CN104704639A - 太阳能电池单元的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及长期可靠性优良的高效的太阳能电池单元的制造方法，包括：工序(7)，在至少具有pn结的半导体基板的受光面侧形成了的反射防止膜上涂覆包含导电材料的膏状的电极剂；以及电极烧成工序(9)，具有以仅对上述电极剂涂覆部分照射激光而使上述导电材料的至少一部分烧成的方式进行加热的局部加热处理(工序(9a))、以及将上述半导体基板整体加热到低于800℃的温度的整体加热处理(工序9(b))。

Description

太阳能电池单元的制造方法
技术领域
本发明涉及太阳能电池单元的制造方法。
背景技术
当前，在为了制造民用的结晶系太阳能电池单元而使用的方法中，成本降低是重要课题，作为为此的方法，一般是组合了热扩散法和丝网印刷法的方法。其详细情况例如如图1所示。
首先，准备通过针对用提拉(Czochralski，cz)法提起了的单晶硅铸锭(Silicon ingot)、用铸法制作了的多晶硅铸锭，用多线法进行切片而得到了的p型硅基板(工序(1))。接下来，在用碱溶液去掉了表面的切片损伤之后，在表面形成最大高度10μm左右的微细凹凸(纹理)(工序(2))，在基板表面用热扩散法形成n型的扩散层(工序(3))。进而，在受光面，将氮化硅膜等以例如70nm左右的膜厚沉积，而形成反射防止膜兼钝化膜。接下来，通过蚀刻去除在基板表面形成了的玻璃，并实施洗净处理(工序(4))，之后，在基板的受光面侧形成反射防止膜(工序(5))。接下来，使用丝网印刷法，在作为基板的非受光面的背面整个面，印刷以铝为主成分的电极膏并使其干燥，从而形成背面电极(工序(6))。接下来，在基板的受光面侧，按照例如宽度100～200μm左右的梳齿状，对包含银等金属粒子且包含其他玻璃釉料等添加物的电极膏(电极剂)进行丝网印刷并使其干燥(工序(7))。接下来，在进行了接合分离处理之后(工序(8))，为了对上述电极膏涂覆部分进行烧成而成为表面电极，对基板整体进行加热处理(工序(99))。在该加热处理中，使上述电极膏中的金属粒子烧成来抑制布线电阻，并且通过玻璃釉料使上述氮化硅膜贯通(被称为射穿)，使受光面电极和扩散层导通，在非受光面电极和硅基板界面形成Al-Si的电场层。
此处，关于上述电极烧成热处理，在例如日本特开2011-258813号公报(专利文献1)中，电极烧成热处理的加热部的温度通常是500～950℃、特别是600～850℃，加热时间优选为5～30秒，冷却部的温度优选为25～500℃，冷却时间优选为5～30秒，作为加热温度包括比较高的温度范围。
但是，为了在上述电极烧成热处理中得到长期可靠性优良的电极，必须以促进银粒子的烧成的目的，使电极烧成热处理的峰值温度成为800℃以上，此时，基板也被暴露于高温，所以存在引起基板的整体寿命降低、表面再结合速度的上升并且无法维持高的变换效率这样的问题。
另外，作为与本发明关联的现有技术，有日本特表2012-514342号公报(专利文献2)。
专利文献1：日本特开2011-258813号公报
专利文献2：日本特表2012-514342号公报
发明内容
本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供一种长期可靠性优良的高效的太阳能电池单元的制造方法。
本发明为了达到上述目的，提供下述太阳能电池单元的制造方法。
〔1〕一种太阳能电池单元的制造方法，其特征在于，包括：
在至少具有pn结的半导体基板的受光面侧形成了的反射防止膜上涂覆包含导电材料的膏状的电极剂的工序；以及
电极烧成工序，具有以仅对上述电极剂涂覆部分照射激光而使上述导电材料的至少一部分烧成的方式进行加热的局部加热处理、以及将上述半导体基板整体加热到低于800℃的温度的整体加热处理。
〔2〕根据〔1〕所述的太阳能电池单元的制造方法，其特征在于，
在上述电极烧成工序中，按照上述局部加热处理、接着是整体加热处理的顺序、或者按照上述整体加热处理、接着是局部加热处理的顺序进行加热处理。
〔3〕根据〔1〕或者〔2〕所述的太阳能电池单元的制造方法，其特征在于，
上述整体加热处理中的峰值加热温度是600～780℃。
〔4〕根据〔1〕～〔3〕中的任意一项所述的太阳能电池单元的制造方法，其特征在于，
上述局部加热处理的激光的波长是300～500nm。
〔5〕根据〔1〕～〔4〕中的任意一项所述的太阳能电池单元的制造方法，其特征在于，
连续地进行上述局部加热处理、和使用激光而将pn结分离的处理。
根据本发明，电极的烧成比以往被促进，能够抑制布线电阻和接触电阻，并且长期可靠性被改善，并且能够抑制基板的整体寿命降低以及表面再结合速度的上升，能够得到长期可靠性优良的高效的结晶系太阳能电池单元。
附图说明
图1是示出基于现有方法的一般的太阳能电池单元的制造工序的一个例子的图。
图2是示出本发明的太阳能电池单元的制造方法中的制造工序的一个例子的流程图。
图3是示出太阳能电池单元的结构例的剖面图。
图4是示出本发明的太阳能电池单元的制造方法中的制造工序的其他例子的流程图。
图5是示出太阳能电池单元的受光面侧的电极图案的一个例子的概略图。
(符号说明)
1：p型硅基板(半导体基板)；2：发射极层(n型扩散层)；3：反射防止膜；4：背面电极；5：表面电极；5a：母线电极；5b：指状电极；6：BSF层。
具体实施方式
以下，说明本发明的太阳能电池单元的制造方法。
图2是示出本发明的太阳能电池单元的制造方法中的制造工序的一个例子的流程图。参照图3所示的太阳能电池单元的结构，说明其制造工序。
首先，准备硅基板。其导电类型既可以是n型也可以是p型，但此处使用多线锯等切断在高纯度硅基板中掺杂了B或者Ga那样的III族元素的单晶或者多晶铸锭，而得到p型硅基板(以下，基板)1(工序(1))。为了制作高性能的太阳能电池，基板的电阻率优选为例如0.1～20Ω·cm、特别优选为0.5～2.0Ω·cm。
接下来，使用浓度5～60质量％的氢氧化钠、氢氧化钾等高浓度的碱水溶液、或者氢氟酸和硝酸的混酸等，通过蚀刻，去除上述基板1中的切片(Slice)所致的损伤。
接下来，在进行了损伤蚀刻(damage etching)的基板1的表背面，形成微小的凹凸构造的随机纹理(random texture)(工序(2))。纹理形成是用于使太阳能电池单元的反射率降低的有效的方法。在作为单晶硅基板且通过利用碱溶液的各向异性蚀刻形成纹理的情况下，结晶面方位优选为(100)，但在使用磨削机等来实施物理研磨的情况下，也可以是其他结晶面方位。
在形成了纹理之后，在盐酸、硫酸、硝酸、氢氟酸等、或者它们的混合液的酸性水溶液中洗净。根据经济以及特性的观点，优选为在盐酸中的洗净。为了提高清净度，也可以在盐酸溶液中，混合0.5～5质量％的过氧化氢，加热到60～90℃而洗净。
接下来，在该基板1的受光面上，通过使用了例如三氯氧磷(POCl3)的气相扩散法，形成发射极层(n型扩散层)2(工序(3))。由此，形成pn结。关于发射极层2的P浓度和深度，通过兼顾针对在发射极层2中流过的电流的电阻、和表面钝化(Passivation)效果等来决定。一般，用四探針法测定了的发射极层2的薄层电阻优选为30～100Ω/□左右。
接下来，用氢氟酸等对通过气相扩散法而在基板1表面形成了的玻璃成分进行蚀刻去除，接下来，进行使用了盐酸/过氧化氢混合溶液、氨/过氧化氢混合溶液的一般的基板的洗净处理(工序(4))。
接下来，在基板1的受光面侧的发射极层2上形成还作为钝化膜的反射防止膜3(工序(5))。例如，使用等离子体CVD装置等化学气相沉积装置，将厚度100nm左右的氮化硅膜形成为反射防止膜3。作为成膜的反应气体，混合使用硅烷(SiH4)以及氨(NH3)的情况较多，但还能够代替氨而使用氮。另外，进行利用H2气体的膜(成膜种)的稀释、工艺压力的调整、反应气体的稀释，作为反射防止膜3，实现期望的反射率。作为反射防止膜3的成膜种，不限于氮化硅，除了化学气相沉积法以外，也可以代替地使用利用热处理、原子层沉积等方法的氧化硅、碳化硅、氧化铝、非晶硅、微晶硅、氧化钛等。
接下来，在基板1的非受光面(背面)，对混合了例如Al粉末和有机粘合剂的Al膏的电极剂进行丝网印刷，在150～250℃左右下加热5～15分左右而使其干燥，形成背面电极4(工序(6))。另外，也可以在基板1的非受光面侧，通过例如溴化硼的气相扩散等，形成背面电场层，但在该情况下，根据抑制布线电阻的观点，优选对Ag膏的电极剂进行丝网印刷来形成背面电极4。
接下来，在基板1的受光面侧的反射防止膜3上，使用将例如Ag粉末和玻璃釉料(glass frit)用有机粘合剂混合了的Ag膏的电极剂而按照规定图案涂覆，在150～250℃下通过5～15分左右的加热使其干燥而成为电极剂涂覆部分(工序(7))。具体而言，按照梳形电极图案状、即指状电极以及母线(bus bar)电极的形状图案，对Ag膏进行丝网印刷并使其干燥。
此处，在上述玻璃釉料中，能够使用Pb系玻璃釉料(例如，PbO-BO3-SiO2系等)、或者无Pb系玻璃釉料(例如，Bi2O3-B2O3-SiO2-CeO2-LiO2-NaO2系等)，但不限于这些。另外，玻璃釉料的形状没有特别限定，能够使用例如球状、不定形等。另外，玻璃釉料的粒径也没有特别限定，但根据可操作性等方面，粒径的平均值(重量平均粒径)优选为0.01～10μm的范围、更优选为0.05～1μm的范围。
另外，在上述有机粘合剂中，能够使用纤维素系树脂(例如，乙基纤维素(Ethylcellulose)、硝基纤维素(Nitrocellulose)等)、(甲基)丙烯酸系树脂(例如，聚甲基丙烯酸甲酯(polymethylacrylate)、聚甲基丙烯酸甲酯(polymethylmethacrylate)等)，但不限于这些。另外，有机粘合剂的添加量相对导电性粒子(Ag粒子)100质量份通常为1～10质量份、优选为1～4质量份。
接下来，进行以仅对上述电极剂涂覆部分照射激光而使上述导电材料的至少一部分烧成的方式加热的局部加热处理(工序(9a))。
此处，关于所使用的激光，优选基于脉冲激光，关于其波长范围，根据在电极剂中使用的成分、特别是导电材料的种类来决定既可，在使用一般被使用的以银(Ag)为主成分的电极剂的情况下，特别优选为银的吸光系数高的300～500nm。
另外，虽然以仅对上述电极剂涂覆部分照射激光的方式进行激光扫描的控制，但以调整激光输出、频率、脉冲宽度、激光束径(点径)、扫描速度等，而使导电材料的至少一部分烧成的方式，调整该电极剂涂覆部分中的加热条件(包括热历史图案)既可。具体而言，优选仅对与构成表面电极5的母线电极5a、指状电极5b相当的形状图案(参照图5)的电极剂涂覆部分，以使该区域被均等地加热的方式，进行局部加热。
通过该局部加热处理，进行在电极剂涂覆部分中去除有机粘合剂，并且至少一部分(根据情况，全部)的导电材料彼此结合的烧成。但是，未导致贯通反射防止膜3的射穿(fire-through)。因此，此时的加热处理是限定于利用激光的电极剂涂覆部分的最表层处的短时间的加热，所以向电极剂涂覆部分正下方的pn结界面的热影响极其少，整体寿命(Bulk Time-Life)降低以及表面再结合速度的上升被抑制。
接下来，进行pn结的分离(接合分离)(工序(8))。接合分离是指：为了防止太阳能电池单元的正极电极和负极电极通过同一导电类型的高浓度掺杂物扩散层相连接而短路且特性降低，将该扩散层部分性地去除等，设为正极电极和负极电极不通过同一导电类型的掺杂物扩散层相连接的构造。作为接合分离的方法，虽然还取决于在该制造工序的哪个时间点实施，但也可以根据以下任意一个方法：干蚀刻、湿蚀刻等对基板表层进行蚀刻的方法、使用了磨削机的物理磨削法、使用了激光的烧蚀(ablation)法等。例如，能够通过用激光对受光面侧或者背面侧的基板外周进行加工来进行接合分离。
另外，关于接合分离，不一定需要在局部加热处理之后实施，也可以是在形成了pn结之后、反射防止膜3形成之后、或者电极烧成工序后。
接下来，进行将基板1整体加热到小于800℃的温度的整体加热处理(工序(9b))。具体而言，向以往使用的烧成炉投入完成了局部加热处理的基板1，对基板1进行加热，以使得整体加热处理中的峰值加热温度优选为600～780℃、更优选为650～760℃。另外，加热时间是5～30秒既可。另外，此处所称的加热温度并非烧成炉的设定温度，而是基板1的实质的加热温度。
通过将上述整体加热处理中的峰值加热温度设为600～780℃，能够将基板1的整体寿命维持得较高，能够将表面再结合速度维持得较小。如果该峰值加热温度高于780℃，则由于金属汚染而整体寿命降低，另一方面在基板1表面形成了的反射防止膜3的氮化硅膜中的与悬空键(dangling bond)结合了的氢脱离，表面再结合速度上升，所以存在得不到高的变换效率的担忧。另外，如果峰值温度低于600℃，则上述金属汚染造成的影响变少，能够维持高整体寿命，但上述反射防止膜3中的悬空键和氢的结合不充分，表面再结合速度不充分下降，所以有时得不到高的变换效率。
由此，被局部加热处理了的上述电极剂涂覆部分被完全烧成，并且利用在该电极剂涂覆部分中包含的玻璃釉料成分与作为氮化硅膜的反射防止膜3反应并分解，Ag粒子贯通反射防止膜3，成为与发射极层2以低电阻接触的表面电极5(射穿法)。另外，所形成的表面电极5的电阻率越低越好，但期望最高为5μΩ·cm以下、优选为3μΩ·cm以下。另外，关于硅(基板1)和表面电极5的电接触电阻，与硅表面的载流子浓度、即掺杂物浓度和电极材料有关，在一般的Ag电极的情况下，硅表面的掺杂物浓度需要为至少1×1019cm-3以上、优选需要5×1019cm-3以上。
另外，通过该整体加热处理，在背面电极4和基板1的界面，形成成为Al-Si的电场层的BSF(Back Surface Field，背面场)层6。
将上述局部加热处理(工序(9a))和整体加热处理(工序(9b))合起来，称为电极烧成(工序(9))。另外，此处，示出了按照局部加热处理(工序(9a))、接着是整体加热处理(工序(9b))的顺序进行加热处理的例子，但也可以按照整体加热处理(工序(9b))、接着是局部加热处理(工序(9a))的顺序进行加热处理。即，在上述电极剂涂覆之后，进行将基板1整体加热到小于800℃的温度的整体加热处理，以某种程度对电极剂涂覆部分进行烧成的同时，以与发射极层2接触的方式，使反射防止膜3射穿，接下来进行上述局部加热处理，而对该电极剂涂覆部分进行完全烧成。由此，也得到与按照局部加热处理(工序(9a))、接着是整体加热处理(工序(9b))的顺序进行加热处理的情况同样的效果。
另外，也可以首先进行基板1的受光面侧电极剂印刷·干燥(工序(7))，接下来进行非受光面侧背面电极形成(工序(6))。
根据以上的制造方法，电极的烧成比以往被促进，能够抑制布线电阻和接触电阻，并且长期可靠性被改善，并且能够抑制基板的整体寿命降低以及表面再结合速度的上升，能够得到长期可靠性优良的高效的结晶系太阳能电池单元。
另外，在该例子中，示出了分别地实施局部加热处理(工序(9a))、和接合分离处理(工序(8))的例子，但也可以如图4所示，通过采用使用了激光的接合分离处理，而得到使用相同的激光加工机等，连续地进行局部加热处理和接合分离处理的一个工序(9a’)。例如，针对在激光加工机的平台上固定了的基板1，首先进行上述局部加热处理，接下来对基板1照射变更为加工用的波长的激光来进行接合分离处理既可。
另外，在本实施方式中，示出了受光面是仅在单面即仅在表面在反射防止膜上涂覆电极剂来进行烧成以及射穿的结构的情况，但不限于此，在表背面各自的扩散层上形成反射防止膜，进而在其上涂覆电极剂来分别进行烧成以及射穿的两面受光类型的太阳能电池单元中也能够应用本发明。
实施例
以下，举出实施例以及比较例，进一步具体地说明本发明，但本发明不限于这些。
[实施例1]
按照以下的步骤，制作太阳能电池单元的样品。
首先，准备1000个用CZ法制造了结晶的硼掺杂p型单晶、类切片(as-sliced)电阻率0.5～3.0Ω·cm、面方位(100)、厚度200μm、正方形156×156mm的硅基板(以下基板)。
接下来，将该基板浸渍到40质量％氢氧化钠溶液，通过蚀刻去掉损伤层，将该基板浸渍到以3质量％浓度添加了氢氧化钠和异丙醇(Isopropyl alcohol)的水溶液并进行湿蚀刻，从而在两面形成随机纹理。
接下来，在三氯氧磷气氛下，在870℃下在将基板以2个为一组使非受光面彼此重叠了的状态下实施热处理，在受光面掺杂高浓度的磷而形成薄层电阻50Ω/□的发射极层。
接下来，用氢氟酸去除基板表面的磷玻璃(Phosphorus glass)，用氨/过氧化溶混合溶液洗净，之后，实施漂洗洗净并使其干燥。
接下来，在上述洗净后的基板中，作为反射防止膜兼钝化膜，使用等离子体CVD装置，在受光面侧整个面以膜厚90nm形成氮化硅膜。
接下来，在基板1的受光面侧，使用图5所示那样的、具有母线电极5a用、指状电极5b用的图案的丝网制版，对以银为主成分、并且以无Pb系玻璃釉料(Bi2O3-B2O3-SiO2-CeO2-LiO2-NaO2系)为添加物的电极膏进行丝网印刷，在加热温度200℃下干燥15分钟。另外，图5的图案中的指状电极5b用的图案的个数成为78个、长度为154mm、间隔为2.0mm、开口宽度为100μm、母线电极5a用的图案的个数为3个、长度为154mm、间隔为38.5mm、开口宽度为1500μm。
接下来，在基板的非受光面侧，在母线部对包含银的电极膏进行丝网印刷，在其以外的部分整个面对包含铝的电极膏进行丝网印刷，在200℃下干燥15分钟。
接下来，针对使上述电极膏印刷·干燥了的基板，对上述受光面指状电极用图案部分以及母线电极用图案部分，照射激光来进行局部加热处理。作为此时的局部加热处理的激光条件，使用输出12.5W、波长355nm、频率150kHz、脉冲宽度13nm、点径50μm的激光，按照1000mm/sec的扫描速度进行加工。
接下来，以从上述基板外周起0.5mm的距离，沿着基板外周使激光环绕一周，通过激光烧蚀法，进行接合分离处理。作为此时的接合分离处理的激光条件，使用输出12.5W、波长532nm、频率150kHz、脉冲宽度13nm、点径25μm的激光，按照1000mm/sec的扫描速度进行加工。
接下来，通过按照具有加热温度760℃、10秒钟的峰值部的加热分布(profile)，对基板进行整体加热，同时形成受光面以及非受光面电极。
[实施例2]
在实施例1中，连续地进行利用激光的局部加热处理和接合分离处理(各个激光条件与实施例1相同)，除此以外，与实施例1同样地，制作太阳能电池单元的样品。
[比较例1]
在实施例1中，不进行局部加热处理，在接合分离处理之后，按照具有加热温度800℃、10秒钟的峰值部的加热分布，对基板进行整体加热，从而同时形成受光面以及非受光面电极，除此以外，与实施例1同样地，制作太阳能电池单元的样品。
针对如以上那样得到了的太阳能电池单元，照射谱(Spectrum)AM(气团，air mass)1.5全局的模拟阳光，用电流电压测定机测定电气特性(开路电压、短路电流、曲线因子、变换效率)。表1示出其结果。
相对在高温下通过整体加热进行了电极烧成处理的比较例1，在通过激光的局部加热处理和低温的整体加热处理进行了电极烧成处理的实施例1以及2中，开路电压以及短路电流都显著地上升，曲线因子呈现同等以上的值。
[表1]
另外，到此根据附图所示的实施方式说明了本发明，但本发明不限于附图所示的实施方式，其他实施方式、追加、变更、删除等，能够在本领域技术人员能够想到的范围内进行变更，在任意一个方式中，都能够起到本发明的作用效果，包含于本发明的范围内。

Claims (5)

1.一种太阳能电池单元的制造方法，其特征在于，包括：
在至少具有pn结的半导体基板的受光面侧形成了的反射防止膜上涂覆包含导电材料的膏状的电极剂的工序；以及
电极烧成工序，具有以仅对所述电极剂涂覆部分照射激光而使所述导电材料的至少一部分烧成的方式进行加热的局部加热处理、以及将所述半导体基板整体加热到低于800℃的温度的整体加热处理。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池单元的制造方法，其特征在于，
在所述电极烧成工序中，按照所述局部加热处理、接着是整体加热处理的顺序，或者按照所述整体加热处理、接着是局部加热处理的顺序进行加热处理。
3.根据权利要求1或者2所述的太阳能电池单元的制造方法，其特征在于，
所述整体加热处理中的峰值加热温度是600～780℃。
4.根据权利要求1～3中的任意一项所述的太阳能电池单元的制造方法，其特征在于，
所述局部加热处理的激光的波长是300～500nm。
5.根据权利要求1～4中的任意一项所述的太阳能电池单元的制造方法，其特征在于，
连续地进行所述局部加热处理、和使用激光而将pn结分离的处理。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107768484A (zh) * 2017-10-31 2018-03-06 泰州隆基乐叶光伏科技有限公司 太阳能电池的电极局部接触结构的制备方法
CN108039375A (zh) * 2017-10-31 2018-05-15 泰州隆基乐叶光伏科技有限公司 指状交叉背接触太阳电池的制备方法
CN109844960A (zh) * 2016-10-05 2019-06-04 信越化学工业株式会社 高光电变换效率太阳能电池的制造方法及高光电变换效率太阳能电池
WO2023124324A1 (zh) * 2021-12-27 2023-07-06 隆基绿能科技股份有限公司 一种太阳能电池及其电极

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI580058B (zh) * 2016-10-26 2017-04-21 財團法人工業技術研究院 太陽能電池
DE102017000528A1 (de) * 2017-01-20 2018-07-26 Berliner Glas Kgaa Herbert Kubatz Gmbh & Co. Verfahren zur Bearbeitung einer Halteplatte, insbesondere für einen Clamp zur Waferhalterung
CN109004043B (zh) * 2018-07-16 2021-03-16 南通天盛新能源股份有限公司 一种太阳能电池背面电极的制备方法与应用
CN112074961B (zh) * 2019-04-10 2024-04-30 谷歌有限责任公司 便携式快速大区域薄膜光烧结器
CN114927599A (zh) * 2022-05-18 2022-08-19 东方日升（常州）新能源有限公司 一种太阳能电池及其制备方法以及激光退火装置

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101447518A (zh) * 2008-12-31 2009-06-03 江苏艾德太阳能科技有限公司 一种背点接触异质结太阳能电池及其制造方法
CN101546790A (zh) * 2009-04-24 2009-09-30 中山大学 一种利用激光诱导铝热反应制备太阳电池背面点接触电极的方法
CN201323204Y (zh) * 2008-12-31 2009-10-07 江苏艾德太阳能科技有限公司 一种背点接触异质结太阳能电池
CN201887050U (zh) * 2010-12-18 2011-06-29 广东爱康太阳能科技有限公司 一种激光烧结电极的太阳能电池
JP2011151192A (ja) * 2010-01-21 2011-08-04 Sharp Corp 太陽電池セル、インターコネクタ付き太陽電池セルおよびその製造方法
WO2011111029A1 (fr) * 2010-03-12 2011-09-15 Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives Procede de traitement d'un contact metallique realise sur un substrat

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4931323A (en) * 1987-12-10 1990-06-05 Texas Instruments Incorporated Thick film copper conductor patterning by laser
JPH04214675A (ja) * 1990-12-13 1992-08-05 Sanyo Electric Co Ltd 太陽電池の製造方法
RU2004121812A (ru) * 2004-07-19 2006-01-10 Юрий Камбулатович Альтудов (RU) Наноструктурный солнечный элемент и способ его изготовления
JPWO2006087786A1 (ja) * 2005-02-17 2008-07-03 三菱電機株式会社 太陽電池の製造方法
DE102006040352B3 (de) * 2006-08-29 2007-10-18 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Verfahren zum Aufbringen von elektrischen Kontakten auf halbleitende Substrate, halbleitendes Substrat und Verwendung des Verfahrens
KR101000067B1 (ko) 2008-12-30 2010-12-10 엘지전자 주식회사 고효율 태양전지용 레이저 소성장치 및 고효율 태양전지 제조방법
DE102009010816B4 (de) * 2009-02-27 2011-03-10 Solarworld Innovations Gmbh Verfahren zur Herstellung eines Halbleiter-Bauelements
JP2011015192A (ja) * 2009-07-02 2011-01-20 Panasonic Corp 車両用漏電検知装置
JP5477180B2 (ja) 2010-06-10 2014-04-23 信越化学工業株式会社 太陽電池素子の電極焼成用焼成炉、太陽電池素子の製造方法及び太陽電池素子
US20120006394A1 (en) * 2010-07-08 2012-01-12 Solarworld Industries America, Inc. Method for manufacturing of electrical contacts on a solar cell, solar cell, and method for manufacturing a rear side contact of a solar cell
JP5011428B2 (ja) * 2010-10-07 2012-08-29 昭栄化学工業株式会社 太陽電池素子並びにその製造方法
JP2012142422A (ja) * 2010-12-28 2012-07-26 Noritake Co Ltd 太陽電池用導電性ペースト用ガラス

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101447518A (zh) * 2008-12-31 2009-06-03 江苏艾德太阳能科技有限公司 一种背点接触异质结太阳能电池及其制造方法
CN201323204Y (zh) * 2008-12-31 2009-10-07 江苏艾德太阳能科技有限公司 一种背点接触异质结太阳能电池
CN101546790A (zh) * 2009-04-24 2009-09-30 中山大学 一种利用激光诱导铝热反应制备太阳电池背面点接触电极的方法
JP2011151192A (ja) * 2010-01-21 2011-08-04 Sharp Corp 太陽電池セル、インターコネクタ付き太陽電池セルおよびその製造方法
WO2011111029A1 (fr) * 2010-03-12 2011-09-15 Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives Procede de traitement d'un contact metallique realise sur un substrat
CN201887050U (zh) * 2010-12-18 2011-06-29 广东爱康太阳能科技有限公司 一种激光烧结电极的太阳能电池

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109844960A (zh) * 2016-10-05 2019-06-04 信越化学工业株式会社 高光电变换效率太阳能电池的制造方法及高光电变换效率太阳能电池
CN109844960B (zh) * 2016-10-05 2022-11-29 信越化学工业株式会社 高光电变换效率太阳能电池的制造方法及高光电变换效率太阳能电池
US11538957B2 (en) 2016-10-05 2022-12-27 Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. Methods for manufacturing high photoelectric conversion efficiency solar cell
CN107768484A (zh) * 2017-10-31 2018-03-06 泰州隆基乐叶光伏科技有限公司 太阳能电池的电极局部接触结构的制备方法
CN108039375A (zh) * 2017-10-31 2018-05-15 泰州隆基乐叶光伏科技有限公司 指状交叉背接触太阳电池的制备方法
WO2023124324A1 (zh) * 2021-12-27 2023-07-06 隆基绿能科技股份有限公司 一种太阳能电池及其电极

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Publication number Publication date
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