JP2016508286A - 太陽電池導電性コンタクトのシード層 - Google Patents

太陽電池導電性コンタクトのシード層 Download PDF

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Abstract

太陽電池導電性コンタクトのシード層、及び太陽電池導電性コンタクトのシード層の形成方法が開示される。例えば、太陽電池は基板を含む。基板上にエミッタ領域が配置される。導電性コンタクトはエミッタ領域上に配置され、エミッタ領域と接触する導電層を含む。導電層は、およそ１５％超のＳｉとその残りのＡｌ、という組成を有する、複数のアルミニウム／シリコン（Ａｌ／Ｓｉ）粒子から成る。別の実施例において、太陽電池は、基板の表面、又はその付近に拡散領域を有する基板を含む。導電性コンタクトは拡散領域の上方に配置され、基板と接触する導電層を含む。導電層は、およそ１５％超のＳｉとその残りのＡｌ、という組成を有する、複数のアルミニウム／シリコン（Ａｌ／Ｓｉ）粒子から成る。

Description

本発明の実施形態は、再生可能エネルギーの分野、特に、太陽電池導電性コンタクトのシード層、及び太陽電池導電性コンタクトのシード層の形成方法の分野に属する。
一般的に太陽電池として知られる光電池は、太陽放射を電気エネルギーへと直接変換するための既知の装置である。一般的に、太陽電池は、基板の表面付近にｐ−ｎ接合を形成する半導体処理技術を使用して、半導体ウエファ又は基板上に製造される。太陽放射が基板の表面に衝突し、基板の中に入ると、基板のバルク内に電子及び正孔の対が生成する。電子及び正孔の対が基板のｐドープ及びｎドープ領域に移動することにより、ドープ領域間における電圧差が生じる。ドープ領域は、太陽電池の導電性領域に接続され、電流を太陽電池からそれと連結された外部回路へと方向付ける。
効率は、太陽電池の発電能力に直接関係するので、太陽電池の重要な特性である。同様に、太陽電池を生産する上での効率は、このような太陽電池の費用効果に直接関係する。したがって、太陽電池の効率を向上させるための技術、又は太陽電池の製造における効率を向上させるための技術が、一般的に望ましい。本発明の幾つかの実施形態は、太陽電池構造体を製造するための新規なプロセスを提供することによって、太陽電池の製造効率の向上を可能にする。本発明の幾つかの実施形態は、新規な太陽電池構造体を提供することによって、太陽電池の効率向上を可能にしている。
本発明の実施形態による、ペースト状添加物内における標的シリコン（Ｓｉ）含有量の関数としての、フォトルミネッセンス（ＰＬ）中央点（mid-point）（焼成後）のプロットである。
本発明の実施形態による、内部のアルミニウムに対し、１５％のシリコンを有するシードペーストの焼成の後のシリコン基板の、走査型電子顕徽鏡（ＳＥＭ）画像である。
本発明の実施形態による、内部のアルミニウムに対し２５％のシリコンを有するシードペーストの焼成の後の、シリコン基板のＳＥＭ画像である。
本発明の実施形態による、基板の上方に形成された複数のエミッタ領域上に形成された、複数の導電性コンタクトを有する太陽電池の一部の断面図を例示する。
本発明の実施形態による、基板内に形成された複数のエミッタ領域上に形成された複数の導電性コンタクトを有する太陽電池の一部の断面図を例示する。
本発明の実施形態による、複数の導電性コンタクトを有する太陽電池の作製方法における様々な処理動作の断面図を例示する。 本発明の実施形態による、複数の導電性コンタクトを有する太陽電池の作製方法における様々な処理動作の断面図を例示する。 本発明の実施形態による、複数の導電性コンタクトを有する太陽電池の作製方法における様々な処理動作の断面図を例示する。
太陽電池導電性コンタクトのシード層、及び太陽電池導電性コンタクトのシード層の形成方法が本明細書において記載される。以下の記載において、本発明の実施形態の完全な理解をもたらすために、具体的なプロセスフロー作業など、多くの具体的詳細が説明される。本発明の実施形態が、これらの具体的な詳細に捕われずに実施され得ることが、当業者には明らかとなる。他の場合には、本発明の実施形態を不必要に不明瞭にしないために、リソグラフィ及びパターニング技術などの、周知の製造技術は詳細に説明されない。更に、図中に示される様々な実施形態は例示的な表現であり、必ずしも縮尺通りに描かれていないことが理解される。
複数の導電性コンタクトを有する太陽電池が本明細書において開示される。一実施形態において、太陽電池は基板を含む。基板上にエミッタ領域が配置される。導電性コンタクトはエミッタ領域上に配置され、エミッタ領域と接触する導電層を含む。導電層は、およそ１５％超のＳｉとその残りのＡｌ、という組成を有する、複数のアルミニウム／シリコン（Ａｌ／Ｓｉ）粒子から成る。別の実施形態において、太陽電池は、基板の表面、又は表面の付近に、拡散領域を有する基板を含む。導電性コンタクトは拡散領域の上方に配置され、基板と接触する導電層を含む。導電層は、およそ１５％超のＳｉとその残りのＡｌ、という組成を有する、複数のアルミニウム／シリコン（Ａｌ／Ｓｉ）粒子から成る。更に他の（別の）実施形態において、部分的に製造された太陽電池が基板を含む。エミッタ領域は、基板内、又は基板の上方に配置される。導電性コンタクトは、エミッタ領域のシリコン領域上に配置され、シリコン領域と接触する導電層を含む。導電層は、導電層のアニール中に導電層がシリコン領域の有意な部分を消耗することがないように、十分な量のＳｉを備える組成を有する、複数のアルミニウム／シリコン（Ａｌ／Ｓｉ）粒子から成る。組成の残りの部分はＡｌである。
本明細書において記載される１つ以上の実施形態は、複数の印刷される導電性シード粒子内にシリコンを含めることにより、シリコンベースのエミッタ領域内のフォトルミネッセンス（ＰＬ）の劣化を制御することを対象としている。より具体的に、最初に形成される導電性印刷シード層から、導電性コンタクトを形成するときに、複数のアルミニウム−シリコン合金粒子から成るペーストが印刷され得る。ペーストは、装置に電気コンタクトを形成するため（及び、例えば、溶媒を熱してペーストから除去するため）に焼成又はアニールされる。装置基板、又は他のシリコン層のシリコンは、焼成中、アルミニウムに急速に溶解し得る。基板からのシリコンが溶解すると、これにより基板中に複数のピットが生じる場合がある。これらのピットはひいては、装置の表面において高度な再結合を生じる場合があり、ＰＬ信号の減少、及び装置の効率性の低減を生じる。１つ以上の実施形態において、このように基板からのシリコンの溶解を防ぐために、ペースト自体の中に十分なシリコンも含むようにして、アルミニウムが堆積される。
シリコンによるピットの形成は、堆積されるアルミニウム膜にいくらかのシリコンを含める（例えば、約１％のシリコンが有効であり得る）ことにより、軽減又は排除することができる。追加のシリコンが高温においてアルミニウムに溶解することにより、基板から溶解するシリコンが殆ど又は全くなくなる。一実施例において、我々独自の試験が、およそ５５０℃で焼成したスパッタリングしたアルミニウム膜において、ピット形成を防ぐのにおよそ２％のシリコンしか必要とされないことを示した。更に、５７７℃という、アルミニウム−シリコン共晶を超える焼成温度において、必要とされるシリコンの量は位相図に従うものと予測される。しかしながら、およそ５マイクロメートルの直径であり、およそ５８０℃で焼成された複数のアルミニウムの粒子から作製されたアルミニウム膜で発明者らが行った試験では、１２％のシリコンが含まれている場合にピット形成が生じた。Ａｌ／Ｓｉ共晶の位相図に基づけば、１２％のシリコンが含まれていれば、ピット形成を低減し、ＰＬを改善するのに十分なはずであった。実際には、使用される複数の粒子内のシリコンが１５％未満であると、ＰＬの劣化を防ぐためには不十分であることが見出された。したがって、アルミニウム／シリコン共晶点、又はこれを超える温度でアルミニウムペーストを焼成するためには、一実施形態において、位相図により元来示されるものよりも多くのシリコンがペーストに含まれる。しかしながら、一実施形態において、ペーストが効果的な導電性ペーストでなくならないためには、限られた量のシリコンのみが含まれ得る。一実施例として、図１は、本発明の実施形態による、ペースト状添加物内の標的シリコン（Ｓｉ）含有量の関数としての、フォトルミネッセンス（ＰＬ）中央点（焼成後）のプロット１００である。プロット１００において看取されるように、ＰＬの劣化と、シリコン含有量との間には関係性がある。
一実施形態において、アルミニウムベースの導電性シードペーストにおいて、アルミニウムに対して１５％超のシリコンが含まれる。１つのこのような実施形態において、２５％ものシリコンが使用される。２５％近い使用量は、その上にペーストが堆積されたシリコン領域におけるピット形成を低減することができる。例えば、本発明の実施形態により、図２Ａは、内部のアルミニウムに対して１５％のシリコンを有するシードペーストを焼成した後のシリコン基板の走査型電子顕徽鏡（ＳＥＭ）画像２００Ａであり、一方で、図２Ｂは、内部のアルミニウムに対して２５％のシリコンを有するシードペーストの焼成後のシリコン基板のＳＥＭ画像２００Ｂである。画像２００Ａ及び２００Ｂの比較において看取され得るように、２５％の相対シリコン量に対し、１５％の相対シリコン量においてより多くのピット形成が生じた。
第１の態様において、複数のＡｌ／Ｓｉ粒子を有するシード層は、太陽電池の基板の上方に形成される複数のエミッタ領域を有する太陽電池のための、複数の裏面コンタクトなどの複数のコンタクトを製造するために、使用され得る。例えば、本発明の実施形態により、図３Ａは、基板の上方に形成される複数のエミッタ領域上に形成される複数の導電性コンタクトを有する太陽電池の一部の断面図を例示する。
図３Ａを参照し、太陽電池３００Ａの一部は、複数のｎ型ドープポリシリコン領域４２０、複数のｐ型ドープポリシリコン領域４２２、及び複数のトレンチ４１６により露出される基板４００のオン部分の上方に配置されたパターン付き誘電層４２４を含む。複数の導電性コンタクト４２８は、誘電層４２４内に配置された複数のコンタクト開口部内に配置され、複数のｎ型ドープポリシリコン領域４２０、及び複数のｐ型ドープポリシリコン領域４２２に連結される。パターン付き誘電層、複数のｎ型ドープポリシリコン領域４２０、複数のｐ型ドープのポリシリコン領域４２２、基板４００、及び複数のトレンチ４１６の材料、及び製造方法は、図４Ａ〜４Ｃに関連して以下に記載され得る。更に、複数のｎ型ドープポリシリコン領域４２０、及び複数のｐ型ドープポリシリコン領域４２２は、一実施形態において、太陽電池３００Ａのエミッタ領域をもたらし得る。このように、一実施形態において、複数の導電性コンタクト４２８は、複数のエミッタ領域上に配置される。一実施形態において、複数の導電性コンタクト４２８は、バックコンタクト型太陽電池のための複数のバックコンタクトであり、太陽電池３００Ａの受光表面（図３Ａに４０１として示される方向）と反対側の太陽電池表面上に位置する。更に、一実施形態において、複数のエミッタ領域は、薄い又はトンネル誘電層４０２（図４Ａと関連して更に詳細に記載される）上に形成される。
一実施形態において、図３Ａを再び参照し、複数の導電性コンタクト４２８のそれぞれは、太陽電池３００Ａの複数のエミッタ領域と接触する、導電層３３０を含む。１つのこのような実施形態において、導電層３３０は、複数のアルミニウム／シリコン（Ａｌ／Ｓｉ）粒子から成り、複数の粒子は、およそ１５％超のＳｉと、残りの部分のＡｌという組成を有する。特定のこのような実施形態において、複数のＡｌ／Ｓｉ粒子はおよそ２５％未満のＳｉと、残りの部分のＡｌという組成を有する。一実施形態において、複数のＡｌ／Ｓｉ粒子は微結晶性である。１つのこのような実施形態において、複数のＡｌ／Ｓｉ粒子の結晶性は、およそ５５０〜５８０℃の範囲の温度で行われるアニール（例えば、レーザー焼成が挙げられるがこれに限定されない）により生じる。しかしながら、別の実施形態において、複数のＡｌ／Ｓｉ粒子は相分離している。
一実施形態において、導電層３３０は、およそ１０〜３０％の結合剤及びフリットと、残りの部分の複数のＡｌ／Ｓｉ粒子を含む、全組成物を有する。１つのこのような実施形態において、結合剤は、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化スズ（ＳｎＯ）、又は両方から成り、フリットは複数のガラス粒子から成る。最初に適用されるとき、シード層（例えば、適用される際の層３３０）は更に、溶媒を含む。しかしながら、上記のように、シード層をアニールして、溶媒が除去され、最終的な構成において、本質的に結合剤、フリット、及び複数のＡｌ／Ｓｉ粒子が残される。
一実施形態において、導電層３３０は、およそ１００マイクロメートルよりも大きな厚さを有し、そこから製造される導電性コンタクト４２８は、本質的に導電層３３０のみからなる太陽電池のバックコンタクトである。しかしながら、別の実施形態において、導電層３３０は、およそ２〜１０マイクロメートルの厚さを有する。この実施形態において、図３Ａに示されるように、導電性コンタクト４２８は、太陽電池のバックコンタクトであり、導電層３３０、導電層３３０上に配置された無電解めっきニッケル（Ｎｉ）層３３２、及びＮｉ層上に配置された電気めっき銅（Ｃｕ）層３３４から成る。
第２の態様において、複数のＡｌ／Ｓｉ粒子を有するシード層は、太陽電池の基板内に形成された複数のエミッタ領域を有する太陽電池のための、複数の裏面コンタクトなどの複数のコンタクトを製造するために使用され得る。例えば図３Ｂは、本発明の実施形態による、基板内に形成された複数のエミッタ領域上に形成された複数の導電性コンタクトを有する太陽電池の一部の断面図を例示する。
図３Ｂを参照し、太陽電池３００Ｂの一部は、複数のｎ型ドープ拡散領域３２０、複数のｐ型ドープ拡散領域３２２、及びバルク結晶シリコン基板などの基板３００のオン部分の上方に配置されたパターン付き誘電層３２４を含む。複数の導電性コンタクト３２８は、誘電層３２４内に配置される複数のコンタクト開口部内に配置され、複数のｎ型ドープ拡散領域３２０、及び複数のｐ型ドープ拡散領域３２２に連結されている。一実施形態において、拡散領域３２０及び３２２は、複数のｎ型ドーパント及び複数のｐ型ドーパントをそれぞれ備えるシリコン基板の複数のドープ領域により形成される。更に、複数のｎ型ドープ拡散領域３２０、及び複数のｐ型ドープ拡散領域３２２は一実施形態において、太陽電池３００Ｂの複数のエミッタ領域をもたらす。一実施形態において、複数の導電性コンタクト３２８は、複数のエミッタ領域上に配置される。一実施形態において、図３Ｂに示されるように、導電性コンタクト３２８は、バックコンタクト型太陽電池のバックコンタクトであり、反対側の粗面化受光表面３０１など、受光表面と反対側の太陽電池の表面上に位置する。
一実施形態において、図３Ｂを再び参照し、複数の導電性コンタクト３２８のそれぞれは、太陽電池３００Ｂの複数のエミッタ領域と接触する、導電層３３０を含む。１つのこのような実施形態において、導電層３３０は、複数のアルミニウム／シリコン（Ａｌ／Ｓｉ）粒子から成り、複数の粒子は、およそ１５％超のＳｉと、残りの部分のＡｌという組成を有する。特定のこのような実施形態において、複数のＡｌ／Ｓｉ粒子はおよそ２５％未満のＳｉと、残りの部分のＡｌという組成を有する。一実施形態において、複数のＡｌ／Ｓｉ粒子は微結晶性である。１つのこのような実施形態において、複数のＡｌ／Ｓｉ粒子の結晶性は、およそ５５０〜５８０℃の範囲の温度で行われるアニール（例えば、レーザー焼成が挙げられるがこれに限定されない）により生じる。しかしながら、別の実施形態において、複数のＡｌ／Ｓｉ粒子は相分離している。
一実施形態において、導電層３３０は、およそ１０〜３０％の結合剤及びフリットと、残りの部分の複数のＡｌ／Ｓｉ粒子を含む、全組成物を有する。１つのこのような実施形態において、結合剤は、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化スズ（ＳｎＯ）、又は両方から成り、フリットは複数のガラス粒子から成る。最初に適用されるとき、シード層（例えば、適用される際の層３３０）は更に、溶媒を含む。しかしながら、上記のように、シード層をアニールして、溶媒が除去され、最終的な構成において、本質的に結合剤、フリット、及び複数のＡｌ／Ｓｉ粒子が残される。
一実施形態において、導電層３３０は、およそ１００マイクロメートルよりも大きな厚さを有し、そこから製造される複数の導電性コンタクト３２８は、本質的に導電層３３０のみからなる太陽電池のバックコンタクトである。しかしながら、別の実施形態において、導電層３３０は、およそ２〜１０マイクロメートルの厚さを有する。この実施形態において、図３Ｂに示されるように、導電性コンタクト３２８は、太陽電池のバックコンタクトであり、導電層３３０、導電層３３０上に配置された無電解めっきニッケル（Ｎｉ）層３３２、及びＮｉ層上に配置された電気めっき銅（Ｃｕ）層３３４から成る。
図１及び図２Ｂを再び参照し、かつ図３Ａ及び３Ｂに関連して、一実施形態において、部分的に製造された太陽電池は、基板、基板内又はその上方に配置されるエミッタ領域、及びエミッタ領域のシリコン領域上に配置された（例えば、ポリシリコン層、又はシリコン基板上に配置された）導電性コンタクトを含む。１つのこのような実施形態において、導電性コンタクトは、シリコン領域と接触している導電層を含む。導電層は、導電層が導電層のアニール（例えば、レーザー焼成）中に、シリコン領域の有意な部分を消耗させることがないように、十分な量のＳｉを含む組成を有する、複数のアルミニウム／シリコン（Ａｌ／Ｓｉ）粒子から成る。特定の実施形態において、Ａｌ／Ｓｉ組成物の残りの部分はＡｌである。ある実施形態において、複数のＡｌ／Ｓｉ粒子は、およそ１５％超、およそ２５％未満のＳｉと、残りの部分のＡｌを備える組成を有する。
導電層が、アニール中にシリコン領域の有意な部分を消耗することがないように、十分な量のＳｉを備える組成を有する複数のアルミニウム／シリコン（Ａｌ／Ｓｉ）粒子から成る導電層の使用は、シリコン基板、又は基板の上方に形成されるポリシリコン層から形成されるエミッタ領域を有する構造に使用され得る。例えば、第１実施形態において、参照として図３Ａを参照し、太陽電池は、基板上に配置されたトンネリング誘電層上に配置された多結晶シリコン領域から成るエミッタ領域を含む。導電層は、エミッタ領域の上方に配置された絶縁層のトレンチ内に配置され、多結晶シリコン領域と接触している。１つのこのような実施形態において、導電層が多結晶シリコン領域と接触する、多結晶シリコン領域にピット形成が殆ど又は全く存在しない。別の例において、第２実施形態において、参照として図３Ｂを参照し、太陽電池はバルク結晶シリコン基板から製造され、導電層は、基板表面の上方に配置された絶縁層のトレンチ内に配置される。１つのこのような実施形態において、導電層がバルク結晶シリコン基板と接触するバルク結晶シリコン基板にピット形成が殆ど又は全く存在しない。
いくつかの材料が上記で具体的に記載されているが、いくつかの材料は、他のもので容易に代替することができ、他のこのような実施形態も、依然として本発明の実施形態の趣旨及び範囲の範囲内である。例えば、一実施形態において、ＩＩＩ〜Ｖ族の材料基板など、異なる材料基板が、シリコン基板の代わりに使用されてもよい。別の実施形態において、複数の銀（Ａｇ）粒子などが、複数のＡｌ粒子の代わりに、又はこれに加えてシードペースト内に使用されてもよい。別の実施形態において、めっきした、又は同様に堆積させたコバルト（Ｃｏ）、又はタングステン（Ｗ）が、上記のメッキしたＮｉの代わりに、又はこれに加えて使用され得る。
更に、形成される複数のコンタクトは、図３Ｂに記載されたようにバルク基板上に直接形成される必要はない。例えば、一実施形態において、図３Ａに記載されたように、上記に記載されるもののような複数の導電性コンタクトが、バルク基板の上方（例えば、裏面に）に形成された半導体領域上に形成される。一実施例として、図４Ａ〜４Ｃは、本発明の実施形態により、複数の導電性コンタクトを有する太陽電池を作製する方法における様々な処理操作の断面図を例示する。
図４Ａを参照し、バックコンタクト型太陽電池のコンタクトの形成方法は、基板４００上に薄い誘電層４０２を形成することを含む。
一実施形態において、薄い誘電層４０２は、二酸化ケイ素から成り、およそ５〜５０オングストロームの範囲の厚さを有する。一実施形態において、この薄い誘電層４０２は、トンネリング酸化膜として機能する。一実施形態において、基板４００は、ｎ型ドープ単結晶シリコン基板など、バルク単結晶基板である。しかしながら、別の実施形態において、基板４００は、太陽電池基板全体の上に配置された多結晶シリコン層を含む。
再び図４Ａを参照し、ｎ型ドープポリシリコン領域４２０と、ｐ型ドープポリシリコン領域４２２との間にトレンチ４１６が形成される。また図４Ａに示されるように、トレンチ４１６の一部が、粗面化特徴部４１８を有するように粗面化されてもよい。
再び図４Ａを参照し、誘電層４２４は、複数のｎ型ドープポリシリコン領域４２０、複数のｐ型ドープポリシリコン領域４２２、及びトレンチ４１６により露出した基板４００の一部の上方に形成される。一実施形態において、誘電層４２４の下面は、複数のｎ型ドープしたポリシリコン領域４２０、複数のｐ型ドープポリシリコン領域４２２、及び基板４００の露出部分と共形となるように形成され、一方で誘電層４２４の上面は、図４Ａに示されるように実質的に平坦である。特定の実施形態では、誘電層４２４は、反射防止膜（ＡＲＣ）層である。
図４Ｂを参照し、複数のコンタクト開口部４２６が、誘電層４２４内に形成される。複数のコンタクト開口部４２６は、複数のｎ型ドープポリシリコン領域４２０、及び複数のｐ型ドープポリシリコン領域４２２への露出をもたらす。一実施形態において、複数のコンタクト開口部４２６がレーザーアブレーションによって形成される。一実施形態において、図４Ｂに示されるように、ｎ型ドープポリシリコン領域４２０に達するコンタクト開口部４２６は、ｐ型ドープポリシリコン領域４２２に達するコンタクト開口部と実質的に同じ高さを有する。
図４Ｃを参照し、バックコンタクト型太陽電池のコンタクトの形成方法は更に、複数のコンタクト開口部４２６内にあり、複数のｎ型ドープポリシリコン領域４２０に連結され、複数のｐ型ドープポリシリコン領域４２２に連結された、導電性コンタクト４２８を形成することを含む。一実施形態において、複数の導電性コンタクト４２８は、金属から成り、堆積（この堆積は以下でより詳細に記載される）、リソグラフ、及びエッチ手法によって形成される。
したがって、一実施形態において、複数の導電性コンタクト４２８は、バルクＮ型シリコン基板４００の受光表面４０１と反対側の、バルクＮ型シリコン基板４００の表面上、又は表面の上方に形成される。図４Ｃに示されるように、特定の実施形態において、複数の導電性コンタクトは、基板４００の表面の上方の領域（４２２／４２０）上に形成される。形成することには、導電層のアニール中に導電層がシリコン領域の有意な部分を消耗させないように、十分な量のＳｉを備える組成を有する複数のアルミニウム／シリコン（Ａｌ／Ｓｉ）粒子からなる導電層を形成することを含み得る。特定の実施形態において、Ａｌ／Ｓｉ組成物の残りの部分はＡｌである。ある実施形態において、複数のＡｌ／Ｓｉ粒子は、およそ１５％超、およそ２５％未満のＳｉと、残りの部分のＡｌを備える組成を有する。複数の導電性コンタクトを形成することは更に、導電層上に無電解めっきニッケル（Ｎｉ）層を形成することを含み得る。加えて、銅（Ｃｕ）層は、Ｎｉ層上に電気めっきにより形成され得る。
一実施形態において、導電層を形成することは、バルクＮ型シリコン基板、又はそのような基板の上方に形成されたポリシリコン層にペーストを印刷することを含む。ペーストは、溶媒、及び複数のアルミニウム／シリコン（Ａｌ／Ｓｉ）合金粒子から成る場合がある。印刷することは、スクリーン印刷、又はインクジェット印刷が挙げられるがこれらに限定されない技術を使用することを含む。加えて、本明細書において記載される１つ以上の実施形態は、無電解めっきＮｉを内部に組み込むことにより、シリコン基板上に形成された印刷したＡｌシードの接触抵抗を低減するためのアプローチ、及びそれにより生じる構造を対象としている。より具体的に１つ以上の実施形態が、Ａｌペーストシード層から始まる接触形成を対象としている。ペーストのＡｌと、その下のシリコン基板との間に接触を形成するために、シード印刷の後にアニールが行われる。次に、Ａｌペーストの上に無電解めっきを行うことにより、Ｎｉが堆積される。ペーストは多孔性構造であるため、Ｎｉは、複数のＡｌ粒子の上方だけではなく、その外側上にも形成され、少なくとも空隙の一部を満たす。Ｎｉは、より多くのＮｉがＡｌの上部に形成することができる（Ｓｉから離れる）という意味で、等級分けすることができる。それでも、複数のＡｌ粒子の外側の上のＮｉは、最終的にそこに形成される接触部の接触抵抗を低減するために使用することができる。特に、Ａｌペーストの厚さが全体的に減少すると、Ａｌとシリコンの境界面においてより多くのＮｉを堆積させることができる。シード印刷の後ではなく、Ｎｉ無電解めっきの後にアニールが行われるとき、Ｎｉ−Ｓｉ境界面において、ＮｉＳｉ接触部が形成され得る。更に、複数のＡｌ粒子の空隙、又は孔の中に存在するＮｉを有することにより、Ａｌ−Ｓｉ境界面にＡｌ−Ｓｉ接触部が形成され得る。従来の手法と比較して、形成される複数の接触部は、コンタクト構造形成における所与の領域内で、実際の金属のシリコンに対する接触部のより大きな表面積を有し得る。結果として、接触抵抗は、従来のコンタクトと比較してより低くなる場合がある。
したがって、太陽電池導電性コンタクトのシード層、及び太陽電池導電性コンタクトのシード層の形成方法が開示された。本発明の実施形態により、太陽電池は基板を含む。基板上にエミッタ領域が配置される。導電性コンタクトはエミッタ領域上に配置され、エミッタ領域と接触する導電層を含む。導電層は、およそ１５％超のＳｉとその残りのＡｌ、という組成を有する、複数のアルミニウム／シリコン（Ａｌ／Ｓｉ）粒子から成る。一実施形態において、複数のＡｌ／Ｓｉ粒子は、およそ２５％未満のＳｉと、残りの部分のＡｌという組成を有する。本発明の別の実施形態により、太陽電池は、基板の表面、又は表面の付近に拡散領域を有する基板を含む。導電性コンタクトは拡散領域の上方に配置され、基板と接触する導電層を含む。導電層は、およそ１５％超のＳｉとその残りのＡｌ、という組成を有する、複数のアルミニウム／シリコン（Ａｌ／Ｓｉ）粒子から成る。一実施形態において、複数のＡｌ／Ｓｉ粒子は、およそ２５％未満のＳｉと、残りの部分のＡｌという組成を有する。
したがって、太陽電池導電性コンタクトのシード層、及び太陽電池導電性コンタクトのシード層の形成方法が開示された。本発明の実施形態により、太陽電池は基板を含む。基板上にエミッタ領域が配置される。導電性コンタクトはエミッタ領域上に配置され、エミッタ領域と接触する導電層を含む。導電層は、およそ１５％超のＳｉとその残りのＡｌ、という組成を有する、複数のアルミニウム／シリコン（Ａｌ／Ｓｉ）粒子から成る。一実施形態において、複数のＡｌ／Ｓｉ粒子は、およそ２５％未満のＳｉと、残りの部分のＡｌという組成を有する。本発明の別の実施形態により、太陽電池は、基板の表面、又は表面の付近に拡散領域を有する基板を含む。導電性コンタクトは拡散領域の上方に配置され、基板と接触する導電層を含む。導電層は、およそ１５％超のＳｉとその残りのＡｌ、という組成を有する、複数のアルミニウム／シリコン（Ａｌ／Ｓｉ）粒子から成る。一実施形態において、複数のＡｌ／Ｓｉ粒子は、およそ２５％未満のＳｉと、残りの部分のＡｌという組成を有する。
［項目１］
太陽電池であって、
基板と、
前記基板の上方に配置されるエミッタ領域と、
前記エミッタ領域上に配置され、前記エミッタ領域と接触する導電層を含む、導電性コンタクトであって、前記導電層は、およそ１５％超のＳｉと残りの部分のＡｌから本質的に成る組成を有する、複数のアルミニウム／シリコン（Ａｌ／Ｓｉ）粒子を含む、導電性コンタクトと、
を備える、太陽電池。
［項目２］
前記複数のＡｌ／Ｓｉ粒子は、およそ２５％未満のＳｉと残りの部分のＡｌから本質的に成る組成を有する、項目１に記載の太陽電池。
［項目３］
前記複数のＡｌ／Ｓｉ粒子は微結晶性である、項目１に記載の太陽電池。
［項目４］
前記導電層は、およそ１０〜３０％の結合剤及びフリットと、残りの部分の前記複数のＡｌ／Ｓｉ粒子から本質的に成る組成を有する、項目１に記載の太陽電池。
［項目５］
前記結合剤は、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化スズ（ＳｎＯ）、又は両方を含み、前記フリットは複数のガラス粒子を含む、項目４に記載の太陽電池。
［項目６］
前記導電層は、およそ１００マイクロメートル超の厚さを有し、前記導電性コンタクトは、前記導電層から本質的に成る前記太陽電池のバックコンタクトである、項目１に記載の太陽電池。
［項目７］
前記導電層はおよそ２〜１０マイクロメートルの厚さを有し、前記導電性コンタクトは、前記導電層、前記導電層上に配置された無電解めっきニッケル（Ｎｉ）層、及び前記Ｎｉ層上に配置された電気めっき銅（Ｃｕ）層を含む、前記太陽電池のバックコンタクトである、項目１に記載の太陽電池。
［項目８］
前記複数のＡｌ／Ｓｉ粒子の前記結晶性は、およそ５５０〜５８０℃の範囲の温度で行われるアニールにより生じる、項目３に記載の太陽電池。
［項目９］
前記エミッタ領域は、前記基板上に配置されたトンネリング誘電層上に配置された多結晶シリコン領域を含み、前記導電層は、前記エミッタ領域の上方に配置された絶縁層のトレンチ内に配置され、かつ前記多結晶シリコン領域と接触しており、前記導電層が前記多結晶シリコン領域と接触する前記多結晶シリコン領域にはピットの形成が殆ど、又は全く認められない、項目１に記載の太陽電池。
［項目１０］
太陽電池であって、
基板であって、前記基板の表面に又は前記表面の付近に拡散領域を有する基板と、
前記拡散領域の上方に配置され、前記基板と接触する導電層を含む、導電性コンタクトであって、前記導電層はおよそ１５％超のＳｉと、残りの部分のＡｌから本質的に成る組成を有する複数のアルミニウム／シリコン（Ａｌ／Ｓｉ）粒子を含む、導電性コンタクトと、
を備える、太陽電池。
［項目１１］
前記複数のＡｌ／Ｓｉ粒子は、およそ２５％未満のＳｉと残りの部分のＡｌから本質的に成る組成を有する、項目１０に記載の太陽電池。
［項目１２］
前記複数のＡｌ／Ｓｉ粒子は微結晶性である、項目１０に記載の太陽電池。
［項目１３］
前記導電層は、およそ１０〜３０％の結合剤及びフリットと、残りの部分の前記複数のＡｌ／Ｓｉ粒子から本質的に成る組成を有する、項目１０に記載の太陽電池。
［項目１４］
前記結合剤は、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化スズ（ＳｎＯ）、又は両方を含み、前記フリットは複数のガラス粒子を含む、項目１３に記載の太陽電池。
［項目１５］
前記導電層は、およそ１００マイクロメートル超の厚さを有し、前記導電性コンタクトは、前記導電層から本質的に成る前記太陽電池のバックコンタクトである、項目１０に記載の太陽電池。
［項目１６］
前記導電層はおよそ２〜１０マイクロメートルの厚さを有し、前記導電性コンタクトは、前記導電層、前記導電層上に配置された無電解めっきニッケル（Ｎｉ）層、及び前記Ｎｉ層上に配置された電気めっき銅（Ｃｕ）層を含む、前記太陽電池のバックコンタクトである、項目１０に記載の太陽電池。
［項目１７］
前記複数のＡｌ／Ｓｉ粒子の前記結晶性は、およそ５５０〜５８０℃の範囲の温度で行われるアニールから生じる、項目１２に記載の太陽電池。
［項目１８］
前記基板はバルク結晶シリコン基板であり、前記導電層は前記基板の前記表面の上方に配置された絶縁層のトレンチ内に配置され、前記導電層が前記バルク結晶シリコン基板と接触する前記バルク結晶シリコン基板にはピットの形成が殆ど、又は全く認められない、項目１０に記載の太陽電池。
［項目１９］
部分的に製造された太陽電池であって、
基板と、
前記基板内、又は前記基板の上方に配置されたエミッタ領域と、
前記エミッタ領域のシリコン領域上に配置され、前記シリコン領域と接触する導電層を含む導電性コンタクトであって、前記導電層は、前記導電層が前記導電層のアニール中に前記シリコン領域の有意な部分を消耗することがないように、十分な量のＳｉと、残りの部分のＡｌから成る組成を有する、複数のアルミニウム／シリコン（Ａｌ／Ｓｉ）粒子を含む、導電性コンタクトと、
を含む、部分的に作製された太陽電池。
［項目２０］
前記複数のＡｌ／Ｓｉ粒子は、およそ１５％超、およそ２５％未満のＳｉと、残りの部分のＡｌから本質的に成る組成を有する、項目１９に記載の太陽電池。

Claims (20)

  1. 太陽電池であって、
    基板と、
    前記基板の上方に配置されるエミッタ領域と、
    前記エミッタ領域上に配置され、前記エミッタ領域と接触する導電層を含む、導電性コンタクトであって、前記導電層は、およそ１５％超のＳｉと残りの部分のＡｌから本質的に成る組成を有する、複数のアルミニウム／シリコン（Ａｌ／Ｓｉ）粒子を含む、導電性コンタクトと、
    を備える、太陽電池。
  2. 前記複数のＡｌ／Ｓｉ粒子は、およそ２５％未満のＳｉと残りの部分のＡｌから本質的に成る組成を有する、請求項１に記載の太陽電池。
  3. 前記複数のＡｌ／Ｓｉ粒子は微結晶性である、請求項１に記載の太陽電池。
  4. 前記導電層は、およそ１０〜３０％の結合剤及びフリットと、残りの部分の前記複数のＡｌ／Ｓｉ粒子から本質的に成る組成を有する、請求項１に記載の太陽電池。
  5. 前記結合剤は、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化スズ（ＳｎＯ）、又は両方を含み、前記フリットは複数のガラス粒子を含む、請求項４に記載の太陽電池。
  6. 前記導電層は、およそ１００マイクロメートル超の厚さを有し、前記導電性コンタクトは、前記導電層から本質的に成る前記太陽電池のバックコンタクトである、請求項１に記載の太陽電池。
  7. 前記導電層はおよそ２〜１０マイクロメートルの厚さを有し、前記導電性コンタクトは、前記導電層、前記導電層上に配置された無電解めっきニッケル（Ｎｉ）層、及び前記Ｎｉ層上に配置された電気めっき銅（Ｃｕ）層を含む、前記太陽電池のバックコンタクトである、請求項１に記載の太陽電池。
  8. 前記複数のＡｌ／Ｓｉ粒子の前記結晶性は、およそ５５０〜５８０℃の範囲の温度で行われるアニールにより生じる、請求項３に記載の太陽電池。
  9. 前記エミッタ領域は、前記基板上に配置されたトンネリング誘電層上に配置された多結晶シリコン領域を含み、前記導電層は、前記エミッタ領域の上方に配置された絶縁層のトレンチ内に配置され、かつ前記多結晶シリコン領域と接触しており、前記導電層が前記多結晶シリコン領域と接触する前記多結晶シリコン領域にはピットの形成が殆ど、又は全く認められない、請求項１に記載の太陽電池。
  10. 太陽電池であって、
    基板であって、前記基板の表面に又は前記表面の付近に拡散領域を有する基板と、
    前記拡散領域の上方に配置され、前記基板と接触する導電層を含む、導電性コンタクトであって、前記導電層はおよそ１５％超のＳｉと、残りの部分のＡｌから本質的に成る組成を有する複数のアルミニウム／シリコン（Ａｌ／Ｓｉ）粒子を含む、導電性コンタクトと、
    を備える、太陽電池。
  11. 前記複数のＡｌ／Ｓｉ粒子は、およそ２５％未満のＳｉと残りの部分のＡｌから本質的に成る組成を有する、請求項１０に記載の太陽電池。
  12. 前記複数のＡｌ／Ｓｉ粒子は微結晶性である、請求項１０に記載の太陽電池。
  13. 前記導電層は、およそ１０〜３０％の結合剤及びフリットと、残りの部分の前記複数のＡｌ／Ｓｉ粒子から本質的に成る組成を有する、請求項１０に記載の太陽電池。
  14. 前記結合剤は、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化スズ（ＳｎＯ）、又は両方を含み、前記フリットは複数のガラス粒子を含む、請求項１３に記載の太陽電池。
  15. 前記導電層は、およそ１００マイクロメートル超の厚さを有し、前記導電性コンタクトは、前記導電層から本質的に成る前記太陽電池のバックコンタクトである、請求項１０に記載の太陽電池。
  16. 前記導電層はおよそ２〜１０マイクロメートルの厚さを有し、前記導電性コンタクトは、前記導電層、前記導電層上に配置された無電解めっきニッケル（Ｎｉ）層、及び前記Ｎｉ層上に配置された電気めっき銅（Ｃｕ）層を含む、前記太陽電池のバックコンタクトである、請求項１０に記載の太陽電池。
  17. 前記複数のＡｌ／Ｓｉ粒子の前記結晶性は、およそ５５０〜５８０℃の範囲の温度で行われるアニールから生じる、請求項１２に記載の太陽電池。
  18. 前記基板はバルク結晶シリコン基板であり、前記導電層は前記基板の前記表面の上方に配置された絶縁層のトレンチ内に配置され、前記導電層が前記バルク結晶シリコン基板と接触する前記バルク結晶シリコン基板にはピットの形成が殆ど、又は全く認められない、請求項１０に記載の太陽電池。
  19. 部分的に製造された太陽電池であって、
    基板と、
    前記基板内、又は前記基板の上方に配置されたエミッタ領域と、
    前記エミッタ領域のシリコン領域上に配置され、前記シリコン領域と接触する導電層を含む導電性コンタクトであって、前記導電層は、前記導電層が前記導電層のアニール中に前記シリコン領域の有意な部分を消耗することがないように、十分な量のＳｉと、残りの部分のＡｌから成る組成を有する、複数のアルミニウム／シリコン（Ａｌ／Ｓｉ）粒子を含む、導電性コンタクトと、
    を含む、部分的に作製された太陽電池。
  20. 前記複数のＡｌ／Ｓｉ粒子は、およそ１５％超、およそ２５％未満のＳｉと、残りの部分のＡｌから本質的に成る組成を有する、請求項１９に記載の太陽電池。
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