JP2001015782A - 太陽電池素子およびその製造方法 - Google Patents
太陽電池素子およびその製造方法Info
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- JP2001015782A JP2001015782A JP11184437A JP18443799A JP2001015782A JP 2001015782 A JP2001015782 A JP 2001015782A JP 11184437 A JP11184437 A JP 11184437A JP 18443799 A JP18443799 A JP 18443799A JP 2001015782 A JP2001015782 A JP 2001015782A
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
Abstract
(57)【要約】
【課題】 電極材料を反射防止膜２上から焼き付けて形
成する際に、電極強度が弱く、モジュール化に対応でき
ないという問題があった。 【解決手段】 一導電型を呈する半導体基板１の一主面
側に他の導電型を呈する領域１ａを形成すると共に、反
射防止膜２を形成し、この半導体基板１の両主面側に銀
を主成分とする電極３、４を設けた太陽電池素子であっ
て、上記銀を主成分とする一主面側の電極４に、この銀
１００重量部に対して一酸化銅換算で０．０５〜５重量
部の銅成分を含有させた。
成する際に、電極強度が弱く、モジュール化に対応でき
ないという問題があった。 【解決手段】 一導電型を呈する半導体基板１の一主面
側に他の導電型を呈する領域１ａを形成すると共に、反
射防止膜２を形成し、この半導体基板１の両主面側に銀
を主成分とする電極３、４を設けた太陽電池素子であっ
て、上記銀を主成分とする一主面側の電極４に、この銀
１００重量部に対して一酸化銅換算で０．０５〜５重量
部の銅成分を含有させた。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は太陽電池素子とその
製造方法に関し、特に半導体基板の一主面側に設けた反
射防止膜に電極材料を焼き付けて形成した太陽電池素子
とその製造方法に関する。
製造方法に関し、特に半導体基板の一主面側に設けた反
射防止膜に電極材料を焼き付けて形成した太陽電池素子
とその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】シリコン基板を用いて太陽電池素子を形
成する場合、まず基板の切断面を清浄化するために表面
を１５μｍ程度エッチングする。このエッチングは、例
えば濃度が１５％程度で８０℃程度の水酸化ナトリウム
水溶液を用いて行う。また、基板表面での反射率をより
低減するために、薄い濃度のアルカリ水溶液でエッチン
グする。例えば濃度が５％程度で７５℃程度の水酸化ナ
トリウム水溶液を用いてエッチングを行うと、表面に微
細な凹凸が形成され、基板表面での反射率をある程度低
減できる。
成する場合、まず基板の切断面を清浄化するために表面
を１５μｍ程度エッチングする。このエッチングは、例
えば濃度が１５％程度で８０℃程度の水酸化ナトリウム
水溶液を用いて行う。また、基板表面での反射率をより
低減するために、薄い濃度のアルカリ水溶液でエッチン
グする。例えば濃度が５％程度で７５℃程度の水酸化ナ
トリウム水溶液を用いてエッチングを行うと、表面に微
細な凹凸が形成され、基板表面での反射率をある程度低
減できる。
【０００３】次に、シリコン基板上に反射防止膜として
８５０Å程度の厚みを有する窒化シリコン膜を形成し、
この窒化シリコン膜における電極形成部を弗酸（ＨＦ）
などで除去して、この部分に銀ペーストをプリントして
焼成することにより、電極を形成していた。
８５０Å程度の厚みを有する窒化シリコン膜を形成し、
この窒化シリコン膜における電極形成部を弗酸（ＨＦ）
などで除去して、この部分に銀ペーストをプリントして
焼成することにより、電極を形成していた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところが、反射防止膜
のパターン抜きを行って電極を形成する場合、工程が多
いために作業が煩雑となり、例えば窒化シリコン膜のパ
ターン抜き部分に銀ペーストをプリントする際には位置
合わせが必要となり、この位置ずれなどは歩留りを低下
させる要因になるという問題がある。また、パターン抜
き工程でも、プリンターや処理ラインなどの高価な設備
を必要とするという問題がある。
のパターン抜きを行って電極を形成する場合、工程が多
いために作業が煩雑となり、例えば窒化シリコン膜のパ
ターン抜き部分に銀ペーストをプリントする際には位置
合わせが必要となり、この位置ずれなどは歩留りを低下
させる要因になるという問題がある。また、パターン抜
き工程でも、プリンターや処理ラインなどの高価な設備
を必要とするという問題がある。
【０００５】本発明は、このような従来の問題点に鑑み
てなされたものであり、電極材料を反射防止膜上から焼
き付けて形成する際に、電極強度が弱く、モジュール化
に対応できないという従来の問題点を解消した太陽電池
素子とその製造方法を提供することを目的とする。
てなされたものであり、電極材料を反射防止膜上から焼
き付けて形成する際に、電極強度が弱く、モジュール化
に対応できないという従来の問題点を解消した太陽電池
素子とその製造方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係る太陽電池素子によれば、一導電型を呈
する半導体基板の一主面側に他の導電型を呈する領域を
形成すると共に、反射防止膜を形成し、この半導体基板
の両主面側に銀を主成分とする電極を設けた太陽電池素
子において、前記銀を主成分とする電極に、この銀１０
０重量部に対して一酸化銅換算で０．０５〜５重量部の
銅成分を含有させる。
に、本発明に係る太陽電池素子によれば、一導電型を呈
する半導体基板の一主面側に他の導電型を呈する領域を
形成すると共に、反射防止膜を形成し、この半導体基板
の両主面側に銀を主成分とする電極を設けた太陽電池素
子において、前記銀を主成分とする電極に、この銀１０
０重量部に対して一酸化銅換算で０．０５〜５重量部の
銅成分を含有させる。
【０００７】また、本発明に係る太陽電池の製造方法に
よれば、一導電型を呈する半導体基板の一主面側に他の
導電型を呈する領域を形成して反射防止膜を形成し、こ
の半導体基板の両主面側に銀を主成分とする電極を形成
する太陽電池素子の製造方法において、前記反射防止膜
上に銀粉末、有機ビヒクル、およびガラスフリットから
成り、かつ前記銀粉末１００重量部に対して一酸化銅換
算で０．０５〜５重量部の酸化銅粉末および／または銅
粉末を添加した導電性ペーストを塗布して焼き付けて前
記電極を形成する。
よれば、一導電型を呈する半導体基板の一主面側に他の
導電型を呈する領域を形成して反射防止膜を形成し、こ
の半導体基板の両主面側に銀を主成分とする電極を形成
する太陽電池素子の製造方法において、前記反射防止膜
上に銀粉末、有機ビヒクル、およびガラスフリットから
成り、かつ前記銀粉末１００重量部に対して一酸化銅換
算で０．０５〜５重量部の酸化銅粉末および／または銅
粉末を添加した導電性ペーストを塗布して焼き付けて前
記電極を形成する。
【０００８】前記太陽電池素子の製造方法では、前記酸
化銅または銅の粒径が０．１〜５μｍであることが望ま
しい。
化銅または銅の粒径が０．１〜５μｍであることが望ま
しい。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、本発明を添付図面に基づき
詳細に説明する。図１は本発明の太陽電池素子を示す断
面図である。
詳細に説明する。図１は本発明の太陽電池素子を示す断
面図である。
【００１０】まず、半導体基板１を用意する（図１
（ａ）参照）。この半導体基板１は、単結晶又は多結晶
シリコンなどから成る。このシリコン基板１は、ボロン
（Ｂ）などの一導電型半導体不純物を１×１０16〜１０
18ａｔｏｍｓ／ｃｍ3 程度含有し、比抵抗１．５Ωｃｍ
程度の基板である。単結晶シリコンの場合は引き上げ法
などによって形成され、多結晶シリコンの場合は鋳造法
などによって形成される。多結晶シリコンは大量生産が
可能であり、製造コスト面で単結晶シリコンよりも有利
である。引き上げ法や鋳造法によって形成されたインゴ
ットを３００μｍ程度の厚みにスライスして、１０ｃｍ
×１０ｃｍもしくは１５ｃｍ×１５ｃｍ程度の大きさに
切断してシリコン基板とする。
（ａ）参照）。この半導体基板１は、単結晶又は多結晶
シリコンなどから成る。このシリコン基板１は、ボロン
（Ｂ）などの一導電型半導体不純物を１×１０16〜１０
18ａｔｏｍｓ／ｃｍ3 程度含有し、比抵抗１．５Ωｃｍ
程度の基板である。単結晶シリコンの場合は引き上げ法
などによって形成され、多結晶シリコンの場合は鋳造法
などによって形成される。多結晶シリコンは大量生産が
可能であり、製造コスト面で単結晶シリコンよりも有利
である。引き上げ法や鋳造法によって形成されたインゴ
ットを３００μｍ程度の厚みにスライスして、１０ｃｍ
×１０ｃｍもしくは１５ｃｍ×１５ｃｍ程度の大きさに
切断してシリコン基板とする。
【００１１】次に、シリコン基板１の切断面を清浄化す
るために、表面を１５μｍ程度エッチングする。このエ
ッチングは、例えば濃度が１５％程度で８０℃程度の水
酸化ナトリウム水溶液を用いて行う。
るために、表面を１５μｍ程度エッチングする。このエ
ッチングは、例えば濃度が１５％程度で８０℃程度の水
酸化ナトリウム水溶液を用いて行う。
【００１２】次に、シリコン基板１を拡散炉中に配置し
て、オキシ塩化リン（ＰＯＣｌ3 ）などの中で加熱する
ことによって、シリコン基板１の表面部分にリン原子を
拡散させて他の導電型を呈する領域１ａを形成し、半導
体接合部３を形成する（図１（ｂ）参照）。この他の導
電型を呈する領域１ａは、０．３〜０．５μｍ程度の深
さに形成され、シート抵抗が３０Ω／□程度になるよう
に形成される。
て、オキシ塩化リン（ＰＯＣｌ3 ）などの中で加熱する
ことによって、シリコン基板１の表面部分にリン原子を
拡散させて他の導電型を呈する領域１ａを形成し、半導
体接合部３を形成する（図１（ｂ）参照）。この他の導
電型を呈する領域１ａは、０．３〜０．５μｍ程度の深
さに形成され、シート抵抗が３０Ω／□程度になるよう
に形成される。
【００１３】次に、シリコン基板１の一主面側の他の導
電型を呈する領域のみを残して他の部分は、弗酸（Ｈ
Ｆ）と硝酸（ＨＮＯ3 ）を主成分とするエッチング液に
浸漬して除去した後、純水で洗浄する（図１（ｃ））。
電型を呈する領域のみを残して他の部分は、弗酸（Ｈ
Ｆ）と硝酸（ＨＮＯ3 ）を主成分とするエッチング液に
浸漬して除去した後、純水で洗浄する（図１（ｃ））。
【００１４】次に、シリコン基板１の一主面側に反射防
止膜２を形成する（図１（ｄ））。この反射防止膜２は
例えば窒化シリコン膜などから成り、プラズマＣＶＤ法
などで形成される。この反射防止膜２は、シリコン基板
１との屈折率差などを考慮して、屈折率が１．８〜２．
３程度になるように形成され、厚み８５０Å程度に形成
される。
止膜２を形成する（図１（ｄ））。この反射防止膜２は
例えば窒化シリコン膜などから成り、プラズマＣＶＤ法
などで形成される。この反射防止膜２は、シリコン基板
１との屈折率差などを考慮して、屈折率が１．８〜２．
３程度になるように形成され、厚み８５０Å程度に形成
される。
【００１５】次に、裏面電極材料３を塗布して乾燥した
後、表面電極材料４を塗布して乾燥する（図１
（ｅ））。この電極材料３、４は、銀粉末と有機ビヒク
ルにガラスフリットを銀１００重量部に対して０．１〜
５重量部添加してぺースト状にしたものをスクリーン印
刷法で印刷して、６００〜８００℃で１〜３０分程度焼
成することにより焼き付けられる。この電極材料３、４
は一酸化銅（ＣｕＯ）粉末を銀１００重量部に対して
０．０５〜５重量部含有する。一酸化銅の含有量が０．
０５重量部以下では充分な接着強度が得られにくくな
る。また、一酸化銅の含有量が５重量部以上では電極材
料の線抵抗が増大する。つまり、この銀電極に一酸化銅
を銀１００重量部に対して０．０５〜５重量部添加する
ことによって、電極の接着強度が向上する。また、一酸
化銅の粒径は０．１〜５μｍであることが望ましい。こ
の粒径が０．１μｍ以下の場合は電極材料中での分散性
が悪くなり、電極の充分な接着強度を得られにくくな
る。粒径が５μｍ以上の場合にはスクリーン印刷性が悪
くなり、電極の充分な接着強度が得られにくくなる。な
お、電極３、４が一酸化銅を含有しても従来通りの出力
特性を得ることができる。
後、表面電極材料４を塗布して乾燥する（図１
（ｅ））。この電極材料３、４は、銀粉末と有機ビヒク
ルにガラスフリットを銀１００重量部に対して０．１〜
５重量部添加してぺースト状にしたものをスクリーン印
刷法で印刷して、６００〜８００℃で１〜３０分程度焼
成することにより焼き付けられる。この電極材料３、４
は一酸化銅（ＣｕＯ）粉末を銀１００重量部に対して
０．０５〜５重量部含有する。一酸化銅の含有量が０．
０５重量部以下では充分な接着強度が得られにくくな
る。また、一酸化銅の含有量が５重量部以上では電極材
料の線抵抗が増大する。つまり、この銀電極に一酸化銅
を銀１００重量部に対して０．０５〜５重量部添加する
ことによって、電極の接着強度が向上する。また、一酸
化銅の粒径は０．１〜５μｍであることが望ましい。こ
の粒径が０．１μｍ以下の場合は電極材料中での分散性
が悪くなり、電極の充分な接着強度を得られにくくな
る。粒径が５μｍ以上の場合にはスクリーン印刷性が悪
くなり、電極の充分な接着強度が得られにくくなる。な
お、電極３、４が一酸化銅を含有しても従来通りの出力
特性を得ることができる。
【００１６】また、一酸化銅粉末に代えて亜酸化銅（Ｃ
ｕ2 Ｏ）粉末や金属銅粉末を用いても、同様な結果が得
られる。
ｕ2 Ｏ）粉末や金属銅粉末を用いても、同様な結果が得
られる。
【００１７】
【実施例】比抵抗が１．５Ωｃｍのシリコン基板内の一
主面側に、Ｐを１×１０17ａｔｏｍｓ／ｃｍ3 拡散させ
て厚み８５０Åの窒化シリコン膜を形成した。その後、
粒径１μｍの一酸化銅粉末を銀１００重量部に対して０
〜１重量部含有するペーストを７００℃で焼き付けて、
幅２ｍｍで厚み８μｍの電極を形成し、太陽電池素子の
電気特性と電極の引っ張り強度を測定した。引っ張り強
度は２ｍｍ幅の半田付電極に同じ幅の半田付銅箔を半田
付けして、この銅箔を垂直方向に引き上げたときの重量
（ｋｇ）である。その結果を表１に示す。
主面側に、Ｐを１×１０17ａｔｏｍｓ／ｃｍ3 拡散させ
て厚み８５０Åの窒化シリコン膜を形成した。その後、
粒径１μｍの一酸化銅粉末を銀１００重量部に対して０
〜１重量部含有するペーストを７００℃で焼き付けて、
幅２ｍｍで厚み８μｍの電極を形成し、太陽電池素子の
電気特性と電極の引っ張り強度を測定した。引っ張り強
度は２ｍｍ幅の半田付電極に同じ幅の半田付銅箔を半田
付けして、この銅箔を垂直方向に引き上げたときの重量
（ｋｇ）である。その結果を表１に示す。
【００１８】
【表１】
【００１９】表１に示すように一酸化銅を含有しない場
合、電極の引っ張り強度は０．０３ｋｇで電気持性は１
３．５７％であった。一酸化銅を０．２５重量部添加し
たものでは引っ張り強度は０．３０ｋｇ、電気特性は１
３．５５％であった。一酸化銅を０．５重量部添加した
ものでは引っ張り強度は０．６７ｋｇで電気特性は１
３．５２％であった。一酸化銅を１．０重量部添加した
ものでは引っ張り強度は０．７ｋｇで電気特性は１３．
５３％であった。このように一酸化銅を含有したことに
よって従来の電気特性を得ながら、電極の接着強度の向
上がみられた。
合、電極の引っ張り強度は０．０３ｋｇで電気持性は１
３．５７％であった。一酸化銅を０．２５重量部添加し
たものでは引っ張り強度は０．３０ｋｇ、電気特性は１
３．５５％であった。一酸化銅を０．５重量部添加した
ものでは引っ張り強度は０．６７ｋｇで電気特性は１
３．５２％であった。一酸化銅を１．０重量部添加した
ものでは引っ張り強度は０．７ｋｇで電気特性は１３．
５３％であった。このように一酸化銅を含有したことに
よって従来の電気特性を得ながら、電極の接着強度の向
上がみられた。
【００２０】
【発明の効果】以上のように、本発明に係る太陽電池素
子によれば、銀を主成分とする電極に銅成分を含有させ
たことから、反射防止膜上から電極材料を塗布して焼き
付けることによって、オーミックコンタクト性が良好
で、電極の接着強度の強い太陽電池素子が得られ、生産
性に優れた太陽電池素子が得られる。
子によれば、銀を主成分とする電極に銅成分を含有させ
たことから、反射防止膜上から電極材料を塗布して焼き
付けることによって、オーミックコンタクト性が良好
で、電極の接着強度の強い太陽電池素子が得られ、生産
性に優れた太陽電池素子が得られる。
【００２１】また、本発明に係る太陽電池素子の製造方
法によれば、反射防止膜上に銀粉末、有機ビヒクル、お
よびガラスフリットから成り、かつこの銀粉末１００重
量部に対して一酸化銅換算で０．０５〜５重量部の酸化
銅粉末および／または銅粉末を添加した導電性ペースト
を塗布して焼き付けて電極を形成することから、オーミ
ックコンタクト性が良好で、電極の接着強度の強い太陽
電池素子が得られ、その生産性も優れる。
法によれば、反射防止膜上に銀粉末、有機ビヒクル、お
よびガラスフリットから成り、かつこの銀粉末１００重
量部に対して一酸化銅換算で０．０５〜５重量部の酸化
銅粉末および／または銅粉末を添加した導電性ペースト
を塗布して焼き付けて電極を形成することから、オーミ
ックコンタクト性が良好で、電極の接着強度の強い太陽
電池素子が得られ、その生産性も優れる。
【図１】本発明に係る太陽電池素子の製造方法を説明す
るための図であり、（ａ）〜（ｅ）は工程毎の断面図で
ある。
るための図であり、（ａ）〜（ｅ）は工程毎の断面図で
ある。
１‥‥‥シリコン基板、１ａ‥‥‥逆導電型半導体不純
物を有する領域、１ｃ‥‥‥微細な凹凸、２‥‥‥反射
防止膜（ＳｉＮ）、３‥‥‥裏面電極材料、４‥‥‥表
面電極材料
物を有する領域、１ｃ‥‥‥微細な凹凸、２‥‥‥反射
防止膜（ＳｉＮ）、３‥‥‥裏面電極材料、４‥‥‥表
面電極材料
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 福井 健次 滋賀県八日市市蛇溝町長谷野1166番地の６ 京セラ株式会社滋賀工場内 (72)発明者 白沢 勝彦 滋賀県八日市市蛇溝町長谷野1166番地の６ 京セラ株式会社滋賀工場内 (72)発明者 斎藤 博之 東京都青梅市末広町２丁目９番地３ 昭栄 化学工業株式会社青梅事業所内 (72)発明者 馬場 則弘 東京都青梅市末広町２丁目９番地３ 昭栄 化学工業株式会社青梅事業所内 Ｆターム(参考） 5F051 BA14 CB27 FA06 FA22 FA24 GA04 GA14 HA03
Claims (3)
- 【請求項１】 一導電型を呈する半導体基板の一主面側
に他の導電型を呈する領域を形成すると共に、反射防止
膜を形成し、この半導体基板の両主面側に銀を主成分と
する電極を設けた太陽電池素子において、前記半導体基
板の一主面側の電極に、銀１００重量部に対して一酸化
銅換算で０．０５〜５重量部の銅成分を含有させたこと
を特徴とする太陽電池素子。 - 【請求項２】 一導電型を呈する半導体基板の一主面側
に他の導電型を呈する領域を形成して反射防止膜を形成
し、この半導体基板の両主面側に銀を主成分とする電極
を形成する太陽電池素子の製造方法において、前記反射
防止膜上に銀粉末、有機ビヒクル、およびガラスフリッ
トから成り、かつ前記銀粉末１００重量部に対して一酸
化銅換算で０．０５〜５重量部の酸化銅粉末および／ま
たは銅粉末を添加した導電性ペーストを塗布して焼き付
けて前記電極を形成することを特徴とする太陽電池素子
の製造方法。 - 【請求項３】 前記酸化銅または銅の粒径が０．１〜５
μｍであることを特徴とする請求項２に記載の太陽電池
素子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18443799A JP4331827B2 (ja) | 1999-06-29 | 1999-06-29 | 太陽電池素子の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18443799A JP4331827B2 (ja) | 1999-06-29 | 1999-06-29 | 太陽電池素子の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001015782A true JP2001015782A (ja) | 2001-01-19 |
| JP4331827B2 JP4331827B2 (ja) | 2009-09-16 |
Family
ID=16153148
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18443799A Expired - Fee Related JP4331827B2 (ja) | 1999-06-29 | 1999-06-29 | 太陽電池素子の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4331827B2 (ja) |
Cited By (14)
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|---|---|---|---|---|
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1999
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