JP2006019715A - Solar cell and manufacturing method of the solar cell - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a solar cell, having a backside electrode capable of coping with the laser scribing process of the solar cell, while holding predetermined electromagnetic characteristics and protection against corrosion, and to provide a manufacturing method of the solar cell. <P>SOLUTION: The solar cell provided with a substrate 2 and a plurality of power generating cells 11 that are provided on the substrate 2 and are mutually connected in a series is employed. The cells 11 are provided with a surface electrode layer 3 on the substrate 2, a light power generating layer 5 for generating an electric power by light on the layer 3 and a backside electrode layer 9 on the layer 5. The layer 9 includes a first backside electrode layer 7, containing silver and a second backside layer 8 on the layer 7 that suppresses corrosion of the layer 7. A separation groove 10, extending from the surface of the layer 8 to the layer 3, is provided between mutually adjacent cells 11. The layer 9 satisfies predetermined electrical characteristics. When the groove 10 is formed with the laser irradiated from the substrate side, the film thickness capable of removing the layer 5 and the layer 9 in place with the laser is provided, without affecting the layer 3. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、太陽電池及び太陽電池の製造方法に関し、特に、裏面電極を改善することが可能な薄膜系の太陽電池及び太陽電池の製造方法に関する。   The present invention relates to a solar cell and a method for manufacturing a solar cell, and more particularly to a thin-film solar cell capable of improving a back electrode and a method for manufacturing the solar cell.

透光性の基板上にシリコン系薄膜を積層して、光により電力を発生する薄膜シリコン系太陽電池が知られている。薄膜シリコン系太陽電池は、p層、i層、n層からなる半導体積層膜を二つの電極で挟んだ構造を有していて、i層に照射された光を電力に変換する。二つの電極のうち、光の入射する側に透明導電膜の表面電極が、反対の側に金属膜の裏面電極がそれぞれ用いられている。この裏面電極の膜の材料には、例えば、i層で有効に発電に寄与する光の波長の反射率が高く、特にi層を通過した略600nm程度における長波長側の反射率が高く、入射光を有効に利用でき、電池の発電効率を高めることが可能な銀(Ag)が用いられている。ただしAg単体では、大気成分と反応して変色、変質して太陽電池の発電特性が低下する。この変色や変質を防止するために、Ag膜の表面にチタン(Ti)のような高融点金属膜を設けて対応している。   2. Description of the Related Art A thin film silicon solar cell is known in which a silicon thin film is stacked on a translucent substrate and power is generated by light. A thin-film silicon-based solar cell has a structure in which a semiconductor multilayer film composed of a p-layer, an i-layer, and an n-layer is sandwiched between two electrodes, and converts light irradiated to the i-layer into electric power. Of the two electrodes, the surface electrode of the transparent conductive film is used on the light incident side, and the back electrode of the metal film is used on the opposite side. This back electrode film material has, for example, a high reflectance of the wavelength of light that effectively contributes to power generation in the i layer, and in particular, a high reflectance on the long wavelength side at about 600 nm that has passed through the i layer. Silver (Ag) that can effectively use light and can increase the power generation efficiency of the battery is used. However, Ag alone reacts with atmospheric components to change color and change quality, resulting in a decrease in power generation characteristics of the solar cell. In order to prevent this discoloration and alteration, a refractory metal film such as titanium (Ti) is provided on the surface of the Ag film.

例えば、特開2001-53305号公報に、非単結晶シリコン系薄膜光電変換装置が開示されている。この非単結晶シリコン系薄膜光電変換装置は、透明基板上に形成された透明前面電極層と、該透明電極層の裏面側に形成された非単結晶シリコン系薄膜光電変換ユニットと、該光電変換ユニットの裏面側に形成された銀系裏面電極層と、該銀系裏面電極層上に形成された裏面電極保護層を具備する。前記裏面電極保護層は、大気雰囲気下及び水の存在下で実質的に安定な貴金属、大気雰囲気下で不動態を形成する卑金属、及び大気雰囲気下及び水の存在下で実質的に安定な酸化物からなる群より選ばれる少なくとも1種の材料を含み、かつ前記銀系裏面電極層の上面及び側面を覆うように設けられたことを特徴とする。前記銀系裏面電極層は実質的に銀でも良い。前記裏面電極保護層は、金、白金、アルミニウム、チタン、酸化シリコン、酸化アルミニウム、及び酸化亜鉛からなる群より選ばれる少なくとも1種の材料を含有しても良いし、実質的にチタンでも良い。   For example, Japanese Patent Laid-Open No. 2001-53305 discloses a non-single crystal silicon-based thin film photoelectric conversion device. The non-single crystal silicon thin film photoelectric conversion device includes a transparent front electrode layer formed on a transparent substrate, a non-single crystal silicon thin film photoelectric conversion unit formed on the back side of the transparent electrode layer, and the photoelectric conversion. A silver-based back electrode layer formed on the back side of the unit and a back-electrode protective layer formed on the silver-based back electrode layer are provided. The back electrode protective layer includes a noble metal that is substantially stable in an air atmosphere and in the presence of water, a base metal that forms a passive state in the air atmosphere, and a substantially stable oxidation in the air atmosphere and the presence of water. It includes at least one material selected from the group consisting of materials, and is provided so as to cover the upper surface and the side surface of the silver-based back electrode layer. The silver-based back electrode layer may be substantially silver. The back electrode protective layer may contain at least one material selected from the group consisting of gold, platinum, aluminum, titanium, silicon oxide, aluminum oxide, and zinc oxide, or may be substantially titanium.

関連して、特開平9-162430号公報に、導電性光反射体が開示されている。この前記反射体は、太陽電池の電極として用いられる、透明導電膜、Ag、AlまたはAl合金の順に積層された導電性光反射膜である。Agの厚みが60nm以上で、かつAlまたはAl合金の厚みが1〜20nmであることを特徴とする。   Relatedly, Japanese Patent Laid-Open No. 9-162430 discloses a conductive light reflector. The reflector is a conductive light reflecting film that is used as an electrode of a solar cell and is laminated in the order of a transparent conductive film, Ag, Al, or an Al alloy. The thickness of Ag is 60 nm or more, and the thickness of Al or Al alloy is 1 to 20 nm.

一枚の基板上の薄膜シリコン系太陽電池では、各薄膜をレーザによりエッチング(レーザスクライブ)して、複数の太陽電池に分割し、それらを直列に接続する場合がある。このとき、特に裏面電極をレーザスクライブする際に、表面電極、半導体膜及び裏面電極はレーザが照射されるため、レーザスクライブ工程により影響を受ける。そのため、裏面電極の材質や膜厚を含めた構造は、その工程に対応できるようにする必要がある。しかし、上記従来技術は、レーザスクライブの観点からこの材質と膜厚構造を規定せず、主として耐蝕性の観点から判断した慣習的な暫定構造を示しているにすぎない。所定の電磁気的特性や耐腐食性を保持しながら、レーザスクライブ工程に適したな裏面電極構造の改善が望まれる。   In a thin-film silicon-based solar cell on a single substrate, each thin film is sometimes etched by laser (laser scribing) to be divided into a plurality of solar cells, which are connected in series. At this time, particularly when laser scribing is performed on the back electrode, the front electrode, the semiconductor film, and the back electrode are irradiated with laser, and thus are affected by the laser scribing process. Therefore, the structure including the material and film thickness of the back electrode needs to be compatible with the process. However, the above prior art does not define the material and the film thickness structure from the viewpoint of laser scribing, and merely shows a conventional provisional structure mainly determined from the viewpoint of corrosion resistance. It is desired to improve the back electrode structure suitable for the laser scribing process while maintaining predetermined electromagnetic characteristics and corrosion resistance.

特開2001−53305号公報JP 2001-53305 A 特開平9−162430号公報JP-A-9-162430

従って、本発明の目的は、所定の電磁気的特性や耐腐食性を保持しながら、太陽電池のレーザスクライブ工程に適したな裏面電極を有する太陽電池及び太陽電池の製造方法を提供することにある。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a solar cell having a back electrode suitable for a laser scribing process of a solar cell and a method for manufacturing the solar cell while maintaining predetermined electromagnetic characteristics and corrosion resistance. .

また、本発明の他の目的は、所定の電磁気的特性や耐腐食性を保持しながら、太陽電池の製造コストを抑制することが可能な裏面電極を有する太陽電池及び太陽電池の製造方法を提供することにある。   Another object of the present invention is to provide a solar cell having a back electrode capable of suppressing the manufacturing cost of the solar cell while maintaining predetermined electromagnetic characteristics and corrosion resistance, and a method for manufacturing the solar cell. There is to do.

また、本発明の他の目的は、所定の電磁気的特性や耐腐食性を保持しながら、太陽電池の製造コストを抑制することが可能な太陽電池及び太陽電池の製造方法を提供することにある。   Another object of the present invention is to provide a solar cell and a method for manufacturing a solar cell that can suppress the manufacturing cost of the solar cell while maintaining predetermined electromagnetic characteristics and corrosion resistance. .

以下に、[発明の実施の形態]で使用される番号・符号を用いて、課題を解決するための手段を説明する。これらの番号・符号は、[特許請求の範囲]の記載と[発明の実施の形態]との対応関係を明らかにするために括弧付きで付加されたものである。ただし、それらの番号・符号を、[特許請求の範囲]に記載されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならない。   Hereinafter, means for solving the problem will be described using the numbers and symbols used in the embodiments of the present invention. These numbers and symbols are added in parentheses in order to clarify the correspondence between the description of [Claims] and [Embodiments of the Invention]. However, these numbers and symbols should not be used for the interpretation of the technical scope of the invention described in [Claims].

従って、上記課題を解決するために、本発明の太陽電池(1)は、基板(2)と、基板(2)上に設けられ互いに直列に接続された複数の発電セル(11)とを具備する。複数の発電セル(11)の各々は、基板(2)上に設けられる表面電極層(3)と、表面電極層(3)上に設けられ、光により発電する光発電層(5)と、発電層(5)上に設けられた裏面電極層(9)とを備える。裏面電極層(9)は、光発電層(5)上に設けられ、銀を含む第1裏面電極層(7)と、第1裏面電極層(7)上に設けられ、第1裏面電極層(7)の腐食を抑制する第2裏面電極層(8)とを含む。隣り合う発電セル(11)の間に、第2裏面電極層(8)の表面から表面電極層(3)へ延びる分離溝(10)を有する。
裏面電極層(9)は、基板(2)側からレーザを照射して分離溝(10)を形成するとき、表面電極層(3)へ影響を与えず、裏面電極層(9)の場所に依存せずに、光発電層(5)と裏面電極層(9)とをレーザで除去可能な所定の範囲の膜厚を有する。
本発明では、裏面電極層(9)の膜厚の下限は、光発電層(5)の膜厚分布の影響を受けにくく、裏面電極層(9)の場所に依存せずに光発電層(5)と裏面電極層(9)とをレーザで除去可能なように決定される。その上限は、表面電極層(3)へ影響を与えずに、光発電層(5)と裏面電極層(9)とを裏面電極層(9)のバリの発生を抑制しながらレーザで除去可能とするように決定される。したがって、耐腐食性(第2裏面電極層)を保持しながら、太陽電池のレーザスクライブ工程に対応可能な裏面電極層(9)を得ることができる。
Therefore, in order to solve the above problem, the solar cell (1) of the present invention includes a substrate (2) and a plurality of power generation cells (11) provided on the substrate (2) and connected in series to each other. To do. Each of the plurality of power generation cells (11) includes a surface electrode layer (3) provided on the substrate (2), a photovoltaic layer (5) provided on the surface electrode layer (3) and generating power by light, A back electrode layer (9) provided on the power generation layer (5). The back electrode layer (9) is provided on the photovoltaic layer (5), and is provided on the first back electrode layer (7) containing silver and the first back electrode layer (7), and the first back electrode layer (7) and a second back electrode layer (8) for suppressing corrosion. A separation groove (10) extending from the surface of the second back electrode layer (8) to the surface electrode layer (3) is provided between the adjacent power generation cells (11).
The back electrode layer (9) does not affect the surface electrode layer (3) when the separation groove (10) is formed by irradiating the laser from the substrate (2) side, and does not affect the surface of the back electrode layer (9). Without relying on, the photovoltaic layer (5) and the back electrode layer (9) have a film thickness in a predetermined range that can be removed by a laser.
In the present invention, the lower limit of the film thickness of the back electrode layer (9) is less affected by the film thickness distribution of the photovoltaic layer (5), and does not depend on the location of the back electrode layer (9). 5) and the back electrode layer (9) are determined so as to be removable with a laser. The upper limit is that the photovoltaic layer (5) and the back electrode layer (9) can be removed with a laser while suppressing the occurrence of burrs on the back electrode layer (9) without affecting the front electrode layer (3). To be determined. Therefore, it is possible to obtain the back electrode layer (9) that can cope with the laser scribing process of the solar cell while maintaining the corrosion resistance (second back electrode layer).

上記の太陽電池において、第2裏面電極層(8)は、第1裏面電極層(7)の腐食を抑制可能な膜厚を有することが好ましい。
本発明では、第2裏面電極層(8)の膜厚が、機能に対応して最適化ができる。ただし所定の電気的特性を第1裏面電極層(7)と第2裏面電極層(8)とを積層させた状態で満たすように、第1裏面電極層(7)が所定の膜厚を有してもよい。第1裏面電極層(7)は、更に、所定の光反射特性を満たす所定の範囲の膜厚を有していても良い。
In the above solar cell, it is preferable that the second back electrode layer (8) has a thickness capable of suppressing corrosion of the first back electrode layer (7).
In the present invention, the film thickness of the second back electrode layer (8) can be optimized corresponding to the function. However, the first back electrode layer (7) has a predetermined film thickness so as to satisfy predetermined electrical characteristics in a state where the first back electrode layer (7) and the second back electrode layer (8) are laminated. May be. The first back electrode layer (7) may further have a film thickness in a predetermined range that satisfies a predetermined light reflection characteristic.

上記の太陽電池において、第1裏面電極層(7)は、膜厚が150nm以上350nm以下であることが好ましい。
膜厚の下限は、電気的特性のうち、電気抵抗の面から決定されている。すなわち、電池特性に影響が少ないような低い電気抵抗となるように設定されている。膜厚の上限は、レーザスクライブの工程に対応できる点から決定されている。すなわち、表面電極層(3)へ影響を与えずに、また裏面電極層(9)のバリの発生を抑制しながらレーザにより適切にエッチングができるような厚みとなるように設定されている。
In the above solar cell, the first back electrode layer (7) preferably has a thickness of 150 nm to 350 nm.
The lower limit of the film thickness is determined from the aspect of electrical resistance among the electrical characteristics. That is, the electric resistance is set so as to have a low influence on the battery characteristics. The upper limit of the film thickness is determined from the point that it can cope with the laser scribing process. In other words, the thickness is set so that it can be appropriately etched with a laser without affecting the front electrode layer (3) and suppressing the occurrence of burrs in the back electrode layer (9).

上記の太陽電池において、第2裏面電極層(8)は、チタンを含み、膜厚が10nm以上20nm以下であることが好ましい。
膜厚の下限は、第1裏面電極層(7)の腐食を抑制することできるように設定されている。膜厚の上限は、レーザスクライブの工程において、表面電極層(3)へ影響を与えずに、また裏面電極層(9)のバリの発生を抑制しながらレーザにより適切にエッチングができるような厚みとなるように設定されている。
In the above solar cell, the second back electrode layer (8) preferably contains titanium and has a thickness of 10 nm to 20 nm.
The lower limit of the film thickness is set so that corrosion of the first back electrode layer (7) can be suppressed. The upper limit of the film thickness is such that the laser scribing process does not affect the surface electrode layer (3) and can be appropriately etched by the laser while suppressing the generation of burrs on the back electrode layer (9). It is set to become.

上記の太陽電池において、第1裏面電極層(7)は、長波長の反射率を高くするような膜厚を有する。第2裏面電極層(8)は、第1裏面電極層(7)と積層した状態で前記第1裏面電極層の腐食を抑制可能な膜厚を有することが好ましい。
本発明では、各裏面電極(7及び8)の膜厚が、それぞれの機能に応じて決定されている。すなわち、機能ごとに膜厚の最適化ができる。
In the above solar cell, the first back electrode layer (7) has a film thickness that increases the reflectance of the long wavelength. The second back electrode layer (8) preferably has a thickness capable of suppressing corrosion of the first back electrode layer while being laminated with the first back electrode layer (7).
In the present invention, the film thickness of each back electrode (7 and 8) is determined according to the function. That is, the film thickness can be optimized for each function.

上記の太陽電池において、第1裏面電極層(7)は、膜厚が30nm以上80nm以下であることが好ましい。
膜厚の下限は、電気的特性のうち、光を反射する特性の面から決定されている。すなわち、発電層(5)を透過した長波長の光を、発電層(5)へ反射することが可能となるように設定されている。膜厚の上限は、高価な銀をできるだけ用いないように設定されている。
In the solar cell, the first back electrode layer (7) preferably has a thickness of 30 nm to 80 nm.
The lower limit of the film thickness is determined in terms of the characteristic of reflecting light among the electrical characteristics. That is, it is set so that long wavelength light transmitted through the power generation layer (5) can be reflected to the power generation layer (5). The upper limit of the film thickness is set so that expensive silver is not used as much as possible.

上記の太陽電池において、第2裏面電極層(8)は、アルミニウムを含み、膜厚が200nm以上350nm以下であることが好ましい。
膜厚の下限は、電気的特性のうち、電気抵抗の面から決定されている。すなわち、電池特性に影響が少ないような低い電気抵抗となるように設定されている。膜厚の上限は、レーザスクライブの工程に対応できる点から決定されている。すなわち、表面電極層(3)へ影響を与えずに、また裏面電極層(9)のバリの発生を抑制しながらレーザにより適切にエッチングができるような厚みとなるように設定されている。
In the above solar cell, the second back electrode layer (8) preferably contains aluminum and has a thickness of 200 nm to 350 nm.
The lower limit of the film thickness is determined from the aspect of electrical resistance among the electrical characteristics. That is, the electric resistance is set so as to have a low influence on the battery characteristics. The upper limit of the film thickness is determined from the point that it can cope with the laser scribing process. In other words, the thickness is set so that it can be appropriately etched with a laser without affecting the front electrode layer (3) and suppressing the occurrence of burrs in the back electrode layer (9).

上記課題を解決するために、本発明の太陽電池の製造方法は、(a)基板(2)上に透明で導電性を有する表面電極層(3)を形成するステップと、(b)表面電極層(3)上に、光により発電する光発電層(5)を形成するステップと、(c)光発電層(5)の上に、銀を含む第1裏面電極層(7)を形成するステップと、(d)第1裏面電極層(7)の上に、第1裏面電極層(7)の腐食を抑制する第2裏面電極層(8)を形成するステップと、(e)第2裏面電極層(8)の表面から表面電極層(3)へ延びる分離溝(10)を、基板(2)側からレーザを照射して形成するステップとを具備する。第1裏面電極層(7)及び第2裏面電極層(8)としての裏面電極層(9)は、また裏面電極層(9)のバリの発生を抑制しながら、表面電極層(3)へ影響を与えず、裏面電極層(9)の場所に依存せずに、レーザで除去可能な範囲の膜厚を有する。   In order to solve the above problems, a method for manufacturing a solar cell of the present invention includes (a) a step of forming a transparent and conductive surface electrode layer (3) on a substrate (2), and (b) a surface electrode. Forming a photovoltaic layer (5) for generating electricity by light on the layer (3); and (c) forming a first back electrode layer (7) containing silver on the photovoltaic layer (5). And (d) forming a second back electrode layer (8) for suppressing corrosion of the first back electrode layer (7) on the first back electrode layer (7), and (e) a second Forming a separation groove (10) extending from the surface of the back electrode layer (8) to the front electrode layer (3) by irradiating a laser from the substrate (2) side. The back electrode layer (9) as the first back electrode layer (7) and the second back electrode layer (8) is also transferred to the front electrode layer (3) while suppressing the generation of burrs in the back electrode layer (9). The film thickness is in a range that can be removed by a laser without affecting the position and without depending on the location of the back electrode layer (9).

上記の太陽電池の製造方法において、第2裏面電極層(8)は、第1裏面電極層(7)の腐食を抑制可能な膜厚を有することが好ましい。   In the above solar cell manufacturing method, the second back electrode layer (8) preferably has a thickness capable of suppressing corrosion of the first back electrode layer (7).

上記の太陽電池の製造方法において、第1裏面電極層(7)は、膜厚が150nm以上350nm以下であることが好ましい。   In the above solar cell manufacturing method, the first back electrode layer (7) preferably has a thickness of 150 nm or more and 350 nm or less.

上記の太陽電池の製造方法において、第2裏面電極層(8)は、チタンを含み、膜厚が10nm以上20nm以下であることが好ましい。   In the above solar cell manufacturing method, the second back electrode layer (8) preferably contains titanium and has a thickness of 10 nm to 20 nm.

上記の太陽電池の製造方法において、第1裏面電極層(7)は、長波長の反射率を高くするような膜厚を有する。第2裏面電極層(8)は、前記第1裏面電極層の腐食を抑制可能な膜厚を有することが好ましい。   In the above solar cell manufacturing method, the first back electrode layer (7) has a film thickness that increases the reflectance of the long wavelength. The second back electrode layer (8) preferably has a thickness capable of suppressing corrosion of the first back electrode layer.

上記の太陽電池の製造方法において、第1裏面電極層(7)は、膜厚が30nm以上80nm以下であることが好ましい。   In the above solar cell manufacturing method, the first back electrode layer (7) preferably has a thickness of 30 nm to 80 nm.

上記の太陽電池の製造方法において、第2裏面電極層(8)は、アルミニウムを含み、膜厚が200nm以上350nm以下であることが好ましい。   In the above solar cell manufacturing method, the second back electrode layer (8) preferably contains aluminum and has a thickness of 200 nm or more and 350 nm or less.

本発明により、所定の電磁気的特性や耐腐食性を保持しながら、高価な銀の使用量を低減させて、太陽電池の製造コストを抑制し、太陽電池のレーザスクライブ工程に適した裏面電極を有する太陽電池を得ることができる。   According to the present invention, while maintaining predetermined electromagnetic characteristics and corrosion resistance, the amount of expensive silver used is reduced, the manufacturing cost of the solar cell is suppressed, and the back electrode suitable for the laser scribing process of the solar cell is provided. A solar cell having the same can be obtained.

以下、本発明の太陽電池及び太陽電池の製造方法の実施の形態に関して、添付図面を参照して説明する。
まず、本発明の太陽電池の実施の形態の構成について、添付図面を参照して説明する。図1は、本発明の太陽電池の実施の形態の構成を示す断面図である。太陽電池1は、基板2と、複数の発電セル8とを具備する。
Hereinafter, embodiments of a solar cell and a method for manufacturing a solar cell of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
First, the configuration of the embodiment of the solar cell of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a cross-sectional view showing a configuration of an embodiment of a solar cell of the present invention. The solar cell 1 includes a substrate 2 and a plurality of power generation cells 8.

基板2は、ガラスのような透光性を有する。複数の発電セル11の各々は、基板2上に設けられ、互いに直列に電気的に接続されている。表面電極層3、発電層5、裏面電極層9を備える。   The board | substrate 2 has translucency like glass. Each of the plurality of power generation cells 11 is provided on the substrate 2 and is electrically connected to each other in series. A front electrode layer 3, a power generation layer 5, and a back electrode layer 9 are provided.

表面電極層3は、基板2を覆うように設けられている。基板2側から入射する光を発電層5へ透過させると共に、発電セル11の一方の電極として機能する。熱CVD(Chemical Vapor Deposition)法やスパッタ法のような成膜法で形成された透明導電膜である。透明導電膜としては、SnO(酸化錫)、ZnO(酸化亜鉛)が例示される。本実施の形態では、膜厚500nm〜800nmのSnOである。 The surface electrode layer 3 is provided so as to cover the substrate 2. Light incident from the substrate 2 side is transmitted to the power generation layer 5 and functions as one electrode of the power generation cell 11. It is a transparent conductive film formed by a film forming method such as a thermal CVD (Chemical Vapor Deposition) method or a sputtering method. Examples of the transparent conductive film include SnO 2 (tin oxide) and ZnO (zinc oxide). In this embodiment, it is SnO 2 having a film thickness of 500 nm to 800 nm.

発電層5は、表面電極層3上に設けられている。基板2及び表面電極層3を透過した光により発電を行う。アモルファスシリコン系太陽電池の場合は、太陽光が入射する側からp層、i層、n層を備える非晶質シリコン系半導体薄膜である。それらは、PCVD(Plasma enhanced CVD)法のような成膜法で形成されている。発電層5は、本実施の形態では、p型a−SiC(非晶質炭化シリコン)/i型a−Si(非晶質シリコン)/n型μc−Si(微結晶シリコン)を用いている。膜厚は250〜400nmである。   The power generation layer 5 is provided on the surface electrode layer 3. Electric power is generated by the light transmitted through the substrate 2 and the surface electrode layer 3. In the case of an amorphous silicon solar cell, the amorphous silicon semiconductor thin film includes a p layer, an i layer, and an n layer from the side on which sunlight is incident. They are formed by a film forming method such as PCVD (Plasma enhanced CVD). In the present embodiment, the power generation layer 5 uses p-type a-SiC (amorphous silicon carbide) / i-type a-Si (amorphous silicon) / n-type μc-Si (microcrystalline silicon). . The film thickness is 250 to 400 nm.

裏面電極層9は、発電層5上に設けられている。発電層5を透過した光を反射すると共に、発電セル11の他方の電極として機能する。スパッタ法のような成膜法で形成された導電膜である。裏面電極層9は、第1裏面電極層7と第2裏面電極層8とを備える。ここで、発電層5と裏面電極層9との間に、主として膜の密着性の改善と反射率向上のために、第2の透明導電膜を設置しても良い。第2の透明導電膜は、例えば、GaZnO、AlZnO、InSnOなどを含む。第2の透明導電膜は、膜厚が薄いので、レーザによるエッチングには影響を及ぼさない。   The back electrode layer 9 is provided on the power generation layer 5. It reflects the light transmitted through the power generation layer 5 and functions as the other electrode of the power generation cell 11. It is a conductive film formed by a film formation method such as sputtering. The back electrode layer 9 includes a first back electrode layer 7 and a second back electrode layer 8. Here, a second transparent conductive film may be provided between the power generation layer 5 and the back electrode layer 9 mainly for improving the adhesion of the film and improving the reflectance. The second transparent conductive film includes, for example, GaZnO, AlZnO, InSnO, and the like. Since the second transparent conductive film is thin, it does not affect the etching by the laser.

第1裏面電極層7は、発電層5上に設けられている。電極としての機能のほかに、発電層5を透過した長波長の光を反射する。第1裏面電極層7は、i層で有効に発電に寄与する光の波長の反射率が高く、特にi層を通過した長波長側の反射率が高く、入射光を有効に利用でき、太陽電池の発電効率を高めることが可能な銀(Ag)に例示される。Agの場合、膜厚は、150〜350nmが好ましい。詳細は後述する。   The first back electrode layer 7 is provided on the power generation layer 5. In addition to its function as an electrode, it reflects long-wavelength light transmitted through the power generation layer 5. The first back electrode layer 7 has a high reflectance at the wavelength of light that effectively contributes to power generation in the i layer, and particularly has a high reflectance on the long wavelength side that has passed through the i layer, so that incident light can be used effectively. Examples are silver (Ag), which can increase the power generation efficiency of the battery. In the case of Ag, the film thickness is preferably 150 to 350 nm. Details will be described later.

第2裏面電極層8は、第1裏面電極層7上に設けられている。第1裏面電極層7が大気成分と反応して腐食し、変色、変質することを防止する。第2裏面電極層8は、防食効果の高いTiのような高融点金属膜を設けて対応している。Tiの場合、膜厚は、10〜20nmが好ましい。詳細は後述する。   The second back electrode layer 8 is provided on the first back electrode layer 7. The first back electrode layer 7 is prevented from reacting with atmospheric components and corroding, discoloring, and alteration. The second back electrode layer 8 is provided with a refractory metal film such as Ti having a high anticorrosion effect. In the case of Ti, the film thickness is preferably 10 to 20 nm. Details will be described later.

各層には、以下のように、第1溝4、第2溝6、第3溝10が設けられている。各溝は、発電セル11の直列接続方向に対して垂直な方向に、レーザーによるエッチング(レーザスクライブ)によって形成される。   Each layer is provided with a first groove 4, a second groove 6, and a third groove 10 as follows. Each groove is formed by laser etching (laser scribing) in a direction perpendicular to the series connection direction of the power generation cells 11.

第1溝4は、表面電極層3の表面から基板2へ延び、表面電極層3を貫通している。表面電極層3について、隣り合う発電セル11同士を分離している。
第2溝6は、発電層5の表面から表面電極層3へ延び、発電層5を貫通している。第1溝4の近傍に設けられている。隣り合う発電セル11同士を分離している。後工程の裏面電極層9の成膜時に第2溝6は裏面電極層9で埋められて、隣り合う発電セル11とを直列接続する。
第3溝10は、裏面電極層9の表面から表面電極層3へ延び、裏面電極層9及び発電層5を貫通している。第2溝6の近傍に、第1溝4に対して第2溝6よりも離れて設けられている。裏面電極層9について、隣り合う発電セル11同士を分離している。
The first groove 4 extends from the surface of the surface electrode layer 3 to the substrate 2 and penetrates the surface electrode layer 3. About the surface electrode layer 3, the adjacent electric power generation cells 11 are isolate | separated.
The second groove 6 extends from the surface of the power generation layer 5 to the surface electrode layer 3 and penetrates the power generation layer 5. It is provided in the vicinity of the first groove 4. Adjacent power generation cells 11 are separated. The second groove 6 is filled with the back electrode layer 9 when the back electrode layer 9 is formed in a later step, and the adjacent power generation cells 11 are connected in series.
The third groove 10 extends from the surface of the back electrode layer 9 to the front electrode layer 3 and penetrates the back electrode layer 9 and the power generation layer 5. In the vicinity of the second groove 6, the first groove 4 is provided away from the second groove 6. Regarding the back electrode layer 9, adjacent power generation cells 11 are separated from each other.

次に、本発明の太陽電池の実施の形態の動作について説明する。
図1を参照して、単一の発電セル11において、基板2の側から入射した光により、発電層5において、正孔−電子対が生成する。正孔は、表面電極層3へ向かい、電子は、裏面電極層9側へ向かう。これらが、電力として外部に取り出される。集積型の太陽電池では、単一の発電セル11が複数個直列に接続された構造となっている。すなわち、一方の発電セル11の裏面電極層9は、隣り合う他の発電セル11の表面電極層3と接続している。所望の電圧に応じて直列にする発電セル11の数が設定されている。
Next, the operation of the embodiment of the solar cell of the present invention will be described.
With reference to FIG. 1, in a single power generation cell 11, hole-electron pairs are generated in the power generation layer 5 by light incident from the substrate 2 side. The holes go to the front electrode layer 3 and the electrons go to the back electrode layer 9 side. These are extracted to the outside as electric power. The integrated solar cell has a structure in which a plurality of single power generation cells 11 are connected in series. That is, the back electrode layer 9 of one power generation cell 11 is connected to the surface electrode layer 3 of another adjacent power generation cell 11. The number of power generation cells 11 to be connected in series is set according to a desired voltage.

このとき、第1裏面電極層7としてAg膜を用いれば、発電層5で吸収しきれずに一度発電層5を透過した長波長の光を高い反射率で反射することができる。それにより、入射光を有効に利用でき、太陽電池の発電効率を高めることが可能となる。その場合、第2裏面電極層8としてTi膜を用いれば、Ag膜の腐食を防止することができる。   At this time, if an Ag film is used as the first back electrode layer 7, it is possible to reflect the light having a long wavelength once transmitted through the power generation layer 5 without being absorbed by the power generation layer 5 with a high reflectance. Thereby, incident light can be used effectively and the power generation efficiency of the solar cell can be increased. In that case, if a Ti film is used as the second back electrode layer 8, corrosion of the Ag film can be prevented.

次に、本発明の太陽電池の製造方法の実施の形態に関して、添付図面を参照して説明する。図2は、本発明の太陽電池の製造方法の実施の形態を示す断面図である。   Next, an embodiment of a method for manufacturing a solar cell according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. FIG. 2 is a cross-sectional view showing an embodiment of a method for manufacturing a solar cell of the present invention.

まず、図2(a)に示すように、基板2を準備する。次に、図2(a)の状態において、基板2の表面を覆うように表面電極層3としての膜厚0.7μmのSnOを熱CVD法で形成する。この状態が図2(b)である。 First, as shown in FIG. 2A, a substrate 2 is prepared. Next, in the state of FIG. 2A, SnO 2 having a film thickness of 0.7 μm is formed by a thermal CVD method as the surface electrode layer 3 so as to cover the surface of the substrate 2. This state is shown in FIG.

図2(b)の状態において、大気中で、所定のレーザが表面電極層3の側から照射される。レーザが表面電極層3に吸収されて、表面電極層3が蒸発してスクライブされる。それにより、表面電極層3に対して、第1溝4が形成される。第1溝4は、表面電極層3を貫通している。第1溝4により、隣り合う発電セル11同士の表面電極層3の短絡が防止される。   In the state of FIG. 2B, a predetermined laser is irradiated from the surface electrode layer 3 side in the atmosphere. The laser is absorbed by the surface electrode layer 3, and the surface electrode layer 3 is evaporated and scribed. Thereby, the first groove 4 is formed in the surface electrode layer 3. The first groove 4 penetrates the surface electrode layer 3. The first groove 4 prevents the surface electrode layer 3 between adjacent power generation cells 11 from being short-circuited.

図2(b)の状態において、表面電極層3の表面を覆い、且つ、第1溝4の内面を覆う(又は内面を埋める)ように、発電層5としてのp型a−SiC/i型a−Si/n型μc−Siをこの順にPCVD法で積層する。各膜の膜厚は、それぞれ10nm/300nm/50nmである。この状態が図2(d)である。   In the state of FIG. 2B, the p-type a-SiC / i type as the power generation layer 5 so as to cover the surface of the surface electrode layer 3 and cover the inner surface of the first groove 4 (or fill the inner surface). a-Si / n-type μc-Si is laminated in this order by the PCVD method. The thickness of each film is 10 nm / 300 nm / 50 nm, respectively. This state is shown in FIG.

図2(d)の状態において、大気中で、所定のレーザが発電層5の側から照射される。レーザが発電層5で吸収されて、発電層5が蒸発してスクライブされる。それにより、発電層5に対して、第2溝6が形成される。第2溝6は、発電層5を貫通している。この状態が図2(e)である。   In the state of FIG. 2D, a predetermined laser is irradiated from the power generation layer 5 side in the atmosphere. The laser is absorbed by the power generation layer 5, and the power generation layer 5 is evaporated and scribed. Thereby, the second groove 6 is formed in the power generation layer 5. The second groove 6 penetrates the power generation layer 5. This state is shown in FIG.

図2(e)の状態において、発電層5の表面及び第2溝6を覆い、且つ、第2溝6の内面を覆う(又は内面を埋める)ように、裏面電極層9としてのAg(第1裏面電極層7)及びTi(第2裏面電極層8)の積層膜をこの順にスパッタ法で形成する。各膜の膜厚は、それぞれ膜厚350nm/15nmである。これにより、第2溝6において、裏面電極層9と、隣り合う他の発電セル11の表面電極層3とが電気的に接続される。この状態が図2(f)である。   In the state of FIG. 2 (e), Ag (second electrode) is formed as the back electrode layer 9 so as to cover the surface of the power generation layer 5 and the second groove 6 and cover the inner surface of the second groove 6 (or fill the inner surface). A laminated film of 1 back electrode layer 7) and Ti (second back electrode layer 8) is formed in this order by sputtering. Each film has a thickness of 350 nm / 15 nm. Thereby, in the 2nd groove | channel 6, the back surface electrode layer 9 and the surface electrode layer 3 of the other adjacent electric power generation cell 11 are electrically connected. This state is shown in FIG.

図2(f)の状態において、大気中で、所定のレーザが基板2の側から照射される。基板2の表面から照射されたレーザが表面電極層3を透過し、発電層5で吸収されて高い蒸気圧を発生し、裏面電極層9を爆裂することで、発電層5及び裏面電極層9がスクライブされる。それにより、発電層5、裏面電極層9(第1裏面電極層7及び第2裏面電極層8)の積層膜に対して、第3溝10を形成する。第3溝10は、裏面電極層9及び発電層5を貫通している。第3溝10は、第1溝4に対して、第2溝6と同じ側に、第2溝6よりも離れて設けられている。この状態が図2(g)(=図1)である。
このような方法により、太陽電池が製造される。
In the state of FIG. 2F, a predetermined laser is irradiated from the substrate 2 side in the atmosphere. The laser irradiated from the surface of the substrate 2 passes through the surface electrode layer 3 and is absorbed by the power generation layer 5 to generate a high vapor pressure and explode the back electrode layer 9, thereby generating the power generation layer 5 and the back electrode layer 9. Is scribed. Thereby, the third groove 10 is formed in the laminated film of the power generation layer 5 and the back electrode layer 9 (the first back electrode layer 7 and the second back electrode layer 8). The third groove 10 penetrates the back electrode layer 9 and the power generation layer 5. The third groove 10 is provided on the same side as the second groove 6 with respect to the first groove 4 and further away from the second groove 6. This state is shown in FIG. 2 (g) (= FIG. 1).
A solar cell is manufactured by such a method.

次に、第3溝10をレーザスクライブにより形成するレーザのパワー密度について説明する。
図3は、スクライブに必要なレーザのパワー密度とスクライブすべき重量との関係を検証した結果を示すグラフである。縦軸は、第3溝10を形成するレーザスクライブに必要なレーザのパワー密度を示す。横軸は、第3溝10を形成するためにスクライブすべき材料の重量を示す。
Next, the power density of the laser that forms the third groove 10 by laser scribing will be described.
FIG. 3 is a graph showing the result of verifying the relationship between the laser power density necessary for scribing and the weight to be scribed. The vertical axis represents the power density of the laser necessary for laser scribing to form the third groove 10. The horizontal axis indicates the weight of the material to be scribed to form the third groove 10.

破線で示す直線Aは、第3溝10を形成するためのスクライブに必要なレーザのパワー密度と、第3溝10を形成するためにスクライブすべき材料の重量との関係を示している。直線Aで示されるように、スクライブに必要なレーザのパワー密度とスクライブすべき重量とは略比例関係にあることが判明した。すなわち、スクライブすべき重量が決まれば、必要なパワー密度は、概ね直線Aの関係から求めることができる。ただし、直線Aはやや幅を有している。
この直線Aよりも上のパワー密度では、スクライブを行うことは可能である。しかし、領域P2で示す範囲では、レーザーのエネルギーが大き過ぎて裏面電極層9が爆裂する前に、発電層5の発熱で表面電極層3がダメージを受けてしまう。従って、必要なパワー密度は、概ね直線Aから求められる値又はその近傍の値を用いることが望ましい。
A straight line A indicated by a broken line indicates the relationship between the power density of the laser necessary for scribing to form the third groove 10 and the weight of the material to be scribed to form the third groove 10. As indicated by the straight line A, it was found that the power density of the laser necessary for scribing and the weight to be scribed are in a substantially proportional relationship. That is, if the weight to be scribed is determined, the necessary power density can be obtained from the relationship of the straight line A. However, the straight line A has a slight width.
At a power density above this straight line A, scribing is possible. However, in the range indicated by the region P2, the surface electrode layer 3 is damaged by the heat generation of the power generation layer 5 before the back electrode layer 9 explodes because the laser energy is too large. Therefore, it is desirable to use a value obtained from the straight line A or a value in the vicinity thereof as the necessary power density.

ただし、点線で示す直線Cは、発電層5(図中、重量w0)を蒸発させるためのパワー密度D0を示す。すなわち、発電層5と裏面電極層9とを同時にスクライブを行うためには、レーザのパワー密度をパワー密度D0よりも大きくしなければならない。   However, a straight line C indicated by a dotted line indicates a power density D0 for evaporating the power generation layer 5 (weight w0 in the figure). That is, in order to simultaneously scribe the power generation layer 5 and the back electrode layer 9, the power density of the laser must be larger than the power density D0.

発電層5の膜厚に付き、発電層5の膜厚を200nm〜3μmまで変更して、スクライブに必要なレーザーのパワー密度を調査した結果、図3に示すパワー密度D0よりも大きな条件においては、このパワー密度D0の値は、発電層5の膜厚にはほとんど影響がないこと、多層に積層接合したタンデム型太陽電池を用いてもほとんど影響がないことが判明した。すなわち、発電層5の膜厚が200nm〜3μmの範囲では、同じパワー密度の範囲でスクライブできることが判明した。これはスクライブにあたり、裏面電極層9が爆裂するエネルギーに比べて、発電層5の溶融・蒸発するエネルギーが小さいことに加えて、発電層5の膜厚増加があっても、発電層5から発生するガスの量も増加するために、同じパワー密度の範囲で発電層5が除去されると考えられる。このため、裏面電極層9が爆裂に必要なガス蒸気圧を発生させるための発電層5の膜厚があれば、それ以上の発電層5の膜厚が増加することによる影響は少ないと考えられる。   As a result of investigating the power density of the laser necessary for scribing by changing the film thickness of the power generation layer 5 from 200 nm to 3 μm according to the film thickness of the power generation layer 5, in a condition larger than the power density D0 shown in FIG. It has been found that the value of the power density D0 has almost no influence on the film thickness of the power generation layer 5, and has almost no influence even when a tandem solar cell laminated and bonded in multiple layers is used. That is, it was found that scribing can be performed in the same power density range when the power generation layer 5 has a thickness of 200 nm to 3 μm. This occurs when the scribing occurs from the power generation layer 5 even if the power generation layer 5 has an increased film thickness in addition to the energy that the power generation layer 5 melts and evaporates in comparison to the energy at which the back electrode layer 9 explodes. Since the amount of gas to be increased also increases, it is considered that the power generation layer 5 is removed in the same power density range. For this reason, if the back electrode layer 9 has a film thickness of the power generation layer 5 for generating the gas vapor pressure necessary for the explosion, it is considered that the influence of the increase in the film thickness of the power generation layer 5 beyond that is small. .

裏面電極層9の膜厚が薄くてスクライブすべき重量が小さすぎる(図中、重量Wa未満)場合、発電層5の蒸発エネルギー(図中、h1)による影響が大きくなる。すなわち、発電層5の膜厚の分布や膜質の分布において、発電層5の膜厚が薄いなどでガス蒸気圧が低い領域が存在した場合の影響が大きくなる。そのため、同じパワー密度でも場所に寄らず均一にスクライブを行うことが困難となる。従って、裏面電極層9を爆裂させるためのエネルギー(図中、h2)の分を大きくする必要がある。すなわち、裏面電極層9の膜厚を厚くして、スクライブすべき重量を、重量Wa以上とする。   When the film thickness of the back electrode layer 9 is thin and the weight to be scribed is too small (less than the weight Wa in the drawing), the influence of the evaporation energy (h1 in the drawing) of the power generation layer 5 becomes large. That is, in the distribution of the film thickness and the film quality of the power generation layer 5, the influence when there is a region where the gas vapor pressure is low due to the thin film thickness of the power generation layer 5 becomes large. Therefore, it is difficult to perform scribing uniformly regardless of the location even at the same power density. Therefore, it is necessary to increase the amount of energy (h2 in the figure) for exploding the back electrode layer 9. That is, the thickness of the back electrode layer 9 is increased, and the weight to be scribed is set to the weight Wa or more.

一方、一点鎖線で示す直線Bは、表面電極層3にダメージを与えずにスクライブするための上限のパワー密度D1を示している。すなわち、発電層5と裏面電極層9とを同時にスクライブするためには、レーザのパワー密度をパワー密度D1以下にしなければならない。   On the other hand, a straight line B indicated by a one-dot chain line indicates an upper limit power density D1 for scribing without damaging the surface electrode layer 3. That is, in order to scribe the power generation layer 5 and the back electrode layer 9 at the same time, the laser power density must be equal to or less than the power density D1.

この直線Bよりも上のパワー密度では、スクライブすることは可能である。しかし、領域P1で示す範囲では、エネルギーが大き過ぎて、発電層5の発熱で表面電極層3がダメージを受けてしまう(領域P2については上述のとおり)。従って、必要なパワー密度は、パワー密度D1以下の値を用いることが望ましい。これは、発電層5の膜厚が200nm〜3μmの範囲で、タンデム型太陽電池を用いた場合も同じであった。   It is possible to scribe at power density above this line B. However, in the range indicated by the region P1, the energy is too large and the surface electrode layer 3 is damaged by the heat generation of the power generation layer 5 (as described above for the region P2). Therefore, it is desirable to use a value equal to or lower than the power density D1 as the necessary power density. This was the same when the power generation layer 5 had a thickness of 200 nm to 3 μm and a tandem solar cell was used.

裏面電極層9の膜厚が厚くてスクライブすべき重量が大きすぎる(図中、重量wb超)場合、パワー密度D1以下ではパワー密度が不足し、第3溝10内あるいはその周辺に裏面電極層9のバリが発生し、スクライブの不良となる。バリは、第3溝10の両端を接続し、電気的に短絡させてしまう。従って、裏面電極層9の膜厚を薄くして、スクライブすべき重量を、重量Wb以下とする。   If the back electrode layer 9 is thick and the weight to be scribed is too large (in the figure, the weight is over wb), the power density is insufficient below the power density D1, and the back electrode layer is formed in or around the third groove 10. 9 burrs occur, resulting in poor scribing. The burr connects both ends of the third groove 10 and causes an electrical short circuit. Therefore, the film thickness of the back electrode layer 9 is reduced, and the weight to be scribed is set to the weight Wb or less.

上記の直線A、B及びCの説明から、実際に、第3溝10を形成するためのスクライブに必要なレーザのパワー密度と、第3溝10を形成するためにスクライブすべき材料の重量との関係として、曲線E(直線E1+直線E2、重量の範囲wa〜wb)の範囲となる。   From the above description of the straight lines A, B and C, the power density of the laser necessary for the scribe to form the third groove 10 and the weight of the material to be scribed to form the third groove 10 Is a range of a curve E (straight line E1 + straight line E2, weight range wa to wb).

これを以下の太陽電池の構成に当てはめて、第1裏面電極7の膜厚を計算する。すなわち、図3の裏面電極層9の重量の範囲(wa〜wb:ただし、発電層5の重量w0を引く)から、第1裏面電極7の重量の範囲を計算し、それを膜厚に換算する。
表面電極層3:SnO又はZnO、膜厚0.5〜0.8μm
発電層5:p型a−SiC/i型a−Si/n型μc−Si、膜厚は250〜400nm
裏面電極層9:
第1裏面電極7:Ag
第2裏面電極8:Ti、膜厚15nm
この場合、第1裏面電極7であるAgの膜厚の範囲は、150nm〜350nmとなる。
This is applied to the following solar cell configuration, and the film thickness of the first back electrode 7 is calculated. That is, the weight range of the first back electrode 7 is calculated from the weight range (wa to wb: where the weight w0 of the power generation layer 5 is subtracted) of the back electrode layer 9 in FIG. To do.
Surface electrode layer 3: SnO 2 or ZnO, film thickness 0.5 to 0.8 μm
Power generation layer 5: p-type a-SiC / i-type a-Si / n-type μc-Si, film thickness is 250 to 400 nm
Back electrode layer 9:
First back electrode 7: Ag
Second back electrode 8: Ti, film thickness 15 nm
In this case, the range of the film thickness of Ag that is the first back electrode 7 is 150 nm to 350 nm.

ただし、裏面電極層9は、発生した電力を収集するための所定の電気的特性を有する必要がある。すなわち、集電抵抗が大きいと電池特性に影響するため、所定のシート抵抗以下とする必要がある。そのシート抵抗から、第1裏面電極層7の膜厚は、その下限値を150nmと設定されている。
従って、第1裏面電極7であるAgの膜厚の範囲は、150nm〜350nmとなる。
However, the back electrode layer 9 needs to have predetermined electrical characteristics for collecting the generated power. That is, if the current collecting resistance is large, the battery characteristics are affected, so that it is necessary to make the sheet resistance equal to or less than a predetermined sheet resistance. From the sheet resistance, the lower limit of the film thickness of the first back electrode layer 7 is set to 150 nm.
Therefore, the range of the film thickness of Ag that is the first back electrode 7 is 150 nm to 350 nm.

裏面電極層9の膜厚をこのように設定することで、裏面電極層の耐食性を維持しながら太陽電池の特性を向上させることが可能となる。   By setting the film thickness of the back electrode layer 9 in this way, it is possible to improve the characteristics of the solar cell while maintaining the corrosion resistance of the back electrode layer.

次に、第2裏面電極層8のTiについて説明する。
図4は、スクライブに必要なレーザのパワー密度とTi膜の膜厚との関係を検証した結果を示すグラフである。縦軸は、第3溝10を形成するためのスクライブに必要なレーザのパワー密度を示す。横軸は、第2裏面電極層8のTi膜の膜厚を示す。一点鎖線で示す直線B’は、表面電極層3にダメージを与えずにスクライブするための上限のパワー密度を示している。
Next, Ti of the second back electrode layer 8 will be described.
FIG. 4 is a graph showing the result of verifying the relationship between the laser power density necessary for scribing and the thickness of the Ti film. The vertical axis indicates the power density of the laser necessary for scribing to form the third groove 10. The horizontal axis indicates the film thickness of the Ti film of the second back electrode layer 8. A straight line B ′ indicated by an alternate long and short dash line indicates an upper limit power density for scribing without damaging the surface electrode layer 3.

曲線Fは、第1裏面電極層7のAg膜を上述の350nmとしたとき、Ti膜の膜厚とスクライブに必要なパワー密度との関係を示している。
膜厚が10nm〜20nmの範囲のTi膜は、Ag膜に比較して非常に薄い。そのため、図3の曲線Eから求まるレーザのパワー密度を用いれば、Ti膜の膜厚を意識することなく、Ag膜の爆裂に伴いTi膜も爆裂させることができる。しかし、膜厚が20nmを超えると、Ti膜の強度が強くなるため、Ti膜を引き裂くためのエネルギーが別に必要となる。そうなると、曲線Eから求まるレーザのパワー密度よりも大きいパワー密度を用いる必要がある(図中、直線B’より上の領域)。その場合、図3で説明したように、表面電極層3がダメージを受ける。そのため、直線Bを超えるパワー密度を用いることは出来ない。したがって、Ti膜厚の上限は、20nmとなる。
Curve F shows the relationship between the thickness of the Ti film and the power density necessary for scribing when the Ag film of the first back electrode layer 7 is set to the above-mentioned 350 nm.
The Ti film having a thickness in the range of 10 nm to 20 nm is very thin as compared with the Ag film. Therefore, if the power density of the laser obtained from the curve E in FIG. 3 is used, the Ti film can be exploded with the explosion of the Ag film without being aware of the thickness of the Ti film. However, when the film thickness exceeds 20 nm, the strength of the Ti film becomes strong, so that energy for tearing the Ti film is required separately. In this case, it is necessary to use a power density larger than the power density of the laser obtained from the curve E (region above the straight line B ′ in the figure). In that case, the surface electrode layer 3 is damaged as described with reference to FIG. Therefore, a power density exceeding the straight line B cannot be used. Therefore, the upper limit of the Ti film thickness is 20 nm.

曲線Fを超えるパワー密度についても、膜厚が10nm〜20nmの領域P4では、直線B’よりも下の領域において、表面電極層3がダメージを受けることなく、Ag膜の爆裂に伴いTi膜を爆裂させることが出来る。しかし、膜厚が20nmを超える領域P3では、Ti膜の強度が強くなるため、Ti膜を引き裂くためのエネルギーが必要となり、表面電極層3がダメージを受ける。   For the power density exceeding the curve F, in the region P4 having a film thickness of 10 nm to 20 nm, the surface electrode layer 3 is not damaged in the region below the straight line B ′, and the Ti film is removed along with the explosion of the Ag film. It can be exploded. However, in the region P3 where the film thickness exceeds 20 nm, the strength of the Ti film is increased, so that energy for tearing the Ti film is required, and the surface electrode layer 3 is damaged.

図5は、Ag膜の耐食性とTi膜の膜厚との関係を検証した結果を示すグラフである。横軸は、Ti膜の膜厚を示す。縦軸は、Ti膜によるAg膜の耐食性を示す。耐食性は、JIS C8938:1995(高温高湿条件:温度85℃、湿度85%、評価時間1000時間)の試験評価を行った結果に対応する。二点鎖線で示す直線Dは、裏面電極層9の有するべき最低限のAgの耐食性を示している。
曲線Gは、Ti膜で覆われたAgの耐食性とTi膜の膜厚との関係を示している。Ti膜が10nmよりも薄い場合、耐食性試験により、耐食性が不十分であることが判明した。すなわち、Ti膜厚は10nm以上であることが必要である。
FIG. 5 is a graph showing the results of verifying the relationship between the corrosion resistance of the Ag film and the thickness of the Ti film. The horizontal axis indicates the thickness of the Ti film. The vertical axis shows the corrosion resistance of the Ag film by the Ti film. Corrosion resistance corresponds to the result of test evaluation of JIS C8938: 1995 (high temperature and high humidity conditions: temperature 85 ° C., humidity 85%, evaluation time 1000 hours). A straight line D indicated by a two-dot chain line indicates the minimum corrosion resistance of Ag that the back electrode layer 9 should have.
Curve G shows the relationship between the corrosion resistance of Ag covered with the Ti film and the film thickness of the Ti film. When the Ti film was thinner than 10 nm, the corrosion resistance test revealed that the corrosion resistance was insufficient. That is, the Ti film thickness needs to be 10 nm or more.

図6は、Ag膜の耐食性試験の具体的結果を示す表である。
Ag膜厚350nmとして、Ti膜厚5、10、15nmの場合、を示している。5nmでは、裏面電極の外観は、若干の変色が見られる。出力変化は、初期値の95%以上を確保している。特性的には合格の判定である。ただし、大面積で均一に製膜することが困難であるため好ましくない。10nmでは、裏面電極の外観は、若干の変色が見られる。出力変化は、初期値の95%以上を確保している。特性的には合格の判定である。15nmでは、裏面電極の外観は、変色はほとんど見られない。出力変化は、初期値の95%以上を確保している。特性的には合格の判定であり、より好ましい値である。
FIG. 6 is a table showing specific results of the corrosion resistance test of the Ag film.
In the case of an Ag film thickness of 350 nm, Ti film thicknesses of 5, 10, and 15 nm are shown. At 5 nm, the appearance of the back electrode is slightly discolored. The output change is 95% or more of the initial value. Characteristically it is a pass judgment. However, it is not preferable because it is difficult to uniformly form a film with a large area. At 10 nm, the appearance of the back electrode is slightly discolored. The output change is 95% or more of the initial value. Characteristically it is a pass judgment. At 15 nm, almost no discoloration is seen in the appearance of the back electrode. The output change is 95% or more of the initial value. Characteristically, it is a pass determination, which is a more preferable value.

上記図4〜図6の結果から、Ti膜の膜厚は、10nm以上、20nm以下が適正な値となる。この値は、Ag膜の膜厚の範囲(150nm以上、350nm以下)において概ね同じであった。   From the results of FIGS. 4 to 6, an appropriate value for the thickness of the Ti film is 10 nm or more and 20 nm or less. This value was almost the same in the range of the film thickness of the Ag film (150 nm or more and 350 nm or less).

本発明により、裏面電極層の構造として、適切な膜の材質(Ag及びTi)を選択し、その膜厚を適正な範囲(Ag:150nm以上350nm以下、Ti:10nm以上20nm以下)とすることにより、安定して歩留まりの高いレーザーエッチング工程と耐食性能とを満足する太陽電池を製造することができる。   According to the present invention, an appropriate film material (Ag and Ti) is selected as the structure of the back electrode layer, and the film thickness is within an appropriate range (Ag: 150 nm to 350 nm, Ti: 10 nm to 20 nm). Thus, it is possible to manufacture a solar cell that satisfies the laser etching process and the corrosion resistance with a stable and high yield.

上記の裏面電極層のその他の構成として、第1裏面電極層7としてAg、第2裏面電極層としてAlをそれぞれ用いることができる。Al膜は、既述のTi膜におけるAg膜の防食材料としての機能に加えて、集電用の電極材料としての機能を有する。したがって、その分だけAg膜を薄くすることができる。   As other configurations of the back electrode layer, Ag can be used as the first back electrode layer 7 and Al can be used as the second back electrode layer. The Al film has a function as an electrode material for current collection in addition to the function as an anticorrosion material of the Ag film in the Ti film described above. Therefore, the Ag film can be made thinner accordingly.

Ag膜の膜厚を長波長(波長600nm程度)側の光の高い反射率を利用するために用いるとすれば、光の透過を少なくし反射率を上げるために30nm以上の膜厚を用いることが好ましい。一方、高価なAg膜の使用量をできるだけ少なくするためには、80nm以下にすることが好ましい。   If the film thickness of the Ag film is used in order to use the high reflectance of light on the long wavelength side (wavelength of about 600 nm), use a film thickness of 30 nm or more in order to reduce light transmission and increase the reflectance. Is preferred. On the other hand, in order to reduce the amount of expensive Ag film used as much as possible, it is preferable to set it to 80 nm or less.

Al膜については、図3におけるスクライブに必要なパワー密度の制限から、Ag膜の膜厚50nmに対応して、200nm以上、350nm以下であることが好ましい。この範囲は、上記Ag膜の範囲(30nm以上80nm以下)において概ね同じであった。   The Al film preferably has a thickness of 200 nm or more and 350 nm or less, corresponding to the film thickness of 50 nm of the Ag film, due to the limitation of the power density necessary for scribing in FIG. This range was substantially the same in the above Ag film range (30 nm to 80 nm).

本発明により、裏面電極層の構造として、適切な膜の材質(Ag及びAl)を選択し、その膜厚を適正な範囲(Ag:30nm以上80nm以下、Al:200nm以上350nm以下)とすることにより、安定して歩留まりの高いレーザーエッチング工程と耐食性能とを満足する太陽電池を製造することができる。   According to the present invention, an appropriate film material (Ag and Al) is selected as the structure of the back electrode layer, and the film thickness is within an appropriate range (Ag: 30 to 80 nm, Al: 200 to 350 nm). Thus, it is possible to manufacture a solar cell that satisfies the laser etching process and the corrosion resistance with a stable and high yield.

Alの代わりにNiやCuのような他の材料を用いることも可能である。Niは、耐食性を向上させることができる。Cuは、集電用の電極材料として用いることができる。それらの膜厚は、図3で示す考え方を基本として、その範囲を導くことができる。   It is also possible to use other materials such as Ni and Cu instead of Al. Ni can improve corrosion resistance. Cu can be used as an electrode material for current collection. The film thickness can be derived based on the concept shown in FIG.

上記実施の形態では、発電層5がシングル層構造によるアモルファスシリコン太陽電池について記載したが、発電層5の膜厚によるスクライブに必要なパワー密度の影響が少ないので、アモルファスシリコン太陽電池と微結晶シリコン太陽電池や微結晶シリコン・ゲルマニウム太陽電池などと多層に積層接合したタンデム型太陽電池の裏面電極層9にも同様に利用できる。   In the above embodiment, an amorphous silicon solar cell having a power generation layer 5 having a single layer structure has been described. However, since the influence of the power density required for scribing due to the film thickness of the power generation layer 5 is small, amorphous silicon solar cells and microcrystalline silicon are used. It can also be used in the same manner for the back electrode layer 9 of a tandem solar cell laminated in multiple layers with a solar cell or a microcrystalline silicon / germanium solar cell.

(実施例1)
次に、図2を参照して、本発明の太陽電池の製造方法に関する実施例1について説明する。
Example 1
Next, with reference to FIG. 2, Example 1 regarding the manufacturing method of the solar cell of this invention is demonstrated.

まず、図2(a)に示すように、基板2を準備する。基板2は、例えば1.4m×1.1m、板厚4mmのソーダフロートガラスである。基板2の端面は、破損防止にコーナ面取りやR面取り加工されていることが望ましい。次に、図2(a)の状態において、基板2の表面を覆うようにアルカリバリア膜(SiO)を熱CVD法で約500℃で形成する。その膜厚は、50〜150nmとする。さらに、アルカリバリア膜(SiO)の表面を覆うように表面電極層3として、透明導電膜を熱CVD法で約500℃で形成する。その膜厚は、500〜800nmとする。透明導電膜としては、酸化錫(SnO)を主成分とする膜に例示される。この状態が図2(b)である。 First, as shown in FIG. 2A, a substrate 2 is prepared. The substrate 2 is, for example, soda float glass having a size of 1.4 m × 1.1 m and a thickness of 4 mm. The end face of the substrate 2 is preferably subjected to corner chamfering or R chamfering to prevent breakage. Next, in the state of FIG. 2A, an alkali barrier film (SiO 2 ) is formed at about 500 ° C. by a thermal CVD method so as to cover the surface of the substrate 2. The film thickness is 50 to 150 nm. Furthermore, a transparent conductive film is formed at about 500 ° C. by a thermal CVD method as the surface electrode layer 3 so as to cover the surface of the alkali barrier film (SiO 2 ). The film thickness is 500 to 800 nm. The transparent conductive film is exemplified by a film containing tin oxide (SnO 2 ) as a main component. This state is shown in FIG.

図2(b)の状態において、大気中で、基板2をX−Yテーブルに設置する。その後、Nd:YAGレーザーの第1高調波(1064nm)を、表面電極層3の側から基板2へ照射する。その際、パルス発振:5〜20kHzとして加工速度に適切となるようにレーザーパワーを調整して、表面電極層3が幅約6〜10mmの短冊状になるように、溝幅20〜50μmでレーザースクライブする。それにより、表面電極層3に対して、第1溝4が形成される。第1溝4は、表面電極層3を貫通している。第1溝4により、隣り合う発電セル11同士の表面電極層3の短絡が防止される。   In the state of FIG. 2B, the substrate 2 is placed on the XY table in the atmosphere. Thereafter, the substrate 2 is irradiated with the first harmonic (1064 nm) of the Nd: YAG laser from the surface electrode layer 3 side. At that time, the laser power is adjusted so that the pulse oscillation is 5 to 20 kHz and the processing speed is appropriate, and the surface electrode layer 3 has a groove width of 20 to 50 μm so that the surface electrode layer 3 has a strip shape of about 6 to 10 mm. Scribe. Thereby, the first groove 4 is formed in the surface electrode layer 3. The first groove 4 penetrates the surface electrode layer 3. The first groove 4 prevents the surface electrode layer 3 between adjacent power generation cells 11 from being short-circuited.

図2(b)の状態において、表面電極層3の表面を覆い、且つ、第1溝4の内面を覆う(又は内面を埋める)ように、発電層5を形成する。本実施例では、プラズマCVD装置により、減圧雰囲気:30〜150Pa、約200℃にて発電層5としてのアモルファスシリコン薄膜からなるp層膜/i層膜/n層膜を順次製膜する。発電層5は、SiHガスとHガスとを主原料に、表面電極層3の上に製膜される。太陽光の入射する側からp層、i層、n層がこの順で積層される。ここで発電層5は、p層:BドープしたアモルファスSiCを主とし膜厚10〜30nm、i層:アモルファスSiを主とし膜厚200〜350nm、n層:pドープした微結晶Siを主とし膜厚30〜50nmである。またp層膜とi層膜の間には界面特性の向上のためにバッファー層を設けても良い。この状態が図2(d)である。 In the state of FIG. 2B, the power generation layer 5 is formed so as to cover the surface of the surface electrode layer 3 and cover the inner surface of the first groove 4 (or fill the inner surface). In this embodiment, a p-layer film / i-layer film / n-layer film made of an amorphous silicon thin film as the power generation layer 5 is sequentially formed in a reduced pressure atmosphere: 30 to 150 Pa and about 200 ° C. by a plasma CVD apparatus. The power generation layer 5 is formed on the surface electrode layer 3 using SiH 4 gas and H 2 gas as main raw materials. The p-layer, i-layer, and n-layer are stacked in this order from the sunlight incident side. Here, the power generation layer 5 is mainly composed of p layer: B-doped amorphous SiC and a film thickness of 10 to 30 nm, i layer: mainly amorphous Si and a film thickness of 200 to 350 nm, and n layer: mainly p-doped microcrystalline Si. The film thickness is 30-50 nm. A buffer layer may be provided between the p layer film and the i layer film in order to improve the interface characteristics. This state is shown in FIG.

図2(d)の状態において、大気中で、基板2をX−Yテーブルに設置する。その後、Nd:YAGレーザーの第2高調波(532nm)を、発電層5の側から照射する。その際、パルス発振:10〜20kHzとして加工速度に適切となるようにレーザーパワーを調整して、表面電極層3のレーザースクライブライン(第1溝4)から約100〜150μm横側に、溝幅50〜100μmで第2溝6を形成するようにレーザーを照射する。レーザーが発電層5で吸収されて、発電層5が蒸発してスクライブされる。それにより、発電層5に対して、第2溝6が形成される。第2溝6は、発電層5を貫通している。この状態が図2(e)である。   In the state of FIG. 2D, the substrate 2 is placed on an XY table in the atmosphere. Thereafter, the second harmonic (532 nm) of the Nd: YAG laser is irradiated from the power generation layer 5 side. At that time, the pulse power is adjusted to 10 to 20 kHz, the laser power is adjusted so as to be suitable for the processing speed, and the groove width is about 100 to 150 μm lateral from the laser scribe line (first groove 4) of the surface electrode layer 3. Laser irradiation is performed so as to form the second groove 6 at 50 to 100 μm. The laser is absorbed by the power generation layer 5, and the power generation layer 5 is evaporated and scribed. Thereby, the second groove 6 is formed in the power generation layer 5. The second groove 6 penetrates the power generation layer 5. This state is shown in FIG.

図2(e)の状態において、発電層5の表面及び第2溝6を覆い、且つ、第2溝6の内面を覆う(又は内面を埋める)ように、裏面電極層9としてのAg(第1裏面電極層7)及びTi(第2裏面電極層8)の積層膜をこの順にスパッタ法で減圧雰囲気、約150℃にて形成する。各膜の膜厚は、それぞれ膜厚350nm/15nmである。これにより、第2溝6において、裏面電極層9と、隣り合う他の発電セル11の表面電極層3とが電気的に接続される。この状態が図2(f)である。n層と裏面電極層9との接触抵抗低減と光反射向上を目的に、発電層5と裏面電極層9との間に第2の透明導電膜としてGZO(GaドープZnO膜)を膜厚:50〜100nmでスパッタリング装置により製膜して設けても良い。   In the state of FIG. 2 (e), Ag (second electrode) is formed as the back electrode layer 9 so as to cover the surface of the power generation layer 5 and the second groove 6 and cover the inner surface of the second groove 6 (or fill the inner surface). A laminated film of 1 back electrode layer 7) and Ti (second back electrode layer 8) is formed in this order in a reduced pressure atmosphere at about 150 ° C. by sputtering. Each film has a thickness of 350 nm / 15 nm. Thereby, in the 2nd groove | channel 6, the back surface electrode layer 9 and the surface electrode layer 3 of the other adjacent electric power generation cell 11 are electrically connected. This state is shown in FIG. For the purpose of reducing contact resistance between the n-layer and the back electrode layer 9 and improving light reflection, a film thickness of GZO (Ga-doped ZnO film) as a second transparent conductive film between the power generation layer 5 and the back electrode layer 9 is: The film may be formed with a sputtering apparatus at 50 to 100 nm.

図2(f)の状態において、大気中で、基板2をX−Yテーブルに設置する。その後、Nd:YAGレーザーの第2高調波(532nm)を、基板2の側から照射する。その際、パルス発振:1〜10kHzとして加工速度に適切となるようにレーザーパワーを調整して、表面電極層3のレーザーエッチングライン(第1溝4)から約250μm〜400μm横側に、溝幅50〜100μmで第3溝10を形成するようにレーザーを照射する。基板2の表面から照射されたレーザが表面電極層3を透過し、発電層5で吸収されて高いガス蒸気圧を発生し、裏面電極層9を爆裂することで、発電層5及び裏面電極層9がスクライブされる。それにより、発電層5、裏面電極層9(第1裏面電極層7及び第2裏面電極層8)の積層膜に対して、第3溝10が形成される。第3溝10は、裏面電極層9及び発電層5を貫通している。第3溝10は、第1溝4に対して、第2溝6と同じ側に、第2溝6よりも離れて設けられている。この状態が図2(g)(=図1)である。本実施例に於いては、レーザのビーム形状を楕円としてパターンが進行方向前後で10〜30%が重なるようにすることで、バリの発生が少なく加工速度が速い加工方法(特開2002−33495号)を利用した。レーザービーム分離溝加工装置から出力された楕円形状レーザビームは、発電層5に到達したその形状で発電層5を蒸発させ、そのガス圧力で裏面電極層9のAg膜+Ti膜を除去する。
このような方法により、太陽電池が製造される。
In the state of FIG. 2F, the substrate 2 is placed on an XY table in the atmosphere. Thereafter, the second harmonic (532 nm) of the Nd: YAG laser is irradiated from the substrate 2 side. At that time, the pulse power is adjusted to 1 to 10 kHz, the laser power is adjusted so as to be suitable for the processing speed, and the groove width is about 250 μm to 400 μm lateral from the laser etching line (first groove 4) of the surface electrode layer 3 Laser irradiation is performed so as to form the third groove 10 at 50 to 100 μm. The laser irradiated from the surface of the substrate 2 is transmitted through the surface electrode layer 3 and absorbed by the power generation layer 5 to generate a high gas vapor pressure, and the back electrode layer 9 is exploded, thereby generating the power generation layer 5 and the back electrode layer. 9 is scribed. Thereby, the third groove 10 is formed in the laminated film of the power generation layer 5 and the back electrode layer 9 (the first back electrode layer 7 and the second back electrode layer 8). The third groove 10 penetrates the back electrode layer 9 and the power generation layer 5. The third groove 10 is provided on the same side as the second groove 6 with respect to the first groove 4 and further away from the second groove 6. This state is shown in FIG. 2 (g) (= FIG. 1). In this embodiment, the laser beam shape is an ellipse, and the patterns overlap by 10 to 30% before and after the traveling direction, so that the processing speed is low and the processing speed is high (JP 2002-33495 A). No.) was used. The elliptical laser beam output from the laser beam separation groove processing apparatus evaporates the power generation layer 5 with the shape reaching the power generation layer 5, and removes the Ag film + Ti film of the back electrode layer 9 with the gas pressure.
A solar cell is manufactured by such a method.

次に、裏面電極層9(第1裏面電極層7及び第2裏面電極層8)の積層膜に対して、第3溝10をレーザスクライブにより形成するレーザのパワー密度について説明する。
図3は、上述したように、スクライブに必要なレーザのパワー密度とスクライブすべき重量との関係を検証した結果を示すグラフである。ただし、第3溝10を形成するためにスクライブすべき材料として評価するものは、本実施例では裏面電極層9のAg膜とTi膜である。
Next, the laser power density for forming the third groove 10 by laser scribing on the laminated film of the back electrode layer 9 (the first back electrode layer 7 and the second back electrode layer 8) will be described.
FIG. 3 is a graph showing the result of verifying the relationship between the laser power density necessary for scribing and the weight to be scribed, as described above. However, what is evaluated as the material to be scribed to form the third groove 10 is the Ag film and the Ti film of the back electrode layer 9 in this embodiment.

破線の直線Aで示されるように、スクライブに適当な条件の範囲付近においては、スクライブに必要なレーザのパワー密度とスクライブすべき重量とは略比例関係にある。ただし、直線Aはやや幅を有している。発電層5(図中、重量w0)を蒸発させるためのパワー密度D0は、本実施例において、発電層5の膜厚を200nm〜400nmとして検証をした結果、レーザーパワー密度D0は、0.17〜0.20J/cmであった。 As indicated by the broken straight line A, in the vicinity of a range suitable for scribing, the power density of the laser necessary for scribing and the weight to be scribed are approximately proportional. However, the straight line A has a slight width. The power density D0 for evaporating the power generation layer 5 (weight w0 in the figure) was verified in this example by setting the film thickness of the power generation layer 5 to 200 nm to 400 nm. As a result, the laser power density D0 was 0.17. It was ˜0.20 J / cm 2 .

前述のように、アモルファスシリコン太陽電池の場合でも多層に積層接合したタンデム型太陽電池の場合でも、発電層5の膜厚200nm〜3μmの範囲で、パワー密度D0の値はほとんど影響を受けないことが判明した。すなわち、発電層5の膜厚が200nm〜3μmの範囲では、同じパワー密度の範囲でスクライブできる。これは、裏面電極層9が爆裂するエネルギーに比べて、発電層5の溶融・蒸発するエネルギーが小さいことに加えて、発電層5の膜厚が増加しても発電層5から発生するガスの量も増加するために、同じパワー密度の範囲で発電層5が除去されると考えられる。すなわち、裏面電極層9が爆裂に必要なガス蒸気圧を発生させるための発電層5の膜厚があれば、それ以上の発電層5の膜厚増加により、スクライブするときの発電層5のシリコン材が増加するが、スクライブするパワー密度に対する発電層5の膜厚の影響は少ないと考えられる。   As described above, the value of the power density D0 is hardly affected by the film thickness of the power generation layer 5 in the range of 200 nm to 3 μm, both in the case of an amorphous silicon solar cell and in the case of a tandem solar cell laminated and joined in multiple layers. There was found. That is, when the film thickness of the power generation layer 5 is in the range of 200 nm to 3 μm, scribing can be performed within the same power density. This is because, in addition to the energy for melting / evaporating the power generation layer 5 being smaller than the energy for exploding the back electrode layer 9, the gas generated from the power generation layer 5 is increased even if the film thickness of the power generation layer 5 is increased. Since the amount increases, it is considered that the power generation layer 5 is removed in the same power density range. That is, if the back electrode layer 9 has a film thickness of the power generation layer 5 for generating the gas vapor pressure necessary for explosion, the silicon of the power generation layer 5 when scribing is caused by the increase in the film thickness of the power generation layer 5 beyond that. Although the material increases, it is considered that the film thickness of the power generation layer 5 has little influence on the scribe power density.

本実施例において、発電層5の膜厚を250nm〜400nmとして検証をした結果、図3における重量Waは、Ag膜:150nmのときはTi膜:10nmとした相当重量であった。そのときのパワー密度D2は、0.25〜0.30J/cmであった。 In this example, as a result of verifying the film thickness of the power generation layer 5 to 250 nm to 400 nm, the weight Wa in FIG. 3 was an equivalent weight with the Ti film being 10 nm when the Ag film was 150 nm. The power density D2 at that time was 0.25 to 0.30 J / cm 2 .

本実施例において、発電層5の膜厚を250nm〜400nmとして検証をした結果、レーザーパワー密度D1は、0.35〜0.40J/cmであった。 In this example, the power generation layer 5 was verified to have a thickness of 250 nm to 400 nm. As a result, the laser power density D1 was 0.35 to 0.40 J / cm 2 .

図7は、パワー密度D1以上でレーザースクライブしたときの太陽電池を示す断面図である。裏面電極層9の膜厚が厚くなり重量w1より増加すると、直線Aに基づけば必要なパワー密度D1以上が望ましくなるが、表面電極層3のダメージを受けないようパワー密度D1を維持して、バリ15を発生することなく適切にスクライブが可能である範囲がwbとなる。裏面電極層9の膜厚を厚くてスクライブすべき重量を大きくし過ぎる(重量wb超)と、上述のように、図に示すのようなバリ15が発生し、スクライブの不良となる。尚、ここで表面電極層3のダメージとは、レーザーが照射された領域の表面電極層3の多くの面積において、変色や変質が見られたり、表面電極層3の一部が蒸発して第3溝10の周辺に再付着して絶縁不良を発生する状況を示している。   FIG. 7 is a cross-sectional view showing a solar cell when laser scribing is performed at a power density D1 or higher. When the thickness of the back electrode layer 9 is increased and increased from the weight w1, the required power density D1 or higher is desirable based on the straight line A. However, the power density D1 is maintained so as not to damage the front electrode layer 3, A range in which scribing can be appropriately performed without generating the burr 15 is wb. If the thickness of the back electrode layer 9 is increased and the weight to be scribed is excessively large (over weight wb), as described above, the burrs 15 as shown in the figure are generated, resulting in scribe failure. Here, the damage to the surface electrode layer 3 means that discoloration or alteration is observed in many areas of the surface electrode layer 3 in the region irradiated with the laser, or a part of the surface electrode layer 3 evaporates. A situation is shown in which an insulation failure occurs due to redeposition around the three grooves 10.

本実施例において、発電層5の膜厚を250nm〜400nmとして検証をした結果、重量WbはAg膜:350nmでTi膜:20nmとした相当重量であった。また、重量W1はAg膜:320nmでTi膜:20nmとした相当重量であり、Ag膜厚の約10%程度の差であれば、同一のパワー密度D1=0.35〜0.40J/cmを維持して、バリを発生することなく適切に加工が可能であった。 In this example, the power generation layer 5 was verified to have a thickness of 250 nm to 400 nm. As a result, the weight Wb was an equivalent weight of Ag film: 350 nm and Ti film: 20 nm. The weight W1 is an equivalent weight of Ag film: 320 nm and Ti film: 20 nm. If the difference is about 10% of the Ag film thickness, the same power density D1 = 0.35-0.40 J / cm. 2 was able to be processed appropriately without generating burrs.

上記の直線A、B及びCの説明から、実際に、第3溝10を形成するためのスクライブに必要なレーザのパワー密度と、第3溝10を形成するためにスクライブすべき材料の重量との関係として、曲線E(直線E1+直線E2、重量の範囲wa〜wb)の範囲となる。   From the above description of the straight lines A, B and C, the power density of the laser necessary for the scribe to form the third groove 10 and the weight of the material to be scribed to form the third groove 10 Is a range of a curve E (straight line E1 + straight line E2, weight range wa to wb).

図3に示した相互関係を考慮しながら、これを以下の太陽電池の構成に当てはめて、第1裏面電極7の膜厚の適正範囲を選定する。すなわち、図3のスクライブすべき重量(裏面電極層)の重量の範囲(wa〜wb)は、第1裏面電極7の重量の範囲を膜厚に換算することで、膜厚の適正範囲を把握することが可能となる。
・表面電極層3:SnO又はZnO、膜厚0.5〜0.8μm
・発電層5:p型a−SiC/i型a−Si/n型μc−Si、膜厚250nm〜400nm(ただし、太陽電池の特性より)
・裏面電極層9:
・第1裏面電極7:Ag、膜厚150nm〜350nm(ただし、上限は図3の説明より、下限は所定の電気的特性を有する必要より)
・第2裏面電極8:Ti、膜厚10nm〜20nm(後述の理由による)
Considering the mutual relationship shown in FIG. 3, this is applied to the following configuration of the solar cell, and an appropriate range of the film thickness of the first back electrode 7 is selected. That is, the weight range (wa to wb) of the weight to be scribed (back electrode layer) in FIG. 3 is obtained by converting the weight range of the first back electrode 7 into the film thickness, thereby grasping the appropriate range of the film thickness. It becomes possible to do.
Surface electrode layer 3: SnO 2 or ZnO, film thickness 0.5 to 0.8 μm
Power generation layer 5: p-type a-SiC / i-type a-Si / n-type μc-Si, film thickness 250 nm to 400 nm (however, from the characteristics of solar cells)
-Back electrode layer 9:
First back electrode 7: Ag, film thickness 150 nm to 350 nm (however, the upper limit is from the description of FIG. 3 and the lower limit is necessary to have predetermined electrical characteristics)
Second back electrode 8: Ti, film thickness 10 nm to 20 nm (for reasons described later)

裏面電極層9の膜厚をこのように設定することで、裏面電極層の耐食性を維持しながら太陽電池の特性を向上させることが可能となる。   By setting the film thickness of the back electrode layer 9 in this way, it is possible to improve the characteristics of the solar cell while maintaining the corrosion resistance of the back electrode layer.

次に、第2裏面電極層8のTiについて説明する。
図4は、上述のように、スクライブに必要なレーザのパワー密度とTi膜の膜厚との関係を検証した結果を示すグラフである。本実施の形態において、発電層5の膜厚を250nm〜400nm、Ag膜厚を350nmとして検証をした結果、Ti膜厚=10nm、20nmに必要なレーザーパワー密度D3、D4は、それぞれD3=約0.25J/cm、D4=約0.38J/cmであった。
Next, Ti of the second back electrode layer 8 will be described.
FIG. 4 is a graph showing the result of verifying the relationship between the laser power density necessary for scribing and the film thickness of the Ti film as described above. In the present embodiment, as a result of verification with the power generation layer 5 having a film thickness of 250 nm to 400 nm and an Ag film thickness of 350 nm, the laser power densities D3 and D4 required for the Ti film thickness = 10 nm and 20 nm are D3 = about It was 0.25 J / cm 2 and D4 = about 0.38 J / cm 2 .

膜厚が10nm〜20nmの範囲のTi膜は、Ag膜に比較して非常に薄い。そのため、図3の曲線Eから求まるレーザのパワー密度(本実施例において、適正なレーザーパワー密度D(D2〜D1)、0.25〜0.4J/cm)を用いれば、Ti膜の膜厚を意識することなく、Ag膜の爆裂に伴いTi膜も爆裂させることができる。Ti膜厚の上限は、第1の実施の形態で述べたように、20nmとなる。 The Ti film having a thickness in the range of 10 nm to 20 nm is very thin as compared with the Ag film. Therefore, if the laser power density obtained from the curve E in FIG. 3 (in this embodiment, an appropriate laser power density D (D2 to D1), 0.25 to 0.4 J / cm 2 ) is used, the film of the Ti film Without being conscious of the thickness, the Ti film can be exploded with the explosion of the Ag film. The upper limit of the Ti film thickness is 20 nm as described in the first embodiment.

図5は、太陽電池パネルにおけるAg膜の耐食性とTi膜の膜厚との関係を検証した結果を示すグラフである。本実施の形態の場合、太陽電池パネルの発電層5の膜厚を350nm(p層:BドープしたアモルファスSiCを主とし膜厚10〜30nm、i層:アモルファスSiを主とし膜厚300nm、n層:pドープした微結晶Siを主とし膜厚30〜50nm)として、裏面電極層9をAg膜:350nmでTi膜:5〜20nmとしている。耐食性は、JIS C8938:1995(高温高湿条件:温度85℃、湿度85%、評価時間1000時間)の試験評価を行った結果に対応する。二点鎖線で示す直線Dは、裏面電極層9の有するべき最低限のAgの耐食性を示していて、直線Dより上の領域が評価時間1000時間以上の耐食性を満たす領域となる。曲線G、領域P5については、第1の実施の形態と同様である。図に示すように、評価時間1000時間以上の耐食性を満たすには、Ti膜厚は10nm以上であることが必要である。   FIG. 5 is a graph showing the results of verifying the relationship between the corrosion resistance of the Ag film and the film thickness of the Ti film in the solar cell panel. In the case of this embodiment, the film thickness of the power generation layer 5 of the solar cell panel is 350 nm (p layer: B-doped amorphous SiC mainly 10-30 nm, i layer: amorphous Si mainly 300 nm, n Layer: p-doped microcrystalline Si mainly, film thickness 30-50 nm), and back electrode layer 9 is Ag film: 350 nm and Ti film: 5-20 nm. Corrosion resistance corresponds to the result of test evaluation of JIS C8938: 1995 (high temperature and high humidity conditions: temperature 85 ° C., humidity 85%, evaluation time 1000 hours). A straight line D indicated by a two-dot chain line indicates a minimum corrosion resistance of Ag that the back electrode layer 9 should have, and a region above the straight line D is a region satisfying the corrosion resistance of an evaluation time of 1000 hours or more. The curve G and the region P5 are the same as those in the first embodiment. As shown in the figure, in order to satisfy the corrosion resistance of an evaluation time of 1000 hours or more, the Ti film thickness needs to be 10 nm or more.

図6は、上述のAg膜の耐食性試験における評価時間1000時間での具体的評価結果を示す表である。その結果は、第1の実施の形態で述べたとおりである。   FIG. 6 is a table showing specific evaluation results at an evaluation time of 1000 hours in the above-described corrosion resistance test of the Ag film. The result is as described in the first embodiment.

上記図4〜図6の結果から、Ti膜の膜厚は、10nm以上、20nm以下が適正な値となる。この値は、Ag膜の膜厚の範囲(150nm以上、350nm以下)において概ね同じであった。その場合、第2裏面電極層8としてTi膜でAg膜の腐食を防止することができるのでAgが実用可能となる。   From the results of FIGS. 4 to 6, an appropriate value for the thickness of the Ti film is 10 nm or more and 20 nm or less. This value was almost the same in the range of the film thickness of the Ag film (150 nm or more and 350 nm or less). In that case, corrosion of the Ag film can be prevented with the Ti film as the second back electrode layer 8, and thus Ag can be put into practical use.

本発明により、裏面電極層の構造として、適切な膜の材質(Ag及びTi)を選択し、その膜厚を適正な範囲(Ag:150nm以上350nm以下、Ti:10nm以上20nm以下)とすることにより、安定して歩留まりの高いレーザーエッチング工程と耐食性能とを満足する太陽電池を製造することができる。   According to the present invention, an appropriate film material (Ag and Ti) is selected as the structure of the back electrode layer, and the film thickness is within an appropriate range (Ag: 150 nm to 350 nm, Ti: 10 nm to 20 nm). Thus, it is possible to manufacture a solar cell that satisfies the laser etching process and the corrosion resistance with a stable and high yield.

(実施例2)
次に、本発明の太陽電池の製造方法に関する実施例2について説明する。
(Example 2)
Next, Example 2 regarding the manufacturing method of the solar cell of this invention is demonstrated.

本実施例では、上記の裏面電極層9の構成として、第1裏面電極層7としてAg、第2裏面電極層としてAlをそれぞれ用いた場合について説明する。Al膜は、既述のTi膜におけるAg膜の防食材料としての機能に加えて、集電用の電極材料としての機能を有する。したがって、その分だけAg膜を薄くすることができる。   In the present embodiment, the case where Ag is used as the first back electrode layer 7 and Al is used as the second back electrode layer will be described as the configuration of the back electrode layer 9 described above. The Al film has a function as an electrode material for current collection in addition to the function as an anticorrosion material of the Ag film in the Ti film described above. Therefore, the Ag film can be made thinner accordingly.

Ag膜の膜厚をAl膜では反射率が低下し始める長波長(波長600nm程度)側の光の高い反射率(反射率90%以上)を利用するために用いるとすれば、光の透過を少なくし反射率を上げるために30nm以上の膜厚を用いることが好ましい。一方、高価なAg膜の使用量をできるだけ少なくするためには、80nm以下にすることが好ましい。より好ましくは50nmである。   If the film thickness of the Ag film is used to utilize the high reflectance (reflectance of 90% or more) of light on the long wavelength side (wavelength of about 600 nm) where the reflectance starts to decrease in the Al film, the transmission of light In order to reduce the reflectance and increase the reflectance, it is preferable to use a film thickness of 30 nm or more. On the other hand, in order to reduce the amount of expensive Ag film used as much as possible, it is preferable to set it to 80 nm or less. More preferably, it is 50 nm.

Ag膜の膜厚を30〜80nmとして、Al膜は数100nmを形成する。この場合、図4に示したTi膜の場合のように、Al膜厚の増加で引き裂くためのエネルギが急増することがなく、Al膜厚増加により徐増する。さらにAl膜の形成膜厚は十分に厚いので、図5、図6に示すTi膜のような膜厚による耐食性への影響がなく、良好な耐食性を確保可能である。すなわち、実施例1の場合と同様に、発電層5の膜厚影響を受けにくく、表面電極3にダメージを与えず、バリの発生が少ない条件の選定として、Al膜については、図3におけるスクライブに必要なパワー密度の制限から、Al膜厚の適正範囲が決まる。ただし、Al膜はAg膜に比べて爆裂に要するエネルギー:h2が約10%少なく、裏面電極層9の重量がAgとAlの比重差で半分以下になるために、パワー密度も半減することが判明した。パワー密度を低下できるので、高い発信周波数が不要となり、安定した加工の実施と、装置の低コスト化を図るメリットがある。   The thickness of the Ag film is 30 to 80 nm, and the Al film forms several hundred nm. In this case, unlike the case of the Ti film shown in FIG. 4, the energy for tearing does not increase sharply as the Al film thickness increases, but gradually increases as the Al film thickness increases. Further, since the Al film is sufficiently thick, the corrosion resistance is not affected by the film thickness as in the Ti film shown in FIGS. 5 and 6, and good corrosion resistance can be ensured. That is, as in the case of Example 1, as the selection of conditions that are not easily affected by the film thickness of the power generation layer 5, do not damage the surface electrode 3, and generate less burrs, the Al film is scribed in FIG. The appropriate range of the Al film thickness is determined from the limitation of the power density required for the above. However, the energy density required for the explosion of the Al film is about 10% less than that of the Ag film, and the weight of the back electrode layer 9 is less than half due to the difference in specific gravity between Ag and Al. found. Since the power density can be reduced, a high transmission frequency is unnecessary, and there is an advantage that stable processing is performed and the cost of the apparatus is reduced.

本実施例において、発電層5の膜厚を250nm〜400nmとして検証をした結果、レーザーパワー密度D0=0.08〜0.1J/cmであった。またD1=0.15〜0.20J/cm、D2=0.11〜0.15J/cmであった。また、このときの重量Waは、Ag:50nmでAl:200nmとした相当重量であり、重量W1は、Ag膜:50nmでAl膜:320nmとした相当重量であり、重量WbはAg膜:50nmでAl膜:350nmとした相当重量であった。 In this example, the thickness of the power generation layer 5 was verified to be 250 nm to 400 nm. As a result, the laser power density D0 was 0.08 to 0.1 J / cm 2 . Also was D1 = 0.15~0.20J / cm 2, D2 = 0.11~0.15J / cm 2. The weight Wa at this time is an equivalent weight of Ag: 50 nm and Al: 200 nm, the weight W1 is an equivalent weight of Ag film: 50 nm and Al film: 320 nm, and the weight Wb is Ag film: 50 nm. And the Al film: the equivalent weight of 350 nm.

更に発電層5の膜厚を350nm(p層:BドープしたアモルファスSiCを主とし膜厚10〜30nm、i層:アモルファスSiを主とし膜厚300nm、n層:pドープした微結晶Siを主とし膜厚30〜50nm)として、実施例1で記載した裏面電極層9をAg膜:350nmでTi膜:20nmとした太陽電池パネルとの比較を実施した。実施例2の太陽電池パネルでは、裏面電極層9をAg膜:50nmでAl膜:200nm及び350nmとしている。同一製膜条件にて製作した太陽電池パネル10枚をAM1.5、全天日射基準太陽光(1000W/m)のソーラシミュレータを用いて発電特性を確認した。本実施例2による太陽電池パネルの特性は、開放電圧Voc(1セルあたり0.88〜0.89V)、短絡電流Isc(14〜14.2mA/cm)、最大出力Pmax(8.6〜8.8mW/cm)のいずれについても、実施例1の形態の太陽電池パネルとの間で初期性能の差は±2%以内にあり、実質的な特性の差は無かった。 Furthermore, the power generation layer 5 has a thickness of 350 nm (p-layer: mainly B-doped amorphous SiC and a thickness of 10 to 30 nm, i-layer: mainly amorphous Si and a thickness of 300 nm, and n-layer: p-doped microcrystalline Si. Comparison was made with a solar cell panel in which the back electrode layer 9 described in Example 1 was an Ag film: 350 nm and a Ti film: 20 nm. In the solar cell panel of Example 2, the back electrode layer 9 is made of an Ag film: 50 nm and an Al film: 200 nm and 350 nm. The power generation characteristics of 10 solar cell panels manufactured under the same film forming conditions were confirmed using a solar simulator of AM1.5 and global solar radiation standard sunlight (1000 W / m 2 ). The characteristics of the solar cell panel according to Example 2 are as follows: open circuit voltage Voc (0.88 to 0.89 V per cell), short circuit current Isc (14 to 14.2 mA / cm 2 ), maximum output Pmax (8.6 to For all of 8.8 mW / cm 2 ), the difference in initial performance was within ± 2% with respect to the solar cell panel in the form of Example 1, and there was no substantial difference in characteristics.

Ag膜の膜厚50nmに対応して、Al膜の膜厚は200nm以上、350nm以下であることが好ましい。この範囲は、上記Ag膜の範囲(30nm以上80nm(より好ましくは50nm)以下)において概ね同じであり、Ag膜の膜厚を薄くすることが可能となった。   In correspondence with the film thickness of the Ag film of 50 nm, the film thickness of the Al film is preferably 200 nm or more and 350 nm or less. This range is substantially the same in the range of the above Ag film (30 nm or more and 80 nm (more preferably 50 nm or less)), and the thickness of the Ag film can be reduced.

本発明により、裏面電極層9の構造として、適切な膜の材質(Ag及びAl)を選択し、その膜厚を適正な範囲(Ag膜:30nm以上80nm(より好ましくは50nm)以下、Al膜:200nm以上350nm以下)とすることにより、安定して歩留まりの高いレーザーエッチング工程と耐食性能とを満足する太陽電池を製造することができる。   According to the present invention, an appropriate film material (Ag and Al) is selected as the structure of the back electrode layer 9, and the film thickness is within an appropriate range (Ag film: 30 nm to 80 nm (more preferably 50 nm), Al film. : 200 nm or more and 350 nm or less), it is possible to manufacture a solar cell that stably satisfies a laser etching process and corrosion resistance with a high yield.

Alの代わりにAl合金やNiやCuのような他の材料を用いることも可能である。Niは、耐食性を向上させることができる。Cuは、集電用の電極材料として用いることができ、特にアモルファスと微結晶シリコン系とのタンデム型太陽電池においては、有効に利用可能な反射光として、Cuの長波長側の反射率が良好であり使用に適する。それらの膜厚は、図3で示す考え方を基本として、その範囲を導くことができる。   Instead of Al, other materials such as an Al alloy, Ni or Cu can be used. Ni can improve corrosion resistance. Cu can be used as an electrode material for current collection. Especially in amorphous and microcrystalline silicon tandem solar cells, the reflectance on the long wavelength side of Cu is good as reflected light that can be used effectively. It is suitable for use. The film thickness can be derived based on the concept shown in FIG.

上記実施の形態では、発電層5がシングル層構造によるアモルファスシリコン太陽電池について記載したが、発電層5の膜厚が必要以上ある場合には、この発電層膜厚による裏面電極層9のスクライブに必要なパワー密度の影響が少ないので、微結晶シリコン太陽電池、アモルファスシリコン太陽電池と微結晶シリコン太陽電池や微結晶シリコン・ゲルマニウム太陽電池などを複数層に積層接合したタンデム型太陽電池の裏面電極層9にも同様に利用できる。また、レーザー装置は、同様な加工特性があるものを使用することができ、Nd:YAGレーザ以外にもYVO4レーザなどを使用することが出来る。   In the above embodiment, the amorphous silicon solar cell having the power generation layer 5 having a single layer structure is described. However, when the power generation layer 5 has a film thickness that is more than necessary, the back electrode layer 9 is scribed by the power generation layer thickness. The back electrode layer of a tandem solar cell in which microcrystalline silicon solar cells, amorphous silicon solar cells, microcrystalline silicon solar cells, microcrystalline silicon / germanium solar cells, etc. are laminated and joined in multiple layers because the required power density is less affected 9 can be used as well. A laser device having similar processing characteristics can be used, and a YVO4 laser or the like can be used in addition to the Nd: YAG laser.

図1は、本発明の太陽電池の実施の形態の構成を示す断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view showing a configuration of an embodiment of a solar cell of the present invention. 図2(a)〜(g)は、本発明の太陽電池の製造方法の実施の形態を示す断面図である。2 (a) to 2 (g) are cross-sectional views showing an embodiment of a method for manufacturing a solar cell of the present invention. 図3は、スクライブに必要なレーザのパワー密度とスクライブすべき重量との関係を検証した結果を示すグラフである。FIG. 3 is a graph showing the result of verifying the relationship between the laser power density necessary for scribing and the weight to be scribed. 図4は、スクライブに必要なレーザのパワー密度とTi膜の膜厚との関係を検証した結果を示すグラフである。FIG. 4 is a graph showing the result of verifying the relationship between the laser power density necessary for scribing and the thickness of the Ti film. 図5は、Ag膜の耐食性とTi膜の膜厚との関係を検証した結果を示すグラフである。横軸は、Ti膜の膜厚を示す。FIG. 5 is a graph showing the results of verifying the relationship between the corrosion resistance of the Ag film and the thickness of the Ti film. The horizontal axis indicates the thickness of the Ti film. 図6は、Ag膜の耐食性試験の具体的結果を示す表である。FIG. 6 is a table showing specific results of the corrosion resistance test of the Ag film. 図7は、パワー密度D1以上でレーザースクライブしたときの太陽電池を示す断面図である。FIG. 7 is a cross-sectional view showing a solar cell when laser scribing is performed at a power density D1 or higher.

符号の説明Explanation of symbols

1 太陽電池
2 基板
3 表面電極層
4 第1溝
5 発電層
6 第2溝
7 第1裏面電極層
8 第2裏面電極層
9 裏面電極層
10 第3溝
11 発電セル
15 バリ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Solar cell 2 Board | substrate 3 Surface electrode layer 4 1st groove | channel 5 Power generation layer 6 2nd groove | channel 7 1st back surface electrode layer 8 2nd back surface electrode layer 9 Back surface electrode layer 10 3rd groove | channel 11 Power generation cell 15 Bali

Claims (14)

基板と、
前記基板上に設けられ、互いに直列に接続された複数の発電セルと
を具備し、
前記複数の発電セルの各々は、
前記基板上に設けられる表面電極層と、
前記表面電極層上に設けられ、光により発電する光発電層と、
前記発電層上に設けられた裏面電極層と
を備え、
前記裏面電極層は、
前記光発電層上に設けられ、銀を含む第1裏面電極層と、
前記第1裏面電極層上に設けられ、前記第1裏面電極層の腐食を抑制する第2裏面電極層と
を含み、
隣り合う発電セルの間に、前記第2裏面電極層の表面から前記表面電極層へ延びる分離溝を有し、
前記裏面電極層は、前記基板側からレーザを照射して前記分離溝を形成するとき、前記表面電極層へ影響を与えず、前記裏面電極層の場所に依存せずに、前記光発電層と前記裏面電極層とを前記レーザで除去可能な範囲の膜厚を有する
太陽電池。
A substrate,
A plurality of power generation cells provided on the substrate and connected in series with each other;
Each of the plurality of power generation cells is
A surface electrode layer provided on the substrate;
A photovoltaic layer provided on the surface electrode layer and generating power by light;
A back electrode layer provided on the power generation layer,
The back electrode layer is
A first back electrode layer provided on the photovoltaic layer and containing silver;
A second back electrode layer provided on the first back electrode layer and suppressing corrosion of the first back electrode layer;
Between adjacent power generation cells, there is a separation groove extending from the surface of the second back electrode layer to the front electrode layer,
The back electrode layer does not affect the surface electrode layer when irradiating a laser from the substrate side to form the separation groove, and does not depend on the location of the back electrode layer. A solar cell having a film thickness within a range in which the back electrode layer can be removed by the laser.
請求項1に記載の太陽電池において、
前記第2裏面電極層は、前記第1裏面電極層の腐食を抑制可能な膜厚を有する
太陽電池。
The solar cell according to claim 1,
The second back electrode layer has a thickness capable of suppressing corrosion of the first back electrode layer.
請求項2に記載の太陽電池において、
前記第1裏面電極層は、膜厚が150nm以上350nm以下である
太陽電池。
The solar cell according to claim 2,
The first back electrode layer has a thickness of 150 nm or more and 350 nm or less.
請求項2又は3に記載の太陽電池において、
前記第2裏面電極層は、チタンを含み、膜厚が10nm以上20nm以下である
太陽電池。
In the solar cell according to claim 2 or 3,
The second back electrode layer includes titanium and has a thickness of 10 nm to 20 nm.
請求項1に記載の太陽電池において、
前記第1裏面電極層は、長波長の反射率を高くするような膜厚を有し、
前記第2裏面電極層は、前記第1裏面電極層の腐食を抑制可能な膜厚を有する
太陽電池。
The solar cell according to claim 1,
The first back electrode layer has a film thickness that increases the reflectance of long wavelengths,
The second back electrode layer has a thickness capable of suppressing corrosion of the first back electrode layer.
請求項5に記載の太陽電池において、
前記第1裏面電極層は、膜厚が30nm以上80nm以下である
太陽電池。
The solar cell according to claim 5, wherein
The first back electrode layer has a thickness of 30 nm to 80 nm.
請求項5又は6に記載の太陽電池において、
前記第2裏面電極層は、アルミニウムを含み、膜厚が200nm以上350nm以下である
太陽電池。
The solar cell according to claim 5 or 6,
The second back electrode layer includes aluminum and has a thickness of 200 nm to 350 nm.
(a)基板上に透明で導電性を有する表面電極層を形成するステップと、
(b)前記表面電極層上に、光により発電する光発電層を形成するステップと、
(c)前記光発電層の上に、銀を含む第1裏面電極層を形成するステップと、
(d)前記第1裏面電極層の上に、前記第1裏面電極層の腐食を抑制する第2裏面電極層を形成するステップと、
(e)前記第2裏面電極層の表面から前記表面電極層へ延びる分離溝を、前記基板側からレーザを照射して形成するステップと
を具備し、
前記第1裏面電極層及び前記第2裏面電極層としての裏面電極層は、前記表面電極層へ影響を与えず、前記裏面電極層の場所に依存せずに、前記レーザで除去可能な範囲の膜厚を有する
太陽電池の製造方法。
(A) forming a transparent and conductive surface electrode layer on the substrate;
(B) forming a photovoltaic layer that generates electricity by light on the surface electrode layer;
(C) forming a first back electrode layer containing silver on the photovoltaic layer;
(D) forming a second back electrode layer for suppressing corrosion of the first back electrode layer on the first back electrode layer;
(E) forming a separation groove extending from the surface of the second back electrode layer to the front electrode layer by irradiating a laser from the substrate side; and
The back electrode layer as the first back electrode layer and the second back electrode layer does not affect the surface electrode layer, and does not depend on the location of the back electrode layer, and can be removed by the laser. A method for producing a solar cell having a film thickness.
請求項8に記載の太陽電池において、
前記第2裏面電極層は、前記第1裏面電極層の腐食を抑制可能な膜厚を有する
太陽電池。
The solar cell according to claim 8, wherein
The second back electrode layer has a thickness capable of suppressing corrosion of the first back electrode layer.
請求項9に記載の太陽電池の製造方法において、
前記第1裏面電極層は、膜厚が150nm以上350nm以下である
太陽電池の製造方法。
In the manufacturing method of the solar cell of Claim 9,
The method for manufacturing a solar cell, wherein the first back electrode layer has a thickness of 150 nm to 350 nm.
請求項9又は10に記載の太陽電池の製造方法において、
前記第2裏面電極層は、チタンを含み、膜厚が10nm以上20nm以下である
太陽電池の製造方法。
In the manufacturing method of the solar cell of Claim 9 or 10,
The method for manufacturing a solar cell, wherein the second back electrode layer includes titanium and has a thickness of 10 nm to 20 nm.
請求項8に記載の太陽電池の製造方法において、
前記第1裏面電極層は、長波長の反射率を高くするような膜厚を有し、
前記第2裏面電極層は、前記第1裏面電極層の腐食を抑制可能な膜厚を有する
太陽電池の製造方法。
In the manufacturing method of the solar cell of Claim 8,
The first back electrode layer has a film thickness that increases the reflectance of long wavelengths,
The method for manufacturing a solar cell, wherein the second back electrode layer has a film thickness capable of suppressing corrosion of the first back electrode layer.
請求項12に記載の太陽電池の製造方法において、
前記第1裏面電極層は、膜厚が30nm以上80nm以下である
太陽電池の製造方法。
In the manufacturing method of the solar cell of Claim 12,
The method for manufacturing a solar cell, wherein the first back electrode layer has a thickness of 30 nm to 80 nm.
請求項12又は13に記載の太陽電池の製造方法において、
前記第2裏面電極層は、アルミニウムを含み、膜厚が200nm以上350nm以下で
ある
太陽電池の製造方法。
In the manufacturing method of the solar cell of Claim 12 or 13,
The method for manufacturing a solar cell, wherein the second back electrode layer includes aluminum and has a thickness of 200 nm to 350 nm.
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