NO20101511A1 - Fremgangsmate for fremstilling av en solcelle. - Google Patents

Fremgangsmate for fremstilling av en solcelle. Download PDF

Info

Publication number
NO20101511A1
NO20101511A1 NO20101511A NO20101511A NO20101511A1 NO 20101511 A1 NO20101511 A1 NO 20101511A1 NO 20101511 A NO20101511 A NO 20101511A NO 20101511 A NO20101511 A NO 20101511A NO 20101511 A1 NO20101511 A1 NO 20101511A1
Authority
NO
Norway
Prior art keywords
substrate
sputtering
elevation
top surface
selected material
Prior art date
Application number
NO20101511A
Other languages
English (en)
Other versions
NO341684B1 (no
Inventor
Krister Mangersnes
Sean Erik Foss
Original Assignee
Inst Energiteknik
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Inst Energiteknik filed Critical Inst Energiteknik
Priority to NO20101511A priority Critical patent/NO341684B1/no
Priority to EP11773300.6A priority patent/EP2633559B1/en
Priority to PCT/EP2011/068665 priority patent/WO2012055871A2/en
Priority to US13/882,051 priority patent/US9425333B2/en
Publication of NO20101511A1 publication Critical patent/NO20101511A1/no
Publication of NO341684B1 publication Critical patent/NO341684B1/no

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/02Details
    • H01L31/0224Electrodes
    • H01L31/022408Electrodes for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
    • H01L31/022425Electrodes for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for solar cells
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/04Coating on selected surface areas, e.g. using masks
    • C23C14/046Coating cavities or hollow spaces, e.g. interior of tubes; Infiltration of porous substrates
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/02Details
    • H01L31/0224Electrodes
    • H01L31/022408Electrodes for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
    • H01L31/022425Electrodes for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for solar cells
    • H01L31/022441Electrode arrangements specially adapted for back-contact solar cells
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy

Abstract

Anordning, og fremgangsmåte og apparat for fremstilling av anordningen, med et overflatelag (4,5) av et valgt materiale i et forhåndsdefinert mønster på en overflate av et substrat (1). Substratet har en fure (7) eller en forhøyning anordnet i substratoverflaten, furen (7) eller forhøyningen har henholdsvis en bunn- (3) eller topp- (2) flate, og minst en sideflate (8) som skråner i forhold til bunnflaten (3) eller toppflaten (2). Overflatelaget (4,5) er deponert på en del av substratet (1) som omfatter furen (7) eller forhøyningen ved vakuumkammersputring av det valgte materialet fra en sputringskilde (30) mens den beveger substratet (1) forbi sputringskilden (30) i en retning hovedsakelig vinkelrett på en retning (40) for sputringskildens (30) sputringshovedlobe (20) og med en normal til substratoverflaten (1) i hovedsak i en forhåndsdefinert vinkel til hovedloben s(20) retning. Ved å etse bort på uniformt vis overflatelagmateriale som er deponert på substratet av sputringen inntil i det minste en vesentlig del av sideflaten (8) er fri for overflatelaget (5), blir det forhåndsdefinerte mønsteret definert hovedsakelig av furens bunnflate (3) eller av toppflaten (2) til forhøyningen.

Description

Gjeldende oppfinnelse relaterer seg generelt til et felt av overflatestrukturer med et forhåndsdefinert mønster. Mer spesielt relateres oppfinnelsen til en fremgangsmåte for å fremstille et overflatestrukturmønster med en høy nøyaktighet på et mikroskopisk nivå, slik som et mønster av ledere på overflaten av en silikon -plate eller -chip som er spesielt egnet for fremstilling av effektive solcellepanel eller fotoelektriske celler til en relativt lav kost, og produktet som er fremstilt med en slik fremgangsmåte så vel som et apparat som omfatter midlene for implementering av fremgangsmåten.
En solcelle er en anordning som konverterer solenergi direkte til elektrisitet ved den fotoelektriske effekten. I solceller av silikon absorberer materialet solstrålingen ved dannelse av ladede partikler som blir transportert ut av cellen og inn i en ekstern elektrisk krets. For å kunne tvinge de ladede partiklene ut av cellen trenger en p-n diode å være bygd inn i anordningen. Dette er normalt gjort ved diffusjon av bor og fosfor inn i silikonplaten (-wafer). Strømekstraheringen gjøres i metall - semikonduktor grensesnittflatene hvor silikonet blir forbundet til den eksterne kretsen. Kontakten til de forskjellige polaritetsområdene må være fysisk separert for å forhindre elektrisk shunting. Baksidekontakt - bakside p-n overgang (Back-contact back-junction, BC-BJ) silikonsolceller omfatter silikonsolceller hvor hele mettalliseringen og de diffuserte områdene er anordnet på baksiden av cellen. Dette solcellekonseptet har vist høy energikonverteringseffektivitet på grunn av avskaffelsen av skyggeeffekt i frontoverflaten sammenlignet med konvensjonelle frontkontakt silikonsolceller. Fremstillingen av BC-BJU silikonsolceller er imidlertid mere utfordrende, dyrere og mindre modent enn det til tradisjonelle silikonsolceller. Utfordringene er i hovedsak relatert til justering og strukturering av de tettsittende diffuserte områdene på baksiden av cellen. Opprinnelig ble denne typen celledesign prosessert ved å bruke 4-6 litografiske maskeringstrinn som er ansett som ikke kompatibelt med storskala produksjon av kostnadskonkurransedyktige solceller. Mer nylig har BC-BJ silikonsolcellekonsepter som er basert på billigere prosesseringsteknikker blitt utviklet, men enda er det behov for å ytterligere redusere kostnaden i solcelleproduksjon for å gjøre det til en kostnadskonkurransedyktig kilde til elektrisitet.
Oppfinnelsen tilveiebringer en fremgangsmåte for å fremstille et overflatelag av et valgt materiale i et forhåndsdefinert mønster på en overflate til et substrat med en flernivå overflatestruktur dannet av i det minste én av en forhøyning og en fordypning, og en skrånende overflatedel lokalisert tilstøtende en toppflate til forhøyningen, og en bunnflate til fordypningen, og substratet har en fure anordnet i substratoverflaten hvor furen har en bunnflate og minst en sideflate som skråner mindre enn 180 grader eller mer foretrukket mindre enn 165 grader, eller enda mer foretrukket mindre enn 150 gradet i forhold til substratets toppflate,
avsetning av overflatelaget på en del av substratet som omfatter furen ved vakumkammersputring av det valgte materialet fra en sputringskilde mens substratet beveges i et forhåndsbestemt mønster
forbi sputringskilden i en retning hovedsakelig vinkelrett på en retning for sputringskildens sputringshovedlobe og med en normal til overflaten av substratet hovedsakelig i parallell med hovedlobretningen, eller med en normal til overflaten av substratet hovedsakelig i en forhåndsdefinert vinkel i forhold til hovedlobretningen som er tilstrekkelig for å danne et tykkere, mer foretrukket minst lxlO"<6>meter tykkere deponert metallag på bunnflaten av furen eller fordypningen og på forhøyningen enn på sideflatene, og
ensformig etse bort overflatemateriale som er deponert på substratet av sputringen inntil i det minste en vesentlig del av sideflaten er fri for overflatelaget hvorved det predefinerte mønsteret blir definert hovedsakelig av furens bunnflate.
Ytterligere fordelaktige trekk ved fremgangsmåten til oppfinnelsen er gjengitt i de ledsagende patentkravene 2, 9-13 og 16-21.
Oppfinnelsen tilveiebringer en mikroelektronikkanordning som inkluderer et substrat som har på en bunnflate til en fure som er anordnet i en overflate av denne en overflate av et valgt materiale deponert ved vakuumkammer sputring, furen har minst en sideflate som skråner mindre enn 180 grader eller mer foretrukket mindre enn 165 grader, eller enda mer foretrukket mindre enn 150 gradet i forhold til substratets toppflate, og hvor overflatelaget til det valgte materialet på bunnflaten til furen strekker seg på tvers i forhold til nevnte fure i en forlengelse forbi nevnte bunnflate for så å smalne av på en del av den minst ene sideflaten som er lokalisert tilstøtende bunnsiden.
Ytterligere fordelaktige trekk ved anordningen i oppfinnelsen er gjengitt i de ledsagende patentkravene 3-6, 9-12, 14,16-17 og 19-21.
Oppfinnelsen tilveiebringer et apparat for å fremstille et strukturert overflatelag av et valgt materiale ved vakuumkammersputring deponering på en mikroelektronikkanordningssubstrat som har på en bunnflate en fure anordnet i dennes overflate hvor furen har minst en sideflate som skråner mindre enn 180 grader eller mer foretrukket mindre enn 165 grader, eller enda mer foretrukket mindre enn 150 gradet i forhold til substratets toppflate, og en vakuumkammer sputringsanordning tilpasset til å deponere overflatelaget på en del av substratet som omfatter furen ved vakuumkammer sputring av valgte materiale fra en sputringskilde,
et transporthjelpemiddel tilpasset å posisjonere substratet med en normal til substratoverflaten i hovedsak parallell på en retning for sputringskildens sputringshovedlobe , og å bevege substratet i et forhåndsdefinert mønster forbi sputringskilden i en retning i hovedsak vinkelrett på hovedlobretningen under sputring, og en matrialetseanordning tilpasset til å etse bort på uniformt vis overflatematerialelaget deponert på substratet av sputringen inntil i det minste en vesentlig del av sideflaten er fri for overflatelaget.
Ytterligere fordelaktige trekk ved apparatet i oppfinnelsen er gjengitt i de ledsagende patentkravene 7-12, og 15-21.
Oppfinnelsen tilveiebringer et datamaskinprogram på en bærer hvor egenskapene til datamaskinprogrammet er gjengitt i det ledsagende patentkravet 22.
Ytterligere fordelaktige trekk ved datamaskinprogrammet til oppfinnelsen er gjengitt i det ledsagende patentkravet 23.
I det følgende vil oppfinnelsen bli tydeliggjort med referanse til eksempler eller eksperimenter utøvet av oppfinnerne, samt observasjoner gjort under eksperimentene, deres resultater, og beregninger gjort i forbindelse med eksperimentene, og med referanse til illustrasjonene som er tilveiebrakt i de ledsagende figurer hvor:
FIG. 1 er en skjematisk illustrasjon av en tverrsnittstegning av substratet med et fure.
FIG.2 er en skjematisk illustrasjon av en tverrsnittstegning av substratet om har en fure som illustrert i figur 1 og et overflatelagmateriale som er deponert på denne i henhold til en utførelse av oppfinnelsen. FIG.3 er en skjematisk illustrasjon av en tverrsnittstegning av et substrat med en fure og et overflatelagmateriale som er deponert på denne som illustrert i figur 2, og med et mønster definert av materiale som gjenstår på furens bunnflate i henhold til en utførelse av oppfinnelsen. FIG. 4 er en detaljert skjematisk illustrasjon av en tverrsnittstegning av substratet som illustrert i figur 3, og som viser detaljerte trekk til det deponerte materialet som gjenstår på bunnflaten av furen og toppflaten av forhøyningen i henhold til en utførelse av oppfinnelsen. FIG. 5 er en skjematisk illustrasjon av en tverrsnittstegning av substratet i figur 1 hvor vinkelen til sideflaten eller flanken til furen er definert. FIG. 6 er en skjematisk illustrasjon av en tverrsnittstegning av et apparat hvor substratet som illustrert i figur 1 er bearbeidet i en vakuumkammersputringsanordning med målet og plasmaskyen eller loben. Hovedlobretningen er indikert, og er definert som resultatvektorens retning av all sputret plasma som når substratoverflaten. FIG. 7a er en skjematisk illustrasjon av en tverrsnittstegning som viser utførelser av substratet i figur 1. Pilen indikerer normalen til substratoverflaten uten å ta hensyn til strukturdetaljer. FIG. 7b er en skjematisk illustrasjon av en tverrsnittstegning som viser utførelser av substratet i figur 1 med flankene av furen som er skjult når substrat ses ovenfra. Pilen indikerer normalen til substratoverflaten uten å ta hensyn til strukturdetaljer. FIG. 8 er en skjematisk illustrasjon av en tverrsnittstegning som viser plasmaskyens eller lobens hovedretningen og vinkelen mellom plasmaskyens hovedretningen og henholdsvis substratoverflaten og en flate eller flanke. FIG.9 er en skjematisk illustrasjon av en 3-dimensjonal tegning av én utførelse av et finger-mønster i et substrat. FIG. 10 er en skjematisk illustrasjon av en tverrsnittstegning som viser mulige former for etset fure. FIG. 11 er en skjematisk illustrasjon av en tverrsnittstegning som viser flere mulige former for fure. FIG. 12 er en skjematisk illustrasjon av en tverrsnittstegning som viser forskjellige former for hvordan deponert materiallag kan smalne av mot en nærliggende sideflate etter etsing.
Oppfinnelsen relaterer seg til en selvregulerende metalliseringsteknikk spesielt egnet for elektrisk kontakt på baksidekontakt-silikonsolceller. I forkant av metalliseringen av en silikonplate eller chip har baksiden av silikonplaten eller chipen blitt strukturert, typisk i et parallelt fingermønster slik som illustrert i et eksempel av utførelse i figur 9, med parallellkoblede områder av vekslende p- og n-doping. Med referanse til tverrsnittprojeksjonen i figur 1, og andre figurer som viser samme referansenumre, er en første polaritetsdoping av en prosessert semikonduktor plate eller chip 1 ved det "opphøyde" nivået 2, typisk korresponderende til det opprinnelige overflatenivået til substratet, til den opprinnelige baksiden av platen eller chipen, mens den andre polaritetsdopingen, forskjellig fra den første polaritetsdopingen, er ved et senket nivå 3 til en fure eller fordypning 7, og på en vesentlig del av flankene 8 til furen eller fordypningen. Substratoverflaten er i hovedsak flat, og med en struktur som er representert av forhøyninger og/eller fure. Retningen til overflaten av substratet er typisk den samme som det "opphøyde" nivået 2. Etablering av nivåene kan gjøres med en godt kjent kjemisk, laserbasert eller mekanisk bearbeiding av platen eller chipen. Det skal bemerkes at det ikke er noen eksakt indikasjon tilveiebrakt i de ledsagende figurtegningene av en passende plassering på en overgang mellom områder av forskjellig doping.
Forskjellige sporformer er oppnåelig ved forskjellige bearbeidingsfremgangsmåter, og noen mulige former er vist i figur 10, og som forklart i "Introduction to microfabrication", Sami Franssila, ISBN 0-470-85105-8, fig. 21.22.
Det skal også noteres at under bearbeiding og håndtering av plate eller chip 1 i atmosfærisk romforhold, eller i omgivelsesforhold som ikke er spesielt designet for å forhindre oksidasjon, vil et oksidlag (ikke vist) veldig raskt etablere seg selv ved overflaten 2, 3 til platen eller chipen. Dette oksidlager vil oppføre seg som et isolerende lag, og forhindre enhver krypstrøm eller shunting dersom det avsatte sputringslaget 6 overlapper fra p-type dopet lag til n-type dopet lag eller motsatt.
Med referanse til figur 2 er et elektrisk ledende metallag 4 deponert ved sputring på overflaten, hvis overflate i tilfelle med en BC-BJ silikonsolcelle er en baksideoverflate til en plate eller chip 1. Det elektrisk ledende materialet kan innbefatte en av aluminium, krom, kobber, gull, jern, molybden, nikkel, sølv, tantal, tinn, titan, palladium, platina og vanadium.
Under deponering ved sputring er den strukturerte baksiden til silikonplaten eller chipen 1 med sporene eller fordypningene 7 posisjonert i vakuumkammersputringsapparatet slik at den vender mot en eller flere kilder, ofte kalt "mål", av metall, og under sputring er platebæreren flyttet i hovedsak parallelt i forhold til mål(ene). Oppfinnerne har oppdaget at sputringen vil være ved en skrå vinkel til plate- eller chipoverflaten det meste av tiden, sannsynligvis på grunn av den vide sputringsloben av sputring fra kilden ("målet"), som gir opphav til et flankelag av materiale 5 deponert ved sputring på flankene 8 med en mindre tykkelse enn den på overflatelaget 4 av materiale deponert ved sputring på det opphøyde dopede området 2 og de senkede dopede områdene 3. Oppfinnerne vurderer dette til å være resultatet av geometriske effekter som er avhengig av dybden av furen eller fordypningen, vinkelen til flankeoverflaten 8 i forhold til overflaten til det opphøyde området 2 og de senkede områdene 3, og vinkelen til målet relativ til overflaten. Typisk, mens en platebærer som holder platen eller chipen beveger platen eller chipen forbi sputringskilden ("målet") inne i sputringsapparatet under sputringsdeponering, vil vinklene til de forskjellige overflatene til platen eller chipen i forhold til sputringskilden ("målet") og sputringsloben som emitterer fra "målet" variere. Med referanse til figur 3, etter sputringsdeponering, er laget 4,5 som er deponert ved sputring på overflatene av platen eller chipen utsatt for uniformt virkende etsning som kan oppnås ved en kjemisk etsning som reduserer tykkelsen til det deponerte metallaget til det ikke gjenstår noe vesentlig deponert metall på flankene, mens vesentlig overflatelag 6 gjenstår henholdsvis på de opphøyde dopede områdene 2 og de senkede dopede områdene 3, for å danne elektriske forbindelser til ledende områder i disse områdene 2,3. I denne forbindelsen refererer "ikke noen vesentlig deponert metall" til deponeringen som er fjernet så mye at deponeringene 5 på flankene 8 blir fjernet til den grad at det ikke er noen elektrisk forbindelse som dannes av det som var deponeringen 5 før etsningen mellom de opphøyde områdene 2 og de senkede dopede områdene 3.
I det foregående har oppfinnelsen blitt forklart ved eksempler hvor substratet til platen eller chipen er tilveiebrakt med en fure eller fordypning som danner det senkede dopede området 3. Oppfinnelsen er imidlertid like anvendelig for et substrat av platen eller chipen som er tilveiebrakt med en forhøyning som danner det opphøyde dopede området 2.
Med referanse til figur 4 og 12, ved å sammenligne en plate eller chip anordning tilveiebrakt med de selvjusterende mønster kontaktdannende lagene 6 på de opphøyde områdene 2 og de senkede områdene 3 som er oppnådd ved fremgangsmåten som beskrevet ovenfor, og med lignende kontaktdannende lag som er lagd ved andre fremgangsmåter på samme type plate eller chip, har oppfinnerne observert at det i kantområdet 10 til flanken 8 som er lokalisert tilstøtende det senkede området 3 at lagene 6 typisk utviser en karakteristisk rund form hvor det gjenværende deponerte materialet på flaten til det senkede området som er avhengig av etseprosessen enten strekker seg på tvers i forhold til furen eller fordypningen 7 i forlengelsen forbi flaten til det senkede området for å smalne av på en del av eller flaten til flanken 8 som er lokalisert tilstøtende flaten til det senkede området 3, eller smalner av på det senkede området 3 selv før den når flaten til flanken 8 som indikert i figur 12. På tilsvarende måte, for en plate eller chip til et substrat som er tilveiebrakt med en forhøyning, som forklart over, i kantområdet 11 til flanken 8 som er lokalisert tilstøtende det opphøyde området 2 som representerer en toppflate av forhøyningen vil det deponerte laget 6 på toppflaten av forhøyningen avhengig av etseprosessen enten strekke seg til en viss grad på tvers i forhold tilforhøyningen i forlengelsen forbi toppflaten for å smalne av på en del av flaten til flanken 8 som er lokalisert tilstøtende eller på grensen av toppflaten av forhøyningen, eller den vil smalne av på toppflaten selv mot kantområdet 11 før den når flaten til flanken 8 som indikert i figur 12.
Med referanse til tverrsnittet i figur 5, er vinkelen 12 mellom det "opphøyde" nivået 2 og flankene 8 i furen eller fordypningen 7 definert. Selv om noen bestemte verdier for denne vinkelen for godt fungerende utførelser er definert i kravene, kan andre vinkler brukes i en fremgangsmåte eller anordning i henhold til oppfinnelsen. I en utførelse av oppfinnelsen er furen etset ved å bruke en kjemisk alkalisk etsing som resulterer i en krystallstruktur av silikonet på 54,7 grader, som resulterer i en vinkel 12 på 125,3 grader. Figur 6 er et forenklet tverrsnitt av en vakuumkammer sputringsanordning hvor platen eller chipen 1 beveges forbi sputringskilden 30 i et forhåndsdefinert mønster, og med en retning vinkelrett på retningen 40 til hovedloben 20 under sputringen, og posisjonen til platen eller chipen 1 er anordnet og orientert slik at en overflatenormal til platen eller chipen er hovedsakelig parallell med retningen 40 til hovedloben 20 av sputringen. Figur 7a er et forenklet tverrsnitt av platenn eller chipen 1 hvor vinkelen til sidene er 90 grader relativt til overflaten av substratet. Figur 7b er et forenklet tverrsnitt av platen eller chipen 1 hvor flankene 8 er gjemt /i skyggen relativt til hovedlobretningen 40 under sputring hvis posisjonen til platen eller chipen 1 er anordnet og orientert slik at normalen til overflaten av substratet er hovedsakelig i parallell med retningen 40 til hovedloben 20 av sputringen.
Med referanse til tverrsnittet i figur 8 er det vist at den første vinkelen 14 mellom substratoverflaten og hovedlobretningen 40 og den andre vinkelen 15 mellom flanken 8 og hovedlobretningen 40 styrer mengden med metall som deponeres på de forskjellige flatene. Eksperimenter har vist at ved å bruke et mål 30 formet som en plate av aluminium og ved å velge en første vinkel 14 som er 90 grader og en andre vinkel 15 som er 35,3 grader resulterer i en oppbygging av metalldeponering på det opphøyde området 2 og det senkede området 3 av dobbelt tykkelse til det på flanken 8. Forskjellige karakteristika av mål og vakuumkammer kan påvirke hovedlobretningen 40 og den resulterende tykkelsen av det deponerte metallaget på de forskjellige flatene av substratet.
Eksperimenter har også vist at å bruke en første vinkel 14 mellom overdlaten av substratet og hovedlobretningen 40 på 90 grader og den andre vinkelen 15 mellom flanken 8 og hovedlobretningen 40 på 35,3 grader resulterer etter sputring i en metalldeponering på omtrentlig lxlO"<6>meter på flanken 8 og en metalldeponering på omtrentlig 2xl0"<6>meter på det opphøyde området 2 og det senkede området 3. Den følgende etseprosessen resulterer i en "ren" overflate på flanken 8, og en omtrentlig lxlO"6 meter tykt deponert lag på det opphøyde området 2 og det senkede området 3.
Effekten av et tykkere deponeringslag på det opphøyde området 2 og det senkede området 3 er også oppnådd når normalen til overflaten av substratet ikke er parallelt med hovedlobens retning og når vinkelen mellom hovedlobretningen 40 og overflaten av substratet 14 er i det minste en minimumsvinkel på mer enn 0 grader, og mer foretrukket en minimumsvinkel på mer enn 30 grader mer enn vinkelen mellom hovedlobretningen 40 og sideflaten 15.
Med referanse til figur 10 og 11 vises det at furen ikke må være symmetrisk, og skråner ikke trenger det i prinsipp å ha en flat bunn.
Tykkelsen til det deponerte laget på det senkede området 7 og på flankene 8 er avhengig av formen på furen og på skygge effekten som formen på furen gir med tanke på hovedlobens retning.
Selv om de beste resultatene har kommet med et programmert forhåndsdefinert bevegelsesmønster av substratet forbi målet, er også et mønster som omfatter en viss andel av tilfeldig bevegelse av substratet forbi målet også en del av denne oppfinnelsen.
Vakuumkammer operasjonen omfatter å kontrollere forskjellige prosessparametre, og kan innbefatte å kontrollere hastigheten og bevegelsesmønsteret til substratet forbi målet, å sette plasmaenergien til sputringsskyen, å kontrollere typen avgasser og trykket til disse, å sette avstanden mellom målet og substratet, temperatur, forhåndsoppvarmingstiden og stabiliseringstiden.
Enkelhet og nøyaktighet er betydelige fordeler med oppfinnelsen. Ved å bruke bare to prosesstrinn, her referert til som sputring og etsing, er kontaktdannelse av ledende deler av en semikonduktor plate eller chip med en flernivå overlatestruktur, fordelaktig for bakside metallisering og kontaktdannelse av en BC-BJ silikonsolcelle, oppnådd uten å bruke tradisjonelle og kostbare maskeringsteknikker. Prosessen er robust, reproduserbar, og kompatibel med storskala produksjon av silikonsolceller med bakkontakt.

Claims (23)

1. Fremgangsmåte for å fremstille et overflatelag av et valgt materiale i et forhåndsdefinert mønster på en overflate av et substrat med en flernivåoverflatestruktur dannet av i det minste én av en forhøyning og en fordypning, og skrånende overflatedel lokalisert tilstøtende en toppflate av forhøyningen og en bunnflate av fordypningen,karakterisert vedat fremgangsmåten omfatter å tilveiebringe et substrat (1) med en fure (7) anordnet i substratoverflaten, hvilken fure har en bunnflate (3) og i det minste én sideflate (8) som skråner mindre enn 180 grader (12) i forhold til substrattoppflaten (2), å deponere overflatelaget (4, 5) på en del av substratet (1) som omfatter furen (7) ved vakuumkammersputring av det valgte materialet fra en sputringskilde (30) mens substratet beveges i et forhåndsdefinert mønster forbi sputringskilden (30) i en retning hovedsakelig vinkelrett på en retning (40) for sputringskildens (30) sputringshovedlobe (20) og med en normal til substratoverflaten (1) hovedsakelig i en forhåndsdefinert vinkel til hovedlobens (20) retning, og å etse bort på uniformt vis overflatelagmateriale (4, 5) som er deponert på substratet (1) av sputringen inntil i det minste en vesentlig del av sideflaten (8) er fri for overflatelaget (5), hvorved det forhåndsdefinerte mønsteret blir definert hovedsakelig av det valgte materialet på furens (7) bunnflate (3).
2. Fremgangsmåte for å fremstille et overflatelag av et valgt materiale i et forhåndsdefinert mønster på en overflate av et substrat med en flernivåoverflatestruktur dannet av i det minste én av en forhøyning og en fordypning, og skrånende overflatedel lokalisert tilstøtende en toppflate av forhøyningen og en bunnflate av fordypningen,karakterisert vedat fremgangsmåten omfatter å tilveiebringe et substrat (1) med en forhøyning anordnet i substratoverflaten, hvilken forhøyning har henholdsvis en toppflate (2) og i det minste én sideflate (8) som skråner mindre enn 180 grader (12) i forhold til substrattoppflaten (2), å deponere overflatelaget (4, 5) på en del av substratet (1) som omfatter forhøyningen ved vakuumkammersputring av det valgte materialet fra en sputringskilde (30) mens substratet beveges i et forhåndsdefinert mønster forbi sputringskilden (30) i en retning hovedsakelig vinkelrett på en retning (40) for sputringskildens (30) sputringshovedlobe (20) og med en normal til substratoverflaten (1) hovedsakelig i en forhåndsdefinert vinkel til hovedlobens (20) retning, og å etse bort på uniformt vis overflatelagmateriale (4, 5) som er deponert på substratet (1) av sputringen inntil i det minste en vesentlig del av sideflaten (8) er fri for overflatelaget (5), hvorved det forhåndsdefinerte mønsteret blir definert hovedsakelig av det valgte materialet på forhøyningens toppflate (2).
3. Mikroelektronikkanordning som inkluderer et substrat med, på en bunnflate (3) av en fure (7) anordnet i en substratoverflate, et overflatelag av et valgt materiale deponert ved vakuumkammersputring, hvilken fure (7) har i det minste én sideflate som skråner (8) mindre enn 180 grader (12) i forhold til substrattoppflaten (2),karakterisertved at overflatelaget (6) av det valgte materialet på furens bunnflate strekker seg på tvers i forhold til furen i kontinuitet forbi bunnflaten (3) for å smalne av på en del (10) av den minst ene sideflaten (8) som er lokalisert tilstøtende bunnflaten (3).
4. Mikroelektronikkanordning som inkluderer et substrat med, på en bunnflate (3) av en fure (7) anordnet i en substratoverflate, et overflatelag av et valgt materiale deponert ved vakuumkammersputring, hvilken fure (7) har i det minste én sideflate som skråner (8) mindre enn 180 grader (12) i forhold til substrattoppflaten (2),karakterisertved at overflatelaget (6) av det valgte materialet på furens bunnflate smalner av på bunnflaten (3) før den når den minst ene sideflaten (8) som er lokalisert tilstøtende bunnflaten (3).
5. Mikroelektronikkanordning som inkluderer et substratkarakterisertved at substratet har på en toppflate (2) av en forhøyning anordnet i en overflate derav et overflatelag av et valgt materiale deponert ved vakuumkammersputring, hvor forhøyningen har i det minste én sideflate (8) som skråner mindre enn 180 grader (12) i forhold til toppflaten (2), hvor overflatelaget (6) til det valgte materialet på toppflaten (2) av forhøyningen (8) strekker seg på tvers i forhold til forhøyningen i forlengelsen forbi toppflaten (2) for å smalne av på en del (11) av den minst ene sideflaten (8) som er lokalisert tilstøtende toppflaten (2).
6. Mikroelektronikkanordning som inkluderer et substratkarakterisertved at substratet har på en toppflate (2) aven forhøyning anordnet i en overflate derav et overflatelag av et valgt materiale deponert ved vakuumkammersputring, hvor forhøyningen har i det minste én sideflate (8) som skråner mindre enn 180 grader (12) i forhold til toppflaten (2), hvor overflatelaget (6) til det valgte materialet på toppflaten (2) av forhøyningen (8) smalner av på toppflaten (2) før den når den minst ene sideflaten (8) som er lokalisert tilstøtende toppflaten (2).
7. Apparat for å fremstille et strukturert overflatelag av et valgt materiale ved vakuumkammer sputringsdeponering på et mikroelektronikkanordningssubstrat som har på en bunnflate en fure anordnet i overflaten derav, furen har i det minste én sideflate som skråner mindre enn 180 grader (12) i forhold til substratets toppflate (2),karakterisert vedat apparatet omfatter: en vakuumkammer sputringsanodning tilpasset for å deponere overflatelaget (4, 5) på en del av substratet (1) som omfatter furen (7) ved vakuumkammersputring av det valgte materialet fra en sputringskilde (30), et transporthjelpemiddel tilpasset for å posisjonere substratet (1) med en normal til substratoverflaten hovedsakelig i en forhåndsdefinert vinkel til retning (40) for sputringskildens (30) sputringshovedlobe (20), og å bevege substratet (1) i et forhåndsdefinert mønster forbi sputringskilden (30) i en retning i hovedsak vinkelrett på hovedlobens (20) retning under sputring, og en matrialetseanordning tilpasset til jevnt å etse vekk overflatemateriallaget (4, 5) deponert på substratet (1) ved sputringen inntil i det minste en vesentlig del av sideflaten (8) er fri for overflatelaget (5).
8. Apparat for å fremstille et strukturert overflatelag av et valgt materiale ved vakuumkammer sputringsdeponering på et mikroelektronikkanordningssubstrat som har på en toppflate av en forhøyning anordnet i overflaten derav, forhøyningen har i det minste én sideflate som skråner mindre enn 180 grader (12) i forhold til substratets toppflate (2),karakterisert vedat apparatet omfatter: en vakuumkammer sputringsanodning tilpasset for å deponere overflatelaget (4, 5) på en del av substratet (1) som omfatter forhøyningen ved vakuumkammersputring av det valgte materialet fra en sputringskilde (30), et transporthjelpemiddel tilpasset for å posisjonere substratet (1) med en normal til substratoverflaten hovedsakelig i en forhåndsdefinert vinkel til retning (40) for sputringskildens (30) sputringshovedlobe (20), og å bevege substratet (1) i et forhåndsdefinert mønster forbi sputringskilden (30) i en retning i hovedsak vinkelrett på hovedlobens (20) retning under sputring, og en matrialetseanordning tilpasset til jevnt å etse vekk overflatemateriallaget (4, 5) deponert på substratet (1) ved sputringen inntil i det minste en vesentlig del av sideflaten (8) er fri for overflatelaget (5).
9. Fremgangsmåten i henhold til et hvilket som helst av krav 1 eller 2, eller anordningen i henhold til et hvilket som helst av krav 3-6, eller apparatet i henhold til et hvilket som helst av kravene 7 eller 8,karakterisert vedat substratet er en silikon- plate eller chip.
10. Fremgangsmåten i henhold til et hvilket som helst av krav 1, 2 eller 9, eller anordningen i henhold til et hvilket som helst av krav 3-6 eller 9, eller apparatet i henhold til et hvilket som helst av krav 7-9,karakterisert vedat det valgte materiale er et elektrisk ledende materiale.
11. Fremgangsmåten i henhold til et hvilket som helst av krav 1, 2, 9 eller 10, eller anordningen i henhold til et hvilket som helst av krav 3 - 6, 9 eller 10, eller apparatet i henhold til et hvilket som helst av krav 7-10,karakterisert vedat det elektrisk ledende materialet omfatter minst en av aluminium, krom, kobber, gull, jern, bly, molybden, nikkel, sølv, tantal, tinn, titan, palladium, platina, og vanadium.
12. Fremgangsmåten i henhold til et hvilket som helst av krav 1, 2, 9,10 eller 11, eller anordningen i henhold til et hvilket som helst av krav 3 - 6, 9,10 eller 11, eller apparatet i henhold tilet hvilket som helst av krav 7-11,karakterisert vedat sputringskilden omfatter minst en av aluminium, krom, kobber, gull, jern, bly, molybden, nikkel, sølv, tantal, tinn, titan, palladium, platina, og vanadium.
13. Fotoelektrisk cellekarakterisert vedat den er fremstilt ved fremgangsmåten i henhold til et hvilket som helst av kravene 1, 2, 9,10 eller 11.
14. Fotoelektrisk cellekarakterisert vedat den omfatter anordningen i henhold til et hvilket som helst av kravene 3 - 6, 9,10 eller 11.
15. Fotoelektrisk cellekarakterisert vedat den omfatter anordningen fremstilt i apparatet i henhold til et hvilket som helst av kravene 7 - 11.
16. Fremgangsmåten i henhold til et hvilket som helst av krav 1, 2 eller 9 -12, eller anordningen i henhold til et hvilket som helst av krav 3-6 eller 9 - 12, eller apparatet i henhold tilet hvilket som helst av krav 7-12,karakterisert vedat normalen til substratoverflaten (1) er hovedsakelig parallell med retningen (40) til hovedloben (20).
17. Fremgangsmåten i henhold til et hvilket som helst av krav 1, 2 eller 9 -12, eller anordningen i henhold til et hvilket som helst av krav 3-6 eller 9 - 12, eller apparatet i henhold til et hvilket som helst av krav 7-12,karakterisert vedat minst én sideflate (8) er skjult i forhold til retningen (40) til hovedloben (20).
18. Fremgangsmåten i henhold til et hvilket som helst av krav 1, 2, 9-12,16 eller 17, eller apparatet i henhold til et hvilket som helst av krav 7-12 eller 16-17,karakterisertved at normalen til substratoverflaten ikke er parallell med hovedlobretningen og hvor vinkelen mellom hovedlobretningen og substratoverflaten (14) er minst 30 grader mer en vinkelen mellom hovedlobretningen og sideflaten (15).
19. Fremgangsmåten i henhold til et hvilket som helst av krav 1, 2, 9 -12 eller 16 -18, eller anordningen i henhold til et hvilket som helst av krav 3-6, eller 9 -12,16 eller 17, eller apparatet i henhold til et hvilket som helst av krav 7-12 eller 16 -18,karakterisert vedat minst én sideflate (8) skråner mindre enn 165 grader (12) i forhold til toppflaten (2).
20. Fremgangsmåten i henhold til et hvilket som helst av krav 1, 2, 9 -12 eller 16 -18, eller anordningen i henhold til et hvilket som helst av krav 3-6, eller 9 -12,16 eller 17, eller apparatet i henhold til et hvilket som helst av krav 7-12 eller 16-18,karakterisert vedat minst én sideflate (8) skråner mindre enn 150 grader (12) i forhold til toppflaten (2).
21. Fremgangsmåten i henhold til et hvilket som helst av krav 1, 2, 9 -12 eller 16 -18, eller anordningen i henhold til et hvilket som helst av krav 3-6, eller 9 -12,16 eller 17, eller apparatet i henhold til et hvilket som helst av krav 7-12 eller 16 -18,karakterisert vedat minst én sideflate (8) skråner 125,3 grader (12) i forhold til toppflaten (2).
22. Datamaskinprogram på en bærer som omfatter datamaskininstruksjoner som er kjørbare i et programmerbart apparat for kontroll av en operasjon av apparatet i henhold til et hvilket som helst av kravene 7-12 eller 16 - 21,karakterisert vedat datamaskinprograminnmatningsparametrene kan innbefatte: tidsparametre for sputringsperioden, tidsparametre for etseperioden, hastighet og mønster for bevegelse av substratet (1) som beveger seg forbi målet (30) av transportøren, avstand til substratet (1) i forhold til sputringsanordningen, temperatur i de forskjellige behandlingsperiodene, innmatnings- mønster og trykk av gasser inn i vakuumkammeret, kontrollparametre for sputringen som inkluderer plasmaenergi til sputringsskyen (2), forvarmingstid og stabiliseringstider.
23. Fotoelektrisk cellekarakterisert vedat den omfatter en plate eller chip som er fremstilt i et programmerbart apparat som er operert av datamaskinprogrammet i henhold til krav 22.
NO20101511A 2010-10-27 2010-10-27 Fremgangsmåte for fremstilling av en solcelle. NO341684B1 (no)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NO20101511A NO341684B1 (no) 2010-10-27 2010-10-27 Fremgangsmåte for fremstilling av en solcelle.
EP11773300.6A EP2633559B1 (en) 2010-10-27 2011-10-25 Method for producing a surface layer
PCT/EP2011/068665 WO2012055871A2 (en) 2010-10-27 2011-10-25 A method for producing a solar cell
US13/882,051 US9425333B2 (en) 2010-10-27 2011-10-25 Method for producing a solar cell

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NO20101511A NO341684B1 (no) 2010-10-27 2010-10-27 Fremgangsmåte for fremstilling av en solcelle.

Publications (2)

Publication Number Publication Date
NO20101511A1 true NO20101511A1 (no) 2012-04-30
NO341684B1 NO341684B1 (no) 2017-12-18

Family

ID=43971131

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NO20101511A NO341684B1 (no) 2010-10-27 2010-10-27 Fremgangsmåte for fremstilling av en solcelle.

Country Status (4)

Country Link
US (1) US9425333B2 (no)
EP (1) EP2633559B1 (no)
NO (1) NO341684B1 (no)
WO (1) WO2012055871A2 (no)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10217878B2 (en) * 2016-04-01 2019-02-26 Sunpower Corporation Tri-layer semiconductor stacks for patterning features on solar cells

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5053083A (en) * 1989-05-08 1991-10-01 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University Bilevel contact solar cells
US6162658A (en) * 1996-10-14 2000-12-19 Unisearch Limited Metallization of buried contact solar cells

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5356488A (en) * 1991-12-27 1994-10-18 Rudolf Hezel Solar cell and method for its manufacture
CN1291502C (zh) * 2001-03-19 2006-12-20 信越半导体株式会社 太阳能电池及其制造方法
DE10308968B4 (de) * 2003-02-28 2006-09-14 Advanced Micro Devices, Inc., Sunnyvale Verfahren zur Herstellung einer leitenden Barrierenschicht mit verbesserter Bedeckung innerhalb kritischer Öffnungen
US7244670B2 (en) * 2004-06-18 2007-07-17 Rensselaer Polytechnic Institute Enhanced step coverage of thin films on patterned substrates by oblique angle PVD
US7214619B2 (en) * 2004-10-05 2007-05-08 Applied Materials, Inc. Method for forming a barrier layer in an integrated circuit in a plasma with source and bias power frequencies applied through the workpiece
DE102004053873A1 (de) * 2004-11-07 2006-05-11 Institut Für Solarenergieforschung Gmbh Verfahren zur Herstellung einer beidseitig lichtempfindlichen Solarzelle und beidseitig lichtempfindliche Solarzelle
JP5023505B2 (ja) * 2006-02-09 2012-09-12 東京エレクトロン株式会社 成膜方法、プラズマ成膜装置及び記憶媒体
US20080254619A1 (en) * 2007-04-14 2008-10-16 Tsang-Jung Lin Method of fabricating a semiconductor device

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5053083A (en) * 1989-05-08 1991-10-01 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University Bilevel contact solar cells
US6162658A (en) * 1996-10-14 2000-12-19 Unisearch Limited Metallization of buried contact solar cells

Also Published As

Publication number Publication date
US9425333B2 (en) 2016-08-23
EP2633559A2 (en) 2013-09-04
NO341684B1 (no) 2017-12-18
US20130291937A1 (en) 2013-11-07
WO2012055871A3 (en) 2012-11-15
EP2633559B1 (en) 2019-01-30
WO2012055871A2 (en) 2012-05-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8349637B2 (en) Method for the manufacture of a solar cell and the resulting solar cell
TWI555220B (zh) 太陽能電池及其製造方法
KR101448448B1 (ko) 박막형 태양전지 및 그 제조방법
US20150270421A1 (en) Advanced Back Contact Solar Cells
US10840395B2 (en) Deposition approaches for emitter layers of solar cells
US20090056807A1 (en) Solar cell and fabricating process thereof
JP2005123447A (ja) 太陽電池及びその製造方法
CN102712999B (zh) 涂覆基材的方法
JP2014504026A (ja) 太陽電池用非接触バスバー及び非接触バスバーを製造する方法
US20150096612A1 (en) Back-contact solar cell and manufacturing method thereof
JP2013520821A (ja) 選択的コンタクトを形成する方法
KR101045395B1 (ko) 태양전지의 선택적인 도핑영역 형성방법
ur Rehman et al. Crystalline silicon solar cells with nickel/copper contacts
NO20101511A1 (no) Fremgangsmate for fremstilling av en solcelle.
CN106356418A (zh) 一种硅基异质结电池片及其TiNx阻挡层的制备方法
JP6502147B2 (ja) 太陽電池の製造方法および太陽電池モジュールの製造方法
US9705013B2 (en) Crack-tolerant photovoltaic cell structure and fabrication method
Mai et al. The development of the advanced semiconductor finger solar cell
CN109155341B (zh) 太阳能电池制造方法、用该方法制造的太阳能电池和衬底座
US20130125981A1 (en) Solar cell and manufacturing method thereof
JP5236669B2 (ja) 電極の製造方法、太陽電池の製造方法および光電変換素子の製造装置
CN110649104A (zh) 一种高光电转化效率的太阳能电池
KR101196350B1 (ko) 박막형 태양전지와 그 제조 방법 및 이를 제조하기 위한 스퍼터링장치
KR101547342B1 (ko) 박막형 태양전지의 제조방법
KR20130107904A (ko) 후면전극 표면에 텍스처가 형성된 2중 텍스처 구조의 칼코게나이드계 태양전지의 제조방법 및 이에 따라 제조된 칼코게나이드계 태양전지

Legal Events

Date Code Title Description
CREP Change of representative

Representative=s name: HAMSOE PATENTBYRA ANS, POSTBOKS 171, 4302 SANDNES