JP2009302458A - Solar cell and manufacturing method therefor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、太陽電池及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a solar cell and a manufacturing method thereof.
図7(a)〜(c)を用いて従来の太陽電池10について説明する。図7(a)〜(c)は、それぞれ、従来の太陽電池の構造を示す平面図(受光面図)、側面図及び裏面図である。
A conventional
太陽電池10は、pn接合を有する半導体基板1と、半導体基板1の受光面側に形成された反射防止膜3と、反射防止膜3を貫通して半導体基板1に電気的に接続するように形成された受光面接続用バスバー電極5及び受光面集電用電極7と、半導体基板1の裏面側に形成されたアルミニウム電極9及び裏面接続用バスバー電極11とを備える。
The
太陽電池10は、以下の方法で作製することができる。
まず、pn接合が形成された半導体基板1の受光面側に反射防止膜3を形成する。
次に、半導体基板1の裏面側に裏面接続用バスバー電極11用の銀ペーストをスクリーン印刷し、150〜200℃程度で乾燥させる。さらに、この銀ペーストと一部が重なるようにアルミニウム電極9用のアルミニウムペーストをスクリーン印刷して、150〜200℃程度で乾燥させる。次いで、受光面接続用バスバー電極5と受光面集電用電極7の形成のために銀ペーストをスクリーン印刷し、これを150〜200℃程度で乾燥させた後に700〜750℃程度で焼成する。
これにより、半導体基板1の受光面側に受光面接続用バスバー電極5および受光面集電用電極7が形成され、半導体基板1の裏面側に裏面接続用バスバー電極11とアルミニウム電極9が形成され、太陽電池10の作製が完了する。
The
First, the antireflection film 3 is formed on the light receiving surface side of the
Next, a silver paste for the backside connection
Thus, the light receiving surface connecting
このように作製した太陽電池10は、出荷する際には、図8に示すように、複数枚を重ねた状態でベルト搬送によって包装工程に運び、複数枚の太陽電池10をシュリンクフィルム13で一緒に包装する。包装されたものは、収納容器に梱包されて搬送される。
As shown in FIG. 8, the
ところで、上記方法で太陽電池10の包装を行っていたところ、重ねた太陽電池10が図9のようにズレてしまい、その状態で包装されてしまい、その結果、梱包及び搬送工程で太陽電池の割れが生じる原因となる場合がある。
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、梱包及び搬送工程での太陽電池の割れを抑制することができる太陽電池を提供するものである。
By the way, when the
This invention is made | formed in view of such a situation, and provides the solar cell which can suppress the crack of the solar cell in a packing and a conveyance process.
本発明の太陽電池は、pn接合を有する半導体基板と、前記半導体基板の裏面上に設けられたアルミニウム電極とを備え、前記アルミニウム電極は、表面の十点平均高さRzが15より大きいことを特徴とする。 The solar cell of the present invention comprises a semiconductor substrate having a pn junction and an aluminum electrode provided on the back surface of the semiconductor substrate, and the aluminum electrode has a ten-point average height Rz of greater than 15 on the surface. Features.
本発明者らは、重ねた太陽電池のズレの原因について鋭意検討を行った結果、従来の方法で形成したアルミニウム電極の表面に凹凸が無く平坦であることがズレを生じ易くさせていることを見出した。そして、アルミニウム電極表面の十点平均高さRzを15μmより大きくすることによってズレの発生を抑制することができることを見出し、本発明の完成に到った。
本発明によれば、重ねた太陽電池のズレを抑制することができるので、梱包及び搬送工程での太陽電池の割れを抑制することができる。
以下、本発明の実施形態を例示する。
As a result of intensive studies on the cause of the deviation of the stacked solar cells, the present inventors have found that the surface of the aluminum electrode formed by the conventional method is flat and free of irregularities, which is likely to cause deviation. I found it. And it discovered that generation | occurrence | production of shift | offset | difference can be suppressed by making 10-point average height Rz of the aluminum electrode surface larger than 15 micrometers, and came to completion of this invention.
According to this invention, since the shift | offset | difference of the laminated | stacked solar cell can be suppressed, the crack of the solar cell in a packing and a conveyance process can be suppressed.
Hereinafter, embodiments of the present invention will be exemplified.
前記半導体基板の裏面での前記アルミニウム電極の占有面積率は、50%以上であってもよい。 The occupation area ratio of the aluminum electrode on the back surface of the semiconductor substrate may be 50% or more.
本発明は、pn接合を有する半導体基板の裏面上にアルミニウムペーストをスクリーン印刷し、焼成してアルミニウム電極を形成する工程を備え、前記スクリーン印刷は、縦糸と横糸が平織された構造を有するスクリーン印刷版を用いて行い、前記縦糸と前記横糸は、線径が実質的に同一であり、前記横糸は前記縦糸よりも強度が大きいことを特徴とする太陽電池の製造方法を提供する。この方法によればアルミニウム電極表面の十点平均高さRzを15μmより大きい値にすることが容易である。
前記縦糸に対する前記横糸の強度比は、1.1以上であってもよい。
前記縦糸は、強度が500〜1500N/mm2であり、線径が15〜45μmであり、前記スクリーン印刷版は、開口率が30〜70%であってもよい。
前記スクリーン印刷は、前記半導体基板とスクリーン印刷版の距離が1〜5mm、スキージの印圧が0.05〜0.5MPa、スキージの角度が45〜75度、スキージの速度が20〜100mm/秒、ずり速度50rpmでの室温でのアルミニウムペーストの粘度が10〜100Pa・sの条件で行ってもよい。
ここで例示した実施形態は互いに組み合わせることができる。
The present invention comprises a step of screen printing an aluminum paste on the back surface of a semiconductor substrate having a pn junction and firing to form an aluminum electrode, the screen printing having a structure in which warp and weft are plain woven. A method for producing a solar cell is provided, wherein the warp yarn and the weft yarn have substantially the same wire diameter, and the weft yarn has a strength higher than that of the warp yarn. According to this method, it is easy to set the ten-point average height Rz of the aluminum electrode surface to a value larger than 15 μm.
The strength ratio of the weft to the warp may be 1.1 or more.
The warp yarn may have a strength of 500 to 1500 N / mm 2 , a wire diameter of 15 to 45 μm, and the screen printing plate may have an aperture ratio of 30 to 70%.
In the screen printing, the distance between the semiconductor substrate and the screen printing plate is 1 to 5 mm, the squeegee printing pressure is 0.05 to 0.5 MPa, the squeegee angle is 45 to 75 degrees, and the squeegee speed is 20 to 100 mm / second. The viscosity of the aluminum paste at room temperature at a shear rate of 50 rpm may be 10 to 100 Pa · s.
The embodiments illustrated here can be combined with each other.
以下、本発明の一実施形態を図面を用いて説明する。図面や以下の記述中で示す内容は、例示であって、本発明の範囲は、図面や以下の記述中で示すものに限定されない。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The contents shown in the drawings and the following description are examples, and the scope of the present invention is not limited to those shown in the drawings and the following description.
1.太陽電池の構成
図1(a)〜(c)を用いて本発明の一実施形態の太陽電池10について説明する。図1(a)〜(c)は、それぞれ、本実施形態の太陽電池の構造を示す平面図(受光面図)、側面図及び裏面図である。
1. Configuration of Solar Cell A
本実施形態の太陽電池10は、pn接合を有する半導体基板1と、半導体基板1の裏面上に設けられたアルミニウム電極9とを備え、アルミニウム電極9は、表面の十点平均高さRzが15μmより大きい。また、太陽電池10は、半導体基板1の受光面側に形成された反射防止膜3と、反射防止膜3を貫通して半導体基板1に電気的に接続するように形成された受光面接続用バスバー電極5及び受光面集電用電極7と、半導体基板1の裏面側に形成された裏面接続用バスバー電極11のうちの少なくとも1つを任意的に備える。
The
太陽電池10は、アルミニウム電極9の表面の十点平均高さRzが15μmより大きいことを特徴としている。従来の太陽電池10は、アルミニウム電極9の表面に凹凸がなく表面が平坦であったので、太陽電池10を重ねたときに隣接する太陽電池10間に働く摩擦力が小さく太陽電池10のズレが生じ易かったが、本実施形態では、アルミニウム電極9の表面の十点平均高さRzが15μmより大きいので、太陽電池10を重ねたときに隣接する太陽電池10間に大きな摩擦力が働いて太陽電池10のズレが抑制される。
The
アルミニウム電極9の表面の十点平均高さRzは、ズレ防止の観点からは大きい方が好ましいが、大きすぎるとアルミニウム電極9の部分剥離が発生しがちのため60μm以下が好ましい。この十点平均高さRzは、具体的には例えば15.1、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、30、40、50、60μmである。この十点平均高さRzは、ここで例示した数値の何れか2つの間の範囲内であってもよく、何れか1つ以上であってもよい。 The ten-point average height Rz of the surface of the aluminum electrode 9 is preferably large from the viewpoint of preventing displacement, but if it is too large, partial peeling of the aluminum electrode 9 tends to occur, and therefore it is preferably 60 μm or less. Specifically, the ten-point average height Rz is, for example, 15.1, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 30, 40, 50, 60 μm. The ten-point average height Rz may be within a range between any two of the numerical values exemplified here, or may be any one or more.
半導体基板1の裏面でのアルミニウム電極9の占有面積率(アルミニウム電極9の面積/半導体基板1の裏面の面積)は、特に限定されないが、好ましくは、50%以上である。この占有面積率が大きいほどズレ抑制の効果が顕著になるからである。この占有面積率は、具体的には例えば50、60、70、80、85、90、95、99%である。この占有面積率は、ここで例示した数値の何れか2つの間の範囲内であってもよく、何れか1つ以上であってもよい。 The occupation area ratio of the aluminum electrode 9 on the back surface of the semiconductor substrate 1 (area of the aluminum electrode 9 / area of the back surface of the semiconductor substrate 1) is not particularly limited, but is preferably 50% or more. This is because the greater the occupied area ratio, the more remarkable the effect of suppressing displacement. Specifically, the occupation area ratio is, for example, 50, 60, 70, 80, 85, 90, 95, 99%. This occupation area ratio may be within a range between any two of the numerical values exemplified here, or may be any one or more.
2.太陽電池の製造方法
以下、本発明の一実施形態の太陽電池10の製造方法について説明する。
本実施形態の太陽電池10の製造方法は、pn接合を有する半導体基板1の裏面上にアルミニウムペーストをスクリーン印刷し、焼成してアルミニウム電極9を形成する工程を備え、前記スクリーン印刷は、縦糸と横糸が平織された構造を有するスクリーン印刷版を用いて行い、前記縦糸と横糸は、線径が実質的に同一であり、前記横糸は前記縦糸よりも強度が大きいことを特徴とする。また、本実施形態の方法は、反射防止膜3、受光面接続用バスバー電極5、受光面集電用電極7及び裏面接続用バスバー電極11を形成する工程のうちの少なくとも1つを任意的に備える。
以下、各工程について詳細に説明する。
2. Hereinafter, the manufacturing method of the
The method for manufacturing the
Hereinafter, each step will be described in detail.
(1)pn接合を有する半導体基板の作製工程
pn接合を有する半導体基板1は、例えば、p型半導体基板にn型層を形成するか、n型半導体基板にp型層を形成することによって作製することができる。半導体の種類は特に限定されないが、例えば、単結晶又は多結晶シリコンである。pn接合を形成する前又は後に基板表面をエッチングしてもよい。これによって、インゴットからの切断時に発生したダメージ層を除去したり、微細な凹凸構造を形成して反射率を低減したりすることができる。
(1) Manufacturing process of semiconductor substrate having pn junction The
以下、pn接合を有する半導体基板1を作製するための具体的な方法の一例について詳細に説明する。
まず、ワイヤーソーなどを用いて多結晶のp型シリコンインゴットを切り出すことによって、p型シリコン基板を得る。p型シリコン基板の表面にはワイヤーソーなどによってダメージ層が形成される。なお、p型シリコン基板としては単結晶シリコンを用いることもできる。
次に、たとえばフッ酸と水と硝酸とからなる酸溶液を用いたエッチングによって、ダメージ層を除去するとともに、p型シリコン基板の受光面および裏面に大きな段差を有する凹凸を形成する。なお、p型シリコン基板としては単結晶シリコンを用いた場合には、KOH(水酸化カリウム)またはNaOHにイソプロピルアルコールを添加したアルカリ溶液を用いた異方性エッチングを行なって凹凸を形成することもできる。
次いで、pn接合分離を目的として、p型シリコン基板の裏面の周縁部にたとえばシリコンおよびチタンを含む溶液からなるマスク材をスピンコータにより塗布する。
そしてp型シリコン基板の受光面側に、拡散源としてたとえばP2O5(五酸化二リン)を含むドーパント液をスピンコータにより塗布する。続いて、このp型シリコン基板を拡散炉で800〜900℃程度に加熱することによって、p型シリコン基板の受光面となる方の主面にn型ドーパントを拡散させて、p型シリコン基板の受光面側に不純物拡散層であるn型不純物拡散層を形成する。このとき、p型シリコン基板の裏面のマスク材が塗布された領域にはマスク材が加熱されて生じたTiO2(酸化チタン)とSiO2(酸化シリコン)とが混在したマスク膜が形成されるとともに、ドーパント液が加熱されて生じたPSG(リンシリケートガラス)層が形成される。
そして、p型シリコン基板をフッ酸に浸漬させることにより、上記のマスク膜とPSG層を除去する。
以上の工程により、pn接合を有する半導体基板1が作製される。
Hereinafter, an example of a specific method for manufacturing the
First, a p-type silicon substrate is obtained by cutting a polycrystalline p-type silicon ingot using a wire saw or the like. A damage layer is formed on the surface of the p-type silicon substrate by a wire saw or the like. Note that single crystal silicon can also be used as the p-type silicon substrate.
Next, for example, the damaged layer is removed by etching using an acid solution made of hydrofluoric acid, water, and nitric acid, and irregularities having large steps are formed on the light receiving surface and the back surface of the p-type silicon substrate. When single crystal silicon is used as the p-type silicon substrate, unevenness may be formed by performing anisotropic etching using an alkaline solution obtained by adding isopropyl alcohol to KOH (potassium hydroxide) or NaOH. it can.
Next, for the purpose of separating the pn junction, a mask material made of a solution containing, for example, silicon and titanium is applied to the peripheral edge of the back surface of the p-type silicon substrate by a spin coater.
Then, a dopant liquid containing, for example, P 2 O 5 (phosphorus pentoxide) as a diffusion source is applied to the light receiving surface side of the p-type silicon substrate by a spin coater. Subsequently, the p-type silicon substrate is heated to about 800 to 900 ° C. in a diffusion furnace, so that the n-type dopant is diffused into the main surface to be the light-receiving surface of the p-type silicon substrate. An n-type impurity diffusion layer which is an impurity diffusion layer is formed on the light receiving surface side. At this time, a mask film in which TiO 2 (titanium oxide) and SiO 2 (silicon oxide) produced by heating the mask material are mixed is formed in the area where the mask material is applied on the back surface of the p-type silicon substrate. At the same time, a PSG (phosphorus silicate glass) layer generated by heating the dopant liquid is formed.
Then, the mask film and the PSG layer are removed by immersing the p-type silicon substrate in hydrofluoric acid.
Through the above steps, the
(2)反射防止膜形成工程
次に、半導体基板1の受光面側に反射防止膜3を形成する。反射防止膜3は、例えば、厚さ70nm〜100nmの窒化シリコン膜からなり、例えば、プラズマCVD法を用いて形成することができる。反射防止膜3は、太陽光の反射防止および半導体基板1のパッシベーションのために形成される。
(2) Antireflection Film Formation Step Next, the antireflection film 3 is formed on the light receiving surface side of the
(3)電極形成工程
次に、半導体基板1の裏面側に銀ペースト及びアルミニウムペーストを、受光面側に銀ペーストをスクリーン印刷、乾燥及び焼成することによって電極を形成して太陽電池セル10の製造を完了する。本工程により、裏面側にはアルミニウム電極9及び裏面接続用バスバー電極11が形成され、受光面側には受光面接続用バスバー電極5及び受光面集電用電極7が形成される。
(3) Electrode formation process Next, a silver paste and an aluminum paste are formed on the back surface side of the
本実施形態では、アルミニウムペーストのスクリーン印刷に用いるスクリーン印刷版は、縦糸と横糸が平織された構造を有し、前記縦糸と前記横糸は、線径が実質的に同一であり、前記横糸は前記縦糸よりも強度が大きい。このようなスクリーン印刷版を用いてスクリーン印刷を行うことによって、アルミニウム電極9の表面の十点平均高さRzを15μmより大きくすることができる。このスクリーン印刷の詳細は後述する。 In this embodiment, the screen printing plate used for screen printing of the aluminum paste has a structure in which warp and weft are plain woven, and the warp and the weft have substantially the same wire diameter, Stronger than warp. By performing screen printing using such a screen printing plate, the ten-point average height Rz of the surface of the aluminum electrode 9 can be made larger than 15 μm. Details of this screen printing will be described later.
以下、電極形成工程の具体的な方法の一例について詳細に説明する。
まず、スクリーン印刷法により、半導体基板1の裏面の裏面接続用バスバー電極11を形成する位置に銀ペーストを印刷し、150〜200℃程度で乾燥させる。次に、この銀ペーストと一部が重なるように、裏面集電用アルミ電極9を形成する位置にアルミニウムペーストをスクリーン印刷し、150〜200℃程度で乾燥させる。次に、受光面接続用バスバー電極5および受光面集電電極7を形成する位置に銀ペーストをスクリーン印刷し、150〜200℃程度で乾燥する。
Hereinafter, an example of a specific method of the electrode forming process will be described in detail.
First, a silver paste is printed at a position where the back surface connection
次に、700〜750℃程度で焼成を行う。この焼成により、裏面側にはアルミニウム電極9及び裏面接続用バスバー電極11が形成され、受光面側には受光面接続用バスバー電極5及び受光面集電電極7が形成される。
Next, baking is performed at about 700 to 750 ° C. By this firing, the aluminum electrode 9 and the back surface connecting
焼成の際に受光面の銀ペーストは、反射防止膜3をファイヤースルーして、半導体基板1のn型拡散層にオーミックコンタクトする。また、焼成の際に裏面のアルミペーストと半導体基板1との間に共晶反応が起こって、半導体基板1の裏面側にp型不純物であるアルミニウムを多量に含んだp型不純物拡散層が形成される。なお、アルミニウム電極9とp型不純物拡散層の間には、アルミニウムとシリコンの合金層が形成される。
During firing, the silver paste on the light receiving surface fires through the antireflection film 3 and makes ohmic contact with the n-type diffusion layer of the
3.アルミニウムペーストのスクリーン印刷
以下、アルミニウムペーストのスクリーン印刷について詳細に説明する。
3. Screen printing of aluminum paste Hereinafter, screen printing of aluminum paste will be described in detail.
(1)スクリーン印刷の概要
まず、スクリーン印刷の概要について説明する。
アルミニウムペーストのスクリーン印刷は、図2に示すように、半導体基板1の裏面に対向するようにスクリーン印刷版17を配置し、スクリーン印刷版17上にアルミニウムペースト9aを配置し、アルミニウムペースト9aをスキージ21を用いてスクリーン印刷版17の開口部を通じて押し出してアルミニウムペースト9aを半導体基板1上に付着させることによって行うことができる。スクリーン印刷版17は、版枠23で固定されている。また、図2では、裏面接続用バスバー電極11形成用の銀ペースト11aが既に印刷されている半導体基板1上にアルミニウムペースト9aを印刷する場合を示しているが、銀ペースト11aが印刷されていない半導体基板1上にアルミニウムペースト9aの印刷を行うこともできる。
(1) Outline of Screen Printing First, an outline of screen printing will be described.
As shown in FIG. 2, the screen printing of the aluminum paste is performed by arranging the
スクリーン印刷版17と半導体基板1との距離は、特に限定されないが、例えば1〜5mmである。この距離は、具体的には例えば1、1.5、2、2.5、3、4、5mmである。この距離は、ここで例示した数値の何れか2つの間の範囲内であってもよい。
Although the distance of the
スキージ21がスクリーン印刷版17に対して加える圧力(スキージ21の印圧)は、特に限定されないが、例えば0.05〜0.5MPaである。この圧力は、具体的には例えば0.05、0.1、0.15、0.2、0.3、0.4、0.5MPaである。この圧力は、ここで例示した数値の何れか2つの間の範囲内であってもよい。
Although the pressure (printing pressure of the squeegee 21) which the
スクリーン印刷版17に対するスキージ21の角度は、特に限定されないが、例えば45〜75度である。この角度は、具体的には例えば45、50、55、60、65、70度である。この角度は、ここで例示した数値の何れか2つの間の範囲内であってもよい。
Although the angle of the
スキージ21の移動速度は、特に限定されないが、例えば20〜100mm/秒である。この速度は、具体的には例えば20、30、40、50、60、70、80、90、100mm/秒である。この速度は、ここで例示した数値の何れか2つの間の範囲内であってもよい。
The moving speed of the
アルミニウムペースト9aの粘度(室温、ずり速度50rpm)は、特に限定されないが、例えば10〜100Pa・sである。この粘度は、具体的には例えば10、20、30、40、50、60、70、80、90、100Pa・sである。この粘度は、ここで例示した数値の何れか2つの間の範囲内であってもよい。
The viscosity (room temperature, shear rate 50 rpm) of the
(2)スクリーン印刷版
次に、図3(a)〜(c)を用いてスクリーン印刷版17について詳細に説明する。図3(a)は、スクリーン印刷版17の構成を示す平面図であり、図3(b)は、図3(a)中のI−I断面図であり、図3(c)は、図3(a)中のII−II断面図である。
(2) Screen Printing Plate Next, the
スクリーン印刷版17は、縦糸17aと横糸17bが平織された構造を有する。縦糸17aと横糸17bは、線径が実質的に同一であり、横糸17bは縦糸17aよりも強度(N/mm2)が大きい。強度の違いは、例えば、線材の種類の違いに由来する。
The
横糸17bの強度が縦糸17aの強度よりも大きいため、縦糸17aと横糸17bが当接したときに縦糸17aが横糸17bに強く押されて縦糸17aの位置が大きく変化する。このため、縦糸17aの波打ちが横糸17bの波打ちよりも大きくなり、その結果、縦糸17aと横糸17bの強度が等しい場合よりもスクリーン印刷版17の厚さDが厚くなる。このようなスクリーン印刷版17を用いた場合、アルミニウム電極9の表面の凹凸が大きくなりやすくなり、アルミニウム電極9の表面の十点平均高さRzを15μmよりも大きくしやすくなる。
Since the strength of the
ところで、縦糸17aと横糸17bの強度が等しい従来のスクリーン印刷版17の場合は図4(a)〜(c)に示すように縦糸17aの波打ちと横糸17bの波打ちの度合いが同じになってスクリーン印刷版17の厚さDが線径のほぼ2倍になる。従って、本実施形態のスクリーン印刷版17の厚さDは、線径の2倍よりも大きく、線径の2.2〜3倍が好ましい。この厚さDは、具体的には例えば線径の2.2、2.3、2.4、2.5、2.6、2.7、2.8、2.9、3倍である。この倍率はここで例示した数値の何れか2つの間の範囲内であってもよい。
By the way, in the case of the conventional
縦糸17aに対する横糸17bの強度比は、例えば1.1以上であり、好ましくは1.1〜2である。縦糸17aと横糸17bの強度の差が大きすぎるとスキージング時に縦糸が引っ掛かって抵抗となり、スムーズな印刷が出来にくくなるという不都合が生じ得るからである。この強度比は、具体的には例えば1.1、1.2、1.3、1.4、1.5、1.6、1.7、1.8、1.9、2である。この強度比は、ここで例示した数値の何れか2つの間の範囲内であってもよい。
The strength ratio of the
縦糸17aの強度は、特に限定されないが、例えば500〜1500N/mm2である。この強度は、具体的には例えば500、600、700、800、900、1000、1100、1200、1300、1400、1500N/mm2である。この強度はここで例示した数値の何れか2つの間の範囲内であってもよい。
The strength of the
縦糸17aの線径は、特に限定されないが、例えば15〜45μmである。この強度は、具体的には例えば15、20、25、30、35、40、45μmである。この線径は、ここで例示した数値の何れか2つの間の範囲内であってもよい。
Although the wire diameter of the
スクリーン印刷版17の開口率は、特に限定されないが、例えば30〜70%である。この開口率は、具体的には例えば30、35、40、45、50、55、60、65、70%である。この開口率は、ここで例示した数値の何れか2つの間の範囲内であってもよい。
Although the aperture ratio of the
4.効果実証実験
以下、本発明の効果を実証する実験について説明する。
4). Effect Demonstration Experiment Hereinafter, an experiment demonstrating the effect of the present invention will be described.
4−1.太陽電池の作製
以下の方法で図1(a)〜(c)に示すような構造の太陽電池を作製した。
まず、156×156mmで厚み200μmのp型シリコン基板の受光面側にn型不純物拡散層を形成してpn接合を有する半導体基板1を得た。次に、半導体基板1の受光面側に厚さ約80nmの窒化シリコンからなる反射防止膜3を形成した。次に、半導体基板1の裏面の裏面接続用バスバー電極11を形成する位置に銀ペーストを印刷し、約180℃で乾燥させた。次に、この銀ペーストと一部が重なるように、裏面集電用アルミ電極9を形成する位置にアルミニウムペーストをスクリーン印刷し、約180℃程度で乾燥させた。次に、受光面接続用バスバー電極5および受光面集電電極7を形成する位置に銀ペーストをスクリーン印刷し、約180℃程度で乾燥させた。次に、750℃程度で焼成を行うことによって、裏面側にアルミニウム電極9及び裏面接続用バスバー電極11を形成し、受光面側に受光面接続用バスバー電極5及び受光面集電電極7を形成し、太陽電池を作製した。
4-1. Production of Solar Cell A solar cell having a structure as shown in FIGS. 1A to 1C was produced by the following method.
First, an n-type impurity diffusion layer was formed on the light-receiving surface side of a p-type silicon substrate having a thickness of 156 × 156 mm and a thickness of 200 μm to obtain a
アルミニウムペーストのスクリーン印刷は、図2に示すように、半導体基板1の裏面に対向するようにスクリーン印刷版17を配置し、スクリーン印刷版17上にアルミニウムペースト9aを配置し、アルミニウムペースト9aをスキージ21を用いてスクリーン印刷版17から押し出してアルミニウムペースト9aを半導体基板1上に付着させることによって行った。
実施例1〜2及び比較例1〜2において、スクリーン印刷は、表1及び表2に示す条件で行った。スクリーン印刷は、スクリーン印刷機(ニューロング精密工業製、型式:LS−150)を用いて行った。また、アルミニウムペースト9aには、ずり速度50rpmでの室温での粘度が35〜60Pa・sのものを用いた。アルミニウムペースト9aの粘度は、ブルックフィールド粘度計を用いて測定した。
スクリーン印刷版Aは、横糸17bの強度が縦糸17aの強度よりも大きいのに対し、スクリーン印刷版Bは、縦糸17aと横糸17bの強度が同じである。スクリーン印刷版Aでは、高張力線材を横糸17bとして用いることによって横糸17bの強度を大きくした。
As shown in FIG. 2, the screen printing of the aluminum paste is performed by arranging the
In Examples 1-2 and Comparative Examples 1-2, screen printing was performed under the conditions shown in Tables 1 and 2. Screen printing was performed using a screen printer (manufactured by Neurong Seimitsu Kogyo, model: LS-150). Moreover, as the
In the screen printing plate A, the strength of the
4−2.アルミニウム電極表面の十点平均高さRzの測定
次に、実施例1〜2及び比較例1〜2の太陽電池のアルミニウム電極9表面形状を測定した。この測定は、レーザー変位計を用いて行った。この測定によって得られた実施例1及び比較例1の太陽電池のアルミニウム電極9の表面形状のグラフを図5及び図6に示す。また、アルミニウム電極9表面の十点平均高さRzを表3に示す。十点平均高さRzはJISの基準に従って測定した。
4-2. Measurement of Ten-Point Average Height Rz of Aluminum Electrode Surface Next, the aluminum electrode 9 surface shape of the solar cells of Examples 1-2 and Comparative Examples 1-2 was measured. This measurement was performed using a laser displacement meter. The graph of the surface shape of the aluminum electrode 9 of the solar cell of Example 1 and Comparative Example 1 obtained by this measurement is shown in FIGS. Table 10 shows the ten-point average height Rz of the surface of the aluminum electrode 9. The ten-point average height Rz was measured according to JIS standards.
図5及び図6を参照すると、実施例1の太陽電池のアルミニウム電極9の表面は、比較例1のものよりも大きな凹凸を有していることが分かる。
また、表3において、実施例1と比較例1、実施例2と比較例2をそれぞれ比較すると、スクリーン印刷版Bの代わりにスクリーン印刷版Aを用いることによって十点平均高さRzを2倍以上にすることができたことが分かる。この結果は、横糸17bの強度が縦糸17aの強度よりも大きいスクリーン印刷版17を用いることによって、アルミニウム電極9表面の十点平均高さRzを容易に15μmより大きい値にすることができることを示している。
Referring to FIGS. 5 and 6, it can be seen that the surface of the aluminum electrode 9 of the solar cell of Example 1 has larger irregularities than those of Comparative Example 1.
In Table 3, when Example 1 and Comparative Example 1 are compared, and Example 2 and Comparative Example 2 are respectively compared, by using screen printing plate A instead of screen printing plate B, the ten-point average height Rz is doubled. It turns out that it was able to do it above. This result shows that the ten-point average height Rz of the surface of the aluminum electrode 9 can be easily made larger than 15 μm by using the
4−3.重ねた太陽電池のズレの評価
次に、重ねた太陽電池のズレの評価を行った。
この評価は、具体的には実施例1及び比較例1の太陽電池10を30枚重ねたものを用意し、包装工程のベルト搬送を経て、図8に示すようにシュリンクフィルム13で包装した後の太陽電池のズレ枚数を数えることによって行った。
その結果、ズレの枚数は、実施例1の太陽電池では450枚中3枚(0.7%)であり、比較例1の太陽電池では450枚中9枚(2.0%)であった。この結果は、実施例1のように、アルミニウム電極9表面の十点平均高さRzを15μmよりも大きくすることによって太陽電池のズレの発生を抑制することができることを示している。
4-3. Next, the deviation of the stacked solar cells was evaluated.
Specifically, this evaluation was performed after preparing 30 stacked
As a result, the number of deviations was 3 out of 450 (0.7%) in the solar cell of Example 1, and 9 out of 450 (2.0%) in the solar cell of Comparative Example 1. . This result indicates that the deviation of the solar cell can be suppressed by making the ten-point average height Rz of the surface of the aluminum electrode 9 larger than 15 μm as in Example 1.
1:半導体基板 3:反射防止膜 5:受光面接続用バスバー電極 7:受光面集電用電極 9:アルミニウム電極 9a:アルミニウムペースト 10:太陽電池 11:裏面接続用バスバー電極 11a:銀ペースト 13:シュリンクフィルム 17:スクリーン印刷版 17a:縦糸 17b:横糸 21:スキージ 23:版枠
1: Semiconductor substrate 3: Antireflection film 5: Bus bar electrode for light receiving surface connection 7: Electrode for collecting light receiving surface 9:
Claims (5)
前記アルミニウム電極は、表面の十点平均高さRzが15μmより大きいことを特徴とする太陽電池。 a semiconductor substrate having a pn junction, and an aluminum electrode provided on the back surface of the semiconductor substrate,
The aluminum electrode has a ten-point average height Rz of a surface larger than 15 μm.
前記スクリーン印刷は、縦糸と横糸が平織された構造を有するスクリーン印刷版を用いて行い、前記縦糸と前記横糸は、線径が実質的に同一であり、前記横糸は前記縦糸よりも強度が大きいことを特徴とする太陽電池の製造方法。 a step of screen-printing an aluminum paste on the back surface of a semiconductor substrate having a pn junction and baking to form an aluminum electrode;
The screen printing is performed using a screen printing plate having a structure in which warp and weft are plain woven. The warp and the weft have substantially the same wire diameter, and the weft is stronger than the warp. A method for manufacturing a solar cell.
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