JP2001230429A - 太陽電池の製造方法及び太陽電池 - Google Patents

太陽電池の製造方法及び太陽電池

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JP2001230429A
JP2001230429A JP2000040512A JP2000040512A JP2001230429A JP 2001230429 A JP2001230429 A JP 2001230429A JP 2000040512 A JP2000040512 A JP 2000040512A JP 2000040512 A JP2000040512 A JP 2000040512A JP 2001230429 A JP2001230429 A JP 2001230429A
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Japan
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solar cell
spherical
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substrate
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Atsushi Fukui
淳 福井
Keisuke Kimoto
啓介 木本
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Mitsui High Tec Inc
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Mitsui High Tec Inc
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 アセンブリ工程における電気的な短絡の問題
を抜本的に解消することができ、高品質で歩留まりの良
い太陽電池の製造方法および太陽電池を提供する。 【解決手段】 シート状のモジュール基板13上に複数
の第1導電型の球状基板11が、導電性ペースト12に
よって接着された状態で、この球状基板11の表面に第
2導電型の不純物をドープした第2導電型の表面層15
が形成され、さらにこの第2導電型の表面層15の外側
に透明な電極部材16が堆積され、この電極部材16と
モジュール基板13が絶縁性樹脂14により電気的に絶
縁されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明属する技術分野】本発明は、太陽電池およびその
製造方法に係り、特に球状基板を用いた太陽電池に関す
る。
【0002】
【従来の技術】半導体のpn接合部分には内部電界が生
じており、これに光を当て、電子正孔対を生成させる
と、生成した電子と正孔は内部電界により分離されて、
電子はn側に、正孔はp側に集められ、外部に負荷を接
続するとp側からn側に向けて電流が流れる。この効果
を利用し、光エネルギーを電気エネルギーに変換する素
子として太陽電池の実用化が進められている。
【0003】近年、単結晶、多結晶シリコンなどの直径
1mm以下の球状の半導体(Ball Semiconductor)上に
回路パターンを形成して半導体素子を製造する技術が開
発されている。
【0004】その1つとして、アルミ箔を用いて多数個
の半導体粒子を接続したソーラーアレーの製造方法が提
案されている(特開平6-13633号)。この方法で
は、図4に示すように、第1導電型表皮部と第2導電型内
部を有する半導体粒子207をアルミ箔の開口にアルミ
箔201の両側から突出するように配置し、片側の表皮
部209を除去し、絶縁層221を形成する。次に第2
導電型内部211の一部およびその上の絶縁層221を
除去し、その除去された領域217に第2アルミ箔21
9を結合する。その平坦な領域217が導電部としての
第2アルミ箔219に対し良好なオーミック接触を提供
するようにしたものである。
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような第1導電型表皮部と第2導電型内部を有する半導体
粒子すなわち、pn接合を持つ球状ダイオードのセルを
敷き詰めた太陽電池では、アセンブリ工程において、電
極となるモジュール基板(上記従来例の第2アルミ箔2
19)へ上記セルを装着する際に、球状ダイオードを構
成するp型シリコン層の露出部とn型のシリコン層部分
とが、共に電極となるモジュール基板に接触し、電気的
に短絡しやすいという問題点があった。
【0005】本発明は、上記問題点に鑑み成されたもの
であり、アセンブリ工程における電気的な短絡の問題を
抜本的に解消することができ、高品質で歩留まりの良い
太陽電池の製造方法および太陽電池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】本発明の第1は、複数の
第1導電型の球状基板を導電性のモジュール基板に接着
する工程と、前記球状基板を絶縁性の樹脂により覆う工
程と、前記球状基板の表面に対して、不純物を熱拡散あ
るいはイオン注入によりドープすることで第2導電型の
表面層を形成する工程と、前記第2導電型の表面層およ
び前記絶縁性樹脂を覆うように透明な電極部材を堆積す
る工程と、を含むことを特徴とする。かかる構成によれ
ば、球状ダイオードを構成する第1導電型球状基板の露
出部分と第2導電型のシリコン表面層部分とが、共に電
極となるモジュール基板に接触してしまうような、いわ
ゆる電気的な短絡を防ぐことができる。
【0007】本発明の第2は、複数の第1導電型の球状
基板を導電性のモジュール基板に接着する工程と、前記
球状基板を絶縁性の樹脂により覆う工程と、前記球状基
板の表面および絶縁性樹脂表面に第2導電型のシリコン
薄膜を堆積する工程と、を含むことを特徴とする。かか
る構成によれば、球状ダイオードを構成する第1導電型
球状基板の露出部分と第2導電型のシリコン表面層部分
とが、共に電極となるモジュール基板に接触してしまう
ような、いわゆる電気的な短絡を防ぐことができる。さ
らに、透明な電極部材を堆積する工程とを省略すること
ができる。
【0008】本発明の第3は、第1導電型の球状基板を
モジュール基板に接着するときに、前記球状基板の個々
に別々に対応する導電性ペーストを用いて接着すること
を特徴とする。かかる構成によれば、導電性ペーストを
球状基板あるいはモジュール基板に塗布しているので、
球状基板とモジュール基板との電気的な接続が確実にで
きる。
【0009】本発明の第4は、前記導電性ペーストによ
る接着の後に、少なくとも前記導電性ペーストを覆う位
置まで、絶縁性の樹脂により覆うようにすることを特徴
とする。かかる構成によれば、第1導電型球状基板の露
出部分と第2導電型のシリコン表面層部分との短絡をよ
り確実に防ぐことができる。
【0010】本発明の第5は、前記モジュール基板とし
てシート状のものを用いることを特徴とする。かかる構
成によれば、ロール状のモジュール基板を連続して引き
出しながら、各処理工程を連続的に流れ作業にて行い、
最終的にロール状に巻き取るような製造方法(Real to
Real形式)を採用することができる。
【0011】本発明の第6は、シート状のモジュール基
板上に複数の第1導電型の球状基板が接着された状態
で、前記球状基板の表面に第2導電型の不純物をドープ
した第2導電型の表面層が形成され、該第2導電型の表
面層の外側に透明な電極部材が堆積され、該電極部材と
前記モジュール基板が絶縁性樹脂により電気的に絶縁さ
れたことを特徴とする。かかる構成によれば、球状ダイ
オードを構成する第1導電型球状基板の露出部分と第2
導電型のシリコン表面層部分とが、共に電極となるモジ
ュール基板に接触してしまうような、いわゆる電気的な
短絡を防ぐことができる太陽電池を提供することができ
る。
【0012】本発明の第7は、シート状のモジュール基
板上に複数の第1導電型の球状基板が接着された状態
で、前記球状基板の表面に第2導電型のシリコン薄膜が
堆積され、該シリコン薄膜と前記モジュール基板が絶縁
性樹脂により電気的に絶縁されたことを特徴とする。か
かる構成によれば、球状ダイオードを構成する第1導電
型球状基板の露出部分と第2導電型のシリコン表面層部
分とが、共に電極となるモジュール基板に接触してしま
うような、いわゆる電気的な短絡を防ぐことができ、さ
らに、透明な電極部材を堆積する工程とを省略すること
ができる太陽電池を提供することができる。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る太陽電池の製
造方法及び太陽電池の実施形態について図面を参照して
詳細に説明する。以下の各実施形態において、第1導電
型をp型、第2導電型をn型として、説明を行うが、第
1導電型をn型、第2導電型をp型としても同様に製造
できる。
【0014】(第1の実施形態)第1の実施形態に係る
太陽電池は、図1に全体図を示すように、シート状のモ
ジュール基板13上に太陽電池セル10が敷き詰められ
ており、さらに、図2に断面概要図を示すように、シー
ト状のモジュール基板13上に複数の第1導電型の球状
基板11が、導電性ペースト12によって接着された状
態で、この球状基板11の表面に第2導電型の不純物を
ドープした第2導電型の表面層15が形成され、さらに
この第2導電型の表面層15の外側に透明な電極部材1
6が堆積され、この電極部材16とモジュール基板13
が絶縁性樹脂14により電気的に絶縁されているもので
ある。
【0015】次に、具体的な製造方法の一例を以下、説
明する。図3は、本発明に係る太陽電池の製造方法の途
中工程を説明する製造工程図である。図3の(a)に示
すように、直径0.25mm〜10mm程度のp型の多
結晶シリコン粒またはp型のアモルファスシリコン粒か
らなる球状基板11の下部の(一部)に導電性ペースト
(例えば、銀ペースト)12を塗布しておき、モジュー
ル基板(例えば、アルミニウム製のシート)13に装着
する。このとき、導電性ペースト12は、モジュール基
板13に予め塗布しておいても良い。
【0016】次に、図3の(b)に示すように、例え
ば、アルミニウムの融点である660℃以下の融点を有
するような、絶縁性の樹脂である熱可塑性透明柔軟樹脂
の粉末14aを、球状基板11の上部から振りかける。
【0017】そして、アルミニウムの融点である660
℃以下の温度でリフローすることにより、モジュール基
板13の表面及び導電性ペースト12の部分を含む球状
基板11の下部は、上述の熱可塑性透明柔軟樹脂の粉末
14aが溶けることにより絶縁性樹脂14により覆われ
る。このとき、少なくとも導電性ペースト12を覆う位
置まで、絶縁性樹脂14により覆うようにする。これに
より、図3の(c)に示す状態となる。
【0018】次に、p型の球状基板11の表面の酸化膜
をエッチングにより除去した後、この表面にアルミニウ
ムの融点である660℃以下の低温度で、n型不純物
(例えば、リン)を熱拡散させるか、あるいは、イオン
注入法により、n型不純物(例えば、リン)を拡散させ
る。最後に、透明な電極部材(例えば、ITO)16を
スパッタリング法などにより、薄膜堆積する。これによ
り、図2に示すような太陽電池となる。
【0019】(第2の実施形態)本実施形態に係る太陽
電池は、第1の実施形態に係る太陽電池と同様に、図1
に全体図を示すように、シート状のモジュール基板13
上に太陽電池セル10が敷き詰められており、さらに、
図4に断面概要図を示すように、シート状のモジュール
基板13上に複数の第1導電型の球状基板11が、導電
性ペースト12によって接着された状態で、球状基板1
1の表面に第2導電型のシリコン薄膜17が堆積され、
このシリコン薄膜17とモジュール基板13が絶縁性樹
脂14により電気的に絶縁されているものである。
【0020】次に、具体的な製造方法の一例を以下、説
明する。図3の(c)の工程まで、前記第1の実施形態
と同様に製造した後、p型の球状基板11の表面の酸化
膜をエッチングにより除去し、n型シリコン薄膜17を
例えば、CVD法より、p型の球状基板11の表面およ
び絶縁性樹脂14を覆うように堆積する。これにより、
図4に示すような太陽電池となる。
【0021】なお、本実施形態においては、前記第1の
実施形態で用いた透明な電極部材16必ずしも用いる必
要はない。
【0022】
【発明の効果】以上詳記したように、本発明に係る太陽
電池の製造方法及び太陽電池によれば、太陽電池のアセ
ンブリ工程における電気的な短絡の問題を抜本的に解消
することができ、高品質で歩留まりの良い製造方法を提
供することができる。また、本発明の製造方法によれ
ば、シート状のモジュール基板を用いて製造することが
できることから、ロール状のモジュール基板を連続して
引き出しながら、各処理工程を連続的に流れ作業にて行
い、最終的にロール状に巻き取るような製造方法(Real
to Real形式)を採用することができ、生産性を飛躍的
に向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る太陽電池の全体図である。
【図2】第1の実施形態に係る太陽電池を示す断面概要
図である。
【図3】本発明に係る太陽電池の製造方法を説明する製
造工程図である。
【図4】第2の実施形態に係る太陽電池を示す断面概要
図である。
【図5】従来例の太陽電池を示す図である。
【符号の説明】
10 太陽電池セル 11 球状基板 12 導電性ペースト 13 モジュール基板 14a 熱可塑性透明柔軟樹脂の粉末 14 絶縁性樹脂 15 表面層 16 電極部材 17 シリコン薄膜

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数の第1導電型の球状基板を導電性の
    モジュール基板に接着する工程と、 前記球状基板を絶縁性の樹脂により覆う工程と、 前記球状基板の表面に対して、不純物を熱拡散あるいは
    イオン注入によりドープすることで第2導電型の表面層
    を形成する工程と、 前記第2導電型の表面層および前記絶縁性樹脂を覆うよ
    うに透明な電極部材を堆積する工程と、を含むことを特
    徴とする太陽電池の製造方法。
  2. 【請求項2】 複数の第1導電型の球状基板を導電性の
    モジュール基板に接着する工程と、 前記球状基板を絶縁性の樹脂により覆う工程と、 前記球状基板の表面および絶縁性樹脂表面に第2導電型
    のシリコン薄膜を堆積する工程と、を含むことを特徴と
    する太陽電池の製造方法。
  3. 【請求項3】 請求項1または2に記載の太陽電池の製
    造方法において、第1導電型の球状基板をモジュール基
    板に接着するときに、前記球状基板の個々に別々に対応
    する導電性ペーストを用いて接着することを特徴とする
    太陽電池の製造方法。
  4. 【請求項4】 請求項3に記載の太陽電池の製造方法に
    おいて、前記導電性ペーストによる接着の後に、少なく
    とも前記導電性ペーストを覆う位置まで、絶縁性の樹脂
    により覆うようにすることを特徴とする太陽電池の製造
    方法。
  5. 【請求項5】 請求項1から4の何れかに記載の太陽電
    池の製造方法において、前記モジュール基板としてシー
    ト状のものを用いることを特徴とする太陽電池の製造方
    法。
  6. 【請求項6】 シート状のモジュール基板上に複数の第
    1導電型の球状基板が接着された状態で、前記球状基板
    の表面に第2導電型の不純物をドープした第2導電型の
    表面層が形成され、該第2導電型の表面層の外側に透明
    な電極部材が堆積され、該電極部材と前記モジュール基
    板が絶縁性樹脂により電気的に絶縁されたことを特徴と
    する太陽電池。
  7. 【請求項7】 シート状のモジュール基板上に複数の第
    1導電型の球状基板が接着された状態で、前記球状基板
    の表面に第2導電型のシリコン薄膜が堆積され、該シリ
    コン薄膜と前記モジュール基板が絶縁性樹脂により電気
    的に絶縁されたことを特徴とする太陽電池。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007329364A (ja) * 2006-06-09 2007-12-20 Clean Venture 21:Kk 光電変換装置の製造方法
JP2008004802A (ja) * 2006-06-23 2008-01-10 Clean Venture 21:Kk 光電変換装置の製造方法
JP2011205150A (ja) * 2011-07-15 2011-10-13 Clean Venture 21 Corp 光電変換装置の製造方法

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