JP5872581B2 - バックコンタクト型太陽電池のコンタクトの製造方法 - Google Patents

バックコンタクト型太陽電池のコンタクトの製造方法 Download PDF

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Description

本発明の実施形態は、再生可能エネルギーの分野に関し、特にバックコンタクト型太陽電池のコンタクトの製造方法に関する。
[連邦政府による資金提供を受けた研究開発の記載]
本明細書に記載される発明は、米国エネルギー省によって授与された契約番号第ＤＥ−ＦＣ３６−０７ＧＯ１７０４３号の下、政府の支援でなされたものである。政府は、本発明において特定の権利を有する。
太陽電池として一般的に知られる光起電電池は、太陽光放射を電気エネルギーに直接的に変換するための周知の装置である。広くは、太陽電池は、ｐ−ｎ接合を基板の表面近くに形成するための半導体処理技術を用いて、半導体ウェハーまたは基板に製造される。基板の表面および基板への太陽光放射衝突により、電子および正孔対が基板本体に生成される。この電子および正孔対が、基板のｐ−ドープおよびｎ−ドープ領域に移動し、これによって、ドープ領域の間に電位差を発生させる。ドープ領域は、太陽電池の導電性領域に接続され、電流が太陽電池から連結された外部回路へと流れる。
本発明の一実施形態によるバックコンタクト型太陽電池のコンタクトの製造方法における操作をフローチャート示すである。 本発明の一実施形態による、図１のフローチャートの操作１０２および図３のフローチャートの操作３０２に対応する、バックコンタクト型太陽電池の製造における段階の断面図を示す。 本発明の一実施形態による、図１のフローチャートの操作１０４および図３のフローチャートの操作３０４に対応する、バックコンタクト型太陽電池の製造における段階の断面図を示す。 本発明の一実施形態による、図１のフローチャートの操作１０６および図３のフローチャートの操作３０６に対応する、バックコンタクト型太陽電池の製造における段階の断面図を示す。 本発明の一実施形態による、図１のフローチャートの操作１０８および図３のフローチャートの操作３０８に対応する、バックコンタクト型太陽電池の製造における段階の断面図を示す。 本発明の一実施形態による、図３のフローチャートの操作３０８および３１０に対応する、バックコンタクト型太陽電池の製造における段階の断面図を示す。 本発明の一実施形態による、図１のフローチャートの操作１１０および図３のフローチャートの操作３１４に対応する、バックコンタクト型太陽電池の製造における段階の断面図を示す。 本発明の一実施形態による、図１のフローチャートの操作１１２および図３のフローチャートの操作３１６に対応する、バックコンタクト型太陽電池の製造における段階の断面図を示す。 本発明の一実施形態による、図１のフローチャートの操作１１４および図３のフローチャートの操作３１８に対応する、バックコンタクト型太陽電池の製造における段階の断面図を示す。 本発明の一実施形態による、図１のフローチャートの操作１１６および図３のフローチャートの操作３２０に対応する、バックコンタクト型太陽電池の製造における段階の断面図を示す。 本発明の一実施形態によるバックコンタクト型太陽電池の製造における段階の断面図を示す。 本発明の一実施形態による、図１のフローチャートの操作１１８および図３のフローチャートの操作３２２に対応する、バックコンタクト型太陽電池の製造における段階の断面図を示す。 本発明の一実施形態によるバックコンタクト型太陽電池の製造における断面図を示す。 本発明の一実施形態によるバックコンタクト型太陽電池のコンタクトの製造方法における操作を表すフローチャートを示す。
バックコンタクト型太陽電池のコンタクトの製造方法が、本明細書に記載されている。以下の説明では、本発明の完全な理解を提供するために、特定の処理過程フロー操作などの数多くの特定の詳細が記載される。これらの特定の詳細を使用することなく、本発明の実施形態を実践することができることは、当業者にとって明らかであろう。他の場合には、本発明の実施形態を不必要に不明瞭にしないために、リソグラフィおよびパターニング技術などの、周知の製造技術は詳細に説明されない。更には、図に示される様々な実施形態は、例示的な表示であって、必ずしも一定の縮尺で描写されていないことは理解されるべきである。
本明細書に開示されているのは、バックコンタクト型太陽電池のコンタクトの製造方法である。一実施形態では、製造方法は、薄い誘電体層を基板上に形成する工程を含む。ポリシリコン層が、この薄い誘電体層上に形成される。固体のｐ型ドーパント源が、このポリシリコン層上に形成され、パターニングされる。このパターニングは、固体のｐ型ドーパント源の複数の領域の間にポリシリコンの領域を露出させる。ポリシリコン層の露出した領域の上および固体のｐ型ドーパント源の複数の領域の上に、ｎ型ドーパント源層が形成される。ｎ型ドーパント源を形成する工程は、ｎ型ドーパント源層からポリシリコン層の露出した領域に向かってｎ型ドーパントの少なくとも一部を拡散するべくドライブインを行い、ｎ型ドーパント含有の複数のポリシリコン領域を、固体のｐ型ドーパント源の複数の領域の間に形成する工程を含む。基板を加熱し、複数のｎ型ドープポリシリコン領域を複数のｐ型ドープポリシリコンの領域の間に形成する。
別の実施形態では、製造方法はまた、薄い誘電体層を基板上に形成する工程を含む。ポリシリコン層が薄い誘電体層上に形成される。固体のｐ型ドーパント源が、ポリシリコン層上に形成され、パターニングされる。このパターニングは、固体のｐ型ドーパント源の複数の領域の間に位置するポリシリコン層の領域を露出させる。基板を反応チャンバに搬入し、基板を反応チャンバから取り出すことなく、ポリシリコン層の露出した領域の上および固体のｐ型ドーパント源の複数の領域の上に、ｎ型ドーパント源層が形成される。更に、ｎ型ドーパント源層からポリシリコン層の露出した領域に向かってｎ型ドーパントの少なくとも一部を拡散するべくドライブインを行い、ｎ型ドーパント含有の複数のポリシリコン領域を、固体のｐ型ドーパント源の複数の領域の間に形成する。基板が反応チャンバから取り出される。その後、この基板が加熱され、複数のｐ型ドープされたポリシリコン領域の間にｎ型ドープポリシリコン領域が形成される。
バックコンタクト型太陽電池のコンタクトの形成は、太陽電池の裏面のｐ型およびｎ型ドープ領域の配列の上に形成された抗反射コーティング（ＡＲＣ）層を貫通する正孔または開口を形成するためのレーザーアブレーションを用いて行われ得る。次いで、金属コンタクトなどの導電性コンタクトが、開口内に形成され、ｐ型およびｎ型ドープ領域の配列と電気結合を提供することが可能である。しかしながら、迅速かつ確実なレーザーアブレーション処理を容易にするために、ｐ型およびｎ型ドープ領域全体の総誘電体厚みが薄く、ｐ型およびｎ型ドープ領域双方にわたって比較的に同一であることを確実にすることが望ましい場合がある。総誘電体厚みとは、ＡＲＣ層の厚さに、ホウケイ酸ガラス（ＢＳＧ）および、使用される場合は、リンケイ酸ガラス（ＰＳＧ）のような固体のドーパント源膜などのｐ型およびｎ型ドープ領域の上に形成された他の誘電体層のいずれかの厚さが加えられた厚さを含むことができる。
本発明の一実施形態によると、ＰＳＧ固体のドーパント源を用いるｎ型ドープ領域のためのドーピング操作は、Ｏ２との混合の際に、ＰＯＣｌ３で置き換えられて、Ｐ２Ｏ５の層を形成する。このようなドーピング操作の変更によりは、ｐ型およびｎ型ドープ領域のアレイを形成するために必要とされる処理操作の総数を減らすことができ、ｐ型およびｎ型ドープ領域にわたる総誘電体厚みが薄く、また、ｐ型およびｎ型ドープ領域の双方にわたって総誘電体厚みが比較的同一であることを確実にするためのドライブインの最適化につながる。更に、一実施形態では、ドーピング源の堆積および少なくとも部分的なドライブインが、処理チャンバへの１回の導入でおよび処理ツールの単一のチャンバで行われる。
図１は、本発明の一実施形態によるバックコンタクト型太陽電池のコンタクトの製造方法における操作を表すフローチャート１００を示す。図２Ａ〜２Ｌは、本発明の一実施形態による、フローチャート１００の操作に対応する、バックコンタクト型太陽電池の製造における種々の段階の断面図を示す。
フローチャート１００の操作１０２および対応する図２Ａに示すように、バックコンタクト型太陽電池のコンタクトの製造方法は、基板２００に薄い誘電体層２０２を形成する工程を含む。
一実施形態では、この薄い誘電体層２０２は、二酸化シリコンからなり、おおよそ５〜５０オングストロームの範囲の厚さを有する。一実施形態では、この薄い誘電体層２０２は、トンネル酸化膜として機能する。一実施形態では、基板２００は、ｎ型ドープ単結晶性シリコン基板などのバルク単結晶シリコン基板である。しかしながら、１つの別の実施形態では、基板２００は、太陽電池基板全体に配設されたポリシリコン層を含む。
フローチャート１００の操作１０４および対応する図２Ｂに示すように、バックコンタクト型太陽電池のコンタクトの製造方法は、薄い誘電体層２０２にポリシリコン層２０４を形成する工程を含む。本明細書で使用されているポリシリコン層という言葉は、アモルファス−またはα−シリコンとして記載され得る材料をも含むことを意図することが理解されるべきである。
フローチャート１００の操作１０６および対応する図２Ｃに示すように、バックコンタクト型太陽電池のコンタクトの製造方法はまた、ポリシリコン層２０４に固体のｐ型ドーパント源２０６を形成し、パターニングする工程も含む。
一実施形態では、図２Ｃで示されるように、このパターニングは、固体のｐ型ドーパント源の複数の領域２０６の間に位置するポリシリコン層２０４の領域２０８を露出させる。一実施形態では、固体のｐ型ドーパント源２０６を形成し、パターニングする工程は、ホウケイ酸ガラス（ＢＳＧ）の層を形成してパターニングする工程を含む。特定の一実施形態では、ＢＳＧ層は、均一のブランケット層として形成され、次いでリソグラフィおよびエッチング処理によってパターニングされる。別の特定の実施形態では、ＢＳＧ層は、パターンをすでに有した状態で堆積され、したがって、形成およびパターニングの工程は同時に行われる。このような一実施形態では、パターニングされたＢＳＧ層は、インクジェット印刷方法またはスクリーン印刷方法によって形成される。固体のｐ型ドーパント源は、ドーパント不純物原子を含有する層であって、基板に堆積され得ることが理解されるべきである。これは、イオン注入方法とは異なる。
フローチャート１００の操作１０８および対応する図２Ｄに示すように、バックコンタクト型太陽電池のコンタクトの製造方法はまた、ポリシリコン層２０４の露出した領域２０８の上、および、固体のｐ型ドーパント源の複数の領域２０６の上に、ｎ型ドーパント源層２１０を形成する工程も含む。
一実施形態では、図２Ｅに示すように、形成する工程は、ｎ型ドーパント源層２１０からポリシリコン層２０４の露出した領域２０８に向かってｎ型ドーパントの少なくとも一部を拡散するべくドライブインさせ、固体のｐ型ドーパント源の複数の領域２０６の間でｎ型ドーパント含有の複数のポリシリコン領域２１２を形成する工程を含む。一実施形態では、図２Ｅを再び参照すると、ｎ型ドーパント源層２１０を形成する工程は、ドーパントを、固体のｐ型ドーパント源の複数の領域２０６からポリシリコン層２０４に向かって少なくとも一部を拡散するべくドライブインさせ、領域２１４を形成する工程を更に含む。一実施形態では、ｎ型ドーパント源層を形成する工程は、Ｐ２Ｏ５の層を形成する工程を含む。その後、図２Ｆに示されるように、ｎ型ドーパント源層２１０が除去され得る。
フローチャート１００の操作１１０および対応する図２Ｆに示すように、一実施形態では、バックコンタクト型太陽電池のコンタクトの製造方法は、必要に応じて、ｎ型ドーパント含有の複数のポリシリコン領域２１２と固体のｐ型ドーパント源の複数の領域２０６および対応する領域２１４との間にトレンチ２１６を形成する工程を更に含む。
一実施形態では、このトレンチ２１６は、ポリシリコン層２０４内、薄い誘電体層２０２内および基板２０２内の一部に形成される。一実施形態では、このトレンチ２１６は、リソグラフィおよびエッチング処理を用いて形成される。１つの特定の実施形態では、ポリシリコン層２０４、次いで基板２００をパターニングするために、異なるエッチング操作が用いられる。
フローチャート１００の操作１１２および対応する図２Ｇに示すように、一実施形態では、バックコンタクト型太陽電池のコンタクトの製造方法は、必要に応じて、トレンチ２１６を形成する工程の後、トレンチ２１６によって露出された基板２００の部分２１８をテクスチャ加工する工程を更に含む。
一実施形態では、このテクスチャ加工は、ランダムテクスチャパターンを形成する。このランダムテクスチャパターンは、異方性エッチング処理を基板２００の露出した領域に適用することによって形成することができ、この場合、テクスチャパターンは、基板２００の単結晶性シリコン面などの結晶面によって決定される。一実施形態では、トレンチ２１６の形成および基板２００のテクスチャ加工は、トレンチ２１６の形成と基板２００のテクスチャ加工との間の硬化工程を行うことなく実行される。このような硬化操作としては、加熱操作、赤外（ＩＲ）放射への露出または紫外（ＵＶ）放射への露出が挙げられる。
フローチャート１００の操作１１４および対応する図２Ｈに示すように、一実施形態では、バックコンタクト型太陽電池のコンタクトの製造方法は、固体のｐ型ドーパント源の複数の領域２０６を除去する工程を更に含む。一実施形態では、固体のｐ型ドーパント源の複数の領域２０６は、フッ酸水またはＨＦの別の供給源を含む湿潤性溶液による湿式エッチング技術を用いることによって除去される。一実施形態では、固体のｐ型ドーパント源の複数の領域２０６が、プラズマエッチングによって除去される。
フローチャート１００の操作１１６および対応する図２Ｉに示すように、バックコンタクト型太陽電池のコンタクトの製造方法はまた、基板２００を加熱して（２９９）、複数のｐ型ドープポリシリコン領域２２２の間に、複数のｎ型ドープポリシリコン領域２２０を形成する工程も含む。
一実施形態では、基板２００を加熱する工程は、ｎ型ドーパント含有の複数の領域２１２においてドーパントを活性化し、複数のｎ型ドープポリシリコン領域２２０を形成する工程を含む。一実施形態では、活性化する工程は、ポリシリコン層２０４内で、少なくともいくつかのドーパントの混入を格子間型から置換型に変化させる工程を含む。１つの特定の実施形態では、活性化する工程は、おおよそ５０〜３００オーム／□の範囲の低いシート抵抗を有する複数のｎ型ドープポリシリコン領域２２０を形成する工程を含む。
一実施形態では、基板２００はまた、ポリシリコン層２０４への固体のｐ型ドーパント源の複数の領域２０６からのドーパントを促進する工程、およびポリシリコン層２０４においてドーパントを活性化して複数のｐ型ドープポリシリコン領域２２２を形成する工程も含む。一実施形態では、活性化する工程は、ポリシリコン層２０４で、少なくともいくつかのドーパントの混入を侵入型から置換型に変化させる工程を含む。１つの特定の実施形態では、活性化する工程は、おおよそ５０〜３００オーム／□の範囲の低いシート抵抗を有する複数のｐ型ドープポリシリコン領域２２２を形成する工程を含む。
図２Ｊに示すように、一実施形態では、バックコンタクト型太陽電池のコンタクトの製造方法は、複数のｎ型ドープポリシリコン領域２２０、複数のｐ型ドープポリシリコン領域２２２および基板２００の露出した部分に誘電体層２２４を形成する工程を更に含む。一実施形態では、図２Ｊに示されるように、誘電体層２２４の下部表面は、複数のｎ型ドープポリシリコン領域２２０、複数のｐ型ドープポリシリコン領域２２２および基板２００の露出の部分と共形に形成され、一方、誘電体層２２４の上部表面は、実質的に平らである。１つの特定の実施形態では、誘電体層２２４は、抗反射コーティング（ＡＲＣ）層である。
フローチャート１００の操作１１８および対応する図２Ｋに示すように、バックコンタクト型太陽電池のコンタクトの製造方法は、レーザーアブレーションによって、複数のコンタクト開口２２６を複数のｎ型ドープポリシリコン領域２２０および複数のｐ型ドープポリシリコン領域２２２に形成する工程を更に含む。一実施形態では、図２Ｋに示されるように、ｎ型ドープポリシリコン領域２２０へのコンタクト開口２２６は、ｐ型ドープポリシリコン領域２２２へのコンタクト開口とほぼ同一の高さを有する。
図２Ｌを参照すると、一実施形態では、バックコンタクト型太陽電池のコンタクトの製造方法は、複数のコンタクト開口２２６内に導電性コンタクト２２８を形成する工程、並びに、複数のｎ型ドープポリシリコン領域２２０および複数のｐ型ドープポリシリコン領域２２２が連結された導電性コンタクト２２８を形成する工程を更に含む。一実施形態では、導電性コンタクト２２８は、金属からなり、堆積、リソグラフ法およびエッチング処理によって形成される。
本発明の別の態様では、ｎ型ドーパント源が、ポリシリコン層およびｐ型ドーパント源の上に形成され、次いで、対応する下層の基板を反応チャンバから取り出すことなく、ｎ型およびｐ型ドーパントをポリシリコン層へと拡散させるべくドライブインが行われる。例えば、図３は、本発明の一実施形態による、バックコンタクト型太陽電池のコンタクトの製造方法における操作を表すフローチャート３００を示す。図２Ａ〜２Ｌは、本発明の一実施形態によるフローチャート３００の操作に対応する、バックコンタクト型太陽電池の製造における種々の段階の断面図を示す。
フローチャート３００の操作３０２および対応する図２Ａに示すように、バックコンタクト型太陽電池のコンタクトの製造方法は、基板２００に薄い誘電体層２０２を形成する工程を含む。
一実施形態では、薄い誘電体層２０２は、二酸化シリコンからなり、おおよそ５〜５０オングストロームの範囲の厚さを有する。一実施形態では、この薄い誘電体層２０２は、トンネル酸化膜として機能する。一実施形態では、基板２００は、ｎ型ドープ単結晶性シリコン基板などのバルク単結晶基板である。しかしながら、別の一実施形態では、基板２００は、太陽電池基板全体に配設されたポリシリコン層を含む。
フローチャート３００の操作３０４および対応する図２Ｂに示すように、バックコンタクト型太陽電池のコンタクトの製造方法はまた、ポリシリコン層２０４を薄い誘電体層２０２上に形成する工程も含む。本明細書において、ポリシリコン層との言葉は、アモルファス−またはα−シリコンとして記載され得る材料を包含するよう意図していることが理解されるべきである。
一実施形態では、図２Ｃに示されるように、パターニングは、ポリシリコン層２０４の領域を、固体のｐ型ドーパント源の複数の領域２０６の間で露出させる。一実施形態では、固体のｐ型ドーパント源２０６を形成しパターニングする工程は、ホウケイ酸ガラス（ＢＳＧ）の層を形成しパターニングする工程を含む。１つの特定の実施形態では、ＢＳＧ層は、均一のブランケット層として形成され、次いでリソグラフィおよびエッチング処理によってパターニングされる。別の特定の実施形態では、ＢＳＧ層は、すでにパターンを有する状態で堆積され、したがって、形成およびパターンニング工程が同時に行われる。このような一実施形態では、パターニングＢＳＧ層は、インクジェット印刷方法またはスクリーン印刷方法によって形成される。固体のｐ型ドーパント源は、ドーパント不純物原子を含有する膜の層であって、基板の上に堆積され得ることが理解されるべきである。これは、イオン注入方法とは異なっている。
フローチャート３００の操作３０８および対応する図２Ｄおよび図２Ｅに示すように、バックコンタクト型太陽電池のコンタクトの製造方法はまた、基板２００を反応チャンバに搬入する工程も含む。基板２００を反応チャンバから取り出すことなく、ｎ型ドーパント源層２１０が、ポリシリコン層２０４の露出した領域２０８の上および固体のｐ型ドーパント源の複数の領域２０６の上に形成される。ｎ型ドーパント源層２１０からのドーパントが、ポリシリコン層２０４の露出した領域２０８に少なくとも一部拡散されるようにドライブインが行われ、固体のｐ型ドーパント源の複数の領域２０６の間に、ｎ型ドーパント含有の複数のポリシリコン領域２１２が形成される。
一実施形態では、図２Ｅを再び参照すると、ｎ型ドーパント源層２１０を形成する工程は、ドーパントを、固体のｐ型ドーパント源の複数の領域２０６からポリシリコン層２０４へと拡散させるべくドライブインされて、領域２１４を形成する工程を更に含む。一実施形態では、ｎ型ドーパント源層を形成する工程は、Ｐ２Ｏ５の層を形成する工程を含む。領域２１４を形成するために、ドーパントを、固体のｐ型ドーパント源の複数の領域２０６からポリシリコン層２０４へと拡散するべくドライブインする工程（または更なる範囲へ拡散するべくドライブインする工程）は、ｎ型ドーパント源層２１０の形成だけを行う工程に加えて、処理チャンバにおける追加的操作が必要となる。例えば、フローチャート３００の必要に応じて行われる操作３１０を参照する一実施形態では、製造方法は、基板２００が反応チャンバにまだ搬入されている間に、領域２１４の形成のため、または、領域２１４の更なる形成のために、固体のｐ型ドーパント源からのドーパント少なくとも一部をポリシリコン層２０４に拡散させるべくドライブインされるような別個の操作を更に含む。一実施形態では、操作３１０は、操作３０８に関連して記載された操作の温度よりも十分に上の温度で、基板２００を加熱する工程を伴う。
フローチャート３００の操作３１２を参照すると、バックコンタクト型太陽電池のコンタクトの製造方法はまた、反応チャンバへ基板２００が一旦導入され上記処理が行われた後で、基板２００を反応チャンバから取り出す工程を含む。その後、図２Ｆに示されるように、ｎ型ドーパント源２１０が除去されてもよい。
フローチャート３００の操作３１４および対応する図２Ｆに示すように、一実施形態では、バックコンタクト型太陽電池のコンタクトの製造方法は、必要に応じて、ｎ型ドーパント含有の複数のポリシリコン領域２１２と固体のｐ型ドーパント源の複数の領域２０６および対応する領域２１４との間にトレンチ２１６を形成する工程を更に含む。
一実施形態では、トレンチ２１６は、ポリシリコン層２０４、薄い誘電体層２０２および基板２０２の一部に形成される。一実施形態では、トレンチ２１６は、リソグラフィおよびエッチング処理を用いて形成される。１つの特定の実施形態では、ポリシリコン層２０４をパターニングし、次いで基板２００をパターニングするために、異なるエッチング操作が用いられる。
フローチャート３００の操作３１６および相当する図２Ｇを参照すると、一実施形態では、バックコンタクト型太陽電池のコンタクトの製造方法は、必要に応じて、トレンチ２１６を形成する工程の後で、トレンチ２１６によって露出された基板２００の部分２１８をテクスチャ加工する工程を更に含む。
一実施形態では、このテクスチャ加工により、ランダムテクスチャパターンを形成する。このランダムテクスチャパターンは、異方性エッチング処理を基板２００の露出した領域に適用することによって形成されてもよく、この場合、基板２００の単結晶性シリコン面などの結晶面によってパターンが決定され得る。一実施形態では、トレンチ２１６を形成する工程および基板２００をテクスチャ加工する工程は、トレンチ２１６を形成する工程と基板２００をテクスチャ加工する工程の間の硬化工程を行うことなく実行される。このような硬化操作としては、加熱操作、赤外（ＩＲ）放射への露出または紫外（ＵＶ）放射への露出が挙げられる。
フローチャート３００の操作３１８および対応する図２Ｈに示すように、一実施形態では、バックコンタクト型太陽電池のコンタクトの製造方法は、必要に応じて、固体のｐ型ドーパント源の複数の領域２０６を除去する工程を更に含む。一実施形態では、フッ酸水またはＨＦの別の供給源を含有する湿潤性溶液を適用することによる湿式エッチング技術を用いることによって、固体のｐ型ドーパント源の複数の領域２０６が除去される。別の実施形態では、固体のｐ型ドーパント源の複数の領域２０６は、プラズマエッチングによって除去される。
フローチャート３００の操作３２０および対応する図２Ｉに示すように、バックコンタクト型太陽電池のコンタクトの製造方法は、更に基板２００を加熱して（２９９）、複数のｐ型ドープポリシリコン領域２２２の間に複数のｎ型ドープポリシリコン領域２２０を形成する工程を含む。
一実施形態では、基板２００を加熱する工程は、ｎ型ドーパント含有の複数のポリシリコン領域２１２においてドーパントを活性化し、複数のｎ型ドープポリシリコン領域２２０を形成する工程を含む。一実施形態では、活性化する工程は、ポリシリコン層２０４内で、少なくともいくつかのドーパントの混入を、格子間型から置換型へと変化させる工程を含む。１つの特定の実施形態では、この活性化する工程は、おおよそ５０〜３００オーム／□の範囲の低シート抵抗を有する複数のｎ型ドープポリシリコン領域２２０を形成する工程を含む。
一実施形態では、基板２００を加熱する工程はまた、固体のｐ型ドーパント源の複数の領域２０６からのドーパントを、ポリシリコン層２０４へと拡散するべくドライブインさせ、ポリシリコン層２０４においてドーパントを活性化し、複数のｐ型ドープポリシリコン領域２２２を形成する工程を更に含む。一実施形態では、活性化する工程は、ポリシリコン層２０４内で、少なくともいくつかのドーパントの混入を、格子間型から置換型へと変化させる工程を含む。１つの特定の実施形態では、活性化する工程は、おおよそ５０〜３００オーム／□の範囲の低表面抵抗を有する複数のｐ型ドープポリシリコン領域２２２を形成する工程を含む。
図２Ｊを参照すると、一実施形態では、バックコンタクト型太陽電池のコンタクトの製造方法は、必要に応じて、複数のｎ型ドープポリシリコン領域２２０上、複数のｐ型ドープポリシリコン領域２２２上および基板２００の露出した部分上に誘電体層２２４を形成する工程を更に含む。一実施形態では、図２Ｊに示されるように、誘電体層２２４の下部表面は、複数のｎ型ドープポリシリコン領域２２０、複数のｐ型ドープポリシリコン領域２２２および基板２００の露出の部分と共形に形成されるが、誘電体層２２４の下部表面は、実質的に平らである。１つの特定の実施形態では、誘電体層２２４は、抗反射コーティング（ＡＲＣ）層である。
フローチャート３００の操作３２２および対応する図２Ｋを参照すると、一実施形態では、バックコンタクト型太陽電池のコンタクトの製造方法は、必要に応じて、レーザーアブレーションによって、複数のｎ型ドープポリシリコン領域２２０におよび複数のｐ型ドープポリシリコン領域２２２に、複数のコンタクト開口２２６を形成する工程を更に含む。一実施形態では、図２Ｋに示されるように、ｎ型ドープポリシリコン領域２２０へのコンタクト開口２２６は、ｐ型ドープポリシリコン領域２２２へのコンタクト開口とほぼ同一の高さを有する。
図２Ｌを参照すると、一実施形態では、バックコンタクト型太陽電池のコンタクトの製造方法は、必要に応じて、複数のコンタクト開口２２６内に、複数のｎ型ドープポリシリコン領域２２０および複数のｐ型ドープポリシリコン領域２２２と連結する導電性コンタクト２２８を形成する工程を更に含む。一実施形態では、導電性コンタクト２２８は、金属からなり、堆積、リソグラフ法およびエッチング方法によって形成される。
このように、バックコンタクト型太陽電池のコンタクトの製造方法が開示されてきた。本発明の一実施形態によると、製造方法は、薄誘電体層を基板に形成する工程を含む。この製造方法はまた、ポリシリコン層を薄い誘電体層に形成する工程も含む。この製造方法はまた、ポリシリコン層に固体のｐ型ドーパント源を形成し、パターニングする工程も含み、パターニングの工程は、ポリシリコン層の領域を固体のｐ型ドーパント源の複数の領域の間に露出させる。製造方法は更に、ポリシリコン層が露出した領域および固体のｐ型ドーパント源の複数の領域にｎ型ドーパント源層を形成する工程も含み、形成する工程は、ドーパントをｎ型ドーパント源からポリシリコンの露出した領域へと拡散するべくドライブインさせて、固体のｐ型ドーパント源の複数の領域の間に、ｎ型ドーパント含有の複数のポリシリコン領域を形成する工程も含む。製造方法はまた、基板を加熱して、複数のｐ型ドープポリシリコン領域の間に、複数のｎ型ドープポリシリコン領域を形成する工程も含む。一実施形態では、製造方法はまた、ｎ型ドーパント源層を形成する工程の後であって、基板を加熱する工程の前に、ｎ型ドーパント含有の複数のポリシリコン領域と固体のｐ型ドーパント源の複数の領域との間に、複数のトレンチを形成する工程も含み、トレンチは、ポリシリコン層、薄い誘電体層および部分的に基板に形成される。
本実施形態の例を下記の各項目として示す。
［項目１］
バックコンタクト型太陽電池のコンタクトの製造方法であって、
薄い誘電体層を基板上に形成する工程と、
前記薄い誘電体層上にポリシリコン層を形成する工程と、
固体のｐ型ドーパント源を前記ポリシリコン層上に形成しパターニングする工程であって、前記パターニングによって、前記固体のｐ型ドーパント源の複数の領域の間に位置する前記ポリシリコン層を露出させる工程と、
前記ポリシリコン層の前記露出した領域の上および前記固体のｐ型ドーパント源の前記複数の領域の上に、ｎ型ドーパント源層を形成する工程と、
前記基板を加熱し、複数のｎ型ドープポリシリコン領域を複数のｐ型ドープポリシリコン領域の間に形成する工程とを備え、
前記ｎ型ドーパント源層を形成する工程は、前記基板を加熱することにより、前記ｎ型ドーパント源層から前記ポリシリコンの露出した領域に向かってｎ型ドーパントの少なくとも一部を拡散するべくドライブインさせ、ｎ型ドーパント含有の複数のポリシリコン領域を、前記固体のｐ型ドーパント源の前記複数の領域の間に形成するバックコンタクト型太陽電池のコンタクトの製造方法。
［項目２］
前記ｎ型ドーパント源層を形成する工程の後であって前記基板を加熱する工程の前に、前記ｎ型ドーパント含有の複数のポリシリコン領域と前記固体のｐ型ドーパント源の前記複数の領域との間に、複数のトレンチを形成する工程を更に備え、
前記複数のトレンチは、前記ポリシリコン層、前記薄い誘電体層および前記基板の一部に形成される項目１に記載のバックコンタクト型太陽電池のコンタクトの製造方法。
［項目３］
前記複数のトレンチを形成する工程の後であって前記基板を加熱する工程の前に、前記複数のトレンチによって露出された前記基板の部分をテクスチャ加工する工程を更に備える、
項目２に記載のバックコンタクト型太陽電池のコンタクトの製造方法。
［項目４］
前記複数のトレンチを形成する工程およびテクスチャ加工する工程は、前記複数のトレンチを形成する工程とテクスチャ加工する工程との間で、硬化工程を行うことなく実行される項目３に記載のバックコンタクト型太陽電池のコンタクトの製造方法。
［項目５］
前記ｎ型ドーパント源層を形成する工程は、前記固体のｐ型ドーパント源の前記複数の領域からのｐ型ドーパントの少なくとも一部を前記ポリシリコン層に拡散するべくドライブインさせる工程を更に備える項目１に記載のバックコンタクト型太陽電池のコンタクトの製造方法。
［項目６］
前記基板を加熱する工程は、
前記ｎ型ドーパントを含有する複数のポリシリコン領域におけるドーパントを活性化させる工程と、
前記固体のｐ型ドーパント源の前記複数の領域からのドーパントを前記ポリシリコン層に拡散させるドライブインを更に促進する工程と、
前記固体のｐ型ドーパント源の前記複数の領域の前記ドーパントを前記ポリシリコン層において活性化する工程とを含む項目５に記載のバックコンタクト型太陽電池のコンタクトの製造方法。
［項目７］
前記固体のｐ型ドーパント源を形成し、パターニングする工程は、ホウケイ酸ガラス（ＢＳＧ）の層を形成し、パターニングする工程を含む項目１に記載のバックコンタクト型太陽電池のコンタクトの製造方法。
［項目８］
前記ｎ型ドーパント源層を形成する工程は、Ｐ ２ Ｏ ５ の層を形成する工程を含む項目１に記載のバックコンタクト型太陽電池のコンタクトの製造方法。
［項目９］
前記基板を加熱する工程の前に、前記固体のｐ型ドーパント源の前記複数の領域を除去する工程を更に備える項目１に記載のバックコンタクト型太陽電池のコンタクトの製造方法。
［項目１０］
レーザーアブレーションによって、前記複数のｎ型ドープポリシリコン領域および前記複数のｐ型ドープポリシリコン領域に複数のコンタクト開口を形成する工程を更に備える、
項目９に記載のバックコンタクト型太陽電池のコンタクトの製造方法。
［項目１１］
項目１の前記製造方法により製造された太陽電池。
［項目１２］
バックコンタクト型太陽電池のコンタクトの製造方法であって、
薄い誘電体層を基板上に形成する工程と、
ポリシリコン層を前記薄い誘電体層上に形成する工程と、
固体のｐ型ドーパント源を前記ポリシリコン層上に形成し、パターニングする工程であって、前記パターニングによって前記固体のｐ型ドーパント源の複数の領域の間に位置する前記ポリシリコン層を露出させる工程と、
前記基板を反応チャンバ内に搬入し、前記基板を前記反応チャンバから取り出すことなく、前記ポリシリコン層の前記露出した領域および前記固体のｐ型ドーパント源の前記複数の領域の上にｎ型ドーパント源層を形成し、前記ｎ型ドーパント源層からのドーパントの少なくとも一部を前記ポリシリコン層の前記露出した領域へと拡散させるべくドライブインを行い、前記ポリシリコン層の露出された前記複数の領域および前記固体のｐ型ドーパント源の前記複数の領域の間にｎ型ドーパントを含有する複数のポリシリコン層を形成する工程と、
前記基板を前記反応チャンバから取り出す工程と、
前記基板を取り出した後に、前記基板を加熱し、複数のｐ型ドープポリシリコン領域の間に複数のｎ型ドープポリシリコン領域を形成する工程と、
を備えるバックコンタクト型太陽電池のコンタクトの製造方法。
［項目１３］
前記ｎ型ドーパント源層を形成する工程の後であって、前記基板を加熱する工程の前に、前記ｎ型ドーパントを含有する複数のポリシリコン領域と前記固体のｐ型ドーパント源の前記複数の領域との間にトレンチを形成する工程を更に備え、
前記トレンチは、前記ポリシリコン層、前記薄い誘電体層および前記基板の一部に形成される項目１２に記載のバックコンタクト型太陽電池のコンタクトの製造方法。
［項目１４］
前記トレンチを形成する工程の後であって、前記基板を加熱する工程の前に、前記トレンチによって露出された前記基板の部分をテクスチャ加工する工程を更に備える
項目１３に記載のバックコンタクト型太陽電池のコンタクトの製造方法。
［項目１５］
前記トレンチを形成する工程およびテクスチャ加工する工程は、前記トレンチを形成する工程と前記テクスチャ加工する工程との間で硬化工程を行うことなく実行される、
項目１４に記載のバックコンタクト型太陽電池のコンタクトの製造方法。
［項目１６］
前記ｎ型ドーパント源層を形成する工程は、前記固体のｐ型ドーパント源の前記複数の領域からドーパントを前記ポリシリコン層へ拡散させるべくドライブインする工程を更に備える項目１２に記載のバックコンタクト型太陽電池のコンタクトの製造方法。
［項目１７］
前記基板を加熱する工程は、
前記ｎ型ドーパントを含有する複数の多結晶シリコン領域におけるドーパントを活性化する工程と、
前記固体のｐ型ドーパント源の前記複数の領域からのドーパントを拡散させるべく前記ドライブインを促進する工程と、
前記固体のｐ型ドーパント源の前記複数の領域からの前記ドーパントを、前記ポリシリコン層において活性化する工程とを含む項目１６に記載のバックコンタクト型太陽電池のコンタクトの製造方法。
［項目１８］
前記基板を前記反応チャンバに搬入すると同時に、前記固体のｐ型ドーパント源からドーパントの少なくとも一部を前記ポリシリコン層に拡散させるべくドライブインする工程を更に備える項目１２に記載のバックコンタクト型太陽電池のコンタクトの製造方法。
［項目１９］
前記基板を加熱する工程の前に、前記固体のｐ型ドーパント源の前記複数の領域を除去する工程を更に備える項目１２に記載のバックコンタクト型太陽電池のコンタクトの製造方法。
［項目２０］
レーザーアブレーションによって、前記複数のｎ型ドープポリシリコン領域および前記複数のｐ型ドープポリシリコン領域に複数のコンタクト開口を形成する工程を更に備える項目１９に記載のバックコンタクト型太陽電池のコンタクトの製造方法。
［項目２１］
前記複数のｎ型ドープポリシリコン領域に形成される前記複数のコンタクト開口は、前記複数のｐ型ドープポリシリコン領域に形成される前記複数のコンタクト開口とほぼ同一の高さを有する項目２０に記載のバックコンタクト型太陽電池のコンタクトの製造方法。
［項目２２］
項目１２に記載の前記製造方法により製造された太陽電池。

Claims (20)

  1. バックコンタクト型太陽電池のコンタクトの製造方法であって、
    薄い誘電体層を基板上に形成する工程と、
    前記薄い誘電体層上にポリシリコン層を形成する工程と、
    固体のｐ型ドーパント源を前記ポリシリコン層上に形成しパターニングする工程であって、前記パターニングによって、前記固体のｐ型ドーパント源の複数の領域の間に位置する前記ポリシリコン層を露出させる工程と、
    前記ポリシリコン層の前記露出した領域の上および前記固体のｐ型ドーパント源の前記複数の領域の上に、ｎ型ドーパント源層を形成する工程と、
    前記基板を加熱し、複数のｎ型ドープポリシリコン領域を複数のｐ型ドープポリシリコン領域の間に形成する工程とを備え、
    前記ｎ型ドーパント源層を形成する工程は、前記基板を加熱することにより、前記ｎ型ドーパント源層から前記ポリシリコンの露出した領域に向かってｎ型ドーパントの少なくとも一部を拡散するべくドライブインさせ、ｎ型ドーパント含有の複数のポリシリコン領域を、前記固体のｐ型ドーパント源の前記複数の領域の間に形成し、
    前記製造方法は、
    前記ｎ型ドーパント源層を形成して前記ポリシリコン層の前記露出した領域に向かって前記ｎ型ドーパントの少なくとも一部をドライブインさせた後、前記ｎ型ドーパント源層および前記固体のｐ型ドーパント源の前記複数の領域を除去する工程を更に備え、
    前記除去する工程の後に、前記基板を加熱する工程を行って、前記ポリシリコン層におけるドーパントを活性化させる
    バックコンタクト型太陽電池のコンタクトの製造方法。
  2. 前記ｎ型ドーパント源層を形成する工程の後であって前記基板を加熱する工程の前に、前記ｎ型ドーパント含有の複数のポリシリコン領域と前記固体のｐ型ドーパント源の前記複数の領域との間に、複数のトレンチを形成する工程を更に備え、
    前記複数のトレンチは、前記ポリシリコン層、前記薄い誘電体層および前記基板の一部に形成される請求項１に記載のバックコンタクト型太陽電池のコンタクトの製造方法。
  3. 前記複数のトレンチを形成する工程の後であって前記基板を加熱する工程の前に、前記複数のトレンチによって露出された前記基板の部分をテクスチャ加工する工程を更に備える、
    請求項２に記載のバックコンタクト型太陽電池のコンタクトの製造方法。
  4. 前記複数のトレンチを形成する工程およびテクスチャ加工する工程は、前記複数のトレンチを形成する工程とテクスチャ加工する工程との間で、硬化工程を行うことなく実行される請求項３に記載のバックコンタクト型太陽電池のコンタクトの製造方法。
  5. 前記ｎ型ドーパント源層を形成する工程は、前記固体のｐ型ドーパント源の前記複数の領域からのｐ型ドーパントの少なくとも一部を前記ポリシリコン層に拡散するべくドライブインさせる工程を更に備える請求項１に記載のバックコンタクト型太陽電池のコンタクトの製造方法。
  6. 前記基板を加熱する工程は、
    前記ｎ型ドーパントを含有する複数のポリシリコン領域におけるドーパントを活性化させる工程と、
    前記固体のｐ型ドーパント源の前記複数の領域からのドーパントを前記ポリシリコン層に拡散させるドライブインを更に促進する工程と、
    前記固体のｐ型ドーパント源の前記複数の領域の前記ドーパントを前記ポリシリコン層において活性化する工程とを含む請求項５に記載のバックコンタクト型太陽電池のコンタクトの製造方法。
  7. 前記固体のｐ型ドーパント源を形成し、パターニングする工程は、ホウケイ酸ガラス（ＢＳＧ）の層を形成し、パターニングする工程を含む請求項１に記載のバックコンタクト型太陽電池のコンタクトの製造方法。
  8. 前記ｎ型ドーパント源層を形成する工程は、Ｐ２Ｏ５の層を形成する工程を含む請求項１に記載のバックコンタクト型太陽電池のコンタクトの製造方法。
  9. 前記除去する工程において、前記ｎ型ドーパント源層を除去した後、複数のトレンチを形成し、前記複数のトレンチによって露出された前記基板の部分をテクスチャ加工し、その後前記固体のｐ型ドーパント源の前記複数の領域を除去する
    請求項１に記載のバックコンタクト型太陽電池のコンタクトの製造方法。
  10. レーザーアブレーションによって、前記複数のｎ型ドープポリシリコン領域および前記複数のｐ型ドープポリシリコン領域に複数のコンタクト開口を形成する工程を更に備える、
    請求項１に記載のバックコンタクト型太陽電池のコンタクトの製造方法。
  11. バックコンタクト型太陽電池のコンタクトの製造方法であって、
    薄い誘電体層を基板上に形成する工程と、
    ポリシリコン層を前記薄い誘電体層上に形成する工程と、
    固体のｐ型ドーパント源を前記ポリシリコン層上に形成し、パターニングする工程であって、前記パターニングによって前記固体のｐ型ドーパント源の複数の領域の間に位置する前記ポリシリコン層を露出させる工程と、
    前記基板を反応チャンバ内に搬入し、前記基板を前記反応チャンバから取り出すことなく、前記ポリシリコン層の前記露出した領域および前記固体のｐ型ドーパント源の前記複数の領域の上にｎ型ドーパント源層を形成し、前記ｎ型ドーパント源層からのドーパントの少なくとも一部を前記ポリシリコン層の前記露出した領域へと拡散させるべくドライブインを行い、前記ポリシリコン層の露出された前記複数の領域および前記固体のｐ型ドーパント源の前記複数の領域の間にｎ型ドーパントを含有する複数のポリシリコン層を形成する工程と、
    前記基板を前記反応チャンバから取り出す工程と、
    前記基板を取り出した後に、前記ｎ型ドーパント源層および前記固体のｐ型ドーパント源の前記複数の領域を除去する工程と、
    前記除去する工程の後に、前記基板を加熱し、前記ポリシリコン層におけるドーパントを活性化させて、複数のｐ型ドープポリシリコン領域の間に複数のｎ型ドープポリシリコン領域を形成する工程と、
    を備えるバックコンタクト型太陽電池のコンタクトの製造方法。
  12. 前記ｎ型ドーパント源層を形成する工程の後であって、前記基板を加熱する工程の前に、前記ｎ型ドーパントを含有する複数のポリシリコン領域と前記固体のｐ型ドーパント源の前記複数の領域との間にトレンチを形成する工程を更に備え、
    前記トレンチは、前記ポリシリコン層、前記薄い誘電体層および前記基板の一部に形成される請求項１１に記載のバックコンタクト型太陽電池のコンタクトの製造方法。
  13. 前記トレンチを形成する工程の後であって、前記基板を加熱する工程の前に、前記トレンチによって露出された前記基板の部分をテクスチャ加工する工程を更に備える
    請求項１２に記載のバックコンタクト型太陽電池のコンタクトの製造方法。
  14. 前記トレンチを形成する工程およびテクスチャ加工する工程は、前記トレンチを形成する工程と前記テクスチャ加工する工程との間で硬化工程を行うことなく実行される、
    請求項１３に記載のバックコンタクト型太陽電池のコンタクトの製造方法。
  15. 前記ｎ型ドーパント源層を形成する工程は、前記固体のｐ型ドーパント源の前記複数の領域からドーパントを前記ポリシリコン層へ拡散させるべくドライブインする工程を更に備える請求項１１に記載のバックコンタクト型太陽電池のコンタクトの製造方法。
  16. 前記基板を加熱する工程は、
    前記ｎ型ドーパントを含有する複数の多結晶シリコン領域におけるドーパントを活性化する工程と、
    前記固体のｐ型ドーパント源の前記複数の領域からのドーパントを拡散させるべく前記ドライブインを促進する工程と、
    前記固体のｐ型ドーパント源の前記複数の領域からの前記ドーパントを、前記ポリシリコン層において活性化する工程とを含む請求項１５に記載のバックコンタクト型太陽電池のコンタクトの製造方法。
  17. 前記基板を前記反応チャンバに搬入すると同時に、前記固体のｐ型ドーパント源からドーパントの少なくとも一部を前記ポリシリコン層に拡散させるべくドライブインする工程を更に備える請求項１１に記載のバックコンタクト型太陽電池のコンタクトの製造方法。
  18. 前記除去する工程において、前記ｎ型ドーパント源層を除去した後、複数のトレンチを形成し、前記複数のトレンチによって露出された前記基板の部分をテクスチャ加工し、その後前記固体のｐ型ドーパント源の前記複数の領域を除去する
    請求項１１に記載のバックコンタクト型太陽電池のコンタクトの製造方法。
  19. レーザーアブレーションによって、前記複数のｎ型ドープポリシリコン領域および前記複数のｐ型ドープポリシリコン領域に複数のコンタクト開口を形成する工程を更に備える請求項１１に記載のバックコンタクト型太陽電池のコンタクトの製造方法。
  20. 前記複数のｎ型ドープポリシリコン領域に形成される前記複数のコンタクト開口は、前記複数のｐ型ドープポリシリコン領域に形成される前記複数のコンタクト開口とほぼ同一の高さを有する請求項１９に記載のバックコンタクト型太陽電池のコンタクトの製造方法。
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