JP2005175399A - Photovoltaic cell manufacturing method and photovoltaic cell - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for manufacturing photovoltaic cells that reduce the electric resistance between the electrode and silicon substrate without deteriorating the appearance and a photovoltaic cell capable of highly efficient transformation. <P>SOLUTION: This photovoltaic cell manufacturing method comprises the first process for printing the paste electrode materials on the silicon substrate 10, the second process for forming electrodes by burning a silicon substrate with electrode materials printed, and the third process for flowing current through the electrodes. In addition, the photovoltaic cell C comprises the silicon substrate 10 and the first and second ctenoid electrodes 20 and 30 fixed on this silicon substrate 10 where the electric resistance between the silicon substrate 10 and the first and second comb electrodes 20 and 30 is maintained between 0.005 Ωcm<SP>2</SP>and 0.050 Ωcm<SP>2</SP>. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、太陽電池セルの製造方法及び太陽電池セルに関する。   The present invention relates to a method for manufacturing a solar battery cell and a solar battery cell.

太陽電池セルは、太陽からの光エネルギーを電気エネルギーに変換して、電力を発生する光電変換素子である。光エネルギーは無限であり、また太陽電池セルは、発電するときに有害物質を排出しないクリーンな電源であるため、近年、住宅の屋根やビルの屋上に多く設置されつつある。   A solar battery cell is a photoelectric conversion element that generates light by converting light energy from the sun into electrical energy. Since light energy is infinite and solar cells are clean power sources that do not discharge harmful substances when generating electricity, they have recently been installed on the roofs of houses and the rooftops of buildings.

一般に、太陽電池セルとしては、単結晶シリコン基板または多結晶シリコン基板に、櫛型の電極を取り付けた太陽電池セル(以下、これをシリコン結晶系太陽電池セルという)が、広く使用されている。シリコン結晶系太陽電池セルが広く使用される理由は、光エネルギーを電気エネルギーに変換する変換効率が、アモルファスシリコン系太陽電池セル等に比べて高いからである。具体的には、シリコン結晶系太陽電池セルの変換効率(セル変換効率)は13〜18%である。太陽電池セルの変換効率が高いと、同じ電力を発電する場合に、太陽電池セルが占有する面積が減り、設置しやすいという利点がある。   In general, a solar cell in which a comb-shaped electrode is attached to a single crystal silicon substrate or a polycrystalline silicon substrate (hereinafter referred to as a silicon crystal solar cell) is widely used as a solar cell. The reason why silicon crystal solar cells are widely used is that the conversion efficiency for converting light energy into electric energy is higher than that of amorphous silicon solar cells and the like. Specifically, the conversion efficiency (cell conversion efficiency) of a silicon crystal solar cell is 13 to 18%. When the conversion efficiency of the solar cells is high, there is an advantage that when the same power is generated, the area occupied by the solar cells is reduced and it is easy to install.

このような太陽電池セルは、トランジスタやダイオードなどの半導体部品の製造技術を応用して製造されている。しかし、なかには太陽電池セルに特有の製造技術もあり、その特有の製造技術の1つが、電極を形成する技術である。   Such a solar battery cell is manufactured by applying a manufacturing technique of a semiconductor component such as a transistor or a diode. However, there are also manufacturing techniques specific to solar cells, and one of the specific manufacturing techniques is a technique for forming electrodes.

太陽電池セルの電極は、太陽電池セル内で発生した電流を効率的に外部に取り出すために、櫛型(骨状とも言われる)のパターンを呈しており、この太陽電池セルの電極を形成するには、一般に、銀(Ag)やアルミニウム(Al)等を含むペースト状の電極材料を、ベースとなるシリコン基板に印刷した後、焼成する方法が、広く使用されている。   The electrode of the solar battery cell has a comb-shaped (also called bone-like) pattern in order to efficiently extract the current generated in the solar battery cell to the outside, and this solar cell electrode is formed. In general, a method in which a paste-like electrode material containing silver (Ag), aluminum (Al), or the like is printed on a base silicon substrate and then baked is widely used.

ところが、太陽電池セルの電極を、印刷・焼成して形成する方法は、大量生産に適しており材料の無駄も少ないという利点がある反面、次のような問題を有している。すなわち、電極とシリコン基板との間の電気抵抗(接触抵抗、コンタクト抵抗とも言われる)が高く、太陽電池セルで発生した電位差に基づいて、電流を外部に効率取り出すことが難しい点である。これは、印刷されるペースト状の電極材料が、ガラスフリット等の不純物を含むため、焼成によりシリコン基板と電極との間に絶縁物である酸化物が形成しやすいためである。   However, the method for forming the electrodes of the solar battery cells by printing and baking is suitable for mass production and has the advantage of less waste of materials, but has the following problems. That is, the electrical resistance (also referred to as contact resistance or contact resistance) between the electrode and the silicon substrate is high, and it is difficult to efficiently extract the current outside based on the potential difference generated in the solar battery cell. This is because the paste-like electrode material to be printed contains impurities such as glass frit, so that an oxide that is an insulator is easily formed between the silicon substrate and the electrode by firing.

そこで、従来は、ペースト状の電極材料を印刷・焼成して、電極を形成した後に、電極が形成されたシリコン基板をハンダ槽に含浸させて、電極をハンダでコーティングしていた。すなわち、シリコン基板をハンダ槽に含浸すると、ハンダが多孔質体である電極の内部に侵入し、電極とシリコン基板との間の酸化物(抵抗部)を破壊したり、電極とシリコン基板との隙間を充填することで、電極とシリコン基板との間の電気抵抗を低減させていた。
太陽電池セルモジュール、光エネルギー、太陽電池セルとその応用、オーム社、2002年5月、p.7−13
Therefore, conventionally, a paste-like electrode material is printed and fired to form an electrode, and then a silicon substrate on which the electrode is formed is impregnated in a solder bath, and the electrode is coated with solder. That is, when the silicon substrate is impregnated in the solder bath, the solder penetrates into the porous electrode, destroying the oxide (resistor) between the electrode and the silicon substrate, or between the electrode and the silicon substrate. The electrical resistance between the electrode and the silicon substrate was reduced by filling the gap.
Solar cell module, light energy, solar cell and its application, Ohmsha, May 2002, p. 7-13

しかしながら、電極が形成されたシリコン基板をハンダ槽に含浸させると、シリコン基板が加熱・冷却されるため、シリコン基板が破損してしまう場合があった。また、ハンダは光沢を有すると共にムラを生じやすいため、太陽電池セルの外観を著しく低下させるという問題もあった。   However, when the silicon substrate on which the electrode is formed is impregnated in the solder bath, the silicon substrate is heated and cooled, and thus the silicon substrate may be damaged. In addition, since solder has a gloss and tends to cause unevenness, there is a problem that the appearance of the solar battery cell is remarkably deteriorated.

そこで、本発明は、外観を低下させることなく、電極とシリコン基板との間の電気抵抗を低減可能とする太陽電池セルの製造方法、及び光エネルギーを電気エネルギーに高効率で変換可能とする太陽電池セルを提供することを課題とする。   Accordingly, the present invention provides a solar cell manufacturing method that can reduce the electrical resistance between the electrode and the silicon substrate without deteriorating the appearance, and a solar that can convert light energy into electrical energy with high efficiency. It is an object to provide a battery cell.

前記課題を解決するための手段として本発明は、シリコン基板に、ペースト状の電極材料を印刷する第1工程と、当該電極材料が印刷されたシリコン基板を焼成して電極を形成する第2工程と、当該電極に電流を流す第3工程と、を有することを特徴とする太陽電池セルの製造方法である。また、この製造方法により製造された太陽電池セルであって、シリコン基板と、当該シリコン基板に固定された電極と、を備えた太陽電池セルであって、前記シリコン基板と前記電極との間の電気抵抗は、0.005Ωcm2以上0.050Ωcm2以下の範囲内であることを特徴とする太陽電池セルである。 As means for solving the above problems, the present invention provides a first step of printing a paste-like electrode material on a silicon substrate, and a second step of firing the silicon substrate on which the electrode material is printed to form an electrode. And a third step of passing a current through the electrode. Moreover, it is a solar cell manufactured by this manufacturing method, Comprising: It is a solar cell provided with the silicon substrate and the electrode fixed to the said silicon substrate, Comprising: Between the said silicon substrate and the said electrode The solar cell is characterized in that the electric resistance is in the range of 0.005 Ωcm 2 or more and 0.050 Ωcm 2 or less.

このような太陽電池セルの製造方法によれば、外観を低下させずに、電極に電流を流すことで電極とシリコン基板との間の抵抗部を破壊して、電気抵抗を低減することができる。また、このような太陽電池セルによれば、太陽光エネルギーを電気エネルギーに、高効率で変換することができる。   According to such a method for manufacturing a solar battery cell, it is possible to destroy the resistance portion between the electrode and the silicon substrate by flowing a current through the electrode without reducing the external appearance, thereby reducing the electric resistance. . Moreover, according to such a photovoltaic cell, sunlight energy can be converted into electric energy with high efficiency.

本発明によれば、外観を低下させることなく、電極とシリコン基板との間の電気抵抗を低減可能とする太陽電池セルの製造方法、及び高効率で光エネルギーを電気エネルギーに変換可能とする太陽電池セルを提供することができる。   According to the present invention, a solar cell manufacturing method that can reduce electrical resistance between an electrode and a silicon substrate without deteriorating the appearance, and a solar that can convert light energy into electrical energy with high efficiency. A battery cell can be provided.

以下、本発明の実施形態について、図1から図8を適宜参照して、詳細に説明する。
参照する図面において、図1は、本実施形態に係る太陽電池セルを部分的に拡大して示す斜視図である。図2は、図1に示す太陽電池セルの上面図である。図3は、本実施形態に係る太陽電池セルの製造方法において、印刷・焼成して形成された電極を有するシリコン基板を示す斜視図である。図4は、図3に示すシリコン基板の上面図である。図5は、図3に示すX−X断面において、太陽電池セルの製造方法を段階的に示す断面図である。図6は、図5(b)に示す電流を流す段階を模式的に示す斜視図である。図7は、図5(b)に示す段階において、電極に流す電流の電流密度と電流通電後の電気抵抗との関係を示すグラフである。図8は、図5(b)に示す段階において、電極の幅と電流通電後の電気抵抗との関係を示すグラフである。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 8 as appropriate.
In the drawings to be referred to, FIG. 1 is a partially enlarged perspective view showing a solar battery cell according to this embodiment. FIG. 2 is a top view of the solar battery cell shown in FIG. FIG. 3 is a perspective view showing a silicon substrate having electrodes formed by printing and baking in the method for manufacturing a solar battery cell according to the present embodiment. FIG. 4 is a top view of the silicon substrate shown in FIG. FIG. 5 is a cross-sectional view showing a method for manufacturing a solar battery step by step in the XX cross section shown in FIG. 3. FIG. 6 is a perspective view schematically showing the stage of passing the current shown in FIG. FIG. 7 is a graph showing the relationship between the current density of the current flowing through the electrode and the electric resistance after the current is applied at the stage shown in FIG. FIG. 8 is a graph showing the relationship between the width of the electrode and the electric resistance after current application at the stage shown in FIG.

<太陽電池セルの構成>
図1及び図2に示すように、太陽電池セルCは、後記する製造方法により製造されたものであって、受光面10aを有する板状のシリコン基板10と、受光面10aと反対側の裏面に固定された櫛型の第1櫛型電極20と、櫛型の第2櫛型電極30とを備えて構成されている。すなわち、太陽電池セルCは、シリコン基板10の片面のみに、第1櫛型電極20及び第2櫛型電極30が配置されており、受光面10a側の外観を向上させたものである。
<Configuration of solar cell>
As shown in FIG.1 and FIG.2, the photovoltaic cell C is manufactured by the manufacturing method mentioned later, Comprising: The plate-shaped silicon substrate 10 which has the light-receiving surface 10a, and the back surface on the opposite side to the light-receiving surface 10a And a comb-shaped first comb-shaped electrode 20 and a comb-shaped second comb-shaped electrode 30. That is, in the solar battery cell C, the first comb-shaped electrode 20 and the second comb-shaped electrode 30 are arranged only on one surface of the silicon substrate 10, and the appearance on the light receiving surface 10a side is improved.

[シリコン基板]
シリコン基板10は、シリコン単結晶またはシリコン多結晶から形成されており、その裏面側に部分的にn型高濃度不純物部11(以下、n型高濃度部とする)及びp型高濃度不純物部12(以下、p型高濃度部とする)を有している。また、シリコン基板10は、本実施形態では、一導電型としてp型としているが、これに限定されずn型であってもよい。ここで、シリコン基板10から、n型高濃度部11及びp型高濃度部12を除いたものをシリコン基板本体13とする。
[Silicon substrate]
The silicon substrate 10 is formed of silicon single crystal or silicon polycrystal, and partially has an n-type high concentration impurity portion 11 (hereinafter referred to as an n-type high concentration portion) and a p-type high concentration impurity portion on the back side thereof. 12 (hereinafter referred to as a p-type high concentration portion). In the present embodiment, the silicon substrate 10 is p-type as one conductivity type, but is not limited to this and may be n-type. Here, a silicon substrate body 13 is obtained by removing the n-type high concentration portion 11 and the p-type high concentration portion 12 from the silicon substrate 10.

n型高濃度部11及びp型高濃度部12は、それぞれ平面視で櫛型を呈しており(図3、図4参照)、n型高濃度部11のn型櫛歯部分11aと、p型高濃度部12のp型櫛歯部分12aとが、所定間隔を隔て、且つ、噛み合うように配置している。すなわち、n型櫛歯部分11aとp型櫛歯部分12aは、その幅方向に交互に配列している。また、n型高濃度部11のn型柄部分11bとp型高濃度部12のp型柄部分12bは、所定間隔で平行に配列している。   Each of the n-type high concentration portion 11 and the p-type high concentration portion 12 has a comb shape in plan view (see FIGS. 3 and 4), and the n-type high-concentration portion 11a of the n-type high concentration portion 11 and p It arrange | positions so that the p-type comb-tooth part 12a of the type | mold high concentration part 12 may mesh | engage at predetermined intervals. That is, the n-type comb tooth portions 11a and the p-type comb tooth portions 12a are alternately arranged in the width direction. The n-type pattern portion 11b of the n-type high concentration portion 11 and the p-type pattern portion 12b of the p-type high concentration portion 12 are arranged in parallel at a predetermined interval.

n型高濃度部11は、5価であるリン(P)、ヒ素(As)、アンチモン(Sb)等の不純物原子(ドナー)が、例えば約5×1020個/cm3の濃度で、ベースとなるシリコン基板10に、所定深さで混入(ドーピング)されることで形成される。そして、n型高濃度部11は、内部に自由電子を有している。また、このように不純物原子を混入したn型高濃度部11に第1櫛型電極20に固定させることにより、第1櫛型電極20との接触抵抗を低減することができる。次に説明するp型高濃度部12についても、同様である。 The n-type high concentration portion 11 has a base of impurity atoms (donors) such as pentavalent phosphorus (P), arsenic (As), and antimony (Sb) at a concentration of about 5 × 10 20 atoms / cm 3 , for example. The silicon substrate 10 is formed by being mixed (doped) with a predetermined depth. The n-type high concentration portion 11 has free electrons inside. Further, by fixing the n-type high concentration portion 11 mixed with impurity atoms to the first comb electrode 20 in this way, the contact resistance with the first comb electrode 20 can be reduced. The same applies to the p-type high concentration portion 12 described below.

p型高濃度部12は、3価であるホウ素(B)、ガリウム(Ga)、アルミニウム(Al)等の不純物原子(アクセプタ)が、ベースとなるシリコン基板10に、所定深さで混入されることで形成されており、p型高濃度部12は、内部にホール(正孔)を有している。   In the p-type high concentration portion 12, impurity atoms (acceptors) such as trivalent boron (B), gallium (Ga), and aluminum (Al) are mixed into the base silicon substrate 10 at a predetermined depth. The p-type high concentration part 12 has a hole (hole) inside.

したがって、太陽電池セルCは、その内部にn型高濃度部11とp型であるシリコン基板本体13とが接合する面において、櫛型のpn接合面JSを有していることになる(図5(c)参照)。   Therefore, the solar cell C has a comb-shaped pn junction surface JS on the surface where the n-type high concentration portion 11 and the p-type silicon substrate body 13 are joined (see FIG. 5 (c)).

[第1櫛型電極]
第1櫛型電極20は、平面視で櫛型を呈し(図2参照)、前記した櫛型のn型高濃度部11の幅方向の中央位置に沿うようにして、シリコン基板10の裏面側に固定されている。第1櫛型電極20は、銀(Ag)、アルミニウム(Al)、これらの合金等の導電性材料から形成されている。
[First comb electrode]
The first comb-shaped electrode 20 has a comb shape in plan view (see FIG. 2), and the back surface side of the silicon substrate 10 extends along the center position in the width direction of the comb-shaped n-type high concentration portion 11 described above. It is fixed to. The first comb electrode 20 is made of a conductive material such as silver (Ag), aluminum (Al), or an alloy thereof.

第1櫛型電極20は、櫛歯部分に相当する複数の第1フィンガー部21と、各第1フィンガー部21を接続させる第1バスバー部22とから構成されている。   The first comb-shaped electrode 20 includes a plurality of first finger portions 21 corresponding to comb-tooth portions and first bus bar portions 22 that connect the first finger portions 21.

(第1フィンガー部)
各第1フィンガー部21は、n型高濃度部11のn型櫛歯部分11aに沿うようにして固定されている。各第1フィンガー部21とn型櫛歯部分11aとの界面、すなわち接合面における電気抵抗(コンタクト抵抗)は、接合面の面積に対して、0.005Ωcm2以上0.050Ωcm2以下の範囲内であり(好適範囲、図7参照)、さらに0.005Ωcm2以上0.015Ωcm2以下の範囲内であることが好ましい(最適範囲、図7参照)。このような電気抵抗の範囲内であれば、第1フィンガー部21とn型櫛歯部分11aとの間において、好適に通電可能となっており、太陽光に基づいて発生した電流を、各フィンガー部21で集電可能となっている。
(First finger part)
Each first finger portion 21 is fixed along the n-type comb tooth portion 11a of the n-type high concentration portion 11. The electrical resistance (contact resistance) at the interface between each first finger portion 21 and the n-type comb tooth portion 11a, that is, the joint surface, is within a range of 0.005 Ωcm 2 or more and 0.050 Ωcm 2 or less with respect to the joint surface area. (Preferable range, see FIG. 7), and preferably within a range of 0.005 Ωcm 2 or more and 0.015 Ωcm 2 or less (optimal range, see FIG. 7). If it is in the range of such an electrical resistance, between the 1st finger part 21 and the n-type comb-tooth part 11a, it can energize suitably and the electric current generated based on sunlight will be sent to each finger. The part 21 can collect current.

(第1バスバー部)
第1バスバー部22は、複数の第1バスバー台22aと第1導線22bとから構成されている。
複数の第1バスバー台22aは、n型高濃度部11のn型柄部分11bに沿って、所定間隔で固着している。各第1バスバー台22aとn型柄部分11bとの界面(接合面)における電気抵抗は、前記した第1フィンガー部21と同様に、0.005Ωcm2以上0.050Ωcm2以下の範囲内であり(好適範囲)、さらに0.005Ωcm2以上0.015Ωcm2以下の範囲内であることが好ましい(最適範囲)。
(1st busbar part)
The first bus bar portion 22 includes a plurality of first bus bar bases 22a and first conductive wires 22b.
The plurality of first bus bar bases 22 a are fixed at predetermined intervals along the n-type pattern portion 11 b of the n-type high concentration portion 11. The electrical resistance at the interface (joint surface) between each first bus bar base 22a and n-type handle portion 11b is in the range of 0.005 Ωcm 2 or more and 0.050 Ωcm 2 or less, as with the first finger portion 21 described above. (Preferable range), and more preferably in the range of 0.005 Ωcm 2 or more and 0.015 Ωcm 2 or less (optimum range).

第1導線22bは、銅等の導電性を有する材料から形成されており、ハンダ等で各第1バスバー台22a及び前記各第1フィンガー部21の一端部を接続している。なお、第1導線22bは、複数の太陽電池セルCを使用して、太陽電池モジュール(図示しない)を構成するときに、他の太陽電池セルと接続させる端子としても使用される。
したがって、第1導線22bは、各第1バスバー台22aを介してn型柄部分11b(n型高濃度部11)に導通するだけでなく、各第1フィンガー部21を介してn型櫛歯部分11a(n型高濃度部11)にも導通しており、各フィンガー部21で集電された電流を、さらに集めて出力可能となっている。
The first conductive wire 22b is formed of a conductive material such as copper, and connects each first bus bar base 22a and one end of each first finger portion 21 with solder or the like. In addition, the 1st conducting wire 22b is used also as a terminal connected with another photovoltaic cell, when a photovoltaic cell module (not shown) is comprised using the several photovoltaic cell C. As shown in FIG.
Therefore, the first conductive wire 22b is not only electrically connected to the n-type pattern portion 11b (n-type high concentration portion 11) via each first bus bar base 22a, but also n-type comb teeth via each first finger portion 21. The portion 11a (the n-type high concentration portion 11) is also electrically connected, and the current collected by each finger portion 21 can be further collected and output.

[第2櫛型電極]
第2櫛型電極30は、第1櫛型電極20と同様に櫛型を呈し、銀、アルミニウム等の導電性材料から形成されいる。そして、第2櫛型電極30は、前記した櫛型のp型高濃度部12に沿うようにして、シリコン基板10の裏面側に固着されている。
そして、第2櫛型電極30は、複数の第2フィンガー部31と、各第2フィンガー部31を接続させる第2バスバー部32とから構成されている。各第2フィンガー部31は、前記した櫛型のp型高濃度部12のp型櫛歯部分12aに固定されており、その界面における電気抵抗は、0.005Ωcm2以上0.050Ωcm2以下の範囲内であり(好適範囲)、さらに0.005Ωcm2以上0.015Ωcm2以下の範囲内であることが好ましい(最適範囲)。
[Second comb electrode]
The second comb electrode 30 has a comb shape like the first comb electrode 20, and is formed of a conductive material such as silver or aluminum. The second comb-shaped electrode 30 is fixed to the back surface side of the silicon substrate 10 along the comb-shaped p-type high concentration portion 12 described above.
The second comb-shaped electrode 30 includes a plurality of second finger portions 31 and a second bus bar portion 32 that connects the second finger portions 31. Each second finger portion 31 is fixed to the p-type comb tooth portion 12a of the above-described comb-shaped p-type high concentration portion 12, and the electric resistance at the interface is 0.005 Ωcm 2 or more and 0.050 Ωcm 2 or less. It is preferably within the range (preferable range), and more preferably within the range of 0.005 Ωcm 2 or more and 0.015 Ωcm 2 or less (optimum range).

第2バスバー部32は、第1バスバー部22と同様に、複数の第2バスバー台32aと第2導線32bとから構成されている。
複数の第2バスバー台32aは、前記した櫛型のp型高濃度部12のp型柄部分12bに沿って、所定間隔で固着されて、その界面における抵抗は、0.005Ωcm2以上0.050Ωcm2以下の範囲内であり(好適範囲)、さらに0.005Ωcm2以上0.015Ωcm2以下の範囲内であることが好ましい(最適範囲)。
また、第2導線32bは、導電性材料から形成されており、各第2バスバー台32a及び各第2フィンガー部31の一端部を接続するように固定されている。
したがって、第2導線32bは、各第2バスバー台32a、各第2フィンガー部31を介して、p型高濃度部12に導通している。
Similar to the first bus bar portion 22, the second bus bar portion 32 includes a plurality of second bus bar bases 32 a and second conductive wires 32 b.
The plurality of second bus bar bases 32a are fixed at predetermined intervals along the p-type pattern portion 12b of the comb-shaped p-type high concentration portion 12, and the resistance at the interface is 0.005 Ωcm 2 or more and 0.00. It is preferably in the range of 050 Ωcm 2 or less (preferable range), and more preferably in the range of 0.005 Ωcm 2 or more and 0.015 Ωcm 2 or less (optimum range).
Moreover, the 2nd conducting wire 32b is formed from the electroconductive material, and is being fixed so that the one end part of each 2nd bus-bar base 32a and each 2nd finger part 31 may be connected.
Accordingly, the second conductive wire 32 b is electrically connected to the p-type high concentration portion 12 via each second bus bar base 32 a and each second finger portion 31.

<太陽電池セルの動作>
続いて、太陽電池セルCの動作について、図1を参照して簡単に説明する。なお、ここでは、負荷(図示しない)を有する外部回路(図示しない)の端子を、第1櫛型電極20、第2櫛型電極30にそれぞれ接続した場合において説明する。
<Operation of solar cell>
Next, the operation of the solar battery cell C will be briefly described with reference to FIG. Here, a description will be given of a case where terminals of an external circuit (not shown) having a load (not shown) are connected to the first comb electrode 20 and the second comb electrode 30, respectively.

太陽光が、太陽電池セルCの受光面10aに照射されて、内部のpn接合面JSに到達すると、このpn接合面JSにおいて合体していたホールと電子が分離する。分離した電子はn型高濃度部11に向かって移動し、一方、分離したホールはp型高濃度部12に向かって移動する。そうすると、n型高濃度部11とp型高濃度部12との間に、p型高濃度部12の電位が高くなるようにして電位差が発生する。
したがって、p型高濃度部12に接続した第2櫛型電極30がプラス極、n型高濃度部11に接続した第1櫛型電極20がマイナス極となって、外部回路(図示しない)に電流が流れる。
When sunlight is applied to the light receiving surface 10a of the solar battery cell C and reaches the internal pn junction surface JS, the holes and electrons that have been combined in the pn junction surface JS are separated. The separated electrons move toward the n-type high concentration portion 11, while the separated holes move toward the p-type high concentration portion 12. Then, a potential difference is generated between the n-type high concentration portion 11 and the p-type high concentration portion 12 so that the potential of the p-type high concentration portion 12 becomes high.
Therefore, the second comb-shaped electrode 30 connected to the p-type high concentration portion 12 is a positive pole, and the first comb-shaped electrode 20 connected to the n-type high concentration portion 11 is a negative pole, so that an external circuit (not shown) is provided. Current flows.

この電流の流れにおいて、前記したように、第1櫛型電極20の第1フィンガー部21及び第1バスバー台22aとn型高濃度部11との接合面における電気抵抗、第2櫛型電極30の第2フィンガー部31及び第2バスバー台32aとp型高濃度部12との接合面における電気抵抗は、それぞれ、0.005Ωcm2以上0.050Ωcm2以下であるので、従来に比べて大きな抵抗を受けずに、発生した電位差に基づいて電流が流れる。すなわち、太陽電池セルCによれば、従来に比べて高効率(約2倍程度)で、光エネルギーを電気エネルギーに変換することができる。 In this current flow, as described above, the electrical resistance at the joint surface between the first finger portion 21 and the first bus bar base 22a of the first comb electrode 20 and the n-type high concentration portion 11, the second comb electrode 30 The electrical resistance at the joint surface between the second finger portion 31 and the second bus bar base 32a and the p-type high concentration portion 12 is 0.005 Ωcm 2 or more and 0.050 Ωcm 2 or less, respectively. Current flows based on the generated potential difference. That is, according to the solar battery cell C, light energy can be converted into electric energy with higher efficiency (about twice as much) as in the past.

<太陽電池セルの製造方法>
続いて、本実施形態に係る太陽電池セルCの製造方法について、図3から図8を参照して説明する。
<Solar cell manufacturing method>
Then, the manufacturing method of the photovoltaic cell C which concerns on this embodiment is demonstrated with reference to FIGS.

太陽電池セルCの製造方法は、ベースとなるp型のシリコン基板の裏面側に、n型高濃度部11及びp型高濃度部12を形成する高濃度不純物部形成工程と、電極材料を印刷する印刷工程(第1工程)と、電極材料が印刷されたシリコン基板を焼成し電極を形成する焼成工程(第2工程)と、形成された電極に通電させる通電工程(第3工程)と、バスバー部を形成するバスバー部形成工程とを有している。
以下、各工程について詳細に説明する。
The manufacturing method of the photovoltaic cell C includes a high-concentration impurity portion forming step for forming an n-type high-concentration portion 11 and a p-type high-concentration portion 12 on the back side of a p-type silicon substrate serving as a base, and printing an electrode material. A printing step (first step), a firing step (second step) for firing the silicon substrate on which the electrode material is printed, and an energization step (third step) for energizing the formed electrode, A bus bar portion forming step for forming the bus bar portion.
Hereinafter, each step will be described in detail.

[高濃度不純物部形成工程]
まず、シリコン単結晶またはシリコン多結晶からなり、p型に調製したベースとなるシリコン基板10の裏面側の所定領域に、例えば熱拡散法によって、リン(P)等をドーピングしてn型高濃度部11を、ホウ素(B)等を混入させてp型高濃度部12を、それぞれ形成する(図3、図4参照)。
[High concentration impurity formation process]
First, an n-type high concentration is formed by doping phosphorus (P) or the like into a predetermined region on the back surface side of the silicon substrate 10 which is made of silicon single crystal or silicon polycrystal and is prepared to be p-type, for example, by a thermal diffusion method. The part 11 is mixed with boron (B) or the like to form the p-type high concentration part 12 (see FIGS. 3 and 4).

[印刷工程]
そして、例えば、スクリーン印刷法によって、銀(Ag)等を含むペースト状の電極材料を、n型高濃度部11に第1フィンガー部21及び第1バスバー台22aを、p型高濃度部12に第2フィンガー部31及び第2バスバー台32aを、それぞれ印刷する(図3、図4参照)。
ここで、第1バスバー台22aの幅(d1)及び第2バスバー台32aの幅(d2)は、それぞれ0.2mm以下となるように印刷する(図4参照)。なお、第1フィンガー部21及び第2フィンガー部31の幅も0.2mm以下となるように印刷する。
[Printing process]
Then, for example, a paste-like electrode material containing silver (Ag) or the like is formed on the n-type high concentration portion 11 by using the first finger portion 21 and the first bus bar base 22a and the p-type high concentration portion 12 by screen printing. The 2nd finger part 31 and the 2nd bus bar stand 32a are printed, respectively (refer to Drawing 3 and Drawing 4).
Here, the width (d1) of the first bus bar base 22a and the width (d2) of the second bus bar base 32a are each printed to be 0.2 mm or less (see FIG. 4). In addition, it prints so that the width | variety of the 1st finger part 21 and the 2nd finger part 31 may also be 0.2 mm or less.

[焼成工程]
そして、電極材料が印刷されたシリコン基板10を、所定温度、所定時間にて焼成する。焼成すると、各第1フィンガー部21及び各第1バスバー台22aとn型高濃度部11との界面と、各第2フィンガー部31及び各第2バスバー台32aとp型高濃度部12との界面に、従来と同様に、酸化ケイ素(SiO2)や酸化銀(AgO)等の絶縁体からなる抵抗部Rが発生する(図5(a)参照)。
[Baking process]
Then, the silicon substrate 10 on which the electrode material is printed is baked at a predetermined temperature and a predetermined time. After firing, the interface between each first finger part 21 and each first bus bar base 22a and the n-type high concentration part 11, and each second finger part 31 and each second bus bar base 32a and the p-type high concentration part 12 A resistance portion R made of an insulator such as silicon oxide (SiO 2 ) or silver oxide (AgO) is generated at the interface as in the conventional case (see FIG. 5A).

[通電工程]
そこで、本実施形態に係る太陽電池セルCの製造方法では、次に説明する通電工程により、この抵抗部Rを破壊する。
[Energization process]
Therefore, in the method for manufacturing the solar battery cell C according to the present embodiment, the resistance portion R is destroyed by an energization process described below.

(第1フィンガー部と第2フィンガー部への通電)
まず、第1フィンガー部21とn型櫛歯部分11aの間の絶縁部Rと、第2フィンガー部31とp型櫛歯部分12aの間の抵抗部Rとを、破壊する場合について説明する。ここで、第1フィンガー部21と第2フィンガー部31は、前記したように、その幅方向において交互に配列している。このように配列した第1フィンガー部21と第2フィンガー部31から、隣り合う1対の第1フィンガー部21と第2フィンガー部31を選択する。
(Energization to the 1st finger part and the 2nd finger part)
First, the case where the insulation part R between the 1st finger part 21 and the n-type comb-tooth part 11a and the resistance part R between the 2nd finger part 31 and the p-type comb-tooth part 12a are destroyed is demonstrated. Here, as described above, the first finger portions 21 and the second finger portions 31 are alternately arranged in the width direction. From the first finger part 21 and the second finger part 31 arranged in this way, a pair of adjacent first finger parts 21 and second finger parts 31 are selected.

次いで、この選択した1対の第1フィンガー部21と第2フィンガー部31に、図5(b)及び図6に示すように、交流電流またはパルス電流を発生可能な電流発生装置41から、電流を通電させる。   Next, as shown in FIGS. 5B and 6, the selected pair of first finger portions 21 and second finger portions 31 are supplied with current from a current generator 41 capable of generating alternating current or pulse current. Energize.

この通電において、図5(b)及び図6に示すように、電流発生装置41に接続した端子43を、第1フィンガー部21の長手方向の略中央位置に当接する。同様に、電流発生装置41に接続した端子42を、第2フィンガー部31の長手方向の略中央位置に当接する。このように端子42、端子43を当接した状態で、電流発生装置41から交流電流またはパルス電流を通電させる
そうすると、図6に示すように、第1フィンガー部21と第2フィンガー部31との間において、第1フィンガー部21及び第フィンガー部31の長手方向において、電流が片寄ることなく、均等に分散するようにして流れる(矢印A1参照)。このように電流が流れると抵抗部Rを形成する酸化ケイ素(SiO2)、酸化銀(AgO)等の原子及び電子の配置が変動することになり、その結果として抵抗部Rが破壊される。したがって、抵抗部Rは抵抗性(絶縁性)を失い、図5(c)に示すように、抵抗部Rは消失することになり、第1フィンガー部21とn型櫛歯部分11aの間の電気抵抗、第2フィンガー部31とp型櫛歯部分12aの間の電気抵抗は、それぞれ0.005Ωcm2以上0.050Ωcm2以下とすることができる。
In this energization, as shown in FIGS. 5B and 6, the terminal 43 connected to the current generator 41 is brought into contact with a substantially central position in the longitudinal direction of the first finger portion 21. Similarly, the terminal 42 connected to the current generator 41 is brought into contact with the approximate center position of the second finger portion 31 in the longitudinal direction. In this state, with the terminal 42 and the terminal 43 in contact with each other, an alternating current or a pulse current is passed from the current generator 41. Then, as shown in FIG. 6, the first finger portion 21 and the second finger portion 31 In the meantime, in the longitudinal direction of the first finger portion 21 and the first finger portion 31, the current flows so as to be evenly distributed without being offset (see arrow A <b> 1). When current flows in this way, the arrangement of atoms and electrons such as silicon oxide (SiO 2 ) and silver oxide (AgO) that form the resistance portion R changes, and as a result, the resistance portion R is destroyed. Therefore, the resistance portion R loses resistance (insulating property), and as shown in FIG. 5C, the resistance portion R disappears, and between the first finger portion 21 and the n-type comb tooth portion 11a. The electrical resistance and the electrical resistance between the second finger portion 31 and the p-type comb tooth portion 12a can be 0.005 Ωcm 2 or more and 0.050 Ωcm 2 or less, respectively.

さらに、この通電において、通電させる電流の周波数は、50〜100Hzの範囲内であることが好ましい。50Hzより小さいとシリコン基板10が発熱してしまい、一方、100Hz以上であると十分に抵抗部Rを破壊できないからである。   Further, in this energization, the frequency of the current to be energized is preferably in the range of 50 to 100 Hz. If the frequency is lower than 50 Hz, the silicon substrate 10 generates heat. On the other hand, if the frequency is higher than 100 Hz, the resistance portion R cannot be sufficiently destroyed.

また、この通電において、通電させる電流の電流密度は、第1フィンガー部21とn型櫛歯部分11aとが接合する接合面において、0.1A/mm2以上とすることによって、電気抵抗を0.005Ωcm2以上0.050Ωcm2以下の範囲内(好適範囲)とすることができる。電流密度が、0.1A/mm2より小さいと、図7に示すように、通電後の電気抵抗が好適に低減しないからである。第2フィンガー部31についても同様である。
さらに、電流密度を0.24A/mm2以上とすることによって、電気抵抗を0.005Ωcm2以上0.015Ωcm2以下の範囲内(最適範囲)とすることができる。
In this energization, the current density of the energized current is set to 0.1 A / mm 2 or more at the joint surface where the first finger portion 21 and the n-type comb tooth portion 11 a are joined, so that the electric resistance is 0. .005Omucm 2 more 0.050Omucm 2 within the following ranges can be (preferable range). This is because if the current density is smaller than 0.1 A / mm 2 , the electrical resistance after energization is not suitably reduced as shown in FIG. The same applies to the second finger portion 31.
Further, by making the current density 0.24A / mm 2 or more, it may be in the range of electrical resistance of 0.005Omucm 2 more 0.015Omucm 2 or less (optimum range).

また、おおよそ長くても10秒程度通電させることで、抵抗部Rを破壊することができる。このように抵抗部Rは、極めて短時間の通電で破壊できるので、通電する電流はパルス状とすることが好ましい。   In addition, the resistance portion R can be destroyed by energizing for about 10 seconds at most. Thus, since the resistance part R can be destroyed by energization for an extremely short time, it is preferable that the current to be energized is pulsed.

このような操作を適宜繰り返すことで、第1フィンガー部21とn型櫛歯部分11aとの間の抵抗部R、第2フィンガー部31とp型櫛歯部分12aとの間の抵抗部Rを、全て破壊する。   By repeating such an operation as appropriate, the resistance portion R between the first finger portion 21 and the n-type comb tooth portion 11a and the resistance portion R between the second finger portion 31 and the p-type comb tooth portion 12a are reduced. , Destroy everything.

(第1バスバー台への通電)
次に、第1バスバー台22aとn型柄部分11b(高濃度不純物部11)との界面付近の抵抗部を破壊する。この破壊においては、一列となって配列する複数の第1バスバー台22aから、隣り合う第1バスバー台22aを2つ選択し、この選択した2つの第1バスバー台22aについて、端子42、端子43をそれぞれ当接させて、電流発生装置41から電流を通電させることで(図6に示す矢印A2参照)、抵抗部を破壊することができる。
また、第1バスバー台22aの幅(d1)は、0.2mm以下であるので、電流が片寄って通電することもなく、抵抗部は好適に破壊される。すなわち、第1バスバー台22aの幅が0.2mmより大きいと、抵抗部が形成されていない部分に電流が集中して流れやすくなり、抵抗部が破壊されにくくなり、通電後の電気抵抗が低下しないからである(図8参照)。
次いで、第2バスバー台32aにおいても、同様に電流を流して抵抗部を破壊する。
(Energization to the first bus bar stand)
Next, the resistance portion near the interface between the first bus bar base 22a and the n-type handle portion 11b (high concentration impurity portion 11) is destroyed. In this destruction, two adjacent first bus bar bases 22a are selected from a plurality of first bus bar bases 22a arranged in a line, and the terminals 42 and 43 are selected for the two selected first bus bar bases 22a. Are brought into contact with each other and current is supplied from the current generator 41 (see arrow A2 shown in FIG. 6), whereby the resistance portion can be destroyed.
In addition, since the width (d1) of the first bus bar base 22a is 0.2 mm or less, the current is not offset and the current is not energized, and the resistance portion is suitably destroyed. That is, if the width of the first bus bar base 22a is larger than 0.2 mm, current tends to flow in a portion where the resistance portion is not formed, the resistance portion is less likely to be broken, and the electric resistance after energization is reduced. This is because they do not (see FIG. 8).
Next, in the second bus bar base 32a as well, a current is passed in the same manner to destroy the resistance portion.

[バスバー部形成工程]
そして、複数の第1バスバー台22aと、複数の第1フィンガー部21を接続するように、第1導線22bをハンダ等で固定する。また、第2バスバー台22aと、複数の第2フィンガー部21を接続するように、第2導線32bを固定する。このようにして、太陽電池セルCを製造することができる。
[Bus bar part forming process]
And the 1st conducting wire 22b is fixed with solder etc. so that a plurality of 1st bus-bar stand 22a and a plurality of 1st finger parts 21 may be connected. Moreover, the 2nd conductor 32b is fixed so that the 2nd bus-bar base 22a and the some 2nd finger part 21 may be connected. In this way, the solar battery cell C can be manufactured.

したがって、本実施形態に係る太陽電池セルCの製造方法によれば、シリコン基板10を加熱、冷却する必要がないので、シリコン基板10が損傷することはない。また、ハンダを使用しないため、太陽電池セルCの外観が低下することもない。   Therefore, according to the manufacturing method of the photovoltaic cell C according to the present embodiment, the silicon substrate 10 does not need to be heated and cooled, so that the silicon substrate 10 is not damaged. Further, since no solder is used, the appearance of the solar battery cell C is not deteriorated.

以上、本発明の好適な実施形態について一例を説明したが、本発明は前記実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変更が可能である。   As mentioned above, although an example was described about suitable embodiment of this invention, this invention is not limited to the said embodiment, In the range which does not deviate from the meaning of this invention, it can change suitably.

前記した実施形態では、太陽電池セルCは、シリコン基板10の片面側に第1櫛型電極20及び第2櫛型電極30とが固定されたとしたが、本発明はこれに限定されず、第1櫛型電極20と第2櫛型電極30とは、シリコン基板10の両面にそれぞれ固定されたものであってもよい。   In the above-described embodiment, the solar cell C has the first comb electrode 20 and the second comb electrode 30 fixed to one side of the silicon substrate 10, but the present invention is not limited to this. The first comb electrode 20 and the second comb electrode 30 may be fixed to both surfaces of the silicon substrate 10, respectively.

前記した実施形態では、抵抗部Rを破壊するときに、隣り合う1対の第1フィンガー部21と第2フィンガー部31を選択したが、複数の第1フィンガー部21、第2フィンガー部31を選択して、直列に接続して電流を流すことにより、抵抗部Rを破壊してもよい。   In the above-described embodiment, when destroying the resistance portion R, a pair of adjacent first finger portions 21 and second finger portions 31 are selected, but a plurality of first finger portions 21 and second finger portions 31 are selected. The resistor portion R may be destroyed by selecting and connecting in series to flow current.

以下、実施例に基づいて、本発明をさらに具体的に説明する。   Hereinafter, based on an Example, this invention is demonstrated further more concretely.

第1フィンガー部21及び第2フィンガー部31の幅を0.2mm、長さを50mmとし、電流発生装置41から、10Aの電流を0.1秒間流した。すなわち、電流密度は、1.0A/mm2とした。そうすると、第1フィンガー部21とn型櫛歯部分11a(n型高濃度部11)との間の電気抵抗は0.2Ωcm2から0.01Ωcm2に、第2フィンガー部31とp型櫛歯部分12a(p型高濃度部12)との間の電気抵抗は0.25Ωcm2から0.011Ωcm2に低減させることができた。 The width of the first finger portion 21 and the second finger portion 31 was 0.2 mm, the length was 50 mm, and a current of 10 A was passed from the current generator 41 for 0.1 second. That is, the current density was 1.0 A / mm 2 . Then, the electrical resistance between the first finger portion 21 and the n-type comb tooth portion 11a (n-type high concentration portion 11) is changed from 0.2 Ωcm 2 to 0.01 Ωcm 2 , and the second finger portion 31 and the p-type comb tooth. The electric resistance between the portion 12a (p-type high concentration portion 12) could be reduced from 0.25 Ωcm 2 to 0.011 Ωcm 2 .

本実施形態に係る太陽電池セルを部分的に拡大して示す斜視図である。It is a perspective view which expands and shows the photovoltaic cell which concerns on this embodiment partially. 図1に示す太陽電池セルの上面図である。It is a top view of the photovoltaic cell shown in FIG. 本実施形態に係る太陽電池セルの製造において、印刷・焼成して形成された電極を有するシリコン基板を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the silicon substrate which has the electrode formed by printing and baking in manufacture of the photovoltaic cell concerning this embodiment. 図3に示すシリコン基板の上面図である。FIG. 4 is a top view of the silicon substrate shown in FIG. 3. 図3に示すX−X断面において、本実施形態に係る太陽電池セルの製造方法を段階的に示す断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view showing stepwise the method for manufacturing a solar battery cell according to the present embodiment in the XX cross section shown in FIG. 3. 図5(b)に示す電流を流す段階を模式的に示す斜視図である。It is a perspective view which shows typically the step which sends the electric current shown in FIG.5 (b). 図5(b)に示す段階において、電極に流す電流の電流密度と電流通電後の電気抵抗との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the current density of the electric current sent through an electrode in the step shown in FIG.5 (b), and the electrical resistance after electric current supply. 図5(b)に示す段階において、電極の幅と電流通電後の電気抵抗との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the width | variety of an electrode and the electrical resistance after current supply in the step shown in FIG.5 (b).

符号の説明Explanation of symbols

C 太陽電池セル
10 シリコン基板
11 n型高濃度部
12 p型高濃度部
20 第1櫛型電極
21 第1フィンガー部
22 第1バスバー部
22a 第1バスバー台
22b 第1導線
30 第2櫛型電極
31 第2フィンガー部
32 第2バスバー部
32a 第2バスバー台
32b 第2導線
41 電流発生装置
42 端子
43 端子
JS pn接合面
R 抵抗部
C solar cell 10 silicon substrate 11 n-type high concentration portion 12 p-type high concentration portion 20 first comb electrode 21 first finger portion 22 first bus bar portion 22a first bus bar base 22b first conductor 30 second comb electrode 31 2nd finger part 32 2nd bus bar part 32a 2nd bus bar base 32b 2nd conducting wire 41 Current generator 42 Terminal 43 terminal JS pn junction surface R Resistance part

Claims (6)

シリコン基板に、ペースト状の電極材料を印刷する第1工程と、
当該電極材料が印刷されたシリコン基板を焼成して電極を形成する第2工程と、
当該電極に電流を流す第3工程と、
を有することを特徴とする太陽電池セルの製造方法。
A first step of printing a paste-like electrode material on a silicon substrate;
A second step of baking the silicon substrate on which the electrode material is printed to form an electrode;
A third step of passing a current through the electrode;
The manufacturing method of the photovoltaic cell characterized by having.
前記電流の電流密度は、前記電極と前記シリコン基板との間の接触面積において、0.1A/mm2以上であること特徴とする請求項1に記載の太陽電池セルの製造方法。 2. The method for manufacturing a solar cell according to claim 1, wherein a current density of the current is 0.1 A / mm 2 or more in a contact area between the electrode and the silicon substrate. 前記電流は、パルス電流であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の太陽電池セルの製造方法。   The method for manufacturing a solar battery cell according to claim 1, wherein the current is a pulse current. 前記第1工程において、印刷する電極材料の幅を、0.2mm以下とすることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の太陽電池セルの製造方法。   4. The method for manufacturing a solar cell according to claim 1, wherein, in the first step, a width of an electrode material to be printed is set to 0.2 mm or less. 5. シリコン基板と、当該シリコン基板に固定された電極と、を備えた太陽電池セルであって、
前記シリコン基板と前記電極との間の電気抵抗は、0.050Ωcm2以下であり、
請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の太陽電池セルの製造方法で製造されたことを特徴とする太陽電池セル。
A solar cell comprising a silicon substrate and an electrode fixed to the silicon substrate,
The electrical resistance between the silicon substrate and the electrode is 0.050 Ωcm 2 or less,
A solar battery cell manufactured by the method for manufacturing a solar battery cell according to any one of claims 1 to 4.
前記シリコン基板と前記電極との間の電気抵抗は、0.005Ωcm2以上であることを特徴とする請求項5に記載の太陽電池セル。 6. The solar cell according to claim 5, wherein an electrical resistance between the silicon substrate and the electrode is 0.005 Ωcm 2 or more.
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