JP2013531371A - 拡散とイオン注入とのハイブリッドプロセスによって形成される選択エミッタ太陽電池 - Google Patents
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Abstract
Description
減させる幾つかの利点を提供する。
んだ付け可能なパッド又はバスバーなどの、1つ又は2つ以上の銀製前面接続もスクリーン印刷される。ベース層の裏面には、はんだ付け可能なパッド又はバスバーなどの、1つ又は2つ以上の銀−アルミニウム製裏面接続、及び1つ又は2つ以上のアルミニウム製裏面接触がスクリーン印刷される。前面及び裏面の接触及び接続は、反射防止層を通る焼成によって前面及び裏面の接触及び接続が形成されるように、ベルト炉のなかで同時焼成される。1つ又は2つ以上の前面接触は、非晶質窒化シリコン反射防止層を通じて選択エミッタ層の1つまたは2つ以上の選択領域と電子通信関係にある。ベース層の裏面と1つ又は2つ以上の裏面接触との界面には、前面接触及び裏面接触の同時焼成中に、液相エピタキシャル再成長によってアルミニウムドープp+シリコン裏面フィールド層が形成される。1つ又は2つ以上の裏面接触は、裏面フィールド層と電子通信関係にある。
について言及がなされる。これらの図面は、必ずしも縮尺通りに描かれたものではない。
5eV)に対してミッドギャップ捕獲準位(〜0.4eV)を有する。鉄−ホウ素対のこの解離は、イオン注入エミッタを伴う太陽電池に見られる光によって誘発される不安定性を招く。
スバーを含むことができる。代表的な実施形態にしたがうと、前面接続のパターンは、裏面接続のパターンと位置合わせすることができる。
は、図1に関連して上述されたものであってよい。通常、基板は、指定の大きさのp型又はn型の伝導性を伴うものを、サプライヤから注文することができる。様々な実施形態にしたがうと、基板は、p型ベース層10を形成するためにはp型のドーパントでドープすることができる。ドーパント濃度は、1015〜1017原子毎立方センチメートル(原子/cm3)の範囲であってよい。基板の厚さは、50〜500μmの範囲であってよいが、50μmから200μm未満までの厚さの基板を使用することによって、現在の標準的な基板と比べて半導体材料の節約を実現することができる。基板の抵抗性は、1〜100オーム−cmの範囲であってよく、1〜3オーム−cmを使用すると、優れた結果が得られる。単結晶若しくは多結晶、又は場合によってはストリングリボン法による薄膜タイプ若しくはその他のタイプの基板が使用可能である。
ール動作215は、幾つかの目的を一度に達成するために使用することができる。第1に、アニール動作215は、注入されたドーパントイオンを活性化することができる。すなわち、アニール動作の加熱エネルギは、シリコン格子のなかに、ドーパントイオンが満たすための空孔を形成する。第2に、アニールは、p−n接合25を形成するために、ドーパントイオンを例えば望ましい接合深さなどの、基板のなかのより深くへ追い立てることができる。第3に、アニール動作215は、イオン注入によって生じた基板の結晶格子の損傷を修復することができる。第4に、アニール動作215は、選択領域15の間のフィールド領域20を低濃度にドープするために使用することができる。
ト抵抗を増加又は減少させるために、変更することができる。
択領域15に対する前面接触30の位置合わせは、動作210で上述された基準エッジ若しくは位置を合わせる対象位置を示すために太陽電池5上に形成された別のフィデューシャルマークを使用した光学的位置合わせ、2つのポストに突き合わせるバット−エッジ位置合わせ、基板の中心若しくはエッジに対するカメラによる位置合わせなどを含む、当業者に知られる多岐にわたる技術を通じて達成することができる。
けたときに負荷に対して出力を提供するために、接続は、太陽電池モジュールのなかで、隣接する太陽電池に及び最終的には負荷に、はんだ付けワイヤを通じてつなぐことができる。
クラルスキシリコン基板である。
ミッタ層を形成するために、炉のなかで、基板を或る温度に加熱することを含み、ベース層の前面の1つ又は2つ以上の選択領域は、選択エミッタ層のその他の部分よりも高濃度にドープされる選択エミッタ層の1つ又は2つ以上の選択領域を画定する、工程と、によって製造される太陽電池に関するものである。
Claims (20)
- 拡散とイオン注入とのハイブリッドプロセスの使用によって、選択エミッタ太陽電池を形成する方法であって、
ベース層を含む基板を提供することと、
イオン注入によって、前記ベース層の前面の1つ又は2つ以上の選択領域にドーパントを導入することと、
前記基板をアニールすることであって、該アニールは、
前記アニール中に炉に導入される追加のドーパントを前記ベース層の前面に拡散させるために、及び
前記ベース層の前面に選択エミッタ層を形成するために、
前記炉のなかで、前記基板を或る温度に加熱することであって、前記ベース層の前面の前記1つ又は2つ以上の選択領域は、前記選択エミッタ層のその他の部分よりも高濃度にドープされる前記選択エミッタ層の1つ又は2つ以上の選択領域を画定する、ことと、
を備える方法。 - 請求項1に記載の方法であって、
前記基板は、単結晶のチョクラルスキシリコン基板である、方法。 - 請求項1ないし2のいずれか一項に記載の方法であって、
前記ベース層と選択エミッタ層との間の界面にp−n接合が形成されるように、前記ベース層は、p型ドーパントをドープされ、前記選択エミッタ層は、n型ドーパントをドープされる、方法。 - 請求項1ないし3のいずれか一項に記載の方法であって、
前記イオン注入されるドーパントは、リンを含み、拡散のために導入される前記追加のドーパントは、オキシ塩化リン(POCl3)の形態で導入される、方法。 - 請求項1ないし4のいずれか一項に記載の方法であって、更に、
前記選択エミッタ層の前面に非晶質窒化シリコン層を蒸着させ、それによって反射防止膜を形成することを備える方法。 - 請求項5に記載の方法であって、更に、
前記選択エミッタ層の前記1つ又は2つ以上の選択領域と位置合わせして、前記非晶質窒化シリコン層に1つ又は2つ以上の銀製前面接触をスクリーン印刷することを備える方法。 - 請求項1ないし6のいずれか一項に記載の方法であって、更に、
前記基板の裏面に1つ又は2つ以上のアルミニウム製裏面接触をスクリーン印刷することを備える方法。 - 請求項7に記載の方法であって、更に、
前記1つ又は2つ以上の前面接触が前記非晶質窒化シリコン層を通じて前記選択エミッタ層の前記1つ又は2つ以上の選択領域と電気通信関係にあるように、前記前面接触及び前記裏面接触を同時焼成することを備える方法。 - 請求項8に記載の方法であって、更に、
前記前面接触及び前記裏面接触の同時焼成中に、前記ベース層の裏面と前記1つ又は2つ以上の裏面接触との界面において液相エピタキシャル再成長によってアルミニウムドープp+シリコン裏面フィールド層を形成することを備え、前記1つ又は2つ以上の裏面接
触は、前記アルミニウムドープp+シリコン裏面フィールド層と電気通信関係にある、方法。 - 請求項1ないし9のいずれか一項に記載の方法であって、
追加のドーパントを前記ベース層の前面に拡散させることは、更に、
鉄のゲッタリングシンクを提供するために、前記選択エミッタ層のなかにミスフィット転位を形成することと、
鉄を置換位置から格子間位置に追いやって、前記鉄が前記ゲッタリングシンクに急速に拡散するようにするために、シリコン格子間を前記基板に導入することと、
を含む、方法。 - 請求項1ないし10のいずれか一項に記載の方法であって、更に、
前記選択エミッタ層の表面の一部を消費するための酸化物層を前記選択エミッタ層の表面に形成するために、前記アニール中に前記炉に酸素を導入することを備える方法。 - 請求項11に記載の方法であって、更に、
前記基板を希フッ酸浴に浸漬させることによって、前記酸化物層、及び前記選択エミッタ層の消費部分を除去することを備える方法。 - 請求項5ないし12のいずれか一項に記載の方法であって、更に、
前記ドーパントの拡散ゆえに前記アニール中に形成されるガラス層を、前記非晶質窒化シリコン層の蒸着に先立って前記選択エミッタ層の前面から除去することを備える方法。 - 太陽電池であって、
p型ベース層を含むシリコン基板と、
前記p型ベース層の上に形成されるn型選択エミッタ層であって、
注入されたドーパントを含む1つ又は2つ以上の第1のドープ領域と、
拡散されたドーパントを含む1つ又は2つ以上の第2のドープ領域と、
を含み、前記1つ又は2つ以上の第1のドープ領域は、前記1つ又は2つ以上の第2のドープ領域よりも高濃度にドープされる、n型選択エミッタ層と、
前記ベース層と前記選択エミッタ層との界面におけるp−n接合であって、前記p−n接合及び前記選択エミッタ層は、ともに、単一のアニールサイクル中に形成される、p−n接合と、
を備える太陽電池。 - 請求項14に記載の太陽電池であって、更に、
前記選択エミッタ層の前面に形成される非晶質窒化シリコン反射防止層を備える太陽電池。 - 請求項15に記載の太陽電池であって、更に、
前記反射防止層の前面に、前記反射防止層を通して前記選択エミッタ層と電気通信関係にあるように形成される1つ又は2つ以上のスクリーン印刷前面接触と、
前記ベース層の裏面に形成される1つ又は2つ以上のスクリーン印刷裏面接触と、
を備え、前記1つ又は2つ以上の前面接触は、スクリーン印刷銀ペーストから形成され、前記1つ又は2つ以上の裏面接触は、スクリーン印刷アルミニウムペーストから形成される、太陽電池。 - 請求項16に記載の太陽電池であって、更に、
前記ベース層と前記1つ又は2つ以上の裏面接触との界面において液相エピタキシャル再成長によって形成されるアルミニウムドープp+シリコン裏面フィールド層を備え、前
記1つ又は2つ以上の裏面接触は、前記アルミニウムドープp+シリコン裏面フィールド層と電気通信関係にある、太陽電池。 - 請求項16ないし17のいずれか一項に記載の太陽電池であって、
前記1つ又は2つ以上の前面接触は、接触抵抗を減少させるために、前記選択エミッタ層の前記より高濃度にドープされる1つ又は2つ以上の第1のドープ領域と位置合わせされ、前記1つ又は2つ以上の前面接触は、前記選択エミッタ層の前記1つ又は2つ以上の第1のドープ領域と電気通信関係にある、太陽電池。 - 拡散とイオン注入とのハイブリッドプロセスの使用によって選択エミッタ太陽電池を形成する方法であって、
p型シリコンを含む基板を提供することと、
前記基板をアニールすることであって、該アニールは、
前記アニール中に炉に導入されるn型ドーパントを前記基板の前面に拡散させるために、
中間均一エミッタ層を形成するために、及び
前記中間均一エミッタ層の前面にガラス層を形成するために、
前記炉のなかで、前記基板を比較的高温に加熱することを含む、ことと、
前記基板を前記炉から取り出すことと、
前記中間均一エミッタ層の前面から前記ガラス層を除去することと、
イオン注入によって、前記中間均一エミッタ層の前面の1つ又は2つ以上の選択領域に追加のn型ドーパントを導入することと、
前記基板をアニールすることであって、該アニールは、
前記注入による損傷を癒すために、
前記追加のn型注入ドーパントを活性化させるために、
前記追加のn型注入ドーパントを望ましい接合深さへ追い立てるために、及び
前記中間均一エミッタ層を選択エミッタ層に変換するために、
前記炉のなかで、前記基板を比較的低温に加熱することを含む、ことであって、前記中間均一エミッタ層の前記1つ又は2つ以上の選択領域は、前記選択エミッタ層のその他の部分よりも高濃度にドープされる前記選択エミッタ層の1つ又は2つ以上の選択領域を画定する、ことと、
を備える方法。 - 拡散とイオン注入とのハイブリッドプロセスの使用によって形成される選択エミッタを有する太陽電池であって、
ベース層を含む基板を提供する工程と、
イオン注入によって、前記ベース層の前面の1つ又は2つ以上の選択領域にドーパントを導入する工程と、
前記基板をアニールする工程であって、該アニールは、
前記アニール中に炉に導入される追加のドーパントを前記ベース層の前面に拡散させるために、及び
前記ベース層の前面に選択エミッタ層を形成するために、
前記炉のなかで、前記基板を或る温度に加熱することを含み、前記ベース層の前面の前記1つ又は2つ以上の選択領域は、前記選択エミッタ層のその他の部分よりも高濃度にドープされる前記選択エミッタ層の1つ又は2つ以上の選択領域を画定する、工程と、
によって製造される太陽電池。
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