JP2013500591A - 太陽電池及びその製造方法 - Google Patents

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Abstract

太陽電池と太陽電池の製造方法。その方法は、太陽電池を分離するためにウエハ上にスクライブラインを形成し、そのスクライブライン又は隣接領域をスクライビングして力を加える。これによってスクライブ線によって半導体ウエハ上に形成された隣接太陽電池を分離する。スクライビングが太陽電池の窓層を覆うキャップ層で行われ、そのキャップ層の高さに沿って、ゲルマニウム基板に向かって伸びる側壁が形成され、側壁は切断面を有し、側壁の切断面は太陽電池の切断面に実質的に平行であり、切断面は太陽電池の結晶面に実質的に平行であることによって欠陥および損傷を軽減し、太陽電池に形成されたpn接合への欠陥および損傷の伝播を最小限に抑える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、太陽電池とその製造方法に係り、特に、本発明は、太陽電池の向上するパフォーマンスメトリックを生成する構造を有する太陽電池にも関する。
太陽電池は製造時に数多くの製造工程を経る必要がある。通常、太陽電池は、変換効率、開（回）路電圧、短絡電流密度、および曲線因子その他を含む、そのターゲットの仕様（パフォーマンスメトリック）を満たしていることを保証するために、これらの各ステップで細心の注意が必要になる。
太陽光を太陽電池に集中する、集中太陽光発電（ＣＰＶ）、またはコンセントレータ太陽光発電の分野は、最近多くの研究、開発、および商業活動の焦点となっている。ＣＰＶの目標の一つは、小さなサイズの太陽電池からより多くの電力を生成することである。これは、小さな面積を有する高効率太陽電池が必要である。ＣＰＶのための太陽電池の見本寸法範囲は、例えば、１５ｍｍ×ｌ５ｍｍからｌｍｍ×ｌｍｍまで、ないしそれ以下です。
通常は、ＣＰＶのための多接合太陽電池は同じ半導体ウエハ上にエピタキシャルに成長され、その後、そのウエハを事前に決められたソーイングレーンや切断線に沿って切断することによって互いに分離される。半導体ウエハをソーイングする（切断する）欠点の一つは、通常、ソーイング（切断）は太陽電池の周囲にある切断線に沿って欠陥を作成することである。
光生成キャリアは、すなわち、このような欠陥の拡散長中の電子と正孔は、欠陥に拡散し、欠陥でトラップになり、または再結合し、それによって太陽電池のパフォーマンスメトリックを劣化させる。ウェットエッチングまたはＳｉＮプラズマ強化化学蒸着などの化学的不動態化や表面不動態化は、これらの欠陥を除去または不動態化するために使用することができる。しかしながら欠陥部分がさらに残るようである。さらに、いくつかの不動態化プロセスの中で使用される化学薬品は環境に対し優しさが欠け、また、それらの廃棄処分はコストが嵩む。
太陽電池のパフォーマンスメトリックの減少と、また特に高品質材料で作られた小太陽電池で感じることができるが、それは光生成キャリアのために長い拡散距離を提供する。
このような長い拡散長によって、光生成キャリアのかなりの部分が切断工程によって作成された不具合で再結合して（またはトラップになる）太陽電池の境界に到達することができる。過去から、高効率太陽電池は、主に宇宙空間における用途、例えば、発電衛星に使用されている。
このようなアプリケーションでは、太陽電池は、大きな表面積を持ち、デバイスの境界上の欠陥で生じる光生成キャリアの再結合に関する問題は、本質的に小さく、または無い。太陽電池の境界上の欠陥で再結合する光生成キャリアの割合は小さいものであり、そのような再結合は、変換効率にほとんど影響を与えない。
別の欠点は、太陽電池間における半導体ウエハ上のソーイングレーンの提供だけでなく、太陽電池が形成される際にウエハのかなりの部分を占めるソーイングの切り口である。
ソーイングレーンに存在する材料は、最終的に電気に光を変換するために使用されるのではなく、無駄になる。
太陽電池が小さな表面積を持っているときに、無駄な材料の割合が高い、すなわち太陽電池の表面領域にレーンの表面領域を切る比率が大きくなり、この問題は小型太陽電池において悪化する。半導体ウエハをソーイングすることによるさらなる欠点は、環境を破壊する成分が含まれている残留物を生成することである。例えば、ＩＩＩ−Ｖ太陽電池の場合、すなわち、太陽電池は、元素の周期表のグループＩＩＩとＶの要素を含む材料で作られ、切断工程では、ヒ素、ガリウム、リン等を含む残渣が生成される。そのような残渣の処分は、高価となる。
上述の先行技術から認められるように、太陽電池の改善が望まれる。
第一の態様において、本発明は、半導体材料で作られた太陽電池を提供する。その太陽電池は結晶面と結晶構造を有する。その太陽電池はゲルマニウム基板；ゲルマニウム基板の上に形成された少なくとも一つのｐｎ接合、ＩＩＩ族元素とＶ族元素を含む少なくとも一つのｐｎ接合、少なくとも一つのｐｎ接合上に形成される太陽電池の窓層、電気的に太陽電池の窓層に接続されているキャップ層；キャップ層の高さに沿って、ゲルマニウム基板に向かって伸びる側壁、側壁は切断面を有し、その切断面は、太陽電池の切断面に実質的に平行であり、その太陽電池の切断面は太陽電池の結晶面に実質的に平行である。
キャップ層は、太陽電池の窓層の光入力の部分を露出するパターン化されたキャップ層とすることができる。太陽電池は、さらにパターン化されたキャップ層の部分に形成された金属層を含むことができる。金属層の部分は、太陽電池の母線（ｂｕｓｂａｒ）を定義してもよい。
太陽電池の窓層がリン化アルミニウムインジウムを含むことができ、キャップ層は、ガリウム砒素を含むことができ、少なくとも一つのｐｎ接合の少なくとも一つは、インジウムガリウム砒素を含む場合がある。キャップ層は、さらにインジウムを含む場合がある。
太陽電池は、少なくとも一つのｐｎ接合、太陽電池の窓層、およびキャップ層はゲルマニウム基板と擬似格子整合型であるような場合がある。太陽電池は、さらに側壁に隣接するサイドピースを含んでもよい。パターン化されたキャップ層の部分及びサイドピースの部分に形成された金属層は、その金属層は太陽電池の母線（ｂｕｓｂａｒ）を定義し、母線（ｂｕｓｂａｒ）はサイドピースとパターン化されたキャップ層を橋渡しし、サイドピースは、電気絶縁体の部分があってもよい。
電気絶縁体部分にはアルミナ、窒化アルミニウムの少なくとも一つ、酸化ベリリウム、ガラス、ＢＫ７、石英、サファイア、ホウケイ酸ガラス、ムライト、ステアタイト、フォルステライト、ジルコニア、窒化ホウ素、ポリマー、ポリ塩化ビニル、ポリメチルメタクリレートとベンゾシクロブタジエン（ｂｅｎｚｏｃｙｃｌｏｂｕｔａｎｔ）が含まれる場合がある。
太陽電池の部分は半絶縁性シリコンが含まれる場合がある。太陽電池は、さらにパターン化されたキャップ層の一部に形成された電気絶縁体層を含むことができ、そして太陽電池の母線（ｂｕｓｂａｒ）を定義するために電気絶縁体層の一部に形成された金属層はまた、パターニングされたキャップ層の部分上に形成され、；太陽電池は、さらにパターン化されたキャップ層の一部に形成された電気絶縁層を含んでもよいし、側壁に隣接するサイドピース；電気絶縁体層の一部及びサイドピースの一部に形成された金属層、太陽電池の母線（ｂｕｓｂａｒ）を定義する金属層、母線（ｂｕｓｂａｒ）はサイドピースと電気絶縁層に架橋する。ゲルマニウムは、０°と２０°の間に含まれる微傾斜角を有する微斜面角度の基板であってもよい。
第二の態様において、本発明は、半導体材料で作られた太陽電池を提供する。結晶面と結晶構造を有する太陽電池、その太陽電池は次を含む：ゲルマニウムの基板と、ゲルマニウム基板上に形成された少なくとも一つのｐｎ接合、ＩＩＩ族元素とＶ族元素を含む少なくとも一つのｐｎ接合；少なくとも一つのｐｎ接合上に形成された太陽電池の窓層；太陽電池の窓層上に形成されたパターン化されたキャップ層、そのパターン化されたキャップ層は、電気的に太陽電池の窓層に接続され、太陽電池の窓層の光入力の部分をパターニングされたキャップ層が露出し、パターニングされたキャップ層の高さに沿ってゲルマニウム基板に向かって延在する側壁、側壁に隣接する側片、およびパターン化されたキャップ層の部分であって、サイドピースの部分に形成された金属層、太陽電池の母線（ｂｕｓｂａｒ）を定義する金属層、太陽電池の母線（ｂｕｓｂａｒ）は、側片とパターン化されたキャップ層を埋める。側壁は、切断面を持っていてもよい、その切断面は太陽電池の切断面に実質的に平行であり、切断面は太陽電池の結晶面に実質的に平行である。
第三の態様では、本開示は、半導体材料で作られた太陽電池、結晶面と結晶構造を有する半導体材料からなる太陽電池を提供する。その太陽電池は次を含む：ゲルマニウム基板と、ゲルマニウム基板上に形成された少なくとも一つのｐｎ接合、ＩＩＩ族元素とＶ族元素を含む少なくとも一つのｐｎ接合、少なくとも一つのｐｎ接合の上に形成された太陽電池の窓層；太陽電池の窓層上に形成されたパターン化されたキャップ層、パターン化されたキャップ層は電気的に太陽電池の窓層に接続され、パターン化されたキャップ層は太陽電池の窓層の光入力の部分を露出し、パターン化されたキャップ層の一部に形成された電気絶縁層と、パターン化されたキャップ層の高さに沿って、ゲルマニウム基板に向かって伸びる側壁；側壁に隣接するサイドピース、及び電気絶縁体層の一部であってかつサイドピースの一部上に形成された金属層、太陽電池の母線（ｂｕｓｂａｒ）を定義する金属層、母線（ｂｕｓｂａｒ）はサイドピースと電気絶縁層とをブリッジ、その側壁は切断面を持っていることがあり、その切断面は太陽電池の切断面に実質的に平行であり、その切断面は太陽電池の結晶面に実質的に平行である。
第４の態様では、本開示は、半導体材料で作られた太陽電池、結晶面と結晶構造を有する半導体材料からなる太陽電池を提供する。その太陽電池は以下を含む：ゲルマニウムの基板と、ゲルマニウム基板上に形成された少なくとも一つのｐｎ接合、ＩＩＩ族元素とＶ族元素を含む少なくとも一つのｐｎ接合、少なくとも一つのｐｎ接合の上に形成された太陽電池の窓層；太陽電池の窓層上に形成されたパターン化されたキャップ層、パターン化されたキャップ層は電気的に太陽電池窓層に接続されて、太陽電池の窓層の光入力の部分を露出するパターン化されたキャップ層、太陽電池の窓層の上に形成され、パターン化されたキャップ層に隣接する電気絶縁体層と、電気絶縁体層の高さに沿ってゲルマニウム基板に向かって延びる側壁と、側壁と電気絶縁体層の一部上に形成された金属層に隣接する側片、側片の一部上およびパターン化されたキャップ層の一部、金属層は太陽電池の母線を定義する、母線は、サイドピース、絶縁体、およびパターンのキャップ層を埋める。
側壁は、切断面を持っていてもよく、切断面は太陽電池の切断面に実質的に平行にされ、切断面は太陽電池の結晶面に実質的に平行である。
第五の態様において、本開示は半導体材料で作られた太陽電池、結晶面と結晶構造を有する半導体材料からなる太陽電池を提供する。太陽電池は以下を含む：ゲルマニウムの基板と、ゲルマニウム基板上に形成された少なくとも一つのｐｎ接合、ＩＩＩ族元素とＶ族元素を含む少なくとも一つのｐｎ接合、少なくとも一つのｐｎ接合の上に形成された太陽電池の窓層；太陽電池の窓層上に形成されたパターン化されたキャップ層、パターニングされたキャップ層は電気的に太陽電池窓層に接続されている、パターニングされたキャップ層は太陽電池の窓層の光入力の部分を露出する、太陽電池の窓層の上に、パターン化されたキャップ層に隣接して形成された電気絶縁体層と、電気絶縁体の部分およびパターンのキャップ層の部分に形成された金属層、太陽電池の母線を定義する金属層の部分で、電気絶縁体層およびパターンのキャップ層をブリッジする母線。
第６の態様において、本開示は、半導体材料で作られた太陽電池、結晶面と結晶構造を有する半導体材料からなる太陽電池を提供する。その太陽電池は以下を含む：ゲルマニウムの基板と、ゲルマニウム基板上に形成された少なくとも一つのｐｎ接合、少なくとも一つのｐｎ接合の上に形成された太陽電池の窓層；ＩＩＩ族元素とＶ族元素を含む少なくとも一つのｐｎ接合、太陽電池の窓層上に形成されたパターン化されたキャップ層、パターニングされたキャップ層は電気的に太陽電池窓層に接続されて、パターニングされたキャップ層は太陽電池の窓層の光入力の部分を露出し、パターニングされたキャップ層の上に形成された電気絶縁体層と、電気絶縁体層の一部とパターニングされたキャップ層の一部との上に形成された金属層、太陽電池母線を定義する金属層、母線はパターン化されたキャップ層と電気絶縁体層とをブリッジする。
第七の態様では、本開示は、ゲルマニウム基板上に形成されたエピタキシャル成長層を有する半導体ウエハから太陽電池の製造する方法を提供する。ゲルマニウム基板上に形成されたｐｎ接合を定義するエピタキシャル成長層の一部、ｐｎ接合の上に形成された窓層を含むエピタキシャル成長層、また、窓層上に形成されたキャップ層を含むエピタキシャル成長層、以下の段階を含む方法：予め決められたパターンにスクライブレーンに沿ってキャップ層をスクライビングすることによって、スクライブレーンにスクライブラインを取得する、そして複数個の太陽電池の取得するためにスクライブラインに沿って半導体ウエハを分離する。エピタキシャル成長層を伸縮可能な薄膜に確保する段階がスクライビングに先行し、分離する工程が、伸縮可能な薄膜を伸長することを含む場合がある。
本発明の他の態様および特徴は、本発明の特定の実施形態の以下の説明を添付図面と併せて検討することにより当業者に明らかになるであろう。
一般に、本開示は、太陽電池の切断面に平行な側壁を有する半導体ベースの、結晶太陽電池を提供する。切断面は、太陽電池の結晶面に実質的に平行である。側壁は、太陽電池のキャップ層をスクライビングすることによって、および切断操作によって形成される。このように、側壁は、欠陥が低密度であり、例えば、太陽電池が吸収する光によって光励起され太陽電池で生成された光生成キャリアのための非輻射再結合中心となる。側壁が高品質のために、太陽電池は、例えば、変換効率向上などの、パフォーマンスメトリックを改善している。本開示はまた、製造工程で使用されている高価な半導体ウエハの割合を増加させる（すなわち、ウエハの利用効率が向上する）太陽電池を提供する。ウエハの使用のより高い割合は、少なくとも部分的に、太陽電池の側壁に隣接して配置されるサイドピースに太陽電池の母線を形成することによって達成することができる。
一般的に、複数の太陽電池は結晶半導体基板上に同時に生産されている。結晶半導体基板上には一連の半導体材料がエピタキシャル成長し、それはその他の構造間に、一又はそれ以上のｐｎ接合を形成する。ｐｎ接合は、光生成キャリアを分離することにより光電圧を生成するために使用される。また、窓層、（または太陽電池の窓層）が、一つ又はそれ以上のｐｎ接合の上に成長する。窓層は、一般的に幅広い感度波長範囲（例えば、太陽光のほとんどに対して透過的）で、高い光学的透明性を有する半導体層であるだけでなく、横方向に電流を流すために良いシートの導電性を有する。当該技術分野において知られているように、窓層の役割の一つは、少数キャリアが多数キャリアと再結合ができるかもしれない、または少数キャリアが表面再結合センターで失われる太陽電池の最上部に少数キャリアが到達することを防ぐために少数キャリアを反射することである。窓層の別の機能は、光がその太陽電池に入力できるようにすることである。
太陽電池の一つまたは複数のｐｎ接合によって生成された光起電力は、電気的に例えば、電力網に接続された電源のインバータのような任意の適切な負荷に太陽電池を接続して使用することができる。負荷に太陽電池を接続するには、電気接点は太陽電池上に形成されている。最初の接触は、通常、ウィンドウ上で高濃度ドープされたキャップ層を成長させることにより形成され、続いてキャップ層上にパターニングされた金属が堆積する。このように、最初の接触は、１つまたは複数のｐｎ接合のウィンドウ側に形成される。キャップ層は、光が太陽電池に浸透できるように、窓層を露出させる特定の領域で削除する必要がある。キャップ層はまた、ソーイングレーンから削除される可能性がある。導線や導体シートは、負荷に蒸着金属を接続する。第二接触は、通常、太陽電池の基板側で、１つまたは複数のｐｎ接合の反対側に形成され、続いて回路を完成するために、負荷に接続される。二つ目の接触では、高濃度ドープされた半導体の形態、オーミック接触、金属層、ｐ／ｎ接合に接続するトンネル接合、またはこれらの組み合わせの形態を形成することができる。チップに分割し、キャリアにマウントされた後に太陽電池へのコネクタの配線の接続が通常行われる。そのような接続は、その太陽電池は、単接合太陽電池または複数接合太陽電池であるかどうか、またはその太陽電池は、シュードセル（すなわち、基板と同じ平均格子定数であり、基板に密着した、それは、単結晶太陽電池）、変成セル、および代理基板を持つ逆変成セル、かどうかによって用いられると同様のプロセスを使用して行うことができる。
図１は、本開示の太陽電池１００の実施形態の断面図を示している。半導体材料で作られている太陽電池１００は、結晶構造や結晶面を持っている。太陽電池１００は基板１０２を、有し、基板１０２は例えば、ゲルマニウム基板のようなグループＩＶの基板とすることができる。ｐｎ接合１０４（または複数のｐｎ接合）が基板１０２上に形成されており、窓層１０６は、ｐｎ接合１０４上に形成される。さらに、キャップ層１０８は、窓層１０６上に形成され、金属層１１０は、キャップ層上に形成されている。本開示は、太陽電池が一のｐｎ接合を有すると説明していますが、基板１０２および窓層１０６との間に任意の数のｐｎ接合が形成された太陽電池は、本開示の範囲内である。さらに、本開示には、ＩＩＩ−Ｖの２元系で作られた太陽電池、三元系、および／または４元系合金だけでなく、ＩＩ−ＶＩ合金、またはＩＶ族元素または合金材料が含まれている。カルコゲン半導体は適切な結晶形態、または上述のグループの合金の組み合わせで成長することができる。
具体的には、これは以下のリストの要素または合金または組み合わせを含む：Ｓｉ，Ｇｅ，ＳｉＧｅ，ＧａＰ，ＡｌＰ，ＡｌＧａＰ，ＺｎＳ，ＺｎＳｅ，ＺｎＳｅＳ，ＧａＡｓ，ＡｌＡｓ，ＡｌＧａＡｓ，ＭｇＳ，ＩｎＰ，ＣｄＳ，ＭｇＳｅ，ＧａＩｎＰ，ＡｌＩｎＰ，ＡｌＧａＩｎＰ，ＩｎＧａＡｓ，ＡｌＩｎＧａＡｓ，ＩｎＧａＡｓＰ，ＡｌＧａＡｓＰ，ＡｌＩｎＧａＡｓＰ，ＩｎＡｓ，ＡｌＩｎＡｓ，ＡｌＩｎＡｓＰ，ＧａＳｂ，ＧａＡｓＳｂ，ＡｌＡｓＳｂ，ＧａＡｌＡｓＳｂ，ＡｌＩｎＳｂ，ＧａＩｎＳｂ，ＡｌＩｎＧａＳｂ，ＣｄＳｅ，ＣｄＳＳｅ，ＡｌＳｂ，ＺｎＴｅ，ＭｇＴｅ，ＩｎＳｂ，ＣｄＴｅ，ＩｎＮ，ＡｌＮ，ＧａＮ，ＩｎＧａＮ，ＡｌＧａＮ，ＩｎＧａＡｌＮ，ＩｎＧａＡｓＮ，ＩｎＡｌＧａＡｓＮ，ＢＮ，ＢＰ，ＢＡｓ，ＢＳｂ，ＩｎＧａＡｌＰＡｓＳｂ，ＢＩｎＧａＡｌＮＰＡｓＳｂ，ＣｕＩｎＧａＳ，ＣｕＩｎＧａＳｅ，ＣｄＩｎ２Ｓ４．ＣｄＩｎ２Ｓｅ４、など。当業者には理解されるように、順番や上記合金の濃度を変更したり、関心のある実施形態に適合するように調整することができる。またこれらの合金は、低次元のホモ構造、ヘテロ構造、またはナノ構造を含めることができる。
太陽電池は、キャップ層１０８の高さ１１４に沿って、またはキャップ層１０８の高さ１１４の部分に沿って、および基板１０２に向かって伸張する側壁１１２を有する。側壁１１２は、基板１０２、ｐｎ接合１０４、窓層１０６、キャップ層１０８、選択的に金属層１１０を含む半導体ウエハのスクライブと切断する操作によって形成される。このようなウエハの例とスクライブし、切断する操作の例は、他の開示に説明されている。側壁１１２は、切断操作によって形成され、太陽電池１００の切断面に平行であり、太陽電池は結晶面を持つ結晶構造であり、切断面は、太陽電池１００の結晶面に平行である。切断面は、へき開面と呼ばれることもある。当該技術分野において知られているように、光生成電荷キャリア（電子と正孔）はいかなる電流の発生の原因となることなく、太陽電池１００に放射再結合することができる。側壁１１２は、実質的に欠陥がないので、光ルミネセンスが吸収されることができ、光電流を生成することができるｐｎ接合１０４に向かって側壁１１２に到達する光ルミネセンスを反射する鏡として機能することができる。このように、側壁１１２は、光生成キャリアが非放射再結合したり、トラップになることを防ぐことができます、そしてまた光ルミネセンスを吸収することができるｐｎ接合１０４に向かって光ルミネセンスを反射し、光電流を生成することができる。
以下に詳細に開示されるように、半導体ウエハ上に形成された太陽電池の分離は、スクライブし、切断の操作によって行うことができる。切断する操作は、ストレッチの操作を含めることができる。スクライブ工程は、スクライブラインに沿って半導体ウエハ上のスクライブラインの半導体ウエハを弱めたり、所要の切断面でのブレークを開始することを意味する。スクライブ線は、半導体ウエハの結晶面に実質的に平行である。ストレッチング操作は、伸縮膜に半導体ウエハが確保されている状態で伸縮膜を伸張する操作に関する。伸縮膜が引き伸ばされている時に、ウエハをスクライブ線に沿って切断する（ブレークする、分離する）、及びその結果、複数の太陽電池は、太陽電池（半導体ウエハ）の結晶面に平行な面で切断した側壁を有する。このような側壁を持つ太陽電池を有することの利点は以下のとおりである。
図２と図３は同じダイヤモンドスクライビングツールを使用してスクライブを遂行した太陽電池のそれぞれの側壁の６０°傾斜走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真を示す。図２に示すように、太陽電池の構造は、図２の太陽電池の窓層が側壁の一部として、キャップ層を有する点で図１に示す構造と同様である。図２の太陽電池のスクライビングは、このケースでは、ガリウム砒素（ＧａＡｓ）で作られたキャップ層、に行われる。図３に示す太陽電池は、側壁の一部として、キャップ層を持っていない。このように、図３の太陽電池のスクライビングは、窓層自体に行われる。図２と図３の両方で、ｐｎ接合を形成された構造は、中括弧１４１の高さで示される。図２及び図３から明らかなように、より多くの損傷がキャップ層によってスクライブされたもの（図２）ではなく直接窓層にスクライブを受けたこと（図３）で発生する。さらに、図３から明らかなように、太陽電池の損傷は、太陽電池の窓層上に直接スクライブされたことによってｐｎ接合にしっかりと延びている。図３の太陽電池とは対照的に、図２の太陽電池ではｐｎ接合に拡張したそのような損傷はありません。以下に明らかなように、そのような損害がない様にすることによって太陽電池のパフォーマンスメトリック改善につながる。
当業界で知られている様に、太陽電池の性能向上を得るために、半導体の窓材（窓層１０６）を使用することが好ましい。半導体の窓材（窓層１０６）は透過する太陽光のほとんどのために透明になるように十分な大きさのエネルギーバンドギャップと太陽電池に使用される半導体のバンドギャップを持つ。また、太陽電池の格子欠陥（例えば、転位）を回避するために太陽電池の残りの部分と同様の材料定数の格子を有することが好ましい。図２と図３の太陽電池において、窓層は、三元の材料から構成されている。この例では、図２の太陽電池のキャップ層として使用されるＧａＡｓよりもより脆い（壊れやすい）アルミニウムインジウムリン（ＡｌＩｎＰ）である。観察すると、ＧａＡｓ層上に比べてＡｌＩｎＰ層を切断することによってより多くのダメージが発生する。これは破砕や延性破砕を受けること、またはよく定義された面または開裂に沿って破断されたり、または無秩序に開裂を受けることに対するこれらの材料の抵抗特性に起因する可能性がある。
熟練工のために明確になるように、他の電位窓の潜在的な材料であるアルミニウムインジウムガリウムリン（ＡｌＩｎＧａＰ）、亜鉛ｓｅｌｌｅｎｉｄｅ（ＺｎＳｅの）、リン化アルミニウム（ＡＬＰ）、または窓層として使用する適切な定数バンドギャップと格子を持っている他のＩＩＩ−ＶまたはＩＩ−ＶＩ合金に直接そのようなスクライビングを行うことによって、同様の動作が発生すると予想され、それは、ＧａＡｓよりも無秩序に破砕されると思われる。
表１は、（図３の例に示すような）窓層に直接スクライブされたウエハから得られる複数の太陽電池チップにかかる開回路（ＶＯＣ）のデータ及び（図２の例に示すような）キャップ層でスクライブしてウエハを形成して得られた太陽電池チップにかかる開回路（ＶＯＣ）のデータを示す。どちらの場合でも、開放電圧、Ｖｏｃは、まだウエハ上にある場合（前）の太陽電池で測定し、またスクライブされてウエハから切断された後（後）のデータを示す。
Figure 2013500591
表１から明らかなようにスクライブをキャップ層を介して行ったときには開回路電圧の変動はかなり小さい。当業者によって理解されるように、Ｖｏｃは直接太陽電池の変換効率と太陽電池の他のパラメータに関連している。また、変換効率と呼ぶことができる効率（ＥＦＦ）は、開放電圧（Ｖｏｃ）、短絡電流（ＪＳＣ）に関連しているので、フィルファクター（ＦＦ）と入射電力（入射光（太陽光）生成される）式で表現される（Ｐｉｎ）となる。
Figure 2013500591
ＥＦＦ ＝ＶＯＣ＊ＪＳＣ＊ＦＦ／Ｐｉｎ
ＶＯＣがウィンドウとｐｎ接合領域の欠陥によって主として影響されているように見えるように、ＦＦもまた、窓層及び／又はｐ／ｎ接合の領域で損傷に起因するリーク電流を低下させることができる。短絡電流（ＪＳＣ）は、窓層とｐｎ接合領域での損傷によって本質的に影響を受けないと予想される。Ｖｏｃはリーク電流に簡単な関係によってリンクされている。
Figure 2013500591
ＶＯＣ≒（ｎＫＴ／ｅ）ｌｎ（ＪＳＣ／Ｊｓａｔ）
Ｊｓａｔは、飽和電流である。開放電圧を向上させるために低Ｊｓａｔであることが望まれている。Ｊｓａｔの値が高いほど、太陽電池のエッジでのリーク電流の原因になる。
このように、一つは直接窓層１０６上にスクライブラインを形成することが太陽電池のｐｎ接合に至る亀裂や欠陥につながることができると結論することができ、また太陽電池の変換効率や他のパラメータの低下を引き起こす可能性がある。つまり、ｐｎ接合（または複数のｐｎ接合で）で生成された光キャリアの部分は、太陽電池の側壁で横方向に拡散し、側壁に形成された欠陥と再結合しうる。つまり、このようなクラックや欠陥は、光生成キャリアをトラップし、太陽電池の効率に悪影響を及ぼすことができる。さらに、このような亀裂、破断、および欠陥によって、時間の経過と温度変化を通じて、太陽電池中に湿気、酸化、腐食を伝播しやすくなり、そのような亀裂、破断、および欠陥は信頼性の問題を生じさせ、信頼性を低下させる。これは、ウィンドウ領域に、境界領域の比率（光入力の表面積）が比較的高くなる可能性のあるコンセントレータの太陽光発電システムに使用される小領域太陽電池では、特に重要である。
したがって、キャップ層上でスクライブ工程を実行し、スクライブし、切断する（ストレッチの有無にかかわらず）技術によって太陽電池を形成することにより、太陽電池の側壁での欠陥の数が低下していることは明白であり、太陽電池のパフォーマンスメトリクスの向上を観察することができる。
図２、図３で示す太陽電池の側壁は、両方ともスクライビングして延伸する操作をして得られた。そのキャップ層の上ではなく、窓層の上にスクライブされた、図３の太陽電池でより多くの欠陥が観察された。当業者によって理解されるように、半導体ウエハのソーイングを通して太陽電池を分離すると、図２に示す側壁よりもはるかに低い品質（より多くの欠陥）の側壁になる。
そのため図１の太陽電池は、基板１０２に向かって、キャップ層の高さ１１４に沿って、または高さ１１４の部分に沿って延在し、太陽電池１００の結晶面と平行な切断面を有する側壁１１２を備えることによって、その様な側壁のない太陽電池よりも改善された効率を持っている。
図４は、太陽電池１００の例示的な上面図を示している。図４では、キャップ層１０８は、窓層１０６を露出するパターンを定義している。このケースでは、キャップ層１０８をパターニングされたキャップ層と言うことができる。金属層１１０は、母線１１６とグリッド線１１８を定義する。母線１１６とグリッド１１８との間の窓層１０６の露出部分は、光入力部１０５と呼ぶことができる。本例では、母線１１６とグリッド１１８は、キャップ層１０８上に形成されている。グリッド線１１８が電気的に母線１１６に接続されている。外部負荷（図示せず）例えば、ワイヤボンディング、溶接金属のタブ、はんだ金属箔やワイヤー、リボンボンディング等のような任意の適切な手段により母線１１６に接続することができます
図５は図４のＶ−Ｖ線に沿った太陽電池１００の断面図を示している。図４および図５で示すように、キャップ層１０８層では、窓層１０６の外周部１０７のフレーム１０９を定義する。境界部１０７はフレーム１０９の下にある。有利には、フレーム１０９は、ピンセットや他のツールを用いた太陽電池１００の操作中における窓層１０６とｐｎ接合１０４の保護を提供する。さらに、フレーム１０９は、例えば、真空ピックアップツールのような把持ツールを用いては、太陽電池１００を取得し、置換することができる表面を定義している。フレーム１０９は、太陽電池１００を囲むが、これはそうである必要はない。むしろ、フレームは、本開示の範囲から逸脱することなく、窓層１０６の境界部１０７の部分だけに設けることができる。
図６は、図４のＶＩ−ＶＩ線に沿う太陽電池１００の断面図を示している。キャップ層１０８上に形成されるグリッド線１１８が示されている。
図４と図７を参照することによって、日光を受ける太陽電池１００の部分（光入力部１０５）が窓層１０６の一部であり、パターニングされたキャップ層１１１を通して見え、母線１１６とグリッド１１８との間に含まれることが当業者によって理解されるであろう。
図８は、太陽電池１００の別の実施形態の上面図を示している。図８において、キャップ層１０８は、窓層１０６を公開するパターンを定義している。この場合、図４に示す実施例のように、キャップ層１０８がパターニングされたキャップ層と呼ぶことができる。金属層１１０は、母線（ｂｕｓｂａｒ）１１６とグリッド線１１８を定義する。母線（ｂｕｓｂａｒ）１１６とグリッド１１８は、キャップ層１０８上に形成されている。グリッド線１１８が電気的に母線（ｂｕｓｂａｒ）１１６に接続されている。外部負荷（図示せず）をワイヤボンディング、溶接金属のタブ、はんだ金属箔や電線、リボンボンディングなどの任意の適切な手段を介して母線１１６に接続することができる。
図９は、図８のラインＩＸ−ＩＸに沿った太陽電池１００の断面図を示している。図８と図９に示すように、キャップ層１０８層では、窓層１０６の境界部分１２２でフレーム１２０を定義する。境界部分１２２はフレーム１２０の下にある。有利には、フレーム１２０は、ピンセットまたはその他の適切なツールを用いた太陽電池１００の操作中における窓層１０６及びｐｎ接合１０４の保護を提供する。さらに、フレーム１２０は把持ツール、例えば、吸引ツールによって太陽電池１００を変位させるために太陽電池１００をつかむことができる表面を定義している。フレーム１２０は、太陽電池１００を囲んでいるが、これはそうである必要はない。むしろ、フレームは、本開示の範囲から逸脱することなく、窓層１０６の境界部分１２２の部分だけに拡張することができる。
フレーム１２０は、高濃度ドープされた半導体材料、例えば、高度ドープＧａＡｓを用い、および太陽電池セル１００を囲んで作ることができ、太陽電池セル１００は電気めっき操作中に一定電圧に保つことができる。全体のキャップ層１０８が存在する状態で、キャップ層１０８の部分をカバーするマスクを使用することによって、その部分が最終的に金属化されないようにして電気メッキを行えることは当業者などによって理解される。ここで説明するマスクは下記のように標準的な半導体フォトリソグラフィ技術、から得られたフォトレジストマスクとすることができる。この電気めっき工程は、ウエハを金属化する方法として選択した場合、プロセスの終了時またはそれ以前のプロセスにおける製造に組み込むことができる。
図１０は、図８の線ＸＸに沿って切断した太陽電池１００の断面図を示している。キャップ層１０８上に形成したグリッド線１１８は、示されている。フレーム１２０および窓層の境界部分１２２もまた図１０で示されている。
図１１は図８の太陽電池１００の上面図を示していますが、キャップ層１０８上に形成された金属層１１０は示されていない。パターニングされたキャップ層１２４および窓層１０６の光入力部１０５が表示される。
図１２は、本開示の太陽電池１００の別の実施形態の断面図を示している。図１２の太陽電池１００は、基板１０２、ｐｎ接合１０４（または複数のｐｎ接合）、窓層１０６、キャップ層１０８、および金属層１１０を有している。金属層は、母線（ｂｕｓｂａｒ）１１６を形成する。太陽電池１００は、図１に示す側壁１１２と同じようにできる側壁１１２を有する。さらに、図１２の太陽電池１００は、側壁１１２に隣接するサイドピース１２６を持っている。母線（ｂｕｓｂａｒ）１１６は、部分的にキャップ層１０８上と側面ピース１２６上に形成されている。母線（ｂｕｓｂａｒ）１１６は主に、それぞれのサイドピース１２６の上に形成することができる。つまりは、図１２に示すように、母線（ｂｕｓｂａｒ）１１６の大きな表面積（とボリューム）は、サイドピース１２６上に形成され、母線（ｂｕｓｂａｒ）１１６のより低い表面積（とボリューム）は、キャップ層１０８上に形成される。本実施形態では、各母線（ｂｕｓｂａｒ）１１６がサイドピース１２６及びキャップ層１０８をブリッジする。本実施形態及び他の実施形態では、母線（ｂｕｓｂａｒ）１１６はサイドピースの上に主に形成されており、母線（ｂｕｓｂａｒ）１１６は外部母線と呼ぶことができる。
サイドピース１２６は、電気絶縁体材料で形成することができる。つまり、サイドピース１２６は、電気絶縁体の部分になる。電気絶縁体の一部を形成するのに使用される材料は、アルミナ、窒化アルミニウム、酸化ベリリウム、ガラス、ＢＫ７、石英、サファイア、ホウケイ酸ガラス、ムライト、ステアタイト、フォルステライト、ジルコニア、窒化ホウ素、ポリマー、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、及びベンゾシクロブテン（ＢＣＢ）の少なくとも一つを含むことができる。
他の複合材料または層の材料、例えば、ＦＲ４（難燃性４）材料、または他のセラミック材料はサイドピース１２６を形成するために使用することができる。半絶縁性シリコンもサイドピース１２６を形成するために使用することができる。
図１２の実施例に示すように、それぞれのサイドピース１２６の上の大部分に形成された母線１１６の利点を理解するためには、図１に示すように、ｐｎ接合１０４、窓層１０６、及びキャップ層１０８を覆って母線１１６が基板１０２上に形成されるときにどのように太陽電池が機能するかを考慮する必要がある。太陽電池の照明時に、電圧が母線１１６と太陽電池の基板側の接点の間に発生している。基板１０２がｎ−ドープであり、ｐｎ接合１０４は、そのｐ側がｎ側より基板１０２へ近い場合には、通常動作時の太陽電池の光吸収は、電子を母線１１６を含む上部接点に移動させ、正孔を基板１０２を含む底部の下部接点に移動させる。電子と正孔のこの蓄積は、母線１１６と基板側の接点（下接点）との間の光電圧を生成する。写真電圧は順々に母線１１６の下の暗電流の成分を生成する。それはＶ０１を介して太陽電池の性能に影響を及ぼすので、太陽電池の暗電流は、Ｖ０Ｃ−Ｉｎ（ＷＩｄ）の関係によれば、最小限に抑える必要がある。ここで、Ｉ１Ｕは、照明下の電流であり、ＩＪは暗電流である。また、母線１１６の直下では、高濃度下で電圧が上昇し、静電気破壊の影響を受けやすく、またはローカルエピタキシーまたは製造上の欠陥に起因する故障モードによって、またはインストールまたは動作時における意図しない電圧偏位によって、太陽電池層の暗電流は、著しく増加する。アクティブな領域からすべての電流は、通常、母線１１６を介して抽出されているため、例えば、通常の操作では、電流密度は、母線１１６の近傍で最高である。高電流密度は、母線領域で局所加熱を引き起こす可能性がある。母線領域の周りにおけるそのような熱の影響は、母線１１６の下の半導体材料の半導体バンドギャップを低下する。この効果によって、特に高い太陽集中下で、母線の下に流れる電流が増加し、おそらく母線領域の材料の致命的な障害につながる増幅フィードバックのサイクル（過剰電流および過剰温度の上昇）につながる。母線１１６の大部分が、それぞれのサイドピース１２６の上に形成されている場合、これは回避される。このように、それぞれのサイドピース１２６の上に母線１１６大部分が形成されたことの利点は、暗電流が最小化されるということである。さらに、太陽電池１００に光の吸収によって作成された電子と正孔が、母線１１６下で実質的に拡散せず、順番に、光生成されたキャリアは、セルの暗電流領域で失われる。
図１３は、図１２の太陽電池セル１００の金属層１１０のない例示的な上面図を示している。パターニングされたキャップ層１２８および窓層１０６の光入力部１０５が表示される。図１３に示すように、側壁１１２と同様であるが、サイドピースのない側壁１１２’が存在する。
図１４は、図１２の太陽電池セル１００の金属層１１０のない別の例示的な上面図を示している。図１４の実施例に示すように、側壁１１２には、それに面するサイドピースがある。本実施形態では、サイドピース１２６は、パターン化されたキャップ層１２８を囲む。サイドピース１２６をどのようにして形成するかという方法の例をさらに以下で説明する。
図１５は、本開示の太陽電池１００の別の実施形態の断面図を示している。図１５の太陽電池１００は、基板１０２、ｐｎ接合１０４（または複数のｐｎ接合）、窓層１０６、キャップ層１０８、絶縁体層１３０、および金属層１１０を有している。金属層１１０は母線１１６を形成し、そのほとんどの部分は、電気絶縁体層１３０上に形成されている。それは、母線１１６の大きな表面の領域（と体積）が電気絶縁層１３０上に形成され、そしてより少ない表面の領域（と体積）がもしあれば、キャップ層１０８上に形成されている。図１５の太陽電池１００は、図１２の太陽電池と同様の利点がある。図１５の太陽電池設計の利点は母線１１６の下の暗電流を低下し、エピタキシャル成長からの欠陥や図１２を関連して説明したように、組み立てにおける製造または操作の電圧変動による電流／電圧ブレークダウンのリスクを低下することである。
図１６は、本開示の太陽電池１００の他の実施形態の断面図を示している。図１６の太陽電池１００は、基板１０２、ｐｎ接合１０４、窓層１０６、キャップ層１０８、絶縁体層１３０、および金属層１１０を有している。図１２の太陽電池と同様に、図１６の太陽電池は、側壁１１２に隣接するサイドピース１２６を有している。電気絶縁体層１３０は、キャップ層１０８の一部の上に形成される。金属層１１０は母線（ｂｕｓｂａｒ）１１６を形成し、その大部分は、側面部分１２６および電気絶縁体層１３０上に形成される。図１６の太陽電池１００は、図１２の太陽電池と同様の利点がある。図１６の実施形態でも、母線（ｂｕｓｂａｒ）１１６の下に低暗電流があり、図１２及び図１５の実施形態のハイブリッドと見なすことができる。図１６で図示されていないが、絶縁体層１３０は、本開示の範囲から逸脱することなく、側面部分１２６の上に延長することができる。このような実施形態において、絶縁体層１３０は、キャップ層１０８と側面部１２６との間の結合として作用することによって、太陽電池１００に機械的／構造的な強度を追加することがある。さらに、母線（ｂｕｓｂａｒ）１１６は、絶縁体層１３０を超えてキャップ層１０８及びサイド部分１２６とに橋を架けることができるという点は、本開示の範囲から逸脱するものではない。絶縁体層１３０はまた、本開示の範囲から逸脱することなく、側壁１１２上に形成することができる。
図１７は、本開示の太陽電池１００の他の実施形態の断面図を示している。
図１７の太陽電池１００は、基板１０２、ｐｎ接合１０４、窓層１０６、キャップ層１０８、絶縁体層１３０、および金属層１１０を有している。図１２の太陽電池と同様に、図１７の太陽電池は、側壁１１２に隣接するサイドピース１２６を有している。電気絶縁体層１３０は、窓層１０６と、隣接するキャップ層１０８の一部の上に形成される。金属層１１０は母線（ｂｕｓｂａｒ）１１６を形成し、その大部分は、側面部分１２６および電気絶縁体層１３０上に形成される。さらに、母線（ｂｕｓｂａｒ）１１６は、キャップ層１０８とサイド部分１２６とに橋を架ける。図１７の太陽電池１００は、母線（ｂｕｓｂａｒ）１１６の下に低暗電流を有するという点で、図１２の太陽電池と同様の利点がある。また、絶縁体層１３０はまた、本開示の範囲から逸脱することなく、側壁１１２上に形成することができる。
当業者によって理解されるように、図１２、１３、１４、１６および１７の実施形態は、太陽電池のエピタキシャル成長層（材料）から母線１１６を取り除くことによって、光を電気に変えるために半導体によって形成されている太陽電池を形成する半導体により多くの表面積を提供している。例示的な実施形態を上述したが、他のバリエーションも、開示の範囲から逸脱することなく設計することができる。また、高価であるエピタキシャル成長半導体材料を少なくしても、図１２、１３、１４、１６および１７の実施形態は、同じ量の電力を生成するために使用することができる。これによって、製造業におけるウエハごとのデバイスの密度を高めることができる、すなわちウエハの利用効率が向上する。典型的な母線は０．ｌｍｍ〜０．５ｍｍ幅の間であり、デバイスごとに２つの母線（ｂｕｓｂａｒ）が一般的に存在する。その利用可能な面積をｌ×ｘｌｃｍ２セルで最大１０％、ｌ×ｌｍｍ２セルで最大１００％増加させることができる。サイドピース１２６は、例えば、接着剤またはその他の手段を使用して側壁１１２または側壁１１２”に固定することができる。図１２、図１３、１４、１６、および１７で示す側壁１１２、図１４に示す側壁１１２”は、本開示の別の箇所で記載したようにスクライブと切断する技術で形成することができ、または、鋸引きによって作成された欠陥が、パフォーマンスメトリックの顕著な低下を招くと予測されていない場合、切断工程によって形成することができる。
図１８は、本開示の太陽電池１００の別の実施形態の断面図を示している。図１８の太陽電池１００は、基板１０２、ｐｎ接合１０４（または複数のｐｎ接合）、窓層１０６、キャップ層１０８、絶縁体層１３０、および金属層１１０を有している。電気絶縁体層１３０は、窓層１０６と、隣接するキャップ層１０８の一部の上に形成される。金属層１１０は母線１１６を形成し、そのほとんどの部分は、電気絶縁体層１３０上に形成されている。それは、母線１１６の大きな表面の領域（と体積）が電気絶縁層１３０上に形成され、そしてより少ない表面の領域（と体積）がもしあれば、キャップ層１０８上に形成されている。図１８の太陽電池１００は、母線（ｂｕｓｂａｒ）１１６の下に、低暗電流を持つという点で、図１２の太陽電池と同様の利点がある。太陽電池１００のパフォーマンスメトリックを向上する母線（ｂｕｓｂａｒ）１１６の下の暗電流抑制と、欠陥を介してｐｎ接合１０４に発生するローカルな短絡のリスク低下、または熱的効果によって生じる母線エリアにおけるバンドギャップ縮小のリスク低下、の組み合わせによって特に有益に太陽電池のパフォーマンスメトリックが改善され、信頼性の向上が得られる。
図１９は、その上に複数の太陽電池１００を形成したウエハ２００の上面図を示している。図２０は図１９のクローズアップビューを示している。図２０は２４個の太陽電池１００のグループを示している。図２０のこのクローズアップビューに示すように、各太陽電池はカットレーンと呼ぶことができるスクライブレーン２０２によって、他の太陽電池から離間されている。カットレーンは、ウエハ２００をスクライブして切断するスクライブレーン２０２に沿っている。
ＩＩＩ−Ｖ族半導体ウエハでは、ウエハ２００の成長表面は、任意の適切な結晶方位に揃えることができる。一つのそのような配向方向は［００１］方向である。［００１］方向に配向した表面を持つウエハでは、（１１０）群の任意の平面に沿ってウエハ２００をスクライブすることが可能である。（１１０）群は他の結晶面に比べて単位領域当たりの結合が少ない結晶面である。すなわち、（１１０）面群は、ＩＩＩ−Ｖ族結晶（ウエハ）のための良好な切断面である。複数の太陽電池ピースをその様な面に沿ってスクライブする結果、比較的容易に互いに分離することができる。したがって、スクライブレーン２０２を（１１０）面群の面に沿って整列することが有利になる。さらに、ウエハ２００は、任意の方向に、例えば、［１１１］面の一つに向かって、その配向方向が数度傾けられ、例えば０°から２０の範囲の微傾斜角度（またはオフカット角度、または誤配向角）を有するビシナルウエハー（ビシナル基板）にすることができる。
図２１は、太陽電池の製造に使用される典型的なウエハ２００の側面断面図を示している。ウエハ２００は、基板１０２、ｐｎ接合１０４（または２以上のｐｎ接合）を有するＩＩＩ−Ｖ族ヘテロ構造（またはの他のタイプの半導体ヘテロ構造）、窓層１０６、キャップ層１０８を有する。キャップ層１０８は窓層１０６上に形成された太陽電池キャップ層またはコンタクト層ということもできる。様々な層１０４、１０６および１０８は、分子線エピタキシー（ＭＢＥ）、有機金属化学気相蒸着（ＭＯＣＶＤ）、化学線エピタキシー（ＣＢＥ）などによるような任意の適切なエピタキシャル成長法により基板１０２上（ａｔｏｐ）に形成することができる。それは、当業者によって理解されるように、太陽電池１００に光キャリアを生成するために太陽光がｐｎ接合１０４に到達できるようにするために窓層１０６が露出される必要があるからである。
窓層１０６を露出し、キャップ層１０８上に金属化層を（また、金属層とも呼ばれる）を形成にするために異なるアプローチを使用することができる。窓層１０６を露出することは、通常ウィンドウ層１０６に開口部を有するパターン化されたキャップ層を得るために、キャップ層１０８にパターンを形成することを伴いる。
このようなアプローチは、一般的によく知られている半導体フォトリトグラフィ技法の使用が含まれている。これらの技術では、犠牲フォトレジスト（ＰＲ）層がウエハ上に形成され、複数のマスクの下で光にさらされ、キャップ層１０８の所定の領域のその後のエッチング（例えば、湿式化学エッチングまたはドライエッチングによる）のために事前に決められたパターンが描かれる。金属蒸着によって金属層（金属化層）を形成することができる。金属層形成の例として、ＰＲの最初の層がウエハ上に形成され、その後、例えば、紫外線光や短波長可視光、Ｘ線光に露出される。必要に応じてポジティブＰＲ、ネガティブＰＲ、二層リフトオフＰＲまたはそれらの組み合わせを、適宜使用することができる。その後、ＰＲは、金属パターンが望まれる領域で取り除かれる。ＰＲはまた、金属が望まれる領域を開くために、電子ビーム放射線に露出させることができる。金属は（例えば、熱蒸着、スパッタリング、電気メッキ、またはそれらの組み合わせ）によって堆積される。 ＰＲの残りの部分は、不要な金属（この手法は、金属蒸着が使用されている場合にリフトオフ法と呼ぶことができる）と一緒に取り除くことができる。ウエハ上に堆積した金属（残りの金属）は、その後も金属が堆積されていない領域でキャップ層１０８のエッチングを行うマスクとして使用することができる（これは時々”セルフアライメント”技法と呼ばれるテクニックです）。この場合、エッチング液には金属でも下層の窓層でもなくキャップ層材料に対する高選択性が必要となる。エッチング液は、酸や塩基の様な湿式化学物質とすることができ、または乾式としてＲＩＥ（反応性イオンエッチング）のようなプラズマベースのエッチング技術を用いることができる。金属層は、ＰＲを必要としないシャドーマスキング技法を用いて堆積させることができる。しかし、シャドウマスク技術は、一般的にＰＲベースのフォトリソグラフィ技術を利用できるものと同程度に小さい特殊サイズには利用できない。
図２２は、太陽電池１００を定義するパターンで、窓層１０６を露出させる処理をされたウエハ２００の断面図を示している。図２３は、ウエハ１００はウエハ２００の窓側１１９にキャップ層１０８の残りの部分上に形成された金属層１１０が設けられたことを示している。金属は、半導体のキャップ材料に適切なコンタクト（例えば、オーミックコンタクトを）提供する任意の適切な材料を含むことができる。これらの金属は半導体上に複数の層として、蒸着、またはいずれにしても形成され、おそらく接点の導電性と密着性を向上させるために別のステップでより高い温度でアニールされる。そのような接点は、一般的にオーミックコンタクトと呼ばれ、各種合金から形成することができ、特にニッケルベースの合金、例えばＮｉ／ＡｕＧｅ／ＮｉとＧｅ／Ａｇ／Ｎｉまたはｎ型ＧａＡｓキャップ層用のＰｄ−Ｇｅ−Ｔｉ−Ｐｔ−ＡｕなどのＡｕベース合金である。
自然界における有機または無機透明導電膜（ＴＣＦ）、または錫ドープ酸化インジウム（ＩＴＯ）等の透明導電性酸化物（ＴＣＯ）、またはアルミニウムドープ酸化亜鉛（ＡＺＯ）、インジウムドープ酸化カドミウムや他のワイド−バンドギャップ半導体酸化物は、それ自体でトップコンタクトとして用いたり、また金属及びキャップ層と組み合わせることができる。つまり、それ自体で導電性・透明電極として使用することが可能でありまたはトップコンタクトの一部として、金属導体線と結合することもできる。
当業者によって理解されるように、機能的な太陽電池１００とするためにｐｎ接合１０４の基板側１２１に別の電気的接触が必要である。ウエハ２００が太陽電池チップに分離される前または後にこのような接触は、任意の適切な方法で形成することができる。バック接点（例えば、エッチングされた複数の孔を通じてバック接点を設ける）に特別な技術が使用されていない限り、各太陽電池のチップ裏面の大部分または全体の効果的な簡単なブランケットカバレッジを形成するために、一般的にはフォトリソグラフィの必要のない、連続金属膜が必要とされる。しかしながら、フォトリソグラフィーは、フロントのコンタクト同様に、バック接点用のグリッドを定義するために使用することができる。接点の極性はトップコンタクトに比べて反転されるので、通常、バックコンタクトのために別の材料が必要とされている。例えば、トップコンタクトがｎ型半導体の場合はボトムコンタクトは、通常、ｐ型半導体となり、逆の場合も同じである。また、あるいは、極性が、半導体層の積層を介して反転されている場合、例えば、トンネル接合を使用して、上部と下部のコンタクトが同じ極性を持つ様にすることができる。
このようなｐ型半導体の代表的なコンタクトは、金または銀、または両方で覆われたＰｔ／ＴｉおよびＡｕ／Ｚｎ／Ａｕが含まれている。前述したように、ｎ型半導体のコンタクトは、通常、Ｎｉ／Ａｕ／Ｇｅ／Ｎｉ，Ｎｉ／ＡｕＧｅ／ＮｉとＧｅ／Ａｇ／Ｎｉや金ベースのＰｄ−Ｇｅ−Ｔｉ−Ｐｔ−Ａｕなど、または基板とのオーミック接合を形成することができる他の金属コンタクトである。例えば、基板が本質的にバルクｐ型ゲルマニウムからなるときには、インジウムやアルミニウムを、バックコンタクトとして使用することができる。
図２４は、スクライブと切断（ストレッチ）プロセスのスクライブ工程を行ったウエハ２００の断面図を示している。キャップ層１０８上で、切断レーン（カットレーン）２０２に沿って、ウエハ２００上のラインをスクライビングするスクライビングツール１３２が示されている。
スクライブ線の形成後、太陽電池１００は、スクライブ線上または近接位置に適切な力を加えることによって互いに分離される。図２及び図３で示したように、キャップ層１０８上にスクライブ線を形成する場合、ｐｎ接合１０４の損傷は限定的であるのに対し、窓層１０６上に直接スクライビングする場合、ＰＮ接合まで延びる亀裂、破断、および欠陥につながり、太陽電池１００の変換効率その他のパフォーマンスメトリックとパラメータの低下を引き起こす可能性がある。上記のように、クラックや欠陥はｐｎ接合１０４に湿気や腐食を伝播しやすく、時間の経過と温度変化を通じて、太陽電池の信頼性を低下させるというような信頼性の問題を生じさせる。図２４に見られるように、各太陽電池１００は、一対の母線（ｂｕｓｂａｒ）１１６（金属化パッド）有している。母線（ｂｕｓｂａｒ）１１６は、電気的にグリッド線（図示せず）によって相互に接続され、窓の側１１９に取り付けられた太陽電池１００のコンタクトを形成している。図２４の断面図は、窓層１０６の光入力部１０５の上で、一対の母線（ｂｕｓｂａｒ）１１６の間にキャップ層材料とグリッド線が示されていないに図９に似ている。
図２５は、ウエハ１００上に並列する一対のの例示的な太陽電池１００を示す。各太陽電池１００は、接続線ということもできるグリッド線１１８を介して電気的に相互に接続される一対の母線１１６を持っている。グリッド線１１８は、下層のｐｎ接合１０４によって生成された光電流を母線１１６に運ぶのを助ける。母線１１６のように、グリッド線１１８は、キャップ層１０８の上部（図２４のように）上に金属層１１０と共に形成されている。窓層１０６は、一対の接続線１１８の間で露出される。図２５の二つの太陽電池１００はスクライブレーン２０２によって分離されている。
図２６は図２５のラインＸＸＶ−ＸＸＶにおける断面図を示している。図２６に示すように、キャップ層１０８からの材料は、スクライブレーン２０２に残される。スクライビングツール１２２が一対の母線１１６間の切断レーンに存在することが示され、スクライビングツール１２２がその材料の上にあり、スクライブし、切断するスクライブ工程の結果としてスクライブレーン２０２のキャップ層材料がこの材料になる。互いに分離されることによって、各太陽電池は、上記した図４−６に示すような外観を持つ。スクライビングツールは、結晶面の構成を半導体表面を適切にスクライブするように配置したダイヤモンドツールになる。また、スクライビングは適切な波長とパルス幅とデューティ比（例えば、フェムト秒またはピコ秒の短波長パルスレーザ用）でレーザーを使用して、キャップ層で効果的に行うことができる。レーザーダイシングが使用される場合、それはまた、レーザー切断にも壁の品質に影響を与えたり、さらに側壁上に半導体の一部を溶融し、それがデバイスの性能を低下させることがあるマイナスの側面があるので、本明細書に記載のようにキャップ層を用いることが有利になる。イオンビームおよび／またはドライまたはウェットエッチング技術もまた、スクライブと切断するプロセスで使用または組み合わせることができる。また、ロールや衝撃のバーは、上記のアプローチのいずれかで切断プロセスを支援するために、スクライブレーン下に、近くに、または上にある程度の圧力を加えるために使用することができる。
また、太陽電池１００は、スクライブレーン２０２から完全にキャップ層材料を除去し、スクライブレーン２０２に材料の異なる種類を成長させることにより製造することができるができる。例えば、非常に硬い半導体の結晶である窒化ガリウム（ＧａＮ）は、スクライブレーン２０２にエピタキシャル成長させることができる可能性があり、太陽電池１００の残りの層と実質的に同じ格子定数を持つ任意の他の半導体合金を成長させることができる可能性がある。スクライブ工程は、ＧａＮ上にもたらされる可能性がある。これによって、ｐｎ接合１０４に向かって下に伸びるクラックや欠陥及び内部に形成されたｐｎ接合のクラックや欠陥が少なくなる可能性がある。キャップ層１０８の厚さは０．００１ミクロンから１０ミクロンさらに典型的には０．２〜１ミクロンの範囲にすることができる。薄いキャップ層は、特にウェットエッチングのアンダーカット（すなわち、パターニングされたキャップ層の下に横方向のエッチング）を最小限にし、処理時間を減らすために、製造の観点から望ましい。一方、あまりにも薄層は、キャップを介して金属で拡散し、スパイクまたは短絡が発生する可能性があるというニッケルベースのコンタクト（すなわち、ドーパントの拡散は、金属コンタクトのローカルエリアであまりにも深くなる）の既知の問題発生の可能性がある。
当業者によって理解されるように、窓層の露出部分１０６、すなわち、キャップ層材料を取り外した部分（光入力部１０５）は、任意の適当な材料で作られた反射防止コーティングでカバーすることができ、例えば、ＴｉＣｂ，Ａｌ２Ｏ３，ＳｉＣｂ，Ｓｂ２Ｏ５，Ｔａ２Ｏ５，ＳｉＮｘ，ＭｇＦ２，ＺｎＳｅ，ＺｎＳ，酸化ジルコニウム、酸化ジルコニウムまたは酸化インジウムスズ層、またはその他のこれらの層の二つ以上の適切な組み合わせである。または類似の誘電体層は、通常、屈折率の組み合わせによって選ばれることによって太陽電池の窓から通常は空気、封入媒体である周囲の媒体へ行くときの屈折率における本質的に革新的手順を提供することにより、必要な波長範囲での反射を最小限にする傾向があり、選択光学系や太陽光を集中し、さらに太陽電池１００を保護するために上記の組み合わせを集中して、使用される。
上記誘電体の選択から、低い屈折率と高屈折率を組み合わせた二層は、典型的には、当業者によって知られる優れた反射防止特性を提供する。たとえば、次の二層のものが好ましくＴｉＯ２ＺＡｌ２Ｏｓ、ＳｉＯＶＳｂ２Ｏｓ、ＳｉＯＶＴａ２Ｏ５、Ａｌ２Ｏ３／Ｓｂ２Ｏ５、ＳｉＯＶＳｉＮｘ、ＭｇＦＶＺｎＳｅ、Ａｌ２Ｏ３／Ｔａ２Ｏ５、ＭｇＦＶＺｎＳ、ＳｉＯＶＴｉＯ２、上記誘電体のいくつかを組み合わせたインジウム錫酸化物の層を使用する。
図２７は、ウエハ２００上に形成された４つの太陽電池構造１４０を示す。各構造体１４０はスクライブレーン２０２で他の構造１４０から分離されている。スクライブレーンの上面には、キャップ層１０８（例えば、図２６に示す）が含まれている。互いに分離されることによって、構造１４０は、側面部分１２６または上述した図１２の実施形態に示すように外部母線を用いた太陽電池を形成するために使用することができる。
上述の例示的な実施形態では、ＩＩＩ−Ｖ族化合物を使用することができる。
また、ＩＩ−ＶＩ族半導体の合金は、単独で使用またはＩＩＩ−Ｖ合金と組み合わせてまたは適宜他の半導体の合金と組み合わせることができる。半導体材料は、単結晶合金、多結晶合金、または部分的にアモルファス材料を組み合わせることができる。本開示に従って処理されるヘテロ構造は、窓層、エミッタ層、ベース層、裏面電界層、トンネル接合、ｐｎ接合、ｐｉｎ接合、バッファ層、変成遷移層、等が含まれている。基板１０２は例えばＧａＡｓ、ＩｎＰ系、ＧＡＰ、ＩｎＡｓ、ＩｎＳｂのような任意の化合物半導体や太陽電池を形成できる化合物半導体材料を成長させることができる結晶性材料によって作ることができる。このような結晶性材料は、例えば、Ｇｅ又はＳｉ基板またはＳｉＧｅの構造を含むこれらの組み合わせを含めることができる。ｐｎ接合１０４（または複数のｐｎ接合には）はホモ接合、ヘテロ接合、またはヘテロ構造を形成し、ｐｎ接合１０４（または複数のｐｎ接合には）はホモ接合、ヘテロ接合、またはヘテロ構造を形成し、しかし、ＧａＡｓ、ＩｎＧａＡｓ、ＧａＩｎＰ、ＡｌＧａＩｎＰ系、ＡｌＩｎＰ、ＡｌＧａＡｓ系、Ｎ系ＩＩＩ−Ｖ合金に制限されないために、同種または異種の半導体材料を含めることができる。アンチモン系ＩＩＩ−Ｖ合金、またはＩＩ−ＶＩ族化合物のバルク層中の半導体、または量子井戸、量子細線、または量子ドットなどの低次元構造を組み込むことのできる可能性もある。窓層は、ＡｌＩｎＰ、ＡｌＧａＩｎＰ系、ＺｎＳｅ、ＡｌＰ、または適切なバンドギャップおよびインタフェースのプロパティと共に、上記のＺｎＳｅ等や、その他のＩＩＩ−ＶまたはＩＩ−ＶＩ合金を含めることができる。基板１０２上に形成された半導体材料は、基板１０２との擬似格子整合型とすることができる。つまり、基板１０２上に形成された半導体材料のいくつかの格子パラメータ（例えば、一般的に面内の格子定数）は、それは本質的に基板１０２と同じである。また、基板１０２上に形成された半導体材料は、基板１０２に変成することができる。つまり、基板上に形成された層のいくつかの格子パラメータは、実質的に異なる格子定数を有しており、これらの層の間の弾性ひずみが部分的または完全に緩和され、変成太陽電池で転位を作成する可能性がある。
太陽電池の製造方法の一例を図２８でフローチャートとして示している。最初のステップ１５０において、複数の太陽電池が半導体ウエハ上に形成される。各太陽電池は、電気的に直列に接続された１つまたは複数のサブセルを含む、各サブセルは、ｐｎ接合を有する；一つまたは複数のサブセル上に形成された窓層、；および窓層上に形成されたキャップ層。ステップ１５２において、半導体ウエハは、スクライブラインを形成するスクライブレーンに沿ってスクライブされる。最後に、ステップ１５４において、複数の太陽電池に切断されて、いずれにしろスクライブ線に沿って互いに分離される。
太陽電池の別の例示的な製造方法を図２９のフローチャートに示す。ステップ１６０において、半導体ウエハは、伸縮性膜に固定され、その状態で伸張されてエキスパンダに確保される。伸縮膜は時々、半導体業界では”青いテープ”またはＵＶテープ（紫外光活性化テープのリリースのため）と呼ばれる。ステップ１６２において、半導体ウエハは、そのスクライブラインに沿ってスクライブされる。ステップ１６４で、エキスパンダはさらに伸縮膜を拡張し、それによって半導体ウエハは太陽電池チップに分離され、各太陽電池チップは他の太陽電池からオープンスペースで分離されている。ステップ１６６において、太陽電池間のオープンスペースは、液状の材料で満たされている。ステップ１６８で、液状の材料は、硬化（例えば、熱硬化、光硬化、等）またはその他の硬化物とするために強化されている。ステップ１７０において、硬化した材料は、太陽電池セルを複数生成するためにカットされる。このような太陽電池は、上記図１４に示された。液状の材料は、例えば、ＢＣＢ、ＰＭＭＡ、およびＰＶＣを含めることができる。図２９の方法のバリエーションは、本発明の範囲から逸脱することなく行うことができる。例えば、金属層１１０、絶縁層１３０、または両方の堆積は、図１２、図１６、および１７に関連して説明したように太陽電池を形成するステップ１６８とステップ１７０の間で行うことができる。
前述の説明では、説明の目的のために、多くの詳細は、本発明の実施形態の完全な理解を提供するために記載されている。しかし、それはこれら具体的な詳細は本発明を実施するために必要とされていないことは、当業者に明らかであろう。他の例では、よく知られている電気の構造と回路は、本発明を不明瞭にしないために、ブロック図の形式で示されている。例えば、ソフトウェアルーチン、ハードウェア回路、ファームウェア、またはそれらの組み合わせとして実行される具体的な詳細が本明細書の本発明の実施形態に記載して提供されていない。
本発明の上述の実施例は単なる例であることを意図している。改変、変更および変形は、添付の特許請求の範囲によってのみ定義される発明の範囲から逸脱することなく当業者によって特定の実施形態として行うことができる。
本発明の実施形態は、単なる一例として、添付の図、記載を参照しながら、説明される。
本開示の例示的な太陽電池の断面図を示している。 太陽電池のキャップ層上にスクライブされた太陽電池の走査型電子顕微鏡による顕微鏡写真を示している。 太陽電池の窓層上にスクライブされた太陽電池の走査型電子顕微鏡の顕微鏡写真を示している。 本開示の例示的な太陽電池の上面図を示している。 図４の太陽電池の断面図を示している。 図４の太陽電池の別の断面図を示している。 図４の太陽電池のその上に金属層が形成される前の上面図を示している。 本開示の別の例示的な太陽電池の上面図を示している。 図８の太陽電池の断面図を示している。 図８の太陽電池の別の断面図を示している。 図８の太陽電池のその上に金属層が形成される前の上面図を示している。 本開示の別の例示的な太陽電池の断面図を示している。 図１２の太陽電池の上面図を示している。 本開示のさらに別の例示的な太陽電池の上面図を示している。 本開示の別の例示的な太陽電池の断面図を示している。 本開示の別の例示的な太陽電池の断面図を示している。 本開示の別の例示的な太陽電池の断面図を示している。 本開示の別の例示的な太陽電池の断面図を示している。 その上に太陽電池の複数のパターンを形成した半導体ウエハの上面図を示している。 図１９の半導体ウエハのクローズアップビューを示す。 本開示の半導体ウエハの断面図を示している。 図２１の処理手順を遂行した半導体ウエハの断面図を示している。 後の処理工程を行った図２２の半導体ウエハの断面図を示している。 スクライビングの対象にされる図２３の半導体ウエハの断面図を示している。 分離される前における並列する一対の太陽電池の上面図を示している。 スクライビングの対象にされる図２５の並列する一対の太陽電池の断面図を示している。 互いに分離される前の並列する４つの太陽電池構造の上面図を示している。 本開示の例示的な方法を示すフローチャートである。 本開示の別の例示的な方法すフローチャートである。

Claims (24)

  1. 半導体材料で作られた太陽電池、結晶面と結晶構造を有する太陽電池、太陽電池は以下を含む：
    ゲルマニウム基板；
    ゲルマニウム基板の上に形成された少なくとも一つのｐｎ接合、その少なくとも一つのｐｎ接合はＩＩＩ族元素とＶ族元素を含む；
    少なくとも一つのｐｎ接合の上に形成された太陽電池の窓層；
    太陽電池の窓層上に形成されたキャップ層、そのキャップ層は電気的に太陽電池の窓層に接続される；そして、
    キャップ層の高さに沿って、ゲルマニウム基板に向かって伸びる側壁、側壁は切断面を有し、側壁の切断面は太陽電池の切断面に実質的に平行であり、切断面は太陽電池の結晶面に実質的に平行である。
  2. キャップ層は、太陽電池の窓層の光入力の部分を露出するパターン化されたキャップ層である請求項１に記載の太陽電池。
  3. さらにパターン化されたキャップ層の部分に形成された金属層を含む請求項２に記載の太陽電池。
  4. 金属層の一部が太陽電池の母線である請求項３に記載の太陽電池。
  5. 太陽電池の窓層がアルミニウムインジウムリンを含み、キャップ層はガリウム砒素を含んでおり、少なくとも一つのｐｎ接合の少なくとも一つは、インジウムガリウム砒素を含むことを特徴とする請求項４に記載の太陽電池。
  6. キャップ層は、さらにインジウムを含むことを特徴とする請求項５に記載の太陽電池。
  7. 少なくとも一つのｐｎ接合、太陽電池の窓層、およびキャップ層はゲルマニウム基板と擬似格子整合型である請求項１に記載の太陽電池。
  8. 請求項２の太陽電池であって、更に以下を含む。
    側壁に隣接するサイドピース、および
    パターニングされたキャップ層の部分及びサイドピースの部分に形成された金属層、太陽電池の母線を定義する金属層、サイドピースとパターニングされたキャップ層を架橋する母線
  9. サイドピースは電気絶縁体の一部であることを特徴とする請求項８に記載の太陽電池
  10. 電気絶縁体の部分がアルミナ、窒化アルミニウム、酸化ベリリウム、ガラス、ＢＫ７、石英、サファイア、ホウケイ酸ガラス、ムライト、ステアタイト、フォルステライト、ジルコニア、窒化ホウ素、ポリマー、ポリ塩化ビニル、ポリメチルメタクリレート、及びベンゾシクロブテンの少なくとも１つを含む請求項９記載の太陽電池。
  11. サイドピースは、半絶縁性シリコンを含むことを特徴とする請求項８に記載の太陽電池
  12. パターニングされたキャップ層の一部に形成された電気絶縁層と、
    太陽電池の母線を定義するために電気絶縁体層の一部に形成された金属層、パターン化されたキャップ層の部分に形成された金属層
    をさらに含む請求項２に記載の太陽電池。
  13. パターニングされたキャップ層の一部に形成された電気絶縁層と、
    側壁に隣接するサイドピース、および
    電気絶縁層の一部上とサイドピースの一部上に形成された金属層と、
    太陽電池の母線を定義する金属層、
    サイドピースと電気絶縁体層とをブリッジする母線
    をさらに含む請求項２に記載の太陽電池
  14. ゲルマニウム基板は０°〜２０°間に含まれる微傾斜角を有するビシナル基板である請求項１に記載の太陽電池。
  15. 半導体材料で作られた太陽電池、結晶面と結晶構造を有する太陽電池、以下を含んでなる太陽電池：
    ゲルマニウム基板；
    ゲルマニウム基板の上に形成された少なくとも一つのｐｎ接合
    少なくとも一つのｐｎ接合はＩＩＩ族元素とＶ族元素を含む；
    少なくとも一つのｐｎ接合の上に形成された太陽電池の窓層；
    太陽電池の窓層上に形成されたパターン化されたキャップ層、パターニングされたキャップ層は電気的に太陽電池の窓層に接続され、パターニングされたキャップ層は太陽電池の窓層の光入力の部分を露出；
    パターニングされたキャップ層の高さに沿って、ゲルマニウム基板に向かって伸びる側壁；側壁に隣接するサイドピース、および
    パターニングされたキャップ層の一部の上で、サイドピースの一部の上に形成された金属層、太陽電池の母線を定義する金属層、サイドピースとパターニングされたキャップ層をブリッジする母線。
  16. 側壁が切断面を有し、切断面は太陽電池の切断面と実質的に平行にされ、太陽電池の切断面は太陽電池の結晶面に実質的に平行である請求項１５に記載の太陽電池。
  17. 半導体材料で作られた太陽電池、結晶面と結晶構造を有する太陽電池、以下を含む太陽電池：
    ゲルマニウム基板；
    ゲルマニウム基板の上に形成された少なくとも一つのｐｎ接合；
    少なくとも一つのｐｎ接合はＩＩＩ族元素とＶ族元素を含む；
    少なくとも一つのｐｎ接合の上に形成された太陽電池の窓層；
    太陽電池の窓層上に形成されたパターン化されたキャップ層、パターニングされたキャップ層は電気的に太陽電池の窓層に接続され、パターニングされたキャップ層が太陽電池の窓層の光入力の部分を露出；
    パターニングされたキャップ層の一部に形成された電気絶縁層と、パターニングされたキャップ層の高さに沿って、ゲルマニウム基板に向かって伸びる側壁；
    側壁に隣接するサイドピース、および
    電気絶縁体層の一部上で、サイドピースの一部上に形成された金属層、太陽電池の母線を定義する金属層、サイドピースと電気絶縁層とをブリッジする母線。
  18. 側壁が切断面を有し、切断面は太陽電池の切断面と実質的に平行にされ、太陽電池の切断面は太陽電池の結晶面に実質的に平行である請求項１７に記載の太陽電池。
  19. 半導体材料で作られた太陽電池、結晶面と結晶構造を有する太陽電池、以下を含んでなる太陽電池：
    ゲルマニウム基板；
    ゲルマニウム基板の上に形成された少なくとも一つのｐｎ接合；
    ＩＩＩ族元素とＶ族元素を含む少なくとも一つのｐｎ接合；
    少なくとも一つのｐｎ接合の上に形成された太陽電池の窓層；
    太陽電池の窓層上に形成されたパターン化されたキャップ層、パターニングされたキャップ層は電気的に太陽電池の窓層に接続され、パターニングされたキャップ層が太陽電池の窓層の光入力の部分を露出；
    太陽電池の窓層の上に、パターン化されたキャップ層と隣接して形成された電気絶縁体層、
    電気絶縁体層の高さに沿って、ゲルマニウム基板に向かって伸びる側壁；
    側壁に隣接するサイドピース、および
    電気絶縁体層上の一部で、サイドピース上の一部で、およびパターンのキャップ層上の一部に形成された金属層、太陽電池の母線を定義する金属層、サイドピース、絶縁体、およびパターンのキャップ層をブリッジする母線。
  20. 側壁が切断面を有し、切断面は太陽電池の切断面と実質的に平行にされ、太陽電池の切断面は太陽電池の結晶面に実質的に平行である請求項１９の太陽電池。
  21. 半導体材料で作られた太陽電池、結晶面と結晶構造を有する太陽電池、以下を含んでなる太陽電池：
    ゲルマニウム基板；
    ゲルマニウム基板の上に形成された少なくとも一つのｐｎ接合；
    少なくとも一つのｐｎ接合ＩＩＩ族元素とＶ族元素を含む；
    少なくとも一つのｐｎ接合の上に形成された太陽電池の窓層；
    太陽電池の窓層上に形成されたパターン化されたキャップ層、パターニングされたキャップ層は電気的に太陽電池の窓層に接続され、パターニングされたキャップ層が太陽電池の窓層の光入力の部分を露出；
    太陽電池の窓層の上に、パターン化されたキャップ層と隣接して形成された電気絶縁体層と、
    電気絶縁体層上の一部で、およびパターンのキャップ層上の一部に形成された金属層、太陽電池の母線を定義する金属層、絶縁体、およびパターンのキャップ層をブリッジする母線。
  22. 半導体材料で作られた太陽電池、結晶面と結晶構造を有する太陽電池、以下を含んでなる太陽電池：
    ゲルマニウム基板；
    ゲルマニウム基板、
    ゲルマニウム基板の上に形成された少なくとも一つのｐｎ接合；
    少なくとも一つのｐｎ接合はＩＩＩ族元素とＶ族元素を含む
    少なくとも一つのｐｎ接合の上に形成された太陽電池の窓層；
    太陽電池の窓層上に形成されたパターン化されたキャップ層、パターニングされたキャップ層は電気的に太陽電池の窓層に接続され、パターニングされたキャップ層が太陽電池の窓層の光入力の部分を露出；
    パターニングされたキャップ層上に形成された電気絶縁体層と、電気絶縁体層上の一部にしてパターン化されたキャップ層の一部上に形成された金属層、太陽電池の母線を定義する金属層、電気絶縁体層とパターン化されたキャップ層をブリッジする母線。
  23. ゲルマニウム基板上に形成されたエピタキシャル成長した層を有する半導体ウエハから太陽電池を製造する方法、エピタキシャル成長層の一部はゲルマニウム基板上に形成されたｐｎ接合を定義する、ｐｎ接合の上に窓層を含むエピタキシャル成長層を形成、また、エピタキシャル成長層は窓層上に形成されたキャップ層を含み、以下の工程を含む方法。
    スクライブのレーンにスクライブラインを取得するために、スクライブレーンに沿って予め決められたパターンのキャップ層をスクライビング、と
    複数個の太陽電池を取得するためにスクライブラインに沿って半導体ウエハを分離する。
  24. スクライブに先行して伸縮膜にエピタキシャル成長層を確保するステップ行われ、及び分離する工程が伸縮性膜をストレッチすることを含む請求項２０の方法。
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