JP3436723B2 - 太陽電池の製造方法及び太陽電池 - Google Patents
太陽電池の製造方法及び太陽電池Info
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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Description
及び太陽電池に係り、特に球状半導体を用いた太陽電池
の製造方法及び太陽電池に関する。
じており、これに光を当て、電子正孔対を生成させる
と、生成した電子と正孔は内部電界により分離されて、
電子はn側に、正孔はp側に集められ、外部に負荷を接
続するとp側からn側に向けて電流が流れる。この効果
を利用し、光エネルギーを電気エネルギーに変換する素
子として太陽電池の実用化が進められている。
1mm以下の球状の半導体(Ball Semiconductor)上に
回路パターンを形成して半導体素子を製造する技術が開
発されている。
の半導体粒子を接続したソーラーアレーの製造方法が提
案されている(特開平6-13633号)。この方法で
は、図5に示すように、第1導電型表皮部と第2導電型内
部を有する半導体粒子207をアルミ箔の開口にアルミ
箔201の両側から突出するように配置し、片側の表皮
部209を除去し、絶縁層221を形成する。次に第2
導電型内部211の一部およびその上の絶縁層221を
除去し、その除去された領域217に第2アルミ箔21
9を結合する。その平坦な領域217が導電部としての
第2アルミ箔219に対し良好なオーミック接触を提供
するようにしたものである。
ような第1導電型表皮部と第2導電型内部を有する半導体
粒子すなわち、pn接合を持つ球状ダイオードのセルを
敷き詰めた太陽電池では、アセンブリ工程において、電
極となるモジュール基板(上記従来例の第2アルミ箔2
19)へ上記セルを装着する際に、球状ダイオードを構
成するp型シリコン層の露出部とn型のシリコン層部分
とが、共に電極となるモジュール基板に接触し、電気的
に短絡しやすいという問題点があった。
においては、生産性が低くコストが高くなってしまうと
いうという問題点があった。
であり、アセンブリ工程における電気的な短絡の問題を
抜本的に解消することができ、生産性が高くコストが大
幅に低減できる太陽電池の製造方法および太陽電池を提
供することを目的とする。
とも表面が第1導電型の半導体層を構成する球状基板表
面に、pn接合を形成するように形成された第2導電型
の半導体層を有する複数の球状半導体セルを、網目状の
導電性部材上に載置する工程と、前記球状半導体セルを
前記網目状の導電性部材の網目に填り込ませて整列させ
る工程と、前記球状半導体セルと、前記網目状の導電性
部材とを、導電性ペーストで接着する工程と、前記球状
半導体セルの下面を前記第1の半導体層が露呈するまで
研磨する工程と、前記網目状の導電性部材を、露呈した
前記第1の半導体層に接するように導電性部材を貫通さ
せた絶縁部材上に接合する工程と、を含むことを特徴と
する。かかる構成によれば、球状半導体セルを網目状の
導電性部材の網目に填り込ませて整列させ、これを導電
性ペーストで外側電極である網目状の導電性部材に電気
的に接続させると同時に、固定することができる。ま
た、これを一括して研磨することにより、極めて高精度
に内側電極の取り出し部を形成できる。さらに、網目状
の導電性部材の網目部分と、絶縁部材における導電性部
材(内側電極)を貫通させた部分とが、あらかじめ対応
するように形成しておくことができるので、各球状半導
体セルの位置が高精度に整列した太陽電池を、比較的簡
易な方法で製造することができるため、太陽電池のアセ
ンブリ工程における電気的な短絡の問題を抜本的に解消
することができ、かつ、生産性が高くコストが大幅に低
減できる。
光面を反射防止膜により覆う工程を含むことを特徴とす
る。かかる構成によれば、反射による光量の損失を低減
することができ、高効率の太陽電池を製造することがで
きる。
網目状の導電性部材の網目に填り込んで整列した状態に
載置され、該球状半導体セルと、前記網目状の導電性部
材とが導電性ペーストで接着され、前記球状半導体セル
の網目を通過した下面に露呈した第1の半導体層が、絶
縁部材を貫通するように形成された導電性部材上に接合
されたことを特徴とする。かかる構成によれば、各球状
半導体セルの位置精度が高精度に整列した太陽電池を得
ることができ、電気的な短絡の問題が抜本的に解消さ
れ、かつ、生産性が高くコストが大幅に低減できる太陽
電池を提供することができる。
光面が、反射防止膜により覆われたことを特徴とする。
かかる構成によれば、反射による光量の損失を低減する
ことができ、高効率の太陽電池を提供することができ
る。
造方法及び太陽電池の実施形態について図面を参照して
詳細に説明する。以下の実施形態において、第1導電型
をp型、第2導電型をn型として、説明を行うが、第1
導電型をn型、第2導電型をp型としても同様に製造で
きる。
1にその全体図、図2にその構成を説明するための分解
構成図を示すように、複数の球状半導体セル10が網目
状の導電性部材11の網目に填り込んで整列した状態に
載置されている。
電性の金属を使用することが好ましく、金属の種類とし
ては例えば、アルミニウム、ステンレス、モリブデン等
を用いる。この網目状の導電性部材11を形成する方法
については、例えば、鋳型に金属を流し込む鋳造法や、
金属板から型を打ち抜くプレス法等で形成することがで
きる。
目状の導電性部材11とが導電性ペースト16で接着さ
れ、この網目状の導電性部材11が太陽電池1の外側電
極となっている。この導電性ペースト16としては、例
えば、半田、銀ペースト、銅ペースト等を用いることが
できる。
が矩形として示されているが、他の形状でもよく、例え
ば、円形とすれば、球状半導体セル10を導電性ペース
ト16で接着する際に、ペーストの液だれが少なくでき
る。
たp型多結晶シリコン(第1導電型の半導体層)14
が、絶縁部材12を貫通するように、例えば、スクリー
ン印刷、メッキ法等により形成された導電性部材13と
電気的に接合されている。この絶縁部材12としては、
例えば、ガラスエポキシ樹脂、BT樹脂等を用いた一般
的なプリント基板またはTABテープ等の絶縁テープを
用いることができる。
2の下面に突出するように形成された太陽電池1の内側
電極13aが、各球状半導体セル10毎に形成されてい
る。
受光面が、反射防止膜17(図1の点線部分)により覆
われた構成とすることもできる。これにより、反射によ
る光量の損失を低減することができ、高効率の太陽電池
となる。
する。本発明の一実施形態に係る太陽電池の一部の断面
を用いて、製造方法の各工程を図3および図4に示す。
10の形成方法の一例について説明する。直径1mmの
p型多結晶シリコン粒またはp型アモルファスシリコン
粒を真空中で加熱しつつ落下させ、結晶性の良好なp型
多結晶シリコン球(第1導電型半導体層)14を形成
し、この表面に、フォスフィンを含むシランなどの混合
ガスを用いたCVD法により、n型多結晶シリコン層
(第2導電型半導体層)15を形成する。ここでCVD
工程は細いチューブ内でシリコン球を搬送しながら、所
望の反応温度に加熱されたガスを供給排出することによ
り、薄膜形成を行うものである。
またはp型アモルファスシリコン粒を真空中で加熱しつ
つ落下させながら球状化し、p型多結晶シリコン球14
を形成するとともに、落下途上で所望のガスと接触させ
ることにより、n型多結晶シリコン層15を形成する様
にすることも可能である。また、p型多結晶シリコン粒
またはp型アモルファスシリコン粒の表面に気相熱拡散
法や、イオン注入法を用いたドーピングにより、n型不
純物拡散層を形成してもよい。
導体セル10を、網目状の導電性部材11の網目に填り
込ませて整列させる。このとき、多数の球状半導体セル
10を用いるため、効率よく網目に填り込ませて整列さ
せる方法の好ましい一例としては、網目状の導電性部材
11の上に、多数の球状半導体セル10をばらまくよう
に載置し、刷毛等でこのばらまかれた球状半導体セル1
0を掃くようにして、網目状の導電性部材11の網目に
填り込ませる方法がある。
6に示すようなセル吸着治具を使用する方法がある。以
下、この方法について述べる。図6は、セル吸着治具の
断面図(a)、底面図(b)である。図6において、セ
ル吸着治具18は、その底面(図6の(b)参照)に、
網目状の導電性部材11の網目に合致するような寸法
で、球状半導体セル10を収容する複数の凹部19が設
けられている。
(図示せず)によって吸引して、この凹部19に収容さ
せて、吸引させた状態のまま、網目状の導電性部材11
の網目内に球状半導体セル10を填め込み、吸引装置を
止めて載置させる。以上の方法を用いて、球状半導体セ
ル10を図3の(a)に示す網目状の導電性部材11の
網目に填り込ませて整列させた状態が図3の(b)であ
る。
導体セル10と、前記網目状の導電性部材11とを、導
電性ペースト16で接着する。これにより、網目状の導
電性部材11が太陽電池の外側電極となる。
導体セル10から、グラインディングにより、一部領域
のp型多結晶シリコン14が露呈するまで、n型多結晶
シリコン層15を除去する。ここでは、網目状の導電性
部材11に球状半導体セル10を填め込み、導電性ペー
スト16等で固定して、球状半導体セル10を一体的に
保持してグラインディング装置に接触せしめグラインデ
ィングを行うようにしているため、平坦で、均一な露呈
面を得ることが可能となる。このグラインディングの際
に、前述のセル吸着治具18を用いて、球状半導体セル
10を吸着させた状態でグラインディングさせてもよ
く、これにより、より確実にグラインディングを行うこ
とができる。
の導電性部材11を、露呈したp型多結晶シリコン14
に接するように導電性部材13を貫通させた絶縁部材1
2上に接合する。このときに、前述のセル吸着治具18
を用いて、球状半導体セル10を吸着させた状態で接合
させてもよく、これにより、球状半導体セル10と、導
電性部材13との位置合わせを容易にでき、より確実に
絶縁部材12に接合することができる。
を貫通させた部分は、網目状の導電性部材11の網目の
ピッチにあわせて、あらかじめ対応するように形成して
ある。そして、各球状半導体セル10毎に対応したこの
導電性部材13は、絶縁部材12の下面に突出するよう
に形成されており、この突出部分が太陽電池の内側電極
13aとなる。
うに、この球状半導体セル10の受光面(上面)を覆う
ように、例えば蒸着法等を用いて、0.1〜1.0μm程度の
反射防止膜17を形成することにより、反射による光量
の損失を低減することができ、高効率の太陽電池を製造
することができる。この反射防止膜17の材質として
は、例えば、SiO2 、SNO2 、Si3N 4等が用いら
れる。
に示すような太陽電池が形成される。
電池の製造方法及び太陽電池によれば、太陽電池のアセ
ンブリ工程における電気的な短絡の問題を抜本的に解消
することができ、高品質で歩留まりの良い製造方法及び
太陽電池を提供することができる。また、本発明の製造
方法によれば、コスト低減のための生産性向上ができ
る。
分解構成図である。
造工程図である。
造工程図である。
ある。
Claims (4)
- 【請求項1】 少なくとも表面が第1導電型の半導体層
を構成する球状基板表面に、pn接合を形成するように
形成された第2導電型の半導体層を有する複数の球状半
導体セルを、網目状の導電性部材上に載置する工程と、 前記球状半導体セルを前記網目状の導電性部材の網目に
填り込ませて整列させる工程と、 前記球状半導体セルと、前記網目状の導電性部材とを、
導電性ペーストで接着する工程と、 前記球状半導体セルの下面を前記第1の半導体層が露呈
するまで研磨する工程と、 前記網目状の導電性部材を、露呈した前記第1の半導体
層に接するように導電性部材を貫通させた絶縁部材上に
接合する工程と、を含むことを特徴とする太陽電池の製
造方法。 - 【請求項2】 請求項1に記載の太陽電池の製造方法に
おいて、前記球状半導体セルの受光面を反射防止膜によ
り覆う工程を含むことを特徴とする太陽電池の製造方
法。 - 【請求項3】複数の球状半導体セルが網目状の導電性部
材の網目に填り込んで整列した状態に載置され、該球状
半導体セルと、前記網目状の導電性部材とが導電性ペー
ストで接着され、前記球状半導体セルの網目を通過した
下面に露呈した第1の半導体層が、絶縁部材を貫通する
ように形成された導電性部材上に接合されたことを特徴
とする太陽電池。 - 【請求項4】 請求項3に記載の太陽電池において、前
記球状半導体セルの受光面が、反射防止膜により覆われ
たことを特徴とする太陽電池。
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