KR20110042052A - 패시팅 및 이온 주입을 이용한 솔라 셀 제작 - Google Patents

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KR20110042052A
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바박 애디비
에드워드 에스. 머러
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솔라 임플란트 테크놀로지스 아이엔씨.
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Abstract

본 발명에 따른 솔라 셀(solar cell)은 광 손실을 감소시킨다. 이들 셀은 인접한 선택적 에미터(emitter) 영역보다 더 약한 밀도로 도핑된 광(photo)-수용 영역을 포함한다. 광-수용 영역은 반사에 의해 솔라 셀에 분실된 광의 양을 감소시키는 다수의 4면의 피라미드를 포함한다. 광-수용 영역에서 도핑 밀도가 더 약할수록 더 적은 청색광이 전자-홀 재결합에 의해 분실되게 한다. 선택적 에미터 영역에서 도핑 밀도가 더 높을수록 다수의 에미터 영역에 연결되는 금속 그리드(grid)와의 콘택트(contact)가 더 양호하게 한다. 바람직하게, 선택적 에미터 및 광-수용 영역 모두는 불순물(dopant)을 포함하는 좁은 이온 빔을 사용하여 주입된다.

Description

패시팅 및 이온 주입을 이용한 솔라 셀 제작{SOLAR CELL FABRICATION WITH FACETING AND ION IMPLANTATION}
본 발명은, 발명의 명칭이 "Solar Cell Fabrication Using Implantation"이고, 2008년 6월 11일 출원되어 공동 계류중인 미국 가특허출원 제 61/131,687호, 발명의 명칭이 "Application Specific Implant System For Use in Solar Cell Fabrications"이고, 2008년 6월 11일 출원된 미국 가특허 출원 제 61/131,688호, 발명의 명칭이 "Formation of Solar Cell Selective Emitter Using Implant and Anneal Method"이고, 2008년 6월 11일 출원된 미국 가특허출원 제 61/131,698호, 발명의 명칭이 "Solar Cell Fabrication with Faceting and Implantation"이고, 2008년 6월 24일 출원된 미국 가특허출원 제 61/133,028호, 및 발명의 명칭이 "Advanced High Efficiency Crystalline Solar Cell Fabrications Method"이고, 2009년 3월 20일에 출원된 미국 가특허출원 제 61/210,545호에 대하여, 35 U.S.C.§119(e)하에 우선권을 주장하며, 이들 모두 본 명세서에서 설명되는 것처럼 참조로서 본 명세서에서 병합된다.
본 발명은 반도체 디바이스와, 이 반도체 디바이스를 제작하기 위한 방법에 관한 것이다. 더 구체적으로, 본 발명은 감소된 저항 손실을 갖는 솔라 셀(solar cell)을 제작하기 위한 방법에 관한 것이다.
반도체 솔라 셀은 빛을 전류로 변환하는데 잘 알려져 있다. 솔라 셀의 효율은 저항 손실에 의해 부분적으로 제한되는데, 이는 솔라 셀을 제작하는데 사용되는 불순물(dopant) 확산 및 접촉 스크린 프린팅(printing)에 의해 영향을 받는다.
도 1은 종래 기술의 솔라 셀(100)을 도시한다. 솔라 셀(100)은 상부 표면의 광(photo)-수용 영역(135)에 입사하는 빛을 전류로 변환하는데, 이 전류는 부하(150)에 전달될 수 있다. 솔라 셀(100)은 p-타입 기판(110)의 위에 놓여 있는 n-타입 에미터(emitter) 층을 포함함으로써, p-n 접합(111)을 한정한다. 에미터 층(115)은 그리드라인(gridlines)을 형성하고, 반사-방지 코팅(ARC: anti-reflective coating)(120)으로 커버될 수 있는, 강하게 도핑된 n-웰(wells)(117)을 포함한다. 금속 핑거(fingers)(125)는 n-웰을 버스바(130)에 연결하기 위하여, n-웰(117)의 상부에 형성된다. 버스바(130)는 부하(150)에 연결되는데, 이 부하는 차례로 기판(110)의 후면 상의 금속 콘택트(contact)(140)에 연결된다.
에미터 층(115)은 n-타입의 소스에 기판(100)을 노출시키고, 후에 n-타입의 소스가 베이스(base)(100)의 상부에 확산함으로써 형성된다. 솔라 셀(100)의 도핑 프로파일은 몇몇의 단점을 갖는다.
먼저, 이러한 프로파일의 생성은 상부 표면 근처의 과도한 비-활성화 불순물을 초래하는데, 이는 불순물이 기판(100)의 체적으로 주입되기 때문이다. 이러한 영향은 광 흡수, 전자-홀(hole) 쌍의 생성, 전자-홀 쌍의 원치않는 재결합의 변하는 레벨을 초래한다.
이는, 광-수용 영역(135)의 상부 표면의 인접한 청색광(blue light)이 흡수되지 않는, "죽은 층(dead layer)"으로 알려져 있다. 표면 근처의 강한 도핑 레벨에 기인하여, 죽은 층에서 생성된 전자-홀 쌍은 이 쌍이 임의의 전류 흐름을 생성할 수 있기 이전에 신속히 재결합한다. 솔라 셀이 전류를 생성하기 전에, 솔라셀로부터 반사된 광의 양을 감소시키기 위해 패시팅(facetting)이 사용된다.
두 번째로, 종래의 프로파일을 형성하기 위하여 사용되는 확산 기술은 그리드라인, 콘택트 핑거, 버스바, 금속-실리콘 경계면, 및 후면 금속화를 위한 균질한 높은 저항성 광-수용 영역 및 낮은-저항 영역을 갖는 선택적 도핑 영역의 형성에 대해 최적이지 않다는 것이다.
세 번째로, 반도체상에서 금속의 직접적인 오버레이(overlay)는 전도성 핑거(125)와 에미터 층(115) 사이의 경계면에서 상이한 일함수를 초래할 수 있다. 금속 콘택트와 도핑된 실리콘 사이의 일함수를 양호하게 부합시키기 위해, 일부 종래 기술은 콘택트(125)를 용해하여 경계면에서 규화물(silicide)을 형성한다. 규화물의 형성이 일함수를 맞춤화(tailor) 하는데 도움을 줄 수 있지만, 여전히 원치 않는 저항 손실 및 금속 분로(shunting)의 전위가 존재한다.
마지막으로, 기판을 가로지르는 불순물의 측면(lateral) 배치는 선의 폭 및 웨이퍼 두께가 감소하기에 어려워질 수 있다. 솔라 셀 그리드라인의 외형은 대략 200미크론에서 50미크론으로 감소 되고, 이후에는 심지어 더 작아질 것이라 예상된다. 현재의 스크린-프린팅 기술은 이러한 작은 변위로 디바이스를 제작하는데 충분하지 못하다. 더욱이, 웨이퍼가 점차 얇아지므로, 수직 및 일괄(batch) 확산 및 스크린 프린팅은 과도하게 어려워질 것이다.
본 발명의 실시예에 따라, 솔라 셀은 기판의 체적 내부뿐만이 아니라, 아래에 놓여있는 기판의 층을 가로질러, 측면으로 불순물을 정확하게 위치시킴으로써 제작된다. 이온 빔은 그리드라인 사이의 약하게 도핑된 영역뿐만이 아니라, 그리드라인을 형성하는 강하게 도핑된 영역을 생성하기 위하여 유도된다. 파라미터를 맞춤화함으로써, 원자 불순물 프로파일은 사전 결정된 기판 도핑 레벨을 사용하여 적합한 깊이로 전기 접합을 제공하기 위하여, 그리고 기판 표면에서 콘택트의 형성을 위해 요구되는 저항성을 제공하기 위하여, 동시적으로 매칭 된다. 이러한 독립적인 제어는 주입 방법에 대해 유일하다.
제 1 양상에서, 반도체 디바이스는 제 1 도핑 레벨의 불순물로 도핑된 텍스쳐링 된(textured) 영역과, 그리드라인을 형성하고 제 1 도핑레벨보다 더 큰 제 2 도핑레벨의 불순물로 도핑된 텍스쳐링 되지 않은 영역을 포함하는 표면을 갖는 기판을 포함한다. 기판은 p-타입 또는 n-타입이다; 불순물은 반대 타입이다. 반도체 디바이스는 그리드라인에 연결되는 전도성 핑거 및, 불순물(impurity)을 포함하는 금속 콘택트에 연결되는 바닥 부를 포함한다. 텍스쳐링 된-영역은 광-수용 영역이다.
바람직하게, 각각의 텍스쳐링 된 영역은 <111>평면, 둥글게-성형 된 요소, 또는 광-수용 영역으로부터 반사된 광의 양을 감소시키는 임의의 다른 물결 모양의(상승 및 하강) 구조를 갖는 피라미드 요소와 같은 다수의 텍스쳐링 된 요소를 포함한다.
다수의 텍스쳐링 된 요소 중 각각에서의 불순물은 균일한 두께 또는, 요소의 면을 따라 변하는 두께 중 하나를 갖는다.
하나의 실시예에서, 텍스쳐링 된 영역의 각각은 반사-방지 코팅으로 커버된다. 텍스쳐링 되지 않은 영역에서의 불순물은 금속종과 함께 산재된다.
제 2 양상에서, 솔라 셀을 제작하기 위한 방법은 텍스쳐링 되지 않은 영역 및 텍스쳐링 된 영역을 갖는 기판의 표면상에 균일한 이온 빔을 유도하는 단계를 포함한다. 불순물은 제 1 농도로 텍스쳐링 영역에 주입되고, 및 그리드라인을 형성하기 위하여 제 1 농도보다 높은 제 2 농도로 텍스쳐링 되지 않은 영역에 주입된다. 그리드라인은 콘택트 핑거에 연결된다.
하나의 실시예에서, 텍스쳐링 된 영역은 피라미드 요소와 같은 다수의 개별적인 텍스쳐링 된 요소를 포함한다. 대안으로, 다수의 텍스쳐링 된 요소는 반-구형이다. 빔은 불순물을 텍스쳐링 된 요소의 각각에 개별적으로, 또는 텍스쳐링 된 요소의 그룹에 동시에 주입하기 위하여 성형될 수 있다.
빔, 기판, 또는 이 둘 모두는, 빔이 다수의 텍스쳐링 된 요소의 각 표면에 실질적으로 직각을 이루도록 회전된다. 또한, 빔은 표면을 가로질러 스캐닝될 수 있어서, 이로 인하여 불순물을 텍스쳐링 된 영역 및 텍스쳐링 되지 않은 영역에 주입할 수 있다.
하나의 실시예에서, 이온 플라즈마의 구름은 기판의 전체 및 표면상의 텍스쳐링 된 특징부를 등각으로 도핑하는데 사용된다.
하나의 실시예에서, 텍스쳐링 되지 않은 영역에서 불순물의 저항은 대략 20Ω/□이고, 텍스쳐링 된 영역에서의 불순물의 저항은 대략 100Ω/□ 미만이다. 텍스쳐링 된 영역에서의 불순물과 텍스쳐링 된 영역 사이의 접합이 완만해지거나, 텍스쳐링 되지 않은 영역의 불순물과 텍스쳐링 되지 않은 영역 사이의 접합이 완만해지거나, 또는 모두 완만해진다.
또한, 본 발명은 그리드라인과 콘택트 핑거 사이에 규화물을 형성하여, 콘택트 핑거를 버스바에 연결하는 단계를 포함한다.
제 3 양상에서, 솔라 셀을 제작하기 위한 방법은 편평한 영역 사이에서 텍스쳐링 된 광-수용 영역을 형성하기 위하여, 기판의 상부 표면을 에칭(etching)하는 단계를 포함한다. 텍스쳐링 된 영역은 피라미드 형태의 요소를 포함한다. 또한, 방법은 이온 빔을 상부 표면에 유도하여, 불순물을 제 1 밀도로 텍스쳐링 된 영역에 주입하고, 및 그리드라인을 형성하기 위하여 제 1 밀도보다 높은 제 2 밀도로 평면 영역에 주입하는 단계를 포함한다. 텍스쳐링 된 영역에서 불순물의 저항은 100Ω/□ 미만이고, 편평한 영역에서 불순물의 저항은 대략 20Ω/□이다. 또한, 방법은 콘택트 핑거를 그리드라인에 연결하는 단계를 포함한다.
제 4 양상에서, 솔라 셀은 상부층 및 바닥층을 갖는 기판을 포함한다. 상부층은 제 1 도핑 레벨의 불순물로 도핑된 피라미드 영역 및, 그리드라인을 형성하고 제 1 도핑 레벨보다 높은 제 2 도핑레벨의 불순물로 도핑된 실질적으로 편평한 영역을 포함하는 표면을 갖는다. 인접한 편평한 영역의 간격은 50미크론 미만이다. 그리드라인은 규화물 요소에 의하여 금속 핑거에 연결되고, 금속 콘택트는 바닥층에 연결된다.
제 5 양상에서, 솔라 셀을 제작하기 위한 시스템은 이온을 생성하기 위한 소스, 빔 성형기, 및 제어기를 포함한다. 빔 성형기는 이온을 포함하는 빔을 기판상에 유도한다. 제어기는, 기판의 텍스쳐링 된 광-수용 영역이 제 1 밀도의 이온으로 주입되도록, 또한 그리드라인을 한정하는 기판의 편평한 영역이 제 1 밀도보다 높은 제 2 밀도의 이온으로 주입되도록, 빔 성형기를 유도한다.
제어기는 빔을 스테핑(step) 하여, 광-수용 영역에 텍스쳐링 된 요소를 개별적으로 주입하도록 하기 위하여, 빔 성형기를 유도한다. 또한, 제어기는, 빔이 기판에 유도될 때, 기판을 회전시키고, 기울이며, 또는 병진시키거나, 또는 이들 움직임을 임의로 조합한다.
제어기는, 광-수용 영역의 저항이 100Ω/□ 미만 및 편평한 영역의 저항이 20Ω/□ 미만이 되도록, 빔 성형기를 유도하고, 주입의 지속 기간을 유도한다.
본 발명은 상술 된 종래 기술의 문제점에 대하여, 죽은 층을 감소시키고, 최적화된 도핑 영역을 제공하며, 저항의 손실을 막는 등의 효과를 갖는다.
도 1은 부하에 연결된 종래 기술의 솔라 셀을 도시하는 도면.
도 2는 일 실시예에 따른 솔라 셀 중 일부의 측단면도.
도 3은 도 2의 솔라 셀의 피라미드 면의 평면도.
도 4는 도 2의 솔라 셀의 편평한 영역에 대한 깊이 대 도핑 농도의 그래프.
도 5는 도 2의 솔라 셀의 편평하지 않은(텍스쳐링 된) 영역에 대한 깊이 대 도핑 농도의 그래프.
도 6a 및 도 6b는 하나의 실시예에 따라, 솔라 셀의 에미터 영역 및 면 영역에 이온의 순차적인 주입을 도시하는 도면.
도 7은 일 실시예에 따라, 균일한 도핑 농도를 갖는, 솔라 셀의 피라미드의 면을 도시하는 도면.
도 8a 내지 도 8c는 상이한 실시예에 따라, 솔라 셀의 패시팅된 영역에 이온의 주입을 도시하는 도면.
도 9a 내지 도 9f는 하나의 실시예에 따라, 피라미드 면을 형성하기 위한 순차적인 제작 단계 동안 솔라 셀을 도시하는 도면.
도 10은 일 실시예에 따라, 솔라 셀을 제작하기 위한 단계의 흐름도.
도 11은 일 실시예에 따라, 솔라 셀을 제작하기 위한 시스템의 블록도.
본 발명의 실시예는 선택적 에미터 영역을 강하게 도핑함으로써, 및 광-수용 영역을 약하게 도핑함으로써, 솔라 셀을 제작하기 위한 방법에 관한 것이다. 일부 실시예에서, 선택적 에미터 영역 및 광-수용 영역은 동일한 처리 단계에서 형성된다.
솔라 셀의 최적의 성능을 위하여, 광-수용 영역은 균질한 높은 시트(sheet) 저항을 제공하기 위하여 약하게 도핑된다. 더 강하게 도핑된 영역은 전자-홀 재결합의 기회를 증가시키고, 따라서 광자(photon)를 전력으로의 변환 효율을 감소시킨다. 실시예에 따라, 솔라 셀의 광-수용 영역의 n-도핑 층은 80 내지 160Ω/□, 바람직하게는 100Ω/□의 시트 저항, 또는 대략 1 * 1019 cm-3의 이온 도핑을 제공하기 위하여 약하게 도핑된다. 바람직하게, 그 위에 전도성 핑거 콘택트가 형성되는 그리드라인은 생성된 전하를 핑거 콘택트에 연결하기 위하여 더 강하게 도핑된다. 요구된 저항을 제공하기 위하여, 선택적 에미터 영역은 10 내지 40Ω/□, 바람직하게는 25Ω/□의 시트저항, 또는 대략 1 * 1020cm-3의 이온 도핑으로 도핑된다. 바람직하게, 솔라 셀의 후면은 30 내지 70Ω/□의 저항을 갖기 위하여 p-타입 층으로 도핑된다.
실시예의 일부는 불순물을 주입하기 위하여 성형된 병렬 빔을 사용하여, 주입 처리가 더 빠르게 및 더 높은 생산성을 가지고 완료되도록 허용한다. 이들 빔은 제작된 디바이스에서 원치 않는 불순물의 양을 감소시키는데 도움이 된다.
도 2는 일 실시예에 따라 솔라 셀(200)의 일부와, 광-수용 영역(225) 상에 충돌하는 광 빔(250)을 도시한다. 모든 도면에 대하여, 동일한 부호는 전체 도면에서 동일한 요소를 참조한다. 솔라 셀(200)은 바닥의 금속 콘택트(205)와 n-타입의 에미터 층(215) 사이에 삽입된 p-타입의 기판(210)을 포함한다. 기판(210)은 단일-결정 또는 다-결정 실리콘, 얇은-필름의 증착된 실리콘, 또는 솔라 셀 및 다른 반도체 디바이스를 제작하는데 사용된 임의의 다른 부재일 수 있다.
p-타입 기판(210)과 n-타입 에미터 층(215) 사이의 경계면은 p-n 접합(213)을 형성한다. 광-수용 영역(225)은 하나 이상의 패시팅된 영역을 포함한다. 정상적으로 솔라 셀(200)로부터 밖으로 반사되는 광을 다시 솔라 셀(200)로 유도함으로써, 패시팅된 영역(225)은 반사에 의해 분실된 광의 양을 감소시키고, 이로 인하여 솔라 셀의 효율을 증가시킨다. 하나의 실시예에서, 패시팅된 영역(225) 또한, 반사-방지 코팅에 의해 커버된다.
또한, 솔라 셀(200)은 금속 콘택트 핑거(240)에 연결되는 실질적으로 편평한 상부 표면을 갖는 n-도핑된 영역(220)(그리드라인)을 포함한다.
일반적으로, 솔라 셀은 도 2에 도시된 것보다 더 패시팅된 영역 및 선택적 에미터를 포함한다. 도 2는 오로지 도면을 간소화하기 위하여, 오직 하나의 패시팅된 영역(면(230A 및 230B)를 포함하는) 및 오직 하나의 에미터 영역을 도시한다.
도 2의 실시예에 따라, 면(230A 및 230B)은 노출된 <111>평면을 갖는 개별적인 4면의 피라미드 요소이다.
도 3은 피라미드 면(230A)의 평면도이다. 바람직하게, 면(230A)의 높이는 10 미크론 미만이고, 베이스는 상당한 폭을 갖는다. 당업자라면, 예시적인 면(230A)이 솔라 셀(200)의 표면에 광을 되반사하는 다른 형태뿐만이 아니라, 다른 치수를 가질 수 있다는 것을 인식할 것이다. 하나의 다른 예시에서, 면(230A)은 돔 형상이 될 수 있다.
도 4는 편평한 영역(220)에 대한 셀(200)의 상부 평면(옹스트롬에서)으로부터 깊이 대 원자 농도를 도시하는 그래프(300)이다. 그래프(300)는 상부 표면에 가장 인접한 제 1 주입 단(301), 제 2 (메인) 주입 단(302), PN 접합(213)에 가장 인접한 제 3 주입 단(303)에 대한 농도, 및 전체 농도(310)를 도시한다.
도 5는 편평하지 않고, 텍스쳐링 된(예를 들어, 노출된 <111> 표면을 갖는) 영역(225)을 따라, 셀(200)의 상부 표면으로부터 깊이 대 원자 농도를 도시하는 그래프(400)를 도시한다. 그래프(400)는 상부 표면에 가장 인접한 제 1 주입 단(401), 제 2 (메인) 주입 단(403), p-n 접합(213)에 가장 인접한 제 3 주입 단(405)에 대한 농도 및 전체 농도(410)를 도시한다. 이러한 도핑 프로파일은 "죽은 층" 효과를 감소시킨다.
<111> 및 <100> 결정-평면 실리콘의 이러한 동시 주입은 유일한 원자 프로파일을 이끈다. 표면 영역은 주입 빔에 나타내어지고, 즉, <100> 평면으로 향한다. 외형 변화에 기인하여, <111> 평면에 주입된 조사량(dosage)은 <100> 평면에 동시에 주입된 조사량의 0.578이다. 게다가, 입사각은 상이하게 배향된 평면에 대해 변화하여, 이온의 침투력은 코사인(cosine) 함수로 변한다. 예를 들어, 120 keV에 대하여, 투영된 범위는 <100> 평면의 표면으로부터 1610 옹스트롬으로부터 <111> 평면의 표면으로부터 998 옹스트롬으로 변할 수 있다.
도 6a 및 도 6b는 일련의 단계 동안, 이온 빔 소스(500)를 사용하는 도 2의 영역(220 및 230A)의 도핑을 도시한다. 도 6a는 기판(200)의 표면 위에 먼저 위치된 이온 빔 소스(500)를 도시하고, 이 빔 소스는 실질적으로 편평한 영역(220)에 n-타입 불순물을 주입한다. 그 다음에, 도 6b에 도시되는 바와 같이, 소스(500)는 면(230A)의 왼쪽-방향 및 오른쪽-방향에 n-타입 불순물을 주입하기 위하여 위치된다. 면(230A)의 왼쪽- 및 오른쪽-방향 모두는 사전 결정된 밀도 및 프로파일로 도핑된다. 이롭게, 이들 왼쪽- 및 오른쪽 방향 부분의 처리는 웨이퍼 외형에 대한 소스(500)의 정확한 배열 또는 폭이 좁게 집속된 이온 빔의 사용을 요구하지 않는다.
이러한 주입 각도 및 따라서, 주입된 면적의 변화는 유리하게 사용될 수 있다. 주입 각도가 수직인 입사로부터 편향하기에, 불순물의 측면의 깊이는 감소된다. 마찬가지로, 빔은 각도의 코사인으로서, 더 넓은 면적에 걸쳐 분산된다. 따라서, 불순물 조사량은 감소 된다. 이러한 변화는 더 낮은 도핑 농도와 얕은 접합의 영역 대 높은 도핑 농도와 더 깊은 접합의 영역을 생성하기 위하여 사용될 수 있다.
면(230A)에 의해 제공된 추가 표면 영역은 다른 이점을 갖는다. 하나의 예시로서, 이온 주입 동안, 추가된 표면 영역은 소스(500)에 의해 생성된 열을 분산시켜, 생산성을 증가시키는 더 높은 밀도의 빔의 사용을 허용한다.
도 6a에 도시된 바와 같이, 좌측부는 (240)으로 표시된 베이스를 갖는다. 하나의 실시예에서, 빔의 직경은 베이스(240)보다 더 크므로, 단일 빔이 좌측 및 우측부를 동시에 도핑하는 것을 허용한다. 다른 실시예에서, 빔의 직경은 다수의 면을 동시에 주입하는데 충분히 크다. 당업자라면, 다른 빔이 사용될 수 있음을 인식할 것이다. 게다가, 표면상에 텍스쳐링 된 특징부를 등각으로 도핑하기 위한 전체를 둘러싸는 플라즈마 빔이 사용될 수 있다.
하나의 실시예에서, 소스(500)는, 이 소스(500)가 영역(220 및 230A) 위에 위치될 때, 동일한 밀도(예를 들어, 초당 이온수)를 갖는 빔을 방출한다. 영역(230A)이 소스에 대해 기울어지기에, 이 영역(230A)은 빔에 대하여 더 큰 표면 영역을 제공하고, 동일한 전하가 영역(220)에서 보다 영역(230A)에서 더 넓은 영역 위에 증착되게 한다. 따라서, 영역(220)은 영역(230A) 보다 더 강하게 도핑된다.
하나의 실시예에서, 예시적인 면(230A)은 <111> 평면을 따라 에칭된 실리콘 기판으로 형성되어, 기판 표면에 54.7˚의 각도를 갖는 면을 초래한다.
도 6a 내지 도 6b는 면(230A)의 경사진(각도를 갖는) 면에 수직이 아닌 빔 소스(500)를 도시한다. 이러한 배열에서, 면(230A)에 따른 도핑 두께는 면(230A)의 베이스로부터 이 베이스의 정상을 향해 증가한다.
도 7은 빔 소스(550)가 면(230A)의 경사진 면에 수직으로 위치되는 배치를 도시한다. 제 1 위치(550A로 표시된)에서, 소스(550)는 면(230A)의 좌측 면에 수직이다. 제 2 위치(550B로 표시된)에서, 빔 소스는 면(230A)의 우측 면에 수직이다.
하나의 실시예에서, 단일 빔 소스는 제 1 및 제 2 위치(550A 및 550B)에 순차적으로 위치된다; 다른 실시예에서, 별도의 빔 소스는, 좌측- 및 우측- 위치가 동시에 도핑되도록 제 1 및 제 2 위치에 동시에 위치된다.
실시예에 따라, 기판(200) 및 하나 이상의 빔 소스는 실질적으로 편평한 영역(220)을 도핑하고, 개별적인 면(230A 및 230B)을 포함하는 패시팅된 영역(230)을 도핑하기 위하여 상이한 방식으로 서로에 대해 이동된다. 도면을 간소화하기 위하여, 도 8a 내지 도 8c는 오직 단일 패시팅된 영역(230)만을 도시한다. 하나의 예시로서, 도 8a는 기판(200)의 상부 표면에 수직으로 겨냥된 하나 이상의 이온 빔 소스로부터의 이온을 도시한다.
하나의 실시예에서, 면(230A 및 230B)은 이 면 각각을 가로질러 개별적으로 이온 빔을 스캐닝함으로써 개별적으로 도핑된다. 대안으로, 별도의 병렬 이온 빔은 개별적인 면(230A 및 230B)을 함께 도핑한다. 이러한 방식에서, 각각의 면 또는 면의 그룹의 도핑 레벨은 개별적으로 제어될 수 있어서, 솔라 셀(200)의 더 정확하고 맞춤화된 도핑 프로파일을 허용한다.
도 8b에 따라, 수직선 및 원형선에 의해 도시되는 바와 같이, 기판(200)은 하나 이상의 이온 빔 소스에 대하여 수직으로(x-축을 따라) 이동될 수 있거나, 회전될 수 있거나(y-축을 따라), 기울일 수 있거나 또는, 이들 행위의 임의의 조합일 수 있으므로, 기판(200)의 전체 표면이 불순물로 주입될 수 있다. 도 8c에 도시되는 예시에서, 하나 이상의 이온 빔 소스는, 이온이 피라미드 면의 방향에 실질적으로 직교하도록 향해진다. 그 밖에, 기판(200)은 하나 이상의 이온 빔 소스에 대하여, 수직으로 이동되고, 회전되고, 기울어지며, 이들 행위의 임의의 조합으로 행해질 수 있어서, 기판(200)의 전체 표면에 불순물로 주입한다. 게다가, 이온 빔은 이들 텍스쳐링 된 특징부를 등각으로 도핑하는 이온의 에워싸는 플라즈마일 수 있다. 이는 다등급의 실리콘에 대해 특히 이롭고, 여기에서, 표면상의 패시팅은 어떠한 유일한 외형을 갖지 않으며, 가시선 불순물 시스템에 의해 관측될 수 있는 핀 홀 및 안을 향하는 힐록(hillock) 특징부를 가질 수 있다. 이러한 등각 도핑은 임의의 표면 특징부와 관계없이 일정한 도핑을 제공할 것이다.
또 다른 실시예에서, 이온 빔은 기판(200)에 유도되어, 편평한 영역에 수직이 아닌 각도로 또는 면(230A 및 230B)의 면에 수직으로 입사한다. 이들 다른 각은 곧 특정 애플리케이션에 맞추기 위해 요구된 도핑 프로파일을 기초로 결정될 수 있다. 하나의 실시예에서, 각도는 기판 표면의 상부에 직각에서 20도 미만의 각도를 갖는다.
도 9a 내지 도 9f는 하나의 실시예에 따라 솔라 셀을 제작하기 위한 단계 동안, 반도체 디바이스(600)의 일부의 측단면도이다. 일반적으로, 솔라 셀은 도 9a 내지 도 9f에 도시된 부분과 유사한 다수의 부분을 포함한다. 도 9a 내지 도 9f에서 다른 어떠한 것도 오로지 도면을 단순화시키기 위하여 도시되지 않았다.
도 9a에 도시되는 바와 같이, p-타입 기판(601)은 포토레지스트(photoresist) 부재(650)로 마스크되어, 영역(655A 및 655B)가 노출된 상태로 있게 된다. 포토레지스트 부재(650)는 당업자에게 알려진 포토리소그래픽(photolithographic) 또는 표준 콘택트 프린팅 또는 잉크젯(inkjet) 프린팅 기술을 사용하여 패턴화된다. 그리드라인이 형성될 부재(650) 아래의 영역의 폭은 대략 50 내지 100 미크론이다. 따라서, 큰 외형은 서브-미크론 외형으로 반도체에 요구된 기술에 대하여 더 낮은 정밀도의 포토리소그래피 기술의 사용을 위해 제공한다.
그 다음에, 도 9b에 도시되는 바와 같이, 디바이스(600)의 상부층은 패시팅된 영역을 형성하기 위하여 에칭되고, 희생 부재(650)는 실질적으로 편평한 표면(603)을 노출하기 위하여 제거된다. 바람직하게, 에칭은 산 에칭액 또는 칼륨 수산화물(KOH: potassium hydroxide)과 같은 알카리 에칭액을 사용하여, 피라미드의 면 영역(605A 및 605B)을 포함하는 기판(601)의 <111> 평면(텍스쳐링 된 영역)을 노출한다. 당업자라면, 영역(605A 및 605B)이 광학, 기계, 및 화학 기술을 포함하는 다른 기술을 사용하여 형성될 수 있다는 것을 인식할 것이다. 또한, 당업자라면 영역(605A 및 605B)이 반 돔형, 물결 파형, 및 다른 텍스쳐링 된 형태와 같은 피라미드 이외의 형태로 형성될 수 있다는 것을 인식할 것이다.
그 다음에, 도 9c 내지 도 9e에 도시되는 바와 같이, 영역(605A, 603, 및 605B)은 표면(603)에 실질적으로 직각으로 향하는 n-타입의 불순물의 균일한 빔을 사용하여, 개별적으로 모두 주입되어, 영역(615a, 613, 및 615b)을 개별적으로 형성한다. 도 6a 내지 도 6c에 대하여 위에서 설명된 바와 같이, 영역(615a 및 615b)이 각도를 이루는 표면을 갖고, 영역(613)은 그렇지 않기 때문에, n-타입 불순물의 밀도/cm3는 영역(615A 및 615B)에서 보다 영역(613)에서 더 높다. 따라서, 영역(615A 및 615B)의 시트 저항은 영역(613)의 저항보다 더 높다. 또한, 영역(613)은 선택적 에미터 영역으로 참조 된다.
도 9f는 이후의 처리 단계 이후에 디바이스(600)를 도시한다. 이들 단계(미도시)동안, 금속 이온(620)의 얇은 층은 영역(613)의 상부 표면에 주입되고, 그런 후에, 금속 전도성 핑거(660)가 위에 덮인다. 금속 이온(610)은 핑거(660)와 선택적 에미터(613) 사이에 일함수의 더 나은 매칭에 도움이 된다. 금속 이온(610)의 예시는 탄탈(tantalum), 알루미늄, 구리, 또는 이들의 임의의 조합을 포함하지만 이제 제한되지 않는다. 바람직하게, 디바이스(600)는 모두가 버스바(미도시)에 의해 연결되는, 다수의 핑거(660)를 포함한다. 하나의 실시예에서, 핑거(660)는 폭이 50미크론 내지 100미크론이고, 간격은 대략 2mm 내지 3mm 만큼 이격되어 있다. 당업자라면, 다른 폭 및 간격 또한 가능하다는 것을 인식할 것이다.
그 다음에, 이러한 이후의 처리 단계 중 하나로서, p-타입 이온은 P+ 영역(630)을 형성하는, 기판(601)의 바닥에 주입될 수 있어서, 후속적으로 형성되는 층의 전도성을 향상시킨다. 그런 후에, 추가의 금속 이온은 금속 후면 콘택트(645)에 부착되는, 금속 실리콘 영역(640)을 형성하는 P+ 영역(630)에 주입된다. 이 영역(640)은 P+ 실리콘(630) 및 콘택트(645) 사이에 일함수를 감소시킨다.
당업자라면, 본 명세서에 서술된 모든 처리 단계와 같이, 도 9a 내지 도 9f에 서술된 처리 단계가 오로지 예시적이라는 것을 인식할 것이다. 이 단계의 일부는 삭제될 수 있고, 다른 단계는 대체될 수 있으며, 단계는 상이한 순서로 수행될 수 있다. 하나의 예시로서, 디바이스(600)의 전체 표면은 패시팅될 수 있다. 그런 후에, 레이저 빔은 선택적 에미터(603)가 형성될, 실질적으로 편평한 영역을 형성하는데 사용될 수 있다. 레이저 빔은 선택적 에미터 영역에서 면을 용해시켜서, 면의 피크(peak)를 용해하고, 이 피크 사이의 밸리(valley)를 채운다. 그런 후에, 도 9c 내지 도 9e에 대하여 논의되는 도핑 및 다른 단계가 수행된다.
당업자라면, 실시예에 따른 솔라 셀 및 다른 반도체 디바이스를 제작하는 다수의 다른 방식을 인식할 것이다. 하나의 예시로서, 불순물은 예를 들어, 그리드라인이 도핑된 층을 제공하기 위하여 플래쉬 램프 또는 레이저 어닐링을 사용하여, 도핑된 면을 주입하거나 증착시키고, 기판을 신속히 어닐링함으로써 위치된다.
도 10은 하나의 실시예에 따라 솔라 셀을 제작하기 위한 처리 단계(700)를 도시한다. 처리(700)는 단계(701)에서 시작한다. 단계(703)에서, 편평한 영역(예를 들어, 도 9c에서의 요소(613)) 및 편평하지 않은 영역(도 9c에서의 요소(615A 및 615B))은 반도체 기판상에 형성된다. 그 다음에, 단계(705)에서, 도핑 프로파일(예를 들어, 예를 들어, 도 5에 도시된 깊이에 기초한 도핑 레벨)은 요구된 솔라 셀 특징을 기초로 결정된다. 그 다음에, 단계(707)에서, 다음의 요소(예를 들어, 에미터 영역, 패시팅된 영역, 또는 개별적인 면)는 이온 빔을 사용하여 도핑된다. 단계(709)에서, 처리는 도핑될 다른 요소(예를 들어, 다음의 면)가 존재하는지를 결정한다. 다른 요소가 존재한다면, 이온 빔은 단계(711)로 이동되고, 처리는 단계(707)로 돌아간다. 단계(711)에서 이온빔을 스테핑하는 것이 아니라, 플라즈마가 사용되는 대안적인 실시예에서, 에워싸는 플라즈마 빔은 기판의 전체 표면을 에워싸기 위하여 사용된다. 만일 도핑될 다른 요소가 존재하지 않으면, 처리는 단계(713)를 진행한다.
기판은 요구된 도핑 프로파일을 맞추기 위하여 임의의 숫자의 단계로 주입될 수 있다. 하나의 예시로서, 주입은 예를 들어, 도 5에서 다수의 도핑 프로파일에 의해 설명되는 3개의 단계로 수행될 수 있다.
단계(713)에서, 콘택트(예를 들어, 핑거, 버스바, 및 임의의 후면 콘택트)가 형성되고, 기판이 어닐링 되는 단계(715)가 후속된다. 기판의 어닐링(용융 온도 아래의 온도로 기판을 가열)은 이온 주입에 의해 손상된 결정 구조를 복구한다. 그 다음에, 단계(717)에서, 임의의 처리-후 단계가 수행된다. 이들 처리-후 단계는 클리닝(cleaning) 단계, 임의의 오염물질의 제거 단계, 임의의 보호 코팅을 완료된 기판에 추가하는 단계를 포함한다. 마지막으로, 단계(719)에서, 처리는 종료된다.
하나의 실시예에서, 기판은 표면상에서, 단계(711) 동안 빔을 정렬시키고 스테핑 하는데 사용되는 정렬 마커를 갖는다.
단계(711)가 이동되는 이온 빔을 서술하는 반면에, 도 8b 및 도 8c에 설명되는 것처럼 빔 이외에 기판이 이동될 수 있다는 것이 인식될 것이다.
도 11은 하나의 실시예에 따라 솔라 셀을 제작하기 위한 시스템(800)을 도시한다. 시스템(800)은 단일-가스 전달 모듈(805), 이온 소스(810), 가속기(815), 기울어진 빔 스캐닝, 질량 분석, 및 빔 성형 모듈(820), 측정 및 제어 모듈(825), 단일 부하 락(lock)(830)을 포함함으로써, 기판(600)을 다룬다. 다른 실시예(미도시)에서, 단일-가스 전달 모듈(805) 및 이온 소스(810)는 플라즈마 소스 모듈과 교체되고, 빔 성형 모듈(820)은 기판(600)을 플라즈마 빔으로 에워싸기 위한 분산기(spreader)와 교체된다.
하나의 실시예에서, 이온 소스(810)는 긴 슬롯을 갖는다. 대안적인 실시예에서, 이온 소스(810)는 폭이 넓고 좁은 플라즈마 빔의 형성을 위한 다수의 이온 소스를 포함한다. 이온 소스(810)는 모든 종의 100mA까지의 빔 전류를 생산하나, 한 번에 단일종에 전용될 수도 있다. 또한, 이온 소스(810)는 각 특정 애플리케이션에 대해 플러그-호환성이 있다: 상이한 이온 빔 소스를 갖는 새로운 애플리케이션이 요구될 때, 이온 소스(810)가 뽑혀져서 다음 애플리케이션의 요구 사항(예를 들어, 상이한 불순물)을 충족하는 다른 소스와 교체될 수 있다. 이온 소스(810)는 5cm 미만 내지 10cm의 빔 슬롯 및 1mm 내지 2mm의 폭을 갖는다. 대안으로, 이온 소스(810)는 플라즈마 소스이고, 폭이 넓은 빔을 생성하기 위하여 구성될 수 있다. 길이는 156mm x 156mm 기판의 하나의 치수 또는 기판의 두 치수 모두를 커버하기 위하여 늘어날 수 있다.
동작시, 단일-가스 전달 모듈(805) 및 이온 소스(810)는 이온 빔을 함께 생성하는데, 이 이온빔은 DC 방식 또는 펄싱된, 가속기(815)에 의해 가속화될 수 있다. 하나의 실시예에서, 가속기는 15 keV 내지 150 keV와 같은 제한된 에너지 범위를 갖는 추출 및 집속 요소를 갖는다. 다른 실시예에서, 다른 제한된 에너지 범위가 사용된다. 하나의 실시예에서, 시스템(800)의 에너지 요구를 제한하기 위하여, 가속기(815)는 100 keV 이상에서는 작동하지 않는다. 하나의 실시예에서, 기판(600)은, 도 9b에 도시되는 바와 같이 에칭된 이후에, 시스템(800)에 삽입된다.
그 다음에, 최종 경사진 빔은 도 9c 및 도 9d(기판(600)에 대하여), 또는 도 6a, 도 6b, 및 도 7(도 2의 기판(200)에 대하여)에 도시되는 바와 같이, 기판(600)을 주입하기 위하여, 빔 스캐닝, 질량 분석, 및 성형 모듈(820)을 사용하여 제어된다. 하나의 실시예에서, 빔 스캐닝, 질량 분석, 및 성형 모듈(820)은 기판(600) 상에 빔의 집속 및 성형을 위하여 사용되는 정전기 및 전자기 광학계를 포함한다. 게다가, 빔이 기판(600)상에 충돌할 때, 또는 충돌하기 전에, 빔은 측정 및 제어 모듈(825)을 사용하여 측정되고 제어된다. 기판(600)은 기판(600)의 전체 표면을 커버하기 위하여 단일 빔을 사용하여, 사전 결정된 패턴에 따라, 불순물을 주입하기 위하여 빔 앞에 스테핑될 수 있다. 또한, 기판(600)은 도 8a 내지 도 8c에 도시되는 바와 같이, 회전될 수 있고, 이동될 수 있으며, 기울어질 수 있다.
이온 빔은 기판(600)의 평면을 가로질러 이온의 일정한 플럭스를 제공하는, 즉, 기판(600)의 평면을 가로질러 스캐닝 되는, 폭이 넓은 빔(예를 들어, 직경 10cm)일 수 있다. 빔은, 기판(600)의 평면을 가로지르고, 전체 편평한 및 패시팅된 영역을 가로질러, 일정한 속도로 바람직하게 스캐닝될 수 있다. 스캐닝율은 빔의 가우시안 분산을 오버래핑함으로써, 높은 도핑 영역 및 낮은 도핑의 변하는 영역을 달성하기 위하여 변경될 수 있다.
이온 빔은 국부적 가열을 초래한다. 따라서, 저속 스캐닝은 폭이 넓은 이온 주입 빔에 사용될 수 있고, 고속 스캐닝은 폭이 좁은 빔에 사용될 수 있다. 도 5에서의 3가지 주입 단계에 의해 도시된 것과 같은 다수의 패스는 요구된 도핑 밀도에 도달하기 위하여 필요할 수 있다.
바람직하게, 빔 스캐닝, 질량 분석, 및 성형 모듈(820)은 실시예에 따라 기판을 도핑하기 위한 로직(logic)을 포함한다. 대안으로, 로직은 시스템(800)의 다른 요소에 포함된다. 바람직하게, 로직은 처리 단계(예를 들어, 도 10에서 임의의 하나 이상의 단계(703, 705, 707, 709, 711, 713, 715, 및 717))를 수행하기 위하여 기계가-판독할 수 있는 지령을 포함하는 메모리, 이들 단계를 실행하는 처리기를 포함한다.
하나의 실시예에서, 기판(600)은 156mm x 156mm이지만, 시스템(800)은 다른 치수의 웨이퍼도 처리할 수 있다. 대안적인 실시예에서, 웨이퍼는 이동 플레튼(platen) 상에서 빔 앞에 배치되거나, 또는 트레이(tray) 상에서의 하나 이상의 웨이퍼가 빔 또는 플라즈마에 노출된다.
마지막으로, 처리된 단일 기판(600)은 단일 부하 락(830)을 통하여 시스템(800)으로부터 제거된다.
위에 서술된 실시예가 오로지 예시적이란 것이 인식될 것이다. 예를 들어, 실시예는 n-타입 에미터 층을 갖는 p-타입 기판을 도시한다. p-타입 에미터 층을 갖는 n-타입 기판이 실시예에 따라 또한 제작될 수 있음이 인식될 것이다.
각각이 본 명세서에서 그 전체가 참조로 통합되는 다음의 공동-계류중인 특허 출원은 솔라 셀을 제작하기 위한 상이한 방식을 서술한다: 이들 특허 출원은 바박 애디비(Babak Adibi) 및 에드워드 S. 머러(Edward S. Murrer)에 의해, 발명의 명칭이 "Solar Cell Fabrication Using Implantation"으로 2009년 6월 11일 출원되고, 관리 번호 SITI-00100을 갖는 미국 특허 출원 제 XX/XXX,XXX호; 바박 애디비 및 에드워드 S. 머러에 의해, 발명의 명칭이 "Application Specific Implant System and Method for Use in Solar Cell Fabrication"으로 2009년 6월 11일 출원되고, 관리 번호 SITI-00200을 갖는 미국 특허출원 제 XX/XXX,XXX; 및 바박 애디비 및 에드워드 S. 머러에 의해, 발명의 명칭이 "Formation of Solar Cell-Selective Emitter Using Implant And Anneal Method"로 2009년 6월 11일 출원되고, 관리 번호 SITI-00300을 갖는 미국 특허출원 제 XX/XXX,XXX호이다.
실시예가 솔라 셀에 관한 것이지만, 다른 실시예는 임의의 수의 도핑 프로파일을 갖는, 반도체 디바이스의 다른 타입을 위해 사용될 수 있다. 이들 분포는 전기 장벽(barriers)의 형성을 막는 다른 분포뿐만이 아니라, 박스(box) 접합과 같은, 점진적이고 갑작스러운 분포를 포함한다.
종래 기술에서의 제한이 논의되었지만, 각 실시예가 모든 제한을 반드시 해결하지는 않을 것을 인식할 것이다. 일부 실시예는 일부의 제한을 해결할 수 있고, 다른 실시예는 다른 제한을 해결할 수 있다.
당업자에게 있어서, 청구항에 의해 정의된 본 발명의 사상 및 범주로부터의 이탈 없이 실시예에 다른 변형이 이루어질 수 있음이 자명할 것이다.
100 : 솔라 셀(solar cell) 115 : 에미터(emitter) 층
125 : 금속 핑거(finger) 130 : 버스바(busbar)
117 : n-웰(well) 135 : 광(photo)-수용 영역
150 : 부하

Claims (33)

  1. 반도체 디바이스에 있어서,
    제 1 도핑 레벨의 불순물(dopant)로 도핑 되고(doped) 텍스쳐링 된(textured) 영역과,
    그리드라인(gridline)을 형성하고 제 1 도핑 레벨보다 높은 제 2 도핑 레벨의 불순물로 도핑된 텍스쳐링 되지 않은 영역을 포함하는 표면을 갖는 기판과,
    상기 그리드라인에 연결되는 전도성 핑거(finger)를 포함하는, 반도체 디바이스.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 텍스쳐링 된-영역은 광(photo)-수용 영역인, 반도체 디바이스.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 텍스쳐링 된 영역 중 각각은 다수의 텍스쳐링 된 요소를 포함하는, 반도체 디바이스.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 텍스쳐링 된 요소의 각각은 피라미드형으로 성형 되는, 반도체 디바이스.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 텍스쳐링 된 요소의 각각은 <111> 평면을 갖는, 반도체 디바이스.
  6. 제 3항에 있어서, 상기 텍스쳐링 된 요소의 각각은 돔형으로 성형되는, 반도체 디바이스.
  7. 제 3항에 있어서, 상기 다수의 텍스쳐링 된 요소 각각에 대한 불순물의 두께는 균일한, 반도체 디바이스.
  8. 제 1항에 있어서, 상기 텍스쳐링 된 영역의 각각은 반사-방지 코팅(coating)으로 커버되는, 반도체 디바이스.
  9. 제 1항에 있어서, 상기 불순물은 n-타입이고, 상기 기판은 p-타입인, 반도체 디바이스.
  10. 제 1항에 있어서, 상기 불순물은 p-타입이고, 상기 기판은 n-타입인, 반도체 디바이스.
  11. 제 1항에 있어서, 상기 텍스쳐링 되지 않은 영역에서의 상기 불순물은 금속종과 함께 산재되는, 반도체 디바이스.
  12. 제 1항에 있어서, 상기 기판은 불순물(impurities)을 포함하는 금속 콘택트에 연결되는 바닥 부분을 갖는, 반도체 디바이스.
  13. 솔라 셀을 제작하기 위한 방법에 있어서,
    텍스쳐링 되지 않은 영역 및 텍스쳐링 된 영역을 갖는 기판의 표면을 이온에 노출시키는 단계로서, 이를 통해, 상기 텍스쳐링 된 영역에 제 1 밀도로 불순물을 주입하고, 그리드라인을 형성하기 위하여 상기 텍스쳐링 되지-않은 영역에 제 1 밀도보다 높은 제 2 밀도로 불순물을 주입하는, 노출 단계, 및
    콘택트 핑거를 상기 그리드라인에 연결하는 단계를
    포함하는, 솔라 셀을 제작하기 위한 방법.
  14. 제 13항에 있어서, 상기 텍스쳐링 된 영역 각각은 다수의 텍스쳐링 된 요소를 포함하는, 솔라 셀을 제작하기 위한 방법.
  15. 제 14항에 있어서, 상기 다수의 텍스쳐링 된 요소는 피라미드 형태인, 솔라 셀을 제작하기 위한 방법.
  16. 제 14항에 있어서, 상기 다수의 텍스쳐링 된 요소는 반-구형인, 솔라 셀을 제작하기 위한 방법.
  17. 제 13항에 있어서, 상기 표면을 이온에 노출시키는 단계는 상기 불순물을 포함한 이온 빔을 상기 표면에 유도하는 단계를 포함하는, 솔라 셀을 제작하기 위한 방법.
  18. 제 17항에 있어서, 상기 빔은 불순물을 상기 다수의 텍스쳐링 된 요소의 각각에 개별적으로 주입하기 위하여 성형 되는, 솔라 셀을 제작하기 위한 방법.
  19. 제 17항에 있어서, 상기 주입물을 주입하도록 상기 표면을 가로질러 상기 빔을 선형으로 스캐닝하는 단계를 더 포함하는, 솔라 셀을 제작하기 위한 방법.
  20. 제 13항에 있어서, 상기 표면의 노출은 플라즈마 빔으로 표면을 에워싸는 단계를 포함하는, 솔라 셀을 제작하기 위한 방법.
  21. 제 13항에 있어서, 상기 텍스쳐링 된 영역은 광-수용 영역인, 솔라 셀을 제작하기 위한 방법.
  22. 제 13항에 있어서, 이온 소스가 각각의 상기 다수의 텍스쳐링 된 요소의 면에 실질적으로 수직이 되도록, 이온의 소스, 상기 기판, 또는 이 둘 모두를 회전시키는 단계를 더 포함하는, 솔라 셀을 제작하기 위한 방법.
  23. 제 13항에 있어서, 상기 텍스쳐링 되지 않은 영역에서 상기 불순물의 저항은 대략 20Ω/□인, 솔라 셀을 제작하기 위한 방법.
  24. 제 13항에 있어서, 상기 텍스쳐링 된 영역에서 상기 불순물의 저항은 대략 100Ω/□인, 솔라 셀을 제작하기 위한 방법.
  25. 제 13항에 있어서, 상기 그리드라인을 금속 콘택트 핑거에 연결하는 단계를 더 포함하는, 솔라 셀을 제작하기 위한 방법.
  26. 제 25항에 있어서, 상기 그리드라인과 상기 콘택트 핑거 사이에 규화물을 형성하는 단계를 더 포함하는, 솔라 셀을 제작하기 위한 방법.
  27. 솔라 셀을 제작하기 위한 방법에 있어서,
    편평한 영역 사이에서 텍스쳐링 된 광-수용 영역을 형성하기 위하여 기판의 상부 평면을 에칭(ehching)하는 단계로서, 상기 텍스쳐링 된 영역은 피라미드 형태로 성형 된 요소를 포함하는, 에칭 단계,
    이온 빔을 상기 상부 평면에 유도하는 단계로서, 이로 인해, 상기 텍스쳐링 된 영역에 불순물을 제 1 밀도로 주입하고, 그리드라인을 형성하기 위하여 상기 편평한 영역에 제 1 밀도보다 높은 제 2 밀도로 불순물을 주입하고, 상기 텍스쳐링 된 영역에서 상기 불순물의 저항은 100Ω/□ 미만이고, 상기 편평한 영역에서 불순물의 저항은 대략 20Ω/□인, 주입 단계, 및
    콘택트 핑거를 상기 그리드라인에 연결하는 단계를
    포함하는, 솔라 셀을 제작하기 위한 방법.
  28. 솔라 셀에 있어서,
    상부층 및 바닥층을 갖는 기판으로서, 상기 상부층은 제 1 도핑 레벨의 불순물로 도핑 되는 피라미드 영역과, 그리드라인을 형성하고 제 1 도핑 레벨보다 큰 제 2 도핑 레벨의 불순물로 도핑되는 실질적으로 편평한 영역을 포함하는 표면을 가지며, 인접한 실질적으로 편평한 영역 사이의 거리는 50 미크론 미만이고, 상기 기판은 50미크론 미만의 두께를 갖는, 기판,
    상기 그리드라인을 금속 핑거에 연결하는 규화물, 및
    바닥층에 연결되는 콘택트를
    포함하는, 솔라 셀.
  29. 솔라 셀을 제작하기 위한 시스템에 있어서,
    이온을 생성하기 위한 소스,
    이온을 포함하는 빔을 기판에 유도하는 빔 성형기, 및
    상기 빔을 상기 기판에 유도하도록 프로그래밍 된 제어기로서, 상기 기판의 텍스쳐링 된 광-수용 영역이 제 1 밀도의 이온으로 주입되고, 그리드라인의 경계를 정하는 상기 기판의 편평한 영역이 상기 제 1 밀도보다 높은 제 2 밀도의 이온으로 주입되게 하는, 제어기를
    포함하는, 솔라 셀을 제작하기 위한 시스템.
  30. 제 29항에 있어서, 상기 제어기는 또한 상기 광-수용 영역에 텍스쳐링 된 요소를 개별적으로 주입하기 위해 빔을 스테핑 하도록 프로그래밍 되는, 솔라 셀을 제작하기 위한 시스템.
  31. 제 30항에 있어서, 상기 제어기 또한, 상기 빔이 상기 기판에 향할 때, 상기 기판을 회전, 기울임, 또는 이동 중 임의의 조합을 수행하도록 프로그램되는, 솔라 셀을 제작하기 위한 시스템.
  32. 제 30항에 있어서, 상기 제어기는 빔을 유도하여 상기 광-수용 영역의 저항이 대략 100Ω/□이 되도록 프로그래밍 되는, 솔라 셀을 제작하기 위한 시스템.
  33. 제 30항에 있어서, 상기 제어기는 빔을 유도하여 상기 편평한 영역의 저항이 대략 10Ω/□이 되도록 프로그래밍 되는, 솔라 셀을 제작하기 위한 시스템.
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