JP2012514850A - 太陽電池用電極の製造方法、これを用いて製造された太陽電池用基板および太陽電池 - Google Patents
太陽電池用電極の製造方法、これを用いて製造された太陽電池用基板および太陽電池 Download PDFInfo
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Abstract
本発明は、基板上に導電性ペーストを印刷方式および湿式金属メッキ方式で形成し、多孔性の積層導電性ペースト上に金属メッキするのではなく、無駄な非結晶化導電性ペースト領域をエッチング除去することにより、基板上に、金属結晶化層にダイレクトで金属メッキして孔隙のない電極構造を形成することができるうえ、基板と電極間の密着性を向上させ、電極の比抵抗を減少させ、特にメッキ後に熱処理工程を介してメッキされた金属と下地としての金属結晶化層と基板との付加的なオーム接触を形成して太陽電池セルの効率を向上させることができる太陽電池用電極の製造方法、これを用いて製造された太陽電池用基板および太陽電池を提供する。本発明の製造方法は、導電性ペーストを金属結晶化層のみ形成することができるように最小限に印刷してもよいので、高価の導電性ペーストの使用量を節減することができ、只１回のオフセット印刷のみで精密パターンを得ることができるため、量産性および収率の低下などを引き起こすパターン整列問題を解決することができ、最小限の厚みで印刷されるので、相対的に厚い厚みの電極パターンに比べて低温焼結または非常に短い時間の高温焼結を行うことができ、電極の光遮蔽による効率損失を減らすことができる。
Description
本発明は、太陽電池用電極の製造方法、これを用いて製造された太陽電池用基板および太陽電池に関する。
太陽電池（Ｓｏｌａｒ Ｃｅｌｌ）は、太陽エネルギーを電気エネルギーに変換させる半導体素子であって、ｐｎ接合型が一般的であり、その基本構造がダイオードと同一である。太陽電池に光が入射すると、入射した光が太陽電池に吸収され、これにより太陽電池の半導体を構成している物質との相互作用が起こる。その結果、少数キャリア（Ｍｉｎｏｒｉｔｙ Ｃａｒｒｉｅｒ）たる電子と正孔が生成し、これらは連結されている電極の両側に移動して起電力を得る。
一般に、結晶シリコン太陽電池（Ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｓｏｌａｒ Ｃｅｌｌ）は単結晶型と多結晶型に大別される。単結晶型の材料は、純度が高く結晶欠陥密度が低いため高い効率を持つが、比較的高価である。これに対し、多結晶型の材料は、単結晶に比べて効率は少し劣るが、相対的に低価なので普遍的に使用される。
多結晶シリコン太陽電池を製造する方法は、一定の大きさ（例えば、５”または６”）と厚み（例えば、１５０〜２５０μｍ）のｐ型多結晶シリコン基板に適したエッチング法で基板表面の欠陥を取り除きながら表面に凸凹を与えた後、リン（Ｐ）またはＰＯＣｌ３を含む物質を気相または液相として供給して熱拡散（Ｔｈｅｒｍａｌ Ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ）法によって一定の厚み（０．１〜０．５μｍ）でｐ型基板の表面にドープして４０〜１００Ω／□のｎ型エミッターを作る。その後、この過程で生成されたリン含有ガラス質などの副産物を無くすために、酸または塩基を用いたウェットエッチング工程が含まれ、光が照射される前面部分を除いた残りの部分にドープされたＰを除去するためにプラズマを用いたドライエッチング工程が含まれる。また、場合に応じて、レーザーを用いてエッジ面をカットする工程が含まれてもよい。その後、結晶または非晶質シリコン窒化物、シリコン酸化物、チタン酸化物またはその組み合わせを、物理的な真空蒸着法で蒸着される物質の屈折率を考慮して適切な厚み（シリコン窒化物の場合には約７０〜９０ｎｍ）で蒸着する。次に、Ｐ型半導体層電極とＮ型半導体層電極を形成する。
（技術的課題）
前記電極の形成に関連し、本発明者は、半導体ウエハーの表面にフォトレジトを用いて電極パターンを形成し、蒸着工程を介して金属蒸着層を形成することを考慮した。ところが、フォトレジストを用いた方法は、蒸着工程の後に下地電極となる部分以外に金属蒸着層が形成される部分を除去しなければならず、フォトレジスト層を除去しなければならないという問題点があるうえ、下地金属電極層が蒸着方式を用いて形成されたため、半導体ウエハーとの密着が弱いという問題点があった。
前記電極の形成に関連し、本発明者は、半導体ウエハーの表面にフォトレジトを用いて電極パターンを形成し、蒸着工程を介して金属蒸着層を形成することを考慮した。ところが、フォトレジストを用いた方法は、蒸着工程の後に下地電極となる部分以外に金属蒸着層が形成される部分を除去しなければならず、フォトレジスト層を除去しなければならないという問題点があるうえ、下地金属電極層が蒸着方式を用いて形成されたため、半導体ウエハーとの密着が弱いという問題点があった。
本発明は、かかる問題点を解決するためのもので、その目的は、印刷方式で太陽電池用基板上に微細線幅の電極パターンを積層し、前記電極パターンを焼成して基板と積層された導電性ペースト層間の結晶化層を形成し、前記結晶化層領域に金属メッキ層を成膜させて熱処理することにより、結晶化層上にダイレクトで孔隙のないメッキ金属電極構造を形成し、これにより比抵抗値が低く、基板との密着性に優れた太陽電池用電極の製造方法、これを用いて製造された太陽電池用基板および太陽電池を提供することにある。
前記製造方法は次のような追加目的を持つことができる。前記製造方法は、電極パターン積層の際に結晶化層を形成するための最小限の厚みで導電性ペーストを塗布すればよいので、導電性ペーストの使用量を減らすことができる。
さらに、オフセット工法の量産工程におけるパターン整列問題も解決できる。具体的に、微細電極パターンの形成に非常に有利な工法としてのオフセット工法（またはグラビアオフセット工法）は、適正の電極アスペクト比の実現および線抵抗の減少のために電極パターンを多数回積層印刷することが一般的であるが、本製造方法を使用する場合、結晶化層形成のための最小限の厚みのみが要求されるため、積層印刷の回数を画期的に減らすことができ、只１回の印刷も可能である。多数回積層印刷するときに必ず先行すべきのは精密なパターン整列であるが、精密なパターン整列が要請される製造方式は、量産性が非常に劣り、製品の収率も急激に悪くなるなどの問題点が多い。本製造方法は、只１回のオフセット印刷のみで精密パターンを得ることができるから、パターン整列の様々な問題を解決することができるという大きい利点がある。
また、最小限の厚みで印刷されるので、相対的に厚い厚みの電極パターンに比べて低温焼結または非常に短い時間の高温焼結を可能にすることができる。
また、非結晶化層の全部または一部を除去するので、全体的な電極の厚みが薄くなって電極による光遮蔽損失を減らすことができる。
（技術的解決方法）
上記目的を達成するための本発明は、基板の前面に形成された多数のバスバー電極とフィンガー電極を含んでなる太陽電池用基板において、前記バスバー電極および前記フィンガー電極は、基板上に金属結晶化層が形成された後、前記金属結晶化層上に電極メッキ層が形成されてなることを特徴とする、太陽電池用基板を提供する。前記構成において、太陽電池用基板の従来の構成は実現可能なものであればいずれも採用されて追加でき、限定されず、本発明に含まれる。一例として、前記バスバー電極と前記フィンガー電極は相互垂直に交差して接して形成できる。基板の背面には背面電極が具備できる。また、基板の種類は、限定されず、太陽電池用基板として利用できるものであればいずれも含まれる。
上記目的を達成するための本発明は、基板の前面に形成された多数のバスバー電極とフィンガー電極を含んでなる太陽電池用基板において、前記バスバー電極および前記フィンガー電極は、基板上に金属結晶化層が形成された後、前記金属結晶化層上に電極メッキ層が形成されてなることを特徴とする、太陽電池用基板を提供する。前記構成において、太陽電池用基板の従来の構成は実現可能なものであればいずれも採用されて追加でき、限定されず、本発明に含まれる。一例として、前記バスバー電極と前記フィンガー電極は相互垂直に交差して接して形成できる。基板の背面には背面電極が具備できる。また、基板の種類は、限定されず、太陽電池用基板として利用できるものであればいずれも含まれる。
本発明の太陽電池用基板において、前記金属結晶化層は、導電性ペーストを用いて電極パターンとして印刷および焼成された後、非結晶化領域の一部または全部が除去されて形成されることを特徴とする。前記導電性ペーストの印刷方式の種類は、限定されず、導電性ペーストを印刷することが可能なものであればいずれも含まれる。また、印刷後の焼成条件は、限定されないが、５００〜９００℃の温度で数秒〜数時間焼成することがよい。また、前記非結晶化領域の除去は酸性溶液を用いたエッチング法で行うことを特徴とする。結晶化層の形成された基板を酸性溶液に浸漬して印刷電極パターン上の非結晶化領域をエッチングして除去した後、メッキすることにより、前記結晶化層上にダイレクトでメッキ電極層を形成する。
前記非結晶化領域を除去するための酸性溶液は、限定されないが、発明で使用された非結晶化部分の導電性金属粒子とフリットを除去することができるものであればいずれも含まれる。また、非結晶化層を除去した後、結晶化層にダイレクトでメッキ電極層を形成する方法としては無電解方式または電解方式を使用することができる。前記メッキ層は熱処理されることが好ましい。
また、本発明の太陽電池用基板の実施例から分かるように、前記バスバー電極および前記フィンガー電極の少なくとも一つは、線幅が８０μｍ以下、厚みが１０μｍ以下のときに比抵抗が３．０×１０−６Ω・ｃｍ以下を満足させることが可能な電気的特性を持つ。
前記電気的特性は製造された電極が孔隙のほぼない電極構造で形成されたためであると判断される。
また、本発明は、前記太陽電池用基板を用いて製造された太陽電池を提供する。
また、本発明は、基板上にバスバー電極およびフィンガー電極を製造する太陽電池用電極の製造方法であって、基板上に導電性ペーストを用いて電極パターンを印刷し、焼成して金属結晶化層を形成する段階と、前記結晶化層上の非結晶化層の一部または全部をエッチング除去してメッキシード層を形成する段階と、前記メッキシード層形成段階の後、湿式メッキ液に浸漬して金属結晶化層上に金属メッキ層を成膜する段階とを含んでなる、太陽電池用電極の製造方法を提供する。
また、前記基板上に導電性ペーストを用いて電極パターンを印刷することは、オフセット印刷工法で只１回印刷することにより行うことを特徴とする、太陽電池用電極の製造方法を提供する。
また、前記金属メッキ層を成膜する段階の後に、前記金属メッキ層を熱処理する段階をさらに含むことを特徴とする、太陽電池用電極の製造方法を提供する。
（有利な効果）
本発明に係る太陽電池用電極の製造方法は、基板上に導電性ペーストを印刷方式および湿式金属メッキ方式で形成し、多孔性の積層導電性ペースト上に金属メッキするのではなく、無駄な非結晶化導電性ペースト領域をエッチング除去することにより、基板上に、金属結晶化層にダイレクトで金属メッキして孔隙のない電極構造を形成することができるうえ、基板と電極間の密着性を向上させ、電極の比抵抗を減少させ、特にメッキ後に熱処理工程によってメッキされた金属と下地としての金属結晶化層と基板との付加的なオーム接触を形成して太陽電池セルの効率を向上させることができる。
本発明に係る太陽電池用電極の製造方法は、基板上に導電性ペーストを印刷方式および湿式金属メッキ方式で形成し、多孔性の積層導電性ペースト上に金属メッキするのではなく、無駄な非結晶化導電性ペースト領域をエッチング除去することにより、基板上に、金属結晶化層にダイレクトで金属メッキして孔隙のない電極構造を形成することができるうえ、基板と電極間の密着性を向上させ、電極の比抵抗を減少させ、特にメッキ後に熱処理工程によってメッキされた金属と下地としての金属結晶化層と基板との付加的なオーム接触を形成して太陽電池セルの効率を向上させることができる。
また、前記太陽電池電極の製造方式において、導電性ペーストを、金属結晶化層のみ形成することができるように最小限に印刷してもよいので、高価の導電性ペーストの使用量を節減することができる。
また、本製造方法は、只１回のオフセット（またはグラビアオフセット）印刷のみでも精密パターンを得ることができるため、量産工程におけるパターン整列問題（量産性および収率の低下）も解決できる。
また、最小限の厚みで印刷されるので、相対的に厚い厚みの電極パターンに比べて低温焼結または非常に短い時間の高温焼結を可能にすることができる。
また、非結晶化層の全部または一部を除去するので、全体的な電極の厚みが薄くなって電極による光遮蔽損失を減らすことができる。
以下、添付図面および実施例によって本発明をさらに詳細に説明する。
下記の説明は、本発明の具体的な一例に関するものなので、断定的・限定的表現があっても、特許請求の範囲から定められる権利範囲を限定するものではない。
本発明は、基板の前面に形成された多数のバスバー電極およびフィンガー電極を含んでなる太陽電池用基板において、前記バスバー電極および前記フィンガー電極は、基板上に金属結晶化層が形成された後、前記金属結晶化層上に電極メッキ層が形成されてなることを特徴とする、太陽電池用基板を提供する。
前記基板に形成された電極は、次のような一例の方法で製造できる。すなわち、基板上に導電性ペーストを用いて電極パターンを印刷し焼成して金属結晶化層を形成する段階と、前記結晶化層上の非結晶化層の一部または全部をエッチング除去してメッキシード層を形成する段階と、前記メッキシード層形成段階の後に、湿式メッキ液に浸漬して金属結晶化層上に金属メッキ層を成膜する段階とを含んでなる、太陽電池用電極の製造方法によって製造できる。
図１は本発明の一実施例に係る太陽電池用基板の製造手順を示す断面図である。
図示の如く、基板１上に導電性ペースト２を印刷し（ａ）、焼成して基板上に金属結晶化層２１を形成する工程（ｂ）、前記金属結晶化層上にダイレクトで金属メッキするために、金属結晶化層上の非結晶化領域２２の一部または全部を酸性溶液に浸漬してエッチング除去することにより、金属結晶化層のみからなるメッキシード層を形成する工程（ｃ）、および前記金属結晶化層の形成された基板を湿式金属メッキ液に浸漬して金属結晶化層領域にのみダイレクトで金属メッキして金属メッキ層３を形成することにより孔隙のない電極層を得る工程ｄを含む。
本発明は、多孔性の積層導電性ペースト上に金属メッキするのではなく、無駄な非結晶化導電性ペースト領域をエッチング除去することにより、基板上に、金属結晶化層にダイレクトで金属メッキして孔隙のない電極構造を形成することができるうえ、基板と電極間の密着性を向上させ、電極の比抵抗を減少させ、特にメッキ後に熱処理工程によってメッキされた金属と下地としての金属結晶化層と基板との付加的なオーム接触を形成して太陽電池セルの効率を向上させることができる。そして、非結晶化領域を除去した後、メッキ層を形成することにより、電極の厚みを顕著に減らすことができるため、光の遮蔽率が減少して電池の効率を高めることができる。
前記電極の印刷に使用される導電性ペーストは、銀、銅、ニッケル、アルミニウム等を主成分とするペーストが多く使用されるが、銀粉末の含有されている銀ペーストが主に使用される。前記銀ペーストは、銀粉末６０〜８５重量％、ガラス粉末３〜２０重量％、高分子バインダー２〜１０重量％、希釈溶剤３〜２０重量％、および添加剤０．１〜５重量％で構成される。
前記導電性ペーストを印刷する方式としては、スクリーン印刷法やオフセット印刷法、グラビア印刷法、インクジェット印刷法などがあるが、電極パターンの形状と使用される導電性ペーストの物性に応じて適切に選択して使用することができ、限定されない。本発明は、太陽電池用前面電極の製造方法であって、前記印刷方式の中でもスクリーン印刷方式およびオフセット印刷方式を適用したものであり、特に太陽電池セルのシェーディングロスを減少させるために印刷線幅の小さいオフセット印刷方式を適用することがよい。また、印刷の後に焼成過程を介して基板上に金属結晶化層を形成し、非結晶化領域はエッチングして除去するから、電極パターンの印刷厚みを５μ未満の最小限にして積層させてもよいので、高価の導電性ペーストの使用量も節減することができ、必要に応じて一般なオフセット印刷時の数回積層ではなく只１回の印刷も可能なので、パターン整列が不要であって量産性および収率が極大化できる。
ひいては、最小限の厚みで印刷されるので、相対的に厚い厚みの電極パターンに比べて低温焼結または非常に短い時間の高温焼結を可能にすることができる。よって、本発明の好適な実施例によれば、前記導電性ペーストを線幅の小さいオフセット方法で印刷し、６００〜９００℃の温度で焼成して金属結晶化層を形成することがよい。
本発明の好適な実施例によれば、金属結晶化層にダイレクトでメッキ電極層を形成するために、印刷電極パターンの積層された基板を酸性溶液に浸漬して電極パターン上の非結晶化領域の一部、好ましくは全部をエッチングして除去することを含む。前記酸性溶液は、硝酸、塩酸、フッ酸、酢酸などが使用される導電性ペーストの化学的性質に応じて適切に選択して使用できる。一般に、銀ペーストには、銀粉末とガラスフリットが含有されているため、硝酸溶液またはフッ素を含有する溶液で０．１分〜３分間浸漬することにより、非結晶化された積層銀ペースト領域を除去することがよい。前記酸性溶液への浸漬時間が０．１分以下であれば、非結晶化された金属ペースト積層領域が完全に除去されないため、金属メッキの際にメッキ厚みが不均一になるおそれがあり、前記酸性溶液への浸漬時間が３分超過であれば、非結晶化された金属ペースト領域のみではなく基板の前面にまで化学的損傷を与えるおそれがある。よって、酸性溶液への浸漬時間は０．１分〜３分以内にすることが好ましい。
湿式金属メッキ工程としては無電解方式と電解方式に大別される。無電解方式は主に不導体の表面に伝導性を与えるために使用される方法であって、金属塩と可溶性還元剤とが共存する溶液において還元剤の酸化反応で放出される電子によって金属イオンを還元させて金属をメッキする方法であり、一般に触媒の表面上で金属イオンの選択的還元反応またはメッキ層金属自体の触媒作用によってメッキが起こるメッキ方式である。電解メッキは普遍的に多く使用する方法であって、被メッキ物は必ず導体の表面でなければならず、この導体の表面に外部電源を用いて陰極の表面上に金属をメッキさせる方法である。
本発明の好適な実施例によれば、メッキしようとする被メッキ物が金属結晶化層の導電性領域なので、無電解メッキ方式と電解メッキ方式が適用可能である。よって、湿式金属メッキ方法として無電解メッキ方式、電解メッキ方式、またはこれらのメッキ方式の両方ともを使用することを含む。
一般に、５μ以上印刷積層されている金属ペースト上に湿式金属メッキ層を成膜する場合、図３の如く金属ペーストの孔隙内にメッキされるメッキ量より積層された金属ペーストの表面からメッキされるメッキ速度が速いため、実際、オーム接触を形成しなければならない領域ではなく金属ペーストの表面でのみ緻密な金属構造を現わし易いという問題点がある。そして、メッキの厚みが増加するほど基板と金属ペースト間の引張応力より金属ペーストとメッキされた金属との引張応力が強くなり、メッキ作業中或いはメッキ後に基材たる金属と金属ペースト間の密着不良が発生しうる。
本発明では、湿式金属メッキ工程の積層された金属ペーストではなく導電性ペースト焼成段階を介して、既にオーム接触が形成された金属結晶化層領域にのみ成膜されるので、メッキ後に熱処理工程を介してメッキされた金属と金属結晶化層と基板層との付加的なオーム接触を形成することができる。
また、図２（ｂ）のように既存の導電性ペーストのみからなる印刷電極層の場合には、ガラスフリットなどの無機酸化物が残っていて多量の孔隙を含んでいる電極構造で形成されるが、本発明では、前記多孔質の導電性ペースト層を含まず、図２（ａ）のように緻密な構造の孔隙なし金属メッキ層のみからなる電極が形成されるので、電極の比抵抗を減少させることができる。また、本発明の好適な実施例によれば、湿式金属メッキ工程において、金属結晶化層に直接金属メッキ層が成膜されるため、基板との密着性を向上させることができる。
本発明の実施例によれば、前記湿式金属メッキ工程におけるメッキ金属は比抵抗値の低い金属が使用可能であるが、銀、金、銅、ニッケル、錫などよりなる群から少なくとも１種選択されることを含む。
また、本発明の実施例によれば、前記湿式金属メッキの後に４００〜７００℃の温度範囲でメッキ金属を熱処理することを含む。
以下、本発明を実施例によって詳細に説明する。但し、下記実施例は本発明を例示するものに過ぎず、本発明の内容を限定するものではない。
実施例１
まず、オフセット用ペースト組成物（自社のペースト名ＳＳＣＰ １６７２、銀粉末６８％、ガラスフリット１７％、バインダー１０％、希釈溶剤３％、分散剤およびその他２％）を用いてオフセット（グラビアオフセット）を印刷した。初期グラビアロールのブレード圧力および角度でドクタリング状態をチェックし、ブランケットロールのオフニップ（Ｏｆｆ ｎｉｐ）およびセットニップ（Ｓｅｔ ｎｉｐ）の調節によってオフ圧とセット圧を最適状態に調節した。前記グラビアロールとブレードとの間にペースト２０ｇを入れた後、約７ｒｐｍでドクタリングを行った。３回以上ドクタリングを行った後、ブランケットロールにあるラバーにペーストを７ｒｐｍでオフさせた後、ブランケットロールを１回転させた。ブランケットロールが１回転する間、ラバーで十分に吸収されたペーストは７ｒｐｍの速度でセットを行った。このような方式で印刷板に真空にて固定された５”のウエハーに導電性ペーストを１回印刷した。印刷した基板を乾燥させた後、赤外線炉で１９０ｒｐｍの速度で約８００℃で２０秒間焼成させてシリコン−ペースト結晶化層を形成した。その後、前記シリコンウエハーをソニケーター内で硝酸溶液に１分間浸漬することにより、非結晶化された銀ペースト積層領域をエッチング除去し、また、フッ素を含有している溶液に５秒間浸漬することにより、結晶化されていない残余ガラスフリットを除去した後、直ちに蒸留水で洗浄し、乾燥させた。前記ウエハーを背面電極としてのアルミニウム電極層に電解メッキするための電流通電部分を連結し、通電部分を除いた背面電極全体をメッキ液の浸透を防止するためにマスキングして湿式金属メッキを施した。湿式金属メッキ工程として電解銀メッキを施したが、銀金属塩としてシアン化銀カリウム２５ｇ／Ｌ、金属錯塩のためのシアン化カリウム７５ｇ／Ｌ、電解メッキ時の電気伝導度および展着均一性のための炭酸カリウム３０ｇ／Ｌ、メッキ膜の緻密度および光沢のための添加剤Ａｒｇａｌｕｘ６４（Ａｔｏｔｅｃ Ｋｏｒｅａ製）４ｇ／Ｌからなる電解銀メッキ浴に浸漬し、陽極として銀プレートを用いて電流を印加して浴温度２５℃、電流密度１．０Ａ／ｄｍ２およびメッキ時間１０分の条件で銀メッキ層を成膜した。そして、前記メッキしたウエハーを５５０℃で１０分間熱処理して太陽電池用電極を形成した。
まず、オフセット用ペースト組成物（自社のペースト名ＳＳＣＰ １６７２、銀粉末６８％、ガラスフリット１７％、バインダー１０％、希釈溶剤３％、分散剤およびその他２％）を用いてオフセット（グラビアオフセット）を印刷した。初期グラビアロールのブレード圧力および角度でドクタリング状態をチェックし、ブランケットロールのオフニップ（Ｏｆｆ ｎｉｐ）およびセットニップ（Ｓｅｔ ｎｉｐ）の調節によってオフ圧とセット圧を最適状態に調節した。前記グラビアロールとブレードとの間にペースト２０ｇを入れた後、約７ｒｐｍでドクタリングを行った。３回以上ドクタリングを行った後、ブランケットロールにあるラバーにペーストを７ｒｐｍでオフさせた後、ブランケットロールを１回転させた。ブランケットロールが１回転する間、ラバーで十分に吸収されたペーストは７ｒｐｍの速度でセットを行った。このような方式で印刷板に真空にて固定された５”のウエハーに導電性ペーストを１回印刷した。印刷した基板を乾燥させた後、赤外線炉で１９０ｒｐｍの速度で約８００℃で２０秒間焼成させてシリコン−ペースト結晶化層を形成した。その後、前記シリコンウエハーをソニケーター内で硝酸溶液に１分間浸漬することにより、非結晶化された銀ペースト積層領域をエッチング除去し、また、フッ素を含有している溶液に５秒間浸漬することにより、結晶化されていない残余ガラスフリットを除去した後、直ちに蒸留水で洗浄し、乾燥させた。前記ウエハーを背面電極としてのアルミニウム電極層に電解メッキするための電流通電部分を連結し、通電部分を除いた背面電極全体をメッキ液の浸透を防止するためにマスキングして湿式金属メッキを施した。湿式金属メッキ工程として電解銀メッキを施したが、銀金属塩としてシアン化銀カリウム２５ｇ／Ｌ、金属錯塩のためのシアン化カリウム７５ｇ／Ｌ、電解メッキ時の電気伝導度および展着均一性のための炭酸カリウム３０ｇ／Ｌ、メッキ膜の緻密度および光沢のための添加剤Ａｒｇａｌｕｘ６４（Ａｔｏｔｅｃ Ｋｏｒｅａ製）４ｇ／Ｌからなる電解銀メッキ浴に浸漬し、陽極として銀プレートを用いて電流を印加して浴温度２５℃、電流密度１．０Ａ／ｄｍ２およびメッキ時間１０分の条件で銀メッキ層を成膜した。そして、前記メッキしたウエハーを５５０℃で１０分間熱処理して太陽電池用電極を形成した。
比較例１
実施例１とは異なりさらに湿式メッキ電極層を形成せず、実施例１と同様の方式でオフセット用ペースト組成物を１回印刷し焼成した方式のみで太陽電池用電極を形成した。
実施例１とは異なりさらに湿式メッキ電極層を形成せず、実施例１と同様の方式でオフセット用ペースト組成物を１回印刷し焼成した方式のみで太陽電池用電極を形成した。
比較例２
オフセット用ペースト組成物を２回印刷し焼成した以外は、比較例１と同様の方式で行った。
オフセット用ペースト組成物を２回印刷し焼成した以外は、比較例１と同様の方式で行った。
比較例３
オフセット用ペースト組成物を４回印刷し焼成した以外は、比較例１と同様の方式で行った。
オフセット用ペースト組成物を４回印刷し焼成した以外は、比較例１と同様の方式で行った。
比較例４
前記比較例２でオフセット用ペースト組成物を２回印刷し焼成した印刷電極層上に、実施例１における湿式金属メッキ方式と同様の条件で金属メッキ層を成膜した。
前記比較例２でオフセット用ペースト組成物を２回印刷し焼成した印刷電極層上に、実施例１における湿式金属メッキ方式と同様の条件で金属メッキ層を成膜した。
前記実施例および比較例で得られた太陽電池用フィンガー電極の線幅、厚み、線抵抗（Ｌｉｎｅ Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）値を測定して電極の単位長さ当たりの比抵抗値を算出し、その結果を表１および図４に示した。
一般に、比抵抗（Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｒｅｓｉｓｔｉｖｉｔｙ、ρ）は、下記式１のように算出され、単位面積・単位長さ当たりの抵抗であり、物質に応じて異なる値を持っている。比抵抗の単位はＭＫＳ単位系でΩ・ｍであり、物質がどれほど電流をよく流すかに対する値たる伝導率と逆数の関係にある。
表１に示すように、比較例１〜３における半導体基板上に導電性ペーストを用いて印刷電極層のみから形成された太陽電池用電極と、実施例１の基板上に金属結晶化層を形成した後、金属結晶化層上にダイレクトで緻密なメッキ電極層を形成した太陽電池用電極との比抵抗値を比較した結果、電極の厚みが薄くても基板の金属結晶化層にダイレクトでメッキ電極層から形成された太陽電池用電極の比抵抗値がさらに低い結果を確認することができた。また、比較例４のように印刷電極層上にメッキ電極層を形成した太陽電池用電極の比抵抗値は本発明の実施例１と類似の比抵抗値を示すが、電極厚みの差異からみたとき、本発明は、電極の厚みを薄くすることができるということに特徴がある。電極の厚みを薄くすると、光遮蔽による効率損失を減らすことができる。そして、本発明で使用された実施例１の方式で形成された電極の比抵抗値は、同じ金属材料である純粋銀金属の固有比抵抗値１．５９×１０−６Ω・ｃｍと比較してみたときにも、その値の差異が少なく、純粋銀金属と類似であることを確認することができた。
１：基板
２：ペースト電極
２１：金属結晶化層
２２：金属非結晶化層
３：メッキ層
２：ペースト電極
２１：金属結晶化層
２２：金属非結晶化層
３：メッキ層
Claims (12)
- 基板の前面に形成された多数のバスバー電極とフィンガー電極を含んでなる太陽電池用基板において、
前記バスバー電極および前記フィンガー電極は、基板上に金属結晶化層が形成された後、前記金属結晶化層上に電極メッキ層が形成されてなることを特徴とする、太陽電池用基板。 - 前記金属結晶化層は、導電性ペーストで印刷および焼成された後、非結晶化領域が一部または全部除去されて形成されることを特徴とする、請求項１に記載の太陽電池用基板。
- 前記非結晶化領域の除去は酸性溶液を用いたエッチング方法で行うことを特徴とする、請求項２に記載の太陽電池用基板。
- 前記メッキ層は熱処理されたことを特徴とする、請求項１に記載の太陽電池用基板。
- 前記バスバー電極および前記フィンガー電極の少なくとも一つは電極の厚みが１０μｍ以下であることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の太陽電池用基板。
- 前記バスバー電極および前記フィンガー電極の少なくとも一つは、線幅が８０μｍ以下、厚みが１０μｍ以下のときに比抵抗が３．０×１０−６Ω・ｃｍ以下を満足することを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項の太陽電池用基板。
- 前記バスバー電極および前記フィンガー電極の少なくとも一つは孔隙のない電極構造で形成されたことを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項の太陽電池用基板。
- 請求項１〜４のいずれか１項の太陽電池用基板を用いて製造された太陽電池。
- 基板上にバスバー電極およびフィンガー電極を製造する太陽電池用電極の製造方法において、
基板上に導電性ペーストを電極パターンとして印刷し、焼成して金属結晶化層を形成する段階と、
前記結晶化層上の非結晶化層の一部または全部をエッチング除去してメッキシード層を形成する段階と、
前記メッキシード層形成段階の後に、湿式メッキ液に浸漬して金属結晶化層上に金属メッキ層を成膜する段階と、
を含んでなることを特徴とする、太陽電池用電極の製造方法。 - 前記非結晶化層をエッチング除去するときに酸性溶液に浸漬してエッチング除去し、浸漬時間は０．１分〜３分の範囲内であることを特徴とする、請求項８に記載の太陽電池用電極の製造方法。
- 前記基板上に導電性ペーストを電極パターンとして印刷することはオフセット印刷工法で只１回印刷することにより行うことを特徴とする、請求項８に記載の太陽電池用電極の製造方法。
- 前記金属メッキ層を成膜する段階の後に、前記金属メッキ層を熱処理する段階をさらに含むことを特徴とする、請求項８に記載の太陽電池用電極の製造方法。
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