JP6447926B2 - 太陽電池および太陽電池の製造方法 - 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、特に、太陽電池導電性コンタクト用のシード層の接着の向上、及び太陽電池導電性コンタクトの形成方法の分野に属する。
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装置として既知である。一般に、太陽電池は、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、基板の表面近くにｐ−ｎ接合が形成される。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型ドープ領域及びＮ型ドープ領域内に移動し、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。ドープ領域は、太陽電池の導電性領域に接続され、電流を電池からそれと連結された外部回路へと方向付ける。
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上での効率は、このような太陽電池の費用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、一般的に所望される。本発明の幾つかの実施形態は、太陽電池構造体を製造するための新規なプロセスを提供することによって、太陽電池の製造効率の増加を可能にする。本発明の幾つかの実施形態は、新規な太陽電池構造体を提供することによって、太陽電池の効率向上を可能にしている。
太陽電池導電性コンタクト用のシード層の接着の向上、及び太陽電池導電性コンタクトの形成方法が本明細書において記載される。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、特定のプロセスフロー操作などの多数の具体的詳細が記載される。これらの具体的詳細なしに、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、リソグラフィ及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るものではないことを理解するべきである。
本明細書では、太陽電池の導電性コンタクトの作製方法が開示される。一実施形態では、太陽電池を製造する方法は、基板のエミッタ領域の上方に接着層を形成することを含む。金属シードペースト層が、接着層上に形成される。金属シードペースト層、及び接着層は、基板のエミッタ領域と接触する導電性層を形成するためにアニールされる。太陽電池の導電性コンタクトは、導電性層から形成される。一実施形態では、太陽電池を製造する方法は、基板のエミッタ領域の上に金属シードペースト層を形成することを含む。金属シードペースト層は、基板のエミッタ領域上の金属シードペースト層の接着を増加させるように処理される。その後、太陽電池の導電性コンタクトは、金属シードペースト層から形成される。
導電性コンタクトを有する太陽電池も本明細書において記載される。一実施形態では、太陽電池は基板を含む。エミッタ領域は、基板の上方に配置される。導電性コンタクトはエミッタ領域上に配置され、エミッタ領域と接触する導電性層を含む。導電性層は、接着層部分と混合された金属ペースト部分からなる。別の実施形態において、太陽電池は、基板表面、又はその付近に拡散領域を有する基板を含む。導電性コンタクトは拡散領域の上方に配置され、拡散領域と接触する導電性層を含む。導電性層は、接着層部分と混合された金属ペースト部分からなる。
本明細書において記載される実施形態の適用の一般的概要として、図１Ａ〜図１Ｄは、本発明の別の実施形態による、太陽電池のコンタクトの作製方法における様々な操作の断面図を例示する。
図１Ａを参照し、太陽電池の作成方法は、基板１０２の上方に接着層１０４を形成することを含む。一実施形態において、図２Ａ、及び図３Ａ〜３Ｃに関連して以下により詳細に記載されるように、接着層１０４は、基板の上方に配置されたエミッタ領域上に形成される。エミッタ領域は、例えば、ドープした多結晶シリコン層からなり得る。しかしながら、別の実施例において、図２Ｂに関連してより詳細に記載されるように、バルク結晶性シリコン基材のＮ型又はｐ型ドープ領域の表面上に接着層１０４が形成される。バルク結晶性シリコン基板は、例えば、Ｎ型バルク結晶性シリコン基板であり得る。
一実施形態において、接着層１０４は、底部抗反射コーティング（ＢＡＲＣ）層から形成される。１つのこのような実施形態において、接着層１０４は、例えば、非晶質シリコン（ａ−Ｓｉ）、ドープしたシリコン、シリコンリッチ窒化ケイ素、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、又は酸窒化ケイ素（ＳｉＯＮ）などの、材料層からなる。このような特定の実施形態において、基板１０２のエミッタ領域は、Ｎ型エミッタ領域であり、接着層を形成することは、Ｐ型シリコンの層を形成することを含む。
図示されない別の実施形態において、接着層１０４を形成する前に、基板１０２のエミッタ領域の上方にパッシベーション層が形成され、接着層１０４が、パッシベーション層上に形成される。１つのこのような実施形態において、接着層は非晶質シリコンからなるＢＡＲＣ層であり、パッシベーション層は、窒化ケイ素からなる。
やはり図示されない、更に別の実施形態において、例えば、基板１０２のエミッタ領域の上方に接着層１０４を形成する前に、エミッタ領域の上方に誘電積層体が形成される。図４に関連して以下に更に詳細に記載されるように、マルチパルスレーザーアブレーションを使用することにより、エミッタ領域の一部を露出するように、誘電積層体内に開口部が形成される。このような実施形態において、エミッタ領域上に誘電層（例えば、酸化ケイ素、又は窒化ケイ素）を形成し、誘電層上に吸収性層を形成することにより、誘電積層体が形成される。特定のこのような実施形態において、吸収性層は、非晶質シリコン、又はシリコンリッチ窒化ケイ素からなる。
図１Ｂを参照し、金属シードペースト層１０６が、接着層１０４上に形成される。一実施形態において、金属シードペース層１０６は、アルミニウム／シリコン（Ａｌ／Ｓｉ）粒子、結合剤、フリット、及び溶媒からなる。１つのこのような実施形態において、Ａｌ／Ｓｉ粒子は、およそ２５％未満のＳｉと、残りの部分の、Ａｌから構成される組成物からなる。一実施形態において、（含まれる場合）結合剤は、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化スズ（ＳｎＯ）、又は両方からなる場合があり、フリットはガラス粒子からなる場合がある。
図１Ａ及び図１Ｂに示されるように、接着層１０４及び金属シードペースト層１０６の一方又は両方は、全体的な堆積として、又はパターン付きの堆積として形成され得る。例えば、一実施形態において、スクリーン印刷、又はインクジェット印刷が挙げられるがこれらに限定されない技術を使用して印刷することにより、接着層１０４上、又はその上方に、金属シードペースト層１０６が形成される。
図１Ｃを参照し、金属シードペースト層１０６、及び接着層１０４は、基板１０２のエミッタ領域と接触する導電性層１１０を形成するためにアニールされる（１０８）。一実施形態において、図１Ｃに示されるように、金属シードペースト層１０６、及び接着層１０４をアニールすること（１０８）は、金属シードペースト層１０６及び接着層１０４を混合して、導電性層１１０を形成することを含む。
一実施形態において、金属シードペースト層１０６及び接着層１０４をアニールすること（１０８）は、およそ６００℃を下回る温度で焼成することを含む。別の実施形態において、接着層１０４は非晶質シリコン（ａ−Ｓｉ）の層から形成され、金属シードペースト層１０６はアルミニウム（Ａｌ）の層から形成され、アニール１０８は、Ａｌ−Ｓｉ合金を形成することを含む。１つのこのような実施形態において、Ａｌ層及びａ−Ｓｉ層をアニールすること１０８は、およそ３００℃超、Ａｌ及びＳｉ混合物の共晶温度未満の温度で焼成することを含む。特定の実施形態において、接着層１０４は基板１０２のエミッタ領域のシリコン部分上に形成され、Ａｌ−Ｓｉ合金を形成することは、エミッタ領域のシリコン部分のシリコン層への損傷を緩和することを含む。
一実施形態において、接着層１０４上、又はその上方に金属シードペースト層１０６を形成した後、かつ金属シードペースト層１０６をアニール（１０８）する前に、金属シードペースト層１０６から溶媒を除去することにより、金属シードペースト層１０６を乾燥させる。しかしながら、別の実施形態において、金属シードペースト層１０６中に存在するいずれかの溶媒は、例えば、アニール（１０８）中に蒸発させることにより、除去される。
図１Ｄを参照し、太陽電池の導電性コンタクト１１６は、導電性層１１０から形成される。一実施形態において、図２Ａ、及び図３Ａ〜３Ｃに関連して以下により詳細に記載されるように、太陽電池の基板の上方、例えば、ポリシリコン領域上に配置されるエミッタ領域のための、導電性バックコンタクトが形成される。別の実施例において、図２Ｂに関連してより詳細に記載されるように、基板１０２のＮ型又はＰ型ドープ領域に導電性バックコンタクトが形成される。代表的な実施形態において、図１Ｄを再び参照し、導電性コンタクト１１６を形成することは、導電性層１１０上に、ニッケル（Ｎｉ）層１１２を無電解めっきすること、及びＮｉ層１１２上に銅（Ｃｕ）層１１４を電気めっきすることを含む。
別の態様において、先に簡潔に記載したように、非晶質シリコン層は、太陽電池のｂＡＲＣ層として使用される。例えば、非晶質シリコン層は、基板に不動態化及び防湿をもたらし、またスパッタリングした金属又は印刷した金属フィルムへの接着を向上させるために、ｂＡＲＣ層として使用され得る。現在ＳｉＮ層がｂＡＲＣ層として使用され、これは、基板に対する良好な防湿バリア及び潜在的な不動態化をもたらす。しかしながら、ＳｉＮと金属シード層との間の接着は、一定の状況において、良好ではなく、これは特に、印刷した金属シードへの接着は低い焼成温度において問題となるためである。
一実施形態において、ＳｉＮを使用する代わりに、非晶質シリコン層が、ｂＡＲＣ層として使用され得る。非晶質シリコンは、ＰＥＣＶＤにより堆積することができ、その利益としては、（ａ）非晶質シリコン層は、良好な防湿バリアであり、これは太陽電池の保護をもたらすことと、（ｂ）非晶質シリコン層はシリコン基板のための良好なパッシベーション層であり、更に堆積中に高濃度のドープにより電界不動化をもたらすことと、（ｃ）非晶質シリコン層が、例えばＳｉ−Ａｌ合金などのシリコン−金属合金を形成することにより、スパッタリングした金属、又は印刷した金属のウエファへの接着を向上させることと、が挙げられるがこれらに限定されない。このような合金は、ＩＢＣ電池の裏面、及びまたバックポイントコンタクトを備える、フロントコンタクト電池の裏面に使用され得る。
別の態様において、先に簡潔に記載されたように、アルミニウムは、ｎ型シリコンよりも、ｐ型シリコンとより良好な接触を形成することが既知である。同様のドープ濃度において、アルミニウム及びｎ型シリコンの接触抵抗は、アルミニウム及びｎ型シリコンの接触抵抗より、およそ１０倍高い。薄いｐ＋シリコン層が、ｎ＋拡散層の上部に形成されてもよく、その後アルミニウムコンタクトが、ｎ＋拡散層の上に直接形成されるのではなく、ｐ＋層上に形成される。アルミニウムとｐ＋シリコン層との間の接触は、オームの法則に従い、アルミニウム及びｎ＋拡散よりも遥かに良好である。ｐ＋シリコン層とｎ＋拡散層との間の接合は更に、ドープ濃度が高く、これがオーミック接触と同様の挙動を示すときに、トンネリング接合を形成するように、使用され得る。結果として、Ａｌ／Ｐ＋層／Ｎ＋拡散の接触抵抗は、Ａｌ／Ｎ＋拡散（Ｐ＋層なし）の接触抵抗よりも良好であり得る。
一実施形態において、薄いｐ＋シリコン層が、ｎ＋拡散層の上部に形成され、その後アルミニウムコンタクトが、ｎ＋拡散層の上に直接形成されるのではなく、ｐ＋層上に形成される。アルミニウムとｐ＋シリコン層との間の接触は、オームの法則に従い、アルミニウム及びｎ＋拡散よりも遥かに良好である。ｐ＋シリコン層とｎ＋拡散層との間の接合は、ドープ濃度が高く、これがオーミック接触と同様の挙動を示すときに、トンネリング接合を形成することができる。結果として、Ａｌ／ｐ＋層／ｎ＋拡散の接触抵抗は、Ａｌ／ｎ＋拡散（ｐ＋層なし）の接触抵抗よりも良好であり得る。一実施形態において、Ａｌコンタクト層は、物理蒸着（ＰＶＤ）、印刷可能なペースト、又は他の好適な手法により形成される。シリコン基板上のｎ＋拡散層は、単結晶、又はポリシリコンであり得る。ｐ＋層の厚さは、５〜１００ナノメートルであり、ドープ濃度はＥ１９ｃｍ−３超である。ｐ＋層は、非晶質シリコン、又はポリシリコンであり得る。例えば、ｐ＋ａ−Ｓｉ層は、プラズマ強化化学蒸着（ＰＥＣＶＤ）により堆積させることができる。アルミニウムとｎ＋拡散層との間の接触が制約要因であるとき（例えば、ｎ拡散層のドープ濃度が低いか、又は他の制約により改善できないとき）、実施形態を実施してもよい。スクリーン印刷したペーストによってアルミニウムが形成されるとき、接触品質は、対応するＰＶＤフィルムよりも悪いことがある。したがって、一実施形態において、上記のアプローチは、印刷されるシード金属化プロセスに適用することができる。いくつかの場合において、ｐ＋層が使用できないとき、追加的な高濃度ドープｎ＋層がまた、Ａｌ／ｎ−Ｓｉの間の接触の改善に役立つ。
別の態様において、先に簡潔に記載したように、シリコンのピット形成を軽減するために、犠牲層としてａ−Ｓｉ層が使用される。より具体的に、シリコン基板上のピット形成を防ぐために、ａ−Ｓｉの層が、アルミニウム堆積の前にシリコン基板上に堆積され得る。一実施形態において、高温において、好ましくはａ−Ｓｉ層がアルミニウムによって消耗し、その下のシリコン基板は保護される。１つのこのような実施形態において、ａ−Ｓｉは、単結晶シリコン及びポリシリコンよりも、アルミニウムによって消耗しやすい。トンネリングバリア（例えば、１０〜１５オングストローム厚さのＳｉＯ２層）がまた、シリコン基板とａ−Ｓｉ層との間に形成され得る。特定の実施形態において、ａ−Ｓｉ層がコンタクト開口部に続いて堆積され、その後アルミニウムベースのペーストが印刷及び焼成される。ａ−Ｓｉの単一層は、生じる装置のｂＡＲＣ層として考慮され得る。
より一般的に、高温において、シリコン−アルミニウム境界面において相互拡散が非常に急速に生じ、これによってシリコン基板にピットが形成される。本発明の太陽電池のコンタクト開口部内にこれらのピットが形成されるとき、ウエファの耐用寿命が短くなり、よって生じる装置が悪化し、更に場合によってはショートする。ピット形成は典型的には、アルミニウムフィルム中に、いくらかのシリコン（典型的には〜１％）を含めることによって排除される。例えば、一実施形態において、アルミニウムスパッタリング標的は１％Ｓｉを有し、アニール中のピット形成を防ぐために使用される。しかしながら、特定の実施形態において、より高い焼成温度により生じるピット形成を低減するために、アルミニウム粒子と共に、かなり多量のシリコン（およそ２５％）が必要とされる。したがって、一実施形態において、アルミニウム層が堆積されるか、又はアルミニウムペーストが印刷されるときに、高温においてシリコン基板（単結晶、又はポリ）上にピットが形成するのを防ぐため、アルミニウムペースト堆積の前にシリコン基板上にａ−Ｓｉの層が堆積される。
先に簡潔に記載されたように、第１の手法において、太陽電池の基板の上方に形成されたエミッタ領域を有する太陽電池のための、裏面コンタクトなどの、コンタクトを最終的に作製するために、強化接着剤を有する金属シードペーストが使用され得る。例えば、図２Ａは、本発明の実施形態により、基板の上方に形成されるエミッタ領域上に形成される導電性コンタクトを有する太陽電池の一部の断面図を例示する。
図２Ａを参照し、太陽電池２００Ａの一部が、複数のｎ型ドープポリシリコン領域３２０、複数のｐ型ドープポリシリコン領域３２２、及びトレンチ３１６により露出される基板３００のオン部分の上方に配置される、パターン付き絶縁層３２４を含む。導電性コンタクト３２８は、絶縁層３２４内に配置される複数のコンタクト開口部内に配置され、複数のｎ型ドープポリシリコン領域３２０、及び複数のｐ型ドープポリシリコン領域３２２に連結される。パターン付き誘電層、複数のｎ型ドープシリコン領域３２０、複数のｐ型ドープポリシリコン領域３２２、基板３００、及びトレンチ３１６の材料、及び作製方法は、図３Ａ〜３Ｃに関連して以下に記載され得る。更に、複数のｎ型ドープポリシリコン領域３２０、及び複数のｐ型ドープポリシリコン領域３２２は、一実施形態において、太陽電池２００Ａのエミッタ領域をもたらす。したがって、一実施形態において、導電性コンタクト３２８は、エミッタ領域上に配置される。一実施形態において、導電性コンタクト３２８は、バックコンタクト太陽電池のためのバックコンタクトであり、太陽電池２００Ａの、受光表面と反対側（図２Ａにおいて３０１として提示される方向）の、太陽電池の表面上に位置する。更に、一実施形態において、エミッタ領域は、薄い、又はトンネル誘電層３０２上に形成され、これは図３Ａに関連してより詳細に記載される。
図２Ａを再び参照し、導電性コンタクト３２８それぞれは、太陽電池２００Ａのエミッタ領域と接触する導電性層２３０を含む。一実施形態において、コンタクト３２８の導電性層２３０は、接着層部分と混合された金属ペースト部分からなる。１つのこのような実施形態において、接着層部分は、底部抗反射コーティング（ＢＡＲＣ）部分からなる。１つの特定のこのような実施形態において、接着層部分は、パッシベーション層を更に含み、例えば、特定の実施形態において、ＢＡＲＣ部分は非晶質シリコンからなり、パッシベーション層部分は窒化ケイ素からなる。別の実施形態において、接着層部分は、非晶質シリコン（ａ−Ｓｉ）、ドープしたシリコン、シリコンリッチ窒化ケイ素、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、又は酸窒化ケイ素（ＳｉＯＮ）などの材料からなるがこれに限定されない。一実施形態において、金属ペースト部分は、アルミニウム（Ａｌ）からなり、接着層部分は、シリコン（Ｓｉ）からなり、生じる導電性層は、Ａｌ−Ｓｉ合金からなる。更に別の実施形態において、接着層部分はポリマー接着剤からなる。別の実施形態において、エミッタ領域はＮ型エミッタ領域であり、接着層部分はＰ型シリコンからなる。
一実施形態において、金属ペースト部分は、およそ１０〜３０％の結合剤及びフリットと、残りの部分のＡｌ／Ｓｉ粒子を含む全組成を有する。１つのこのような実施形態において、結合剤は、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化スズ（ＳｎＯ）、又は両方からなる場合があり、フリットはガラス粒子からなる場合がある。最初に適用されるとき、金属ペースト部分は更に溶媒を含み得ることが理解される。しかしながら、金属ペースト部分をアニールする際に、溶媒が除去されて、接着層部分と混合され、複数のｎ型ドープポリシリコン領域３２０、及び複数のｐ型ドープポリシリコン領域３２２上に配置された、結合剤、フリット、及びＡｌ／Ｓｉ粒子が本質的に残され得る。図２Ａに示されるように、一実施形態において、無電解めっきニッケル（Ｎｉ）層２３２が導電性層２３０上に配置され、電気めっき銅（Ｃｕ）層２３４が、Ｎｉ層上に配置される。
先に簡潔に記載されたように、第２の手法において、太陽電池の基板内に形成されたエミッタ領域を有する太陽電池のための、裏面コンタクトなどの、コンタクトを最終的に作製するために、強化接着剤を有する金属シードペーストが使用され得る。図２Ｂは、本発明の別の実施形態により、基板内に形成されるエミッタ領域上に形成される導電性コンタクトを有する太陽電池の一部の断面図を例示する。
図２Ｂを参照し、太陽電池２００Ｂ一部が、複数のｎ型ドープ拡散領域２２０、複数のｐ型ドープ拡散領域２２２、及びバルク結晶性シリコン基板などの基板２００のオン部分の上方に配置されたパターン付き絶縁層２２４を含む。導電性コンタクト２２８は、絶縁層２２４内に配置される複数のコンタクト開口部内に配置され、複数のｎ型ドープポリシリコン領域２２０、及び複数のｐ型ドープポリシリコン領域２２２に連結される。一実施形態において、拡散領域２２０及び２２２は、それぞれ、ｎ型ドーパント及びｐ型ドーパントで、シリコン基板の領域をドープすることによって形成される。更に、複数のｎ型ドープ拡散領域２２０、及び複数のｐ型ドープ拡散領域２２２は、一実施形態において、太陽電池２００Ｂのエミッタ領域をもたらす。したがって、一実施形態において、導電性コンタクト２２８は、エミッタ領域上に配置される。一実施形態において、導電性コンタクト２２８は、バックコンタクト太陽電池のためのバックコンタクトであり、受光表面と反対側の、太陽電池の表面（図２Ｂにおいて示される、反対側の粗面化受光表面２０１など）上に位置する。
図２Ｂを再び参照し、導電性コンタクト２２８のそれぞれは、太陽電池２００Ｂのエミッタ領域と接触する導電性層２３０を含む。一実施形態において、コンタクト２２８の導電性層２３０は、接着層部分と混合された金属ペースト部分からなる。１つのこのような実施形態において、接着層部分は、底部抗反射コーティング（ＢＡＲＣ）部分からなる。１つの特定のこのような実施形態において、接着層部分は、パッシベーション層を更に含み、例えば、特定の実施形態において、ＢＡＲＣ部分は非晶質シリコンからなり、パッシベーション層部分は窒化ケイ素からなる。別の実施形態において、接着層部分は、例えば、非晶質シリコン（ａ−Ｓｉ）、ドープしたシリコン、シリコンリッチ窒化ケイ素、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、又は酸窒化ケイ素（ＳｉＯＮ）などの材料からなる。一実施形態において、金属ペースト部分は、アルミニウム（Ａｌ）からなり、接着層部分は、シリコン（Ｓｉ）からなり、生じる導電性層は、Ａｌ−Ｓｉ合金からなる。更に別の実施形態において、接着層部分はポリマー接着剤からなる。別の実施形態において、エミッタ領域はＮ型エミッタ領域であり、接着層部分はＰ型シリコンからなる。
一実施形態において、金属ペースト部分は、およそ１０〜３０％の結合剤及びフリットと、残りの部分のＡｌ／Ｓｉ粒子を含む全組成を有する。１つのこのような実施形態において、（含まれる場合）結合剤は、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化スズ（ＳｎＯ）、又は両方からなる場合があり、フリットはガラス粒子からなる場合がある。最初に適用されるとき、金属ペースト部分は更に溶媒を含み得ることが理解される。しかしながら、金属ペースト部分をアニールする際に、溶媒が除去されて、接着層部分と混合され、拡散領域２２０及び２２２上に配置された、結合剤、フリット、及びＡｌ／Ｓｉ粒子が本質的に残され得る。図２Ｂに示されるように、一実施形態において、無電解めっきニッケル（Ｎｉ）層２３２が導電性層２３０上に配置され、電気めっき銅（Ｃｕ）層２３４が、Ｎｉ層上に配置される。
いくつかの材料が上記で具体的に記載されたが、いくつかの材料は他のこのような実施形態における他のものと容易に置換することができ、依然として本発明の実施形態の趣旨及び範囲内にある。例えば、一実施形態において、ＩＩＩ−Ｖ族材料基板など、異なる材料基板を、シリコン基板の代わりに使用することができる。別の実施形態において、銀（Ａｇ）粒子などが、Ａｌ粒子の代わりに、又はこれに加えて、シードペーストにおいて使用することができる。別の実施形態において、めっきした、又は同様に堆積したコバルト（Ｃｏ）、又はタングステン（Ｗ）が、上記のめっきＮｉの代わりに、又はこれに加えて使用することができる。
更に、形成されたコンタクトは、図２Ｂに記載されたように、バルク基板上に直接形成される必要はない。例えば、一実施形態において、上記のもののような導電性コンタクトが、図２Ａに記載されたように、バルク基板の上方（例えば、裏面上）に形成された半導体領域上に形成される。一実施例として、図３Ａ〜図３Ｃは、本発明の実施形態による導電性コンタクトを有する太陽電池の作製方法における様々な処理操作の断面図を例示する。
図３Ａ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作製方法は、基板３００上に薄い誘電体層３０２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３０２は、二酸化ケイ素からなり、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３０２は最終的に、機能している太陽電池内において、トンネリング酸化層として機能する。一実施形態では、基板３００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。
ここで図３Ａを参照し、トレンチ３１６は、ｎ型ドープポリシリコン領域３２０と、ｐ型ドープポリシリコン領域３２２との間に形成される。トレンチ３１６の一部が、粗面化されて、図３Ａに示されるような、粗面化機構３１８を有する。
図３Ａを参照し、絶縁層３２４は、複数のｎ型ドープポリシリコン領域３２０、複数のｐ型ドープポリシリコン領域３２２、及びトレンチ３１６により露出される基板３００の部分の上方に形成される。一実施形態では、図３Ａに示されるように、絶縁層３２４の下面は、複数のｎ型ドープポリシリコン領域３２０、複数のｐ型ドープポリシリコン領域３２２、及び基板３００の露出部分と共形となるように形成され、一方で誘電体層３２４の上面は、実質的に平坦である。
図３Ｂを参照し、複数のコンタクト開口部３２６が、絶縁層３２４内に形成される。複数のコンタクト開口部３２６は、複数のｎ型ドープポリシリコン領域３２０、及び複数のｐ型ドープポリシリコン領域３２２の露出をもたらす。一実施形態において、複数のコンタクト開口部３２６は、レーザーアブレーションで形成される。一実施形態では、図３Ｂに示されるように、ｎ型ドープポリシリコン領域３２０に達するコンタクト開口３２６は、ｐ型ドープポリシリコン領域３２２に達するコンタクト開口部と実質的に同じ高さを有する。
図３Ｃ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形成方法は、複数のコンタクト開口３２６内にあり、及び複数のｎ型ドープポリシリコン領域３２０及び複数のｐ型ドープポリシリコン領域３２２と連結する導電性コンタクト３２８を形成することを更に含む。一実施形態では、導電性コンタクト３２８は、金属からなり、堆積（以下により詳細に記載される堆積）、リソグラフ法、及びエッチアプローチによって形成される。
したがって、一実施形態において、導電性コンタクト３２８は、バルクＮ型シリコン基板３００の受光表面３０１と反対側の、バルクＮ型シリコン基板３００の表面上、又はその上方に形成される。特定の実施形態において、導電性コンタクトは、図３Ｃに記載されるように、基板３００の表面の上方の区域（３２２／３２０）上に形成される。導電性コンタクトの作製は、ペースト層／接着層の積層体をアニールプロセスに供することにより形成される、接着層及び金属シードペースト層の混合物の使用を伴い得る。導電性コンタクトの形成は、無電解めっきニッケル（Ｎｉ）層を金属シード層上に形成することを更に含み得る。加えて、銅（Ｃｕ）層は、Ｎｉ層上に電気めっきすることにより形成され得る。
一実施形態において、導電性層を形成することは、最初に基板上、又はその上方に接着層を最初に形成することを含む。接着層は、底部抗反射コーティング（ＢＡＲＣ）層から形成され得る。このような一実施形態において、接着層は、例えば、非晶質シリコン（ａ−Ｓｉ）、ドープしたシリコン、シリコンリッチ窒化ケイ素、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、又は酸窒化ケイ素（ＳｉＯＮ）などの、材料層からなる。特定のこのような実施形態において、接着層は、Ｐ型シリコンの層から形成される。導電層を形成することは次に、接着層上に金属シードペースト層を形成することを含む。金属シードペース層は、アルミニウム／シリコン（Ａｌ／Ｓｉ）粒子、結合剤、フリット、及び溶媒からなり得る。１つのこのような実施形態において、Ａｌ／Ｓｉ粒子は、およそ２５％未満のＳｉと、残りの部分の、Ａｌから構成される組成物からなる。一実施形態において、（含まれる場合）結合剤は、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化スズ（ＳｎＯ）、又は両方からなる場合があり、フリットはガラス粒子からなる場合がある。導電性層の形成は最後に、金属シードペースト層及び接着層をアニールして、基板のエミッタ領域と接触する導電性層を形成することを含む。金属シードペースト層及び接着層をアニールすることは、金属シードペースト層及び接着層を混合することを伴い得る。１つのこのような実施形態において、アニールは、およそ６００℃未満の温度で焼成することを含む。
別の態様において、実施形態は、低い焼成温度におけるアルミニウム粒子とＳｉとの間のオーミック接触を改善することを対象とする。１つのこのような実施形態において、カルシウム（Ｃａ）、セリウム（Ｃｅ）、又はマグネシウム（Ｍｇ）の元素の少なくとも１つが、アルミニウム粒子に追加される。これらの化学種の１つ以上を追加することにより、自然酸化アルミニウム障壁を形成する可能性が低減し、アルミニウム粒子と、Ｓｉとの間の緊密な接触が確保されて、接触抵抗がより低くなる。より一般的に、アルミニウムが十分なシリコンを含まない限り、装置基板又はエミッタからのシリコンが、アルミニウムへと急速に溶解する場合がある。Ｓｉによる基板内のピット形成を防ぐため、一定の割合のＳｉがまた、アルミニウム粒子内へと合金される。アルミニウム粒子内の正確なＳｉ濃度は、焼成温度、合金均一性、及び焼成のダイナミクスに依存する。例えば、３００℃〜６００℃の焼成温度のために、１％〜２５％のＳｉがアルミニウム粒子に追加され得る。加えて、又は代替的に、０％〜１０％Ｍｇ、及び／又は０％〜２０％Ｃａ、及び／又は０％〜２０％Ｃｅがアルミニウム粒子に追加されてもよい。特定のこのような実施形態において、自然酸化アルミニウムと反応し、オーミック接触を確保するために、０．５％〜２％の追加が典型的には十分である。
一実施形態において、低焼成温度ペーストは、上記のアルミニウム粒子、並びに追加的なマトリックス材料からなり得る。マトリックス材料には、焼成温度において最初に軟化し、流動する、ガラス系又は酸化物系の化合物が挙げられる。また、窒化ケイ素、酸化ケイ素、又はオキシ窒化ケイ素など、このようなマトリックス材料は基板表面との良好な接着をもたらし得る。記載されるペーストは、フロントコンタクト太陽電池、及びバックコンタクト太陽電池を含む太陽電池の金属化のために適用され得、低温（例えば、およそ３００〜６００℃の範囲）で焼成される。設計されるペーストは、緊密なオーミック接触、基板接合／耐用寿命に対する悪影響の小ささ、及び良好な接着をもたらす。
別の態様において、多層フィルム積層体のために、マルチパルスレーザーアブレーションが、使用される。例えば、上部に追加的な吸収性層を備える誘電積層体をアブレーションするために、異なる種類のマルチパルスレーザーが使用され得る。１つのこのような実施形態において、出力の低い第１パルスと、出力の高い第２パルスが使用される。第１パルスは主に、上部の吸収性層により吸収され、層内に開口部が形成される。次に、第２パルスが、下部のシリコン基板により同じ位置で吸収され、上部の誘電積層体がアブレーションされる。特定の実施形態において、第２パルスの後に、第３の、又はそれ以上のパルスが使用されて、開口部の品質を改善し、シリコン基板への損傷を最小化することができる。
より具体的には、上記のアプローチは、ａ−Ｓｉ、又はＳｉリッチＳｉＮ層などの、吸収性層を上部に備える、マルチフィルムｂＡＲＣ層を有する際に、太陽電池に適用することができる。パルスレーザーは、吸収性基板の上部上の誘電フィルム内の開放ビアホールに、適切に適用された。例えば、下部の基板ウエファへの損傷を最小限にしながら、ｂＡＲＣ層内にコンタクト開口部が形成され得る。特定の実施形態において、酸化ケイ素及び／又は窒化ケイ素の誘電フィルムが、シリコン基板の上にｂＡＲＣ層として形成される。レーザー波長は、レーザー出力がシリコン基板の表面により吸収されるように選択され得る。その後の表面からのシリコンの蒸発は、上方の誘電層を除去する。比較目的のため、このようなプロセスにシングルパルスレーザー及びマルチパルスレーザーの両方が使用された。通常、マルチパルスレーザーの使用は、パルスの出力が最も高い第１パルスと、その後の出力の減衰するパルスを含む。しかしながら、例えば、上部の非晶質シリコン層、又はＳｉリッチＳｉＮｘ層など、追加的な吸収性層が誘電層の上に形成されるとき、このようなマルチパルス手法は良好に機能しない。上部の吸収性層が有意な量の出力を吸収するため、シングルパルスレーザー及びマルチパルスレーザーの双方とも、シリコン基板にまで達する孔を開くのが困難であるか、シリコン基板に与える損傷が大きすぎる。
一実施形態において、上記の問題を克服するため、異なる種類のマルチパルスレーザーが使用される。具体的に、第１パルスの出力が最も高いマルチパルスレーザーを使用する代わりに、第１パルスの出力は低いが第２パルスの出力はより高いマルチパルスレーザーが使用され得る。第１パルスは主に上部吸収性層により吸収され、蒸発によりこの層内に開口部が形成され、次に第２パルスがシリコン基板により同じ位置で吸収され、上方の誘電積層体がアブレーションされる。第２パルスの後に、追加のパルスが使用されて、開口部の品質を改善し、シリコン基板への損傷を最小化することができる。例として、図４は、本発明の実施形態により、コンタクト開口部を形成される多層フィルム積層体をマルチパルスレーザーアブレーションするプロセスを例示する。
図４を参照し、段階（Ａ）において、内部にコンタクト開口部を形成するための材料積層体はシリコン基板上（又は代替的に、シリコン基板の上方のポリシリコン層上）に配置された、誘電層４０２（例えば、ＳｉＯ２又はＳｉＮＸ）上に配置された、吸収性層４０４（例えば、ａ−Ｓｉ、又はＳｉ−リッチＳｉＮＸなど）を含む。図４の段階（Ｂ）を参照し、出力の低い第１パルスを使用して、上部吸収性層４０４をアブレーションして、初期開口部４０６を形成する。図４の段階（Ｃ）を参照し、出力の高い第２パルス、及び場合により、追加的な次のパルスを使用して、同じ位置で誘電層４０２をアブレーションし、完全な開口部４１０を形成する。一実施形態において、その後、完全な開口部４１０内に導電性コンタクトが形成され得る。
別の態様において、多層ｂＡＲＣを使用して、低い焼成温度における金属のペースト接着が改善される。多層ｂＡＲＣ構造は、金属ペーストの装置側に、パッシベーション層（ＳｉＮ）及びＳｉＮ上の別の接着層を含み得る。接着層はａ−Ｓｉ、ＳｉリッチＳｉＮ（高ｎ）、ＳｉＯ２、ＳｉＯＮなどであり得、これらは、ＳｉＮ層と共にＰＥＣＶＤにより堆積させることができる。一実施形態において、多層ｂＡＲＣの利点は、パッシベーション層及び接着層を分離し、異なる機能の異なる層の最適化を可能にすることである。ｂＡＲＣ層はまた、堆積中に、ある組成から別の組成へと段階的に変化することができる。金属ペーストの印刷の前に、単層処理、加熱、又は粗面化などの、一定レベルの表面処理が適用されてもよい。本発明の実施形態は、金属シード及びフロントコンタクト太陽電池をスパッタリングするために適用されてもよい。単層ａ−ＳｉｂＡＲＣはまた、別の選択肢としてみなすことができ、これは電池の不動態化、及びアルミニウムペーストへの接着を同時にもたらすことができる。一実施形態において、アルミニウムペーストは、およそ５８０℃〜６００℃で焼成される際に、ａ−Ｓｉ表面上におけるかなりの改善（１Ｎ未満〜１０Ｎ超）を示す。アルミニウム粒子、及びａ−Ｓｉ層の合金化によって、印刷領域全体の下に、連続的なアルミニウム層が形成され得る。一方で、ＳｉリッチＳｉＮは、接着の顕著な改善も示したが、ａ−Ｓｉ層よりは有効でなかった。
別の態様において、太陽電池の用途のために、金属ペーストのシリコン基板への接着を改善させる手法は、ポリマー接着剤の使用を含む。ポリマー接着剤は、金属ペーストシード層の焼成後にウエファの裏面上に適用され得、これによってポリマー接着剤がペースト内の多孔性構造を充填し、また基板ウエファ、又は他のエミッタ領域との接触を形成する。一実施形態において、ポリマー接着剤は粒子を一緒に保持し、また硬化プロセスの後に基板ウエファ上にペーストを保持するのに役立つ。ポリマー接着剤の上層は、ウエファを溶媒中に浸漬することにより除去されて、金属表面を露出し、その後露出した印刷された金属ライン上にめっきをほどこすことが可能となる。一実施形態において、ポリマー接着剤層は水分に対して十分なバリアをもたらし、それにより電池作製プロセスからｂＡＲＣＳｉＮ層の使用を排除することができる。
比較として、太陽電池の従来的なＡｌペーストにおいて、Ａｌペーストはシリコン表面上に印刷されて高温（例えば、およそ７００〜８００℃の範囲）で焼成される。しかしながら、ペーストのこのような処理は、不動態化に悪影響を与え、高温で焼成される際にＳｉピット形成を生じ得る。シードのスパッタリングに代えて、アルミニウムペーストの印刷を使用することは、コンタクト開口部が存在する場所を除いて、ＳｉＮパッシベーション層上にアルミニウムペーストを印刷することを含み得る。ウエファの耐用寿命及び装置構造に対する悪影響を軽減するために、ペーストは低い焼成温度で焼成され得る（例えば、およそ６００℃未満）。しかしながら、このような条件において良好な接着を達成するのは困難である。
代わりに、本発明の実施形態により、金属ペースト層（例えば、アルミニウムペースト）が印刷され、エミッタ領域のコンタクト開口部内でペーストとシリコンとの間にオーミック接触が形成されるように、低温（例えば、およそ３００〜６００℃の範囲）で焼成される。ポリマー接着剤はその後、ウエファの裏面上に適用される。ポリマー接着剤が使用され、ペースト内の多孔性構造内に流れてこれを満たし、またエミッタ領域との接触が形成される。接触抵抗を改善し、多孔性を制御してポリマーの流入及び充填を更に可能にするために、金属ペースト自体がまた別様に配合されてもよい。ウエファの上方のポリマー接着剤を適用するプロセスは、ポリマー材料の特性に依存し得る。一実施形態において、流動を向上させるためにポリマー接着剤は高温で適用され、その後時間をかけて硬化される。しかしながらポリマーは、代わりに多孔質ペーストを充填するために室温で適用され、その後高温で硬化されてもよい。ウエファはその後、ポリマー接着剤の上層を除去してペーストの金属表面を露出する（その後印刷された金属ライン上にめっきするため）ために、制御された時間だけ溶媒内に浸漬されてもよい。
一実施例として、図５Ａ〜図５Ｅは、本発明の実施形態による導電性コンタクトを有する太陽電池の作製方法における様々な処理操作の断面図を例示する。
図５Ａを参照し、太陽電池５００は、その上にコンタクト開口部５０２（例えば、誘電層又はパッシベーション層）を有するように作製される。図５Ｂに示されるように、金属ペースト５０４がその後印刷されて、シリコン（例えば、基板５００からの）とのオーミック接触を形成するために焼成される。図５Ｃを参照し、ポリマー接着剤５０６が、金属ペースト５０４の上にコーティングされる。ポリマー接着剤はその後硬化されてもよい。図５Ｄに示されるように、ポリマー接着剤５０６の上層又は上部がその後溶解されて、印刷された金属シード５０４を露出する。図５Ｅを参照し、その後露出された印刷された金属シード５０４上に、金属層５０８（単数又は複数）が形成される。
したがって、一実施形態では、太陽電池を製造する方法は、基板のエミッタ領域の上に金属シードペースト層を形成することを含む。金属シードペースト層は、基板のエミッタ領域上の金属シードペースト層の接着を増加させるように処理される。その後、太陽電池の導電性コンタクトは、金属シードペースト層から形成される。１つのこのような実施形態において、金属シードペースト層の処理は、金属シードペースト層上にポリマー接着剤層を形成することを含む。特定のこのような実施形態において、方法は、導電性コンタクトを形成する前に余分な量のポリマー接着剤層を除去することを更に含む。一実施形態において、方法は、エミッタ領域上に金属シードペースト層を形成する前に、エミッタ領域の上方に誘電積層体を形成することと、誘電積層体内に開口部を形成してエミッタ領域の一部を露出させることとを更に含む。特定のこのような実施形態において、開口部を形成することは、マルチパルスレーザーアブレーションプロセスを使用することを含む。特定の実施形態において、誘電積層体を形成することは、エミッタ領域上に誘電層を形成することを含む。誘電層は、酸化ケイ素、又は窒化ケイ素からなる。その後誘電層上に吸収性層が形成される。吸収性層は、非晶質シリコン、又はシリコンリッチ窒化ケイ素からなる。一実施形態において、導電性コンタクトを形成することは、金属シードペースト上に、ニッケル（Ｎｉ）層を無電解めっきすること、及びＮｉ層上に銅（Ｃｕ）層を電気めっきすることを更に含む。
図５Ａ〜５Ｅを再び参照し、例示されるプロセスは、オーミック接触、及び接着に対する必要条件を分離する。オーミック接触は、金属ペースト及び焼成プロセスによって決定され、一方で接着はポリマー接着剤及び硬化プロセスによりもたらされる。硬化温度は、焼成温度よりも遥かに低い場合がある。ポリマー接着剤の使用は、粒子を一緒に保持し、また基板ウエファ上にペーストを保持するのに役立つ。
このように、太陽電池導電性コンタクトのシード層の接着の向上、及び太陽電池導電性コンタクトの形成方法が開示された。本発明の一実施形態により、太陽電池を製造する方法は、基板のエミッタ領域の上方に接着層を形成することを含む。金属シードペースト層が、接着層上に形成される。金属シードペースト層、及び接着層は、基板のエミッタ領域と接触する導電性層を形成するためにアニールされる。太陽電池の導電性コンタクトは、導電性層から形成される。一実施形態において、金属シードペースト層、及び接着層をアニールすることは、金属シードペースト層及び接着層を混合して、導電性層を形成することを含む。
一実施形態において、太陽電池は基板を含む。エミッタ領域は、基板の上方に配置される。導電性コンタクトはエミッタ領域上に配置され、エミッタ領域と接触する導電性層を含む。導電性層は、接着層部分と混合された金属ペースト部分を含む。
一実施形態において、接着層部分は、底部抗反射コーティング（ＢＡＲＣ）部分を含む。
一実施形態において、接着層部分は、パッシベーション層部分を更に含む。
一実施形態において、ＢＡＲＣ部分は、非晶質シリコンを含み、パッシベーション層部分は窒化ケイ素を含む。
一実施形態において、接着層部分は、例えば、非晶質シリコン（ａ−Ｓｉ）、ドープしたシリコン、シリコンリッチ窒化ケイ素、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、及び酸窒化ケイ素（ＳｉＯＮ）からなる群から選択される材料を含む。
一実施形態において、金属ペースト部分は、アルミニウム（Ａｌ）を含み、接着層部分はシリコン（Ｓｉ）を含み、導電性層はＡｌ−Ｓｉ合金を含む。
一実施形態において、接着層部分はポリマー接着剤を含む。
一実施形態において、エミッタ領域はＮ型エミッタ領域であり、接着層部分はＰ型シリコンを含む。
一実施形態において、導電性層は、およそ２〜１０マイクロメートルの厚さを有し、導電性コンタクトは、導電性層、導電性層上に配置された無電解めっきニッケル（Ｎｉ）層、及びＮｉ層上に配置された電気めっき銅（Ｃｕ）層を含む、太陽電池のバックコンタクトである。
一実施形態において、太陽電池は、基板表面、又はその付近に拡散領域を有する基板を含む。導電性コンタクトは拡散領域の上方に配置され、拡散領域と接触する導電性層を含む。導電性層は、接着層部分と混合された金属ペースト部分を含む。
一実施形態において、接着層部分は、底部抗反射コーティング（ＢＡＲＣ）部分を含む。
一実施形態において、接着層部分は、パッシベーション層部分を更に含む。
一実施形態において、ＢＡＲＣ部分は、非晶質シリコンを含み、パッシベーション層部分は窒化ケイ素を含む。
一実施形態において、接着層部分は、例えば、非晶質シリコン（ａ−Ｓｉ）、ドープしたシリコン、シリコンリッチ窒化ケイ素、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、及び酸窒化ケイ素（ＳｉＯＮ）からなる群から選択される材料を含む。
一実施形態において、金属ペースト部分は、アルミニウム（Ａｌ）を含み、接着層部分はシリコン（Ｓｉ）を含み、導電性層はＡｌ−Ｓｉ合金を含む。
一実施形態において、接着層部分はポリマー接着剤を含む。
一実施形態において、拡散領域はＮ型拡散領域であり、接着層部分はＰ型シリコンを含む。
一実施形態において、導電性層は、およそ２〜１０マイクロメートルの厚さを有し、導電性コンタクトは、導電性層、導電性層上に配置された無電解めっきニッケル（Ｎｉ）層、及びＮｉ層上に配置された電気めっき銅（Ｃｕ）層を含む、太陽電池のバックコンタクトである。
一実施形態では、太陽電池を製造する方法は、基板のエミッタ領域の上方に接着層を形成することを含む。方法はまた、接着層上に金属シードペースト層を形成することを含む。方法はまた、金属シードペースト層及び接着層をアニールして、基板のエミッタ領域と接触する導電性層を形成することを含む。方法はまた、導電性層から、太陽電池の導電性コンタクトを形成することを含む。
一実施形態において、金属シードペースト層、及び接着層をアニールすることは、金属シードペースト層及び接着層を混合して、導電性層を形成することを含む。
一実施形態において、接着層を形成することは、底部抗反射コーティング（ＢＡＲＣ）層を形成することを含む。
一実施形態において、方法は、接着層を形成する前に、基板のエミッタ領域の上方にパッシベーション層が形成され、接着層が、パッシベーション層上に形成されることを更に含む。
一実施形態において、接着層はＢＡＲＣ層であり、非晶質シリコンを含み、パッシベーション層は、窒化ケイ素からなる。
一実施形態において、接着層を形成することは、非晶質シリコン（ａ−Ｓｉ）、ドープしたシリコン、シリコンリッチ窒化ケイ素、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、及び酸窒化ケイ素（ＳｉＯＮ）からなる群から選択される材料を形成すること含む。
一実施形態において、金属シードペースト層及び接着層をアニールすることは、およそ６００℃を下回る温度で焼成することを含む。
一実施形態において、接着層の形成は、非晶質シリコン（ａ−Ｓｉ）を形成することを含み、金属シードペースト層を形成することはアルミニウム（Ａｌ）を含む層を形成することを含み、アニールして導電性層を形成することは、Ａｌ−Ｓｉ合金を形成することを含む。
一実施形態において、Ａｌ層及びａ−Ｓｉ層をアニールすることは、およそ３００℃超、Ａｌ及びＳｉ混合物の共晶温度未満の温度で焼成することを含む。
一実施形態において、接着層はエミッタ領域のシリコン部分上に形成され、Ａｌ−Ｓｉ合金を形成することは、エミッタ領域のシリコン部分のシリコン層への損傷を緩和することを含む。
一実施形態において、エミッタ領域は、Ｎ型エミッタ領域であり、接着層を形成することは、Ｐ型シリコンの層を形成することを含む。
一実施形態において、方法は、エミッタ領域の上方に接着層を形成する前に、エミッタ領域の上方に誘電積層体を形成することと、誘電積層体内に開口部を形成してエミッタ領域の一部を露出させることとを更に含み、開口部を形成することはマルチパルスアブレーションを使用することを含む。
一実施形態において、誘電積層体を形成することは、エミッタ領域上に酸化ケイ素又は窒化ケイ素を含む誘電層を形成することと、誘電層上に、非晶質シリコン又はシリコンリッチ窒化ケイ素を含む、吸収性層を形成することとを含む。
一実施形態において、導電性コンタクトを形成することは、導電性層上に、ニッケル（Ｎｉ）層を無電解めっきすること、及びＮｉ層上に銅（Ｃｕ）層を電気めっきすることを更に含む。
一実施形態では、太陽電池を製造する方法は、基板のエミッタ領域の上に金属シードペースト層を形成することを含む。方法はまた、基板のエミッタ領域上の金属シードペースト層の接着を増加させるように、金属シードペースト層を処理することを含む。方法はまた、次に、金属シードペースト層から、太陽電池の導電性コンタクトを形成することを含む。
一実施形態において、金属シードペースト層の処理は、金属シードペースト層上にポリマー接着剤層を形成することを含む。
一実施形態において、方法は、導電性コンタクトを形成する前に余分な量のポリマー接着剤層を除去することを更に含む。
一実施形態において、方法は、エミッタ領域上に金属シードペースト層を形成する前に、エミッタ領域の上方に誘電積層体を形成することと、誘電積層体内に開口部を形成してエミッタ領域の一部を露出させることとを更に含み、開口部を形成することはマルチパルスアブレーションを使用することを含む。
一実施形態において、誘電積層体を形成することは、エミッタ領域上に、酸化ケイ素又は窒化ケイ素を含む誘電層を形成することを含む。方法はまた、誘電層上に、非晶質シリコン又はシリコンリッチ窒化ケイ素を含む、吸収性層を形成することを含む。
一実施形態において、導電性コンタクトを形成することは、金属シードペースト層上に、ニッケル（Ｎｉ）層を無電解めっきすること、及びＮｉ層上に銅（Ｃｕ）層を電気めっきすることを更に含む。また、本願発明は下記の項目に記載の発明によって実施されてもよい。
［項目１］
太陽電池であって、
基板と、
前記基板の上方に配置されたエミッタ領域と、
前記エミッタ領域上に配置され、かつ前記エミッタ領域と接触している、導電性層を含む、導電性コンタクトであって、前記導電性層は、接着層部分と混合された金属ペースト部分を含む、導電性コンタクトとを含む、太陽電池。
［項目２］
前記接着層部分は、底部抗反射コーティング（ＢＡＲＣ）部分を含む、項目１に記載の太陽電池。
［項目３］
前記接着層部分は、パッシベーション層部分を更に含む、項目２に記載の太陽電池。
［項目４］
前記ＢＡＲＣ部分が非晶質シリコンを含み、前記パッシベーション層部分が窒化ケイ素を含む、項目３に記載の太陽電池。
［項目５］
前記接着層部分は、非晶質シリコン（ａ−Ｓｉ）、ドープしたシリコン、シリコンリッチ窒化ケイ素、二酸化ケイ素（ＳｉＯ ２ ）、及び酸窒化ケイ素（ＳｉＯＮ）からなる群から選択される材料を含む、項目１に記載の太陽電池。
［項目６］
前記金属ペースト部分は、アルミニウム（Ａｌ）を含み、前記接着層部分はシリコン（Ｓｉ）を含み、前記導電性層はＡｌ−Ｓｉ合金を含む、項目１に記載の太陽電池。
［項目７］
前記接着層部分は、ポリマー接着剤を更に含む、項目１に記載の太陽電池。
［項目８］
前記エミッタ領域はＮ型エミッタ領域であり、前記接着層部分はＰ型シリコンを含む、項目１に記載の太陽電池。
［項目９］
前記導電性層は、およそ２〜１０マイクロメートルの厚さを有し、前記導電性コンタクトは、前記導電性層、前記導電性層上に配置された無電解めっきニッケル（Ｎｉ）層、及び前記Ｎｉ層上に配置された電気めっき銅（Ｃｕ）層を含む前記太陽電池のバックコンタクトである、項目１に記載の太陽電池。
［項目１０］
太陽電池であって、
基板表面、又はその付近に拡散領域を有する基板と、
前記拡散領域の上方に配置され、かつ前記拡散領域と接触している導電性層を含む、導電性コンタクトであって、前記導電性層は、接着層部分と混合された金属ペースト部分を含む、導電性コンタクトとを含む、太陽電池。
［項目１１］
前記接着層部分は、底部抗反射コーティング（ＢＡＲＣ）部分を含む、項目１０に記載の太陽電池。
［項目１２］
前記接着層部分は、パッシベーション層部分を更に含む、項目１１に記載の太陽電池。
［項目１３］
前記ＢＡＲＣ部分が非晶質シリコンを含み、前記パッシベーション層部分が窒化ケイ素を含む、項目１２に記載の太陽電池。
［項目１４］
前記接着層部分は、非晶質シリコン（ａ−Ｓｉ）、ドープしたシリコン、シリコンリッチ窒化ケイ素、二酸化ケイ素（ＳｉＯ ２ ）、及び酸窒化ケイ素（ＳｉＯＮ）からなる群から選択される材料を含む、項目１０に記載の太陽電池。
［項目１５］
前記金属ペースト部分は、アルミニウム（Ａｌ）を含み、前記接着層部分はシリコン（Ｓｉ）を含み、前記導電性層はＡｌ−Ｓｉ合金を含む、項目１０に記載の太陽電池。
［項目１６］
前記接着層部分は、ポリマー接着剤を含む、項目１０に記載の太陽電池。
［項目１７］
前記拡散領域はＮ型拡散領域であり、前記接着層部分はＰ型シリコンを含む、項目１０に記載の太陽電池。
［項目１８］
前記導電性層は、およそ２〜１０マイクロメートルの厚さを有し、前記導電性コンタクトは、前記導電性層、前記導電性層上に配置された無電解めっきニッケル（Ｎｉ）層、及び前記Ｎｉ層上に配置された電気めっき銅（Ｃｕ）層を含む前記太陽電池のバックコンタクトである、項目１０に記載の太陽電池。
［項目１９］
太陽電池の製造方法であって、前記方法は、
基板のエミッタ領域の上方に接着層を形成する段階と、
金属シードペースト層を、前記接着層上に形成する段階と、
前記基板の前記エミッタ領域と接触する導電性層を形成するために前記金属シードペースト層及び前記接着層をアニールする段階と、
前記太陽電池の導電性コンタクトを前記導電性層から形成する段階とを含む、方法。
［項目２０］
前記金属シードペースト層及び前記接着層をアニールする段階は、前記導電性層を形成するために、前記金属シードペースト層及び前記接着層を混合する段階を含む、項目１９に記載の方法。
［項目１］
太陽電池であって、
基板と、
前記基板の上方に配置されたエミッタ領域と、
前記エミッタ領域上に配置され、かつ前記エミッタ領域と接触している、導電性層を含む、導電性コンタクトであって、前記導電性層は、接着層部分と混合された金属ペースト部分を含む、導電性コンタクトとを含む、太陽電池。
［項目２］
前記接着層部分は、底部抗反射コーティング（ＢＡＲＣ）部分を含む、項目１に記載の太陽電池。
［項目３］
前記接着層部分は、パッシベーション層部分を更に含む、項目２に記載の太陽電池。
［項目４］
前記ＢＡＲＣ部分が非晶質シリコンを含み、前記パッシベーション層部分が窒化ケイ素を含む、項目３に記載の太陽電池。
［項目５］
前記接着層部分は、非晶質シリコン（ａ−Ｓｉ）、ドープしたシリコン、シリコンリッチ窒化ケイ素、二酸化ケイ素（ＳｉＯ ２ ）、及び酸窒化ケイ素（ＳｉＯＮ）からなる群から選択される材料を含む、項目１に記載の太陽電池。
［項目６］
前記金属ペースト部分は、アルミニウム（Ａｌ）を含み、前記接着層部分はシリコン（Ｓｉ）を含み、前記導電性層はＡｌ−Ｓｉ合金を含む、項目１に記載の太陽電池。
［項目７］
前記接着層部分は、ポリマー接着剤を更に含む、項目１に記載の太陽電池。
［項目８］
前記エミッタ領域はＮ型エミッタ領域であり、前記接着層部分はＰ型シリコンを含む、項目１に記載の太陽電池。
［項目９］
前記導電性層は、およそ２〜１０マイクロメートルの厚さを有し、前記導電性コンタクトは、前記導電性層、前記導電性層上に配置された無電解めっきニッケル（Ｎｉ）層、及び前記Ｎｉ層上に配置された電気めっき銅（Ｃｕ）層を含む前記太陽電池のバックコンタクトである、項目１に記載の太陽電池。
［項目１０］
太陽電池であって、
基板表面、又はその付近に拡散領域を有する基板と、
前記拡散領域の上方に配置され、かつ前記拡散領域と接触している導電性層を含む、導電性コンタクトであって、前記導電性層は、接着層部分と混合された金属ペースト部分を含む、導電性コンタクトとを含む、太陽電池。
［項目１１］
前記接着層部分は、底部抗反射コーティング（ＢＡＲＣ）部分を含む、項目１０に記載の太陽電池。
［項目１２］
前記接着層部分は、パッシベーション層部分を更に含む、項目１１に記載の太陽電池。
［項目１３］
前記ＢＡＲＣ部分が非晶質シリコンを含み、前記パッシベーション層部分が窒化ケイ素を含む、項目１２に記載の太陽電池。
［項目１４］
前記接着層部分は、非晶質シリコン（ａ−Ｓｉ）、ドープしたシリコン、シリコンリッチ窒化ケイ素、二酸化ケイ素（ＳｉＯ ２ ）、及び酸窒化ケイ素（ＳｉＯＮ）からなる群から選択される材料を含む、項目１０に記載の太陽電池。
［項目１５］
前記金属ペースト部分は、アルミニウム（Ａｌ）を含み、前記接着層部分はシリコン（Ｓｉ）を含み、前記導電性層はＡｌ−Ｓｉ合金を含む、項目１０に記載の太陽電池。
［項目１６］
前記接着層部分は、ポリマー接着剤を含む、項目１０に記載の太陽電池。
［項目１７］
前記拡散領域はＮ型拡散領域であり、前記接着層部分はＰ型シリコンを含む、項目１０に記載の太陽電池。
［項目１８］
前記導電性層は、およそ２〜１０マイクロメートルの厚さを有し、前記導電性コンタクトは、前記導電性層、前記導電性層上に配置された無電解めっきニッケル（Ｎｉ）層、及び前記Ｎｉ層上に配置された電気めっき銅（Ｃｕ）層を含む前記太陽電池のバックコンタクトである、項目１０に記載の太陽電池。
［項目１９］
太陽電池の製造方法であって、前記方法は、
基板のエミッタ領域の上方に接着層を形成する段階と、
金属シードペースト層を、前記接着層上に形成する段階と、
前記基板の前記エミッタ領域と接触する導電性層を形成するために前記金属シードペースト層及び前記接着層をアニールする段階と、
前記太陽電池の導電性コンタクトを前記導電性層から形成する段階とを含む、方法。
［項目２０］
前記金属シードペースト層及び前記接着層をアニールする段階は、前記導電性層を形成するために、前記金属シードペースト層及び前記接着層を混合する段階を含む、項目１９に記載の方法。
Claims (14)
- 太陽電池であって、
基板と、
前記基板の上方に配置されたＮ型ドープポリシリコン領域と、
前記基板の上方に配置されたＰ型ドープポリシリコン領域と、
Ｐ型シリコンと金属ペースト部分との混合物を含む複数の導電性コンタクトと
を備え、
前記複数の導電性コンタクトは、前記Ｎ型ドープポリシリコン領域上に配置され、前記Ｎ型ドープポリシリコン領域と電気的に接続された一の前記導電性コンタクトと、前記Ｐ型ドープポリシリコン領域上に配置され、前記Ｐ型ドープポリシリコン領域と電気的に接続された他の前記導電性コンタクトとを含む、太陽電池。 - 前記Ｎ型ドープポリシリコン領域の上方および前記Ｐ型ドープポリシリコン領域の上方に配置された絶縁層をさらに備え、
前記一の導電性コンタクトは、前記Ｎ型ドープポリシリコン領域の上方において、前記絶縁層に設けられたコンタクト開口を介して、前記Ｎ型ドープポリシリコン領域と電気的に接続され、
前記他の導電性コンタクトは、前記Ｐ型ドープポリシリコン領域の上方において、前記絶縁層に設けられたコンタクト開口を介して、前記Ｐ型ドープポリシリコン領域と電気的に接続されている
請求項１に記載の太陽電池。 - 前記基板の上面において、前記Ｎ型ドープポリシリコン領域および前記Ｐ型ドープポリシリコン領域が交互に配列される、
請求項１または２に記載の太陽電池。 - 前記金属ペースト部分は、アルミニウム（Ａｌ）を含む、請求項１から３のいずれか一項に記載の太陽電池。
- 前記混合物はＡｌ−Ｓｉ合金を含む請求項４に記載の太陽電池。
- 前記アルミニウム（Ａｌ）に、カルシウム（Ｃａ）、セリウム（Ｃｅ）またはマグネシウム（Ｍｇ）の少なくとも一つが追加される、請求項４または５に記載の太陽電池。
- 前記Ｐ型シリコンは、底部抗反射コーティング部分（ＢＡＲＣ部分）から形成された、請求項１から３のいずれか一項に記載の太陽電池。
- 前記ＢＡＲＣ部分が非晶質シリコンを含む、請求項７に記載の太陽電池。
- 前記Ｐ型シリコンは、非晶質シリコン（ａ−Ｓｉ）、ドープしたシリコン、シリコンリッチ窒化ケイ素からなる群から選択される材料を含む、請求項１から３のいずれか一項に記載の太陽電池。
- 前記混合物は、２〜１０マイクロメートルの厚さを有し、前記導電性コンタクトは、前記混合物、前記混合物上に配置された無電解めっきニッケル層（Ｎｉ層）、及び前記Ｎｉ層上に配置された電気めっき銅（Ｃｕ）層を含む前記太陽電池のバックコンタクトである、請求項１から３のいずれか一項に記載の太陽電池。
- 太陽電池の製造方法であって、前記製造方法は、
基板のＮ型ドープポリシリコン領域およびＰ型ドープポリシリコン領域の上方に、Ｐ型シリコンを形成する段階と、
前記Ｐ型シリコン上に、金属ペースト部分を形成する段階と、
前記金属ペースト部分および前記Ｐ型シリコンをアニールし、前記Ｎ型ドープポリシリコン領域と接触する混合層および前記Ｐ型ドープポリシリコン領域と接触する混合層を形成する段階と、を含む、
方法。 - 前記金属ペースト部分を形成する段階は、アルミニウム（Ａｌ）を含む金属ペースト部分を形成する段階であり、
前記Ｎ型ドープポリシリコン領域と接触する混合層および前記Ｐ型ドープポリシリコン領域と接触する混合層は、Ａｌ−Ｓｉ合金を含む、
請求項１１に記載の方法。 - 前記金属ペースト部分を形成する段階は、カルシウム（Ｃａ）、セリウム（Ｃｅ）またはマグネシウム（Ｍｇ）の少なくとも一つを追加した前記アルミニウム（Ａｌ）を含む金属ペースト部分を形成する段階である、
請求項１２に記載の方法。 - 前記混合層は、２〜１０マイクロメートルの長さを有し、
前記金属ペースト部分および前記Ｐ型シリコンをアニールし、前記Ｎ型ドープポリシリコン領域と接触する混合層および前記Ｐ型ドープポリシリコン領域と接触する混合層を形成する段階は、前記混合層、前記混合層上に形成された無電解めっきニッケル層（Ｎｉ層）、及び前記Ｎｉ層上に配置された電気めっき銅層（Ｃｕ層）を含む、前記太陽電池のバックコンタクトを形成する段階である、
請求項１１から１３のいずれか一項に記載の方法。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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