JP6378748B2 - 太陽電池の導電性の向上 - Google Patents

Description

（関連出願の相互参照）
本出願は、「ＭＥＴＨＯＤＳ ＡＮＤ ＳＴＲＵＣＴＵＲＥＳ ＦＯＲ ＣＯＮＤＵＣＴＩＶＩＴＹ ＥＮＨＡＮＣＥＭＥＮＴ ＯＦ ＳＯＬＡＲ ＣＥＬＬＳ」と題された、２０１３年３月１５日出願の米国仮出願第６１／８００，１８８号の利益を主張し、その内容全体が、参照により本明細書に組み込まれる。

太陽電池として公知の光起電力（ＰＶ）電池は、太陽放射を電気エネルギーに変換するための周知のデバイスである。一般的には、太陽放射が太陽電池の基板の表面上に衝突し、基板の中に入ることにより、その基板のバルク内に電子及び正孔の対が生成される。それらの電子及び正孔の対が、基板内のｐドープ領域及びｎドープ領域に移動することにより、それらのドープ領域の間に電圧差が生じる。それらのドープ領域が、太陽電池上の導電性領域に接続されることにより、その電池から外部回路へと電流が方向付けられる。ＰＶ電池が、ＰＶモジュールなどのアレイ内で組み合わされる場合、全てのＰＶ電池から収集される電気エネルギーを、直列配置及び並列配置で組み合わせることにより、特定の電圧及び電流を有する電力を提供することができる。

開示されるコンタクト形成のための技術及び構造により、製造作業が削減され、全体的な産出収量が向上することにより、太陽電池の全体的な製造時間を短縮し、利用可能な製品収量を増大させることができる。

一部の実施形態による、例示的な太陽電池の略平面図を示す。

一部の実施形態による、例示的な太陽電池の断面図を示す。 一部の実施形態による、例示的な太陽電池の断面図を示す。

一部の実施形態による、太陽電池上にコンタクト領域を形成する際の、様々な操作の断面図を示す。 一部の実施形態による、太陽電池上にコンタクト領域を形成する際の、様々な操作の断面図を示す。 一部の実施形態による、太陽電池上にコンタクト領域を形成する際の、様々な操作の断面図を示す。 一部の実施形態による、太陽電池上にコンタクト領域を形成する際の、様々な操作の断面図を示す。 一部の実施形態による、太陽電池上にコンタクト領域を形成する際の、様々な操作の断面図を示す。 一部の実施形態による、太陽電池上にコンタクト領域を形成する際の、様々な操作の断面図を示す。 一部の実施形態による、太陽電池上にコンタクト領域を形成する際の、様々な操作の断面図を示す。 一部の実施形態による、太陽電池上にコンタクト領域を形成する際の、様々な操作の断面図を示す。 一部の実施形態による、太陽電池上にコンタクト領域を形成する際の、様々な操作の断面図を示す。

一部の実施形態による、別の例示的な太陽電池の略平面図を示す。

一部の実施形態による、様々な例示的な太陽電池の断面図を示す。 一部の実施形態による、様々な例示的な太陽電池の断面図を示す。 一部の実施形態による、様々な例示的な太陽電池の断面図を示す。 一部の実施形態による、様々な例示的な太陽電池の断面図を示す。

一部の実施形態による、太陽電池のコンタクト領域を形成するための、様々な例示的方法のフローチャート表示を示す。 一部の実施形態による、太陽電池のコンタクト領域を形成するための、様々な例示的方法のフローチャート表示を示す。 一部の実施形態による、太陽電池のコンタクト領域を形成するための、様々な例示的方法のフローチャート表示を示す。

以下の詳細な説明は、本質的には、単なる例示に過ぎず、本出願の主題の複数の実施形態、あるいは、そのような実施形態の適用及び使用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、「例示的」という語は、「実施例、実例、又は例示としての役割を果たすこと」を意味する。本明細書で例示的として説明される実装は、必ずしも、他の実装よりも好ましいか又は有利であるとして解釈されるべきではない。更には、前述の技術分野、背景技術、概要、又は以下の詳細な説明で提示される、明示又は暗示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。

本明細書は、「一実施形態」又は「実施形態」への言及を含む。「一実施形態では」又は「実施形態では」という語句の出現は、必ずしも、同じ実施形態を指すものではない。特定の機構、構造、又は特性を、本開示と矛盾しない任意の好適な態様で組み合わせることができる。

用語法 以下のパラグラフは、本開示（添付の特許請求の範囲を含む）で見出される用語に関する、定義及び／又はコンテキストを提供する。

「備える」。この用語は、オープンエンド型である。添付の特許請求の範囲で使用されるとき、この用語は、更なる構造又は工程を排除するものではない。

「〜ように構成された」。様々なユニット又は構成要素は、１つのタスクまたは複数のタスクを実行する「ように構成された」として、説明又は特許請求される場合がある。そのようなコンテキストでは、「〜ように構成された」は、それらのユニット／構成要素が、動作中にそれらのタスクを実行する構造を含むことを示すことによって、その構造を含意するために使用される。それゆえ、それらのユニット／構成要素は、指定のユニット／構成要素が現時点で動作可能ではない（例えば、オン／アクティブではない）場合であっても、そのタスクを実行するように構成されていると言うことができる。ユニット／回路／構成要素が、１または複数のタスクを実行する「ように構成された」と記載することは、そのユニット／構成要素に関して、米国特許法第１１２条第６項が適用されないことを、明示的に意図するものである。

「第１の」、「第２の」など。本明細書で使用するとき、これらの用語は、それらが前に置かれる名詞に関する指標として使用されるものであり、いずれのタイプの（例えば、空間的、時間的、論理的などの）順序付けも暗示するものではない。例えば、「第１の」誘電体への言及は、この誘電体が、順序として第１の誘電体であることを必ずしも暗示するものではなく、その代わりに、「第１の」という用語は、この誘電体を別の誘電体（例えば、「第２の」誘電体）から差異化するために使用される。

「基づく」。本明細書で使用するとき、この用語は、決定に影響を及ぼす、１つ以上の因子を説明するために使用される。この用語は、決定に影響を及ぼし得る、更なる因子を排除するものではない。すなわち、決定は、単にそれらの因子のみに基づく場合もあり、又は、それらの因子に少なくとも部分的に基づく場合もある。「Ｂに基づいてＡを決定する」という語句を考察する。Ｂは、Ａの決定に影響を及ぼす因子とすることができるが、そのような語句は、Ａの決定がＣにもまた基づくものであることを排除するものではない。他の場合には、単にＢのみに基づいて、Ａを決定することができる。

「結合された」−以下の説明は、素子又はノード又は機構が一体に「結合された」ことについて言及する。本明細書で使用するとき、明示的に別段の定めがある場合を除き、「結合された」とは、１つの素子／ノード／機構が、別の素子／ノード／機構に、直接的又は間接的に連結される（又は、直接的若しくは間接的に連通する）ことを意味するものであり、これは、必ずしも機械的なものではない。

更には、特定の用語法もまた、参照のみを目的として、以下の説明で使用される場合があり、それゆえ、それらの用語法は、限定的であることを意図するものではない。例えば、「上側」、「下側」、「上方」、及び「下方」などの用語は、参照される図面内での方向を指す。「前部」、「後方」、「後部」、「側部」、「外側」、及び「内側」などの用語は、論考中の構成要素を説明するテキスト及び関連図面を参照することによって明確にされる、一貫性はあるが任意の基準系の範囲内での、構成要素の諸部分の向き及び／又は位置を説明するものである。そのような用語法は、具体的に上述された語、それらの派生語、及び類似の意味の語を含み得る。

「層」。本明細書で使用するとき、層は連続的領域とすることができ、又は層は、連続的ではないように、穴若しくは間隙を有し得る。

以下で説明されるように、太陽電池は、シリコン基板を有し得る。このシリコン基板は、第１のドープ領域及び第２のドープ領域の形成の前に、洗浄、研磨、平坦化、及び／又は薄化、若しくは他の方式で処理することができる。一実施形態では、シリコン基板は、ポリシリコン又は多結晶シリコンとすることができる。

本明細書で説明されるように、太陽電池は、第１のドープ領域及び第２のドープ領域を含み得る。一実施形態では、第１のドープ領域及び第２のドープ領域は、熱プロセスによって成長させることができる。一部の実施形態では、第１のドープ領域及び第２のドープ領域は、従来のドーピングプロセスによって、シリコン基板内にドーパントを堆積させることによって形成することができる。第１のドープ領域及び第２のドープ領域はそれぞれ、ドーピング材料を含み得るが、このドーピング材料は、ホウ素などのｐ型ドーパント、及びリンなどのｎ型ドーパントに限定されない。第１のドープ領域及び第２のドープ領域の双方は、熱プロセスを通じて成長されるとして説明されるが、本明細書で説明若しくは記載される任意の他の形成プロセス、堆積プロセス、又は成長プロセス操作と同様に、各層又は各物質は、任意の適切なプロセスを使用して形成される。例えば、形成が説明される場合には、化学気相成長（ＣＶＤ）プロセス、減圧ＣＶＤ（ＬＰＣＶＤ）、常圧ＣＶＤ（ＡＰＣＶＤ）、プラズマ増強ＣＶＤ（ＰＥＣＶＤ）、熱成長、スパッタリング、並びに任意の他の所望の技術が使用される。それゆえ、また同様に、第１のドープ領域及び第２のドープ領域は、堆積技術、スパッタプロセス、又は、インクジェット印刷若しくはスクリーン印刷などの印刷プロセスによって、シリコン基板上に形成することができる。一実施形態では、第１のドープ領域及び第２のドープ領域の上に、双方の領域に関する防護バリアとしての役割を果たす、酸化物層を堆積させることができる。

以下で説明されるように、太陽電池は、ドープ領域の上に形成された誘電体層を含み得るものであり、この誘電体層を貫通してコンタクト開口部が形成される。一実施形態では、コンタクト開口部は、湿式エッチング技術及びアブレーション技術（例えば、レーザアブレーションなど）を含む、任意数のリソグラフィプロセスによって形成される。

本明細書で使用するとき、太陽電池は、シリコン基板上に粗面化表面を含み得るものであり、この粗面化表面の上に、誘電体層を形成することができる。粗面化表面は、入射光を散乱させることにより、太陽電池の表面から反射して戻る光の量を減少させるための、規則的又は不規則的な形状の表面を有するものとすることができる。一実施形態では、誘電体層は、太陽電池の前面上又は裏面上のいずれかに形成された、反射防止コーティング（ＡＲＣ）又は裏面反射防止コーティング（ＢＡＲＣ）とすることができる。一実施形態では、誘電体層は、窒化シリコンとすることができる。

以下で説明されるように、太陽電池は、裏面コンタクト型太陽電池、前面コンタクト型太陽電池、単結晶シリコン太陽電池、多結晶シリコン太陽電池、及びアモルファスシリコン太陽電池とすることができるが、これらに限定されない。

以下の説明では、本開示の複数の実施形態の完全な理解を提供するために、具体的な操作などの、多数の具体的詳細が記載される。これらの具体的な詳細なしに、本開示の複数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、本開示の複数の実施形態を不必要に不明瞭にしないために、周知の技術は、詳細には説明されない。

本明細書は、開示されるコンタクト領域を含み得る、例示的な太陽電池を最初に説明し、その後に、開示されるコンタクト領域を形成するための、例示的方法の説明が続く。コンタクト領域の様々な実施形態の、より詳細な説明は、全体を通して提供される。 ここで図１に転じると、例示的な太陽電池１００の略平面図が示される。以下の図２で説明されるような、前面とは反対側の、太陽電池の裏面１０４が示される。この太陽電池は、シリコン基板１１０を含み得る。この太陽電池はまた、シリコン基板１１０上に形成された、金属層１５０も含み得る。金属層１５０は、第１の母線領域１７０及び第２の母線領域１７２を含み得る。断面線２、断面線３が示される。図２は、断面線２にわたる太陽電池１００の断面図を表す。図３は、断面線３にわたる太陽電池１００の断面図を表す。

図２を参照すると、図１の太陽電池の断面図が示される。この太陽電池は、図示のように、通常動作中に太陽に向けられる前面１０２、及び前面１０２とは反対側の裏面１０４を含み得る。この太陽電池は、シリコン基板１１０、並びに第１のドープ領域１１２及び第２のドープ領域１１４を含み得る。この太陽電池はまた、第１の誘電体層１２２も含み得る。この太陽電池はまた、第１の誘電体層１２２を貫通して形成された、コンタクト領域も含み得る。この太陽電池は、第１の金属層１３０を含み得る。一部の実施形態では、この第１の金属層は、印刷技術（例えば、スクリーン印刷）によって形成することができる。一実施形態では、第１の金属層１３０は、金属粒子を含み得るものであり、それらの金属粒子は、第１のドープ領域１１２及び第２のドープ領域１１４に接触するコンタクト領域上の、コンタクト位置１３８に形成することができる。一実施形態では、第１の金属層１３０は、スクリーン印刷を通じてなど、印刷プロセスを通じて形成することができる。一実施形態では、第１の金属層は、印刷金属とすることができる。粗面化領域１２０を、シリコン基板１１０上に形成することができ、粗面化領域１２０は、更なる光吸収をもたらす。第２の誘電体層１２４を、この粗面化領域上に形成することができる。図示のように、異なるドープ領域の上のコンタクト領域は、分離されている。

図３は、図１の太陽電池の別の断面図を示す。図示のように、第１の金属層１３０及び第２の金属層１５０は、第２のドープ領域１１４上に連続的に配置することができる。図示されてはいないが、第１の金属層１３０及び第２の金属層１５０はまた、第１のドープ領域１１２上にも連続的に配置することができる。

上記の図１〜３は、幾つかの例示的な太陽電池コンタクト領域を示す。上記に示す第１の金属層１３０の間隙率などの、印刷金属の間隙率は、太陽電池のコンタクト抵抗を増大させる恐れがある。コンタクト抵抗の増大は、太陽電池の電荷キャリアの寿命に有害であり、太陽電池の全体的な性能を劣化させる恐れがある。太陽電池の電流の流れを最大化するために、低コンタクト抵抗が必要とされる。図４〜図１２は、太陽電池上にコンタクト領域を形成するための、１つ以上の方法の工程に対応する、様々な構造体を示す。１つ以上の方法は、上記で論じられた制限を克服することを目的とする。詳細及び実施形態が、以下で論じられる。 図４に転じると、太陽電池２００に関するコンタクト領域を形成するための方法の、一工程が示される。この方法は、通常動作中に太陽に向けられる前面２０２、及び前面２０２とは反対側の裏面２０４を有する、太陽電池２００を準備する工程を含み得る。太陽電池２００は、シリコン基板２１０、並びに第１のドープ領域２１２及び第２のドープ領域２１４を含み得る。この太陽電池はまた、第１の誘電体層２２２も含み得る。この太陽電池はまた、第１の誘電体層２２２を貫通して形成された、コンタクト領域２２６も含み得る。粗面化領域２２０を、シリコン基板２１０上に形成することができる。第２の誘電体層２２４を、この粗面化領域上に形成することができる。

図５を参照すると、太陽電池２００に関するコンタクト領域を形成するための方法の、一工程が示される。この方法は、無電解めっき設定１８０を準備する工程を含み得る。無電解めっき設定１８０は、めっき槽１８６内部の無電解めっき媒体１８８中に浸漬させた、太陽電池２００を含み得る。太陽電池２００は、保持器１８２及び複数の固定具１８４によって、浮遊させることができる。自触媒反応（例えば、無電解めっき）を、無電解めっき媒体１８８内部で誘起させることにより、図４のコンタクト領域２２６の上に金属２４０を堆積させて、第１の金属コンタクト２４０を形成することができる。一実施形態では、この方法は、ニッケル、金、銀、ロジウム、クロム、亜鉛、スズ、及びカドミウムからなる群から選択される金属２４０を、無電解めっきする工程を含み得る。一実施形態では、この方法は、図４のコンタクト領域２２６にニッケルをめっきするために、無電解ニッケルめっきする工程を含み得る。

図６は、図５の例示的な太陽電池の略平面図を示す。太陽電池２００の裏面２０４が示される。シリコン基板２１０と、シリコン基板２１０上に形成された第１の金属コンタクト２４０とが示される。第１のドープ領域２１２及び第２のドープ領域２１４もまた示される。一実施形態では、第１のドープ領域及び第２のドープ領域は、図示のような交互嵌合パターンで形成することができる。第１の金属コンタクト２４０は、第１の母線領域２７０及び第２の母線領域２７２を含み得る。断面線７、断面線８が示される。図７は、断面線７にわたる、図５の太陽電池の断面図を表す。図８は、断面線８にわたる、図５の太陽電池２００の断面図を表す。

図７を参照すると、図６の太陽電池の断面図が示される。図示のように、太陽電池２００は、第１のドープ領域２１２及び第２のドープ領域２１４の上に形成された、第１の金属コンタクト２４０を含み得る。図示のように、異なるドープ領域の上に形成された第１の金属コンタクト２４０は、分離されている（例えば、非連続的ではないか、又は接続されていない）。

図８は、図６の太陽電池の別の断面図を示す。上述のように、図８は、断面線８にわたる太陽電池の断面図を表す。図示のように、第１の金属コンタクト２４０は、分離されている（例えば、連続的ではないか、又は接続されていない）ことにより、点コンタクトを形成することができる。一実施形態では、点コンタクトは、低コンタクト抵抗をもたらす。一部の実施形態では、これらの点コンタクトは、第１の金属コンタクト２４０の形成に関するコストを低下させることができる（例えば、図１〜３に見られる線コンタクトと比較すると、点を製造するために必要とされる材料は、より少なく、点コンタクトは、線コンタクトと比較して、より小さい面積を有する）。

図９は、第１の金属ペースト２３２の形成の後の、図５〜図８の例示的な太陽電池の略平面図を示す。第１の金属ペースト２３２は、図示のような交互嵌合パターンで形成することができる。断面線１０、断面線１１もまた示される。図１０は、断面線１０にわたる太陽電池２００の断面図を表す。図１１は、断面線１１にわたる太陽電池２００の断面図を表す。

図１０を参照すると、一部の実施形態による、太陽電池に関するコンタクト領域を形成するための方法の、別の工程が示される。この方法は、第１の金属コンタクト２４０の上に、印刷金属又は金属粒子を有する第１の金属ペースト２３２を形成する工程を含み得る。一実施形態では、この印刷金属は、アルミニウムとすることができる。一実施形態では、第１の金属ペースト２３２は、アルミニウムペーストとすることができる。一実施形態では、この印刷金属は、アルミニウム粒子とすることができる。一実施形態では、第１の金属ペーストは、印刷技術によって堆積させることができる。一部の実施形態では、第１の金属ペーストは、インクジェット印刷又はスクリーン印刷によって堆積させることができる。一実施形態では、この金属ペーストは、アルミニウムペーストを堆積させることを含む。一実施形態では、この第１の金属ペースト（例えば、アルミニウムペースト）は、少なくとも０．５マイクロメートルの厚さで形成することができる。

図１１は、太陽電池に関するコンタクト領域を形成するための方法の、更に別の工程を示す。この方法は、第１の金属ペースト２３２を加熱する工程２６０を含み得るものであり、この加熱する工程は、調合の必要に応じて、印刷金属を一体に保持し得る粘性マトリクス２３４を除去する。一実施形態では、この硬化させる工程２６０により、第１の金属ペースト２３２から第１の金属層２３０が形成され、この第１の金属層２３０は、印刷金属又は金属粒子を含み得る。更に別の実施形態では、第１の金属コンタクトをアニールすることができる。更に別の実施形態では、この方法は、少なくとも５５０℃に等しいアニール温度を使用する工程を含む。

図１２を参照すると、太陽電池に関するコンタクト領域を形成するための方法の、更に別の工程が示される。この方法は、めっき槽２９６内部の電解めっき媒体２９８中に浸漬させた太陽電池を含む、電解めっき設定２９０を準備する工程を含み得る。この方法は、上記と同様の保持器２９２及び複数の固定具２９４によって、太陽電池を浮遊させる工程を含み得る。この方法は、導線又は相互接続子２５６によって外部電源に接続された、アノード２５４を準備する工程を含み得る。この方法は、電解めっき媒体２９８内部で、外部電源と結合されたアノード２５４によって提供される電流を誘起する工程を含み得るものであり、このことにより、媒体内部での電子の流れを可能にすることができ、更には、限定するものではないが、銅、スズ、アルミニウム、銀、金、クロム、鉄、ニッケル、亜鉛、ルテニウム、パラジウム、及び白金などの金属の、電解めっきを可能にすることができる。一実施形態では、この方法は、太陽電池２００の第１の金属層２３０上に第２の金属層２５０を形成するために、電解めっきプロセスを実行する工程を含み得る。一実施形態では、この方法は、同じ電解めっき設定２９０及び上述の方法を使用して、第２の金属層２５０に第３の金属層を電解めっきする工程を更に含み得る。

図１３は、図４〜図１２の方法の後の、太陽電池の略平面図を示す。図示のように、第２の金属層の金属２５０は、交互嵌合パターンで形成することができる。断面線１４、断面線１５もまた示される。図１４は、線１４にわたる太陽電池２００の断面図を表す。図１５は、線１５にわたる太陽電池２００の断面図を表す。

図１４を参照すると、図１３の太陽電池の断面図が示される。図示のように、太陽電池２００は、第１のドープ領域２１２及び第２のドープ領域２１４の上に形成された、第１の金属コンタクト２４０を含み得る。一実施形態では、第１の金属コンタクト２４０は、第１のドープ領域２１２及び第２のドープ領域２１４と、電気的に接続（２４２）する。上述のように、第１の金属層２３０を、第１の金属コンタクト２４０の上に形成することができる。第２の金属層２５０を、第１の金属層２３０の上に形成することができる。一実施形態では、第３の金属層２５２を、第２の金属層２５０の上に形成することができる。一部の実施形態では、第３の金属層２５２を形成する必要はない。図示のように、第１の金属コンタクト２４０は、異なるコンタクト開口部及び／又は異なるドープ領域間で、分離させることができる（例えば、物理的又は電気的に接続されず、非連続的である）。 図１５は、図１３の太陽電池の断面図を示す。図示のように、第１の金属コンタクト２４０は、異なるコンタクト開口部及び／又は異なるドープ領域間で、分離させることができる（例えば、物理的又は電気的に接続されず、非連続的である）。一実施形態では、第１の金属コンタクトは、点コンタクトを形成する。図示のように、第１の金属層２３０、第２の金属層２５０、及び第３の金属層２５２は、連続的なものであり、例えば、コンタクト開口部、ドープ領域、及び／又は金属コンタクト２４０を電気的に接続することができる。一部の実施形態では、少なくとも２つのコンタクト開口部、ドープ領域、及び／又は金属コンタクト２４０を、電気的に接続することができる。一部の実施形態では、第３の金属層２５２を形成する必要はない。

図１６は、一部の実施形態による、別の太陽電池３００を示す。図示のように、太陽電池３００は、通常動作中に太陽に向けられる前面３０２、及び前面３０２とは反対側の裏面３０４を含み得る。太陽電池３００は、第１のドープポリシリコン領域３１２及び第２のドープポリシリコン領域３１４を有する、シリコン基板３１０を含み得る。一実施形態では、第１のドープポリシリコン領域３１２及び第２のドープポリシリコン領域３１４は、熱プロセスによって成長させることができる。一部の実施形態では、第１のドープポリシリコン領域及び第２のドープポリシリコン領域と、シリコン基板３１０との間に、トンネル酸化物領域３０８を形成することができる。第１のドープポリシリコン領域３１２及び第２のドープポリシリコン領域３１４はそれぞれ、ドーピング材料を含み得るが、このドーピング材料は、ホウ素などのｐ型ドーパント、及びリンなどのｎ型ドーパントに限定されない。第１のドープポリシリコン領域３１２及び第２のドープポリシリコン領域３１４の上に、第１の誘電体層３２２を形成することができる。太陽電池３００はまた、更なる光吸収のための粗面化表面３２０、及び粗面化表面３２０の上に形成された第２の誘電体層３２４も含み得る。一実施形態では、これらの第１の誘電体領域及び第２の誘電体領域は、窒化シリコンを含み得る。一実施形態では、トレンチ領域３２８により、コンタクト領域を分離することができる。一実施形態では、トレンチ領域３２８は、異なる極性のコンタクト領域を分離する。一部の実施形態では、このトレンチ領域は、太陽電池の裏面からの更なる光吸収のために、図示のように粗面化することができる。

一実施形態では、太陽電池３００上に形成されるコンタクト領域は、第１の金属コンタクト３４０、第１の金属層３３０、第２の金属層３５０、及び第３の金属層３５２を含み得る。一実施形態では、第１の金属コンタクト３４０は、第１のドープ領域３１２及び第２のドープ領域３１４の上に形成することができる。一実施形態では、第１の金属コンタクトは、無電解めっきによって形成することができる。一実施形態では、第１の金属コンタクト３４０は、点コンタクトを形成する。第１の金属層３３０を、第１の金属コンタクト３４０の上に形成することができる。一実施形態では、第１の金属層は、印刷金属を有する第１の金属ペーストを堆積及び硬化させることによって、形成することができる。一実施形態では、この印刷金属は、アルミニウムとすることができる。第２の金属層３５０を、第１の金属層３３０の上に形成することができる。第３の金属層３５２を、第２の金属層３５０の上に形成することができる。一実施形態では、第２の金属層３５０及び第３の金属層３５２は、電解めっきによって形成することができる。一部の実施形態では、第３の金属層３５２を形成する必要はない。

一実施形態では、図１５に示される太陽電池は、裏面コンタクト型太陽電池とすることができる。特定の前面コンタクト型太陽電池構造体が示されるが、様々な他の前面コンタクト型太陽電池構造体が存在し、上述の方法が適用可能であり、言及された上記の構造体及び方法に限定されるものではない。

図１７を参照すると、一部の実施形態による、前面コンタクト型太陽電池４００が示される。図示のように、太陽電池４００は、通常動作中に太陽に向けられる前面４０２、及び前面４０２とは反対側の裏面４０４を含み得る。太陽電池４００は、第１のドープ領域４１２及び第２のドープ領域４１４を有する、シリコン基板３１０を含み得る。一実施形態では、第１のドープポリシリコン領域４１２及び第２のドープポリシリコン領域４１４は、熱プロセスによって成長させることができる。一部の実施形態では、第１のドープ領域４１２及び第２のドープ領域４１４と、シリコン基板４１０との間に、トンネル酸化物領域４０８を形成することができる。第１のドープ領域４１２及び第２のドープ領域４１４はそれぞれ、ドーピング材料を含み得るが、このドーピング材料は、ホウ素などのｐ型ドーパント、及びリンなどのｎ型ドーパントに限定されない。第１の誘電体層４２４を、第１のドープ領域４１２の上に形成することができる。第２の誘電体層４２２を、第２のドープ領域４１４の上に形成することができる。太陽電池４００はまた、更なる光吸収のための粗面化表面４２０、及び粗面化表面４２０の上に形成された第２の誘電体層４２４も含み得る。一実施形態では、これらの第１の誘電体領域及び第２の誘電体領域は、窒化シリコンを含み得る。

一実施形態では、太陽電池４００上に形成されるコンタクト領域は、第１の金属コンタクト４４０、第１の金属層４３０、第２の金属層４５０、及び第３の金属層４５２を含み得る。一実施形態では、第１の金属コンタクト３４０は、第１のドープ領域４１２及び第２のドープ領域４１４の上に形成することができる。一実施形態では、第１の金属コンタクト４４０は、無電解めっきによって形成することができる。一実施形態では、第１の金属コンタクト４４０は、点コンタクトとすることができる。第１の金属層４３０を、第１の金属コンタクト４４０の上に形成することができる。一実施形態では、第１の金属層４３０は、印刷金属を有する第１の金属ペーストを堆積及び硬化させることによって、形成することができる。一部の実施形態では、この印刷金属は、アルミニウムとすることができる。第２の金属層４５０を、第１の金属層４３０の上に形成することができる。第３の金属層４５２を、第２の金属層４５０の上に形成することができる。一実施形態では、第２の金属層４５０及び第３の金属層４５２は、電解めっきによって形成することができる。一部の実施形態では、第３の金属層４５２を形成する必要はない。

特定の前面コンタクト型太陽電池構造体が示されるが、様々な他の前面コンタクト型太陽電池構造体が存在し、上述の方法が適用可能であり、言及された上記の構造体及び方法に限定されるものではない。

図１８は、太陽電池上にコンタクト領域を形成するための例示的方法に関する一実施形態の、フローチャートを示す。

５０１で、この方法は、通常動作中に太陽に向けられる前面と、前面とは反対側の裏面と、シリコン基板とを有する、太陽電池を準備する工程を含み得る。

５０２で、この太陽電池のシリコン基板の上方の第１の誘電体層を貫通して、少なくとも１つのコンタクト開口部を形成することができ、このシリコン基板は、少なくとも１つのドープ領域を含み得る。

５０３で、シリコン基板の少なくとも１つのドープ領域上の、少なくとも１つのコンタクト開口部の内部に、第１の金属コンタクトを無電解めっきすることができる。

５０４で、少なくとも１つのコンタクト開口部の上方に、第１の金属ペーストを堆積させることができ、この第１の金属ペーストは、第１の金属コンタクトに電気的に接続する。一実施形態では、第１の金属ペーストは、スクリーン印刷によって形成することができる。

５０５で、第１の金属ペーストを硬化させることにより、第１の金属層を形成することができる。

５０６で、第１の金属コンタクト、第１の金属層、及びシリコン基板を加熱することができる。

５０７で、第２の金属層を、第１の金属層上に形成することができ、第１の金属コンタクト及び第１の金属層は、少なくとも１つのドープ領域に、この第２の金属層を電気的に結合する。

図１９を参照すると、太陽電池上にコンタクト領域を形成するための別の例示的方法を示す、フローチャートが示される。

５１１で、この方法は、通常動作中に太陽に向けられる前面と、前面とは反対側の裏面と、シリコン基板とを有する、太陽電池を準備する工程を含み得る。

５１２で、この太陽電池のシリコン基板の上方の第１の誘電体層を貫通して、少なくとも１つのコンタクト開口部を形成することができ、このシリコン基板は、少なくとも１つのドープ領域を有する。一実施形態では、第１の金属ペーストを、スクリーン印刷によって形成することができる。

５１３で、シリコン基板の少なくとも１つのドープ領域の上方の、少なくとも１つのコンタクト開口部の内部に、少なくとも１つのニッケルコンタクトを無電解めっきすることができる。

５１４で、少なくとも１つのコンタクト開口部の上方、又は上に、アルミニウムペーストを堆積させることができ、このアルミニウムペーストは、少なくとも１つのコンタクト開口部に電気的に結合する。

５１５で、アルミニウムペーストを硬化させることにより、アルミニウムの層を形成することができる。

５１６で、少なくとも１つのニッケルコンタクト、アルミニウムの層、及びシリコン基板を、少なくとも５５０℃の温度までアニールすることができる。

５１７で、第２の金属層を、アルミニウムの層上に電解めっきすることができ、少なくとも１つのニッケルコンタクト及びアルミニウムの層は、少なくとも１つのドープ領域に、この第２の金属層を電気的に結合する。

図２０は、太陽電池上にコンタクト領域を形成するための、更に別の例示的方法を示す。

５２１で、通常動作中に太陽に向けられる前面と、前面とは反対側の裏面と、シリコン基板とを有する、太陽電池。

５２２で、シリコン基板の上方、又は上に、少なくとも１つのドープポリシリコン領域を形成することができる。

５２３で、少なくとも１つのドープポリシリコン領域の上方、又は上の、第１の誘電体層を貫通する、少なくとも１つのコンタクト開口部であり、少なくとも１つのドープポリシリコン領域は、第１の誘電体層とシリコン基板との間に形成される。一実施形態では、第１の金属ペーストを、スクリーン印刷によって形成することができる。

５２４で、シリコン基板の少なくとも１つのドープポリシリコン領域の上方、又は上の、少なくとも１つのコンタクト開口部の内部に、少なくとも１つのニッケルコンタクトを無電解めっきすることができる。

５２５で、少なくとも１つのコンタクト開口部の上方に、アルミニウムペーストを形成することができ、このアルミニウムペーストは、少なくとも１つのニッケルコンタクトに接触し、少なくとも１つのコンタクト開口部に電気的に結合する。

５２６で、アルミニウムペーストを硬化させることにより、アルミニウムの層を形成することができる。

５２７で、少なくとも１つのニッケルコンタクト、アルミニウムの層、及びシリコン基板を、少なくとも５５０℃の温度までアニールすることができる。

５２８で、第２の金属層を、アルミニウムの層上に電解めっきすることができ、少なくとも１つのニッケルコンタクト及びアルミニウムの層は、少なくとも１つのドープポリシリコン領域に、この第２の金属層を電気的に結合する。

具体的な実施形態が上述されてきたが、これらの実施形態は、特定の機構に関して単一の実施形態のみが説明される場合であっても、本開示の範囲を限定することを意図するものではない。本開示で提供される機構の実施例は、別段の定めがある場合を除き、制約的であることよりも、むしろ例示的であることを意図するものである。上記の説明は、本開示の利益を有する当業者には明らかとなるような、変更、修正、及び等価物を包含することを意図するものである。本開示の範囲は、本明細書で対処される問題のいずれか又は全てを軽減するか否かにかかわらず、本明細書で（明示的又は暗示的に）開示される、あらゆる機構又は機構の組み合わせ、若しくはそれらのあらゆる一般化を含む。したがって、本出願（又は、本出願に対する優先権を主張する出願）の実施の間に、任意のそのような機構の組み合わせに対して、新たな請求項を形式化することができる。具体的には、添付の請求項を参照して、従属請求項からの機構を、独立請求項の機構と組み合わせることができ、それぞれの独立請求項からの機構を、任意の適切な方式で、単に添付の請求項で列挙される具体的な組み合わせのみではなく、組み合わせることができる。
［項目１］
太陽電池上にコンタクト領域を形成するための方法であって、上記太陽電池は、通常動作中に太陽に向けられる前面、及び上記前面とは反対側の裏面を有し、上記方法は、
第１の誘電体層を貫通して、少なくとも１つのドープ領域を有する上記太陽電池のシリコン基板の上に、少なくとも１つのコンタクト開口部を形成する工程と、
少なくとも１つのコンタクト開口部の上に、第１の金属コンタクトを無電解めっきする工程と、
上記第１の金属コンタクトの上に、第１の金属ペーストを形成する工程と、
上記第１の金属ペーストを硬化させることにより、第１の金属層を形成する工程と、
上記第１の金属コンタクト、上記第１の金属層、及び上記シリコン基板を加熱する工程と、
上記第１の金属層上に、第２の金属層を電解めっきする工程と、を含み、上記第１の金属コンタクト及び上記第１の金属層は、少なくとも１つのドープ領域に、上記第２の金属層を電気的に結合する、方法。
［項目２］
少なくとも１つのコンタクト開口部を形成する工程は、湿式エッチング及びレーザアブレーションからなる群から選択される方法を実行する工程を含む、項目１に記載の方法。
［項目３］
上記第１の金属コンタクトを無電解めっきする工程は、ニッケル、金、銀、ロジウム、クロム、亜鉛、スズ、及びカドミウムからなる群から選択される金属を無電解めっきする工程を含む、項目１に記載の方法。
［項目４］
上記第１の金属ペーストを形成する工程は、上記第１の金属ペーストをスクリーン印刷する工程を含む、項目１に記載の方法。
［項目５］
第１の金属ペーストを形成する上記工程は、アルミニウムペーストを堆積させる工程を含む、項目１に記載の方法。
［項目６］
上記アルミニウムペーストを堆積させる工程は、少なくとも０．５マイクロメートルの厚さを有するアルミニウムペーストを堆積させる工程を含む、項目５に記載の方法。
［項目７］
上記第１の金属コンタクト、上記第１の金属層、及び上記シリコン基板を加熱する工程は、上記第１の金属コンタクト、上記第１の金属層、及び上記シリコン基板をアニールする工程を含む、項目１に記載の方法。
［項目８］
上記アニールの温度は、少なくとも５５０℃である、項目７に記載の方法。
［項目９］
上記第２の金属層を電解めっきする工程は、銅、スズ、アルミニウム、銀、金、クロム、鉄、ニッケル、亜鉛、ルテニウム、パラジウム、及び白金からなる群から選択される金属を電解めっきする工程を含む、項目１に記載の方法。
［項目１０］
太陽電池上にコンタクト領域を形成するための方法であって、上記太陽電池は、通常動作中に太陽に向けられる前面、及び上記前面とは反対側の裏面を有し、上記方法は、
第１の誘電体層を貫通して、少なくとも１つのドープ領域を有する上記太陽電池のシリコン基板の上に、少なくとも１つのコンタクト開口部を形成する工程と、
少なくとも１つのコンタクト開口部の上に、少なくとも１つのニッケルコンタクトを無電解めっきする工程と、
少なくとも１つのコンタクト開口部の上方に、アルミニウムペーストを堆積させる工程と、
上記アルミニウムペーストを硬化させることにより、アルミニウムの層を形成する工程と、
少なくとも１つのニッケルコンタクト、アルミニウムの層、及び上記シリコン基板を、少なくとも５５０℃の温度までアニールする工程と、
上記アルミニウムの層上に、第２の金属層を電解めっきする工程と、を含み、上記少なくとも１つのニッケルコンタクト及び上記アルミニウムの層は、上記少なくとも１つのドープ領域に、上記第２の金属層を電気的に結合する、方法。
［項目１１］
上記第１の誘電体層を貫通して、少なくとも１つのコンタクト開口部を形成する工程は、湿式エッチング及びレーザアブレーションからなる群から選択される方法を実行する工程を含む、項目１０に記載の方法。
［項目１２］
上記第１の金属ペーストを形成する工程は、上記第１の金属ペーストをスクリーン印刷する工程を含む、項目１０に記載の方法。
［項目１３］
上記第２の金属層を電解めっきする工程は、銅、スズ、アルミニウム、銀、金、クロム、鉄、ニッケル、亜鉛、ルテニウム、パラジウム、及び白金からなる群から選択される金属を電解めっきする工程を含む、項目１０に記載の方法。
［項目１４］
上記第２の金属層上に、第３の金属層を電解めっきする工程を更に含み、上記少なくとも１つのニッケルコンタクト、上記アルミニウムの層、及び上記第１の金属層は、少なくとも１つのドープ領域に、上記第３の金属層を電気的に結合する、項目１０に記載の方法。
［項目１５］
通常動作中に太陽に向けられる前面、及び上記前面とは反対側の裏面を有する、太陽電池であって、
第１の誘電体層を貫通し、少なくとも１つのドープ領域を有する上記太陽電池のシリコン基板の上の、コンタクト開口部と、
上記少なくとも１つのコンタクト開口部の上に形成された、ニッケルコンタクトと、
上記ニッケルコンタクトの上に形成され、上記ニッケルコンタクトに電気的に接続する、第１の金属層と、
上記第１の金属層上に、第２の金属層を形成する工程と、を含み、上記ニッケルコンタクト及び上記第１の金属層は、少なくとも１つのドープ領域に、上記第２の金属層を電気的に結合する、太陽電池。
［項目１６］
上記第１の金属層を形成する工程は、アルミニウムなどの印刷金属を含む、項目１５に記載の太陽電池。
［項目１７］
上記アルミニウムは、少なくとも０．５マイクロメートルの厚さを備える、項目１６に記載の太陽電池。
［項目１８］
上記第２の金属層は、銅、スズ、アルミニウム、銀、金、クロム、鉄、ニッケル、亜鉛、ルテニウム、パラジウム、及び白金からなる群から選択される、電解めっき金属を含む、項目１５に記載の太陽電池。
［項目１９］
上記第２の金属層の上に形成された、第３の金属層を更に備える、項目１５に記載の太陽電池。
［項目２０］
上記第３の金属層は、銅、スズ、アルミニウム、銀、金、クロム、鉄、ニッケル、亜鉛、ルテニウム、パラジウム、及び白金からなる群から選択される、電解めっき金属を含む、項目１９に記載の太陽電池。

Claims (9)

1. 太陽電池上にコンタクト領域を形成するための方法であって、前記太陽電池は、通常動作中に太陽に向けられる前面、及び前記前面とは反対側の裏面を有し、前記方法は、
   第１の誘電体層を貫通して、少なくとも１つのドープ領域を有する前記太陽電池のシリコン基板の上に、少なくとも１つのコンタクト開口部を形成する工程と、
   少なくとも１つのコンタクト開口部の上に、第１の金属コンタクトを無電解めっきする工程と、
   前記第１の金属コンタクトの上に、第１の金属ペーストを形成する工程と、
   前記第１の金属ペーストを硬化させることにより、第１の金属層を形成する工程と、
   前記第１の金属コンタクト、前記第１の金属層、及び前記シリコン基板を加熱する工程と、
   前記第１の金属層上に、第２の金属層を電解めっきする工程と、
   前記第２の金属層上に、第３の金属層を電解めっきする工程と、
   を含み、前記第１の金属コンタクト及び前記第１の金属層は、少なくとも１つのドープ領域に、前記第２の金属層を電気的に結合する、方法。
2. 太陽電池上にコンタクト領域を形成するための方法であって、前記太陽電池は、通常動作中に太陽に向けられる前面、及び前記前面とは反対側の裏面を有し、前記方法は、
   第１の誘電体層を貫通して、少なくとも１つのドープ領域を有する前記太陽電池のシリコン基板の上に、少なくとも１つのコンタクト開口部を形成する工程と、
   少なくとも１つのコンタクト開口部の上に、第１の金属コンタクトを無電解めっきする工程と、
   少なくとも１つのコンタクト開口部の上方に、アルミニウムの第１の金属ペーストを堆積させる工程と、
   前記第１の金属ペーストを硬化させることにより、アルミニウムの層を形成する工程と、
   前記第１の金属コンタクト、前記アルミニウムの層、及び前記シリコン基板を、少なくとも５５０℃の温度までアニールする工程と、
   前記アルミニウムの層上に、第２の金属層を電解めっきする工程と、
   前記第２の金属層上に、第３の金属層を電解めっきする工程と、
   を含み、前記第１の金属コンタクト及び前記アルミニウムの層は、少なくとも１つのドープ領域に、前記第２の金属層を電気的に結合する、方法。
3. 少なくとも１つのコンタクト開口部を形成する工程は、湿式エッチング及びレーザアブレーションからなる群から選択される方法を実行する工程を含む、請求項１又は２に記載の方法。
4. 無電解めっきする工程は、ニッケル、金、銀、ロジウム、クロム、亜鉛、スズ、及びカドミウムからなる群から選択される金属を無電解めっきする工程を含む、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
5. 前記第１の金属ペーストを形成する工程は、前記第１の金属ペーストをスクリーン印刷する工程を含む、請求項１に記載の方法。
6. 第１の金属ペーストを形成する前記工程は、アルミニウムペーストを堆積させる工程を含む、請求項１に記載の方法。
7. 前記アルミニウムペーストを堆積させる工程は、少なくとも０．５マイクロメートルの厚さを有するアルミニウムペーストを堆積させる工程を含む、請求項６項に記載の方法。
8. 前記第２の金属層を電解めっきする工程は、銅、スズ、アルミニウム、銀、金、クロム、鉄、ニッケル、亜鉛、ルテニウム、パラジウム、及び白金からなる群から選択される金属を電解めっきする工程を含む、請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法。
9. 前記アニールの温度は、少なくとも５５０℃である、請求項２に記載の方法。

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