JP5442453B2 - 凹凸化された表面を備えた太陽電池 - Google Patents

Description

本発明は太陽電池に関する。

関連文献
米国仮出願６０／９０１，５１１号（２００６年２月１５日出願、発明の名称「自己整合型マスクを用いた太陽電池の光捕捉および金属化（Solar Cell Light Trapping and Metallization Using Self-Aligning Mask）」）および米国仮出願６１／０１１，９３３号（２００８年１月２３日出願、発明の名称「毛細管現象を用いて、処理を方向付け、ならびに、前面および裏面の両面に自己整合型マスクを位置づけた太陽電池の光捕捉および金属化（SOLAR CELL LIGHT TRAPPING AND METALLIZATION USING CAPILLARY ACTION TO DIRECT TREATMENT AND LOCATE SELF-ALIGNING MASKS ON BOTH FRONT AND BACK SURFACES）の利益を主張し、各々の全開示を参照して、本願に完全に組み込む。

導入
本願中に開示された発明は、半導体光電池を構成および製造する全く新しい方法に関する。本発明によるセルは、様々な理由により凹凸化されまたは成形された表面を有するが、この理由には、製造を容易にすること、平坦面を有するセルよりも効率を高めること、および、電極を収納することが含まれる。吸収領域中に凹凸体を形成することにより、凹凸体を形成しない際には反射によりセルの外側へ損失されるであろう太陽エネルギーの損失を低減するが、これは、セル中により多くの光を獲得することにより、かつ、セル内で光を捕捉することにより行われる。凹凸体の１つの形態は、平行に伸びる溝および畝である。別の形態はピラミッド形状である。別の形状は、陥没部である。セルは、また、発生させられた電荷を収集しかつこれを伝導するための金属化領域を有する。

典型的なセルは、一連の工程により製造されるが、これらの一連の工程には、ｐ／ｎ接合部を作るためにシリコンをドーピングする工程、業界では反射防止層と称されている、光エネルギーの反射を低減する層（本願中では、ＡＲ層またはＡＲ被覆部と称する）でセルを被覆する工程、金属化する工程、所望しない位置で１つまたは複数の層を除去する工程、セル全体に渡ってもしくは選択した位置のいずれか、または、その両方において、さらなる層を設ける工程などが含まれる。プロセスの特定の必要性に応じて、特定の位置で材料を追加および除去する様々な工程を、様々な順序で遂行してもよい。

通常、これらの工程を遂行するには、特定の材料を追加および／または除去する必要があるセル上の位置および領域を、精確に特定し、その後、その精確な位置から材料を追加および／または除去する必要がある。したがって、プロセスは、セル上の位置、および、特定の位置における形状または幾何学的形状（セルのトポグラフィを含む）に関して注意深く制御されねばならない。本願中で用いられているトポグラフィとは、ある特定の位置における、名目上の基線または０平面に対する高さおよび深さの地勢的フィーチャーを意味する。このようなプロセスをＰＶセルが要求する精度レベルにまで制御するのは、非常に手腕が問われる。材料の追加および除去を、セルの位置およびトポグラフィに対して調整するための自動化方法または簡素化した方法が可能になれば、有利である。

現在の技術を用いることにより、金属含有インクおよびこれ以外の最適ではない方法を用いて、金属化するための材料を精確に位置づけることができない。例えば、局所的な領域に、無電解メッキ触媒をいかに提供するかは、知られていない。同様に、局所的な領域に、メッキ用化学物質をいかに提供するかは、知られていない。現在、ＡＲ被覆部をいかに局所的に除去するかは、知られていないが、この局所的な除去は、金属とその下にある半導体との間の接着を強化する上で望まれている。通常、銀などによる金属化を、反射防止被覆部上に提供せねばならないが、この金属化は、ＡＲ被覆部を通って被覆部の下にある半導体と接触するために反応する。このプロセスは、これに伴い非効率である。

したがって、反射および他の現象による損失を低減したトポグラフィを備えるように凹凸化された表面を有し、かつ、効率的に、経済的にかつ信頼性を持って製造可能な光起電装置を提供することが望まれている。現在入手可能なものよりも、収集されるエネルギー単位毎のコストが実質的に同じまたはより低く、効率がより高い光起電装置を提供することも望まれている。このような改良された効率的な光起電装置が、このような凹凸体が障害にならず、むしろこの凹凸体の存在により強化されるように作られる方法を開発することも望まれている。

金属化化学物質を、精確にかつ効率的に設置する方法を提供することも望まれている。さらに、反射防止層を通って反応する必要がなく、金属化部から半導体に直接つながる電気コンタクトを作る方法を提供することも望まれている。

簡単な概要
ここで、開示された発明の簡単な概要を提示する。より詳細な概要は、以下に、請求項の直前に示される。本願中に開示された発明は、生産経路に沿った全段階で、加工中の品のトポグラフィを考慮することを含み、可能であれば、半導体光電池の表面上のどの位置がある特定の加工を受けるか、またどの位置がこのような処理を受けないかを決めるトポグラフィを生かしたプロセスを用いることを含む。この一例として、相互連結されたチャンネル網を設け、このチャンネル網が縁により取り囲まれ、その後他の領域がある。有用なプロセスの１つの段階は、このチャンネル網内で液体を用いて遂行されるが、周囲の領域では、液体流動の障壁が原因で、これがない。発明のある実施形態のプロセスは、網内に堆積された液体が、所望の位置に流れ、所望しない位置を回避するように遂行される。したがって、加工中の品のトポグラフィが、加工中の品への処理の選択と結びついて、遂行される工程の効果を決める。

第１の例として、ある領域を処理する液体を、例えば、無電解メッキにより堆積させ、他のエリアにはメッキをしないままにすることが所望されるかもしれない。このようにして、メッキ用化学物質の液体を、あるゾーンのある部分中に設け、このゾーン全体に渡って、例えば毛細管現象により流れるようにすることができる。堆積された液体は、それが接触したゾーンを能動的に処理するが、加工中の品のあるゾーンでは、この液体が排除されこの液体が処理を行わない。別の例として、ある領域にのみマスクを設け、加工中の品のほかの領域にはマスクを設けないことが望まれる。マスク材料は、加工中の品の特定の位置に塗布される。マスク材料は、この位置からマスクを有するように望まれるゾーンの範囲を移動するが、それより遠くには移動しない。この液体は、加工中の品のトポグラフィが原因となって特定の位置を移動するが、このトポグラフィが原因となりこの移動を終える。マスキング操作は、本願中遮断操作とも称されるが、これは、マスキング操作が、加工される領域を、遮断されない領域に影響を与える他の能動的なプロセスから遮断するからである。

液体を移動させる駆動力は、少なくとも部分的には以下のうちの任意の１つでありうる。すなわち、毛細管現象、重力、振動による加速、突然の運動の変化またはこれ以外の任意の力のうちの１つでありうる。これらの現象は、移動の主な原因であるか、または、１つまたは複数のこれ以外の現象と共に原因となりえる。

本願中に開示されたこれ以外の発明は、具体的には、反射される光エネルギーの低減することを目的としたセル表面のトポグラフィ、集光領域のトポグラフィを製造する方法、セルの電流伝導領域のトポグラフィの製造方法に関する。さらなる発明は、導体領域に金属化領域を設ける方法などを含む。

本発明の太陽電池は、方向付けた毛細管吸引力を作る光捕捉表面凹凸体を用い、さらなる製造工程を容易にし、特に、前面もしくは裏面のコンタクトまたは両方のコンタクトの金属化を容易にする。製造工程においてマスキングが要求される領域は、製造工程中に露出されるウェハーの他の領域から、トポグラフィ的におよび流体圧的に隔離された相互連結された溝を有する。

本願の別の発明は、マスクの再適用に関する。トポグラフィが、ある行為が行われる場所の方向付けをするので、加工中の品をマスクし、いくつかの工程を遂行し、マスクを除去し、別の工程を遂行し、その後、難なくまさに同じ位置でマスクを置き換え、さらに多くの工程を何度も何度も遂行することができるので非常に便利である。

本願中に開示された発明のこれらの目的および態様ならびにこれ以外の目的および態様は、添付の請求項および図面の図を参照すると、より理解されるであろう。

本発明の光電池の概略平面図である。 本発明の完成した光起電装置の一部分を図１のＡ−Ａの線で切った、正確な縮尺ではない概略的なた等角斜視図である。 は、図１Ａ中のＢで示された部分の拡大図であり、電極領域の層を示す図である。 図１Ａと同様の概略図であり、正確な尺度ではないが、図１Ａよりも等尺により近く、凹凸化された表面を有する光起電装置の部分の相対的な寸法を示唆する図である。 図１Ａと同様の本発明の光起電装置に関する、図１Ａと同様の概略図であるが、裏面にも凹凸化され、この凹凸体がデバイスの製造中に用いられる光起電装置の概略図である。 図１中に図示された領域Ｅ中でのシリコン基板中にエッチングされた自己整合型凹凸体の一部分を、概略的に示した図である。 図１Ａと同様の、本発明の１実施形態の概略図であるが、母線チャンネルから格子線チャンネルへ連続的に湾曲した入口が備えられている図である。 図１Ａと同様の、本発明の１実施形態の概略図であるが、伸張する溝の列ではなく、局所的な陥没部の列としての凹凸体が備えられている図である。 本発明の方法の工程をフローチャートで概略的に示した図であるが、加工中の品のトポグラフィを生かした処理工程を主に用いる方法を示した図である。 本発明の方法の工程を、フローチャートで概略的に示した図であるが、それぞれ加工中の品のトポグラフィを生かした処理工程および遮断工程を用いる方法を示した図である。 本発明の方法の工程を、図２Ｂと同様に、フローチャートで概略的に示した図であるが、電極領域を遮断するさらなる工程を備えている方法を示した図である。 本発明の方法の工程を、フローチャートで概略的に示した図であるが、これらの工程は、本発明のいくつかの異なる方法に共通しており、図２Ａ、図２Ｂおよび図２Ｃに示した変形例に特有の工程後に遂行される方法を示した図である。 本発明の処理方法の複数の工程を概略図示した斜視図であるが、凹凸化されたウェハーが、初期で被覆されていない状態を示す図である。 本発明の処理方法の複数の工程を概略図示した斜視図であるが、凹凸化されたウェハーが、完全にＡＲ層で被覆された状態を示す図である。 本発明の処理方法の複数の工程を概略図示した斜視図であるが、ＡＲエッチャント液体が母線金属化領域に直接塗布され、格子線の電極領域中に流れ込む状態を示す図である。 本発明の処理方法の複数の工程を概略図示した斜視図であるが、ＡＲ被覆部がエッチングで除去された後の、凹凸化されたウェハーの状態を示す図である。 本発明の処理方法の複数の工程を概略図示した斜視図であるが、液体を含有する触媒が母線領域に直接塗布された状態を示す図である。 本発明の処理方法の複数の工程を概略図示した斜視図であるが、凹凸化されたウェハーが、活性化された触媒作用が及ぼされた表面を備えている状態を示す図である。 本発明の処理方法の複数の工程を概略図示した斜視図であるが、母線金属化領域に、無電解メッキ溶液が直接塗布され、活性化されたウェハーを示す図である。 本発明の処理方法の複数の工程を概略図示した斜視図であるが、凹凸化されたウェハーが、母線領域および格子線領域中に、無電界金属層を備えている状態を示す図である。 本発明の処理方法の複数の工程を概略図示した斜視図であるが、凹凸化されたウェハーが、無電界層上にさらなる電極層を備えている状態を示す図である。 凹凸化されたウェハーの一部分を、光捕捉溝の中央に伸びる面でかつ格子線チャンネルを通って垂直に切った概略断面図である。 平坦面上に広がる液体滴の概略図であり、接触角を示した図である。 図５Ａと同じ液体滴の概略図であり、この液体滴が、図５Ａで図示したのと同じ材料の平坦面上に広がり、表面の凹凸体要素である縁と出会い、凹凸体により影響を受けた接触角を示した図である。 図５の断面平面の一部分を示した概略図であり、縁におけるまたは陸地上における液体の４つの安定した位置を示す図である。 図５の断面平面の一部分を示した概略図であり、縁におけるまたは陸地上における液体の４つの安定した位置を示す図である。 図５の断面平面の一部分を示した概略図であり、縁におけるまたは陸地上における液体の４つの安定した位置を示す図である。 図５の断面平面の一部分を示した概略図であり、縁におけるまたは陸地上における液体の４つの安定した位置を示す図である。 図５の断面平面の一部分を示した概略図であり、縁におけるまたは陸地上における液体の４つの安定した位置を示す図である。

本願の方法発明のいくつかの段階を概略図示した斜視図であり、本発明の光起電装置の吸収領域に材料を塗布するところを示した図であり、自己整合型材料の注入を示した図である。 本願の方法発明のいくつかの段階を概略図示した斜視図であり、本発明の光起電装置の吸収領域に材料を塗布するところを示した図であり、材料が流れ始めたところを示す図である。 本願の方法発明のいくつかの段階を概略図示した斜視図であり、本発明の光起電装置の吸収領域に材料を塗布するところを示した図であり、材料が流れ続けているところを示す図である。 本願の方法発明のいくつかの段階を概略図示した斜視図であり、本発明の光起電装置の吸収領域に材料を塗布するところを示した図であり、材料が、自己整合型材料として完全にその位置に流れ込んだところを示す図である。 吸収領域の拡大図で、鋭利な縁が吸収領域の周りにある図である。 吸収領域の拡大図で、陸地を備えた縁が吸収領域の周りにある図である。 吸収領域の概略図であり、全体を容易に覆うために、いくつかの溝の間に畝に沿って開口がある図である。 図１と同様の概略図であるが、隣接する光捕捉溝間で確実にやりとりを行うための別の手段を示し、溝が畝により境界付けられ、畝に隣接して開いたチャンネルが設けられ、各溝の端部間でやりとりを行う手段を示す図である。 凹凸化された溝の底部の概略断面図である。 遮断工程と浴を用いた工程とを使用した本願の方法発明の複数の段階を概略図示した斜視図であるが、マスクされたウェハーが、ＡＲエッチング浴中にあるところを示す図である。 遮断工程と浴を用いた工程とを使用した本願の方法発明の複数の段階を概略図示した斜視図であるが、同じウェハーにおいて、ＡＲ被覆部が金属化領域から除去されたところを示す図である。 遮断工程と浴を用いた工程とを使用した本願の方法発明の複数の段階を概略図示した斜視図であるが、同じウェハーが、触媒を含有する浴中にあるところを示す図である。 遮断工程と浴を用いた工程とを使用した本願の方法発明の複数の段階を概略図示した斜視図であるが、同じウェハーが、触媒作用を及ぼされた金属化領域を備え、無電界浴中にあるところを示す図である。 遮断工程と浴を用いた工程とを使用した本願の方法発明の複数の段階を概略図示した斜視図であるが、同じウェハーが、無電界メッキされた金属化領域を備えているところを示す図である。 遮断工程と浴を用いた工程とを使用した本願の方法発明の複数の段階を概略図示した斜視図であるが、同じウェハーが、電気メッキ浴中にあるところを示す図である。 遮断工程と浴を用いた工程とを使用した本願の方法発明の複数の段階を概略図示した斜視図であるが、同じウェハーが、金属化領域中に無電界層および電気メッキ層を備えているところを示す図である。 遮断工程と浴を用いた工程とを使用した本願の方法発明の複数の段階を概略図示した斜視図であるが、図８Ｇのウェハーが、無電界層を合金化するために加熱された後に、金属層が接着し、マスクが除去されたところを示す図である。 遮断工程と金属化領域を直接処理する工程とを用いた本願の方法発明の複数の段階を示した概略図であるが、ウェハーが吸収領域を遮断するマスクを備え、ＡＲエッチング化学物質が金属化領域中で直接処理しているところを示す図である。 遮断工程と金属化領域を直接処理する工程とを用いた本願の方法発明の複数の段階を示した概略図であるが、ウェハーがマスクを備え、触媒を含有する液体が金属化領域内中で直接処理しているところを示す図である。 遮断工程と金属化領域を直接処理する工程とを用いた本願の方法発明の複数の段階を示した概略図であるが、ウェハーがマスクを備え、無電解メッキ用化学物質液体が金属化領域中で直接処理しているところを示す図である。 遮断工程と金属化領域を直接処理する工程とを用いた本願の方法発明の複数の段階を示した概略図であるが、ウェハーがマスクを備え、金属化領域中で無電界メッキ金属化されたところを示す図である。 本発明の格子線の断面概略図で、この格子線がチャンネル内の定位置に形成され、その上部部分は、部分的に、隣接する吸収領域を覆うマスクにより構成されている図である。 本発明の光起電装置の吸収領域に、反射防止材料を塗布する本発明の方法における最初の工程を概略図示した斜視図であるが、反射防止材料を吸収領域のゾーンの中央部分に塗布するところを示す図である。 表面凹凸体を活用した処理モードによって、吸収領域が反射防止材料で覆われたところを示す概略図である。 人為的に小さくしたＰＶセルの概略図であり、セルの縁および周囲部の異なる配置を示した図である。

詳細な説明
完成品である凹凸化された光電池１０を、図１の平面図および図１の線Ａ−Ａに沿って拡大された等角斜視図である図１Ａで概略図示する。光電池１０は、４つの光捕捉エリア１２を有し、これらがバスワイヤ４８で分離されている。各バスワイヤは、母線導体１６上方にある。各エリア１２は、約５０個の領域１４からなり、これらの領域は１対の母線１６と一対の格子線１８（本願中、フィンガーと称することもある。）により境界付けられている。各セル１０は、約１５６ｍｍ平方の四角形である（セルは、四角形である必要はないが、これは便利な良い形状である）。通常、この種のセルは、約２５〜７０ｍｍ×１５６ｍｍの領域１２を３つないし４つ有する。（これは、母線１６が２つあるか、３つあるかに依存する。）エリア１２は約４０〜数百の領域１４を含み、各領域は約０．５〜２ｍｍ×約３０〜７０ｍｍである。

図１Ａに示したように、シリコンウェハー２４の少なくとも１つの表面２０には、母線１６と平行に伸びる溝２２のパターンとして凹凸化されている。溝２２の壁は、ウェハー本体３６中に斜めに光を屈折させ、シリコン３６内で数回内側に光を反射させることにより、光捕捉の効率を高め、その結果、光は、カプセル材料２６およびガラス２８を通って逃げるのではなく吸収される。この溝および角度を付けられた壁は、ガラス２８に対して光を反射させることもあるが、この反射は、光がガラス２８を通ってセル１０の外側の環境に逃げるのではなく、セル１０の吸収シリコン部３６に向かって反射され返される可能性が高いような角度で行う。この壁により、光がガラスに対して反射し返され、または外へ透過され損失してしまう前でさえ、ウェハー２４により直接吸収されるような反射も引き起こされる。溝２２の深さは、約３μｍ〜約５０μｍの間であり、好ましくは、約５μｍ〜約５０μｍの間である。溝２２の幅は深さとほぼ同程度である。

太陽の方向を向いたシリコン表面２０は、反射防止被覆層３０を有するが、これは通常シリコン窒化物からなる。（この層は、あまりにも薄いので、図中いかなる厚みをもってしても図示することができない。）この層の下には、ｎ＋リンのドープ領域３２がある。（この層も非常に薄く、ＡＲ被覆部の厚さの約４倍である。）このドープ領域が接合部３４を作っている、これらの層３０、３２及び３４のそれぞれは、全体として、表面２０の溝状態の表面形状に合致している。この接合部３４の下方には、多結晶シリコンのバルク３６があり、これはｐ型ドープされている。

電流を搬送する導体１６及び１８の相互連結された網３８は、ウェハー２４を横断している。２種類の一般的な種類の導体が存在している。１種類の導体１８は、比較的狭く、互いに接近している。これらは格子線またはフィンガーと称される。格子線またはフィンガーは、光捕捉領域１４から、一般に母線として知られているより大きな導体１６に電流を搬送する。母線１６は、シリコンの母線領域１７中にある。格子線１８は、シリコンの格子線領域１９中にある。金属化領域１７１９は、図１Ｂに示すように、通常それ自体、層状化している。バスワイヤ４８は、層、状の母線導体１６の上にある。母線１６と格子線１８との層は、（バスワイヤは母線の上には重ねられるが、格子線の上には重ねられていない点を除けば）実質的に同じものである。

より大きな母線領域１７を代表例として取り上げると、下から、シリコン層３６で始まり、ｐ型シリコンが接合部３４に隣接し、この接合部３４は、ｐ型シリコンと、リンでドープされたｎ型シリコン３２との間にある。上述のドープされたシリコン３２に隣接して直ぐ上方（太陽方向）には、光捕捉領域１４において存在するような（いずれの厚さでも図示していないが）反射防止被覆部３０が存在しない点に留意するのが重要である。このようなＡＲ被覆部は、シリコン３２との金属導体１６及び１８との間での、十分な電気的接続および機械的な連結の障害になりうる。したがって、本開示中の別の部分で記載しているような工程と本発明とにより、ＡＲ被覆部はこの領域から除去されるか、あるいは、これも下記の方法によりこの領域中には全く設けられないかのいずれかが行われる。したがって、ドープされたシリコン３２に隣接して、ニッケルシリサイド領域４０がある。このニッケルシリサイド領域４０に隣接して、無電解メッキニッケル層４２ｂがあり、これは、これ以外の金属層に比較して、相対的に薄い層である。この無電解Ｎｉ層の上を覆うのは、より厚い銅（Ｃｕ）または銀（Ａｇ）の電気メッキ層４４である。銅を用いる場合には、銀（Ａｇ）または錫（Ｓｎ）のいずれかの層４６が存在する。

バスワイヤ４８は、圧延ストリップ、または、任意の適切な手段により提供されうる。例えば、バスワイヤは、凹凸化された表面であってもよく、例えば、米国特許出願１１／５８８、１８３号（２００６年１０月２６日出願、サックス他（Ｓａｃｈｓ ｅｔ ａｌ）による、名称「パターン化された太陽電池バスワイヤを用いた光捕捉（LIGHT CAPTURE WITH PATTERNED SOLAR CELL BUS WIRES）」、この出願の完全な開示は参照として本願に完全に組み込まれる）に記載されたようなものでありうる。

シリコンウェハー２４上には、ポリマーのカプセル材料２６の体積体があり、これが、従来と同様ガラスシート２８に覆われる。裏面２１も本発明の実施形態を含み得、本願の方法発明の実施形態により製造され得る。しかし、必ずしもそうである必要はない。これらの変形例については、後述する。この裏面に隣接して、別のカプセル材料層２７があり、この層は、ポリフッ化ビニル防湿層２９により覆われている。このポリフッ化ビニル防湿層は、例えば、デュポン・ドゥ・ヌムール社（Dupont de Nemours and Co.）製のテッドラー（Tedlar）（登録商標）である。

数々の光電面での利点が、図１、図１Ａおよび図１Ｂに図示した構造より生じる。利点のいくつかは、吸収部１４が波打った溝形状であるという特質から生じ、これにより、光捕捉が改良される。導体１６と１８が、トレンチ３７及び３９中に位置づけられていることにより生じる利点もある。さらに、この２つの特徴の両方により生じる利点もある。

陥凹チャンネル３９を設け、その中に格子線１８を設置するのは、光電面での目的に役立つが、同時に、加工目的にも役立つ。格子線電極１８とシリコン材料３２との間の界面が、平坦面ではなくトレンチであるので、単位長さ当たりの接触面積は、より大きくなる。これにより、シリコンと電極との間の電流の流れを促進する。このような陥凹チャンネル３９内に位置づけられた格子線電極１８は、従来のプリント電極に比べて比較的背が高く、狭いものでありうる。したがって、格子線導体は、従来の平坦な格子線に比して、単位幅当たりで、等価あるいはより大きな断面面積を達成することができる。より狭いことにより、各格子線の吸収領域１４に対する影がより小さくなり、したがって、セルの収集をより効率的化する。

マスキング加工により有効にされた格子線は、従来可能であった格子線よりも微細であるので、この格子線は互いに、より近接して設置できる。したがって、エミッターのシート抵抗による、抵抗エネルギー損失はより少ない。（これは、電荷担体が、格子線電極１８に到達するまでの移動距離が、平均的により短いからである。）

さらなる効率は、光捕捉吸収領域１４の波打った特質により生じる。この波打ち形状により、電荷担体が流れる薄い表面領域の、これを通って流れる吸収部の断面面積がより大きくなり、したがって、抵抗がより小さくなり、電荷移動の単位長さあたりの損失がより少ない。この効果は、より大きな断面面積を有する導通用ワイヤを提供するのと類似している。抵抗損失がより小さいので、最適のエミッタードープレベルも、これ以外の場合に比べてより低い。これにより、短波光によりよく応答するので、電流レベルが高くなる。さらに、表面再結合損失も低減する。

さらに、本発明の格子線１８電極および母線１６電極は、金属含有インクで印刷されたものはなく、金属がメッキされたものである。メッキされた金属は、焼き付けられたされた金属インクに比して、抵抗および接触抵抗がより低い。

格子線の幅、高さと、間隔との間では、工学的な妥協および均衡がとられねばならないと理解される。換言すれば、格子線を作るには、幅を可能な限り薄くでき、間隔を可能なかぎり接近させることができるが、一方では、最適な薄さと間隔との組み合わせでは、これらのパラメータの最も薄い値も、最も接近した値も用いない。

上述の、光捕捉面および光電面での利点に加えて、本願で開示された発明は、加工中の品の最終的に光電アセンブリになる部分である、凹凸化された領域を貫流する液体流動（例えば、毛細管現象により駆動される液体流動）をうまく生かしている。表面凹凸体と、この表面凹凸体に対する液体流動とを活用する２つのモードを非公式的に称すると便利である。１つのモードは、本願中、処理モードと呼ぶ。このモードは、主に、図２Ａのフローチャートを参照して説明する方法で代表される。もう一方のモードは、本願中、遮断モードと称する。このモードは、主に、図２Ｂのフローチャートを参照して説明する方法であり、とりわけ、自己整合型マスクと、浴（ＡＲ被覆部エッチング浴工程２６３など）とを活用する工程である。これらのモードのそれぞれに関して、以下で説明を行う。

処理モードは、液体を用いて行われるが、この液体は、ユーザが加工中の品のあるゾーンで行われるべきであると望む、活性処理工程、通常反応処理工程（例えば、メッキまたはエッチングなど）と関連する液体である。この加工中の品は凹凸化されるが、この凹凸体の形成は、この液体が、液体の到達可能な経路の相互連結網からなるゾーンの一部中に堆積可能で、かつ、この液体が、例えば毛細管現象力の元で移動し、ユーザが化学反応の遂行を意図するゾーンの残りの部分の少なくとも一部に達するが、さらなるゾーンには達しないように、この加工中の品は凹凸化される。また、経路網は、１つまたは複数のフィーチャー、例えば障壁または縁などの特徴を有し、この１つまたは複数のフィーチャーが、液体流動の障害物として作用し、設計者は、処理工程が行われるべきでないと意図するゾーン中に、液体が流れ込まないようにする。図２Ａの概略フローチャートに関連して後述する加工は、このような処理モードの一例であり、ＰＶセル表面に電極を設ける方法である。

次に、遮断モード、自己整合型受動材料または遮断材料について短く説明する。この材料は、あるゾーンをマスクする、あるいは、なんらかの方法で、他のゾーンで起こることが望まれる作用が起こるのを遮断する。例えば、収集ゾーン１４には、通常、シリコン窒化物の反射防止（ＡＲ）被覆部３０で被覆が行われている。この被覆部は、通常、シリコンの全表面に塗布される。しかし、ＡＲ被覆部により、電極材料のシリコンへの良好な結合が妨げられる。したがって、メッキされることになる金属化領域１７及び１９からは除去されねばならない。（従来技術では、通常、電極を形成するために、ＡＲ被覆部を通って銀インクと反応させることにより、ＡＲ被覆部は除去される。このプロセスには欠点がある。）本願の方法発明によれば、ＡＲ被覆部は、浴中でのエッチングなどの化学反応により除去可能である。しかし、集光領域１４では、ＡＲ被覆部３０がそこに留まるように保護される必要がある。これらの必要性の組み合わせは、収集領域１４をマスクすることによって達成可能になる。遮断モードでは、遮断材料が、液体経路の相互連結網からなるゾーンの一部分（続く活性工程を遮断するように望まれる部分）中に置かれ、この材料は、このゾーンの残りの部分の少なくとも一部分（続く活性工程を遮断するように望まれる部分）に移動する。図２Ｂは、代表的なプロセスを、フローチャート形式で示し、図８Ａ〜図８Ｈは、デバイスが加工されている途中のいくつかの態様を示す。

本発明は、毛細管現象のこれらのモードのいずれか１つまたは両方を用いて容易になった設計中で、溝構成中において特別な幾何学的特性を取り込む。

図２Ａに、処理モードを使用した本発明の方法の実施形態を実装する製造順序をフローチャート形式で示す。構造要素を示す図１Ａおよび図１Ｂならびに図４Ａ〜図４Ｆも参照されたい。これらの図は、デバイスが加工されている途中のいくつかの態様を示す。以下で述べるように、シリコンウェハー２４中で、任意の適切な方法で凹凸体が作られる（工程２５２ａ）。図１Ｅは、畝２３により分離された溝２２の凹凸体を担持するシリコンウェハー２４の一部分を概略図示した図である。光捕捉領域になる領域１３は、一部分で、格子線１８が置かれることになるチャンネル３９により境界付けられている。リンが、ウェハー中に拡散され（工程２５４ａ）ｐｎ接合部３４が作られるが、これは、通常、チューブ炉中でシリコンをＰＯＣｌ_３に露出させることにより行われる。（ＰＯＣｌ_３の代わりに用いられうるこれ以外のドーパント材料には、限定されるわけではないが、リン酸およびＰ_２Ｏ_５が含まれる。）このドーパントは、ウェハーに凹凸体が設けられた後に塗布される。凹凸体によっては、液体の流動を妨げ、または、表面のある部分から液体を排除しうるものもある。したがって、ドーパントは、液相ではなく気相として塗布して用いたほうが有益である。拡散工程２５４ａの結果、ウェハー２４の周囲全体にリンの層が生じる。裏面２１上の拡散材料は、エッチングで除去されることができ（同じ工程２５４ａ内で）、したがって、前面２０上の接合部は電気的に絶縁される。加えて、拡散から生じた残留ガラスは全て、ウェハーの前面からエッチングで除去されねばならない。これらのエッチング工程は、通常は、拡散とは別に行われるが、ここでは表現の便宜上、全て工程２５４に関連して示す。透明の誘電材料３０の薄層が、反射防止（ＡＲ）被覆部として塗布される（工程２５６ａ）（通常、７００オングストロームのシリコン窒化物、および、シリコンを不動作化するために水素を追加して使用）。

図４Ａは、パターンを形成したシリコンウェハー２４の一部分を概略的に示すが、これは、後に母線１６および格子線１８をそれぞれ形成するように金属化されるチャンネル３７及び３９の網３８を担持する。被覆部は存在しない。図４Ｂは、全上面２０上に反射防止層３０を担持しているシリコンウェハー２４を示すが、この全上面２０とは、上述のチャンネル網３８および吸収領域１４を含む。（しかし、この図中、被覆部を示すのは困難である。）

母線は、比較的広く、約０．５ｍｍ〜５ｍｍの間で、好ましくは、１．５ｍｍ〜３ｍｍの間である。母線がおかれることになるチャンネル３７の深さは、溝２２の深さと同じで、約３μｍ〜約５０μｍの間であり、好ましくは、約５μｍ〜約２０μｍの間である。格子線は、母線よりもずっと狭く、約５μｍ〜約１００μｍの間であり、好ましくは、約２０μｍ〜約５０μｍの間である。格子線が置かれるチャンネル３９の深さは、母線用のチャンネル３７と溝２２とほぼ同じ深さである。（図は正確な縮尺ではない。）電気メッキ用化学物質を、後に母線１６になる領域１７内のみに堆積させるのは比較的単純である。例えば、これは、インクジェットに似たジェット印刷、バルブジェット印刷、またはプログラム可能なピペッティングで行うことができ、これらの全ての方法は、必要以上の解像度を有する。逆に、吸収領域１４を汚染することなく、格子線チャンネル３９の小さい範囲内のみに直接液体を提供するのは非常に困難であろう。しかし、母線チャンネル３７および格子線チャンネル３９が相互連結されているので、十分な液体が母線チャンネル３７内に置かれたら、毛細管吸引力により、液体が、流体圧結合された、より小さい格子線チャンネル３９中に引き入れられるであろう。

設計者は、メッキ用化学物質が、光捕捉領域１４になる領域１３に侵入するのを望まない。これは、堆積される液体量を制御して、所望のエリアを充填するのに十分なだけの量にすることにより、回避可能である。図７Ａの拡大図に示したようなトポグラフィを用いることにより、液体の逸脱した侵入を回避するのがより有用でより頑健である。例えば、金属化領域１７及び１９を境界付ける壁４７７及び４７９（図７では、壁７７７及び７７９）を、十分深くかつ急勾配にすることができ、その結果、中に堆積された液体があふれ出ない。金属化領域と吸収領域との間に縁４７４及び７７４を設けることも可能で、この縁は、後述するように光捕捉領域１４中に液体があふれ出るのをさらに防ぐよう作用する。

図４Ｃに示したように、金属化チャンネル３７及び３９網３８にエッチャント液４５８を供給する（工程２５８）（図２Ａ）が、これは、これらの領域１７及び１９中のＡＲ被覆部３０をエッチングで除去し、かつ、下にあるシリコン３２を露出させる目的で行われる。この供給工程２５８は、通常、金属化網の母線チャンネル３７に対して行われ、毛細管流動で格子線チャンネル３９へと入っていく。

通常、エッチャント４５８は、水中にフッ酸が溶けた溶液でありうる。ＡＲ被覆部３０は非常に薄いので、金属化領域１７及び１９中に供給されるエッチャントの量は、被覆部を全て消滅させるのに十分な量である。さらに、エッチャントは、その下にあるシリコン３２を侵襲しないので、エッチング工程は、決定的なタイミングを必要とせず、完了へと進むことができる。その後、ウェハー２４は洗い流され、乾燥させられる。図４Ａおよび図４Ｂなどに示した図は、母線チャンネル３７を通る断面図の一部分であり、壁４７４などの壁が両側にあるところを示した図である。したがって、この部分は、液体を保持し続ける。結果を図４Ｄに示すが、ここでは、ＡＲ被覆部３０は、光捕捉領域１４上では残っており、領域１７及び１９では存在しない。

（後述する）裏面のコンタクト構造は、図１Ｄ中、参照符号２３７及び２３９で示すが、これは、従来の方法または後述する別の手段での、作成および焼付け工程２６０により設けられる。

図４Ｅに示すように、金属化領域網３８は、パラジウムなどの触媒４６２を含有する液体をその中に供給する工程２６２により処理され、図４Ｆに示すように、触媒作用が及ぼされた表面４６３が残る。この触媒は、無電解ニッケルメッキ工程を開始させる。焼付け工程２６０中に形成された可能性がある酸化物を全て除去するために、処理工程２６２の前に、前面上で軽い酸化物のエッチングが必要とされうる点に留意されたい。吸収部上のＡＲ被覆部上への影響がわずかであるようにして、ウェハー全体をエッチング可能である。無電解メッキは、狭い範囲の方向付けた処理工程２６４（図２Ａ）で行ってもよいし、あるいは、浴工程２６６で行ってもよい。（浴を採用した本発明の方法の実施形態は、図８Ａ〜図８Ｊを参照して図示するが、この図に関しては、後述する。）直接処理は、図４Ｇに示すように、無電界ニッケル溶液４６４を、金属になる領域網３８に選択的に塗布する工程２６４により達成される。図４Ｈに示すように、この工程後に、薄い無電界ニッケル層４２ａが残る。あるいは、無電界ニッケル溶液を、ウェハー２４を無電解ニッケルメッキ溶液の浴に浸す工程２６６により塗布してもよい。この無電界ニッケルは、上述の触媒４６３が存在する箇所、すなわち、金属化領域網３８中のみにメッキされる。（図４Ｉは、後述するその他のいくつかの工程後のデバイスの状態を示す。）

図３は、本発明の方法のいくつかの実施形態で用いられうる仕上げ工程を概略的に示した図である。この仕上げ工程は、１つまたは２つの基本的な順序で行われうる。この両方の順序とも、２つの類似の工程で終了する。例えば、光誘起メッキ（ＬＩＰ）と称するプロセスを用いて、ニッケル４２ａ上に、銅の層４４を電気メッキする工程３４１、または、銀の層４４を電気メッキする工程３４２のいずれかである。ＬＩＰにおいて、太陽電池の裏側電極にコンタクトが作られ、かつセルがメッキ浴に浸され、光に露出する。セルにより発生させられた光電流は、電気メッキを駆動する電流として作用する。しばしば、バイアス電圧もこのセルにかけられる。金属の堆積工程に続いて、セルの焼結工程３４４が行われ、この両工程により、ニッケル４２ａがシリコン３６と合金になり、ニッケルシリサイド層４０が形成され、銅または銀と、ニッケル層からの未反応の残留ニッケル４２５（図４Ｉ）との間の接着を促進する。そしてプロセスは終了する（工程３９９）。

代替経路として、メッキ工程３４２および焼結工程３４４に先行して、いくつかの追加的な工程が行われる。合金化工程３３４で、ニッケル４２ａが加熱され、シリコンと合金になって、ニッケルシリサイド層４０（図４Ｉ）が作られるが、これは、シリコンとよりよく接着し、オーミック接触を作るために行われる。合金にならなかった余剰のニッケルはいずれも、セルからエッチングで除去される（工程３３６）。第２の無電解ニッケルメッキ工程３３８が行われ、無電界ニッケル層が設けられる。この後の状態を、図４Ｈに示すが、しかし、この場合シリコン３２と無電界ニッケル４２ａとの間に、ニッケルシリサイド層があり、無電界ニッケル４２ａがニッケルシリサイド層上にある。次の工程は、導電性の金属（銀または銅）４４のＬＩＰ３４２’工程であり、上述の金属層間の接着を促進するための最終的な焼結工程３４４’である。工程３３８で堆積されたニッケル層は接着を助け、かつ、銅が用いられた際には拡散障壁としても機能し、層４４中の銅がシリコン３２中に拡散して、その電気的な性能を劣化させるのを防ぐ。銀（Ａｇ）の堆積（工程３４２’）ではなくＣｕが堆積する（工程３４１’）場合、焼結工程３４４の前に、銀または錫のいずれかの更なる層が、銅上にメッキされる（工程３４３）。最終的な状態は、図４Ｉで示されるが、ここでは、銀のＬＩＰ層４４が無電界ニッケル層４２ｒ上に載り、この無電界ニッケル層４２ｒが、シリコン３２上のニッケルシリサイド層４０に隣接している。

図３に示したこれらの工程は、今の説明におけるプロセスに加えて、後述する任意のプロセスの最終工程として用いられてもよい。

本願には、かなり多くの関連する方法実施形態が存在する。主に処理工程を用いた方法については上述した。遮断工程を用いる別の実施形態については、全般的に、この後すぐ説明する。その後、この工程を実施するために活用される凹凸体の特性について説明する。凹凸体の特性に続いて、表面凹凸体およびこれに対する液体流動が活用される、処理方法および遮断方法の変形例を説明する。

ここで、代表的な遮断モードのプロセスを詳細に説明する。この方法は、図２Ｂを参照して説明する。最初の３つの工程は、図２Ａを用いて説明した方法およびその変形例で使用された工程と類似または同じ工程である。すなわち、上述の凹凸体を作る工程２５２ｂ、拡散およびエッチング工程２５４ｂ、およびＡＲ被覆工程２５６ｂである。上述のように裏面のコンタクトも作られ、焼付けられる（工程２６０ｂ）。

図２Ｂおよび図６Ａ〜図６Ｄに、本発明の方法のある実施形態を示すが、この場合、光捕捉領域１４に対して自己整合型マスク６７０が塗布される（工程２６１）。このマスクは、他の工程の作用が、マスクされた領域１４に悪影響を与えないよう遮断を行う。このマスクされた領域１４は、ウェハー２４の表面２０の残り部分と同様にＡＲ被覆部３０を担持し、これを維持したいと所望する。細かい溝２２が、光捕捉領域１４の凹凸体中の毛細管路として作用する。図６Ａに示すように、この細かい溝には、例えば、蝋などの自己整合遮断材料の体積体６７２が注入される。この蝋は、液体状で提供されるか、または、固体形状で提供され、その後図６Ｂに示すように加工され液体状に変換する。例えば、この液体は、毛細管現象により、図６Ｃに示すように領域１４全体を流れ、狭い溝２２に沿って、障壁６７４ａ及び６７４ｂにたどり着くまで、ゾーン１４の全部分を流れる。液体の流れに対する障害物には、いくつかの異なる種類が存在しうる。蝋は、流れを止め、硬化しマスクになるが、障壁を超えた場所にはマスクは設けられない。

いくつかの異なる種類の、流れに対する障壁または障害物またはその部分を、図７Ａおよび図７Ｂに拡大して示すが、これには、溝２２の端部における壁７７０、単純な縁７７４および陸地を備えた縁７７１及び７７３（これは後述する陸地７７５により分離された縁である）が含まれる。マスク６７０は、セルの光領域１４においてＡＲ層３０（図１Ａ）が除去されるのを遮断し、続く工程においてこれが金属で覆われるのを遮断する。

陸地７７５は、液体の流れを妨げる上で、単純な縁７７４よりも有効である。このために、１つのゾーン内例えばセルのある活性化領域内で溝を分離する畝は、可能な限り鋭利であるべきで、溝を分離する陸地とは全く似ていない。これらの畝の先が鈍くなると、畝の頂点からの液体を強制的に戻し、この頂点が金属化プロセスに露出してしまう。

一般に、溝の表面面積が、溝と畝との全面積の少なくとも約４分の３になることが望ましい。この遮断材料も、適度な精度を有する技術、例えば、限定されるのではないが、上述のインクジェット、バルブジェットおよびプログラム可能なピペッティングで塗布されうる。この遮断材料は、これらの方法により、最終的な所望位置の近くに置かれ、その後、例えば毛細管現象の影響下で移動可能で、意図した精確な位置に至って、ここで液体の前進に対する障壁が原因となって移動が終了する。これについては、本願中で説明をする。材料は、その種類に応じて、例えば、冷却、加熱、光への露出または化学反応などにより、硬化、または、その他の形でこの位置に安定化する。

図２Ｂに示した１つの可能なプロセスの流れの経路によれば、図８で示すように金属化されるべき領域１７及び１９からＡＲ被覆部３０を除去するために、ウェハー２４全体が、図８Ａで概略的に示したような浴８５８中でエッチングされる（工程２６３）（別の流れの経路を採ってもよく、この際、金属化されるべき領域が能動的に処理され（工程２６５）、これ以外の領域は遮断されたままの状態となる。）この流れの経路は、図９Ａ〜図９Ｄに関連付けて後述する。

このプロセスの流れには、図２Ａ、図２Ｂ、図２Ｃおよび図３に概略的に示すように、いくつもの分岐点がある。いずれの分岐点においても、プロセスは、いずれの経路を通って進んでもよい。分岐の選択の各可能な組み合わせを個別に説明することは非現実的である。しかしながら、いずれの選択も有効で、採用可能であることは理解されねばならない。

パラジウム触媒８６２を選択的に金属化領域１７及び１９に塗布する工程２６７も有用であり、この際、ニッケルは無電界メッキされる。この触媒塗布は、図８Ｃに示すように浴中での浸漬工程２６７で行われてもよいし、メッキされるべき領域の上で全般的な液体の流れとして塗布してもよい。マスク６７０により、ニッケルメッキが所望されない吸収部の光捕捉領域１４に触媒８６２が塗布されるのが遮断される。マスク材料をリフローし（工程２７１）、融解および再硬化させることにより、マスクに接着された任意の触媒の触媒作用を無効にするのが有用でありうる。

次の工程は、電極になる領域１７及び１９において無電解ニッケルメッキを行う工程２７３である。これは、図８Ｄに示すようにウェハーをメッキ浴８７３に浸すことにより行いうる。蝋のマスク６７０により、光捕捉領域１４が、このメッキ工程において、金属で被覆されるのが妨げられる。浴８７３から引き上げると、電極領域１７及び１９は、無電界ニッケル層４２ａで覆われている。

上で処理方法と関連付けて説明したように、遮断方法を主に用いた方法の最終的なプロセスの流れの経路は、図３、および図８Ｆ〜図８Ｈ中にブロック図で概略的に示した工程を用いる。この仕上げ工程は、１つまたは２つの基本的な順序で行われうる。この両方の順序とも、２つの類似の工程、すなわち、ウェハー２４をＬＩＰ金属浴で電気メッキするという類似の工程で終了する。これらは、名称的にも概念的にも類似しているが、処理パラメータおよび初期の加工中の品が異なりうる。ＬＩＰ浴プロセスを用いて、ニッケル４２ａ上に、銅または銀の層４４（図８Ｇ）が電気メッキされる工程３４２ｂを行うことにより、図８Ｇで示す結果となり、ここで、マスク６７０は吸収領域１４上に残っている。金属化領域１７及び１９は、ここで無電界層４２ａとＬＩＰ銅または銀の層４４を担持する。金属の堆積に続いて、セルの焼結工程３４４が行われ、これにより、ニッケル４２ａがシリコン３６と合金になり、ニッケルシリサイド層４０を形成し（図８Ｈ）、ニッケル層４２ｒも残している。焼結により、上方の金属層４４と、無電界ニッケルの残りのニッケル（無電界ニッケルの多くはシリコンと反応した）との間の接着を促進される。マスク６７０は、任意の容認可能な方法を用いて除去される。この方法は、例えば、マスクを焼き切る方法で行われ、その結果、図８Ｈに示すようなデバイス、すなわち、金属化領域がニッケル層４２ｒとニッケルシリサイド層４０とを覆う導体４４を有し、光捕捉領域１４がＡＲ被覆部３０で覆われて、マスク６７０がない状態のデバイスを提供する。プロセスはここで終了する（工程３９９）。

有用なプロセスの実装においては、自己整合型マスクは、プロセス順序中、例えば焼結工程３４４などのいずれかの加熱処理に続いて自動的に除去される。しかし、自己整合型マスクを、分離操作により、例えば、溶媒への浸漬またはスポンジなどの吸収材料中への毛細管現象などにより、除去する必要がある場合もある。

この別途加工工程は、金属化が十分選択的ではなく、マスク材料の一部分が、無電界ニッケルで部分的に被覆されるのを防ぐことができていない場合に必要となりうる。これらの金属堆積物は、マスクを溶媒で剥ぎ取ることにより外されうる。もしこれらの金属堆積物が、加熱処理中に残っていれば、最終のセル性能に対して悪影響を与えうる。この場合には、光誘起メッキ工程３４１の前に、自己整合型マスクを再度塗布することにより、後述するような高い縦横比を有する格子線を形成するための好適な構造を提供することができる。

あるいは、図３の右側で示した経路を採ることも可能で、この経路は、ＬＩＰ工程３４１’及び３４２’および焼結工程３４４’に先立って、上述のように合金化工程３３４、エッチング工程３３６および第２の無電解ニッケルメッキ工程３３８が行われる。エッチング工程３３６で、第１の無電界ニッケル層４２ａが除去される。第２の無電解メッキ工程３３８’は、再び無電界層を堆積させる。第２の無電解メッキ工程を含むこの代替経路により、図示しない中間構造が生じ、この中間構造は、上部のＬＩＰ金属層４４と無電界ニッケル層とを含む。この構造は図８Ｇに示した構造と類似しているが、無電界層が異なる工程により設けられたものである。焼結３４４’工程後に、シリコンは、無電界ニッケル層と反応し、ニッケルシリサイド４０を形成する。無電界ニッケル層は、銀または銅からなる上部金属層４４に接着している。マスクは、上述のように除去される。この構造も、図８Ｈに示すような構造であるが、金属化領域は、ニッケル層４２ｒおよびニッケルシリサイド層４０を覆う導体４４でメッキされている。光捕捉領域１４はＡＲ被覆部３０を担持している。

従来通り、母線は、電流収集フィンガーを相互連結するために半田付けされている。セルは、連続して半田付けされ、パネルに積層される。

図２Ｂに示す経路には、代替経路が存在し、これは、エッチング浴工程２６３、触媒浴工程２６７および無電界ニッケル浴工程２７３を含む。これらの工程の１つまたは複数の任意の工程は、直接処理工程で置き換えてもよく、この場合、活性剤は、金属化されるべき領域１７及び１９に直接塗布される。図９Ａに示すように、エッチャント９６３が、これらの領域で直接処理されてもよい。このような場合、マスク６７０は必ずしも必要であるとはいえないが、しかし、マスクは、直接処理エッチング工程２６５時においてエッチャントと吸収領域１４とが逸脱した接触をする際に有用な保険となる。同様に、これらの領域は、吸収領域１４との接触を恐れることなく、パラジウム（またはその他の適切な）触媒を含有する液体９６２で処理されてもよい（工程２６９）（図９Ｂ）。最後に、図９Ｃに示すように、無電界金属メッキ液９６６を、例えばジェット印刷などにより直接塗布（工程２７５）してもよく、この液は、吸収領域を汚染する危険性なく、より広いバスワイヤ電極チャンネル３７から、より狭い格子線電極チャンネル３９に、毛細管現象により流れる。この結果、図９Ｄに示すような無電界メッキ層４２ａが得られる。

一般的に、金属化領域からＡＲ被覆部をエッチングにより除去する工程、金属化領域を無電解メッキするために触媒作用を及ぼす工程、金属化領域中の無電解メッキ工程、または、これ以外の任意の工程、すなわち、マスクにより遮断可能である活性剤に対してある領域を露出させることを同様に採用した任意の工程に関して、遮断マスクを用いた浴工程、遮断マスクを用いた直接処理工程、マスクを用いない直接処理工程のいずれを用いるかを、プロセスの設計者が選択することができる。したがって、図８Ｃに示すような浴工程に続いて、図８Ｄに示すような浴による無電解メッキ工程を行うことも可能であるし、あるいは、図９Ｃに示すように、直接処理の無電解メッキ工程を行うことも可能である。

蝋マスク６７０のリフロー工程２７１と同様に、マスク材料を第１領域に塗布可能であり、続いて第２領域を変える適当な工程が行われた後に、このマスクを除去可能である。続いて、別の工程を行う際には、同じ種類または異なる種類の第２マスクを第１領域に塗布可能で、この別の工程に対して第１領域が保護される。加工工程が幾何学的形状を有意に変更しない場合は、同じ種類のマスク材料を何度も何度も用いることができ、まさに同じ領域のマスキングおよび露出を信頼性を持って行うことができる。

マスキング材料によっては、他のマスク材料よりも、より容易に除去されるマスク材料もある。例えば、第１の種類の材料が、例えば導体チャンネル３７及び３９になる網３８などの第１領域内に提供され、かつ、これが例えば毛細管現象により配分され、液体状を維持し、ある種類のマスクを形成する。第２の種類の材料が、例えば光捕捉領域１４になる溝２２網などの第２領域内に提供され、配分され、この材料は、第１領域にはすでに上述の液体が原因で、第１領域からは排除される。したがって、第１領域中の第１の種類の液体状の材料は、第２の材料が第１の領域に入るのを防ぐマスクを形成する。第２の種類の材料は、硬化などにより、より固定されてもよく、第１の液体は流し出され、またはその他の方法で除去されてもよく、これにより、第１領域は別の工程に対して露出可能となり、ここで、この別の工程の可能性に対して、第２領域はマスクにより保護される。

上述の説明は、表面凹凸体を活用し、およびこの表面凹凸体にする液体の流動を活用して、金属化領域を処理し、また遮断材料を金属化領域および／または吸収領域に塗布する点について行った。凹凸体表面の活用および液体を流すことを活用して、吸収領域を処理することも可能である。セル上の吸収エリア１４上に反射防止被覆部を形成するための代替となる方法は、本願中に開示する本発明の方法を用いる。ゾルゲル前駆体として知られる液体を、計量した量だけ、セルの溝状態のエリア１３に塗布し、ゾーン１３の１つの部分から移動することにより、ゾーン１３全体を被覆することができる。その後、化学反応および加熱により、硬化させることが可能である。

図６Ａ〜図６Ｄに関しては、マスクを形成するためにマスク材料６７２を配分する点に関連して、上で説明を行った。図１１Ａおよび図１１Ｂは、デバイスの初期状態と後期状態とを示すが、ここで、凹凸体の活用により、このようなゾルゲル材料１１７２などの流れが容易になり、初期にはゾルゲル材料１１７２などが（液体として）ゾーン１３の中央で局所的に堆積させられ、それがゾーン１３全体（ＡＲ被覆部１１３０により覆われる吸収部１４になる部分）を覆うよう広げられるように、中間の段階は、図６Ｂおよび図６Ｃに示した段階と類似しているが、遮断材料６７２の代わりにゾルゲル１１７２が設けられている。

ここまで、トポグラフィで凹凸化された２つの異なる領域について、プロセスと構造とに関して二元的に説明を行ってきた。第１領域では、例えば毛細管現象により駆動される処理液体または遮断液体が第１領域全体を流れる。第２領域からは、凹凸体と液体流れの特性とが原因で、処理液体または遮断液体が排除される。場合によっては、なんらかの行動を起こして、その後マスクが除去される。しかしながら、マスクされた領域が処理から遮断されている間に、プロセスは、分離領域と、材料の提供工程および材料の除去工程ならびに露出された領域の処理工程という連続的な工程とを任意の数含みうる。マスクは、工程がその間に行われて順次除去されてもよいし、優先的に、部分的にまたは、すべて一度に除去されてもよい。例えば、２つの異なるマスクを用いることができ、１つのマスクは第１溶媒により除去され、別のマスクは第１溶媒に対しては侵食抵抗を有するが、別の薬剤（例えば、熱や異なる薬剤）により除去されることも可能である。加工工程は、第１マスクの除去と第２マスクの除去との間で行われることができる。液体はマスクにより、ある領域に流れ込まないようにされるか、あるいは、毛細管現象がこのような流れ込みを防ぐ。あるいは、上述したように、マスクを全く用いずに処理工程を行ってもよい。

本発明のトポグラフィは、２つの目的または場合によってはより多くの目的に役立つ。例えば、吸収領域１４のトポグラフィは、平行に並ぶ溝２２を複数担持する。この複数の平行に伸びる溝２２は、光起電面の目的に役立ち、光の反射の方向を変えて、より多くの入射光が、全反射するようにする。溝２２は、また、製造目的にも役立ち、マスク材料などの液体の流動の方向付けを行ったり、この液体が吸収領域１４全体を覆うのに役立ち、その結果、この領域の外側のこれ以外のゾーンで、ＡＲ被覆部３０をエッチングで除去したり、および／または、電気メッキ化学物質液体を提供できる。第２の例として、電流を搬送する電極１６及び１８の位置を規定することにより、電流を搬送する電極１６及び１８が中に設けられることになるチャンネル３７及び３９が、光起電目的に用いられる。このチャンネルは、製造目的にも役立つが、これは、メッキ用化学物質が流れうる液体網として作用することによる。メッキは、金属化領域１７及び１９全体にわたって可能となるが、吸収領域１３などのこれ以外の領域には可能でないようにでき、これにより、吸収領域１３は、電極網３８から効果的に流体圧的に絶縁される。

以下の段落では、例えば毛細管現象などにより、液体の流動の制御を容易にするフィーチャーまたはトポグラフィの特性に関して説明をするが、これにより、種々の製造目的を達成することができる。次の段落では、光起電目的に関するトポグラフィについて説明する。

ある領域は規定され、その内部では流体流動が所望され、これを超えた位置では流体流動が起こらないことが所望される。トポグラフィ的フィーチャーの境界により、このような領域の境界が付けられる。図７Ａに示した吸収領域１４を１例とすると、この場合、境界は縁７７４である。適切な圧力下で、流体の粘性および流体と表面材料との間の接触角度を考慮すると、流体の一部分が重力的には縁７７４より上にあったとしても、流体が縁を超えてあふれ出ないような縁が適切とされている。

図５は、いかに、縁が流体の流動と保持とに影響を与えるかを説明するために用いられる。図５は、光捕捉溝の中央を伸びる面で、かつ格子チャンネルを通って垂直に切る面での、凹凸化されたウェハーの一部分の概略断面図である。少なくとも部分的に縁によって境界付けられている溝中に流体がある特定の場合について探索する前に、縁を有する平坦な表面に液体がある単純な場合について言及するのが有用である。図５Ａおよび図５Ｂは、湿潤液体５１５と平坦な表面５２０との間の接触を示す。液体の表面は、平坦な面に対して角度θ^＊を形成している。試験を行った窒化シリコン上の蝋では、この角度θ^＊は約１５度であった。図５Ｂは、蝋のプール５７２との観測される接触角度θ^＊に、縁５７４の表面フィーチャーが与える影響の例を示し、ここでは、この接触角度θ^＊は、縁のフィーチャー１１７４を有する基板の基板表面１１２０から測定している。ここで図示した、窒化シリコン上の蝋の例においては、縁により影響を受けた接触角度θ^＊は約５０°であり、これは、縁５７４の表面フィーチャーにより、１５°より大きくなっている。理論的には、後述するように、縁による角度の増大は、より大きくなりうる。

図５は、凹凸化されたウェハーの一部分を示す断面図である。この断面は、光捕捉溝２２の中央を伸びる面で、かつ格子チャンネル３９を通って垂直に切る面である。図５Ｃ、図５Ｄ、図５Ｅおよび図５Ｆは、図５の断面図の一部分を示した図であるが、この断面に対して垂線方向で見た、液体５７２の４つの安定した位置を示す図である。図５Ｃ〜図５Ｆで示した液体は、凹凸化されたウェハーの材料との接触角度が３０度である。図５Ｃ中、この液体は、溝２２の縁５７１においてピンで留められたようになっており、液体表面とこの縁を通る水平線との接触角度θは、ぬれ角度より小さく、３０度未満である。

図５Ｃから図５Ｄにかけて、より多量の液体が、液体５７２の体積体に加えられ、液体が保持縁５７１において水平線に対して採る角度は、ちょうどぬれ角度である。これは、縁５７１により安定的に保持されうる液体の最高レベルを示している。

図５Ｄに示した時点と図５Ｅに示した時点との間で、より多くの液体が加えられ、いまや液体は陸地５７５上のある位置にまで進出し、凹凸化されたウェハーの表面に対する３０度の適切な接触角度θを形成する。

図５Ｅから図５Ｆの間に、より多くの液体が加えられ、液体の縁は、いまや陸地５７５の第２の縁５７３にピンで留められたようになっている。液体は、その表面が、縁５７３の接点に対して実質的に垂直になるように示されている。実際、原理的には、液体は、この縁５７３を越えてこぼれだすまでに、これらの図中垂線を少し過ぎるところまで進むことも可能である。この点は、図５Ｇを参照すると最もよく理解されるが、この図では、図５Ｆ中の円で囲った領域を拡大して詳細に図示している。図５Ｇは、縁５７１及び５７３が理想的には鋭利な縁ではなく、半径を有する縁となっていることも示しているが、これは、図中では図示の目的で誇張されている。液体５７２は、この半径にそって、安定したぬれ角度条件を満足することができる位置にまで進むところが示されている、この場合では、図示したように表面に対して３０度となっている。

図５Ｃ〜図５Ｆは、断面図であり、したがって、図の平面に垂直方向で湾曲がない理想的な状況を示していることが理解される。現実の状況では、しかしながら、そのような湾曲が存在する。しかし、基本的な概念は適用され、これがさらなる湾曲により修正される。

したがって、縁により境界付けられた平坦な陸地（図５および図７Ｂの参照符号７７５でも図示）が、液体の流動に影響を与えることがわかる。一般的には、流体は、上流縁７７１が原因で、上流側からは陸地上に容易には流れ出さない。これは、この上流縁７７１により、流体はこの縁を越えて進むというよりは、流体は上方向に積みあがるからである。（この部分の説明においては、上流とは吸収領域１４側である）しかしながら、縁は、逆方向、すなわち、チャンネル３９から光捕捉領域１４への液体の流動も防ぐことができ、この状況では、縁７７３が上流側と考えられる。）流体が陸地上に流出し、これを横切るが、陸地７７５の下流側の縁７７３を越えて流れ出ない場合もある。液体がその上を流れうるか否かが不確実であるために、陸地が全く所望されない場合もある。

設計者は、図７Ａに示すように、陸地ではなく比較的鋭利な縁７７４を用いるように決定してもよい、図５Ｄ中の陸地の上流の縁で示されるように、一般的に、縁はそこを通る液体の流動を停めることができる。しかし、現実的には、見かけ上鋭利な縁も、非常に狭い平坦な上部の領域を備えた陸地として振舞う。

陸地は、二重の縁として作用することができ、停止活動において冗長性を提供するが、これは、毛細管圧が原因で、進んでくる液体の前面に対して影響を与える縁が２つあるからである。もし上流の縁７７１が流れを止めることが出来なかったら、第２の下流の縁７７３がまだそこにあり、流動を停めるかもしれない。一方、液体が陸地に流れ出るか否かが不確実であるために、設計者は、比較的鋭利な縁を選ぶよう示唆を受けるかもしれない。

それを超えて流体が流れない境界として作用する別のフィーチャーは、***したフィーチャーであり、例えば、畝または壁である。例えば、各光捕捉溝２２の端部に、壁７７０および縁７７４（または、陸地を備えた縁７７５）が存在する。溝内の流体は、十分な体積、圧力および毛細管吸引力が存在しない限り、壁を登ることはできない。

液体を配分するために表面トポグラフィまたは凹凸体を利用する際に考慮した別の点は、充填しようと望んでいるゾーン全体を実際に確実に充填することである。例えば、図６Ａ〜図６Ｄを参照して、平行に伸びる複数の溝２２である吸収領域１４を考慮すると有用である。このゾーンを充填する１つの方法は、滴もしくは小さな塊６７２の形態での液体をある量、または、融解する固体をある量、図６Ａに示すようにゾーンの中央の比較的小さな部分内に提供する。この量は、その後、融解するに従ってゾーン全体にわたって流れる、あるいは、そのままの状態で、例えば毛細管現象によって吸引され、接触されるべきゾーン中のこれ以外の全体の部分に到達する。時には、例えば、溝２２間の畝２３により規定された縁において、流体流動が停止することがある。あるいは、個々の溝またはいくつかの溝が、不純物または製造欠陥のために遮断されるかもしれない。流体６７２の装填の位置が少し間違っており、その結果所望の目的とするゾーン１４の一部分が未充填のままとなることも起こりうる。したがって、図７Ｃに概略的に示したように、溝２２ｃ間に横断チャンネル２５ｃを設け、流体の一部が注入されると、流体がゾーン１４ｃ全体にわたって流れることができるようにすることが有用である。

この例を、図７Ｃに示す。吸収領域を構成する複数の溝２２ｃは、その境界を付ける畝２３ｃのうちの少なくとも１つ、通常両方中にある開口２５ｃにより、それぞれ横断されている。ある異常、例えば、圧力低下または流動条件に悪影響を与える機械的な不純物などの異常により、畝の縁がその方向の流動の障壁になる場合に、各間隙２５ｃは、横断的な流動を行わせる。通常、間隙２５ｃは、互いに直面せず、溝の長さ方向に沿って、互いに離れて位置づけられている。乱雑な描写を最低限にするために、図７ｃには、いくつかの間隙２５ｃのみが示されている。実施形態によっては、全てではなくとも大抵の畝２３ｃが、少なくとも１つ、通常は多くの開口２５ｃにより貫通されている。開口がより少ない場合もありえるが、この場合は、投与位置からより離れた畝に主に貫通が行われている。

図７Ｄは、領域の完全な充填を確実にするための横断チャンネルの別の実施形態を概略的に示す図である。ここでは、その内部で各畝２２ｄを、１つまたは複数の横断チャンネル２５ｃを用いて貫通させるのではなく、１つのチャンネル２５ｄが周辺エリア全体を、溝２２ｄの列の少なくとも１つの端部、または図示したように両端に沿って横断し、これにより、１つの溝から次の溝へ互いに流体連結することができ、全ての溝が互いに連結しうる。したがって、任意の１つの溝に沿って流動に対する障害物があっても、流体が他の溝に到達できないということが防がれ、また、１つの溝内での遮断が迂回されることができ、この遮断によって遮断されていない別の端部から、その溝は充填されうる。このように形成することにより、液体に対するさらなる保護対策を提供するが、これはすなわち、液体が１つの領域内で所望されているが、別の領域内では所望されていない際に、所望しない領域に液体が流れ込むことへの保護対策となる。たとえば、横断チャンネル２５ｃは、吸収領域１４ｄから格子線チャンネル３９中へ、または、逆方向で逸脱して流れ込む液体を留めるための氾濫用のため池として作用する。

直ぐ上では、製造目的を達成するために液体流動制御を容易にするトポグラフィフィーチャーまたは特性に関して説明したが、直ぐ次に説明する段落では、このトポグラフィが光起電機能にいかに役立つかを説明する。

図７Ｅは、１つの溝２２ｅの断面概略図である。光捕捉溝２２ｅの底面３５は、状況によっては比較的平坦であってもよい。このようにほぼ平坦であることにより、平坦で凹凸化されていない表面からの支配的な反射とほぼ同じであるので、溝の底部３５からの反射が生じる。したがって、溝の底部に凹凸体を設けて、この凹凸体により、全体的に平坦な表面に当たった光のうちのさらにより多くの光が、溝の底部から斜め方向に反射され、溝の側壁に当たるようにすることが有用である。セルの底部を凹凸体化することにより、シリコン吸収部の固体３６中を通過する光が、貫通し、裏面２１に当たる角度に対して影響を与えることもできる。前面２０および裏面２１に対して垂直角度で交差する直接光路から光路をそらせることにより、光が、セルから反射されて出て行くのではなく、吸収される光路をたどる可能性を増すことができる。

溝２２ｅの底部における凹凸体部材４５の大きさは、特性長として、約ｌμｍ〜約５μｍの間、好ましくは、約２μｍ〜約３μｍの間であることが有用でありうる。特性長の大きさとは、一般的な構造を記述するための一次元の大きさであり、例えば、非常に小さい溝の深さｄまたはその幅ｗを意味する。これらの特徴は、上述で特定した範囲よりも、より大きくても、またはより小さくてもよい。別の有用な測定の大きさは、溝２２ｅの特性長の大きさの、約１／１０〜約１／５の間である。（溝２２ｅは、通常、約３μｍ〜約５０μｍの間であり、好ましくは、約５μｍ〜約２０μｍの間である。）

溝の底部３５における非常に微細な凹凸体４５は、任意の適切な手段により、すなわち、この小さいサイズの溝またはこれ以外の凹凸体を作りうる任意の手段で達成可能である。可能な方法としては、これに限定されるのではないが、多結晶シリコンウェハー上に凹凸体を作るための、当該分野で公知であるＩＳＯ準拠化学エッチングが含まれる。これらの方法の中には、溝の底部と同様に、側壁にもこの非常に小さい大きさの凹凸体を形成するにも適用しうる方法もある。

現在の産業水準であるシリコン太陽電池の裏面のコンタクトは、セルの裏側にアルミニウムペーストを塗布し、焼付ける方法で作られる。アルミニウムはシリコンと合金化して、オーミック接触を作り、裏面域を作る。しかしながら、アルミニウムドープされたシリコンと、焼結ペースト層との間の界面は、反射性があまり強くない。したがって、産業界は、新しい裏面コンタクトの方向へ動いており、この裏面コンタクトは、酸化膜を堆積させまたは成長させて、この酸化物の上にアルミニウムを堆積させることにより作られる。薄い（約１００ｎｍ）の酸化物層とアルミニウム裏面との組み合わせにより、９９％を超える反射性を有するミラーを作る。別の方策としては、酸化物と窒化物との堆積物を堆積させ、その後アルミニウムを堆積させる方法である。いずれにせよ、アルミニウムがシリコンと接触可能であるように、誘電層を通る開口を設けるか、または作らねばならない。この工程は、通常、レーザー切断を用いて行われる。

しかしながら、本発明により、裏面構造は、上述の前面構造とほぼ同じ方法で作られうる。凹凸体を、裏面２１上に作ることができ、かつ、上述の自己整合原理を用いて、誘電膜を通って局所的にエッチング可能である。ここで、遮断材料または処理材料のいずれかが、表面の凹凸体により、所望の位置へと方向付けられる。例えば、図１Ｄに示すように、凹凸体は、吸収領域と金属化領域とからなる裏面２１上に作られることができ、前面上の光捕捉溝２２は、裏面上の光捕捉溝２２２に対して直交する。前面と裏面との上のこのような直交凹凸体により、内部でのすばらしい光捕捉が行われるが、これは、これらの直交する凹凸体のそれぞれが、反射の直交成分（前面および裏面）と屈折（前面のみ）を提供し、その結果、セルの前面表面における全反射の可能性が高くなるからである。母線領域２３７及び３７ｄは平行で、バスワイヤが、１つのセルの上部と隣接するセルの底部との間でコンタクトを作るように整列している。

図１Ｄは、ウェハー２４ｄの裏面側２１ｄを顕著に示している。右側の縁では、前面側２０ｄの吸収領域１４ｄの溝２２ｄの輪郭が、断面で切られた形で見ることができる。母線用のチャンネル３７ｄおよび格子線用のチャンネル３９ｄもそれぞれ明らかである。前面上では、凹凸体２２ｄは格子線３９ｄに対して垂直であることが有益であるが、裏面上では、凹凸体２２２は格子線２３９に対して平行に伸びてもよく、このようにしても悪い結果は生じない。これは、格子線２３９間の横方向の導通は、ウェハーの全厚みにわたって生じており、（前面でそうであるように）新しい表面層中にのみ生じるのではないという事実による。裏面側凹凸体は、前面側の光捕捉部用の溝に類似する溝２２２セットと、（前面２０ｄ上の金属部とほとんど同じである）金属部のチャンネル２３７及び２３９セットとからなる。

次に、候補となるプロセスの順序を示す。ウェハーは、まず両側２０ｄ及び２１ｄにパターンが形成され、両側でトポグラフィを作るためにエッチングが行われる。ウェハーは、前面上に接合部を作るために拡散が行われ、次に、前面から残留ガラスを除去し、かつ、裏面から接合部を除去するためにエッチングが行われる。その後、ウェハーは、前面上でシリコン窒化物３０により被覆され、裏面上では、酸化物と窒化物とで被覆される。前面における金属化エリア１７ｄ及び１９ｄのＨＦを用いた方向を定めた処理により、金属化領域における窒化物が除去される。裏面における金属化領域のＨＦを用いた処理により、裏面２１ｄ上の酸化物と窒化物とが除去される。ここで、アルミニウムが、裏面全体の上に、スクリーン印刷され、かつ焼き付け可能となる。アルミニウムは、誘電層中の開口を通ってコンタクトを作り、裏面のこれ以外の全ての部分では反射性を有することになる。したがって、いずれの光も凹凸化された裏面２１ｄから反射されないが、裏面の金属部に向けられ、シリコン内に反射し戻される。その後、金属化は前面上で進められうる。

これらは、裏面にトポグラフィを適用したほんの一例である。しかしながら、これらの例のためならびに任意のこれ以外の表面形状のためおよびこの理由のために、裏面上に、あるトポグラフィを設けることが可能である。このトポグラフィは、このような形状にするため、本質的な光起電面の理由を有するが、このような形状は加工目的、例えば、所望の領域に、しかし所望の領域のみに液体をチャンネルで流し、またはこのような流れを遮断するような加工目的のために用いることができる。

ここで、本発明のプロセスにより容易に実現可能になる、追加的な光起電面での利点について述べるが、ほぼ統一した縦横比を有するフィーチャー中に、金属化化学物質を入れて処理することにより、格子線１８の抵抗は低いレベルで維持されうる。図１０には、メッキされる導体材料が横方向に広がることなく、上述の点がいかに達成されるかが概略図示されている。格子線１０１８は高くすることができるが、これは、液体メッキ用化学物質が、深く狭いチャンネル１０３９内（ジェット印刷などの直接処理もしくは毛細管流動のいずれかまたはこれらの組み合わせ）により提供されるからであり、これらの格子線は、底部では、ウェハー２４中に形成されたチャンネル１０３９により形成され、かつ上面では、吸収領域１０１４をマスクするために用いられるように積み上げられた遮断材料１０７０の２つの領域の間で形成されている。マスク１０７０を形成する材料との間の接触角度、ならびに、ウェハー基板１０３６の材料および幾何学的形状を選択することにより、複合チャンネル１０３９の側壁の上方部分は、比較的急勾配で作ることができる。この結果、界面角度は、比較的急勾配となる。この壁の勾配は、表面の凹凸体を生かし、かつ、（図５〜図５Ｆに関連して上述したように）接触角度を大きくする縁を設けることにより、より急勾配にすることさえ可能である。

上述には、本願中に開示された発明を大まかな概要として記述した。本発明の代表的な品目を説明し、このような品目を造るためのいくつかのプロセス順序、および、関連する品目を説明した。表面のトポグラフィおよび凹凸体ならびにこれに対する液体流動を活用した、基本的な２つのモード、すなわち処理モードおよび遮断モードについても説明した。異なる多くの凹凸体の特徴、これらがどのように形づくられたか、および、これらがどのように機能するかも説明した。以下で、さらなる加工フローの順序を探求する。

図２Ｃには、金属化領域１７及び１９中で遮断を用いた加工工程のフローを概略的に示すが、この場合、吸収領域１４を遮断するためにいくつかのプロセス中で用いられる上述したような遮断材料とは異なり、無機遮断材料を用いている。

工程２５２ｃおよび工程２５４ｃは、図２Ａに示した最初の２工程と同じである。次の工程は異なる。液体状の前駆体を供給し（工程２５５）、これを焼き付けることによりシリカガラスが形成される（この工程も工程２５５の部分として含まれる）。これは、スピンオン材料と称される部類の材料であり、マイクロ電子工学において広く用いられている。次に、ＡＲ被覆部３０が、光捕捉領域１４とスピンオン材料により覆われた金属化領域１７及び１９を含むウェハー２４全体の表面２０に塗布される（工程２５６ｃ）。

この時点で、設計者は選択を行う。加工は、図２Ｂの、吸収部を蝋で遮断する工程２６１へと進むことができる。あるいは、図２Ａの、ＡＲ被覆部をエッチングするために金属化領域を処理する工程２５８へと進むことができる。

金属化領域１７及び１９中のＡＲ被覆部は、遮断工程２６１が選択された場合には、浴工程２６３により、またはより特定の処理工程２６５（図２Ｂ）もしくは特定の処理工程２５８（図２Ａ）によりエッチングで除去される。いずれの場合でも、上述の工程２５５で行われたガラスを用いた金属化領域１７及び１９の遮断が、ここで利用される。ＡＲ被覆部は焼き付けられうるが、この際小さな孔を残し、これにより、エッチャントが通過しシリカガラス酸化物の遮断材料をエッチングし、したがって、ＡＲ被覆部を切り落とし、シリカガラスと共に外れることができるように焼き付けられる。このようにして、ＡＲ被覆部を迅速に除去できる。こうでなければ、焼き付けられたＡＲ被覆部をエッチングするのは困難であり、エッチングはゆっくり行われる。用いられたエッチャントは、ＡＲ被覆部自身に対して、迅速に悪影響を与えることはないので、吸収領域が遮断されず浴中のエッチャントに露出する場合でさえ、または、直接処理方法中に塗布された逸脱したエッチャントから吸収領域が遮断されない場合でさえ、吸収領域上のＡＲ被覆部は、実質的に悪影響を受けない。

残りの工程は、遮断工程が採られない場合には、処理工程２５８後は、図２Ａに示したフローを、遮断工程２６１が採られる場合には、その後図２Ｂで示したフローをたどる。

使用可能な別の遮断機構としては、堆積されたＡＲ被覆部の機械的な接着を妨げる層があり、したがってこの場合、被覆部がもろい薄膜として残り、この薄膜は、例えば、超音波攪拌により破壊され、除去されうる。

１つまたは複数の膜の堆積を遮断する方法は、任意の膜について、その膜の目的に関わらず、広く使用可能である。

以上の説明は、ウェハーの１つの側または両側に、図２Ａ、図２Ｂおよび図２Ｃの工程２５２に示すような所望の初期凹凸体が設けられ、または形成されていることを前提としているが、このようなウェハーをいかに形成するかは説明していない。ここで、この工程について説明する。

バルク中でドープされ、適切な大きさに切断されたシリコンウェハーは、以下のように加工されうる。ウェハーは洗浄され、切断によりうけた表面損傷を除去するためにエッチングされる。表面損傷は以下の工程でも除去されるので、この工程は、不要かもしれない。

ウェハーには、フォトリソグラフィレジストを用いて、パターンが形成される。このレジストは、エッチング溶液によりシリコンが直接侵襲されるのを防ぐ。フォトリソグラフィレジストは、エッチング中に光捕捉を行うためのトポグラフィおよび電気コンタクト用のトポグラフィに成長するパターンを規定するのに用いられる。エッチングレジストによりマスクされた領域は、エッチングにより除去されない。マスクされなかった領域は、エッチングにより除去される。

パターンを形成するプロセスの１つの実施形態では、初期には平坦であるシリコンウェハーの上面上にエッチングレジスト材料の層を形成する。このプロセスはエッチャントを用いて、初期には平坦である表面の特定の領域からシリコンをエッチングにより除去する。このエッチングレジストは、これが置かれたエリアにおいて、初期のシリコンの直接の侵襲を防ぐ。しかし、実際は、エッチングは、エッチングレジストの近辺のエッチングレジスト層の下で起こりうる。しかし、このエッチングはエッチングレジスト下ではよりゆっくりと進行する。例えば、エッチングレジストの平行した線のセットが、比較的狭い平行に伸びる露出する領域を間にはさんで置かれていると、エッチャントは露出したエリアから材料を刻み取り、シリコン表面はエッチングにより除去され、シリコン中の元々エッチングレジストが無かった位置には、溝が刻み込まれて残される。エッチャントはまた、開口の両側の上面上にあるエッチングレジストの層の下からシリコンをから切り取り、表面中へトレンチをエッチングしたことにより新たに露出したシリコンの表面を通ってエッチングする。エッチングが十分に進行すると、まだ残っていたエッチングレジストの膜が、エッチングされた溝に覆いかぶさる。エッチングレジストのパターンが十分切り取られたまさにその時点で、シリコンのトポグラフィは、エッチングされた溝同士の間に鋭利な頂点を有し、エッチングレジストは基板から離れる。これらのフィーチャーの全ての典型的な深さは、上述したように、約３μｍ〜約５０μｍの間であり、好ましくは、約５μｍ〜約２０μｍの間である。

シリコン中に刻ま込まれた溝は、光捕捉凹凸体溝２２と、電極１８及び１６用のチャンネル３９及び３７網との両方を作る。ウェハーは、残ったフォトレジストのエッチングマスクを除去するために洗浄される。

上述の自己整合型マスクを、必要な場合、光捕捉領域１４を変えることなくコンタクトチャンネル３７及び３９を容易に深くするためのエッチングマスクとして用いることも可能である。例えば、吸収部溝２２と金属化チャンネル３７及び３９との初期のパターンが、表面中に形成された（例えば、工程２５２ｂ）後に、吸収部１３を遮断可能である。ウェハー全体が、シリコンをエッチングにより除去するためのエッチャントに露出可能である。金属化チャンネル３７及び３９は露出されたままであるので、したがって、第１のエッチングの直後に、これらのチャンネルがより深くなるようエッチングすることができる。吸収領域１３は、この第２のエッチングから保護されている。その後、吸収領域１３に対するマスク遮断は除去可能で、プロセスは、図２Ａの工程２５４ａ、または図２Ｂの工程２５４ｂに入り、ウェハー全体が拡散およびエッチングされる。したがって、続く加工においてマスクを用いない図２Ａに示すようなプロセスにおいてさえも、金属化チャンネルを深くするためにマスクは用いられうる。

上述では、光捕捉領域１４を構成する溝について全般的に説明を行った。金属化領域１７及び１９には、陥凹チャンネルが設けられてもよい。これらの文言は、異なる使用に関して比較的一環して適用されてきたが、これらの文言は、どちらも全般的に、同じ種類のトポグラフィを有するフィーチャー、すなわち、連続的な凹面を表す意味を有する。凹とは、本明細書および本明細書に添付される特許請求項においては、負の平均曲率を有する面を意味する。本願では、凸とは、正の平均曲率を有する面を意味する語として用いられる。

一般的に、ゾーンのある部分から、このゾーンの残り（このゾーンの他の部分を含む）部分へと液体流動を方向付けるのに適した相互連結された網を提供する、凹凸化された設計は、凹面網であり、１つのゾーンを占める任意の凹面は、少なくとも１つの凹面において、このゾーンの残りの部分を有する網に結び付けられている。通常、１つの光電池２４は、凹凸化されたゾーン１４のセットに分割される。１つのゾーン１４は明確になっており、ゾーン１４を取り囲む閉ループ（図１中の参照符号Ｌのような閉ループ）をたどる凸面または液体流動障害物により、他のゾーンから分離可能である。この閉ループは、ゾーンの境界を構成している。ゾーン１４内の凹凸体は、凸型の畝２５が散在する凹型の溝２２のセットまたは網を有しうる。

上述したように、ゾーン１４内の溝は方向付けられ、液体がそのゾーンの第１部分からそのゾーンの別の部分へ移動し、そのゾーンの境界より外側には移動しないように、この溝は液体を方向付ける。

表面トポグラフィと、この表面トポグラフィに対して主に毛細管現象により駆動された液体流動を活用した本発明の１実施形態によると、処理工程または遮断工程の際に、液体を配分する主な駆動力は、液体成分の表面エネルギーと、固体基板上の局所化された面積との相対的な大きさである。固体表面の溝、波形および粗面の効果は、液体相と固体相との間の表面エネルギーの差を増幅させる。固体相に引き付けられる液体は、表面が波形または粗面である際に、より強く引き付けられる。光電池に用いられるシリコンおよびＡＲ被覆部は、ある程度疎水性を有し（水をはじき）、したがって、これらが表面凹凸体を有するとき、波形および粗面の表面は、水溶性液（すなわち、水性の液体または相当な量の水を含有する液体）をより強くはじく傾向がある。

例えば、格子線チャンネル３９内にチャンネル３９に平行に伸びる小さい溝を設けることが有用である。これらのより小さい溝は、溝に沿った流動を高める。チャンネル中に意図的に粗面を採用してもよい。

本発明は多くの態様が可能であるが、これは、液体物質の表面吸引力と反発力とは、表面凹凸体の幾何学的形状を注意深く設計することにより、さらに洗練させることができるからである。固体面中に彫りこまれた溝は、溝に沿って液体を導くチャンネルのように作用し、溝を強く境界付ける鋭利な縁は、液体の通過を制限する。したがって、液体は、選択された方向で（例えば、溝に沿って）迅速に配分されることができるが、他の方向には（例えば、溝を横断するようには）全く配分されない。

表面エネルギーを変える化学的な手段は、表面凹凸体の効果を強化可能であることがわかっている。例えば、紫外線光源により発生させられたオゾンは、オゾンがない場合よりも、疎水性シリコンおよび窒化シリコンを一時的に水溶液に引き付けられる状態するように変えることができる。このプロセスは、局所的な投与を可能にするのに特に効果的である。この局所的な投与とは、例えば、金属化領域から絶縁性被覆部を除去するために水溶性のフッ酸などによる処理すること、この同じ金属化領域中で例えば、無電解メッキを核とするために水溶性の触媒で処理すること、および、金属コンタクトを堆積するために水溶性の無電解メッキ試薬で処理することなどがある。換言すれば、オゾン処理により、これらの流体が、より自由に流動することができ、したがって、小さい格子線チャンネル内でのこれらの液体の配分に役立つ。

他の化学処理を適用して、凹凸化された表面の表面吸引力を高めてもよい。界面活性剤を液体試薬に加えて、基板との表面吸引力を高めてもよい。

シリコンおよびシリコン窒化物の表面吸引力を変える別の方法は、基板表面上に二酸化シリコン膜を形成することであり、これは、例えば、昇温での酸化または陽極酸化により行われる。二酸化シリコンは実質的に親水性を有するので、酸化されたシリコンまたはシリコン窒化物の表面には、局所的な投与を伴う水性化学処理を行って、続いて、基板上で選択されたトポグラフィフィーチャーに沿って毛細管現象による移動が行われてもよい。

上述では、光捕捉領域１４中の溝２２は、実質的にまっすぐで、幅および深さが全体として統一されているものとして示した。溝が用いられる場合、これらは、まっすぐである必要はなく、幅および深さが統一されている必要もない。溝は、シェブロン様式のように互いに対して湾曲していてもよいし、角をなしていてもよいし、傾斜を形成していてもよい。溝は、中心位置から伸びる放射状の線で、同心の溝が集まるものでもよい。要求されるのは、ゾーン全体に到達することが望まれる材料の装填が、ゾーンのある部分に堆積され、続いて、この材料の到達が望まれるゾーンのこれ以外の全部分に移動するようなパターンまたは溝でなければならないという点である。あるゾーン内で材料が堆積される位置は、１つまたは多く存在しうるが、この数は、配布方法の精度（例えば、手動での蝋の固体フィラメント設置と比べてのインクジェット印刷）と、プロセスの時間的な制約などとのバランスで決定される。吸収部中の凹凸体は、溝以外であってもよい。この、凹凸体は、前述の、通常ＩＳＯ準拠した凹凸体の形成方法により作られる種類の凹凸体であるにすぎない。図１Ｇに、六角形列上の光捕捉フィーチャーを示す。このような方策は、全ての加工が、金属化領域中の処理によって達成される場合に特に適している。このような場合、吸収領域中の凹凸体は、光捕捉においてのみ重要であり、続く製造工程中では重要ではない。実際、この場合、凹凸体は、吸収領域では存在しなくてもよい。

本願のいくつかの発明の本質的な態様は、続く製造工程の作用を局所化するために凹凸体を用いる点であることが理解される。さらに、この局所化は、意図するデバイスの様々な機能領域を分離するのに、例えば、上述のように吸収領域と金属化領域とを分離するのに非常に重要である。しかしながら、この分離手段は、デバイスのこれ以外の機能領域間で用いられうると理解される。例えば、セルの異なる領域中で、２つ以上の異なる種類の金属化材料が用いられてもよい。このセルまたはウェハーの縁も重要な境界になる。したがって、図１２に図示したように、凹凸体は、続く加工工程での規定を支援するように設計されうる。これにより、凹凸体は、セル１２２４の縁１２０１及び１２０３にまですぐに広がるように、または、セルの周辺に意図的に境界領域１２０５及び１２０７（この境界領域は、所望に従い、セルの有効部分であってもよいし、そうでなくてもよい）を残す。図１２は、実際通りに縁１２０１、１２０３、１２０５及び１２０７を示したもので、図示の目的で断面にしているのではない点に留意されたい。（しかしながら、１つの図中に、縁４つ全てを示すために、これらは非現実な程度に短く示されている。）実際は、ウェハー全体は、図１に示すように、多くの領域１２１３を備えている。格子線チャンネル１２３９ｏは、実際、一端において開いており、格子線１２３９ｃは、他端の外側で閉鎖されている。さらに、縁１２３７における光捕捉溝１２２２は、開いた端部となっており、一方、縁１２０７においては閉じた端部となっている。

上述の説明では、ｐ型上のｎ型である半導体の説明を行った。この形式の半導体は、ｎ型上のｐ型の半導体に比べて、比較的コストが低いために、今日一般的に最も良く用いられている半導体である。しかしながら、本願中に開示した発明では、ｎ型上のｐ型の半導体を用いることも可能である。この切り替えに適応するためには、いくつかの工程の変更が必要である。しかしながら、この変更は、当該分野における当業者には理解される種類の変更であろう。例えば、適切なドーパントは、ｎ型半導体に関して上述したようなリンドーパントではなくＢ_２Ｏ_３およびＢＣｌ_３である。さらに、電極に電気メッキをするためのＬＩＰを用いる必要はない。

接合部は、デバイス全体を覆う連続的な接合部である必要はなく、例えば、拡散材料の筋に局所化可能である。さらに、接合部は、２つの異なる半導体材料のヘテロ接合部であり得、ホモ接合部に限定されない。さらに、接合部自体も、金属化工程の結果として形成してもよい。例えば、金属化材料が、内部にｎ型ドーパントを有する場合、金属化焼付け中の拡散により、自己整合型ホモ接合部が作られることができ、したがって、別の接合部形成工程は不要となる。

上述の説明では、半導体ウェハーの製造に焦点をあて、シリコンを一例として用いた。このシリコンは多結晶であっても、単結晶であってもよい。さらに、本願中に開示された発明は、シリコン以外の半導体と共に用いられることができる。例えば、ゲルマニウムまたはヒ化ガリウム半導体ウェハーを、凹凸化された表面を備えたものとして作ることもでき、シリコン半導体に関連して上述したと類似の方法で用いることもできる。

さらに、上述の説明では、半導体の製造に焦点を当て、ウェハーを一例として用いた。しかしながら、本願中に開示された発明は、ウェハー以外の構造に対して適用することも可能であり、例えば、半導体ではない基板（例えばガラス基板）の太陽側の表面に塗布された半導体薄膜に適用可能である。この場合、表面凹凸体またはトポグラフィが、基板（ガラス）上に設けられ、半導体薄膜が、この基板の凹凸化された表面上に塗布される。例えば、たった１ミクロンまたは２ミクロンの厚さのテルル化カドミニウム膜を、ガラス基板上に塗布し、上述のような表面凹凸体を担持してもよい。

本発明では、半導体薄膜を担持した基板（サブストレート）ではなく、凹凸化されたスーパーストレート（このスーパーストレートの太陽側の表面とは対向側の、地球側の表面上に、半導体薄膜を担持したもの）を用いることも可能である。

コンタクト金属として無電界ニッケル、および、主たる導体として電気メッキした銅または銀を用いる金属化の教示は、方法の一例である。これ以外のコンタクト金属の堆積方法には、限定されるわけではないが、有機金属の前駆体材料（ニッケルと共に用いても良い）の使用が含まれる。あるいは、クロムなどの他の金属を、コンタクト材料として用いてもよい。有機金属または無電解メッキ溶液から、銀を堆積させることもできる。銀の場合には、コンタクト金属と導体金属とは、同じ材料でありうるが、別の方法で堆積してもよい。

上述の説明では、半導体表面の一部分が遮断され、その後全表面がＡＲ被覆エッチャントなどの反応材料に対して露出されるプロセスについて説明した。これらの例では、通常、表面全体が、液体浴にさらされると説明された。しかし、他の浸漬方法、または、表面を完全に露出する方法を用いてもよい。液体浴を用い得るが、この浴は水溶性でもよいし、非水溶性（例えば、アルコールベース）の浴でもよい。媒体は、液体状であっても気体状であってよい。気体媒体の例には、物理的気相成長法（ＰＶＤ）、化学的気相成長法（ＣＶＤ）およびプラズマ化学気相成長法（ＰＥＣＶＤ）が含まれる。さらに、従来の浸漬浴ではなくてもよく、要求されているのは、適切な期間の間、凹凸化された半導体の全表面が反応薬剤と接触させられるように、液体または気体が、ある容器中、ある体積体中およびある流動経路中で提供されるという点だけである。液体は、容器中に保持される必要はない。例えば、液体は、加工されるべき品目上に噴射可能である。

本願のいくつかの発明の重要な態様は、続く製造工程の作用を局所化するために凹凸体またはトポグラフィを用いることであると理解されるであろう。理想的には、凹凸体自体が、最終デバイスの機能中で役割を果たすことであり、例えば、本願中で記載された光捕捉溝の役割を果たすことである。しかしながら、続く加工工程における局所化のみの目的のために、凹凸体を提供することも可能である。例えば、セルの裏面側上に金属化チャンネルを、前面上の金属化チャンネルと同じ様に作ることができ、加工に使用することができるが、これは、電気導通目的のために特定的に規定されている必要はない。

通常、続く加工工程での局所化は、主に、液体の表面凹凸体への毛細管現象の相互作用により達成される。毛細管現象の相互作用とは、表面エネルギーと表面の相互作用とに由来する物理現象の一般的な部門を意味する。しかしながら、毛細管現象は、続く製造工程の作用を凹凸体が局所化する実施形態においては、ほんの小さい役割、僅かとさえ言える役割を果たす点に留意することが重要である。

例えば、図１２では、凹凸化されたウェハー１２２４は、微細な格子線チャンネル１２３９の方向に沿って（両頭矢印Ｇで図示）、制御された加速および減速がかけられるところを示す図であり、これにより、格子線チャンネル１２３９中の液柱の慣性を利用して、チャンネルの長さ方向に液体が伝播されるのに役立ち、液体内に一時的な局所圧力を発生させる。この技術は、一般に表面を湿潤化する方が非湿潤化するよりも容易であるという事実を利用している。したがって、正味、ウェハーの各周期振動により、液体のメニスカスは少量ずつ前に動き、逆方向の移動の際には液体の後退が起きないまたはほとんど起きない。したがって、正味の湿潤化の進行が、時間の経過と共に生じる。

別の実施形態では、液体中に振動を生じ、空気を通る音の伝播作用により、液体に対する方向づけを行ってもよい。

別の実施形態では、静電気力が、ウェハー表面上の液体の運動を引き起こすが、この技術はエレクトロウェッティングとして周知である。電界が、相互作用する材料の表面エネルギーに対して影響を与え、これにより、湿潤化条件を変更する。あるいは、電界が、液体自身に対して、体積力を働かせ、これにより、凹凸体のチャンネル１２３７内で液体を動かすのに役立つ。

別の実施形態では、磁界により液体中または液体上で引き起こされた力を用いて、凹凸体の意図する領域中での液体の伝播に影響を与えることができる。例えば、磁界に応答する粒子を、コロイド懸濁液中の液体中に入れるなどである。例えば、ニッケル、鉄、酸化鉄、コバルトまたはこれ以外の材料の強磁性粒子を用いることができる。ある形態の黒鉛などの反磁性材料の粒子、およびモリブデンなどの常磁性材料の粒子を用いてもよい。有機金属液体にも常磁性のものがあり、したがって、これらは粒子状物質を加えることなく用いることもできる。

このように、本発明の重要な実施形態は、光起電装置の製造方法であり、この方法は、凹凸化された半導体表面を形成する工程と、半導体に関連する接合部を形成する工程と、表面の第１ゾーンに液体を塗布する工程であって、この液体が、少なくとも部分的には表面の凹凸体が原因でこのゾーン内を移動する工程とを含む。液体は、第１ゾーンと連続している表面の第２ゾーンからは排除されたままであり、排除が、少なくとも部分的には、表面の凹凸体が原因で生じる。表面の第１ゾーン中で化学反応を起こさせる。

関連する実施形態は、さらに、半導体表面に、半導体から電力を収集し、かつさらに電気系に配電することができる金属被覆を塗布する工程を含む。

いくつかの重要な実施形態では、さらに、液体は、少なくとも部分的には毛細管吸引力の影響が原因で、第１ゾーン内を移動する。実施形態の重要な部類では、液体は、主に毛細管吸引力の影響が原因で、第１ゾーン内を移動する。毛細管現象ではなく、または、毛細管現象に加えて、液体は、少なくとも部分的には次の１つまたは複数の影響、すなわち、基板の揺れ、液体への音響エネルギーの適用、エレクトロウェッティングおよび磁性の影響が原因で第１ゾーン内を移動する。

本発明の非常に明らかな態様では、液体は、反応性液体である。このように、この方法は、さらに、第１ゾーン内で、化学反応が原因で化学的に修正された材料の体積体を作る工程を含み、この体積体は半導体との電気コンタクトを有する。

非常に有用な実施形態によれば、第１ゾーンは、光起電装置の金属化領域であってもよい。例えば、第１ゾーンは、母線領域と格子線領域との内部にあってもよい。第１ゾーンは、母線領域内にのみ存在することもできる。

１つの具体的な実施形態について述べると、液体は、反射防止材料でもよい。この場合、この場合、第１ゾーンは、光起電装置の光捕捉領域であるのが有益である。

まだ別の有用な実施形態では、第１ゾーンに液体を塗布する工程の前に、表面の第１ゾーンおよび第２ゾーンは反射防止材料で被覆される。その後、反射防止材料を除去する液体が塗布される。除去液体は、化学エッチャントであってもよい。このような場合、第１ゾーンは、光起電装置の金属化領域でありうる。

一般的には、表面の第１ゾーンは、毛細管影響を可能にする凹凸体を担持している。

半導体材料はシリコンでありえ、発明は、多結晶シリコンである場合に、特に有利である。より一般的には、半導体材料はｐ型でありえ、接合部を形成する工程は、ドーパントとして、リン担持化学物質を塗布する工程を含む。あるいは、半導体材料はｎ型でありえ、接合部を形成する工程は、ドーパントとして、ホウ素担持化学物質を塗布する工程を含む。

半導体は、シリコン、ゲルマニウムおよびヒ化ガリウムからなる群より選択される。

化学反応は、表面の第１ゾーンおよび第２ゾーン内で金属被覆部を形成する反応であってもよい。

別の実施形態によれば、この化学反応は、第１ゾーン内で、具体的には無電解メッキによる金属膜の形成を可能にする触媒を用いた触媒反応でありえる。あるいは、この化学反応は、第１ゾーン内で無電解メッキにより、または、有機金属材料を用いて金属被覆部を形成してもよい。

また別の実施形態は、毛細管吸引力の影響下で液体流動を促進させる材料を用いて、凹凸化された表面を処理する工程を含む。

さらに別の実施形態によれば、凹凸化された表面の第１ゾーンは、第１部分と第２部分とを有する少なくとも１つのチャンネルを有してもよい。この少なくとも１つのチャンネルは、相互連結されたチャンネル網であってもよい。あるいは、この少なくとも１つのチャンネルは、複数の平行に伸びるチャンネルであってもよい。表面は、さらに、隣接する一対のチャンネルの間に畝を有してもよい。一対のチャンネルの間にある少なくとも１つの畝は、これを通って液体が貫流可能になるような少なくとも１つの開口部を有してもよい。

本発明の重要な態様は、凹凸化された半導体表面を有し、この表面は凹凸化された基板により支持されている半導体薄膜を有する。あるいは、このような半導体薄膜は、凹凸化されたスーパーストレートにより支持されてもよい。スーパーストレートまたは基板は、ガラスであってもよい。

関連するが異なる実施形態は、凹凸化された半導体表面を形成する工程と、半導体に関連する接合部を形成する工程と、表面の第１ゾーンに液体を塗布する工程であって、液体が、少なくとも部分的には表面の凹凸体が原因でこのゾーン内を移動し、液体は、第１ゾーンと連続している表面の第２ゾーンからは排除されたままであり、排除が、少なくとも部分的には、表面の凹凸体が原因で生じるような工程と、表面の第２ゾーン中で化学反応を起こす工程とを含む光起電装置の製造方法である。

上述したように、この方法は、さらに、半導体表面に、半導体から電力を収集することができる金属被覆部を塗布する工程を含んでもよい。

また、この液体は、少なくとも部分的にはまたは主に、毛細管吸引力の影響が原因で、第１ゾーン内を移動してもよい。あるいは、この移動は、剛性連結を通じて直接かけられた機械的振動、または、液体にかけられた音響エネルギーが原因での基板の揺れの影響が原因で行われてもよい。また、この影響は、エレクトロウェッティングからくるものでもよく、あるいは、液体に対して移動方向に沿って並ぶ磁界をかけることによるものでもよい。

この系列の実施形態によれば、第１ゾーンに塗布される液体は、遮断材料である。この液体遮断材料は、移動後に硬化してもよいが、必ずしも硬化する必要もない。関連実施形態では、さらに、液体を塗布する工程の前に、第１ゾーンおよび第２ゾーンを反射防止材料で被覆する工程を含み、ここで、遮断材料を塗布する工程は、化学エッチャントから反射防止被覆部を保護する材料を塗布する工程を含む。この方法は、これに加えて、除去液体を第１ゾーンおよび第２ゾーンに塗布する工程を含んでもよく、この除去液体は、除去液体が反射防止材料と接触するゾーンからは、反射防止材料を除去し、これにより反射防止材料は、第２ゾーンからは除去され、遮断材料が塗布された第１ゾーンからは除去されない。第１ゾーンは、光起電装置の光捕捉領域であってもよい。この場合、第２ゾーンは、光起電装置の金属化領域であってもよい。除去液体は、化学エッチャントを有するのが有利である。

表面の第１ゾーンは、毛細管影響を可能にする凹凸体を担持していると有利である。

先ほど言及した処理実施形態に関して、半導体材料はシリコンであり、例えば、多結晶性である。ここでも、半導体材料はｐ型でありえ、接合部を形成する工程は、ドーパントとして、リン担持化学物質を塗布する工程を含む。あるいは、半導体材料はｎ型でありえ、接合部を形成する工程は、ドーパントとして、ホウ素担持化学物質を塗布する工程を含む。

ある関連実施形態は、第１ゾーンおよび第２ゾーンに、第２活性液体を塗布する工程と、第２ゾーンにおいて、化学反応を起こす工程とを含み、ここで、第１ゾーンでは、遮断材料の存在が原因で化学反応が起こらない。第２活性液体は、反射防止被覆部媒体、無電解メッキ触媒、無電解メッキ用化学物質、および、電気メッキ用化学物質からなる群から選択されてもよい。あるいは、第２活性液体は、反射防止被覆部媒体と、無電解メッキ触媒と、無電解メッキ用化学物質と、電気メッキ用化学物質とを含む複数の液体であってもよい。この場合、この液体は、リストした順序で塗布される。関連実施形態では、第２液体を塗布する工程は、第２液体の浴を設ける工程と、半導体表面を浴中に設置する工程とを含む。

遮断材料を用いるさらに別の方法は、さらに、第２活性液体を、直接処理により第３ゾーンに塗布する工程と、第２ゾーンにおいて化学反応を起こす工程とを含み、ここで、第１ゾーンでは、遮断材料の存在が原因で、この化学反応が起こらない。第２活性液体は、反射防止被覆部媒体、無電解メッキ触媒、無電解メッキ用化学物質、および、電気メッキ用化学物質からなる群から選択されてもよい。あるいは、第２活性液体は、上述した液体を含む複数の液体、リストした順序で含有してもよい。

これらの遮断方法を用いる場合、半導体も、シリコン、ゲルマニウムおよびヒ化ガリウムからなる群より選択されてもよい。

さらに、凹凸化された表面の第１ゾーンおよび第２ゾーンは、第１部分と第２部分とを有する少なくとも１つのチャンネルを有してもよい。この少なくとも１つのチャンネルは、相互連結されたチャンネル網、複数の平行に伸びるチャンネルであってもよく、少なくとも一対の隣接するチャンネルの間に畝を有してもよく、この畝は、畝中にこれを通って液体が貫流可能になるような開口部を有してもよい。

さらなる関連実施形態は、第１ゾーンおよび第２ゾーンから遮断材料を除去する工程と、表面の第１ゾーンに、第２遮断液体を塗布する工程であって、第２遮断液体は表面の第１ゾーン中を移動し、第２遮断液体は、第２ゾーンからは排除されたままである工程と、第２ゾーンにおいて、第２化学反応を起こす工程であって、化学反応は、第１ゾーン中で遮断もされるような工程とを含む。

表面の第３ゾーンに、第２遮断液体を塗布する工程であって、第２遮断液体は第３ゾーン中を移動し、第２遮断液体は、表面の第２ゾーンからは排除されたままである工程、および、第２ゾーンにおいて、第２化学反応を起こす工程であって、この化学反応は、第１ゾーンおよび第３ゾーン中でも遮断されるような工程も可能である。

別の部類の発明は、光起電用途の半導体本体であって、これが、第１ゾーンおよび第２ゾーンを備えた凹凸体を有する第１表面を有し、その結果、第１ゾーンから第２ゾーンへ向かって存在するいずれの液体の流動経路もが、凹凸体の液体流動障害物フィーチャーを有する。この半導体本体は、さらに、第１ゾーン内に相互連結されたチャンネル網を有してもよい。液体流動障害物は、縁または壁を有する。チャンネル網は、少なくとも２つの相互連結された金属化領域チャンネルを有してもよい。第２ゾーンは、光捕捉領域を有する。チャンネル網は、閉ループをたどる縁により取り囲まれてもよく、チャンネル網は、閉ループ内にあり、第２領域は閉ループの外側にある。第１ゾーンおよび第２ゾーンの各々は、閉ループをたどる縁により取り囲まれたチャンネル網を有してもよく、これにより、第１ゾーンは、閉ループをたどる縁により第２ゾーンから分離され、第１ゾーンはループ内にある。第１ゾーンを有するチャンネル網は、畝が散在するチャンネルセットを有してもよい。チャンネルセットは、光捕捉領域を有してもよい。第２ゾーンは、金属化領域を有してもよい。畝は、これを通って液体流動を可能にする開口を有してもよい。チャンネルセットは、平行に伸びる複数のチャンネルを有する。

通常、凹凸化された表面は、方向付けられたチャンネル網を有し、この方向付けは、液体が第１ゾーン内でチャンネル網を通って移動し、かつ縁の閉鎖ループの境界を超えては移動しないように行われる。半導体本体は、請求項２０２に記載されたものでもよく、液体は、半導体表面に対して、０度より大きく９０度未満である接触角度を呈してもよく、液体は、チャンネル網内を移動することができ、ゾーンの至るところに配分される。液体は、毛細管吸引力により移動することができる。

半導体本体は、シリコンなどの半導体ウェハーを有してもよい。これは、多結晶性のものでもよい。半導体本体は、ゲルマニウムまたはヒ化ガリウムであってもよい。半導体本体は、凹凸化された基板により支持されている、半導体薄膜を有してもよい。または、スーパーストレートでもよく、いずれもガラスでもよい。

重要な１実施形態は、さらに、凹凸化された第１表面の対向側である第２の側に、凹凸化された第２の表面を有し、この第２の表面は、対向側の第１ゾーンおよび対向側の第２ゾーンを有する凹凸体を有し、その結果、対向側の第１ゾーンから対向側の第２ゾーンへ向かって存在するいずれの液体流動経路もが、凹凸体の液体流動障害物フィーチャーを有する。

さらに別の興味深い１実施形態は、光起電装置の製造方法であって、第１ゾーンおよび第２ゾーンを有する凹凸化された半導体表面を形成する工程と、半導体に関連する接合部を形成する工程と、表面の第１ゾーンに第１液体を塗布する工程であって、液体は、少なくとも部分的には凹凸化された表面の凹凸体が原因でこのゾーン内を移動する工程を含む。液体は、表面の第２ゾーンからは排除されたままであり、この排除が、少なくとも部分的には表面の凹凸体が原因で行われ、第１液体は、続く被覆部が半導体表面に対して確実に結合することを防ぐ材料である。第１ゾーンおよび第２ゾーンを続く被覆部のために露出し、続く被覆部は、第２ゾーンに強力に接着され、第１液体による被覆部の存在が原因で、第１ゾーンには弱く接着される。半導体から続く被覆部を除去する。続く被覆部は、反射防止被覆部を有する。第１液体は、スピンオンドーパントであってもよい。続く被覆部は、シリコン窒化物を有してもよい。第１ゾーンは、光電池の金属化領域を有してもよい。第２ゾーンは、光電池の光捕捉領域を有してもよい。

本発明の装置は、光起電装置であり、これは、少なくとも１つの凹凸化された表面を備えた半導体基板と、少なくとも１つの凹凸化された表面上にある、複数の光捕捉領域であって、複数の光捕捉表面凹凸体フィーチャーと、反射防止被覆部とを有する複数の光捕捉領域とを有する。少なくとも１つの凹凸化された表面上にあり、かつ光捕捉領域に隣接して、金属化チャンネルがあり、これは隣接する光捕捉領域から、凹凸化された表面の流体流動障害物フィーチャーにより分離されている。各金属化チャンネル内では、少なくとも１つの凹凸化された表面上で、半導体基板と他の電極とに電気的に接続されている電極がある。

光捕捉表面フィーチャーは、複数の溝を有してもよい。この複数の溝は、平行に伸び、または湾曲してもよい。溝の深さと金属化チャンネルの深さとは実質的に等しくてもよい。あるいは、溝の深さは、金属化チャンネルの深さよりも浅くてもよい。金属化チャンネルは、母線チャンネルと、格子線チャンネルであってもよい。格子線チャンネルの縦横比は、約１で少なくとも０．１より大きく、それは現在の標準である。光捕捉フィーチャーと金属化チャンネルとのうちの少なくとも１つの深さは、約３μｍ〜約５０μｍの間でもよく、このましくは、約５μｍ〜約２０μｍの間である。

多くの変形例がある。流体流動障害物は、***した縁を有してもよい。流体流動障害物は、陸地を備えた***した縁を有してもよい。基板は、多結晶シリコンを有してもよい。基板は、半導体ウェハーを有してもよく、凹凸化された基板またはスーパーストレート上に支持された薄膜があり、このいずれもガラスであってもよい。基板は、ｐ型半導体上に重ねられ、ｐ／ｎ接合部により接合されるｎ型半導体を有してもよい。あるいは、ｎ型半導体上に重ねられ、ｎ／ｐ接合部により接合されるｐ型半導体を有してもよい。半導体は、シリコン、ゲルマニウムおよびヒ化ガリウムからなる群から選択されてもよい。

関連実施形態では、基板は、凹凸化された第１表面の対向側に、凹凸化された第２表面を有してもよく、この凹凸化された第２表面は、光を屈折させる複数の表面凹凸体フィーチャーと、金属化チャンネルと、金属化チャンネルの少なくともいくつかの内部に、電極とを有する。

さらに別の実施形態も両面を有する。これは、光起電用途の半導体本体であって、第１ゾーンおよび第２ゾーンを備えた凹凸体を有する第１表面を有し、その結果、第１ゾーンから第２ゾーンへ向かって存在するいずれの液体の流動経路もが、凹凸体の液体流動障害物フィーチャーを有する。凹凸化された第１表面の対向側である第２の側に、凹凸化された第２表面があり、この表面は、対向側の第１ゾーンおよび対向側の第２ゾーンを有する凹凸体を有し、その結果、対向側の第１ゾーンから対向側の第２ゾーンへ向かって存在するいずれの液体流動経路もが、凹凸体の液体流動障害物フィーチャーを有する。

本願中には、本発明の多くの技術および態様が記載されている。当業者は、これらの技術の多くが、共に使用することが具体的に記載されていなくても、他の開示された技術と共に使用可能であることを理解するであろう。例えば、一般的な処置技術および遮断技術が記載されている。処理工程は、上述のように、遮断有りでまたは無しで適用される。遮断は、浴もしくはこれ以外のデバイス全体に対して与えられるまたは処理により与えられる材料に対する作用から、ある領域を遮断するために用いられうる。遮断材料は、続く工程または先行する工程用の活性剤であってもよい。遮断材料は加えられ、除去され、置換される。フローチャートで、遂行されうる工程および可能な順序を示したが、全ての可能な順序は記載していない。しかし、可能であるとして示した全ての順序は、本発明の部分として考慮されることを意図している。デバイスは、その中に材料が入れられその内部で液体が移動するゾーンと、材料が移動することを妨げられるゾーンとを有するものとして記載した。液体流動に対する障害物について言及し、図示した。これらの障害物を、遮断、処理、または、遮断および処理の具体的な体制と関連付けて示し、説明した。しかし、任意の遮断または処理体制と共に、任意の適切な液体流動の障害物を用いてもよい。さらに、記載はしていないが、記載したと同様の機能を遂行する、さらなる流動の障害物を用いることもできる。さらに、発明は、デバイスの凹凸体またはトポグラフィを用いて、デバイスの加工用に液体を移動させる光起電装置に関連して説明した。このトポグラフィが、実質的な目的に役立つ場合、とりわけ有利である。

本開示は、１つ以上の発明を記載し、開示している。本発明は、本願請求項および関連する文献に表明されているが、提出されたものとしてだけでなく、本開示に基づく任意の特許出願の審査中に作成される文献中にも表明される。発明者は、先行技術により許されかつそれに従って決定される限界まで、種々の発明のすべてについて特許請求する意向である。本願中に記載された特徴は、本願中に開示された各発明に必須のものではない。したがって、本発明者は、本願中に記載されたが本開示に基づく任意の特許の任意の特定の請求項中に特許請求されていない特徴について、これらの請求項中に組み込まれるべきではないとの意向をもつ。

ハードウェアのいくつかのアセンブリまたは工程群を、本願中に発明として言及している。しかし、これにより、必ずしもこのようなアセンブリまたは群が、特に１つの特許出願または統一した発明中で審査される発明の数とに関して、法律および規則によりみなされる特許性のある明確な発明であると認めたわけではない。発明の実施形態の短い呼び方であることを意図している。

本願には、要約が提出されている。この要約は、審査官または他の調査者が、技術的な開示の主題を迅速に確認することができる要約が必要であるとの規則に準拠して提示されたものである点を強調する。したがって、特許庁の規則により約束されているように、この要約は、請求項の範囲の解釈または限定のために用いられないという理解の元に提出されている。

上述の説明は、実例として理解されるべきで、いかなる意味でも限定的に考慮されるべきではない。本発明は、好適な実施形態を参照して具体的に示され、記載されたが、当業者には、請求項に規定された本発明の精神と範囲とを離れることなく、形式の種々のおよび詳細の変更が行われうることは理解されるであろう。

対応する構造、材料、行為、および、以下の請求項中の全ての手段または工程プラス機能（means or step plus function）要素の等価物は、特定的に特許請求されたこれ以外の特許請求される要素と組み合わせた機能を遂行するための任意の構造、材料または行為を含むことを意図する。

Claims (25)

1. ａ．凹凸化された半導体表面を形成する工程と、
   ｂ．前記半導体に関連する接合部を形成する工程と、
   ｃ．前記表面の第１ゾーンに液体を塗布する工程であって、前記塗布は、少なくとも部分的には前記表面構成によって導かれ、前記液体は、前記第１ゾーンと連続している前記表面の第２ゾーンからは排除されたままであり、前記排除が、少なくとも部分的には、前記表面構成が原因で生じるような工程と、
   ｄ．前記表面の第１ゾーンと第２ゾーン内で双方同時ではなく、第１ゾーンまたは第２ゾーンのうちいずれか一方のゾーン内で、前記表面と液体または前記表面の金属層同士の合金化反応、接着反応または化学反応を起こさせる工程と、
   を含む光起電装置の製造方法。
2. さらに、前記半導体表面に、前記半導体から電力を収集し、かつさらに電気系に配電することができる金属被覆を塗布する工程を含む請求項１に記載の方法。
3. 前記液体は、反応性液体を含み、化学反応が前記第１ゾーンで起きる請求項１に記載の方法。
4. さらに、前記第１ゾーン内で、化学反応が原因で化学的に修正された材料の体積体を作る工程を含み、前記体積体は前記半導体との電気コンタクトを有する請求項３に記載の方法。
5. さらに、前記第１ゾーンは、光起電装置の金属化領域を有する請求項３に記載の方法。
6. さらに、前記第１ゾーンは、光起電装置の母線領域と光起電装置の格子線領域とを有する請求項５に記載の方法。
7. さらに、前記第１ゾーンは、光起電装置の格子線領域を有する請求項５に記載の方法。
8. さらに、前記化学反応は、前記第１ゾーン内で金属被覆部を形成する請求項３に記載の方法。
9. さらに、前記化学反応は、前記第１ゾーン内で、具体的には無電解メッキによる金属膜の形成を可能にする触媒を用いた触媒反応である請求項３に記載の方法。
10. さらに、前記化学反応は、前記第１ゾーン内で無電解メッキにより金属被覆部を形成する請求項３に記載の方法。
11. さらに、前記化学反応は、前記第１ゾーン内で、有機金属材料を用いて金属被覆部を形成する請求項３に記載の方法。
12. 前記半導体は、シリコン、ゲルマニウムおよびヒ化ガリウムからなる群より選択される請求項１に記載の方法。
13. 前記凹凸化された表面の前記第１ゾーンは、第１部分と第２部分とを有する少なくとも１つのチャンネルを有する請求項１に記載の方法。
14. 前記半導体表面は、半導体ウェハーの面を有する請求項１に記載の方法。
15. 前記凹凸化された半導体表面は、凹凸化された基板により支持されている半導体薄膜を有する請求項１に記載の方法。
16. 前記半導体表面は、凹凸化されたスーパーストレートにより支持された半導体薄膜を有する請求項１に記載の方法。
17. 前記スーパーストレートは、ガラスを有する請求項１６に記載の方法。
18. 前記サブストレート（基板）は、ガラスを有する請求項１６に記載の方法。
19. 前記液体は、遮断材料を含有し、化学反応が前記第２ゾーンで生じる請求項１に記載の方法。
20. 前記遮断材料は、塗布後に硬化する請求項１９に記載の方法。
21. さらに、前記液体を塗布する工程の前に、前記第１ゾーンおよび前記第２ゾーンを反射防止材料で被覆する工程を含み、ここで、前記遮断材料を塗布する工程は、化学エッチャントから前記反射防止被覆部を保護する材料を塗布する工程を含む請求項１９に記載の方法。
22. さらに、除去液体を前記第１ゾーンおよび第２ゾーンに塗布する工程を含み、前記除去液体は、前記除去液体が前記反射防止材料と接触するゾーンからは、前記反射防止材料を除去し、これにより前記反射防止材料は、前記第２ゾーンからは除去され、遮断材料が塗布された前記第１ゾーンからは除去されない請求項２１に記載の方法。
23. さらに、
    ａ．第１ゾーンおよび第２ゾーンに、第２活性材料を塗布する工程と、
    ｂ．前記第２ゾーンにおいて、化学反応を起こす工程と、
    を含み、
    ここで、前記第１ゾーンでは、前記遮断材料の存在が原因で前記化学反応が起こらない請求項１９に記載の方法。
24. 前記第２活性材料は、反射防止被覆部媒体、無電解メッキ触媒、無電解メッキ用化学物質、反射防止材料、および、電気メッキ用化学物質からなる群から選択される請求項２３に記載の方法。
25. 前記第１液体は、続く被覆部が前記半導体表面に対して確実に結合することを塞ぐ材料であり、更に以下の、
    ａ．第１ゾーンおよび第２ゾーンを続く被覆部のために露出する工程であって、前記続く被覆部は、該第２ゾーンで生じる化学反応によって前記第２ゾーンに強力に接着され、前記第１液体による被覆部の存在が原因で、前記第１ゾーンには弱く接着されるような工程と、
    ｂ．前記半導体の第１ゾーンから前記続く被覆部を除去する工程と
    を含む請求項１９記載の光起電装置の製造方法。

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