JP2002217435A - 太陽電池セルおよびその製造方法 - Google Patents
太陽電池セルおよびその製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】 半導体基板の反りを解消するとともに、特性
の低下を解消し、さらに低コスト化を図る。 【解決手段】 シリコン基板１と、そのシリコン基板の
裏面全体に形成されたアルミニウムからなる裏面電極５
５と、半導体基板の裏面電極接合面に形成されたＢＳＦ
層４を備え、裏面電極を２種以上の厚み５５ａ，５５ｂ
で形成した構造とする。
の低下を解消し、さらに低コスト化を図る。 【解決手段】 シリコン基板１と、そのシリコン基板の
裏面全体に形成されたアルミニウムからなる裏面電極５
５と、半導体基板の裏面電極接合面に形成されたＢＳＦ
層４を備え、裏面電極を２種以上の厚み５５ａ，５５ｂ
で形成した構造とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、太陽電池セルお
よびその製造方法に関し、特にアルミニウムからなる裏
面電極を備えた太陽電池セルおよびその製造方法に関す
る。
よびその製造方法に関し、特にアルミニウムからなる裏
面電極を備えた太陽電池セルおよびその製造方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】従来の一般的な太陽電池セルの構造を図
１に示す。図１（ａ）は正面断面図、図１（ｂ）は表面
側（受光面側）から見た平面図、図１（ｃ）は裏面側か
ら見た平面図である。
１に示す。図１（ａ）は正面断面図、図１（ｂ）は表面
側（受光面側）から見た平面図、図１（ｃ）は裏面側か
ら見た平面図である。
【０００３】従来の例えばｐｎ接合型太陽電池セル１０
０では、図１（ａ）に示すように、例えば厚さ３００〜
４００μｍ程度のＳｉ単結晶または多結晶のｐ型半導体
基板１の表面側に、ｎ型活性不純物を熱拡散等により浅
く拡散させてｎ+ 層２を形成し、これにより基板１の表
面近くにｐｎ接合部２０を形成している。そして、ｎ +
層２の上には、太陽光の表面反射を軽減するための反射
防止膜３と、太陽光により発電した電流を外部に取り出
すための表面電極７を形成している。
０では、図１（ａ）に示すように、例えば厚さ３００〜
４００μｍ程度のＳｉ単結晶または多結晶のｐ型半導体
基板１の表面側に、ｎ型活性不純物を熱拡散等により浅
く拡散させてｎ+ 層２を形成し、これにより基板１の表
面近くにｐｎ接合部２０を形成している。そして、ｎ +
層２の上には、太陽光の表面反射を軽減するための反射
防止膜３と、太陽光により発電した電流を外部に取り出
すための表面電極７を形成している。
【０００４】ｐ型半導体基板１の表面側には、図１
（ｂ）に示すように、上述した表面電極７とその表面電
極７から櫛歯状に延びた集電電極８とを銀ペーストの焼
成により設けている。
（ｂ）に示すように、上述した表面電極７とその表面電
極７から櫛歯状に延びた集電電極８とを銀ペーストの焼
成により設けている。
【０００５】ｐ型半導体基板１の裏面側には、図１
（ｃ）に示すように、スクリーン印刷法等によりアルミ
ニウムペーストを塗布し、それを７００〜８００℃で焼
成することにより、ｐ型の半導体不純物を多量に含む層
（ＢＳＦ：Back Surface Field）であるｐ+ 層４を形成
するとともに、アルミニウムからなる裏面電極５を形成
している。裏面電極５は、ほぼ裏面全面に形成してお
り、その裏面電極５に接するように、接続用裏面電極６
を銀ペーストの焼成により設けている。
（ｃ）に示すように、スクリーン印刷法等によりアルミ
ニウムペーストを塗布し、それを７００〜８００℃で焼
成することにより、ｐ型の半導体不純物を多量に含む層
（ＢＳＦ：Back Surface Field）であるｐ+ 層４を形成
するとともに、アルミニウムからなる裏面電極５を形成
している。裏面電極５は、ほぼ裏面全面に形成してお
り、その裏面電極５に接するように、接続用裏面電極６
を銀ペーストの焼成により設けている。
【０００６】接続用裏面電極６と表面電極７、および集
電電極８の表面には、銀の酸化を防止して接続性を良く
するためにハンダ９を被覆している。
電電極８の表面には、銀の酸化を防止して接続性を良く
するためにハンダ９を被覆している。
【０００７】このような、ｐ+ 層４を設けたＢＳＦ層を
有する構造の太陽電池セルでは、裏面近傍にｐｐ+ 層の
障壁が形成され、ｐ型半導体基板１内で生成された少数
キャリアのうち、裏面電極５に向かうものが反射され、
裏面電極５部分で再結合しなくなって、ｐｎ接合部２０
に到達するものが増加し、光電流を増加させる。さら
に、ｐｐ+ 層間のエネルギー差が開放電圧の増大をもた
らす。
有する構造の太陽電池セルでは、裏面近傍にｐｐ+ 層の
障壁が形成され、ｐ型半導体基板１内で生成された少数
キャリアのうち、裏面電極５に向かうものが反射され、
裏面電極５部分で再結合しなくなって、ｐｎ接合部２０
に到達するものが増加し、光電流を増加させる。さら
に、ｐｐ+ 層間のエネルギー差が開放電圧の増大をもた
らす。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】ところで、太陽電池セ
ルは低コスト化が求められており、これに伴って半導体
基板の薄型化が要求されている。ところが、図１に示し
たような太陽電池セル１００では、図２に示すように、
裏面にアルミニウムペーストを印刷し、焼成してアルミ
ニウム層からなる裏面電極５１を形成するので、半導体
基板１１と裏面電極５１の熱膨張率の違いにより、半導
体基板１１に反り１２が発生し、この現象は特に基板が
薄い場合や大面積の場合に顕著にあらわれるという問題
があった。半導体基板１１に反り１２が発生すると、製
造工程で搬送ミスや、装置エラーの原因となる。
ルは低コスト化が求められており、これに伴って半導体
基板の薄型化が要求されている。ところが、図１に示し
たような太陽電池セル１００では、図２に示すように、
裏面にアルミニウムペーストを印刷し、焼成してアルミ
ニウム層からなる裏面電極５１を形成するので、半導体
基板１１と裏面電極５１の熱膨張率の違いにより、半導
体基板１１に反り１２が発生し、この現象は特に基板が
薄い場合や大面積の場合に顕著にあらわれるという問題
があった。半導体基板１１に反り１２が発生すると、製
造工程で搬送ミスや、装置エラーの原因となる。
【０００９】このような反り１２を軽減させるための方
法として、特開平８−２７４３５６号公報で提案されて
いる構造の太陽電池が知られている。この太陽電池で
は、裏面電極を櫛歯状もしくは格子状にして、反りを軽
減するようにしている。しかし、この構造では、裏面に
ＢＳＦ層が形成されない部分ができる。したがって、Ｂ
ＳＦ層が形成されない部分での少数キャリアの表面再結
合のため、特性の低下を招くという問題がある。このＢ
ＳＦ層が形成されない部分を、酸化膜等によりパッシベ
ーションし、表面再結合を減らすことも提案されている
が、製造プロセスが複雑になり、高コストになるという
問題がある。
法として、特開平８−２７４３５６号公報で提案されて
いる構造の太陽電池が知られている。この太陽電池で
は、裏面電極を櫛歯状もしくは格子状にして、反りを軽
減するようにしている。しかし、この構造では、裏面に
ＢＳＦ層が形成されない部分ができる。したがって、Ｂ
ＳＦ層が形成されない部分での少数キャリアの表面再結
合のため、特性の低下を招くという問題がある。このＢ
ＳＦ層が形成されない部分を、酸化膜等によりパッシベ
ーションし、表面再結合を減らすことも提案されている
が、製造プロセスが複雑になり、高コストになるという
問題がある。
【００１０】一方、図３に示すように、太陽電池セル１
０１の裏面に塗布するアルミニウムペースト５２の厚み
を薄くすることにより、反りを軽減させることは可能で
あるが、焼成の際、太陽電池セルの裏面周辺にアルミニ
ウム粒１３が発生するという問題があった。
０１の裏面に塗布するアルミニウムペースト５２の厚み
を薄くすることにより、反りを軽減させることは可能で
あるが、焼成の際、太陽電池セルの裏面周辺にアルミニ
ウム粒１３が発生するという問題があった。
【００１１】本発明は、このような事情を考慮してなさ
れたもので、半導体基板の反りを解消するとともに、特
性の低下を解消し、さらに低コスト化を図った太陽電池
セルおよびその製造方法を提供するものである。
れたもので、半導体基板の反りを解消するとともに、特
性の低下を解消し、さらに低コスト化を図った太陽電池
セルおよびその製造方法を提供するものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明は、半導体基板
と、その半導体基板の裏面全体に形成されたアルミニウ
ムからなる裏面電極と、半導体基板の裏面電極接合面に
形成されたＢＳＦ層を備え、裏面電極が２種以上の厚み
で形成されていることを特徴とする太陽電池セルであ
る。
と、その半導体基板の裏面全体に形成されたアルミニウ
ムからなる裏面電極と、半導体基板の裏面電極接合面に
形成されたＢＳＦ層を備え、裏面電極が２種以上の厚み
で形成されていることを特徴とする太陽電池セルであ
る。
【００１３】本発明によれば、裏面電極が２種以上の厚
みで形成されているので、半導体基板と裏面電極の熱膨
張率の違いによる半導体基板の反りが防止される。
みで形成されているので、半導体基板と裏面電極の熱膨
張率の違いによる半導体基板の反りが防止される。
【００１４】
【発明の実施の形態】本発明において、半導体基板とし
ては、主としてシリコン系のＩＶ族半導体が適用される
が、これに限定されるものではなく、アルミニウムから
なる裏面電極を形成する半導体基板であればどのような
半導体基板であってもよい。
ては、主としてシリコン系のＩＶ族半導体が適用される
が、これに限定されるものではなく、アルミニウムから
なる裏面電極を形成する半導体基板であればどのような
半導体基板であってもよい。
【００１５】裏面電極は、２種以上の厚みで形成されて
いればよく、どのような方法で形成されていてもよい。
この裏面電極の形成方法としては、スクリーン印刷法、
蒸着法、スパッタ法等の各種の成膜法を適用することが
できる。ただし、コストの面からは、スクリーン印刷法
を適用することが望ましい。スクリーン印刷法を適用し
た場合には、裏面電極の形成の際、半導体基板の裏面に
アルミニウムペーストを塗布して焼成するときにＢＳＦ
層の形成も同時に行うことができ、工程の短縮化を図る
ことができる。
いればよく、どのような方法で形成されていてもよい。
この裏面電極の形成方法としては、スクリーン印刷法、
蒸着法、スパッタ法等の各種の成膜法を適用することが
できる。ただし、コストの面からは、スクリーン印刷法
を適用することが望ましい。スクリーン印刷法を適用し
た場合には、裏面電極の形成の際、半導体基板の裏面に
アルミニウムペーストを塗布して焼成するときにＢＳＦ
層の形成も同時に行うことができ、工程の短縮化を図る
ことができる。
【００１６】裏面電極は、薄い部分と厚い部分の２段階
の厚みで形成してもよく、その場合には、薄い部分と厚
い部分を交互に形成することが望ましい。より好ましく
は、裏面電極を薄い部分と厚い部分の２段階の厚みで形
成した場合には、裏面電極の厚い部分を格子状に形成す
ることが望ましい。この場合、裏面電極の厚い部分をス
トライプ状に形成してもよい。また、裏面電極の厚い部
分を半導体基板の外周の部分として形成してもよい。
の厚みで形成してもよく、その場合には、薄い部分と厚
い部分を交互に形成することが望ましい。より好ましく
は、裏面電極を薄い部分と厚い部分の２段階の厚みで形
成した場合には、裏面電極の厚い部分を格子状に形成す
ることが望ましい。この場合、裏面電極の厚い部分をス
トライプ状に形成してもよい。また、裏面電極の厚い部
分を半導体基板の外周の部分として形成してもよい。
【００１７】上記太陽電池セルの製造に際しては、半導
体基板の裏面全体に公知のアルミニウムペーストを塗布
し、その上から再度厚くしたい裏面電極の部分に同じア
ルミニウムペーストを塗布した後、焼成することによ
り、半導体基板の裏面に２種以上の厚みで裏面電極を形
成することができる。
体基板の裏面全体に公知のアルミニウムペーストを塗布
し、その上から再度厚くしたい裏面電極の部分に同じア
ルミニウムペーストを塗布した後、焼成することによ
り、半導体基板の裏面に２種以上の厚みで裏面電極を形
成することができる。
【００１８】また、半導体基板の厚くしたい裏面電極の
部分にアルミニウムペーストを塗布するとともに、薄く
したい裏面電極の部分についてはその塗布したアルミニ
ウムペーストの広がりを利用して形成した後、焼成する
ことにより、半導体基板の裏面に２種以上の厚みで裏面
電極を形成することもできる。この製法を適用する場
合、アルミニウムペーストの粘度を適度に設定しておく
とともに、例えば、厚くしたい裏面電極の部分を格子状
に形成する場合であれば、格子のピッチを通常より狭く
する等、格子のピッチを適切に設定しておくことが必要
である。
部分にアルミニウムペーストを塗布するとともに、薄く
したい裏面電極の部分についてはその塗布したアルミニ
ウムペーストの広がりを利用して形成した後、焼成する
ことにより、半導体基板の裏面に２種以上の厚みで裏面
電極を形成することもできる。この製法を適用する場
合、アルミニウムペーストの粘度を適度に設定しておく
とともに、例えば、厚くしたい裏面電極の部分を格子状
に形成する場合であれば、格子のピッチを通常より狭く
する等、格子のピッチを適切に設定しておくことが必要
である。
【００１９】例えば、このように厚い裏面電極の部分を
格子状に形成する場合であれば、薄くしたい裏面電極の
部分を０．５ｍｍ以下の幅とし、面内は幅およびピッチ
が０．２〜０．５ｍｍの格子状のスクリーンマスクを用
い、粘度約８０ｐａ・ｓのアルミニウムペーストを使用
して、厚くしたい裏面電極の部分を印刷し、薄くしたい
裏面電極の部分は、印刷した厚くしたい部分が自然に広
がることを利用して形成する。これにより、周囲と格子
状の部分が厚く、その他の部分が薄い裏面電極を容易に
形成することができる。
格子状に形成する場合であれば、薄くしたい裏面電極の
部分を０．５ｍｍ以下の幅とし、面内は幅およびピッチ
が０．２〜０．５ｍｍの格子状のスクリーンマスクを用
い、粘度約８０ｐａ・ｓのアルミニウムペーストを使用
して、厚くしたい裏面電極の部分を印刷し、薄くしたい
裏面電極の部分は、印刷した厚くしたい部分が自然に広
がることを利用して形成する。これにより、周囲と格子
状の部分が厚く、その他の部分が薄い裏面電極を容易に
形成することができる。
【００２０】以下、本発明の実施の形態を図面に基づき
説明する。なお、これによって本発明が限定されるもの
ではない。
説明する。なお、これによって本発明が限定されるもの
ではない。
【００２１】図４は本発明による太陽電池セルの第１実
施形態を示す説明図である。この図は断面状態を示して
いる。この図において、１はｐ型半導体基板、２は半導
体基板１の表面側（受光面側）に形成されたｎ型不純物
を有するｎ層、３は反射防止膜、４は半導体基板１の裏
面側に形成されたｐ+ 層、５３はアルミニウムからなる
裏面電極、６は銀からなる裏面電極接続部、７は銀から
なる表面電極、９は電極を被覆するハンダである。
施形態を示す説明図である。この図は断面状態を示して
いる。この図において、１はｐ型半導体基板、２は半導
体基板１の表面側（受光面側）に形成されたｎ型不純物
を有するｎ層、３は反射防止膜、４は半導体基板１の裏
面側に形成されたｐ+ 層、５３はアルミニウムからなる
裏面電極、６は銀からなる裏面電極接続部、７は銀から
なる表面電極、９は電極を被覆するハンダである。
【００２２】裏面電極接続部６および表面電極７は、発
生した電流を取り出すためのものである。ハンダ９は、
裏面電極接続部６と表面電極７の銀の酸化を防止して接
続性を良好にするために、裏面電極接続部６と表面電極
７を被覆しているが、なくてもよい。
生した電流を取り出すためのものである。ハンダ９は、
裏面電極接続部６と表面電極７の銀の酸化を防止して接
続性を良好にするために、裏面電極接続部６と表面電極
７を被覆しているが、なくてもよい。
【００２３】半導体基板１には、単結晶または多結晶シ
リコンのどちらを用いてもよい。本実施形態では、厚さ
約３００μｍで、１２５ｍｍ角のｐ型多結晶シリコン基
板を用いた。
リコンのどちらを用いてもよい。本実施形態では、厚さ
約３００μｍで、１２５ｍｍ角のｐ型多結晶シリコン基
板を用いた。
【００２４】ｐ型半導体基板１の表面側のｎ+ 層２は、
ｎ型となるリン等のドーパントを含んだ溶液を塗布した
後、熱処理することにより形成している。反射防止膜３
は、太陽光の表面反射率を軽減するためのものであり、
ＳｉＯ2、ＴｉＯ2 、ＳｉＮ等を用いて、常圧ＣＶＤま
たはプラズマＣＶＤにより形成している。
ｎ型となるリン等のドーパントを含んだ溶液を塗布した
後、熱処理することにより形成している。反射防止膜３
は、太陽光の表面反射率を軽減するためのものであり、
ＳｉＯ2、ＴｉＯ2 、ＳｉＮ等を用いて、常圧ＣＶＤま
たはプラズマＣＶＤにより形成している。
【００２５】基板１の裏面側には、アルミニウムペース
トを、スクリーン印刷により、２種以上の厚みで塗布
し、７００〜８００℃で焼成することで、裏面全体にｐ
+ 層４を形成するとともに、Ａｌからなる裏面電極５３
を形成している。
トを、スクリーン印刷により、２種以上の厚みで塗布
し、７００〜８００℃で焼成することで、裏面全体にｐ
+ 層４を形成するとともに、Ａｌからなる裏面電極５３
を形成している。
【００２６】この裏面電極５３の厚みの薄い部分が反り
を低減し、さらに裏面全体にＢＳＦ層を形成するため、
厚みの薄い部分のない太陽電池セルと比較して、特性の
低下がない。
を低減し、さらに裏面全体にＢＳＦ層を形成するため、
厚みの薄い部分のない太陽電池セルと比較して、特性の
低下がない。
【００２７】なお、半導体基板１にはｐ型のものを用い
たが、ｎ型のものを用いることも可能である。その場合
には、半導体基板１の表面側にｐ型不純物を有するｐ層
を形成し、裏面側にｎ+ 層を形成する。
たが、ｎ型のものを用いることも可能である。その場合
には、半導体基板１の表面側にｐ型不純物を有するｐ層
を形成し、裏面側にｎ+ 層を形成する。
【００２８】図５は本発明による太陽電池セルの第２実
施形態を示す説明図である。この図も第１実施形態と同
様に断面状態を示している。本実施形態では、太陽電池
セル１０２ａの裏面電極５４を、厚みの薄い部分（薄い
電極部）と厚い部分（厚い電極部）との２段階の厚みで
形成し、さらに、薄い電極部と厚い電極部を交互に形成
した構成となっている。これにより第１実施形態よりも
さらに反りを低減する効果が増す。
施形態を示す説明図である。この図も第１実施形態と同
様に断面状態を示している。本実施形態では、太陽電池
セル１０２ａの裏面電極５４を、厚みの薄い部分（薄い
電極部）と厚い部分（厚い電極部）との２段階の厚みで
形成し、さらに、薄い電極部と厚い電極部を交互に形成
した構成となっている。これにより第１実施形態よりも
さらに反りを低減する効果が増す。
【００２９】図６（ａ）および図６（ｂ）は本発明によ
る太陽電池セルの第３実施形態を示す説明図である。図
６（ｂ）は太陽電池セルの裏面側を示す平面図であり、
図６（ａ）は図６（ｂ）のVI-VI断面を示している。
る太陽電池セルの第３実施形態を示す説明図である。図
６（ｂ）は太陽電池セルの裏面側を示す平面図であり、
図６（ａ）は図６（ｂ）のVI-VI断面を示している。
【００３０】本実施形態の太陽電池セル１０２ｂでは、
図に示すように、裏面電極５５を、薄い電極部５５ａ
と、その薄い電極部５５ａから格子状に盛り上がった厚
い電極部５５ｂとで構成している。これにより、面内の
かたよりがなくなり、反りを均一に抑制することができ
る。
図に示すように、裏面電極５５を、薄い電極部５５ａ
と、その薄い電極部５５ａから格子状に盛り上がった厚
い電極部５５ｂとで構成している。これにより、面内の
かたよりがなくなり、反りを均一に抑制することができ
る。
【００３１】図７（ａ）および図７（ｂ）は本発明によ
る太陽電池セルの第４実施形態を示す説明図である。図
７（ｂ）は太陽電池セルの裏面側を示す平面図であり、
図７（ａ）は図７（ｂ）のVII-VII断面を示している。
る太陽電池セルの第４実施形態を示す説明図である。図
７（ｂ）は太陽電池セルの裏面側を示す平面図であり、
図７（ａ）は図７（ｂ）のVII-VII断面を示している。
【００３２】本実施形態の太陽電池セル１０２ｃでは、
図に示すように、裏面電極５６を、薄い電極部５６ａ
と、その薄い電極部５６ａからストライプ状に盛り上が
った厚い電極部５６ｂとで構成している。この場合、反
りの方向が予測できるため、セルプロセスでの対応策が
容易に考えられる。
図に示すように、裏面電極５６を、薄い電極部５６ａ
と、その薄い電極部５６ａからストライプ状に盛り上が
った厚い電極部５６ｂとで構成している。この場合、反
りの方向が予測できるため、セルプロセスでの対応策が
容易に考えられる。
【００３３】図７（ａ）に示すように、半導体基板１の
厚みに片寄りがある場合、反りにくい厚い辺１５とスト
ライプ状の厚い電極部５６ｂとが平行になるように、ア
ルミニウムペーストを印刷することで、反りを効果的に
抑制することができる。
厚みに片寄りがある場合、反りにくい厚い辺１５とスト
ライプ状の厚い電極部５６ｂとが平行になるように、ア
ルミニウムペーストを印刷することで、反りを効果的に
抑制することができる。
【００３４】図８（ａ）および図８（ｂ）は本発明によ
る太陽電池セルの第５実施形態を示す説明図である。図
８（ｂ）は太陽電池セルの裏面側を示す平面図であり、
図８（ａ）は図８（ｂ）のVIII-VIII断面を示してい
る。
る太陽電池セルの第５実施形態を示す説明図である。図
８（ｂ）は太陽電池セルの裏面側を示す平面図であり、
図８（ａ）は図８（ｂ）のVIII-VIII断面を示してい
る。
【００３５】本実施形態の太陽電池セル１０２ｄでは、
図に示すように、裏面電極５７を、薄い電極部５７ａ
と、その薄い電極部５７ａから特定部分だけ盛り上げた
厚い電極部５７ｂとで構成している。厚い電極部５７ｂ
は、裏面電極接続部６の周辺部と半導体基板１の周辺部
である。この盛り上がりは、少なくとも半導体基板１の
周辺部で盛り上がっていればよい。これにより、Ａｌ粒
の発生を抑えることができる。
図に示すように、裏面電極５７を、薄い電極部５７ａ
と、その薄い電極部５７ａから特定部分だけ盛り上げた
厚い電極部５７ｂとで構成している。厚い電極部５７ｂ
は、裏面電極接続部６の周辺部と半導体基板１の周辺部
である。この盛り上がりは、少なくとも半導体基板１の
周辺部で盛り上がっていればよい。これにより、Ａｌ粒
の発生を抑えることができる。
【００３６】上述の第１実施形態〜第５実施形態におい
て、裏面電極接続部６が形成される部分の裏面電極の形
状は、平面状で、かつ厚い電極部と同じ高さで形成して
いる。裏面電極接続部６へ流れる電流は横方向になるた
め、その周囲の抵抗が小さくなるように、裏面電極接続
部６と重なる部分の裏面電極の厚みは厚いほうがよい。
て、裏面電極接続部６が形成される部分の裏面電極の形
状は、平面状で、かつ厚い電極部と同じ高さで形成して
いる。裏面電極接続部６へ流れる電流は横方向になるた
め、その周囲の抵抗が小さくなるように、裏面電極接続
部６と重なる部分の裏面電極の厚みは厚いほうがよい。
【００３７】図９（ａ）〜図９（ｄ）は上述の第１実施
形態〜第５実施形態の裏面電極を形成するための製造方
法を示す説明図である。まず、図９（ａ）に示すよう
に、ｐ型多結晶シリコン基板である半導体基板１の表面
側に、ｎ型となるリン等のドーパントを含んだ溶液を塗
布した後、約９００℃で熱処理することにより拡散し、
ｎ+ 層２を形成する。ｎ+ 層２はＰＯＣ１３等による気
相拡散法を用いてもよい。これにより、半導体基板１の
表面近くにｐｎ接合を形成する。
形態〜第５実施形態の裏面電極を形成するための製造方
法を示す説明図である。まず、図９（ａ）に示すよう
に、ｐ型多結晶シリコン基板である半導体基板１の表面
側に、ｎ型となるリン等のドーパントを含んだ溶液を塗
布した後、約９００℃で熱処理することにより拡散し、
ｎ+ 層２を形成する。ｎ+ 層２はＰＯＣ１３等による気
相拡散法を用いてもよい。これにより、半導体基板１の
表面近くにｐｎ接合を形成する。
【００３８】次に、太陽電池セル１０２ｂの表面の反射
を低減するために、常圧ＣＶＤまたはプラズマＣＶＤに
より、ＳｉＯ2 、ＴｉＯ2 、ＳｉＮ等からなる反射防止
膜３を形成する。
を低減するために、常圧ＣＶＤまたはプラズマＣＶＤに
より、ＳｉＯ2 、ＴｉＯ2 、ＳｉＮ等からなる反射防止
膜３を形成する。
【００３９】次に、図９（ｂ）に示すように、スクリー
ン印刷により、公知のアルミニウムペーストを用いて、
薄い電極部５９となる部分を印刷し、次に、図９（ｃ）
に示すように、もう一度その上から、同じアルミニウム
ペーストを用いて、厚い電極部６０となる部分を格子状
に印刷する。そして、７００〜８００℃で焼成すること
で、半導体基板１の裏面全体にｐ+ 層４およびＡｌから
なる裏面電極を形成する。
ン印刷により、公知のアルミニウムペーストを用いて、
薄い電極部５９となる部分を印刷し、次に、図９（ｃ）
に示すように、もう一度その上から、同じアルミニウム
ペーストを用いて、厚い電極部６０となる部分を格子状
に印刷する。そして、７００〜８００℃で焼成すること
で、半導体基板１の裏面全体にｐ+ 層４およびＡｌから
なる裏面電極を形成する。
【００４０】次に、図９（ｄ）に示すように、発生した
電流を外部へ取り出すために、表面と裏面に、銀ペース
トをスクリーン印刷法等により塗布し、６００〜７００
℃で焼成することで、表面電極７と裏面電極接続部６を
形成する。そして、電極の酸化を防ぎ、接続性を良くす
るために、これらの表面電極７と裏面電極接続部６をハ
ンダ９で被覆する。
電流を外部へ取り出すために、表面と裏面に、銀ペース
トをスクリーン印刷法等により塗布し、６００〜７００
℃で焼成することで、表面電極７と裏面電極接続部６を
形成する。そして、電極の酸化を防ぎ、接続性を良くす
るために、これらの表面電極７と裏面電極接続部６をハ
ンダ９で被覆する。
【００４１】図１０は第１実施形態〜第５実施形態の裏
面電極の形成に際し、裏面電極を容易に形成するための
製造方法を示す説明図である。まず、図９（ａ）と同様
の半導体基板１に、同じ材料を用いて、ｎ+ 層２と反射
防止膜３を形成する（図１０（ａ）参照）。
面電極の形成に際し、裏面電極を容易に形成するための
製造方法を示す説明図である。まず、図９（ａ）と同様
の半導体基板１に、同じ材料を用いて、ｎ+ 層２と反射
防止膜３を形成する（図１０（ａ）参照）。
【００４２】次に、図１０（ｂ）に示すように、スクリ
ーン印刷により、公知のアルミニウムペーストを用い
て、厚い電極部６１となる部分のみを格子状に印刷す
る。そして、図１０（ｃ）に示すように、薄い電極部６
２となる部分は、厚い電極部６１の部分が自然に広がる
ことを利用して形成する。この場合、アルミニウムペー
ストの粘度を適切に調整しておく。このようにすれば、
製造工程を増やすことなく、より安価に本発明の太陽電
池セル１０２ｂを製造することができる。
ーン印刷により、公知のアルミニウムペーストを用い
て、厚い電極部６１となる部分のみを格子状に印刷す
る。そして、図１０（ｃ）に示すように、薄い電極部６
２となる部分は、厚い電極部６１の部分が自然に広がる
ことを利用して形成する。この場合、アルミニウムペー
ストの粘度を適切に調整しておく。このようにすれば、
製造工程を増やすことなく、より安価に本発明の太陽電
池セル１０２ｂを製造することができる。
【００４３】その後、図９（ｄ）と同様に、表面電極７
と裏面電極接続部６を形成し、ハンダ９で被覆する（図
１０（ｄ）参照）。
と裏面電極接続部６を形成し、ハンダ９で被覆する（図
１０（ｄ）参照）。
【００４４】本実施形態では、好ましくは、裏面電極パ
ターンのアルミニウムペーストが抜ける領域（薄い電極
部６２となる部分）を０．５ｍｍ以下の幅とし、面内は
幅およびピッチが０．２〜０．５ｍｍの格子状のスクリ
ーンマスクを用い、粘度約８０ｐａ・ｓのアルミニウム
ペーストを使用して、厚い電極部６１となる部分を印刷
する。これにより、周囲と格子状の部分が厚く、その他
の部分が薄い裏面電極を容易に形成することができる。
ターンのアルミニウムペーストが抜ける領域（薄い電極
部６２となる部分）を０．５ｍｍ以下の幅とし、面内は
幅およびピッチが０．２〜０．５ｍｍの格子状のスクリ
ーンマスクを用い、粘度約８０ｐａ・ｓのアルミニウム
ペーストを使用して、厚い電極部６１となる部分を印刷
する。これにより、周囲と格子状の部分が厚く、その他
の部分が薄い裏面電極を容易に形成することができる。
【００４５】図１１は本発明の太陽電池セルと比較例１
〜３の太陽電池セルとの比較を示す説明図である。これ
らの太陽電池セルには、全て厚さ約３００μｍで、１２
５μｍ角のｐ型多結晶シリコン基板を用いた。また、受
光面側の構造は、全て図６に示した構造とした。
〜３の太陽電池セルとの比較を示す説明図である。これ
らの太陽電池セルには、全て厚さ約３００μｍで、１２
５μｍ角のｐ型多結晶シリコン基板を用いた。また、受
光面側の構造は、全て図６に示した構造とした。
【００４６】比較した本発明の太陽電池セルは、図６で
示した裏面電極構造の太陽電池セルを図１０で示した製
造方法で製造したものである。すなわち、図６の薄い電
極部５５ａの幅と厚い電極部５５ｂの幅を０．２ｍｍと
し、スクリーン印刷により、約１．２ｇのアルミニウム
ペーストを、厚い電極部５５ｂの部分にのみ印刷し、薄
い電極部５５ａの部分は、厚い電極部５５ｂの部分の広
がりを利用して、裏面電極を形成したものである。
示した裏面電極構造の太陽電池セルを図１０で示した製
造方法で製造したものである。すなわち、図６の薄い電
極部５５ａの幅と厚い電極部５５ｂの幅を０．２ｍｍと
し、スクリーン印刷により、約１．２ｇのアルミニウム
ペーストを、厚い電極部５５ｂの部分にのみ印刷し、薄
い電極部５５ａの部分は、厚い電極部５５ｂの部分の広
がりを利用して、裏面電極を形成したものである。
【００４７】比較例１および比較例２の太陽電池セル
は、図１で示した従来の裏面電極構造のものである。す
なわち、比較例１の太陽電池セルは裏面電極を厚く形成
したものであり、スクリーン印刷により、約２．０ｇの
アルミニウムペーストを、裏面全体に均一に印刷して、
裏面電極を形成したものである。また、比較例２の太陽
電池セルは裏面電極を薄く形成したものであり、スクリ
ーン印刷により、約１．２ｇのアルミニウムペースト
を、裏面全体に均一に印刷して、裏面電極を形成したも
のである。
は、図１で示した従来の裏面電極構造のものである。す
なわち、比較例１の太陽電池セルは裏面電極を厚く形成
したものであり、スクリーン印刷により、約２．０ｇの
アルミニウムペーストを、裏面全体に均一に印刷して、
裏面電極を形成したものである。また、比較例２の太陽
電池セルは裏面電極を薄く形成したものであり、スクリ
ーン印刷により、約１．２ｇのアルミニウムペースト
を、裏面全体に均一に印刷して、裏面電極を形成したも
のである。
【００４８】比較例３の太陽電池セルは、図６で示した
格子状の裏面電極パターンで、薄い電極部５５ａの部分
がない構造の太陽電池セルである。すなわち、厚い電極
部５５ｂの幅を１．０ｍｍ、ピッチを５．０ｍｍとし、
スクリーン印刷により、約１．２ｇのアルミニウムペー
ストを、厚い電極部５５ｂの部分にのみ印刷して、裏面
電極を形成したものである。
格子状の裏面電極パターンで、薄い電極部５５ａの部分
がない構造の太陽電池セルである。すなわち、厚い電極
部５５ｂの幅を１．０ｍｍ、ピッチを５．０ｍｍとし、
スクリーン印刷により、約１．２ｇのアルミニウムペー
ストを、厚い電極部５５ｂの部分にのみ印刷して、裏面
電極を形成したものである。
【００４９】比較項目は、短絡電流Ｉｓｃ〔ｍＡ／ｃｍ
2 〕、開放電圧Ｖｏｃ〔ｍＶ〕、曲線因子ＦＦ、変換効
率η〔％〕、反り〔ｍｍ〕、印刷重量〔ｇ〕とした。反
りは図２で示した反り１２の高さである。
2 〕、開放電圧Ｖｏｃ〔ｍＶ〕、曲線因子ＦＦ、変換効
率η〔％〕、反り〔ｍｍ〕、印刷重量〔ｇ〕とした。反
りは図２で示した反り１２の高さである。
【００５０】この比較でわかるように、本発明の太陽電
池セルと比較例１とを比較した場合、本発明の太陽電池
セルのほうが反りが少ない。また、本発明の太陽電池セ
ルと比較例２とを比較した場合、反りは同程度である
が、比較例２では、アルミニウム粒が発生している。
池セルと比較例１とを比較した場合、本発明の太陽電池
セルのほうが反りが少ない。また、本発明の太陽電池セ
ルと比較例２とを比較した場合、反りは同程度である
が、比較例２では、アルミニウム粒が発生している。
【００５１】本発明の太陽電池セルと比較例３とを比較
した場合、比較例３のほうが反りが少ないが、比較例３
では、従来の項で述べたように、裏面にＢＳＦ層が形成
されない部分があるので、ＢＳＦ層が形成されない部分
での少数キャリアの表面再結合のため、特性の低下があ
る。したがって、これらの点を考慮した場合、本発明の
太陽電池セルであれば、特性を低下させずに、反りを低
減させることができる。
した場合、比較例３のほうが反りが少ないが、比較例３
では、従来の項で述べたように、裏面にＢＳＦ層が形成
されない部分があるので、ＢＳＦ層が形成されない部分
での少数キャリアの表面再結合のため、特性の低下があ
る。したがって、これらの点を考慮した場合、本発明の
太陽電池セルであれば、特性を低下させずに、反りを低
減させることができる。
【００５２】
【発明の効果】本発明によれば、製造工程を増やすこと
なく、特性を低下させずに、反りを低減させることがで
きる。さらに、印刷重量を従来比約６０％に低減しても
アルミニウム粒の発生がないため、アルミニウムペース
トの材料費の低減が可能となり、より低コストの太陽電
池セルとすることができる。
なく、特性を低下させずに、反りを低減させることがで
きる。さらに、印刷重量を従来比約６０％に低減しても
アルミニウム粒の発生がないため、アルミニウムペース
トの材料費の低減が可能となり、より低コストの太陽電
池セルとすることができる。
【図１】従来の一般的な太陽電池セルの構造を示す説明
図である。
図である。
【図２】従来の一般的な太陽電池セルの反りの状態を示
す説明図である。
す説明図である。
【図３】従来の一般的な太陽電池セルの反りを軽減させ
る構造を示す説明図である。
る構造を示す説明図である。
【図４】本発明による太陽電池セルの第１実施形態を示
す説明図である。
す説明図である。
【図５】本発明による太陽電池セルの第２実施形態を示
す説明図である。
す説明図である。
【図６】本発明による太陽電池セルの第３実施形態を示
す説明図である。
す説明図である。
【図７】本発明による太陽電池セルの第４実施形態を示
す説明図である。
す説明図である。
【図８】本発明による太陽電池セルの第５実施形態を示
す説明図である。
す説明図である。
【図９】第１実施形態〜第５実施形態の裏面電極を形成
するための製造方法を示す説明図である。
するための製造方法を示す説明図である。
【図１０】第１実施形態〜第５実施形態の裏面電極を容
易に形成するための製造方法を示す説明図である。
易に形成するための製造方法を示す説明図である。
【図１１】本発明の太陽電池セルと比較例１〜３の太陽
電池セルとの比較を示す説明図である。
電池セルとの比較を示す説明図である。
１ ｐ型半導体基板 ２ ｎ層 ３ 反射防止膜 ４ ｐ+ 層 ６ 裏面電極接続部 ７ 表面電極 ９ ハンダ ５３，５４，５５，５６，５７ 裏面電極 ５５ａ，５６ａ，５７ａ，５９，６２ 薄い電極部 ５５ｂ，５６ｂ，５７ｂ，６０，６１ 厚い電極部 １０２，１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃ，１０２ｄ 太
陽電池セル
陽電池セル
Claims (7)
- 【請求項１】 半導体基板と、その半導体基板の裏面全
体に形成されたアルミニウムからなる裏面電極と、半導
体基板の裏面電極接合面に形成されたＢＳＦ層を備え、
裏面電極が２種以上の厚みで形成されていることを特徴
とする太陽電池セル。 - 【請求項２】 裏面電極が薄い部分と厚い部分の２段階
の厚みで形成されるとともに、薄い部分と厚い部分が交
互に形成されてなる請求項１記載の太陽電池セル。 - 【請求項３】 裏面電極が薄い部分と厚い部分の２段階
の厚みで形成されるとともに、裏面電極の厚い部分が格
子状に形成されてなる請求項１記載の太陽電池セル。 - 【請求項４】 裏面電極が薄い部分と厚い部分の２段階
の厚みで形成されるとともに、裏面電極の厚い部分がス
トライプ状に形成されてなる請求項１記載の太陽電池セ
ル。 - 【請求項５】 裏面電極が薄い部分と厚い部分の２段階
の厚みで形成されるとともに、裏面電極の厚い部分が半
導体基板の外周の部分である請求項１記載の太陽電池セ
ル。 - 【請求項６】 請求項１記載の太陽電池セルを製造する
に際し、半導体基板の裏面全体にアルミニウムペースト
を塗布し、その上から再度厚くしたい裏面電極の部分に
アルミニウムペーストを塗布した後、焼成することによ
り、半導体基板の裏面に２種以上の厚みで裏面電極を形
成する工程を含んでなる太陽電池セルの製造方法。 - 【請求項７】 請求項１記載の太陽電池セルを製造する
に際し、半導体基板の厚くしたい裏面電極の部分にアル
ミニウムペーストを塗布するとともに、薄くしたい裏面
電極の部分についてはその塗布したアルミニウムペース
トの広がりを利用して形成した後、焼成することによ
り、半導体基板の裏面に２種以上の厚みで裏面電極を形
成する工程を含んでなる太陽電池セルの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001013618A JP3957461B2 (ja) | 2001-01-22 | 2001-01-22 | 太陽電池セルおよびその製造方法 |
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-
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- 2001-01-22 JP JP2001013618A patent/JP3957461B2/ja not_active Expired - Fee Related
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