JP2024509329A - 選択的接触領域埋込型太陽電池及びその裏面接触構造 - Google Patents
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Abstract
本発明は、太陽電池の技術分野に適用され、選択的接触領域埋込型太陽電池及びその裏面接触構造を提供し、該裏面接触構造は、シリコン基板の裏面に設けられた凹部と、シリコン基板の裏面に設けられた第１誘電体層と、第１誘電体層に設けられ且つ凹部内に設けられた第１ドープ領域と、第１誘電体層に設けられ且つ凹部外に設けられた第２ドープ領域と、第１ドープ領域と第２ドープ領域との間に設けられた少なくとも１つの第２誘電体層と、第１ドープ領域及び第２ドープ領域に設けられた導電層と、を含む。本発明により提供される裏面接触構造は、従来のトレンチの幅制御に対する要求が高い問題、及びパッシベーション効果が劣る問題を解決した。【選択図】図１
Description
本発明は、太陽電池の技術分野に属し、特に、選択的接触領域埋込型太陽電池及びその裏面接触構造に関する。
結晶シリコン太陽電池において、電池の効率損失は、電気損失と光学損失の２つに分けられることができる。電気損失の重要な構成部分は、金属と半導体の接触により引き起こされる複合損失と抵抗損失であり、光学損失の重要な構成部分は、受光面の金属グリッド線による遮蔽である。
ここで、パッシベーション金属接触構造は、電気性能が著しく、また、低接触抵抗率と低表面複合が両立できる。この構造は、１層の極薄のトンネリング酸化層とＮ型ドープ又はＰ型ドープト多結晶シリコン層から構成される。ドープト多結晶シリコン層による光吸収は、「寄生」吸収であり、即ち、光生成電流に寄与しないため、パッシベーション金属接触構造は、電池の裏面に用いられることが多く、これによって、前表面での金属グリッド線による遮蔽が完全に回避される。太陽電池が受ける太陽放射により、電子と正孔が生成され、これらの電子と正孔がドープト多結晶シリコン層に移動することにより、ドープト多結晶シリコン層の間に電圧差が発生する。
従来のＰ型ドープト多結晶シリコン層とＮ型ドープト多結晶シリコン層は、シリコンウェハ裏面に直接堆積するが、隔離されずに互いに接続された場合、漏電等の不具合が生じる。そこで、上記の無隔離による問題を解決するために、Ｐ型ドープト多結晶シリコン層とＮ型ドープト多結晶シリコン層との間に、極狭いトレンチを形成することによって、Ｐ型ドープト多結晶シリコン層とＮ型ドープト多結晶シリコン層を分離させることで、漏電の発生を回避し、電池の開路電圧を低下させる。しかし、従来のトレンチは、レーザ開孔又はウェットエッチングにより製造される。この場合、従来のトレンチ幅が数十μｍ程度であり、幅制御に対する要求が高いため、製造の難易度が高く、パッシベーションに単一の誘電体層のみが用いられる。しかし、単一の誘電体層によるパッシベーションは、パッシベーション効果が劣り、それによって得られる内部裏面反射効果も劣る。
本発明の実施例は、従来のトレンチの幅制御に対する要求が高く、パッシベーション効果が劣る問題を解決するための、太陽電池の裏面接触構造を提供することを目的とする。
本発明の実施例は、
シリコン基板の裏面に設けられた凹部と、
前記シリコン基板の裏面に設けられた第１誘電体層と、
前記第１誘電体層に設けられ且つ前記凹部内に設けられた第１ドープ領域と、
前記第１誘電体層に設けられ且つ前記凹部外に設けられた第２ドープ領域と、
前記第１ドープ領域と前記第２ドープ領域との間に設けられた少なくとも１つの第２誘電体層と、
前記第１ドープ領域及び前記第２ドープ領域に設けられた導電層と、を含む、太陽電池の裏面接触構造により実現される。
シリコン基板の裏面に設けられた凹部と、
前記シリコン基板の裏面に設けられた第１誘電体層と、
前記第１誘電体層に設けられ且つ前記凹部内に設けられた第１ドープ領域と、
前記第１誘電体層に設けられ且つ前記凹部外に設けられた第２ドープ領域と、
前記第１ドープ領域と前記第２ドープ領域との間に設けられた少なくとも１つの第２誘電体層と、
前記第１ドープ領域及び前記第２ドープ領域に設けられた導電層と、を含む、太陽電池の裏面接触構造により実現される。
さらに、前記第１ドープ領域はＰ型ドープ領域であり、前記第２ドープ領域はＮ型ドープ領域であり、又は、
前記第１ドープ領域はＮ型ドープ領域であり、前記第２ドープ領域はＰ型ドープ領域である。
前記第１ドープ領域はＮ型ドープ領域であり、前記第２ドープ領域はＰ型ドープ領域である。
さらに、前記第２ドープ領域は、前記凹部外の一部の領域に設けられている。
さらに、前記凹部内に設けられた第１誘電体層と第１ドープ領域の厚さの合計は、前記凹部の深さ以下である。
さらに、前記凹部内に設けられた第１誘電体層と第１ドープ領域の厚さの合計は、前記凹部の深さより大きい。
さらに、前記第１ドープ領域と前記第２ドープ領域は、ドープト多結晶シリコン、又はドープト炭化シリコン、又はドープト非結晶シリコンを含む。
さらに、前記第１誘電体層は、トンネリング酸化層、真性炭化シリコン層、及び真性非結晶シリコン層のうちの１つ又は複数の組み合わせである。
さらに、前記第２誘電体層は、酸化アルミニウム層、窒化シリコン層、酸窒化シリコン層、真性炭化シリコン層、真性非結晶シリコン層、及び酸化シリコン層のうちの１つ又は複数の組み合わせである。
さらに、前記第２誘電体層は、前記第１ドープ領域と前記第２ドープ領域との間の領域を覆うか、或いは、前記第１ドープ領域及び／又は前記第２ドープ領域を覆うように延伸する。
さらに、前記第１ドープ領域と前記第２ドープ領域との間の領域に位置するシリコン基板の裏面は、ラフテクスチャー構造を有する。
さらに、前記Ｐ型ドープ領域の幅は、３００～６００μｍであり、前記Ｎ型ドープ領域の幅は、１００～５００μｍであり、前記凹部の深さは、０．０１～１０μｍである。
さらに、前記第１ドープ領域と前記第２ドープ領域との間の水平距離は、０～５００μｍである。
さらに、前記第１誘電体層は、前記第１ドープ領域と前記第２ドープ領域を覆うか、或いは、前記シリコン基板の裏面全体を覆う。
さらに、前記第１ドープ領域と前記第２ドープ領域との間の領域に位置するシリコン基板内には、第３ドープ領域が設けられている。
さらに、前記第１誘電体層は、前記凹部の底壁及び側壁に接続されている。
さらに、前記第１誘電体層は、前記凹部の底壁に接続され、前記第２誘電体層は、さらに前記凹部の側壁に接続されている。
さらに、前記凹部は、円弧形状、台形形状、又は四角形状である。
さらに、前記第１誘電体層の厚さは、１～２０ｎｍであり、前記第１誘電体層と前記第１ドープ領域又は前記第２ドープ領域との厚さの合計は、２０ｎｍより大きい。
さらに、前記ドープト炭化シリコンは、ドープト水素化炭化シリコンである。
さらに、前記第１誘電体層は、トンネリング酸化層及び真性炭化シリコン層である。
さらに、前記トンネリング酸化層は、酸化シリコン層、酸化アルミニウム層のうちの１つ又は複数からなる。
さらに、前記第１誘電体層内の真性炭化シリコン層は、真性水素化炭化シリコン層を含む。
さらに、前記第２誘電体層は、酸化アルミニウム層と真性炭化シリコン層、又は酸化シリコン層と真性炭化シリコン層であり、前記第２誘電体層の厚さは２５ｎｍより大きい。
さらに、前記第２誘電体層内の酸化アルミニウム層又は酸化シリコン層の厚さは、２５ｎｍより小さく、前記第２誘電体層内の真性炭化シリコン層の厚さは、１０ｎｍより大きい。
さらに、前記第２誘電体層内の真性炭化シリコン層は、屈折率の異なる少なくとも１層の第１真性炭化シリコン膜からなる。
さらに、各層の前記第１真性炭化シリコン膜の屈折率は、シリコン基板の裏面から外に向かって順次に低下する。
さらに、前記第２誘電体層の外層には、フッ化マグネシウム層がさらに設けられている。
さらに、前記導電層は、ＴＣＯ透明導電膜及び／又は金属電極である。
さらに、前記金属電極は、銀電極、銅電極、アルミニウム電極、スズクラッド銅電極又は銀クラッド銅電極を含む。
さらに、前記銅電極は電気めっきプロセスによって製造された電気めっき銅又は物理気相堆積によって製造された銅電極である。
さらに、前記第１ドープ領域に対応する第１誘電体層と前記第２ドープ領域に対応する第１誘電体層は、同じであり又は異なる。
さらに、前記第１ドープ領域は、前記凹部外の一部の領域まで延伸し、隣接する前記第２ドープ領域に接続されていない。
本発明の別の実施例は、さらに、
シリコン基板と、
シリコン基板の裏面に設けられた上記の裏面接触構造と、
シリコン基板の表面に設けられた第３誘電体層と、を含む、選択的接触領域埋込型太陽電池を提供することを目的とする。
シリコン基板と、
シリコン基板の裏面に設けられた上記の裏面接触構造と、
シリコン基板の表面に設けられた第３誘電体層と、を含む、選択的接触領域埋込型太陽電池を提供することを目的とする。
さらに、前記第３誘電体層は、酸化アルミニウム層、窒化シリコン層、酸窒化シリコン層、真性炭化シリコン層、真性非結晶シリコン層、及び酸化シリコン層のうちの１つ又は複数の組み合わせである。
さらに、前記第３誘電体層は、酸化シリコン層と真性炭化シリコン層、又は酸化アルミニウム層と真性炭化シリコン層であり、前記第３誘電体層の厚さは、５０ｎｍより大きい。
さらに、前記第３誘電体層内の酸化アルミニウム層又は酸化シリコン層の厚さは、４０ｎｍより小さく、前記第３誘電体層内の真性炭化シリコン層の厚さは、１０ｎｍより大きい。
さらに、前記第３誘電体層内の真性炭化シリコン層は、屈折率の異なる少なくとも１層の第２真性炭化シリコン膜からなる。
さらに、各層の前記第２真性炭化シリコン膜の屈折率は、シリコン基板の表面から外に向かって順次に低下する。
さらに、前記第３誘電体層の外層には、フッ化マグネシウム層がさらに設けられている。
さらに、前記シリコン基板の表面と前記第３誘電体層との間には、電界層又はフローティングジャンクションがさらに設けられている。
本発明の別の実施例は、さらに、上記の選択的接触領域埋込型太陽電池を含む電池アセンブリを提供することを目的とする。
本発明の別の実施例は、さらに、上記の電池アセンブリを含む太陽光発電システムを提供することを目的とする。
本発明の別の実施例は、さらに、
シリコン基板の裏面に、複数の凹部を間隔を置いて設けるステップと、
シリコン基板の裏面に、第１誘電体層を製造するステップと、
各前記凹部の内外に、それぞれ第１ドープ領域及び第２ドープ領域を製造するステップと、
シリコン基板の表裏面に、それぞれ第２誘電体層と第３誘電体層を製造するステップと、
前記第１ドープ領域と前記第２ドープ領域に、導電層を製造するステップと、を含むことを特徴とする、選択的接触領域埋込型太陽電池の製造方法を提供することを目的とする。
シリコン基板の裏面に、複数の凹部を間隔を置いて設けるステップと、
シリコン基板の裏面に、第１誘電体層を製造するステップと、
各前記凹部の内外に、それぞれ第１ドープ領域及び第２ドープ領域を製造するステップと、
シリコン基板の表裏面に、それぞれ第２誘電体層と第３誘電体層を製造するステップと、
前記第１ドープ領域と前記第２ドープ領域に、導電層を製造するステップと、を含むことを特徴とする、選択的接触領域埋込型太陽電池の製造方法を提供することを目的とする。
さらに、各前記凹部の内外に、それぞれ第１ドープ領域及び第２ドープ領域を製造する前記ステップは、
各凹部の内外に、真性非結晶シリコン又は真性炭化シリコンを堆積させるステップと、
各凹部の内外に、異なるタイプのドープを交互に行うステップと、
真性非結晶シリコン又は真性炭化シリコンがドープト多結晶シリコン又はドープト炭化シリコンになるように高温結晶化処理を行うことによって、凹部内に設けられた第１ドープ領域及び凹部外に設けられた第２ドープ領域を得るステップと、を含む。
各凹部の内外に、真性非結晶シリコン又は真性炭化シリコンを堆積させるステップと、
各凹部の内外に、異なるタイプのドープを交互に行うステップと、
真性非結晶シリコン又は真性炭化シリコンがドープト多結晶シリコン又はドープト炭化シリコンになるように高温結晶化処理を行うことによって、凹部内に設けられた第１ドープ領域及び凹部外に設けられた第２ドープ領域を得るステップと、を含む。
さらに、各前記凹部の内外に、それぞれ第１ドープ領域及び第２ドープ領域を製造する前記ステップは、
各凹部の内外に、真性非結晶シリコン又は真性炭化シリコンを堆積させるステップと、
真性非結晶シリコン又は真性炭化シリコンがドープト多結晶シリコン又はドープト炭化シリコンになるように、各凹部の内外に、異なるタイプのドープをマスクによって交互に行うことによって、凹部内に設けられた第１ドープ領域及び凹部外に設けられた第２ドープ領域を得るステップと、を含む。
各凹部の内外に、真性非結晶シリコン又は真性炭化シリコンを堆積させるステップと、
真性非結晶シリコン又は真性炭化シリコンがドープト多結晶シリコン又はドープト炭化シリコンになるように、各凹部の内外に、異なるタイプのドープをマスクによって交互に行うことによって、凹部内に設けられた第１ドープ領域及び凹部外に設けられた第２ドープ領域を得るステップと、を含む。
さらに、各前記凹部の内外に、それぞれ第１ドープ領域及び第２ドープ領域を製造する前記ステップは、
各凹部の内外に、異なるタイプのドープト非結晶シリコン又はドープト非結晶炭化シリコンを交互に堆積させるステップと、
ドープト非結晶シリコン又はドープト非結晶炭化シリコンがドープト多結晶シリコン又はドープト炭化シリコンになるように、高温結晶化処理を行うことによって、凹部内に設けられた第１ドープ領域及び凹部外に設けられた第２ドープ領域を得るステップと、を含む。
各凹部の内外に、異なるタイプのドープト非結晶シリコン又はドープト非結晶炭化シリコンを交互に堆積させるステップと、
ドープト非結晶シリコン又はドープト非結晶炭化シリコンがドープト多結晶シリコン又はドープト炭化シリコンになるように、高温結晶化処理を行うことによって、凹部内に設けられた第１ドープ領域及び凹部外に設けられた第２ドープ領域を得るステップと、を含む。
さらに、各凹部の内外に、異なるタイプのドープを交互に行う前記ステップは、
各凹部の内外に、第１タイプのイオン及び第２タイプのイオンを交互に注入してドープを行うステップ、又は、
各凹部の内外に、第１タイプのドープ源及び第２タイプのドープ源を交互に堆積させてドープを行うステップ、又は、
各凹部の内外に、第１タイプの原料ガス及び第２タイプの原料ガスを交互に導入してドープを行うステップを含む。
各凹部の内外に、第１タイプのイオン及び第２タイプのイオンを交互に注入してドープを行うステップ、又は、
各凹部の内外に、第１タイプのドープ源及び第２タイプのドープ源を交互に堆積させてドープを行うステップ、又は、
各凹部の内外に、第１タイプの原料ガス及び第２タイプの原料ガスを交互に導入してドープを行うステップを含む。
本発明の実施例により提供される裏面接触構造によれば、シリコン基板の裏面に間隔を置いて凹部を設けることによって、各凹部内に第１ドープ領域が設けられ、また、各凹部外に、第２ドープ領域が設けられる。これにより、凹部内の第１ドープ領域によって覆われていないシリコン基板又は凹部外の第２ドープ領域によって覆われていないシリコン基板によって、凹部内の第１ドープ領域及び凹部外の第２ドープ領域を隔離させ、設けられた凹部は、従来のトレンチよりも、幅制御の要求が緩くなり、また、従来のトレンチよりも、製造が容易になり、且つ、凹部内で第１誘電体層と第１ドープ領域を堆積させる場合、堆積効果がよりよくなる。同時に、凹部を設けることによって、第１誘電体層が凹部の底壁及び側壁のいずれにも接触するので、シリコン基板に発生するキャリアも、この凹部の側壁の第１誘電体層を通過して、対応する第１ドープ領域に分離されて選択的に収集されることが容易になる。これにより、リーク電流を低減できるだけでなく、縦方向と横方向のキャリアの選択的輸送も可能になり、キャリアの凹部の底壁及び側壁における多次元の収集に有利である。第２誘電体層が少なくとも１層設けられることによって、シリコン基板の裏面は、少なくとも１層の第２誘電体層により複数層のパッシベーションを実現し、これによって、より良いパッシベーション効果及び内部裏面反射の向上がもたらされ、より良いパッシベーション効果及び内部裏面反射効果が得られ、従来のトレンチの幅制御に対する要求が高い問題、及びパッシベーション効果が劣る問題を解決した。
本発明の目的、技術手段及び利点をより明白にするために、次に、図面及び実施例を参照しながら、本発明をさらに詳しく説明する。なお、ここで説明される具体的な実施例は、本発明を解釈するためのものに過ぎず、本発明を限定するためのものではない。
本発明において、特に明確に規定及び限定しない限り、「取付」、「繋がる」、「接続」、「固定」等の用語は、広義的に理解すべきであり、例えば、固定接続であっても、取り外し可能な接続であっても、一体的な接続であってもよい。また、機械的接続であっても、電気的接続であってもよい。また、直接的な繋がりであっても、中間媒体を介した間接的な繋がりであっても、２つの要素の内部の連通であってもよい。当業者であれば、具体的な状況に応じて上記用語の本発明における具体的な意味を理解することができる。本明細書に用いられる用語「及び／又は」は、挙げられる１又は複数の関連する項目の任意のあらゆる組合せを含む。
本発明では、シリコン基板の裏面に間隔を置いて凹部を設けることによって、各凹部内に第１ドープ領域が設けられ、また、各凹部外に、第２ドープ領域が設けられる。これにより、凹部内の第１ドープ領域によって覆われていないシリコン基板又は凹部外の第２ドープ領域によって覆われていないシリコン基板によって、凹部内の第１ドープ領域及び凹部外の第２ドープ領域を隔離させ、設けられた凹部は、従来のトレンチよりも、幅制御の要求が緩くなり、また、従来のトレンチよりも、製造が容易になり、且つ、凹部内で第１誘電体層と第１ドープ領域を堆積させる場合、堆積効果がよりよくなる。同時に、凹部を設けることによって、第１誘電体層が凹部の底壁及び側壁のいずれにも接触するので、シリコン基板に発生するキャリアも、この凹部の側壁の第１誘電体層を通過して、対応する第１ドープ領域に分離されて選択的に収集されることが容易になる。これにより、リーク電流を低減できるだけでなく、縦方向と横方向のキャリアの選択的輸送も可能になり、キャリアの凹部の底壁及び側壁における多次元の収集に有利である。第２誘電体層が少なくとも１層設けられることによって、シリコン基板の裏面は、少なくとも１層の第２誘電体層により複数層のパッシベーションを実現し、これによって、より良いパッシベーション効果及び内部裏面反射の向上がもたらされ、より良いパッシベーション効果及び内部裏面反射効果が得られ、従来のトレンチの幅制御に対する要求が高い問題、及びパッシベーション効果が劣る問題を解決した。
本発明の第１実施例は、太陽電池の裏面接触構造を提供し、説明の便宜上、本発明の実施例に関連する部分のみを示す。図１～図１０に示すように、本発明の実施例により提供される太陽電池の裏面接触構造は、
間隔を置いてシリコン基板１０の裏面に設けられた凹部と、
シリコン基板１０の裏面に設けられた第１誘電体層２０と、
第１誘電体層２０に設けられ且つ凹部内に設けられた第１ドープ領域３０と、
第１誘電体層２０に設けられ且つ凹部外に設けられた第２ドープ領域４０と、
第１ドープ領域３０と第２ドープ領域４０との間に設けられており、シリコン基板１０の裏面から外に向かって屈折率が順次に低下する少なくとも１つの第２誘電体層５０と、
第１ドープ領域３０及び第２ドープ領域４０に設けられた導電層６０と、を含む。
間隔を置いてシリコン基板１０の裏面に設けられた凹部と、
シリコン基板１０の裏面に設けられた第１誘電体層２０と、
第１誘電体層２０に設けられ且つ凹部内に設けられた第１ドープ領域３０と、
第１誘電体層２０に設けられ且つ凹部外に設けられた第２ドープ領域４０と、
第１ドープ領域３０と第２ドープ領域４０との間に設けられており、シリコン基板１０の裏面から外に向かって屈折率が順次に低下する少なくとも１つの第２誘電体層５０と、
第１ドープ領域３０及び第２ドープ領域４０に設けられた導電層６０と、を含む。
本発明の一実施例において、シリコン基板１０は、通常作動時に太陽に面する表面と、表面とは反対の裏面を有する。表面は受光面となり、裏面は、表面に対してシリコン基板１０の他方側に設けられ、つまり、上記表面と裏面は、シリコン基板１０の異なる側であって反対側に位置する。本実施例において、シリコン基板１０は、Ｎ型シリコンウェハであるが、当然ながら、他の実施例において、シリコン基板１０は他のシリコンウェハであってもよい。該シリコン基板１０の裏面に、間隔を置いて凹部が形成されている。凹部は、レーザーアブレーション又はマスク（例えば、ハードマスクや酸化シリコンマスク、窒化シリコンマスク、フォトレジストマスク等）とウェット／ドライエッチングの組み合わせにより製造される。この場合、シリコン基板１０の裏面に間隔を置いて凹部が形成されることにより、シリコン基板１０の隣接する２つの凹部間に位置する領域は、ほぼ凸部になる。これによって、シリコン基板１０の裏面パターンは、ほぼ凹部と凸部が交互に配置されて形成されたパターンとなる。
さらに、本発明の一実施例において、第１誘電体層２０は、シリコン基板１０の裏面に位置し、少なくとも第１ドープ領域３０及び第２ドープ領域４０を覆う。具体的な実施時、第１誘電体層２０は、第１ドープ領域３０及び第２ドープ領域４０のみを覆ってもよいし、或いは、シリコン基板１０の裏面全体を覆ってもよい。本発明の一実施例において、図１に示すように、第１誘電体層２０は、第１ドープ領域３０及び第２ドープ領域４０のみを覆う。この場合、第１ドープ領域３０と第２ドープ領域４０との間の領域に位置するシリコン基板１０の裏面は、該第１誘電体層２０によって覆われていない。本発明の別の実施例において、図２に示すように、第１誘電体層２０は、シリコン基板１０の裏面全体を覆い、即ち、第１誘電体層２０は、シリコン基板１０の凹部及び凸部により構成される裏面全体を覆う。なお、図１及び図２に示すように、第１ドープ領域３０が第１誘電体層２０によって覆われた場合、第１誘電体層２０は、凹部の底壁及び側壁に接続される。
さらに、本発明の一実施例において、第１ドープ領域３０はＰ型ドープ領域であり、第２ドープ領域４０はＮ型ドープ領域である。或いは、第１ドープ領域３０はＮ型ドープ領域であり、第２ドープ領域４０はＰ型ドープ領域である。つまり、第１誘電体層２０とＰ型ドープ領域が凹部内に設けられ、第１誘電体層２０とＮ型ドープ領域が凹部外に設けられてもよい。或いは、第１誘電体層２０とＮ型ドープ領域が凹部内に設けられ、第１誘電体層２０とＰ型ドープ領域が凹部外に設けられてもよい。これによって、凹部の内外に、第１誘電体層２０と第１ドープ領域３０、及び、第１誘電体層２０と第２ドープ領域４０が交互に設けられる。この場合、凹部内の第１ドープ領域３０によって覆われていないシリコン基板、又は、凹部外の第２ドープ領域４０によって覆われていないシリコン基板により、凹部内の第１ドープ領域３０と凹部外の第２ドープ領域４０を隔離させる。
該第１誘電体層２０は、シリコン基板１０と凹部内に設けられた第１ドープ領域３０及び凹部外に設けられた第２ドープ領域４０との間に位置し、トンネリング構造として用いられる。第１誘電体層２０と、それに接続されて覆われた高濃度ドープの第１ドープ領域３０又は第２ドープ領域４０とによって、パッシベーション接触構造が形成される。該パッシベーション接触構造は、シリコン基板１０の裏面に良好な表面パッシベーションを提供する。また、一般的に、該第１誘電体層２０は十分に薄い厚さを有し、あるタイプのキャリアは、トンネリング原理により選択的に輸送され、別のタイプのキャリアは、バリア及びドープ領域場効果の存在により該第１誘電体層２０をトンネリングすることができないので、第１誘電体層２０は、あるタイプのキャリアがトンネリングしてドープ領域に進入することを可能にするとともに、別のタイプのキャリアの通過による複合を阻止することができ、これによって、界面での複合を顕著に低下させることができ、太陽電池は、高い開路電圧と短絡電流を有するようになり、光電変換効率が向上する。また、図１～図１０に示すように、シリコン基板１０の第１誘電体層２０と接触する表面に、第１ドープ領域３０又は第２ドープ領域４０に対応する複数の内部拡散領域が形成される。また、本実施例において、凹部が設けられることによって、第１誘電体層２０は、凹部の底壁及び側壁のいずれとも接触するので、シリコン基板１０に発生するキャリアも、この凹部の側壁の第１誘電体層２０によって分離され、対応する第１ドープ領域３０に選択的に収集されやすくなり、これにより、キャリアの凹部の底壁及び側壁における多次元の収集に有利である。
さらに、本発明の一実施例において、第１誘電体層２０は、トンネリング酸化層、真性炭化シリコン層、及び真性非結晶シリコン層のうちの１つ又は複数の組み合わせであることが好ましい。本発明の例として、例えば、第１誘電体層２０は、単一材料のトンネリング酸化層であっても、複数の材料のトンネリング酸化層と真性非結晶シリコン層の組み合わせであっても、単一材料の複数の屈折率の異なる真性非結晶シリコンの組み合わせであってもよい。当然ながら、第１誘電体層２０の具体的な構造の配置は、上記に挙げられた幾つかを含むが、これらに限定されない。実際の使用の要求に応じて、第１誘電体層２０を設定すればよいが、ここで具体的に限定しない。
本発明の好ましい実施例において、具体的に、第１誘電体層２０は、トンネリング酸化層及び真性炭化シリコン層であることが好ましい。この場合、トンネリング酸化層及び真性炭化シリコン層は、シリコン基板１０から外に向かって順次に配列され、トンネリング酸化層は、シリコン基板１０の裏面に接触し、真性炭化シリコン層は、第１ドープ領域３０又は第２ドープ領域４０に接触する。さらに、トンネリング酸化層は、酸化シリコン層、酸化アルミニウム層のうちの１つ又は複数からなることが好ましい。したがって、第１誘電体層２０は、トンネリング酸化層内の酸化シリコン層と酸化アルミニウム層の組み合わせであってもよい。第１誘電体層２０中の真性炭化シリコン層は、真性水素化炭化シリコン層を含む。この場合、トンネリング酸化層及び真性炭化シリコン層は、化学パッシベーションによってシリコン基板１０と第１ドープ領域３０及び第２ドープ領域４０との間の界面準位密度が低下される。例えば、真性水素化炭化シリコン層内の水素は、拡散メカニズム及び熱効果によりシリコン基板１０に入ることで、シリコン基板１０の裏面のダングリングボンドを中和し、シリコン基板１０の裏面の欠陥をパッシベートする。これにより、禁制帯におけるエネルギー帯を価電子帯又は伝導帯に移動させ、キャリアが該第１誘電体層２０を通過して第１ドープ領域３０又は第２ドープ領域４０に入る確率を向上させる。
一般的に、本発明の具体例として、具体的な使用時、第１誘電体層２０として、１～２ｎｍの酸化シリコン層と２～５ｎｍの真性炭化シリコン層を用いることが好ましい。酸化シリコン層をトンネリング構造として用いることに比べ、真性炭化シリコン層は、追加の水素パッシベーション効果をさらに提供することができ、トンネリング効果に影響せずに、トンネリング構造の製造プロセスウインドウを拡大させる。もちろん、１～２ｎｍの酸化シリコン層、又は、１ｎｍの酸化シリコン層と１ｎｍの酸化アルミニウム層、又は、２層以上の屈折率の異なる真性非結晶シリコン層を直接に利用してもよい。当然ながら、第１誘電体層２０の具体的な構造の配置は、上記に挙げられた幾つかの例を含むが、これらに限定されない。そのほか、第１誘電体層２０は、真性微結晶シリコン層、真性微結晶酸化シリコン層、真性非結晶酸化シリコン層等であってもよい。図１～図１０に示すように、１層構造の第１誘電体層２０のみが示されるが、当然ながら、第１誘電体層２０の具体的な構造は、図示に制限されず実際の要求に応じて設定すればよい。
なお、第１誘電体層２０が第１ドープ領域３０及び第２ドープ領域４０のみを覆う場合、各第１誘電体層２０の間が仕切られたので、第１ドープ領域３０及び第２ドープ領域４０に設けられた第１誘電体層２０の構造は、同じであっても異なっていてもよい。具体的に、第１ドープ領域３０に対応する第１誘電体層２０と第２ドープ領域４０に対応する第１誘電体層２０は、同じであり又は異なる。例えば、第１誘電体層２０は、同様に酸化シリコン層と真性炭化シリコン層としてもよく、第１ドープ領域３０が設けられた凹部内の第１誘電体層２０が酸化シリコン層と真性炭化シリコン層であり、第２ドープ領域４０が設けられた凸部内の第１誘電体層２０が酸化アルミニウム層と真性炭化シリコン層であってもよい。実際の使用の要求に応じて、各第１ドープ領域３０及び第２ドープ領域４０における第１誘電体層２０の膜層構造を設定すればよく、ここで具体的に限定しない。
さらに、本発明の一実施例において、第１ドープ領域３０及び第２ドープ領域４０は、それぞれ各凹部の内外に設けられ、第１ドープ領域３０及び第２ドープ領域４０は、ドープト多結晶シリコン又はドープト炭化シリコン又はドープト非結晶シリコンを含むことが好ましい。ドープト炭化シリコンは、ドープト水素化炭化シリコン、ドープト水素化炭化シリコンを含んでもよい。具体的に、炭化シリコンの堆積時に水素ガスを加える。なお、第１誘電体層２０が上記の酸化シリコン層及び真性炭化シリコン層である場合、第１ドープ領域３０及び第２ドープ領域４０は、具体的に、ドープト炭化シリコンである。第１誘電体層２０が上記の酸化シリコン層又は他の組み合わせである場合、第１ドープ領域３０及び第２ドープ領域４０はドープト多結晶シリコン等であってもよい。第１誘電体層２０が上記の真性非結晶シリコン層である場合、第１ドープ領域３０及び第２ドープ領域４０は、具体的に、ドープト非結晶シリコンである。なお、第１ドープ領域３０及び第２ドープ領域４０は、同じであり又は異なっていてもよい。例えば、第１ドープ領域３０及び第２ドープ領域４０は同様にドープト多結晶シリコンであってもよい。或いは、第１ドープ領域３０はドープト多結晶シリコンであり、第２ドープ領域４０はドープト炭化シリコンであってもよい。実際の使用の要求に応じて第１ドープ領域３０及び第２ドープ領域４０を設定すればよく、ここで具体的に限定しない。
さらに、本発明の一実施例において、第２ドープ領域４０は、凹部外の一部の領域に設けられている。この場合、図１に示すように、第２ドープ領域４０が凸部内の一部の領域のみに位置するので、シリコン基板１０の本体だけで第１ドープ領域３０と第２ドープ領域４０を隔離させることができる。この場合、凹部内に設けられた第１誘電体層２０と第１ドープ領域３０の厚さの合計は、凹部の深さ以上であっても以下であってもよい。即ち、第１ドープ領域３０は、凹部内に設けられても、凹部から延出して設けられてもよい。図１及び図２に示すように、第１誘電体層２０と第１ドープ領域３０の厚さの合計が凹部の深さよりも小さい場合が示される。図３に示すように、第１誘電体層２０と第１ドープ領域３０の厚さの合計が凹部の深さと同じである場合が示される。図４に示すように、第１誘電体層２０と第１ドープ領域３０の厚さの合計が凹部の深さよりも大きい場合が示される。なお、本発明の一実施例において、図５に示すように、該第１誘電体層２０がシリコン基板１０の裏面全体を覆い、且つ、第１誘電体層２０と第１ドープ領域３０の厚さの合計が凹部の深さよりも大きい場合、第１ドープ領域３０は、凹部外の凸部領域の一部まで延伸し、隣接する第２ドープ領域４０に接続されなくてもよい。この場合、凹部外の凸部領域に設けられた第１誘電体層２０及び第１ドープ領域３０もパッシベーション接触構造を形成し、凹部内の第１誘電体層２０及び第１ドープ領域３０と連通する。これによって、キャリアが選択的に通過する第１誘電体層２０の接触面積は大きくなる。
さらに、本発明の他の実施例において、第２ドープ領域４０は、凹部外の領域全体に設けられている。この場合、図６に示すように、第２ドープ領域４０は、凹部外の凸部全体に設けられているので、第１ドープ領域３０と第２ドープ領域４０を隔離させるために、凹部内に設けられた第１誘電体層２０及び第１ドープ領域３０の厚さの合計が凹部の深さ以下である必要がある。これによって、凹部内の第１ドープ領域３０によって覆われていないシリコン基板により、第１ドープ領域３０と第２ドープ領域４０を隔離させる。
さらに、本発明の一実施例において、第１誘電体層２０の厚さは１～２０ｎｍであり、第１誘電体層２０と第１ドープ領域３０の厚さの合計は２０ｎｍより大きく、第１誘電体層２０と第２ドープ領域４０の厚さの合計は２０ｎｍより大きい。また、第１ドープ領域３０と第２ドープ領域４０との間の水平距離は０～５００μｍであり、即ち、上記の第２ドープ領域４０は、凸部全体を覆い、第１ドープ領域３０と水平方向において隣接してもよい。或いは、第２ドープ領域４０は、凹部外の領域の一部を覆ってもよい。第１ドープ領域３０がＰ型ドープ領域である場合、Ｐ型ドープ領域の凹部の幅を３００～６００μｍとし、凸部に設けられたＮ型ドープ領域の幅を１００～５００μｍとし、凹部の深さを０．０１～１０μｍとする。第１ドープ領域３０がＮ型ドープ領域である場合、Ｎ型ドープ領域の凹部の幅を１００～５００μｍとし、凸部に設けられたＰ型ドープ領域の幅を３００～６００μｍとし、凹部の深さを０．０１～１０μｍとする。本発明の好ましい実施例として、Ｐ型ドープ領域の幅は、５００μｍであることが好ましい。Ｎ型ドープ領域の幅は、３００μｍであることが好ましい。第１ドープ領域３０と第２ドープ領域４０との間の距離は、１００μｍであることが好ましい。上記から分かるように、設けられた凹部の幅は、従来のトレンチの数十μｍの幅よりも、制御の要求が緩くなり、従来のトレンチよりも、製造が容易になる。
さらに、本発明の一実施例において、第２誘電体層５０は、第１ドープ領域３０と第２ドープ領域４０との間の領域を覆うか、又は、第１ドープ領域３０及び／又は第２ドープ領域４０を覆うように延伸する。つまり、図７に示すように、第２誘電体層５０は、第１ドープ領域３０と第２ドープ領域４０との間の領域のみを覆ってもよい。それに応じて、この場合、導電層６０は、第１ドープ領域３０及び第１ドープ領域３０の裏面全体を覆って電気的接続を形成する。図１に示すように、第２誘電体層５０は、凸部から第１ドープ領域３０及び／又は第２ドープ領域４０を覆うように延伸してもよい。それに応じて、第２誘電体層５０は、第１ドープ領域３０の一部の領域を覆うように延伸し、又は、第２ドープ領域４０の一部の領域を覆うように延伸し、又は、第１ドープ領域３０及び第２ドープ領域４０の一部の領域を覆うように延伸してもよい。この場合、導電層６０は第１ドープ領域３０及び第２ドープ領域４０における、第２誘電体層５０によって覆われていない残りの裏面部分を覆い、それぞれ第１ドープ領域３０及び第２ドープ領域４０との電気的接続を形成する。もちろん、第２誘電体層５０は、製造中に該裏面接触構造の裏面全体を完全に覆ってもよい。この場合、導電層６０の製造時、導電層６０をパンチ等によって該第２誘電体層５０に貫設し、それぞれ第１ドープ領域３０及び第２ドープ領域４０との電気的接続を形成する。なお、当該第１誘電体層２０が第１ドープ領域３０と第２ドープ領域４０のみを覆う場合、図１に示すように、第２誘電体層５０はシリコン基板１０の裏面に直接接触する。第１誘電体層２０がシリコン基板１０の裏面全体を覆う場合、図２に示すように、第２誘電体層５０と第１誘電体層２０が接触する。
さらに、本発明の一実施例において、第２誘電体層５０は、酸化アルミニウム層、窒化シリコン層、酸窒化シリコン層、真性炭化シリコン層、真性非結晶シリコン層及び酸化シリコン層のうちの１つ又は複数の組み合わせであることが好ましい。該第２誘電体層５０は、パッシベーションの機能を果たす。第２誘電体層５０は、少なくとも１層構造とされ、各層は、屈折率がシリコン基板１０から外に向かって順次に低下するように配列され、これによって、シリコン基板１０に近い膜層は、パッシベーションの機能を果たし、シリコン基板１０から離れた膜層は、反射低減機能を果たし、反射低減効果を増強させることによって、シリコン基板１０による光の吸収と利用を増加させ、短絡電流密度を高める。そのほか、第２誘電体層５０は、ドープシリコン層（例えば、ドープ微結晶シリコン層、ドープト非結晶シリコン層、ドープト多結晶シリコン層）、ドープト炭化シリコン層（例えば、ドープト多結晶炭化シリコン層）、ドープ酸化シリコン層（例えば、ドープト多結晶酸化シリコン、ドープト非結晶酸化シリコン）等であってもよい。そのほか、第２誘電体層５０における構造の異なる各膜層は、屈折率の異なる複数層の膜から構成されてもよい。また、上記のように、各層膜層は、屈折率がシリコン基板１０から外に向かって順次に低下するように配列される。例えば、第２誘電体層５０における酸化シリコン層は、屈折率がシリコン基板１０から外に向かって順次に低下する複数層の酸化シリコン膜から構成されてもよい。
上記のように、本発明の具体例として、例えば、第２誘電体層５０は、酸化シリコン層／酸化アルミニウム層、真性炭化シリコン層、窒化シリコン層／酸窒化シリコン層からなる３層構造であってもい。この場合、内側の１層目に位置する酸化シリコン層／酸化アルミニウム層の厚さは０．５ｎｍより大きく、２層目に位置する真性炭化シリコン層の厚さは１ｎｍより大きく、外側の３層目に位置する窒化シリコン層／酸窒化シリコン層の厚さは５０ｎｍより大きい。
本発明の具体例として、例えば、第２誘電体層５０は、酸化アルミニウム層、窒化シリコン層／酸窒化シリコン層からなる２層構造であってもよい。この場合、内側の１層目に位置する酸化アルミニウム層の厚さは１ｎｍより大きい。外側の２層目に位置する窒化シリコン層／酸窒化シリコン層の厚さは５０ｎｍより大きい。
本発明の具体例として、例えば、第２誘電体層５０は、酸化シリコン層／酸化アルミニウム層、ドープト多結晶シリコン層／ドープト多結晶炭化シリコン層／ドープト多結晶酸化シリコン層、窒化シリコン層／酸窒化シリコン層からなる３層構造であってもよい。この場合、内側の１層目に位置する酸化シリコン層／酸化アルミニウム層の厚さは０．５～３ｎｍであり、２層目に位置するドープト多結晶シリコン層／ドープト多結晶炭化シリコン層／ドープト多結晶酸化シリコン層の厚さは２０～１００ｎｍであり、外側の３層目に位置する窒化シリコン層／酸窒化シリコン層の厚さは５０ｎｍより大きい。
本発明の具体例として、例えば、第２誘電体層５０は、真性非結晶シリコン層、ドープト非結晶シリコン層／ドープト非結晶酸化シリコン層、窒化シリコン層／酸窒化シリコン層からなる３層構造であってもよい。この場合、内側の１層目に位置する真性非結晶シリコン層の厚さは２～１０ｎｍであり、２層目に位置するドープト非結晶シリコン層／ドープト非結晶酸化シリコン層の厚さは２～５０ｎｍであり、外側の３層目に位置する窒化シリコン層／酸窒化シリコン層の厚さは５０ｎｍより大きい。
本発明の具体例として、例えば、第２誘電体層５０は、酸化シリコン層／酸化アルミニウム層、真性炭化シリコン層／ドープト非結晶酸化シリコン層、窒化シリコン層／酸窒化シリコン層からなる３層構造であってもよい。この場合、内側の１層目に位置する酸化シリコン層／酸化アルミニウム層の厚さは０．５～３ｎｍであり、２層目に位置する真性炭化シリコン層／ドープト非結晶酸化シリコン層の厚さは１０～５０ｎｍであり、外側の３層目に位置する窒化シリコン層／酸窒化シリコン層の厚さは５０ｎｍより大きい。
当然ながら、第２誘電体層５０の具体的な構造の配置は、上記に挙げられた幾つかの例を含むが、これらに限定されない。本発明の好ましい実施例において、図１に示すように、第２誘電体層５０は、酸化アルミニウム層及び真性炭化シリコン層の２層構造、又は、酸化シリコン層及び真性炭化シリコン層の２層構造であることが好ましい。この場合、第２誘電体層５０の全体厚さは２５ｎｍより大きく、通常の生産製造時、一般的に、７０～８０ｎｍである。この場合、真性炭化シリコン層は、水素パッシベーション効果を提供するだけでなく、真性非結晶シリコン層、ドープト多結晶シリコン層等よりも、光学バンドギャップが大きく、吸収係数が小さく、寄生光吸収を低減させることができる。さらに、第２誘電体層５０における酸化アルミニウム層又は酸化シリコン層の厚さは２５ｎｍより小さく、第２誘電体層５０における真性炭化シリコン層の厚さは１０ｎｍより大きい。なお、本発明の実施例で提出される複数層構造では、いずれもシリコン基板１０から外に向かって順次に配列され、例えば、上記の第２誘電体層５０が酸化アルミニウム層及び真性炭化シリコン層である場合、酸化アルミニウム層がシリコン基板１０に近く、真性炭化シリコン層が外側に近い。また、図面において、図１～図１０に示すように、２層構造の第２誘電体層５０のみが示されたが、当然ながら、第２誘電体層５０が他の層数であってもよい。具体的な構造は、図示に制限されず実際の要求に応じて設定すればよい。また、本発明の各図は、単に裏面接触構造における各構造の具体的な分布を説明するためのものであり、各構造の実際のサイズに対応しているわけではない。例えば、前記の第１誘電体層２０の厚さが１～２０ｎｍであり、第２誘電体層５０の厚さが２５ｎｍよりも大きいが、図面において、本実施例の具体的な実際のサイズに対応しておらず、本実施例で提供される具体的なパラメータを基準とすべきである。
さらに、第２誘電体層５０における真性炭化シリコン層は、屈折率の異なる少なくとも１層の第１真性炭化シリコン膜からなる。各層の第１真性炭化シリコン膜の屈折率は、シリコン基板１０の裏面から外に向かって順次に低下する。選択的に、上記各材料の屈折率について、一般的、単結晶シリコンの屈折率が３．８８とされ、非結晶シリコンの屈折率が３．５～４．２とされ、多結晶シリコンの屈折率が３．９３とされ、炭化シリコンの屈折率が２～３．８８とされ、窒化シリコンの屈折率が１．９～３．８８とされ、酸窒化シリコンの屈折率が１．４５～３．８８とされ、酸化シリコンの屈折率が１．４５とされ、酸化アルミニウムの屈折率が１．６３とされる。当然ながら、上記各種材料の屈折率は、実際の使用の要求に応じて他に設定してもよく、ここで具体的に限定しない。
さらに、本発明の一実施例において、第２誘電体層５０の外層には、フッ化マグネシウム層がさらに設けられている。即ち、上記第２誘電体層５０として選択された酸化アルミニウム層、窒化シリコン層、酸窒化シリコン層、真性炭化シリコン層、真性非結晶シリコン層及び酸化シリコン層のうちの１つ又は複数の組み合わせのほかに、第２誘電体層５０の外層には、フッ化マグネシウム層がさらに設けられてもよい。フッ化マグネシウム層は、屈折率が最も低い必要があり、一般的に、反射低減の光学作用を高めるために、その屈折率が１．４に設定される。
さらに、本発明の一実施例において、導電層６０は、ＴＣＯ透明導電膜及び／又は金属電極である。金属電極は、銀電極、銅電極、アルミニウム電極、スズクラッド銅電極、又は銀クラッド銅電極を含む。さらに、銅電極は、電気めっきプロセスによって製造された電気めっき銅、又は、物理気相堆積によって製造された銅電極である。該電気めっき銅は、ニッケル、クロム、チタン、タングステン電極をシード層又は保護層とする。該裏面接触構造は、低温プロセスのＨＢＣ電池（交差指型裏面接触ヘテロジャンクション太陽電池）に用いられる場合、導電層６０がＴＣＯ透明導電膜及び金属電極である。該裏面接触構造は、高温プロセスのＰＯＬＯ－ＩＢＣ電池（パッシベーション接触ＩＢＣ電池）に用いられる場合、導電層６０が金属電極である。ただし、低温銀ペーストを用いる金属電極は、低温プロセスのＨＢＣ電池のみに用いることができる。
さらに、本発明の一実施例において、凹部は円弧形状、台形形状、又は四角形状である。図１に示すように、具体的な実施例において、凹部は四角形状である。図８に示すように、別の具体的な実施例において、凹部は台形形状である。凹部は、円弧形状又は台形形状とされることが好ましい。それは、凹部が円弧形状又は台形形状とされる場合、凹部内壁による光反射の効果がよくなり、また、特にトンネリング構造としての第１誘電体層２０とシリコン基板１０の接触の表面積も大きくなるためである。もちろん、凹部が四角形状とされる場合、実際の生産プロセスが簡単になるため、実際の使用上の要求に応じて凹部の形状を設定すればよく、ここで具体的に限定しない。
なお、本発明の他の実施例において、第１誘電体層２０が凹部の底壁に接続され、さらに、第２誘電体層５０が凹部の側壁に接続される可能性がある。その理由として、主に次のように考えられる。マスクによって凹部領域を被覆した後、マスクを除去する時に第１ドープ領域３０に近いシリコン基板１０の一部におけるシリコンが腐食され、該凹部の幅が大きくなり、その後の第２誘電体層５０の堆積時、第２誘電体層５０は該空白領域まで堆積することにより、凹部の側壁に接続されるようになる。或いは、円弧形状の凹部（例えば、楕円形状の凹部）の製造時、第１誘電体層２０及び第１ドープ領域３０を円弧形状の凹部の長半径方向の内壁まで堆積させることができず、これにより、第２誘電体層５０は、堆積時に空白領域まで充填され、円弧形状の凹部の側壁に接続されるようになる。或いは、第２誘電体層５０は堆積時に該空白領域まで堆積することができないことにより、該円弧形状の凹部の側壁と第１誘電体層２０及び第１ドープ領域３０との間に隙間が形成される。もちろん、本発明の実施例において、裏面接触構造は、凹部の側壁に設けられた第１誘電体層２０がキャリアの選択的通過を可能にし、多次元の収集を実現するために、第１誘電体層２０が凹部の側壁に直接接続されることが好ましい。
さらに、本発明の一実施例において、図９に示すように、第１ドープ領域３０と第２ドープ領域４０との間の領域に位置するシリコン基板１０には、第３ドープ領域７０が設けられている。つまり、第３ドープ領域７０は、凹部外の凸部全体に設けられてもよく、凸部の一部の領域に設けられてもよい。該第３ドープ領域７０は、具体的に、各凸部におけるシリコン基板１０に異なるタイプの拡散源をドープすることによって形成された拡散層であるので、凸部に位置するシリコン基板１０の部分的拡散によって形成された拡散層である。拡散層は、Ｐ型拡散層又はＮ型拡散層であってもよい。Ｐ型拡散層は、ホウ素、アルミニウム、ガリウム等をドープして拡散させることにより形成される。Ｎ型拡散層は、窒素、リン、ヒ素等をドープして拡散させることにより形成される。この場合、該Ｎ型拡散層は、特にＮ型シリコンウェハであるシリコン基板１０に対してＮ＋層であり、即ち、拡散層は、局所的な高拡散により形成される。なお、シリコン基板１０に設けられた各第３ドープ領域７０は、実際の使用の要求に応じて、Ｐ型拡散層又はＮ型拡散層とすればよく、ここで具体的に限定しない。シリコン基板１０の各凸部において、異なるタイプの拡散を交互に行うことにより、Ｐ型拡散層とＮ型拡散層を形成することが好ましい。この場合、凹部の側壁及び凹部外の凸部に第１誘電体層２０が設けられ、また、シリコン基板１０における第１ドープ領域３０と第２ドープ領域４０との間に、第３ドープ領域７０が拡散により形成されているので、第３ドープ領域７０におけるキャリアは、隣接する凹部の側壁における第１誘電体層２０を選択的に通過して、対応する第１ドープ領域３０に分離されて収集されること、及び、凸部における第１誘電体層２０を選択的に通過し、対応する第２ドープ領域４０に分離されて収集されることが容易になる。
さらに、本発明の一実施例において、図１０に示すように、第１ドープ領域３０と第２ドープ領域４０との間の領域に位置するシリコン基板１０の裏面は、ラフテクスチャー構造８０を有する。つまり、シリコン基板１０は、凸部表面に該ラフテクスチャー構造８０を有する。第１誘電体層２０が第１ドープ領域３０と第２ドープ領域４０のみを覆う場合、該ラフテクスチャー構造８０は、第２誘電体層５０とシリコン基板１０の裏面との接触部に位置する。第１誘電体層２０がシリコン基板１０の裏面全体を覆う場合、該ラフテクスチャー構造８０は、第１誘電体層２０とシリコン基板１０の裏面との接触部に位置する。該ラフテクスチャー構造８０は、通常、テクスチャー化により形成され、酸によるテクスチャー化で形成されるランダムな半球状のテクスチャー、塩基によるテクスチャー化で形成されるピラミッド状のテクスチャー、又は、塩基によるテクスチャー化で形成されたピラミッド状のテクスチャーに対して、酸によるテクスチャー化でピラミッド先端を面取り処理したものであってもよい。当然ながら、ラフテクスチャー構造８０について、シリコン基板１０の裏面全体、即ち凹部内に位置するシリコン基板１０もラフテクスチャー構造８０を有するようにしてもよい。この場合、後続の第１ドープ領域３０と第２ドープ領域４０におけるラフテクスチャー構造８０を除去するプロセスを必要とせず、凹部が形成されたシリコン基板１０の裏面全体に対して触接にテクスチャー化すればよいので、プロセスが簡素化する。ただし、本実施例において、入射光のシリコン基板１０の内部での反射を増やし、光吸収率を高めるために、シリコン基板１０の、第１ドープ領域３０と第２ドープ領域４０との間の領域における表面のみをテクスチャー化し、シリコン基板１０の、第１ドープ領域３０と第２ドープ領域４０における表面をテクスチャー化しないことが好ましい。
テストの結果、本発明の実施例により提供される裏面接触構造に基づいて製造されたＨＢＣ電池、ＰＯＬＯ－ＩＢＣ電池は、従来のトレンチ法により製造された対照群としてのＰＯＬＯ－ＩＢＣ電池よりも、電池変換効率は、約２６．０％まで有効的に向上し、信頼性が大幅に改善した。電気性能の結果を以下の表１に示す。
本発明の実施例は、従来技術に比べ、次の有益な効果が得られる。
１、シリコン基板の裏面に間隔を置いて凹部が設けられ、各凹部内に第１ドープ領域が設けられ、また、各凹部外に、第２ドープ領域が設けられる。これにより、凹部内の第１ドープ領域によって覆われていないシリコン基板又は凹部外の第２ドープ領域によって覆われていないシリコン基板によって、凹部内の第１ドープ領域及び凹部外の第２ドープ領域を隔離させ、設けられた凹部は、従来のトレンチよりも、幅制御の要求が緩くなり、また、従来のトレンチよりも、製造が容易になり、且つ、凹部内で第１誘電体層と第１ドープ領域を堆積させる場合、堆積効果がよりよくなる。
２、凹部が設けられることによって、第１誘電体層は、凹部の底壁及び側壁のいずれにも接触するので、シリコン基板に発生するキャリアも、凹部の側壁における第１誘電体層を通過して、対応する第１ドープ領域分離されて選択的に収集されることが容易になる。これによって、リーク電流の低減のみならず、キャリアの縦方向と横方向における選択的輸送を実現することもでき、キャリアの凹部の底壁及び側壁における多次元の収集に有利である。
３、第２誘電体層が少なくとも１層設けられることによって、シリコン基板の裏面は、少なくとも１層の第２誘電体層によって複数層のパッシベーションが可能になり、パッシベーション効果がより良くなる。また、各層の屈折率がシリコン基板から外に向かって順次に低下するように制御することによって、長波長域の光のシリコン基板における内部裏面反射が増加し、短絡電流密度が高くなる。
４、凹部のある程度の深さにより、ハードマスクは、２つの凹部の間の凸起部分のみに直接接触するが、凹部の底部に直接接触せず、不純物による汚染が低減され、そのため、凹部の底壁のシリコン基板をハードマスクによる損傷から保護することができる。また、シリコン基板の凸部の表面のハードマスクとの接触による損傷も、後続のテクスチャー化プロセスにより除去することができる。
５、ハードマスクによる第１ドープ領域又は第２ドープ領域の選択的堆積プロセスにおいて、例えば、第１ドープ領域の凹部領域への堆積時、凹部外の凸部をハードマスクによって遮蔽することができる。凹部のある程度の深さにより、ハードマスクは凹部の底部に直接接触しないため、堆積の効果が良くなる。さらに、各凹部の間に、隔離するための特定幅のシリコン基板の凸部構造が存在するので、ハードマスクによって遮蔽して凹部領域の堆積を行う場合、ハードマスクの位置合わせに対して、高度な正確性が求められず、適度なずれが存在してもよい。これにより、ハードマスクの位置合わせが簡単になり、プロセスの難易度が低下する。
６、従来技術では、トレンチ領域は、幅と深さに制限され、薬液が水とシリコンウェハの疎水性によりトレンチの底部まで完全に浸入して化学ウェットテクスチャー化が不可能である。それに対して、本実施例において、凹部が設けられることによって、隣接する凹部の間のシリコン基板の裏面が凸部に対向し、従来のトレンチ構造よりも、テクスチャー化によりラフテクスチャー構造を得ることが容易になる。シリコン基板の裏面の凸部におけるテクスチャー化により、光のシリコン基板における内部裏面反射が増加し、シリコン基板の光吸収率が向上する。
７、シリコン基板において、第１ドープ領域と第２ドープ領域との間の領域に第３ドープ領域が設けられることによって、第３ドープ領域におけるキャリアは、隣接する凹部の側壁における第１誘電体層を選択的に通過して、対応する第１ドープ領域に分離されて収集されるとともに、凸部における第１誘電体層を選択的に通過して対応する第２ドープ領域に分離されて収集されることが容易になる。
本発明の第２実施例は、選択的接触領域埋込型太陽電池を提供し、説明の便宜上、本発明の実施例に関連する部分のみを示す。図１～図１０に示すように、本発明の実施例により提供される選択的接触領域埋込型太陽電池は、
シリコン基板１０と、
シリコン基板１０の裏面に設けられた上記実施例に記載の裏面接触構造と、
シリコン基板１０の表面に設けられた第３誘電体層９０と、を含む。
シリコン基板１０と、
シリコン基板１０の裏面に設けられた上記実施例に記載の裏面接触構造と、
シリコン基板１０の表面に設けられた第３誘電体層９０と、を含む。
さらに、本発明の一実施例において、第２誘電体層５０及び第３誘電体層９０は、同一のプロセスによってシリコン基板１０の表裏面にそれぞれ製造されてもよい。この場合、該第３誘電体層９０は、上記実施例における第２誘電体層５０の構造と同じであってもよい。したがって、上記実施例の記載を参照し、第３誘電体層９０も、酸化アルミニウム層、窒化シリコン層、酸窒化シリコン層、真性炭化シリコン層、真性非結晶シリコン層、及び酸化シリコン層のうちの１つ又は複数の組み合わせであることが好ましい。
本発明の例として、第３誘電体層９０は、酸化シリコン層／酸化アルミニウム層及びドープト多結晶シリコン層／ドープト多結晶炭化シリコン層／ドープト多結晶酸化シリコン層及び窒化シリコン層／酸窒化シリコン層からなる３層構造、又は、真性非結晶シリコン層及びドープト非結晶シリコン層／ドープト非結晶酸化シリコン層及び窒化シリコン層／酸窒化シリコン層からなる３層構造、又は、酸化シリコン層／酸化アルミニウム層及び真性炭化シリコン層／ドープト非結晶酸化シリコン層及び窒化シリコン層／酸窒化シリコン層からなる３層構造であってもよい。
さらに、本発明の好ましい実施例において、図１に示すように、第３誘電体層９０も、対応的に、酸化シリコン層及び真性炭化シリコン層の２層構造、又は、酸化アルミニウム層及び真性炭化シリコン層２層構造であることが好ましい。第３誘電体層９０の厚さは５０ｎｍより大きい。第３誘電体層９０における酸化アルミニウム層又は酸化シリコン層の厚さは４０ｎｍより小さく、第３誘電体層９０における真性炭化シリコン層の厚さは１０ｎｍより大きい。この場合、真性炭化シリコン層は、水素パッシベーション効果を提供するだけでなく、真性非結晶シリコン層、ドープト多結晶シリコン層等よりも、光学バンドギャップが大きく、吸収係数が小さいため、寄生光吸収を低減させることができる。さらに、第３誘電体層９０における真性炭化シリコン層は、屈折率の異なる少なくとも１層第２真性炭化シリコン膜からなる。各層の第２真性炭化シリコン膜の屈折率は、シリコン基板１０の表面から外に向かって順次に低下する。さらに、本発明の一実施例において、第３誘電体層９０の外層には、フッ化マグネシウム層がさらに設けられている。フッ化マグネシウム層は、屈折率が最も低い必要があり、一般的に、反射低減の光学作用を高めるために、その屈折率が１．４に設定される。
もちろん、該第３誘電体層９０は、上記実施例における第２誘電体層５０とは構造の配置が異なっていてもよい。実際の使用の要求に応じて、第２誘電体層５０及び第３誘電体層９０に対して各膜層構造を設定すればよく、ここで具体的に限定しない。
さらに、本発明の一実施例において、シリコン基板１０の表面及び第３誘電体層９０との間には、電界層又はフローティングジャンクションがさらに設けられている。具体的に、シリコン基板１０に対してリン拡散を行うことによって電界層を製造し、又は、ホウ素拡散を行うことによってフローティングジャンクションを製造する。この場合、この電界層又はフローティングジャンクションは、該選択的接触領域埋込型太陽電池の前表面電界（ＦＳＦ）とされる。
本実施例において、シリコン基板の裏面に間隔を置いて凹部を設けることによって、各凹部内に第１ドープ領域が設けられ、また、各凹部外に、第２ドープ領域が設けられる。これにより、凹部内の第１ドープ領域によって覆われていないシリコン基板又は凹部外の第２ドープ領域によって覆われていないシリコン基板によって、凹部内の第１ドープ領域及び凹部外の第２ドープ領域を隔離させ、設けられた凹部は、従来のトレンチよりも、幅制御の要求が緩くなり、また、従来のトレンチよりも、製造が容易になり、且つ、凹部内で第１誘電体層と第１ドープ領域を堆積させる場合、堆積効果がよりよくなる。同時に、凹部を設けることによって、第１誘電体層が凹部の底壁及び側壁のいずれにも接触するので、シリコン基板に発生するキャリアも、この凹部の側壁の第１誘電体層を通過して、対応する第１ドープ領域に分離されて選択的に収集されることが容易になる。これにより、リーク電流を低減できるだけでなく、縦方向と横方向のキャリアの選択的輸送も可能になり、キャリアの凹部の底壁及び側壁における多次元の収集に有利である。第２誘電体層が少なくとも１層設けられることによって、シリコン基板の裏面は、少なくとも１層の第２誘電体層により複数層のパッシベーションを実現し、これによって、より良いパッシベーション効果及び内部裏面反射の向上がもたらされ、より良いパッシベーション効果及び内部裏面反射効果が得られ、従来のトレンチの幅制御に対する要求が高い問題、及びパッシベーション効果が劣る問題を解決した。
本発明の第３実施例は、選択的接触領域埋込型太陽電池の製造方法を提供し、説明の便宜上、本発明の実施例に関連する部分のみを示す。図１１に示すように、本発明の実施例により提供される選択的接触領域埋込型太陽電池の製造方法は、上記実施例に記載の選択的接触領域埋込型太陽電池を製造するための方法であり、具体的に、該方法は、次のステップを含む。
ステップＳ１１において、シリコン基板の裏面に、複数の凹部を間隔を置いて設ける。
ステップＳ１１の前に、シリコン基板に対して前処理を行うステップをさらに含む。
上記前処理は、シリコン基板を洗浄することによって、損傷層を除去するステップを含む。具体的に、
（１）ＲＣＡ標準洗浄によって、シリコン基板の表面の粒子及び有機物等を除去するステップと、
（２）シリコン基板洗浄後、さらに２～５％のＫＯＨアルカリ溶液（水酸化カリウム）又はＴＭＡＨ溶液（テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、即ち現像液）に入れ、処理温度５０～８０℃、処理時間１～５ｍｉｎで、スライスプロセスによる表面損傷層を除去するステップと、
（３）ＨＣｌを用いてシリコン基板の表面を酸洗浄することによって、シリコン基板の表面に残ったアルカリ液を中和し、シリコンウェハ表面に残った金属不純物を除去するステップと、
（４）ＨＦ溶液を用いてシリコン基板を洗浄することによって、シリコンウェハ表面のシリカ層を除去し、シリコン基板の表面のダングリングボンドとＳｉ－Ｈパッシベーション結合を形成し、最後に、窒素ガスによって乾燥させておくステップと、を含む。
（１）ＲＣＡ標準洗浄によって、シリコン基板の表面の粒子及び有機物等を除去するステップと、
（２）シリコン基板洗浄後、さらに２～５％のＫＯＨアルカリ溶液（水酸化カリウム）又はＴＭＡＨ溶液（テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、即ち現像液）に入れ、処理温度５０～８０℃、処理時間１～５ｍｉｎで、スライスプロセスによる表面損傷層を除去するステップと、
（３）ＨＣｌを用いてシリコン基板の表面を酸洗浄することによって、シリコン基板の表面に残ったアルカリ液を中和し、シリコンウェハ表面に残った金属不純物を除去するステップと、
（４）ＨＦ溶液を用いてシリコン基板を洗浄することによって、シリコンウェハ表面のシリカ層を除去し、シリコン基板の表面のダングリングボンドとＳｉ－Ｈパッシベーション結合を形成し、最後に、窒素ガスによって乾燥させておくステップと、を含む。
さらに、シリコン基板に対する前処理の完成後、次の方法によって凹部を形成することができる。
方法１は、間隔を置いて凹部を設ける必要のある箇所に、レーザによって直接溝加工し、シリコン基板の裏面のシリコン結晶を局所的に除去し、所望の凹部を形成する方法である。方法２は、シリコン基板に対して熱酸化処理を行うことによって、シリコン基板の表面全体に酸化シリコンを形成し、レーザによる溝加工を用いてシリコン基板の表面及び裏面の酸化シリコンを局所的に除去し、さらに、ウェットエッチング及び酸（例えば、ＨＦ）によって酸化シリコンを除去し、所望の凹部を形成する方法である。方法３は、ＰＥＣＶＤ法によって窒化シリコンをシリコン基板の裏面に堆積させ、レーザによる溝加工を用いて裏面の窒化シリコンを局所的に除去し、さらに、ウェットエッチングによって窒化シリコンを除去し、所望の凹部を形成する方法である。方法４は、窒化シリコンをシリコン基板の裏面に堆積させ、又は、シリコン基板に対して熱酸化処理を行うことによって酸化シリコンを形成し、そして、フォトレジストマスクを裏面に堆積させ、パターン化されたスクリーン及び露光によって現像領域において現像を行い、現像剤によって現像領域をウェット法で除去し、酸（例えば、ＨＦ）によって現像領域内の窒化シリコン／酸化シリコンを除去し、さらに、ウェットエッチングによってフォトレジストマスク及び窒化シリコン／酸化シリコンを除去し、所望の凹部を形成する方法である。方法５は、パターン化されたペーストをマスクとしてシリコン基板の裏面に印刷し、ウェットエッチングによってペーストを除去し、所望の凹部を形成する。
本発明の実施例において、上記方法２によって凹部を形成することが好ましい。上記方法２において、熱酸化処理のステップとして、具体的に、石英チューブにおいてドライ酸素酸化／水蒸気酸化／ウェット酸素酸化（即ち、ドライ酸素＋水蒸気）を行い、具体的な反応物を酸素ガス及び／又は高純度水蒸気とし、反応圧力を５０～１０００ｍｂａｒ、反応温度を９００～１２００℃とし、反応によって厚さが１０ｎｍより大きい酸化シリコンを製造することを含む。レーザによる溝加工を用いて酸化シリコンを除去するステップは、具体的に、レーザ波長が５３２ｎｍ、レーザパワーが１０～６０Ｗ、レーザ周波数が２５０～１５００ＫＨｚ以下、レーザパルス幅が３～５０ｎｓのレーザによって溝加工を行い、除去が必要な酸化シリコンを除去することを含む。ウェットエッチングステップに、アルカリ溶液及びイソアセトンが用いられ、アルカリ溶液として、ＫＯＨ又はＴＭＡＨが用いられ、アルカリ溶液濃度を１～５％とし、イソアセトン含有量を１～１０％とし、反応温度を６０～８５℃とし、反応時間を１０～３０ｍｉｎとする。酸によって酸化シリコンを除去するステップの酸溶液として、ＨＦが用いられ、酸溶液濃度を１～５％とし、反応温度を室温とし、反応時間を３～１０ｍｉｎとする。
具体的に、上記方法２によって凹部を形成した場合、形成された各凹部の深さが０．０１～１０μｍである。形成された凹部は円弧形状、台形形状又は四角形状であってもよい。従来技術に用いられるトレンチは、レーザ開孔又はウェットエッチングによって製造されるので、トレンチの幅制御に対する要求が厳しく、製造が困難であるが、本実施例における凹部は、従来のトレンチよりも製造が簡単であり、従来のトレンチの幅制御に対する厳しい要求はない。
ステップＳ２１において、シリコン基板の裏面に、第１誘電体層を製造する。
ステップＳ２１の前に、具体的な生産プロセスにシリコン基板の表面に対してテクスチャー化を行うステップが含まれてもよい。本実施例において、表面テクスチャー化に、主にアルカリ液による腐食が用いられる。アルカリ液とシリコン基板の反応によって、水可溶性の化合物が生成されると同時に、ピラミッド状のテクスチャー構造が表面に形成される。この場合、テクスチャー構造の存在により、入射光は、テクスチャーによって１回反射されると、反射光が空気に直接入射せずに近くのテクスチャーに当たり、テクスチャーによって２回目ひいては３回目反射されてから空気に入射することになる。このように、入射光を何回も利用することで、表面反射率を低減させる。シリコン基板の裏面にもラフテクスチャー構造が必要になる場合、シリコン基板の表裏面を同時にテクスチャー化してもよい。シリコン基板の裏面にラフテクスチャー構造が必要ではない場合、先ず窒化シリコン保護層をシリコン基板の裏面に堆積させてから、表面のテクスチャー化を行い、そして、レーザによって該裏面の窒化シリコン保護層を除去することで、シリコン基板の裏面のテクスチャー化を回避することができる。
具体的に、高温酸化プロセス又は堆積プロセス等によって、シリコン基板の裏面に、第１誘電体層を製造するステップは、具体的に堆積させる第１誘電体層のタイプに応じて設定され、ここで具体的に限定しない。この場合、第１誘電体層は、トンネリング酸化層、真性炭化シリコン層、及び真性非結晶シリコン層のうちの１つ又は複数の組み合わせであり、第１誘電体層の厚さは１～２０ｎｍである。この場合、第１誘電体層はシリコン基板の裏面全体を覆う。シリコン基板内の第１ドープ領域と第２ドープ領域との間の領域に該第１誘電体層を設ける必要がない場合、レーザによってシリコン基板内の第１ドープ領域と第２ドープ領域との間の領域を覆う第１誘電体層を除去してもよい。
ステップＳ３１において、各凹部の内外に、それぞれ第１ドープ領域及び第２ドープ領域を製造する。
上記各凹部の内外に、それぞれ第１ドープ領域及び第２ドープ領域を製造するステップは、インサイチュ堆積及びエクスサイチュ堆積という２つの堆積方法による製造を含む。
具体的に、本発明の一実施例において、インサイチュ堆積を用いる場合、該ステップＳ３１は、
各凹部の内外に、異なるタイプのドープト非結晶シリコン又はドープト非結晶炭化シリコンを交互に堆積させるステップと、
ドープト非結晶シリコン又はドープト非結晶炭化シリコンがドープト多結晶シリコン又はドープト炭化シリコンになるように高温結晶化処理を行うことによって、凹部内に設けられた第１ドープ領域及び凹部外に設けられた第２ドープ領域を得るステップと、を含む。
各凹部の内外に、異なるタイプのドープト非結晶シリコン又はドープト非結晶炭化シリコンを交互に堆積させるステップと、
ドープト非結晶シリコン又はドープト非結晶炭化シリコンがドープト多結晶シリコン又はドープト炭化シリコンになるように高温結晶化処理を行うことによって、凹部内に設けられた第１ドープ領域及び凹部外に設けられた第２ドープ領域を得るステップと、を含む。
可能な実施形態において、具体的に、凹部に対して第１ドープ領域（具体的に、例えばＰ型ドープ領域）のインサイチュ堆積を行う場合、堆積の必要のない凸部の位置をマスクによって遮蔽する。この時、凹部に対して、Ｐ型非結晶シリコン／Ｐ型非結晶炭化シリコンのインサイチュ堆積を行う。それに対応して、凹部の所定の深さにより、マスクは凸部に当接する位置にあり、凹部の底部に直接接触しないので、凹部の底部に対する不純物の汚染を低減させることができる。該凹部の堆積後、レーザによって凸部におけるマスク（例えば、窒化シリコンマスク又は酸化シリコンマスク）又はマスク（例えば、ハードマスク）による不純物汚染を除去し、そして、凹部をマスクによって遮蔽し、凹部外の凸部にける第２ドープ領域の堆積が必要な位置に、Ｎ型非結晶シリコン／Ｎ型非結晶炭化シリコンのインサイチュ堆積を行う。各凹部の内外に、Ｐ型非結晶シリコン／Ｐ型非結晶炭化シリコン及びＮ型非結晶シリコン／Ｎ型非結晶炭化シリコンを交互に堆積させた後、直接高温又はレーザ加熱方法により、温度を７００～１０００℃とし、このように、高温結晶化処理によって、各凹部の内外のＰ型非結晶シリコン／Ｐ型非結晶炭化シリコン及びＮ型非結晶シリコン／Ｎ型非結晶炭化シリコンがＰ型多結晶シリコン／Ｐ型炭化シリコン及びＮ型多結晶シリコン／Ｎ型炭化シリコンになり、凹部内に設けられた第１ドープ領域（即ち、Ｐ型ドープ領域）及び凹部外に設けられた第２ドープ領域（即ち、Ｎ型ドープ領域）が得られる。該マスクは、ハードマスクや、窒化シリコンマスク、酸化シリコンマスク、フォトレジストマスク等であってもよい。ドープト非結晶シリコン又はドープト炭化シリコンは、インサイチュ堆積時にシリコン基板の側面及び表面まで堆積する可能性があるので、高温結晶化の後に、回り込んだめっきを除去するためのウェットエッチング処理を追加する必要がある。
別の可能な実施形態において、具体的に、シリコン基板の裏面全体に対して第１ドープ領域（具体的に、例えばＰ型ドープ領域）のインサイチュ堆積を行う。この場合、シリコン基板の裏面全体に、Ｐ型非結晶シリコン／Ｐ型非結晶炭化シリコンを堆積させ、そして、レーザアブレーション法によって、シリコン基板の凹部外の領域全体から、Ｐ型非結晶シリコン／Ｐ型非結晶炭化シリコンを全て除去し、その後、シリコン基板の裏面全体に、Ｎ型非結晶シリコン／Ｎ型非結晶炭化シリコンを堆積させ、そして、レーザアブレーション法によって、シリコン基板の凸部における第２ドープ領域以外から、Ｎ型非結晶シリコン／Ｎ型非結晶炭化シリコンを全て除去する。その後、直接高温又はレーザ加熱方法によって、温度を７００～１０００℃とし、これによって、各凹部の内外のＰ型非結晶シリコン／Ｐ型非結晶炭化シリコン及びＮ型非結晶シリコン／Ｎ型非結晶炭化シリコンがＰ型多結晶シリコン／Ｐ型炭化シリコン及びＮ型多結晶シリコン／Ｎ型炭化シリコンになり、凹部内に設けられた第１ドープ領域及び凹部外に設けられた第２ドープ領域が得られる。
具体的に、本発明の一実施例において、エクスサイチュ堆積を用いる場合、該ステップＳ３１は、
各凹部の内外に、真性非結晶シリコン又は真性炭化シリコンを堆積させるステップと、
各凹部の内外に、異なるタイプのドープを交互に行うステップと、
真性非結晶シリコン又は真性炭化シリコンがドープト多結晶シリコン又はドープト炭化シリコンになるように高温結晶化処理を行うことによって、凹部内に設けられた第１ドープ領域及び凹部外に設けられた第２ドープ領域を得るステップと、を含む。
各凹部の内外に、真性非結晶シリコン又は真性炭化シリコンを堆積させるステップと、
各凹部の内外に、異なるタイプのドープを交互に行うステップと、
真性非結晶シリコン又は真性炭化シリコンがドープト多結晶シリコン又はドープト炭化シリコンになるように高温結晶化処理を行うことによって、凹部内に設けられた第１ドープ領域及び凹部外に設けられた第２ドープ領域を得るステップと、を含む。
各凹部内に異なるタイプのドープを交互に行う上記ステップは、具体的に、
各凹部の内外に、第１タイプのイオン及び第２タイプのイオンを交互に注入してドープを行うステップ、又は、
各凹部の内外に、第１タイプのドープ源及び第２タイプのドープ源を交互に堆積させてドープを行うステップ、又は、
各凹部の内外に、第１タイプの原料ガス及び第２タイプの原料ガスを交互に導入してドープを行うステップ、を含む。
各凹部の内外に、第１タイプのイオン及び第２タイプのイオンを交互に注入してドープを行うステップ、又は、
各凹部の内外に、第１タイプのドープ源及び第２タイプのドープ源を交互に堆積させてドープを行うステップ、又は、
各凹部の内外に、第１タイプの原料ガス及び第２タイプの原料ガスを交互に導入してドープを行うステップ、を含む。
可能な実施形態において、具体的に、先ず、真性非結晶シリコン又は真性炭化シリコンを各凹部内に堆積させ、そして、凹部の内外にそれぞれ異なるタイプのイオンを注入する。例えば、凹部内の第１ドープ領域がＰ型ドープ領域である場合、ホウ素、アルミニウム、ガリウム等の元素を含有するＰ型イオンを凹部内に注入し、窒素、リン、ヒ素等の元素を含有するＮ型イオンを凹部外に局所的に注入する。その後、高温結晶化処理によって、元の真性非結晶シリコン又は元の真性炭化シリコンがドープト多結晶シリコン又はドープト炭化シリコンになる。真性非結晶シリコン又は真性炭化シリコンは、堆積時にシリコン基板の側面及び表面まで堆積する可能性があるため、高温結晶化の後に、回り込んだめっきを除去するためのウェットエッチング処理を追加する必要がある。
可能な実施形態において、具体的に、先ず各凹部の内外に、真性非結晶シリコン又は真性炭化シリコンを堆積させる。そして、凹部の内外にマスク法によって異なるタイプのドープ源を交互に堆積させてドープを行う。例えば、第１ドープ領域が具体的にＰ型ドープ領域である場合、凹部内にホウ素、アルミニウム、ガリウム等を含有するＰ型ドープ源（例えば、ホウケイ酸ガラス）を堆積させてドープを行うことによって、Ｐ型非結晶シリコン／Ｐ型炭化シリコンを形成する。そして、凹部外に窒素、リン、ヒ素等を含有するＮ型ドープ源（例えば、リンケイ酸ガラス）を局所的に堆積させてドープを行うことによって、Ｎ型非結晶シリコン／Ｎ型炭化シリコンを形成する。各凹部の内外に、Ｐ型ドープ源及びＮ型ドープ源を交互に堆積させた後、高温結晶化処理によって、元の真性非結晶シリコン又は元の真性炭化シリコンがドープト多結晶シリコン又はドープト炭化シリコンになる。なお、異なるドープ源を堆積してドープ及び高温結晶化処理を行った後に、該ドープ源を除去するためのレーザ等の方法がさらに必要である。
マスクは、ハードマスクや、窒化シリコンマスク、酸化シリコンマスク、フォトレジストマスク等を含む。具体的に、ハードマスクである場合、例えば、先ずシリコン基板の凸部をハードマスクによって遮蔽し、そして、第１タイプのドープ源を凹部内に堆積させる。そして、凹部をハードマスクによって遮蔽する。そして、凹部外に第２タイプのドープ源を局所的に堆積させ、このように、凹部の内外にそれぞれ異なるタイプのドープ源を堆積させてドープを行う。具体的に、窒化シリコンマスクである場合、例えば、先ず窒化シリコンを裏面に堆積させ、そして、レーザ開孔方法によって凹部に開孔することによって、凹部内の窒化シリコンを除去する。そして、第１タイプのドープ源を凹部内に堆積させてから、引き続き窒化シリコンを裏面に堆積することによって、該第１タイプのドープ源は窒化シリコンに覆われることで保護される。そして、レーザ開孔方法によって凸部に開孔することによって、凸部における窒化シリコン及び第１タイプのドープ源を除去する。そして、第２タイプのドープ源を凸部に堆積させてから、レーザ開孔方法によって凹部内に堆積した第２タイプのドープ源及び窒化シリコンを除去し、このように、凹部の内外に異なるタイプのドープ源を堆積させてドープを行う。酸化シリコンマスクと窒化シリコンマスクの場合は同様であり、ここで繰り返して述べない。
可能な実施形態において、具体的に、先ず各凹部の内外に、真性非結晶シリコン又は真性炭化シリコンを堆積させ、そして、マスク方法によって、凹部内に異なるタイプの原料ガスを導入してドープを行う。例えば、第１ドープ領域がＰ型ドープ領域である場合、ホウ素、アルミニウム、ガリウム等の元素を含有するＰ型原料ガス（例えば、ボランガス、又は、三塩化ホウ素若しくは三臭化ホウ素を搭載したキャリアガス）を凹部内に導入してドープを行うことによって、Ｐ型非結晶シリコン／Ｐ型炭化シリコンを形成する。窒素、リン、ヒ素等の元素を含有するＮ型原料ガス（例えば、ホスホランガス又はトリクロレトキシホスを搭載したキャリアガス）を凹部外に局所的に導入してドープを行うことによって、Ｎ型非結晶シリコン／Ｎ型炭化シリコンを形成する。各凹部の内外に、異なるタイプの第１タイプの原料ガス及び第２タイプの原料ガスドープを交互に導入した後、高温結晶化処理によって、元の真性非結晶シリコン又は元の真性炭化シリコンがドープト多結晶シリコン又はドープト炭化シリコンになる。マスクは、ハードマスクや、窒化シリコンマスク、酸化シリコンマスク、フォトレジストマスク等を含む。具体的な実施は上記説明を参照する。
具体的に、本発明の別の実施例において、エクスサイチュ堆積を用いる場合、該ステップＳ３１は、
各凹部の内外に、真性非結晶シリコン又は真性炭化シリコンを堆積させるステップと、
各凹部の内外に、真性非結晶シリコン又は真性炭化シリコンがドープト多結晶シリコン又はドープト炭化シリコンになるように、異なるタイプのドープをマスクによって交互に行うことによって、凹部内に設けられた第１ドープ領域及び凹部外に設けられた第２ドープ領域得るステップと、をさらに含んでもよい。
各凹部の内外に、真性非結晶シリコン又は真性炭化シリコンを堆積させるステップと、
各凹部の内外に、真性非結晶シリコン又は真性炭化シリコンがドープト多結晶シリコン又はドープト炭化シリコンになるように、異なるタイプのドープをマスクによって交互に行うことによって、凹部内に設けられた第１ドープ領域及び凹部外に設けられた第２ドープ領域得るステップと、をさらに含んでもよい。
可能な実施形態において、具体的に、先ず各凹部の内外に、真性非結晶シリコン又は真性炭化シリコンを堆積させる。そして、マスク方法によって凹部内に第１タイプの拡散を直接行い、第１ドープ領域を形成する。凹部外に、第２タイプの拡散を局所的に行い、第２ドープ領域を形成する。例えば、第１ドープ領域がＰ型ドープ領域である場合、凹部内にホウ素拡散を行い、Ｐ型ドープ領域を形成する。凹部外にリン拡散を局所的に行い、Ｎ型ドープ領域を形成する。マスクは、ハードマスクや、窒化シリコンマスク、酸化シリコンマスク、フォトレジストマスク等を含む。具体的な実施は上記説明を参照する。
なお、第１ドープ領域及び第２ドープ領域を交互に製造する過程において、高温結晶化プロセスが必要になるので、薄い第１誘電体層に破断する部分があり、この場合、高温拡散過程において、第１誘電体層の破断箇所及びシリコン基板の裏面に付着し、これによって、シリコン基板と第１誘電体層との接触表面に、複数の第１ドープ領域又は第２ドープ領域に対応する内部拡散領域が形成される。
具体的に、各凹部の内外に、第１ドープ領域及び第２ドープ領域が交互に製造され、第１ドープ領域及び第２ドープ領域は、ドープト多結晶シリコン又はドープト炭化シリコン又はドープト非結晶シリコンを含み、第１誘電体層と第１ドープ領域又は第２ドープ領域との厚さの合計は２０ｎｍより大きい。
ステップＳ４１において、シリコン基板の表裏面に、それぞれ第２誘電体層と第３誘電体層を製造する。
該ステップＳ４１の前に、シリコン基板の裏面の、第１ドープ領域と第２ドープ領域との間の位置に、異なるタイプの拡散を交互に行うことによって、該シリコン基板の裏面の凸部の局所的な位置で拡散して異なるタイプの第３ドープ領域を得るステップをさらに含む。第３ドープ領域がＰ型拡散層である場合、具体的に、製造プロセスは、ホウ素、アルミニウム、ガリウム等の元素を含有する原料ガス（例えば、ボランガス、又は、三塩化ホウ素若しくは三臭化ホウ素を搭載したキャリアガス）を導入して熱拡散を行い、Ｐ型拡散層を形成する方法１と、ホウ素、アルミニウム、ガリウム等を含有するドープ源（例えば、ホウケイ酸ガラス）を堆積させて熱拡散を行い、Ｐ型拡散層を形成する方法２と、拡散層の上方にアルミニウム電極を製造し、高温プロセスを経てアルミニウムがドープされたＰ型拡散層を形成する方法３と、ホウ素、アルミニウム、ガリウム等を含有するドープ源（例えば、三臭化ホウ素）をスピン塗布して熱拡散を行い、Ｐ型拡散層を形成する方法４と、ホウ素、アルミニウム、ガリウム等の元素を含有するイオンを注入し、高温拡散を経てＰ型拡散層を形成する方法５と、を含む。
第３ドープ領域がＮ型拡散層である場合、具体的に、製造プロセスは、窒素、リン、ヒ素等の元素を含有する原料ガス（例えば、ホスホランガス又はトリクロレトキシホスを搭載したキャリアガス）を導入して熱拡散を行い、Ｎ型拡散層を形成する方法１と、窒素、リン、ヒ素等を含有するドープ源（例えば、リンケイ酸ガラス）を堆積して熱拡散を行い、Ｎ型拡散層を形成する方法２と、窒素、リン、ヒ素等を含有するドープ源（例えば、トリクロレトキシホス）をスピン塗布して熱拡散を行い、Ｎ型拡散層を形成する方法３と、窒素、リン、ヒ素等の元素を含有するイオンを注入し、高温拡散を経てＮ型拡散層を形成する方法４と、を含む。なお、ドープ源を堆積させて熱拡散を行った後に、該ドープ源を除去するためのレーザ等の方法がさらに必要である。
さらに、該ステップＳ４１の前に、シリコン基板の裏面の、第１ドープ領域及び第２ドープ領域との間の位置でテクスチャー化を行い、ラフテクスチャー構造を得るステップをさらに含んでもよい。具体的なテクスチャー化プロセスは上記の説明を参照する。
具体的に、シリコン基板の表裏面に、それぞれ第２誘電体層と第３誘電体層を製造する過程において、第２誘電体層と第３誘電体層の具体的な組成に応じて製造し、ここで具体的に限定しない。それに応じて、第２誘電体層と第３誘電体層は、酸化アルミニウム層、窒化シリコン層、酸窒化シリコン層、真性炭化シリコン層、真性非結晶シリコン層、及び酸化シリコン層のうちの１つ又は複数の組み合わせであってもよい。また、第２誘電体層と第３誘電体層は、複数層構造とされる場合、各層の屈折率がシリコン基板から外に向かって順次に低下するように配列され、最外層に、屈折率が最も低い必要のあるフッ化マグネシウム層が製造されてもよい。
また、シリコン基板の表面に第３誘電体層を製造する前に、先ず電界層又はフローティングジャンクションを製造してもよい。具体的に、シリコン基板に対してリン拡散を行うことによって電界層を製造し、又は、ホウ素拡散を行うことによってフローティングジャンクションを製造する。この場合、この電界層又はフローティングジャンクションは、該選択的接触領域埋込型太陽電池の前表面電界（ＦＳＦ）とされる。
ステップＳ５１において、第１ドープ領域及び第２ドープ領域に導電層を製造する。
具体的に、第２誘電体層がシリコン基板における第１ドープ領域と第２ドープ領域との間の領域のみを覆う場合、該導電層は、第１ドープ領域及び第２ドープ領域の裏面全体を覆って電気的接続を形成する。第２誘電体層が第１ドープ領域及び第２ドープ領域を覆うように延伸する場合、該導電層は、第１ドープ領域及び第２ドープ領域における、第２誘電体層によって覆われていない残りの部分の裏面を覆って電気的接続を形成する。第２誘電体層がシリコン基板裏面全体を覆う場合、導電層がパンチ等の方法によって該第２誘電体層と第１ドープ領域及び第２ドープ領域に貫設されて電気的接続を形成する。これによって、第１ドープ領域に第１電極が形成され、第２ドープ領域に第２電極が形成される。
低温プロセスに適用されるＨＢＣ電池（交差指型裏面接触ヘテロジャンクション太陽電池）を製造する場合、導電層はＴＣＯ透明導電膜及び金属電極であり、高温プロセスに適用されるＰＯＬＯ－ＩＢＣ電池（パッシベーション接触ＩＢＣ電池）を製造する場合、導電層は金属電極である。また、金属電極は、銀電極、銅電極、アルミニウム電極、スズクラッド銅電極又は銀クラッド銅電極を含む。さらに、銅電極は、電気めっきプロセスによって製造された電気めっき銅又は物理気相堆積によって製造された銅電極である。該電気めっき銅は、ニッケル、クロム、チタン、タングステン電極をシード層又は保護層とする。
本発明の実施例は、従来技術に比べ、次の有益な効果が得られる。
１、シリコン基板の裏面に間隔を置いて凹部が設けられ、各凹部内に第１ドープ領域が設けられ、また、各凹部外に、第２ドープ領域が設けられる。これにより、凹部内の第１ドープ領域によって覆われていないシリコン基板又は凹部外の第２ドープ領域によって覆われていないシリコン基板によって、凹部内の第１ドープ領域及び凹部外の第２ドープ領域を隔離させ、設けられた凹部は、従来のトレンチよりも、幅制御の要求が緩くなり、また、従来のトレンチよりも、製造が容易になり、且つ、凹部内で第１誘電体層と第１ドープ領域を堆積させる場合、堆積効果がよりよくなる。
２、凹部が設けられることによって、第１誘電体層は、凹部の底壁及び側壁のいずれにも接触するので、シリコン基板に発生するキャリアも、凹部の側壁における第１誘電体層を通過して、対応する第１ドープ領域分離されて選択的に収集されることが容易になる。これによって、リーク電流の低減のみならず、キャリアの縦方向と横方向における選択的輸送を実現することもでき、キャリアの凹部の底壁及び側壁における多次元の収集に有利である。
３、第２誘電体層が少なくとも１層設けられることによって、シリコン基板の裏面は、少なくとも１層の第２誘電体層によって複数層のパッシベーションが可能になり、パッシベーション効果がより良くなる。また、各層の屈折率がシリコン基板から外に向かって順次に低下するように制御することによって、長波長域の光のシリコン基板における内部裏面反射が増加し、短絡電流密度が高くなる。
４、凹部のある程度の深さにより、ハードマスクは、２つの凹部の間の凸起部分のみに直接接触するが、凹部の底部に直接接触せず、不純物による汚染が低減され、そのため、凹部の底壁のシリコン基板をハードマスクによる損傷から保護することができる。また、シリコン基板の凸部の表面のハードマスクとの接触による損傷も、後続のテクスチャー化プロセスにより除去することができる。
５、ハードマスクによる第１ドープ領域又は第２ドープ領域の選択的堆積プロセスにおいて、例えば、第１ドープ領域の凹部領域への堆積時、凹部外の凸部をハードマスクによって遮蔽することができる。凹部のある程度の深さにより、ハードマスクは凹部の底部に直接接触しないため、堆積の効果が良くなる。さらに、各凹部の間に、隔離するための特定幅のシリコン基板の凸部構造が存在するので、ハードマスクによって遮蔽して凹部領域の堆積を行う場合、ハードマスクの位置合わせに対して、高度な正確性が求められず、適度なずれが存在してもよい。これにより、ハードマスクの位置合わせが簡単になり、プロセスの難易度が低下する度。
６、従来技術では、トレンチ領域は、幅と深さに制限され、薬液が水とシリコンウェハの疎水性によりトレンチの底部まで完全に浸入して化学ウェットテクスチャー化が不可能である。それに対して、本実施例において、凹部が設けられることによって、隣接する凹部の間のシリコン基板の裏面が凸部に対向し、従来のトレンチ構造よりも、テクスチャー化によりラフテクスチャー構造を得ることが容易になる。シリコン基板の裏面の凸部におけるテクスチャー化により、光のシリコン基板における内部裏面反射が増加し、シリコン基板の光吸収率が向上する。
７、シリコン基板において、第１ドープ領域と第２ドープ領域との間の領域に第３ドープ領域が設けられることによって、第３ドープ領域におけるキャリアは、隣接する凹部の側壁における第１誘電体層を選択的に通過して、対応する第１ドープ領域に分離されて収集されるとともに、凸部における第１誘電体層を選択的に通過して対応する第２ドープ領域に分離されて収集されることが容易になる。
本発明の第４実施例は、上記実施例に記載の選択的接触領域埋込型太陽電池を含む電池アセンブリをさらに提供する。
本実施例における電池アセンブリによれば、設けられた選択的接触領域埋込型太陽電池により、シリコン基板の裏面に間隔を置いて凹部が設けられ、各凹部内に第１ドープ領域が設けられ、また、各凹部外に、第２ドープ領域が設けられる。これにより、凹部内の第１ドープ領域によって覆われていないシリコン基板又は凹部外の第２ドープ領域によって覆われていないシリコン基板によって、凹部内の第１ドープ領域及び凹部外の第２ドープ領域を隔離させ、設けられた凹部は、従来のトレンチよりも、幅制御の要求が緩くなり、また、従来のトレンチよりも、製造が容易になり、且つ、凹部内で第１誘電体層と第１ドープ領域を堆積させる場合、堆積効果がよりよくなる。同時に、凹部を設けることによって、第１誘電体層が凹部の底壁及び側壁のいずれにも接触するので、シリコン基板に発生するキャリアも、この凹部の側壁の第１誘電体層を通過して、対応する第１ドープ領域に分離されて選択的に収集されることが容易になる。これにより、リーク電流を低減できるだけでなく、縦方向と横方向のキャリアの選択的輸送も可能になり、キャリアの凹部の底壁及び側壁における多次元の収集に有利である。第２誘電体層が少なくとも１層設けられることによって、シリコン基板の裏面は、少なくとも１層の第２誘電体層により複数層のパッシベーションを実現し、これによって、より良いパッシベーション効果及び内部裏面反射の向上がもたらされ、より良いパッシベーション効果及び内部裏面反射効果が得られ、従来のトレンチの幅制御に対する要求が高い問題、及びパッシベーション効果が劣る問題を解決した。
本発明の第５実施例は、上記実施例に記載の電池アセンブリを含む太陽光発電システムを提供する。
本実施例における太陽光発電システムにおいて、電池アセンブリに設けられた選択的接触領域埋込型太陽電池により、シリコン基板の裏面に凹部が間隔を置いて設けられ、各凹部内に第１ドープ領域が設けられ、また、各凹部外に、第２ドープ領域が設けられる。これにより、凹部内の第１ドープ領域によって覆われていないシリコン基板又は凹部外の第２ドープ領域によって覆われていないシリコン基板によって、凹部内の第１ドープ領域及び凹部外の第２ドープ領域を隔離させ、設けられた凹部は、従来のトレンチよりも、幅制御の要求が緩くなり、また、従来のトレンチよりも、製造が容易になり、且つ、凹部内で第１誘電体層と第１ドープ領域を堆積させる場合、堆積効果がよりよくなる。同時に、凹部を設けることによって、第１誘電体層が凹部の底壁及び側壁のいずれにも接触するので、シリコン基板に発生するキャリアも、この凹部の側壁の第１誘電体層を通過して、対応する第１ドープ領域に分離されて選択的に収集されることが容易になる。これにより、リーク電流を低減できるだけでなく、縦方向と横方向のキャリアの選択的輸送も可能になり、キャリアの凹部の底壁及び側壁における多次元の収集に有利である。第２誘電体層が少なくとも１層設けられることによって、シリコン基板の裏面は、少なくとも１層の第２誘電体層により複数層のパッシベーションを実現し、これによって、より良いパッシベーション効果及び内部裏面反射の向上がもたらされ、より良いパッシベーション効果及び内部裏面反射効果が得られ、従来のトレンチの幅制御に対する要求が高い問題、及びパッシベーション効果が劣る問題を解決した。
以上の説明は、単に本発明の好ましい実施例であり、本発明を制限するためのものではない。本発明の精神及び主旨から逸脱しない限り、あらゆる変更、置換、及び改善等は、いずれも本発明の保護範囲内に含まれるものとする。
Claims (33)
- 間隔を置いて配置された複数の凹部を含む裏面を含むシリコン基板と、
前記シリコン基板の前記裏面に配置された第１誘電体層と、
前記第１誘電体層に配置され、且つ前記複数の凹部内に配置された複数の第１ドープ領域と、
前記第１誘電体層に配置され、且つ前記複数の凹部外に配置された複数の第２ドープ領域と、
前記複数の第１ドープ領域と前記複数の第２ドープ領域との間に配置された少なくとも１つの第２誘電体層と、
前記複数の第１ドープ領域及び前記複数の第２ドープ領域に配置された導電層と、を含む
太陽電池の裏面接触構造。 - 前記複数の第１ドープ領域はＰ型ドープ領域であり、前記複数の第２ドープ領域はＮ型ドープ領域であるか、又は、前記複数の第１ドープ領域はＮ型ドープ領域であり、前記複数の第２ドープ領域はＰ型ドープ領域である、請求項１に記載の裏面接触構造。
- 前記複数の第２ドープ領域は、前記第１誘電体層の、前記複数の凹部外の一部の領域に配置されている、請求項１に記載の裏面接触構造。
- 前記第１ドープ領域と前記第２ドープ領域は、ドープト多結晶シリコン、ドープト炭化シリコン、又はドープト非結晶シリコンを含む、請求項１に記載の裏面接触構造。
- 前記第１誘電体層は、トンネリング酸化層、真性炭化シリコン層、真性非結晶シリコン層、又はそれらの組み合わせを含む、請求項１に記載の裏面接触構造。
- 前記第２誘電体層は、酸化アルミニウム層、窒化シリコン層、酸窒化シリコン層、真性炭化シリコン層、真性非結晶シリコン層、酸化シリコン層、又はそれらの組み合わせを含む、請求項１に記載の裏面接触構造。
- 前記第２誘電体層は、前記第１ドープ領域と前記第２ドープ領域との間の領域を覆うか、あるいは、前記第１ドープ領域及び／又は前記第２ドープ領域を覆うように延伸する、請求項１に記載の裏面接触構造。
- 前記複数の第１ドープ領域と前記複数の第２ドープ領域との間の前記シリコン基板の前記裏面の一部はラフテクスチャー構造を含む、請求項１に記載の裏面接触構造。
- 前記Ｐ型ドープ領域の幅は３００～６００μｍであり、前記Ｎ型ドープ領域の幅は１００～５００μｍであり、前記複数の凹部の深さは０．０１～１０μｍである、請求項２に記載の裏面接触構造。
- 前記第１ドープ領域と前記第２ドープ領域との間の水平距離は０～５００μｍである、請求項１に記載の裏面接触構造。
- 前記第１誘電体層は、前記第１ドープ領域と前記第２ドープ領域を覆うか、又は前記シリコン基板の裏面全体を覆う、請求項１に記載の裏面接触構造。
- 前記第１ドープ領域と前記第２ドープ領域との間の領域に位置する前記シリコン基板内に、第３ドープ領域が配置されている、請求項１に記載の裏面接触構造。
- 前記第１誘電体層は、前記複数の凹部の底壁と側壁に接続されている、請求項１に記載の裏面接触構造。
- 前記複数の凹部は、円弧形状、台形形状、又は四角形状を有する、請求項１に記載の裏面接触構造。
- 前記第１誘電体層の厚さは１～２０ｎｍであり、前記第１誘電体層と前記第１ドープ領域又は前記第２ドープ領域の厚さの合計は２０ｎｍより大きい、請求項１に記載の裏面接触構造。
- 前記第１誘電体層は、前記トンネリング酸化層と前記真性炭化シリコン層である、請求項５に記載の裏面接触構造。
- 前記トンネリング酸化層は、酸化シリコン層及び酸化アルミニウム層のうちの１つ以上からなる、請求項５又は請求項１６に記載の裏面接触構造。
- 前記第２誘電体層は、前記酸化アルミニウム層と前記真性炭化シリコン層とを含むか、又は、前記酸化シリコン層と前記真性炭化シリコン層とを含み、前記第２誘電体層の厚さは、２５ｎｍより大きい、請求項６に記載の裏面接触構造。
- 前記第２誘電体層中の前記酸化アルミニウム層又は前記酸化シリコン層の厚さは、２５ｎｍより小さく、前記第２誘電体層中の前記真性炭化シリコン層の厚さは１０ｎｍより大きい、請求項１８に記載の裏面接触構造。
- 前記第２誘電体層の外層には、フッ化マグネシウム層がさらに配置されている、請求項６に記載の裏面接触構造。
- 前記導電層は、ＴＣＯ膜及び／又は金属電極である、請求項１に記載の裏面接触構造。
- 前記金属電極は、銀電極、銅電極、アルミニウム電極、スズクラッド銅電極、又は銀クラッド銅電極を含む、請求項２１に記載の裏面接触構造。
- 前記銅電極は、電気めっきプロセスによって製造された電気めっき銅、又は物理気相堆積によって製造された銅電極である、請求項２２に記載の裏面接触構造。
- 前記第１ドープ領域に対応する第１誘電体層は、前記第２ドープ領域に対応する第１誘電体層と同じであるか、又は異なる、請求項１１に記載の裏面接触構造。
- 請求項１から請求項２４のいずれか１項に記載の裏面接触構造と、
前記シリコン基板の表面に配置された第３誘電体層と、を含む
選択的接触領域埋込型太陽電池。 - 前記第３誘電体層は、酸化アルミニウム層、窒化シリコン層、酸窒化シリコン層、炭化シリコン層、真性非結晶シリコン層、酸化シリコン層、又はそれらの組み合わせを含む、請求項２５に記載の選択的接触領域埋込型太陽電池。
- 前記第３誘電体層は、前記酸化シリコン層と前記炭化シリコン層とを含むか、又は、前記酸化アルミニウム層と前記炭化シリコン層とを含み、前記第３誘電体層の厚さは５０ｎｍより大きい、請求項２６に記載の選択的接触領域埋込型太陽電池。
- 前記第３誘電体層中の前記酸化アルミニウム層又は前記酸化シリコン層の厚さは４０ｎｍより小さく、前記第３誘電体層中の前記炭化シリコン層の厚さは１０ｎｍより大きい、請求項２７に記載の選択的接触領域埋込型太陽電池。
- 前記第３誘電体層中の前記炭化シリコン層は、少なくとも１つの炭化シリコン膜を含み、異なる炭化シリコン膜の屈折率は、前記シリコン基板の前記表面から外に向かって低下する、請求項２６又は２８に記載の選択的接触領域埋込型太陽電池。
- 前記第３誘電体層の外層には、フッ化マグネシウム層がさらに配置されている、請求項２６に記載の選択的接触領域埋込型太陽電池。
- 前記シリコン基板の前記表面と前記第３誘電体層との間には、電界層又はフローティングジャンクションがさらに配置されている、請求項２５に記載の選択的接触領域埋込型太陽電池。
- 請求項２５から請求項３１のいずれか１項に記載の選択的接触領域埋込型太陽電池を含む電池アセンブリ。
- 請求項３２に記載の電池アセンブリを含む太陽光発電システム。
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