JP3968001B2 - 太陽電池素子の形成方法 - Google Patents
太陽電池素子の形成方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP3968001B2 JP3968001B2 JP2002342881A JP2002342881A JP3968001B2 JP 3968001 B2 JP3968001 B2 JP 3968001B2 JP 2002342881 A JP2002342881 A JP 2002342881A JP 2002342881 A JP2002342881 A JP 2002342881A JP 3968001 B2 JP3968001 B2 JP 3968001B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- metal
- semiconductor substrate
- solar cell
- firing
- cell element
- 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.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
Landscapes
- Photovoltaic Devices (AREA)
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は太陽電池素子の形成方法に関し、特に金属ペーストを焼き付けて表面電極と裏面電極を形成する太陽電池素子の形成方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来の太陽電池素子を図1に示す。例えばP型半導体基板1の表面近傍の全面に一定の深さまでN型不純物を拡散させてN型を呈する拡散層2を設け、半導体基板1の表面に窒化シリコン膜などから成る反射防止膜3を設け、表面に表面電極4を設けるとともに、裏面にアルミニウムなどから成る集電部5と銀などから成る出力取出部6とで構成される裏面電極5、6を設けている。また半導体基板1の裏面には高濃度のP型拡散層7が形成される。
【0003】
これらの太陽電池素子の表面電極4は反射防止膜3の上に表面電極材料を塗布し焼成することによって、電極材料の下の反射防止膜3を溶融させ半導体基板と直接接触させるいわゆるファイヤースルー法が一般的である。
【0004】
またこれらの太陽電池素子の裏面電極5、6を形成するには、アルミニウムからなる第二の金属を主成分とするペーストを半導体基板1の裏面の一部を除いた大部分に塗布して乾燥した後、この第二の金属を主成分とするペーストを塗布しなかった部分とその周縁部を覆うように銀からなる第三の金属を主成分とするペーストを塗布して乾燥し、最後に半導体基板1の表面に銀からなる第一の金属を主成分とするペーストを塗布して乾燥して、第一の金属を主成分とするペーストと第二の金属を主成分とするペーストと第三の金属を主成分とするペーストとを同時に焼成する方法、すなわち同時焼成法が従来用いられてきた(例えば特許文献1参照。)。
【0005】
また、アルミニウムからなる第二の金属を主成分とするペーストを半導体基板1の裏面の一部を除いた大部分に塗布して乾燥した後、この第二の金属を主成分とするペーストを塗布しなかった部分とその周縁部を覆うように銀からなる第三の金属を主成分とするペーストを塗布して乾燥して1回目の焼成を行った後、半導体基板1の表面に銀からなる第一の金属を主成分とするペーストを塗布して乾燥して2回目の焼成を行う方法もある(例えば特許文献1参照。)。
【0006】
さらに、アルミニウムからなる第二の金属を主成分とするペーストを半導体基板1の裏面の一部を除いた大部分に塗布して乾燥して1回目の焼成を行った後、この第二の金属を主成分とするペーストを塗布しなかった部分とその周縁部を覆うように銀からなる第三の金属を主成分とするペーストを塗布して乾燥した後、半導体基板1の表面に銀からなる第一の金属を主成分とするペーストを塗布して乾燥して2回目の焼成を行う方法もある(例えば特許文献1参照。)。
【0007】
これによって半導体基板1の裏面には、集電部5とはんだ濡れ性の良好な出力取出部6が形成されるとともに、集電部5の下の半導体基板1には高濃度のP型拡散層7が形成される。
【0008】
その後、表面電極4および裏面電極の出力取出部6上にはんだ(不図示)を被着して、太陽電池素子を直列もしくは並列に接続するインナーリードを接続する。
【0009】
【特許文献1】
特開平10−335267号公報
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、この従来の太陽電池素子の形成方法では、焼成の際に集電部5のアルミニウムと出力取出部6の銀との重なり部、つまり熱膨張係数の異なる半導体基板1とアルミニウムと銀との重なり部に応力が発生し、半導体基板1の割れの原因になるという問題があった。
【0011】
また、アルミニウムを焼成してから表裏面に銀を塗布して同時に焼成する方法によれば、上記問題は緩和されるものの、表面電極4をファイヤースルー法により形成する場合、表裏面の焼成の温度が低すぎると反射防止膜3を充分に溶融させることができず、表面電極4の半導体基板1との接触抵抗を十分に低下させることができないという問題が発生し、焼成温度が高すぎると集電部5のアルミニウムと出力取出部6の銀との重なり部、つまり熱膨張係数の異なる半導体基板1とアルミニウムと銀との重なり部に応力が発生し、半導体基板1の割れの原因になるという問題が再度発生してしまうことがあった。
【0012】
本発明は、このような従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、半導体基板の割れを防止できるとともに、出力特性の良好な太陽電池素子の形成方法を提供することを目的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係る太陽電池素子の形成方法では、一導電型を呈する半導体基板の一主面側に逆導電型半導体不純物を拡散するとともに、第一の金属を主成分とする表面電極を形成し、他の主面側に第二の金属を主成分とする集電部とこの第二の金属よりも半田濡れ性のよい第三の金属を主成分とする出力取出部とから成る裏面電極を形成する太陽電池素子の形成方法において、前記半導体基板の他の主面側に前記裏面電極の集電部となる第二の金属を主成分とするペーストを塗布して1回目の焼成を行い、一主面側に前記表面電極となる第一の金属を主成分とするペーストを塗布して2回目の焼成を行い、その後他の主面側に前記裏面電極の出力取出部となる第三の金属を主成分とするペーストを塗布して3回目の焼成を行うことを特徴とする。
【0014】
前記太陽電池素子の形成方法では、前記焼成は1回目の焼成よりも2回目の焼成の温度が低いとともに、2回目の焼成よりも3回目の焼成の温度が低いことが望ましい。
【0015】
上記太陽電池素子の形成方法では、前記第一の金属と前記第三の金属が銀からなることが望ましい。
【0016】
また、上記太陽電池素子の形成方法では、前記半導体基板がシリコンからなり、前記第三の金属を主成分とするペーストにアルミニウムを含有することが望ましい。
【0017】
また、上記太陽電池素子の形成方法では、前記第二の金属がアルミニウムからなることが望ましい。
【0018】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を詳細に説明する。
本発明に係る太陽電池素子の構造も基本的には従来の太陽電池素子と同様である。すなわち、例えばP型半導体基板1の表面近傍全面に一定の深さまでN型不純物を拡散させてN型を呈する拡散層2を設け、半導体基板1の表面に窒化シリコン膜などから成る反射防止膜3を設け、表面に表面電極4を設けるとともに、裏面にはアルミニウムなどから成る集電部5と銀などから成る出力取出部6とで構成される裏面電極を設けている。また半導体基板1の裏面には高濃度のP型拡散層7が形成される。
【0019】
このような太陽電池素子は、例えばP型半導体基板1をN型不純物雰囲気中で熱処理などして、表面領域の全面に一定の深さまでN型不純物を拡散させてN型を呈する拡散層2を形成し、CVD法などで反射防止膜3を形成して拡散層2を分離した後、表面電極4および集電部5と電極取出部6とから成る裏面電極が形成されるとともに、集電部5の下の半導体基板1に高濃度のP型拡散層7が形成される。表面電極4は反射防止膜3の上に表面電極材料を塗布し焼成することによって、電極材料の下の反射防止膜3を溶融させ半導体基板と直接接触させるいわゆるファイヤースルー法をもちいる。
【0020】
上記表面電極4、集電部5、および電極取出部6は、以下のように形成される。すなわち、半導体基板1の裏面に集電部5となるアルミニウムからなる第二の金属を主成分とするペーストを塗布して約720〜850℃で3〜30分程度の1回目の焼成を行う。このときの焼成温度が720℃以下であったり、焼成時間が3分以下であったりすると、アルミニウムが十分に半導体基板1に拡散されず、太陽電池素子の特性低下を招くおそれがある。また、焼成温度が850℃以上であったり、焼成時間が30分以上であったりすると、拡散層2の不純物が再度拡散されることによって接合が深くなったり、表面電極4が拡散層2の接合を破壊するなどの問題が発生するおそれがある。
【0021】
次に半導体基板1の表面に表面電極4となる例えば銀からなる第一の金属を主成分とするペーストを塗布し、約700〜800℃で1〜20分程度の2回目の焼成を行う。このときの焼成温度が700℃以下であったり、焼成時間が1分以下であったりすると、銀が十分に焼結せずに剥離の原因となったり、接触抵抗が十分に低下しないなどの問題が発生するおそれがある。また、焼成温度が800℃以上であったり、焼成時間が20分以上であったりすると、拡散層2の不純物が再度拡散されることによって接合が深くなったり、表面電極4が拡散層2の接合を破壊するなどの問題が発生するおそれがある。
【0022】
次に、半導体基板1の裏面に出力取出部6となる例えば銀からなる第三の金属を主成分とするペーストを塗布し、約650〜750℃で0.5〜15分程度の3回目の焼成を行う。このときの焼成温度が650℃以下であったり、焼成時間が0.5分以下であったりすると、銀が充分に焼結せずに剥離の原因となったり、接触抵抗が十分に低下しないなどの問題が発生するおそれがある。反対に焼成温度が750℃以上であったり、焼成時間が15分以上であったりすると、上記と同様に拡散層2の不純物が再度拡散されることによって接合が深くなったり、表面電極4が拡散層2の接合を破壊するなどの問題が発生するおそれがある。
【0023】
この方法によれば、集電部5のアルミニウムからなる第二の金属は1回目の焼成によって焼結する。したがって、その後その上に出力取出部6となる銀からなる第三の金属を主成分とするペーストを塗布して3回目の焼成を行っても、アルミニウムはすでに焼結しているので、銀とは合金化しにくい。これによって熱膨張係数の異なる半導体基板1とアルミニウムと銀との重なり部での応力が緩和され、従来問題であったこの重なり部での応力に起因する半導体基板1の割れを低減できる。また2回目の焼成により表面電極4は半導体基板1と接触する。したがって3回目の焼成の際、裏面電極のアルミニウムと銀の合金化を防ぐため焼成温度を低くしても、表面電極の接触抵抗が十分に低下しないなどの問題の発生を防ぐことができる。
【0024】
前記焼成は1回目の焼成よりも2回目の焼成の温度が低いとともに、2回目の焼成よりも3回目の焼成の温度が低いことが望ましい。このようにすることにより、1回目の焼成で焼結したアルミニウムは2回目、3回目の焼成の影響を受けにくくなり、2回目の焼成で焼結した表面電極4の銀は3回目の焼成の影響を受けにくくなる。これにより、半導体基板1とアルミニウムと銀との重なり部での応力が緩和され、表面電極に起因する接合の破壊も発生しない。
【0025】
このような金属を主成分とするペーストは、他に溶剤とエチルセルロース等のバインダーを混合して構成される。
【0026】
また、出力取出部6として塗布される銀からなる第三の金属を主成分とするペーストにはアルミニウムを含有することが望ましい。半導体基板1に使用するシリコンへの拡散係数の大きなアルミニウムを銀に含有させることにより、1回目や2回目のの焼成よりも低温の3回目の焼成でも出力取出部6のシリコンとの接着強度を確保することができるからである。
【0027】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で多くの修正および変更を加えることができる。例えばペーストを塗布した後の乾燥は、次のペーストを塗布するときに印刷機の作業テーブルやスクリーンに前のペーストが付着するといった問題がなければ省略してもよい。
【0028】
第1および第3の金属としては金や白金を用いることもできる。
【0029】
【発明の効果】
以上のように、本発明に係る太陽電池素子の形成方法によれば、半導体基板の他の主面側に裏面電極の集電部となる第二の金属を主成分とするペーストを塗布して1回目の焼成を行い、一主面側に表面電極となる第一の金属を主成分とするペーストを塗布して2回目の焼成を行い、その後他の主面側に裏面電極の出力取出部となる第三の金属を主成分とするペーストを塗布して3回目の焼成を行うことにより、銀からなる第三の金属を主成分とするペーストを塗布して3回目の焼成を行っても、アルミニウムはすでに焼結しているので、銀とは合金化しにくい。これによって熱膨張係数の異なる半導体基板1とアルミニウムと銀との重なり部での応力が緩和され、従来問題であったこの重なり部での応力に起因する半導体基板1の割れを低減できる。また2回目の焼成により表面電極4は半導体基板1と接触しているので3回目の焼成の際、裏面電極のアルミニウムと銀の合金化を防ぐため焼成温度を低くしても、表面電極の接触抵抗が十分に低下しないなどの問題の発生を防ぐことができる。
【0030】
本発明の形成方法によって得られる太陽電池素子は、特に高特性を要求される太陽電池モジュールに使用すれば、その効果を有効に発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図1】太陽電池素子の構造を説明する図である。
【符号の説明】
1・・・半導体基板、2・・・拡散層、3・・・反射防止膜、4・・・表面電極、5・・・集電部、6・・・出力取出部、7・・・高濃度P型拡散層
Claims (4)
- 一導電型を呈する半導体基板の一主面側に逆導電型半導体不純物を拡散するとともに、第一の金属を主成分とする表面電極を形成し、他の主面側に第二の金属を主成分とする集電部とこの第二の金属よりも半田濡れ性のよい第三の金属を主成分とする出力取出部とから成る裏面電極を形成する太陽電池素子の形成方法において、前記半導体基板の他の主面側に前記裏面電極の集電部となる第二の金属を主成分とするペーストを塗布して1回目の焼成を行い、一主面側に前記表面電極となる第一の金属を主成分とするペーストを塗布して1回目の焼成よりも低温で2回目の焼成を行い、その後他の主面側に前記裏面電極の出力取出部となる第三の金属を主成分とするペーストを塗布して2回目の焼成よりも低温で3回目の焼成を行うことを特徴とする太陽電池素子の形成方法。
- 前記第一の金属と前記第三の金属が銀からなることを特徴とする請求項1に記載の太陽電池素子の形成方法。
- 前記半導体基板がシリコンからなり、前記第三の金属を主成分とするペーストにアルミニウムを含有することを特徴とする請求項1または2に記載の太陽電池素子の形成方法。
- 前記第二の金属がアルミニウムからなることを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載の太陽電池素子の形成方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002342881A JP3968001B2 (ja) | 2002-11-26 | 2002-11-26 | 太陽電池素子の形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002342881A JP3968001B2 (ja) | 2002-11-26 | 2002-11-26 | 太陽電池素子の形成方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2004179337A JP2004179337A (ja) | 2004-06-24 |
JP3968001B2 true JP3968001B2 (ja) | 2007-08-29 |
Family
ID=32704811
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2002342881A Expired - Fee Related JP3968001B2 (ja) | 2002-11-26 | 2002-11-26 | 太陽電池素子の形成方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3968001B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6509376B2 (ja) * | 2015-12-21 | 2019-05-08 | 三菱電機株式会社 | 太陽電池の製造方法 |
-
2002
- 2002-11-26 JP JP2002342881A patent/JP3968001B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2004179337A (ja) | 2004-06-24 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP3255921B2 (ja) | 改良した太陽電池及びその製作方法 | |
JP2828341B2 (ja) | 電気接触部及びその製造方法 | |
JP5989243B2 (ja) | 太陽電池セルおよびその製造方法、太陽電池モジュール | |
JP3625081B2 (ja) | 太陽電池の製造方法 | |
JP2000164902A (ja) | 太陽電池 | |
JP3968000B2 (ja) | 太陽電池素子の形成方法 | |
JP4780953B2 (ja) | 太陽電池素子及び、これを用いた太陽電池モジュール | |
JP3497996B2 (ja) | 光電変換装置およびその製造方法 | |
JP2001044459A (ja) | 太陽電池 | |
JP4272414B2 (ja) | 太陽電池素子の形成方法 | |
JP3732947B2 (ja) | 太陽電池素子の製造方法 | |
JP2000164901A (ja) | 太陽電池 | |
JP2003273379A (ja) | 太陽電池素子 | |
JP3968001B2 (ja) | 太陽電池素子の形成方法 | |
JP2794141B2 (ja) | 光電変換装置の製造方法 | |
JP2004134656A (ja) | 太陽電池の製造方法およびその方法により製造した太陽電池 | |
WO1993024960A9 (en) | Solar cells with thick aluminum contacts | |
EP0597080A1 (en) | Solar cells with thick aluminum contacts | |
JP4203247B2 (ja) | 太陽電池素子の形成方法 | |
JP2004179334A (ja) | 太陽電池素子の形成方法 | |
JP3847188B2 (ja) | 太陽電池素子 | |
JPH0458561A (ja) | 半導体装置およびその製造方法 | |
JP2004235272A (ja) | 太陽電池素子およびその製造方法 | |
JP4199495B2 (ja) | 太陽電池素子および太陽電池モジュール | |
JP2003273378A (ja) | 太陽電池素子 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20050413 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20060424 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20060428 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20060619 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20070508 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20070601 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110608 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120608 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120608 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130608 Year of fee payment: 6 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |