JP2002026345A

JP2002026345A - 太陽電池

Info

Publication number: JP2002026345A
Application number: JP2000213386A
Authority: JP
Inventors: Ken Tsutsui; 謙筒井; Yoshiaki Yazawa; 義昭矢澤; Yoshinori Miyamura; 芳▲徳▼ 宮村; Tsuyoshi Uematsu; 強志上松; Hiroyuki Otsuka; 寛之大塚
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2000-07-10
Filing date: 2000-07-10
Publication date: 2002-01-25

Abstract

(57)【要約】【課題】太陽電池の裏面側電極において、半田付け性が
良好で、かつ電気的特性の優れた太陽電池を得ること。【解決手段】バイフェイシャル型太陽電池、あるいは裏
面接続型太陽電池においてその裏面側ｐ接続電極では、
先行して形成されるｐ接続集電用細線５１１およびｐ接
続主電極（Ａ）５１２と、その後配置されるｐ接続主電
極(Ｂ)５１３との重なり合う面積より、ｐ接続主電極
(Ｂ)５１３が直接半導体基板に接する面積を必ず大きく
なるようにしたことにより、ｐ接続主電極(Ｂ)５１３は
半導体基板およびｐ接続主電極（Ａ）５１２との接着性
が良好で、かつｐ接続主電極(Ｂ)５１３はｐ接続主電極
（Ａ）５１２との電気的接合が良好で、さらに太陽電池
を半田付けする際の半田付け性の優れた太陽電池を得る
ことができた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体を用いた光
発電素子に係り、特に太陽電池等の電極に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】従来における太陽電池の電極に関して
は、例えば、特開平１１―３３０５１２号公報がある。
裏面銀電極と裏面アルミ電極とが互いに重なる部分と、
間を空けた部分とを有した電極構造が示されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】太陽電池にあって、特
に主たる光入射面（表）側とは異なる面（裏）側におい
ても、入射光を発電に利用するバイフェイシャル型太陽
電池、あるいは表面側には光を遮る電極が一切無い裏面
接続型太陽電池においては、その裏面側における電極
は、光入射を多くするため、あるいはｐ／ｎ電極を高密
度にかつ分離配置する必要から、集電用細線を施し、ま
た、主電極は、抵抗による損失を少なく、外部に効率よ
く電気エネルギを取り出すように構成されている。

【０００４】ｐ電極側では、電極材料にアルミあるいは
硼素を含有した銀ペースト、もしくはアルミペーストを
用いて印刷配線を行う。その後、熱処理することで半導
体であるシリコン基板（ｐ型）とアルミニウムとを合金
化することでｐ+層を形成する。このｐ+層によってｐ電
極近傍でのキャリアの再結合を少なくすることができる
ため太陽電池の性能の向上が図れる。

【０００５】図２に、従来の太陽電池の断面を示した。
同図では、ｐ型半導体基板１の上面にｎ＋層２を形成
し、その上に上部電極４を形成している。また、下面側
では、アルミペーストのＰ接続主電極（Ａ）５１２と銀
ペーストのｐ接続主電極（Ｂ）５１３とが形成されてい
る。外部に電気エネルギーを取り出すためのｐ接続主電
極（Ｂ）５１３は、外部導体との接合のため良導電性材
料を半田付けするなどの処理が必要である。しかし、ア
ルミを４％含有した銀ペーストあるいはアルミペースト
では半田付けすることは困難である。そこで、ｐ接続主
電極（Ａ）５１２とｐ接続主電極（Ｂ）５１３とを重
ね、アルミペーストあるいはアルミ含有銀ペーストとで
太陽電池特性を保証し、銀ペーストによって半田付け性
を保証する方法がとられていた。しかし、銀ペーストと
アルミペーストとは、電気的接合が必ずしも安定したも
のでないこと、さらには重なり合った部分では、銀ペー
スト中へアルミが浸入し、その結果、半田付け性が低下
するなどの課題を有していた。

【０００６】一方、外部に電気エネルギを取り出すため
の主電極では、外部導体との接合のため良導電性材料を
半田付けするなどの処理が必要である。しかし、アルミ
ニウムを４％以上含有した銀ペーストあるいはアルミペ
ーストは半田付けすることが困難である。そこで、銀ペ
ーストをアルミペーストあるいはアルミ含有銀ペースト
の上に重ねて印刷する方法がとられる。しかし、この場
合、銀ペースト内部ににアルミが侵入することによって
半田付けが困難となり、問題は依然として含んだままと
なる。

【０００７】また、アルミペーストあるいはアルミ含有
銀ペーストと銀ペーストとは接着性があまり良好ではな
い。従って、アルミペーストあるいはアルミ含有銀ペー
スト上に銀ペーストを重ねる場合、電気的接触抵抗を低
くする上から重なり部が多いことが望まれる。

【０００８】さらに、アルミペーストあるいはアルミ含
有銀ペーストを印刷後、銀ペーストを一部重なり合うよ
うに印刷すると、銀ペーストと半導体基板との接着性が
不安定であるなどの問題があった。

【０００９】そこで、本発明の目的は、太陽電池におけ
る裏面電極において主電極の半田付け性が良好で、集電
用細線と主電極との接続が電気的に良好かつ接着性が良
好で、しかも主電極と半導体基板との接着性が優れた電
極を具備する太陽電池を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】バイフェイシャル型太陽
電池、あるいは裏面接続型太陽電池において、その裏面
側ｐ接続電極の構成を以下の通りとした。

【００１１】半導体基板の裏面側ｐ接続電極のうち、先
行して形成されるｐ接続集電用細線およびｐ接続主電極
（Ａ）において、ｐ接続集電用細線の１ピッチ間あるい
は数ピッチ間ではｐ接続主電極（Ａ）のアルミペースト
またはアルミを２％以上含有した銀ペーストと、これに
重ねた銀ペースト、又はアルミを４％以下含有した銀ペ
ースト、又は半田ペーストからなるｐ接続主電極(Ｂ)と
の重なり合う面積よりｐ接続主電極(Ｂ)が直接半導体基
板に接する面積を必ず大きくなるようにした。

【００１２】また、隣り合うｐ接続集電用細線は、ｐ接
続主電極（Ａ）と同一のアルミペーストあるいはアルミ
含有銀ペーストによって接続された構成とし、ｐ接続集
電用細線とｐ接続主電極（Ａ）との交点において、その
交点の形状が十字型およびまたはＴ字型を含む構成とし
た。

【００１３】以上の構成は、接続集電用細線がｐ接続主
電極とクロスした配線形状において、ｐ接続主電極と直
交するｐ接続集電用細線を互いに電気的に接続を確実な
ものにする。また、同様に隣り合うｐ接続集電用細線を
電気的接続を確実にするものである。またｐ接続集電用
細線と電気エネルギを外部に取り出すためのｐ接続主電
極との電気的接続を良好とし、半導体基板とｐ接続主電
極との接着性を良好にする効果をあらわす。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明の一実施例を図１および図
３により説明する。

【００１５】図１は、本発明における太陽電池の裏面
（以下、本文では主たる光入射面を表と言い表すことと
する。また、断面図の上側が表面を表すものとする。）
の平面拡大図を示したものである。図３は本発明による
太陽電池の製作工程を断面図と平面図とで示したもので
ある。

【００１６】半導体基板１（ｐ型シリコン基板）の表裏
面に光り閉じこめ構造の微細な逆ピラミッド形状を全面
に多数形成する。これは本発明に直接関わるものではな
いので断面図に微細構造は明記しないが、発電効率の良
い太陽電池には必要なものであって、例えば、半導体基
板をアルカリ溶液中に浸すことによって形成できる。次
に、塗布型リン拡散剤をスピンコータによって半導体基
板の表面に塗布し熱処理することで、図３（ａ）に示す
ように、半導体基板の表面だけにリン拡散層を形成し、
ｎ＋層２を作った。

【００１７】次に、図３（ｂ）に示すように、上記半導
体基板１を石英管内部に酸素を流しながら８００℃とし
た酸化炉へ３０分入れ、基板表面に酸化膜を成長させて
パシベーション膜３を形成した。さらに半導体基板１の
裏面に対しアルミペーストによりｐ接続下部電極５１を
スクリーン印刷法によって形成した。ここで、ｐ接続下
部電極５１は、ｐ接続集電用細線５１１とｐ接続主電極
（Ａ）５１２とから構成した。

【００１８】半導体基板１の裏面の平面図を図３（ｃ）
に示した。同図（ｃ）の部分拡大図を図１（ａ）に示し
た。ｐ接続主電極（Ａ）５１２はその幅Ｗ４を１.５ｍ
ｍとした。また、同図のようにｐ接続主電極（Ａ）５１
２の中央部を矩形にくり抜いた形状とした。ｐ接続主電
極（Ａ）５１２の両脇の細い部分Ｗ３は３００μｍとし
た。また、ｐ接続集電用細線５１１の幅Ｗ１を２００μ
ｍとし、ｐ接続主電極（Ａ）５１２にと直交して向き合
う対を成すｐ接続集電用細線５１１をつなぐ幅Ｗ２も２
００μｍとした。

【００１９】すなわち、ｐ接続集電用細線５１１とｐ接
続主電極（Ａ）５１２は、スクリーン印刷によって同時
に、同一材料で形成されることから、まさにｐ接続主電
極（Ａ）５１２と直交して向き合う対を成すｐ接続集電
用細線５１１は、一直線に結ばれるよう構成した。か
つ、図１上では上下となっている隣り合うｐ接続集電用
細線５１１は、互いにｐ接続主電極（Ａ）５１２によっ
て接続されていることがわかる。

【００２０】ｐ接続集電用細線の繰り返しピッチＰ１は
２.５ｍｍとした。従ってｐ接続主電極（Ａ）５１２の
中央部くり抜き部分の矩形の幅は０.９ｍｍ、長さは２.
３ｍｍである。下部電極５１（ｐ接続主電極（Ａ）５１
２とｐ接続集電用細線５１１）をスクリーン印刷で同時
にパターンを形成後、１５０℃のオーブンによってアル
ミペーストに含まれている有機溶剤を蒸発、除去した。

【００２１】その後、８３０℃の熱処理によってアルミ
ペーストを焼成した。この焼成によって、アルミペース
トはｐ型半導体基板１の表面で合金層を形成し、ｐ＋層
をつくると同時に半導体基板と接合させた。ここにおい
て説明したアルミペーストによるｐ＋層形成は２％以上
アルミを含む銀ペーストであればｐ＋層を形成すること
ができた。そのようなペーストを使用してもよいことは
当然である。アルミに銀が混ざると、後に半田付けする
際に有利であることと、後で説明するｐ接続主電極
（Ｂ）との相性もよくなり都合がよい。

【００２２】次に、図４（ａ）に示したように半導体基
板１の表側においてパシベーション膜３の上に銀ペース
トをスクリーン印刷法によって上部電極４を形成した。
上部電極の構造を図４（ｂ）に示した。上部電極４は、
ｐ接続下部電極５１と同様な形状で、上部集電用細線４
１と上部主電極４２とで構成した。本印刷をした後１５
０℃のオーブンによって銀ペーストに含まれている有機
溶剤を蒸発、除去した。

【００２３】次に、図５（ａ）に示したように半導体基
板１の裏面側に銀ペーストによってｐ接続主電極（Ｂ）
５１３をスクリーン印刷法によって形成した。その平面
形状を図５（ｂ）に示した。ｐ接続主電極（Ｂ）５１３
の部分拡大したものを、図１（ｂ）に示した。ｐ接続主
電極（Ｂ）５１３の幅Ｗ５は１.１ｍｍとした。ｐ接続
主電極（Ｂ）５１３は、ｐ接続主電極（Ａ）５１２の中
央に位置するように印刷した。

【００２４】ｐ接続主電極（Ａ）５１２とｐ接続主電極
（Ｂ）５１３とが重なった状態を拡大し，図１（ｃ）に
示した。ここで、隣り合うｐ接続集電用細線１ピッチ間
におけるｐ接続主電極（Ａ）５１２とｐ接続主電極
（Ｂ）５１３の重なり具合を見る。

【００２５】ｐ接続主電極（Ａ）５１２とｐ接続主電極
（Ｂ）５１３とが重なる面積Ｓ１は、Ｓ１=Ｐ１（Ｗ５−（Ｗ４−２Ｗ３））+Ｗ２（Ｗ４−２
Ｗ３）=０.６８mm² である。

【００２６】一方、ｐ接続主電極（Ｂ）５１３が半導体
基板１に直接接する面積Ｓ２は、Ｓ２=（Ｗ４−２Ｗ３）（Ｐ１−Ｗ２）=２.０７ｍｍ² である。

【００２７】従って、ｐ接続主電極（Ｂ）である銀ペー
ストが半導体基板に直接接する面積は、ｐ接続主電極
（Ａ）５１２とｐ接続主電極（Ｂ）５１３とが重なった
面積よりはるかに大きいことがわかる。

【００２８】ｐ接続主電極（Ｂ）５１３を印刷後１５０
℃のオーブンによって銀ペーストに含まれている有機溶
剤を蒸発、除去した。その後、８００℃の熱処理によっ
て上部電極４とｐ接続主電極（Ｂ）５１３の銀ペースト
を焼成して太陽電池を得た。

【００２９】このようにして得た太陽電池は、モジュー
ル化のために主電極部分にリード線を接触させて半田付
けを行った。上部電極４については銀ペーストのみで形
成されているので何ら問題は生じない。

【００３０】また、本実施例によれば、裏側の下部電極
において、アルミペーストと銀ペーストとの重なる面積
に比較して、ｐ接続主電極（Ｂ）５１３である銀ペース
トが直接半導体基板１に接する面積の方が広いため、ｐ
接続主電極は半導体基板との接着性に優れ、半田付けも
良好に行うことができた。すなわち、アルミペーストに
は直接半田付けが不可能であるが、銀ペーストとするこ
とで半田付けが可能となる。しかし、アルミペースト銀
ペーストとは接着力が弱い。本実施例では、銀ペースト
の下には各所にアルミペーストが備わっており、電気的
接合は十分取れる。

【００３１】また、半田付け不良は、アルミペーストと
銀ペーストとが重なる部分でアルミペーストと銀ペース
トとが混ざり合い銀ペーストにアルミが混入することに
よって生じているためである。本実施例では、ｐ接続主
電極（Ｂ）５１３である銀ペーストが直接半導体基板１
に接する面積の方が広く、アルミペーストと銀ペースト
とが混ざり合う面積は少ないため半田付け性は良好であ
った。

【００３２】また、すべてのｐ接続集電用細線５１１
は、同一材料であるｐ接続主電極（Ａ）５１２と同時に
形成され、しかも電気的にはｐ接続集電用細線すべてが
互いに接続された構成としていることから、接続不良に
よる弊害も生じることがない。なおかつ、ｐ接続集電用
細線５１１とｐ接続主電極（Ｂ）５１３とはクロスした
構成としているため、十分な電気接点を有していること
から電気的損失の少ない太陽電池を得ることができた。

【００３３】以上では、ｐ接続主電極（Ｂ）５１３の材
料として銀ペーストを取り上げた。しかし、先に説明し
たようにｐ接続主電極（Ｂ）５１３へ、その下のｐ接続
主電極（Ａ）５１２のアルミの一部が混入すると半田付
け性が低下する。この対策としてｐ接続主電極（Ｂ）５
１３である銀ペーストへアルミを含ませておくとよいこ
とが判明した。

【００３４】しかし、ｐ接続主電極（Ｂ）５１３である
銀ペーストへのアルミの含有量が４％以上では、ｐ接続
主電極（Ｂ）５１３の上への半田付け性能が悪いことが
判明した。従って、ｐ接続主電極（Ｂ）５１３材料とし
てはアルミを４％以下含む銀ペーストであればよい。こ
のようなペーストを使用しても、本実施例は先に説明し
たのと同様に良好な太陽電池を得ることができた。

【００３５】なお、本実施例でのパシベーション膜とし
ては熱酸化膜を使用したが、さらに高屈折率材料を堆積
して光反射防止膜を形成しても同様にできることは言う
までもない。

【００３６】次なる実施例を、図３〜図６により説明す
る。先の実施例と同様に硼素を不純物としたｐ型半導体
基板１を拡散炉に二枚ずつ裏面側を重ね合わせて入れ、
７５０℃に保ちながらオキシ塩化リン（POCl₃）を石英
管内部に導入し、半導体基板１の表面にリンを拡散し、
ｎ＋拡散層２を形成して図３（ａ）とした。

【００３７】次に、酸化炉によって半導体基板１の裏表
全面に熱酸化膜を形成しパシベーション膜３を形成し
た。さらに、半導体基板１の下（裏）側面にスクリーン
印刷によってアルミを３％含む銀ペーストを印刷後１５
０℃のオーブンによってアルミを３％含む銀ペーストに
含まれている有機溶剤を蒸発、除去した。

【００３８】その後、８２０℃の熱処理によってアルミ
を３％含む銀ペーストを焼成し、ｐ接続下部電極５１を
形成して図３(ｂ)を得た。この焼成によってアルミを３
％含む銀ペーストは，ｐ型半導体基板１の表面で合金層
を形成し、ｐ＋層をつくると同時に半導体基板と接合さ
せた。ここで、ｐ接続下部電極５１の平面構造を図６
（ａ）に示した。ｐ接続下部電極５１は、ｐ接続集電用
細線５１１とｐ接続主電極（Ａ）５１２からなる。ｐ接
続集電用細線が隣り合う距離Ｐ１が１ピッチである。こ
こでは１ピッチを２ｍｍとした。

【００３９】また、ｐ接続集電用細線５１１の幅Ｗ１を
０.２ｍｍ、ｐ接続主電極（Ａ）の最大幅Ｗ４を２ｍ
ｍ、ｐ接続主電極（Ａ）の上下間を結ぶ細い部分の幅Ｗ
３を０.２ｍｍ、ｐ接続主電極（Ａ）を中心としてその
左右に向き合う２本のｐ接続集電用細線を結ぶｐ接続主
電極（Ａ）の幅Ｗ２を０.２ｍｍとした。この左右のｐ
接続集電用細線を結ぶ部分は、ｐ接続集電用細線の２ピ
ッチに一本の割合で結ぶこととした。

【００４０】ここで、Ｗ１とＷ２とを同一の幅としたの
は、ｐ接続主電極（Ａ）を中心としてその左右に向き合
うｐ接続集電用細線２本を電気的に断線が生じないよう
にすることと、後に形成されるｐ接続主電極（Ｂ)との
間で互いの印刷ペース材料が電気的接続が十分になるこ
とと、互いの材料が混ざり合うことによって半田付け性
能を低下させないために、少ない面積での重なり部分を
形成するものである。さらに、設計上からはＣＡＤなど
による設計手段によれば複雑な形状も可能であるが、本
実施例のようにＷ１とＷ２とを同一の幅とすることの方
が単純で、設計しやすいことと、電極関係のトラブルが
発生した場合の対処がしやすいためでもある。

【００４１】また、本実施例では、ｐ接続集電用細線５
１１とｐ接続主電極（Ａ）５１２との接続点は、１ピッ
チごとに十字型となる交点とＴ字型となる交点を有した
構造とした。これは本発明の主題であるｐ接続下部電極
５１とその上のｐ接続主電極(Ｂ)との電気的接続を低下
させずにｐ接続主電極（Ｂ)を直接半導体基板１へ接着
させる面積を多くすることで、接着力を強固にするため
に必要な構造である。

【００４２】次に、図４（ａ）に示したように半導体基
板１の表側においてパシベーション膜３の上に銀ペース
トをスクリーン印刷法によって上部電極４を形成した。
上部電極の構造を図４（ｂ）に示した。上部電極４はｐ
接続下部電極５１と同様な形状で、上部集電用細線４１
と上部主電極４２とで構成した。本印刷をした後１５０
℃のオーブンによって銀ペーストに含まれている有機溶
剤を蒸発、除去した。

【００４３】次に、図５（ａ）に示したように半導体基
板１の裏面側に銀ペーストによってｐ接続主電極（Ｂ）
５１３をスクリーン印刷法によって形成した。その平面
形状を図５（ｂ）に示した。

【００４４】ｐ接続主電極（Ａ）５１２とｐ接続主電極
（Ｂ）５１３とが重なった状態を拡大し図６（ｂ）に示
した。ｐ接続主電極（Ｂ）５１３の幅Ｗ５は１.８ｍｍ
とした。ｐ接続主電極（Ｂ）５１３は、ｐ接続主電極
（Ａ）５１２の中央に位置するように印刷した。ここ
で、隣り合うｐ接続集電用細線２ピッチ間におけるｐ接
続主電極（Ａ）５１２とｐ接続主電極（Ｂ）５１３の重
なり具合を見る。

【００４５】ｐ接続主電極（Ａ）５１２とｐ接続主電極
（Ｂ）５１３とが重なる面積Ｓ１は、Ｓ１=２Ｐ１（Ｗ５−（Ｗ４−２Ｗ３））＋Ｗ２（Ｗ４
−２Ｗ３）=１.１２ｍｍ² である。

【００４６】一方、ｐ接続主電極（Ｂ）５１３が半導体
基板１に直接接する面積Ｓ２は、Ｓ２=（Ｗ４−２Ｗ３）（２Ｐ１−Ｗ２）=６.０８ｍｍ² である。

【００４７】従って、ｐ接続主電極（Ｂ）である銀ペー
ストが半導体基板に直接接する面積は、ｐ接続主電極
（Ａ）５１２とｐ接続主電極（Ｂ）５１３とが重なった
面積よりはるかに大きいことがわかる。

【００４８】ｐ接続主電極（Ｂ）５１３を印刷後１５０
℃のオーブンによって銀ペーストに含まれている有機溶
剤を蒸発、除去した。その後、８００℃の熱処理によっ
て上部電極４とｐ接続主電極（Ｂ）５１３の銀ペースト
を焼成して太陽電池を得た。このようにして得た太陽電
池の主電極部分にリード線を接触させて半田付けを行っ
た。

【００４９】本実施例によれば、裏側の下部電極におい
て、アルミ４％含有銀ペーストと銀ペーストとの重なる
面積に比較して、ｐ接続主電極（Ｂ）５１３である銀ペ
ーストが直接半導体基板１に接する面積の方が広いた
め、ｐ接続主電極は半導体基板との接着性に優れ、半田
付けも良好に行うことができた。

【００５０】本実施例では、すべてのｐ接続集電用細線
５１１は、同一材料であるｐ接続主電極（Ａ）５１２と
同時に形成され、しかも電気的にはｐ接続集電用細線す
べてが互いにｐ接続主電極（Ａ）５１２によって接続さ
れた構成としていることから、電気的な接続は良好であ
った。なおかつ、ｐ接続集電用細線５１１とｐ接続主電
極（Ｂ）５１３とはｐ接続集電用細線２ピッチごとにｐ
接続下部電極（ｐ接続集電用細線５１１）とｐ接続主電
極（Ｂ）５１３とが直交した構成としているため、十分
な電気接点を有していることから電気的な接続も良好な
太陽電池を得ることができた。

【００５１】次なる実施例を、図７により説明する。本
実施例のプロセスも先の実施例と同様であるが、半導体
基板１の裏側の電極構造を図７に示したように構成し
た。ｐ接続下部電極は、アルミペーストによるｐ接続集
電用細線５１１とｐ接続主電極（Ａ）５１２からなり、
スクリーン印刷によって形成した。ｐ接続主電極（Ｂ）
５１３は、銀ペーストを印刷形成した。ｐ接続集電用細
線５１１の幅Ｗ１を０.１５ｍｍ、ｐ接続集電用細線が
隣り合う１ピッチであるＰ１を３ｍｍ、上下のｐ接続集
電用細線５１１を結ぶ部分の最小幅であるＷ３を０.３
ｍｍ、ｐ接続主電極（Ａ）５１２を直交し左右のｐ接続
集電用細線を結ぶ部分の幅Ｗ２を０.１５ｍｍ、ｐ接続
主電極（Ｂ）５１３の幅Ｗ５を１ｍｍとした。このよう
にして構成し、太陽電池を得た。本実施例での隣り合う
ｐ接続集電用細線１ピッチ間におけるｐ接続主電極
（Ａ）５１２とｐ接続主電極（Ｂ）５１３の重なり具合
を見る。

【００５２】ｐ接続主電極（Ａ）５１２とｐ接続主電極
（Ｂ）５１３とが重なる面積Ｓ１は、Ｓ１=Ｐ１・Ｗ３+Ｗ２（Ｗ５−Ｗ３）=１.００５ｍｍ² である。

【００５３】一方、ｐ接続主電極（Ｂ）５１３が半導体
基板１に直接接する面積Ｓ２は、Ｓ２=（Ｗ５−Ｗ３）（Ｐ１−Ｗ２）=１.９９５ｍｍ² である。

【００５４】従って、ｐ接続主電極（Ｂ）である銀ペー
ストが半導体基板に直接接する面積は、ｐ接続主電極
（Ａ）５１２とｐ接続主電極（Ｂ）５１３とが重なった
面積より大きい。

【００５５】本実施例によれば、裏側の下部電極におい
て、アルミペーストと銀ペーストとの重なる面積に比較
して、ｐ接続主電極（Ｂ）５１３である銀ペーストが直
接半導体基板１に接する面積の方が広いため、ｐ接続主
電極は半導体基板との接着性に優れ、半田付けも良好に
行うことができた。

【００５６】本実施例では、すべてのｐ接続集電用細線
５１１は、同一材料であるｐ接続主電極（Ａ）５１２と
同時に形成され、しかも電気的にはｐ接続集電用細線す
べてが互いに接続された構成としていることから、接続
は良好であった。なおかつ、ｐ接続主電極（Ｂ）５１３
は、ｐ接続下部電極（ｐ接続集電用細線５１１とｐ接続
主電極（Ａ）５１２）のｐ接続集電用細線１ピッチごと
にｐ接続集電用細線５１１と同じ幅のｐ接続主電極
（Ａ）５１２と直交し、さらに上下のｐ接続集電用細線
５１１をつなぐｐ接続主電極（Ａ）５１２ともｐ接続主
電極（Ｂ）５１３の中央部で重なった構成としているた
め、十分な電気接点を有していることから電気的な接続
も十分な太陽電池を得ることができた。

【００５７】次なる実施例を、図８により説明する。同
図（ａ）は、本発明による太陽電池の断面図であり、同
図(ｂ)はその電極形状を示す平面図である。左記の例と
同様にここでも煩雑になることから基板表面の光閉じ込
め構造であるテクスチャについての説明は省くこととす
る。

【００５８】先ず、半導体基板１を熱酸化し、その裏、
表両面に酸化膜を形成する。次に、スクリーン印刷によ
ってマスキング材を裏面の一部に施し、フッ酸＋フッ化
アンモニウム溶液によって、表面全面と裏面の一部の熱
酸化膜を除去後、マスキング材を外した。次に半導体基
板を拡散炉によってリンを拡散しｎ＋層２を形成した
後、熱酸化膜をフッ酸＋フッ化アンモニウム溶液によっ
て除去した。次に、酸化炉によって半導体基板の裏表面
に厚さ２０ｎｍのパシベーション膜とさらにＣＶＤによ
って同じく半導体基板の裏表面に厚さ７０ｎｍの酸化チ
タンを形成し、光反射防止膜６とした。

【００５９】次に、基板裏面のリンを拡散していない部
分へアルミペーストをスクリーン印刷によって第２の下
部電極となるｐ接続下部電極５１を形成し、１５０℃で
ペーストの溶剤を除去後さらに８３５℃の熱処理によっ
て焼成した。この焼成では、アルミペーストは光反射防
止膜６を食い破り半導体基板１へ達してｐ＋を形成し、
かつ、配線として成り立つ。

【００６０】次に、基板裏面のリン拡散した部分へ銀ペ
ーストをスクリーン印刷によって配線し、１５０℃でペ
ーストの溶剤を除去後、さらに７８０℃の熱処理によっ
て焼成し第１の下部電極となるｎ接続下部電極５２を形
成した。ここでも、銀ペーストは光反射防止膜６を食い
破りリンを拡散したｎ＋層２に達し、オーミックな接合
を行った。

【００６１】次に、ｐ接続下部電極５１（第２の下部電
極）の第１のｐ接続主電極（Ａ）５１２の上にスクリー
ン印刷によって半田ペーストを施し、第２のｐ接続主電
極(B)５１３を形成した。半田ペーストは低温で半導体
基板表面の光反射防止膜と接合し、また、ｐ接続主電極
（Ａ）５１２ともよく接続できるので好都合である。

【００６２】ここで、裏面での平面的配線形状を詳しく
説明する。先ず、ｎ接続下部電極５２は、図８(ｂ)にあ
るように、ｎ接続集電用細線５２１とｎ接続主電極５２
２からなり、図の中央に向かって櫛の歯が向く配置にあ
り、二組を設置した。この組数は、本発明の主旨には何
ら関わりはない。すなわち、同図で示したものを複数配
置しても良い。また、このｎ接続下部電極５２の下の半
導体基板面にはリンを拡散したｎ＋層２がある。

【００６３】ｐ接続下部電極５１は先の実施例と同様な
配置である。ここでのｐ接続集電用細線５１１およびｐ
接続主電極（Ａ）５１２は、ｎ＋層２のない半導体基板
面に配置した。

【００６４】なお、ｐ接続集電用細線５１１の幅Ｗ１は
０.１ｍｍ、ｐ接続主電極（Ａ）５１２の最大幅Ｗ４は
１.５ｍｍ、上下のｐ接続集電用細線を結ぶｐ接続主電
極（Ａ）５１２の最少幅Ｗ３は０.３ｍｍ、ｐ接続集電
用細線のピッチＰ１は２.５ｍｍ、左右のｐ接続集電用
細線を結ぶｐ接続主電極（Ａ）の幅Ｗ２は０.１ｍｍ、
ｐ接続主電極(Ｂ)５１３の幅Ｗ５は１.３ｍｍとした。

【００６５】本実施例での隣り合うｐ接続集電用細線１
ピッチ間におけるｐ接続主電極（Ａ）５１２とｐ接続主
電極（Ｂ）５１３の重なり具合を見る。

【００６６】ｐ接続主電極（Ａ）５１２とｐ接続主電極
（Ｂ）５１３とが重なる面積Ｓ１は、Ｓ１=Ｐ１（Ｗ５−（Ｗ４−２Ｗ３））＋Ｗ２（Ｗ４−
２Ｗ３）=１.０９ｍｍ² である。

【００６７】一方、ｐ接続主電極（Ｂ）５１３が半導体
基板１に直接接する面積Ｓ２は、Ｓ２=（Ｗ４−２Ｗ３）（Ｐ１−Ｗ２）=２.１６ｍｍ² である。

【００６８】従って、ｐ接続主電極（Ｂ）である半田ペ
ーストが半導体基板に直接接する面積は、ｐ接続主電極
（Ａ）５１２とｐ接続主電極（Ｂ）５１３とが重なった
面積より大きい。本実施例でも、ｐ接続主電極での半田
付け性は良好であり、ｐ接続主電極（Ａ）５１２とｐ接
続主電極（Ｂ）５１３との接着力も電気的接合も充分で
あった。また、ｐ接続主電極（Ｂ）５１３の半導体基板
への接着力も充分で、信頼性の高い太陽電池を得ること
ができた。

【００６９】なお、本実施例では、すべての電極は、図
８の断面図に示したように同図の下面側に形成した場合
について説明したが、同図の上面側に下面側と同様にｎ
接続集電用細線５２１あるいはｎ接続主電極５２２など
を形成して、三電極型太陽電池を形成することも可能で
あることはいうまでもない。

【００７０】次なる実施例を説明する。基本的構成は、
図８に示した先の実施例と同じである。また、各配線の
寸法も同様としたが、左右のｐ接続集電用細線を結ぶｐ
接続主電極（Ａ）の幅Ｗ２は０.２ｍｍとした。また、
ｐ接続主電極（Ｂ）５１３を銀ペーストとして、銀ペー
ストによるｎ接続下部電極５２（ｎ接続集電用細線５２
１とｎ接続主電極５２２からなる）と同時にスクリーン
印刷によって配線パターンを形成し、焼成した。

【００７１】この場合のｐ接続主電極（Ａ）５１２とｐ
接続主電極（Ｂ）５１３とが重なる面積Ｓ１は、Ｓ１=Ｐ１（Ｗ５−（Ｗ４−２Ｗ３））＋Ｗ２（Ｗ４−
２Ｗ３）=１.１８ｍｍ² である。

【００７２】一方、ｐ接続主電極（Ｂ）５１３が半導体
基板１に直接接する面積Ｓ２は、Ｓ２=（Ｗ４−２Ｗ３）（Ｐ１−Ｗ２）=２.０７ｍｍ² である。

【００７３】この場合も、ｐ接続主電極（Ｂ）５１３
は、半導体基板およびｐ接続主電極（Ａ）５１２との接
着性は良好で、かつｐ接続主電極（Ａ）５１２とｐ接続
主電極（Ｂ）５１３は電気的、機械的接合は充分であ
り、その後の半田付け性能も良好な太陽電池が得られ
た。

【００７４】本実施例では、左右のｐ接続集電用細線を
結ぶｐ接続主電極（Ａ）の幅Ｗ２とｐ接続集電用細線５
１１の幅Ｗ１とは寸法が異なるが、ｐ接続主電極（Ｂ）
である銀ペーストが半導体基板に直接接する面積は、ｐ
接続主電極（Ａ）５１２とｐ接続主電極（Ｂ）５１３と
が重なった面積より大きい。従って、先の実施例と同様
な効果が得られた。

【００７５】

【発明の効果】本発明によれば、バイフェイシャル型太
陽電池、あるいは裏面接続型太陽電池において、その裏
面側ｐ接続電極の構成を半導体基板の裏面側ｐ接続電極
のうち、先行して形成されるｐ接続集電用細線およびｐ
接続主電極（Ａ）において、ｐ接続集電用細線の１ピッ
チ間あるいは数ピッチ間では、ｐ接続主電極（Ａ）のア
ルミペースト又はアルミを２％以上含有した銀ペースト
と、これに重ねた銀ペースト、アルミを４％以下含有し
た銀ペースト、又は半田ペーストからなるｐ接続主電極
（Ｂ）との重なり合う面積よりも、ｐ接続主電極（Ｂ）
が直接半導体基板に接する面積を大きくなるように構成
したことにより、ｐ接続主電極（Ｂ）は、半導体基板お
よびｐ接続主電極（Ａ）との接着性が良好で、かつ、ｐ
接続主電極（Ｂ）はｐ接続主電極（Ａ）との電気的接合
が良好で、さらに複数の太陽電池を半田付けによって結
線する際の半田付け性が優れた太陽電池を得ることがで
きた。

【００７６】ｐ接続集電用細線とｐ接続主電極とが交叉
する部分では、ｐ接続主電極部分で少なくとも交差部分
の一部にｐ接続集電用細線の幅と略同じ幅を有する構造
としたことで、設計が単純となり、また電極関係のトラ
ブルが発生した場合の問題解決の対処がしやすいという
効果もある。

【００７７】また、本発明では、ｐ接続集電用細線５１
１とｐ接続主電極（Ａ）５１２との接続点は、十字型と
なる交点とＴ字型となる交点を有した構造とした。これ
は、本発明の主題であるｐ接続下部電極５１とその上の
ｐ接続主電極（Ｂ）との電気的接続を低下させずにｐ接
続主電極（Ｂ）を直接半導体基板１へ接着する面積を多
くすることで、接着力を強固にするために必要な構造で
ある。

【００７８】また、隣り合うｐ接続集電用細線は、ｐ接
続主電極（Ａ）と同一のアルミペーストあるいは２％以
上のアルミ含有銀ペーストによって接続した構成とし、
ｐ接続集電用細線とｐ接続主電極（Ａ）との交点におい
て、その交点の形状を十字型とＴ字型とを含む構成とし
たことによって、ｐ接続主電極(Ｂ)をｐ接続主電極
（Ａ）との電気的接続を低下させずにより強固に半導体
基板１へ接着する面積を多くすることが可能となった。

【００７９】ｐ接続集電用細線とｐ接続主電極（Ａ）を
アルミペースト又はアルミを２％以上含有した銀ペース
トとしたことにより、半導体基板との間にｐ＋層を作る
ことと、その上に重ねるｐ接続主電極（Ｂ）との電気的
接合、機械的接合を良好にできた。

【００８０】また、ｐ接続主電極（Ｂ）を銀ペースト、
アルミを４％以下含有した銀ペースト、又は半田ペース
トとしたことで、ｐ接続主電極（Ｂ）の半田付け性能を
良好に保つとともに、ｐ接続主電極（Ａ）との電気的接
合も良好とできた。特にｐ接続主電極（Ａ）との間でｐ
接続主電極（Ｂ）に多量なアルミが混入することによる
半田付け不良を回避することができた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す平面図。

【図２】従来の太陽電池を示す断面図。

【図３】本発明の実施例における工程の一部を示す断面
図および平面図。

【図４】本発明の実施例における工程の一部を示す断面
図および平面図。

【図５】本発明の実施例における工程の一部を示す断面
図および平面図。

【図６】本発明の他の実施例を示す平面図。

【図７】本発明のさらに他の実施例を示す平面図。

【図８】本発明のさらに他の実施例を示す断面図および
平面図。

【符号の説明】

１…ｐ型半導体基板、２…ｎ+層、３…パシベーション
膜、４…上部電極、４１…上部集電用細線、４２…上部
主電極、５１…ｐ接続下部電極、５１１…ｐ接続集電用
細線、５１２…ｐ接続主電極（Ａ）、５１３…ｐ接続主
電極（Ｂ）、５２…ｎ接続下部電極、５２１…ｎ接続集
電用細線、５２２…ｎ接続主電極、６…光反射防止膜。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者宮村芳▲徳▼ 東京都国分寺市東恋ヶ窪一丁目280番地株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者上松強志東京都国分寺市東恋ヶ窪一丁目280番地株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者大塚寛之東京都国分寺市東恋ヶ窪一丁目280番地株式会社日立製作所中央研究所内Ｆターム(参考） 5F051 AA02 BA17 CB27 DA03 DA20 FA10 FA13 FA14 FA15 GA04

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ｐ型半導体基板と、該基板の一面に該基板
とは異なる導電性を有する半導体層と、該半導体層の上
に配置された上部電極と、該基板の他の一面に該基板に
接して配置されたｐ接続集電用細線と第１のｐ接続主電
極とを備えた下部電極と、該下部電極の上に配置された
第２のｐ接続主電極とを有し、かつ、該第２のｐ接続主
電極の該基板に接する面積が、該第１のｐ接続主電極と
該第２のｐ接続主電極とが重なる面積より大きいことを
特徴とする太陽電池。
【請求項２】前記第２のｐ接続主電極は、銀ペースト、
又はアルミを４％以下含む銀ペースト、又は半田ペース
トであることを特徴とする請求項１記載の太陽電池。
【請求項３】前記第１のｐ接続主電極は、アルミペース
ト、又はアルミを２％以上含む銀ペーストであることを
特徴とする請求項１記載の太陽電池。
【請求項４】前記下部電極は、前記ｐ接続集電用細線と
前記第１のｐ接続主電極との交叉部分において、前記ｐ
接続集電用細線と前記第１のｐ接続主電極との交叉部分
の形状が十字型もしくはＴ字型を含む構成としたことを
特徴とする請求項１記載の太陽電池。
【請求項５】ｐ型半導体基板と、該基板の一面に配置さ
れ、該基板とは異なる導電性を有する第１の半導体層
と、該基板の他の面の一部に配置され、該基板とは異な
る導電性を有する第２の半導体層と、該第２の半導体層
に接して配置された集電用細線と主電極からなる第１の
下部電極と、該基板の他の面の他部に該基板に接して配
置されたｐ接続集電用細線と第１のｐ接続主電極とから
なり、該ｐ接続集電用細線と該第１のｐ接続主電極とが
同一物質で接続構成された第２の下部電極と、該第２の
下部電極の上に配置された第２のｐ接続主電極とを有
し、かつ、該第２の下部電極における該第２のｐ接続主
電極の該基板に接する面積が、該第１のｐ接続主電極と
該第２のｐ接続主電極とが重なる面積より大きいことを
特徴とする太陽電池。