JP2009182154A - Solar cell and solar cell fabrication method - Google Patents

Solar cell and solar cell fabrication method Download PDF

Info

Publication number
JP2009182154A
JP2009182154A JP2008019892A JP2008019892A JP2009182154A JP 2009182154 A JP2009182154 A JP 2009182154A JP 2008019892 A JP2008019892 A JP 2008019892A JP 2008019892 A JP2008019892 A JP 2008019892A JP 2009182154 A JP2009182154 A JP 2009182154A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
electrode
layer
solar cell
substrate
copper
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.)
Granted
Application number
JP2008019892A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP5203732B2 (en
Inventor
Takao Abe
孝夫 阿部
Naoki Ishikawa
直揮 石川
Kiyoo Katagiri
清男 片桐
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.)
Shin Etsu Chemical Co Ltd
Shin Etsu Engineering Co Ltd
Original Assignee
Shin Etsu Chemical Co Ltd
Shin Etsu Engineering Co Ltd
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 Shin Etsu Chemical Co Ltd, Shin Etsu Engineering Co Ltd filed Critical Shin Etsu Chemical Co Ltd
Priority to JP2008019892A priority Critical patent/JP5203732B2/en
Publication of JP2009182154A publication Critical patent/JP2009182154A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5203732B2 publication Critical patent/JP5203732B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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 solar cell having a high conversion efficiency and being low cost by forming an electrode having a high aspect ratio with a more simpler method, and further to provide a method for fabricating such solar cell. <P>SOLUTION: The solar cell in which at least an electrode 10 having a double-layered structure is formed on a substrate W and a finger electrode 2 of the second layer of the electrode 10 is a copper wire and especially the copper wire is plated on the surface with a soldering material, and the method for fabricating such solar cell are provided. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、高アスペクト比の電極が基板上に形成された太陽電池及びその製造方法に関する。   The present invention relates to a solar cell in which an electrode having a high aspect ratio is formed on a substrate and a method for manufacturing the solar cell.

太陽電池は、一般にシリコンなどの半導体基板の受光面に光を受光するためのpn接合が形成され、その上に電力取り出し用の電極が互いに平行になるよう複数形成されている。電極には半導体基板から直接電力を取り出すための櫛歯状のフィンガー電極や該フィンガー電極に接続して電力を取り出すバスバー電極等がある。   In a solar cell, a pn junction for receiving light is generally formed on a light receiving surface of a semiconductor substrate such as silicon, and a plurality of electrodes for extracting power are formed on the pn junction. Examples of the electrode include a comb-like finger electrode for directly taking out electric power from a semiconductor substrate, and a bus bar electrode for taking out electric power by connecting to the finger electrode.

太陽電池の製造工程において電極の形成には、製造コスト低減のメリットが大きいスクリーン印刷法を用いるのが一般的である。このスクリーン印刷法での電極形成は、通常、銀粒子(90wt%以上)、ガラスフリット、樹脂、溶剤等を配合した導電性ペーストが使用されている。そして、用意した太陽電池用の基板上に電極パターンを有するように導電性ペーストをスクリーン印刷し、乾燥させた後、700〜900℃で高温熱処理を施すことにより、電極が焼成される。
特に基板から直接電力を取り出すためのフィンガー電極は、光を遮らないよう基板上での占有面積が小さく、且つ低抵抗率を有することが要求され、そのため、ライン幅が細く厚い、すなわち、アスペクト比が高い電極を形成する必要がある。
In the production process of the solar cell, the electrode is generally formed by a screen printing method which has a great merit in reducing the production cost. For the electrode formation by this screen printing method, a conductive paste containing silver particles (90 wt% or more), glass frit, resin, solvent, etc. is usually used. And after electroconductive paste is screen-printed so that it may have an electrode pattern on the board | substrate for solar cells prepared, and it dries, an electrode is baked by performing high temperature heat processing at 700-900 degreeC.
In particular, finger electrodes for directly extracting power from the substrate are required to have a small area on the substrate and low resistivity so as not to block light, so that the line width is thin and thick, that is, the aspect ratio It is necessary to form a high electrode.

しかし、スクリーン印刷法では、フィンガー電極の線幅が60μm、電極の線の高さが20μmといった、線幅が広く高さの低い(アスペクト比が低い)電極が形成される。スクリーン印刷法では一般的に、導電性ペースト材料や製版の特性から、電極の線幅に対してその高さは半分が限界とされており、電極の線幅に対する線の高さに限界あるため、より理想的なアスペクト比を実現することは困難である。   However, in the screen printing method, an electrode having a wide line width and a low height (a low aspect ratio) such as a finger electrode having a line width of 60 μm and an electrode line height of 20 μm is formed. In the screen printing method, generally, the height is limited to half the line width of the electrode due to the characteristics of the conductive paste material and plate making, and the line height is limited to the line width of the electrode. It is difficult to realize a more ideal aspect ratio.

そこで特許文献1では、予め金属体である銅ワイヤ(直径50μm)の一部に導電性接着剤を適量付着させ、該導電性接着剤が付着した金属体を基板上の電極形成面に直接接着し、加熱することにより導電性接着剤を固化させて、金属体を基板上に固定してフィンガー電極を形成する方法が提案されている。これにより、当時のスクリーン印刷による技術で得られる電極の線幅よりも大幅に電極の幅を狭くでき、基板上での電極の占有面積を低減できることが記載されている。   Therefore, in Patent Document 1, an appropriate amount of conductive adhesive is attached in advance to a part of a copper wire (diameter 50 μm), which is a metal body, and the metal body to which the conductive adhesive is attached is directly bonded to the electrode forming surface on the substrate. Then, a method has been proposed in which the conductive adhesive is solidified by heating to fix the metal body on the substrate to form finger electrodes. Thus, it is described that the electrode width can be significantly narrower than the line width of the electrode obtained by the screen printing technique at that time, and the area occupied by the electrode on the substrate can be reduced.

また、特許文献2では、金属細線の基板に対する接着強度を向上させて光電変換効率を向上させる高アスペクト比の電極を有する太陽電池を提供するため、細線の周囲を導電性材料で被覆して基板上に該細線を配置し、配置した細線を焼成することにより電極を形成する方法が記載されている。   Further, in Patent Document 2, in order to provide a solar cell having a high aspect ratio electrode that improves the photoelectric conversion efficiency by improving the adhesion strength of a metal thin wire to the substrate, the substrate is coated with a conductive material around the thin wire. A method of forming an electrode by disposing the thin wire on top and firing the disposed thin wire is described.

しかし、特許文献1や特許文献2のように、電極として金属細線を使用しても、電極構造によっては高い特性を得るのに不十分であった。   However, as in Patent Document 1 and Patent Document 2, even if a thin metal wire is used as an electrode, depending on the electrode structure, it is insufficient to obtain high characteristics.

特開平3−6867号公報Japanese Patent Laid-Open No. 3-6867 特開2004−134656号公報JP 2004-134656 A

本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであって、本発明の目的は、より簡単な方法で、高いアスペクト比を有する電極を形成し、変換効率が高く低コストな太陽電池を提供し、さらにこのような太陽電池を製造する方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a solar cell with high conversion efficiency and low cost by forming an electrode having a high aspect ratio by a simpler method. Furthermore, it aims at providing the method of manufacturing such a solar cell.

上記課題を解決するための本発明は、少なくとも、基板上に複層構造の電極が形成された太陽電池であって、前記電極の第2層目が、銅の細線であることを特徴とする太陽電池を提供する(請求項1)。   The present invention for solving the above-described problems is a solar cell in which at least a multilayer electrode is formed on a substrate, wherein the second layer of the electrode is a thin copper wire. A solar cell is provided (claim 1).

また本発明は、少なくとも、基板上に複層構造の電極を形成する工程を有する太陽電池の製造方法であって、
前記電極形成工程において、第2層目の電極として銅の細線を使用することを特徴とする太陽電池の製造方法を提供する(請求項4)。
Further, the present invention is a method for producing a solar cell having a step of forming an electrode having a multilayer structure on at least a substrate,
In the electrode forming step, a thin copper wire is used as the second layer electrode, and a method for manufacturing a solar cell is provided (claim 4).

このように太陽電池において、基板上に形成される電極が複層構造の電極であることにより、1層の電極より電極の高さを確実に高いものとすることができる。さらに、第2層目の電極が銅の細線で形成されていることにより、第2層目の電極をスクリーン印刷で形成する場合よりも確実に第1層目の電極上からはみ出る恐れが少なく第2層目の電極を重ねることができる。そのため、アスペクト比がより高く、基板上での配線の占有面積が少ない電極となり、太陽電池の発電効率を向上させることができる。   In this way, in the solar cell, the electrode formed on the substrate is a multi-layered electrode, so that the height of the electrode can surely be higher than that of the single-layer electrode. Furthermore, since the second layer electrode is formed of a thin copper wire, the second layer electrode is less likely to protrude from the first layer electrode as compared with the case where the second layer electrode is formed by screen printing. A second layer of electrodes can be stacked. Therefore, an electrode having a higher aspect ratio and a smaller area occupied by wiring on the substrate can be obtained, and the power generation efficiency of the solar cell can be improved.

また、スクリーン印刷法のみで形成された複層構造の電極であると、スクリーン印刷を複数回繰り返すこととなるが、第2層目の電極を金属細線とすることにより、電極の形成工程を簡略化でき、印刷版の消耗劣化を遅延させることができる。
さらに、第2層目の電極がAg含有の導電性ペーストからなるものよりも、第2層目の電極が銅の細線であったほうが、材料費及び製造コストを大幅に低減することができる。
In addition, if the electrode has a multilayer structure formed only by the screen printing method, the screen printing is repeated a plurality of times, but the electrode forming process is simplified by using a thin metal wire as the second layer electrode. And the deterioration of consumption of the printing plate can be delayed.
Furthermore, the material cost and the manufacturing cost can be greatly reduced when the second layer electrode is a thin copper wire than when the second layer electrode is made of a conductive paste containing Ag.

この場合、前記銅の細線は、該銅の細線の表面にはんだ性材料がメッキされたものであることが好ましく(請求項2)、前記銅の細線として該銅の細線の表面にはんだ性材料がメッキされたものを使用することが好ましい(請求項5)。
このように、第2層目の電極である銅の細線が、その表面にはんだ性材料をメッキしたものであることにより、第1層目の電極に第2層目の電極をつける際のはんだ付けの手間を簡略化することができる。
In this case, it is preferable that the copper fine wire has a surface of the copper fine wire plated with a soldering material (Claim 2), and the surface of the copper fine wire is a solderable material as the copper fine wire. It is preferable to use a material plated with (Claim 5).
As described above, the copper thin wire as the second layer electrode is obtained by plating the surface with a soldering material, so that the solder for attaching the second layer electrode to the first layer electrode is used. The trouble of attaching can be simplified.

さらに、前記銅の細線の断面の形状は、円形又は正方形とすることができる(請求項3)、また、前記銅の細線として該銅の細線の断面の形状が円形又は正方形であるものを使用することができる(請求項6)。
このように、第2層目の電極である銅の細線の断面の形状が、円形又は正方形であることにより、第1層目の電極上に第2層目の電極である銅の細線を配置する際、銅の細線の配置面を気にせずに第1層目の電極上に配置できるため、電極の形成工程をより簡略化することができる。
Furthermore, the shape of the cross section of the copper fine wire may be a circle or a square (Claim 3), and the copper thin wire having a cross-sectional shape of a circle or a square is used. (Claim 6).
As described above, the shape of the cross section of the copper thin wire as the second layer electrode is circular or square, so that the copper thin wire as the second layer electrode is arranged on the first layer electrode. In this case, since it can be arranged on the first layer electrode without worrying about the arrangement surface of the copper fine wire, the electrode forming process can be further simplified.

また本発明では、前記電極形成工程において、基板上に第1層目の電極となる電極用ペーストをスクリーン印刷により所望パターンで塗布して第1層目の電極を焼成し、該第1層目の電極上に第2層目の電極となる前記銅の細線を配置して、該銅の細線上から200℃〜300℃のアイロンを押し当てて前記第1層目の電極とはんだ付けし、前記複層構造の電極を形成することができる(請求項7)。   In the present invention, in the electrode forming step, an electrode paste to be a first layer electrode is applied on the substrate in a desired pattern by screen printing, and the first layer electrode is baked, and the first layer electrode is fired. The copper thin wire to be the second layer electrode is placed on the electrode, and an iron at 200 ° C. to 300 ° C. is pressed from the copper thin wire and soldered to the first layer electrode, An electrode having the multilayer structure can be formed (claim 7).

このように、太陽電池の製造方法の電極形成工程において、まず第1層目の電極をスクリーン印刷により形成することで、下地である基板との密着性が良好となり、オーミック電極を形成することができる。続いて第2層目の電極をスクリーン印刷で形成せず、銅の細線を使用して第1層目の電極に重なるように配置し、該銅の細線上から200℃〜300℃のアイロンを押し当てて第1層目の電極とはんだ付けにより接着することで、第1層目の電極を形成するときにスクリーン印刷版の目詰まりによる配線のカスレがあっても、銅の細線により確実に断線のない電極とすることができる。さらに、電極の第1層目と第2層目の両方をスクリーン印刷で形成するより、工程が簡便である。   As described above, in the electrode forming step of the solar cell manufacturing method, first, the first layer electrode is formed by screen printing, so that the adhesion with the substrate as a base is improved and an ohmic electrode can be formed. it can. Subsequently, the second layer electrode is not formed by screen printing, but is placed so as to overlap the first layer electrode using a copper fine wire, and an iron of 200 ° C. to 300 ° C. is placed on the copper thin wire. By pressing and adhering to the first layer electrode by soldering, even if there is wiring scraping due to clogging of the screen printing plate when forming the first layer electrode, it is ensured by the thin copper wire An electrode without disconnection can be obtained. Furthermore, the process is simpler than forming both the first layer and the second layer of the electrode by screen printing.

本発明に従う太陽電池及び太陽電池の製造方法であれば、アスペクト比の向上を狙って複層構造の電極を形成しても、第1層目の線幅から拡大することなく第2層目の電極が形成される。また、電極の形成工程を簡略化でき、コスト削減となる上、アスペクト比が高く、基板上での配線の占有面積が少ない電極とすることができる。これにより、太陽電池の発電効率をさらに向上させることができる。   In the solar cell and the method for manufacturing the solar cell according to the present invention, the second layer is formed without increasing from the line width of the first layer even when the electrode having the multilayer structure is formed with the aim of improving the aspect ratio. An electrode is formed. In addition, the electrode formation process can be simplified, the cost can be reduced, and the electrode can have a high aspect ratio and a small area occupied by wiring on the substrate. Thereby, the power generation efficiency of the solar cell can be further improved.

また、スクリーン印刷により銀含有の電極用ペーストを使用した2層構造の電極では、アスペクト比が小さく、平均して幅が150μmで高さが50μm以下の電極しか得ることができなかったが、本発明による太陽電池の製造方法であれば、第1層目の電極は幅が50μmで高さは10μm以下で十分であるので、スクリーン印刷により第1層目の電極を形成しても印刷工程に無理がない。その上、第2層目の電極として銅の細線を使用することにより容易に50μm以上の高さのフィンガー電極を得ることができる。   In addition, in a two-layer structure electrode using silver-containing electrode paste by screen printing, the aspect ratio was small, and on average, only an electrode having a width of 150 μm and a height of 50 μm or less could be obtained. In the method of manufacturing a solar cell according to the invention, the first layer electrode is sufficient to have a width of 50 μm and a height of 10 μm or less. There is no reason. In addition, a finger electrode having a height of 50 μm or more can be easily obtained by using a thin copper wire as the second layer electrode.

その上、本発明の方法であれば、2層とも銀ペーストを焼成して形成した電極を有する太陽電池と比較して基板上のシャドーロスを約1/3にすることができる。すなわち本発明の方法で複層構造の電極を有する太陽電池を製造すれば、電極幅を150μmから50μmにできるため、電極幅を100μm程度狭くすることができる。従って例えば156mm角の正方形の基板に80本の電極を形成した場合は、80(本)×100(μm)=8(mm)の幅が太陽電池基板上の有効面積として広がり、例えば幅が150μmで高さが50μmの電極を有する太陽電池1枚の発電効率が約18%の場合、本発明の太陽電池は、8(mm)/156(mm)×18(%)=0.92(%)も発電効率を向上させることができる。これは非常に大きな効果である。   Moreover, according to the method of the present invention, the shadow loss on the substrate can be reduced to about 1/3 as compared with a solar cell having an electrode formed by firing two layers of silver paste. That is, if a solar cell having an electrode having a multilayer structure is manufactured by the method of the present invention, the electrode width can be reduced from 150 μm to 50 μm, so that the electrode width can be reduced by about 100 μm. Therefore, for example, when 80 electrodes are formed on a square substrate of 156 mm square, a width of 80 (pieces) × 100 (μm) = 8 (mm) spreads as an effective area on the solar cell substrate, for example, the width is 150 μm. When the power generation efficiency of one solar cell having an electrode with a height of 50 μm is about 18%, the solar cell of the present invention has 8 (mm) / 156 (mm) × 18 (%) = 0.92 (% ) Can also improve power generation efficiency. This is a very big effect.

さらに、本発明の太陽電池は、電極の比抵抗をさらに低くできる。
銀ペーストは、ミクロンオーダーの独立した銀粒子やそれより大きいフレーク状銀とガラスフリットが溶剤の中にあり、焼成時にそれらの銀粒子が融合してはじめて電気の導体となる。それ故、ムクの銀線に較べて比抵抗が1.5倍程度高くなる。銀の比抵抗が1.62μΩ・cmに対して銅は1.72μΩ・cmと6%程度高いが、ムクの銅線にすることの体積効果は大きい。
Furthermore, the solar cell of the present invention can further reduce the specific resistance of the electrode.
The silver paste has independent silver particles of micron order or larger flaky silver and glass frit in a solvent, and when these silver particles are fused at the time of firing, it becomes an electric conductor. Therefore, the specific resistance is about 1.5 times higher than that of Muku's silver wire. Although the specific resistance of silver is 1.62 μΩ · cm and copper is 1.72 μΩ · cm, which is about 6% higher, the volume effect of making a copper wire is large.

前述したように、太陽電池の受光面電極材料には、一般に銀粒子、ガラスフリット、樹脂、溶剤等を配合した電極用ペーストが用いられ、スクリーン印刷法により形成したものを高温焼成し、電極とする。スクリーン印刷法での電極形成は、通常1層で行われ、線幅が広く薄い(アスペクト比が低い、例幅60μm高さ20μm)電極が形成されている。   As described above, the light-receiving surface electrode material of the solar cell is generally an electrode paste containing silver particles, glass frit, resin, solvent, etc. To do. Electrode formation by the screen printing method is usually performed in one layer, and an electrode having a wide line width and a thin width (a low aspect ratio, eg, a width of 60 μm and a height of 20 μm) is formed.

また、スクリーン印刷による電極の形成の他に、金属細線を使用した方法もある。
しかし、金属細線をはんだ等により基板に直接接着すると、基板との密着性があまりよくなく、オーム接点が取りづらいという問題があった。
In addition to the formation of electrodes by screen printing, there is a method using fine metal wires.
However, when the fine metal wire is directly bonded to the substrate with solder or the like, there is a problem that the adhesion to the substrate is not so good and it is difficult to obtain an ohmic contact.

そこで本発明者は、下地の基板との密着性が良好であり、高アスペクト比が狙える電極を形成するには、スクリーン印刷法を同じスクリーン印刷版を使用して複数回繰り返すことにより、複層構造の電極を形成すればよいことに想到し、複層構造の電極の形成を行った。   Therefore, in order to form an electrode that has good adhesion to the underlying substrate and can aim at a high aspect ratio, the present inventor repeats the screen printing method a plurality of times using the same screen printing plate. The idea was to form an electrode having a structure, and an electrode having a multilayer structure was formed.

しかし、実際スクリーン印刷のみで複層構造を有する電極を製造したところ、Agを含有する電極用ペーストの管理(保管の温度、湿度、溶剤の蒸発、焼成の温度と時間など)や印刷条件(スクレバーの圧力や速度による版の変形や消耗)により、線の太さが一定にならず、カスレなどが発生して、特性の安定が得られ難く、その上、第2層目の電極の電極用ペーストを焼成された第1層目の電極上に完全に重ねることは非常に難しかった。さらに、第1層目の電極上に第2層目のペーストが重なっても、第2層目の電極の焼成までの間に、第2層目のペーストが第1層目の電極上を流動し、所望の電極パターンからはみ出してしまうという問題があった。   However, when an electrode having a multilayer structure was actually manufactured only by screen printing, management of electrode paste containing Ag (storage temperature, humidity, solvent evaporation, firing temperature and time, etc.) and printing conditions (scratch) Plate deformation and wear due to pressure and speed of the plate), the thickness of the line does not become constant, and scumming occurs, making it difficult to obtain stable characteristics. In addition, for the electrode of the second layer electrode It was very difficult to completely overlay the paste on the fired first layer electrode. Furthermore, even if the second layer paste overlaps the first layer electrode, the second layer paste flows over the first layer electrode until the second layer electrode is fired. However, there has been a problem that it protrudes from the desired electrode pattern.

このような問題を解決すべく、本発明者が更なる鋭意研究を重ねた結果、より簡単な方法で、高いアスペクト比を有する電極を形成し、変換効率が高くて製造コストの低減を実現できる太陽電池を製造するには、第2層目の電極をAg含有の電極用ペーストを使用してスクリーン印刷法により形成するのではなく、銅の細線を使用して複層構造の電極とすればよいことに想到し、本発明を完成させた。   As a result of further diligent research conducted by the inventor to solve such problems, an electrode having a high aspect ratio can be formed by a simpler method, and conversion efficiency can be increased and manufacturing cost can be reduced. In order to manufacture a solar cell, if the electrode of the second layer is not formed by screen printing using an Ag-containing electrode paste, but a copper multilayer wire is used to form a multilayer electrode. We came up with a good idea and completed the present invention.

以下、本発明の実施の形態について具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
まず、本発明の太陽電池について図1及び図2を参照しながら説明する。
図1は、本発明に係る太陽電池の電極の複層構造を説明するための図であり、図2は、本発明に係る太陽電池の全体の概略図である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail, but the present invention is not limited thereto.
First, the solar cell of this invention is demonstrated, referring FIG.1 and FIG.2.
FIG. 1 is a diagram for explaining a multilayer structure of an electrode of a solar cell according to the present invention, and FIG. 2 is an overall schematic diagram of the solar cell according to the present invention.

本発明の太陽電池20は、ガリウムドープp型単結晶シリコン基板W上に、複層構造のフィンガー電極10が形成されたものでる。このフィンガー電極10は、図1のように、第1層目フィンガー電極1が、Ag含有の電極用ペーストでスクリーン印刷法により形成されたものであり、第2層目のフィンガー電極2が、銅の細線を使用したものである。
この第1層目の電極1と第2層目の電極2は、はんだ2aにより接着されている。
The solar cell 20 of the present invention is such that a finger electrode 10 having a multilayer structure is formed on a gallium-doped p-type single crystal silicon substrate W. In this finger electrode 10, as shown in FIG. 1, the first-layer finger electrode 1 is formed by screen printing with an Ag-containing electrode paste, and the second-layer finger electrode 2 is made of copper. The thin line is used.
The first layer electrode 1 and the second layer electrode 2 are bonded together by solder 2a.

また、基板Wは、高濃度拡散層12b及び低濃度拡散層12aからなる二段エミッタが形成されており、エミッタ層上には表面保護膜である窒化膜11が堆積さている。この膜厚は、反射防止膜も兼ねさせるため70nmから100nmが適している。他の反射防止膜として酸化膜、二酸化チタン膜、酸化亜鉛膜、酸化スズ膜等があり、代替が可能である。基板Wの裏面には、裏面電極13がある。   The substrate W has a two-stage emitter formed of a high-concentration diffusion layer 12b and a low-concentration diffusion layer 12a. A nitride film 11 serving as a surface protection film is deposited on the emitter layer. The film thickness is preferably 70 nm to 100 nm because it also serves as an antireflection film. Other antireflection films include oxide films, titanium dioxide films, zinc oxide films, tin oxide films, and the like, which can be substituted. On the back surface of the substrate W, there is a back electrode 13.

このように太陽電池において、基板上に形成された電極が複層構造の電極であることにより、1層構造の電極より電極の高さを確実に高い。さらに、第2層目の電極が銅の細線で形成されたものであることにより、第2層目の電極がスクリーン印刷で形成されたものよりアスペクト比が高く、基板上での配線の占有面積が少ない電極であるため、このような複層構造の電極を有する太陽電池は従来より発電効率が向上されたものとなる。
また、第2層目の電極がAg含有の電極用ペーストから形成されたものより、第2層目の電極が銅の細線であれば、材料費及び製造コストが大幅に低減されたものとなる。
As described above, in the solar cell, the electrode formed on the substrate is an electrode having a multilayer structure, so that the height of the electrode is surely higher than that of the electrode having a single layer structure. Further, since the second layer electrode is formed of a thin copper wire, the aspect ratio is higher than that of the second layer electrode formed by screen printing, and the area occupied by the wiring on the substrate Therefore, the solar cell having such a multi-layered electrode has improved power generation efficiency compared to the conventional one.
In addition, if the second layer electrode is a thin copper wire, the material cost and the manufacturing cost are greatly reduced compared to the case where the second layer electrode is formed from an Ag-containing electrode paste. .

フィンガー電極10の第2層目の電極として使用されている銅の細線2は、その細線の表面にはんだ性材料2aがメッキされたものであることが好ましい。このように、銅の細線2の表面に予めはんだ性材料2aがメッキされたものであることにより、第1層目の電極1に接着する際にはんだ付けの工程を簡略化できるので、製造コストが低減された太陽電池となる。   The copper thin wire 2 used as the second layer electrode of the finger electrode 10 is preferably one in which a soldering material 2a is plated on the surface of the thin wire. As described above, the soldering material 2a is plated on the surface of the copper thin wire 2 in advance, so that the soldering process can be simplified when bonding to the electrode 1 of the first layer. The solar cell is reduced.

さらに、銅の細線2の断面の形状は、円形又は正方形とすることができる。
本発明では、銅の細線の断面形状は特に限定されないが、円形又は正方形であることにより、第1層目の電極上に安定して接着されたものとなる。
Furthermore, the shape of the cross section of the thin copper wire 2 can be circular or square.
In the present invention, the cross-sectional shape of the copper fine wire is not particularly limited. However, since it is circular or square, the copper thin wire is stably bonded onto the first layer electrode.

次に、上記に説明した本発明の太陽電池を製造する方法について以下説明する。
図3及び図4は本発明に係る複層構造の電極を有する太陽電池の製造方法を説明する図である。
Next, the method for producing the solar cell of the present invention described above will be described below.
3 and 4 are diagrams for explaining a method for producing a solar cell having a multilayer electrode according to the present invention.

まず、ガリウムドープp型単結晶シリコン基板Wを用意する。このシリコン単結晶基板はチョクラルスキー(CZ)法およびフロートゾーン(FZ)法のいずれの方法によって作製されていても構わない。基板の比抵抗は例えば0.1〜20Ω・cmが好ましく、特に0.5〜2.0Ω・cmであることが高い性能の太陽電池を作る上で好適である。   First, a gallium-doped p-type single crystal silicon substrate W is prepared. This silicon single crystal substrate may be produced by any one of the Czochralski (CZ) method and the float zone (FZ) method. The specific resistance of the substrate is preferably, for example, 0.1 to 20 Ω · cm, and in particular, 0.5 to 2.0 Ω · cm is suitable for producing a high-performance solar cell.

次に、用意した基板1を水酸化ナトリウム水溶液に浸し、ダメージ層をエッチングで取り除く。この基板のダメージ除去は、水酸化カリウム等強アルカリ水溶液を用いても構わない。また、フッ硝酸等の酸水溶液でも同様の目的を達成することが可能である。   Next, the prepared substrate 1 is immersed in an aqueous sodium hydroxide solution, and the damaged layer is removed by etching. For removing damage from the substrate, a strong alkaline aqueous solution such as potassium hydroxide may be used. The same object can be achieved with an aqueous acid solution such as hydrofluoric acid.

ダメージエッチングを行った基板Wにランダムテクスチャを形成する。
太陽電池は通常、表面に凹凸形状を形成するのが好ましい。その理由は,可視光域の反射率を低減させるために、できる限り2回以上の反射を受光面で行わせる必要があるためである。これら一つ一つの山のサイズは1〜20μm程度でよい。代表的な表面凹凸構造としてはV溝,U溝が挙げられる。これらは,研削機を利用して,形成可能である。また、ランダムな凹凸構造を作るには、水酸化ナトリウムにイソプロピルアルコールを加えた水溶液に浸してウェットエッチングしたり、他には、酸エッチングやリアクティブ・イオン・エッチング等を用いることが可能である。なお、図では両面に形成したテクスチャ構造は微細なため省略している。
A random texture is formed on the substrate W subjected to damage etching.
In general, a solar cell preferably has an uneven shape on the surface. The reason is that in order to reduce the reflectance in the visible light region, it is necessary to cause the light receiving surface to perform reflection at least twice as much as possible. The size of each of these peaks may be about 1 to 20 μm. Typical surface uneven structures include V-grooves and U-grooves. These can be formed using a grinding machine. In order to create a random concavo-convex structure, it is possible to use wet etching by dipping in an aqueous solution of sodium hydroxide and isopropyl alcohol, or to use acid etching or reactive ion etching. . In the figure, the texture structure formed on both sides is omitted because it is fine.

次に、高濃度拡散層12b及び低濃度拡散層12aからなる二段エミッタを形成する。高濃度拡散層は拡散用リンペーストを用いて、スクリーン印刷機によって印刷して、ベークする。低濃度拡散層は、五酸化二リンおよび珪素アルコキシドを含有したスピン塗布用の拡散剤をスピン塗布して、拡散熱処理を施すことによって形成することができる。このような製造方法によれば、オーミックコンタクトを得ながら、電極以外の受光面の表面再結合及びエミッタ内の再結合を抑制することにより、光電変換効率を向上させることができる。   Next, a two-stage emitter composed of the high concentration diffusion layer 12b and the low concentration diffusion layer 12a is formed. The high-concentration diffusion layer is printed and baked by a screen printer using a phosphorus paste for diffusion. The low-concentration diffusion layer can be formed by spin-coating a diffusing agent for spin coating containing diphosphorus pentoxide and silicon alkoxide and performing diffusion heat treatment. According to such a manufacturing method, the photoelectric conversion efficiency can be improved by suppressing the surface recombination of the light receiving surface other than the electrode and the recombination in the emitter while obtaining an ohmic contact.

次に、プラズマエッチャーを用い、接合分離を行う。このプロセスではプラズマやラジカルが受光面や裏面に侵入しないよう、サンプルをスタックし、その状態で、端面を数ミクロン削る。   Next, junction separation is performed using a plasma etcher. In this process, the sample is stacked so that plasma and radicals do not enter the light-receiving surface and back surface, and in this state, the end surface is cut by several microns.

引き続き、表面に形成されたリンガラスをフッ酸でエッチングした後、ダイレクトプラズマCVD装置を用い、エミッタ層上に表面保護膜である窒化膜11を堆積する。この膜厚は、反射防止膜も兼ねさせるため70nmから100nmが適している。他の反射防止膜として酸化膜、二酸化チタン膜、酸化亜鉛膜、酸化スズ膜等があり、代替が可能である。また、形成法も上記以外にリモートプラズマCVD法、コーティング法、真空蒸着法等があるが、経済的な観点から、上記、窒化膜をプラズマCVD法によって形成するのが好適である。   Subsequently, after phosphorous glass formed on the surface is etched with hydrofluoric acid, a nitride film 11 as a surface protective film is deposited on the emitter layer using a direct plasma CVD apparatus. The film thickness is preferably 70 nm to 100 nm because it also serves as an antireflection film. Other antireflection films include oxide films, titanium dioxide films, zinc oxide films, tin oxide films, and the like, which can be substituted. In addition to the above, the formation method includes a remote plasma CVD method, a coating method, a vacuum deposition method, and the like. From the economical viewpoint, it is preferable to form the nitride film by the plasma CVD method.

さらに、上記反射防止膜上にトータルの反射率が最も小さくなるような条件、例えば二フッ化マグネシウム膜といった屈折率が1から2の間の膜を形成すれば,反射率がさらに低減し、生成電流密度は高くなる。   Furthermore, if a film having a refractive index between 1 and 2, such as a magnesium difluoride film, is formed on the antireflection film so that the total reflectance is minimized, the reflectance is further reduced. The current density is increased.

次に、スクリーン印刷装置を用い、裏面に例えばアルミニウムからなるペーストを塗布し、乾燥させる。この裏面のアルミニウムペーストの塗布は、スクリーン印刷法に限られず他の方法で塗布されてもよい。   Next, using a screen printing apparatus, a paste made of, for example, aluminum is applied to the back surface and dried. The application of the aluminum paste on the back surface is not limited to the screen printing method, and may be applied by other methods.

続いて、表面側のフィンガー電極10の第1層目1の電極用ペーストを基板Wに印刷し(図4の上図参照)、乾燥させる。
この第1層目1の印刷は、所望の櫛形の電極パターンの開口部を有する印刷版を有するスクリーン印刷装置にAg含有の電極用ペーストを用いることで為される。このとき、第2層目に銅の細線を載せることを見越して、図5のように印刷された第1層目の電極用ペーストの中央に谷ができるようにしてもよい。このように第1層目の電極1に谷を形成しておくことで、断面形状が円形の銅の細線を使用した場合は、第1層目1との接着性をより良好なものとすることができ、複層構造の接合部分の剥離を抑制できる。
フィンガー電極の第1層目の形成に使用される電極用ペーストは、フィンガー電極を1層で形成する場合と同じように、管理することができる。
Subsequently, the electrode paste for the first layer 1 of the finger electrode 10 on the surface side is printed on the substrate W (see the upper diagram of FIG. 4) and dried.
The printing of the first layer 1 is performed by using an Ag-containing electrode paste in a screen printing apparatus having a printing plate having openings of a desired comb-shaped electrode pattern. At this time, a valley may be formed at the center of the first-layer electrode paste printed as shown in FIG. 5 in anticipation of placing the copper thin wire on the second layer. By forming a valley in the first layer electrode 1 in this way, when a copper thin wire having a circular cross-sectional shape is used, the adhesiveness with the first layer 1 is improved. It is possible to suppress peeling of the joint portion of the multilayer structure.
The electrode paste used for forming the first layer of the finger electrode can be managed in the same manner as when the finger electrode is formed of one layer.

次に、裏面電極13とフィンガー電極の第1層目1を同時に所定の熱プロファイルで焼成する。
続いて焼成された第1層目の電極1の上に第2層目の電極となる銅の細線2を配置する(図4の下図参照)。配置する位置は、図4の下図のように、複数本の銅の細線2を第1層目の電極1に重なるように、銅の細線2の一方の先端を位置Aに合わせる。そして第1層目の電極1と第2層目の電極2の接着は、銅の細線2上から200℃〜300℃のアイロンを押し当ててはんだ付けする。
Next, the back surface electrode 13 and the first layer 1 of the finger electrode are simultaneously fired with a predetermined thermal profile.
Subsequently, a thin copper wire 2 serving as a second layer electrode is disposed on the fired first layer electrode 1 (see the lower diagram of FIG. 4). As shown in the lower diagram of FIG. 4, one tip of the copper thin wire 2 is aligned with the position A so that the plurality of copper thin wires 2 overlap the first layer electrode 1. Then, the first-layer electrode 1 and the second-layer electrode 2 are bonded by pressing an iron of 200 ° C. to 300 ° C. from the copper thin wire 2.

はんだは、銅の細線2の配置の際、第1層目の電極1と銅の細線2の間にはんだ線をかませてもよいが、より正確に第1層目の電極1上に第2層目の電極2を接着させるには、銅の細線2の表面にはんだ性材料2aがメッキされたものを使用することが好ましい。これによりはんだ付けの手間を簡略化することができる。はんだ性材料2aとしては、例えば、スズ(Sn)や銀(Ag)等が挙げられる。   Solder wire may be inserted between the first layer electrode 1 and the copper thin wire 2 when the copper thin wire 2 is disposed, but the solder is more accurately placed on the first layer electrode 1. In order to adhere the second-layer electrode 2, it is preferable to use a material in which a soldering material 2 a is plated on the surface of the copper thin wire 2. Thereby, the labor of soldering can be simplified. Examples of the solder material 2a include tin (Sn) and silver (Ag).

銅の細線2は、電極用ペーストと同じ抵抗値を持つ断面積のもので、特にその断面形状としては円形又は正方形であるものを使用することができる。これにより第1層目の電極1上に銅の細線2を配置する際、銅の細線の配置面を気にせずに第1層目の電極上に配置できるため、電極の形成工程をより簡略化することができる。   The copper thin wire 2 has a cross-sectional area having the same resistance value as that of the electrode paste, and in particular, a cross-sectional shape having a circular or square shape can be used. As a result, when the copper thin wire 2 is disposed on the first-layer electrode 1, it can be disposed on the first-layer electrode without worrying about the copper thin-wire arrangement surface, thereby simplifying the electrode formation process. Can be

次に、第1層目1にはんだ付けされた複数本の銅の細線2を図4の下図のように位置Bで切断する。これにより図2のような太陽電池20を製造することができる。   Next, a plurality of thin copper wires 2 soldered to the first layer 1 are cut at a position B as shown in the lower diagram of FIG. Thereby, the solar cell 20 as shown in FIG. 2 can be manufactured.

このように、表面のフィンガー電極の第1層目1を電極用ペーストを使用したスクリーン印刷により形成することで、下地である基板Wとの密着性が良好となり、オーミック電極を形成することができる。特に、基板Wにランダムテクスチャが形成されている場合には、直接金属細線をはんだ付けするより電極用ペーストで第1層目を形成した方が基板Wとより密着する。   In this way, by forming the first layer 1 of the finger electrode on the surface by screen printing using an electrode paste, the adhesion with the substrate W as a base is improved and an ohmic electrode can be formed. . In particular, in the case where a random texture is formed on the substrate W, the first layer formed with the electrode paste is more closely adhered to the substrate W than the metal fine wire is directly soldered.

また、表面のフィンガー電極の第2層目2を、第1層目と同じようにスクリーン印刷で形成するのではなく、銅の細線2を使用して形成することで、第1層目の電極1にスクリーン印刷版のメッシュの目詰まりによる配線のカスレがあっても、第2層目の銅の細線により確実に断線のない電極とすることができる。   Further, the second layer 2 of the finger electrode on the surface is not formed by screen printing in the same manner as the first layer, but is formed by using the thin copper wire 2, so that the first layer electrode Even when wiring 1 is clogged due to clogging of the screen printing plate mesh, the second layer of copper fine wires can reliably provide an electrode without disconnection.

さらに、電極の第1層目と第2層目の両方をAg含有の電極用ペーストを使用したスクリーン印刷で形成するより、本発明であれば工程が簡便であり製造コストを約10分の1に低減することができる。また2層構造のフィンガー電極において2層ともAg含有の電極用ペーストを使用するより、2層目ははんだ性材料でメッキした銅の細線を使用したほうが材料費を約10分の1に低減できる。   Furthermore, if both the first layer and the second layer of the electrode are formed by screen printing using an Ag-containing electrode paste, the process is simple and the manufacturing cost is reduced to about 1/10 of the present invention. Can be reduced. In addition, in the two-layered finger electrode, the material cost can be reduced to about 1/10 by using a copper thin wire plated with a solder material for the second layer, rather than using an Ag-containing electrode paste for both layers. .

また、2層目を銅の細線とすることにより、第1層目の電極上に重ねるとこが簡単であり、さらに、第2層目の電極が所望のフィンガー電極パターンからはみ出る恐れも少ない。それ故、上記に説明した本発明の太陽電池製造方法は、フィンガー電極を複層構造としてその第2層目に銅の細線を使用することで、簡単な方法で高いアスペクト比を有する電極を形成することができ、且つ低コストで変換効率の高い太陽電池を提供することができる。   In addition, by forming the second layer as a copper thin wire, it is easy to overlap the first layer electrode, and the second layer electrode is less likely to protrude from the desired finger electrode pattern. Therefore, in the solar cell manufacturing method of the present invention described above, an electrode having a high aspect ratio is formed by a simple method by using a finger electrode as a multilayer structure and using a thin copper wire as the second layer. It is possible to provide a solar cell with high conversion efficiency at low cost.

さらに、銀含有の電極用ペーストで形成した2層構造の電極では、アスペクト比が小さく、平均して幅が150μmで高さが50μm以下の電極しか得ることができなかったが、本発明による太陽電池の製造方法であれば、第1層目の電極は幅が50μmで高さは10μm以下で十分であるので、スクリーン印刷により第1層目の電極を形成しても印刷工程に無理がない。その上、第2層目の電極として銅の細線を使用することにより容易に50μm以上の高さを有する電極を得ることができる。   Further, in the two-layer structure electrode formed of the silver-containing electrode paste, the aspect ratio was small, and on average, only an electrode having a width of 150 μm and a height of 50 μm or less could be obtained. In the battery manufacturing method, the first layer electrode is sufficient to have a width of 50 μm and a height of 10 μm or less, so even if the first layer electrode is formed by screen printing, there is no difficulty in the printing process. . In addition, an electrode having a height of 50 μm or more can be easily obtained by using a copper fine wire as the second layer electrode.

その上、本発明の方法であれば、2層とも銀ペーストで形成された電極を有する太陽電池と比較して、基板上のシャドーロスを約1/3にすることができる。すなわち本発明の方法で複層構造の電極を有する太陽電池を製造すれば、電極幅を150μmから50μmにできるため、電極幅を100μm程度狭くすることができる。従って例えば156mm角の正方形の基板に80本の電極を形成した場合は、80(本)×100(μm)=8(mm)の幅が太陽電池基板上の有効面積として広がり、例えば幅が150μmで高さが50μmの電極を有する太陽電池1枚の発電効率が約18%の場合、本発明の太陽電池は、8(mm)/156(mm)×18(%)=0.92(%)も発電効率を向上させることができる。これは非常に大きな効果である。   In addition, according to the method of the present invention, the shadow loss on the substrate can be reduced to about 1/3 compared to a solar cell having electrodes formed of silver paste in both layers. That is, if a solar cell having an electrode having a multilayer structure is manufactured by the method of the present invention, the electrode width can be reduced from 150 μm to 50 μm, so that the electrode width can be reduced by about 100 μm. Therefore, for example, when 80 electrodes are formed on a square substrate of 156 mm square, a width of 80 (pieces) × 100 (μm) = 8 (mm) spreads as an effective area on the solar cell substrate, for example, the width is 150 μm. When the power generation efficiency of one solar cell having an electrode with a height of 50 μm is about 18%, the solar cell of the present invention has 8 (mm) / 156 (mm) × 18 (%) = 0.92 (% ) Can also improve power generation efficiency. This is a very big effect.

また本発明の太陽電池は、電極の比抵抗をさらに低くできる。
銀ペーストは、ミクロンオーダーの独立した銀粒子やそれより大きいフレーク状銀とガラスフリットが溶剤の中にあり、焼成時にそれらの銀粒子が融合してはじめて電気の導体となる。それ故、ムクの銀線に較べて比抵抗が1.5倍程度高くなる。銀の比抵抗が1.62μΩ・cmに対して銅は1.72μΩ・cmと6%程度高いが、ムクの銅線にすることの体積効果は大きい。
The solar cell of the present invention can further reduce the specific resistance of the electrode.
The silver paste has independent silver particles of micron order or larger flaky silver and glass frit in a solvent, and when these silver particles are fused at the time of firing, it becomes an electric conductor. Therefore, the specific resistance is about 1.5 times higher than that of Muku's silver wire. Although the specific resistance of silver is 1.62 μΩ · cm and copper is 1.72 μΩ · cm, which is about 6% higher, the volume effect of making a copper wire is large.

尚、上記のように製造された太陽電池のフィンガー電極にさらにこのフィンガー電極に接続して電力を取り出すバスバー電極(不図示)を形成することができる。そして、バスバー電極の形成された太陽電池をモジュール化するためにさらにインターコネクター(不図示)を複数の太陽電池のバスバー電極上にはんだ付けすることもできる。   In addition, the bus bar electrode (not shown) which takes out electric power by connecting with this finger electrode further to the finger electrode of the solar cell manufactured as mentioned above can be formed. An interconnector (not shown) can be further soldered onto the bus bar electrodes of a plurality of solar cells in order to modularize the solar cell on which the bus bar electrodes are formed.

また、本発明の実施形態として、基板の受光面側(表面)に複層構造のフィンガー電極を形成する方法を説明したが、裏面の電極に本発明の複層構造電極の形成の方法を適用することも可能である。   In addition, as an embodiment of the present invention, a method of forming a finger electrode having a multilayer structure on the light receiving surface side (front surface) of the substrate has been described, but the method of forming a multilayer structure electrode of the present invention is applied to an electrode on the back surface. It is also possible to do.

以下に本発明の実施例を挙げて具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
(実施例)
<太陽電池用基板の作製>
図3に示したような方法で、太陽電池を作製する。まず、一辺が約156mmの角ウェーハで、厚さ300μm、比抵抗0.5Ω・cm、方位{100}のCZ法で育成されたホウ素ドープp型アズカットシリコン単結晶基板を用意し、濃水酸化カリウム水溶液によるエッチングを行ってダメージ層を除去した。その後、水酸化カリウム/2−プロパノール混合溶液中に浸漬して、シリコン単結晶基板の表面にテクスチャ形成を行い、その後塩酸/過酸化水素混合溶液を用いて洗浄した。
Examples of the present invention will be specifically described below, but the present invention is not limited thereto.
(Example)
<Production of solar cell substrate>
A solar cell is manufactured by the method shown in FIG. First, a boron-doped p-type as-cut silicon single crystal substrate grown by the CZ method with a side of about 156 mm and a thickness of 300 μm, a specific resistance of 0.5 Ω · cm, and an orientation of {100} is prepared. The damage layer was removed by etching with an aqueous potassium oxide solution. Then, it was immersed in a potassium hydroxide / 2-propanol mixed solution, textured on the surface of the silicon single crystal substrate, and then washed with a hydrochloric acid / hydrogen peroxide mixed solution.

次に、このp型シリコン単結晶基板をオキシ塩化リン雰囲気中、850℃の条件で熱処理し、厚さ0.4μmのエミッタ層を形成した。エミッタ層形成後、フッ酸水溶液中に浸漬し拡散で形成されたリンガラスを除去した。   Next, this p-type silicon single crystal substrate was heat-treated in a phosphorus oxychloride atmosphere at 850 ° C. to form an emitter layer having a thickness of 0.4 μm. After forming the emitter layer, the phosphorous glass formed by diffusion was immersed in a hydrofluoric acid aqueous solution to remove it.

その後、反射防止膜として、リモートプラズマCVD法を用いて窒化シリコン膜を形成した。   Thereafter, a silicon nitride film was formed as an antireflection film using a remote plasma CVD method.

<電極の形成>
このようにして得られた太陽電池用基板Wに電極を形成する。まず、基板Wの受光面とは反対側の面(裏面)全体に、スクリーン印刷法を用いてアルミニウムペーストを塗布して乾燥させた。
次に、図4の上図のような直線状の電極パターンで電極用ペーストをスクリーン印刷により塗布し、乾燥させた。第1層目の電極用ペーストは、銀粒子、ガラスフリット、樹脂、溶剤を配合したものを使用した。
その後所望の熱プロファイルにより基板Wに熱処理を施した。これにより、厚さ20μmのアルミニウム製の裏面電極が焼成され、それと同時に線幅が約50μm、各線の間隔が約2.5mmのパターンで約15μmの高さを有するフィンガー電極の第1層目が焼成された。
<Formation of electrode>
Electrodes are formed on the solar cell substrate W thus obtained. First, an aluminum paste was applied to the entire surface (back surface) opposite to the light receiving surface of the substrate W using a screen printing method and dried.
Next, an electrode paste was applied by screen printing with a linear electrode pattern as shown in the upper diagram of FIG. 4 and dried. As the first layer electrode paste, a mixture of silver particles, glass frit, resin and solvent was used.
Thereafter, the substrate W was heat-treated with a desired thermal profile. As a result, the back electrode made of aluminum having a thickness of 20 μm is baked, and at the same time, the first layer of the finger electrode having a height of about 15 μm in a pattern with a line width of about 50 μm and a distance between each line of about 2.5 mm Baked.

次に、第2層目の電極となる銅の細線2を約80〜100本用意した。
この銅の細線2は、細線自体にはんだ性を持たせるため、その表面にスズ(Sn)の薄膜が被膜してあるもので、この銅の細線の断面形状は円形であり、その直径は約50μm程度である。
Next, about 80 to 100 thin copper wires 2 serving as the second layer electrodes were prepared.
The copper thin wire 2 has a thin film of tin (Sn) coated on its surface so that the thin wire itself has solderability. The cross-sectional shape of the copper thin wire is circular, and its diameter is about It is about 50 μm.

そして、スクリーン印刷法により焼成された第1層目の電極1上に銅の細線を重ねて配置し、該銅の細線上から約250℃のアイロンを押し当てて第1層目の電極とはんだ付けし、第2層目の電極が固定された。続いて、銅の細線2を位置Bで切断し、太陽電池が製造された。   Then, a copper thin wire is placed on the first layer electrode 1 baked by the screen printing method, and an iron of about 250 ° C. is pressed from the copper thin wire to the first layer electrode and the solder. The second layer electrode was fixed. Subsequently, the thin copper wire 2 was cut at a position B, and a solar cell was manufactured.

<製造された太陽電池の特性>
このように製造された太陽電池の変換効率等を測定した。その測定結果を下記の表1に示す。表1の通り、実施例によって製造された2層構造のフィンガー電極のアスペクト比(高さ/幅)は65/50となった。すなわち、幅が50μmのフィンガー電極の第1層目上に直径約50μmの銅線をはんだ付けすれば、第2層目のフィンガー電極は第1層目の電極からはみ出ることがなく、2層構造のフィンガー電極は第1層目でスクリーン印刷により焼成した幅を保つことができる。そのため、単位面積あたりのフィンガー電極の占有面積は約2%とすることができ、その変換効率は、約17.2%であった。従って電極によるシャドーロスを低減できることが分かる。
<Characteristics of manufactured solar cell>
The conversion efficiency etc. of the solar cell manufactured in this way were measured. The measurement results are shown in Table 1 below. As shown in Table 1, the aspect ratio (height / width) of the finger electrode having a two-layer structure manufactured according to the example was 65/50. That is, if a copper wire having a diameter of about 50 μm is soldered onto the first layer of the finger electrode having a width of 50 μm, the second layer finger electrode does not protrude from the first layer electrode, and thus has a two-layer structure. This finger electrode can maintain the width fired by screen printing in the first layer. Therefore, the area occupied by the finger electrodes per unit area can be about 2%, and the conversion efficiency is about 17.2%. Therefore, it can be seen that the shadow loss due to the electrodes can be reduced.

(比較例)
<太陽電池用基板の作製>
シリコン単結晶基板の用意から、窒化シリコン膜の形成までは、実施例と同様の方法で基板Wを作製した。
(Comparative example)
<Production of solar cell substrate>
From the preparation of the silicon single crystal substrate to the formation of the silicon nitride film, the substrate W was manufactured by the same method as in the example.

<電極の形成>
このようにして得られた太陽電池用基板Wに電極を形成する。まず、基板Wの受光面とは反対側の面(裏面)全体に、スクリーン印刷法を用いてアルミニウムペーストを塗布して乾燥させた。
次に、実施例と同様の電極パターンで電極用ペーストをスクリーン印刷により塗布し、乾燥させた。第1層目の電極用ペーストは、銀粒子、ガラスフリット、樹脂、溶剤を配合したものを使用した。
その後所望の熱プロファイルにより基板Wに熱処理を施した。これにより、厚さ20μmのアルミニウム製の裏面電極が焼成され、それと同時に線幅が約50μm、各線の間隔が約1.8±0.2mmのパターンで約20μmの高さを有するフィンガー電極の第1層目が焼成された。
<Formation of electrode>
Electrodes are formed on the solar cell substrate W thus obtained. First, an aluminum paste was applied to the entire surface (back surface) opposite to the light receiving surface of the substrate W using a screen printing method and dried.
Next, an electrode paste was applied by screen printing with the same electrode pattern as in the example and dried. As the first layer electrode paste, a mixture of silver particles, glass frit, resin and solvent was used.
Thereafter, the substrate W was heat-treated with a desired thermal profile. As a result, an aluminum back electrode having a thickness of 20 μm is fired, and at the same time, a first electrode of a finger electrode having a line width of about 50 μm and a distance of each line of about 1.8 ± 0.2 mm and a height of about 20 μm. The first layer was fired.

次に、第1層目の電極上に第2層目の電極をスクリーン印刷により形成した。
このとき使用した第2層目の電極用ペーストは、第1層目の電極用ペーストと同じもの使用した。
この後、基板Wを乾燥させ、所望の熱プロファイルにより基板Wに熱処理を施した。これにより、フィンガー電極の第2層目が焼成された。
Next, a second layer electrode was formed on the first layer electrode by screen printing.
The second layer electrode paste used here was the same as the first layer electrode paste.
Thereafter, the substrate W was dried, and the substrate W was heat-treated with a desired thermal profile. Thereby, the 2nd layer of the finger electrode was baked.

<製造された太陽電池の特性>
このように製造された太陽電池の変換効率等を測定した。その測定結果を下記の表1に示す。表1の通り、比較例によって製造された2層構造のフィンガー電極の変換効率は、約16.5%であった。また、アスペクト比(高さ/幅)は50/150となった。すなわち、2層とも電極用ペーストで形成すると、第1層目のフィンガー電極を幅50μmで形成することができるが、第2層目の電極用ペーストを印刷する際、印刷のズレや、ペーストの流動により第1層目の電極からペーストがだいぶはみ出してしまうことが分かる。さらに、単位面積あたりのフィンガー電極の占有面積は約6%であった。
<Characteristics of manufactured solar cell>
The conversion efficiency etc. of the solar cell manufactured in this way were measured. The measurement results are shown in Table 1 below. As shown in Table 1, the conversion efficiency of the finger electrode having a two-layer structure manufactured according to the comparative example was about 16.5%. The aspect ratio (height / width) was 50/150. That is, if both layers are formed of electrode paste, the first layer finger electrode can be formed with a width of 50 μm. However, when the second layer electrode paste is printed, printing misalignment or paste It can be seen that the paste protrudes considerably from the first layer electrode due to the flow. Furthermore, the occupied area of the finger electrode per unit area was about 6%.

Figure 2009182154
Figure 2009182154

実施例、比較例の結果より、本発明のように、第1層目の電極上に第2層目の電極として銅の細線を使用することで、複層構造の電極を所望パターンからはみ出すことなく形成することができるため、高いアスペクト比、低抵抗率の電極をより簡単な方法で得られ、変換効率の高い太陽電池を製造できることが分かる。   From the results of Examples and Comparative Examples, as in the present invention, by using a copper fine wire as the second layer electrode on the first layer electrode, the multi-layer structure electrode protrudes from the desired pattern. It can be seen that an electrode having a high aspect ratio and a low resistivity can be obtained by a simpler method and a solar cell with high conversion efficiency can be manufactured.

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、如何なるものであっても本発明の技術範囲に包含される。   The present invention is not limited to the above embodiment. The above-described embodiment is an exemplification, and the present invention has any configuration substantially the same as the technical idea described in the claims of the present invention and exhibits the same function and effect. It is included in the technical scope.

本発明に係る太陽電池の電極部分の拡大図である。It is an enlarged view of the electrode part of the solar cell which concerns on this invention. 本発明に係る太陽電池の実施形態を説明する図である。It is a figure explaining embodiment of the solar cell which concerns on this invention. 本発明に係る太陽電池を形成する方法を説明する図である。It is a figure explaining the method of forming the solar cell concerning this invention. 本発明に係る太陽電池の複層構造の電極を形成する方法を説明する図である。It is a figure explaining the method of forming the electrode of the multilayer structure of the solar cell which concerns on this invention. 本発明に係る太陽電池の電極部分の拡大図である。It is an enlarged view of the electrode part of the solar cell which concerns on this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1…第1層目のフィンガー電極、 2…第2層目のフィンガー電極、
2a…はんだ性材料、 10…複層構造のフィンガー電極、
11…パッシベーション膜兼反射防止膜、
12a…低濃度拡散層、 12b…高濃度拡散層、 13…裏面電極、
20…太陽電池、 A、B…位置、 W…(太陽電池用の)基板。
1 ... first layer finger electrode, 2 ... second layer finger electrode,
2a ... soldering material, 10 ... finger electrode of multi-layer structure,
11: Passivation film and antireflection film,
12a ... Low concentration diffusion layer, 12b ... High concentration diffusion layer, 13 ... Back electrode,
20 ... solar cell, A, B ... position, W ... (for solar cell) substrate.

Claims (7)

少なくとも、基板上に複層構造の電極が形成された太陽電池であって、
前記電極の第2層目が、銅の細線であることを特徴とする太陽電池。
At least a solar cell in which an electrode having a multilayer structure is formed on a substrate,
The solar cell, wherein the second layer of the electrode is a thin copper wire.
前記銅の細線は、該銅の細線の表面にはんだ性材料がメッキされたものであることを特徴とする請求項1に記載の太陽電池。   2. The solar cell according to claim 1, wherein the copper thin wire is obtained by plating a surface of the copper thin wire with a soldering material. 前記銅の細線の断面の形状は、円形又は正方形であることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の太陽電池。   The solar cell according to claim 1 or 2, wherein a shape of a cross section of the copper fine wire is a circle or a square. 少なくとも、基板上に複層構造の電極を形成する工程を有する太陽電池の製造方法であって、
前記電極形成工程において、第2層目の電極として銅の細線を使用することを特徴とする太陽電池の製造方法。
At least a method for manufacturing a solar cell having a step of forming an electrode having a multilayer structure on a substrate,
In the electrode forming step, a thin copper wire is used as the second layer electrode.
前記銅の細線として該銅の細線の表面にはんだ性材料がメッキされたものを使用することを特徴とする請求項4に記載の太陽電池の製造方法。   5. The method for manufacturing a solar cell according to claim 4, wherein the copper fine wire is a surface of the copper fine wire plated with a soldering material. 前記銅の細線として該銅の細線の断面の形状が円形又は正方形であるものを使用することを特徴とする請求項4又は請求項5に記載の太陽電池の製造方法。   The method for manufacturing a solar cell according to claim 4 or 5, wherein the copper thin wire has a cross-sectional shape of a circle or a square. 前記電極形成工程において、基板上に第1層目の電極となる電極用ペーストをスクリーン印刷により所望パターンで塗布して第1層目の電極を焼成し、該第1層目の電極上に第2層目の電極となる前記銅の細線を配置して、該銅の細線上から200℃〜300℃のアイロンを押し当てて前記第1層目の電極とはんだ付けし、前記複層構造の電極を形成することを特徴とする請求項4乃至請求項6のいずれか1項に記載の太陽電池の製造方法。   In the electrode forming step, an electrode paste to be a first layer electrode is applied on the substrate in a desired pattern by screen printing, and the first layer electrode is baked, and the first layer electrode is baked on the first layer electrode. The copper thin wire to be the second layer electrode is disposed, and an iron of 200 ° C. to 300 ° C. is pressed from the copper thin wire to be soldered to the first layer electrode, and the multilayer structure is formed. An electrode is formed, The manufacturing method of the solar cell of any one of Claims 4 thru | or 6 characterized by the above-mentioned.
JP2008019892A 2008-01-30 2008-01-30 Manufacturing method of solar cell Active JP5203732B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008019892A JP5203732B2 (en) 2008-01-30 2008-01-30 Manufacturing method of solar cell

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008019892A JP5203732B2 (en) 2008-01-30 2008-01-30 Manufacturing method of solar cell

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2009182154A true JP2009182154A (en) 2009-08-13
JP5203732B2 JP5203732B2 (en) 2013-06-05

Family

ID=41035889

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2008019892A Active JP5203732B2 (en) 2008-01-30 2008-01-30 Manufacturing method of solar cell

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5203732B2 (en)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010135562A (en) * 2008-12-04 2010-06-17 Sharp Corp Photoelectric conversion element, photoelectric conversion element module, and production process of photoelectric conversion element
JP2010283275A (en) * 2009-06-08 2010-12-16 Ulvac Japan Ltd Crystalline solar cell and method of manufacturing the same
JP2011129641A (en) * 2009-12-16 2011-06-30 Dainippon Screen Mfg Co Ltd Wiring forming method and wiring forming device
JP2012129359A (en) * 2010-12-15 2012-07-05 Mitsubishi Electric Corp Solar cell module and solar cell
JP2013030620A (en) * 2011-07-28 2013-02-07 Sanyo Electric Co Ltd Photovoltaic module
CN104752533A (en) * 2014-12-31 2015-07-01 苏州润阳光伏科技有限公司 Gate line structure of solar cell
JP2016512394A (en) * 2013-03-13 2016-04-25 ジーティーエイティー・コーポレーション Self-supporting metal articles for semiconductors

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5784182A (en) * 1980-11-14 1982-05-26 Hitachi Ltd Solar battery
JPH036867A (en) * 1989-06-05 1991-01-14 Mitsubishi Electric Corp Electrode structure of photovoltaic device, forming method, and apparatus for manufacture thereof
JPH06151913A (en) * 1992-11-16 1994-05-31 Canon Inc Electrode formation method
JPH1093120A (en) * 1996-09-17 1998-04-10 Sharp Corp Lead wire mounting apparatus
JP2003168811A (en) * 2001-11-30 2003-06-13 Sanyo Electric Co Ltd Method and device for soldering tab lead
JP2008263163A (en) * 2007-03-19 2008-10-30 Sanyo Electric Co Ltd Solar battery module
JP2009164320A (en) * 2008-01-04 2009-07-23 Sharp Corp Solar cell, and solar cell module

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5784182A (en) * 1980-11-14 1982-05-26 Hitachi Ltd Solar battery
JPH036867A (en) * 1989-06-05 1991-01-14 Mitsubishi Electric Corp Electrode structure of photovoltaic device, forming method, and apparatus for manufacture thereof
JPH06151913A (en) * 1992-11-16 1994-05-31 Canon Inc Electrode formation method
JPH1093120A (en) * 1996-09-17 1998-04-10 Sharp Corp Lead wire mounting apparatus
JP2003168811A (en) * 2001-11-30 2003-06-13 Sanyo Electric Co Ltd Method and device for soldering tab lead
JP2008263163A (en) * 2007-03-19 2008-10-30 Sanyo Electric Co Ltd Solar battery module
JP2009164320A (en) * 2008-01-04 2009-07-23 Sharp Corp Solar cell, and solar cell module

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010135562A (en) * 2008-12-04 2010-06-17 Sharp Corp Photoelectric conversion element, photoelectric conversion element module, and production process of photoelectric conversion element
JP2010283275A (en) * 2009-06-08 2010-12-16 Ulvac Japan Ltd Crystalline solar cell and method of manufacturing the same
JP2011129641A (en) * 2009-12-16 2011-06-30 Dainippon Screen Mfg Co Ltd Wiring forming method and wiring forming device
JP2012129359A (en) * 2010-12-15 2012-07-05 Mitsubishi Electric Corp Solar cell module and solar cell
JP2013030620A (en) * 2011-07-28 2013-02-07 Sanyo Electric Co Ltd Photovoltaic module
JP2016512394A (en) * 2013-03-13 2016-04-25 ジーティーエイティー・コーポレーション Self-supporting metal articles for semiconductors
CN104752533A (en) * 2014-12-31 2015-07-01 苏州润阳光伏科技有限公司 Gate line structure of solar cell

Also Published As

Publication number Publication date
JP5203732B2 (en) 2013-06-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI597856B (en) Solar cell and manufacturing method thereof
JP5203732B2 (en) Manufacturing method of solar cell
JP5989243B2 (en) SOLAR BATTERY CELL, ITS MANUFACTURING METHOD, AND SOLAR BATTERY MODULE
JP5734304B2 (en) Conductive paste for solar cell and method for producing solar cell element using the same
JP5726303B2 (en) Solar cell and method for manufacturing the same
KR20120024483A (en) Solar cell and method for manufacturing the same
JPWO2012165590A1 (en) Solar cell and method for manufacturing the same
JP5739076B2 (en) Solar cell module and manufacturing method thereof
JP2016512394A (en) Self-supporting metal articles for semiconductors
JP2009193993A (en) Method of manufacturing solar cell electrode, and solar cell electrode
JP5460860B2 (en) Solar cell element and manufacturing method thereof
JPWO2015030199A1 (en) Solar cell element and manufacturing method thereof
JP2005353691A (en) Electrode and solar cell, and manufacturing method thereof
JP3749079B2 (en) Solar cell and manufacturing method thereof
JP5516063B2 (en) Combination mask and method for manufacturing solar cell
JP2013030665A (en) Photoelectric conversion device module, manufacturing method of the same, and photoelectric conversion device
WO2009157053A1 (en) Photovoltaic system and method for manufacturing the same
JP5171653B2 (en) Solar cell and manufacturing method thereof
JP5806395B2 (en) Solar cell element and manufacturing method thereof
JP5452755B2 (en) Method for manufacturing photovoltaic device
JP6455099B2 (en) Solar cell unit and method for manufacturing solar cell unit
WO2018207312A1 (en) Solar cell and method for manufacturing solar cell
JP2011187906A (en) Solar cell element and method of manufacturing the same
JP2011138922A (en) Solar cell and screen printing plate for manufacturing solar cell
TWI513019B (en) Solar cell and solar cell module

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20100224

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20110601

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20110607

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20110803

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20120417

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20120614

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20130129

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20130214

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Ref document number: 5203732

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20160222

Year of fee payment: 3

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250