JP2005136148A

JP2005136148A - 太陽電池素子および太陽電池素子の製造方法

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Publication number: JP2005136148A
Application number: JP2003370204A
Authority: JP
Inventors: Norihiro Yonekura; 典宏米倉
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2003-10-30
Filing date: 2003-10-30
Publication date: 2005-05-26

Abstract

【課題】半田層の形成に伴うフィンガー電極の剥離をなくしつつ、特性低下を生じさせない信頼性の高い電極構造を有する太陽電池素子および太陽電池素子の製造方法を提供する
【解決手段】半導体接合部を有する半導体基板の表面側にフィンガー電極を線状に多数設け、裏面側に裏面電極を設けた太陽電池素子であって、前記フィンガー電極の端部に幅広の領域を設けてなる。
【選択図】図１

Description

本発明は特に半導体基板の表面側にフィンガー電極を線状に多数設けた太陽電池素子および、この太陽電池素子の電極に半田層を形成する太陽電池素子の製造方法に関する。

図２に一般的な太陽電池素子９の断面図を示す。１は例えば５００μｍ程度の厚さのＰ型シリコン半導体基板、２はこの半導体基板１の一方の主面上に受光面を形成するために、ｎ型不純物を浅く拡散して、０．３〜０．５μｍ程度の厚さに形成したｎ型拡散層、３は太陽光を有効に太陽電池素子内に取りこむため、例えばプラズマＣＶＤなどで形成した窒化珪素膜などからなる反射防止膜、４はＢＳＦ層、５は受光面側からマイナス電位を取り出すために形成された表面電極、６は反受光面側からプラス電位を取り出すために形成された裏面電極、７、８はそれぞれ電極５、６の長期信頼性を確保するためと後工程でインナーリードと接続し、太陽電池素子同士を接続するために設けられた半田層を示す。

図４（ａ）には一般的な太陽電池素子を受光面側から見たときの図を示す。受光面側に設けられた表面電極５は、集光効率と集電効率の両方を満足させるために、主に太陽電池素子の表面に上下、左右対称の櫛型形状となっている。具体的には、表面電極５は、光入射により太陽電池素子内部で発生した電気を収集するための複数本の微細なフィンガー電極１６と、収集した電気を外部に取り出すためのバスバー電極１５とが垂直に交わる形状となっている。また、図３は非受光面側から見たときの図である。非受光面側の裏面電極６は光が当たらないので、全面に、例えばアルミニウムからなる集電用電極１７と、収集した電気を外部に取り出すためのバスバー電極１５とから構成される。

この表面電極５は、主にＡｇ等の導電性金属ペーストをスクリーン印刷して焼成することで形成した後、この表面電極５の表面の保護並びに複数の素子を接続する際の配線性を向上させる目的で、表面電極５の表面を半田で被覆して半田層７を形成する。同時に裏面電極６も導電性ペーストをスクリーン印刷して焼成することで形成した後、半田層８で被覆される。

これらの電極の表面に半田層を形成する方法としては、半田融液の中に太陽電池素子を浸漬させる浸漬式、噴流させた半田融液の表面に太陽電池素子を接触させるリフロー式、クリーム半田を塗布し加熱する方法などがある。一般的に表裏両面に電極を有する太陽電池では半田層は、図５のように半田槽１３に入った半田融液１４に太陽電池素子９を浸漬させることにより形成される。これは一度に処理できる枚数が多いこと、表裏両面を同時に処理できることなどから、生産性の観点でのメリットが大きいからである。

このように浸漬式を用いて半田層を形成する場合、フィンガー電極１６に対して、バスバー電極１５は、線幅が太いため半田がのりやすく、その余剰半田がフィンガー電極１６に流れ込むこと、またフィンガー電極１６は電極間ピッチが狭いために、フィンガー電極１６間で表面張力による半田ブリッジが発生し、そのブリッジが切れる際にブリッジ部の余剰半田がフィンガー電極１６部に取り込まれることから、フィンガー電極１６部に半田突起が発生しやすい。

そのため、半田槽１３からの引き上げ時の速度を遅くしたり、上下動を繰り返すなどしてフィンガー電極１６間に半田ブリッジが発生しないようにする必要があるが、これにより、太陽電池素子９の上部に比べて下部の電極は半田融液１４への浸漬時間が長くなり、密着強度が低下する。特に、フィンガー電極１６は線幅が２００μｍ程度と細いために、この密着強度低下の影響を受けやすい。フィンガー電極１６の密着強度の低下は電気的な抵抗の増加となり、素子の初期電気特性の低下を招くばかりでなく、長期信頼性の低下要因となる。

この問題を解決するため、フィンガー電極１６の一端部側の線幅を他端部側の線幅より幅広にすることが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この方法によれば半田融液１４への浸漬時に幅広の端部を下端に配置することにより、浸漬時間が長くなっても充分な密着強度を得ることができるようになる。

また半田融液１４への浸漬時間を短くするために、図４（ａ）に示すように、バスバー電極１５を跨いで半田レジスト１０を塗布しておいてから半田融液１４に浸漬させる方法も提案されている（例えば、特許文献２参照）。この方法によれば、フィンガー電極１６間で表面張力による半田ブリッジが発生することを抑えることができることから、半田槽１３からの引き上げ速度を従来よりも早くすることができる。
特開２０００−１６４９０２号公報特開２０００−３３２２７２号公報

特許文献１に記載されたフィンガー電極１６の一端部側の線幅を他端部側の線幅より幅広にする方法によれば、一端部のフィンガー電極１６の線幅を太くするため、全体として太陽電池素子の受光面積の低下につながり、太陽電池素子の特性が低下してしまうという問題があった。

これに対して、一端部のフィンガー電極１６の線幅を太くした分、他端部のフィンガー電極１６の線幅を細くして、太陽電池素子の電極面積を全体として変化させない方法も考えられる。しかしこの方法によれば、他端部のフィンガー電極１６の線幅が細くなりすぎてしまい、半田融液１４への浸漬時に下部に位置する一端部のフィンガー電極１６の密着強度は確保することができるものの、半田融液１４への浸漬時に上部に位置する他端部のフィンガー電極１６の密着強度が確保できなくなるという問題が発生することがあった。

また、特許文献２に記載されたバスバー電極１５を跨ぐように半田レジスト１０を形成してから太陽電池素子９を半田融液１４に浸漬させる方法では、半田融液１４への浸漬時間が短くなるために、上記のような問題を抑制することができる。

しかし半田層を形成する半田は、半田融液１４から引き上げたと同時に固化が進行し、それにともなう半田の収縮現象が生じるために、表面電極５および裏面電極６の半田付着部には電極を引っ張る強いストレスが発生する。このストレスにより電極５、６と半導体基板１が剥離するという問題が発生することがあった。特にフィンガー電極１６は細く設計されているため、フィンガー電極１６と半導体基板１との密着強度が弱く、フィンガー電極１６の先端のエッジ部では、この強いストレスを分散させることができず、一方向へのストレスが発生するため、フィンガー電極１６の電極剥がれやすいという問題が発生する。

また浸漬式で半田層を形成する場合、表面電極５上に半田層７を形成するのと同時に、裏面電極６上にも半田層８を形成する。半田レジストを使用する方法で、表面に関しては半田融液１４への浸漬時間を短くすることができるものの、同時に形成される裏面電極６上には半田の盛り上がりや半田の玉状物が発生してしまうため、そのまま使用すれば太陽電池素子や太陽電池モジュールの割れを誘発するという問題が残り、これを防ぐためには半田鏝を使用して修正を行わなければならないという問題がある。

本発明は、このような従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、半田層の形成に伴うフィンガー電極の剥離をなくしつつ、特性低下を生じさせない信頼性の高い電極構造を有する太陽電池素子および太陽電池素子の製造方法を提供することを目的とする。

以上の目的に鑑みて、本発明の請求項１にかかる太陽電池素子は、半導体接合部を有する半導体基板の表面側にフィンガー電極を線状に多数設け、裏面側に裏面電極を設けた太陽電池素子であって、前記フィンガー電極の端部に幅広の領域を設けてなる。

本発明の請求項２にかかる太陽電池素子は、請求項１に記載の太陽電池素子において、前記幅広の領域において前記フィンガー電極の幅よりも広くなった領域は、その外郭部が円弧よりなる。

なお、本明細書において、「フィンガー電極の幅よりも広くなった領域の外郭部が円弧よりなる」とは、フィンガー電極に接続した部分を除いた外郭部が一つ以上の円弧の組合せよりなることによって角張った部分が存在しないことを意味するものとする。さらに、電極の厚みは無視し、電極が形成されている基板部分と接する面における外郭部の形状を指すものとする。

本発明の請求項３にかかる太陽電池素子への半田層形成方法は、半導体接合部を有する半導体基板の表面側にフィンガー電極を線状に多数設け、裏面側に裏面電極を設けた太陽電池素子の電極に半田層を形成するための方法であって、前記フィンガー電極の端部には幅広の領域が設けられるとともに、この幅広の領域を設けたフィンガー電極の端部が下側となるように前記半導体基板を半田融液に浸漬し引き上げることによって、前記電極の表面に半田層を形成する。

本発明にかかる太陽電池素子によれば拡散層を有する半導体基板の表面側にフィンガー電極を線状に多数設けるとともに、この半導体基板の裏面側に裏面電極を設けた太陽電池素子において、前記フィンガー電極の端部に幅広の領域を形成したことにより、フィンガー電極の端部と半導体基板との密着強度を強くすることができ、フィンガー電極の端部からの剥離を抑制することができる。

また、フィンガー電極の端部を太くするので、電極面積の増加に伴う受光面積の減少を最小限に抑えることができる。さらにフィンガー電極の剥離の起点となる端部に幅広領域を形成していることから、フィンガー電極の幅広領域以外の部分の線幅を細くしたとしても、剥離の起点がないことからフィンガー電極の剥離は発生しにくい。よって全体として電極面積を減らすことが可能になり、受光面積を増加させることが可能になるため、太陽電池素子の特性の向上をはかることができる。

また幅広領域の外郭部形状を円弧からなる形状にすることによって、フィンガー電極の端部にかかるストレスをできるだけ分散させることができるため、更に有効にフィンガー電極の剥離を防止することができるようになる。

さらに、本発明の太陽電池素子の製造方法によれば、半導体接合部を有する半導体基板の表面側にフィンガー電極を線状に多数設け、裏面側に裏面電極を設けた太陽電池素子の電極に半田層を形成する太陽電池素子の製造方法であって、前記フィンガー電極の端部には幅広の領域が設けられるとともに、この幅広の領域を設けたフィンガー電極の端部が下側となるように前記半導体基板を半田融液に浸漬し引き上げることによって、前記電極の表面に半田層を形成する。このようにフィンガー電極の端部と半導体基板との密着強度が高い幅広の領域を下にして浸漬するため、この部分が半田融液に長時間浸漬していたとしても、密着強度の低下が起こらない。したがって、電気的に悪影響を受けたり、長期信頼性に欠けたりすることがない。

以下本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。図２は本発明にかかる太陽電池素子の構造を示す断面図。図１（ａ）は本発明にかかる太陽電池素子を受光面側から見たときの図であり、図１（ｂ）は（ａ）のＡ部の部分拡大図である。図において、１は半導体基板、２はｎ型拡散層、３は反射防止膜、４はＢＳＦ層、５は表面電極、６は裏面電極、７は半田層、１５はバスバー電極、１６はフィンガー電極を示す。

本発明においても、太陽電池素子の基本的な構造は従来のものと同じである。ここでは半導体基板１としてｐ型のシリコン基板を使用する場合を例にとり説明する。詳細な製造方法は後述するが、概略は次の通りである。

半導体基板１は、厚み０．３ｍｍ程度の単結晶シリコンや多結晶シリコンなどからなる。この半導体基板１は、ボロン（Ｂ）などの一導電型半導体不純物を１×１０^１６〜１０^１８ａｔｏｍｓ・ｃｍ^−３程度含有し、比抵抗は１〜５Ω・ｃｍ程度である。

このシリコン基板１を拡散炉中に配置して、オキシ塩化リン（ＰＯＣｌ_３）などを用いて加熱することによってシリコン基板１の表面部にリン原子を１×１０^１６〜１０^１８ａｔｏｍｓ・ｃｍ^−３程度拡散させ、厚み０．３〜０．４μｍ程度のｎ型拡散層２を形成する。

次にシリコン基板１の表面側に反射防止膜３を形成する。この反射防止膜３は、例えば窒化シリコン膜（ＳｉＮ_Ｘ）などからなり、シラン（ＳｉＨ_４）とアンモニア（ＮＨ_３）との混合ガスを用いたプラズマＣＶＤ法などで厚み５００〜１０００ｎｍ、屈折率１．９０〜２。３０程度に形成される。この反射防止膜３は、シリコン基板１の表面で光が反射するのを防止して、シリコン基板１内に光を有効的に取り込むために設ける。

次に裏面にはアルミニウムペーストと銀ペーストを、表面には銀ペーストをスクリーン印刷法などでシリコン基板１の表面に塗布し、６００〜８００℃で１〜３０分程度焼きつけることによって、裏面にはＢＳＦ層４と太陽電池素子の裏面の全面から有効に集電するための集電電極６ａ、出力を外部に取り出すための出力取出電極６ｂ、表面には表面電極５を形成する。

この表面電極５は、バスバー電極１５とフィンガー電極１６とから形成されている。バスバー電極１５は、シリコン基板１の全長にわたって１本あるいは複数本が平行に形成されており、フィンガー電極１６は、バスバー電極１５に交差して多数本がシリコン基板１の全長にわたって形成される。また、裏面電極６は集電用電極１７とバスバー電極１５とから形成されている。集電用電極１７は全面に形成され、バスバー電極１５は表面電極５と同様の形状として形成されている。

フィンガー電極１６は、バスバー電極１５と交差して分岐して設けられ、その線幅は約１００〜３００μｍ、ピッチは１〜３ｍｍ程度に形成される。

表面電極５と裏面電極６の表面には、電極の面積を増大させ抵抗を下げるため、また電極の表面を保護し長期信頼性を確保するため、さらに複数の素子を接続する際の配線性を向上させる目的で、半田層７および半田層８を形成する。これらの半田層の形成方法について、詳細は後述する阿、図５のように半田槽１３に入った半田融液１４に太陽電池素子９を浸漬させることにより形成する。これにより太陽電池素子９が完成する。

ここで本発明によれば、ｎ型拡散層２を有するシリコン基板１の表面側にフィンガー電極１６を線状に多数設けるとともに、このシリコン基板１の裏面側に裏面電極６を設けた太陽電池素子９において、前記フィンガー電極１６の端部に幅広の領域を形成している。

図１（ｂ）に本発明にかかる太陽電池素子９のフィンガー電極１６端部のＡ部の部分拡大図を示す。また比較のため、図４（ａ）に示す従来の太陽電池素子９のフィンガー電極１６端部のＢ部の部分拡大図を図４（ｂ）に示す。図において、９はフィンガー電極、１１は幅広領域を示す。

電極の表面に半田層７、８を形成すると、半田融液１４から引き上げると同時に半田の固化が進行し、それにともなう半田の収縮現象が生じるために、表面電極５および裏面電極６の半田付着部には電極を引っ張る強いストレスが発生する。このストレスにより、電極が半導体基板１から剥離し、電極が剥がれるという問題が発生する。特にフィンガー電極１６は細長く設計されているため、フィンガー電極１６と半導体基板１との密着強度が弱い上、フィンガー電極１６の先端には強いストレスが発生し、半導体基板１からの電極の剥離が発生しやすい。

しかし本発明のように、フィンガー電極１６の端部に幅広の領域を形成することによって、フィンガー電極１６の端部と半導体基板１との密着強度を強くすることができ、フィンガー電極１６の端部からの剥離を抑制することができる。

また、フィンガー電極１６の端部を局所的に太くすれば、電極面積の増加に伴う受光面積の減少を最小限に抑えることができる。さらにフィンガー電極１６の剥離の起点となる端部に幅広領域１１を形成していることから、フィンガー電極１６の幅広領域１１以外の部分の線幅を細くしたとしても、剥離の起点がないのでフィンガー電極１６の剥離は発生しにくい。よって全体として電極面積を減らすことが可能になり、受光面積を増加させることが可能になるため、太陽電池素子９の特性の向上をはかることができる。

このフィンガー電極１６の幅広領域１１の最大幅は、太陽電池素子９の構造、電極パターン、太陽電池素子９の製造方法等を勘案し、適宜自由に選択することが可能である。

つまり、例えば太陽電池素子９の面積が大きい、フィンガー電極１６の長さが長い、幅が細い、または反射防止膜３の上に直接銀ペーストを塗布し焼き付けることによって表面電極５を形成するいわゆるファイヤースルー法を採用しているなどの原因により、フィンガー電極１６の半導体基板１との密着強度が確保しにくい場合には、フィンガー電極１６と幅広領域１１の最大幅の比を大きくし、幅広領域１１を大きくする必要がある。逆に太陽電池素子９の面積が小さく、フィンガー電極１６の長さが短い場合や、表面電極形成予定位置の反射防止膜３をあらかじめ除去しておいてから、銀ペーストを塗布し焼きつけるような電極形成方法を採用する場合には、受光面積の減少の影響を防ぐため、幅広領域の最大幅を大きくしすぎる必要はない。

幅広領域１１の最大幅は、フィンガー電極１６の幅の１．１〜１．５倍程度に形成すればよい。１．１倍に満たない場合、剥離を防止するという本発明の目的を充分に果たすことができない。また１．５倍を越える場合、電極強度の確保は充分にできるものの、電極面積の増加につながるため不適である。

幅広領域１１の形状は図１（ｂ）に示すように円形にすることも可能であるが、これに限定されるものではない。例えば三角形や四角形などの多角形の形状にすることも可能であるし、半円などの形状にすることも可能である。

しかし、フィンガー電極１６の端部にかかるストレスをできるだけ分散させることができるため、エッジ部の存在しない円弧からなる外郭部形状になっていることが望ましい。円弧からなる外郭部形状とは、例えば図１（ｂ）にあるような円形のほか、円形の中を中空にしたドーナツ型などの形状にしてもよい。

幅広領域１１は少なくともフィンガー電極１６の一端部に形成しておく必要がある。

次に、図６の（ａ）から（ｆ）は、本発明にかかる太陽電池素子の基本的な製造方法を示す。まず、半導体基板１としてシリコン基板１を用意する。このシリコン基板１は、単結晶または多結晶シリコンなどからなる。このシリコン基板１は、ボロン（Ｂ）などの一導電型半導体不純物を１×１０^１６〜１×１０^１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３程度含有し、比抵抗１．５Ω・ｃｍ程度の基板である。単結晶シリコン基板の場合は引き上げ法などによって形成され、多結晶シリコン基板の場合は鋳造法などによって形成される。多結晶シリコン基板は、大量生産が可能であり、製造コスト面で単結晶シリコン基板よりも有利である。引き上げ法や鋳造法によって形成されたインゴットを３００〜５００μｍ程度の厚みにスライスして、１５ｃｍ×１５ｃｍ程度の大きさに切断してシリコン基板１とする。

次に、シリコン基板１を拡散炉中に配置して、オキシ塩化リン（ＰＯＣｌ_３）などの中で加熱することによって、シリコン基板１の表面部分にリン原子を１×１０^１６〜１×１０^１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３程度拡散させて他の導電型を呈する拡散層２を形成する（図６（ｂ）参照）。この拡散層２は、０．２〜０．５μｍ程度の深さに形成され、シート抵抗が４０Ω／□以上になるように形成される。そしてシリコン基板１の一主面側の拡散層２のみを残して他の部分の拡散層２をエッチングする（図６（ｃ））。

次に、シリコン基板１の一主面側に反射防止膜３を形成する。この反射防止膜３はたとえば窒化シリコン膜などからなり、シランとアンモニアとの混合ガスを用いたプラズマＣＶＤ法などで形成される。この反射防止膜３は、シリコン基板１の表面で光が反射するのを防止して、シリコン基板１内に光を有効に取り込むために設ける。また、他の主面側には高濃度の一導電型半導体不純物を拡散させて、ＢＳＦ層４を形成する（図６（ｄ）参照）。

そして、この反射防止膜３の表面電極５に相当する部分をエッチングした上で電極ペーストを塗布して焼成することによって表面電極５を形成する。また裏面には略全面に例えばアルミニウムなどからなるペーストを塗布するとともに、その端部と一部が重なるように銀などからなるペーストを塗布して焼成することによって、表面電極５、裏面には集電電極６ａおよび出力取出電極６ｂが形成される。また集電電極６ａを形成する際に、アルミニウムが高濃度にシリコン基板１中に拡散され、ＢＳＦ層４が同時に形成される（図６（ｅ）参照）。この表面電極５は、反射防止膜３上に直接電極ペーストを塗布して焼成することにより、ペースト下の反射防止膜３を溶融させ、シリコン基板１と直接接触させるいわゆるファイヤースルー法により形成してもよい。また、裏面電極も銀などからなるペーストを塗布した後、アルミニウムなどからなるペーストを塗布することもできるし、銀などからなるペーストのみで形成することも可能である。

この電極ペーストは銀粉末と有機ビヒクルにガラスフリットを銀１００重量部に対して０．１〜５重量部添加してペースト状にしたものをスクリーン印刷法で印刷して６００〜８００℃で１〜３０分程度焼成することによって焼き付けられる。このガラスフリットは、ＰｂＯ、Ｂ_２Ｏ_３、ＳｉＯ_２のうち少なくとも一種を含む軟化点が５００℃以下のものなどからなる。

本発明の製造方法においては、この表面電極５を形成する際に、フィンガー電極１６の端部が本発明の太陽電池素子の形状となるように、あらかじめスクリーン印刷用のマスクを準備して形成すればよい。

その後、長期信頼性の確保および後工程で太陽電池素子同士をインナーリードで接続するために、表面電極５、裏面電極６の表面に半田で被覆した半田層７、８を形成する（図２（ｆ）参照）。これによって太陽電池素子９が完成する。

本発明の製造方法においては、フィンガー電極１６の端部に設けられた幅広領域１１が下側となるようにシリコン基板１を半田融液１４に浸漬し引き上げることによって、フィンガー電極１６およびバスバー電極１５の表面に半田層７、８を形成することを特徴としている。図７は本発明にかかる太陽電池素子の製造方法および製造装置を示す図である。

電極上にフラックス層を形成した複数の太陽電池素子９を収納したウェハーキャリア１９をアーム１８で支持し、ヒータ１２によって溶融温度まで加熱された半田融液１４を満たした半田槽１３に浸漬、引き上げることによって半田を被覆する。このとき、ウェハーキャリア１９に、幅広領域１１を形成した端部を下方に向けて収容した状態で、半田融液１４に浸漬させることにより、従来から問題であった半田融液１４への浸漬時間の違いによる、下方に位置するフィンガー電極１６の剥離を防止することができるのである。

また、表裏両面のバスバー電極上の半田の盛り上がりや半田の玉状物の発生を防ぐために、半田融液１４からの引き上げ速度を遅くし、浸漬時間を長くしたとしても、浸漬時間の最も長い太陽電池素子９の最下部に幅広領域が存在することから、剥離を抑制することが可能になる。

なお、本発明の実施形態は上述の例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることはもちろんである。

例えば、幅広領域１１をフィンガー電極１６の両端部に形成することも可能である。このようにすることにより、従来から問題であった半田融液１４への浸漬時間の違いによる、下方に位置するフィンガー電極１６の剥離を防止することができるとともに、半田の収縮に伴う半導体基板１からのフィンガー電極１６の剥離も防止することができる。また半田融液１４に浸漬させる際の方向をどちらに向けてもよいことになり、作業性が向上する。

さらに両端部で異なった形状の幅広領域を形成することも可能である。例えば半田融液１４に浸漬する際に、上方に位置する一端には比較的小さな幅広領域１１を形成し、下方に位置する他端にはそれよりも大きな幅広領域１１を形成すれば、適正な密着強度を確保することができるとともに、電極面積の増加を抑制することができる。

以下、本発明の実施例について説明する。

太陽電池素子の製造方法は、図６に示した方法にしたがって作製した。まず、半導体基板１として、１５ｃｍ×１５ｃｍで比抵抗１．５Ω・ｃｍの多結晶半導体基板表面のダメージ層をアルカリでエッチングして洗浄したものを準備した。次に、この半導体基板１を拡散炉中に配置して、オキシ塩化リン（ＰＯＣｌ_３）を用いて加熱することによって、半導体基板１の表面にリン原子を拡散させてｎ型拡散層２を形成した。この時のシート抵抗は６０Ω／□であった。そして、半導体基板１の表面側にプラズマＣＶＤ法によって厚み８５０Åの窒化シリコン膜からなる反射防止膜３を形成した。その後、裏面に集電用電極１７としてアルミニウムペーストにより、バスバー電極１５として銀ペーストを所定の形状に塗布した。表面はすべて銀ペーストを所定形状に塗布し、８００℃で１０分焼きつけることによって、表面電極５および裏面電極６を作製した。

なお、表面電極５としては図１（ａ）に示すパターン、裏面電極６としては図３に示すパターンで作製した。また、表面電極５のフィンガー電極の線幅は１００μｍに形成した。このときに２０枚は図４（ｂ）に示すような幅広領域１１を持たない従来のパターンとし、残りの２０枚は図１（ｂ）に示すような円弧からなる外郭形状を有する幅広領域１１をフィンガー電極１６の両端に有するパターンとした。このときの幅広領域１１の最大幅は１３０μｍとした。

その後、バスバー電極１５を跨ぐように半田レジスト１０を塗布してから、半田融液１４に浸漬させ、電極表面に半田層７を形成した。このときのフィンガー電極１６の剥離状態を調べた結果を表１に示す。

表１において剥離程度は、太陽電池素子９の１枚あたりの剥離したフィンガー電極１６の本数を示し、剥離範囲とは剥離のあったフィンガー電極１６の端部からの剥離の長さの平均を示したものである。

表１から明らかなように、従来の幅広領域１１を有しないパターンでは太陽電池素子の半導体基板１枚あたり平均１８本あったフィンガー電極１６の剥離が、本発明による幅広領域１１を有するパターンでは１本も発生しなかった。

次に、フィンガー電極１６の幅を７０、８５、１００μｍとし、円弧よりなる外郭部形状の幅広領域の最大径を７５、８０、８５、９０、９５、１００、１０５、１１０、１５０、２００μｍと変化させたときのフィンガー電極１６の剥離状態を調べた結果を表２に示す。

表からわかるように、フィンガー電極の幅が７０μｍのとき、幅広領域の最大径が７５μｍでは２０本／枚の剥離があったが、幅広領域の最大径をフィンガー幅の１．１倍以上にすれば剥離はほぼなくなった。

（ａ）は本発明にかかる太陽電池素子を受光面側から見たときの正面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ部の部分拡大図である。太陽電池素子の断面の構造図である。太陽電池素子を非受光面側から見たときの正面図である。（ａ）は一般的な太陽電池素子を受光面側から見たときの正面図であり、（ｂ）は（ａ）のＢ部の部分拡大図である。本発明の太陽電池素子を半田融液に浸漬させて電極に半田層を形成する本発明の製造方法を示す図である。本発明にかかる太陽電池素子の製造方法の工程を示す図である。

符号の説明

１：半導体基板（シリコン基板）
２：型拡散層
３：反射防止膜
４：ＢＳＦ層
５：表面電極
６：裏面電極
７、８：半田層
９：太陽電池素子
１０：半田レジスト
１１：幅広領域
１２：ヒータ
１３：半田槽
１４：半田融液
１５：バスバー電極
１６：フィンガー電極
１７：集電用電極
１８：アーム
１９：ウェハーキャリア

Claims

半導体接合部を有する半導体基板の表面側にフィンガー電極を線状に多数設け、裏面側に裏面電極を設けた太陽電池素子であって、前記フィンガー電極の端部に幅広の領域を設けてなる太陽電池素子。
前記幅広の領域において前記フィンガー電極の幅よりも広くなった領域は、その外郭部が円弧よりなる請求項１に記載の太陽電池素子。
半導体接合部を有する半導体基板の表面側にフィンガー電極を線状に多数設け、裏面側に裏面電極を設けた太陽電池素子の電極に半田層を形成する太陽電池素子の製造方法であって、前記フィンガー電極の端部には幅広の領域が設けられるとともに、この幅広の領域を設けたフィンガー電極の端部が下側となるように前記半導体基板を半田融液に浸漬し引き上げることによって、前記電極の表面に半田層を形成する太陽電池素子の製造方法。