KR101919514B1 - 이면접합형 후방 접촉 솔라셀 및 기판을 프로세싱하기 위한 그 방법 - Google Patents

이면접합형 후방 접촉 솔라셀 및 기판을 프로세싱하기 위한 그 방법 Download PDF

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벤자민 비. 리오돈
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베리안 세미콘덕터 이큅먼트 어소시에이츠, 인크.
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Abstract

이면접합형 후방 접촉(interdigitated back contact: IBC) 솔라셀을 제조하는 개선된 방법이 개시된다. 제 1 마스크는 후방 표면 필드를 생성하기 위한 n-형 도펀트의 패턴화 이온 주입을 수행하는데 사용된다. 제 2 마스크가 그 뒤 동일한 표면 상에 p-형 에미터를 생성하는데 사용된다. 제 2 마스크는 n-형 주입물에 대해 정렬될 수 있으며, 희망되는 p-형 에미터를 생성하기 위하여 복수의 배향들로 사용될 수 있다. 일부 실시예들에 있어, p-형 블랭킷 주입이 또한 수행된다. 일부 실시예들에 있어, 도핑 구배(gradient)가 생성된다.

Description

이면접합형 후방 접촉 솔라셀 및 기판을 프로세싱하기 위한 그 방법{INTERDIGITATED BACK CONTACT SOLAR CELL AND ITS METHOD OF PROCESSING A SUBSTRATE}
이온 주입은 전도성-변화 불순물들을 기판 내로 주입하기 위한 표준 기술이다. 희망되는 불순물 재료가 이온 소스 내에서 이온화되고, 이온들이 미리 설정된 에너지의 이온 빔을 형성하기 위하여 가속되며, 이온 빔이 기판의 표면으로 보내진다. 빔 내의 활성 이온들이 대부분의 기판 재료 내로 침투하며, 희망되는 전도성 영역을 형성하기 위하여 기판 재료의 결정 격자 내에 내장된다.
솔라셀들은 무료 천연 자원을 사용하는 무-공해의 동등 접근(equal-access) 에너지이다. 환경적 우려 및 상승하는 에너지 비용에 기인하여, 실리콘 기판들로 구성될 수 있는 솔라셀들이 전 세계적으로 더 중요하게 되었다. 고성능 솔라셀들의 제조 또는 생산에 대한 임의의 감소된 비용 또는 고성능 솔라셀들에 대한 임의의 효율성 개선이 솔라셀들의 전 세계적인 구현에 긍정적인 영향을 줄 것이다. 이는 이러한 청정 에너지 기술의 더 넓은 이용가능성을 가능하게 할 것이다.
솔라셀들은 효율성을 개선하기 위하여 도핑을 필요로 할 수 있다. 도펀트(dopant)는, 예를 들어, 비소, 인, 또는 붕소일 수 있다. 도 1은 이면접합형 후방 접촉(interdigitated back contact: IBC) 솔라셀의 단면도이다. IBC 솔라셀에 있어, p-n 접합은 솔라셀의 후면 상에 있다. 일부 실시예들에 있어, 도 2에 도시된 바와 같이, 도핑 패턴은 p-형 도펀트 영역(203) 전체에 걸쳐 분포된 복수의 n-형 도펀트 영역들(204)을 포함할 수 있다. p-형 도펀트 영역(203) 및 n-형 도펀트 영역(204)이 적절하게 도핑된다. 이러한 도핑은 IBC 솔라셀 내의 접합이 기능하게 하거나 또는 증가된 효율성을 가지게 할 수 있다.
전형적으로, 도 2에 도시된 도펀트 패턴은 기판 상에 직접적으로 형성된 하드 마스크(hard mask)를 사용하여 만들어진다. 예를 들어, 마스크 재료가 전체 기판에 도포될 수 있다. n-도핑될 이러한 영역들에서만 제거될 수 있도록, 하드 마스크 재료가 그 뒤 패턴화된다. 노출된 구역(area)들이 그 후, 확산, 이온 주입, 또는 다른 적절한 도핑 방법을 포함하는 방법들을 사용하여 도핑될 수 있다. 도핑 프로세스가 완료된 후, 하드 마스크가 제거될 수 있다. 적절한 경우, 이러한 프로세스는 기판 상에 추가적인 패턴화 도핑된 영역들을 형성하기 위하여 반복될 수 있다.
하드 마스크 기술이 (마스킹 재료를 형성하는 단계, 마스킹 재료를 패턴화하는 단계, 및 도핑 프로세스 후 마스크를 제거하는 단계를 포함하는 상당한 수의 프로세서 단계들을 요구한다는 것이 주목되어야 한다. 따라서 하드 마스크 방법은 시간 소모적이며 비싸다.
패턴화 도핑된 영역들의 형성이 재료를 직접 기판에 도포하지 않고 이루어질 수 있다면 유익할 것이다. 예를 들어, 이러한 패턴이 단지 섀도우 마스크(shadow mask)들만을 사용하여 생성될 수 있다면 유용할 것이다.
이면접합형 후방 접촉(interdigitated back contact: IBC) 솔라셀을 주입하는 개선된 방법이 개시된다. 제 1 섀도우 마스크는 후방 표면 필드를 생성하기 위한 n-형 도펀트의 패턴화 주입을 수행하는데 사용된다. 제 2 마스크가 그 후 동일한 표면 상에 p-형 에미터(emitter)를 생성하는데 사용된다. 제 2 마스크는 n-형 주입물에 대해 정렬될 수 있으며, 희망되는 p-형 에미터를 생성하기 위하여 복수의 배향(orientation)들로 사용될 수 있다. 일부 실시예들에 있어, p-형 블랭킷(blanket) 주입이 또한 수행된다. 일부 실시예들에 있어, 도핑 구배(gradient)가 생성된다.
본 발명의 더 양호한 이해를 위하여, 본 명세서에 참조로써 통합된 첨부된 도면들에 대한 참조가 이루어진다.
도 1은 이면접합형 후방 접촉 솔라셀의 단면도이다.
도 2는 이면접합형 후방 접촉 솔라셀의 저면도이다.
도 3은 마스크를 통한 주입의 단면도이다.
도 4는 도 2의 n-형 후방 표면 필드들을 생성하는데 사용되는 대표적인 마스크이다.
도 5a는 도 2의 p-형 에미터의 일 부분을 형성하는데 사용되는 대표적인 마스크이다.
도 5b는 도 5a의 마스크를 사용한 주입 후의 기판의 주입된 영역들을 도시한다.
도 6은 도 5a의 마스크를 사용한 2번의 주입 후의 기판의 주입된 영역들을 도시한다.
도 7은 n-형 및 p-형 영역들을 포함하는 기판의 주입된 영역들을 도시한다.
도 8은 솔라셀 제조 프로세스의 순서도이다.
도 9는 도핑 구배를 도시한다.
이러한 시스템의 실시예들이 본 명세서에서 솔라셀들과 함께 설명된다. 그러나, 이러한 시스템의 실시예들이, 예를 들어, 반도체 웨이퍼 또는 플랫 패널들과 함께 사용될 수 있다. 주입기는, 예를 들어, 빔라인 또는 플라즈마 도핑 이온 주입기일 수 있다. 따라서, 본 발명은 이하에서 설명되는 특정 실시예에 한정되지 않는다.
도 3은 마스크를 통한 주입의 단면도이다. 기판(100) 내에 이온 주입의 특정 패턴이 희망될 때, 마스크(104)가 사용될 수 있다. 이러한 마스크(104)는 섀도우 마스크 또는 근접 마스크(proximity mask)일 수 있다. 마스크(104)는 이온 빔(101)의 경로에서 기판(100)의 전면에 그리고 이로부터 이격되어 위치된다. 기판(100)은, 예를 들어, 솔라셀일 수 있다. 기판(100)이, 기판(100)을 유지하기 위해 정전기 또는 물리적 힘을 사용할 수 있는 플래튼(102) 상에 위치된다. 마스크(104)는 기판(100) 내의 이온 주입의 희망되는 패턴에 대응하는 개구들(105)을 갖는다. 개구들(105)은 줄무늬들, 점들, 또는 다른 형태들일 수 있다. 이온 빔(101)으로부터의 도펀트 원자들이 마스크(104) 내의 개구들(105)을 통과한다. 따라서, 오로지 주입된 영역들(103)만이 기판 내에 형성된다. 주입된 영역들(103)은, 예를 들어, 도 2의 n-형 도펀트 영역(204)에 대응할 수 있다.
도 4는 도 2의 n-형 도펀트 영역(204)를 생성하는데 사용될 수 있는 마스크(104)를 나타낸다. 마스크(104)의 사용은 대안적인 하드 마스크 기반 처리방식들에 비하여 프로세스 단계들을 제거한다. 제거될 수 있는 프로세스 단계들은 마스킹 재료를 형성하는 단계, 마스킹 재료를 패턴화하는 단계, 및 도핑 프로세스 후 마스크를 제거하는 단계를 포함한다. 본 명세서의 실시예들에 개시된 바와 같이, 차후의 주입이 솔라셀의 다른 영역을 주입하는데 사용될 수 있다.
솔라셀들에 대해 이용되는 특정 도핑 패턴에 따라, 단일 섀도우 마스크를 사용하여 도 2에 도시된 p-형 도펀트 영역(203)을 생성하는 것이 어렵거나 또는 불가능할 수 있다. 따라서, 이상에서 설명된 바와 같은, 종래의 제조 프로세서들에 있어, 하드 마스크들과 같은 다른 기술들이 p-형 도펀트 영역(203)을 형성하는데 사용된다. 이는 하드 마스크들 또는 다른 마스킹 기술들을 이용하는 이온 주입, 확산, 또는 다른 도핑 방법들을 사용할 수 있다.
바람직하게, p-형 도펀트 영역(203)이 하나 이상의 섀도우 마스크들의 반복된 사용에 의해 생성될 수 있다. 도 5a는 이러한 에미터 영역들을 생성하는데 사용될 수 있는 마스크(300)를 도시하고, 반면 도 5b는 기판 상의 결과적인 주입된 영역들을 도시한다. 마스크(300)의 단일 사용이 기판 상의 주입된 줄무니들(310)의 패턴을 가져온다. 이러한 주입 후, 마스크(300) 및 기판이 서로에 대해 90° 회전된다. 이는 마스크(300)를 회전시킴으로써, 기판을 회전시킴으로써, 또는 2개 모두의 회전들의 조합에 의해 달성될 수 있다. 일부 실시예들에 있어, 동일한 마스크(300)가 둘 다의 주입들에 사용된다. 다른 실시예들에 있어, 마스크(300)와 상이한 제 2 마스크가 사용된다. 복수의 마스크들을 통한 주입이 기판 주변의 진공을 깨뜨리지 않고 연쇄되거나 또는 수행될 수 있다.
도 6은 회전된 마스크를 사용하여 제 2 주입이 수행된 이후의 기판 상의 결과적인 주입 패턴을 도시한다. 결과적인 패턴이, 4개의 별개 유형들의 영역들(311, 312, 313, 및 314)을 정의하는(define) 체크보드 패턴이라는 것을 주목해야 한다. 영역(311)은 둘 다의 주입들 동안 마스크(300)에 의해 커버되었으며 따라서 도핑되지 않은 이러한 구역들로서 정의된다. 영역(312)은 둘 다의 주입들 동안 노출되었던 이러한 구역들로서 정의된다. 영역(313)은 단지 제 1 주입 동안에만 주입되었던 이러한 구역들로서 정의되며, 영역(314)은 단지 제 2 주입 동안에만 주입되었던 이러한 영역들로서 정의된다.
일부 실시예들에 있어, 종, 도우즈(dose), 에너지 및 시간 지속기간과 같은 동작 파라미터들이 제 1 및 제 2 주입들에 대하여 동일하다. 이러한 실시예에 있어, 영역들(313, 314)은 동일한 도우즈를 받아들이며 그에 따라 유사하게 도핑된다. 영역(312)은 이러한 시나리오에 있어 영역들(313, 314)의 도펀트 농도의 2배를 갖는다. 영역(311)은 이러한 시나리오에서 제로(zero) 도우즈를 가질 수 있다. n-형 도펀트 영역들(204)이 완전히 영역들(311) 내에 있을 수 있도록, 마스크(300)가 제 1 및 제 2 주입 동안 정렬될 수 있으며, 도 7에 도시된 주입 패턴을 만든다.
이러한 주입 패턴이 도 2에 도시된 주입 패턴과 거의 비슷하다는 것이 주목되어야 한다. 따라서, 이러한 주입 패턴을 만들기 위하여, 도 8에 도시된 단계들의 세트가 사용될 수 있으며, 단계들의 다른 순서들을 통하는 것이 가능하다.
먼저, 단계(400)에서, n-형 도펀트 영역들(204)에 대응하는, 100μm로부터 1000μm까지의 범위의 직경을 갖는 복수의 원형 개구들을 갖는 마스크가 인 또는 다른 V족 원소 또는 분자와 같은, n-형 도펀트의 주입 동안 섀도우 마스크로서 사용된다. 일부 실시예들에 있어, 이러한 주입은 다음의 동작 파라미터들을 사용하여 수행된다: 10keV의 이온 에너지를 갖는 인 이온들, 도펀트 활성화 후 1e19로부터 5e19cm-3까지의 범위를 갖는 n-형 도펀트 농도를 생성하기 위한 2e15cm-2의 이온 도우즈.
다음으로, 단계(410)에 도시된 바와 같이, 줄무늬 패턴을 형성하는 복수의 개구들을 갖는 제 2 마스크가, 붕소 또는 다른 III족 원소 또는 분자와 같은 p-형 도펀트의 제 1 주입을 수행하는데 사용된다. 이러한 제 2 마스크의 각각의 개구 사이의 간격은 바람직하게 제 1 마스크의 개구들의 크기보다 크며, 그 결과 n-형 주입 영역들이 제 2 마스크의 개구들 사이에 들어맞는다. 이러한 간격은 500μm내지 2000μm의 범위 내 일수 있다. 제 2 마스크가 n-형 주입 영역들을 커버하도록, 이러한 제 2 마스크가 기판에 대해 정렬된다. 일단 제 2 마스크가 정렬되면, p-형 도펀트의 제 1 주입이 단계(420)에 도시된 바와 같이 수행된다. p-형 도펀트들의 제 1 주입은 다음의 조건들을 사용할 수 있다: 10kV의 이온 에너지를 갖는 붕소 이온들, 2e18 내지 10e18cm-3의 도펀트 활성화 후의 도펀트 농도를 야기하는 1e15cm-2의 이온 도우즈.
다음으로, 단계(430)에 도시된 바와 같이, 마스크 및 기판이 서로에 대해 90°만큼 회전되며, n-형 주입 영역들이 계속해서 마스크에 의해 커버되도록 정렬된다. 이상에서 언급된 바와 같이, 상이한 마스크가 또한 이러한 단계에 대해 사용될 수 있다. 단계(440)에서, p-형 도펀트의 제 2 주입이 수행되며, 여기에서 동작 파라미터들 및 결과적인 도우즈가 제 1 p-형 주입의 동작 파라미터들 및 결과적인 도우즈와 동일할 수 있다.
또한, 희망되는 경우, n-형 주입(단계(400))이 p-형 주입들(단계들(420, 440)) 전에 또는 그 사이에 수행될 수 있다는 것이 주목되어야 한다. 이러한 시퀀스 및 섀도우 마스크들의 사용은 IBC 솔라셀을 생성하기 위한 비싸고 시간 소모적인 프로세스들의 사용을 회피한다. 이러한 단계들은 하나 또는 2 이상의 이온 주입기에서 수행될 수 있다. 단지 하나의 이온 주입기가 사용되는 경우, 단계들이 솔라셀 주변의 진공을 깨지않고 순차적으로 수행될 수 있다.
도 8에 도시된 시퀀스는 영역(311) 내의 p-도펀트의 최소 레벨을 생성하기 위하여 p-형 도펀트의 블랭킷(blanket) 주입으로 보충될 수 있다. 이러한 블랭킷 주입은 도 8에 도시된 시퀀스 내의 임의의 지점에서 수행될 수 있다. p-형 도펀트들의 블랭킷 주입은 다음의 조건들을 사용할 수 있다: 10kV의 이온 에너지를 갖는 붕소 이온들, 1e18 내지 5e18cm-3의 도펀트 활성화 후의 도펀트 농도를 야기하는 2e14로부터 1e15cm-2까지의 범위의 이온 도우즈. n-형 도펀트 영역(204) 내의 도펀트 농도가 블랭킷 p-형 도펀트 농도를 초과하도록, 특정 조건들이 선택되어야만 한다.
이러한 추가적인 블랭킷 주입이 유익할 수 있다. 예를 들어, 이러한 블랭킷 주입은 기판의 전체 표면이 (n-형 또는 p-형 중 하나로) 도핑되는 것을 보장하며, 이는 소수 캐리어들의 재결합을 감소시키는데 기여한다. 이는 솔라셀의 효율성을 개선한다.
이에 더하여, 본 명세서에 설명된 방법은 균일하게 p-도핑된 에미터 영역이 블랭킷 주입되며, n-형 BSF들이 카운터도핑(counterdope)되는 방법에 대해 바람직할 수 있다. 정의상, 이러한 방법은 에미터 내의 공간적 가변 도핑 프로파일을 생성한다. 이는 몇몇 이유들에 있어 유익하다. 첫째, 높은 도핑 농도가 영역(312) 내에서 국부적으로 실현될 수 있으며, 이는 에미터에 대한 낮은 저항성 오믹 접촉을 가능하게 한다. 둘째, 영역들(312 및 313) 내에서 더 낮은 도펀트 농도가 실현되며, 이는 재결합을 감소시킴으로써 솔라셀의 효율성을 개선한다. 마지막으로, 영역(311) 내의 훨씬 낮은 도펀트 농도가 실현될 수 있으며, 이는 에미터와 BSF 사이의 션팅(shunting) 확률을 유익하게 감소시킬 수 있다. 영역(311) 내의 낮은 도핑 농도는 또한 n-형 도펀트 영역(204)의 카운터도핑에 대해 요구되는 주입 도우즈의 감소를 허용한다.
이상의 도면들은, 기판의 주입되는 일 부분 또는 영역으로서, 그 부분들 내의 모든 위치들이 동일한 도우즈를 받아들인다는 것을 예시한다. 이는 이온 빔이 콜리메이션(collimation)에서 타이트한 허용오차를 갖게 함으로써, 또는 섀도우 마스크가 기판에 가깝게 위치되게 함으로써 달성될 수 있다.
그러나, 다른 실시예들에 있어, n-형 도펀트 영역들(204) 및 에미터 영역들(311, 312, 313, 314)에 대하여 도펀트 구배(gradient)를 갖는 것이 유리할 수 있다. 임의의 이온 빔은, 공간 전하 효과 또는 빔 블로우 업(blow up)에 기인하는 것들과 같은, 각도들의 고유 확산(inherent spread)을 갖는다. 이러한 각도들의 확산 또는 비-콜리메이션은 주입된 영역들과 주입되지 않은 영역들 사이의 전환(transition)이 도면들에 도시된 바와 같이 급격하지 않을 것이라는 것을 의미한다.
도 9는 기판 내의 도우즈 농도 대 개구 위치를 도시하는 그래프이다. 이상의 그래프는 이를 통해 이온 빔이 통과하는 개구(401)를 갖는 마스크(400)이다. 개구 바로 아래의 영역(402)은 이온들의 완전한 도우즈로 주입될 수 있다. 그러나, 개구(401)에 인접한 구역들(403)이 또한 빔의 비-콜리메이션(non-collimation)에 기인하여 이온들의 일부 양에 노출된다. 영역들(403)의 형태 및 크기는 이온 빔의 콜리메이션뿐만 아니라 마스크(400)와 기판 사이의 거리에 의존할 수 있다. 따라서, 마스크(400)와 기판 사이의 거리를 변화시킴으로써, 또는 이온 빔의 콜리메이션을 조정함으로써, 도핑 구배가 도 7의 모든 주입된 영역들에 대해 생성될 수 있다. 또한, 기판에 대한 이온 빔의 입사 각도를 변화시킴으로써, 개구의 단지 일 면 상의 인접한 구역(403)의 형태 수정될 수 있다. 이러한 구배는 p-n 접합의 비약을 추가로 감소시킬 수 있다.
본 발명이 n-형 영역들이 원형이며 p-형 영역이 체크보드로서 형성되는 것을 가정하지만, 본 발명이 이러한 실시예에 한정되지 않는다. 예를 들어, 원형의 주입된 영역들이 p-형일 수 있으며, 반면 체크보드 패턴이 n-형 도펀트들일 수 있다.
본 발명은 본 명세서에 설명된 특정 실시예들에 의해 그 범위가 한정되지 않는다. 오히려, 본 명세서에 설명된 실시예들에 더하여 본 발명의 다른 다양한 실시예들 및 본 발명에 대한 수정예들이 이상의 설명 및 첨부된 도면들로부터 당업자들에게 자명해질 것이다. 따라서, 이러한 다른 실시예들 및 수정예들이 본 발명의 범위 내에 속하도록 의도된다. 또한, 본 발명의 본 명세서에서 특정 목적을 위한 특정 환경에서의 특정 구현예의 맥락에서 설명되었지만, 당업자들은 본 발명의 유용성이 이에 한정되지 않으며, 본 발명이 임의의 수의 목적들을 위한 임의의 수의 환경들에서 유익하게 구현될 수 있다는 것을 인식할 것이다. 따라서, 이하에서 기술되는 청구항들은 본 명세서에서 설명된 본 발명의 완전한 폭과 사상의 관점에서 해석되어야 할 것이다.

Claims (20)

  1. 이면접합형 후방 접촉(interdigitated back contact) 솔라셀을 생성하기 위하여 기판을 프로세싱하는 방법으로서,
    상기 기판 내에 대응하는 복수의 n-형 도핑된 영역들을 생성하기 위한 복수의 제 1 개구들을 갖는 제 1 마스크를 통해 n-형 도펀트를 주입하는 단계;
    상기 기판 내에 제 1 복수의 p-형 도핑된 줄무늬(striped) 영역들을 생성하기 위하여, 제 2 마스크를 통해 p-형 도펀트의 제 1 주입을 수행하는 단계로서, 상기 제 2 마스크는 복수의 줄무늬 개구들을 가지고, 상기 줄무늬 개구들의 한 쌍 사이의 간격이 상기 제 1 개구들의 크기보다 크며, 상기 제 2 마스크는 상기 n-형 도핑된 영역들이 상기 p-형 도펀트의 제 1 주입에 의해 주입되지 않도록 정렬되는, 단계; 및
    상기 기판 내에 제 2 복수의 p-형 도핑된 줄무늬 영역들을 생성하기 위하여, 상기 제 2 마스크 및 상기 기판을 서로에 대하여 90도 회전시킴으로써 상기 제 2 마스크를 통해 p-형 도펀트의 제 2 주입을 수행하는 단계로서, 상기 제 2 마스크는 상기 n-형 도핑된 영역들이 상기 p-형 도펀트의 제 2 주입에 의해 주입되지 않도록 정렬되는, 단계를 포함하는, 이면접합형 후방 접촉 솔라셀을 생성하기 위하여 기판을 프로세싱하는 방법.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 기판의 전체 표면이 도핑되는 것을 보장하기 위하여 상기 기판의 p-형 도펀트의 블랭킷(blanket) 주입을 수행하는 단계로서, 상기 블랭킷 주입 동안 마스크가 사용되지 않는, 단계를 더 포함하는, 이면접합형 후방 접촉 솔라셀을 생성하기 위하여 기판을 프로세싱하는 방법.
  4. 삭제
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 n-형 도핑된 영역들이 도핑 구배(gradient)를 포함하는, 이면접합형 후방 접촉 솔라셀을 생성하기 위하여 기판을 프로세싱하는 방법.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 도핑 구배는 상기 제 1 마스크와 상기 기판 사이의 거리를 조정함으로써 생성되는, 이면접합형 후방 접촉 솔라셀을 생성하기 위하여 기판을 프로세싱하는 방법.
  7. 청구항 5에 있어서,
    상기 도펀트들은 이온 빔을 사용하여 주입되며, 상기 도핑 구배는 상기 이온 빔의 콜리메이션(collimation)을 조정함으로써 생성되는, 이면접합형 후방 접촉 솔라셀을 생성하기 위하여 기판을 프로세싱하는 방법.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 제 1 복수의 p-형 도핑된 줄무늬 영역들 및 상기 제 2 복수의 p-형 도핑된 줄무늬 영역들 중 적어도 하나가 도핑 구배를 포함하는, 이면접합형 후방 접촉 솔라셀을 생성하기 위하여 기판을 프로세싱하는 방법.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 도핑 구배는 상기 제 2 마스크와 상기 기판 사이의 거리를 조정함으로써 생성되는, 이면접합형 후방 접촉 솔라셀을 생성하기 위하여 기판을 프로세싱하는 방법.
  10. 청구항 8에 있어서,
    상기 도펀트들은 이온 빔을 사용하여 주입되며, 상기 도핑 구배는 상기 이온 빔의 콜리메이션을 조정함으로써 생성되는, 이면접합형 후방 접촉 솔라셀을 생성하기 위하여 기판을 프로세싱하는 방법.
  11. 이면접합형 후방 접촉 솔라셀을 생성하기 위하여 기판을 프로세싱하는 방법으로서,
    마스크를 통해 p-형 도펀트의 제 1 주입을 수행하는 단계;
    상기 p-형 도펀트를 주입하는 단계 이후에 상기 마스크를 상기 기판에 대하여 90도 회전시키는 단계;
    체크보드(checkboard) 패턴을 형성하기 위하여 상기 회전시키는 단계 이후에 상기 마스크를 통해 p-형 도펀트의 제 2 주입을 수행하는 단계로서, 상기 체크보드 패턴의 제 1 부분은 상기 p-형 도펀트의 제 1 주입 및 상기 p-형 도펀트의 제 2 주입 동안 상기 마스크에 의해 커버되지 않은 구역인, 단계; 및
    상기 체크보드 패턴의 상기 제 1 부분에 다른 마스크를 통해 n-형 도펀트를 주입하는 단계를 포함하는, 이면접합형 후방 접촉 솔라셀을 생성하기 위하여 기판을 프로세싱하는 방법.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 기판의 전체 표면이 도핑되는 것을 보장하기 위하여 상기 기판의 p-형 도펀트의 블랭킷 주입을 수행하는 단계로서, 상기 블랭킷 주입 동안 마스크가 사용되지 않는, 단계를 더 포함하는, 이면접합형 후방 접촉 솔라셀을 생성하기 위하여 기판을 프로세싱하는 방법.
  13. 청구항 11에 있어서,
    상기 n-형 도펀트 주입이 상기 p-형 도펀트의 주입들 이후에 수행되는, 이면접합형 후방 접촉 솔라셀을 생성하기 위하여 기판을 프로세싱하는 방법.
  14. 청구항 11에 있어서,
    n-형 도핑된 영역들이 도핑 구배를 포함하는, 이면접합형 후방 접촉 솔라셀을 생성하기 위하여 기판을 프로세싱하는 방법.
  15. 청구항 11에 있어서,
    p-형 도핑된 영역들이 도핑 구배를 포함하는, 이면접합형 후방 접촉 솔라셀을 생성하기 위하여 기판을 프로세싱하는 방법.
  16. 청구항 11에 있어서,
    상기 체크보드 패턴은 복수의 줄무늬 개구들을 갖는 마스크를 사용하여 생성되는, 이면접합형 후방 접촉 솔라셀을 생성하기 위하여 기판을 프로세싱하는 방법.
  17. 청구항 11에 있어서,
    상기 n-형 도펀트는 복수의 원형 개구들을 갖는 마스크를 통해 주입되는, 이면접합형 후방 접촉 솔라셀을 생성하기 위하여 기판을 프로세싱하는 방법.
  18. 삭제
  19. 삭제
  20. 삭제
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Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2988908B1 (fr) * 2012-04-03 2015-03-27 Commissariat Energie Atomique Procede de fabrication d'une cellule photovoltaique a contacts interdigites en face arriere
TWI643351B (zh) * 2013-01-31 2018-12-01 澳洲商新南創新有限公司 太陽能電池金屬化及互連方法
CN104425651B (zh) * 2013-09-09 2016-08-10 上海理想万里晖薄膜设备有限公司 一种低温制备正面无栅极的异质结太阳电池的工艺
TWM477049U (en) * 2013-09-25 2014-04-21 Inventec Solar Energy Corp Back contact electrode solar cell
US9401450B2 (en) * 2013-12-09 2016-07-26 Sunpower Corporation Solar cell emitter region fabrication using ion implantation
US20150280043A1 (en) * 2014-03-27 2015-10-01 David D. Smith Solar cell with trench-free emitter regions
CN104253169B (zh) * 2014-09-28 2016-09-07 泰州中来光电科技有限公司 无主栅、高效率背接触太阳能电池模块、组件及制备工艺
TWI596786B (zh) * 2015-12-03 2017-08-21 茂迪股份有限公司 背接觸太陽能電池及其製造方法
CN110010719B (zh) * 2018-01-05 2021-02-19 上海凯世通半导体股份有限公司 掺杂方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003297718A (ja) * 2002-03-29 2003-10-17 Seiko Epson Corp 微細孔形成方法、半導体装置の製造方法、半導体装置、表示装置、および電子機器
JP2008522420A (ja) * 2004-12-03 2008-06-26 オーストリアマイクロシステムズ アクチエンゲゼルシャフト 種々異なってドープされた領域を製作するための多重マスク及び方法
WO2011049950A1 (en) * 2009-10-19 2011-04-28 Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. Stepped masking for patterned implantation

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6291326B1 (en) 1998-06-23 2001-09-18 Silicon Genesis Corporation Pre-semiconductor process implant and post-process film separation
US8008575B2 (en) 2006-07-24 2011-08-30 Sunpower Corporation Solar cell with reduced base diffusion area
JP2009152222A (ja) * 2006-10-27 2009-07-09 Kyocera Corp 太陽電池素子の製造方法
EP2654089A3 (en) * 2007-02-16 2015-08-12 Nanogram Corporation Solar cell structures, photovoltaic modules and corresponding processes
US7820460B2 (en) 2007-09-07 2010-10-26 Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. Patterned assembly for manufacturing a solar cell and a method thereof
US7727866B2 (en) 2008-03-05 2010-06-01 Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. Use of chained implants in solar cells
US20090227095A1 (en) * 2008-03-05 2009-09-10 Nicholas Bateman Counterdoping for solar cells
US7816239B2 (en) * 2008-11-20 2010-10-19 Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. Technique for manufacturing a solar cell
US8008176B2 (en) 2009-08-11 2011-08-30 Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. Masked ion implant with fast-slow scan
US8912082B2 (en) 2010-03-25 2014-12-16 Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. Implant alignment through a mask
KR101702982B1 (ko) * 2010-07-19 2017-02-06 삼성에스디아이 주식회사 태양 전지 및 그 제조 방법
US8242005B1 (en) 2011-01-24 2012-08-14 Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. Using multiple masks to form independent features on a workpiece
US8153496B1 (en) * 2011-03-07 2012-04-10 Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. Self-aligned process and method for fabrication of high efficiency solar cells
US8697559B2 (en) 2011-07-07 2014-04-15 Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. Use of ion beam tails to manufacture a workpiece

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003297718A (ja) * 2002-03-29 2003-10-17 Seiko Epson Corp 微細孔形成方法、半導体装置の製造方法、半導体装置、表示装置、および電子機器
JP2008522420A (ja) * 2004-12-03 2008-06-26 オーストリアマイクロシステムズ アクチエンゲゼルシャフト 種々異なってドープされた領域を製作するための多重マスク及び方法
WO2011049950A1 (en) * 2009-10-19 2011-04-28 Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. Stepped masking for patterned implantation

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WO2013055627A1 (en) 2013-04-18
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