JP2016195188A - Method of manufacturing solar cell and method of manufacturing solar cell module - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method of manufacturing a solar cell which allows for formation of a collector electrode having a high aspect ratio by a plating method, by suppressing occurrence of plating scorch.SOLUTION: A method of manufacturing a solar cell has a step of forming a metal seed layer on one principal surface of a photoelectric conversion part, a step of forming a first plating layer on the metal seed layer, and a step of forming a second plating layer on the first plating layer. In the step of forming a metal seed layer, a finger seed layer constituting a finger electrode is formed. Assuming the current density when forming the first plating layer is DK, and the current density when forming the second plating layer is DK, the following relationship is satisfied preferably; DK<DK<40A/dm. In the step of forming the second plating layer, the second plating layer is formed while disposing an insulating shield plate on the principal surface normal of the photoelectric conversion part, so as to cover the end of the finger seed layer in the plating liquid.SELECTED DRAWING: Figure 8

Description

本発明は、太陽電池の製造方法および太陽電池モジュールの製造方法に関する。   The present invention relates to a method for manufacturing a solar cell and a method for manufacturing 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、発電が行われる。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り出すために、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.

太陽電池の受光面側に集電極が形成された領域は、光電変換部に光が入射せず、発電に寄与しない領域である。そのため、集電極による遮光損を低減される観点から、集電極の線幅に対する厚みの比(アスペクト比)を高くすることが求められている。   The region where the collecting electrode is formed on the light receiving surface side of the solar cell is a region where light does not enter the photoelectric conversion unit and does not contribute to power generation. Therefore, from the viewpoint of reducing the light-shielding loss due to the collector electrode, it is required to increase the ratio of the thickness to the line width (aspect ratio) of the collector electrode.

太陽電池の集電極を形成する方法としては、スクリーン印刷法により、銀ペースト等をパターン印刷することにより形成する方法や、めっき法により集電極を形成する方法等が挙げられる。銀ペースト等は、樹脂材料を含有するため導電率が小さいのに対して、めっき法により形成される金属層は導電率が高い。そのため、めっき法により集電極を形成することにより、太陽電池の高効率化が期待できる。例えば、特許文献1および2では、めっきの起点となるシード層上に、集電極の形状に対応する開口を有するレジストパターンを形成した後、レジスト開口にめっき層を形成し、レジストを除去する方法が開示されている。   Examples of a method for forming a collector electrode of a solar cell include a method of forming a silver paste or the like by pattern printing by a screen printing method, a method of forming a collector electrode by a plating method, or the like. Silver paste or the like contains a resin material and thus has low electrical conductivity, whereas a metal layer formed by plating has high electrical conductivity. Therefore, high efficiency of the solar cell can be expected by forming the collecting electrode by a plating method. For example, in Patent Documents 1 and 2, after a resist pattern having an opening corresponding to the shape of the collector electrode is formed on a seed layer that is a starting point of plating, a plating layer is formed in the resist opening, and the resist is removed. Is disclosed.

めっき層を形成する技術としては、めっき層を幅方向および厚み方向に同程度成長させる「等方性めっき」のほか、めっき層を幅方向に成長させる割合よりも厚み方向に成長させる割合を大きくする「異方性めっき」が知られている。特許文献3では、相対的に低い電流密度でめっき層を等方的に成長させた後、相対的に高い電流密度でめっき層を異方的に成長させる方法が開示されている。特許文献3では、高電流密度でめっきを行う際、パドル翼等を用いてめっき液を撹拌させる。特許文献3によれば、めっき液の撹拌によって、めっき層の表面に形成される金属イオン希薄層が破壊され、金属イオン希薄層が破壊された箇所にめっき層が形成されると考えられている。特許文献3の実施例では、電流密度5A/dmで膜厚18μmのめっき層を形成した後、電流密度50A/dmで全体の膜厚140μmのめっき層を形成している。 In addition to “isotropic plating” in which the plating layer is grown to the same extent in the width and thickness directions, the rate of growth in the thickness direction is larger than the rate in which the plating layer is grown in the width direction. “Anisotropic plating” is known. Patent Document 3 discloses a method of growing a plating layer anisotropically at a relatively high current density after the plating layer isotropically grown at a relatively low current density. In Patent Document 3, when plating is performed at a high current density, the plating solution is stirred using a paddle blade or the like. According to Patent Document 3, it is considered that the metal ion dilute layer formed on the surface of the plating layer is destroyed by stirring of the plating solution, and the plating layer is formed at the location where the metal ion dilute layer is destroyed. . In the example of Patent Document 3, after forming a plating layer having a thickness of 18 μm at a current density of 5 A / dm 2 , a plating layer having a total thickness of 140 μm is formed at a current density of 50 A / dm 2 .

特開平11−204361号公報JP-A-11-204361 特開平11−204337号公報JP-A-11-204337 特開2014−80674号公報JP 2014-80674 A

特許文献3に記載の方法によれば、めっきの表面状態、異方性成長、パターン間隔等を高精度に制御でき、アスペクト比の高いめっき層を形成することができるとされている。本発明者らは、アスペクト比の高い集電極を形成するために、特許文献3に記載されているめっき法により、太陽電池の集電極を形成することを考えた。しかし、特許文献3に記載されているめっき法により太陽電池の集電極を形成した場合、厚み方向にめっき層が均一に成長しないだけでなく、幅方向にめっき層が成長してしまう箇所が生じることが判明した。さらに、意図しない箇所に金属が析出した。めっき層の表面形状が不均一となる状態は、「めっきヤケ」と呼ばれている。   According to the method described in Patent Document 3, it is said that the plating surface state, anisotropic growth, pattern spacing, and the like can be controlled with high accuracy, and a plating layer having a high aspect ratio can be formed. In order to form a collector electrode having a high aspect ratio, the present inventors considered forming a collector electrode of a solar cell by a plating method described in Patent Document 3. However, when the solar cell collecting electrode is formed by the plating method described in Patent Document 3, not only the plating layer does not grow uniformly in the thickness direction, but also a portion where the plating layer grows in the width direction occurs. It has been found. Furthermore, metal was deposited at unintended locations. The state in which the surface shape of the plating layer is not uniform is called “plating burn”.

本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、めっきヤケの発生が抑制され、アスペクト比の高い集電極をめっき法により形成できる太陽電池の製造方法を提供することを目的とする。   This invention is made | formed in view of the above, and it aims at providing the manufacturing method of the solar cell which can suppress the generation | occurrence | production of a plating burn and can form the collector electrode with a high aspect ratio by the plating method.

本発明は、光電変換部と、光電変換部の一主面上に設けられ、複数のフィンガー電極を含む集電極とを備える太陽電池を製造する方法に関する。本発明の製造方法は、光電変換部の一主面上に金属シード層を形成する工程と、光電変換部をめっき液中に浸した状態で、金属シード層上に第1めっき層を形成する工程と、光電変換部を上記めっき液中に浸した状態で、第1めっき層上に第2めっき層を形成する工程とを有する。   The present invention relates to a method of manufacturing a solar cell that includes a photoelectric conversion unit and a collector electrode that is provided on one main surface of the photoelectric conversion unit and includes a plurality of finger electrodes. In the manufacturing method of the present invention, the step of forming a metal seed layer on one main surface of the photoelectric conversion unit and the first plating layer are formed on the metal seed layer in a state where the photoelectric conversion unit is immersed in a plating solution. And a step of forming a second plating layer on the first plating layer in a state where the photoelectric conversion part is immersed in the plating solution.

金属シード層を形成する工程では、フィンガー電極を構成するフィンガーシード層が形成される。第1めっき層を形成する際の第1電流密度をDK、第2めっき層を形成する際の第2電流密度をDKとしたとき、DK<DK<40A/dmを満たすことが好ましい。第2めっき層を形成する工程では、上記めっき液中、フィンガーシード層の端部を覆うように、光電変換部の主面法線上に絶縁性の遮蔽板が配置された状態で、第2めっき層が形成される。 In the step of forming the metal seed layer, a finger seed layer constituting the finger electrode is formed. When DK 1 is the first current density when forming the first plating layer and DK 2 is the second current density when forming the second plating layer, DK 1 <DK 2 <40 A / dm 2 is satisfied. Is preferred. In the step of forming the second plating layer, the second plating is performed in a state where an insulating shielding plate is disposed on the principal surface normal line of the photoelectric conversion unit so as to cover the end of the finger seed layer in the plating solution. A layer is formed.

第1電流密度DKは、1A/dm≦DK≦12A/dmを満たすことが好ましい。第2電流密度DKは、15A/dm≦DK≦38A/dmを満たすことが好ましい。 The first current density DK 1 preferably satisfies 1 A / dm 2 ≦ DK 1 ≦ 12 A / dm 2 . The second current density DK 2 preferably satisfies 15 A / dm 2 ≦ DK 2 ≦ 38 A / dm 2 .

一実施形態において、集電極は、フィンガー電極と接続されるバスバー電極をさらに含む。この場合、金属シード層を形成する工程では、バスバー電極を構成するバスバーシード層も形成される。バスバーシード層は、バスバーシード層の幅がフィンガーシード層の幅より大きくなるように形成される。   In one embodiment, the collector electrode further includes a bus bar electrode connected to the finger electrode. In this case, in the step of forming the metal seed layer, a bus bar seed layer constituting the bus bar electrode is also formed. The bus bar seed layer is formed so that the width of the bus bar seed layer is larger than the width of the finger seed layer.

上記実施形態において、第1めっき層を形成する工程では、バスバーシード層に給電を行うことにより、バスバーシード層およびフィンガーシード層上に第1めっき層が形成されることが好ましい。この場合、バスバーシード層1本あたりに、複数の給電点を配置して給電が行われることが好ましい。   In the embodiment, in the step of forming the first plating layer, it is preferable that the first plating layer is formed on the bus bar seed layer and the finger seed layer by supplying power to the bus bar seed layer. In this case, it is preferable to supply power by arranging a plurality of power supply points per bus bar seed layer.

第1めっき層を形成する工程においても、上記めっき液中、フィンガーシード層の端部を覆うように、遮蔽板が配置された状態で第1めっき層が形成されることが好ましい。   Also in the step of forming the first plating layer, it is preferable that the first plating layer is formed in a state where the shielding plate is arranged so as to cover the end portion of the finger seed layer in the plating solution.

一実施形態においては、フィンガーシード層の端部が連結されている。第2めっき層を形成する工程では、上記めっき液中、フィンガーシード層の端部を連結する金属シード層も覆うように、遮蔽板が配置された状態で第2めっき層が形成されることが好ましい。   In one embodiment, the ends of the finger seed layer are connected. In the step of forming the second plating layer, the second plating layer may be formed in a state where the shielding plate is disposed so as to cover the metal seed layer connecting the end portions of the finger seed layer in the plating solution. preferable.

一実施形態において、光電変換部は、導電型単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する。この場合、透明電極層上に集電極が形成される。   In one embodiment, the photoelectric conversion unit has a silicon-based thin film and a transparent electrode layer in this order on one main surface of a conductive single crystal silicon substrate. In this case, a collecting electrode is formed on the transparent electrode layer.

一実施形態においては、光電変換部の一主面のうち、金属シード層が形成されていない領域上に絶縁層が形成される。絶縁層は金属シード層上にも形成されてもよい。この場合、絶縁層に設けられた開口を介して、めっき層が金属シード層と導通される。   In one embodiment, an insulating layer is formed on a region where the metal seed layer is not formed on one main surface of the photoelectric conversion unit. The insulating layer may also be formed on the metal seed layer. In this case, the plating layer is electrically connected to the metal seed layer through the opening provided in the insulating layer.

本発明は、上記の製造方法により製造した太陽電池を、配線部材を介して、他の太陽電池または外部回路と接続する太陽電池モジュールの製造方法に関する。   The present invention relates to a method for manufacturing a solar cell module in which a solar cell manufactured by the above-described manufacturing method is connected to another solar cell or an external circuit via a wiring member.

本発明によれば、相対的に低い電流密度DKで第1めっき層を形成した後、相対的に高い電流密度DKで第2めっき層を形成することにより、めっき層が幅方向に成長する割合よりも厚み方向に成長する割合を大きくできる。さらに、少なくとも第2めっき層を形成する際、めっき用電極からの電界に対して、フィンガー電極を構成する金属シード層の端部を遮蔽板によって遮蔽することにより、金属シード層の端部に電界が集中することを低減できる。その結果、めっきヤケの発生が抑制され、アスペクト比の高い集電極を形成することができる。 According to the present invention, after forming the first plating layer with a relatively low current density DK 1 , the plating layer grows in the width direction by forming the second plating layer with a relatively high current density DK 2 . The rate of growth in the thickness direction can be made larger than the rate of performing. Furthermore, when forming at least the second plating layer, the end of the metal seed layer constituting the finger electrode is shielded by the shielding plate against the electric field from the plating electrode, so that the electric field is applied to the end of the metal seed layer. Can be reduced. As a result, the occurrence of plating burn is suppressed and a collector electrode with a high aspect ratio can be formed.

一実施形態に係る太陽電池の模式的平面図である。It is a typical top view of the solar cell concerning one embodiment. 他の実施形態に係る太陽電池の模式的平面図である。It is a schematic plan view of a solar cell according to another embodiment. 光電変換部準備工程の一実施形態を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows one Embodiment of a photoelectric conversion part preparation process. 金属シード層形成工程の一実施形態を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows one Embodiment of a metal seed layer formation process. 絶縁層形成工程の一実施形態を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows one Embodiment of an insulating layer formation process. 第1めっき層形成工程の一実施形態を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows one Embodiment of a 1st plating layer formation process. 第2めっき層形成工程の一実施形態を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows one Embodiment of a 2nd plating layer formation process. めっき装置の構造模式図である。It is a structure schematic diagram of a plating apparatus. 金属シード層の端部が遮蔽された状態の一例を示す模式的平面図である。It is a schematic plan view which shows an example of the state by which the edge part of the metal seed layer was shielded. 各バスバーシード層の両端部に給電点を配置した例を示す模式的平面図である。It is a schematic plan view which shows the example which has arrange | positioned the feeding point to the both ends of each bus bar seed layer. 給電点間の距離が均等になるように各バスバーシード層上に給電点を配置した例を示す模式的平面図である。It is a schematic top view which shows the example which has arrange | positioned the feeding point on each bus-bar seed layer so that the distance between feeding points may become equal. 一実施形態に係るヘテロ接合太陽電池の模式的断面図である。It is typical sectional drawing of the heterojunction solar cell which concerns on one Embodiment. めっき時間と電流密度の関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between plating time and current density. 各実施例および比較例のフィンガー電極の表面を示す光学顕微鏡写真である。It is an optical microscope photograph which shows the surface of the finger electrode of each Example and a comparative example.

図1は、一実施形態に係る太陽電池の模式的平面図である。図1に示すように、本発明の太陽電池は、光電変換部50の一主面上に集電極7を備える。図1に示す例では、集電極7は、一定間隔を隔てて互いに平行に延在する複数のフィンガー電極7aと、フィンガー電極7aにより収集された電流を集めるバスバー電極7bとによって構成されている。フィンガー電極7aは、バスバー電極7bの延在方向に略垂直になるように形成されることが好ましい。バスバー電極7bは、フィンガー電極7aよりも幅が大きく、フィンガー電極7aの延在方向に略垂直になるように形成されることが好ましい。バスバー電極は直線状でなくてもよく、ジグザグ状等の非直線状であってもよい。バスバー電極が非直線状である場合も、バスバー電極の延在方向に略垂直になるようにフィンガー電極が形成されることが好ましい。「略垂直」とは、フィンガー電極とバスバー電極とのなす角が85度以上95度以下であることを意味する。中でも、フィンガー電極とバスバー電極とのなす角が90度、すなわち、フィンガー電極に直交するようにバスバー電極が形成されることが好ましい。なお、バスバー電極7bは必ずしも必要ではなく、集電極7は、フィンガー電極7aのみによって構成されていてもよい。   FIG. 1 is a schematic plan view of a solar cell according to an embodiment. As shown in FIG. 1, the solar cell of the present invention includes a collector electrode 7 on one main surface of a photoelectric conversion unit 50. In the example shown in FIG. 1, the collector electrode 7 includes a plurality of finger electrodes 7 a extending in parallel with each other at a predetermined interval, and a bus bar electrode 7 b that collects current collected by the finger electrodes 7 a. The finger electrode 7a is preferably formed so as to be substantially perpendicular to the extending direction of the bus bar electrode 7b. The bus bar electrode 7b is preferably formed to be wider than the finger electrode 7a and substantially perpendicular to the extending direction of the finger electrode 7a. The bus bar electrode may not be linear and may be non-linear such as zigzag. Even when the bus bar electrode is non-linear, the finger electrode is preferably formed so as to be substantially perpendicular to the extending direction of the bus bar electrode. “Substantially perpendicular” means that the angle formed by the finger electrode and the bus bar electrode is 85 degrees or more and 95 degrees or less. In particular, the bus bar electrode is preferably formed so that the angle formed by the finger electrode and the bus bar electrode is 90 degrees, that is, orthogonal to the finger electrode. Note that the bus bar electrode 7b is not necessarily required, and the collector electrode 7 may be constituted only by the finger electrodes 7a.

図2は、他の実施形態に係る太陽電池の模式的平面図である。図2に示すように、集電極70は、複数のフィンガー電極70aの端部が連結電極70cにより連結されていることが好ましい。このように、フィンガー電極70aの端部が連結されていると、連結電極70cに電気が流れるため、フィンガー電極70aの端部に電界が集中することを防止できる。また、フィンガー電極70aの端部が連結されていると、フィンガー電極70aの一部が断線している場合であっても、連結電極70cを介して他の電極に電気が流れる。上記の実施形態では、少なくとも1組のフィンガー電極の端部が連結されていればよく、すべてのフィンガー電極の端部が連結されていることが好ましい。なお、フィンガー電極70aの端部が連結電極70cにより連結されている場合、フィンガー電極70aと連結電極70cとの交差部を、フィンガー電極70aの端部とみなす。   FIG. 2 is a schematic plan view of a solar cell according to another embodiment. As shown in FIG. 2, it is preferable that the collector electrode 70 has the ends of a plurality of finger electrodes 70a connected by connecting electrodes 70c. As described above, when the end portions of the finger electrodes 70a are connected, electricity flows to the connecting electrode 70c, so that the electric field can be prevented from concentrating on the end portions of the finger electrodes 70a. In addition, when the end portions of the finger electrodes 70a are connected, electricity flows to the other electrodes through the connecting electrodes 70c even when a part of the finger electrodes 70a is disconnected. In said embodiment, the edge part of at least 1 set of finger electrode should just be connected, and it is preferable that the edge part of all the finger electrodes is connected. In addition, when the edge part of the finger electrode 70a is connected by the connection electrode 70c, the cross | intersection part of the finger electrode 70a and the connection electrode 70c is considered as the edge part of the finger electrode 70a.

[集電極の形成方法]
図3〜図7は、光電変換部50上へ集電極7を形成する方法の一実施形態を示す工程概念図である。本実施形態では、まず、光電変換部50が準備される(光電変換部準備工程、図3)。例えば、ヘテロ接合太陽電池の場合、導電型単結晶シリコン基板上に、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。
[Method of forming collector electrode]
3-7 is a process conceptual diagram which shows one Embodiment of the method of forming the collector electrode 7 on the photoelectric conversion part 50. FIG. In this embodiment, first, the photoelectric conversion unit 50 is prepared (photoelectric conversion unit preparation step, FIG. 3). For example, in the case of a heterojunction solar cell, a photoelectric conversion unit including a silicon-based thin film and a transparent electrode layer is prepared on a conductive single crystal silicon substrate.

光電変換部50の一主面上には、金属シード層71が形成される(金属シード層形成工程、図4)。   A metal seed layer 71 is formed on one main surface of the photoelectric conversion unit 50 (metal seed layer forming step, FIG. 4).

本実施形態では、光電変換部50の一主面のうち、金属シード層71が形成されていない領域(金属シード層非形成領域)上に絶縁層9が形成される(絶縁層形成工程、図5)。ヘテロ接合太陽電池のように、光電変換部の表面に透明電極層が形成されている場合、透明電極層上への金属の析出を抑制するために、透明電極層上に絶縁層が形成されることが好ましい。図5では、金属シード層71上にも絶縁層9が形成されている。金属シード層71上に、めっき法により後述の第1めっき層721を形成するためには、金属シード層71とめっき液とを導通させる必要がある。そのため、金属シード層71上の絶縁層9には、開口9hが設けられている。   In the present embodiment, the insulating layer 9 is formed on a region (metal seed layer non-formation region) where the metal seed layer 71 is not formed on one main surface of the photoelectric conversion unit 50 (insulating layer forming step, FIG. 5). When a transparent electrode layer is formed on the surface of the photoelectric conversion part like a heterojunction solar cell, an insulating layer is formed on the transparent electrode layer in order to suppress metal deposition on the transparent electrode layer. It is preferable. In FIG. 5, the insulating layer 9 is also formed on the metal seed layer 71. In order to form a first plating layer 721 (described later) on the metal seed layer 71 by a plating method, it is necessary to make the metal seed layer 71 and the plating solution conductive. Therefore, an opening 9 h is provided in the insulating layer 9 on the metal seed layer 71.

金属シード層71上には、めっき法により第1めっき層721が形成される(第1めっき層形成工程、図6)。さらに、第1めっき層721上に第2めっき層722が形成される(第2めっき層形成工程、図7)。本実施形態では、金属シード層71は絶縁層9により被覆されているが、絶縁層9に開口9hが形成された部分では、金属シード層71が露出した状態である。そのため、金属シード層71がめっき液に曝されることとなり、この開口9hを起点として金属の析出が可能となる。   A first plating layer 721 is formed on the metal seed layer 71 by a plating method (first plating layer forming step, FIG. 6). Further, a second plating layer 722 is formed on the first plating layer 721 (second plating layer forming step, FIG. 7). In the present embodiment, the metal seed layer 71 is covered with the insulating layer 9, but the metal seed layer 71 is exposed at a portion where the opening 9 h is formed in the insulating layer 9. Therefore, the metal seed layer 71 is exposed to the plating solution, and metal can be deposited starting from the opening 9h.

本発明では、相対的に低い電流密度DKで第1めっき層721が形成された後、相対的に高い電流密度DKで第2めっき層722が形成される。金属シード層71の表面に第1めっき層721を形成することにより、第2めっき層722を形成するための下地層の抵抗を下げることができる。そのため、第2めっき層722を形成するために高電流密度でめっきを行っても、金属シード層71の一部に電界が集中することを低減でき、めっきヤケの発生を抑制することができる。 In the present invention, after the first plating layer 721 at a relatively low current density DK 1 is formed, the second plating layer 722 is formed at a relatively high current density DK 2. By forming the first plating layer 721 on the surface of the metal seed layer 71, the resistance of the underlayer for forming the second plating layer 722 can be lowered. Therefore, even when plating is performed at a high current density to form the second plating layer 722, it is possible to reduce the concentration of the electric field on a part of the metal seed layer 71 and to suppress the occurrence of plating burn.

前述の特許文献3に記載されているように、めっきを行う際の電流密度を高くするほど、めっき層を異方的に成長させる、すなわち、幅方向よりも厚み方向にめっき層を成長させることができる。したがって、金属シード層71に対して高電流密度でめっきを行うことにより、アスペクト比の高い集電極を形成することができると考えられる。しかし、金属シード層71に対して高電流密度でめっきが行われると、金属シード層71の抵抗がめっき層72に比べて高いため、金属シード層71内の一部、特に、金属シード層71の端部に電界が集中しやすい。その結果、電界が集中する箇所では金属の析出量が多くなり、めっきヤケが発生しやすくなる。   As described in Patent Document 3 mentioned above, the higher the current density during plating, the more the plating layer grows anisotropically, that is, the plating layer grows in the thickness direction rather than the width direction. Can do. Therefore, it is considered that a collector electrode having a high aspect ratio can be formed by plating the metal seed layer 71 at a high current density. However, when the metal seed layer 71 is plated at a high current density, the resistance of the metal seed layer 71 is higher than that of the plating layer 72, and thus a part of the metal seed layer 71, particularly the metal seed layer 71. The electric field tends to concentrate on the edge of the. As a result, the amount of metal deposition increases at locations where the electric field concentrates, and plating burns are likely to occur.

本発明では、めっき用電極(陽極)からの電界に対し、金属シード層71の端部が遮蔽された状態で、少なくとも第2めっき層722の形成が行われる。これにより、金属シード層71の端部に電界が集中することを低減できる。   In the present invention, at least the second plating layer 722 is formed with the end portion of the metal seed layer 71 shielded against the electric field from the plating electrode (anode). This can reduce the concentration of the electric field at the end of the metal seed layer 71.

以下、各工程について詳細に説明する。   Hereinafter, each step will be described in detail.

(金属シード層形成工程)
金属シード層71は、めっき法によりめっき層が形成される際の導電性下地層として機能する。金属シード層71は、複数の層から構成されてもよい。金属シード層71の材料は特に限定されず、例えば、銀、銅、アルミニウム等を用いることができる。
(Metal seed layer formation process)
The metal seed layer 71 functions as a conductive underlayer when the plating layer is formed by a plating method. The metal seed layer 71 may be composed of a plurality of layers. The material of the metal seed layer 71 is not specifically limited, For example, silver, copper, aluminum, etc. can be used.

金属シード層71は、インクジェット法、スクリーン印刷法、スプレー法等の各種印刷法または塗布法等によって形成できる。生産性の観点からは、スクリーン印刷法が好ましい。スクリーン印刷法においては、金属粒子と樹脂バインダーからなる導電性ペーストをスクリーン印刷によって印刷する工程が好ましく用いられる。   The metal seed layer 71 can be formed by various printing methods such as an inkjet method, a screen printing method, a spray method, or a coating method. From the viewpoint of productivity, the screen printing method is preferable. In the screen printing method, a process of printing a conductive paste composed of metal particles and a resin binder by screen printing is preferably used.

図1に示したように、フィンガー電極7aおよびバスバー電極7bを含む集電極7を形成する場合、金属シード層71として、フィンガー電極7aを構成するフィンガーシード層と、バスバー電極7bを構成するバスバーシード層とが形成される。   As shown in FIG. 1, when the collector electrode 7 including the finger electrode 7a and the bus bar electrode 7b is formed, as the metal seed layer 71, the finger seed layer constituting the finger electrode 7a and the bus bar seed constituting the bus bar electrode 7b A layer is formed.

図2に示したように、複数のフィンガー電極70aの端部が連結電極70cにより連結された集電極70を形成する場合、端部が連結されたフィンガーシード層が形成される。上記のとおり、金属シード層の端部への電界の集中を防止する観点からは、複数のフィンガーシード層の端部が連結されるように金属シード層を形成することが好ましい。   As shown in FIG. 2, when the collector electrode 70 in which the end portions of the plurality of finger electrodes 70a are connected by the connecting electrode 70c is formed, a finger seed layer in which the end portions are connected is formed. As described above, it is preferable to form the metal seed layer so that the end portions of the plurality of finger seed layers are connected from the viewpoint of preventing the concentration of the electric field on the end portion of the metal seed layer.

金属シード層71の膜厚dは、コスト的な観点から、20μm以下が好ましく、15μm以下がより好ましく、10μm以下がさらに好ましい。一方、ライン抵抗を所望の範囲とする観点から、金属シード層71の膜厚dは、0.5μm以上が好ましく、1μm以上がより好ましい。集電極がフィンガー電極およびバスバー電極を含む場合、バスバーシード層の膜厚は、フィンガーシード層の膜厚と同程度であってもよいし、フィンガーシード層の膜厚より大きくてもよいし、フィンガーシード層の膜厚より小さくてもよい。 The film thickness d 1 of the metal seed layer 71 is preferably 20 μm or less, more preferably 15 μm or less, and even more preferably 10 μm or less from the viewpoint of cost. On the other hand, from the viewpoint of setting the line resistance within a desired range, the thickness d 1 of the metal seed layer 71 is preferably 0.5 μm or more, and more preferably 1 μm or more. When the collector electrode includes a finger electrode and a bus bar electrode, the thickness of the bus bar seed layer may be the same as the thickness of the finger seed layer, may be larger than the thickness of the finger seed layer, It may be smaller than the film thickness of the seed layer.

遮光損を低減させる観点から、めっき層形成後の集電極の幅はできる限り小さいことが好ましい。金属シード層71の幅Wを小さくすることで、めっき層形成後の集電極7の幅Wを小さくすることができる。以上より、金属シード層71の幅Wは、5〜200μmが好ましく、30〜100μmがより好ましい。集電極がフィンガー電極およびバスバー電極を含む場合、フィンガーシード層の幅が上記の範囲であることが好ましい。 From the viewpoint of reducing the light-shielding loss, it is preferable that the width of the collecting electrode after forming the plating layer is as small as possible. By reducing the width W 1 of the metal seed layer 71, it is possible to reduce the width W of the collector electrode 7 after plating layer formation. From the above, the width W 1 of the metal seed layer 71 is preferably 5 to 200 μm, and more preferably 30 to 100 μm. When the collector electrode includes a finger electrode and a bus bar electrode, the width of the finger seed layer is preferably in the above range.

(第1めっき層形成工程)
第1めっき層721は、金属シード層71を起点として、めっき法により形成される。第1めっき層721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。
(First plating layer forming step)
The first plating layer 721 is formed by a plating method starting from the metal seed layer 71. The metal deposited as the first plating layer 721 is not particularly limited as long as it is a material that can be formed by plating. For example, copper, nickel, tin, aluminum, chromium, silver, gold, zinc, lead, palladium, or the like, or these Can be used.

図8は、めっき層の形成に用いられるめっき装置の概念図である。光電変換部50上に金属シード層71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。陽極13は、光電変換部50上の金属シード層71と対向するように配置されている。基板12上の金属シード層71は、基板ホルダ14を介して電源15と接続されている。基板12と陽極13との間には、絶縁性の遮蔽板20が配置されている。   FIG. 8 is a conceptual diagram of a plating apparatus used for forming a plating layer. The substrate 12 on which the metal seed layer 71 is formed on the photoelectric conversion unit 50 and the anode 13 are immersed in the plating solution 16 in the plating tank 11. The anode 13 is disposed so as to face the metal seed layer 71 on the photoelectric conversion unit 50. The metal seed layer 71 on the substrate 12 is connected to the power source 15 via the substrate holder 14. An insulating shielding plate 20 is disposed between the substrate 12 and the anode 13.

陽極13と基板12との間に電圧を印加することにより、金属シード層71上に金属を析出させることができる。この際、陽極13からの電界は、金属シード層71の端部に集中する傾向があり、印加電圧が高くなるほど、その傾向は顕著となる。そこで、基板12と陽極13との間に遮蔽板20を配置し、陽極13からの電界に対して金属シード層71の端部を遮蔽することにより、金属シード層71の端部に電界が集中することを低減できる。   A metal can be deposited on the metal seed layer 71 by applying a voltage between the anode 13 and the substrate 12. At this time, the electric field from the anode 13 tends to concentrate on the end of the metal seed layer 71, and the tendency becomes more prominent as the applied voltage increases. Therefore, the shielding plate 20 is disposed between the substrate 12 and the anode 13, and the end of the metal seed layer 71 is shielded against the electric field from the anode 13, so that the electric field is concentrated on the end of the metal seed layer 71. Can be reduced.

図9は、金属シード層の端部が遮蔽された状態の一例を示す模式的平面図である。図9は、光電変換部50(基板12)と陽極13とが対向する方向における、陽極13側からの平面図を示している。図9に示す例では、光電変換部50の主面法線上に遮蔽板20が配置されている。具体的には、光電変換部と陽極とが対向する方向において、フィンガーシード層71aの端部およびバスバーシード層71bの端部を覆うように遮蔽板20が配置されている。   FIG. 9 is a schematic plan view illustrating an example of a state where the end portion of the metal seed layer is shielded. FIG. 9 is a plan view from the anode 13 side in the direction in which the photoelectric conversion unit 50 (substrate 12) and the anode 13 face each other. In the example illustrated in FIG. 9, the shielding plate 20 is disposed on the main surface normal line of the photoelectric conversion unit 50. Specifically, the shielding plate 20 is disposed so as to cover the end portion of the finger seed layer 71a and the end portion of the bus bar seed layer 71b in the direction in which the photoelectric conversion portion and the anode face each other.

本発明では、フィンガーシード層の少なくとも端部が遮蔽されればよく、フィンガーシード層の端部以外は、遮蔽されてもよいし、遮蔽されなくてもよい。また、バスバーシード層の端部は、遮蔽されてもよいし、遮蔽されなくてもよい。例えば、6インチ角のシリコンウェハを用いて太陽電池を製造する場合、主面の端縁から5mm〜40mm程度の領域が遮蔽されてもよい。   In the present invention, it is only necessary that at least the end portion of the finger seed layer is shielded, and the portions other than the end portion of the finger seed layer may be shielded or may not be shielded. Moreover, the edge part of a bus-bar seed layer may be shielded and does not need to be shielded. For example, when a solar cell is manufactured using a 6-inch square silicon wafer, a region of about 5 mm to 40 mm from the edge of the main surface may be shielded.

端部が連結されたフィンガーシード層を形成する場合、フィンガーシード層の端部に加えて、フィンガーシード層の端部を連結する金属シード層も遮蔽されることが好ましい。   In the case of forming the finger seed layer having the ends connected to each other, it is preferable that the metal seed layer connecting the ends of the finger seed layer is also shielded in addition to the ends of the finger seed layer.

フィンガーシード層の少なくとも端部が遮蔽される限り、遮蔽板の形状や大きさは特に限定されない。また、遮蔽板に開口が設けられる場合、開口の形状も特に限定されない。遮蔽板の材質は、絶縁性の材料であれば特に限定されないが、めっき液に対して安定であることが好ましく、例えば、ポリ塩化ビニル、ポリプロピレン、ポリエチレン、アクリル系樹脂、フッ素系樹脂等を用いることができる。   The shape and size of the shielding plate are not particularly limited as long as at least the end portion of the finger seed layer is shielded. Moreover, when an opening is provided in the shielding plate, the shape of the opening is not particularly limited. The material of the shielding plate is not particularly limited as long as it is an insulating material, but is preferably stable to the plating solution. For example, polyvinyl chloride, polypropylene, polyethylene, acrylic resin, fluorine resin, or the like is used. be able to.

遮蔽板20は、基板12と陽極13との間に配置される限り、基板12(金属シード層71)と接触してもよいし、接触しなくてもよいが、基板12の破損を防ぐ観点から、遮蔽板20は基板12と接触しないことが好ましい。基板12と陽極13との間に遮蔽板20を配置する位置は特に限定されないが、基板12から遠すぎると十分な遮蔽効果が得られず、遮蔽板20が基板12に接触すると基板12が破損するおそれがある。そのため、遮蔽板20と基板12(金属シード層71)との距離(図8中、Lで表される距離)は、0.5〜5cm程度が好ましい。   As long as the shielding plate 20 is disposed between the substrate 12 and the anode 13, the shielding plate 20 may or may not contact the substrate 12 (metal seed layer 71). Therefore, the shielding plate 20 is preferably not in contact with the substrate 12. The position where the shielding plate 20 is disposed between the substrate 12 and the anode 13 is not particularly limited. However, if the shielding plate 20 is too far from the substrate 12, a sufficient shielding effect cannot be obtained. There is a risk. Therefore, the distance between the shielding plate 20 and the substrate 12 (metal seed layer 71) (the distance represented by L in FIG. 8) is preferably about 0.5 to 5 cm.

めっき装置を用いてめっきを行う際、電極端子を金属シード層に接触させる必要がある。集電極がフィンガー電極およびバスバー電極を含む場合、フィンガーシード層およびバスバーシード層の一方または両方に給電を行うことによりめっきを行うことができるが、少なくともバスバーシード層に給電を行うことによりめっきを行うことが好ましい。バスバーシード層に給電を行うことにより、バスバーシード層上にめっき層を形成できるだけでなく、フィンガーシード層上にもめっき層を形成できる。   When performing plating using a plating apparatus, it is necessary to bring the electrode terminal into contact with the metal seed layer. When the collector electrode includes a finger electrode and a bus bar electrode, plating can be performed by supplying power to one or both of the finger seed layer and the bus bar seed layer, but at least plating is performed by supplying power to the bus bar seed layer. It is preferable. By supplying power to the bus bar seed layer, not only a plating layer can be formed on the bus bar seed layer but also a plating layer can be formed on the finger seed layer.

金属シード層と接触する電極端子(給電点)との距離が近い箇所ほどめっき層の膜厚は大きくなり、給電点との距離が遠い箇所ほどめっき層の膜厚は小さくなる傾向がある。そのため、均一な膜厚のめっき層を形成する観点からは、金属シード層上に複数の給電点を配置することが好ましい。集電極がフィンガー電極およびバスバー電極を含む場合、各バスバーシード層上に複数の給電点を配置することが好ましい。バスバーシード層上に配置する給電点が多すぎるとめっき層が形成されない箇所が多くなるため、各バスバーシード層上に、2〜5個の給電点を配置することが好ましい。   The film thickness of the plating layer increases as the distance from the electrode terminal (feeding point) in contact with the metal seed layer increases, and the film thickness of the plating layer tends to decrease as the distance from the power supply point increases. Therefore, it is preferable to arrange a plurality of feeding points on the metal seed layer from the viewpoint of forming a plating layer having a uniform film thickness. When the collector electrode includes a finger electrode and a bus bar electrode, it is preferable to arrange a plurality of feeding points on each bus bar seed layer. If too many feeding points are arranged on the bus bar seed layer, there are many places where the plating layer is not formed. Therefore, it is preferable to arrange two to five feeding points on each bus bar seed layer.

各バスバーシード層上に複数の給電点を配置する場合、給電点間の距離が均等になるように給電点を配置することが好ましい。この場合、図10に示すように、各バスバーシード層71bの両端部に給電点17が配置されていてもよいし、図11(a)および図11(b)に示すように、給電点17間の距離が均等になるように、各バスバーシード71b層の等分点上に給電点17が配置されていてもよい。図11(a)に示す例では、2個の給電点17間の距離が均等になるように、各バスバーシード71b層の4等分点のうちの2点上に給電点17が配置されており、図11(b)に示す例では、3個の給電点17間の距離が均等になるように、各バスバーシード71b層の6等分点のうちの3点上に給電点17が配置されている。上記のとおり、給電点との距離が遠い箇所ほどめっき層の膜厚は小さくなる傾向がある。例えば、図10に示すように各バスバーシード層の両端部に2個の給電点を配置する場合、給電点から最も遠い箇所までの距離は、バスバーシード層の長さの1/2である。一方、図11(a)に示すように各バスバーシード層の4等分点のうちの2点上に給電点を配置する場合、給電点から最も遠い箇所までの距離は、バスバーシード層の長さの1/4である。このように、給電点との距離を小さくでき、めっき層の膜厚を均一にできる点から、各バスバーシード層の等分点上に複数の給電点が配置されることが好ましい。   When arranging a plurality of feeding points on each bus bar seed layer, it is preferable to arrange the feeding points so that the distances between the feeding points are equal. In this case, as shown in FIG. 10, feeding points 17 may be arranged at both ends of each bus bar seed layer 71b, or as shown in FIGS. 11 (a) and 11 (b). The feeding point 17 may be arranged on an equal dividing point of each bus bar seed 71b layer so that the distance between them is equal. In the example shown in FIG. 11A, the feeding points 17 are arranged on two of the four equally divided points of each bus bar seed 71b layer so that the distances between the two feeding points 17 are equal. In the example shown in FIG. 11B, the feeding points 17 are arranged on three of the six equally divided points of each bus bar seed 71b layer so that the distances between the three feeding points 17 are equal. Has been. As described above, the thickness of the plating layer tends to decrease as the distance from the feeding point increases. For example, as shown in FIG. 10, when two feeding points are arranged at both ends of each bus bar seed layer, the distance from the feeding point to the farthest point is 1/2 of the length of the bus bar seed layer. On the other hand, as shown in FIG. 11A, when the feeding point is arranged on two of the four equally divided points of each bus bar seed layer, the distance from the feeding point to the farthest point is the length of the bus bar seed layer. 1/4 of this. Thus, it is preferable that a plurality of feeding points are arranged on the equally dividing points of each bus bar seed layer from the viewpoint that the distance to the feeding point can be reduced and the thickness of the plating layer can be made uniform.

第1めっき層形成工程では、第1めっき層721を等方的に成長させることが好ましい。つまり、第1めっき層721を、厚み方向および幅方向に同程度成長させることが好ましい。そのため、第1めっき層721の断面形状は、上部が湾曲した形状となることが好ましい。   In the first plating layer forming step, it is preferable to grow the first plating layer 721 isotropically. That is, it is preferable that the first plating layer 721 is grown to the same extent in the thickness direction and the width direction. For this reason, the cross-sectional shape of the first plating layer 721 is preferably a shape in which the upper part is curved.

第1めっき層721を形成する際の電流密度DKは、第2めっき層722を形成する際の電流密度DKより小さければ特に限定されない。めっきヤケの発生を抑制する観点から、電流密度DKは、12A/dm以下が好ましく、10A/dm以下がより好ましい。一方、金属の析出速度を大きくする観点から、電流密度DKは、1A/dm以上が好ましく、3A/dm以上がより好ましい。 The current density DK 1 when forming the first plating layer 721 is not particularly limited as long as it is smaller than the current density DK 2 when forming the second plating layer 722. From the viewpoint of suppressing the occurrence of plating burn, the current density DK 1 is preferably 12 A / dm 2 or less, and more preferably 10 A / dm 2 or less. On the other hand, from the viewpoint of increasing the metal deposition rate, the current density DK 1 is preferably 1 A / dm 2 or more, and more preferably 3 A / dm 2 or more.

第1めっき層形成工程におけるめっき時間は、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が、例えば、10〜60秒間程度とすることができる。   The plating time in the first plating layer forming step is appropriately set according to the area of the collecting electrode, the current density, the cathode current efficiency, the set film thickness, etc., and can be, for example, about 10 to 60 seconds.

第1めっき層形成工程におけるめっき液の温度は、例えば、20〜40℃程度とすることができる。   The temperature of the plating solution in the first plating layer forming step can be, for example, about 20 to 40 ° C.

(第2めっき層形成工程)
第2めっき層形成工程では、第1めっき層を形成するために使用しためっき液16に基板12を浸した状態のまま、第1めっき層721を形成する際の電流密度よりも高い電流密度でめっきが行われる。これにより、第2めっき層722を異方的に成長させることができる。
(Second plating layer forming step)
In the second plating layer forming step, the current density is higher than the current density when forming the first plating layer 721 while the substrate 12 is immersed in the plating solution 16 used to form the first plating layer. Plating is performed. Thereby, the 2nd plating layer 722 can be grown anisotropically.

高電流密度でめっきを行うことにより、めっき層が異方的に成長するメカニズムの詳細は明らかではないが、例えば、以下のように推定される。図6において、第1めっき層721の頂部は、陽極との距離が近いのに対して、第1めっき層721の底部(光電変換部50付近)は、陽極から離れている。そのため、第2めっき層形成工程の初期段階では、めっき層の底部に比べて頂部に電界が集中しやすく、底部付近よりも頂部付近から先にめっき層が成長する。ここで、第2めっき層形成工程では第1めっき層形成工程よりも高い電流密度でめっきが行われるため、めっき層を形成するための金属イオンの消費速度が大きい。したがって、第2めっき層形成工程では、めっき層の頂部付近に存在するめっき液中の金属イオン濃度が急速に低下し、金属イオン濃度の低下を補填するように、頂部の周囲に存在するめっき液中の金属イオンがめっき層の頂部に向かって移動する。これにより、頂部付近においては、めっき層がさらに成長し、以後、金属イオンの消費と、周囲からの金属イオンの補填が繰り返される。一方、めっき層の底部付近においては、金属イオンが供給されにくく、金属イオン濃度は低いままの状態となる。その結果、めっき層の頂部付近における成長が促進され、底部付近における成長が抑制される。以上より、図7に示すように、第2めっき層722は、幅方向よりも厚み方向に成長すると考えられる。   Although the details of the mechanism by which the plating layer grows anisotropically by plating at a high current density is not clear, for example, it is estimated as follows. In FIG. 6, the top of the first plating layer 721 is close to the anode, whereas the bottom of the first plating layer 721 (near the photoelectric conversion unit 50) is away from the anode. Therefore, in the initial stage of the second plating layer forming process, the electric field is more likely to concentrate on the top than on the bottom of the plating layer, and the plating layer grows from the vicinity of the top to the vicinity of the bottom. Here, since plating is performed at a higher current density than in the first plating layer forming step in the second plating layer forming step, the consumption rate of metal ions for forming the plating layer is large. Therefore, in the second plating layer forming step, the plating solution existing around the top so that the metal ion concentration in the plating solution existing near the top of the plating layer is rapidly reduced to compensate for the decrease in the metal ion concentration. The metal ions inside move toward the top of the plating layer. As a result, the plating layer further grows near the top, and thereafter consumption of metal ions and supplementation of metal ions from the surroundings are repeated. On the other hand, in the vicinity of the bottom of the plating layer, metal ions are difficult to be supplied, and the metal ion concentration remains low. As a result, the growth near the top of the plating layer is promoted and the growth near the bottom is suppressed. From the above, as shown in FIG. 7, the second plating layer 722 is considered to grow in the thickness direction rather than the width direction.

第2めっき層722を形成する際の電流密度DKは、第1めっき層721を形成する際の電流密度DKより大きく、40A/dm未満であれば特に限定されない。めっきヤケの発生を抑制する観点から、電流密度DKは、38A/dm以下が好ましく、35A/dm以下がより好ましく、32A/dm以下がさらに好ましい。一方、めっき層を異方的に成長させる観点から、電流密度DKは、15A/dm以上が好ましく、17A/dm以上がより好ましく、18A/dm以上がさらに好ましい。 Current density DK 2 at the time of forming the second plating layer 722 is greater than the current density DK 1 for forming the first plating layer 721 is not particularly limited as long as it is less than 40A / dm 2. From the viewpoint of suppressing the occurrence of plating burn, the current density DK 2 is preferably 38 A / dm 2 or less, more preferably 35 A / dm 2 or less, and even more preferably 32 A / dm 2 or less. On the other hand, from the viewpoint of growing a plated layer anisotropically, current density DK 2 is, 15A / dm 2 or more is preferable, 17A / dm 2 or more, more preferably, 18A / dm 2 or more is more preferable.

第2めっき層形成工程におけるめっき時間は、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が、例えば、100〜300秒間程度とすることができる。   The plating time in the second plating layer forming step is appropriately set according to the area of the collecting electrode, the current density, the cathode current efficiency, the set film thickness, etc., and can be, for example, about 100 to 300 seconds.

第2めっき層形成工程におけるめっき液の温度は、例えば、20〜40℃程度とすることができる。   The temperature of the plating solution in the second plating layer forming step can be, for example, about 20 to 40 ° C.

第1めっき層形成工程から第2めっき層形成工程への移行時には、陽極13と基板12との間に印加する電圧を低電圧から高電圧に瞬間的に切り替えることが好ましい。これにより、めっき層の幅方向への成長を抑制することが可能となる。   When shifting from the first plating layer forming step to the second plating layer forming step, it is preferable to instantaneously switch the voltage applied between the anode 13 and the substrate 12 from a low voltage to a high voltage. Thereby, it becomes possible to suppress the growth of the plating layer in the width direction.

上記の例では、フィンガーシード層71aの端部が遮蔽された状態で、第1めっき層721および第2めっき層722の形成が行われる場合について説明したが、金属シード層71の端部の遮蔽は、第1めっき層721を形成する際には行われなくてもよく、少なくとも第2めっき層722を形成する際に行われればよい。上記のとおり、第1めっき層形成工程から第2めっき層形成工程への移行時には、陽極13と基板12との間に印加する電圧を低電圧から高電圧に瞬間的に切り替えることが好ましいため、予めフィンガーシード層71aの端部が遮蔽された状態で第1めっき層721を形成し、その状態で第2めっき層722を形成することが好ましい。   In the above example, the case where the first plating layer 721 and the second plating layer 722 are formed in a state where the end portion of the finger seed layer 71a is shielded is described. However, the end portion of the metal seed layer 71 is shielded. Is not necessary when the first plating layer 721 is formed, but may be performed at least when the second plating layer 722 is formed. As described above, when shifting from the first plating layer formation step to the second plating layer formation step, it is preferable to instantaneously switch the voltage applied between the anode 13 and the substrate 12 from a low voltage to a high voltage, It is preferable that the first plating layer 721 is formed in a state where the end portion of the finger seed layer 71a is shielded in advance, and the second plating layer 722 is formed in that state.

第1めっき層および第2めっき層を形成するために用いられるめっき液の組成は、特に限定されない。例えば、銅めっきの場合、めっき液として、硫酸銅、硫酸、および水を主成分とする公知の組成の酸性銅めっき液を使用することができる。めっき液には、添加剤が添加されていてもよい。添加剤としては、例えば、析出を促進するための促進剤、均一な膜厚となるように析出を抑制するための抑制剤、部分的に析出を抑制し、表面を平滑化するための平滑剤、めっき層に光沢を与えるための光沢剤等が挙げられる。   The composition of the plating solution used for forming the first plating layer and the second plating layer is not particularly limited. For example, in the case of copper plating, an acidic copper plating solution having a known composition mainly composed of copper sulfate, sulfuric acid, and water can be used as the plating solution. An additive may be added to the plating solution. Examples of the additive include an accelerator for promoting precipitation, an inhibitor for suppressing precipitation so as to obtain a uniform film thickness, and a smoothing agent for partially suppressing precipitation and smoothing the surface. And a brightener for imparting gloss to the plating layer.

(絶縁層形成工程)
図5に示す例では、金属シード層71上および金属シード層非形成領域上に絶縁層9が形成される。上述のとおり、ヘテロ接合太陽電池のように、光電変換部の表面に透明電極層が形成されている場合、透明電極層上への金属の析出を抑制するために、透明電極層上に絶縁層が形成されることが好ましい。
(Insulating layer formation process)
In the example shown in FIG. 5, the insulating layer 9 is formed on the metal seed layer 71 and the metal seed layer non-formation region. As described above, when a transparent electrode layer is formed on the surface of the photoelectric conversion part as in a heterojunction solar cell, an insulating layer is formed on the transparent electrode layer in order to suppress metal deposition on the transparent electrode layer. Is preferably formed.

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。中でも、無機絶縁性材料が好ましく、酸化シリコンまたは窒化シリコンがより好ましく、酸化シリコンが特に好ましい。   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. Among these, an inorganic insulating material is preferable, silicon oxide or silicon nitride is more preferable, and silicon oxide is particularly preferable.

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。中でも、緻密な構造の膜を形成する観点から、絶縁層はプラズマCVD法で形成されることが好ましい。また、例えば、示すヘテロ接合太陽電池のように、光電変換部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。   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. In particular, the insulating layer is preferably formed by a plasma CVD method from the viewpoint of forming a film having a dense structure. In addition, for example, when the surface of the photoelectric conversion part has a texture structure (uneven structure) as in the heterojunction solar cell shown, the insulating layer is also a plasma from the viewpoint that the film can be accurately formed on the textured concave and convex parts It is preferably formed by a CVD method.

絶縁層の膜厚は、絶縁層の材料や形成方法に応じて適宜設定することができ、1000nm以下が好ましく、500nm以下がより好ましい。また、金属シード層非形成領域における絶縁層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。このように絶縁層に好適な反射防止特性を付与する観点から、金属シード層非形成領域上の絶縁層9の膜厚dは30nm〜250nmであることが好ましく、50nm〜250nmであることがより好ましい。なお、金属シード層上の絶縁層の膜厚と金属シード層非形成領域上の絶縁層の膜厚は異なっていてもよい。 The film thickness of the insulating layer can be appropriately set according to the material and forming method of the insulating layer, and is preferably 1000 nm or less, more preferably 500 nm or less. In addition, by appropriately setting the optical characteristics and film thickness of the insulating layer in the region where the metal seed layer is not formed, the light reflection characteristics are improved, the amount of light introduced into the solar cell is increased, and the conversion efficiency is further improved. Is possible. Thus, from the viewpoint of imparting suitable antireflection properties to the insulating layer, the thickness d 0 of the insulating layer 9 on the metal seed layer non-forming region is preferably 30 nm to 250 nm, and preferably 50 nm to 250 nm. More preferred. The film thickness of the insulating layer on the metal seed layer may be different from the film thickness of the insulating layer on the metal seed layer non-forming region.

金属シード層71上に、めっき法により第1めっき層721を形成するためには、金属シード層とめっき液とを導通させる必要がある。そのため、金属シード層71上の絶縁層9には、開口9hを設ける必要がある。絶縁層に開口を形成する方法としては、レジストを用いて絶縁層をパターニングする方法が挙げられる。また、レーザー照射、機械的な孔あけ、化学エッチング等の方法により、絶縁層に開口を形成してもよい。   In order to form the first plating layer 721 on the metal seed layer 71 by plating, it is necessary to make the metal seed layer and the plating solution conductive. Therefore, it is necessary to provide the opening 9h in the insulating layer 9 on the metal seed layer 71. As a method of forming the opening in the insulating layer, a method of patterning the insulating layer using a resist can be given. Alternatively, the opening may be formed in the insulating layer by a method such as laser irradiation, mechanical drilling, or chemical etching.

上記の他に、絶縁層の開口を介してめっき層を形成する方法として、下記の技術等を採用できる。
透明電極層上に絶縁層を形成後、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、透明電極層の露出面に光めっき等により金属シード層を析出させた後、この金属シード層を起点としてめっきによりめっき層を形成する(特開2011−199045号参照)。
凹凸を有する金属シード層上に、絶縁層を形成することにより、絶縁層が不連続となるため、開口が形成される。この開口を起点としてめっきによりめっき層を形成する(WO2011/045287号)。
低融点材料を含有する金属シード層上に絶縁層を形成後、または絶縁層形成時に、加熱により低融点材料を熱流動させて、金属シード層上の絶縁層に開口を形成し、この開口を起点としてめっきによりめっき層を形成する(WO2013/077038号)。
絶縁層として自己組織化単分子膜を形成後、金属シード層上の自己組織化単分子膜が剥離除去されることにより、絶縁層に開口が形成される(金属シード層が露出した状態となる)。露出した金属シード層を起点としてめっきによりめっき層を形成する。透明電極層上には自己組織化単分子膜が形成されているため、透明電極層上へのめっき層の析出が抑制される(WO2014/097829号)。
In addition to the above, as a method for forming a plating layer through the opening of the insulating layer, the following technique or the like can be adopted.
After forming an insulating layer on the transparent electrode layer, providing a groove penetrating the insulating layer to expose the surface or side surface of the transparent electrode layer, and depositing a metal seed layer on the exposed surface of the transparent electrode layer by photoplating or the like Then, a plating layer is formed by plating using this metal seed layer as a starting point (see JP 2011-199045 A).
By forming the insulating layer on the uneven metal seed layer, the insulating layer becomes discontinuous, so that an opening is formed. A plating layer is formed by plating from this opening as a starting point (WO2011 / 045287).
After forming the insulating layer on the metal seed layer containing the low melting point material or at the time of forming the insulating layer, the low melting point material is thermally fluidized by heating to form an opening in the insulating layer on the metal seed layer. A plating layer is formed by plating as a starting point (WO2013 / 077038).
After forming the self-assembled monolayer as the insulating layer, the self-assembled monolayer on the metal seed layer is peeled off to form an opening in the insulating layer (the metal seed layer is exposed) ). A plating layer is formed by plating using the exposed metal seed layer as a starting point. Since the self-assembled monolayer is formed on the transparent electrode layer, deposition of the plating layer on the transparent electrode layer is suppressed (WO2014 / 097829).

これらの方法によれば、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層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。   These methods are more advantageous in terms of material cost and process cost because it is not necessary to use a resist. Moreover, the contact resistance between a transparent electrode layer and a collector electrode can be reduced by providing a low-resistance metal seed layer.

第1めっき層形成工程および第2めっき層形成工程を経て、図7に示すように、金属シード層71上に、第1めっき層721および第2めっき層722を含むめっき層72を形成することができる。以上より、光電変換部50の一主面上に、金属シード層71およびめっき層72を含む集電極7を形成することができる。このように形成される集電極7は、膜厚が均一であり、かつ、アスペクト比が高い。金属シード層71の幅および膜厚をそれぞれWおよびd、めっき層72の幅および膜厚をそれぞれWおよびdとしたとき、W−W<2×dを満たすことが好ましい。なお、めっき層72の膜厚dは、金属シード層71の頂部とめっき層72の頂部との間の距離を意味する。 Through the first plating layer forming step and the second plating layer forming step, the plating layer 72 including the first plating layer 721 and the second plating layer 722 is formed on the metal seed layer 71 as shown in FIG. Can do. As described above, the collector electrode 7 including the metal seed layer 71 and the plating layer 72 can be formed on one main surface of the photoelectric conversion unit 50. The thus formed collector electrode 7 has a uniform film thickness and a high aspect ratio. When the width and film thickness of the metal seed layer 71 are W 1 and d 1 , respectively, and the width and film thickness of the plating layer 72 are W 2 and d 2 , respectively, W 2 −W 1 <2 × d 2 is satisfied. preferable. The film thickness d 2 of the plating layer 72 means the distance between the top of the metal seed layer 71 and the top of the plating layer 72.

めっき層72の膜厚dは、5〜30μmが好ましく、10〜20μmがより好ましい。また、めっき層72の幅Wは、10〜220μmが好ましく、35〜120μmがより好ましく、40〜100μmがさらに好ましい。 Thickness d 2 of the plating layer 72 is preferably from 5 to 30 [mu] m, 10 to 20 [mu] m is more preferable. Moreover, 10-220 micrometers is preferable, as for the width W 2 of the plating layer 72, 35-120 micrometers is more preferable, and 40-100 micrometers is further more preferable.

さらに、金属シード層非形成領域上に絶縁層9が形成される場合、金属シード層非形成領域上の絶縁層9の膜厚をdとしたとき、100×d<d+dを満たすことが好ましい。 Furthermore, when the insulating layer 9 is formed on the metal seed layer non-formation region, when the film thickness of the insulation layer 9 on the metal seed layer non-formation region is d 0 , 100 × d 0 <d 1 + d 2 It is preferable to satisfy.

(その他の工程)
第2めっき層を形成した後、第1めっき層および第2めっき層を形成するために使用しためっき液16に基板12を浸した状態のまま、第2めっき層722を形成する際の電流密度よりも高い電流密度で段階的にめっきが行われてもよい。その場合、電流密度の切り替えは、陽極13と基板12との間に印加する電圧を低電圧から高電圧に瞬間的に切り替えることが好ましい。また、第2めっき層を形成した後、第1めっき層および第2めっき層を形成するために使用しためっき液16に基板12を浸した状態のまま、第2めっき層722を形成する際の電流密度よりも低い電流密度でめっきが行われてもよい。
(Other processes)
After forming the second plating layer, the current density when forming the second plating layer 722 while the substrate 12 is immersed in the plating solution 16 used to form the first plating layer and the second plating layer. Plating may be performed stepwise at a higher current density. In that case, the current density is preferably switched by instantaneously switching the voltage applied between the anode 13 and the substrate 12 from a low voltage to a high voltage. In addition, after the second plating layer is formed, the second plating layer 722 is formed while the substrate 12 is immersed in the plating solution 16 used to form the first plating layer and the second plating layer. Plating may be performed at a current density lower than the current density.

さらに、第1めっき層および第2めっき層を形成するために使用しためっき液と異なるめっき液に基板を浸し、第1めっき層および第2めっき層と異なる金属からなるめっき層が形成されてもよい。例えば、銅等の導電率の高い材料からなるめっき層を金属シード層上に形成した後、錫等の化学的安定性に優れる材料からなるめっき層を形成することにより、低抵抗かつ化学的安定性に優れた集電極を形成することができる。複数種類の金属からなるめっき層を形成する場合、すべての金属について上述した第1めっき層形成工程および第2めっき層形成工程を行う必要はなく、金属シード層上に形成するめっき層以外は、従来のめっき法により形成されてもよい。   Furthermore, even if the substrate is immersed in a plating solution different from the plating solution used to form the first plating layer and the second plating layer, a plating layer made of a metal different from the first plating layer and the second plating layer is formed. Good. For example, by forming a plating layer made of a material with high conductivity such as copper on a metal seed layer, and then forming a plating layer made of a material with excellent chemical stability such as tin, low resistance and chemical stability A collector electrode with excellent properties can be formed. When forming a plating layer composed of a plurality of types of metals, it is not necessary to perform the first plating layer forming step and the second plating layer forming step described above for all the metals, except for the plating layer formed on the metal seed layer, It may be formed by a conventional plating method.

めっき層を形成した後には、めっき液除去工程を設けて、光電変換部の表面に残留しためっき液を除去することが好ましい。また、めっき層を形成した後には、絶縁層除去工程が行われてもよい。   After forming the plating layer, it is preferable to provide a plating solution removing step to remove the plating solution remaining on the surface of the photoelectric conversion portion. Moreover, after forming a plating layer, an insulating layer removal process may be performed.

[太陽電池]
以下、ヘテロ接合太陽電池を例として、太陽電池の構成をより詳細に説明する。ヘテロ接合太陽電池は、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単結晶シリコン基板との間に、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。
[Solar cell]
Hereinafter, the configuration of the solar cell will be described in more detail using the heterojunction solar cell as an example. A heterojunction solar cell is a crystalline silicon solar cell in which a diffusion potential is formed by having a silicon-based thin film having a band gap different from that of single crystal silicon on the surface of a conductive single crystal silicon substrate. The silicon-based thin film is preferably amorphous. In particular, a thin intrinsic amorphous silicon layer interposed between a conductive amorphous silicon thin film for forming a diffusion potential and a single crystal silicon substrate has the highest conversion efficiency. It is known as one of battery forms.

図12は、一実施形態に係るヘテロ接合太陽電池の模式的断面図である。図12に示す太陽電池101は、光電変換部50として、基板1の一方の面(光入射側の面、受光面)に、導電型シリコン系薄膜3aおよび透明電極層6aをこの順に有し、基板1の他方の面(光入射側と反対側の面、裏面)に、導電型シリコン系薄膜3bおよび透明電極層6bをこの順に有する。太陽電池101は、基板1と導電型シリコン系薄膜3a,3bとの間には、それぞれ真性シリコン系薄膜2a,2bを有することが好ましい。   FIG. 12 is a schematic cross-sectional view of a heterojunction solar cell according to an embodiment. The solar cell 101 shown in FIG. 12 has, as the photoelectric conversion unit 50, the conductive silicon thin film 3a and the transparent electrode layer 6a in this order on one surface of the substrate 1 (light incident side surface, light receiving surface). On the other surface of the substrate 1 (surface opposite to the light incident side, back surface), the conductive silicon-based thin film 3b and the transparent electrode layer 6b are provided in this order. The solar cell 101 preferably has intrinsic silicon-based thin films 2a and 2b between the substrate 1 and the conductive silicon-based thin films 3a and 3b, respectively.

光入射側の透明電極層6a上には、金属シード層71およびめっき層72を含む集電極7が形成されている。裏面側の透明電極層6b上には、裏面電極8が形成されている。図2に示す例では、金属シード層71が形成されていない透明電極層6a上には、絶縁層9が形成されており、金属シード層71とめっき層72との間にも、開口9hを有する絶縁部9が形成されている。   A collecting electrode 7 including a metal seed layer 71 and a plating layer 72 is formed on the transparent electrode layer 6 a on the light incident side. A back electrode 8 is formed on the transparent electrode layer 6b on the back side. In the example shown in FIG. 2, the insulating layer 9 is formed on the transparent electrode layer 6 a where the metal seed layer 71 is not formed, and an opening 9 h is formed between the metal seed layer 71 and the plating layer 72. An insulating portion 9 is formed.

単結晶シリコン基板1の導電型は、n型でもp型でもよい。正孔と電子とを比較した場合、電子の方が移動度が大きいため、シリコン基板1がn型単結晶シリコン基板である場合は、特に変換特性が高い。シリコン基板1は、少なくとも第一主面側、好ましくは両面にテクスチャを有する。テクスチャは、例えば、異方性エッチング技術を用いて形成される。異方性エッチングにより形成されたテクスチャは、四角錘状の凹凸構造を有する。   The conductivity type of the single crystal silicon substrate 1 may be n-type or p-type. When holes and electrons are compared, electrons have a higher mobility. Therefore, when the silicon substrate 1 is an n-type single crystal silicon substrate, the conversion characteristics are particularly high. The silicon substrate 1 has a texture on at least the first main surface side, preferably on both surfaces. The texture is formed using, for example, an anisotropic etching technique. The texture formed by anisotropic etching has a quadrangular pyramid uneven structure.

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、真性シリコン系薄膜2a,2bが設けられていることが好ましい。単結晶シリコン基板の表面に真性シリコン系薄膜が設けられることにより、単結晶シリコン基板への不純物の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。単結晶シリコン基板1の表面パッシベーションを有効に行うために、真性シリコン系薄膜2a,2bは、真性非晶質シリコン薄膜が好ましい。   Intrinsic silicon thin films 2a and 2b are preferably provided between single crystal silicon substrate 1 and conductive silicon thin films 3a and 3b. By providing an intrinsic silicon-based thin film on the surface of the single crystal silicon substrate, surface passivation can be effectively performed while suppressing diffusion of impurities into the single crystal silicon substrate. In order to effectively perform surface passivation of the single crystal silicon substrate 1, the intrinsic silicon thin films 2a and 2b are preferably intrinsic amorphous silicon thin films.

上記真性シリコン系薄膜2a,2b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法による真性シリコン系薄膜の製膜条件としては、基板温度100〜300℃、圧力20〜2600Pa、高周波パワー密度0.004〜0.8W/cm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、SiH、Si等のシリコン含有ガスとHとの混合ガスが好ましく用いられる。 As a method for forming the intrinsic silicon-based thin films 2a and 2b, a plasma CVD method is preferable. As conditions for forming an intrinsic 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 mixed gas of a silicon-containing gas such as SiH 4 or Si 2 H 6 and H 2 is preferably used.

導電型シリコン系薄膜3a,3bの導電型は、いずれか一方がp型であり、他方がn型である。p型またはn型の導電型シリコン系薄膜3a,3bとしては、非晶質シリコン、微結晶シリコン(非晶質シリコンと結晶質シリコンを含む材料)や、非晶質シリコン合金、微結晶シリコン合金等が用いられる。シリコン合金としては、シリコンオキサイド、シリコンカーバイド、シリコンナイトライド、シリコンゲルマニウム等が挙げられる。これらの中でも、導電型シリコン系薄膜は、非晶質シリコン薄膜であることが好ましい。   One of the conductivity types of the conductive silicon thin films 3a and 3b is p-type, and the other is n-type. Examples of the p-type or n-type conductive silicon thin films 3a and 3b include amorphous silicon, microcrystalline silicon (a material containing amorphous silicon and crystalline silicon), amorphous silicon alloy, and microcrystalline silicon alloy. Etc. are used. Examples of the silicon alloy include silicon oxide, silicon carbide, silicon nitride, and silicon germanium. Among these, the conductive silicon thin film is preferably an amorphous silicon thin film.

導電型シリコン系薄膜3a,3bも、真性シリコン系薄膜2a,2bと同様に、プラズマCVD法により製膜されることが好ましい。導電型シリコン系薄膜の製膜時には、導電型(n型またはp型)を調整するためのドーパントガスとして、PHやB等が用いられる。導電型決定不純物の添加量は微量でよいため、予めSiHやHで希釈されたドーパント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、CO、CH、NH、GeH等の異種元素を含むガスを添加すれすることにより、シリコン系薄膜を合金化して、エネルギーギャップを変更することもできる。 The conductive silicon-based thin films 3a and 3b are also preferably formed by plasma CVD, as with the intrinsic silicon-based thin films 2a and 2b. When the conductive silicon thin film is formed, PH 3 or B 2 H 6 is used as a dopant gas for adjusting the conductive type (n-type or p-type). Since the addition amount of the conductivity determining impurity may be small, it is preferable to use a dopant gas diluted with SiH 4 or H 2 in advance. When forming a conductive silicon thin film, the energy gap can be changed by alloying the silicon thin film by adding a gas containing a different element such as CO 2 , CH 4 , NH 3 , GeH 4. it can.

導電型シリコン系薄膜3a,3b上には、それぞれ透明電極層6a,6bが形成される。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、酸化錫等を単独で、あるいは複合酸化物と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、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。透明電極層6a,6b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。   Transparent electrode layers 6a and 6b are formed on the conductive silicon thin films 3a and 3b, respectively. 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, tin oxide or the like can be used alone or as a composite oxide. From the viewpoints of conductivity, optical characteristics, and long-term reliability, indium-based oxides are preferable, and indium tin oxide (ITO) as the main component is more preferably used. The film thickness of the transparent electrode layers 6a and 6b is preferably 10 nm or more and 140 nm or less from the viewpoints of transparency, conductivity, and light reflection reduction.

これらの透明電極層は、ドライプロセス(CVD法や、スパッタ法、イオンプレーティング法等のPVD法)により製膜される。インジウム系酸化物を主成分とする透明電極層の製膜には、スパッタ法やイオンプレーティング法等のPVD法が好ましい。   These transparent electrode layers are formed by a dry process (PVD method such as CVD, sputtering, or ion plating). PVD methods such as sputtering and ion plating are preferable for forming a transparent electrode layer containing indium oxide as a main component.

ヘテロ接合太陽電池では、光生成キャリアを有効に取り出すために、透明電極層6a,6b上に、金属集電極が形成される。   In the heterojunction solar cell, a metal collector electrode is formed on the transparent electrode layers 6a and 6b in order to effectively extract photogenerated carriers.

光入射側の集電極7は、所定のパターン状に形成される。集電極7は、これまでに説明した方法により形成することができる。上記のとおり、金属シード層71の幅および膜厚をそれぞれWおよびd、めっき層72の幅および膜厚をそれぞれWおよびdとしたとき、W−W<2×dを満たすことが好ましい。また、金属シード層非形成領域上に絶縁層9が形成される場合、金属シード層非形成領域上の絶縁層9の膜厚をdとしたとき、100×d<d+dを満たすことが好ましい。 The collector 7 on the light incident side is formed in a predetermined pattern. The collector electrode 7 can be formed by the method described so far. As described above, when the width and thickness of the metal seed layer 71 are W 1 and d 1 , and the width and thickness of the plating layer 72 are W 2 and d 2 , respectively, W 2 −W 1 <2 × d 2 It is preferable to satisfy. Further, when the insulating layer 9 is formed on the metal seed layer non-forming region, when the thickness of the insulating layer 9 on the metal seed layer non-forming region is d 0 , 100 × d 0 <d 1 + d 2 It is preferable to satisfy.

裏面側の裏面電極8は、パターン状でもよく、透明電極層上の略全面に形成されていてもよい。裏面電極8を形成する方法としては、各種PVD法やCVD法等のドライプロセス、ペーストの塗布、めっき法等が挙げられる。裏面電極8としては、近赤外から赤外域の波長領域の光の反射率が高く、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、銅、アルミニウム等が挙げられる。   The back electrode 8 on the back surface side may be patterned, or may be formed on substantially the entire surface of the transparent electrode layer. Examples of the method for forming the back electrode 8 include dry processes such as various PVD methods and CVD methods, paste application, plating methods, and the like. As the back electrode 8, it is desirable to use a material having a high reflectance of light in the near-infrared to infrared wavelength region and high conductivity and chemical stability. Examples of materials satisfying such characteristics include silver, copper, and aluminum.

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。ヘテロ接合太陽電池のように単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、金属シード層とめっき層を含む集電極は、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。   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. Since a solar cell using a single crystal 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 including the metal seed layer and the plating layer has a low contact resistance with the transparent electrode layer, it is possible to reduce power generation loss due to the contact resistance.

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、拡散層上に上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。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。 A crystalline silicon solar cell has a configuration in which a diffusion layer of reverse conductivity type (for example, n-type) is provided on one main surface of a single conductivity type (for example, p-type) crystalline silicon substrate, and the collector electrode is provided on the diffusion layer. Can be 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. 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.

本発明の太陽電池は、実用に供するに際して、封止材により封止して、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電極が接続されることによって、複数の太陽電池が直列または並列に接続され、封止材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。   When the solar cell of the present invention is put into practical use, it is preferably sealed by a sealing material and modularized. The modularization of the solar cell is performed by an appropriate method. For example, a bus bar electrode is connected to the 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 by a sealing material and a glass plate to be modularized. Done.

以下、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。なお、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 examples relating to heterojunction solar cells. In addition, this invention is not limited to a following example.

(実施例1)
実施例1のヘテロ接合太陽電池を、以下のように製造した。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、大きさが156mm角、厚みが200μmのn型単結晶シリコンウェハを用い、このシリコンウェハを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、ウェハ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、ウェハの表面観察を行ったところ、ウェハの表面はエッチングが進行しており、(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。
Example 1
The heterojunction solar cell of Example 1 was manufactured as follows. An n-type single crystal silicon wafer having a plane orientation of (100), a size of 156 mm square, and a thickness of 200 μm is used as a single conductivity type single crystal silicon substrate, and this silicon wafer is made into a 2 wt% HF aqueous solution. After immersing for 3 minutes and removing the silicon oxide film on the surface, 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 wafer. Thereafter, rinsing with ultrapure water was performed twice. When the surface of the wafer was observed with an atomic force microscope (manufactured by AFM Pacific Nanotechnology), the surface of the wafer was in progress of etching, and a pyramidal texture with an exposed (111) plane was formed. .

エッチング後のウェハが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:170℃、圧力:100Pa、SiH/H流量比:3/10、投入パワー密度:0.011W/cm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、分光エリプソメーター(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 wafer 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 formation conditions for the i-type amorphous silicon were: substrate temperature: 170 ° C., pressure: 100 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 with a spectroscopic ellipsometer (brand name M2000, product made from JA Woollam Co., Ltd.). 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170℃、圧力60Pa、SiH/B流量比が1/3、投入パワー密度が0.01W/cmであった。なお、上記でいうBガス流量は、HによりB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 170 ° 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、ウェハの裏面側に、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:170℃、圧力:60Pa、SiH/PH流量比:1/2、投入パワー密度:0.01W/cmであった。なお、上記でいうPHガス流量は、HによりPH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 wafer. 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 for the n-type amorphous silicon layer 3b were: substrate temperature: 170 ° 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.

導電型シリコン系薄膜3aおよび3b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/cmのパワー密度を印加して透明電極層の製膜が行われた。裏面側の透明電極層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。光入射側の透明電極層6a上には、金属シード層71およびめっき層72を有する集電極7が以下のように形成された。金属シード層71およびめっき層72の形成には、前述のWO2013/077038号に記載されている低融点材料を用いる方法を採用した。 Indium tin oxide (ITO, refractive index: 1.9) was formed to a thickness of 100 nm as the transparent electrode layers 6a and 6b on the conductive silicon-based thin films 3a and 3b. Using indium oxide as a target, 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. On the transparent electrode layer 6b on the back surface side, silver was formed as a back surface metal electrode 8 with a film thickness of 500 nm by sputtering. A collector electrode 7 having a metal seed layer 71 and a plating layer 72 was formed on the transparent electrode layer 6a on the light incident side as follows. For the formation of the metal seed layer 71 and the plating layer 72, a method using a low melting point material described in the above-mentioned WO2013 / 077038 was adopted.

金属シード層71の形成には、導電性材料として低融点材料(粒径D=0.3〜0.7μmの銀微粒子)を含み、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(粘度=80Pa・s)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=60μm)を有する#230メッシュのスクリーン版を用いて、スクリーン印刷し、130℃で乾燥が行われた。 For the formation of the metal seed layer 71, a printing paste (viscosity = viscosity) containing a low melting point material (silver fine particles having a particle size D L = 0.3 to 0.7 μm) as a conductive material and further containing an epoxy resin as a binder resin. 80 Pa · s) was used. This printing paste was screen-printed using a # 230 mesh screen plate having an opening width (L = 60 μm) corresponding to the collector electrode pattern, and dried at 130 ° C.

金属シード層71が形成されたウェハが、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:1.7〜1.9)が、プラズマCVD法により100nmの厚みで光入射面側に形成された。   The wafer on which the metal seed layer 71 is formed is put into a CVD apparatus, and a silicon oxide layer (refractive index: 1.7 to 1.9) is formed as an insulating layer 9 with a thickness of 100 nm by the plasma CVD method on the light incident surface side. Formed.

絶縁層9の製膜条件は、基板温度:135℃、圧力133Pa、SiH/CO流量比:1/20、投入パワー密度:0.05W/cm(周波数13.56MHz)であった。絶縁層形成後のウェハ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。 The film forming 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 wafer after the formation of the insulating layer was introduced into a hot-air circulating oven, and annealed at 180 ° C. for 20 minutes in an air atmosphere.

以上のようにアニール処理までが行われた基板12が、図8に示すように、めっき槽11に投入された。基板12と陽極13との間には、ポリ塩化ビニル製の遮蔽板20(厚み mm)が配置された。遮蔽板20には100mm角の開口が形成されており、基板12と遮蔽板20との間の距離Lは約1cmとした。遮蔽板20により、シリコンウェハの全周縁を絶縁した。   The substrate 12 that has been annealed as described above was put into the plating tank 11 as shown in FIG. A shielding plate 20 (thickness: mm) made of polyvinyl chloride was disposed between the substrate 12 and the anode 13. A 100 mm square opening is formed in the shielding plate 20, and the distance L between the substrate 12 and the shielding plate 20 is about 1 cm. The entire periphery of the silicon wafer was insulated by the shielding plate 20.

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、130g/l、および70mg/lの濃度となるように調製された溶液に、添加剤として促進剤、抑制剤、平滑剤および光沢剤が添加されたものが用いられた。   The plating solution 16 contains copper sulfate pentahydrate, sulfuric acid, and sodium chloride as a promoter in a solution prepared to have a concentration of 120 g / l, 130 g / l, and 70 mg / l, respectively. , To which an inhibitor, a smoothing agent and a brightener were added were used.

図13は、めっき時間と電流密度の関係を示すグラフである。上記めっき液を用いて、温度40℃、電流密度6.6A/dmの条件で第1めっき層形成工程を30秒間行った後、瞬時に電圧を変更し、温度40℃、電流密度23A/dm条件で第2めっき層形成工程を210秒間行った。これにより、金属シード層71上に、10μm程度の厚みでめっき層72として銅が析出した。金属シード層71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。 FIG. 13 is a graph showing the relationship between plating time and current density. Using the above plating solution, after the first plating layer forming step was performed for 30 seconds under the conditions of a temperature of 40 ° C. and a current density of 6.6 A / dm 2 , the voltage was instantaneously changed to a temperature of 40 ° C. and a current density of 23 A / dm 2. The second plating layer forming step was performed for 210 seconds under dm 2 conditions. As a result, copper was deposited on the metal seed layer 71 as the plating layer 72 with a thickness of about 10 μm. Copper was hardly deposited in the region where the metal seed layer 71 was not formed.

その後、レーザー加工機によりセル外周部のシリコンウェハが0.5mmの幅で除去され、ヘテロ接合太陽電池が作製された。   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 a heterojunction solar cell was produced.

(実施例2)
温度40℃、電流密度6.6A/dmの条件で第1めっき層形成工程を30秒間行った後、瞬時に電圧を変更し、温度40℃、電流密度35A/dm条件で第2めっき層形成工程を120秒間行った。第2めっき層を形成する条件が変更された点を除いて、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。
(Example 2)
After the first plating layer forming step was performed for 30 seconds under the conditions of a temperature of 40 ° C. and a current density of 6.6 A / dm 2 , the voltage was changed instantaneously, and the second plating was performed at a temperature of 40 ° C. and a current density of 35 A / dm 2. The layer forming step was performed for 120 seconds. A heterojunction solar cell was produced in the same manner as in Example 1 except that the conditions for forming the second plating layer were changed.

(比較例1)
温度40℃、電流密度6.6A/dmの条件で第1めっき層形成工程を30秒間行った後、瞬時に電圧を変更し、温度40℃、電流密度44A/dm条件で第2めっき層形成工程を85秒間行った。第2めっき層を形成する条件が変更された点を除いて、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。
(Comparative Example 1)
After the first plating layer forming step was performed for 30 seconds under the conditions of a temperature of 40 ° C. and a current density of 6.6 A / dm 2 , the voltage was changed instantaneously, and the second plating was performed at a temperature of 40 ° C. and a current density of 44 A / dm 2. The layer forming process was performed for 85 seconds. A heterojunction solar cell was produced in the same manner as in Example 1 except that the conditions for forming the second plating layer were changed.

(比較例2)
第1めっき層形成工程を行うことなく、温度40℃、電流密度23A/dm条件で第2めっき層形成工程を210秒間行った。第1めっき層形成工程が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。
(Comparative Example 2)
Without performing the first plating layer forming step, the second plating layer forming step was performed for 210 seconds at a temperature of 40 ° C. and a current density of 23 A / dm 2 . A heterojunction solar cell was produced in the same manner as in Example 1 except that the first plating layer forming step was not performed.

(比較例3)
第1めっき層形成工程を行うことなく、温度40℃、電流密度35A/dm条件で第2めっき層形成工程を120秒間行った。第1めっき層形成工程が行われなかった点を除いて、実施例2と同様にしてヘテロ接合太陽電池が作製された。
(Comparative Example 3)
Without performing the first plating layer forming step, the second plating layer forming step was performed for 120 seconds at a temperature of 40 ° C. and a current density of 35 A / dm 2 . A heterojunction solar cell was produced in the same manner as in Example 2 except that the first plating layer forming step was not performed.

各実施例および比較例のフィンガー電極について、光学顕微鏡(OLS3000、オリンパス社製)を用いて各フィンガー電極の中央部および端部を観察した。図14は、各実施例および比較例に係るフィンガー電極の表面を示す光学顕微鏡写真である。図14では、紙面の上下方向が電極の幅方向、紙面の垂直方向が電極の厚み方向である。   About the finger electrode of each Example and the comparative example, the center part and edge part of each finger electrode were observed using the optical microscope (OLS3000, Olympus company make). FIG. 14 is an optical micrograph showing the surface of the finger electrode according to each example and comparative example. In FIG. 14, the vertical direction of the paper is the electrode width direction, and the vertical direction of the paper is the electrode thickness direction.

さらに、光学顕微鏡写真を用いて、各フィンガー電極の中央部および端部の幅を測定し、めっきヤケの有無を評価した。めっきヤケの評価は、電極の幅方向において、金属が不均一に析出している場合を「有」、金属が略均一に析出している場合を「無」とした。上記の結果をまとめたものを表1に示す。   Furthermore, using the optical microscope photograph, the width of the center part and the end part of each finger electrode was measured, and the presence or absence of plating burn was evaluated. In the evaluation of the plating burn, “Yes” was given when the metal was deposited non-uniformly in the width direction of the electrode, and “None” was given when the metal was deposited almost uniformly. A summary of the above results is shown in Table 1.

図14および表1より、低電流密度でめっきを行った後に高電流密度でめっきを行った実施例1および実施例2では、フィンガー電極の端部の幅が中央部の幅よりやや大きいものの、幅方向へのめっき成長は抑制できていることが確認できる。また、実施例1および実施例2では、幅方向への不均一な金属析出はなく、めっきヤケが発生していないことが確認できる。   From FIG. 14 and Table 1, in Example 1 and Example 2 in which plating was performed at a high current density after plating was performed at a low current density, the width of the end portion of the finger electrode was slightly larger than the width of the central portion. It can be confirmed that the plating growth in the width direction can be suppressed. Moreover, in Example 1 and Example 2, there is no non-uniform metal precipitation in the width direction, and it can be confirmed that no plating burn has occurred.

一方、低電流密度でめっきを行わずに高電流密度でのみめっきを行った比較例2および比較例3では、実施例1および実施例2に比べて幅方向へのめっき成長が大きいことが確認できる。さらに、比較例2および比較例3では、幅方向へ金属が不均一に析出し、めっきヤケが発生することが確認できる。めっきヤケの発生は、フィンガー電極の端部よりも中央部に顕著に確認された。これは、比較例2および比較例3では、遮蔽板によりシリコンウェハの全周縁が絶縁された状態で高電流密度のめっきが行われたため、フィンガー電極の中央部に電界が集中したためと考えられる。   On the other hand, in Comparative Example 2 and Comparative Example 3 in which plating was performed only at a high current density without performing plating at a low current density, it was confirmed that plating growth in the width direction was larger than that in Example 1 and Example 2. it can. Furthermore, in Comparative Example 2 and Comparative Example 3, it can be confirmed that metal is deposited non-uniformly in the width direction and plating burns are generated. Generation | occurrence | production of the plating burn was confirmed notably in the center part rather than the edge part of a finger electrode. This is presumably because, in Comparative Example 2 and Comparative Example 3, the high current density plating was performed in a state where the entire periphery of the silicon wafer was insulated by the shielding plate, so that the electric field was concentrated at the center of the finger electrode.

以上の結果から、低電流密度でめっきを行った後に高電流密度でめっきを行うことにより、めっき層を異方的に成長させることができると考えられる。   From the above results, it is considered that the plating layer can be anisotropically grown by plating at a high current density after plating at a low current density.

また、第2めっき層を形成する際の電流密度が44A/dmである比較例1では、実施例1および実施例2と同様に、幅方向へのめっき成長は抑制できているものの、実施例1および実施例2と異なり、幅方向へ金属が不均一に析出し、めっきヤケが発生することが確認できる。この結果から、第2めっき層を形成する際の電流密度が高すぎると、めっきヤケが発生するため、第2めっき層を形成する際の電流密度は40A/dm未満であることが好ましいと考えられる。 Further, in Comparative Example 1 in which the current density when forming the second plating layer is 44 A / dm 2 , the plating growth in the width direction can be suppressed as in Example 1 and Example 2, but Unlike Example 1 and Example 2, it can be confirmed that metal is deposited non-uniformly in the width direction and plating burns are generated. From this result, if the current density at the time of forming the second plating layer is too high, plating burns are generated, and therefore the current density at the time of forming the second plating layer is preferably less than 40 A / dm 2. Conceivable.

1 導電型単結晶シリコン基板
2a,2b 真性シリコン系薄膜
3a,3b 導電型シリコン系薄膜
6a,6b 透明電極層
7,70 集電極
7a,70a フィンガー電極
7b,70b バスバー電極
70c 連結電極
71 金属シード層
71a フィンガーシード層
71b バスバーシード層
72 めっき層
721 第1めっき層
722 第2めっき層
8 裏面電極
9 絶縁層
9h 開口
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
17 給電点
20 遮蔽板
101 太陽電池

DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Conductive single crystal silicon substrate 2a, 2b Intrinsic silicon thin film 3a, 3b Conductive silicon thin film 6a, 6b Transparent electrode layer 7, 70 Collector electrode 7a, 70a Finger electrode 7b, 70b Bus bar electrode 70c Connection electrode 71 Metal seed layer 71a Finger seed layer 71b Bus bar seed layer 72 Plating layer 721 First plating layer 722 Second plating layer 8 Back electrode 9 Insulating layer 9h Opening 10 Plating apparatus 11 Plating tank 12 Substrate 13 Anode 14 Substrate holder 15 Power source 16 Plating solution 17 Feeding point 20 Shielding plate 101 Solar cell

Claims (12)

光電変換部と、前記光電変換部の一主面上に設けられ、複数のフィンガー電極を含む集電極とを備える太陽電池を製造する方法であって、
前記光電変換部の一主面上に金属シード層を形成する工程と、
前記光電変換部をめっき液中に浸した状態で、前記金属シード層上に第1めっき層を形成する工程と、
前記光電変換部を前記めっき液中に浸した状態で、前記第1めっき層上に第2めっき層を形成する工程とを有し、
前記金属シード層を形成する工程では、前記フィンガー電極を構成するフィンガーシード層が形成され、
前記第1めっき層を形成する際の第1電流密度をDK、前記第2めっき層を形成する際の第2電流密度をDKとしたとき、DK<DK<40A/dmを満たし、
前記第2めっき層を形成する工程では、前記めっき液中、前記フィンガーシード層の端部を覆うように、前記光電変換部の主面法線上に絶縁性の遮蔽板が配置された状態で、前記第2めっき層が形成される、太陽電池の製造方法。
A method of manufacturing a solar cell comprising a photoelectric conversion unit and a collector electrode provided on one main surface of the photoelectric conversion unit and including a plurality of finger electrodes,
Forming a metal seed layer on one principal surface of the photoelectric conversion unit;
Forming a first plating layer on the metal seed layer in a state where the photoelectric conversion part is immersed in a plating solution;
A step of forming a second plating layer on the first plating layer in a state where the photoelectric conversion part is immersed in the plating solution,
In the step of forming the metal seed layer, a finger seed layer constituting the finger electrode is formed,
DK 1 <DK 2 <40 A / dm 2 where DK 1 is the first current density when forming the first plating layer and DK 2 is the second current density when forming the second plating layer. Meet,
In the step of forming the second plating layer, an insulating shielding plate is disposed on the principal surface normal line of the photoelectric conversion unit so as to cover an end of the finger seed layer in the plating solution. A method for manufacturing a solar cell, wherein the second plating layer is formed.
前記第1電流密度DKは、1A/dm≦DK≦12A/dmを満たす、請求項1に記載の太陽電池の製造方法。 2. The method for manufacturing a solar cell according to claim 1, wherein the first current density DK 1 satisfies 1 A / dm 2 ≦ DK 1 ≦ 12 A / dm 2 . 前記第2電流密度DKは、15A/dm≦DK≦38A/dmを満たす、請求項1または2に記載の太陽電池の製造方法。 3. The method for manufacturing a solar cell according to claim 1, wherein the second current density DK 2 satisfies 15 A / dm 2 ≦ DK 2 ≦ 38 A / dm 2 . 前記集電極は、前記フィンガー電極と接続されるバスバー電極をさらに含み、
前記金属シード層を形成する工程では、前記バスバー電極を構成するバスバーシード層も形成され、
前記バスバーシード層の幅が前記フィンガーシード層の幅より大きくなるように、前記バスバーシード層が形成される、請求項1〜3のいずれか1項に記載の太陽電池の製造方法。
The collector electrode further includes a bus bar electrode connected to the finger electrode,
In the step of forming the metal seed layer, a bus bar seed layer constituting the bus bar electrode is also formed,
The method for manufacturing a solar cell according to claim 1, wherein the bus bar seed layer is formed so that a width of the bus bar seed layer is larger than a width of the finger seed layer.
前記第1めっき層を形成する工程では、前記バスバーシード層に給電を行うことにより、前記バスバーシード層および前記フィンガーシード層上に前記第1めっき層が形成される、請求項4に記載の太陽電池の製造方法。   5. The sun according to claim 4, wherein in the step of forming the first plating layer, the first plating layer is formed on the bus bar seed layer and the finger seed layer by supplying power to the bus bar seed layer. A battery manufacturing method. 前記バスバーシード層1本あたりに、複数の給電点を配置して給電が行われる、請求項5に記載の太陽電池の製造方法。   The method for manufacturing a solar cell according to claim 5, wherein power supply is performed by arranging a plurality of power supply points per one bus bar seed layer. 前記第1めっき層を形成する工程においても、前記めっき液中、前記フィンガーシード層の端部を覆うように、前記遮蔽板が配置された状態で前記第1めっき層が形成される、請求項1〜6のいずれか1項に記載の太陽電池の製造方法。   In the step of forming the first plating layer, the first plating layer is formed in a state where the shielding plate is disposed so as to cover an end portion of the finger seed layer in the plating solution. The manufacturing method of the solar cell of any one of 1-6. 前記フィンガーシード層の端部が連結されており、
前記第2めっき層を形成する工程では、前記めっき液中、前記フィンガーシード層の端部を連結する金属シード層も覆うように、前記遮蔽板が配置された状態で前記第2めっき層が形成される、請求項1〜7のいずれか1項に記載の太陽電池の製造方法。
The ends of the finger seed layers are connected,
In the step of forming the second plating layer, the second plating layer is formed in a state where the shielding plate is disposed so as to cover the metal seed layer connecting the end portions of the finger seed layer in the plating solution. The manufacturing method of the solar cell of any one of Claims 1-7.
前記光電変換部は、導電型単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1〜8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 a conductive single crystal silicon substrate,
The method for manufacturing a solar cell according to claim 1, wherein the collector electrode is formed on the transparent electrode layer.
前記光電変換部の一主面のうち、前記金属シード層が形成されていない領域上に絶縁層が形成される、請求項1〜9のいずれか1項に記載の太陽電池の製造方法。   The manufacturing method of the solar cell of any one of Claims 1-9 with which an insulating layer is formed on the area | region in which the said metal seed layer is not formed among the one main surfaces of the said photoelectric conversion part. 前記金属シード層上にも前記絶縁層が形成され、
前記絶縁層に設けられた開口を介して、前記第1めっき層が前記金属シード層と導通される、請求項10に記載の太陽電池の製造方法。
The insulating layer is also formed on the metal seed layer,
The method for manufacturing a solar cell according to claim 10, wherein the first plating layer is electrically connected to the metal seed layer through an opening provided in the insulating layer.
請求項1〜11のいずれか1項に記載の製造方法により太陽電池を製造し、
前記太陽電池を、配線部材を介して、他の太陽電池または外部回路と接続する、太陽電池モジュールの製造方法。

A solar cell is manufactured by the manufacturing method according to any one of claims 1 to 11,
A method for manufacturing a solar cell module, wherein the solar cell is connected to another solar cell or an external circuit via a wiring member.

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