JPH11512886A

JPH11512886A - 自己整列的に部分的に深く拡散したエミッタの太陽電池

Info

Publication number: JPH11512886A
Application number: JP9514376A
Authority: JP
Inventors: サラミ，ジャラル; 明夫柴田; メイアー，ダニエル・エル; コチカ，エドガー・エル
Original assignee: エバラ・ソーラー・インコーポレーテッド
Priority date: 1995-10-05
Filing date: 1996-10-01
Publication date: 1999-11-02
Also published as: TW332345B; MX9802174A; EP0853822A4; CA2232857A1; WO1997013280A1; KR19990063990A; AU701213B2; EP0853822A1; CN1155107C; CN1198841A; BR9610739A; CA2232857C; US5928438A; AU7203996A

Abstract

(57)【要約】自己整列金属電極（１４）と、電極に覆われていない表面の下方の比較的浅いエミッタ領域（２２）によって接合された下方の比較的深いエミッタ領域（２１）とを有する太陽電池（１０）は、シリコン半導体基板（１２）の前面および背面上にそれぞれ、比較的浅いｐ＋拡散領域およびｎ＋拡散領域を形成し、アルミニウムを基板の前面上に所望の電極パターンでスクリーン印刷し、作製中の電池を熱処理し電極パターンの下方に比較的深いｐ＋型エミッタ領域（２１）を形成し、同時に基板表面の覆われていない部分上に酸化パッシベーション層（１８）を成長させ、前面の電極で覆われていない領域に反射防止コーティング（１９）を付与し、前面上の電極および太陽電池の背面上に銀（２０）をスクリーン印刷することによって、半導体基板（１２）内に形成される。

Description

【発明の詳細な説明】自己整列的に部分的に深く拡散したエミッタの太陽電池発明の背景本発明は、太陽エネルギーを電気エネルギーに変換する太陽電池に関する。詳細には、本発明は、前面電極と裏面電極とを有する太陽電池に関する。暫定出願のクロス・リファーレンス本出願は、１９９５年１０月５日に出願され、「自己整列的に部分的に深く拡散したエミッタの太陽電池(SELF-ALIGNED LOCALLY DEEP-DIFFUSED EMITTER SOLA R CELL)」と題する暫定出願第６０／００４８３３号に基づく優先権を主張する。太陽エネルギーを電気エネルギーに変換する光起電力効果を使用した半導体装置を備える太陽電池はずっと前から知られている。典型的な太陽電池は、１つまたは複数の表面上に金属電極を備えた半導体基板を備え、この電極は基板の表面に電気的に接続される。大部分の太陽電池設計は、太陽放射の入射に応答して半導体基板の本体内で生成される電子と正孔を分離するために半導体基板内にｐ− ｎ接合部を組み込んでいる。金属電極は、正孔を収集するために使用されるｐ型電極と電子を収集するために使用されるｎ型電極のいずれかとして特徴付けられる。片面太陽電池では、基板の単一の主表面上に両方の種類の電極が配置される。両面太陽電池では、一方のタイプの電極が基板の一方の主表面上に配置され、それに対して他方のタイプの電極は基板の他方の主表面上に配置される。共通両面電池構成は、電池の背面上の単一の共通電極と電池の前面上の複数の電極とを備える。この複数の電極は、バス・バー・ストライプによってオーミックに相互接続された複数の基本的に金属のストライプで構成される。金属ストライプを形成する既知の技法は、パターン化マスクを使用して電池表面上にアルミニウムを蒸着させ、液体アルミニウムを電池表面に加え、アルミニウムとガラス・フリットの混合物を電池表面上にストライプ・パターンとしてスクリーン印刷することを含む。この最後の技法（スクリーン印刷）は、好都合であるが、ガラス・フリットが良好な電気絶縁体であるので電極内に高い電気抵抗を導入するという欠点を有する。この欠点は特に、ガラス・フリットが基板材料（通常はシリコン）とアルミニウム合金接触電極との間の界面に堆積するときには重大である。電極を形成した後のガラス・フリットの実際の位置は、使用する処理の詳細に依存し、このプロセスでは通常、界面でガラス・フリットを過度に分離せずに効果的な合金化を行うために温度時間スパイクが必要である。この要件のために電極形成プロセスが複雑化する。これは望ましくない。通常、電池上の金属ストライプ間の非接触表面は、シリコンの酸化物のうちの１つなど、ある種の熱酸化物を使用してパッシベーションされる。電子と正孔は半導体基板の照明された表面で再結合し、あるいは材料のバルク内で再結合することができる。電子と正孔がそのように再結合すると、太陽電池変換効率が低下し、したがってこのような再結合は極めて望ましくない。半導体基板の照明表面での再結合は、金属電極接触領域と金属電極で覆われない領域の両方で行われる可能性がある。照明された半導体表面での電子−正孔再結合の可能性を低減させる技法が開発されている。金属接触領域では、金属電極の下方のｐ−ｎ接合のエミッタを高濃度にドープすべきであり（たとえば濃度〜１×１０²⁰ｃｍ^-3でドープし、あるいは適度にドープする（〜１×１０¹⁹ｃｍ^-3））、接合部を基板内の比較的深い位置に配置すべきである（たとえば、≧２μｍ）。これに対して、金属電極間の非接触領域およびパッシベートされた表面の下方の非接触領域では、ｐ−ｎ接合のエミッタ部を低濃度にドープすべきであり（たとえば〜５×１０¹⁸ｃｍ^-3）、接合部を基板内の比較的浅い位置に配置すべきである（たとえば、約０．２μｍ）。残念なことに、この２つの技法は、太陽電池の照明表面に隣接する領域のドーピングに対して互いに矛盾する要件を与える。これらの対立する要件を実施することは可能であるが、必要な処理が高価で複雑であり、そのため製造される電池１つ当たりのコストが比較的高くなり、受け入れられる正常な太陽電池の歩留まりが比較的低くなる。たとえば、効率の高い太陽電池では、２つの再結合技法の互いに矛盾する要件は、電極接触領域の下方に第２のドープ領域を設けることによって対処されている。この解決策は効果的であるが、電極グリッド・パターンを深い位置で拡散された接合部に位置合わせするには、２つのフォトリソグラフィ処理ステップと、エミッタ領域用の２つの別々の拡散条件と、追加フォトリソグラフィ・ステップが必要であり、これらはすべて、製造プロセスのコストを大幅に増大させる。したがって、この解決策は、多くの応用例では、シリコン太陽電池の製造に関する低コスト要件を満たさない。電子−正孔再結合現象によってもたらされる問題の他に、ドーピング・プロセスに影響を与える他の問題としてシリコン表面パッシベーションがある。特に、観測される表面再結合速度は表面ドーピング濃度と共に増加するので、有効なシリコン表面パッシベーションには低ドープｐ−ｎ接合が必要である。現在の所、電子−正孔再結合が効果的に低減された低コスト太陽電池を提供するための活動のうちで成功したものはない。発明の概要本発明は、簡略化された製造技法を使用して比較的低コストで製造することができ、その結果比較的高い歩留まりを与える、低減された電子−正孔再結合性と、比較的低い電極抵抗を含め比較的高い効率とを有する太陽電池である。本発明は、装置の観点からは、第１の表面および第２の表面と、第１の表面および第２の表面のうちの一方に、比較的低いドーパント濃度で比較的浅い深さに形成された第１の複数のエミッタ領域と、第１の表面および第２の表面のうちの上記の一方に、第１の複数の領域よりも比較的高いドーパント濃度で第１の複数の領域よりもかなり深い深さまで形成された第２の複数のエミッタ領域と、第１の複数の領域と第２の複数の領域が交互に配置され表面電界を与えるために第１の表面および第２の表面のうちの他方に形成されたドーパント領域と、ドーパント領域上に形成されたオーミック接点と、第２の複数のエミッタ領域上に形成されたアルミニウムを含む第１のパターン化オーミック電極層とを有する半導体基板を備える。半導体基板は好ましくは、ｎ型ドープ・シリコンを備え、第１の複数のエミッタ領域は好ましくは、ホウ素などのｐ型ドーパント材料を使用して形成される。第２の複数のエミッタ領域は好ましくは、純粋なアルミニウムとアルミニウムとシリコンの合金とのどちらかを含むｐ＋型ドーパント材料で形成される。ドーパント領域は好ましくは、リンなどのｎ＋型ドーパント材料を使用して形成される。浅いエミッタ領域の深さは好ましくは約０．２μｍ以下であり、ドーパント濃度は好ましくは約５×１０¹⁸ｃｍ^-3以下である。第２の複数の深いエミッタ領域の最小深さは約２μｍであり、ドーパント濃度は好ましくは約１×１０¹⁹ｃｍ^-3 以上である。電池は好ましくは、第１のパターン化オーミック電極層上に、銀などはんだ付け可能なオーミック材料の第２のパターン化層を備える。好ましくは、第１の表面および第２の表面のうちの一方上の、第１のパターン化オーミック接触層の接点間の領域にパッシベーション層が設けられる。好ましくは、パッシベーション層上に反射防止層が形成される。本発明は、プロセスの観点からは、第１の表面と第２の表面とを有する半導体基板を用意するステップと、第１の表面および第２の表面のうちの一方に第１の導電型の比較的浅いエミッタ領域を形成するステップと、第１の表面および第２の表面のうちの他方に第２の導電型の比較的浅い電界領域を形成するステップと、第１の表面および第２の表面のうちの一方上にアルミニウムを含むパターン化層を設けるステップと、基板を加熱し、基板のパターン化層の下方の領域に第１の導電型の複数の比較的深いエミッタ領域を形成するステップと、第１の表面および第２の表面のうちの他方とのオーミック接点を設けるステップとを含む、自己整列局部深拡散エミッタを有する太陽電池を製造する方法を含む。比較的浅いエミッタ領域は好ましくは、ｐ＋型ドーパント材料を使用して形成され、それに対して比較的浅い電界領域は好ましくは、ｎ＋型ドーパント材料を使用して形成される。比較的浅いエミッタ領域を形成するステップは好ましくは、深さが約０．２μ ｍ以下でありドーパント濃度が約５×１０¹⁸ｃｍ^-3以下であるエミッタ領域を設けるように行われる。基板を加熱するステップは好ましくは、最小深さが約２μ ｍ以下でありドーパント濃度が約１×１０¹⁹ｃｍ^-3以下であるエミッタ領域を設けるように行われる。アルミニウムを含むパターン化層を設けるステップは、深い位置で拡散されるエミッタ領域の深さを制御するために純粋なアルミニウムと、アルミニウムとシリコンの混合物とのどちらかを用いて行うことができる。この方法は任意選択で、アルミニウムを含むパターン層上に銀などはんだ付け可能な材料のオーミック・パターン化層を設け、第１の表面および第２の表面のうちの一方上のパターン化層で覆われない領域にパッシベーション層を形成し、パッシベーション層上に反射防止材料層を形成するように行うことができる。本発明は、既知の太陽電池に勝るいくつかの利点を有する。電極の下方の少なくとも適度にドープされた深いエミッタ領域と、露出された非接触領域の下方の軽くドープされた浅いエミッタ領域との組合せは、正常な太陽電池での正孔と電子の再結合を最小限に抑える働きをする。フリットレス・アルミニウムを使用することによって、比較的深いエミッタ領域を形成することができ、正接触オーミック電極材料が与えられ、不純物を除去しバルク寿命を延ばすゲッタリング剤が供給され、これらがすべて単一のプロセス・ステップで行われる。深拡散エミッタ領域とのオーミック金属接点は、熱処理プロセス・ステップ中に自己整列し、それによって、従来既知の装置で必要とされている追加フォトリソグラフィ・ステップが不要になる。フリットレス・アルミニウムによって、アルミニウムとガラス・フリットの混合物を使用した従来技術の装置に見られる高い電気抵抗の問題が解消される。接触電極上にはんだ付け可能な材料を付与すると、複数の電池を容易に相互接続することができる。アルミニウム電極が下方のシリコンｐ型をドープするので、本発明は、非一様エミッタを許容する太陽電池も提供する。本発明の性質および利点を完全に理解していただくために、下記の詳細な説明を添付の図面と共に参照されたい。図面の簡単な説明第１図は、本発明の好ましい実施形態の斜視図である。第２図は、第１図の実施形態の底面図である。第３図は、接合状態を示す第１図の実施形態の拡大断面図である。第４Ａ図は、第１図の実施形態の製造方法を示す概略断面図である。第４Ｂ図は、第１図の実施形態の製造方法を示す概略断面図である。第４Ｃ図は、第１図の実施形態の製造方法を示す概略断面図である。第４Ｄ図は、第１図の実施形態の製造方法を示す概略断面図である。第４Ｅ図は、第１図の実施形態の製造方法を示す概略断面図である。第４Ｆ図は、第１図の実施形態の製造方法を示す概略断面図である。好ましい実施形態の詳細な説明次に図面を参照すると分かるように、第１図は、本発明を組み込んだ単一の太陽電池１０の斜視図である。この図で分かるように、太陽電池は、Ｓｂドープｎ型シリコンなど適切な半導体材料の基板１２を備える。基板１２の上部の照明側前面上に、バス・バー１５によって一端に沿ってオーミックに相互接続された複数の個別のストライプまたはフィンガ１４を備える電極構造を形成する。好ましくは、銀などはんだ付け可能なオーミック材料のオーバーコートを含むアルミニウムでストライプ１４およびバス・バー１５を製造する。基板１２の下部の裏面には、好ましくは銀で構成された単一の裏面電極１７（第２図に完全に示されている）を配置する。電池１０との電気的接続はバス・バー１５と裏面電極１７によって行われる。基板１２の頂面に沿ってストライプ１４間の領域にＳｉＯ₂など適切な酸化材料のパッシベーション層１８を形成する。パッシベーション層は、基板１２の頂面と底面との間の領域内で基板１２の周の周りでも延びる。パッシベーション層１８上に酸化チタンなど適切な反射防止材料のコーティング１９を位置決めする。外部回路とのオーミック接触を向上させるために、金属ストライプ１４およびバス・バー１５上に銀層２０を配置または位置決めする。第３図を参照すると分かるように、太陽電池のエミッタ構造は、電極金属ストライプ１４の下方の比較的深いエミッタ領域２１と、電極ストライプ１４で覆われずパッシベーション層１８の下方に位置する基板１２表面の領域の下の比較的浅いエミッタ領域２２とを備える。好ましい実施形態では、エミッタ領域２１、２２はｎ型基板１２に形成されたｐ＋領域であり、そのためエミッタ領域２１、２２と基板１２との間の境界に沿ってｐ−ｎ接合部が形成される。比較的深い領域２１は、ドーパント材料としてアルミニウムを使用した少なくとも適度にドープされた（〜１０¹⁸ｃｍ^-3）ｐ型であり、頂面から、好ましくは約２μｍないし約１０μｍの範囲の深さまで延びる。比較的浅いエミッタ領域２２は比較的軽くドープされ（５×１０¹⁸ｃｍ^-3）、基板１２の頂面から約０．２μｍ以下の深さまで延びる。第４図ないし第４Ｆ図は、第１図ないし第３図に示した太陽電池を製造するプロセスを示す。第４Ａ図を参照すると分かるように、まず、ｎ型シリコン基板１２、好ましくはアンチモンでｎ型にドープされた樹枝状ウェブ・シリコンを用意する。次に、第４Ｂ図に示したように、基板１２の上面および下面にそれぞれ、ｐ＋層およびｎ＋層を拡散させる。迅速な熱処理を使用した液体ドーパント源からの前面・裏面同時拡散など、いくつかの既知の技法のうちの１つを使用してｐ＋拡散層およびｎ＋拡散層を形成する。ｐ＋ドーパントは好ましくはホウ素であり、それに対してｎ＋ドーパントは好ましくはリンである。ｐ＋層は電池のエミッタを形成し、ｎ＋層は、正孔をオーミック接点からベースに反発させる裏面電界を形成する。裏面ｎ＋層は、負接触金属電極１７とのオーミック接触も推進する。次に、フリットレス・アルミニウムを前面領域上に第１図のパターンでスクリーン印刷し、通常、幅が１００μｍで約１０００μｍだけ離隔されたストライプ１４とバス・バー１５を形成する。フリットレス・アルミニウムは純粋なアルミニウム、ならびにシリコン濃度が共晶組成を形成するために必要な濃度よりも低いアルミニウム／シリコン合金を含むことができる。このスクリーン印刷の結果を第４Ｃ図に示す。次に、作製中の電池を約７５０℃から約１０００℃の範囲の温度で熱処理する。この臨界熱処理ステップ中に、アルミニウムは、最初に付着したアルミニウムの厚さによって決定される深さまで、既知のアルミニウム／シリコン状態図に従ってシリコン（液相）と合金化する。次に、温度を低下させ、共晶温度（５７７ ℃）に達するまで液相エピタキシによってシリコンを再成長させる。再成長したシリコンに約１０¹⁸ｃｍ^-3のアルミニウムをドープしてｐ型にする。アルミニウム濃度が開始シリコン中のドナー濃度を超えたときに必要なｐ−ｎ接合部が形成され、共晶合金（アルミニウム８８．７重量％、シリコン１１．３重量％）が表面上に残り、ｐ型シリコンとの接点として働く。熱処理を酸素大気中で行うと、基板１２の前面上で薄い二酸化ケイ素層１８が厚さ約１００Åまで成長して表面のパッシベーション層となり、それによって表面再結合を低減させる。酸素大気がない場合は、パッシベーション層を独立に設けることができる。熱処理プロセスの結果を第４Ｄ図に示す。この１回のプロセス・ステップによって、グリッドの下方の深いエミッタと、深い拡散エミッタへの接点と、かつ露出されたエミッタ表面および電池の側面の酸化パッシベーション層とが形成されることに留意されたい。次に、大気圧気相成長などの技法を使用して、作製中の電池の前面上に酸化チタンなど適切な反射防止（ＡＲ）コーティング１９を付与する。このプロセス・ステップの結果を第４Ｅ図に示す。次に、オーミック導電金属層１７を裏面全体にスクリーン印刷し加熱して底部電極を形成し、銀などはんだ付け可能な材料の上層２０を前面上のアルミニウム電極パターン１４、１５上にスクリーン印刷し加熱する。最終的に完成した電池を第４Ｆ図に断面図で示す。本発明の教示によって製造された太陽電池はいくつかの利点を有する。第１に、電極の下の適度にドープされた深いエミッタ領域と、露出された非接触領域の下の軽くドープされた浅いエミッタ領域との組合せは、正常な太陽電池内で正孔と電極の再結合を最小限に抑える働きをする。また、フリットレス・アルミニウムを使用することによって、比較的深いエミッタ領域を形成することができ、正接触オーミック電極材料が与えられ、不純物を除去しバルク寿命を延ばすゲッタリング剤が供給され、これらがすべて単一のプロセス・ステップで行われる。重要なことに、深い拡散エミッタ領域とのオーミック金属接点は、熱処理プロセス・ステップ中に自己整列し、それによって、従来技術の処理で必要とされる電極整列を行うための追加フォトリソグラフィ・ステップが不要になる。さらに、フリットレス・アルミニウムを使用することによって、アルミニウムとガラス・フリットの混合物を使用した従来技術のプロセスに見られる低い電気抵抗の問題が解消され、それによって熱処理ステップが簡略化される。さらに、アルミニウム合金接触電極１４、１５上にはんだ付け可能な金属（たとえば、銀層２０）を付与すると、多数の電池を容易に相互接続することができ、より高い電力生成機能が達成される。最後に、アルミニウム電極が下方のシリコンｐ型をドープするので、本発明は、非一様エミッタを許容する。エミッタは、悪影響なしにｐ型領域内にｎ型アイランドを有することもできる。深いエミッタ領域２１の境界にあるｐ−ｎ接合部はかなり深い位置（すなわち、約２μｍないし約１０μｍの範囲）に配置することができるが、この接合部は電極１４の下方にしか存在しないので、太陽電池のベースを接点金属から遮り、したがって有益である。合金接合部の深さは、純粋なアルミニウムではなくアルミニウム／シリコン合金をスクリーン印刷材料として使用することによって制御することができる。一般に、そのような合金中のシリコン濃度が、共晶組成が得られるまで高くなるにつれて、印刷されたアルミニウムが溶解できるシリコンの量は減少する。したがって、最終的な接合部の深さも減少する。また、ウェブ・シリコン中の小数キャリア寿命は、結晶成長中に焼き入れられる点欠陥がプロセスの熱処理ステップ中にアニールされるにつれて延びる。アルミニウム・シリコン合金化プロセスに関連する不純物ゲッタリング現象のために樹枝状ウェブ・シリコン以外の形のシリコン中の小数キャリア寿命も延びる。比較的浅いｐ＋領域２２のすぐ隣に比較的深いｐ＋領域２１を有することによって、グリッドの下の適度にドープされた深いエミッタとパッシベーション層１８の下の軽くドープされた浅いエミッタとを有する利益が与えられる。下記に、本発明の教示によって製造された太陽電池の特定の例を示す。ドーパント付与（ウェブ・ストリップのそれぞれの対向面上にリンとホウ素を付与する）後に、長さ１０ｃｍ、幅２．５ｃｍ、厚さ１００μｍの樹枝状ウェブ・シリコン・ストリップを迅速熱処理システムで同時に拡散させた。ガラス・フリットのないアルミニウム・ペーストをウェブ・ストリップのエミッタ側に厚さ１５μｍまで印刷し、空気大気を有するベルト炉内で８００℃で６０秒間加熱した。アルミニウム・ペーストの下のｐ＋拡散層のＳＥＭ写真は、接合深さが２．４μｍないし５μｍであることを示した。製造された太陽電池は単一層酸化チタン反射防止コーティングを有していた。最良の電池の測定パラメータ（２５ｃｍ正方形領域）は、短絡電流が２７．４６ｍＡ／ｃｍ²であり、開路電圧が０．５８６Ｖであり、充填係数が０．７５６であり、エネルギー変換効率が１２．１７％であることを示した。このプロセスは効率を高めるように最適化されたものではないが、充填係数０．７５６は、スクリーン印刷太陽電池に十分な値であるとみなされる。上記に本発明の好ましい実施形態を十分にかつ完全に開示したが、必要に応じて、様々な修正形態、代替構成、等価物を使用することができる。たとえば、本発明は矩形形状に関して説明したが、必要に応じて円など他の形状を使用することができる。また、特定の酸化物および反射防止コーティングを示したが、他の酸化物および他の反射防止物質を使用することもできる。したがって、上記の説明および図を、本発明の範囲を制限するものと解釈すべきではない。本発明の範囲は添付の請求の範囲によって定義される。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項【提出日】１９９７年５月１日【補正内容】補正明細書自己整列的に部分的に深く拡散したエミッタの太陽電池発明の背景本発明は、太陽エネルギーを電気エネルギーに変換する太陽電池に関する。詳細には、本発明は、前面電極と裏面電極とを有する太陽電池に関する。暫定出願のクロス・リファーレンス本出願は、１９９５年１０月５日に出願され、「自己整列的に部分的に深く拡散したエミッタの太陽電池（ＳＡＬＤＥ）の構造および製造方法(STRUCTURE AND FABRICATION PROCESS FOR SELF-ALIGNED LOCALLY DEEP-DIFFUSED EMITTER(SALD E)SOLAR CELL)」と題する暫定出願第６０／００４８３３号に基づく優先権を主張する。太陽エネルギーを電気エネルギーに変換する光起電力効果を使用した半導体装置を備える太陽電池はずっと前から知られている。典型的な太陽電池は、１つまたは複数の表面上に金属電極を備えた半導体基板を備え、この電極は基板の表面に電気的に接続される。大部分の太陽電池設計は、太陽放射の入射に応答して半導体基板の本体内で生成される電子と正孔を分離するために半導体基板内にｐ− ｎ接合部を組み込んでいる。金属電極は、正孔を収集するために使用されるｐ型電極と電子を収集するために使用されるｎ型電極のいずれかとして特徴付けられる。片面太陽電池では、基板の単一の主表面上に両方の種類の電極が配置される。両面太陽電池では、一方のタイプの電極が基板の一方の主表面上に配置され、それに対して他方のタイプの電極は基板の他方の主表面上に配置される。共通両面電池構成は、電池の背面上の単一の共通電極と電池の前面上の複数の電極とを備える。この複数の電極は、バス・バー・ストライプによってオーミックに相互接続された複数の基本的に金属のストライプで構成される。前面電極の共通の材料は、スクリーン印刷プロセスによって付与される銀、または金属蒸着プロセスによって付与されるチタン、パラジウム、銀の連続層である。希なケースとして、アルミニウムが前面電極材料として使用され、シリコンと合金化される。金属ストライプを形成する既知の技法は、パターン化マスクを使用して電池表面上にアルミニウムを蒸着させ、液体アルミニウムを電池表面に与え、アルミニウムとガラス・フリットの混合物を電池表面上にストライプ・パターンとしてスクリーン印刷することを含む。この最後の技法（スクリーン印刷）は、好都合であるが、ガラス・フリットが良好な電気絶縁体であるので電極内に高い電気抵抗を導入するという欠点を有する。この欠点は特に、ガラス・フリットが基板材料（通常はシリコン）とアルミニウム合金接触電極との間の界面に堆積するときには重大である。電極を形成した後のガラス・フリットの実際の位置は、使用する処理の詳細に依存し、このプロセスでは通常、界面でガラス・フリットを過度に分離せずに効果的な合金化を行うために温度時間スパイクが必要である。この要件のために電極形成プロセスが複雑化する。これは望ましくない。通常、電池上の金属ストライプ間の非接触表面は、シリコンの酸化物のうちの１つなど、ある種の熱酸化物を使用してパッシベーションされる。電子と正孔は半導体基板の照明された表面で再結合し、あるいは材料のバルク内で再結合することができる。電子と正孔がそのように再結合すると、太陽電池変換効率が低下し、したがってこのような再結合は極めて望ましくない。半導体基板の照明表面での再結合は、金属電極接触領域と金属電極で覆われない領域の両方で行われる可能性がある。照明された半導体表面での電子−正孔再結合の可能性を低減させる技法が開発されている。金属接触領域では、金属電極の下方のｐ−ｎ接合のエミッタを１× １０¹⁹ｃｍ^-3ないし１×１０²¹ｃｍ^-3の好ましい範囲内でドープすべきであるが、有効な装置を１×１０¹⁹ｃｍ^-3ないし５×１０²¹ｃｍ^-3でドープすることができ（本明細書では「少なくとも適度にドープする」と呼ぶ）、接合部を基板内の比較的深い位置（たとえば、２μｍ）に配置すべきである。これに対して、金属電極間の非接触領域およびパッシベーションされたされた表面の下方の非接触領域では、ｐ−ｎ接合のエミッタ部分を濃度が約５×１０¹⁸ｃｍ^-3以下になるようにドープすべきであり（本明細書では「軽くドープする」と呼ぶ）、接合部を基板内の比較的浅い位置（たとえば、約０．２μｍ）に配置すべきである。残念なことに、この２つの技法は、太陽電池の照明表面に隣接する領域のドーピングに対して互いに矛盾する要件を与える。これらの対立する要件を実施することは可能であるが、必要な処理が高価で複雑であり、そのため製造される電池１つ当たりのコストが比較的高くなり、受け入れられる正常な太陽電池の歩留まりが比較的低くなる。たとえば、効率の高い太陽電池では、２つの再結合技法の互いに矛盾する要件は、電極接触領域の下方に第２のドープ領域を設けることによって対処されている。この解決策は効果的であるが、電極グリッド・パターンを、深い位置に拡散された接合部に位置合わせするには、２つのフォトリソグラフィ処理ステップと、エミッタ領域用の２つの別々の拡散条件と、追加フォトリソグラフィ・ステップが必要であり、これらはすべて、製造プロセスのコストを大幅に増大させる。したがって、この解決策は、多くの応用例では、シリコン太陽電池の製造に関する低コスト要件を満たさない。電子−正孔再結合現象によってもたらされる問題の他に、ドーピング・プロセスに影響を与える他の問題としてシリコン表面パッシベーションがある。特に、観測される表面再結合速度は表面ドーピング濃度と共に増加するので、有効なシリコン表面パッシベーションを行うには低ドープ・エミッタが必要である。現在の所、電子−正孔再結合が効果的に低減された低コスト太陽電池を提供するための活動のうちで成功したものはない。発明の概要本発明は、簡略化された製造技法を使用して比較的低コストで製造することができ、その結果比較的高い歩留まりを与える、低減された電子−正孔再結合性と、比較的低い電極抵抗を含め比較的高い効率とを有する太陽電池を含む。本発明は、装置の観点からは、第１の表面および第２の表面と、第１の表面および第２の表面のうちの一方に、好ましくは比較的低いドーパント濃度で比較的浅い深さまで形成された第１の複数のエミッタ領域と、第１の表面および第２の表面のうちの上記の一方に、好ましくは第１の複数の領域よりも比較的高いドーパント濃度で第１の複数の領域よりもかなり深い深さに形成された第２の複数のエミッタ領域と、第１の複数の領域と第２の複数の領域が交互に配置され表面電界を与えるために第１の表面および第２の表面のうちの他方に形成されたドーパント領域と、ドーパント領域上に形成されたオーミック接点と、第２の複数のエミッタ領域上に形成されたアルミニウムを含む第１のパターン化オーミック電極層とを有する半導体基板を備える。半導体基板は好ましくは、ｎ型ドープ・シリコンを備え、第１の複数のエミッタ領域は好ましくは、ホウ素などのｐ型ドーパント材料を使用して形成される。第２の複数のエミッタ領域は好ましくは、純粋なアルミニウムとアルミニウムとシリコンの合金とのどちらかを含むｐ＋型ドーパント材料で形成される。ドーパント領域は好ましくは、リンなどのｎ＋型ドーパント材料を使用して形成される。浅いエミッタ領域の深さは好ましくは約０．２μｍ以下であり、ドーパント濃度は好ましくは約５×１０¹⁸ｃｍ^-3以下である。第２の複数の深いエミッタ領域の最小深さは約２μｍであり、ドーパント濃度は好ましくは、約１×１０¹⁸ｃｍ^-3 ないし５×１０²¹ｃｍ^-3の範囲である。電池は好ましくは、第１のパターン化オーミック電極層上に、銀などはんだ付け可能なオーミック材料の第２のパターン化層を備える。好ましくは、第１の表面および第２の表面のうちの一方上の、第１のパターン化オーミック接触層の接点間の領域にパッシベーション層が設けられる。好ましくは、パッシベーション層上に反射防止層が形成される。本発明は、プロセスの観点からは、第１の表面と第２の表面とを有する半導体基板を用意するステップと、第１の表面および第２の表面のうちの一方に第１の導電型の比較的浅いエミッタ領域を形成するステップと、第１の表面および第２の表面のうちの他方に第２の導電型の比較的浅い電界領域を形成するステップと、第１の表面および第２の表面のうちの一方上にアルミニウムを含むパターン化層を設けるステップと、基板を加熱し、基板のパターン化層の下方の領域に第１の導電型の複数の比較的深いエミッタ領域を形成するステップと、第１の表面および第２の表面のうちの他方とのオーミック接点を設けるステップとを含む、自己整列局部深拡散エミッタを有する太陽電池を製造する方法を含む。比較的浅いエミッタ領域は好ましくは、ｐ＋型ドーパント材料を使用して形成され、それに対して比較的浅い電界領域は好ましくは、ｎ＋型ドーパント材料を使用して形成される。比較的浅いエミッタ領域を形成するステップは好ましくは、深さが約０．２μ ｍ以下でありドーパント濃度が約５×１０¹⁸ｃｍ^-3以下であるエミッタ領域を設けるように行われる。基板を加熱するステップは好ましくは、最小深さが約２μ ｍでありドーパント濃度が約１×１０¹⁸ｃｍ^-3ないし５×１０²¹ｃｍ^-3の範囲であるエミッタ領域を設けるように行われる。アルミニウムを含むパターン化層を設けるステップは、深い位置で拡散されるエミッタ領域の深さを制御するために純粋なアルミニウムと、アルミニウムとシリコンの混合物とのどちらかを用いて行うことができる。この方法は任意選択で、アルミニウムを含むパターン層上に銀などはんだ付け可能な材料のオーミック・パターン化層を設け、第１の表面および第２の表面のうちの一方上のパターン化層で覆われない領域にパッシベーション層を形成し、パッシベーション層上に反射防止材料層を形成するように行うことができる。本発明は、既知の太陽電池に勝るいくつかの利点を有する。電極の下方の少なくとも適度にドープされた深いエミッタ領域と、露出された非接触領域の下方の軽くドープされた浅いエミッタ領域との組合せは、正常な太陽電池での正孔と電子の再結合を最小限に抑える働きをする。フリットを含みあるいは含まず、あるいは純粋な形態（たとえば、気化されたアルミニウム）のスクリーン印刷可能なペーストとしてアルミニウムを使用すると、正接触オーミック電極材料を与え、不純物を除去しバルク寿命を延ばすゲッタリング剤を供給することができ、これらがすべて単一のプロセス・ステップで行われる。深拡散エミッタ領域とのオーミック金属接点は、熱処理プロセス・ステップ中に自己整列し、それによって、従来既知の装置で必要とされている追加フォトリソグラフィ・ステップが不要になる。フリットレス・アルミニウムによって、アルミニウムとガラス・フリットの混合物を使用した従来技術の装置に見られる高い電気抵抗の問題が解消される。接触電極上にはんだ付け可能な材料を付与すると、複数の電池を容易に相互接続することができる。アルミニウム電極が下方のシリコンｐ型をドープするので、本発明は、非一様エミッタを許容する太陽電池も提供する。本発明の性質および利点を完全に理解していただくために、下記の詳細な説明を添付の図面と共に参照されたい。図面の簡単な説明第１図は、本発明の好ましい実施形態の斜視図である。第２図は、第１図の実施形態の底面図である。第３図は、接合状態を示す第１図の実施形態の拡大断面図である。第４Ａ図は、第１図の実施形態の製造方法を示す概略断面図である。第４Ｂ図は、第１図の実施形態の製造方法を示す概略断面図である。第４Ｃ図は、第１図の実施形態の製造方法を示す概略断面図である。第４Ｄ図は、第１図の実施形態の製造方法を示す概略断面図である。第４Ｅ図は、第１図の実施形態の製造方法を示す概略断面図である。第４Ｆ図は、第１図の実施形態の製造方法を示す概略断面図である。第５図は、代替頂部接触構成を示す平面図である。第６図は、代替底部接触構成を示す底面図である。好ましい実施形態の詳細な説明次に図面を参照すると分かるように、第１図は、本発明を組み込んだ単一の太陽電池１０の斜視図である。この図で分かるように、太陽電池は、Ｓｂドープｎ型シリコンなど適切な半導体材料の基板１２を備える。基板１２の上部の照明側前面上に、バス・バー１５によって一端に沿ってオーミックに相互接続された複数の個別のストライプまたはフィンガ１４を備える電極構造を設置する。好ましくは、以下に示すように銀などはんだ付け可能なオーミック材料のオーバーコートを含むアルミニウムでストライプ１４およびバス・バー１５を製造する。基板１２の下部の裏面には、好ましくは銀で構成された単一の裏面電極１７（第２図に完全に示されている）を配置する。電池１０との電気的接続はバス・バー１５と裏面電極１７によって行われる。基板１２の頂面に沿ってストライプ１４間の領域にＳｉＯ₂など適切な酸化材料のパッシベーション層１８を形成する。パッシベーション層は、基板１２の頂面と底面との間の領域内で基板１２の周の周りにも延びる。パッシベーション層１８上に酸化チタンなど適切な反射防止材料のコーティング１９を位置決めする。外部回路とのオーミック接触を向上させるために、金属ストライプ１４およびバス・バー１５上に銀層２０を配置または位置決めする。第３図を参照すると分かるように、太陽電池のエミッタ構造は、電極金属ストライプ１４の下方の比較的深いエミッタ領域２１と、電極ストライプ１４で覆われずパッシベーション層１８の下方に位置する基板１２表面の領域の下の比較的浅いエミッタ領域２２とを備える。好ましい実施形態では、エミッタ領域２１、２２はｎ型基板１２に形成されたｐ＋領域であり、そのためエミッタ領域２１、２２と基板１２との間の境界に沿ってｐ−ｎ接合部が形成される。比較的深い領域２１は、ドーパント材料としてアルミニウムを使用した少なくとも適度にドープされた（〜１０¹⁸ｃｍ^-3）ｐ型であり、頂面から、好ましくは約２μｍないし約１０μｍの範囲の深さまで延びる。比較的深い領域２１のドーパント濃度の範囲は約１×１０¹⁸ｃｍ^-3ないし約５×１０²¹ｃｍ^-3である。比較的浅いエミッタ領域２２は比較的軽くドープされ（すなわち、約５×１０¹⁸ｃｍ^-3以下）、基板の頂面から約０．２μｍ以下の深さまで延びる。第４図ないし第４Ｆ図は、第１図ないし第３図に示した太陽電池を製造するプロセスを示す。第４Ａ図を参照すると分かるように、まず、ｎ型シリコン基板１２、好ましくはアンチモンでｎ型にドープされた樹枝状ウェブ・シリコンを用意する。次に、第４Ｂ図に示したように、基板１２の上面および下面にそれぞれ、ｐ＋層およびｎ＋層を拡散させる。迅速な熱処理を使用した液体ドーパント源からの前面・裏面同時拡散など、いくつかの既知の技法のうちの１つを使用してｐ＋拡散層およびｎ＋拡散層を形成する。ｐ＋ドーパントは好ましくはホウ素であり、それに対してｎ＋ドーパントは好ましくはリンである。ｐ＋層は電池のエミッタを形成し、ｎ＋層は、正孔をオーミック接点からベースに反発させる裏面電界を形成する。裏面ｎ＋層は、負接触金属電極１７とのオーミック接触も推進する。次に、フリットレス・アルミニウムを前面領域上に第１図のパターンでスクリーン印刷し、通常、幅が１００μｍで約１０００μｍだけ離隔されたストライプ１４とバス・バー１５を形成する。フリットレス・アルミニウムは純粋なアルミニウム、ならびにシリコン濃度が共晶組成を形成するために必要な濃度よりも低いアルミニウム／シリコン合金を含むことができる。このスクリーン印刷の結果を第４Ｃ図に示す。次に、作製中の電池を約５７０℃から約１１００℃の範囲の温度で熱処理する。この臨界熱処理ステップ中に、アルミニウムは、最初に付着したアルミニウムの厚さによって決定される深さまで、既知のアルミニウム／シリコン状態図に従ってシリコン（液相）と合金化する。次に、温度を低下させ、共晶温度（５７７ ℃）に達するまで液相エピタキシによってシリコンを再成長させる。再成長したシリコンに約１０¹⁸ｃｍ^-3のアルミニウムをドープしてｐ型にする。アルミニウム濃度が開始シリコン中のドナー濃度を超えたときに必要なｐ−ｎ接合部が形成され、共晶合金（アルミニウム８８．７重量％、シリコン１１．３重量％）が表面上に残り、ｐ型シリコンとの接点として働く。熱処理を酸素大気中で行うと、基板１２の前面上に薄い二酸化ケイ素層１８が厚さ約１００Åまで成長して表面のパッシベーション層となり、それによって表面再結合を低減させる。酸素大気がない場合は、このパッシベーション層を独立に設けることができる。熱処理プロセスの結果を第４Ｄ図に示す。この１回のプロセス・ステップによって、グリッドの下方の深いエミッタと、深い拡散エミッタへの接点と、露出されたエミッタ表面および電池の側面の酸化パッシベーション層が形成されることに留意されたい。次に、大気圧気相成長などの技法を使用して、作製中の電池の前面上に酸化チタンなど適切な反射防止（ＡＲ）コーティング１９を付与する。このプロセス・ステップの結果を第４Ｅ図に示す。第５図は、太陽電池１０の頂面または前面の代替表面接触構成を示す。この図で分かるように、電池１０の頂面上のオーミック上層フィンガ２０上に比較的幅の広い一対のバス・バー・ストライプ３１が配置される。バス・バー・ストライプ３１によって、隣接する電池どうしを容易に相互接続することができる。このことは通常、複数の電池構造を製造する際に望ましいとみなされる。第６図は、電池１０の底面または背面の代替オーミック接触パターンを平面図で示したものである。この図で分かるように、第２図の実施形態の単一の個体オーミック背面電極１７は、銀などのオーミック接触材料のパターン化上層で置き換えられる。このパターン化上層は、電池１０の底部の幅を横切って延びる比較的幅の狭い導電線３３と、電池１０の底面の長さに沿って延び導電線３３にオーミックに接続された比較的幅の狭い導電線３４と、電池１０の底面の幅を横切って延びる比較的幅の広い一対の導電セグメント３６と、中央にある二重十字状で比較的幅の広い導電パターン３７とを含む。導電セグメント３６は、複数の電池１０間のオーミック相互接続を容易にするために使用される。パターン３７は、所定の電池を試験する際に好都合な外部電圧プローブ接点を形成する。第６図のパターンを使用すると、電池１０の背面の十分なオーミック接触が可能になり、同時にオーミック導電材料の量がかなり少なくなる。たとえば、一電池実施形態では、銀接触材料が使用され、電池１０の底面の表面積の約３分の１を覆う。第６図の構成の導電線間の開口部によって、必要なオーミック接触材料の量が低減されるだけでなく、光子が電池を完全に通過することができ、そのため動作温度が低下する。これは望ましい。さらに、第６図のパターンを使用すると、第２図に示した単一個体背面接触構成１７を用いた場合に見られることがある個別の電池の反りが大幅に低減されることが判明した。次に、オーミック導電金属層１７を裏面にスクリーン印刷し加熱して底部電極を形成し、銀などはんだ付け可能な材料の上層２０を前面上のアルミニウム電極パターン１４、１５上にスクリーン印刷し加熱する。最終的に完成した電池を第４Ｆ図に断面図で示す。本発明の教示によって製造された太陽電池はいくつかの利点を有する。第１に、電極の下の適度にドープされた深いエミッタ領域と、露出された非接触領域の下の軽くドープされた浅いエミッタ領域との組合せは、正常な太陽電池内で正孔と電極の再結合を最小限に抑える働きをする。また、フリットレス・アルミニウムを使用することによって、比較的深いエミッタ領域を形成することができ、正接触オーミック電極材料が与えられ、不純物を除去しバルク寿命を延ばすゲッタリング剤が供給され、これらがすべて単一のプロセス・ステップで行われる。重要なことに、深い拡散エミッタ領域とのオーミック金属接点は、熱処理プロセス・ステップ中に自己整列し、それによって、従来技術の処理で必要とされる電極整列を行うための追加フォトリソグラフィ・ステップが不要になる。さらに、フリットレス・アルミニウムを使用することによって、アルミニウムとガラス・フリットの混合物を使用した従来技術のプロセスに見られる高い電気抵抗の問題が大幅に減り、それによって熱処理ステップが簡略化される。さらに、アルミニウム合金接触電極１４、１５上にはんだ付け可能な金属（たとえば、銀層２０）を付与すると、多数の電池を容易に相互接続することができ、より高い電力生成機能が達成される。また、第６図の底面パターン化電池オーミック接触層を使用すると、電池の動作温度が低下し、電池の反りが大幅に低減され、電池１つ当たりに消費されるオーミック接触材料が少なくなる。最後に、アルミニウム電極が下方のシリコンｐ型をドープするので、本発明は、非一様エミッタを許容する。エミッタは、悪影響なしにｐ型領域内にｎ型アイランドを有することもできる。深いエミッタ領域２１の境界にあるｐ−ｎ接合部はかなり深い位置（すなわち、約２μｍないし約１０μｍの範囲）に配置することができるが、この接合部は電極１４の下にしか存在しないので、太陽電池のベースを接点金属から遮り、したがって有益である。合金接合部の深さは、純粋なアルミニウムではなくアルミニウム／シリコン合金をスクリーン印刷材料として使用することによって制御することができる。一般に、そのような合金中のシリコン濃度が、共晶組成が得られるまで高くなるにつれて、印刷されたアルミニウムが溶解できるシリコンの量は減少する。したがって、最終的な接合部の深さも減少する。また、ウェブ・シリコン中の小数キャリア寿命は、結晶成長中に焼き入れられる点欠陥がプロセスの熱処理ステップ中にアニールされるにつれて延びる。アルミニウム・シリコン合金化プロセスに関連する不純物ゲッタリング現象のために樹枝状ウェブ・シリコン以外の形のシリコン中の小数キャリア寿命も延びる。比較的浅いｐ＋領域２２のすぐ隣に比較的深いｐ＋領域２１を有することによって、グリッドの下の適度にドープされた深いエミッタとパッシベーション層１８の下の軽くドープされた浅いエミッタとを有する利益が与えられる。下記に、本発明の教示によって製造された太陽電池の特定の例を示す。ドーパント付与（ウェブ・ストリップのそれぞれの対向面上にリンとホウ素を付与する）後に、長さ１０ｃｍ、幅２．５ｃｍ、厚さ１００μｍの樹枝状ウェブ・シリコン・ストリップを迅速熱処理システムで同時に拡散させた。ガラス・フリットのないアルミニウム・ペーストをウェブ・ストリップのエミッタ側に厚さ１５μｍまで印刷し、空気大気を有するベルト炉内で８００℃で６０秒間加熱した。アルミニウム・ペーストの下のｐ＋拡散層のＳＥＭ写真は、接合深さが２．４μｍないし５μｍであることを示した。製造された太陽電池は単一層酸化チタン反射防止コーティングを有していた。最良の電池の測定パラメータ（２５ｃｍ正方形領域）は、短絡電流が２７．４６ｍＡ／ｃｍ²であり、開路電圧が０．５８６Ｖであり、充填係数が０．７５６であり、エネルギー変換効率が１２．１７％であることを示した。このプロセスは効率を高めるように最適化されたものではないが、充填係数０．７５６は、スクリーン印刷太陽電池に十分な値であるとみなされる。上記に本発明の好ましい実施形態を十分にかつ完全に開示したが、必要に応じて、様々な修正形態、代替構成、等価物を使用することができる。たとえば、本発明は矩形形状に関して説明したが、必要に応じて円など他の形状を使用することができる。また、特定の酸化物および反射防止コーティングを示したが、他の酸化物および他の反射防止物質を使用することもできる。したがって、上記の説明および図を、本発明の範囲を制限するものと解釈すべきではない。本発明の範囲は添付の請求の範囲によって定義される。請求の範囲１．太陽電池であって、第１の表面と第２の表面とを有する半導体基板と、前記第１の表面および第２の表面のうちの一方に、比較的低いドーパント濃度で比較的浅い深さに形成された第１の複数のエミッタ領域と、前記第１の表面および第２の表面のうちの前記一方に、少なくとも適度にドープされた濃度で前記第１の複数の領域よりもかなり深い深さまで形成された第２の複数のエミッタ領域とを備え、前記第１の複数の領域および第２の複数の領域が交互に配置され、前記太陽電池がさらに、背面電界を与えるために前記第１の表面および第２の表面のうちの前記一方に形成されたドーパント領域と、前記ドーパント領域上に形成されたオーミック接点と、前記第２の複数のエミッタ領域上に形成されたアルミニウムを含む第１のパターン化オーミック電極層とを備えることを特徴とする太陽電池。２．前記半導体基板がｎ型ドープ・シリコンを備えることを特徴とする請求項１に記載の発明。３．前記第１の複数のエミッタ領域がホウ素などのｐ型ドーパント材料を使用して形成されることを特徴とする請求項１に記載の発明。４．前記ドーパント材料がホウ素であることを特徴とする請求項３に記載の発明。５．前記第２の複数のエミッタ領域がｐ＋型ドーパント材料で形成されることを特徴とする請求項１に記載の発明。６．前記ドーパント材料がアルミニウムであることを特徴とする請求項５に記載の発明。７．前記ドーパント材料がアルミニウムとシリコンの合金であることを特徴とする請求項５に記載の発明。８．前記ドーパント領域がｎ＋型ドーパント材料を使用して形成されることを特徴とする請求項１に記載の発明。９．前記ドーパント材料がリンであることを特徴とする請求項８に記載の発明。１０．前記第１の複数のエミッタ領域の深さは好ましくは約０．２μｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の発明。１１．前記第１の複数のエミッタ領域の濃度が約５×１０¹⁸ｃｍ^-3以下であることを特徴とする請求項１に記載の発明。１２．前記第２の複数のエミッタ領域の最小深さは約２μｍであることを特徴とする請求項１に記載の発明。１３．前記第２の複数のエミッタ領域の濃度が約１×１０¹⁹ｃｍ^-3以上であることを特徴とする請求項１に記載の発明。１４．前記オーミック抵抗が銀で形成されることを特徴とする請求項１に記載の発明。１５．さらに、前記第１のパターン化オーミック電極層上に、はんだ付け可能なオーミック材料の第２のパターン化層を含むことを特徴とする請求項１に記載の発明。１６．前記はんだ付け可能な材料が銀であることを特徴とする請求項１５に記載の発明。１７．さらに、前記第１の表面および第２の表面のうちの前記一方上の、前記第１のパターン化オーミック接触層の接点間の領域に形成されたパッシベーション層を含むことを特徴とする請求項１に記載の発明。１８．さらに、前記パッシベーション層上に形成された反射防止層を含むことを特徴とする請求項１７に記載の発明。１９．自己整列局部深拡散エミッタを有する太陽電池を製造する方法であって、（ａ）第１の表面と第２の表面とを有する半導体基板を用意するステップと、（ｂ）前記第１の表面および第２の表面のうちの一方に第１の導電型の比較的浅いエミッタ領域を形成するステップと、（ｃ）前記第１の表面および第２の表面のうちの他方に第２の導電型の比較的浅い電界領域を形成するステップと、（ｄ）前記第１の表面および第２の表面のうちの前記一方上にアルミニウムを含むパターン化層を設けるステップと、（ｅ）前記基板を加熱し、前記基板の前記パターン化層の下の領域に前記第１の導電型の複数の比較的深いエミッタ領域を形成するステップと、（ｆ）前記第１の表面および第２の表面のうちの前記他方とのオーミック接点を設けるステップとを含む方法。２０．前記比較的浅いエミッタ領域がｐ＋型ドーパント材料を使用して形成されることを特徴とする請求項１９に記載の方法。２１．前記比較的浅い電界領域がｎ＋型ドーパント材料を使用して形成されることを特徴とする請求項１９に記載の方法。２２．さらに、アルミニウムを含む前記パターン化層上にオーミック・パターン化層を付与するステップを含むことを特徴とする請求項１９に記載の方法。２３．さらに、前記第１および第２の表面のうちの前記一方の、前記パターン化層で覆われていない領域にパッシベーション層を形成するステップを含むことを特徴とする請求項１９に記載の方法。２４．さらに、前記パッシベーション層上に反射防止材料層を形成するステップを含むことを特徴とする請求項１９に記載の方法。２５．前記形成ステップ（ｂ）が、深さが約０．２μｍ以下であるエミッタ領域を設けるように行われることを特徴とする請求項１９に記載の方法。２６．前記形成ステップ（ｂ）が、ドーパント濃度が約５×１０¹⁸ｃｍ^-3以下であるエミッタ領域を設けるように行われることを特徴とする請求項１９に記載の方法。２７．前記加熱ステップ（ｅ）が、最小深さが約２μｍであるエミッタ領域を設けるように行われることを特徴とする請求項１９に記載の方法。２８．前記加熱ステップ（ｅ）が、ドーパント濃度が約１×１０¹⁹ｃｍ^-3以下である比較的深いエミッタ領域を設けるように行われることを特徴とする請求項１９に記載の方法。２９．前記形成ステップ（ｄ）が純粋なアルミニウムを用いて行われることを特徴とする請求項１９に記載の方法。３０．前記形成ステップ（ｄ）が、アルミニウムとシリコンの混合物を使用して行われることを特徴とする請求項１９に記載の方法。【図５】【図６】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者メイアー，ダニエル・エルアメリカ合衆国・15221・ペンシルヴェニア州・ピッツバーグ・バークレーアヴェニュ・264 (72)発明者コチカ，エドガー・エルアメリカ合衆国・15220・ペンシルヴェニア州・ピッツバーグ・アーラドライブ・ 231

Claims

【特許請求の範囲】１．太陽電池であって、第１の表面と第２の表面とを有する半導体基板と、前記第１の表面および第２の表面のうちの一方に、比較的低いドーパント濃度で比較的浅い深さに形成された第１の複数のエミッタ領域と、第１の表面および第２の表面のうちの前記一方に、前記第１の複数の領域よりも比較的高いドーパント濃度で前記第１の複数の領域よりもかなり深い深さまで形成された第２の複数のエミッタ領域とを備え、前記第１の複数の領域と第２の複数の領域が交互に配置され、前記太陽電池がさらに、表面電界を与えるために前記第１の表面および第２の表面のうちの前記他方に形成されたドーパント領域と、前記ドーパント領域上に形成されたオーミック接点と、前記第２の複数のエミッタ領域上に形成されたアルミニウムを含む第１のパターン化オーミック電極層とを備えることを特徴とする太陽電池。２．前記半導体基板がｎ型ドープ・シリコンを備えることを特徴とする請求項１に記載の発明。３．前記第１の複数のエミッタ領域がホウ素などのｐ型ドーパント材料を使用して形成されることを特徴とする請求項１に記載の発明。４．前記ドーパント材料がホウ素であることを特徴とする請求項３に記載の発明。５．前記第２の複数のエミッタ領域がｐ＋型ドーパント材料で形成されることを特徴とする請求項１に記載の発明。６．前記ドーパント材料がアルミニウムであることを特徴とする請求項５に記載の発明。７．前記ドーパント材料がアルミニウムとシリコンの合金であることを特徴とする請求項５に記載の発明。８．前記ドーパント領域がｎ＋型ドーパント材料を使用して形成されることを特徴とする請求項１に記載の発明。９．前記ドーパント材料がリンであることを特徴とする請求項８に記載の発明。１０．前記第１の複数のエミッタ領域の深さは好ましくは約０．２μｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の発明。１１．前記第１の複数のエミッタ領域の濃度が約５×１０¹⁸ｃｍ^-3以下であることを特徴とする請求項１に記載の発明。１２．前記第２の複数のエミッタ領域の最小深さは約２μｍであることを特徴とする請求項１に記載の発明。１３．前記第２の複数のエミッタ領域の濃度が約１×１０¹⁹ｃｍ^-3以上であることを特徴とする請求項１に記載の発明。１４．前記オーミック抵抗が銀で形成されることを特徴とする請求項１に記載の発明。１５．さらに、前記第１のパターン化オーミック電極層上に、はんだ付け可能なオーミック材料の第２のパターン化層を含むことを特徴とする請求項１に記載の発明。１６．前記はんだ付け可能な材料が銀であることを特徴とする請求項１５に記載の発明。１７．さらに、前記第１の表面および第２の表面のうちの前記一方上の、前記第１のパターン化オーミック接触層の接点間の領域に形成されたパッシベーション層を含むことを特徴とする請求項１に記載の発明。１８．さらに、前記パッシベーション層上に形成された反射防止層を含むことを特徴とする請求項１７に記載の発明。１９．自己整列局部深拡散エミッタを有する太陽電池を製造する方法であって、（ａ）第１の表面と第２の表面とを有する半導体基板を用意するステップと、（ｂ）前記第１の表面および第２の表面のうちの一方に第１の導電型の比較的浅いエミッタ領域を形成するステップと、（ｃ）前記第１の表面および第２の表面のうちの他方に第２の導電型の比較的浅い電界領域を形成するステップと、（ｄ）前記第１の表面および第２の表面のうちの前記一方上にアルミニウムを含むパターン化層を設けるステップと、（ｅ）前記基板を加熱し、前記基板の前記パターン化層の下の領域に前記第１の導電型の複数の比較的深いエミッタ領域を形成するステップと、（ｆ）前記第１の表面および第２の表面のうちの前記他方とのオーミック接点を設けるステップとを含む方法。２０．前記比較的浅いエミッタ領域がｐ＋型ドーパント材料を使用して形成されることを特徴とする請求項１９に記載の方法。２１．前記比較的浅い電界領域がｎ＋型ドーパント材料を使用して形成されることを特徴とする請求項１９に記載の方法。２２．さらに、アルミニウムを含む前記パターン化層上にオーミック・パターン化層を付与するステップを含むことを特徴とする請求項１９に記載の方法。２３．さらに、前記第１および第２の表面のうちの前記一方の、前記パターン化層で覆われていない領域にパッシベーション層を形成するステップを含むことを特徴とする請求項１９に記載の方法。２４．さらに、前記パッシベーション層上に反射防止材料層を形成するステップを含むことを特徴とする請求項１９に記載の方法。２５．前記形成ステップ（ｂ）が、深さが約０．２μｍ以下であるエミッタ領域を設けるように行われることを特徴とする請求項１９に記載の方法。２６．前記形成ステップ（ｂ）が、ドーパント濃度が約５×１０¹⁸ｃｍ^-3以下であるエミッタ領域を設けるように行われることを特徴とする請求項１９に記載の方法。２７．前記加熱ステップ（ｅ）が、最小深さが約２μｍであるエミッタ領域を設けるように行われることを特徴とする請求項１９に記載の方法。２８．前記加熱ステップ（ｅ）が、ドーパント濃度が約１×１０¹⁹ｃｍ^-3以下である比較的深いエミッタ領域を設けるように行われることを特徴とする請求項１９に記載の方法。２９．前記形成ステップ（ｄ）が純粋なアルミニウムを用いて行われることを特徴とする請求項１９に記載の方法。３０．前記形成ステップ（ｄ）が、アルミニウムとシリコンの混合物を使用して行われることを特徴とする請求項１９に記載の方法。