JP2003303980A

JP2003303980A - 太陽電池及びその製造方法

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Publication number: JP2003303980A
Application number: JP2002108264A
Authority: JP
Inventors: Akira Miyazawa; 彰宮澤
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2002-04-10
Filing date: 2002-04-10
Publication date: 2003-10-24
Anticipated expiration: 2022-04-10
Also published as: JP4212292B2

Abstract

(57)【要約】【課題】所望の領域にのみ、外部出力取出し接続を確
実に形成することができる太陽電池を提供することを目
的とする。【解決手段】ｐｎ接合を有する半導体基板と、該半導
体基板に接続される電極とからなり、表裏面の少なくと
も一方の電極が、第１電極と、少なくとも一部が第１電
極に重なって配置する第２電極から構成され、該第２電
極が、前記第１電極との重なり部分において第１電極を
構成する元素を含有してなる太陽電池。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は太陽電池及びその製
造方法に関し、より詳細には、電極について改良された
太陽電池及びその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の太陽電池セル２０は、図８（ａ）
及び（ｂ）に示したように、例えば、シリコン等のｐ型
半導体基板２の表面にｎ型ドパーントが拡散したｎ型拡
散層３が形成されてｐｎ接合を構成し、ＴｉＯ₂膜によ
る反射防止膜４がｎ型拡散層３上に形成され、さらに反
射防止膜４上に、ｎ型拡散層３に直接接続する銀電極７
と、銀電極７の表面に半田層９が形成されている。

【０００３】また、半導体基板２の裏面には、ほぼ全面
に、ＢＳＦ層５と、その上にアルミ電極６が形成されて
おり、さらにアルミ電極６上の一部に銀電極１４と、そ
の表面に半田層１０が形成されている。なお、半田層
９、１０は、通常、直列抵抗を低減し、太陽電池の出力
を向上するため及び複数の太陽電池セルを接続するため
のインターコネクタの半田付けを容易にするために、銀
電極７、１４上の全面に形成されている。

【０００４】このような太陽電池セル２０は、図１０
（ａ）に示すような方法により形成される。まず、基板
エッチングによりｐ型半導体基板２を得、この半導体基
板２の表面にｎ型となるドパーントを拡散してｎ型拡散
層３を形成することによりｐｎ接合を形成する。次い
で、反射防止膜４を形成し、基板裏面にアルミペースト
を塗布し、焼成することによりＢＳＦ層５とアルミ電極
６を形成する。続いて、基板裏面に、銀ペーストをアル
ミ電極に重なるように塗布し、乾燥する。受光面となる
ｎ型拡散層３上に銀ペーストを塗布し、乾燥し、焼成す
ることにより銀電極７、１４を形成する。さらに、それ
らの銀電極７、１４の表面に半田層９、１０を形成す
る。半田層９、１０は、通常、半田槽に太陽電池を浸漬
する方法により形成される。また、別の太陽電池セル３
０は、図９（ａ）、（ｂ）に示したように、半導体基板
２の裏面に、ＢＳＦ層５が形成され、裏面のＢＳＦ層５
が形成されていない領域上に銀電極１５が形成され、Ｂ
ＳＦ層５と銀電極１４との上にアルミ電極６が形成さ
れ、さらに銀電極１４の一部の上に半田層１０が形成さ
れている以外は、実質的に上記と同様の構造を有する。

【０００５】このような太陽電池セルは、図１０（ｂ）
に示すような方法により形成される。まず、基板エッチ
ングによりｐ型半導体基板２を得、この半導体基板２の
表面に上記と同様にｎ型拡散層３と反射防止膜４を形成
する。基板裏面に銀ペーストを塗布し、乾燥する。その
一部に重なるように、アルミペーストを塗布し、乾燥
し、さらに、受光面となるｎ型拡散層３上に銀ペースト
を塗布し、乾燥し、焼成することにより、ＢＳＦ層５、
アルミ電極６、銀電極１５、銀電極７を同時に形成し、
銀電極７、１５上に半田層９、１０を形成する。さら
に、最近では、太陽電池セルの高効率化や薄型化を目的
に、図１１に示すように、基板裏面の周辺部にも銀電極
１６及び半田層１０を形成した太陽電池セルも開発され
つつある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記のような
銀電極７、１４、１５、１６上に半田層９、１０が形成
された太陽電池セルを大量に形成する場合、半田槽にお
ける半田温度や半田槽からの引出し速度等の制御が難し
くなり、半田層が均一に形成できなかったり、半田玉等
による不要な凹凸が発生することがある。均一に半田層
が形成されていない場合は、複数の太陽電池を接続する
インターコネクタの半田付けが困難になる。一方、半田
玉が発生した場合は、その凹凸に起因して、モジュール
化のために接続された太陽電池セルを樹脂封止するラミ
ネート工程において太陽電池が割れる原因となる。この
ことは、図１１に示す太陽電池セルでは顕著である。

【０００７】太陽電池セルの低コスト化のために基板の
厚みが薄くなるのにつれ、反りを抑制するためにアルミ
電極を薄膜化したり、アルミ電極を形成せずに、基板裏
面へ魚骨型等の銀電極を配置する方法が検討されている
が、その際、半田玉等による凹凸が問題となる。これに
対して、半田層を形成する際に、活性度の強いフラック
スを用いることにより、半田層を均一に形成する試みが
なされている。しかし、この方法では、フラックスに含
まれる活性種により電極の腐食を余儀なくされ、太陽電
池セルの信頼性を大幅に低下させる原因となる。

【０００８】また、半田玉や半田溜まり等の凹凸の発生
を防止するために、電極パターンの一部を簾状にした
り、半田液面に対して角度を設けて浸漬したりする方法
が検討されているが、必ずしも十分な効果が得られてい
ないのが現状である。さらに、ＢＳＦ層を形成するため
には、アルミペーストとシリコンとを反応させる必要が
あるが、アルミペーストの塗布パターンの間には、銀ペ
ーストが存在するため、その反応が妨げられ、その部分
にはＢＳＦ層が形成されず、太陽電池の出力低下をもた
らすという問題もある。なお、ＢＳＦ層の形成を妨げ
る、銀ペーストの塗布面積を極力低減したとしても、ア
ルミ電極と銀電極との接触面積が減少することに起因し
て、直列抵抗の増大を招き、太陽電池の出力低下を阻止
することは困難である。本発明は上記課題に鑑みなされ
たものであり、所望の領域にのみ、外部出力取出し接続
を確実に形成することができる太陽電池及びその製造方
法を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、ｐｎ接
合を有する半導体基板と、該半導体基板に接続される電
極とからなり、表裏面の少なくとも一方の電極が、第１
電極と、少なくとも一部が第１電極に重なって配置する
第２電極から構成され、該第２電極が、前記第１電極と
の重なり部分において第１電極を構成する元素を含有し
てなる太陽電池が提供される。

【００１０】また、本発明によれば、（ａ）ｐｎ接合を
有する半導体基板上に第１電極形成用の金属ペーストを
塗布し、（ｂ）前記第１電極形成用の金属ペースト上に
その一部が重なるように第２電極形成用の金属ペースト
を塗布し、（ｃ）熱処理して、第１電極と重なる第２電
極部分に第１電極を構成する金属元素を含有した第２電
極を形成する太陽電池の製造方法が提供される。

【００１１】さらに、本発明によれば、（ａ）ｐｎ接合
を有する半導体基板上に第１の電極形成用の金属ペース
トを塗布し、（ａ₁）熱処理して第１電極を形成し、
（ｂ₁）該第１電極上に少なくともその一部が重なるよ
うに、第１電極を構成する金属元素を含有する第２の電
極形成用の金属ペーストを塗布し、（ｂ₂）熱処理して
第１電極を構成する金属元素を含有した第２電極を形成
する太陽電池の製造方法が提供される。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明の太陽電池は、主として、
半導体基板と電極とから構成される。半導体基板として
は、通常太陽電池に用いられるものであれば特に限定さ
れるものではなく、例えば、シリコン、ゲルマニウム等
の元素半導体、ＧａＡｓ、ＩｎＧａＡｓ、ＺｎＳｅ等の
化合物半導体が挙げられる。なかでもシリコン基板が好
ましい。また、半導体基板は、単結晶、多結晶、いわゆ
るマイクロクリスタルと呼ばれる微結晶、アモルファス
及びこれらが混在するものであってもよい。半導体基板
は、受光面側に凹凸が形成されていることが好ましい。
凹凸は、特に限定されるものではなく、太陽電池セルの
変換効率を高めるように機能するような高低差、ピッチ
を有して形成されていることが好ましい。例えば、高さ
数μmの微小ピラミッド形状、深さ数十μmの溝を多数平
行に配置した形状等が挙げられる。基板表面に凹凸を形
成する方法としては、ＮａＯＨやＫＯＨ等のアルカリ溶
液、さらにアルカリ溶液にイソプロピルアルコール等の
有機溶媒を加えた水溶液で基板表面を処理する方法、ダ
イシング装置又はレーザー等を用いたり、ドライエッチ
ングにより、溝や凹部を形成する方法等が挙げれる。半
導体基板には、ｐｎ接合が形成されている。例えば、ｐ
型の半導体基板の表面にｎ型の拡散層が形成されること
によりｐｎ接合を有していることが好ましく、ｐ型半導
体基板及びｎ型拡散層の不純物濃度、ｐ型半導体基板及
びｎ型拡散層の厚みは、通常太陽電池として機能し得る
もののなかから適宜選択することができる。

【００１３】電極は、半導体基板のｐ型領域及びｎ型拡
散層に、それぞれ接続されるように形成されており、通
常、半導体基板の表面及び裏面にそれぞれ形成されてい
る。表裏面の少なくとも一方の電極は、第１電極と、少
なくとも一部が第１電極に重なって配置する第２電極と
から形成されている。このような構成の電極は、半導体
基板の裏面、つまり、太陽電池としての受光面と反対の
側に形成されていることが好ましい。電極を形成する方
法としては、アルミペーストや銀ペースト等の導電性ペ
ーストを用いたスクリーン印刷法、蒸着、メッキ等が挙
げられる。第１電極は、導電材料により形成されていれ
ば、その材料は特に限定されないが、アルミニウムを主
体とした導電材料から形成されていることが好ましい。
ここで、アルミニウムを主体とするとは、アルミニウム
からなる場合のほか、アルミニウム合金、アルミニウム
の他の金属元素が含有又は分散されているが、アルミニ
ウムの特性を優位に維持していることを意味する。第１
電極は、半導体基板のほぼ全面に形成されていることが
好ましく、例えば、１０〜１００μｍ程度の膜厚で形成
することができる。

【００１４】第２電極は、少なくともその一部が第１電
極に重なって形成されている限り、すべてが第１電極上
に形成されていてもよいし、どのような形状で、どのよ
うな面積で配置していてもよいが、半導体基板に直接接
続される部分が存在していることが好ましい。ただし太
陽電池で発電した電力を効率良く取出せることを考慮す
る必要がある。例えば、第２電極は、太陽電池におい
て、少なくとも半導体基板裏面の面積に対して５〜１０
％程度形成されていることが適当である。第２電極をウ
ェハの外周部に一定の幅で構成することにより効率良く
集電できる。また、材料は、特に限定されないが、少な
くとも、第１電極との重なり部分において第１電極を構
成する元素、特に第１電極の構成主体となる元素を含有
していることが必要である。この場合、第１電極と重な
らず、半導体基板に直接接続される部分においては、第
１電極を構成する元素を含んでいてもよいが、ほとんど
含んでいないことが好ましい。第２電極は、銀を主体と
した導電材料から形成されていることが好ましく、例え
ば、１０〜５０μｍ程度の膜厚で形成することができ
る。

【００１５】また、半導体基板、第１又は第２電極上に
は、さらに第３電極が形成されていてもよい。第３電極
は、半導体基板、第１又は第２電極上に、どのような形
状で、どのような面積で配置していてもよいが、少なく
ともインターコネクタが接続できる必要最小限度の形状
（大きさ）を有していることが好ましい。第３電極は、
導電材料により形成されていれば、その材料は特に限定
されないが、銀を主体とした導電材料から形成されてい
ることが好ましく、第１電極を構成する元素を含有して
いないことが好ましい。第３電極は、例えば、１０〜５
０μｍ程度の膜厚で形成することができる。

【００１６】第２電極又は第３電極上には、半田層が形
成されていてもよい。半田層としては、鉛を主体とした
もの（ＳｎＰｂ等）のみならず、錫を主成分として、他
に銀、ビスマス、銅、亜鉛、金、パラジム等の中から１
種又は２種以上を選択した合金等が挙げられる。半田層
の膜厚は、特に限定されないが、例えば、５〜２０μｍ
程度が挙げられる。半田層の形状は、特に限定されるも
のではないが、太陽電池にインターコネクタを接続する
際に、接続を確保することができる形状（大きさ）で形
成することが必要である。例えば、第２電極上に形成さ
れる場合には、第２電極の材料等に応じて、第２電極上
全面に形成してもよいが、好ましくは、第１電極との重
なり部分以外の領域にのみ形成されていることが好まし
い。また、第３電極上に形成される場合には、その全面
に形成されることが好ましい。この場合、第２電極上に
半田層が形成されていても形成されていなくてもよい。

【００１７】なお、本発明の太陽電池においては、上記
の電極以外に、さらに電極が形成されている。つまり、
第１及び第２電極によって形成される電極が半導体基板
の受光面と反対側に形成されている場合には、受光面側
にも、電極が形成されている。この場合の電極は、導電
材料であればどのような材料によって形成されていても
よいが、透明導電材料で形成されることが好ましい。あ
るいは、不透明な導電材料で形成する場合には、最小限
の面積で形成されることが好ましい。あらかじめ反射防
止膜が形成している場合には、電極が形成される部分の
反射防止膜をあらかじめ除去することが必要であるが、
例えば、ファイヤースルー型のペーストを用いて電極を
形成する場合には、反射防止膜の除去なしに形成するこ
とができる。

【００１８】また、本発明の太陽電池においては、半導
体基板の表面に、いわゆるＢＳＦ層が形成されていても
よい。ＢＳＦ層の厚み等は、得ようとする太陽電池の特
性に応じて適宜調整することができる。さらに、反射防
止膜、保護膜等がさらに形成されていてもよい。反射防
止膜は、例えば、常圧ＣＶＤ法を用いて酸化チタン（Ｔ
ｉＯ₂）膜を形成する方法、プラズマＣＶＤ法を用いて
窒化珪素（Ｓｉ₃Ｎ₄）膜を形成する方法等が挙げられ
る。例えば、ＴｉＯ₂では６０〜９０ｎｍ程度の膜厚、
Ｓｉ₃Ｎ₄では、７０〜１００ｎｍ程度の膜厚が適当であ
る。なお、反射防止膜は、電極形成の前後のいずれの時
期に形成してもよい。なお、本発明の太陽電池は、複数
個を直列又は並列に接続してモジュール化されていても
よい。

【００１９】さらに、本発明の太陽電池の製造方法にお
いては、まず、工程（ａ）において、ｐｎ接合を有する
半導体基板上に第１電極形成用の金属ペーストを塗布す
る。基板にｐｎ接合を形成する方法としては、例えば、
ｐ型半導体基板に対してＰ ₂Ｏ₅やＰＯＣｌ₃による気相
拡散により、８００〜９５０℃の温度で５〜３０分間処
理する方法、Ｐ含有化合物を含有した塗布液を塗布して
熱処理により拡散させる方法、ｎ型半導体基板に対して
ＢＢｒ₃による気相拡散、Ｂ含有化合物を含有した塗布
液を塗布して熱処理により拡散させる方法等が挙げられ
る。第１電極形成用の金属ペーストは、公知の方法によ
り調製することができる。金属ペースト材料は特に限定
されないが、例えば、アルミニウムの場合には、例え
ば、平均粒径１〜２０μｍ程度のアルミ粉末を６０〜８
０％（重量％、以下同じ）、ガラスフリットを数％、セ
ルロース等の樹脂を数％、及びカルビトール系の溶剤を
５〜２０％に、任意に適当な添加剤を加えて調製するこ
とができる。添加剤としては、例えば、ペーストの凝集
の抑制や粘性の維持をさせるような安定剤等が挙げられ
る。金属ペーストは、スクリーン印刷法等を用いて所望
の形状に塗布することができる。

【００２０】工程（ｂ）において、第１電極形成用の金
属ペースト上に、少なくともその一部が重なるように第
２電極形成用の金属ペーストを塗布する。第２電極形成
用の金属ペーストも、第１電極形成用の金属ペーストと
同様に調製し、同様に所望の形状に塗布することができ
る。例えば、平均粒径１〜２０μｍ程度の銀粉末、ガラ
スフリット、樹脂及び溶剤に、任意に適当な添加剤、例
えば、第１電極形成用の金属ペーストとの密着性を向上
するために、その材料、例えば、アルミとの反応性を向
上する添加剤又は第２電極形成用の金属ペーストの焼結
性を低減する添加剤を加えて調製することができる。添
加剤としては、例えば、Ｐ含有化合物（Ｐ₂Ｏ₅等）が挙
げられる。これらの金属ペーストは、塗布した後に適宜
乾燥することが好ましい。乾燥の条件としては、１００
〜２００℃程度の温度で、１〜５分間程度の条件が挙げ
られる。

【００２１】工程（ｃ）において、熱処理する。この場
合の熱処理は、用いたペーストの種類、組成等によって
適宜調整することができ、例えば、１００〜１０００℃
の温度範囲を用いることができ、特に、熱硬化型のペー
ストでは２００〜４００℃、焼成型では４００〜１００
０℃程度の温度範囲が挙げられる。より具体的には、大
気中で、６００℃〜９００℃の範囲で、１〜１０分間程
度行うのが適当である。

【００２２】これにより、第１電極とともに、第１電極
と重なる第２電極部分に第１電極を構成する金属元素を
含有した第２電極を形成することができる。さらに、こ
の後、工程（ｄ）において、半導体基板、第１又は第２
電極上に第３電極形成用の金属ペーストを塗布し、工程
（ｃ）の熱処理温度よりも低い温度で熱処理を行って第
３電極を形成してもよい。第３電極形成用の金属ペース
トも、第１電極形成用の金属ペーストと同様に調整し、
所望の形状に塗布することができる。また、ここでの熱
処理は、例えば、６５０℃以下、好ましくは、５００〜
６００℃程度の温度範囲で、１〜１０分間程度行うこと
が適当である。

【００２３】さらに、本発明の別の太陽電池の製造方法
においては、工程（ａ）の後、工程（ａ₁）において熱
処理して第１電極を形成し、さらに、工程（ｂ₁）にお
いて、第１電極上に、少なくともその一部が重なるよう
に、第１電極を構成する金属元素を含有する第２の電極
形成用の金属ペーストを塗布し、工程（ｂ₂）において
熱処理することにより、第１電極を構成する金属元素を
含有した第２電極を形成してもよい。

【００２４】ここで、第１電極を構成する金属元素を含
有する第２の電極形成用の金属ペーストは、上述した第
１又は第２電極形成用の金属ペーストと同様に調製する
ことができるが、例えば、第２電極を構成する金属１０
０重量部に対して、５〜１００重量部程度の第１電極を
構成する金属が含有されている金属ペーストを用いるこ
とが好ましい。

【００２５】また、工程（ａ₁）及び（ｂ₂）における熱
処理は、大気中、６５０℃〜９００℃の温度範囲で、１
〜６０分間程度行うことが適当である。なお、この方法
では、工程（ｂ₁）において、さらに、第１電極上に、
第１電極を構成する金属元素を含有しない第３の電極形
成用の金属ペーストを塗布し、工程（ｂ₂）において、
第２電極と第３電極とを同時焼成により形成してもよ
い。この場合の熱処理は、６５０℃程度以下の比較的低
温で行うことが好ましい。

【００２６】さらに、第１電極及び第２電極を形成した
後、あるいは任意に第３電極を形成した後、工程（ｅ）
において、半田ディップ法により、第１電極と重なり部
分以外の第２電極上に又は第３電極上に、半田層を形成
してもよい。半田ディップ法は、２００℃程度の溶融半
田槽に基板を浸漬し、垂直方向に引上げて半田層を形成
する方法が一般的である。なお、半田層の形成時には、
フラックスを用いてもよいが、数％程度以下の活性剤が
含まれたもの又は活性剤が含まれていないものが好まし
い。ここでの活性剤としては、無機酸、有機酸等が挙げ
られるが、弱活性の有機酸が好ましい。以下に、本発明
の太陽電池及びその製造方法の実施の形態について詳細
に説明する。

【００２７】実施の形態１この実施の形態の太陽電池セル１を、図１（ａ）及び
（ｂ）に示す。なお、図１（ａ）は（ｂ）中の破線部Ａ
-Ａ'における断面図である。ｐ型シリコン基板２の表面
にｎ型ドパーントが拡散したｎ型拡散層３が形成されて
ｐｎ接合を構成し、このｎ型拡散層３上に、ＴｉＯ₂膜
による反射防止膜４が形成され、さらに反射防止膜４上
に、ｎ型拡散層３に直接接続する銀電極７と、銀電極７
の表面に半田層９が形成されている。

【００２８】また、シリコン基板２の裏面には、ほぼ全
面に、ＢＳＦ層５とアルミ電極６とが形成されており、
さらにアルミ電極６上の一部に重なるように銀電極８が
形成されている。この銀電極８は、アルミ電極６との重
なり部分にはアルミが含有されており、直接シリコン基
板２と接続されている部分には、ほとんどアルミが含有
されていない。また、銀電極８上であって、アルミ電極
６が形成されていない領域上に半田層１０が形成されて
いる。このような太陽電池セルは、例えば、図２（ａ）
に示される方法により形成することができる。まず、ア
ルカリ溶液であるＮａＯＨ水溶液によりｐ型結晶シリコ
ン基板２表面をテクスチャエッチングする。

【００２９】次いで、シリコン基板２を石英チューブ炉
に入れて、シリコン基板２表面に、Ｐを含む塗布液を塗
布し、例えば、９００℃で１０分間程度熱処理を行うこ
とにより、シリコン基板２の表面に深さ約０．５μｍの
ｎ型拡散層３を形成する。その後、反射防止膜４とし
て、常圧ＣＶＤ法によって、膜厚８０ｎｍ程度のＴｉＯ
₂膜を形成する。

【００３０】次に、シリコン基板２裏面に、アルミペー
ストをスクリーン印刷法により塗布し、乾燥した後、そ
の一部に重なるようにして銀ペーストを印刷し、８００
℃の温度で焼成して、シリコン基板２裏面に、厚さ数μ
ｍのＢＳＦ層５と、厚さ数十μｍのアルミ電極６及び一
部においてアルミが含有された銀電極８とを形成する。
ＢＳＦ層５は、６００℃以上の温度での焼成により、ア
ルミがシリコン中に拡散することにより形成することが
できる。また、この焼成の際に、アルミペーストと銀ペ
ーストとが反応し、銀電極中にアルミを含ませることが
できる。なお、ここでの焼成は、９００℃以上の温度で
行うと、アルミ電極表面に凹凸が発生するので望ましく
ない。

【００３１】続いて、同様に、受光面であるシリコン基
板２の表面に、銀ペーストをスクリーン印刷法により塗
布し、乾燥した後、５００〜８００℃の温度で焼成し
て、シリコン基板２表面に、厚さ数十μｍの銀電極７を
形成する。なお、図２（ｂ）に示すように、シリコン基
板２表面の銀電極７は、裏面のアルミ電極６及び銀電極
８と同時に焼成してもよい。

【００３２】さらに、シリコン基板２を、半田槽に浸漬
することにより、シリコン基板２の表面及び裏面の銀電
極７、８上に半田層９、１０を形成し、太陽電池セルを
完成させる。なお、銀電極８のうち、アルミが含有され
ている領域上には、半田層が形成されにくいため、裏面
の半田層１０は、アルミ電極が配置していない領域の上
方のみに配置させることができる。

【００３３】このように作製された太陽電池セルを複数
枚接続してモジュール化した。このような太陽電池セル
１は、裏面においては、銀電極８上であって、アルミ電
極６に重なっていない領域にのみ半田層１０が形成され
ているので、容易に、セル間接続用のインターコネクタ
を半田づけでき、出力の低下は見られなかった。一方、
アルミ電極６に重なった銀電極８上には半田層１０が形
成されないので、半田粒等の意図しない凹凸を抑制する
ことができるのみならず、半田の使用量を低減すること
ができる。

【００３４】実施の形態２この実施の形態の太陽電池セル１ａを、図３（ａ）〜
（ｃ）に示す。なお、（ａ）は（ｃ）中の破線部Ａ−
Ａ'、（ｂ）は破線部Ｂ‐Ｂ'における断面図である。ｐ
型シリコン基板２の裏面の銀電極として、アルミを含む
銀電極８が基板の外周部のアルミ電極上にも配置され、
その外周部の銀電極８における一部のアルミ電極と重な
っていないアルミを含まない領域上にも半田層１０を配
置した以外は、実施の形態１における太陽電池セル１と
実質的に同様である。このような太陽電池セル１ａで
は、実施の形態１における太陽電池セル１と同様の効果
に加えて、太陽電池セルの裏面の周辺部に銀電極１１が
形成されているので、実施の形態１における太陽電池セ
ルよりも効率良く出力を取出せることから、さらなる出
力の向上が可能となる。よって、シリコン基板２を薄く
しても、高出力で、割れにくい太陽電池セルの作製が可
能となる。

【００３５】実施の形態３この実施の形態の太陽電池セル１ｂを、図４（ａ）〜
（ｃ）に示す。なお、（ａ）は（ｃ）中の破線部Ａ−
Ａ'、（ｂ）は破線部Ｂ‐Ｂ'における断面図である。ｐ
型シリコン基板２の裏面の銀電極として、アルミを含む
銀電極８とアルミを含まない銀電極１１がアルミ電極上
にも配置され、アルミを含まない銀電極１１上に半田層
１０を配置した以外は、実施の形態２における太陽電池
セルと実質的に同様である。この太陽電池セル１ｂは、
図６に示す方法によって形成することができる。まず、
実施の形態１と同様に、ｐ型結晶シリコン基板２表面を
エッチングし、シリコン基板２の表面にｎ型拡散層３と
反射防止膜４を形成する。

【００３６】次に、シリコン基板２裏面に、アルミペー
ストをスクリーン印刷法により塗布し、乾燥した後、さ
らに、シリコン基板の外周部あるいは所望の位置のアル
ミ電極上に銀ペーストを塗布、乾燥し、８００℃の温度
で焼成して、シリコン基板２の裏面にＢＳＦ層５、アル
ミ電極６、及びアルミを含有した銀電極８を形成する。
続いて、銀電極８上の一部に銀ペーストを塗布、乾燥
し、さらに、シリコン基板２の表面にも銀ペーストを塗
布、乾燥した後、６００℃の温度で焼成して、シリコン
基板２の裏面に銀電極１１を、表面に銀電極７を形成す
る。

【００３７】さらに、実施の形態１と同様に、シリコン
基板２を、半田槽に浸漬することにより、シリコン基板
２の表面及び裏面の銀電極７、１１上に半田層９、１０
を形成し、太陽電池セル１ｂを完成させる。上記太陽電
池セル１ｂの図４（ｂ）の部分を図３（ｂ）に示したよ
うな構造としても上記と同様な方法で作製できる。ま
た、太陽電池セル１ｂは、図７に示す別の方法によって
も作製することができる。

【００３８】まず、実施の形態１と同様に、ｐ型結晶シ
リコン基板２表面をエッチングし、シリコン基板２の表
面にｎ型拡散層３と反射防止膜４を形成する。次に、シ
リコン基板２裏面に、アルミペーストをスクリーン印刷
法により塗布し、乾燥した後、８００℃の温度で焼成し
て、シリコン基板２裏面にＢＳＦ層５及びアルミ電極６
を形成する。

【００３９】続いて、シリコン基板２裏面のアルミ電極
６上の所望の位置及び外周上にアルミを含有する銀ペー
ストを印刷、乾燥するとともに、その銀ペースト上、あ
るいはその銀ペースト部分に接するようにアルミ電極上
にアルミを含有しない銀ペーストを印刷、乾燥し、さら
に、シリコン基板２表面に銀ペーストをスクリーン印刷
法により塗布し、乾燥した後、６００℃の温度で焼成し
て、シリコン基板２の裏面に銀電極８、１１を、表面に
銀電極７を形成する。なお、アルミを含有する銀ペース
トとして、銀に対して、アルミが５〜５０％含有された
ものを用いる。さらに、実施の形態１と同様に、シリコ
ン基板２を、半田槽に浸漬することにより、シリコン基
板２の表面及び裏面の銀電極７、１１上に半田層９、１
０を形成し、太陽電池セル１ｂを完成させる。

【００４０】また、図４（ｃ）の破線部Ｂ‐Ｂ'におけ
る断面図を示した図５（ａ）や（ｂ）のような太陽電池
セル１ｃ、１ｄにおいても上記と同様な方法で作製でき
る。このような太陽電池セル１ｂ、１ｃ、１ｄでは、半
田層１０を、所望の部分に形成することができるととも
に、アルミを含まない銀電極１１に半田層１０が実施の
形態１、２よりも確実に形成されているため、必要な半
田層が部分的に形成されないことを防止でき、容易にセ
ル間接続用のインターコネクタを半田付けできる。一
方、アルミを含む銀電極８は、アルミ電極６を流れる電
流を効率良く集める集電極として用いることができ、高
出力化を図り、薄型基板の補強材として機能させること
ができる。さらに、ＢＳＦ層がシリコン基板の裏面のほ
ぼ全面に形成できることから、実施の形態１、２よりも
高出力化を図ることができる。また、この銀電極８上に
は、ほとんど半田層１０が形成されないので、半田粒等
の意図しない凹凸を抑制することができるのみならず、
半田使用量を低減することができる。よって、シリコン
基板２を薄くしても、高出力で、割れにくい太陽電池セ
ルの作製が可能となる。

【００４１】

【発明の効果】本発明の太陽電池セルによれば、表裏面
の少なくとも一方の電極が、第１電極と、少なくとも一
部が第１電極に重なって配置する第２電極から構成さ
れ、第２電極が、第１電極との重なり部分において第１
電極を構成する元素を含有して形成されているため、半
田層をその上に形成する場合に所望の領域にのみ半田層
が形成されるため、半田層上に不要な半田突起が発生す
るのを極力抑制することができ、信頼性の高い太陽電池
を得ることができるとともに、半田の使用量が低減され
るために、安価な太陽電池を提供することができる。特
に、第２電極が、第１電極との重なり部分以外において
第１電極を構成する元素を含有していない場合には、上
記の効果は顕著である。

【００４２】また、第１電極がアルミニウムを、第２電
極が銀を主体として構成されてなる場合には、半田層の
形成パターンを容易に制御することが可能になる。さら
に、第２電極をシリコン基板の外周部に形成した場合、
第１電極を流れる電流を効率良く集める集電極として機
能させることができるため、高出力化を図りながら、さ
らに薄型基板の補強材とすることができ、割れにくい、
強度の高い太陽電池を提供することができる。

【００４３】また、本発明において、表裏面の少なくと
も一方の電極が、第１電極と、少なくとも一部が第１電
極に重なって配置する第２電極と、前記第１電極上に配
置する第３電極とから構成され、前記第２電極が、第１
電極を構成する元素を含有し、前記第３電極が、第１電
極を構成する元素を含有しないために、容易にセル間接
続用のインターコネクタを半田付けできるとともに、第
３電極を、第１電極を流れる電流を効率良く集める集電
極として用いることができ、高出力化を図りながら、薄
型基板の補強材とすることができるため、強度の高い太
陽電池を提供することができる。特に、第２電極が、第
１電極の外周に配置してなる場合には、上記の効果は顕
著である。

【００４４】さらに、本発明によれば、第１電極形成用
の金属ペーストと第２電極形成用の金属ペーストとを接
触させた状態で、熱処理により電極とするために、第１
電極を構成する元素を、容易に、所望の領域の第２電極
に拡散させることができる。その結果、その後に形成さ
れる半田層の形成パターンを容易に制御することが可能
になる。したがって、半田層を所望の領域にのみ半田層
が形成されるため、半田層上に不要な半田突起が発生す
るのを極力抑制することができるとともに、半田の使用
量を低減することができ、安価で信頼性の高い太陽電池
を簡便に製造することが可能になる。

【００４５】また、熱処理を、６００℃〜９００℃の範
囲で行う場合には、第１電極を構成する元素を、容易に
第２電極に拡散させることができるとともに、第１電極
形成用の金属ペーストと、半導体基板との反応を促すこ
とができるため、半導体基板にさらなる性能を付与する
ことができる。さらに、第１電極上に第３電極形成用の
金属ペーストを塗布し、比較的低い温度で熱処理を行っ
て第３電極を形成する場合には、第１電極及び第２電極
の劣化を防止することができる。

【００４６】また、第１電極を形成した後、第１電極を
構成する金属元素を含有する第２の電極形成用の金属ペ
ーストを塗布し、熱処理して第２電極を形成し、さらに
第１電極を構成する金属元素を含有しない第３の電極形
成用の金属ペーストを塗布し、熱処理して第３電極を形
成する場合にも、容易に、所望の領域にのみ、第１電極
構成元素を含有する第２電極を形成することができるた
め、その後に形成される半田層の形成パターンを容易に
制御することが可能になる。したがって、半田層を所望
の領域にのみ半田層が形成されるため、半田層上に不要
な半田突起が発生するのを極力抑制することができると
ともに、半田の使用量を低減することができ、安価で信
頼性の高い太陽電池を簡便に製造することが可能にな
る。さらに、第２電極上であって第１電極と重なり部分
以外又は第３電極部において、半田ディップ法により、
半田層を形成する場合には、複数の太陽電池セルを接続
するためのインターコネクタの半田付けを容易に行うこ
とができ、高効率の太陽電池を製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の太陽電池の実施の形態を示す要部の概
略断面図（ａ）及び概略平面図（ｂ）である。

【図２】本発明の太陽電池の製造方法の実施の形態を示
す製造プロセスフローである。

【図３】本発明の太陽電池の別の実施の形態を示す要部
の概略断面図（ａ）、（ｂ）及び概略平面図（ｃ）であ
る。

【図４】本発明の太陽電池のさらに別の実施の形態を示
す要部の概略断面図（ａ）、（ｂ）及び概略平面図
（ｃ）である。

【図５】本発明の太陽電池のさらに別の実施の形態を示
す要部の概略断面図である。

【図６】本発明の太陽電池の製造方法の別の実施の形態
を示す製造プロセスフローである。

【図７】本発明の太陽電池の製造方法のさらに別の実施
の形態を示す製造プロセスフローである。

【図８】従来の太陽電池を示す要部の概略断面図（ａ）
及び概略平面図（ｂ）である。

【図９】従来の別の太陽電池を示す要部の概略断面図
（ａ）及び概略平面図（ｂ）である。

【図１０】従来の太陽電池の製造方法を示す製造プロセ
スフローである。

【図１１】従来のさらに別の太陽電池を示す要部の概略
断面図（ａ）及び概略平面図（ｂ）である。

【符号の説明】

１、１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ太陽電池セル２シリコン基板３ｎ型拡散層４反射防止膜５ＢＳＦ層６アルミ電極７銀電極８、１１銀電極９、１０半田層

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ｐｎ接合を有する半導体基板と、該半導
体基板に接続される電極とからなり、表裏面の少なくとも一方の電極が、第１電極と、少なく
とも一部が第１電極に重なって配置する第２電極から構
成され、該第２電極が、前記第１電極との重なり部分に
おいて第１電極を構成する元素を含有してなることを特
徴とする太陽電池。
【請求項２】第２電極が、第１電極との重なり部分以
外において第１電極を構成する元素を含有していない請
求項１に記載の太陽電池。
【請求項３】第１電極と第２電極とから構成される電
極が、半導体基板の裏面に形成されてなる請求項１又は
２に記載の太陽電池。
【請求項４】第１電極がアルミニウムを、第２電極が
銀を主体として構成されてなる請求項１〜３のいずれか
１つに記載の太陽電池。
【請求項５】第２電極上であって第１電極と重なり部
分以外において、半田層が形成されてなる請求項１〜４
のいずれか１つに記載の太陽電池。
【請求項６】さらに、半導体基板、第１又は２電極上
に、第１電極を構成する元素を含有しない第３電極が形
成されてなる請求項１〜５のいずれか１つに記載の太陽
電池。
【請求項７】第３電極が銀を主体として構成されてな
る請求項６に記載の太陽電池。
【請求項８】第３電極上に半田層が形成されてなる請
求項６又は７に記載の太陽電池。
【請求項９】第２又は第３電極が、第１電極の外周に
配置してなる請求項６〜８のいずれか１つに記載の太陽
電池。
【請求項１０】（ａ）ｐｎ接合を有する半導体基板上
に第１電極形成用の金属ペーストを塗布し、（ｂ）前記
第１電極形成用の金属ペースト上にその一部が重なるよ
うに第２電極形成用の金属ペーストを塗布し、（ｃ）熱
処理して、第１電極と重なる第２電極部分に第１電極を
構成する金属元素を含有した第２電極を形成することを
特徴とする太陽電池の製造方法。
【請求項１１】熱処理温度が、６００℃〜９００℃の
範囲である請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】工程（ｃ）の後、さらに、（ｄ）半導
体基板、第１又は第２電極上に第３電極形成用の金属ペ
ーストを塗布し、工程（ｃ）の熱処理温度よりも低い温
度で熱処理を行って第３電極を形成する請求項１０又は
１１に記載の方法。
【請求項１３】（ａ）ｐｎ接合を有する半導体基板上
に第１の電極形成用の金属ペーストを塗布し、（ａ₁）
熱処理して第１電極を形成し、（ｂ₁）該第１電極上に
少なくともその一部が重なるように、第１電極を構成す
る金属元素を含有する第２の電極形成用の金属ペースト
を塗布し、（ｂ₂）熱処理して第１電極を構成する金属
元素を含有した第２電極を形成することを特徴とする太
陽電池の製造方法。
【請求項１４】工程（ｂ₁）において、さらに、半導
体基板、第１又は第２電極上に、第１電極を構成する金
属元素を含有しない第３の電極形成用の金属ペーストを
塗布する請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】第１電極形成用の金属ペーストがアル
ミニウムを、第２電極形成用の金属ペーストが銀を主体
として構成されてなる請求項１０〜１４のいずれか１つ
に記載の方法。
【請求項１６】第３電極形成用の金属ペーストが銀を
主体として構成されてなる請求項１２、１４及び１５の
いずれか１つに記載の方法。
【請求項１７】第１電極及び第２電極形成のための熱
処理を、６５０℃〜９００℃で行う請求項１３に記載の
太陽電池の製造方法。
【請求項１８】第３電極形成のための熱処理を、６５
０℃以下で行う請求項１２、１４〜１６のいずれか１つ
に記載の太陽電池の製造方法。
【請求項１９】さらに、（ｅ）第２電極上であって第
１電極との重なり部分以外又は第３電極部において、半
田ディップ法により、半田層を形成する請求項１０〜１
８のいずれか１つに記載の太陽電池の製造方法。