JP5956443B2 - 太陽電池の製造方法及び太陽電池 - Google Patents
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Description
本明細書に記載された発明は、米国エネルギー省によって裁定された契約番号第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し得る。
[項目1]
太陽電池の製造方法であって、
基板の表面に複数の粒子及び複数の空隙を含む多孔質層を形成する工程と、
前記多孔質層の1以上の領域に溶液を分配し、パターニングされた複合層を提供する工程と、
前記基板を加熱する工程とを備える太陽電池の製造方法。
[項目2]
前記基板を加熱する工程は、前記パターニングされた複合層、前記多孔質層、又はこれらの両者を固化させることを含む項目1に記載の太陽電池の製造方法。
[項目3]
前記溶液を分配する工程は、前記基板に対してドープするべく、電荷キャリア不純物原子のドーパント源を含む溶液を分配することを含む項目1に記載の太陽電池の製造方法。
[項目4]
前記基板を加熱する工程は、前記電荷キャリア不純物原子を前記ドーパント源から前記基板の内部に向けてドライブインさせることを含む項目3に記載の太陽電池の製造方法。
[項目5]
前記ドーパント源は、シリコン原子に対するN型ドーパント源であり、
前記方法が、
第2の溶液を前記多孔質層の他の1以上の領域に分配し、二重にパターニングされた複合層を提供することを更に含み、前記第2の溶液が、前記基板に対してドープするべく、電荷キャリア不純物原子のP型ドーパント源を含み、
前記基板を加熱する工程は、前記電荷キャリア不純物原子を前記P型ドーパント源から前記基板の内部に向けてドライブインさせる工程を更に備える項目4に記載の太陽電池の製造方法。
[項目6]
前記多孔質層を前記基板の前記表面に形成する工程は、前記複数の空隙のそれぞれが、前記基板の前記表面に前記溶液を受容し、前記溶液の横方向への拡散を制限するのに適した寸法を有するように、前記複数の空隙を形成することを含む項目1に記載の太陽電池の製造方法。
[項目7]
前記基板の領域を露出させるべく、前記溶液が分配される前記1以上の領域を除く前記多孔質層の全ての部分をエッチングする工程を更に備え、
前記エッチングする工程は、前記多孔質層と、前記溶液が分配される前記1以上の領域との間のエッチング選択比に基づいて行われる項目1に記載の太陽電池の製造方法。
[項目8]
前記溶液を分配する工程は、インクジェット処理を用いることを含む項目1に記載の太陽電池の製造方法。
[項目9]
前記溶液の粘度は、略10センチポアズである項目8に記載の太陽電池の製造方法。
[項目10]
前記多孔質層を前記基板の表面に形成する工程は、
前記基板の表面の凹凸と対応した形状を有する多孔質層を形成することを含み、前記多孔質層の厚みは、0.5〜20ミクロンの範囲とする項目1に記載の太陽電池の製造方法。
[項目11]
前記多孔質層が固体であり、
前記多孔質層を形成する工程は、
前記複数の粒子及び溶媒の混合物を供給する工程と、
前記溶媒を蒸発させて、前記混合物から前記多孔質層を提供する工程を含む項目1に記載の太陽電池の製造方法。
[項目12]
太陽電池の製造方法であって、
基板の表面に複数の粒子及び複数の空隙を含む多孔質層を形成する工程と、
前記基板に対してドープするべく、電荷キャリア不純物原子のドーパント源を含む溶液を、前記多孔質層の1以上の領域に分配して、パターニングされた複合層を提供する工程と、を備える太陽電池の製造方法。
[項目13]
前記ドーパント源は、シリコンに対するN型ドーパント源であり、
前記方法は、
二重にパターニングされた複合層を提供するべく、前記多孔質層の他の1以上の領域に第2の溶液を分配する工程を更に備え、
前記第2の溶液を分配する工程は、前記基板に対してドープするべき電荷キャリア不純物原子のP型ドーパント源を含む第2の溶液を分配することを含む項目12に記載の太陽電池の製造方法。
[項目14]
前記溶液を分配する工程及び前記第2の溶液を分配する工程は、前記溶液及び前記第2の溶液の両方を、前記多孔質層を分配するシングルパスで分配することを含む項目13に記載の太陽電池の製造方法。
[項目15]
前記溶液を分配する工程及び前記第2の溶液を分配する工程は、前記多孔質層の第1のパスで前記溶液を分配し、前記多孔質層の前記第1のパスとは異なる第2のパスで前記第2の溶液を分配することを含む項目13に記載の太陽電池の製造方法。
[項目16]
前記多孔質層を前記基板の前記表面に形成する工程は、前記複数の空隙のそれぞれが、前記基板の前記表面に前記溶液を受容し、前記溶液の横方向への拡散を制限するのに適した寸法を有するように、前記複数の空隙を形成することを含む項目12に記載の太陽電池の製造方法。
[項目17]
前記基板の領域を露出させるべく、前記溶液が分配される前記1以上の領域を除く前記多孔質層の全ての部分をエッチングする工程を更に備え、
前記エッチングする工程は、前記多孔質層と、前記溶液が分配される前記1以上の領域との間のエッチング選択比に基づいて行われる項目12に記載の太陽電池の製造方法。
[項目18]
前記溶液を分配する工程は、インクジェット処理を用いることを含む、
項目12に記載の太陽電池の製造方法。
[項目19]
前記溶液の粘度は、略10センチポアズである項目18に記載の太陽電池の製造方法。
[項目20]
前記多孔質層を前記基板の表面に形成する工程は、
前記基板の表面の凹凸と対応した形状を有する多孔質層を形成することを含み、前記多孔質層の厚みは、0.5〜20ミクロンの範囲とする項目12に記載の太陽電池の製造方法。
[項目21]
前記多孔質層は固体であり、
前記多孔質層を形成する工程は、
前記複数の粒子及び溶媒の混合物を供給する工程と、
前記溶媒を蒸発させて、前記混合物から前記多孔質層を提供する工程とを含む項目12に記載の太陽電池の製造方法。
[項目22]
基板と、
前記基板の表面に設けられた、複数の粒子及び複数の空隙を含む固化した多孔質層とを備える太陽電池。
Claims (11)
- 太陽電池の製造方法であって、
基板の表面に複数の粒子及び複数の空隙を含む多孔質層を形成する工程と、
前記多孔質層の1つ又は複数の領域に溶液を分配し、パターニングされた複合層を提供する工程と、
前記基板の領域を露出させるべく、前記溶液を含む前記1つ又は複数の領域を除く、前記溶液を含まない前記多孔質層の全ての部分を除去する工程と、
前記多孔質層の1つ又は複数の領域に前記溶液を分配し、前記パターニングされた複合層を提供する工程、及び、前記溶液を含む前記1つ又は複数の領域を除く、前記溶液を含まない前記多孔質層の前記全ての部分を除去する工程の後に、前記基板を加熱する工程と
を備える太陽電池の製造方法。 - 前記基板を加熱する工程は、前記パターニングされた複合層、前記多孔質層、又はこれらの両者を固化させることを含む請求項1に記載の太陽電池の製造方法。
- 前記溶液を分配する工程は、前記基板に対する電荷キャリア不純物原子のドーパント源を含む溶液を分配することを含む請求項1又は2に記載の太陽電池の製造方法。
- 前記基板を加熱する工程は、前記電荷キャリア不純物原子を前記ドーパント源から前記基板の内部に向けてドライブインさせることを含む請求項3に記載の太陽電池の製造方法。
- 前記ドーパント源は、シリコン原子に対するN型ドーパント源であり、
前記方法が、
第2の溶液を前記多孔質層の他の1つ又は複数の領域に分配し、二重にパターニングされた複合層を提供する工程
を更に備え、
前記第2の溶液が、前記基板に対する電荷キャリア不純物原子のP型ドーパント源を含み、
前記基板を加熱する工程は、前記電荷キャリア不純物原子を前記P型ドーパント源から前記基板の内部に向けてドライブインさせる工程を更に備える請求項4に記載の太陽電池の製造方法。 - 前記多孔質層を前記基板の前記表面に形成する工程は、前記基板の前記表面に前記溶液を受容し、前記溶液の横方向への拡散を制限するのに適した寸法を有するように、前記複数の空隙のそれぞれの空隙を形成することを含む請求項1から5のいずれか一項に記載の太陽電池の製造方法。
- 前記溶液を分配する工程は、前記基板に対する電荷キャリア不純物原子のN型ドーパント源を含む前記溶液を分配することを含み、
前記方法が、
第2の溶液を前記多孔質層の他の1つ又は複数の領域に分配し、二重にパターニングされた複合層を提供する工程
を更に備え、
前記第2の溶液が、前記基板に対する電荷キャリア不純物原子のP型ドーパント源を含み、
前記多孔質層を前記基板の前記表面に形成する工程は、前記基板の前記表面に前記溶液及び前記第2の溶液をそれぞれ受容し、前記溶液が前記第2の溶液を含む前記1つ又は複数の領域に向かう横方向への拡散を制限し、前記第2の溶液が前記溶液を含む前記1つ又は複数の領域に向かう横方向への拡散を制限するのに適した寸法を有するように、前記複数の空隙のそれぞれの空隙を形成することを含む請求項1から4のいずれか一項に記載の太陽電池の製造方法。 - 前記溶液を分配する工程は、インクジェット処理を用いることを含み、
前記溶液の粘度は、0.01Pa・sである請求項1から7のいずれか一項に記載の太陽電池の製造方法。 - 前記多孔質層を前記基板の表面に形成する工程は、
前記基板の表面の凹凸と対応した形状を有する前記多孔質層を形成することを含み、前記多孔質層の厚みは、0.5〜20ミクロンの範囲とする請求項1から8のいずれか一項に記載の太陽電池の製造方法。 - 前記溶液を含む前記1つ又は複数の領域を除く、前記溶液を含まない前記多孔質層の全ての部分を除去する工程は、前記溶液を含む前記1つ又は複数の領域を除く、前記溶液を含まない前記多孔質層の前記全ての部分をエッチングする工程を有し、
前記多孔質層を前記基板の前記表面に形成する工程は、前記複数の粒子を前記基板の前記表面に堆積することを含み、前記複数の粒子は、前記エッチングで用いられるエッチング溶液に対して化学的に反応性を有する請求項1から9のいずれか一項に記載の太陽電池の製造方法。 - 前記多孔質層の1つ又は複数の領域に溶液を分配し、パターニングされた複合層を提供する工程は、前記多孔質層の複数の領域に前記溶液を分配し、前記溶液を含む前記多孔質層の複数の領域と前記溶液を含まない前記多孔質層の1つ又は複数の領域とを含む前記パターニングされた複合層を提供することを含む請求項1から10のいずれか一項に記載の太陽電池の製造方法。
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