JP4091710B2 - 太陽電池の形成方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はシリコン等の半導体基板を用いた太陽電池の形成法に関する。
【０００２】
【従来の技術とその問題点】
従来の太陽電池を図３に示す。図３において、１は一導電型（例えばＰ型）を示す半導体基板、１ａは半導体基板１の表面部分にリン原子が高濃度に拡散された他の導電型を呈する領域、２は一主面側の反射防止膜、３は半導体接合部、４は裏面電極、５は表面電極である。表面電極５は反射防止膜２がエッチングされ、もしくはその上から形成される。表面電極５は、図示されていないが、反射防止膜２の表面に沿ってバスバー部５ａが設けられると共に、このバスバー部５ａと垂直にフィンガー部５ｂが設けられている。
【０００３】
この種太陽電池の電極パターンは配線抵抗が極小になるように設計される。すなわち受光面は最大になり、配線抵抗は最小になるように設計される。従来の代表的な電極パターンを図４に示す。半田コートの際、ディップ法では図４（ａ）の太陽電池ではバスバー部５ａが半導体基板１の片側のみに設けられているので、半田膜が張らないように、このバスバー部５ａを下方に向けて半田コートされる。噴流法でも同様な考え方で膜が張らない方向に太陽電池が設置される。
【０００４】
しかし、太陽電池が大面積化するとフィンガー部５ｂが長くなり、それに伴う配線抵抗が大きくなる。すなわちフィンガー部５ｂと垂直にバスバ一部５ａを複数個設けることによって配線抵抗を低減させることが必要になり、図４（ｂ）のようにバスバー部５ａを半導体基板１の両側に平行に設けた電極パターンが採用される。
【０００５】
このとき、二つのバスバー部５ａとフィンガー部５ｂで閉じたパターン部ができるので、ディップ法、噴流式に拘らず半田を被覆すると、この部分に半田膜が張る個所が発生する。半導体基板を半田槽から引き上げた後に、この半田膜がはじけないときは半田ブリッジが形成されてフィンガー部５ｂ間が半田で覆われ受光面が減少する。一方、半田膜がはじけたときは、行き場のない半田によって半田玉が電極５部分に形成される。これら半田ブリッジや半田玉は外観を阻害するとともに、モジュール化のときの歩留りを低下させる。
【０００６】
従来、これらの解決法として、溶融半田槽から引き上げるときに、ヒータで熱風を送って半田が剥がれるようにしたり、引き上げた太陽電池素子を加熱するといった方法があった（例えば特開平３−１４５１６６号）。また、半田と半導体基板との濡れ性を向上させるために、必要以上に半田温度を上げたり、半田槽からゆっくり引き上げることによって対処していた。
【０００７】
しかしながら、半田ディップ時や引き上げ時に、太陽電池を必要以上に加熱すると、表面電極５と半導体基板１との密着強度が低下するという問題を誘発する。
【０００８】
本発明はこのような従来方法の問題点に鑑みてなされたものであり、電極を半田で被覆する際に、半田ブリッジや半田玉が生じることを極力解消した太陽電池の形成方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の太陽電池の形成方法は、バスバー電極と該バスバー電極と交差する複数のフィンガー電極とを一主面側に有する半導体基板を準備する工程と、前記半導体基板の前記一主面の隣り合う前記複数のフィンガー電極間に、前記バスバー電極を横切り半田レジストを印刷する工程と、前記半田レジストが印刷された前記半導体基板を半田槽に浸す工程と、前記半田槽に浸された前記半導体基板を前記半田槽から引き上げる工程と、を有することを特徴とする。
【００１１】
これらの方法によれば、半田槽から引き上げるときに太陽電池素子を加熱などしなくても電極パターンに半田膜は張らず、半田玉の発生も無くなる。また、半田槽から高速で引き上げることができるので、電極と半導体基板との密着強度が低下するといった問題が解決する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を添付図面にもとづき詳細に説明する。
図１は本発明の太陽電池素子の形成方法を断面図で示したものである。まず、半導体基板１を用意する。（図４（ａ）参照）。この半導体基板１は、単結晶または多結晶シリコンなどからなる。このシリコン基板１は、ボロン（Ｂ）などの一導電型半導体不純物を１×１０16〜１×１０18ａｔｏｍｓ／ｃｍ3 程度含有し、比抵抗１．５Ωｃｍ程度の基板である。単結晶シリコン基板の場合は引き上げ法などによって形成され、多結晶シリコン基板の場合は鋳造法などによって形成される。多結晶シリコン基板は、大量生産が可能であり、製造コスト面で単結晶シリコン基板よりも有利である。引き上げ法や鋳造法によって形成されたインゴットを３００〜５００μｍ程度の厚みにスライスして、１０ｃｍ×１０ｃｍもしくは１５ｃｍ×１５ｃｍ程度の大きさに切断して半導体基板１とする。
【００１３】
次に、シリコン基板１を拡散炉中に配置して、オキシ塩化リン（ＰＯＣｌ3 ）などの中で加熱することによって、シリコン基板１の表面部分にリン原子を１×１０16〜１×１０18ａｔｏｍｓ／ｃｍ3 程度拡散させて他の導電型を呈する領域１ａを形成し、半導体接合部３を形成する（図１（ｂ）参照）。この他の導電型を呈する領域１ａは、０．２〜０．５ｍμ程度の深さに形成され、シート抵抗が４０／□以上になるように形成される。シリコン基板１の一主面側の他の導電型を呈する領域１ａのみを残して他の部分の他の導電型を呈する領域をフッ酸と硝酸を主成分とするエッチング液で除去して純水で洗浄する（図１（ｃ））。
【００１４】
次に、シリコン基板１の一主面側に反射防止膜２を形成する（図１（ｄ）参照）。この反射防止膜はたとえば窒化シリコン膜などからなり、シランとアンモニアとの混合ガスを用いたプラズマＣＶＤ法などで形成される。この反射防止膜２は、シリコン基板１の表面で光が反射するのを防止して、シリコン基板１内に光を有効に取り込むために設ける。
【００１５】
そして、この反射防止膜２の表面電極５に相当する部分をエッチングした上で電極ペースト５を塗布して焼成する。もしくはこの反射防止膜２上に直接電極ペースト５を塗布して焼成する。電極ペースト５の塗布と焼成においては、裏面電極材料４を塗布して乾燥した後、表面電極材料５を塗布して乾燥して焼成する。この電極材料４、５は銀粉末と有機ビヒクルにガラスフリットを銀１００重量部に対して０．１〜５重量部添加してぺ一スト状にしたものをスクリーン印刷法で印刷して６００〜８００度で１〜３０分程度焼成することにより焼き付けられる。このガラスフリットは、ＰｂＯ、Ｂ2 Ｏ3 、ＳｉＯ２のうち少なくとも一種を含む軟化点が５００度以下のものなどから成る。電極材料５、６は受光面の配線抵抗が極小になるように配設される。すなわち受光面は最大になり、配線抵抗は最小になるように設計されたものである。表面電極５は、バスバー部５ａがフィンガー部５ｂに垂直に２本設けられている。
【００１６】
その後、図２に示すように、それぞれのバスバー部（バスバー電極）５ａとフィンガー部（フィンガー電極）５ｂの交わる箇所のバスバー部５ａの中ほどに半田レジスト６を塗布する。この半田レジスト６は、例えば有機硬化樹脂などから成る。また、塗布のパターンは例えば幅１００μｍ長さ１０００μｍ程度にすればよい。
【００１７】
バスバー部５ａとフィンガー５ｂの交わる箇所の中ほどに半田レジストを塗布する代わりに、元々のバスバー部５ａの設計を半田が濡れないように切り取った電極パターンとしてもよい。この場合は、年極５を半田で被覆した後に、例えば銅箔などの配線部材を接合すれば表面電極５の全ての部分が接続されることになる。
【００１８】
【実施例】
抵抗１．５Ωｃｍのシリコン基板内の一主面側に、Ｐを１×１０17ａｔｏｍｓ／ｃｍ3 拡散させて厚み８５０Åの窒化シリコン膜が形成した。このシリコン基板の一主面側に銀１００重量部に対してガラスフリットを３重量部含有した銀粉末を有機ビヒクルから成る銀ペ一ストをバスバーがフィンガーに垂直に２本配設されているパタ一ンとなるように印刷して７５０度１５分で焼き付けた。次に、図２に示したように、バスバーとフィンガーの交わる個所と個所の中ほどにバスバー部を横切るように半田レジストのラインを印刷して乾燥した。その後、ディップ法でフィンガー電極の方向と半田槽の半田液面がほぼ垂直になるように浸漬し、つづいて引き上げることで半田コートを行った。半田槽から太陽電池素子を引き上げる速度と半田玉の発生数、半導体基板と電極の密着強度の関係を表１に示し、従来法で行った場合を比較のために表２に示す。
【００１９】
【表１】
【００２０】
【表２】
【００２１】
表１から明らかなように、半田槽から引き上げる速度が２０ｃｍ／秒でも半田玉の発生は皆無であった。さらに半田槽での浸漬時間が短いので電極に与えるダメージが軽減し密着強度は１ｋｇ以上が確保できていた。
【００２２】
【発明の効果】
本発明の太陽電池の形成方法では、特に、前記半導体基板のバスバー部上であって、隣接する前記交差箇所の中ほどに、半田レジスト膜を塗布する塗布工程と、前記塗布工程の後、前記フィンガー部の電極方向と半田槽中の半田液面とが垂直になるようにして、前記半導体基板を前記半田槽から引き上げる引上げ工程とを備えることから、閉じたパターンを持つ電極であっても半田ディップ時に半田の膜の形成が無く、従って半田玉の発生を防ぐことができる。また、半田中の浸漬時間が短縮されるので、半導体基板と電極の密着強度が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る太陽電池の形成方法の一実施形態を示す図である。
【図２】本発明の一主面側パターンの一例の平面図である。
【図３】従来の太陽電の構造を示す断面図である。
【図４】従来の太陽電池の電極パターンを示す図であり、（ａ）はバスバー部が一つ形成された例、（ｂ）はバスバー部が二つ形成された例である。
【符号の説明】
１‥‥‥半導体基板、１ａ‥‥‥他の導電型を呈する領域、２‥‥‥反射防止膜、３‥‥‥半導体接合部、４‥‥‥裏面電極、５‥‥‥表面電極、５ａ‥‥‥バスバー部、５ｂ‥‥‥フィンガー部、６‥‥‥半田レジスト
【発明の属する技術分野】
本発明はシリコン等の半導体基板を用いた太陽電池の形成法に関する。
【０００２】
【従来の技術とその問題点】
従来の太陽電池を図３に示す。図３において、１は一導電型（例えばＰ型）を示す半導体基板、１ａは半導体基板１の表面部分にリン原子が高濃度に拡散された他の導電型を呈する領域、２は一主面側の反射防止膜、３は半導体接合部、４は裏面電極、５は表面電極である。表面電極５は反射防止膜２がエッチングされ、もしくはその上から形成される。表面電極５は、図示されていないが、反射防止膜２の表面に沿ってバスバー部５ａが設けられると共に、このバスバー部５ａと垂直にフィンガー部５ｂが設けられている。
【０００３】
この種太陽電池の電極パターンは配線抵抗が極小になるように設計される。すなわち受光面は最大になり、配線抵抗は最小になるように設計される。従来の代表的な電極パターンを図４に示す。半田コートの際、ディップ法では図４（ａ）の太陽電池ではバスバー部５ａが半導体基板１の片側のみに設けられているので、半田膜が張らないように、このバスバー部５ａを下方に向けて半田コートされる。噴流法でも同様な考え方で膜が張らない方向に太陽電池が設置される。
【０００４】
しかし、太陽電池が大面積化するとフィンガー部５ｂが長くなり、それに伴う配線抵抗が大きくなる。すなわちフィンガー部５ｂと垂直にバスバ一部５ａを複数個設けることによって配線抵抗を低減させることが必要になり、図４（ｂ）のようにバスバー部５ａを半導体基板１の両側に平行に設けた電極パターンが採用される。
【０００５】
このとき、二つのバスバー部５ａとフィンガー部５ｂで閉じたパターン部ができるので、ディップ法、噴流式に拘らず半田を被覆すると、この部分に半田膜が張る個所が発生する。半導体基板を半田槽から引き上げた後に、この半田膜がはじけないときは半田ブリッジが形成されてフィンガー部５ｂ間が半田で覆われ受光面が減少する。一方、半田膜がはじけたときは、行き場のない半田によって半田玉が電極５部分に形成される。これら半田ブリッジや半田玉は外観を阻害するとともに、モジュール化のときの歩留りを低下させる。
【０００６】
従来、これらの解決法として、溶融半田槽から引き上げるときに、ヒータで熱風を送って半田が剥がれるようにしたり、引き上げた太陽電池素子を加熱するといった方法があった（例えば特開平３−１４５１６６号）。また、半田と半導体基板との濡れ性を向上させるために、必要以上に半田温度を上げたり、半田槽からゆっくり引き上げることによって対処していた。
【０００７】
しかしながら、半田ディップ時や引き上げ時に、太陽電池を必要以上に加熱すると、表面電極５と半導体基板１との密着強度が低下するという問題を誘発する。
【０００８】
本発明はこのような従来方法の問題点に鑑みてなされたものであり、電極を半田で被覆する際に、半田ブリッジや半田玉が生じることを極力解消した太陽電池の形成方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の太陽電池の形成方法は、バスバー電極と該バスバー電極と交差する複数のフィンガー電極とを一主面側に有する半導体基板を準備する工程と、前記半導体基板の前記一主面の隣り合う前記複数のフィンガー電極間に、前記バスバー電極を横切り半田レジストを印刷する工程と、前記半田レジストが印刷された前記半導体基板を半田槽に浸す工程と、前記半田槽に浸された前記半導体基板を前記半田槽から引き上げる工程と、を有することを特徴とする。
【００１１】
これらの方法によれば、半田槽から引き上げるときに太陽電池素子を加熱などしなくても電極パターンに半田膜は張らず、半田玉の発生も無くなる。また、半田槽から高速で引き上げることができるので、電極と半導体基板との密着強度が低下するといった問題が解決する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を添付図面にもとづき詳細に説明する。
図１は本発明の太陽電池素子の形成方法を断面図で示したものである。まず、半導体基板１を用意する。（図４（ａ）参照）。この半導体基板１は、単結晶または多結晶シリコンなどからなる。このシリコン基板１は、ボロン（Ｂ）などの一導電型半導体不純物を１×１０16〜１×１０18ａｔｏｍｓ／ｃｍ3 程度含有し、比抵抗１．５Ωｃｍ程度の基板である。単結晶シリコン基板の場合は引き上げ法などによって形成され、多結晶シリコン基板の場合は鋳造法などによって形成される。多結晶シリコン基板は、大量生産が可能であり、製造コスト面で単結晶シリコン基板よりも有利である。引き上げ法や鋳造法によって形成されたインゴットを３００〜５００μｍ程度の厚みにスライスして、１０ｃｍ×１０ｃｍもしくは１５ｃｍ×１５ｃｍ程度の大きさに切断して半導体基板１とする。
【００１３】
次に、シリコン基板１を拡散炉中に配置して、オキシ塩化リン（ＰＯＣｌ3 ）などの中で加熱することによって、シリコン基板１の表面部分にリン原子を１×１０16〜１×１０18ａｔｏｍｓ／ｃｍ3 程度拡散させて他の導電型を呈する領域１ａを形成し、半導体接合部３を形成する（図１（ｂ）参照）。この他の導電型を呈する領域１ａは、０．２〜０．５ｍμ程度の深さに形成され、シート抵抗が４０／□以上になるように形成される。シリコン基板１の一主面側の他の導電型を呈する領域１ａのみを残して他の部分の他の導電型を呈する領域をフッ酸と硝酸を主成分とするエッチング液で除去して純水で洗浄する（図１（ｃ））。
【００１４】
次に、シリコン基板１の一主面側に反射防止膜２を形成する（図１（ｄ）参照）。この反射防止膜はたとえば窒化シリコン膜などからなり、シランとアンモニアとの混合ガスを用いたプラズマＣＶＤ法などで形成される。この反射防止膜２は、シリコン基板１の表面で光が反射するのを防止して、シリコン基板１内に光を有効に取り込むために設ける。
【００１５】
そして、この反射防止膜２の表面電極５に相当する部分をエッチングした上で電極ペースト５を塗布して焼成する。もしくはこの反射防止膜２上に直接電極ペースト５を塗布して焼成する。電極ペースト５の塗布と焼成においては、裏面電極材料４を塗布して乾燥した後、表面電極材料５を塗布して乾燥して焼成する。この電極材料４、５は銀粉末と有機ビヒクルにガラスフリットを銀１００重量部に対して０．１〜５重量部添加してぺ一スト状にしたものをスクリーン印刷法で印刷して６００〜８００度で１〜３０分程度焼成することにより焼き付けられる。このガラスフリットは、ＰｂＯ、Ｂ2 Ｏ3 、ＳｉＯ２のうち少なくとも一種を含む軟化点が５００度以下のものなどから成る。電極材料５、６は受光面の配線抵抗が極小になるように配設される。すなわち受光面は最大になり、配線抵抗は最小になるように設計されたものである。表面電極５は、バスバー部５ａがフィンガー部５ｂに垂直に２本設けられている。
【００１６】
その後、図２に示すように、それぞれのバスバー部（バスバー電極）５ａとフィンガー部（フィンガー電極）５ｂの交わる箇所のバスバー部５ａの中ほどに半田レジスト６を塗布する。この半田レジスト６は、例えば有機硬化樹脂などから成る。また、塗布のパターンは例えば幅１００μｍ長さ１０００μｍ程度にすればよい。
【００１７】
バスバー部５ａとフィンガー５ｂの交わる箇所の中ほどに半田レジストを塗布する代わりに、元々のバスバー部５ａの設計を半田が濡れないように切り取った電極パターンとしてもよい。この場合は、年極５を半田で被覆した後に、例えば銅箔などの配線部材を接合すれば表面電極５の全ての部分が接続されることになる。
【００１８】
【実施例】
抵抗１．５Ωｃｍのシリコン基板内の一主面側に、Ｐを１×１０17ａｔｏｍｓ／ｃｍ3 拡散させて厚み８５０Åの窒化シリコン膜が形成した。このシリコン基板の一主面側に銀１００重量部に対してガラスフリットを３重量部含有した銀粉末を有機ビヒクルから成る銀ペ一ストをバスバーがフィンガーに垂直に２本配設されているパタ一ンとなるように印刷して７５０度１５分で焼き付けた。次に、図２に示したように、バスバーとフィンガーの交わる個所と個所の中ほどにバスバー部を横切るように半田レジストのラインを印刷して乾燥した。その後、ディップ法でフィンガー電極の方向と半田槽の半田液面がほぼ垂直になるように浸漬し、つづいて引き上げることで半田コートを行った。半田槽から太陽電池素子を引き上げる速度と半田玉の発生数、半導体基板と電極の密着強度の関係を表１に示し、従来法で行った場合を比較のために表２に示す。
【００１９】
【表１】
【表２】
表１から明らかなように、半田槽から引き上げる速度が２０ｃｍ／秒でも半田玉の発生は皆無であった。さらに半田槽での浸漬時間が短いので電極に与えるダメージが軽減し密着強度は１ｋｇ以上が確保できていた。
【００２２】
【発明の効果】
本発明の太陽電池の形成方法では、特に、前記半導体基板のバスバー部上であって、隣接する前記交差箇所の中ほどに、半田レジスト膜を塗布する塗布工程と、前記塗布工程の後、前記フィンガー部の電極方向と半田槽中の半田液面とが垂直になるようにして、前記半導体基板を前記半田槽から引き上げる引上げ工程とを備えることから、閉じたパターンを持つ電極であっても半田ディップ時に半田の膜の形成が無く、従って半田玉の発生を防ぐことができる。また、半田中の浸漬時間が短縮されるので、半導体基板と電極の密着強度が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る太陽電池の形成方法の一実施形態を示す図である。
【図２】本発明の一主面側パターンの一例の平面図である。
【図３】従来の太陽電の構造を示す断面図である。
【図４】従来の太陽電池の電極パターンを示す図であり、（ａ）はバスバー部が一つ形成された例、（ｂ）はバスバー部が二つ形成された例である。
【符号の説明】
１‥‥‥半導体基板、１ａ‥‥‥他の導電型を呈する領域、２‥‥‥反射防止膜、３‥‥‥半導体接合部、４‥‥‥裏面電極、５‥‥‥表面電極、５ａ‥‥‥バスバー部、５ｂ‥‥‥フィンガー部、６‥‥‥半田レジスト
Claims (2)
- バスバー電極と該バスバー電極と交差する複数のフィンガー電極とを一主面側に有する半導体基板を準備する工程と、
前記半導体基板の前記一主面の隣り合う前記複数のフィンガー電極間に、前記バスバー電極を横切り半田レジストを印刷する工程と、
前記半田レジストが印刷された前記半導体基板を半田槽に浸す工程と、
前記半田槽に浸された前記半導体基板を前記半田槽から引き上げる工程と、を有することを特徴とする太陽電池の形成方法。 - 前記半導体基板を20cm/秒以上で前記半田槽から引き上げることを特徴とする請求項１に記載の太陽電池の形成方法。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14338399A JP4091710B2 (ja) | 1999-05-24 | 1999-05-24 | 太陽電池の形成方法 |
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| JP14338399A JP4091710B2 (ja) | 1999-05-24 | 1999-05-24 | 太陽電池の形成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000332272A JP2000332272A (ja) | 2000-11-30 |
| JP4091710B2 true JP4091710B2 (ja) | 2008-05-28 |
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ID=15337505
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| JP14338399A Expired - Fee Related JP4091710B2 (ja) | 1999-05-24 | 1999-05-24 | 太陽電池の形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4091710B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08109571A (ja) * | 1994-10-07 | 1996-04-30 | Hisaka Works Ltd | 長尺繊維製品の気流式処理方法及び装置 |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4100044B2 (ja) * | 2002-05-22 | 2008-06-11 | 三菱電機株式会社 | 半導体装置及びその製造方法 |
| JP4429306B2 (ja) * | 2006-12-25 | 2010-03-10 | 三洋電機株式会社 | 太陽電池セル及び太陽電池モジュール |
| JP2014017277A (ja) * | 2010-10-27 | 2014-01-30 | Sanyo Electric Co Ltd | 太陽電池及び太陽電池モジュール |
| JP5874011B2 (ja) * | 2011-01-28 | 2016-03-01 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 太陽電池及び太陽電池モジュール |
-
1999
- 1999-05-24 JP JP14338399A patent/JP4091710B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08109571A (ja) * | 1994-10-07 | 1996-04-30 | Hisaka Works Ltd | 長尺繊維製品の気流式処理方法及び装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2000332272A (ja) | 2000-11-30 |
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