JP2012516566A - 二個の太陽電池のバックコンタクト及び相互接続 - Google Patents

二個の太陽電池のバックコンタクト及び相互接続 Download PDF

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Abstract

シリコン太陽電池(100)上のバックコンタクト及びそれらの間の相互接続を製造するための方法であって、前面は完全に処理されており、及び後面は、太陽電池(100)が後面上で接触されうる位置で処理されている。前記方法は、透明な表板(104)上に太陽電池(100)を取り付けて、構造(120)を形成する段階と、構造(120)の後面上に保護層(113)を堆積する段階と、構造(120)の後面上にシリコン材料層(108)を堆積する段階と、第１の領域(C)によってシリコン材料層(108)を分離する段階と、領域(B)においてコンタクト部位を提供する段階と、構造(120)の後面上に金属層(109)を堆積する段階と、シリサイド(110)を形成するために構造(120)を加熱する段階と、領域(C)において任意的に金属層(109)を開口する段階と、シリサイド(110)上に金属(112)を堆積する段階と、を備えている。

Description

本発明は、太陽電池上の分離したバックコンタクト及びシリコン太陽電池の間の相互接続を同時に製造するための方法に関連している。
現在、太陽電池製造の工程及びソーラーモジュール内での太陽電池の相互接続は二つのはっきりと分かれた工程となっている。第１の工程において、前記太陽電池はコンタクトを有して完全に終了され、第２の工程において、モジュール内で一連の太陽電池を接続するための追加のメタライゼーションステップを要している。これは、太陽電池の配列に関する課題、及びはんだ付け接続の間の電池破壊の可能性を生み出している。
本発明は、太陽電池の後面接続のバックコンタクトが、該太陽電池の相互接続と同時に製造されうる方法を説明している。
本発明は、シリコン表面が金属導体の土台となると同時に、全ての非シリコン表面がコンタクト間隔領域となる構造化シリコン表面を提供することにより、上述した課題に対応しようとしている。好ましくは、前記非シリコン表面は、反射材料により提供される。
特許文献１は、バックコンタクトシリコン太陽電池の費用効率の高い方法を説明している。前記方法において、アルミニウムバックコンタクトが全後面に適用され、及びそれから前記コンタクトは適切な方法により分離されている。
特許文献２は、非晶質シリコン下部層及び非晶質窒化シリコン上部層からなる保護層構造を採用する方法を説明している。特許文献２は、前記保護層のパターン化については開示していない。
国際公開第２００８／０３９０７８Ａ２号 国際公開第２００６／１１００４８Ａ１号
本発明の主な目的は、バックコンタクト型シリコン太陽電池上で局所的に画定されたコンタクト、及びモジュール構造上に位置されたシリコン太陽電池の間の相互接続を同時に製造する効果的な方法を提供することである。
本発明の課題は、以下の詳細な説明、添付の特許請求の範囲、及び添付の図面で説明されるような特性によって達成されうる。
シリコン太陽電池上のバックコンタクト及びシリコン太陽電池間の相互接続を製造するための方法であって、前面は完全に処理されており、及び後面は、前記太陽電池が前記後面上で接触されうるところの位置で処理されている。前記方法はさらに、
ａ）透明な表板上に前記太陽電池を取り付け、それにより構造を形成するステップと、
ｂ）前記構造の前記後面上に保護層を堆積するステップと、
ｃ）前記構造の前記後面上にシリコン材料層を堆積するステップと、
ｄ）第１の領域により前記シリコン材料層を分離するステップと、
ｅ）第２の領域においてコンタクト部位を提供するステップと、
ｆ）前記構造の前記後面上に金属層を堆積するステップと、
ｇ）シリサイドを形成するために前記構造を加熱するステップと、
ｈ）第３の領域において任意的に前記金属層を開口させるステップと、
ｉ）前記シリサイド上に金属を堆積するステップと、
を備えている。
本発明によると、同様に、本発明による方法で製造されたバックコンタクト及び相互接続を備えている太陽電池モジュールが提供される。
本発明は、バックコンタクト型シリコン太陽電池のためのバックコンタクト構造及び太陽電池間の相互接続を製造することに関連しており、その方法は、一般的にｐ型及び／またはｎ型の伝導性のドープ領域を有した、低濃度ドーパントを有するドープｐ型またはｎ型のシリコン太陽電池を適用することを備えており、その方法は、前記シリコン太陽電池上に保護層を堆積するステップと、分離された金属コンタクトを形成することを基礎とした構造化シリコン表面を用いるステップと、を備えている。
本発明は、モジュール表板上にシリコン太陽電池を取り付けるステップと、及び前記シリコン太陽電池の後面側にパターン化されたバックコンタクト構造を提供するステップと、低温のシリサイド形成の利用による前記シリコン太陽電池の間の相互接続を同時に提供するステップと、を備えている。
本発明は、任意のシリコンウェーハまたはシリコン薄膜を採用してもよい。これは、単結晶シリコン、微結晶シリコン、ナノ結晶シリコン、及び後面側でｐドープ及びｎドープされた領域の周知の及びあり得る構成のウェーハまたは薄膜を含んでいる。
「前面側」との用語は、太陽光に曝される太陽電池の一側を示している。「後面側」との用語は、前記前面側の反対側であり、「バックコンタクト」との用語は前記太陽電池の前記後面側上に位置されている全ての連結装置を意味している。
「ｐドープ領域」との用語は、ドーピング材料が前記太陽電池の下方に所定の距離内で前記シリコン材料内に添加されて、増大された数の正電荷キャリアをもたらし、ｐ型の導電性を有した表面層の太陽電池の領域を形成する太陽電池の表面領域を意味している。「ｎドープ領域」との用語は、ドーピング材料が前記太陽電池の下方に所定の距離内で前記シリコン材料内に添加されて、増大された数の負電荷キャリア（可動電子）をもたらし、ｎ型の導電性を有した表面層の太陽電池の領域を形成する太陽電池の表面領域を意味している。
本願発明は、シリコン太陽電池上のバックコンタクト及びシリコン太陽電池間の相互接続を製造するための方法であって、前面は完全に処理されており、及び後面は、前記太陽電池が前記後面上で接触されうるところの位置で処理されている方法に関連している。前記方法はさらに、
ａ）透明な表板上に前記太陽電池を取り付け、それにより構造を形成するステップと、
ｂ）前記構造の前記後面上に保護層を堆積するステップと、
ｃ）前記構造の前記後面上にシリコン材料層を堆積するステップと、
ｄ）第１の領域により前記シリコン材料層を分離するステップと、
ｅ）第２の領域においてコンタクト部位を提供するステップと、
ｆ）前記構造の前記後面上に金属層を堆積するステップと、
ｇ）シリサイドを形成するために前記構造を加熱するステップと、
ｈ）第３の領域において任意的に前記金属層を開口させるステップと、
ｉ）前記シリサイド上に金属を堆積するステップと、
を備えている。
本願発明は同様に、上述した方法により製造されたバックコンタクト及び相互接続を有する太陽電池を備えたデバイスに関連している。
「シリコン材料」との用語は、適切な熱処理の上で堆積された金属層１０９を有して金属シリサイドを形成する任意のシリコン含有材料を示している。これは、結晶性シリコン、アモルファスシリコン、微結晶シリコン、ナノ結晶シリコンを備えている。前記シリコン材料は、０から４０原子パーセントの水素を含みうる。前記シリコン材料は、０から１０２１ｃｍ−３で変化するドーパント濃度を有する固有の、またはドープされたｎ型またはｐ型でありうる。
「露出されたシリコン表面」との用語は、周囲にさらされているシリコン材料を示している。
「コンタクト部位」との用語は、太陽電池が接触される太陽電池の表面上の領域を意味している。この前記領域は、ｎドープ領域、ｐドープ領域、ｎ型シリコン材料、またはｐ型シリコン材料上に存在することができる。
「コンタクト部位を提供すること」との用語は、前記コンタクト部位と堆積される前記金属層との間で、前記コンタクト部位の上部にシリコン材料だけが存在するような構造を加工することを示している。重要な点は、前のステップに関わらず、コンタクト部位でシリコン材料が存在しているべきことである。
「シリサイド」との用語は、より多くの陽性の要素と共にシリコンを有する化合物を示している。これらの要素は、一般的に、例えば、ニッケル、パラジウム、チタン、銀、金、アルミニウム、銅、タングステン、バナジウム、クロムでありうる。
「太陽電池」との用語は、一つの型の導電性で適切にドープされ、少なくとも一つの別の型の導電性のドープ領域を有したシリコン基板を示しており、それがコンタクトまたは相互接続を有して提供されているか否かに関わらない。
「構造」との用語は、任意の工程の段階での構造を示している。
バックコンタクト型太陽電池は、その後面側に、前記基板ドーピングとは反対にドープされた少なくとも一つのドープ領域を有しているべきであるが、互いに入り込んだパターンで別の導電性と共にいくつかのドープ領域が存在する。
本願発明は、この文献で説明される方法の適用に先立った前面処理及び後面処理に関わらず、太陽電池のためのバックコンタクト構造及びモジュール表板上に配置された太陽電池の間の相互接続を同時に製造するための方法を提供する。本発明はさらに、バックコンタクト、及びバックコンタクト構造を含む太陽電池に関連している。
より詳細に、本願発明は、全前面処理を受けており、及び背面接触されることができるように製造されたシリコン太陽電池１００を備えた構造１２０に関連している。
本発明の方法は、利用する技術や方法に関わり無く、背面接触されることができるように、太陽電池内に製造された任意のシリコン材料基板を採用することができる。
図面において、図は、前面側がページの下側に面しており、後面側がページの上部に面しているように示されている。図は概略的であり、スケーリングされていない。添付の図面は、本発明の実施形態を示している。
本発明は、実施形態を示している添付の図面を参照することにより以下に詳細に説明される。
図１ａは、本発明による方法の第１の実施形態を概略的に図示している。 図１ｂは、本発明による方法の第１の実施形態を概略的に図示している。 図１ｃは、本発明による方法の第１の実施形態を概略的に図示している。 図１ｄは、本発明による方法の第１の実施形態を概略的に図示している。 図１ｅは、本発明による方法の第１の実施形態を概略的に図示している。 図２ａは、本発明による方法の第２の実施形態を概略的に図示している。 図２ｂは、本発明による方法の第２の実施形態を概略的に図示している。 図２ｃは、本発明による方法の第２の実施形態を概略的に図示している。 図２ｄは、本発明による方法の第２の実施形態を概略的に図示している。 図２ｅは、本発明による方法の第２の実施形態を概略的に図示している。 図３ａは、本発明による方法の第３の実施形態を概略的に図示している。 図３ｂは、本発明による方法の第３の実施形態を概略的に図示している。 図３ｃは、本発明による方法の第３の実施形態を概略的に図示している。 図３ｄは、本発明による方法の第３の実施形態を概略的に図示している。 図３ｅは、本発明による方法の第３の実施形態を概略的に図示している。 図３ｆは、本発明による方法の第３の実施形態を概略的に図示している。 図４ａは、本発明による方法の第４の実施形態を概略的に図示している。 図４ｂは、本発明による方法の第４の実施形態を概略的に図示している。 図４ｃは、本発明による方法の第４の実施形態を概略的に図示している。 図４ｄは、本発明による方法の第４の実施形態を概略的に図示している。 図４ｅは、本発明による方法の第４の実施形態を概略的に図示している。 図４ｆは、本発明による方法の第４の実施形態を概略的に図示している。
太陽電池１００は、モジュール表板１０４の前面側に配置され、連結層１０５によりこのモジュール表板１０４に連結される。これは、例えば図１ａに示されている。前記連結層１０５は、一般的に透明な接着剤か熱処理で接着性になる熱可塑性材料を備えることができる。前記連結は、例えば前記モジュール表板１０４か、前記シリコン太陽電池１００の前面か、またはその両方に透明な接着剤を塗布することによってなされることができる。前記連結層１０５は、塗布法に依存して、前記太陽電池の間の領域Ａ上に残っていても、いなくてもよい。
前記太陽電池１００がすでに後面処理の準備が出来ているとき、保護層１１３が、前記太陽電池１００の間の前記領域Ａを含む全体構造１２０上に堆積される。
あるいは、前記モジュール表板１０４への連結に先立って前記太陽電池１００の後面上に前記保護層１１３は塗布されることができる。
前記保護層１１３は、一般的に、アモルファス窒化シリコン層１０７が上に堆積されるアモルファスシリコン下部層１０６を備えることができる。
前記保護層１１３が二重層スタックである場合、前記下部層１０６は、一般的に、アモルファス炭化シリコン、アモルファス酸化シリコン、アモルファス窒化シリコン、酸化アルミニウム、アモルファスシリコン、微結晶シリコン、またはナノ結晶シリコンを備えることができる。前記上部層１０７は、一般的に、アモルファス炭化シリコン、アモルファス酸化シリコン、アモルファス窒化シリコンまたは酸化アルミニウムを備えることができる。
前記保護層１１３は、例えば、アモルファス炭化シリコン、アモルファス酸化シリコン、アモルファス窒化シリコン、酸化アルミニウム、またはシリコン材料のような単一層を備えることもできる。
前記保護層１１３は、上述した材料に多少なりとも制限されない。前記保護層１１３は、単一層または二重層であることに制限されない。三つまたはそれ以上の層を備えることもできる。
前記保護層１１３と前記太陽電池１００の間の前記領域Ａを被覆するようにシリコン材料層１０８が前記構造１２０上に堆積されている。
前記保護層１１３がシリコン材料を備えている単一層である場合、前記保護層１１３と前記シリコン材料層１０８は、実際のところシリコン材料の唯一つの層である。この場合、前記保護層１１３の堆積と前記シリコン材料層１０８の堆積は、実際のところ同時に実施される。
一般的に、次のステップは、上で述べたような領域Ｂにおけるコンタクト部位を提供することである。
前記保護層１１３が非シリコン材料、例えばアモルファス窒化シリコンを備えている場合、前記非シリコン材料層は領域Ｂにおいて完全に取り除かれる必要がある。これは前記シリコン材料層１０８の堆積に先立って、または前記シリコン材料層１０８の堆積の後に実施されることができる。
前記保護層１１３及び前記シリコン材料層１０８が実際には同一、すなわち上で述べたように単一層である場合、コンタクト部位が既に提供されている。
以下で説明される本発明の実施形態の方法において、前記保護層１１３はアモルファスシリコン層１０６とアモルファス窒化シリコン層１０７を備えている。さらに、前記シリコン材料層１０８は、アモルファスシリコンを備えている。
前記保護層１１３がアモルファス炭化シリコン、アモルファス酸化シリコン、アモルファス窒化シリコン、アモルファスシリコン、微結晶シリコン、またはナノ結晶シリコンを備えており、前記保護層は、プラズマ化学気相堆積法（ＰＥ−ＣＶＤ）、ホットワイヤＣＶＤ（ＨＷ−ＣＶＤ）、膨張熱プラズマＣＶＤ（ＥＴＰ−ＣＶＤ）、電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）、スパッタリング、または他の適切な技術により堆積されることができる。
酸化アルミニウムは原子相堆積法（ＡＬＤ）により堆積されることができる。
前記保護層１１３の一般的な厚さは、１から１０００ｎｍ、好ましくは５から２００ｎｍ、及び最も好ましくは１０から１５０ｎｍである。
次のステップは、一般的に、領域Ｃにおいて前記シリコン材料層１０８の除去により、前記露出されたシリコン表面をパターンニングすること、または領域Ｃにおいて前記シリコン材料層１０８上への非シリコン材料１１６の塗布することである。非シリコン材料は一般的に反射性強化材料、例えば反射性強化添加剤を備えているポリマーまたは樹脂である。前記反射性強化材料は一般的にインクジェットまたはスクリーン印刷により塗布される。
前記露出されたシリコン表面のパターンニングが、領域Ｃにおいて前記シリコン材料層１０８を除去することにより実行される場合、この除去は、一般的に、インクジェットエッチングまたはレーザーアブレーションにより実行されることができる。
上で説明された技術に加えて、前記シリコン材料１０８がインクジェットにより堆積されることができる。この場合、前記露出されたシリコン表面の前記堆積及び前記パターンニングは同時に実行される。
本発明の二つの実施形態の方法において、次に、金属層１０９が、前記露出されたシリコン表面上に堆積するように、選択的堆積技術により堆積される。一般的に、これは領域Ｃを除く全ての領域となる。このステップは、電池が背面接触し、及び互いに相互接続されることをもたらす。
前記金属層１０９の選択的堆積技術は、無電解めっきまたは電気めっきを備えうる。あるいは、前記金属堆積のステップは、マスクを通した蒸着またはスパッタリングを備えうる。
本発明の二つのうちの別の実施形態の方法において、前記金属層１０９は、スパッタリングまたは蒸着のような非選択的方法により堆積される。この場合、前記金属層１０９は前記構造１２０の全体に堆積される。
前記金属層１０９が塗布された後、前記構造１２０は、前記金属層１０９が前記シリコン材料と接触し、本質的に領域Ｃを除く全ての領域にあるシリサイド１１０の形成を容易にするために、適切なアニーリングのステップを受ける。シリサイドは、一般的に、用いられる金属に依存して、１７５℃から５５０℃、より好ましくは２２５℃から５００℃、最も好ましくは２７５℃から４５０℃の範囲の温度で、５から６０秒の間で作られることができる。この熱処理は、時間と共に線形または非線形で変化する温度プロファイルを備えることができる。前記温度処理のステップは、例えば高速熱アニーリングによりなされることができる。
前記金属層１０９が上で説明したような非選択的方法により堆積されている場合、シリサイドが形成されていない金属（余剰の金属）は、前記コンタクトから分離するために除去されるべきである。これは、一般的に、高い選択性を有するエッチング溶液を用いてなされる。それ故、前記余剰の金属１０９をエッチングするためのエッチング比は、前記シリサイド１１０をエッチングするためのエッチング比より非常に大きい。この溶液は、硝酸または硝酸とフッ酸の混合物を備えることができる。
前記露出されたシリコン表面が前記シリコン材料層１０８上に反射層１１６を塗布することによりパターンニングされており、及び前記余剰の金属１０９が上述した化学的処理により除去される場合、前記反射層１１６は、該反射層１１６が前記化学的処理の後に領域Ｃ内に残るほどまでに前記化学的処理に耐えるべきである。
前記シリサイドコンタクト１１０の導電性を増大させるように、金属１１２が、例えば電気メッキによりシリサイドコンタクト１１０上に堆積される。一般的に、前記堆積された金属は銅を備えている。
本発明は、以下のこれらの実施形態に制限されず、以下の特許請求の範囲の範囲内で変形されることができることに注意すべきである。いくつかの実施形態の要素は、他の実施形態の要素に容易に結び付けられてもよい。
本発明の方法の第１の実施形態は図１ａから１ｅにより図示されている。
本発明の方法の第１の実施形態は、開始点として、シリコン太陽電池１００を有している。前記シリコン太陽電池１００はｐ型またはｎ型であることができる。前記シリコン太陽電池１００は、ｎ型伝導性の領域とｐ型伝導性の領域を形成するためにドープされている。前記シリコン太陽電池１００は、生産方法が損傷エッチング、表面テクスチャリング、及び表面保護を備えることのできる表面領域１０３をもたらす全前面処理を受けている。図１ａは、連結層１０５が塗布されたモジュール表板４上の前面に置かれている二つの太陽電池１００を示している。
図１ａにおける領域Ａは、相互接続される前記太陽電池の間の領域を示している。
前記後面は、例えばウェット化学またはプラズマ処理により、平面またはテクスチャ加工されてもよい。
前記構造１２０は、第１に、Ｈ２ＳＯ４とＨ２Ｏ２の混合、ＨＣｌ、Ｈ２Ｏ２、及びＨ２Ｏの混合、またはＮＨ４ＯＨ、Ｈ２Ｏ２、及びＨ２Ｏの混合にさらすことにより洗浄され、例えば希釈ＨＦ酸化物除去が後に続く。
前記構造上、すなわち、前記シリコン太陽電池１００の後面上、及び前記太陽電池１００の間の領域Ａにおいて、水素化アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ：Ｈ）層１０６が堆積される。ａ−Ｓｉ：Ｈ層１０６上に、水素化アモルファス窒化シリコンａ−ＳｉＮｘ：Ｈ層１０７が堆積される。これらの二つの層は保護層１１３を構成する。
前記保護層１１３の一般的な厚さは、１から１０００ｎｍ、好ましくは５から２００ｎｍ、及び最も好ましくは１０から１５０ｎｍである。
前記保護層１０６及び１０７は、プラズマ化学気相堆積法（ＰＥ−ＣＶＤ）または、ホットワイヤＣＶＤ（ＨＷ−ＣＶＤ）、膨張熱プラズマ（ＥＴＰ）、電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）、スパッタリング、または同様の技術のような、この目的のための適切な他の堆積技術を用いて塗布されることができる。
前のステップのために利用されたような同様の技術を用いて、前記ａ−ＳｉＮｘ：Ｈ層１０７上に、ａ−Ｓｉ：Ｈ層１０８が堆積される。この層は、後続の金属層堆積のためのシード層として作用する。このステップは、上述した方法を用いて塗布され、及び別々に、または前記保護層の塗布と同一の工程で実施されることができる。このステップでの前記構造１２０は図１ａに示されている。
その後に、領域Ｂにおいて、前記ａ−Ｓｉ：Ｈ層１０６の少なくともいくらかがそのままで残ると同時に、前記ａ−Ｓｉ：Ｈ層１０８及び前記ａ−ＳｉＮ：Ｈ層１０７は除去され、そのようにして領域Ｂ内でコンタクト部位を提供する。
これは、インクジェットエッチング、レーザーアブレーション、スクリーン印刷エッチング、またはパターン化されたエッチマスクを適用して、それからエッチングと同時に前記エッチマスクを除去すること、によりなされる。
同様に、領域Ｃにおいて、前記ａ−ＳｉＮｘ：Ｈ層１０７の少なくともいくらかが残ると同時に前記ａ−Ｓｉ：Ｈ層１０８が除去されて、金属が堆積されず、及びそれ故前記コンタクト間隔を定義する開口１１５のパターンを形成する。このようにして、前記シリコン材料層１０８を第１の領域Ｃにより分離する工程が実施される。図１ｂを参照されたい。
その後、金属がａ−Ｓｉ：Ｈにより被覆されている表面、すなわち露出されたシリコン表面上にだけ堆積するように、金属層１０９が選択的堆積技術により塗布される。すなわち、前記金属は図１ｃで見られるように、領域Ｃを除く全ての場所で本質的に堆積され、及び後にシリサイドを形成する領域を形成している。
この方法は、電気メッキ、または無電解メッキを構成することができる。あるいは、この方法は、マスクを通した蒸着またはマスクを通したスパッタリングを構成することができる。
電気メッキまたは無電解メッキに適した金属は、ニッケル、パラジウム、銀、金、クロム、スズ、またはこれらの金属の任意の組み合わせを含んでいる。本発明は、これらの金属の選択に制限されず、前記シリサイドまたはシリコン合金と前記シリコン材料との間のオーミック接触をもたらす、シリコン材料と共に導電性シリサイドまたはシリコン合金を形成するいかなる材料を用いることに応用しうる。
図１ｃから見られるように、前記金属は、一つの太陽電池上の一つの極性のコンタクト部位と別の太陽電池の他の極性のコンタクト部位との相互接続を形成するような方法で堆積される。それ故、個々の電池のコンタクト配列は、太陽電池の間の相互接続と共に同時に製造される。
前記金属層１０９が塗布された後、前記構造１２０は、前記金属層１０９が前記シリコン材料と接触しているところでシリサイド１１０の形成（図１ｄ）を容易にするために、適切なアニーリングのステップを受ける。シリサイドは、利用される金属に依存して、一般的に、１７５℃から５５０℃、より好ましくは２２５℃から５００℃、最も好ましくは２７５℃から４５０℃の範囲の温度で、５から６０秒で作られることができる。この熱処理は、時間に対して線形または非線形に変化する温度プロファイルを備えることができる。前記温度処理のステップは、例えば、高速熱アニーリングによりなされることができる。
前記コンタクト及び相互接続１１０の導電性を増大させるために、金属１１２が、例えば、電気メッキによりシリサイド上に堆積される（図１ｅを参照）。注目すべきは、図１ｅにおいて、前記コンタクトの分離をもたらす領域Ｃにおける金属層１１２内の不連続性が存在することである。
本発明の第２の実施形態の方法は、図２ａにおいて見られるように、第１の実施形態と同様の開始点を有している。
前記ａ−Ｓｉ：Ｈ層１０８の塗布の後で、領域Ｂにおける前記ａ−Ｓｉ：Ｈ層１０６の少なくともいくらかがそのまま残されると同時に、前記ａ−Ｓｉ：Ｈ層１０８及び前記ａ−ＳｉＮｘ：Ｈ層１０７は領域Ｂにおいて除去され、そのようにして領域Ｂにおいてコンタクト部位を提供する。
これは、インクジェットエッチング、レーザーアブレーション、スクリーン印刷エッチング、またはパターン化されたエッチマスクを適用して、それからエッチング及びその後で前記エッチマスクを除去すること、によりなされることができる。
それから、反射材料１１６が、インクジェット、スクリーン印刷、または他の適切な技術により塗布される。前記反射材料１１６が塗布される前記領域は、金属コンタクトが存在すべきでない領域を画定し、そのようにして、図２ｂで見られるような、第１の領域Ｃにより前記シリコン材料層１０８を分離する工程を実施する。
前記反射層１１６材料は、酸化チタン粒子のような反射性強化添加剤を同様に備えている樹脂またはポリマーを一般的に備えることができる。
前記反射材料１１６は、僅かに高い温度を用いて、または紫外光に曝すような処理により硬化する必要がありうる。
前記反射材料の目的は、
−前記太陽電池のコンタクトまたは相互接続の分離を可能にすること、及び
−前記太陽電池の後面反射を強化し、及びそれ故前記太陽電池の電流を増大させること
である。
二つの最後の工程（前記保護層を開口するステップと前記反射材料を塗布するステップ）の順番は、必ずしも重要ではない。
前記反射材料１１６の塗布の後で、金属層１０９は、本発明の第１の実施形態において説明されたような任意の選択的堆積技術により塗布され、図２ｃにおいて参照される。前記金属層１０９は、前記露出されたシリコン表面上にだけ堆積されている。
前記金属層１０９が塗布された後、前記構造１２０は、前記金属層１０９が前記シリコン材料に接触しているところでシリサイド１１０の形成（図１ｄ）を容易にするために、適切なアニーリングのステップを受ける。シリサイドは、利用される金属に依存して、一般的に、１７５℃から５５０℃、より好ましくは２２５℃から５００℃、最も好ましくは２７５℃から４５０℃の範囲の温度で、５から６０秒で作られることができる。この熱処理は、時間に対して線形または非線形に変化する温度プロファイルを備えることができる。前記温度処理のステップは、例えば、高速熱アニーリングによりなされることができる。
前記シリサイドのコンタクト及び相互接続１１０の導電性を増大させるために、金属１１２が、例えば、電気メッキにより前記シリサイド１１０上に堆積される（図２ｅ）。注目すべきは、図２ｅにおいて、前記コンタクトの分離をもたらす領域Ｃにおいて前記金属層１１２内の不連続性が存在することである。
第３の実施形態は、図３ａ及び３ｂにおいて見られるように、金属の堆積に至るまでは第２の実施形態と同様の開始点を有している。
本発明の第３の実施形態において、前記金属層１０９は、蒸着またはスパッタリングのような非選択的技術により堆積され、図３ｃにおいて見られるような、全体構造１２０を覆う金属層１０９をもたらす。
蒸着、及びその後のシリサイド形成に適した金属は、ニッケル、パラジウム、チタン、銀、金、アルミニウム、タングステン、バナジウム、クロム、またはこれらの金属の任意の組み合わせを含む。
前記金属層１０９が塗布された後、前記構造１２０は、前記金属層１０９が前記シリコン材料に接触しているところでシリサイド１１０（図３ｄ）の形成を容易にするために、適切なアニーリングのステップを受ける。シリサイドは、利用される金属に依存して、一般的に、１７５℃から５５０℃、より好ましくは２２５℃から５００℃、最も好ましくは２７５℃から４５０℃の範囲の温度で、５から６０秒で作られることができる。この熱処理は、時間に対して線形または非線形に変化する温度プロファイルを備えることができる。前記温度処理のステップは、例えば、高速熱アニーリングによりなされることができる。
次のステップは、図３ｅに見られるように、領域Ｃでのコンタクトを分離することである。これは、シリサイド１０９が形成されていない前記金属層１０９のレーザーアブレーションによりなされることができる。あるいは、これは高い選択性を有するエッチング溶液を用いてなされることができる。それ故、余剰の金属１０９をエッチングするためのエッチング比は前記シリサイド１１０をエッチングするためのエッチング比より非常に大きい。この溶液は一般的に、硝酸または硝酸及びフッ酸の混合を備えることができる。
前記反射材料１１６は、前記選択的エッチング工程の間に消失せず、且つ前記構造１２０のその他の部分にエッチングされた反射材料を分散させないまでに選択的エッチングに耐えなければならない。
前記コンタクト及び相互接続１１０の導電性を増大させるために、金属１１２が、例えば、電気メッキによりシリサイド上に堆積される（図３ｆを参照）。注目すべきは、図３ｅにおいて、前記コンタクトの分離をもたらす領域Ｃにおける金属層１１２内の不連続性が存在することである。
第４の実施形態の方法は、図４ａ及び４ｂにおいて見られるように、金属の堆積に至るまでは第１の実施形態と同様の開始点を有している。
本発明の第４の実施形態において、前記金属層１０９が、蒸着またはスパッタリングのような非選択的技術により堆積され、図４ｃに見られるように、全体の構造１２０を被覆する金属層１０９をもたらす。
前記金属層１０９が塗布された後、前記構造１２０は、前記金属層１０９が前記シリコン材料と接触しているところでシリサイド１１０の形成（図４ｄ）を容易にするために、適切なアニーリングのステップを受ける。シリサイドは、利用される金属に依存して、一般的に、１７５℃から５５０℃、より好ましくは２２５℃から５００℃、最も好ましくは２７５℃から４５０℃の範囲の温度で、５から６０秒で作られることができる。この熱処理は、時間に対して線形または非線形に変化する温度プロファイルを備えることができる。前記温度処理のステップは、例えば、高速熱アニーリングによりなされることができる。
次のステップは、図４ｅに見られるように、領域Ｃでのコンタクトを分離することである。これは、シリサイド１０９が形成されていない前記金属層１０９のレーザーアブレーションによりなされることができる。あるいは、これは高い選択性を有するエッチング溶液を用いてなされることができる。それ故、余剰の金属１０９をエッチングするためのエッチング比は、前記シリサイド１１０をエッチングするためのエッチング比より非常に大きい。この溶液は一般的に、硝酸または硝酸及びフッ酸の混合を備えることができる。
前記コンタクト及び相互接続１１０の導電性を増大させるために、金属１１２は、例えば、電気メッキにより前記シリサイド上に堆積される（図４ｆを参照）。注目すべきは、図４ｅにおいて前記コンタクトの分離をもたらす領域Ｃにおける前記金属層１１２内の不連続性が存在することである。
本発明の方法は、前記実施形態で説明された工程に決して制限されない。
１００ シリコン太陽電池
１０３ 表面領域
１０４ モジュール表板
１０５ 連結層
１０６ 下部層
１０７ 上部層
１０８ シリコン材料層
１０９ 金属層
１１０ シリサイド
１１２ 金属層
１１３ 保護層
１１５ 開口
１１６ 反射層
１２０ 全体構造

Claims (25)

  1. シリコン太陽電池（１００）上のバックコンタクト及びシリコン太陽電池（１００）の間の相互接続を製造するための方法であって、前面は完全に処理されており、及び後面は、前記太陽電池（１００）が前記後面上で接触されることができる位置で処理されており、
    ａ）透明な表板（１０４）上に前記太陽電池（１００）を取り付けて、それによって構造（１２０）を形成するステップと、
    ｂ）前記構造（１２０）の前記後面上に保護層（１１３）を堆積するステップと、
    ｃ）前記構造（１２０）の前記後面上にシリコン材料層（１０８）を堆積するステップと、
    ｄ）第１の領域（Ｃ）によって前記シリコン材料層（１０８）を分離するステップと、
    ｅ）領域（Ｂ）においてコンタクト部位を提供するステップと、
    ｆ）前記構造（１２０）の前記後面上に金属層（１０９）を堆積するステップと、
    ｇ）シリサイド（１１０）を形成するために前記構造（１２０）を加熱するステップと、
    ｈ）前記シリサイド（１１０）上に金属（１１２）を堆積するステップと、
    を備えていることを特徴とする方法。
  2. 前記シリコン材料層（１０８）を分離するステップｄ）は、前記領域（Ｃ）において露出されるシリコン表面が除去されるまで、前記領域（Ｃ）を開口するステップを備えていることを特徴とする請求項１に記載の方法。
  3. 前記シリコン材料層（１０８）を分離するステップｄ）は、前記領域（Ｃ）上にパターン化された反射材料（１１６）を堆積することにより実施されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
  4. 前記ステップｂ）及びｃ）は、同時になされうることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
  5. 前記ステップａ）はステップｂ）の後に実施されることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
  6. 前記ステップｃ）及びｄ）は、同時に実施されることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
  7. ステップｅ）は、ステップｃ）の前に実施されることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
  8. 前記保護層（１１３）は、アモルファスシリコン層（１０６）及び該アモルファスシリコン層（１０６）上に堆積されるアモルファス窒化シリコン層（１０７）であることを特徴とする請求項１から７に記載の方法。
  9. 前記ステップｅ）は、少なくとも前記窒化シリコン層（１０７）を除去することにより実施されることを特徴とする請求項８に記載の方法。
  10. ステップｆ）における前記金属層（１０９）の堆積は、無電解メッキ、電気メッキ、マスクを介した蒸着、またはマスクを介したスパッタリングにより実施されることを特徴とする請求項１から９に記載の方法。
  11. ステップｈ）における前記金属（１１０）の堆積は、銅の電気メッキにより実施されることを特徴とする請求項１から１０に記載の方法。
  12. 請求項１から１１のいずれか一項に記載の方法により提供されたバックコンタクト及び相互接続であることを特徴とするバックコンタクト及び相互接続を備えているデバイス。
  13. シリコン太陽電池（１００）上のバックコンタクト及びシリコン太陽電池（１００）の間の相互接続を製造するための方法であって、前面は完全に処理されており、及び後面は、前記太陽電池（１００）が前記後面上で接触されることのできる位置で処理されており、
    ａ）透明な表板（１０４）上に前記太陽電池（１００）を取り付けて、それによって構造（１２０）を形成するステップと、
    ｂ）前記構造（１２０）の前記後面上に保護層（１１３）を堆積するステップと、
    ｃ）前記構造（１２０）の前記後面上にシリコン材料層（１０８）を堆積するステップと、
    ｄ）第１の領域（Ｃ）によって前記シリコン材料層（１０８）を分離するステップと、
    ｅ）領域（Ｂ）においてコンタクト部位を提供するステップと、
    ｆ）前記構造（１２０）の前記後面上に金属層（１０９）を堆積するステップと、
    ｇ）シリサイド（１１０）を形成するために前記構造（１２０）を加熱するステップと、
    ｈ）領域（Ｃ）において前記金属層（１０９）を開口するステップと、
    ｉ）前記シリサイド（１１０）上に金属（１１２）を堆積するステップと、
    を備えていることを特徴とする方法。
  14. 前記シリコン材料層（１０８）を分離するステップｄ）は、シリコン材料が前記領域Ｃにおいて存在しなくなるまで前記領域（Ｃ）を開口するステップを備えていることを特徴とする方法。
  15. 前記シリコン材料層（１０８）を分離するステップｄ）は、前記領域（Ｃ）上でパターン化された反射材料（１１６）を堆積するステップを備えていることを特徴とする請求項１３に記載の方法。
  16. ステップｂ）及びｃ）は、同一のステップでなされうることを特徴とする請求項１３から１６のいずれか一項に記載の方法。
  17. ステップａ）は、ステップｂ）の後で実施されることを特徴とする請求項１３から１６のいずれか一項に記載の方法。
  18. ステップｃ）及びｄ）は、同時に実施されることを特徴とする請求項１３から１６のいずれか一項に記載の方法。
  19. ステップｅ）は、ステップｃ）の前に実施されることを特徴とする請求項１３から１６のいずれか一項に記載の方法。
  20. 前記保護層（１１３）は、アモルファスシリコン層（１０６）及び該アモルファスシリコン層（１０６）上に堆積されるアモルファス窒化シリコン層（１０７）を備えていることを特徴とする請求項１３から１９のいずれか一項に記載の方法。
  21. ステップｅ）は、少なくとも窒化シリコン層（１０７）を除去するステップを備えていることを特徴とする請求項２０に記載の方法。
  22. ステップｈ）において前記金属層（１０９）を開口するステップは、領域（Ｃ）における前記金属層（１０９）のレーザーアブレーションにより実施されることを特徴とする請求項１３に記載の方法。
  23. ステップｈ）における前記金属（１０９）は、前記構造（１２０）を選択的エッチングにさらすことにより実施されることを特徴とする請求項１３に記載の方法。
  24. ステップｉ）における前記金属（１１０）の堆積は、銅の電気メッキにより実施されることを特徴とする請求項１３から２３に記載の方法。
  25. 請求項１３から２４のいずれか一項に記載の方法により提供されたバックコンタクト及び相互接続であることを特徴とするバックコンタクト及び相互接続を備えている太陽電池を備えているデバイス。
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