JP6220853B2 - 太陽電池製造のためのガス状オゾン処理 - Google Patents
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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おけるものであり、特に太陽電池を製造する方法、及び太陽電池を製造する装置である。
太陽電池として既知の光起電力電池は、太陽放射を電力に直接変換させるためのよく知られた装置である。概して、太陽電池は、基板の表面近くにｐｎ接合を形成するための半導体処理技術を使用して半導体ウェハ上又は基板上に製造される。基板の表面に衝突し、これに進入する太陽放射は、基板のバルク内に電子−正孔対を生じる。電子−正孔対は、基板のＰ型にドープされた領域及びＮ型にドープされた領域内に移動し、それによってドープされた領域の間に電圧差を生じさせる。ドープされた領域は、太陽電池上の導電性領域に接続され、電池からの電流を、電池に連結された外部回路に方向付ける。
効率は、太陽電池が電力を生成する能力に直接関連することから、太陽電池の重要な特性である。同様に、太陽電池を生産する効率は、このような太陽電池の費用対効果に直接関連する。したがって、太陽電池の効率が増加するための技術、又は太陽電池の製造における効率が増加するための技術が、概ね望ましい。本発明の実施形態は、太陽電池構造体を製造する新規な処理及び装置を提供することによって、太陽電池効率の向上と太陽電池製造効率の向上という効果をもたらす。
太陽電池を製造する方法と太陽電池を製造する装置が本明細書に記載されている。以下の説明では、本発明の実施形態の完全な理解を提供するために、特定の処理またはフロー工程などの多数の具体的な詳細が記載される。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点が、当業者には明らかとなるであろう。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、金属接点形成技術などの、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、必ずしも一定のスケールで描写されるものではないことが理解されるであろう。
本明細書には、太陽電池の製造方法も開示されている。一実施形態において、太陽電池を製造する方法は、ガス状オゾン（Ｏ３）プロセスで基板の受光面を処理する段階を含む。その後、基板の受光面は粗面化される。別の実施形態において、太陽電池を製造する方法は、ガス状オゾン（Ｏ３）プロセスで基板の受光面を処理する段階を含む。その後、受光面は、略６０〜１２０秒の範囲の期間、略６０〜８５℃の範囲の温度で、略２０〜４５の範囲の重量パーセントを有する水酸化カリウム（ＫＯＨ）水溶液を使って処理される。その後、基板の受光面と、基板における受光面の反対面の少なくとも一部分が粗面化される。粗面化処理は、基板をアルカリ水溶液プロセスで処理する段階を含む。その後、受光面とは反対の基板の面にコンタクトを形成することによって、基板からバックコンタクト型太陽電池が形成される。
本明細書には、太陽電池を製造する装置も開示されている。一実施形態において、太陽電池を形成する装置は、ガス状オゾン（Ｏ３）源を連結し、内部の基板を横断してオゾンガス流を流すように構成された第１のチャンバを有する。第２のチャンバは、基板をアルカリ水溶液粗面化プロセスで処理するように構成されている。
多くの太陽電池設計は、前面にランダムなアルカリ粗面化処理を施して、反射を減少し、太陽電池の効率を高めている。このような粗面化処理水溶液には、典型的には、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）、水酸化カリウム（ＫＯＨ）、又は水酸化テトラメチルアンモニウム（ＴＭＡＨ）などのアルカリ性エッチング液と、イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）又は類似のアルコールのなどの界面活性剤が挙げられる。基板の表面又は太陽電池の層をアルカリ性化学物質で粗面化する間に、基板又は層上の有機物質がマイクロマスクとして作用して、少なくとも一部の領域で粗面化を妨害し得る。粗面化処理のこのような妨害は、表面粗面化の均質性と品質に悪影響を及ぼし得る。にもかかわらず、有機物質は光起電（ＰＶ）製造において偏在する。したがって、本明細書で説明されている１または複数の実施形態は、粗面化プロセスを実行する前にウェハ、基板又は有機残留物の層を洗浄する方法に関する。このような洗浄は、粗面化処理品質を飛躍的に改善し得る。
本発明の一実施形態に係り、本明細書に記載されている方法を使用して、シリコン太陽電池の粗面化品質と均一性を改善し得る。対照的な例として、従来の有機物洗浄方法は、ウェットエッチまたは洗浄用途として硫酸と過酸化水素（例えば、ピラニア洗浄）、水酸化アンモニウムと過酸化水素（例えば、ＳＣ１）、オゾンと高純度水などの酸化性化学物質を利用する薬液洗浄浴の使用を含んでいた。このような酸化性化学物質は、粗面化装置のコストを増大し、並びに消耗材の使用量を増やすことになり、結果的に化学物質のコストと廃棄コストが高くなった。
オゾンを高純度水と併用すると、他の薬液洗浄浴と比較して、追加の化学物質のコストを低減し得る。しかし、この方法では、水溶液中のオゾンの高い減衰量、必要なポンプの複雑性とコスト、オゾン接触器、及び水に溶けたオゾンに対して耐性がある高価な槽材料といった問題をかかえ得る。それに代わって、本発明の一実施形態に従って、シリコンウェハを直接にオゾンガス中に浸漬することによって、ウェハの表面から有機物を洗浄する従来の化学的方法と比べて、装置の複雑性とコストが減少される。また、オゾン源として使用される少量の酸素ガスは別として、高純度水又は他のこのような消耗品は必要でなくなり得る。一実施形態において、オゾンは、典型的には、気相中で減衰速度がはるかに遅くなるので、気相処理に実際に必要とするオゾン使用量は、高純度水と混ぜたオゾンを使用する処理に比べて少なくなる。また、オゾンガスプロセスは、著しく簡単で、容易にかつ安価で、既存装置に組込み得る。
本発明の実施形態の特定の態様のユーティリティを例示するために、図１は、２つの粗面化プロセス、つまり、（ａ）従来のプロセスと、（ｂ）本発明の一実施形態に係る初期オゾンガス処理を含むプロセスを示す。図１を参照すると、太陽電池を製造するための（シリコンウェハなどの）基板１００は、有機残渣などの不純物１０２とともに粗面化プロセスに進入する。経路（ａ）に沿って、構造体１００／１０２が直接（以下で説明するアルカリプロセスなどの）粗面化プロセス１０４にさらされると、有機残渣１０２がマイクロマスクとして作用し、一部の領域（例えば、平坦部１０６）における粗面化を抑制し、基板表面上の粗悪なテクスチャ１０８につながり得る。有機残渣１０２は、プロセス１０４で減少し得るので、粗面化プロセス１０４の後には、より小さく示されている。しかし、経路（ａ）において示されているように、かなりの多くの部分が粗面化に結合したままであっても良い。
対照的に、一実施形態において、経路（ｂ）に沿って、太陽電池を製造するための（シリコンウェハなどの）基板１００は、有機残渣などの不純物１０２とともに粗面化プロセスに進入する。プロセス１０４の前に、基板１００がオゾンガス処理１１０にさらされる。オゾンガス処理１１０は、有機残渣１０２を完全に又は部分的に除去することができ、又は、図１に示すように、有機残渣１０２をより小さな破片１０２'に破砕し得る。有機残渣１０２を完全に除去することにより、一実施形態において、有機残渣は、粗面化１０４の間に最早マイクロマスクとして作用し得ない。有機残渣１０２を部分的に除去することにより、又は有機残渣１０２をより小さな破片１０２'に破砕することにより、一実施形態において、有機残渣は、粗面化プロセスの間に除去することができ、及び／又は結果的に生じる粗面化パターンに実質的に影響を及ぼさない程度に小さくなる。このようにして、初期ガス状オゾンプロセスを適用することによって、粗面化品質に悪影響を及ぼしかねないフラットスポットが除去されるか、少なくとも軽減され、実質的により均質な粗面化表面１０８'をもたらす。特定の実施形態において、オゾンガスが有機化合物を揮発させて攻撃し、その結果、きれいなウェハ表面が粗面化浴に入り、改良された粗面化が行われる。また、一実施形態において、有機残渣の混入が除去されるか軽減されるので、粗面化水溶液の浴寿命の延長を実現し得る。一実施形態において、あらゆる粗面化処理前洗浄の程度は、低減されるか、或いはガス状オゾン処理を最初に用いることに取って代わられさえし得る。
一態様において、ガス状オゾンプロセスは、太陽電池を製造する処理方式に含め得る。例えば、図２Ａ〜２Ｅは、本発明の１または複数の実施形態に係る太陽電池の製造における様々な工程を示す。
図２Ａを参照すると、基板２００が、バックコンタクト型太陽電池の製造において提供されている。含め得る特徴の一例として、基板２００は、受光面２０６とは反対の裏面２０４に複数の活性領域２０２を有する。複数の活性領域２０２は、互い違いのＮ＋領域とＰ＋領域とを有する。一実施形態において、基板２００は、結晶性ｎ型シリコンから構成され、Ｎ＋領域は、リンドーパント不純物原子を有し、Ｐ＋領域は、ボロンドーパント不純物原子を有する。絶縁又はその他の保護層２０８は、図２Ａに示すように、粗面化プロセスの間に裏面２０４上に含まれ得る。
再び図２Ａを参照すると、一実施形態において、太陽電池を製造する方法は、基板２００の受光面２０６をガス状オゾン（Ｏ３）プロセス２１０で処理する段階を含む。そのような１つの実施形態において、ガス状オゾンプロセス２１０は、オゾンガス流を部分的又は全体的に基板２００の受光面２０６を横断して流す段階を含む。
一実施形態において、基板２００は、粗面化浴を施す前にオゾンガスに曝される。曝す期間は、有効な処理を施すのに十分な長さであって、コスト及びオゾン取扱いと比較して処理の効果が減少してしまうのを回避できるだけの短さであり得る。オゾンへの暴露は、１つの実施形態において、略１〜５分の期間である。オゾンは、基板２００の上部を酸化し得るが、基板表面、例えば、表面２０６上の有機残渣を破砕又は除去し得る。特定の実施形態において、オゾンガス流を流す段階は、基板２００を略１５〜４０℃の範囲の温度で保持する段階と、略１〜３分の範囲の期間に流す段階とを含む。
一実施形態において、基板２００の受光面２０６をガス状オゾンプロセス２１０で処理する段階は、基板の受光面に形成された有機残渣の少なくとも一部を除去する段階を含む。例えば、マスクエッチストリップから進入する残渣、例えば、ＰＣＢ型マスクから進入する残渣、又はスクリーンプリントマスクで用いられるインクから進入する残渣である有機物は除去し得る。有機物は、揮発して基板表面から離れるかまたは、破砕されてより短い炭素鎖分子になり、アルカリエッチング浴でアンダーカットおよび除去し易くなる。特定のかかる実施形態において、有機残渣の一部を除去する段階は、式（１）に従って有機残渣を酸化する段階を含む。 Ｏ３（ｇ）＋有機残渣（Ｓ）→Ｏ２（ｇ）＋酸化有機種（ｇ） （１）
図２Ｂを参照すると、一実施形態において、粗面化プロセスを実行する前に、基板２０２の受光面２０６が粗面化処理前ウェットクリーンプロセス２１８で処理される。そのような１つの実施形態において、粗面化処理前ウェットクリーンプロセス２１８は、水酸化カリウム（ＫＯＨ）水溶液、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）水溶液、水酸化テトラメチルアンモニウム（ＴＭＡＨ）水溶液などの、しかしこれらに限定されない、水酸化物水溶液を用いた処理を含む。特定のかかる実施形態において、粗面化処理前ウェットクリーンプロセス２１８は、略２０〜４５の範囲の重量パーセントを有する水酸化カリウム（ＫＯＨ）水溶液で、略６０〜８５℃の範囲の温度で、略６０〜１２０秒の範囲の期間に行う処理を含む。一実施形態において、水酸化物水溶液を用いた処理の後にリンスが続き、例えば、脱イオン（ＤＩ）水が用いられる。
このようにして、一実施形態において、（以下で説明されている）粗面化プロセスを、粗面化浴の使用に先立って、アルカリエッチング浴洗浄プロセスと組み合わせ得る。このようにして、図２Ａと関連付けて説明されたオゾンガス処理を使用してシリコンウェハを酸化し得る。続いて、表面上のあらゆる汚染物質をアンダーカットするために予備的アルカリエッチング浴処理が用いられて、粗面化浴に入る前にシリコン表面を清潔且つ均質にする。
図２Ｃを参照すると、この方法は、例えば、粗面化表面２２０を形成するために、基板２００の受光面２０６を粗面化する段階も含む。 一実施形態において、受光面２０６は、この後に受光面からつくられる太陽電池の太陽光集光効率における望ましくない反射を軽減するように粗面化されている。粗面化表面は、単一の結晶性基板の基本的ｐＨエッチングから得られる表面などの、ランダムパターンを有し得る。 一実施形態において、基板２００の受光面２０６を粗面化する段階は、受光面２０６をアルカリ水溶液プロセス２２２で処理する段階を含む。そのような１つの実施形態において、アルカリ水溶液プロセス２２は、略２重量パーセントの水酸化カリウム（ＫＯＨ）水溶液を用いて、略５０〜８５℃の範囲の温度で、略１０〜２０分の範囲の期間、受光面２０６のウェットエッチングを実行する段階を含む。 一実施形態において、図２Ｂに関連付けて説明された操作は行われず、基板２００の受光面２０６の粗面化は、基板２００の受光面２０６をガス状オゾンプロセス２１０で処理した後で直ちに行われる。 一実施形態において、粗面化の後にリンスが行われ、例えば、脱イオン（ＤＩ）水が用いられる。
一実施形態において、図２Ｄを参照すると、基板２００の受光面２０６／２２０の粗面化に続いて、バックコンタクト型太陽電池２９０が基板２００から製造される。バックコンタクト型太陽電池２９０は、図２Ｄに示すように、基板２００の裏面２０４上のパターン化された誘電体層２４０上に形成された金属接点２５０を有し得る。１つの実施形態において、反射防止コーティング層２５４が、基板２００の受光面２０６／２２０上にコンフォーマル（ｃｏｎｆｏｒｍａｌ ｗｉｔｈ）に形成される。一実施形態において、金属含有物質をパターン化された誘電体層２４０内と複数の活性領域２０２上に堆積しパターン化することによって複数の金属接点２５０が形成される。特定のかかる実施形態において、複数の金属接点２５０の形成に用いられる金属含有物質は、アルミニウム、銀、パラジウム又はそれらの合金などの、しかしこれらに限定されない、金属から構成される。本発明の一実施形態に係るバックサイドコンタクト型太陽電池２９０は、このようにして形成される。
別の実施形態において、図２Ｅを参照すると、基板の受光面の粗面化の後で、バックコンタクト型太陽電池２９９が製造される。図２Ｄの構造体とは対照的に、太陽電池２９９は、基板の上に形成された活性領域を有する。具体的には、太陽電池２９９は、互い違いのＰ＋活性領域（２６２）とＮ＋活性領域（２６０）とを有し、これらの領域は、例えば、基板２００'上の薄い誘電体層２７０上の多結晶シリコン内に形成される。バックコンタクト型太陽電池２９９は、図２Ｅに示すように、基板２００'の裏面上のパターン化された誘電体層２７４上に形成された金属接点２７８を有し得る。１つの実施形態において、反射防止コーティング層２６８が、基板２００'の受光面上にコンフォーマルに形成されている。 一実施形態において、図２Ｃに関連付けて説明されたように受光面を粗面化する間に、基板２００'の裏面の一部分２７６が図２Ｅに示すように粗面化される。例えば、受光面とは反対の太陽電池の面で活性領域２６０と２６２との間に形成された溝は粗面化し得る。
太陽電池の受光面を粗面化する前にガス状オゾン処理を用いることの有益性を例示するために実験が行われた。例えば、図３は、本発明の一実施形態に係るガス状オゾン前処理工程の使用又は不使用の関数としてのＪｓｃ（短絡電流）改善（ｍＡ／ｃｍ２）を示すプロット３００である。改良された粗面化は前面の反射率を減少させることができ、結果的に光子捕捉量が増加し、短絡電流が大きくなり得る。図３を参照すると、数百のデバイスウェハが直接に粗面化されている（粗面化の前にオゾン前処理が実施されている：いいえ）か、粗面化の前に６０秒間オゾンガスに曝されている（粗面化の前にオゾン前処理が実施されている：はい）。プロット３００は、改良された粗面化に関連した短絡電流の改善を示す。具体的には、一実施形態において、Ｊｓｃ改善は、改良された粗面化と、有機残渣のない表面のパッシベーションによる。特定の実施形態において、略０．１ｍＡ／ｃｍ２の短絡電流改善は、オゾンガス前処理に基づいて改良された粗面化を有するプロセスによって実現される。
一実施形態において、上記のように、アルカリ粗面化プロセスを実行する前にシリコンウェハを酸化するために、オゾンガスが用いられる。オゾンガスを使用して、シリコンウェハ上の有機残渣を破砕し、不均質で粗悪な粗面化につながりかねないマイクロマスクを取り除き得る。オゾンガス源を既存の粗面化装置のウェハ載置領域に組込み、最小限の追加コストで粗面化を改善し得る。オゾンは多くの化学的処理に対して環境にやさしい選択肢である。オゾンは、高い還元／酸化（酸化還元）可能性を有し、使用場所で生成され、使用後は容易に酸素に変換し得る。
例示図として、図４は、本発明の一実施形態に係る太陽電池の製造装置のブロック図である。図４を参照すると、太陽電池を製造する装置４００は、ガス状オゾン（Ｏ３）源４０４を連結し、内部の基板を横切ってオゾンガス流４０６を流すように構成された第１チャンバ４０２を有する。チャンバ４０２は、回収領域４０８で回収されるオゾン流の未使用部分を有するように更に構成し得る。第２チャンバ４１０が含まれ、アルカリ性水溶液粗面化プロセスで基板を処理するように構成されている。
一実施形態において、装置４００は、更に、第１チャンバ４０２と第２チャンバ４１０との間に配置され、第２チャンバ４１０のアルカリ水溶液粗面化プロセスで処理する前に粗面化処理前アルカリ水溶液プロセスで基板を処理するように構成された第３チャンバ４１２を有する。図４に示すように、乾燥ステーション４１４も含まれ得る。また、装置４００は、ウェハキャリア４１６とドッキングするように構成され得る。一実施形態において、図示されていないが、リンスステーション又はタンクが、第３チャンバ４１２と第２チャンバ４１０のうちのいずれか又は両方に関連付けられている。リンスステーション又はタンクは、脱イオン（ＤＩ）水でリンスを行うために使用される。
一実施形態において、チャンバ４０２は、ドイツ国ブラックフォレストのＲｅｎａ，ｇｍｂＨ ｏｆ Ｇｕｔｅｎｂａｃｈ製のウェットベンチツールに含まれるようなロード／アンロード、またはロード／ロックチャンバである。このような１つの実施形態において、オゾンはチャンバに流され、大気状態のチャンバをパージする。特定の実施形態において、チャンバ４０２は、オゾンを流してパージする前に真空にされるか、或いは、真空にされ及び再充填される。一実施形態において、粗面化用のチャンバ４１０は、単一ウェハチャンバ、単一サイドスプレーチャンバ又はタンク、又は、バッチタンクなどの、しかしこれらに限定されない、ウェットクリーンチャンバである。 一実施形態において、オゾン発生器４０４は、供給源として酸素（Ｏ２）ガスを用いたコロナ放電からオゾンを生成するように構成されている。特定の実施形態において、オゾン発生器４０４は、毎分約５標準リットル（ｓｌｍ）未満のオゾン量をチャンバ４０２に提供するように構成されている。好適なオゾン発生器の例としては、アメリカ合衆国マサチューセッツ州アンドーバのＭＫＳ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ，Ｉｎｃ．から入手可能な高濃度ウルトラクリーンオゾン発生器、ＳＥＭＯＺＯＮ（登録商標）ＡＸ８４０７が挙げられるが、これに限定されない。ＡＸ８４０７オゾン発生器は、静かな放電を通じて純粋な酸素をオゾンに変換する。これは、微細なレベルのドーパント窒素ガスしか必要としない。その結果、オゾンはウルトラクリーンであり、汚染物質、例えば、ＮＯｘ化合物の存在は極めて低い。
本発明の一態様では、本発明の実施形態は、コンピュータシステム（又は他の電子装置）に本発明の実施形態に係るプロセス又は方法を実行させる命令を格納する機械可読媒体を含む、コンピュータプログラム製品又はソフトウェア製品として提供される。機械可読媒体は、機械（例えば、コンピュータ）によって読み取り可能な形態で、情報を記憶又は伝送するための任意の機構を含み得る。例えば、一実施形態では、機械可読（例えば、コンピュータ可読）媒体は、機械（例えば、コンピュータ）可読記憶媒体（例えば、読み出し専用メモリ（「ＲＯＭ」）、ランダムアクセスメモリ（「ＲＡＭ」）、磁気ディスク記憶媒体、又は光学式記憶媒体、フラッシュメモリデバイスなど）を含む。
図５は、本明細書で論じられる任意の１または複数の方法論を機械に実行させるための、命令のセットが実行される、コンピュータシステム５００の形態の機械の概略図を示す。例えば、図５は、本発明の一実施形態に係る太陽電池の製造方法を実行するように構成されたコンピュータシステムの一実施例のブロック図を示す。代替的実施形態では、この機械は、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、イントラネット、エクストラネット、又はインターネット内の、（例えば、ネットワークに接続された）他の機械に接続される。 一実施形態では、この機械は、クライアント−サーバネットワーク環境内で、サーバマシン若しくはクライアントマシンのキャパシティ内で動作するか、又はピアツーピア（又は分散）ネットワーク環境内で、ピアマシンとして動作する。 一実施形態では、機械は、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）、タブレットＰＣ、セットトップボックス（ＳＴＢ）、携帯情報端末（ＰＤＡ）、携帯電話、ウェブアプライアンス、サーバ、ネットワークルータ、スイッチ若しくはブリッジ、又はその機械によって実施される動作を指定する、命令のセット（順次的な、又は他の方式の）を実行することが可能な、任意の機械である。更には、単一の機械のみが示されているが、用語「機械」はまた、本明細書で論じられる任意の１または複数の方法論を実行するための命令のセット（又は複数のセット）を、個別に、又は共同して実行する、機械（例えば、コンピュータ又はプロセッサ）の任意の集合を含むものとして、解釈するべきである。１つの実施形態において、マシンコンピュータシステム５００は、図４に示すように、プロセスツール４００に含まれているか、関連付けられている。
このコンピュータシステム５００の実施例は、プロセッサ５０２、メインメモリ５０４（例えば、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、フラッシュメモリ、シンクロナスＤＲＡＭ（ＳＤＲＡＭ）などのダイナミックランダムアクセスメモリ（ＤＲＡＭ）等）、スタティックメモリ５０６（例えば、フラッシュメモリ、スタティックランダムアクセスメモリ（ＳＲＡＭ）等）、及び補助メモリ５１８（例えば、データ記憶装置）を有し、それらは、バス５３０を介して、互いに通信する。 一実施形態では、データ処理システムが使用される。
プロセッサ５０２は、マイクロプロセッサ、中央処理装置又はそれに類するものなど１または複数の汎用処理装置を表す。より具体的には、一実施形態では、プロセッサ５０２は、複合命令セット演算（ＣＩＳＣ）マイクロプロセッサ、縮小命令セット演算（ＲＩＳＣ）マイクロプロセッサ、超長命令語（ＶＬＩＷ）マイクロプロセッサ、他の命令セットを実装するプロセッサ、又は命令セットの組み合わせを実装するプロセッサである。一実施形態において、プロセッサ５０２は、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、現場プログラム可能ゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、ネットワークプロセッサなどの１または複数の専用処理装置である。プロセッサ５０２は、本明細書で考察されている工程を実行するための処理ロジック５２６を実行する。
一実施形態において、コンピュータシステム５００は、ネットワークインターフェースデバイス５０８を更に有する。一実施形態において、コンピュータシステム５００は、ビデオディスプレイユニット５１０（例えば、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）又はブラウン管（ＣＲＴ））、英数字入力装置５１２（例えば、キーボード）、カーソル制御装置５１４（例えば、マウス）、及び信号発生装置５１６（例えば、スピーカー）も有する。
一実施形態において、補助メモリ５１８は、光起電力システムからの出力の変動性を管理するための方法などの、本明細書で説明されている任意の１または複数の方法論又は機能を具体化する、１または複数の命令セット（例えば、ソフトウェア５２２）が記憶される、機械アクセス可能記憶媒体（又は、より具体的には、コンピュータ可読記憶媒体）５３１を有する。 一実施形態において、ソフトウェア５２２は、コンピュータシステム５０４による、そのソフトウェア５２２の実行の間、完全に、若しくは少なくとも部分的に、メインメモリ５０４の内部、又はプロセッサ５０２の内部に存在し、このメインメモリ５０４及びプロセッサ５０２もまた、機械可読記憶媒体を構成する。一実施形態において、ソフトウェア５２２は、ネットワークインターフェースデバイス５０８を介して、ネットワーク５２０を通じて、更に送信又は受信される。
機械アクセス可能記憶媒体５３１は、一実施形態では、単一の媒体であると示されているが、用語「機械可読記憶媒体」は、１または複数の命令セットを記憶する、単一の媒体又は複数の媒体（例えば、集中データベース又は分散データベース、あるいは関連するキャッシュ及びサーバ）を含むものとして、解釈するべきである。用語「機械可読記憶媒体」はまた、その機械によって実行され、本発明の実施形態の任意の１または複数の方法論を機械に実行させるための命令のセットを記憶又は符号化することが可能な、任意の媒体を含むものとして、解釈するべきである。用語「機械可読記憶媒体」は、したがって、固体メモリ、並びに光学式媒体、及び磁気媒体を含むが、これらに限定されないものとして解釈するべきである。
このように、太陽電池を製造する方法と、太陽電池を製造する装置が開示されている。本発明の一実施形態に係る、太陽電池を製造する方法は、基板の受光面をガス状オゾン（Ｏ３）プロセスで処理する段階を含む。その後、基板の受光面は粗面化される。そのような１つの実施形態において、ガス状オゾンプロセスは、オゾンガス流を太陽電池の受光面を横切って流す段階を含む。本発明の一実施形態に係る太陽電池の形成装置は、ガス状オゾン（Ｏ３）源を連結するように構成された第１のチャンバであって、第１のチャンバ内の基板を横切ってオゾンガス流を流すように構成された第１のチャンバを有する。第２のチャンバは、基板をアルカリ水溶液粗面化プロセスで処理するように構成されている。そのような１つの実施形態において、第３のチャンバが、第１のチャンバと第２のチャンバとの間に配置され、第２のチャンバのアルカリ水溶液粗面化プロセスの処理前に基板を第２のアルカリ水溶液プロセスで処理するように構成されている。
［項目１］
太陽電池の製造方法であって、
ガス状オゾン（Ｏ ３ ）プロセスで基板の受光面を処理する段階と、その後に、
前記基板の前記受光面を粗面化する段階と、を含む、製造方法。
［項目２］
前記ガス状オゾンプロセスが、前記基板の前記受光面を横切ってオゾンガス流を流す段階を含む、項目１に記載の製造方法。
［項目３］
前記オゾンガス流を流す段階が、前記基板を略１５〜４０℃の範囲の温度に保持する段階と、略１〜３分の範囲の期間に流す段階と、を含む、項目２に記載の製造方法。
［項目４］
前記基板の前記受光面を前記ガス状オゾンプロセスで処理する段階が、前記基板の前記受光面に形成された有機残渣の少なくとも一部を除去する段階を含む、項目１に記載の製造方法。
［項目５］
前記有機残渣の前記一部を除去する段階が、前記有機残渣を次式に従って酸化する段階を含む、項目４に記載の製造方法。
Ｏ ３ （ｇ）＋有機残渣（ｓ）→Ｏ ２ （ｇ）＋酸化有機種（ｇ）
［項目６］
前記基板の前記受光面を粗面化する段階が、前記受光面をアルカリ水溶液プロセスで処理する段階を含む、項目１に記載の製造方法。
［項目７］
前記アルカリ水溶液プロセスが、略２重量パーセントの水酸化カリウム（ＫＯＨ）水溶液を用いて、略５０〜８５℃の範囲の温度で、略１０〜２０分の範囲の期間、前記受光面をウェットエッチングする段階を含む、項目６に記載の製造方法。
［項目８］
前記基板の前記受光面を前記ガス状オゾンプロセスで処理した後で、前記基板の前記受光面を粗面化する前に、略２０〜４５の範囲の重量パーセントの水酸化カリウム（ＫＯＨ）水溶液を用いて、略６０〜８５℃の範囲の温度で、略６０〜１２０秒の範囲の期間、前記受光面を処理する段階を更に含む、項目７に記載の製造方法。
［項目９］
前記基板の前記受光面を粗面化する段階が、前記基板の前記受光面を前記ガス状オゾンプロセスで処理した直後に実行される、項目７に記載の製造方法。
［項目１０］
前記基板の前記受光面
を粗面化する段階の後で、前記基板からバックコンタクト型太陽電池を形成する段階を更に含み、前記基板の前記受光面を粗面化する段階が、前記受光面とは反対の前記基板の面の少なくとも一部を粗面化する段階を更に含む、項目１に記載の製造方法。
［項目１１］
項目１に記載の製造方法により製造される太陽電池。
［項目１２］
太陽電池の製造方法であって、
基板の受光面をガス状オゾン（Ｏ ３ ）プロセスで処理する段階と、その後に、
略２０〜４５の範囲の重量パーセント有する水酸化カリウム（ＫＯＨ）水溶液を用いて、略６０〜８５℃の範囲の温度で、略６０〜１２０秒の範囲の期間、前記受光面を処理する段階と、その後に、
前記基板の前記受光面と、前記受光面とは反対の前記基板の面の少なくとも一部とを粗面化する段階であって、前記粗面化する段階がアルカリ水溶液プロセスで処理する段階を含む、粗面化する段階と、その後に、
前記受光面とは反対の前記基板の前記面上にコンタクトを形成することによって前記基板からバックコンタクト型太陽電池を形成する段階と、を含む、製造方法。
［項目１３］
前記ガス状オゾンプロセスが前記基板の前記受光面を横切ってオゾンガス流を流す段階を含む、項目１２に記載の製造方法。
［項目１４］
前記オゾンガス流を流す段階が、前記基板を、略１５〜４０℃の範囲の温度で、略１〜３分の範囲の期間保持する段階を含む、項目１３に記載の製造方法。
［項目１５］
前記基板の前記受光面を前記ガス状オゾンプロセスで処理する段階が、前記基板の前記受光面に堆積された有機残渣の少なくとも一部を除去する段階を含む、項目１２に記載の製造方法。
［項目１６］
前記有機残渣の前記一部を除去する段階が、次式に従って前記有機残渣を酸化する段階を含む、項目１５に記載の製造方法。
Ｏ ３ （ｇ）＋有機残渣（ｓ）→Ｏ ２ （ｇ）＋酸化有機種（ｇ）
［項目１７］
前記アルカリ水溶液プロセスが、略２重量パーセントを有する水酸化カリウム（ＫＯＨ）水溶液を用いて、略５０〜８５℃の範囲の温度で、略１０〜２０分の範囲の期間、前記基板をウェットエッチングする段階を含む、項目１２に記載の製造方法。
［項目１８］
項目１２に記載の製造方法により製造される太陽電池。
［項目１９］
太陽電池を形成する装置であって、
ガス状オゾン（Ｏ ３ ）源を連結する第１のチャンバであって、前記第１のチャンバ内の基板を横切ってオゾンガス流を流す第１のチャンバと、
基板をアルカリ水溶液粗面化プロセスで処理する第２のチャンバと、を備える装置。
［項目２０］
前記第１のチャンバと
前記第２のチャンバとの間に配置され、前記第２のチャンバの前記アルカリ水溶液粗面化プロセスで処理する前に第２のアルカリ水溶液プロセスで基板を処理するように構成される第３のチャンバを更に含む、項目１９に記載の装置。
［項目１］
太陽電池の製造方法であって、
ガス状オゾン（Ｏ ３ ）プロセスで基板の受光面を処理する段階と、その後に、
前記基板の前記受光面を粗面化する段階と、を含む、製造方法。
［項目２］
前記ガス状オゾンプロセスが、前記基板の前記受光面を横切ってオゾンガス流を流す段階を含む、項目１に記載の製造方法。
［項目３］
前記オゾンガス流を流す段階が、前記基板を略１５〜４０℃の範囲の温度に保持する段階と、略１〜３分の範囲の期間に流す段階と、を含む、項目２に記載の製造方法。
［項目４］
前記基板の前記受光面を前記ガス状オゾンプロセスで処理する段階が、前記基板の前記受光面に形成された有機残渣の少なくとも一部を除去する段階を含む、項目１に記載の製造方法。
［項目５］
前記有機残渣の前記一部を除去する段階が、前記有機残渣を次式に従って酸化する段階を含む、項目４に記載の製造方法。
Ｏ ３ （ｇ）＋有機残渣（ｓ）→Ｏ ２ （ｇ）＋酸化有機種（ｇ）
［項目６］
前記基板の前記受光面を粗面化する段階が、前記受光面をアルカリ水溶液プロセスで処理する段階を含む、項目１に記載の製造方法。
［項目７］
前記アルカリ水溶液プロセスが、略２重量パーセントの水酸化カリウム（ＫＯＨ）水溶液を用いて、略５０〜８５℃の範囲の温度で、略１０〜２０分の範囲の期間、前記受光面をウェットエッチングする段階を含む、項目６に記載の製造方法。
［項目８］
前記基板の前記受光面を前記ガス状オゾンプロセスで処理した後で、前記基板の前記受光面を粗面化する前に、略２０〜４５の範囲の重量パーセントの水酸化カリウム（ＫＯＨ）水溶液を用いて、略６０〜８５℃の範囲の温度で、略６０〜１２０秒の範囲の期間、前記受光面を処理する段階を更に含む、項目７に記載の製造方法。
［項目９］
前記基板の前記受光面を粗面化する段階が、前記基板の前記受光面を前記ガス状オゾンプロセスで処理した直後に実行される、項目７に記載の製造方法。
［項目１０］
前記基板の前記受光面
を粗面化する段階の後で、前記基板からバックコンタクト型太陽電池を形成する段階を更に含み、前記基板の前記受光面を粗面化する段階が、前記受光面とは反対の前記基板の面の少なくとも一部を粗面化する段階を更に含む、項目１に記載の製造方法。
［項目１１］
項目１に記載の製造方法により製造される太陽電池。
［項目１２］
太陽電池の製造方法であって、
基板の受光面をガス状オゾン（Ｏ ３ ）プロセスで処理する段階と、その後に、
略２０〜４５の範囲の重量パーセント有する水酸化カリウム（ＫＯＨ）水溶液を用いて、略６０〜８５℃の範囲の温度で、略６０〜１２０秒の範囲の期間、前記受光面を処理する段階と、その後に、
前記基板の前記受光面と、前記受光面とは反対の前記基板の面の少なくとも一部とを粗面化する段階であって、前記粗面化する段階がアルカリ水溶液プロセスで処理する段階を含む、粗面化する段階と、その後に、
前記受光面とは反対の前記基板の前記面上にコンタクトを形成することによって前記基板からバックコンタクト型太陽電池を形成する段階と、を含む、製造方法。
［項目１３］
前記ガス状オゾンプロセスが前記基板の前記受光面を横切ってオゾンガス流を流す段階を含む、項目１２に記載の製造方法。
［項目１４］
前記オゾンガス流を流す段階が、前記基板を、略１５〜４０℃の範囲の温度で、略１〜３分の範囲の期間保持する段階を含む、項目１３に記載の製造方法。
［項目１５］
前記基板の前記受光面を前記ガス状オゾンプロセスで処理する段階が、前記基板の前記受光面に堆積された有機残渣の少なくとも一部を除去する段階を含む、項目１２に記載の製造方法。
［項目１６］
前記有機残渣の前記一部を除去する段階が、次式に従って前記有機残渣を酸化する段階を含む、項目１５に記載の製造方法。
Ｏ ３ （ｇ）＋有機残渣（ｓ）→Ｏ ２ （ｇ）＋酸化有機種（ｇ）
［項目１７］
前記アルカリ水溶液プロセスが、略２重量パーセントを有する水酸化カリウム（ＫＯＨ）水溶液を用いて、略５０〜８５℃の範囲の温度で、略１０〜２０分の範囲の期間、前記基板をウェットエッチングする段階を含む、項目１２に記載の製造方法。
［項目１８］
項目１２に記載の製造方法により製造される太陽電池。
［項目１９］
太陽電池を形成する装置であって、
ガス状オゾン（Ｏ ３ ）源を連結する第１のチャンバであって、前記第１のチャンバ内の基板を横切ってオゾンガス流を流す第１のチャンバと、
基板をアルカリ水溶液粗面化プロセスで処理する第２のチャンバと、を備える装置。
［項目２０］
前記第１のチャンバと
前記第２のチャンバとの間に配置され、前記第２のチャンバの前記アルカリ水溶液粗面化プロセスで処理する前に第２のアルカリ水溶液プロセスで基板を処理するように構成される第３のチャンバを更に含む、項目１９に記載の装置。
Claims (9)
- 太陽電池の製造方法であって、
ガス状オゾン（Ｏ３）プロセスで基板の受光面を処理する段階と、
その後に前記基板の前記受光面を粗面化する段階と、
前記基板からバックコンタクト型太陽電池を形成する段階と
を含み、
前記ガス状オゾン（Ｏ ３ ）プロセスで前記基板の受光面を処理する段階は、前記基板を直接オゾンガス中に浸漬させることで行われ、
前記基板の前記受光面を粗面化する段階は、少なくとも、前記基板における前記受光面とは反対面の複数の活性領域間の複数の溝を粗面化する段階を更に含む
む、製造方法。 - 前記ガス状オゾンプロセスが、前記基板の前記受光面を横切ってオゾンガス流を流す段階を含む、請求項１に記載の製造方法。
- 前記オゾンガス流を流す段階が、前記基板を１５〜４０℃の範囲の温度に保持する段階と、１〜３分の範囲の期間に流す段階と、を含む、請求項２に記載の製造方法。
- 前記基板の前記受光面を前記ガス状オゾンプロセスで処理する段階が、前記基板の前記受光面に形成された有機残渣の少なくとも一部を除去する段階を含む、請求項１から３の何れか一項に記載の製造方法。
- 前記有機残渣の前記一部を除去する段階が、前記有機残渣を次式に従って酸化する段階を含む、請求項４に記載の製造方法。
Ｏ３（ｇ）＋有機残渣（ｓ）→Ｏ２（ｇ）＋酸化有機種（ｇ） - 前記基板の前記受光面を粗面化する段階が、前記受光面をアルカリ水溶液プロセスで処理する段階を含む、請求項１から５の何れか一項に記載の製造方法。
- 前記アルカリ水溶液プロセスが、２重量パーセントの水酸化カリウム（ＫＯＨ）水溶液を用いて、５０〜８５℃の範囲の温度で、１０〜２０分の範囲の期間、前記受光面をウェットエッチングする段階を含む、請求項６に記載の製造方法。
- 前記基板の前記受光面を前記ガス状オゾンプロセスで処理した後で、前記基板の前記受光面を粗面化する前に、２０〜４５の範囲の重量パーセントの水酸化カリウム（ＫＯＨ）水溶液を用いて、６０〜８５℃の範囲の温度で、６０〜１２０秒の範囲の期間、前記受光面を処理する段階を更に含む、請求項７に記載の製造方法。
- 前記基板の前記受光面を粗面化する段階が、前記基板の前記受光面を前記ガス状オゾンプロセスで処理した直後に実行される、請求項７に記載の製造方法。
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