JP2016225332A - 太陽電池及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】集電電極の配線抵抗が低く、基板と集電電極の接触面積の小さい太陽電池及びそのような太陽電池を容易に製造することができる太陽電池の製造方法を提供する。【解決手段】少なくとも半導体基板の第一主表面上に集電電極を有する太陽電池の製造方法であって、集電電極の形成を、半導体基板の第一主表面上に第一導電性材料をパターン状に印刷し焼成することによりコンタクト電極部を形成する工程、コンタクト電極部が形成された第一主表面上に、絶縁性材料を、コンタクト電極部の少なくとも一部が露出するように塗布し、硬化して絶縁膜とする工程及び絶縁膜上において、第二導電性材料を、コンタクト電極部が形成された箇所を覆い、かつ、第二導電性材料がコンタクト電極部の露出した箇所と接するように形成し硬化して上部電極部を形成する工程によって、コンタクト電極部及び上部電極部からなる集電電極を形成することにより行う太陽電池の製造方法。【選択図】図１

Description

本発明は、太陽電池及びその製造方法に関する。

単結晶や多結晶半導体基板を用いた比較的高い光電変換効率を有する太陽電池セルの概観を図３に示す。図３は、一般的な太陽電池の表面（受光面）形状を示す外観図である。図３に示すように太陽電池１００は、シリコン基板等の基板１０１上に、受光面の集電電極として、フィンガー電極１０２と呼ばれる数百〜数十μｍ幅の電極を多数有し、また、太陽電池セルを連結するための集電電極としてバスバー電極１０３を１〜４本有するのが一般的である。なお、本明細書においては、集電電極とは基板内で生じたキャリアを取り出す電極を意味し、フィンガー電極とバスバー電極を含む概念である。

セルの断面構造の模式図を図４に示す。図４は、一般的な太陽電池の断面模式図である。図４に示すように太陽電池２００は、基板２０１に対し、受光面側には基板２０１の導電型と反対の導電型のエミッタ層２０２が設けられ、この上に受光面集電電極２０３が設けられる。受光領域には、反射損失を低減する目的で、ＳｉＮｘ膜やシリコン酸化膜等の反射防止膜２０４が設けられることが多い。

また、反受光面側の表面（裏面）には裏面電界層２０５が設けられ、この上に、受光面と同様に、裏面集電電極２０６が形成され、裏面集電電極２０６の設けられていない非電極領域はＳｉＮｘ膜やシリコン酸化膜等の表面保護膜２０７で覆われる。

電極形成には蒸着法やスパッタ法等の方法が使用可能であるが、コストの面からスクリーン印刷が広く用いられている。Ａｇ粉末とガラスフリットを有機物バインダと混合したＡｇペーストを印刷版を用いてＳｉＮｘ膜等が形成された基板表面にフィンガーパターン状に印刷する。この後、熱処理によりＳｉＮｘ膜等にＡｇ粉末を貫通させ（ファイアースルー）、電極とシリコンを導通させる。

このような構造の太陽電池の光電変換効率は、受光面、裏面いずれのフィンガー電極の抵抗（配線抵抗）にも影響される。すなわち、フィンガー電極が細いなどして断面積が小さかったり、バスバー電極までの距離が長かったりすると、光電変換効率は低くなってしまう。

フィンガー電極における配線抵抗を低減する方法としてはフィンガー電極幅を太くするのが簡単であるが、こうすると非電極領域の面積が減少してしまい、光生成キャリアが再結合しやすくなる領域の面積が増え、変換効率は低下してしまう。すなわち、フィンガー電極幅の増加によるフィンガー電極の配線抵抗低下と、非電極領域面積減少による再結合の増加、がトレードオフの関係にあるため、さらなる変換効率の向上は困難であった。

また、フィンガー電極を複数回印刷するなどして電極断面積を広げる方法（例えば、特許文献１）もあるが、少なからず位置ずれが発生して電極線幅が太ってしまったり、高精度で位置調整が可能な装置が必要になったりして、必ずしも有効な方法ではなかった。

国際公開第ＷＯ２００８／０２６４１５号パンフレット

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、集電電極の配線抵抗が低く、基板と集電電極の接触面積の小さい太陽電池及びそのような太陽電池を容易に製造することが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。

上記目的を達成するために、本発明では、少なくとも半導体基板の第一主表面上に集電電極を有する太陽電池の製造方法であって、前記集電電極の形成を、
前記半導体基板の第一主表面上に第一導電性材料をパターン状に印刷し焼成することによりコンタクト電極部を形成する工程と、
前記コンタクト電極部が形成された第一主表面上に、絶縁性材料を、前記コンタクト電極部の少なくとも一部が露出するように塗布し、硬化して絶縁膜とする工程と、
前記絶縁膜上において、第二導電性材料を、前記コンタクト電極部が形成された箇所を覆い、かつ、前記第二導電性材料が前記コンタクト電極部の露出した箇所と接するように形成し硬化して上部電極部を形成する工程と
によって、前記コンタクト電極部及び前記上部電極部からなる前記集電電極を形成することにより行うことを特徴とする太陽電池の製造方法を提供する。

このような太陽電池の製造方法であれば、基板と接するコンタクト電極部を形成した後に絶縁性材料を塗布し、硬化して絶縁膜とし、その後、上部電極部を形成することにより、集電電極の一部のみが基板と接する電極構造を簡便に形成することができる。従って、集電電極の配線抵抗が低く、基板と集電電極の接触面積の小さい太陽電池を容易に製造することができる。

また、前記絶縁性材料を、シリコーン樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、フッ素樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ユリア樹脂、ポリウレタン、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂及びポバール樹脂から一つ以上選択された樹脂を含有する材料からなるものとすることが好ましい。

このような絶縁性材料を用いる太陽電池の製造方法であれば、容易に絶縁膜を形成することができ、耐熱性により優れる絶縁膜を有する太陽電池を製造することができる。

更に本発明では、少なくとも半導体基板の第一主表面上に集電電極を有する太陽電池であって、
前記集電電極は、前記半導体基板の第一主表面と接し、形状がパターン状であるコンタクト電極部と、前記コンタクト電極部を覆うように形成された上部電極部とからなり、
前記上部電極部は、該上部電極部の一部が前記コンタクト電極部と接し、該接する部分以外の部分が樹脂を含む絶縁膜により前記半導体基板と物理的かつ電気的に隔離されているものであることを特徴とする太陽電池を提供する。

このような太陽電池であれば、集電電極の配線抵抗が低く、基板と集電電極の接触面積が小さいものとなる。

また、前記樹脂が、シリコーン樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、フッ素樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ユリア樹脂、ポリウレタン、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂及びポバール樹脂から一つ以上選択された樹脂であることが好ましい。

このような太陽電池であれば、容易に絶縁膜を形成することができ、耐熱性により優れる絶縁膜を有する太陽電池とすることができる。

本発明の太陽電池の製造方法であれば、導電性材料の２回印刷は必須となるものの、第二導電性材料の印刷時には、コンタクト電極部が形成された主表面上に絶縁膜が形成されているため、第二導電性材料の印刷幅を比較的太くすることができる。これにより、第二導電性材料の印刷時の位置合わせの条件を緩くすることができる。また、集電電極の配線抵抗低減のためには、コンタクト電極部と上部電極部の電気的接触箇所が集電電極中に１箇所あれば十分であり（コンタクト電極部と上部電極部同士が全面で接触している必要はない）、本発明の太陽電池の製造方法であれば簡便にこの構造が形成できる。

これにより、集電電極は基板との必要最小限の接触面積を保ちながら、集電電極の配線抵抗を大きく低下させることができる。このため、開放電圧を低下させることなく形状因子が改善し、光電変換効率は向上する。

本発明の太陽電池の製造方法における集電電極の形成工程の一例を示すフロー図である。 本発明の太陽電池の一例を示す断面模式図である。 一般的な太陽電池の表面（受光面）形状を示す外観図である。 一般的な太陽電池の断面模式図である。

以下、本発明をより詳細に説明する。

上記のように、集電電極の配線抵抗が低く、基板と集電電極の接触面積の小さい太陽電池及びそのような太陽電池を容易に製造することができる太陽電池の製造方法が求められている。

本発明者らは、上記目的を達成するために鋭意検討を行った。その結果、基板と接するコンタクト電極部を形成した後に絶縁性材料を塗布し、硬化して絶縁膜とし、その後、上部電極部を形成して集電電極とする太陽電池の製造方法が、上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成させた。

以下の詳細な説明では、本発明の全体の理解、及び特定の具体例でどのように実施するかを提供するために、多くの特定の細部が説明される。しかしながら、本発明は、それらの特定の細部無しに実施できることが理解されるであろう。以下では、公知の方法、手順、及び技術は、本発明を不明瞭にしないために、詳細には示されない。本発明は、特定の具体例について特定の図面を参照しながら説明されるが、本発明はこれに限定されるものでは無い。ここに含まれ記載された図面は模式的であり、本発明の範囲を限定しない。また図面において、図示目的で幾つかの要素の大きさは誇張され、それゆえに縮尺通りではない。

［太陽電池］
以下、本発明の太陽電池について、図２を用いて説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。

図２は、本発明の太陽電池の一例を示す断面模式図である。図２に示すように太陽電池１０は、半導体基板１１に対し、受光面側には基板の導電型と反対の導電型のエミッタ層１２が設けられ、この上に受光面集電電極１３が設けられる。受光領域には、反射損失を低減する目的で、ＳｉＮｘ膜やシリコン酸化膜等の反射防止膜１４が設けることができる。

また、裏面側には裏面電界層１５が設けられ、この上に、受光面と同様に、裏面集電電極１６が形成され、裏面集電電極１６の非電極領域はＳｉＮｘ膜やシリコン酸化膜等の表面保護膜１７で覆うことができる。

ここで、裏面集電電極１６は、半導体基板１１の裏面と接し、形状がパターン状である裏面コンタクト電極部１９と、裏面コンタクト電極部１９を覆うように形成された裏面上部電極部２０とからなる。また、受光面集電電極１３は、半導体基板１１の受光面と接し、形状がパターン状である受光面コンタクト電極部２２と、受光面コンタクト電極部２２を覆うように形成された受光面上部電極部２３とからなる。

裏面上部電極部２０は、裏面上部電極部２０の一部が裏面コンタクト電極部１９と接し、該接する部分以外の部分が樹脂を含む裏面絶縁膜１８により半導体基板１１と物理的かつ電気的に隔離されている。また、受光面上部電極部２３は、受光面上部電極部２３の一部が受光面コンタクト電極部２２と接し、該接する部分以外の部分が樹脂を含む受光面絶縁膜２１により半導体基板１１と物理的かつ電気的に隔離されている。

このように、受光面コンタクト電極部２２及び裏面コンタクト電極部１９のみが半導体基板１１と接し、大きな断面積を有する裏面上部電極部２０及び受光面上部電極部２３が主として電気の通り道としての役割を担う。すなわち、フィンガー電極の部分においては、裏面上部電極部２０及び受光面上部電極部２３が主としてバスバー電極までの電気の通り道としての役割を担う。裏面上部電極部２０及び受光面上部電極部２３は、大きな断面積を有するため、抵抗低減用電極として機能することができる。従って、太陽電池としての内部直列抵抗は低減し、光電変換効率は向上する。また、裏面上部電極部２０は裏面絶縁膜１８により半導体基板１１と隔離されているため、不必要に表面保護膜１７が侵されることはない。すなわち、再結合領域面積は増加しない。換言すれば、裏面集電電極は基板との必要最小限の接触面積を保ちながら、抵抗を大きく低下させることができる。同様にして、受光面集電電極も基板との必要最小限の接触面積を保ちながら、抵抗を大きく低下させることができる。集電電極のうち一部、例えばフィンガー電極のみをコンタクト電極部及び上部電極部からなる二層構造とし、バスバー電極は一層としてもよく、この態様も本発明に包含される。フィンガー電極は特に基板との接触面積が小さく（すなわち、配線抵抗がバスバー電極に比べて大きい）、バスバー電極と比べて数も多いため、本発明の二層構造とすることによる効果が大きい。

絶縁膜は樹脂を含むものであればよい。樹脂を含む絶縁膜を備える太陽電池であれば、製造時に、マスク等を用いずに、集電電極の一部のみが基板と接する電極構造を簡便に形成することができる。樹脂の具体例としては、シリコーン樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、フッ素樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ユリア樹脂、ポリウレタン、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、ポバール樹脂を挙げることができる。この樹脂は、１種単独で使用してもよいし、２種以上のものを併用してもよい。このような樹脂であれば耐熱性により優れる。

ここで、コンタクト電極部の形状はパターン状であればよく、例えば、線状の連続した形状とすることができる。なお、コンタクト電極部は、その上に上部電極部が形成されているため、必ずしも連続している必要はなく、多少断線していても問題ない。コンタクト電極部が断線している場合は、それぞれのコンタクト電極部が電気的に接続されるように上部電極部を線状の連続した形状とすればよい。

なお、図２では、受光面及び裏面にコンタクト電極部と上部電極部とからなる集電電極を備える太陽電池を図示したが、本発明の太陽電池はこれに限定されない。例えば、受光面及び裏面のいずれか一方を第一主表面とし、この第一主表面上のみに、本発明のコンタクト電極部と上部電極部とからなる集電電極を備える太陽電池とすることもできる。この場合、第二主表面における電極構造は問わない。

また、図２では、受光面及び裏面の全面（上部電極部とコンタクト電極部とが接する箇所を除く）に絶縁膜を備え、受光面及び裏面の一部に上部電極部を備える太陽電池を図示したが、本発明の太陽電池はこれに限定されない。例えば、絶縁膜をコンタクト電極部の周囲のみに備える太陽電池とすることができる。また、絶縁膜を裏面全面（上部電極部とコンタクト電極部とが接する箇所を除く）に備え、この絶縁膜上の全面に裏面集電電極を備える太陽電池とすることもできる。

［太陽電池の製造方法］
以下、本発明の太陽電池の製造方法の一例をＮ型シリコン基板の場合を例に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。

高純度シリコンにリンあるいはヒ素、アンチモンのようなＶ族元素をドープし、比抵抗０．１〜５Ω・ｃｍとしたアズカット単結晶｛１００｝Ｎ型シリコン基板表面のスライスダメージを、濃度５〜６０％の水酸化ナトリウムや水酸化カリウムのような高濃度のアルカリ、もしくは、ふっ酸と硝酸の混酸等を用いてエッチングする。単結晶シリコン基板は、ＣＺ法、ＦＺ法いずれの方法によって作製されてもよい。基板は必ずしも単結晶シリコンである必要はなく、多結晶シリコンでもかまわない。

引き続き、基板表面にテクスチャと呼ばれる微小な凹凸形成を行う。テクスチャは太陽電池の反射率を低下させるための有効な方法である。テクスチャは、加熱した水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム等のアルカリ溶液（濃度１〜１０％、温度６０〜１００℃）中に１０分から３０分程度浸漬することで作製される。上記溶液中に、所定量の２−プロパノールを溶解させ、反応を促進させてもよい。

テクスチャ形成後、塩酸、硫酸、硝酸、ふっ酸等、もしくはこれらの混合液の酸性水溶液中で洗浄する。

この基板上に、受光面側にはエミッタ層、裏面側には裏面電界層を形成する。エミッタ層は基板と逆の導電型（この場合Ｐ型）で厚みが０．０５〜１μｍ程度であり、裏面電界層は基板と同じ導電型（この場合Ｎ型）で厚みは０．１〜２μｍ程度である。

エミッタ層を形成する方法としては、熱拡散法が好適である。具体的には、ＢＢｒ_３等を用いた気相拡散法のほか、ホウ素源を含有させた塗布剤を受光面全面に塗布し、９５０〜１０５０℃で熱処理する方法を挙げることができる。

裏面電界層形成にはオキシ塩化リンを用いた気相拡散法が使用できる。８３０〜９５０℃、オキシ塩化リンと窒素及び酸素の混合ガス雰囲気下で基板を熱処理することで、裏面電界層が形成される。気相拡散法の他、リンを含有する材料をスピン塗布したり、印刷したりしてから熱処理する方法でも裏面電界層の形成は可能である。

拡散層（エミッタ層及び裏面電界層）形成の後、表面に形成されるガラスをふっ酸等で除去する。

次いで、受光面の反射防止膜形成を行う。反射防止膜としては、ＳｉＮｘ膜やシリコン酸化膜が利用できる。ＳｉＮｘ膜の場合はプラズマＣＶＤ装置を用い約１００ｎｍ製膜する。反応ガスとして、モノシラン（ＳｉＨ_４）及びアンモニア（ＮＨ_３）を混合して用いることが多いが、ＮＨ_３の代わりに窒素を用いることも可能であり、また、プロセス圧力の調整、反応ガスの希釈、さらには、基板に多結晶シリコンを用いた場合には基板のバルクパッシベーション効果を促進するため、反応ガスに水素を混合することもある。シリコン酸化膜の場合は、ＣＶＤ法でもよいが、熱酸化法により得られる膜の方が高いセル特性が得られる。

裏面にも、表面保護膜としてＳｉＮｘ膜やシリコン酸化膜が利用できる。膜厚は５０〜２５０ｎｍとするのが好適である。受光面側と同様、ＳｉＮｘ膜の場合はＣＶＤ法で、シリコン酸化膜の場合は熱酸化法やＣＶＤ法で形成が可能である。

続いて、基板の受光面及び裏面に集電電極を形成する。この集電電極の形成方法について図１を用いて説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。図１は、本発明の太陽電池の製造方法における集電電極の形成工程の一例を示すフロー図である。

上記のエッチングから表面保護膜の形成までの工程により、図１に示すように、半導体基板１１の受光面側にはエミッタ層１２及び反射防止膜１４が形成されている。また、裏面側には裏面電界層１５及び表面保護膜１７が形成されている。なお、図１では、テクスチャを図示していない。

このような半導体基板１１の裏面上に第一導電性材料（裏面電極用の第一導電性材料）をパターン状に印刷し、受光面上に第一導電性材料（受光面電極用の第一導電性材料）をパターン状に印刷し、これらを焼成することにより裏面コンタクト電極部１９及び受光面コンタクト電極部２２を形成する（図１（ａ））。具体的には、以下のようにして、裏面コンタクト電極部１９及び受光面コンタクト電極部２２を形成することができる。

まず、裏面上に第一導電性材料を例えばスクリーン印刷法で印刷する。例えば、フィンガー電極に相当する部分が開口幅３０〜１００μｍ、１〜２ｍｍ間隔の平行線パターンを有する製版を用意しておき、第一導電性材料（第一導電性ペースト）としてＡｇ粉末とガラスフリットを有機物バインダと混合したＡｇペーストを印刷する。この第一導電性材料を焼成して得られる裏面コンタクト電極部は、後の２回目の電極形成工程があるため、必ずしも連続している必要はなく、多少断線していても問題ない。

次に、受光面上に第一導電性材料を形成する。受光面に導電性材料を印刷する際にもスクリーン印刷法を用いることができる。例えば、フィンガー電極に相当する部分が開口幅２０〜７０μｍ、１〜２ｍｍ間隔の平行線パターンを有する製版が使用できる。この製版を用いて、受光面上に上記のＡｇペーストを印刷する。この場合も、この第一導電性材料を焼成して得られる受光面コンタクト電極部は、後の２回目の電極形成工程があるため、必ずしも連続している必要はなく、多少断線していても問題ない。また、裏面の第一導電性材料と受光面の第一導電性材料の印刷順序は逆でもかまわない。また、裏面電極用の第一導電性材料と受光面電極用の第一導電性材料の組成は異なっていてもよく同じでもよい。

以上の受光面及び裏面における第一導電性材料の印刷の後、熱処理によりＳｉＮｘ膜にＡｇ粉末を貫通させ（ファイアースルー）、電極とシリコンを導通させる。なお、裏面の第一導電性材料及び受光面の第一導電性材料の焼成は別々に行うことも可能である。焼成は、通常７００〜８５０℃の温度で５〜３０分間処理することで行われる。この焼成により、裏面コンタクト電極部１９及び受光面コンタクト電極部２２が形成される。

次に、裏面コンタクト電極部１９が形成された裏面上に、絶縁性材料を、裏面コンタクト電極部１９の少なくとも一部が露出するように塗布し、硬化して裏面絶縁膜１８とする（図１（ｂ））。また、受光面コンタクト電極部２２が形成された受光面上に、絶縁性材料を、受光面コンタクト電極部２２の少なくとも一部が露出するように塗布し、硬化して受光面絶縁膜２１とする（図１（ｃ））。具体的には、以下のようにして、裏面絶縁膜１８及び受光面絶縁膜２１を形成することができる。

まず、裏面に絶縁性材料を塗布する。塗布方法としてはスクリーン印刷やスピン塗布が使用できる。裏面コンタクト電極部１９の少なくとも一部が露出するように塗布できればよく、先に形成した裏面コンタクト電極部１９を覆うように塗布してもよく、裏面全面に塗布してもかまわない。絶縁性材料としては、常温・常湿で液状であり、加熱や加湿・乾燥等により硬化する材料が好ましい。具体的には、上述の太陽電池の項で記載した樹脂を１種以上含有する材料からなるものが好ましい。なお、絶縁性材料中に溶剤を添加し流動性を付与することもできる。

裏面コンタクト電極部１９の印刷部を覆うように絶縁性材料を塗布しても、裏面コンタクト電極部１９の印刷部は周囲より盛り上がっているため、電極印刷部の頭頂部は絶縁性材料に完全には覆われない。

また、裏面同様、受光面にも絶縁性材料を塗布する。裏面同様、先に印刷・焼成しておいた受光面コンタクト電極部２２が周囲より盛り上がっているため、電極印刷部の頭頂部は絶縁性材料に完全には覆われない。

このようにコンタクト電極部は非電極形成部より盛り上がっているため、コンタクト電極部の頂点は絶縁性材料から露出する。この絶縁性材料を加熱や加湿・乾燥等により硬化することにより、裏面絶縁膜１８及び受光面絶縁膜２１が形成される。この上に第二導電性材料をパターン状等に形成すれば、基板と集電電極の接触面積を必要最小限にとどめつつ集電電極の配線抵抗を低くできる。

次に、裏面絶縁膜１８上において、第二導電性材料（裏面電極用の第二導電性材料）を、裏面コンタクト電極部１９が形成された箇所を覆い、かつ、第二導電性材料が裏面コンタクト電極部１９の露出した箇所と接するように形成し硬化して裏面上部電極部２０を形成する（図１（ｄ））。これにより、裏面コンタクト電極部１９及び裏面上部電極部２０からなる裏面集電電極１６が形成される。また、受光面絶縁膜２１上において、第二導電性材料（受光面電極用の第二導電性材料）を、受光面コンタクト電極部２２が形成された箇所を覆い、かつ、第二導電性材料が受光面コンタクト電極部２２の露出した箇所と接するように形成し硬化して受光面上部電極部２３を形成する（図１（ｅ））。これにより、受光面コンタクト電極部２２及び受光面上部電極部２３からなる受光面集電電極１３が形成される。なお、裏面の第二導電性材料と受光面の第二導電性材料の印刷順序は逆でもかまわない。また、裏面電極用の第二導電性材料と受光面電極用の第二導電性材料の組成は異なっていてもよく同じでもよい。具体的には、以下のようにして、裏面上部電極部２０及び受光面上部電極部２３を形成することができる。

まず、裏面絶縁膜１８上に第二導電性材料（第二導電性ペースト）を形成する。具体的には低温硬化型の導電ペーストをパターン状又は全面に印刷する。パターン状とする場合は、フィンガー電極に相当する部分が開口幅１００〜４００μｍ、１〜２ｍｍ間隔の平行線パターンを有する製版を用いることができる。この製版を用いて、第二導電性材料を、先に印刷・焼成しておいた裏面コンタクト電極部１９に合わせて、裏面コンタクト電極部１９を覆うように印刷し、１００〜４００℃で硬化させる。このとき上部電極部がコンタクト電極部を覆うとは、少なくともコンタクト電極部と上部電極部を一致させるようにし、上部電極部がコンタクト電極部の幅よりも広くてもよいことを意味する。これにより、裏面上部電極部２０が形成される。導電ペーストの導電担体としては、Ａｇ、Ａｌ、Ｎｉ、Ｃｕのいずれか１種又はこれらの混合物が好ましい。第二導電性材料としては、このような導電担体とエポキシ樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、シリコーン樹脂から選択される１種類以上の樹脂とを含有する材料を挙げることができる。

次に、受光面絶縁膜２１上に第二導電性材料を形成する。受光面に形成する電極の場合、フィンガー電極に相当する部分が開口幅４０〜１００μｍ、１〜２ｍｍ間隔の平行線パターンを有する製版を用いることが好ましい。開口幅を上記の範囲内とすることで、製造される太陽電池における受光面上部電極部の断面積を大きくしつつ、太陽電池の受光面積を十分なものとすることができる。上記の製版を用いて、第二導電性材料を、先に印刷・焼成しておいた受光面コンタクト電極部２２に合わせて印刷し、１００〜４００℃で硬化させる。これにより、受光面上部電極部２３が形成される。

なお、図１では、受光面及び裏面に絶縁膜を形成した後に、受光面及び裏面に上部電極部を形成する例を説明したが、本発明の太陽電池の製造方法はこれに限定されない。例えば、裏面に、裏面絶縁膜１８を形成し（図１（ｂ））、裏面上部電極部２０を形成した後に（図１（ｃ´））、受光面に、受光面絶縁膜２１を形成し（図１（ｄ´））、受光面上部電極部２３を形成する（図１（ｅ））こともできる。

また、図１では、受光面及び裏面にコンタクト電極部と上部電極部とからなる集電電極を備える太陽電池の製造方法を図示したが、本発明の太陽電池の製造方法はこれに限定されない。例えば、受光面及び裏面のいずれか一方を第一主表面とし、この第一主表面上のみに、本発明のコンタクト電極部と上部電極部とからなる集電電極を備える太陽電池（例えば、図１（ｃ´）に示すもの）を製造することもできる。この場合、第二主表面における電極構造は問わない。

このようにして図２に示す太陽電池を製造することができる。以上の方法によれば、導電性材料の２回印刷は必須となるものの、第二導電性材料の印刷時には、コンタクト電極部が形成された主表面上に絶縁膜が形成されているため、第二導電性材料の印刷幅を比較的太くすることができる。これにより、第二導電性材料の印刷時の位置合わせの条件を緩くすることができる。また、集電電極の配線抵抗低減のためには、コンタクト電極部と上部電極部の電気的接触箇所が集電電極中に１箇所あれば十分であり（コンタクト電極部と上部電極部同士が全面で接触している必要はない）、本発明の太陽電池の製造方法であれば簡便にこの構造が形成できる。

また、本発明の太陽電池の製造方法であれば、基板と接するコンタクト電極部を形成した後に絶縁性材料を塗布し、硬化して絶縁膜とし、その後、上部電極部を形成することにより、マスク等を用いずに、集電電極の一部のみが基板と接する電極構造を簡便に形成することができる。また、高精度で位置調整が可能な装置を用いる必要もない。従って、このような電極構造を有する太陽電池を低コストで製造することができる。

以上、Ｎ型基板の場合を例に述べたが、Ｐ型基板の場合はエミッタ層形成時にリン、ヒ素、アンチモン等、裏面電界層形成時にホウ素、Ａｌ等を拡散させればよく、この場合も集電電極の配線抵抗低減効果は発現し変換効率は向上する。

以下、実施例及び比較例を示して本発明をより具体的に説明するが、本発明は下記の実施例に限定されるものではない。

（実施例１、２、比較例）
本発明の有効性を確認するため、太陽電池を製造し、太陽電池特性の比較を行った。

厚さ２００μｍ、比抵抗１Ω・ｃｍの、リンドープ｛１００｝Ｎ型アズカットシリコン基板２４枚に対し、熱濃水酸化カリウム水溶液によりダメージ層を除去後、７２℃の水酸化カリウム／２−プロパノール水溶液中に浸漬しテクスチャ形成を行い、引き続き７５℃に加熱した塩酸／過酸化水素混合溶液中で洗浄を行った。

次いで、ホウ酸２％水溶液を受光面上にスピン塗布して、１０００℃で１８分熱処理を行い、ボロン拡散層を形成した。４探針法で測定した結果、シート抵抗は５０Ωとなった。

次に、オキシ塩化リン雰囲気下、８７０℃で受光面同士を重ね合わせた状態で４０分間熱処理し、裏面にリン拡散層を形成した。

この後、濃度１２％のふっ酸に浸漬することで表面ガラスを除去した。

以上の処理の後、プラズマＣＶＤ装置を用いてＳｉＮｘ膜を両面に形成した。膜厚は受光面、裏面共に１００ｎｍとした。

次に、第一導電性材料として、受光面及び裏面にＡｇペーストを印刷して乾燥した。裏面のフィンガー間隔は１．２ｍｍとし、受光面のフィンガー間隔は２．０ｍｍとした。顕微鏡観察したところ、線幅は、裏面で約１００μｍ、受光面は約７０μｍであった。これを７８０℃の空気雰囲気下で焼成し、裏面コンタクト電極部及び受光面コンタクト電極部を形成した。この内８枚をそのまま太陽電池とした（比較例）。

さらにこの後、比較例とした以外の１６枚の内８枚について、室温硬化型のシリコーン（一液型ＲＴＶゴム；信越化学工業株式会社製）を裏面全面に印刷し、室温で硬化させ、裏面絶縁膜とした。このとき、裏面全面にシリコーン樹脂を印刷したが、裏面コンタクト電極部の一部は露出していた。

次いで、熱硬化型のＡｇペースト（Ａｇ粉末とエポキシ樹脂を含有）を印刷し、３００℃で硬化させ、裏面上部電極部を形成した。フィンガー電極に相当する部分の線幅は３００μｍとした。このように裏面電極がコンタクト電極部及び上部電極部からなるものを得て、太陽電池とした（実施例１）。

また、他の８枚については、室温硬化型のシリコーンを受光面全面に印刷し、室温で硬化させ、受光面絶縁膜とした。その後、受光面に、熱硬化型のＡｇペーストを印刷し、３００℃で硬化させ、受光面上部電極部を形成した。線幅は８０μｍとした。このように受光面電極がコンタクト電極部及び上部電極部からなるものを得て、太陽電池とした（実施例２）。

実施例１、２、比較例で得られた太陽電池について、擬似太陽光下で電流電圧特性を測定した。各条件の平均値を下記表１に示す。

表１に示すように、実施例１では裏面において、実施例２では受光面において、それぞれ、フィンガー電極の配線抵抗が低減したため形状因子が大きく向上した。また、基板との不必要な接触領域がないため、開放電圧の低下はみられない。この結果変換効率は大きく改善した。一方、上部電極部を形成しなかった比較例では、集電電極の断面積が小さいため、フィンガー電極の配線抵抗が低減されず、実施例１、２に比較して、形状因子が低い。この結果変換効率も実施例１、２に比較して低い。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。

１０、１００、２００…太陽電池、 １１、１０１、２０１…基板（半導体基板）、
１２、２０２…エミッタ層、 １３、２０３…受光面集電電極、
１４、２０４…反射防止膜、 １５、２０５…裏面電界層、
１６、２０６…裏面集電電極、 １７、２０７…表面保護膜、 １８…裏面絶縁膜、
１９…裏面コンタクト電極部、 ２０…裏面上部電極部、 ２１…受光面絶縁膜、
２２…受光面コンタクト電極部、 ２３…受光面上部電極部、
１０２…フィンガー電極、 １０３…バスバー電極。

Claims (4)

1. 少なくとも半導体基板の第一主表面上に集電電極を有する太陽電池の製造方法であって、前記集電電極の形成を、
   前記半導体基板の第一主表面上に第一導電性材料をパターン状に印刷し焼成することによりコンタクト電極部を形成する工程と、
   前記コンタクト電極部が形成された第一主表面上に、絶縁性材料を、前記コンタクト電極部の少なくとも一部が露出するように塗布し、硬化して絶縁膜とする工程と、
   前記絶縁膜上において、第二導電性材料を、前記コンタクト電極部が形成された箇所を覆い、かつ、前記第二導電性材料が前記コンタクト電極部の露出した箇所と接するように形成し硬化して上部電極部を形成する工程と
   によって、前記コンタクト電極部及び前記上部電極部からなる前記集電電極を形成することにより行うことを特徴とする太陽電池の製造方法。
2. 前記絶縁性材料を、シリコーン樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、フッ素樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ユリア樹脂、ポリウレタン、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂及びポバール樹脂から一つ以上選択された樹脂を含有する材料からなるものとすることを特徴とする請求項１に記載の太陽電池の製造方法。
3. 少なくとも半導体基板の第一主表面上に集電電極を有する太陽電池であって、
   前記集電電極は、前記半導体基板の第一主表面と接し、形状がパターン状であるコンタクト電極部と、前記コンタクト電極部を覆うように形成された上部電極部とからなり、
   前記上部電極部は、該上部電極部の一部が前記コンタクト電極部と接し、該接する部分以外の部分が樹脂を含む絶縁膜により前記半導体基板と物理的かつ電気的に隔離されているものであることを特徴とする太陽電池。
4. 前記樹脂が、シリコーン樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、フッ素樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ユリア樹脂、ポリウレタン、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂及びポバール樹脂から一つ以上選択された樹脂であることを特徴とする請求項３に記載の太陽電池。

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