KR101484737B1 - 텍스쳐 표면을 갖는 태양 전지 - Google Patents

Abstract

반도체 광발전 셀은 처리 및 광발전 이유로 텍스쳐된 표면들을 갖는다. 흡수 영역들은 반사에 의해 손실되는 태양 에너지의 손실을 감소시키는 병렬 그로브들을 가질 수 있다. 텍스쳐링의 한 형태는 병렬 그로브들 및 리지들을 갖는다. 셀은 또한 생성된 전기 캐리어들을 수집하고, 채널로 될 수 있는 이들을 추출하는 금속화 영역들을 포함한다. 지형은 어떤 위치가 특정 처리를 수신하고, 어느 위치가 그러한 처리를 수신하지 않는지를 제어하는 지형의 장점을 갖는 처리를 이용하여 생산중 고려된다. 유체들은 셀의 존들 내로 직접적으로 처리된다. 이들은 존을 통해 이동하고, 접촉된 위치들에서 동작한다. 이들은 에지, 벽 및 리지들과 같은 표면 텍스쳐의 피쳐들인 유체 흐름의 방해로 인해 다른 존으로 이동하지 않는다. 블로킹 유체는 또한 증착될 수 있고, 에칭 등의 후속 활동을 차단 또는 마스크하도록 존 내에서 이동할 수 있다.

존, 태양전지, 광발전, 텍스쳐, 슈퍼스트레이트

Description

텍스쳐 표면을 갖는 태양 전지{SOLAR CELLS WITH TEXTURED SURFACES}

"SOLAR CELL LIGHT TRAPPING AND METALLIZATION USING CAPILLARY ACTION TO DIRECT TREATMENT AND LOCATE SELF-ALIGNING MASKS IN BOTH FRONT AND BACK SURFACES"라는 제목으로 2008년 1월 23일자 출원된 미국 가 출원 제 61/011,933 호가 "Solar Cell Light Trapping and Metallization Using Self-Aligning Mask"라는 제목으로 2006년 2월 15일자 출원된 미국 가 출원 제 60/901,511 호의 우선권 이익을 주장하고, 그 각각의 전체 개시를 여기에서 참조하기로 한다.

본 발명은 반도체 태양전지를 구성 및 제조하는 전혀 새로운 방식에 관한 것이다.

이 명세서 개시의 발명들에 따른 셀은 그 제조를 용이하게 하고, 평면들을 갖는 셀들의 효율 이상으로 효율을 증가시키고, 또한 전극들을 수용하는 것을 포함한 여러 이유로 텍스쳐화되고 형상화된 표면들을 갖는다. 흡수 영역들에서의 텍스쳐링은 많은 광을 셀 내에 포착하고, 셀 내에 광을 가둠으로써 셀로부터의 반사에 의해 손실되게 되는 태양 에너지의 손실을 감소시킨다. 텍스쳐링의 한 형태는 나란한 홈 및 리지를 갖는 것이다. 다른 형태는 피라미드를 가지며, 다른 형태는 함몰부를 갖는다. 셀은 또한 생성된 전기 캐리어들을 수집하고, 이 캐리어들을 추출 하는 금속화 영역을 포함한다.

통상적인 셀들은 실리콘을 도핑하여 p/n 접합을 생성하고, 셀들을 광 에너지의 반사를 감소시키는 층(이 분야에서 반사방지층(여기에서는 AR 층 또는 코팅층이라고 함)이라고 함)으로 코팅하고, 금속화를 제공하고, 하나 이상의 층들이 필요치 않은 임의의 위치에서 이 층들을 제거하고, 전체 셀들에 걸치거나 선택된 위치에서 또는 이 모두에서 추가 층들을 제공하는 것을 포함하는 일련의 단계들로 제조된다. 특정 위치에서 물질들을 추가하고 제거하는 다른 단계는 프로세스의 특정 필요에 따라 다른 순서로 수행될 수 있다.

일반적으로, 이 단계들을 수행하는 것은 특정 물질이 추가되거나 및/또는 제거될 필요가 있는 셀 상에서 위치들 및 영역들을 정밀하게 식별하고 이어서 정밀한 위치로부터 물질을 추가 및/또는 제거하는 것을 필요로 한다. 따라서 프로세스들은 셀 상의 위치들 및 특정 위치에서 셀의 지형을 포함한 형상 또는 기하와 관련하여 주의 깊게 제어되어야 한다. 여기에서 사용되는 바와 같이, 지형은 특정 위치에서 공칭 베이스라인 즉, 제로 평면에 대한 높이 및 깊이의 지형적 피쳐(feature)를 의미한다. PV 셀들에 필요한 정밀도의 레벨로 그러한 프로세스를 제어하는 것은 도전적인 일이다. 셀의 위치 및 지형으로 물질의 추가 및 제거를 조정하는 자동화된 또는 간략한 방법 또는 방법들을 가능하게 하는 것이 바람직하다.

현재의 기술을 이용하여 잉크를 함유하는 금속을 사용하고 그리고 최적의 방법들 보다 못한 일부 다른 방법을 사용하는 것 이외에 금속화를 제공하기 위한 물질들을 정확하게 위치시킬 수 없다. 예를 들어, 국부 영역에서 무전해 도금 촉 매(electroless plating catalyst)를 제공하는 방법은 알려져 있지 않다. 유사하게, 국부화 영역에서 도금 화학물질을 제공하는 방법도 알려져 있지 않다. 현재, 금속과 하부 반도체 사이의 접착을 향상시키는데 바람직한 AR 코팅부를 국부적으로 제거하는 방법은 알려져 있지 않다. 일반적으로 은 등의 금속화는 반사방지 코팅위에 제공되어야 하며, 금속화는 코팅층 아래에서 반도체와 접촉하도록 AR 코팅층을 통해 반응한다. 이러한 프로세스는 그와 관련된 비효율을 갖는다.

따라서 효율적으로, 경제적으로 및 신뢰가능하게 될 수 있는 반사, 및 다른 현상으로 인한 손실을 줄이는 지형을 제공하도록 텍스쳐 표면을 갖는 광발전 장치를 제공하는 것이 바람직하다. 또한, 실질적으로 수집된 에너지의 단위당 같거나 낮은 비용으로 현재 활용가능한 것보다 높은 효율을 갖는 광발전 장치를 제공하는 것이 바람직하다. 또한, 임의의 이러한 텍스쳐에 의해 방해되지 않는 사실상 텍스쳐의 존재에 의해 향상될 수 있는 그러한 개선된 효율의 광발전 방법을 만드는 방법을 개발하는 것이 바람직하다.

정밀하게 그리고 효율적으로 금속화 화학물질을 배치시키는 방법을 제공하는 것이 또한 바람직하다. 반사방지 층을 통해 반응할 필요가 없는 금속화부로부터 반도체로 직접적으로 전기 접촉을 만들기 위한 방법을 제공하는 것이 또한 바람직하다.

개시된 발명들의 개요를 여기에 할애한다. 보다 상세한 요약은 청구범위에 바로 선행하는 부분에 제공된다. 여기에 개시된 발명들은 생산의 방식을 따라 모든 단계에서 워크피스의 지형을 고려하며, 가능한 경우 반도체 태양 전지가 특정 처리를 수신하는 표면상에서 어떤 위치와 그러한 처리를 수신하지 않는 어느 위치를 통제하도록 지형의 장점을 취하는 프로세스를 이용한다. 일례로서, 상호접속된 채널들의 네트워크가 제공되며, 이 네트워크는 에지들 및 다음에 다른 영역들에 의해 둘러싸여 진다. 유용한 프로세스의 제1 단계는 채널들의 네트워크 내에서 그리고 유체 흐름 방해물로 인해 주변 영역으로부터 부재시 유체로 수행된다. 본 발명의 프로세스의 실시예가 수행되어 네트워크 내에 증착된 유체가 그것이 필요한 위치로 흐르고, 그것이 필요치 않은 위치는 방지한다. 따라서 워크피스에 처리의 선택과 결합된 워크피스의 지형은 수행되는 단계의 영향을 지배한다.

제1 예로서, 예를 들어 무전해 도금에 의해 영역을 처리하는 유체를 증착하고, 다른 영역들은 도금되지 않은 채로 남겨두는 것이 바람직하다. 따라서 도금 화학 유체가 존의 일부분에 제공될 수 있고, 이어서 그 존을 통해 모세관 현상 등에 의해 흐를 수 있다. 증착된 유체는 그것이 접촉하는 존을 동적으로 처리하지만, 워크피스의 존들이 있으며, 그 워크피스로부터 유체는 배제되고, 그 워크피스로부터 유체는 처리하지 않는다. 다른 예로서, 워크피스의 다른 것들이 아닌 임의의 영역들에 마스크를 제공하는 것이 바람직하다. 마스크 물질이 특정 위치에서 워크피스에 인가되고, 그 위치로부터 마스크 물질이 마스크를 갖는 것이 바람직한 존들의 정도까지 이동하고 더 이상은 이동하지 않는다. 유체는 워크피스의 지형으로 인해 특정 위치로 이동하고, 그 지형으로 인해 이동을 중지한다. 마스킹 동작을 여기서는 또한 블로킹 동작이라고 하는데, 이들 동작이 차단되지 않은 영역들에 영향을 미치는 다른 동적 프로세스들로부터 처리된 영역들을 차단하기 때문이다.

유체로 하여금 이동하게 하는 구동력은 적어도 부분적으로 모세관 현상, 중력, 진동으로 인한 가속도, 운동에 있어서 갑작스런 변화 또는 다른 임의의 적합한 힘 중 적어도 하나에 기인할 수 있다. 이들 현상은 주로 이동에 책임이 있거나, 하나 이상의 다른 현상과 협력될 수 있다.

여기에 개시된 다른 발명들은 특히 반사된 광 에너지를 감소시키는 목적을 위한 셀 표면의 지형, 광 수집 영역들의 지형을 제조하는 방법들 및 셀의 현재 수행중인 영역들의 지형을 제조하는 방법들에 관한 것이다. 추가의 발명들은 도체 영역들에 및 그 이상에 금속화를 제공하는 방법들을 포함한다.

본 발명의 태양전지는 다른 제조 단계들을 용이하게 하는 특히, 전면 또는 후면 접촉 또는 그 모두의 금속화를 용이하게 하는 직접 모세관 흡착을 생성하는 광 포착 표면 구조를 사용한다. 제조 단계에서 마스킹을 필요로 하는 영역들은 제조 단계 동안 노출된 웨이퍼의 다른 영역들로부터 지형적으로 및 수력으로 분리된 상호접속된 홈들을 갖는다.

본 발명의 다른 발명은 마스크를 재적용하는 것에 관한 것이다. 지형이 어떤 동작이 발생하는 곳을 직접적으로 가리킬 수 있기 때문에, 워크피스를 마스킹하고, 임의의 단계들을 수행하고, 마스크를 제거하고, 다른 단계들을 수행하고, 큰 어려움 없이 정확히 같은 위치에서 마스크를 대체하고, 반복하여 그 이상의 단계를 수행하는 것이 편리하다.

여기에 개시된 발명들의 이들 및 다른 목적 및 특징들은 첨부 청구범위와 도면들을 참조로 하면 잘 이해될 것이다.

도 1은 본 발명의 태양전지의 평면 개략도이다.

도 1a는 도 1의 A-A선을 따라 취한 본 발명의 최종 광발전 장치의 근접 등방도의 정확한 축척이 아닌 개략도이다.

도 1b는 전극 영역의 층들을 도시하는 B에서 나타낸 도 1a의 부분에 대한 확대도이다.

도 1c는 텍스쳐 표면을 갖는 광발전 장치의 부분들의 상대 크기를 제시하도록 정확한 축척으로 되지는 않지만 도 1a에서보다는 축척에 보다 근접하는 도 1a에 도시한 것과 유사한 개략도이다.

도 1d는 도 1a에 도시한 것과 유사한 또한 텍스쳐 배면을 가지며, 이 구조가 광발전 장치에의 제조에 사용되는 본 발명의 광발전 장치의 도 1a에 도시한 것과 유사한 개략도이다.

도 1e는 도 1에 도시된 영역 E에서 실리콘 시간 내로 에칭된 자기 정렬 텍스쳐 부분의 개략도이다.

도 1f는 버스바 채널로부터 그리드라인 채널들로 연속적으로 곡선화된 인렛(inlet)을 갖는 발명의 실시예의 도 1a에 도시된 것과 유사한 개략도이다.

도 1g는 확장된 그로브들의 어레이와 다른 로컬 디프레션 어레이의 텍스쳐 표면을 갖는 본 발명의 실시예의 도 1a에 도시된 것과 유사한 개략도이다.

도 2a는 워크피스의 지형의 장점을 취하는 주 처리 단계들을 사용하는 본 발 명의 방법의 단계들의 흐름도 형태의 개략도이다.

도 2b는 각기 워크피스 지형의 장점을 취하는 처리 단계 및 블로킹 단계들을 사용하는 본 발명의 방법의 단계들의 흐름도 형태의 개략도이다.

도 2c는 전극 영역을 블록하는 추가 단계들을 갖는 도 2b에 도시된 것과 유사한 본 발명의 방법의 단계들의 흐름도 형태의 개략도이다.

도 3은 본 발명의 방법의 단계들의 흐름도 형태의 개략도로서, 이 단계들은 도 2a, 2b, 및 2c에 도시된 변형들의 고유한 단계들 후 수행되고 본 발명의 몇 개의 다른 방법 발명들에 공통 도면이다.

도 4a-4i는 본 발명의 처리 방법의 단계들을 나타내는 거의 사선(oblique) 도면의 개략도로서, 도 4a는 최초로 코팅된 텍스쳐 웨이퍼를 도시하며, 도 4b는 AR층을 갖는 전체적으로 코팅된 텍스쳐 웨이퍼를 도시하며, 도 4c는 버스 바 금속화 영역에 직접적으로 인가된 AR 에천트 유체를 도시하고, 도 4d는 AR 코팅부가 에칭 제거된 후 텍스쳐 웨이퍼를 도시하고, 도 4e는 버스 바 영역에 직접적으로 인가된 유체를 포함하는 촉매를 도시하고, 도 4f는 활성화된 촉매작용을 하는 표면을 갖는 텍스쳐 웨이퍼를 도시하고, 도 4g는 버스 바 금속화 영역에 직접적으로 인가된 무전해 도금 용액으로 활성화된 웨이퍼를 도시하고, 도 4h는 버스 바 및 그리드라인 영역들에서 무전해 금속 층을 갖는 텍스쳐 웨이퍼를 도시하고, 도 4i는 무전해 층의 상부에서 추가 전극 층을 갖는 텍스쳐 웨이퍼를 도시한다.

도 5는 광 포착 그로브의 중간에서 흘러 떨어지고(run down) 그리드라인 채널을 통해 수직으로 절단하는 평면상에서 취해진 텍스쳐 웨이퍼의 일부분의 단면을 도시하는 개략도이다.

도 5a는 접촉 각을 나타내는 평면상에서 확산하는 액적(液滴)의 개략도이다.

도 5b는 텍스쳐 영향 접촉 각을 나타내는 에지에서 표면의 텍스쳐 요소와 만나는 도 5a에 도시한 것과 같은 물질의 평면상에서 확산하는 도 5a에 도시한 바와 같은 액적의 개략도이다.

도 5c-5g는 에지에서 또는 랜드에서 유체의 4개의 안정한 위치들을 나타내는 도 5의 단면도의 부분을 나타내는 개략도이다.

도 6a-6d는 본 발명의 광발전 장치의 흡수기 영역에 물질을 도포하는 발명들의 방법의 단계들을 나타내는 근접 사선 도면의 개략도로서, 도 6a는 자체 정렬 물질 주입을 나타내고, 도 6b는 상기 물질이 흐르기 시작하는 것을 나타내고, 도 6c는 상기 물질이 계속해서 흐르는 것을 나타내고, 도 6d는 상기 물질이 자체 정렬 물질로서 제 위치로(to its position) 완전히 흐른 것을 나타낸다.

도 7a는 흡수기 영역 주위에 예리한 에지들을 갖는 흡수기 영역의 확대도를 나타낸다.

도 7b는 흡수기 영역 주위에 랜드된 에지들을 갖는 흡수기 영역의 확대도이다.

도 7c는 완전 커버리지를 용이하게 하도록 일부 그로브들 사이에 리지들을 따르는 개구를 갖는 흡수기 영역의 개략도이다.

도 7d는 각 그로브의 단부와 소통하는 리지와 인접하는 개방 채널과 함께 상기 리지에 의해 경계된 그로브들을 도시하는 인접 광 포착 그로브들 사이의 통신을 보장하는 다른 수단의 도 1에 도시된 것과 유사한 개략도이다.

도 7e는 텍스쳐 그로브 바닥을 나타내는 단면도의 개략도이다.

도 8a-8h는 블로킹 단계들과 조(槽;bath)를 사용하는 단계들을 이용하는 본 발명의 방법의 단계들을 도시하는 근접 사선 도면의 개략도로서, 도 8a는 AR 에칭의 조 내의 마스크된 웨이퍼를 나태내고, 도 8b는 금속화 영역으로부터 제거된 AR 코팅층을 갖는 동일한 웨이퍼를 도시하고, 도 8c는 촉매를 포함하는 조에서 같은 웨이퍼를 도시하고, 도 8d는 촉매작용을 하는 금속화 영역들을 갖는 무전해 내의 동일한 웨이퍼를 도시하고, 도 8e는 무전해 도금된 금속화 영역들을 갖는 동일한 웨이퍼를 도시하고, 도 8f는 전기도금된 조에서 동일한 웨이퍼를 나타내고, 도 8g는 금속화 영역들에서 무전해 및 전기도금된 층들을 갖는 동일한 웨이퍼를 나타내고, 도 8h는 무전해 층을 합금하고, 금속 층들을 부착하고, 마스크를 제거하도록 가열한 후의 도 8g의 웨이퍼를 도시한다.

도 9a-9d는 금속화 영역들을 직접적으로 처리하는 단계들과 블로킹 단계들을 이용하는 본 발명의 방법의 단계들을 나타내는 개략도로서, 도 9a는 흡수기 영역을 블로킹하는 마스크와 금속화 영역들 내에서 AR 코팅 화학물질의 직접 처리를 갖는 웨이퍼를 나타내고, 도 9b는 마스크와 금속화 영역들 내에 촉매 함유 유체의 직접 처리를 갖는 웨이퍼를 나타내고, 도 9c는 마스크와 금속화 영역들 내에서 무전해 도금 화학물질 유체의 직접 처리를 갖는 웨이퍼의 직접 처리를 나타내고, 도 9d는 마스크를 갖고, 금속화 영역들 내의 무전해 도금된 금속화를 갖는 웨이퍼를 나타낸다.

도 10은 인접하는 흡수기 영역들을 커버하는 마스크들에 의해 부분적으로 포함된 상부 부분을 갖는 채널에 형성된 장소에서 본 발명의 그리드라인의 단면도의 개략도이다.

도 11a는 흡수기 영역의 존의 중앙 부분에 물질을 도포하는 것을 나타내는 본 발명의 광발전 장치의 흡수기 영역에 반사 방지 물질을 도포하는 본 발명의 방법의 시작 단계를 도시하는 근접 사선 도면의 개략도이다.

도 11b는 표면 구조를 나타내는 처리 모드에 의해 반사 방지 물질로 커버된 흡수기 영역을 나타내는 개략도이다.

도 12는 셀들의 에지 및 마진들의 경우 다른 배치를 나타내는 부자연스럽게 작은 PV 셀의 개략도이다.

최종 텍스쳐 태양전지(10)가 도 1 및 도 1a에 평면도로 개략적으로 도시되는데, 도 1a는 도 1의 라인 A-A을 따른 확대된 근접 등방 단면도이다. 태양전지(10)는 버스와이어(buswires)(48)로 분리된 4개의 광 포착 영역(12)을 갖는 것으로 도시된다. 각 버스와이어는 버스바 도체(16) 위에 놓여 진다. 각 와이어(12)는 한 쌍의 버스바(16) 및 한 쌍의 그리드라인(18)(여기서는 또한 핑거라고도 한다)에 의해 경계된 약 50 영역(14)으로 이루어진다. 각 셀(10)은 약 156 평방mm 일수 있다. (셀은 정방형일 필요는 없으며, 편리한 형상을 가질 수 있다.) 일반적으로, 이러한 셀은 약 25 - 70mm × 156mm(2 또는 3개의 버스바(16)가 존재하는지 여부에 따라)의 3 또는 4개의 영역(12)을 갖는다. 영역(12)은 40과 수백 영역(14) 사이를 포함하며, 영역들 각각은 약 0.5-2mm × 30-70mm를 갖는다.

도 1a에 도시한 바와 같이, 실리콘 웨이퍼(24)의 적어도 하나의 표면(20)은 버스바(16)에 나란하게 되어 있는 그로브(22)의 패턴으로 텍스쳐 된다. 그로브(22)의 벽들은 광을 웨이퍼 본체(36) 내로 비스듬하게 반사하고, 광을 실리콘(36) 내에서 수차례 내부적으로 반사하게 함으로써 광 포착 효율을 향상시켜 광이 인캡슐런트(26) 및 글라스(28)를 통해 다시 탈출하지 않고 흡수되게 한다. 그로브들 및 그 각진 벽들은 또한 광을 글라스(28) 쪽으로 반사시키는데, 광이 셀(10)의 외측의 환경으로 글라스(28)를 통해 탈출하지 않고 셀(10)의 흡수하는 실리콘 부분(36) 쪽으로 다시 반사될 가능성이 큰 각도로 광을 반사시킨다. 벽들은 또한 가능한 역반사, 전송 실패 및 손실을 위해 광이 글라스 쪽으로 반사되기도 전에 웨이퍼(24)에 의해 직접적으로 흡수되는 반사를 일으킨다. 그로브(22)는 약 3㎛와 약 50㎛ 사이의 깊이 바람직하게 약 5㎛와 약 50㎛ 사이의 깊이를 가진다. 그로브들은 또한 대략 그들의 깊이만큼 넓다.

태양을 향한 실리콘 표면(20)은 일반적으로 실리콘 질화물로 된 반사 방지 코팅 층(30)을 갖는다(이는 도면에서 임의의 두께로 나타내기에는 너무 얇다). 그 아래에 n⁺ 인(또한 매우 얇음, 약 AR 코팅층 두께의 4배)의 도핑 영역(32)이 있으며, 접합부(34)를 생성한다. 이들 층(30, 32, 34) 각각은 일반적으로 표면(20)의 그로브된 표면 형상과 일치한다. 접합부(34) 아래에 도핑된 p 타입의 다결정 실리콘의 벌크(36)가 있다.

현재 이동하는 도체(16, 18)의 상호접속 네트워크(38)가 웨이퍼(24)를 횡단한다. 두 개의 일반적인 타입의 도체들이 존재한다. 한 타입(18)은 비교적 좁으며, 서로 밀접하게 이격되어 있다. 이들을 그리드라인 또는 핑거라고 한다. 이들은 일반적으로 버스바로 알려진 큰 도체(16)에 광 포착 영역(14)으로부터 전류를 이송한다. 버스바(16)는 실리콘의 버스바 영역(17) 내에 놓여있다. 그리드라인(18)은 실리콘의 그리드라인 영역(19) 내에 놓여 있다. 금속화 영역(17, 19)은자체로 도 1b에서 도시한 바와 같이, 일반적으로 계층화된다. 버스와이어(48)는 계층화된 버스바 도체(16) 위에 놓여 있다. 버스바(16) 및 그리드라인(18) 층들은 사실상 동일하다(그리드라인이 아닌 버스바 위에 놓이는 버스와이어와는 달리).

실리콘 층(36)과 아래에서 시작하는 대표적인 것으로서 더 큰 버스바 영역(17)을 취하면, p 형 실리콘은 p 형 실리콘과 인으로 도핑된 도핑된 n 형 실리콘(32) 사이의 접합부(24)에 인접하여 있다. (태양을 향하는) 도핑된 실리콘(32)과 바로 인접하고 그 위에 광 포착 영역(14)에서 존재하는 것과 같은(그러나 임의의 두께를 갖는 것으로 도시하지 않음) 반사 방지 코팅층(30)이 없다는 것을 유의하는 것이 중요하다. 이러한 AR 코팅층은 실리콘(32)과 금속 도체(16, 18) 사이에 양호한 전기적 및 기계적 접속을 방해한다. 따라서, AR 코팅층은 이 상세한 설명의 어디에서 설명된 단계 및 발명에 따라 이 영역으로부터 제거되거나 또는 아니면 이하 기술하는 방법에 따라 이들 영역에 제공될 수 없다. 따라서 도핑된 실리콘(32)에 인접하여 니켈 실리사이드 영역(40)이 있다. 이 영역에 인접하여 다른 금속 층들에 비해 비교적 얇은 무전해 도금 니켈 층(42b)이 있다. 무전해 Ni 층의 위에는 구리(Cu) 또는 은(Ag)의 두꺼운 전기도금 층(44)이 있다. 구리가 사용되는 경우, 은(Ag) 또는 주석(Sn)의 어느 한 층(46)이 있게 된다.

버스와이어(48)는 롤링된 스트립일 수 있거나 임의의 적합한 수단에 의해 제공될 수 있다. 예를 들어, 버스와이어는 "LIGHT CAPTURE WITH PATTERNED SOLAR CELL BUS WIRES"라는 제목으로 2006년 10월 26일자 출원된 Saches 등의 미국 특허출원 제11/588,183호에 기술된 바와 같은 텍스쳐 표면으로 될 수 있는데, 이 특허출원의 전체 개시를 여기에서 참조하기로 한다.

실리콘 웨이퍼(24) 위에는 통상적인 것으로서, 글라스 시트(28)에 의해 캐핑된(capped) 폴리머 인캡슐런트의 볼륨(26)이 있다. 배면(21)은 또한 본 발명의 실시예들을 포함할 수 있으며, 본 발명의 방법 발명의 실시예들에 따라 제조될 수 있다. 그러나 그것은 필요치 않다. 변형예들을 이하 기술한다. 배면과 인접하게 Dupont de Nemours and co.에 의해 시판중인 Tedlar^®와 같은 폴리비닐 플로라이드로 될 수 있는 습기 장벽(29)으로 커버된 다른 층인 인캡슐런트(27)가 있다.

도 1, 1a 및 1b에 도시된 구조로부터 다수의 광발전 장점이 유도되는데, 그중의 일부는 보다 양호한 광 포착을 유도하는 흡수기(14)의 주름잡힌 그로브형 특성에서 발생되고, 그중의 일부는 도체(16, 18)가 트렌치(37, 39) 내에 위치하기 때문에 발생하고, 그 중의 일부는 이들 특징 모두에 기인하여 발생한다.

그리드라인(18)이 배치된 리세스 채널(39)을 제공하면 광발전 목적뿐만 아니라 처리 목적으로 기능한다. 그리드라인 전극(18)과 실리콘 물질(32) 사이의 인터 페이스가 평평하지 않고 트렌치이므로, 실리콘과 전극 사이에 전류 흐름을 향상시키는 단위 길이당 많은 접촉 영역이 있다. 리세스 채널(39) 내에 위치한 그리드라인 전극(18)은 종래의 프린트된 전극들에 비해 비교적 높이가 높고 좁을 수 있다. 따라서, 그리드라인 도체는 종래의 평평한 그리드라인에 비해 단위 폭당 동등하거나 큰 단면적을 얻을 수 있다. 좁게 되면 각 그리드라인이 흡수기 영역(14)을 덜 가리므로 셀의 효율적인 수집을 향상시킨다.

마스킹 프로세스에 의해 인에이블된 그리드라인들은 지금까지 가능했던 것보다 우수하므로, 이 그리드라인들은 서로 가깝게 배치될 수 있다. 따라서 에미터의 시트 저항으로 인해 저 저항 에너지 손실이 있는데(전하 캐리어들이 그리드라인 전극(18)에 도달하기 전에 짧은 평균 거리를 이동하기 때문이다).

다른 효율은 광 포착 흡수기 영역(14)의 주름 잡힌 특성으로 발생한다. 주름은 전하 캐리어들이 흡수기를 통해 흐를 흡수기의 많은 단면적을 이동하는 얇은 표면 영역을 제공하므로, 전하 이동의 단위 길이당 저 저항과 저 손실이 있다. 이 효과는 큰 단면적을 갖는 도전을 위한 와이어를 제공하는 것과 유사하다. 낮은 저항 손실 때문에, 최적의 에미터 도핑 레벨은 그것이 다르게 되는 것보다 낮다. 이는 단파장 광에 대한 양호한 응답 때문에 고 전류를 유도한다. 또한, 표면 재조합 손실이 감소된다.

더욱이 본 발명의 그리드라인(18) 및 버스바(16) 전극은 잉크를 함유하는 인쇄된 금속이 아닌 도금 금속이며, 도금 금속은 소성(fired) 금속 잉크보다 낮은 저항율 및 낮은 접촉 저항을 갖는다.

공학 기술이 타협하고, 균형이 그리드라인들의 폭과 높이 및 그들의 간격 사이에서 만들어져야함은 물론이다. 환언하면, 그리드라인을 만들기 위한 가장 얇은 가능한 폭과 가장 가까운 가능한 스페이싱이 있을 수 있는 한편, 얇음과 간격의 최적의 조합은 이들 파라미터에 대해 가장 얇거나 가장 가까운 값들을 이용하지 않는다.

전술한 광 포착 및 광발전 장점 이외에, 여기에 개시된 발명들은 예를 들어 모세관 현상에 의해 구동되는 바와 같이, 최종적으로 광발전 어셈블리의 일부분이 되는 워크피스의 텍스쳐 영역들을 통하는 유체 흐름의 장점을 갖는다. 표면 텍스쳐와 그와 관련한 유체 흐름을 나타내는 두 가지 다른 모드를 비공식적으로 참조하는 것이 편리하다. 하나는 여기에서는 흐름도 도 2a를 참조하여 개시된 방법으로 주로 나타낸 처리 모드라고 하고, 다른 하나는 여기에서는 흐름도 도2b, 특히 AR 코팅층을 에칭하는 조(bath)(263)와 같은 조와 자기 정렬 마스크를 나타내는 단계를 참조로 하여 개시된 방법으로 주로 나타낸 블로킹 모드라고 한다. 이들 모드들의 각각의 예들을 이하 기술한다.

처리 모드는 액티브, 일반적으로 유저가 도금 또는 에칭과 같은 워크피스의 임의의 존들에서 발생해야 할 것을 바라는 재반응 처리 단계와 관련된 유체와 함께 사용된다. 워크피스는 유체가 유체 접근가능 경로의 상호접속 네트워크를 포함하는 존의 부분에서 증착될 수 있도록 텍스쳐된 다음 예를 들어, 모세관 현상의 힘 하에서 유저가 화학적 반응이 일어나길 의도하는 존의 적어도 나머지 부분으로 이동하지만 더 이상의 존으로는 이동하지 않는다. 경로의 네트워크는 또한 장벽 또 는 에지 등의 하나 이상의 특징들을 통합하는데, 이 특징 또는 특징들은 유체 흐름 방해물로서 동작하고, 유체가 디자이너가 처리 단계가 발생하지를 원치 않는 존들로 흐르는 것을 방지한다. 도 2a의 개략 흐름도와 관련하여 이하에 기술된 프로세스는 이러한 처리 모드 즉, PV 셀 표면에 전극들을 제공하는 방법의 일례이다.

이어서 블로킹 모드의 개략적인 설명으로 전환하면, 존을 마스크하거나, 또는 다른 존에서 일어나기를 바라는 임의의 방식으로 동작이 일어나는 것을 마스크하는 자기 정렬 수동 또는 블로킹 물질이 사용될 수 있다. 예를 들어, 일반적으로, 수집 영역(14)은 실리콘 질화물(30)의 반사 방지(AR) 코팅층으로 코팅된다. 이러한 코팅층은 일반적으로 실리콘의 전체 표면에 도포된다. 그러나 AR 코팅층은 실리콘에의 전극 물질의 양호한 결합을 방지한다. 따라서 AR 코팅층은 도금되게 되는 금속화 영역(17, 19)으로부터 제거되어야 한다. (종래 기술에서, 일반적으로 AR 코팅층은 전극들을 형성하도록 AR 코팅층를 통해 실버 잉크와 반응함으로써 제거된다. 이러한 프로세스는 결점을 갖는다.) 여기에 개시한 발명들의 방법들에 따르면, AR 코팅층은 조에서 에칭 등의 화학적 반응에 의해 제거될 수 있다. 그러나, 광 수집 영역(14)은 AR 코팅층(30)이 거기에 남아있도록 보호될 필요가 있다. 이러한 필요의 조합은 수집 영역(14)을 마스킹함으로써 성취될 수 있다. 블로킹 모드로 블로킹 물질은 후속 액티브 단계를 차단하는 것이 바람직한 상호접속 유체 경로를 포함하는 존의 부분에 배치되고, 후속 액티브 단계를 차단하는 것이 바람직한 이 존의 적어도 다른 부분으로 이동한다. 도 2b는 흐름도 형태의 대표적인 프로세스를 도시하고, 도 8a - 8h는 프로세스가 처리된 장치의 일부 특징들을 나타낸 다.

본 발명은 모세관 현상의 이들 모드의 어느 하나 또는 모두를 이용하여 용이하게 하는 설계에서의 그로브의 배치의 특수 지형적 특성을 포함한다.

처리 모드를 이용하여 본 발명의 방법 실시예을 이용하는 제조 시퀀스를 도 2a의 흐름도 형태로 도시한다. 그것이 처리되는 장치의 임의의 특징을 나타내는 도 1a 및 1b 그리고 도 4a - 4f에 도시된 구조적인 요소들을 또한 참조한다. 텍스쳐는 이하 도시한 바와 같은 임의의 적합한 방법에 의해 실리콘 웨이퍼(24)에서 생성된다(252a). 도 1e는 리지(23)에 의해 분리된 그로브(22)의 텍스쳐를 갖는 실리콘 웨이퍼(24)의 부분에 대한 개략도이다. 광 포착 영역이 되는 영역(13)은 그리드 라인(18)을 위치시키는 채널(39)에 의해 부분적으로 경계지게 구성된다. 인이 웨이퍼 내로 확산되어(254a) 튜브 노(furnace)에서 일반적으로 POCl₃에 실리콘을 노출시킴으로써 p-n 접합부(34)를 생성한다. (POCl₃ 대신에 사용될 수 있는 다른 도펀트 물질은 아인산 및 P₂O₅를 포함하지만 이에 한정되지 않는다. 도펀트는 텍스쳐가 웨이퍼에 제공된 후 도포된다. 임의의 텍스쳐들은 유체의 흐름을 방해할 수 있으나, 표면의 임의의 부분들로부터 유체를 배제한다. 따라서 유체로서 보다는 가스 상으로 도포된 도펀트를 사용하는 것이 유익할 수 있다.) 확산 단계(254a)는 웨이퍼(24) 사방에 인의 층을 생성한다. 배면(21) 상의 임의의 확산 물질은 에칭 제거될 수 있으며(이 동일 단계(254a) 내에서), 전면(20) 상의 접합부는 전기적으로 절연된다. 또한, 확산으로부터 임의의 잔여 글라스는 웨이퍼의 전면으로부터 에칭 제거되어야 한다. 이 에칭 단계들은 일반적으로 확산으로부터 분리적으로 수행되지만, 여기에서 대표적으로 편의상 단계 254와 모두 관련된다. 박층의 투명 유전 물질(30)은 반사 방지(AR) 코팅층(일반적으로, 실리콘의 패시베이션을 위한 엑스트라 수소를 갖는 실리콘 질화물의 700 옹스트롬)으로서 도포된다(256a).

도 4a는 버스바(16) 및 그리드라인(18)을 형성하도록 금속화되는 채널(37, 39)의 네트워크(38)를 갖는 패턴화된 실리콘 웨이퍼(24)의 부분을 개략적으로 도시한다. 코팅층들은 존재하지 않는다. 도 4b는 네트워크(38) 및 흡수기 영역들(14)을 포함하는 전체 상부 표면(20) 상의 반사방지 층(30)을 갖는 실리콘 웨이퍼(24)를 도시한다(도시에 있어서 코팅층을 나타내는 것이 어려울지라도).

버스바들은 약 0.5mm와 5mm사이에 바람직하게는 1.5mm와 3mm 사이로 비교적 넓다. 채널들이 배치된 채널들(37)은 약 3㎛와 약 50㎛ 바람직하게는 약 5㎛와 20㎛ 사이의 그로브(22)와 같은 깊이의 깊이를 갖는다. 그리드라인들은 약 5㎛와 약 100㎛ 폭, 바람직하게 약 20㎛ 내지 50㎛ 사이의 폭을 갖는 버스바들 보다 훨씬 좁다. 그리드라인들이 존재하는 채널(39)은 버스바들 및 그로브(22)의 경우에 대략 채널(37)과 같은 깊이를 갖는다. (도면은 정확한 축척으로 되지 않는다.) 채널들은 버스바(16)가 되는 영역(17) 내에서만 전기도금 화학물질을 증착하도록 비교적 직선으로 된다. 예를 들어, 이는 잉크젯에 아킨을 제트 프린팅하거나, 또는 밸브제트 프린팅하거나 또는 프로그램가능 피페팅을 함으로써 수행될 수 있는데, 이 모두는 필요한 해상도 이상을 갖는다. 역으로, 흡수기 영역(14)을 오염시키지 않고 그리드라인 채널(39)의 작은 한정들 내에서 직접적으로 유체만을 제공하는 것은 매 우 어렵다. 그러나 버스바(37) 및 그리드라인 채널(39)이 상호접속되므로, 충분한 유체가 버스바 채널(37) 내에 놓여 진다면, 모세관 흡입으로 수력으로 접속된 작은 그리드라인 채널(39) 내로 유체를 유도하게 된다.

디자이너는 광 포착 영역(14)으로 되는 영역(13) 내로 침입하도록 도금 화학물질을 원하지 않는다. 이는 소정의 영역을 채우기에 충분하게만 있도록 증착된 유체의 양을 조정함으로써 방지될 수 있다. 그것은 또한 도 7a의 확대도에 도시한 지형에 의해 유체의 잘못된 침입을 방지하는데 유용하고, 보다 강건하다. 예를 들어, 금속화 영역(17, 19)과 경계를 이루는 벽(477, 479)(도 7의 777, 779)은 충분히 깊고 가파르게 만들어질 수 있어서, 그 내부에 증착된 유체는 넘치지 않게 된다. 또한 이하 기술하는 바와 같이 광 트래핑 영역(14) 내로 유체의 넘침을 방지하는 동작을 하는 흡수기 영역들과 금속화 영역들 사이에 에지(474, 774)를 제공하는 것이 가능하다.

도 4c에 도시한 바와 같이, 에천트 유체(458)는 이들 영역(17, 19)에서 AR 코팅층(30)을 에칭 제거할 목적으로 및 아래에 실리콘(32)을 나타낼 목적으로 금속화 채널(37, 39)의 네트워크(38) 내로 분배된다(258)(도 2a). 분배(258)는 일반적으로 그리드라인 채널(39) 내로의 모세관 흐름으로 금속화 네트워크의 버스바 채널(37) 내로 수행된다.

일반적으로, 에천트(258)는 워터 내의 플루오르화 수소산 용액일 수 있다. AR 코팅층(30)은 아주 얇아서 금속화 영역들 내로 분배된 에천트의 양이 코팅층의 모두를 소모하기에 충분하다. 또한, 에천트는 하부의 실리콘(32)을 공격하지 않으 므로, 에칭 단계는 임계적 타이밍을 필요로 하지 않고 완료로 진행하게 될 수 있다. 이어서 웨이퍼(24)가 세정되고 건조된다. 도 4a, 4b, 등에 도시한 도면은 양측면에 벽(474)과 같은 벽들을 갖는 버스바 채널(37)을 통한 부분 단면이다. 따라서 그것은 유체를 유지하게 된다. 그 결과를 도 4d에 도시하는데, 영역(17, 19)으로부터 없는 광 포착 영역(14) 상에 남아 있는 AR 코팅층(30)을 도시한다.

도 1d에서 237, 239로 도시한 역 콘택트 구조(이하 기술함)는 통상의 수단 또는 이하 기술한 다른 수단에 의해 생성 및 소성된다(260).

도 4e에 도시한 바와 같이, 금속화 영역 네트워크(38)는 내부에 팔라듐 등의 촉매를 포함하는 유체를 분배(262)하고, 도 4f에 도시한 바와 같이, 촉매작용을 미치는 표면(463)을 남겨둠으로써 처리된다. 이 촉매는 무전해 니켈 도금 단계를 개시한다. 광 산화 에칭은 소성 단계(260) 동안 형성될 수 있는 임의의 산화물을 제거하도록 처리 단계(262) 이전에 전면 상에 필요할 수 있음을 지적한다. 전체 웨이퍼는 흡수기 상에서 AR 코팅층의 영향이 최소 허용되는(deminimis) 것으로 될 때 에칭될 수 있다. 무전해 도금은 좁게 지향된 처리 단계(도 2a) 또는 배스(bath) 단계에 의해 될 수 있다. (조를 이용하는 본 발명의 방법들의 실시예들은 이하 기술하는 도 8a-8h를 참조로 설명된다.) 직접적인 처리는 무전해 니켈 용액(464)을 금속이 되는 영역(38)의 네트워크에 선택적으로 도포함으로써 도 4g에 도시한 바와 같이 수행된다. 얇은 무전해 니켈 층(42a)은 도 4h에 도시한 바와 같이 이 단계 이후 남게 된다. 또한, 전극 니켈 용액은 무전해 니켈 도금 용액의 조에서 웨이퍼(24)을 침지(266)함으로써 도포될 수 있다. 무전해 니켈은 촉매(463)가 존재하 여 금속화 영역 네트워크에 있는 경우에만 도금한다. (도 4i는 이하 기술하는 몇몇 다른 단계 이후 장치의 상태를 도시한다.)

도 3은 본 발명의 방법의 몇 가지 실시예들로서 사용될 수 있는 최종 단계들을 개략적으로 도시한다. 최종 단계들은 두 개의 기본 시퀀스 중 하나에서 수행될 수 있다. 두 개의 시퀀스는 두 개의 유사한 단계로 종료한다. 구리나 은의 층(44)은 예를 들어 광 유도 도금(LIP)이라고 하는 프로세스를 이용하여 니켈(42a)의 상부에서 전기도금된다(341 또는 342). LIP에서 접촉이 태양 전지의 배면 전극에 형성되고, 셀은 광에 노출된 도금조에서 침지된다. 셀에 의해 생성된 광전류는 전기도금을 구동하는 전류로서 동작한다. 때로 일부 바이어스 전압이 또한 셀에 인가된다. 금속의 증착에 이어서, 셀은 소결되고(344), 이 두 개가 니켈(42a)과 실리콘(36)을 합금하여서 니켈 실리사이드 층(40)을 형성하여 구리나 은 및 니켈 층으로부터 잔여 반응하지 않은 니켈(425) 사이의 접착을 촉진시킨다. 프로세스는 종료한다(399).

하나의 다른 경로에서 몇 개의 추가 단계들이 도금(342) 및 소결 단계(344)를 선행한다. 합금 단계(344)에서, 니켈(42a)은 가열되고, 실리콘과 합금되어 실리콘에의 양호한 부착을 위해 니켈 실리사이드 층(40)(도 4i)을 생성하고 옴 접촉을 생성한다. 임의의 초과 합금되지 않은 니켈은 셀로부터 에칭 제거된다(366). 제2 무전해 니켈 도금 단계(388)는 무전해 니켈의 층을 제공하는 것으로 실행된다. 이어서 상태가 도 4h에 도시한 바와 같이 나타나는데, 도시한 바와 같이, 실리콘(32)과 무전해 니켈(42a) 사이에 니켈 실시사이드 층을 갖고 니켈 실리사이드 층 위에 나타난다. 다음 단계는 도전 금속(은 또는 구리)(44)의 LIP(342') 및 최종 소결(344')로서 전술한 바와 같이 금속 층들 사이의 접착을 촉진시킨다. 단계 338에서 증착된 니켈 층은 접착에 도움이 되고, 구리가 사용되는 경우 확산 장벽으로서 기능하여 층(44) 내의 임의의 구리가 실리콘(32) 내로 확산하는 것을 방지하고, 그 전자 성능의 열화를 방지한다. Cu가 은(Ag)(342')으로부터(rather from) 증착되면(341'), 은이나 주석의 추가의 층이 소결(344) 이전에 구리의 상부에 도금된다(343). 최종 상태는 도 4i에 도시되는데, 실리콘(32)의 위에 니켈 실리사이드 층(40)이 인접하여 있는 무전해 니켈 층(42r)을 캐핑하는 은의 LIP 층(44)을 갖는다.

도 3에 도시한 이러한 단계들은 현재의 설명에 있어 프로세스에 추가하여 이하 기술하는 임의의 프로세스에 대해 결론하는 단계들로서 사용될 수 있다.

본 발명의 몇 가지 관련 실시예들이 있다. 주로 처리 단계들을 사용하는 방법을 위에서 설명했다. 블로킹 단계들을 사용하는 다른 실시예를 바로 이어서 설명한다. 그 후 단계들을 수행하는 이용된 텍스쳐의 특징들을 설명한다. 텍스쳐 특징들 설명에 이어서, 그에 관한 표면 텍스쳐 및 유체 흐름이 이용되는 처리 및 블로킹의 변화를 기술한다.

이제 대표적인 블로킹 모드 프로세스의 상세한 설명에 대하여 도 2b를 참조하여 설명한다. 제1의 세 단계는 도 2a를 참조하여 설명한 방법 및 그 변형에 사용된 것과 유사하거나 같은데, 방금 기술한 구조를 생성하고(252b), 확산 및 에칭하고(254b) 및 AR 코팅(256b)하는 것이다. 또한 전술한 바와 같이 역 콘택트가 생 성되고, 또한 소성된다(260b).

도 2b 및 6a-6d는 자기 정렬 마스크(670)가 광 포착 영역(14)에 인가되는(261) 본 발명의 실시예를 도시한다. 마스크는 다른 단계들의 동작이 마스크된 영역(14)에 영향을 미치는 것을 차단하는데, 마스크 영역은 웨이퍼(24)의 표면(20)의 나머지와 유사하게 유지하는 것이 바람직한 AR 코팅(30)을 갖는다. 파인 그로브(22)는 광 포착 영역(14) 텍스쳐에서 모세관으로서 동작한다. 도 6a에 도시한 바와 같이, 그로브들은 자기 정렬 물질 예를 들어, 왁스의 볼륨(672)으로 섞어 넣어진다. 왁스는 유체 형태 또는 고체로 제공된 다음 유체 형태로 변환하도록 도 6b에 도시한 바와 같이 처리된다. 유체는 예를 들어, 모세관 현상에 의해 좁은 그로브(22)를 따라 존(14)의 모든 부분들로 흐르는 도 6c에 도시한 바와 같이, 장벽(674a, 674b)에 도달할 때까지 존(14)을 통해 흐른다. 몇 가지 다른 유체 흐름 방해 타입들이 존재할 수 있다. 왁스는 흐름을 정지하고, 경화하여 마스크가 되지만, 장벽을 넘어서는 마스크가 제공되지 않는다.

도 7a 및 도 7b에 큰 스케일로 도시한 흐름 장벽 또는 방해물의 다른 타입 또는 부분들의 일부는 이하 기술하는 랜드(775)로 분리된 그로브(22)에서의 벽(770), 단일 에지(774) 및 랜디드 에지(771, 773)를 포함한다. 마스크(670)는 셀의 광 영역(14)이 제거된 AR 층(30)(도 1a)을 갖는 것 및 후속 단계들 동안 금속으로 커버되는 것을 차단한다.

랜드(775)는 유체의 흐름을 방지함에서 있어서 간단한 에지(774) 보다 효과적이다. 이 때문에 단일 존 내의 지지 분리 그로브들 예를 들어, 셀의 액티브 영 역은 가능한 한 예리하게 되어 그 리지들이 최소한 그로브들을 분리하는 랜드와 유사하게 된다. 이들 리지들이 둔하게 되면, 이들은 리지의 피크로부터 돌아오는 유체에 힘을 가할 수 있으며, 금속화 프로세스에 유체를 노출시킨다.

일반적으로, 그로브들의 표면적은 그로브들 및 리지들의 총면적의 적어도 대략 3/4로 되는 것이 바람직하다. 차단 물질은 또한 적당한 정밀도를 갖는 기술에 의해 도포될 수 있는데, 전술한 잉크 젯, 밸브 젯, 프로그램가능 피페팅을 포함하지만 이들로 한정되지 않는다. 블로킹 물질은 최종 바람직한 위치에 가까운 이들 방법들로 대체될 수 있으며, 예를 들어, 모세관 현상의 영향하에 여기에서 기술한 유체 진행에 대한 장벽으로 인해 이동이 중지되는 의도한 정밀한 위치로 이동된다. 물질은 경화될 수 있거나 또는 아니면 이 위치에서 물질의 타입에 따라 냉각, 빛에 노출, 화학 반응 등에 의해 안정화될 수 있다.

도 2b에 도시한 하나의 가능한 프로세스 흐름 경로에 따르면, 전체 웨이퍼(24)는 도 8b에 도시한 바와 같이 금속화되는 영역(17, 19)으로부터 AR 코팅층(30)을 제거하도록 도 8a에 개략적으로 도시한 바와 같이 조(858) 내에서 에칭된다(263). (다른 흐름 경로가 이어질 수 있는데, 이는 금속화되는 영역들을 동적으로 처리하는(265) 한편, 다른 영역들은 차단을 유지한다. 이 흐름 경로는 도 9a-9d와 관련하여 기술한다.)

도 2a, 2b, 2c 및 3에 개략적으로 도시된 처리 흐름 내에 다수의 브랜치 지점이 있다. 임의의 브랜치 지점에서 프로세스는 어느 경로를 따라 진행할 수 있다. 브랜치 선택의 각 가능한 조합을 개별적으로 기술하는 것은 실행 불가능하다. 그러나 어느 선택이 타당하고, 취할 수 있는지 이해해야 한다.

니켈이 무전해적으로 도금된 금속화 영역(17, 19)에 선택적으로 팔라듐 촉매를 적용하는 것(267)이 유용하다. 이 촉매 응용은 도 8c에 도시된 바와 같은 조에서 침지(267)에 의해 또는 도금되는 영역을 통한 유체의 일반적인 흐름에 의해 수행될 수 있다. 마스크(670)는 촉매(862)가 흡수기의 광 포착 영역(14) 내로 인가되는 것을 차단하는데, 흡수기에서 니켈을 도금하는 것은 바람직하지 않다. 마스크 물질을 용해 및 재경화함으로써 마스크 물질을 리플로우하는 것이 유용할 수 있는데, 이는 마스크에 부착된 임의의 촉매의 촉매 활동을 디스에이블시킨다.

다음 단계는 전극이 되는 영역(17, 19)에서 무전해 니켈 도금을 제공하는 것이다(273). 이는 도 8d에 도시한 도금 조(873) 내에 웨이퍼를 침지함으로써 수행될 수 있다. 왁스 마스크(670)는 광 흡수 영역(14)이 이 도금 단계에서 금속으로 코팅되게 되는 것을 방지한다. 조(873)로부터의 제거시, 전극 영역(17, 19)은 무전해 니켈 층(42a)으로 커버된다.

처리 방법과 관련하여 전술한 바와 같이, 주로 블로킹 방법으로 끝나는 프로세스 흐름 경로는 도 3 및 도 8f-8h에서 블록도 형태로 개략적으로 도시된 단계들을 이용한다. 최종 단계들은 두 개의 기본 시퀀스들 중 하나에서 수행될 수 있다. 두 개의 시퀀스들은 LIP 금속조에서 웨이퍼를 전기도금함으로써 두 가지 유사한 단계로 종료한다. 명칭 및 개념에서 유사함이 있지만, 프로세싱 파라미터들 및 개시 워크피스는 다를 수 있다. 구리 또는 은 중 어느 하나의 층(44)(도 8g)이 도 8g에 도시한 상황을 가져오는 LIP 조 프로세스를 이용하여 니켈(42a)의 상부에서 전기도 금되는데(342a) 마스크(670)는 흡수기 영역(14) 상에 유지된다. 금속화 영역(17, 19)은 이제 전기도금 층(42a), 및 LIP 구리 또는 은 층(44)을 갖는다. 금속의 증착에 이어서, 셀이 소결되어(344) 니켈 실리사이드 층(40)(도 8h)을 형성하고, 또한 니켈 층(42s)을 남겨두도록 니켈(42a)을 실리콘(36)과 합금한다. 소결 또한 상부 금속층(44)과 무전해 니켈로부터 잔여 니켈 사이의 접착을 촉진하는데, 무전해 니켈의 대부분은 실리콘과 반응한다. 마스크(670)는 니켈 층(43r)을 캐핑하는 도체(44)로 도금된 금속화 영역들, 니켈 실리사이드 층(40), 및 AR 코팅층(30) 및 마스크(670)가 없는 코팅된 광 포착 영역(14)을 갖는 도 8h에 도시된 바와 같은 장치를 제공하도록 예컨대 그것을 태우는(burning off) 등의 임의의 적용가능한 방법으로 제거된다.

프로세스의 유용한 이용에 있어서, 자기 정렬 마스크는 열처리가 자연적으로 예를 들어 소결(344)과 같은 프로세스 시퀀스에서 열 처리동안 무엇을 따르는지 간에 자동적으로 제거된다. 그러나 솔벤트 내의 침지 또는 스폰지 같은 흡수제 물질 내로의 모세관 작용 같은 개별 동작에 의해 자기 정렬된 마스크를 제거하는 것이 필요할 수 있다.

이러한 개별적인 처리 단계는 금속화가 마스킹 물질의 부분들을 무전해 니켈로 부분적으로 코팅되게 되는 것으로부터 방지하는데 충분히 선택적이지 않은 경우 필요하게 된다. 금속 증착은 솔벤트로 마스크를 박리함으로써 제거될 수 있다. 그러나 열처리 동안 금속화 증착이 남아 있는 경우 이것이 최종 셀의 성능에 역영향을 미칠 수 있다. 이 경우, 자기 정렬 마스크는 이하 기술하는 바와 같이 높은 종횡비를 갖는 그리드라인을 형성하기 위한 바람직한 구조를 나타내도록 광 유도 도금(341) 이전에 재도포될 수 있다.

전술한 합금(334)과 더불어 LIP(341', 342') 및 소결(344'), 에칭(336) 및 제2 무전해 니켈 도금 단계(338) 단계를 선행하는 도 3의 우측편에 도시한 경로가 선택적으로 이어진다. 에칭 단계(336)는 제1 무전해 니켈 층(42a)을 제거한다. 제2 무전해 도금 단계(338')가 다시 무전해 층을 증착한다. 제2 무전해 도금 단계를 갖는 선택에 이어서 도시하지 않은 중간 구조로 이어지는데, 이 중간 구조는 상부 LIP 금속 층(44) 및 무전해 니켈 층을 포함한다. 이 구조는 도 8g에 도시한 것과 유사하지만, 무전해 전극 층이 다른 단계들을 통해 제공된다. 소결(344') 후 실리콘이 무전해 니켈 층과 반응하여 니켈 실리사이드(40)를 형성한다. 무전해 니켈 층은 은 또는 구리의 상부 금속 층(44)에 부착된다. 마스크는 기술한 바와 같이 제거된다. 구조는 또한 도 8h에 도시한 것과 같으며, 니켈 층(42r)을 캐핑하는 도체(44)로 도금된 금속화 영역들과 니켈 실리사이드 층(40)을 갖는다. 광 포착 영역(14)은 AR 코팅층(30)을 갖는다.

종래와 같이, 버스바들은 전류 수집 핑거들을 상호접속하도록 납땜된다. 셀들은 함께 직렬로 납땜되고, 패널 내에 적층된다.

에칭 조 단계(263), 촉매 조 단계(267) 및 무전해 니켈 조 단계(273)를 포함하는 도 2에 도시된 경로에 대한 다른 예가 존재한다. 임의의 하나 이상의 이들 단계들은 직접 처리 단계로 대체될 수 있음으로써 액티브 에이전트가 금속화되는 영역(17, 19)에 직접적으로 인가된다. 도 9a에 도시한 바와 같이, 에천트(963)가 이들 위치에서 직접적으로 처리될 수 있다. 이 경우, 마스크(670)는 절대적으로 필요치 않을 수도 있지만, 마스크는 직접적인 처리 에칭 단계(265) 동안 흡수기 영역(14)과 접촉하는 잘못된 에천트에 대해 유용한 보험을 제공한다. 유사하게, 영역들은 흡수기의 영역(14)과 접촉할 염려가 없이 팔라듐(또는 다른 적합한) 촉매(도 9b)를 포함하는 유체(962)로 처리될 수 있다(269). 그리고 최종으로, 도 9c에 도시한 바와 같이, 무전해 금속 도금 액(966)은 제트 프린팅에 의해 직접적으로 도포될 수 있고(275), 흡수기 영역을 오염할 위험 없이 넓은 버스와이어 전극 채널(37)로부터 좁은 그리드라인 전극 채널(39)로 모세관 현상에 의해 흐른다. 이 결과 도 9d에 도시한 바와 같이, 무전해 도금 층(42a)이 생성된다.

일반적으로, 프로세스 디자이너는 블로킹 마스크를 갖는 배스 단계, 블로킹 마스크를 갖는 직접 처리 단계 또는 금속화 영역들, 무전해 도금을 위해 이들 영역들에 촉매를 적용하는 것, 이들 영역들에서 무전해 도금하는 것 또는 마스크에 의해 차단될 수 있는 액티브 에이전트에 영역을 노출하는 것을 유사하게 사용하는 임의의 다른 단계로부터 AR 코팅층을 에칭 제거하는 단계들 중 어느 하나에 대한 마스크 없는 직접 처리 단계를 사용할지 여부를 선택할 수 있다. 따라서, 도 8c에 도시한 바와 같은 촉매적용을 위한 배스 단계가 수행되고, 이어서 도 8d에 도시한 바와 같은 배스 무전해 도금 단계가 수행되거나 또는 도 9c에 도시한 바와 같은 직접 처리 무전해 도금 단계가 수행된다.

리플로잉(271) 단계와 유사한 왁스 마스크(670) 마스킹 물질이 제1 영역에 도포될 수 있으며, 이어서 제2 영역을 변경하는 적절한 단계가 수행된 후 제거된 다. 이어서, 제2 마스크, 동일하거나 다른 타입의 어느 하나가 제1 영역에 적용될 수 있는 한편, 다른 단계들이 수행되고, 이로부터 제1 영역이 보호되어야 한다. 처리 단계가 지형을 크게 변경하지 않는다면, 같은 종류의 마스크 물질이 되풀이 하여 사용될 수 있고, 신뢰성 있게 마스크하고, 정확한 같은 영역들을 노출한다.

일부 마스킹 물질들이 다른 것들보다 보다 용이하게 제거된다. 예를 들어, 제1 타입의 물질이 도체 채널(37, 39)이 되고, 마스크의 종류를 형성하는 유체를 남기는 네트워크(38) 내에서와 같은 제1 영역 내의 예를 들어 모세관 현상에 의해 제공 및 분배될 수 있다. 제2 타입의 물질이 광 포착 영역(14)이 되는 이미 거기에 잔류하는 유체 때문에 제1 영역으로부터 배제되는 그로브(22)의 네트워크 등의 제2 영역 내에 제공 및 분배될 수 있다. 따라서 제1 영역 내의 유체 제1 타입의 물질이 제1 영역으로부터 제2 물질이 제1 영역으로 진입하는 것을 방지하는 마스크를 형성한다. 이어서 제2 타입의 물질이 경화 등에 의해 보다 고정하게 되고, 제1 유체는 쏟아부어지거나, 아니면 제거되어 제1 영역을 다른 단계의 가능성으로 노출시키는데, 이 다른 단계로부터 제2 영역은 마스크에 의해 이제 보호된다.

전술한 바는 표면 텍스쳐를 노출시키는 것과, 금속화 영역을 처리하도록 또한 금속화 영역들 및/또는 흡수기 영역에 블로킹 물질을 적용하도록 그와 관련된 유체의 흐름에 관해서 기술하였다. 표면 텍스쳐 및 유체 흐름을 노출시켜서 흡수기 영역을 처리하는 것이 또한 가능하다. 셀의 흡수기 영역(14) 상에 반사방지 코팅층을 형성하는 다른 방법은 여기에 개시된 발명의 방법들을 사용한다. 졸-겔 프리커서로서 잘 알려진 유체는 계측된 양에서 셀의 그로브 영역(13)에 인가될 수 있 으며, 전체 존(13)을 완전히 커버하도록 존(13)의 한 부분으로부터 이동한다. 이어서, 그것은 화학 반응 및 가열에 의해 경화의 원인이 될 수 있다.

도 6a-6d는 분배의 설명과 관련하여 마스크를 형성하기 위한 마스크 물질(672)을 전술했다. 도 11a 및 11b는 존(13)의 센터 내의 최초 국부화된 증착(유체로서)으로부터 존(13)의 모두를 커버하도록 확산하기 위해 그러한 졸-겔 물질(1172)의 흐름을 촉진하도록 텍스쳐가 노출된 경우 장치의 처음 및 나중 상태를 도시하는데, 존(13)은 AR 코팅층(1130)으로 커버된 흡수기(14)로 된다. 중간 단계는 도 6b, 6c의 것과 유사하지만, 블로킹 물질(672) 대신에 졸-겔(1172)을 갖는다.

지금까지 두 가지 다른 텍스쳐 영역들의 지형을 갖는 방식의 이중 종류로 프로세스 및 구조를 기술했으며, 제1 영역 전체를 통해 처리 또는 블로킹 유체가, 예를 들어 모세관 현상에 의해 흘러서 구동되고, 제2 영역으로부터 유체 흐름의 텍스쳐 및 특성으로 인해 처리 또는 블로킹 유체가 배제된다. 몇 가지 경우에, 동작들이 발생한 다음 마스크가 제거된다. 그러나 프로세스들은 임의 수의 분리 영역들을 가질 수 있고, 물질을 제공하거나 배제하고 노출된 영역들을 처리하면서 마스킹된 영역들이 처리로부터 차단되는 일련의 단계들을 가질 수 있다. 마스크들은 연속적으로 제거될 수 있으며, 단계들은 우선적으로, 부분적으로 또는 한번에 사이에서 수행된다. 예를 들어, 두 가지 다른 마스크들이 사용될 수 있는데, 그 하나는 제1 솔벤트에 의해 제거되고, 다른 하나는 제1 솔벤트에 영향을 받지 않지만, 열이나 다른 솔벤트 등의 다른 에이전트에 의해 제거된다. 처리 단계는 제1과 제2 마스크들의 제거 사이에서 수행될 수 있다. 유체는 마스크에 의해 한 영역으로 흐르 는 것이 방지될 수 있고, 또는 모세관 현상 때문에 그러한 흐름을 방지할 수 있다. 또는 기술한 바와 같이, 처리 단계들은 마스크를 전혀 사용하지 않고, 수행될 수 있다.

본 발명의 지형은 적어도 이중으로 동작하고, 가능하게는 많은 목적을 위해 동작한다. 예를 들어, 흡수 영역(14) 지형은 복수의 병렬 그로브(22)를 갖는다. 이들은 많은 입사 광에 의해 총 내부 반사를 거치도록 광의 반사를 재지향하게끔 광발전 목적의 역할을 한다. 그로브(22)는 또한 전체 흡수기 영역(14)을 커버하도록 마스킹 물질 같은 유체의 흐름을 지향하게끔 제조 목적의 기능을 함으로써 그 영역 외부의 다른 존들이 그 AR 코팅층(30)의 에칭을 받거나 및/또는 전기도금 화학 유체를 제공받을 수 있다. 제2 예로서, 내부로 전류 이송 전극(16, 18)이 제공되는 채널(37, 39)이 전류 이송 전극(16, 18)의 위치를 형성함으로써 광발전 목적을 위해 사용된다. 채널들은 또한 흡수기 영역(13)에서는 그 어디에서도 아니지만 금속화 영역(17, 19)을 통해 도금을 가능하게 하도록 도금 화학물질이 흐를 수 있는 유체 네트워크로서 작용함으로써 제조 목적의 역할을 하며, 흡수기 영역은 전극 네트워크(38)로부터 효과적으로 수력으로 분리된다.

다음의 부분은 여러 가지 제조 목적을 달성하기 위해 예를 들어 모세관 현상에 의해 유체의 제어 흐름을 촉진하는 지형의 피쳐 또는 특성들을 기술한다. 후속 부분은 광발전 목적과 관련된 지형을 기술한다.

임의의 영역들이 형성되는데, 그 내부에 유체가 흐르는 것이 바람직하고, 그를 넘어 유체가 흐르지 않는 것이 바람직하다. 임의의 지형적 피쳐의 경계는 그러 한 영역을 경계 짖는다. 일례로서 도 7a에 도시한 흡수기의 경우를 보자면, 경계는 에지(774)이다. 적합한 압력의 지배하에, 유체와 표면 물질 사이의 유체 점도 및 접촉 각을 고려하면, 에지는 임의의 유체가 중력으로 에지(774) 이상으로 될지라도 에지는 그것을 통해 임의의 유체가 흐르는 것을 방지하는 것이 적합하다.

도 5는 에지가 유체 흐름 및 유지에 영향을 미치는 방법을 설명하는데 사용된다. 도 5는 광 포착 그로브의 중간에서 주행하고, 그리드라인 채널을 통해 수직으로 절단하는 평면상에서 취해진 텍스쳐 웨이퍼의 부분에 대한 단면도를 나타내는 개략도이다. 에지에 의해 적어도 부분적으로 경계된 그로브 내의 유체의 특정 경우를 조사하기 전에 에지를 갖는 제1 표면 상의 유체의 간단한 경우를 언급하는 것이 유용하다. 도 5a 및 5b는 웨팅 유체(515)와 제1 평면(520) 사이의 접촉을 나타낸다. 질화 실리콘 상에서 테스트된 왁스의 경우에, 이 각도 θ는 약 15°이었다. 도 5b는 에지 피쳐(1174)를 갖는 기판의 기판 표면(1120)으로부터 측정된 바와 같이 왁스 풀(572)의 명확한 접촉 각 θ°상의 에지(574)의 표면 피쳐의 영향의 예를 도시한다. 도시한 예의 경우에, 질화 실리콘 상의 왁스 즉, 에지 영향 접촉 각 θ°는 약 50°인데, 에지(574)의 표면 피쳐에 의해 15°로부터 증폭되었다. 이론적으로, 에지로 인한 개선은 이하 기술하는 바와 같이 훨씬 더 클 수 있다.

도 5는 텍스쳐 웨이퍼의 일 부분에 대한 단면도이다. 단면은 광 포착 그로브(22)의 중간을 주행하고, 그리드라인 채널(39)을 통해 수직으로 절단하는 평면상에서 취해진다. 도 5c, 5d, 5e 및 5f는 도 2의 단면도의 일 부분을 도시하지만, 유체(572)의 4개의 안정 위치들을 기술하는 단면 평면에 수직으로 보여진다. 도 5c-5f에 도시한 유체는 30도인 텍스쳐 웨이퍼의 물질과 접촉 각 θ를 갖는다. 도 5c에 있어서, 유체는 그로브(22)의 에지(571)에서 피닝되며(pinned), 유체 표면과 이 에지를 통한 수평 라인 사이의 접촉 각 θ는 웨팅 각도 이하, 30도 이하이다.

도 5c 내지 5d로부터, 많은 유체가 유체(572)의 볼륨에 부가되고, 유지 에지(571)에서 수평에 대한 유체의 각도는 바로 웨팅 각도에 있다. 이는 에지(571)에 의해 안정적으로 유지될 수 있는 유체의 최고 레벨을 나타낸다.

도 5d와 도 5e 도시한 시간 사이에 많은 유체가 첨가되고, 유체는 랜드(575) 상의 위치로 진수되어 텍스쳐 웨이퍼의 표면에 30도의 적합한 접촉 각 θ를 형성한다.

도 5e 내지 5f로부터, 많은 유체가 첨가되고, 유체의 에지가 랜드(575)의 제2 에지(573) 상에서 이제 피닝된다. 유체는 에지(573)에 대한 접촉 점에서 기본적으로 수직인 그 표면을 갖는 것으로 도시되어 있다. 실제로, 유체는 에지를 통해 흘리기 전에 원리적으로 이들 도면들에서 수직으로 지난 비트를 고르게 진행한다. 이는 원형으로 된 도 5f의 영역의 확대도를 나타내는 도 5g를 참조하면 잘 이해될 것이다. 도 5g는 또한 이상적으로 예리한 에지들은 에지(571, 573)이지만 예시 목적을 위해 도면에서 과장된 반경을 갖는 것을 도시한다. 유체(572)는 도시한 바와 같이 표면에 대한 각도 이 경우 30에서 안정한 웨팅 각도 조건을 만족하는 반경을 따르는 위치를 향해 있다.

도 5c-5f는 단면도들, 따라서 도면들의 평면에 수직한 방향에서 곡선을 갖지 않은 이상적으로 된 상황들을 나타낸다. 그러나, 실제 상황은 그러한 곡선을 갖는 다. 그러나, 기술된 기본 개념은 추가 곡선에 의해 변경된 바와 같이 적용된다.

따라서 도 5 및 또한 775로 도 7a에서 도시한 바와 같이, 평면 랜드는 에지 영향 유체 흐름에 의해 경계되는 것으로 도시된다. 일반적으로, 유체는 업스트림 에지(771)로 인해 업스트림 쪽으로부터 랜드 상으로 용이하게 흐르지 않는데, 업스트림 에지는 유체로 하여금 상기 에지를 넘어 진행하는 것보다 높게 한다(build up). (본 설명의 경우에 업스트립은 흡수기 영역(14)으로부터를 의미한다. 그러나 에지는 또한 채널(39)로부터 광 포착 영역(14)으로 대향 방향에서 유체의 흐름을 방지하는데, 이 상황에서, 에지(773)는 업스트림으로 고려된다.) 몇 가지 경우에, 유체 흐름이 랜드상으로 흐르고, 랜드를 횡단하는 경우, 유체는 랜드(775)의 다운스트림 에지(773)을 넘어 흐르지 않는다. 몇 가지 상황에서, 랜드는 유체가 랜드 위를 흐를지 여부에 대한 불확실성 때문에 전체적으로 바람직하지 않다.

디자이너는 랜드 보다는 도 7a에 도시한 바와 같이, 비교적 예리한 에지(774)를 사용하도록 결정할 수 있다. 일반적으로, 에지는 도 5d에서 랜드의 업스트림에 대해 도시한 바와 같이 에지를 지나간 유체의 흐름을 정지시킬 수 있다. 그러나, 실제에 있어서, 명확하게 예리한 에지는 아주 좁은 평면 상부 영역을 갖는 랜드와 유사하게 동작한다.

랜드는 이중 에지로서 동작할 수 있으며, 활동을 정지하는데 있어서 반복성을 제공하는데, 모세관 현상의 압력의 이유 때문에 유체를 전방으로 이동시키는데 영향을 미치는 두 개의 에지가 있다. 업스트림 에지(771)가 흐름을 정지하는 데 실패하면, 제2 다운스트림 에지(773)가 유지되고, 아직까지 흐름을 정지시킬 수 있 다. 한편, 유체가 랜드로 흐르는지 여부에 대한 불확실성으로 인해 디자이너는 비교적 예리한 에지에 대한 선택하게 된다.

유체가 흐르지 않는 경계로서 동작하는 다른 피쳐는 리지나 벽과 같은 상승된 피쳐이다. 예를 들어, 각각의 광 포착 그로브(22)의 단부에서, 벽(770) 및 에지(774)(또는 랜디드 에지(775))가 존재한다. 그로브 내의 유체는 충분한 볼륨 및 압력과 모세관 흡인이 존재하지 않는 한 그로브는 상승하지 않는다.

유체를 분배하도록 표면 지형 또는 텍스쳐를 이용하는 다른 고려는 충전되는 것이 바람직한 전체 존이 실제적으로 충전되는 것을 보장하는 것이다. 예를 들어, 도 6a-6d를 참조하여 복수의 나란한 그로브(622)인 흡수기 존을 고려하는 것이 유용하다. 이 존을 충전하기 위한 하나의 방법은 도 6a에 도시한 바와 같은 존의 비교적 작은 중앙 부분 내에서 용융하는 고체로서 드롭 또는 블로브(672) 내의 유체의 양을 제공하는 것인데, 이 양은 그것이 용융할 때 또는 그대로 존을 통해 흘러서 예를 들어, 모세관 작용에 의해 접촉이 의도된 존의 다른 부분들의 모두로 흡입된다. 때로 유체 흐름은 예를 들어, 그로브(22) 사이의 리지(23)에 의해 정의된 에지에서 저지된다. 또는 각각의 그로브 또는 몇 개의 그로브들은 불순물 또는 제조 결함으로 차단될 수 있다. 또한 유체의 전하가 오정렬되어 그 결과 소정의 목표 존(14)의 몇 개의 부분들이 충전되지 않는 일이 일어날 수 있다. 따라서 도 7c에 개략적으로 도시한 바와 같이, 그로브(22c) 사이에 크로스 채널(25c)을 제공하여서 유체의 부분이 이식되면, 유체가 전체 존(14c)을 통해 흐를 수 있다.

이것의 예를 도 7c에 도시한다. 흡수기 영역을 형성하는 그로브(22c)는 각 기 적어도 하나에서 개구(25c)에 의해 인터섹트되고, 보다 일반적으로 그들의 경계 리지(23c)의 모두에서 인터섹트된다. 각각의 갭(25c)은 리지의 에지가 압력 강하 또는 흐름 조건에 영향을 미치는 기계적 불순물 등의 임의의 예외로 인해 그 방향에서 흐름에 장벽이 되는 경우에 크로스 흐름을 허용한다. 일반적으로, 갭(25c)은 서로 마주하지 않으며, 이보다는 그로브의 길이를 따라 서로 이격되어 있다. 도면 혼잡을 최소화하도록 몇 개의 갭(25c)만을 도 7c에 도시한다. 모든 리지(23c)가 적어도 하나 일반적으로 많은 개구(25c)에 의해 관통되는 경우 몇 개의 실시가 최선이 될 수 있다. 다른 것들은 임의의 도우징 위치로부터 보다 먼 리지들을 우세하게 관통하는 등의 소수를 가질 수 있다.

도 7d는 완료 영역이 충전되는 것을 보장하도록 크로스 채널들의 다른 실시예를 개략적으로 도시한다. 하나 이상의 크로스 채널(25)을 갖는 그 인테리어 내에 각 리지(23d)를 관통하기보다 적어도 하나 또는 도시한 바와 같이 그로브(22d)의 열의 모든 단부들을 따라 단일 채널(25d)이 전체 마진 영역을 횡단하여 한 그로브에서 다음 그로브로의 유체 소통을 허용한다. 따라서 모든 그로브들이 서로 소통할 수 있다. 따라서 임의의 단일 그로브를 따르는 흐름에 방해물이 유체가 다른 그로브들에 도달하는 것을 방해하지 않아서 그로브 내의 차단이 바이패스될 수 있어서 그로브가 다른 단부로부터 충전될 수 있고, 그로브가 차단에 의해 차단되지 않는다. 이러한 정보는 또한 한 영역에서 바람직하지만 다른 영역에서 바람직하지 않은 유체에 대해 바람직하지 못한 영역 내로 흐르는 것으로부터 추가적인 보호를 제공한다. 예를 들어, 크로스 채널(25c)은 흡수기 영역(14d)으로부터 가이드라인 채널(39) 내로 및 그 역으로 잘못되게 흐르는 유체를 유지하는 오버플로우 저장소로서 동작한다.

바로 전술한 바는 제조 목적을 달성하기 위한 유체의 제어 흐름을 용이하게 하는 지형의 피쳐 또는 특성을 기술하였다. 바로 전술한 바는 지형이 광발전 기능을 하는 방법을 기술하였다.

도 7e는 단일 그로브(22e)의 개략 단면을 도시한다. 광 포착 그로브(22e)의 바닥 표면(35)은 임의의 상황에서 비교적 평면으로 될 수 있다. 그러한 근접 평면성은 평면 언-텍스쳐 표면으로부터 반사들을 지배하는 것들과 거의 유사한 이유로 그로브의 바닥(35)으로부터 반사를 초래한다. 따라서 그로브들의 바닥에 텍스쳐를 제공하는 것이 유용한데, 이 텍스쳐는 그로브 바닥으로부터 비스듬하게 반사하는 그로브의 측벽에서 부딪치는 일반적으로 평면 표면상에서 부딪치는 더 많은 광을 초래한다. 셀들의 바닥의 텍스쳐링이 실리콘 흡수기의 고체 본체(36)로 통과하는 광이 배면(21)을 통해 이동하고 부딪치는 각도에 영향을 미친다. 수직 각도에서 전면(20) 및 배면(21) 어느 하나와 교차하는 직선으로부터 경로를 전환하는 것은 광이 셀로부터 반사되기 보다 그것이 흡수되는 경로를 따르는 가능성을 향상시킨다.

그로브(22e)의 바닥(35)에서 텍스쳐 요소(45)의 스케일은 유익하게 약 1㎛와 약 5㎛ 사이의 스케일 바람직하게 약 2㎛와 약 3㎛의 특성 길이 스케일을 가질 수 있다. 특성 길이 스케일에 의해 이 스케일은 매우 작은 그로브의 깊이 d 또는 그 폭 w과 같은 형식을 일반적으로 기술하는 치수의 스케일을 의미한다. 이 피쳐는 전술한 범위보다 크거나 작을 수 있다. 다른 유용한 측정은 그로브(22e)(일반적으로 3㎛와 50㎛ 바람직하게 약 5㎛와 20㎛ 사이)의 특성 길이 스케일의 약 1/10 및 1/5 사이에 있다.

그로브들의 바닥(35)에서 매우 미세한 텍스처링(45)은 이 작은 크기의 그로브들 또는 다른 텍스쳐를 설정할 수 있는 임의의 적합한 수단에 의해 달성될 수 있다. 가능한 방법들은 다결정 실리콘 웨이퍼들에서 텍스쳐들을 생성하기 위한 이 기술에 알려진 ISO 에칭 화학물질을 포함하는데 이에 한정되지 않는다. 이들 방법들의 일부는 또한 그로브들의 측벽들뿐만 아니라 바닥에 대한 아주 작은 스케일의 텍스처링을 적용할 가능성을 갖는다.

태양 전지에 대한 현재의 산업 표준 역 콘택트는 셀의 배면에 알루미늄 페이스트를 적용하는 것과 소성에 의해 생성된다. 알루미늄은 실리콘과 합금하여 옴 접촉을 형성하며, 배면 자계를 생성한다. 그러나 알루미늄 도핑된 실리콘과 소결 페이스트 층 사이의 인터페이스는 매우 반사적이지 않다. 따라서 산업은 산화물층을 증착하거나 성장함으로써 만들어진 다음 산화물의 상부에 알루미늄을 증착함으로써 만들어진 새로운 역 콘택트 쪽으로 이동한다. 얇은(대략 100nm) 산화물 층의 조합 및 알루미늄이 역으로 99% 반사율 이상을 갖는 미러를 생성한다. 다른 방법은 산화물의 스택을 증착한 다음 알루미늄을 증착하는 것이다. 임의의 경우에, 개구들은 유전 층들을 통해 제공 또는 생성될 수 있어서 알루미늄이 실리콘과 접촉할 수 있다. 일반적으로 이는 레이저 제거에 의해 수행된다.

그러나 배면 구조는 전술한 전면 구조와 같은 방식으로 본 발명에 따라 많이 생성될 수 있다. 텍스쳐는 배면(21) 상에서 생성될 수 있으며, 전술한 자기 정렬 원리를 이용하여 유전 막들을 통해 국부적으로 에칭하는데 사용될 수 있는데, 블로킹 물질 또는 처리 물질의 어느 하나는 표면 텍스쳐에 의해 바람직한 위치들에 배향된다. 예를 들어, 도 1d에 도시한 바와 같이, 텍스쳐가 흡수기 영역 및 금속화 영역으로 이루어진 배면(21) 상에서 생성될 수 있어서 전면 상의 광 포착 그로브(22)가 배면 상의 그로브(222)와 직교한다. 이러한 전면 및 배면 상의 직교 텍스쳐들은 그들이 각기 반사(전면 및 배면)와 굴절(전면만)의 직교 성분을 제공하므로 우수한 내부 광 포착을 제공하여 셀의 전면에서 총 내부 반사의 높은 가능성을 유도한다. 버스바 영역(237 및 37d)은 나란하고 정렬되어서 버스와이어는 한 셀의 상부와 인접 셀의 바닥 사이에 접촉을 만들 수 있다.

도 1d는 양각되게 웨이퍼(24d)의 배면(21d)을 도시한다. 우측 에지에서 전면(20d)의 흡수기 영역(14d)의 그로브(22d)의 프로파일은 단면을 통해 절단된 것으로 보여일 수 있다. 그리드라인들에 대한 버스 바 및 39d에 대한 채널(37d)은 각기 또한 명백하다. 반면 전면 상에서 텍스쳐(22d)는 그리드라인(39d)에 수직이고, 배면상에서 텍스쳐(222)는 불리한 효과를 갖지 않고 그리드라인(239)에 나란할 수 있다. 이는 그리드라인(239) 사이의 수평 조건이 웨이퍼의 전체 두께에서 발생하고 새로운 표면층에서만 발생하지 않는(그 표면층이 전면 상에 있으므로) 사실에 기인한다. 배면 측 텍스쳐는 전면 측의 광 포착을 위한 것과 유사한 한 세트의 그로브(222) 및 금속화를 위한 한 세트의 채널(237, 239)(전면상에서 만큼 많음)로 구성된다.

후보 프로세스 시퀀스가 이어진다. 웨이퍼는 양 측면(20d, 21d) 상에서 첫째로 패턴화되고, 에칭되어 양 측면상에서 지형을 생성한다. 웨이퍼는 확산되어 전면상에서 접합을 생성한 다음 에칭되어 전면으로부터 잔여 글라스를 제거하고 배면으로부터 접합을 제거한다. 이어서 웨이퍼는 전면에서 실리콘 질화물(30)로 코팅되고 배면 상에서 산화물과 질화물의 스택으로 코팅된다. HF를 갖는 전면상에서의 금속화 영역(17d, 19d)의 처리로 금속화 영역들에서 질화물을 제거한다. HF를 갖는 배면상의 금속화 영역들의 처리는 배면(21d) 상에서 산화물 및 질화물을 제거한다. 이제 알루미늄이 전체 배면 위에 스크린 프린트되어 소성된다. 알루미늄은 유전 층들에서 개구들을 통해 접촉을 만들고, 어디에서라도 반사 배면이 된다. 따라서 텍스쳐 배면(21d)으로부터 반사하지 않지만 상기 배면을 배면 금속화부로 만드는 임의의 광은 실리콘 내로 다시 반사한다. 이어서 전면상에서 금속화가 처리될 수 있다.

배면에 지형을 적용하는 몇 가지 예가 있다. 그러나 이 경우 및 임의의 다른 형상의 표면 및 그에 대한 이유로, 그대로 형상화되는 것을 위한 실제의 광발전 이유를 갖는 배면 상의 지형을 제공하는 것이 가능한데, 지형의 형상은 바람직한 영역들에서 흐르는 채널링 유체 같은 처리 목적에 또는 그러나 바람직하지 않은 경우에만 흐름을 차단하는데 사용된다.

본 발명의 프로세스들에 의해 용이하게 된 추가의 광발전 장점에 대해 설명하면, 그리드라인(18)의 저항은 금속화 화학물질을 불변에 접근하는 종횡비를 갖는 피쳐들로 처리함으로써 낮은 레벨에서 유지될 수 있다. 도 10은 도금된 도체 물질 의 실질적인 수평 확산을 갖지 않고 이것이 수행되는 방법을 개략적으로 도시한다. 그리드라인(1018)은 키가 크게 될 수 있는데, 이는 유체 도금 화학물질이 웨이퍼(24) 내에 형성된 채널(1039)에 의해 바닥에서 그리고 흡수기 영역(1014)을 마스킹하는데 사용된 바와 같은 블로킹 물질을 형성하는 두 영역 사이의 웨이퍼의 상부에 형성된 깊고, 좁은 채널(1039)(제트 프린팅 또는 모세관 흐름 또는 이들의 조합 등의 직접 처리에 의해) 내에 제공될 수 있기 때문이다. 복합 채널(1039)의 측벽들의 상부 부분은 마스크(1070)를 형성하는 물질과 웨이퍼 기판(1036)의 물질과 형상 사이의 접촉 각을 선택함으로써 비교적 가파르게 형성될 수 있어서 인터페이스 각도가 비교적 급하게 된다. 벽들의 가파름은 도 5-5f와 관련하여 전술한 바와 같이, 표면의 텍스쳐의 장점을 취하고 접촉 각을 향상시키고 확대하는 에지를 제공함으로써 보다 향상될 수 있다.

전술한 바는 일반적으로 여기서 개시된 개요의 발명을 기술하였다. 본 발명의 대표적인 아티클 뿐만 아니라 그러한 아티클을 형성하기 위한 몇 개의 프로세스 시퀀스 및 관련 아티클을 기술했다. 표면 지형 및 텍스쳐 및 그와 관련한 유체 흐름이 이용되는 기본 모드들 즉, 처리 모드 및 블로킹 모드를 기술했다. 또한 많은 다른 텍스쳐 피쳐들 즉, 이들이 형상화되는 방법 및 이들이 기능하는 방법에 대해 기술했다. 이하 추가 프로세스 흐름 시퀀스들이 살펴본다.

도 2c는 흡수기 영역(14)을 차단하는 몇몇 프로세스에 사용된 전술한 블로킹 물질과는 다른 무기 블로킹 물질을 이용하여 금속화 영역(17, 19)에서 블로킹을 이용하는 프로세스 단계들의 흐름을 개략적으로 나타낸다.

단계 252c 및 254c는 도 2a에 도시한 제2 두 개의 단계들과 같다. 다른 단계는 다르다. 유체 프리커서(precursor)가 분배되어(255) 소성시 실리카 글라스를 형성한다(또한 단계(255)의 부분으로서 포함됨). 이는 마이크로전자공학에 널리 이용되는 스핀 온 물질(spin-on-materials)이라고 하는 물질의 클라스에 있다. AR 코팅층(30)이 광 포착 영역(14) 및 스핀 온 물질 피복 금속화 영역(17, 19)을 포함하는 전체 웨이퍼(24) 표면(20)에 이어 적용된다(256c).

여기서 디자이너가 선택한다. 프로세스는 블로킹 단계(261), 왁스를 갖는 흡수기의 도 2b로 흐를 수 있다. 또한, 프로세스는 도 2a, 처리 단계(258) 즉, AR 코팅층을 에칭하기 위한 금속화 영역으로 흐를 수 있다.

금속화 영역(17 및 19) 내의 AR 코팅층은 블로킹(261)이 선택된 경우, 배스(263) 또는 많은 특정 처리(265)(도 2b) 또는 (258)(도 2a)에 의해 에칭 제거된다. 어느 경우든 단계 255에서 완료된 글라스로 금속화 영역(17, 19)의 블로킹이 여기에서 이용된다. AR 코팅층은 에천트가 실리카 글라스 산화물 블로킹 물질을 침투해서 에칭하게 하는 핀홀을 남겨두는 방식으로 소성될 수 있어서 AR 코팅층을 언더커팅하고, 실리카 글라스로 언더코팅층이 제거되게 한다. 따라서 AR 코팅층은 신속하게 제거될 수 있다. 그렇지 않으면, 소성된 AR 코팅층은 에칭하기 어려우므로, 서서히 에칭한다. 사용된 에천트는 AR 코팅층 자체에 매우 신속하게 영향을 미치지 않아서 흡수기가 차단되지 않고, 조 내의 에천트에 노출되는 경우, 또는 직접적인 처리 절차 동안 적용된 잘못된 에천트로부터 노출되는 경우에도, 흡수기 영역 상의 AR 코팅층은 물질적으로 영향을 받지 않는다.

나머지 단계들은 차단 단계가 없는 경우 처리 단계(258) 이후 도 2a에 도시한 흐름 또는 블로킹 단계(161) 이후 도 2b에 도시한 흐름을 따른다.

사용될 수 있는 다른 블로킹 메커니즘은 증착된 AR 코팅의 기계적 접착을 방지하는 층이므로 예를 들어, 초음파 교반에 의해 파괴 및 제거될 수 있는 부서지기 쉬운 멤브레인으로서 코팅층을 남겨둔다.

막 또는 막들의 증착을 차단하는 방법은 임의의 막에 대해 막의 목적과 상관없이 넓게 사용될 수 있다.

전술한 설명은 한 측면 또는 양 측면에 소정의 최초 텍스쳐를 갖는 웨이퍼가 그러한 웨이퍼를 형성하기 위한 방법을 설명하지 않고 도 2a, 2b 및 2c의 단계 252에서와 같이 제공 또는 형성되는 것을 가정한다. 이 단계를 이하 기술한다.

벌크 내에 도핑되고 사이즈로 절단된 실리콘 웨이퍼는 다음과 같이 처리될 수 있다. 웨이퍼는 소잉(sawing)으로부터의 표면 손상을 제거하도록 세정 및 에칭된다. 이러한 단계는 표면 손상이 이하의 단계에서 또한 제거될 수 있으므로 필요치 않을 수 있다.

웨이퍼는 에칭 용액에 의해 실리콘의 직접적인 공격을 방지하는 포토리소그래피 레지스트로 패턴화된다. 포토리소그래피 레지스트는 에칭 동안 광 포착 및 전기 접촉을 위해 지형 내에 전개되는 패턴을 형성하는데 사용된다. 에칭 레지스트에 의해 마스킹되는 영역들은 에칭 제거되지 않는다. 마스킹되지 않는 영역들은 에칭 제거된다.

패터닝 프로세스의 일 실시예는 처음에 평평한 실리콘 웨이퍼의 상부 면상에 에칭 레지스트 물질 층을 형성한다. 이 프로세스는 처음에 평평한 표면의 특정 영역들로부터 실리콘을 에칭 제거하도록 에천트를 이용한다. 에칭 레지스트는 실리콘이 위치한 영역들에서 실리콘의 직접적인 최초 공격을 방지한다. 그러나 에칭은 실제로 에칭 레지스트 층 밑의 에칭 레지스트 근처에서 발생할 수 있다. 예를 들어, 에칭 레지스트의 한 세트의 나란한 라인들이 사이에 비교적 좁은 나란한 노출 영역들을 갖고 놓여 지는 경우, 에천트가 노출 영역들로부터 물질을 베서 제거하는 경우, 처음에 에칭 레지스트가 없는 위치들에서 실리콘 표면이 에칭 제거되어 실리콘에서 베어진 그로브들을 남겨둔다. 에천트는 또한 개구들의 어느 한 측면에 상부 표면상의 에칭 레지스트 층 아래로부터 실리콘을 언더 컷하여 표면 내로 트렌치를 에칭함으로 인해 새롭게 노출된 실리콘의 표면들을 통해 에칭을 수행한다. 에칭 동작이 충분히 진전된 경우, 에칭 레지스트의 아직 남아있는 막이 에칭된 그로브들을 오버행한다. 에칭 레지스트 패턴이 충분히 언더커된 경우의 정밀한 순간에 실리콘의 지형은 에칭된 그로브들 사이의 예리한 피크들을 처리하고, 에칭 레지스트가 기판으로부터 떼어진다. 전술한 바와 같이 이들 피쳐들 모두에 대한 일반적인 깊이는 약 3㎛와 약 50㎛ 사이에 있으며, 바람직하게는 5㎛와 약 20㎛사이에 있다.

실리콘에서 베어진 그로브들은 전극(18, 16)을 위한 광 포착 텍스쳐 그로브(22) 및 채널(39, 37)의 네트워크를 생성한다. 웨이퍼는 세정되어 잔여 포토 레지스트 에칭 마스크를 제거한다.

전술한 자기 정렬 마스크는 또한 필요한 경우 광 포착 영역(14)을 변경하지 않고 접촉 채널(37, 39)의 디프닝(deepening)을 용이하게 하도록 에칭 마스크로서 사용될 수 있다. 예를 들어, 흡수기 그로브(22) 및 금속화 채널(37, 39)의 최초 패터닝이 252b에서와 같이 표면 내로 형성된 후, 흡수기(13)는 차단될 수 있다. 전체 웨이퍼는 실리콘을 에칭 제거하는 에천트에 노출될 수 있다. 금속화 채널(37, 39)은 노출이 유지되어 이들은 제1 에칭 직후보다 깊게 되도록 에칭 제거된다. 이어서 흡수기 영역(13)을 블로킹하는 마스크가 제거될 수 있고, 프로세스가 도 2a의 254a 및 도 2b의 254b에서 픽업되어 전체 웨이퍼를 확산 및 에칭한다. 따라서 마스크는 도 2a에 도시한 바와 같은 후속 처리를 위한 마스크를 사용하지 않는 프로세스에서도 금속화 채널을 디프닝하는데 사용될 수 있다.

전술한 바는 일반적으로 광 포착 영역(14)을 형성하는 것으로서 그로브들을 기술했다. 금속화 영역(17, 19)은 리세스 채널들을 구비할 수 있다. 이들 용어들은 다른 사용에도 비교적 일관되게 적용되지만, 이들 용어들은 모두 일반적으로 같은 종류의 지형적 피쳐 즉, 연속 오목 면을 기술하는 것을 의미한다. 오목은 이 명세서 및 여기에 첨부된 청구범위들에서 음의 평균 곡선을 갖는 표면을 의미하는 것으로 사용된다. 볼록은 여기에서 양의 평균 곡선을 갖는 표면을 의미하는 것으로 사용된다.

일반적으로 존의 한 부분으로부터 존의 다른 부분들을 포함하는 존의 나머지로 유체 흐름을 지향하는데 적합한 상호접속 네트워크를 제공하는 텍스쳐 설계는 오목 면들의 네트워크인데, 하나의 존을 점유하는 임의의 오목 면은 적어도 하나의 오목 면에 의해 존의 나머지를 포함하는 네트워크로 결합된다. 일반적으로 태양 전지(24)는 한 세트의 텍스쳐 존(14)으로 분할된다. 존(14)은 별개이며, 존(14)을 에워싸는 도 1의 L에서와 같이 폐루프를 추적하는 볼록 표면 또는 유체 흐름 방해물에 의해 다른 존들로부터 분리될 수 있다. 이 폐 루프는 존(14)의 경계를 구성한다. 존(14) 내의 텍스쳐는 볼록 리지들(25)로 산재된 한 세트 또는 네트워크의 오목 그로브(22)를 포함할 수 있다.

전술한 바와 같이, 존(14) 내의 그로브들은 그들이 존의 경계 바깥으로 이동하지 않고 존의 제1 부분으로부터 존의 다른 부분들로 이동하도록 유체를 지도하도록 방위된다.

모세관 현상에 의해 주로 구동되는 본 발명에 관한 표면 지형 및 유체 흐름을 나타내는 본 발명의 일 실시예에 따르면, 처리 또는 차단 단계들 동안 유체를 분배하는 주요 구동력은 고체 기판상의 유체 성분 및 국부화 영역들의 표면 에너지의 상대적 크기이다. 고체 표면의 그로브들, 주름, 또는 거칠게 되는 것의 영향은 유체와 고체 상태 사이의 표면 에너지의 차이를 증폭한다. 고체 표면에 유인된 유체는 표면이 거칠게 되거나 주름잡힐 경우 더욱 강하게 유인되게 된다. 태양 전지 상에 사용된 실리콘 및 AR 코팅층은 다소 소수성(발수성(water-repelling)) 이어서 거칠거나 주름잡힌 표면들은 그들이 표면 텍스쳐를 갖는 경우 보다 강하게 수성 유체(즉, 수성 기반 또는 실질적인 량의 물을 포함하는 유체) 축출하는 성향을 갖는다.

예를 들어, 채널(39)에 나란한 그리드라인 채널(39) 내의 작은 그로브들을 제공하는 것이 유익할 수 있다. 이들 작은 그로브들은 그들을 따르는 흐름을 향상 시키게 된다. 채널들 내의 고의적인 거칠음이 또한 사용될 수 있다.

본 발명의 많은 특징들이 가능한데, 유체 물질의 표면 유인 및 척력이 표면 텍스쳐의 지형의 세심한 설계에 의해 더욱 정제될 수 있다. 고체 표면에 기술된 그로브는 그로브를 따라 유체의 전도를 위한 채널 같이 동작하는 한편, 그로브를 경계짓는 예리한 에지들은 유체의 통과를 강하게 제한한다. 따라서 선택된 방향에서(예를 들어, 그로브를 따라) 유체가 신속하게 분배될 수 있지만, 다른 방향에서는 전혀 그렇지 않다(예를 들어, 에지를 가로질러서).

표면 에너지를 변경하는 화학적 수단은 표면 텍스쳐의 영향을 향상시킬 수 있는 것으로 도시되었다. 예를 들어, 자외선 광원에 의해 생성된 오존(ozone)은 그것이 오존이 없이 될 수 있는 것보다 수성 유체를 일시적으로 보다 유인하게 만들도록 소수성 실리콘 및 실리콘 질화물을 변경할 수 있다. 이러한 프로세스는 금속화 영역들로부터 절연 코팅을 제거하도록 수성 플루오르화 수소산에 의한 처리; 이들 같은 금속화 영역들에서 무전해 도금을 뉴클리에이트(nucleate)하도록 수성 촉매로 처리하고; 금속 콘택트를 증착하도록 수성 무전해 도금 리에이전트로 처리하는 등의 국부화된 도우징을 가능하게 하는 것에서 특히 효과적이다. 환언하면, 오존 처리에 의해 이들 유체를 보다 자유롭게 흐르도록 함으로써 작은 그리드라인 채널들 내에서 이들을 분배하는데 도움을 줄 수 있다.

다른 화학적 처리는 텍스쳐 표면의 표면 유인을 향상시키도록 적용될 수 있다. 계면활성제는 기판으로 표면 유인을 향상시키도록 유체 리에이전트에 부가될 수 있다.

실리콘 및 실리콘 질화물의 표면 유인을 변경하는 다른 방법은 예를 들면 상승된 온도에서 산화함으로써 또는 양극 산화에 의해 기판 표면상에 실리콘 이산화물의 막을 형성하는 것이다. 실리콘 이산화물은 실질적으로 친수성이어서 산화 실리콘 또는 실리콘 질화물 표면이 국부화 도우징으로 수성 화학 처리를 받을 수 있고 이어서 기판상에서 선택된 지형 피쳐를 따라 모세관 이동이 이어진다.

전술한 바는 광 포착 영역(14) 내의 그로브(22)가 사실상 직선으로 되고 폭 및 깊이에서 일반적으로 균일하게 되는 것을 기술하였다. 그로브들이 사용되는 경우, 이들은 폭 또는 깊이에서 직선이거나 또는 균일하게 될 필요가 없다. 이들은 세브론 패턴에서와 같이 서로 굴곡지고 각이질 수 있으며, 경사질 수 있다. 이들은 편심 그로브들에 의해 연결된 중앙 위치로부터의 방사 라인들일 수 있다. 필요한 것은 그로브들의 패턴이 전체 존에 도달하는데 바람직한 물질의 전하가 존의 부분에서 증착될 수 있으며, 도달하는 것이 바람직한 존의 모든 다른 부분들로 이동하도록 되어야 한다는 것이다. 존 내에서 물질이 증착되는 하나 또는 많은 위치들이 있을 수 있으며, 이 수는 프로세스의 시간 제한 등의 전달 방법의 정확성을 균형을 맞춤으로써 결정된다(예를 들어, 왁스의 핸드 플레이싱 고체 필라멘트와 비교할 때 잉크 젯 프린팅). 흡수기 영역 내의 텍스쳐는 그로브들과 다를 수 있다. 이 텍스쳐는 단지 전술한 아이소(iso) 텍스처링 방법들로 일반적으로 생성된 텍스쳐의 타입일 수 있다. 도 1g는 육방정계 배열상의 광 포착 피쳐들을 도시한다. 이러한 방법들은 모든 처리가 금속화 영역에서의 처리에 의해 수행되는 경우에 특히 잘 적용될 수 있다. 이러한 경우에, 흡수기 영역 내의 텍스쳐는 단지 광 포착 에 있어서 역할을 하며, 후속 제조 단계들에서는 역할하지 않는다. 실제로, 이 경우, 텍스쳐는 흡수기 영역으로부터 부재할 수 있다.

본 발명의 필수적인 특징은 후속 제조 단계들의 동작을 국부화하도록 텍스쳐를 사용하는 것임을 이해할 것이다. 또한, 이 국부화(localization)는 예를 들어, 기술한 바와 같이 흡수기 영역 및 국부화 영역을 분리하는데 있어서 의도된 장치의 여러 기능적인 영역을 분리하는데 있어서 가장 결정적이다. 그러나 분리의 이 의미는 장치의 다른 기능적인 영역들 사이에서 사용될 수 있음을 이해할 것이다. 예를 들어, 셀의 다른 영역들에서 사용된 둘 이상의 다른 타입의 금속화 물질이 있을 수 있다. 셀 또는 웨이퍼의 에지들은 또한 중요한 경계들이다. 따라서, 도 12를 참조로 하여 기술한 바와 같이, 텍스쳐는 셀(1224)의 에지(1201, 1203)까지 바로 연장하도록 또는 경계 영역이 원하는 경우 셀의 동적 부분이거나 아닐 수 있는 셀의 주변 주위에 일부러 경계 영역(1205, 1207)을 두도록 후속 처리 단계들을 정의하는데 있어서 도움이 되도록 설계될 수 있다. 도 12는 설명 목적을 위한 절단이 아닌 실제로 에지(1201 및 1203), 1205, 1207)를 나타내는 것을 의미함을 알아두어야 한다. (그러나, 한 도면에서 모든 4개의 에지들을 나타내도록 이들은 각기 비사실적으로 짧게 도시했다.) 실제적으로, 전체 웨이퍼의 영역은 도 1에 도시한 바와 같이 많은 영역(1213)을 갖는다. 그리드라인 채널(1239o)은 실제로 일 단부에서 개방되는 한편, 그리드라인(1239c)은 그들 다른 단부들에서 폐쇄된다. 또한, 에지(1237)에서 광 포착 그로브(1222)는 개방 단부로 되고, 에지(1207)에서 이들은 폐쇄 단부로 된다.

전술한 설명은 p 형 상의 n 형으로 되는 반도체를 기술했다. 이는 n 형 상의 p 형에 비해 낮은 상대 비용으로 인해 오늘날 가장 일반적으로 사용되는 형태이다. 그러나 여기에 개시된 발명은 또한 n 형 실리콘 상의 p형의 경우도 사용될 수 있다. 일부 단계들은 스위치를 수용하도록 변경될 필요가 있다. 그러나 변경은 이 기술의 당업자에 의해 이해되는 타입을 갖는다. 예를 들어, 적합한 도펀트는 n 형 반도체와 관련하여 전술한 인 도펀트가 아닌 B₂0₃ 및 BCl₃이다. 또한, 전극들을 도금하도록 LIP를 사용하는 것이 필요치 않게 된다. 종래의 전기도금이 사용될 수 있다.

접합은 전체 장치에 걸치는 연속 접합일 필요는 없으며, 이보다는 예를 들어, 확산된 물질의 스트라이프들에 국부화될 수 있다. 또한, 접합은 두 개의 다른 반도체 물질들의 헤테로접합일 수 있으며, 호모접합(homojunction)으로 한정되지 않는다. 또한, 접합 자체는 금속화 단계의 결과로서 형성될 수 있다. 예를 들어, 금속화 물질이 그 내부에 n 형 도펀트를 갖는 경우, 금속화 소성 동안 확산은 자기 정렬 호모접합을 생성함으로써 분리 접합 형성 단계에 대한 필요를 제거할 수 있다.

전술한 설명은 반도체 웨이퍼를 제조하는 것에 중점을 두며, 실리콘이 예로서 사용된다. 실리콘은 다결정 또는 단결정으로 될 수 있다. 또한 여기에 개시된 발명들은 실리콘과는 다른 반도체로 사용될 수 있다. 예를 들어, 게르마늄 또는 갈륨 아세나이드 반도체 웨이퍼가 텍스쳐 표면을 갖는 것으로 만들어질 수 있으며, 실리콘 반도체와 관련하여 전술한 것과 유사한 방식으로 사용될 수 있다.

또한, 전술한 설명은 반도체를 제조하는 것에 중점을 두고 웨이퍼가 일례로서 사용된다. 그러나, 여기에 개시된 발명들은 웨이퍼와는 다른 구조에 적용될 수 있다. 예를 들어, 이 발명들은 글라스 기판 등의 웨이퍼가 반도체가 아닌 기판의 태양을 향한 표면에 적용된 반도체 박막에 적용될 수 있다. 이 경우, 표면 텍스쳐 또는 지형이 기판(글라스) 상에 제공되고, 반도체 박막은 기판의 텍스쳐 표면에 적용된다. 예를 들어, 단지 1 또는 2 미크론의 두께를 갖는 카드뮴 텔루라이드의 막이 전술한 바와 같이 표면 텍스쳐를 갖는 글라스 기판에 적용될 수 있다.

반도체 박막을 갖는 기판과 달리 본 발명은 텍스쳐 슈퍼스트레이트(superstrate)로 사용될 수 있으며, 지면 쪽의 표면상의 반도체 박막을 갖는 것이 슈퍼스트레이트 태양을 향한 표면을 관찰한다.

금속화는 접촉 금속으로서 무전해 니켈 및 주 도체로서 전기도금 구리 또는 은이 예시 방법임을 교시한다. 다른 접촉 금속을 증착하는 방법들은 니켈로 실시될 수 있는 바와 같이 유기금속 프리커서 물질의 사용을 포함하지만 이것으로 한정되지 않는다. 또한, 다른 물질들이 크롬을 포함하는 접촉 물질로서 사용될 수 있다. 은이 유기금속 또는 무전해 도금 용액으로부터 증착될 수 있다. 은의 경우, 접촉 금속 및 도체 금속은 이들이 다른 방법으로 증착될 수 있을지라도 같은 물질일 수 있다.

전술한 바는 반도체 표면의 부분들이 차단된 다음 전체 표면이 AR 코팅 에천트 등의 반응 물질에 노출되는 몇 가지 프로세스들을 기술했다. 예들은 일반적으 로 유체 조 내에 전체 표면을 노출시키는 것을 기술했다. 그러나, 침지를 위한 다른 수단 또는 완전한 표면 노출이 사용될 수 있다. 유체 조가 사용될 수 있고, 이 조는 수성 또는 비수성(예컨태 알콜 기반)일 수 있다. 매체는 유체 또는 가스성일 수 있다. 가스성 매체의 예로는 물리적 증기증착법(PVD), 화학 증기증착법(CVD), 플라즈마 화학 증기증착법(PECVD)를 포함한다. 또한, 일반적인 침지 조 보다, 필요한 모든 것은 유체 또는 가스가 텍스쳐 반도체의 전체 표면이 적합한 시간 기간 동안 반응 에이전트와 접촉하도록 용기, 볼륨 및 흐름 경로 내에 제공되는 것이다. 유체는 용기 내에 유지될 필요가 없다. 예를 들어, 유체는 처리되는 아티클에 스프레이 온된다.

본 발명들의 몇 가지 중요한 특징은 후속 제조 단계들의 작용을 국부화하도록 텍스쳐 또는 지형을 사용하는 것임을 알 수 있을 것이다. 이상적으로 텍스쳐 자체는 최종 장치의 기능에서 역할을 하는데 예를 들어, 여기에 개시된 광 포착 그로브들의 역할을 한다. 그러나 후속적인 처리 단계들의 국부화 목적을 위해 텍스쳐를 단독으로 제공할 수 있다. 예를 들어, 셀의 배면 측의 금속화 채널들은 전면상에서 사용된 것과 같은 것으로 만들어질 수 있으며, 처리를 위해 사용될 수 있지만, 이들은 임의의 전기 전도 목적을 위해 특히 한정되는 것으로 될 필요는 없다.

일반적으로, 후속 처리 단계들의 국부화는 표면 텍스쳐를 갖는 유체의 모세관 상호작용을 통해 주로 달성된다. 모세관 상호작용은 물리적 현상의 일반적인 브랜치를 의미하는데, 이 현상은 표면의 에너지 및 표면의 상호작용에서 그들의 오리진들을 갖는다. 그러나, 모세관 현상은 마이너 역할만 하며, 텍스쳐가 후속 제 조 단계들의 동작을 국부화하는 몇몇 실시예들에서 심지어 최소(deminimis) 역할을 한다.

예를 들어, 도 12는 유체 내에서 일시적 국부화 압력을 생성하도록 그리드라인 채널(1239) 내의 유체 컬럼의 관성을 사용함으로써 미세 그리드라인 채널들의 길이를 따라 전파된 유체에 도움을 주도록 이중 머리의 어뉴(anew)(G)로 나타낸 바와 같이, 미세그리드라인 채널들(1239)의 방향을 따라 가속 및 감속제어를 받는 텍스쳐 웨이퍼(1224)를 도시한다. 이 기술은 표면에서 습기를 제거(de-wet)하는 것 보다 표면을 적시는 것이 일반적으로 쉬운 사실에서 이점을 갖는다. 따라서 네트로(in net) 웨이퍼의 각각의 발진은 작은 양쪽으로 유체 메니스커스(meniscus)를 이동하는 한편, 대향 동작에서 유체의 수축이 없거나 덜 일어난다. 따라서 네트 웨팅 진행이 시간에 따라 발생한다.

다른 실시예에서, 진동은 유체에서 지향된 공기를 통해 전파하는 사운드의 작용을 통해 유체에서 일어날 수 있다.

다른 실시예에서, 정전 힘이 전기습윤(electrowetting)으로서 알려진 기술을 통해 웨이퍼의 표면상에서 유체의 움직임을 유도한다. 전계가 상호작용 물질의 표면 에너지에 영향을 미쳐서 웨팅 조건을 변경시킨다. 또는 전계는 유체 자체상의 바디 힘(body forces)을 행사함으로써 텍스쳐의 채널(1237) 내에서 유체를 이동시키는데 도움을 준다.

다른 실시예에서 자계에 의해 유체에서 또는 유체상에서 유도된 힘은 텍스쳐의 의도된 영역들에서 유체의 전파에 영향을 미친다. 예를 들어, 자계에 응답하는 입자들은 콜로이드의 서스펜션에서 유체 내에 유도되거나 유도되지 않을 수 있다. 니켈, 철, 철 산화물, 코발트, 다른 물질들의 강자성 입자들이 사용될 수 있다. 임의의 형태의 흑연 같은 반자성 물질 및 몰리브덴 등의 상자성 물질의 입자들이 또한 사용될 수 있다. 일부의 유기금속 유체는 또한 반자성이고, 따라서 미립자 물질의 첨가 없이 사용될 수 있다.

따라서 본 발명의 중요한 실시예는 텍스쳐 반도체 표면을 형성하는 단계; 반도체를 포함하는 접합을 형성하는 단계; 및 적어도 부분적으로 표면의 텍스쳐로 인해 존 내에서 유체가 이동하는 표면의 제1 존에 유체를 인가하는 단계를 포함하는 광발전 장치를 제조하는 방법이다. 적어도 부분적으로 표면의 텍스쳐로 인해 발생하는 것을 제외하고, 제1 존과 접촉하는 표면의 제2 존으로부터 유체가 제외된 채 유지된다. 제1 존에서 화학적 반응이 일어나도록 허용된다.

관련 실시예는 반도체로부터 전력을 수집하고 또한 전자 시스템에 분배할 수 있는 반도체 표면에 금속 코팅층을 적용하는 것을 포함한다.

일부 중요한 실시예들에서, 유체는 모세관 흡인의 영향에 적어도 부분적으로 그리고 실시예들의 중요한 클라스에서 모세관 흡인의 영향에 주로 기인해서 제1 존 내에서 이동한다. 이보다 또는 모세관 작용 이외에, 유체는 기판을 흔들고 유체에 사운드 에너지를 인가하고, 전기습윤 및 자성 중 임의의 하나 이상의 영향에 적어도 부분적으로 기인하여 제1 존 내에서 유체가 이동한다.

본 발명의 하나의 아주 명확한 특징으로 유체는 반응 유체이다. 따라서 본 발명의 방법은 화학적 반응으로 인해 제1 존 내에서 반도체와 전자 접촉을 포함하 는 물질의 화학적으로 변형된 볼륨을 생성하는 단계를 포함할 수 있다.

아주 유용한 실시예에 따르면, 제1 존은 광발전 장치의 금속화 영역일 수 있다. 예를 들어, 제1 존은 버스바 영역 내에 그리고 그리드라인 영역 내에 있을 수 있다. 제1 존은 또한 단독으로 버스바 영역 내에 있을 수 있다.

특정 실시예를 보면, 유체는 반사방지 물질일 수 있다. 이 경우, 제1 존은 유익하게 광발전 장치의 광 포착 영역이다.

다른 유용한 실시예의 경우에, 제1 존에 유체를 도포하기 단계 이전에 표면의 제1 및 제2 존은 반사방지 물질로 코팅된다. 이어서 반사방지 물질을 제거하는 유체가 도포된다. 제거 유체는 화학적 에천트이다. 이 경우, 제1 존은 광발전 장치의 금속화 영역일 수 있다.

일반적으로, 표면의 제1 존들은 모세관 영향을 가능케 하는 텍스쳐를 가진다.

반도체 물질은 실리콘일 수 있으며, 발명들은 특히 다결정 실리콘을 갖는 경우 장점을 갖는다. 보다 일반적으로, 반도체 물질은 p 형일 수 있으며, 접합을 형성하는 단계는 도펀트로서 인 함유 화학물질을 도포하는 단계를 포함한다. 또는, 반도체 물질은 n 형일 수 있으며, 접합을 형성하는 단계는 도펀트로서 붕소 함유 화학물질을 도포하는 단계를 포함한다.

반도체는 실리콘, 게르마늄, 및 갈륨 아세나이드로 이루어진 그룹에서 선택된다.

화학 반응은 표면의 제1 및 제2 존 내의 금속 코팅을 형성하는 하나일 수 있 다.

다른 실시예들에 따르면, 화학 반응은 특히 제1 존 내의 무전해 도금에 의해 금속 막의 형성을 가능하게 하는 촉매에 의한 촉매 반응일 수 있다. 또는 화학적 반응은 제1 존 내의 무전해 도금에 의해 또는 유기금속 물질을 이용하여 금속 코팅을 형성할 수 있다.

또 다른 실시예는 모세관 흡인의 영향하에 유체 흐름을 향상시키는 물질로 텍스쳐 표면을 처리하는 단계를 포함한다.

또 다른 실시예와 관련하여 텍스쳐 표면의 제1 존은 제1 및 제2 부분을 갖는 적어도 하나의 채널을 포함할 수 있다. 적어도 하나의 채널은 상호접속 채널들의 네트워크일 수 있다. 또는 적어도 하나의 채널은 복수의 병렬 채널들일 수 있다. 표면은 또한 한 쌍의 인접 채널들 사이의 리지를 포함한다. 한 쌍의 채널들 사이의 적어도 하나의 리지는 개구를 통한 유체 흐름을 허용하는 적어도 하나의 개구를 포함할 수 있다.

본 발명의 중요한 특징은 텍스쳐 기판에 의해 지지되는 얇은 반도체 막을 포함하는 텍스쳐된 반도체 표면을 갖는다. 이러한 박막은 텍스쳐 슈펴스트레이트에 의해 지지될 수 있다. 슈퍼스트레이트 또는 기판은 글라스일 수 있다.

관련 다른 실시예는 텍스쳐 반도체 표면을 형성하는 단계; 반도체를 포함하는 접합을 형성하는 단계; 표면의 제1 존에 유체를 도포하는 단계를 포함하는데, 이 유체는 적어도 부분적으로 표면의 텍스쳐로 인해 존 내에서 이동하고, 이 유체는 표면의 텍스쳐에 적어도 부분적으로 기인하여 제외되는데, 제1 존과 접촉하는 표면의 제2 존으로부터 제외된 채 유지되는 단계; 및 표면의 제2 존에서 화학적 반응이 발생하게 하는 단계를 포함하는 광발전 장치를 제조하는 방법이다.

전술한 바와 같이, 이 방법은 반도체로부터 전력을 수집할 수 있는 반도체 표면에 금속 코팅층을 도포하는 단계를 더 포함한다.

또한, 유체는 모세관 흡인의 영향에 적어도 부분적으로 또는 주로 기인하여 제1 존 내에서 이동할 수 있다. 또는 이동은 강성 접속을 통해 직접적으로 인가된 기계적 진동 또는 유체에 적용된 사운드 에너지에 의해 반도체를 흔드는 영향으로 기인될 수 있다. 또한, 영향은 전기습윤 또는 이동 방향을 따라 정렬된 유체에 자계를 인가하는 것으로부터 기인될 수 있다.

실시예들의 이 패밀리에 따르면, 제1 존에 도포된 유체는 블로킹 물질이다. 유체는 그것이 이동한 후 경화할 수 있지만 그럴 필요는 없다. 관련 실시예는 또한 유체를 도포하기 전에 반사방지 물질로 제1과 제2 존을 코팅하는 단계를 포함하는데, 블로킹 물질을 도포하는 단계는 화학 에천트에 대해 반사방지 코팅층을 보호하는 물질을 도포하는 단계를 포함한다. 이 방법은 추가적으로 제1 및 제2 존에 존들로부터 반사방지 물질을 제거하는 제거 유체를 도포하는 단계를 포함하는데, 제거 유체는 반사방지 물질과 접촉함으로써 반사방지 물질이 제2 존으로부터 제거되고, 블로킹 물질이 도포되는 제1 존으로부터 제거되지 않는다. 제1 존은 광발전 장치의 광 포착 영역일 수 있다. 이 경우, 제2 존은 광발전 장치의 금속화 영역일 수 있다. 제거 유체는 바람직하게 화학 에천트를 포함할 수 있다.

표면의 제1 존은 모세관 영향을 일으킬 수 있는 텍스쳐를 갖는 것이 바람직 하다.

방금 언급한 처리 단계와 마찬가지로 반도체 물질은 실리콘이고 예를 들어 다결정이다. 또한 반도체 물질은 p 형일 수 있으며, 접합을 형성하는 단계는 도펀트로서 인 함유 화학물질을 도포하는 단계를 포함한다. 또는, 반도체 물질은 n 형일 수 있으며, 접합을 형성하는 단계는 도펀트로서 붕소 함유 화학물질을 도포하는 단계를 포함한다.

관련 실시예는 액티브 제2 유체를 제1 및 제2 존들에 도포하고, 화학 반응이 제2 존에서 발생하게 하는 단계를 포함하고, 블로킹 물질의 존재로 인해 제1 존에서 화학 반응이 발생하지 않는다. 제2 액티브 유체는 반사방지 코팅 솔벤트; 무전해 도금 촉매; 무전해 도금 화학물질; 및 전기도금 화학물질로 이루어진 그룹에서 선택될 수 있다. 또한, 제2 액티브 유체는 반사방지 코팅 솔벤트; 무전해 도금 촉매; 무전해 도금 화학물질; 및 전기도금 화학물질을 포함하는 복수의 유체일 수 있다. 이 경우, 유체들은 리스트된 순서로 적용된다. 관련 실시예의 경우에 제2 유체를 도포하는 단계는 제2 유체의 조를 제공하고, 반도체 표면을 상기 조에 배치하는 단계를 포함한다.

블로킹 물질을 이용하는 또 다른 방법은 직접 처리에 의해 액티브 제2 유체를 제3 존에 도포하는 단계; 제2 존에서 화학 반응이 발생하게 하는 단계를 더 포함하고, 블로킹 물질의 존재로 인해 제1 존에서 화학 반응이 일어나지 않는다. 제2 액티브 유체는 반사방지 코팅 솔벤트; 무전해 도금 촉매; 무전해 도금 화학물질; 및 전기도금 화학물질로 이루어진 그룹에서 선택될 수 있다. 또는 제2 액티브 유 체는 전술한 바와 같이 리스트된 순서로 복수의 유체를 포함할 수 있다.

이들 블로킹 방법들과 더불어, 또한 반도체는 실리콘, 게르마늄, 및 갈륨 아세나이드로 이루어진 그룹에서 선택될 수 있다.

또한, 텍스쳐 표면의 제1 및 제2 존들은 제1 및 제2 부분을 갖는 적어도 하나의 채널을 포함할 수 있는데, 이 제1 및 제2 부분은 상호접속된 채널들 즉, 병렬 채널들의 네트워크일 수 있으며, 이 채널은 적어도 한 쌍의 인접 채널들 사이에 리지를 포함하고, 리지는 유체 흐름을 허용하는 리지 내의 개구를 포함한다.

추가의 관련 실시예들은 제1 및 제2 존들로부터 블로킹 물질을 제거하는 단계; 제2 블로킹 유체를 상기 표면의 제1 존에 인가하는 단계를 포함하는데, 제2 블로킹 유체는 표면의 제1 존 내에서 이동하고, 제2 블로킹 유체는 제2 존에서 제외된 채 유지되고; 제1 존에서 반응이 또한 차단되는 제2 존에서 제2 화학 반응이 일어나게 하는 단계를 갖는다.

또한, 제2 블로킹 유체를 제2 블로킹 유체가 제3 존 내에서 이동하는 표면의 제3 존에 도포하는 것이 또한 가능한데, 제2 블로킹 유체는 표면의 제2 존에서 제외된 채 유지되고; 제2 화학 반응은 제2 존에서 발생하고, 이 반응은 제1 및 제3 존들에서 차단된다.

본 발명의 다른 클라스는 제1 및 제2 존들을 포함하는 텍스쳐를 포함하는 제1 표면을 포함한 광발전 사용을 위한 반도체 본체이어서 제1 존으로부터 제2 존으로 존재하는 임의의 유체 흐름 경로는 텍스쳐의 유체 흐름 방해 피쳐를 포함한다. 본체는 또한 제1 존 내에 상호접속 채널들의 네트워크를 더 포함할 수 있다. 유체 흐름 방해물은 에지나 벽을 포함한다. 채널들의 네트워크는 적어도 두 개의 상호접속 금속화 영역 채널들을 포함할 수 있다. 제2 존은 광 포착 영역을 포함한다. 채널들의 네트워크는 폐루프 안쪽에 남아있는 네트워크, 폐루프 바깥쪽에 남아있는 제2 존에 의해 폐루프를 추적하는 에지에 의해 둘러싸여 질 수 있다. 각각의 제2 존들은 폐루프를 추적하는 에지에 의해 둘러싸여 진 채널들의 네트워크를 포함함으로써 제1 존은 루프 안쪽에 남아 있는 제1 존으로 폐루프를 추적하는 에지에 의해 제2 존으로부터 분리된다. 제1 존을 포함하는 채널들의 네트워크는 리지들에 의해 산재된 한 세트의 채널들을 포함할 수 있다. 한 세트의 채널들은 광 포착 영역을 포함할 수 있다. 제2 존은 금속화 영역을 포함할 수 있다. 리지들은 유체 흐름을 허용하는 개구를 포함할 수 있다. 한 세트의 채널들은 병렬 채널들을 포함한다.

일반적으로, 텍스쳐 표면은 채널들의 네트워크를 통해 제1 존 내에서 유체를 이동시키고, 에지의 폐루프의 경계를 넘어서는 이동하지 않게 하는 방식으로 방위된 채널들의 네트워크를 포함한다. 클레임 202의 반도체 본체 및 제로보다 크고 90도보다 작은 반도체 표면을 갖는 접촉 각도를 제공하는 유체가 있을 수 있으며, 이 유체는 채널들의 네트워크 내에서 이동할 수 있으며, 존을 통해 분배될 수 있다. 이 유체는 모세관 흡인에 의해 이동할 수 있다.

본체는 다결정일 수 있는 실리콘 등의 반도체 웨이퍼를 포함할 수 있다. 본체는 또한 게르마늄, 또는 갈륨 아세나이드일 수 있다. 본체는 텍스쳐 기판에 의해 지지되는 얇은 반도체 막을 포함할 수 있다. 또는 슈퍼스테이트가 사용될 수 있는데, 어느 것이나 글라스일 수 있다.

중요한 실시예는 또한 제2 측면상에서 제1 텍스쳐 표면의 바깥쪽을 포함하며, 제2 텍스쳐 표면은 바깥쪽 제1 및 제2 존들을 포함하는 텍스쳐를 포함하여 바깥쪽 제1 존으로부터 바깥쪽 제2 존에 존재하는 임의의 유체 흐름 경로는 텍스쳐의 유체 흐름 방해물 피쳐를 포함한다.

또 다른 관심있는 실시예는 광발전 장치를 제조하는 방법으로 제1 및 제2 존을 갖는 텍스쳐 반도체 표면을 형성하는 단계; 반도체를 포함하는 접합을 형성하는 단계; 제1 유체를 표면의 제1 존에 도포하는 단계를 포함하는데, 이 유체는 적어도 부분적으로 텍스쳐 표면의 텍스쳐로 인해 유제가 상기 존 내로 이동한다. 유체는 적어도 부분적으로 표면의 텍스쳐로 인해 제외되는데, 표면의 제2 존으로부터 제외된 채 유지되며, 제1 유체는 반도체 표면에 대한 후속적인 코팅의 고정적 결합을 방지하는 물질이다. 제1 및 제2 존들은 후속적인 코팅에 노출되는데, 후속적인 코팅은 제1 존에 약하게 부착되고, 제1 유체로 인한 코팅의 존재로 인해 제2 존에 강하게 부착된다. 후속적인 코팅은 반도체로부터 제거된다. 후속적인 코팅은 반사방지 코팅층를 포함한다. 제1 유체는 스핀 온 도펀트일 수 있다. 후속적인 코팅은 실리콘 질화물을 포함할 수 있다. 제1 존은 태양전지의 금속화 영역을 포함할 수 있다. 제2 존은 태양전지의 광 포착 영역을 포함할 수 있다.

본 발명의 장치는 광발전 장치로서, 이 장치는 적어도 하나의 텍스쳐 표면을 갖는 반도체 기판; 적어도 하나의 텍스쳐 표면에 존재하는 복수의 광 포착 영역들을 포함하는데, 복수의 광 포착 영역들은 복수의 광 포착 표면 텍스쳐 피처들 및 반사방지 코팅층을 포함한다. 상기 적어도 상기 광 포착 영역들에 인접하는 하나 의 텍스쳐 표면상에는 금속화 채널들이 있는데, 이들은 텍스쳐 표면의 유체 흐름 방해 피쳐에 의해 인접 광 포착 영역으로부터 분리된다. 각 금속화 채널 내에, 상기 적어도 하나의 텍스쳐 표면상에서 반도체 기판 및 다른 전극들에 전기적으로 접속된 전극들이 있다.

광 포착 표면 피쳐들은 복수의 그로브들을 포함할 수 있는데, 이 그로브들은 나란하거나 굴곡질 수 있다. 그로브들 및 금속화 채널들은 실질적으로 동일한 깊이를 가질 수 있다. 또는 그로브들은 금속화 채널들의 깊이보다 낮은 깊이를 가질 수 있다. 금속화 채널들은 버스바 채널들 및 그리드라인 채널들일 수 있다. 그리드라인 채널들은 대략 1의 종횡비를 가질 수 있으며, 현재 표준인 0.1보다는 최소한 크다. 광 포착 피처들 중 적어도 하나 및 금속화 채널들은 약 3㎛와 약 50㎛ 사이의 깊이를 가질 수 있으며 바람직하게는 약 5㎛와 약 20㎛ 사이의 깊이를 가질 수 있다.

많은 변형이 있을 수 있다. 유체 흐름 방해물은 상승된 에지들을 포함할 수 있다. 유체 흐름 방해물은 랜드들을 갖는 상승된 에지들을 포함할 수 있다. 기판은 다결정 실리콘을 포함할 수 있다. 기판은 텍스쳐 기판 또는 슈퍼스트레이트 상에 있는 박막 반도체 웨이퍼를 포함할 수 있는데, 이들 어느 것도 글라스일 수 있다. 기판은 p/n 접합으로 결합된 p 형 상의 n 형 반도체 또는 n/p 접합에 의해 결합된 n 형 반도체 위에 놓이는 p 형 반도체를 포함할 수 있다. 반도체는 실리콘, 게르마늄, 및 갈륨 아세나이드로 이루어진 그룹에서 선택될 수 있다.

관련 실시예에서, 기판은 제1 텍스쳐 표면의 바깥쪽의 제2 텍스쳐 표면을 포 함할 수 있는데, 이는 복수의 광 편향 표면 텍스쳐 피쳐들; 금속화 채널들; 및 상기 금속화 채널들의 적어도 일부 내의 전극을 포함할 수 있다.

또 다른 실시예는 또한 두 개의 측면들로 되어 있다. 그것은 광발전 사용을 위한 반도체 본체인데, 제1 표면은 제1 존 및 제2 존을 포함하는 텍스쳐를 포함하여서 제1 존으로부터 제2 존으로 존재하는 임의의 유체 흐름 경로가 텍스쳐의 유체 흐름 방해 피처를 포함한다. 제2 측면 상의 제1 텍스쳐 표면의 바깥쪽에 제2 텍스쳐 표면이 있는데, 이 제2 텍스쳐 표면은 제1 및 제2 존들의 바깥쪽을 포함하여서 바깥쪽 제1 존으로부터 바깥쪽 제2 존에 존재하는 임의의 유체 흐름 경로는 텍스쳐의 유체 흐름 방해 피쳐를 포함한다.

본 발명들의 많은 기술 및 특징들을 여기에서 기술했다. 이 기술의 당업자라면 이 기술의 많은 것은 이들이 사용에 있어 함께 기술하지는 않았을 지라도 다른 개시된 기술과 함께 사용될 수 있음을 이해할 것이다. 예를 들어, 처리 및 블로킹의 일반적인 기술을 기술했다. 처리 단계들은 기술한 바와 같이 블로킹의 유무와 관계없이 적용될 수 있다. 블로킹은 전체 장치상에서 배스 또는 다른 것에 제공되는 물질의 작용으로부터 영역을 차단하는데 사용될 수 있다. 블로킹 물질은 추가, 제거 및 대체될 수 있다. 플로우차트는 수행될 수 있는 단계들 모든 가능한 시퀀스들이 기술되지는 않을지라도 가능한 시퀀스를 나타낸다. 그러나 가능한 것으로 도시된 모든 시퀀스들은 본 발명의 부분으로서 고려되는 것으로 의도된다. 장치들은 물질이 제공되는 존을 갖는 것으로 기술되었으며, 이 존 내에서 유체가 이동하고, 이 물질로부터 존이 이동으로부터 방해된다. 유체 흐름에 대한 방해물 을 언급 및 기술했다. 이들 방해물들은 블로킹, 또는 처리 또는 블로킹 및 처리의 특정 상황과 관련하여 도시 및 기술했다. 그러나 임의의 적합한 유체 흐름 방해물이 임의의 블로킹 또는 처리 상황과 관련하여 사용될 수 있다. 또한, 기술하지 않았지만 기술한 것과 유사하게 기능하는 흐름에 대한 추가의 방해물들이 사용될 수 있다. 또한 본 발명들은 장치의 텍스쳐 또는 지형이 장치의 처리를 위해 유체의 이동을 지도하는데 사용되는 광발전 장치들과 관련하여 기술했다. 이는 지형이 실질적인 목적으로 기능하는 경우 특히 장점이 있다.

본 개시는 하나 이상의 발명에 대해 개시 및 기술했다. 발명들은 이것의 청구범위와 출원되었을 뿐만 아니라 이 개시를 기초로 임의의 특허 출원의 수행동안 개발된 관련 문서에서 개시된다. 본 발명자들은 여러 발명들의 모두를 실질적으로 결정된 종래 기술에 의해 허용되는 제한으로 청구하고자 한다. 여기에 기술된 피쳐는 여기에 개시된 각 발명에 필수적이다. 따라서 발명자들은 여기에 개시되었지만 이 개시를 기초로 임의의 특허의 특정 청구범위에 청구되지 않은 피쳐들은 임의의 그러한 청구범위에 통합되지 않아야 할 것이라고 생각한다.

하드웨어 또는 단계들의 그룹의 임의의 조합들은 발명으로서 여기에서 참조된다. 그러나, 이것은 임의의 그러한 조합 또는 그룹이 특히 한 특허 출원에서 또는 발명의 단일성에서 심사되는 발명들의 수와 관련한 법칙 및 규정에 의해 생각되는 바와 같은 반드시 특허가능하게 명확한 발명들이라고 허용하는 것은 아니다. 그것은 본 발명의 실시예를 절약하는 간단한 방식이 될 거라고 본다.

요약서가 명세서와 함께 제출된다. 이러한 요약서는 심사관 및 다른 검색자 들이 개술적 개시의 주제를 신속하게 확인하는 요약서를 필요로 하는 규칙에 부합하도록 제공됨을 강조한다. 요약서는 특허청의 룰에 의해 서약되는 바와 같이 청구범위의 영역 또는 의미를 해석하거나 제한하는데 사용되지 않는다는 이해하에 제출된다.

전술한 설명은 예시적인 것으로 해석되어야 하며, 어떤 의미로 한정하는 것으로 해석되지 않아야 한다. 본 발명을 그 바람직한 실시예를 참조로 도시 및 기술되었지만, 청구범위에 정의된 발명의 사상 및 영역을 일탈하지 않고 형식 및 상세한 설명에서의 여러 가지 변화가 여기에서 만들어질 수 있음은 이 기술의 당업자에게 이해될 것이다.

이하의 청구범위에서의 모든 수단 또는 단계 플러스 기능 요소들의 대응 구조, 물질, 동작 및 등가물은 특히 청구된 바와 같은 다른 청구 요소들과 결합하여 기능을 수행하기 위한 임의의 구조, 물질 또는 동작을 포함하는 것으로 의도된다.

Claims (132)

1. 광발전 장치를 제조하는 방법으로서,

   a. 텍스쳐 반도체 표면을 지형적으로 형성하는 단계,

   b. 상기 반도체를 포함하는 접합을 형성하는 단계,

   c. 표면의 제1 존에 유체를 도포하는 단계로서, 이 도포는 적어도 부분적으로 상기 텍스쳐 반도체 표면에 의해 안내되고, 표면 텍스쳐에 의하여 적어도 부분적으로, 상기 유체는 상기 제1 존과 접촉하는 표면의 제2 존으로부터 제외된 채 유지되는, 도포하는 단계; 및

   d. 표면의 제1 존과 제2 존 모두에서 동시에 반응이 일어나지 않고, 표면의 제1 존과 제2 존 중 하나에서 합금 또는 부착 또는 화학 반응이 일어나는 것을 허용하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 광발전 장치 제조 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 반도체로부터 전력을 수집할 수 있는 반도체 표면에 금속 코팅층을 도포하고 또한 전자 시스템에 분배하는 단계를 더 포함하는 광발전 장치 제조 방법.
3. 제1항에 있어서, 적어도 부분적으로 모세관 흡인의 영향에 기인하여, 상기 유체는 제1 존 내에서 이동하는 것을 특징으로 하는 광발전 장치 제조 방법.
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 삭제
8. 삭제
9. 제1항에 있어서, 상기 유체는 반응 유체를 포함하고, 상기 제1 존 내에서 화학 반응이 일어나는 것을 특징으로 하는 광발전 장치 제조 방법.
10. 제9항에 있어서, 상기 화학 반응에 기인하여 상기 제1 존 내의 상기 반도체와의 전자 접촉을 포함하는 물질의 화학적으로 변형된 볼륨을 생성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광발전 장치 제조 방법.
11. 제9항에 있어서, 상기 제1 존은 광발전 장치의 금속화 영역을 포함하는 것을 특징으로 하는 광발전 장치 제조 방법.
12. 제11항에 있어서, 상기 제1 존은 광발전 장치의 버스바 영역 및 광발전 장치의 그리드라인 영역을 포함하는 것을 특징으로 하는 광발전 장치 제조 방법.
13. 제11항에 있어서, 상기 제1 존은 또한 광발전 장치의 버스바 영역을 포함하는 것을 특징으로 하는 광발전 장치 제조 방법.
14. 삭제
15. 삭제
16. 삭제
17. 삭제
18. 제1항에 있어서, 상기 제1 존은 상기 장치의 금속화 영역을 포함하는 것을 특징으로 하는 광발전 장치 제조 방법.
19. 제3항에 있어서, 상기 제1 존은 모세관 영향을 가능하게 하는 텍스쳐를 갖는 것을 특징으로 하는 광발전 장치 제조 방법.
20. 삭제
21. 삭제
22. 삭제
23. 삭제
24. 제9항에 있어서, 상기 화학 반응은 상기 제1 존 내에 금속 코팅층을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 광발전 장치 제조 방법.
25. 제9항에 있어서, 상기 화학 반응은 상기 제1 존 내의 무전해 도금에 의해 금속막의 형성을 가능하게 하는 촉매에 의한 촉매 반응인 것을 특징으로 하는 광발전 장치 제조 방법.
26. 제9항에 있어서, 상기 화학 반응은 상기 제1 존 내의 무전해 도금에 의해 금속 코팅층을 형성하는 것을 특징으로 하는 광발전 장치 제조 방법.
27. 제9항에 있어서, 상기 화학 반응은 유기금속 물질을 이용하여 상기 제1 존 내에 금속 코팅층을 형성하는 것을 특징으로 하는 광발전 장치 제조 방법.
28. 삭제
29. 제1항에 있어서, 상기 반도체는 실리콘, 게르마늄 및 갈륨 아세나이드로 이루어진 그룹에서 선택되는 것을 특징으로 하는 광발전 장치 제조 방법.
30. 제1항에 있어서, 텍스쳐 표면의 상기 제1 존은 제1 및 제2 부분을 갖는 적어도 하나의 채널을 포함하는 것을 특징으로 하는 광발전 장치 제조 방법.
31. 삭제
32. 삭제
33. 삭제
34. 삭제
35. 삭제
36. 삭제
37. 삭제
38. 삭제
39. 삭제
40. 삭제
41. 삭제
42. 삭제
43. 삭제
44. 삭제
45. 삭제
46. 삭제
47. 제1항에 있어서, 상기 유체는 블로킹 물질을 포함하고, 상기 제2 존에서 화학 반응이 일어나는 것을 특징으로 하는 광발전 장치 제조 방법.
48. 제47항에 있어서, 블로킹 물질은 도포된 후 경화하는 것을 특징으로 하는 광발전 장치 제조 방법.
49. 제47항에 있어서, 유체를 도포하는 단계 이전에 반사방지 물질로 제1 및 제2 존들을 코팅하는 단계를 포함하며, 상기 블로킹 물질을 도포하는 단계는 화학 물질에 대하여 반사방지 코팅을 보호하는 물질을 도포하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 광발전 장치 제조 방법.
50. 삭제
51. 삭제
52. 삭제
53. 삭제
54. 삭제
55. 삭제
56. 삭제
57. 삭제
58. 삭제
59. 삭제
60. 삭제
61. 삭제
62. 삭제
63. 삭제
64. 삭제
65. 삭제
66. 삭제
67. 삭제
68. 삭제
69. 삭제
70. 삭제
71. 삭제
72. 삭제
73. 삭제
74. 삭제
75. 삭제
76. 삭제
77. 삭제
78. 삭제
79. 제1 및 제2 존들을 포함하는 텍스쳐를 갖는 제1 표면을 포함하여, 제2 존으로부터 제1 존으로의 임의의 유체 흐름 경로가 상기 텍스쳐의 유체 흐름 방해 피쳐를 포함하는 것을 특징으로 하는 광발전 사용을 위한 반도체 본체.
80. 삭제
81. 삭제
82. 삭제
83. 삭제
84. 삭제
85. 삭제
86. 삭제
87. 삭제
88. 삭제
89. 삭제
90. 삭제
91. 삭제
92. 삭제
93. 삭제
94. 삭제
95. 삭제
96. 삭제
97. 삭제
98. 삭제
99. 삭제
100. 삭제
101. 삭제
102. 삭제
103. 삭제
104. 삭제
105. 제1항에 있어서, 상기 유체는 반도체 표면으로의 후속 코팅의 고정 결합을 방지하는 블로킹 물질이고,

     상기 방법은 또한

     e. 상기 제1 및 제2 존들을 후속 코팅에 노출시키는 단계를 포함하고, 상기 후속 코팅은 상기 제2 존에 강하게 부착되고, 상기 유체로 인한 코팅의 존재로 인해 상기 제1 존에 약하게 부착되는, 노출 단계와,

     f. 상기 반도체의 상기 제1 존으로부터 상기 후속 코팅을 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 광발전 장치 제조 방법.
106. 삭제
107. 제105항에 있어서, 상기 후속 코팅은, 상기 유체로부터 초래되는 제1 존 상의 코팅과 비교적 강하게 반응하며 반도체에 대해 비교적 불활성인 화학물질에 대한 통과에 투과성이 있으며, 상기 표면의 제1 및 제2 존들에 화학물질을 도포하는 단계를 포함하는데, 상기 화학물질은 후속 코팅에 침투성이 있으며, 상기 유체로부터 초래되는 코팅에 대해 강하게 반응함으로써, 상기 코팅을 열화시켜서 상기 반도체 표면과 제1 코팅 사이의 임의의 접착을 파괴하여 제1 존으로부터 후속 코팅을 리프팅하는 한편, 제2 존 상의 후속 코팅을 손상되지 않은 채로 남겨두는 광발전 장치 제조 방법.
108. 삭제
109. 삭제
110. 삭제
111. 삭제
112. a. 적어도 하나의 지형적으로 텍스쳐된(topographically textured) 표면을 갖는 반도체 기판;

     b. 상기 적어도 하나의 지형적으로 텍스쳐된 표면에 존재하는

     i. 복수의 광 포착 표면 텍스쳐 피처들; 및

     ⅱ. 반사방지 코팅층;

     을 포함하는 복수의 광 포착 영역들;

     c. 상기 광 포착 영역들에 인접하는 상기 적어도 하나의 지형적으로 텍스쳐된 표면상에 존재하는 상기 지형적으로 텍스쳐된 표면의 유체 흐름 방해물 피쳐에 의해 인접 광 포착 영역으로부터 분리된 금속화 채널들;

     d. 각 금속화 채널 내에서 상기 반도체 기판에 전기적으로 접속되고, 상기 적어도 하나의 텍스쳐된 표면 위의 다른 전극에 전기적으로 접속되는 전극을 포함하는 광발전 장치.
113. 삭제
114. 삭제
115. 삭제
116. 삭제
117. 삭제
118. 삭제
119. 삭제
120. 삭제
121. 삭제
122. 삭제
123. 삭제
124. 삭제
125. 삭제
126. 삭제
127. 삭제
128. 삭제
129. 삭제
130. 삭제
131. 삭제
132. 삭제

Images