JP2018110178A - 太陽電池および太陽電池の製造方法 - Google Patents

太陽電池および太陽電池の製造方法 Download PDF

Info

Publication number
JP2018110178A
JP2018110178A JP2016257471A JP2016257471A JP2018110178A JP 2018110178 A JP2018110178 A JP 2018110178A JP 2016257471 A JP2016257471 A JP 2016257471A JP 2016257471 A JP2016257471 A JP 2016257471A JP 2018110178 A JP2018110178 A JP 2018110178A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
finger electrode
fixing bar
solar cell
insulating film
firing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2016257471A
Other languages
English (en)
Inventor
浩一 上迫
Koichi Kamisako
浩一 上迫
傑也 新井
Takuya Arai
傑也 新井
ミエ子 菅原
Mieko Sugawara
ミエ子 菅原
小林 賢一
Kenichi Kobayashi
賢一 小林
秀利 小宮
Hidetoshi Komiya
秀利 小宮
正五 松井
Shogo Matsui
正五 松井
潤 錦織
Jun Nishikiori
潤 錦織
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Art Beam Co
Original Assignee
Art Beam Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Art Beam Co filed Critical Art Beam Co
Priority to JP2016257471A priority Critical patent/JP2018110178A/ja
Priority to TW106144182A priority patent/TWI663742B/zh
Priority to CN201780081471.1A priority patent/CN110268531A/zh
Priority to KR1020197019096A priority patent/KR102227075B1/ko
Priority to PCT/JP2017/045304 priority patent/WO2018123687A1/ja
Publication of JP2018110178A publication Critical patent/JP2018110178A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/02Details
    • H01L31/0224Electrodes
    • H01L31/022408Electrodes for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
    • H01L31/022425Electrodes for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for solar cells
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/28Manufacture of electrodes on semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/268
    • H01L21/283Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current
    • H01L21/288Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current from a liquid, e.g. electrolytic deposition
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/48Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor
    • H01L23/488Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor consisting of soldered or bonded constructions
    • H01L23/492Bases or plates or solder therefor
    • H01L23/4924Bases or plates or solder therefor characterised by the materials
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/02Details
    • H01L31/02002Arrangements for conducting electric current to or from the device in operations
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/02Details
    • H01L31/0224Electrodes
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/04Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H01L31/042PV modules or arrays of single PV cells
    • H01L31/05Electrical interconnection means between PV cells inside the PV module, e.g. series connection of PV cells
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/18Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
    • H01L31/186Particular post-treatment for the devices, e.g. annealing, impurity gettering, short-circuit elimination, recrystallisation
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)
  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)

Abstract

【目的】本発明は、太陽電池および太陽電池の製造方法に関し、フィンガー電極の上部に直接に外部端子である帯状のリボンを接続して抵抗成分が少なくし、太陽電池の効率を向上させることを目的とする。【構成】絶縁膜の上に銀および鉛を含むフィンガー電極を形成すると共に、フィンガー電極の部分あるいは余裕を持たせた部分を開口として絶縁膜の上に固定バーを形成した後に焼成し、焼成時のフィンガー電極に含まれる銀および鉛の作用により該フィンガー電極の下の膜である絶縁膜を貫通して領域とフィンガー電極との間に電気導電性通路を形成し、かつ更に、焼成時に同時に固定バーに含まれるガラス材料の作用により絶縁膜に強固に固着およびハンダ付け良好な固定バーを形成する。【選択図】 図1

Description

本発明は、基板上に光などを照射したときに高電子濃度を生成する領域を作成すると共に領域の上に光などを透過する絶縁膜を形成し、絶縁膜の上に領域から電子を取り出す取出口を形成するフィンガー電極を形成し、更に複数のフィンガー電極を電気的に接続して電子を外部に取り出す、従来のバスバー電極に代えた固定バーを有する太陽電池および太陽電池の製造方法に関するものである。
従来、太陽電池セルの設計では、太陽電池セル内に生成した電子を効率よく接続された外部回路に流すかということが肝要である。これを達成するためにセルから外部に連なる部分の抵抗成分を小さくすることと、生成した電子が消失しないようにすることとが特に重要である。
そのため、本発明者らが出願した、導電性ガラスであるバナジン酸塩ガラスをバスバー電極に用いてフィンガー電極と外部取り出しのリボン(リード線)との接続間の抵抗値を小さくし、且つ、バスバー電極に集められた電子の消失を少なくなるようにした技術がある(特願2016−015873、特願2015−180720)。
しかし、上述した従来の導電性ガラスをバスバー電極に使ってフィンガー電極と外部取り出しのリボン(リード線)との接続間の抵抗値を小さくし、かつバスバー電極に集められた電子の消失を少なくなるようにしていたのではいまだ充分でなく、さらに導電性ガラスの焼成工程の良し悪しの依存性を少なくし、かつ一般的な材料を活用してさらに改善して高効率を達成することが必要であるという課題があった。
また、安価で高効率の太陽電池セルの構造およびその製造方法が必要であるという課題もあった。
また、従来の高価な銀の使用量を無くしないし低減し、および鉛(鉛ガラス)の使用量を低減ないし無くし、太陽電池の製造コストの更なる低減かつ無公害にするという課題もあった。
また、太陽電池の基板の裏側の端子を簡単かつ確実かつ安価に強固にハンダ付けが充分に行われてないという課題もあった。
本発明者らは、フィンガー電極の上部が絶縁膜の上に露出していることに着目し、この露出しているフィンガー電極の上部に直接に外部端子である帯状のリボンを接続すれば抵抗成分が少なくなると共に電子の漏洩が少なくなる構成などを発見した。
そのため、フィンガー電極と外部端子との間の抵抗成分を少なくすると共に従来のバスバー電極の材料である銀、導電性ガラスなどの高価な材料に代えて、安価な材料で固定バーを形成して外部端子を強固に固定すると共に、低抵抗にしかつ電子の漏洩を少なくする構造を採用し、高効率かつ安価な太陽電池の製造を可能にした。
また、太陽電池の基板の裏側に、接続端子を強固に安価な材料で確実にハンダ付け可能にした。
そのため、本発明者らは、基板上に光などを照射したときに高電子濃度を生成する領域を形成すると共に領域の上に光などを透過する絶縁膜を形成し、絶縁膜の上に領域から電子を取り出す取出口であるフィンガー電極を形成して該フィンガー電極を介して電子を外部に取り出す太陽電池において、絶縁膜の上に銀および鉛を含むフィンガー電極を形成すると共に、フィンガー電極の部分あるいは余裕を持たせた部分を開口として絶縁膜の上に固定バーを形成した後に焼成し、焼成時の前記フィンガー電極に含まれる銀および鉛の作用によりフィンガー電極の下の膜である絶縁膜を貫通して領域と該フィンガー電極との間に電気導電性通路を形成し、かつ更に、焼成時に同時に固定バーに含まれるガラス材料の作用により絶縁膜に強固に固着およびハンダ付け良好な固定バーを形成するようにしている。
この際、ガラス材料として、バナジウムとバリウム、および、錫と亜鉛あるいはその酸化物のいずれか1つ以上を含むバナジン酸塩ガラスとするようにしている。
また、焼成は、フィンガー電極をファイアリングする温度と固定バーを形成する温度とのうち前者が後者と等しいあるいは高く、かつ前者の温度で行うようにしている。
また、焼成は、1秒以上60秒以下とするようにしている。
また、余裕を持たせた部分を開口とするとして、フィンガー電極および固定バーの形成時の誤差による影響が小さくなる所定幅の部分を開口とするようにしている。
また、余裕を持たせた部分を開口するとして、フィンガー電極および固定バーの上に外部端子を超音波ハンダ付けする際の超音波ハンダこての先端の接触部分と等しいあるいは若干狭い開口とし、先端の接触部分が直接に絶縁膜に触れないようにしている。
また、フィンガー電極および固定バーに、外部端子をハンダ付けするハンダ材料は、錫、錫の酸化物、亜鉛、亜鉛の酸化物の少なくとも1つ以上を含むようにしている。
また、ハンダ材料は、添加物として銅、銀のうち1つ以上を必要に応じて添加するようにしている。
また、フィンガー電極および固定バーに外部端子のハンダ付けは、超音波ハンダ付けするようにしている。
また、外部端子は、帯状のリボンとするようにしている。
また、基板の領域、絶縁膜、フィンガー電極、および固定バーを設けた表側と反対の裏側の全面にアルミニウムを形成してこれに裏側の外部端子をハンダ付けあるいは超音波ハンダ付けするようにしている。
また、裏側の外部端子は、表側の固定バーとほぼ同じ位置に対応する裏側のアルミニウムの上の位置あるいは任意の位置に固定バーを形成して焼成し、この上に裏側の外部端子をハンダ付けあるいは超音波ハンダ付けするようにしている。
本発明は、上述したように、フィンガー電極の上部が酸化膜の上に露出している構成でフィンガー電極の上部と外部端子である帯状のリボンとが電気的に直接接続するために、抵抗成分の少ない構成となり、高効率の太陽電池となる。
また、錫(その酸化物)と亜鉛(その酸化物)などをハンダ材料とし、酸化膜、固定バー、リボンの3者をハンダ付け(超音波ハンダ付けなど)した場合には当該固定バーのハンダ密着性が良いため、フィンガー電極とリボンとの接合性を安定に長寿命化してくれるという効果が発生する。
また、従来の銀材料や導電性ガラスなどからなるバスバー電極の構成(本発明の固定バーに相当)に対して、安価な材料でよく大幅なコスト削減が可能である。
また、従来の鉛ハンダが主流を占める太陽電池における鉛使用を軽減することで環境にフレンドリーなプロセスの構築が計れる。
また、太陽電池の基板の裏側に、接続端子を強固に安価な材料で確実にハンダ付け可能にした。
図1から図3は本発明の1実施例構成図を示す。
図1から図3において、窒化膜3は、基板(ウェハー)1上に形成した絶縁膜である。
フィンガー電極5は、窒化膜3の上に銀、鉛(鉛ガラス)のペーストを印刷して焼結することにより、公知のファイアリングにより当該窒化膜3を突き破って高濃度電子領域との間に電気導電性経路を形成して、電子を外部に取り出すようにしたものである(後述する)。
固定バー6は、本発明で設けたものであって、フィンガー電極5の部分を開口とし、窒化膜3に強固に固定すると共に、外部端子(帯状のリボン)のハンダ付けを良好にしたり、更にフィンガー電極5から取り出した電子の漏洩を低減したりなどするためのものである(後述する)。
固定バー領域61は、固定バー6を形成する領域である(後述する)。
図1は、ウェーハの上側より、フィンガー電極5と固定バー6の部分拡大模式図例を示す。
図1において、図示の矩形形状の基板(シリコン基板、ウェハー)は実験に用いたものである。矩形の寸法はここでは48mmのものを用いた(数値は1例である)。
フィンガー電極5は、図示のように、ここでは、横方向に多数所定間隔毎に設けたものであって、焼結してファイヤーリングにより高濃度電子領域との間に電気導電性経路を形成したものである(後述する)。
固定バー領域61は、図示の点線で示すように、フィンガー電極5に直角方向に所定幅で後述する固定バー6を形成する領域である。
図2は、ウェーハの上側より、フィンガー電極5と固定バー6の部分拡大模式図例を示す。
図2において、固定バー6は、図1の固定バー領域61に形成したものであって、ここでは、図示のように、フィンガー電極5の部分を開口とした帯状の部分を複数設けたものである。ここでは、例えば図示のように、2.0mm幅、長さ1.2mmで、フィンガー電極5との開口が0.5mm程度のものを複数設けたものである。この固定バー6の形成は、スクリーン印刷で行い、その後、焼結を行って窒化膜3に強固に固着させると共にハンダ付け良好にする(後述する)。
図3は、ウェーハの側面より、フィンガー電極5と固定バー6の部分の拡大模式断面図例を示す。
図3において、フィンガー電極5は、スクリーン印刷して焼結し、ファイヤーーリングにより図示のように下層の窒化膜3を突き抜けて下の高濃度電子領域との間に電気導電性経路を形成すると共に図示のように上方向に上部(頭部)として通常約40nmの突出部を形成する(後述する)。
固定バー6は、本発明で採用したものであって、バナジン酸塩ガラスを含むペーストをスクリーン印刷して、フィンガー電極5の焼結時に同時加熱することにより溶融して窒化膜3に強固に固着させかつ表面がハンダ付けしやすい状態に形成されるものである(後述する)。この固定バー6は、電気的に高い絶縁性であることが望ましく、これはリボンを流れる電子が基板等に漏洩しないためである。固定バー6は、図示のように、フィンガー電極5の上部(頭部)の高さ(ここでは約40nm)よりも低い高さ(ここでは約20nm)に形成されるように調整する(スクリーン印刷時のバナジン酸塩ガラスを含むペーストの濃度などを調整する)ことが望ましい。これにより図示のリボン7をハンダ付け(超音波ハンダ付けが望ましい)する際にフィンガー電極5の上部(頭部)の部分に覆いかぶさるように完全にハンダ付けして接触抵抗を小さくかつ機械的強度(リボン7を引っ張っても剥離しないように)を強くすることが可能となる。
実験では
・固定バー6の幅:2mm
・超音波ハンダ鏝のこて先の長さ:2mm
・超音波ハンダ鏝のこて先の幅:2mm
とした場合に、フィンガー電極5と固定バー6との間隔(長さ方向の間隔)の
・上限はこて先の動作方向の長さ(上記例では2mm)より長すぎず、こて先が下方の窒化膜3に接触などして損傷しないようにする(実験で決定する)。
・下限は図3に図示のハンダ傾斜部分が急すぎず、また、スクリーン印刷重ね合わせ精度以内であって、ハンダ材料が切断しないようにする(実験で決定する)。
また、フィンガー電極5と固定バー6との幅の
・上限はリボン幅(固定バー6の幅)とする。
・下限は上限の0.8程度する。
また、超音波ハンダ付けは、2W程度とする。大すぎるとN+エミッター(高濃度電子領域)に損傷を与える。小さいとハンダ密着性が得られない(ハンダ密着性の規定は0.2N以上、本発明では0.5N以上とした)ので、実験で最適なW数を決定する(超音波ハンダ鏝(こて先の長さ、幅など)により異なるので実験で決定する)。
ここで、固定バー6およびフィンガー電極5と、リボン(外部端子)とをハンダ付けする要件は、フィンガー電極5(銀)、固定バー6(バナジン酸塩ガラス)との密着性が良好な必要がある。
・それに適合するハンダ材料として、錫と亜鉛の合金、錫と銅の合金、錫と銀の合金などを用いる。
・固定バー6およびフィンガー電極5に、リボン(プリハンダ付け済み)を超音波ハンダ付けするときの超音波出力は上述したように2W程度がよい。超音波ハンダ付けすることで、必要以上に高い温度を必要としない。また、ハンダ付け領域外の無用の部分の温度を上げなくてよく、周囲の無用な温度上昇による性能劣化を防ぐことができる。
また、リボン(外部端子)は、中心に銅を材料とした線材であって、外側をハンダ材料で覆われている(プリハンダ済み)。
・基板(ウェハー)の裏側のハンダ付けは、当該基板の裏側の全面にアルミニウムをコーティングするので、これに直接あるいは上述した固定バー6と同様に形成した後に、リボンを超音波ハンダ付けする。
また、ハンダ材料として、錫、亜鉛などを主体とする場合に低温脆性が見込まれる場合には、これを回避するために、必要に応じて添加物(銅、銀など)を添加する(添加して合金とする)。
尚、固定バー6の形成は、実験では、
・バナジン酸塩ガラスを主体としたペーストを用い、スクリーン印刷して焼結して形成した。
・材料例:バナジウム、バリウム、(錫または亜鉛または両者(またはこれらの酸化物))のガラスペースト。
・概略説明:全材料を溶融し急速冷却してバナジン酸塩ガラスを生成し、粉末にしてバナジン酸塩ガラスペーストを作成する。これをスクリーン印刷して固定バー6を形成して焼結し、最終的な固定バー6を形成する。
この固定バー6の形成の要件は、
(1)使用する半田材料との密着性が良好
(2)電気的絶縁性が良好
(3)窒化膜3との密着性が良好
を満たすように材料、スクリーン印刷の厚さ、焼結温度などを実験で決定する。
次に、図4から図7の工程フローの順番に図1から図3の構成の工程を順次詳細に説明する。
図4から図7は、本発明の工程フローを示す。
図4において、S1は、Si基板(4価)を準備する。これは、太陽電池の基板(4価)となるウェハーを準備する。
S2は、P型(3価)の基板1を作成する。これは、S1のSi基板(4価)にホウ素などを拡散してP型(3価)にする。
S3は、リン(5価)を拡散してN+型を表面に作成する。これにより、高濃度電子領域(N+型)が作成できたこととなる。
図5において、S4は、基板1の表側のN+領域(高電子濃度領域)の上に窒化膜3を形成する。窒化膜3は、通常60nm程度である。これにより、N+領域(高電子濃度領域)が窒化膜3により保護されることとなる。
また、S4で基板1の裏側にアルミ膜4を蒸着、スパッタなどで形成する。アルミ膜4は太陽電池の裏側の電極となる部分である。
S5は、フィンガー電極の印刷を行う。これは、既述した図1から図3中のフィンガー電極5の形状を、銀、鉛ガラスからなるペーストを用いてスクリーン印刷を行う。
S6は、溶剤飛ばしを行う。これは、100〜120℃に1時間程度の加熱を行い、スクリーン印刷したペーストに含まれる溶剤を完全に除去する。
図6のS7は、固定バー6の印刷を行う。これは、既述した図1から図3中の固定バー6の形状を、バナジン酸塩ガラスを含むペーストを用いてスクリーン印刷を行う。
S8は、固定バーの溶剤飛ばしを行う。これは、100〜120℃に1時間程度の加熱を行い、スクリーン印刷したペーストに含まれる溶剤を完全に除去する。
S9は、焼成を行う。これは、フィンガー電極5のファイヤースルーを生じる条件で焼成を行う。詳細に説明すれば、S5とS6で窒化膜3の上にフィンガー電極5を銀、鉛ガラスからなるペースト(銀・鉛ガラスペースト)を用いてスクリーン印刷し、S7とS8で同様に重複しないように、窒化膜3の上に固定バー6をバナジン酸塩ガラスを含むペースト(バナジン酸塩ガラスペースト)を用いてスクリーン印刷した状態で、両者を同時に焼成(加熱)を行う。この焼成の条件は、既述したように、前者(銀・鉛ガラスペーストによるファイヤースルー)の焼成温度と後者(バナジン酸塩ガラスペーストの溶解・固着)の温度(一種のロー付け温度)とを比較し、前者が後者よりも高いあるいは等しいことが要件であり、ここでは前者の焼成温度(ファイヤースルーの焼成温度)を採用して焼成を行う。具体的には、例えば750℃〜850℃の範囲内で、1〜60秒の範囲内で焼成を行う(加熱は遠赤外線ランプを用いて行う、最適な条件は実験で決める)。
これらにより、(1)フィンガー電極5が窒化膜3をファイヤースルーすることと、(2)固定バー6が窒化膜3に強固に固着されかつ表面がハンダ付けしやすくなることとを同時に達成できるという顕著な効果が発生する。
図7のS10は、プリハンダ付けを行う。これは、既述した図3に示すように、S9で焼成したフィンガー電極5および固定バー6の上から超音波ハンダ鏝でハンダ材料のプリハンダ付けを行う。
S11は、リボン付けを行う。これは、S10でプリハンダ付けした上からリボンをハンダ付けを行う(詳細は既述した図3の説明を参照)。尚、プリハンダ付けされたリボンを用いて直接にフィンガー電極5および固定バー6に超音波ハンダ付けを行っても良い。
S12は、裏側のリボン付けを行う。これは、図5のS4で基板1の裏側に形成したアルミ膜4に、リボンを超音波ハンダ付けする。この裏側のリボン付けは、プリハンダされたリボンを直接に図のS4のアルミ膜4に超音波ハンダ付けしてもよいし、固定バー6と同様に、開口のある裏側の固定バーをスクリーン印刷して焼成して強く固着させた後、リボンと該固定バーおよびアルミ膜4の両者を超音波ハンダ付けし、強度を強くするようにしてもよい。
図8は、本発明の具体例と従来例を示す。
図8の(a)は本発明のスプリット型の例の写真を示す。これは、固定バー6がフィンガー電極5から離れており、固定バー6が長さ方向に分割されている例(スプリット型という)を示す。
図8の(b)は本発明のタッチバー型の例の写真を示す。これは、固定バー6がフィンガー電極5に接しており、固定バー6が長さ方向に分割されている例(タッチバー型という)を示す。
以上のうち図8の(b)のタッチバー型は、固定バー6のスクリーン印刷時の精度(位置合わせなど)と、フィンガー電極5のスクリーン印刷時の精度(位置合わせなど)とが大きい場合には採用できなく、これら精度誤差が影響しないように図8の(a)のスプリット側を選択する方が望ましい。
また、図8の(a)のスプリット型にした場合には、既述したように、超音波ハンダ付けする際にこて先のサイズ(長さ方向)よりも若干小さい方が、こて先が下の窒化膜3に接触して破壊してしまうなどの事態を防止できるので、良好なハンダ付けを行うことが可能となる。
図8の(c)は、従来のバスバー電極の下にフィンガー電極がある例を示す。この従来の場合には、フィンガー電極に直交するように帯状のバスバー電極を銀、鉛ガラスを含むペーストをスクリーン印刷して焼成して形成していたので、フィンガー電極がバスバー電極の上に突出することができず、本発明の当該フィンガー電極に直接にリボンをハンダ付け不可であり、結果としてフィンガー電極ーバスバー電極ーリボンを経由して外部に電子を取り出していたため、経路の抵抗を小さくできなく、結果として太陽電池の効率を低下させてしまうという欠点があった。
本発明の1実施例構成図(全体の外観図)である。 本発明の1実施例構成図(ウェハーの上側より、フィンガー電極5と固定バー6の部分拡大模式図例)である。 本発明の1実施例構成図(ウェハーの側面より、フィンガー電極5と固定バー6の部分の拡大模式断面図例)である。 本発明の固定フロー(その1)である。 本発明の固定フロー(その2)である。 本発明の固定フロー(その3)である。 本発明の固定フロー(その4)である。 本発明の具体例と従来例である。 本発明の具体例と従来例である。
1:基板(シリコン基板)
3:窒化膜(絶縁膜)
4:アルミ膜
5:フィンガー電極
6:固定バー
61:固定バー領域
7:リボン(プリハンダ付け)
本発明の1実施例構成図(全体の外観図)である。 本発明の1実施例構成図(ウェハーの上側より、フィンガー電極5と固定バー6の部分拡大模式図例)である。 本発明の1実施例構成図(ウェハーの側面より、フィンガー電極5と固定バー6の部分の拡大模式断面図例)である。 本発明の工程フロー(その1)である。 本発明の工程フロー(その2)である。 本発明の工程フロー(その3)である。 本発明の工程フロー(その4)である。 本発明の具体例と従来例である。

Claims (15)

  1. 基板上に光などを照射したときに高電子濃度を生成する領域を形成すると共に該領域の上に光などを透過する絶縁膜を形成し、該絶縁膜の上に前記領域から電子を取り出す取出口であるフィンガー電極を形成して該フィンガー電極を介して前記電子を外部に取り出す太陽電池において、
    前記絶縁膜の上に銀および鉛を含むフィンガー電極を形成すると共に、該フィンガー電極の部分あるいは余裕を持たせた部分を開口として前記絶縁膜の上に固定バーを形成した後に焼成し、
    該焼成時の前記フィンガー電極に含まれる銀および鉛の作用により該フィンガー電極の下の膜である前記絶縁膜を貫通して前記領域と該フィンガー電極との間に電気導電性通路を形成し、かつ更に、該焼成時に同時に前記固定バーに含まれるガラス材料の作用により前記絶縁膜に強固に固着およびハンダ付け良好な前記固定バーを形成したことを特徴とする太陽電池。
  2. 前記ガラス材料として、バナジウムとバリウム、および、錫と亜鉛あるいはその酸化物のいずれか1つ以上を含むバナジン酸塩ガラスとしたことを特徴とする請求項1記載の太陽電池。
  3. 前記焼成は、フィンガー電極をファイアリングする温度と前記固定バーを形成する温度とのうち前者が後者と等しいあるいは高く、かつ前者の温度で行うことを特徴とする請求項1あるいは請求項2記載の太陽電池。
  4. 前記焼成は、1秒以上60秒以下としたことを特徴とする請求項1から請求項3のいずれかに記載の太陽電池。
  5. 前記余裕を持たせた部分を開口とするとして、前記フィンガー電極および固定バーの形成時の誤差による影響が小さくなる所定幅の部分を開口とすることを特徴とする請求項1から請求項4のいずれかに記載の太陽電池。
  6. 前記余裕を持たせた部分を開口するとして、前記フィンガー電極および前記固定バーの上に外部端子を超音波ハンダ付けする際の該超音波ハンダこての先端の接触部分と等しいあるいは若干狭い開口とし、該先端の接触部分が直接に前記絶縁膜に触れないようにしたことを特徴とする請求項1から請求項5のいずれかに記載の太陽電池。
  7. 前記フィンガー電極および前記固定バーに、外部端子をハンダ付けするハンダ材料は、錫、錫の酸化物、亜鉛、亜鉛の酸化物の少なくとも1つ以上を含んだことを特徴とする請求項1から請求項6のいずれかに記載の太陽電池。
  8. 前記ハンダ材料は、添加物として銅、銀のうち1つ以上を必要に応じて添加したことを特徴とする請求項7記載の太陽電池。
  9. 前記フィンガー電極および前記固定バーに外部端子のハンダ付けは、超音波ハンダ付けすることを特徴とする請求項1から請求項8のいずれに記載の太陽電池。
  10. 前記外部端子は、帯状のリボンとしたことを特徴とする請求項9記載の太陽電池。
  11. 前記基板の前記領域、絶縁膜、フィンガー電極、および固定バーを設けた表側と反対の裏側の全面にアルミニウムを形成してこれに裏側の外部端子をハンダ付けあるいは超音波ハンダ付けしたことを特徴とする請求項1から請求項10記載の太陽電池。
  12. 前記裏側の外部端子は、前記表側の固定バーとほぼ同じ位置に対応する該裏側の前記アルミニウムの上の位置あるいは任意の位置に前記固定バーを形成して焼成し、この上に該裏側の外部端子をハンダ付けあるいは超音波ハンダ付けすることを特徴とする請求項11に記載の太陽電池。
  13. 基板上に光などを照射したときに高電子濃度を生成する領域を形成すると共に該領域の上に光などを透過する絶縁膜を形成し、該絶縁膜の上に前記領域から電子を取り出す取出口であるフィンガー電極を形成して該フィンガー電極を介して前記電子を外部に取り出す太陽電池の製造方法において、
    前記絶縁膜の上に銀および鉛を含むフィンガー電極を形成すると共に、該フィンガー電極の部分あるいは余裕を持たせた部分を開口として前記絶縁膜の上に固定バーを形成した後に焼成するステップと、
    該焼成時の前記フィンガー電極に含まれる銀および鉛の作用により該フィンガー電極の下の膜である前記絶縁膜を貫通して前記領域と該フィンガー電極との間に電気導電性通路を形成し、かつ更に、該焼成時に同時に前記固定バーに含まれるガラス材料の作用により前記絶縁膜に強固に固着およびハンダ付け良好な前記固定バーを形成するステップと
    を有することを特徴とする太陽電池の製造方法。
  14. 前記基板の前記領域、絶縁膜、フィンガー電極、および固定バーを設けた表側と反対の裏側の全面にアルミニウムを形成してこれに外部端子をハンダ付けあるいは超音波ハンダ付けしたことを特徴とする請求項13記載の太陽電池の製造方法。
  15. 前記裏側の外部端子は、前記表側の固定バーとほぼ同じ位置に対応する該裏側の前記アルミニウムの上の位置あるいは任意の位置に前記固定バーを形成して焼成し、この上に該裏側の外部端子をハンダ付けあるいは超音波ハンダ付けすることを特徴とする請求項14に記載の太陽電池の製造方法。
JP2016257471A 2016-12-30 2016-12-30 太陽電池および太陽電池の製造方法 Pending JP2018110178A (ja)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016257471A JP2018110178A (ja) 2016-12-30 2016-12-30 太陽電池および太陽電池の製造方法
TW106144182A TWI663742B (zh) 2016-12-30 2017-12-15 太陽能電池及太陽能電池的製造方法
CN201780081471.1A CN110268531A (zh) 2016-12-30 2017-12-18 太阳能电池及太阳能电池的制造方法
KR1020197019096A KR102227075B1 (ko) 2016-12-30 2017-12-18 태양전지 및 태양전지의 제조방법
PCT/JP2017/045304 WO2018123687A1 (ja) 2016-12-30 2017-12-18 太陽電池および太陽電池の製造方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016257471A JP2018110178A (ja) 2016-12-30 2016-12-30 太陽電池および太陽電池の製造方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2018110178A true JP2018110178A (ja) 2018-07-12

Family

ID=62707340

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2016257471A Pending JP2018110178A (ja) 2016-12-30 2016-12-30 太陽電池および太陽電池の製造方法

Country Status (5)

Country Link
JP (1) JP2018110178A (ja)
KR (1) KR102227075B1 (ja)
CN (1) CN110268531A (ja)
TW (1) TWI663742B (ja)
WO (1) WO2018123687A1 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020090612A1 (ja) * 2018-10-29 2020-05-07 アートビーム有限会社 太陽電池および太陽電池の製造方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007200970A (ja) * 2006-01-24 2007-08-09 Sanyo Electric Co Ltd 光起電力モジュール
JP2015050412A (ja) * 2013-09-04 2015-03-16 三洋電機株式会社 太陽電池モジュール、太陽電池及びその製造方法
WO2016117180A1 (ja) * 2015-01-21 2016-07-28 三菱電機株式会社 太陽電池セル、太陽電池モジュール、太陽電池セルの製造方法、太陽電池モジュールの製造方法
US20160276499A1 (en) * 2015-03-17 2016-09-22 Solarworld Innovations Gmbh Solar cell
WO2016152481A1 (ja) * 2015-03-20 2016-09-29 株式会社マテリアル・コンセプト 太陽電池装置及びその製造方法
JP2016192539A (ja) * 2015-03-30 2016-11-10 農工大ティー・エル・オー株式会社 太陽電池および太陽電池の製造方法

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014045909A1 (ja) * 2012-09-22 2014-03-27 株式会社ノリタケカンパニーリミテド 太陽電池モジュールおよびその製造方法
KR101630526B1 (ko) * 2014-09-05 2016-06-14 엘지전자 주식회사 태양 전지
JP5944081B1 (ja) * 2015-01-21 2016-07-05 三菱電機株式会社 太陽電池セル、太陽電池モジュール、太陽電池セルの製造方法、太陽電池モジュールの製造方法
WO2016171810A1 (en) * 2015-04-20 2016-10-27 Exxonmobil Chemical Patents Inc. Supported catalyst systems and processes for use thereof
CN204914964U (zh) * 2015-07-14 2015-12-30 正中科技股份有限公司 太阳能电池正银电极可设计型印刷钢版结构
JP6659074B2 (ja) * 2015-10-13 2020-03-04 農工大ティー・エル・オー株式会社 Ntaペースト

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007200970A (ja) * 2006-01-24 2007-08-09 Sanyo Electric Co Ltd 光起電力モジュール
JP2015050412A (ja) * 2013-09-04 2015-03-16 三洋電機株式会社 太陽電池モジュール、太陽電池及びその製造方法
WO2016117180A1 (ja) * 2015-01-21 2016-07-28 三菱電機株式会社 太陽電池セル、太陽電池モジュール、太陽電池セルの製造方法、太陽電池モジュールの製造方法
US20160276499A1 (en) * 2015-03-17 2016-09-22 Solarworld Innovations Gmbh Solar cell
WO2016152481A1 (ja) * 2015-03-20 2016-09-29 株式会社マテリアル・コンセプト 太陽電池装置及びその製造方法
JP2016192539A (ja) * 2015-03-30 2016-11-10 農工大ティー・エル・オー株式会社 太陽電池および太陽電池の製造方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020090612A1 (ja) * 2018-10-29 2020-05-07 アートビーム有限会社 太陽電池および太陽電池の製造方法
CN112956032A (zh) * 2018-10-29 2021-06-11 亚特比目有限会社 太阳电池及太阳电池的制造方法
JPWO2020090612A1 (ja) * 2018-10-29 2021-09-09 アートビーム有限会社 太陽電池および太陽電池の製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
TWI663742B (zh) 2019-06-21
WO2018123687A1 (ja) 2018-07-05
TW201830717A (zh) 2018-08-16
KR102227075B1 (ko) 2021-03-11
CN110268531A (zh) 2019-09-20
KR20190082991A (ko) 2019-07-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3220955U (ja) 太陽電池ユニット及びその製造方法、アセンブリ、システム
JP2012129461A (ja) 太陽電池および太陽電池の製造方法
JP2021010299A (ja) 太陽電池および太陽電池の製造方法
JP2009193993A (ja) 太陽電池電極の製造方法および太陽電池電極
TW201644061A (zh) 太陽電池裝置及其製造方法
CN105742469A (zh) 半导体发光芯片
TWI552367B (zh) 太陽能電池
KR20180072000A (ko) 태양전지 및 태양전지의 제조방법
JP2001044459A (ja) 太陽電池
JP3926822B2 (ja) 半導体装置及び半導体装置の製造方法
WO2018123687A1 (ja) 太陽電池および太陽電池の製造方法
TWI668878B (zh) 太陽能電池及太陽能電池的製造方法
JP2014045124A (ja) 太陽電池およびその製造方法、並びに太陽電池モジュールおよびその製造方法
JP6986726B2 (ja) 太陽電池および太陽電池の製造方法
WO2018159306A1 (ja) 太陽電池および太陽電池の製造方法
JP2013058808A (ja) 太陽電池および太陽電池の製造方法
TWI720664B (zh) 太陽電池及太陽電池的製造方法
JP2016152411A (ja) 光起電力モジュール及びその製造方法
JP2015185731A (ja) 太陽電池モジュール及びその製造方法
JP5105427B2 (ja) 焼成電極の形成方法とそれを利用する光電変換素子の製造方法。
WO2020004290A1 (ja) 太陽電池および太陽電池の製造方法
CN104167465B (zh) 用于处理具有背触式体系结构的光伏面板的方法
JPH02244531A (ja) 基板型温度ヒューズ・抵抗体及びその製造方法
JP2001189473A (ja) 光起電力素子及びその製造方法
JPH1070002A (ja) Ptcセラミックサーミスタ

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20170123

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20191220

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20210126

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20210313

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20210706