JP2018137425A - パターニングされたエミッタを有する多接合太陽電池及び該太陽電池の製造方法 - Google Patents

パターニングされたエミッタを有する多接合太陽電池及び該太陽電池の製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】改善された効率を有する多接合太陽電池を提供する。【解決手段】ＩＶ族半導体と第１のキャリアタイプのドーパントとを含んでいるベース基板を含む多接合太陽電池。パターニングされたエミッタが、ベース基板の第１の表面に形成される。パターニングされたエミッタは、IV族半導体中に第２のキャリアタイプのドーパントでドープされた複数のウェル領域を備える。パターニングされたエミッタを含んでいるベース基板は、第１のソーラーサブセルを形成する。多接合太陽電池は、第１のソーラーサブセルの上に１又は複数の追加のソーラーサブセルを備える上部構造体をさらに備えている。多接合太陽電池を製造する方法も記載されている。【選択図】なし

Description

詳細な説明
本開示の技術分野
本開示は、パターニングされたエミッタを使用する多接合太陽電池及び該太陽電池の製造方法に関する。
太陽電池効率改善は、太陽電池製造業者の継続的な目標である。単一の太陽電池に複数の太陽電池接合部を設けることは、効率を高めるための既知の方法である。そのような多接合太陽電池は、ゲルマニウム基板に形成された下部サブセルを含み得る。下部サブセル上に１又は複数の追加接合部が形成される。図１は、拡散エミッタ領域１８を伴うｐ型ゲルマニウム基板１２を有する、そのような従来の多接合太陽電池１０の一例を示す。ＧａＩｎＡｓ中間サブセル１４及びＧａＩｎＰ上部サブセル１６は、基板１２上のモノリシック半導体スタックの一部として形成される。中間サブセル１４及び上部サブセル１６は、エミッタ領域１８によって提供される第１の接合の他に、第２及び第３の接合部（図示せず）を含む。ｎ型核形成層２０、ｎ型ＧａＩｎＡｓバッファ層２２、トンネル接合部２４、２６、及びキャップ層２８も、基板１２上に形成される上部構造体中に配置される。最下サブセル内のｎ型エミッタ１８は、核形成層及び／又はバッファ層のＩＩＩ／Ｖ成長中に基板１２への拡散により形成され、基板表面全体にわたって均一な厚さのパターニングされていないｎ型層を形成する。エミッタを形成するために使用されるブランケット拡散プロセスは下部サブセルを作製するための便利な方法を提供する一方で、このようなエミッタ構造は、光生成キャリアの損失に非理想的な経路を提供し、太陽電池の効率を低下させる。
当該技術分野において、改善された効率を有する多接合太陽電池に対する必要性が依然として存在する。
本開示は、多接合太陽電池に関する。多接合太陽電池は、ＩＶ族半導体と第１のキャリアタイプのドーパントとを含んでいるベース基板を備える。パターニングされたエミッタが、ベース基板の第１の表面に形成される。パターニングされたエミッタは、IV族半導体中に第２のキャリアタイプのドーパントでドープされた複数のウェル領域を備える。パターニングされたエミッタを含んでいるベース基板は、第１のソーラーサブセルを形成する。多接合太陽電池は、第１のソーラーサブセルの上に１又は複数の追加のソーラーサブセルを備える上部構造体をさらに備えている。
本開示は、多接合太陽電池を製造する方法に関する。本方法は、ＩＶ族半導体と第１のキャリアタイプのドーパントとを含むベース基板を提供することを含み、このベース基板は、第１の主面と第１の主面の反対側の第２の主面とを有する。パターニングされたエミッタは、ベース基板の第１の主面に形成される。パターニングされたエミッタは、IV族半導体中に第２のキャリアタイプのドーパントでドープされた複数のウェル領域を備える。パターニングされたエミッタを含んでいるベース基板は、第１のソーラーサブセルを形成する。本方法は、第１のソーラーサブセルの上に１又は複数の追加のソーラーサブセルを備えている上部構造体をさらに備える。
本開示はまた、太陽電池基板を製造する方法にも関する。本方法は、ＩＶ族半導体と第１のキャリアタイプのドーパントとを含むベース基板を提供することを含み、このベース基板は、第１の主面と第１の主面の反対側の第２の主面とを有する。パターニングされたエミッタは、ベース基板の第１の主面に形成され、IV族半導体中に第２のキャリアタイプのドーパントでドープされた複数のウェル領域を備えている。パターニングされたエミッタを含んでいるベース基板は、ソーラーサブセルを形成する。本方法は、エピタキシャル層を受容するようにベース基板の第１の主面を準備することを含む。
本開示はまた、太陽電池基板にも関する。太陽電池基板は、ＩＶ族半導体と第１のキャリアタイプのドーパントとを含んでいるベース基板を備える。ベース基板は、第１の主面と第１の主面の反対側の第２の主面とを有し、第１の主面はエピタキシャル可能（epitaxially ready）状態である。パターニングされたエミッタは、ベース基板の第１の主面に形成される。パターニングされたエミッタは、IV族半導体中に第２のキャリアタイプのドーパントでドープされた複数のウェル領域を備える。ベース基板は、第１のソーラーサブセルを形成するパターニングされたエミッタを備える。
先述の一般的な記載及び後述の詳細な説明は、例示及び説明に過ぎず、クレームされている本教示を制限するものでないと理解すべきである。
本明細書に組み込まれ、かつ、この明細書の一部を構成する添付図面は、本教示の態様を例示しており、説明部分と共に、本教示の原理を説明する役割を果たしている。
従来の多接合太陽電池の概略断面図を示す。 本開示の例示的な多接合太陽電池の概略断面を示す。 複数のウェル領域を含む本開示のパターニングされたエミッタの概略上面図を示す。 本開示の例示的な装置におけるパターニングされたエミッタウェル領域間の横方向の電流捕集及び拡散電流を示す。 本開示の多接合太陽電池において使用することができる例示的な有機サブセルの概略断面図を示す。 本開示の多接合太陽電池において使用することができる例示的な有機サブセルの概略断面図を示す。 多接合太陽電池作製のためのベース基板を準備する方法の一例をフロー図に示す。 本開示の一例による、ＩＩＩ／Ｖ多接合太陽電池下で理想的と考えられる少ないエミッタ接点を有するゲルマニウムサブセルの推定電圧のグラフである。 複数のパターニングされたエミッタを備える本開示の多接合太陽電池を示す。
図面の幾つかの細部は、厳密な構造的な精度、細部、及び縮尺を維持するよりむしろ、理解を促すために簡略化されて図示されていることに留意されたい。
以下、本教示について詳しく言及していくが、本教示の実施例は、添付図面に示されている。図面において、同一の要素を示すために、類似の参照番号が全体を通して使用されている。以下の説明では、説明の一部を成す添付図面を参照するが、図面には本教示を実施する特定の実施例が図解されている。したがって、以下の説明は単なる例示にすぎない。
図２は、本開示の例示的な多接合太陽電池１００を示す。多接合太陽電池１００は、ＩＶ族半導体と第１のキャリアタイプのバクグラウンドドーパントとを含むベース基板を備える。パターニングされたエミッタ１０４が、ベース基板１０２の第１の表面に形成される。「パターニングされたエミッタ」という用語は、拡散したドープ領域をベース基板１０２の全表面に形成するのとは対照的に、エミッタのドープウェル領域１０６をベース基板１０２の第１の主面の表面の一部のみに選択的に形成することを意味する。以下により詳細に説明するように、ベース基板１０２の第１の主面上のエミッタ領域が覆う全表面積を実質的に減少させる任意のパターンを用いることができる。任意選択の不動態化層１３２が、ベース基板１０２の第１の表面に形成される。上部構造体１２０は、パターニングされたエミッタ１０４が形成されるベース基板１０２の表面上にサブセル１２２、１２４の１又は複数を備える。複数の接点１２６、１２８は、多接合太陽電池を回路１３０に接続するように配置される。例として、このような回路は、太陽光発電装置に電力を供給するため、及び／又はバッテリを充電するためのものであってもよい。任意の所望の回路設計を採用することができ、本開示の太陽電池に関連して使用することができる適切な回路の例は、当該技術分野において周知である。
ベース基板１０２は、任意の適切なＩＶ族半導体材料を含むことができる。ＩＶ族半導体の例は、ゲルマニウム及びシリコンから選択される材料を含む。ベース基板１０２は、以下で詳細に説明するように、多接合太陽電池の第１のサブセル（本明細書では「第１のソーラーサブセル」と称することもある）を提供するためにドープされている。
図２は、ベース基板１０２のバックグラウンドドープ領域１１０に隣接して形成されたパターニングされたエミッタ１０４の単一のドープウェル領域１０６の部分断面図を示す。バックグラウンドドープ領域１１０は、第１のキャリアタイプのバックグラウンドドーパントでドープされている。パターニングされたエミッタ１０４は、図３の概略上面図に示すように、複数のこのようなドープウェル領域１０６を備えることができる。各ドープウェル領域１０６は、第１のキャリアタイプを有するバックグラウンドドーパントとは異なる第２のキャリアタイプのドーパントでドープされている。第１のキャリアタイプのバックグラウンドドーパント及び第２のキャリアタイプのドーパントは、パターニングされたエミッタ１０４が、バックグラウンドドープ領域１１０を伴う第１のｐｎ接合部（本明細書では太陽電池接合部ともいう）１０８を形成するように選択される。例えば、第１のキャリアタイプのバックグラウンドドーパントは、ｐ型ドーパントであってもよく、その場合パターニングされたエミッタ１０４において使用される第２のキャリアタイプのドーパントは、ｎ型ドーパントである。あるいは、前記第１のキャリアタイプのバックグラウンドドーパントがｎ型ドーパントであってもよく、その場合第２のキャリアタイプのドーパントは、ｐ型ドーパントである。少数キャリア捕集は、図４のベース基板１０２内の矢印で示したように、ｐｎ接合部を介して起こる。
再び図３を参照すると、パターニングされたエミッタ１０４のドープウェル領域１０６は、ドットのアレイ状に配置されているものとして示されている。本開示のウェル領域は、太陽電池の動作中に所望のキャリアの補集を可能にする任意の適切なアレイ状に又はランダムパターン状に配置することができる。さらに、ドープウェル領域１０６は、図３の俯瞰図から分かるように、円形の上面を有するものとして示されているが、正方形、長方形、市松模様、線、交差した線（例えば格子を形成するための）等、任意の適切な上面形状を採ることができる。ドープウェル領域１０６は、逆ドープされているバックグラウンドドープ領域１１０及び／又は不動態化層１３２によって分離されているものとして示されているが、連続していてもよい。したがって、ベース基板１０２の第１の主面上のエミッタ領域が覆う全表面積を実質的に減少させる任意のパターンを用いることができる。例えば、エミッタ領域は、第１の主面の全表面積の約１％から約５０％、例えば約５％から約４０％、又は約１０％から約３０％を覆うことができ、第１の主面は、エミッタが形成されるベース基板の主平面（major planar face）である。
隣接するドープウェル領域１０６間の距離は、発生したキャリアがエミッタに達することができるように、ベース基板１０２内の少数キャリアの拡散距離よりも短くなるように選択することができる。図３を参照すると、隣接する２つのウェル領域間の最短距離であるピッチは、例えば約０．１ミクロンから約１ｍｍ、又は約１ミクロンから約１００ミクロンの範囲であり得る。図３に示すような円形のドーピングウェル領域の場合、直径Ｄは、ベース基板の所望の全表面積を覆うパターニングされたエミッタと、上述の隣接するウェル領域間の所望の距離を有するように配置されているドープウェル領域１０６の双方をもたらすような任意の適切な長さを有することができる。
ドープウェル領域１０６は、不動態化層１３２よりも厚く、不動態化層１３２を優に通過してベース基板１０２のバックグラウンドドープ領域内に延び、それによりドープウェル領域１０６が、図２のようにエミッタとして機能することが可能になる。その上、ドープウェル領域１０６内のドーパントの濃度もまた、不動態化層１３２内のドーパントの濃度よりも高い。ここで、ウェル領域内のドーパントの濃度は不動態化層中のドーパントの濃度のよりも高いため、不動態化層中の濃度は、どの濃度が相対的に「高い」とみなされるかを決定するために必要な任意の基準濃度を提供する。
図２及び図３に示すようなパターニングされたエミッタを用いると、連続層エミッタと比較してエミッタの体積を減少させることができ、ひいては太陽電池の動作中に発生するキャリアのＳｈｏｃｋｌｅｙ−Ｒｅａｄ−Ｈａｌｌ再結合損失を低減することができる。すべてが等しければ、キャリアの再結合損失の減少が、太陽電池の効率向上をもたらす。したがって、エミッタの寸法は、エミッタ面積及び体積を縮小し、それによって再結合損失を低減するように選択することができる。
再び図２を参照すると、不動態化層１３２は、パターニングされたエミッタ１０４のドープウェル領域１０６の間に位置し、かつ、ベース基板１０２のバックグラウンドドーパントと同じキャリアタイプのドーパントを含む、ベース基板１０２内の拡散領域にある。任意の適切なｎ型又はｐ型ドーパントなど、所望のキャリアタイプを提供する任意の適切なドーパントを使用することができる。任意選択的に、ベース基板１０２上に形成される層がＩＩＩ−Ｖ材料である場合、ドーパントは、ＩＩＩ−Ｖ材料自体のＩＩＩ族又はＶ族元素の１つとすることができる。例えば、ＩＩＩ−Ｖ基板上にＧａＩｎＡｓをエピタキシャル成長させる場合、不動態化層１３２を形成するのに使用される所望のキャリアタイプに応じて、Ｇａ、Ｉｎ又はＡｓのいずれかをベース基板１０２に拡散させてもよい。
不動態化層１３２中のドーパント濃度は、バックグラウンドドープ領域１１０との接合部で表面電界（「ＦＳＦ」）を生成するように、ベース基板１０２内のバックグラウンドドーパントの濃度よりも高くすることができる（例えば、バックグラウンドドーパントがｐ型であればｐ＋／ｐ接合、又はバックグラウンドドーパントがｎ型であればｎ＋／ｎ接合）。不動態化層１３２は、任意選択である。不動態化層１３２は、使用すれば、ベース基板表面に表面電界を生成することで、界面再結合によって生じる少数キャリア損失を防止又は低減することができる。
ｐｎ接合部１０８は、多接合太陽電池１００の第１のサブセルのセル接合を形成する。少なくとも１つの追加のソーラーサブセルが、上部構造体１２０の一部としてベース基板１０２の上に形成される。例えば、上部構造体１２０は、中間サブセル１２２及び上部サブセル１２４を含めることができる。任意の所望の数のサブセル、例えば１から１０個のサブセル、又は２から６個のサブセルを上部構造体１２０中に形成することができる。任意の適切な設計、材料及び技術を用いて、上部構造体１２０の追加のサブセル構造体を形成することができる。例として、サブセル１２２、１２４の１又は複数はそれぞれ、半導体材料内に形成される少なくとも１つのｐｎ接合部を備えることができる。適切な半導体材料は、例えば単結晶シリコン、アモルファスシリコンなどのＩＶ族半導体、又はＩＩＩ／Ｖ若しくはＩ／ＩＶヘテロエピタキシャル層などの化合物半導体材料を含み得る。任意の適切なＩＩＩ／Ｖヘテロエピタキシャル材料（例えばＧａＡｓ、ＧａＩｎＡｓなど）又は他の材料を使用してもよい。任意の適切なＩＩ／ＩＶヘテロエピタキシャル材料（例えばＣｄＴｅ、ＣｕＩｎＧａＳｅ２）又は他のＩＩ／ＩＶ材料を使用してもよい。このような層を堆積させるための技術は、当該技術分野において周知であり、任意の適切な技術を用いることができる。例えば、これらの層は、本明細書に記載のいずれのＩＶ族ベース基板（例えばＳｉ又はＧｅ）上にもエピタキシャル成長させることができる。当該技術分野において周知のように、適切なドーパントをこれらの層に添加し、所望の導電率又は他のサブセル接合特性をもたらすことができる。
トンネル接合層１３６、１３８、核形成層１４０、バッファ層１４４、及びキャップ層１４８を含む、１又は複数の追加の任意選択の層を多接合太陽電池１００の一部として使用することもできる。例えば、トンネル接合部１３６、１３８は、図２に示すように、ベース基板１０２内のパターニングされたエミッタとモノリシックエピタキシャル成長構造体中の１又は複数のサブセルとの間のＩＩＩ／Ｖヘテロエピタキシャル層に形成することができる。このようなトンネル接合部は周知であり、電子が多接合太陽電池のサブセル間をトンネルできるように構成された比較的高濃度にドープされたｐｎ接合部を含む。トンネル接合部１３６、１３８を形成するための適切な方法は、当該技術分野において周知である。
トンネル接合層１３６及び１３８、核形成層１４０並びにバッファ層１４４は、所望の電気的性質を提供する異なる層内において、種々のドーパント及び／又はドーパント濃度とともに任意の適切な半導体材料を含むことができ、それはサブセル１２２、１２４に使用するものと同じであっても異なっていてもよい。適切な半導体材料は、例えば単結晶シリコン又はゲルマニウムなどのＩＶ族半導体、又はＩＩＩ／Ｖ若しくはＩ／ＩＶヘテロエピタキシャル層などの化合物半導体材料を含み得る。例えばＧａＡｓ、ＧａＩｎＡｓなどの任意の適切なＩＩＩ／Ｖヘテロエピタキシャル材料、又は他のＩＩＩ／Ｖ材料を使用してもよい。任意の適切なＩＩ／ＩＶヘテロエピタキシャル材料（例えばＣｄＴｅ、ＣｕＩｎＧａＳｅ２）又は他のＩＩ／ＩＶ材料を使用してもよい。このような層を堆積させるための技術は、当該技術分野において周知であり、任意の適切な技術を用いることができる。例えば、これらの層は、本明細書に記載のいずれのＩＶ族ベース基板（例えばＳｉ又はＧｅ）上にもエピタキシャル成長させることができる。当該技術分野において周知のように、適切なドーパントをこれらの層に添加し、所望の電気的性質をもたらすことができる。
核形成層１４０は、バッファ層１４４などの後続のエピタキシャル層を成長させるのに適した表面を提供するために、ベース基板１０２上にエピタキシャル成長させることができる。核形成層は、パターニングされたエミッタ１０４と同じ多数キャリアタイプを有することができる。任意の適切な核形成層を使用することができるが、核形成層の一例は、リン化ガリウムインジウムである。他の適切な核形成層は、当該技術分野で周知である。
核形成層は、その上のバルクヘテロエピタキシャル層の成長を可能にする任意の所望の厚さを有することができる。適切な核形成層の厚さの例は、約１０オングストロームから約５００オングストローム、例えば約５０オングストロームから約２００オングストローム、又は約７０オングストロームから約１００オングストロームの範囲であり得る。
図２に示したように、バッファ層１４４は、核形成層１４０と中間サブセル１２２との間に配置され得る。バッファ層１４４は、核形成層１４０の上でエピタキシャル成長させることができ、かつ、パターニングされたエミッタ１０４と同じ多数キャリアタイプを有することができる。バッファ層１４４は、本明細書中で教示されている任意のＩＶ族半導体又は化合物半導体材料を含むことができる。一例として、核形成層１４０及びバッファ層１４４の双方は、ＧａＡｓ、ＧａＩｎＡｓなどのＩＩＩ／Ｖ族材料、又は所望の導電率を提供するために本明細書に記載のようにドープされた他のＩＩＩ／Ｖ族材料を含む。バッファ層１４４をエピタキシャル成長させるための技術は、当該技術分野で周知である。任意の適切なエピタキシャル成長技術を用いることができる。
核形成層１４０及びバッファ層１４４の成長条件は、これらの層の成長の間中、Ｇａ、Ｉｎ又はＡｓなどの所望のドーパントのベース基板１０２への拡散を制御するように選択することができる。特に、ＩＩＩ／Ｖ材料の成長を利用してバッファ層１４４を形成する場合、核形成層は、ＩＩＩ族又はＶ族元素のうちの１つの元素を通して拡散させると同時に、もう一方の元素に対して選択的バリアを形成するように選択することができる。したがって、核形成層１４０は、ｐ型ドーパントとして機能し得るＩＩＩ族元素を核形成層１４０を通してベース基板１０２に拡散させて不動態化層１３２を形成すると同時に、Ｖ族元素の拡散はブロックすることができる。あるいは、核形成層１４０は、ｎ型ドーパントとして機能し得るＶ族元素を核形成層１４０を通してベース基板１０２に拡散させて不動態化層１３２を形成すると同時に、ＩＩＩ族元素に対するバリアを形成することができる。核形成層及びバッファ層成長条件は、ベース基板へのドーパント拡散の量が、ドープウェル領域１０６にカウンタドープしてドープウェル領域１０６の多数キャリアタイプを変化させる程多くならないように選択される（たとえばドープウェル領域１０６がｎ型の場合、ｐ型ＩＩＩ族ドーパント拡散は、ｎ型エミッタがｐ型領域に戻らないように十分少なく、逆もまた同様である）。ＩＩＩ族及び／又はＶ族元素の拡散の所望の制御をするのに適した核形成材料を選択することは、当業者の範囲内である。
本開示のパターニングされたエミッタ構造を有する太陽電池の限界は、図４で矢印で示したように、パターニングされたエミッタウェル領域間の横方向の電流捕集の減少及び拡散電流の増加の可能性である。この潜在的な問題を改善するために、核形成層１４０及び／又はバッファ層１４４を十分に高いドーパント濃度でドープし、所望のレベルの横方向の導電率を提供することができる。横方向からの導電率の所望のレベルは、パターニングされたエミッタ間の間隔、エミッタの特定のデザイン、及び太陽電池の用途（例えば宇宙太陽電池ｖｓ集光型太陽電池）などの複数の要因に応じて決まる。パターニングされたエミッタ上の層における導電率の増加（又は抵抗率の低下）は、エミッタから上部構造体１２０へ流れる横方向の電流に対する抵抗の低下につながり、これはひいては太陽電池の直列抵抗損失を減少させ、効率を高めることができる。一例として、核形成層１４０及び／又はバッファ層１４４は、パターニングされたエミッタが電池の全体の直列抵抗損失に大きく寄与しない程度に横方向の導電率が十分に高くなるように、十分な濃度のドーパントでドープされ得る。核形成層及び／又はバッファ層の抵抗率は、例えば、約０．５ｍΩ・ｃｍから約５００ｍΩ・ｃｍのように、約０．１ｍΩ・ｃｍから約１０，０００ｍΩ・ｃｍの範囲であり得る。
一番上のサブセル上に、キャップ層１４８を形成することができる。このキャップ層１４８は、金属と半導体との間の遷移の機能を果たす。キャップ層１４８は、低抵抗であり、金属と半導体との間のオーミック接触（非整流性）を提供することができる。これにより、寄生抵抗による損失、又は太陽電池のダイオードと逆方向の意図しないダイオードの挙動（これは装置の効率を低下させることがある）が低減される。キャップ層１４８はまた、金属層が介在していることにより接点（外付けケーブル）を半導体に機械的に取り付けるための場所を提供し得る。太陽電池における使用のためのこのようなキャップ層は、一般に当該技術分野において周知である。
図２を参照し、任意の適切な技術を用いて、後部電気接点１２６及び前部電気接点１２８を堆積させることができる。さらに、正及び負の他の構成を採用することもできる。例えば、図２の前部及び後部接点の代わりに、正及び負の接点の双方とも、潜在的に装置の正面に形成することができ、又は装置内の１又は複数の層に電気接点を抵抗するためにコンタクトビアをエッチングすることなどによって装置の背面に形成することができる。このような太陽電池接点を形成するための適切な技術を決定することは、当業者の範囲内である。
後部電気接点１２６に加えて、又はその代わりに、反射層をベース基板１０２に近接して形成することができる。反射層１２７は例えば、ベース基板１０２と裏面電極１２６との間に堆積させることができる。場合によっては、後部接点１２６は、反射層の一部を含むことができる。適切な反射層及び太陽電池用のこのような構造体を作製するための方法は、当該技術分野において周知である。例えば、Ｓｉ装置では、シリコンと装置の後部接点との間に薄いＡｌ２Ｏ３層を堆積させることが知られている。これは、太陽電池から放射されている光に対する背面の反射鏡として働く。
上部構造体１２０のバッファ層、トンネル接合部、サブセル、及び任意選択で核形成層は、モノリシック構造体であってもよく、これは、層がすべて一組の電気接点を共有するサブセルの単一のスタックの一部として形成されることを意味する。あるいは、多接合太陽電池スタックの各サブセルは、当該技術分野で一般的に周知のように、タンデム構造を形成するために、それ自体の接点の組を有することが可能である。一例では、タンデム太陽電池構造は、上部構造体１２０の一部としてのトンネル接合部を用いない。
上部構造体１２０は、１又は複数の有機サブセルを含んでもよい。例えば、１又は複数のサブセルはそれぞれ、ペロブスカイト材料を含む。有機サブセル一例が図５に示されているが、そこでは、導電層１５０がベース基板１０２と有機サブセルとの間に配置されている。パターニングされたエミッタ１０４と不動態化層１３２とを含むベース基板１０２は、図２を参照して上述したとおりである。一例では、ベース基板１０２として使用されるＩＶ族半導体材料は、ｎドープ又はｐドープシリコンなどの単結晶シリコンであるが、単結晶ゲルマニウム基板も用いることができる。導電層１５０は、ドープされているか又は本質的に導電性の材料を含む、任意の適切な導電性材料を含み得る。導電層１５０の材料は、ベース基板１０２の多数キャリアタイプと反対の多数キャリアタイプを有し得る（例えば、ベース基板１０２においてバックグラウンドドーパントがｎ型の場合、導電層１５０は、ｐ型材料を含み、その逆も同様である）。導電層１５０に適した導電性材料を選択することは、当業者の範囲内である。
有機正孔輸送媒体（「ＨＴＭ」）１５２は、導電層１５０の上に配置される。有機正孔輸送媒体の一例は、Ｓｐｉｒｏ−ＯｍｅＴＡＤであり、その他任意の適切な有機ＨＴＭを用いることができる。半導電性ペロブスカイト層１５４は、正孔輸送媒体１５２の上に配置される。その他任意の適切なＡ半導電性ペロブスカイト材料、例えば、ヨウ化鉛メチルアミン（「ＭＡＰｂＩ３」）などのハロゲン化有機金属ペロブスカイト材料を用いることができる。エミッタとして機能する第２の導電層１５６は、半導電性ペロブスカイト層１５４の上に配置される。一般に、導電層１４６は、ｎ型又はｐ型材料のいずれかを含む、任意の適切な導電性材料を含み得る。例えば、第２の導電層１５６は、酸化インジウムスズ（「ＩＴＯ」）、酸化アルミニウムスズ（「ＡＴＯ」）、アルミニウムを添加したＩＴＯ）又はそれらの組み合わせなどのｎ型導電性金属酸化物材料を含み得る。第２の導電層１５６は、ベース基板１０２のバックグラウンドドーパントと同じ多数キャリアタイプを有する（例えばバックグラウンドドーパントがｎ型の場合はｎ型、又はバックグラウンドドーパントがｐ型の場合はｐ型）。第２の導電層１５６は、ＩＴＯ又はＡＴＯなどの導電性金属酸化物を含む場合のように、任意選択的に可視光に対して透明であってもよい。前部接点１２８は、第２の導電層１５６の上に配置することができる。
図６の多接合太陽電池１００と図５の太陽電池は、図６の太陽電池がベース基板１０２と上部構造体１２０の１又は複数のサブセルとの間に配置されている第２の不動態化層１６０を含むことを除けば、同様である。一般的に、第２の不動態化層１６０は、非エピタキシャル上部接合の場合に使用され得る。例えば、第２の不動態化層１６０は、第１の不動態化層１３２及びパターニングされたエミッタ１０４の上に直接配置することができる。あるいは、不動態化層１３２の代わりに第２の不動態化層１６０を用いることができる。第２の不動態化層１６０は、不動態化層１３２の機能と同様に、ベース基板１０２のバックグラウンドドープ領域内のキャリアの再結合を低減又は防止するのに役立ち得る。第２の不動態化層１６０は、多接合太陽電池１００に適合している任意の適切な電気絶縁材料を含むことができる。例えば、第２の不動態化層１６０は、酸化アルミニウム（Ａｌ２０３）、サファイア、微結晶シリコン又はアモルファスシリコン等の酸化物から選択される絶縁材料を含むことができる。導電ビア１６２は、第２の不動態化層１６０を貫通して延び、パターニングされたエミッタ１０４の複数のドープウェル領域１０６のそれぞれを１又は複数のサブセルと電気的に接続する。
パターニングされたエミッタ１０４はベース基板１０２の下部サブセル内に形成されていると本明細書に記載したが、この考え方は一般的であり、スタック内の任意のサブセルに適用することができる。例えば、パターニングされたエミッタ１０４は、図９に示したように、サブセル１２２及び１２４のエピタキシャル成長層中に形成することができる。エミッタを形成するために、エミッタが位置決めされて、その後エミッタがパターニングされ得るような、スタック内の所望の位置でエピタキシャル法を止めることができる。エミッタが形成された後、エピタキシャル成長を続けて、多段エピタキシャル成長法で上部サブセルを形成する。この方法は、エミッタが形成されるたびに繰り返される。
本開示の図２から図６及び図９は、本開示の多接合太陽電池の基板、ドープ領域、及び層を含む様々な装置要素を示す。任意の基板、ドープ領域及び／又は層を含む装置要素の各々は、図中で隣接して示されている他の任意の装置要素と直接接触していてよい。あるいは、互いに隣接して描かれている任意の２以上の装置要素は、直接接触していなくてもよいが、それらの間に介在する、図示されていない装置要素を有してもよい。装置要素間の関係を記述するために本明細書で使用される「上に（on）」及び「上に（over）」という用語は、介在する装置要素を含むように広く定義され、したがって直接の物理的接触又は任意の特定の空間的関係を必要としない（例えば基板の「上」に配置されている層は、基板の上、下又は側面に配置することができ、１又は複数の介在層が層と基板との間に存在してもよい）。「直接的に」又は「直接接触している」という語句は、直接の物理的接触があることを意味すると定義される。
図７のフロー図で説明されているように、本開示は、多接合太陽電池製造のためのベース基板１０２を準備する方法にも関する。本方法は、ＩＶ族半導体と第１のキャリアタイプのバックグラウンドドーパントとを含む初期単結晶基板を提供することを含む。この基板は、第１の主面と第１の主面の反対側の第２の主面とを含む。このようなＩＶ族半導体基板は、よく知られており、例えばウェハ形態で容易に入手可能である。基材の洗浄、自然酸化物の除去などを含む任意の所望の方法による処理のために、該基板の表面が任意選択的に準備されてもよい。
その後、基板の第１の表面でパターニングされたエミッタ１０４が形成される。任意の適切な技術を用い、パターニングされたエミッタ１０４のドープウェル領域１０６を形成することができる。例えば、ドープウェル領域１０６を形成するために、ドーパント材料をマスキング及び堆積させることによって、ドーパント材料の印刷によって、又はイオン注入技術によって、ドーパントをベース基板１０２に導入することができる。ベース基板へのドーパントの導入中か導入後のいずれかに、１又は複数のアニーリング処理を行って、ドーパントの所望の拡散を提供することができる。ドーピング技術の一例として、ベース基板１０２は、例えば保護酸化物、窒化物又はフォトレジストなどのマスク層でパターニングすることができる。その後、上にマスク層が形成されていない基板の領域にドーパントを堆積及び拡散させることなどによって、ベース基板１０２のＩＶ族半導体材料に第２のキャリアタイプのドーパントを導入することで、複数のドープウェル領域１０６が形成される。別の例では、ドーパントペースト（例えばリンをドープしたペースト）をベース基板上に所望のウェル領域パターンでスクリーン印刷した後、アニールしてペーストから基板にドーパントを拡散させる。ドープウェル領域を形成するために、ドーパント及び／又はレーザ誘起拡散技術を含む他の適切な技術、例えばナノ粒子含有インクのインクジェット印刷を用いることができる。このような技術は一般に、当該技術分野において周知である。
その後場合によって、追加の太陽電池構造体の形成のために、基材の第１の主面を準備する。例えば、ベース基板上に堆積された単結晶ＩＩＩ−Ｖ半導体スタック内に追加のサブセルが形成される場合、ベース基板は、化学的機械研磨などの任意の適切な技術を用いてエピタキシャル可能状態まで研磨され得る。あるいは、パターニングされたエミッタ１０４の形成前に研磨を行ってもよい。その後、研磨した基板を化学的に処理して基板を洗浄し、パターニングされたエミッタを含む表面から天然酸化物を除去することができる。その後、準備したベース基板は、任意選択的に不活性雰囲気中に保存して、その上の天然酸化物の成長を抑えることにより、エピタキシャル可能状態で維持することができる。
多接合太陽電池の製造を完了するためにベース基板の処理を続けて、ベース基板上に１又は複数の追加の太陽電池装置構造体を形成してもよい。あるいは、ベース基板を第三者の太陽電池製造業者に提供して、多接合太陽電池の製造を完了せることもできる。
不動態化層１３２の形成は、上部構造体１２０の堆積前、堆積中又は堆積後に行うことができる。不動態化層１３２は、ベース基板１０２のＩＶ族半導体材料中のドープ領域にある。このようなドープ領域を形成するための任意の適切な方法を使用してよい。一例として、ｐ型又はｎ型ドーパントを核形成層１４０及び／又はバッファ層１４４からベース基板１０２内へ拡散させて、不動態化層１３２を形成することができる。上述のとおり、ドーパントは、ベース基板１０２のバックグラウンドドーパンとして使用されているものと同じドーパントタイプ（例えばｐ型又はｎ型）である。
図８は、ＩＩＩ／Ｖ多接合太陽電池下で理想的と考えられる少ないエミッタ接点を有するゲルマニウムサブセルの推定電圧のグラフである。この推定は、図３に示したのと同じエミッタパターンに基づいており、図３でエミッタは、０．７ミクロンの深さで、５０ミクロンの直径（Ｄ）を有する円形ドットである。ピッチ（隣接するドットの中心間の距離）は、直径の約２倍から直径の約１０倍まで変化する。図８からわかるように、ピッチが増えると（エミッタの体積の減少を示す）、サブセル電圧（Ｖｏｃ）が増加する。エミッタ体積が減少すると、エミッタ内全体でＳｈｏｃｋｌｅｙ−Ｒｅａｄ−Ｈａｌｌ再結合が減少し、それによってサブセルの電圧が上昇すると考えられる。電圧の増加は、拡散領域間の界面再結合速度（「Ｓｏ」）が低いことを前提とする（例えばＳｏは０ｃｍ／秒にほぼ等しい）。このアプローチの実用的効果は、太陽光を電力に変換する効率を高めることであり、それによって太陽電池がより経済的になる。
さらに、本開示は、以下の条項による実施例を含む。
条項１．多接合太陽電池であって、ＩＶ族半導体と第１のキャリアタイプのドーパントとを含んでいるベース基板；ベース基板の第１の表面に形成されたパターニングされたエミッタであって、パターニングされたエミッタが、IV族半導体中に第２のキャリアタイプのドーパントでドープされた複数のウェル領域を備え、ベース基板が、第１のソーラーサブセルを形成するパターニングされたエミッタを含んでいる、パターニングされたエミッタ；及び第１のソーラーサブセルの上に１又は複数の追加のソーラーサブセルを備えている上部構造体を備える、多接合太陽電池。
条項２．ベース基板の第１の表面に不動態化層をさらに含んでおり、不動態化層がパターニングされたエミッタのウェル領域の間に配置され、かつ、第１のキャリアタイプのドーパントを含んでいる、条項１に記載の多接合太陽電池。
条項３．ＩＶ族半導体がゲルマニウム及びシリコンから選択される材料を含む、条項１又は２に記載の多接合太陽電池。
条項４．第１のキャリアタイプのドーパントがｐ型ドーパントであり、第２のキャリアタイプのドーパントがｎ型ドーパントである、条項１から３のいずれか一項に記載の多接合太陽電池。
条項５．第１のキャリアタイプのドーパントがｎ型ドーパントであり、第２のキャリアタイプのドーパントがｐ型ドーパントである、条項１から４のいずれか一項に記載の多接合太陽電池。
条項６．パターニングされたエミッタのウェル領域がアレイ状に配置されている、条項１から５いずれか一項に記載の多接合太陽電池。
条項７．ベース基板が単結晶ゲルマニウムと、ＩＩＩ／Ｖヘテロエピタキシャル層に形成されたｐｎ接合部をそれぞれが備えている１又は複数の追加のソーラーサブセルとを含む、条項１から６のいずれか一項に記載の多接合太陽電池。
条項８．パターニングされたエミッタと１又は複数の追加のソーラーサブセルとの間のＩＩＩ／Ｖヘテロエピタキシャル層に形成されたトンネル接合部をさら備えている、条項７に記載の多接合太陽電池。
条項９．パターニングされたエミッタと１又は複数の追加のソーラーサブセルとの間の電流拡散層をさらに含んでいる、条項７又は８に記載の多接合太陽電池。
条項１０．１又は複数の追加のソーラーサブセルがそれぞれ、半導電性ペロブスカイト材料で形成されたｐｎ接合部を備える、条項１から９のいずれか一項に記載の多接合太陽電池。
条項１１．パターニングされたエミッタと１又は複数の追加のソーラーサブセルとの間に導電層をさらに含んでいる、条項１０に記載の多接合太陽電池。
条項１２．ベース基板と１又は複数の追加のソーラーサブセルとの間に不動態化層をさらに含んでおり、不動態化層が絶縁材料を含んでおり、導電ビアが不動態化層を貫通して延びて、パターニングされたエミッタの複数のウェル領域のそれぞれを１又は複数の追加のソーラーサブセルと電気的に接続している、条項１０又は１１に記載の多接合太陽電池。
条項１３．多接合太陽電池を回路に接続するように配置された複数の接点をさらに備えている、条項１から１２のいずれか一項に記載の多接合太陽電池。
条項１４．多接合太陽電池の製造方法であって、ＩＶ族半導体と第１のキャリアタイプのドーパントとを含むベース基板を提供することであって、ベース基板が第１の主面と第１の主面の反対側の第２の主面とを有する、提供すること；ベース基板の第１の主面のパターニングされたエミッタを形成することであって、パターニングされたエミッタが、IV族半導体中に第２のキャリアタイプのドーパントでドープされた複数のウェル領域を備え、ベース基板が、第１のソーラーサブセルを形成するパターニングされたエミッタを含んでいる、形成すること；及び第１のソーラーサブセルの上に１又は複数の追加のソーラーサブセルを含む上部構造体を形成することを含む、方法。
条項１５．１又は複数の追加のソーラーサブセルがそれぞれ、ＩＩＩ／Ｖヘテロエピタキシャル層に形成されたｐｎ接合部を含んでいる、条項１４に記載の方法。
条項１６．パターニングされたエミッタと１又は複数の追加のソーラーサブセルとの間のＩＩＩ／Ｖヘテロエピタキシャル層に形成されたトンネル接合部をさらに備えている、条項１５に記載の方法。
条項１７．パターニングされたエミッタと１又は複数の追加のソーラーサブセルとの間の電流拡散層をさらに含んでいる、条項１５に記載の方法。
条項１８．１又は複数の追加のソーラーサブセルがそれぞれ、半導電性ペロブスカイト材料で形成されたｐｎ接合部を備える、条項１４から１７のいずれか一項に記載の方法。
条項１９．パターニングされたエミッタと１又は複数の追加のソーラーサブセルとの間に導電層をさらに含んでいる、条項１８に記載の方法。
条項２０．ベース基板と１又は複数の追加のソーラーサブセルとの間に不動態化層をさらに含んでおり、不動態化層が絶縁材料を含んでおり、導電ビアが不動態化層を貫通して延びて、パターニングされたエミッタの複数のウェル領域のそれぞれを１又は複数の追加のソーラーサブセルと電気的に接続している、条項１８又は１９に記載の方法。
条項２１．太陽電池基板の製造方法であって、ＩＶ族半導体と第１のキャリアタイプのドーパントとを含むベース基板を提供することであって、ベース基板が第１の主面と第１の主面の反対側の第２の主面とを有する、提供すること；ベース基板の第１の主面のパターニングされたエミッタを形成することであって、パターニングされたエミッタが、IV族半導体中に第２のキャリアタイプのドーパントでドープされた複数のウェル領域を備え、ベース基板が、第１のソーラーサブセルを形成するパターニングされたエミッタを含んでいる、形成すること；及びエピタキシャル層を受容するようにベース基板の第１の主面を準備することを含む、方法。
条項２２．エピタキシャル層を受容するようにベース基板の第１の主面を準備することが、ベース基板を研磨すること；研磨後にベース基板を化学的に処理すること；及び化学的に処理されたベース基板を不活性雰囲気中に保存して、その上の天然酸化物の成長を抑えることを含む、条項２１に記載の方法。
条項２３．ベース基板が単結晶ゲルマニウムを含む、条項２１又は２２に記載の方法。
条項２４．太陽電池を製造するために、太陽電池製造業者にベース基板を提供することをさらに含んでいる、条項２１から２３のいずれか一項に記載の方法。
条項２５．太陽電池基板であって、ＩＶ族半導体と第１のキャリアタイプのドーパントとを含むベース基板であって、ベース基板が第１の主面と第１の主面の反対側の第２の主面とを有し、第１の主面がエピタキシャル可能状態であるベース基板と；ベース基板の第１の主面に形成されたパターニングされたエミッタであって、パターニングされたエミッタが、IV族半導体中に第２のキャリアタイプのドーパントでドープされた複数のウェル領域を備え、ベース基板が、第１のソーラーサブセルを形成するパターニングされたエミッタを含んでいる、パターニングされたエミッタとを備える、太陽電池基板。
条項２６．ベース基板が単結晶ゲルマニウムである、条項２５に記載の太陽電池基板。
本開示の広い範囲を説明している数値の範囲及びパラメータは概算であるが、特定の実施例で説明されている数値は、可能な限り正確に記載されている。しかしながら、任意の数値は、それぞれの試験測定値に見られる標準偏差から必然的に生じる一定の誤差を本質的に含んでいる。さらに、本明細書で開示されるすべての範囲は、本明細書内に包含されるあらゆるすべての部分範囲を含むと理解されるべきである。
本教示は、１又は複数の実施形態を用いて説明されてきたが、添付の請求項の主旨及び範囲から逸脱することなく、示されている例に対して変更及び／又は修正を行うことができる。また、幾つかの実施形態のうちの１つのみに関して本教示の特定の特徴が開示されてきたかもしれないが、こうした特徴は、任意の所与の又は特定の機能に関して所望されかつ有利である場合、他の実施形態の１又は複数の他の特徴と組み合わされてもよい。またさらに、詳細な説明及び特許請求の範囲のいずれにおいても、用語「含んでいる（including）」「含む（includes）」「有している（having）」「有する（has）」「伴う（with）」又はそれらの変形が使用される限りにおいて、そのような用語は、「備えている（comprising）」という用語と同様に包括的であることを意図している。さらに、本明細書における考察及び特許請求の範囲において、「約」という用語は、変更が本明細書に記載の意図された目的に対してプロセス又は構造の不適合を生じさせない限り、列挙された値がいくらか変更されてもよいことを示している。最後に、「例示的な」は、記述が、理想的であることを示唆するというよりむしろ、例として使用されていることを示している。
上に開示した変形例並びに、他の特徴及び機能又はそれらの代替例が他の多くの異なるシステム又はアプリケーションに組み込まれてもよいことは理解されよう。現在予見できない又は予期しない様々な代替例、修正例、変形例又はそれらの改良が、後に当業者によりなされるかもしれないが、それらもまた以下の特許請求の範囲によって包含される。

Claims (26)

  1. 多接合太陽電池（１００）であって、
    ＩＶ族半導体と第１のキャリアタイプのドーパントとを含んでいるベース基板（１０２）；
    前記ベース基板の第１の表面に形成されたパターニングされたエミッタ（１０４）であって、前記パターニングされたエミッタ（１０４）が、前記IV族半導体中に第２のキャリアタイプのドーパントでドープされた複数のウェル領域（１０６）を備え、前記ベース基板（１０２）が、第１のソーラーサブセル（１２２）を形成する前記パターニングされたエミッタ（１０４）を含んでいる、パターニングされたエミッタ；及び
    前記第１のソーラーサブセルの上に１又は複数の追加のソーラーサブセルを備えている上部構造体（１２０）
    を備える、多接合太陽電池。
  2. 前記ベース基板（１０２）の前記第１の表面に不動態化層（１３２）をさらに含んでおり、前記不動態化層が前記パターニングされたエミッタ（１０４）の前記ウェル領域（１０６）の間に配置され、かつ、前記第１のキャリアタイプのドーパントを含んでいる、請求項１に記載の多接合太陽電池。
  3. 前記ＩＶ族半導体が、ゲルマニウム及びシリコンから選択される材料を含む、請求項１又は２に記載の多接合太陽電池。
  4. 前記第１のキャリアタイプの前記ドーパントがｐ型ドーパントであり、前記第２のキャリアタイプの前記ドーパントがｎ型ドーパントである、請求項１から３のいずれか一項に記載の多接合太陽電池。
  5. 前記第１のキャリアタイプの前記ドーパントがｎ型ドーパントであり、前記第２のキャリアタイプの前記ドーパントがｐ型ドーパントである、請求項１から４のいずれか一項に記載の多接合太陽電池。
  6. 前記パターニングされたエミッタ（１０４）の前記ウェル領域（１０６）がアレイで配置されている、請求項１から５いずれか一項に記載の多接合太陽電池。
  7. 前記ベース基板（１０２）が、単結晶ゲルマニウムと、ＩＩＩ／Ｖヘテロエピタキシャル層に形成されたｐｎ接合部をそれぞれが備えている前記１又は複数の追加のソーラーサブセルとを備える、請求項１から６のいずれか一項に記載の多接合太陽電池。
  8. 前記パターニングされたエミッタ（１０４）と前記１又は複数の追加のソーラーサブセルとの間のＩＩＩ／Ｖヘテロエピタキシャル層に形成されたトンネル接合部（１３６）、（１３８）をさらに備えている、請求項７に記載の多接合太陽電池。
  9. 前記パターニングされたエミッタ（１０４）と前記１又は複数の追加のソーラーサブセルとの間の電流拡散層をさらに含んでいる、請求項７又は８に記載の多接合太陽電池。
  10. 前記１又は複数の追加のソーラーサブセルがそれぞれ半導電性ペロブスカイト材料で形成されたｐｎ接合部を備える、請求項１から９のいずれか一項に記載の多接合太陽電池。
  11. 前記パターニングされたエミッタ（１０４）と前記１又は複数の追加のソーラーサブセルとの間に導電層をさらに含んでいる、請求項１０に記載の多接合太陽電池。
  12. 前記ベース基板（１０２）と前記１又は複数の追加のソーラーサブセルとの間に不動態化層（１３２）をさらに含んでおり、前記不動態化層が絶縁材料を含んでおり、導電ビアが前記不動態化層を貫通して延びて、前記パターニングされたエミッタの前記複数のウェル領域（１０６）のそれぞれを前記１又は複数の追加のソーラーサブセルと電気的に接続している、請求項１０又は１１に記載の多接合太陽電池。
  13. 前記多接合太陽電池（１００）を回路（１３０）に接続するように配置された複数の接点（１２８）、（１２６）をさらに備えている、請求項１から１２のいずれか一項に記載の多接合太陽電池。
  14. 多接合太陽電池（１００）を製造する方法であって、
    ＩＶ族半導体と第１のキャリアタイプのドーパントとを含むベース基板（１０２）を提供することであって、前記ベース基板が第１の主面と前記第１の主面の反対側の第２の主面とを有する、提供すること；
    前記ベース基板の前記第１の主面にパターニングされたエミッタ（１０４）を形成することであって、前記パターニングされたエミッタが、前記IV族半導体中に第２のキャリアタイプのドーパントでドープされた複数のウェル領域（１０６）を備え、前記ベース基板が第１のソーラーサブセルを形成する前記パターニングされたエミッタを含んでいる、形成すること；及び
    前記第１のソーラーサブセルの上に１又は複数の追加のソーラーサブセルを備えている上部構造体を形成すること
    を含む、方法。
  15. 前記１又は複数の追加のソーラーサブセルがそれぞれ、ＩＩＩ／Ｖヘテロエピタキシャル層に形成されたｐｎ接合部を備えている、請求項１４に記載の方法。
  16. 前記パターニングされたエミッタ（１０４）と前記１又は複数の追加のソーラーサブセル（１２２）、（１２４）との間のＩＩＩ／Ｖヘテロエピタキシャル層に形成されたトンネル接合部（１３６）、（１３８）をさらに備えている、請求項１５に記載の方法。
  17. 前記パターニングされたエミッタ（１０４）と前記１又は複数の追加のソーラーサブセル（１２２）、（１２４）との間の電流拡散層をさらに含んでいる、請求項１５に記載の方法。
  18. 前記１又は複数の追加のソーラーサブセルがそれぞれ、半導電性ペロブスカイト材料で形成されたｐｎ接合部を備える、請求項１４から１７のいずれか一項に記載の方法。
  19. 前記パターニングされたエミッタ（１０４）と前記１又は複数の追加のソーラーサブセル（１２２）、（１２４）との間の導電層をさらに含んでいる、請求項１８に記載の方法。
  20. 前記ベース基板（１０２）と前記１又は複数の追加のソーラーサブセル（１２２）、（１２４）との間に不動態化層（１３２）をさらに含んでおり、前記不動態化層（１３２）が絶縁材料を含んでおり、導電ビアが前記不動態化層を貫通して延びて、前記パターニングされたエミッタの前記複数のウェル領域（１０６）のそれぞれを前記１又は複数の追加のソーラーサブセルと電気的に接続している、請求項１８又は１９に記載の方法。
  21. 太陽電池基板であって、
    ＩＶ族半導体と第１のキャリアタイプのドーパントとを含むベース基板（１０２）であって、第１の主面と前記第１の主面の反対側の第２の主面とを有し、前記第１の主面がエピタキシャル可能状態であるベース基板と、
    前記ベース基板の前記第１の主面に形成されたパターニングされたエミッタ（１０４）であって、前記パターニングされたエミッタが、前記ＩＶ族半導体中に第２のキャリアタイプのドーパントでドープされた複数のウェル領域（１０６）を備え、前記ベース基板が、第１のソーラーサブセルを形成する前記パターニングされたエミッタを含んでいる、パターニングされたエミッタと
    を備える、太陽電池基板。
  22. ベース基板（１０２）が単結晶ゲルマニウムである、請求項２１に記載の太陽電池基板。
  23. 太陽電池基板を製造する方法であって、
    ＩＶ族半導体と第１のキャリアタイプのドーパントとを含むベース基板（１０６）を提供することであって、前記ベース基板が第１の主面と前記第１の主面の反対側の第２の主面とを有する、提供すること；
    前記ベース基板の前記第１の主面にパターニングされたエミッタ（１０４）を形成することであって、前記パターニングされたエミッタが、前記IV族半導体中に第２のキャリアタイプのドーパントでドープされた複数のウェル領域（１０６）を備え、前記ベース基板がソーラーサブセルを形成する前記パターニングされたエミッタを含んでいる、形成すること；及び
    エピタキシャル層を受容するように前記ベース基板の前記第１の主面を準備すること
    を含む、方法。
  24. エピタキシャル層を受容するように前記ベース基板の前記第１の主面を準備することが、
    前記ベース基板を研磨すること；
    研磨後に、前記ベース基板を化学的に処理すること；及び
    前記化学的に処理されたベース基板を不活性雰囲気中に保存して、その上の天然酸化物の成長を抑えること
    を含む、請求項２３に記載の方法。
  25. 前記ベース基板が単結晶ゲルマニウムを含む、請求項２３又は２４に記載の方法。
  26. 太陽電池を製造するために、太陽電池製造業者に前記ベース基板（１０２）を提供することをさらに含んでいる、請求項２３から２５のいずれか一項に記載の方法。
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