JP2009260190A - 太陽電池セル、タブ付き太陽電池セルおよびこれらの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明の太陽電池セルは、pn接合を有する基板と、前記基板上に設けられた焼成銀電極とを備え、前記焼成銀電極は、その表面層の少なくとも一部が除去されていることを特徴とする。
【選択図】図1
Description
また、いずれの場合でも焼成銀電極にはんだコーティングを行ってもよい。
前記焼成銀電極は、前記基板上に銀粉,ガラスフリット,樹脂及び溶剤を少なくとも含む銀ペーストを塗布し、前記銀ペーストを焼成することによって形成してもよい。
1−1.第1実施形態
図1(a),(b)を用いて本発明の第1実施形態の太陽電池セルについて説明する。図1(a)は、本実施形態の太陽電池セルの構成を示す平面図であり、図1(b)は、図1(a)中のI−I断面図である。
まず、基板1の表面をエッチングすることによって表面に凹凸構造(テクスチャ構造)を形成する。エッチングは、一例では、酸やアルカリの溶液や反応性プラズマを用いて行うことができる。
次に、基板1の裏面側にアルミニウム電極3及び焼成銀電極5を,受光面側に焼成銀電極7を形成する。
アルミニウム電極3及び焼成銀電極5,7は、それぞれ、アルミニウムペースト及び銀ペーストを塗布,乾燥,焼成することによって形成することができる。アルミニウムペーストと銀ペーストの焼成は、別々に行ってもよく、同時に行ってもよい。
焼成を同時に行う場合、本工程は、例えば、以下の手順で行うことができる。まず、スクリーン印刷法により基板1の裏面側のほぼ全面にアルミニウムペーストを印刷し、約150℃で乾燥させる。次に、基板1の裏面側及び受光面側にスクリーン印刷法により銀ペーストをパターン状に印刷し、150℃程度で乾燥させる。次に、アルミニウムペースト及び銀ペーストを約700℃程度の高温で酸化性雰囲気中で同時に焼成する。これによってアルミニウム電極3及び焼成銀電極5,7が形成される。また、アルミニウム電極3の直下にはアルミニウムが拡散して高濃度p型層が形成される。焼成の好適な温度は、銀ペーストの組成に依存するが概ね700℃程度である。受光面側の焼成銀電極7は、メイングリッド7aとサブグリッド7bとで構成される。
このようなタブ付け性を悪化させる層を以下、タブ付け阻害層8と呼ぶ。
次に、焼成銀電極5,7の表面層の少なくとも一部を除去する。除去した部分を以下除去部11と呼ぶ。表面層の少なくとも一部を除去することによって、タブ付け阻害層8の少なくとも一部が除去される。
表面層は、例えば、図1(a)に示すように、島状に除去する。また、表面層は、図2(a)に示すように縞状に除去してもよい。表面層を島状又は縞状に除去した場合、島状又は縞状の部位において焼成銀電極とタブとが強く接合される。この場合、タブと電極付き太陽電池セルとの熱膨張係数差による応力が緩和されるので、結果としてセルの反りが低減されるとともに、タブ−セル電極間の接続部の接着信頼性が向上する。
また、表面層は、図1(a),図2(a)のように焼成銀電極7の長手方向の両端近傍以外の部分において除去してもよく、図3(a)のように焼成銀電極7の長手方向の全体に渡って除去してもよい。焼成銀電極7の長辺方向の全体に渡ってタブ付けを行うと電極の端部に力が集中してしてしまい、セル全体としての強度が弱くなる場合があるので、図1(a),図2(a)のように焼成銀電極7の長手方向の両端近傍以外の部分において表面層を除去することによって電極端部への力の集中を抑制することができ、これによってセル全体としての強度を向上させることができる。
また、図1(a),(b)〜図3(a),(b)では、表面層の一部を除去しているが、表面層の全部を除去してもよい。表面層の一部を除去する場合、上記と同様にタブと電極付き太陽電池セルとの熱膨張係数差による応力が緩和されるという利点がある。
表面層の除去後、焼成銀電極5,7に対してはんだコーティングを行っても行わなくてもよい。
以上の工程により、本実施形態の太陽電池セル10の製造が完了する。
図4(a),(b)を用いて本発明の第2実施形態の太陽電池セルについて説明する。図4(a)は、本実施形態の太陽電池セルの構成を示す平面図であり、図4(b)は、図4(a)中のI−I断面図である。
2−1.第1実施形態
図5を用いて本発明の第1実施形態のタブ付き太陽電池セルについて説明する。図5は、本実施形態のタブ付き太陽電池セルの構成を示す,図1(b)に対応した断面図である。
図7(a),(b)、図8(a),(b)を用いて本発明の第2実施形態のタブ付き太陽電池セルについて説明する。図7(a),(b)、図8(a),(b)は、本発明の第2実施形態のタブ付き太陽電池セルの作製に用いるタブの構成を示し、図7(a),図8(a)は、図1(b)に対応した断面図であり、図7(b),図8(b)は、それぞれ、図7(a),図8(a)中のI−I断面図である。
表面層は、一部のみを除去してもよく、全部を除去してもよい。図8(a),(b)では、焼成銀電極に取り付ける側の片面においてのみ表面層を除去しているが、その反対側の面においても表面層を除去してもよく、側面において表面層を除去してもよい。
第1実施形態と第2実施形態を総合すると、焼成銀電極とタブの少なくとも一方の表面に形成された表面層の少なくとも一部を除去することによってタブ付け性を向上させることができることが分かる。また、焼成銀電極とタブの両方にタブ付け性を悪化させる表面層が形成されている場合には、その両方において表面層の少なくとも一部を除去することによってタブ付け性をさらに向上させることができることが分かる。
3−1.ガラス層の除去がタブ付け性に与える影響について
以下に示す方法によってガラス層の除去がタブ付け性に与える影響について調べた。
比較例1では、以下に示す方法で太陽電池セルの作製及びタブ付けを行い、各種測定及び試験を行った。
比較例2では、表2に示す組成の銀ペーストを用いた。それ以外の点は、比較例1と同じ条件で太陽電池セルの作製及びタブ付けを行い、各種測定及び試験を行った。
比較例3では、焼成を720℃で行った。それ以外の点は、比較例2と同じ条件で太陽電池セルの作製及びタブ付けを行い、各種測定及び試験を行った。
実施例1では、タブ付けを行う前にリューターを用いて受光面側の焼成銀電極のメイングリッドの表面を部分的に数μmの厚さで研削した。この研削によって焼成銀電極表面に形成されているガラス層を除去した。研削は、直径1.5mmの略円形の島が5mmピッチで並ぶように行った(図1(a)を参照)。また、メイングリッドの長手方向の両端から6mmには、研削を行わない非研削部を設けた。
これ以外の点は、比較例3と同じ条件で太陽電池セルの作製及びタブ付けを行い、各種測定及び試験を行った。
実施例2では、非研削部を設けず、図3(a)に示すように、メイングリッドの長手方向の全体に渡って島状の研削部を設けた。これ以外の点は、実施例1と同じ条件で太陽電池セルの作製及びタブ付けを行い、各種測定及び試験を行った。
実施例3では、図2(a)に示すように、幅1.5mmの縞が5mmピッチで並ぶように研削した。これ以外の点は、実施例1と同じ条件で太陽電池セルの作製及びタブ付けを行い、各種測定及び試験を行った。
比較例1〜3,実施例1〜3についての結果をまとめたものを表3に示す。表3中の特性FF値及び特性Pm(最大出力)は、10枚のサンプルについての測定値の平均であり、信頼性合格枚数及びタブ付け性合格枚数は、10枚のサンプルについて試験を行った結果である。
次に、長期間放置によって焼成銀電極表面又はタブ表面に形成された不純物層の除去がタブ付け性に与える影響について調べた。
比較例4では、大気中に2年程度放置して焼成銀電極表面に若干の黄変のみられる太陽電池セルに新品のタブを取り付けた。これ以外の点は、比較例1と同じ条件で太陽電池セルの作製及びタブ付けを行い、タブ付け性試験を行った。
比較例5では、大気中に2年程度放置して表面に若干のはんだ層の酸化と思われる白化の見られるタブを通常の太陽電池セルに取り付けた。これ以外の点は、比較例1と同じ条件で太陽電池セルの作製及びタブ付けを行い、タブ付け性試験を行った。
比較例6では、大気中に2年程度放置した太陽電池セルに大気中に2年程度放置したタブを取り付けた。これ以外の点は、比較例1と同じ条件で太陽電池セルの作製及びタブ付けを行い、タブ付け性試験を行った。
実施例4では、タブ付け前に、実施例1と同じ条件で焼成銀電極表面の研削を行った。これ以外の点は、比較例4と同じ条件で太陽電池セルの作製及びタブ付けを行い、タブ付け性試験を行った。
実施例5では、タブ付け前に、タブのタブ付け側表面をリュ−ターで数μmの厚さで全面にわたって研削した。これ以外の点は、比較例5と同じ条件で太陽電池セルの作製及びタブ付けを行い、タブ付け性試験を行った。
実施例6では、タブ付け前に、実施例4及び5と同じ条件で焼成銀電極表面とタブのタブ付け側表面の研削を行った。これ以外の点は、比較例6と同じ条件で太陽電池セルの作製及びタブ付けを行い、タブ付け性試験を行った。
実施例7では、焼成銀電極の表面にはんだがコーティングされている太陽電池セルを大気中に2年程度放置したものに新品のタブを取り付けた。また、タブ付け前に、実施例1と同様の形状にはんだ表面の研削を行った。これ以外の点は、比較例1と同じ条件で太陽電池セルの作製及びタブ付けを行い、タブ付け性試験を行った。
比較例1,比較例4〜6,実施例4〜7についての結果をまとめたものを表4に示す。
Claims (8)
- pn接合を有する基板と、前記基板上に設けられた焼成銀電極とを備え、
前記焼成銀電極は、その表面層の少なくとも一部が除去されていることを特徴とする太陽電池セル。 - 前記表面層は、島状に又は縞状に除去されている請求項1に記載の太陽電池セル。
- 前記表面層は、前記焼成銀電極の長辺方向の両端近傍以外の部分において除去されている請求項1又は2に記載の太陽電池セル。
- 請求項1〜3の何れか1つに記載の太陽電池セルと、前記太陽電池セルの焼成銀電極に接続されたタブとを備えるタブ付き太陽電池セル。
- pn接合を有する基板と、前記基板上に設けられた焼成銀電極とを有する太陽電池セルと、前記太陽電池セルの焼成銀電極に接続されたタブとを備え、
前記焼成銀電極と前記タブの少なくとも一方は、その表面層の少なくとも一部が除去されていることを特徴とするタブ付き太陽電池セル。 - pn接合を有する基板上に設けられた焼成銀電極の表面層の少なくとも一部を除去する工程を備える太陽電池セルの製造方法。
- 前記焼成銀電極は、前記基板上に銀粉,ガラスフリット,樹脂及び溶剤を少なくとも含む銀ペーストを塗布し、前記銀ペーストを焼成することによって形成される請求項6に記載の方法。
- pn接合を有する基板と、前記基板上に設けられた焼成銀電極とを有する太陽電池セルと、前記太陽電池セルの焼成銀電極に接続されたタブとを備えたタブ付き太陽電池セルの製造方法であって、
前記焼成銀電極に前記タブを接続させる接続工程と、
前記接続工程の前に前記焼成銀電極と前記タブの少なくとも一方の表面層の少なくとも一部を除去する工程を備えることを特徴とするタブ付き太陽電池セルの製造方法。
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