積させ、これによって、前記第２の犠牲層における前記第２の犠牲マスク（２２）を形成する工程と、
を含む、請求項８に記載の方法。 - 前記第２の犠牲マスクを形成する前記工程ｅ）は、ポリマーペーストもしくは酸化物ペースト、またはその両方をスクリーン印刷によって堆積させ、これによって前記第２の犠牲マスク（２２）を形成する工程を含む、請求項８に記載の方法。
- 前記第２の犠牲マスク（２２）を除去する前記工程ｇ）の前に、メタライゼーションを堆積させる工程を含む、請求項８から請求項１１のいずれかに記載の方法。
- 前記第２の犠牲マスク（２２）を除去する前記工程ｇ）の後に、前記第１の型の導電性を有するドープ非晶質半導体（２０）と、前記第２の型の導電性を有するドープ非晶質半導体（２８）とに、金属マスクを通じての蒸着もしくは噴霧、またはその両方によって、メタライゼーション（３０）を堆積させる工程を含む、請求項８から請求項１１のいずれかに記載の方法。
- 前記第１の犠牲マスク（１４）を除去する前記工程ｄ）の前に、メタライゼーション（３０）を堆積させる工程を含む、請求項１から請求項１３のいずれかに記載の方法。
- メタライゼーション（３０）を堆積させる１つまたは複数の前記工程の前に、前記ドープ非晶質半導体（２０，２８）に、透明導電性酸化物（３２）を噴霧堆積させ、次いで、前記透明導電性酸化物（３２）にメタライゼーション（３０）を堆積させる工程をさらに含む、請求項１２から請求項１４のいずれかに記載の方法。
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