JP2008159997A - Manufacturing method for solar cell element, and conductive paste - Google Patents

Manufacturing method for solar cell element, and conductive paste Download PDF

Info

Publication number
JP2008159997A
JP2008159997A JP2006349426A JP2006349426A JP2008159997A JP 2008159997 A JP2008159997 A JP 2008159997A JP 2006349426 A JP2006349426 A JP 2006349426A JP 2006349426 A JP2006349426 A JP 2006349426A JP 2008159997 A JP2008159997 A JP 2008159997A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
electrode
semiconductor substrate
solar cell
cell element
aluminum
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2006349426A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Katsuhiko Shirasawa
勝彦 白澤
Kenji Fukui
健次 福井
Shuichi Fujii
修一 藤井
Naoya Kohamoto
直也 小波本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kyocera Corp
Original Assignee
Kyocera Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kyocera Corp filed Critical Kyocera Corp
Priority to JP2006349426A priority Critical patent/JP2008159997A/en
Publication of JP2008159997A publication Critical patent/JP2008159997A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a manufacturing method for solar cell element in which aluminum electrodes formed on a non-light receiving surface of a semiconductor substrate are hardly separable, and to provide conductive pastes used for production of solar cell element. <P>SOLUTION: A solar cell element 1 has a semiconductor substrate 10, an antireflection coating 20 formed on a surface 10a of the semiconductor substrate 10, a surface electrode 30 that runs through the antireflection coating 20 to have contact with the surface 10a of the semiconductor substrate 10, and a back electrode 40 formed on the backside 10b of the semiconductor substrate 10. A power collecting electrode 42 of the back electrode 40 is an aluminum electrode mainly having aluminum that is spread in the backside electric field region 12. The power collecting electrode 42 is mainly constituted of aluminum powder, and is formed by applying and calcinating conductive paste containing butyral as an organic binder. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、光電変換機能を有する半導体基板の非受光面にアルミニウム電極が形成される太陽電池素子の製造方法及び当該太陽電池素子の製造に用いる導電性ペーストに関する。   The present invention relates to a method for manufacturing a solar cell element in which an aluminum electrode is formed on a non-light-receiving surface of a semiconductor substrate having a photoelectric conversion function, and a conductive paste used for manufacturing the solar cell element.

図1は、従来の太陽電池素子9の断面構造を示す断面図である。   FIG. 1 is a cross-sectional view showing a cross-sectional structure of a conventional solar cell element 9.

図1に示すように、太陽電池素子9は、半導体基板10と、半導体基板10の表面(受光面)10aに形成された反射防止膜20と、反射防止膜20を貫通して半導体基板10の表面10aに接する表面電極30と、半導体基板10の裏面(非受光面)10bに形成された裏面電極40とを備える。裏面電極40は、直線状の取出電極41と、取出電極41が形成されていない残余の部分に形成された集電電極42とを備え、半導体基板10の裏面10bの全面を被覆している。   As shown in FIG. 1, the solar cell element 9 includes a semiconductor substrate 10, an antireflection film 20 formed on the surface (light receiving surface) 10 a of the semiconductor substrate 10, and the antireflection film 20 so as to penetrate the semiconductor substrate 10. A front surface electrode 30 in contact with the front surface 10a and a back surface electrode 40 formed on the back surface (non-light receiving surface) 10b of the semiconductor substrate 10 are provided. The back electrode 40 includes a linear extraction electrode 41 and a current collecting electrode 42 formed on the remaining portion where the extraction electrode 41 is not formed, and covers the entire back surface 10 b of the semiconductor substrate 10.

太陽電池素子9においては、表面電極30及び裏面電極40の取出電極41は、銀粉末を主成分とする導電性ペーストを塗布及び焼成することにより形成される。また、裏面電極40の集電電極42は、アルミニウム粉末を主成分とし、有機バインダとしてエチルセルロース等のセルロース系樹脂を含む導電性ペーストを塗布及び焼成することにより形成される。   In the solar cell element 9, the extraction electrode 41 of the front electrode 30 and the back electrode 40 is formed by applying and baking a conductive paste mainly composed of silver powder. The collecting electrode 42 of the back electrode 40 is formed by applying and baking a conductive paste containing an aluminum powder as a main component and a cellulose resin such as ethyl cellulose as an organic binder.

なお、特許文献1は、アルミニウム粉末を主成分とし、有機バインダとしてセルロース系樹脂を含む導電性ペーストに関する先行技術文献である。   Patent Document 1 is a prior art document relating to a conductive paste containing aluminum powder as a main component and a cellulose resin as an organic binder.

特開2000−90734号公報JP 2000-90734 A

しかし、従来の太陽電池素子では、焼成条件によっては、アルミニウム電極である集電電極が半導体基板から剥離しやすくなる。そして、従来の太陽電池素子では、これに起因して、集電電極の電気抵抗が上昇して出力特性が劣化したり、後工程で形成されるラミネート部材を剥離した集電電極が突き破って長期信頼性が低下したりすることがあった。   However, in the conventional solar cell element, the collector electrode, which is an aluminum electrode, easily peels from the semiconductor substrate depending on the firing conditions. And in the conventional solar cell element, due to this, the electrical resistance of the current collecting electrode is increased and the output characteristics are deteriorated, or the current collecting electrode peeled off the laminate member formed in the subsequent process breaks down for a long time. Reliability may be reduced.

このため、従来の太陽電池素子では、集電電極が剥離しにくい焼成条件で集電電極を半導体基板に焼き付ける必要があるが、集電電極が剥離しにくい焼成条件が太陽電池素子の出力特性が良好になる焼成条件と一致するとは限らず、太陽電池素子の出力特性が犠牲になる場合があった。   For this reason, in the conventional solar cell element, it is necessary to bake the collector electrode on the semiconductor substrate under firing conditions in which the collector electrode is difficult to peel off. However, the firing condition in which the collector electrode is difficult to peel off has the output characteristics of the solar cell element. In some cases, the output characteristics of the solar cell element may be sacrificed, not necessarily in accordance with the firing conditions that improve.

また、従来の太陽電池素子では、集電電極が剥離しにくい焼成条件が表面電極や裏面電極の取出電極に適した焼成条件と一致するとは限らず、集電電極と表面電極や裏面電極の取出電極とを同時に焼成して太陽電池素子の生産性を向上することができない場合もあった。   In addition, in the conventional solar cell element, the firing conditions in which the collector electrode is difficult to peel off do not necessarily match the firing conditions suitable for the front electrode and the back electrode take-out electrode, and the collector electrode, the front electrode and the back electrode are taken out. In some cases, the productivity of the solar cell element cannot be improved by simultaneously firing the electrodes.

本発明は、この問題を解決するためになされたもので、半導体基板の非受光面に形成されたアルミニウム電極が剥離しにくい太陽電池素子の製造方法及び導電性ペーストを提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve this problem, and an object of the present invention is to provide a solar cell element manufacturing method and a conductive paste in which an aluminum electrode formed on a non-light-receiving surface of a semiconductor substrate is hardly peeled off. .

上記課題を解決するため、請求項1の発明は、光電変換機能を有する半導体基板の非受光面にアルミニウム電極が形成される太陽電池素子の製造方法であって、アルミニウム粉末を主成分とし、有機バインダとしてブチラールを含む導電性ペーストを前記非受光面に塗布して焼成することにより前記アルミニウム電極を形成する。   In order to solve the above-mentioned problems, the invention of claim 1 is a method for manufacturing a solar cell element in which an aluminum electrode is formed on a non-light-receiving surface of a semiconductor substrate having a photoelectric conversion function. The aluminum electrode is formed by applying a conductive paste containing butyral as a binder to the non-light-receiving surface and baking it.

請求項2の発明は、前記アルミニウム粉末は、体積基準による累積粒度分布の平均粒径D50が4.0μm以上8.0μm以下であることを特徴とする請求項1に記載の太陽電池素子の製造方法である。   According to a second aspect of the present invention, the aluminum powder has an average particle size D50 of a cumulative particle size distribution on a volume basis of 4.0 μm or more and 8.0 μm or less. Is the method.

請求項3の発明は、光電変換機能を有する半導体基板の非受光面にアルミニウム電極が形成される太陽電池素子の製造に用いる導電性ペーストであって、アルミニウム粉末を主成分として含み、有機バインダとしてブチラールを含む。   The invention of claim 3 is a conductive paste used for manufacturing a solar cell element in which an aluminum electrode is formed on a non-light-receiving surface of a semiconductor substrate having a photoelectric conversion function, comprising an aluminum powder as a main component, and as an organic binder Including butyral.

請求項1ないし請求項3の発明によれば、アルミニウム電極が剥離しにくくなる。   According to the first to third aspects of the invention, the aluminum electrode is difficult to peel off.

<1 太陽電池素子の構成>
図1〜図3は、本発明の望ましい実施形態に係る太陽電池素子1の概略構成を示す図であり、図1は、太陽電池素子1の断面構造を示す断面図ともなっており、図2は、表面側(受光面側)から見た表面電極30のパターン(平面形状)を示す平面図、図3は、裏面側(非受光面側)から見た裏面電極40のパターンを示す平面図となっている。
<1 Configuration of solar cell element>
1-3 is a figure which shows schematic structure of the solar cell element 1 which concerns on desirable embodiment of this invention, FIG. 1 is also sectional drawing which shows the cross-section of the solar cell element 1, FIG. FIG. 3 is a plan view showing the pattern (planar shape) of the surface electrode 30 viewed from the front surface side (light receiving surface side), and FIG. 3 is a plan view showing the pattern of the back electrode 40 viewed from the back surface side (non-light receiving surface side). It has become.

図1〜図3に示すように、太陽電池素子1は、半導体基板10と、半導体基板10の表面10aに形成された反射防止膜20と、反射防止膜20を貫通して半導体基板10の表面10aに接する表面電極30と、半導体基板10の裏面10bに形成された裏面電極40とを備える。   As shown in FIGS. 1 to 3, the solar cell element 1 includes a semiconductor substrate 10, an antireflection film 20 formed on the surface 10 a of the semiconductor substrate 10, and the surface of the semiconductor substrate 10 through the antireflection film 20. The front surface electrode 30 in contact with 10a and the back surface electrode 40 formed on the back surface 10b of the semiconductor substrate 10 are provided.

半導体基板10は、単結晶シリコンや多結晶シリコン等の基板である。半導体基板10としては、材質がシリコン(Si)である場合、ボロン(B)等のp型の導電型を呈する不純物元素を含む基板が好適に用いられる。半導体基板10は、材質が単結晶シリコンである場合には、引き上げ法等により製造され、材質が多結晶シリコンである場合には、鋳造法等により製造される。   The semiconductor substrate 10 is a substrate such as single crystal silicon or polycrystalline silicon. As the semiconductor substrate 10, when the material is silicon (Si), a substrate containing an impurity element exhibiting a p-type conductivity such as boron (B) is preferably used. The semiconductor substrate 10 is manufactured by a pulling method or the like when the material is single crystal silicon, and is manufactured by a casting method or the like when the material is polycrystalline silicon.

半導体基板10の表面10a側の表層は、内部とは逆の導電型を呈する不純物元素を含む逆導電型拡散領域11となっている。半導体基板10として、ボロン(B)等のp型の導電型を呈する不純物元素を含む基板を採用した場合、逆導電型拡散領域11は、リン(P)等のn型の導電型を呈する不純物元素を拡散させることにより形成される。逆導電型拡散領域11の存在により、半導体基板10は、pn接合を有する光電変換体として機能するようになる。   The surface layer on the surface 10a side of the semiconductor substrate 10 is a reverse conductivity type diffusion region 11 containing an impurity element having a conductivity type opposite to the inside. When a substrate containing an impurity element exhibiting p-type conductivity such as boron (B) is employed as the semiconductor substrate 10, the reverse conductivity type diffusion region 11 is an impurity exhibiting n-type conductivity such as phosphorus (P). It is formed by diffusing elements. Due to the presence of the reverse conductivity type diffusion region 11, the semiconductor substrate 10 functions as a photoelectric converter having a pn junction.

半導体基板10の裏面10b側の表層は、キャリア濃度の高い裏面電界領域12となっている。半導体基板10として、ボロン等のp型の導電型を呈する不純物元素を含むシリコン基板を採用した場合、裏面電界領域12は、アルミニウム(Al)等のp型の導電型を呈する不純物元素を拡散させることにより形成される。裏面電界領域12の存在により、太陽電池素子1では、キャリアが再結合することを防ぐことができる。   The surface layer on the back surface 10b side of the semiconductor substrate 10 is a back surface electric field region 12 having a high carrier concentration. When a silicon substrate containing an impurity element exhibiting a p-type conductivity such as boron is employed as the semiconductor substrate 10, the back surface electric field region 12 diffuses an impurity element exhibiting a p-type conductivity such as aluminum (Al). Is formed. The presence of the back surface electric field region 12 can prevent carriers from recombining in the solar cell element 1.

半導体基板10の形状は、特に制限されないが、厚みが0.2〜0.5mmで大きさが100mm×100mm〜150mm×150mmの正方形板とすることができる。   The shape of the semiconductor substrate 10 is not particularly limited, but can be a square plate having a thickness of 0.2 to 0.5 mm and a size of 100 mm × 100 mm to 150 mm × 150 mm.

反射防止膜20は、窒化シリコン(SiNx)や酸化シリコン(SiOx)等の薄膜である。反射防止膜20は、蒸着法、スパッタ法、プラズマCVD(Chemical Vapor Deposition)法等の成膜法により形成される。反射防止膜20は、半導体基板10との屈折率差等を考慮して、屈折率が1.8〜2.3、厚みが500〜1200オングストロームになるように形成される。 The antireflection film 20 is a thin film such as silicon nitride (SiN x ) or silicon oxide (SiO x ). The antireflection film 20 is formed by a film forming method such as an evaporation method, a sputtering method, or a plasma CVD (Chemical Vapor Deposition) method. The antireflection film 20 is formed so as to have a refractive index of 1.8 to 2.3 and a thickness of 500 to 1200 Å in consideration of a difference in refractive index with the semiconductor substrate 10 and the like.

表面電極30は、望ましくは、図2に示すように、細幅直線状のフィンガー電極31と太幅直線状のバスバー電極32とを直交させた格子状のパターンを有している。フィンガー電極31は、主に、半導体基板10の光電変換機能により生成された電力を集電する役割を果たしており、バスバー電極32は、主に、フィンガー電極31が集電した電力を太陽電池素子1の外部へ出力する役割を果たしている。なお、バスバー電極32は、図2に示すように、半導体基板10の一端部から他端部に至るように形成される必要はなく、上記出力機能を有するのに十分な範囲で形成されていれば良い。   As shown in FIG. 2, the surface electrode 30 desirably has a lattice pattern in which narrow linear finger electrodes 31 and thick linear bus bar electrodes 32 are orthogonal to each other. The finger electrode 31 mainly plays a role of collecting power generated by the photoelectric conversion function of the semiconductor substrate 10, and the bus bar electrode 32 mainly uses the power collected by the finger electrode 31 for the solar cell element 1. It plays the role of output to outside. As shown in FIG. 2, the bus bar electrode 32 does not need to be formed from one end portion to the other end portion of the semiconductor substrate 10 and may be formed in a range sufficient to have the output function. It ’s fine.

表面電極30は、銀等の半田濡れ性が良好な金属を主要な材質とする金属電極である。表面電極30は、例えば、銀粉末を主成分とする導電性ペースト(以下、「銀ペースト」)を塗布及び焼成することにより形成される。銀ペーストとしては、例えば、銀粉末100重量部に対して10〜30重量部の有機ビヒクル及び0.1〜5重量部のガラスフリットを添加してペースト状にしたものを用いることができる。   The surface electrode 30 is a metal electrode whose main material is a metal having good solder wettability such as silver. The surface electrode 30 is formed, for example, by applying and baking a conductive paste containing silver powder as a main component (hereinafter referred to as “silver paste”). As the silver paste, for example, a paste obtained by adding 10 to 30 parts by weight of an organic vehicle and 0.1 to 5 parts by weight of glass frit to 100 parts by weight of silver powder can be used.

表面電極30と逆導電型拡散領域11との導通は、表面電極30を形成すべき部分の反射防止膜20をエッチングで除去し、露出した逆導電型拡散領域11の上に銀ペーストを塗布した後に焼成を行うことで確保してもよいし、反射防止膜20の上に銀ペーストを塗布した後に焼成を行い、いわゆるファイアースルー法により表面電極30に反射防止膜20を貫通させることで確保してもよい。   For conduction between the surface electrode 30 and the reverse conductivity type diffusion region 11, the antireflection film 20 in a portion where the surface electrode 30 is to be formed is removed by etching, and a silver paste is applied on the exposed reverse conductivity type diffusion region 11. It may be ensured by performing baking later, or it may be ensured by applying a silver paste on the antireflection film 20 and then baking, and penetrating the antireflection film 20 through the surface electrode 30 by a so-called fire-through method. May be.

裏面電極40は、望ましくは、図3に示すように、直線状の取出電極41と、取出電極41が形成されていない残余の部分に形成された集電電極42とを備え、半導体基板10の裏面10bの全面を被覆している。取出電極41と集電電極42とは、その境界部分において重ねあわされ、電気的に導通させられている。なお、取出電極41は、図3に示すように、半導体基板10の一端部から他端部に至るように形成される必要はなく、その機能を有するのに十分な範囲で形成されていれば良い。   As shown in FIG. 3, the back surface electrode 40 preferably includes a linear extraction electrode 41 and a current collecting electrode 42 formed on the remaining portion where the extraction electrode 41 is not formed. The entire back surface 10b is covered. The extraction electrode 41 and the collecting electrode 42 are overlapped at the boundary portion and are electrically connected. As shown in FIG. 3, the extraction electrode 41 does not have to be formed from one end portion to the other end portion of the semiconductor substrate 10, as long as it is formed in a range sufficient to have the function. good.

集電電極42は、主に、半導体基板10の光電変換機能により生成された電力を集電する役割を果たしており、取出電極41は、主に、集電電極42が集電した電力を太陽電池素子1の外部へ出力する役割を果たしている。   The collecting electrode 42 mainly plays a role of collecting the power generated by the photoelectric conversion function of the semiconductor substrate 10, and the extracting electrode 41 mainly uses the power collected by the collecting electrode 42 as a solar cell. It plays a role of outputting to the outside of the element 1.

取出電極41は、表面電極30と同様に、銀等の半田濡れ性が良好な金属を主要な材質とする金属電極である。取出電極41も、銀ペーストを塗布して焼成することにより形成される。   Similarly to the surface electrode 30, the extraction electrode 41 is a metal electrode whose main material is a metal having good solder wettability such as silver. The extraction electrode 41 is also formed by applying and baking a silver paste.

集電電極42は、裏面電界領域12に拡散させるアルミニウムを主要な材質とするアルミニウム電極である。集電電極42は、アルミニウム粉末を主成分とする導電性ペースト(以下、「アルミニウムペースト」)を塗布して焼成することにより形成される。なお、後に詳述するアルミニウムペーストを用いて集電電極42を形成する場合、集電電極42の焼成後の厚みは、集電電極42の剥離発生を抑制する観点からは40μm以下となるようにすることが望ましく、また、裏面電界領域12を均一に形成して太陽電池素子1の出力特性の劣化を抑制する観点からは10μm以上となるようにすることが望ましい。   The current collecting electrode 42 is an aluminum electrode whose main material is aluminum diffused in the back surface electric field region 12. The collecting electrode 42 is formed by applying and baking a conductive paste (hereinafter, “aluminum paste”) containing aluminum powder as a main component. In addition, when forming the current collection electrode 42 using the aluminum paste explained in full detail later, the thickness after baking of the current collection electrode 42 shall be 40 micrometers or less from a viewpoint of suppressing peeling generation | occurrence | production of the current collection electrode 42. In addition, from the viewpoint of uniformly forming the back surface electric field region 12 and suppressing the deterioration of the output characteristics of the solar cell element 1, it is desirable to set it to 10 μm or more.

<2 アルミニウムペースト>
続いて、集電電極42の形成に用いられるアルミニウムペーストについて説明する。
<2 Aluminum paste>
Next, an aluminum paste used for forming the current collecting electrode 42 will be described.

アルミニウムペーストは、アルミニウム粉末を主成分とし、有機バインダとしてブチラールを含んでいる。有機バインダは、有機溶媒に溶解させられ、有機ビヒクルとして用いられる。有機バインダを溶解させる有機溶媒は、例えば、ブチルカルビトール、ブチルカルビトールアセテート、ブチルセロソルブ、ブチルセロソルブアセテート、ターピネオール、水素添加ターピネオール、テルピネオール、水素添加ターピネオールアセテート、メチルエチルケトン、イソボニルアセテート及びノピルアセテート等から選択することができる。   The aluminum paste contains aluminum powder as a main component and contains butyral as an organic binder. The organic binder is dissolved in an organic solvent and used as an organic vehicle. The organic solvent for dissolving the organic binder is selected from, for example, butyl carbitol, butyl carbitol acetate, butyl cellosolve, butyl cellosolve acetate, terpineol, hydrogenated terpineol, terpineol, hydrogenated terpineol acetate, methyl ethyl ketone, isobornyl acetate, and nopyrulacetate. can do.

アルミニウムペーストの組成は、アルミニウムペーストの総重量の60重量%以上80重量%以下がアルミニウム粉末であり、1重量%以上6重量%以下がブチラールであるようにすることが望ましい。   The composition of the aluminum paste is desirably such that 60% by weight to 80% by weight of the total weight of the aluminum paste is aluminum powder and 1% by weight to 6% by weight is butyral.

このような有機バインダとしてブチラールを含むアルミニウムペーストを集電電極42の形成に用いれば、集電電極42の剥離が起こりにくくなる。これは、アルミニウム粉末の焼結状態が改善されるためであると考えられる。   If an aluminum paste containing butyral as such an organic binder is used to form the current collecting electrode 42, the current collecting electrode 42 is unlikely to peel off. This is considered to be because the sintered state of the aluminum powder is improved.

なお、アルミニウム粉末、ブチラール及び有機溶媒に加えて、総重量の0.1重量%以上5重量%以下のガラスフリット(例えば、SiO2−Pb系、SiO2−B23−PbO系、Bi23−SiO2−B23系のガラスフリット)をアルミニウムペーストに含有させ、半導体基板10と集電電極42との接着強度を向上させることも望ましい。ただし、ガラスフリットの含有量が上述の範囲を超えて多くなると集電電極42の電気抵抗が上昇するので、ガラスフリットの含有量は上述の範囲を超えないようにすることが望ましい。 In addition to the aluminum powder, butyral, and the organic solvent, glass frit (for example, SiO 2 —Pb system, SiO 2 —B 2 O 3 —PbO system, Bi) of 0.1 wt% to 5 wt% of the total weight is used. 2 O 3 —SiO 2 —B 2 O 3 glass frit) is preferably contained in the aluminum paste to improve the adhesive strength between the semiconductor substrate 10 and the collector electrode 42. However, if the glass frit content exceeds the above range, the electrical resistance of the collector electrode 42 increases. Therefore, it is desirable that the glass frit content does not exceed the above range.

また、適量の分散剤や消泡剤等の添加剤をアルミニウムペーストに添加するようにしてもよい。   Moreover, you may make it add additives, such as a suitable amount of a dispersing agent and an antifoamer, to an aluminum paste.

アルミニウム粉末は、体積基準による累積粒度分布の平均粒径D50が4.0μm以上8.0μm以下であることが望ましい。なぜならば、平均粒径D50がこの範囲内であれば、集電電極42の剥離が起こりにくくなるからであり、平均粒径D50がこの範囲を下回ると半導体基板10に反りが生じやすくなり、平均粒径D50がこの範囲を上回ると集電電極42の剥離が起こりやすくなるからである。 The aluminum powder desirably has an average particle size D 50 of a cumulative particle size distribution on a volume basis of 4.0 μm or more and 8.0 μm or less. This is because if the average particle diameter D 50 is within this range, the collector electrode 42 is less likely to peel off. If the average particle diameter D 50 is less than this range, the semiconductor substrate 10 is likely to warp. This is because if the average particle diameter D 50 exceeds this range, the collector electrode 42 is easily peeled off.

さらに、アルミニウム粉末は、体積基準による累積粒度分布の10%粒径D10が1.0μm以上2.5μm以下であることが望ましい。なぜならば、10%粒径D10がこの範囲内であれば、アルミニウム粉末の焼結状態がより改善され、集電電極42の剥離をさらに抑制することができるからであり、10%粒径D10がこの範囲を下回ると半導体基板10に反りが生じやすくなり、10%粒径D10がこの範囲を上回ると集電電極42の剥離が起こりやすくなるからである。 Furthermore, the aluminum powder desirably has a 10% particle size D 10 of a cumulative particle size distribution on a volume basis of 1.0 μm or more and 2.5 μm or less. This is because if the 10% particle size D 10 is within this range, the sintered state of the aluminum powder can be further improved, and peeling of the current collecting electrode 42 can be further suppressed. This is because if 10 is below this range, the semiconductor substrate 10 is likely to warp, and if the 10% particle size D 10 is above this range, the collector electrode 42 is likely to peel off.

ここで、体積基準による累積粒度分布の平均粒径D50 及び10%粒径D10とは、それぞれ、粒径D(μm)に対する、当該粒径D(μm)よりも粒径が小さい粒子がしめる割合Q(%)の分布をあらわした累積粒度分布を参照したときに、Q=50%及び10%となる粒径D(μm)であり、着目している粒径D(μm)よりも粒径が小さい粒子の体積の総計が全粒子の体積の総計の50%(10%)となるときの当該粒径D(μm)である。このような累積粒度分布は、レーザー回折分散測定装置を用いて測定することができる。 Here, the average particle size D 50 and the 10% particle size D 10 of the cumulative particle size distribution on a volume basis are particles having a particle size smaller than the particle size D (μm) with respect to the particle size D (μm), respectively. When reference is made to the cumulative particle size distribution representing the distribution of the ratio Q (%), Q = 50% and 10% of the particle size D (μm), which is larger than the focused particle size D (μm) This is the particle diameter D (μm) when the total volume of the small particles is 50% (10%) of the total volume of all the particles. Such a cumulative particle size distribution can be measured using a laser diffraction dispersion measuring apparatus.

<3 太陽電池素子の製造方法>
以下では、半導体基板10の材質が、大量生産が可能であり製造コスト面で単結晶シリコンより有利な多結晶シリコンであるとして、太陽電池素子1の製造方法を説明する。なお、図4及び図5は、太陽電池素子1の製造方法を説明する図である。
<3 Manufacturing method of solar cell element>
Below, the manufacturing method of the solar cell element 1 is demonstrated on the assumption that the material of the semiconductor substrate 10 is polycrystalline silicon that can be mass-produced and is more advantageous than single crystal silicon in terms of manufacturing cost. 4 and 5 are diagrams illustrating a method for manufacturing the solar cell element 1. FIG.

太陽電池素子1の製造にあたっては、まず、ボロン等のp型の導電型を呈する不純物元素を含む多結晶シリコンのインゴッドを、底面の大きさが10cm×10cm〜15cm×15cmの四角柱に切断し、当該四角柱を所定の厚み、例えば、300μm以下にスライスすることにより、半導体基板10を得る(図4(A))。なお、切断又はスライス加工により生じたダメージ層や汚染層を除去するために、水酸化ナトリウム(NaOH)や水酸化カリウム(KOH)等のアルカリ又はフッ酸(HF)やフッ硝酸(HF−HNO3)等の酸で半導体基板10の表面をごく微量エッチングすることが望ましい。また、ドライエッチング法やウエットエッチング法などを用いて、半導体基板10の表面に微小な突起を形成することも望ましい。 In manufacturing the solar cell element 1, first, an ingot of polycrystalline silicon containing an impurity element exhibiting a p-type conductivity such as boron is cut into a quadrangular column having a bottom size of 10 cm × 10 cm to 15 cm × 15 cm. Then, the semiconductor substrate 10 is obtained by slicing the rectangular column to a predetermined thickness, for example, 300 μm or less (FIG. 4A). In order to remove a damage layer or a contamination layer generated by cutting or slicing, an alkali such as sodium hydroxide (NaOH) or potassium hydroxide (KOH), hydrofluoric acid (HF), or hydrofluoric acid (HF-HNO 3). It is desirable that a very small amount of the surface of the semiconductor substrate 10 be etched with an acid such as It is also desirable to form minute protrusions on the surface of the semiconductor substrate 10 using a dry etching method or a wet etching method.

続いて、半導体基板10にP+イオンを直接拡散させるイオン打ち込み法や、半導体基板10を拡散炉中に配置して、オキシ塩化リン(POCl3)等の不純物元素を含むガス中で半導体基板10を熱処理することにより、半導体基板10の表層にリン等の不純物元素を拡散させ、逆導電型拡散領域11を形成する。さらに、逆導電型拡散領域11が半導体基板10の表層全域にわたって形成された場合には、太陽電池素子1において受光面となるべき表面10aに形成された逆導電型拡散領域11を残して残余の逆導電型拡散領域11を除去し、半導体基板10を純水で洗浄する(図4(B))。 Subsequently, an ion implantation method in which P + ions are directly diffused into the semiconductor substrate 10, or the semiconductor substrate 10 is placed in a diffusion furnace, and the semiconductor substrate 10 is contained in a gas containing an impurity element such as phosphorus oxychloride (POCl 3 ). By heat-treating, an impurity element such as phosphorus is diffused in the surface layer of the semiconductor substrate 10 to form the reverse conductivity type diffusion region 11. Further, when the reverse conductivity type diffusion region 11 is formed over the entire surface layer of the semiconductor substrate 10, the remainder of the reverse conductivity type diffusion region 11 formed on the surface 10 a to be the light receiving surface in the solar cell element 1 is left. The reverse conductivity type diffusion region 11 is removed, and the semiconductor substrate 10 is washed with pure water (FIG. 4B).

なお、逆導電型拡散領域11の除去は、例えば、フッ硝酸に耐性を有する膜で半導体基板10の裏面10b側に形成された逆導電型拡散領域11をフッ硝酸を用いてエッチングで除去し、しかる後に、半導体基板10の表面10aを被覆しているフッ硝酸に耐性を有する膜を除去することにより行うことができる。   The removal of the reverse conductivity type diffusion region 11 is performed by, for example, removing the reverse conductivity type diffusion region 11 formed on the back surface 10b side of the semiconductor substrate 10 with a film resistant to hydrofluoric acid by etching using hydrofluoric acid, Thereafter, it can be carried out by removing the film resistant to hydrofluoric acid covering the surface 10 a of the semiconductor substrate 10.

さらに続いて、半導体基板10の表面10aに反射防止膜20を形成する(図4(C))。反射防止膜20は、例えば、シラン(SiH4)やアンモニア(NH3)(反射防止膜20の材質が窒化シリコンの場合)等の原料ガスをグロー放電分解でプラズマ化し、半導体基板10の表面に堆積させる(プラズマCVD法)ことにより形成する。なお、窒化シリコンの反射防止膜20を水素プラズマの存在下で成膜すれば、パッシベーション効果により、太陽電池素子1の出力特性を向上させることができる。 Subsequently, an antireflection film 20 is formed on the surface 10a of the semiconductor substrate 10 (FIG. 4C). The antireflection film 20 is formed into a plasma by glow discharge decomposition of a source gas such as silane (SiH 4 ) or ammonia (NH 3 ) (when the material of the antireflection film 20 is silicon nitride), and is formed on the surface of the semiconductor substrate 10. It is formed by depositing (plasma CVD method). If the antireflection film 20 made of silicon nitride is formed in the presence of hydrogen plasma, the output characteristics of the solar cell element 1 can be improved due to the passivation effect.

そして、半導体基板10の裏面に、スクリーン印刷等の周知の方法で、アルミニウムペーストを塗布するとともに、アルミニウムペーストに含まれる有機溶剤を所定の温度で蒸発させ、アルミニウムペーストを乾燥させることにより、図3に示すパターンを有する集電電極42を半導体基板10の裏面10bに形成する(図4(D))。   Then, an aluminum paste is applied to the back surface of the semiconductor substrate 10 by a known method such as screen printing, and an organic solvent contained in the aluminum paste is evaporated at a predetermined temperature to dry the aluminum paste. The collector electrode 42 having the pattern shown in FIG. 4 is formed on the back surface 10b of the semiconductor substrate 10 (FIG. 4D).

さらに、半導体基板10の表面10a及び裏面10bに、スクリーン印刷等の周知の方法で、銀ペーストを塗布するとともに、銀ペーストに含まれる有機溶剤を所定の温度で蒸発させ、銀ペーストを乾燥させることにより、図2に示すパターンを有する表面電極30を半導体基板10の表面10aに形成するとともに、図3に示すパターンを有する取出電極41を半導体基板10の裏面10bに形成する(図5(A))。なお、図5(A)は、ファイアースルー法により表面電極30に反射防止膜20を貫通させる場合を図示している。   Further, the silver paste is applied to the front surface 10a and the back surface 10b of the semiconductor substrate 10 by a known method such as screen printing, and the organic solvent contained in the silver paste is evaporated at a predetermined temperature to dry the silver paste. 2, the surface electrode 30 having the pattern shown in FIG. 2 is formed on the front surface 10a of the semiconductor substrate 10, and the extraction electrode 41 having the pattern shown in FIG. 3 is formed on the back surface 10b of the semiconductor substrate 10 (FIG. 5A). ). FIG. 5A illustrates a case where the antireflection film 20 is penetrated through the surface electrode 30 by a fire-through method.

このようにして塗布された表面電極30及び裏面電極40は、最高温度が600〜800℃の焼成温度で数十秒から数十分間焼成することにより、半導体基板10に焼き付けられる。この焼成工程においては、集電電極42に含まれるアルミニウムが半導体基板10に拡散し、半導体基板10の裏面10b側の表層に裏面電界領域12が形成される(図5(B))。   The front electrode 30 and the back electrode 40 applied in this way are baked onto the semiconductor substrate 10 by baking at a baking temperature of 600 to 800 ° C. for several tens of seconds to several tens of minutes. In this firing step, aluminum contained in the current collecting electrode 42 diffuses into the semiconductor substrate 10, and the back surface electric field region 12 is formed on the surface layer on the back surface 10b side of the semiconductor substrate 10 (FIG. 5B).

このようにして製造された太陽電池素子1では、有機バインダとしてブチラールを含むアルミニウムペーストを用いて集電電極42を形成することにより、焼成条件に関わらず、半導体基板10から集電電極42が剥離しにくくなっている。そして、太陽電池素子1では、集電電極42の剥離に起因する出力特性の劣化や長期信頼性の低下が起こりにくくなっている。   In the solar cell element 1 thus manufactured, the current collecting electrode 42 is peeled off from the semiconductor substrate 10 regardless of the firing conditions by forming the current collecting electrode 42 using an aluminum paste containing butyral as an organic binder. It is difficult to do. In the solar cell element 1, it is difficult for the output characteristics to deteriorate and the long-term reliability to decrease due to the separation of the collecting electrode 42.

なお、上記実施形態は、本発明を限定するものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲内で適宜変更して実施することができる。特に、上記実施形態では、集電電極42の焼成条件の自由度が高いため、表面電極30及び裏面電極40を1回の焼成工程で半導体基板10に焼き付けたが、このことは、2回以上の焼成工程を経て表面電極30及び裏面電極40を半導体基板10に焼き付けることを妨げるものではない。例えば、1回目の焼成工程で裏面電極40を半導体基板10に焼き付け、2回目の焼成工程で表面電極30を半導体基板10に焼き付けるようにしてもよいし、1回目の焼成工程で集電電極42を半導体基板10に焼き付け、2回目の焼成工程で表面電極30及び裏面電極40の取出電極41を半導体基板10に焼き付けるようにしてもよい。もちろん、3回以上の焼成工程を経て表面電極30及び裏面電極40を半導体基板10に焼き付けるようにしてもよい。また、表面電極30(バスバー電極32・フィンガー電極31)及び裏面電極40(集電電極42・取出電極41)を半導体基板10に焼き付ける順序を変更してもよく、半導体基板10に同時に焼き付ける組み合わせを変更してもよい。   In addition, the said embodiment does not limit this invention, In the range which does not change the summary of this invention, it can change suitably and can implement. In particular, in the above-described embodiment, since the degree of freedom of the firing conditions of the current collecting electrode 42 is high, the front electrode 30 and the back electrode 40 are baked on the semiconductor substrate 10 in one firing process. This does not prevent the front electrode 30 and the back electrode 40 from being baked on the semiconductor substrate 10 through the baking process. For example, the back electrode 40 may be baked on the semiconductor substrate 10 in the first baking step, and the front electrode 30 may be baked on the semiconductor substrate 10 in the second baking step, or the current collecting electrode 42 may be baked in the first baking step. May be baked onto the semiconductor substrate 10 and the extraction electrode 41 of the front electrode 30 and the back electrode 40 may be baked onto the semiconductor substrate 10 in the second baking step. Of course, the front electrode 30 and the back electrode 40 may be baked on the semiconductor substrate 10 through three or more baking steps. The order of baking the front electrode 30 (bus bar electrode 32 / finger electrode 31) and the back electrode 40 (collecting electrode 42 / extraction electrode 41) on the semiconductor substrate 10 may be changed. It may be changed.

さらに、上記実施形態では、塗布したアルミニウムペーストを乾燥してから次の銀ペーストを塗布するようにしたが、スクリーン印刷用の印刷機の作業テーブルやスクリーン等にアルミニウムペーストが付着しなければ、アルミニウムペーストの乾燥を待つことなく銀ペーストを塗布するようにしてもよい。すなわち、太陽電池素子1の製造にあたって導電性ペーストを複数回に分けて塗布する場合、先に塗布する導電性ペーストが乾燥していなくても後に塗布する導電性ペーストの塗布に影響を与えない場合は、先に塗布する導電性ペーストの乾燥を行うことなく後に塗布する導電性ペーストを塗布することができる。   Furthermore, in the above embodiment, the applied silver paste is dried and then the next silver paste is applied. However, if the aluminum paste does not adhere to the work table or screen of a printing machine for screen printing, the aluminum paste is applied. The silver paste may be applied without waiting for the paste to dry. That is, in the case of applying the conductive paste in a plurality of times in the production of the solar cell element 1, even when the conductive paste to be applied first is not dried, the application of the conductive paste to be applied later is not affected The conductive paste to be applied later can be applied without drying the conductive paste to be applied first.

本発明の望ましい実施形態に係る太陽電池素子1の断面を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the cross section of the solar cell element 1 which concerns on desirable embodiment of this invention. 表面側から見た表面電極30のパターンを図示する平面図である。It is a top view which illustrates the pattern of the surface electrode 30 seen from the surface side. 裏面側から見た裏面電極40のパターンを図示する平面図である。It is a top view which illustrates the pattern of the back surface electrode 40 seen from the back surface side. 太陽電池素子1の製造方法を説明する図である。3 is a diagram illustrating a method for manufacturing the solar cell element 1. FIG. 太陽電池素子1の製造方法を説明する図である。3 is a diagram illustrating a method for manufacturing the solar cell element 1. FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1,9 太陽電池素子
10 半導体基板
10a 表面(受光面)
10b 裏面(非受光面)
11 逆導電型拡散領域
12 裏面電界領域
20 反射防止膜
30 表面電極
31 フィンガー電極
32 バスバー電極
40 裏面電極
41 取出電極
42 集電電極
1,9 Solar cell element 10 Semiconductor substrate 10a Surface (light receiving surface)
10b Back surface (non-light-receiving surface)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Reverse conductivity type diffusion area | region 12 Back surface electric field area | region 20 Antireflection film 30 Front surface electrode 31 Finger electrode 32 Bus bar electrode 40 Back surface electrode 41 Extraction electrode 42 Current collection electrode

Claims (3)

光電変換機能を有する半導体基板の非受光面にアルミニウム電極が形成される太陽電池素子の製造方法であって、
アルミニウム粉末を主成分とし、有機バインダとしてブチラールを含む導電性ペーストを前記非受光面に塗布して焼成することにより前記アルミニウム電極を形成することを特徴とする太陽電池素子の製造方法。
A method for manufacturing a solar cell element in which an aluminum electrode is formed on a non-light-receiving surface of a semiconductor substrate having a photoelectric conversion function,
A method for producing a solar cell element, wherein the aluminum electrode is formed by applying and baking a conductive paste containing aluminum powder as a main component and butyral as an organic binder on the non-light-receiving surface.
前記アルミニウム粉末は、体積基準による累積粒度分布の平均粒径D50が4.0μm以上8.0μm以下であることを特徴とする請求項1に記載の太陽電池素子の製造方法。 2. The method for manufacturing a solar cell element according to claim 1, wherein the aluminum powder has an average particle size D 50 of a cumulative particle size distribution on a volume basis of 4.0 μm or more and 8.0 μm or less. 光電変換機能を有する半導体基板の非受光面にアルミニウム電極が形成される太陽電池素子の製造に用いる導電性ペーストであって、アルミニウム粉末を主成分として含み、有機バインダとしてブチラールを含むことを特徴とする導電性ペースト。   A conductive paste used for manufacturing a solar cell element in which an aluminum electrode is formed on a non-light-receiving surface of a semiconductor substrate having a photoelectric conversion function, characterized in that it contains aluminum powder as a main component and butyral as an organic binder. Conductive paste.
JP2006349426A 2006-12-26 2006-12-26 Manufacturing method for solar cell element, and conductive paste Pending JP2008159997A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006349426A JP2008159997A (en) 2006-12-26 2006-12-26 Manufacturing method for solar cell element, and conductive paste

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006349426A JP2008159997A (en) 2006-12-26 2006-12-26 Manufacturing method for solar cell element, and conductive paste

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2008159997A true JP2008159997A (en) 2008-07-10

Family

ID=39660557

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2006349426A Pending JP2008159997A (en) 2006-12-26 2006-12-26 Manufacturing method for solar cell element, and conductive paste

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2008159997A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012165590A1 (en) * 2011-05-31 2012-12-06 京セラ株式会社 Solar cell and method for manufacturing same
JP2012244175A (en) * 2011-05-20 2012-12-10 Lg Electronics Inc Solar cell and solar cell module

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012244175A (en) * 2011-05-20 2012-12-10 Lg Electronics Inc Solar cell and solar cell module
US8962985B2 (en) 2011-05-20 2015-02-24 Lg Electronics Inc. Solar cell and solar cell module
WO2012165590A1 (en) * 2011-05-31 2012-12-06 京セラ株式会社 Solar cell and method for manufacturing same
JPWO2012165590A1 (en) * 2011-05-31 2015-02-23 京セラ株式会社 Solar cell and method for manufacturing the same

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101719949B1 (en) Solar battery cell, method for producing same, and solar battery module
JP6189971B2 (en) Solar cell and solar cell module
JP6272332B2 (en) Solar cell element and manufacturing method thereof
WO2012043811A1 (en) Conductive paste for use in photovoltaic cell and method of producing photovoltaic cell element using the same
WO2010119512A1 (en) Photovoltaic device and method for manufacturing the same
JP2009177109A (en) Solar battery and method of manufacturing same
JP6495649B2 (en) Solar cell element and solar cell module
JP2010123859A (en) Solar battery element and production process of solar battery element
US20130025677A1 (en) Solar cell element and process for production thereof
JP5323827B2 (en) Photovoltaic device and manufacturing method thereof
US20130139881A1 (en) Photovoltaic device and manufacturing method thereof
JP2015050277A (en) Solar cell and process of manufacturing the same
CN103314455A (en) Solar cell, method for producing same, and solar cell module
JP2010080578A (en) Photoelectric conversion element and manufacturing method therefor
JP2016164969A (en) Solar cell element and method of manufacturing the same
JP2006295212A (en) Method of producing solar cell and method of producing semiconductor device
JP5623131B2 (en) SOLAR CELL DEVICE, ITS MANUFACTURING METHOD, AND SOLAR CELL MODULE
JP5806395B2 (en) Solar cell element and manufacturing method thereof
JP2008159997A (en) Manufacturing method for solar cell element, and conductive paste
JP2010080576A (en) Photoelectric conversion element, and method of manufacturing the same
KR100995654B1 (en) Solar cell and method for manufacturing the same
JP2015106585A (en) Method for manufacturing solar cell element and solar cell module
JP6495713B2 (en) Solar cell element and manufacturing method thereof
JP2014146553A (en) Conductive paste for electrode of solar battery and method of producing the same
JP5452755B2 (en) Method for manufacturing photovoltaic device