JP2002170972A - Method of manufacturing solar cell element - Google Patents

Method of manufacturing solar cell element

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JP2002170972A JP2000366971A JP2000366971A JP2002170972A JP 2002170972 A JP2002170972 A JP 2002170972A JP 2000366971 A JP2000366971 A JP 2000366971A JP 2000366971 A JP2000366971 A JP 2000366971A JP 2002170972 A JP2002170972 A JP 2002170972A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a solar cell element with good soldering property and high output. SOLUTION: The manufacturing method of the solar cell element has a paste application process where paste including silver is applied on a reflection preventing film which is applied onto a wafer and prevents the reflection of light, and a burning process where paste is burnt and an electrode is formed. Oxygen gas is supplied so that an oxygen atmosphere can be obtained during the burning process.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、太陽電池素子の製
造方法に関し、より詳しくは初期特性の高い太陽電池素
子の製造方法に関する。
The present invention relates to a method for manufacturing a solar cell element, and more particularly, to a method for manufacturing a solar cell element having high initial characteristics.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の太陽電池の製造工程を図9を用い
て説明する。太陽電池素子としてはシリコンウエハ1を
用いる。図9(a)に示すように、シリコンウエハ1の
表面には欠陥層11がある。そのため図9(b)に示さ
れるように、ウエハエッチングを実施し除去する。次
に、図9(c)に示されるように、ウエハエッチングが
実施されたシリコンウエハ1の受光面側に、PN接合を
形成するため、拡散層2の形成が行われる。そして、図
9(d)に示されるように、シリコンウエハ1の裏面付
近でのキャリアの再結合による出力の低下を防ぐため、
シリコンウエハ1の裏面に裏面電界層3が形成される。
さらに、図9(e)に示されるように、太陽電池表面で
の光の反射による出力の低下を防ぐためにシリコンウエ
ハ1の表面に反射防止膜6が形成される。その後、図9
(f)に示されるように、表電極ペースト40を反射防
止膜6上に印刷するとともに、裏電極ペースト50を裏
面電界層3上に印刷するペースト塗布工程を行う。その
後、表電極ペースト40および裏電極ペースト50の乾
燥を行う。次に、図9(g)に示されるように、窒素も
しくはエアーを供給しながら高温で焼成する焼成工程に
おいて、表ペースト電極(表電極4)および裏ペースト
電極(裏電極5)形成する。次に、図9(h)に示され
るように、表ペースト電極(表電極4)の上および裏ペ
ースト電極(裏電極5)の上にはんだ12を盛る工程を
実施する。その後、はんだ12が盛られた電極にリード
線がはんだ付けにより取りつけられ、太陽電池素子が形
成される。
2. Description of the Related Art A conventional solar cell manufacturing process will be described with reference to FIG. A silicon wafer 1 is used as a solar cell element. As shown in FIG. 9A, the surface of the silicon wafer 1 has a defect layer 11. Therefore, as shown in FIG. 9B, the wafer is etched and removed. Next, as shown in FIG. 9C, a diffusion layer 2 is formed on the light receiving surface side of the silicon wafer 1 on which the wafer etching has been performed in order to form a PN junction. Then, as shown in FIG. 9D, in order to prevent a decrease in output due to recombination of carriers near the back surface of the silicon wafer 1,
The back surface electric field layer 3 is formed on the back surface of the silicon wafer 1.
Further, as shown in FIG. 9E, an antireflection film 6 is formed on the surface of the silicon wafer 1 in order to prevent a decrease in output due to light reflection on the solar cell surface. Then, FIG.
As shown in (f), a paste application step of printing the front electrode paste 40 on the antireflection film 6 and printing the back electrode paste 50 on the back surface field layer 3 is performed. After that, the front electrode paste 40 and the back electrode paste 50 are dried. Next, as shown in FIG. 9G, in a firing step of firing at a high temperature while supplying nitrogen or air, a front paste electrode (front electrode 4) and a back paste electrode (back electrode 5) are formed. Next, as shown in FIG. 9H, a step of laying the solder 12 on the front paste electrode (front electrode 4) and the back paste electrode (back electrode 5) is performed. Thereafter, a lead wire is attached to the electrode on which the solder 12 is provided by soldering, and a solar cell element is formed.

【0003】たとえばP型シリコンウエハ1は、キャス
ト法で製造された多結晶シリコンインゴットを切断する
ことで得ることができる。このP型シリコンウエハ1の
表面には欠陥層11があるため、NaOHやKOHなど
のアルカリ溶液に浸漬することでウエハエッチングを実
施し除去する。このP型シリコンウエハ1の受光面側
に、PN接合を形成するため、N+拡散を行う。拡散層
2の形成にはPOCl3を用いた気相拡散法、P25
用いた塗布拡散法、およびP+イオンを直接ドープする
イオン打ち込み法などが用いられる。次にシリコンウエ
ハ1の裏面付近でのキャリアの再結合による出力の低下
を防ぐため、シリコンウエハ1の裏面に、たとえばAl
を拡散しP+裏面電界層3を形成する。さらに、太陽電
池表面での光の反射による出力の低下を防ぐためにシリ
コンウエハ1の表面に、たとえばTiO2、SiN、S
nO2などの反射防止膜6を形成し、その反射防止膜6
を貫通させるように表電極4を形成し、また、裏電極5
を形成する。
For example, a P-type silicon wafer 1 can be obtained by cutting a polycrystalline silicon ingot manufactured by a casting method. Since there is a defect layer 11 on the surface of the P-type silicon wafer 1, the wafer is etched by being immersed in an alkaline solution such as NaOH or KOH and removed. On the light receiving surface side of the P-type silicon wafer 1, N + diffusion is performed to form a PN junction. The diffusion layer 2 is formed by a gas phase diffusion method using POCl 3 , a coating diffusion method using P 2 O 5 , an ion implantation method of directly doping P + ions, or the like. Next, in order to prevent a reduction in output due to recombination of carriers near the back surface of the silicon wafer 1, for example, Al
To form a P + back surface electric field layer 3. Further, in order to prevent a decrease in output due to light reflection on the surface of the solar cell, for example, TiO 2 , SiN, S
forming an anti-reflection film 6 of nO 2 or the like;
The front electrode 4 is formed so as to penetrate through the
To form

【0004】ペーストを使用する太陽電池の電極形成工
程について詳細を説明すると、まず、Agを主成分とす
る表電極ペースト40を印刷するとともに、裏電極ペー
スト50の印刷を行う。そして、表電極ペースト40お
よび裏電極ペースト50の乾燥を行う。次に、窒素もし
くは、エアーを供給しながら高温で処理する焼成工程に
よって、表ペースト電極(表電極4)および裏ペースト
電極(裏電極5)形成する。この焼成工程により、表電
極4は、反射防止膜6を突きぬけシリコンウエハ1と接
触し電気的に接続される。次に、表ペースト電極の上お
よび裏ペースト電極の上にはんだ12を盛る工程が行わ
れる。その後、太陽電池素子の出力が測定され、出力の
小さいものは出力不良として判断される。出力が良品で
あると判断されたものは、はんだが盛られた電極にリー
ド線がはんだ付けにより取りつけられ、太陽電池素子が
形成される。
The electrode forming process of a solar cell using a paste will be described in detail. First, a front electrode paste 40 containing Ag as a main component and a back electrode paste 50 are printed. Then, the front electrode paste 40 and the back electrode paste 50 are dried. Next, a front paste electrode (front electrode 4) and a back paste electrode (back electrode 5) are formed by a firing step of performing treatment at a high temperature while supplying nitrogen or air. By this firing step, the front electrode 4 penetrates through the antireflection film 6 and comes into contact with the silicon wafer 1 to be electrically connected. Next, a step of placing the solder 12 on the front paste electrode and the back paste electrode is performed. Thereafter, the output of the solar cell element is measured, and the one with a small output is determined as an output failure. If the output is judged to be non-defective, a lead wire is attached to the soldered electrode by soldering, and a solar cell element is formed.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】上述したように焼成工
程においては、通常エアーを供給し高温で焼成するが、
ペースト電極表面が酸化されることにより、焼成工程の
後に行われるはんだ工程にてはんだ付け性が悪いという
問題があった。はんだ付け性が悪い場合にあっては、太
陽電池の初期特性が低いものとなりがちである。さら
に、はんだ付け性の悪化は、個々の太陽電池を接続して
パネルにする工程においても、はんだが電極上に十分な
いことからリード線の取り付けを困難にしていた。
As described above, in the firing step, air is usually supplied and firing is performed at a high temperature.
Oxidation of the surface of the paste electrode causes a problem of poor solderability in a soldering process performed after the firing process. When the solderability is poor, the initial characteristics of the solar cell tend to be low. Further, the deterioration of solderability has made it difficult to attach lead wires even in a process of connecting individual solar cells to form a panel, since there is not enough solder on the electrodes.

【0006】そこで、はんだ工程におけるはんだ付け性
を向上させるため、焼成工程においてエアーの代わりに
窒素を供給することが提案された。しかしながら、焼成
工程にいてエアーを供給した場合においてもはんだ工程
におけるはんだ付け性の向上としては不十分であった。
Therefore, it has been proposed to supply nitrogen instead of air in the firing step in order to improve the solderability in the soldering step. However, even when air is supplied in the firing step, the solderability in the soldering step is not sufficiently improved.

【0007】本発明では、上述の問題を解決するもので
あり、はんだ付け性が良く、高出力の太陽電池素子を提
供することを目的とする。
An object of the present invention is to solve the above-mentioned problem and to provide a high-output solar cell element having good solderability.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明に係る太陽電池素
子の製造方法は、ウエハ上に塗布された光の反射を防止
する反射防止膜の上に、銀を含有するペーストを塗布す
るペースト塗布工程と、前記ペーストを焼成し電極を形
成する焼成工程と、を有する太陽電池素子の製造方法に
おいて、前記焼成工程中に、酸素雰囲気となるように酸
素ガスを供給することを特徴とする太陽電池素子の製造
方法である。
According to the present invention, there is provided a method for manufacturing a solar cell element, comprising applying a paste containing silver on an antireflection film for preventing reflection of light applied on a wafer. A method for manufacturing a solar cell element, comprising: a step of firing the paste to form an electrode by firing the paste; wherein, during the firing step, an oxygen gas is supplied so as to provide an oxygen atmosphere. This is a method for manufacturing an element.

【0009】また、本発明に係る太陽電池素子の製造方
法は、前記ペースト塗布工程において、ペーストに含有
される銀の粒径が0.1〜2μmであることを特徴とす
る太陽電池素子の製造方法である。
Further, in the method for manufacturing a solar cell element according to the present invention, the particle diameter of silver contained in the paste is 0.1 to 2 μm in the paste application step. Is the way.

【0010】また、本発明に係る太陽電池素子の製造方
法は、前記焼成工程において、供給する酸素のガス量
は、炉内容積に対して毎分1倍以上3倍以下供給するこ
とを特徴とする太陽電池素子の製造方法である。
Further, in the method of manufacturing a solar cell element according to the present invention, in the firing step, the amount of oxygen gas to be supplied is from 1 to 3 times per minute with respect to the inner volume of the furnace. This is a method for manufacturing a solar cell element.

【0011】また、本発明に係る太陽電池素子の製造方
法は、前記焼成工程において、ウエハの焼成をコンベア
式焼成炉で行うことを特徴とする太陽電池素子の製造方
法である。
Further, the method for manufacturing a solar cell element according to the present invention is a method for manufacturing a solar cell element, wherein in the firing step, the wafer is fired in a conveyor-type firing furnace.

【0012】また、本発明に係る太陽電池素子の製造方
法は、前記焼成工程において、焼成は、赤外線ランプに
よる加熱であることを特徴とする太陽電池素子の製造方
法である。
Further, the method for manufacturing a solar cell element according to the present invention is a method for manufacturing a solar cell element, wherein in the firing step, firing is heating by an infrared lamp.

【0013】また、本発明に係る太陽電池素子の製造方
法は、前記焼成工程において、コンベア式焼成炉の酸素
ガス供給管の酸素ガス供給口が、コンベアの進行方向に
対して左右にそれぞれ設けられていることを特徴とする
太陽電池素子の製造方法である。
Further, in the method for manufacturing a solar cell element according to the present invention, in the firing step, the oxygen gas supply ports of the oxygen gas supply pipe of the conveyor-type firing furnace are provided on the left and right sides with respect to the traveling direction of the conveyor. A method for manufacturing a solar cell element.

【0014】また、本発明に係る太陽電池素子の製造方
法は、前記焼成工程において、前記酸素ガス供給管の酸
素ガスがコンベアに対して垂直に配置されていることを
特徴とする太陽電池素子の製造方法である。
Further, in the method of manufacturing a solar cell element according to the present invention, in the firing step, the oxygen gas in the oxygen gas supply pipe is arranged perpendicular to a conveyor. It is a manufacturing method.

【0015】また、本発明に係る太陽電池素子の製造方
法は、前記焼成工程において、前記コンベア式焼成炉の
コンベアベルトのスピードが毎分1000〜2000m
mであることを特徴とする太陽電池素子の製造方法であ
る。
Further, in the method for manufacturing a solar cell element according to the present invention, in the firing step, the speed of the conveyor belt of the conveyor-type firing furnace is 1000 to 2000 m / min.
m, a method for manufacturing a solar cell element.

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】本発明の太陽電池素子の製造方法
は、ウエハ上に塗布された光の反射を防止する反射防止
膜の上に、銀を含有するペーストを塗布するペースト塗
布工程と、前記ペーストを焼成し電極を形成する焼成工
程と、を有する太陽電池素子の製造方法において、前記
焼成工程中に、酸素雰囲気となるように酸素ガスを供給
することを特徴とする太陽電池素子の製造方法である。
焼成工程において、酸素ガスを供給し、酸素ガス雰囲気
とすることによって、ペーストが反射防止膜を貫通しや
すくなると考えられる。焼成工程において、ペーストが
反射防止膜を貫通しやすくなるから、焼成工程における
加熱が最小限にとどめることが可能である。焼成工程に
おける加熱が最小限にとどめることができるから、ペー
スト中に含有される銀の表面が酸化してはんだがつきに
くい状態になる前に焼成を完了することができるのであ
る。なお、ウエハとしてはシリコンウエハを用いること
が可能である。シリコンウエハの表面には欠陥層が存在
する場合があり、かかる場合はシリコンウエハに対して
ウエハエッチングを実施してシリコンウエハの表面の欠
陥層を除去することが可能である。また、欠陥層が除去
されたシリコンウエハの受光面側に、PN接合を形成す
るため拡散層を形成し、その拡散層の上に光の反射によ
る出力の低下を防止するための反射防止膜を形成するこ
とが可能である。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION A method for manufacturing a solar cell element according to the present invention comprises a paste application step of applying a silver-containing paste on an antireflection film for preventing reflection of light applied on a wafer; A method for manufacturing a solar cell element, comprising: a firing step of firing the paste to form an electrode; wherein an oxygen gas is supplied so as to provide an oxygen atmosphere during the firing step. Is the way.
It is considered that in the baking step, by supplying oxygen gas to form an oxygen gas atmosphere, the paste can easily penetrate the antireflection film. In the firing step, the paste easily penetrates the antireflection film, so that the heating in the firing step can be minimized. Since the heating in the firing step can be minimized, the firing can be completed before the surface of the silver contained in the paste is oxidized and the solder is hardly attached. Note that a silicon wafer can be used as the wafer. In some cases, a defect layer exists on the surface of the silicon wafer. In such a case, the silicon wafer can be subjected to wafer etching to remove the defect layer on the surface of the silicon wafer. In addition, a diffusion layer is formed on the light receiving surface side of the silicon wafer from which the defect layer has been removed to form a PN junction, and an antireflection film for preventing a decrease in output due to light reflection is formed on the diffusion layer. It is possible to form.

【0017】ペースト塗布工程において、ペーストに含
有される銀の粒径が0.1〜2μmとすることが好適で
ある。ペーストに含有される銀の粒径を0.1〜2μm
とすることにより、焼成工程においてペーストが反射防
止膜を貫通しやすくなり、シリコン表面にペースト中の
銀が充分に到達するからと考えられるからである。な
お、ペースト中には銀は70〜90重量%含有されるこ
とが可能である。70重量%よりも少ない場合、十分な
電気伝導度が得られないからである。また、90重量%
よりも多い場合、他の添加剤が少ないため反射防止膜を
貫通できないからである。
In the paste application step, it is preferable that the particle size of silver contained in the paste is 0.1 to 2 μm. The particle size of silver contained in the paste is 0.1 to 2 μm
This is because it is considered that the paste easily penetrates the antireflection film in the baking step, and the silver in the paste sufficiently reaches the silicon surface. The paste can contain 70 to 90% by weight of silver. If the amount is less than 70% by weight, sufficient electric conductivity cannot be obtained. 90% by weight
If the amount is larger than the above, the amount of other additives is small, so that the antireflection film cannot be penetrated.

【0018】焼成工程において、供給する酸素のガス量
は、炉内容積に対して毎分1倍以上3倍以下供給するこ
とが好適である。すなわち、焼成工程において、毎分、
炉内容積と同体積以上で、炉内容積と3倍以下の体積の
酸素ガスを供給することが好ましい。これは焼成工程に
おいて、炉内雰囲気が充分に酸素で置換され、実質的な
酸素雰囲気になるからと考えられる。ここで、実質的な
酸素雰囲気とは、炉内の酸素濃度が、40〜90%であ
ることを意味する。なお、3倍より多く供給しても炉内
がすでに十分な酸素雰囲気であるため効果が無い。
In the firing step, it is preferable that the amount of oxygen gas to be supplied is from 1 to 3 times per minute with respect to the furnace volume. That is, in the firing step,
It is preferable to supply oxygen gas having a volume equal to or greater than the furnace volume and equal to or less than three times the furnace volume. This is considered to be because the atmosphere in the furnace is sufficiently replaced with oxygen in the firing step, and a substantial oxygen atmosphere is obtained. Here, the substantial oxygen atmosphere means that the oxygen concentration in the furnace is 40 to 90%. Note that even if the supply is more than three times, there is no effect because the inside of the furnace is already in a sufficient oxygen atmosphere.

【0019】焼成工程において、ウエハの焼成をコンベ
ア式焼成炉で行うことが可能である。コンベア式焼成炉
とは、所定の速度で移動するコンベア上に焼成を行うウ
エハを載置し、載置されたウエハに対して、炉内に一定
間隔を置いて設置された熱源にて焼成を行う焼成炉であ
る。
In the firing step, the wafer can be fired in a conveyor-type firing furnace. A conveyor type baking furnace is a method in which a wafer to be baked is placed on a conveyor moving at a predetermined speed, and the placed wafer is baked by a heat source installed at a constant interval in the furnace. It is a firing furnace to be performed.

【0020】ウエハの焼成をコンベア式焼成炉で行う場
合、焼成工程における焼成を、赤外線ランプによる加熱
にて行うことが可能である。焼成を赤外線ランプによる
加熱とすることにより、コンベア上に載置されたウエハ
を均一に加熱することができるのである。
When the wafer is fired in a conveyor-type firing furnace, the firing in the firing step can be performed by heating with an infrared lamp. When the baking is performed by heating with an infrared lamp, the wafer placed on the conveyor can be heated uniformly.

【0021】焼成工程において、コンベア式焼成炉の酸
素ガス供給管の酸素ガス供給口を、コンベアの進行方向
に対して左右それぞれに設けることが可能である。コン
ベアの進行方向に対して左右それぞれに酸素ガス供給管
の酸素ガス供給口を設けることにより、炉内の左方向壁
および右方向壁の双方から、コンベア上に載置されてい
るウエハに対して酸素ガス供給口から酸素ガスを供給す
ることができる。したがって、コンベア上に載置されて
いるウエハに対して均一に酸素ガスを供給することがで
きる。
In the firing step, the oxygen gas supply ports of the oxygen gas supply pipe of the conveyor-type firing furnace can be provided on the left and right sides with respect to the traveling direction of the conveyor. By providing the oxygen gas supply ports of the oxygen gas supply pipes on the left and right sides with respect to the traveling direction of the conveyor, both the left wall and the right wall in the furnace can be used for the wafer placed on the conveyor. Oxygen gas can be supplied from the oxygen gas supply port. Therefore, the oxygen gas can be uniformly supplied to the wafer placed on the conveyor.

【0022】焼成工程において、酸素ガス供給管をコン
ベアに対して垂直に配置することも可能である。酸素ガ
ス供給管をコンベアに対して垂直に配置することによ
り、コンベア上に載置されているウエハに対して鉛直方
向から酸素ガスの供給を行うことができる。
In the firing step, it is possible to arrange the oxygen gas supply pipe perpendicular to the conveyor. By arranging the oxygen gas supply pipe perpendicular to the conveyor, it is possible to supply the oxygen gas from the vertical direction to the wafer placed on the conveyor.

【0023】焼成工程において、コンベア式焼成炉のコ
ンベアベルトのスピードを毎分1000〜2000mm
とすることが可能である。コンベアベルトのスピードを
毎分2000mmよりも大きくすると、焼成条件が安定
したものとすることが困難であり、その結果、太陽電池
素子間で出力のバラツキが現れはじめることになる。一
方、コンベアベルトのスピードを毎分1000mmより
も小さくすると、出力の大きい太陽電池素子を得ること
が困難となる。
In the firing step, the speed of the conveyor belt of the conveyor-type firing furnace is set to 1000 to 2000 mm / min.
It is possible. If the speed of the conveyor belt is higher than 2000 mm / min, it is difficult to stabilize the firing conditions, and as a result, the output starts to vary among the solar cell elements. On the other hand, if the speed of the conveyor belt is less than 1000 mm per minute, it becomes difficult to obtain a solar cell element having a large output.

【0024】図1は、はんだ形成前の本発明による太陽
電池素子の一実施形態の断面図である。太陽電池素子の
製造工程は、電極焼成工程を除いて同じなので、図9を
用いて説明する。
FIG. 1 is a sectional view of one embodiment of a solar cell element according to the present invention before solder formation. Since the manufacturing process of the solar cell element is the same except for the electrode baking process, it will be described with reference to FIG.

【0025】まず、キャスト法で製造された多結晶シリ
コンインゴットを切断することで得られたP型シリコン
ウエハ1を、80℃、5%NaOH溶液に10分間浸漬
してウエハエッチングを実施した。このシリコンウエハ
1の受光面側に、P25を塗布拡散法により塗布した後
850℃、10分間の熱処理を行い、N+拡散を行って
拡散層2を形成し、PN接合を形成した。次にシリコン
ウエハ1の裏面付近でのキャリアの再結合による出力の
低下を防ぐため、シリコンウエハ1の裏面に、Alペー
ストを塗布した後700℃、5分間の熱処理を行い、P
+裏面電界層3を形成した。さらに、太陽電池表面での
光の反射による出力の低下を防ぐためにシリコンウエハ
1の表面に、800オングストロームのTiO2反射防
止膜6を形成し、表電極4を形成し、裏電極5を形成し
た。なお、反射防止膜6はSiN膜(窒化シリコン膜)
でもかまわない。
First, a P-type silicon wafer 1 obtained by cutting a polycrystalline silicon ingot manufactured by a casting method was immersed in a 5% NaOH solution at 80 ° C. for 10 minutes to perform wafer etching. On the light receiving surface side of the silicon wafer 1, P 2 O 5 was applied by a coating diffusion method, and then heat treatment was performed at 850 ° C. for 10 minutes, and N + diffusion was performed to form a diffusion layer 2, thereby forming a PN junction. Next, in order to prevent a decrease in output due to recombination of carriers near the back surface of the silicon wafer 1, an Al paste is applied to the back surface of the silicon wafer 1 and then a heat treatment is performed at 700 ° C. for 5 minutes.
+ A back surface electric field layer 3 was formed. Further, a TiO 2 antireflection film 6 of 800 angstroms was formed on the surface of the silicon wafer 1, a front electrode 4 was formed, and a back electrode 5 was formed on the surface of the silicon wafer 1 in order to prevent a decrease in output due to light reflection on the solar cell surface. . The antireflection film 6 is a SiN film (silicon nitride film)
But it doesn't matter.

【0026】表電極4および裏電極5は、まず、銀を主
成分とするペーストを印刷法によりシリコンウエハ1上
に塗布し、表電極ペースト40および裏電極ペースト5
0を形成する。前記ペーストに含まれる銀の粒径は0.
1〜2μmであることが望ましい。これは、この範囲の
粒径であれば、後の焼成工程においてペーストが反射防
止膜を貫通しやすくなり、シリコン表面にペースト中の
銀が充分に到達するからと考えられる。0.1μm以下
あるいは2μm以上だと良好なオーミックコンタクトが
取れなかった。
First, the front electrode 4 and the back electrode 5 are coated with a paste containing silver as a main component on the silicon wafer 1 by a printing method.
0 is formed. The particle size of silver contained in the paste is 0.
It is desirable that the thickness be 1 to 2 μm. This is considered to be because if the particle size is in this range, the paste easily penetrates the antireflection film in the subsequent baking step, and the silver in the paste sufficiently reaches the silicon surface. If the thickness is 0.1 μm or less or 2 μm or more, good ohmic contact cannot be obtained.

【0027】次に、これを約150℃で3分ほど処理し
て乾燥させ、図2に示すようなコンベア式焼成炉を用い
て焼成をする。この時の加熱は、赤外線ランプによって
行った。その時に、反射防止膜6を貫通させるように表
電極4が形成される。図3は図2のコンベアの進行方向
から見た断面図である。本実施形態では、焼成炉の側面
にガス供給管10を配置しそのガス供給管10から酸素
ガスを供給している。すなわち、コンベア式焼成炉の酸
素ガス供給管10の酸素ガス供給口が、コンベアの進行
方向に対して左右にそれぞれ設けられている。酸素ガス
を導入する効果は、酸素ガス雰囲気とすることによっ
て、この電極ペースト40が反射防止膜6を貫通しやす
くなるため、加熱が最小限にとどめられ、銀の表面が酸
化してはんだがつきにくい状態になる前に焼成を完了す
ることができるためと考えている。この焼成時の酸素の
ガス流量は図4に示すように、毎分あたり、焼成炉の炉
内容積の1倍以上で、3倍以下の流量で作成した太陽電
池素子の出力が大きい。したがって、酸素ガスの流量
は、毎分あたり、炉内容積の1倍以上3倍以下の流量が
望ましい。これは炉内雰囲気が充分に酸素で置換され、
実質的な酸素雰囲気になるからと考えられる。また図5
に示すように焼成時の炉内ピーク温度は、素子の出力が
大きな値となる500℃〜700℃が望ましい。さら
に、コンベアの速度は図6に示すように1000〜20
00mm/minが望ましい。2000mm/min以
上とすると焼成条件が安定でなくなり、素子間で出力の
バラツキが現れはじめた。また、1000mm/min
以下だと出力の大きく素子は得られなかった。
Next, this is treated at about 150 ° C. for about 3 minutes, dried, and fired using a conveyor-type firing furnace as shown in FIG. The heating at this time was performed by an infrared lamp. At this time, the front electrode 4 is formed so as to penetrate the antireflection film 6. FIG. 3 is a cross-sectional view of the conveyor of FIG. 2 as viewed from the traveling direction. In the present embodiment, the gas supply pipe 10 is arranged on the side of the firing furnace, and oxygen gas is supplied from the gas supply pipe 10. That is, the oxygen gas supply ports of the oxygen gas supply pipe 10 of the conveyor-type baking furnace are provided on the left and right sides with respect to the traveling direction of the conveyor. The effect of introducing the oxygen gas is that the electrode paste 40 easily penetrates the antireflection film 6 by setting the oxygen gas atmosphere, so that the heating is minimized, the silver surface is oxidized, and the solder adheres. It is considered that firing can be completed before the state becomes difficult. As shown in FIG. 4, the output of the solar cell element produced at a flow rate of 1 to 3 times or less the internal volume of the firing furnace per minute as shown in FIG. Therefore, the flow rate of the oxygen gas is desirably 1 to 3 times the furnace volume per minute. This is because the atmosphere in the furnace is sufficiently replaced with oxygen,
It is considered that the atmosphere becomes a substantial oxygen atmosphere. FIG.
As shown in (1), the furnace peak temperature during firing is desirably 500 ° C. to 700 ° C. at which the output of the element becomes a large value. Further, the speed of the conveyor is 1000 to 20 as shown in FIG.
00 mm / min is desirable. When the rate was 2000 mm / min or more, the firing conditions became unstable, and output variations began to appear among the devices. 1000 mm / min
Below this, an element with a large output was not obtained.

【0028】図7および図8は本発明別実施形態に係わ
る焼成炉の断面図である。作成条件はほぼ同一である
が、酸素の供給配管10の酸素供給口がシリコンウエハ
1の垂直方向(上または下)に配置されている点で異な
っている。したがって、酸素ガスが均一にシリコンウエ
ハ1に供給され、均一な焼成が可能となる。
FIGS. 7 and 8 are cross-sectional views of a firing furnace according to another embodiment of the present invention. The preparation conditions are almost the same, except that the oxygen supply port of the oxygen supply pipe 10 is arranged in the vertical direction (up or down) of the silicon wafer 1. Therefore, oxygen gas is uniformly supplied to the silicon wafer 1, and uniform firing can be performed.

【0029】[0029]

【実施例】(実施例1)図1は、はんだ形成前の本発明
による太陽電池素子の一実施例の断面図である。太陽電
池素子の製造工程は、電極焼成工程を除いて同じなの
で、図9を用いて説明する。
(Embodiment 1) FIG. 1 is a sectional view of an embodiment of a solar cell element according to the present invention before solder formation. Since the manufacturing process of the solar cell element is the same except for the electrode baking process, it will be described with reference to FIG.

【0030】まず、キャスト法で製造された多結晶シリ
コンインゴットを切断することで得られたP型シリコン
ウエハ1を、80℃、5%NaOH溶液に10分間浸漬
してウエハエッチングを実施した。このシリコンウエハ
1の受光面側に、P25を塗布拡散法により塗布した後
850℃、10分間の熱処理を行い、N+拡散を行って
拡散層2を形成し、PN接合を形成した。次にシリコン
ウエハ1の裏面付近でのキャリアの再結合による出力の
低下を防ぐため、シリコンウエハ1の裏面に、Alペー
ストを塗布した後700℃、5分間の熱処理を行い、P
+裏面電界層3を形成した。さらに、太陽電池表面での
光の反射による出力の低下を防ぐためにシリコンウエハ
1の表面に、800オングストロームのTiO2反射防
止膜6を形成し、表電極4を形成し、裏電極5を形成し
た。
First, a P-type silicon wafer 1 obtained by cutting a polycrystalline silicon ingot manufactured by a casting method was immersed in a 5% NaOH solution at 80 ° C. for 10 minutes to perform wafer etching. On the light receiving surface side of the silicon wafer 1, P 2 O 5 was applied by a coating diffusion method, and then heat treatment was performed at 850 ° C. for 10 minutes, and N + diffusion was performed to form a diffusion layer 2, thereby forming a PN junction. Next, in order to prevent a decrease in output due to recombination of carriers near the back surface of the silicon wafer 1, an Al paste is applied to the back surface of the silicon wafer 1 and then a heat treatment is performed at 700 ° C. for 5 minutes.
+ A back surface electric field layer 3 was formed. Further, a TiO 2 anti-reflection film 6 of 800 Å was formed on the surface of the silicon wafer 1, a front electrode 4 was formed, and a back electrode 5 was formed on the surface of the silicon wafer 1 in order to prevent a decrease in output due to light reflection on the solar cell surface. .

【0031】表電極4および裏電極5は、まず、銀を8
0重量%含有するペーストを印刷法によりシリコンウエ
ハ1上に塗布し、表電極ペースト40および裏電極ペー
スト50を形成する。前記ペーストに含まれる銀の粒径
は1μmであった。
First, the front electrode 4 and the back electrode 5 are made of silver.
A paste containing 0% by weight is applied on the silicon wafer 1 by a printing method to form a front electrode paste 40 and a back electrode paste 50. The particle size of silver contained in the paste was 1 μm.

【0032】次に、これを約150℃で3分ほど処理し
て乾燥させ、図2に示すようなコンベア式焼成炉を用い
て焼成をする。この時の加熱は、赤外線ランプによって
行った。その時に、反射防止膜6を貫通させるように表
電極4が形成される。図3は図2のコンベアの進行方向
から見た断面図である。本実施例では、焼成炉の側面に
ガス供給管10を配置しそのガス供給管10から酸素ガ
スを供給している。すなわち、コンベア式焼成炉の酸素
ガス供給管10が、コンベアの進行方向に対して左右に
それぞれ設けられている。この焼成時の酸素のガス流量
は1300リットル/分であった。また、図5に示すよ
うに焼成時の炉内ピーク温度は600℃であった。さら
に、コンベアの速度は1500mm/minであった。
Next, this is treated at about 150 ° C. for about 3 minutes, dried, and fired using a conveyor-type firing furnace as shown in FIG. The heating at this time was performed by an infrared lamp. At this time, the front electrode 4 is formed so as to penetrate the antireflection film 6. FIG. 3 is a sectional view of the conveyor of FIG. In this embodiment, a gas supply pipe 10 is arranged on the side of the firing furnace, and oxygen gas is supplied from the gas supply pipe 10. That is, the oxygen gas supply pipes 10 of the conveyor-type firing furnace are provided on the left and right sides with respect to the traveling direction of the conveyor. The gas flow rate of oxygen at the time of this firing was 1,300 liter / minute. Further, as shown in FIG. 5, the peak temperature in the furnace during firing was 600 ° C. Further, the speed of the conveyor was 1500 mm / min.

【0033】(実施例2)図7および図8は本発明実施
例2に係わる焼成炉の断面図である。作成条件はほぼ同
一であるが、酸素の供給配管10がシリコンウエハ1の
垂直方向(上または下)に配置されている点で異なって
いる。このことにより、酸素ガスが均一にシリコンウエ
ハ1に供給され、均一な焼成が可能となる。
Embodiment 2 FIGS. 7 and 8 are sectional views of a firing furnace according to Embodiment 2 of the present invention. The production conditions are almost the same, but differ in that the oxygen supply pipe 10 is arranged in the vertical direction (above or below) of the silicon wafer 1. As a result, oxygen gas is uniformly supplied to the silicon wafer 1, and uniform firing can be performed.

【0034】なお、今回開示された実施の形態および実
施例はすべての点で例示であって制限的なものではない
と考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明
ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の
範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含ま
れることが意図される。
It should be understood that the embodiments and examples disclosed this time are illustrative in all aspects and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.

【0035】[0035]

【発明の効果】実施例1および2によって作成された図
1に示す太陽電池素子を用いて、はんだ工程を行ったと
ころ、はんだ付け性が良く、太陽電池の初期特性を低下
させることもなかった。また、個々の太陽電池を接続し
てパネルにする工程においても、はんだが電極上に十分
あるためリード線の取り付けは良好であることが確認で
きた。
When the soldering step was carried out using the solar cell element shown in FIG. 1 prepared according to Examples 1 and 2, the solderability was good and the initial characteristics of the solar cell were not reduced. . Also, in the process of connecting individual solar cells to form a panel, it was confirmed that the solder was sufficiently provided on the electrodes, and that the attachment of the lead wires was good.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本発明による太陽電池素子の断面図である。FIG. 1 is a sectional view of a solar cell element according to the present invention.

【図2】 本発明で使用したコンベア式焼成炉である。FIG. 2 is a conveyor-type firing furnace used in the present invention.

【図3】 コンベアの進行方向から見た断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view as viewed from a traveling direction of a conveyor.

【図4】 酸素のガス流量と素子出力の関係を示した図
である。
FIG. 4 is a diagram showing a relationship between a gas flow rate of oxygen and an element output.

【図5】 焼成時の炉内ピーク温度と素子出力の関係を
示した図である。
FIG. 5 is a view showing a relationship between a peak temperature in a furnace during firing and an element output.

【図6】 焼成時のコンベアスピードと素子出力の関係
を示した図である。
FIG. 6 is a diagram showing a relationship between a conveyor speed and element output during firing.

【図7】 本発明で使用した他のコンベア式焼成炉のコ
ンベアの進行方向から見た断面図である。
FIG. 7 is a cross-sectional view of another conveyor-type firing furnace used in the present invention as viewed from a traveling direction of a conveyor.

【図8】 本発明で使用した他のコンベア式焼成炉のコ
ンベアの進行方向から見た断面図である。
FIG. 8 is a cross-sectional view as seen from the traveling direction of the conveyor of another conveyor-type firing furnace used in the present invention.

【図9】 従来の太陽電池素子の製造工程を説明する説
明図である。
FIG. 9 is an explanatory view illustrating a manufacturing process of a conventional solar cell element.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 シリコンウエハ、2 シリコンウエハ内に形成され
た拡散層、3 シリコンウエハ内に形成された電界層、
4 表電極、5 裏電極、6 反射防止膜、7焼成炉の
加熱ゾーン、8 赤外線ランプ、9 コンベア、10
ガス供給配管、11 欠陥層、12 はんだ、40 表
電極ペースト、50 裏電極ペースト。
1 silicon wafer, 2 diffusion layers formed in the silicon wafer, 3 electric field layers formed in the silicon wafer,
4 front electrode, 5 back electrode, 6 anti-reflection film, 7 heating zone of firing furnace, 8 infrared lamp, 9 conveyor, 10
Gas supply piping, 11 defective layers, 12 solder, 40 front electrode paste, 50 back electrode paste.

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ウエハ上に塗布された光の反射を防止す
る反射防止膜の上に、銀を含有するペーストを塗布する
ペースト塗布工程と、前記ペーストを焼成し電極を形成
する焼成工程と、を有する太陽電池素子の製造方法にお
いて、 前記焼成工程中に、酸素雰囲気となるように酸素ガスを
供給することを特徴とする太陽電池素子の製造方法。
A paste application step of applying a silver-containing paste on an antireflection film for preventing reflection of light applied on a wafer; a baking step of baking the paste to form an electrode; A method of manufacturing a solar cell element, comprising: supplying an oxygen gas during the firing step so as to provide an oxygen atmosphere.
【請求項2】 前記ペースト塗布工程において、ペース
トに含有される銀の粒径が0.1〜2μmであることを
特徴とする請求項1記載の太陽電池素子の製造方法。
2. The method for manufacturing a solar cell element according to claim 1, wherein in the paste application step, the particle size of silver contained in the paste is 0.1 to 2 μm.
【請求項3】 前記焼成工程において、供給する酸素の
ガス量は、炉内容積に対して毎分1倍以上3倍以下供給
することを特徴とする請求項1記載の太陽電池素子の製
造方法。
3. The method for manufacturing a solar cell element according to claim 1, wherein in the firing step, the amount of oxygen gas supplied is from 1 to 3 times per minute with respect to the furnace volume. .
【請求項4】 前記焼成工程において、ウエハの焼成を
コンベア式焼成炉で行うことを特徴とする請求項1記載
の太陽電池素子の製造方法。
4. The method according to claim 1, wherein in the firing step, the wafer is fired in a conveyor-type firing furnace.
【請求項5】 前記焼成工程において、焼成は、赤外線
ランプによる加熱であることを特徴とする請求項4記載
の太陽電池素子の製造方法。
5. The method according to claim 4, wherein in the firing step, the firing is heating by an infrared lamp.
【請求項6】 前記焼成工程において、コンベア式焼成
炉の酸素ガス供給管の酸素ガス供給口が、コンベアの進
行方向に対して左右にそれぞれ設けられていることを特
徴とする請求項4記載の太陽電池素子の製造方法。
6. The baking step according to claim 4, wherein the oxygen gas supply ports of the oxygen gas supply pipe of the conveyor type baking furnace are provided on the left and right sides with respect to the traveling direction of the conveyor. A method for manufacturing a solar cell element.
【請求項7】 前記焼成工程において、前記酸素ガス供
給管がコンベアに対して垂直に配置されていることを特
徴とする請求項4記載の太陽電池素子の製造方法。
7. The method according to claim 4, wherein in the firing step, the oxygen gas supply pipe is arranged perpendicular to a conveyor.
【請求項8】 前記焼成工程において、前記コンベア式
焼成炉のコンベアベルトのスピードが毎分1000〜2
000mmであることを特徴とする請求項4記載の太陽
電池素子の製造方法。
8. In the firing step, the speed of the conveyor belt of the conveyor-type firing furnace is 1000 to 2 / min.
The method for producing a solar cell element according to claim 4, wherein the thickness is 000 mm.
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