JP6636961B2 - 太陽電池製造のための改善されたエッチングプロセス - Google Patents

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Description

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結合されると、全てのPV電池からの電気エネルギー収集が直列配置及び並列配置で結合され、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。
効率は、太陽電池の電力を生成する能力に直接関係するため、太陽電池の重要な特性である。したがって、製造プロセスを改善し、製作コストを削減し、太陽電池の効率を増大させるための技術が一般に望ましい。
いくつかの実施形態に係る、太陽電池の製造方法のフローチャート図を示す。
いくつかの実施形態に係る、様々な処理工程における太陽電池の断面図を示す。 いくつかの実施形態に係る、様々な処理工程における太陽電池の断面図を示す。 いくつかの実施形態に係る、様々な処理工程における太陽電池の断面図を示す。 いくつかの実施形態に係る、様々な処理工程における太陽電池の断面図を示す。 いくつかの実施形態に係る、様々な処理工程における太陽電池の断面図を示す。 いくつかの実施形態に係る、様々な処理工程における太陽電池の断面図を示す。
以下の発明を実施するための形態は、本質的に、単なる例示に過ぎず、本出願の主題の実施形態、又はそのような実施形態の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(exemplary)」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形態はいずれも、必ずしも他の実装形態よりも好ましいか又は有利なもの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、発明の概要、又は以下の発明を実施するための形態で提示される、明示又は暗示されるいずれの理論によっても、束縛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(one embodiment)」又は「一実施形態(an embodiment)」への言及を含む。「一実施形態では(in one embodiment)」又は「一実施形態では(in an embodiment)」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方式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(添付の請求項を含む)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。添付の請求項で使用するとき、この用語は、更なる構造又はステップ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、タスク又はタスク群を実行する「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つ以上のタスクを実行する「ように構成された」と詳述することは、そのユニット/構成要素に関して、合衆国法典第35巻第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」エッチングプロセスへの言及は、このエッチングプロセスがシーケンス内の最初のエッチングプロセス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、このエッチングプロセスを別のエッチングプロセス(例えば、「第2の」エッチングプロセス)と区別するために使用される。
「に基づく」。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、その外の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、要素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つの要素/ノード/機構が、別の要素/ノード/機構に、直接的又は間接的に連結される(又は、それと直接的又は間接的に通じる)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。
「抑制する」−本明細書で使用するとき、抑制する、とは、効果を低減又は最小化することを説明するために使用される。構成要素又は機構が、作用、動作、又は条件を抑制するとして説明される場合、それは、完全に、その結果又は成果、又は将来の状態を阻止し得るものである。更に、「抑制する」はまた、さもなければ生じ得る成果、性能、及び/又は効果を、低減又は減少させることにも言及することができる。したがって、構成要素、要素、又は機構が、結果又は状態を抑制するとして言及される場合、これらの構成要素、要素、又は機構は、その結果又は状態を完全に阻止又は解消する必要はない。
更には、特定の用語法はまた、以下の説明において参照目的のためのみに使用される場合があり、それゆえ、限定的であることを意図していない。例えば、「上部」、「下部」、「上方」、及び「下方」などの用語は、参照された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、説明中の構成要素について記述する本文及び関連図面の参照によって明らかにされる、一貫性はあるが任意の基準系内における、構成要素の諸部分の向き及び/又は位置を記述するものである。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。
以下の説明では、本開示の実施形態の完全な理解を提供するために、具体的な動作などの、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、本開示の実施形態を実践できることは、当業者には明らかであろう。他の場合には、本開示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、Pドープ領域及びNドープ領域を形成するための改善されたエッチングプロセスを含む太陽電池製造の例示的な方法を記載し、それに続き、太陽電池製造のためのエッチングプロセスの様々な実施形態のより詳細な説明を記載する。全体を通して、様々な実施例が提供される。
ここで図1を参照すると、いくつかの実施形態に係る、太陽電池の製造方法を例示するフローチャートが示されている。様々な実施形態では、図1の方法は、例示されているよりも多数の(又は少数の)ブロックを含み得る。例えば、いくつかの実施形態では、第2のエッチングプロセス(ブロック116)を実行する必要はない。
100において、シリコン基板の上方にシリコン領域を形成することができる。一実施形態では、シリコン領域はアモルファスシリコン及び/又はポリシリコンであることができる。いくつかの実施形態では、シリコン領域は、(例えば、オーブン又はサーマルチャンバ内における)熱プロセスで堆積又は成長させることができる。一実施形態では、シリコン領域を形成する前に、シリコン基板の上方に誘電体領域を形成することができる。いくつかの実施形態では、誘電体領域は酸化物又はトンネル酸化物であることができる。いくつかの実施形態では、シリコン領域を形成する必要はない。このような実施形態では、本明細書に記載されているように、ドーパントのシリコン基板自体の内部へのドライブを行うことができる。
102において、シリコン基板の上方に第1のドーパント領域を形成することができる。一実施形態では、第1のドーパント領域はシリコン領域上に形成することができる。いくつかの実施形態では、第1のドーパント領域は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のドーパント領域は、化学気相成長プロセス(chemical vapor deposition、CVD)及び/又はプラズマ支援化学気相成長プロセス(plasma enhanced chemical vapor deposition、PECVD)を通して堆積させることができる。一実施形態では、第1のドーパント領域は、P型ドーパント、例えば、ホウ素を含むことができる。
104において、第1のドーパント領域上に酸化物領域を形成することができる。一実施形態では、酸化物領域は非ドープ酸化物領域であることができる。一実施形態では、酸化物領域は1000〜2500オングストロームの範囲内の厚さを有することができる。一実施形態では、酸化物領域は、化学気相成長プロセス(CVD)及び/又はプラズマ支援化学気相成長プロセス(PECVD)を通して堆積させることができる。いくつかの実施形態では、酸化物領域は、第1のドーパント領域と同じプロセスステップ(ブロック102)において形成することができ、例えば、ブロック102及び104は、同じプロセス内で(同時か、又は、同時ではなく単に同じプロセス内で)実行することができる。
106において、シリコン基板の上方に第2のドーパント領域を形成することができる。一実施形態では、第2のドーパント領域はシリコン領域上に形成することができる。いくつかの実施形態では、第2のドーパント領域は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2のドーパント領域は第1のドーパント領域の上方に形成することができる。一実施形態では、第2のドーパント領域は、化学気相成長プロセス(CVD)及び/又はプラズマ支援化学気相成長プロセス(PECVD)を通して堆積させることができる。一実施形態では、第2のドーパント領域は(例えば、熱オーブン内で、又は熱プロセスを通して)成長させることができる。一実施形態では、第2のドーパント領域は、リンなどの、N型ドーパントを含むことができる。一実施形態では、第2のドーパント領域上にも酸化物領域を形成することができる。
108において、第1のドープ領域及び第2のドープ領域を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のドープ領域はシリコン領域内に形成することができる。いくつかの実施形態では、第1のドープ領域及び第2のドープ領域はシリコン基板内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のドープ領域はそれぞれ、P型ドープ領域及びN型ドープ領域であることができる。一実施形態では、第1のドープ領域及び第2のドープ領域は、ドーパントの、第1のドーパント領域及び第2のドーパント領域から、シリコン領域、シリコン基板、あるいはシリコン領域及びシリコン基板の両方の内部へのドライブを行うことによって形成することができる。一例では、第1のドープ領域及び第2のドープ領域を形成するべく、ドーパントの第1のドーパント領域及び第2のドーパント領域からシリコン領域内へのドライブを行うために、太陽電池を加熱することができる。いくつかの実施形態では、第2のドーパント領域を形成し、第1のドープ領域及び第2のドープ領域を形成するためにドーパントの第1のドーパント領域及び第2のドーパント領域からのドライブを行うことは、単一の熱オーブン及び/又は熱プロセス内で(同時か、又は、同時ではなく単に同じプロセス内で)実行することができる。図2は、以下においてより詳細に説明されるように、誘電体領域、第1のドープ領域及び第2のドープ領域、第1のドーパント領域及び第2のドーパント領域、及び酸化物領域を形成した後の例示的な太陽電池を示す。
110において、第2のドーパント領域上にマスクを形成することができる。一実施形態では、マスクは第2のドーパント領域の第1の部分の上方に形成することができる。いくつかの実施形態では、マスクはエッチングレジスト又はインクであることができる。一実施形態では、マスクは、スクリーン印刷プロセス及び/又はインクジェットプロセスによって形成することができる。図3は、以下においてより詳細に説明されるように、第2のドーパント領域の第1の部分上にマスク232を形成した後の例示的なシリコン基板を示す。
112において、第1のエッチングプロセスを実行することができる。一実施形態では、第1のエッチングプロセスは、酸化物領域を部分的に除去することを含むことができる。一例では、酸化物領域は、第1のエッチングプロセスの間、第1のドーパント領域のエッチングを抑制するためのエッチストップ及び/又はマスクの役割を果たすことができる。酸化物領域をエッチストップ及び/又はマスクとして用いる利点は、エッチングプロセスのために通例必要とされるエッチングレジストの必要性を低減させるか、又は解消することを含むことができ、その結果、材料の少数化(例えば、エッチングレジスト又はインクの少量化)、ひいては、製造コストの低減をもたらすことができる。
エッチストップ又はマスクの役割を果たす酸化物領域の一例として、一実施形態では、酸化物領域の上部は第1のドーパント領域を第1のエッチングプロセスから保護することができる。一実施形態では、酸化物領域の上部を第1のエッチングプロセスの間に除去することができる。いくつかの実施形態では、第1のエッチングプロセスは酸化物領域の55〜90%をエッチング及び/又は除去することができる。一実施形態では、第1のエッチングプロセスを実行した後に酸化物領域の残りの部分を第1のドーパント領域上に残すことができる。一実施形態では、酸化物領域の残りの部分は200〜900オングストロームの厚さを有することができる。一実施形態では、第1のエッチングプロセス後に酸化物領域の上部をエッチング除去することができる。いくつかの実施形態では、エッチング除去される領域(例えば、上部)は厚さ600〜1900オングストロームであることができる。一実施形態では、上部及び残りの部分をそれぞれ、酸化物領域の第1の部分及び第2の部分と呼ぶことができる。
一実施形態では、第1のエッチングプロセスを実行することは、シリコン基板の一部分を露出させることを含むことができる。一実施形態では、第1のエッチングプロセスを実行することは、シリコン領域の一部分を露出させることを含むことができる。一実施形態では、第1のエッチングプロセスは、第2のドーパント領域の露出領域を除去することができる。図4は、例えば、シリコン領域の部分227が露出させられた、第1のエッチングプロセスを実行した後のシリコン基板を示す。
いくつかの実施形態では、(ブロック110の)マスクは、第1のエッチングプロセスの間、第2のドーパント領域の第1の部分を保護することができる。一実施形態では、第1のエッチングプロセスは、シリコン基板の一部分を露出させるために、例えば、希フッ酸又は緩衝酸化物エッチング溶液を用いた時限酸化物エッチングを実行して、経時的に制御され得る。一実施形態では、シリコン基板の一部分を露出させるために、フッ酸及び/又は硝酸を用いたエッチングプロセスを用いることができる。いくつかの実施形態では、第1のエッチングプロセスは、第2のドーパント領域の上方に形成された任意の酸化物を除去することができ、第1のドーパント領域の上方に形成された酸化物を部分的に除去することができる。
114において、(ブロック110の)マスクを第2のドーパント領域から除去することができる。一実施形態では、マスクはエッチングレジスト又はインクであることができる。一実施形態では、マスクを除去するためにインク剥離プロセスを実行することができる。
116において、第2のエッチングプロセスを実行することができる。一実施形態では、第2のエッチングプロセスを実行することは、第1のドープ領域と第2のドープ領域とを分離するためのトレンチ領域を形成することを含むことができる(ブロック108)。図5は、トレンチ領域240を形成した後の太陽電池を示す。一実施形態では、トレンチ領域は第1のドープ領域と第2のドープ領域とを電気的に分離することができる。一実施形態では、トレンチ領域はシリコン基板の一部分を露出させることができる。一実施形態では、図5を参照すると、酸化物領域の残りの部分231は第1のドーパント領域を第2のエッチングプロセスから保護することができる。一実施形態では、シリコン基板をエッチングし、トレンチ領域を形成するために、アルカリエッチング液(例えば、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、水酸化テトラメチルアンモニウム)を用いることができる。一実施形態では、第2のエッチングプロセスは、シリコン基板の一部分を露出させるために、例えば、時限酸化物エッチングを実行して、経時的に制御され得る。第1のドープ領域及び第2のドープ領域がシリコン基板内に形成されるものなどの、いくつかの実施形態では、第2のエッチングプロセス及び/又はトレンチ領域の形成は必要ない。
118において、テクスチャ加工プロセスを実行することができる。一実施形態では、テクスチャ加工プロセスは、シリコン基板の露出領域上にテクスチャ加工領域を形成することができる。図6は、例えば、テクスチャ加工し、シリコン基板の(例えば、前面上の)露出領域、及びトレンチ領域上にテクスチャ加工面を形成した後のシリコン基板を示す。一実施形態では、シリコン基板のトレンチ領域及び露出領域上にテクスチャ加工面を形成するために、水酸化カリウムを用いることができる。
120において、シリコン基板に対して第3のエッチングプロセスを実行することができる。一実施形態では、第3のエッチングプロセスを実行することは、第1のドーパント領域、第2のドーパント領域、及び酸化物領域の残りの部分を除去することを含むことができる。一実施形態では、第3のエッチングプロセスは、フッ酸、オゾン溶液、硝酸、リン酸又はそれらの組み合わせを用いたエッチングを含むことができる。一実施形態では、第3のエッチングプロセスは、緩衝酸化物エッチングを実行することを含むことができる。図7は、例えば、第1のドーパント領域、第2のドーパント領域、及び酸化物領域の残りの部分の除去のために第3のエッチングプロセスを実行した後のシリコン基板を示す。一実施形態では、第3のエッチングプロセスは、汚染物質をシリコン基板から除去し、酸化物領域を除去するための金属洗浄プロセスを実行することを含むことができる。一実施形態では、金属洗浄プロセスはまた、処理中に、酸化物領域の第2の部分をエッチング除去し、汚染物質を太陽電池から除去することができる。いくつかの実施形態では、第3のエッチングプロセスは、金属洗浄プロセスを実行すること、例えば、単一の槽内で汚染物質を除去し、酸化物領域を除去することを可能にする。一実施形態では、第3のエッチングプロセスを実行することは、0.1〜1.5重量パーセント(%)の範囲内の濃度のフッ酸を用いたエッチングを含むことができる。
一実施形態では、太陽電池を乾燥させることができる。例えば、乾燥プロセスは、残りの水分を太陽電池から全て除去するために実行することができる。一実施形態では、乾燥プロセスは、水分が全て乾燥しきるのを待つための場所において太陽電池を載置することを含むことができる。いくつかの実施形態では、乾燥プロセスは、残りの水分を全て除去するために太陽電池上に空気を吹き付けることを含むことができる。一実施形態では、乾燥プロセスは、太陽電池を温水、希フッ酸、又はフッ酸及びオゾン溶液の混合物からゆっくりと取り出すことを含むことができる。
122において、第1のドープ領域及び第2のドープ領域上に金属コンタクト領域を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のドープ領域上に金属コンタクト領域を形成するために、アニーリングプロセス、めっきプロセス及び/又は任意の種類の金属形成プロセスを実行することができる。一実施形態では、金属コンタクト領域は、太陽電池から外部回路への電流の導通を可能にすることができる。
図2〜図7は、いくつかの実施形態に係る、シリコン太陽電池の製造の断面図を示す。
図2を参照すると、ブロック100〜110のうちの1つ以上が実行された後の太陽電池が示されている。一実施形態では、太陽電池200は、通常動作中に太陽に面する前面204、及び前面204の反対側の裏面202を有することができる。一実施形態では、太陽電池200はシリコン基板210を含むことができる。一実施形態では、太陽電池200はまた、第1のドーパント領域223、第2のドーパント領域224、第1のドーパント領域223上に形成された酸化物領域222を含むことができる。一実施形態では、第1のドーパント領域223及び第2のドーパント領域224はP型ドーパント及びN型ドーパントをそれぞれ含むことができる。いくつかの実施形態では、第1のドーパント領域223にはホウ素がドープされ、第2のドーパント領域224にはリンがドープされ得る。一実施形態では、第2のドーパント領域224は、第1のドーパント領域223、酸化物領域222及びシリコン基板210の上方に形成することができる。一実施形態では、酸化物領域222は非ドープ酸化物領域であることができる。一実施形態では、酸化物領域222は1000〜2500オングストロームの範囲内の厚さを有することができる。いくつかの実施形態では、第2のドーパント領域224上にも酸化物領域を形成することができる。
一実施形態では、太陽電池200は、第1のドープ領域226及び第2のドープ領域228を有するシリコン領域221を含むことができる。いくつかの実施形態では、太陽電池200は、シリコン領域221とシリコン基板210との間に形成された誘電体領域230を含むことができる。一実施形態では、誘電体領域230は酸化物又はトンネル酸化物であることができる。一実施形態では、第1のドープ領域226及び第2のドープ領域228はそれぞれ、P型ドープ領域及びN型ドープ領域であることができる。別の実施形態では、シリコン領域221が存在する必要はなく、代わりに、シリコン基板210内に第1のドープ領域226及び第2のドープ領域228を形成することができる。
図3は、第2のドーパント領域上にマスクを形成した後の図2の太陽電池を示す。一実施形態では、マスク232はエッチングレジスト又はインクであることができる。いくつかの実施形態では、マスク232は、スクリーン印刷プロセス及び/又はインクジェットプロセスによって形成することができる。マスク232は第2のドーパント領域の第1の部分224の上方に配置することができ、第2のドーパント領域の第2の部分225を露出させることができる。一実施形態では、シリコン領域221の一部分を露出させるために、第1のエッチングプロセス(図1、112)を実行することができる。一実施形態では、第1のエッチングプロセスは、第1のドーパント領域222の上部229及び第2のドーパント領域の第2の部分225(例えば、露出部分)を除去することができる。いくつかの実施形態では、第1のエッチングプロセスは酸化物領域222の55〜90%をエッチング及び/又は除去することができる(例えば、酸化物領域の上部229は酸化物領域222の55〜90%であることができる)。一実施形態では、上部229を酸化物領域222の第1の部分と呼ぶことができる。いくつかの実施形態では、上部229は厚さ600〜1900オングストロームであることができる。一実施形態では、第1のエッチングプロセスはシリコン基板210の一部分を露出させることもできる。一実施形態では、シリコン領域221、シリコン基板210、及び/又はシリコン領域221及びシリコン基板210の両方の一部分を露出させるために、フッ酸及び/又は硝酸を用いたエッチングプロセスを実行することができる。後続のマスク除去プロセス(図1、114)がマスク232を除去することができる。
図4を参照すると、第1のエッチングプロセス及びマスク除去プロセス(図1、ブロック112、114)を実行した後の図3の太陽電池が示されている。図4の太陽電池200は、酸化物領域の残りの部分231、シリコン領域221の露出部分227、及び第2のドーパント領域の部分224(図3の第1の部分)を含むことができる。一実施形態では、酸化物領域の残りの部分231は、第1のエッチングプロセスを実行した後に、200〜900オングストロームの厚さを有することができる。一実施形態では、残りの部分231を酸化物領域の第2の部分と呼ぶことができる。一実施形態では、露出部分227において、第1のドープ領域226と第2のドープ領域228を分離するためのトレンチ領域を形成するべく、第2のエッチングプロセス(図1、116)を実行することができる。一実施形態では、シリコン基板をエッチングし、トレンチ領域を形成するために、アルカリエッチング液(例えば、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、水酸化テトラメチルアンモニウム)を用いることができる。いくつかの実施形態では、トレンチ領域は、他の技術(例えば、レーザアブレーション)を用いて形成することができる。
図5は、トレンチ領域を形成するために第2のエッチングプロセス(図1、ブロック116)を実行した後の図4の太陽電池を示す。一実施形態では、トレンチ領域240は第1のドープ領域226と第2のドープ領域228とを電気的に分離することができる。一実施形態では、トレンチ領域240はシリコン基板210の一部分を露出させることができる。第1のドープ領域226及び第2のドープ領域228がシリコン基板210内に形成されるものなどの、いくつかの実施形態では、第2のエッチングプロセス、及び/又はトレンチ領域240の形成を実行する必要はない。
図6を参照すると、テクスチャ加工プロセス(図1、118)を実行した後の図5の太陽電池が示されている。一実施形態では、シリコン基板210の露出領域、例えば、トレンチ領域240及び前面204上にテクスチャ加工領域242、244を形成するために、テクスチャ加工プロセスを実行することができる。
一実施形態では、酸化物領域222の残りの部分231、第1のドーパント領域223、及び第2のドーパント領域224の残りの部分の除去のため、第3のエッチングプロセス(図1、120)を実行することができる。一実施形態では、第3のエッチングプロセスは、汚染物質を太陽電池200から除去し、酸化物領域222の残りの部分231、第1のドーパント領域223、及び第2のドーパント領域224を除去することができる金属洗浄プロセスを含むことができる。一実施形態では、第3のエッチングプロセスは、フッ酸、オゾン、及び/又は塩酸、又はそれらの組み合わせの混合物を用いたエッチングを含むことができる。酸化物領域の金属洗浄と除去を組み合わせることは、エッチングステップ数の低減、及びプロセス時間の短縮などのいくつかの利点をもたらすことができる。その後、第1のドープ領域226及び第2のドープ領域228上に金属コンタクト領域及び誘電体領域を形成することができる。
図7は、本明細書において説明されているプロセスステップを実行した後に得られる例示的な太陽電池を示す。一実施形態では、太陽電池200は、通常動作中に太陽に面する前面204、及び前面204の反対側の裏面202を有することができる。一実施形態では、太陽電池200はシリコン基板210を有することができる。太陽電池200はまた、第1のドープ領域226及び第2のドープ領域228を有することができる。一実施形態では、第1のドープ領域226及び第2のドープ領域228はそれぞれ、P型ドープ領域及びN型ドープ領域であることができる。一実施形態では、第1のドープ領域226及び第2のドープ領域228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であることができる。一実施形態では、第1のドープ領域226及び第2のドープ領域228と、シリコン基板210との間に、誘電体領域230を形成することができる。第1のドープ領域226及び第2のドープ領域228上に金属領域250及び誘電体領域252を形成することができる。一実施形態では、金属領域250は、非金属を含む、導電材料の中でもとりわけ、銅、アルミニウム、スズを含むことができる。いくつかの実施形態では、誘電体領域252は窒化ケイ素であることができる。第1のドープ領域226と第2のドープ領域228とを分離するために、トレンチ領域240を形成することができる。一実施形態では、トレンチ領域230を形成する必要はない。一実施形態では、トレンチ領域240はテクスチャ加工領域242を有することができ、太陽電池200の前面204もまた、テクスチャ加工領域244を有することができる。
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そのような変更、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すべ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、あるい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。
一実施形態では、太陽電池を製造する方法は、シリコン基板の上方に第1のドーパント領域を形成することと、第1のドーパント領域の上方に酸化物領域を形成することであって、酸化物領域は第1のドーパント領域を第1のエッチングプロセスから保護することと、シリコン基板の上方に第2のドーパント領域を形成することと、第2のドーパント領域の第1の部分の上方にマスクを形成することであって、マスクは第2のドーパント領域の第1の部分を第1のエッチングプロセスから保護することと、シリコン基板の部分を露出させるために第1のエッチングプロセスを実行することと、を含む。
一実施形態では、シリコン基板の部分を露出させるために第1のエッチングプロセスを実行することは、時限酸化物エッチングを実行することを含む。
一実施形態では、シリコン基板の部分を露出させるために第1のエッチングプロセスを実行することは、フッ酸又は硝酸のうちの少なくとも1つを用いたエッチングを含む。
一実施形態では、酸化物領域を形成することは、第1のドーパント領域上に非ドープ酸化物領域を形成することを含む。
一実施形態では、シリコン基板の上方に第1のドーパントを形成することは、シリコン基板の上方にホウ素を形成することを含む。
一実施形態では、本方法は、第1のエッチングプロセスを実行する前に、シリコン基板内又はその上方に第1のドープ領域及び第2のドープ領域を形成するために、ドーパントの第1のドーパント領域及び第2のドーパント領域からのドライブを行うことを更に含む。
一実施形態では、本方法は、ドーパントのドライブを行う前に、シリコン基板の上方に誘電体領域を形成することと、誘電体領域の上方にシリコン領域を形成することと、を更に含み、ドーパントのドライブを行うことは、シリコン領域内に第1のドープ領域及び第2のドープ領域を形成することを含む。
一実施形態では、誘電体領域の上方にシリコン領域を形成することは、誘電体領域の上方にアモルファスシリコン領域を形成することを含む。
一実施形態では、シリコン基板の上方に第2のドーパント領域を形成することは、第1のドーパント領域、酸化物領域及びシリコン基板の上方に第2のドーパント領域を形成することを含む。
一実施形態では、太陽電池を製造する方法は、シリコン基板の上方にシリコン領域を形成することと、シリコン領域上に第1のドーパント領域を形成することと、第1のドーパント領域上に酸化物領域を形成することであって、酸化物領域の第1の部分は第1のドーパント領域を第1のエッチングプロセスから保護し、酸化物領域の第2の部分は第1のドーパント領域を第2のエッチングプロセスから保護することと、シリコン領域上に第2のドーパント領域を形成することと、ドーパントの第1のドーパント領域及び第2のドーパント領域からシリコン領域へのドライブを行うことであって、ドライブを行うことは、シリコン領域内に第1のドープ領域及び第2のドープ領域を形成することと、第2のドーパント領域の第1の部分上にマスクを形成することであって、マスクは第2のドーパント領域の第1の部分を第1のエッチングプロセスから保護することと、シリコン領域の部分を露出させるために第1のエッチングプロセスを実行することと、第1のドープ領域と第2のドープ領域とを分離するトレンチ領域を形成するために、第2のエッチングプロセスを実行することと、を含む。
一実施形態では、シリコン領域の部分を露出させるために第1のエッチングプロセスを実行することは、時限酸化物エッチングを実行することを含む。
一実施形態では、シリコン領域の部分を露出させるために第1のエッチングプロセスを実行することは、フッ酸又は硝酸のうちの少なくとも1つを用いたエッチングを含む。
一実施形態では、シリコン基板の上方に第1のドーパント領域を形成することは、シリコン基板の上方にホウ素を形成することを含む。
一実施形態では、本方法は、酸化物領域を除去するために第3のエッチングプロセスを実行することを更に含む。
一実施形態では、酸化物領域を除去するために第3のエッチングプロセスを実行することは、金属洗浄プロセスを実行することを含む。
一実施形態では、第3のエッチングプロセスを実行することは、フッ酸、オゾン又は塩酸のうちの少なくとも1つを用いたエッチングを含む。
一実施形態では、太陽電池を製造する方法は、シリコン基板の上方にシリコン領域を形成することと、シリコン領域上に第1のドーパント領域を形成することと、第1のドーパント領域上に酸化物領域を形成することであって、酸化物領域の第1の部分は第1のドーパント領域を第1のエッチングプロセスから保護し、酸化物領域の第2の部分は第1のドーパント領域を第2のエッチングプロセスから保護することと、シリコン領域上に第2のドーパント領域を形成することと、ドーパントの第1のドーパント領域及び第2のドーパント領域からシリコン領域へのドライブを行うことであって、ドライブを行うことは、シリコン領域内に第1のドープ領域及び第2のドープ領域を形成することと、第2のドーパント領域の第1の部分上にマスクを形成することであって、マスクは第2のドーパント領域の第1の部分を第1のエッチングプロセスから保護することと、シリコン領域の部分を露出させ、酸化物領域の第1の部分、及びマスクを除去するために、第1のエッチングプロセスを実行することと、第1のドープ領域と第2のドープ領域とを分離するトレンチ領域を形成するために、第2のエッチングプロセスを実行することと、シリコン基板の露出領域上にテクスチャ加工領域を形成するためにテクスチャ加工プロセスを実行することと、酸化物領域及び汚染物質をシリコン基板から除去するために第3のエッチングプロセスを実行することと、シリコン基板上に乾燥プロセスを実行することと、を含む。
一実施形態では、シリコン基板の部分を露出させるために第1のエッチングプロセスを実行することは、フッ酸及び硝酸のうちの少なくとも1つを用いたエッチングを含む。
一実施形態では、第3のエッチングプロセスを実行することは、フッ酸、オゾン又は塩酸のうちの少なくとも1つを用いたエッチングを含む。
一実施形態では、シリコン基板の上方に第2のドーパント領域を形成することは、第1のドーパント領域、酸化物領域及びシリコン基板の上方に第2のドーパント領域を形成することを含む。
[項目1]
太陽電池を製造する方法であって、上記方法は、
シリコン基板の上方に第1のドーパント領域を形成することと、
上記第1のドーパント領域の上方に酸化物領域を形成することであって、上記第1のドーパント領域を第1のエッチングプロセスから保護する上記酸化物領域を形成することと、
上記シリコン基板の上方に第2のドーパント領域を形成することと、
上記第2のドーパント領域の第1の部分の上方にマスクを形成することであって、上記第2のドーパント領域の上記第1の部分を上記第1のエッチングプロセスから保護する上記マスクを形成することと、
上記シリコン基板の部分を露出させるために上記第1のエッチングプロセスを実行することと、を含む方法。
[項目2]
上記シリコン基板の部分を露出させるために上記第1のエッチングプロセスを実行することが、時限酸化物エッチングを実行することを含む、項目1に記載の方法。
[項目3]
上記シリコン基板の部分を露出させるために上記第1のエッチングプロセスを実行することが、フッ酸又は硝酸のうちの少なくとも1つを用いたエッチングを含む、項目1に記載の方法。
[項目4]
酸化物領域を形成することが、上記第1のドーパント領域上に非ドープ酸化物領域を形成することを含む、項目1に記載の方法。
[項目5]
上記シリコン基板の上方に上記第1のドーパントを形成することが、上記シリコン基板の上方にホウ素を形成することを含む、項目1に記載の方法。
[項目6]
第1のエッチングプロセスを実行する前に、
上記シリコン基板内又はその上方に第1のドープ領域及び第2のドープ領域を形成するために、上記第1のドーパント領域及び上記第2のドーパント領域からのドーパントのドライブを行うことを更に含む、項目1に記載の方法。
[項目7]
ドーパントのドライブを行う前に、
上記シリコン基板の上方に誘電体領域を形成することと、
上記誘電体領域の上方にシリコン領域を形成することと、を更に含み、ドーパントのドライブを行うことが、上記シリコン領域内に第1のドープ領域及び第2のドープ領域を形成することを含む、項目6に記載の方法。
[項目8]
上記誘電体領域の上方に上記シリコン領域を形成することが、上記誘電体領域の上方にアモルファスシリコン領域を形成することを含む、項目7に記載の方法。
[項目9]
上記シリコン基板の上方に上記第2のドーパント領域を形成することが、上記第1のドーパント領域、酸化物領域及び上記シリコン基板の上方に上記第2のドーパント領域を形成することを含む、項目1に記載の方法。
[項目10]
太陽電池を製造する方法であって、上記方法は、
上記シリコン基板の上方にシリコン領域を形成することと、
上記シリコン領域上に第1のドーパント領域を形成することと、
上記第1のドーパント領域上に酸化物領域を形成することであって、上記酸化物領域の第1の部分は上記第1のドーパント領域を第1のエッチングプロセスから保護し、上記酸化物領域の第2の部分は上記第1のドーパント領域を第2のエッチングプロセスから保護する上記酸化物領域を形成することと、
上記シリコン領域上に第2のドーパント領域を形成することと、
上記第1のドーパント領域及び上記第2のドーパント領域から、ドーパントの上記シリコン領域へのドライブを行うことであって、上記ドライブを行うことは、上記シリコン領域内に第1のドープ領域及び第2のドープ領域を形成する上記ドライブを行うことと、
上記第2のドーパント領域の第1の部分上にマスクを形成することであって、上記第2のドーパント領域の上記第1の部分を上記第1のエッチングプロセスから保護する上記マスクを形成することと、
上記シリコン領域の部分を露出させるために上記第1のエッチングプロセスを実行することと、
上記第1のドープ領域と上記第2のドープ領域とを分離するトレンチ領域を形成するために、上記第2のエッチングプロセスを実行することと、を含む方法。
[項目11]
上記シリコン領域の部分を露出させるために上記第1のエッチングプロセスを実行することが、時限酸化物エッチングを実行することを含む、項目10に記載の方法。
[項目12]
上記シリコン領域の部分を露出させるために上記第1のエッチングプロセスを実行することが、フッ酸又は硝酸のうちの少なくとも1つを用いたエッチングを含む、項目10に記載の方法。
[項目13]
上記シリコン基板の上方に上記第1のドーパント領域を形成することが、上記シリコン基板の上方にホウ素を形成することを含む、項目10に記載の方法。
[項目14]
上記酸化物領域を除去するために第3のエッチングプロセスを実行することを更に含む、項目10に記載の方法。
[項目15]
上記酸化物領域を除去するために第3のエッチングプロセスを実行することが、金属洗浄プロセスを実行することを含む、項目14に記載の方法。
[項目16]
第3のエッチングプロセスを実行することが、フッ酸、オゾン又は塩酸のうちの少なくとも1つを用いたエッチングを含む、項目14に記載の方法。
[項目17]
太陽電池を製造する方法であって、上記方法は、
上記シリコン基板の上方にシリコン領域を形成することと、
上記シリコン領域上に第1のドーパント領域を形成することと、
上記第1のドーパント領域上に酸化物領域を形成することであって、上記酸化物領域の第1の部分は上記第1のドーパント領域を第1のエッチングプロセスから保護し、上記酸化物領域の第2の部分は上記第1のドーパント領域を第2のエッチングプロセスから保護する上記酸化物領域を形成することと、
上記シリコン領域上に第2のドーパント領域を形成することと、
上記第1のドーパント領域及び上記第2のドーパント領域から、ドーパントの上記シリコン領域へのドライブを行うことであって、上記ドライブを行うことは、上記シリコン領域内に第1のドープ領域及び第2のドープ領域を形成する上記ドライブを行うことと、
上記第2のドーパント領域の第1の部分上にマスクを形成することであって、上記第2のドーパント領域の上記第1の部分を上記第1のエッチングプロセスから保護する上記マスクを形成することと、
上記シリコン領域の部分を露出させ、上記酸化物領域の第1の部分、及び上記マスクを除去するために、上記第1のエッチングプロセスを実行することと、
上記第1のドープ領域と上記第2のドープ領域とを分離するトレンチ領域を形成するために、上記第2のエッチングプロセスを実行することと、
上記シリコン基板の露出領域上にテクスチャ加工領域を形成するためにテクスチャ加工プロセスを実行することと、
上記酸化物領域及び汚染物質を上記シリコン基板から除去するために第3のエッチングプロセスを実行することと、
上記シリコン基板上に乾燥プロセスを実行することと、を含む方法。
[項目18]
上記シリコン基板の部分を露出させるために上記第1のエッチングプロセスを実行することが、フッ酸及び硝酸のうちの少なくとも1つを用いたエッチングを含む、項目17に記載の方法。
[項目19]
第3のエッチングプロセスを実行することが、フッ酸、オゾン又は塩酸のうちの少なくとも1つを用いたエッチングを含む、項目17に記載の方法。
[項目20]
上記シリコン基板の上方に上記第2のドーパント領域を形成することが、上記第1のドーパント領域、酸化物領域及び上記シリコン基板の上方に上記第2のドーパント領域を形成することを含む、項目17に記載の方法。

Claims (11)

  1. 太陽電池を製造する方法であって、前記方法は、
    シリコン基板の上方に第1のドーパント領域を形成することと、
    前記第1のドーパント領域の上方に酸化物領域を形成することであって、第1の部分と、前記酸化物領域の前記第1の部分の下方にある第2の部分とを有し、前記第1のドーパント領域を第1のエッチングプロセスから保護する前記酸化物領域を形成することと、
    前記シリコン基板の上方に第2のドーパント領域を形成することと、
    前記第2のドーパント領域の第1の部分の上方にマスクを形成することであって、前記第2のドーパント領域の前記第1の部分を前記第1のエッチングプロセスから保護する前記マスクを形成することと、
    前記シリコン基板の部分を露出させるために前記第1のエッチングプロセスを実行することと、を含み、
    前記第1のエッチングプロセスは、前記酸化物領域の前記第1の部分を除去し、前記酸化物領域の前記第2の部分を前記第1のドーパント領域の上方に残す、方法。
  2. 前記第2のドーパント領域の第1の部分の上方にマスクを形成することは、前記第2のドーパント領域の前記第1の部分の上方にマスクを形成し、前記第1のドーパント領域の上方にマスクを形成しないことを含む、請求項1に記載の方法。
  3. 前記シリコン基板の部分を露出させるために前記第1のエッチングプロセスを実行することが、時限酸化物エッチングを実行することを含む、請求項1または2に記載の方法。
  4. 前記シリコン基板の部分を露出させるために前記第1のエッチングプロセスを実行することが、フッ酸又は硝酸のうちの少なくとも1つを用いたエッチングを含む、請求項1から3のいずれか一項に記載の方法。
  5. 酸化物領域を形成することが、前記第1のドーパント領域上に非ドープ酸化物領域を形成することを含む、請求項1からのいずれか一項に記載の方法。
  6. 前記シリコン基板の上方に前記第1のドーパント領域を形成することが、前記シリコン基板の上方にホウ素を形成することを含む、請求項1からのいずれか一項に記載の方法。
  7. 第1のエッチングプロセスを実行する前に、
    前記シリコン基板内又はその上方に第1のドープ領域及び第2のドープ領域を形成するために、前記第1のドーパント領域及び前記第2のドーパント領域からのドーパントのドライブを行うことを更に含む、請求項1からのいずれか一項に記載の方法。
  8. ドーパントのドライブを行う前に、
    前記シリコン基板の上方に誘電体領域を形成することと、
    前記誘電体領域の上方にシリコン領域を形成することと、を更に含み、ドーパントのドライブを行うことが、前記シリコン領域内に第1のドープ領域及び第2のドープ領域を形成することを含む、請求項に記載の方法。
  9. 前記誘電体領域の上方に前記シリコン領域を形成することが、前記誘電体領域の上方にアモルファスシリコン領域を形成することを含む、請求項に記載の方法。
  10. 前記第1のドープ領域及び前記第2のドープ領域を分離するトレンチ領域を形成するために第2のエッチングプロセスを実行することを更に含む、請求項またはに記載の方法。
  11. 前記シリコン基板の上方に前記第2のドーパント領域を形成することが、前記第1のドーパント領域、酸化物領域及び前記シリコン基板の上方に前記第2のドーパント領域を形成することを含む、請求項1から10のいずれか一項に記載の方法。
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