JP2021521631A - レーザービームを使用した半導体基板の局所メタライゼーション - Google Patents

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Abstract

レーザービームを使用した半導体基板の局所メタライゼーション、及び得られた構造、例えばマイクロ電子装置、半導体基板及び／又は太陽電池が記載される。例えば、太陽電池は、基板と、基板内又は基板の上方に配設された複数の半導体領域とを含む。複数の導電性コンタクト構造は、複数の半導体領域に電気的に接続されている。各導電性コンタクト構造は、対応する半導体領域と接触して配設される局所的に堆積された金属部分を含む。

Description

関連出願の相互参照
この出願は、各々その全体が参照により本明細書に組み込まれる、２０１８年１１月２９日に出願された米国仮特許出願第６２／７７３，１７２号、２０１８年１１月２９日に出願された米国仮特許出願第６２／７７３，１６８号、２０１８年１１月２９日に出願された米国仮特許出願第６２／７７３，１４８号、及び２０１８年４月６日に出願された米国仮特許出願第６２／６５４，１９８号の先の出願日に対する優先権、及びそれらの利益を主張する、２０１９年４月５日に出願された米国通常特許出願第１６／３７６，８０２号に対する優先権を主張する。
本開示の実施形態は、再生可能エネルギー又は半導体加工の分野にあり、特にレーザービームを使用した基板の局所メタライゼーション、及び得られた構造を含む。
光起電力電池は、太陽電池として一般に知られており、太陽放射を電気エネルギーに直接変換するための周知の装置である。一般に、太陽電池は、半導体加工技術を使用して半導体ウェハ上又は基板上に作製され、基板の表面近くにｐ−ｎ接合が形成される。太陽放射が基板の表面に衝突して基板内に入ると、基板のバルク内に電子正孔対が生成される。電子正孔対が基板内のｐドープ及びｎドープ領域まで移動する結果、ドープ領域間に電圧差が発生する。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。
電気変換効率は、太陽電池の発電能力に直接関係するため、太陽電池の重要な特性であり、より高い効率は、最終顧客に付加価値を提供し、他の全ての条件が同じであれば、より高い効率はまた、ワットあたりの製造コストも削減する。同様に、単純化された製造手法は、生産されるユニットあたりのコストを削減することにより、製造コストを削減する機会を提供する。従って、太陽電池の効率を高める技術及び太陽電池の製造を単純化する技術が、一般的に望ましい。
太陽電池の製造方法における操作の断面図を図示する。 太陽電池の製造方法における操作の断面図を図示する。 太陽電池の製造方法における操作の断面図を図示する。 太陽電池の製造方法における操作の断面図を図示する。 太陽電池の製造方法における操作の断面図を図示する。 太陽電池の製造方法における操作の断面図を図示する。 太陽電池の製造方法における操作の断面図を図示する。 太陽電池の製造方法における操作の断面図を図示する。
太陽電池を構築するための例示的なワークフローを図示する。
太陽電池の断面図のデジタル画像を含む。 太陽電池の断面図のデジタル画像を含む。
太陽電池の断面図を図示する。 太陽電池の断面図を図示する。 太陽電池の断面図を図示する。
太陽電池の断面図を図示する。
太陽電池の断面図のデジタル画像を含む。
太陽電池の断面図を図示する。
太陽電池の平面図を図示する。 太陽電池の平面図を図示する。 太陽電池の平面図を図示する。
太陽電池の側面図を図示する。 太陽電池の側面図を図示する。 太陽電池の側面図を図示する。
太陽電池の製造方法における操作のデジタル画像である。 太陽電池の製造方法における操作のデジタル画像である。 太陽電池の製造方法における操作のデジタル画像である。 太陽電池の製造方法における操作のデジタル画像である。
太陽電池の製造方法における操作のデジタル画像である。 太陽電池の製造方法における操作のデジタル画像である。
本明細書に記載の方法、手法又は設備を使用して製造された例示的な基板を図示する。 本明細書に記載の方法、手法又は設備を使用して製造された例示的な基板を図示する。 本明細書に記載の方法、手法又は設備を使用して製造された例示的な基板を図示する。 本明細書に記載の方法、手法又は設備を使用して製造された例示的な基板を図示する。 本明細書に記載の方法、手法又は設備を使用して製造された例示的な基板を図示する。
以下の詳細な説明は、本質的に単に例示的であり、実施形態又はこのような実施形態の適用及び使用を限定することは意図されていない。本明細書で使用するとき、「例示的（ｅｘｅｍｐｌａｒｙ）」という語は、「実施例、実例、又は例示としての役割を果たすこと」を意味する。本明細書で例示的として記載される実施形態はいずれも、必ずしも他の実施形態よりも好ましいか又は有利なものではない。更に、前述の「技術分野」、「背景技術」、「発明の概要」、又は以下の「発明を実施するための形態」で提示される、明示又は暗示されるいずれの理論によっても、束縛されることを意図するものではない。
「一実施形態（ｏｎｅ ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔ）」又は「実施形態（ａｎ ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔ）」に対する参照は、必ずしも、同じ実施形態を指すものではない。特定のフィーチャ、構造又は特性を、本開示と矛盾しない任意の好適な方式で組み合わせることができる。
用語。以下のパラグラフは、本開示（添付の「特許請求の範囲」を含む）で見出される用語に関する、定義及び／又はコンテキストを提供する。
「領域（ｒｅｇｉｏｎｓ）」又は「部分（ｐｏｒｔｉｏｎｓ）」は、定義可能な特性を有するが常に固定された境界ではない物体又は材料の別個の領域、容積、分割又は位置を記述する。
「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」は、追加の構造又は工程を排除しないオープンエンド用語である。
「ように構成された（ｃｏｎｆｉｇｕｒｅｄ ｔｏ）」は、単位又は構成要素などの装置を示すことにより構造を暗示し、操作中に仕事を行う構造を含み、そのような構造は、装置が現在使用中でない（例えば、オンではない／作動していない）場合でも、仕事を行うように構成されている。１つ以上の仕事を行う「ように構成された」装置は、米国特許法第１１２条（ｆ）又は第６パラグラフの下でのミーンズプラスファンクション又はステッププラスファンクションの解釈を行使しないことが明白に意図される。
「第１の（ｆｉｒｓｔ）」、「第２の（ｓｅｃｏｎｄ）」などの用語は、それらが前に置かれる名詞に関する指標として使用されるものであり、いずれのタイプの（例えば、空間的、時間的、論理的などの）順序付けも暗示するものではない。例えば、「第１の」太陽電池への言及は、必ずしもこのような太陽電池が順序として最初の太陽電池を意味するものではなく、「第１の」という用語は、この太陽電池を他の太陽電池（例えば「第２の」太陽電池）と区別するために使われている。
「連結された（ｃｏｕｐｌｅｄ）」は、特に明記しない限り、他の要素／ノード／フィーチャと直接又は間接的に連結又は連絡し又はしてもよく、必ずしも機械的に互いに直接連結されているわけではない、要素、フィーチャ、構造又はノードを指す。
「抑制する」は、あるものを低下させ、減少させ、最小限にし、又は効果的に若しくは実際に排除する、例えば完全に結果、帰結又は未来の状態を完全に予防することを記述する。
「レーザービームに暴露される」は、材料を入射レーザー光に供するプロセスを記述し、「レーザーに供される」、「レーザーで加工される」及び他の類似のフレーズと互換的に使用され得る。
「ドープ領域」、「半導体領域」及び類似の用語は、基板内、基板上、基板の上方、又は基板の上部に配設された半導体の領域を記述する。そのような領域は、Ｎ型導電性又はＰ型導電性を有し得、ドーピング濃度は様々であり得る。そのような領域は、第１のドープ領域、第２のドープ領域、第１の半導体領域、第２の半導体領域などの複数の領域を指し得る。領域は、基板上に多結晶シリコンで形成され、又は基板自体の部分として形成され得る。
「薄い誘電体層」、「トンネル誘電体層」、「誘電体層」、「薄い誘電体材料」又は介在層／材料は、半導体領域上の、基板と他の半導体層との間の、又は基板上若しくは基板内のドープ領域又は半導体領域の間の材料を指す。一実施形態において、薄い誘電体層は、およそ２ナノメートル以下の厚さのトンネル酸化物又は窒化物層であり得る。薄い誘電体層は、そこを通して電気伝導が達成され得る、非常に薄い誘電体層と称することができる。伝導は、量子トンネル及び／又は誘電体層の薄い箇所を介した直接物理接続の小領域の存在に起因し得る。例示的な材料としては、酸化ケイ素、二酸化ケイ素、窒化ケイ素、及び他の誘電体材料が挙げられる。
「介在層」又は「絶縁層」は、電気絶縁、不動態化を提供し、光反射性を抑制する層を記述する。介在層は、数個の層、例えば介在層のスタックであり得る。いくつかの状況において、介在層は、トンネル誘電体層と交換することができるが、他の状況では、介在層はマスキング層又「反射防止コーティング層」（ＡＲＣ層）である。例示的な材料としては、窒化ケイ素、酸窒化ケイ素、酸化ケイ素（ＳｉＯｘ）二酸化ケイ素、酸化アルミニウム、アモルファスシリコン、多結晶シリコン、酸化モリブデン、酸化タングステン、酸化インジウムスズ、酸化スズ、酸化バナジウム、酸化チタン、炭化ケイ素及び他の材料及びそれらの組み合わせが挙げられる。一実施例では、介在層は、水分バリアとして機能し得る材料を含むことができる。また、例えば、絶縁材料は、太陽電池用の不動態化層であり得る。一実施例では、介在層は、例えば水素含有量が高い酸化ケイ素（ＳｉＯｘ）などの誘電体二重層、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）誘電体二重層であり得る。
「局所的に堆積された金属」及び「金属堆積」は、金属供給源から基板の部分上に金属を形成及び／又は堆積するレーザーに、金属供給源を暴露することにより、金属領域を形成することを記述するのに使用される。このプロセスは、金属堆積のいずれの特定の理論又はメカニズムにも限定されない。一実施例では、局所的に堆積された金属は、レーザービームに暴露された全ての金属箔などの金属箔から金属をシリコン基板の部分上に形成及び／又は堆積するレーザービームに金属箔を暴露することにより形成することができる。このプロセスは、「レーザー支援メタライゼーションパターニング（Ｌａｓｅｒ Ａｓｓｉｓｔｅｄ Ｍｅｔａｌｌｉｚａｔｉｏｎ Ｐａｔｔｅｒｎｉｎｇ）」又はＬＡＭＰ技術と称され得る。局所的に堆積された金属は、１ナノメートル（ｎｍ）〜２０ミクロン（μｍ）の厚さと、レーザービームサイズによりおよそ規定される幅と、供給源金属箔の物理的及び電気的特性に一致する物理的及び電気的特性とを有し得る。
「パターニング」は、供給源金属の部分の分離を促進し、又は分離するプロセスを指し、具体的には、金属箔のバルクと、金属箔の堆積した領域（即ち、堆積金属）との間の、金属箔の領域を弱化することを指し得る。このパターニングは、金属箔を基板に堆積するものと同じレーザープロセス、ＬＡＭＰによる金属箔の熱、穿孔、変形又は他の操作の結果であり得、得られた装置からの金属箔のバルク（即ち、非堆積金属箔）の除去を促進し得る。特に明記しない限り、ＬＡＭＰに対する参照は、そのようなパターニングを含む。
「基板」は、太陽電池に使用される、シリコンなどの半導体基板、具体的には単結晶シリコン基板、多結晶シリコン基板、ウェハ、シリコンウェハ及び他の半導体基板を指し得るが、これらに限定されない。一実施例では、そのような基板は、マイクロ電子装置、光起電力電池又は太陽電池、ダイオード、フォトダイオード、プリント回路基板、及び他の装置に使用され得る。これらの用語は、本明細書では互換的に使用される。基板はまた、ガラス、ポリマー又は他の材料の層であり得る。
「約（ａｂｏｕｔ）」又は「およそ、ほぼ（ａｐｐｒｏｘｉｍａｔｅｌｙ）」。本明細書で使用されるとき、例えば整数、分数、及び／又は百分率を含む、挙げられた数値に関連した用語「約（ａｂｏｕｔ）」又は「およそ、ほぼ（ａｐｐｒｏｘｉｍａｔｅｌｙ）」は、一般に、挙げられた数値が、当業者が挙げられた値と等価であると考える（例えば、実質的に同じ機能を行い、実質的に同じように作用し、及び／又は実質的に同じ結果を有する）数値の範囲（例えば、挙げられた値の＋／−５％〜１０％）を包含することを示す。
加えて、特定の用語法はまた、以下の説明において参照目的のためにのみ使用することができ、それゆえ、限定的であることを意図されていない。例えば、「上部（ｕｐｐｅｒ）」、「下部（ｌｏｗｅｒ）」、「上方（ａｂｏｖｅ）」、及び「下方（ｂｅｌｏｗ）」などの用語は、参照された図面内での方向を指す。「前部（ｆｒｏｎｔ）」、「後方（ｂａｃｋ）」、「後部（ｒｅａｒ）」、「側部（ｓｉｄｅ）」、「外側（ｏｕｔｂｏａｒｄ）」、及び「内側（ｉｎｂｏａｒｄ）」などの用語は、説明中の構成要素について記述する本文及び関連図面の参照によって明らかにされる、一貫性はあるが任意の基準系内における、構成要素の諸部分の向き及び／又は位置を記述するものである。そのような用語法は、具体的に上述された語、それらの派生語、及び類似の意味の語を含むことができる。
下記に更に詳細に記載するように、この開示の態様は、太陽電池構造の製造に新規なプロセスを提供することによる、増大した太陽電池変換効率、及び／又は低下した製造コストに関する。
レーザービームを使用した基板、例えば半導体基板の局所メタライゼーション、及び得られた構造、例えばマイクロ電子装置、半導体基板及び／又は太陽電池が、本明細書に記載される。ＬＡＭＰ技術の１つ以上の例によれば、導体コンタクト用の金属は、効果的に堆積及びパターニングされ、このプロセスはレーザーを用いた単一の操作で達成され得る。例示的なプロセスにおいて、（金属供給源としての）金属箔は、半導体太陽電池などの基板の表面の上部に置かれ、金属箔の部分は、レーザービームに暴露されて局所化された金属堆積のための局所化された高密度プラズマ及び熱を形成すると共に、同時に、供給源金属箔（供給源金属層）をパターニングする。
堆積及びパターニングプロセスの後、金属層の供給源の残物は、続くプロセスにて除去され得る。例えば、レーザービームに暴露されない金属箔の部分は、除去される（即ち、非堆積金属箔は除去される）。更なる例では、金属箔の部分は、続いて適用されるレーザービーム、例えば他のレーザービームに暴露され、及び／又は異なる特性（例えば出力、周波数など）を有するレーザーに暴露される。この続く加工は、非堆積金属箔の除去を目的として、金属箔の更なるパターニングを提供し得る。特定の実施において、ＬＡＭＰ技術は、連続工程にて基板上で繰り返されて、基板上に金属層を形成する。特に、第１の箔は、第１のＬＡＭＰ技術に供されて、基板の第１の部分又は領域上に第１の導電性コンタクト構造を形成し、第２の箔は、基板の第２の部分又は領域上において、第２のＬＡＭＰ技術に供される。この第２のＬＡＭＰ技術は、第１のＬＡＭＰ技術に供されなかった第１の箔の部分が除去された後に行われてもよく、第２の部分又は領域は、第１の箔のこれらの領域が除去された基板の領域上に位置し得る。同様に、第２のＬＡＭＰ技術に供されなかった第２の箔の部分が除去されてもよく、第３、第４なども同様である。ＬＡＭＰ技術は連続的に行われて、基板上に金属層を形成し得る。この実施は、一実施例では、箔の除去されるべき部分の除去が、形状又は基板上の他のフィーチャ、例えば金属フィーチャに対する近接性のために困難である場合に用いられ得る。
理論に束縛されるものではないが、金属箔をレーザービームに暴露することにより達成される、上述した局所化された金属堆積は、金属箔のレーザー照射部分の部分的若しくは完全な融解により、金属箔の部分の部分的若しくは完全なアブレーションと、続くウェハ表面上への再堆積により、並びに／又は金属箔のレーザー堆積及びパターニングプロセス中の金属箔の部分のレーザースパッタリングにより、達成され得る。一実施例では、金属箔の第１の部分は、レーザービームに暴露され、続いてウェハ表面上に堆積されると共に、同時に供給源金属箔層をパターニングする。加えて、特定の実施は、金属箔のこれらの第１の部分を、レーザー照射に暴露されていない金属箔の隣接する第２の部分に、完全に又は少なくとも部分的に接続させる。第１部分と第２の部分との間の金属箔の領域は、第２の部分の第１の部分からの分離を促進して、別個の導電経路を形成する、比較的弱化された物理的構造（第２の部分と比較して）を有し得る。
太陽電池用の金属層の従来の金属堆積及びパターニングは、金属堆積用の真空チャンバ、又は金属めっき用の化学浴の使用を含み得る。典型的には、堆積金属の除去が必要である領域を特定するための１つ以上のパターニング操作も行われる。対照的に、開示したメタライゼーション手法は、金属堆積及びパターニングを単一のプロセス操作で効果的に達成し、以前に必要であったプロセスの必要性を排除又は排除する。しかしながら、ＬＡＭＰ技術を従来の金属堆積に加えて（例えば、その後に）使用してもよい。
本明細書に論じた数個の実施により、光リソグラフィーを使用するよりも費用のかからない、かつより迅速なメタライゼーション（及び関連するエッチプロセスの省略）と、スクリーン印刷と比較して小さいフィーチャ幅及び高いアスペクト比を有する、潜在的により正確なパターニングを提供することができる。ＬＡＭＰ技術は、安価な金属箔を使用して、レーザーによる単一の操作プロセスで、基板上の金属の直接堆積及びパターニングを可能とし、競合する技術を超える、大幅なコスト優位性を示す。ＬＡＭＰ技術はまた、比較的小さいフィーチャの作製を可能とする。詳細には、典型的にはスクリーン印刷を使用して形成される構造と比較して、より緊密なピッチ及びより高い効率を達成することができる。一実施例では、スクリーン印刷された導電性コンタクトは、５０ミクロンまでの厚さと、５０ミクロンの最小フィーチャサイズとを有する銀ペーストを含み得る。対照的に、ＬＡＭＰ技術は、およそ１ナノメートル〜２０ミクロンの厚さと、およそ２５ミクロンの最小フィーチャサイズとをもたらすことができる。堆積厚さは、供給源材料の開始時の厚さと、レーザー条件とにより制御することができる。堆積厚さは、供給源材料の厚さの約５％〜約２５％の範囲であり得る。供給源材料の厚さは、ＬＡＭＰに要求されるレーザー条件（特に、パルス持続時間）を部分的に制約する。供給源材料の厚さは、ＬＡＭＰに要求されるレーザー条件（特に、パルス持続時間）を部分的に制約する。一実施形態において、金属供給源材料は、およそ１ｎｍ〜１μｍの範囲の厚さを有し得る。一実施例では、レーザー支援メタライゼーションプロセス（ＬＡＭＰ）の実行は、ピコ秒のレーザー又はフェムト秒のレーザーを使用した、薄い供給源材料から薄いポリマー又は膜への金属のスパッタリングを含み得、薄い供給源材料は、およそ１ｎｍ〜１μｍの範囲の厚さを有し得る。一実施形態では、金属供給源材料は、１μｍ〜１００μｍ、例えば１μｍ〜１０μｍ、５μｍ〜２５μｍ、１０μｍ〜５０μｍ、２５μｍ〜７５μｍ又は５０μｍ〜１００μｍの範囲の厚さを有し得る。一実施例では、レーザー支援メタライゼーションプロセス（ＬＡＭＰ）の実行は、ピコ秒のレーザー又はフェムト秒のレーザーを使用した、金属箔から基板への金属のスパッタリングを含み得、金属箔は、およそ１μｍ〜１００μｍの範囲の厚さを有し得る。開示されたＬＡＭＰ技術の様々な実施において、ＬＡＭＰ前及び後の金属の厚さに関するパラメーターは、表１に記載される。
Figure 2021521631
他の利点としては、半導体フィーチャのメタライゼーションのために、銀に代わってコストが比較的低いアルミニウム（アルミニウム箔の形態の）を使用する、実行可能な手法の提供が挙げられる。更に、ＬＡＭＰ技術で堆積されたアルミニウムは、その多孔性に起因してより高い電気抵抗を有する、スクリーン印刷された銀とは対照的な、純粋なモノリシック金属であり得る。表１の実施例に加えて、アルミニウムを金属箔として利用する様々な実施例では、太陽電池はおよそ１ｎｍ〜５００μｍの厚さを有するアルミニウムの層（１つ又は複数）を有し得る。金属箔は、およそ９７％を超える量のアルミニウムと、およそ０〜２％の範囲の量のシリコンとを含み得る。
例示的なアルミニウム（Ａｌ）金属箔は、およそ１〜１００μｍの範囲、例えば１〜１５μｍ、５〜３０μｍ、１５〜４０μｍ、２５〜５０μｍ、３０〜７５μｍ又は５０〜１００μｍの範囲の厚さを有する。Ａｌ金属箔は、Ｆ級（製造されたままの状態）、Ｏ級（十分に柔らかい状態）、Ｈ級（延伸硬化された状態）又はＴ級（熱処理された状態）などであるが、これらに限定されない、調質度の金属箔であり得る。アルミニウム金属箔は、陽極酸化されていても又はされていなくてもよく、１つ以上のコーティングを含んでもよい。多層金属箔も使用することができる。例示的な金属箔としては、アルミニウム、銅、スズ、タングステン、マンガン、シリコン、マグネシウム、亜鉛、リチウム、及び、スタック層にある又は合金としてのアルミニウムを有し又は有さない、それらの組み合わせの金属箔が挙げられる。
別の実施例では、半導体装置（例えば太陽電池）の金属を形成する操作、及び金属層をパターニングする操作は、最初に、従来の技術又はＬＡＭＰ技術により基板上に第１の金属層（例えば金属シード層）を形成し、第１の金属層の上部に第２の金属層（アルミニウム箔など）を位置付け、例えばレーザーを使用して、第１の金属層の部分を第２の金属層の部分に結合することを含むことができる。金属シード層は、堆積されたスズ、タングステン、チタン、銅及び／又はアルミニウムの層を含むことができる。スパッタリングプロセスを用いて金属シード層を堆積することができる。金属シード層は、０．０５〜５０μｍの範囲の厚さを有し得る。
ＬＡＭＰ技術は、くし型構造の背面コンタクト型（ＩＢＣ）太陽電池、及び以下を含む他のタイプの太陽電池に適用可能である：連続エミッタ背面コンタクト太陽電池、トレンチ構造（例えば、ドープ領域がトレンチ／間隙又は真性領域によって分離されている）を有する前面及び／又は背面コンタクト太陽電池、薄膜、真性薄層を備えたヘテロ接合（ＨＩＴ）太陽電池、トンネル酸化物不動態化コンタクト（ＴＯＰＣｏｎ）太陽電池、有機太陽電池、前面コンタクト太陽電池、重なり合う電池又はサブ電池を有する前面コンタクト太陽電池（例えば、シングルドハイパーセル（ｓｈｉｎｇｌｅｄ ｈｙｐｅｒｃｅｌｌ）太陽電池）、不動態化エミッタ及び後部電池（Ｅｍｉｔｔｅｒ ａｎｄ Ｒｅａｒ Ｃｅｌｌ）（ＰＥＲＣ）太陽電池、モノ−ＰＥＲＣ太陽電池、後部局所拡散を有する不動態化エミッタ（Ｐａｓｓｉｖａｔｅｄ Ｅｍｉｔｔｅｒ ｗｉｔｈ Ｒｅａｒ Ｌｏｃａｌｌｙ−Ｄｉｆｆｕｓｅｄ）（ＰＥＲＬ）電池、３又は４端子タンデム電池、積層体及び他のタイプの太陽電池。ＬＡＭＰ技術はまた、メタライゼーション構造により連結された複数のサブ電池を有する、マルチダイオード構造と称されることがある、太陽電池に適用可能である。例えば、溝が、隣接するサブ電池を分離し、箔などのメタライゼーションが、隣接するサブ電池を互いに接続する。溝は、レーザースクライブにより形成され、続いて切り離して単体化し、１つのサブ電池をその他から物理的に分離し、それにより通常の元の太陽電池から１つ以上の隣接するサブ電池を形成することができる。メタライゼーション構造は、サブ電池を物理的及び電気的に接続することができ、ここでメタライゼーション構造は溝の上部に位置し、溝により形成された間隙にまたがり得る。
太陽電池の例示的な製造方法は、介在層、例えば反射防止コーティング（ＡＲＣ）層を、基板上又は基板の上方（前面及び／又は背面上）に形成することを含む。介在層は、基板の部分を暴露する開口部又は孔を有し得る。金属箔は、介在層の上部に位置付けられ、いくつかの実施例では、金属箔が基板の上部に浮いて見えるようにしてもよい。金属箔は、介在層内の開口部の上部の、部分的に上部の、該開口部からずれた、及び／又は、該開口部に隣接した位置においてレーザービームに暴露され得る。金属箔をレーザービームに暴露すると、下にある基板の領域に電気的に接続された複数の導電性コンタクト構造が形成される。各導電性コンタクト構造は、基板と電気的に接続した、局所的に堆積された金属部分を含む。背面コンタクトの実施例では、導電性コンタクト構造は、後側に位置するが、前面コンタクトの実施例は、前側及び後側の両方に位置する導電性コンタクト構造を有する。ＬＡＭＰ技術を片面又は両面に使用することができる。介在層は、基板の前面及び／又は背面全体、基板上及び／又は基板の上方を覆うように形成することができる。
例示的な金属箔は、基板全体（介在層内の開口部の１つ以上を含む）を覆い、基板の全てのエッジを越えて延びることができる金属の連続シートである。別の実施例では、金属箔は、基板の一部分のみ、例えば介在層内の開口部の１つ以上を含む部分を覆う。この実施例では、金属箔は、幅が比較的狭く、金属リボンと見なされ得る。本開示の目的において、金属リボンは、金属箔と見なされる。
太陽電池は、パターニングされたバックシート、封止材、及び／又は色付き（着色）背面封止材を含んでもよい。金属箔は、太陽電池のエッジと金属箔との間、隣接する太陽電池の間の間隙領域内に置かれる（それらの間の間隙にまたがる）、マスキング又はクローキング材料、例えばテープを使用して隠すことができる。金属箔はまた、陽極酸化又は別様に着色されて、太陽電池と一致させてもよく、それにより前部から見た場合に見えにくく又は太陽電池から区別されない（即ち、金属箔は、マスクされ又は覆い隠される）。金属箔はまた、例えば、ＬＡＭＰ加工前及び／又はＬＡＭＰ加工後のために、接着剤を含んで金属箔を基板に接着してもよい。これに代わって又はこれに加えて、基板は、接着剤を含んで、ＬＡＭＰ加工前及び／又はＬＡＭＰ加工後に金属箔を固定する。誘電体材料、例えば、ダメージ緩衝材（ＤＢＭ）又は酸化物材料も、基板と金属箔との間に配置することができる。
金属箔を基板の上部／基板上の定位置に保持する真空及び／又は仮付け（ｔａｃｋｉｎｇ）プロセスを用いて、金属箔を基板に配置又は固定する位置付けプロセスを行うことができる。この位置付けプロセスは、熱圧縮を含むことができ、ここでローラー及び／又は熱を使用して金属箔を基板の上部に配置又は位置付けることができる。金属箔を均一に配置し、金属箔と基板の間の空隙又は空気溜まりを抑制するために、真空プロセス、熱圧縮プロセス又は他の類似のプロセスも使用することができる。
一実施例では、ＬＡＭＰ技術のレーザーの出力、波長、及び／又はパルス持続時間は、複数の局所的に堆積された金属部分を形成するが、箔を完全にアブレーションしないように選択される。出力、波長及び／又はパルス持続時間は、金属箔の組成、融解温度及び／又は厚さに基づいて選択／調整され得る。一実施例では、レーザーは、約２５０ｎｍ〜約２０００ｎｍの波長（例えば２５０ｎｍ〜３００ｎｍ、２７５ｎｍ〜４００ｎｍ、３００ｎｍ〜５００ｎｍ、４００ｎｍ〜７５０ｎｍ、５００ｎｍ〜１０００ｎｍ、７５０ｎｍ〜１５００ｎｍ又は１０００ｎｍ〜２０００ｎｍの波長）を有し、レーザーピーク出力は５×１０＋４Ｗ／ｍｍ２を超え、レーザーは、約１ｋＨｚ及び約１０ＭＨｚ（例えば、約１ｋＨｚ及び約１０ＭＨｚ、例えば１ｋＨｚ〜１０００ｋＨｚ、５００ｋＨｚ〜２０００ｋＨｚ、１０００ｋＨｚ〜５０００ｋＨｚ、２０００ｋＨｚ〜７５００ｋＨｚ又は５０００ｋＨｚ〜１０ｍＨｚのパルス周波数を有するパルスレーザーである。パルス持続時間は、１ｆｓ〜１ｍｓ、例えば１ｆｓ〜２５０ｆｓ、１００ｆｓ〜５００ｆｓ、２５０ｆｓ〜７５０ｆｓ、５００ｆｓ〜１ｎｓ、７５０ｆｓ〜１００ｎｓ、１ｎｓ〜２５０ｎｓ、１００ｎｓ〜５００ｎｓ、２５０ｎｓ〜７５０ｎｓ、５００ｎｓ〜１０００ｎｓ、７５０ｎｓ〜１５００ｎｓ、１０００ｎｓ〜５０００ｎｓ、１５００ｎｓ〜１００００ｎｓ、５０００ｎｓ〜１０００００ｎｓ、１００００ｎｓ〜５０００００ｎｓ、及び１０００００〜１ｍｓであり得る。レーザーは、ＩＲ、緑色又はＵＶレーザーであり得る。特定の実施例では、レーザービームは、約２０μｍ〜約５０μｍ、例えば２０〜３０μｍ、２５〜４０μｍ、及び３０〜５０μｍの幅を有する。
一実施例では、金属箔の局所的に堆積されていない部分は除去され、それにより、ＬＡＭＰ技術に供されなかったバルク金属箔を、基板に堆積した金属箔の部分から物理的に分離、切断又は断裂することにより形成されたエッジフィーチャなどのエッジフィーチャを有する金属箔の局所的に堆積された部分がもたらされ得る。エッジフィーチャは、断裂されたエッジ又は鋭く断裂されたエッジを含むことができる。一実施例では、金属（この実施例ではアルミニウム箔）の第１の部分は、ＬＡＭＰ技術によって太陽電池の表面に堆積又は直接固定されるが、金属の第２の部分（第１の部分に隣接する）は、ＬＡＭＰ技術に供されず、太陽電池の表面に堆積又は直接固定されない。金属箔の第１及び第２の部分は、互いに付着され、その間の領域は、好ましくは、第１の部分を堆積したものと同じプロセス工程において、同じＬＡＭＰ技術により、この領域を弱化させるためにパターニングされ得る。第２の部分は、除去され、第１の部分から物理的に分離され又は引き裂かれ、第１の部分の側部に沿ってエッジ構造がもたらされる。このエッジ構造又はフィーチャは、外観が鋭く及び／又は断裂され得、基板への金属の溶接、はんだ付け、めっき又は他の堆積で残されるメタライゼーションフィーチャの丸い又は曲線状のエッジとは異なる。エッジ構造はまた、続く工程において、鋭い又は粗いフィーチャを除去するために研磨され得る。
レーザービームへの箔の暴露は、レーザービームが箔に接触した箇所の「Ｕ字形」構造又は谷部の形成を含む、従来のメタライゼーション手法と比較した場合に独特の他のフィーチャも形成し得る。「Ｕ字形」の幅は、使用したレーザービームの幅とほぼ等しい。一実施形態において、導電性コンタクト構造は、レーザービームに暴露されていない領域の除去まで少なくとも一時的に、導電性コンタクト構造から、レーザービームに暴露されていない金属箔の領域に延びるエッジ部分によって互いに接続される。
一実施例では、レーザービームへの金属箔の暴露は、太陽電池上、例えば箔及び／又は基板上に、スパッタ（ｓｐａｔｔｅｒ）又はスパッタ（ｓｐｕｔｔｅｒ）フィーチャを形成する。そのようなスパッタフィーチャは、太陽電池がＬＡＭＰ技術を用いて形成されたか否かを決定するのに使用され得る。いくつかの実施例では、スパッタフィーチャは、少なくとも金属箔から除去されて、例えば、第２の材料、例えば、レーザービームに暴露されていない箔の除去に使用される担体シート、又は、太陽電池、太陽電池ストリング若しくは高次構造の他の構成要素、例えば太陽電池、太陽電池ストリング若しくは高次構造の相互接続、他の電池から延びる箔、若しくは他の電気的に若しくは非電気的に接続された構成要素の箔に対する結合を促進することができる。そのようなスパッタは、研磨又はエッチングによって除去することができる。
レーザー支援メタライゼーションを繰り返して、金属の厚さを増大させる目的のために（例えば導電性又は構造的目的のために）多層金属箔構造を構築することができ、また第１の金属箔層の非堆積部分の除去を促進することができる。詳細には、金属箔、ワイヤ又はテープなどの第２の金属供給源は、第１の金属箔の上部に位置付けることができ、ここで第２の金属供給源は、半導体領域に局所的に堆積され（即ち、直接電気接続され）ていない第１の金属箔の位置の上部の選択位置においてレーザービームに供され、それにより第２の金属供給源を第１の金属箔に溶接又は結合し得る。続く第２の金属供給源の機械的除去により、基板上の半導体領域に局所的に堆積されていない第１の金属箔の領域を選択的に除去する。
加えて、第２の金属供給源は、例えば、追加の金属の厚さが電気伝導に有益であるバスバーの構成のために、太陽電池の全体又は部分に追加のメタライゼーションの厚さを提供するのに使用される。ここで、第２の金属供給源は、レーザーによって、局所的に堆積されていない第１の金属箔の位置の上部の選択位置、及び／又は、第１の金属箔が半導体領域に局所的に堆積された同じ若しくはほぼ同じ位置において、第１の金属箔に結合され得る。このプロセスは、隣接する太陽電池間の相互接続領域に制限され、又は隣接する太陽電池のストリング全域に適用され得る。
加えて、第２の金属供給源は、例えば、第１の金属箔から形成され、又は従来のメタライゼーション技術により形成された、局所化されたメタライゼーションの領域又は部分を含む、太陽電池基板の上部に位置付けられる。第２の金属供給源は、選択領域内の局所化メタライゼーションに結合されて、これらの選択領域内に追加のメタライゼーションを提供する。一実施例では、第２の金属供給源は、パターニングされて、いくつかの領域内の金属の厚さを増大し、また他の領域内の第１の金属箔の局所的に堆積されていない部分を除去するための担体シートとして使用される。仮付けプロセスを用いて、第２の金属供給源を第１の金属箔に結合することができる。仮付けプロセスは、ポイント又はスポット溶接のアレイを形成することを含み、これはレーザー、熱圧縮結合（例えば、スパイク、スパイクローラー、ポーキュパインローラー又は釘のベッドを使用することにより）又は従来のはんだ付け及び溶接技術を用いて行うことができる。第２の金属供給源はまた、導電性接着剤を使用して第１の箔に結合することができる。別の実施形態では、担体は、絶縁体、水分バリア、保護層などとして使用できるプラスチック、ポリマー、及び／又は膜である。
図１Ａ〜図１Ｄは、太陽電池の製造方法の様々な操作工程における例示的な太陽電池の断面図を図示する。
図１Ａを参照すると、介在層１０２は、太陽電池基板１００上、又は太陽電池基板１００の上方に形成される。介在層１０２は、内部に開口部１０４を有する。介在層を基板上又は基板の上方に形成することを特に参照するが、上記の方向は相対的であり、この介在層は、例えば、基板の前部、後部、又は後部及び前部の両方のメタライゼーションのために、選択された基板の後部、前部、又は後部及び前部にさえも形成できることが理解される。
介在層１０２は開口部１０４（例えば、堆積された際にパターニングされた）を有して形成されるか、又は開口部１０４は、ブランケット堆積された介在層内に形成される。後者の場合、一実施形態では、開口部１０４は、レーザーアブレーション及び／又はリソグラフィー及びエッチプロセスによるパターニングによって介在層１０２内に形成される。
介在層１０２は、基板１００の受光面１０１の反対側の、基板１００の後側に形成され得る。不動態化及び／又は介在層（例えばＡＲＣ）も、基板１００の後側に形成され得る。詳細には、介在層１０２は、背面反射防止層（ＢＡＲＣ）であり得る。
受光面１０１は、テクスチャ化された受光面を有し得る。水酸化物ベースの湿式エッチング液を用いて、基板１００の受光面１０１をテクスチャ化してもよい。テクスチャ化表面は、入射光を散乱させ、太陽電池の受光面１０１から反射される光の量を減少させるために、規則的又は不規則的な形状の表面を有するものである。不動態化及び／又は絶縁（例えばＡＲＣ）層は、受光面１０１上に形成され得る。
この開示は、主に背面コンタクト太陽電池に関するものであるが、本明細書に論じる方法及び技術、具体的にはＬＡＭＰ技術は、他の太陽電池タイプ、例えば前面コンタクト太陽電池（例えば、ＰＥＲＣ太陽電池、モノ−ＰＥＲＣ太陽電池、ＨＩＴ太陽電池、ＴｏｐＣｏｎ太陽電池、ＰＥＲＬ電池、及びタンデム電池、及び他のタイプの太陽電池）における基板のメタライゼーションに適用することができる。
介在層１０２内の開口部１０４は、基板１００内又は基板１００の上方に形成された複数の第１の半導体領域及び第２の半導体領域（例えば、Ｎ型及びＰ型半導体領域、又はその逆）の部分を含む、基板１００内又は基板１００の上方に形成された複数の半導体領域の部分を暴露し得る。基板１００は、単結晶シリコン基板、例えばバルク単結晶Ｎ型ドープシリコン基板、又は、単結晶太陽電池基板上に配設された層、例えば多結晶シリコン層を含むことができる。基板１００は、Ｎ型ドープ領域及びＰ型ドープ領域をその中／上に配設することができ、その部分は、介在層１０２内の開口部１０４によって暴露される。前面コンタクト太陽電池の実施において、太陽電池の片側の半導体領域は、同じ導電型（例えばＰ型又はＮ型）のものであり得る。
Ｎ型及び／又はＰ型半導体領域は、およそ２ナノメートル以下の厚さを有する酸化ケイ素を含むトンネル酸化物層などの誘電体層上に配設され得る。Ｎ型及び／又はＰ型半導体領域は、例えばプラズマ強化化学堆積（ＰＥＣＶＤ）プロセスを用いることにより形成される多結晶シリコンから形成され得る。Ｎ型多結晶シリコンエミッター領域は、リンなどのＮ型不純物でドープされてもよく、Ｐ型多結晶シリコンエミッター領域は、ホウ素などのＰ型不純物でドープされてもよい。一実施形態では、Ｎ型及びＰ型半導体領域は、互いに分離されている。一実施例では、Ｎ型及びＰ型半導体領域は、その間に形成されたトレンチ又は真性（又は軽くドープされた）領域を有する。トレンチは、基板内に部分的に延び、介在層１０２により覆われていてもよい。軽くドープされた領域は、Ｎ型及びＰ型半導体領域よりも実質的に低いドーピング濃度を有し得る。誘電体層、例えばトンネル酸化物又は二酸化ケイ素層は、Ｎ型及びＰ型半導体領域と基板１００との間に位置してもよく、Ｎ型及びＰ型半導体領域の間に横方向に位置してもよい。
図１Ｂを参照すると、金属箔１０６は、介在層１０２の上部に位置している。一実施形態では、金属箔１０６を介在層の上部に位置付けることは、金属箔を基板 １００の上部に配置することを含み得る。一実施例では、金属箔１０６を基板１００の上部に配置することは、基板１００全体を覆うことを含み得る。一実施形態では、金属箔１０６の部分は、基板１００の上部に位置してもよく、他の部分は、図１Ｂに示すように、基板１００から横方向に離れるように位置し、例えば離れて延びてもよい。一実施形態では、金属箔１０６と基板１００を固定するために、金属箔１０６を基板１００の上部の定位置に保持するための、真空及び／又は仮付けプロセスの使用を含む、位置付けプロセスを行ってもよい。一実施例では、位置付けプロセスは、熱圧縮プロセスを行うことを含む。更なる実施例では、ローラーを使用して金属箔１０６を基板１００の上部に配置又は位置付けてもよい。一実施形態では、真空プロセス、熱圧縮プロセス又は他の類似のプロセスは、図示するように、金属箔を均一に配置して、金属箔と基板との間の空隙又は空気溜まりを抑制し得る。一実施例では、ローラーを使用して、金属箔１０６を基板１００の上部に均一に配置することができる。
金属箔１０６を基板１００の上部に位置付ける時は、金属箔１０６は、太陽電池の表面積よりも実質的に大きい表面積を有し得る。しかしながら、別の実施形態では、金属箔１００を太陽電池の上部に置く前に、箔の大きいシートを切断して、基板１００の表面積と実質的に同じ表面積を有する金属箔１０６を提供してもよい。金属箔は、例えば基板１００上又は基板１００の上方に配置する前に、又は後でさえも、レーザー切断、ウォータージェット切断などされてもよい。
一実施形態では、金属箔１０６は、およそ５〜１００ミクロンの範囲の厚さを有するアルミニウム（Ａｌ）箔である。一実施形態では、Ａｌ箔は、アルミニウム、及び、これらに限定されないが、銅、マンガン、シリコン、マグネシウム、亜鉛、スズ、リチウム、又はこれらの組み合わせなどの第２の要素を含む、アルミニウム合金箔である。一実施形態では、Ａｌ箔は、Ｆ級（製造されたままの状態）、Ｏ級（十分に柔らかい状態）、Ｈ級（延伸硬化された状態）又はＴ級（熱処理された状態）などであるが、これらに限定されない、調質度の箔である。一実施形態では、アルミニウム箔は、陽極酸化アルミニウム箔であってもよい。別の実施形態では、アルミニウム箔は、陽極酸化されていない。
図１Ｃを参照すると、金属箔１０６は、介在層１０２内の開口部１０４の上部の位置においてレーザービーム１０８に暴露され、基板１００内又は基板１００の上方の半導体領域の部分を暴露し得る。一実施形態において、金属箔１０６の領域は、介在層１０２内の開口部１０４の少なくとも部分的に上部の位置においてレーザービーム１０８に選択的に暴露される。いくつかの実施形態では、金属箔１０６は、介在層１０２内の開口部１０４からずれた、例えば部分的に上部の、又は上部ではない位置においてレーザービーム１０８に暴露される。一実施例では、金属箔１０６は、開口部１０４に隣接する位置においてレーザービーム１０８に暴露される。
図１Ｄを参照すると、金属箔１０６のレーザービーム１０８への暴露は、基板１００内又は基板１００の上方において、半導体領域と電気的に接続した複数の導電性コンタクト構造１１０を形成する。
本開示の１つ以上の実施形態によれば、各導電性コンタクト構造１１０は、局所的に堆積された金属部分であり、又は局所的に堆積された金属部分を含む。そのような一実施形態では、金属箔１０６は、供給源又は金属として機能し、金属箔１０６が基板表面上に最初に置かれるため、局所供給源と称される。金属箔１０６は、次いでレーザープロセスに暴露され、これは例えば、金属箔１０６（金属供給源）から基板の部分に金属を堆積する、レーザービームへの暴露である。得られた局所的に堆積された金属部分は、エッジフィーチャを有さない共形（ｃｏｎｆｏｒｍａｌ）構造を提供し得るめっき、溶接又は熱結合などの他の堆積プロセスにより形成される金属構造とは区別され得るエッジフィーチャを有することを理解するべきである。
再度図１Ｄを参照すると、レーザービーム１０８に暴露されていない金属箔１０６の第２の部分、即ち部分１１２及び１１４は、介在層１０２上に保持されている。部分１１２は、中央部分である一方、部分１１４はエッジ部分であり、図示するように、張り出し部分であり得る。特定の実施では、そのような第２の部分は、太陽電池又は介在層１０２に堆積又は固定されていない。一実施形態では、図１Ｄの構造は、金属箔１０６の部分１１２及び／又は１１４を除去することなく、太陽電池として実施される。そのような構造は、前面コンタクト太陽電池の背面メタライゼーションに使用され得る。加えて、図１Ｅに示すように、第２の金属供給源を、部分１１２、１１４に結合／付着し得る。エッジ部分１１４の張り出しは、他の太陽電池との連結に使用して太陽電池ストリングを形成することができ、例えば図１Ｆを参照されたい。図１Ｄの１１４は、ウェハの側部に延びて、ページに出入りするバスバーに接続し得ることを理解するべきである（例えば、１１０、１１２がページに出入りして延び、バスバーがこれらの部分に接続し得ると考える）。再度図１Ａ〜図１Ｆを参照すると、記載したプロセスを、連続箔を用いて繰り返して、基板の異なる部分、例えば基板の第２、第３などの部分又は領域（これらの各々は、基板上の別々の領域である）上に導電性コンタクト構造を形成することができる。
図１Ｅを参照すると、第２の金属供給源１１５は、基板１００の上部に位置し得る。第２の金属供給源は、金属箔、ワイヤ又はテープとして含み得る。図示するように、第２の金属供給源１１５は、パターニングされ、例えば予めパターニングされ、部分１１２、１１４の上部に位置付けられ得る。いくつかの実施例では、第２の金属供給源１１５は、シートとして位置付けられ、部分１１２、１１４の上部に置かれた後にパターニングされ得る。結合プロセスを行って、第２の金属供給源を部分１１２、１１４に結合し得る。一実施例では、第２の金属供給源１１５は、部分１１２、１１４の上部の選択位置においてレーザービームに暴露され、例えば溶接プロセスを行って、第２の金属供給源１１５を部分１１２、１１４に結合１１１し得る。いくつかの実施例では、第２の金属供給源１１５の付着は、導電性接着剤、仮付け、スタンピング及び／又は任意の他の類似の付着タイプのプロセスを適用して、第２の金属供給源１１５を部分１１２、１１４に接続することを含み得る。一実施例では、第２の金属供給源１１５は、両方の部分１１２に結合１１１され得る。いくつかの実施例では、第２の金属供給源１１５は、部分１１２又は１１４に結合１１１され得る。また、いくつかの実施形態では、第２の金属供給源は、代わりに、図１Ｄの金属箔１０６に位置付け及び／又は結合され得る。半導体領域１０５も示されている。
図１Ｄの９０°の側面図である図１Ｆを参照すると、太陽電池ストリング１６７が示されている。図示するように、エッジ部分１１４は、１つの太陽電池を他の太陽電池に電気的に接続できる相互接続部分とも称され得る。一実施例では、この方法で１つの太陽電池を他の太陽電池に連結することにより、太陽電池ストリングを形成することができ、電池間の平行又は直列の電気関係が達成される。特定の実施形態では、張り出し部分は、１つ以上の追加の電池のメタライゼーションのために、１つ以上の追加の電池と重なり合うのに十分大きい箔部分を表し得る。一実施例では、箔の一片及び／又はシートを、この方法で、複数の太陽電池（例えば２、３又はそれを超える太陽電池）に使用することができる。一実施形態では、２つ以上の電池を、それらの各々のエッジ部分１１４によって、互いに接続することができる。例えば、隣接する電池からのエッジ部分１１４を、様々なプロセス、例えば結合、例えば溶接、並びに／又は従来の及びレーザー結合を含む結合、レーザー溶接、熱圧縮結合、はんだプロセスなどによって、１１６で接続することができる。別の実施例では、基板１００は、個々のエッジ部分１１４を有し得る。これらの個々のエッジ部分１１４は、互いに結合及び／又は溶接されて、１つの基板を他の基板に電気的に接続して、例えば太陽電池ストリングを形成することができる。いくつかの実施例では、個々のエッジ部分１１４は、導電性接着剤、仮付けプロセス、スタンピングプロセス及び／又は任意の他のタイプの適用可能な付着プロセスを用いて互いに付着され得る。
図１Ｇを参照すると、この図は、半導体領域１０５の位置を概略的に図示する。一実施形態では、図示するように、半導体領域は、第１の半導体領域、第２の半導体領域などの複数の半導体領域を含むことができる。一実施例では、第１の半導体領域はＮ型半導体領域であってもよく、第２の半導体領域はＰ型半導体領域であってもよい。いくつかの実施例では、半導体領域１０５は、いくつかの前面コンタクト太陽電池におけるように、同じ導電型を有し得、例えば全てＮ型又はＰ型である。一実施形態では、半導体領域１０５は、多結晶シリコンを含み得る。薄い誘電体層、例えばトンネル酸化物層は、半導体領域１０５と基板１００との間に配設され得る。
図１Ｇに図示するように、半導体領域１０５は、領域１１９によって横方向に互いに分離されている。この領域１１９は、間隙、本質的にドープされた領域又は軽くドープされた領域であり得る。半導体領域１０５の各々に関する介在層１０２内の２つの開口部は、導電性コンタクト構造１１０を半導体領域１０５に接続するように示されている。部分１１２は、半導体領域１０５の各々の導電性コンタクト構造１１０を電気的に接続する。換言すれば、左側の部分１１２は、２つの最も左側の導電性コンタクト構造１１０を電気的に接続する一方、右側の部分１１２は、２つの最も右側の導電性コンタクト構造１１０を電気的に接続する。具体的な実施例では、半導体領域１０５は、Ｎ型及び／又はＰ型半導体領域であり、それらの間に形成されたトレンチによって分離され、トレンチは基板内に部分的に延び、介在層１０２により覆われている。この分離は、軽くドープされた領域１１９によっても達成することができ、軽くドープされた領域は、Ｎ型及び／又はＰ型半導体領域よりも実質的に低いドーピング濃度を有し得る。しかしながら、半導体領域１０５は、いくつかの前面コンタクト太陽電池におけるように、同じ導電型を有し得、全てＮ型又はＰ型である。部分１１４はエッジ部分であり、張り出し部分であり得、他の太陽電池に対する連結に使用することができる。
図１Ｈを参照すると、この図は、半導体領域１０４の位置を概略的に図示する。一実施形態では、図示するように、半導体領域１０４は、基板１００自体の部分を含み得る。図１Ｇと同様に、半導体領域１０４は、Ｎ型半導体領域及びＰ型半導体領域であり得る複数の半導体領域：第１の半導体領域、第２の半導体領域などを含み得る。いくつかの実施例では、半導体領域１０４は、いくつかの前面コンタクト太陽電池におけるように、同じ導電型を有し得、例えば全てＮ型又はＰ型である。
再度図１Ｇ及び図１Ｈを参照すると、第２の金属供給源は、部分１１２、１１４に結合及び／又は付着され得る。第２の金属供給源は、金属箔、ワイヤ又はテープを含み得る。一実施例では、結合及び／又は付着は、溶接、レーザー、溶接、導電性接着剤、鋲、スタンプ及び／又は任意の他の類似の結合及び／又は付着を含み得る。
図２は、太陽電池の製造方法における様々な操作を表すフローチャート１１００である。場合により、操作１１０２では、複数の半導体領域が基板内又は基板の上方に形成される。操作１１０４では、介在層が基板の上方に形成される。一実施例では、介在層は、基板の部分を暴露する開口部を有し得る。これらの開口部は、レーザーアブレーション又はエッチングにより形成することができる。操作１１０６では、金属箔が介在層内の開口部の上部に位置付けられる。操作１１０８では、金属箔がレーザービームに暴露されて、基板の暴露部分に電気的に接続した複数の導電性コンタクト構造を形成し、また金属箔をパターニングする。場合により、操作１１１０では、金属箔の少なくとも一部分が除去される。場合により又はこれに加えて、操作１１１２では、レーザービームに暴露されていない金属箔からスパッタフィーチャが除去される。操作１１１２は、操作１１１０の前に行われ得る。場合により又はこれに加えて、操作１１１４では、第２の金属供給源、例えば金属ワイヤ、箔又はテープ、導電性材料が、金属箔に付着され得る。第２の金属供給源は、操作１１０８に関連して上述された導電性コンタクト構造に至り得る。操作１１１４は、操作１１１０の前に行われ得る。操作１１１４は、操作１１１２の前又は後に行われ得る。上述した操作は、例えば連続箔を用いて繰り返され得る。
ＬＡＭＰ技術の例示的な構造を、図３Ａ及び３Ｂに示す。図３Ａ及び図３Ｂは、ＬＡＭＰ技術で加工された太陽電池の断面図のデジタル画像を含む。図３Ａを参照すると、金属箔はレーザービームに暴露されて、基板１００に電気的に接続した複数の導電性コンタクト構造１１０又は「局所的に堆積された」金属部分が形成されている。基板１００は、基板１００内又は基板１００の上方に複数のＮ型及び／又はＰ型半導体領域を含み得る。導電性コンタクト構造１１０のいずれの側部にも、金属箔の第２の部分又は部分１１２が存在し、これらは基板１００に局所的に堆積されていない。これらの部分１１２は、基板の上方の介在層１０２上に保持され得る。部分１１２は、図１Ａ〜図１Ｈに示すように、中央部分である。導電性コンタクト構造１１０は、少なくとも一時的に、エッジ部分１２１を残留させる部分１１２の除去まで、接続されてもよい。部分１１２、エッジ部分１２１及び導電性コンタクト構造１１０は、Ｕ字形を形成する。この図では、エッジ部分が示されているが、いくつかの実施例では、エッジ部分１２１は形成されない。
部分１１２は基板１００に直接接続されていないため、間隙１１９が部分１１２と基板１００との間に存在し、間隙１１９は介在層（図１Ａ〜図１Ｈに示した介在層１０２）で覆われている。図３Ａの拡大図である図３Ｂから明らかであり得るように、得られた導電性コンタクト構造１１０又は局所的に堆積された金属部分は、第２の部分又は部分１１２が除去され、エッジ部分１２１の少なくとも一部分を残留させた際のエッジフィーチャ、例えば鋭い又は断裂されたエッジフィーチャを有し得る。このようなエッジフィーチャは、エッジフィーチャを有さない共形構造を提供し得る他の金属堆積プロセス、例えばめっきプロセスにより形成された金属構造から区別され得る。
再び図１Ａ〜図１Ｈを参照すると、金属箔１０６をレーザービーム１０８に暴露した後、金属箔１０６の部分１１２及び１１４を除去してもよく、部分１１２をレーザービームに選択的に暴露してもよい。例示的な構造を、図４Ａ〜図４Ｃに示す。
図４Ａ〜図４Ｃは、太陽電池の断面図を図示する。図４Ａに示すように、金属箔の第２の部分の除去により、基板１００内又は基板１００の上方の複数のＮ型及び／又はＰ型半導体領域の暴露部分を有する介在層１０２内の位置上で導電性コンタクト構造１１０が残留し得る。図４Ｂでは、導電性コンタクト構造１１０の両側の鋭い又は断裂されたエッジフィーチャ１１３の形成が示されている。これらのエッジフィーチャ１１３は、上述したように、レーザービームに暴露されなかった金属箔の第２の部分の除去により形成される。図１Ｃ、図１Ｄ、図１Ｅ、図１Ｆ、図１Ｇ及び図１Ｈを参照すると、いくつかの実施形態では、いくつかの部分１１２及び１１４が除去され、他の部分１１２及び１１４が残留する。一実施形態では、金属箔１０６のレーザービーム１０８への暴露は、レーザービームに暴露されていない金属箔の全ての又は実質的に全ての部分を除去することを含む。
図４Ｃは、Ｎ型及び／又はＰ型半導体領域１０５の位置を示す。図示する実施形態では、Ｎ型及び／又はＰ型半導体領域１０５は、互いに分離し、各半導体領域は、２つの導電性コンタクト構造１１０を有する。図示しない代替物は、半導体領域当たり１、３又はそれを超える導電性コンタクト構造を含む。一実施例では、Ｎ型及び／又はＰ型半導体領域は、それらの間に形成されたトレンチを有してもよく、トレンチは基板内に部分的に延び、介在層１０２により覆われている。一実施例では、Ｎ型及び／又はＰ型半導体領域は、それらの間の真性又は軽くドープされた領域、例えば、軽くドープされた領域が、Ｎ型及び／又はＰ型半導体領域よりも実質的に低いドーピング濃度を有し得る箇所によって分離され得る。いくつかの実施形態では、半導体領域１０５は、いくつかの前面コンタクト太陽電池におけるように、同じ導電型を有し得、全てＮ型又はＰ型である。上述したように、導電性コンタクト構造１１０は、記載したように第２の金属供給源により強化され得ることが考えられる。
再び図１Ａ〜図１Ｇを参照すると、金属箔１０６にレーザービーム１０８を適用した後、一実施例では、レーザービーム１０８に暴露されていない金属箔１０６の部分１１４のみが除去されると共に、金属箔１０６のいくつかの部分１１２は保持される。一実施形態では、部分１１２は、レーザービーム１０８、又は、異なるレーザー設定／変数の同じレーザーを使用し得る、異なる／続くレーザービームに選択的に暴露され得る。
図５は、太陽電池の断面図を図示する。図５に示すように、レーザーは、ＡＲＣ又はＢＡＲＣ層などの介在層１０２の上方に、導電性コンタクト構造１１０及び部分１１２を形成する。部分１１４は除去されている。Ｎ型及び／又はＰ型半導体領域１０５の位置。一実施例では、Ｎ型及び／又はＰ型半導体領域は、例えば、それらの間の軽くドープされた領域１９７、例えば、軽くドープされた領域が、Ｎ型及び／又はＰ型半導体領域よりも実質的に低いドーピング濃度を有し得る箇所によって分離される。いくつかの実施形態では、半導体領域１０５は、いくつかの前面コンタクト太陽電池におけるように、同じ導電型を有し得、全てＮ型又はＰ型である。上述したように、導電性コンタクト構造１１０は、記載したように第２の金属供給源により強化され得ることが更に考えられる。上述したように、部分１１２は、記載したように第２の金属供給源から形成され得ることが考えられる。
図６は、ＬＡＭＰ技術後の太陽電池の断面図のデジタル画像である。デジタル画像の左上の挿入図の１０９は、断面図をとった太陽電池の領域（丸で囲んだ）を示す。この実施例では、金属箔１０６の部分１１２は保持されている。これらの部分１１２は、レーザービームに暴露されていない、又は異なる特性（例えば出力、周波数など）を有するレーザービームに暴露されていない金属箔１０６の部分である。部分１１２はまた、後のプロセス工程で異なるレーザービームに暴露され得る。また、図６に示すように、レーザーは、部分１１２に接続し得る導電性コンタクト構造１１０を形成し、ここで部分１１２は、基板１００の上方に位置する。一実施形態において、部分１１２は、導電性コンタクト構造１１０の間で電流を運ぶことができる。一実施形態において、金属箔のレーザービームへの暴露は、太陽電池上にスパッタフィーチャ１２７を形成し得る。このようなスパッタフィーチャは、太陽電池が、例えば溶接又ははんだ付けプロセスとは区別される、本明細書に開示したレーザー支援メタライゼーションプロセスの１つ以上を用いて形成されたか否かを決定するのに使用することができる。また、場合により、１１２上のこれらのスパッタフィーチャは、ブラシ又は化学的洗浄、水ジェットプロセス、高圧空気吹き付けプロセスなどの機械的洗浄により除去することができ、機械的な掴み取り及び剥離を用いて領域１１２を完全に除去することができる。図６は、部分１１２と基板１００との間で明らかな間隙１１９を更に示し、これは介在層で覆われている（図１Ａ〜図１Ｈに示した介在層１０２を参照されたい）。この図では、エッジ部分１２１も見られる。
図７Ａ〜図７Ｄは、金属箔が、導電性コンタクト構造を横断して延び、かつ導電性コンタクト構造を横切って電流を流すバスバーを形成する、代替的な実施を図示する。図７Ａを参照すると、バスバー１１７は、導電性コンタクトを横断して延び、介在層１０２内の開口部１０４を介して基板１００と接触する導電性コンタクト１１０ａと接触している。図７Ｂの平面図に示すように、開口部１０４は、図示するように（例えば図１Ｇ、図１Ｈを参照すると）対をなし得る。図示するように、導電性コンタクト構造１３１ａは、バスバー１１７に接続し得、導電性１３１ｂは、反対の極性のバスバー（図示せず）に接続し得る。指部１３１ａ及び１３１ｂはまた、例えば図５に図示したように、金属箔の部分１１２を含み得る。一般的に言えば、１３１ａ、１３１ｂは、本明細書に提示した任意のメタライゼーション構成の実施例を含み得る。一実施例では、金属堆積プロセスは、金属箔と基板との間に抵抗コンタクトを形成し得る。一実施例では、抵抗コンタクトは、バスバー１１７と導電性コンタクト構造１３１ａ又は１３１ｂとの間に形成され得る。図７Ａ〜図７Ｄに関連して記載されたバスバーは、上述したように金属箔及び／又は第２の金属供給源から形成され得ることが考えられる。
図７Ｃを参照すると、バスバー１１７は、１つの太陽電池のバスバー１１７を他の太陽電池（図示せず）のバスバーに電気的に接続する相互接続部分を有し得る。指部１３１ａ及び１３１ｂは、上述したような局所的に堆積された領域であり得る。図４Ａを参照されたい。一実施例では、金属堆積プロセスは、金属箔と基板との間に抵抗コンタクトを形成し得る。一実施例では、抵抗コンタクトは、バスバー１１７と導電性コンタクト構造１３１ａ及び／又は１３１ｂとの間に形成され得る。
図７Ｄを参照すると、図７Ａ〜図７Ｃに示したものとは対照的に、バスバー、この場合ではバスバー１１７ａ及び１１７ｂは、場合により、図７Ｄに示すように、基板１００のエッジを越えて延び得る。いくつかの実施例では、バスバーは、基板１００のいずれの端部にも形成することができ、例えばバスバー１１７ａ及び１１７ｂを参照されたい。尚別の実施形態では、太陽電池は、電池の中央において１つ以上のバスバーを有し得る。バスバー１１７ａ及び１１７ｂは、各々、導電性コンタクト構造１３１ａ、１３１ｂの間で電流を運ぶことができる。一実施形態において、バスバー１１７ａ及び１１７ｂは、導電性コンタクト１３１ａ、１３１ｂの間に大量の抵抗を生じさせることなく、電流を運ぶことができる。一実施例では、金属堆積プロセスは、金属箔と基板との間に抵抗コンタクトを形成し得る。一実施例では、抵抗コンタクトは、バスバー１１７ａ及び１１７ｂと、導電性コンタクト構造１３１ａ及び／又は１３１ｂとの間に形成され得る。
図８Ａ〜図８Ｃは、マルチダイオード技術を利用した太陽電池の追加の実施例を示す。図８Ａは、導電性コンタクト構造１１０が基板１００の長さにわたって延びる太陽電池の側面図である。図８Ｂは、導電性コンタクト構造１１０が基板１００の長さのおよそ半分にわたって延び得る、サブ電池１２５ａ及び１２５ｂの対を示す。いくつかの実施例では、導電性コンタクト構造１１０は、基板１００の長さのおよそ１／３、１／４、１／５、及び／又は任意の分数、延び得る。導電性コンタクト構造１１０は、図８Ａに示すように、連続的に形成されてもよく、次いで１２３においてレーザースクライブ又は別様にアブレーションされて、２つのサブ電池１２５ａ及び１２５ｂを形成する。金属箔１１０は、スクライブ又はアブレーションされた部分１２３にわたって延びて、２つのサブ電池１２５ａ及び１２５ｂを電気的及び／又は機械的に架橋及び／又は接続し得る。これに代わって、それらは、例えば相互接続する箔を分離又はアブレーションする必要がない、別個の構造として形成されてもよい。図８Ｃは、導電性コンタクト構造１１０を横断して延び、導電性コンタクト構造１１０を横切って電流を流すバスバー１１７を有する太陽電池の側面図である。
本明細書に論じる様々な実施において、除去が所望される金属箔の第２の部分又は部分の除去は、機械的プロセスによって達成され得る。機械的プロセスは、各々の部分を剥離し、それにより断裂又は引き裂きによって第１の部分から第２の部分を分離することを含み得る。レーザーアブレーション及び化学エッチングも、第２の部分を除去するのに使用することができる。
図９Ａ〜図９Ｄは、太陽電池の製造方法における様々な操作の画像を含む。図９Ａの第１の手法では、金属供給源（例えば金属箔）をシリコンウェハの表面上に置き又は位置付け、次いでレーザーを使用して金属箔を堆積及びパターニングした。即ち、金属箔からの金属は、レーザースクライブ／パターニングプロセスに対応する位置においてシリコンウェハ上に局所的に堆積される。レーザースクライブされない（又はレーザーに供されない）箔は、続いて、図９Ｂに示すように、機械的剥離プロセスによって除去され得る。図９Ｃ及び図９Ｄは、基板の上部に配設された、局所的に堆積された金属部分の拡大図を示す。図９Ａ〜図９Ｄは、以下により詳細に記載される。
図９Ａは、基板４０６の上部に金属箔４０２を置き又は位置付ける構成４００の平面図である。構成４００は、シリコン基板４０６の上部に置かれ又は適合（ｆｉｔ）された金属箔４０２を含み得る。基板４０６の上部の金属箔４０２の部分は、介在層内の開口部が、下にある半導体領域を暴露する位置において、レーザービームに暴露される。金属箔４０２の部分４０４は、レーザービームに暴露されない。金属箔４０２の部分４０７は、示されるように、シリコン基板４０６から張り出し得る。いくつかの実施形態では、部分４０４は、他の工程において異なる特性（例えば出力、周波数など）を有する他のレーザービームに暴露され得る。構成４００は、基板４０６を定位置に保ち、金属箔４０２を基板４０６の頂上の定位置に保って金属箔４０２内の空隙又は気泡を抑制するために、真空テーブルを含み得る。
図９Ｂは、例えば剥離プロセスによって基板４０６から除去されている金属箔４０２の部分４０４を図示する。詳細には、過剰な部分４０４は、基板４０６から剥離され得る。部分４０４は、上述したように、レーザーに暴露されていない金属の部分であり得る。部分４０４はまた、異なる特性（例えば出力、周波数など）を有する他のレーザービームに暴露されて、更なるパターニング又はアブレーションを提供し得る。金属箔はまた、吹き付け（例えば圧縮空気）、ジェッティング（ｊｅｔｔｉｎｇ）（例えば、高圧水ジェットプロセスを用いて）、部分４０４に接着剤を塗布し、接着部分４０４を引っ張ること、又は他の金属除去方法により除去することができる。
図９Ｃ及び９Ｄは、図９Ｂの部分４０４を除去した後に得られた例示的な太陽電池構造を図示する。図９Ｃ及び９Ｄは、基板４０６の介在層４１２内の開口部４１７の上部の局所的堆積物（金属箔４０２をレーザービームに暴露することにより）として残留した金属４１０（例えばアルミニウム）を含む導電性コンタクトを図示する。局所的に堆積された金属４１０は、介在層４１２の上部に位置し、介在層４１２は、基板４０６の上部に配設され得る。局所的に堆積された金属４１０は、介在層４１２内の開口部の上部の、部分的に上部の、該開口部からずれた、及び／又は該開口部に隣接した位置に位置する。図９Ｃに示すように、局所的に堆積された金属４１０は、介在層４１２内のコンタクト開口部の部分的に上部であり又は該開口部からずれている（即ち、介在層４１２内の暴露開口部４１７の部分的に上部であり又は開口部４１７からずれている）。図９Ｄは、介在層４１２内のコンタクト開口部（図示せず−それらは金属４１０により覆われている）と整合され、該開口部の上部の、局所的に堆積された金属４１０を図示する。図９Ｃ及び図９Ｄは、開口部４１７を介して介在層４１２及び基板４０６の両方上に局所的に堆積された金属４１０を図示する。そのような構造内の介在層は、絶縁体として機能し、開口部４１７を介してのみ基板への導電経路が形成され得る。ここで使用されるとき、「基板」は、一般に、介在層の下方の半導体領域を指す。
図１０Ａ〜図１０Ｂは、ＬＡＭＰ技術を用いた太陽電池の他の製造方法における様々な操作の画像である。
図１０Ａは、基板から除去される金属箔の部分５０４Ａを図示し、ここで過剰な部分５０４Ａが基板から剥離される。
図１０Ｂは、図１０Ａの金属箔５０２の部分５０４Ａの除去後の太陽電池構造を図示する。しかしながら、ここで金属（例えばアルミニウム）は、５１０においてＬＡＭＰ技術により局所的に堆積され（例えば、図１Ｄの導電性コンタクト構造１１０）、金属の部分５０４Ｂは、レーザービームに暴露されていないが尚残留する（例えば、図１Ｄの１１２のように）。レーザーに暴露されていないこれらの部分５０４Ｂは、図１０Ａのように剥離プロセスにより除去されない。一方、これらの部分５０４Ｂは、金属が除去された領域５１０間において介在層上に残留する。続く加工は、部分５０４Ｂを、レーザービーム又は異なる特性（例えば出力、周波数など）を有する他のレーザービームに暴露することを含み得る。
図１Ａ〜図１０Ｂに図示した全構造のいずれも、更なる加工が行われ得るため、部分的に完成した太陽電池を表し得ることを理解するべきである。あるいは、構造のいずれも、完成された太陽電池を図示する。
図１１Ａ〜図１１Ｅは、いくつかの実施形態による、本明細書に記載した方法、手法又は設備を使用して製造された半導体基板の実施例を図示する。半導体基板は、太陽電池１５２０ａ〜ｅであり、シリコン基板１５２５を含み得る。シリコン基板１５２５は、洗浄、研磨、平坦化及び／又は薄膜化するか、又は別の方法で加工されてもよい。半導体基板１５２５は、単結晶又は多結晶シリコン基板、Ｎ型又はＰ型であり得る。太陽電池は、前側１５０２及び後側１５０４を有してもよく、前側１５０２は後側１５０４の反対側である。前側１５０２は、受光面１５０２と称することができ、後側１５０４は、背面１５０４と称することができる。太陽電池は、第１のドープ領域１５２１及び第２のドープ領域１５２２を含むことができる。一実施形態において、第１のドープ領域はＰ型ドープ領域（例えば、ホウ素でドープされた）であり得、第２のドープ領域はＮ型ドープ領域（例えばリンでドープされた）であり得る。太陽電池１５２０ａ〜ｅは、太陽電池の前側１５０２に、介在層（例えば、反射防止コーティングＡＲＣ）１５２８を含むことができる。太陽電池１５２０ａ〜ｅは、太陽電池の後側１５０４に、背面介在層（例えば、背面反射防止コーティングＢＡＲＣ）１５２６を含むことができる。
図１１Ａは、本明細書に記載した方法、手法又は設備を使用して製造された例示的な背面コンタクト太陽電池を図示する。背面コンタクト太陽電池１５２０ａは、太陽電池１５２０ａの後側１５０４に配設された第１のドープ領域１５２１及び第２のドープ領域１５２２を含むことができる。一実施例では、第１のドープ領域１５２１及び第２のドープ領域１５２２は、ドープ半導体領域であることができる。第１のドープ領域１５２１及び第２のドープ領域１５２２は、ドープポリシリコン領域であることができる。薄い酸化物層１５７３（例えばトンネル酸化物層）は、第１のドープ領域１５２１及び第２のドープ領域１５２２と基板１５２５との間に配設することができる。第１のドープ領域１５２１及び第２のドープ領域１５２２は、代わりに、基板１５２５内に位置してもよい。導電性コンタクト構造１５１１、１５１２は、太陽電池１５２０ａの後側１５０４に位置し、導電性コンタクト構造１５１１、１５１２は、第１のドープ領域１５２１及び第２のドープ領域１５２２上の局所的に堆積された金属を含む。第１のドープ領域１５２１及び第２のドープ領域１５２２は、それらの間に形成された分離領域１５７７を有することができる。一実施例では、第１のドープ領域１５２１及び第２のドープ領域１５２２は、それらの間に形成されたトレンチを有し、トレンチは基板内に部分的に延び、介在層１５６２により覆われている。トレンチは、真性又は軽くドープされた半導体領域で代替されてもよい。
図１１Ｂは、いくつかの実施形態による、本明細書に記載した方法、手法又は設備を使用して製造された背面コンタクト太陽電池１５２０ｂの別の実施例を図示する。背面コンタクト太陽電池１５２０ｂは、太陽電池１５２０ｂの後側１５０４に配設された第１のドープ領域１５２１及び第２のドープ領域１５２２を含むことができる。一実施例では、第１のドープ領域１５２１及び第２のドープ領域１５２２は、連続層として延びるドープ半導体領域であることができる。一実施例では、第１のドープ領域１５２１及び第２のドープ領域１５２２は、それらの間の軽くドープされた領域１５７９により分離され、例えば、軽くドープされた領域は、第１のドープ領域１５２１及び第２のドープ領域１５２２よりも実質的に低いドーピング濃度を有し得る。一実施形態において、薄い酸化物層１５７３（例えばトンネル酸化物層）は、第１のドープ領域１５２１及び第２のドープ領域１５２２と基板１５２５との間に配設することができる。特定の実施形態では、第１のドープ領域１５２１及び第２のドープ領域１５２２は、ドープポリシリコン領域であることができる。第１のドープ領域１５２１及び第２のドープ領域１５２２は、代わりに、基板１５２５内に位置してもよい。一実施形態において、導電性コンタクト構造１５１１、１５１２は、太陽電池１５２０ｃの後側１５０４にあることができ、導電性コンタクト構造１５１１、１５１２は、ＬＡＭＰ技術により形成された、第１のドープ領域１５２１及び第２のドープ領域１５２２上の局所的に堆積された金属を含む。
図１１Ｃは、いくつかの実施形態による、本明細書に記載した方法、手法又は設備を使用して製造された前面コンタクト太陽電池の一実施例を図示する。前面コンタクト太陽電池１５２０ｃは、太陽電池１５２０ｃの後側１５０４に配設された第１のドープ領域１５２１を含むことができる。一実施例では、第２のドープ領域１５２２は、太陽電池１５２０ｃの前側１５０２に配設され得る。第２のドープ領域１５２２の１つの実施例が示されているが、第２のドープ領域１５２２の１つ以上を使用することができる。導電性コンタクト構造１５１１、１５１２は、太陽電池１５２０ｃの後側１５０４にあることができ、導電性コンタクト構造１５１１、１５１２は、ＬＡＭＰ技術により形成された、第１のドープ領域１５２１及び第２のドープ領域１５２２上の局所的に堆積された金属を含む。第２のドープ領域１５２２は、図示するように、第１のドープ領域１５２１からずれていてもよい。第２のドープ領域１５２２は、第１のドープ領域１５２１と整合され、例えば垂直に整合され得る。
図１１Ｄは、いくつかの実施形態による、本明細書に記載した方法、手法又は設備を使用して製造された前面コンタクト太陽電池の一実施例を図示する。前面コンタクト太陽電池１５２０ｄは、太陽電池１５２０ｄの後側１５０４に配設された第１のドープ領域１５２１を含むことができる。導電性コンタクト構造１５１１、１５１２は、ＬＡＭＰ技術によって、太陽電池１５２０ｄの前側１５０２及び後側１５０４に各々形成されることができ、導電性コンタクト構造１５１１、１５１２は、第１のドープ領域１５２１及び第２のドープ領域１５２２上の局所的に堆積された金属を含む。第１のドープ領域１５２１及び第２のドープ領域１５２２は、アモルファスシリコン領域を含むことができる。太陽電池１５２０ｄは、太陽電池１５２０ｄの前側１５０２に、介在層（例えば、反射防止層コーティングＡＲＣ）１５２６を含むことができる。太陽電池１５２０ｄは、太陽電池１５２０ｄの後側１５０４に、背面介在層（例えば、背面反射防止コーティングＢＡＲＣ）１５２６を含むことができる。薄い酸化物層１５３０は、第１のドープ領域１５２１と基板１５２５との間に配設することができる。
図１１Ｅは、いくつかの実施形態による、本明細書に記載した方法、手法又は設備を使用して製造された別の例示的な前面コンタクト太陽電池を図示する。太陽電池１５２０ｅは、太陽電池１５２０ｅの後側１５０４に配設された第１のドープ領域１５２１ａ、１５２１ｂを含むことができる。一実施例では、第２のドープ領域１５２２ａ、１５２２ｂは、太陽電池１５２０ｄの前側１５０２に配設され得る。一実施形態では、導電性コンタクト構造１５１１、１５１２は、ＬＡＭＰ技術によって、太陽電池１５２０ｂの前側及び後側１５０４に各々形成されることができ、導電性コンタクト構造１５１１、１５１２は、第１のドープ領域１５２１ａ、１５２１ｂ及び第２のドープ領域１５２２ａ、１５２２ｂ上の局所的に堆積された金属を含む。第１のドープ領域１５２１ａ、１５２１ｂは、ドープポリシリコン領域を含み得る。太陽電池１５２０ｅは、太陽電池１５２０ｅの前側１５０２に、介在層（例えば、反射防止コーティングＡＲＣ）１５２６を含むことができる。太陽電池１５２０ｅは、太陽電池１５２０ｅの後側１５０４に、背面介在層（例えば、背面反射防止コーティングＢＡＲＣ）１５２６を含むことができる。
特定の材料が上述の実施形態に関連して具体的に記載されているが、いくつかの材料は、そのような実施形態が本開示の実施形態の趣旨及び範囲内に留まる限り、他のもので容易に置き換えられることができる。例えば、一実施形態では、異なる材料基板、例えばＩＩＩ−Ｖ族材料基板を、シリコン基板の代わりに用いることができる。別の実施形態では、シリコン基板の代わりに、マイクロ電子装置の製造に使用される任意のタイプの基板を使用することができ、例えばプリント回路基板（ＰＣＢ）及び／又は他の基板を使用することができる。加えて、背面コンタクト太陽電池構造についてかなり述べているが、本明細書中に記載される手法は前面コンタクト太陽電池にも適用してもよいことは理解すべきである。別の実施形態では、上述した手法は、太陽電池以外の製造に適用可能とすることができる。例えば、発光ダイオード（ＬＥＤ）の製造は、本明細書に記載の手法から恩恵を受けることができる。
加えて、本明細書に太陽電池を非常に詳細に記載したが、本明細書に記載した方法及び／又はプロセスは、様々な基板及び／又は装置、例えば半導体基板に適用することができる。例えば、半導体基板は、太陽電池、発光ダイオード、マイクロ電子機械システム及び他の基板を含むことができる。
更に、記載した実施形態の多くは、半導体を、金属供給源としての金属箔に直接接続することに関するが、本明細書に記載した概念は、コンタクトを、半導体と直接接触させるのではなく、導電性酸化物、例えば酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）に対して作製する太陽電池（ｓｏｌａｒ）用途（例えばＨＩＴ電池）にも適用可能である。加えて、実施形態は、他のパターニング金属用途、例えばＰＣＢ配線形成に適用可能である。
かくして、レーザービームを使用した半導体基板の局所メタライゼーション、及び得られた構造が提示される。
具体的な実施形態が上述されてきたが、これらの実施形態は、特定の機能に関して単一の実施形態のみが説明される場合であっても、本開示の範囲を限定することを意図するものではない。本開示で提供される特徴の実施例は、別段の記述がある場合を除き、制約的であることよりも、むしろ例示的であることを意図するものである。上記の説明は、本開示から利益を得る当業者には明らかとなるような、代替形態、修正形態、及び等価物を包含することを意図するものである。
本開示の範囲は、本明細書で対処される問題のいずれか又は全てを軽減するか否かにかかわらず、本明細書で（明示的又は暗示的に）開示される、あらゆる機能若しくは機能の組み合わせ、又はそれらのあらゆる一般化を含む。従って、本出願（又は、本出願に対する優先権を主張する出願）の実施の間に、任意のそのような機能の組み合わせに対して、新たな請求項を形式化することができる。具体的には、添付の「特許請求の範囲」を参照して、従属請求項からの特徴を、独立請求項の特徴と組み合わせることができ、それぞれの独立請求項からの特徴を、任意の適切な方式で、単に添付の請求項で列挙される具体的な組み合わせのみではなく、組み合わせることができる。

Claims (16)

  1. 太陽電池の製造方法であって、
    介在層を有する基板を提供することであって、前記介在層は、前記基板の暴露部分に至る開口部を含む、提供することと、
    前記介在層内の前記開口部の上部に金属箔を位置付けることと、
    前記金属箔をレーザービームに暴露して複数の導電性コンタクト構造を形成することであって、前記複数の導電性コンタクト構造の各々は、前記基板の前記暴露部分に電気的に接続された、局所的に堆積された金属部分を有する、形成することと、を含む、方法。
  2. 前記基板の上部に前記金属箔を位置付けることが、前記基板の上部に前記金属箔の連続シートを位置付けることを含み、および／または、
    前記基板が複数のＮ型及びＰ型半導体領域を含み、前記介在層内の前記開口部が、前記複数のＮ型及びＰ型半導体領域の部分を暴露し、および／または、
    前記方法は、前記基板内又は前記基板の上方に複数の半導体領域を形成することを更に含む、請求項１に記載の方法。
  3. 前記金属箔を前記レーザービームに暴露した後に、前記金属箔の少なくとも一部分を除去することを更に含む、請求項１または２に記載の方法。
  4. 前記レーザービームに暴露されていない前記金属箔の少なくとも一部分を除去することが、前記複数の導電性コンタクト構造のエッジにエッジフィーチャを形成することを含む、請求項３に記載の方法。
  5. 前記金属箔を前記レーザービームに暴露することが、スパッタフィーチャを形成する、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
  6. 前記スパッタフィーチャを除去することを更に含む、請求項５に記載の方法。
  7. 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設された複数の半導体領域と、
    前記複数の半導体領域に電気的に接続された複数の導電性コンタクト構造であって、各導電性コンタクト構造は、前記複数の半導体領域の少なくとも１つと直接接触して配設される局所的に堆積された金属構造を含む、導電性コンタクト構造と、を含む、太陽電池。
  8. 前記複数の半導体領域が、前記基板内又は前記基板の上方に配設された複数のＮ型及びＰ型多結晶シリコン領域である、請求項７に記載の太陽電池。
  9. 前記基板上に配設された介在層を更に含み、前記介在層は、前記複数の導電性コンタクト構造に対応する前記基板の部分を暴露する開口部を含む、請求項７または８に記載の太陽電池。
  10. 前記介在層の少なくとも一部分の上部に配設された金属箔部分を更に含む、請求項９に記載の太陽電池。
  11. 前記金属箔部分が、前記局所的に堆積された金属構造の１つと接触している、請求項１０に記載の太陽電池。
  12. 前記複数の導電性コンタクト構造がエッジフィーチャを含む、請求項１１に記載の太陽電池。
  13. 基板をメタライゼーションする方法であって、
    金属箔を前記基板の上方に位置付けることと、
    前記金属箔をレーザービームに暴露して複数の導電性コンタクト構造を形成することであって、前記複数の導電性コンタクト構造の各々は、前記基板に電気的に接続された、局所的に堆積された金属部分を有する、形成することと、を含む、方法。
  14. 前記基板の上部に前記金属箔を位置付けることが、前記基板の上部に前記金属箔の連続シートを位置付けることを含み、および／または、
    前記方法は、前記複数の導電性コンタクト構造をパターニングすることを含む、請求項１３に記載の方法。
  15. 前記金属箔を前記レーザービームに暴露した後に、前記金属箔の少なくとも一部分を除去することを更に含む、請求項１３または１４に記載の方法。
  16. 基板の上方に介在層を形成することを更に含み、前記介在層は、前記基板の部分を暴露する開口部を有し、および／または、
    前記基板内又は前記基板の上部に複数の半導体領域を形成することを更に含む、請求項１３〜１５のいずれか一項に記載の方法。
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