CN109716540A - 太阳能电池及其制造方法以及太阳能电池模块 - Google Patents

太阳能电池及其制造方法以及太阳能电池模块 Download PDF

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Abstract

太阳能电池(100)具备半导体基板，该半导体基板具有光电转换部(10)、第一电极(20)以及第二电极(30)，上述半导体基板的厚度为70μm以上且200μm以下，在上述半导体基板中的至少一个主表面的端部具有削痕，上述削痕的沿着上述半导体基板的侧边的最大长度为45μm以下，所述半导体基板不具有因激光的照射而产生的刻痕。太阳能电池(100)能够抑制填充因子的降低。

Description

太阳能电池及其制造方法以及太阳能电池模块
技术领域
本发明涉及太阳能电池及其制造方法以及具备该太阳能电池的太阳能电池模块。
背景技术
在利用了太阳能电池的发电系统的情况下，使用了将若干太阳能电池连接而进行模块化的太阳能电池模块。该太阳能电池模块也往往通过在半导体基板之上形成光电转换部之后，分割为各种大小来制作太阳能电池单体单元，并将多个该太阳能电池单体单元连接来制作。因此，作为太阳能电池模块的制作工序，太阳能电池的分割成为重要的工序。
以往，太阳能电池的分割通过使用了激光的激光切割法、使用了切割锯的机械切割法而进行(例如，专利文献1、2)。
专利文献1：日本特开2006-286673号公报
专利文献2：日本特开2012-114388号公报
但是，在激光切割法中，避免不了因激光的热量而使半导体基板损伤的情况，另外，在专利文献1中指出了，在机械切割法中，以pn接合部的短路等为主要原因而使太阳能电池的填充因子降低。
另外，在专利文献2中，记载了通过机械切割法将双面电极型太阳能电池用基板切断，但对于太阳能电池的填充因子完全未进行研究，关于可否抑制填充因子的降低并不清楚。
像这样，机械切割法一直以来存在难以抑制太阳能电池的填充因子的降低的担忧，作为太阳能电池的分割方法，并未被实用化。
发明内容
本发明是解决上述问题的发明，提供改善了填充因子的太阳能电池及其制造方法以及具备该太阳能电池的太阳能电池模块。
本发明的太阳能电池为包括半导体基板的太阳能电池，其特征在于，上述半导体基板的厚度为70μm以上且200μm以下，在上述半导体基板中的至少一个主表面的端部具有削痕，上述削痕的沿着上述半导体基板的侧边的最大长度为45μm以下。
本发明的太阳能电池模块的特征在于，包括多个上述本发明的太阳能电池。
本发明的太阳能电池的制造方法为包括利用具备刀具的切割锯来分割半导体基板的切割工序的太阳能电池的制造方法，其特征在于，上述半导体基板的厚度为70μm以上且200μm以下，上述切割锯的切割速度为10mm/sec以上且100mm/sec以下，上述刀具具备金刚石磨粒，上述金刚石磨粒的粒度为日本工业规格(JIS)R6001(1998)规定的#1000以下。
根据本发明，能够提供改善了填充因子的太阳能电池及太阳能电池模块。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式的太阳能电池的一个例子的示意剖视图。
图2是表示本发明的实施方式的太阳能电池的制造工序的一个例子的示意图。
图3是表示切割速度与开路电压的关系的图。
图4是表示切割速度与填充因子的关系的图。
图5是表示刀具的磨粒的粒度与开路电压的关系的图。
图6是表示刀具的磨粒的粒度与填充因子的关系的图。
图7是表示削痕的最大长度与开路电压的关系的图。
图8是表示削痕的最大长度与填充因子的关系的图。
具体实施方式
本发明的发明者们对在利用机械切割法分割太阳能电池时，太阳能电池的填充因子降低的主要原因进行了各种研究，其结果为，发现了切割时在半导体基板的端部产生的削痕的大小影响太阳能电池的填充因子，并产生了本发明。这里，削痕是指通过机械切割产生的半导体基板的表面的缺损部。以下，对本发明的实施方式进行说明。
(太阳能电池)
首先，对太阳能电池的实施方式进行说明。本实施方式的太阳能电池具备半导体基板，上述半导体基板的厚度为70μm以上且200μm以下，在上述半导体基板中的至少一个主表面的端部具有削痕，上述削痕的沿着上述半导体基板的侧边的最大长度为45μm以下。
考虑像这样通过将削痕的大小设为上述范围内，能够抑制由削痕所引起的漏电流的产生，其结果为，能够抑制太阳能电池的填充因子的降低。
上述削痕通过利用机械切割法分割上述半导体基板而产生，通过优选该机械切割法的条件，能够将上述削痕的大小设定在上述范围内。另外，上述半导体基板由于未通过激光切割法进行分割，因此不具有因激光照射而引起的刻痕。
上述削痕不仅是只通过一个缺损形成的情况，也存在多个缺损聚集而形成的情况。因此，削痕的沿着半导体基板的侧边的最大长度在仅通过一个缺损形成的情况下，为该一个缺损的最大长度，在多个缺损聚集而形成的情况下，为基于相连的缺损的最大长度。另外，上述削痕的最大长度的下限值没有特别地限定，但在通常的机械切割法中，上述最大长度的下限值为0.1μm左右。
上述削痕的最大长度能够通过用扫描式电子显微镜等观察半导体基板而测定。
上述半导体基板的厚度设定为70μm以上且200μm以下，在这一方面，与用于集成电路等的厚度超过500μm的半导体芯片的基板不同。
另外，上述太阳能电池可以是相对于上述半导体基板形成有光电转换部、第一电极以及第二电极，上述第一电极配置于上述半导体基板的第一主表面，上述第二电极配置于上述半导体基板的第二主表面的双面电极型太阳能电池，另外，也可以是上述第一电极及上述第二电极配置于上述半导体基板的同一主表面的背面电极型太阳能电池。
上述半导体基板能够使用单晶硅基板或者多晶硅基板，若使用单晶硅基板，则能够实现较高的光电转换效率，若使用多晶硅基板，则能够价格更低地制造太阳能电池。
接下来，基于附图对本实施方式的太阳能电池进行说明。本实施方式的太阳能电池优选光电转换效率高的异质结型太阳能电池，在以下的实施方式中，对异质结型太阳能电池进行说明，但本发明的太阳能电池并不限于异质结型太阳能电池，例如也可以是同质结型太阳能电池。
图1是表示本实施方式的太阳能电池的一个例子的示意剖视图。在图1中，太阳能电池100具备光电转换部10、和在光电转换部10的两侧的第一电极20及第二电极30。
＜光电转换部＞
光电转换部10在成为半导体基板11(以下，也简称为基板11。)的光入射面侧的第一主表面(以下，也称为表面。)之上依次层叠地配置有本征硅系薄膜12a、导电型硅系薄膜13a。另外，在成为基板11的与光入射面侧相反一侧的第二主表面(以下，也称为背面。)之上依次层叠地配置有本征硅系薄膜12b、导电型硅系薄膜13b。
基板11由单向导电型单晶硅基板形成。这里，通常在单晶硅基板中，存在含有用于向硅原子导入电子的原子(例如磷)的n型、和含有向硅原子导入空穴的原子(例如硼)的p型。这里所说的“单向导电型”是指n型或者p型中的任一方。即，基板11是n型或p型中的任一方的单晶硅基板。基板11优选为n型单晶硅基板。
基板11优选在表面及背面具有织构构造(凹凸构造)。若为这样，则以基板11为基体形成的光电转换部10也具备织构构造。由此，太阳能电池100能够将射入的光限制在光电转换部10的内部，从而能够提高发电效率。
优选在基板11中没有削痕(日文：チッピング痕)，但在通过利用机械切割法分割基板11而产生了削痕的情况下，上述削痕的沿着基板11的侧边的最大长度为45μm以下，优选为25μm以下，更加优选为10μm以下。像这样通过为比较小的削痕，能够抑制由削痕引起的基板11的表面与背面之间的漏电流的产生，其结果为，能够抑制太阳能电池的填充因子的降低。
作为硅系薄膜12a、13a、12b、13b的制膜方法，优选等离子体CVD法。导电型硅系薄膜13a、13b是单向导电型(日文：一導電型)或反向导电型(日文：逆導電型)的硅系薄膜。这里所说的“反向导电型”是指与“单向导电型”不同的导电型。例如，在“单向导电型”为n型的情况下，“反向导电型”为p型。在本实施方式中，导电型硅系薄膜13a为反向导电型硅系薄膜，导电型硅系薄膜13b为单向导电型硅系薄膜。硅系薄膜12a、13a、12b、13b通常优选形成为非晶硅系薄膜。
在本实施方式中，导电型硅系薄膜13a为p型非晶硅系薄膜，导电型硅系薄膜13b为n型非晶硅系薄膜。作为本征硅系薄膜12a、12b，优选由硅和氢构成的i型氢化非晶硅。
＜第一电极及第二电极＞
第一电极20由第一透明电极层21及第一集电极22构成，在光电转换部10的导电型硅系薄膜13a之上依次配置第一透明电极层21及第一集电极22而形成。第二电极30由第二透明电极层31及第二集电极32构成，在光电转换部10的导电型硅系薄膜13b之上依次配置第二透明电极层31及第二集电极32而形成。
[透明电极层]
第一透明电极层21、第二透明电极层31优选以导电性氧化物为主成分的方式形成。作为上述导电性氧化物，例如能够以单独或混合的方式使用氧化锌、氧化铟、氧化锡等。从导电性、光学特性、及长期可靠性的观点出发，优选含有氧化铟作为主成分的铟系氧化物。这里“主成分”是指其含有比例多于50质量％，优选为70质量％以上，更加优选为85质量％以上。另外，作为透明电极层21、31的主成分使用的上述导电性氧化物优选与利用状况相应地含有Sn、W、As、Zn、Ge、Ca、Si、C等中的至少一种元素作为掺杂剂。其中特别优选使用作为掺杂剂使用了Sn的氧化铟锡(ITO)。
第一透明电极层21、第二透明电极层31可以是单层构造，也可以是由多层组成的层叠构造。光入射面侧的第一透明电极层21的厚度从透明性、导电性、以及光反射降低的观点出发，优选为10nm以上且140nm以下。第一透明电极层21的作用是向第一集电极22输送载流子，因此通过将其厚度设为10nm以上，能够赋予所需的导电性。另外，通过将第一透明电极层21的厚度设为140nm以下，能够减小在第一透明电极层21的光吸收损耗，从而能够抑制伴随着光透射率的降低而产生的光电转换效率的降低。进一步，若第一透明电极层21的厚度为上述范围内，则也能够防止第一透明电极层21内的载流子浓度上升。因此，也抑制了伴随着红外区域的光透射率降低而产生的光电转换效率的降低。另一方面，背面侧的第二透明电极层31的厚度没有特别地限定，能够为与第一透明电极层21的厚度相等。
第一透明电极层21、第二透明电极层31的形成方法没有特别地限定，例如能够通过溅射法等形成。
[集电极]
光入射面侧的第一集电极22优选形成为梳形状等的具有透光部的图案。若光入射面侧的第一集电极22不具有透光部，则由于遮光损耗变大，光获取量降低，因此短路电流下降。第一集电极22能够利用喷墨法、丝网印刷法、导线粘接法、喷雾法、真空蒸镀法、溅射法、镀覆法等公知技术而制作。其中，因为能够更细线化，所以优选利用镀覆法形成。
背面侧的第二集电极32优选以覆盖第二透明电极层31的整个面的方式形成。是为了提高光反射效率。作为第二集电极32，希望使用从近红外到红外区域的反射率高且导电性、化学稳定性高的材料。作为满足这样的特性的材料，举了银、铝等。第二集电极32的形成方法没有特别地限定，能够适当使用溅射法、真空蒸镀法等物理气相沉积法、丝网印刷等印刷法、镀覆法等。第二集电极32由于作为背面侧的电极而使用，因此也可以形成为栅极。
(太阳能电池模块)
接下来，对太阳能电池模块的实施方式进行说明。本实施方式的太阳能电池模块具备多个前述的实施方式的太阳能电池。本实施方式的太阳能电池模块由于具备多个上述太阳能电池，因此能够抑制太阳能电池的填充因子的降低。即，构成本实施方式的太阳能电池模块的各太阳能电池由于沿着半导体基板的侧边的削痕的最大长度为45μm以下这样比较小的大小，因此能够抑制由削痕引起的漏电流的产生，其结果为，能够抑制太阳能电池的填充因子的降低。
(太阳能电池的制造方法)
接下来，关于太阳能电池的制造方法的实施方式进行说明。本实施方式的太阳能电池的制造方法包括通过具备刀具的切割锯分割半导体基板的切割工序，上述半导体基板的厚度为70μm以上且200μm以下，上述切割锯的切割速度为10mm/sec以上且100mm/sec以下，上述刀具具备金刚石磨粒，上述金刚石磨粒的粒度为日本工业规格(JIS)R6001(1998)规定的#1000以下。
在上述太阳能电池的制造方法中，即使利用机械切割法分割上述半导体基板，也能够使沿着半导体基板的侧边的削痕的最大长度为45μm以下，因此能够提供一种能够抑制由削痕引起的漏电流的产生，其结果为，抑制了填充因子的降低的太阳能电池。
将上述切割锯的切割速度设定为10mm/sec以上且100mm/sec以下，将上述金刚石磨粒的粒度设定为JIS R6001(1998)规定的#1000以下，由此能够减小上述半导体基板的端部的削痕。上述切割锯的切割速度更加优选为10mm/sec以上且50mm/sec以下。另外，上述金刚石磨粒的粒度更加优选为JIS R6001(1998)规定的#2000，进一步优选为#4000。这里，JISR6001(1998)规定的粒度随着其编号变大，粒子的平均粒径变小。即，存在#4000的平均粒径＜#2000的平均粒径＜#1000的平均粒径的关系。
另外，在本实施方式中，JIS R6001(1998)规定的粒度的测定方法按照JIS R 6002(1998)规定的电阻试验方法。
另外，通过将上述半导体基板的厚度设定为70μm以上且200μm以下，从而在上述切割工序中在利用切割锯分割上述半导体基板时，上述半导体基板适度地弯曲，能够抑制在上述半导体基板产生裂纹、开裂，从而能够降低上述半导体基板的损伤。
作为上述刀具，优选使用毂状刀具。这里，毂状刀具是指将刀具与刀具安装冶具一体化而成的装置。通过使用具备毂状刀具的切割锯分割上述半导体基板，能够抑制刀具旋转时的振动，因此也能够减小上述半导体基板的振动，也能够抑制向上述半导体基板的微小的裂纹的产生，从而能够防止太阳能电池的光转换效率的下降。
由上述切割锯进行的分割可以通过全切割而进行，也可以通过半切割及折断而进行。另外，针对上述半导体基板进行的切割的切入面可以是上述半导体基板的表面或背面中的任一个。
接着，基于附图对本实施方式的太阳能电池的制造方法的一个例子进行说明。图2是表示本实施方式的太阳能电池的制造工序的一个例子的示意图。
首先，如图2A所示，准备具备光电转换部、第一电极及第二电极的半导体基板110、粘合片120以及收纳半导体基板110的框架(框)130，接着，在将半导体基板110粘贴于粘合片120之后，将粘合片120粘贴于框架130进行固定。图2B是表示将粘贴有半导体基板110的粘合片120粘贴于框架130进行固定的状态的立体图。
接着，如图2C所示，利用具备毂状刀具141的切割刀具140，从框架130的外侧分割半导体基板110。这里，切割刀具140相对于半导体基板110的切入面可以是表面及背面中的任一个。之后，在保持固定了半导体基板110的状态对框架130整体进行清洗之后，从框架130取出半导体基板。图2D是表示将分割后的半导体基板111从框架130取出的状态的图。在半导体基板111的侧边111a形成有削痕111b。另外，沿着半导体基板111的侧边的削痕111b的最大长度W为45μm以下。
分割后的半导体基板111能够作为太阳能电池而使用，通过连接多个半导体基板111，能够为太阳能电池模块。
实施例
以下，基于实施例详细地说明本发明。不过，下述实施例并不限制本发明。另外，在本说明书中具有织构构造的半导体基板及在其之上形成的薄膜的厚度意味着从织构构造中的凹部最底部或者凸部最顶部沿着半导体基板的厚度方向测定的厚度。
(实施例1)
作为单向导电型单晶硅基板，使用入射面的晶面指数(日文：面方位)为(100)且厚度为200μm的n型单晶硅晶片，将该硅晶片在2质量％的HF水溶液中浸渍3分钟，除去表面的氧化硅膜后，利用超纯水进行两次冲洗。将该硅晶片浸渍在被保持为70℃的5质量％KOH/15质量％异丙醇的混合水溶液中15分钟，对晶片的表面进行蚀刻，由此形成了织构。其后，利用超纯水进行两次冲洗。这里，利用原子力显微镜(PacificNanotechnology公司制)进行晶片的表面观察时，在晶片的表面的蚀刻进行的最多，形成了(111)面露出的金字塔型的织构。
接下来，将蚀刻后的晶片导入CVD装置，在其光入射面侧将第一i型非晶硅层以5nm的膜厚成膜作为本征硅系薄膜。第一i型非晶硅层的成膜条件是基板温度：150℃，压力：120Pa、SiH4/H2流量比：3/10，输入功率密度：0.011W/cm2。
接着，在第一i型非晶硅层之上将p型非晶硅层以7nm的膜厚成膜作为反向导电型硅系薄膜。上述p型非晶硅层的成膜条件是基板温度：150℃，压力：60Pa，SiH4/B2H6流量比：1/3，输入功率密度：0.01W/cm2。上述的B2H6气体流量是利用H2将B2H6浓度稀释至5000ppm而得的稀释气体的流量。
接下来，在晶片的背面侧将第二i型非晶硅层以6nm的膜厚成膜作为本征硅系薄膜。第二i型非晶硅层的成膜条件与前述的第一i型非晶硅层的成膜条件相同。接下来，在第二i型非晶硅层之上将n型非晶硅层以4nm的膜厚成膜作为单向导电型硅系薄膜。上述n型非晶硅层的成膜条件为基板温度：150℃，压力：60Pa，SiH4/PH3流量比：1/2，输入功率密度：0.01W/cm2。上述的PH3气体流量是利用H2将PH3浓度稀释至5000ppm而得的稀释气体的流量。
接着，利用溅射装置，在上述p型非晶硅层之上将ITO以80nm的膜厚成膜作为第一透明电极层。上述ITO作为靶使用氧化铟锡，在基板温度：室温，压力：0.2Pa的氩气氛中，施加0.5W/cm2的功率密度而成膜。接着，在上述n型非晶硅层之上将ITO在与上述相同的条件下以80nm的膜厚成膜作为第二透明电极层。
接下来，在第一透明电极层之上利用丝网印刷法通过银膏形成梳形状的第一集电极。接着，在第二透明电极层之上利用溅射法将银以500nm的膜厚成膜，而形成覆盖第二透明电极层的整个面的第二集电极。
接着，将像上述那样制作出的层叠体以190℃进行1小时退火处理，制作出分割前的太阳能电池。
接下来，利用DISCO公司制的切割装置“DAD3350”将上述分割前的太阳能电池从半导体基板的表面通过全切割进行切割，得到实施例1的太阳能电池。作为切割刀具使用毂状刀具，切割刀具的金刚石磨粒的粒度为基于JIS R6001(1998)的#4000，切割速度为10mm/sec。
(实施例2)
除将切割速度变更为50mm/sec以外，与实施例1同样地制作了实施例2的太阳能电池。
(实施例3)
除将切割速度变更为100mm/sec以外，与实施例1同样地制作了实施例3的太阳能电池。
(比较例1)
与实施例1同样地在制作分割前的太阳能电池之后，利用YAG激光的第三谐波(波长355nm)将上述分割前的太阳能电池从背面侧进行激光刻线加工之后，通过折断进行分割，而制作了比较例1的太阳能电池。
(实施例4)
除将金刚石磨粒的粒度变更为基于JIS R6001(1998)的#2000，将切割速度变更为100mm/sec以外，与实施例1同样地制作了实施例4的太阳能电池。
(实施例5)
除将金刚石磨粒的粒度变更为基于JIS R6001(1998)的#1000，将切割速度变更为100mm/sec以外，与实施例1同样地制作了实施例5的太阳能电池。
作为像以上那样制作出的实施例1～5及比较例1的太阳能电池的光电转换特性，测定了开路电压(Voc)及填充因子(FF)。将其结果表示在图3～图6中。
图3是表示切割速度与开路电压的关系的图。另外，在图3中，也示出了利用激光切割法的比较例1的开路电压。根据图3可知切割速度对开路电压的影响较小。另外，若对利用了机械切割法的实施例1～3与利用了激光切割法的比较例1进行比较，则可知即使是机械切割法，也示出与激光切割法相等以上的开路电压。
图4是表示切割速度与填充因子的关系的图。另外，在图4中，也示出了利用激光切割法的比较例1的填充因子。根据图4可知，切割速度对填充因子影响较大，若切割速度变慢，则填充因子提高。另外，若将利用了机械切割法的实施例1～3与利用了激光切割法的比较例1进行比较，则可知与激光切割法相比，机械切割法能够较大地提高填充因子。以上的结果推翻现有的机械切割法中产生漏电流而使填充因子降低的技术常识，是无法从现有的技术常识预测的结果。
图5是表示刀具的磨粒的粒度与开路电压的关系的图。在图5中，也示出了利用激光切割法的比较例1的开路电压。根据图5可知，刀具的磨粒的粒度对开路电压的影响较小。
图6是表示刀具的磨粒的粒度与填充因子的关系的图。在图6中，也示出了利用激光切割法的比较例1的开路电压。根据图6可知，刀具的磨粒的粒度越小，越提高填充因子。
接下来，通过扫描式电子显微镜观察实施例1～5及比较例1的太阳能电池的端部，测定削痕的沿着半导体基板的侧边的最大长度。在存在多个削痕的情况下，将其中的最大长度作为测定结果。其结果为，在实施例1～5中确认出了削痕，但在比较例1中未确认出削痕。将其测定结果表示在表1中。另外，在表1中也将切割速度及金刚石磨粒的粒度一起示出。
[表1]
根据表1可知，通过将切割速度设为10mm/sec以上且100mm/sec以下，且将金刚石磨粒的粒度设为#1000以下，能够将削痕的最大长度控制为45μm以下。
基于上述结果，在图7中示出削痕的最大长度与开路电压的关系，并在图8中示出削痕的最大长度与填充因子的关系。在图7及图8中，为了进行比较，也分别示出了利用激光切割法的比较例1的开路电压及填充因子。
根据图7可知削痕的大小对开路电压的影响较小。另外，根据图8可知削痕的大小对填充因子的影响较大，若削痕的大小变小，则填充因子提高。另外，根据图8可知，在将削痕的最大长度设为45μm以下的实施例1～5中，与比较例1相比，能够大幅提高填充因子。
在以上的实施例中，在对半导体基板形成光电转换部、第一电极、以及第二电极之后使其分割，但并不限于此。例如，也可以在对半导体基板形成光电转换部之后使其分割，在分割后的半导体基板形成第一电极、第二电极。另外，也可以使半导体基板分割，并在分割后的半导体基板形成光电转换部、第一电极、第二电极。即使为上述这样的分割顺序，但只要为上述太阳能电池的制造方法，则能够抑制由半导体基板中的削痕引起的漏电流的产生，其结果为，能够提供抑制了填充因子的下降的太阳能电池。
10…光电转换部；11…半导体基板；12a、12b…本征硅系薄膜；13a、13b…导电型硅系薄膜；20…第一电极；21…第一透明电极层；22…第一集电极；30…第二电极；31…第二透明电极层；32…第二集电极；100…太阳能电池；110…半导体基板；120…粘合片；130…框架；140…切割刀具；141…毂状刀具；111…半导体基板；111a…侧边；111b…削痕。

Claims (10)

1.一种太阳能电池，其包括半导体基板，其特征在于，
所述半导体基板的厚度为70μm以上且200μm以下，
在所述半导体基板的至少一个主表面的端部具有削痕，
所述削痕的沿着所述半导体基板的侧边的最大长度为45μm以下。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池，其中，
所述半导体基板不具有因激光的照射而产生的刻痕。
3.根据权利要求1或2所述的太阳能电池，其中，
在所述半导体基板形成有光电转换部、第一电极以及第二电极，
所述第一电极配置于所述半导体基板的第一主表面，所述第二电极配置于所述半导体基板的第二主表面。
4.根据权利要求1或2所述的太阳能电池，其中，
在所述半导体基板形成有光电转换部、第一电极以及第二电极，
所述第一电极及所述第二电极配置于所述半导体基板的同一主表面。
5.根据权利要求1～4中的任一项所述的太阳能电池，其中，
所述半导体基板为单晶硅基板或多晶硅基板。
6.一种太阳能电池模块，其特征在于，
包括多个权利要求1～5中的任一项所述的太阳能电池。
7.一种太阳能电池的制造方法，其包括利用具备刀具的切割锯来分割半导体基板的切割工序，其特征在于，
所述半导体基板的厚度为70μm以上且200μm以下，
所述切割锯的切割速度为10mm/sec以上且100mm/sec以下，
所述刀具具备金刚石磨粒，
所述金刚石磨粒的粒度为日本工业规格(JIS)R6001(1998)规定的#1000以下。
8.根据权利要求7所述的太阳能电池的制造方法，其中，
作为所述刀具使用毂状刀具。
9.根据权利要求7或8所述的太阳能电池的制造方法，其中，
基于所述切割锯的分割是通过全切割进行的。
10.根据权利要求7或8所述的太阳能电池的制造方法，其中，
基于所述切割锯的分割是通过半切割及折断进行的。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11888082B2 (en) * 2021-09-29 2024-01-30 Dual Helios Semiconductor Equipment Company, Inc. Systems and methods for making solar panels or components thereof

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1498426A (zh) * 2001-03-19 2004-05-19 信越半导体株式会社 太阳能电池及其制造方法
CN101005021A (zh) * 2006-01-20 2007-07-25 株式会社瑞萨科技 半导体器件的制造方法
WO2015152020A1 (ja) * 2014-03-31 2015-10-08 株式会社カネカ 太陽電池モジュールおよびその製造方法

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4097310A (en) * 1975-06-03 1978-06-27 Joseph Lindmayer Method of forming silicon solar energy cells
JP2004349275A (ja) * 2003-03-24 2004-12-09 Tokyo Seimitsu Co Ltd チップ製造方法
JP4491036B2 (ja) * 2009-01-15 2010-06-30 株式会社ルネサステクノロジ 半導体装置の製造方法
JP5682122B2 (ja) * 2010-03-05 2015-03-11 トヨタ自動車株式会社 太陽電池モジュール
JP2012195453A (ja) * 2011-03-16 2012-10-11 Sharp Corp 裏面電極型太陽電池セルの分割方法及び裏面電極型太陽電池セル

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1498426A (zh) * 2001-03-19 2004-05-19 信越半导体株式会社 太阳能电池及其制造方法
CN101005021A (zh) * 2006-01-20 2007-07-25 株式会社瑞萨科技 半导体器件的制造方法
WO2015152020A1 (ja) * 2014-03-31 2015-10-08 株式会社カネカ 太陽電池モジュールおよびその製造方法

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