JP2013201217A - Solar cell and manufacturing method thereof - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a solar cell incorporating a dual-layer electrode structure which restrains electrode separation to exhibit high reliability, and a method for manufacturing the solar cell.SOLUTION: A solar cell of the present invention comprises: a polycrystalline silicon substrate 11 which includes a first conductive type semiconductor region (p-type polycrystalline silicon substrate 11a) and a second conductive type semiconductor region (n-type impurity diffusion layer 11b) and has a pn junction; a light receiving surface side electrode 12 formed on the light receiving side of the polycrystalline silicon substrate 11 so as to constitute a grid; a reverse side electrode 14 formed on the reverse side of the polycrystalline silicon substrate 11. The light receiving surface side electrode 12 has a dual-layer structure consisting of a first layer electrode 12a and a second layer electrode 12b formed so as to cover the top layer of the first layer electrode 12a, the first layer electrode 12a being composed of a dotted pattern.

Description

本発明は、太陽電池およびその製造方法に係り、特に線幅が細く且つ膜厚の大きい電極を形成する太陽電池の電極形成方法に関する。   The present invention relates to a solar cell and a method for manufacturing the solar cell, and more particularly to an electrode forming method for a solar cell in which an electrode having a thin line width and a large film thickness is formed.

従来、太陽電池の受光面側電極の形成に用いられる代表的な方法として、スクリーン印刷法を用いた方法がある。このスクリーン印刷法を用いた方法では、所望のパターンの透過部を有する印刷マスク版(スクリーン版)を用いて、太陽電池を構成するシリコン基板の受光面側にグリッド状をなすように印刷ペーストを印刷し、焼成炉で高温処理することにより受光面側電極(以下グリッド電極と呼ぶこともある)を形成する。   Conventionally, there is a method using a screen printing method as a typical method used for forming a light receiving surface side electrode of a solar cell. In the method using the screen printing method, a printing mask plate (screen plate) having a transmissive portion of a desired pattern is used, and a printing paste is formed so as to form a grid on the light receiving surface side of the silicon substrate constituting the solar cell. A light-receiving surface side electrode (hereinafter sometimes referred to as a grid electrode) is formed by printing and high-temperature treatment in a baking furnace.

具体的には、印刷版枠にスクリーンメッシュと呼ばれる網状に編んだステンレス線上で必要な画線(透過部のパターン)以外の目を版膜で塞いで形成したスクリーン版をセットしたものが印刷マスク板として用いられる。   Specifically, a printing mask is a set of screen plates that are formed by plugging eyes other than the required image lines (patterns of transmission parts) on a printing plate frame on a stainless steel wire knitted in a net shape called a screen mesh. Used as a plate.

このスクリーン版に太陽電池を形成した結晶シリコン基板を位置あわせし、印刷ペーストを載せて透過部のパターン上に押し広げ、スキージと呼ばれるゴム状の板をスクリーン版の内側の版膜を加圧しながら移動させることで電極パターンを形成する。これにより、印刷ペーストは版膜の形成されていない部分のスクリーンメッシュ(透過部のパターン)を透過し、スクリーン版の下に配置された結晶シリコン基板上に押し出され、所望のパターンが形成される。その後、印刷ペーストは乾燥を経て焼成される。これにより、所望のパターンを有する受光面側電極が形成される。このように、印刷版を用いることによって容易に電極のパターンを形成することができるため、現在ではこの方法が最も広く用いられている。   A crystalline silicon substrate on which a solar cell is formed is aligned with this screen plate, a printing paste is placed on it and spread over the pattern of the transmissive part, and a rubber-like plate called a squeegee is pressed against the plate film inside the screen plate. An electrode pattern is formed by moving the electrode pattern. As a result, the printing paste passes through the screen mesh (transmission part pattern) where the plate film is not formed, and is pushed out onto the crystalline silicon substrate disposed under the screen plate to form a desired pattern. . Thereafter, the printing paste is baked after being dried. As a result, a light receiving surface side electrode having a desired pattern is formed. As described above, since the electrode pattern can be easily formed by using the printing plate, this method is most widely used at present.

一方、今後見込まれるシリコン太陽電池の急激な普及に対して、シリコン原料の不足が懸念されている。その対策として、太陽電池の発電効率を向上させることにより、従来と同じ量の原料であっても大きな電力を発電し、太陽電池の発電量当たりの単価を下げ、生産数を増加させることができる。シリコン太陽電池用に使用する基板のサイズには標準的な規格があり、現在は156mm×156mmが一般的に用いられており、この基板1枚当たりの発電効率を向上させることが太陽電池の発電効率の向上につながることになる。   On the other hand, a shortage of silicon raw materials is a concern for the rapid spread of silicon solar cells expected in the future. As a countermeasure, by improving the power generation efficiency of solar cells, it is possible to generate large power even with the same amount of raw materials as before, lower the unit price per solar cell power generation amount, and increase the number of production . There is a standard standard for the size of the substrate used for silicon solar cells, and currently 156 mm × 156 mm is generally used, and improving the power generation efficiency per one substrate generates power from the solar cell. It will lead to the improvement of efficiency.

発電効率を向上させる方法の1つに、例えば基板上の発電に寄与する実質的な受光面の面積を広く確保して、1枚の基板から得られる電流の量を増加させる方法がある。一般的に、太陽電池は受光面積が広いほど発生する電流量は増加する。一方、太陽電池では、発生した電流を集めて流すための電極が必要である。この電極は、特別な方法を用いない限りは受光面側に設置する必要がある。このため、この電極は受光面を遮る障害物となる。したがって、基板において発生した電流を流す電極であっても、受光面を遮るものは最小限の面積で形成し、受光面において発電に寄与する領域の面積を最大限に広くし、得られる電流を最大限にする必要がある。   One method for improving the power generation efficiency is to increase the amount of current obtained from one substrate by ensuring a large area of the substantial light receiving surface that contributes to power generation on the substrate, for example. Generally, in a solar cell, the amount of current generated increases as the light receiving area increases. On the other hand, a solar cell requires an electrode for collecting and flowing the generated current. This electrode needs to be installed on the light receiving surface side unless a special method is used. Therefore, this electrode becomes an obstacle that blocks the light receiving surface. Therefore, even if an electrode is used to pass the current generated on the substrate, the electrode that blocks the light receiving surface is formed with a minimum area, and the area of the light receiving surface that contributes to power generation is maximized to obtain the current obtained. Need to maximize.

従来のスクリーン印刷法により線幅の細いグリッド電極を形成する場合は、スクリーンメッシュが印刷ペーストによる目詰まりを起こし易くなり、この目詰まりを防止しようとすると印刷膜厚を薄くせざるを得ない。その結果、グリッド電極の断面積が低下し、グリッド電極自体の電気抵抗が増加するため、基板で得られた大きな電流を発電効率の増加につなげることができず、太陽電池の出力特性を向上させることができない。   When a grid electrode having a thin line width is formed by a conventional screen printing method, the screen mesh is likely to be clogged by the printing paste, and the print film thickness must be reduced to prevent this clogging. As a result, since the cross-sectional area of the grid electrode is reduced and the electrical resistance of the grid electrode itself is increased, the large current obtained from the substrate cannot be connected to the increase in power generation efficiency, and the output characteristics of the solar cell are improved. I can't.

そこで、膜厚の大きい電極パターンを形成するために複数回の重ね印刷が必要となり、スクリーン版の印刷ペースト抜け性を改善するとともに、複数回の重ね印刷が可能な印刷ペーストが必要であった。すなわち、グリッド電極の線幅の細線化と膜厚の厚膜化とをスクリーン印刷法を用いて同時に達成するためには、複数回の重ね印刷可能なインクペーストが必要であり、かつ、その流動性を抑制しつつもスクリーン版からの版抜け性を改善する必要があった。また、この方法では印刷プロセスが複雑となり、使用材料の増大と価格上昇、および所要時間の増加を招き、製造コストが大幅に増加する。また、この方法を駆使しても、スクリーン版に設けた画線部分からインクペーストを押し出してパターン形成する手法の特性上、電極の断面は、かまぼこ型、かつ裾広がり形状になり、受光面を遮る面積が広くなる。これは、光電変換効率の低下につながる。   Therefore, in order to form an electrode pattern having a large film thickness, it is necessary to perform overprinting a plurality of times, so that a printing paste capable of overprinting a plurality of times is required while improving the printing paste removal property of the screen plate. That is, in order to simultaneously achieve the thinning of the line width of the grid electrode and the thickening of the film thickness by using the screen printing method, an ink paste that can be printed multiple times is necessary, and its flow Therefore, it was necessary to improve the slip-out property from the screen plate while suppressing the property. In addition, this method complicates the printing process, leading to an increase in materials used, an increase in price, and an increase in required time, resulting in a significant increase in manufacturing cost. Even if this method is fully utilized, the cross section of the electrode has a kamaboko shape and a hem-spread shape due to the characteristics of the method of forming a pattern by extruding the ink paste from the image portion provided on the screen plate, and the light receiving surface is The blocking area becomes wider. This leads to a decrease in photoelectric conversion efficiency.

また、所望の特性を満足する膜厚を有する、線幅の細いグリッド電極を形成するには、スクリーン印刷機とその印刷条件、スクリーン版とその仕様、およびスクリーン印刷用印刷ペースト等の複雑に絡みあった特性を、十分に熟知し、これらに適合したプロセス条件を構築することが必要である。しかしながら、太陽電池製造用として装置メーカーや材料メーカーが市場で販売しているものを購入して製造を行っているのが実情であり、上述したプロセス条件が伴っておらず、所望の形状のグリッド電極を形成することができない。すなわち、スクリーン印刷法による電極の形成には、限界がある。   In addition, in order to form a thin line electrode having a film thickness that satisfies the desired characteristics, the screen printer and its printing conditions, the screen plate and its specifications, and the screen printing printing paste are intricately involved. It is necessary to be familiar with the properties that were present and to build process conditions that are compatible with them. However, the actual situation is that equipment manufacturers and material manufacturers purchase and manufacture products that are sold in the market for solar cell production, and the grids of the desired shape are not accompanied by the process conditions described above. An electrode cannot be formed. That is, there is a limit to the formation of electrodes by the screen printing method.

近年、結晶系太陽電池は光電変換効率を高めるため、受光面側の電極は低抵抗かつ電極面積を減らすことが特に重要とされており、グリッドサイズは幅70μm膜厚30μm程度となり、細線化と厚膜化が進んでいる。   In recent years, in order to increase the photoelectric conversion efficiency of a crystalline solar cell, it is particularly important that the electrode on the light receiving surface side has a low resistance and the electrode area is reduced, and the grid size is about 70 μm wide and about 30 μm thick, Thickening is progressing.

最近用いられている受光面側の電極は、平均粒径1μm以下の銀粒子80%以上を含有した印刷ペーストを用い、スクリーン印刷法によってパターン形成を行うことで形成している。パターン形成後、続いて200℃1分で乾燥した後、2秒から10秒以内という極短時間で加熱して到達温度800℃の条件で焼結を行なっている。スクリーン印刷法によるグリッド電極の厚膜化対策としては2回重ね合せ印刷法が提案されている(例えば特許文献1)。また、グリッド電極の細線化対策としてはノズル塗布法が開発されつつある(例えば特許文献2)。   A recently used electrode on the light-receiving surface side is formed by using a printing paste containing 80% or more of silver particles having an average particle diameter of 1 μm or less and performing pattern formation by a screen printing method. After the pattern formation, the film is subsequently dried at 200 ° C. for 1 minute, and then heated in an extremely short time of 2 seconds to 10 seconds to perform sintering under the condition of an ultimate temperature of 800 ° C. As a countermeasure for increasing the thickness of the grid electrode by the screen printing method, a double overlay printing method has been proposed (for example, Patent Document 1). Further, a nozzle coating method is being developed as a measure for thinning the grid electrode (for example, Patent Document 2).

特開2005−353904号公報JP 2005-353904 A 特開2005−347628号公報JP 2005-347628 A

しかしながら、上記従来の技術によれば、銀電極が50μm厚を超えるあるいは、銀粒子の粒径が0.1μm以下になるなど、極度に膜厚が厚くなったり粒径が小さくなったりした場合、下地の結晶シリコン基板と銀電極の界面に応力集中が起こり、銀電極が基板より剥離することがある。この現象は、特に焼結加熱時間が3秒以下あるいは、焼結到達温度が800℃以上になると、顕著となる。銀粒子の粒径が0.1μm以下になるなど、極度に小さくなると、反応性に富むようになり、反応速度が高まり、結晶シリコン基板と銀電極の界面での応力集中は特に顕著となる。   However, according to the above conventional technique, when the silver electrode exceeds 50 μm thickness or the particle size of the silver particles becomes 0.1 μm or less, the film thickness becomes extremely thick or the particle size becomes small, Stress concentration may occur at the interface between the underlying crystalline silicon substrate and the silver electrode, and the silver electrode may peel from the substrate. This phenomenon becomes prominent especially when the sintering heating time is 3 seconds or less or the sintering temperature reaches 800 ° C. or more. When the particle size of the silver particles is extremely small, such as 0.1 μm or less, the reactivity becomes high, the reaction rate increases, and the stress concentration at the interface between the crystalline silicon substrate and the silver electrode becomes particularly remarkable.

このように従来の太陽電池の構造では、受光面側のグリッド電極の膜厚を厚くすると焼結後に電極剥離が発生し易いという問題があった。   Thus, in the structure of the conventional solar cell, there is a problem that electrode peeling tends to occur after sintering if the thickness of the grid electrode on the light receiving surface side is increased.

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、電極剥離を抑制し、信頼性の高い2層電極構造を有した太陽電池およびその製造方法を得ることを目的とする。   This invention is made | formed in view of the above, Comprising: It aims at obtaining the solar cell which suppressed electrode peeling, and has a reliable 2 layer electrode structure, and its manufacturing method.

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、第1導電型の半導体領域と第2導電型の半導体領域とを備え、pn接合を有する半導体基板と、前記半導体基板の受光面側に、グリッド状をなすように設けられた受光面側電極と、前記半導体基板の裏面側に設けられた裏面側電極とを備えた太陽電池であって、前記受光面側電極が、第1層電極と、前記第1層電極の上層を覆うように、前記第1層電極の上面および側面全体、および前記半導体基板の前記受光面に当接するように形成された第2層電極との2層構造を有しており、前記第1層電極は点状パターンで構成されたことを特徴とする。   In order to solve the above-described problems and achieve the object, the present invention includes a semiconductor substrate having a first conductivity type semiconductor region and a second conductivity type semiconductor region, having a pn junction, and light reception by the semiconductor substrate. A solar cell comprising a light receiving surface side electrode provided on the surface side so as to form a grid and a back surface side electrode provided on the back surface side of the semiconductor substrate, wherein the light receiving surface side electrode A first layer electrode, and a second layer electrode formed so as to contact the upper surface and the entire side surface of the first layer electrode and the light receiving surface of the semiconductor substrate so as to cover the upper layer of the first layer electrode It has a two-layer structure, and the first layer electrode has a dot pattern.

本発明によれば、受光面側電極が、点状パターンで構成された第1層電極と、前記第1層電極の上面および側面全体、および前記半導体基板の前記受光面に当接するように形成された第2層電極との2層構造を有している。そして、第2層電極は第1層電極のパターン全体を覆うように形成されている。このため、密着性が良好で信頼性が高く高アスペクト比を有する集電用の電極を形成することができるという効果を奏する。   According to the present invention, the light receiving surface side electrode is formed so as to abut on the first layer electrode configured in a dot pattern, the entire upper surface and side surfaces of the first layer electrode, and the light receiving surface of the semiconductor substrate. It has a two-layer structure with the formed second layer electrode. The second layer electrode is formed so as to cover the entire pattern of the first layer electrode. For this reason, there exists an effect that the electrode for current collection which has favorable adhesiveness, is reliable, and has a high aspect ratio can be formed.

図1は、本発明の実施の形態1にかかる太陽電池の概略構成を示す断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of a solar cell according to Embodiment 1 of the present invention. 図2は、本発明の実施の形態1にかかる太陽電池の概略構成を示す上面図である。FIG. 2 is a top view showing a schematic configuration of the solar cell according to the first embodiment of the present invention. 図3は、本発明の実施の形態1にかかる太陽電池の概略構成を示す下面図である。FIG. 3 is a bottom view showing a schematic configuration of the solar cell according to the first embodiment of the present invention. 図4−1は、本発明の実施の形態1にかかる太陽電池の製造工程を説明するための断面図である。FIGS. 4-1 is sectional drawing for demonstrating the manufacturing process of the solar cell concerning Embodiment 1 of this invention. FIGS. 図4−2は、本発明の実施の形態1にかかる太陽電池の製造工程を説明するための断面図である。FIGS. 4-2 is sectional drawing for demonstrating the manufacturing process of the solar cell concerning Embodiment 1 of this invention. FIGS. 図4−3は、本発明の実施の形態1にかかる太陽電池の製造工程を説明するための断面図である。4-3 is sectional drawing for demonstrating the manufacturing process of the solar cell concerning Embodiment 1 of this invention. 図4−4は、本発明の実施の形態1にかかる太陽電池の製造工程を説明するための断面図である。4-4 is sectional drawing for demonstrating the manufacturing process of the solar cell concerning Embodiment 1 of this invention. 図4−5は、本発明の実施の形態1にかかる太陽電池の製造工程を説明するための断面図である。FIGS. 4-5 is sectional drawing for demonstrating the manufacturing process of the solar cell concerning Embodiment 1 of this invention. FIGS. 図4−6は、本発明の実施の形態1にかかる太陽電池の製造工程を説明するための断面図である。FIGS. 4-6 is sectional drawing for demonstrating the manufacturing process of the solar cell concerning Embodiment 1 of this invention. FIGS. 図4−7は、本発明の実施の形態1にかかる太陽電池の製造工程を説明するための断面図である。FIGS. 4-7 is sectional drawing for demonstrating the manufacturing process of the solar cell concerning Embodiment 1 of this invention. FIGS. 図5は、本発明の実施の形態1にかかる受光面側電極の形成のための塗布装置を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a coating apparatus for forming the light receiving surface side electrode according to the first embodiment of the present invention. 図6は、本発明の実施の形態1にかかる太陽電池の製造方法を示すフローチャートである。FIG. 6 is a flowchart showing the method for manufacturing the solar cell according to the first embodiment of the present invention. 図7は、本発明の実施の形態2にかかる太陽電池の製造方法を示すフローチャートである。FIG. 7 is a flowchart showing a method for manufacturing a solar cell according to the second embodiment of the present invention. 図8−1は、本発明の実施の形態2にかかる太陽電池の製造工程を説明するための断面図である。FIGS. 8-1 is sectional drawing for demonstrating the manufacturing process of the solar cell concerning Embodiment 2 of this invention. FIGS. 図8−2は、本発明の実施の形態2にかかる太陽電池の製造工程を説明するための断面図である。8-2 is sectional drawing for demonstrating the manufacturing process of the solar cell concerning Embodiment 2 of this invention.

以下に、本発明にかかる太陽電池、太陽電池の電極形成方法、太陽電池の製造方法の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、本発明は以下の記述に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。また、以下に示す図面においては、理解の容易のため、各部材の縮尺が実際とは異なる場合がある。各図面間においても同様である。   EMBODIMENT OF THE INVENTION Below, embodiment of the solar cell concerning this invention, the electrode formation method of a solar cell, and the manufacturing method of a solar cell is described in detail based on drawing. In addition, this invention is not limited to the following description, In the range which does not deviate from the summary of this invention, it can change suitably. In the drawings shown below, the scale of each member may be different from the actual scale for easy understanding. The same applies between the drawings.

実施の形態1.
図1〜図3は、本実施の形態にかかる太陽電池1の概略構成を示す図であり、図1は、太陽電池1の断面図、図2は、受光面側からみた太陽電池の上面図、図3は、受光面と反対側からみた太陽電池の下面図である。図1は、図2のA−A‘方向における断面図である。図4−1〜図4−7は、本実施の形態1の太陽電池の製造工程を示す工程断面図である。図5は、本実施の形態1の太陽電池の製造工程において用いられる塗布装置を示す説明図、図6は、同太陽電池の製造工程を示すフローチャートである。
Embodiment 1 FIG.
1-3 is a figure which shows schematic structure of the solar cell 1 concerning this Embodiment, FIG. 1 is sectional drawing of the solar cell 1, FIG. 2 is the upper side figure of the solar cell seen from the light-receiving surface side. FIG. 3 is a bottom view of the solar cell viewed from the side opposite to the light receiving surface. FIG. 1 is a cross-sectional view in the AA ′ direction of FIG. 4-1 to 4-7 are process cross-sectional views illustrating the manufacturing process of the solar cell of the first embodiment. FIG. 5 is an explanatory view showing a coating apparatus used in the manufacturing process of the solar cell of the first embodiment, and FIG. 6 is a flowchart showing the manufacturing process of the solar cell.

太陽電池1は、図1〜図3に示すように、光電変換機能を有する太陽電池基板であるpn接合を有する半導体基板としての多結晶シリコン基板11と、この多結晶シリコン基板11の受光面側に、グリッド状をなすように設けられた受光面側電極12と、多結晶シリコン基板11の裏面側に設けられた裏面側電極14とを備えている。そして、受光面側電極12が、第1層電極12aと、第1層電極12aの上面および側面全体に当接し、第1層電極12aの上層を覆うように形成された第2層電極12bとの2層構造を有しており、第1層電極12aは点状パターンで構成されたことを特徴とする。   As shown in FIGS. 1 to 3, the solar cell 1 includes a polycrystalline silicon substrate 11 as a semiconductor substrate having a pn junction which is a solar cell substrate having a photoelectric conversion function, and a light receiving surface side of the polycrystalline silicon substrate 11. In addition, a light receiving surface side electrode 12 provided in a grid shape and a back surface side electrode 14 provided on the back surface side of the polycrystalline silicon substrate 11 are provided. The light-receiving surface side electrode 12 is in contact with the first layer electrode 12a and the second layer electrode 12b formed so as to contact the entire upper surface and side surface of the first layer electrode 12a and cover the upper layer of the first layer electrode 12a. The first layer electrode 12a is formed in a dot pattern.

なお、この多結晶シリコン基板11の受光面側の面(おもて面)には、受光面での入射光の反射を防止する反射防止膜13が形成されており、この多結晶シリコン基板11の受光面側の面(おもて面)においては、受光面側電極12は反射防止膜13に囲まれて形成される。ここで点状パターンとは、すべてが点在していることは必須ではなく、点の集合体を構成するなど、点の連続した部分が存在する場合も含まれるものとする。   An antireflection film 13 for preventing the reflection of incident light at the light receiving surface is formed on the surface (front surface) of the polycrystalline silicon substrate 11 on the light receiving surface side. On the light receiving surface side (front surface), the light receiving surface side electrode 12 is formed surrounded by the antireflection film 13. Here, it is not essential for the dot pattern to be scattered all over, and includes a case where there are continuous portions of points, such as forming an aggregate of points.

半導体基板としての多結晶シリコン基板11は、p型(第1の導電型)多結晶シリコン基板11aである第1導電型の半導体領域と、該p型多結晶シリコン基板11aの表面の導電型が反転したn型(第2の導電型)不純物拡散層11bである第2導電型の半導体領域とを有し、これらによりpn接合が構成されている。受光面側電極12としては、太陽電池セルのグリッド電極12Gおよびバス電極12Bを含む。グリッド電極12Gは、多結晶シリコン基板11で発電された電気を集電するために受光面に局所的に設けられている。バス電極12Bは、グリッド電極12Gで集電された電気を取り出すためにグリッド電極12Gにほぼ直交して設けられている。また、裏面側電極14は、多結晶シリコン基板11の裏面の全面に形成されている。   A polycrystalline silicon substrate 11 as a semiconductor substrate has a first conductivity type semiconductor region which is a p-type (first conductivity type) polycrystalline silicon substrate 11a and a conductivity type of the surface of the p-type polycrystalline silicon substrate 11a. And a second conductivity type semiconductor region which is an inverted n-type (second conductivity type) impurity diffusion layer 11b, thereby forming a pn junction. As the light-receiving surface side electrode 12, the grid electrode 12G and bus electrode 12B of a photovoltaic cell are included. The grid electrode 12G is locally provided on the light receiving surface in order to collect electricity generated by the polycrystalline silicon substrate 11. The bus electrode 12B is provided substantially orthogonal to the grid electrode 12G in order to take out the electricity collected by the grid electrode 12G. The back side electrode 14 is formed on the entire back side of the polycrystalline silicon substrate 11.

このように構成された太陽電池1では、太陽光が太陽電池1の受光面側から多結晶シリコン基板11のpn接合面(p型多結晶シリコン基板11aとn型不純物拡散層11bとの接合面)に照射されると、ホールと電子が生成される。生成された電子は、pn接合部の電界によってn型不純物拡散層11bに向かって移動し、ホールはp型多結晶シリコン基板11aに向かって移動する。これにより、n型不純物拡散層11bに電子が過剰となり、p型多結晶シリコン基板11aにホールが過剰となる結果、光起電力が発生する。この光起電力はpn接合を順方向にバイアスする向きに生じ、n型不純物拡散層11bに接続した受光面側電極12がマイナス極となり、p型多結晶シリコン基板11aに接続した裏面側電極14がプラス極となって、図示しない外部回路に電流が流れる。   In the solar cell 1 configured as described above, sunlight is emitted from the light receiving surface side of the solar cell 1 to the pn junction surface of the polycrystalline silicon substrate 11 (the junction surface between the p-type polycrystalline silicon substrate 11a and the n-type impurity diffusion layer 11b). ), Holes and electrons are generated. The generated electrons move toward the n-type impurity diffusion layer 11b by the electric field at the pn junction, and the holes move toward the p-type polycrystalline silicon substrate 11a. As a result, electrons are excessive in the n-type impurity diffusion layer 11b and holes are excessive in the p-type polycrystalline silicon substrate 11a. As a result, photovoltaic power is generated. This photovoltaic power is generated in the direction of biasing the pn junction in the forward direction, the light receiving surface side electrode 12 connected to the n-type impurity diffusion layer 11b becomes a negative electrode, and the back surface side electrode 14 connected to the p-type polycrystalline silicon substrate 11a. Becomes a positive pole, and current flows in an external circuit (not shown).

以上のように構成された実施の形態1にかかる太陽電池1は、受光面側電極12を構成する、グリッド電極12Gの線幅が70μm、膜厚が30μm程度の細線であって且つ厚い膜の細線電極とされており、また側壁が略垂直に設けられており、受光面を遮る面積が極力低減されている。これにより、実施の形態1にかかる太陽電池1では、多結晶シリコン基板11での発電に寄与する実質的な受光面の面積を拡大して大きく確保し、太陽電池1から得られる電流の量を増加させて、出力特性の向上が図られている。   In the solar cell 1 according to the first embodiment configured as described above, the light receiving surface side electrode 12 is a thin wire with a grid electrode 12G having a line width of about 70 μm and a film thickness of about 30 μm. It is a thin wire electrode, and the side wall is provided substantially vertically, so that the area blocking the light receiving surface is reduced as much as possible. Thereby, in the solar cell 1 according to the first embodiment, the area of the substantial light receiving surface that contributes to power generation in the polycrystalline silicon substrate 11 is enlarged and secured, and the amount of current obtained from the solar cell 1 is increased. The output characteristics are improved by increasing the output characteristics.

また、グリッド電極12Gは、線幅が細いだけではなく、2層構造とすることで膜厚が大きく形成されているため、断面積が広く確保されている。これにより、グリッド電極12Gの線幅を細くしたことに起因してグリッド電極12G自体の電気抵抗が増加するのが防止され、発電された電流を発電効率の増加につなげることができ、出力特性の向上が図られている。   In addition, the grid electrode 12G is not only thin, but also has a two-layer structure so that the film thickness is large, so that a large cross-sectional area is secured. As a result, it is possible to prevent the electrical resistance of the grid electrode 12G itself from increasing due to the reduction in the line width of the grid electrode 12G, and it is possible to connect the generated current to the increase in power generation efficiency, and to improve the output characteristics. Improvements are being made.

第1層電極12aは、導電性粒子である、銀で構成されている。銀の融点は962℃ではあるが、銀粒子は平均粒径を小さくすると溶融温度を低くすることができる。銀粒子同士が溶融して導通可能となり、反射防止膜13を貫通してn型不純物拡散層11bと溶融して冷却時に銀がアイランド状にn型不純物拡散層11b界面に析出してグリッド状の銀電極である受光面側電極12とn型不純物拡散層11bが導通される。短時間に焼結するとn型不純物拡散層11b表面の重金属汚染の影響を低減できてセル出力が向上する傾向にある。以下において粒径とは平均粒径をさすものとする。   The first layer electrode 12a is made of silver which is conductive particles. Although the melting point of silver is 962 ° C., the melting temperature can be lowered by reducing the average particle diameter of the silver particles. Silver particles melt and become conductive, penetrate through the antireflection film 13 and melt with the n-type impurity diffusion layer 11b, and when cooled, silver precipitates at the interface of the n-type impurity diffusion layer 11b and forms a grid shape. The light-receiving surface side electrode 12 that is a silver electrode is electrically connected to the n-type impurity diffusion layer 11b. When sintered in a short time, the influence of heavy metal contamination on the surface of the n-type impurity diffusion layer 11b can be reduced, and the cell output tends to be improved. Hereinafter, the particle diameter refers to the average particle diameter.

銀粒子の平均粒径が0.5μm以下になり、受光面側電極12(グリッド電極12Gやバス電極12B)の膜厚が50μm厚以上になると銀電極内部にクラックが入ったり、下地のn型不純物拡散層11bや反射防止膜13からグリッド電極12Gやバス電極12Bが界面剥離して、電極不良が発生する。銀粒子の平均粒径1μm以上であれば、焼結時間が2secと短くても反応速度も遅く顕著なクラックは入りにくい。   If the average particle size of the silver particles is 0.5 μm or less and the film thickness of the light-receiving surface side electrode 12 (grid electrode 12G or bus electrode 12B) is 50 μm or more, cracks may occur in the silver electrode or the underlying n-type The grid electrode 12G and the bus electrode 12B are peeled from the impurity diffusion layer 11b and the antireflection film 13 to cause electrode failure. If the average particle diameter of the silver particles is 1 μm or more, even if the sintering time is as short as 2 seconds, the reaction rate is slow and no significant cracks are likely to occur.

2回重ね合せ印刷法やノズル塗布法を用いて形成される第2層電極12bの銀粒子の平均粒径は、0.5μm以下であり、第1層電極12aの銀粒子の平均粒径が1μm以上であるのが望ましい。このように本実施の形態では、第1層電極12aで粒径の大きい銀粒子を用いている。銀粒子の平均粒径1μm以上であれば、焼結時間が2secと短くても反応速度も遅く顕著なクラックは入りにくい。そして第2層電極12bとして、銀粒子の平均粒径が0.5μm以下である銀ペーストを用い、第1層電極12a全体を覆うとともに、下地のシリコン基板表面とも当接するようにしている。剥離がなく、パターンエッジが揃った、高精度の電極パターンを形成することが可能となる。これに対し、従来例の受光面側電極の場合は50μm厚以上になると銀電極内部にクラックが入ったり、下地のn型不純物拡散層11bや反射防止膜13から受光面側電極が界面剥離して、電極不良が発生する。   The average particle diameter of the silver particles of the second layer electrode 12b formed by using the two-time overlay printing method or the nozzle coating method is 0.5 μm or less, and the average particle diameter of the silver particles of the first layer electrode 12a is It is desirable that it is 1 μm or more. Thus, in the present embodiment, silver particles having a large particle size are used in the first layer electrode 12a. If the average particle diameter of the silver particles is 1 μm or more, even if the sintering time is as short as 2 seconds, the reaction rate is slow and no significant cracks are likely to occur. A silver paste having an average particle diameter of 0.5 μm or less is used as the second layer electrode 12b to cover the entire first layer electrode 12a and to come into contact with the underlying silicon substrate surface. It is possible to form a highly accurate electrode pattern with no peeling and uniform pattern edges. On the other hand, in the case of the light receiving surface side electrode of the conventional example, when the thickness is 50 μm or more, the silver electrode is cracked or the light receiving surface side electrode peels off from the underlying n-type impurity diffusion layer 11b or the antireflection film 13. Electrode failure occurs.

ここで、第1層電極および第2層電極を、銀粒子を含有するペーストを用いたパターンで構成し、焼結前の第2層電極の銀粒子の平均粒径は、第1層電極の銀粒子の平均粒径の2分の1以下としている。この構成によれば、第1層電極の銀粒子の粒径を大きくすることで、クラックを抑制しながら、第1層電極の膜厚を大きくし、これを第2層電極としての粒径の小さい銀粒子で被覆することで、密着性とパターン精度を高めている。厚く形成すると、クラックの入り易い第2層電極の下層に粒径が大きく、反応速度の遅い第1層電極を形成し、第1層電極の周り全体を第2層電極で被覆することで、第1層電極と第2層電極との反応速度を調整し、クラックの発生を抑制し、剥離を防止することができる。   Here, the first layer electrode and the second layer electrode are configured in a pattern using a paste containing silver particles, and the average particle diameter of the silver particles of the second layer electrode before sintering is the same as that of the first layer electrode. The average particle diameter of the silver particles is set to half or less. According to this configuration, by increasing the particle size of the silver particles of the first layer electrode, the film thickness of the first layer electrode is increased while suppressing cracks, and this is the particle size of the second layer electrode. By covering with small silver particles, adhesion and pattern accuracy are improved. When formed thick, the first layer electrode having a large particle size and a slow reaction rate is formed in the lower layer of the second layer electrode, which is prone to cracking, and the entire periphery of the first layer electrode is covered with the second layer electrode. The reaction rate between the first layer electrode and the second layer electrode can be adjusted, the generation of cracks can be suppressed, and peeling can be prevented.

この銀ペーストは、導電性粒子としての銀粒子に加え、フリットガラスなどの無機粉末成分を添加しているが、フリットガラスは、シリコンと共晶温度を有し、融点が、受光面側電極の焼結温度よりも高い金属酸化物を主成分とするのが望ましい。これにより、焼結時の反応速度が低下し、ゆっくりと焼結されるため、下地の基板表面との密着性が良好となる。   In this silver paste, in addition to silver particles as conductive particles, an inorganic powder component such as frit glass is added. The frit glass has a eutectic temperature with silicon and a melting point of the light-receiving surface side electrode. It is desirable that the main component is a metal oxide higher than the sintering temperature. As a result, the reaction rate at the time of sintering is reduced and the powder is sintered slowly, so that the adhesiveness with the underlying substrate surface is improved.

また金属酸化物として、ジルコニアZrO、アルミナ、酸化バナジウムVの少なくとも1種を含むことで、下地の基板表面との密着性が良好となる。 Further, when the metal oxide contains at least one of zirconia ZrO 2 , alumina, and vanadium oxide V 2 O 5 , adhesion to the underlying substrate surface is improved.

このようにして、実施の形態1にかかる太陽電池1においては、受光面側電極12として細幅且つ厚膜のグリッド電極12Gを備えることにより、受光面積を広く確保し、光電変換効率に優れた信頼性の高い太陽電池が実現されている。   As described above, in the solar cell 1 according to the first embodiment, the light receiving surface side electrode 12 includes the narrow and thick grid electrode 12G, thereby ensuring a wide light receiving area and excellent photoelectric conversion efficiency. A highly reliable solar cell has been realized.

つぎに、このような太陽電池1の製造方法の一例について図4−1〜図4−7を参照して説明する。図4−1〜図4−7は、実施の形態1にかかる太陽電池1の製造工程を説明するための断面図である。   Next, an example of a method for manufacturing such a solar cell 1 will be described with reference to FIGS. 4A to 4D are cross-sectional views for explaining the manufacturing process of the solar cell 1 according to the first embodiment.

まず、半導体基板として、例えば民生用太陽電池向けとして最も多く使用されているp型多結晶シリコン基板11aを用意する(図4−1)(図6:ステップS1001)。   First, as a semiconductor substrate, for example, a p-type polycrystalline silicon substrate 11a most frequently used for a consumer solar cell is prepared (FIG. 4-1) (FIG. 6: Step S1001).

p型多結晶シリコン基板11aは、溶融したシリコンを冷却固化してできたインゴットをワイヤーソーでスライスして製造するため、表面にスライス時のダメージが残っている。そこで、まずはこのダメージ層の除去も兼ねて、p型多結晶シリコン基板11aを酸または加熱したアルカリ溶液中、例えば水酸化ナトリウム水溶液に浸漬して表面をエッチングすることにより、シリコン基板の切り出し時に発生してp型多結晶シリコン基板11aの表面近くに存在するダメージ領域を取り除く。   Since the p-type polycrystalline silicon substrate 11a is manufactured by slicing an ingot formed by cooling and solidifying molten silicon with a wire saw, damage at the time of slicing remains on the surface. Therefore, the p-type polycrystalline silicon substrate 11a is first removed by immersing the surface of the p-type polycrystalline silicon substrate 11a in an acid or heated alkaline solution, for example, in an aqueous solution of sodium hydroxide, to etch the silicon substrate. Then, the damaged region existing near the surface of the p-type polycrystalline silicon substrate 11a is removed.

また、ダメージ除去と同時に、またはダメージ除去に続いて、p型多結晶シリコン基板11aの受光面側の表面にテクスチャー構造として微小凹凸を形成してもよい(図示せず)。このようなテクスチャー構造をp型多結晶シリコン基板11aの受光面側に設けることで、太陽電池1の表面側で光の多重反射を生じさせ、太陽電池1に入射する光を効率的に半導体基板11の内部に吸収させることができ、実効的に反射率を低減して変換効率を向上させることができる。   At the same time as the damage removal or subsequent to the damage removal, fine unevenness may be formed as a texture structure on the light receiving surface side surface of the p-type polycrystalline silicon substrate 11a (not shown). By providing such a texture structure on the light-receiving surface side of the p-type polycrystalline silicon substrate 11a, multiple reflection of light is generated on the surface side of the solar cell 1, and light incident on the solar cell 1 is efficiently transmitted to the semiconductor substrate. 11 can be absorbed, and the reflectance can be effectively reduced to improve the conversion efficiency.

なお、本発明は電極形成にかかる発明であるので、テクスチャー構造の形成方法や形状(図6:ステップS1002)については、特に制限するものではない。例えば、イソプロピルアルコールを含有させたアルカリ水溶液や主にフッ酸、硝酸の混合液からなる酸エッチングを用いる方法、部分的に開口を設けたマスク材をp型多結晶シリコン基板11aの表面に形成して該マスク材を介したエッチングによりp型多結晶シリコン基板11aの表面にハニカム構造や逆ピラミッド構造を得る方法、或いは反応性ガスエッチング(RIE:Reactive Ion Etching)を用いた手法など、何れの手法を用いても差し支えない。   In addition, since this invention is invention concerning electrode formation, it does not restrict | limit in particular about the formation method and shape (FIG. 6: step S1002) of a texture structure. For example, an alkaline aqueous solution containing isopropyl alcohol or a method using acid etching mainly composed of a mixed solution of hydrofluoric acid and nitric acid, or a mask material partially provided with an opening is formed on the surface of the p-type polycrystalline silicon substrate 11a. Any method such as a method of obtaining a honeycomb structure or an inverted pyramid structure on the surface of the p-type polycrystalline silicon substrate 11a by etching through the mask material, or a method using reactive gas etching (RIE) Can be used.

つぎに、このp型多結晶シリコン基板11aを熱酸化炉へ投入し、n型の不純物であるリン(P)の雰囲気下で加熱する。この工程によりp型多結晶シリコン基板11aの表面および裏面にリン(P)を拡散させて、n型不純物拡散層11bを形成して半導体pn接合を形成する(図4−2)(図6:(n層拡散)ステップS1003)。本実施の形態では、p型多結晶シリコン基板11aをオキシ塩化リン(POCl)ガス雰囲気中において、例えば800℃〜850℃の温度で加熱することにより、n型不純物拡散層11bを形成する。 Next, this p-type polycrystalline silicon substrate 11a is put into a thermal oxidation furnace and heated in an atmosphere of phosphorus (P) which is an n-type impurity. Through this step, phosphorus (P) is diffused on the front and back surfaces of the p-type polycrystalline silicon substrate 11a to form an n-type impurity diffusion layer 11b to form a semiconductor pn junction (FIG. 4-2) (FIG. 6: FIG. 6). (N layer diffusion) Step S1003). In the present embodiment, the n-type impurity diffusion layer 11b is formed by heating the p-type polycrystalline silicon substrate 11a in a phosphorus oxychloride (POCl 3 ) gas atmosphere at a temperature of 800 ° C. to 850 ° C., for example.

ここで、n型不純物拡散層11bの形成直後の表面にはガラスを主成分とするリンガラス層が形成されているため、該リンガラス層をフッ酸溶液等を用いて除去する。   Here, since the phosphor glass layer mainly composed of glass is formed on the surface immediately after the formation of the n-type impurity diffusion layer 11b, the phosphor glass layer is removed using a hydrofluoric acid solution or the like.

つぎに、n型不純物拡散層11bを形成したp型多結晶シリコン基板11aの受光面側に、光電変換効率改善のために、反射防止膜13として例えば膜厚70nmの窒水酸化シリコン膜(SiHON膜)を形成する(図4−3)(図6:ステップS1004)。反射防止膜13の形成には、例えばプラズマCVD法を使用し、基板温度500℃で、シランとアンモニアと酸素の混合ガスを用いて、水酸窒化シリコン膜を形成する。反射防止膜13の膜厚および屈折率は、光反射を最も抑制する値に設定する。   Next, on the light receiving surface side of the p-type polycrystalline silicon substrate 11a on which the n-type impurity diffusion layer 11b is formed, for example, a silicon oxyhydroxide film (SiHON) having a film thickness of 70 nm is formed as the antireflection film 13 in order to improve the photoelectric conversion efficiency. Film) is formed (FIG. 4-3) (FIG. 6: Step S1004). For the formation of the antireflection film 13, for example, a plasma CVD method is used, and a silicon oxynitride film is formed using a mixed gas of silane, ammonia and oxygen at a substrate temperature of 500 ° C. The film thickness and refractive index of the antireflection film 13 are set to values that most suppress light reflection.

なお、反射防止膜13として、屈折率の異なる2層以上の膜を積層してもよい。また、反射防止膜13の形成には、スパッタリング法などの異なる成膜方法を用いてもよい。また、反射防止膜13としてシリコン窒化膜を形成してもよい。この場合もプラズマCVD法を使用し、基板温度500℃で、シランとアンモニアと酸素の混合ガスを用いて形成することができる。   As the antireflection film 13, two or more films having different refractive indexes may be laminated. Further, for the formation of the antireflection film 13, a different film forming method such as a sputtering method may be used. Further, a silicon nitride film may be formed as the antireflection film 13. Also in this case, the plasma CVD method can be used, and the substrate temperature can be 500 ° C. and a mixed gas of silane, ammonia, and oxygen can be used.

つぎに、この反射防止膜13をマスクとして、p型多結晶シリコン基板11aの裏面側に形成されたn型不純物拡散層11bを除去する。これにより、第1導電型の半導体領域であるp型多結晶シリコン基板11aと、該p型多結晶シリコン基板11aの受光面側に形成された第2導電型の半導体領域であるn型不純物拡散層11bとによりpn接合が構成された半導体基板11が得られる(図4−4)(図6:(裏面n層除去)ステップS1005)。   Next, the n-type impurity diffusion layer 11b formed on the back surface side of the p-type polycrystalline silicon substrate 11a is removed using the antireflection film 13 as a mask. Thereby, the p-type polycrystalline silicon substrate 11a which is the first conductivity type semiconductor region, and the n-type impurity diffusion which is the second conductivity type semiconductor region formed on the light receiving surface side of the p-type polycrystalline silicon substrate 11a. The semiconductor substrate 11 in which a pn junction is formed by the layer 11b is obtained (FIG. 4-4) (FIG. 6: (rear surface n layer removal) step S1005).

p型多結晶シリコン基板11aの裏面に形成されたn型不純物拡散層11bの除去は、例えば片面エッチング装置を用いて行う。または、反射防止膜13をマスク材として利用し、エッチング液にp型多結晶シリコン基板11aの全体を浸漬させる方法を用いてもよい。エッチング液は、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムなどのアルカリ水溶液を、室温〜95℃、好ましくは50℃〜70℃に加熱したものを用いる。また、エッチング液として、硝酸とフッ酸との混合水溶液を用いてもよい。   The removal of the n-type impurity diffusion layer 11b formed on the back surface of the p-type polycrystalline silicon substrate 11a is performed using, for example, a single-sided etching apparatus. Alternatively, a method of using the antireflection film 13 as a mask material and immersing the entire p-type polycrystalline silicon substrate 11a in an etching solution may be used. As the etching solution, an alkaline aqueous solution such as sodium hydroxide or potassium hydroxide heated to room temperature to 95 ° C, preferably 50 ° C to 70 ° C is used. Alternatively, a mixed aqueous solution of nitric acid and hydrofluoric acid may be used as the etching solution.

この後、受光面側電極12(焼成前)、すなわち銀製のグリッド電極12Gとバス電極12Bとのパターン(焼成前)を反射防止膜13上に形成する(図4−5)((受光面電極形成)図6:ステップS1006)。本実施の形態では、受光面側電極12のパターンを図5に示す第1層電極用ノズル100aと第2層電極用ノズル100bとの2本の吐出ノズル100を用いて、2層構造の受光面側電極12のパターンを描画して形成する。   Thereafter, a light receiving surface side electrode 12 (before firing), that is, a pattern of silver grid electrodes 12G and bus electrodes 12B (before firing) is formed on the antireflection film 13 (FIG. 4-5) ((light receiving surface electrode Formation) FIG. 6: Step S1006). In the present embodiment, the pattern of the light receiving surface side electrode 12 is received by using two discharge nozzles 100 of the first layer electrode nozzle 100a and the second layer electrode nozzle 100b shown in FIG. The surface side electrode 12 is formed by drawing a pattern.

この2層電極構造の受光面側電極12の形成方法の説明に先立ち、2層電極構造の受光面側電極12の形成に用いられる装置について説明する。図5は本実施の形態のグリッド電極である受光面側電極12をノズル塗布で形成する塗布装置を示す図であり、この装置では、第1層電極用ノズル100a、第2層電極用ノズル100bの2本を近接して設置した吐出ノズル100を用い、2層電極を同時にパターン形成するように塗布する。   Prior to the description of the method of forming the light-receiving surface side electrode 12 having the two-layer electrode structure, an apparatus used for forming the light-receiving surface side electrode 12 having the two-layer electrode structure will be described. FIG. 5 is a view showing a coating apparatus for forming the light-receiving surface side electrode 12 which is the grid electrode of the present embodiment by nozzle coating. In this apparatus, the first layer electrode nozzle 100a and the second layer electrode nozzle 100b are shown. The two-layer electrodes are applied so as to form a pattern at the same time using the discharge nozzle 100 in which the two nozzles are placed close to each other.

図5において、11は多結晶シリコン基板、13は反射防止膜、100は吐出ノズル、102aは第1層電極用ペースト、102bは第2層電極用ペーストであるが、いずれも銀粒子を主成分とする銀ペーストである。100aは第1層電極用ノズル、100bは第2層電極用ノズルを示す。p型多結晶シリコン基板11aにn型不純物拡散層11bを形成し、その上に反射防止膜13を堆積した多結晶シリコン基板11に、第1層電極用ペースト102aを充填した第1層電極用ノズル100aと、第2層電極用ペースト102bを充填した第2層電極用ノズル100bを近接して設置している。第1層電極用ペースト102aは、主成分である銀粒子の粒径が大きく、反応性に乏しく反応速度が遅く、クラックが入りにくい、短時間焼結用の銀ペーストである。第2層電極用ペースト102bは粒径が小さく、短時間焼結でクラックが入り易い銀ペーストである。   In FIG. 5, 11 is a polycrystalline silicon substrate, 13 is an antireflection film, 100 is a discharge nozzle, 102a is a first layer electrode paste, and 102b is a second layer electrode paste. It is a silver paste. Reference numeral 100a denotes a first layer electrode nozzle, and 100b denotes a second layer electrode nozzle. For the first layer electrode, the n-type impurity diffusion layer 11b is formed on the p-type polycrystalline silicon substrate 11a, and the antireflection film 13 is deposited on the n-type impurity diffusion layer 11b. The nozzle 100a and the second layer electrode nozzle 100b filled with the second layer electrode paste 102b are disposed close to each other. The first layer electrode paste 102a is a silver paste for short-time sintering in which the particle size of silver particles as the main component is large, the reactivity is poor, the reaction rate is slow, and cracks are difficult to occur. The second layer electrode paste 102b is a silver paste having a small particle size and easily cracking after being sintered for a short time.

そして、所望のグリッド電極パターンを形成する位置をなぞるように第1層電極用ノズル100aと第2層電極用ノズル100bとを一体に移動させ、第1層電極12aおよび第2層電極12bを形成する。第1層電極用ノズル100aは間けつ的に第1層電極用ペースト102aを多結晶シリコン基板11の反射防止膜13に点在させるように塗布して点状パターンからなる第1層電極(パターン)12aを形成する。第2層電極用ノズル100bは点状パターンからなる第1層電極(パターン)12a上面および側面に当接して上層を覆うとともに多結晶シリコン基板11とも当接するように第2層電極用ペースト102bを形成する。図5に示した2つのノズルを一体的に配設した塗布装置を用いることにより、図1に示すように剥離しにくく、アスペクト比が高い2層構造の電極を均一かつ廉価に製造することができる。   Then, the first layer electrode nozzle 100a and the second layer electrode nozzle 100b are moved together so as to trace the position where the desired grid electrode pattern is formed, thereby forming the first layer electrode 12a and the second layer electrode 12b. To do. The first layer electrode nozzle 100a is intermittently coated with the first layer electrode paste 102a so as to be scattered on the antireflection film 13 of the polycrystalline silicon substrate 11. ) 12a is formed. The second layer electrode nozzle 100b applies the second layer electrode paste 102b so as to contact the upper surface and the side surface of the first layer electrode (pattern) 12a having a dot pattern to cover the upper layer and also contact the polycrystalline silicon substrate 11. Form. By using the coating apparatus in which the two nozzles shown in FIG. 5 are integrally arranged, as shown in FIG. 1, a two-layer electrode having a high aspect ratio that is difficult to peel off can be manufactured uniformly and inexpensively. it can.

図1〜4に示した太陽電池の製造方法として、図5のノズル塗布装置を用いたが、2枚の電極パターンマスクを準備し、2回重ね合せ(スクリーン)印刷で、下層である第1層電極と上層である第2層電極を順次形成しても良い。また、半導体プロセスで用いられる写真製版法を適用して第1層電極および第2層電極を順次積層しても良い。   As a method for manufacturing the solar cell shown in FIGS. 1 to 4, the nozzle coating device of FIG. 5 was used. However, two electrode pattern masks were prepared, and the first layer, which is the lower layer, was printed twice (screen) printing. A layer electrode and an upper second layer electrode may be sequentially formed. Further, the first layer electrode and the second layer electrode may be sequentially laminated by applying a photoengraving method used in a semiconductor process.

このようにして受光面側電極(焼成前)を形成した後、半導体基板である多結晶シリコン基板11の裏面側の全面に、裏面側電極14の電極材料であってアルミニウム(Al)、ガラス等を含む裏面側電極材料ペーストを用いてスクリーン印刷し、例えば100℃〜300℃で乾燥する(図4−6)(図6:(裏面電極印刷)ステップS1007)。   After forming the light receiving surface side electrode (before firing) in this way, the electrode material of the back surface side electrode 14 such as aluminum (Al), glass, etc. is formed on the entire back surface side of the polycrystalline silicon substrate 11 which is a semiconductor substrate. Is printed using, for example, 100 ° C. to 300 ° C. (FIG. 4-6) (FIG. 6: (Back Electrode Printing) Step S1007).

そして、多結晶シリコン基板11を例えば700℃〜1000℃で焼成することで、受光面側電極12および裏面側電極14が形成される。また、第1層電極12aと第2層電極12bとからなる受光面側電極12中の銀が反射防止膜13を貫通して、図1に示すn型不純物拡散層11bと受光面側電極12とが電気的に接続する(図4−7)(図6:ステップS1008)。   And the light-receiving surface side electrode 12 and the back surface side electrode 14 are formed by baking the polycrystalline silicon substrate 11 at 700 to 1000 degreeC, for example. Further, the silver in the light receiving surface side electrode 12 composed of the first layer electrode 12a and the second layer electrode 12b penetrates the antireflection film 13, and the n-type impurity diffusion layer 11b and the light receiving surface side electrode 12 shown in FIG. Are electrically connected to each other (FIG. 4-7) (FIG. 6: Step S1008).

以上のような工程を実施することにより、図1〜図3に示した実施の形態1にかかる太陽電池を作製することができる。なお、電極材料であるペーストの多結晶シリコン基板11への配置の順番を、受光面側と裏面側とで入れ替えてもよい。   By performing the steps as described above, the solar cell according to the first embodiment shown in FIGS. 1 to 3 can be manufactured. Note that the order of arrangement of the paste as the electrode material on the polycrystalline silicon substrate 11 may be switched between the light receiving surface side and the back surface side.

本実施の形態で受光面側電極12の形成に使用する導電性ペーストのうち、下層側である第1層電極12aの形成に用いられる導電性の第1層電極用ペースト102aは吐出ノズル100の上流側にある第1層電極用ノズル100aに充填される。一方、上層側である第2層電極12bの形成に用いられる第2層電極用ペースト102bは吐出ノズル100の下流側にある第2層電極用ノズル100bに充填される。   Of the conductive paste used to form the light-receiving surface side electrode 12 in this embodiment, the conductive first layer electrode paste 102a used to form the first layer electrode 12a on the lower layer side is used for the discharge nozzle 100. The first layer electrode nozzle 100a on the upstream side is filled. On the other hand, the second layer electrode paste 102b used to form the second layer electrode 12b on the upper layer side is filled in the second layer electrode nozzle 100b on the downstream side of the discharge nozzle 100.

これらの導電性ペーストは、いずれも導電性粉末、ガラスフリットなどの無機粉末成分に加え、結着用樹脂、転写用樹脂、高揮発性溶媒、低揮発性溶媒などの有機成分を含む。   These conductive pastes all contain organic components such as a binder resin, a transfer resin, a high volatile solvent, and a low volatile solvent, in addition to inorganic powder components such as a conductive powder and glass frit.

ここで用いられる導電性粉末としては、第1層電極用ペースト102aには、平均粒径1.0μmの銀粒子が用いられる。一方、第2層電極用ペースト102bには、平均粒径0.5μmの銀粒子が用いられる。銀の融点は962℃ではあるが、銀粒子は平均粒径を小さくすると溶融温度を低くすることができる。銀粒子同士が溶融して導通可能となり、反射防止膜13を貫通してn型不純物拡散層11bと溶融して冷却時に銀がアイランド状にn型不純物拡散層11bとの界面に析出してグリッド銀電極である受光面側電極12とn型不純物拡散層11bとが導通する(図6:ステップS1008)。短時間で焼結すると、多結晶シリコン基板表面の重金属汚染の影響を低減することができ、セル出力が向上する。   As the conductive powder used here, silver particles having an average particle diameter of 1.0 μm are used for the first layer electrode paste 102a. On the other hand, silver particles having an average particle diameter of 0.5 μm are used for the second layer electrode paste 102b. Although the melting point of silver is 962 ° C., the melting temperature can be lowered by reducing the average particle diameter of the silver particles. Silver particles melt and become conductive, penetrate the antireflection film 13, melt with the n-type impurity diffusion layer 11b, and when cooled, silver precipitates at the interface with the n-type impurity diffusion layer 11b in the form of islands to form a grid The light-receiving surface side electrode 12 that is a silver electrode is electrically connected to the n-type impurity diffusion layer 11b (FIG. 6: Step S1008). When sintered in a short time, the influence of heavy metal contamination on the surface of the polycrystalline silicon substrate can be reduced, and the cell output is improved.

反射防止膜13を溶融させるために焼結温度より低温で溶融開始する鉛ガラス等の金属酸化物粒子を銀ペーストに含有させてもよい。このように銀粒子の平均粒径が0.5μm以下になり、電極の膜厚が50μm厚以上になると電極内部にクラックが入ったり、下地層であるn型不純物拡散層11bや反射防止膜13から受光側電極12が剥離し易くなる。しかしながら本実施の形態では、下層側の第1層電極12aでは平均粒径1.0μmの銀粒子の銀ペーストを材料として形成され、焼結時の反応性が乏しい、銀ペースト材料を点状にパターニングしている。そして、この上層を、第2層電極12bとして焼結時の反応性が高くクラックの生じ易い粒径の小さい銀粒子を用いた銀ペーストで覆い、所望の形状の電極パターンを形成している。   In order to melt the antireflection film 13, metal oxide particles such as lead glass that starts melting at a temperature lower than the sintering temperature may be contained in the silver paste. As described above, when the average particle diameter of the silver particles is 0.5 μm or less and the film thickness of the electrode is 50 μm or more, the electrode is cracked or the n-type impurity diffusion layer 11b as the underlayer or the antireflection film 13 is formed. Therefore, the light receiving side electrode 12 is easily peeled off. However, in the present embodiment, the first layer electrode 12a on the lower layer side is formed using a silver paste of silver particles having an average particle diameter of 1.0 μm as a material, and the silver paste material having a low reactivity at the time of sintering is dotted. Patterned. Then, the upper layer is covered with a silver paste using silver particles having a small particle diameter, which is highly reactive during sintering and easily cracked, as the second layer electrode 12b, thereby forming an electrode pattern having a desired shape.

ガラスフリットは、焼成後に導電性粉末を焼成させ電極形状を保つと共に、電極と被印刷物(多結晶シリコン基板11)との密着性を確保するために添加される成分である。このようなガラスフリットとして、有機成分の熱分解温度で溶解しない性質を有し、焼成後の多結晶シリコン基板11の反り量を低減でき、できるだけ低温で焼成できるものであることが望ましい。低温焼成可能なものであれば、経済的に有利であるからである。そのため、導電性ペーストに含まれる有機成分の種類によってガラスフリットの軟化点を適宜変更させることが好ましいが、本実施の形態の第1層電極12aの材料として用いられる、導電性ペーストにおいては、シリカガラスや焼結温度が800℃より高い融点やシリコンと共晶温度を有する金属酸化物をガラスフリットとして用いるのが望ましい。例えばジルコニアZrO、アルミナ、酸化バナジウムV等が望ましい。これは有機成分の熱分解温度で溶解しない性質を有し、焼成後の多結晶シリコン基板11の反り量を低減できるためである。 The glass frit is a component added to fire the conductive powder after firing to maintain the electrode shape and to secure the adhesion between the electrode and the printed material (polycrystalline silicon substrate 11). Such a glass frit desirably has a property that it does not dissolve at the thermal decomposition temperature of the organic component, can reduce the amount of warping of the polycrystalline silicon substrate 11 after firing, and can be fired at as low a temperature as possible. This is because it is economically advantageous if it can be fired at a low temperature. Therefore, it is preferable to appropriately change the softening point of the glass frit depending on the type of organic component contained in the conductive paste. However, in the conductive paste used as the material of the first layer electrode 12a of the present embodiment, silica It is desirable to use glass or a metal oxide having a melting point higher than 800 ° C. or a eutectic temperature with silicon as the glass frit. For example, zirconia ZrO 2 , alumina, vanadium oxide V 2 O 5 or the like is desirable. This is because it has the property that it does not dissolve at the thermal decomposition temperature of the organic component, and the amount of warpage of the polycrystalline silicon substrate 11 after firing can be reduced.

また、ガラスフリットとしては、軟化点が350〜600℃の範囲内のものを使用してもよい。このようなガラスフリットとして、具体的には、酸化鉛、ホウケイ酸ガラス、酸化ホウ素、酸化アルミニウム、酸化ケイ素、酸化亜鉛、酸化ビスマスなどの金属酸化物を含有するガラスから選択される1種または2種以上のガラス粉末が望ましい。ガラスフリットの粒径は特に限定されないが、導電性粉末と同じ理由から、同程度の粒径であることが好ましい。また、ガラスフリットの粒径は、導電性粉末の粒径に対して1/3以下であることが好ましい。これは、ガラスフリットの粒径が導電性粉末の粒径に対して1/3よりも大きいと、効率よく焼結できず、電極の導電率が大きくなってしまうからである。   Moreover, as a glass frit, you may use a softening point within the range of 350-600 degreeC. As such a glass frit, specifically, one or two selected from glasses containing metal oxides such as lead oxide, borosilicate glass, boron oxide, aluminum oxide, silicon oxide, zinc oxide, and bismuth oxide. More than a seed glass powder is desirable. The particle size of the glass frit is not particularly limited, but for the same reason as the conductive powder, it is preferable that the particle size is the same. Moreover, it is preferable that the particle size of a glass frit is 1/3 or less with respect to the particle size of electroconductive powder. This is because if the particle size of the glass frit is larger than 1/3 with respect to the particle size of the conductive powder, the glass frit cannot be efficiently sintered and the conductivity of the electrode increases.

あるいはまた、ガラスフリットとしては、軟化点が350〜600℃の範囲内のものと、上記焼結温度である800℃より高い融点をもち、シリコンと共晶温度を有する金属酸化物と併用し、焼結速度や、融点を調整するようにしてもよい。   Alternatively, the glass frit is used in combination with a metal oxide having a softening point in the range of 350 to 600 ° C. and a melting point higher than the sintering temperature of 800 ° C. and having a eutectic temperature with silicon, The sintering speed and the melting point may be adjusted.

結着用樹脂は、印刷後に導電性ペーストが多結晶シリコン基板11上で形状を保持するために添加される成分である。このため、印刷後の導電性ペーストが、柔軟性を有しつつも強靭となる樹脂が選択される。また、焼成によって結着用樹脂を熱分解させて除去する際に、樹脂分またはその残渣が残存せずに、完全に除去される樹脂が好ましい。このような樹脂として、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、エチルセルロースなどを例示することができるが、この中から、導電性粉末の分散性や粘度調整も含め適宜選択される。   The binding resin is a component added to maintain the shape of the conductive paste on the polycrystalline silicon substrate 11 after printing. For this reason, a resin is selected in which the conductive paste after printing has flexibility but is strong. In addition, a resin that is completely removed without leaving a resin component or a residue thereof when the binder resin is thermally decomposed and removed by baking is preferable. Examples of such a resin include a phenol resin, an epoxy resin, a polyester resin, ethyl cellulose, and the like. From these, the resin powder is appropriately selected including dispersibility and viscosity adjustment of the conductive powder.

上述した実施の形態1にかかる太陽電池1の形成方法によれば、電極寸法がミクロンオーダー〜数十ミクロンオーダーであり、寸法精度がミクロンオーダーの電極を形成することができる。このような実施の形態1にかかる太陽電池1の形成方法によれば、例えば、線幅が10μm〜90μm、電極厚が10μm〜90μm、且つアスペクト比(電極厚/電極幅)が9分の1〜9のグリッド電極を形成可能である。さらに望ましくは、アスペクト比は0.35〜1である。すなわち、従来のスクリーン印刷法を用いた方法により形成される電極寸法である線幅100μm〜200μm、膜厚10μm〜20μm程度と比較して、大幅に細線化および厚膜化をはかることのできる、グリッド電極である受光面側電極12を形成することができる。なお、電極厚およびアスペクト比(電極厚/電極幅)は、設計する電極の線幅によって適正値が異なる。   According to the method for forming the solar cell 1 according to the first embodiment described above, it is possible to form an electrode having an electrode size on the order of microns to several tens of microns and a dimensional accuracy of the order of microns. According to the method of forming the solar cell 1 according to the first embodiment, for example, the line width is 10 μm to 90 μm, the electrode thickness is 10 μm to 90 μm, and the aspect ratio (electrode thickness / electrode width) is 1/9. ~ 9 grid electrodes can be formed. More preferably, the aspect ratio is 0.35 to 1. That is, as compared with a line width of 100 μm to 200 μm and a film thickness of about 10 μm to 20 μm, which are electrode dimensions formed by a method using a conventional screen printing method, it is possible to greatly reduce the thickness and thickness. The light-receiving surface side electrode 12 which is a grid electrode can be formed. The appropriate values of the electrode thickness and aspect ratio (electrode thickness / electrode width) vary depending on the line width of the electrode to be designed.

したがって、機能の観点から電極のアスペクト比(電極厚/電極幅)は0.35〜1の範囲とすることが好ましい。電極のアスペクト比(電極厚/電極幅)がこの範囲内であれば、電極の断線が発生することなく、電極自身の抵抗値もその材料が本来有する値で安定し、形成された電極の倒壊や電極と下地との付着強度低下の発生確率が上昇することもない。   Therefore, the aspect ratio of the electrode (electrode thickness / electrode width) is preferably in the range of 0.35 to 1 from the viewpoint of function. If the aspect ratio of the electrode (electrode thickness / electrode width) is within this range, the electrode will not break, the resistance value of the electrode itself will be stable at the original value of the material, and the formed electrode will collapse. In addition, the probability of occurrence of a decrease in adhesion strength between the electrode and the substrate does not increase.

なお、前記実施の形態では、受光面側の電極と裏面電極は順次パターン形成を行なった後、同時に焼結することで形成したが、逐次印刷、焼結を繰り返すようにしてもよい。   In the above embodiment, the light receiving surface side electrode and the back surface electrode are formed by sequentially patterning and then simultaneously sintering, but sequential printing and sintering may be repeated.

また、下層側である第1層電極用ペーストは銀粒子を主成分とするものに限定されることなく、焼結温度が800℃より高い融点であって、シリコンと共晶温度を有する金属酸化物をガラスフリットとして用いるのが望ましい。例えばジルコニアZrO、アルミナ、酸化バナジウムV等が望ましい。これは有機成分の熱分解温度で溶解しない性質を有し、焼成後の多結晶シリコン基板11の反り量を低減できるためである。 Further, the first layer electrode paste on the lower layer side is not limited to a paste containing silver particles as a main component, but a metal oxide having a melting point higher than 800 ° C. and a eutectic temperature with silicon. It is desirable to use the object as a glass frit. For example, zirconia ZrO 2 , alumina, vanadium oxide V 2 O 5 or the like is desirable. This is because it has the property that it does not dissolve at the thermal decomposition temperature of the organic component, and the amount of warpage of the polycrystalline silicon substrate 11 after firing can be reduced.

<実施例1>
実施例1として、受光面側電極12を形成する工程(図4−6)において、第1層電極用ペーストおよび第2層電極用ペーストを以下のように調整した。
第1層電極用ペースト
(銀粒子粉末やガラスフリット無しの場合)
金属酸化物70〜95wt%
エチルセルロース等の樹脂成分1〜10wt%、 有効溶剤0.5〜10wt%
(銀粒子粉末、ガラスフリットも混合しても良い)
第2層電極用ペースト
銀粒子粉末(粒径0.5μm) 70〜88wt% 、ガラスフリット0.1〜5wt%
エチルセルロース等の樹脂成分1〜5wt%、 有効溶剤0.5〜5wt%
<Example 1>
As Example 1, in the step of forming the light-receiving surface side electrode 12 (FIGS. 4-6), the first layer electrode paste and the second layer electrode paste were adjusted as follows.
First layer electrode paste (without silver particle powder or glass frit)
Metal oxide 70-95wt%
Resin components such as ethyl cellulose 1 to 10 wt%, effective solvent 0.5 to 10 wt%
(Silver particle powder and glass frit may also be mixed)
Second layer electrode paste Silver particle powder (particle size 0.5 μm) 70-88 wt%, glass frit 0.1-5 wt%
Resin components such as ethyl cellulose 1 to 5 wt%, effective solvent 0.5 to 5 wt%

そして図5に示した塗布装置を用い、第1電極用ノズル100aに第1層電極用ペースト102aを充填するとともに、第2電極用ノズル100bに第2層電極用ペースト102bを充填し、吐出ノズル100を図の矢印方向に走査し、所望の電極パターンを形成する(図4−6)。そして800℃2secで焼結した。   Then, using the coating apparatus shown in FIG. 5, the first electrode nozzle 100a is filled with the first layer electrode paste 102a, and the second electrode nozzle 100b is filled with the second layer electrode paste 102b. 100 is scanned in the direction of the arrow in the figure to form a desired electrode pattern (FIGS. 4-6). And it sintered at 800 degreeC for 2 seconds.

他の工程は前記実施の形態1の太陽電池の製造工程とまったく同様に形成された。このようにして得られた、太陽電池は、密着性が良好でかつ、低抵抗の受光面側電極となっている。   Other processes were formed in the same manner as the manufacturing process of the solar cell of the first embodiment. The solar cell thus obtained is a light-receiving surface side electrode having good adhesion and low resistance.

<実施例2>
実施例2として、受光面側電極12を形成する工程(図4−6)において、第1層電極用ペーストおよび第2層電極用ペーストを以下のように調整した。
第1層電極用ペースト
銀粒子粉末(粒径1μm) 70〜88wt% 、ガラスフリット0.1〜5wt%
エチルセルロース等の樹脂成分1〜5wt%、 有効溶剤0.5〜5wt%
第2層電極用ペースト(前記実施例1と同じ)
銀粒子粉末(粒子径0.5μm) 70〜88wt% 、ガラスフリット0.1〜5wt%
エチルセルロース等の樹脂成分1〜5wt%、 有効溶剤0.5〜5wt%
<Example 2>
As Example 2, in the step of forming the light-receiving surface side electrode 12 (FIGS. 4-6), the first layer electrode paste and the second layer electrode paste were adjusted as follows.
First layer electrode paste Silver particle powder (particle size 1 μm) 70-88 wt%, glass frit 0.1-5 wt%
Resin components such as ethyl cellulose 1 to 5 wt%, effective solvent 0.5 to 5 wt%
Second layer electrode paste (same as in Example 1)
Silver particle powder (particle diameter 0.5 μm) 70 to 88 wt%, glass frit 0.1 to 5 wt%
Resin components such as ethyl cellulose 1 to 5 wt%, effective solvent 0.5 to 5 wt%

そして本実施例においても、図5に示した塗布装置を用い、第1電極用ノズル100aに第1層電極用ペースト102aを充填するとともに、第2電極用ノズル100bに第2層電極用ペースト102bを充填し、吐出ノズル100を図の矢印方向に走査し、所望の電極パターンを形成する(図4−6)。そして800℃2secで焼結した。   Also in this embodiment, the coating apparatus shown in FIG. 5 is used to fill the first electrode nozzle 100a with the first layer electrode paste 102a and the second electrode nozzle 100b with the second layer electrode paste 102b. And the discharge nozzle 100 is scanned in the direction of the arrow in the figure to form a desired electrode pattern (FIGS. 4-6). And it sintered at 800 degreeC for 2 seconds.

このようにして得られた、太陽電池についても、密着性が良好でかつ、低抵抗の受光面側電極となっている。   The solar cell thus obtained is also a light-receiving surface side electrode with good adhesion and low resistance.

太陽電池セル等の半導体デバイスにとって、高温で熱を加える工程では、重金属等の汚染が生じる虞がある場合、温度を印加する時間を短くしたり、少し低温にする。最近の電極材料では800℃2secという短時間低温加熱になってきている。従来、このような電極材料は最適条件より少しでも条件がずれると、急激に反応が進みすぎたり、反応不足が生じたりすることがあった。急激に反応が進みすぎた場合Si/電極界面に不必要な残留応力集中が発生したり、反応不足の場合は絶縁物である反射防止膜のファイヤースルーが不十分になって高抵抗の電極が形成されたりすることがあった。   In the step of applying heat at a high temperature for a semiconductor device such as a solar battery cell, when there is a possibility of contamination with heavy metals or the like, the time for applying the temperature is shortened or lowered slightly. Recent electrode materials have been heated at a low temperature of 800 ° C. for 2 seconds for a short time. Conventionally, when the conditions of such electrode materials are slightly different from the optimum conditions, the reaction may suddenly proceed too much or the reaction may be insufficient. If the reaction suddenly progresses too much, unnecessary residual stress concentration occurs at the Si / electrode interface, and if the reaction is insufficient, the fire-through of the antireflection film, which is an insulator, becomes insufficient, resulting in a high resistance electrode. Sometimes formed.

これに対し、本実施の形態の方法によれば、通例の電極用導電性ペーストの焼成条件(上記の範囲を想定)のまま、電極断面積を一定に維持して太陽電池に受光する単に細く厚く印刷して焼結すると電極接着面積が小さくなる上に応力集中が大きくなり電極剥離が発生しやすくなるのを回避するものである。本実施の形態では、金属酸化物でジルコニアZrO、アルミナ、酸化バナジウムV等の材料含有率や塗布面積をコントロールして焼結反応割合を制御する。 On the other hand, according to the method of the present embodiment, the electrode cross-sectional area is kept constant and light is received by the solar cell while keeping the firing conditions of the conductive paste for electrodes (assuming the above range). When printing thickly and sintering, electrode adhesion area becomes small, stress concentration becomes large, and it is avoided that it becomes easy to generate | occur | produce electrode peeling. In the present embodiment, the metal reaction rate of the material such as zirconia ZrO 2 , alumina, and vanadium oxide V 2 O 5 is controlled by controlling the sintering reaction rate.

なお、この銀ペースト材料は、スクリーン印刷用かノズルより塗布するかで、適宜有機溶剤の量を調整するのが望ましい。   In addition, it is desirable to adjust the amount of the organic solvent as appropriate depending on whether the silver paste material is applied for screen printing or is applied from a nozzle.

実施の形態2.
図7は、本発明にかかる太陽電池の製造方法の実施の形態2のフローチャートを示す図である。図8−1〜図8−2は、その受光面側電極形成工程を示す図である。
Embodiment 2. FIG.
FIG. 7: is a figure which shows the flowchart of Embodiment 2 of the manufacturing method of the solar cell concerning this invention. 8A to 8B are diagrams illustrating the light receiving surface side electrode forming step.

本実施の形態の太陽電池の製造方法によれば、図5に示した、一体型の吐出ノズルを用いるのではなく、順次形成してもよい。つまり本実施の形態では、スクリーン印刷法により、第1層電極のパターン形成後(ステップS1006a)、第2層電極のパターン形成(ステップS1006b)を行なうようにしたことを特徴とするものである。他の工程は実施の形態1において図6に示したものとまったく同様であるため、ここでは説明を省略する。   According to the method for manufacturing the solar cell of the present embodiment, the integrated discharge nozzle shown in FIG. 5 may be used instead of the integrated discharge nozzle. That is, the present embodiment is characterized in that the pattern formation of the second layer electrode (step S1006b) is performed after the pattern formation of the first layer electrode (step S1006a) by the screen printing method. The other steps are exactly the same as those shown in FIG. 6 in the first embodiment, and thus description thereof is omitted here.

すなわち、図8−1に示すように、反射防止膜13を形成し(ステップS1004)、裏面n層を除去した((裏面n層除去)ステップS1005)後、スクリーン印刷法により、第1層電極12aを形成する((第1層電極印刷)ステップS1006a)。   That is, as shown in FIG. 8A, after the antireflection film 13 is formed (step S1004) and the back surface n layer is removed ((back surface n layer removal) step S1005), the first layer electrode is formed by screen printing. 12a is formed ((first layer electrode printing) step S1006a).

この後、図8−2に示すように、スクリーン印刷法により、第2層電極(パターン)12bを形成する((第2層電極印刷)ステップS1006b)。そして、焼結工程を経て図1〜3に示したような太陽電池が形成される。   Thereafter, as shown in FIG. 8B, a second layer electrode (pattern) 12b is formed by a screen printing method ((second layer electrode printing) step S1006b). And a solar cell as shown in FIGS. 1-3 is formed through a sintering process.

この方法によっても、電極剥離が生じにくく信頼性の高い太陽電池を形成することができる。   Also by this method, it is possible to form a highly reliable solar cell in which electrode peeling does not easily occur.

この場合も、導電性粉末は、導電性ペーストを焼成した後、電気的な導通を確保するための成分であり、銀粉末に限定されることなく、他の金属粉末など、導電性を有するものであればよいが、太陽電池の受光面側電極には導電率の高い銀粉末が好ましい。粉末の粒径は特に限定されないが、50%平均粒径が電極の幅に対して1/5以下であることが望ましい。これは、50%平均粒径が電極の幅に対して1/5を超えると、凹版の溝に導電性ペーストが充填されにくくなり、印刷後の電極の断線の発生頻度が高くなるからである。一方、粒径が小さすぎると所望の含有割合の導電性粉末を含んだ導電性ペーストの粘度が増粘し、印刷性に問題が発生するため、増粘による印刷性の問題が発生しない程度の粒径であることが望ましい。   Also in this case, the conductive powder is a component for ensuring electrical continuity after the conductive paste is baked, and is not limited to silver powder but has conductivity such as other metal powders. However, silver powder having high conductivity is preferable for the light-receiving surface side electrode of the solar cell. The particle size of the powder is not particularly limited, but it is desirable that the 50% average particle size is 1/5 or less with respect to the width of the electrode. This is because if the 50% average particle diameter exceeds 1/5 of the width of the electrode, it becomes difficult to fill the intaglio groove with the conductive paste, and the frequency of occurrence of disconnection of the electrode after printing increases. . On the other hand, if the particle size is too small, the viscosity of the conductive paste containing the conductive powder with a desired content ratio is increased, and a problem occurs in the printability. The particle size is desirable.

以上のように、本発明にかかる太陽電池および太陽電池の製造方法は、アスペクト比の高い電極パターンの形成に有用であり、特に、幅40μm以下、膜厚80μm以上の高アスペクト比の集電電極であるグリッド電極の形成に適している。   As described above, the solar cell and the method for manufacturing the solar cell according to the present invention are useful for forming an electrode pattern having a high aspect ratio, and in particular, a high-aspect-ratio collector electrode having a width of 40 μm or less and a film thickness of 80 μm or more. It is suitable for forming a grid electrode.

11 多結晶シリコン基板
11a p型多結晶シリコン基板
11b n型不純物拡散層
12 受光面側電極
12a 第1層電極
12b 第2層電極
13 反射防止膜
14 裏面側電極
100 吐出ノズル
100a 第1層電極用ノズル
100b 第2層電極用ノズル
102a 第1層電極用ペースト
102b 第2層電極用ペースト
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Polycrystalline silicon substrate 11a p-type polycrystalline silicon substrate 11b N-type impurity diffusion layer 12 Light-receiving surface side electrode 12a First layer electrode 12b Second layer electrode 13 Antireflection film 14 Back surface side electrode 100 Discharge nozzle 100a For first layer electrode Nozzle 100b Second layer electrode nozzle 102a First layer electrode paste 102b Second layer electrode paste

Claims (8)

第1導電型の半導体領域と第2導電型の半導体領域とを備え、pn接合を有する半導体基板と、
前記半導体基板の受光面側に、グリッド状をなすように設けられた受光面側電極と、前記半導体基板の裏面側に設けられた裏面側電極とを備えた太陽電池であって、
前記受光面側電極が、
点状パターンで構成された第1層電極と、
前記第1層電極の上層を覆うように形成された第2層電極との2層構造を有することを特徴とする太陽電池。
A semiconductor substrate comprising a first conductivity type semiconductor region and a second conductivity type semiconductor region, and having a pn junction;
A solar cell comprising a light receiving surface side electrode provided in a grid shape on the light receiving surface side of the semiconductor substrate, and a back surface side electrode provided on the back surface side of the semiconductor substrate,
The light receiving surface side electrode,
A first layer electrode configured in a dot pattern;
A solar cell having a two-layer structure with a second layer electrode formed so as to cover an upper layer of the first layer electrode.
前記第1層電極は、シリコンと共晶温度を有し、融点が、前記受光面側電極の焼結温度よりも高い金属酸化物を含むことを特徴とする請求項1に記載の太陽電池。   2. The solar cell according to claim 1, wherein the first layer electrode includes a metal oxide having a eutectic temperature with silicon and a melting point higher than a sintering temperature of the light-receiving surface side electrode. 前記金属酸化物が、ジルコニアZrO、アルミナ、酸化バナジウムVの少なくとも1種を含むことを特徴とする請求項2に記載の太陽電池。 The solar cell according to claim 2, wherein the metal oxide includes at least one of zirconia ZrO 2 , alumina, and vanadium oxide V 2 O 5 . 前記第1層電極および前記第2層電極は、銀粒子を含有するペーストを用いたパターンで構成されており、焼結前の第2層電極の銀粒子の平均粒径は、前記第1層電極の銀粒子の平均粒径の2分の1以下であることを特徴とする請求項1に記載の太陽電池。   The first layer electrode and the second layer electrode are configured in a pattern using a paste containing silver particles, and the average particle diameter of the silver particles of the second layer electrode before sintering is the first layer. 2. The solar cell according to claim 1, wherein the solar cell is one half or less of an average particle diameter of silver particles of the electrode. 前記第2層電極の銀粒子の平均粒径は、0.5μm以下であり、
前記第1層電極の銀粒子の平均粒径が1μm以上であることを特徴とする請求項4に記載の太陽電池。
The average particle diameter of the silver particles of the second layer electrode is 0.5 μm or less,
The solar cell according to claim 4, wherein an average particle diameter of silver particles of the first layer electrode is 1 μm or more.
第1導電型の半導体領域と第2導電型の半導体領域とを備え、pn接合を有する半導体基板を形成する工程と、
前記半導体基板の第1の主面上に平行に配列されたグリッド状の受光面側電極を形成する工程と、
前記半導体基板の第2の主面上に導電性ペーストを塗布して裏面電極となる裏面電極形成層を形成する工程とを含む太陽電池の製造方法であって、
前記受光面側電極を形成する工程が、
点状パターンとなるように第1層電極を形成する工程と、
前記第1層電極の上層を覆うように形成された第2層電極を形成する工程とを含み、
2層構造の電極を形成する工程であることを特徴とする太陽電池の製造方法。
Forming a semiconductor substrate having a pn junction, the semiconductor substrate having a first conductivity type semiconductor region and a second conductivity type semiconductor region;
Forming grid-shaped light receiving surface side electrodes arranged in parallel on the first main surface of the semiconductor substrate;
Applying a conductive paste on the second main surface of the semiconductor substrate to form a back electrode forming layer to be a back electrode,
Forming the light receiving surface side electrode,
Forming a first layer electrode so as to have a dot pattern;
Forming a second layer electrode formed to cover the upper layer of the first layer electrode,
A method for manufacturing a solar cell, which is a step of forming an electrode having a two-layer structure.
前記受光面側電極を形成する工程が、
第1層電極用ノズルと第2層電極用ノズルを近接させて設置し、前記第2層電極用ノズルはパターン両端間を走査する際に連続吐出し、前記第1層電極用ノズルはパターン両端間を走査する際に間けつ吐出するように構成されたことを特徴とする請求項6に記載の太陽電池の製造方法。
Forming the light receiving surface side electrode,
The nozzle for the first layer electrode and the nozzle for the second layer electrode are installed close to each other, the nozzle for the second layer electrode continuously discharges when scanning between both ends of the pattern, and the nozzle for the first layer electrode is disposed at both ends of the pattern. The method for manufacturing a solar cell according to claim 6, wherein the solar cell is configured to discharge intermittently when scanning the space.
前記第1層電極および第2層電極を形成する工程が、
いずれもスクリーン印刷工程であることを特徴とする請求項6に記載の太陽電池の製造方法。
Forming the first layer electrode and the second layer electrode;
All are screen printing processes, The manufacturing method of the solar cell of Claim 6 characterized by the above-mentioned.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015118983A (en) * 2013-12-17 2015-06-25 信越化学工業株式会社 Solar cell and method of manufacturing solar cell
CN109273539A (en) * 2018-10-27 2019-01-25 江苏东鋆光伏科技有限公司 12 main grid cell pieces of one kind and its manufacturing process
CN111509085A (en) * 2020-04-02 2020-08-07 西安宏星电子浆料科技股份有限公司 Spraying system for preparing ultra-high-efficiency solar cell electrode and application thereof
CN113517358A (en) * 2021-03-30 2021-10-19 环晟光伏(江苏)有限公司 Front side slotting method suitable for battery piece electroplating process
WO2023141884A1 (en) * 2022-01-27 2023-08-03 Triumph Science & Technology Group Co., Ltd Inkjet printer for forming crisscrossed conductive lines of thin-film solar module and automated metallization system

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63119273A (en) * 1986-11-06 1988-05-23 Sharp Corp Photoelectric converter
JPS6441277A (en) * 1987-08-06 1989-02-13 Sharp Kk Electrode forming method for solar cell
JPH0353405A (en) * 1989-07-20 1991-03-07 Nippon Chemicon Corp Conductive paste for aluminium nitride sintered body
JPH03101170A (en) * 1989-09-13 1991-04-25 Sharp Corp Manufacture of solar cell
JPH0575149A (en) * 1991-09-11 1993-03-26 Hitachi Ltd Manufacture of solar cell device
JP2008543080A (en) * 2005-06-03 2008-11-27 フエロ コーポレーション Lead-free solar cell contact
JP2010251645A (en) * 2009-04-20 2010-11-04 Namics Corp Solar cell, and conductive paste for forming electrode of the same

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63119273A (en) * 1986-11-06 1988-05-23 Sharp Corp Photoelectric converter
JPS6441277A (en) * 1987-08-06 1989-02-13 Sharp Kk Electrode forming method for solar cell
JPH0353405A (en) * 1989-07-20 1991-03-07 Nippon Chemicon Corp Conductive paste for aluminium nitride sintered body
JPH03101170A (en) * 1989-09-13 1991-04-25 Sharp Corp Manufacture of solar cell
JPH0575149A (en) * 1991-09-11 1993-03-26 Hitachi Ltd Manufacture of solar cell device
JP2008543080A (en) * 2005-06-03 2008-11-27 フエロ コーポレーション Lead-free solar cell contact
JP2010251645A (en) * 2009-04-20 2010-11-04 Namics Corp Solar cell, and conductive paste for forming electrode of the same

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015118983A (en) * 2013-12-17 2015-06-25 信越化学工業株式会社 Solar cell and method of manufacturing solar cell
CN109273539A (en) * 2018-10-27 2019-01-25 江苏东鋆光伏科技有限公司 12 main grid cell pieces of one kind and its manufacturing process
CN111509085A (en) * 2020-04-02 2020-08-07 西安宏星电子浆料科技股份有限公司 Spraying system for preparing ultra-high-efficiency solar cell electrode and application thereof
CN113517358A (en) * 2021-03-30 2021-10-19 环晟光伏(江苏)有限公司 Front side slotting method suitable for battery piece electroplating process
WO2023141884A1 (en) * 2022-01-27 2023-08-03 Triumph Science & Technology Group Co., Ltd Inkjet printer for forming crisscrossed conductive lines of thin-film solar module and automated metallization system

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