JP6083082B2 - 薄型シリコン太陽電池及び製造方法 - Google Patents
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Description
本明細書に記載する主題の実施形態は、概して、太陽電池製造に関する。より詳細には、主題の実施形態は、薄型シリコン太陽電池及び製造のための技術に関する。
太陽電池は、太陽放射を電気エネルギーに変換するものとして周知のデバイスである。このような電池は、半導体処理技術を用いて半導体ウェハ上に作製することができる。太陽電池には、Ｐ型及びＮ型拡散領域が含まれる。太陽電池に日射が当たると電子及び正孔が生成され、これらの電子及び正孔が拡散領域に移動することにより、拡散領域間に電位差が生じる。裏面接点裏面接合（ＢＣＢＪ）太陽電池では、Ｐ型拡散領域、Ｎ型拡散領域、及びそれらに結合された金属接点が、太陽電池の裏面にある。金属接点は、外部電子回路が太陽電池に接続され、太陽電池によって電力供給されることを可能にする。
市販されている他のエネルギー源と競合するため、太陽電池は、高効率であるだけでなく、相対的に低いコストと高歩留まりで製造されなければならない。太陽電池はシリコン処理工程を用いて製造することができるが、シリコンウェハ上で行われる操作は、ウェハが形成された後に行う必要がある。太陽電池用のシリコンウェハの形成は、一般に、例えば、シリコン材料を形成する工程と、シリコン材料をインゴットに成形する工程と、インゴットをウェハ成形してシリコンウェハを形成する工程と、を含み得る。本発明の実施形態は、太陽電池の製造コストを削減する新規の太陽電池の製造方法及び構造に関する。
太陽電池の製造方法が開示される。本方法は、シリコン基板上に犠牲層を形成する工程と、犠牲層の上にドープシリコン層を形成する工程と、ドープシリコン層の上にシリコン膜を形成する工程と、シリコン膜上に交互に設けられた複数の接点を形成する工程と、交互に設けられた複数の接点のそれぞれを金属接点と接触させる工程と、犠牲層を除去する工程と、を含む。
太陽電池の別の製造方法も開示する。本方法は、シリコン基板の上面に犠牲層を形成する工程と、犠牲層の露出面を処理してテクスチャ化された面を形成する工程と、犠牲層のテクスチャ化された面の上に、高濃度ドープシリコン層を形成する工程と、高濃度ドープシリコン層の上に、相対的に低濃度のドープシリコン層を形成する工程と、相対的に低濃度のドープシリコン層の上に、シリコン膜をエピタキシャル成長させる工程と、シリコン膜の上に、交互に設けられた接点構造を形成する工程と、シリコン膜を担体に接着する工程と、犠牲層を除去することにより、シリコン基板から高濃度ドープシリコン層を分離する工程と、担体からシリコン膜を剥離する工程と、高濃度ドープシリコン層を覆うように反射防止コーティングを形成する工程と、を含む。
太陽電池の更なる別の製造方法を開示する。本方法は、シリコン基板上に犠牲層を形成する工程と、犠牲層の上にドープシリコン層を形成する工程と、ドープシリコン層の上にシリコン膜を形成する工程と、シリコン膜上に交互に設けられた複数の接点を形成する工程と、シリコン基板からドープシリコン層を分離する工程と、を含む。
この概要は、以下の詳細な説明において更に説明される概念のいくつかを、単純な形で紹介するために提供するものである。この概要は、特許請求対象の主要な特徴又は必須の特徴を特定することを意図しておらず、また特許請求対象の範囲を決定する際の補助として使用されることをも意図していない。
より完全な本主題の理解は、発明を実施するための形態、及び特許請求の範囲を、以下の図面と併せて考察し、参照することによって導き出すことができ、同様の参照番号は、図面全体を通して同様の要素を指す。
以下の発明を実施するための形態は、本質的には、単なる実例に過ぎず、本主題の実施形態、あるいはそのような実施形態の応用及び用途を限定することを意図するものではない。本明細書で使用するとき、単語「例示」は、「例、事例又は説明を提供する」ことを意味する。例示として本明細書に記載される任意の実施は、必ずしも、他の実施よりも好ましい又は有利であると解釈されるものではない。更に、先行の技術分野、背景技術、概要、若しくは以下の発明を実施するための形態で提示される、明示又は示唆されるいずれの理論によっても、拘束されることを意図するものではない。
太陽電池の製造コストを削減するための１つの技術は、従来の光起電太陽電池製造中に処理されるシリコンウェハを形成するのに必要なプロセス工程を省略することであってもよい。ウェハ形成工程を省略するために、太陽電池のバルクを形成するシリコン基板を、材料の犠牲層上にて、光起電太陽電池の他の構成部分と共にエピタキシャル成長させ得る。次いで、犠牲層を除去し、完成された成長した太陽電池を形成プラットホームから引き離してもよい。
製造技術に関連して行われる図２〜１３に示す様々なタスクは、任意の数の追加の又は代替的なタスクを含んでもよく、図２〜１３に示す製造は、図示した順序で行われる必要はなく、またこの製造プロセスは、本明細書に詳細に記載されない追加の機能性を有する、より包括的な手順又はプロセスに組み込まれてもよい。
図１は、薄型シリコン基板１０を用いて形成された太陽電池１を図示する。太陽電池１は、薄型シリコン基板１０、低濃度ドープ領域２０、高濃度ドープ領域３０及び反射防止コーティング（ＡＲＣ）４０、並びに接点構造５０を含む。太陽電池は、太陽光が照射される第１面４及び裏面である第２面６を有し、第１面４は、通常の作動中に太陽に面し、第２面６は太陽の反対側に面する。薄型シリコン基板１０の太陽光側に向いた面、低濃度ドープ領域２０及び高濃度ドープ領域３０、並びにＡＲＣ ４０は、太陽電池１が太陽光面４上で受光する光の捕捉性能を改善するランダムなテクスチャ化された面を有する。これらのテクスチャ化された面は、材料をウエットエッチングし面欠陥を付与することにより生じたものなどの真にランダムな形状、又は、例えば三角形若しくは矩形の角錘形状などの反復する幾何学的形状を有してもよい。
接点構造５０は、薄膜酸化物層５２の上に形成された交互のＮドープ領域５４及びＰドープ領域５６を含んでもよい。Ｎドープ領域５４及びＰドープ領域５６は、酸化物若しくはポリイミド、又は他の絶縁材料などの絶縁層５８で覆われてもよい。接点６０は、絶縁層５８中の孔を通して形成されて、ドープ領域５４、５６のそれぞれとの電気的接触を提供し得る。接点６０は、銅若しくはアルミニウムなどの単一の金属、又は、実施形態に所望され、下記に更に詳細に説明される、タングステンを含む異なる金属のスタックであってもよい。太陽電池１は、図１に図示した実施形態に示すように、裏面接点裏面接合（ＢＣＢＪ）太陽電池として形成されてもよい。太陽電池１は、ドープ領域５４、５６の異なる配列及び保護酸化物を含む、実施形態に所望される任意の異なる接点構造５０を含んでもよい。薄型シリコン基板１０の形成は、基板の上の犠牲層から上方向に、太陽電池１の太陽光面４に向かって層を成長させることにより達成されてもよい。所定の実施形態では、ＡＲＣ層４０は製造中に省略され、後に適用されてもよい。
図２〜１１は、エピタキシャル成長技術を用いた、薄型シリコン太陽電池の製造の連続工程における図１の実施形態の太陽電池のような太陽電池を図示する。
図２は、シリコン基板１００を図示する。シリコン基板１００は純粋なシリコンから構成されてもよく、又は、ドープされ若しくは化合されたシリコンであってもよい。シリコン基板１００は、上面１０２を有する。シリコン基板１００は、製造プロセスの再利用可能部分であってもよい。所定の実施形態では、図１２及び１３に関連して下記により詳細に記載するように、シリコン基板１００は複数の薄い層を含んでもよい。
図３に示すように、シリコン基板１００の上面１０２上に犠牲層１１０が形成されてもよい。犠牲層１１０は、ＨＦ浴中でビアスを用いて形成されたものなどの多孔質シリコンから構成されてもよい。代替的に、犠牲層１１０は、例えばゲルマニウムドーピング及び／又は炭素ドーピングを有するシリコンであってもよく、これらのいずれもエピタキシャル成長又は化学気相成長（ＣＶＤ）プロセスにより形成され得る。本明細書全体で使用されるとき、ＣＶＤプロセスは、大気圧ＣＶＤ（ＡＰＣＶＤ）、プラズマ増強ＣＶＤ（ＰＥＣＶＤ）、低圧ＣＶＤ（ＬＰＣＶＤ）などのＣＶＤの任意の異形を指す。任意の特定の製造工程のための所望のＣＶＤプロセスが当業者により選択及び使用され得る。ゲルマニウム及び炭素以外の他のドーパントも使用することができる。犠牲層１１０は、およそ７００マイクロメートルのオーダーの薄いものであってもよいが、本明細書に記載する機能を実行するために特定の実施形態に所望されるように、僅かに又は有意により厚い又は薄いものであってもよい。例えば、所定の実施形態では、犠牲層は、１０マイクロメートルもの薄いものであってもよい。より薄い厚さも使用し得る。
図４は、上部テクスチャ化された面１１４を形成するための緩衝酸化物エッチング（ＢＯＥ）を含むウェット又はドライエッチプロセスを用いたランダムなテクスチャ化工程後の犠牲層１１０を図示する。使用し得る１種のエッチング剤は、水酸化カリウム、ＫＯＨであるが、異なる実施形態にて他のエッチング剤を使用してもよい。それ故、犠牲層１１０のテクスチャ化された面１１４は、平面形状を有さない。所定の実施形態では、このテクスチャ化は下部のシリコン基板１００の露出を含まないが、いくつかの実施形態では、所望であれば、シリコン基板１００は犠牲層１１０を通して露出されてもよい。犠牲層１１０のテクスチャ化された面１１４は、三角形若しくは矩形の角錐などの規則的な反復パターンを有してもよく、又は、ランダムに決定されたパターンを有してもよい。いずれの場合でも、犠牲層１１０は、後の処理中、テクスチャ化された面１１４の形状を維持し得る。
図５に示すように、テクスチャ化された面１１４の上にドープシリコン層１２０が形成されてもよい。ドープシリコン層１２０は、任意の所望のＣＶＤプロセスを用いて堆積されてもよい。ドープシリコン層はＮ＋ドープされてもよく、０．０１〜５マイクロメートルの厚さを有する。所定の実施形態では、ドープシリコン層１２０は、ゲルマニウムでドープされてもよい。ある実施形態では、ドーパント濃度はおよそ１×１０１７原子／立方センチメートルであるが、最大で１×１０２０原子／立方センチメートルまでの、上記より低い又は高い濃度も使用し得る。
所定の実施形態では、ドープシリコン層１２０上にシリコンの他のドープ層、Ｎ＋層１２４が形成されてもよい。図６は、Ｎ＋層１２４の形成を図示する。全実施形態がＮ＋層１２４を含むわけではないが、Ｎ＋層１２４は全体を通して図示される。Ｎ＋層１２４は、ＣＶＤ技術などにより堆積され、又はエピタキシャル成長技術を用いて成長されてもよい。Ｎ＋層１２４は、シリコン−ゲルマニウム組成物、又はシリコン−炭素材料から構成されてもよい。
より厚いＮ＋層１２４と比較して、ドープシリコン層１２０はより重くドープされていてもよく、多くの場合Ｎ＋＋ドープ層と称される。いくつかの実施形態では、Ｎ＋層１２０は、より高濃度ドープドープシリコン層１２０に対して表現された、より低濃度ドープ層と称されてもよい。所定の実施形態では、Ｎ＋層１２４は、相対的に多孔質であってもよい。いくつかの実施形態では、ドープシリコン層１２０の上に非ドープシリコンが堆積されてもよい。後の熱工程を用いてドーパントをドープシリコン層１２０からＮ＋層１２４中へ送り、相対的に軽いＮ＋層１２４のドーピングをもたらしてもよい。Ｎ＋層１２４は、存在する場合、０．０５〜１マイクロメートルの厚さを有してもよい。
図７は、Ｎ＋層１２４の上の、又はＮ＋層が省略された場合、ドープシリコン層１２０の上のシリコン膜１３０の成長を図示する。シリコン膜１３０は、完成した太陽電池の全体構造中の付随の層と比較して、相対的に厚いものであってもよい。シリコン膜１３０はまた、基板１００、又は伝統的な太陽電池ウェハと比較して、相対的に薄いものであってもよい。エピタキシャル成長プロセスにより成長されたシリコン膜はまた、薄型シリコン膜、薄型シリコン基板、エピタキシャル成長基板、又は、より一般的に成長シリコン層と称されてもよい。シリコン膜１３０は、エピタキシャル成長プロセスにより形成されてもよく、Ｎ＋層１２４の露出面上にポリシリコン結晶構造をシードから成長する。シリコン−ゲルマニウム基板又はシリコン−炭素基板のように、シリコン膜１３０は僅かにＮ＋ドープされてもよい。シリコン膜１３０は、いくつかの実施形態では、純粋なシリコン基板であってもよい。所定の実施形態では、シリコン膜１３０は多孔質シリコンであってもよい。一般に、シリコン膜１３０の正確な組成物は、シリコン若しくは幾分ドープされたシリコン材料、又は、製造された太陽電池の他の要素と協働して、光起電太陽電池基板として作動するのに十分なシリコンの化合物であってもよい。
いくつかの実施形態では、シリコン膜１３０の成長を含む、本明細書に記載する任意の層又は物質のエピタキシャル成長に加熱工程が継続して、該層又は物質を焼結してもよい。シリコン膜１３０は、ＣＶＤプロセス工程を用いて形成されてもよい。シリコン膜１３０は２０〜１５０マイクロメートルの厚さを有してもよく、いくつかの実施形態では、５０マイクロメートルの厚さを有してもよい。いくつかの実施形態では、シリコン膜１３０は、その後面上の表面テクスチャを低減するプロセスにより形成されてもよい。それ故、ドープシリコン層１２０及びＮ＋層１２４は相対的に共形であり得るが、シリコン膜１３０の厚さが平坦化を生じ、相対的に平坦な後面、露出面がもたらされ得る。
図８は、シリコン膜１３０の上記露出面上での接点構造１４０の形成を図示する。正確な接点構造１４０は、実施形態毎に様々であってもよい。例えば、所定の実施形態では、接点構造は交互に設けられたドープポリシリコン領域を含んでもよい。図示した実施形態は、交互のＮドープポリシリコン領域１４４及びＰドープポリシリコン領域１４６を示す。加えて、Ｓｗａｎｓｏｎに付与された米国特許第７，４６８，４８５号及び同第７，６３３，００６号に記載されているように、シリコン膜１３０とドープポリシリコン領域１４４、１４６との間に薄い酸化物層１４２が存在してもよく、上記特許の全体は参照により本明細書に組み込まれる。薄い酸化物層１４２は、トンネル酸化物として機能し、ドープポリシリコン領域１４４、１４６への担体輸送中、再結合を阻止してもよい。ドープポリシリコン領域１４４、１４６は、非限定的に、Ｓｍｉｔｈ ｅｔ ａｌ．に付与された米国特許第６，９９８，２８８号及び同第７，１３５，３５０号，並びにＤｅ Ｃｅｕｓｔｅｒ ｅｔ ａｌ．に付与された同第７，８２０，４７５号に記載されているものなどの印刷、マスク及びエッチ技術を用いて形成されてもよく、上記特許の全体は参照により本明細書に組み込まれる。
いくつかの実施形態において、ドープポリシリコン領域１４４、１４６は、インクジェット印刷プロセスを用いて形成されてもよい。そのようなプロセスでは、薄い酸化物層１４２の上に、非ドープポリシリコン層を形成してもよい。インクジェットドーパント堆積プロセスを用いて、適切なＮ及びＰドーパント源を、それらの対応するポリシリコン領域内の上に正確に配置してもよい。Ｎポリシリコン１４４及びＰポリシリコン領域１４６をドーピングする熱駆動工程が継続してもよい。次いで、マスク及びエッチ工程を用いてドーパント源を除去し、またポリシリコン領域１４４、１４６間のトレンチを形成してもよい。そのような接点構造１４０の形成プロセスの詳細な説明は、Ｓｍｉｔｈに付与された米国特許第７，８１２，２５０号に見出すことができ、上記特許の全体は、参照により本明細書に組み込まれる。
ドープポリシリコン領域１４４間のトレンチ内を含み、ドープポリシリコン領域１４４を覆うように絶縁層１４８が形成されてもよい。図示した単一の絶縁層１４８に加えて、異なる実施形態では、他の絶縁層も形成され得る。例えば、所定の実施形態では、接点構造１４０の形成プロセスの一部として、窒化ケイ素又は他の裏面ＡＲＣが形成されてもよい。接点構造１４０の形成中に他の保護層又は絶縁層も形成され得る。絶縁層１４８中に１つ以上の接点孔又はビアを形成して接点プラグ１５０の形成を可能にしてもよく、上記接点プラグ１５０は、ドープポリシリコン領域１４４、１４６に電気的に接触する。所定の実施形態では、接点孔又はビアは、マスク及びエッチプロセスを用いて開放し得るが、別の実施形態では、当技術分野にて既知のように、レーザープロセスを用いてもよい。同様に、接点プラグ１５０と称されているが、接点プラグ１５０は、Ｍｕｌｌｉｇａｎ ｅｔ ａｌ．に付与された米国特許第７，３８８，１４７号に記載されているものなどの積み重ねた数個の材料を指してもよく、上記特許の全体は、参照により本明細書に組み込まれる。
いくつかの実施形態では、接点構造１４０は、米国特許出願公開第２００８／００１７２４３号として公開されたＤｅ Ｃｅｕｓｔｅｒ ｅｔ ａｌ．に付与された米国特許出願第１１／４９２，２８２号に記載されているものなどの、完全に異なるタイプのものであってもよく、上記特許の全体は、参照により本明細書に組み込まれる。接点構造１４０の特定の構成要素、要素又は機構に関わらず、裏面接点裏面接合構造を使用することができ、シリコン膜１３０は、任意の参考文献に記載されている任意の構造用のシリコン基板として機能する。そのような技術を実践する際、前面構造は既に形成されており、太陽電池の前面又は太陽光面上に、ランダムにテクスチャ化された面及びＮ＋ドープ領域を有し、このランダムにテクスチャ化された面とＮ＋ドープ領域との境界にドープシリコン層１２０が存在し、ドープシリコン層１２０は現在、犠牲層１１２に接着していることが観察されるであろう。
所定の実施形態では、接点構造１４０を生成するのに必要な熱工程が用いられて、ドープシリコン層１２０からＮ＋層１２４又はシリコン膜１３０中へのドーパントのドライブインを完了してもよい。いくつかの実施形態では、ドープシリコン層１２０からのドーパントは、Ｎ＋層１２４を通してシリコン膜１３０中に送られ、又は別の実施形態では、ドープシリコン層１２０からのドーパントは、Ｎ＋層１２４が省略されているため、シリコン膜１３０中に直接送られ得る。それ故、当業者は、接点構造１４０の形成中に十分な熱プロセスが行われる場合、ドープシリコン層１２０、Ｎ＋層１２４又はシリコン膜１３０中におけるドーパントを、それらの対応する形成工程中、完全に送り及び活性化する必要はない可能性があることを認識するであろう。
このように、図８は、完全に形成された接点構造１４０を図示する。このような構造の一実施形態を示したが、本明細書に記載した本発明の技術から逸脱することなく、他の構造が使用されてもよい。図９は、シリコン膜１３０の後側の露出面に接着され得る担体要素１６０を図示する。例えば、担体要素１６０は、絶縁層１４８若しくは接点プラグ１５０、又は両方に接着されてもよい。担体要素１６０は、十分な剛性と、いくつかの実施形態では平坦さとを有して、後の分離工程中に太陽電池を支持する任意のデバイス又は構造であってもよい。それ故、いくつかの実施形態では、担体要素１６０はプラスチック面、又は金属面などであってもよい。いくつかの実施形態では、担体要素１６０は多数の太陽電池に接着して、それら全部を分離することができる。担体要素１６０は任意の可溶な又は可逆的な結合剤又は接着剤を使用して接着されてもよい。所定の実施形態では、永久的ではないが対応する剥離剤を有さないものを含む、永久的な接着が形成されてもよい。
図１０は、犠牲層１１２が部分的又は完全に破壊され、薄いシリコン太陽電池１９０がシリコン基板１００から解放されている分離工程を示す。このような分離は、例えば、ウェットエッチプロセスを含む選択的エッチプロセスを用いて達成することができる。所定の実施形態では、犠牲層１１２は再使用のためにシリコン基板１００により保持されている。そのような実施形態では、犠牲層１１２を含む面は、再使用の前に洗浄又はクリーニングされてもよい。別の実施形態では、シリコン基板が再使用され、新しい犠牲層１１２を形成する必要がある場合、犠牲層１１２は完全に溶解される。所定の実施形態では、犠牲層１１２の部分は分離プロセス中に除去されなくてもよく、後に破壊されてもよい。それ故、犠牲層１１２は未来の製造工程に再使用されないが、分離プロセス中に完全に除去される必要はない。いくつかの実施形態では、使用される選択的エッチング剤は、薄型シリコン太陽電池１９０の構成要素を攻撃しない。
それ故、ドープシリコン層１２０の面は露出される。この面は、犠牲層１１２からの分離の後、洗浄及び掃除されてもよい。ドープシリコン層１２０は、現在、薄型シリコン太陽電池１９０の太陽光面上に最上部層を形成している。図１１は、ドープシリコン層１２０を覆うようにＡＲＣ層１７０が形成され、薄型シリコン太陽電池１９０の性能を向上させ得ることを図示する。所定の実施形態では、裏面ＡＲＣ、即ちＢＡＲＣは、接点構造１４０の形成プロセスの一部として形成されてもよい。
所定の実施形態において、１つ以上の製造工程を省略してもよい。例えば、ドープシリコン層１２０及びＮ＋層１２４を両方とも省略した場合、犠牲層１１２上にシリコン膜１３０の前面が直接形成される。そのような実施形態では、ＡＲＣ工程の前に又はＡＲＣ工程と共に、薄型シリコン太陽電池１９０の前面パッシベーションが行われ得る。所定の実施形態では、シリコン膜１３０の前面、即ち露出面のドーピングは、犠牲層１１２から分離された後に行われてもよい。
図１１に示すように、担体要素１６０は任意の所望の剥離プロセスにより薄型シリコン太陽電池１９０から解放されてもよい。そのような剥離プロセスは、薄型シリコン太陽電池１９０を担体要素１６０に結合している接着剤又は結合剤を攻撃する溶媒又はエッチング剤を含んでもよい。所定の実施形態では、薄型シリコン太陽電池１９０の後面は掃除されて、接着プロセスの残部を除去してもよい。薄型シリコン太陽電池１９０は、架線、相互接続、太陽モジュール内への組み込みなどの更なる処理の準備が整っている。いくつかの実施形態では、前面ＡＲＣ及びＢＡＲＣ工程は、製造プロセス中のこの時点で同時に行われてもよい。ＡＲＣ又はＢＡＲＣ材料は、プラズマ堆積技術を用いて堆積された窒化ケイ素などの窒化物を含んでもよい。
理解し得るように、薄型シリコン太陽電池１９０は従来の通りに形成された太陽ウェハに依存することなく製造されており、潜在的に高価なインゴット形成及びウェハ成形の追加の工程を除外する。
認識し得る本製造技術の他の有利な特徴は、シリコン膜１３０のテクスチャ化された前面、詳細にはテクスチャ化されたドープシリコン層１２０及び／又はＮ＋層１２４の形成である。いくつかの太陽電池製造プロセス中、電池の前面にテクスチャを加える工程は、前面及び裏側面の両方のエッチ工程を含む。いくつかの実施形態では、接点構造形成工程は、後側の接点面への破壊的エッチに適応する必要がある。それ故、テクスチャを加えるエッチ中、いくつかの技術では、後面の感受性機構を覆うように使用される保護構造を形成する。前面、現在露出されているドープシリコン層１２０を予めテクスチャ化し、テクスチャを加える破壊的なエッチ工程に適応することなく接点構造１４０を形成してもよい。この考慮事項を除去することにより、接点構造１４０の形成コストが削減され得る。後側接点形成に、テクスチャを加える破壊的な工程が必要な実施形態では、平坦な犠牲層、ドープシリコン層１２０、Ｎ＋層１２４及びシリコン膜１３０を形成することが可能である。犠牲層から分離した後にのみ、後側のテクスチャ化を含む、ドープシリコン層１２０にテクスチャを加えてＢＡＲＣ処理の準備を整えることが可能である。
図１２及び１３は、薄型シリコン太陽電池の製造の初期工程に関する代替的なプロセス実施形態における工程を図示する。図１２に示すように、シリコン基板２００自体がテクスチャ化された面を有してもよい。このテクスチャ化された面は、いくつかの実施形態ではドープされて、該テクスチャ化された面を犠牲層として使用することを補助してもよい。次いで、シリコン基板２００の上にドープシリコン層２１２を共形に形成し、ドープシリコン層２１２にテクスチャ化された形状を付与してもよい。この方法で、シリコン基板２００の上面は犠牲層として機能してもよい。図９及び１０に示したものと等価の分離工程中、シリコン基板２００の上面が攻撃され、薄型シリコン太陽電池を解放し得る。シリコン基板２００はそのテクスチャ化された形状を維持し、シリコン基板２００の上に新しいドープシリコン層２１２を形成することにより掃除後の再使用を可能にし得る。
前述したように、製造プロセスの工程は記載し及び図示した順序で、又は他の順列で行われてもよい。例えば、製造工程の一実施形態では、太陽電池は、接点構造の形成が完了する前に、犠牲層を部分的に又は完全に破壊することによりシリコン基板から分離されてもよい。
少なくとも１つの例示的実施形態が、上述の発明を実施するための形態で提示されてきたが、莫大な数の変型が存在することを認識するべきである。本明細書に記載する例示的実施形態は、特許請求される主題の範囲、適用性、又は構成を限定する意図が全くないこともまた、認識するべきである。むしろ、上述の発明を実施するための形態は、当業者に、説明される実施形態を実践するための簡便な指針を提供するものである。本特許出願が出願される時点での、既知の等価物、及び予見可能な等価物を含む、特許請求の範囲によって規定される範囲から逸脱することなく、諸要素の機能及び配置に、様々な変更が実施可能であることを理解するべきである。
（項目１）
太陽電池の製造方法であって、
シリコン基板上に犠牲層を形成する工程と、
上記犠牲層の上にドープシリコン層を形成する工程と、
上記ドープシリコン層の上にシリコン膜を形成する工程と、
上記シリコン膜上に交互に設けられた複数の接点を形成する工程と、
上記交互に設けられた複数の接点のそれぞれを金属接点と接触させる工程と、
上記犠牲層を除去する工程と、
を含む、方法。
（項目２）
上記犠牲層を形成する工程が、シリコン及びゲルマニウムから構成される犠牲層を形成する工程を含む、項目１に記載の方法。
（項目３）
上記シリコン膜を形成する工程が、上記シリコン膜をエピタキシャル成長させる工程を含む、項目１に記載の方法。
（項目４）
上記交互に設けられた複数の接点を形成する工程が、インクジェットプリンタを用いて複数のドーパント源を堆積させる工程を含む、項目１に記載の方法。
（項目５）
上記ドープシリコン層を形成する工程の前に、上記犠牲層の面をテクスチャ化する工程を更に含む、項目１に記載の方法。
（項目６）
上記ドープシリコン層を形成する工程が、上記犠牲層の上記テクスチャ化された面に共形のドープシリコンの層を形成する工程を含む、項目５に記載の方法。
（項目７）
上記犠牲層を除去する工程の前に、上記シリコン膜を担体に接着する工程を更に含む、項目１に記載の方法。
（項目８）
上記犠牲層を除去する工程の後、上記担体から上記シリコン膜を剥離する工程を更に含む、項目７に記載の方法。
（項目９）
低濃度ドープシリコン層を上記ドープシリコン層と上記シリコン膜との間に形成する工程を更に含む、項目１に記載の方法。
（項目１０）
太陽電池の製造方法であって、
シリコン基板の上面に犠牲層を形成する工程と、
上記犠牲層の露出面を処理してテクスチャ化された面を形成する工程と、
上記犠牲層の上記テクスチャ化された面の上に、高濃度ドープシリコン層を形成する工程と、
上記高濃度ドープシリコン層の上に、相対的に低濃度にドープされたシリコン層を形成する工程と、
上記相対的に低濃度にドープされたシリコン層の上に、シリコン膜をエピタキシャル成長させる工程と、
上記シリコン膜の上に、交互に設けられた接点構造を形成する工程と、
上記シリコン膜を担体に接着する工程と、
上記犠牲層を除去することにより、上記シリコン基板から上記高濃度ドープシリコン層を分離する工程と、
上記担体から上記シリコン膜を剥離する工程と、
上記高濃度ドープシリコン層を覆うように反射防止コーティングを形成する工程と、
を含む、方法。
（項目１１）
上記シリコン膜をエピタキシャルに成長させる工程が、シリコンウェハを１００マイクロメートル未満の厚さにエピタキシャルに成長させる工程を含む、項目１０に記載の方法。
（項目１２）
上記高濃度ドープシリコン層を形成する工程が、２マイクロメートル未満の厚さを有するシリコン層を形成する工程を含む、項目１０に記載の方法。
（項目１３）
上記シリコン基板が複数の犠牲層を含み、上記犠牲層を形成する工程が、上記シリコン基板の表面をドーピングしてドープ犠牲層を形成する工程を含む、項目１０に記載の方法。
（項目１４）
シリコン基板の表面上に犠牲層を形成する工程が、ＣＶＤプロセスを用いて上記犠牲層を堆積させる工程を含む、項目１０に記載の方法。
（項目１５）
上記相対的に低濃度にドープされたシリコン層を形成する工程が、ドーパントを上記高濃度ドープシリコン層から上記相対的に低濃度にドープされたシリコン層中にドライブインする工程を含む、項目１０に記載の方法。
（項目１６）
項目１０に記載の方法により製造された太陽電池。
（項目１７）
太陽電池の製造方法であって、
シリコン基板上に犠牲層を形成する工程と、
上記犠牲層の上にドープシリコン層を形成する工程と、
上記ドープシリコン層の上にシリコン膜を形成する工程と、
上記シリコン膜上に交互に設けられた複数の接点を形成する工程と、
上記シリコン基板から上記ドープシリコン層を分離する工程と、を含む、方法。
（項目１８）
上記犠牲層を形成する工程が、シリコンから少なくとも部分的に構成される層を形成する工程を含む、項目１７に記載の方法。
（項目１９）
上記シリコン基板から上記ドープシリコン層を分離する工程が、上記犠牲層を選択的エッチング剤に暴露する工程を含む、項目１８に記載の方法。
（項目２０）
上記交互に設けられた複数の接点を形成する工程が、
上記シリコン膜上に酸化物層を形成する工程と、
上記酸化物層上に堆積された複数のドープポリシリコンを形成する工程と、
を含む、項目１７に記載の方法。
（項目１）
太陽電池の製造方法であって、
シリコン基板上に犠牲層を形成する工程と、
上記犠牲層の上にドープシリコン層を形成する工程と、
上記ドープシリコン層の上にシリコン膜を形成する工程と、
上記シリコン膜上に交互に設けられた複数の接点を形成する工程と、
上記交互に設けられた複数の接点のそれぞれを金属接点と接触させる工程と、
上記犠牲層を除去する工程と、
を含む、方法。
（項目２）
上記犠牲層を形成する工程が、シリコン及びゲルマニウムから構成される犠牲層を形成する工程を含む、項目１に記載の方法。
（項目３）
上記シリコン膜を形成する工程が、上記シリコン膜をエピタキシャル成長させる工程を含む、項目１に記載の方法。
（項目４）
上記交互に設けられた複数の接点を形成する工程が、インクジェットプリンタを用いて複数のドーパント源を堆積させる工程を含む、項目１に記載の方法。
（項目５）
上記ドープシリコン層を形成する工程の前に、上記犠牲層の面をテクスチャ化する工程を更に含む、項目１に記載の方法。
（項目６）
上記ドープシリコン層を形成する工程が、上記犠牲層の上記テクスチャ化された面に共形のドープシリコンの層を形成する工程を含む、項目５に記載の方法。
（項目７）
上記犠牲層を除去する工程の前に、上記シリコン膜を担体に接着する工程を更に含む、項目１に記載の方法。
（項目８）
上記犠牲層を除去する工程の後、上記担体から上記シリコン膜を剥離する工程を更に含む、項目７に記載の方法。
（項目９）
低濃度ドープシリコン層を上記ドープシリコン層と上記シリコン膜との間に形成する工程を更に含む、項目１に記載の方法。
（項目１０）
太陽電池の製造方法であって、
シリコン基板の上面に犠牲層を形成する工程と、
上記犠牲層の露出面を処理してテクスチャ化された面を形成する工程と、
上記犠牲層の上記テクスチャ化された面の上に、高濃度ドープシリコン層を形成する工程と、
上記高濃度ドープシリコン層の上に、相対的に低濃度にドープされたシリコン層を形成する工程と、
上記相対的に低濃度にドープされたシリコン層の上に、シリコン膜をエピタキシャル成長させる工程と、
上記シリコン膜の上に、交互に設けられた接点構造を形成する工程と、
上記シリコン膜を担体に接着する工程と、
上記犠牲層を除去することにより、上記シリコン基板から上記高濃度ドープシリコン層を分離する工程と、
上記担体から上記シリコン膜を剥離する工程と、
上記高濃度ドープシリコン層を覆うように反射防止コーティングを形成する工程と、
を含む、方法。
（項目１１）
上記シリコン膜をエピタキシャルに成長させる工程が、シリコンウェハを１００マイクロメートル未満の厚さにエピタキシャルに成長させる工程を含む、項目１０に記載の方法。
（項目１２）
上記高濃度ドープシリコン層を形成する工程が、２マイクロメートル未満の厚さを有するシリコン層を形成する工程を含む、項目１０に記載の方法。
（項目１３）
上記シリコン基板が複数の犠牲層を含み、上記犠牲層を形成する工程が、上記シリコン基板の表面をドーピングしてドープ犠牲層を形成する工程を含む、項目１０に記載の方法。
（項目１４）
シリコン基板の表面上に犠牲層を形成する工程が、ＣＶＤプロセスを用いて上記犠牲層を堆積させる工程を含む、項目１０に記載の方法。
（項目１５）
上記相対的に低濃度にドープされたシリコン層を形成する工程が、ドーパントを上記高濃度ドープシリコン層から上記相対的に低濃度にドープされたシリコン層中にドライブインする工程を含む、項目１０に記載の方法。
（項目１６）
項目１０に記載の方法により製造された太陽電池。
（項目１７）
太陽電池の製造方法であって、
シリコン基板上に犠牲層を形成する工程と、
上記犠牲層の上にドープシリコン層を形成する工程と、
上記ドープシリコン層の上にシリコン膜を形成する工程と、
上記シリコン膜上に交互に設けられた複数の接点を形成する工程と、
上記シリコン基板から上記ドープシリコン層を分離する工程と、を含む、方法。
（項目１８）
上記犠牲層を形成する工程が、シリコンから少なくとも部分的に構成される層を形成する工程を含む、項目１７に記載の方法。
（項目１９）
上記シリコン基板から上記ドープシリコン層を分離する工程が、上記犠牲層を選択的エッチング剤に暴露する工程を含む、項目１８に記載の方法。
（項目２０）
上記交互に設けられた複数の接点を形成する工程が、
上記シリコン膜上に酸化物層を形成する工程と、
上記酸化物層上に堆積された複数のドープポリシリコンを形成する工程と、
を含む、項目１７に記載の方法。
Claims (8)
- 太陽電池の製造方法であって、
シリコン基板の上面に犠牲層をエピタキシャルに形成する工程と、
前記犠牲層の露出面を処理してテクスチャ化された面を形成する工程と、
前記犠牲層の上にドープシリコン層を形成する工程と、
前記ドープシリコン層の上にシリコン膜を形成する工程と、
前記シリコン膜の上に酸化物層を形成する工程と、
前記酸化物層の上に交互に設けられたＰ型及びＮ型ドープ領域を形成する工程と、
前記Ｐ型及びＮ型ドープ領域のそれぞれを金属接点と接触させる工程と、
前記犠牲層を除去する工程と、
を含む、方法。 - 前記犠牲層を形成する工程が、シリコン及びゲルマニウムから構成される犠牲層を形成する工程を含む、請求項１に記載の方法。
- 前記シリコン膜を形成する工程が、前記シリコン膜をエピタキシャル成長させる工程を含む、請求項１又は２に記載の方法。
- 前記Ｐ型及びＮ型ドープ領域を形成する工程が、インクジェットプリンタを用いて複数のドーパント源を堆積させる工程を含む、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
- 前記ドープシリコン層を形成する工程が、前記犠牲層の前記テクスチャ化された面に共形のドープシリコンの層を形成する工程を含む、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
- 前記犠牲層を除去する工程の前に、前記シリコン膜を担体に接着する工程を更に含む、請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
- 前記犠牲層を除去する工程の後に、前記担体から前記シリコン膜を剥離する工程を更に含む、請求項６に記載の方法。
- 低濃度ドープシリコン層を前記ドープシリコン層と前記シリコン膜との間に形成する工程を更に含む、請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法。
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