CN1917236A - 太阳能电池组件的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明改善用被称为接头或连接引线的连接部件将多个太阳能电池单元电连接而构成的太阳能电池组件的特性。本发明提供一种太阳能电池组件的制造方法，其特征在于：上述太阳能电池组件包括具有通过将非晶硅和晶体硅组合而构成的半导体异质结的太阳能电池单元(10)和连接多个上述太阳能电池单元(10)的接头(14)，对太阳能电池单元(10)实施高温加热处理后，将接头(14)焊接在太阳能电池单元(10)上，利用接头(14)将多个太阳能电池单元(10)电连接来制造太阳能电池组件。

Description

太阳能电池组件的制造方法
技术领域
本发明涉及一种太阳能电池组件的制造方法，特别涉及一种制造用被称为连接接头或连接引线等的连接部件将多个太阳能电池单元电连接而构成的太阳能电池组件的方法。
背景技术
近年来，由于地球温暖化等地球环境保护问题，所以对清洁能源的期待增强，将太阳光直接变换成电能的太阳能电池作为清洁能源而令人关注。使用这些太阳能电池的电力用太阳能电池装置被构成为：具有多个太阳能电池单元，在这些邻接的太阳能电池单元上焊接由铜箔构成的连接接头(connecting tab)，相互串联或并联地电连接，以得到期望的输出。
该连接接头作为将多个太阳能电池单元串联或并联连接的引线使用，同时也作为输出端子使用(参照专利文献1)。
对将上述连接接头连接在太阳能电池单元上的通常的互连工艺(interconnection process)进行说明。首先，准备在表面上设置有用于接头连接(tab connection)的汇流条电极(bus bar electrode)的多个太阳能电池单元(第一工序)。然后，在多个太阳能电池单元上涂敷焊剂(flux)后(第二工序)，遍及太阳能电池单元的上表面及与其邻接的太阳能电池单元的下表面、通过焊料(solder)在表面上配设连接接头(第三工序)。接着，一边从上方将连接接头按压在单元上，使得配设的连接接头不翘起，一边对其加热，进行焊接(第四工序)。
现在成为主流的互连工艺，根据对连接接头进行连接时的加热方法的不同，大致分为灯方式和热风方式。
灯方式是使卤素灯等灯光源聚光并照射在连接接头上从而使焊料焊接的方式。以1500W～2500W左右的输出进行数秒左右的照射，能够完成使用无铅焊料的内部连线(interconnector)的焊接。该方式能在比较短的时间内使温度上升，但难以进行精细的热控制，有单元裂纹或单元弯曲变大的趋势。另一方面，热风方式是向连接接头附近吹热风的方式，向连接接头附近吹250℃～480℃范围且为焊料的熔融温度以上的热风。在无铅焊料的情况下，能够通过吹数秒左右熔融温度以上的热风来进行内部连线的焊接。该热风方式能进行高精度的热控制，抑制单元的裂纹、弯曲等，能提高成品率。
另外，在使用互连工艺对连接接头进行连接的太阳能电池单元中，作为不清洗而除去在互连工艺时使用的焊剂和有机物的残留成分的方法，已提出对连接有接头的单元进行加热以使焊剂蒸发的方法(参照专利文献2)。
可是，在太阳能电池单元的内部有表面集电极和半导体层、表面防止反射层和电极层、半导体内的界面接合部等各接合部分，已知通过改善该界面特性能提高单元输出。通常，大多进行氢钝化和热退火。
另一方面，作为太阳能电池单元，使用单晶硅和多晶硅等晶体半导体的太阳能电池的研究和实用化正积极地进行。尤其，具有通过将非晶硅和晶体硅组合而构成的半导体异质结的太阳能电池单元，能够通过200℃以下的等离子体CVD法等低温工艺形成该接合，并且，能得到高的转换效率，所以引人注目。在这样的太阳能电池单元中，为了提高光电转换效率，需要一面维持高的短路电流(Isc)和开路电压(Voc)一面提高曲线因子(fill factor)(F.F.)。
因此，已开发出具有在n型单晶硅基板和含氢的p型非晶硅层之间插入含氢的实质上的本征非晶硅层(i型非晶硅层)的结构的太阳能电池单元。
具有用CVD法形成的非晶硅层的上述太阳能电池单元，在200℃以上的高温下长时间加热时，输出特性会降低。
因高温加热引起特性降低的原因，可认为是(1)电极材料向带电粒子被控制的含氢的非晶质半导体薄膜的扩散，(2)掺杂物向含氢的实质上本征的非晶质半导体薄膜层的扩散，(3)氢的扩散等。其中，(3)在低温下对输出特性的影响最大。
【专利文献1】特开2003-168811号公报
【专利文献2】国际公开号WO2005/096396A1
如上述所示，已知为了改善特性，热退火是有效的。但是，在具有用CVD法形成的非晶硅层的上述太阳能电池单元等中，有在高温下长时间加热时输出特性降低的问题。因此，对非晶硅层形成后的电极形成和叠层工序进行控制，使得尽可能不超过CVD工序的温度。但是，在这样的太阳能电池单元中，希望进一步改善以上的特性。
另外，在上述专利文献2记载的太阳能电池单元中，目的是使残留焊剂蒸发，所以，在焊料焊接后，加热至焊剂的蒸发温度以上。因此，关于太阳能电池单元特性改善的热处理，没有进行充分的研究。
因此，本发明人对形成集电极后的太阳能电池单元进行潜心研究，结果发现，通过最佳地控制加热温度、时间等，特性将会改善。
发明内容
本发明是根据上述见解而做出的，目的是改善用被称为连接接头或连接引线的连接部件将多个太阳能电池单元电连接而构成的太阳能电池组件的特性。
本发明是一种利用连接部件将多个太阳能电池单元电连接来制造太阳能电池组件的方法，其特征在于：对太阳能电池单元实施高温加热处理后，将上述连接部件焊接在上述太阳能电池单元上。
在此，所谓高温加热处理是指在能够提高太阳能电池单元输出的温度下进行的处理。而且，优选对太阳能电池单元整体实施该高温加热处理。
另外，更优选构成为：在上述太阳能电池单元上形成集电极后，能够大致均匀地对太阳能电池单元整体实施高温加热处理。
该发明也可以构成为：利用热风加热将焊料熔融以进行上述焊接。
另外，本发明提供一种太阳能电池组件的制造方法，其特征在于：上述太阳能电池组件包括具有通过将非晶硅和晶体硅组合而构成的半导体异质结的太阳能电池单元、和连接多个上述太阳能电池单元的连接部件，对太阳能电池单元实施高温加热处理后，将上述连接部件焊接在上述太阳能电池单元上，利用上述连接部件将多个上述太阳能电池单元电连接来制造太阳能电池组件。
另外，可以构成为：在上述太阳能电池单元上形成集电极后，实施高温加热处理。
该发明可以构成为：利用热风加热将焊料熔融以进行上述焊接。
上述高温加热处理的特征在于，至少包括利用光照射装置进行的光照射。而且，优选对太阳能电池的整个上表面进行照射。更优选大致均匀地对太阳能电池的整个上表面进行照射。作为光照射装置，优选灯装置。
上述高温加热处理，可以同时进行加热器的加热和光照射装置的光照射。而且，此时，可以将加热器的温度保持在290℃以上且小于350℃，并利用光照射装置进行2秒以上20秒以下的光照射。
上述高温加热处理可以构成为：将加热器的温度保持在200℃以上350℃以下，并利用光照射装置进行光照射，以提高太阳能电池单元的输出。
上述太阳能电池单元的特征在于，具有由用低温溅射法形成的ITO膜构成的透明电极。
上述高温加热处理优选进行加热器的加热和卤素灯装置的光照射，上述卤素灯装置的总输出优选为1000W以下。
另外，可以将加热器的温度保持在200℃以上且小于300℃，并利用上述卤素灯装置进行2秒以上20秒以下的光照射。
另外，上述高温加热处理，可以通过利用加热器进行加热和利用红外线灯装置进行光照射来进行。而且，可以将加热器的温度保持在190℃以上且小于290℃，并利用红外线照射装置进行3秒以下的光照射。而且，上述红外线照射装置可以使用具有使上述太阳能电池单元的温度上升到加热器的设定温度以上的照射强度的红外线照射装置。
认为本发明通过形成为上述的结构可改善太阳能电池单元的界面特性，能够提高太阳能电池单元的输出，并且可实现能够精度良好地进行温度控制的互连连接。结果，能够提供组装后的太阳能电池单元特性好、成品率高的太阳能电池组件的制造方法。
附图说明
图1是表示应用本发明的太阳能电池单元的一个例子的概略截面图。
图2是表示本发明的一个实施方式的太阳能电池组件的制造工序图。
图3是在表示本发明的一个实施方式的太阳能电池组件的制造工序中表示连接接头设置工序和焊接工序的概略截面图。
图4是表示本发明的一个实施方式的太阳能电池组件的连接接头串(connecting tab string)的平面图。
图5是表示本发明的一个实施方式的太阳能电池组件的概略截面图。
图6是表示本发明的实施方式中使用的热板的立体示意图。
图7是表示本发明的实施方式中使用的热板和灯加热装置的立体示意图。
图8是表示进行10秒加热器加热或加热器加热和卤素灯照射时的加热温度和太阳能电池单元特性的变化的关系的图。
图9是表示用热板加热到290℃～340℃并进一步照射卤素灯时的照射时间和特性变化的关系的图。
图10是表示实施10秒加热器加热或加热器加热和卤素灯照射时的加热温度和开路电压特性的变化的关系的图。
图11是表示实施10秒加热器加热或加热器加热和卤素灯照射时的加热温度和短路电流特性的变化的关系的图。
图12是表示实施10秒加热器加热或加热器加热和卤素灯照射时的加热温度和曲率因子(F.F.)特性的变化的关系的图。
图13是表示用加热器加热到190℃～340℃并进一步照射3秒红外线灯时的特性的变化的关系的图。
符号说明
10    太阳能电池单元
5     集电极
14    连接接头
21    灯
22    热风加热器
具体实施方式
参照附图详细说明本发明的实施方式。图中相同或相当的部分标注相同符号，为了避免说明重复，不反复说明。
首先，根据图1说明应用本发明的太阳能电池单元的一个例子。如图1所示，该太阳能电池单元10包括具有100μm～300μm厚度并且具有(100)面的n型单晶硅基板1(以下，称为n型单晶硅基板1)，作为晶体半导体基板。在n型单晶硅基板1的表面上形成有具有几μm到几十μm高度的用于封闭光(confining light)的金字塔状凹凸。利用CVD法在该n型单晶硅基板1上形成膜厚为几nm到几10nm左右的实质上本征的i型非晶硅(a-Si:H)层2，作为含氢的实质上本征的非晶质半导体薄膜层。另外，在i型非晶硅层2上形成有膜厚为几nm到几10nm左右的p型非晶硅层3，作为含氢的带电粒子被控制的非晶质半导体薄膜层。
利用溅射法在p型非晶硅层3上形成有ITO膜(氧化铟锡膜)4，作为氧化物透明导电膜。
在该ITO膜4的上表面的规定区域中，设置有通过烧制银(Ag)糊(paste)而形成的梳子形状的集电极5。集电极5，例如使用Ag糊，利用丝网印刷法形成指部(finger portion)和汇流条部(bus bar portion)，并对它们进行烧制(热硬化)而形成。多个指部相互平行地形成，汇流条部使流过指部的电流汇合。利用焊料将连接接头安装在汇流条部上，使其与其它太阳能电池单元电连接。
另外，在n型单晶硅基板1的下表面上形成有实质上本征的i型非晶硅层6。在i型非晶硅层6上形成有n型非晶硅层7。通过这样在n型单晶硅基板1的下表面上依次形成i型非晶硅层6和n型非晶硅层7，形成了所谓的BSF(Back Surface Field：背表面电场)结构。利用溅射法在n型非晶硅层7上形成有ITO膜8，作为氧化物透明导电膜。在该ITO膜8上表面的规定区域中，设置有通过烧制(热硬化)银糊而形成的梳子形状的集电极9。
图2表示本发明的一个实施方式的太阳能电池组件的制造工序图。
首先，将图1所示的结构的太阳能电池单元10载置在托板(pallet)(未图示)上(第一工序)。然后，利用焊剂涂敷装置20在太阳能电池单元10的集电极5的汇流条部分上涂敷液态的焊剂(第二工序)。
接着，将太阳能电池单元10整体在规定温度下加热规定时间，以改善界面特性(第三工序)。在该实施方式中，利用由热板21b从下面侧对太阳能电池单元10整体进行的加热器加热、使用卤素灯装置21从上面侧对整个太阳能电池单元进行的光照射，在短时间内加热到高温。通过短时间的该高温加热处理，能够提高太阳能电池单元10的特性并防止其损伤。对于该加热工序的温度和加热时间，将在后面说明。加热方法除了同时使用热板和灯加热以外，还可以使用仅用热板的加热、仅用灯的光照射的加热等方法。如上所述，所谓高温加热处理，是指在能够提高太阳能电池单元输出的温度下进行的处理。
接着，横跨相邻的太阳能电池单元10平行地设置2列连接接头14(第四工序)。连接接头14由在正反面涂敷焊料(在本实施方式中是无铅焊料)的铜箔构成。
然后，用粗细与连接接头14的宽度大致相等、具有耐热性、不粘附焊料的2列按压装置的按压销24(参照图3)将连接接头14按压在太阳能电池单元10上，使得配设的连接接头14不翘起。然后，从热风加热器22的热风吹出口22a、22b，向连接接头14附近，在本实施方式中，吹焊料熔融温度以上的250℃～480℃范围的热风，进行内部连线的焊接。在无铅焊料的情况下，通过吹数秒左右熔融温度(在本实施方式中是217℃)以上的热风，进行内部连线的焊接(第五工序)。此外，按压工具未图示，但构成为：焊接时按压连接接头14，焊接结束后向从单元12上离开的方向移动。
参照图3说明该连接接头设置工序和焊接工序。用由环形带(endless belt)构成的输送带30输送太阳能电池单元10。输送带30通过停止规定时间后移动规定时间的所谓间歇动作，将太阳能电池单元10从图中左方向往右方向输送。在输送带30的规定的焊接位置的上下，分别设置有将连接接头14向单元侧按压的按压装置。该按压装置由通过未图示的驱动装置上下移动的两列多个按压销24、24构成。该按压销24由具有耐热性、不粘附焊料的材料构成，被分别对应地设置在2条连接接头的垂直上方和下方。
和该按压装置同样，在分别与连接接头14、14的垂直上方和下方对应的位置，设置有热风加热器22，作为热风式加热装置。各热风加热器22例如由通电后发热的电加热器和送风机构成，由送风机将由电加热器加热后的空气(热风)，经过热风吹出口22a、22b集中地喷射到连接接头14、14部分。
在使两条连接接头14、14与单元10的上下表面接触并配置在该上下表面上的状态下，输送带停止，在该停止期间，按压装置的各销24、24下降(或上升)进行按压，将连接接头14按压在单元10的上表面和下表面上，使其不翘起。另外，如果能够不按压而将连接接头14焊接在单元12上，则也可以不必使用按压装置。
在这样将连接接头14按压在单元10上的状态下，给热风加热器22的电加热器和送风机通电，使高温的热风集中吹向连接接头14、14，在熔融温度以上加热连接接头14、14上涂敷的焊料。
在此，由于来自热风加热器22的热风集中吹向连接接头14、14，所以单元10的除此以外的部分不会被过分加热，温度不会异常变高，单元上不会产生损伤。
这样一边用按压装置将连接接头14按压在单元10上一边从热风加热器22吹规定时间的热风后，停止热风加热器。
在此期间，在上面的连接接头14、14的后部载置下一个单元10。然后，销24向从单元离开的方向移动。接着，输送带30移动规定距离，将该新设置的单元10移动到焊接位置，再在其上表面载置连接接头14、14。这样，如图4所示，用连接接头14将多个单元10串联连接，制造成一串。
如图5所示，用连接接头14将多个太阳能电池单元10连接后，在由白板刚化玻璃等构成的表面保护材料40和背面保护材料41之间用填充材料42密封，得到太阳能电池组件。该太阳能电池组件，使用PVF(聚氟乙烯)/Al(铝)/PVF(聚氟乙烯)的3层结构作为背面保护材料41，配置白板钢化玻璃作为表面保护材料40，配置EVA(乙烯-乙酸乙烯酯)作为密封树脂42，用真空热压接方式的层压装置，在例如150℃下进行一体化，在150℃的烘箱中加热30分钟以上，使EVA交联。然后，使用丁基等粘结剂安装铝框架作为保护框43，从而完成太阳能电池组件。
接着，说明在上述连接接头连接前进行的加热处理。该加热处理，通过进行短时间的高温度加热处理，不会损伤太阳能电池单元本身，由于退火效果，使层边界面的特性良好，太阳能电池特性得到改善。
为了确认在连接接头的连接前进行的加热处理的效果，准备多个样品，测定在进行10秒加热器加热时的加热温度和太阳能电池单元特性的变化。在该测定中，作为加热装置，使用作为非光照射加热装置的加热器。在该实施例中，使用热板21b作为加热器。
图6是表示该实施例中使用的热板的立体示意图。该热板21b使用Barnstead International生产的型号HPA1914B。该热板21b的板220是铝制的，大小为157mm×157mm。该热板21b的各规格参数是100V、7.5A、750W。在热板21b的主体部221的前面，设置有用于设定热板的温度的操纵盘222。用该操纵盘222设定规定温度以进行热处理。例如，在要设定为200℃的温度时，用操纵盘222设定200℃的刻度。控制内部加热器，使板220的表面温度成为200℃。
使用上述图6所示的热板21b测定太阳能电池单元特性的变化。在测定中，用不实施加热处理的太阳能电池特性，将使用热板21b加热太阳能电池单元的太阳能电池特性标准化。另外，也测定进行加热器加热和灯照射的太阳能电池特性，同样进行标准化。
图7是表示进行加热器加热和灯照射的的装置的立体示意图。加热器加热使用图6所示的热板21b。构成为：在该热板21b的上方设置具有卤素灯的卤素灯装置21，来自灯的光均匀地照射到板220的整个表面上。从卤素灯装置21的灯到热板21b的板220表面的距离维持在约20cm。
该实施例中使用的卤素灯装置21，使用日动工业株式会社的型号HST-1000D的卤素灯。该卤素灯装置21是在反射器(reflector)210的内部设置2个500W的卤素球211、211的100V、1000W规格的卤素灯装置。
具体说明该测定中使用的太阳能电池单元10。太阳能电池单元10的结构如图1所示，以下，说明测定中使用的太阳能电池单元10的具体的膜厚和制造条件等。
太阳能电池单元10使用约1Ω·cm、具有300μm的厚度并且具有(100)面的n型单晶硅基板1作为晶体半导体基板。利用各向同性蚀刻，在n型单晶硅基板1的表面上形成具有几μm到几十μm的高度的用于封闭光的金字塔状的凹凸。
利用RF等离子体CVD(13.56MHz)，在形成温度200℃、反应压力20Pa、RF功率150W的条件下，将i型非晶硅(a-Si:H)层2和p型非晶硅层3在该n型单晶硅基板1上各堆积5nm左右，做成接合。作为p型掺杂物，使用包含III族元素B(硼)的化合物气体。
另外，在n型单晶硅基板1的下表面上，同样地各堆积5nm左右的i型非晶硅层6和n型非晶硅层7。作为n型掺杂物，使用包含V族的P(磷)的化合物气体。
将各非晶硅层的形成条件示于表1。
【表1】
处理   形成条件等
  使用气体   压力(Pa)   功率(W)
  表面侧 i型a-Si   H2：100sccmSiH4：40sccm 20 150
p型a-Si   H2：40sccmSiH4：40sccmB2H6(2％)：20sccm 20 150
  背面侧 i型a-Si   H2：100sccmSiH4：40sccm 20 150
p型a-Si   H2：40sccmSiH4：40sccmPH3(1％)：40sccm 20 150
使用溅射法，在这样分别在n型单晶硅基板1的正反面上形成的非晶硅层3、6上，形成膜厚100nm的ITO膜(氧化铟锡膜)4、8。在该样品中，使用掺杂有锡(Sn)的氧化铟作为ITO膜4、8。首先，将SnO2粉末为5wt％的和In2O3粉末的烧结体设置在阴极上，作为靶(target)。使用DC溅射装置，配置元件后对腔室进行真空排气。利用加热器将基板温度从室温加热到200℃。然后，流入氩(Ar)和氧(O2)的混合气体。将压力保持为0.4Pa～1.3Pa，向阴极施加0.5kW～2kW的DC电功率，如上述那样分别形成膜厚100nm的ITO膜4、8。
在该ITO膜4、8的上表面的规定区域中，使用丝网印刷法印刷在环氧树脂等中掺入银(Ag)微粉末的银糊，形成高度10μm～30μm、宽度100μm～500μm后，在200℃下烧制(硬化)80分钟，形成指部和汇流条部。
表2和图8中，对于各条件各自准备5个样品，分别测定使用图6和图7所示的装置进行10秒加热器加热时的加热温度和太阳能电池单元特性、以及进行10秒加热器加热并同时利用灯照射进行加热的太阳能电池特性，分别用不进行高温加热处理的太阳能电池单元的特性进行标准化。加热器加热温度为190℃到350℃。使用的卤素灯的输出功率为1000W，比以往的焊接用的卤素灯的输出功率低。灯照射时间为10秒。
在此，使用1000W的卤素灯装置21基于以下理由。如以后所述，使用1000W的卤素灯装置21时，例如，在用290℃的热板装置21b的温度进行加热的过程中进行灯照射，温度几乎不上升。因此，只要为几十秒左右，就有容易进行温度控制的优点。灯强度比1000W的灯强度强时，太阳能电池单元的温度因照射而上升，容易引起太阳能电池单元特性下降，所以条件难以控制。另一方面，将卤素灯装置21的1个卤素灯关闭而成为500W时，难以对整个太阳能电池单元均匀地照射，得不到充分的效果。因此，在该实施例中，使用1000W的卤素灯装置21。
此外，只要能对整个太阳能电池单元均匀地照射，也能使用灯强度小于1000W的卤素灯装置21。
灯照射时的太阳能电池单元的温度用下述方法确认。首先，将热板21b的温度设定为290℃，温度稳定后放置太阳能电池单元。此时，用以下2种方法进行温度测定。
(1)在太阳能电池单元表面粘贴热电偶。(2)在太阳能电池单元表面涂敷日油技研工业株式会社生产的测热笔(thermocrayon)，根据融化方式进行温度判定。
用上述2种方法测定的结果，不论哪种方法都是290℃以上且小于300℃，与灯照射无关。
如表2和图8所示，对于各条件分别测定5个样品，表示出其最高值、最低值和平均值。控制加热器温度，使得各测定温度成为上限值。结果，各样品在比测定温度稍低的温度下加热，但该温度范围是误差的范围。
【表2】
  加热温度(℃)   没有灯照射   有灯照射
  max.   min.   ave.   max.   min.   ave.
  190   100.1   99.9   100   100.2   99.9   100
  200   100.1   99.9   100   -   -   -
  220   100.6   100.1   100.3   -   -   -
  240   101.4   100.6   101   102.3   101.4   101.85
  250   101.4   100.8   101   -   -   -
  290   101.9   101.1   101.5   102.8   102   102.4
  300   101.3   100.5   100.85   -   -   -
  340   101.5   100.3   101   102.7   101.8   102.2
  350   100.9   100   100.45   -   -   -
从该表2和图8可看出，在用热板进行10秒的加热处理中，在200℃以上明显看到特性提高的效果。但是，温度升高到需要以上时，看到特性下降的趋势。仅用热板进行10秒加热的加热处理，优选在350℃以下的温度下实施加热处理。
另外可知，同时进行加热器加热和灯照射的情况，与不进行灯照射的情况相比，在全部的温度范围内效果优异。由此可知，优选在加热器加热时还同时使用灯照射。
接着，为了确认同时使用加热器加热和灯照射时的效果，分别将热板的温度设定为290℃、300℃、340℃，测定照射卤素灯光时的照射时间和特性变化的关系。如表3和图9所示，对于各条件分别测定5个样品，表示出其最高值、最低值和平均值。控制加热器温度，使得各测定温度成为上限值。结果，各样品在比测定温度稍低的温度下加热，但该温度范围是误差的范围。
【表3】
  加热时间(秒)   290℃   300℃   340℃
  max.   min.   ave.   max.   min.   ave.   max.   min.   ave.
  0   100.1   99.9   100   100.1   99.9   100   100.2   999.9   100
  2   -   -   -   100.8   100.4   100.65   -   -   -
  5   101.3   100.7   101   -   -   -   101.9   100.5   101.4
  7   -   -   -   101.9   101.1   101.55   -   -   -
  10   102.3   101.5   101.85   101.8   100.8   101.4   102.5   101.1   101.95
  15   102.8   102.2   102.4   -   -   -   -   -   -
  20   -   -   -   101.5   100.2   101   100.4   99.4   99.85
  25   -   -   -   101.1   99.7   100.6   -   -   -
  30   102.8   102.1   102.4   100.5   98   99.8   -   -   -
该表3和图9所示的值，是用不进行高温加热处理的太阳能电池的特性，对利用热板和卤素灯的光照射同时加热太阳能电池单元所得的太阳能电池特性进行标准化而得到的值。使用的卤素灯的输出功率为图7所示的1000W，比以往的焊接用的卤素灯的输出功率低。
如表3和图9所示可知，照射灯光时，特性提高。可知：在加热器温度为290℃时，若照射时间超过15秒，则特性的变化饱和。相反，超过300℃时，若照射的时间达到某一长度，则特性下降。
从表3和图9可知，在加热器温度为290℃时，在同时应用灯照射和加热器的情况下，在超过15秒的附近，有效果的峰值(peak effect)，此后即使进行照射，效果也不怎么出现变化。因此，在温度为290℃时，只要进行5秒以上的照射即可，考虑到生产量，照射时间可以为20秒以下。
另外，在300℃以上时，在小于15秒时有效果的峰值，特别在300℃～340℃时，在10秒以下有效果的峰值，照射时间为其以上时，因热损伤使特性下降，但由于卤素灯的光照射，与仅进行加热器加热的情况比较，输出较高。
在加热器温度为300℃时，灯的光照射时间优选为2秒以上25秒以下。
另外，在加热器温度为340℃时，灯的光照射时间为2秒以上且小于20秒，优选为5秒以上10秒以下。因此，在加热器温度为300℃以上且小于350℃时，灯的光照射时间为2秒以上且小于20秒，优选为5秒以上且小于15秒，更优选为5秒以上10秒以下。
比较图8和图9时，在相同的10秒内，与仅用热板(加热器)加热相比，在热板(加热器)上进行灯照射，效果优异。这可认为，在加热器加热以外进行灯照射而产生的光照射效果有改善特性的效果。即使在省略热板(加热器)的加热，仅用灯照射进行200℃以上的高温加热的情况下，与仅用热板(加热器)加热的情况相比，特性改善。
在图10～图12中，对于各条件分别准备5个样品，分别测定使用图7所示的装置进行10秒加热器加热时的加热温度和太阳能电池单元的各参数特性、以及进行10秒加热器加热并同时用灯照射加热的太阳能电池单元的各参数特性，分别用不进行高温加热处理的太阳能电池单元的各参数特性进行标准化。加热器加热温度为190℃到340℃。使用的卤素灯的输出功率为1000W，比以往的焊接用的卤素灯的输出功率低。灯照射时间为10秒。图10表示开路电压特性，图11表示短路电流，图12表示曲率因子(F.F.)。
如图10和图12所示可知，有无灯照射，对于开路电压和曲率因子影响显著。
从图11可知，加热器加热、以及同时进行加热器加热和灯照射的情况下，随着加热器温度的上升，短路电流的特性均稍微下降。这是由于：在将非晶硅和晶体硅组合而成的异质结型太阳能电池单元中，为了抑制对非晶质层的热损伤，在低温(小于150℃)下利用溅射等形成表面的电极(例如，ITO膜)。已知在150℃～200℃下形成会使ITO膜结晶化。但是，在小于150℃的低温下，该膜为非晶体，但通过在150℃以上进行加热，会进行结晶化。随着ITO膜结晶化，ITO膜的折射率变化，所以与初期特性相比，看到短路电流的特性稍微下降的趋势。
如该实施例所示，在300℃的温度下，即使在比较短的时间内，结晶化也会进行，观察到ITO膜的折射率的变化。温度超过350℃时，该趋势变强，短路电流的下降变大，所以需要在短时间结束处理。小于10秒的短时间处理，偏差变大，难以控制。因此，加热器温度优选为300℃以下。
另一方面，ITO膜以外的透明电极，结晶化温度比较高。但是，达到350℃以上时，即使在小于10秒的短时间内，掺杂物等在非晶质膜中移动，引起开路电压下降，不可期望有效输出的提高。因此，即使使用ITO膜以外的透明电极，加热器温度也优选为350℃以下。
另外，光照射优选可见光或红外光或者可见光和波长比可见光长的光(红外光)，优选含有这些波长范围的光。作为照射的灯，也可以使用氙灯、红外线灯等，代替卤素灯。
接着，作为照射的灯，使用高输出的红外线灯，进行短时间照射。作为红外线灯，使用2.5KW的。虽然效果的偏差大，但能确认和卤素灯同样的特性提高。图13表示对于各条件分别准备5个样品，实施包括灯照射、15秒的加热器加热时的加热温度和太阳能电池单元特性，该太阳能电池单元特性用未进行高温加热处理的太阳能电池特性进行了标准化。由于红外线灯照射的照射强度大，所以以125V进行3秒的短时间照射。从图13可确认，在加热器温度直到290℃的期间，特性提高。但是，加热器温度达到340℃时，特性急剧下降。另外，将灯的施加电压提高到150V、175V时，太阳能电池单元的温度过度上升，所以特性下降。据认为是由于光照射使太阳能电池单元的温度在短时间内从加热器的设定温度上升而引起的效果。确认这些太阳能电池单元的温度从加热器温度上升，但是时间短，无法测定准确的温度。
另外，认为本效果的最佳值随着灯输出和加热器温度而变化。例如，在同时应用灯照射和加热器的情况下，如图9所示，如果加热器温度是低温的290℃，需要更长的灯照射时间才能达到最佳值，即使加热器加热是相同的300℃，若灯输出使用比1000W高的、例如2000W的灯输出，则灯照射短、数秒就足够。另外，认为如果灯强度(输出)强，即使没有加热器加热也能得到同样的效果。因此，考虑到实际的节拍时间(takt time)(大于0且为60秒以下)，认为有效果的范围是：从没有加热器加热到加热器温度小于400℃，灯输出为500W～3000W，照射时间为60秒以内。同样，仅加热器加热时，因为受加热时间和加热温度影响，所以认为最佳的加热温度是200℃～350℃、加热时间是60秒以内。
另外，在上述实施例中，从太阳能电池单元的光入射侧进行灯照射，但是，在如图1的太阳能电池单元那样在正反表面具有相同的集电极结构的两面发电型的太阳能电池单元的情况下，已确认即使从光入射侧的相反侧的面进行灯照射也可得到同样的效果。此外，只要是两面发电型的太阳能电池单元，即使正反面的集电极结构不同，也可得到相同的效果。
另外，不需要使灯照射的时间和加热器加热的时间相同，在用加热器加热的状态下，用比加热器加热时间少的时间进行灯照射，可以进一步提高由灯照射引起的太阳能电池单元的输出。
在上述的本实施方式中，将利用热板进行的加热器加热和灯的光照射组合，但只要能在短时间内进行高温加热，也可以仅是热板等加热器加热或仅是灯加热。而且，也可考虑将层叠的单元放入高温(300℃左右)的炉内数秒的方法。但是，优选加热温度和加热时间有最佳值、热损伤少的灯的光照射。由于加热时间短，所以加热条件不容易受装置生产节拍的影响，容易在提高单元特性的最佳条件下进行加热处理。另外，在利用灯的光照射同时进行单元特性的提高和连接接头的焊接工序的情况下，需要提高单元整体的温度并且使焊料熔融，由于向单元上施加需要以上的热量，所以不能得到最佳的特性改善。另外，会产生弯曲、裂纹等，成品率变差。
另外，在上述实施方式中，在涂敷焊剂后实施高温加热，但因焊剂的不同，有时也优选在高温加热后涂敷焊剂的方法。
此外，在上述实施方式中，对使用具有通过将非晶硅和晶体硅组合而构成的半导体异质结的太阳能电池单元作为太阳能电池单元的情况进行了说明，但本发明也可应用于其它结构的太阳能电池单元。例如，在由具有pn结的多晶硅构成的多晶硅太阳能电池单元中使用氮化硅(SiN)作为防止反射膜的情况下，已知通过对其界面进行氢钝化，界面特性得到改善。由于防止反射膜通过高温度的热加工(pn结的形成)来形成，所以，通过进行本发明的加热工序，可以期待防止反射膜内的氢改善多晶体的晶界等，从而提高太阳能电池特性。
另外，在使用非晶硅、微晶硅等薄膜类的太阳能电池作为太阳能电池单元的情况下，由于有很多界面，所以通过进行本发明的高温加热处理工序，能够期待改善界面特性，从而提高太阳能电池特性。
应当认为这次公开的实施方式在所有方面都是例示，而不是限制。本发明的范围不是由上述实施方式的说明来表示，而是由权利要求书来表示，并包含在与权利要求书等效的意义和范围内的所有变更。
产业上的可利用性
本发明能够应用于住宅用太阳能电池装置等太阳光发电装置。

Claims (19)

1.一种太阳能电池组件的制造方法，利用连接部件将多个太阳能电池单元电连接来制造太阳能电池组件，其特征在于：
对太阳能电池单元实施高温加热处理后，将所述连接部件焊接在所述太阳能电池单元上。
2.如权利要求1所述的太阳能电池组件的制造方法，其特征在于：
在所述太阳能电池单元上形成集电极后，实施高温加热处理。
3.如权利要求1所述的太阳能电池组件的制造方法，其特征在于：
利用热风加热将焊料熔融以进行所述焊接。
4.一种太阳能电池组件的制造方法，其特征在于：
所述太阳能电池组件包括具有通过将非晶硅和晶体硅组合而构成的半导体异质结的太阳能电池单元、和连接多个所述太阳能电池单元的连接部件，对太阳能电池单元实施高温加热处理后，将所述连接部件焊接在所述太阳能电池单元上，利用所述连接部件将多个所述太阳能电池单元电连接来制造太阳能电池组件。
5.如权利要求4所述的太阳能电池组件的制造方法，其特征在于：
在所述太阳能电池单元上形成集电极后，实施高温加热处理。
6.如权利要求4所述的太阳能电池组件的制造方法，其特征在于：
利用热风加热将焊料熔融以进行所述焊接。
7.如权利要求4所述的太阳能电池组件的制造方法，其特征在于：
所述高温加热处理至少包括利用光照射装置进行的光照射。
8.如权利要求4所述的太阳能电池组件的制造方法，其特征在于：
所述高温加热处理包括利用加热器进行的加热和利用光照射装置进行的光照射。
9.如权利要求8所述的太阳能电池组件的制造方法，其特征在于：
将所述加热器的温度保持在290℃以上且小于350℃、并利用光照射装置进行2秒以上20秒以下的光照射。
10.如权利要求4所述的太阳能电池组件的制造方法，其特征在于：
所述高温加热处理在规定时间内将加热器的温度保持在200℃以上并利用光照射装置进行光照射，以提高太阳能电池单元的输出。
11.如权利要求4所述的太阳能电池组件的制造方法，其特征在于：
所述高温加热处理在规定时间内将加热器的温度保持在200℃以上350℃以下并利用光照射装置进行光照射，以提高太阳能电池单元的输出。
12.如权利要求4所述的太阳能电池组件的制造方法，其特征在于：所述太阳能电池单元具有由ITO膜构成的透明电极。
13.如权利要求4所述的太阳能电池组件的制造方法，其特征在于：所述高温加热处理包括利用加热器进行的加热和利用卤素灯装置进行的光照射。
14.如权利要求13所述的太阳能电池组件的制造方法，其特征在于：所述卤素灯装置的输出为1000W以下。
15.如权利要求4所述的太阳能电池组件的制造方法，其特征在于：
所述高温加热处理包括利用加热器进行的加热和利用卤素灯装置进行的光照射，将加热器的温度保持在小于300℃，并利用所述卤素灯装置进行2秒以上20秒以下的光照射。
16.如权利要求4所述的太阳能电池组件的制造方法，其特征在于：
所述高温加热处理包括利用加热器进行的加热和利用卤素灯装置进行的光照射，将加热器的温度保持在200℃以上且小于300℃，并利用所述卤素灯装置进行2秒以上20秒以下的光照射。
17.如权利要求4所述的太阳能电池组件的制造方法，其特征在于：
所述高温加热处理包括利用加热器进行的加热和利用红外线灯装置进行的光照射。
18.如权利要求17所述的太阳能电池组件的制造方法，其特征在于：
将所述加热器的温度保持在190℃以上且小于290℃，并利用红外线照射装置进行3秒以下的光照射。
19.如权利要求18所述的太阳能电池组件的制造方法，其特征在于：
所述红外线照射装置具有使所述太阳能电池单元的温度上升到加热器的设定温度以上的照射强度。
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