JP3255921B2 - 改良した太陽電池及びその製作方法 - Google Patents
改良した太陽電池及びその製作方法Info
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Description
【発明の詳細な説明】 背景技術 1.発明の分野 本発明は、広くは光電池に関するものである。また、
より詳しくは、本発明は光電池における金属被覆層（メ
タライゼーション層）の形成及び保護に関するものであ
る。
より詳しくは、本発明は光電池における金属被覆層（メ
タライゼーション層）の形成及び保護に関するものであ
る。
2.従来技術の概要 シリコン光電池は、一方の表面に近接して形成された
浅いｐ−ｎ接合を有する導電型式の半導体基板を基本的
に備えている。
浅いｐ−ｎ接合を有する導電型式の半導体基板を基本的
に備えている。
光電池である太陽電池の製作方法の一例は、平坦な薄
板状、即ちウェーハ形状の半導体基板を用意する。この
半導体基板は、その一方の表面（一般的に「前面」と呼
んでいる）に近接した浅いｐ−ｎ接合を有する。この半
導体基板には、その前面に絶縁性の反射防止膜（「A
R」）を含有してもよく、このような半導体基板を一般
的に「太陽電池ブランク」と呼んでいる。反射防止膜
は、太陽光を透過させる。シリコン太陽電池では、反射
防止膜は窒化珪素や酸化珪素、或いはチタン等で形成す
ることが多い。好ましくは、窒化珪素はプラズマ・デポ
ジション法を用いて形成されるが、ただし必ずしもこれ
に限られるわけではない。
板状、即ちウェーハ形状の半導体基板を用意する。この
半導体基板は、その一方の表面（一般的に「前面」と呼
んでいる）に近接した浅いｐ−ｎ接合を有する。この半
導体基板には、その前面に絶縁性の反射防止膜（「A
R」）を含有してもよく、このような半導体基板を一般
的に「太陽電池ブランク」と呼んでいる。反射防止膜
は、太陽光を透過させる。シリコン太陽電池では、反射
防止膜は窒化珪素や酸化珪素、或いはチタン等で形成す
ることが多い。好ましくは、窒化珪素はプラズマ・デポ
ジション法を用いて形成されるが、ただし必ずしもこれ
に限られるわけではない。
典型的な太陽電池ブランクは、EFG法で成長させたｐ
型導電型の矩形のシリコン基板であって、その厚さは0.
012〜0.016インチ（約0.3〜0.4mm）であり、基板の前面
の表面から約0.5ミクロンにｐ−ｎ接合を配置させ、更
に、厚さが約800オングストロームの窒化珪素の膜で前
面を被覆したものである。これと類似の太陽電池ブラン
クであって、別の公知のものとしては、例えば単結晶シ
リコン基板を備えるものや、鋳造法によって製作した多
結晶シリコン基板を備えるもの等がある。
型導電型の矩形のシリコン基板であって、その厚さは0.
012〜0.016インチ（約0.3〜0.4mm）であり、基板の前面
の表面から約0.5ミクロンにｐ−ｎ接合を配置させ、更
に、厚さが約800オングストロームの窒化珪素の膜で前
面を被覆したものである。これと類似の太陽電池ブラン
クであって、別の公知のものとしては、例えば単結晶シ
リコン基板を備えるものや、鋳造法によって製作した多
結晶シリコン基板を備えるもの等がある。
太陽電池が太陽光に曝されているときに、その太陽電
池から電流を取り出すために、太陽電池は、その半導体
基板の前面と背面との両方に電気接点（通常は「電極」
と呼んでいる）を必要とする。それら電極は、典型的に
は、アルミニウム、銀、ないしはニッケル等で形成され
る。例えば、シリコン基板を有する太陽電池の一般的な
装置は、裏電極はアルミニウムで形成し、表電極は銀で
形成するようにしている。
池から電流を取り出すために、太陽電池は、その半導体
基板の前面と背面との両方に電気接点（通常は「電極」
と呼んでいる）を必要とする。それら電極は、典型的に
は、アルミニウム、銀、ないしはニッケル等で形成され
る。例えば、シリコン基板を有する太陽電池の一般的な
装置は、裏電極はアルミニウムで形成し、表電極は銀で
形成するようにしている。
太陽電池の前面の表電極は一般的にはグリッド状電極
として形成され、即ち、複数本の細線部と、それら細線
部と交わる少なくとも１本の細長い集合母線部とから成
るアレイとして構成される。細線部の本数、各々の細線
部の幅寸法、それに細線部の配置の仕方は、太陽光に曝
される前面の面積を最大とするようになっている。更
に、太陽電池の変換効率を向上させるために、少なくと
も表電極で被覆されていない太陽電池の第１の側の領域
に上述の反射防止膜が塗布される。
として形成され、即ち、複数本の細線部と、それら細線
部と交わる少なくとも１本の細長い集合母線部とから成
るアレイとして構成される。細線部の本数、各々の細線
部の幅寸法、それに細線部の配置の仕方は、太陽光に曝
される前面の面積を最大とするようになっている。更
に、太陽電池の変換効率を向上させるために、少なくと
も表電極で被覆されていない太陽電池の第１の側の領域
に上述の反射防止膜が塗布される。
コストやその他の理由から裏電極はアルミニウムが好
ましい。その裏電極が太陽電池ブランクの背面の全面を
被覆してもよいが、より一般的には、太陽電池ブランク
の縁部の近くまで形成するものの、その縁部にまで達す
ることなく、その手前で終わるように形成されている。
ところで、アルミニウム電極の表面は空気中に露出して
いると酸化され易く、はんだ付けを困難にする。そのこ
とから、はんだ付けを容易にするには、次のようにすれ
ば良いことが見いだされた。それは、アルミニウム膜に
幾つかの開口を形成しておき、それら開口の中に夫々に
銀のはんだ付けパッドを形成し、それら銀のはんだ付け
パッドが、隣接しているアルミニウム層に僅かに重なっ
ているようにするというものである。銀のはんだ付けパ
ッドは、アルミニウム電極の層の下の基板とオームボン
ドを形成し、アルミニウム電極とも低抵抗で電気的に接
続された状態になり、それら銀のはんだ付けパッドは、
配線用の銅リボンを裏電極にはんだ付けするためのはん
だ付箇所として用いられる。この構成とすると、銅リボ
ンを直接にアルミニウム電極にはんだ付けする構成より
も高い効率が得られる。この種の電極構成の一例は、米
国特許出願第07/561101号に基づいたPCT国際特許出願公
開第WO92/02952号公報に開示されている。尚、米国特許
出願第07/561101号は、1990年９月１日付でFrank Botta
ri et alによって出願されており、その発明の名称は太
陽電池に金属被覆接点を塗布する方法（Method Of Appl
ying Metallized Contacts To A Solar Cell）」である
（米国特許第5151386号、1992年９月29日発行）。表電
極及び裏電極を形成する方法には様々なものがあるが、
好ましい形成方法は、ペースト印刷／焼成法であり、こ
の方法では、選択した種類の金属を含有しているペース
トないしインクを太陽電池ブランクの夫々の面に印刷し
た後に、そのペーストないしインクに対し、適当な所定
の雰囲気中で焼成処理を施して、そのペーストないしイ
ンクの金属成分が太陽電池ブランクに結合し且つオーム
接点を形成するようにするというものである。ペースト
ないしインクは、選択した種類の金属を有機ビヒクルの
中に分散させたものであり、焼成処理を施すことによ
り、そのビヒクルの成分が蒸発及び／又は熱分解によっ
て除去される。
ましい。その裏電極が太陽電池ブランクの背面の全面を
被覆してもよいが、より一般的には、太陽電池ブランク
の縁部の近くまで形成するものの、その縁部にまで達す
ることなく、その手前で終わるように形成されている。
ところで、アルミニウム電極の表面は空気中に露出して
いると酸化され易く、はんだ付けを困難にする。そのこ
とから、はんだ付けを容易にするには、次のようにすれ
ば良いことが見いだされた。それは、アルミニウム膜に
幾つかの開口を形成しておき、それら開口の中に夫々に
銀のはんだ付けパッドを形成し、それら銀のはんだ付け
パッドが、隣接しているアルミニウム層に僅かに重なっ
ているようにするというものである。銀のはんだ付けパ
ッドは、アルミニウム電極の層の下の基板とオームボン
ドを形成し、アルミニウム電極とも低抵抗で電気的に接
続された状態になり、それら銀のはんだ付けパッドは、
配線用の銅リボンを裏電極にはんだ付けするためのはん
だ付箇所として用いられる。この構成とすると、銅リボ
ンを直接にアルミニウム電極にはんだ付けする構成より
も高い効率が得られる。この種の電極構成の一例は、米
国特許出願第07/561101号に基づいたPCT国際特許出願公
開第WO92/02952号公報に開示されている。尚、米国特許
出願第07/561101号は、1990年９月１日付でFrank Botta
ri et alによって出願されており、その発明の名称は太
陽電池に金属被覆接点を塗布する方法（Method Of Appl
ying Metallized Contacts To A Solar Cell）」である
（米国特許第5151386号、1992年９月29日発行）。表電
極及び裏電極を形成する方法には様々なものがあるが、
好ましい形成方法は、ペースト印刷／焼成法であり、こ
の方法では、選択した種類の金属を含有しているペース
トないしインクを太陽電池ブランクの夫々の面に印刷し
た後に、そのペーストないしインクに対し、適当な所定
の雰囲気中で焼成処理を施して、そのペーストないしイ
ンクの金属成分が太陽電池ブランクに結合し且つオーム
接点を形成するようにするというものである。ペースト
ないしインクは、選択した種類の金属を有機ビヒクルの
中に分散させたものであり、焼成処理を施すことによ
り、そのビヒクルの成分が蒸発及び／又は熱分解によっ
て除去される。
印刷を実行する方法にも様々なものがあり、例えばシ
ルクスクリーン印刷法、パッド印刷法、それに直書き印
刷法等がある。適当なパッド印刷法の一例は、前掲のPC
T国際出願公開第WO92/02952号公報に記載されている方
法である。また、米国特許出願第666334号は、1991年３
月７日付でJack I.Hanoka及びScott E.Danielsonによっ
て出願された、その発明の名称を、「接点を形成するた
めの方法及び装置（Method And Apparatus For Forming
Contacts）」とした特許出願である（米国特許第51513
77号、1992年９月29日発行）が、この特許出願には、太
陽電池ブランクの前面に直書き法でインクの厚膜を印刷
するための改良した方法が開示されている。これら特許
出願に記載されている方法は、以上のそれらへの言及を
もって本開示に組み込むものとする。
ルクスクリーン印刷法、パッド印刷法、それに直書き印
刷法等がある。適当なパッド印刷法の一例は、前掲のPC
T国際出願公開第WO92/02952号公報に記載されている方
法である。また、米国特許出願第666334号は、1991年３
月７日付でJack I.Hanoka及びScott E.Danielsonによっ
て出願された、その発明の名称を、「接点を形成するた
めの方法及び装置（Method And Apparatus For Forming
Contacts）」とした特許出願である（米国特許第51513
77号、1992年９月29日発行）が、この特許出願には、太
陽電池ブランクの前面に直書き法でインクの厚膜を印刷
するための改良した方法が開示されている。これら特許
出願に記載されている方法は、以上のそれらへの言及を
もって本開示に組み込むものとする。
理解を容易にし意味を明確にするために、ここで、使
用する用語の意味について説明しておくと、「インク」
という用語と「ペースト」という用語とは実質的に同義
語であって、それらのいずれも、流体の印刷剤を言い表
わすための用語であると理解されたい。なぜならそれら
用語は、「インク」の方が「ペースト」よりも低粘度で
あることを示唆しているということがあるにしても、当
業者がそれら用語を実際に同義語として使用しているか
らである。更に、これらの用語に関しては、流体状印刷
剤の粘度は、それを塗布する方法（例えば、シルクスク
リーン印刷法、パッド印刷法、それに、直書き印刷法、
等々）に合わせて調節されるものであることにも注意さ
れたい。また「メタル・ペースト」及び「メタル・イン
ク」という用語は、有機ビヒクル中に分散された離散粒
子の形態で選択された金属を備えるメタルリッチ流体を
示し、その有機ビヒクルは、加熱されたならば、例えば
蒸発及び／又は熱分解によって除去ないし分解されるよ
うにしたものであると理解されたい。メタル・ペースト
を、ガラスフリットを配合したペーストとすることも任
意である。ビヒクルは、典型的には、有機バインダと、
適当な性質を有する溶剤とから成り、その具体例を挙げ
るならば、例えば、エチルセルロースまたはメチルセル
ロースと、カルビトールまたはテルピネオールとから成
るものである。従って、「アルミニウム・メタル・ペー
スト」という用語は、有機ビヒクルの中に分散されたア
ルミニウム粒子を含んだ流体アルミニウムリッチ組成物
を意味するものと理解されたい。更に「ガラスフリット
・ペースト」という用語は、上述の種類の有機ビヒクル
の中に分散させた選択されたガラスフリットを含む流体
組成物を意味し、また、「メタル／ガラスフリット・ペ
ースト」という用語、例えば、銀メタル／ガラスフリッ
ト・ペースト等は、重量パーセント基準で所定量の、選
択した種類のガラスフリットを基本的に含んでいるメタ
ル・ペーストを意味するものと理解されたい。
用する用語の意味について説明しておくと、「インク」
という用語と「ペースト」という用語とは実質的に同義
語であって、それらのいずれも、流体の印刷剤を言い表
わすための用語であると理解されたい。なぜならそれら
用語は、「インク」の方が「ペースト」よりも低粘度で
あることを示唆しているということがあるにしても、当
業者がそれら用語を実際に同義語として使用しているか
らである。更に、これらの用語に関しては、流体状印刷
剤の粘度は、それを塗布する方法（例えば、シルクスク
リーン印刷法、パッド印刷法、それに、直書き印刷法、
等々）に合わせて調節されるものであることにも注意さ
れたい。また「メタル・ペースト」及び「メタル・イン
ク」という用語は、有機ビヒクル中に分散された離散粒
子の形態で選択された金属を備えるメタルリッチ流体を
示し、その有機ビヒクルは、加熱されたならば、例えば
蒸発及び／又は熱分解によって除去ないし分解されるよ
うにしたものであると理解されたい。メタル・ペースト
を、ガラスフリットを配合したペーストとすることも任
意である。ビヒクルは、典型的には、有機バインダと、
適当な性質を有する溶剤とから成り、その具体例を挙げ
るならば、例えば、エチルセルロースまたはメチルセル
ロースと、カルビトールまたはテルピネオールとから成
るものである。従って、「アルミニウム・メタル・ペー
スト」という用語は、有機ビヒクルの中に分散されたア
ルミニウム粒子を含んだ流体アルミニウムリッチ組成物
を意味するものと理解されたい。更に「ガラスフリット
・ペースト」という用語は、上述の種類の有機ビヒクル
の中に分散させた選択されたガラスフリットを含む流体
組成物を意味し、また、「メタル／ガラスフリット・ペ
ースト」という用語、例えば、銀メタル／ガラスフリッ
ト・ペースト等は、重量パーセント基準で所定量の、選
択した種類のガラスフリットを基本的に含んでいるメタ
ル・ペーストを意味するものと理解されたい。
これまでのところ、ペースト印刷／焼成法を用いてア
ルミニウムの裏電極を形成するための好適な方法とされ
てきたのは、有機ビヒクルの中に分散されたアルミニウ
ム・パウダを含むアルミニウム・メタル・ペーストで太
陽電池ブランクの背面を被覆し、その際に、太陽電池ブ
ランクに塗布したペーストの中のアルミニウム・パウダ
の総重量が、被覆された基板表面の単位面積あたり約0.
8〜2.0mg/cm2となるようにし、続いて、その材料に対し
（乾燥処理の後に、或いは乾燥処理をすることなく）、
例えば窒素等の、非酸化性雰囲気中で焼成処理を施すと
いうものであった。そして、この焼成処理は、有機ビヒ
クルを蒸発及び／又は熱分解させるのに適した条件下
で、しかも、アルミニウムをシリコン基板との間で合金
化させてシリコン基板に融着させるのに適した条件下で
行なわれる。
ルミニウムの裏電極を形成するための好適な方法とされ
てきたのは、有機ビヒクルの中に分散されたアルミニウ
ム・パウダを含むアルミニウム・メタル・ペーストで太
陽電池ブランクの背面を被覆し、その際に、太陽電池ブ
ランクに塗布したペーストの中のアルミニウム・パウダ
の総重量が、被覆された基板表面の単位面積あたり約0.
8〜2.0mg/cm2となるようにし、続いて、その材料に対し
（乾燥処理の後に、或いは乾燥処理をすることなく）、
例えば窒素等の、非酸化性雰囲気中で焼成処理を施すと
いうものであった。そして、この焼成処理は、有機ビヒ
クルを蒸発及び／又は熱分解させるのに適した条件下
で、しかも、アルミニウムをシリコン基板との間で合金
化させてシリコン基板に融着させるのに適した条件下で
行なわれる。
その合金化のプロセスは、アルミニウム粒子と、シリ
コン基板のアルミニウム粒子に接している領域とを溶融
させ、続いて太陽電池ブランクを冷却することによっ
て、シリコン基板の溶融領域を再結晶化するというもの
である。再結晶化領域は、アルミニウムが高濃度にドー
プされたシリコンを持つようになる。以上の焼成及び冷
却の工程によって、そのシリコン基板の背面に、そのシ
リコン基板の再結晶化領域に機械的及び電気的に結合し
たアルミニウム電極が形成される。
コン基板のアルミニウム粒子に接している領域とを溶融
させ、続いて太陽電池ブランクを冷却することによっ
て、シリコン基板の溶融領域を再結晶化するというもの
である。再結晶化領域は、アルミニウムが高濃度にドー
プされたシリコンを持つようになる。以上の焼成及び冷
却の工程によって、そのシリコン基板の背面に、そのシ
リコン基板の再結晶化領域に機械的及び電気的に結合し
たアルミニウム電極が形成される。
前面のグリッド状電極を形成する方法についても、こ
れまでに様々な方法が採用されてきた。例えばある場合
には、先にグリッド状電極をペースト印刷／焼成法によ
って形成し、その後にその基板の前面のうち、少なくと
もグリッド状電極で覆われていない部分を反射防止膜で
覆うという形成方法が採用されていた。
れまでに様々な方法が採用されてきた。例えばある場合
には、先にグリッド状電極をペースト印刷／焼成法によ
って形成し、その後にその基板の前面のうち、少なくと
もグリッド状電極で覆われていない部分を反射防止膜で
覆うという形成方法が採用されていた。
別の形成方法として、先に半導体基板に反射防止膜を
被着形成し、その後にグリッド状電極を形成するという
形成方法もあった。この形成方法には、２通りの実施の
仕方があった。第１の方法は、反射防止膜のうち、所望
のグリッド状電極のパターンに対応した部分を化学エッ
チングによって除去することによって、半導体基板の前
面の、そのパターンに対応した領域を露出させ、その後
に、半導体基板の前面の、反射防止膜をエッチングで除
去した領域に、グリッド状電極を形成するというもので
あった。
被着形成し、その後にグリッド状電極を形成するという
形成方法もあった。この形成方法には、２通りの実施の
仕方があった。第１の方法は、反射防止膜のうち、所望
のグリッド状電極のパターンに対応した部分を化学エッ
チングによって除去することによって、半導体基板の前
面の、そのパターンに対応した領域を露出させ、その後
に、半導体基板の前面の、反射防止膜をエッチングで除
去した領域に、グリッド状電極を形成するというもので
あった。
この表電極の形成方法の、第２の実施の仕方は、いわ
ゆる「貫通焼成法」を用いるというものであった。「貫
通焼成法」は、前面に反射防止膜が形成されている太陽
電池ブランクに有効であり、（１）その反射防止膜の表
面に、所望のグリッド状電極の形状に対応した所定のパ
ターンで、メタル／ガラスフリット・ペーストの膜を塗
布する工程と、（２）被膜を形成した太陽電池ブランク
を加熱する工程とを含んでおり、この加熱工程における
加熱温度及び加熱時間は、メタル／ガラスフリット組成
物が、反射防止膜に溶解し、この反射防止膜を通過する
マイグレーションを発生し、それによって、この反射防
止膜の下の基板の前面に電気的に接続した電極を形成で
きるような、充分な温度及び時間とする。
ゆる「貫通焼成法」を用いるというものであった。「貫
通焼成法」は、前面に反射防止膜が形成されている太陽
電池ブランクに有効であり、（１）その反射防止膜の表
面に、所望のグリッド状電極の形状に対応した所定のパ
ターンで、メタル／ガラスフリット・ペーストの膜を塗
布する工程と、（２）被膜を形成した太陽電池ブランク
を加熱する工程とを含んでおり、この加熱工程における
加熱温度及び加熱時間は、メタル／ガラスフリット組成
物が、反射防止膜に溶解し、この反射防止膜を通過する
マイグレーションを発生し、それによって、この反射防
止膜の下の基板の前面に電気的に接続した電極を形成で
きるような、充分な温度及び時間とする。
銀の電極を形成するための「貫通焼成法」は、米国特
許出願第205304号に基づいたPCT国際特許出願公開第WO8
9/12312号公報に記載されており、同公開公報は1989年1
2月14日付で公開されている。尚、米国特許出願第20530
4号は、1988年６月10日付でJack Hanokaによって出願さ
れており、その発明の名称は、「改良した太陽電池の電
極の製造方法（Improved Method of Fabricating Conta
cts for Solar Cells）」である。絶縁性の反射防止膜
を貫通させて金属電極を焼成するというアイデアは、更
に、米国特許第4737197号にも開示されており、この米
国特許はY.Nagahara et al.に対して発行されたもので
あり、その発明の名称は「ペースト製電極を備えた太陽
電池（Solar Cell with Paste Contact）」である。
許出願第205304号に基づいたPCT国際特許出願公開第WO8
9/12312号公報に記載されており、同公開公報は1989年1
2月14日付で公開されている。尚、米国特許出願第20530
4号は、1988年６月10日付でJack Hanokaによって出願さ
れており、その発明の名称は、「改良した太陽電池の電
極の製造方法（Improved Method of Fabricating Conta
cts for Solar Cells）」である。絶縁性の反射防止膜
を貫通させて金属電極を焼成するというアイデアは、更
に、米国特許第4737197号にも開示されており、この米
国特許はY.Nagahara et al.に対して発行されたもので
あり、その発明の名称は「ペースト製電極を備えた太陽
電池（Solar Cell with Paste Contact）」である。
アルミニウムの裏電極を有する太陽電池を製作する従
来の方法の１つに、いわゆる「二段階焼成法」を用いた
方法がある。この「二段階焼成法」では、前面に反射防
止膜（窒化珪素膜とすることが好ましい）を形成した太
陽電池ブランクの背面に、所望の裏電極のパターンでア
ルミニウム・メタル・インクを被覆する。続いて、太陽
電池ブランクに対し、窒素雰囲気中で焼成処理を施し、
この焼成処理は、先に説明したように、土台となってい
るシリコン基板との間で合金化したアルミニウム電極を
形成するのに適した温度及び時間で行なう。この後、反
射防止膜の上に、先に説明したようにして、銀メタル／
ガラスフリット・ペーストを塗布して適当なグリッド状
電極のパターンを画成し、更に続いて第２回目の焼成処
理を空気中で行なって、太陽電池ブランクの前面の表面
に接続した銀のグリッド状電極を形成する。
来の方法の１つに、いわゆる「二段階焼成法」を用いた
方法がある。この「二段階焼成法」では、前面に反射防
止膜（窒化珪素膜とすることが好ましい）を形成した太
陽電池ブランクの背面に、所望の裏電極のパターンでア
ルミニウム・メタル・インクを被覆する。続いて、太陽
電池ブランクに対し、窒素雰囲気中で焼成処理を施し、
この焼成処理は、先に説明したように、土台となってい
るシリコン基板との間で合金化したアルミニウム電極を
形成するのに適した温度及び時間で行なう。この後、反
射防止膜の上に、先に説明したようにして、銀メタル／
ガラスフリット・ペーストを塗布して適当なグリッド状
電極のパターンを画成し、更に続いて第２回目の焼成処
理を空気中で行なって、太陽電池ブランクの前面の表面
に接続した銀のグリッド状電極を形成する。
二段階焼成法を用いる場合に、アルミニウムの裏電極
の複数の開口の中に夫々に銀のはんだ付けパッドを形成
する際に、表電極であるグリッド状電極を形成するため
に用いられた銀メタル・ペーストに対する焼成処理と、
銀のはんだ付けパッドを形成するために用いられた銀メ
タル・ペーストのブロック即ちセグメントに対する焼成
処理とは同時に行なわれる。典型的には、銀のはんだ付
けパッドを形成するために用いた銀メタル・ペースト
は、反射防止膜を貫通させて貫通焼成する表電極を形成
するために用いた銀メタル・ペーストと同様に、ガラス
フリットを含有する。これについては、1991年９月６日
付で出願された国際特許出願第PCT/US91/06445号を参照
されたい。同国際特許出願は、その発明の名称が「電気
接点及びその製造方法（Electrical Contacts And Meth
od Of Manufacturing Same）」であり、米国特許出願第
586894号に基づいたものである。また、この米国特許出
願第586894号は、1990年９月24日付でDavid A.St.Angel
o et al.によって出願されたものであり（米国特許第51
18362号、1992年６月２日発行）、同米国出願は、この
言及をもって本開示に組み込むものとする。
の複数の開口の中に夫々に銀のはんだ付けパッドを形成
する際に、表電極であるグリッド状電極を形成するため
に用いられた銀メタル・ペーストに対する焼成処理と、
銀のはんだ付けパッドを形成するために用いられた銀メ
タル・ペーストのブロック即ちセグメントに対する焼成
処理とは同時に行なわれる。典型的には、銀のはんだ付
けパッドを形成するために用いた銀メタル・ペースト
は、反射防止膜を貫通させて貫通焼成する表電極を形成
するために用いた銀メタル・ペーストと同様に、ガラス
フリットを含有する。これについては、1991年９月６日
付で出願された国際特許出願第PCT/US91/06445号を参照
されたい。同国際特許出願は、その発明の名称が「電気
接点及びその製造方法（Electrical Contacts And Meth
od Of Manufacturing Same）」であり、米国特許出願第
586894号に基づいたものである。また、この米国特許出
願第586894号は、1990年９月24日付でDavid A.St.Angel
o et al.によって出願されたものであり（米国特許第51
18362号、1992年６月２日発行）、同米国出願は、この
言及をもって本開示に組み込むものとする。
いわゆる「二段階焼成法」は、それに含まれる工程や
それを実行するための装置の関係で高コストとなる。そ
のため、アルミニウムの裏電極と、グリッド状電極であ
る銀の表電極とを同時に焼成する、いわゆる「一段階焼
成法」であって、しかも好適な結果が得られる方法を開
発しようとする努力も、これまで大いになされてきた。
それを実行するための装置の関係で高コストとなる。そ
のため、アルミニウムの裏電極と、グリッド状電極であ
る銀の表電極とを同時に焼成する、いわゆる「一段階焼
成法」であって、しかも好適な結果が得られる方法を開
発しようとする努力も、これまで大いになされてきた。
太陽電池のメーカーの主たる関心事は、電極の腐蝕を
軽減したいということ、それに、太陽電池、または太陽
電池モジュール、或いは太陽電池パネルの信頼性を高め
寿命を長くしたいということにある。太陽電池モジュー
ルというのは、複数の太陽電池を、適当な直列、または
並列、或いは直列及び並列のマトリックス状回路の形に
接続したものであり、太陽電池モジュールを製作する際
には、夫々の太陽電池を、実質的に剛体の前面支持板と
背面支持板との間に密封するようにしており、それらの
うち少なくとも前面支持板は透明板とするようにしてい
る。ところが、幾らかの外気は、そのように構成した太
陽電池モジュールの保護封入構造にもかかわらず侵入
し、そのために、それら太陽電池に性能劣化が生じる。
外気侵入によって太陽電池の性能劣化が生じる理由の一
部は、アルミニウム電極が酸化及び腐蝕するということ
にある。アルミニウムの裏電極が酸化すると、太陽電池
の効率が低下することに加えて、太陽電池及び太陽電池
モジュールの予測寿命も短くなる。
軽減したいということ、それに、太陽電池、または太陽
電池モジュール、或いは太陽電池パネルの信頼性を高め
寿命を長くしたいということにある。太陽電池モジュー
ルというのは、複数の太陽電池を、適当な直列、または
並列、或いは直列及び並列のマトリックス状回路の形に
接続したものであり、太陽電池モジュールを製作する際
には、夫々の太陽電池を、実質的に剛体の前面支持板と
背面支持板との間に密封するようにしており、それらの
うち少なくとも前面支持板は透明板とするようにしてい
る。ところが、幾らかの外気は、そのように構成した太
陽電池モジュールの保護封入構造にもかかわらず侵入
し、そのために、それら太陽電池に性能劣化が生じる。
外気侵入によって太陽電池の性能劣化が生じる理由の一
部は、アルミニウム電極が酸化及び腐蝕するということ
にある。アルミニウムの裏電極が酸化すると、太陽電池
の効率が低下することに加えて、太陽電池及び太陽電池
モジュールの予測寿命も短くなる。
更に、これまで、銀の表電極を形成するためのペース
トと、アルミニウムの裏電極を形成するためのペースト
とを、同一雰囲気中で同時に焼成することに関しても問
題が生じていた。即ち、銀ペーストに対する焼成処理は
空気中で行なわねばならない。そころが、アルミニウム
含有膜を酸素含有雰囲気中で焼成すると、アルミニウム
の酸化が急速に進むため、結果として基板の背面に多孔
質アルミニウム電極が生じる。このような多孔質のアル
ミニウム金属被覆層は、慣用の促進試験を行なってみる
と急速に劣化して行くことが分る。更に、アルミニウム
を空気中で焼成した場合には、そのアルミニウムが、
「ボール」ないし「パンプ」等と呼ばれているものを形
成してしまう傾向が強く現われる。裏電極にこの種の異
常が発生すると、複数の太陽電池を相互接続して封入す
ることによって太陽電池モジュールを製作する過程にお
ける太陽電池の破損率が上昇する。
トと、アルミニウムの裏電極を形成するためのペースト
とを、同一雰囲気中で同時に焼成することに関しても問
題が生じていた。即ち、銀ペーストに対する焼成処理は
空気中で行なわねばならない。そころが、アルミニウム
含有膜を酸素含有雰囲気中で焼成すると、アルミニウム
の酸化が急速に進むため、結果として基板の背面に多孔
質アルミニウム電極が生じる。このような多孔質のアル
ミニウム金属被覆層は、慣用の促進試験を行なってみる
と急速に劣化して行くことが分る。更に、アルミニウム
を空気中で焼成した場合には、そのアルミニウムが、
「ボール」ないし「パンプ」等と呼ばれているものを形
成してしまう傾向が強く現われる。裏電極にこの種の異
常が発生すると、複数の太陽電池を相互接続して封入す
ることによって太陽電池モジュールを製作する過程にお
ける太陽電池の破損率が上昇する。
更に、一段階焼成法に関し、アルミニウム電極の複数
の開口に夫々に銀のはんだ付けパッドを形成し、それら
銀のはんだ付けパッドの周縁部がアルミニウム層の周縁
部の上に重なるようにすると、焼成処理後に、アルミニ
ウムの上に重なっている部分の銀がはがれ落ち易いこと
が知られている。このように、銀とアルミニウムとの間
の機械的付着強度が低いということは、明らかに望まし
くない。
の開口に夫々に銀のはんだ付けパッドを形成し、それら
銀のはんだ付けパッドの周縁部がアルミニウム層の周縁
部の上に重なるようにすると、焼成処理後に、アルミニ
ウムの上に重なっている部分の銀がはがれ落ち易いこと
が知られている。このように、銀とアルミニウムとの間
の機械的付着強度が低いということは、明らかに望まし
くない。
従来の構成によって、太陽電池の背面のアルミニウム
電極を厚くすれば、太陽電池の全体効率を向上させ得る
ことが示唆されている。なぜそうなるのかは、完全には
解明されていない。ただ、アルミニウム電極を厚くする
には、基板に塗布するアルミニウム・ペーストの塗布量
を増大させ、その厚いペーストの層を焼成して、より厚
いアルミニウム金属電極を形成すれば良いということが
あり、そのようにした場合には、そのアルミニウム金属
電極とその土台となっている基板との間に形成されるア
ルミニウムリッチ領域（P+領域）も厚くなると考えられ
る。そして、それによって背面電界が強力となるため、
結果として太陽電池の効率が向上すると考えられる。
尚、ここでいうところの「厚い」アルミニウム電極と
は、約25ミクロン程度の厚さであり、これは、以前から
ある約８ミクロンを超えることのない「薄い」アルミニ
ウム電極に対して「厚い」という意味である。具体的な
数値例を挙げるならば、このような「厚い」アルミニウ
ム電極を形成するには、アルミニウム・ペーストを被覆
する際に、基板のペースト塗布部分の単位面積あたりの
アルミニウムの量が、4.6〜8.0mg/cm2となるようにすれ
ば良く、一方、「薄い」アルミニウム電極を形成するに
は、アルミニウム・ペーストを塗布する厚さを、基板の
ペースト塗布部分の単位面積あたりのアルミニウムの量
が、0.8〜2.3mg/cm2となるようにすれば良い。
電極を厚くすれば、太陽電池の全体効率を向上させ得る
ことが示唆されている。なぜそうなるのかは、完全には
解明されていない。ただ、アルミニウム電極を厚くする
には、基板に塗布するアルミニウム・ペーストの塗布量
を増大させ、その厚いペーストの層を焼成して、より厚
いアルミニウム金属電極を形成すれば良いということが
あり、そのようにした場合には、そのアルミニウム金属
電極とその土台となっている基板との間に形成されるア
ルミニウムリッチ領域（P+領域）も厚くなると考えられ
る。そして、それによって背面電界が強力となるため、
結果として太陽電池の効率が向上すると考えられる。
尚、ここでいうところの「厚い」アルミニウム電極と
は、約25ミクロン程度の厚さであり、これは、以前から
ある約８ミクロンを超えることのない「薄い」アルミニ
ウム電極に対して「厚い」という意味である。具体的な
数値例を挙げるならば、このような「厚い」アルミニウ
ム電極を形成するには、アルミニウム・ペーストを被覆
する際に、基板のペースト塗布部分の単位面積あたりの
アルミニウムの量が、4.6〜8.0mg/cm2となるようにすれ
ば良く、一方、「薄い」アルミニウム電極を形成するに
は、アルミニウム・ペーストを塗布する厚さを、基板の
ペースト塗布部分の単位面積あたりのアルミニウムの量
が、0.8〜2.3mg/cm2となるようにすれば良い。
ただし、EFG結晶成長法で製作した基板を備える太陽
電池ブランク等の、薄板状の多結晶形の太陽電池ブラン
クでは、その表面に厚いアルミニウム電極を形成するこ
とは、二段階焼成法を採用する場合には不都合であるこ
とが判明しており、その理由は、厚いアルミニウム電極
を形成したならば、二段階調整処理の結果、その電極の
土台となっている半導体基板に、その太陽電池を破損さ
せてしまうほどの大きな反りが発生してしまうからであ
る。
電池ブランク等の、薄板状の多結晶形の太陽電池ブラン
クでは、その表面に厚いアルミニウム電極を形成するこ
とは、二段階焼成法を採用する場合には不都合であるこ
とが判明しており、その理由は、厚いアルミニウム電極
を形成したならば、二段階調整処理の結果、その電極の
土台となっている半導体基板に、その太陽電池を破損さ
せてしまうほどの大きな反りが発生してしまうからであ
る。
発明の概要 本発明は、以下に列挙する目的の１つ以上を達成する
ことによって、改良した光電池である太陽電池を提供す
ることを意図したものである。
ことによって、改良した光電池である太陽電池を提供す
ることを意図したものである。
（１）シリコン太陽電池のアルミニウムの裏電極を、そ
の太陽電池の製作時並びに製作後の使用中における、酸
化、腐蝕、及び電解劣化から保護すること。
の太陽電池の製作時並びに製作後の使用中における、酸
化、腐蝕、及び電解劣化から保護すること。
（２）アルミニウム・ペーストに焼成処理を施してアル
ミニウム電極を形成するようにしている一段階焼成法に
関して、そのアルミニウム・ペーストを不活性な絶縁性
ペーストの層で保護して焼成処理工程におけるアルミニ
ウムの酸化傾向を軽減すると共に、アルミニウム電極が
様々な気候条件に暴露されることによる酸化、腐蝕、及
び電解劣化からそのアルミニウム電極を保護する保護外
側被膜を設けるようにすること。
ミニウム電極を形成するようにしている一段階焼成法に
関して、そのアルミニウム・ペーストを不活性な絶縁性
ペーストの層で保護して焼成処理工程におけるアルミニ
ウムの酸化傾向を軽減すると共に、アルミニウム電極が
様々な気候条件に暴露されることによる酸化、腐蝕、及
び電解劣化からそのアルミニウム電極を保護する保護外
側被膜を設けるようにすること。
（３）アルミニウムの裏電極を被覆する保護ガラス層を
形成することを特徴とする一段階焼成法ないし二段階焼
成法による太陽電池の製作法を提供すること。
形成することを特徴とする一段階焼成法ないし二段階焼
成法による太陽電池の製作法を提供すること。
（４）太陽電池を製作するための改良した製作法であっ
て、太陽電池の背面にアルミニウムの裏電極と複数の銀
のはんだ付けパッドとを備えており、それら銀のはんだ
付けパッドが、そのアルミニウムの裏電極に形成されて
いる複数の開口を貫通して延在しており、そのアルミニ
ウムの裏電極とそれら複数の銀のはんだ付けパッドと
が、それら銀のはんだ付けパッドの周縁部において、互
いに重なり合った関係にあることを特徴とする太陽電池
の製作法を提供すること。
て、太陽電池の背面にアルミニウムの裏電極と複数の銀
のはんだ付けパッドとを備えており、それら銀のはんだ
付けパッドが、そのアルミニウムの裏電極に形成されて
いる複数の開口を貫通して延在しており、そのアルミニ
ウムの裏電極とそれら複数の銀のはんだ付けパッドと
が、それら銀のはんだ付けパッドの周縁部において、互
いに重なり合った関係にあることを特徴とする太陽電池
の製作法を提供すること。
（５）アルミニウムの裏電極と複数の銀のはんだ付けパ
ッドとを備え、それら銀のはんだ付けパッドが、そのア
ルミニウムの裏電極に形成されている複数の開口を貫通
して延在しており、そのアルミニウムの裏電極がそれら
複数の銀のパッドの周縁部の上に重なっているようにし
た太陽電池を提供し、また、そのようにした太陽電池の
製作法を提供すること。
ッドとを備え、それら銀のはんだ付けパッドが、そのア
ルミニウムの裏電極に形成されている複数の開口を貫通
して延在しており、そのアルミニウムの裏電極がそれら
複数の銀のパッドの周縁部の上に重なっているようにし
た太陽電池を提供し、また、そのようにした太陽電池の
製作法を提供すること。
（６）予め形成されている窒化酸素の反射防止膜を備え
た太陽電池ブランクに電極を形成するための改良した一
段階焼成法を提供すること。
た太陽電池ブランクに電極を形成するための改良した一
段階焼成法を提供すること。
（７）焼成処理時の酸化作用の結果として形成される
「パンプ」が、裏電極を形成するアルミニウムの金属被
覆層にできる限り僅かしか含まれないようにする、一段
階焼成法による太陽電池の製作法を提供すること。
「パンプ」が、裏電極を形成するアルミニウムの金属被
覆層にできる限り僅かしか含まれないようにする、一段
階焼成法による太陽電池の製作法を提供すること。
本発明を実施するための好適な一実施態様において
は、本発明の以上の目的並びにその他の目的を、以下の
諸々の特徴を備えた新規な太陽電池の構成並びにその製
作法を提供することによって達成している。それら特徴
について説明して行くと、先ず、太陽電池を製作するの
に、その前面の表面近くに浅いｐ−ｎ接合を有するシリ
コン半導体基板を備えると共に、そのシリコン半導体基
板の前面を被覆する電気絶縁性の窒化珪素の反射防止膜
を備えた、太陽電池ブランクを使用する。そして、この
太陽電池ブランクに処理を施して、（１）アルミニウム
の裏電極と、（２）低電気抵抗のグリッド状の表電極
と、（３）裏電極を被覆する、好ましくは適当なガラス
の、絶縁性材料の層とを、この太陽電池ブランクに形成
する。
は、本発明の以上の目的並びにその他の目的を、以下の
諸々の特徴を備えた新規な太陽電池の構成並びにその製
作法を提供することによって達成している。それら特徴
について説明して行くと、先ず、太陽電池を製作するの
に、その前面の表面近くに浅いｐ−ｎ接合を有するシリ
コン半導体基板を備えると共に、そのシリコン半導体基
板の前面を被覆する電気絶縁性の窒化珪素の反射防止膜
を備えた、太陽電池ブランクを使用する。そして、この
太陽電池ブランクに処理を施して、（１）アルミニウム
の裏電極と、（２）低電気抵抗のグリッド状の表電極
と、（３）裏電極を被覆する、好ましくは適当なガラス
の、絶縁性材料の層とを、この太陽電池ブランクに形成
する。
一段階焼成法を用いて形成した１つの好適実施例にお
いては、太陽電池は、その太陽電池ブランクの背面の互
いに離隔した２箇所以上の領域に銀を被着させてあり、
それら銀の被着部によって２個以上の銀のはんだ付けパ
ッドを形成してある。更に、それら銀の被着部に位置を
合わせた複数の窓部を有するアルミニウム電極を、基板
の背面に電気的に接続された状態で形成してあり、それ
ら窓部の大きさは銀の被着部の上にアルミニウムが僅か
に重なるような大きさとしている。二段階焼成法を用い
て形成した別実施例においては、銀のはんだ付けパッド
が、アルミニウム電極の窓部を充填すると共に、それら
窓部の周縁部においてアルミニウム電極の上に僅かに重
なるようにしている。いずれの実施例においても、ガラ
スの層が、そのアルミニウム電極を被覆すると共に、そ
のアルミニウム電極の外縁部を超えて外側まで存在する
ようにして、そのアルミニウム電極を外部環境から完全
に封止している。
いては、太陽電池は、その太陽電池ブランクの背面の互
いに離隔した２箇所以上の領域に銀を被着させてあり、
それら銀の被着部によって２個以上の銀のはんだ付けパ
ッドを形成してある。更に、それら銀の被着部に位置を
合わせた複数の窓部を有するアルミニウム電極を、基板
の背面に電気的に接続された状態で形成してあり、それ
ら窓部の大きさは銀の被着部の上にアルミニウムが僅か
に重なるような大きさとしている。二段階焼成法を用い
て形成した別実施例においては、銀のはんだ付けパッド
が、アルミニウム電極の窓部を充填すると共に、それら
窓部の周縁部においてアルミニウム電極の上に僅かに重
なるようにしている。いずれの実施例においても、ガラ
スの層が、そのアルミニウム電極を被覆すると共に、そ
のアルミニウム電極の外縁部を超えて外側まで存在する
ようにして、そのアルミニウム電極を外部環境から完全
に封止している。
本発明は「二段階焼成法」と「一段階焼成法」とのい
ずれを用いて太陽電池を製作する場合にも適合するもの
であるが、ただし、二段階焼成法よりは「一段階焼成
法」の方が好ましく、その理由は、「一段階焼成法」に
よって製作した太陽電池の方が、より高い効率が得られ
る傾向があるからである。本発明を組み込んだ「一段階
焼成法」では、二段階焼成法と比較して、VOCの値及び
フィル・ファクタの値が、より高い値となることが判明
している。従って、本発明を採用した「一段階焼成法」
によれば、太陽電池の性能が向上し信頼性が高まるとい
うことから、コストを低減しうるという利点が得られ
る。
ずれを用いて太陽電池を製作する場合にも適合するもの
であるが、ただし、二段階焼成法よりは「一段階焼成
法」の方が好ましく、その理由は、「一段階焼成法」に
よって製作した太陽電池の方が、より高い効率が得られ
る傾向があるからである。本発明を組み込んだ「一段階
焼成法」では、二段階焼成法と比較して、VOCの値及び
フィル・ファクタの値が、より高い値となることが判明
している。従って、本発明を採用した「一段階焼成法」
によれば、太陽電池の性能が向上し信頼性が高まるとい
うことから、コストを低減しうるという利点が得られ
る。
以上のことから理解されるように、本発明の好適な方
法は、その広い意味においてとらえ、しかも以下に示唆
する変更や追加をも組み込むならば、概して以下の諸々
の工程を含むものとなる。それら工程とは、（１）その
前面の表面近くに浅いｐ−ｎ接合を有する半導体基板を
備え、且つ、該基板の前面を覆っている例えば窒化珪素
等の反射防止膜を備えた、太陽電池ブランクを用意する
工程と、（２）前記基板の背面を第１メタル・ペースト
で選択的に被覆する工程と、（３）前記第１メタル・ペ
ーストの上にガラスフリット・ペーストを塗布して層と
なす工程と、（４）前記反射防止膜の表面を第２メタル
／ガラスフリット・ペーストで選択的に被覆し、その際
に、この第２ペーストの被膜が所望の表電極パターンを
形成するようにする工程と、それに、（５）前記基板を
加熱する加熱工程とである。加熱工程における加熱温度
及び加熱時間は、（ａ）迅速且つ効率的に、前記メタル
／ガラスフリット・ペーストが反射防止膜を貫通し、た
だしｐ−ｎ接合までは貫通せず、そのメタル／ガラスフ
リット・ペーストの金属成分が基板の前面に電気的に接
続した状態になるようにし、（ｂ）前記メタル・ペース
トの金属成分が、基板の背面との間で合金化して裏電極
を形成するようにし、且つ、（ｃ）前記ガラスフリット
・ペーストの中のガラスフリットが溶融して融合し、前
記裏電極に機械的に付着して該裏電極を気密封止する被
膜を形成するようにするのに充分な、温度及び時間であ
る。
法は、その広い意味においてとらえ、しかも以下に示唆
する変更や追加をも組み込むならば、概して以下の諸々
の工程を含むものとなる。それら工程とは、（１）その
前面の表面近くに浅いｐ−ｎ接合を有する半導体基板を
備え、且つ、該基板の前面を覆っている例えば窒化珪素
等の反射防止膜を備えた、太陽電池ブランクを用意する
工程と、（２）前記基板の背面を第１メタル・ペースト
で選択的に被覆する工程と、（３）前記第１メタル・ペ
ーストの上にガラスフリット・ペーストを塗布して層と
なす工程と、（４）前記反射防止膜の表面を第２メタル
／ガラスフリット・ペーストで選択的に被覆し、その際
に、この第２ペーストの被膜が所望の表電極パターンを
形成するようにする工程と、それに、（５）前記基板を
加熱する加熱工程とである。加熱工程における加熱温度
及び加熱時間は、（ａ）迅速且つ効率的に、前記メタル
／ガラスフリット・ペーストが反射防止膜を貫通し、た
だしｐ−ｎ接合までは貫通せず、そのメタル／ガラスフ
リット・ペーストの金属成分が基板の前面に電気的に接
続した状態になるようにし、（ｂ）前記メタル・ペース
トの金属成分が、基板の背面との間で合金化して裏電極
を形成するようにし、且つ、（ｃ）前記ガラスフリット
・ペーストの中のガラスフリットが溶融して融合し、前
記裏電極に機械的に付着して該裏電極を気密封止する被
膜を形成するようにするのに充分な、温度及び時間であ
る。
図面の簡単な説明 全ての図面を通して、同一ないし類似の構成要素には
同一ないし類似の引用符号を付すようにした。尚、図面
はあくまでも具体例を例示しているに過ぎないことを理
解されたい。また、様々な層や、被膜、ないしは領域の
厚さや深さは、それらの間の相対的な比率を正確に図示
していないが、それは、作図し易いことと理解し易いこ
ととを旨としたからである。同様に見易さという観点か
ら、断面図ではクロスハッチングを省略してある。
同一ないし類似の引用符号を付すようにした。尚、図面
はあくまでも具体例を例示しているに過ぎないことを理
解されたい。また、様々な層や、被膜、ないしは領域の
厚さや深さは、それらの間の相対的な比率を正確に図示
していないが、それは、作図し易いことと理解し易いこ
ととを旨としたからである。同様に見易さという観点か
ら、断面図ではクロスハッチングを省略してある。
更に、説明し易く、しかも理解し易くするために、太
陽電池ブランクに塗布する様々な種類のメタル・ペース
トやガラス・ペーストには、それらペーストに焼成処理
を施して得られる構成要素に付した引用符号と同一の引
用符号を付してある。
陽電池ブランクに塗布する様々な種類のメタル・ペース
トやガラス・ペーストには、それらペーストに焼成処理
を施して得られる構成要素に付した引用符号と同一の引
用符号を付してある。
図１は、本発明に係る改良した太陽電池の上面図、 図２は、図１に示した太陽電池の底面図、 図３〜図７は、本発明の好適実施例を構成している一
段階焼成法の一連の工程を図解した模式的な断面側面
図、 図８〜図11は、本発明の第２実施例を構成している二
段階焼成法の一連の工程を図解した、図３〜図７と同様
の模式的な断面側面図、そして、 図12は、本発明の一段階焼成法の実施例ないし二段階
焼成法の実施例においてシリコン基板の銀の表電極を焼
成する処理の際の、そのシリコン基板の温度変化を表わ
したグラフである。
段階焼成法の一連の工程を図解した模式的な断面側面
図、 図８〜図11は、本発明の第２実施例を構成している二
段階焼成法の一連の工程を図解した、図３〜図７と同様
の模式的な断面側面図、そして、 図12は、本発明の一段階焼成法の実施例ないし二段階
焼成法の実施例においてシリコン基板の銀の表電極を焼
成する処理の際の、そのシリコン基板の温度変化を表わ
したグラフである。
好適実施例の詳細な説明 図１、図２、及び図７は、一段階焼成法を採用した本
発明の好適実施態様に従って製作した太陽電池の一般的
性質を説明するための図である。太陽電池２は、EFG法
で成長させた平坦なシリコン基板を含んでおり、このシ
リコン基板はその前面に表電極４を備えており、この表
電極４は、グリッド状電極とすることが好ましく、グリ
ッド状電極とする場合には、この表電極４を、例えば、
細くて長い、互いに平行な複数本の細線部６と、それら
細線部６と交わる少なくとも１本の、そして好ましくは
２本の、集合母線部８とから成るアレイとして構成すれ
ば良い。更に、薄い反射防止膜10（図３及び図６参照）
が、基板の前面のうち、グリッド状電極４によって被覆
されていない部分を被覆している。太陽電池２の背面に
は裏電極12（図２）が備えられており、この裏電極12
は、その外縁部が矩形の太陽電池基板の外縁部にまで至
らず、その手前で終っており、そのためこの太陽電池基
板の各辺に沿って延在している周縁部14は、裏電極12に
よって被覆されずに残されている。また更に、太陽電池
２の背面２には、複数のはんだ付けパッド16が備えられ
ており、それらはんだ付けパッド16は、裏電極に形成さ
れている夫々の開口の中を貫通して、裏電極の下の太陽
電池基板に融着している。図２では、８個のはんだ付け
パッドを２本の平行な縦方向の（図２で見て縦方向とい
う意味である）列に並べて配列してあるが、ただし、そ
れらはんだ付けパッドの個数と、それらはんだ付けパッ
ドを並べる列の本数とは、図示例とは異なったものとし
得ることを理解されたい。
発明の好適実施態様に従って製作した太陽電池の一般的
性質を説明するための図である。太陽電池２は、EFG法
で成長させた平坦なシリコン基板を含んでおり、このシ
リコン基板はその前面に表電極４を備えており、この表
電極４は、グリッド状電極とすることが好ましく、グリ
ッド状電極とする場合には、この表電極４を、例えば、
細くて長い、互いに平行な複数本の細線部６と、それら
細線部６と交わる少なくとも１本の、そして好ましくは
２本の、集合母線部８とから成るアレイとして構成すれ
ば良い。更に、薄い反射防止膜10（図３及び図６参照）
が、基板の前面のうち、グリッド状電極４によって被覆
されていない部分を被覆している。太陽電池２の背面に
は裏電極12（図２）が備えられており、この裏電極12
は、その外縁部が矩形の太陽電池基板の外縁部にまで至
らず、その手前で終っており、そのためこの太陽電池基
板の各辺に沿って延在している周縁部14は、裏電極12に
よって被覆されずに残されている。また更に、太陽電池
２の背面２には、複数のはんだ付けパッド16が備えられ
ており、それらはんだ付けパッド16は、裏電極に形成さ
れている夫々の開口の中を貫通して、裏電極の下の太陽
電池基板に融着している。図２では、８個のはんだ付け
パッドを２本の平行な縦方向の（図２で見て縦方向とい
う意味である）列に並べて配列してあるが、ただし、そ
れらはんだ付けパッドの個数と、それらはんだ付けパッ
ドを並べる列の本数とは、図示例とは異なったものとし
得ることを理解されたい。
図１、図２、及び図７に示した太陽電池の構造のう
ち、上の段落で説明した程度のことは既に公知となって
おり、即ち、上で説明したことは前掲のPCT国際特許出
願公開第WO92/02952号公報（米国特許第5151386号、199
2年９月29日発行）に開示されている。本発明では、絶
縁性の外側被膜18（図７）によって、裏電極12と、はん
だ付けタブ16の周縁部と、裏電極で覆われていない裏面
の周縁部14の少なくとも一部分とを被覆するようにして
いる。更に加えて、一段階焼成法を用いる場合には、裏
電極（これはアルミニウム製である）を形成するより先
に、複数のはんだ付けパッド（これは銀製である）を形
成し、しかも図４に示すように、はんだ付けパッドの周
縁部の上に裏電極のアルミニウム層が重なるようにす
る。一方、二段階焼成法を用いる場合には、図９〜図11
に示したように、アルミニウムの裏電極のうちの、銀の
はんだ付けパッドに隣接している部分の上に、銀のはん
だ付けパッドの周縁部が重なるようにすることが好まし
い。このように、一段階焼成法と二段階焼成法とでそれ
らの重なり方を異ならせていることには、２つの理由が
ある。第１に、二段階焼成法では、銀のはんだ付けパッ
ドとは別に、最初にアルミニウムの裏電極だけが、窒素
雰囲気中で焼成されるということである。第２に、一段
階焼成法を実施する場合に、もし裏電極を形成するため
のアルミニウム・ペーストを先に塗布し、はんだ付けパ
ッドを形成するための銀ペーストを後から塗布して、銀
ペーストがアルミニウム・ペーストの上に僅かに重なる
ようにしたならば、焼成したはんだ付けパッドのうち
の、裏電極の上に重なっている部分がはがれ落ち易く、
そのために、太陽電池の効率並びに信頼性が低下してし
まう。このようなはがれ落ちが発生する原因は、裏電極
を形成するために使用するアルミニウム・メタル・ペー
ストの中の有機化合物が、はんだ付けパッドを形成する
ための銀メタル・ペーストによって覆わている部分で
は、焼成時に完全には駆逐されないためであると考えら
れる。
ち、上の段落で説明した程度のことは既に公知となって
おり、即ち、上で説明したことは前掲のPCT国際特許出
願公開第WO92/02952号公報（米国特許第5151386号、199
2年９月29日発行）に開示されている。本発明では、絶
縁性の外側被膜18（図７）によって、裏電極12と、はん
だ付けタブ16の周縁部と、裏電極で覆われていない裏面
の周縁部14の少なくとも一部分とを被覆するようにして
いる。更に加えて、一段階焼成法を用いる場合には、裏
電極（これはアルミニウム製である）を形成するより先
に、複数のはんだ付けパッド（これは銀製である）を形
成し、しかも図４に示すように、はんだ付けパッドの周
縁部の上に裏電極のアルミニウム層が重なるようにす
る。一方、二段階焼成法を用いる場合には、図９〜図11
に示したように、アルミニウムの裏電極のうちの、銀の
はんだ付けパッドに隣接している部分の上に、銀のはん
だ付けパッドの周縁部が重なるようにすることが好まし
い。このように、一段階焼成法と二段階焼成法とでそれ
らの重なり方を異ならせていることには、２つの理由が
ある。第１に、二段階焼成法では、銀のはんだ付けパッ
ドとは別に、最初にアルミニウムの裏電極だけが、窒素
雰囲気中で焼成されるということである。第２に、一段
階焼成法を実施する場合に、もし裏電極を形成するため
のアルミニウム・ペーストを先に塗布し、はんだ付けパ
ッドを形成するための銀ペーストを後から塗布して、銀
ペーストがアルミニウム・ペーストの上に僅かに重なる
ようにしたならば、焼成したはんだ付けパッドのうち
の、裏電極の上に重なっている部分がはがれ落ち易く、
そのために、太陽電池の効率並びに信頼性が低下してし
まう。このようなはがれ落ちが発生する原因は、裏電極
を形成するために使用するアルミニウム・メタル・ペー
ストの中の有機化合物が、はんだ付けパッドを形成する
ための銀メタル・ペーストによって覆わている部分で
は、焼成時に完全には駆逐されないためであると考えら
れる。
次に図３〜図７について説明すると、これらの図に示
した本発明の好適実施例は一段階焼成法の実施例であ
り、この実施例では、先ず最初に、平坦なシリコン基板
20から構成した、平坦な太陽電池ブランク２を用意す
る。基板20の好適な例は、EFG法で成長させた矩形のｐ
型の多結晶の薄板に処理を施して、その前面24の表面近
くに浅いｐ−ｎ接合22を形成すると共に、その前面24を
被覆する窒化珪素の反射防止膜10を形成したものであ
る。
した本発明の好適実施例は一段階焼成法の実施例であ
り、この実施例では、先ず最初に、平坦なシリコン基板
20から構成した、平坦な太陽電池ブランク２を用意す
る。基板20の好適な例は、EFG法で成長させた矩形のｐ
型の多結晶の薄板に処理を施して、その前面24の表面近
くに浅いｐ−ｎ接合22を形成すると共に、その前面24を
被覆する窒化珪素の反射防止膜10を形成したものであ
る。
ｐ−ｎ接合を形成するには、公知の技法を用いた適当
な拡散ドープ法によることが好ましい。窒化珪素の反射
防止膜を形成するには、適当なプラズマ・デポジション
法によることが好ましく、具体的には、例えば、国際特
許出願公開第WO89/00341号公報に開示されているプラズ
マ・デポジション法を利用することができ、同公開公報
は1989年１月12日付で発行され、そこにはChaudhuri et
al.の発明が記載されている。同公開公報の教示は、こ
の言及をもって本開示に組み込むものとする。
な拡散ドープ法によることが好ましい。窒化珪素の反射
防止膜を形成するには、適当なプラズマ・デポジション
法によることが好ましく、具体的には、例えば、国際特
許出願公開第WO89/00341号公報に開示されているプラズ
マ・デポジション法を利用することができ、同公開公報
は1989年１月12日付で発行され、そこにはChaudhuri et
al.の発明が記載されている。同公開公報の教示は、こ
の言及をもって本開示に組み込むものとする。
典型的な数値例を挙げるならば、基板20は、その厚さ
が約0.016インチ（約0.4mm）を超えないものとし（例え
ば0.012〜0.016インチ（約0.3〜0.4mm）の範囲内の厚さ
とし）、その抵抗率が約１〜４Ωcmのものとする。ｐ−
ｎ接合22の位置は、基板の前面の、表面から約0.5ミク
ロンの深さの位置とし、また、窒化珪素膜の厚さは、60
0〜1000オングストロームの範囲内とすることが好まし
く、約800オングストロームであれば更に好ましい。太
陽電池ブランクの大きさは様々な大きさとすることがで
きるが、ただし以下の説明では、EFG法で成長させた矩
形の基板を用いた、約４×４インチ（約102×102mm）の
大きさの太陽電池ブランクに本発明を適用した場合につ
いて説明して行く。
が約0.016インチ（約0.4mm）を超えないものとし（例え
ば0.012〜0.016インチ（約0.3〜0.4mm）の範囲内の厚さ
とし）、その抵抗率が約１〜４Ωcmのものとする。ｐ−
ｎ接合22の位置は、基板の前面の、表面から約0.5ミク
ロンの深さの位置とし、また、窒化珪素膜の厚さは、60
0〜1000オングストロームの範囲内とすることが好まし
く、約800オングストロームであれば更に好ましい。太
陽電池ブランクの大きさは様々な大きさとすることがで
きるが、ただし以下の説明では、EFG法で成長させた矩
形の基板を用いた、約４×４インチ（約102×102mm）の
大きさの太陽電池ブランクに本発明を適用した場合につ
いて説明して行く。
これより図３について説明すると、先ず、太陽電池ブ
ランクの背面に、銀メタル／ガラスフリット・ペースト
を、各々が矩形の形状の複数のはんだ付けパッドのブロ
ック16の形に塗布し、これは、例えば、パッド印刷法や
シルクスクリーン印刷法等の適当な方法を用いて行なえ
ば良い。続いて、それらブロックを空気中において、充
分な温度で、充分な時間をかけて乾燥させることによっ
て、それらブロックを安定させ、それらブロックがこす
られても容易には滲んだり落ちたりしないようにする。
具体的には、例えば150℃の温度で２〜４分間に亙って
加熱することによって乾燥させるようにする。ブロック
16の大きさは、様々な大きさとすることができる。その
好適な例を挙げるならば、太陽電池ブランクの大きさが
約４×４インチ（約102×102mm）の場合には、ブロック
16の大きさを例えば約0.250×0.250インチ（約6.4×6.4
mm）とすれば良い。
ランクの背面に、銀メタル／ガラスフリット・ペースト
を、各々が矩形の形状の複数のはんだ付けパッドのブロ
ック16の形に塗布し、これは、例えば、パッド印刷法や
シルクスクリーン印刷法等の適当な方法を用いて行なえ
ば良い。続いて、それらブロックを空気中において、充
分な温度で、充分な時間をかけて乾燥させることによっ
て、それらブロックを安定させ、それらブロックがこす
られても容易には滲んだり落ちたりしないようにする。
具体的には、例えば150℃の温度で２〜４分間に亙って
加熱することによって乾燥させるようにする。ブロック
16の大きさは、様々な大きさとすることができる。その
好適な例を挙げるならば、太陽電池ブランクの大きさが
約４×４インチ（約102×102mm）の場合には、ブロック
16の大きさを例えば約0.250×0.250インチ（約6.4×6.4
mm）とすれば良い。
ブロック16を印刷法によって形成するために用いる銀
メタル／ガラスフリット・ペーストの好適な例を挙げる
ならば、例えば、50〜80重量％の銀粒子と４〜30重量％
のガラスフリットとを含有し、残余がビヒクルであっ
て、そのビヒクルが、例えばエチルセルロースやメチル
セルロース等の有機バインダと、例えばテルピネオール
やカルビトール等の溶剤とから成り、それらによってこ
のペーストに適当な粘度（例えば温度が25℃で剪断速度
が10s-1のときに50〜1000ポアズの範囲内の粘度）が付
与されているようなペーストである。市販の銀ペースト
のうちにも、ブロック16を印刷法によって形成するため
に使用することのできる種々の銀ペーストがある。その
好適な例を挙げるならば、ブロック16を形成するための
銀メタル・ペーストとして、DuPont社の「4942」銀メタ
ル／ガラスフリット・ペーストを主剤とし、それにESL
社の「Ni 2554」ペーストを加えて調節したペーストを
用いることができる。ESL社の「Ni 2554」ペーストは、
約40〜70％のニッケルを含有しているものと思われ、こ
のペーストをDuPont社の「4942」ペーストに混合して調
製した混合ペーストの概略組成としては、銀が70重量
％、ニッケルが１重量％、バインダが５重量％、それに
溶剤が24重量％とする組成が考えられる。パッド印刷法
によってブロック16を形成するのであれば、以上の組成
を有するDuPont/ESL混合ペーストに更に10〜25重量％の
カリビトールを加えて希釈する。そして、希釈して得ら
れたペーストをパッド印刷法によって塗布する際の、そ
のペーストの厚さは、各々のブロック16においてペース
トを塗布した基板の表面の、その単位面積あたりの銀の
含有量が18mg/cm2となるようにすれば良い。
メタル／ガラスフリット・ペーストの好適な例を挙げる
ならば、例えば、50〜80重量％の銀粒子と４〜30重量％
のガラスフリットとを含有し、残余がビヒクルであっ
て、そのビヒクルが、例えばエチルセルロースやメチル
セルロース等の有機バインダと、例えばテルピネオール
やカルビトール等の溶剤とから成り、それらによってこ
のペーストに適当な粘度（例えば温度が25℃で剪断速度
が10s-1のときに50〜1000ポアズの範囲内の粘度）が付
与されているようなペーストである。市販の銀ペースト
のうちにも、ブロック16を印刷法によって形成するため
に使用することのできる種々の銀ペーストがある。その
好適な例を挙げるならば、ブロック16を形成するための
銀メタル・ペーストとして、DuPont社の「4942」銀メタ
ル／ガラスフリット・ペーストを主剤とし、それにESL
社の「Ni 2554」ペーストを加えて調節したペーストを
用いることができる。ESL社の「Ni 2554」ペーストは、
約40〜70％のニッケルを含有しているものと思われ、こ
のペーストをDuPont社の「4942」ペーストに混合して調
製した混合ペーストの概略組成としては、銀が70重量
％、ニッケルが１重量％、バインダが５重量％、それに
溶剤が24重量％とする組成が考えられる。パッド印刷法
によってブロック16を形成するのであれば、以上の組成
を有するDuPont/ESL混合ペーストに更に10〜25重量％の
カリビトールを加えて希釈する。そして、希釈して得ら
れたペーストをパッド印刷法によって塗布する際の、そ
のペーストの厚さは、各々のブロック16においてペース
トを塗布した基板の表面の、その単位面積あたりの銀の
含有量が18mg/cm2となるようにすれば良い。
続いて、図４に示すように、太陽電池ブランクの背面
にアルミニウム・ペースト12を塗布する。このとき、ア
ルミニウム・ペースト12が、乾燥した銀ペーストから成
るはんだ付けパッドのブロック16の上に僅かに重なるよ
うにする一方で、太陽電池ブランクの周縁部14は、この
アルミニウム・ペースト12で被覆せずに残すようにする
（図２）。このアルミニウム・ペーストを塗布するに際
しては、夫々の銀ペーストのブロック16の位置に合わせ
た、複数の矩形の窓部26の部分を塗布せずに残すように
して、それら窓部26が夫々のブロック16を縁どるように
して、それらブロック16の周縁部に僅かに重なるように
することが好ましい。それら窓部26の大きさの好適な例
は、その各辺を0.180インチ（約4.6mm）とし、銀ペース
トのブロックの各側辺部との間の重なり幅が約0.035イ
ンチ（約0.9mm）になるようにするというものである
が、ただし必ずしもこの大きさに限られるものではな
い。また、このアルミニウム・ペーストを塗布する際
に、これを塗布せずに残す基板の背面の周縁部14は、四
辺の全てにおいて同じ幅だけ残すようにし、その幅を約
0.040インチ（約1.0mm）とすることが好ましいが、ただ
し必ずしもそうすることに限られるものではない。続い
て、塗布したアルミニウムの層を空気中で乾燥させるよ
うにし、それには約150℃で２〜４分間かけて乾燥させ
ることが好ましい。
にアルミニウム・ペースト12を塗布する。このとき、ア
ルミニウム・ペースト12が、乾燥した銀ペーストから成
るはんだ付けパッドのブロック16の上に僅かに重なるよ
うにする一方で、太陽電池ブランクの周縁部14は、この
アルミニウム・ペースト12で被覆せずに残すようにする
（図２）。このアルミニウム・ペーストを塗布するに際
しては、夫々の銀ペーストのブロック16の位置に合わせ
た、複数の矩形の窓部26の部分を塗布せずに残すように
して、それら窓部26が夫々のブロック16を縁どるように
して、それらブロック16の周縁部に僅かに重なるように
することが好ましい。それら窓部26の大きさの好適な例
は、その各辺を0.180インチ（約4.6mm）とし、銀ペース
トのブロックの各側辺部との間の重なり幅が約0.035イ
ンチ（約0.9mm）になるようにするというものである
が、ただし必ずしもこの大きさに限られるものではな
い。また、このアルミニウム・ペーストを塗布する際
に、これを塗布せずに残す基板の背面の周縁部14は、四
辺の全てにおいて同じ幅だけ残すようにし、その幅を約
0.040インチ（約1.0mm）とすることが好ましいが、ただ
し必ずしもそうすることに限られるものではない。続い
て、塗布したアルミニウムの層を空気中で乾燥させるよ
うにし、それには約150℃で２〜４分間かけて乾燥させ
ることが好ましい。
既述の如く、このアルミニウム電極を、「厚い」アル
ミニウム電極とすることは、二段階焼成法を採用する場
合には不適当であるが、一段階焼成法を採用する場合に
は何ら不都合はない。従って一段階焼成法では、アルミ
ニウム・ペースト12の塗布量を、「薄い」アルミニウム
電極と「厚い」アルミニウム電極との、いずれを形成す
るのに適した分量にすることも、必要に応じて任意に選
択することができる。太陽電池の出力の向上を考慮する
ならば、「厚い」アルミニウム裏電極を形成するのに適
した分量だけアルミニウム・ペースト12を塗布すること
が好ましく、例えば、単位面積あたりのアルミニウムの
量が4.5〜8mg/cm2の範囲内となるようにアルミニウム・
ペーストを塗布し、それによって、焼成後に形成される
アルミニウム金属電極の厚さが約20〜30ミクロンとな
り、また焼成後に基板に形成されるP+領域の深さが５〜
８ミクロンの深さとなるようにすることが好ましい。シ
リコン基板の厚さが約12ミル（約0.3mm）である場合に
は、アルミニウム電極の厚さが20ミクロンとなり、P+領
域の深さが約５ミクロンとなるようにすることが好まし
い。また、シリコン基板の厚さが約16ミル（約0.4mm）
である場合には、電極の厚さが30ミクロンとなり、P+領
域の深さが約８ミクロンとなるようにすることが好まし
い。
ミニウム電極とすることは、二段階焼成法を採用する場
合には不適当であるが、一段階焼成法を採用する場合に
は何ら不都合はない。従って一段階焼成法では、アルミ
ニウム・ペースト12の塗布量を、「薄い」アルミニウム
電極と「厚い」アルミニウム電極との、いずれを形成す
るのに適した分量にすることも、必要に応じて任意に選
択することができる。太陽電池の出力の向上を考慮する
ならば、「厚い」アルミニウム裏電極を形成するのに適
した分量だけアルミニウム・ペースト12を塗布すること
が好ましく、例えば、単位面積あたりのアルミニウムの
量が4.5〜8mg/cm2の範囲内となるようにアルミニウム・
ペーストを塗布し、それによって、焼成後に形成される
アルミニウム金属電極の厚さが約20〜30ミクロンとな
り、また焼成後に基板に形成されるP+領域の深さが５〜
８ミクロンの深さとなるようにすることが好ましい。シ
リコン基板の厚さが約12ミル（約0.3mm）である場合に
は、アルミニウム電極の厚さが20ミクロンとなり、P+領
域の深さが約５ミクロンとなるようにすることが好まし
い。また、シリコン基板の厚さが約16ミル（約0.4mm）
である場合には、電極の厚さが30ミクロンとなり、P+領
域の深さが約８ミクロンとなるようにすることが好まし
い。
アルミニウム・ペーストの好適な例を挙げるならば、
例えば、約50〜70重量％のアルミニウム粒子を含有し、
残余がビヒクルであって、そのビヒクルの成分は、例え
ばエチルセルロースやメチルセルロース等の有機バイン
ダと、例えばカルビトールやテルピネオール等の溶剤と
であり、それらを適宜混合することによって、そのペー
ストを太陽電池ブランクの表面に印刷法によって塗布す
るのに適した粘度をそのペーストに付与したものであ
る。市販のインクを利用して好適なアルミニウム・ペー
ストを調製することも可能である。その具体的な例を挙
げるならば、例えばFerro社の「FX53−015」アルミニウ
ム・ペーストを、10〜25重量％の、例えばカルビトール
やテルピネオール等の溶剤を加えて希釈することによっ
ても、好適なアルミニウム・ペーストが得られる。
例えば、約50〜70重量％のアルミニウム粒子を含有し、
残余がビヒクルであって、そのビヒクルの成分は、例え
ばエチルセルロースやメチルセルロース等の有機バイン
ダと、例えばカルビトールやテルピネオール等の溶剤と
であり、それらを適宜混合することによって、そのペー
ストを太陽電池ブランクの表面に印刷法によって塗布す
るのに適した粘度をそのペーストに付与したものであ
る。市販のインクを利用して好適なアルミニウム・ペー
ストを調製することも可能である。その具体的な例を挙
げるならば、例えばFerro社の「FX53−015」アルミニウ
ム・ペーストを、10〜25重量％の、例えばカルビトール
やテルピネオール等の溶剤を加えて希釈することによっ
ても、好適なアルミニウム・ペーストが得られる。
続いて図５に示すように、乾燥したアルミニウム・ペ
ーストの上に、ガラスフリット・ペースト18を塗布して
被膜を形成し、その際に、乾燥したアルミニウム・ペー
ストによって形成されている窓部26よりも僅かに小さな
開口即ち窓部28の部分を、このガラスフリット・ペース
ト18を塗布せずに残すようにし、それによって、乾燥し
た銀ペーストのブロック16の周縁部の上に、このガラス
フリット・ペーストが重なるようにする。窓部28の大き
さの好適な例は、例えば、約0.150×0.150インチ（約3.
8×3.8mm）にするというものであり、このように、窓部
28を窓部26より小さくしているため、各々の窓部28の各
辺において、ガラスフリット・ペースト18が、アルミニ
ウムの層の部分を超えて、銀ペーストのブロック16の各
側縁部の上に、約0.030インチ（約0.8mm）の重なり幅で
重なっている。尚、図示してはいないが、ガラスフリッ
ト・ペースト18は、アルミニウム・メタル・ペーストの
層12の外縁部を超えてその外側まで存在していることを
理解されたい。また、ガラスフリット・ペースト18は、
太陽電池ブランクの背面の外縁部に達するまで存在して
いるようにすることが好ましいが、ただし必ずしもそう
せねばならないわけではない。このガラスフリット・ペ
ースト18の塗布量は、焼成処理後における、ガラスの外
側被膜18の厚さが約４ミクロンとなるような分量にして
いる。続いて、塗布したガラスフリット・ペースト18を
乾燥させるようにし、それには約150℃の温度で１〜４
分間かけて乾燥させることが好ましい。
ーストの上に、ガラスフリット・ペースト18を塗布して
被膜を形成し、その際に、乾燥したアルミニウム・ペー
ストによって形成されている窓部26よりも僅かに小さな
開口即ち窓部28の部分を、このガラスフリット・ペース
ト18を塗布せずに残すようにし、それによって、乾燥し
た銀ペーストのブロック16の周縁部の上に、このガラス
フリット・ペーストが重なるようにする。窓部28の大き
さの好適な例は、例えば、約0.150×0.150インチ（約3.
8×3.8mm）にするというものであり、このように、窓部
28を窓部26より小さくしているため、各々の窓部28の各
辺において、ガラスフリット・ペースト18が、アルミニ
ウムの層の部分を超えて、銀ペーストのブロック16の各
側縁部の上に、約0.030インチ（約0.8mm）の重なり幅で
重なっている。尚、図示してはいないが、ガラスフリッ
ト・ペースト18は、アルミニウム・メタル・ペーストの
層12の外縁部を超えてその外側まで存在していることを
理解されたい。また、ガラスフリット・ペースト18は、
太陽電池ブランクの背面の外縁部に達するまで存在して
いるようにすることが好ましいが、ただし必ずしもそう
せねばならないわけではない。このガラスフリット・ペ
ースト18の塗布量は、焼成処理後における、ガラスの外
側被膜18の厚さが約４ミクロンとなるような分量にして
いる。続いて、塗布したガラスフリット・ペースト18を
乾燥させるようにし、それには約150℃の温度で１〜４
分間かけて乾燥させることが好ましい。
ガラスフリット・ペーストの好適な例を挙げるなら
ば、例えば、市販製品を所望の流動特性が得られるよう
に適宜希釈して調製したものである。また、ガラスフリ
ット・ペーストの中のガラスフリット成分は、例えば、
硼珪酸亜鉛ガラスとしたり、硼珪酸鉛ガラスとすること
ができるが、鉛含有物質の使用及び廃棄に関する政府の
規制条件を考慮するならば亜鉛系ガラスの方が好ましい
といえる。
ば、例えば、市販製品を所望の流動特性が得られるよう
に適宜希釈して調製したものである。また、ガラスフリ
ット・ペーストの中のガラスフリット成分は、例えば、
硼珪酸亜鉛ガラスとしたり、硼珪酸鉛ガラスとすること
ができるが、鉛含有物質の使用及び廃棄に関する政府の
規制条件を考慮するならば亜鉛系ガラスの方が好ましい
といえる。
ここで説明している用途においては、様々な理由か
ら、硼珪酸鉛や硼珪酸亜鉛を含有したガラスフリットな
いしガラスフリット・ペーストが好ましい。理由の第１
は、それらの種類のガラスフリットは入手が容易な上、
それらのガラスフリットを混合してペースト状にしたも
のは、例えばシルクスクリーン法や、パッド印刷法、そ
れに直書き法等の、通常の厚膜塗布法を用いて塗布する
ことができるということにある。また、理由の第２は、
硼珪酸鉛フリットを含有しているペーストは入手が容易
だということである。その種のペーストの一例として、
米国、カリフォルニア州、サンタバーバラに所在のFerr
o社が製造している、製品番号「1149」のペーストがあ
る。このFerro社の「1149」という製品の具体的な組成
は同社が独占権を有するものであるが、ただしこの製品
の概略的な組成は、硼珪酸鉛の粒子が60〜70％、有機バ
インダが10％、それに溶剤が20〜30％であるものと思わ
れる。更にこの製品は、例えばFerro社の製品番号「＃8
00」の溶剤を10〜25重量％加えて希釈する等して、その
粘度を適当に調節すれば、基板の表面に塗布することが
できるようになる。これを塗布する方法としてはパッド
印刷法を用いることが好ましく、なぜならば、パッド印
刷法を用いれば、半導体基板に加わる応力を比較的小さ
くすることができ、それによって破損問題の発生率を低
下させることができるからである。適当な、そして好ま
しいガラスフリット・ペーストは、次のようにして調製
することも可能である。それは、例えば、米国、ニュー
ヨーク州、コーニングに所在のCorning Glass社の、製
品番号「＃7574」の硼珪酸亜鉛ガラスフリットに、バイ
ンダとしての3.5重量％のエチルセルロースまたはメチ
ルセルロースと、揮発性溶剤としての42.5重量％のテル
ピオネールまたはカルビトールを混合するというもので
ある。以上に例示したいずれの硼珪酸ガラスも、その軟
化点は太陽電池の電極を形成するためにアルミニウム・
メタル・ペーストや銀メタル・ペーストに焼成処理を施
す際に必要とされる時間及び温度に矛盾しない。それら
のガラスの特性としては更に、アルミニウムの表面に強
固に付着すること、湿気が存在する環境においても化学
的に安定であること、それに、アルミニウム、銀、及び
シリコンのいずれとも化学反応を起こさないということ
がある。更に加えて、それらのガラスは、耐腐蝕性を備
えている。
ら、硼珪酸鉛や硼珪酸亜鉛を含有したガラスフリットな
いしガラスフリット・ペーストが好ましい。理由の第１
は、それらの種類のガラスフリットは入手が容易な上、
それらのガラスフリットを混合してペースト状にしたも
のは、例えばシルクスクリーン法や、パッド印刷法、そ
れに直書き法等の、通常の厚膜塗布法を用いて塗布する
ことができるということにある。また、理由の第２は、
硼珪酸鉛フリットを含有しているペーストは入手が容易
だということである。その種のペーストの一例として、
米国、カリフォルニア州、サンタバーバラに所在のFerr
o社が製造している、製品番号「1149」のペーストがあ
る。このFerro社の「1149」という製品の具体的な組成
は同社が独占権を有するものであるが、ただしこの製品
の概略的な組成は、硼珪酸鉛の粒子が60〜70％、有機バ
インダが10％、それに溶剤が20〜30％であるものと思わ
れる。更にこの製品は、例えばFerro社の製品番号「＃8
00」の溶剤を10〜25重量％加えて希釈する等して、その
粘度を適当に調節すれば、基板の表面に塗布することが
できるようになる。これを塗布する方法としてはパッド
印刷法を用いることが好ましく、なぜならば、パッド印
刷法を用いれば、半導体基板に加わる応力を比較的小さ
くすることができ、それによって破損問題の発生率を低
下させることができるからである。適当な、そして好ま
しいガラスフリット・ペーストは、次のようにして調製
することも可能である。それは、例えば、米国、ニュー
ヨーク州、コーニングに所在のCorning Glass社の、製
品番号「＃7574」の硼珪酸亜鉛ガラスフリットに、バイ
ンダとしての3.5重量％のエチルセルロースまたはメチ
ルセルロースと、揮発性溶剤としての42.5重量％のテル
ピオネールまたはカルビトールを混合するというもので
ある。以上に例示したいずれの硼珪酸ガラスも、その軟
化点は太陽電池の電極を形成するためにアルミニウム・
メタル・ペーストや銀メタル・ペーストに焼成処理を施
す際に必要とされる時間及び温度に矛盾しない。それら
のガラスの特性としては更に、アルミニウムの表面に強
固に付着すること、湿気が存在する環境においても化学
的に安定であること、それに、アルミニウム、銀、及び
シリコンのいずれとも化学反応を起こさないということ
がある。更に加えて、それらのガラスは、耐腐蝕性を備
えている。
続いて、その窒化珪素膜10の上に、例えば図１に示し
たパターン４等の適当なグリッドの形状を画成するパタ
ーンで、銀／ガラスフリット・ペーストを塗布する。こ
のペーストを塗布する方法には様々なものがあり、例え
ばスクリーン印刷法や「マイクロペン直書きマシン（Mi
cropen direct writing machine）」を用いた直書き法
等の方法がある。図６に示すように、このペースト４を
塗布する際には、反射防止膜10に対して相対的に厚い膜
を形成するようにしている。その好適な数値例を挙げる
ならば、このペースト４を塗布する際には、焼成後の厚
さが20〜50ミクロンの範囲内の厚さとなるように塗布
し、また、基板の塗布した領域の単位面積あたりのこの
ペーストの銀成分の量が、略々10mg/cm2になるようにす
ることが好ましい。続いて、この銀／ガラスフリット・
ペーストを空気中で乾燥させて揮発性溶剤を除去する。
この乾燥は、約150℃で１〜４分間に亙って加熱するこ
とによって行なうことが好ましい。
たパターン４等の適当なグリッドの形状を画成するパタ
ーンで、銀／ガラスフリット・ペーストを塗布する。こ
のペーストを塗布する方法には様々なものがあり、例え
ばスクリーン印刷法や「マイクロペン直書きマシン（Mi
cropen direct writing machine）」を用いた直書き法
等の方法がある。図６に示すように、このペースト４を
塗布する際には、反射防止膜10に対して相対的に厚い膜
を形成するようにしている。その好適な数値例を挙げる
ならば、このペースト４を塗布する際には、焼成後の厚
さが20〜50ミクロンの範囲内の厚さとなるように塗布
し、また、基板の塗布した領域の単位面積あたりのこの
ペーストの銀成分の量が、略々10mg/cm2になるようにす
ることが好ましい。続いて、この銀／ガラスフリット・
ペーストを空気中で乾燥させて揮発性溶剤を除去する。
この乾燥は、約150℃で１〜４分間に亙って加熱するこ
とによって行なうことが好ましい。
グリッド状電極を形成するために使用可能な銀メタル
／ガラスフリット・ペーストには様々なものがある。適
当なペーストの組成は、例えば、50〜80重量％の金属粒
子と、４〜30重量％のガラスフリットと、10〜25％の有
機化合物（即ち、有機ビヒクルを構成しているバインダ
と溶剤）とを含有したものである。グリッド状電極を形
成するために用いる銀メタル／ガラスフリット・ペース
トは、硼珪酸鉛ガラスフリットを含有するものであるこ
とが好ましいが、ただし、硼珪酸亜鉛ガラスフリットも
使用可能である。市販の銀／ガラスフリット・ペースト
ないし銀／ガラスフリット・インクのうちにも使用可能
なものがある。その具体例としては、例えばFerro社の
「3349」ペーストを用いて、グリッド状電極を形成する
ためのペーストを調製することができる。購入したFerr
o社の「3349」ペーストは、約50〜75重量％の銀と、約1
0重量％のガラスフリットとを成分として含有している
ように思われた。このFerro社の「3349」ペーストを、
カルビトールまたはテルピネオールで希釈して、グリッ
ド状電極のパターンを印刷するために実際に用いる具体
的な印刷法に必要な流動特性が得られるようにすれば良
い。
／ガラスフリット・ペーストには様々なものがある。適
当なペーストの組成は、例えば、50〜80重量％の金属粒
子と、４〜30重量％のガラスフリットと、10〜25％の有
機化合物（即ち、有機ビヒクルを構成しているバインダ
と溶剤）とを含有したものである。グリッド状電極を形
成するために用いる銀メタル／ガラスフリット・ペース
トは、硼珪酸鉛ガラスフリットを含有するものであるこ
とが好ましいが、ただし、硼珪酸亜鉛ガラスフリットも
使用可能である。市販の銀／ガラスフリット・ペースト
ないし銀／ガラスフリット・インクのうちにも使用可能
なものがある。その具体例としては、例えばFerro社の
「3349」ペーストを用いて、グリッド状電極を形成する
ためのペーストを調製することができる。購入したFerr
o社の「3349」ペーストは、約50〜75重量％の銀と、約1
0重量％のガラスフリットとを成分として含有している
ように思われた。このFerro社の「3349」ペーストを、
カルビトールまたはテルピネオールで希釈して、グリッ
ド状電極のパターンを印刷するために実際に用いる具体
的な印刷法に必要な流動特性が得られるようにすれば良
い。
この後、以上の膜形成処理を完了した太陽電池ブラン
クに対し、酸素含有雰囲気中で焼成処理を施す。この焼
成処理は、最大温度が800〜900℃の範囲にある放射加熱
式のベルト形炉の中で行なうことが好ましい。この焼成
処理は、基板が到達するピーク温度が780〜810℃になる
ように、そして好ましくは790〜800℃になるようにして
行ない、また、基板がそのピーク温度に保持される時間
が、以下の（１）〜（６）を可能にする、充分な長さに
なるようにする。（１）夫々のペーストから、揮発性な
いし熱分解性の有機成分の全てを除去すること。（２）
銀ペーストのブロックを、基板20と電気的接触状態にあ
る銀のはんだ付けパッドに変化させること。（３）アル
ミニウム金属粒子を、基板との間で合金化させ、且つ、
銀のはんだ付けパッド16に結合させること。（４）ガラ
スフリット・ペーストを、固化した付着性の外側被膜18
に変化させること。（５）銀メタル／ガラスフリット・
ペーストを、窒化珪素膜を貫通させて貫通焼成させ、且
つ、そのペーストが、基板の上面の表面に付着した銀電
極を形成するようにすること。そして、（６）太陽電池
の諸特性、即ち、電池効率、フィル・ファクタ、及び予
測寿命を最適化すること。焼成して形成されるグリッド
状電極４の厚さは、このグリッド状電極が窒化珪素の層
の上へ突出するような厚さとし、それによって、このグ
リッド状電極へ導体リボンを容易に接続できるようにす
る。好ましい数値例を挙げるならば、例えば、基板がそ
のピーク温度である780〜810℃に実際に保持される時間
が１〜６秒間、そして、基板が700℃以上の温度にある
時間が約５〜約20秒となるようにする。ただし、太陽電
池が炉内に滞在する時間は、例えば約２分間から約10分
間までというように様々であり、この時間は「温度上
昇」時間及び「温度降下」時間の長さに左右され、即
ち、（ａ）基板を焼成温度にまで加熱するために必要な
時間と、（ｂ）基板を焼成温度から室温近くの温度、こ
こでいう「室温近くの温度」とは、基板をその後更に室
温まで冷却させたり、基板を収納したり、或いは、その
他の後続の製造処理のために、その基板を取り扱うこと
のできる程度の温度のことである、にまで冷却させるた
めに必要な時間とに左右される。
クに対し、酸素含有雰囲気中で焼成処理を施す。この焼
成処理は、最大温度が800〜900℃の範囲にある放射加熱
式のベルト形炉の中で行なうことが好ましい。この焼成
処理は、基板が到達するピーク温度が780〜810℃になる
ように、そして好ましくは790〜800℃になるようにして
行ない、また、基板がそのピーク温度に保持される時間
が、以下の（１）〜（６）を可能にする、充分な長さに
なるようにする。（１）夫々のペーストから、揮発性な
いし熱分解性の有機成分の全てを除去すること。（２）
銀ペーストのブロックを、基板20と電気的接触状態にあ
る銀のはんだ付けパッドに変化させること。（３）アル
ミニウム金属粒子を、基板との間で合金化させ、且つ、
銀のはんだ付けパッド16に結合させること。（４）ガラ
スフリット・ペーストを、固化した付着性の外側被膜18
に変化させること。（５）銀メタル／ガラスフリット・
ペーストを、窒化珪素膜を貫通させて貫通焼成させ、且
つ、そのペーストが、基板の上面の表面に付着した銀電
極を形成するようにすること。そして、（６）太陽電池
の諸特性、即ち、電池効率、フィル・ファクタ、及び予
測寿命を最適化すること。焼成して形成されるグリッド
状電極４の厚さは、このグリッド状電極が窒化珪素の層
の上へ突出するような厚さとし、それによって、このグ
リッド状電極へ導体リボンを容易に接続できるようにす
る。好ましい数値例を挙げるならば、例えば、基板がそ
のピーク温度である780〜810℃に実際に保持される時間
が１〜６秒間、そして、基板が700℃以上の温度にある
時間が約５〜約20秒となるようにする。ただし、太陽電
池が炉内に滞在する時間は、例えば約２分間から約10分
間までというように様々であり、この時間は「温度上
昇」時間及び「温度降下」時間の長さに左右され、即
ち、（ａ）基板を焼成温度にまで加熱するために必要な
時間と、（ｂ）基板を焼成温度から室温近くの温度、こ
こでいう「室温近くの温度」とは、基板をその後更に室
温まで冷却させたり、基板を収納したり、或いは、その
他の後続の製造処理のために、その基板を取り扱うこと
のできる程度の温度のことである、にまで冷却させるた
めに必要な時間とに左右される。
EFG法で成長させたシリコン基板を使用し、以上に説
明した一段階焼成法に従って製作した太陽電池では、一
般的に、そのフィル・ファクタの値が0.72〜0.79とな
り、その効率が12.5〜14％の範囲内となり、そして、次
のような利点を提供するものとなる。即ち、先ず、高温
・高湿の条件下における劣化に対する耐性が向上し、ガ
ラスの外側被膜を形成せずに製作した太陽電池と比べて
50％以上の耐久性の向上が得られるという利点が得られ
る。また更に、ペーストの層を、電極やはんだ付けパッ
ドに変化させている間に基板が破損する破損率が顕著に
減少するという利点が得られる（この利点は「厚い」ア
ルミニウムの裏電極を形成するときに特に重要であ
る）。
明した一段階焼成法に従って製作した太陽電池では、一
般的に、そのフィル・ファクタの値が0.72〜0.79とな
り、その効率が12.5〜14％の範囲内となり、そして、次
のような利点を提供するものとなる。即ち、先ず、高温
・高湿の条件下における劣化に対する耐性が向上し、ガ
ラスの外側被膜を形成せずに製作した太陽電池と比べて
50％以上の耐久性の向上が得られるという利点が得られ
る。また更に、ペーストの層を、電極やはんだ付けパッ
ドに変化させている間に基板が破損する破損率が顕著に
減少するという利点が得られる（この利点は「厚い」ア
ルミニウムの裏電極を形成するときに特に重要であ
る）。
先に簡単に触れたように、本発明に従って設けるガラ
スの外側被膜は、二段階焼成法を用いた太陽電池の製造
過程においても、その裏電極の耐蝕性を向上させるとい
う目的に有用なものである。二段階焼成法では、先ず、
基板20の背面をアルミニウム・メタル・ペーストで被覆
し（このとき、銀のはんだ付けパッドを設けるための窓
部を形成することもあり、形成しないこともある）、続
いてそのアルミニウム・ペーストに対し、窒素雰囲気中
で焼成処理を施して裏電極を形成する。はんだ付けパッ
ド16を設けない場合には、これに続いて、最後に被覆し
たアルミニウム・ペーストの上を覆う被膜として、ガラ
スフリット・ペーストを塗布して乾燥させる。この後、
反射防止膜の上に、銀／ガラスフリット・ペーストを所
定のグリッド状電極のパターンで塗布し、更に、空気中
で焼成処理を施して、グリッド状電極を形成する。
スの外側被膜は、二段階焼成法を用いた太陽電池の製造
過程においても、その裏電極の耐蝕性を向上させるとい
う目的に有用なものである。二段階焼成法では、先ず、
基板20の背面をアルミニウム・メタル・ペーストで被覆
し（このとき、銀のはんだ付けパッドを設けるための窓
部を形成することもあり、形成しないこともある）、続
いてそのアルミニウム・ペーストに対し、窒素雰囲気中
で焼成処理を施して裏電極を形成する。はんだ付けパッ
ド16を設けない場合には、これに続いて、最後に被覆し
たアルミニウム・ペーストの上を覆う被膜として、ガラ
スフリット・ペーストを塗布して乾燥させる。この後、
反射防止膜の上に、銀／ガラスフリット・ペーストを所
定のグリッド状電極のパターンで塗布し、更に、空気中
で焼成処理を施して、グリッド状電極を形成する。
一方、銀のはんだ付けパッドをその中に収容するため
の開口を備えた裏電極を形成する場合には、アルミニウ
ム・ペーストの乾燥の実行後で且つ上述のガラスフリッ
ト・ペーストの塗布の実行前に、銀メタル／ガラスフリ
ット・ペーストの塗布を行なう。即ち、アルミニウム・
メタル・ペーストの層に形成した夫々の開口の中に、銀
メタル／ガラスフリット・ペーストを印刷法によって塗
布して乾燥させることにより、はんだ付けパッドの基と
なる銀ペーストのブロック16Aを形成するようにし、こ
れは、反射防止膜の上に銀／ガラスフリット・ペースト
を塗布する前に行なうことが好ましい。こうして追加し
た、はんだ付けパッド16を形成するための銀メタル／ガ
ラスフリット・ペーストに対する焼成処理は、グリッド
状電極を形成するための銀／ガラスフリット・ペースト
の焼成処理と同時に行なう。
の開口を備えた裏電極を形成する場合には、アルミニウ
ム・ペーストの乾燥の実行後で且つ上述のガラスフリッ
ト・ペーストの塗布の実行前に、銀メタル／ガラスフリ
ット・ペーストの塗布を行なう。即ち、アルミニウム・
メタル・ペーストの層に形成した夫々の開口の中に、銀
メタル／ガラスフリット・ペーストを印刷法によって塗
布して乾燥させることにより、はんだ付けパッドの基と
なる銀ペーストのブロック16Aを形成するようにし、こ
れは、反射防止膜の上に銀／ガラスフリット・ペースト
を塗布する前に行なうことが好ましい。こうして追加し
た、はんだ付けパッド16を形成するための銀メタル／ガ
ラスフリット・ペーストに対する焼成処理は、グリッド
状電極を形成するための銀／ガラスフリット・ペースト
の焼成処理と同時に行なう。
二段階焼成法を実施するための好適な方法を、図８〜
図11に示した。図８に示すように、基板20の背面にアル
ミニウム・メタル・ペーストを塗布して被膜12Aを形成
し、その際に、このアルミニウム・メタル・ペーストの
被膜の外縁部が、基板の外縁部に達せずにその手前で終
るようにして、図２に引用符号14で示したように基板の
周縁部を被覆しないまま残すようにすると共に、基板20
の背面の互いに離隔した複数の限られた領域30を露出さ
せている開口26Aを形成する。残念なことに、二段階焼
成法を採用する場合には、「厚い」アルミニウムの裏電
極を形成するということは不都合であり、それは、「厚
い」アルミニウムの裏電極を形成したならば、応力やそ
の他の要因によって太陽電池ブランクが反りを生じ、最
終的には割れを生じてしまうからであり、これについて
は既に述べたとおりである。続いて、塗布したアルミニ
ウム・メタル・ペーストに対して、窒素中において、70
0〜850℃で、約0.25〜４分間かけて焼成処理を施す。
図11に示した。図８に示すように、基板20の背面にアル
ミニウム・メタル・ペーストを塗布して被膜12Aを形成
し、その際に、このアルミニウム・メタル・ペーストの
被膜の外縁部が、基板の外縁部に達せずにその手前で終
るようにして、図２に引用符号14で示したように基板の
周縁部を被覆しないまま残すようにすると共に、基板20
の背面の互いに離隔した複数の限られた領域30を露出さ
せている開口26Aを形成する。残念なことに、二段階焼
成法を採用する場合には、「厚い」アルミニウムの裏電
極を形成するということは不都合であり、それは、「厚
い」アルミニウムの裏電極を形成したならば、応力やそ
の他の要因によって太陽電池ブランクが反りを生じ、最
終的には割れを生じてしまうからであり、これについて
は既に述べたとおりである。続いて、塗布したアルミニ
ウム・メタル・ペーストに対して、窒素中において、70
0〜850℃で、約0.25〜４分間かけて焼成処理を施す。
続いて、図９に示すように、基板の背面の複数の開口
26Aの中に、印刷法を用いて銀メタル・ペーストを塗布
することによって、複数のブロック16Aを形成し、その
際に、乾燥したアルミニウム・ペーストの層12Aの上
に、それらブロック16Aが僅かに重なるようにする。ま
た更に、同じく図９に示すように、反射防止膜10の上に
所望のグリッド状電極のパターンで、銀メタル／ガラス
フリット・ペースト4Aを塗布する。続いて、印刷法によ
って塗布した銀メタル・ペーストのブロック16Aと、印
刷法によって塗布した銀メタル／ガラスフリットの層4A
とを、先に説明したのと同じ条件で乾燥させることが好
ましいが、ただし必ずしもその条件で乾燥させねばなら
ないわけではない。
26Aの中に、印刷法を用いて銀メタル・ペーストを塗布
することによって、複数のブロック16Aを形成し、その
際に、乾燥したアルミニウム・ペーストの層12Aの上
に、それらブロック16Aが僅かに重なるようにする。ま
た更に、同じく図９に示すように、反射防止膜10の上に
所望のグリッド状電極のパターンで、銀メタル／ガラス
フリット・ペースト4Aを塗布する。続いて、印刷法によ
って塗布した銀メタル・ペーストのブロック16Aと、印
刷法によって塗布した銀メタル／ガラスフリットの層4A
とを、先に説明したのと同じ条件で乾燥させることが好
ましいが、ただし必ずしもその条件で乾燥させねばなら
ないわけではない。
一段階焼成法と二段階焼成法のいずれを採用している
場合でも、基板の前面への銀メタル／ガラスフリット・
ペーストの塗布と、基板の背面への銀メタル・ペースト
の塗布とのどちらを先にするかという順序は、決して絶
対的なものではないが、ただし、それらいずれの焼成法
を採用している場合でも、基板の背面への銀メタル・ペ
ーストの塗布を先にし、反射防止膜の上への銀メタル／
ガラスフリット・ペーストの塗布の後にする方が好まし
いといえる。また、それらいずれの焼成法を採用してい
る場合でも、それら２種類の銀含有形ペーストのいずれ
に対しても先に説明した乾燥処理条件で乾燥処理を施す
ことが好ましい。
場合でも、基板の前面への銀メタル／ガラスフリット・
ペーストの塗布と、基板の背面への銀メタル・ペースト
の塗布とのどちらを先にするかという順序は、決して絶
対的なものではないが、ただし、それらいずれの焼成法
を採用している場合でも、基板の背面への銀メタル・ペ
ーストの塗布を先にし、反射防止膜の上への銀メタル／
ガラスフリット・ペーストの塗布の後にする方が好まし
いといえる。また、それらいずれの焼成法を採用してい
る場合でも、それら２種類の銀含有形ペーストのいずれ
に対しても先に説明した乾燥処理条件で乾燥処理を施す
ことが好ましい。
この後、先に説明したものと同じガラスフリット・ペ
ースト18Aを基板の背面に塗布し、その際に、図10に示
したように、このガラスフリット・ペースト18Aが、窓
部28Aにおいて銀ペーストのブロック16Aの上に部分的に
重なるようにする。
ースト18Aを基板の背面に塗布し、その際に、図10に示
したように、このガラスフリット・ペースト18Aが、窓
部28Aにおいて銀ペーストのブロック16Aの上に部分的に
重なるようにする。
続いて、基板に対して、先に説明した焼成処理条件で
焼成処理を施し、それによって、はんだ付けパッドと表
電極とを形成すると共に、裏電極を被覆するガラスの外
側被膜を形成する。
焼成処理を施し、それによって、はんだ付けパッドと表
電極とを形成すると共に、裏電極を被覆するガラスの外
側被膜を形成する。
尚、この二段階焼成法では、アルミニウム・メタル・
ペーストを塗布する厚さを、基板のそのペーストを塗布
した領域における単位面積あたりの金属アルミニウムの
成分量が、1.5mg/cm2となるような厚さにしている。
ペーストを塗布する厚さを、基板のそのペーストを塗布
した領域における単位面積あたりの金属アルミニウムの
成分量が、1.5mg/cm2となるような厚さにしている。
以下の具体例を参照することによって、本発明を更に
明瞭に理解することができる。
明瞭に理解することができる。
具体例Ｉ （一段階焼成法） 図３〜図７を参照しつつ説明して行くと、先ず、EFG
法で成長させた４×４インチ（約102×102mm）の大きさ
のｐ型のシリコン基板20を用意する。このシリコン基板
20は、その導電率が約１〜４Ωcm、その厚さが約0.016
インチ（約0.4mm）のものである。このシリコン基板
は、その前面の表面から0.5ミクロンの深さの位置に、
リン・スプレー拡散法やその他の適当な拡散法によって
浅いｐ−ｎ接合22を形成してあり、更に、厚さが約800
オングストロームの窒化珪素の反射防止膜10で、この基
板４の前面を被覆してあり、この反射防止膜10は、前掲
の米国特許第4751191号に記載されている方法に従って
形成したものである。
法で成長させた４×４インチ（約102×102mm）の大きさ
のｐ型のシリコン基板20を用意する。このシリコン基板
20は、その導電率が約１〜４Ωcm、その厚さが約0.016
インチ（約0.4mm）のものである。このシリコン基板
は、その前面の表面から0.5ミクロンの深さの位置に、
リン・スプレー拡散法やその他の適当な拡散法によって
浅いｐ−ｎ接合22を形成してあり、更に、厚さが約800
オングストロームの窒化珪素の反射防止膜10で、この基
板４の前面を被覆してあり、この反射防止膜10は、前掲
の米国特許第4751191号に記載されている方法に従って
形成したものである。
続いて、この基板の背面の互いに離隔した８個の小さ
な領域（各々が約0.250×0.250インチ（約6.4×6.4mm）
の大きさの領域）を、銀メタル・ペーストの層で均一に
被覆して、印刷した銀ペーストのブロック16を形成す
る。これを形成するのに使用する銀メタル・ペースト
は、DuPont社の「4942」銀メタル・ペーストを、ESL社
の「＃2554」ニッケル・ペーストと約10〜25重量％のカ
ルビトールとで希釈したものである。ブロック16を印刷
するには、パッド印刷法を用いるようにし、また、塗布
するペーストの厚さは、印刷した各々の層16において、
基板のペーストを塗布した表面の単位面積あたりの銀の
重量が、約18mg/cm2になるような厚さにする。続いて、
それらペーストのブロック16を、空気中において、150
℃で、２〜４分間かけて乾燥させる（図３参照）。
な領域（各々が約0.250×0.250インチ（約6.4×6.4mm）
の大きさの領域）を、銀メタル・ペーストの層で均一に
被覆して、印刷した銀ペーストのブロック16を形成す
る。これを形成するのに使用する銀メタル・ペースト
は、DuPont社の「4942」銀メタル・ペーストを、ESL社
の「＃2554」ニッケル・ペーストと約10〜25重量％のカ
ルビトールとで希釈したものである。ブロック16を印刷
するには、パッド印刷法を用いるようにし、また、塗布
するペーストの厚さは、印刷した各々の層16において、
基板のペーストを塗布した表面の単位面積あたりの銀の
重量が、約18mg/cm2になるような厚さにする。続いて、
それらペーストのブロック16を、空気中において、150
℃で、２〜４分間かけて乾燥させる（図３参照）。
続いて、基板の背面の領域をアルミニウム・ペースト
の層で被覆する。ここで使用するアルミニウム・ペース
トは、Ferro社の「FX53−015」アルミニウムメタル・ペ
ーストに、約10〜25重量％のカルビトールを加えて希釈
したものである。このアルミニウム・メタル・ペースト
を塗布する際には、基板４の背面の中央部分にパッド印
刷法によって塗布するようにし、またその際に、基板の
周縁部14の、幅が約0.040インチ（約1.0mm）の帯状部分
を、被覆しないまま残すようにする。更に、このアルミ
ニウム・メタル・ペーストを印刷法によって塗布する際
には、先に説明したように、銀メタル・ペーストのブロ
ック16の周縁部に約0.030インチ（約0.8mm）の幅で重な
りを生じるような大きさの複数の窓部26を形成する。ま
た、このアルミニウム・メタル・ペーストを塗布する際
には、アルミニウム・ペーストの層12の中のアルミニウ
ムの含有量が約8mg×cm2となるようにする。続いてこの
アルミニウムの層12を、空気中において、150℃で、２
〜４分間かけて乾燥させる（図４参照）。
の層で被覆する。ここで使用するアルミニウム・ペース
トは、Ferro社の「FX53−015」アルミニウムメタル・ペ
ーストに、約10〜25重量％のカルビトールを加えて希釈
したものである。このアルミニウム・メタル・ペースト
を塗布する際には、基板４の背面の中央部分にパッド印
刷法によって塗布するようにし、またその際に、基板の
周縁部14の、幅が約0.040インチ（約1.0mm）の帯状部分
を、被覆しないまま残すようにする。更に、このアルミ
ニウム・メタル・ペーストを印刷法によって塗布する際
には、先に説明したように、銀メタル・ペーストのブロ
ック16の周縁部に約0.030インチ（約0.8mm）の幅で重な
りを生じるような大きさの複数の窓部26を形成する。ま
た、このアルミニウム・メタル・ペーストを塗布する際
には、アルミニウム・ペーストの層12の中のアルミニウ
ムの含有量が約8mg×cm2となるようにする。続いてこの
アルミニウムの層12を、空気中において、150℃で、２
〜４分間かけて乾燥させる（図４参照）。
この後、Corning社の「7574」ガラスフリットを配合
した亜鉛含有形硼珪酸ガラスフリット・ペーストの層18
を、乾燥したアルミニウム・ペーストの層12の上と、基
板の周縁部14の上とに、パッド印刷法を用いて塗布し、
このとき塗布する厚さは、焼成後に形成されるガラスの
層の厚さが約４ミクロンになるような厚さにする。この
ガラスフリット・ペーストの層18の中のガラスフリット
の総量は約1.5mg/cm2である。ガラスフリット・ペース
トの層18は、基板の外縁部まで存在するようにし、ま
た、このガラスフリット・ペーストの層18には、銀メタ
ル・ペーストの夫々のブロック16に位置を合わせた８個
の矩形の開口28を形成し、それら開口28の大きさは、こ
のガラスフリット・ペーストの層18が、アルミニウム・
ペーストの層12の窓部26の周縁部の上に、約0.015イン
チ（約0.4mm）の幅で重なるような大きさにする（即
ち、各々の窓部28の大きさを、約0.150×0.150インチ
（約3.8×3.8mm）にする）。続いて、このガラスフリッ
ト・ペーストの層18を、150℃で、１〜４分間かけて乾
燥させる。
した亜鉛含有形硼珪酸ガラスフリット・ペーストの層18
を、乾燥したアルミニウム・ペーストの層12の上と、基
板の周縁部14の上とに、パッド印刷法を用いて塗布し、
このとき塗布する厚さは、焼成後に形成されるガラスの
層の厚さが約４ミクロンになるような厚さにする。この
ガラスフリット・ペーストの層18の中のガラスフリット
の総量は約1.5mg/cm2である。ガラスフリット・ペース
トの層18は、基板の外縁部まで存在するようにし、ま
た、このガラスフリット・ペーストの層18には、銀メタ
ル・ペーストの夫々のブロック16に位置を合わせた８個
の矩形の開口28を形成し、それら開口28の大きさは、こ
のガラスフリット・ペーストの層18が、アルミニウム・
ペーストの層12の窓部26の周縁部の上に、約0.015イン
チ（約0.4mm）の幅で重なるような大きさにする（即
ち、各々の窓部28の大きさを、約0.150×0.150インチ
（約3.8×3.8mm）にする）。続いて、このガラスフリッ
ト・ペーストの層18を、150℃で、１〜４分間かけて乾
燥させる。
続いて、窒化珪素膜10の上に、図１に示すようなグリ
ッド状電極のパターンで、銀メタル／ガラスフリット・
ペーストを印刷法を用いて塗布する。このペーストはFe
rro社の「＃3349」銀／ガラスフリット・ペーストを含
む。このペーストを塗布して銀／ガラスフリット・ペー
ストの膜を形成するに際しては、（１）基板のこのペー
ストを塗布した領域の単位面積あたりの銀の成分量が、
約10mg/cm2となり、且つ、（２）太陽電池ブランクに焼
成処理を施した後に形成されるグリッド状電極の厚さ
（即ち高さ）が、略々30ミクロン程度になるように、そ
の塗布を行なう。
ッド状電極のパターンで、銀メタル／ガラスフリット・
ペーストを印刷法を用いて塗布する。このペーストはFe
rro社の「＃3349」銀／ガラスフリット・ペーストを含
む。このペーストを塗布して銀／ガラスフリット・ペー
ストの膜を形成するに際しては、（１）基板のこのペー
ストを塗布した領域の単位面積あたりの銀の成分量が、
約10mg/cm2となり、且つ、（２）太陽電池ブランクに焼
成処理を施した後に形成されるグリッド状電極の厚さ
（即ち高さ）が、略々30ミクロン程度になるように、そ
の塗布を行なう。
この後、シリコン基板を用いたこの太陽電池ブランク
に対し、放射加熱式のベルト形炉の炉内において、酸素
含有形雰囲気中で焼成処理を施す。この焼成処理にかけ
る時間は、基板が約790℃のピーク温度に達した後に、
基板をそのピーク温度に１〜６秒間保持することのでき
る時間とする。炉の搬出領域の温度は約100〜125℃と
し、また、炉内のコンベヤ・ベルトの搬送速度は、個々
の基板が炉内に滞在する時間が、２〜10分間、これは、
基板の温度が次第に上昇してピーク温度に達し、その後
に今度は次第に低下して、炉から出るときには、約70℃
となっているようにするための充分な時間である、にな
るようにする搬送速度にする。
に対し、放射加熱式のベルト形炉の炉内において、酸素
含有形雰囲気中で焼成処理を施す。この焼成処理にかけ
る時間は、基板が約790℃のピーク温度に達した後に、
基板をそのピーク温度に１〜６秒間保持することのでき
る時間とする。炉の搬出領域の温度は約100〜125℃と
し、また、炉内のコンベヤ・ベルトの搬送速度は、個々
の基板が炉内に滞在する時間が、２〜10分間、これは、
基板の温度が次第に上昇してピーク温度に達し、その後
に今度は次第に低下して、炉から出るときには、約70℃
となっているようにするための充分な時間である、にな
るようにする搬送速度にする。
以上のようにして得られる太陽電池はそのアルミニウ
ム電極の厚さが約30ミクロンとなり、また、その基板の
アルミニウム／シリコン界面に形成されるP+層の深さが
約８ミクロンとなる。更に、この具体例に従って製造し
た太陽電池は、一般的に、その効率が12.5〜14％とな
り、フィル・ファクタの値が0.72〜0.79となり、更に、
腐蝕に対する優れた耐性を備えたものとなる。
ム電極の厚さが約30ミクロンとなり、また、その基板の
アルミニウム／シリコン界面に形成されるP+層の深さが
約８ミクロンとなる。更に、この具体例に従って製造し
た太陽電池は、一般的に、その効率が12.5〜14％とな
り、フィル・ファクタの値が0.72〜0.79となり、更に、
腐蝕に対する優れた耐性を備えたものとなる。
次の具体例は、本発明を組み込んだ二段階焼成法を示
したものである。
したものである。
具体例II （二段階焼成法） 具体例Ｉに関して説明したものと同じ太陽電池ブラン
クを用意する。基板20の背面に、具体例Ｉで使用したも
のと同じアルミニウム・メタル・ペーストを塗布して層
12Aとし、その際に、この層12Aが、約0.170×0.170イン
チ（約4.3×4.3mm）の大きさの８個の矩形の開口26Aを
備えるようにすると共に、図２に引用符号14で示したよ
うに、基板の周縁部を約0.040インチ（約1.0mm）の幅で
被覆しないまま残すようにする。このペーストを塗布す
る厚さは、基板のペースト塗布領域における単位面積あ
たりのアルミニウム金属粒子の量が、1.5mg/cm2となる
ようにする。続いて、その太陽電池ブランクに対し、炉
内で、窒素雰囲気中において焼成処理を施し、その際
に、その太陽電池ブランクを820℃のピーク温度にまで
加熱した後に、そのピーク温度に約0.25分間保持するよ
うにする。
クを用意する。基板20の背面に、具体例Ｉで使用したも
のと同じアルミニウム・メタル・ペーストを塗布して層
12Aとし、その際に、この層12Aが、約0.170×0.170イン
チ（約4.3×4.3mm）の大きさの８個の矩形の開口26Aを
備えるようにすると共に、図２に引用符号14で示したよ
うに、基板の周縁部を約0.040インチ（約1.0mm）の幅で
被覆しないまま残すようにする。このペーストを塗布す
る厚さは、基板のペースト塗布領域における単位面積あ
たりのアルミニウム金属粒子の量が、1.5mg/cm2となる
ようにする。続いて、その太陽電池ブランクに対し、炉
内で、窒素雰囲気中において焼成処理を施し、その際
に、その太陽電池ブランクを820℃のピーク温度にまで
加熱した後に、そのピーク温度に約0.25分間保持するよ
うにする。
こうしてアルミニウム・メタル・ペーストの焼成が完
了したならば、DuPont社の「4942」銀ペーストとESL社
の「2554」Niペーストとの混合物を10〜25％のカルビト
ールで希釈して調製した銀メタル／ガラスフリット・ペ
ーストを基板の背面の複数の開口26Aの中に塗布して、
銀メタル・ペーストの複数のブロック16Aを形成し、そ
の際に、それらブロックの銀メタル・ペーストが、その
銀メタル・ペーストを充填した開口26Aの各側辺部にお
いて、約0.40インチ（約1.0mm）の幅で、焼成したアル
ミニウムの上に重なるようにする。銀ペーストのブロッ
ク16Aを、空気中で150℃で２〜４分間かけて乾燥させ
る。DuPont社とESL社の夫々のペーストを混合して調製
した上述のペースト混合物は具体例Ｉで使用したものと
同じであるが、ただしこのペーストを塗布する量は、基
板のこのペーストを塗布した領域における単位面積あた
りのアルミニウムの量が約2.0mg/cm2となるような塗布
量とする。
了したならば、DuPont社の「4942」銀ペーストとESL社
の「2554」Niペーストとの混合物を10〜25％のカルビト
ールで希釈して調製した銀メタル／ガラスフリット・ペ
ーストを基板の背面の複数の開口26Aの中に塗布して、
銀メタル・ペーストの複数のブロック16Aを形成し、そ
の際に、それらブロックの銀メタル・ペーストが、その
銀メタル・ペーストを充填した開口26Aの各側辺部にお
いて、約0.40インチ（約1.0mm）の幅で、焼成したアル
ミニウムの上に重なるようにする。銀ペーストのブロッ
ク16Aを、空気中で150℃で２〜４分間かけて乾燥させ
る。DuPont社とESL社の夫々のペーストを混合して調製
した上述のペースト混合物は具体例Ｉで使用したものと
同じであるが、ただしこのペーストを塗布する量は、基
板のこのペーストを塗布した領域における単位面積あた
りのアルミニウムの量が約2.0mg/cm2となるような塗布
量とする。
続いて、アルミニウム電極の上に、約55重量％の硼珪
酸亜鉛ガラスと約45重量％の有機ビヒクルとから成るガ
ラスフリット・ペーストを、印刷法を用いて塗布する。
このペーストを塗布する量は、その塗布面における単位
面積あたりのガラスフリット量が約1.5mg/cm2となるよ
うな塗布量とする。続いてこのガラスフリット・ペース
トを、空気中において約150℃で、１〜４分間かけて乾
燥させる。
酸亜鉛ガラスと約45重量％の有機ビヒクルとから成るガ
ラスフリット・ペーストを、印刷法を用いて塗布する。
このペーストを塗布する量は、その塗布面における単位
面積あたりのガラスフリット量が約1.5mg/cm2となるよ
うな塗布量とする。続いてこのガラスフリット・ペース
トを、空気中において約150℃で、１〜４分間かけて乾
燥させる。
続いて窒化銀の反射防止膜の上に、銀メタル・ガラス
フリット・ペーストを印刷法を用いて塗布する。このと
き塗布するペーストの組成と、それを塗布するために用
いる印刷法とは、具体例Ｉにおけるものと同じである。
続く次の工程として、この銀ペーストの層4A（図10）を
150℃で１〜４分間かけて乾燥させるようにしても良
い。ただし、途中で乾燥処理を行なうことなく焼成処理
をする方が良ければ、この乾燥処理は省略しても良い。
フリット・ペーストを印刷法を用いて塗布する。このと
き塗布するペーストの組成と、それを塗布するために用
いる印刷法とは、具体例Ｉにおけるものと同じである。
続く次の工程として、この銀ペーストの層4A（図10）を
150℃で１〜４分間かけて乾燥させるようにしても良
い。ただし、途中で乾燥処理を行なうことなく焼成処理
をする方が良ければ、この乾燥処理は省略しても良い。
この後、具体例Ｉに関して説明した焼成処理の仕方
で、太陽電池ブランクに対して焼成処理を施す。
で、太陽電池ブランクに対して焼成処理を施す。
二段階焼成法を用いて製作した太陽電池の、電池効率
とフィル・ファクタの値とは、一段階焼成法を用いて製
作した太陽電池におけるそれらの値と略々同等であるも
のの、僅かに低い値になる。二段階焼成法を用いて製作
した太陽電池の耐蝕性の向上度は一段階焼成法を用いて
製作した太陽電池のものと変わらない。
とフィル・ファクタの値とは、一段階焼成法を用いて製
作した太陽電池におけるそれらの値と略々同等であるも
のの、僅かに低い値になる。二段階焼成法を用いて製作
した太陽電池の耐蝕性の向上度は一段階焼成法を用いて
製作した太陽電池のものと変わらない。
図12は、本発明に係る一段階焼成法の実施例と二段階
焼成法の実施例とのいずれにも関係した図であり、基板
に焼成処理を施して、窒化珪素の反射防止膜の上に塗布
してあった銀／ガラスフリット・ペーストから表電極を
形成する際の、基板の温度変化を示したグラフである。
図12からわかるように、基板の温度は790℃まで急速に
上昇して行き、その後、基板が炉内の冷却領域を通過す
るにつれて今度は急速に低下して行く。基板が700℃以
上の温度に保持される時間は、５〜20秒間とすべきであ
る。また図12に示すように、基板が700℃以上の温度に
保持される時間は、約12秒間とすることが好ましい。
焼成法の実施例とのいずれにも関係した図であり、基板
に焼成処理を施して、窒化珪素の反射防止膜の上に塗布
してあった銀／ガラスフリット・ペーストから表電極を
形成する際の、基板の温度変化を示したグラフである。
図12からわかるように、基板の温度は790℃まで急速に
上昇して行き、その後、基板が炉内の冷却領域を通過す
るにつれて今度は急速に低下して行く。基板が700℃以
上の温度に保持される時間は、５〜20秒間とすべきであ
る。また図12に示すように、基板が700℃以上の温度に
保持される時間は、約12秒間とすることが好ましい。
本発明の構成には多くの利点がある。先ず、ガラスの
層は、太陽電池の使用中におけるアルミニウムの裏電極
の腐蝕を効果的に防止する。従って、複数の太陽電池か
ら成る太陽電池モジュールを封入せねばならないという
ことの重要性を軽減している。更にガラスの層は、良好
な誘電体としての性質を備えおり、電気絶縁層として機
能する。このことは、例えばラップアラウンド形の表電
極を形成したい場合等に、特に重要である。
層は、太陽電池の使用中におけるアルミニウムの裏電極
の腐蝕を効果的に防止する。従って、複数の太陽電池か
ら成る太陽電池モジュールを封入せねばならないという
ことの重要性を軽減している。更にガラスの層は、良好
な誘電体としての性質を備えおり、電気絶縁層として機
能する。このことは、例えばラップアラウンド形の表電
極を形成したい場合等に、特に重要である。
本発明の教示に従って製作した装置は、通常の促進試
験の条件下（高温・高湿の条件下）に置くことによって
示される予測寿命が、保護層を備えていない太陽電池と
比べて格段に延長されており、これは主として、ガラス
の保護層が保護の機能を果たすことによって、焼成処理
時並びに太陽電池の使用中におけるアルミニウムの裏電
極の酸化が防止または軽減されることによるものであ
る。本発明に係る一段階焼成法では、焼成処理時に裏電
極に「バンプ」が生成されることが防止される。更に、
以上に説明した一段階焼成法によれば、裏電極を従来の
アルミニウムの裏電極と比べて格段に厚く形成すること
ができる。本発明によって得られる利点としては更に、
効率の平均値が12.5〜14.0％で、フィル・ファクタの平
均値が0.72〜0.79の範囲内にある太陽電池を、多結晶の
薄板を基板として用いてばらつきなく生産し得るという
ことがあり、尚、効率の値に関しては、二段階焼成法に
よって形成した太陽電池の方が、一段階焼成法によって
製作した太陽電池よりも低い値となる傾向がある。
験の条件下（高温・高湿の条件下）に置くことによって
示される予測寿命が、保護層を備えていない太陽電池と
比べて格段に延長されており、これは主として、ガラス
の保護層が保護の機能を果たすことによって、焼成処理
時並びに太陽電池の使用中におけるアルミニウムの裏電
極の酸化が防止または軽減されることによるものであ
る。本発明に係る一段階焼成法では、焼成処理時に裏電
極に「バンプ」が生成されることが防止される。更に、
以上に説明した一段階焼成法によれば、裏電極を従来の
アルミニウムの裏電極と比べて格段に厚く形成すること
ができる。本発明によって得られる利点としては更に、
効率の平均値が12.5〜14.0％で、フィル・ファクタの平
均値が0.72〜0.79の範囲内にある太陽電池を、多結晶の
薄板を基板として用いてばらつきなく生産し得るという
ことがあり、尚、効率の値に関しては、二段階焼成法に
よって形成した太陽電池の方が、一段階焼成法によって
製作した太陽電池よりも低い値となる傾向がある。
当業者には容易に理解されるように、本発明は、以上
の詳細な説明を考慮すれば当業者にとって自明な、様々
な改変や変更を加えることができ、また、同様に自明な
様々な別構成態様で実施し得るものである。例えば、必
ずしもEFG法で形成した基板を使用せずとも、上述の効
果を得ることは可能である。即ち、その他の方法で形成
した単結晶基板及び多結晶基板も使用可能である。更
に、例えば太陽電池の裏電極に関しても、引用符号16で
示したようなはんだ付けパッドをこの裏電極とは別に設
けることは必ずしも必要ではなく、このアルミニウムの
裏電極を、その全長さ及び全幅に亙って実質的に連続し
た形状とすることも可能である。従って、以上の明細書
の記載は、あくまでも具体例を提示するためのものであ
って、本発明をその最も広い範囲において限定している
というものではないことを理解されたい。従って、本発
明の範囲を限定しているのは、添付の請求の範囲だけで
あるということを理解されたい。
の詳細な説明を考慮すれば当業者にとって自明な、様々
な改変や変更を加えることができ、また、同様に自明な
様々な別構成態様で実施し得るものである。例えば、必
ずしもEFG法で形成した基板を使用せずとも、上述の効
果を得ることは可能である。即ち、その他の方法で形成
した単結晶基板及び多結晶基板も使用可能である。更
に、例えば太陽電池の裏電極に関しても、引用符号16で
示したようなはんだ付けパッドをこの裏電極とは別に設
けることは必ずしも必要ではなく、このアルミニウムの
裏電極を、その全長さ及び全幅に亙って実質的に連続し
た形状とすることも可能である。従って、以上の明細書
の記載は、あくまでも具体例を提示するためのものであ
って、本発明をその最も広い範囲において限定している
というものではないことを理解されたい。従って、本発
明の範囲を限定しているのは、添付の請求の範囲だけで
あるということを理解されたい。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ボッタリ・フランク・ジェイ アメリカ合衆国マサチューセッツ州 01720，アクトン，ジョン・スウィフ ト・ロード ６ (72)発明者 ハノカ，ジャック・アイ アメリカ合衆国マサチューセッツ州 02146，ブルックリン，ヨーク・テラス 107 (56)参考文献 特開 平４−11786（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−101468（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−15864（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−44072（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−122582（ＪＰ，Ａ) 特表 平３−502627（ＪＰ，Ａ) 特表 昭63−501668（ＪＰ，Ａ) 米国特許3888698（ＵＳ，Ａ) 国際公開92／5587（ＷＯ，Ａ１) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 31/04 - 31/078
Claims (31)
- 【請求項１】有効寿命を改善した光電池の製作方法であ
って、 （ａ）前面、背面、上記前面に近接する狭いｐ−ｎ接
合、及び上記前面を被覆する反射防止膜を有する半導体
基板を具備する太陽電池ブランクを準備する工程と、 （ｂ）上記半導体基板の背面のほとんどすべての部分を
被覆するように、上記半導体基板の背面にメタル・ペー
ストの層を塗布する工程と、 （ｃ）上記工程（ｂ）において上記背面に塗布されたメ
タル・ペースト全体に無機ガラスフリット・ペーストの
層を塗布する工程と、 （ｄ）上記反射防止膜上に、メタル／ガラスフリットペ
ーストを所定の電極パターンで塗布する工程と、 （ｅ）上記太陽電池ブランクを、含有酸素雰囲気中で、
（１）上記メタル／ガラスフリットペーストが上記反射
防止膜を貫通して浸透し、上記メタル／ガラスフリット
ペーストの金属成分が上記半導体基板の前面と機械的に
付着して電気接点を形成し、（２）上記工程（ｂ）で塗
布された上記メタルペーストの金属成分が上記半導体基
板の背面と機械的に付着して金属電気接点を形成し、
（３）上記ガラスフリットペースト内のガラスが溶解し
て、上記半導体基板の背面上に形成された金属接点を封
入する付着保護ガラス層を形成する、ような温度及び時
間だけ焼成する工程と、 を備えることを特徴とする方法。 - 【請求項２】請求項１記載の方法であって、上記半導体
基板はシリコンからなることを特徴とする方法。 - 【請求項３】請求項１又は請求項２記載の方法であっ
て、前記工程（ｂ）で用いられる前記メタルペーストは
アルミニウムメタルペーストであり、前記メタル／ガラ
スフリットペーストは銀／ガラスフリットペーストであ
る、ことを特徴とする方法。 - 【請求項４】請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載
の方法であって、前記反射防止膜の層は、窒化珪素を含
み、厚みが約800Åである、ことを特徴とする方法。 - 【請求項５】請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載
の方法であって、前記メタル／ガラスフリットペースト
内のガラスフリットは、鉛含有硼珪酸ガラス、亜鉛含有
硼珪酸ガラス及び鉛含有硼珪酸ガラスと亜鉛含有硼珪酸
ガラスとの混合物からなる群より選択されることを特徴
とする方法。 - 【請求項６】請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載
の方法であって、前記工程（ｂ）において、前記メタル
ペーストは、パッド印刷技術によって塗布される、こと
を特徴とする方法。 - 【請求項７】請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載
の方法であって、前記工程（ｅ）は空気中で行われる、
ことを特徴とする方法。 - 【請求項８】請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載
の方法であって、前記半導体基板は、780〜810℃のピー
ク温度で且つ約700℃以上となる時間は20秒を越えない
状態で加熱される、ことを特徴とする方法。 - 【請求項９】請求項１〜請求項８のいずれか１項に記載
の方法であって、前記半導体基板は、780〜810℃のピー
ク温度で、１〜６秒間だけ加熱される、ことを特徴とす
る方法。 - 【請求項１０】請求項１〜請求項９のいずれか１項に記
載の方法であって、前記工程（ｂ）において塗布された
メタル・ペーストは、前記工程（ｃ）の前に乾燥され
る、ことを特徴とする方法。 - 【請求項１１】請求項１〜請求項10のいずれか１項に記
載の方法であって、前記工程（ｃ）において塗布された
ガラスフリット・ペーストは、前記工程（ｄ）の前に乾
燥される、ことを特徴とする方法。 - 【請求項１２】請求項１〜請求項11のいずれか１項に記
載の方法であって、前記工程（ｂ）において塗布された
メタル・ペーストは前記工程（ｃ）の前に乾燥され、前
記工程（ｃ）において塗布されたガラスフリット・ペー
ストは前記工程（ｄ）の前に乾燥される、ことを特徴と
する方法。 - 【請求項１３】請求項10〜請求項12のいずれか１項に記
載の方法であって、前記乾燥は、約150℃で空気中で行
われる、ことを特徴とする方法。 - 【請求項１４】請求項１〜請求項13のいずれか１項に記
載の方法であって、 前記工程（ｂ）において、前記メタル・ペーストは、前
記半導体基板の背面の所定部分を露出する少なくとも２
個以上の孔を有する層を形成するように塗布され、 さらに、前記工程（ｂ）の後であるが前記工程（ｃ）の
前に、上記背面の所定の露出部分を被覆するように、第
２のメタル・ペーストが塗布され、 さらに、上記孔と整合する開口を形成し且つ上記孔にお
ける最初のメタル・ペーストと重なるような寸法で、前
記ガラスフリット・ペーストが塗布される、 ことを特徴とする方法。 - 【請求項１５】請求項１〜請求項13のいずれか１項に記
載の方法であって、 前記工程（ｂ）の前に、前記背面の複数の不連続の領域
が半田付け可能な金属を含む別のメタル・ペーストのブ
ロックで形成されるように、上記別のメタル・ペースト
を前記背面に塗布し、且つ上記ブロックの一つの所定の
部分を露出する少なくとも２個以上の窓部を有するメタ
ル・ペースト層を形成し且つ上記メタル・ペースト層が
上記ブロックの縁部と重なるように最初のメタルペース
トを塗布し、 さらに、上記窓部と整合する孔を形成し且つ前記ガラス
フリット・ペーストが上記窓部において最初のメタルペ
ーストに重なるように前記グラスフリット・ペーストを
塗布する、 ことを特徴とする方法。 - 【請求項１６】請求項15に記載の方法であって、前記別
のメタルペーストは銀メタル・ペーストであり、前記最
初のメタルペーストはアルミニウムメタル・ペーストで
ある、ことを特徴とする方法。 - 【請求項１７】請求項１〜請求項16のいずれか１項に記
載の方法であって、前記工程（ｅ）において、前記半導
体基板は、780〜810℃のピーク温度まで急速に加熱され
て、ピーク温度に達した後は急速に冷却される、ことを
特徴とする方法。 - 【請求項１８】改善された有効寿命を有する光電池の製
作方法であって、 （ａ）前面、背面、上記前面に近接する狭いｐ−ｎ接
合、及び上記前面を被覆する反射防止膜を有するシリコ
ン基板を具備する太陽電池ブランクを準備する工程と、 （ｂ）上記シリコン基板の背面の所定の第１領域を被覆
するように、上記シリコン基板の背面に第１のメタル・
ペーストの層を塗布する工程と、 （ｃ）上記第１のメタル・ペーストによって被覆されて
いない上記シリコン基板の背面の第２領域を被覆し且つ
上記第１のメタル・ペーストの層の部分に重なるよう
に、第２のメタル・ペーストの層を塗布する工程と、 （ｄ）上記工程（ｃ）において上記シリコン基板の背面
に塗布された上記第２のメタル・ペーストの層全体に、
無機ガラスフリット・ペーストの層を塗布する工程と、 （ｅ）所定の電極パターンで、上記反射防止膜上に、メ
タル／無機ガラスフリット・ペーストを塗布する工程
と、 （ｆ）上記太陽電池ブランクを含有酸素雰囲気中で、
（１）上記メタル／ガラスフリット・ペーストが上記シ
リコン基板の前面に結合された低抵抗の電気接点を形成
し、（２）上記工程（ｂ）において塗布された上記第１
のメタル・ペーストの金属成分が、上記シリコン基板の
背面の各上記第１領域とのオーム結合を形成する機械的
に付着する金属層を形成し、（３）上記工程（ｃ）にお
いて塗布された上記第２のメタル・ペーストの金属成分
が、上記シリコン基板の背面の上記第２領域とのオーム
裏接点を形成するように、上記シリコン基板と合金化さ
れ、（４）上記ガラスフリット・ペースト内のガラスフ
リットが、上記裏接点を封入する付着連続ガラス層を形
成するように溶解される、ような温度及び時間だけ焼成
する工程と、 を備えることを特徴とする方法。 - 【請求項１９】請求項18に記載の方法であって、前記ガ
ラスフリット・ペースト内のガラスフリットは、鉛含有
硼珪酸ガラス、亜鉛含有硼珪酸ガラス、及び鉛眼油硼珪
酸ガラスと亜鉛含有硼珪酸ガラスとの混合物からなる群
より選択される、ことを特徴とする方法。 - 【請求項２０】請求項18又は請求項19に記載の方法であ
って、 前記第１及び第２のメタル・ペーストが、パッド印刷技
術によって、前記太陽電池ブランクに塗布され、 前記メタル／ガラスフリット・ペーストは、直接書き込
み技術によって、上記太陽電池ブランクに塗布される、 ことを特徴とする方法。 - 【請求項２１】光電池であって、 前面、背面、上記前面に近接する狭いｐ−ｎ接合を有す
るシリコン半導体基板と、 上記背面に機械的に付着し且つ電気的に接触しているア
ルミニウムを含む第１の導電性金属層と、 上記前面に付着し且つ電気的に接触している所定のグリ
ッド電極パターンを規定する第２の導電性金属層と、 少なくとも上記第２の導電性金属層によって被覆されて
いない上記半導体基板の前面の部分を被覆する放射線透
過性反射防止膜と、 上記第１の導電性金属層を被覆し且つシールするガラス
保護膜と、 を備えることを特徴とする光電池。 - 【請求項２２】請求項21記載の光電池であって、前記放
射線透過性反射防止膜は、窒化珪素を含有することを特
徴とする光電池。 - 【請求項２３】請求項21又は請求項22に記載の光電池で
あって、前記ガラス保護膜は、鉛含有硼珪酸ガラス、亜
鉛含有硼珪酸ガラス、及び鉛含有硼珪酸ガラスと亜鉛含
有硼珪酸ガラスとの混合物からなる群より選択される、
ことを特徴とする光電池。 - 【請求項２４】請求項21〜請求項23のいずれか１項に記
載の光電池であって、前記第１の金属層は、約96mm
2（3.781平方インチ）あたり約400〜700mgの範囲のアル
ミニウム重量に対応する濃度のアルミニウムを含有する
ことを特徴とする光電池。 - 【請求項２５】請求項21〜請求項24のいずれか１項に記
載の光電池であって、前記第２の金属層は、銀金属及び
無機ガラスフリットを含有し、前記放射線透過性反射防
止膜の厚みよりも厚い厚みを有する、ことを特徴とする
光電池。 - 【請求項２６】光電池であって、 前面、背面、及び上記前面に近接する狭いｐ−ｎ接合を
有するシリコン半導体基板と、 上記シリコン半導体基板の背面に機械的に付着し且つ電
気的に接触していて、上記半導体基板の背面の所定部位
を貫通する２個以上の孔を含み、アルミニウムを含有す
る第１の導電性金属層と、 上記第１の導電性層と電気的に接触する周縁部及び上記
シリコン半導体基板の背面に機械的に付着し且つ電気的
に接触する表面を有し、各上記孔に配設されている導電
性金属半田付けパッドと、 上記シリコン半導体基板に付着し且つ電気的に接触して
いて、所定のグリッド電極パターンを規定する第２の導
電性金属層と、 少なくとも上記第２の導電性金属層によって被覆されて
いない上記シリコン半導体基板の前面の部分を被覆する
放射線透過性反射防止膜と、 上記第１の導電性金属層を被覆してシールし、上記２個
以上の孔よりも小さい寸法であるが外部回路要素と連結
するために上記半田付けパッドの少なくとも中心領域を
露出するに十分大きな上記２個以上の孔を貫通して整合
する２個以上の開口を規定する電気絶縁性で耐腐食性の
無機材料の保護膜と、 を備えることを特徴とする光電池。 - 【請求項２７】請求項26に記載の光電池であって、前記
半田付けパッドは、前記第１の導電性金属層内の前記開
口を完全に充填することを特徴とする光電池。 - 【請求項２８】請求項26又は請求項27に記載の光電池で
あって、前記開口は、前記保護膜が前記半田付けパッド
の周縁部に重なるような大きさであることを特徴とする
光電池。 - 【請求項２９】請求項26〜請求項28のいずれか１項に記
載の光電池であって、前記半田付けパッドは、銀金属を
含有することを特徴とする光電池。 - 【請求項３０】請求項26〜請求項29のいずれか１項に記
載の光電池であって、 前記第２の導電性金属層は、銀金属を含有し、 前記放射線透過性反射防止膜は、窒化珪素である、 ことを特徴とする光電池。 - 【請求項３１】請求項26〜請求項30のいずれか１項に記
載の光電池であって、前記保護膜は、鉛含有硼珪酸ガラ
ス、亜鉛含有硼珪酸ガラス、及び鉛含有硼珪酸ガラスと
亜鉛含有硼珪酸ガラスとの混合物からなる群より選択さ
れるガラスからなる、ことを特徴とする光電池。
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