JP5643293B2 - 太陽電池内の構造部を形成するための方法 - Google Patents
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Description
本出願は、2009年4月21日に出願され、出願番号第61/171,187号を割り当てられた、「Method for Forming Structures in a Solar Cell」と題される先願の米国仮出願の利益を主張するものであり、2009年4月21日に出願され、出願番号第61/171,194号を割り当てられた、「High-Efficiency Solar Cell Structures and Methods of Manufacture」と題される同一出願人による先願の米国仮出願と、代理人整理番号第3304.001AWOとして出願され、出願番号第 号を割り当てられた、「High-Efficiency Solar Cell Structures and Methods of Manufacture」と題される同一出願人により同時出願された国際特許出願とに関する。これらの出願はそれぞれ、ここに、参照によりその全体として本明細書に組み込まれる。本発明の全態様が、上述の出願の任意の開示との組合せにおいて利用することができる。
・ 多結晶シリコンもしくはアモルファスシリコン、シリコン、多結晶シリコン炭化物もしくはアモルファスシリコン炭化物、多結晶ダイヤモンド状炭素もしくはアモルファスダイヤモンド状炭素などのドープされる半導体膜、および/または、
・ シリコン酸化物、シリコン窒化物、真正アモルファスシリコン、真正多結晶シリコン、アルミニウム酸化物、アルミニウム窒化物、リン窒化物、チタン窒化物、真正アモルファスシリコン炭化物、真正多結晶シリコン炭化物などのドープされない膜。
Claims (27)
- 太陽電池の表面上に導電性接触子パターンを形成する工程を含む方法であって、
前記太陽電池が、表面組織化された半導体基板を含み、
前記形成する工程が、
前記太陽電池の少なくとも1つの下方層を覆って薄い導電層を形成するステップと、
非ガウス・トップハットビームプロファイルを有するレーザビームを提供するステップと、
前記非ガウス・トップハットビームプロファイルを均質化するステップであって、前記表面組織化された半導体基板が、前記非ガウス・トップハットビームプロファイルにおける1以上の空間的不均質性に相当する高さスケールを有することによって、前記均質化を促進するように構成されているステップと、
前記均質化された非ガウス・トップハットビームプロファイルを有するレーザビームを使用して、前記少なくとも1つの下方層の一部分の上から、その部分の薄い導電層全体を融蝕除去することにより、前記導電性接触子パターンを残すステップであって、前記均質化により、薄い導電層の融蝕しきい値またはそれに近似する流束量でレーザビームを提供することを助けることによって、前記表面の部分の上から薄い導電層全体を融蝕除去することを促進するステップと、
を含むことを特徴とする方法。 - 前記導電性接触子パターン上に自己整列金属被覆を形成するステップをさらに含むことを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 不活性化層および/または非反射層が、前記自己整列金属被覆を形成する前記ステップの後に、前記太陽電池の前記表面上に形成されることを特徴とする請求項2に記載の方法。
- 前記少なくとも1つの下方層は、前記薄い導電層の下方に不活性化層および/または非反射層を備えることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記導電性接触子パターンは、前記少なくとも1つの下方層を介して、前記太陽電池の半導体層に至る電気的接触を形成することを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の方法。
- 残渣を除去するために融蝕する前記ステップの後に、前記導電性接触子パターンをエッチングまたは洗浄するステップをさらに含み、前記導電性接触子パターンは、エッチングまたは洗浄する前記ステップに対して抵抗性を有することを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の方法。
- 前記薄い導電層は、複数の異なる薄い導電層を備えることを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項に記載の方法。
- 前記提供するステップが、前記レーザビームを前記非ガウス・トップハット均質ビームプロファイルの形にするステップを含み、
前記導電性接触子パターンが、複数の導電性フィンガと複数の相互接続されたバスバーを含み、
前記複数の導電性フィンガの幅が、約50μm以下である、
請求項1〜7のいずれか一項に記載の方法。 - 太陽電池の表面上にヘテロ接触子パターンを形成する工程を含む方法であって、
前記太陽電池が、表面組織化された半導体基板を含み、
前記形成する工程が、
前記太陽電池の少なくとも1つの下方層を覆って薄層を形成するステップと、
非ガウス・トップハットビームプロファイルを有するレーザビームを提供するステップと、
前記非ガウス・トップハットビームプロファイルを均質化するステップであって、前記表面組織化された半導体基板が、前記非ガウス・トップハットビームプロファイルにおける1以上の空間的不均質性に相当する高さスケールを有することによって、前記均質化を促進するように構成されているステップと、
前記均質化された非ガウス・トップハットビームプロファイルを有するレーザビームを使用して、前記少なくとも1つの下方層の一部分の上から、その部分の薄層全体を融蝕除去することにより、前記ヘテロ接触子パターンを残すステップであって、前記均質化により、薄い導電層の融蝕しきい値またはそれに近似する流束量でレーザビームを提供することを助けることによって、前記表面の部分の上から薄い導電層全体を融蝕除去することを促進するステップと、を含むことを特徴とする方法。 - 前記ヘテロ接触子パターンを覆って金属被覆を形成することにより、前記ヘテロ接触子パターンを介した前記少なくとも1つの下方層への導電接続を促進するステップをさらに含むことを特徴とする請求項9に記載の方法。
- 前記薄層は、複数の異なる層を備えることを特徴とする請求項9または10に記載の方法。
- 融蝕する前記ステップの後に、前記太陽電池の前記表面をエッチングして、表面組織を形成する、および/または任意のレーザ融蝕損傷を除去するステップをさらに含み、前記薄膜層は、エッチングする前記ステップに対して抵抗性を有することを特徴とする請求項9〜11のいずれか一項に記載の方法。
- その場(in−situ)熱処理により前記接触子パターンを変質させるステップをさらに含むことを特徴とする請求項9〜12のいずれか一項に記載の方法。
- 前記薄層の全てまたは一部が、ドープされた半導体材料を含むことを特徴とする請求項9〜13のいずれか一項に記載の方法。
- 前記薄層の全てまたは一部が、表面不活性化層を含むことを特徴とする請求項9〜14のいずれか一項に記載の方法。
- 前記提供するステップが、前記レーザビームを前記非ガウス・トップハット均質ビームプロファイルの形にするステップを含み、
前記へテロ接触子パターンが、複数の導電性フィンガと複数の相互接続されたバスバーを含み、
前記複数の導電性フィンガが、約50μm以下である、
請求項9〜15のいずれか一項に記載の方法。 - 前記レーザビームは、マスクを介して投影されることを特徴とする請求項9〜16のいずれか一項に記載の方法。
- 前記マスクにより形成されるレーザビーム形状が、正多角形であることを特徴とする請求項17に記載の方法。
- 前記マスクにより形成される前記レーザビーム形状は、前記多角形を横断して延びる細いラインによって遮光された正多角形であることを特徴とする請求項18に記載の方法。
- 複数のマスクまたは動的に変化するマスクを使用するステップをさらに含むことを特徴とする請求項17〜19のいずれか一項に記載の方法。
- 前記レーザビームは、パルスレーザビームであり、単一のレーザパルスによりある面積を加工し、前記スキャンされるビームの重畳が、単一のパルスによる前記加工面積の20%未満であることを特徴とする請求項9〜20のいずれか一項に記載の方法。
- 前記レーザは、レーザエネルギーが前記薄層内には強く吸収され、前記少なくとも1つの下方層内には弱く吸収されるような、波長およびパルス幅で操作されることを特徴とする請求項9〜21のいずれか一項に記載の方法。
- 前記薄層の表面積の80%超が融蝕されることを特徴とする請求項9〜22のいずれか一項に記載の方法。
- 融蝕する前記ステップの後に残る前記パターンは、接触フィンガおよび/またはバスバーのパターンであることを特徴とする請求項9〜23のいずれか一項に記載の方法。
- 請求項9〜24のいずれか一項に記載の前記方法を使用して形成される太陽電池。
- 前記レーザビームが、マスクを介して投影され、
前記マスクが、前記レーザビームを正多角形の形状にし、該正多角形は、該正多角形を横断して延びる細いラインによって遮光されている、請求項1〜8のいずれか一項に記載の方法。 - 請求項1〜8,26のいずれか一項に記載の方法を使用して形成された太陽電池。
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