JP2014232820A - Solar cell and method for manufacturing the same, and solar cell module - Google Patents

Solar cell and method for manufacturing the same, and solar cell module Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a solar cell capable of improving conversion efficiency and reducing manufacturing costs, and a method for manufacturing the same.SOLUTION: A method is a method for manufacturing a solar cell having a photoelectric conversion part 50 having a first main surface side layer containing a reverse conductive type semiconductor region and a transparent electrode layer in this order on the first main surface and an electrode layer on a second main surface of one conductive type semiconductor region; and a collector electrode having a first conductive layer 71 and a second conductive layer 72 in this order on the first main surface of the photoelectric conversion part. The method comprises a first conductive layer formation step for forming the first conductive layer on the first main surface of the photoelectric conversion part; and a plating step for forming the second conductive layer on the first conductive layer by the plating method. The method also comprises an insulation layer formation step for forming an insulation layer 9 on a first conductive layer non-formation region on the first main surface of the photoelectric conversion part before the plating process. The method comprises also an insulation processing step for forming an insulation region where an electric short circuit between the transparent electrode layer at the first main surface side and the electrode layer on the second main surface of the photoelectric conversion part is removed.

Description

本発明は、太陽電池およびその製造方法に関する。さらに、本発明は太陽電池モジュールに関する。   The present invention relates to a solar cell and a manufacturing method thereof. Furthermore, the present invention relates to a solar cell module.

エネルギー問題や地球環境問題が深刻化する中、化石燃料にかわる代替エネルギーとして、太陽電池が注目されている。太陽電池では、半導体接合等からなる光電変換部への光照射により発生したキャリア(電子および正孔)を外部回路に取り出すことにより、発電がおこなわれる。光電変換部で発生したキャリアを効率的に外部回路へ取出すために、太陽電池の光電変換部上には集電極が設けられる。   As energy problems and global environmental problems become more serious, solar cells are attracting attention as alternative energy alternatives to fossil fuels. In a solar cell, electric power is generated by taking out carriers (electrons and holes) generated by light irradiation to a photoelectric conversion unit made of a semiconductor junction or the like to an external circuit. In order to efficiently extract carriers generated in the photoelectric conversion unit to an external circuit, a collector electrode is provided on the photoelectric conversion unit of the solar cell.

例えば、単結晶シリコン基板や多結晶シリコン基板を用いた結晶シリコン系の太陽電池では、受光面に細い金属からなる集電極が設けられる。また、結晶シリコン基板上に、非晶質シリコン層および透明電極層を有するヘテロ接合太陽電池でも、透明電極層上に集電極が設けられる。   For example, in a crystalline silicon solar cell using a single crystal silicon substrate or a polycrystalline silicon substrate, a collector electrode made of a thin metal is provided on the light receiving surface. Further, even in a heterojunction solar cell having an amorphous silicon layer and a transparent electrode layer on a crystalline silicon substrate, a collector electrode is provided on the transparent electrode layer.

太陽電池の集電極は、一般に、スクリーン印刷法により、銀ペーストをパターン印刷することにより形成される。この方法は、工程自体は単純であるが、銀の材料コストが大きいことや、樹脂を含有する銀ペースト材料が用いられるために、集電極の抵抗率が高くなるとの問題がある。銀ペーストを用いて形成された集電極の抵抗率を小さくするためには、銀ペーストを厚く印刷する必要がある。しかしながら、印刷厚みを大きくすると、電極の線幅も大きくなるため、電極の細線化が困難であり、集電極による遮光損が大きくなる。   The collector electrode of a solar cell is generally formed by pattern printing of a silver paste by a screen printing method. Although this method is simple in itself, there are problems that the material cost of silver is large and the silver paste material containing a resin is used, so that the resistivity of the collector electrode is increased. In order to reduce the resistivity of the collector electrode formed using the silver paste, it is necessary to print the silver paste thickly. However, when the printed thickness is increased, the line width of the electrode also increases, so that it is difficult to make the electrode thin, and the light shielding loss due to the collecting electrode increases.

これらの課題を解決するための手法として、材料コストおよびプロセスコストの面で優れるめっき法により集電極を形成する方法が知られている。例えば、特許文献1、2では、光電変換部を構成する透明電極上に、銅等からなる金属層がめっき法により形成された太陽電池が開示されている。この方法においては、まず、光電変換部の透明電極層上に、集電極の形状に対応する開口部を有するレジスト材料層(絶縁層)が形成され、透明電極層のレジスト開口部に、電解めっきにより金属層が形成される。その後、レジストが除去されることで、所定形状の集電極が形成される。   As a technique for solving these problems, a method of forming a collecting electrode by a plating method that is excellent in terms of material cost and process cost is known. For example, Patent Documents 1 and 2 disclose solar cells in which a metal layer made of copper or the like is formed on a transparent electrode constituting a photoelectric conversion unit by a plating method. In this method, first, a resist material layer (insulating layer) having an opening corresponding to the shape of the collector electrode is formed on the transparent electrode layer of the photoelectric conversion portion, and electrolytic plating is applied to the resist opening of the transparent electrode layer. As a result, a metal layer is formed. Thereafter, the resist is removed to form a collector electrode having a predetermined shape.

また、特許文献3では、透明電極上にSiO2等の絶縁層を設けた後、絶縁層を貫通する溝を設けて透明電極層の表面または側面を露出させ、透明電極の露出部と導通するように金属集電極を形成する方法が開示されている。具体的には、透明電極層の露出部に光めっき法等により金属シードを形成し、この金属シードを起点として電気めっきにより金属電極を形成する方法が提案されている。このような方法によれば、特許文献1,2のようにレジストを用いる必要がないため、材料コストおよびプロセスコスト面でより有利である。また、低抵抗の金属シードを設けることにより、透明電極層と集電極との間の接触抵抗を低下させることができる。   In Patent Document 3, after providing an insulating layer such as SiO2 on the transparent electrode, a groove penetrating the insulating layer is provided to expose the surface or side surface of the transparent electrode layer so as to be electrically connected to the exposed portion of the transparent electrode. Discloses a method of forming a metal collector electrode. Specifically, a method has been proposed in which a metal seed is formed on the exposed portion of the transparent electrode layer by a photoplating method or the like, and a metal electrode is formed by electroplating using the metal seed as a starting point. Such a method is more advantageous in terms of material cost and process cost because it is not necessary to use a resist as in Patent Documents 1 and 2. Moreover, by providing a low-resistance metal seed, the contact resistance between the transparent electrode layer and the collector electrode can be reduced.

また特許文献4では、導電性シードの凹凸を大きくすることにより、絶縁層製膜時に、光電変換部の導電性シード以外の部分の全面を覆い、導電性シード上に不連続な開口部を形成し、該開口部を通じでめっき層を形成する旨が記載されている。   In Patent Document 4, by increasing the unevenness of the conductive seed, the entire surface of the photoelectric conversion part other than the conductive seed is covered and a discontinuous opening is formed on the conductive seed when forming the insulating layer. In addition, it is described that a plating layer is formed through the opening.

ところで、太陽電池の光電変換部の形成においては、一般に、半導体層、透明電極層、金属電極層等の薄膜が、プラズマCVD法やスパッタ法等により基板表面に形成される。これらの薄膜は、基板表面のみならず、側面や裏面にも回り込んでしまい、表面と裏面との間の短絡やリークを生じる場合がある。このような回り込みを防止するために、例えば特許文献5では、結晶シリコン基板の周端部を製膜用マスクで覆いながら半導体層や透明電極層を形成する方法が提案されている。また、特許文献6には、透明電極層が結晶シリコン基板とが接触することにより生じるリーク電流を抑制するために、透明電極層の製膜領域を、一導電型半導体形成領域より小さくすることが提案されている。しかしながら製膜用マスクを多用する製造工程では、太陽電池の有効面積を大きくすることができず、太陽電池の変換効率が低下してしまうという課題や量産性に乏しいといった課題がある。   By the way, in the formation of the photoelectric conversion part of the solar cell, generally, a thin film such as a semiconductor layer, a transparent electrode layer, a metal electrode layer or the like is formed on the substrate surface by a plasma CVD method, a sputtering method or the like. These thin films wrap around not only the substrate surface but also the side surfaces and the back surface, which may cause a short circuit or a leak between the front surface and the back surface. In order to prevent such wraparound, for example, Patent Document 5 proposes a method of forming a semiconductor layer or a transparent electrode layer while covering the peripheral edge of a crystalline silicon substrate with a film-forming mask. Further, in Patent Document 6, in order to suppress a leakage current generated when the transparent electrode layer comes into contact with the crystalline silicon substrate, the film formation region of the transparent electrode layer may be made smaller than the one-conductivity-type semiconductor formation region. Proposed. However, in a manufacturing process that uses a large number of masks for film formation, there is a problem that the effective area of the solar cell cannot be increased, so that the conversion efficiency of the solar cell is reduced and mass productivity is poor.

上記の問題を解決するため、特許文献7,8では、基板上に半導体薄膜や電極を形成した後に、所定の加工を行い、短絡を防止する方法が開示されている。特許文献7では、レーザ照射により溝を形成した後、該溝に沿って結晶シリコン基板を破断することにより、光電変換部の側面が破断面からなる太陽電池を形成する方法が開示されている。特許文献7,8のようにレーザを用いたプロセスでは、有効面積をより大きくすることができるため変換効率を向上させることができ、生産性の向上にもつながる。   In order to solve the above problems, Patent Documents 7 and 8 disclose a method of preventing a short circuit by performing predetermined processing after forming a semiconductor thin film or an electrode on a substrate. Patent Document 7 discloses a method of forming a solar cell in which a side surface of a photoelectric conversion portion has a fractured surface by breaking a crystalline silicon substrate along the groove after forming the groove by laser irradiation. In the process using a laser as in Patent Documents 7 and 8, the effective area can be increased, so that the conversion efficiency can be improved and the productivity is also improved.

特許文献8では、結晶シリコン基板上に形成された半導体層および透明電極層をレーザ照射により除去して、溝を形成する方法が提案されている。特許文献7の破断面や特許文献8の溝の表面には、半導体薄膜や電極が存在しないため、回り込みによる短絡の問題が解決される。   Patent Document 8 proposes a method of forming a groove by removing a semiconductor layer and a transparent electrode layer formed on a crystalline silicon substrate by laser irradiation. Since there are no semiconductor thin films or electrodes on the fracture surface of Patent Document 7 or the surface of the groove of Patent Document 8, the problem of short circuit due to wraparound is solved.

なお、特許文献8では、透明電極層と導電型の半導体層をレーザ照射により除去する形態が図示されているが、レーザ照射によりこれらの層のみを選択的に除去することは困難である。そのため、一般にはレーザ照射により形成された溝は、結晶シリコン基板の表面または内部にまで到達している。   In Patent Document 8, a mode in which the transparent electrode layer and the conductive semiconductor layer are removed by laser irradiation is illustrated, but it is difficult to selectively remove only these layers by laser irradiation. Therefore, in general, the groove formed by laser irradiation reaches the surface or the inside of the crystalline silicon substrate.

特開昭60−66426号公報JP 60-66426 A 特開2000−58885号公報JP 2000-58885 A 特開2011−199045号公報JP 2011-199045 A 特表2013−507781号公報Special table 2013-507781 gazette 特開2002−76397号公報JP 2002-76397 A 特開2001−44461号公報JP 2001-44461 A 特開2006―310774号公報JP 2006-310774 A 特開平9−129904号公報JP-A-9-129904

上記特許文献3の方法によれば、高価なレジスト材料を用いることなく、めっき法により細線パターンの集電極を形成可能である。しかしながら、特許文献3のように、電解めっきの起点となる金属シードを光めっき法により形成する方法は、半導体接合のn層側には適用可能であるものの、p層側に適用することはできない。一般に、ヘテロ接合太陽電池では、n型単結晶シリコン基板を用い、p層側のヘテロ接合を光入射側とする構成の特性が最も高いことが知られているが、特許文献3の方法は、p層側を光入射側とするヘテロ接合太陽電池における光入射側の集電極の形成には適していないとの問題がある。また、特許文献3では、絶縁層と透明電極層とを貫通する溝内で、透明電極層の側面と金属集電極とが接しているが、透明電極層の厚みは一般に100nm程度であるため、両者の接触面積が小さい。そのため、透明電極と集電極との間の抵抗が高くなり、集電極としての機能を十分に発揮できないとの問題がある。特許文献5では、表面と裏面の導電性薄膜の回りこみにより生じうる短絡については何ら検討がなされていない。   According to the method disclosed in Patent Document 3, it is possible to form a collector electrode having a fine line pattern by plating without using an expensive resist material. However, as disclosed in Patent Document 3, a method of forming a metal seed serving as a starting point for electrolytic plating by a photoplating method can be applied to the n-layer side of the semiconductor junction, but cannot be applied to the p-layer side. . Generally, in a heterojunction solar cell, it is known that the characteristics of the configuration using the n-type single crystal silicon substrate and the p-layer side heterojunction as the light incident side are the highest. There is a problem that it is not suitable for forming a collector electrode on the light incident side in a heterojunction solar cell in which the p-layer side is the light incident side. Further, in Patent Document 3, the side surface of the transparent electrode layer and the metal collecting electrode are in contact with each other in a groove that penetrates the insulating layer and the transparent electrode layer, but the thickness of the transparent electrode layer is generally about 100 nm. The contact area between the two is small. Therefore, there is a problem that the resistance between the transparent electrode and the collector electrode is increased, and the function as the collector electrode cannot be sufficiently exhibited. In Patent Document 5, no study is made on a short circuit that may occur due to the wraparound of the conductive thin films on the front and back surfaces.

また特許文献7、8に記された方法を用いれば、レーザ処理により導電型シリコン系薄膜や透明電極層を除去した溝を形成し、表面と裏面との間の電気的短絡を除去することができるため、表面と裏面の導電性薄膜の回りこみにより生じ得る電気的短絡を除去することができると考えられる。   Moreover, if the method described in patent document 7 and 8 is used, the groove | channel which removed the conductive silicon-type thin film and the transparent electrode layer by laser processing will be formed, and the electrical short circuit between the surface and a back surface may be removed. Therefore, it is considered that an electrical short circuit that may be caused by the wraparound of the conductive thin film on the front surface and the back surface can be removed.

しかしながら、絶縁領域を形成した場合であっても、レーザ照射により絶縁領域に堆積物が生じると、リーク電流が発生し得るため、別途堆積物を除去する必要がある。本発明者らの検討によれば、特に、めっきにより集電極を形成する場合、前記堆積物により不所望な領域から集電極材料が析出し、更なる特性低下が生じ得ることが明らかとなった。しかしながら特許文献7,8については、上記課題については、何ら検討されていない。   However, even when the insulating region is formed, if a deposit is generated in the insulating region by laser irradiation, a leakage current may be generated, and thus the deposit needs to be removed separately. According to the study by the present inventors, it was clarified that, particularly when a collector electrode is formed by plating, a collector electrode material is deposited from an undesired region by the deposit, and further characteristic deterioration can occur. . However, Patent Documents 7 and 8 have not been studied at all for the above problems.

本発明は、上記のような太陽電池の集電極形成に関わる従来技術の問題点を解決し、太陽電池の変換効率を向上させること、および太陽電池の製造コストを低減することを目的とする。   An object of the present invention is to solve the problems of the prior art relating to the formation of a collector electrode of a solar cell as described above, to improve the conversion efficiency of the solar cell, and to reduce the manufacturing cost of the solar cell.

本発明者らは上記課題に鑑み鋭意検討した結果、所定の集電極を用いることにより、太陽電池の変換効率が向上可能であり、さらに当該集電極が低コストで形成可能であることを見出し、本発明に至った。   As a result of intensive studies in view of the above problems, the present inventors have found that by using a predetermined collector electrode, the conversion efficiency of the solar cell can be improved, and that the collector electrode can be formed at a low cost, The present invention has been reached.

すなわち、本発明は、以下に関する。   That is, the present invention relates to the following.

一導電型半導体領域の第一主面上に逆導電型半導体領域と透明電極層をこの順に含む第一主面側層を有し、前記一導電型半導体領域の第二主面上に電極層を有する光電変換部と、前記光電変換部の第一主面上に、光電変換部側から順に第一導電層と第二導電層を有する集電極とを備える太陽電池の製造方法であって、光電変換部の第一主面上に第一導電層が形成される第一導電層形成工程とめっき法により前記第一導電層上に第二導電層が形成されるめっき工程と、をこの順に有し、前記めっき工程前に、前記光電変換部の第一主面上における第一導電層非形成領域上に絶縁層を形成する絶縁層形成工程を有し、さらに、光電変換部の第一主面側の前記透明電極層と、第二主面の前記電極層の間の電気的短絡が除去された絶縁領域を形成する絶縁処理工程を有し、前記絶縁処理工程は、前記第一主面側層または前記電極層の少なくともいずれか一方を貫通して除去し、かつ、前記一導電型半導体領域の少なくとも一部を除去するようにレーザ照射が行われるレーザ照射工程を有し、前記絶縁処理工程において、前記一導電型半導体領域および前記第一主面側層が除去されることにより前記絶縁領域が形成され、前記絶縁処理工程の後、前記めっき工程にて、前記レーザ照射により前記絶縁領域に形成された堆積物の少なくとも一部が除去される、太陽電池の製造方法。   A first main surface side layer including a reverse conductivity type semiconductor region and a transparent electrode layer in this order on the first main surface of the one conductivity type semiconductor region; and an electrode layer on the second main surface of the one conductivity type semiconductor region. A solar cell manufacturing method comprising: a photoelectric conversion unit having a first electrode; and a collector electrode having a first conductive layer and a second conductive layer in order from the photoelectric conversion unit side on the first main surface of the photoelectric conversion unit, The first conductive layer forming step in which the first conductive layer is formed on the first main surface of the photoelectric conversion portion and the plating step in which the second conductive layer is formed on the first conductive layer by the plating method in this order. And having an insulating layer forming step of forming an insulating layer on the first conductive layer non-formation region on the first main surface of the photoelectric conversion portion before the plating step, An insulating region in which an electrical short circuit between the transparent electrode layer on the main surface side and the electrode layer on the second main surface is removed is formed. An edge treatment step, wherein the insulation treatment step removes at least one of the first main surface side layer or the electrode layer and removes at least a part of the one-conductivity-type semiconductor region. A laser irradiation step in which laser irradiation is performed, and in the insulating treatment step, the insulating region is formed by removing the one-conductivity-type semiconductor region and the first main surface side layer, and the insulating A method for manufacturing a solar cell, wherein after the treatment step, at least a part of the deposit formed in the insulating region by the laser irradiation is removed in the plating step.

前記電極層が、第二透明電極層もしくは金属電極層のうちの少なくとも一方を有することが好ましい。   The electrode layer preferably has at least one of a second transparent electrode layer or a metal electrode layer.

前記電極層が、前記一導電型半導体領域側から順に、前記第二透明電極層と前記金属電極層をこの順に有することが好ましい。   It is preferable that the electrode layer has the second transparent electrode layer and the metal electrode layer in this order from the one conductivity type semiconductor region side.

前記レーザ照射工程において、前記第一主面側層を貫通して除去し、かつ、前記一導電型半導体領域の少なくとも一部を除去するようにレーザ照射が行われることが好ましい。   In the laser irradiation step, it is preferable that the laser irradiation is performed so as to penetrate the first main surface side layer and remove at least a part of the one-conductivity-type semiconductor region.

前記堆積物は、前記第一主面側層における透明電極層をレーザ照射することにより形成された透明電極層堆積物を含むことが好ましい。   The deposit preferably includes a transparent electrode layer deposit formed by irradiating the transparent electrode layer in the first main surface side layer with laser.

前記一導電型半導体領域が一導電型単結晶シリコン基板であることが好ましい。   The one conductivity type semiconductor region is preferably a one conductivity type single crystal silicon substrate.

前記逆導電型半導体層が、逆導電型シリコン系薄膜であることが好ましい。   The reverse conductivity type semiconductor layer is preferably a reverse conductivity type silicon-based thin film.

前記第一導電層形成工程後、前記めっき工程前に、前記絶縁層形成工程を有し、前記絶縁層形成工程において、前記第一導電層を被覆するように前記絶縁層が形成され、 前記絶縁層形成後、めっき工程前に、前記第一導電層上の絶縁層に開口部を形成する工程を有し、前記めっき工程において、前記絶縁層の開口部を介して、第一導電層と第二導電層が導通されることが好ましい。   After the first conductive layer forming step, before the plating step, the insulating layer forming step is included, and in the insulating layer forming step, the insulating layer is formed so as to cover the first conductive layer, After forming the layer and before the plating step, the method includes a step of forming an opening in the insulating layer on the first conductive layer. In the plating step, the first conductive layer and the first conductive layer are formed through the opening of the insulating layer. The two conductive layers are preferably conducted.

前記第一導電層は熱流動開始温度T1が前記光電変換部の耐熱温度よりも低温である低融点材料を含み、前記絶縁層形成工程の後、前記低融点材料の熱流動開始温度T1よりも高温の基板温度Taで加熱されることにより前記絶縁層に開口部が形成されることが好ましい。   The first conductive layer includes a low melting point material having a heat flow start temperature T1 lower than a heat resistant temperature of the photoelectric conversion unit, and after the insulating layer forming step, the heat flow start temperature T1 of the low melting point material. It is preferable that an opening is formed in the insulating layer by heating at a high substrate temperature Ta.

前記絶縁層形成工程において、前記低融点材料の熱流動開始温度T1よりも高温の基板温度Tbで加熱しながら前記絶縁層を製膜することにより前記絶縁層に開口部が形成されることが好ましい。   In the insulating layer forming step, it is preferable that an opening is formed in the insulating layer by forming the insulating layer while heating at a substrate temperature Tb higher than the heat flow starting temperature T1 of the low melting point material. .

前記光電変換部は、前記一導電型結晶シリコン基板の一主面上に、シリコン系薄膜および透明電極層をこの順に有し、前記透明電極層上に前記集電極が形成されることが好ましい。   It is preferable that the photoelectric conversion unit has a silicon-based thin film and a transparent electrode layer in this order on one main surface of the one-conductivity type crystalline silicon substrate, and the collector electrode is formed on the transparent electrode layer.

また本発明の太陽電池は、一導電型半導体領域を有する光電変換部と、前記光電変換部の第一主面上に、集電極を有する太陽電池であって、前記一導電型半導体領域は、第一主面上に逆導電型半導体領域と透明電極層をこの順に含む第一主面側層を有し、かつ、第二主面上に電極層を有し、前記集電極は、前記光電変換部側から順に第一導電層と第二導電層とを含み、かつ、前記第一導電層と前記第二導電層の間に、開口部が形成された絶縁層を含み、前記第一導電層は前記絶縁層により被覆されており、前記第二導電層の一部が前記絶縁層の前記開口部を通じて前記第一導電層に導通されており、前記光電変換部は、第一主面、第二主面または側面に、前記透明電極層と前記電極層の間の電気的短絡が除去された絶縁領域を有し、前記絶縁領域は、前記一導電型半導体領域および前記第一主面側層が露出するように形成されており、前記絶縁領域の少なくとも一部にレーザ痕を有することが好ましい。   Moreover, the solar cell of the present invention is a photovoltaic cell having a one-conductivity-type semiconductor region, and a solar cell having a collector electrode on the first main surface of the photoelectric-conversion unit, wherein the one-conductivity-type semiconductor region is A first main surface side layer including a reverse conductivity type semiconductor region and a transparent electrode layer in this order on the first main surface; and an electrode layer on the second main surface; The first conductive layer includes a first conductive layer and a second conductive layer in order from the conversion unit side, and includes an insulating layer in which an opening is formed between the first conductive layer and the second conductive layer. The layer is covered with the insulating layer, a part of the second conductive layer is electrically connected to the first conductive layer through the opening of the insulating layer, and the photoelectric conversion unit includes a first main surface, The second main surface or the side surface has an insulating region from which an electrical short circuit between the transparent electrode layer and the electrode layer is removed, and the insulating Pass, it said has one conductivity type semiconductor region and the first main surface side layer is formed so as to expose, it is preferable to have a laser mark on at least a portion of the insulating region.

前記絶縁領域は、前記光電変換領域の第一主面から前記光電変換領域の第二主面に達するレーザ痕を有することが好ましい。   The insulating region preferably has a laser mark that reaches the second main surface of the photoelectric conversion region from the first main surface of the photoelectric conversion region.

前記絶縁層は、前記光電変換部の第一主面側表面における第一導電層非形成領域上にも形成されていることが好ましい。   It is preferable that the insulating layer is also formed on the first conductive layer non-formation region on the surface of the photoelectric conversion portion on the first main surface side.

前記絶縁層が、前記絶縁領域に付着していないことが好ましい。   It is preferable that the insulating layer is not attached to the insulating region.

本発明によれば、めっき法により集電極が形成可能であるため、集電極が低抵抗化され、太陽電池の変換効率を向上することができる。また、絶縁領域を形成することにより、光電変換部の第一主面上に形成された透明電極層と第二主面上に形成された電極層との間の電気的短絡を除去することができる。また絶縁領域形成後にめっき工程を行うことにより、絶縁領域に形成される堆積物を容易に除去することが可能となり、リーク電流の発生にともなう変換特性の低下が抑制される。また第二導電層を形成する工程と同工程により堆積物の除去が可能となる。そのため、生産性に優れ、高効率の太陽電池を安価に提供することができる。   According to the present invention, since the collector electrode can be formed by a plating method, the resistance of the collector electrode is reduced, and the conversion efficiency of the solar cell can be improved. In addition, by forming an insulating region, it is possible to remove an electrical short circuit between the transparent electrode layer formed on the first main surface of the photoelectric conversion unit and the electrode layer formed on the second main surface. it can. Further, by performing a plating step after forming the insulating region, it is possible to easily remove deposits formed in the insulating region, and the deterioration of conversion characteristics due to the occurrence of leakage current is suppressed. Further, deposits can be removed by the same step as the step of forming the second conductive layer. Therefore, it is possible to provide a solar cell with excellent productivity and high efficiency at low cost.

本発明の太陽電池を示す模式的断面図である。It is typical sectional drawing which shows the solar cell of this invention. 一実施形態にかかるヘテロ接合太陽電池を示す模式的断面図である。It is typical sectional drawing which shows the heterojunction solar cell concerning one Embodiment. 一実施形態にかかるヘテロ接合太陽電池を示す模式的断面図である。It is typical sectional drawing which shows the heterojunction solar cell concerning one Embodiment. 本発明の一実施形態による太陽電池の製造工程の概念図である。It is a conceptual diagram of the manufacturing process of the solar cell by one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態を示す工程概念図である。It is a process conceptual diagram which shows one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態を示す工程概念図である。It is a process conceptual diagram which shows one Embodiment of this invention. 低融点材料の加熱時の形状変化の一例を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows an example of the shape change at the time of the heating of a low melting-point material. 低融点材料粉末の加熱時の形状変化、およびネッキングについて説明するための概念図である。It is a conceptual diagram for demonstrating the shape change at the time of the heating of low melting-point material powder, and necking. 焼結ネッキングが生じた金属微粒子のSEM写真である。It is a SEM photograph of metal fine particles in which sintering necking has occurred. めっき装置の構造模式図である。It is a structure schematic diagram of a plating apparatus. 一実施形態にかかる太陽電池モジュールを示す模式的断面図である。It is typical sectional drawing which shows the solar cell module concerning one Embodiment. 実施例における絶縁層の光学特性を示す図である。It is a figure which shows the optical characteristic of the insulating layer in an Example. 一実施形態にかかるヘテロ接合太陽電池を示す模式的断面図である。It is typical sectional drawing which shows the heterojunction solar cell concerning one Embodiment.

以下に本発明の太陽電池の好ましい実施形態について説明するが、以下の実施形態に限定されるものではない。   Although preferable embodiment of the solar cell of this invention is described below, it is not limited to the following embodiment.

図1に模式的に示すように、本発明の一実施形態に係る太陽電池100は、光電変換部50の一主面上に集電極7を備える。集電極7は、光電変換部50側から順に、第一導電層71と第二導電層72とを含む。前記光電変換部の一主面上には、絶縁層が形成されている。なお、光電変換部は、一導電型半導体領域の第一主面上に、逆導電型半導体領域と透明電極層をこの順に含む第一主面側層を有し、前記一導電型半導体領域の第二主面上に電極層を有する(第二主面は図1に図示せず)。   As schematically shown in FIG. 1, a solar cell 100 according to an embodiment of the present invention includes a collector electrode 7 on one main surface of a photoelectric conversion unit 50. The collector electrode 7 includes a first conductive layer 71 and a second conductive layer 72 in order from the photoelectric conversion unit 50 side. An insulating layer is formed on one main surface of the photoelectric conversion unit. The photoelectric conversion unit has a first principal surface side layer including a reverse conductivity type semiconductor region and a transparent electrode layer in this order on the first principal surface of the one conductivity type semiconductor region. An electrode layer is provided on the second main surface (the second main surface is not shown in FIG. 1).

以下、本発明の一実施形態であるヘテロ接合結晶シリコン太陽電池(以下、「ヘテロ接合太陽電池」と記載する場合がある)を例として、本発明をより詳細に説明する。ヘテロ接合太陽電池は、一導電型の単結晶シリコン基板の表面に、単結晶シリコンとはバンドギャップの異なるシリコン系薄膜を有することで、拡散電位が形成された結晶シリコン系太陽電池である。シリコン系薄膜としては非晶質のものが好ましい。中でも、拡散電位を形成するための導電型非晶質シリコン系薄膜と結晶シリコン基板の間に、薄い真性の非晶質シリコン層を介在させたものは、変換効率の最も高い結晶シリコン太陽電池の形態の一つとして知られている。   Hereinafter, the present invention will be described in more detail by taking, as an example, a heterojunction crystalline silicon solar cell (hereinafter sometimes referred to as a “heterojunction solar cell”) that is an embodiment of the present invention. A heterojunction solar cell is a crystalline silicon solar cell in which a diffusion potential is formed by having a silicon thin film having a band gap different from that of single crystal silicon on the surface of a single crystal silicon substrate of one conductivity type. The silicon-based thin film is preferably amorphous. Among them, a thin intrinsic amorphous silicon layer interposed between a conductive amorphous silicon thin film for forming a diffusion potential and a crystalline silicon substrate is a crystalline silicon solar cell having the highest conversion efficiency. It is known as one of the forms.

図2は、本発明の一実施形態に係る結晶シリコン系太陽電池における一導電型単結晶シリコン基板1の全体の模式的断面図である。図2に模式的に示した結晶シリコン系太陽電池においては、一導電型半導体領域として、一導電型単結晶シリコン基板1と一導電型シリコン系薄膜3bが形成されており、逆導電型半導体領域として、逆導電型シリコン系薄膜3aが形成されている。また、電極層18として、裏面側透明電極層6bと裏面金属電極8とが形成されている。電極層18は、裏面側透明電極層6bと裏面金属電極8との少なくとも一方が形成されていればよい。   FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of the entire one-conductivity-type single crystal silicon substrate 1 in the crystalline silicon solar cell according to one embodiment of the present invention. In the crystalline silicon-based solar cell schematically shown in FIG. 2, a one-conductivity-type single-crystal silicon substrate 1 and a one-conductivity-type silicon-based thin film 3b are formed as one-conductivity-type semiconductor regions. As a result, a reverse conductivity type silicon-based thin film 3a is formed. Further, as the electrode layer 18, a back side transparent electrode layer 6 b and a back metal electrode 8 are formed. The electrode layer 18 should just form at least one of the back surface side transparent electrode layer 6b and the back surface metal electrode 8. FIG.

結晶シリコン系太陽電池101は、光電変換部50として、一導電型単結晶シリコン基板1の第一主面(光入射側の面、光入射面とも記す)に、第一主面側層として、一導電型半導体領域(一導電型単結晶シリコン基板1)側から、導電型シリコン系薄膜3aおよび光入射側透明電極層6aをこの順に有する。また、一導電型単結晶シリコン基板1の第二主面(光入射側の反対面、裏面とも記す)には、導電型シリコン系薄膜3bおよび電極層をこの順に有する。   As the photoelectric conversion unit 50, the crystalline silicon-based solar cell 101 has a first main surface side layer on the first main surface (also referred to as a light incident side surface, also referred to as a light incident surface) of the one-conductivity single crystal silicon substrate 1. From the one conductivity type semiconductor region (one conductivity type single crystal silicon substrate 1) side, the conductive silicon thin film 3a and the light incident side transparent electrode layer 6a are provided in this order. Further, the second main surface of the one-conductivity-type single crystal silicon substrate 1 (also referred to as the opposite surface to the light incident side and the back surface) has a conductive silicon-based thin film 3b and an electrode layer in this order.

光電変換部50表面の光入射側透明電極層6a上には、第一導電層71および第二導電層72を含む集電極7が形成されている。本実施形態のように、第一導電層非形成領域には、絶縁層9が形成されていることが好ましい。また、第一導電層71と第二導電層72との間に開口部9hを有する絶縁層9が形成されていることが好ましい。   A collector electrode 7 including a first conductive layer 71 and a second conductive layer 72 is formed on the light incident side transparent electrode layer 6 a on the surface of the photoelectric conversion unit 50. As in the present embodiment, the insulating layer 9 is preferably formed in the first conductive layer non-formation region. In addition, it is preferable that an insulating layer 9 having an opening 9 h is formed between the first conductive layer 71 and the second conductive layer 72.

一導電型単結晶シリコン基板1と導電型シリコン系薄膜3a,3bとの間には、真性シリコン系薄膜2a,2bを有することが好ましい。導電型シリコン系薄膜3b上には、電極層18として、裏面側透明電極層6bまたは裏面金属電極8との少なくとも一方が形成されるが、電極層18として、裏面側透明電極層6bおよび裏面金属電極8を有する場合、導電型シリコン系薄膜3b上に裏面側透明電極層6bが形成されることが好ましく、裏面側透明電極層6bの上には裏面金属電極8を有することが好ましい。   It is preferable to have intrinsic silicon-based thin films 2a and 2b between the one-conductivity-type single crystal silicon substrate 1 and the conductive silicon-based thin films 3a and 3b. On the conductive silicon thin film 3b, at least one of the back surface side transparent electrode layer 6b or the back surface metal electrode 8 is formed as the electrode layer 18, and the back surface side transparent electrode layer 6b and the back surface metal are formed as the electrode layer 18. When it has the electrode 8, it is preferable to form the back surface side transparent electrode layer 6b on the conductive silicon thin film 3b, and it is preferable to have the back surface metal electrode 8 on the back surface side transparent electrode layer 6b.

まず、本発明の結晶シリコン系太陽電池における、一導電型単結晶シリコン基板1について説明する。一般的に単結晶シリコン基板は、導電性を持たせるために、シリコンに対して電荷を供給する不純物を含有している。単結晶シリコン基板は、シリコン原子に電子を導入するための原子(例えばリン)を含有させたn型と、シリコン原子に正孔を導入する原子(例えばボロン)を含有させたp型がある。すなわち、本発明における「一導電型」とは、n型またはp型のどちらか一方であることを意味する。   First, the one conductivity type single crystal silicon substrate 1 in the crystalline silicon solar cell of the present invention will be described. In general, a single crystal silicon substrate contains an impurity that supplies electric charge to silicon in order to provide conductivity. Single crystal silicon substrates include an n-type in which atoms (for example, phosphorus) for introducing electrons into silicon atoms and a p-type in which atoms (for example, boron) for introducing holes into silicon atoms are contained. That is, “one conductivity type” in the present invention means either n-type or p-type.

ヘテロ接合太陽電池では、単結晶シリコン基板へ入射した光が最も多く吸収される入射側のへテロ接合を逆接合として強い電場を設けることで、電子・正孔対を効率的に分離回収することができる。そのため、光入射側のヘテロ接合は逆接合であることが好ましい。一方で、正孔と電子とを比較した場合、有効質量および散乱断面積の小さい電子の方が、一般的に移動度が大きい。以上の観点から、ヘテロ接合太陽電池に用いられる単結晶シリコン基板1は、n型単結晶シリコン基板であることが好ましい。一導電型単結晶シリコン基板1は、光閉じ込めの観点から、表面にテクスチャ構造を有することが好ましい。   In heterojunction solar cells, electron / hole pairs are efficiently separated and recovered by providing a strong electric field with the heterojunction on the incident side where the most incident light is absorbed as the reverse junction. Can do. Therefore, the heterojunction on the light incident side is preferably a reverse junction. On the other hand, when holes and electrons are compared, electrons having smaller effective mass and scattering cross section generally have higher mobility. From the above viewpoint, the single crystal silicon substrate 1 used for the heterojunction solar cell is preferably an n-type single crystal silicon substrate. The single conductivity type single crystal silicon substrate 1 preferably has a texture structure on the surface from the viewpoint of light confinement.

テクスチャが形成された一導電型単結晶シリコン基板1の表面に、シリコン系薄膜が製膜される。シリコン系薄膜の製膜方法としては、プラズマCVD法が好ましい。プラズマCVD法によるシリコン系薄膜の形成条件としては、基板温度100〜300℃、圧力20〜2600Pa、高周波パワー密度0.004〜0.8W/cm2が好ましく用いられる。シリコン系薄膜の形成に使用される原料ガスとしては、SiH4、Si26等のシリコン系ガス、またはシリコン系ガスとH2との混合ガスが好ましく用いられる。 A silicon-based thin film is formed on the surface of the one conductivity type single crystal silicon substrate 1 on which the texture is formed. As a method for forming a silicon-based thin film, a plasma CVD method is preferable. As conditions for forming a silicon-based thin film by plasma CVD, a substrate temperature of 100 to 300 ° C., a pressure of 20 to 2600 Pa, and a high frequency power density of 0.004 to 0.8 W / cm 2 are preferably used. As a raw material gas used for forming a silicon-based thin film, a silicon-based gas such as SiH 4 or Si 2 H 6 or a mixed gas of a silicon-based gas and H 2 is preferably used.

導電型シリコン系薄膜3は、一導電型または逆導電型のシリコン系薄膜である。例えば、一導電型単結晶シリコン基板1としてn型が用いられる場合、一導電型シリコン系薄膜、および逆導電型シリコン系薄膜は、各々n型、およびp型となる。p型またはn型シリコン系薄膜を形成するためのドーパントガスとしては、B26またはPH3等が好ましく用いられる。また、PやBといった不純物の添加量は微量でよいため、予めSiH4やH2で希釈された混合ガスを用いることが好ましい。導電型シリコン系薄膜の製膜時に、CH4、CO2、NH3、GeH4等の異種元素を含むガスを添加して、シリコン系薄膜を合金化することにより、シリコン系薄膜のエネルギーギャップを変更することもできる。 The conductive silicon thin film 3 is a one-conductivity type or reverse conductivity type silicon thin film. For example, when n-type is used as the one-conductivity-type single crystal silicon substrate 1, the one-conductivity-type silicon-based thin film and the reverse-conductivity-type silicon-based thin film are n-type and p-type, respectively. B 2 H 6 or PH 3 is preferably used as a dopant gas for forming the p-type or n-type silicon thin film. Further, since the addition amount of impurities such as P and B may be small, it is preferable to use a mixed gas diluted with SiH 4 or H 2 in advance. By adding a gas containing different elements such as CH 4 , CO 2 , NH 3 , GeH 4 and the like to alloy the silicon thin film when forming the conductive silicon thin film, the energy gap of the silicon thin film is increased. It can also be changed.

シリコン系薄膜としては、非晶質シリコン薄膜、微結晶シリコン(非晶質シリコンと結晶質シリコンとを含む薄膜)等が挙げられる。中でも非晶質シリコン系薄膜を用いることが好ましい。例えば、一導電型単結晶シリコン基板1としてn型単結晶シリコン基板を用いた場合の光電変換部50の好適な構成としては、透明電極層6a/p型非晶質シリコン系薄膜3a/i型非晶質シリコン系薄膜2a/n型単結晶シリコン基板1/i型非晶質シリコン系薄膜2b/n型非晶質シリコン系薄膜3b/透明電極層6bの順の積層構成が挙げられる。この場合、前述の理由から、p層側を光入射面とすることが好ましい。   Examples of silicon-based thin films include amorphous silicon thin films, microcrystalline silicon (thin films containing amorphous silicon and crystalline silicon), and the like. Among these, it is preferable to use an amorphous silicon thin film. For example, as a preferable configuration of the photoelectric conversion unit 50 when an n-type single crystal silicon substrate is used as the one-conductivity-type single crystal silicon substrate 1, the transparent electrode layer 6a / p-type amorphous silicon thin film 3a / i type is used. Examples include a laminated structure in the order of amorphous silicon thin film 2a / n type single crystal silicon substrate 1 / i type amorphous silicon thin film 2b / n type amorphous silicon thin film 3b / transparent electrode layer 6b. In this case, for the reason described above, it is preferable that the p-layer side be the light incident surface.

真性シリコン系薄膜2a,2bとしては、シリコンと水素で構成されるi型水素化非晶質シリコンが好ましい。単結晶シリコン基板上に、CVD法によってi型水素化非晶質シリコンが製膜されると、単結晶シリコン基板への不純物拡散を抑えつつ表面パッシベーションを有効に行うことができる。また、膜中の水素量を変化させることで、エネルギーギャップにキャリア回収を行う上で有効なプロファイルを持たせることができる。   The intrinsic silicon thin films 2a and 2b are preferably i-type hydrogenated amorphous silicon composed of silicon and hydrogen. When i-type hydrogenated amorphous silicon is deposited on a single crystal silicon substrate by CVD, surface passivation can be effectively performed while suppressing impurity diffusion into the single crystal silicon substrate. Further, by changing the amount of hydrogen in the film, it is possible to give an effective profile to the carrier recovery in the energy gap.

p型シリコン系薄膜は、p型水素化非晶質シリコン層、p型非晶質シリコンカーバイド層、またはp型非晶質シリコンオキサイド層であることが好ましい。不純物拡散の抑制や直列抵抗低下の観点ではp型水素化非晶質シリコン層が好ましい。一方、p型非晶質シリコンカーバイド層およびp型非晶質シリコンオキサイド層は、ワイドギャップの低屈折率層であるため、光学的なロスを低減できる点において好ましい。   The p-type silicon thin film is preferably a p-type hydrogenated amorphous silicon layer, a p-type amorphous silicon carbide layer, or a p-type amorphous silicon oxide layer. A p-type hydrogenated amorphous silicon layer is preferable from the viewpoint of suppressing impurity diffusion and reducing the series resistance. On the other hand, the p-type amorphous silicon carbide layer and the p-type amorphous silicon oxide layer are wide gap low-refractive index layers, which are preferable in terms of reducing optical loss.

ヘテロ接合太陽電池101の光電変換部50は、導電型シリコン系薄膜3a,3b上に、透明電極層6a,6bを備えることが好ましい。透明電極層は、透明電極層形成工程により形成される。透明電極層6a,6bは、導電性酸化物を主成分とすることが好ましい。導電性酸化物としては、例えば、酸化亜鉛や酸化インジウム、酸化錫を単独または混合して用いることができる。導電性、光学特性、および長期信頼性の観点から、酸化インジウムを含んだインジウム系酸化物が好ましく、中でも酸化インジウム錫(ITO)を主成分とするものがより好ましく用いられる。ここで「主成分とする」とは、含有量が50重量%より多いことを意味し、70重量%以上が好ましく、90%重量以上がより好ましい。透明電極層は、単層でもよく、複数の層からなる積層構造でもよい。このとき、透明電極層6a、6bは、一導電型単結晶シリコン基板1の第一主面および第二主面の全面にそれぞれ形成されることが好ましい。   The photoelectric conversion unit 50 of the heterojunction solar cell 101 preferably includes the transparent electrode layers 6a and 6b on the conductive silicon thin films 3a and 3b. The transparent electrode layer is formed by a transparent electrode layer forming step. The transparent electrode layers 6a and 6b are preferably composed mainly of a conductive oxide. As the conductive oxide, for example, zinc oxide, indium oxide, or tin oxide can be used alone or in combination. From the viewpoints of conductivity, optical characteristics, and long-term reliability, an indium oxide containing indium oxide is preferable, and an indium tin oxide (ITO) as a main component is more preferably used. Here, “main component” means that the content is more than 50% by weight, preferably 70% by weight or more, and more preferably 90% by weight or more. The transparent electrode layer may be a single layer or a laminated structure composed of a plurality of layers. At this time, the transparent electrode layers 6a and 6b are preferably formed on the entire surfaces of the first main surface and the second main surface of the one conductivity type single crystal silicon substrate 1, respectively.

透明電極層には、ドーピング剤を添加することができる。例えば、透明電極層として酸化亜鉛が用いられる場合、ドーピング剤としては、アルミニウムやガリウム、ホウ素、ケイ素、炭素等が挙げられる。透明電極層として酸化インジウムが用いられる場合、ドーピング剤としては、亜鉛や錫、チタン、タングステン、モリブデン、ケイ素等が挙げられる。透明電極層として酸化錫が用いられる場合、ドーピング剤としては、フッ素等が挙げられる。   A doping agent can be added to the transparent electrode layer. For example, when zinc oxide is used as the transparent electrode layer, examples of the doping agent include aluminum, gallium, boron, silicon, and carbon. When indium oxide is used as the transparent electrode layer, examples of the doping agent include zinc, tin, titanium, tungsten, molybdenum, and silicon. When tin oxide is used as the transparent electrode layer, examples of the doping agent include fluorine.

ドーピング剤は、光入射側透明電極層6aおよび裏面側透明電極層6bの一方もしくは両方に添加することができる。特に、光入射側透明電極層6aにドーピング剤を添加することが好ましい。光入射側透明電極層6aにドーピング剤を添加することで、透明電極層自体が低抵抗化されるとともに、光入射側透明電極層6aと集電極7との間での抵抗損を抑制することができる。   The doping agent can be added to one or both of the light incident side transparent electrode layer 6a and the back surface side transparent electrode layer 6b. In particular, it is preferable to add a doping agent to the light incident side transparent electrode layer 6a. By adding a doping agent to the light incident side transparent electrode layer 6a, the resistance of the transparent electrode layer itself is reduced, and resistance loss between the light incident side transparent electrode layer 6a and the collector electrode 7 is suppressed. Can do.

光入射側透明電極層6aの膜厚は、透明性、導電性、および光反射低減の観点から、10nm以上140nm以下であることが好ましい。光入射側透明電極層6aの役割は、集電極7へのキャリアの輸送であり、そのために必要な導電性があればよく、膜厚は10nm以上であることが好ましい。膜厚を140nm以下にすることにより、光入射側透明電極層6aでの吸収ロスが小さく、透過率の低下に伴う光電変換効率の低下を抑制することができる。また、光入射側透明電極層6aの膜厚が上記範囲内であれば、透明電極層内のキャリア濃度上昇も防ぐことができるため、赤外域の透過率低下に伴う光電変換効率の低下も抑制される。   The film thickness of the light incident side transparent electrode layer 6a is preferably 10 nm or more and 140 nm or less from the viewpoints of transparency, conductivity, and light reflection reduction. The role of the light incident side transparent electrode layer 6a is to transport carriers to the collector electrode 7, and it is only necessary to have conductivity necessary for that purpose, and the film thickness is preferably 10 nm or more. By setting the film thickness to 140 nm or less, the absorption loss in the light incident side transparent electrode layer 6a is small, and the decrease in photoelectric conversion efficiency accompanying the decrease in transmittance can be suppressed. Moreover, if the film thickness of the light incident side transparent electrode layer 6a is within the above range, an increase in carrier concentration in the transparent electrode layer can also be prevented, so that a decrease in photoelectric conversion efficiency due to a decrease in transmittance in the infrared region is also suppressed. Is done.

透明電極層の製膜方法は、特に限定されないが、スパッタ法等の物理気相堆積法や、有機金属化合物と酸素または水との反応を利用した化学気相堆積(MOCVD)法等が好ましい。いずれの製膜方法においても、熱やプラズマ放電によるエネルギーを利用することもできる。   The method for forming the transparent electrode layer is not particularly limited, but a physical vapor deposition method such as a sputtering method, a chemical vapor deposition (MOCVD) method using a reaction between an organometallic compound and oxygen or water is preferable. In any film forming method, energy by heat or plasma discharge can be used.

透明電極層作製時の基板温度は、適宜設定される。例えば、シリコン系薄膜として非晶質シリコン系薄膜が用いられる場合、200℃以下が好ましい。基板温度を200℃以下とすることにより、非晶質シリコン層からの水素の脱離や、それに伴うシリコン原子へのダングリングボンドの発生を抑制でき、結果として変換効率を向上させることができる。   The substrate temperature at the time of producing the transparent electrode layer is appropriately set. For example, when an amorphous silicon thin film is used as the silicon thin film, the temperature is preferably 200 ° C. or lower. By setting the substrate temperature to 200 ° C. or lower, desorption of hydrogen from the amorphous silicon layer and accompanying dangling bonds to silicon atoms can be suppressed, and as a result, conversion efficiency can be improved.

裏面側透明電極層6b上には、裏面金属電極8が形成されることが好ましい。裏面金属電極8としては、近赤外から赤外域の反射率が高く、かつ導電性や化学的安定性が高い材料を用いることが望ましい。このような特性を満たす材料としては、銀やアルミニウム等が挙げられる。裏面金属電極層の製膜方法は、特に限定されないが、スパッタ法や真空蒸着法等の物理気相堆積法や、スクリーン印刷等の印刷法等が適用可能である。   It is preferable that the back surface metal electrode 8 is formed on the back surface side transparent electrode layer 6b. As the back surface metal electrode 8, it is desirable to use a material having high reflectivity from the near infrared to the infrared region and high conductivity and chemical stability. Examples of the material satisfying such characteristics include silver and aluminum. The method for forming the back surface metal electrode layer is not particularly limited, but a physical vapor deposition method such as a sputtering method or a vacuum evaporation method, a printing method such as screen printing, or the like is applicable.

図4(A)は、一実施形態により、一導電型単結晶シリコン基板1上に、シリコン系薄膜2,3;透明電極層6;および裏面金属電極層8までが形成された状態の結晶シリコン系太陽電池を模式的に表す断面図である。図4(A)に示した結晶シリコン系太陽電池においては、一導電型半導体領域として、一導電型単結晶シリコン基板1と一導電型シリコン系薄膜3bが形成されており、逆導電型半導体領域として、逆導電型シリコン系薄膜3aが形成されている。また、電極層18として、裏面側透明電極層6bと裏面金属電極8とが形成されている。図4(A)では、一導電型単結晶シリコン基板1の裏面側に真性シリコン系薄膜2bおよび一導電型シリコン系薄膜3aが形成された後、光入射側に第一主面側層として、真性シリコン系薄膜2aおよび逆導電型シリコン系薄膜3a、その後、光入射側の透明電極層6aが形成され、その後電極層18として裏面側の透明電極層6bおよび裏面金属電極層8までが形成された場合の構造を模式的に示している(なお、結晶シリコン系太陽電池の各層の形成順は、図4(A)に示す形態に限定されるものではない)。   FIG. 4A shows crystal silicon in a state where silicon thin films 2 and 3; transparent electrode layer 6; and back metal electrode layer 8 are formed on one conductivity type single crystal silicon substrate 1 according to one embodiment. It is sectional drawing which represents a system solar cell typically. In the crystalline silicon-based solar cell shown in FIG. 4A, the one-conductivity-type single crystal silicon substrate 1 and the one-conductivity-type silicon-based thin film 3b are formed as the one-conductivity-type semiconductor region, and the reverse-conductivity-type semiconductor region. As a result, a reverse conductivity type silicon-based thin film 3a is formed. Further, as the electrode layer 18, a back side transparent electrode layer 6 b and a back metal electrode 8 are formed. In FIG. 4A, after the intrinsic silicon thin film 2b and the one conductivity type silicon thin film 3a are formed on the back surface side of the one conductivity type single crystal silicon substrate 1, as the first main surface side layer on the light incident side, Intrinsic silicon-based thin film 2a and reverse-conductivity-type silicon-based thin film 3a are formed, and then light-incident-side transparent electrode layer 6a is formed, and then back-side transparent electrode layer 6b and back-side metal electrode layer 8 are formed as electrode layer 18. (The order of formation of the layers of the crystalline silicon solar cell is not limited to the form shown in FIG. 4A).

製膜用マスクを使用せずに、CVD法やスパッタ法等により上記各層が形成された場合、一導電型単結晶シリコン基板1の裏面側の真性シリコン系薄膜2b、一導電型シリコン系薄膜3b、電極層である透明電極層6bおよび裏面金属電極層8は、製膜時の回り込みによって、一導電型単結晶シリコン基板1の側面および光入射面にまで形成されている。また、一導電型単結晶シリコン基板1の光入射面に形成された真性シリコン系薄膜2a、逆導電型シリコン系薄膜3a、および透明電極層6aは、製膜時の回り込みによって、一導電型単結晶シリコン基板1の側面および裏面側にまで形成されている。このような回り込みが生じた場合、図4(A)からも理解されるように、光入射面側の透明導電層6aと、電極層である裏面側透明導電層6bおよび裏面金属電極層8と、が短絡した状態となり、太陽電池の特性が低下するおそれがある。   When each of the above layers is formed by CVD, sputtering, or the like without using a film-forming mask, intrinsic silicon-based thin film 2b and one-conductivity-type silicon-based thin film 3b on the back side of one-conductivity-type single crystal silicon substrate 1 are used. The transparent electrode layer 6b and the back surface metal electrode layer 8 which are electrode layers are formed to the side surface and the light incident surface of the one-conductivity type single crystal silicon substrate 1 by wraparound during film formation. In addition, the intrinsic silicon thin film 2a, the reverse conductivity silicon thin film 3a, and the transparent electrode layer 6a formed on the light incident surface of the one-conductivity-type single crystal silicon substrate 1 are formed into one-conductivity-type single-crystal The crystal silicon substrate 1 is formed up to the side surface and the back surface side. When such a wraparound occurs, as can be understood from FIG. 4A, the transparent conductive layer 6a on the light incident surface side, the back side transparent conductive layer 6b and the back side metal electrode layer 8 which are electrode layers, , May be short-circuited, and the solar cell characteristics may be degraded.

本発明では、絶縁処理工程において、一導電型半導体領域の少なくとも第一主面上または第二主面上に、絶縁領域が形成されており、第一主面側の第一主面側層と、第二主面の電極層との間の電気的短絡が除去される。この際、第一主面側層または電極層の少なくともいずれか一方を貫通して除去し、かつ、一導電型半導体領域の少なくとも一部を除去するようにレーザ照射が行われることで、絶縁領域が形成される。   In the present invention, in the insulating treatment step, an insulating region is formed on at least the first main surface or the second main surface of the one conductivity type semiconductor region, and the first main surface side layer on the first main surface side and The electrical short circuit between the electrode layer on the second main surface is removed. At this time, laser irradiation is performed so as to remove at least one of the first main surface side layer or the electrode layer and to remove at least a part of the one-conductivity-type semiconductor region, whereby the insulating region Is formed.

なお、本発明における「絶縁領域」とは、一導電型半導体領域および第一主面側層が除去された領域であり、光電変換部の第一主面側の前記透明電極層と、第二主面の前記電極層の間の電気的短絡が除去された領域を意味する。また、絶縁処理工程の後、めっき工程が実施される。この工程でレーザ照射により絶縁領域に形成された堆積物の少なくとも一部が除去される。堆積物はより多く除去されることが好ましい。   The “insulating region” in the present invention is a region from which the one-conductivity-type semiconductor region and the first main surface side layer are removed, and the transparent electrode layer on the first main surface side of the photoelectric conversion unit, and the second It means a region where an electrical short circuit between the electrode layers on the main surface is removed. Moreover, a plating process is implemented after an insulation treatment process. In this step, at least a part of the deposit formed in the insulating region is removed by laser irradiation. More deposits are preferably removed.

以下では、各工程を詳細に説明する。まず絶縁処理工程について説明する。絶縁処理工程においては、一導電型半導体領域および第一主面側層が除去されることにより絶縁領域が形成される。なお、第一主面側層が除去された領域を第一主面側層除去領域6aNという。第一主面側層除去領域6aNは、逆導電型半導体領域と、光電変換部の第一主面側の最表面層である透明電極層が除去された領域を有する。本発明においては、絶縁領域は、(i)前記第一主面側層を貫通して除去し、かつ、前記一導電型半導体領域の少なくとも一部を除去するようにレーザ照射が行われる方法、あるいは、(ii)前記電極層を貫通して除去し、かつ、前記一導電型半導体領域の少なくとも一部を除去するようにレーザ照射が行われた後、光電変換部を破断する方法、により形成される。   Below, each process is demonstrated in detail. First, the insulating process will be described. In the insulating process, the insulating region is formed by removing the one conductivity type semiconductor region and the first main surface side layer. In addition, the area | region where the 1st main surface side layer was removed is called 1st main surface side layer removal area | region 6aN. The first main surface side layer removal region 6aN includes a reverse conductivity type semiconductor region and a region where the transparent electrode layer, which is the outermost surface layer on the first main surface side of the photoelectric conversion portion, has been removed. In the present invention, the insulating region is removed (i) through the first main surface side layer, and laser irradiation is performed so as to remove at least a part of the one-conductivity-type semiconductor region, Alternatively, (ii) formed by a method in which the photoelectric conversion portion is broken after laser irradiation is performed so as to remove through the electrode layer and remove at least a part of the one conductivity type semiconductor region. Is done.

(i)の場合、例えば、図4(C−1)に示すように、第一主面側から、第一主面側層を貫通して除去し、一導電型半導体領域に達するようにレーザ照射を行うことにより絶縁領域が形成される。具体的には、レーザ光を光入射側透明電極層6aを透過するように照射して、レーザ照射領域内の透明電極層の少なくとも一部を、透明電極層の下層に形成された材料(例えば、シリコン系薄膜層や一導電型単結晶シリコン基板1)とともに除去する方法で実施できる。レーザ照射を線状に行った場合には、図3(A)に、断面構造を模式的に示したように第一主面側層除去領域6aNが溝状に形成される。   In the case of (i), for example, as shown in FIG. 4 (C-1), the laser is removed from the first main surface side through the first main surface side layer and reaches the one-conductivity-type semiconductor region. By performing irradiation, an insulating region is formed. Specifically, a material formed by irradiating laser light so as to pass through the light incident side transparent electrode layer 6a and forming at least a part of the transparent electrode layer in the laser irradiation region under the transparent electrode layer (for example, It can be carried out by a method of removing together with the silicon-based thin film layer and the one-conductivity single crystal silicon substrate 1). When the laser irradiation is performed linearly, the first main surface side layer removal region 6aN is formed in a groove shape as schematically shown in the sectional structure in FIG.

また、第一主面側からレーザ光を照射することにより溝を形成し、図4(D−1)に示すように、該溝を用いて一導電型単結晶シリコン基板1を破断することによっても第一主面側層除去領域6aNを形成することができる。   Further, a groove is formed by irradiating laser light from the first main surface side, and as shown in FIG. 4 (D-1), the one-conductivity type single crystal silicon substrate 1 is broken by using the groove. Also, the first main surface side layer removal region 6aN can be formed.

更には、図4(C−2)(C−3)に示すように、に示すように、第一主面側表面から第二主面側表面、もしくは第二主面側表面から第一主面側表面に達するようにレーザ光を照射して、貫通孔を形成し、一導電型単結晶シリコン基板1ごと切断することによっても第一主面側層除去領域6aNを形成することができる。この場合、図3(B)に断面構造を模式的に示すように、一導電型単結晶シリコン基板1の側面に第一主面側層除去領域6aNが形成される。また、レーザ照射により第一主面側層が除去される。   Further, as shown in FIGS. 4C-2 and C-3, as shown in FIG. 4, the first main surface side surface to the second main surface side surface, or the second main surface side surface to the first main surface side. The first main surface side layer removal region 6aN can also be formed by irradiating a laser beam so as to reach the surface side surface, forming a through hole, and cutting the one-conductivity single crystal silicon substrate 1 together. In this case, the first main surface side layer removal region 6aN is formed on the side surface of the one conductivity type single crystal silicon substrate 1 as schematically shown in FIG. Further, the first main surface side layer is removed by laser irradiation.

また(ii)の場合、図4(C−4)に示すように、第二主面側から、第二主面側の電極層を貫通して除去し、一導電型単結晶シリコン基板1に達するようにレーザ照射を行うことにより溝を形成し、該溝に沿って破断することにより、第一主面側層が除去される。このように第一主面側層除去領域6aNを形成することで、第一主面側層除去領域6aNを形成することができる。   In the case of (ii), as shown in FIG. 4 (C-4), the electrode layer on the second main surface side is removed from the second main surface side, and the single conductivity type single crystal silicon substrate 1 is formed. A groove is formed by performing laser irradiation so as to reach, and the first main surface side layer is removed by breaking along the groove. Thus, the 1st main surface side layer removal area | region 6aN can be formed by forming the 1st main surface side layer removal area | region 6aN.

絶縁層領域の形成は、適切な強度・波長を有するレーザ光を照射することに行うことができる。溝または貫通孔の形成に好適に用いることができるレーザ光は、結晶シリコン基板が吸収することができる波長を有し、溝または貫通孔を形成するだけの十分な出力を有するものであれば適用できる。YAGレーザやArレーザの第2高調波や、第3高調波などの波長が1000nm以下で、1〜40Wのパワーのレーザを用いることができる。また、レーザ光の光径としては、例えば、20〜200μmのものを用いることができる。このような条件のレーザ光を照射することにより、幅が上記のレーザ光の光径とほぼ同じである溝または貫通孔を形成することができる。   The insulating layer region can be formed by irradiating a laser beam having an appropriate intensity and wavelength. Laser light that can be suitably used for the formation of grooves or through-holes is applicable as long as it has a wavelength that can be absorbed by the crystalline silicon substrate and has sufficient output to form grooves or through-holes. it can. A laser having a wavelength of 1000 nm or less such as a second harmonic or a third harmonic of a YAG laser or an Ar laser and a power of 1 to 40 W can be used. Moreover, as a light diameter of a laser beam, a 20-200 micrometers thing can be used, for example. By irradiating the laser beam under such conditions, it is possible to form a groove or a through-hole whose width is substantially the same as the light diameter of the laser beam.

前記一導電型単結晶シリコン基板を溝に沿って破断する場合においては、溝17の深さは、溝に沿った破断を行いやすい深さで適宜選ぶことができる。破断の方法としては、例えば、溝の部分を中心にして結晶シリコン基板の周辺部を保持部材で挟み折り曲げることにより、折り曲げ破断する方法がある。   When the one-conductivity-type single crystal silicon substrate is ruptured along the groove, the depth of the groove 17 can be appropriately selected as a depth that facilitates rupture along the groove. As a breaking method, for example, there is a method of bending and breaking by sandwiching and bending the peripheral portion of the crystalline silicon substrate with the holding member around the groove portion.

引き続き、レーザ処理により生じた堆積物の除去について説明する。一般に、レーザ照射を行うとレーザ照射領域にはレーザ処理により生じた堆積物が付着する。これは、レーザ照射により蒸発した材料の一部が再凝集して絶縁領域に堆積して形成されたものである。レーザ照射によって生じたレーザ照射により生じた堆積物は、レーザ照射によって除去された領域にある物質を含んで構成される。この物質としては、例えば、結晶シリコン基板、シリコン系薄膜層、透明電極層、絶縁層の構成物質及びこれらがレーザ照射によって変質した物質(例えば、還元物や酸化物や混合物、照射前と比較して、原子配列が変化したものや組成が変化したもの)が挙げられる。また、このような堆積物の中には、レーザ光照射により変質(例えば還元)により、金属化したものすることもあり得る。レーザ光照射時及び照射直後は、高温になることから金属は溶融し、凝集しやすいと考えられる。   Next, removal of deposits generated by laser processing will be described. In general, when laser irradiation is performed, deposits generated by laser processing adhere to the laser irradiation region. This is formed by re-aggregating a part of the material evaporated by laser irradiation and depositing it on the insulating region. The deposit generated by the laser irradiation generated by the laser irradiation includes a substance in the region removed by the laser irradiation. Examples of this material include constituent materials of a crystalline silicon substrate, a silicon-based thin film layer, a transparent electrode layer, and an insulating layer, and materials that have been altered by laser irradiation (for example, reduced products, oxides and mixtures, and before irradiation). And those in which the atomic arrangement has changed or the composition has changed). In addition, some of such deposits may be metallized due to alteration (for example, reduction) by laser light irradiation. It is considered that the metal is easily melted and aggregated because of high temperature at the time of laser beam irradiation and immediately after irradiation.

レーザ照射により絶縁領域を形成し、第一主面と第二主面との間の電気的短絡の除去を行った場合であっても、レーザ照射により生じた堆積物が絶縁領域に付着すると、新たな経路でリーク電流が発生する場合があると考えられる。   Even when the insulating region is formed by laser irradiation and the electrical short circuit between the first main surface and the second main surface is removed, when the deposit generated by the laser irradiation adheres to the insulating region, It is considered that a leakage current may occur in a new path.

透明電極層または電極層と、一導電型単結晶シリコン基板との間に付着した異物は、太陽電池性能低下の原因になり得る。本発明においては、レーザ照射により生じた堆積物が異物になり得る。すなわち、絶縁領域において、透明電極層または電極層と、一導電型単結晶シリコン基板と、の間に堆積物が付着すると、太陽電池性能低下の原因になり得る。   Foreign matter adhering between the transparent electrode layer or the electrode layer and the one-conductivity-type single crystal silicon substrate can cause a decrease in solar cell performance. In the present invention, deposits generated by laser irradiation can become foreign matters. That is, in the insulating region, if a deposit adheres between the transparent electrode layer or the electrode layer and the one-conductivity single crystal silicon substrate, it may cause a decrease in solar cell performance.

従来では、レーザ照射は太陽電池製造工程の最終段階にて実施されることが一般的であったが、本発明のようにめっき法により集電極を形成する場合、堆積物から集電極材料が析出する場合があるため、より堆積物の影響が重要であることが明らかとなった。   Conventionally, laser irradiation is generally performed at the final stage of the solar cell manufacturing process. However, when the collector electrode is formed by plating as in the present invention, the collector electrode material is deposited from the deposit. It became clear that the influence of sediment is more important.

例えば、第一主面側層として一導電型半導体領域上に形成された逆導電型シリコン系薄膜および透明電極層と、一導電型半導体領域としての一導電型単結晶シリコン基板との間にレーザ照射により生じた堆積物が付着すると、pn接合乃至はpin接合を短絡することからリーク電流が生じやすくFFが低下しやすい。一方、電極層と、一導電型単結晶シリコン基板との間にレーザ照射により生じた堆積物が付着すると、裏面電界(BSF;Back Surface Field)を弱めるためVocが低下しやすい。なかでも、第一主面側層としての逆導電型シリコン系薄膜上に形成された透明電極層と、一導電型単結晶シリコン基板と、の間にレーザ照射により生じた堆積物が付着すると、太陽電池特性の低下はより顕著になりやすい。特に、レーザ照射により生じた堆積物が導電性を有する場合、影響は更に顕著なものとなりやすい。   For example, a laser is provided between a reverse-conductivity-type silicon thin film and a transparent electrode layer formed on a one-conductivity type semiconductor region as a first main surface side layer and a one-conductivity-type single crystal silicon substrate as a one-conductivity type semiconductor region. When deposits generated by irradiation adhere, a pn junction or a pin junction is short-circuited, so that a leak current is likely to occur and FF tends to be lowered. On the other hand, when a deposit generated by laser irradiation adheres between the electrode layer and the one-conductivity-type single crystal silicon substrate, Voc tends to decrease because the back surface field (BSF) is weakened. Among them, when a deposit generated by laser irradiation adheres between the transparent electrode layer formed on the reverse conductivity type silicon thin film as the first main surface side layer and the one conductivity type single crystal silicon substrate, The decrease in solar cell characteristics tends to become more prominent. In particular, when the deposit generated by laser irradiation has conductivity, the influence is likely to become more remarkable.

第二導電層が形成されるめっき工程においては、めっき電流を通電すると、図4(D−1’)に示すようにレーザ照射により生じた堆積物を起点として、第二導電層材料が析出し得る。このときには、絶縁領域により表裏の電気的短絡を除去した場合であっても、透明電極層と一導電型単結晶シリコン基板との間の短絡によるリーク電流がより増加する可能性がある。   In the plating step in which the second conductive layer is formed, when a plating current is applied, the second conductive layer material is deposited starting from the deposit generated by laser irradiation as shown in FIG. 4 (D-1 ′). obtain. At this time, even if the electrical short circuit on the front and back sides is removed by the insulating region, there is a possibility that the leakage current due to the short circuit between the transparent electrode layer and the one-conductivity type single crystal silicon substrate is further increased.

このようなリーク電流は太陽電池特性の低下要因となることから、本発明においては、リーク発生箇所を除去することが好ましく、これは、レーザ照射により生じた堆積物を除去することで実現される。特に、透明電極層や透明電極層の変質物からなる透明電極層堆積物は導電性となりやすい。また、透明電極層はもともと一導電性単結晶シリコン基板などの一導電型半導体領域に近接して存在することから、透明電極層堆積物はリーク電流の経路となりやすく、除去されることが好ましい。また、発明のようにめっき法により集電極を形成する場合、前述のように堆積物を起点として集電極材料が析出する場合がある。これは信頼性を含めた太陽電池特性の低下の原因となる可能性があり、こうした可能性を低減させるためにも、レーザ照射により生じた堆積物を除去することが好ましい。   Since such a leakage current causes a decrease in the characteristics of the solar cell, in the present invention, it is preferable to remove the location where the leakage occurs, which is realized by removing the deposit generated by the laser irradiation. . In particular, a transparent electrode layer deposit made of a transparent electrode layer or a modified material of the transparent electrode layer is likely to be conductive. In addition, since the transparent electrode layer originally exists in the vicinity of one conductivity type semiconductor region such as one conductivity single crystal silicon substrate, the transparent electrode layer deposit is likely to be a path of leakage current and is preferably removed. Further, when the collector electrode is formed by plating as in the invention, the collector electrode material may be deposited starting from the deposit as described above. This may cause a decrease in solar cell characteristics including reliability, and in order to reduce such possibility, it is preferable to remove deposits generated by laser irradiation.

本発明においては、第二導電層が形成されるめっき工程において、レーザ照射により生じた堆積物の除去が実施される。なお、本発明においては、絶縁層形成工程とレーザ照射工程とをこの順番で実施する場合もある。この場合、絶縁領域の再表面には、絶縁層が形成されず、レーザ照射により生じた堆積物が付着することから、めっき工程においては、堆積物はめっき液と接触させることが可能である。   In the present invention, in the plating process in which the second conductive layer is formed, deposits generated by laser irradiation are removed. In the present invention, the insulating layer forming step and the laser irradiation step may be performed in this order. In this case, the insulating layer is not formed on the resurface of the insulating region, and the deposit generated by the laser irradiation adheres. Therefore, in the plating step, the deposit can be brought into contact with the plating solution.

めっき工程においてレーザ照射により生じた堆積物の除去を実施するとは、第二導電層が形成されるめっき工程で用いられるめっき液と主成分が同種の薬液と、めっき装置とをそれぞれ用いてレーザ照射により生じた堆積物の除去を実施することを意味する。この際、レーザ照射により生じた堆積物が薬液に曝され、レーザ照射により生じた堆積物が絶縁領域から除去され得る。   The removal of deposits generated by laser irradiation in the plating process means that the plating solution used in the plating process in which the second conductive layer is formed, the main component of the same type of chemical solution, and the plating apparatus are used for laser irradiation. It is meant to carry out removal of deposits generated by the above. At this time, the deposit generated by the laser irradiation is exposed to the chemical solution, and the deposit generated by the laser irradiation can be removed from the insulating region.

この場合、レーザ照射により生じた堆積物をエッチング液に接触させると、レーザ照射により生じた堆積物がエッチングされ得る。レーザ照射により生じた堆積物が導電性を有する場合は、電解質を含む液体の中で、レーザ照射により生じた堆積物とめっき槽内にある電極(第二導電層形成のめっき処理中には陽極として用いられる電極)との間に、レーザ照射により生じた堆積物が電解エッチングされるよう電圧を印加してもよい。これは、例えば、第二導電層生成の際と極性が反対となるように電圧を印加することによって実施され得る。   In this case, when the deposit generated by the laser irradiation is brought into contact with the etching solution, the deposit generated by the laser irradiation can be etched. When the deposit generated by laser irradiation has conductivity, the deposit generated by laser irradiation and the electrode in the plating tank in the electrolyte-containing liquid (the anode during the plating process for forming the second conductive layer) A voltage may be applied between the electrode and the electrode) so that the deposit produced by the laser irradiation is electrolytically etched. This can be performed, for example, by applying a voltage so that the polarity is opposite to that at the time of generating the second conductive layer.

生産性の向上の観点から、レーザ照射により生じた堆積物の除去は、第二導電層形成用のめっき槽を用いることが好ましい。エッチング液としては、第二導電層形成用のめっき液を用いることが好ましい。また、電解質を含む液体や電極としては、それぞれめっき工程で用いられるめっき液や電極(陽極)とすることが好ましい。また、より確実にリーク電流を抑制させる観点から、レーザ照射により生じた堆積物の除去は、上記のようにめっき工程において実施するのに加えて、別途、エアーブローや水洗、超音波洗浄等の除去手法を用いて実施してもよい。   From the viewpoint of improving productivity, it is preferable to use a plating tank for forming a second conductive layer to remove deposits generated by laser irradiation. As the etching solution, it is preferable to use a plating solution for forming the second conductive layer. In addition, the liquid and the electrode containing the electrolyte are preferably a plating solution and an electrode (anode) used in the plating step, respectively. In addition, from the viewpoint of more reliably suppressing leakage current, the removal of deposits caused by laser irradiation is performed separately in the plating process as described above, in addition to air blow, water washing, ultrasonic washing, etc. You may implement using a removal method.

第二導電層をめっき工程により形成する場合、レーザ照射により生じた堆積物の除去を当該めっき工程において実施すれば、新たにレーザ照射により生じた堆積物の除去するための工程を設ける必要がないことから、工程を短縮することができる、また、廃液等の廃棄物の生成量や工程内での基板の破損等の発生頻度を低減させることが可能となる等の生産性の観点から好適である。   When the second conductive layer is formed by a plating process, it is not necessary to newly provide a process for removing the deposit generated by laser irradiation if the deposit generated by laser irradiation is removed in the plating process. Therefore, it is preferable from the viewpoint of productivity that the process can be shortened and the generation amount of waste such as waste liquid and the occurrence frequency of substrate breakage in the process can be reduced. is there.

以下では、上記の(i)第一の実施形態と、(ii)第二の実施形態について、絶縁処理工程についてより詳細を説明する。なお、本発明においては、以下の実施形態に限定されるものではない。   Hereinafter, the details of the insulating process will be described with respect to the above-described (i) first embodiment and (ii) second embodiment. Note that the present invention is not limited to the following embodiment.

[第一の実施形態]
図4は、透明電極層6aを全面製膜し(図4(A))、該透明電極層上に、製膜面の反対側の面側に回りこむように、第一主面側の第一導電層非形成領域に絶縁層9が形成された場合(図4(B))の一例を表す模式的断面図である。
[First embodiment]
In FIG. 4, the transparent electrode layer 6a is formed on the entire surface (FIG. 4A), and the first main surface side first is formed on the transparent electrode layer so as to wrap around the surface opposite to the film forming surface. FIG. 5 is a schematic cross-sectional view illustrating an example of a case where an insulating layer 9 is formed in a conductive layer non-formation region (FIG. 4B).

絶縁層9は、絶縁層形成工程において、第一主面側の第一導電層非形成領域に形成される。絶縁層9は、絶縁性材料を用いて形成されることが好ましい。絶縁性を有する絶縁層9を形成することにより、後述のめっき工程において、透明電極層上に第二導電層材料が析出することや、透明電極層のダメージを抑制することができる。また、絶縁層9はレーザ照射により変質しにくい材料であることが好ましい。   The insulating layer 9 is formed in the first conductive layer non-forming region on the first main surface side in the insulating layer forming step. The insulating layer 9 is preferably formed using an insulating material. By forming the insulating layer 9 having insulating properties, it is possible to suppress the second conductive layer material from being deposited on the transparent electrode layer and damage to the transparent electrode layer in the plating step described later. The insulating layer 9 is preferably made of a material that is not easily altered by laser irradiation.

このとき、結晶シリコン系太陽電池101の端部は、図4(A)に模式的に示すように表面側の透明電極層と裏面との電極層(裏面側透明電極層及び裏面金属電極8)が端部にて短絡した電気的短絡部が形成される。電気的短絡部は、太陽電池性能が著しく低下させる原因となることから、絶縁処理工程において除去することが好ましい。   At this time, as shown schematically in FIG. 4A, the ends of the crystalline silicon-based solar cell 101 are a transparent electrode layer on the front side and an electrode layer on the back side (back side transparent electrode layer and back side metal electrode 8). Are short-circuited at the ends. It is preferable to remove the electrical short-circuit portion in the insulation treatment step because it causes a significant decrease in solar cell performance.

当該形態では、絶縁処理工程において図3(A)(B)に示すように絶縁領域として第一主面側層除去領域が形成されていることから、光入射面側と裏面側とで、透明電極層が分離される。従って、光入射面と裏面との間の電気的短絡を除去することができる。   In the said form, since the 1st main surface side layer removal area | region is formed as an insulation area | region as shown to FIG. 3 (A) (B) in an insulation process, it is transparent by the light-incidence surface side and a back surface side. The electrode layer is separated. Therefore, an electrical short circuit between the light incident surface and the back surface can be removed.

太陽電池性能向上の観点から、第一主面側層除去領域は、集電極7よりも外周の領域に設けられることが好ましい。特に、有効発電面積を大きくする観点からは、第一主面および/または第二主面の端部により近い位置(例えば端部から5mm以下の領域)に第一主面側層除去領域が設けられることが好ましい。   From the viewpoint of improving the performance of the solar cell, the first main surface side layer removal region is preferably provided in a region outside the collector electrode 7. In particular, from the viewpoint of increasing the effective power generation area, the first main surface side layer removal region is provided at a position closer to the end of the first main surface and / or the second main surface (for example, a region of 5 mm or less from the end). It is preferred that

本発明の絶縁処理工程に関し、絶縁領域の形成領域について図4を用いてより詳細に説明する。図4(C−1)は、図4(B−1)に示す結晶シリコン基板に、表面側に溝17により絶縁領域を形成した、光電変換部準備工程後の一導電型結晶シリコン基板1の端部を示す模式的断面図である。溝17は、一導電型結晶シリコン基板1に到達するよう形成されており、溝17により透明電極層6aと絶縁層9とが除去されている。すなわち、絶縁領域として第一主面側層除去領域と、絶縁層除去領域が形成されている。第一主面側層除去領域により、表面側と裏面側の間の電気的短絡が除去される。   Regarding the insulation treatment process of the present invention, the formation region of the insulation region will be described in more detail with reference to FIG. FIG. 4C-1 shows an example of the one-conductivity type crystalline silicon substrate 1 after the photoelectric conversion portion preparation step in which an insulating region is formed on the surface side of the crystalline silicon substrate shown in FIG. It is typical sectional drawing which shows an edge part. The groove 17 is formed so as to reach the one conductivity type crystalline silicon substrate 1, and the transparent electrode layer 6 a and the insulating layer 9 are removed by the groove 17. That is, the first main surface side layer removal region and the insulation layer removal region are formed as the insulation region. The electrical short circuit between the front surface side and the back surface side is removed by the first main surface side layer removal region.

第一の実施形態においては、図4(C−2)に示すように第一主面側からレーザ照射を行っても良いし、図(C−3)に示すように第二主面側から、第一主面に達するようにレーザ照射を行っても良いが、集電極の形成位置と溝との位置あわせを容易にする観点から、結晶シリコン系太陽電池101の第一主面側から溝を形成することが好ましい。   In the first embodiment, laser irradiation may be performed from the first main surface side as shown in FIG. 4C-2, or from the second main surface side as shown in FIG. Laser irradiation may be performed so as to reach the first main surface, but from the viewpoint of facilitating alignment of the collector electrode formation position and the groove, the groove is formed from the first main surface side of the crystalline silicon-based solar cell 101. Is preferably formed.

また、図4(C−1)に模式的に示すように、絶縁領域においては、透明電極層に加えて、一導電型半導体領域である一導電型単結晶シリコン基板1と、逆導電型半導体領域である逆導電型シリコン系薄膜3aの少なくとも一部がそれぞれレーザ照射により除去される。また、絶縁領域においては、第二主面側の電極層(裏面金属電極層8や裏面側透明電極層6b)も付着していないことが好ましい。   Further, as schematically shown in FIG. 4C-1, in the insulating region, in addition to the transparent electrode layer, a one-conductivity-type single crystal silicon substrate 1 which is a one-conductivity-type semiconductor region, and a reverse-conductivity-type semiconductor At least a part of the reverse conductivity type silicon-based thin film 3a, which is a region, is removed by laser irradiation. Moreover, it is preferable that the electrode layer (the back surface metal electrode layer 8 or the back surface side transparent electrode layer 6b) on the second main surface side is not attached in the insulating region.

表面と裏面との間の電気的短絡をより確実に除去する観点から、溝形成後に基板の破断を行ってもよい。図4(D−1)は、図4(C−1)に示す一導電型単結晶シリコン基板を溝に沿って破断することによって得られた、結晶シリコン系太陽電池の端部形状を示す模式的断面図である。端部には表面側に溝を形成したことに伴う切り欠き状の構造(レーザ痕)が形成され得る。また、一導電型単結晶シリコン基板を溝に沿って破断することにより、導電型シリコン系薄膜も、透明電極層も付着していない破断面が形成される。これにより、切り欠き状の構造と破断面(分割面)からなる絶縁領域(第一主面側層除去領域)を有する結晶シリコン系太陽電池を得ることができる。   From the viewpoint of more surely removing an electrical short circuit between the front surface and the back surface, the substrate may be broken after the groove is formed. FIG. 4D-1 is a schematic diagram showing an end shape of a crystalline silicon-based solar cell obtained by breaking the one-conductive single crystal silicon substrate shown in FIG. 4C-1 along the groove. FIG. A notch-like structure (laser mark) associated with the formation of a groove on the surface side can be formed at the end. In addition, by breaking the one-conductivity-type single crystal silicon substrate along the groove, a fracture surface in which neither the conductive-type silicon thin film nor the transparent electrode layer is attached is formed. As a result, a crystalline silicon solar cell having an insulating region (first main surface side layer removal region) having a notch-like structure and a fracture surface (divided surface) can be obtained.

この際、レーザ照射による溝が形成されない第二主面側には、破断面がレーザ照射後に形成されることから、レーザ照射により生じた堆積物は付着しにくいが、第一主面側には、レーザ照射により生じた堆積物は付着し得る。   At this time, since the fracture surface is formed after laser irradiation on the second main surface side where no groove is formed by laser irradiation, deposits generated by laser irradiation are difficult to adhere, but on the first main surface side. Deposits generated by laser irradiation can adhere.

基板の分割は、溝形成工程と基板破断工程との二段階で実施しなくてもよく、図4(C−2)や(C−3)に示すように、一導電型単結晶シリコン基板1を貫通するように貫通孔を形成して、貫通孔形成と同時に基板の切断を行ってもよい。このような手法を用いて絶縁処理工程を行えば、溝に沿って結晶シリコン基板を分割する工程を設けなくてもよく、生産工程を短縮することができる場合がある。   The division of the substrate does not have to be performed in two stages, that is, a groove forming step and a substrate breaking step. As shown in FIGS. 4C-2 and C-3, the one-conductivity single crystal silicon substrate 1 is used. A through hole may be formed so as to penetrate through the substrate, and the substrate may be cut simultaneously with the formation of the through hole. If the insulating treatment process is performed using such a method, there is no need to provide a process of dividing the crystalline silicon substrate along the groove, and the production process may be shortened.

[第二の実施形態]
図4(C−4)に示すように、第二主面側からレーザを入射させ、電極層を貫通させて、第一導電型単結晶シリコン基板1に到達する溝を形成しても、第一主面と第二主面との間の短絡を除去することはできない。このため、第二主面側からレーザを照射して絶縁領域を形成する際には、図4(D−4)に示すようにレーザ光を照射して溝を形成した後、該溝を起点として第一導電型単結晶シリコン基板1を破断する必要がある。
[Second Embodiment]
As shown in FIG. 4C-4, even if a laser is incident from the second main surface side, the electrode layer is penetrated, and a groove reaching the first conductivity type single crystal silicon substrate 1 is formed, A short circuit between the first main surface and the second main surface cannot be removed. For this reason, when the insulating region is formed by irradiating the laser from the second main surface side, the groove is formed by irradiating the laser beam as shown in FIG. It is necessary to break the first conductivity type single crystal silicon substrate 1 as follows.

これにより、切り欠き状の構造(レーザ痕)と分割面(破断面)を有する絶縁領域を有する結晶シリコン系太陽電池を得ることができる。この際、レーザ照射による溝が形成されない第一主面側には、レーザ照射により生じた堆積物は付着しにくいが、第二主面側には、レーザ照射により生じた堆積物は付着し得る。第二主面側に付着した、レーザ照射により生じた堆積物は、前述のようにVoc低下の原因になり得る。   Thereby, a crystalline silicon solar cell having an insulating region having a notch-like structure (laser mark) and a split surface (fracture surface) can be obtained. At this time, the deposit generated by the laser irradiation is difficult to adhere to the first main surface side where the groove by the laser irradiation is not formed, but the deposit generated by the laser irradiation can adhere to the second main surface side. . Deposits produced by laser irradiation attached to the second main surface side can cause a decrease in Voc as described above.

本発明においては、上記第一の実施形態または第二の実施形態で示したように、絶縁処理工程を行うことにより、絶縁領域を形成することができる。   In the present invention, as shown in the first embodiment or the second embodiment, an insulating region can be formed by performing an insulating treatment process.

以下では、レーザ照射工程後(第二導電層が形成されるめっき工程前)と第二導電層が形成されるめっき工程後における透明電極層、電極層、一導電性半導体領域、逆導電型半導体領域の絶縁領域近傍の種々の典型的な構造について、図6に模式的に示した断面図を用いてそれぞれの特徴を説明する。なお、図6−1では回り込みにより短絡が生じた図、図6−2〜図6−4では、第一の実施形態に対応し、図6−5〜6−9では比較例となる実施形態、図6−10、11では第二の実施形態に対応する。   In the following, the transparent electrode layer, the electrode layer, the one conductive semiconductor region, the reverse conductivity type semiconductor after the laser irradiation step (before the plating step in which the second conductive layer is formed) and after the plating step in which the second conductive layer is formed Various typical structures in the vicinity of the insulating region of each region will be described with reference to the cross-sectional view schematically shown in FIG. 6A is a diagram in which a short circuit occurs due to wraparound, FIGS. 6-2 to 6-4 correspond to the first embodiment, and FIGS. 6-5 to 6-9 are comparative examples. 6-10 and 11 correspond to the second embodiment.

(i)第一の実施形態を以下図6−2〜図6−4に示す。   (I) The first embodiment is shown in FIGS. 6-2 to 6-4 below.

図6−1は、図4−1で示したように、一導電型単結晶シリコン基板1上に、シリコン系薄膜2,3;透明電極層6;および裏面金属電極層8までが形成された状態の結晶シリコン系太陽電池を模式的に表す断面図である。図6−1では、一導電型単結晶シリコン基板1の裏面側に真性シリコン系薄膜2bおよび一導電型シリコン系薄膜3aが形成された後、光入射側に真性シリコン系薄膜2aおよび逆導電型シリコン系薄膜3aが形成され、その後、光入射側の透明電極層6a、ならびに電極層17として裏面側の透明電極層6bおよび裏面金属電極層8までが形成された場合の構造を模式的に示している。   In FIG. 6A, as shown in FIG. 4A, the silicon-based thin films 2 and 3; the transparent electrode layer 6; and the back metal electrode layer 8 are formed on the one-conductivity single crystal silicon substrate 1. It is sectional drawing which represents typically the crystalline silicon type solar cell of a state. 6A, after the intrinsic silicon thin film 2b and the one conductivity type silicon thin film 3a are formed on the back surface side of the one conductivity type single crystal silicon substrate 1, the intrinsic silicon type thin film 2a and the reverse conductivity type are formed on the light incident side. The silicon-based thin film 3a is formed, and then the structure in the case where the transparent electrode layer 6a on the light incident side and the transparent electrode layer 6b on the back side and the back metal electrode layer 8 are formed as the electrode layer 17 are schematically shown. ing.

図6−2〜図6−7は、図6−1に示した光電変換部の第一の面にレーザ光が照射された光電変換部を示している。表面側からレーザ光を照射し、一導電型単結晶シリコン基板1に達するような溝を形成した光電変換部を図6−2に、溝が一導電型単結晶シリコン基板1の裏面側に貫通し、貫通孔が形成された光電変換部を図6−3に、裏面側からレーザ光が照射され、表面側まで貫通する貫通孔が形成された光電変換部を図6−4に示す。図6−2〜図6−4に示された構造においては、レーザ照射領域の第一主面側層である光入射側透明電極層6aおよび逆導電型シリコン系薄膜3aと、一導電型単結晶シリコン基板と、が除去された構造となっている。このため、表面の透明電極層と裏面の電極層との間の電気的短絡が除去されている。   6A to 6D illustrate the photoelectric conversion unit in which the first surface of the photoelectric conversion unit illustrated in FIG. 6A is irradiated with laser light. The photoelectric conversion portion in which a groove that reaches the one-conductivity type single crystal silicon substrate 1 is formed by irradiating laser light from the front surface side is shown in FIG. FIG. 6-3 shows the photoelectric conversion part in which the through hole is formed, and FIG. 6-4 shows the photoelectric conversion part in which the through hole penetrating the laser beam from the back surface side to the surface side is formed. In the structure shown in FIGS. 6-2 to 6-4, the light incident side transparent electrode layer 6a and the reverse conductivity type silicon-based thin film 3a which are the first main surface side layers of the laser irradiation region, The crystal silicon substrate is removed. For this reason, an electrical short circuit between the transparent electrode layer on the front surface and the electrode layer on the back surface is removed.

また、めっき工程前においては、レーザ照射によって生じた堆積物が、レーザ照射によって形成された溝や貫通孔の側面に付着しているが、レーザ照射によって生じた堆積物はめっき工程により除去される。これにより、前記電気的短絡が除去されるため、高い太陽電池性能が得られることが期待できる。   Before the plating process, deposits generated by laser irradiation are attached to the side surfaces of grooves and through holes formed by laser irradiation, but the deposits generated by laser irradiation are removed by the plating process. . Thereby, since the said electrical short circuit is removed, it can be anticipated that high solar cell performance is obtained.

一方、図6−5に示したように、レーザ照射工程の後に絶縁層を形成すると、レーザ照射により生じた堆積物が絶縁層により被覆されるため、めっき工程においてレーザ照射により生じた堆積物を完全に除去することが困難になる。このため、レーザ照射により生じた堆積物によるリーク電流が発生して、太陽電池性能が、図6―2〜4に示した太陽電池より低下する場合がある。   On the other hand, as shown in FIGS. 6-5, when the insulating layer is formed after the laser irradiation step, the deposit generated by the laser irradiation is covered with the insulating layer, so that the deposit generated by the laser irradiation in the plating step is reduced. It becomes difficult to remove completely. For this reason, leakage current due to deposits generated by laser irradiation occurs, and the solar cell performance may be lower than that of the solar cells shown in FIGS.

なお、レーザ光が透明電極層6aや逆導電型シリコン系薄膜3aのみで吸収し、一導電型単結晶シリコン基板に到達しないように、レーザ光の波長や強度を調整しても、透明電極層6aや逆導電型シリコン系薄膜3aの膜厚は薄いことから、透明電極層6aや逆導電型シリコン系薄膜3aの膜厚で生じた熱が一導電型単結晶シリコン基板1に到達し、透明電極層6aや逆導電型シリコン系薄膜3aと同時に、一導電型単結晶シリコン基板も除去され得る。さらにレーザ光照射条件を調整しても、光照射面側透明電極層6aや逆導電型シリコン系薄膜3aがレーザ照射領域に一部残存すれば、これらがリーク電流の原因となり得る。このため、一導電型結晶シリコン基板1を除去せず光入射側の透明電極層6aや逆導電型シリコン系薄膜3aの除去を行い、図6−6,図6−7に示す構造を作製することは実際上困難である。   Even if the wavelength and intensity of the laser light are adjusted so that the laser light is absorbed only by the transparent electrode layer 6a and the reverse conductivity type silicon thin film 3a and does not reach the one conductivity type single crystal silicon substrate, the transparent electrode layer Since the film thickness of 6a and the reverse conductivity type silicon thin film 3a is thin, the heat generated by the film thickness of the transparent electrode layer 6a and the reverse conductivity type silicon thin film 3a reaches the one conductivity type single crystal silicon substrate 1 and is transparent. Simultaneously with the electrode layer 6a and the reverse conductivity type silicon thin film 3a, the one conductivity type single crystal silicon substrate can also be removed. Furthermore, even if the laser light irradiation conditions are adjusted, if the light irradiation surface side transparent electrode layer 6a and the reverse conductivity type silicon-based thin film 3a partially remain in the laser irradiation region, these may cause leakage current. For this reason, the transparent electrode layer 6a on the light incident side and the reverse conductivity type silicon-based thin film 3a are removed without removing the one-conductivity-type crystalline silicon substrate 1, and the structures shown in FIGS. 6-6 and 6-7 are produced. That is practically difficult.

また図6−8に示すように、マスクを用いて光入射面側の透明電極層や絶縁層を製膜し、透明電極層や絶縁層の非形成領域において、レーザを照射することによっても、表面の透明電極層と裏面の電極層との間の短絡を防ぐことができるが、このときには、透明電極層の形成領域が小さくなり、太陽電池の有効面積が小さくなるため出力は低下するという不具合が生じる場合がある。   Also, as shown in FIG. 6-8, by forming a transparent electrode layer or insulating layer on the light incident surface side using a mask and irradiating a laser in a region where the transparent electrode layer or insulating layer is not formed, A short circuit between the transparent electrode layer on the front surface and the electrode layer on the back surface can be prevented, but at this time, the formation area of the transparent electrode layer is reduced, and the effective area of the solar cell is reduced, so that the output is reduced. May occur.

また、(ii)第二の実施形態を以下図6−9〜10に示す。   Moreover, (ii) 2nd embodiment is shown to FIGS. 6-9-10 below.

図6−9に示すように、裏面側からレーザを照射し、一導電型単結晶シリコン基板1に到達する溝を形成しても、表面の透明電極層と裏面の絶縁層との間の電気的短絡を除去することは出来ないため、高い太陽電池性能を得ることは困難である。図6−10は、図6−9に示した太陽電池を、溝を起点として破断して形成した太陽電池を模式的に示した図である。このため、光入射側には、レーザ照射によって生じた堆積物が生じることはないが、裏面側には、レーザ照射によって生じた堆積物は生じ得る。このレーザ照射によって生じた堆積物は、めっき工程において除去され得る。このため、従来、めっき法で形成された電極で期待された集電極での抵抗損の低減によるFFの向上に加えて、上記のレーザ照射によって生じた堆積物除去による効果によりVoc等の因子が向上し、変換効率がより高い太陽電池を作製することができる。   As shown in FIG. 6-9, even if a laser is irradiated from the back surface side to form a groove reaching the one-conductivity type single crystal silicon substrate 1, the electricity between the transparent electrode layer on the front surface and the insulating layer on the back surface is It is difficult to obtain a high solar cell performance because it is not possible to remove the short circuit. 6-10 is a diagram schematically showing a solar cell formed by breaking the solar cell shown in FIG. 6-9 with a groove as a starting point. For this reason, deposits generated by laser irradiation do not occur on the light incident side, but deposits generated by laser irradiation can occur on the back surface side. Deposits generated by this laser irradiation can be removed in the plating process. For this reason, in addition to the improvement of FF due to the reduction in resistance loss at the collector electrode, which is conventionally expected with electrodes formed by plating, factors such as Voc are caused by the effect of removing deposits generated by the laser irradiation described above. A solar cell with improved conversion efficiency can be produced.

以上のように形成された光電変換部の第一主面上に、集電極7が形成される。集電極7は、第一導電層71と、第二導電層72とを含む。第一導電層71は、光電変換部の耐熱温度よりも低温の熱流動開始温度T1を有する、低融点材料を含むことが好ましい。 The collector electrode 7 is formed on the first main surface of the photoelectric conversion unit formed as described above. The collector electrode 7 includes a first conductive layer 71 and a second conductive layer 72. The first conductive layer 71 preferably includes a low melting point material having a heat flow start temperature T 1 lower than the heat resistant temperature of the photoelectric conversion portion.

透明電極層6a上に、集電極7が形成される。集電極7は、第一導電層71と、第二導電層72とを含む。第一導電層71は、導電性材料を含む。前記導電性材料は、光電変換部の耐熱温度よりも低温の熱流動開始温度T1を有する、低融点材料を含むことが好ましい。本発明の一実施形態に係る集電極7において、第二導電層72の一部は、第一導電層71に導通されている。ここで「一部が導通されている」とは、典型的には絶縁層に開口部が形成され、その開口部に第二導電層の材料が充填されていることによって、導通されている状態であり、また絶縁層の一部の膜厚が、数nm程度と非常に薄くなる(すなわち局所的に薄い膜厚の領域が形成される)ことによって、第二導電層72が第一導電層71に導通しているものも含む。例えば、第一導電層71の低融点材料がアルミニウム等の金属材料である場合、その表面に形成された酸化被膜(絶縁層に相当)を介して第一導電層71と第二導電層との間が導通されている状態が挙げられる。
なお、本発明においては、図13に示すように、第一導電層の一主面側表面の全部が第二導電層に導通されていてもよい。
A collecting electrode 7 is formed on the transparent electrode layer 6a. The collector electrode 7 includes a first conductive layer 71 and a second conductive layer 72. The first conductive layer 71 includes a conductive material. The conductive material preferably includes a low melting point material having a heat flow start temperature T 1 lower than the heat resistant temperature of the photoelectric conversion portion. In the collector electrode 7 according to the embodiment of the present invention, a part of the second conductive layer 72 is electrically connected to the first conductive layer 71. Here, “partially conducting” means a state in which the insulating layer is typically formed with an opening and the opening is filled with the material of the second conductive layer. In addition, when the thickness of a part of the insulating layer becomes as thin as about several nm (that is, a region having a thin film thickness is locally formed), the second conductive layer 72 becomes the first conductive layer. The thing which is conducting to 71 is also included. For example, when the low-melting-point material of the first conductive layer 71 is a metal material such as aluminum, the first conductive layer 71 and the second conductive layer are interposed via an oxide film (corresponding to an insulating layer) formed on the surface thereof. A state in which the gap is conducted is exemplified.
In the present invention, as shown in FIG. 13, the entire surface of the first conductive layer on one main surface side may be electrically connected to the second conductive layer.

絶縁層9に、第一導電層と第二導電層とを導通させるための開口部を形成する方法は特に制限されず、レーザ照射、機械的な孔開け、化学エッチング等の方法が採用できる。また、第一導電層の表面凹凸構造を光電変換部の表面凹凸構造よりも大きくして絶縁層製膜時に開口部を形成する方法なども用いることができる。一実施形態では、第一導電層中の導電性材料として低融点材料を用い、該低融点材料を熱流動させることによって、その上に形成された絶縁層に開口部を形成する方法が挙げられる。   A method for forming an opening for electrically connecting the first conductive layer and the second conductive layer in the insulating layer 9 is not particularly limited, and methods such as laser irradiation, mechanical drilling, and chemical etching can be employed. In addition, a method of forming the opening when forming the insulating layer by making the surface uneven structure of the first conductive layer larger than the surface uneven structure of the photoelectric conversion portion can be used. In one embodiment, a method of forming an opening in an insulating layer formed thereon by using a low-melting-point material as the conductive material in the first conductive layer and causing the low-melting-point material to heat flow. .

第一導電層中の低融点材料の熱流動により開口部を形成する方法としては、低融点材料を含有する第一導電層71上に絶縁層9を形成後、低融点材料の熱流動開始温度T1以上に加熱(アニール)して第一導電層の表面形状に変化が生じさせ、その上に形成されている絶縁層9に開口部(き裂)を形成する方法;あるいは、低融点材料を含有する第一導電層71上に絶縁層9を形成する際にT1以上に加熱することにより、低融点材料を熱流動させ、絶縁層の形成と同時に開口部を形成する方法が挙げられる。   As a method of forming the opening by thermal flow of the low melting point material in the first conductive layer, after forming the insulating layer 9 on the first conductive layer 71 containing the low melting point material, the heat flow start temperature of the low melting point material A method in which the surface shape of the first conductive layer is changed by heating (annealing) to T1 or more, and an opening (crack) is formed in the insulating layer 9 formed thereon; There is a method in which when the insulating layer 9 is formed on the first conductive layer 71 to be contained, the opening is formed at the same time as the formation of the insulating layer by causing the low melting point material to heat flow by heating to T1 or higher.

以下、第一導電層中の低融点材料の熱流動を利用して、絶縁層に開口部を形成する方法を図面に基づいて説明する。なお、本発明においては、以下の実施形態に限定されるものではない。   Hereinafter, a method for forming an opening in the insulating layer by utilizing the thermal flow of the low melting point material in the first conductive layer will be described with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the following embodiment.

図5は、太陽電池の光電変換部50上への集電極7の形成方法の一実施形態を示す工程概念図である。この実施形態では、まず、光電変換部50が準備される(光電変換部準備工程、図5(A))。光電変換部は、第一主面側の最表面層として透明電極層6aを有する。本実施形態においては、図4(A)に示すように、透明電極層6aは裏面側に回りこむように形成されている。例えば、ヘテロ接合太陽電池の場合は、前述のように、一導電型シリコン基板上に、シリコン系薄膜および透明電極層を備える光電変換部が準備される。   FIG. 5 is a process conceptual diagram showing an embodiment of a method for forming the collector electrode 7 on the photoelectric conversion unit 50 of the solar cell. In this embodiment, first, the photoelectric conversion unit 50 is prepared (photoelectric conversion unit preparation step, FIG. 5A). The photoelectric conversion part has the transparent electrode layer 6a as the outermost surface layer on the first main surface side. In the present embodiment, as shown in FIG. 4A, the transparent electrode layer 6a is formed to wrap around on the back surface side. For example, in the case of a heterojunction solar cell, as described above, a photoelectric conversion unit including a silicon-based thin film and a transparent electrode layer is prepared on one conductivity type silicon substrate.

光電変換部の第一主面上に、低融点材料711を含む第一導電層71が形成される(第一導電層形成工程、図5(B))。第一導電層71および透明電極層6b上には、絶縁層9が形成される(図5(C))。絶縁層9は、光電変換部50の第一導電層71が形成されていない領域(第一導電層非形成領域)上にも形成される。本発明においては、光電変換部50の最表面層として透明電極層が形成されており、上述のように、透明電極層形成領域上に絶縁層9が形成される。この際、第一導電層形成領域上にも絶縁層9が形成されることが好ましい。   A first conductive layer 71 including a low melting point material 711 is formed on the first main surface of the photoelectric conversion portion (first conductive layer forming step, FIG. 5B). An insulating layer 9 is formed on the first conductive layer 71 and the transparent electrode layer 6b (FIG. 5C). The insulating layer 9 is also formed on a region (first conductive layer non-formation region) where the first conductive layer 71 of the photoelectric conversion unit 50 is not formed. In the present invention, the transparent electrode layer is formed as the outermost surface layer of the photoelectric conversion unit 50, and the insulating layer 9 is formed on the transparent electrode layer forming region as described above. At this time, it is preferable that the insulating layer 9 is also formed on the first conductive layer forming region.

その後、加熱によるアニール処理が行われる(アニール工程、図5(D))。アニール処理により、第一導電層71がアニール温度Taに加熱され、低融点材料が熱流動することによって表面形状が変化し、それに伴って第一導電層71上に形成された絶縁層9に変形が生じる。絶縁層9の変形は、典型的には、絶縁層への開口部9hの形成である。開口部9hは、例えばき裂状に形成される。   Thereafter, an annealing process by heating is performed (annealing process, FIG. 5D). Due to the annealing treatment, the first conductive layer 71 is heated to the annealing temperature Ta, and the low melting point material is heat-fluidized to change the surface shape, and accordingly, the insulating layer 9 formed on the first conductive layer 71 is deformed. Occurs. The deformation of the insulating layer 9 is typically the formation of an opening 9h in the insulating layer. The opening 9h is formed in a crack shape, for example.

絶縁層形成後に、絶縁処理が行われ、絶縁領域が形成されることにより第一主面と第二主面との間の短絡を除去される(絶縁処理工程、図5(E))。図5(E)では、第一主面から第二主面に達するようにレーザ照射を行っているが、第二主面から第一主面に達するようにレーザ照射を行っても良く、第一主面もしくは第二主面からシリコン基板に達する溝を形成した後、該溝にそって破断して絶縁領域を形成してもよい。   After the insulating layer is formed, an insulating process is performed, and the short-circuit between the first main surface and the second main surface is removed by forming an insulating region (insulating process, FIG. 5E). In FIG. 5E, laser irradiation is performed so as to reach the second main surface from the first main surface, but laser irradiation may be performed so as to reach the first main surface from the second main surface. After forming a groove reaching the silicon substrate from one main surface or the second main surface, the insulating region may be formed by breaking along the groove.

アニール処理により絶縁層に開口部を形成した後に、めっき法により第二導電層72が形成される(めっき工程、図5(F))。第一導電層71は絶縁層9により被覆されているが、絶縁層9に開口部9hが形成された部分では、第一導電層71が露出した状態である。そのため、第一導電層がめっき液に曝されることとなり、この開口部9hを起点として金属の析出が可能となる。このような方法によれば、集電極の形状に対応する開口部を有するレジスト材料層を設けずとも、集電極の形状に対応する第二導電層をめっき法により形成することができる。また、図5(E)のレーザ照射により、絶縁領域に形成された堆積物をめっき工程におけるめっき液により除去することができる。   After forming an opening in the insulating layer by annealing, the second conductive layer 72 is formed by a plating method (plating step, FIG. 5F). Although the first conductive layer 71 is covered with the insulating layer 9, the first conductive layer 71 is exposed at a portion where the opening 9 h is formed in the insulating layer 9. Therefore, the first conductive layer is exposed to the plating solution, and metal can be deposited starting from the opening 9h. According to such a method, the second conductive layer corresponding to the shape of the collector electrode can be formed by plating without providing a resist material layer having an opening corresponding to the shape of the collector electrode. Further, the deposit formed in the insulating region can be removed by the plating solution in the plating step by the laser irradiation of FIG.

絶縁処理工程は、めっき工程の前に実施される。めっき工程の前に絶縁処理を実施することで、表面と裏面との間の電気的短絡が除去されるため、第二導電層形成の際に電解めっきを行ったとしても、裏面側とめっき電源とを絶縁させれば、裏面側に第二導電層材料を析出することを抑制することができる。また、レーザ照射によって生じた堆積物の除去をめっき工程で実施することができるため、前述のように生産性の観点からも好都合である。   The insulation treatment process is performed before the plating process. By performing the insulation treatment before the plating step, an electrical short circuit between the front surface and the back surface is removed, so even if electrolytic plating is performed during the formation of the second conductive layer, the back surface side and the plating power source Can be prevented from being deposited on the back surface side. Further, since the deposits generated by the laser irradiation can be removed in the plating step, it is advantageous from the viewpoint of productivity as described above.

また、レーザ照射工程は、絶縁層形成工程以降に実施される。このような順番によれば、レーザ照射により生じた堆積物上に絶縁層が形成されないため、レーザ照射により生じた堆積物は露出している。このため、めっき工程において、レーザ照射により生じた堆積物の除去を容易に行うことができる。   The laser irradiation process is performed after the insulating layer forming process. According to such an order, since the insulating layer is not formed on the deposit generated by the laser irradiation, the deposit generated by the laser irradiation is exposed. For this reason, in the plating process, deposits generated by laser irradiation can be easily removed.

なお、レーザ照射工程は、アニール処理の前に実施してもよいし、アニール処理の後に実施してもよい。なお、絶縁領域に生じうるリーク電流をより抑制できる観点からは、アニール処理前に実施することが好ましい。   Note that the laser irradiation step may be performed before the annealing treatment or after the annealing treatment. Note that, from the viewpoint of further suppressing the leakage current that may occur in the insulating region, it is preferable to perform the annealing before the annealing treatment.

以下では、第一導電層、絶縁層、第二導電層の詳細について説明する。   Below, the detail of a 1st conductive layer, an insulating layer, and a 2nd conductive layer is demonstrated.

(第一導電層)
第一導電層71は、第一の実施形態と同様、めっき法により第二導電層が形成される際の導電性下地層として機能する層である。第一導電層は電解めっきの下地層として機能し得る程度の導電性を有していればよい。なお、本明細書においては、体積抵抗率が10-2Ω・cm以下であれば導電性であると定義する。また、体積抵抗率が、102Ω・cm以上であれば、絶縁性であると定義する。
(First conductive layer)
As in the first embodiment, the first conductive layer 71 is a layer that functions as a conductive underlayer when the second conductive layer is formed by a plating method. The first conductive layer only needs to have conductivity that can function as a base layer for electrolytic plating. Note that in this specification, a volume resistivity of 10 −2 Ω · cm or less is defined as being conductive. Further, if the volume resistivity is 10 2 Ω · cm or more, it is defined as insulating.

第一導電層71の膜厚は、コスト的な観点から20μm以下が好ましく、10μm以下がより好ましい。一方、第一導電層71のライン抵抗を所望の範囲とする観点から、膜厚は0.5μm以上が好ましく、1μm以上がより好ましい。   The film thickness of the first conductive layer 71 is preferably 20 μm or less from the viewpoint of cost, and more preferably 10 μm or less. On the other hand, from the viewpoint of setting the line resistance of the first conductive layer 71 in a desired range, the film thickness is preferably 0.5 μm or more, and more preferably 1 μm or more.

第一導電層71は、導電性材料を含む。導電性材料としては、特に限定されず、例えば、・銀、銅、ニッケル、錫、アルミニウム、クロム、銀、金、亜鉛、鉛、パラジウム、タングステン・などを用いることができる。導電性材料は、熱流動開始温度T1の低融点材料を含むことが好ましい。熱流動開始温度とは、加熱により材料が熱流動を生じ、低融点材料を含む層の表面形状が変化する温度であり、典型的には融点である。高分子材料やガラスでは、融点よりも低温で材料が軟化して熱流動を生じる場合がある。このような材料では、熱流動開始温度=軟化点と定義できる。軟化点とは、粘度が4.5×106Pa・sとなる温度である(ガラスの軟化点の定義に同じ)。 The first conductive layer 71 includes a conductive material. The conductive material is not particularly limited, and for example, silver, copper, nickel, tin, aluminum, chromium, silver, gold, zinc, lead, palladium, tungsten, etc. can be used. Conductive material preferably comprises a low melting point material of the heat flow temperature T 1. The heat flow start temperature is a temperature at which the material causes heat flow by heating and the surface shape of the layer containing the low melting point material changes, and is typically the melting point. In the case of a polymer material or glass, the material may soften at a temperature lower than the melting point to cause heat flow. In such a material, it can be defined that heat flow start temperature = softening point. The softening point is a temperature at which the viscosity becomes 4.5 × 10 6 Pa · s (the same as the definition of the softening point of glass).

低融点材料は、アニール処理において熱流動を生じ、第一導電層71の表面形状に変化を生じさせるものであることが好ましい。そのため、低融点材料の熱流動開始温度T1は、アニール温度Taよりも低温であることが好ましい。また、本発明においては、光電変換部50の耐熱温度よりも低温のアニール温度Taでアニール処理が行われることが好ましい。したがって、低融点材料の熱流動開始温度T1は、光電変換部の耐熱温度よりも低温であることが好ましい。 The low melting point material is preferably a material that causes heat flow in the annealing process and changes the surface shape of the first conductive layer 71. Therefore, it is preferable that the thermal flow start temperature T 1 of the low melting point material is lower than the annealing temperature Ta. In the present invention, the annealing process is preferably performed at an annealing temperature Ta lower than the heat resistant temperature of the photoelectric conversion unit 50. Therefore, the heat flow start temperature T 1 of the low melting point material is preferably lower than the heat resistant temperature of the photoelectric conversion part.

光電変換部の耐熱温度とは、当該光電変換部を備える太陽電池(「太陽電池セル」または「セル」ともいう)あるいは太陽電池セルを用いて作製した太陽電池モジュールの特性が不可逆的に低下する温度である。例えば、図2に示すヘテロ接合太陽電池101では、光電変換部50を構成する単結晶シリコン基板1は、500℃以上の高温に加熱された場合でも特性変化を生じ難いが、透明電極層6や非晶質シリコン系薄膜2,3は250℃程度に加熱されると、熱劣化を生じたり、ドープ不純物の拡散を生じ、太陽電池特性の不可逆的な低下を生じる場合がある。そのため、ヘテロ接合太陽電池においては、第一導電層71は、熱流動開始温度T1が250℃以下の低融点材料を含むことが好ましい。 The heat-resistant temperature of the photoelectric conversion unit is irreversibly reduced in the characteristics of a solar cell including the photoelectric conversion unit (also referred to as “solar battery cell” or “cell”) or a solar battery module manufactured using the solar battery cell. Temperature. For example, in the heterojunction solar cell 101 shown in FIG. 2, the single crystal silicon substrate 1 constituting the photoelectric conversion unit 50 hardly changes its characteristics even when heated to a high temperature of 500 ° C. or higher. When the amorphous silicon-based thin films 2 and 3 are heated to about 250 ° C., thermal deterioration or diffusion of doped impurities may occur, resulting in irreversible deterioration of solar cell characteristics. Therefore, in the heterojunction solar cell, it is preferable that the first conductive layer 71 includes a low melting point material having a heat flow start temperature T 1 of 250 ° C. or lower.

低融点材料の熱流動開始温度T1の下限は特に限定されない。アニール処理時における第一導電層の表面形状の変化量を大きくして、絶縁層9に開口部9hを容易に形成する観点からは、第一導電層の形成工程において、低融点材料は熱流動を生じないことが好ましい。例えば、塗布や印刷により第一導電層が形成される場合は、乾燥のために加熱が行われることがある。この場合は、低融点材料の熱流動開始温度T1は、第一導電層の乾燥のための加熱温度よりも高温であることが好ましい。かかる観点から、低融点材料の熱流動開始温度T1は、80℃以上が好ましく、100℃以上がより好ましい。 The lower limit of the heat flow starting temperature T 1 of the low melting point material is not particularly limited. From the viewpoint of easily forming the opening 9h in the insulating layer 9 by increasing the amount of change in the surface shape of the first conductive layer during the annealing treatment, the low melting point material is thermally flowable in the first conductive layer forming step. It is preferable not to produce. For example, when the first conductive layer is formed by coating or printing, heating may be performed for drying. In this case, the heat flow start temperature T 1 of the low melting point material is preferably higher than the heating temperature for drying the first conductive layer. From this viewpoint, the heat flow starting temperature T 1 of the low melting point material is preferably 80 ° C. or higher, and more preferably 100 ° C. or higher.

低融点材料は、熱流動開始温度T1が上記範囲であれば、有機物であっても、無機物であってもよい。低融点材料は、電気的には導電性であっても、絶縁性でも良いが、導電性を有する金属材料であることが望ましい。低融点材料が金属材料であれば、第一導電層の抵抗値を小さくできるため、電解めっきにより第二導電層が形成される場合に、第二導電層の膜厚の均一性を高めることができる。また、低融点材料が金属材料であれば、光電変換部50と集電極7との間の接触抵抗を低下させることも可能となる。 The low melting point material may be an organic substance or an inorganic substance as long as the heat flow start temperature T 1 is in the above range. The low melting point material may be electrically conductive or insulating, but is preferably a metal material having conductivity. If the low-melting-point material is a metal material, the resistance value of the first conductive layer can be reduced. Therefore, when the second conductive layer is formed by electrolytic plating, the film thickness of the second conductive layer can be increased. it can. If the low melting point material is a metal material, the contact resistance between the photoelectric conversion unit 50 and the collector electrode 7 can be reduced.

低融点材料としては、低融点金属材料の単体もしくは合金、複数の低融点金属材料の混合物を好適に用いることができる。低融点金属材料としては、例えば、インジウムやビスマス、ガリウム等が挙げられる。   As the low melting point material, a simple substance or an alloy of a low melting point metal material or a mixture of a plurality of low melting point metal materials can be suitably used. Examples of the low melting point metal material include indium, bismuth, and gallium.

第一導電層71は、導電性材料として、上記の低融点材料に加えて、低融点材料よりも相対的に高温の熱流動開始温度T2を有する高融点材料を含有することが好ましい。第一導電層71が高融点材料を有することで、第一導電層と第二導電層とを効率よく導通させることができ、太陽電池の変換効率を向上させることができる。例えば、低融点材料として表面エネルギーの大きい材料が用いられる場合、アニール処理により第一導電層71が高温に曝されて、低融点材料が液相状態になると、図7に概念的に示すように、低融点材料の粒子が集合して粗大な粒状となり、第一導電層71に断線を生じる場合がある。これに対して、高融点材料はアニール処理時の加熱によっても液相状態とならないため、第一導電層形成材料中に高融点材料を含有することによって、図7に示すような低融点材料の粗大化による第一導電層の断線が抑制され得る。 The first conductive layer 71 preferably contains, as a conductive material, a high melting point material having a heat flow start temperature T 2 that is relatively higher than that of the low melting point material, in addition to the above low melting point material. Since the first conductive layer 71 includes the high melting point material, the first conductive layer and the second conductive layer can be efficiently conducted, and the conversion efficiency of the solar cell can be improved. For example, when a material having a large surface energy is used as the low melting point material, when the first conductive layer 71 is exposed to a high temperature by the annealing process and the low melting point material is in a liquid phase state, as conceptually shown in FIG. In some cases, the particles of the low-melting-point material are aggregated to become coarse particles, and the first conductive layer 71 may be disconnected. On the other hand, since the high melting point material does not enter a liquid phase state even when heated during the annealing process, the low melting point material as shown in FIG. 7 can be obtained by including the high melting point material in the first conductive layer forming material. Disconnection of the first conductive layer due to coarsening can be suppressed.

高融点材料の熱流動開始温度T2は、アニール温度Taよりも高いことが好ましい。すなわち、第一導電層71が低融点材料および高融点材料を含有する場合、低融点材料の熱流動開始温度T1、高融点材料の熱流動開始温度T2、およびアニール処理におけるアニール温度Taは、T1<Ta<T2を満たすことが好ましい。高融点材料は、絶縁性材料であっても導電性材料であってもよいが、第一導電層の抵抗をより小さくする観点から導電性材料が好ましい。また、低融点材料の導電性が低い場合は、高融点材料として導電性の高い材料を用いることにより、第一導電層全体としての抵抗を小さくすることができる。導電性の高融点材料としては、例えば、銀、アルミニウム、銅などの金属材料の単体もしくは、複数の金属材料を好ましく用いることができる。 The heat flow starting temperature T 2 of the high melting point material is preferably higher than the annealing temperature Ta. That is, when the first conductive layer 71 contains a low melting point material and a high melting point material, the heat flow starting temperature T 1 of the low melting point material, the heat flow starting temperature T 2 of the high melting point material, and the annealing temperature Ta in the annealing process are: , T 1 <Ta <T 2 is preferably satisfied. The high melting point material may be an insulating material or a conductive material, but a conductive material is preferable from the viewpoint of reducing the resistance of the first conductive layer. When the low melting point material has low conductivity, the resistance of the first conductive layer as a whole can be reduced by using a material having high conductivity as the high melting point material. As the conductive high melting point material, for example, a single metal material such as silver, aluminum, copper, or a plurality of metal materials can be preferably used.

第一導電層71が低融点材料と高融点材料とを含有する場合、その含有比は、上記のような低融点材料粗大化による断線の抑止や、第一導電層の導電性、絶縁層への開口部の形成容易性(第二導電層の金属析出の起点数の増大)等の観点から、適宜に調整される。その最適値は、用いられる材料や粒径の組合せに応じて異なるが、例えば、低融点材料と高融点材料の重量比(低融点材料:高融点材料)は、5:95〜67:33の範囲である。低融点材料:高融点材料の重量比は、10:90〜50:50がより好ましく、15:85〜35:65がさらに好ましい。   When the first conductive layer 71 contains a low-melting-point material and a high-melting-point material, the content ratio is to suppress disconnection due to the coarsening of the low-melting-point material as described above, to the conductivity of the first conductive layer, to the insulating layer. From the standpoint of easiness of forming the opening (increase in the number of starting points of metal deposition of the second conductive layer) and the like, it is appropriately adjusted. The optimum value varies depending on the material used and the combination of particle sizes. For example, the weight ratio of the low melting point material to the high melting point material (low melting point material: high melting point material) is 5:95 to 67:33. It is a range. The weight ratio of the low melting point material: the high melting point material is more preferably 10:90 to 50:50, and further preferably 15:85 to 35:65.

第一導電層71の材料として、金属粒子等の粒子状低融点材料が用いられる場合、アニール処理による絶縁層への開口の形成を容易とする観点から、低融点材料の粒径DLは、第一導電層の膜厚dの1/20以上であることが好ましく、1/10以上であることがより好ましい。低融点材料の粒径DLは、0.25μm以上が好ましく、0.5μm以上がより好ましい。また、第一導電層71が、スクリーン印刷等の印刷法により形成される場合、粒子の粒径は、スクリーン版のメッシュサイズ等に応じて適宜に設定され得る。例えば、粒径は、メッシュサイズより小さいことが好ましく、メッシュサイズの1/2以下がより好ましい。なお、粒子が非球形の場合、粒径は、粒子の投影面積と等面積の円の直径(投影面積円相当径、Heywood径)により定義される。 When a particulate low melting point material such as metal particles is used as the material of the first conductive layer 71, the particle diameter D L of the low melting point material is from the viewpoint of facilitating the formation of an opening in the insulating layer by annealing. It is preferably 1/20 or more of the film thickness d of the first conductive layer, and more preferably 1/10 or more. Particle size D L of the low-melting material, more preferably 0.25 [mu] m, more preferably not less than 0.5 [mu] m. When the first conductive layer 71 is formed by a printing method such as screen printing, the particle size of the particles can be set as appropriate according to the mesh size of the screen plate. For example, the particle size is preferably smaller than the mesh size, and more preferably ½ or less of the mesh size. When the particles are non-spherical, the particle size is defined by the diameter of a circle having the same area as the projected area of the particles (projected area circle equivalent diameter, Heywood diameter).

低融点材料の粒子の形状は特に限定されないが、扁平状等の非球形が好ましい。また、球形の粒子を焼結等の手法により結合させて非球形としたものも好ましく用いられる。一般に、金属粒子が液相状態となると、表面エネルギーを小さくするために、表面形状が球形となりやすい。アニール処理前の第一導電層の低融点材料が非球形であれば、アニール処理により熱流動開始温度T1以上に加熱されると、粒子が球形に近付くため、第一導電層の表面形状の変化量がより大きくなる。そのため、第一導電層71上の絶縁層9への開口部の形成が容易となる。 The shape of the particles of the low melting point material is not particularly limited, but a non-spherical shape such as a flat shape is preferable. In addition, non-spherical particles obtained by combining spherical particles by a technique such as sintering are also preferably used. Generally, when the metal particles are in a liquid phase, the surface shape tends to be spherical in order to reduce the surface energy. If the low-melting-point material of the first conductive layer before the annealing treatment is non-spherical, the particles approach the sphere when heated to the heat flow start temperature T 1 or higher by the annealing treatment. The amount of change is greater. Therefore, it is easy to form an opening in the insulating layer 9 on the first conductive layer 71.

前述のごとく、第一導電層71は導電性であり、体積抵抗率が10-2Ω・cm以下であればよい。第一導電層71の体積抵抗率は、10-4Ω・cm以下であることが好ましい。第一導電層が低融点材料のみを有する場合は、低融点材料が導電性を有していればよい。第一導電層が、低融点材料および高融点材料を含有する場合は、低融点材料および高融点材料のうち、少なくともいずれか一方が導電性を有していればよい。例えば、低融点材料/高融点材料の組合せとしては、絶縁性/導電性、導電性/絶縁性、導電性/導電性が挙げられるが、第一導電層をより低抵抗とするためには、低融点材料および高融点材料の双方が導電性を有する材料であることが好ましい。 As described above, the first conductive layer 71 may be conductive and the volume resistivity may be 10 −2 Ω · cm or less. The volume resistivity of the first conductive layer 71 is preferably 10 −4 Ω · cm or less. When the first conductive layer has only the low melting point material, the low melting point material only needs to have conductivity. In the case where the first conductive layer contains a low melting point material and a high melting point material, at least one of the low melting point material and the high melting point material may be conductive. For example, the combination of low melting point material / high melting point material includes insulation / conductivity, conductivity / insulation, conductivity / conductivity. In order to make the first conductive layer have a lower resistance, Both the low melting point material and the high melting point material are preferably conductive materials.

第一導電層71の材料として上記のような低融点材料と高融点材料との組合せ以外に、材料の大きさ(例えば、粒径)等を調整することにより、アニール処理時の加熱による第一導電層の断線を抑制し、変換効率を向上させることも可能である。例えば、銀、銅、金等の高い融点を有する材料も、粒径が1μm以下の微粒子であれば、融点よりも低温の200℃程度あるいはそれ以下の温度T1’で焼結ネッキング(微粒子の融着)を生じるため、本発明の「低融点材料」として用いることができる。このような焼結ネッキングを生じる材料は、焼結ネッキング開始温度T1’以上に加熱されると、微粒子の外周部付近に変形が生じるため、第一導電層の表面形状を変化させ、絶縁層9に開口部を形成することができる。また、微粒子が焼結ネッキング開始温度以上に加熱された場合であっても、融点T2’未満の温度であれば微粒子は固相状態を維持するため、図7に示すような材料の粗大化による断線が生じ難い。すなわち、金属微粒子等の焼結ネッキングを生じる材料は、本発明における「低融点材料」でありながら、「高融点材料」としての側面も有しているといえる。 In addition to the combination of the low-melting-point material and the high-melting-point material as described above as the material for the first conductive layer 71, by adjusting the size (for example, particle size) of the material, the first conductive layer 71 is heated by the annealing process. It is also possible to suppress disconnection of the conductive layer and improve conversion efficiency. For example, if a material having a high melting point, such as silver, copper, or gold, is fine particles having a particle size of 1 μm or less, sintering necking (particulate particles) is performed at a temperature T 1 ′ of about 200 ° C. or lower than the melting point. Therefore, it can be used as the “low melting point material” of the present invention. When the material that causes such sintering necking is heated to the sintering necking start temperature T 1 ′ or higher, deformation occurs near the outer periphery of the fine particles, so that the surface shape of the first conductive layer is changed, and the insulating layer An opening can be formed in 9. Further, even when the fine particles are heated to a temperature higher than the sintering necking start temperature, the fine particles maintain the solid state if the temperature is lower than the melting point T 2 ′. Disconnection due to is difficult to occur. That is, it can be said that a material that causes sintering necking such as metal fine particles is a “low melting point material” in the present invention, but also has a side surface as a “high melting point material”.

このような焼結ネッキングを生じる材料では、焼結ネッキング開始温度T1’=熱流動開始温度T1と定義できる。図8は、焼結ネッキング開始温度について説明するための図である。図8(A)は、焼結前の粒子を模式的に示す平面図である。焼結前であることから、粒子は互いに点で接触している。図8(B)および図8(C)は、焼結が開始した後の粒子を、各粒子の中心を通る断面で切ったときの様子を模式的に示す断面図である。図8(B)は焼結開始後(焼結初期段階)、図8(C)は、(B)から焼結が進行した状態を示している。図8(B)において、粒子A(半径rA)と粒子B(半径rB)との粒界は長さaABの点線で示されている。 In a material that causes such sintering necking, it can be defined that sintering necking start temperature T 1 ′ = thermal flow start temperature T 1 . FIG. 8 is a diagram for explaining the sintering necking start temperature. FIG. 8A is a plan view schematically showing the particles before sintering. Since they are not sintered, the particles are in point contact with each other. FIG. 8B and FIG. 8C are cross-sectional views schematically showing a state in which the particles after the sintering is started are cut along a cross section passing through the center of each particle. FIG. 8B shows the state after the start of sintering (sintering initial stage), and FIG. 8C shows the state where the sintering has progressed from (B). In FIG. 8B, the grain boundary between the particle A (radius r A ) and the particle B (radius r B ) is indicated by a dotted line having a length a AB .

焼結ネッキング開始温度T1’は、rAとrBの大きい方の値max(rA,rB)と、粒界の長さaABとの比、aAB/max(rA,rB)が、0.1以上となるときの温度で定義される。すなわち、少なくとも一対の粒子のaAB/max(rA,rB)が0.1以上となる温度を焼結ネッキング開始温度という。なお、図8では単純化のために、粒子を球形として示しているが、粒子が球形でない場合は、粒界近傍における粒子の曲率半径を粒子の半径とみなす。また、粒界近傍における粒子の曲率半径が場所によって異なる場合は、測定点の中で最も大きな曲率半径を、その粒子の半径とみなす。例えば、図9(A)に示すように、焼結を生じた一対の微粒子A,B間には、長さaABの粒界が形成されている。この場合、粒子Aの粒界近傍の形状は、点線で示された仮想円Aの弧で近似される。一方、粒子Bの粒界近傍は、一方が破線で示された仮想円B1の弧で近似され、他方が実線で示された仮想円B2の弧で近似される。図9(B)に示されるように、rB2>rB1であるため、rB2を粒子Bの半径rBとみなす。なお、上記の仮想円は、断面もしくは表面の観察像の白黒2値化処理により境界を定め、粒界近傍の境界の座標に基づいて最小二乗法により中心座標および半径を算出する方法により、決定できる。なお、上記の定義により焼結ネッキング開始温度を厳密に測定することが困難な場合は、微粒子を含有する第一導電層を形成し、加熱により絶縁層に開口部(き裂)が生じる温度を焼結ネッキング開始温度とみなすことができる。 Sintering necking onset temperature T 1 ', the ratio of r A and r larger value max (r A, r B) of the B and the grain boundary between the length a AB, a AB / max ( r A, r B ) is defined as the temperature at which it is 0.1 or more. That is, a temperature at which a AB / max (r A , r B ) of at least a pair of particles is 0.1 or more is referred to as a sintering necking start temperature. In FIG. 8, for the sake of simplicity, the particles are shown as spherical, but when the particles are not spherical, the radius of curvature of the particles near the grain boundary is regarded as the radius of the particles. When the radius of curvature of the particle near the grain boundary varies depending on the location, the largest radius of curvature among the measurement points is regarded as the radius of the particle. For example, as shown in FIG. 9A, a grain boundary having a length a AB is formed between a pair of fine particles A and B that have been sintered. In this case, the shape of the particle A in the vicinity of the grain boundary is approximated by an arc of a virtual circle A indicated by a dotted line. On the other hand, in the vicinity of the grain boundary of the particle B, one is approximated by an arc of a virtual circle B 1 indicated by a broken line, and the other is approximated by an arc of a virtual circle B 2 indicated by a solid line. As shown in FIG. 9B, since r B2 > r B1 , r B2 is regarded as the radius r B of the particle B. Note that the above virtual circle is determined by a method in which the boundary is defined by black and white binarization processing of the observation image of the cross section or the surface, and the center coordinates and radius are calculated by the least square method based on the coordinates of the boundary near the grain boundary it can. If it is difficult to strictly measure the sintering necking start temperature according to the above definition, the first conductive layer containing fine particles is formed, and the temperature at which an opening (crack) is generated in the insulating layer by heating is set. It can be regarded as the sintering necking start temperature.

後述するように、絶縁層形成時に加熱が行われる場合は、絶縁層形成時の基板の加熱により開口部(き裂)が生じる温度を焼成ネッキング開始温度とみなすことができる。
また、上記のように、第一導電層の導電性材料として、低融点材料を有するもの以外に、例えば、低融点材料を有さないもの(例えば上記高融点材料のみ、など)を用いることもできる。低融点材料を有さない場合であっても、上述のように、第一導電層を覆うように絶縁層を製膜した後、絶縁層に開口部を別途形成する方法、また第一導電層の表面凹凸構造を、光電変換部の表面凹凸構造よりも大きくすることなどにより、絶縁層製膜時に開口部を形成する方法、などにより、第一導電層上の絶縁層に開口部を形成することができる。
As will be described later, when heating is performed during the formation of the insulating layer, the temperature at which an opening (crack) is generated by heating the substrate during the formation of the insulating layer can be regarded as the firing necking start temperature.
As described above, as the conductive material of the first conductive layer, in addition to the material having a low melting point material, for example, a material having no low melting point material (for example, only the above high melting point material) may be used. it can. Even if it does not have a low melting point material, as described above, after forming an insulating layer so as to cover the first conductive layer, a method of separately forming an opening in the insulating layer, or the first conductive layer The opening is formed in the insulating layer on the first conductive layer by, for example, forming the opening when forming the insulating layer by making the surface uneven structure of the electrode larger than the surface uneven structure of the photoelectric conversion portion. be able to.

第一導電層の形成材料には、上記の導電性材料(例えば、低融点材料および/または高融点材料)に加えて、絶縁性材料を含むことが好ましい。絶縁性材料としては、バインダー樹脂等を含有するペースト等を好ましく用いることができる。また、スクリーン印刷法により形成された第一導電層の導電性を十分向上させるためには、熱処理により第一導電層を硬化させることが望ましい。したがって、ペーストに含まれるバインダー樹脂としては、上記乾燥温度にて硬化させることができる材料を用いることが好ましく、エポキシ系樹脂、フェノール系樹脂、アクリル系樹脂等が適用可能である。   The material for forming the first conductive layer preferably includes an insulating material in addition to the above-described conductive material (for example, a low melting point material and / or a high melting point material). As the insulating material, a paste containing a binder resin or the like can be preferably used. In order to sufficiently improve the conductivity of the first conductive layer formed by the screen printing method, it is desirable to cure the first conductive layer by heat treatment. Therefore, as the binder resin contained in the paste, it is preferable to use a material that can be cured at the drying temperature, and an epoxy resin, a phenol resin, an acrylic resin, or the like is applicable.

導電性材料として低融点材料を含むものを用いる場合、バインダー樹脂の硬化とともに低融点材料の形状が変化し、図5(D)に示すように、アニール処理時に、低融点材料近傍の絶縁層に開口(き裂)が生じやすくなる。なお、バインダー樹脂と導電性材料の比率は、いわゆるパーコレーションの閾値(導電性が発現する導電性材料含有量に相当する比率の臨界値)以上になるように設定すればよい。   When a conductive material containing a low-melting-point material is used, the shape of the low-melting-point material changes with the curing of the binder resin, and as shown in FIG. Openings (cracks) are likely to occur. Note that the ratio between the binder resin and the conductive material may be set to be equal to or higher than a so-called percolation threshold (a critical value of a ratio corresponding to the content of the conductive material at which the conductivity develops).

第一導電層71は、インクジェット法、スクリーン印刷法、導線接着法、スプレー法、真空蒸着法、スパッタ法等の公知技術によって作製できる。第一導電層71は、櫛形等の所定形状にパターン化されていることが好ましい。パターン化された第一導電層の形成には、生産性の観点からスクリーン印刷法が適している。スクリーン印刷法では、導電性材料を含む印刷ペースト、および集電極のパターン形状に対応した開口パターンを有するスクリーン版を用いて、集電極パターンを印刷する方法が好ましく用いられる。   The first conductive layer 71 can be produced by a known technique such as an inkjet method, a screen printing method, a conductive wire bonding method, a spray method, a vacuum deposition method, or a sputtering method. The first conductive layer 71 is preferably patterned in a predetermined shape such as a comb shape. A screen printing method is suitable for forming the patterned first conductive layer from the viewpoint of productivity. In the screen printing method, a method of printing a collecting electrode pattern using a printing paste containing a conductive material and a screen plate having an opening pattern corresponding to the pattern shape of the collecting electrode is preferably used.

一方、印刷ペーストとして、溶剤を含む材料が用いられる場合には、溶剤を除去するための乾燥工程が必要となる。前述のごとく、この場合の乾燥温度は、光電変換部の耐熱温度よりも低いことが好ましい。例えば、光電変換部に透明電極層や非晶質シリコン系薄膜などを有する場合、乾燥温度は250℃以下であることが好ましく、200℃以下であることがより好ましく、180℃以下であることがさらに好ましい。また第一導電層に低融点材料を有する場合、低融点材料の熱流動開始温度T1よりも低温であることが好ましい。乾燥時間は、例えば5分間〜1時間程度で適宜に設定され得る。 On the other hand, when a material containing a solvent is used as the printing paste, a drying step for removing the solvent is required. As described above, the drying temperature in this case is preferably lower than the heat resistant temperature of the photoelectric conversion part. For example, when the photoelectric conversion part has a transparent electrode layer or an amorphous silicon thin film, the drying temperature is preferably 250 ° C. or lower, more preferably 200 ° C. or lower, and 180 ° C. or lower. Further preferred. Further, when the first conductive layer has a low melting point material, it is preferably lower than the heat flow start temperature T 1 of the low melting point material. The drying time can be appropriately set, for example, from about 5 minutes to 1 hour.

第一導電層は、複数の層から構成されてもよい。例えば、光電変換部表面の透明電極層との接触抵抗が低い下層と、導電性材料を含む上層からなる積層構造であっても良い。このような構造によれば、透明電極層との接触抵抗の低下に伴う太陽電池の曲線因子向上が期待できる。また、例えば、低融点材料含有層と、高融点材料含有層との積層構造や、導電性材料の含有量が多い下層と、導電性材料の含有量が少ない上層の積層構造とすることにより、第一導電層のさらなる低抵抗化が期待できる。   The first conductive layer may be composed of a plurality of layers. For example, a laminated structure including a lower layer having a low contact resistance with the transparent electrode layer on the surface of the photoelectric conversion portion and an upper layer containing a conductive material may be used. According to such a structure, an improvement in the curve factor of the solar cell can be expected with a decrease in contact resistance with the transparent electrode layer. In addition, for example, by forming a laminated structure of a low-melting-point material-containing layer and a high-melting-point material-containing layer, a lower layer with a high content of conductive material, and an upper-layered structure with a low content of conductive material, Further reduction in resistance of the first conductive layer can be expected.

以上、第一導電層が印刷法により形成される場合を中心に説明したが、第一導電層の形成方法は印刷法に限定されるものではない。例えば、第一導電層は、パターン形状に対応したマスクを用いて、蒸着法やスパッタ法により形成されてもよい。またインクジェット法などによりパターン形成されてもよい。   As mentioned above, although demonstrated centering on the case where a 1st conductive layer is formed by the printing method, the formation method of a 1st conductive layer is not limited to a printing method. For example, the first conductive layer may be formed by vapor deposition or sputtering using a mask corresponding to the pattern shape. Further, the pattern may be formed by an ink jet method or the like.

(絶縁層)
光電変換部の一主面側の表面上には、絶縁層9が形成される。
(Insulating layer)
An insulating layer 9 is formed on the surface on the one main surface side of the photoelectric conversion portion.

ここで、第一導電層71が所定のパターン(例えば櫛形)に形成された場合、光電変換部50の表面上には、第一導電層が形成されている第一導電層形成領域と、第一導電層が形成されていない第一導電層非形成領域とが存在する。絶縁層9は、少なくとも第一導電層非形成領域に形成される。   Here, when the first conductive layer 71 is formed in a predetermined pattern (for example, comb shape), the first conductive layer forming region where the first conductive layer is formed on the surface of the photoelectric conversion unit 50, and the first There is a first conductive layer non-formation region where one conductive layer is not formed. The insulating layer 9 is formed at least in the first conductive layer non-formation region.

本発明において、絶縁層9は、絶縁層形成工程において、第一導電層非形成領域上の略全面に形成されることが好ましく、第一導電層非形成領域の全面に形成されることが特に好ましい。この場合、めっき法により第二導電層が形成される際に、光電変換部をめっき液から化学的および電気的に保護することが可能となる。   In the present invention, the insulating layer 9 is preferably formed over substantially the entire surface of the first conductive layer non-formation region, and particularly preferably formed over the entire surface of the first conductive layer non-formation region. preferable. In this case, when the second conductive layer is formed by plating, the photoelectric conversion part can be protected chemically and electrically from the plating solution.

絶縁層9の材料としては、電気的に絶縁性を示す材料が用いられる。また、絶縁層9は、めっき液に対する化学的安定性を有する材料であることが望ましい。めっき液に対する化学的安定性が高い材料を用いることにより、第二導電層形成時のめっき工程中に、絶縁層が溶解しにくく、光電変換部表面へのダメージが生じにくくなる。また、第一導電層非形成領域上にも絶縁層9が形成される場合、絶縁層は、光電変換部50との付着強度が大きいことが好ましい。例えば、ヘテロ接合太陽電池では、絶縁層9は、光電変換部50表面の透明電極層6aとの付着強度が大きいことが好ましい。透明電極層と絶縁層との付着強度を大きくすることにより、めっき工程中に、絶縁層が剥離しにくくなり、透明電極層上への金属の析出を防ぐことができる。   As the material of the insulating layer 9, a material that exhibits electrical insulation is used. The insulating layer 9 is preferably a material having chemical stability with respect to the plating solution. By using a material having high chemical stability with respect to the plating solution, the insulating layer is hardly dissolved during the plating step when forming the second conductive layer, and damage to the surface of the photoelectric conversion portion is less likely to occur. Moreover, when the insulating layer 9 is formed also on the 1st conductive layer non-formation area | region, it is preferable that an insulating layer has a large adhesion strength with the photoelectric conversion part 50. FIG. For example, in the heterojunction solar cell, the insulating layer 9 preferably has a high adhesion strength with the transparent electrode layer 6a on the surface of the photoelectric conversion unit 50. By increasing the adhesion strength between the transparent electrode layer and the insulating layer, it becomes difficult for the insulating layer to be peeled off during the plating step, and metal deposition on the transparent electrode layer can be prevented.

絶縁層9には、光吸収が少ない材料を用いることが好ましい。絶縁層9は、光電変換部50の光入射面側に形成されるため、絶縁層による光吸収が小さければ、より多くの光を光電変換部へ取り込むことが可能となる。例えば、絶縁層9が透過率90%以上の十分な透明性を有する場合、絶縁層での光吸収による光学的な損失が小さく、第二導電層形成後に絶縁層を除去することなく、そのまま太陽電池として使用することができる。そのため、太陽電池の製造工程を単純化でき、生産性をより向上させることが可能となる。絶縁層9が除去されることなくそのまま太陽電池として使用される場合、絶縁層9は、透明性に加えて、十分な耐候性、および熱・湿度に対する安定性を有する材料を用いることがより望ましい。   For the insulating layer 9, it is preferable to use a material with little light absorption. Since the insulating layer 9 is formed on the light incident surface side of the photoelectric conversion unit 50, more light can be taken into the photoelectric conversion unit if light absorption by the insulating layer is small. For example, when the insulating layer 9 has sufficient transparency with a transmittance of 90% or more, the optical loss due to light absorption in the insulating layer is small, and without removing the insulating layer after forming the second conductive layer, the solar Can be used as a battery. Therefore, the manufacturing process of a solar cell can be simplified and productivity can be further improved. When the insulating layer 9 is used as it is as a solar cell without being removed, the insulating layer 9 is more preferably made of a material having sufficient weather resistance and stability against heat and humidity in addition to transparency. .

絶縁層の材料は、無機絶縁性材料でも、有機絶縁性材料でもよい。無機絶縁性材料としては、例えば、酸化シリコン、窒化シリコン、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化亜鉛等の材料を用いることができる。有機絶縁性材料としては、例えば、ポリエステル、エチレン酢酸ビニル共重合体、アクリル、エポキシ、ポリウレタン等の材料を用いることができる。アニール処理における第一導電層の表面形状の変化に伴って生じる界面の応力等による、絶縁層への開口の形成を容易とする観点から、絶縁層の材料は、破断伸びが小さい無機材料であることが好ましい。   The material of the insulating layer may be an inorganic insulating material or an organic insulating material. As the inorganic insulating material, for example, materials such as silicon oxide, silicon nitride, titanium oxide, aluminum oxide, magnesium oxide, and zinc oxide can be used. As the organic insulating material, for example, materials such as polyester, ethylene vinyl acetate copolymer, acrylic, epoxy, and polyurethane can be used. From the viewpoint of facilitating the formation of an opening in the insulating layer due to interface stress caused by the change in the surface shape of the first conductive layer in the annealing treatment, the material of the insulating layer is an inorganic material having a small breaking elongation. It is preferable.

このような無機材料の中でも、めっき液耐性や透明性の観点からは、酸化シリコン、窒化シリコン、酸化窒化シリコン、酸化アルミニウム、サイアロン(SiAlON)、酸化イットリウム、酸化マグネシウム、チタン酸バリウム、酸化サマリウム、タンタル酸バリウム、酸化タンタル、 フッ化マグネシウム、酸化チタン、チタン酸ストロンチウム等が好ましく用いられる。中でも、電気的特性や透明電極層との密着性等の観点からは、酸化シリコン、窒化シリコン、酸化窒化シリコン、酸化アルミニウム、サイアロン(SiAlON)、酸化イットリウム、酸化マグネシウム、チタン酸バリウム、酸化サマリウム、タンタル酸バリウム、酸化タンタル、フッ化マグネシウム等が好ましく、屈折率を適宜に調整し得る観点からは、酸化シリコンや窒化シリコン等が特に好ましく用いられる。なお、これらの無機材料は、化学量論的(stoichiometric)組成を有するものに限定されず、酸素欠損等を含むものであってもよい。   Among these inorganic materials, from the viewpoint of plating solution resistance and transparency, silicon oxide, silicon nitride, silicon oxynitride, aluminum oxide, sialon (SiAlON), yttrium oxide, magnesium oxide, barium titanate, samarium oxide, Barium tantalate, tantalum oxide, magnesium fluoride, titanium oxide, strontium titanate and the like are preferably used. Among these, from the viewpoint of electrical properties and adhesion to the transparent electrode layer, etc., silicon oxide, silicon nitride, silicon oxynitride, aluminum oxide, sialon (SiAlON), yttrium oxide, magnesium oxide, barium titanate, samarium oxide, Barium tantalate, tantalum oxide, magnesium fluoride, and the like are preferable, and silicon oxide, silicon nitride, and the like are particularly preferably used from the viewpoint that the refractive index can be appropriately adjusted. These inorganic materials are not limited to those having a stoichiometric composition, and may include oxygen deficiency or the like.

絶縁層9の膜厚は、絶縁層の材料や形成方法に応じて適宜設定される。第一導電層として、低融点材料を含むものを用いる場合、絶縁層9の膜厚は、アニール処理における第一導電層の表面形状の変化に伴って生じる界面の応力等によって、絶縁層に開口部が形成され得る程度に薄いことが好ましい。かかる観点から、絶縁層9の膜厚は、1000nm以下であることが好ましく、500nm以下であることがより好ましい。また、第一導電層非形成部における絶縁層9の光学特性や膜厚を適宜設定することで、光反射特性を改善し、太陽電池セル内部へ導入される光量を増加させ、変換効率をより向上させることが可能となる。このような効果を得るためには、絶縁層9の屈折率が、光電変換部50表面の屈折率よりも低いことが好ましい。また、絶縁層9に好適な反射防止特性を付与する観点から、膜厚は30nm〜250nmの範囲内で設定されることが好ましく、50nm〜250nmの範囲内で設定されることがより好ましい。   The film thickness of the insulating layer 9 is appropriately set according to the material and forming method of the insulating layer. When a material containing a low-melting-point material is used as the first conductive layer, the thickness of the insulating layer 9 is such that the insulating layer 9 opens to the insulating layer due to interface stress or the like caused by a change in the surface shape of the first conductive layer in the annealing process It is preferable that the portion is thin enough to be formed. From this viewpoint, the thickness of the insulating layer 9 is preferably 1000 nm or less, and more preferably 500 nm or less. In addition, by appropriately setting the optical characteristics and film thickness of the insulating layer 9 in the first conductive layer non-forming portion, the light reflection characteristics are improved, the amount of light introduced into the solar cell is increased, and the conversion efficiency is further improved. It becomes possible to improve. In order to obtain such an effect, the refractive index of the insulating layer 9 is preferably lower than the refractive index of the surface of the photoelectric conversion unit 50. Further, from the viewpoint of imparting suitable antireflection properties to the insulating layer 9, the film thickness is preferably set within a range of 30 nm to 250 nm, and more preferably within a range of 50 nm to 250 nm.

なお、第一導電層形成領域と第一導電層非形成領域の両方に絶縁層を形成する場合、第一導電層形成領域上の絶縁層の膜厚と第一導電層非形成領域上の絶縁層の膜厚は異なっていてもよい。例えば、第一導電層形成領域では、アニール処理による開口部の形成を容易とする観点で絶縁層の膜厚が設定され、第一導電層非形成領域では、適宜の反射防止特性を有する光学膜厚となるように絶縁層の膜厚が設定されてもよい。   In addition, when forming an insulating layer in both the first conductive layer forming region and the first conductive layer non-forming region, the thickness of the insulating layer on the first conductive layer forming region and the insulation on the first conductive layer non-forming region The layer thicknesses may be different. For example, in the first conductive layer formation region, the thickness of the insulating layer is set from the viewpoint of facilitating the formation of the opening by annealing, and in the first conductive layer non-formation region, an optical film having appropriate antireflection characteristics The film thickness of the insulating layer may be set to be thick.

ヘテロ接合太陽電池のように、光電変換部50の表面に透明電極層(一般には屈折率:1.9〜2.1程度)を有する場合、界面での光反射防止効果を高めて太陽電池セル内部へ導入される光量を増加させるために、絶縁層材料を第一導電層非形成領域に形成する場合の屈折率は、空気(屈折率=1.0)と透明電極層との中間的な値であることが好ましい。また、太陽電池セルが封止されてモジュール化される場合、絶縁層の屈折率は、封止剤と透明電極層の中間的な値であることが好ましい。かかる観点から、絶縁層9の屈折率は、例えば1.4〜1.9が好ましく、1.5〜1.8がより好ましく、1.55〜1.75がさらに好ましい。絶縁層の屈折率は、絶縁層の材料、組成等により所望の範囲に調整され得る。例えば、酸化シリコンの場合は、酸素含有量を小さくすることにより、屈折率が高くなる。なお、本明細書における屈折率は、特に断りがない限り、波長550nmの光に対する屈折率であり、分光エリプソメトリーにより測定される値である。また、絶縁層の屈折率に応じて、反射防止特性が向上するように絶縁層の光学膜厚(屈折率×膜厚)が設定されることが好ましい。   When a transparent electrode layer (generally having a refractive index of about 1.9 to 2.1) is provided on the surface of the photoelectric conversion unit 50 as in a heterojunction solar cell, the effect of preventing light reflection at the interface is enhanced and the solar cell. In order to increase the amount of light introduced into the inside, the refractive index when the insulating layer material is formed in the first conductive layer non-formation region is intermediate between air (refractive index = 1.0) and the transparent electrode layer. It is preferably a value. Moreover, when a photovoltaic cell is sealed and modularized, it is preferable that the refractive index of an insulating layer is an intermediate value of a sealing agent and a transparent electrode layer. From this viewpoint, the refractive index of the insulating layer 9 is preferably, for example, 1.4 to 1.9, more preferably 1.5 to 1.8, and further preferably 1.55 to 1.75. The refractive index of the insulating layer can be adjusted to a desired range depending on the material, composition, etc. of the insulating layer. For example, in the case of silicon oxide, the refractive index is increased by reducing the oxygen content. In addition, unless otherwise indicated, the refractive index in this specification is a refractive index with respect to the light of wavelength 550nm, and is a value measured by spectroscopic ellipsometry. Further, it is preferable that the optical film thickness (refractive index × film thickness) of the insulating layer is set so as to improve the antireflection characteristics according to the refractive index of the insulating layer.

絶縁層は、公知の方法を用いて形成できる。例えば、酸化シリコンや窒化シリコン等の無機絶縁性材料の場合は、プラズマCVD法、スパッタ法等の乾式法が好ましく用いられる。また、有機絶縁性材料の場合は、スピンコート法、スクリーン印刷法等の湿式法が好ましく用いられる。これらの方法によれば、ピンホール等の欠陥が少なく、緻密な構造の膜を形成することが可能となる。   The insulating layer can be formed using a known method. For example, in the case of an inorganic insulating material such as silicon oxide or silicon nitride, a dry method such as a plasma CVD method or a sputtering method is preferably used. In the case of an organic insulating material, a wet method such as a spin coating method or a screen printing method is preferably used. According to these methods, it is possible to form a dense film with few defects such as pinholes.

中でも、より緻密な構造の膜を形成する観点から、絶縁層9はプラズマCVD法で形成されることが好ましい。この方法により、200nm程度の厚いものだけでなく、30〜100nm程度の薄い膜厚の絶縁層を形成した場合も、緻密性の高い構造の膜を形成することができる。   Among these, from the viewpoint of forming a film having a denser structure, the insulating layer 9 is preferably formed by a plasma CVD method. By this method, not only a thick film with a thickness of about 200 nm but also a thin insulating film with a thickness of about 30 to 100 nm can be formed.

例えば、図2に示す結晶シリコン系太陽電池のように、光電変換部50の表面にテクスチャ構造(凹凸構造)を有する場合、テクスチャの凹部や凸部にも精度よく膜形成できる観点からも、絶縁層はプラズマCVD法により形成されることが好ましい。緻密性が高い絶縁層を用いることにより、めっき処理時の透明電極層へのダメージを低減できることに加えて、透明電極層上への金属の析出を防止することができる。このように緻密性が高い絶縁膜は、図2の結晶シリコン系太陽電池におけるシリコン系薄膜3のように、光電変換部50内部の層に対しても、水や酸素などのバリア層として機能し得るため、太陽電池の長期信頼性の向上の効果も期待できる。   For example, in the case of having a texture structure (uneven structure) on the surface of the photoelectric conversion portion 50 as in the crystalline silicon solar cell shown in FIG. The layer is preferably formed by a plasma CVD method. By using a highly dense insulating layer, it is possible to reduce damage to the transparent electrode layer during the plating process and to prevent metal deposition on the transparent electrode layer. Such a highly dense insulating film functions as a barrier layer for water, oxygen, and the like for the layer inside the photoelectric conversion unit 50 as in the silicon thin film 3 in the crystalline silicon solar cell of FIG. Therefore, the effect of improving the long-term reliability of the solar cell can be expected.

なお、第一導電層71と第二導電層72との間に絶縁層9が形成される場合、すなわち第一導電層形成領域上に絶縁層が形成される場合の絶縁層9の形状は、必ずしも連続した層状でなくてもよく、島状であっても良い。なお、本明細書における「島状」との用語は、表面の一部に、絶縁層9が形成されていない非形成領域を有する状態を意味する。   When the insulating layer 9 is formed between the first conductive layer 71 and the second conductive layer 72, that is, when the insulating layer is formed on the first conductive layer forming region, the shape of the insulating layer 9 is It does not necessarily have to be a continuous layer shape, and may be an island shape. Note that the term “island” in this specification means a state in which a part of the surface has a non-formation region where the insulating layer 9 is not formed.

また、絶縁層は、光電変換部の第一主面もしくは第二主面の全面にも形成されることが好ましい。   Moreover, it is preferable that an insulating layer is also formed in the whole surface of the 1st main surface or 2nd main surface of a photoelectric conversion part.

本実施形態において、絶縁層9は、第一導電層71と第二導電層72との付着力の向上にも寄与し得る。例えば、下地電極層であるAg層上にめっき法によりCu層が形成される場合、Ag層とCu層との付着力は小さいが、酸化シリコン等の絶縁層上にCu層が形成されることにより、第二導電層の付着力が高められ、太陽電池の信頼性を向上することが期待される。   In the present embodiment, the insulating layer 9 can also contribute to improving the adhesion between the first conductive layer 71 and the second conductive layer 72. For example, when a Cu layer is formed by plating on the Ag layer that is the base electrode layer, the adhesion between the Ag layer and the Cu layer is small, but the Cu layer is formed on an insulating layer such as silicon oxide. Therefore, it is expected that the adhesion of the second conductive layer is enhanced and the reliability of the solar cell is improved.

上述のように、第一導電層として例えば低融点材料を有する場合、第一導電層71上に絶縁層が形成された後、第二導電層72が形成される前にアニール処理が行われる。アニール処理時に、第一導電層71が低融点材料の熱流動開始温度T1よりも高温に加熱され、低融点材料が流動状態となるために、第一導電層の表面形状が変化する。この変化に伴って、その上に形成される絶縁層9に開口部9hが形成される。したがって、その後のめっき工程において、第一導電層71の表面の一部が、めっき液に曝されて導通するため、図5(F)に示すように、この導通部を起点として金属を析出させることが可能となる。 As described above, when the first conductive layer has, for example, a low melting point material, an annealing process is performed after the insulating layer is formed on the first conductive layer 71 and before the second conductive layer 72 is formed. During the annealing process, the first conductive layer 71 is heated to a temperature higher than the thermal flow start temperature T 1 of the low melting point material, and the low melting point material becomes a fluid state, so that the surface shape of the first conductive layer changes. Along with this change, an opening 9h is formed in the insulating layer 9 formed thereon. Therefore, in the subsequent plating process, a part of the surface of the first conductive layer 71 is exposed to the plating solution and becomes conductive, so that the metal is deposited starting from this conductive portion as shown in FIG. It becomes possible.

なお、この場合、開口部は主に第一導電層71の低融点材料711上に形成される。低融点材料が絶縁性材料の場合、開口部の直下は絶縁性であるが、低融点材料の周辺に存在する導電性の高融点材料にもめっき液が浸透するために、第一導電層とめっき液とを導通させることが可能である。   In this case, the opening is mainly formed on the low melting point material 711 of the first conductive layer 71. When the low melting point material is an insulating material, it is insulative immediately below the opening, but since the plating solution penetrates into the conductive high melting point material existing around the low melting point material, the first conductive layer and It is possible to conduct the plating solution.

アニール処理時におけるアニール温度(加熱温度)Taは、低融点材料の熱流動開始温度T1よりも高温、すなわちT1<Taであることが好ましい。アニール温度Taは、T1+1℃≦Ta≦T1+100℃を満たすことがより好ましく、T1+5℃≦Ta≦T1+60℃を満たすことがさらに好ましい。アニール温度は、第一導電層の材料の組成や含有量等に応じて適宜設定され得る。 The annealing temperature (heating temperature) Ta during the annealing treatment is preferably higher than the thermal flow start temperature T 1 of the low melting point material, that is, T 1 <Ta. The annealing temperature Ta preferably satisfies T 1 + 1 ° C. ≦ Ta ≦ T 1 + 100 ° C., and more preferably satisfies T 1 + 5 ° C. ≦ Ta ≦ T 1 + 60 ° C. The annealing temperature can be appropriately set according to the composition and content of the material of the first conductive layer.

また、前述のごとく、アニール温度Taは、光電変換部50の耐熱温度よりも低温であることが好ましい。光電変換部の耐熱温度は、光電変換部の構成により異なる。例えば、ヘテロ接合太陽電池や、シリコン系薄膜太陽電池のように透明電極層や非結晶質シリコン系薄膜を有する場合の耐熱温度は250℃程度である。そのため、光電変換部が非晶質シリコン系薄膜を備えるヘテロ接合太陽電池や、シリコン系薄膜太陽電池の場合、非晶質シリコン系薄膜およびその界面での熱ダメージ抑制の観点から、アニール温度は250℃以下に設定されることが好ましい。より高性能の太陽電池を実現するためにはアニール温度は200℃以下にすることがより好ましく、180℃以下にすることがさらに好ましい。これに伴って、第一導電層71の低融点材料の熱流動開始温度T1は、250℃未満であることが好ましく、200℃未満がより好ましく、180℃未満がさらに好ましい。 Further, as described above, the annealing temperature Ta is preferably lower than the heat resistant temperature of the photoelectric conversion unit 50. The heat-resistant temperature of the photoelectric conversion unit varies depending on the configuration of the photoelectric conversion unit. For example, the heat resistant temperature in the case of having a transparent electrode layer or an amorphous silicon-based thin film, such as a heterojunction solar cell or a silicon-based thin film solar cell, is about 250 ° C. Therefore, in the case of a heterojunction solar cell in which the photoelectric conversion portion includes an amorphous silicon thin film or a silicon thin film solar cell, the annealing temperature is 250 from the viewpoint of suppressing thermal damage at the amorphous silicon thin film and its interface. It is preferable that the temperature is set to be equal to or lower. In order to realize a higher performance solar cell, the annealing temperature is more preferably 200 ° C. or less, and further preferably 180 ° C. or less. Accordingly, the heat flow start temperature T 1 of the low melting point material of the first conductive layer 71 is preferably less than 250 ° C., more preferably less than 200 ° C., and even more preferably less than 180 ° C.

一方、一導電型結晶シリコン基板の第一主面上に逆導電型の拡散層を有する結晶シリコン太陽電池は、非晶質シリコン薄膜や透明電極層を有していないため、耐熱温度は800℃〜900℃程度である。そのため、250℃よりも高温のアニール温度Taでアニール処理が行われてもよい。   On the other hand, the crystalline silicon solar cell having the reverse conductivity type diffusion layer on the first main surface of the one conductivity type crystal silicon substrate does not have an amorphous silicon thin film or a transparent electrode layer. It is about -900 degreeC. Therefore, the annealing process may be performed at an annealing temperature Ta higher than 250 ° C.

なお、絶縁層への開口部の形成方法は、上記のように、絶縁層形成後にアニール処理を行う方法に限定されない。例えば、図5(B)から(D)への破線矢印で示されるように、絶縁層9の形成と同時に開口部9hを形成することもできる。   Note that the method for forming the opening in the insulating layer is not limited to the method in which the annealing treatment is performed after the insulating layer is formed as described above. For example, the opening 9h can be formed simultaneously with the formation of the insulating layer 9, as indicated by the broken-line arrows from FIG. 5B to FIG. 5D.

例えば、基板を加熱しながら絶縁層が形成されることで、絶縁層の形成と略同時に開口部が形成される。ここで、「絶縁層の形成と略同時」とは、絶縁層形成工程の他に、アニール処理等の別途の工程が行われていない状態、すなわち、絶縁層の製膜中、あるいは製膜直後の状態を意味する。製膜直後とは、絶縁層の製膜終了後(加熱停止後)から、基板が冷却され室温等に戻るまでの間も含むものとする。また、低融点材料上の絶縁層に開口部が形成される場合、低融点材料上の絶縁層の製膜が終わった後であっても、その周辺に絶縁層が製膜されることに追随して、低融点材料周辺の絶縁層に変形が生じ、開口部が形成される場合も含むものとする。   For example, the opening is formed substantially simultaneously with the formation of the insulating layer by forming the insulating layer while heating the substrate. Here, “substantially simultaneously with the formation of the insulating layer” means that a separate process such as annealing is not performed in addition to the insulating layer forming process, that is, during or immediately after the formation of the insulating layer. Means the state. The term “immediately after film formation” includes the period from the end of film formation of the insulating layer (after the stop of heating) to the time when the substrate is cooled and returned to room temperature. In addition, when an opening is formed in the insulating layer on the low-melting-point material, even after the insulating layer on the low-melting-point material has been formed, the insulating layer is formed around the periphery. Thus, the case where the insulating layer around the low melting point material is deformed and an opening is formed is included.

絶縁層の形成と略同時に開口部を形成する方法としては、例えば、絶縁層形成工程において、第一導電層71の低融点材料711の熱流動開始温度T1よりも高い温度Tbに基板を加熱しながら、第一導電層71上に絶縁層9を製膜する方法が用いられる。低融点材料が流動状態となっている第一導電層上に絶縁層9が製膜されるため、製膜と同時に製膜界面に応力が生じ、例えばき裂状の開口が絶縁層に形成される。   As a method of forming the opening substantially simultaneously with the formation of the insulating layer, for example, in the insulating layer forming step, the substrate is heated to a temperature Tb higher than the thermal flow start temperature T1 of the low melting point material 711 of the first conductive layer 71. However, a method of forming the insulating layer 9 on the first conductive layer 71 is used. Since the insulating layer 9 is formed on the first conductive layer in which the low melting point material is in a fluid state, stress is generated at the film forming interface at the same time as the film formation, for example, a crack-shaped opening is formed in the insulating layer. The

なお、絶縁層形成時の基板温度Tb(以下、「絶縁層形成温度」)とは、絶縁層の製膜開始時点の基板表面温度(「基板加熱温度」ともいう)を表す。一般に、絶縁層の製膜中の基板表面温度の平均値は、通常製膜開始時点の基板表面温度以上となる。したがって、絶縁層形成温度Tbが、低融点材料の熱流動開始温度T1よりも高温であれば、絶縁層に開口部等の変形を形成することができる。   The substrate temperature Tb at the time of forming the insulating layer (hereinafter referred to as “insulating layer forming temperature”) represents the substrate surface temperature (also referred to as “substrate heating temperature”) at the time of starting the formation of the insulating layer. In general, the average value of the substrate surface temperature during the formation of the insulating layer is usually equal to or higher than the substrate surface temperature at the start of film formation. Therefore, if the insulating layer forming temperature Tb is higher than the heat flow starting temperature T1 of the low melting point material, deformation of the opening or the like can be formed in the insulating layer.

例えば、絶縁層9がCVD法やスパッタ法等の乾式法により形成される場合は、絶縁層製膜中の基板表面温度を低融点材料の熱流動開始温度T1よりも高温とすることにより、開口部を形成することができる。また、絶縁層9がコーティング等の湿式法により形成される場合は、溶媒を乾燥する際の基板表面温度を低融点材料の熱流動開始温度T1よりも高温とすることにより、開口部を形成することができる。なお、湿式法により絶縁層が形成される場合の「製膜開始時点」とは、溶媒の乾燥開始時点を指す。絶縁層形成温度Tbの好ましい範囲は、前記アニール温度Taの好ましい範囲と同様である。   For example, when the insulating layer 9 is formed by a dry method such as a CVD method or a sputtering method, the substrate surface temperature in the insulating layer formation is set higher than the thermal flow start temperature T1 of the low melting point material, thereby opening the opening. The part can be formed. When the insulating layer 9 is formed by a wet method such as coating, the opening is formed by setting the substrate surface temperature when drying the solvent to be higher than the thermal flow start temperature T1 of the low melting point material. be able to. Note that the “film formation start point” when the insulating layer is formed by a wet method refers to the time point when the solvent starts drying. The preferable range of the insulating layer formation temperature Tb is the same as the preferable range of the annealing temperature Ta.

基板表面温度は、例えば基板表面に温度表示材(サーモラベルやサーモシールとも呼ばれる)や熱電対を貼り付けて測定することができる。また、加熱部(ヒーターなど)の温度は、基板の表面温度が所定範囲となるように適宜に調整することができる。絶縁層形成工程においてアニール処理を行う場合、絶縁層の材料および組成、製膜条件(製膜方法、基板温度、導入ガスの種類および導入量、製膜圧力、パワー密度等)を適宜調整することにより、絶縁層に開口部を形成することができる。   The substrate surface temperature can be measured, for example, by attaching a temperature display material (also called a thermo label or a thermo seal) or a thermocouple to the substrate surface. In addition, the temperature of the heating unit (such as a heater) can be appropriately adjusted so that the surface temperature of the substrate falls within a predetermined range. When annealing treatment is performed in the insulating layer forming step, the material and composition of the insulating layer, and the film forming conditions (film forming method, substrate temperature, type and amount of introduced gas, film forming pressure, power density, etc.) are adjusted as appropriate. Thus, an opening can be formed in the insulating layer.

プラズマCVD法により絶縁層9が形成される場合、緻密な膜を形成する観点から、絶縁層形成温度Tbは、130℃以上が好ましく、140℃以上がより好ましく、150℃以上がさらに好ましい。また、絶縁層製膜時の基板表面の最高到達温度は、光電変換部の耐熱温度よりも低温であることが好ましい。   When the insulating layer 9 is formed by the plasma CVD method, from the viewpoint of forming a dense film, the insulating layer forming temperature Tb is preferably 130 ° C. or higher, more preferably 140 ° C. or higher, and further preferably 150 ° C. or higher. Moreover, it is preferable that the highest temperature reached on the substrate surface during the formation of the insulating layer is lower than the heat-resistant temperature of the photoelectric conversion part.

プラズマCVDによる製膜速度は、より緻密な膜を形成する観点から、1nm/秒以下が好ましく、0.5nm/秒以下がより好ましく、0.25nm/秒以下がさらに好ましい。プラズマCVDにより、酸化シリコンが形成される場合の製膜条件としては、基板温度145℃〜250℃、圧力30Pa〜300Pa、パワー密度0.01W/cm2〜0.16W/cm2が好ましい。 The film deposition rate by plasma CVD is preferably 1 nm / second or less, more preferably 0.5 nm / second or less, and further preferably 0.25 nm / second or less from the viewpoint of forming a denser film. As film forming conditions when silicon oxide is formed by plasma CVD, a substrate temperature of 145 ° C. to 250 ° C., a pressure of 30 Pa to 300 Pa, and a power density of 0.01 W / cm 2 to 0.16 W / cm 2 are preferable.

絶縁層の形成と略同時に開口部が形成された後、開口部の形成が不十分な箇所がある場合等は、さらに前述のアニール工程が行われてもよい。   After the opening is formed substantially simultaneously with the formation of the insulating layer, when there is a portion where the opening is not sufficiently formed, the above-described annealing step may be further performed.

また、絶縁層への開口部の形成方法は上記に限定されず、上述のように、光電変換部の一主面上において、第一導電層の表面凹凸構造を、前記光電変換部の第一導電層非形成領域における表面凹凸構造よりも大きいものを用い、比較的薄膜の絶縁層を前記光電変換部の一主面上における第一導電層形成領域と第一導電層非形成領域上に形成する場合、絶縁層形成と同時に、前記第一導電層上の絶縁層に容易に開口部を形成することができる。   In addition, the method for forming the opening in the insulating layer is not limited to the above. As described above, the surface uneven structure of the first conductive layer is formed on the first main surface of the photoelectric conversion unit, and the first conversion of the photoelectric conversion unit is performed. A relatively thin insulating layer is formed on one main surface of the photoelectric conversion part on the first conductive layer formation region and the first conductive layer non-formation region, using a larger surface uneven structure in the conductive layer non-formation region. In this case, the opening can be easily formed in the insulating layer on the first conductive layer simultaneously with the formation of the insulating layer.

以上のように、第一の実施形態においては、第一導電層非形成領域上に絶縁層が形成されたものが用いられたが、本発明においては、第一導電層71上にも絶縁層が形成されることが好ましい。この際、本発明の集電極7において、第一導電層上の絶縁層に開口部が形成されることにより、絶縁層の開口部9hを通じて、第一導電層と第二導電層が導通される。   As described above, in the first embodiment, the insulating layer is formed on the first conductive layer non-formation region. However, in the present invention, the insulating layer is also formed on the first conductive layer 71. Is preferably formed. At this time, in the collector electrode 7 of the present invention, the opening is formed in the insulating layer on the first conductive layer, whereby the first conductive layer and the second conductive layer are conducted through the opening 9h of the insulating layer. .

(第二導電層)
上記のように、開口部9hを有する絶縁層9が形成された後、第一導電層形成領域の絶縁層9上に第二導電層72がめっき法により形成される。第二導電層72に関しては、第一の実施の形態と同様である。第二導電層は、第一の実施の形態と同様にして形成されることから、重複を避けるため説明を省略する。この際、第二導電層として析出させる金属は、めっき法で形成できる材料であれば特に限定されず、例えば、銅、ニッケル、錫、アルミニウム、クロム、銀、金、亜鉛、鉛、パラジウム等、あるいはこれらの混合物を用いることができる。
(Second conductive layer)
As described above, after the insulating layer 9 having the opening 9h is formed, the second conductive layer 72 is formed on the insulating layer 9 in the first conductive layer forming region by plating. The second conductive layer 72 is the same as in the first embodiment. Since the second conductive layer is formed in the same manner as in the first embodiment, the description is omitted to avoid duplication. At this time, the metal deposited as the second conductive layer is not particularly limited as long as it is a material that can be formed by a plating method. For example, copper, nickel, tin, aluminum, chromium, silver, gold, zinc, lead, palladium, etc. Alternatively, a mixture of these can be used.

太陽電池の動作時(発電時)には、電流は主として第二導電層を流れる。そのため、第二導電層での抵抗損を抑制する観点から、第二導電層のライン抵抗は、できる限り小さいことが好ましい。具体的には、第二導電層のライン抵抗は、1Ω/cm以下であることが好ましく、0.5Ω/cm以下であることがより好ましい。一方、第一導電層のライン抵抗は、電解めっきの際の下地層として機能し得る程度に小さければよく、例えば、5Ω/cm以下にすればよい。   During operation of the solar cell (power generation), current flows mainly through the second conductive layer. Therefore, from the viewpoint of suppressing resistance loss in the second conductive layer, it is preferable that the line resistance of the second conductive layer is as small as possible. Specifically, the line resistance of the second conductive layer is preferably 1 Ω / cm or less, and more preferably 0.5 Ω / cm or less. On the other hand, the line resistance of the first conductive layer only needs to be small enough to function as a base layer during electrolytic plating, and may be, for example, 5 Ω / cm or less.

第二導電層は、無電解めっき法、電解めっき法のいずれでも形成され得るが、生産性の観点から、電解めっき法を用が好適である。電解めっき法では、金属の析出速度を大きくすることができるため、第二導電層を短時間で形成することができる。   The second conductive layer can be formed by either an electroless plating method or an electrolytic plating method, but the electrolytic plating method is preferably used from the viewpoint of productivity. In the electroplating method, since the metal deposition rate can be increased, the second conductive layer can be formed in a short time.

酸性銅めっきを例として、電解めっき法による第二導電層の形成方法を説明する。なお、ここでは第一導電層上に開口部を有する絶縁層が形成されている場合について説明する。図10は、第二導電層の形成に用いられるめっき装置10の概念図である。光電変換部上に第一導電層および開口部を有する絶縁層が形成された基板12と、陽極13とが、めっき槽11中のめっき液16に浸されている。基板12上の第一導電層71は、基板ホルダ14を介して電源15と接続されている。陽極13と基板12との間に電圧を印加することにより、絶縁層9で覆われていない第一導電層の上、すなわちアニール処理により絶縁層に生じた開口部を起点として、選択的に銅を析出させることができる。   Taking the acidic copper plating as an example, a method of forming the second conductive layer by the electrolytic plating method will be described. Here, a case where an insulating layer having an opening is formed over the first conductive layer will be described. FIG. 10 is a conceptual diagram of the plating apparatus 10 used for forming the second conductive layer. A substrate 12 on which an insulating layer having a first conductive layer and an opening is formed on a photoelectric conversion portion, and an anode 13 are immersed in a plating solution 16 in the plating tank 11. The first conductive layer 71 on the substrate 12 is connected to the power source 15 via the substrate holder 14. By applying a voltage between the anode 13 and the substrate 12, copper is selectively formed on the first conductive layer not covered with the insulating layer 9, that is, with an opening formed in the insulating layer by annealing treatment as a starting point. Can be deposited.

酸性銅めっきに用いられるめっき液16は銅イオンを含む。例えば硫酸銅、硫酸、水を主成分とする公知の組成のものが使用可能であり、これに0.1〜10A/dm2の電流を流すことにより、第二導電層である金属を析出させることができる。適切なめっき時間は、集電極の面積、電流密度、陰極電流効率、設定膜厚等に応じて適宜設定される。 The plating solution 16 used for acidic copper plating contains copper ions. For example, a known composition mainly composed of copper sulfate, sulfuric acid, and water can be used, and a metal that is the second conductive layer is deposited by applying a current of 0.1 to 10 A / dm 2 thereto. be able to. An appropriate plating time is appropriately set according to the area of the collecting electrode, current density, cathode current efficiency, set film thickness, and the like.

第二導電層は、複数の層から構成させても良い。例えば、Cu等の導電率の高い材料からなる第一のめっき層を、絶縁層の開口部を介して第一導電層上に形成した後、化学的安定性に優れる第二のめっき層を第一のめっき層の表面に形成することにより、低抵抗で化学的安定性に優れた集電極を形成することができる。   The second conductive layer may be composed of a plurality of layers. For example, after a first plating layer made of a material having high conductivity such as Cu is formed on the first conductive layer through the opening of the insulating layer, the second plating layer having excellent chemical stability is formed on the first plating layer. By forming on the surface of one plating layer, a collector electrode having low resistance and excellent chemical stability can be formed.

なお、第二導電層が形成されるめっき工程において前述のようにレーザ照射により生じた堆積物の除去が行われることが好ましい。   In the plating step in which the second conductive layer is formed, it is preferable to remove deposits generated by laser irradiation as described above.

めっき工程の後には、めっき液除去工程を設けて、基板12の表面に残留しためっき液を除去することが好ましい。めっき液除去工程を設けることによって、アニール処理で形成された絶縁層9の開口部9h以外を起点として析出し得る金属を除去することができる。開口部9h以外を起点として析出する金属としては、例えば絶縁層9のピンホール等を起点とするものが挙げられる。めっき液除去工程によってこのような金属が除去されることによって、遮光損が低減され、太陽電池特性をより向上させることが可能となる。   It is preferable to provide a plating solution removing step after the plating step to remove the plating solution remaining on the surface of the substrate 12. By providing the plating solution removing step, it is possible to remove the metal that can be deposited starting from the opening 9h other than the opening 9h of the insulating layer 9 formed by annealing. Examples of the metal that is deposited starting from other than the opening 9h include those starting from a pinhole of the insulating layer 9 or the like. By removing such a metal by the plating solution removing step, the light-shielding loss is reduced, and the solar cell characteristics can be further improved.

ここで、一般に、ITO等の透明電極層や、酸化シリコン等の絶縁層は親水性であり、基板12の表面や絶縁層9の表面の水との接触角は、10°程度あるいはそれ以下である場合が多い。一方、エアーブロー等によるめっき液の除去を容易にする観点からは、基板12の表面の水との接触角を20°以上とすることが好ましい。基板表面の接触角を大きくするために、基板12表面に撥水処理が行われてもよい。撥水処理は、例えば表面への撥水層の形成することにより行われる。撥水処理により、基板表面のめっき液に対する濡れ性を低下させることができる。   In general, a transparent electrode layer such as ITO or an insulating layer such as silicon oxide is hydrophilic, and a contact angle with water on the surface of the substrate 12 or the surface of the insulating layer 9 is about 10 ° or less. There are many cases. On the other hand, from the viewpoint of facilitating removal of the plating solution by air blow or the like, the contact angle with the water on the surface of the substrate 12 is preferably set to 20 ° or more. In order to increase the contact angle of the substrate surface, the surface of the substrate 12 may be subjected to water repellent treatment. The water repellent treatment is performed, for example, by forming a water repellent layer on the surface. By the water repellent treatment, the wettability of the substrate surface to the plating solution can be reduced.

なお、絶縁層9の表面への撥水処理に代えて、撥水性を有する絶縁層9が形成されてもよい。すなわち水との接触角θ大きい(例えば20°以上)の絶縁層9が形成されることにより、別途の撥水処理工程を省略できるため、太陽電池の生産性をより向上させることができる。絶縁層に撥水性を持たせる方法としては、例えば、絶縁層の製膜条件(例えば、製膜室に導入するシリコン原料ガスと酸素原料ガスの流量比)を変更したプラズマCVD法により、絶縁層としての酸化シリコン層を製膜する方法が挙げられる。   Instead of the water repellent treatment on the surface of the insulating layer 9, an insulating layer 9 having water repellency may be formed. That is, by forming the insulating layer 9 having a large contact angle θ with water (for example, 20 ° or more), a separate water-repellent treatment step can be omitted, so that the productivity of the solar cell can be further improved. As a method for imparting water repellency to the insulating layer, for example, the insulating layer is formed by a plasma CVD method in which the film forming conditions of the insulating layer (for example, the flow rate ratio of silicon source gas and oxygen source gas introduced into the film forming chamber) are changed And a method of forming a silicon oxide layer as the above.

本発明においては、集電極形成後(めっき工程後)に絶縁層除去工程が行われてもよい。特に、絶縁層として光吸収の大きい材料が用いられる場合は、絶縁層の光吸収による太陽電池特性の低下を抑制するために、絶縁層除去工程が行われることが好ましい。絶縁層の除去方法は、絶縁層材料の特性に応じて適宜選択される。例えば、化学的なエッチングや機械的研磨により絶縁層が除去され得る。また、材料によってはアッシング(灰化)法も適用可能である。この際、光取り込み効果をより向上させる観点から、第一導電層非形成領域上の絶縁層が全て除去されることがより好ましい。また、絶縁層9上に撥水層91が形成されている場合、絶縁層9とともに撥水層91も除去されることが好ましい。なお、絶縁層として光吸収の小さい材料が用いられる場合は、絶縁層除去工程が行われる必要はない。   In the present invention, the insulating layer removing step may be performed after the collector electrode is formed (after the plating step). In particular, when a material having a large light absorption is used as the insulating layer, it is preferable to perform an insulating layer removing step in order to suppress a decrease in solar cell characteristics due to the light absorption of the insulating layer. The method for removing the insulating layer is appropriately selected according to the characteristics of the insulating layer material. For example, the insulating layer can be removed by chemical etching or mechanical polishing. An ashing method can also be applied depending on the material. At this time, from the viewpoint of further improving the light capturing effect, it is more preferable that all of the insulating layer on the first conductive layer non-forming region is removed. When the water repellent layer 91 is formed on the insulating layer 9, it is preferable that the water repellent layer 91 is also removed together with the insulating layer 9. Note that in the case where a material with low light absorption is used for the insulating layer, the insulating layer removing step does not need to be performed.

以上、ヘテロ接合太陽電池の光入射側に集電極7が設けられる場合を中心に説明したが、裏面側にも同様の集電極が形成されてもよい。なお、本発明において、第二主面上の電極層として第二透明電極層と裏面金属電極を形成する場合、裏面金属電極は、第二主面上の全面に形成することができる。この場合、絶縁領域に付着した堆積物を除去する際に、裏面金属電極をマスクとして用いれば、裏面の透明電極層(第二透明電極層)を保護することができ、堆積物のみを選択的に除去しうると考えられる。   As described above, the case where the collector electrode 7 is provided on the light incident side of the heterojunction solar cell has been mainly described, but a similar collector electrode may be formed on the back surface side. In addition, in this invention, when forming a 2nd transparent electrode layer and a back surface metal electrode as an electrode layer on a 2nd main surface, a back surface metal electrode can be formed in the whole surface on a 2nd main surface. In this case, when removing the deposit adhering to the insulating region, if the back metal electrode is used as a mask, the transparent electrode layer (second transparent electrode layer) on the back surface can be protected, and only the deposit is selectively selected. It is thought that it can be removed.

ヘテロ接合太陽電池のように結晶シリコン基板を用いた太陽電池は、電流量が大きいため、一般に、透明電極層/集電極間の接触抵抗の損失による発電ロスが顕著となる傾向がある。これに対して、本発明では、第一導電層と第二導電層を有する集電極は、透明電極層との接触抵抗が低いため、接触抵抗に起因する発電ロスを低減することが可能となる。   Since a solar cell using a crystalline silicon substrate, such as a heterojunction solar cell, has a large amount of current, in general, power generation loss due to loss of contact resistance between the transparent electrode layer / collector electrode tends to be significant. On the other hand, in the present invention, since the collector electrode having the first conductive layer and the second conductive layer has a low contact resistance with the transparent electrode layer, it is possible to reduce power generation loss due to the contact resistance. .

本発明の太陽電池は、実用に供するに際して、モジュール化されることが好ましい。太陽電池のモジュール化は、適宜の方法により行われる。例えば、集電極にタブ線等のインターコネクタを介してバスバーが接続されることによって、複数の太陽電池セルが直列または並列に接続され、封止剤およびガラス板により封止されることによりモジュール化が行われる。   The solar cell of the present invention is preferably modularized for practical use. The modularization of the solar cell is performed by an appropriate method. For example, a bus bar is connected to the collector electrode via an interconnector such as a tab wire, so that a plurality of solar cells are connected in series or in parallel and sealed with a sealant and a glass plate to form a module. Is done.

特に、基板の表面に絶縁層が形成されている場合は、モジュール化の際の短絡が抑止されるため、モジュール化工程における生産性にも優れる。すなわち、図11(A)に示すように光入射面側に溝構造の絶縁領域を形成する場合、絶縁層9が該溝より光電変換部の側面端部側に形成されていないと、図11(A)に矢印で電流の流れが模式的に示されているように、モジュール化を行った際にタブ線20によって太陽電池の表裏電極が短絡する可能性が生じる。一方で、本発明のように、図11(B)(図6−2と同じ)に示すように、光電変換部の側面端部側にも絶縁層が形成されることにより、タブ線と裏面側の電極との接触がより抑制できると考えられる。これにより、モジュール化後のリーク電流の発生を防ぐことが可能になる。   In particular, when an insulating layer is formed on the surface of the substrate, a short circuit during modularization is suppressed, so that productivity in the modularization process is excellent. That is, when an insulating region having a groove structure is formed on the light incident surface side as shown in FIG. 11A, if the insulating layer 9 is not formed on the side surface end side of the photoelectric conversion portion from the groove, FIG. As indicated by arrows in (A), the current flow is schematically shown, and when modularization is performed, there is a possibility that the front and back electrodes of the solar cell are short-circuited by the tab wire 20. On the other hand, as shown in FIG. 11B (same as FIG. 6-2), an insulating layer is also formed on the side edge portion side of the photoelectric conversion portion as in the present invention, so that the tab wire and the back surface are formed. It is considered that contact with the side electrode can be further suppressed. Thereby, it becomes possible to prevent the occurrence of leakage current after modularization.

この際、タブ線と裏面電極との接触をより抑制できる観点から、光電変換部の第一主面側表面における裏面電極と短絡した領域において、タブ線と当該領域とが当接し得る領域の略全面に絶縁層が形成されていることが好ましい。特に、ヘテロ接合太陽電池など、光電変換部の表面に凹凸構造を有する場合、凸部により生じうるリーク電流をより抑制できると考えられる。なお本発明においては「一主面側表面の第一導電層非形成領域の略全面」とは、一主面側表面の絶縁領域以外の領域の90%以上を意味する。中でも95%以上が覆われていることが好ましく、全面すなわち100%が覆われていることがより好ましい。   In this case, from the viewpoint that the contact between the tab wire and the back electrode can be further suppressed, in the region short-circuited with the back electrode on the first main surface side surface of the photoelectric conversion portion, the abbreviation of the region where the tab wire and the region can abut. An insulating layer is preferably formed on the entire surface. In particular, when the surface of the photoelectric conversion part has a concavo-convex structure such as a heterojunction solar cell, it is considered that the leakage current that can be generated by the convex part can be further suppressed. In the present invention, “substantially the entire surface of the first conductive layer non-formation region on the one main surface side surface” means 90% or more of the region other than the insulating region on the one main surface side surface. Among them, it is preferable that 95% or more is covered, and it is more preferable that the entire surface, that is, 100% is covered.

また、本発明は、ヘテロ接合太陽電池以外の結晶シリコン太陽電池や、GaAs等のシリコン以外の半導体基板が用いられる太陽電池、非晶質シリコン系薄膜や結晶質シリコン系薄膜のpin接合あるいはpn接合上に透明電極層が形成されたシリコン系薄膜太陽電池や、CIS,CIGS等の化合物半導体太陽電池、色素増感太陽電池や有機薄膜(導電性ポリマー)等の有機薄膜太陽電池のような各種の太陽電池に適用可能である。   The present invention also relates to a crystalline silicon solar cell other than a heterojunction solar cell, a solar cell using a semiconductor substrate other than silicon such as GaAs, a pin junction or a pn junction of an amorphous silicon thin film or a crystalline silicon thin film. Various types of organic thin film solar cells such as silicon-based thin film solar cells having a transparent electrode layer formed thereon, compound semiconductor solar cells such as CIS and CIGS, dye-sensitized solar cells and organic thin films (conductive polymers) Applicable to solar cells.

結晶シリコン太陽電池としては、一導電型(例えばp型)結晶シリコン基板の第一主面上に逆導電型(例えばn型)の拡散層を有し、拡散層上に前記集電極を有する構成が挙げられる。このような結晶シリコン太陽電池は、一導電型層の裏面側にp+層等の導電型層を備えるのが一般的である。このように、光電変換部が非晶質シリコン層や透明電極層を含まない場合は、低融点材料の熱流動開始温度T1およびアニール温度Taは、250℃より高くてもよい。 The crystalline silicon solar cell has a reverse conductivity type (for example, n-type) diffusion layer on the first main surface of one conductivity type (for example, p-type) crystal silicon substrate, and the collector electrode on the diffusion layer. Is mentioned. Such a crystalline silicon solar cell is generally provided with a conductive layer such as a p + layer on the back side of one conductive layer. Thus, when the photoelectric conversion part does not include an amorphous silicon layer or a transparent electrode layer, the thermal flow start temperature T 1 and the annealing temperature Ta of the low melting point material may be higher than 250 ° C.

シリコン系薄膜太陽電池としては、例えば、p型薄膜とn型薄膜との間に非晶質の真性(i型)シリコン薄膜を有する非晶質シリコン系薄膜太陽電池や、p型薄膜とn型薄膜との間に結晶質の真性シリコン薄膜を有する結晶質シリコン系半導体太陽電池が挙げられる。また、複数のpin接合が積層されたタンデム型の薄膜太陽電池も好適である。このようなシリコン系薄膜太陽電池では、透明電極層や非晶質シリコン系薄膜の耐熱性を勘案して、低融点材料の熱流動開始温度T1およびアニール温度Taは250℃以下であることが好ましく、200℃以下であることがより好ましく、180℃以下であることがさらに好ましい。 Examples of the silicon thin film solar cell include an amorphous silicon thin film solar cell having an amorphous intrinsic (i type) silicon thin film between a p type thin film and an n type thin film, and a p type thin film and an n type thin film. Examples thereof include a crystalline silicon-based semiconductor solar cell having a crystalline intrinsic silicon thin film between the thin film. A tandem thin film solar cell in which a plurality of pin junctions are stacked is also suitable. In such a silicon-based thin film solar cell, in consideration of the heat resistance of the transparent electrode layer and the amorphous silicon-based thin film, the heat flow starting temperature T 1 and the annealing temperature Ta of the low melting point material may be 250 ° C. or less. Preferably, it is 200 degrees C or less, More preferably, it is 180 degrees C or less.

本発明の太陽電池は、実用に供するに際して、モジュール化されることが好ましい。太陽電池のモジュール化は、適宜の方法により行われる。例えば、集電極にタブ等のインターコネクタを介してバスバーが接続されることによって、複数の太陽電池セルが直列または並列に接続され、封止剤およびガラス板により封止されることによりモジュール化が行われる。   The solar cell of the present invention is preferably modularized for practical use. The modularization of the solar cell is performed by an appropriate method. For example, a bus bar is connected to a collector electrode via an interconnector such as a tab, so that a plurality of solar cells are connected in series or in parallel, and sealed with a sealant and a glass plate to be modularized. Done.

以下、図2に示すヘテロ接合太陽電池に関する実施例を挙げて、本発明を具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。   Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to the examples of the heterojunction solar cell shown in FIG. 2, but the present invention is not limited to the following examples.

(実施例1)
実施例1のヘテロ接合太陽電池を、以下のようにして製造した。
Example 1
The heterojunction solar cell of Example 1 was manufactured as follows.

一導電型単結晶シリコン基板として、入射面の面方位が(100)で、厚みが200μmのn型単結晶シリコン基板を用い、このシリコン基板を2重量%のHF水溶液に3分間浸漬し、表面の酸化シリコン膜が除去された後、超純水によるリンスが2回行われた。このシリコン基板を、70℃に保持された5/15重量%のKOH/イソプロピルアルコール水溶液に15分間浸漬し、基板の表面をエッチングすることでテクスチャが形成された。その後に超純水によるリンスが2回行われた。原子間力顕微鏡(AFM パシフィックナノテクノロジー社製)により、基板の表面観察を行ったところ、基板の表面はエッチングが最も進行しており、(111)面が露出したピラミッド型のテクスチャが形成されていた。   As a single conductivity type single crystal silicon substrate, an n-type single crystal silicon substrate having an incident plane of (100) and a thickness of 200 μm was used, and this silicon substrate was immersed in a 2% by weight HF aqueous solution for 3 minutes. After the silicon oxide film was removed, rinsing with ultrapure water was performed twice. This silicon substrate was immersed in a 5/15 wt% KOH / isopropyl alcohol aqueous solution maintained at 70 ° C. for 15 minutes, and the texture was formed by etching the surface of the substrate. Thereafter, rinsing with ultrapure water was performed twice. When the surface of the substrate was observed with an atomic force microscope (manufactured by AFM Pacific Nanotechnology), the surface of the substrate was most etched and a pyramidal texture with an exposed (111) plane was formed. It was.

エッチング後の基板がCVD装置へ導入され、その光入射側に、真性シリコン系薄膜2aとしてi型非晶質シリコンが5nmの膜厚で製膜された。i型非晶質シリコンの製膜条件は、基板温度:150℃、圧力:120Pa、SiH4/H2流量比:3/10、投入パワー密度:0.011W/cm2であった。なお、本実施例における薄膜の膜厚は、ガラス基板上に同条件にて製膜された薄膜の膜厚を、分光エリプソメトリー(商品名M2000、ジェー・エー・ウーラム社製)にて測定することにより求められた製膜速度から算出された値である。 The etched substrate was introduced into a CVD apparatus, and an i-type amorphous silicon film having a thickness of 5 nm was formed on the light incident side as an intrinsic silicon-based thin film 2a. The film forming conditions for the i-type amorphous silicon were: substrate temperature: 150 ° C., pressure: 120 Pa, SiH 4 / H 2 flow rate ratio: 3/10, and input power density: 0.011 W / cm 2 . In addition, the film thickness of the thin film in a present Example measures the film thickness of the thin film formed on the glass substrate on the same conditions by the spectroscopic ellipsometry (brand name M2000, JA Woollam Co., Ltd. product). It is a value calculated from the film forming speed obtained by this.

i型非晶質シリコン層2a上に、逆導電型シリコン系薄膜3aとしてp型非晶質シリコンが7nmの膜厚で製膜された。p型非晶質シリコン層3aの製膜条件は、基板温度が150℃、圧力60Pa、SiH4/B26流量比が1/3、投入パワー密度が0.01W/cm2であった。なお、上記でいうB26ガス流量は、H2によりB26濃度が5000ppmまで希釈された希釈ガスの流量である。 On the i-type amorphous silicon layer 2a, a p-type amorphous silicon film having a thickness of 7 nm was formed as the reverse conductivity type silicon-based thin film 3a. The film forming conditions for the p-type amorphous silicon layer 3a were as follows: the substrate temperature was 150 ° C., the pressure was 60 Pa, the SiH 4 / B 2 H 6 flow rate ratio was 1/3, and the input power density was 0.01 W / cm 2 . . The B 2 H 6 gas flow rate mentioned above is the flow rate of the diluted gas diluted with H 2 to a B 2 H 6 concentration of 5000 ppm.

次に基板の裏面側に、真性シリコン系薄膜2bとしてi型非晶質シリコン層が6nmの膜厚で製膜された。i型非晶質シリコン層2bの製膜条件は、上記のi型非晶質シリコン層2aの製膜条件と同様であった。i型非晶質シリコン層2b上に、一導電型シリコン系薄膜3bとしてn型非晶質シリコン層が4nmの膜厚で製膜された。n型非晶質シリコン層3bの製膜条件は、基板温度:150℃、圧力:60Pa、SiH4/PH3流量比:1/2、投入パワー密度:0.01W/cm2であった。なお、上記でいうPH3ガス流量は、H2によりPH3濃度が5000ppmまで希釈された希釈ガスの流量である。 Next, an i-type amorphous silicon layer having a thickness of 6 nm was formed as an intrinsic silicon-based thin film 2b on the back side of the substrate. The film formation conditions for the i-type amorphous silicon layer 2b were the same as those for the i-type amorphous silicon layer 2a. On the i-type amorphous silicon layer 2b, an n-type amorphous silicon layer having a thickness of 4 nm was formed as a one-conductivity-type silicon-based thin film 3b. The film forming conditions of the n-type amorphous silicon layer 3b were: substrate temperature: 150 ° C., pressure: 60 Pa, SiH 4 / PH 3 flow rate ratio: 1/2, input power density: 0.01 W / cm 2 . The PH 3 gas flow rate mentioned above is the flow rate of the diluted gas diluted with H 2 to a PH 3 concentration of 5000 ppm.

この上に透明電極層6aおよび6bとして、各々酸化インジウム錫(ITO、屈折率:1.9)が100nmの膜厚で製膜された。ターゲットとして酸化インジウムを用い、基板温度:室温、圧力:0.2Paのアルゴン雰囲気中で、0.5W/cm2のパワー密度を印加して透明電極層の製膜が行われた。なお透明電極層を製膜する際にはマスクを用いず、透明電極層6aおよび6bはいずれも製膜面とは反対面側に回り込んでいた。裏面側透明電極層6b上には、裏面金属電極8として、スパッタ法により銀が500nmの膜厚で形成された。裏面金属電極8の製膜時もマスクは使用されず、光入射面側に回り込んでいた。光入射側透明電極層6a上には、第一導電層71および第二導電層72を有する集電極7が以下のように形成された。 On this, as transparent electrode layers 6a and 6b, indium tin oxide (ITO, refractive index: 1.9) was formed to a thickness of 100 nm. Indium oxide was used as a target, and a transparent electrode layer was formed by applying a power density of 0.5 W / cm 2 in an argon atmosphere at a substrate temperature of room temperature and a pressure of 0.2 Pa. When forming the transparent electrode layer, a mask was not used, and both of the transparent electrode layers 6a and 6b went around to the surface opposite to the film forming surface. On the back surface side transparent electrode layer 6b, silver was formed as a back surface metal electrode 8 with a film thickness of 500 nm by sputtering. Even when the back metal electrode 8 was formed, a mask was not used, and the mask wraps around the light incident surface. On the light incident side transparent electrode layer 6a, the collector electrode 7 having the first conductive layer 71 and the second conductive layer 72 was formed as follows.

第一導電層71の形成には、低融点材料としてのSnBi金属粉末(粒径DL=25〜35μm、融点T1=141℃)と、高融点材料としての銀粉末(粒径DH=2〜3μm、融点T2=971℃)とを、20:80の重量比で含み、さらにバインダー樹脂としてエポキシ系樹脂を含む印刷ペーストが用いられた。この印刷ペーストを、集電極パターンに対応する開口幅(L=80μm)を有する#230メッシュ(開口幅:l=85μm)のスクリーン版を用いて、スクリーン印刷し、90℃で乾燥が行われた。 For the formation of the first conductive layer 71, SnBi metal powder (particle size D L = 25 to 35 μm, melting point T 1 = 141 ° C.) as a low melting point material and silver powder (particle size D H = 2 to 3 μm, melting point T 2 = 971 ° C.) at a weight ratio of 20:80, and a printing paste containing an epoxy resin as a binder resin was used. The printed paste was screen printed using a # 230 mesh (opening width: l = 85 μm) screen plate having an opening width (L = 80 μm) corresponding to the collector electrode pattern, and dried at 90 ° C. .

第一導電層71が形成された基板が、CVD装置に投入され、絶縁層9として酸化シリコン層(屈折率:1.5)が、プラズマCVD法により80nmの厚みで光入射面側全面に形成された。この際、第一導電層上にも絶縁層が形成されていた。   The substrate on which the first conductive layer 71 is formed is put into a CVD apparatus, and a silicon oxide layer (refractive index: 1.5) is formed as an insulating layer 9 on the entire light incident surface side with a thickness of 80 nm by plasma CVD. It was done. At this time, an insulating layer was also formed on the first conductive layer.

絶縁層9の製膜条件は、基板温度:135℃、圧力133Pa、SiH4/CO2流量比:1/20、投入パワー密度:0.05W/cm2(周波数13.56MHz)であった。この条件で光入射面側に形成された絶縁層の屈折率(n)および消衰係数(k)は図12に示す通りであった。 The film formation conditions of the insulating layer 9 were: substrate temperature: 135 ° C., pressure 133 Pa, SiH 4 / CO 2 flow rate ratio: 1/20, input power density: 0.05 W / cm 2 (frequency 13.56 MHz). The refractive index (n) and extinction coefficient (k) of the insulating layer formed on the light incident surface side under these conditions were as shown in FIG.

その後、レーザ加工機によりセル外周部のシリコンウエハが0.5mmの幅で除去され、本発明のヘテロ接合太陽電池が作製された。このとき、ウエハ端部から0.5mmの位置にレーザ光を表面側から照射することで溝を形成し、この溝を起点として、ウエハの破断を行った。この工程により、ウエハ端部に絶縁領域が形成された。その後、絶縁層形成後の基板が熱風循環型オーブンに導入され、大気雰囲気において、180℃で20分間、アニール処理が実施された。   Thereafter, the silicon wafer on the outer periphery of the cell was removed with a width of 0.5 mm by a laser processing machine, and the heterojunction solar cell of the present invention was fabricated. At this time, a groove was formed by irradiating laser light from the surface side to a position 0.5 mm from the edge of the wafer, and the wafer was broken starting from this groove. By this process, an insulating region was formed at the edge of the wafer. Thereafter, the substrate after the formation of the insulating layer was introduced into a hot-air circulating oven, and an annealing process was performed at 180 ° C. for 20 minutes in an air atmosphere.

アニール工程後の基板は、図10に示すように、めっき槽11に投入された。めっき液16には、硫酸銅五水和物、硫酸、および塩化ナトリウムが、それぞれ120g/l、150g/l、および70mg/lの濃度となるように調製された溶液に、添加剤(上村工業製:品番ESY−2B、ESY−H、ESY−1A)が添加されたものが用いられた。このめっき液を用いて、温度40℃、電流3A/dm2の条件でめっきが行われ、第一導電層71上の絶縁層上に、10μm程度の厚みで第二導電層72として銅が均一に析出した。第一導電層が形成されていない領域への銅の析出はほとんど見られなかった。なお、電流を印加する前に、アニール工程後の基板はめっき液内で静置された。このとき、絶縁領域はめっき液に曝され、絶縁領域に付着した堆積物が除去された。 The substrate after the annealing step was put into the plating tank 11 as shown in FIG. In the plating solution 16, copper sulfate pentahydrate, sulfuric acid, and sodium chloride were added to a solution prepared so as to have a concentration of 120 g / l, 150 g / l, and 70 mg / l, respectively. (Product: ESY-2B, ESY-H, ESY-1A) added were used. Using this plating solution, plating is performed under conditions of a temperature of 40 ° C. and a current of 3 A / dm 2 , and copper is uniformly formed as the second conductive layer 72 with a thickness of about 10 μm on the insulating layer on the first conductive layer 71. Precipitated in Almost no copper was deposited in the region where the first conductive layer was not formed. In addition, before applying an electric current, the board | substrate after an annealing process was left still in the plating solution. At this time, the insulating region was exposed to the plating solution, and the deposits attached to the insulating region were removed.

(比較例1)
絶縁層及び第二導電層が形成されず、第一導電層形成後に絶縁処理が実施された点を除いて、実施例1と同様にしてヘテロ接合太陽電池が作製された。比較例1においては、絶縁領域に付着した堆積物の除去は行われなかった。
(Comparative Example 1)
A heterojunction solar cell was fabricated in the same manner as in Example 1 except that the insulating layer and the second conductive layer were not formed, and that the insulating treatment was performed after the first conductive layer was formed. In Comparative Example 1, the deposit adhered to the insulating region was not removed.

(参考例1)
絶縁領域を絶縁性のテープで覆うことで、めっき工程において絶縁領域がめっき液に曝されないようにして、絶縁領域に付着した堆積物の除去は行われなかった点を除いて実施例1と同様にしてヘテロ接合太陽電池が作製された。
(Reference Example 1)
The insulating region is covered with an insulating tape so that the insulating region is not exposed to the plating solution in the plating process, and the deposit attached to the insulating region is not removed. Thus, a heterojunction solar cell was produced.

上記各実施例、比較例、参考例のヘテロ接合太陽電池の作製条件および外観観察結果、太陽電池特性(開放電圧(Voc)、短絡電流(Isc)、曲線因子(FF)および最大出力(Pmax)および、−2Vで測定したときの暗電流値測定結果を表1に示す。なお、太陽電池特性及び暗電流測定結果については、実施例1での評価結果を1としたときの比率を示した。   Production conditions and appearance observation results of the heterojunction solar cells of the above examples, comparative examples, and reference examples, solar cell characteristics (open voltage (Voc), short circuit current (Isc), fill factor (FF), and maximum output (Pmax) And the dark current value measurement result when measured by -2V is shown in Table 1. In addition, about the solar cell characteristic and the dark current measurement result, the ratio when the evaluation result in Example 1 was set to 1 was shown. .

実施例1と比較例1との比較では、実施例1においては高いFFが得られることが分かる。実施例1と比較例1とでは、第二導電層や絶縁領域でのレーザ照射により生じた堆積物の有無が異なることから、リーク電流と集電極での抵抗損の違いに生じ、FFに差が生じたものと考えられる。抵抗損の影響は、比較例1と参考例1との比較から見積もることが可能であり、リーク電流の影響は実施例1と比較例1とで見積もることが可能である。   A comparison between Example 1 and Comparative Example 1 shows that high FF is obtained in Example 1. In Example 1 and Comparative Example 1, the presence or absence of deposits generated by laser irradiation in the second conductive layer or the insulating region is different, resulting in a difference in leakage current and resistance loss in the collector electrode, resulting in a difference in FF. Is considered to have occurred. The influence of resistance loss can be estimated from the comparison between Comparative Example 1 and Reference Example 1, and the influence of leakage current can be estimated in Example 1 and Comparative Example 1.

これらの結果から、本発明に係る実施例1に示した太陽電池においては、従来の太陽電池よりも高い変換効率が得られることが分かる。   From these results, it can be seen that the solar cell shown in Example 1 according to the present invention can obtain higher conversion efficiency than the conventional solar cell.

以上、実施例を用いて説明したように、本発明によれば、絶縁層のパターニングを行うことなく、太陽電池の集電極を作製することができるため、高出力の太陽電池を低コストで提供することが可能となる。   As described above with reference to the examples, according to the present invention, the collector electrode of the solar cell can be produced without performing the patterning of the insulating layer, so that a high-power solar cell is provided at a low cost. It becomes possible to do.

1.一導電型単結晶シリコン基板
2.真性シリコン系薄膜
3.導電型シリコン系薄膜
6.透明電極層
6aN.第一主面側層除去領域
7.集電極
71.第一導電層
711.低融点材料
72.第二導電層
8.裏面金属電極
9.絶縁層
9h.開口部
50.光電変換部
100.太陽電池
101.ヘテロ接合太陽電池
10.めっき装置
11.めっき槽
12.基板
13.陽極
14.基板ホルダ
15.電源
16.めっき液
18.電極層
20.タブ線
1. 1. One conductivity type single crystal silicon substrate 2. Intrinsic silicon-based thin film 5. Conductive silicon thin film Transparent electrode layer 6aN. 6. First main surface side layer removal region Collector electrode 71. First conductive layer 711. Low melting point material 72. Second conductive layer 8. Back metal electrode 9. Insulating layer 9h. Opening 50. Photoelectric conversion unit 100. Solar cell 101. Heterojunction solar cell 10. Plating apparatus 11. Plating tank 12. Substrate 13. Anode 14. Substrate holder 15. Power supply 16. Plating solution 18. Electrode layer 20. Tab line

Claims (16)

一導電型半導体領域の第一主面上に逆導電型半導体領域と透明電極層をこの順に含む第一主面側層を有し、前記一導電型半導体領域の第二主面上に電極層を有する光電変換部と、前記光電変換部の第一主面上に、光電変換部側から順に第一導電層と第二導電層を有する集電極とを備える太陽電池の製造方法であって、
光電変換部の第一主面上に第一導電層が形成される第一導電層形成工程と
めっき法により前記第一導電層上に第二導電層が形成されるめっき工程と、をこの順に有し、
前記めっき工程前に、前記光電変換部の第一主面上における第一導電層非形成領域上に絶縁層を形成する絶縁層形成工程を有し、
さらに、光電変換部の第一主面側の前記透明電極層と、第二主面の前記電極層の間の電気的短絡が除去された絶縁領域を形成する絶縁処理工程を有し、
前記絶縁処理工程は、前記第一主面側層または前記電極層の少なくともいずれか一方を貫通して除去し、かつ、前記一導電型半導体領域の少なくとも一部を除去するようにレーザ照射が行われるレーザ照射工程を有し、
前記絶縁処理工程において、前記一導電型半導体領域および前記第一主面側層が除去されることにより前記絶縁領域が形成され、
前記絶縁処理工程の後、前記めっき工程において、前記レーザ照射により前記絶縁領域に形成された堆積物の少なくとも一部が除去される、太陽電池の製造方法。
A first main surface side layer including a reverse conductivity type semiconductor region and a transparent electrode layer in this order on the first main surface of the one conductivity type semiconductor region; and an electrode layer on the second main surface of the one conductivity type semiconductor region. A solar cell manufacturing method comprising: a photoelectric conversion unit having a first electrode; and a collector electrode having a first conductive layer and a second conductive layer in order from the photoelectric conversion unit side on the first main surface of the photoelectric conversion unit,
The first conductive layer forming step in which the first conductive layer is formed on the first main surface of the photoelectric conversion portion and the plating step in which the second conductive layer is formed on the first conductive layer by plating method in this order. Have
Before the plating step, an insulating layer forming step of forming an insulating layer on the first conductive layer non-forming region on the first main surface of the photoelectric conversion part,
Furthermore, it has an insulating treatment step of forming an insulating region in which an electrical short circuit between the transparent electrode layer on the first main surface side of the photoelectric conversion portion and the electrode layer on the second main surface is removed,
In the insulating treatment step, laser irradiation is performed so as to remove at least one of the first main surface side layer and the electrode layer and to remove at least a part of the one-conductivity-type semiconductor region. A laser irradiation process,
In the insulating treatment step, the insulating region is formed by removing the one conductivity type semiconductor region and the first main surface side layer,
The method for manufacturing a solar cell, wherein at least a part of the deposit formed in the insulating region by the laser irradiation is removed in the plating step after the insulating treatment step.
前記電極層が、第二透明電極層もしくは金属電極層のうちの少なくとも一方を有する、請求項1に記載の太陽電池の製造方法。   The method for manufacturing a solar cell according to claim 1, wherein the electrode layer has at least one of a second transparent electrode layer and a metal electrode layer. 前記電極層が、前記一導電型半導体領域側から順に、前記第二透明電極層と前記金属電極層をこの順に有する、請求項1または2のいずれかに記載の太陽電池の製造方法。   The method for manufacturing a solar cell according to claim 1, wherein the electrode layer has the second transparent electrode layer and the metal electrode layer in this order in order from the one conductivity type semiconductor region side. 前記絶縁領域において、前記堆積物が、前記透明電極層または前記電極層の少なくとも一方と、前記一導電型半導体領域と、を接続している、請求項1〜3のいずれかに記載の太陽電池の製造方法。   4. The solar cell according to claim 1, wherein in the insulating region, the deposit connects at least one of the transparent electrode layer or the electrode layer and the one-conductivity-type semiconductor region. Manufacturing method. 前記レーザ照射工程において、前記第一主面側層を貫通して除去し、かつ、前記一導電型半導体領域の少なくとも一部を除去するようにレーザ照射が行われる、請求項1〜4のいずれかに記載の太陽電池の製造方法。   5. The laser irradiation according to claim 1, wherein in the laser irradiation step, laser irradiation is performed so as to penetrate through the first main surface side layer and to remove at least a part of the one-conductivity-type semiconductor region. A method for producing a solar cell according to claim 1. 前記堆積物は、前記第一主面側層における透明電極層をレーザ照射することにより形成された透明電極層堆積物を含む、請求項1〜5のいずれかに記載の太陽電池の製造方法。   The said deposit is a manufacturing method of the solar cell in any one of Claims 1-5 containing the transparent electrode layer deposit formed by irradiating the transparent electrode layer in said 1st main surface side layer with a laser. 前記一導電型半導体領域が一導電型単結晶シリコン基板である、請求項1〜6のいずれかに記載の太陽電池の製造方法。   The method for manufacturing a solar cell according to claim 1, wherein the one-conductivity-type semiconductor region is a one-conductivity-type single crystal silicon substrate. 前記逆導電型半導体層が、逆導電型シリコン系薄膜である、請求項1〜7のいずれかに記載の太陽電池の製造方法。   The manufacturing method of the solar cell in any one of Claims 1-7 whose said reverse conductivity type semiconductor layer is a reverse conductivity type silicon-type thin film. 前記第一導電層形成工程後、前記めっき工程前に、前記絶縁層形成工程を有し、
前記絶縁層形成工程において、前記第一導電層を被覆するように前記絶縁層が形成され、
前記絶縁層形成後、めっき工程前に、前記第一導電層上の絶縁層に開口部を形成する工程を有し、
前記めっき工程において、前記絶縁層の開口部を介して、第一導電層と第二導電層が導通される、請求項1〜8のいずれかに記載の太陽電池の製造方法。
After the first conductive layer forming step, before the plating step, the insulating layer forming step,
In the insulating layer forming step, the insulating layer is formed so as to cover the first conductive layer,
After forming the insulating layer and before the plating step, the step of forming an opening in the insulating layer on the first conductive layer,
The method for manufacturing a solar cell according to claim 1, wherein in the plating step, the first conductive layer and the second conductive layer are conducted through the opening of the insulating layer.
前記第一導電層は熱流動開始温度T1が前記光電変換部の耐熱温度よりも低温である低融点材料を含み、
前記絶縁層形成工程の後、前記低融点材料の熱流動開始温度T1よりも高温の基板温度Taで加熱されることにより前記絶縁層に開口部が形成される、請求項9に記載の太陽電池の製造方法。
The first conductive layer includes a low-melting-point material having a heat flow start temperature T1 lower than a heat resistant temperature of the photoelectric conversion unit,
10. The solar cell according to claim 9, wherein after the insulating layer forming step, an opening is formed in the insulating layer by heating at a substrate temperature Ta higher than a thermal flow start temperature T <b> 1 of the low melting point material. Manufacturing method.
前記第一導電層は熱流動開始温度T1が前記光電変換部の耐熱温度よりも低温である低融点材料を含み、
前記第一導電層形成工程後、前記めっき工程前に、前記絶縁層形成工程を有し、
前記絶縁層形成工程において、前記第一導電層を被覆するように前記絶縁層が形成され、かつ、前記低融点材料の熱流動開始温度T1よりも高温の基板温度Tbで加熱しながら前記絶縁層を製膜することにより前記絶縁層に開口部が形成され、
前記めっき工程において、前記絶縁層の開口部を介して、第一導電層と第二導電層が導通される、請求項9に記載の太陽電池の製造方法。
The first conductive layer includes a low-melting-point material having a heat flow start temperature T1 lower than a heat resistant temperature of the photoelectric conversion unit,
After the first conductive layer forming step, before the plating step, the insulating layer forming step,
In the insulating layer forming step, the insulating layer is formed so as to cover the first conductive layer, and the insulating layer is heated while being heated at a substrate temperature Tb higher than a thermal flow start temperature T1 of the low melting point material. To form an opening in the insulating layer,
The method for manufacturing a solar cell according to claim 9, wherein in the plating step, the first conductive layer and the second conductive layer are conducted through the opening of the insulating layer.
前記光電変換部は、前記一導電型結晶シリコン基板の一主面上に、シリコン系薄膜および透明電極層をこの順に有し、前記透明電極層上に前記集電極が形成される、請求項7〜11のいずれか1項に記載の太陽電池の製造方法。   The photoelectric conversion unit has a silicon-based thin film and a transparent electrode layer in this order on one main surface of the one-conductivity-type crystalline silicon substrate, and the collector electrode is formed on the transparent electrode layer. The manufacturing method of the solar cell of any one of -11. 一導電型半導体領域を有する光電変換部と、前記光電変換部の第一主面上に、集電極を有する太陽電池であって、
前記一導電型半導体領域は、第一主面上に逆導電型半導体領域と透明電極層をこの順に含む第一主面側層を有し、かつ、第二主面上に電極層を有し、
前記集電極は、前記光電変換部側から順に第一導電層と第二導電層とを含み、かつ、前記第一導電層と前記第二導電層の間に、開口部が形成された絶縁層を含み、
前記第一導電層は前記絶縁層により被覆されており、
前記第二導電層の一部が前記絶縁層の前記開口部を通じて前記第一導電層に導通されており、
前記光電変換部は、第一主面、第二主面または側面に、前記透明電極層と前記電極層の間の電気的短絡が除去された絶縁領域を有し、
前記絶縁領域は、前記一導電型半導体領域および前記第一主面側層が露出するように形成されており、前記絶縁領域の少なくとも一部にレーザ痕を有する、太陽電池。
A photoelectric conversion part having one conductivity type semiconductor region, and a solar cell having a collector electrode on the first main surface of the photoelectric conversion part,
The one conductivity type semiconductor region has a first main surface side layer including a reverse conductivity type semiconductor region and a transparent electrode layer in this order on the first main surface, and an electrode layer on the second main surface. ,
The collector electrode includes a first conductive layer and a second conductive layer in order from the photoelectric conversion unit side, and an insulating layer in which an opening is formed between the first conductive layer and the second conductive layer Including
The first conductive layer is covered with the insulating layer;
A portion of the second conductive layer is conducted to the first conductive layer through the opening of the insulating layer;
The photoelectric conversion unit has an insulating region in which an electrical short circuit between the transparent electrode layer and the electrode layer is removed on the first main surface, the second main surface, or the side surface,
The solar cell, wherein the insulating region is formed so as to expose the one-conductivity-type semiconductor region and the first main surface side layer, and has a laser mark in at least a part of the insulating region.
前記絶縁領域は、前記光電変換領域の第一主面から前記光電変換領域の第二主面に達するレーザ痕を有する、請求項13に記載の太陽電池。   The solar cell according to claim 13, wherein the insulating region has a laser mark that reaches a second main surface of the photoelectric conversion region from a first main surface of the photoelectric conversion region. 前記絶縁層は、前記光電変換部の第一主面側表面における第一導電層非形成領域上にも形成されている、請求項13または14に記載の太陽電池。   The solar cell according to claim 13 or 14, wherein the insulating layer is also formed on a first conductive layer non-formation region on a surface of the first main surface side of the photoelectric conversion unit. 前記絶縁層が、前記絶縁領域に付着していない、請求項13〜15のいずれか1項に記載の太陽電池。
The solar cell according to any one of claims 13 to 15, wherein the insulating layer is not attached to the insulating region.
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