JP2001326370A - 太陽電池の製造方法及びその太陽電池 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 受光ロスや送電ロスを低減させることの可能
な太陽電池の製造方法及び太陽電池を提供する。 【解決手段】 反射防止膜に撥水層を形成し、撥水層の
上に電極材料を含む塗液を所望パターンに細幅に印刷し
塗液の撥水層の表面への広がりを抑制して幅狭の凸条の
塗膜電極を形成し、塗膜電極を焼成して表面電極とす
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、太陽電池の製造方
法に関し、さらに詳しくは、受光ロスと送電ロスとを低
減して変換効率を向上させることの可能な太陽電池の製
造方法及びその太陽電池に関する。

【０００２】

【従来の技術】図１２は、住宅用太陽光発電システムに
広く用いられている太陽電池の製造方法の一例を示す製
造工程の模式断面図である。まず、水酸化カリウム又は
水酸化ナトリウムの１０〜５０％溶液を用いて、ｐ型の
シリコン基板１０１の表面をウエットエッチングするこ
とにより、テクスチャーを形成する。次に、ｐ型のシリ
コン基板１０１の表面にリンを拡散させることにより、
ｐ型のシリコン基板１０１の全面にｎ型の不純物拡散層
１０２を形成し、さらに、ｎ型の不純物拡散層１０２の
表面に窒化シリコンからなる反射防止膜１０３を形成す
る（図１２（ａ））。次に、反射防止膜１０３の表面
に、例えば、スクリーン印刷法を用いて、銀ペーストを
塗布し、櫛状の銀ペースト電極１０４′を形成する（図
１２（ｂ））。次に、ｐ型の半導体基板１０１の裏面
に、例えば、スクリーン印刷法を用いて、アルミニウム
ペーストを塗布して、アルミペースト電極１０５′を形
成する（図１２（ｃ））。そして、６００℃以上の温度
で焼成して、銀ペースト電極１０４′とアルミペースト
電極１０５′を焼結し、それぞれ、表面電極１０４と裏
面電極１０５とし、太陽電池を完成させる（図１２
（ｄ））。

【０００３】ここで、焼成時において、反射防止膜１０
３の窒化シリコンが溶融し、銀ペースト電極１０４′が
反射防止膜１０３を突き抜けて、ｎ型の不純物拡散層１
０２に到達することにより、表面電極１０４とｎ型の不
純物拡散層１０２との電気的接続が達成される。この方
法は、ファイヤースルー工法と呼ばれ、例えば、特開平
１０−２３３５８１号公報に開示されている。

【０００４】図１３は、上記の方法により作製された太
陽電池の構造を示す模式斜視図である。ｎ型の不純物拡
散層１０２の表面に凸条の表面電極１０４が所定距離離
間して複数配置され、かつ、凸条の表面電極１０４の両
側には反射防止膜１０３が配置されている。ここで、ス
クリーン印刷法により形成された表面電極は、例えば、
その断面形状が、幅５５μｍ、高さ１５μｍ程度の凸状
の形状をしている（J.Nijs et al., First World Confe
rence on Photovoltanic Energy Conversion,1994, p.1
242）。次に、太陽電池の動作について図１４を用いて
説明する。反射防止膜１０３を通過しｐ型の半導体基板
１０１に到達した入射光１０６は起電流１０７を発生さ
せる。発生した起電流１０７はｎ型の不純物拡散層１０
２を通じて表面電極１０４に集電され、さらに、表面電
極１０４により太陽電池の外部に取り出される。なお、
図面においては、表面電極の構造を見易くするため、テ
クチャーの構造は省略している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】図１４に示すように、
表面電極１０４は、不透明なのでその表面で入射光１０
６を反射し受光面積を減少させ、受光ロスの原因とな
る。また、表面電極１０４は、その電極の断面積に反比
例した電気抵抗を有しているので、起電流１０７を外部
に取り出す際の送電ロスの原因となる。したがって、受
光ロスや送電ロスを低減させるには、表面電極の幅を狭
くするとともに、表面電極の断面積を大きくする必要が
ある。そのためには、表面電極の幅方向の断面が、幅が
小さく、高さの高い縦長の形状を有することが望まし
い。

【０００６】しかしながら、反射防止膜の表面にスクリ
ーン印刷等により細幅の銀ペースト電極を形成しても、
最終的に形成される表面電極は幅が大きく、かつ、扁平
な断面形状を有するという問題があった。例えば、電極
の幅に対する高さの比を電極の縦長の形状の目安とする
と、上記のJ.Nijsらの例においては、電極断面の幅に対
する高さの比は、０．２７程度と小さく、この値以上に
することは困難であった。

【０００７】本発明者らは、検討の結果、幅が大きく扁
平な断面形状の表面電極しか得られない原因が、印刷直
後、銀ペースト電極が幅方向に広がるためであることを
見出した。図１５は、スクリーン印刷等により反射防止
膜の表面に塗布した銀ペースト電極について、その形状
の経時的変化を示す模式図である。印刷直後の銀ペース
ト電極１０８′は、時間とともに自重により反射防止膜
１０３の表面に沿って幅方向に広がり、扁平な銀ペース
ト電極１０４′となる。これに対して、幅方向への広が
りを抑制するため、銀ペーストの粘度を大きくすること
も可能であるが、銀ペースト電極の印刷に要する時間が
増加するので、生産コストの低減が困難になるという問
題があった。

【０００８】そこで、本発明は、上記課題を解決し、表
面電極の断面形状を制御することにより、受光ロスや送
電ロスを低減させることの可能な太陽電池の製造方法及
び太陽電池を提供することを目的とした。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明の太陽電池の製造方法は、第１導電型の半導
体基板の表面に第２導電型の半導体層と反射防止膜とを
積層し、該反射防止膜に電極材料を含む塗液を塗布して
塗膜電極を形成し、該塗膜電極を焼成して反射防止膜を
貫通し該半導体層と電気的に接続する表面電極とする太
陽電池の製造方法において、上記塗膜電極を形成するに
先立って、反射防止膜に撥水層を形成し、撥水層の上に
該塗液を所望パターンに細幅に印刷し、塗液の撥水層の
表面への広がりを抑制して幅狭の凸条の塗膜電極を形成
することを特徴とする。

【００１０】本発明の製造方法によれば、塗膜電極を形
成するに先立って、受光面に撥水層を形成し、塗膜電極
を撥水層の表面に印刷により形成したので、塗液が撥水
層の表面に沿って広がることを防止でき、狭幅の塗膜電
極を形成できる。すなわち、印刷時に、塗液は自重によ
り撥水層の表面に沿って広がろうとするが、塗液は撥水
層に濡れにくいので、塗液自身の表面積を最小にするべ
く収縮する。これにより、狭幅の塗膜電極が形成され
る。なお、本発明における撥水層とは、単に水溶液が濡
れにくい撥水性のみならず、有機溶剤が濡れにくい撥油
性をも有するものをいう。したがって、分散媒として有
機溶剤を含む電極材料含有塗液も本発明における撥水層
には濡れにくい。

【００１１】また、本発明の製造方法では、上記撥水層
を形成後、塗膜電極を形成する部分の撥水層を除去して
窓溝を形成することもできる。窓溝の中に塗液を塗布す
ると、窓溝の段部は、塗液の幅方向への移動を抑制する
障壁として作用する。これにより、より塗膜電極の幅を
小さくし、かつ、高さを高くすることができる。

【００１２】また、本発明の製造方法では、上記撥水層
を形成後、塗膜電極の直下となる部分以外の撥水層を除
去することもできる。撥水層が入射光を吸収する場合に
は、撥水層を除去することにより、撥水層による受光ロ
スを防止できる。

【００１３】また、本発明の製造方法では、上記撥水層
が撥水剤としてフッ素含有界面活性剤を含んでも良い。
フッ素含有界面活性剤は、少量で高い撥水作用を有す
る。

【００１４】また、本発明の製造方法では、上記塗膜電
極を焼成する工程において、撥水層を熱分解させて焼失
させることもできる。撥水層が入射光を吸収する場合に
は、撥水層を除去することにより、撥水層による受光ロ
スを防止できる。

【００１５】また、本発明の太陽電池は、第１導電型の
半導体基板の表面に積層された第２導電型の半導体層と
反射防止膜と、該反射防止膜を貫通し該半導体層と電気
的に接続する凸条で細幅の表面電極とを有する太陽電池
において、上記表面電極の幅方向断面における幅に対す
る高さの比が０．４以上であることを特徴とする。従来
に比べ、表面電極の高さを高くすることができるので、
入射光の受光可能な面積を増大させることが可能とな
り、受光ロスを低減させて太陽電池の変換効率を向上さ
せることが可能となる。また、表面電極の断面積を大き
くすることもできるので、起電流の送電ロスを低減させ
ることも可能となる。

【００１６】また、上記幅に対する高さの比は、０．６
以上とすることができる。これにより、受光ロス及び送
電ロスを一層低減することができる。

【００１７】また、本発明の太陽電池において、表面電
極の幅は、３０μｍ〜１２０μｍ、より好ましくは、３
０μｍ〜７０μｍである。

【００１８】また、本発明の太陽電池は、反射防止膜の
表面に形成され、凸条の表面電極を挟む撥水層を有する
ものを用いることができる。反射防止膜の表面に存在す
る撥水層は水分の付着を抑制し、反射防止膜の汚れを防
止する効果を有する。

【００１９】また、本発明の太陽電池は、撥水層がフッ
素含有界面活性剤を含むものを用いることができる。撥
水剤としてフッ素含有界面活性剤を含むので、高い撥水
性を有し、反射防止膜の汚れを防止する効果をより高め
ることができる。

【００２０】

【発明の実施の形態】実施の形態１．図１は、本発明の
実施の形態１に係る太陽電池の製造工程を示す工程図で
ある。まず、ｐ型半導体基板の洗浄を行ない、次に、テ
クスチャーを形成する。微小凹凸構造からなるテクスチ
ャーを形成することにより、太陽電池表面で光の多重反
射を生じさせ、実効的に反射率を低減し変換効率を向上
させる。次に、リンの熱的な拡散によりｎ型不純物拡散
層を形成し、そのｎ型不純物拡散層の表面に反射防止膜
を形成する。次に、反射防止膜の表面に撥水層を形成す
る。次に、撥水層の表面に銀ペースト電極を印刷して乾
燥する。次に、ｐ型半導体基板の裏面にアルミペースト
電極を印刷して乾燥する。その後、焼成することにより
太陽電池が完成する。以下、図２の模式断面図を用いて
製造工程について説明する。

【００２１】本実施の形態においては、まず、半導体基
板の洗浄を行う。ここで、本実施の形態ではシリコン基
板を用いた場合について説明するが、半導体基板には、
シリコン以外にＧａＡｓ、ＩｎＰ等、太陽電池に使用さ
れる他の半導体基板を用いることも可能である。太陽電
池の基板には、例えば、引き上げ法により製造される単
結晶シリコン基板や、鋳造法により製造される多結晶シ
リコン基板が用いられるが、これらの基板は、インゴッ
トからスライスされたままの状態で用いられることが多
い。この場合、スライスに用いたワイヤーソー等の傷に
よる基板表面ダメージや、ウエハスライスによる表面の
汚染を取り除くために、水酸化カリウム、水酸化ナトリ
ウム水溶液等のアルカリ水溶液、又は弗化水素酸と硝酸
との混合液などを用いて、約１０〜２０μｍ程度、基板
表面をエッチングする。続いて、基板表面に付着した鉄
などの重金属類の除去のために、塩酸と過酸化水素との
混合液で洗浄する工程を行っても良い。

【００２２】次に、テクスチャーを形成する。例えば、
１０ｃｍ角程度の面積に対して、塩素ガス（Ｃｌ₂）を
１０〜５０ｃｃ、ＲＦパワーを０．１〜５Ｗ／ｃｍ²、
圧力１０〜１００ｍｔｏｒｒの条件で、約１０分程度、
反応性イオンエッチングを行い、微小凹凸を形成する。
また、水酸化カリウム又は水酸化ナトリウムの１０〜５
０％溶液を用い、例えば、液温５０〜９０℃、処理時間
６０分以下の条件で、基板表面をウエットエッチングす
ることにより、テクスチャーを形成することもできる。

【００２３】次に、ｐｎ接合を形成する。ｐ型シリコン
基板上に、例えば、オキシ塩化リン（ＰＯＣｌ₃）を拡
散させてｎ型不純物拡散層を形成する。また、リン、ヒ
素等をイオン注入してｎ型不純物拡散層を形成すること
もできる。

【００２４】次に、反射防止膜を形成する。反射防止膜
は入射光に対する太陽電池の表面反射率を低減させ、入
射光に対して発生する起電流を大幅に増加させて、変換
効率を向上させる。反射防止膜には、例えば、窒化シリ
コンを用いることができる。窒化シリコン膜の厚さは、
その屈折率にも依るが、例えば、約１．９〜２．０の屈
折率の場合、約７００〜８００Å程度が適当である。窒
化シリコン膜の形成方法には、減圧熱ＣＶＤ法やプラズ
マＣＶＤ法が用いられる。以上の工程により、ｐ型シリ
コン基板層１の表面にｎ型不純物拡散層２、反射防止膜
３が積層される（図２（ａ））。

【００２５】次に、反射防止膜３の表面に撥水層６を形
成する（図２（ｂ））。撥水層６は、撥水剤を含有する
塗液を、反射防止膜３の表面の全面にスピンコーティン
グ法、噴霧法あるいは浸漬法により塗布して乾燥するこ
とにより形成される。撥水層の厚さは、０．１〜１０μ
ｍ以下、より好ましくは０．１〜２μｍ以下である。
０．１μｍより小さいと撥水性が十分でなく、１０μｍ
より大きいと撥水層自身による入射光の吸収の影響が大
きくなるからである。

【００２６】ここで、撥水剤としては、フッ素含有界面
活性剤を用いることが好ましい。フッ素含有界面活性剤
は、低濃度で高い撥水性を有する。本発明に用いるフッ
素含有界面活性剤には、疎水性基としてフルオロアルキ
ル基やパーフルオロアルキル基を有する従来公知の界面
活性剤を用いることができる。

【００２７】次に、撥水層６の表面に銀ペースト電極
４′を形成する（図２（ｃ））。銀ペースト電極４′
は、例えば、スクリーン印刷により櫛状にパターニング
される。ここで、銀ペースト電極４′の幅は、３０〜１
２０μｍ、より好ましくは３０〜７０μｍである。１２
０μｍより大きいと、受光ロスの低減に寄与せず、ま
た、３０μｍより小さいと断面積が小さくなり送電ロス
に寄与しないからである。

【００２８】次に、ｐ型半導体基板１の裏面にアルミペ
ースト電極５′を形成する（図２（ｄ））。アルミペー
スト電極５′は、例えば、スクリーン印刷によりパター
ニングされる。また、アルミペースト電極の代りに銀ア
ルミペースト電極を用いることもできる。

【００２９】次に、銀ペースト電極４′とアルミペース
ト電極５′を焼成して焼結させて、それぞれ、表面電極
４と裏面電極５とする（図２（ｅ））。焼成は、乾燥空
気中で、６００℃以上の温度、例えば、７００〜８００
℃の温度で数十秒〜数分間、加熱することにより行な
う。アルミペースト電極中のアルミニウムが、ｐ型シリ
コン基板中に拡散して、裏面電極とｐ型シリコン基板と
のオーミック接触が得られる。

【００３０】ここで、表面電極はファイヤースルー工法
を用いて形成される。すなわち、銀ペースト電極は、加
熱により溶融して窒化シリコンからなる反射防止膜を浸
食する。そして、銀ペースト電極は、反射防止膜を貫通
して、表面電極となり、ｎ型不純物拡散層と電気的に接
続する。ここで、ファイヤースルー工法に用いる銀ペー
ストには、例えば、特開平１０−２３３５１８号公報に
開示されているフリット状のガラス成分を混合すること
ができる。すなわち、鉛（Ｐｂ）５〜３０％、ボロン
（Ｂ）５〜１０％、シリコン（Ｓｉ）５〜１５％、そし
て、酸素（Ｏ）３０〜６０％を主成分とするガラス成分
を用いることができる。銀ペーストにこのガラス成分に
加え、さらに、ジエチレングリコール・モノブチルエー
テル（Diethyleneglycol Monobtylether）、エチレング
リコール・モノメチルエーテル（Ethyleneglycol Monob
tylether）等の有機溶剤を適量混合し、スクリーン印刷
可能な所定の粘度に調整して用いることができる。

【００３１】図３は、以上の方法により作製された太陽
電池の構造を示す模式斜視図である。ｎ型不純物拡散層
２の表面には、撥水層６と反射防止膜３とを貫通して長
手方向に延びる複数の凸条の表面電極４が形成されてい
る。

【００３２】本実施の形態によれば、反射防止膜の表面
に撥水層を形成し、その撥水層の表面に銀ペースト電極
を形成したので、銀ペーストが撥水層の表面に沿って広
がることを抑制でき、電極断面の幅を小さくし、かつ、
高さを従来に比べ大きくすることが可能となる。これに
より、太陽電池の受光面の有効面積が増加し変換効率が
向上する。さらに、表面電極の断面積を増加させること
ができるので、送電ロスを低減させることもできる。ま
た、撥水層は、塵や埃、そして水分の付着を抑制するの
で、反射防止膜の汚れを防止し、変換効率の低下を防止
することが可能となる。

【００３３】図４は、撥水層の表面に印刷塗布された銀
ペースト電極の断面形状を示す模式図であり、４０′
は、撥水層６に接触した直後の銀ペースト電極の断面形
状、４′は印刷後の銀ペースト電極の断面形状である。
銀ペースト電極は、撥水層に接触直後、自重により撥水
層に沿って幅方向に広がろうとする。しかしながら、銀
ペースト電極は撥水層に濡れにくいので、表面張力によ
り自身の表面積を最小にしようと収縮する。この表面張
力が、銀ペースト電極が印刷幅を超えて広がることを抑
制する。さらには、印刷幅より幅狭の銀ペースト電極を
形成することもできる。

【００３４】また、表面電極の幅と高さの関係について
実験的に検討した結果を図５に示す。図５中の（ａ）
は、本実施の形態の方法を用いて撥水層を形成した場合
の結果で、（ｂ）は撥水層を形成しなかった場合の結果
である。ここで、撥水剤のフッ素含有界面活性剤には、
住友スリーエム社のフロラードＦＣ−７２６を用いた。
撥水層を有しない従来の場合、電極の印刷可能な幅の下
限は５０μｍ程度、その場合、高さは１３μｍ程度であ
る。一方、撥水層を有する場合、印刷幅が５０μｍの場
合、高さは３８μｍ程度まで高くすることができる。電
極の幅に対する高さの比は、幅５０μｍにおいては、撥
水層がない場合０．２６、一方、撥水層がある場合、
０．７６となり、撥水層がない場合の３倍近い値が得ら
れた。これは、撥水層が銀ペースト電極の広がりを抑制
した効果によるものである。さらに、撥水層を形成する
ことにより、従来に比べより幅狭の銀ペースト電極を形
成することもでき、幅が３０μｍ程度の表面電極も形成
できる。なお、本発明の効果の理解を容易にするため、
図面においては、基板表面のテクスチャーの構造を省略
している。但し、テクスチャーの有無に関わらず、本発
明の効果が得られることは言うまでもない。

【００３５】実施の形態２．図６は、本実施の形態に係
る太陽電池の製造工程を示す模式断面図である。本実施
の形態においては、撥水層に銀ペースト電極形成用の窓
溝を設けた以外は、実施の形態１と同様の方法により、
太陽電池を作製することができる。すなわち、まず、ｐ
型半導体基板の洗浄を行ない、テクスチャーを形成す
る。次に、リンの熱的な拡散によりｎ型不純物拡散層を
形成し、そのｎ型不純物拡散層の表面に反射防止膜を形
成する。これにより、ｐ型シリコン基板１の表面に、ｎ
型不純物拡散層２と反射防止膜３が積層される（図６
（ａ））。

【００３６】次に、反射防止膜３の表面にフッ素含有界
面活性剤を含む塗液を噴霧することにより、撥水層６を
形成する（図６（ｂ））。

【００３７】次に、撥水層６の表面に所望パターンのマ
スクを形成し、マスクの直下以外の撥水層を反応性イオ
ンエッチングにより除去して、反射防止膜３を露出させ
窓溝７を形成する（図６（ｃ））。ここで、窓溝７の幅
は、銀ペースト電極幅と一致するように設定されてい
る。

【００３８】次に、窓溝７の中に銀ペースト電極４′を
スクリーン印刷により形成して乾燥させる（図６
（ｄ））。図７は、窓溝７の中に形成された銀ペースト
電極の断面形状を示す模式図であり、４０′は、撥水層
６に接触した直後の銀ペースト電極の断面形状、４′は
印刷後の銀ペースト電極の断面形状である。銀ペースト
電極は、撥水層に接触直後、自重により撥水層に沿って
幅方向に広がろうとする。しかしながら、銀ペースト電
極は撥水層に濡れにくいので、自身の表面積を最小にし
ようと収縮し、かつ、窓溝の段部が障壁として作用し塗
液の広がりを抑制する。

【００３９】次に、ｐ型半導体基板１の裏面にアルミペ
ースト電極５′を形成する（図６（ｅ））。アルミペー
スト電極５′は、例えば、スクリーン印刷によりパター
ニングされる。また、アルミペースト電極の代りに銀ア
ルミペースト電極を用いることもできる。

【００４０】次に、銀ペースト電極４′とアルミペース
ト電極５′を焼成して焼結させて、それぞれ、表面電極
と裏面電極とする（図６（ｆ））。焼成は、乾燥空気中
で、６００℃以上の温度、例えば、７００〜８００℃の
温度で数十秒〜数分間、加熱することにより行なう。ア
ルミペースト電極中のアルミニウムが、ｐ型シリコン基
板中に拡散して、裏面電極とｐ型シリコン基板とのオー
ミック接触が得られる。

【００４１】ここで、表面電極はファイヤースルー工法
を用いて形成される。すなわち、銀ペースト電極は、加
熱により溶融して窒化シリコンからなる反射防止膜を浸
食する。そして、銀ペースト電極は、反射防止膜を貫通
して、表面電極となり、ｎ型不純物拡散層と電気的に接
続する。

【００４２】本実施の形態によれば、反射防止膜の表面
に撥水層を形成し、撥水層に銀ペースト電極を形成する
窓溝を設けたので、撥水層の表面に沿って銀ペーストが
広がるのを防止できるとともに、窓溝が銀ペースト電極
の幅方向への広がりを抑制する障壁として作用するの
で、電極断面の幅を小さくし、かつ、高さを高くするこ
とができる。これにより、受光面の有効面積が増加し変
換効率が向上する。さらに、表面電極の断面積を増加さ
せることができるので、送電ロスを低減させることもで
きる。また、撥水層は、塵や埃、そして水分の付着を抑
制するので、反射防止膜の汚れを防止し、変換効率の低
下を防止することが可能となる。

【００４３】なお、熱分解温度の高い撥水剤を用いた場
合、ファイヤースルー工法において撥水剤が完全に焼失
せず、表面電極と不純物拡散層との間に介在する場合が
ある。その場合、表面電極と不純物拡散層との間の接触
抵抗が増加する。しかし、本実施の形態では、窓溝には
撥水剤が存在しないので、電極と不純物拡散層との間に
撥水剤の熱分解物が残存することがない。したがって、
熱分解温度の高い撥水剤を用いた場合でも、表面電極と
不純物拡散層との間の接触抵抗が増加することがない。
なお、本発明の効果の理解を容易にするため、図面にお
いては、基板表面のテクスチャーの構造を省略してい
る。但し、テクスチャーの有無に関わらず、本発明の効
果が得られることは言うまでもない。

【００４４】実施の形態３．図９は、本実施の形態に係
る太陽電池の製造工程を示す模式断面図である。本実施
の形態においては、形成した撥水層を複数の凸条撥水層
とし、その上に銀ペースト電極を形成した以外は、実施
の形態１と同様の方法により、太陽電池を作製すること
ができる。すなわち、まず、ｐ型半導体基板の洗浄を行
ない、テクスチャーを形成する。次に、リンの熱的な拡
散によりｎ型不純物拡散層を形成し、そのｎ型不純物拡
散層の表面に反射防止膜を形成する。これにより、ｐ型
シリコン基板１の表面に、ｎ型不純物拡散層２と反射防
止膜３が積層される（図９（ａ））。

【００４５】次に、反射防止膜３の表面にフッ素含有界
面活性剤を含む塗液を噴霧することにより、撥水層６を
形成する（図９（ｂ））。

【００４６】次に、撥水層６の表面にマスクを形成し、
マスク直下以外の撥水層６を反応性イオンエッチングに
より除去して複数の凸条の撥水層６を形成する（図９
（ｃ））。ここで、凸条の撥水層６の幅は、銀ペースト
電極の幅と同じあるいはそれ以上となるように設定され
ている。

【００４７】次に、凸条の撥水層６の上に銀ペースト電
極４′をスクリーン印刷により形成して乾燥させる（図
９（ｄ））。図１１は、凸条の撥水層６の上に印刷され
た銀ペースト電極の断面形状を示す模式図であり、４
０′は、凸条の撥水層６に接触した直後の銀ペースト電
極の断面形状、４′は印刷後の銀ペースト電極の断面形
状である。銀ペースト電極は、撥水層に接触直後、自重
により撥水層に沿って幅方向に広がろうとする。しかし
ながら、銀ペースト電極は撥水層に濡れにくいので、自
身の表面積を最小にしようと収縮する。これにより銀ペ
ースト電極の広がりが抑制される。

【００４８】次に、ｐ型半導体基板１の裏面にアルミペ
ースト電極５′を形成する（図９（ｅ））。アルミペー
スト電極５′は、例えば、スクリーン印刷によりパター
ニングされる。また、アルミペースト電極の代りに銀ア
ルミペースト電極を用いることもできる。

【００４９】次に、銀ペースト電極４′とアルミペース
ト電極５′を焼成して焼結させて、それぞれ、表面電極
と裏面電極とする（図９（ｆ））。焼成は、乾燥空気中
で、６００℃以上の温度、例えば、７００〜８００℃の
温度で数十秒〜数分間、加熱することにより行なう。ア
ルミペースト電極中のアルミニウムが、ｐ型シリコン基
板中に拡散して、裏面電極とｐ型シリコン基板とのオー
ミック接触が得られる。

【００５０】ここで、表面電極はファイヤースルー工法
を用いて形成される。すなわち、銀ペースト電極は、加
熱により溶融して窒化シリコンからなる反射防止膜を浸
食する。そして、銀ペースト電極は、反射防止膜を貫通
して、表面電極となり、ｎ型不純物拡散層と電気的に接
続する。

【００５１】図１０は、本実施の形態の製造方法により
作製された太陽電池の構造を示す模式図である。反射防
止膜３の表面に形成された複数の凸条の表面電極４を有
し、かつ、表面電極４の両側には表面電極４の長手方向
に延びる幅狭の撥水層６が形成されている。

【００５２】本実施の形態によれば、反射防止膜の表面
に複数の凸条の撥水層を形成し、凸条の撥水層の表面に
銀ペースト電極を形成したので、撥水層の表面に沿って
銀ペーストが広がるのを防止でき、電極断面の幅を小さ
くできるとともに、高さを高くすることができる。ま
た、撥水層の面積を小さくすることができるので、撥水
剤による入射光の吸収を抑制することができる。これに
より、受光面の有効面積が増加し変換効率が向上する。
さらに、表面電極の断面積を増加させることができるの
で、送電ロスを低減させることもできる。なお、本発明
の効果の理解を容易にするため、図面においては、基板
表面のテクスチャーの構造を省略している。但し、テク
スチャーの有無に関わらず、本発明の効果が得られるこ
とは言うまでもない。

【００５３】なお、実施の形態１から３は、撥水層を有
する太陽電池の例について説明したが、実施の形態１か
ら３の変形例として、撥水層を除去した太陽電池も本発
明に含まれる。図３は、撥水層を除去した太陽電池の構
造を示す模式斜視図である。ｎ型不純物拡散層２の表面
には、反射防止膜３とを貫通して長手方向に延びる複数
の凸条の表面電極４が形成されている。ここで、フッ素
含有界面活性剤として、６００℃以下の温度で熱分解し
て焼失するものを用いることにより、ペースト電極の焼
成時に撥水層を同時に除去することができる。

【００５４】

【発明の効果】以上述べたように、本発明の太陽電池の
製造方法によれば、塗膜電極を形成するに先立って、受
光面に撥水層を形成し、撥水層の上に電極材料を含む塗
液を所望パターンに細幅に印刷するようにしたので、塗
液の撥水層の表面への広がりが抑制され、幅狭の凸条の
塗膜電極を形成することができる。これにより、表面電
極の幅を小さく、かつ、高さを高くすることができ、受
光ロスと送電ロスを低減することが可能となる。

【００５５】また、本発明の製造方法によれば、撥水層
を形成後、塗膜電極を形成する部分の撥水層を除去し窓
溝を形成するようにしたので、窓溝の段部により塗液の
移動が抑制され、より表面電極の幅を小さし、かつ、高
さを高くすることができる。

【００５６】また、本発明の製造方法によれば、撥水層
を形成後、塗膜電極の直下となる部分以外の撥水層を除
去するようにしたので、撥水層による入射光の吸収を防
止できる。

【００５７】また、本発明の製造方法によれば、撥水層
が撥水剤としてフッ素含有界面活性剤を含むようにした
ので、薄膜でも十分な撥水性を示する撥水層を形成でき
る。

【００５８】また、本発明の製造方法によれば、塗膜電
極を焼成するに際し、撥水層を焼失させるようにしたの
で、撥水層による入射光の吸収を防止できる。

【００５９】また、本発明の太陽電池は、表面電極の幅
方向断面における幅に対する高さの比が０．４以上にな
るようにしたので、従来に比べ、受光ロスと送電ロスを
低減可能な太陽電池を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施の形態１に係る太陽電池の製造
工程を示すフローチャートである。

【図２】 本発明の実施の形態１に係る太陽電池の製造
工程を示す模式断面図である。

【図３】 本発明の実施の形態１に係る太陽電池の構造
を示す模式斜視図である。

【図４】 本発明の実施の形態１に係る銀ペースト電極
の断面形状を示す模式図である。

【図５】 本発明の実施の形態１に係る銀ペースト電極
の電極幅と電極厚さとの関係を示すグラフである。

【図６】 本発明の実施の形態２に係る太陽電池の製造
工程を示す模式断面図である。

【図７】 本発明の実施の形態２に係る銀ペースト電極
の断面形状を示す模式図である。

【図８】 本発明の実施の形態３に係る太陽電池の製造
工程を示す模式断面図である。

【図９】 本発明の実施の形態３に係る太陽電池の構造
を示す模式斜視図である。

【図１０】 本発明の実施の形態３に係る銀ペースト電
極の断面形状を示す模式図である。

【図１１】 本発明の実施の形態１から３の変形例に係
る太陽電池の構造を示す模式断面図である。

【図１２】 従来の太陽電池の製造工程を示す模式断面
図である。

【図１３】 従来の太陽電池の構造を示す模式斜視図で
ある。

【図１４】 従来の太陽電池における受光及び集電の状
態を示す模式斜視図である。

【図１５】 従来の銀ペースト電極の断面形状を示す模
式図である。

【符号の説明】

１ ｐ型半導体基板、 ２ ｎ型不純物拡散層、 ３
反射防止膜、 ４ 表面電極、 ４′,４０′ 銀ペー
スト電極、 ５ 裏面電極、 ５′ アルミペースト電
極、 ６ 撥水層、 ７ 銀ペースト電極形成用窓溝。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 今田 勝大 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 児島 一良 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 Ｆターム(参考） 5F051 AA02 AA08 BA03 CB18 CB24 CB27 CB29 DA03 FA14 FA16 FA17 GA15 HA03 HA06 HA07 HA20

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１導電型の半導体基板の表面に第２導
   電型の半導体層と反射防止膜とを積層し、該反射防止膜
   に電極材料を含む塗液を塗布して塗膜電極を形成し、該
   塗膜電極を焼成して反射防止膜を貫通し該半導体層と電
   気的に接続する表面電極とする太陽電池の製造方法にお
   いて、 上記塗膜電極を形成するに先立って、反射防止膜に撥水
   層を形成し、撥水層の上に該塗液を所望パターンに細幅
   に印刷し、塗液の撥水層の表面への広がりを抑制して幅
   狭の凸条の塗膜電極を形成することを特徴とする太陽電
   池の製造方法。
2. 【請求項２】 上記撥水層を形成後、塗膜電極を形成す
   る部分の撥水層を除去することを特徴とする請求項１に
   記載の製造方法。
3. 【請求項３】 上記撥水層を形成後、塗膜電極の直下と
   なる部分以外の撥水層を除去する工程を含むことを特徴
   とする請求項１又は２に記載の製造方法。
4. 【請求項４】 上記撥水層が、フッ素含有界面活性剤を
   含む請求項１から３のいずれか一つに記載の製造方法。
5. 【請求項５】 上記塗膜電極を焼成するに際し、撥水層
   を焼失させることを特徴とする請求項１から４のいずれ
   か一つに記載の製造方法。
6. 【請求項６】 第１導電型の半導体基板の表面に積層さ
   れた第２導電型の半導体層と反射防止膜と、該反射防止
   膜を貫通し該半導体層と電気的に接続する凸条で細幅の
   表面電極とを有する太陽電池において、 上記表面電極の幅方向断面における幅に対する高さの比
   が０．４以上であることを特徴とする太陽電池。