特許 6053764 選択エミッタを有する光電池の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6053764

(24)【登録日】2016年12月9日

(45)【発行日】2016年12月27日

(54)【発明の名称】選択エミッタを有する光電池の製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 31/068 20120101AFI20161219BHJP

   H01L 31/18 20060101ALI20161219BHJP

   H01L 31/0216 20140101ALI20161219BHJP

   H01L 21/22 20060101ALI20161219BHJP

   H01L 21/225 20060101ALI20161219BHJP

   H01L 21/318 20060101ALI20161219BHJP

【ＦＩ】

   H01L31/06 300

   H01L31/04 440

   H01L31/04 240

   H01L21/22 E

   H01L21/225 D

   H01L21/318 B

【請求項の数】13

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2014-515249(P2014-515249)

(86)(22)【出願日】2012年4月26日

(65)【公表番号】特表2014-524140(P2014-524140A)

(43)【公表日】2014年9月18日

(86)【国際出願番号】FR2012050932

(87)【国際公開番号】WO2012172226

(87)【国際公開日】20121220

【審査請求日】2015年3月16日

(31)【優先権主張番号】1155352

(32)【優先日】2011年6月17日

(33)【優先権主張国】FR

(73)【特許権者】

【識別番号】502124444

【氏名又は名称】コミッサリア ア レネルジー アトミーク エ オ ゼネルジ ザルタナテイヴ

(74)【代理人】

【識別番号】100108453

【弁理士】

【氏名又は名称】村山 靖彦

(74)【代理人】

【識別番号】100064908

【弁理士】

【氏名又は名称】志賀 正武

(74)【代理人】

【識別番号】100089037

【弁理士】

【氏名又は名称】渡邊 隆

(74)【代理人】

【識別番号】100110364

【弁理士】

【氏名又は名称】実広 信哉

(72)【発明者】

【氏名】ベルトラン・パヴィエ−サロモン

(72)【発明者】

【氏名】サミュエル・ギャル

(72)【発明者】

【氏名】シルヴァイン・マヌエル

【審査官】 佐竹 政彦

(56)【参考文献】

【文献】 仏国特許出願公開第０２９４３１８０（ＦＲ，Ａ１）

【文献】 国際公開第２０００／００１０１９（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開昭６３−２８３１７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−１８４２５１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−２８１４４８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ３１／０２−３１／０７８、３１／１８−３１／２０、

５１／４２−５１／４８

Ｈ０２Ｓ １０／００−１０／４０、３０／００−５０／１５、９９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

−ｐ型シリコン基板（１）上にｎ型ドーパントを含む反射防止層（７）を堆積するステップであって、前記堆積は、前記基板（１）におけるｎ型ドーパント原子の拡散を促進することができる化合物の存在下で実施される、ステップと、
−前記反射防止層（７）の少なくとも１つの領域のｎドーパントの局所拡散によって、前記基板（１）の少なくとも１つの領域をオーバードーピングし、少なくとも１つのｎ^＋＋オーバードープエミッタ（６）を形成するステップと、
−前記少なくとも１つのｎ^＋＋オーバードープエミッタ（６）上に少なくとも１つのｎ型導電材料（３）を堆積し、
前記反射防止層（７）を含む面とは反対の前記基板（１）の面上に少なくとも１つのｐ型導電材料（４）を堆積するステップと、
−前記反射防止層（７）からのｎドーパントを前記基板内で拡散することができるアニールによって、ｎ^＋エミッタ（５）の形成と同時にｎ接点（３）及びｐ接点（４）を形成するステップと、
を含む、選択エミッタを有する光電池の製造方法。

【請求項2】

前記反射防止層（７）は窒化ケイ素で作られることを特徴とする、請求項１に記載の選択エミッタを有する光電池の製造方法。

【請求項3】

前記反射防止層（７）はリンドープであることを特徴とする、請求項１又は２に記載の選択エミッタを有する光電池の製造方法。

【請求項4】

前記ｎ型ドーパント原子の拡散を促進することができる化合物はアンモニア、ＮＨ_３であることを特徴とする、請求項１から３の何れか１項に記載の選択エミッタを有する光電池の製造方法。

【請求項5】

前記少なくとも１つのｎ^＋＋エミッタ（６）は、レーザードーピングによって形成されることを特徴とする、請求項１から４の何れか１項に記載の選択エミッタを有する光電池の製造方法。

【請求項6】

前記少なくとも１つのｎ^＋＋エミッタ（６）は、パルスレーザーによる照射によって形成されることを特徴とする、請求項５に記載の選択エミッタを有する光電池の製造方法。

【請求項7】

前記少なくとも１つのｎ^＋＋エミッタ（６）は、紫外線から赤外線にわたる範囲から選択され得る波長を有するパルスレーザーによって形成されることを特徴とする、請求項５または６に記載の選択エミッタを有する光電池の製造方法。

【請求項8】

レーザーパルスは１０ｐｓから１μｓまで続くことを特徴とする、請求項５、６、または７に記載の選択エミッタを有する光電池の製造方法。

【請求項9】

前記レーザーは５１５ｎｍに実質的に等しい波長を有することを特徴とする、請求項５から８の何れか一項に記載の選択エミッタを有する光電池の製造方法。

【請求項10】

前記ｎ型又はｐ型導電材料はシルクスクリーニングによって堆積されることを特徴とする、請求項１から９の何れか１項に記載の選択エミッタを有する光電池の製造方法。

【請求項11】

前記ｎ^＋エミッタ（５）並びに前記接点（３）及び（４）は、８５０と１０５０°Ｃとの間の温度、２，０００と６，５００ｍｍ／分との間の通過速度で、赤外線加熱炉におけるアニールによって同時に形成されることを特徴とする、請求項１から１０の何れか１項に記載の選択エミッタを有する光電池の製造方法。

【請求項12】

前記基板（１）は５０マイクロメートルと５００マイクロメートルとの間の厚さを有することを特徴とする、請求項１から１１の何れか１項に記載の選択エミッタを有する光電池の製造方法。

【請求項13】

前記反射防止層（７）は２０ナノメートルと１００ナノメートルとの間の厚さを有することを特徴とする、請求項１から１２の何れか１項に記載の選択エミッタを有する光電池の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ｎ型又はｐ型ドープシリコン基板、並びに低ｎドーピングの領域及び高ｎドーピングの領域を含む、選択エミッタを有する光電池の製造方法に関する。

【0002】

本発明はまた、太陽光発電、より好ましくは光子からの電力の製造に関する。

【背景技術】

【0003】

光電池の作動は主に、電池を形成する半導体性質を有する材料の価電子帯と伝導帯との間の電子の遷移を発生させる光子の吸収に基づく。このような電子移動は、光電池を形成する材料のドーピングにより、過剰な電子を有する領域（ｎ型ドーピング）並びに電子欠乏領域（ｐ型ドーピング）を作り出すことができる。

【0004】

通常、光電池は、ｎ型ドープシリコン層で覆われたｐ型ドープシリコン基板を含む。このようなスタックは、光電池の太陽光への露出によって生じた光キャリアの収集に必要なｐｎ接合を形成する。ｎ型ドープシリコン層はさらに、良好な光子吸収を確保する反射防止層で覆われる。後者は、発生した電流を集めることを可能にする電気接点を含む。

【0005】

しかしながら、一定の制約が尊重される必要があり、ｎドーピング領域は同時に：
−電気接点との良好なオーミック接点を確保し、故に高いドーピングレベルを有する必要があり；
−反射防止層を用いて材料のパッシベーションを容易にし、故に、高ドーピング率に関連するオージェ再結合を制限するために低ドーピング率を有する必要がある。

【0006】

こうして、選択エミッタ電池と呼ばれる光電池が開発された。このような電池は、ｎ型又はｐ型基板において、強ｎドーピングの領域並びに低ｎドーピングの領域を有する。

【0007】

従来技術の選択エミッタ光電池（図１Ｆ）は故に、ｎ^＋エリアもしくは領域（ｒｅｇｉｏｎ）又はｎ^＋エミッタとも呼ばれる低ｎドーピングの領域を含む。さらに、このタイプの光電池では、エミッタはまた、電気接点を形成するために、正確に定義された強ｎドーピングの領域（ｎ^＋＋領域又はｎ^＋＋エミッタ）を含む。ｎ^＋エミッタは故に、反射防止層によるパッシベーションを容易にし、オージェ再結合を低減し、一方で、ｎ^＋＋エミッタが電気接点に接続され、良好なオーミック接点を提供する。

【0008】

典型的に、従来技術による選択エミッタを有するこのような光電池の製造方法は、以下のステップを含む：
−ｐ型ドープシリコン基板において、ドーパント（ＰＯＣｌ_３）のガス拡散によってｎ^＋エミッタを形成するステップ（非特許文献１）。このステップは、数十分間にわたり８５０から９５０°Ｃに近い温度で基板を維持することを意味する（図１Ａ及び１Ｂ）。
−レーザードーピングによってｎ^＋＋エミッタを形成するステップ（非特許文献２）、又は、ｎ^＋エミッタの場合よりも高い温度でのドーパント（ＰＯＣｌ_３）の第２のガス拡散によってｎ^＋＋エミッタを形成するステップ（図１Ｃ）。ｎ^＋エミッタのある特定の領域はオーバードープされる。
−ＰＥＣＶＤ（「プラズマ化学気相堆積法（Ｐｌａｓｍａ Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）」）によって、典型的に窒化ケイ素である反射防止層を堆積するステップ（図１Ｄ）。
−以下によって電気接点を形成するステップ：
−基板の上部面にメタライゼーションゲート（ｎ接点）を堆積するステップ。それは典型的に、銀を含むシルクスクリーニングペーストである。このメタライゼーションゲートのパターンは、ｎ^＋＋エミッタ上に正確に位置合わせされ、接点のアニーリングの際のｎ^＋エミッタの短絡を回避する（図１Ｅ）。確かに、メタライゼーションがｎ領域の上部で移動する場合、後者は薄いため、アニールの際に金属がそれを横断し、ｎ^＋領域を基板と接触させることがある。
−基板の下部面全体上に、アルミニウムを含むペースト（ｐ接点）を堆積するステップ。それは一方で、光電池のｐ型ドープ部分との接触を確保することを可能にし、他方で、ＢＳＦ（「裏面電界（Ｂａｃｋ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｆｉｅｌｄ）」）によって、つまり電界効果パッシベーションによって、その電気特性を改善することを可能にする（図１Ｅ）。それは多量にｐ型ドープされた層であり、表面から電子を遠ざけ、電子−正孔再結合速度を減少させることができ、そしてこれは、電池効率を改善することができる。
−例えば８８５°Ｃの温度、６，５００ｍｍ／ｍｉｎのベルト速度である連続加熱炉において、ペースト（銀及びアルミニウム）の同時アニールによって電気接点を形成するステップ（非特許文献３）。そのアニールステップは非常に批判的であるが、それは、単一のステップで良好なオーミック接点が基板の上部面及び下部面で達成され、かつ、下部面のパッシベーションがＢＳＦ効果によって実施されることが確保される必要があるからである（図１Ｆ）。

【0009】

従来技術の方法では、例えば特許文献１及び特許文献２に記載されているように、ｎ^＋エミッタを形成するステップ及びｎ接点とｐ接点をアニールするステップは両立せず、故に同時に実施することができない。確かに、ドーパント（ＰＯＣｌ_３）のガス拡散によってｎ^＋エミッタを形成するステップは比較的長く（数十分間）、また、前記接点の堆積後に実施された場合には電気接点の下の領域の短絡をもたらし得る。他方で、電気接点の形成に使用される方法であるシルクスクリーニングで使用されるペーストは、ドーパントの拡散に使用される加熱炉に適合しないが、それは、それらが拡散加熱炉を取り返しのつかないほど汚染し得る大量の金属を含むからである。

【0010】

従来技術の方法は故に、両立できないステップを含み、それぞれが非常に特殊なエネルギー入力を必要とする。反対に、本発明は所定の選択エミッタ光電池の製造ステップを組み合わせることによって、このようなエネルギー制約を低減することができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0011】

【特許文献1】仏国特許出願公開第２９４３１８０号明細書（ＦＲ２９４３１８０）

【特許文献2】国際公開第００／０１０１９号（ＷＯ００／０１０１９）

【非特許文献】

【0012】

【非特許文献1】Ｊ．Ｃ．Ｃ．Ｔｓａｉ，“Ｓｈａｌｌｏｗ Ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ Ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ Ｐｒｏｆｉｌｅｓ ｉｎ Ｓｉｌｉｃｏｎ”，Ｐｒｏｃ． ｏｆ ｔｈｅ ＩＥＥＥ ５７（９），１９６９，ｐｐ．１４９９−１５０６

【非特許文献2】Ａ．Ｏｇａｎｅ ｅｔ ａｌ，“Ｌａｓｅｒ−Ｄｏｐｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ Ｕｓｉｎｇ Ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ Ｌａｓｅｒ ｆｏｒ Ｓｈａｌｌｏｗ Ｄｏｐｉｎｇ ｉｎ Ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｓｏｌａｒ Ｃｅｌｌ Ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ”，Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．４８（２００９）０７１２０１

【非特許文献3】Ｂ．Ｓｏｐｏｒｉ ｅｔ ａｌ，“Ｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌ ｍｅｃｈａｎｉｓｍｓ ｉｎ ｔｈｅ ｆｉｒｅ−ｔｈｒｏｕｇｈ ｃｏｎｔａｃｔ ｍｅｔａｌｌｉｚａｉｔｉｏｎ ｏｆ Ｓｉ ｓｏｌａｒ ｃｅｌｌｓ：ａ ｒｅｖｉｅｗ”，１７ｔｈ Ｗｏｒｋｓｈｏｐ ｏｎ Ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｓｏｌａｒ Ｃｅｌｌｓ＆Ｍｏｄｕｌｅｓ：Ｍａｔｅｒｉａｌｓ ａｎｄ Ｐｒｏｃｅｓｓ，Ｖａｉｌ，Ｃｏｌｏｒａｄｏ，ＵＳＡ，Ａｕｇｕｓｔ ５−８ ２００７

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0013】

本出願人は、ｎ^＋エミッタ、ｎ接点、ｐ接点、及びＢＳＦ効果が単一のアニールステップの間に同時に達成される、選択エミッタを有する光電池の製造方法を開発した。したがって本発明は、アニール及びｎドーパント拡散ステップの両立不能性と結び付けられた従来技術の所定の問題を解消することができる。

【課題を解決するための手段】

【0014】

より具体的に、本発明は、以下のステップを含む選択エミッタを有する光電池の製造方法に関する：
−ｎ型又はｐ型シリコン基板上にｎ型ドーパントを含む反射防止層を堆積するステップであって、前記堆積は、ｎ型シリコン基板におけるｎ型ドーパント原子の拡散を促進することができる化合物の存在下で実施される、ステップ；
−反射防止層の少なくとも１つの領域のｎドーパントの局所拡散によって、基板の少なくとも１つの領域をオーバードーピングし、少なくとも１つのｎ^＋＋オーバードープエミッタを形成するステップ；
−少なくとも１つのｎ^＋＋オーバードープエミッタ上に少なくとも１つのｎ型導電材料を堆積し、
反射防止層を含む面とは反対の基板の面上に少なくとも１つのｐ型導電材料を堆積するステップ；
−反射防止層からのｎドーパントを基板内で拡散することができるアニールによって、ｎ^＋エミッタの形成と同時にｎ接点及びｐ接点を形成するステップ。

【0015】

特にｎ接点及びｐ接点の形成を提供するアニールの間、ｎ^＋＋オーバードープエミッタのｎドーパントもまた拡散し得る。したがって、結果として生じる接点はさらに深い。

【0016】

「局所拡散」は、反射防止層の少なくとも１つの特定の領域のｎドーパントのみが拡散され、ｎ^＋＋エミッタを形成するｎ^＋＋領域を形成することを意味する。さらに、電気接点をアニールするステップ、故にｎ^＋エミッタを形成するステップの間、ｎ^＋＋領域を形成するために拡散したｎドーパントを有する反射防止層の少なくとも１つの領域は、ｎ^＋エミッタの形成に関与しない。

【0017】

シリコンのタイプは、結晶化に使用される基板の元のインゴットの冶金によって定義される。典型的に、ｐ型シリコンはホウ素でドープされ、ｎ型シリコンはリンでドープされる。

【0018】

特定の好ましい実施形態によると、反射防止層は、有利にはＰＥＣＶＤ（「プラズマ化学気相堆積法」）によって窒化ケイ素で作られる。さらにそれは、通常例えばドーパントガスを用いた堆積の間に、好ましくはリンでｎ型ドープされる。特にｎ接点及びｐ接点の形成を確保するアニールステップの後、反射防止層はもはやドープされていないことがある。

【0019】

ｎ型ドーパント原子の拡散を促進することができる化合物は、有利にはアンモニアである。いかなる種類の理論も開発することなく、アンモニア、ＮＨ_３の存在下で得られる窒化ケイ素層は、窒素、Ｎ_２の存在下で得られる従来技術の窒化ケイ素より低密度にすることができる。ｎドーパント、リン原子は故に、より自由に移動し得る。

【0020】

ｎ^＋＋領域は特にレーザードーピングによって、有利にはパルスレーザー、さらに有利には紫外線から赤外線にわたる範囲から選択され得る波長を有するパルスレーザーを用いた照射によって形成され得る。好ましい実施形態によると、レーザーは、実質的に５１５ｎｍに等しい波長を有する。レーザードーピングステップは、結果として反射防止層の部分的除去をもたらし得る。

【0021】

ｎ^＋＋領域は、基板の上部面で良好な接点を提供することができ、一方でいかなる短絡をも回避する。確かにｎ^＋＋領域は非常に深く、ｎ型及びｐ型導電材料のアニールによって電気接点を形成するステップの前に形成される。それらは、反射防止層の上部面に対して有利には０．５マイクロメータを超える深さに位置する。それらは有利には、ｎ^＋領域より深い。

【0022】

ｎ^＋＋エミッタの形成を提供するレーザードーピングステップの間、レーザーパルスは好ましくは、１０ｐｓから１μｓまで続く。

【0023】

有利な実施形態によると、ｎ型及びｐ型導電材料は、シルクスクリーニングによって堆積される。この技術は、事前にマスクで覆われた基板上にペーストを堆積することを含む。ペーストは次いで、調整可能な速度及び圧力に応じて、スクレーパーにより押し付けられる。マスクの性質及び特にその厚さは、形成される電気接点に応じて定義される。ｎ接点の場合、このようなペーストは有利にはガラスフリットをほぼ含まず、短絡のリスクを制限する。

【0024】

通常、基板は５０マイクロメートルと５００マイクロメートルとの間の厚さを有し、一方で、反射防止層は２０と１００ナノメートルとの間の厚さを有する。

【0025】

有利には、本発明による方法では、ｎ^＋エミッタ及び電気接点は、赤外線加熱炉においてアニールによって同時に形成される。このステップは好ましくは、８５０と１，０５０°Ｃとの間の温度、有利には２，０００と６，５００ｍｍ／ｍｉｎとの間の加熱炉における基板通過速度で実施される。さらに、加熱炉における輸送時間は、有利には１ｓと６０ｓとの間である。

【0026】

したがって、ドーパント源は空気中で安定であり、特に基板が加熱炉を通過する間に拡散されることが特に有利である。

【0027】

本発明による方法では、ｎ型ドーパント原子の拡散を促進することができる化合物の存在が極めて重要である。確かに、この化合物はドーピングステップにおいて、特にｎ型及びｐ型導電材料のアニールによって電気接点を形成する際により大きな移動度を提供し、そのステップの間にｎドーパント原子の拡散によってｎ^＋エミッタが形成される。

【0028】

本発明はまた、上述の製造方法によって得ることができる光電池に関する。このような電池は、少なくとも以下を含むｎ型又はｐ型シリコン基板を含む：
−基板の下部面に位置するｐ接点；
−ｎ^＋エミッタ；
−基板の上部面に位置する反射防止層；
−ｎ接点を有し、その上に位置する反射防止層及びｎ^＋エミッタから物理的に独立した、少なくとも１つのｎ^＋＋エミッタ。

【0029】

ｎ^＋エミッタの拡散及びアニールによる接点の形成に関するステップの組み合わせは、それらが明確に異なるエネルギー制約を含むことを考えると従来技術の教示に反することに留意すべきである。確かに、拡散によるｎ^＋エミッタの形成は通常、８５０°Ｃの温度で３０分間、真空加熱炉で実施され、一方で、電気接点は、８００から９００°Ｃの温度で３分間のみ、自由大気でアニールされる。これらの２つの方法の温度は類似しているが、それぞれのアニール時間は１／１０の比率で異なる。確かに、導電材料のアニールによるｎ型及びｐ型電気接点の形成に必要なパワー入力は、拡散によるｎ^＋エミッタの形成に必要な値よりさらに低い。このような差異は主に、ドーパント粒子（例えばリンなど）がシリコンにおいて非常に遅く拡散し、良好な効率を提供するのに十分ドープされたｎ^＋エミッタを作り出すことができるようにするため、非常に長い時間を必要とする、という事実によって説明され得る。反対に、（特に銀又はアルミニウムで作られた）電気接点を確保する金属粒子は、より速く拡散する。アニールによる電気接点の形成はしたがって、低いパワー入力を必要とし、故にアニール時間はｎドーパントの拡散より短い。さらに、金属粒子が深く拡散しすぎてｎ^＋エミッタを完全に横断し、結果として電池の非常に悪い電池効率をもたらし得ること（短絡電池）を回避するように、アニール時間が短い状態であることを確実にすることも重要である。

【0030】

従来技術の方法では、本発明とは反対に、金属接点は、従来の（つまり石英で作られ、真空下の）拡散管における拡散によるｎ^＋エミッタの形成の前に堆積することができない。確かにこれは、使用される高い温度及び特に拡散プロセスに必要とされる時間を考慮すると、接点に含まれる金属粒子の塩析による拡散管の汚染をもたらし得る。

【0031】

本発明による方法では、このような組み合わせは、低エネルギー条件下でｎドーパント原子の拡散を促進することができる、有利にはアンモニアである化合物の存在によって可能にされる。したがって、良好な品質の、つまりＶｏｃ＞６２０ｍＶの値を提供するｎ^＋エミッタは、従来技術の方法と比較して短い拡散時間であることにかかわらず、アニールステップの間の特にリンである原子の拡散によって得られ得る。これはＶｏｃは開回路電圧であり、それはダイオードの電気特性である。

【0032】

それはさらに、当業者の能力の範囲内で、光電池の構成に応じて異なる拡散及びアニールステップに調整される。確かに、アニール時間は特に、温度、しかしまたドーパント及び電気接点によって決まり、逆の場合も同様である。

【0033】

本発明及び結果として生じる利点は、添付の図面と関連して、以下の非限定的な図面及び実施例からより明らかになるだろう。

【図面の簡単な説明】

【0034】

【図1】従来技術による選択エミッタを有する光電池を形成するステップを示す図面である。図１Ｆは、従来技術の選択エミッタを有する光電池を示す。

【図2】本発明による選択エミッタを有する光電池を形成するステップを示す図面である。図２Ｅは、本発明による選択エミッタを有する光電池を示す。

【発明を実施するための形態】

【0035】

従来技術による選択エミッタを有する光電池の製造方法のステップが、以下で図１Ａから図１Ｆに関連して説明される。これらの図面はより具体的には、異なる製造ステップにおける従来技術による光電池の断面図を示す。この非限定的な例において、基板はｐ型である。

【0036】

図１Ａは、ｐ型シリコン基板（１）を示す。

【0037】

図１Ｂでは、ｎ^＋エミッタ（５）が基板（１）のｎドーピングによって形成される。リンでのｎドーピングの場合、それは特に、ＰＯＣｌ_３の存在下でのガス拡散によるドーピングであり得る。このステップは故に、８５０から９５０°Ｃの温度で数十分間基板を維持することを含み、そのドーパント拡散は相対的に遅い。

【0038】

次いで、図１Ｃは、レーザードーピングによるｎ^＋＋エミッタ（６）の形成を示す。このステップはまた、ドーパント（ＰＯＣｌ_３）の第２のガス拡散を実施することによって実施され得る。しかしながら、この場合、その温度は図１Ｃのｎ^＋エミッタ（５）が形成されるための温度よりも高い温度であり得る。したがって、ｎ^＋エミッタの一定の領域はオーバードープされる。

【0039】

図１Ｄは、ＰＥＣＶＤによる典型的に窒化ケイ素である反射防止層（２）の堆積を示す。

【0040】

従来技術による方法の最終ステップは、図１Ｅ及び図１Ｆに示すような電気接点（３）及び（４）の形成に関する。

【0041】

初めに、メタライゼーションゲートが基板の上部面に堆積され、ｎ接点（３）を準備する。それは典型的に、銀を含むシルクスクリーニングペーストである。

【0042】

次いで、アルミニウムを含むペーストが基板の下部面全体に堆積され、ｐ接点（４）を準備する。このようなペーストは一方で、光電池のｐ型ドープ部分との接点を形成することを可能とし、他方でＢＳＦによってその電気性能を改善することを可能にする。

【0043】

電気接点の形成は、例えば８８５°Ｃの温度、６，５００ｍｍ／ｍｉｎベルト速度での連続加熱炉におけるペースト（銀及びアルミニウム）の同時アニールによって完了され、図１Ｆに示すような従来技術の選択エミッタ光電池を提供する。

【0044】

本発明による選択エミッタを有する光電池の製造方法の異なる主なステップが、以下で図２Ａから図２Ｅに関連して説明される。これらの図面はより具体的には、本発明による異なる製造ステップにおける光電池の断面図を示す。

【0045】

図２Ａは、ｐ型シリコン基板（１）、つまり電子が欠乏し、故に正に荷電されたとみなされる正孔を過剰に有する基板を示す。この基板は通常、ホウ素などの元素周期表の前の列に属する原子を用いたシリコン基板のドーピングによって得られる。

【0046】

図２Ｂは、ｐ型シリコン基板（１）上へのｎ型ドープ反射防止層（７）の堆積を示す。この反射防止層（７）は、それがｎ型ドーパント、つまり負に荷電された電子を過剰に有する原子を含むという点で、図１Ｄ（従来技術）の反射防止層（２）とは異なる。それは、リン原子でドープされた窒化ケイ素層であり得る。ＳｉＮの堆積は通常、ＮＨ_３／ＳｉＨ_４混合物を用いてホスフィンＰＨ_３の流れの存在下で、ＰＥＣＶＤによって実施される。アンモニアは前駆体ガスとして使用され、さらにリン原子の移動度を改善することができる。典型的に、ＮＨ_３／ＳｉＨ_４モル比は、１と２０との間である。

【0047】

ｐ型ドープシリコン基板は故に、ｎ型ドープ窒化ケイ素層で覆われる。従来技術とは反対に、反射防止層はｎ型ドープである。

【0048】

図２Ｃは、基板内でのｎ^＋＋オーバードープ領域（６）の形成を示す。ｎ^＋＋領域（６）は、レーザー照射、好ましくはパルスレーザーによって形成され得、そのパルスの持続時間は、数十ナノ秒程度である。レーザー波長は、紫外線（例えば３０８ｎｍでのエキシマレーザー）から赤外線（例えば１，０６４ｎｍでの固体レーザー）にわたる範囲で選択され得る。それは好ましくは、５１５ｎｍに実質的に等しい波長を有するレーザーである。

【0049】

ｎ型ドープ反射防止層（７）は局所的に照射され、多量にドープされた領域を作り出す。

【0050】

この特定の実施形態によると、レーザードーピングは反射防止層の部分的除去に関連する。しかしながら、このような除去は、本発明の要点においては本質的ではない。

【0051】

図２Ｄは、ｎ型領域上に電気接点（ｎ接点（３））を、且つｐ型領域上に電気接点（接点（４））を形成する導電材料の堆積を示す。さらなる明確性のために、図２Ｄ及び図２Ｅでは、参照番号（３）及び（４）は、導電材料、つまりアニール前の電気接点及びアニール後に形成される電気接点を示す。

【0052】

典型的に銀で作られるｎ接点（３）を形成する導電材料が、ｎ^＋＋エミッタ（６）上に堆積される。図２Ｅは反射防止層（７）と接触しないｎ接点（３）を示すが、それらはまた、ここで図示されていない本発明の別の実施形態によると反射防止層（７）と接触し得る。通常、ｐ接点（４）はアルミニウムで作られる。電気接点は、光電池によって順次に発生する電流を集めることができる。

【0053】

従来技術とは異なり、本方法のこの段階では、ｎ^＋エミッタ（５）は未だ形成されていない。確かに図２Ｅは、ｎ型ドープ窒化シリコンで作られた反射防止層（７）のドーパントの拡散によってｎ^＋エミッタ（５）を形成し、同時に、アニールによってｎ接点（３）及びｐ接点（４）を形成することに関する。

【0054】

このステップは、単一のステップにおいて高温で、ＳｉＮ：Ｐ反射防止層（７）に含まれるドーパントを拡散してｎ^＋エミッタ（５）を形成することを含み、一方で、ｎ接点（３）及びｐ接点（４）のアニールによる電気接点の形成、並びにＢＳＦの活性化を含む。

【0055】

このステップは、連続赤外線加熱炉において実施され得る。

【0056】

［本発明の実施形態］
選択エミッタを有する光電池は、以下のステップによって形成される：
１．ｐ型シリコン基板の表面は、７容量％のイソプロパノールを含むカリウム（ｐｏｔａｓｈ）水溶液（ＫＯＨ１％）に８０°Ｃで４０分間浸漬することによって、化学的にテクスチャ化される。

【0057】

２．７５ｎｍの厚さを有し、リンドープ窒化ケイ素、ＳｉＮ：Ｐ（５０ｓｃｃｍのＰＨ_３）で作られた反射防止層が、ＮＨ_３の流れの存在下、ＮＨ_３／ＳｉＨ_４の流れ比が１と２０ｓｃｃｍ（「毎分標準立法センチメートル（Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｃｕｂｉｃ Ｃｅｎｔｉｍｅｔｅｒｓ ｐｅｒ Ｍｉｎｕｔｅ）」）の間の範囲となるように、ＰＥＣＶＤ（３００°Ｃ、１３．５６ＭＨｚ）によってｐ型ドープ基板の上部面に堆積される。

【0058】

３．反射防止層の領域が選択的に照射され、レーザードーピングによってｎ^＋＋エミッタを形成する。このレーザードーピングは、５１５ナノメートル波長を有するパルスレーザーを用いて実施される。パルスの持続時間は２０ｎｓであり、３００ｋＨｚの周波数を有し、１．７Ｗの電力に対応する。こうして得られたｎ^＋＋領域の直径は、レーザー焼成に対して４０マイクロメートルである。より大きな寸法の領域が、衝撃点を変えてレーザー焼成を繰り返すことによって得られ得る。

【0059】

４．電気接点が、シルクスクリーニングメタライゼーションによって形成される。並列ラインの形態であるｎ接点が銀ペーストで作られ（デュポン（Ｄｕｐｏｎｔ）のＰＶ１４２）、マスク開口は７０マイクロメートルであり、開口目盛りは２．１ミリメートルであり、ｎ^＋＋領域上に整列される。

【0060】

ｐ接点が、基板の下部面全体に堆積されたアルミニウムペースト（モノクリスタル（Ｍｏｎｏｃｒｙｓｔａｌ）のＰＡＳＥ１２０２）で形成される。このような接点は、ＢＳＦ現象を提供する強ｐドーピング領域を形成する。

【0061】

５．ｎ^＋エミッタ並びにｎ接点及びｐ接点の拡散による形成が、１，０００°Ｃの温度、４，０００ｍｍ／ｍｉｎの通過速度で、セントロサーム（Ｃｅｎｔｒｏｔｈｅｒｍ）赤外線加熱炉において単一ステップで実施される。

【符号の説明】

【0062】

１ シリコン基板
２ 反射防止層
３ ｎ接点
４ ｐ接点
５ ｎ^＋エミッタ
６ ｎ^＋＋エミッタ
７ 反射防止層

【図1】

【図2】