JP2001274424A

JP2001274424A - ソーラセル

Info

Publication number: JP2001274424A
Application number: JP2000087364A
Authority: JP
Inventors: Tsugio Masuda; 次男増田; Takeshi Ueda; 武司上田
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2000-03-27
Filing date: 2000-03-27
Publication date: 2001-10-05

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、剛性が向上し、且つ、絶縁破壊及び
剥離の発生を回避することができるソーラセルを提供す
ることを目的とする。【解決手段】本発明によるソーラセルは、下面にメタル
層が積層されるシリコン層（２）と、前記メタル層の下
方に積層される絶縁層（３）と、前記絶縁層（３）の端
面及び一部の表面が露出するように、前記絶縁層（３）
の下方に積層されるメタル配線（４ａ〜４ｄ）と、前記
絶縁層（３）の前記端面及び前記一部の表面と、前記メ
タル配線（４ａ〜４ｄ）の端面及び一部の表面を覆う樹
脂層（５）を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、太陽光発電に使用
されるソーラセルに関する。

【０００２】

【従来の技術】太陽光発電には、多数のソーラセルを備
えた発電パネルが使用される。ソーラセルには、種々の
形式が存在する。ソーラセルの形式の一つに、シリコン
層の表面が受光面として使用され、その裏面に電極が配
置される構造を備えるものがある。

【０００３】図２は、従来のソーラセルの構造を示す。
図２（ａ）は、ソーラセル１１の裏面の構成を示す。図
２（ｂ）は、（ａ）に示された構造のＡ−Ａ´断面のＡ
側の一部を示す。

【０００４】図２において、ソーラセル１１は、シリコ
ン基材及び一次メタル層（図示されず）からなるシリコ
ン層１２と、ポリイミド層１３と、二次メタル層、メッ
キ層、接合層（図示されず）からなる第１〜４メタル配
線１４ａ〜１４ｄを備える。

【０００５】シリコン層１２は、表面側にシリコン基材
が配置される。そのシリコン基材の裏面に、一次メタル
層が積層される。その第１メタル層の裏面に、ポリイミ
ド層１３が積層される。そのポリイミド層１３の裏面
に、第１〜４メタル配線１４ａ〜１４ｄが積層される。
第１〜４メタル配線１４ａ〜１４ｄの積層は、具体的に
は、まずポリイミド層１３の裏面に二次メタル層が積層
される。その二次メタル層の裏面に、メッキ層が積層さ
れる。そのメッキ層の裏面に接合層が積層される。

【０００６】シリコン基材は、例えば120μｍの厚さを
備える。一次メタル層は、例えば、２〜４μｍの厚さを
備えるアルミメタライズ層からなる。ポリイミド層は、
例えば、３〜６μｍの厚さを備える。二次メタル層は、
例えば、１〜２μｍの厚さを備えるアルミメタライズ層
からなる。メッキ層は、例えば、0.1〜0.6μｍの厚さを
備えるチタン又はニッケルからなる。接合層は、例え
ば、0.4〜0.6μｍの厚さを備える銅からなる。

【０００７】一次メタル層の外周面（端面）は、シリコ
ン基材の外周面（端面）よりも100〜300μｍ内側に配置
される。ポリイミド層１３の外周面（端面）は、一次メ
タル層の外周面に整合するように配置される。第１〜４
メタル配線１４ａ〜１４ｄの外周面（端面）は、ポリイ
ミド層１３の外周面よりも内側に配置される。第１〜４
メタル配線１４ａ〜１４ｄの間には、例えば２０〜750
μｍの間隔が設定される。

【０００８】一次メタル層は、シリコン基材の一次配線
として使用される。ポリイミド層１３は、一次メタル層
の絶縁層として使用される。二次メタル層は、シリコン
基材の二次配線として使用される。メッキ層は、二次メ
タル層を保護する層として使用される。接合層は、回路
基板等への接合部として使用される。

【０００９】第１メタル配線１４ａには、正極電位が発
生する。第２メタル配線１４ｄには、負極電位が発生す
る。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】以上の構成の従来のソ
ーラセルは、およそ130μｍの厚さ及び一辺が１５mmの
正方形表面を有する。即ち、そのソーラセルは、非常に
薄い構造からなる。ソーラセルの厚さが薄いということ
は、剛性が低く、割れや欠けが発生しやすく、取り扱い
が非常に難しく、ソーラセルの接合工程の自動化が困難
であった。

【００１１】また、ソーラセルは屋外での使用が想定さ
れ、ソーラセルの下面にごみや埃等の異物、更には水分
が接触する恐れがある。ソーラセル下面に異物が接触す
ると、第１メタル配線１４ａと第２メタル配線１４ｂの
間、第２メタル配線１４ｂと第３メタル配線１４ｃの
間、そして第３メタル配線１４ｃと第４メタル配線１４
ｄが導通する絶縁破壊が生じる恐れがあった。

【００１２】また、ポリイミド層１２が水分を吸収する
と、二次メタル層が溶出し、ポリイミド層１２との密着
力が低下する。その状態で発電電位が上昇すると、電気
化学反応が促進され、更に熱流速が増加して密着力の低
下が促進される。その密着力が低下すると、最終的に
は、ポリイミド層１２から二次メタル層（第１〜４メタ
ル配線１４ａ〜１４ｄ）が剥離する恐れがあった。その
剥離は、ソーラセルの耐久信頼性の低下を意味する。

【００１３】本発明は、剛性が向上し、且つ、絶縁破壊
及び剥離の発生を回避することができるソーラセルを提
供することを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】その課題を解決するため
の手段が、下記のように表現される。その表現中に現れ
る技術的事項には、括弧（）付きで、番号、記号等が添
記されている。その番号、記号等は、本発明の実施の複
数の形態又は複数の実施例のうちの少なくとも１つの実
施の形態又は複数の実施例を構成する技術的事項、特
に、その実施の形態又は実施例に対応する図面に表現さ
れている技術的事項に付せられている参照番号、参照記
号等に一致している。このような参照番号、参照記号
は、請求項記載の技術的事項と実施の形態又は実施例の
技術的事項との対応・橋渡しを明確にしている。このよ
うな対応・橋渡しは、請求項記載の技術的事項が実施の
形態又は実施例の技術的事項に限定されて解釈されるこ
とを意味しない。

【００１５】本発明によるソーラセルは、裏面にメタル
層が積層されるシリコン層（２）と、前記メタル層を介
してシリコン層（２）に積層される絶縁層（３）と、絶
縁層（３）の端面及び一部の表面が露出するように、絶
縁層（３）の裏面に積層されるメタル配線（４ａ〜４
ｄ）と、絶縁層（３）の端面及び一部の表面とメタル配
線（４ａ〜４ｄ）の端面及び一部の表面を覆う樹脂層
（５）を備える。

【００１６】このソーラセルは、樹脂層（５）が、ソー
ラセルの剛性を向上させ、絶縁層の吸湿の発生を抑制
し、そしてメタル配線（４ａ〜４ｄ）の絶縁破壊の発生
を抑制する。

【００１７】本発明による更なるソーラセルは、樹脂層
（５）に覆われないメタル配線（４ａ〜４ｄ）の裏面に
積層される接合材（６）を備える。

【００１８】本発明による更なるソーラセルは、メタル
層の端面が、シリコン層（２）の端面と整合し、絶縁層
（３）の端面が、シリコン層（２）の端面よりも内側に
位置され、メタル配線（４ａ〜４ｄ）の端面が、絶縁層
（３）の表面が露出するように、絶縁層（３）の端面よ
りも内側に位置される。

【００１９】本発明による更なるソーラセルは、樹脂層
（５）が、シリコン装置（２）の熱膨張係数との差が50
0％以内の熱膨張係数を有する材料からなる。

【００２０】本発明による更なるソーラセルは、樹脂層
（５）が、ガラス材が添加されたガラス樹脂からなり、
ガラス樹脂のガラス材添加量は、５０〜９５％に設定さ
れる。

【００２１】本発明による更なるソーラセルは、ガラス
材が、酸化シリコンからなる。

【００２２】本発明による更なるソーラセルは、メタル
層を絶縁層（２）は、ポリイミドからなる。

【００２３】本発明によるソーラセルの製造方法は、裏
面にメタル層が積層されるシリコン層（２）にメタル層
を介して絶縁層（３）が積層され、絶縁層（３）の端面
及び一部の表面が露出するように絶縁層（３）の裏面に
メタル配線（４ａ〜４ｄ）が積層され、絶縁層（３）の
端面及び一部の表面と、メタル配線（４ａ〜４ｄ）の端
面及び一部の表面を覆うように樹脂層（５）が設けられ
る。

【００２４】本発明による更なるソーラセルの製造方法
は、樹脂層（５）に覆われないメタル配線の裏面に接合
材（６）が積層される。

【００２５】本発明による更なるソーラセルの製造方法
は、絶縁層（３）の端面が、シリコン層（２）の端面よ
りも内側に位置され、メタル配線（４ａ〜４ｄ）の端面
が、絶縁層（３）の表面が露出するように、絶縁層
（２）の端面よりも内側に位置される。

【００２６】

【発明の実施の形態】図１は、本発明に係るソーラセル
の構成を示す。図１（ａ）は、本発明に係るソーラセル
の裏面の構成を示す。底面を示す。図１（ｂ）は、
（ａ）に示された構造のＡ−Ａ´断面のＡ側の一部を示
す。図１（ｃ）は、（ａ）に示された構造のＢ−Ｂ´断
面のＢ側の一部を示す。

【００２７】図１において、ソーラセル１は、シリコン
基材及び一次メタル層（図示されず）からなるシリコン
層２と、ポリイミド層３と、二次メタル層、メッキ層、
接合層（図示されず）からなる第１〜４メタル配線４ａ
〜４ｄと、樹脂層５を備える。

【００２８】シリコン層２は、表面側にシリコン基材が
配置される。そのシリコン基材の裏面に、一次メタル層
が積層される。その第１メタル層の裏面に、ポリイミド
層３が積層される。そのポリイミド層３の裏面に、第１
〜４メタル配線４ａ〜４ｄが積層される。第１〜４メタ
ル配線４ａ〜４ｄの積層は、具体的には、まずポリイミ
ド層３の裏面に二次メタル層が積層される。その二次メ
タル層の裏面に、メッキ層が積層される。そのメッキ層
の裏面に接合層が積層される。

【００２９】シリコン基材は、例えば120μｍの厚さを
備える。一次メタル層は、例えば、２〜４μｍの厚さを
備えるアルミメタライズ層からなる。ポリイミド層は、
例えば、３〜６μｍの厚さを備える。二次メタル層は、
例えば、100μｍの厚さを備えるアルミメタライズ層か
らなる。メッキ層は、例えば、0.1〜0.6μｍの厚さを備
えるチタン又はニッケルからなる。接合層は、例えば、
0.4〜0.6μｍの厚さを備える銅からなる。

【００３０】二次メタル層の外周面（端面）は、シリコ
ン基材の外周面（端面）に整合する要に配置される。ポ
リイミド層１３の外周面（端面）は、シリコン層１２の
外周面（端面）よりも、例えば100〜300μｍ内側に配置
される。第１〜４メタル配線１４ａ〜１４ｄの外周面
（端面）は、ポリイミド層１３の外周面の内側に配置さ
れる。第１〜４メタル配線１４ａ〜１４ｄの間には、例
えば２０〜750μｍの間隔が設定される。

【００３１】一次メタル層は、シリコン基材の一次配線
として使用される。ポリイミド層１３は、一次メタル層
の絶縁層として使用される。二次メタル層は、シリコン
基材の二次配線として使用される。メッキ層は、二次メ
タル層を保護する層として使用される。接合層は、回路
基板等への接合部として使用される。

【００３２】樹脂層５は、シリコン基材と同様の熱膨張
係数を有する材料からなる。樹脂層５は、例えば、酸化
シリコンなどのガラス材が５０〜９５％添加されたエポ
キシ樹脂からなる。シリコン基材の熱膨張係数は、３〜
５ppm/℃である。ガラス材の添加率が２０〜３０％のエ
ポキシ樹脂は、熱膨張係数が５０〜８０ppm/℃である。
このエポキシ樹脂は、シリコン基材との熱膨張差が１０
倍以上を示し、温度上昇にともなるソーラセル破損が生
じやすい。さらにこのエポキシ樹脂の耐熱温度は、180
〜200℃を示し、ソーラセルが曝される接合温度230〜24
0℃に絶えられない。ガラス材の添加率が５０％のエポ
キシ樹脂は、熱膨張係数が２５ppm/℃を示し、添加率９
０％の場合、５ppm/℃を示す。このソーラセルの耐熱温
度は、300〜450℃以上が見こまれる。なお、添加率上昇
に伴ない、流動性が低下する。そのため、エポキシ樹脂
を充填する際、充填圧力（５〜５０ｋＮ）及び温度管理
が必要である。圧入の他、溶融液体の流入や粉末の溶射
で対応することができる。特に、微粒子などを塗布する
場合、低温環境で皮膜形成が可能である。

【００３３】樹脂層５は、シリコン層２の露出面と、ポ
リイミド層３の露出面と、第１〜４メタル配線４ａ〜４
ｄの露出面の一部を覆うように積層される。第１メタル
配線４ａ〜４ｄの端面から300〜500μｍ隔てた位置の境
界線の内側は、樹脂層５に覆われることなく露出され
る。この境界線内側には、接合材６が設けられても良
い。接合材６は、銅等のメタル又はすず／銀／銅系又は
これらに順ずる軟ろう材からなる。接合材６は、樹脂層
５の最下部よりも、例えば５０〜150μｍ突出する高さ
にせっていされる。

【００３４】ここで露出面とは、積層完了時に他の積層
物に覆われず、空間に露出される面を意味する。

【００３５】第１メタル配線１４ａには、正極電位が発
生する。第２メタル配線１４ｄには、負極電位が発生す
る。

【００３６】本発明によるソーラセル１は、300μｍ以
上の厚さを備えることができる。この厚さは、従来のソ
ーラセルの２倍以上の厚さである。このため、本発明に
よるソーラセル１は、従来のソーラセルよりも剛性が大
幅に向上する。剛性が向上すると、ソーラセルを摘まむ
際の割れや欠けの発生が大幅に抑制される。また、構成
向上に伴ない、ソーラセルを摘まむ際の力調整の許容度
が大きくなり、摘まむ作業を伴なう工程を機械化するこ
とができる。工程の機械化は、作業時間の短縮、即ち製
造時間の短縮を実現することができる。

【００３７】本発明によるソーラセル１は、樹脂層５が
ポリイミド層３を完全に覆うことができる。このため、
ポリイミド層３に水分が接触し、そして吸収する事態を
回避することができる。ポリイミド層３が水分を吸収し
ないため、第１〜４メタル配線４ａ〜４ｄの剥離を防止
することができる。剥離の防止は、ソーラセルの耐久信
頼性の向上を意味する。

【００３８】樹脂層５は、第１〜４メタル配線４ａ〜４
ｄの裏面の一部を覆う。このため、第１メタル配線４ａ
と第２メタル配線４ｂの間、第２メタル配線４ｂと第３
メタル配線４ｃの間、そして第３メタル配線４ｃと第４
メタル配線４ｄの間隔を実質的に広がる効果をもたら
す。このため、ソーラセル１の下面に異物が接触して
も、第１〜４メタル配線４ａ〜４ｄの絶縁破壊の事態の
発生を抑制することができる。

【００３９】また、ソーラセル１に接合材６を設けるこ
とにより、回路基板側に接合材料を供給する必要が無く
なる。接合プロセスにおいて、ろう材供給の処理を削除
又は簡略化することができる。

【００４０】以上の構成のソーラセル１は、セル単体ま
たはウェハから製造することができる。ウェハプロセス
で製造する場合、第１〜４メタル配線４ａ〜４ｄの積層
が完了後、樹脂層５を設ける。樹脂層５がシート形状材
からなる場合、シート形状材の過熱圧着又は溶着により
樹脂層５が積層される。樹脂層５が固形樹脂からなる場
合、固形樹脂の射出成形により樹脂層５が積層される。
樹脂層５がペースト材からなる場合、ペースト材の印刷
と加熱硬化により樹脂層５が積層される。樹脂層５が粉
末材からなる場合、粉末材の加熱溶着により樹脂層５が
積層される。

【００４１】樹脂層５の積層が完了すると、必要に応じ
て接合材６が設けられる。接合材６がメタルからなる場
合、積層メッキプロセスにより接合材６が積層される。
接合材６が軟ろう材からなる場合、積層メッキ、露出部
の寸法に合わせたブロック材又は粉末材の過熱溶着、更
には、ペースト材の印刷及び加熱硬化により接合材６が
積層される。

【００４２】なお、受光面に樹脂層５を構成する樹脂や
接合材６を構成するメタルが受光面に付着しないよう、
耐熱性フィルムシート等の被覆材料で受光面を覆う。そ
のシートは、受光面の保護が必要なくなると、剥がされ
る。

【００４３】全てのプロセスを完了後、ソーラセルは個
片に切断され、接合プロセスが実行される。

【００４４】ソーラセル単体で製造する場合も、ウェハ
プロセスと同様の工程で製造することができる。但し、
複数の個片を一括製造できるように、プロセス中、吸着
等により個片が固定されることが望ましい。

【００４５】

【発明の効果】本発明によるソーラセルは、樹脂層で補
強しつつ300μｍ以上の厚さを備えることができる。こ
のため、機械で摘まむことができるソーラセルの剛性が
得られる。更に、樹脂層でポリイミド層を覆い、ポリイ
ミド層に水分が接触する事態を回避することができる。
このため、メタル配線の剥離の発生を抑制することがで
きる。更に、樹脂層でメタル配線の一部を覆い、メタル
配線の絶縁性を向上させる。このため、メタル配線の絶
縁破壊の発生を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図は、本発明に係るソーラセルの構成図であ
る。

【図２】図は、従来のソーラセルの構成図である。

【符号の説明】

１：ソーラセル２：シリコン層３：ポリイミド層４ａ〜４ｄ：メタル配線５：樹脂層６：接合層

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】裏面にメタル層が積層されたシリコン層
と、前記メタル層の端面及び一部の表面が露出するように、
前記メタル層を介して前記シリコン層に積層される絶縁
層と、前記絶縁層の端面及び一部の表面が露出するように、前
記絶縁層の裏面に積層されるメタル配線と、前記絶縁層の前記端面及び前記一部の表面と前記メタル
配線の端面及び一部の表面を覆う樹脂層を備えるソーラ
セル。
【請求項２】請求項１に記載のソーラセルにおいて、前記樹脂層に覆われないメタル配線の裏面に積層される
接合材を備えるソーラセル。
【請求項３】請求項１又は２に記載のソーラセルにお
いて、前記メタル層の端面は、前記シリコン層の端面と整合
し、前記絶縁層の端面は、前記シリコン層の端面よりも内側
に位置され、前記メタル配線の端面は、前記絶縁層の表面が露出する
ように、前記絶縁層の端面よりも内側に位置されるソー
ラセル。
【請求項４】請求項１乃至３の何れか一項に記載のソ
ーラセルにおいて、前記樹脂層は、前記シリコン層の熱膨張係数との差が50
0％以内の熱膨張係数を有する材料からなるソーラセ
ル。
【請求項５】請求項１乃至４の何れか一項に記載のソ
ーラセルにおいて、前記樹脂層は、ガラス材が添加されたガラス樹脂からな
り、前記ガラス樹脂のガラス材添加量は、５０〜９５％に設
定されるソーラセル。
【請求項６】請求項１乃至５の何れか一項に記載のソ
ーラセルにおいて、前記ガラス材は、酸化シリコンからなるソーラセル。
【請求項７】請求項１乃至６の何れか一項に記載のソ
ーラセルにおいて、前記絶縁層は、ポリイミドからなるソーラセル。
【請求項８】裏面にメタル層が積層されるシリコン層
に、前記メタル層を介して絶縁層が積層され、前記絶縁層の端面及び一部の表面が露出するように、前
記絶縁層の裏面にメタル配線が積層され、前記絶縁層の前記端面及び前記一部の表面と前記メタル
配線の端面及び一部の表面を覆うように樹脂層が設けら
れるソーラセルの製造方法。
【請求項９】請求項８に記載のソーラセルの製造方法
において、前記樹脂層に覆われないメタル配線の裏面に接合材が積
層されるソーラセルの製造方法。
【請求項１０】請求項９に記載のソーラセルの製造方
法において、前記メタル層の端面は、前記シリコン層の端面と整合
し、前記絶縁層の端面は、前記メタル層の表面が露出するよ
うに、前記メタル層の端面よりも内側に位置され、前記メタル配線の端面は、前記絶縁層の表面が露出する
ように、前記絶縁層の端面よりも内側に位置されるソー
ラセルの製造方法。