JP2015159198A - Photovoltaic element, manufacturing method therefor and manufacturing apparatus therefor - Google Patents

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Takehiko Sato
剛彦 佐藤
弘也 山林
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弘也 山林
哲郎 林田
Tetsuro Hayashida
哲郎 林田
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a photovoltaic element having a high fill factor, and to provide a manufacturing method and a manufacturing apparatus therefor.SOLUTION: A photovoltaic element including an n-type single crystal silicon substrate 1 having a first principal surface and a second principal surface, where light impinges on the first principal surface, and a p-type amorphous silicon layer 11 forming a pn junction on the first or second principal surface, has first and second electrodes, respectively, on the first and second principal surfaces. The first electrode includes an electroless Ni plating layer 18, as an underlying conductor layer, formed so as to wrap around from the first principal surface to the second principal surface, and an electrolyte Cu plating layer 19 formed thereon.

Description

本発明は、光起電力素子、その製造方法およびその製造装置に係り、特にめっき電極を用いた光起電力素子に関する。   The present invention relates to a photovoltaic device, a manufacturing method thereof, and a manufacturing apparatus thereof, and more particularly to a photovoltaic device using a plating electrode.

現在の結晶シリコン太陽電池は、光起電力素子として最も一般的である、受光面側に拡散による不純物半導体層を形成した拡散型の太陽電池、アモルファスシリコンなど薄膜により不純物半導体層を形成したヘテロ接合太陽電池、基板と同一および異なる導電型の両方の不純物半導体層を裏面側にくし型に配置した裏面接合型太陽電池があり、いずれの型の太陽電池も量産レベルで製造されている。   Current crystalline silicon solar cells are the most common photovoltaic devices, diffused solar cells with an impurity semiconductor layer formed by diffusion on the light-receiving surface side, and heterojunctions with an impurity semiconductor layer formed by a thin film such as amorphous silicon There is a back junction solar cell in which impurity semiconductor layers of the same and different conductivity types as the substrate and the substrate are arranged in a comb shape on the back side, and both types of solar cells are manufactured at a mass production level.

これらのうち、拡散型の太陽電池は厚さが200μm程度のp型結晶シリコン基板を用い、光吸収率を高める表面テクスチャー、n型拡散層、反射防止膜および表面電極(例えば、櫛型銀(Ag)電極)を当該基板の受光面側に順次形成し、また、裏面電極(例えば、アルミニウム(Al)電極)をスクリーン印刷によって当該基板の非受光面側に形成した後、800℃程度の高温で焼成することによって一般に製造されている。かかる焼成では、表面電極および裏面電極の溶媒分が揮発すると共に、当該基板の受光面側において櫛型Ag電極が反射防止膜を突き破ってn型拡散層に接続され、また、当該基板の非受光面側においてAl電極の一部のAlが当該基板に拡散して裏面電界層(BSF:Back Surface Field)を形成する。   Among these, a diffusion type solar cell uses a p-type crystalline silicon substrate having a thickness of about 200 μm, and has a surface texture, an n-type diffusion layer, an antireflection film and a surface electrode (for example, comb-shaped silver ( Ag) electrode) is sequentially formed on the light-receiving surface side of the substrate, and a back electrode (for example, an aluminum (Al) electrode) is formed on the non-light-receiving surface side of the substrate by screen printing. Generally, it is manufactured by baking with. In such firing, the solvent content of the front electrode and the back electrode volatilizes, and the comb Ag electrode penetrates the antireflection film on the light receiving surface side of the substrate and is connected to the n-type diffusion layer. On the surface side, a part of Al of the Al electrode diffuses into the substrate to form a back surface field layer (BSF: Back Surface Field).

より変換効率を向上させるセル構造として、特許文献1〜3には結晶シリコン基板に薄い真性半導体層を介して不純物ドープシリコン層からなる接合或いはBSF層を形成するヘテロ接合太陽電池に関する技術が開示されている。この構造では不純物ドープ層を薄膜で形成することにより不純物ドープ層の濃度分布を自由に設定できる。また、この不純物ドープ層は薄いため膜中でのキャリアの再結合や光吸収を抑制することができる。また、間に挿入した真性半導体層は接合間の不純物拡散を抑制し、急峻な不純物プロファイルをもつ接合を形成することができるため、良好な接合界面形成により高い開放電圧を得ることができる。さらに真性半導体層、不純物ドープ層は200℃程度の低温で形成できるため、基板の厚みが薄くても熱により基板に生じるストレスや、基板の反りを低減することができる。また、熱により劣化しやすい結晶シリコン基板に対しても基板品質の低下を抑制できることが期待できる。この方式の太陽電池における電極は、ヘテロ接合部の特性低下を防ぐため、低温焼結型Ag電極を用いて200℃以下で形成される。   As cell structures that further improve the conversion efficiency, Patent Documents 1 to 3 disclose technologies relating to heterojunction solar cells in which a junction made of an impurity-doped silicon layer or a BSF layer is formed on a crystalline silicon substrate via a thin intrinsic semiconductor layer. ing. In this structure, the concentration distribution of the impurity doped layer can be freely set by forming the impurity doped layer as a thin film. Further, since this impurity-doped layer is thin, recombination of carriers and light absorption in the film can be suppressed. In addition, since the intrinsic semiconductor layer inserted between them can suppress impurity diffusion between the junctions and form a junction having a steep impurity profile, a high open-circuit voltage can be obtained by forming a good junction interface. Further, since the intrinsic semiconductor layer and the impurity doped layer can be formed at a low temperature of about 200 ° C., stress generated in the substrate due to heat and warpage of the substrate can be reduced even if the substrate is thin. In addition, it can be expected that a decrease in substrate quality can be suppressed even for a crystalline silicon substrate that is easily deteriorated by heat. The electrode in the solar cell of this system is formed at 200 ° C. or lower using a low-temperature sintered Ag electrode in order to prevent deterioration of the characteristics of the heterojunction portion.

上述したように、これらの太陽電池のグリッド電極とバス電極からなる集電電極は主としてスクリーン印刷法による銀やアルミニウムを用いているが、このスクリーン印刷法による電極の線幅は80μm程度以上あり、受光面の電極における光損失は大きい。また、印刷用のペーストを焼成させて形成した配線は小粒子の集合体であり、ガラス成分や樹脂成分を含むため、比抵抗が純金属の銀に対し数倍程度ある。このため、このような印刷用のペーストを焼成させて形成した配線は、細線化すると配線抵抗、接触抵抗の増大を招く。   As described above, the collector electrode composed of the grid electrode and bus electrode of these solar cells mainly uses silver or aluminum by the screen printing method, but the line width of the electrode by this screen printing method is about 80 μm or more, The light loss at the electrode on the light receiving surface is large. In addition, the wiring formed by firing the printing paste is an aggregate of small particles and includes a glass component and a resin component, and therefore has a specific resistance several times that of pure metal silver. For this reason, when the wiring formed by baking such a printing paste is thinned, the wiring resistance and the contact resistance are increased.

スクリーン印刷以外の電極として、めっきによる電極形成方法も多く検討されている。拡散接合上に窒化シリコン(SiN)膜などの反射防止膜が形成された従来型の太陽電池ではこのSiN膜にレーザーを照射する方法等を用いて電極形成部が開口され、露出した拡散層に無電解めっき、電解めっき等を行うことによりめっき電極が形成される。また、ヘテロ接合型太陽電池では透光性導電膜上にSiNやSiO2などの絶縁膜等が形成され、この絶縁膜をパターニング開口し、露出した透光性導電膜にめっき電極が形成される(特許文献4、5)。これらの太陽電池で絶縁膜を介してめっきを行うとめっきが等方的に成長するため、横方向に広がり、開口部よりも太い電極となる。 Many electrode forming methods by plating have been studied as electrodes other than screen printing. In a conventional solar cell in which an antireflection film such as a silicon nitride (SiN) film is formed on a diffusion junction, an electrode forming portion is opened using a method such as irradiating a laser to the SiN film, and an exposed diffusion layer is formed. A plating electrode is formed by performing electroless plating, electrolytic plating, or the like. In addition, in a heterojunction solar cell, an insulating film such as SiN or SiO 2 is formed on a translucent conductive film, a patterning opening is formed in the insulating film, and a plating electrode is formed on the exposed translucent conductive film. (Patent Documents 4 and 5). When these solar cells are plated through an insulating film, the plating grows isotropically, so that the electrodes spread in the lateral direction and become thicker than the openings.

特許文献6ではMOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition)法で形成されたコンタクト部に掘り込みを入れてその中でめっき電極を成長させることにより、横への広がりをなくして細線化させるという技術が開示されている。電解めっきは基板に形成された導電層に直接電極端子を接続し、電流を流すことにより金属イオンに負電荷を与え、金属として析出させるものである。よって通常はめっき電極を形成する面に形成された集電電極、特にバス電極などの太い電極を形成する部位に給電用の端子を接触させる。装置を構成する上でこの給電端子はウエハ中央部に接触させるよりもウエハの周縁部に接触させる方が端子の長さを短くすることができ、装置構成上ウエハの脱着も容易になる。   Patent Document 6 discloses a technique for making a thin line without a lateral spread by digging into a contact portion formed by a MOCVD (Metal Organic Chemical Deposition) method and growing a plating electrode therein. Has been. In electroplating, an electrode terminal is directly connected to a conductive layer formed on a substrate, and a current is applied to give a negative charge to metal ions to deposit as a metal. Therefore, normally, a power feeding terminal is brought into contact with a portion for forming a thick electrode such as a collecting electrode, particularly a bus electrode, formed on a surface on which a plating electrode is formed. In configuring the apparatus, it is possible to reduce the length of the terminal when the power feeding terminal is brought into contact with the peripheral portion of the wafer rather than being brought into contact with the center of the wafer.

特許文献7では周縁部で給電しやすいようにバス電極を周縁部に配置し、このバス電極に給電する内容が記載されている。また、特許文献8ではバス電極などの集電電極に直接給電すると、接触する端子部にめっきが施されず、めっき厚に不均一な部分が生じるとともにタブ電極形成時にこの不均一な部分に起因してウエハ割れが生じるため、集電電極とは別にめっきの給電部を形成する内容が記載されている。   Patent Document 7 describes the contents of supplying power to the bus electrode by arranging the bus electrode at the peripheral part so that power is easily supplied at the peripheral part. Further, in Patent Document 8, when power is supplied directly to a current collecting electrode such as a bus electrode, the contacted terminal portion is not plated, resulting in a non-uniform portion of the plating thickness and the non-uniform portion at the time of tab electrode formation. Since the wafer is cracked, the content of forming the power feeding portion for plating is described separately from the collecting electrode.

特開平4-130671号公報JP-A-4-130671 特許第2614561号公報Japanese Patent No. 2614561 特許第3469729号公報Japanese Patent No. 3469729 特開2000-058885号公報JP 2000-058885 A 特開2011-199045号公報JP 2011-199045 A 特開2012-023232号公報JP 2012-023232 A 特開2000-294819号公報JP 2000-294819 A 国際公開第2013/046351号International Publication No. 2013/046351

上記従来の技術によれば、上述したように電解めっきで集電電極を形成するためには給電部が必要となる。しかしながら、特許文献8に記載されているように給電部を集電電極形成部に形成すると集電電極の厚みが不均一な部分を生じる。また、特許文献8のように集電電極とは別に給電部を設けたとしても、給電端子にめっきが析出し、給電端子が太くなって場合によっては析出しためっき膜と接続端子が析出する金属を介して結合してしまう場合もある。その場合、めっき後に結合した給電端子を離す際にウエハのわれの原因となるため、析出した給電端子の金属を頻繁に取り除くことが必要となる。また、給電部がバス電極などの太い給電電極から大きく離れていると電流を流す際の抵抗損失となり、めっき膜厚に不均一性を生じる。また、この給電部は集電に寄与しないにもかかわらず給電端子を接続させる際の位置精度にある程度余裕を持たせる必要があるため、例えば1mmΦ程度以上と、ある程度大きな面積とする必要があり、発電に寄与しない電極部面積を必要以上に増大させることとなり、特性(短絡電流)の低下を招く。   According to the above conventional technique, as described above, a power feeding unit is required to form a collecting electrode by electrolytic plating. However, as described in Patent Document 8, when the power feeding portion is formed in the collecting electrode forming portion, a portion where the thickness of the collecting electrode is not uniform is generated. Moreover, even if a power feeding part is provided separately from the current collecting electrode as in Patent Document 8, plating is deposited on the power feeding terminal, and the metal deposited on the plated film and the connecting terminal is deposited in some cases due to the thickening of the power feeding terminal. In some cases, they may be coupled via. In that case, the metal of the deposited power supply terminal needs to be frequently removed because it causes cracking of the wafer when the power supply terminals bonded after plating are separated. In addition, if the power feeding portion is far away from a thick power feeding electrode such as a bus electrode, a resistance loss occurs when a current flows, and the plating film thickness becomes non-uniform. In addition, since this power supply unit does not contribute to current collection, it is necessary to give a certain degree of margin to the positional accuracy when connecting the power supply terminal, so it needs to have a large area, for example, about 1 mmΦ or more, The area of the electrode part that does not contribute to power generation is increased more than necessary, leading to a decrease in characteristics (short-circuit current).

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、フィルファクタの高い光起電力素子、その製造方法およびその製造装置を得ることを目的とする。   This invention is made | formed in view of the above, Comprising: It aims at obtaining the photovoltaic element with a high fill factor, its manufacturing method, and its manufacturing apparatus.

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、第1主面と第2主面を有し、第1主面から光が入射される第1導電型の結晶系半導体基板と、結晶系半導体基板の第1又は第2主面にpn接合を形成するように結晶系半導体基板と異なる第2導電型の半導体層とを有し、第1および第2主面にそれぞれ第1および第2の電極を有する光起電力素子である。ここで第1の電極は、第1主面から前記第2主面まで回り込むように形成された下地導体層と、下地導体層上に形成されためっき層とを含む。   In order to solve the above-described problems and achieve the object, the present invention has a first conductive type crystalline semiconductor substrate having a first main surface and a second main surface, and light is incident from the first main surface. And a semiconductor layer of a second conductivity type different from that of the crystalline semiconductor substrate so as to form a pn junction on the first or second principal surface of the crystalline semiconductor substrate, and the first and second principal surfaces are respectively provided with the first and second principal surfaces. 1 is a photovoltaic device having first and second electrodes. Here, the first electrode includes a base conductor layer formed so as to go from the first main surface to the second main surface, and a plating layer formed on the base conductor layer.

本発明によれば、少なくとも第1主面全体を受光領域とすることができ、フィルファクタを向上させることができる。また裏面である第2主面に給電部を設けることができ、給電端子の接触によるめっき厚の不均一部を解消することができるとともに、受光面の給電部形成による特性低下も防ぐことができる。また、さらには通常発電に寄与しないウエハの側壁部にも集電電極を形成可能であり、その結果、受光面上の集電電極(バス電極)の形成密度を小さくことができる。そして、結果として受光面積の増大を図ることができ、フィルファクタをさらに向上させることができる。   According to the present invention, at least the entire first main surface can be used as a light receiving region, and the fill factor can be improved. In addition, a power feeding portion can be provided on the second main surface, which is the back surface, so that a non-uniform portion of the plating thickness due to contact with the power feeding terminal can be eliminated, and deterioration in characteristics due to formation of the power feeding portion on the light receiving surface can also be prevented. . Further, the collecting electrode can be formed on the side wall portion of the wafer that does not contribute to normal power generation. As a result, the density of forming the collecting electrode (bus electrode) on the light receiving surface can be reduced. As a result, the light receiving area can be increased, and the fill factor can be further improved.

図1(a)および(b)は、実施の形態1におけるセル表面構造および裏面構造を示す図である。FIGS. 1A and 1B are diagrams showing a cell surface structure and a back surface structure in the first embodiment. 図2は、実施の形態1におけるセルの端面構造を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing an end face structure of a cell in the first embodiment. 図3は、実施の形態1におけるセル形成プロセスを示すフローチャートである。FIG. 3 is a flowchart showing a cell formation process in the first embodiment. 図4(a)〜(d)は、実施の形態1におけるセル形成プロセスを示す工程断面図である。4A to 4D are process cross-sectional views illustrating the cell formation process in the first embodiment. 図5(a)〜(c)は、実施の形態1におけるセル形成プロセスを示す工程断面図である。5A to 5C are process cross-sectional views illustrating the cell formation process in the first embodiment. 図6は、実施の形態1における露光マスクパターンを示す図である。FIG. 6 is a diagram showing an exposure mask pattern in the first embodiment. 図7は、実施の形態1と従来型太陽電池のバスパターン比較図である。FIG. 7 is a bus pattern comparison diagram between the first embodiment and the conventional solar cell. 図8は、実施の形態1におけるめっき装置の要部拡大図であり、めっき時のウエハ端面部配置図を示す図である。FIG. 8 is an enlarged view of a main part of the plating apparatus according to the first embodiment, and is a diagram showing a wafer end face portion arrangement diagram at the time of plating. 図9は、実施の形態1におけるめっき装置配置図を示す図である。FIG. 9 is a diagram showing a layout of a plating apparatus in the first embodiment. 図10(a)および(b)は、実施の形態2におけるセル表面構造および裏面構造を示す図である。FIGS. 10A and 10B are diagrams showing the cell surface structure and the back surface structure in the second embodiment. 図11は、実施の形態2におけるセル構造を示す図である。FIG. 11 is a diagram showing a cell structure in the second embodiment. 図12は、実施の形態2におけるセル形成プロセスを示すフローチャートである。FIG. 12 is a flowchart showing a cell formation process in the second embodiment. 図13(a)〜(c)は、実施の形態2におけるセル形成プロセスを示す工程断面図である。13A to 13C are process cross-sectional views illustrating the cell formation process in the second embodiment. 図14(a)〜(c)は、実施の形態2におけるセル形成プロセスを示す工程断面図である。14A to 14C are process cross-sectional views illustrating the cell formation process in the second embodiment. 図15は、実施の形態2におけるめっき装置の要部拡大図であり、めっき時のウエハ端面部配置図を示す図である。FIG. 15 is an enlarged view of a main part of the plating apparatus according to the second embodiment, and is a diagram showing a wafer end face portion arrangement diagram during plating.

以下に、本発明にかかる光起電力素子、その製造方法および製造装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。また、以下に示す図面においては、理解の容易のため各層あるいは各部材の縮尺が現実と異なる場合があり、各図面間においても同様である。また、平面図であっても、図面を見易くするためにハッチングを付す場合がある。   DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Embodiments of a photovoltaic element, a manufacturing method thereof, and a manufacturing apparatus according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. In addition, this invention is not limited by this embodiment, In the range which does not deviate from the summary, it can change suitably. In the drawings shown below, the scale of each layer or each member may be different from the actual for easy understanding, and the same applies to the drawings. Further, even a plan view may be hatched to make the drawing easy to see.

実施の形態1.
図1(a)および(b)は、本発明にかかる光起電力素子を構成する太陽電池セルの実施の形態1のセル表面構造および裏面構造を示す図である。図2は、セル端面の断面構造、図3はその形成プロセスを示すフローチャート、図4(a)〜(d)および図5(a)〜(c)は工程断面図である。本実施の形態における光起電力素子としての太陽電池セルの形成プロセスにおいて、めっきの下地となる導電層を裏面(めっき電極を形成する面と反対の面)まで回り込ませ、この裏面に電解めっきの給電端子を押し当てることにより裏面側から給電を行うようにしたことを特徴とする。ここで、太陽電池セルは、図1に示すようにn型単結晶シリコン基板1の表側に受光面側構造としてi型非晶質シリコン層10およびp型非晶質シリコン層11によるヘテロ構造膜とITOによる透光性導電膜12の積層構造からなるp型領域部2をもち、このp型領域部2は裏面の周縁部の距離a=2mm程度の領域まで回り込んでいる。またn型単結晶シリコン基板1(ウエハ)端部に形成された周辺電極部5、および受光面電極(バス電極3、グリッド電極4)はp型領域部2上に形成され、無電解Niめっき層18と電解Cu(銅)めっき層19の積層構造からなるバス電極3、グリッド電極4および周縁部電極5が一続きとなっている構造をもつ。また、裏面構造としては上記の回り込んだp型領域部2の内側にpn分離部14を挟んでi型非晶質シリコン層15およびn型非晶質シリコン層16によるヘテロ膜とITOによる透光性導電膜17、無電解Niめっき層18、およびその上の置換めっき層19eの積層構造からなるn型領域部6が形成されている。
Embodiment 1 FIG.
FIGS. 1A and 1B are diagrams showing a cell surface structure and a back surface structure of a first embodiment of a solar battery cell constituting a photovoltaic element according to the present invention. 2 is a cross-sectional structure of the cell end surface, FIG. 3 is a flowchart showing the formation process, and FIGS. 4A to 4D and 5A to 5C are process cross-sectional views. In the process of forming a photovoltaic cell as a photovoltaic element in the present embodiment, the conductive layer that is the base of the plating is made to wrap around to the back surface (the surface opposite to the surface on which the plating electrode is formed). The power supply is performed from the back side by pressing the power supply terminal. Here, as shown in FIG. 1, the solar cell has a heterostructure film composed of an i-type amorphous silicon layer 10 and a p-type amorphous silicon layer 11 as a light-receiving surface side structure on the front side of the n-type single crystal silicon substrate 1. And p-type region portion 2 having a laminated structure of translucent conductive film 12 made of ITO, and this p-type region portion 2 wraps around to a region having a distance a of about 2 mm at the peripheral edge of the back surface. Further, the peripheral electrode portion 5 formed on the end portion of the n-type single crystal silicon substrate 1 (wafer) and the light receiving surface electrode (bus electrode 3, grid electrode 4) are formed on the p-type region portion 2, and are electroless Ni plated. The bus electrode 3, the grid electrode 4, and the peripheral electrode 5, which have a laminated structure of the layer 18 and the electrolytic Cu (copper) plating layer 19, have a continuous structure. Further, as a back surface structure, a hetero film made of an i-type amorphous silicon layer 15 and an n-type amorphous silicon layer 16 and a transparent film made of ITO are sandwiched between the wrapping p-type region portion 2 and a pn isolation portion 14. An n-type region portion 6 having a laminated structure of a photoconductive film 17, an electroless Ni plating layer 18, and a displacement plating layer 19e thereon is formed.

図2のセル断面構造は図1(a)および(b)におけるグリッド電極4の長手方向から眺めた場合のウエハ端部の構造図であり、図1(a)のA−A断面に相当する図である。図2における、i型非晶質シリコン層10、p型非晶質シリコン層11、透光性導電膜12からなる領域は、無電解Niめっき層18、電解Cuめっき層19を含めて、図1におけるp型領域部2に相当する。また、i型非晶質シリコン層15、n型非晶質シリコン層16、透光性導電膜17、無電解Niめっき層18からなる領域は図1(a)におけるn型領域部6に相当する。また、無電解Niめっき層18、電解Cuめっき層19、およびその上の置換めっき19eは図1の表面構造におけるバス電極3およびグリッド電極4に相当する。ただし、バス電極3はグリッド電極4と同じ膜構成であるが、グリッド電極4と直交しているため、図2には表記されていない。   The cell cross-sectional structure of FIG. 2 is a structural diagram of the wafer edge when viewed from the longitudinal direction of the grid electrode 4 in FIGS. 1A and 1B, and corresponds to the cross section AA in FIG. FIG. In FIG. 2, the region composed of the i-type amorphous silicon layer 10, the p-type amorphous silicon layer 11, and the translucent conductive film 12 includes the electroless Ni plating layer 18 and the electrolytic Cu plating layer 19. 1 corresponds to the p-type region portion 2 in FIG. Further, a region composed of the i-type amorphous silicon layer 15, the n-type amorphous silicon layer 16, the translucent conductive film 17, and the electroless Ni plating layer 18 corresponds to the n-type region portion 6 in FIG. To do. Further, the electroless Ni plating layer 18, the electrolytic Cu plating layer 19, and the displacement plating 19e thereon correspond to the bus electrode 3 and the grid electrode 4 in the surface structure of FIG. However, the bus electrode 3 has the same film configuration as the grid electrode 4, but is not shown in FIG. 2 because it is orthogonal to the grid electrode 4.

次に、本実施の形態の太陽電池セルの製造方法について説明する。図3は同製造方法を示すフローチャートであり、図4(a)〜(d)、図5(a)〜(c)は同製造工程を示す工程断面図である。   Next, the manufacturing method of the photovoltaic cell of this Embodiment is demonstrated. FIG. 3 is a flowchart showing the manufacturing method, and FIGS. 4A to 4D and FIGS. 5A to 5C are process sectional views showing the manufacturing process.

まず、156mm□で比抵抗1Ωcmの(100)n型単結晶シリコン基板1に対し、アルカリ溶液中でスライス時のワイヤーソーダメージを除去した(スライスダメージ除去ステップS101)。その後、イソプロピルアルコールを添加したアルカリ溶液中に浸漬し、基板の両面にピラミッド状の突起がランダムに配置するテクスチャーを形成した(ステップS102)。   First, wire saw damage at the time of slicing in an alkaline solution was removed from a (100) n-type single crystal silicon substrate 1 having a specific resistance of 1 Ωcm at 156 mm □ (slice damage removal step S101). Thereafter, the substrate was immersed in an alkaline solution to which isopropyl alcohol was added to form a texture in which pyramidal protrusions were randomly arranged on both sides of the substrate (step S102).

その後n型単結晶シリコン基板1をRCA洗浄によりクリーニングするとともに、希フッ酸で表面酸化膜除去を施した。そしてn型単結晶シリコン基板1の端面から距離a=2mm程度までは成膜されないように、成膜面と反対側の端面から2mm程度の範囲が基板に密着せず、それより内側が基板に密着するようなステージに基板を設置し、プラズマCVDチャンバーで、以下のようにi型非晶質シリコン層10、およびp型非晶質シリコン層11の積層膜を形成した(図4(a):ステップS103)。ここで、CVD膜はカバレッジが良いため、プラズマが形成される成膜面とは反対側であってもステージに密着していなければ電極側と同じように成膜される。   Thereafter, the n-type single crystal silicon substrate 1 was cleaned by RCA cleaning, and the surface oxide film was removed with dilute hydrofluoric acid. In order not to form a film up to a distance a of about 2 mm from the end surface of the n-type single crystal silicon substrate 1, a range of about 2 mm from the end surface opposite to the film forming surface is not in close contact with the substrate, and the inner side is on the substrate. The substrate was placed on a stage that was in close contact, and a laminated film of the i-type amorphous silicon layer 10 and the p-type amorphous silicon layer 11 was formed in the plasma CVD chamber as follows (FIG. 4A). : Step S103). Here, since the CVD film has good coverage, the film is formed in the same manner as the electrode side if it is not in close contact with the stage even on the side opposite to the film forming surface where plasma is formed.

i型非晶質シリコン層10としては13.56〜60MHzのRFプラズマCVDチャンバーで約2〜3nmの酸素ドープのi型非晶質シリコン層10を形成した。その際成膜条件はRF出力20〜100mW/cm2、基板温度100〜200℃、ガス圧400〜600Paの雰囲気下で、反応ガスの流量をシラン10〜100sccm、水素500〜1000sccm、炭酸ガス5〜20sccmとした。 As the i-type amorphous silicon layer 10, an oxygen-doped i-type amorphous silicon layer 10 of about 2 to 3 nm was formed in an RF plasma CVD chamber of 13.56 to 60 MHz. At this time, the film formation conditions are as follows: RF output 20 to 100 mW / cm 2 , substrate temperature 100 to 200 ° C., gas pressure 400 to 600 Pa, reaction gas flow rate of silane 10 to 100 sccm, hydrogen 500 to 1000 sccm, carbon dioxide gas 5 -20 sccm.

続けて、13.56〜60MHzのRFプラズマCVDチャンバーで、膜厚約20nmのp型非晶質シリコン層11をi型非晶質シリコン層10上に形成した。その際成膜条件はRF出力20〜100mW/cm2、基板温度100〜200℃、ガス圧400〜600Paの雰囲気下で、反応ガスの流量をシラン5〜50sccm、水素500〜2000sccm、1%に水素希釈したジボラン10〜50sccmとした。 Subsequently, a p-type amorphous silicon layer 11 having a thickness of about 20 nm was formed on the i-type amorphous silicon layer 10 in a 13.56-60 MHz RF plasma CVD chamber. At that time, the film formation conditions were as follows: RF output 20 to 100 mW / cm 2 , substrate temperature 100 to 200 ° C., gas pressure 400 to 600 Pa, and reactive gas flow rate to silane 5 to 50 sccm, hydrogen 500 to 2000 sccm, 1%. Diborane diluted with hydrogen was adjusted to 10 to 50 sccm.

次に上記のp型非晶質シリコン層11を形成した受光面とは反対側である裏面にi型非晶質シリコン層15とn型非晶質シリコン層16の積層膜を形成した(図4(b):ステップS104)。その際、i型非晶質シリコン層15とn型非晶質シリコン層16の積層膜を裏面に回り込ませた基板端面から2mmの領域に成膜されないように成膜面の端面から2mmの範囲がウエハに密着するようなマスクを用いて成膜をおこなった。i型非晶質シリコン層15は13.56〜60MHzのRFプラズマCVDチャンバーで、膜厚約2nm〜3nmの裏面側のi型非晶質シリコン層15をn型単結晶シリコン基板1の裏面に形成した。RF出力20〜100mW/cm2、基板温度100〜200℃、ガス圧400〜600Paの雰囲気下で、反応ガスの流量をシラン10〜100sccm、水素500〜1000sccmとした。 Next, a laminated film of an i-type amorphous silicon layer 15 and an n-type amorphous silicon layer 16 was formed on the back surface opposite to the light-receiving surface on which the p-type amorphous silicon layer 11 was formed (see FIG. 4 (b): Step S104). At that time, a range of 2 mm from the end face of the film forming surface is not formed so that the laminated film of the i-type amorphous silicon layer 15 and the n-type amorphous silicon layer 16 is not formed in a region 2 mm from the end face of the substrate. The film was formed using a mask that adhered to the wafer. The i-type amorphous silicon layer 15 is an RF plasma CVD chamber of 13.56 to 60 MHz, and the i-type amorphous silicon layer 15 on the back surface side having a film thickness of about 2 nm to 3 nm is formed on the back surface of the n-type single crystal silicon substrate 1. Formed. Under the atmosphere of RF output 20-100 mW / cm 2 , substrate temperature 100-200 ° C., gas pressure 400-600 Pa, the flow rate of the reaction gas was silane 10-100 sccm and hydrogen 500-1000 sccm.

さらに、13.56〜60MHzのRFプラズマCVDチャンバーで、膜厚約20nmの裏面側の高濃度不純物ドープシリコン層であるn型非晶質シリコン層16を裏面側i型非晶質シリコン層15上に形成してn型単結晶シリコン基板1の裏面側にBSF構造を形成した。成膜条件はRF出力20〜100mW/cm2、基板温度100〜200℃、ガス圧400〜600Paの雰囲気下で、反応ガスの流量をシラン5〜50sccm、水素50〜200sccm、1%に水素希釈したホスフィン10〜50sccmとした。 Further, in the RF plasma CVD chamber of 13.56 to 60 MHz, the n-type amorphous silicon layer 16 which is a high-concentration impurity-doped silicon layer on the back surface side having a film thickness of about 20 nm is formed on the back-side i-type amorphous silicon layer 15. A BSF structure was formed on the back side of the n-type single crystal silicon substrate 1. Film formation conditions are as follows: RF output 20 to 100 mW / cm 2 , substrate temperature 100 to 200 ° C., gas pressure 400 to 600 Pa, reaction gas flow rate of silane 5 to 50 sccm, hydrogen 50 to 200 sccm, hydrogen diluted to 1% The phosphine was 10-50 sccm.

その後、フォーミングガス(水素5%含有の不活性ガス雰囲気)中で200℃10分間の熱処理を行った。   Thereafter, heat treatment was performed at 200 ° C. for 10 minutes in a forming gas (inert gas atmosphere containing 5% hydrogen).

次に、受光面側の透光性導電膜12として、p型非晶質シリコン層11上に約70〜90nmの厚みを有するITO(酸化インジウム錫)をスパッタリング法により形成した(ステップS105)。また裏面側の透光性導電膜17としてn型非晶質シリコン膜16上にも約70〜90nmの厚みを有するITO(酸化インジウム錫)をスパッタリング法により形成した(図4(c):ステップS106)。そして、裏面に回り込ませたp型領域部2と、n型領域部6の間に対し、ITOに対し吸収のある短波長レーザーによりpn領域の分離を施した(図4(d):pn分離ステップS107)。本実施の形態では、レーザーによりpn分離を施したが、スクリーン印刷等によりpn分離部にエッチングペーストを塗布し、200℃以下で乾燥、水洗することによりITO膜をエッチング除去してもよい。本実施の形態においてはITOをスパッタリングにより形成したが、より確実にITO膜を側面に回り込ませるためにはCVD法を用いてもよい。   Next, ITO (indium tin oxide) having a thickness of about 70 to 90 nm was formed on the p-type amorphous silicon layer 11 as the light-transmitting conductive film 12 on the light-receiving surface side by a sputtering method (step S105). In addition, ITO (indium tin oxide) having a thickness of about 70 to 90 nm was also formed on the n-type amorphous silicon film 16 as the light-transmitting conductive film 17 on the back side by sputtering (FIG. 4C: Step S106). Then, the pn region was separated between the p-type region portion 2 and the n-type region portion 6 wrapping around the back surface by a short wavelength laser that absorbs ITO (FIG. 4 (d): pn separation). Step S107). In this embodiment, pn separation is performed by laser. However, the ITO film may be removed by etching by applying an etching paste to the pn separation portion by screen printing or the like, drying at 200 ° C. or less, and washing with water. In this embodiment, ITO is formed by sputtering, but a CVD method may be used in order to make the ITO film wrap around the side surface more reliably.

その後、受光面側表面にフィルムラミネータにより透光性絶縁体フィルム9として厚さ20μmの感光性フィルムを貼り付けた(図5(a):ステップS108)。感光性フィルムはフォトレジストと同様に写真製版によりパターニングが可能なフィルムであり、液晶デバイスのプロセスなどに用いられている。このような透光性絶縁体フィルム9は例えば日立化成工業製のMBシリーズなどを用いることができる。この感光性をもつ透光性絶縁体フィルム9に図6に示すような幅30μmのグリッド電極4と幅1mmのバス電極3をもつ露光マスクを転写し、現像液で現像することにより感光性の透光性絶縁体フィルム9上に電極パターンを形成した(図5(b):ステップS109)。この際、透光性絶縁体フィルム9は基板の端面を覆わないように形成されるとともに、電極パターンは図6に示すように、ウエハの設置位置(図6における点線部)に対しグリッド電極のパターンP4、およびバス電極のパターンP3のパターニング開口部以外を露光するよう、感光性フィルムがネガ型であれば電極形成部を遮蔽するようなマスクパターンとなる。また、グリッド電極のパターンP4およびバス電極のパターンP3の長手方向の長さはウエハの1辺より長く、ウエハ端部まで途切れずに続くようなパターンとする。それにより透光性絶縁体フィルム9の開口部hにめっき層を形成する際、グリッド電極4とバス電極3が各々ウエハ端部に形成されるめっき層と一続きになり、周辺部のめっき層がグリッド電極4から集電するバス電極3としての効果を持つことになる。 Thereafter, a photosensitive film having a thickness of 20 μm was attached to the light-receiving surface side surface as a translucent insulator film 9 by a film laminator (FIG. 5A: step S108). A photosensitive film is a film that can be patterned by photolithography as in the case of a photoresist, and is used in a process of a liquid crystal device. As such a translucent insulator film 9, for example, MB series manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd. can be used. An exposure mask having a grid electrode 4 with a width of 30 μm and a bus electrode 3 with a width of 1 mm as shown in FIG. 6 is transferred to the translucent insulator film 9 having photosensitivity, and developed with a developing solution. An electrode pattern was formed on the translucent insulator film 9 (FIG. 5B: step S109). At this time, the translucent insulator film 9 is formed so as not to cover the end face of the substrate, and the electrode pattern of the grid electrode with respect to the wafer installation position (dotted line portion in FIG. 6) as shown in FIG. If the photosensitive film is a negative type so as to expose the pattern P 4 and the pattern other than the patterning opening of the bus electrode pattern P 3 , a mask pattern is formed so as to shield the electrode forming portion. The lengths of the grid electrode pattern P 4 and the bus electrode pattern P 3 in the longitudinal direction are longer than one side of the wafer and continue to the end of the wafer without interruption. Thereby, when the plating layer is formed in the opening h of the translucent insulator film 9, the grid electrode 4 and the bus electrode 3 are connected to the plating layer formed on the wafer end portion respectively, and the peripheral plating layer Has an effect as the bus electrode 3 for collecting current from the grid electrode 4.

ところで通例の結晶系太陽電池はバス電極のパターン例を図7(b)に示すように、ウエハ上部にある数本のバス電極3が集電する領域が同じになるようにするため、バス本数が2本であればウエハ受光面を4分割した領域のうちの外側の2箇所にバス電極3を形成する。しかしながら、本実施の形態におけるセルは、図7(a)に示すように、周辺部にも集電電極が配置されているため、バス本数が2本であればウエハの受光面を3等分するようにバス電極3を配置すればよい。このときのバス電極A,Bの集電領域RA,RBは、周辺部の集電電極による集電領域RR分だけ少なくてよい。つまり、この構造により、一本あたりのバスが集電する領域が従来のセルよりも減るため、受光面を遮蔽するバス電極を増やさなくても一本の各グリッド電極4および各バス電極3を流れる電流の総量が低下し、フィルファクタを向上させることができる。 By the way, in a typical crystalline solar cell, as shown in FIG. 7B, an example of bus electrode patterns is used so that the areas where current is collected by several bus electrodes 3 on the wafer are the same. If there are two, the bus electrodes 3 are formed at two locations outside the region obtained by dividing the wafer light receiving surface into four. However, as shown in FIG. 7A, the cell according to the present embodiment also has a collecting electrode arranged at the peripheral portion. Therefore, if the number of buses is two, the light receiving surface of the wafer is divided into three equal parts. The bus electrode 3 may be arranged as described above. At this time, the current collecting areas R A and R B of the bus electrodes A and B may be reduced by the current collecting area R R by the current collecting electrodes in the peripheral portion. That is, with this structure, the area where the buses per current are collected is smaller than that of the conventional cell, so that each grid electrode 4 and each bus electrode 3 can be connected without increasing the number of bus electrodes that shield the light receiving surface. The total amount of flowing current is reduced, and the fill factor can be improved.

その後、透光性絶縁体フィルム9に開口したウエハの集電電極となるバス電極3およびグリッド電極4に相当する領域、側壁部および裏面部を含むウエハ周縁部に無電解Niめっき層18を形成した(図5(c):ステップS110)。無電解めっきはNi無電解めっきを用いたが、無電解Niめっきはパラジウムを触媒として成長するため、めっき前処理としてフィルム開口したウエハの表裏全面をそのままパラジウム触媒液に浸漬した。パラジウム触媒は正イオンとして触媒液に分散しているため、酸化物である透光性導電膜に選択的に吸着する。表裏全面を無電解Niめっき液に浸したところ、透光性絶縁体フィルム9で覆われていない部分に選択的に無電解Niめっきが成長した(無電解めっきによる下層電極形成ステップS111)。無電解Niめっきは温度70℃で行い、約1μmの厚みとなるように浸漬時間を調整した。この際、裏面は全面に無電解Niめっきを施すことにより裏面反射膜として用いた。裏面の端面から2mm程度の位置でレーザーによってpn分離溝を形成したpn分離部14については、あらかじめ絶縁体樹脂を塗布することにより裏面と端面のNiめっきが接触しないようにした。また、本実施の形態においては無電解Niめっきを用いたが、電解Niめっきを用いてもよい。   Thereafter, an electroless Ni plating layer 18 is formed on the peripheral edge portion of the wafer including the area corresponding to the bus electrode 3 and the grid electrode 4 serving as a current collecting electrode of the wafer and the grid electrode 4 opened in the translucent insulator film 9, and the back surface portion. (FIG. 5C: Step S110). The electroless plating uses Ni electroless plating. Since electroless Ni plating grows using palladium as a catalyst, the entire front and back surfaces of the wafer with the film opened are immersed in a palladium catalyst solution as plating pretreatment. Since the palladium catalyst is dispersed in the catalyst solution as positive ions, it is selectively adsorbed on the light-transmitting conductive film that is an oxide. When the entire front and back surfaces were immersed in an electroless Ni plating solution, electroless Ni plating was selectively grown on a portion not covered with the translucent insulator film 9 (lower electrode formation step S111 by electroless plating). The electroless Ni plating was performed at a temperature of 70 ° C., and the immersion time was adjusted so that the thickness was about 1 μm. At this time, the back surface was used as a back reflection film by electroless Ni plating on the entire surface. About the pn separation part 14 which formed the pn separation groove with the laser in the position about 2 mm from the end surface of the back surface, it was made to prevent Ni plating of a back surface and an end surface from contacting by apply | coating insulating resin beforehand. Further, although electroless Ni plating is used in the present embodiment, electrolytic Ni plating may be used.

その後ウエハを図8に示すように吸着部を備えたプレート状の支持部20に設置し、図9に示す硫酸銅系の電解Cuめっきを行うためのめっき装置に浸漬して電解めっきによる電解Cuめっき層19を形成した(電解めっきによる上層電極形成ステップS112)。この工程により周辺電極部5、グリッド電極4およびバス電極3が形成される。   Thereafter, the wafer is placed on a plate-like support portion 20 having an adsorption portion as shown in FIG. 8, and immersed in a plating apparatus for performing copper sulfate-based electrolytic Cu plating shown in FIG. The plating layer 19 was formed (upper layer electrode formation step S112 by electrolytic plating). By this step, the peripheral electrode portion 5, the grid electrode 4, and the bus electrode 3 are formed.

図8にここで用いられるめっき装置の要部拡大図、図9に概要図を示す。ここで用いられるめっき装置は、電解液23の充填されるめっき槽23Sと、めっき槽23S内に浸漬される第1の給電端子としての銅製のアノード電極25と、めっき槽23S内で、ウエハ1Wの裏面の少なくとも一部を覆うと共にウエハ1Wを支持すると共にウエハ1Wに給電する第2の給電端子としてのプローブ21を備えた支持部20とを備えている。この支持部20はウエハ1Wに当接してウエハ1Wを吸引する吸引部22を備えている。そしてプローブ21は、吸引部22内に埋め込まれ、ウエハ1Wの給電部に接触するようになっている。24はめっき用電源である。   FIG. 8 is an enlarged view of a main part of the plating apparatus used here, and FIG. 9 is a schematic diagram. The plating apparatus used here includes a plating tank 23S filled with an electrolytic solution 23, a copper anode electrode 25 serving as a first power supply terminal immersed in the plating tank 23S, and a wafer 1W in the plating tank 23S. And a support portion 20 provided with a probe 21 as a second power supply terminal for supporting the wafer 1W and supplying power to the wafer 1W. The support unit 20 includes a suction unit 22 that contacts the wafer 1W and sucks the wafer 1W. The probe 21 is embedded in the suction part 22 and comes into contact with the power feeding part of the wafer 1W. Reference numeral 24 denotes a power source for plating.

めっき工程は、図8に示すように、ウエハ1Wの裏面側の端部にプローブ21を押し当てながらウエハ1Wを支持部20に吸着設置し、さらに図9に示すようにアノード電極25を浸漬しためっき槽23Sに吸着プレートを構成する支持部20を浸漬し、裏面の給電部であるプローブ21にマイナス、アノード電極25にプラスの電圧を印加して電解Cu(銅)めっきを行い、電解Cuめっき層19を形成した。電解Cuめっきは1A/cm2の電流下で行い、Cuめっき厚がフィルムの表面より若干薄くフィルムからの電極のはみ出しが無いような厚みに調整された。ここで、吸着プレートを構成する支持部20はウエハ1W裏面全面に密着しているため、Cuめっきは露出している受光面およびウエハ周辺部の側面のみに形成される。よってバス電極3とグリッド電極4以外に受光面側にシャドーロスはない。さらに、Cuめっき電極表面の酸化をふせぐため、同様にしてSnめっき槽にウエハ1Wを浸漬し図2に示したSnの置換めっき層19eを形成した。 As shown in FIG. 8, in the plating step, the wafer 1W is adsorbed and installed on the support portion 20 while pressing the probe 21 against the end portion on the back surface side of the wafer 1W, and the anode electrode 25 is immersed as shown in FIG. The support portion 20 constituting the adsorption plate is immersed in the plating tank 23S, and a negative voltage is applied to the probe 21 which is the power feeding portion on the back surface, and a positive voltage is applied to the anode electrode 25 to perform electrolytic Cu (copper) plating. Layer 19 was formed. Electrolytic Cu plating was performed under a current of 1 A / cm 2 , and the Cu plating thickness was slightly thinner than the surface of the film, and was adjusted to a thickness such that no electrode protruded from the film. Here, since the support portion 20 constituting the suction plate is in close contact with the entire back surface of the wafer 1W, the Cu plating is formed only on the exposed light receiving surface and the side surface of the wafer peripheral portion. Therefore, there is no shadow loss on the light receiving surface side other than the bus electrode 3 and the grid electrode 4. Further, in order to prevent oxidation of the surface of the Cu plating electrode, the wafer 1W was dipped in the Sn plating tank in the same manner to form the Sn substitution plating layer 19e shown in FIG.

かかるめっき装置を用いることでウエハの支持部20が裏面全面を覆うことにより受光面と側壁の集電電極のみにめっき層を形成できるため、ウエハ周辺部に余計なストレスを生じることがない。また、吸着プレートを構成する支持部20によりウエハ1Wの裏面を保護しているため、めっき液の余計な回り込みや異なる導電型の導電層に対してめっき層が形成されることがない。   By using such a plating apparatus, a plating layer can be formed only on the light receiving surface and the collector electrode on the side wall by covering the entire back surface of the wafer support portion 20, so that no extra stress is generated in the peripheral portion of the wafer. In addition, since the back surface of the wafer 1W is protected by the support part 20 constituting the suction plate, the plating layer is not excessively circulated and a plating layer is not formed on conductive layers of different conductivity types.

比較例1として、透光性導電膜形成後までは上記と同様のプロセスで作製し、めっき電極の代わりに図7(b)に示したような通例の太陽電池セルに示された配置で、ウエハ周辺部には電極を形成せず、受光面にAgの印刷ペーストによる2本のバスと、実施の形態1と同じ本数のAgの印刷ペーストによるグリッド電極4をもち、裏面にはNiめっきの代わりにスパッタリングによりNi膜を形成したサンプルを形成した。Agの印刷ペーストは低温焼結型のものを用い、グリッド電極4の印刷幅80μmとし、印刷後200℃で焼結した。   As Comparative Example 1, it is produced by the same process as described above until after the formation of the light-transmitting conductive film, and instead of the plating electrode, the arrangement shown in a typical solar battery cell as shown in FIG. No electrode is formed on the periphery of the wafer, the light receiving surface has two buses made of Ag printing paste, and the grid electrodes 4 made of the same number of Ag printing paste as in the first embodiment, and the back surface is made of Ni plating. Instead, a sample in which a Ni film was formed by sputtering was formed. The printing paste of Ag was a low-temperature sintered type, the grid electrode 4 had a printing width of 80 μm, and was sintered at 200 ° C. after printing.

各々の太陽電池セルの電流―電圧特性を評価したところ、図7(a)に示したような本実施の形態におけるCu/Niめっきを電極としたセルと印刷Agを電極とした比較例1のセルの開放電圧は同等の値であったが、本実施の形態におけるセルの方が比較例1のセルに比べて短絡電流が約0.6mA/cm2高く、また、比較例1のフィルファクタが0.78なのに対し実施例のフィルファクタが0.79と1/100高い値を示した。短絡電流の増加はグリッド電極幅が比較例の80μmに比べて30μmに狭化したことによる。また、フィルファクタの増加は周辺部にめっきによる集電電極を形成したことにより、グリッド電極および集電電極が集電する範囲が狭くなり、集電により生じる抵抗が減ったためにフィルファクタを増加させることに寄与したものと考えられる。 When the current-voltage characteristic of each solar battery cell was evaluated, the cell of Cu / Ni plating in this embodiment as shown in FIG. 7A and the comparative example 1 using printed Ag as an electrode were shown. Although the open-circuit voltage of the cell was the same value, the short-circuit current of the cell in this embodiment was about 0.6 mA / cm 2 higher than that of the cell of Comparative Example 1, and the fill factor of Comparative Example 1 Is 0.78, whereas the fill factor of the example is 0.79, which is 1/100 higher. The increase in the short-circuit current is due to the fact that the grid electrode width is narrowed to 30 μm compared to 80 μm in the comparative example. In addition, the increase in the fill factor is due to the fact that the current collecting electrode by plating is formed in the peripheral part, so that the area where the grid electrode and the current collecting electrode collect current is narrowed, and the resistance caused by the current collection is reduced. It is thought that it contributed to this.

実施の形態2.
本実施の形態において形成したセル表面構造および裏面構造を図10(a)および(b)に示す。図11は、セル端面の断面構造を示す図、図12はその形成プロセスを示すフローチャート、図13(a)〜(c)および図14(a)〜(c)は工程断面図である。図11は図10(a)のSA−SA断面図である。前記実施の形態1では、ヘテロ接合型の太陽電池セルについて説明したが、本実施の形態では、拡散型の太陽電池セルについて説明する。本実施の形態における太陽電池セルは、図10(a)および(b)に示すようにp型単結晶シリコン基板1pの表側に受光面側構造としてn型拡散層31とシリコン窒化膜33による積層構造に、無電解Niめっき層18、電解Cuめっき層19を含めて、図10(a)および(b)におけるn型領域部2nに相当する。このn型領域部2nは裏面の周縁部の距離a=2mm程度の領域まで回り込んでいる。また、ウエハ端部に形成された周辺電極部5nおよび受光面電極(バス電極3n、グリッド電極4n)はn型領域部2n上に形成され、無電解Niめっき層18と電解Cuめっき層19の積層構造からなるバス電極3n、グリッド電極4nおよび周辺電極部5nが一続きとなっている構造をもつ。また、裏面構造としては上記の回り込んだn型領域部2nの内側にpn分離部14を挟んでAl印刷電極34と、Al印刷電極34によって形成された裏面電界層35によるp型領域部6pが形成されている。
Embodiment 2. FIG.
10A and 10B show the cell surface structure and the back surface structure formed in this embodiment. FIG. 11 is a diagram showing a cross-sectional structure of the cell end surface, FIG. 12 is a flowchart showing the formation process, and FIGS. 13A to 13C and FIGS. 14A to 14C are process cross-sectional views. FIG. 11 is a cross-sectional view taken along the line SA-SA in FIG. In the first embodiment, the heterojunction solar cell has been described. In the present embodiment, a diffusion solar cell will be described. As shown in FIGS. 10A and 10B, the solar battery cell in the present embodiment is a stacked layer of an n-type diffusion layer 31 and a silicon nitride film 33 as a light-receiving surface side structure on the front side of a p-type single crystal silicon substrate 1p. The structure including the electroless Ni plating layer 18 and the electrolytic Cu plating layer 19 corresponds to the n-type region 2n in FIGS. 10A and 10B. The n-type region 2n wraps around a region having a distance a = 2 mm at the peripheral edge of the back surface. The peripheral electrode portion 5n and the light-receiving surface electrode (bus electrode 3n, grid electrode 4n) formed on the edge of the wafer are formed on the n-type region portion 2n, and the electroless Ni plating layer 18 and the electrolytic Cu plating layer 19 are formed. The bus electrode 3n, the grid electrode 4n, and the peripheral electrode portion 5n having a stacked structure have a continuous structure. Further, as the back surface structure, the p-type region portion 6p formed by the Al printed electrode 34 and the back surface electric field layer 35 formed by the Al printed electrode 34 with the pn separating portion 14 sandwiched inside the wraparound n-type region portion 2n. Is formed.

図11に示すセル断面構造は図10(a)および(b)におけるグリッド電極3nの長手方向から眺めた場合のウエハ端部の構造図であるが、リン拡散層(n型拡散層)31からなる領域は図10(a)および(b)におけるn型領域部2nに相当する。また、Al印刷電極34および裏面電界層35からなる領域は図10(a)および(b)のp型領域部6pに相当する。また、無電解Niめっき層18、電解Cuめっき層19、およびその上の置換めっき19eは図10(a)および(b)のバス電極3nおよびグリッド電極4nに相当する。ただし、バス電極3nはグリッド電極4nと同じ膜構成であるが、グリッド電極4nと直交しているため、図11には表記されていない。   The cell cross-sectional structure shown in FIG. 11 is a structural diagram of the wafer edge when viewed from the longitudinal direction of the grid electrode 3n in FIGS. 10 (a) and 10 (b), but from the phosphorus diffusion layer (n-type diffusion layer) 31. This region corresponds to the n-type region 2n in FIGS. 10 (a) and 10 (b). Further, the region composed of the Al printed electrode 34 and the back surface electric field layer 35 corresponds to the p-type region portion 6p in FIGS. 10 (a) and 10 (b). Further, the electroless Ni plating layer 18, the electrolytic Cu plating layer 19, and the displacement plating 19e thereon correspond to the bus electrode 3n and the grid electrode 4n in FIGS. 10 (a) and 10 (b). However, the bus electrode 3n has the same film configuration as the grid electrode 4n, but is not shown in FIG. 11 because it is orthogonal to the grid electrode 4n.

次に、本実施の形態の太陽電池セルの製造方法について説明する。図12は同製造方法を示すフローチャートであり、図13(a)〜(c)、図14(a)〜(c)は同製造工程を示す工程断面図である。   Next, the manufacturing method of the photovoltaic cell of this Embodiment is demonstrated. FIG. 12 is a flowchart showing the manufacturing method, and FIGS. 13A to 13C and FIGS. 14A to 14C are process sectional views showing the manufacturing process.

まず、156mm□で比抵抗1Ωcmの(100)のp型単結晶シリコン基板1pに対し、アルカリ溶液中でスライス時のワイヤーソーダメージを除去した(スライスダメージ除去ステップS201)。その後、イソプロピルアルコールを添加したアルカリ溶液中に浸漬し、ウエハの両面にピラミッド状のテクスチャーを形成した(ステップS202)。   First, wire saw damage at the time of slicing in an alkaline solution was removed from a (100) p-type single crystal silicon substrate 1p having a specific resistance of 1 Ωcm and 156 mm □ (slice damage removal step S201). Thereafter, it was immersed in an alkaline solution to which isopropyl alcohol was added to form pyramidal textures on both sides of the wafer (step S202).

その後POCl3ガス雰囲気下800℃で熱処理することにより基板と逆導電型の接合層としてn型拡散層31を形成し、表面に形成されたリンガラスを除去した(ステップS203)。このとき、基板をサセプタS上に載置して、リン拡散を行うことで、サセプタSに当接している領域にはn型拡散層31が形成されないようにする。その後、受光面側に反射防止膜、兼パッシベーション膜としてシランとアンモニアを原料とするプラズマCVDでシリコン窒化膜33を形成した(図13(a):ステップS204)。シリコン窒化膜33は80nmの膜厚となるように形成した。 Thereafter, heat treatment was performed at 800 ° C. in a POCl 3 gas atmosphere to form the n-type diffusion layer 31 as a bonding layer having a conductivity type opposite to that of the substrate, and the phosphorus glass formed on the surface was removed (step S203). At this time, the substrate is placed on the susceptor S and phosphorous diffusion is performed so that the n-type diffusion layer 31 is not formed in the region in contact with the susceptor S. Thereafter, a silicon nitride film 33 was formed on the light-receiving surface side by plasma CVD using silane and ammonia as raw materials as an antireflection film and a passivation film (FIG. 13A: step S204). The silicon nitride film 33 was formed to a thickness of 80 nm.

さらに、裏面の端部から約2mmの領域を残すようにAlの印刷ペーストを塗布、焼成することにより、裏面のAl印刷電極34を形成した(図13(b))。その際、焼成によりAlがシリコン中に拡散することによってn型となったリン拡散層はp型に反転し、裏面電界層35が形成された(図13(c):ステップS205)。また、Alの形成された領域と形成されていない端部の領域の間にレーザー照射により溝を設けることによりpn分離部14を形成した(図14(a):ステップS206)。   Furthermore, an Al printing electrode 34 on the back surface was formed by applying and baking an Al printing paste so as to leave an area of about 2 mm from the end of the back surface (FIG. 13B). At that time, the phosphorus diffusion layer that became n-type by diffusing Al into silicon by firing was inverted to p-type, and the back surface electric field layer 35 was formed (FIG. 13C: step S205). Further, a pn isolation portion 14 was formed by providing a groove by laser irradiation between the region where Al was formed and the region where the end portion was not formed (FIG. 14A: step S206).

その後、実施の形態1と同様に受光面側表面にフィルムラミネータにより透光性絶縁体フィルム9として厚さ20μmの感光性フィルムを貼り付けた(図14(b):ステップS207)。この感光性フィルムからなる透光性絶縁体フィルム9に図6に示したのと同様に幅30μmのグリッド電極と幅1mmのバス電極をもつ露光マスクを転写し、現像液で現像することにより透光性絶縁体フィルム9上に開口部hを形成し電極パターンを形成した(集電極部開口ステップS208)。この後フッ酸による開口部hから露呈するシリコン窒化膜33を除去する(ステップS209)。この際、透光性絶縁体フィルム9は端面を覆わないように形成されるとともに、電極パターンは図6に示したのと同様に、ウエハの設置位置(図6における点線部)に対しグリッド電極のパターンP4、およびバス電極のパターンP3のパターニング開口部以外を露光するよう、感光性フィルムがネガ型であれば電極形成部を遮蔽するようなマスクパターンとなる。また、グリッド電極パターンおよびバス電極パターンの長手方向の長さはウエハの1辺より長く、ウエハ端部まで途切れずに続くようなパターンとする。それにより透光性絶縁体フィルム9の開口部にめっき電極を形成する際、グリッド電極とバス電極が各々ウエハ端部に形成されるめっき電極と一続きになり、周辺部のめっき電極がグリッド電極から集電するバス電極としての効果を持つことになる。従って本実施の形態の結晶系太陽電池においても前記実施の形態1のヘテロ接合型太陽電池の場合と同様、図7(b)に示すように、通例の太陽電池の場合は、ウエハ上部にある数本のバス電極が集電する領域が同じになるようにするため、バス本数が2本であればウエハ受光面を4分割したうちの外側の2箇所にバス電極を形成する。しかしながら、本実施の形態におけるセルは、周辺部にも集電電極が配置されているため、図7(a)に示すように、バス本数が2本であればウエハの受光面を3等分するようにバス電極を配置すればよい。この構造により、一本あたりのバスが集電する領域が従来のセルよりも減るため、一本の各グリッド電極および各バス電極を流れる電流の総量が低下し、フィルファクタの向上させることができる。 After that, as in Embodiment 1, a photosensitive film having a thickness of 20 μm was attached to the light-receiving surface side surface as a translucent insulator film 9 by a film laminator (FIG. 14B: step S207). In the same manner as shown in FIG. 6, an exposure mask having a grid electrode having a width of 30 μm and a bus electrode having a width of 1 mm is transferred to the light-transmitting insulator film 9 made of this photosensitive film, and developed with a developing solution. An opening h was formed on the photo-insulator film 9 to form an electrode pattern (collecting electrode opening step S208). Thereafter, the silicon nitride film 33 exposed from the opening h by hydrofluoric acid is removed (step S209). At this time, the translucent insulator film 9 is formed so as not to cover the end face, and the electrode pattern is a grid electrode with respect to the wafer installation position (dotted line portion in FIG. 6) as shown in FIG. If the photosensitive film is a negative type, the mask pattern is formed so as to shield the electrode forming portion so that the pattern P 4 and the pattern opening of the bus electrode pattern P 3 are exposed. In addition, the grid electrode pattern and the bus electrode pattern have a length in the longitudinal direction that is longer than one side of the wafer and continues without interruption to the edge of the wafer. As a result, when the plating electrode is formed in the opening of the translucent insulator film 9, the grid electrode and the bus electrode are connected to the plating electrode formed on the edge of the wafer, and the peripheral plating electrode is connected to the grid electrode. It will have the effect as a bus electrode that collects electricity from. Accordingly, in the crystalline solar cell of the present embodiment, as in the case of the heterojunction solar cell of the first embodiment, as shown in FIG. In order to make the current collecting areas of several bus electrodes the same, if the number of buses is two, the bus electrodes are formed at two locations outside the wafer light receiving surface divided into four. However, in the cell according to the present embodiment, current collecting electrodes are also arranged in the peripheral portion. Therefore, as shown in FIG. 7A, if the number of buses is two, the light receiving surface of the wafer is divided into three equal parts. The bus electrodes may be arranged as described above. With this structure, the area where each bus collects current is smaller than that of the conventional cell, so the total amount of current flowing through each grid electrode and each bus electrode is reduced, and the fill factor can be improved. .

その後、透光性絶縁体フィルム9に開口したウエハを無電解めっき用触媒液に浸漬する(ステップS210)。そして集電電極となるバス電極3nおよびグリッド電極4nに相当する領域、側壁部および裏面部を含むウエハ周縁部に無電解Niめっき層18を形成した(図14(c):無電解めっきによる下層電極形成ステップS211)。無電解めっきはNi(ニッケル)無電解めっきを用いたが、無電解Niめっき層18はパラジウムを触媒として成長するため、めっき前処理としてフィルム開口したウエハの表裏全面をそのままパラジウム触媒液に浸漬した。パラジウム触媒は正イオンとして触媒液に分散しているため、n型のリン拡散層に選択的に吸着する。表裏全面を無電解Niめっき液に浸したところ、開口部hとウエハ端面のみに選択的に無電解Niめっき層18が成長した。Niめっきは温度70℃で行い、約1μmの厚みとなるように浸漬時間を調整した。この際、裏面はAl電極上にNi電解めっき層が形成された。裏面の端面から2mm程度の位置でレーザーによってpn分離を行った溝については、あらかじめpn分離溝14に絶縁体樹脂を塗布することにより裏面と端面の無電解Niめっき層18が接触しないようにした。また、本実施の形態においては無電解Niめっきを用いたが、電解Niめっきを用いてもよい。   Thereafter, the wafer opened in the translucent insulator film 9 is immersed in the electroless plating catalyst solution (step S210). Then, an electroless Ni plating layer 18 was formed on the peripheral edge of the wafer including the region corresponding to the bus electrode 3n and the grid electrode 4n serving as current collecting electrodes, the side wall portion, and the back surface portion (FIG. 14 (c): lower layer by electroless plating). Electrode formation step S211). The electroless plating was Ni (nickel) electroless plating, but the electroless Ni plating layer 18 was grown using palladium as a catalyst. Therefore, the entire front and back surfaces of the wafer with the film opened were immersed in a palladium catalyst solution as plating pretreatment. . Since the palladium catalyst is dispersed as positive ions in the catalyst solution, it is selectively adsorbed on the n-type phosphorus diffusion layer. When the entire front and back surfaces were immersed in an electroless Ni plating solution, the electroless Ni plating layer 18 was selectively grown only on the opening h and the wafer end surface. Ni plating was performed at a temperature of 70 ° C., and the immersion time was adjusted so that the thickness was about 1 μm. At this time, a Ni electroplating layer was formed on the Al electrode on the back surface. For the groove that was pn-separated by laser at a position of about 2 mm from the end surface on the back surface, an insulating resin was applied in advance to the pn separation groove 14 so that the back surface and the electroless Ni plating layer 18 on the end surface did not contact each other. . Further, although electroless Ni plating is used in the present embodiment, electrolytic Ni plating may be used.

その後ウエハを実施の形態1と同様に図9に示した硫酸銅系の電解Cuめっき装置に浸漬し、電解Cuめっき層19を形成した。図15に電解めっき装置の要部拡大図を示すようにウエハ1Wを設置し、実施の形態1と同様に図8に示したように裏面の給電部であるプローブ21にマイナス、アノード電極25にプラスの電圧を印加して電解Cuめっきを行った(電解めっきによる上層電極形成ステップS212)。Cuめっきは1A/cm2の電流下で行い、Cuめっき厚がフィルムの表面より若干薄くフィルムからの電極のはみ出しが無いような厚みに調整された。さらに、電解Cuめっき層表面の酸化をふせぐため、Snの置換めっき液に浸漬し、置換めっき層19eを形成した。吸着プレートで構成された支持部20はウエハ1W裏面全面に密着しているため、Cuめっきは露出している受光面およびウエハ周辺部の側面のみに形成される。よってバス電極4とグリッド電極3以外に受光面側にシャドーロスはない。 Thereafter, the wafer was dipped in the copper sulfate-based electrolytic Cu plating apparatus shown in FIG. 9 in the same manner as in Embodiment 1 to form an electrolytic Cu plating layer 19. As shown in FIG. 15, an enlarged view of the main part of the electroplating apparatus is provided with a wafer 1W. Similar to the first embodiment, as shown in FIG. Electrolytic Cu plating was performed by applying a positive voltage (upper layer electrode forming step S212 by electrolytic plating). Cu plating was performed under a current of 1 A / cm 2 , and the Cu plating thickness was slightly thinner than the surface of the film, and the thickness was adjusted such that no electrode protruded from the film. Further, in order to prevent oxidation of the surface of the electrolytic Cu plating layer, it was immersed in a Sn substitution plating solution to form a substitution plating layer 19e. Since the support portion 20 composed of the suction plate is in close contact with the entire back surface of the wafer 1W, the Cu plating is formed only on the exposed light receiving surface and the side surface of the wafer peripheral portion. Therefore, there is no shadow loss on the light receiving surface side other than the bus electrode 4 and the grid electrode 3.

比較例2として、ウエハ1Wの受光面にシリコン窒化膜を形成した後、ウエハ1Wの受光面には幅80μmの高温焼結型のAgペースト、裏面にはアルミペーストを塗布するとともに焼成炉にて800℃で焼成したサンプルを形成した。   As Comparative Example 2, after a silicon nitride film is formed on the light receiving surface of the wafer 1W, a high-temperature sintered Ag paste having a width of 80 μm is applied to the light receiving surface of the wafer 1W, and an aluminum paste is applied to the back surface. A sample fired at 800 ° C. was formed.

各々の太陽電池セルの電流―電圧特性を評価したところ、本実施の形態におけるCu/Niめっきを電極としたセルと印刷Agを電極とした比較例1のセルの開放電圧は同等の値であったが、本実施の形態におけるセルの方が比較例1のセルに比べて短絡電流が約0.6mA/cm2高く、また、比較例1のフィルファクタが0.79なのに対し実施例のフィルファクタが0.80と1/100高い値を示した。短絡電流の増加はグリッド電極幅が比較例の80μmに比べて30μmに狭化したことによる。また、フィルファクタの増加は周辺部にめっきによる集電電極を形成したことにより、グリッド電極および集電電極が集電する範囲が狭くなり、集電により生じる抵抗が減ったためにフィルファクタを増加させることに寄与したものである。 When the current-voltage characteristics of each solar cell were evaluated, the open-circuit voltage of the cell using Cu / Ni plating as an electrode and the cell of Comparative Example 1 using printed Ag as an electrode in this embodiment were the same value. However, the short-circuit current of the cell in this embodiment is about 0.6 mA / cm 2 higher than that of the cell of Comparative Example 1, and the fill factor of Comparative Example 1 is 0.79, whereas The factor was 0.80, 1/100 higher. The increase in the short-circuit current is due to the fact that the grid electrode width is narrowed to 30 μm compared to 80 μm in the comparative example. In addition, the increase in the fill factor is due to the fact that the current collecting electrode by plating is formed in the peripheral part, so that the area where the grid electrode and the current collecting electrode collect current is narrowed, and the resistance caused by the current collection is reduced. It contributed to that.

また、本実施の形態によれば第2導電型の半導体層が気相拡散で形成されることにより、側面および裏面へ回り込む膜厚を十分に確保することができる。   In addition, according to the present embodiment, the second conductivity type semiconductor layer is formed by vapor phase diffusion, so that a sufficient film thickness can be ensured around the side surface and the back surface.

なお、前記実施の形態1,2では、めっき層を形成するための下地導体層として無電解めっき層を形成したが、かならずしも無電解めっき層を用いる必要はなく、スパッタリング法で形成した金属膜を用いるなど、表面を導体化する工程であればよい。   In the first and second embodiments, the electroless plating layer is formed as the base conductor layer for forming the plating layer. However, the electroless plating layer is not necessarily used, and a metal film formed by a sputtering method is used. Any process may be used as long as it is a process for making the surface conductive.

さらにまた、前記実施の形態1,2では、pn接合を形成する導電性の半導体層を第2主面まで回りこませ、この上に下地導体層を形成したが、必ずしも導電性の半導体層を、第2主面まで回りこませることはなく、下地導体層が、第1および第2主面側で電気的に接続していればよい。つまり、下地導体層と導電性の半導体層とのいずれかが、第1主面から少なくともひとつの側面を経て第2主面まで回り込むように連続的に形成されていればよい。このようにして、めっき工程において、第2主面すなわち裏面側の下地導体層から給電することで、第1主面側のめっき層形成を行うことができる。そして、この側面部の下地導体層あるいは導電型の半導体層は、太陽電池セルとして完成した際には、ダイシングなどにより、除去されている場合もある。このようにダイシングによって得られる太陽電池セルの場合は、下地導体層あるいは導電型の半導体層の端面と、基板の端面が一致する。   Furthermore, in the first and second embodiments, the conductive semiconductor layer that forms the pn junction is passed around to the second main surface, and the underlying conductor layer is formed thereon. However, the conductive semiconductor layer is not necessarily formed. The base conductor layer only needs to be electrically connected on the first and second main surface sides without going around to the second main surface. That is, it is only necessary that either the base conductor layer or the conductive semiconductor layer is continuously formed so as to wrap around from the first main surface to the second main surface through at least one side surface. In this manner, in the plating step, the first main surface side plating layer can be formed by supplying power from the second main surface, that is, the back conductor layer on the back surface side. Then, the underlying conductor layer or the conductive semiconductor layer on the side surface portion may be removed by dicing or the like when completed as a solar battery cell. In the case of a solar battery cell obtained by dicing as described above, the end surface of the base conductor layer or the conductive semiconductor layer coincides with the end surface of the substrate.

また、前記実施の形態1,2では、基板とウエハとを同等に用いており、1枚のウエハで1枚の太陽電池セルからなる光起電力素子が形成される場合について説明した。つまり実施の形態1では、n型単結晶シリコン基板1がウエハであり、実施の形態2では、p型単結晶シリコン基板1pがウエハであり、これらをそのまま太陽電池セルとして使用する。これに対し、ウエハ上に複数のセルを形成し、ダイシングすることで1つ以上の太陽電池セルを形成し、側壁部のめっき層が少なくとも1側面で除去されている場合も有効であることはいうまでもない。あるいは、電解めっきを実施する際、ウエハの少なくとも1つの側壁を覆うような吸引プレート(支持部)を用いることで、ウエハの当該側壁には電解めっき層が形成されないようにすることが可能となる。このように側壁のめっき層を隣接セルとの接続側にのみ形成し、太陽電池セル間の接続に用いることにより、受光面側に、インターコネクタを配することなく相互接続することもでき、さらにシャドーロスの小さいモジュール設計を実現することも可能となる。   In the first and second embodiments, the case where the substrate and the wafer are used equally and the photovoltaic element composed of one solar cell is formed by one wafer has been described. That is, in the first embodiment, the n-type single crystal silicon substrate 1 is a wafer, and in the second embodiment, the p-type single crystal silicon substrate 1p is a wafer, and these are used as solar cells as they are. On the other hand, it is also effective when a plurality of cells are formed on a wafer and one or more solar cells are formed by dicing, and the plating layer on the side wall is removed on at least one side surface. Needless to say. Alternatively, when performing electroplating, by using a suction plate (support) that covers at least one side wall of the wafer, it is possible to prevent an electroplating layer from being formed on the side wall of the wafer. . By forming the plating layer on the side wall only on the connection side with the adjacent cells in this way and using it for the connection between the solar cells, the light receiving surface side can be interconnected without providing an interconnector. It is also possible to realize a module design with a small shadow loss.

なお、前記実施の形態1,2のいずれにおいても、半導体基板としては、単結晶シリコン基板、多結晶シリコン基板などの結晶系シリコン基板の他、シリコンカーバイド基板などのシリコン化合物基板をはじめとする結晶系半導体基板に適用可能である。真性又は各導電型の非晶質シリコン薄膜についても、微結晶シリコン系薄膜、多結晶シリコン系薄膜などの結晶系薄膜、あるいは熱拡散によるドーピング層を用いてもよい。   In any of the first and second embodiments, the semiconductor substrate is a crystal including a silicon compound substrate such as a silicon carbide substrate in addition to a crystalline silicon substrate such as a single crystal silicon substrate or a polycrystalline silicon substrate. It is applicable to a system semiconductor substrate. As for the intrinsic or conductive amorphous silicon thin film, a crystalline thin film such as a microcrystalline silicon thin film or a polycrystalline silicon thin film, or a doping layer formed by thermal diffusion may be used.

本発明のいくつかの実施の形態を説明したが、これらの実施の形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施の形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。   Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented as examples and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.

1 n型単結晶シリコン基板、1p p型単結晶シリコン基板、2,6p p型領域部、3,3n バス電極、4,4n グリッド電極、5,5n 周辺電極部、2n,6 n型領域部、9 透光性絶縁体フィルム、10 i型非晶質シリコン層、11 p型非晶質シリコン層、12 透光性導電膜、14 pn分離部、15 i型非晶質シリコン層、16 n型非晶質シリコン層、17 透光性導電膜、18 無電解Niめっき層(裏面電極)、19 電解Cuめっき層、19e 置換めっき層、20 支持部、21 プローブ、22 吸引部、23 電解液、23S めっき槽、24 めっき用電源、25 アノード電極、31 n型拡散層、33 シリコン窒化膜、34 Al印刷電極、35 裏面電界層、h 開口部。 1 n type single crystal silicon substrate, 1pp type single crystal silicon substrate, 2,6pp type region portion, 3,3n bus electrode, 4,4n grid electrode, 5,5n peripheral electrode portion, 2n, 6 n type region portion , 9 Translucent insulator film, 10 i-type amorphous silicon layer, 11 p-type amorphous silicon layer, 12 translucent conductive film, 14 pn separator, 15 i-type amorphous silicon layer, 16 n Type amorphous silicon layer, 17 translucent conductive film, 18 electroless Ni plating layer (back electrode), 19 electrolytic Cu plating layer, 19e displacement plating layer, 20 support part, 21 probe, 22 suction part, 23 electrolyte , 23S plating tank, 24 power source for plating, 25 anode electrode, 31 n-type diffusion layer, 33 silicon nitride film, 34 Al printed electrode, 35 back surface electric field layer, h opening.

Claims (16)

第1主面と第2主面を有し、前記第1主面を光入射面とする第1導電型の結晶系半導体基板と、
前記結晶系半導体基板の前記第1又は第2主面にpn接合を形成するように前記結晶系半導体基板と異なる第2導電型の半導体層とを有し、
前記第1および第2主面にそれぞれ第1および第2の電極を有する光起電力素子であって、
前記第1の電極は、前記第1主面から前記第2主面まで回り込むように形成された下地導体層と、
前記下地導体層上に形成されためっき層とを含む光起電力素子。
A first conductive type crystalline semiconductor substrate having a first main surface and a second main surface, wherein the first main surface is a light incident surface;
A semiconductor layer of a second conductivity type different from that of the crystalline semiconductor substrate so as to form a pn junction on the first or second main surface of the crystalline semiconductor substrate;
A photovoltaic device having first and second electrodes on the first and second main surfaces, respectively,
The first electrode includes a base conductor layer formed so as to go from the first main surface to the second main surface;
A photovoltaic device comprising: a plating layer formed on the base conductor layer.
前記下地導体層は、前記第1主面から側面を経て前記第2主面まで回り込むように連続的に形成された請求項1に記載の光起電力素子。   2. The photovoltaic element according to claim 1, wherein the underlying conductor layer is continuously formed so as to wrap around from the first main surface to the second main surface through a side surface. 前記第2導電型の半導体層は、前記第1主面から第2主面まで回りこむように連続的に形成されており、
前記第2導電型の半導体層上に前記下地導体層が形成された請求項2に記載の光起電力素子。
The semiconductor layer of the second conductivity type is continuously formed so as to go around from the first main surface to the second main surface,
The photovoltaic element according to claim 2, wherein the base conductor layer is formed on the semiconductor layer of the second conductivity type.
前記第2導電型の半導体層は、前記第1主面から第2主面まで回りこむように連続的に形成された、真性非晶質半導体層を介して積層形成された第2導電型の非晶質半導体層であり、
前記第1の電極は、前記第2導電型の非晶質半導体層上に形成された透光性導電膜と、前記透光性導電膜上に形成された、前記下地導体層としての無電解めっき層と、
前記無電解めっき層上に形成された電解めっき層とを含む請求項3に記載の光起電力素子。
The second-conductivity-type semiconductor layer is a second-conductivity-type non-stacked layer formed via an intrinsic amorphous semiconductor layer continuously formed so as to extend from the first main surface to the second main surface. A crystalline semiconductor layer,
The first electrode includes a translucent conductive film formed on the second conductive type amorphous semiconductor layer and an electroless layer as the base conductor layer formed on the translucent conductive film. A plating layer;
The photovoltaic device according to claim 3, comprising an electroplating layer formed on the electroless plating layer.
前記第2の電極は、前記第1の電極と同一工程で形成された無電解めっき層と、電解めっき層とを含む請求項4に記載の光起電力素子。   The photovoltaic device according to claim 4, wherein the second electrode includes an electroless plating layer formed in the same process as the first electrode, and an electrolytic plating layer. 前記第2導電型の半導体層は、前記第1主面から第2主面まで回りこむように連続的に形成された、第2導電型の不純物拡散層であり、
前記第1の電極は、前記第2導電型の不純物拡散層上に形成された前記下地導体層としての無電解めっき層と、
前記無電解めっき層上に形成された電解めっき層とを含む請求項3に記載の光起電力素子。
The second conductivity type semiconductor layer is a second conductivity type impurity diffusion layer continuously formed so as to extend from the first main surface to the second main surface,
The first electrode includes an electroless plating layer as the base conductor layer formed on the impurity diffusion layer of the second conductivity type,
The photovoltaic device according to claim 3, comprising an electroplating layer formed on the electroless plating layer.
第1主面と第2主面を有し、前記第1主面を光入射面とする第1導電型の結晶系半導体基板の前記第1又は第2主面にpn接合を形成するように前記結晶系半導体基板と異なる第2導電型の半導体層を形成する工程と、
前記第1主面に第1の電極を形成する工程と、
前記第2主面に第2の電極を形成する工程とを含み、
前記第1の電極を形成する工程は、
前記第1主面から前記第2主面まで回り込むように下地導体層を形成する工程と、
前記下地導体層のうち、前記第2主面まで回り込んだ領域を給電領域として、電解めっき層を形成する工程とを含む光起電力素子の製造方法。
A pn junction is formed on the first or second main surface of the first conductive type crystalline semiconductor substrate having a first main surface and a second main surface, the first main surface being a light incident surface. Forming a second conductivity type semiconductor layer different from the crystalline semiconductor substrate;
Forming a first electrode on the first main surface;
Forming a second electrode on the second main surface,
The step of forming the first electrode includes:
Forming a base conductor layer so as to go from the first main surface to the second main surface;
A method of manufacturing a photovoltaic device including a step of forming an electroplating layer using, as a feeding region, a region of the base conductor layer that extends to the second main surface.
前記下地導体層を形成する工程に先立ち、
前記第1主面の集電電極形成領域を除く領域に保護膜を形成する工程を含み、
前記下地導体層を形成する工程は、
前記第1主面上の集電電極形成領域から前記半導体基板の側面を介して前記第2主面の周縁部まで到達するように、形成する工程を含む請求項7に記載の光起電力素子の製造方法。
Prior to the step of forming the base conductor layer,
Including a step of forming a protective film in a region excluding the collecting electrode forming region of the first main surface,
The step of forming the base conductor layer includes:
The photovoltaic element according to claim 7, further comprising a step of forming the current collector electrode formation region on the first main surface so as to reach a peripheral portion of the second main surface via a side surface of the semiconductor substrate. Manufacturing method.
前記下地導体層を形成する工程は、
前記第1主面上の集電電極形成領域から前記半導体基板の側面を介して前記第2主面の全体を覆うように、形成する工程を含む請求項7に記載の光起電力素子の製造方法。
The step of forming the base conductor layer includes:
The manufacturing of the photovoltaic device according to claim 7, further comprising a step of forming the current collecting electrode formation region on the first main surface so as to cover the entire second main surface through the side surface of the semiconductor substrate. Method.
前記下地導体層を形成する工程は、無電解めっき工程である請求項8または9に記載の光起電力素子の製造方法。   The method for manufacturing a photovoltaic element according to claim 8 or 9, wherein the step of forming the base conductor layer is an electroless plating step. 前記電解めっき層を形成する工程は、
前記第1主面上から前記第2主面を連続的に覆う前記下地導体層上に、電解めっき層を形成する工程であり、第1主面上の集電電極形成領域から前記半導体基板側面を介して前記第2主面全体を覆うように、めっき層を形成する工程であり、
前記電解めっき工程後に、
前記第2主面の端面から一定距離内側で、前記下地導体層および前記めっき層を除去し、pn分離溝を形成する工程を含む請求項9または10に記載の光起電力素子の製造方法。
The step of forming the electrolytic plating layer includes:
Forming an electroplating layer on the underlying conductor layer that continuously covers the second main surface from the first main surface, from the collector electrode forming region on the first main surface to the side surface of the semiconductor substrate; A plating layer is formed so as to cover the entire second main surface via
After the electrolytic plating step,
11. The method for manufacturing a photovoltaic device according to claim 9, further comprising a step of removing the base conductor layer and the plating layer and forming a pn isolation groove at a certain distance inside from an end surface of the second main surface.
前記第2導電型の半導体層を形成する工程は、
前記第1主面から第2主面まで回りこむように連続的に第2導電型の非晶質半導体層を形成する工程であり、
前記第1の電極を形成する工程に先立ち、
前記第2導電型の非晶質半導体層上に透光性導電膜を形成する工程を含む請求項11に記載の光起電力素子の製造方法。
The step of forming the second conductivity type semiconductor layer includes:
Forming a second conductive type amorphous semiconductor layer continuously so as to extend from the first main surface to the second main surface;
Prior to the step of forming the first electrode,
The method for manufacturing a photovoltaic element according to claim 11, comprising a step of forming a translucent conductive film on the second conductive type amorphous semiconductor layer.
前記第2導電型の半導体層を形成する工程は、
前記第1主面から第2主面まで回りこむように連続的に第2導電型の不純物拡散層を形成する工程であり、
前記第1の電極を形成する工程に先立ち、
前記第2主面に第2電極を形成する工程を含む請求項7に記載の光起電力素子の製造方法。
The step of forming the second conductivity type semiconductor layer includes:
Forming a second conductivity type impurity diffusion layer continuously so as to extend from the first main surface to the second main surface;
Prior to the step of forming the first electrode,
The method for manufacturing a photovoltaic element according to claim 7, comprising a step of forming a second electrode on the second main surface.
前記不純物拡散層を形成する工程は、気相拡散工程である請求項13に記載の光起電力素子の製造方法。   The method of manufacturing a photovoltaic element according to claim 13, wherein the step of forming the impurity diffusion layer is a vapor phase diffusion step. 電解液の充填されるめっき槽と、
前記めっき槽内に浸漬される第1の給電端子と、
前記めっき槽内で、被処理基板の裏面の少なくとも一部を覆うと共に前記被処理基板を支持すると共に前記被処理基板に給電する第2の給電端子を備えた支持部とを備え、
前記支持部は前記被処理基板に当接して前記被処理基板を吸引する吸引部を備え、
前記第2の給電端子は、前記吸引部内に埋め込まれた光起電力素子の製造装置。
A plating tank filled with an electrolyte,
A first power supply terminal immersed in the plating tank;
In the plating tank, comprising at least a part of the back surface of the substrate to be processed and supporting the substrate to be processed and having a second power supply terminal for supplying power to the substrate to be processed,
The support unit includes a suction unit that contacts the substrate to be processed and sucks the substrate to be processed.
The second power supply terminal is an apparatus for manufacturing a photovoltaic element embedded in the suction portion.
前記吸引部は前記被処理基板の周縁部を露呈させるように、前記被処理基板よりも小さく形成された請求項15に記載の光起電力素子の製造装置。   The photovoltaic device manufacturing apparatus according to claim 15, wherein the suction portion is formed smaller than the substrate to be processed so as to expose a peripheral portion of the substrate to be processed.
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