JP2007096040A - Solar cell and method of manufacturing solar cell - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は太陽電池の製造方法および太陽電池に関し、特に太陽電池に生じる反りを抑制することができる太陽電池の製造方法および太陽電池に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a solar cell and a solar cell, and more particularly, to a method for manufacturing a solar cell and a solar cell capable of suppressing warpage occurring in the solar cell.
太陽光の光エネルギを電気エネルギに変換する太陽電池は、地球環境問題に対する関心が高まるにつれ積極的に種々の構造のものが開発されている。 Solar cells that convert sunlight light energy into electrical energy have been actively developed in various structures as interest in global environmental issues increases.
図8に従来の太陽電池の一例の模式的な断面図を示す。この太陽電池1においては、p型のシリコン基板2の受光面に不純物拡散層であるn+層3が形成されており、n+層3上には反射防止膜4および受光面銀含有電極7が形成されている。また、シリコン基板2の裏面には不純物拡散層であるp+層5が形成されており、p+層5上にはアルミニウム含有電極6が形成され、さらにアルミニウム含有電極6上には裏面銀含有電極8が形成されている。
FIG. 8 shows a schematic cross-sectional view of an example of a conventional solar cell. In this
この従来の太陽電池の製造工程を図9(a)〜(e)の模式的な断面図に示す。まず、たとえばワイヤソーなどを用いて多結晶のp型シリコンインゴッドを切り出すことによって図9(a)に示すp型のシリコン基板2を形成する。ここで、シリコン基板2の表面にはワイヤソーなどによってダメージ層が形成されるため、NaOH(水酸化ナトリウム)やKOH(水酸化カリウム)などの水溶液にイソプロピルアルコールを添加したアルカリ水溶液を用いたエッチングによって、ダメージ層を除去するとともにシリコン基板2の受光面に凹凸(図示せず)を形成する。
The manufacturing process of this conventional solar cell is shown in the schematic cross-sectional views of FIGS. First, a p-
次に、シリコン基板2の受光面の全面に、拡散源としてP2O5(五酸化二リン)などを含むドーパント液をスピンコータなどにより塗布した後に加熱することによって、シリコン基板2の受光面にn型不純物であるリンが拡散して、図9(b)に示すように、シリコン基板2の受光面にn+層3を形成する。
Next, a dopant solution containing P 2 O 5 (phosphorus pentoxide) or the like as a diffusion source is applied to the entire surface of the light receiving surface of the
次いで、図9(c)に示すように、CVD法などにより、シリコン基板2の受光面のn+層3上に反射防止膜4を形成する。続いて、スクリーン印刷法などによりシリコン基板2の裏面の略全面にアルミニウムペーストを印刷し、これを乾燥した後に焼成することによって、図9(d)に示すように、シリコン基板2の裏面にアルミニウム含有電極6を形成し、p型不純物であるアルミニウムを多量に含んだp+層5が形成される。
Next, as shown in FIG. 9C, an
その後、スクリーン印刷法などにより、アルミニウム含有電極6の少なくとも一部と重なるようにして銀ペーストを印刷する。また、反射防止膜4上にもスクリーン印刷法などにより銀ペーストを印刷する。そして、これらの銀ペーストを乾燥した後に焼成することにより、図9(e)に示すように、シリコン基板2の裏面側においてはアルミニウム含有電極6上に裏面銀含有電極8が形成されるとともに、受光面側においては銀ペーストが反射防止膜4を突き抜けることによってn+層3と接触する受光面銀含有電極7が形成される。最後に、シリコン基板2を冷却して図8に示す太陽電池が完成する。
このような従来の太陽電池においては、シリコン基板の裏面の略全面にアルミニウム含有電極が形成される(たとえば特許文献1参照)。しかしながら、アルミニウム含有電極形成後の冷却過程において、アルミニウム含有電極とシリコン基板との間の熱膨張係数差により、太陽電池に反りが発生するという問題があった。特に、エネルギのクリーン化のために太陽電池の普及が進み、太陽電池をさらに低コスト化することが求められており、材料コストの大部分を占めるシリコン基板の薄型化と大面積化を図る必要がある昨今においては、この問題は重要である。 In such a conventional solar cell, an aluminum-containing electrode is formed on substantially the entire back surface of the silicon substrate (see, for example, Patent Document 1). However, in the cooling process after forming the aluminum-containing electrode, there has been a problem that the solar cell is warped due to the difference in thermal expansion coefficient between the aluminum-containing electrode and the silicon substrate. In particular, the spread of solar cells has been promoted for energy saving, and there is a need to further reduce the cost of solar cells, and it is necessary to reduce the thickness and area of the silicon substrate, which accounts for the majority of the material cost. In recent times, this problem is important.
そこで、本発明の目的は、太陽電池に生じる反りを抑制することができる太陽電池の製造方法および太陽電池を提供することにある。 Then, the objective of this invention is providing the manufacturing method and solar cell of a solar cell which can suppress the curvature which arises in a solar cell.
本発明は、半導体基板の表面の一部にアルミニウムペーストを印刷する工程と、アルミニウムペーストを焼成することによってアルミニウム含有電極を形成する工程と、アルミニウム含有電極の形成後に半導体基板の表面およびアルミニウム含有電極の表面を覆う絶縁膜を形成する工程と、絶縁膜の表面の一部に銀ペーストを印刷する工程と、銀ペーストを焼成することによって銀含有電極をアルミニウム含有電極の前記表面の少なくとも一部に形成する工程と、を含む、太陽電池の製造方法である。 The present invention includes a step of printing an aluminum paste on a part of the surface of a semiconductor substrate, a step of forming an aluminum-containing electrode by firing the aluminum paste, and a surface of the semiconductor substrate and the aluminum-containing electrode after the formation of the aluminum-containing electrode. A step of forming an insulating film covering the surface of the substrate, a step of printing a silver paste on a portion of the surface of the insulating film, and a silver-containing electrode on at least a portion of the surface of the aluminum-containing electrode by firing the silver paste. Forming the solar cell.
本発明の太陽電池の製造方法の第1の局面によれば、アルミニウム含有電極は線状に複数形成され、アルミニウム含有電極は間隔をあけて互いに平行に配置されてもよい。 According to the first aspect of the method for manufacturing a solar cell of the present invention, a plurality of aluminum-containing electrodes may be formed in a linear shape, and the aluminum-containing electrodes may be arranged in parallel to each other at intervals.
ここで、本発明の太陽電池の製造方法の第1の局面においては、銀含有電極をアルミニウム含有電極に直交する線状に形成することができる。 Here, in the 1st aspect of the manufacturing method of the solar cell of this invention, a silver containing electrode can be formed in the linear form orthogonal to an aluminum containing electrode.
本発明の太陽電池の製造方法の第2の局面によれば、アルミニウム含有電極は線状に複数形成され、アルミニウム含有電極同士が直交して格子を形成するように配置されてもよい。 According to the second aspect of the method for producing a solar cell of the present invention, a plurality of aluminum-containing electrodes may be formed in a linear shape, and the aluminum-containing electrodes may be arranged so as to form a lattice perpendicular to each other.
ここで、本発明の太陽電池の製造方法の第2の局面においては、銀含有電極を格子のいずれか一方の方向に伸びるアルミニウム含有電極上のみに形成することができる。 Here, in the second aspect of the method for producing a solar cell of the present invention, the silver-containing electrode can be formed only on the aluminum-containing electrode extending in either direction of the lattice.
本発明の太陽電池の製造方法の第3の局面によれば、アルミニウム含有電極は島状に複数形成され、互いに間隔をあけて配置されてもよい。 According to the third aspect of the method for manufacturing a solar cell of the present invention, a plurality of aluminum-containing electrodes may be formed in an island shape and arranged at intervals.
ここで、本発明の太陽電池の製造方法の第3の局面においては、銀含有電極をアルミニウム含有電極を連結するように形成することができる。 Here, in the 3rd aspect of the manufacturing method of the solar cell of this invention, a silver containing electrode can be formed so that an aluminum containing electrode may be connected.
また、本発明は、半導体基板の表面の一部に形成されたアルミニウム含有電極と、半導体基板の表面の一部に形成された絶縁膜と、アルミニウム含有電極の表面の少なくとも一部に形成された銀含有電極と、を含む、太陽電池である。 The present invention also includes an aluminum-containing electrode formed on a part of the surface of the semiconductor substrate, an insulating film formed on a part of the surface of the semiconductor substrate, and at least a part of the surface of the aluminum-containing electrode. It is a solar cell containing a silver containing electrode.
ここで、本発明の太陽電池においては、半導体基板の表面を半導体基板の受光面とは反対側の裏面とすることができる。 Here, in the solar cell of this invention, the surface of a semiconductor substrate can be made into the back surface on the opposite side to the light-receiving surface of a semiconductor substrate.
また、本発明の太陽電池においては、アルミニウム含有電極は線状に複数形成されており、アルミニウム含有電極は間隔をあけて互いに平行に配置されていてもよい。 In the solar cell of the present invention, a plurality of aluminum-containing electrodes may be formed in a linear shape, and the aluminum-containing electrodes may be arranged in parallel to each other at intervals.
また、本発明の太陽電池においては、アルミニウム含有電極は線状に複数形成されており、アルミニウム含有電極はアルミニウム含有電極同士が直交して格子を形成するように配置されていてもよい。 In the solar cell of the present invention, a plurality of aluminum-containing electrodes may be formed linearly, and the aluminum-containing electrodes may be arranged so that the aluminum-containing electrodes are orthogonal to each other to form a lattice.
また、本発明の太陽電池においては、アルミニウム含有電極は島状に複数形成されており、アルミニウム含有電極は互いに間隔をあけて配置されていてもよい。 In the solar cell of the present invention, a plurality of aluminum-containing electrodes may be formed in an island shape, and the aluminum-containing electrodes may be arranged with a space therebetween.
また、本発明の太陽電池においては、銀含有電極は、アルミニウム含有電極の複数と接触していてもよい。 In the solar cell of the present invention, the silver-containing electrode may be in contact with a plurality of aluminum-containing electrodes.
なお、本発明において「受光面」とは、太陽電池を設置して使用する際に、通常、入射光の側に向けられる半導体基板の表面のことをいう。 In the present invention, the “light-receiving surface” means a surface of a semiconductor substrate that is usually directed to the incident light side when a solar cell is installed and used.
本発明によれば、太陽電池に生じる反りを抑制することができる太陽電池の製造方法および太陽電池を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the manufacturing method and solar cell of a solar cell which can suppress the curvature which arises in a solar cell can be provided.
以下、本発明の実施の形態について説明する。なお、本発明の図面において、同一の参照符号は、同一部分または相当部分を表わすものとする。 Embodiments of the present invention will be described below. In the drawings of the present invention, the same reference numerals represent the same or corresponding parts.
(実施の形態1)
図1(a)に本発明の太陽電池の好ましい一例の裏面の模式的な平面図を示し、図1(b)に図1(a)のIb−Ibに沿った模式的な断面図を示す。この太陽電池1においては、図1(a)に示すように、p型のシリコン基板2の裏面に、紙面の上下方向に伸びる比較的幅の広い2本のアルミニウム含有電極6と紙面の左右方向に伸びる比較的幅の狭い18本のアルミニウム含有電極6とが直交して格子を形成するようにアルミニウム含有電極6が配置されており、裏面銀含有電極8は紙面の上下方向に伸びる比較的幅の広い2本のアルミニウム含有電極6のそれぞれの表面の一部のみに形成されている。
(Embodiment 1)
FIG. 1A shows a schematic plan view of the back surface of a preferred example of the solar cell of the present invention, and FIG. 1B shows a schematic cross-sectional view along Ib-Ib in FIG. . In this
また、図1(b)に示すように、シリコン基板2の受光面にはn+層3が形成され、n+層3上には反射防止膜4と受光面銀含有電極7とが形成されている。また、シリコン基板2の裏面には裏面電界(Back Surface Field;BSF)層として機能するp+層5が形成されており、シリコン基板2の裏面のうちp+層5が形成されている箇所にはアルミニウム含有電極6が形成され、p+層5が形成されていない箇所には絶縁膜9が形成されている。また、アルミニウム含有電極6上には裏面銀含有電極8が形成されている。
Further, as shown in FIG. 1B, an n +
図2(a)〜(f)に、図1(a)および図1(b)に示す太陽電池の製造工程の好ましい一例の模式的な断面図を示す。まず、図2(a)に示すp型の多結晶または単結晶からなるシリコン基板2の受光面をNaOHなどを含むアルカリ水溶液を用いてエッチングする。ここで、アルカリ水溶液の代わりに、酸を用いてもよく、NaOHまたはKOHなどのアルカリ水溶液にイソプロピルアルコールなどを加えたエッチャントに浸漬することで結晶方位に沿った異方性エッチングを行ないテクスチャ構造と呼ばれる微小なピラミッド状の凹凸を形成してもよい。
FIGS. 2A to 2F are schematic cross-sectional views of a preferable example of the manufacturing process of the solar cell shown in FIGS. 1A and 1B. First, the light-receiving surface of the
次に、このシリコン基板2について、たとえば、P2O5若しくはPOCl3などによる気相拡散やリン化合物を含んだ溶液を塗布して行なう拡散法などを用いてたとえば800℃以上950℃以下で5分以上30分以下熱処理することにより、図2(b)に示すように、シリコン基板2の受光面にn型不純物であるリンを拡散してn+層3を形成する。
Next, the
次いで、図2(c)に示すように、n+層3上に反射防止膜4として常圧CVD法にて
たとえば60nm以上90nm以下の厚みの酸化チタン膜を形成する。ここで、酸化チタン膜の代わりに、プラズマCVD法によって形成されたたとえば70nm以上100nm以下の厚みの窒化ケイ素膜を用いてもよい。シリコン基板2が多結晶シリコンからなる場合には反射防止膜4としてプラズマCVD法によって窒化ケイ素膜を形成することにより多結晶粒界でのパッシベーション効果により太陽電池の出力を向上することができる。
Next, as shown in FIG. 2C, a titanium oxide film having a thickness of, for example, 60 nm or more and 90 nm or less is formed on the n +
続いて、シリコン基板2の裏面の一部に、スクリーン印刷法によりアルミニウムペーストを印刷する。なお、本発明において、アルミニウムペーストとしては、たとえば樹脂中にアルミニウム粉末およびガラスフリットを含むものなどの従来から公知のものを用いることができる。
Subsequently, an aluminum paste is printed on a part of the back surface of the
その後、アルミニウムペーストを乾燥した後にたとえば500℃以上900℃以下の温度で焼成することによって、図2(d)に示すように、アルミニウム含有電極6を形成する。このとき、シリコン基板2の裏面にアルミニウムが拡散することによってp+層5が形成される。また、アルミニウム含有電極6は、シリコン基板2の裏面に図3の模式的平面図に示すパターンに形成される。
Thereafter, the aluminum paste is dried and then baked, for example, at a temperature of 500 ° C. or higher and 900 ° C. or lower, thereby forming the aluminum-containing
次いで、図2(e)に示すように、シリコン基板2の裏面およびアルミニウム含有電極6の表面を覆うように絶縁膜9としてCVD法によってたとえば5nm以上100nm以下の厚みの酸化ケイ素膜を形成する。ここで、絶縁膜9としては、熱酸化法によって形成されたたとえば5nm以上100nm以下の厚みの酸化ケイ素膜、プラズマCVD法によって形成されたたとえば60nm以上100nm以下の厚みの窒化ケイ素膜またはたとえば50nm以上100nm以下の厚みの酸化チタン膜であってもよい。なお、本発明において、絶縁膜9は、太陽電池の変換効率を向上する観点から、シリコン基板2の表面におけるキャリアの再結合を抑制することができるパッシベーション膜であることが好ましい。また、シリコン基板2が多結晶シリコンからなる場合には絶縁膜9としてプラズマCVD法によって窒化ケイ素膜を形成することにより多結晶粒界でのパッシベーション効果により太陽電池の出力を向上することができる。
Next, as shown in FIG. 2E, a silicon oxide film having a thickness of, for example, 5 nm to 100 nm is formed as the insulating
次に、シリコン基板2の受光面側の反射防止膜4の表面の一部にスクリーン印刷法によって銀ペーストを印刷するとともに、図1(a)に示す裏面銀含有電極8のパターンとなるように、シリコン基板1の裏面の絶縁膜9の表面の一部にも銀ペーストを印刷する。
Next, a silver paste is printed on a part of the surface of the
ここで、銀ペーストとしては、たとえば樹脂中に銀粉末およびガラスフリットを含むものなどの従来から公知のものを用いることができる。さらに、シリコン基板2の受光面側の反射防止膜4の表面に印刷される銀ペーストはn+層3との接触抵抗を低減するためにリンを含む添加物を含ませることもでき、シリコン基板2の裏面側の絶縁膜9の表面に印刷される銀ペーストはアルミニウム含有電極6との接触抵抗を低減する添加物やアルミニウムを含ませることもできる。
Here, as a silver paste, conventionally well-known things, such as what contains silver powder and glass frit in resin, can be used, for example. Furthermore, the silver paste printed on the surface of the
そして、上記のように印刷された銀ペーストを乾燥した後にたとえば500℃以上900℃以下の温度で焼成する。これにより、図2(f)に示すように、シリコン基板2の受光面側においては銀ペーストが反射防止膜4を突き抜けてn+層3と接触する受光面銀含有電極7が形成され、シリコン基板2の裏面側においては銀ペーストが絶縁膜9を突き抜けてアルミニウム含有電極6と接触する裏面銀含有電極8が形成される。ここで、受光面銀含有電極7および裏面銀含有電極8はそれぞれ、複数の太陽電池を直列または並列に接続するためのインターコネクタの半田付けに利用することができる。ここで、銀ペーストの焼成温度はアルミニウムペーストの焼成温度よりも低くすることが好ましい。この場合には太陽電池の出力をさらに向上することができる傾向にある。
And after baking the silver paste printed as mentioned above, it bakes at the temperature of 500 degreeC or more and 900 degrees C or less, for example. As a result, as shown in FIG. 2 (f), on the light receiving surface side of the
以上の如く、図1(a)および図1(b)に示す太陽電池1が作製される。
このように、本発明においては、シリコン基板の裏面の一部にアルミニウム含有電極を形成するため、アルミニウム含有電極形成後の冷却過程においてアルミニウム含有電極とシリコン基板との間の熱膨張係数差により発生する太陽電池の反りを抑制することができる。これにより、太陽電池の割れを抑制し、歩留りを大幅に抑制することができることから、低コストで太陽電池を作製することが可能になる。
As described above, the
As described above, in the present invention, since the aluminum-containing electrode is formed on a part of the back surface of the silicon substrate, it is generated due to a difference in thermal expansion coefficient between the aluminum-containing electrode and the silicon substrate in the cooling process after forming the aluminum-containing electrode. It is possible to suppress warping of the solar cell. Thereby, since the crack of a solar cell can be suppressed and a yield can be suppressed significantly, it becomes possible to produce a solar cell at low cost.
なお、上記において、受光面銀含有電極はアルミニウム含有電極を形成する時に形成してもよい。 In the above, the light-receiving surface silver-containing electrode may be formed when the aluminum-containing electrode is formed.
(実施の形態2)
図4(a)に本発明の太陽電池の好ましい他の一例の裏面の模式的な平面図を示し、図4(b)に図4(a)のIVb−IVbに沿った模式的な断面図を示す。
(Embodiment 2)
FIG. 4A shows a schematic plan view of the back surface of another preferred example of the solar cell of the present invention, and FIG. 4B is a schematic cross-sectional view taken along IVb-IVb in FIG. Indicates.
本実施の形態の太陽電池1においては、図4(a)に示すように、p型のシリコン基板2の裏面に、紙面の左右方向に伸びる比較的幅の狭い18本のアルミニウム含有電極6が互いに間隔をあけて平行に配置されており、裏面銀含有電極8は上記のアルミニウム含有電極6のすべてと直交するように紙面の上下方向に2本伸びている。
In the
また、図4(b)に示すように、シリコン基板2の受光面にはn+層3が形成され、n+層3上には反射防止膜4と受光面銀含有電極7とが形成されている。また、シリコン基板2の裏面には裏面電界層として機能するp+層5が形成されており、シリコン基板2の裏面のうちp+層5が形成されている箇所にはアルミニウム含有電極6が形成され、p+層5が形成されていない箇所には絶縁膜9が形成されている。また、アルミニウム含有電極6上には裏面銀含有電極8が形成されている。
Further, as shown in FIG. 4B, an n +
実施の形態2においては、図5の模式的平面図に示すパターンにアルミニウム含有電極6が形成され、図4(a)の模式的平面図に示すパターンに裏面銀含有電極8が形成されることを特徴としており、その他の説明は実施の形態1と同様である。
In
(実施の形態3)
図6(a)に本発明の太陽電池の好ましいさらに他の一例の裏面の模式的な平面図を示し、図6(b)に図6(a)のVIb−VIbに沿った模式的な断面図を示す。
(Embodiment 3)
FIG. 6 (a) shows a schematic plan view of the back surface of still another preferred example of the solar cell of the present invention, and FIG. 6 (b) shows a schematic cross section taken along VIb-VIb of FIG. 6 (a). The figure is shown.
本実施の形態の太陽電池1においては、図6(a)に示すように、p型のシリコン基板2の裏面に、216個の島状のアルミニウム含有電極6が互いに間隔をあけて配置されており、裏面銀含有電極8は上記の島状のアルミニウム含有電極6を連結するように配置されている。
In
また、図6(b)に示すように、シリコン基板2の受光面にはn+層3が形成され、n+層3上には反射防止膜4と受光面銀含有電極7とが形成されている。また、シリコン基板2の裏面には裏面電界層として機能するp+層5が形成されており、シリコン基板2の裏面のうちp+層5が形成されている箇所にはアルミニウム含有電極6が形成され、p+層5が形成されていない箇所には絶縁膜9が形成されている。また、アルミニウム含有電極6上には裏面銀含有電極8が形成されている。
Further, as shown in FIG. 6B, an n +
実施の形態3においては、図7の模式的平面図に示すパターンにアルミニウム含有電極6が形成され、図6(a)の模式的平面図に示すパターンに裏面銀含有電極8が形成されることを特徴としており、その他の説明は実施の形態1と同様である。
In
(実施例1)
図1(a)および図1(b)に示す太陽電池1を以下のようにして作製し、太陽電池の反りおよび出力を評価した。
Example 1
The
まず、幅125mm×長さ125mm×厚み150μmの略正方形状の板状のp型単結晶シリコンからなるシリコン基板2を用意した。次に、このシリコン基板2の表面をNaOH水溶液を用いてエッチングして、テクスチャ構造を形成した。
First, a
次に、このテクスチャ構造が形成されたシリコン基板2の受光面に対し、リンを含む溶液を塗布した後に900℃で10分間熱処理を行なうことにより、シリコン基板2の受光面にn型不純物であるリンを拡散して深さ約0.5μmのn+層3を形成した。
Next, the light-receiving surface of the
次いで、n+層3上に反射防止膜4として常圧CVD法にて60nm〜90nmの厚みの酸化チタン膜を形成した。
Next, a titanium oxide film having a thickness of 60 nm to 90 nm was formed as an
続いて、酸化チタン膜の受光面の所定の位置にスクリーン印刷法により銀ペーストを印刷して乾燥させた。 Subsequently, a silver paste was printed by a screen printing method at a predetermined position on the light receiving surface of the titanium oxide film and dried.
また、シリコン基板2の裏面の所定の位置にスクリーン印刷法によりアルミニウムペーストを印刷して乾燥させた。
Also, an aluminum paste was printed at a predetermined position on the back surface of the
続いて、上記の銀ペーストおよびアルミニウムペーストを700℃〜800℃で焼成することによって、上記の銀ペーストが反射防止膜4を突き抜けてn+層3と接触する厚さ数十μmの受光面銀含有電極7が形成され、さらに上記のアルミニウムペーストからアルミニウムが分散することによってシリコン基板2の裏面に厚さ数十μmのアルミニウム含有電極6が図3に示すパターンに形成されるとともに深さ約10μmのp+層5が形成された。
Subsequently, the silver paste and the aluminum paste are baked at 700 ° C. to 800 ° C. so that the silver paste penetrates the
その後、CVD法を用いて、シリコン基板2の裏面およびアルミニウム含有電極6の表面を覆うようにしてパッシベーション膜となる100nmの厚みの酸化ケイ素からなる絶縁膜9を形成した。
Thereafter, an insulating
そして、絶縁膜9の表面のうちアルミニウム含有電極6が形成されている部分に相当する絶縁膜9の表面の一部に銀ペーストを印刷して乾燥させた。
Then, a silver paste was printed on a part of the surface of the insulating
次いで、絶縁膜9の表面に印刷された銀ペーストを500℃〜800℃で焼成することによって図1(a)に示すパターンに厚さ数十μmの裏面銀含有電極8を形成した。
Next, the silver paste printed on the surface of the insulating
最後に、裏面銀含有電極8の形成後のシリコン基板2を冷却することによって実施例1の太陽電池を作製した。
Finally, the solar cell of Example 1 was produced by cooling the
また、比較として、絶縁膜を全く形成せずシリコン基板の裏面の全面にアルミニウム含有電極を形成したこと以外は実施例1と同一の方法および同一の条件で比較例1の太陽電池を作製した。 For comparison, a solar cell of Comparative Example 1 was fabricated using the same method and the same conditions as in Example 1 except that no insulating film was formed and an aluminum-containing electrode was formed on the entire back surface of the silicon substrate.
実施例1の太陽電池と比較例1の太陽電池とを比較したところ、実施例1の太陽電池は比較例1の太陽電池と比べて反りが低減されていた。また、比較例1の太陽電池は、太陽電池の搬送およびモジュール化工程において割れが多発したのに対して、実施例1の太陽電池は比較例1の太陽電池と比べて大幅に割れの発生を低減することができた。さらに、実施例1の太陽電池の出力は比較例1の太陽電池の出力と略同等の値が得られた。 When the solar cell of Example 1 and the solar cell of Comparative Example 1 were compared, the warpage of the solar cell of Example 1 was reduced compared to the solar cell of Comparative Example 1. Further, the solar cell of Comparative Example 1 was frequently cracked in the solar cell transport and modularization process, whereas the solar cell of Example 1 was significantly cracked compared to the solar cell of Comparative Example 1. It was possible to reduce. Further, the output of the solar cell of Example 1 was substantially equal to the output of the solar cell of Comparative Example 1.
(実施例2)
図4(a)および図4(b)に示す太陽電池1を以下のようにして作製し、太陽電池の反りおよび出力を評価した。
(Example 2)
The
まず、幅155mm×長さ155mm×厚み100μmの略正方形状の板状のp型単結晶シリコンからなるシリコン基板2を用意した。次に、このシリコン基板2の表面をNaOH水溶液を用いてエッチングして、テクスチャ構造を形成した。
First, a
次に、このテクスチャ構造が形成されたシリコン基板2の受光面に対し、リンを含む溶液を塗布した後に900℃で10分間熱処理を行なうことにより、シリコン基板2の受光面にn型不純物であるリンを拡散して深さ約0.5μmのn+層3を形成した。
Next, the light-receiving surface of the
次いで、n+層3上に反射防止膜4として常圧CVD法にて60nm〜90nmの厚みの酸化チタン膜を形成した。
Next, a titanium oxide film having a thickness of 60 nm to 90 nm was formed as an
続いて、酸化チタン膜の受光面の所定の位置にスクリーン印刷法により銀ペーストを印刷して乾燥させた。 Subsequently, a silver paste was printed by a screen printing method at a predetermined position on the light receiving surface of the titanium oxide film and dried.
また、シリコン基板2の裏面の所定の位置にスクリーン印刷法によりアルミニウムペーストを印刷して乾燥させた。
Also, an aluminum paste was printed at a predetermined position on the back surface of the
続いて、上記の銀ペーストおよびアルミニウムペーストを600℃〜800℃で焼成することによって、上記の銀ペーストが反射防止膜4を突き抜けてn+層3と接触する厚さ数十μmの受光面銀含有電極7が形成され、さらに上記のアルミニウムペーストからアルミニウムが分散することによってシリコン基板2の裏面に厚さ数十μmのアルミニウム含有電極6が図5に示すパターンに形成されるとともに深さ約10μmのp+層5が形成された。
Subsequently, the silver paste and the aluminum paste are baked at 600 ° C. to 800 ° C. so that the silver paste penetrates the
その後、CVD法を用いて、シリコン基板2の裏面およびアルミニウム含有電極6の表面を覆うようにしてパッシベーション膜となる80nmの厚みの窒化ケイ素からなる絶縁膜9を形成した。
Thereafter, an insulating
そして、絶縁膜9の表面のうちアルミニウム含有電極6が形成されている部分に相当する絶縁膜9の表面の一部に銀ペーストを印刷して乾燥させた。
Then, a silver paste was printed on a part of the surface of the insulating
次いで、絶縁膜9の表面に印刷された銀ペーストを500℃〜800℃の範囲で上記のアルミニウムペーストの焼成時の温度よりも低い温度で焼成することによって図4(a)に示すパターンに厚さ数十μmの裏面銀含有電極8を形成した。
Next, the silver paste printed on the surface of the insulating
以上の如く、実施例2の太陽電池を作製した。
また、比較として、絶縁膜を全く形成せずシリコン基板の裏面の全面にアルミニウム含有電極を形成したこと以外は実施例2と同一の方法および同一の条件で比較例2の太陽電池を作製した。
As described above, the solar cell of Example 2 was produced.
For comparison, a solar cell of Comparative Example 2 was produced in the same manner and under the same conditions as in Example 2 except that no insulating film was formed and an aluminum-containing electrode was formed on the entire back surface of the silicon substrate.
実施例2の太陽電池と比較例2の太陽電池とを比較したところ、実施例2の太陽電池は比較例2の太陽電池と比べて反りが低減されていた。また、比較例2の太陽電池は、太陽電池の搬送およびモジュール化工程において割れが多発したのに対して、実施例2の太陽電池は比較例2の太陽電池と比べて大幅に割れの発生を低減することができた。さらに、実施例2の太陽電池の出力は比較例2の太陽電池の出力と略同等の値が得られた。 When the solar cell of Example 2 and the solar cell of Comparative Example 2 were compared, the warpage of the solar cell of Example 2 was reduced compared to the solar cell of Comparative Example 2. Further, the solar cell of Comparative Example 2 was frequently cracked in the solar cell transport and modularization process, whereas the solar cell of Example 2 was significantly cracked compared to the solar cell of Comparative Example 2. It was possible to reduce. Furthermore, the output of the solar cell of Example 2 was substantially equal to the output of the solar cell of Comparative Example 2.
(実施例3)
図6(a)および図6(b)に示す太陽電池1を以下のようにして作製し、太陽電池の反りおよび出力を評価した。
(Example 3)
The
まず、幅125mm×長さ125mm×厚み50μmの略正方形状の板状のp型多結晶シリコンからなるシリコン基板2を用意した。次に、このシリコン基板2の表面をNaOH水溶液を用いて表面をエッチングして、テクスチャ構造を形成した。
First, a
次に、このエッチングされたシリコン基板2の受光面に対し、リンを含む溶液を塗布した後に900℃で10分間熱処理を行なうことにより、シリコン基板2の受光面にn型不純物であるリンを拡散して深さ約0.5μmのn+層3を形成した。
Next, after applying a solution containing phosphorus to the etched light receiving surface of the
次いで、n+層3上に反射防止膜4としてプラズマCVD法にて60nm〜90nmの厚みの窒化ケイ素膜を形成した。
Next, a silicon nitride film having a thickness of 60 nm to 90 nm was formed as an
続いて、シリコン基板2の裏面の所定の位置にスクリーン印刷法によりアルミニウムペーストを印刷して乾燥させた。
Subsequently, an aluminum paste was printed at a predetermined position on the back surface of the
続いて、上記のアルミニウムペーストを600℃〜800℃で焼成することによって、上記のアルミニウムペーストからアルミニウムが分散することによってシリコン基板2の裏面に厚さ数十μmのアルミニウム含有電極6が図7に示すパターンに形成されるとともに深さ約10μmのp+層5が形成された。
Subsequently, by baking the aluminum paste at 600 ° C. to 800 ° C., aluminum is dispersed from the aluminum paste, so that an aluminum-containing
その後、プラズマCVD法を用いて、シリコン基板2の裏面およびアルミニウム含有電極6の表面を覆うようにしてパッシベーション膜となる80nmの厚みの窒化ケイ素からなる絶縁膜9を形成した。
Thereafter, an insulating
そして、反射防止膜4の表面の所定の位置にスクリーン印刷法により銀ペーストを印刷した後に乾燥させた。続いて、絶縁膜9の表面のうちアルミニウム含有電極6が形成されている部分に相当する絶縁膜9の表面に銀ペーストを印刷して乾燥させた。
Then, a silver paste was printed at a predetermined position on the surface of the
次いで、絶縁膜9の表面に印刷された銀ペーストを500℃〜800℃の範囲で上記のアルミニウムペーストの焼成時の温度よりも低い温度で焼成することによって、上記の銀ペーストが反射防止膜4を突き抜けてn+層3と接触する厚さ数十μmの受光面銀含有電極7が形成され、図6(a)に示すパターンに厚さ数十μmの裏面銀含有電極8を形成した。
Next, the silver paste printed on the surface of the insulating
以上の如く、実施例3の太陽電池を作製した。
また、比較として、絶縁膜を全く形成せずシリコン基板の裏面の全面にアルミニウム含有電極を形成したこと以外は実施例3と同一の方法および同一の条件で比較例3の太陽電池を作製した。
As described above, the solar cell of Example 3 was produced.
For comparison, a solar cell of Comparative Example 3 was fabricated using the same method and the same conditions as in Example 3 except that no insulating film was formed and an aluminum-containing electrode was formed on the entire back surface of the silicon substrate.
実施例3の太陽電池と比較例3の太陽電池とを比較したところ、実施例3の太陽電池は比較例3の太陽電池と比べて反りが低減されていた。また、比較例3の太陽電池は、太陽電池の搬送およびモジュール化工程において割れが多発したのに対して、実施例3の太陽電池は比較例3の太陽電池と比べて大幅に割れの発生を低減することができた。さらに、実施例3の太陽電池の出力は比較例3の太陽電池の出力と略同等の値が得られた。 When the solar cell of Example 3 and the solar cell of Comparative Example 3 were compared, the warpage of the solar cell of Example 3 was reduced compared to the solar cell of Comparative Example 3. Further, the solar cell of Comparative Example 3 was frequently cracked in the solar cell transport and modularization process, whereas the solar cell of Example 3 was significantly cracked compared to the solar cell of Comparative Example 3. It was possible to reduce. Furthermore, the output of the solar cell of Example 3 was substantially equal to the output of the solar cell of Comparative Example 3.
今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 It should be understood that the embodiments and examples disclosed herein are illustrative and non-restrictive in every respect. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
本発明によれば、半導体基板の表面の一部にアルミニウムペーストを印刷してアルミニウム含有電極を形成するため、アルミニウム含有電極の形成後の冷却過程においてアルミニウム含有電極と半導体基板との間の熱膨張係数差により発生する太陽電池の反りを抑制することができる。これにより、太陽電池の割れを抑制し、歩留りを大幅に抑制することができることから、低コストで太陽電池を作製することが可能になる。さらに、半導体基板の裏面にCVD法などを用いて酸化ケイ素、酸化チタン、あるいは窒化ケイ素などの絶縁膜を形成することにより、半導体基板の裏面でのパッシベーション効果(半導体基板の裏面でのキャリアの再結合を抑止する効果)による太陽電池の出力を向上させることができるだけでなく、半導体基板の裏面側から直接入射した光も太陽電池内に吸収できることから、太陽電池の出力が従来の太陽電池の出力よりも向上する傾向にある。 According to the present invention, the aluminum paste is printed on a part of the surface of the semiconductor substrate to form the aluminum-containing electrode, so that the thermal expansion between the aluminum-containing electrode and the semiconductor substrate in the cooling process after the formation of the aluminum-containing electrode. Warpage of the solar cell caused by the coefficient difference can be suppressed. Thereby, since the crack of a solar cell can be suppressed and a yield can be suppressed significantly, it becomes possible to produce a solar cell at low cost. Furthermore, by forming an insulating film such as silicon oxide, titanium oxide, or silicon nitride on the back surface of the semiconductor substrate using a CVD method or the like, the passivation effect on the back surface of the semiconductor substrate (re-carriers on the back surface of the semiconductor substrate is regenerated). In addition to improving the output of the solar cell due to the effect of inhibiting the coupling, the light directly incident from the back side of the semiconductor substrate can also be absorbed into the solar cell, so the output of the solar cell is the output of the conventional solar cell It tends to improve.
1 太陽電池、2 シリコン基板、3 n+層、4 反射防止膜、5 p+層、6 アルミニウム含有電極、7 受光面銀含有電極、8 裏面銀含有電極、9 絶縁膜。
DESCRIPTION OF
Claims (13)
前記アルミニウムペーストを焼成することによってアルミニウム含有電極を形成する工程と、
前記アルミニウム含有電極の形成後に前記半導体基板の前記表面および前記アルミニウム含有電極の表面を覆う絶縁膜を形成する工程と、
前記絶縁膜の表面の一部に銀ペーストを印刷する工程と、
前記銀ペーストを焼成することによって銀含有電極を前記アルミニウム含有電極の前記表面の少なくとも一部に形成する工程と、
を含む、太陽電池の製造方法。 Printing an aluminum paste on a part of the surface of the semiconductor substrate;
Forming an aluminum-containing electrode by firing the aluminum paste;
Forming an insulating film covering the surface of the semiconductor substrate and the surface of the aluminum-containing electrode after the formation of the aluminum-containing electrode;
Printing a silver paste on a part of the surface of the insulating film;
Forming a silver-containing electrode on at least a part of the surface of the aluminum-containing electrode by firing the silver paste;
A method for manufacturing a solar cell, comprising:
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