JP2007214372A - 太陽電池およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】薄型基板に発生する反りを低減し、低コストで高効率な太陽電池を提供し、かつ、その簡易な製造方法を提供する。
【解決手段】基板の受光面側に形成された表面電極と、基板の裏面に形成された裏面電極とを備えた太陽電池において、前記裏面電極が前記基板の裏面の一部分に形成され、該裏面電極の上の少なくとも一部はペースト電極で覆われるとともに、裏面電極が形成されていない基板の表面がパッシベーション膜で覆われている太陽電池を提供する。
また、基板の裏面にアルミニウムペーストをパターンニングして処理し前記裏面電極を形成する工程と、低融点ペーストで裏面電極を覆う工程と、基板の裏面全面にパッシベーション膜を形成し、熱処理する工程とを含む太陽電池の製造方法を提供する。
【選択図】図１
【解決手段】基板の受光面側に形成された表面電極と、基板の裏面に形成された裏面電極とを備えた太陽電池において、前記裏面電極が前記基板の裏面の一部分に形成され、該裏面電極の上の少なくとも一部はペースト電極で覆われるとともに、裏面電極が形成されていない基板の表面がパッシベーション膜で覆われている太陽電池を提供する。
また、基板の裏面にアルミニウムペーストをパターンニングして処理し前記裏面電極を形成する工程と、低融点ペーストで裏面電極を覆う工程と、基板の裏面全面にパッシベーション膜を形成し、熱処理する工程とを含む太陽電池の製造方法を提供する。
【選択図】図１
Description
本発明は、太陽電池およびその製造方法に関するものであり、詳しくは、基板の裏面の電極形態を改良した太陽電池およびその簡易な製造方法に関するものである。
エネルギーのクリーン化が求められる昨今、高い太陽光発電能力を持つ太陽電池の様々な改良が進められている。例えば、基板の裏面にパターニングした窒化シリコン膜を形成し、その上からアルミニウムペーストを塗布して、焼き付けを行なうことでＢＳＦ層を形成し、その後、アルミニウムペーストを一度エッチング除去して、再度、基板全面に裏面電極を形成する方法が開発されている。この方法によると太陽電池の性能をより高めるために、ＢＳＦ層を微細なパターンで形成でき、かつパッシベーション効果も得られる太陽電池が得られる（特許文献１参照）。
ここで、従来の太陽電池を、その概略を示す断面図である図１３に基づいて説明する。
基板１の受光面となる片面側には、拡散層２が形成され、その上には表面反射を低減させるための反射防止膜３が形成されている。なお、基板１と拡散層２との間にはｐｎ接合が形成されている。また、基板１の裏面には、全面にわたって裏面電極５が形成され、基板１と裏面電極５の間にはＢＳＦ層４が形成されている。そして、受光面側には銀製の表面電極７、裏面には、銀電極６が形成されている。
基板１の受光面となる片面側には、拡散層２が形成され、その上には表面反射を低減させるための反射防止膜３が形成されている。なお、基板１と拡散層２との間にはｐｎ接合が形成されている。また、基板１の裏面には、全面にわたって裏面電極５が形成され、基板１と裏面電極５の間にはＢＳＦ層４が形成されている。そして、受光面側には銀製の表面電極７、裏面には、銀電極６が形成されている。
また、ここで、ｐ型半導体の基板を用いた従来の太陽電池の製造工程について図１４に基づいて説明する。なお、基板は、ｎ型半導体でもよい。
（ａ）厚さ２００〜４００μｍ程度のシリコン等のｐ型半導体の基板１を準備する。この基板１の受光面側に、光閉じ込めによる変換効率向上を目的として微小な凹凸を設ける場合もある。基板１の受光面に微小な凹凸を形成する方法として、水酸化ナトリウムや水酸化カリウム等のアルカリ水溶液にイソプロピルアルコール等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、微小なピラミッド状の凹凸を形成する方法や、ドライエッチングによる方法等がある。
（ｂ）基板１の受光面側に、ｎ型ドーパントを拡散してｎ型の拡散層２を形成することでｐｎ接合を形成する。基板１にｐｎ接合を形成する方法として、ｐ型半導体でできた基板１に対するＰ2Ｏ5やＰＯＣｌ3による気層拡散や、リン化合物を含んだ溶液を塗布して拡散する方法等がある。
また、ｎ型半導体でできた基板１を用いる場合には、ｐ型の拡散層２を形成するためにＢＢｒ3による気層拡散や、ボロン化合物を含んだ溶液を塗布して拡散する方法等がある。
（ｃ）次に酸化チタンや窒化シリコン等からなる反射防止膜３を形成する。これは、ＣＶＤ法によって堆積させたり、チタン化合物等を含んだ溶液を塗布して熱酸化膜を形成したりする。
（ｄ）更に基板１の裏面のほぼ全面にアルミニウムペーストを電極パターン状に塗布してから焼成することでＢＳＦ層４と裏面電極５を形成する。
（ｅ）次に基板１の受光面側と裏面に銀ペーストをそれぞれの電極パターン状に塗布してから焼成することで表面電極７、銀電極６を形成する。ここで裏面電極５と表面電極７、銀電極６を、一回の焼成で形成する方法を用いても良い。表面・裏面の各電極の形成方法は、アルミニウムや銀の粉末を含有した導電性ペーストによるスクリーン印刷や、アルミニウムの蒸着、メッキ等がある。
特開平９−４５９４５号公報
太陽光発電を更に普及させるには太陽電池の性能の改良とともに、太陽電池の低コスト化が必要であり、そのためには材料コストの大部分を占める基板の薄型化と大面積化が必要不可欠である。特許文献１に記載の技術では、手間がかかるため、低コスト化が図れない問題がある。
また従来の太陽電池の製造方法においては、基板の裏面のほぼ全面に裏面電極を形成するため、基板とペーストの熱膨張係数の差により基板に反りが発生する。基板の薄型化、大面積化に伴い基板の反りは更に顕著になる。基板の反りが大きくなると、以降の工程において搬送不良や基板割れの原因となり、工程歩留りを悪化させコストアップに繋がることになる。
以上の問題点を鑑み、本発明の目的は、薄型基板を用いた低コストで高効率な太陽電池およびその製造方法を提供することである。
本発明は、基板の受光面側に形成された表面電極と、基板の裏面に形成された裏面電極とを備えた太陽電池において、前記裏面電極が前記基板の裏面の一部分に形成され、該裏面電極の上の少なくとも一部はペースト電極で覆われるとともに、前記裏面電極が形成されていない基板の表面がパッシベーション膜で覆われている太陽電池に関する。
また、本発明は、基板の受光面側に形成された表面電極と、基板の裏面に形成された裏面電極とを備えた太陽電池において、前記裏面電極が前記基板の裏面の一部分に形成され、該裏面電極の上の少なくとも一部は銀電極で覆われるとともに、前記裏面電極および前記銀電極が形成されていない基板の表面がパッシベーション膜で覆われている太陽電池に関する。
また、本発明の太陽電池は、前記裏面電極がアルミニウム電極であることが好ましい。
また、本発明の太陽電池は、前記銀電極が裏面電極および基板の裏面の一部に重なるようにして前記裏面電極を覆うことが好ましい。
また、本発明の太陽電池は、前記銀電極が裏面電極および基板の裏面の一部に重なるようにして前記裏面電極を覆うことが好ましい。
また、本発明の太陽電池は、前記裏面電極は、間隔を有する直線状、または格子状、または櫛歯状、または魚骨状、または複数の分離した島状で基板の裏面に形成されることが好ましい。
また、本発明の製造方法は、基板の裏面にアルミニウムペーストをパターンニングして処理し裏面電極を形成する工程と、低融点ペーストで裏面電極を覆う工程と、基板の裏面全面に前記パッシベーション膜の形成し、熱処理する工程とを含む前記太陽電池の製造方法に関する。
また、本発明の製造方法は、前記低融点ペーストの融点は３００℃以下であることが好ましい。
また、本発明の製造方法は、基板の裏面にアルミニウムペーストをパターンニングして処理し前記裏面電極を形成する工程と、銀ペーストで前記裏面電極を覆う工程と、基板の裏面全面に前記パッシベーション膜を形成し、熱処理する工程とを含むことが好ましい。
また、本発明の製造方法は、前記パッシベーション膜の形成の温度は２００℃以下であることが好ましい。
また、本発明の製造方法は、前記裏面電極は、間隔を有する直線状、または格子状、または櫛歯状、または魚骨状、または複数の分離した島状であることが好ましい。
本発明の太陽電池では、従来の様に裏面のほぼ全面に裏面電極を形成しないことから、基板の反りが大幅に低減でき、割れを抑制することから、歩留まりを大幅に向上でき、結果、低コストで高効率な太陽電池を作製することができる。
更に、パッシベーション膜によるパッシベーション効果で、特性の向上が期待できる。
＜太陽電池の構造＞
図１に示す本発明の太陽電池の一形態の断面図に基づいて、以下、その構造を説明する。
図１に示す本発明の太陽電池の一形態の断面図に基づいて、以下、その構造を説明する。
基板１の受光面側に拡散層２が形成され、その上に表面反射率を低減させるための反射防止膜３と表面電極７が形成されている。表面電極７は、拡散層２と接続されており良好なオーミック接合を形成している。反射防止膜３は表面電極７の上には形成されていない。基板１の裏面には、裏面電極５が部分的に形成されている。裏面電極５と基板１の接続面には、裏面電極５を形成したときに由来するＢＳＦ層４が形成されている。そして、基板１の裏面全体はパッシベーション膜８で覆われており、パッシベーション膜８を突き抜け、裏面電極５を覆うようにペースト電極９が形成されている。したがって、ペースト電極９および裏面電極５の上には、パッシベーション膜８は形成されていない。
また、基板１は、拡散層２との間にｐｎ接合ができれば、ｎ型半導体の基板、ｐ型半導体の基板のどちらでもかまわない。
従来の構造によると、複数の太陽電池を直列あるいは並列にインターコネクタではんだ付けして接続する必要があるために、受光面と裏面にそれぞれ銀製の電極を形成する必要があるが、本発明によるとペースト電極から、電極取り出しができるために、銀製の電極を裏面電極に接続する必要はない。
≪裏面電極≫
裏面電極としては、汎用されている金、アルミニウム、プラチナなどを使用することが可能であるが、コストとその性能から考えて、アルミニウム電極であることが望ましい。本発明の裏面電極の形成パターンは、太陽電池の裏面図に描写すると図７に示す魚骨状、図９に示す直線状、図１１に示す複数の分離した島状の一形態であるドット状、その他格子状、櫛歯状またはこれらの組み合わせなどの形状が採用できる。
裏面電極としては、汎用されている金、アルミニウム、プラチナなどを使用することが可能であるが、コストとその性能から考えて、アルミニウム電極であることが望ましい。本発明の裏面電極の形成パターンは、太陽電池の裏面図に描写すると図７に示す魚骨状、図９に示す直線状、図１１に示す複数の分離した島状の一形態であるドット状、その他格子状、櫛歯状またはこれらの組み合わせなどの形状が採用できる。
ここで、裏面電極は、基板の裏面に部分的に形成されるが、基板の裏面全体に対して、均等に分散した状態で形成されなければならない。このことにより、裏面電極の焼付けの際には、基板が反り返るのを防止する効果がある。
≪ペースト電極≫
ペースト電極は、ペースト由来の電極のことをいう。特に、本ペーストは３００℃以下の融点を持つ低融点ペーストであることが望ましい。これは、パッシベーション膜形成後の低融点ペースト溶解工程の熱処理で、高温によってパッシベーション効果が失われることを避けるためと、拡散層やＢＳＦ層等の接合状態を変化させないためである。具体例としては、はんだペーストからできたペースト電極が挙げられる。その他、抵抗率が低く印刷乾燥後に低温で溶解するペースト状の物質であれば、同様に利用することができる。ペースト電極９は、図１に示すように、裏面電極表面の少なくとも一部を覆っている。
ペースト電極は、ペースト由来の電極のことをいう。特に、本ペーストは３００℃以下の融点を持つ低融点ペーストであることが望ましい。これは、パッシベーション膜形成後の低融点ペースト溶解工程の熱処理で、高温によってパッシベーション効果が失われることを避けるためと、拡散層やＢＳＦ層等の接合状態を変化させないためである。具体例としては、はんだペーストからできたペースト電極が挙げられる。その他、抵抗率が低く印刷乾燥後に低温で溶解するペースト状の物質であれば、同様に利用することができる。ペースト電極９は、図１に示すように、裏面電極表面の少なくとも一部を覆っている。
裏面電極形成パターンによってペースト電極形成パターンは様々な形態をとることができる。図８に示すように、裏面電極５のパターンが魚骨状である場合には、その主骨となる部分にペースト電極９を形成することができる。図９に示す裏面電極５のパターンのように直線状の場合は、全く同じパターンでペースト電極を形成し、または／および、図１０に示すように裏面電極５と交差、あるいは接触するパターンにすることができる。ここで、裏面電極５が複数の分離したパターンの場合は、ペースト電極９は全ての裏面電極５の少なくとも一部に接触しなければならない。たとえば、図１１に示すようなドット状の裏面電極５の場合には、図１２に示すように該ドット状の裏面電極５を平行な直線状のペースト電極９でつなぎ、直線状のペースト電極９に対して垂直方向に主骨となるペースト電極９を形成することもできる。また、図１１に示す裏面電極５のパターンのような前記ドット状の場合は、少なくとも一部に接触し、更にインターコネクタに接続しやすいように集電部分を設けたパターンにすることが可能である。
なお、裏面電極の形状が複数の分離した島状などの複数の分離した電極パターンの場合には、金属シートとペースト電極、裏面電極などをまとめて接続することで基板の裏面全体から電極取出しをすることも可能である。
≪パッシベーション膜≫
本発明において、裏面電極が形成されていない基板の裏面に形成された膜である。外部環境から基板を隔離保護し、基板表面を機械的、化学的に保護する役割を持つ層であり、裏面付近での光励起キャリアの再結合を防止する機能を持つことが望ましい。具体的には、窒化シリコン膜、酸化シリコン膜などが挙げられる。パッシベーション膜自体は、例えば、７００℃程度の焼成で銀電極が貫通し、また非常に薄く形成することで、２００℃程度の融点以上に熱処理された低融点ペーストが融解する際に一緒に膜が砕けてペーストに混ざりこむようにしてペースト電極が表面に露出する。
本発明において、裏面電極が形成されていない基板の裏面に形成された膜である。外部環境から基板を隔離保護し、基板表面を機械的、化学的に保護する役割を持つ層であり、裏面付近での光励起キャリアの再結合を防止する機能を持つことが望ましい。具体的には、窒化シリコン膜、酸化シリコン膜などが挙げられる。パッシベーション膜自体は、例えば、７００℃程度の焼成で銀電極が貫通し、また非常に薄く形成することで、２００℃程度の融点以上に熱処理された低融点ペーストが融解する際に一緒に膜が砕けてペーストに混ざりこむようにしてペースト電極が表面に露出する。
≪銀電極≫
ペースト電極の代わりに裏面電極の引っ張り強度向上のため、銀電極を使用することができる。ただし、ペースト電極を用いるほうがコストパフォーマンスは高い。
ペースト電極の代わりに裏面電極の引っ張り強度向上のため、銀電極を使用することができる。ただし、ペースト電極を用いるほうがコストパフォーマンスは高い。
銀電極が裏面電極と接触する形態は、図４に示す断面図のように裏面電極５を、銀電極６が完全に覆っている必要はないが、電極間の直列抵抗低減のためには、図３に示す断面図のように裏面電極５と銀電極６の接触面積が大きいほうがよい。また、図５、図６に示すように銀電極６を裏面電極５からはみだして、基板１と接触させてもよい。このことにより、銀電極６の引っ張り強度を強化することができる。ただし、銀電極を大面積化するとその分コストアップにつながる。
＜太陽電池の製造方法＞
以下、本発明の太陽電池の製造工程を示した断面図である図２に基づいて説明する。
＜太陽電池の製造方法＞
以下、本発明の太陽電池の製造工程を示した断面図である図２に基づいて説明する。
図２（ａ）において、厚さ２００μｍ以下のｐ型結晶シリコンでできた基板１の表面を、水酸化ナトリウム等を含むアルカリ水溶液もしくは酸を使ってエッチングする。また、水酸化ナトリウムや水酸化カリウム等のアルカリ水溶液にイソプロピルアルコール等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、微小なピラミッド状の凹凸を形成してもよいし、ドライエッチングによる方法等で微小凹凸を形成してもよい。
図２（ｂ）において、この基板１に対し、Ｐ2Ｏ5やＰＯＣｌ3による気層拡散や、リン化合物を含んだ溶液を塗布して行なう拡散法で、８００〜９５０℃、５〜３０分間熱処理することでｎ型の拡散層２を形成し、ｐｎ接合とする。
なお、ｎ型半導体の基板１を用いてもよく、その場合は、ｐ型の拡散層２を形成するためにＢＢｒ3による気層拡散や、ボロン化合物を含んだ溶液を塗布して拡散する方法等をとることも可能である。
図２（ｃ）において、更にｎ型の拡散層２の上に反射防止膜３として常圧ＣＶＤ法にて５０〜１００ｎｍ厚の酸化チタン膜を形成する。また、プラズマＣＶＤ法による７０〜１００ｎｍ厚の窒化シリコン膜でも良い。
図２（ｄ）において、次に受光面側にスクリーン印刷法により１０〜８０μｍ銀ペーストを印刷し、１００〜２５０℃で１〜３分間乾燥させる。同時に基板の裏面の一部に、スクリーン印刷法により１０〜８０μｍアルミニウムペーストを印刷し、同様に乾燥させ、５００〜９００℃の温度で１〜３分間、焼成することで、裏面電極５、表面電極７を形成する。
図２（ｅ）において、受光面側の銀ペーストは焼成により表面電極７となる際、反射防止膜３を貫通してｎ型の拡散層２に対して良好なオーミック接合を形成する。
一方、５００〜９００℃の温度で焼成することで裏面電極５が形成されると同時に基板１内に深さ１〜１５μｍのＢＳＦ層４が形成される。このアルミニウムペースト印刷におけるパターンについては、ある間隔を有する直線状、格子状、魚骨状、櫛形状、複数の分離した島状、あるいはその他必要に応じたパターンとしても良い。なお、表面電極７と裏面電極５は別々に順次に焼成することによって形成してもよい。
図２（ｆ）において、次に、裏面電極５の上にスクリーン印刷法によりはんだペーストなどの低融点ペースト１０を１０〜１００μｍ印刷し、１００〜２５０℃で１〜３分間乾燥させる。ここで、裏面電極５と低融点ペースト１０の密着強度を向上させるため、低融点ペースト１０を印刷する前に超音波洗浄やブラシスクラブなどの方法で裏面電極５のダスト層を除去してもよい。
図２（ｇ）において、乾燥した低融点ペースト１０の上から基板の裏面の全面に、パッシベーション膜８として、プラズマＣＶＤ法による６０〜１００ｎｍ厚の窒化シリコン膜、あるいは５〜１５０ｎｍ厚の酸化シリコン膜等を形成する。
パッシベーション膜８は裏面表面付近での光励起キャリアの再結合を防止するパッシベーション効果を有するものが望ましい。なお、パッシベーション膜８形成時の温度は、はんだペーストが溶解することを避けるために低融点ペースト１０の融点よりも低いことが望ましい。はんだペースト以外の低融点ペースト１０を用いる場合も、それぞれの融点以下の温度でパッシベーション膜８を形成することが望ましい。
図２（ｈ）において、パッシベーション膜８形成後、低融点ペースト１０の融点以上の温度で熱処理を１〜１０分間することで、低融点ペースト１０が溶解し、その表面を覆った薄いパッシベーション膜８も一緒に混ざりこみながらパッシベーション膜８を突き抜け、低融点ペーストが表面に露出し、５〜８０μｍのペースト電極９となる。
ここで、従来、複数の太陽電池セルを直列あるいは並列にインターコネクタではんだ付けして接続するため、受光面側と裏面にそれぞれ銀電極が必要であるが、本発明の製造方法によれば、裏面銀電極の形成工程が省略できる。
裏面の電力取り出しに際しては、インターコネクタをペースト電極９に直接はんだ付けして接続することができ、複数の分離した島状などの電極パターンの場合は、金属シートなどを接続して裏面全体から電力取り出ししてもよい。
≪銀電極の形成≫
基板１をエッチングし、拡散層２および反射防止膜３を形成するまで、つまり図２（ｃ）に示す工程までは、前述の方法と同様に行なう。以下、図３に基づいて説明する。
基板１をエッチングし、拡散層２および反射防止膜３を形成するまで、つまり図２（ｃ）に示す工程までは、前述の方法と同様に行なう。以下、図３に基づいて説明する。
（ｉ）基板１の裏面の一部に、スクリーン印刷法により１０〜８０μｍアルミニウムペーストを印刷し、１００〜２５０℃で１〜３分間乾燥させる。このアルミニウムペースト印刷におけるパターンについては、ある間隔を有する直線状、格子状、魚骨状、櫛形状、複数の分離した島状、あるいはその他必要に応じたパターンとしても良い。
（ｉｉ）５００〜９００℃の温度で焼成することで裏面電極５が形成され、同時に基板１内にＢＳＦ層４が形成される。続いて、受光面側および裏面電極５の上にスクリーン印刷法により１０〜８０μｍ銀ペーストを印刷し、１００〜２５０℃で１〜３分間乾燥させる。
（ｉｉｉ）乾燥した基板の裏面の前記銀ペースト上も含めて、基板１の裏面の全面に、パッシベーション膜８として、プラズマＣＶＤ法による６０〜１００ｎｍ厚の窒化シリコン膜、あるいは５〜１５０ｎｍ厚の酸化シリコン膜等を形成する。あるいはＣＶＤ法による５〜１００ｎｍ厚の酸化シリコン膜や、５〜１００ｎｍ厚の熱酸化法による酸化シリコン膜等でもよい。このパッシベーション膜８は裏面表面付近での光励起キャリアの再結合を防止するパッシベーション効果を有するものが望ましい。
（ｉｖ）パッシベーション膜８形成後、５００〜９００℃の温度で１〜３分間、焼成することで、その表面を覆った薄いパッシベーション膜８を貫通し、パッシベーション膜８に５〜６０μｍの銀電極６が露出する。
また、同時に受光面側銀ペーストは、焼成により表面電極７となる際、反射防止膜３を貫通してｎ型の拡散層２に対して良好なオーミック接合を形成する。
また、銀電極６は、裏面電極５の少なくとも一部に接触するように形成しなければならない。裏面電極５が複数の分離したパターンの場合は、銀電極６は全ての裏面電極５の少なくとも一部に接触しなければならない。
なお、銀製の表面電極７、銀電極６と、裏面電極５は、一度の焼成で同時に形成してもよい。
（実施例１）
以下、図１、図７、図８に基づいて本実施例を説明する。
以下、図１、図７、図８に基づいて本実施例を説明する。
テクスチャエッチングされた厚み１５０μｍ、１２５ｍｍ角のｐ型単結晶シリコン製の基板１の表面に、リンを含む塗布液を用い、９００℃で１０分間熱処理を行なうことにより、この基板１の受光面側に深さ約０．５μｍのｎ型の拡散層２を形成した。同時に、厚さ８０ｎｍの酸化チタン膜を形成して反射防止膜３とした。
次に受光面の所定の位置に銀ペーストをスクリーン印刷法により、塗布、１５０℃で２分間乾燥させ、６５０℃で焼成し、厚さ数１０μｍの表面電極７を形成した。
次に、基板の裏面にスクリーン法により、図７に示すような魚骨型状のパターンでアルミニウムペーストを７０μｍ塗布、１５０℃で２分間乾燥させ、７５０℃で焼成することで裏面電極５を形成し、同時にシリコン基板裏面の一部に、深さ約１０μｍのＢＳＦ層４が形成された。
次に、基板の裏面にスクリーン法により、図８に示すようなパターンで低融点ペーストとしてはんだペーストを８０μｍ塗布し、１２０℃で２分間乾燥させた。続いて基板１の裏面にプラズマＣＶＤ法を用いて厚さ５０ｎｍの酸化シリコン膜を形成してパッシベーション膜８を形成した。
パッシベーション膜８形成後、２２０℃で４分間熱処理することではんだペーストが溶解し、その表面を覆ったパッシベーション膜８を砕いて一緒に混ざりこみながら膜を突き抜け、表面に露出し、６０μｍのペースト電極９を形成した。基板１の裏面からの電力取り出しは、ペースト電極９に直接インターコネクタをはんだ付けして接続した。
（実施例２）
以下、図１、図９に基づいて本実施例を説明する。
（実施例２）
以下、図１、図９に基づいて本実施例を説明する。
テクスチャエッチングされた厚み１００μｍ、１５５ｍｍ角のｐ型単結晶シリコン製の基板１の表面に、実施例１と同様の方法でｎ型の拡散層２と反射防止膜３を形成し、続いて表面電極７を形成した。
次に、実施例１と同様の方法で基板１の裏面に図９に示すような、ある間隔を有する直線状の裏面電極５と、同時にＢＳＦ層４を形成した。
次に、図９に示す直線状に形成された裏面電極５上からこれとまったく同じパターンではんだペーストをスクリーン法により７５μｍ塗布し、１２０℃で２分間乾燥させた。続いて基板１の裏面にプラズマＣＶＤ法を用いて厚さ６０ｎｍの窒化シリコン膜を形成してパッシベーション膜８とした。
パッシベーション膜８形成後、２４０℃で熱処理することではんだペーストが溶解し、その表面を覆ったパッシベーション膜８と一緒に混ざりこみながら突き抜け、はんだペーストが表面に露出することで６５μｍのペースト電極９を形成した。裏面の電力取り出しは、ペースト電極９全体に銅からなる金属シートをはんだ付けして接続した。
（実施例３）
以下、図３、図９、図１０に基づいて本実施例を説明する。
（実施例３）
以下、図３、図９、図１０に基づいて本実施例を説明する。
テクスチャエッチングされた厚み９０μｍ、１５５ｍｍ角のｐ型多単結晶シリコン製の基板１の表面に、実施例１と同様の方法でｎ型の拡散層２と反射防止膜３を形成した。
次に、実施例２と同様に基板１の裏面に図９に示すような、ある間隔を有する直線状のアルミニウム製の裏面電極５と、同時にＢＳＦ層４を形成した。続いて、受光面側と裏面側にスクリーン法により銀ペーストを５０μｍ塗布、１５０℃で１．５分間乾燥させた。このとき銀電極６は、図１０に示すペースト電極９の形態に準じて、全ての裏面電極５と交差、あるいは接触するパターンとした。
続いて裏面側にＣＶＤ法を用いて厚さ７０ｎｍの酸化シリコン膜を形成してパッシベーション膜８とした。
パッシベーション膜８形成後８００℃の温度で焼成することで、その表面を覆ったパッシベーション膜８を貫通し、３０μｍの銀電極６が表面に露出すると同時に、表面電極７が形成された。
（実施例４）
以下、図３、図１２に基づいて本実施例を説明する。
（実施例４）
以下、図３、図１２に基づいて本実施例を説明する。
テクスチャエッチングされた厚み５０μｍ、１２５ｍｍ角のｐ型単結晶シリコン製の基板１の表面に、実施例１と同様の方法でｎ型の拡散層２と反射防止膜３を形成した。
次に、スクリーン法により、図１２に示すようなドット状パターンでアルミニウムペーストを基板の裏面に６０μｍ塗布、１４０℃で２分間乾燥させた。続いて、受光面側と裏面にスクリーン法により銀ペーストを５０μｍ塗布した。図１２の裏面電極９の形態を例にすると、このときの銀ペーストのパターンは、該ドットを平行な直線でつなぎ、直線どうしが接触するように該直線に対して垂直方向に二本の主骨を形成したものとした。そして、実施例３と同様に乾燥させた。
このとき銀電極６は、図１２に示すペースト電極９の形態に準じて、全てのドット状アルミニウムパターンの少なくとも一部に接触し、更にインターコネクタに接続しやすい様に集電部分を設けたパターンとなるよう考慮した。続いて裏面側にＣＶＤ法を用いて厚さ５０ｎｍのシリコン酸化膜を形成してパッシベーション膜８とした。
パッシベーション膜８形成後、７８０℃の温度で焼成することで、その表面を覆ったパッシベーション膜を貫通し、銀電極６が表面に露出すると同時に、表面電極７、裏面電極５、更に深さ約１０μｍのＢＳＦ層４が形成された。
（比較例１）
以下、図１３に基づいて説明する。
（比較例１）
以下、図１３に基づいて説明する。
テクスチャエッチングされた厚さ１５０μｍ程度のシリコンのｐ型半導体でできた基板１の受光面側に、ＰＯＣｌ3による気層拡散により、ｎ型ドーパントを拡散してｎ型の拡散層２を形成することでｐｎ接合を形成した。
次にＣＶＤ法によってシリコン窒化膜からなる反射防止膜３形成した。更に基板１の裏面のほぼ全面にアルミニウムペーストを電極パターン状に７０μｍ塗布してから１３０℃で２分間焼成することでＢＳＦ層４と裏面電極５を形成した。
基板１の受光面側と裏面に銀ペーストをそれぞれの電極パターン状に５０μｍ塗布してから１３０℃で２分間、焼成することで表面電極７、銀電極６を形成し、太陽電池を完成させた。
（結果）
比較例１では基板の反りが大きく、基板の搬送やモジュール工程において割れが多発するのに対して、実施例１〜４のいずれの太陽電池も基板の反りが低減し、比較例１に比べて大幅に割れが低減した。また、太陽電池の出力においても、比較例１と同等の値が得られた。
（結果）
比較例１では基板の反りが大きく、基板の搬送やモジュール工程において割れが多発するのに対して、実施例１〜４のいずれの太陽電池も基板の反りが低減し、比較例１に比べて大幅に割れが低減した。また、太陽電池の出力においても、比較例１と同等の値が得られた。
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。
本発明は、太陽電池およびその製造方法に関し、特に太陽電池に生ずる反りを抑制することができる太陽電池の製造方法を提供することができる。
１ 基板、２ 拡散層、３ 反射防止膜、４ ＢＳＦ層、５ 裏面電極、６ 銀電極、７ 表面電極、８ パッシベーション膜、９ ペースト電極、１０ 低融点ペースト。
Claims (10)
- 基板の受光面側に形成された表面電極と、基板の裏面に形成された裏面電極とを備えた太陽電池において、
前記裏面電極が前記基板の裏面の一部分に形成され、該裏面電極の上の少なくとも一部はペースト電極で覆われるとともに、前記裏面電極が形成されていない基板の表面がパッシベーション膜で覆われていることを特徴とする太陽電池。 - 基板の受光面側に形成された表面電極と、基板の裏面に形成された裏面電極とを備えた太陽電池において、
前記裏面電極が前記基板の裏面の一部分に形成され、該裏面電極の上の少なくとも一部は銀電極で覆われるとともに、前記裏面電極および前記銀電極が形成されていない基板の表面がパッシベーション膜で覆われていることを特徴とする太陽電池。 - 前記裏面電極が、アルミニウム電極であることを特徴とする請求項１または２に記載の太陽電池。
- 前記銀電極が前記裏面電極および基板の裏面の一部に重なるようにして前記裏面電極を覆うことを特徴とする請求項２または３に記載の太陽電池。
- 前記裏面電極は、間隔を有する直線状、または格子状、または櫛歯状、または魚骨状、または複数の分離した島状で基板の裏面に形成されることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の太陽電池。
- 請求項１に記載の太陽電池の製造方法において、
基板の裏面にアルミニウムペーストをパターンニングして焼成し前記裏面電極を形成する工程と、
低融点ペーストで前記裏面電極を覆う工程と、
基板の裏面全面に前記パッシベーション膜を形成し熱処理する工程と、
を含むことを特徴とする太陽電池の製造方法。 - 前記低融点ペーストの融点は３００℃以下であることを特徴とする請求項６に記載の太陽電池の製造方法。
- 請求項２に記載の太陽電池の製造方法において、
基板の裏面にアルミニウムペーストをパターンニングして焼成し前記裏面電極を形成する工程と、
銀ペーストで前記裏面電極を覆う工程と、
基板の裏面全面に前記パッシベーション膜を形成し焼成する工程と、
を含むことを特徴とする太陽電池の製造方法。 - 前記パッシベーション膜の形成の温度は前記低融点ペーストの融点より低いことを特徴とする請求項６または７に記載の太陽電池の製造方法。
- 前記裏面電極は、間隔を有する直線状、または格子状、または櫛歯状、または魚骨状、または複数の分離した島状であることを特徴とする請求項６〜９のいずれかに記載の太陽電池の製造方法。
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