CN103155159B - 太阳能电池元件及其制造方法 - Google Patents

太阳能电池元件及其制造方法 Download PDF

Info

Publication number
CN103155159B
CN103155159B CN201180048386.8A CN201180048386A CN103155159B CN 103155159 B CN103155159 B CN 103155159B CN 201180048386 A CN201180048386 A CN 201180048386A CN 103155159 B CN103155159 B CN 103155159B
Authority
CN
China
Prior art keywords
mentioned
semiconductor substrate
solar cell
cell device
tellurium
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Active
Application number
CN201180048386.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN103155159A (zh
Inventor
中村正美
新藤直人
金作整
迹部淳
迹部淳一
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kyocera Corp
Shoei Chemical Inc
Original Assignee
Kyocera Corp
Shoei Chemical Inc
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 Kyocera Corp, Shoei Chemical Inc filed Critical Kyocera Corp
Publication of CN103155159A publication Critical patent/CN103155159A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN103155159B publication Critical patent/CN103155159B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor 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
    • H01L31/02—Details
    • H01L31/0224—Electrodes
    • H01L31/022408—Electrodes for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
    • H01L31/022425—Electrodes for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for solar cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor 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
    • H01L31/04—Semiconductor 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 adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B1/00—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors
    • H01B1/20—Conductive material dispersed in non-conductive organic material
    • H01B1/22—Conductive material dispersed in non-conductive organic material the conductive material comprising metals or alloys
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/06—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions
    • H01L29/0657—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by the shape of the body
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor 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
    • H01L31/02—Details
    • H01L31/0224—Electrodes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor 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
    • H01L31/02—Details
    • H01L31/0236—Special surface textures
    • H01L31/02363—Special surface textures of the semiconductor body itself, e.g. textured active layers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor 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
    • H01L31/18—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
    • Y—GENERAL 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
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)
  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)
  • Conductive Materials (AREA)

Abstract

本发明的一个方式涉及的太阳能电池元件具备：半导体基板；反射防止膜，配置于该半导体基板的一主面上的第1区域；表面电极，配置于上述半导体基板的一主面上的第2区域，以银作为主要成分，并包含以碲、钨以及铋为必需成分的碲系玻璃。另外，上述太阳能电池元件的制造方法具有：第1步骤，在上述半导体基板的一主面上形成上述反射防止膜；第2步骤，将包含以银为主要成分的导电性粉末、以碲、钨以及铋为必需成分的碲系玻璃粉、和有机展色剂的导电膏印刷在上述反射防止膜上；第3步骤，通过烧制上述导电膏除去位于上述导电膏之下的上述反射防止膜，将上述反射防止膜配置于上述半导体基板的上述第1区域，在上述半导体基板的上述第2区域形成上述表面电极。

Description

太阳能电池元件及其制造方法
技术领域
本发明涉及太阳能电池元件及其制造方法。
背景技术
一般的太阳能电池元件具备：硅系的例如p型的半导体基板、n型的扩散层、反射防止膜、背面电极以及表面电极。而且，在形成表面电极时，使用混合了以银作为主要成分的导电性粒子、玻璃粉、有机展色剂以及溶剂等的导电膏。在将该导电膏通过丝网印刷或者孔版印刷等形成电极图案后，对其烧制而形成表面电极。
在该烧制时，通常通过包含在导电膏中的玻璃粉的作用来溶解·除去反射防止膜。由此，实现表面电极和扩散层的电接触。一般把该步骤称为烧结贯通（fire-through）。
为了良好地进行烧结贯通，作为导电膏中的玻璃粉，优选使用与反射防止膜的溶解性良好的玻璃。以往作为玻璃，从易于调整其软化点，与半导体基板的粘结性也优异，并且能够比较良好地进行烧结贯通这一理由出发，多使用包含氧化铅的玻璃（例如，参照专利文献1）。
但是，在以往的包含氧化铅的玻璃中，经常看到烧结贯通不充分，得不到欧姆接触，或者，烧结贯通进行过度，表面电极的一部分深深侵蚀到基板的情况等，烧结贯通难以控制。
另外，虽然还研究了不含氧化铅的玻璃，但这种情况下也是烧结贯通不充分，得不到欧姆接触，烧结贯通难以控制。
专利文献1：日本特开2001-93326号公报
发明内容
因而，本发明的目的在于提供一种能够实现表面电极对半导体基板的良好的欧姆接触，并能够最佳地控制烧结贯通的太阳能电池元件及其制造方法。
为了实现上述目的，本发明的一个方式涉及的太阳能电池元件具备：
半导体基板；
反射防止膜，配置于该半导体基板的一主面上的第1区域；
表面电极，配置于上述半导体基板的一主面上的第2区域，以银作为主成分，并包含将碲、钨以及铋作为必需成分的碲系玻璃。
另外，本发明的一个方式涉及的太阳能电池元件的制造方法是具备半导体基板、配置于该半导体基板的一主面上的第1区域的反射防止膜、配置于上述半导体基板的一主面上的第2区域的表面电极的太阳能电池元件的制造方法，该制造方法具有：
第1步骤，在上述半导体基板的一主面上形成上述反射防止膜；
第2步骤，将导电膏印刷在上述反射防止膜上，该导电膏包含以银为主要成分的导电性粉末、以碲、钨以及铋为必需成分的碲系玻璃粉、和有机展色剂；
第3步骤，通过烧制上述导电膏除去位于上述导电膏之下的上述反射防止膜，使上述反射防止膜配置于上述半导体基板的上述第1区域，在上述半导体基板的上述第2区域形成上述表面电极。
根据上述太阳能电池元件及其制造方法，能够确保采用导电膏的烧制的最佳的烧结贯通（烧制贯通）性，能够实现表面电极对半导体基板的优异的欧姆接触。
附图说明
图1是模式化地表示本发明的一个方式涉及的太阳能电池元件的一个实施方式的剖面图。
图2（a）～（e）的各图是模式化地表示本发明的一个方式涉及的太阳能电池元件的制造步骤的剖面图。
图3（a）是未出现玻璃成分从电极形状的外缘渗出的“渗出现象”的状态的照片图，图3（b-1）是有“渗出现象”的状态的照片图，图3（b-2）是在图3（b-1）中加上表示“渗出”的虚线的照片图。
符号说明
1：半导体基板（硅基板）
1a：逆导电型层
1b：BSF区域
1c：微细的突起
2：反射防止膜
3：第1电极（表面电极）
4：第2电极（背面电极）
10：太阳能电池元件
20：渗出
具体实施方式
以下参照附图说明本发明涉及的太阳能电池元件及其制造方法的实施方式的一个例子。
（太阳能电池元件）
首先，说明本实施方式的太阳能电池元件的基本结构。
如图1所示，本实施方式的太阳能电池元件10具备：半导体基板1，具有一种导电型的第1半导体区域、和相对于该第1半导体区域是逆导电型的第2半导体区域（逆导电型层1a）；反射防止膜2，在半导体基板1上配置于作为光入射侧的主面的第1面上（在本实施方式中是逆导电型层1a之上）的第1区域1e。
进而，太阳能电池元件10具有：设置于半导体基板1的第1面上的第2区域1f的作为表面电极的第1电极3；设置于作为与半导体基板1的第1面相反侧的主面的第2面的、作为背面电极的第2电极4。
作为半导体基板1使用具有规定的掺杂元素（导电型控制用的杂质）呈现一种导电型（例如，p型）的单晶硅基板或者多晶硅基板等的晶体硅基板。半导体基板1的厚度例如优选小于等于250μm，进一步优选小于等于150μm。在本实施方式中，作为半导体基板1以使用呈现p型导电型的晶体硅基板的例子进行说明。当组成晶体硅基板的半导体基板1呈现p型的情况下，作为掺杂元素例如使用硼或者镓是适宜的。
在半导体基板1的第1面侧形成多个微细的突起1c。该微细的突起1c为了使照射到半导体基板1的表面侧的光多重反射，使表面反射减少而设置。该微细的突起1c是圆锥形状或者角锥形状，通过控制基于RIE（ReactiveIonEtching：反应离子蚀刻）法的气体浓度或者蚀刻时间，能够改变其大小。
逆导电型层1a是呈现与半导体基板1相反的导电型的层，例如形成于半导体基板1的第1面的表层内。如果是使用呈现p型的导电型的硅基板作为半导体基板1的情况下，则逆导电型层1a形成为呈现n型的导电型。这种逆导电型层1a例如通过使磷等杂质在该硅基板的第1面扩散而形成。
反射防止膜2是起到降低所希望的波长区域的光的反射率、增大光生成载流子量的效果的膜，能够提高太阳能电池元件10的光电流密度Jsc。反射防止膜2例如包含SiNx膜、TiO2膜、SiO2膜、MgO膜、ITO膜、SnO2膜、ZnO膜等。其厚度根据材料适宜地选择，能够针对适当的入射光实现无反射条件。
另外，如图1所示，太阳能电池元件10在半导体基板1的第2面侧的表层部形成导电型呈现p+的BSF（BackSurfaceField：背面场）区域1b。BSF区域1b具有在接近半导体基板1的第2面降低载流子的再结合所导致的效率下降的作用，在半导体基板1的第2面侧形成内部电场。
第1电极3具有第1母线电极、和相对第1母线电极交叉的多个线状的指状电极。该第1母线电极例如具有1.3～2.5mm左右的宽度。指状电极形成线状，其宽度是50～200μm左右，所以宽度比第1母线电极小。
另外，指状电极相互空开1.5～3mm左右的间隔而设置多个。另外，这种第1电极3的厚度是10～40μm左右。上述那样的第1电极3能够在使用如以后详细说明的那样具有以银为主要成分的导电性粉末、以碲、钨以及铋作为必需成分的碲系玻璃粉、和有机展色剂的导电膏通过丝网印刷等涂抹成希望的形状后，通过烧制而形成。
第2电极4也可以是与第1电极3相同的电极形状，能够通过与上述第1电极3相同的材质以及制法形成。另外，也可以形成包含银的第2母线电极，在除去了半导体基板1的第2面的第2母线电极的一部分的大致整个面形成包含铝的集电电极。
以下详细说明本实施方式的太阳能电池元件的纹理结构以及在电极形成中使用的导电膏。
首先说明纹理结构。
太阳能电池元件10具备在半导体基板1的第1面侧配备有平均宽度以及平均高度分别小于等于2μm的突起1c的纹理结构。
该微细的突起1c的平均的宽度以及平均的高度各自分别形成为小于等于2μm。如果该突起1c的平均宽度以及平均高度分别比2μm大，则蚀刻的处理时间变长，相反在半导体基板1的表面的反射率不怎么降低。
突起1c的平均的宽度以及平均的高度分别是大于等于0.1μm小于等于1μm。如果是该范围，则能够降低在半导体基板1的表面的反射率，进而在提高和第1电极3的粘接强度方面是有利的。
为了在半导体基板1的第1面侧的整个面上均匀并且精确地有控制地形成该微细的突起1c，优选该平均的宽度以及平均的高度分别大于等于0.1μm小于等于1μm。
进而优选该微细的突起1c的高宽比（突起1c的高度/宽度）平均为0.1～2。当该高宽比小于等于0.1的情况下，例如波长500～1000nm的光的平均反射率是25%左右，在半导体基板1表面的反射率变大。另外，当该高宽比平均为大于等于2的情况下，在制造过程中微细的突起1c破损，当形成太阳能电池元件10的情况下漏电流变多，不能得到良好的输出特性。
以下，详细说明用于形成作为表面电极的第1电极3的导电膏。
第1电极3以银为主成分，并包含以碲、钨以及铋为必需成分的碲系玻璃。另外，用于形成第1电极3的导电膏包含上述的导电性粉末、玻璃粉、适宜添加剂以及有机展色剂。而且所谓“主要成分”可以是指含有超过50质量％（质量百分比）的成分，优选含有大于等于70质量％的成分。
导电膏中的玻璃粉的含量可以是在太阳能电池形成用的导电膏中通常包含的量，但作为一个例子，相对于导电性粒子100质量份，优选0.1～10质量份。玻璃粉的调配量相对于导电性粉末100质量份如果大于等于0.1质量份，则能够得到规定的粘接性、电极强度。另外，玻璃粉的调配量相对于导电性粉末100质量份如果小于等于10质量份，则能够降低在电极表面产生玻璃拱起、因流入到界面的玻璃而接触电阻增加的现象等。另外虽然没有特别限定，但作为在本发明的导电膏中调配的玻璃粉，优选平均颗粒直径是0.5～5.0μm。另外，优选玻璃粉的软化点是300～550℃。
作为有机展色剂没有特别限定，可以适宜地选择调配作为银膏的展色剂通常使用的有机粘接剂或者溶剂等。例如作为有机粘接剂可以使用纤维素类、丙烯树脂、酚醛树脂、醇酸树脂或者松香树脂等。另外作为溶剂可以使用酒精类、醚类、酯类、碳氢化合物类等有机溶剂或水，或者，它们的混合溶剂。在此有机展色剂的调配量并没有特别限定，可以设为能够将导电性粉末以及玻璃粉等无机成分保持在膏中的适宜的量，但根据涂抹方法等可以适宜进行调整，但通常相对于导电性粉末100质量份设为5～40质量份左右。
而且，本实施方式的导电膏实际上不含铅成分，详细地说导电膏中的铅含量小于等于1000ppm。其他的成分根据需要在不损害本实施方式的效果的范围中，可以适宜地调配能够作为添加剂通常添加的可塑剂、粘度调整剂、界面活性剂、氧化剂、金属氧化物、金属有机化合物等。另外，也可以调配碳酸银、氧化银、醋酸银这种银化合物，另外，为了改善烧制温度以及太阳能电池特性等，也可以适宜地添加氧化铜、氧化锌、氧化钛等。
上述碲系玻璃通过氧化物换算包含30～80摩尔%的碲、10～50摩尔%的钨、5～25摩尔%的铋，这些碲、钨以及铋的合计大于等于60摩尔%，优选是大于等于80摩尔%。
在上述碲系玻璃粉中，碲作为网眼形成成分形成玻璃的网络，对于玻璃粉全体如果通过氧化物换算包含在30～80摩尔%范围中，则玻璃形成容易，优选是在40～70摩尔%的范围，如果是该范围，则在改善烧结贯通性方面是优选的。
钨有助于上述玻璃粉的玻璃化范围的扩大以及稳定性。如果通过氧化物换算是10～50摩尔%，则玻璃形成容易，优选是以15～35摩尔%的范围含有。如果是该范围，则在进一步改善烧结贯通性方面是优选的。
铋有助于上述玻璃粉的玻璃化范围的扩大以及化学耐久性的提高。铋通过氧化物换算如果含有多于25摩尔%，则有时容易结晶晶相而损害玻璃的稳定性。如果是优选5～25摩尔%的范围，则在改善玻璃成分的渗出方面是优选的。
在上述玻璃粉中，不是必需的但可以进一步包含锂、钠这样的碱金属元素；镁、钙、锶、钡这样的碱土金属元素；钼、锌、铝、镝、钇、铌、镧、银、锆、钛、硼、锗、磷、钽这些元素。它们的含量合计不足40摩尔%，优选是不足20摩尔%的范围。
（制造方法）
说明本实施方式的太阳能电池元件的制造方法的概要。
首先，说明半导体基板1的制法。当半导体基板1是单晶硅基板的情况下，例如通过拉晶法等形成，当半导体基板1是多晶硅基板的情况下，例如通过铸造法等形成。而且，以下说明使用p型的多晶硅的例子。
最初，例如通过铸造法制作多晶硅的铸锭。接着，将该铸锭切片为例如小于等于250μm的厚度。其后，为了除去半导体基板1的切断面的机械性损伤层、净化污染层，优选例如通过NaOH或KOH，或者，氢氟酸或者氟硝酸等水溶液对表面进行非常微量蚀刻（参照图2（a））。
以下，在半导体基板1的第1面侧形成多个微细的突起1c。这种微细的突起1c可以使用RIE法形成。例如，首先在RIE装置的RF电极的上部设置半导体基板1，对通过地线接地的腔体内部用真空泵充分抽真空后，通过质量流量控制器将规定流量的蚀刻气体导入到腔体内，通过压力调整器调整为规定压力。其后，如果通过从RF电源向RF电极施加RF电力，激发分解蚀刻气体而产生等离子状态，则通过所产生的离子以及基团来蚀刻半导体基板1的表面。如果蚀刻半导体基板1的表面，则该表面的构成成分基本上分离。但是，该构成成分的一部分没有分离而残留在半导体基板1的表面，分离的物质的一部分再次吸附到半导体基板1的表面，它们成为蚀刻残渣。通过将以经过蚀刻的半导体基板1的材料为主要成分的蚀刻残渣有意地再附着于半导体基板1的表面，将它作为蚀刻的掩膜使用，进而实现由表面凹凸结构的形成导致的半导体基板1的表面的粗糙化（参照图2（b））。
以下，在半导体基板1的第1面的表层内形成n型的逆导电型层1a。这种逆导电性层1a通过将成为膏状的P2O5涂抹于半导体基板1表面而进行热扩散的涂抹热扩散法、将成为气体状态的POCl3（三氯氧化磷）作为扩散源的气相热扩散法、以及直接进行磷离子扩散的离子注入法等形成。该逆导电型层1a形成为0.2～2.0μm左右的深度、60～150Ω/□左右的薄膜电阻（参照图2（c））。
以下，在半导体基板1的第2面侧形成高浓度扩散一种导电型的半导体杂质的BSF区域1b。作为制法，例如可以使用以BBr3（三溴化硼）作为扩散源的热扩散法在温度800～1100℃左右形成的方法、在通过印刷法涂抹了包含Al（铝）粉末以及有机展色剂等的Al膏后在温度600～850℃左右下进行热处理（烧制）而将Al扩散到半导体基板1的方法。另外，如果使用印刷并烧制Al膏的方法，则不仅能够只在印刷面形成所希望的扩散区域，而且不需要在逆导电型层1a的形成时同时除去还形成在第2面侧的n型的逆导电型层，只在第2面侧的周边部上使用激光等进行pn分离即可。另外，不除去烧制后的铝而作为集电电极利用也可以（参照图2（d））。
接着，形成反射防止膜2。反射防止膜2例如使用PECVD（plasmaenhancedchemicalvapordeposition：等离子体增强化学气相沉积）法、蒸镀法、或者溅镀法等形成。例如，如果是用PECVD法形成包含SiNx膜的反射防止膜2的情况，则将反应室内设置成500℃左右用N2（氮）稀释SiH4（硅烷）和NH3（氨）的混合气体，通过用辉光放电分解来离子化并进行堆积，从而形成反射防止膜2（参照图2（e））。
接着，如以下那样形成第1电极3和第2电极4。
第1电极3使用含有由以后详细说明的包含Ag（银）等的金属粉末、有机展色剂和玻璃粉的Ag膏制作。将该Ag膏涂抹在半导体基板1的第1面，其后，通过在最高温度600～850℃下烧制数十秒～数分钟形成的烧结贯通，烧制物突破反射防止层2，电连接逆导电型层1a和第1电极3。作为Ag膏的涂膜法可以使用丝网印刷法等，优选在涂抹Ag膏后在规定的温度下使溶剂蒸发干燥。
接着，第2电极4使用含有例如包含Ag粉末等的金属粉末、有机展色剂和玻璃粉的Ag膏来制作。将该Ag膏涂抹成预先确定的形状。作为该涂抹法可以使用丝网印刷法等。该涂抹后，优选在规定的温度下使溶剂蒸发干燥。而后，将半导体基板1在烧制炉内在最高温度600～850℃下烧制数十秒～数十分钟左右，由此在半导体基板1的第2面上形成第2电极4。
以上那样可以制作太阳能电池元件10。
接着，详细说明成为本实施方式的核心的制造步骤。
成为本实施方式的核心的制造步骤是：第1步骤，在半导体基板1的一主面上形成反射防止膜2；第2步骤，将包含以银作为主要成分的导电性粉末、以碲、钨以及铋为必需成分的碲系玻璃粉、和有机展色剂的导电膏印刷在反射防止膜2上；第3步骤，通过烧制导电膏除去位于导电膏之下的反射防止膜，在半导体基板1的一主面上的第2区域1f形成作为表面电极的第1电极3。
但是，在第1步骤之前，也可以进行在半导体基板1的一主面侧形成具备平均宽度以及平均高度分别小于等于2μm的突起的纹理结构的第4步骤。如果该突起的平均宽度以及平均高度分别形成为大于等于0.1μm小于等于1μm则更加优选。
以下说明第4步骤。
作为蚀刻气体使用氯系气体和氟系气体和氧气，一边使这些气体以规定流量流动，一边将反应压力设为5～15Pa左右，将产生等离子的RF电能设为5～10kW左右，从而能够使半导体基板1的表面粗糙化。例如，可以在腔体内一边以流量比1:6:4的比例导入Cl2（氯）气和O2（氧）气和CHF3（三氟甲烷）气体，一边将反应压力设为7Pa，将产生等离子的RF电能设为5kW，进行5分钟左右的蚀刻。但是，气体的种类并不限于Cl2、CHF3，例如作为氯系气体的种类可以适宜地组合HCl、ClF3、作为氟系气体的种类可以适宜地组合F2、NF3、CF4、C2F6、C3F8、ClF3、SF6等其他的气体来使用。
以下，在形成逆导电型层1a的半导体基板1的一主面上形成反射防止膜2（第1步骤）。
而后，在反射防止膜2上印刷导电膏（第2步骤），但在该步骤中使用的导电膏含有以银作为主要成分的导电性粉末、以碲、钨以及铋为必需成分的碲系玻璃粉、和有机展色剂。
在作为导电性粉末以银为主成分之外没有特别限制，其形状使用球状、片状、树枝状等以往使用的形状。另外，除了纯银粉末外，也可以使用至少表面包含银层的银被覆复合粉末，或者以银为主要成分的合金等。银粉末优选平均颗粒直径0.1～10μm。另外也可以混合平均颗粒直径、粒度分布、形状等不同的二种及以上的银粉末来使用，还可以混合银粉末和银以外的导电性粉末来使用。
在本实施方式中使用的导电膏与上述的导电性粉末、玻璃粉、适宜添加剂一同和有机展色剂混合，做成适合于丝网印刷及其他印刷方法的流变（rheology）的膏体、涂料或者油墨状。
在本实施方式中使用的碲系玻璃粉中，碲相对玻璃粉全体通过氧化物换算在30～80摩尔%的范围调配，优选40～70摩尔%的范围调配。
钨通过氧化物换算在10～50摩尔%的范围中调配，优选在15～35摩尔%的范围中调配。
铋通过氧化物换算在5～25摩尔的%范围中调配。
此外，锂、钠这样的碱金属元素、镁、钙、锶、钡这样的碱土金属元素，钼、锌、铝、镝、钇、铌、镧、银、锆、钛、硼、锗、磷、钽这些元素的含量在合计不足20摩尔%的范围下调配。
在反射防止膜2上印刷以上那样调配的导电膏（第2步骤）。而后，通过烧制经过印刷的导电膏并除去位于导电膏下的反射防止膜，将反射防止膜2配置于半导体基板1的一主面上的第1区域1e，将作为表面电极的第1电极3配置于半导体基板1的一主面上的第2区域1f。
实施例
以下通过更具体的实施例说明本实施方式，但本实施方式并不限于此。
将由厚度为200μm、电阻率为1.5Ω·cm的15.6cm×15.6cm方形的多晶硅组成的硅基板浸泡在NaOH的溶液中，对各面进行10μm蚀刻。其后，在腔体内一边以流量比1:6:4的比例导入Cl2气和O2气和CHF3气体，一边将反应压力为7Pa，在产生等离子的RF电能5kW下通过RIE法在硅基板表面形成平均宽度以及高度分别是1μm的微细的突起而成为纹理结构。
接着，扩散P（磷）以使得硅基板的表面部的薄膜电阻变成80Ω/□。
接着，在硅基板的背面侧上实施丝网印刷在750℃的温度下烧制Al膏。该硅基板的背面侧的薄膜电阻是15Ω/□。
接着，在硅基板的表面侧通过等离子CVD法形成折射率2.1、膜厚度的SiNx膜作为反射防止膜。
另一方面，将通过激光衍射散射式粒度分布测定所计算出的平均颗粒直径（D50）是1.8μm的银粉末100质量份、表1所示的组成的玻璃粉2质量份分散到由乙基纤维素1.6质量份、丁基卡必醇6.4质量份组成的有机展色剂中制作导电膏（样本号码1～33）。
而且，表1中的玻璃组成的各成分都用氧化物换算的摩尔%表示，另外在样本号码上附加符号*的样本是以后说明的“渗出现象”显著的样本。
将这些各样本印刷在硅基板的反射防止膜的表面，在峰值温度800℃下烧制，从而形成2条宽度100μm、间距1.6mm的指状电极、宽度2mm的母线电极，形成太阳能电池元件。
有关各个样本如图3（a）、（b-1）、（b-2）所示，在光学显微镜下观察指状电极的电极形状的外缘上的“渗出现象”的有无。而且，图3（a）是用光学显微镜观察没有发生“渗出”的电极的一个例子。另外，图3（b-1）是发生“渗出”的电极的一个例子，图3（b-2）是用虚线表示图3（b-1）中的“渗出”的图。
将“渗出”的观测结果一并表示在表1中。而且，同一表中的“渗出”栏的记号的意思如下。
◎：对于宽度100μm线没有“渗出”。
○：对于宽度100μm线单侧有小于等于10μm的“渗出”。
△：对于宽度100μm线单侧有小于等于20μm的“渗出”。
×：对于宽度100μm线单侧有超过20μm的“渗出”。
[表1]
从表1可知，当使用包含以碲、钨以及铋为必需成分的玻璃的导电膏形成表面电极的情况下，能够有效地抑制“渗出现象”。
在本实施方式的导电膏中，即使在烧结贯通时表面电极突破反射防止膜（SiNx）而侵入到硅基板的情况下也能够止于比较浅的区域。但是，这种情况下，存在不能得到欧姆接触的可能。欧姆接触可以通过评价电极和基板的接触电阻来判定好坏。因而，对于样本1～6，通过TLM（transmissionlinemodel：传输线模型）法，使用数字万用表（惠普公司产：3458A万用表）对指状电极间的电阻值进行接触动作的测定评价。
其结果表示在表2中。而且，在同一表中的“接触电阻”栏的记号的意思如下。
◎：不足0.05Ωcm2。
○：大于等于0.05Ωcm2小于等于0.08Ωcm2。
△：大于等于0.08Ωcm2，小于等于0.10Ωcm2。
×：大于等于0.10Ωcm2。
[表2]

Claims (8)

1.一种太阳能电池元件，具备：
半导体基板；
反射防止膜，配置于该半导体基板的一主面上的第1区域；以及
表面电极，配置于上述半导体基板的一主面上的第2区域，以银作为主要成分，并包含以碲、钨以及铋为必需成分的碲系玻璃，
上述碲系玻璃通过氧化物换算包含30～80摩尔％的碲、10～50摩尔％的钨、5～25摩尔％的铋。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池元件，上述半导体基板的一主面具有配备了平均宽度以及平均高度都小于等于2μm的突起的纹理结构。
3.根据权利要求2所述的太阳能电池元件，上述突起的平均宽度以及平均高度都大于等于0.1μm且小于等于1μm。
4.一种太阳能电池元件的制造方法，该太阳能电池元件具备半导体基板、配置于该半导体基板的一主面上的第1区域的反射防止膜、以及配置于上述半导体基板的一主面上的第2区域的表面电极，该制造方法具有：
第1步骤，在上述半导体基板的一主面上形成上述反射防止膜；
第2步骤，将导电膏印刷在上述反射防止膜上，该导电膏包含以银为主要成分的导电性粉末、以碲、钨以及铋为必需成分的碲系玻璃粉、和有机展色剂；
第3步骤，通过在最高温度600～850℃下烧制上述导电膏除去位于上述导电膏之下的上述反射防止膜，将上述反射防止膜配置于上述半导体基板的上述第1区域，在上述半导体基板的上述第2区域形成上述表面电极。
5.根据权利要求4所述的太阳能电池元件的制造方法，作为在上述第2步骤中的上述碲系玻璃粉，使用通过氧化物换算包含30～80摩尔％的碲、10～50摩尔％的钨、5～25摩尔％的铋的粉末。
6.根据权利要求4或者5所述的太阳能电池元件的制造方法，在上述第1步骤之前，进一步具有在上述半导体基板的一主面侧形成具备平均宽度以及平均高度都小于等于2μm的突起的纹理结构的第4步骤。
7.根据权利要求6所述的太阳能电池元件的制造方法，在上述第4步骤中，将上述突起的平均宽度以及平均高度都形成为大于等于0.1μm且小于等于1μm。
8.根据权利要求6所述的太阳能电池元件的制造方法，在上述第4步骤中，通过RIE法形成上述纹理结构。
CN201180048386.8A 2010-10-07 2011-10-04 太阳能电池元件及其制造方法 Active CN103155159B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010-227448 2010-10-07
JP2010227448A JP5011428B2 (ja) 2010-10-07 2010-10-07 太陽電池素子並びにその製造方法
PCT/JP2011/072841 WO2012046719A1 (ja) 2010-10-07 2011-10-04 太陽電池素子およびその製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN103155159A CN103155159A (zh) 2013-06-12
CN103155159B true CN103155159B (zh) 2016-08-03

Family

ID=45927715

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201180048386.8A Active CN103155159B (zh) 2010-10-07 2011-10-04 太阳能电池元件及其制造方法

Country Status (8)

Country Link
US (1) US10084100B2 (zh)
EP (1) EP2626908B1 (zh)
JP (1) JP5011428B2 (zh)
KR (1) KR101396037B1 (zh)
CN (1) CN103155159B (zh)
CA (1) CA2813668C (zh)
TW (1) TWI535044B (zh)
WO (1) WO2012046719A1 (zh)

Families Citing this family (37)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103493148B (zh) * 2011-04-21 2016-01-20 昭荣化学工业株式会社 导电性糊膏
US20150155401A1 (en) * 2012-06-12 2015-06-04 Heraeus Precious Metals North America Conshohocken Llc Electroconductive paste with adhesion enhancer
KR20150065767A (ko) * 2012-09-26 2015-06-15 가부시키가이샤 무라타 세이사쿠쇼 도전성 페이스트 및 태양전지
WO2014050704A1 (ja) * 2012-09-26 2014-04-03 株式会社村田製作所 導電性ペースト及び太陽電池
CN104704639B (zh) * 2012-10-04 2017-02-22 信越化学工业株式会社 太阳能电池单元的制造方法
US10158032B2 (en) * 2012-10-12 2018-12-18 Heraeus Deutschland GmbH & Co. KG Solar cells produced from high Ohmic wafers and halogen containing paste
TWI564585B (zh) * 2012-12-06 2017-01-01 大同股份有限公司 抗反射基板結構及其製作方法
WO2014091681A1 (ja) * 2012-12-13 2014-06-19 三洋電機株式会社 太陽電池
JP6403963B2 (ja) * 2013-03-15 2018-10-10 Ｄｏｗａエレクトロニクス株式会社 太陽電池電極用焼成型ペースト、太陽電池および銀粉
KR101596548B1 (ko) * 2013-03-27 2016-02-22 제일모직주식회사 태양전지 전극 형성용 조성물 및 이로부터 제조된 전극
WO2014156964A1 (ja) 2013-03-29 2014-10-02 昭栄化学工業株式会社 太陽電池素子表面電極用導電性ペースト及び太陽電池素子の製造方法
TWI508311B (zh) * 2013-04-23 2015-11-11 Motech Ind Inc 太陽能電池及其製造方法
WO2014185537A1 (ja) * 2013-05-17 2014-11-20 株式会社カネカ 太陽電池およびその製造方法、ならびに太陽電池モジュール
KR101590227B1 (ko) * 2013-06-05 2016-01-29 제일모직주식회사 태양전지 전극　형성용 조성물 및 이로부터 제조된 전극
KR101482745B1 (ko) 2013-06-11 2015-01-15 한화케미칼 주식회사 태양전지의 제조 방법
JP6114389B2 (ja) * 2013-11-20 2017-04-12 株式会社ノリタケカンパニーリミテド 導電性組成物の製造方法
TWI517430B (zh) * 2013-12-31 2016-01-11 東旭能興業有限公司 太陽能電池單元及其製造方法
KR101444883B1 (ko) 2014-01-27 2014-09-26 주식회사 기가코리아 숫자 ｕｒｌ 서비스 제공 방법
KR101691694B1 (ko) * 2014-03-18 2016-12-30 제일모직주식회사 태양전지 전극 형성용 조성물 및 이로부터 제조된 전극
TWI591652B (zh) 2014-12-08 2017-07-11 碩禾電子材料股份有限公司 一種含無鉛玻璃熔塊之導電漿（五）
KR101696985B1 (ko) * 2014-12-30 2017-01-17 삼성에스디아이 주식회사 태양전지 전극　형성용 조성물 및 이로부터 제조된 전극
JP6607593B2 (ja) * 2015-02-10 2019-11-20 国立大学法人 筑波大学 脱ミエリン化剤及び電極
US10522704B2 (en) * 2015-02-13 2019-12-31 Kaneka Corporation Solar cell, method for manufacturing same
CN107408586B (zh) * 2015-03-13 2021-10-19 昭荣化学工业株式会社 太阳能电池电极形成用导电性糊
CN105118545B (zh) * 2015-09-15 2017-09-29 苏州晶银新材料股份有限公司 无铅太阳能电池正面电极银浆
CN105118873B (zh) * 2015-09-15 2017-03-15 苏州晶银新材料股份有限公司 晶体硅太阳能电池正面电极银浆
CN105118578B (zh) * 2015-09-15 2017-08-15 苏州晶银新材料股份有限公司 太阳能电池用无铅正面电极银浆的制备工艺
CN105118579B (zh) * 2015-09-15 2017-07-18 苏州晶银新材料股份有限公司 用于光伏电池正面电极银浆的制备方法
FR3050070A1 (fr) * 2016-04-06 2017-10-13 Air Liquide Surface de silicium et procede de texturation de ladite surface
KR20170128029A (ko) 2016-05-13 2017-11-22 삼성에스디아이 주식회사 태양전지 전극 형성용 조성물 및 이로부터 제조된 전극
KR20170141559A (ko) 2016-06-15 2017-12-26 삼성에스디아이 주식회사 태양전지 전극 형성용 조성물 및 이로부터 제조된 전극
KR20180046808A (ko) 2016-10-28 2018-05-09 삼성에스디아이 주식회사 태양전지 전극 형성용 조성물 및 이로부터 제조된 전극
KR20190005463A (ko) 2017-07-06 2019-01-16 삼성에스디아이 주식회사 태양전지 전극 형성용 조성물 및 이로부터 제조된 전극
KR20190068352A (ko) 2017-12-08 2019-06-18 삼성에스디아이 주식회사 태양전지 셀
KR20190068351A (ko) 2017-12-08 2019-06-18 삼성에스디아이 주식회사 태양전지 셀
JP7072801B2 (ja) * 2018-05-15 2022-05-23 王子ホールディングス株式会社 光電変換素子用構造体及び光電変換素子
CN111902881B (zh) * 2019-05-29 2022-03-18 常州聚和新材料股份有限公司 一种导电性浆料及由其制备的太阳能电池及制造方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101395723A (zh) * 2006-03-07 2009-03-25 株式会社村田制作所 导电性糊及太阳电池
CN101503277A (zh) * 2008-02-08 2009-08-12 日立粉末冶金株式会社 玻璃组合物
CN102081986A (zh) * 2009-10-28 2011-06-01 昭荣化学工业株式会社 用于形成太阳能电池电极的导电膏

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4945071A (en) * 1989-04-19 1990-07-31 National Starch And Chemical Investment Holding Company Low softening point metallic oxide glasses suitable for use in electronic applications
JPH04270140A (ja) * 1990-06-21 1992-09-25 Johnson Matthey Inc シーリングガラス組成物および導電性成分を含む同組成物
GB9015072D0 (en) * 1990-07-09 1990-08-29 Cookson Group Plc Glass composition
US5188990A (en) * 1991-11-21 1993-02-23 Vlsi Packaging Materials Low temperature sealing glass compositions
JPH1029834A (ja) * 1996-07-16 1998-02-03 Asahi Glass Co Ltd 無アルカリガラス組成物
JP3760361B2 (ja) * 1997-03-24 2006-03-29 株式会社村田製作所 太陽電池用導電性組成物
JP3707715B2 (ja) * 1998-01-30 2005-10-19 シャープ株式会社 導電性ペースト
JP4153628B2 (ja) 1999-09-27 2008-09-24 ナミックス株式会社 導電性組成物
US20030178057A1 (en) * 2001-10-24 2003-09-25 Shuichi Fujii Solar cell, manufacturing method thereof and electrode material
EP1993144A4 (en) * 2006-03-07 2011-05-11 Murata Manufacturing Co CONDUCTIVE PASTE AND SOLAR CELL
JP5528653B2 (ja) 2006-08-09 2014-06-25 信越半導体株式会社 半導体基板並びに電極の形成方法及び太陽電池の製造方法
JP2009096662A (ja) * 2007-10-16 2009-05-07 Ohara Inc ガラス組成物
US8383011B2 (en) 2008-01-30 2013-02-26 Basf Se Conductive inks with metallo-organic modifiers
US7736546B2 (en) * 2008-01-30 2010-06-15 Basf Se Glass frits
TWI392101B (zh) 2008-03-31 2013-04-01 Univ Nat Taiwan Normal 具有抗反射表面的太陽電池及其製造方法
JP5414409B2 (ja) * 2009-01-16 2014-02-12 日立粉末冶金株式会社 低融点ガラス組成物、それを用いた低温封着材料及び電子部品
CN102318013B (zh) * 2009-03-27 2014-12-03 株式会社日立制作所 导电性浆料及具备使用其的电极配线的电子部件
JP5559510B2 (ja) * 2009-10-28 2014-07-23 昭栄化学工業株式会社 太陽電池素子及びその製造方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101395723A (zh) * 2006-03-07 2009-03-25 株式会社村田制作所 导电性糊及太阳电池
CN101503277A (zh) * 2008-02-08 2009-08-12 日立粉末冶金株式会社 玻璃组合物
CN102081986A (zh) * 2009-10-28 2011-06-01 昭荣化学工业株式会社 用于形成太阳能电池电极的导电膏

Also Published As

Publication number Publication date
US10084100B2 (en) 2018-09-25
CN103155159A (zh) 2013-06-12
CA2813668A1 (en) 2012-04-12
JP5011428B2 (ja) 2012-08-29
US20130167923A1 (en) 2013-07-04
KR20130079554A (ko) 2013-07-10
EP2626908A1 (en) 2013-08-14
CA2813668C (en) 2016-01-26
TW201220516A (en) 2012-05-16
EP2626908B1 (en) 2021-02-17
WO2012046719A1 (ja) 2012-04-12
KR101396037B1 (ko) 2014-05-19
TWI535044B (zh) 2016-05-21
JP2012084585A (ja) 2012-04-26
EP2626908A4 (en) 2018-01-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103155159B (zh) 太阳能电池元件及其制造方法
CN104838505B (zh) 太阳能电池元件表面电极用导电性糊及太阳能电池元件的制造方法
KR101226861B1 (ko) 태양전지 전극 형성용 도전성 페이스트
KR101165160B1 (ko) 태양전지 소자 및 그 제조방법
WO2016147867A1 (ja) 太陽電池電極形成用導電性ペースト
TWI778141B (zh) 太陽電池電極形成用導電性糊膏
JP5754787B2 (ja) 太陽電池素子の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant