JP7070986B2 - 太陽電池のホイルベースの金属被覆法 - Google Patents

Description

本開示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、太陽電池のホイルベースの金属被覆法のための手法、及びその結果もたらされる太陽電池を含む。

太陽電池として公知の光起電力電池は、太陽放射を電気エネルギーに直接変換するためのデバイスとして周知である。一般に、太陽電池は、半導体処理技術を使用して半導体ウエハ上又は基板上に作製され、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、基板内に入射する太陽放射によって、基板のバルク内に電子－正孔対が生じる。電子－正孔対は、基板内のｐドープ領域及びｎドープ領域に移動し、これによって、ドープ領域の間に電位差を発生させる。ドープ領域は、太陽電池の導電性領域に接続され、電流を太陽電池からそれと結合された外部回路へと方向付ける。

効率は、太陽電池の発電能力に直接関係するために、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係する。したがって、太陽電池の効率を向上させるための技術、又は太陽電池の製造における効率を向上させるための技術が、一般的に望ましい。本開示のいくつかの実施形態は、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向上を可能にする。本開示のいくつかの実施形態は、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。

図１Ａ～図１Ｅは、本開示の実施形態による、ホイルベースの金属被覆法を使用した、太陽電池の製造における様々な段階の断面図を例示している。

太陽電池の基板の背面の一部の上方に形成されたエミッタ領域上に任意の金属シード領域を形成した後の太陽電池製造の段階を例示している。

保護層を任意に形成した後の、図１Ａの構造を例示している。

金属ホイルを、その背面に接着した後の、図１Ｂの構造を例示している。

金属ホイルにレーザーによる溝を形成した後の、図１Ｃの構造を例示している。

金属ホイルの露出表面を陽極酸化させた後の、図１Ｄの構造を例示している。

本開示の実施形態による、図１Ａ～図１Ｅに対応する太陽電池の製造方法における工程を列挙したフローチャートである。

図３Ａ～図３Ｃは、本開示の別の実施形態による、ホイルベースの金属被覆法を使用した、太陽電池の製造における様々な段階の断面図を例示している。

太陽電池の基板の背面の一部の上方に形成されたエミッタ領域上に形成された上記の任意の金属シード領域の上方に陽極酸化させた金属ホイルを配置することを含む、太陽電池製造の段階を例示している。

陽極酸化させた金属ホイルを、その背面に溶接した後の、図３Ａの構造を例示している。

陽極酸化させた金属ホイルにレーザーによる溝を形成した後の、図３Ｂの構造を例示している。

本開示の実施形態による図３Ａ～図３Ｃに対応する太陽電池の製造方法における工程を列挙したフローチャートである。

本開示の別の実施形態による、陽極酸化させたホイルベースの金属被覆法を使用した、別の太陽電池の製造における様々な段階の断面図を例示している。

本開示の実施形態による、基板内に形成されたエミッタ領域上に形成されたホイルベースコンタクト構造を有する太陽電池の一部の断面図を例示する。

本開示の実施形態による、基板内に形成されたエミッタ領域上に形成される陽極酸化させたホイルベースコンタクト構造を有する太陽電池の一部の断面図を例示する。

以下の発明を実施するための形態は、本質的には、単なる例示に過ぎず、本主題の実施形態、あるいは、かかる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場合、「例示の」という語は、「例、事例、実例として機能すること」を意味する。本明細書で例示として説明される任意の実施態様は、必ずしも他の実施態様よりも好ましい又は有利であると解釈すべきではない。更には、前述の技術分野、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。

本明細書は、「一実施形態」又は「ある実施形態」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、本開示に合わせた任意の好適な方式で組み合わせることができる。

用語。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又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、動作中にこの１又は複数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又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、いかなるタイプの（例えば、空間的、時間的、論理的などの）順序付けを暗示するものではない。例えば、「第１の」太陽電池への言及は、この太陽電池が順序において最初の太陽電池であることを必ずしも意味するものではなく、その代わりに、用語「第１の」は、この太陽電池を別の太陽電池（例えば、「第２の」太陽電池）から区別するために使用される。

「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。

太陽電池の、ホイルベースの金属被覆法の手法、及びその結果もたらされる太陽電池が本明細書において説明される。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、特定のプロセスフローの工程などの多数の具体的詳細が説明される。これらの具体的な詳細なしに、本開示の実施形態を実践することができることは、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、リソグラフィ及びパターン化技術などの、周知の製造技術は詳細に説明されない。更に、図に示された様々な実施形態は、例示的な表示であって、必ずしも原寸に比例して描写されたものではないことが理解されるべきである。

本明細書においては、太陽電池の製造方法が開示されている。一実施形態では、太陽電池を製造する方法は、基板内、又は基板の上方に、複数の交互のＮ型及びＰ型半導体領域を形成する工程を含む。方法はまた、金属ホイルを複数の交互のＮ型及びＰ型半導体領域に接着させる工程を含む。方法はまた、複数の交互のＮ型及びＰ型半導体領域の間の位置に対応する領域において、金属ホイルの一部のみを通じてレーザーアブレーションを行う工程を含む。方法はまた、レーザーアブレーションの後、複数の交互のＮ型及びＰ型半導体領域に対応する、残りの金属ホイルの領域を絶縁するために、残りの金属ホイルを陽極酸化させる工程を含む。

別の実施形態において、太陽電池を製造する方法は、基板内、又は基板の上方に複数の交互のＮ型及びＰ型半導体領域を形成する工程を含む。方法はまた、陽極酸化させた金属ホイルを複数の交互のＮ型及びＰ型半導体領域に接着させる工程を含み、陽極酸化させた金属ホイルは、陽極酸化させた上面、及び陽極酸化させた下面を有し、その間に金属部分を有している。陽極酸化させた金属ホイルを複数の交互のＮ型及びＰ型半導体領域に接着させる工程は、陽極酸化させた金属ホイルの陽極酸化させた下面の領域を突き抜ける工程を含む。方法はまた、複数の交互のＮ型及びＰ型半導体領域の間の位置に対応する領域において、陽極酸化させた金属ホイルの陽極酸化させた上面、及び金属部分を通じてレーザーアブレーションする工程を含む。レーザーアブレーションは、複数の交互のＮ型及びＰ型半導体領域に対応する残りの金属ホイルの領域を絶縁する、陽極酸化させた金属ホイルの陽極酸化させた下面において終了する。

太陽電池もまた、本明細書に開示されている。一実施形態では、太陽電池は基板を含む。複数の交互のＮ型及びＰ型半導体領域は、基板内、又は基板の上方に配置されている。導電性コンタクト構造は、複数の交互のＮ型及びＰ型半導体領域の上方に配置されている。導電性コンタクト構造は、複数の交互のＮ型及びＰ型半導体領域のそれぞれの上に配置される金属シード材料領域をもたらす、複数の金属シード材料領域を含む。金属ホイルは、複数の金属シード材料領域の上に配置されており、金属ホイルは、複数の交互のＮ型及びＰ型半導体領域に対応する、金属ホイルの金属領域を絶縁する、陽極酸化させた部分を有する。

本明細書において説明される１又は複数の実施形態は、太陽電池の金属（アルミニウムなど）陽極酸化ベースの金属被覆法に関する。一実施形態において、交互嵌合バックコンタクト（ＩＢＣ）太陽電池のためのアルミニウム金属被覆法プロセスが開示されている。一実施形態において、陽極酸化、及びその後のレーザー溝切り手法が開示されている。

第１の態様において、レーザー溝切り、及びその後の陽極酸化手法は、コンタクトフィンガーの交互嵌合パターンを形成するために、アルミニウム（Ａｌ）ホイル（これは、電池にレーザー溶接されている）のレーザーパターン化、及び陽極酸化に基づいて、ＩＢＣ太陽電池のための新しい電極パターン化方法を提示する。第１の手法の実施形態は、複雑な位置合わせ、及び／又はマスキングプロセスを避けながら、ウエハの上のＡｌホイルのパターン化に損傷の生じない方法をもたらすために実施され得る。

上記の第１の態様に合わせて、図１Ａ～図１Ｅは、本開示の実施形態による、ホイルベースの金属被覆法を使用した、太陽電池の製造における様々な段階の断面図を例示している。図２は、本開示の実施形態による、図１Ａ～図１Ｅに対応する太陽電池の製造方法における工程を列挙したフローチャートである。

図１Ａは、太陽電池の基板の背面の一部の上方に形成されたエミッタ領域上に、任意の金属シード領域を形成した後の、太陽電池製造の段階を例示している。図１Ａ、及びフローチャート２００の対応する工程２０２を参照すると、複数の交互のＮ型及びＰ型半導体領域が基板の上方に形成されている。特に、基板１００は、その上方に配置された複数のＮ型半導体領域１０４、及び複数のＰ型半導体領域１０６を配置しており、これらは、複数のＮ型半導体領域１０４、又は複数のＰ型半導体領域１０６それぞれと基板１００との間に介在する材料としての、薄い誘電体材料１０２の上に配置されている。基板１００は、背面と反対側の受光面１０１を有し、その上方に複数のＮ型半導体領域１０４、及び複数のＰ型半導体領域１０６が形成されている。

実施形態では、基板１００は単結晶シリコン基板、例えばバルク単結晶のＮ型ドープシリコン基板である。しかし、基板１００は、全体的な太陽電池基板上に設けられた多結晶シリコン層などの層でもよいことが理解されるべきである。実施形態においては、薄い誘電体層１０２は、約２ナノメートル又はそれより薄い厚さを有するトンネルシリコン酸化物層である。１つのこのような実施形態において、用語「トンネル誘電体層」とは、それを通じて電気伝導が達成され得る、非常に薄い誘電体層を指している。伝導は、誘電体層の薄い部分を通じた、量子トンネル現象及び／又は直接的な物理的接続の小さな領域の存在による場合がある。一実施形態では、トンネル誘電体層は、薄いシリコン酸化物層であるか、又はこれを含む。

実施形態において、複数の交互のＮ型半導体領域１０４及びＰ型半導体領域１０６はそれぞれ、例えば、プラズマ増強化学気相成長（ＰＥＣＶＤ）プロセスを用いることで形成された多結晶シリコンである。１つのこのような実施形態において、Ｎ型多結晶シリコンエミッタ領域１０４は、リンなどのＮ型不純物でドープされている。Ｐ型多結晶シリコンエミッタ領域１０６は、ホウ素などのＰ型不純物でドープされている。図１Ａに示されるように、複数の交互のＮ型半導体領域１０４及びＰ型半導体領域１０６は、その間に形成されたトレンチ１０８を有してもよく、トレンチ１０８は、一部が基板１００内に延びている。加えて、一実施形態において、底部反射防止コーティング（ＢＡＲＣ）材料１１０、又は他の保護層（アモルファスシリコン層など）が、図１Ａに示されるように、複数の交互のＮ型半導体領域１０４及びＰ型半導体領域１０６上に形成されている。

実施形態において、受光面１０１は、図１Ａに示されるように、テクスチャ化された受光面である。一実施形態において、水酸化物ベースのウェットエッチング液が、やはり図１Ａにも示されるように、基板１００の受光面１０１、及び場合によりトレンチ１０８表面をテクスチャ化するために利用されている。受光面をテクスチャ化するタイミングは変わり得ることが理解されるべきである。例えば、テクスチャ化は、薄い誘電体層１０２を形成する前又は後に行われてもよい。実施形態において、テクスチャ化された表面は、入射光を散乱させるために規則的又は不規則的な形状の表面を有するものであり、太陽電池の受光面１０１から反射される光の量を減少させ得る。再び図１Ａを参照すると、追加的な実施形態は、受光面１０１上の、パッシベーション及び／又は反射防止コーティング（ＡＲＣ）層（層１１２としてまとめて示される）の形成を含み得る。パッシベーション及び／又はＡＲＣ層の形成のタイミングも変わり得ることが理解されるべきである。

再び図１Ａ、及びここでフローチャート２００の対応する任意の工程２０４を参照すると、複数の交互のＮ型半導体領域１０４及びＰ型半導体領域１０６のそれぞれの上に金属シード材料領域をもたらすために、複数の金属シード材料領域１１４がそれぞれ形成される。金属シード材料領域１１４は、複数の交互のＮ型半導体領域１０４及びＰ型半導体領域１０６と直接接触する。

実施形態において、金属シード領域１１４は、アルミニウム領域である。１つのこのような実施形態において、アルミニウム領域はそれぞれ、およそ０．３～２０マイクロメートルの範囲の厚さを有し、およそ９７％超の量のアルミニウム、及びおよそ０～２％の範囲の量のシリコンを含む。他の実施形態において、金属シード領域１１４は、限定されないが、ニッケル、銀、コバルト、又はタングステンなどの金属を含む。

図１Ｂは、保護層を任意に形成した後の、図１Ａの構造を例示している。特に、図１Ｂを参照すると、絶縁層１１６が、複数の金属シード材料領域１１４の上に形成されている。実施形態において、絶縁層１１６はシリコン酸窒化材料層の窒化シリコンである。

図１Ｃは、金属ホイルを図１Ｂの構造の背面に接着した後の、図１Ｂの構造を例示している。図１Ｃ、及びフローチャート２００の対応する工程２０６を参照すると、金属ホイル１１８は、金属ホイル１１８の部分を、金属シード材料領域１１４のそれぞれの対応する部分に直接結合することによって、複数の交互のＮ型及びＰ型半導体領域に接着される。１つのこのような実施形態において、金属ホイル１１８の部分を、金属シード材料領域１１４のそれぞれの対応する部分と直接結合する工程は、図１Ｃに示されているように、このような位置のそれぞれにおいて金属溶接１２０を形成する工程を含む。別の実施形態において、金属シード領域１１４の代わりに、この処理段階ではパターン化されていないブランケット金属シード層が使用される。この実施形態において、ブランケット金属シード層は、水酸化物ベースのウェットエッチングプロセスなど、後続のエッチングプロセスでパターン化されてもよい。

実施形態において、金属ホイル１１８は、およそ５～１００マイクロメートルの範囲の厚さ、好ましくは、およそ５０～１００マイクロメートルの範囲の厚さを有する、アルミニウム（Ａｌ）ホイルである。一実施形態において、Ａｌホイルは、アルミニウムと、限定されないが、銅、マンガン、シリコン、マグネシウム、亜鉛、スズ、リチウム、又はこれらの組み合わせなどの第２元素とを含むアルミニウム合金ホイルである。一実施形態において、Ａｌホイルは、限定されないが、Ｆ等級（製造されたまま）、Ｏ等級（最も軟らかい（ｆｕｌｌ ｓｏｆｔ）、Ｈ等級（歪み硬化済み）、又はＴ等級（熱処理済み）などのテンパー等級ホイルである。

実施形態において、金属ホイル１１８は、限定されないが、レーザー溶接プロセス、熱圧着プロセス、又は超音波接合プロセスなどの技術を使用することで、複数の金属シード材料領域１１４に直接接着される。実施形態において、任意の絶縁層１１６が含まれ、金属ホイル１１８を複数の金属シード材料領域１１４に接着させる工程は、図１Ｃに示されているように、絶縁層１１６の領域を突き抜ける工程を含む。

別の実施形態に従って、シードレス手法が実施されてもよいことが理解されるべきである。このような手法において、金属シード材料領域１１４は形成されず、金属ホイル１１８は、複数の交互のＮ型半導体領域１０４及びＰ型半導体領域１０６の材料に直接接着される。例えば、一実施形態において、金属ホイル１１８は、複数の交互のＮ型及びＰ型多結晶シリコン領域に直接接着される。

図１Ｄは、金属ホイルにレーザーによる溝を形成した後の、図１Ｃの構造を例示している。図１Ｄ、及びフローチャート２００の対応する工程２０８を参照すると、金属ホイル１１８は、複数の交互のＮ型半導体領域１０４及びＰ型半導体領域１０６の間の位置に対応する領域（例えば、図１Ｄに示されるように、トレンチ１０８の位置の上方）において、金属ホイル１１８の一部のみを通じてレーザーアブレーションされる。レーザーアブレーションは、溝１２２を形成し、溝は金属ホイル１１８内に部分的に延びており、完全に貫通しない。

実施形態において、レーザーによる溝１２２を形成する工程は、金属ホイル１１８の全厚さのおよそ８０～９９％の範囲にわたり、金属ホイル１１８の厚さをレーザーアブレーションする工程を含む。すなわち、一実施形態において、金属ホイル１１８の下部は貫通されず、金属ホイル１１８が下にあるエミッタ構造を保護していることが重要である。

実施形態において、レーザーアブレーションはマスクなしで行われる。しかしながら、他の実施形態において、マスク層が、レーザーアブレーションの前に金属ホイル１１８の一部に形成され、レーザーアブレーションの後に除去される。１つのこのような実施形態において、マスクは、ホイル領域の一部分、又は全体のいずれかに形成される。別の実施形態において、マスクはその後、下記の陽極酸化プロセスの間、所定の位置に残される。実施形態において、マスクは、プロセスの最後に除去されない。しかしながら、別の実施形態において、マスクは、プロセスの最後に除去されず、保護層として保持される。

図１Ｅは、金属ホイルの露出表面を陽極酸化させた後の、図１Ｄの構造を例示している。図１Ｅ、及びフローチャート２００の対応する工程２１０を参照すると、複数の交互のＮ型半導体領域１０４及びＰ型半導体領域１０６に対応する、残りの金属ホイル１１８の領域を絶縁するために、残りの金属ホイル１１８は、その露出表面において陽極酸化されている。特に、溝１２２の表面を含む、金属ホイル１１８の露出表面は、酸化物コーティング１２４を形成するように陽極酸化される。複数の交互のＮ型半導体領域１０４及びＰ型半導体領域１０６に対応する位置１２６において（例えば、トレンチ１０８の上方の位置における溝１２２）、金属ホイル１１８の残りの厚さ全体は陽極酸化され、これにより、複数のＮ型半導体領域１０４及び複数のＰ型半導体領域１０６のそれぞれの上方に残る金属ホイル１１８の領域を絶縁する。

実施形態において、金属ホイル１１８はアルミニウムホイルであり、金属ホイルを陽極酸化させることは、金属ホイル１１８の残りの部分の露出した最外部上に酸化アルミニウム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、アルミニウムホイルを陽極酸化させることは、アルミニウムホイルの露出表面を、およそ１～２０マイクロメートルの範囲の深さまで、好ましくは約５～２０マイクロメートルの範囲の深さまで酸化させることを含む。実施形態において、金属ホイル１１８の接触部分を電気的に絶縁するために、レーザーによる溝１２２の底部における金属ホイル１１８の部分が、図１Ｅに示されるように、完全に陽極酸化されている。実施形態において、金属ホイル１１８のいくつかの領域への接触を可能にするために、図１Ｅにも示されるように、酸化物コーティング１２４の部分に開口部１２８が形成されてもよい。

再び図１Ｅを参照すると、別の実施形態において、金属ホイルを陽極酸化させて金属ホイルの部分を絶縁する代わりに、パターン化した金属ホイルがエッチングされて、金属ホイルの部分を絶縁する。１つのこのような実施形態において、図１Ｄの構造は、ウェットエッチング液にさらされる。ウェットエッチング液は、金属ホイルの全ての露出部分をエッチングするが、慎重にタイミングを合わせたエッチングプロセスが使用されて、金属ホイルの溝切りされていない領域の厚さを大幅に減らすことなく、レーザーによる溝１２２の底部を突き抜く。特定の実施形態において、限定されないが、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）などの水酸化物ベースのエッチング液が使用される。

第２の態様において、陽極酸化及びその後のレーザー溝切り手法は、レーザーの着地ゾーンとして陽極酸化させた酸化アルミニウム（ＡＡＯ）を使用して、陽極酸化させたホイルを埋め込むことを含む。着地ゾーンはその後、最終的な太陽電池に電気的絶縁をもたらすために維持される。

上記の第２の態様に合わせて、図３Ａ～図３Ｃは、本開示の別の実施形態による、ホイルベースの金属被覆法を使用した、太陽電池の製造における様々な段階の断面図を例示している。図４は、本開示の実施形態による図３Ａ～図３Ｃに対応する太陽電池の製造方法における工程を列挙したフローチャートである。

図３Ａは、太陽電池の基板の背面の一部の上方に形成されたエミッタ領域上に形成された任意の金属シード領域の上方に陽極酸化させた金属ホイルを配置することを含む、太陽電池製造の段階を例示している。図３Ａ、及びフローチャート４００の対応する工程４０２を参照すると、複数の交互のＮ型及びＰ型半導体領域が基板の上方に形成されている。特に、基板３００は、その上方に複数のＮ型半導体領域３０４及び複数のＰ型半導体領域３０６を配置し、これらは、複数のＮ型半導体領域３０４又は複数のＰ型半導体領域３０６それぞれと、基板３００との間に介在する材料としての、薄い誘電体材料３０２の上に配置されている。基板３００は、背面と反対側の受光面３０１を有し、その上方に複数のＮ型半導体領域３０４及び複数のＰ型半導体領域３０６が形成されている。

実施形態では、基板３００は単結晶シリコン基板、例えばバルク単結晶のＮ型ドープシリコン基板である。しかし、基板３００は、全体的な太陽電池基板上に設けられた多結晶シリコン層などの層でもよいことが理解されるべきである。実施形態においては、薄い誘電体層３０２は、約２ナノメートル又はそれより薄い厚さを有するトンネルシリコン酸化物層である。１つのこのような実施形態において、用語「トンネル誘電体層」とは、それを通じて電気伝導が達成され得る、非常に薄い誘電体層を指している。伝導は、誘電体層の薄い部分を通じた、量子トンネル現象及び／又は直接的な物理的接続の小さな領域の存在による場合がある。一実施形態では、トンネル誘電体層は、薄いシリコン酸化物層であるか、又はこれを含む。

実施形態において、複数の交互のＮ型半導体領域３０４及びＰ型半導体領域３０６はそれぞれ、例えば、プラズマ増強化学気相成長（ＰＥＣＶＤ）プロセスを用いることで形成された多結晶シリコンである。１つのこのような実施形態において、Ｎ型多結晶シリコンエミッタ領域３０４は、リンなどのＮ型不純物でドープされている。Ｐ型多結晶シリコンエミッタ領域３０６は、ホウ素などのＰ型不純物でドープされている。図３Ａに示されるように、複数の交互のＮ型半導体領域３０４及びＰ型半導体領域３０６は、その間に形成されたトレンチ３０８を有してもよく、トレンチ３０８は、一部が基板３００内に延びている。

実施形態において、受光面３０１は、図３Ａに示されるように、テクスチャ化された受光面である。一実施形態において、水酸化物ベースのウェットエッチング液が、やはり図３Ａにも示されるように、基板３００の受光面３０１、及び場合によりトレンチ３０８表面をテクスチャ化するために利用されている。受光面をテクスチャ化するタイミングは変わり得ることが理解されるべきである。例えば、テクスチャ化は、薄い誘電体層３０２を形成する前又は後に行われてもよい。実施形態において、テクスチャ化された表面は、入射光を散乱させるために規則的又は不規則的な形状の表面を有するものであり、太陽電池の受光面３０１から反射される光の量を減少させ得る。再び図３Ａを参照すると、追加的な実施形態は、受光面３０１上の、パッシベーション及び／又は反射防止コーティング（ＡＲＣ）層（層３１２としてまとめて示される）の形成を含み得る。パッシベーション及び／又はＡＲＣ層の形成のタイミングも変わり得ることが理解されるべきである。

再び図３Ａ、及びここでフローチャート４００の対応する任意の工程４０４を参照すると、複数の交互のＮ型半導体領域３０４及びＰ型半導体領域３０６のそれぞれの上に金属シード材料領域をもたらすために、複数の金属シード材料領域３１４がそれぞれ形成される。金属シード材料領域３１４は、複数の交互のＮ型半導体領域３０４及びＰ型半導体領域３０６と直接接触する。

実施形態において、金属シード領域３１４は、アルミニウム領域である。１つのこのような実施形態において、アルミニウム領域はそれぞれ、およそ０．３～２０マイクロメートルの範囲の厚さを有し、およそ９７％超の量のアルミニウム、及びおよそ０～２％の範囲の量のシリコンを含む。他の実施形態において、金属シード領域３１４は、限定されないが、ニッケル、銀、コバルト、又はタングステンなどの金属を含む。

図３Ａを再び参照すると、陽極酸化させた金属ホイル３１８は、金属シード領域３１４の上方に位置付けられる。実施形態において、陽極酸化させた金属ホイル３１８は、その上に形成された酸化アルミニウムのコーティング３１９を有する陽極酸化させたアルミニウムホイルである。１つのこのような実施形態において、陽極酸化させたアルミニウムホイル３１８は、およそ５～１００マイクロメートルの範囲、好ましくは５０～１００マイクロメートルの範囲の全厚さを有し、陽極酸化させた上面３１９Ａ、及び陽極酸化させた下面３１９Ｂはそれぞれ、およそ１～２０マイクロメートルの範囲の厚さ、好ましくはおよそ５～２０マイクロメートルの範囲の厚さを成す。したがって、実施形態において、陽極酸化させた金属ホイル３１８は、陽極酸化させた上面（コーティング３１９Ａ）、及び陽極酸化させた下面（コーティング３１９Ｂ）を有し、その間に導電性金属部分を有する。実施形態において、陽極酸化させた金属ホイル３１８は、アルミニウムと、限定されないが、銅、マンガン、シリコン、マグネシウム、亜鉛、スズ、リチウム、又はこれらの組み合わせなどの第２元素とを含む陽極酸化させたアルミニウム合金ホイルである。実施形態において、陽極酸化させた金属ホイル３１８は、限定されないが、Ｆ等級（製造されたまま）、Ｏ等級（最も軟らかい）、Ｈ等級（歪み硬化済み）、又はＴ等級（熱処理済み）などのテンパー等級の陽極酸化させたアルミニウムホイルである。

図３Ｂは、陽極酸化させた金属ホイルを、その背面に溶接した後の、図３Ａの構造を例示している。図３Ｂ、及びフローチャート４００の対応する工程４０６を参照すると、陽極酸化させた金属ホイル３１８は、陽極酸化させた金属ホイル３１８の部分を、金属シード材料領域３１４のそれぞれの対応する部分に直接結合することによって、複数の交互のＮ型半導体領域３０４及びＰ型半導体領域３０６に接着される。１つのこのような実施形態において、陽極酸化させた金属ホイル３１８の部分を、金属シード材料領域３１４のそれぞれの対応する部分と直接結合する工程は、図３Ｂに示されているように、このような位置のそれぞれにおいて金属溶接３２０を形成する工程を含む。特定の実施形態において、陽極酸化させた金属ホイル３１８は、真空システムにより背面上で平坦化され、点溶接のマトリックスの後に金属シード層上にレーザー溶接される。

実施形態において、陽極酸化させた金属ホイル３１８は、限定されないが、レーザー溶接プロセス、熱圧着プロセス、又は超音波接合プロセスなどの技術を使用することで、複数の金属シード材料領域３１４に接着される。実施形態において、陽極酸化させた金属ホイル３１８を複数の金属シード材料領域３１４に接着させる工程は、図３Ｂに示されるように、下面酸化物コーティング３１９Ｂを突き抜ける工程を含む。

一実施形態において（図示されないが、図１Ｂの説明と同様）、陽極酸化させた金属ホイル３１８を複数の金属シード材料領域３１４に接着させる前に、絶縁層が、複数の金属シード材料領域３１４上に形成される。この実施形態において、陽極酸化させた金属ホイル３１４を複数の金属シード材料領域３１４に接着させる工程は、絶縁層の介在領域を突き抜ける工程を含む。

別の実施形態に従って、シードレス手法が実施されてもよいことが理解されるべきである。このような手法において、金属シード材料領域３１４は形成されず、陽極酸化させた金属ホイル３１８は、複数の交互のＮ型半導体領域３０４及びＰ型半導体領域３０６の材料に直接接着される。例えば、一実施形態において、陽極酸化させた金属ホイル３１８は、複数の交互のＮ型及びＰ型多結晶シリコン領域に直接接着される。１つのこのような実施形態において、プロセスは、下面酸化物コーティング３１９Ｂを突き抜ける工程を含む。

図３Ｃは、陽極酸化させた金属ホイルにレーザーによる溝を形成した後の、図３Ｂの構造を例示している。図３Ｃ、及びフローチャート４００の対応する工程４０８を参照すると、陽極酸化させた金属ホイル３１８は、複数の交互のＮ型半導体領域３０４及びＰ型半導体領域３０６の間の位置に対応する領域（例えば、図３Ｃに示されるように、トレンチ３０８の位置の上方）において、陽極酸化させた金属ホイル３１８の陽極酸化させた上面３１９Ａ及び中央金属部分を通じてレーザーアブレーションされる。レーザーアブレーションは、陽極酸化させた金属ホイル３１８の陽極酸化させた下面３１９Ｂにおいて終了し、複数の交互のＮ型及びＰ型半導体領域に対応する残りの金属ホイル３１８の領域を絶縁する。

したがって、レーザーアブレーションは溝３２２を形成し、溝は陽極酸化させた金属ホイル３１８内に部分的に延びており、完全に貫通しない。実施形態において、陽極酸化させた金属ホイル３１８の陽極酸化させた下面３１９Ｂは貫通されず、陽極酸化させた金属ホイル３１８が下にあるエミッタ構造を保護していることが重要である。したがって、溝深さは、陽極酸化させたＡｌホイルの下部酸化物層内に、これを完全に切断することなく留まるよう正確に制御される。実施形態において、レーザーアブレーションはマスクなしで行われる。しかしながら、他の実施形態において、マスク層が、レーザーアブレーションの前に陽極酸化させた金属ホイル３１８の一部に形成され、レーザーアブレーションの後に除去される。

実施形態において、図３Ａ～図３Ｃと関連して説明される手法は更に、陽極酸化させた金属ホイル３１８を複数の交互のＮ型半導体領域３０４及びＰ型半導体領域３０６に接着させる前に、陽極酸化させた金属ホイル３１８の陽極酸化させた下面３１９Ｂ上にレーザー反射又は吸収フィルムを形成する工程を含む。１つのこのような実施形態において、レーザーアブレーションは、赤外線（ＩＲ）レーザーを使用する工程を含み、レーザー反射又は吸収フィルムを形成する工程は、マゼンタフィルムを形成する工程を含む。より一般的には、実施形態は、使用されるレーザーに従って設計されるフィルムカラーの使用を含むことが理解されるべきである。このような手法において、フィルムカラーは、反射又はアブレーションを目標にするよう選択される。説明される特定の実施形態において、マゼンタフィルムが使用されると、これは緑色を吸収し、青色及び赤色を反射することになる。実施形態において、レーザー光に対して透明な上部フィルムは、陽極酸化させた金属ホイルの上面に適用される。しかしながら、反射フィルムは、陽極酸化させた金属ホイルの下面に適用される。別の実施形態において、下面は、着色され陽極酸化させた酸化アルミニウム層であり、これは、およそ８５％又はそれより多い割合のレーザーパルスを吸収し得る。

再び図３Ｃを参照すると、シードパターンと平行か、垂直のいずれかであり得る交互嵌合パターンに沿って走る溝を形成することによって、陽極酸化させたＡｌホイルを最終的にパターン化するのにレーザーが使用される。上記の実例は、一般的な手法を示しており、かつ平行な溝切りに直接適用可能であり得る。別の実施形態において、陽極酸化させたＡｌホイルの絶縁表面は、粗い金属（ｃｏａｒｓｅ ｍｅｔａｌ）２（Ｍ２）の手法（すなわち、垂直の溝切りが、選択された極性のフィンガーのみと接触する）の範囲内で利点であり得る。１つのこのような実施形態において、ホイルの底部にあるアノード酸化アルミニウム層は、反対の極性のフィンガー間の短絡を防ぎ、電気コンタクトは点溶接部のみから作られる。

図５は、本開示の別の実施形態による、陽極酸化させたホイルベースの金属被覆法を使用した、別の太陽電池の製造における様々な段階の断面図を例示している。図５のパート（ａ）を参照すると、陽極酸化させたアルミニウムホイル５１８が基板５００に取りつけられ、基板５００はその上に配置された複数の金属シード領域５１４を有する。図５のパート（ｂ）を参照すると、ホイル５１８を金属シード領域５１４に接着させる溶接点５２０を生成するために、レーザー溶接が行われる。図５のパート（ｃ）を参照すると、レーザーによる溝５２２を設けるために、レーザーパターン化が行われる。一実施形態において、溝のパターンは、金属シード領域５１４のパターンと垂直である。一実施形態において、レーザーアブレーションは、金属ホイル５１８の陽極酸化させた下面の上で終了する。

本明細書において説明される実施形態を使用して太陽電池を作製することができる。いくつかの実施形態において、図１Ｅ及び図３Ｃを参照すると、太陽電池は、基板１００又は３００の上方に配置された複数の交互のＮ型（１０４又は３０４）半導体領域及びＰ型（１０６又は３０６）半導体領域を含む。導電性コンタクト構造は、複数の交互のＮ型及びＰ型半導体領域の上方に配置されている。導電性コンタクト構造は、複数の交互のＮ型及びＰ型半導体領域のそれぞれの上に配置される金属シード材料領域をもたらす、複数の金属シード材料領域１１４又は３１４を含む。金属ホイル１１８又は３１８は、複数の金属シード材料領域上に配置されている。金属ホイル１１８又は３１８は、複数の交互のＮ型及びＰ型半導体領域に対応する、金属ホイル１１８又は３１８の金属領域を絶縁する、陽極酸化させた部分１２４又は３１９を有する。１つのこのような実施形態において、金属ホイル１１８又は１１３の全ての露出表面が陽極酸化される。しかしながら、別の実施形態において、開口部（例えば、１２８）は、図１Ｅと関連して説明されるように、陽極酸化させた部分に金属コンタクト用に形成されてもよい。更に別の実施形態において、ホイルはレーザーアブレーションの前に陽極酸化され、後続の陽極酸化は行われない。この実施形態において、レーザーによる溝３２２は、図３Ｃに示されるように、陽極酸化されていない表面を露出させ得る。実施形態において、基板１００又は３００は、Ｎ型単結晶シリコン基板であり、複数の交互のＮ型（１０４、又は３０４）及びＰ型（１０６、又は３０６）半導体領域が、基板の上方に配置された多結晶シリコン材料中に配置されている。

更に他の実施形態において、基板は単結晶シリコン基板であり、複数の交互のＮ型及びＰ型半導体領域は、単結晶シリコン基板内に形成される。第１実施例において、図６Ａは、本開示の実施形態による、基板内に形成されたエミッタ領域上に形成されたホイルベースコンタクト構造を有する太陽電池の一部の断面図を例示する。図６Ａを参照すると、太陽電池は、基板６００内に配置された複数の交互のＮ型半導体領域６０４及びＰ型半導体領域６０６を含む。導電性コンタクト構造は、複数の交互のＮ型及びＰ型半導体領域の上方に配置されている。導電性コンタクト構造は、複数の交互のＮ型及びＰ型半導体領域のそれぞれの上に配置される金属シード材料領域をもたらす、複数の金属シード材料領域６１４を含む。金属ホイル６１８は、複数の金属シード材料領域６１４上に配置されている。金属ホイル６１８は、複数の交互のＮ型半導体領域６０４及びＰ型半導体領域６０６それぞれに対応する、金属ホイル６１８の金属領域を絶縁する、陽極酸化させた部分６２４を有する。

第２実施例において、図６Ｂは、本開示の実施形態による、基板内に形成されたエミッタ領域上に形成された陽極酸化させたホイルベースコンタクト構造を有する太陽電池の一部の断面図を例示する。図６Ｂを参照すると、太陽電池は、基板６５０内に配置された、複数の交互のＮ型半導体領域６５４及びＰ型半導体領域６５６を含む。導電性コンタクト構造は、複数の交互のＮ型及びＰ型半導体領域の上方に配置されている。導電性コンタクト構造は、複数の交互のＮ型及びＰ型半導体領域のそれぞれの上に配置される金属シード材料領域をもたらす、複数の金属シード材料領域６６４を含む。金属ホイル６６８は、複数の金属シード材料領域６６４上に配置されている。金属ホイル６６８は、複数の交互のＮ型半導体領域６６４及びＰ型半導体領域６６６それぞれに対応する、金属ホイル６６８の金属領域を絶縁する、陽極酸化させた部分６６９を有する。

本開示の別の態様において、上記の代表的な実施形態と関連して説明される概念に基づく他の実施形態が提示される。非常に一般的な考えとして、バックコンタクト太陽電池は典型的には、太陽電池の裏面に２種類の極性のパターン化された金属を必要とする。予めパターン化された金属が、費用、複雑さ、又は効率性の理由により利用可能ではない場合、安価で材料処理が少ないブランケット金属が、レーザーベースのパターン化手法にとって好ましいことが多い。

高効率の電池のために、電池の裏面のパターン化された金属は典型的に、（１）金属の完全な絶縁、及び（２）損傷のない処理、という２つの要件を有する。大量生産において、プロセスは、毎時５００ウエハ超のスループットなど、高スループットプロセスであることもまた必要であり得る。複雑なパターンにおいて、シリコンの上の、厚い（例えば、１マイクロメートル超）、又は高反射性の金属（例えば、アルミニウム）をパターン化するのにレーザーを使用することは、製造時における実質的なスループットの問題を呈することがある。スループット問題が生じ得るのは、厚い及び／又は高反射性の金属を高速でアブレーションするのに必要なエネルギーが、下にあるエミッタの損傷の閾値（例えば、１Ｊ／ｃｍ^２超）を超えるレーザーエネルギーを必要とするためである。金属を完全に絶縁させる必要性、並びに金属の厚さ及びレーザーエネルギーのばらつきにより、金属のパターン化の際にオーバーエッチングが行われることが多い。特に、金属を完全に除去し、かつ損傷を与えるレーザービームにエミッタをさらさないために、高スループット／低費用で利用可能なレーザーエネルギーウィンドウは１つも存在しないように思われる。

本開示の実施形態に従って、金属パターン化の様々な手法が説明されている。更に、パターン化プロセスと金属接合プロセスとの相互作用により、第１又はシード金属層（Ｍ１）を、ホイル（Ｍ２）などの上部金属層に接合するための接合手法を考察することもまた重要であることが理解されるべきである。以下でより詳細に説明されるように、いくつかの接合手法は、様々なパターン化の選択肢を可能にする。

実施形態において、蒸着された薄いシード金属（Ｍ１）、したがって下にあるデバイスウエハに接合されたホイル（Ｍ２）の間の様々な接着強度は、接合方法に応じて達成される。更に、接着試験中に、様々な種類の故障モードが観察される。レーザー接合において、接着は、レーザーフルエンス（焦点面積当たりのエネルギー）に依存し得る。より低いフルエンスでは、Ｍ１とＭ２との間の接着は弱すぎて、Ｍ２は容易に剥離する。レーザーフルエンスが増加すると、ホイルと下にあるＭ１シード層との間の溶接による接着は、接着試験中にホイルを引き剥がすのに十分なほど強くなる。レーザーフルエンスが更に高くなると、下にあるＭ１層は影響を受け、Ｍ１／デバイスウエハ接合は、剥離試験でホイルが引き剥がされる前に破壊される。一実施形態において、このような異なる引き剥がしモードを利用するため、レーザー接合プロセス中に、空間的に成形されたレーザービームが使用される。レーザービームは、外側領域において、より高い強度（Ｍ１が引き剥がれる範囲）、内側においてより低い強度（Ｍ２が引き剥がれる範囲）を有し得て、これによって溶接後にホイル（Ｍ２）がＭ１と共に引き剥がされても溶接されたＭ２／Ｍ１領域を無傷のままとすることができる。

別の態様において、溝に沿った絶縁を完了するためにウェット化学エッチング液が使用される場合、Ｍ１は、長時間エッチング液にさらされ得る。この時間の間、好ましくないエッチングが生じ得るか、又はＭ１及びＭ２が共に完全に接合されていない場合、化学物質がＭ１とＭ２との間に閉じ込められることがある。双方のシナリオにおいて、金属フィンガーに沿った非連続的な接合方法（例えば、１０ミリメートル当たり１つの接合など、低密度の接合）を使用して、アルミニウムホイルが金属シード層に接合される場合、エッチング液がホイル／金属シード境界面において浸透し、Ｍ１フィンガーの望ましくないエッチング、及び／又はＭ１／Ｍ２接合部の腐食を引き起こし、これがデバイス性能を低下させる結果となり得る。接合手法は、レーザー溶接、局所熱圧着、ハンダ付け、及び超音波接合を含み得る。したがって、全ての接合方法がエッチングベースのパターン化と適合するのではなく、とりわけ、レーザー溶接などのあらゆる低密度接合手法が特に困難となり得る。

実施形態において、説明される手法を実施し、化学物質の腐食からＭ１層を保護することによってウェット化学エッチング液と関連する上記の問題を解決し、かつエッチングベースのパターン化プロセスの使用を可能することができる。実施形態は、接合方法としてレーザー溶接の使用、及びパターン化方法としてレーザー溝切りに続いて化学エッチングの使用を含んでもよいが、この概念は、他の非線形接合方法、及び化学エッチングベースのパターン化方法に適用可能であり得る。

第１のこのような実施形態において、金属シード堆積の後に基板上に、又はレーザー溶接プロセスの前にホイル上に、ブランケット保護層が堆積させられる。材料選択、及び層厚さは、レーザー溶接が、保護層を通じて達成され得ることを確実にする。材料は、化学エッチング処理（例えば、ＫＯＨ溶液）に対して耐性を有し得る。好適な材料の例は、限定されないが、接着剤、シリコーン、ポリマー、又は薄い誘電体を含む。第２のこのような実施形態において、薄いキャッピング層（例えば、およそ１００ナノメートルの厚さ）が、金属シード層の上に堆積させられる。薄いキャッピング層は、異なる金属（例えば、Ｎｉ）を含み、化学エッチング液に対して耐性を有する。特定の実施形態において、薄いキャッピング層はＭ１とＭ２との間のレーザー溶接プロセスと適合する。第３のこのような実施形態において、エッチング耐性材料のフィンガー（第１実施形態と同様）が、Ｍ１フィンガー間に印刷され、レーザー溶接の前又は後に熱処理が加えられ、保護フィンガーとＭ２ホイルとの間の連続的な接着を確実にする。特定の実施形態において、レーザープロセスによって生成される熱が、保護材料フィンガーをＭ２層に接合するために最終的に使用される。ホイルとフィンガーとの間の境界面は、エッチング液に対するバリアとして機能する。材料は、ホイル装着、及びレーザー溶接プロセスに影響しないほど十分に薄く、及び／又は柔軟であり得る（例えば、密接なＭ１／Ｍ２の接触が必要）。

第１の代表的なプロセスフローにおいて、溝切り及びエッチング手法は、太陽電池のデバイス側にＭ１を堆積させる工程（例えば、Ｍ２と接合することができる、シード導電性層の堆積）を含む。Ｍ２層は、Ｍ１／電池上に適用され、接合に好適な接触を維持する。例えば、熱圧着、又はレーザーエネルギーなど、接合のためのエネルギー（例えば、長いパルス持続時間（１００マイクロ秒超））が、Ｍ２を局所的に加熱し、Ｍ１とＭ２を接合するために適用される。その後機械的に、又は別のレーザープロセスによって溝が形成され（例えば、およそ１マイクロ秒未満のより短いパルス持続時間）、深い溝（例えば、ホイル厚さのおよそ８０％超）を設け、ホイルをホイルアプリケータから除去する。その後、例えば、エッチング媒質をこの構造に適用し、Ｍ２の残り部分を選択的にエッチングすることにより、導電性領域の絶縁が達成される。一実施形態において、選択性を増加させるために、エッチング媒質に対するエッチング耐性を付与するよう、例えば、ＫＯＨエッチングに耐性のあるＮｉ金属など、予めパターン化されたＭ１層が選択される。可能性のあるＭ２材料は、限定されないが、アルミニウム、ニッケル、銅、チタン、クロム、又はこれらの多層の組み合わせを含む。アルミニウムＭ１層と共に、エッチング媒質は、水酸化カリウムなどのアルカリ性化学物質、若しくはリン酸又はリン酸及び硝酸の混合物などの酸性化学物質を含み得る。エッチング反応を完了し、ウエハ上に化学残留物が残るのを防ぐように、エッチング媒体はその後ウエハから完全にすすぎ落とされる。ウエハから化学物質を完全に除去するために、水平方向スプレーリンス、及び／又は音波撹拌が使用され得る。

第２の代表的なプロセスフローにおいて、高電力レーザー溝切り及び低電力レーザー絶縁に基づく、二段階のパターン化が使用される。方法はまず、太陽電池のデバイス側にＭ１を堆積させる工程（例えば、Ｍ２とレーザー溶接するために好適なシード導電性層）、及び堆積したＭ１層をパターン化する工程を含む。Ｍ２層はその後、Ｍ１／電池上に適用され、レーザー溶接のために好適な直接接触を維持する。Ｍ２を局所的に加熱し、Ｍ１とＭ２を接合するために、高エネルギービーム（例えば、長いパルス持続時間（およそ１００マイクロ秒超）のレーザー、又は電子ビーム）が適用される。追加的なレーザー（例えば、およそ１マイクロ秒未満のより短いパルス持続時間）が適用され、深い溝（例えば、ホイル厚さのおよそ８０％超）を設け、ホイルをホイルアプリケータから除去する。残りのＭ２を絶縁するために、第２の低電力レーザーがその後、レーザーによる溝に沿って適用される。

他の手法により溝切りが達成され得ることが理解されるべきである。例えば、別の実施形態において、レーザープロセスを使用する代わりに、限定されないが、表面を横切って引きずられる硬質先端切断ツールのアレイ、キッシングカット（ｋｉｓｓｉｎｇ ｃｕｔｔｉｎｇ）、ＣＮＣミリング、イオンミリング、又は他の切削型の機構などの機械的プロセスにより、上記の溝切りが形成される。

他の手法により残りの金属が除去され得ることが理解されるべきである。例えば、別の実施形態において、溝形成に続き、例えば、高電流など、電気を使用して抵抗加熱により残りの金属を焼き切って、残りの金属が除去される。別の実施形態において、溝形成に続き、残りの金属は、非常に弱い／低スループットのレーザーアブレーションにより、除去される。別の実施形態において、溝形成に続き、プラズマエッチング、又はバックスパッタエッチングなど、他のエッチングにより残りの金属が除去される。別の実施形態において、溝形成に続き、除去対象の金属領域を把持するか、又はこれと接着し、その後、把持又は接着した領域を「引き剥がす」ことによって、残りの金属が除去される。

残りの金属を除去する引き剥がし手法の第１の特定の実施形態において、引き剥がされる金属のストリップを残して２つの平行な溝が形成され、ストリップは、およそ１００～５００マイクロメートルの範囲の幅を有する。第２の特定の実施形態において、溝の線は、後続の引き剥がし手順のための、引き剥がし開始点として使用されるように太陽電池の外側に延在している。第３の特定の実施形態において、溝切りの前に、例えば、レーザー溶接点（又は線）、熱圧着接合、又は最終的に引き剥がされるＭ２ホイルの剪断強度よりも強い接着をもたらす他のものなどのＭ１／Ｍ２接合方法が使用される。第４の特定の実施形態において、レーザーによる溝又はレーザー接合のレーザーのレーザービーム形状が、例えばビームプロファイルの調節により金属の機械的特性を修正するのに使用され、温度及び時間に基づいて冷却プロファイルを調節し粒子構造を修正する。このように、溝絶縁後のプロセスが促進される。１つのこのような実施形態において、ガウスビームは形状を歪められてピークを反転させ、エッジプロファイルがより高いエネルギーを有し、線溶接を形成するために使用されるようにする。接合部の縁部におけるより高い局部加熱は、より大きな応力を生じ、冷却プロファイルを変化させ、溶接された材料の縁部は、バルクより低い降伏強度を有するか、延性がより低いかのいずれかである。この場合、引き剥がしプロセスの間に、境界面が最初に破断する。上記の４つの実施形態のそれぞれにおいて、金属シード層は、溝切り前にパターン化されるか、又は溝切り後にパターン化され、上記の溝切り後の絶縁と共にパターン化され得ることが好ましい。

他の実施形態において、Ｍ１層は、Ｍ１又はＭ２上に堆積させられる、例えばＮｉ、ポリマー、酸化物、又は薄い接着剤などのキャッピング層の使用によりエッチング液から保護され、厚さ又は組成は、溶接プロセスと適合するものである（例えば、ポリマーを通じた溶接においては、およそ１０マイクロメートル未満）。他の実施形態において、エッチング液が空隙内に浸透しないように保護し、Ｍ１のオーバーエッチングを防ぐために、接合は好適に高い密度（例えば、上から下に見たときに１００％）で達成される。接合は、バルクＭ２との一体化によってもたらされる（例えば、線形溶接、熱圧着接合）。

図１Ａ～図１Ｅ、図３Ａ～図３Ｃ、図５、図６Ａ及び図６Ｂ、並びに説明された他の実施形態を参照して、いくつかの材料が上記で具体的に説明されているが、いくつかの材料は他のものと容易に置換することができ、他のそのような実施形態は依然として本開示の実施形態の趣旨及び範囲内にある。例えば、実施形態では、ＩＩＩ－Ｖ族材料基板などの異なる材料基板がシリコン基板の代わりに使用され得る。他の実施形態において、上記の手法は、太陽電池以外の製造に適用可能であり得る。例えば、発光ダイオード（ＬＥＤ）の製造は、本明細書において説明される手法により利益を得ることができる。

したがって、太陽電池のホイルベースの金属被覆法の手法、及びその結果もたらされる太陽電池が開示されてきた。

特定の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、制約的ではなく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、代替物、修正物、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、又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）の審査手続きの間に、任意のそのような機構の組み合わせに対して、新たな請求項を考え出すことができる。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、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、任意の適切な方式で組み合わせることができる。

実施形態において、太陽電池を製造する方法は、基板内、又は基板の上方に複数の交互のＮ型及びＰ型半導体領域を形成する工程を含む。方法はまた、金属ホイルを複数の交互のＮ型及びＰ型半導体領域に接着させる工程を含む。方法はまた、複数の交互のＮ型及びＰ型半導体領域の間の位置に対応する領域において、金属ホイルの一部のみを通じてレーザーアブレーションを行う工程を含む。方法はまた、レーザーアブレーションの後、複数の交互のＮ型及びＰ型半導体領域に対応する残りの金属ホイルの領域を絶縁する工程を含む。

一実施形態において、残りの金属ホイルの領域を絶縁する工程は、残りの金属ホイルを陽極酸化させる工程を含む。

一実施形態において、残りの金属ホイルの領域を絶縁する工程は、残りの金属ホイルをエッチングする工程を含む。

一実施形態において、方法は、金属ホイルを接着する工程の前に、複数の金属シード材料領域を形成して、複数の交互のＮ型及びＰ型半導体領域のそれぞれの上に金属シード材料領域をもたらす工程を更に含み、金属ホイルを複数の交互のＮ型及びＰ型半導体領域に接着させる工程は、金属ホイルを複数の金属シード材料領域に接着させる工程を含む。

一実施形態において、方法は、金属ホイルを複数の金属シード材料領域に接着させる工程の前に、複数の金属シード材料領域の上に絶縁層を形成する工程を更に含み、金属ホイルを複数の金属シード材料領域に接着させる工程は、絶縁層の領域を突き抜ける工程を含む。

一実施形態において、金属ホイルを複数の金属シード材料領域に接着させる工程は、レーザー溶接プロセス、熱圧着プロセス、及び超音波接合プロセスからなる群から選択される技術を使用する工程を含む。

一実施形態において、複数の金属シード材料領域を形成する工程は、それぞれ、およそ０．３～２０マイクロメートルの範囲の厚さを有し、およそ９７％超の量のアルミニウム、及びおよそ０～２％の範囲の量のシリコンを含む、アルミニウム領域を形成する工程を含み、金属ホイルを接着する工程はおよそ５～１００マイクロメートルの範囲の厚さを有するアルミニウムホイルを接着する工程を含み、残りの金属ホイルの領域を絶縁する工程は、アルミニウムホイルの露出表面を、およそ１～２０マイクロメートルの範囲の深さまで酸化させることによってアルミニウムホイルを陽極酸化させる工程を含む。

一実施形態において、金属ホイルの一部のみを通じてレーザーアブレーションする工程は、金属ホイルの厚さを、金属ホイルの全厚さの、およそ８０～９９％の範囲にわたりレーザーアブレーションする工程を含む。

一実施形態において、複数の交互のＮ型及びＰ型半導体領域を形成する工程は、基板の上方に形成された多結晶シリコン層内に、複数の交互のＮ型及びＰ型半導体領域を形成する工程を含み、方法は、複数の交互のＮ型及びＰ型半導体領域のそれぞれの間にトレンチを形成する工程であって、トレンチは一部が基板内に延びている、工程を更に含む。

一実施形態において、基板は単結晶シリコン基板であり、複数の交互のＮ型及びＰ型半導体領域を形成する工程は、単結晶シリコン基板内に複数の交互のＮ型及びＰ型半導体領域を形成する工程を含む。

一実施形態において、方法は、レーザーアブレーションの前に、金属ホイルの少なくとも一部の上にマスク層を更に形成する工程を更に含む。

実施形態において、太陽電池を製造する方法は、基板内、又は基板の上方に、複数の交互のＮ型及びＰ型半導体領域を形成する工程を含む。方法は、陽極酸化させた金属ホイルを複数の交互のＮ型及びＰ型半導体領域に接着させる工程も含み、陽極酸化させた金属ホイルは、陽極酸化させた上面及び陽極酸化させた下面を有し、その間に金属部分を有し、陽極酸化させた金属ホイルを複数の交互のＮ型及びＰ型半導体領域に接着させる工程は、陽極酸化させた金属ホイルの陽極酸化させた下面の領域を突き抜ける工程を含む。方法はまた、複数の交互のＮ型及びＰ型半導体領域の間の位置に対応する領域において、陽極酸化させた金属ホイルの陽極酸化させた上面、及び金属部分を通じてレーザーアブレーションする工程を含み、レーザーアブレーションは、複数の交互のＮ型及びＰ型半導体領域に対応する残りの金属ホイルの領域を絶縁する、陽極酸化させた金属ホイルの陽極酸化させた下面において終了する。

一実施形態において、方法は、陽極酸化させた金属ホイルを接着する前に、複数の金属シード材料領域を形成して、複数の交互のＮ型及びＰ型半導体領域のそれぞれの上に金属シード材料領域をもたらす工程を更に含み、陽極酸化させた金属ホイルを複数の交互のＮ型及びＰ型半導体領域に接着させる工程は、陽極酸化させた金属ホイルを複数の金属シード材料領域に接着させる工程を含む。

一実施形態において、方法は、陽極酸化させた金属ホイルを複数の金属シード材料領域に接着させる前に、複数の金属シード材料領域の上に絶縁層を形成する工程を更に含み、陽極酸化させた金属ホイルを複数の金属シード材料領域に接着させる工程は、絶縁層の領域を突き抜ける工程を含む。

一実施形態において、陽極酸化させた金属ホイルを複数の金属シード材料領域に接着させる工程は、レーザー溶接プロセス、熱圧着プロセス、及び超音波接合プロセスからなる群から選択される技術を使用する工程を含む。

一実施形態において、複数の金属シード材料領域を形成する工程は、それぞれ、およそ０．３～２０マイクロメートルの範囲の厚さを有し、およそ９７％超の量のアルミニウム、及びおよそ０～２％の範囲の量のシリコンを含む、アルミニウム領域を形成する工程を含み、陽極酸化させた金属ホイルを接着する工程は、およそ５～１００マイクロメートルの範囲の全厚さを有する陽極酸化させたアルミニウムホイルを接着する工程を含み、陽極酸化させた上面、及び陽極酸化させた下面はそれぞれ、およそ１～２０マイクロメートルの範囲の厚さを成す。

一実施形態において、方法は、陽極酸化させた金属ホイルを複数の交互のＮ型及びＰ型半導体領域に接着させる工程の前に、陽極酸化させた金属ホイルの陽極酸化させた下面の上にレーザー反射、又は吸収フィルムを形成する工程を更に含む。

一実施形態において、複数の交互のＮ型及びＰ型半導体領域を形成する工程は、基板の上方に形成された多結晶シリコン層内に複数の交互のＮ型及びＰ型半導体領域を形成する工程を含み、方法は、複数の交互のＮ型及びＰ型半導体領域のそれぞれの間にトレンチを形成する工程を更に含み、トレンチは、一部が基板内に延びている。

一実施形態において、基板は単結晶シリコン基板であり、複数の交互のＮ型及びＰ型半導体領域を形成する工程は、単結晶シリコン基板内に複数の交互のＮ型及びＰ型半導体領域を形成する工程を含む。

一実施形態において、方法は、レーザーアブレーションの前に、陽極酸化させた金属ホイルの一部の上にマスク層を形成する工程と、レーザーアブレーションの後に、マスク層を除去する工程と、を更に含む。

実施形態では、太陽電池は基板を含む。複数の交互のＮ型及びＰ型半導体領域は、基板内、又は基板の上方に配置されている。導電性コンタクト構造は、複数の交互のＮ型及びＰ型半導体領域の上方に配置され、導電性コンタクト構造は、複数の交互のＮ型及びＰ型半導体領域のそれぞれの上に配置される金属シード材料領域をもたらす複数の金属シード材料領域と、複数の金属シード材料領域の上に配置された金属ホイルとを含み、金属ホイルは、複数の交互のＮ型及びＰ型半導体領域に対応する金属ホイルの金属領域を絶縁する陽極酸化させた部分を有する。

一実施形態において、金属ホイルの全ての露出表面が陽極酸化されている。
（項目１）
太陽電池を製造する方法であって、
基板内、又は基板の上方に、複数の交互のＮ型及びＰ型半導体領域を形成する工程と、
金属ホイルを上記複数の交互のＮ型及びＰ型半導体領域に接着させる工程と、
上記複数の交互のＮ型及びＰ型半導体領域の間の位置に対応する領域において、上記金属ホイルの一部のみを通じてレーザーアブレーションを行う工程と、
上記レーザーアブレーションの後、上記複数の交互のＮ型及びＰ型半導体領域に対応する、残りの金属ホイルの領域を絶縁する工程と、を備える、方法。
（項目２）
上記残りの金属ホイルの領域を絶縁する工程は、上記残りの金属ホイルを陽極酸化させる工程を含む、項目１に記載の方法。
（項目３）
上記残りの金属ホイルの領域を絶縁する工程は、上記残りの金属ホイルをエッチングする工程を含む、項目１に記載の方法。
（項目４）
上記金属ホイルを接着させる工程の前に、複数の金属シード材料領域を形成して、上記複数の交互のＮ型及びＰ型半導体領域のそれぞれに金属シード材料領域をもたらす工程を更に備え、
上記金属ホイルを上記複数の交互のＮ型及びＰ型半導体領域に接着させる工程は、上記金属ホイルを上記複数の金属シード材料領域に接着させる工程を含む、項目１に記載の方法。
（項目５）
上記金属ホイルを上記複数の金属シード材料領域に接着させる工程の前に、上記複数の金属シード材料領域の上に絶縁層を形成する工程を更に備え、
上記金属ホイルを上記複数の金属シード材料領域に接着させる工程は、上記絶縁層の領域を突き抜ける工程を含む、項目４に記載の方法。
（項目６）
上記金属ホイルを上記複数の金属シード材料領域に接着させる工程は、レーザー溶接プロセス、熱圧着プロセス、及び超音波接合プロセスからなる群から選択される技術を使用する工程を含む、項目４に記載の方法。
（項目７）
上記複数の金属シード材料領域を形成する工程は、それぞれ、およそ０．３～２０マイクロメートルの範囲の厚さを有し、およそ９７％超の量のアルミニウム、及びおよそ０～２％の範囲の量のシリコンを含む、アルミニウム領域を形成する工程を含み、
上記金属ホイルを接着する工程は、およそ５～１００マイクロメートルの範囲の厚さを有するアルミニウムホイルを接着する工程を含み、
上記残りの金属ホイルの領域を絶縁する工程は、上記アルミニウムホイルの露出表面を、およそ１～２０マイクロメートルの範囲の深さまで酸化させることによって上記アルミニウムホイルを陽極酸化させる工程を含む、項目４に記載の方法。
（項目８）
上記金属ホイルの上記一部のみを通じてレーザーアブレーションする工程は、上記金属ホイルの厚さを、上記金属ホイルの全厚さの、およそ８０～９９％の範囲にわたりレーザーアブレーションする工程を含む、項目１に記載の方法。
（項目９）
上記複数の交互のＮ型及びＰ型半導体領域を形成する工程は、上記基板の上方に形成された多結晶シリコン層内に、上記複数の交互のＮ型及びＰ型半導体領域を形成する工程を含み、
上記方法は、上記複数の交互のＮ型及びＰ型半導体領域それぞれの間にトレンチを形成する工程であって、上記トレンチは一部が上記基板内に延びている、工程を更に備える、項目１に記載の方法。
（項目１０）
上記基板は単結晶シリコン基板であり、上記複数の交互のＮ型及びＰ型半導体領域を形成する工程は、上記単結晶シリコン基板内に上記複数の交互のＮ型及びＰ型半導体領域を形成する工程を含む、項目１に記載の方法。
（項目１１）
レーザーアブレーションの前に、上記金属ホイルの少なくとも一部の上にマスク層を形成する工程を更に備える、項目１に記載の方法。
（項目１２）
太陽電池を製造する方法であって、
基板内、又は基板の上方に、複数の交互のＮ型及びＰ型半導体領域を形成する工程と、
陽極酸化させた金属ホイルを上記複数の交互のＮ型及びＰ型半導体領域に接着させる工程であって、上記陽極酸化させた金属ホイルは、陽極酸化させた上面及び陽極酸化させた下面を有し、その間に金属部分を有し、上記陽極酸化させた金属ホイルを上記複数の交互のＮ型及びＰ型半導体領域を接着させる工程は、上記陽極酸化させた金属ホイルの上記陽極酸化させた下面の領域を突き抜ける工程を含む、工程と、
上記複数の交互のＮ型及びＰ型半導体領域の間の位置に対応する領域において、上記陽極酸化させた金属ホイルの上記陽極酸化させた上面、及び上記金属部分を通じてレーザーアブレーションする工程であって、上記レーザーアブレーションは、上記複数の交互のＮ型及びＰ型半導体領域に対応する残りの金属ホイルの領域を絶縁する、上記陽極酸化させた金属ホイルの上記陽極酸化させた下面において終了する、工程とを含む、方法。
（項目１３）
上記陽極酸化させた金属ホイルを接着する前に、複数の金属シード材料領域を形成して、上記複数の交互のＮ型及びＰ型半導体領域のそれぞれの上に金属シード材料領域をもたらす工程を更に備え、上記陽極酸化させた金属ホイルを上記複数の交互のＮ型及びＰ型半導体領域に接着させる工程は、上記陽極酸化させた金属ホイルを上記複数の金属シード材料領域に接着させる工程を含む、項目１２に記載の方法。
（項目１４）
上記陽極酸化させた金属ホイルを上記複数の金属シード材料領域に接着させる前に、上記複数の金属シード材料領域の上に絶縁層を形成する工程を更に備え、上記陽極酸化させた金属ホイルを上記複数の金属シード材料領域に接着させる工程は、上記絶縁層の領域を突き抜ける工程を含む、項目１３に記載の方法。
（項目１５）
上記陽極酸化させた金属ホイルを上記複数の金属シード材料領域に接着させる工程は、レーザー溶接プロセス、熱圧着プロセス、及び超音波接合プロセスからなる群から選択される技術を使用する工程を含む、項目１３に記載の方法。
（項目１６）
上記複数の金属シード材料領域を形成する工程は、それぞれ、およそ０．３～２０マイクロメートルの範囲の厚さを有し、およそ９７％超の量のアルミニウム、及びおよそ０～２％の範囲の量のシリコンを含む、アルミニウム領域を形成する工程を含み、上記陽極酸化させた金属ホイルを接着する工程はおよそ５～１００マイクロメートルの範囲の全厚さを有する陽極酸化させたアルミニウムホイルを接着する工程を含み、上記陽極酸化させた上面、及び上記陽極酸化させた下面はそれぞれ、およそ１～２０マイクロメートルの範囲の厚さを成す、項目１３に記載の方法。
（項目１７）
上記陽極酸化させた金属ホイルを上記複数の交互のＮ型及びＰ型半導体領域に接着させる工程の前に、上記陽極酸化させた金属ホイルの上記陽極酸化させた下面の上にレーザー反射、又は吸収フィルムを形成する工程を更に備える、項目１２に記載の方法。
（項目１８）
上記複数の交互のＮ型及びＰ型半導体領域を形成する工程は、上記基板の上方に形成された多結晶シリコン層内に、上記複数の交互のＮ型及びＰ型半導体領域を形成する工程を含み、
上記方法は、上記複数の交互のＮ型及びＰ型半導体領域それぞれの間にトレンチを形成する工程であって、上記トレンチは一部が上記基板内に延びている、工程を更に備える、項目１２に記載の方法。
（項目１９）
上記基板は単結晶シリコン基板であり、上記複数の交互のＮ型及びＰ型半導体領域を形成する工程は、上記単結晶シリコン基板内に上記複数の交互のＮ型及びＰ型半導体領域を形成する工程を含む、項目１２に記載の方法。
（項目２０）
レーザーアブレーションの前に、上記陽極酸化させた金属ホイルの一部の上にマスク層を形成する工程と、
レーザーアブレーションの後に、上記マスク層を除去する工程と、を更に備える、項目１２に記載の方法。
（項目２１）
太陽電池であって、
基板と、
基板内、又は基板の上方に配置された、複数の交互のＮ型及びＰ型半導体領域と、
上記複数の交互のＮ型及びＰ型半導体領域の上方に配置された、導電性コンタクト構造と、を備え、上記導電性コンタクト構造は、
上記複数の交互のＮ型及びＰ型半導体領域のそれぞれの上に配置される金属シード材料領域をもたらす、複数の金属シード材料領域と、
上記複数の金属シード材料領域の上に配置された金属ホイルであって、上記金属ホイルは、上記複数の交互のＮ型及びＰ型半導体領域に対応する、上記金属ホイルの金属領域を絶縁する、陽極酸化させた部分を有する、金属ホイルと、を含む、太陽電池。
（項目２２）
上記金属ホイルの全ての露出表面が陽極酸化されている、項目２１に記載の太陽電池。

Claims (7)

1. 基板と、
   前記基板の面の上方の複数の半導体領域であって、前記複数の半導体領域のそれぞれは、第１の複数の領域のうち対応する領域によって互いから分離される、複数の半導体領域と、
   前記複数の半導体領域の上方の複数の金属ホイル部分であって、前記複数の金属ホイル部分は前記複数の半導体領域と電気的に接続され、前記複数の金属ホイル部分のそれぞれは、前記複数の半導体領域のそれぞれに対応し、前記複数の金属ホイル部分のそれぞれは、第２の複数の領域のうち対応する領域によって互いから分離されつつ互いに結合され、前記第２の複数の領域は、前記基板の前記面の上方で前記第１の複数の領域と実質的に位置合わせされている、複数の金属ホイル部分と、
   を備える太陽電池であって、
   前記複数の半導体領域上に複数の金属シード材料領域を更に備え、前記複数の金属シード材料領域のそれぞれは、前記複数の半導体領域のそれぞれに対応し、前記複数の金属ホイル部分は前記複数の金属シード材料領域上にあり、前記複数の金属ホイル部分のそれぞれは、前記複数の金属シード材料領域のそれぞれに対応し、
   前記複数の金属シード材料領域のそれぞれは、上方に凸状であり、前記複数の金属ホイル部分のそれぞれに点溶接されている、太陽電池。
2. 前記複数の金属ホイル部分は複数のアルミニウムホイル部分である、請求項１に記載の太陽電池。
3. 前記複数の金属シード材料領域はアルミニウムを含む、請求項１又は２に記載の太陽電池。
4. 前記複数の金属ホイル部分の外面の少なくとも一部が陽極酸化されている、請求項１から３の何れか一項に記載の太陽電池。
5. 前記複数の金属ホイル部分の全ての露出した外面が陽極酸化されている、請求項４に記載の太陽電池。
6. 前記複数の金属ホイル部分の露出した外面は陽極酸化されていない、請求項１から４の何れか一項に記載の太陽電池。
7. 前記複数の半導体領域は多結晶シリコンを含む、請求項１から６の何れか一項に記載の太陽電池。

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