KR102142818B1 - 태양 전지의 제조를 위한 공정 및 구조물 - Google Patents

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Abstract

다양한 태양 전지 설계에 부응하기 위해 레이저 어블레이션에 의해 태양 전지(420)의 접점 구멍이 형성된다. 접점 구멍을 형성하기 위한 레이저의 사용은, 확산 영역 상에 형성된 필름을 실질적으로 균일한 두께를 갖는 필름(424)으로 대체함으로써 용이하게 된다. 레이저 어블레이션 공정 여유를 증가시키기 위해 접점 구멍은 깊은 확산 영역까지 형성될 수 있다. 변화하는 두께의 유전체 필름을 통한 접점 구멍을 형성하도록 레이저 구성이 조정될 수 있다.

Description

태양 전지의 제조를 위한 공정 및 구조물{PROCESS AND STRUCTURES FOR FABRICATION OF SOLAR CELLS}
연방 후원 연구 또는 개발에 관한 선언
본 명세서에 기술된 발명은 미국 에너지부에 의해 지급되는 계약 번호 DE-FC36-07GO17043 하에서의 정부 지원을 받아 이루어졌다. 정부는 본 발명에 있어서 소정의 권리를 가질 수 있다.
본 명세서에 기술된 주제의 실시예는 일반적으로 태양 전지(solar cell)에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 주제의 실시예는 태양 전지 제조 공정 및 구조물에 관한 것이다.
태양 전지는 태양 방사선을 전기 에너지로 변환시키는 잘 알려진 장치이다. 태양 전지는 반도체 가공 기술을 사용해 반도체 웨이퍼 상에 제조될 수 있다. 태양 전지는 P-형 및 N-형 확산 영역(diffusion region)을 포함한다. 태양 전지에 충돌하는 태양 방사선은 확산 영역으로 이동하는 전자 및 정공을 생성하여서, 확산 영역들 사이에 전압차를 생성한다. 배면 접점 배면 접합(back contact, back junction; BCBJ) 태양 전지에서, P-형 및 N-형 확산 영역과 이에 결합된 금속 접점은 태양 전지의 배면 상에 있다. 금속 접점은 외부 전기 회로가 태양 전지에 결합되고 그에 의해 전력을 공급받게 한다.
고효율 태양 전지에서, 분로 저항(shunt resistance), 직렬 저항(series resistance), 및 벌크 수명(bulk lifetime)과 같은 전지 파라미터가 최종적인 제조된 디바이스에 대해 유지할 중요한 파라미터이다. 태양 전지 공정 단계, 특히 BCBJ 태양 전지에 대한 레이저 어블레이션(laser ablation) 단계는 이들 파라미터 각각에 영향을 미칠 수 있다. 직렬 저항 또는 수명으로 인한 사후 레이저 손실(post laser loss)이 단계 비용을 희생하여, 예를 들어 열 또는 에칭 단계를 부가함으로써 상쇄될 수 있다. 본 명세서에 기술된 바와 같이, 전지 구조가 다른 극성의 확산부 상에 하나의 극성의 금속을 가질 때, 고효율 BCBJ 태양 전지 상에 분로를 형성하는 것의 증가된 복잡함이 일반적일 수 있다.
시장에서 입수가능한 다른 에너지원과 경쟁하기 위해, 태양 전지는 효율적이어야 할 뿐만 아니라 비교적 낮은 비용 및 높은 수율로 제조되어야 한다. 본 발명의 실시예는 태양 전지 제조 비용을 감소시키고 태양 전지 신뢰성을 개선하는 신규한 태양 전지 제조 공정 및 구조물에 관한 것이다.
일 실시예에서, 다양한 태양 전지 설계에 부응하기 위해 레이저 어블레이션에 의해 태양 전지의 접점 구멍이 형성된다. 접점 구멍을 형성하기 위한 레이저의 사용은, 확산 영역 상에 형성된 필름을 실질적으로 균일한 두께를 갖는 필름으로 대체함으로써 용이하게 된다. 흡수부로서의 필름 두께가 레이저 파라미터에 정합하도록 조정될 수 있다. 레이저 어블레이션 공정 여유(margin)를 증가시키기 위해 접점 구멍 아래의 도펀트 깊이가 제어될 수 있다. 변화하는 두께의 유전체 필름을 통한 접점 구멍을 형성하도록 레이저 구성이 조정될 수 있다.
첨부 도면 및 특허청구범위를 포함하는 본 명세서 전체를 읽을 때 본 발명의 이들 및 다른 특징이 당업자에게 즉시 명백할 것이다.
첨부 도면과 함께 고려될 때 상세한 설명 및 특허청구범위를 참조함으로써 본 명세서에 개시된 주제의 보다 완전한 이해가 얻어질 수 있으며, 첨부 도면에서 유사한 도면 부호는 도면들 전체에 걸쳐 유사한 요소를 지시한다. 도면들은 일정한 축척으로 도시되어 있지 않다.
<도 1>
도 1은 반대 극성의 확산 영역들 위에 형성된 금속 접점을 갖는 예시적인 BCBJ 태양 전지의 개략도.
<도 2>
도 2는 도 1의 태양 전지의 평면도.
<도 3>
도 3은 도 2의 단면 A-A에서 취해진, 도 1의 태양 전지의 단면도.
<도 4 내지 도 6>
도 4 내지 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라 제조되는 태양 전지의 단면도.
<도 7>
도 7은 도 1의 태양 전지의 다른 평면도.
<도 8>
도 8은 도 7의 단면 B-B에서 취해진, 도 1의 태양 전지의 단면도.
<도 9>
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 깊은 확산 영역을 갖는 태양 전지의 단면도.
<도 10 내지 도 13>
도 10 내지 도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따라 제조되는 태양 전지의 단면도.
<도 14>
도 14는 본 발명의 다른 실시예에 따른 레이저-형성된 접점 구멍을 갖는 태양 전지의 단면도.
<도 15>
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 추가 유전체 층을 갖는 도 3의 단면도.
본 명세서에서, 본 발명의 실시예의 완전한 이해를 제공하기 위해 장치, 공정, 및 구조물의 예와 같은 많은 구체적인 상세사항이 제공된다. 그러나, 그 구체적인 상세사항들 중 하나 이상 없이도 본 발명이 실시될 수 있음을 당업자는 인식할 것이다. 다른 경우에, 본 발명의 태양을 불명료하게 하는 것을 피하기 위해 잘 알려져 있는 상세사항은 도시되거나 기술되지 않는다.
일부 고효율 태양 전지 설계에서, 하나의 극성의 확산 영역에 대한 금속 접점이 반대 극성의 확산 영역 위에 연장될 수 있다(예컨대, N-형 확산 영역에 대한 금속 접점이 P-형 확산 영역 위에 형성됨). 그러한 태양 전지 설계에서, 확산 영역으로부터 금속 접점을 전기적으로 절연시키는 층간 유전체에 결함이 없는 것이 중요하다. 그렇지 않은 경우, 하나의 극성의 금속 접점이 층간 유전체 내의 결함을 통해 반대 극성의 확산 영역에 전기적으로 단락될 수 있다.
도 1은 반대 극성의 확산 영역들 위에 형성된 금속 접점을 갖는 예시적인 배면 접점 배면 접합(BCBJ) 태양 전지(300)를 개략적으로 도시하고 있다. 도 1의 예에서, P-형(352로 표시됨) 및 N-형(351로 표시됨) 확산 영역이 기판(401)(예컨대, 단결정(mono-crystalline) 또는 다결정(multi-crystalline) 규소) 내에 형성된다. 다른 실시예에서, P-형 및 N-형 확산 영역이 기판(401)의 배면 표면 상의 다른 층, 예컨대 폴리실리콘(polysilicon) 내에 형성된다. 도시의 명료함을 위해 층간 유전체는 도 1에 도시되어 있지 않다.
태양 전지(300)는 금속 접점(301, 303)을 포함한다. 금속 접점(301)은 그것이 대응하는 N-형 확산 영역에 전기적으로 결합된다는 점에서 N-극성 금속 접점이다. 이와 유사하게, 금속 접점(303)(도 1에 하나만이 도시됨)은 대응하는 P-형 확산 영역에 전기적으로 결합되는 P-극성 금속 접점이다. 금속 접점(301, 303)은 서로 맞물릴 수 있다. 아래에 있는 N-형 확산 영역을 보다 명확히 나타내기 위해 하나의 금속 접점(301)이 도 1에서 투명 라인 트레이싱(tracing)으로서 도시되어 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, N-극성 금속 접점(301)은 P-형 확산 영역의 일부분 위를 지나간다. 이는 N-극성 금속 접점(301)이 개재되는 층간 유전체(도 1에 도시되지 않음, 도 3 및 도 8의 305 참조)를 통해 P-형 확산 영역에 전기적으로 단락될 가능성을 야기한다.
도 2는 태양 전지(300)의 일부분의 평면도이다. 태양 전지(300)는 N-극성 금속 접점(301)을 아래에 있는 확산 영역으로부터 분리시키는 층간 유전체를 통해 형성된 접점 구멍(302)을 포함한다. N-극성 금속 접점(301)은 대응하는 접점 구멍(302)을 통해 아래에 있는 N-형 확산 영역과 접촉한다.
도 3은 도 2의 단면 A-A에서 취해진, 태양 전지(300)의 단면을 도시하고 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 태양 전지(300)는 N-극성 금속 접점(301)을 아래에 있는 확산 영역으로부터 전기적으로 절연시키는 층간 유전체(305)를 포함한다. 접점 구멍(302)이 층간 유전체(305)를 통해 형성되어 N-극성 금속 접점(301)이 대응하는 N-형 확산 영역에 전기적으로 연결되게 한다. 접점 구멍(302)은 전형적으로 종래의 마스킹 및 습식 에칭에 의해 형성된다. 본 발명자들은 에칭 공정에 사용되는 일부 에칭액이 층간 유전체(305) 내의 기존의 불완전(예컨대, 핀홀(pinhole), 피트(pit), 및 다른 결함)을 악화시켜, 그 불완전을 완전한 결함으로 변화시킬 수 있음을 알았다. 예를 들어, 일부 에칭액은 기존의 핀홀을 확대시킬 수 있다. 다른 예로서, 일부 에칭액은 층간 유전체(305)를 통한 전기적 단락(306)을 야기할 수 있다.
접점 구멍(302)을 형성하기 위해, 종래의 습식 에칭 공정보다는, 레이저를 사용하는 것은 유리하게도 층간 유전체(305) 내에 존재할 수 있는 불완전을 악화시키는 것을 회피한다. 접점 구멍 형성 동안에 해로운 에칭액에 대한 층간 유전체(305)의 노출을 회피함으로써, 레이저 어블레이션 단계는 층간 유전체(305)의 무결성을 보존한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조되는 태양 전지(300)의 단면을 도시하고 있다. 태양 전지(300)는 전면(153) 및 배면(152)을 갖는다. 전면(153)은 정상 동작 동안에 태양 방사선을 수집하기 위해 태양을 향한다. 배면(152)은 전면(153)의 반대쪽에 있다.
도 4의 예에서, 기판(101)은 N-형 단결정 규소 웨이퍼를 포함한다. P-형 및 N-형 확산 영역은 태양 전지 기판(101) 내에 형성되지만, 또한 태양 전지 기판(101) 상에 형성된 다른 층(예컨대, 폴리실리콘) 내에 있을 수 있다. 기판(101)의 전면 표면은 태양 방사선 수집 효율을 증가시키기 위해 랜덤한 피라미드로 텍스처화된다. 패시베이션 영역(passivation region)(107)은 재결합을 최소화하기 위해 기판(101)의 전면 표면을 패시베이션한다. 일 실시예에서, 패시베이션 영역(107)은 전면(153)으로부터 N형 도펀트를 확산시킴으로써 형성된 N-형 패시베이션 영역이다. N형 도펀트는 인을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 패시베이션 영역(107)은 노(furnace) - 여기에서 인이 도입됨 - 에서 기판(101)을 가열함으로써 형성된다. 인은 기판(101)의 전면 내로 확산되어 패시베이션 영역(107)을 형성한다. 태양 전지의 배면(152) 상의 이산화규소 층(108)은 패시베이션 영역(107)의 형성의 부산물이다. 보다 구체적으로, N형 도펀트를 기판(101) 내로 확산시키고 패시베이션 영역(107)을 형성하기 위한 가열 단계는 또한 기판(101)의 배면 표면 상에서의 산화물 층(108)의 성장을 야기한다.
반사 방지 코팅(109)이 전면(153) 상에 형성되고 반사 방지 코팅(110)이 배면(152) 상에 형성된다. 일 실시예에서, 반사 방지 코팅(109, 110)은 질화규소를 포함한다. 전면(153) 상에서, 반사 방지 코팅(109)은 기판(101)의 전면 표면 상의 패시베이션 영역(107) 상에 형성된다. 배면(152) 상에서, 반사 방지 코팅(110)은 산화물 층(108) 상에 형성된다.
도 5에서, P-형 및 N-형 확산 영역에 대한 접점 구멍을 형성하기 위해 태양 전지(300)에 대해 레이저 어블레이션 단계가 수행된다. 레이저 어블레이션 단계는 하나 이상의 레이저 빔을 발사하여 배면(152)으로부터 물질을 제거하고 이에 의해 금속화를 위해 P-형 및 N-형 확산 영역을 노출시키는 것을 포함할 수 있다. 도 5의 예에서, 레이저 어블레이션 단계는 반사 방지 코팅(110) 및 산화물 층(108)의 일부분을 제거하여 P-형 및 N-형 확산 영역에 대한 접점 구멍을 형성한다. 레이저 어블레이션 단계는 배면(152) 상에 레이저 빔을 스캐닝하는 레이저 스캐너를 통해 레이저 빔을 발사하여 접점 구멍을 형성함으로써 수행될 수 있다. 구매가능한 레이저원 및 스캐너가 레이저 어블레이션을 수행하는 데 채용될 수 있다. 레이저를 채용하는 예시적인 태양 전지 어블레이션 시스템이 2010년 7월 1일자로 출원된 공동 소유의 미국 출원 제12/829,275호에 개시되어 있다. 레이저를 채용하는 다른 어블레이션 시스템이 또한 채용될 수 있다.
P-형 및 N-형 확산 영역에 대한 접점 구멍을 형성하기 위한 레이저의 사용은 유리하게도 전통적인 에칭 공정에 의해 접점 구멍이 형성되는 다른 공정에서 필요할 수 있는 마스킹 및 경화 단계를 배제한다. 또한, 레이저 어블레이션은 기존의 결함 또는 불완전을 악화시킬 수 있는 에칭액에 대한, 반사 방지 코팅(110) 및 산화물 층(108), 그리고 존재할 수 있는 임의의 층간 유전체의 노출을 방지한다.
도 6에서, 금속 접점(112, 113)이 접점 구멍 내에 형성되어 대응하는 확산 영역에의 전기적 연결을 형성한다. 도 6의 예에서, 금속 접점(112)이 접점 구멍 내에 형성되어 P-형 확산 영역에의 전기적 연결을 형성한다. 이와 유사하게, 금속 접점(113)이 접점 구멍 내에 형성되어 N-형 확산 영역에의 전기적 연결을 형성한다. 금속 접점(112, 113)은 서로 맞물릴 수 있으며, 금속화를 위해 채용되는 구리 또는 다른 단일층 또는 다층 전기 전도성 물질을 포함할 수 있다. 금속 접점(112, 113)은, 예를 들어 전기 도금에 의해 형성될 수 있다. 금속 접점(112, 113)은 전기 회로가 태양 전지에 결합되고 그에 의해 전력을 공급받게 한다. P-형 확산 영역에 대한 금속 접점(112)이 N-형 확산 영역 위를 지나갈 수 있다. 이와 유사하게, N-형 확산 영역에 대한 금속 접점(113)이 P-형 확산 영역 위를 지나갈 수 있다. 금속 접점이 레이저 어블레이션에 의해 형성된 접점 구멍 내에 형성되기 때문에, 금속 접점이 반대 극성의 확산 영역에 전기적으로 단락할 가능성이 크게 감소된다.
이제 본 발명자들에 의해 발견된 잠재적인 레이저-관련 문제점이 도 7 및 도 8을 참조해 기술된다. 도 7은 도 1의 태양 전지(300)의 일부분의 다른 평면도이다. 태양 전지(300)는 P-극성 금속 접점(303)을 아래에 있는 확산 영역으로부터 분리시키는 층간 유전체를 통해 형성된 접점 구멍(307)을 포함한다.
도 8은 도 7의 단면 B-B에서 취해진, 태양 전지(300)의 단면을 도시하고 있다. 접점 구멍(307)(즉, 307-1, 307-2, ...)이 층간 유전체(305)를 통해 형성되어 P-극성 금속 접점(303)이 아래에 있는 P-형 확산 영역에 전기적으로 연결되게 한다.
도 8의 예에서, 접점 구멍(307)이 레이저 어블레이션에 의해 형성된다. 레이저가 적절히 제어되지 않으면, 레이저 빔이 확산 영역을 천공하여서, 후속적으로 형성되는 금속 접점을 기판에 전기적으로 단락시킴으로써 태양 전지의 작동에 악영향을 줄 수 있다. 도 8의 예에서, 레이저 어블레이션 단계는 층간 유전체(305)를 완전히 통해, P-형 확산 영역을 완전히 통해, 그리고 기판(401) 내로 접점 구멍(307-1)을 형성하였다. 이러한 레이저 천공 문제에 대처하는 하나의 방식은 도 9를 참조해 이제 설명되는 바와 같이 확산 영역을 더 깊게 만드는 것이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 깊은 확산부를 갖는 태양 전지(400)의 단면을 도시하고 있다. 도 9의 예에서, 단결정 규소 웨이퍼를 포함하는 태양 전지 기판(411) 내에 P-형 확산 영역(402로 표시됨)이 형성된다. 다른 실시예에서, P-형 확산 영역은 기판(411)의 배면 표면 상에 형성된 다른 층(예컨대, 폴리실리콘) 내에 형성된다. 도 9의 예에서, 접점 구멍(405)(즉, 405-1, 405-2, ...)이 레이저 어블레이션에 의해 층간 유전체(403)를 통해 형성된다. P-극성 금속 접점(404)이 접점 구멍(405)을 통해 P-형 확산 영역에 전기적으로 연결된다. 도 9를 비롯한 본 명세서의 모든 도면이 일정한 축척으로 도시되어 있지 않음에 유의해야 한다.
도 9의 예에서, P-형 확산 영역은 비교적 깊게 형성된다. 예를 들어, P-형 확산 영역은 0.5 ㎛보다 더 깊은 깊이(407)를 가질 수 있다. P-형 확산 영역의 깊이는 레이저 어블레이션 단계의 공정 여유에 의해 좌우된다. 바람직하게는, 요구되는 레이저 어블레이션 깊이는 공정에 대해 최소화되고, 이어서 단면에서 측정된다. 이어서 도펀트 형성 공정(예컨대, 노 온도 및 시간, 출발 도펀트 농도 등)을 제어함으로써 확산 영역의 도펀트 깊이가 요구되는 레이저 어블레이션 깊이보다 더 깊게 설정된다. 깊은 확산 영역은 유리하게도 보다 넓은 공정 여유를 갖는 레이저 어블레이션 단계를 허용한다. P-형 확산 영역을 갖는 태양 전지의 배면 상에 형성된 깊은 N-형 확산 영역이 또한 P형 확산 영역과 동일한 깊이를 가질 수 있다.
도 9의 예에서, 접점 구멍(405-1)은 P-형 확산 영역 내로 비교적 깊게 형성된다. 깊은 접점 구멍(405-1)은 공정 제어에 관련된 문제점, 일반적으로 레이저 어블레이션 공정 여유, 또는 다른 문제로 인한 것일 수 있다. 그러나, 도 8에서와는 달리, 접점 구멍(405-1)은 P형 확산 영역의 깊이 때문에 P-형 확산 영역을 완전히 천공하지 않는다. 금속 접점(404)은 접점 구멍(405)(즉, 405-1, 405-2, ...) 내에 형성된다. 금속 접점(404)은 반대 극성의 확산 영역(즉, N-형 확산 영역) 위를 안전하게 지나갈 수 있는데, 그 이유는 금속 접점(404)이 레이저 어블레이션에 의해 형성된 접점 구멍 내에 형성되기 때문이다.
본 발명자들은 또한 일부 태양 전지 설계에서 확인되는 다양한 필름 두께가 레이저 어블레이션을 복잡하게 만들 수 있음을 알았다. 그러한 태양 전지 설계의 예가 도 10에 도시되어 있다.
도 10은 불균일한 필름(423) - 이를 통해 접점 구멍이 형성되어야 함 - 을 갖는 태양 전지(420)의 단면을 도시하고 있다. 도 10의 예에서, 필름(423)은 층간 유전체를 포함한다. 필름(423)은 태양 전지 기판(421) 위에 형성된 단일층 유전체 또는 다층 유전체 스택(stack)(예컨대, 산화물 및/또는 질화물, 산화물 및/또는 폴리이미드)일 수 있다. 태양 전지 기판(421)은 단결정 규소 웨이퍼를 포함할 수 있다. P-형 및 N-형 확산 영역이 태양 전지 기판(421) 내에, 또는 태양 전지 기판(421) 상에 형성된 다른 층(예컨대, 폴리실리콘) 내에 형성될 수 있다.
도 10의 예에서, P-형 확산 영역 위의 필름(423)의 부분은 N-형 확산 영역 위의 필름(423)의 부분보다 더 두껍다. 다른 경우에, N-형 확산 영역 위의 필름(423)의 부분은 P-형 확산 영역 위의 필름(423)의 부분보다 더 두껍다. 필름 두께의 이러한 차이는 확산 영역 위에 도펀트 소스(dopant source)를 형성하는 시퀀스에서와 같이, P-형 및 N-형 확산 영역을 형성하는 공정으로 인한 것일 수 있다. N-형 확산 영역에 대한, 필름(423)을 통한 접점 구멍의 형성은 P-형 확산 영역에 대한, 필름(423)을 통한 접점 구멍의 형성과 비교해 더 적은 레이저 에너지를 필요로 한다. 따라서, P-형 및 N-형 확산 영역에 대한 접점 구멍을 형성하는 데 동일한 레이저 에너지를 사용하는 것은 P형 확산 영역의 천공 또는 다른 문제점을 야기할 수 있다. 반면에, P-형 및 N-형 확산 영역에 대한 접점 구멍을 형성하는 데 상이한 레이저 에너지를 사용하는 것은 다수의 레이저 어블레이션 단계를 필요로 할 수 있으며, 추가적인 단계들로 인한 처리 지연뿐만 아니라 상이한 에너지에 대한 레이저의 재구성을 야기할 수 있다.
도 10의 태양 전지 설계의 경우, P-형 확산 영역 위의 유전체 스택의 두께는 500 내지 10000 옹스트롬의 범위일 수 있고, P-형 확산 영역의 확산 깊이는 200 내지 2000 ㎚의 범위일 수 있다. 고효율 태양 전지(즉, 20% 초과의 효율을 갖는 태양 전지)의 경우, 일반적인 벌크 재결합률(bulk recombination rate, BRR) 및 포화 전류 밀도(Jo)는 레이저 손상이 없다면 1000 Hz 및 120 fA/㎠ 미만일 것이다. 기부에 있는 접합부를 완전히 통한 어블레이션을 회피하고 BRR 및 Jo를 증가시키며, 동시에 또한 어블레이션 중인 필름을 완전히 제거하기 위해, 적절한 레이저 조건이 사용되어야 한다. 흡수 깊이를 최소로 유지하면서 540 ㎚보다 짧은 파장을 사용하는 것은 BRR이 1000 Hz보다 높게 증가하는 것을 방지한다. 20 ps보다 짧은 펄스 길이를 갖는 레이저의 사용은 열 어블레이션 깊이를 2000 ㎚ 미만으로 유지할 것이다. 이어서 어블레이션 임계치(예컨대, 1 내지 20 μJ)가 달성되도록 레이저 에너지가 조정될 것이다. 이어서 완전한 산화물 제거는 완성된 태양 전지에서 1 ohm-㎠ 미만의 직렬 저항을 생성할 것이다. 그러나, 고효율 태양 전지에 대한 이들 필름 스택 두께 조건에 의해서는, 단일 레이저 펄스는 여전히 BRR 및 Jo를 증가시킴이 없이 유전체 스택 전체를 제거할 수 없을 것이다. 즉, BRR을 1000 Hz 미만으로, 그리고 Jo를 120 fA/㎠ 미만으로 유지하는 것은 1 ohm-㎠ 초과의 직렬 저항을 생성할 것이고, 직렬 저항을 1 ohm-㎠ 미만으로 되게 하는 것은 BRR이 1000 Hz보다 높게 증가하게 할 것이다. 이러한 문제점은 2개 이상의 레이저 펄스를 사용함으로써 해결될 수 있는데, 여기서 펄스간 간격은 500 ns 미만만큼 분리되고, 후속 펄스의 진폭은 첫번째 펄스의 진폭의 10% 내지 100%이다. 이는 BRR 및 Jo의 추가적인 증가 없이 더 많은 물질 제거를 허용한다. 예시적인 다중-펄스 레이저 어블레이션 공정이 2010년 6월 7일자로 출원되고 전체적으로 본 명세서에 참고로 포함되는 공동 소유의 미국 출원 제12/795,526호에 기술되어 있다. 다른 다중-펄스 레이저 어블레이션 공정이 또한 사용될 수 있다.
P-형 및 N-형 확산 영역 위의 유전체 스택 두께가 상이할 수 있고, 이에 따라 적절한 BRR/직렬 저항 균형을 달성하기 위해 상이한 레이저 에너지를 필요로 하기 때문에, 레이저 어블레이션 도구가 비교적 복잡하게 되어, 제조되는 태양 전지의 여러 영역에 대해 출력의 변화를 필요로 한다. 이는 레이저 출력과 위치를 동조시키고 오정렬된 레이저로 인한 분로(즉, 전기적 단락)의 생성을 회피하기 위해 레이저와 빔 전달 시스템 사이의 정밀한 공간적 정합을 필요로 한다. 빔 전달 시스템을 감속시킴으로써 오정렬이 회피될 수 있다. 그러나, 그렇게 하는 것은 도구의 스루풋(throughput)을 저하시키고, 이에 따라 소정 스루풋에 대한 도구 비용을 증가시킬 것이다. 해결 방안으로서, 하나의 영역에서의 이상적인 레이저 파라미터, 예를 들어 에너지 및 펄스의 수가 다른 영역에서 어블레이션을 일으키지 않도록 유전체 스택이 조정될 수 있다. 예를 들어, P-형 확산 영역 위의 유전체 스택 두께가 5000 내지 10000 옹스트롬이 되도록 될 수 있고, N-형 확산 영역 위의 유전체 스택 두께가 2500 옹스트롬 미만이 되도록 될 수 있다. 이는 2개의 펄스를 갖는 3 μJ의 레이저 에너지가 N-형 확산 영역 위의 유전체 스택을 어블레이션하게 하지만, P-형 확산 영역 위의 유전체 스택은 어블레이션하지 않게 한다.
레이저 오정렬이 전술된 바와 같은 분로 문제(예컨대, 도 3에서, 전기적 단락(306))를 야기할 수 있는 임의의 경우에, 본 발명자들은 레이저가 어블레이션을 야기하는 것이 차단되도록 추가의 유전체 층이 패턴화된 방식으로 침착될 수 있음을 알았다. 도 15는 P-형 확산 영역 위의 층간 유전체 층(305)의 부분 상에 패턴화된 추가의 유전체 층(355)이 부가된 것을 제외하고는 도 3의 단면을 도시하고 있다. 도 15에 도시된 다른 구성요소는 도 3을 참조해 논의되었다.
도 15의 예에서, 추가의 유전체 층(355)은 희생적으로 어블레이션될 수 있는 물질, 예를 들어 착색 잉크를 포함할 수 있다. 추가의 유전체 층(355)은 사용되는 레이저 파장의 흡수를 방지하기에 충분히 두꺼울 수 있다(예컨대, 500 옹스트롬 초과). 추가의 유전체 층(355)은 또한 레이저에 대해 투명하지만 아래에 있는 어블레이션된 물질이 돌파하는 것을 방지하기에 충분히 두꺼운(예컨대, 500 옹스트롬 초과) 물질(예컨대, 폴리이미드)을 포함할 수 있다. 희생 층의 직접적인 어블레이션과 아래로부터의 분출된 물질의 조합이 추가의 유전체 층(355) 내에 핀홀이 형성되게 하지 않는다면, 추가의 유전체 층(355)은 또한 반투명 물질을 포함할 수 있다. 이러한 추가의 유전체 층(355)은 또한 아래에서 나중에 논의되는 바와 같이 절연 파괴를 방지하는 특성을 가질 수 있음에 유의해야 한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 도 10의 태양 전지(420)는 P-형 및 N-형 확산 영역 상에 이전에 형성된 필름(423) 및 임의의 다른 물질을 제거함으로써 레이저 어블레이션에 대해 준비된다. 이러한 접근법은 유전체 스택들이 200 옹스트롬 초과만큼 서로 다른 경우에 특히 유리하다. 이러한 접근법이 도 11에 추가로 도시되어 있으며, 여기서 P-형 및 N-형 확산 영역 상의 모든 물질이 제거되어 P-형 및 N-형 확산 영역의 배면 표면을 노출시켰다. 예를 들어, 도 10의 필름(423)은 종래의 습식 에칭 공정을 사용해 제거될 수 있다. P-형 및 N-형 확산 영역 상의 필름(423) 및 임의의 다른 물질이 제거되어 P-형 및 N-형 확산 영역 상에 후속적으로 형성되는 필름의 두께를 제어한다. 따라서, 도 12의 예에서, 실질적으로 균일한 필름(424)이 P-형 및 N-형 확산 영역 상에 형성된다. 본질적으로, 필름(424)은 불균일한 필름(423)을 대체한다. 필름(424)은 실질적으로 균일한 두께로 침착된 층간 유전체(예컨대, 침착되거나 열 성장된 산화물, 질화규소가 뒤따름)를 포함할 수 있다. 필름(424)은 화학 증착, 다른 침착, 또는 균일한 필름 침착을 허용하는 성장 공정에 의해 침착될 수 있다. 도 13에서, 불균일한 필름(423)을 균일한 필름(424)으로 대체한 다음에, 필름(424)을 통한 접점 구멍을 형성하여 P-형 및 N-형 확산 영역의 일부분을 노출시키는 레이저 어블레이션 단계가 이어진다. 접점 구멍은 금속 접점이 대응하는 확산 영역에 전기적으로 연결되게 한다. P-형 확산 영역에 대한 금속 접점이 N-형 확산 영역 위를 지나갈 수 있다. 이와 유사하게, N-형 확산 영역에 대한 금속 접점이 P-형 확산 영역 위를 지나갈 수 있다. 금속 접점이 레이저 어블레이션에 의해 형성된 접점 구멍 내에 형성되기 때문에, 금속 접점이 반대 극성의 확산 영역에 전기적으로 단락할 가능성이 크게 감소된다.
도 10의 필름(423)을 통한 접점 구멍은 또한 레이저 어블레이션 단계에 사용되는 레이저의 적절한 제어에 의해 형성될 수 있다. 유전체 필름의 전형적인 어블레이션은 간접 어블레이션의 공정을 통한 것인데, 여기서 레이저 에너지는 기판에 흡수되고, 필름은 어블레이션된 기판의 외향 힘에 의해 분출된다. 이러한 유형의 필름 어블레이션은 간접 어블레이션으로 알려져 있다. 예를 들어, 관심대상의 필름이 레이저 파장과 강하게 상호작용하지 않는 경우, 기판에 있어서의 어블레이션 깊이 및 손상은 주로 레이저의 펄스 길이, 파장, 및 펄스의 수 - 이들 모두는 최소의 기판 어블레이션 깊이를 위해 감소될 필요가 있음 - 에 의해 주도된다. 관심대상의 필름 또는 필름 스택 내의 필름들 중 하나가 레이저 파장과 강하게 상호작용하는 경우, 레이저 공정 파라미터는 그에 따라서, 예를 들어 직접 어블레이션이 발생하도록 펄스의 수를 증가시킴으로써 또는 레이저 파장을 전환함으로써 조절될 필요가 있을 것이다. 소정 유형의 필름이 다수의 펄스를 사용함으로써, 규소에서의 어블레이션 없이, 직접 어블레이션을 통해 제거될 수 있다. 다수의 레이저 펄스를 사용하는 예시적인 레이저 어블레이션 공정이 2010년 6월 7일자로 출원되고 전체적으로 본 명세서에 참고로 포함되는 공동 소유의 미국 출원 제12/795,526호에 기술되어 있다. 다른 다중-펄스 레이저 어블레이션 공정이 또한 본 발명의 장점으로부터 벗어남이 없이 사용될 수 있다.레이저 어블레이션 파라미터에 적합하도록 유전체 층(예컨대, P-형 또는 N-형 도핑된 이산화규소) 또는 유전체 스택의 광학 특성을 변정하는 방법은, 유전체 층을 조정하여 직접 또는 간접 어블레이션 중 어느 하나를 달성하기 위해 조성 제어를 통해 또는 유전체 층에 흡수 화합물을 부가함으로써 유전체의 굴절률 및 흡수 계수를 조정하는 것을 포함할 수 있다. 특정 예로서, 530 ㎚ 이상의 레이저 파장에 대한 2.0 미만의 굴절률은 간접 어블레이션이 발생하게 하고, 잔류 물질이 기판 상에 남아 있는 것을 방지한다.
도 10에 적용되는 바와 같이, 제1 레이저 어블레이션 단계가 수행되어 P-형 확산 영역 위의 필름(423)의 부분을 통한 접점 구멍을 형성할 수 있다. 제1 레이저 어블레이션 단계는 P-형 확산 영역 위의 필름(423)의 부분의 특성에 대해 특별히 조정된 파라미터를 갖는 제1 레이저 구성에 따를 수 있다. 제2 레이저 어블레이션 단계가 수행되어 N-형 확산 영역 위의 필름(423)의 부분을 통한 접점 구멍을 형성할 수 있다. 제2 레이저 어블레이션 단계는 N-형 확산 영역 위의 필름(423)의 부분의 특성에 대해 특별히 조정된 파라미터를 갖는 제2 레이저 구성에 따를 수 있다. 제1 구성은 제2 구성과는 상이하다. 예를 들어, 제1 구성은 P-형 확산 영역 위의 필름(423)의 부분을 통해 천공하기 위해 레이저가 다수의 레이저 펄스를 발사하는 것을 포함할 수 있다. 다른 예로서, 제2 구성은 N-형 확산 영역 위의 필름(423)의 부분을 통해 천공하기 위해 레이저가 단일 레이저 펄스를 발사하는 것을 포함할 수 있다.
생성되는 구조물이 도 14에 개략적으로 도시되어 있으며, 여기서 필름(423)을 통한, 그리고 P-형 확산 영역을 노출시키는 접점 구멍(435-1, 435-2)은 제1 구성에 따라 발사하는 레이저에 의한 레이저 어블레이션에 의해 형성되고, 필름(423)을 통한, 그리고 N-형 확산 영역을 노출시키는 접점 구멍(435-3)은 제2 구성에 따라 발사하는 레이저에 의한 레이저 어블레이션에 의해 형성된다. 금속 접점은 접점 구멍(435)(즉, 435-1, 435-2, 435-3) 내에 형성될 수 있다. 금속 접점이 반대 극성의 확산 영역 위에 안전하게 형성될 수 있는데(즉, P-형 확산 영역 위의 N-극성 금속 접점), 그 이유는 금속 접점이 레이저 어블레이션에 의해 형성된 접점 구멍 내에 있기 때문이다.
도 3을 참조해 기술된 것과 같은, 층간 유전체 내의 결함이 존재할 수 있는 다른 실시예에서, 배면 상에 침착된 반사 방지 코팅(예컨대, 도 4 내지 도 6의 반사 방지 코팅(110))이 배면 스택의 유전체 무결성을 개선하는 방식으로 조정될 수 있다. 예를 들어, 배면 반사 방지 코팅의 두께 및/또는 저항률이 대략 50 내지 100 옹스트롬만큼 증가될 수 있다. 다른 예로서, 반사 방지 코팅은 질화규소 층 위 또는 아래에 균일하게 침착된 비정질(amorphous)-규소 층과 같은 2개의 층을 포함할 수 있다. 바람직하게는, 제조 비용을 절감하기 위해, 비정질 규소 층 및 질화규소 층이 동일한 공정 단계에서 동일한 도구로 원위치에(즉, 동일한 로딩) 형성된다. 본 명세서에 기술된 바와 같은 2층 반사 방지 코팅의 사용은 유리하게도 반사 방지 코팅의 두께뿐만 아니라 그의 유전 상수를 증가시켜서, 레이저 어블레이션을 용이하게 한다.
역방향 바이어스에서, 예를 들어, 층간 유전체 필름을 가로질러 6 볼트 이상이 인가될 수 있다. 약 400 옹스트롬의 범위에 있는 두께를 갖는 전형적인 플라즈마 강화 화학 증착(plasma-enhanced chemical vapor deposition, PECVD) 질화물 필름은 그 전압이 국소적으로 인가된다면 이 전압에서 항복(breakdown)할 것이다. 그러한 응용에 대한 유전체 필름의 목표 항복 전계는 1×107 V/㎝ 초과일 수 있다. 50 내지 100 옹스트롬의 비정질 규소 층을 질화규소 층에 부가 - 이는 스택 내의 인가되는 유효 전계를 감소시킬 수 있음 - 함으로써 목표 항복 전계가 달성될 수 있다.
태양 전지를 제조하기 위한 개선된 공정 및 구조물이 개시되었다. 본 발명의 구체적인 실시예가 제공되었지만, 이들 실시예는 제한하는 것이 아니라 예시의 목적을 위한 것임을 이해하여야 한다. 본 명세서를 읽은 당업자에게 많은 추가 실시예가 명백할 것이다.

Claims (14)

  1. 기판의 배면 위에 있는 폴리실리콘 층 내의 P-형 확산 영역 및 복수의 N-형 확산 영역;
    상기 P-형 확산 영역에 전기적으로 연결되는 P-형 금속 접점;
    상기 N-형 확산 영역에 전기적으로 연결되고 상기 P-형 확산 영역 바로 위에 있는 N-형 금속 접점;
    상기 P-형 확산 영역 및 상기 N-형 확산 영역 위의 제1 유전체 층; 및
    상기 N-형 금속 접점과 상기 제1 유전체 층 사이의 제2 유전체 층
    을 포함하고,
    상기 제1 유전체 층은 상기 N-형 확산 영역을 노출하는 접점 구멍을 포함하고, 상기 제1 유전체 층은 상기 P-형 확산 영역을 상기 N-형 금속 접점으로부터 전기적으로 절연시키도록 형성되며, 상기 N-형 금속 접점은 상기 접점 구멍을 통해 상기 N-형 확산 영역에 전기적으로 연결되고,
    상기 제2 유전체 층은 상기 제1 유전체 층의 인접한 두 접점 구멍 사이에 배치되며 상기 P-형 확산 영역 위의 상기 제1 유전체 층의 부분 상에만 패턴화되고, 상기 제2 유전체 층은 레이저 어블레이션을 차단하는 것이며,
    상기 접점 구멍은 상기 제2 유전체 층이 위에 배치되지 않은 제1 유전체 층의 영역에 형성된 태양 전지(solar cell).
  2. 제1항에 있어서, 상기 제2 유전체 층은 착색 잉크를 포함하는, 태양 전지.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제2 유전체 층은 폴리이미드(polyimide)를 포함하는, 태양 전지.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제2 유전체 층은 500 옹스트롬 초과의 두께를 갖는, 태양 전지.
  5. 제1항에 있어서, 상기 제2 유전체 층은 레이저 어블레이션을 차단하기 위한 유전체 층을 포함하는, 태양 전지.
  6. 제1항에 있어서, 상기 제2 유전체 층은 투명 또는 반투명 물질을 포함하는, 태양전지.
  7. 제1항에 있어서, 상기 제1 유전체 층 및 상기 제2 유전체 층은 1×107 V/㎝ 초과의 항복 전계를 갖도록 형성되는, 태양 전지.
  8. 제1항에 있어서, 상기 태양 전지는 배면 접점 태양 전지인, 태양 전지.
  9. 태양 전지 배면 위의 복수의 제1 전도성형 확산 영역 및 제2 전도성형 확산 영역;
    상기 제1 전도성형 확산 영역에 전기적으로 연결되고 상기 제2 전도성형 확산 영역 바로 위에 있는 제1 금속 접점;
    상기 제2 전도성형 확산 영역에 전기적으로 연결되는 제2 금속 접점;
    상기 제1 전도성형 확산 영역 및 상기 제2 전도성형 확산 영역 위의 층간 유전체; 및
    상기 층간 유전체와 상기 제1 금속 접점 사이의 희생 층;
    을 포함하고,
    상기 복수의 확산 영역은 상기 태양 전지 배면 위에 있는 폴리실리콘 층 내에 있고,
    상기 층간 유전체는 접점 구멍을 포함하고 상기 접점 구멍을 통해 상기 제1 금속 접점이 상기 제1 전도성형 확산 영역에 전기적으로 연결되며, 상기 층간 유전체는 제2 전도성형 확산 영역을 상기 제1 금속 접점으로부터 전기적으로 절연시키도록 형성되고,
    상기 희생 층은 상기 층간 유전체의 인접한 두 접점 구멍 사이에 배치되며 상기 제2 전도성형 확산 영역 위의 상기 층간 유전체의 부분 상에만 패턴화되고, 상기 희생 층은 레이저 어블레이션을 차단하는 것이며,
    상기 접점 구멍은 상기 희생층이 위에 배치되지 않은 층간 유전체의 영역에 형성된 태양 전지(solar cell).
  10. 제9항에 있어서, 상기 희생 층은 착색 잉크를 포함하는, 태양 전지.
  11. 제9항에 있어서, 상기 희생 층은 폴리이미드(polyimide)를 포함하는, 태양 전지.
  12. 제9항에 있어서, 상기 희생 층은 500 옹스트롬 초과의 두께를 갖는, 태양 전지.
  13. 제9항에 있어서, 상기 층간 유전체 및 상기 희생 층은 1×107 V/㎝ 초과의 항복 전계를 갖는, 태양 전지.
  14. 제9항에 있어서, 상기 태양 전지는 배면 접점 태양 전지인, 태양 전지.
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Families Citing this family (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8692111B2 (en) * 2011-08-23 2014-04-08 Sunpower Corporation High throughput laser ablation processes and structures for forming contact holes in solar cells
US20130147003A1 (en) * 2011-12-13 2013-06-13 Young-Su Kim Photovoltaic device
US10014425B2 (en) * 2012-09-28 2018-07-03 Sunpower Corporation Spacer formation in a solar cell using oxygen ion implantation
US9812592B2 (en) * 2012-12-21 2017-11-07 Sunpower Corporation Metal-foil-assisted fabrication of thin-silicon solar cell
US9218958B2 (en) 2013-12-10 2015-12-22 Infineon Technologies Ag Method for forming a semiconductor device
US9570576B2 (en) * 2013-12-10 2017-02-14 Infineon Technologies Ag Method for forming a semiconductor device having insulating parts or layers formed via anodic oxidation
KR101620431B1 (ko) * 2014-01-29 2016-05-12 엘지전자 주식회사 태양 전지 및 이의 제조 방법
KR102600379B1 (ko) * 2015-12-21 2023-11-10 상라오 징코 솔라 테크놀러지 디벨롭먼트 컴퍼니, 리미티드 태양 전지와 그 제조 방법
JP2017143267A (ja) * 2016-02-12 2017-08-17 エルジー エレクトロニクス インコーポレイティド 太陽電池及びその製造方法
US10217880B2 (en) 2016-03-30 2019-02-26 Sunpower Corporation Voltage breakdown device for solar cells
USD822890S1 (en) 2016-09-07 2018-07-10 Felxtronics Ap, Llc Lighting apparatus
KR101868566B1 (ko) * 2016-11-04 2018-06-19 엘지전자 주식회사 태양 전지
US10775030B2 (en) 2017-05-05 2020-09-15 Flex Ltd. Light fixture device including rotatable light modules
USD846793S1 (en) 2017-08-09 2019-04-23 Flex Ltd. Lighting module locking mechanism
USD877964S1 (en) 2017-08-09 2020-03-10 Flex Ltd. Lighting module
USD832494S1 (en) 2017-08-09 2018-10-30 Flex Ltd. Lighting module heatsink
USD862777S1 (en) 2017-08-09 2019-10-08 Flex Ltd. Lighting module wide distribution lens
USD833061S1 (en) 2017-08-09 2018-11-06 Flex Ltd. Lighting module locking endcap
USD872319S1 (en) 2017-08-09 2020-01-07 Flex Ltd. Lighting module LED light board
USD832495S1 (en) 2017-08-18 2018-10-30 Flex Ltd. Lighting module locking mechanism
USD862778S1 (en) 2017-08-22 2019-10-08 Flex Ltd Lighting module lens
USD888323S1 (en) 2017-09-07 2020-06-23 Flex Ltd Lighting module wire guard
CN111584685A (zh) * 2020-05-28 2020-08-25 江西展宇新能科技有限公司 一种新型太阳能电池及其制备方法
CN113964212B (zh) * 2021-09-16 2022-03-18 晶科能源(海宁)有限公司 一种太阳能电池及其制备方法、光伏组件

Family Cites Families (69)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US821590A (en) * 1905-04-13 1906-05-22 Stoddard Haserick Richards & Company Stop-motion for sliver lap-machines.
US4322571A (en) 1980-07-17 1982-03-30 The Boeing Company Solar cells and methods for manufacture thereof
US4927770A (en) * 1988-11-14 1990-05-22 Electric Power Research Inst. Corp. Of District Of Columbia Method of fabricating back surface point contact solar cells
US5432015A (en) 1992-05-08 1995-07-11 Westaim Technologies, Inc. Electroluminescent laminate with thick film dielectric
IL105956A (en) * 1993-06-08 1996-10-16 Univ Ramot Laser beam waveguide and laser beam delivery system including same
US5738731A (en) 1993-11-19 1998-04-14 Mega Chips Corporation Photovoltaic device
KR0165423B1 (ko) 1995-07-24 1998-12-15 김광호 반도체 장치의 접속구조 및 그 제조방법
JP3467424B2 (ja) * 1998-03-25 2003-11-17 Ｔｄｋ株式会社 太陽電池モジュール
US6423568B1 (en) * 1999-12-30 2002-07-23 Sunpower Corporation Method of fabricating a silicon solar cell
CN1219330C (zh) * 2000-09-08 2005-09-14 阿克佐诺贝尔股份有限公司 彩色太阳能电池单元
JP2002124692A (ja) 2000-10-13 2002-04-26 Hitachi Ltd 太陽電池およびその製造方法
US7217883B2 (en) 2001-11-26 2007-05-15 Shell Solar Gmbh Manufacturing a solar cell with backside contacts
JP4363029B2 (ja) 2002-11-06 2009-11-11 ソニー株式会社 分割波長板フィルターの製造方法
US7388147B2 (en) * 2003-04-10 2008-06-17 Sunpower Corporation Metal contact structure for solar cell and method of manufacture
US20060060238A1 (en) 2004-02-05 2006-03-23 Advent Solar, Inc. Process and fabrication methods for emitter wrap through back contact solar cells
US20050172996A1 (en) * 2004-02-05 2005-08-11 Advent Solar, Inc. Contact fabrication of emitter wrap-through back contact silicon solar cells
DE102004050269A1 (de) * 2004-10-14 2006-04-20 Institut Für Solarenergieforschung Gmbh Verfahren zur Kontakttrennung elektrisch leitfähiger Schichten auf rückkontaktierten Solarzellen und Solarzelle
US7384714B2 (en) * 2004-10-25 2008-06-10 Chartered Semiconductor Manufacturing Ltd. Anti-reflective sidewall coated alternating phase shift mask and fabrication method
US20060130891A1 (en) 2004-10-29 2006-06-22 Carlson David E Back-contact photovoltaic cells
US8420435B2 (en) 2009-05-05 2013-04-16 Solexel, Inc. Ion implantation fabrication process for thin-film crystalline silicon solar cells
US8129822B2 (en) 2006-10-09 2012-03-06 Solexel, Inc. Template for three-dimensional thin-film solar cell manufacturing and methods of use
US8399331B2 (en) 2007-10-06 2013-03-19 Solexel Laser processing for high-efficiency thin crystalline silicon solar cell fabrication
US20060132028A1 (en) * 2004-12-16 2006-06-22 Lexmark International, Inc. Electroluminescent display construction using printing technology
US7554031B2 (en) 2005-03-03 2009-06-30 Sunpower Corporation Preventing harmful polarization of solar cells
US7279362B2 (en) * 2005-03-31 2007-10-09 Intel Corporation Semiconductor wafer coat layers and methods therefor
EP1923906A1 (en) * 2005-08-12 2008-05-21 Sharp Kabushiki Kaisha Masking paste, method for producing same, and method for manufacturing solar cell using masking paste
CN101916763B (zh) * 2005-09-30 2012-11-14 株式会社半导体能源研究所 半导体器件的制造方法
JP5201789B2 (ja) * 2005-11-14 2013-06-05 シャープ株式会社 太陽電池およびその製造方法
US20070169806A1 (en) * 2006-01-20 2007-07-26 Palo Alto Research Center Incorporated Solar cell production using non-contact patterning and direct-write metallization
WO2007059577A1 (en) * 2005-11-24 2007-05-31 Newsouth Innovations Pty Limited Metallisation method for thin-film semiconductor structures
US20070137692A1 (en) * 2005-12-16 2007-06-21 Bp Corporation North America Inc. Back-Contact Photovoltaic Cells
DE102006028718B4 (de) 2006-06-20 2008-11-13 Infineon Technologies Ag Verfahren zur Vereinzelung von Halbleiterwafern zu Halbleiterchips
US7759607B2 (en) 2006-06-20 2010-07-20 Optical Analytics, Inc. Method of direct Coulomb explosion in laser ablation of semiconductor structures
CN1889614B (zh) 2006-07-05 2011-07-27 珠海格力电器股份有限公司 具备远程定位功能的空调系统及其控制器和控制方法
TWI328877B (en) 2006-07-20 2010-08-11 Au Optronics Corp Array substrate
US8008575B2 (en) * 2006-07-24 2011-08-30 Sunpower Corporation Solar cell with reduced base diffusion area
FR2906405B1 (fr) * 2006-09-22 2008-12-19 Commissariat Energie Atomique Procede de realisation de regions dopees dans un substrat et de cellule photovoltaique
GB2442254A (en) * 2006-09-29 2008-04-02 Renewable Energy Corp Asa Back contacted solar cell
US8084684B2 (en) 2006-10-09 2011-12-27 Solexel, Inc. Three-dimensional thin-film solar cells
US7732104B2 (en) 2007-01-18 2010-06-08 International Business Machines Corporation System and method for eliminating the structure and edge roughness produced during laser ablation of a material
TWI328861B (en) 2007-03-13 2010-08-11 Au Optronics Corp Fabrication methods of thin film transistor substrate
TW200849627A (en) * 2007-05-17 2008-12-16 Day4 Energy Inc Photovoltaic cell with shallow emitter
US7838062B2 (en) 2007-05-29 2010-11-23 Sunpower Corporation Array of small contacts for solar cell fabrication
US20080299279A1 (en) 2007-06-04 2008-12-04 Land O'lakes, Inc. Calcium fortification of food powders
DE102007059486A1 (de) 2007-12-11 2009-06-18 Institut Für Solarenergieforschung Gmbh Rückkontaktsolarzelle mit länglichen, ineinander verschachtelten Emitter- und Basisbereichen an der Rückseite und Herstellungsverfahren hierfür
US8198528B2 (en) 2007-12-14 2012-06-12 Sunpower Corporation Anti-reflective coating with high optical absorption layer for backside contact solar cells
WO2009094575A2 (en) * 2008-01-24 2009-07-30 Applied Materials, Inc. Buried insulator isolation for solar cell contacts
US20090188553A1 (en) 2008-01-25 2009-07-30 Emat Technology, Llc Methods of fabricating solar-cell structures and resulting solar-cell structures
US7833808B2 (en) 2008-03-24 2010-11-16 Palo Alto Research Center Incorporated Methods for forming multiple-layer electrode structures for silicon photovoltaic cells
TW201019482A (en) * 2008-04-09 2010-05-16 Applied Materials Inc Simplified back contact for polysilicon emitter solar cells
US7851698B2 (en) 2008-06-12 2010-12-14 Sunpower Corporation Trench process and structure for backside contact solar cells with polysilicon doped regions
US20100013036A1 (en) * 2008-07-16 2010-01-21 Carey James E Thin Sacrificial Masking Films for Protecting Semiconductors From Pulsed Laser Process
CN102132378B (zh) * 2008-08-26 2013-12-11 应用材料公司 激光材料移除方法和设备
JP2012501550A (ja) * 2008-08-27 2012-01-19 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド 印刷誘電体障壁を使用するバックコンタクト太陽電池
US8410568B2 (en) * 2008-08-29 2013-04-02 Tau-Metrix, Inc. Integrated photodiode for semiconductor substrates
US7999175B2 (en) * 2008-09-09 2011-08-16 Palo Alto Research Center Incorporated Interdigitated back contact silicon solar cells with laser ablated grooves
US20100071765A1 (en) * 2008-09-19 2010-03-25 Peter Cousins Method for fabricating a solar cell using a direct-pattern pin-hole-free masking layer
JP4937233B2 (ja) * 2008-11-19 2012-05-23 三菱電機株式会社 太陽電池用基板の粗面化方法および太陽電池セルの製造方法
US8242354B2 (en) * 2008-12-04 2012-08-14 Sunpower Corporation Backside contact solar cell with formed polysilicon doped regions
US8283199B2 (en) * 2009-01-29 2012-10-09 Applied Materials, Inc. Solar cell patterning and metallization
US20110162703A1 (en) * 2009-03-20 2011-07-07 Solar Implant Technologies, Inc. Advanced high efficientcy crystalline solar cell fabrication method
KR101627217B1 (ko) * 2009-03-25 2016-06-03 엘지전자 주식회사 태양전지 및 그 제조방법
DE112010001822T8 (de) * 2009-04-29 2012-09-13 Mitsubishi Electric Corp. Solarbatteriezelle und verfahren zu deren herstellung
US20100294349A1 (en) * 2009-05-20 2010-11-25 Uma Srinivasan Back contact solar cells with effective and efficient designs and corresponding patterning processes
JP2013506272A (ja) * 2009-09-20 2013-02-21 インターモレキュラー，インコーポレーテッド 組合せ的スクリーニングにおいて用いられる結晶シリコン太陽電池の構築方法
WO2011071937A2 (en) * 2009-12-07 2011-06-16 Applied Materials, Inc. Method of cleaning and forming a negatively charged passivation layer over a doped region
US8241945B2 (en) * 2010-02-08 2012-08-14 Suniva, Inc. Solar cells and methods of fabrication thereof
US8932724B2 (en) * 2010-06-07 2015-01-13 General Atomics Reflective coating, pigment, colored composition, and process of producing a reflective pigment
US8211731B2 (en) * 2010-06-07 2012-07-03 Sunpower Corporation Ablation of film stacks in solar cell fabrication processes

Also Published As

Publication number Publication date
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US10608126B2 (en) 2020-03-31
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EP2676302A4 (en) 2016-03-30
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