JP2010098232A - Solar battery and method of manufacturing solar battery - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、太陽電池および太陽電池の製造方法に関する。 The present invention relates to a solar cell and a method for manufacturing a solar cell.
太陽光エネルギーを直接電気エネルギーに変換する太陽電池は、近年、特に地球環境問題の観点から、次世代のエネルギー源としての期待が急激に高まっている。太陽電池には、化合物半導体または有機材料を用いたものなど様々な種類があるが、現在、シリコン結晶を用いたものが主流となっている。また、太陽電池の変換効率を向上させる様々な試みがなされている。 In recent years, expectations for solar cells that directly convert solar energy into electrical energy have increased rapidly, particularly from the viewpoint of global environmental problems. There are various types of solar cells such as those using compound semiconductors or organic materials, but currently, those using silicon crystals are the mainstream. Various attempts have been made to improve the conversion efficiency of solar cells.
図６は、従来の太陽電池の概略断面図である。太陽電池は、一般的にｐｎ接合を有する基板１のｐ型シリコン側に裏面電極８が形成され、ｎ型シリコン側に反射防止膜９および線状の受光面電極７が形成される。この線状の受光面電極７の形状は、太陽電池の光電変換効率に大きな影響を及ぼし、非常に重要である。つまり、受光面電極７の形成面積が大きいと、受光面電極７が遮る太陽光が増加し、太陽光の入射量が減少する。その結果、太陽電池の光電変換効率が低くなってしまう。また、太陽光の入射量を増加させるために線状の受光面電極７を細線化し形成面積を狭くすると、線状の受光面電極の断面積が小さくなり太陽電池の直列抵抗が大きくなってしまう。また、受光面電極は、一般的に金属ペーストの焼成により作製される。このとき、金属ペーストの「ダレ」が発生するため、受光面電極の線幅を細くしたまま厚さだけを大きくすることは困難である。 FIG. 6 is a schematic cross-sectional view of a conventional solar cell. In a solar cell, a back electrode 8 is generally formed on the p-type silicon side of the substrate 1 having a pn junction, and an antireflection film 9 and a linear light-receiving surface electrode 7 are formed on the n-type silicon side. The shape of the linear light receiving surface electrode 7 has a great influence on the photoelectric conversion efficiency of the solar cell and is very important. That is, when the formation area of the light receiving surface electrode 7 is large, the sunlight blocked by the light receiving surface electrode 7 increases and the incident amount of sunlight decreases. As a result, the photoelectric conversion efficiency of the solar cell is lowered. Moreover, if the linear light-receiving surface electrode 7 is thinned to reduce the formation area in order to increase the amount of incident sunlight, the cross-sectional area of the linear light-receiving surface electrode is reduced and the series resistance of the solar cell is increased. . The light-receiving surface electrode is generally produced by firing a metal paste. At this time, “sag” of the metal paste occurs, so it is difficult to increase only the thickness while the line width of the light receiving surface electrode is narrowed.
非特許文献１には、スクリーン印刷により形成された電極層上に光銀メッキ技術により銀メッキ電極層を形成し、受光面電極７の抵抗率を低くすることができることが開示されている。この光銀メッキ技術を用いると、銀が下地電極層上にのみ析出し、緻密で均一な銀メッキ電極層が形成される。この光銀メッキ技術により銀メッキ電極層を細線化した受光面電極の上に形成すると、細線化した受光面電極の断面積を大きくすることができ、太陽電池の直列抵抗を小さくすることができる。
しかし、光銀メッキ技術により線状の下地電極層上に銀を析出させると、銀メッキ電極層は下地電極層のすべての表面から同じように析出する。従って、銀メッキ電極層は、下地電極層の厚み方向へ形成するのと同時に線幅の方向へも形成する。銀メッキ電極層が線幅の方向に形成すると、受光面電極の線幅が大きくなり、受光面電極が遮る太陽光が増加する。その結果、太陽電池の光電変換効率が低くなる。
また、光銀メッキ技術により銀メッキ電極層を形成した太陽電池を高温高湿環境下に暴露すると、太陽電池特性が劣化してしまうという問題もある。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、光電変換効率が高く高温高湿環境下でも太陽電池特性の劣化が抑制された太陽電池および太陽電池の製造方法を提供するものである。
However, when silver is deposited on the linear base electrode layer by the photosilver plating technique, the silver plated electrode layer is similarly deposited from all surfaces of the base electrode layer. Therefore, the silver-plated electrode layer is formed in the line width direction at the same time as it is formed in the thickness direction of the base electrode layer. When the silver-plated electrode layer is formed in the line width direction, the line width of the light receiving surface electrode is increased, and sunlight blocked by the light receiving surface electrode is increased. As a result, the photoelectric conversion efficiency of the solar cell is lowered.
In addition, when a solar cell on which a silver-plated electrode layer is formed by a photosilver plating technique is exposed to a high-temperature and high-humidity environment, there is a problem that the solar cell characteristics deteriorate.
This invention is made | formed in view of such a situation, and provides the manufacturing method of the solar cell which the photoelectric conversion efficiency was high, and the deterioration of the solar cell characteristic was suppressed also in the high temperature high humidity environment, and a solar cell. is there.
本発明の太陽電池は、ｐｎ接合を有する基板上の線状の受光面電極が、下地電極層および前記下地電極層上のメッキ電極層を備え、前記メッキ電極層が、前記下地電極層の線幅と同じ線幅、又は前記下地電極層の線幅より狭い線幅を有することを特徴とする。 In the solar cell of the present invention, a linear light-receiving surface electrode on a substrate having a pn junction includes a base electrode layer and a plating electrode layer on the base electrode layer, and the plating electrode layer is a wire of the base electrode layer. It has the same line width as the width or a line width narrower than the line width of the base electrode layer.
本発明者らは、鋭意研究を行った結果、銀ペーストを焼成することにより形成した下地電極層の上に光銀メッキ技術を用いて銀メッキ電極層を形成した太陽電池を高温高湿環境下に曝露すると太陽電池特性が劣化してしまう原因は、銀メッキ電極層と基板との間にできる狭い隙間に原因があることを見出した。このことを図面により説明する。図７は、基板１上に形成された下地電極層５の上にメッキ電極層６を形成した太陽電池の受光面電極の線幅方向の概略断面図である。図７のように光銀メッキ技術により形成されるメッキ電極層６は、下地電極層５の線幅方向にも形成する。その結果、メッキ電極層６の張り出し部と基板１との間に洗浄を十分にできない狭い隙間が形成する。この隙間にメッキ液成分が残留固化することにより、高温高湿環境下で太陽電池特性の劣化を引き起こすことを見出した。 As a result of intensive studies, the inventors of the present invention have developed a solar cell in which a silver-plated electrode layer is formed on a base electrode layer formed by firing a silver paste using a photosilver plating technique in a high-temperature and high-humidity environment. It has been found that the cause of the deterioration of the solar cell characteristics when exposed to is the narrow gap formed between the silver-plated electrode layer and the substrate. This will be described with reference to the drawings. FIG. 7 is a schematic cross-sectional view in the line width direction of the light-receiving surface electrode of the solar cell in which the plating electrode layer 6 is formed on the base electrode layer 5 formed on the substrate 1. As shown in FIG. 7, the plated electrode layer 6 formed by the photosilver plating technique is also formed in the line width direction of the base electrode layer 5. As a result, a narrow gap is formed between the overhanging portion of the plating electrode layer 6 and the substrate 1 that cannot be sufficiently cleaned. It has been found that the plating solution component remains solidified in the gap to cause deterioration of solar cell characteristics in a high temperature and high humidity environment.
また、本発明者らは、メッキ電極層を下地電極層上に下地電極層の線幅と同じ線幅、又は下地電極層の線幅より狭い線幅で形成することにより、この十分に洗浄できない狭い隙間が形成されないことを見出し、本発明の完成に至った。以下にこのことを説明する。 In addition, the present inventors cannot perform this sufficient cleaning by forming the plated electrode layer on the base electrode layer with the same line width as that of the base electrode layer or a line width narrower than the line width of the base electrode layer. The inventors have found that a narrow gap is not formed, and have completed the present invention. This will be described below.
図１は、本発明の一実施形態の太陽電池の構造を示す概略断面図である。本発明によれば、図１のようにメッキ電極層６は、下地電極層５の上部に形成され、下地電極層５が形成されていない基板１の上部には、形成されない。つまり、図７に示したような基板１の直上のメッキ電極層５の張り出し部は形成されない。このことにより、メッキ電極層６と基板１との間に十分に洗浄することができない隙間が形成されることはない。その結果、高温高湿環境下で太陽電池特性が劣化することを抑制することができる。その結果、長期信頼性を有する本発明の太陽電池を提供することができる。 FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing the structure of a solar cell according to an embodiment of the present invention. According to the present invention, as shown in FIG. 1, the plating electrode layer 6 is formed on the base electrode layer 5 and is not formed on the substrate 1 on which the base electrode layer 5 is not formed. That is, the protruding portion of the plating electrode layer 5 directly above the substrate 1 as shown in FIG. 7 is not formed. Thus, a gap that cannot be sufficiently cleaned is not formed between the plating electrode layer 6 and the substrate 1. As a result, it is possible to suppress degradation of the solar cell characteristics in a high temperature and high humidity environment. As a result, the solar cell of the present invention having long-term reliability can be provided.
また、本発明によれば、受光面電極を細線化しても太陽電池の直列抵抗が大きくなることを抑制することができる。また、メッキ電極層６が受光面電極の線幅を大きくすることを抑制することができる。その結果、受光面電極を細線化した本発明の太陽電池を作成することにより、より光電変換効率の高い太陽電池を提供することができる。
以下、本発明の種々の実施形態を例示する。
Moreover, according to this invention, it can suppress that the serial resistance of a solar cell becomes large even if it makes a light-receiving surface electrode thin. Moreover, it can suppress that the plating electrode layer 6 enlarges the line | wire width of a light-receiving surface electrode. As a result, a solar cell with higher photoelectric conversion efficiency can be provided by creating the solar cell of the present invention in which the light-receiving surface electrode is thinned.
Hereinafter, various embodiments of the present invention will be exemplified.
前記メッキ電極層は、前記下地電極層の線両側の端部上に形成されたメッキマスクの間に形成された電極層であってもよい。
前記メッキ電極層は、上部にエッチングマスクが形成されない前記メッキ電極層の線両側の端部がエッチングにより除去された電極層であってもよい。
前記下地電極層は、銀ペースト焼成電極層であってもよい。
前記メッキ電極層は、銀メッキ電極層であってもよい。
前記メッキ電極層は、前記基板の光起電力を利用し形成された銀メッキ電極層であってもよい。
The plating electrode layer may be an electrode layer formed between plating masks formed on ends of both sides of the base electrode layer.
The plated electrode layer may be an electrode layer in which an etching mask is not formed on an upper portion and ends of both sides of the plated electrode layer are removed by etching.
The base electrode layer may be a silver paste fired electrode layer.
The plating electrode layer may be a silver plating electrode layer.
The plated electrode layer may be a silver plated electrode layer formed using the photovoltaic power of the substrate.
本発明は、ｐｎ接合を有する基板の受光面上に形成された線状の下地電極層上に線状のメッキ電極層を形成する工程を備え、さらに、前記メッキ電極層の形成前に前記下地電極層の線両側の端部にメッキマスクを形成する工程、又は前記メッキ電極層の形成後に前記メッキ電極層の線中央部にエッチングマスクを形成しその後エッチングすることにより前記メッキ電極層の一部を除去する工程と、前記メッキマスク又は前記エッチングマスクを除去する工程とを備え、前記メッキ電極層が前記下地電極層の線幅と同じ線幅または前記下地電極層の線幅より狭い線幅で形成された太陽電池の製造方法も提供する。
前記メッキ電極層は、前記基板の光起電力を利用した銀メッキ法により形成されてもよい。
前記メッキマスク又は前記エッチングマスクは、レジスト剤をスクリーン印刷又はインクジェット印刷すること、あるいは粘着テープを貼付することにより形成されてもよい。
前記エッチングは、ウェットエッチング又はドライエッチングであってもよい。
ここで示した種々の実施形態は、互いに組み合わせることができる。
The present invention includes a step of forming a linear plating electrode layer on a linear base electrode layer formed on a light-receiving surface of a substrate having a pn junction, and further, before the formation of the plating electrode layer, the base A step of forming a plating mask at the ends of both sides of the electrode layer, or a part of the plating electrode layer by forming an etching mask at the center of the line of the plating electrode layer after the formation of the plating electrode layer and then etching. And a step of removing the plating mask or the etching mask, wherein the plating electrode layer has the same line width as the line width of the base electrode layer or a line width narrower than the line width of the base electrode layer. A method of manufacturing the formed solar cell is also provided.
The plated electrode layer may be formed by a silver plating method using the photovoltaic power of the substrate.
The plating mask or the etching mask may be formed by screen printing or inkjet printing of a resist agent, or by applying an adhesive tape.
The etching may be wet etching or dry etching.
The various embodiments shown 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構成は、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 configurations shown in the drawings and the following description are merely 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
まず、本発明の一実施形態により製造される太陽電池について説明する。
本実施形態の太陽電池は、ｐｎ接合を有する基板１上の線状の受光面電極７が、下地電極層５および下地電極層５上のメッキ電極層６を備える。
また、本発明の一実施形態の太陽電池は、裏面電極８、反射防止膜９をさらに備えてもよい。以下に各構成要素について説明する。
1. First, a solar cell manufactured according to one embodiment of the present invention will be described.
In the solar cell of this embodiment, the linear light-receiving surface electrode 7 on the substrate 1 having a pn junction includes the base electrode layer 5 and the plated electrode layer 6 on the base electrode layer 5.
Moreover, the solar cell of one embodiment of the present invention may further include a back electrode 8 and an antireflection film 9. Each component will be described below.
１−１．基板
基板１は、ｐｎ接合を有する基板であれば特に限定されないが、たとえば、ｎ型領域が形成されたｐ型シリコン基板である。
1-1. Substrate The substrate 1 is not particularly limited as long as it is a substrate having a pn junction. For example, the substrate 1 is a p-type silicon substrate in which an n-type region is formed.
１−２．受光面電極
受光面電極７は、太陽電池１０の受光面上に形成される線状の電極である。受光面電極７は下地電極層５およびメッキ電極層６から構成される。線状の受光面電極７は線幅方向に一定の間隔で形成することができ、そのすべてが電気的に接触することができるような形状に形成することができる。なお、下地電極層５とメッキ電極層６は、同一の材料を用いることもでき、異なる材料を用いることもできる。
また、線状の受光面電極７は線幅方向に一定の間隔で形成する場合、この間隔は特に限定されないが、例えば０．５〜４ｍｍ（例えば０．５、１、２、３及び４ｍｍのいずれか２つの間の範囲）である。
なお、受光面電極７は、基板１との接触抵抗を含む直列抵抗を低く抑えるとともに受光面電極７の形成面積を少なくして太陽光の入射量を減少させない（シャドウロスを減らす）ようにするため、受光面電極の線幅、ピッチ及び厚さなどのパターン設計が重要である。
また、太陽電池の光電変換効率向上には、受光面電極の細線化によるシャドウロスの低減と、直列抵抗低減を行う事が非常に有効である。
1-2. Light-receiving surface electrode The light-receiving surface electrode 7 is a linear electrode formed on the light-receiving surface of the solar cell 10. The light-receiving surface electrode 7 is composed of a base electrode layer 5 and a plating electrode layer 6. The linear light-receiving surface electrodes 7 can be formed at regular intervals in the line width direction, and can be formed in such a shape that all of them can be in electrical contact. The base electrode layer 5 and the plating electrode layer 6 can be made of the same material or different materials.
Further, when the linear light-receiving surface electrodes 7 are formed at a constant interval in the line width direction, this interval is not particularly limited, but for example 0.5 to 4 mm (for example, 0.5, 1, 2, 3, and 4 mm) The range between any two).
The light receiving surface electrode 7 keeps the series resistance including the contact resistance with the substrate 1 low and reduces the formation area of the light receiving surface electrode 7 so as not to reduce the amount of incident sunlight (reduce shadow loss). Therefore, pattern design such as the line width, pitch, and thickness of the light receiving surface electrode is important.
Further, for improving the photoelectric conversion efficiency of the solar cell, it is very effective to reduce the shadow loss and reduce the series resistance by thinning the light receiving surface electrode.
１−２−１．下地電極層
下地電極層５は、受光面電極７の基板１と電気的に接触をする部分に形成される線状の層である。下地電極層５の材料は、電極の材料であれば特に限定されないが、たとえば、Ａｇ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｕ、ＡｌまたはＰｔである。
下地電極層５の線幅は、特に限定されないが、例えば、２０μｍ〜２００μｍ（例えば、２０、４０、６０、８０、１００、１２０、１４０、１６０、１８０及び２００μｍのいずれか２つの間の範囲）である。
下地電極層５の厚さは、特に限定されないが、例えば、１μｍ〜５０μｍ（例えば１、２、３、５、７、１０、１５、２０、２５、３０、３５、４０、４５及び５０μｍのいずれか２つの間の範囲）である。
1-2-1. Base electrode layer The base electrode layer 5 is a linear layer formed in a portion of the light-receiving surface electrode 7 that is in electrical contact with the substrate 1. The material of the base electrode layer 5 is not particularly limited as long as it is an electrode material. For example, Ag, Ni, Cu, Au, Al, or Pt is used.
Although the line width of the base electrode layer 5 is not particularly limited, for example, 20 μm to 200 μm (for example, a range between any two of 20, 40, 60, 80, 100, 120, 140, 160, 180, and 200 μm). It is.
Although the thickness of the base electrode layer 5 is not particularly limited, for example, 1 μm to 50 μm (for example, any of 1, 2, 3, 5, 7, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, and 50 μm) Or the range between the two.
１−２−２．メッキ電極層
メッキ電極層６は、受光面電極７の下地電極層５の上に形成される線状の電極層である。メッキ電極層６の材料は、電極の材料であれば特に限定されないが、たとえば、Ａｇ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｕ、ＡｌまたはＰｔである。メッキ電極層６の線幅は、下地電極層５の線幅と同じであるか、又は狭い。
また、メッキ電極層６の線幅は、下地電極層５の線幅と同じであるか、又は狭ければ特に限定されないが、例えば、１０μｍ〜１９０μｍ（例えば、１０、２０、４０、６０、８０、１００、１２０、１４０、１６０、１８０及び１９０μｍのいずれか２つの間の範囲）である。
また、メッキ電極層６の線幅は、特に限定されないが、例えば下地電極層５の線幅の５分の１〜１分の１（例えば、５分の１、４分の１、３分の１、２分の１、１．７５分の１、１．５分の１、１．２５分の１及び１分の１のいずれか２つの間の範囲）である。
また、メッキ電極層６の厚さは、特に限定されないが、例えば、１μｍ〜５０μｍ（例えば１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１５、２０、２５、３０、３５、４０、４５及び５０μｍのいずれか２つの間の範囲）である。
また、このメッキ電極層６を形成することにより、受光面電極７の厚さを大きくすることができ、太陽電池の直列抵抗低減を行うことができる。
1-2-2. Plated electrode layer The plated electrode layer 6 is a linear electrode layer formed on the base electrode layer 5 of the light-receiving surface electrode 7. The material of the plated electrode layer 6 is not particularly limited as long as it is an electrode material. For example, Ag, Ni, Cu, Au, Al, or Pt is used. The line width of the plated electrode layer 6 is the same as or narrower than the line width of the base electrode layer 5.
Further, the line width of the plated electrode layer 6 is not particularly limited as long as it is the same as or narrower than the line width of the base electrode layer 5, for example, 10 μm to 190 μm (for example, 10, 20, 40, 60, 80). , 100, 120, 140, 160, 180 and 190 μm).
Further, the line width of the plated electrode layer 6 is not particularly limited. For example, the line width of the base electrode layer 5 is 1/5 to 1/1 (for example, 1/5, 1/4, 3 minutes). 1 to 1, 2, 1.75, 1.5, 1, 1.25, and 1/1.
Moreover, the thickness of the plating electrode layer 6 is not particularly limited, but for example, 1 μm to 50 μm (for example, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 15, 20, 25, 30). , 35, 40, 45, and 50 μm).
Further, by forming the plated electrode layer 6, the thickness of the light receiving surface electrode 7 can be increased, and the series resistance of the solar cell can be reduced.
１−３．裏面電極
裏面電極８は、基板１の受光面と反対側の面の上に形成される電極である。裏面電極８の材料は特に限定されないが、たとえばＡｌ、Ａｇ、Ｎｉ、Ｃｕ、ＡｕまたはＰｔである。
1-3. Back Electrode The back electrode 8 is an electrode formed on the surface opposite to the light receiving surface of the substrate 1. Although the material of the back surface electrode 8 is not specifically limited, For example, it is Al, Ag, Ni, Cu, Au, or Pt.
１−４．反射防止膜
反射防止膜９は、基板１の受光面の上に設けることができる。反射防止膜９の材料は、太陽電池１０の表面反射率を低減することができる材料であれば特に限定されないが、たとえばＳｉＮまたはＴｉＯ2である。
1-4. Antireflection Film The antireflection film 9 can be provided on the light receiving surface of the substrate 1. The material of the antireflection film 9 is not particularly limited as long as it can reduce the surface reflectance of the solar cell 10. For example, SiN or TiO 2 is used.
２．第１実施形態の太陽電池の製造方法
次に第１実施形態の太陽電池１０の製造方法について説明する。
図２の（ａ）〜（ｄ）は、本発明の第１実施形態の太陽電池１０の製造方法の一部を示した受光面電極７が形成された基板１の概略断面図である。図２（ａ）は、下地電極層５が形成された基板１、図２（ｂ）は、さらにメッキマスク１１が形成された基板１、図２（ｃ）は、さらにメッキ電極層６が形成された基板１、図２（ｄ）は、さらにメッキマスク１１を除去した基板１である。
第１実施形態の太陽電池１０の製造方法は、下地電極層５の線両側の端部にメッキマスク１１を形成する工程と、ｐｎ接合を有する基板１の受光面上に形成された線状の下地電極層５上に線状のメッキ電極層６を形成する工程と、メッキマスク１１を除去する工程とを備える。
また、第１実施形態の太陽電池１０の製造方法は、基板にｐｎ接合を形成する工程、基板１の受光面上に線状の下地電極層５を形成する工程、基板１の裏面上に裏面電極８を形成する工程、基板１の受光面側に反射防止膜を形成する工程、洗浄工程を備えてもよい。以下に各工程について説明する。
2. Manufacturing method of solar cell of 1st Embodiment Next, the manufacturing method of the solar cell 10 of 1st Embodiment is demonstrated.
2A to 2D are schematic cross-sectional views of the substrate 1 on which the light-receiving surface electrode 7 is formed, showing a part of the method for manufacturing the solar cell 10 of the first embodiment of the present invention. 2A shows the substrate 1 on which the base electrode layer 5 is formed, FIG. 2B shows the substrate 1 on which the plating mask 11 is further formed, and FIG. 2C shows that the plating electrode layer 6 is further formed. FIG. 2D shows the substrate 1 from which the plating mask 11 has been removed.
The manufacturing method of the solar cell 10 according to the first embodiment includes a step of forming a plating mask 11 at both ends of the base electrode layer 5 and a linear shape formed on the light receiving surface of the substrate 1 having a pn junction. A step of forming a linear plating electrode layer 6 on the base electrode layer 5 and a step of removing the plating mask 11 are provided.
Moreover, the manufacturing method of the solar cell 10 of the first embodiment includes a step of forming a pn junction on the substrate, a step of forming the linear base electrode layer 5 on the light receiving surface of the substrate 1, and a back surface on the back surface of the substrate 1. You may provide the process of forming the electrode 8, the process of forming an antireflection film in the light-receiving surface side of the board | substrate 1, and the washing | cleaning process. Each step will be described below.
２−１．ｐｎ接合形成工程
まず、基板１にｐｎ接合を形成することができる。ｐｎ接合の形成方法は特に限定されないが、例えば、基板１は、ｐ型シリコン基板であり、基板１の受光面側にｎ型不純物を拡散させることによってｐｎ接合を形成することができる。ｎ型不純物の拡散は、例えばｎ型不純物を含む材料（例えばＰＯＣｌ3）を含む高温気体中に基板１を置くことによって行うことができる。
なお、基板１にｐｎ接合を形成する前に、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）を形成することができる。エッチングは、例えば、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。
2-1. First, a pn junction can be formed on the substrate 1. The method for forming the pn junction is not particularly limited. For example, the substrate 1 is a p-type silicon substrate, and the pn junction can be formed by diffusing an n-type impurity on the light receiving surface side of the substrate 1. The diffusion of n-type impurities can be performed by placing the substrate 1 in a high-temperature gas containing a material containing n-type impurities (for example, POCl 3 ).
In addition, before forming a pn junction in the substrate 1, an uneven structure (texture structure) can be formed on the surface by etching the surface of the substrate 1. Etching can be performed using, for example, an acid or alkali solution or reactive plasma.
２−２．反射防止膜形成工程
次に基板１の受光面側に反射防止膜９を形成することができる。たとえばプラズマＣＶＤ法によってＳｉＮ膜を形成することができる。
2-2. Antireflection Film Formation Step Next, the antireflection film 9 can be formed on the light receiving surface side of the substrate 1. For example, the SiN film can be formed by plasma CVD.
２−３．裏面電極形成工程
次に基板１の受光面の反対側の面上に裏面電極８を形成することができる。裏面電極７の形成方法は特に限定されないが、例えば、アルミニウムペーストを塗布、乾燥、焼成することによって形成することができる。
2-3. Back Electrode Formation Step Next, the back electrode 8 can be formed on the surface of the substrate 1 opposite to the light receiving surface. Although the formation method of the back surface electrode 7 is not specifically limited, For example, it can form by apply | coating, drying, and baking an aluminum paste.
２−４．下地電極層形成工程
次に基板１の受光面上に線状の下地電極層５を形成することができる。下地電極層５の形成方法は特に限定されないが、例えば、金属ペーストをスクリーン印刷よる塗布、乾燥、焼成することによって形成することができる。なお、裏面電極形成工程の乾燥及び焼成と下地電極層形成工程の乾燥及び焼成は、別々に行ってもよく、同時に行ってもよい。
また、金属ペーストは、金属粉末と有機溶剤などから調製されてもよい。
より具体的に説明すると、例えば、基板１の受光面上または反射防止膜９上に銀粉末、ガラスフリット、樹脂および有機溶剤などからなる銀ペーストをスクリーン印刷などにより線状に印刷した後、基板１を焼成することにより下地電極層５を形成することができる。また、基板１上に反射防止膜９が形成されている場合、焼成することによって、下地電極層５は、反射防止膜９を貫通して基板１の受光面と良好な電気的接触をすることができる。なお、このように下地電極層５が形成された場合、焼成後の下地電極層５は、図２（ａ）のようになだらかな丘状になっている。
このため、下地電極層５の線幅を小さくすると下地電極層５の厚さも小さくなる。その結果、受光面電極７が下地電極層５のみから構成される場合、受光面電極７の断面積は小さくなるため太陽電池の直列抵抗が大きくなる。
2-4. Base Electrode Layer Formation Step Next, the linear base electrode layer 5 can be formed on the light receiving surface of the substrate 1. Although the formation method of the base electrode layer 5 is not specifically limited, For example, it can form by apply | coating a metal paste by screen printing, drying, and baking. The drying and baking in the back electrode forming step and the drying and baking in the base electrode layer forming step may be performed separately or simultaneously.
The metal paste may be prepared from a metal powder and an organic solvent.
More specifically, for example, after a silver paste made of silver powder, glass frit, resin, organic solvent, or the like is printed on the light-receiving surface of the substrate 1 or the antireflection film 9 by screen printing or the like, The base electrode layer 5 can be formed by baking 1. When the antireflection film 9 is formed on the substrate 1, the base electrode layer 5 penetrates the antireflection film 9 and makes good electrical contact with the light receiving surface of the substrate 1 by baking. Can do. When the base electrode layer 5 is formed in this way, the base electrode layer 5 after firing has a gentle hill shape as shown in FIG.
For this reason, if the line width of the base electrode layer 5 is reduced, the thickness of the base electrode layer 5 is also reduced. As a result, when the light-receiving surface electrode 7 is composed only of the base electrode layer 5, the cross-sectional area of the light-receiving surface electrode 7 is reduced, so that the series resistance of the solar cell is increased.
２−５．メッキマスク形成工程
次に、下地電極層５の線両側の端部にメッキマスク１１を形成する。たとえば図２（ｂ）のようにメッキマスク１１を形成することができる。メッキマスク１１の形成方法は、特に限定されないが、たとえばレジスト剤をスクリーン印刷する方法、レジスト剤をインクジェット印刷する方法、粘着テープの貼付などである。メッキマスク１１の材料は、メッキ液のアルカリ溶液に耐えられる材質のものであれば、特に限定されないが、例えば、ポリビニルアルコール、ポリ酢酸ビニル、エポキシ樹脂、アルカリ耐性のメッキレジストなどである。メッキマスク１１の厚さは、薄くても厚くてもよい。メッキマスク１１が薄い場合、メッキ電極層６がメッキマスク１１を覆って張り出し部が成長する可能性もあるが、メッキマスク１１除去後は、張り出し部の下の隙間がメッキマスク１１の厚さだけ十分広いので、メッキ後の洗浄工程で液成分が残留しないと考えられる。なお、下地電極層５の線両側の端部を覆うメッキマスク１１は、ごくわずかでも下地電極層５に掛かっていればよい。それによって、メッキ電極層６の張り出し部が基板１との間に洗浄困難な狭い隙間を形成することを防ぐことができる。
2-5. Plating Mask Formation Step Next, a plating mask 11 is formed at the ends on both sides of the base electrode layer 5. For example, the plating mask 11 can be formed as shown in FIG. The method for forming the plating mask 11 is not particularly limited, and examples thereof include a method of screen printing a resist agent, a method of ink-jet printing a resist agent, and application of an adhesive tape. The material of the plating mask 11 is not particularly limited as long as it is a material that can withstand the alkaline solution of the plating solution. Examples thereof include polyvinyl alcohol, polyvinyl acetate, epoxy resin, and alkali-resistant plating resist. The thickness of the plating mask 11 may be thin or thick. When the plating mask 11 is thin, there is a possibility that the plating electrode layer 6 covers the plating mask 11 and the overhanging portion grows. However, after the plating mask 11 is removed, the gap below the overhanging portion is only the thickness of the plating mask 11. Since it is sufficiently wide, it is considered that no liquid component remains in the cleaning process after plating. It should be noted that the plating mask 11 covering the ends of both sides of the base electrode layer 5 may be applied to the base electrode layer 5 even if very slightly. Accordingly, it is possible to prevent the protruding portion of the plating electrode layer 6 from forming a narrow gap that is difficult to clean with the substrate 1.
２−６．メッキ電極層形成工程
次に、下地電極層５上にメッキ電極層６を形成する。メッキ電極層６の形成方法は、下地電極層５の上にメッキ電極層６を形成することができれば特に限定されないが、たとえば、電気メッキ法、光メッキ技術、非特許文献１に開示された光銀メッキ技術である。なお、光メッキ技術とは、基板１の光起電力を利用した電気メッキ法である。
2-6. Plated electrode layer forming step Next, the plated electrode layer 6 is formed on the base electrode layer 5. The method for forming the plating electrode layer 6 is not particularly limited as long as the plating electrode layer 6 can be formed on the base electrode layer 5. For example, electroplating, photoplating technology, and light disclosed in Non-Patent Document 1 can be used. Silver plating technology. The photoplating technique is an electroplating method using the photovoltaic power of the substrate 1.
メッキ電極層６の形成方法の一例である光銀メッキ技術について説明する。
図３は、光銀メッキ技術の原理を表した概略斜視図である。たとえば、まず、銀イオンを含むメッキ液１２中に、２−１から２−５までの工程で作製された電極などが形成された基板１を設置することができる。この基板１の裏面電極８に外部電極１４を電気的に接触させ、この外部電極１４とバイアス電源１６を電気的に接続し、さらにバイアス電源１６とメッキ液１２中に設置された銀板１５とを電気的に接続することができる。
光源１３を用いてこの電極などが形成された基板１の受光面に光を照射し、さらにメッキ液１２中の銀板１５を正電位にバイアスすることができる。このことにより、この基板１の光起電力により下地電極層５がマイナス電位になる。また、銀板１５は、プラス電位であるため、下地電極５と銀板１５との間に銀イオンによるイオン伝導が生じる。その電流量に応じて銀板１５から銀イオンが溶け出し、溶け出した銀イオンと等量の銀を下地電極１５の表面のすべての箇所から等方的に析出させることができ、メッキ電極層６を形成することができる。この光銀メッキ技術により、下地電極層５上に緻密で均一なメッキ電極層６を形成することができる。その結果、受光面電極７の断面積は大きくなり、太陽電池の直列抵抗を小さくすることができる。なお、ここでは、光銀メッキ技術について説明したが、他の金属で同様にメッキ電極層を形成することもできる。
A photosilver plating technique which is an example of a method for forming the plated electrode layer 6 will be described.
FIG. 3 is a schematic perspective view showing the principle of the photosilver plating technique. For example, first, the board | substrate 1 with which the electrode etc. which were produced in the process of 2-1 to 2-5 were formed in the plating solution 12 containing silver ion can be installed. The external electrode 14 is brought into electrical contact with the back electrode 8 of the substrate 1, the external electrode 14 and the bias power supply 16 are electrically connected, and the bias power supply 16 and the silver plate 15 installed in the plating solution 12 are Can be electrically connected.
Light can be applied to the light-receiving surface of the substrate 1 on which the electrodes and the like are formed using a light source 13, and the silver plate 15 in the plating solution 12 can be biased to a positive potential. As a result, the base electrode layer 5 becomes negative potential due to the photovoltaic force of the substrate 1. Further, since the silver plate 15 has a positive potential, ion conduction due to silver ions occurs between the base electrode 5 and the silver plate 15. Depending on the amount of current, silver ions are melted out of the silver plate 15, and the same amount of silver as the dissolved silver ions can be isotropically deposited from all locations on the surface of the base electrode 15. 6 can be formed. By this photosilver plating technique, a dense and uniform plated electrode layer 6 can be formed on the base electrode layer 5. As a result, the cross-sectional area of the light-receiving surface electrode 7 is increased, and the series resistance of the solar cell can be reduced. Although the photosilver plating technique has been described here, the plated electrode layer can be formed of other metals in the same manner.
なお、前工程の「メッキマスク形成工程」を行っていない場合、メッキ電極層６は、受光面電極７の厚み方向へも析出するが、同時に幅方向にも析出する。その結果、図７のように線状の受光面電極７の線両側の端部に張り出し部が形成される。この張り出し部により、受光面電極７の線幅は大きくなり、シャドウロスは大幅に大きくなる。また、図７のようにこの張り出し部と基板１との間に洗浄できない隙間が生じる。この隙間にメッキ液などが残留固化し、太陽電池の光電変換効率に影響することがある。特に太陽電池の長期信頼性評価の為の加速試験として高温高湿環境下に曝露すると、固化した成分に湿度が加わることにより、電極／基板界面に何らかの影響を及ぼして光電変換特性の劣化を引き起こすことがある。
第１実施形態の太陽電池１０では、下地電極層５の線両側の端部にメッキマスク１１を形成しているため、受光面電極７の線両側の端部に図７のような張り出し部が形成されることはなく、たとえば、図２（ｃ）のようにメッキ電極層６を形成することができる。
When the previous “plating mask forming step” is not performed, the plating electrode layer 6 is deposited in the thickness direction of the light-receiving surface electrode 7 but is also deposited in the width direction at the same time. As a result, as shown in FIG. 7, a protruding portion is formed at the ends of both sides of the linear light-receiving surface electrode 7. By this overhanging portion, the line width of the light receiving surface electrode 7 is increased, and the shadow loss is greatly increased. Further, as shown in FIG. 7, a gap that cannot be cleaned is formed between the protruding portion and the substrate 1. A plating solution or the like may remain in the gaps and affect the photoelectric conversion efficiency of the solar cell. When exposed to high-temperature and high-humidity environments as an accelerated test for evaluating long-term reliability of solar cells in particular, humidity is added to the solidified components, causing some influence on the electrode / substrate interface and causing deterioration of photoelectric conversion characteristics. Sometimes.
In the solar cell 10 of the first embodiment, the plating masks 11 are formed at the ends on both sides of the base electrode layer 5, so that the protruding portions as shown in FIG. 7 are formed at the ends on both sides of the light receiving surface electrode 7. For example, the plating electrode layer 6 can be formed as shown in FIG.
２−７．メッキマスク除去工程
次に、メッキマスク１１を除去する。メッキマスク１１の除去方法は、特に限定されないが、例えば、有機溶剤による剥離などである。
2-7. Plating Mask Removal Step Next, the plating mask 11 is removed. Although the removal method of the plating mask 11 is not specifically limited, For example, it is peeling with an organic solvent.
２−８．洗浄工程
次に、洗浄工程を行うことができる。この工程では、基板１に付着したメッキ液成分などを水、有機溶剤などにより洗浄除去することができる。また、超音波洗浄することもできる。また、ＩＰＡ蒸気乾燥法で洗浄乾燥することもできる。
2-8. Cleaning step Next, a cleaning step can be performed. In this step, the plating solution component and the like attached to the substrate 1 can be removed by washing with water, an organic solvent, or the like. Also, ultrasonic cleaning can be performed. It can also be washed and dried by IPA vapor drying.
２−９．第１実施形態の製造方法により製造された太陽電池
メッキマスク１１を除去すると、図２（ｄ）のように、下地電極層５の上に、下地電極層５の線幅と同じ又は下地電極層５の線幅より狭い線幅を有するメッキ電極層６を形成することができる。その結果、線状の受光面電極７の断面積が大きくなり、太陽電池の直列抵抗を小さくすることができると共に、受光面電極７が遮る太陽光の増加を抑制することができる。その結果、より光電変換効率の高い太陽電池を提供することができる。
2-9. The solar cell manufactured by the manufacturing method of the first embodiment When the plating mask 11 is removed, the line width of the base electrode layer 5 is equal to or lower than the base electrode layer 5 as shown in FIG. A plated electrode layer 6 having a line width narrower than 5 can be formed. As a result, the cross-sectional area of the linear light receiving surface electrode 7 is increased, the series resistance of the solar cell can be reduced, and the increase in sunlight blocked by the light receiving surface electrode 7 can be suppressed. As a result, a solar cell with higher photoelectric conversion efficiency can be provided.
図４（ａ）は、「２−６」のメッキ電極層形成工程後の基板１の下地電極層５、メッキ電極層６およびメッキマスク１１の界面を示した概略断面図であり、図４（ｂ）は、「２−７」のメッキマスク除去工程後の基板１の下地電極層５とメッキ電極層６との間の界面の端部を示した概略断面図である。
第１実施形態の太陽電池１０の製造方法で形成された太陽電池１０でもメッキ電極層６と下地電極層５又は基板１との間に隙間が形成される。しかし、この隙間は、メッキマスク１１の厚さと同じ広さを有するため、洗浄を十分に行える広さを有する。その結果、メッキ液１２などが残留固化し、太陽電池特性の劣化が引き起こされることはない。
4A is a schematic cross-sectional view showing the interfaces of the base electrode layer 5, the plating electrode layer 6 and the plating mask 11 of the substrate 1 after the plating electrode layer forming step “2-6”. b) is a schematic cross-sectional view showing an end portion of the interface between the base electrode layer 5 and the plating electrode layer 6 of the substrate 1 after the plating mask removing step of “2-7”.
Even in the solar cell 10 formed by the method for manufacturing the solar cell 10 of the first embodiment, a gap is formed between the plating electrode layer 6 and the base electrode layer 5 or the substrate 1. However, since this gap has the same width as the thickness of the plating mask 11, it has a width that can be sufficiently cleaned. As a result, the plating solution 12 and the like are not solidified and the solar cell characteristics are not deteriorated.
３．第２実施形態の太陽電池の製造方法
次に第２実施形態の太陽電池１０の製造方法について説明する。
図５の（ａ）〜（ｅ）は、本発明の第２実施形態の太陽電池１０の製造方法の一部を示した受光面電極７が形成された基板１の概略断面図である。図５（ａ）は、下地電極層５が形成された基板１、図５（ｂ）は、さらにメッキ電極層６が形成された基板１、図５（ｃ）は、さらにエッチングマスク１８が形成された基板１、図５（ｄ）は、さらにエッチングを行った基板１、図５（ｅ）は、さらにエッチングマスク１８を除去した基板１である。
第２実施形態の太陽電池１０の製造方法は、ｐｎ接合を有する基板１の受光面上に形成された線状の下地電極層５上に線状のメッキ電極層６を形成する工程と、メッキ電極層６の線中央部にエッチングマスク１８を形成する工程と、エッチングすることによりメッキ電極層６の一部を除去する工程と、エッチングマスク１８を除去する工程とを備える。
また、第２実施形態の太陽電池１０の製造方法は、基板１にｐｎ接合を形成する工程、基板１の受光面側に反射防止膜を形成する工程、基板１の裏面上に裏面電極８を形成する工程、基板１の受光面上に線状の下地電極層５を形成する工程、洗浄工程を備えてもよい。
なお、第２実施形態の太陽電池の製造方法は、第１実施形態の太陽電池の製造方法に類似しており、「２−１」、「２−２」、「２−３」、「２−４」、「２−６」及び「２−８」の工程に関する記載は、以下の記載に矛盾しない限り第２実施形態の太陽電池の製造方法にも当てはまる。なお、第２実施形態の太陽電池の製造方法では、「２−５」および「２−７」の工程は行わない。
3. 2. Manufacturing method of solar cell of 2nd Embodiment Next, the manufacturing method of the solar cell 10 of 2nd Embodiment is demonstrated.
FIGS. 5A to 5E are schematic cross-sectional views of the substrate 1 on which the light-receiving surface electrode 7 is shown, showing a part of the method for manufacturing the solar cell 10 of the second embodiment of the present invention. 5A shows the substrate 1 on which the base electrode layer 5 is formed, FIG. 5B shows the substrate 1 on which the plated electrode layer 6 is further formed, and FIG. 5C shows that the etching mask 18 is further formed. FIG. 5D shows the substrate 1 that has been further etched, and FIG. 5E shows the substrate 1 from which the etching mask 18 has been further removed.
The method of manufacturing the solar cell 10 of the second embodiment includes a step of forming a linear plating electrode layer 6 on the linear base electrode layer 5 formed on the light receiving surface of the substrate 1 having a pn junction, and plating. It includes a step of forming an etching mask 18 at the center of the line of the electrode layer 6, a step of removing a part of the plated electrode layer 6 by etching, and a step of removing the etching mask 18.
Moreover, the manufacturing method of the solar cell 10 according to the second embodiment includes a step of forming a pn junction on the substrate 1, a step of forming an antireflection film on the light receiving surface side of the substrate 1, and a back electrode 8 on the back surface of the substrate 1. You may provide the process of forming, the process of forming the linear base electrode layer 5 on the light-receiving surface of the board | substrate 1, and the washing | cleaning process.
In addition, the manufacturing method of the solar cell of 2nd Embodiment is similar to the manufacturing method of the solar cell of 1st Embodiment, "2-1", "2-2", "2-3", "2 The description regarding the processes of “−4”, “2-6”, and “2-8” also applies to the method for manufacturing the solar cell of the second embodiment as long as it does not contradict the following description. In addition, in the manufacturing method of the solar cell of 2nd Embodiment, the process of "2-5" and "2-7" is not performed.
３−１．メッキ電極層形成工程
基板１の受光面上に形成された線状の下地電極層５の上に線状のメッキ電極層６を形成する。
下地電極層６上にメッキ電極層６を形成すると、例えば、図５（ｂ）のようにメッキ電極層６を形成することができる。
3-1. Plated electrode layer forming step A linear plated electrode layer 6 is formed on the linear base electrode layer 5 formed on the light receiving surface of the substrate 1.
When the plating electrode layer 6 is formed on the base electrode layer 6, for example, the plating electrode layer 6 can be formed as shown in FIG.
３−２．エッチングマスク形成工程
次に、メッキ電極層６の線中央部にエッチングマスク１８を形成する。例えば、図５（ｃ）のようにエッチングマスク１８を形成することができる。エッチングマスク１８の形成方法は、特に限定されないが、たとえば、レジスト剤のスクリーン印刷、レジスト剤のインクジェット印刷、粘着テープの貼付などである。エッチングマスク１８の材料は、下記のエッチング方法に伴って適用され、その方法に耐えうる材料が使用される。例えば、ポリビニルアルコール、ポリ酢酸ビニル、エポキシ樹脂などである。
3-2. Etching Mask Formation Step Next, an etching mask 18 is formed in the center of the line of the plating electrode layer 6. For example, the etching mask 18 can be formed as shown in FIG. A method for forming the etching mask 18 is not particularly limited, and examples thereof include screen printing of a resist agent, ink jet printing of a resist agent, and application of an adhesive tape. The material of the etching mask 18 is applied in accordance with the following etching method, and a material that can withstand that method is used. For example, polyvinyl alcohol, polyvinyl acetate, epoxy resin and the like.
３−３．エッチング工程
次に、エッチングマスク１８に覆われていない部分のメッキ電極層６のエッチングを行う。エッチング方法は、メッキ電極層６をエッチングすることができる方法であれば特に限定されないが、たとえば、ウェットエッチング法、ドライエッチング法などである。また、等方性、違方性も特に限定されない。
エッチングを行うと、エッチングマスクに覆われていない部分のメッキ電極層６がエッチング除去されるため、例えば、図５（ｄ）のようにメッキ電極層が除去される。
3-3. Etching Step Next, the portion of the plated electrode layer 6 that is not covered with the etching mask 18 is etched. The etching method is not particularly limited as long as the plating electrode layer 6 can be etched, and examples thereof include a wet etching method and a dry etching method. Also, isotropic property and anisotropic property are not particularly limited.
When etching is performed, the portion of the plating electrode layer 6 not covered with the etching mask is removed by etching, so that the plating electrode layer is removed, for example, as shown in FIG.
３−４．エッチングマスク除去工程
次に、エッチングマスク１８を除去する。エッチングマスク１８の除去方法は、特に限定されないが、例えば、有機溶剤による剥離などである。
3-4. Etching Mask Removal Step Next, the etching mask 18 is removed. Although the removal method of the etching mask 18 is not specifically limited, For example, it is peeling with an organic solvent.
３−５．第２実施形態の製造方法により製造された太陽電池
エッチングマスク１８を除去すると、図５（ｅ）のように、下地電極層５の上に、下地電極層５の線幅と同じ又は下地電極層５の線幅より狭い線幅を有するメッキ電極層６を形成することができる。その結果、線状の受光面電極７の断面積が大きくなり、太陽電池の直列抵抗を小さくすることができると共に、受光面電極７が遮る太陽光の増加を抑制することができる。その結果、より光電変換効率の高い太陽電池を提供することができる。
また、上記の第２実施形態で太陽電池を製造すると、メッキ電極層６と下地電極層６又は基板１との間に十分に洗浄することができない隙間が形成されることはない。従って、メッキ液などが残留固化し、太陽電池特性の劣化が引き起こされることはない。
3-5. When the etching mask 18 is removed, the solar cell manufactured by the manufacturing method of the second embodiment is the same as the line width of the base electrode layer 5 or the base electrode layer on the base electrode layer 5 as shown in FIG. A plated electrode layer 6 having a line width narrower than 5 can be formed. As a result, the cross-sectional area of the linear light receiving surface electrode 7 is increased, the series resistance of the solar cell can be reduced, and the increase in sunlight blocked by the light receiving surface electrode 7 can be suppressed. As a result, a solar cell with higher photoelectric conversion efficiency can be provided.
Further, when the solar cell is manufactured in the second embodiment, a gap that cannot be sufficiently cleaned is not formed between the plating electrode layer 6 and the base electrode layer 6 or the substrate 1. Therefore, the plating solution or the like does not remain and does not cause deterioration of the solar cell characteristics.
４．効果実証実験
次に本発明の効果実証実験について説明する。ここでは、表１に示すＡ、Ｂ及びＣの３種類の太陽電池の作製を行い、光電変換特性の測定および高温高湿環境曝露実験を行った。
4). Effect Verification Experiment Next, the effect verification experiment of the present invention will be described. Here, three types of solar cells A, B, and C shown in Table 1 were prepared, and photoelectric conversion characteristics were measured and high-temperature and high-humidity environment exposure experiments were performed.
４−１．太陽電池の作製
４−１−１．ｐｎ接合形成工程
厚さ２００μｍ、１５５ｍｍ角のｐ型多結晶シリコン基板１の受光面側をＰＯＣｌ3を含む高温気体に曝すことにより、シリコン基板にｐｎ接合を形成した。
4-1. Production of solar cell 4-1-1. Step of forming pn junction A pn junction was formed on a silicon substrate by exposing the light-receiving surface side of a p-type polycrystalline silicon substrate 1 having a thickness of 200 μm and a 155 mm square to a high-temperature gas containing POCl 3 .
４−１−２．反射防止膜形成工程
次に基板１の受光面側にプラズマＣＶＤ法によってＳｉＮ膜を形成することにより反射防止膜を形成した。
4-1-2. Step of forming antireflection film Next, an antireflection film was formed by forming a SiN film on the light receiving surface side of the substrate 1 by plasma CVD.
４−１−３．裏面電極および下地電極層形成工程
次に基板１の受光面の反対側の面上のほぼ全面にアルミニウムペーストを塗布した。さらに、基板１の反射防止膜９上に銀粉末、ガラスフリット、樹脂および有機溶剤からなる銀ペーストをスクリーン印刷により複数の平行する線状に印刷した。また、複数の平行する線状の銀ペーストがお互いに焼成後に電気的に接触するように、これらと接触する線状の銀ペーストも印刷した。なお、銀ペーストのスクリーン印刷の線幅は、下地電極層５の線幅が１６０μｍとなるものを１つ（試料Ａ）と１００μｍとなるものを２つ（試料Ｂ、試料Ｃ）を作製した。なお、平行する複数の線状に印刷した各銀ペースト間の幅はすべて同一で２μｍとなるようにした。その後、１５０℃程度で乾燥させた後、約７００℃程度で、酸化性雰囲気中で焼成した。
4-1-3. Step of forming back electrode and base electrode layer Next, an aluminum paste was applied to almost the entire surface of the substrate 1 on the side opposite to the light receiving surface. Further, a silver paste made of silver powder, glass frit, resin and organic solvent was printed on the antireflection film 9 of the substrate 1 in a plurality of parallel lines by screen printing. Moreover, the linear silver paste which contacts several parallel linear silver paste was also printed so that it might mutually contact after baking. In addition, as for the line width of screen printing of the silver paste, one (sample A) in which the line width of the base electrode layer 5 is 160 μm and two (sample B and sample C) in which the line width is 100 μm were prepared. Note that the widths between the silver pastes printed in a plurality of parallel lines were all the same and 2 μm. Then, after drying at about 150 ° C., firing was performed at about 700 ° C. in an oxidizing atmosphere.
４−１−４．メッキマスク形成工程
次に、試料Ｃの下地電極層５の線両側の端部にスクリーン印刷を用いてメッキマスク１１を形成した。メッキマスク１１の材料は、アルカリ耐性のメッキレジストを用いた。メッキマスク１１により下地電極層５の線両側の端部が覆われ、下地電極層５の線中央部の開口部の幅は、７０μｍ程度であった。
4-1-4. Plating Mask Formation Step Next, the plating mask 11 was formed on the both ends of the base electrode layer 5 of the sample C using screen printing. As a material for the plating mask 11, an alkali-resistant plating resist was used. The ends of both sides of the base electrode layer 5 were covered with the plating mask 11, and the width of the opening at the center of the line of the base electrode layer 5 was about 70 μm.
４−１−５．メッキ電極層形成工程
次に、試料Ｂおよび試料Ｃの下地電極層４上に光銀メッキ技術を用いてメッキ電極層５を形成した。具体的には、裏面電極８および下地電極層５を形成した試料Ｂ又はメッキマスク１１を形成した試料Ｃを、銀イオンを含むメッキ液１２中に設置し、電気的に接続した。その後、試料Ｂ又はＣの受光面に光を照射し、メッキ液１２中の銀板１５を正電位にバイアスした。このように一定時間光を照射することにより、下地電極層５の表面に約５μｍの厚さのメッキ電極層６を形成した。
4-1-5. Plated electrode layer forming step Next, the plated electrode layer 5 was formed on the base electrode layer 4 of the sample B and the sample C using the photosilver plating technique. Specifically, the sample B on which the back electrode 8 and the base electrode layer 5 were formed or the sample C on which the plating mask 11 was formed was placed in a plating solution 12 containing silver ions and electrically connected. Thereafter, the light receiving surface of the sample B or C was irradiated with light, and the silver plate 15 in the plating solution 12 was biased to a positive potential. Thus, the plating electrode layer 6 having a thickness of about 5 μm was formed on the surface of the base electrode layer 5 by irradiating light for a certain period of time.
４−１−６．メッキマスク除去工程および洗浄工程
次に、有機溶剤を用い、メッキマスク１１を除去した。その後、アセトンで超音波洗浄を行い、さらにＩＰＡ蒸気乾燥法を行った。
4-1-6. Plating Mask Removal Step and Cleaning Step Next, the plating mask 11 was removed using an organic solvent. Thereafter, ultrasonic cleaning was performed with acetone, followed by IPA vapor drying.
以上の工程により作製された試料Ｂのメッキ電極層６の線幅は、メッキ張り出し部によって下地電極層５の線幅よりも広がったため１２０〜１３０μｍ程度であった。また、試料Ｃのメッキ電極層６の線幅は、ほぼマスクの開口幅と同じ７０μｍ程度であった。下地電極層５の線幅は、１００μｍ程度であるため、受光面電極７の線幅を増大させることなく、受光面電極７の厚さを増大させることができた。また、試料Ｃのメッキ電極層６の線両側の端部には張り出し部がほとんど形成されなかった。 The line width of the plated electrode layer 6 of the sample B produced by the above process was about 120 to 130 μm because it was wider than the line width of the base electrode layer 5 by the plating overhanging portion. Further, the line width of the plated electrode layer 6 of the sample C was about 70 μm, which is almost the same as the opening width of the mask. Since the line width of the base electrode layer 5 is about 100 μm, the thickness of the light receiving surface electrode 7 can be increased without increasing the line width of the light receiving surface electrode 7. Further, almost no overhangs were formed at the ends on both sides of the plated electrode layer 6 of the sample C.
４−２．光電変換特性の測定
次に、以上の工程で作製した試料Ａ、Ｂ及びＣの太陽電池の光電変換特性の測定を行った。試料Ｂの光電変換効率は、試料Ａと比べて３．５％の向上を示した。また、試料Ｃの光電変換効率は、試料Ａと比べて４．４％の向上を示した。これは試料Ｂ，Ｃが共に電極の直列抵抗が減少したことによりＦ．Ｆ（曲線因子）が同程度向上したため、試料Ａと比べ、光電変換効率が向上したと考えられる。また、試料Ｂに比べて試料Ｃの方が受光面積がより大きいため、試料Ｃの方が短絡電流の向上がより大きくなる。このため、試料Ｃの方が試料Ｂより高い光電変換効率の向上を示したと考えられる。
４−３．高温高湿環境曝露実験
次に、「４−１」の工程で作製した試料Ａ、Ｂ及びＣの太陽電池を高温高湿環境下に一定時間曝露し、その後、各試料の光電変換特性の測定を行った。その結果、試料Ｂの光電変換効率は、試料Ａに比べ大きな特性劣化が見られた。また、試料Ｃの光電変換効率は、試料Ａと同等の劣化しか見られなかった。このことにより、メッキ電極層６の形成されていない試料Ａ及びメッキ電極層６の両端の張り出し部が形成されていない試料Ｃは、高温高湿環境下に曝露しても大きな光電変換特性の劣化は見られないことがわかった。また、メッキ電極層６の線両側の端部に張り出し部が形成されている試料Ｂは、高温高湿環境下に曝露すると大きな光電変換特性の劣化が見られることがわかった。
4-2. Measurement of photoelectric conversion characteristics Next, the photoelectric conversion characteristics of the solar cells of Samples A, B, and C prepared in the above steps were measured. The photoelectric conversion efficiency of Sample B showed an improvement of 3.5% compared to Sample A. Moreover, the photoelectric conversion efficiency of the sample C showed a 4.4% improvement compared with the sample A. This is because both samples B and C have F.D. It is considered that the photoelectric conversion efficiency was improved as compared with the sample A because F (curve factor) was improved to the same extent. In addition, since the light receiving area of sample C is larger than that of sample B, the improvement in short circuit current is greater in sample C. For this reason, it is thought that the sample C showed higher improvement in photoelectric conversion efficiency than the sample B.
4-3. High-temperature and high-humidity environment exposure experiment Next, the solar cells of samples A, B and C prepared in the process of “4-1” were exposed to a high-temperature and high-humidity environment for a certain period of time, and then the photoelectric conversion characteristics of each sample were measured. Went. As a result, the photoelectric conversion efficiency of sample B was significantly deteriorated compared to sample A. In addition, the photoelectric conversion efficiency of sample C was found only to be the same as that of sample A. As a result, the sample A in which the plated electrode layer 6 is not formed and the sample C in which the projecting portions at both ends of the plated electrode layer 6 are not formed are greatly deteriorated in photoelectric conversion characteristics even when exposed to a high temperature and high humidity environment. I can't see. Further, it was found that the sample B in which the protruding portions are formed at both ends of the plated electrode layer 6 has a large deterioration in photoelectric conversion characteristics when exposed to a high temperature and high humidity environment.
４−４．まとめ
以上の結果から、受光面電極７の線幅を狭くし、線両側の端部に張り出し部の形成されていないメッキ電極層６を形成した試料Ｃは、高い光電変換効率を示すことがわかった。また、高温高湿環境下に曝露しても大きな光電変換特性の劣化が見られなかったことから、長期信頼性を有することが確認された。
4-4. Summary From the above results, it can be seen that the sample C in which the line width of the light-receiving surface electrode 7 is narrowed and the plated electrode layer 6 in which the protruding portion is not formed at both ends of the line is formed exhibits high photoelectric conversion efficiency. It was. In addition, even when exposed to a high temperature and high humidity environment, no significant deterioration in photoelectric conversion characteristics was observed, confirming long-term reliability.
１：基板 ２：ｐ型領域 ３：ｎ型領域 ４：ｐ＋層（ＢＳＦ層） ５：下地電極層 ６：メッキ電極層 ７：受光面電極 ８：裏面電極 ９：反射防止膜 １０：太陽電池 １１：メッキマスク １２：メッキ液 １３：光源 １４：外部電極 １５：銀板 １６：バイアス電源 １７：光銀メッキ装置 １８：エッチングマスク 1: Substrate 2: p-type region 3: n-type region 4: p + layer (BSF layer) 5: base electrode layer 6: plating electrode layer 7: light-receiving surface electrode 8: back electrode 9: antireflection film 10: solar cell 11 : Plating mask 12: Plating solution 13: Light source 14: External electrode 15: Silver plate 16: Bias power supply 17: Photo silver plating apparatus 18: Etching mask
Claims (10)
前記メッキ電極層が、前記下地電極層の線幅と同じ線幅、又は前記下地電極層の線幅より狭い線幅を有することを特徴とする太陽電池。 A linear light-receiving surface electrode on a substrate having a pn junction includes a base electrode layer and a plating electrode layer on the base electrode layer,
The solar cell, wherein the plated electrode layer has the same line width as the line width of the base electrode layer or a line width narrower than the line width of the base electrode layer.
さらに、前記メッキ電極層の形成前に前記下地電極層の線両側の端部にメッキマスクを形成する工程、又は前記メッキ電極層の形成後に前記メッキ電極層の線中央部にエッチングマスクを形成しその後エッチングすることにより前記メッキ電極層の一部を除去する工程と、
前記メッキマスク又は前記エッチングマスクを除去する工程とを備え、
前記メッキ電極層が前記下地電極層の線幅と同じ線幅または前記下地電極層の線幅より狭い線幅で形成された太陽電池の製造方法。 comprising a step of forming a linear plating electrode layer on a linear base electrode layer formed on a light receiving surface of a substrate having a pn junction,
Further, a step of forming a plating mask at the ends of both sides of the line of the base electrode layer before the formation of the plating electrode layer, or an etching mask is formed at the center of the line of the plating electrode layer after the formation of the plating electrode layer. A step of removing a portion of the plated electrode layer by etching thereafter;
A step of removing the plating mask or the etching mask,
A method for manufacturing a solar cell, wherein the plated electrode layer is formed with the same line width as the line width of the base electrode layer or a line width narrower than the line width of the base electrode layer.
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