JP4412842B2 - 太陽電池 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は太陽電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の太陽電池を図３に示す。例えば厚さ０．５ｍｍ程度の単結晶または多結晶シリコンなどから成るｐ型シリコン基板１の一主面側に、リン（Ｐ）などを０．２〜０．５μｍの深さに拡散させたｎ層２を設ける。このｎ層２の表面に反射防止膜４を設ける。この反射防止膜４上に銀などから成る表面電極５を設ける。
【０００３】
また、シリコン基板１の他の主面側に、シリコン基板１の裏面側の内部電界によって少数キャリアの再結合速度を遅くさせて太陽電池の変換効率を高めるように、アルミニウムなどを高濃度に拡散させたｐ+層３を設ける。このｐ+層３に接続して裏面電極６を設ける。
【０００４】
この表面電極５は、複数の太陽電池同志を接続するときに、リード線（不図示）を接続できるように広幅に形成されたバスバー電極と、このバスバー電極に直交するように細幅に多数形成された集電用のフィンガ電極とから構成される。
【０００５】
このような結晶系シリコンで形成される太陽電池素子では、表面電極５および裏面電極６は、低コスト化のために、一般に印刷・焼成法で形成される。印刷・焼成法では、シリコンとの密着強度を向上させるために、銀粉末と有機ビヒクルとの混合物に、銀１００重量部に対してガラスフリットを０．１〜５重量部添加してペースト状にしたものをスクリーン印刷法でシリコン基板１の表面に印刷して６００〜８００℃で１〜３０分程度焼成することによって形成する。つまり電極ペースト中にガラスフリットを添加して、電極ペースト中の金属成分の焼結を促進させるとともに、基板材料のシリコンと共融状態をつくって密着強度を向上させるものである。
【０００６】
また、表面電極５の一部を構成するバスバー電極はリード線（不図示）を接続するために太幅に形成されるが、図４に示すように、このバスバー電極を厚く印刷してシリコン基板との密着強度を向上させるために分割パターンとすることも提案されている（例えば特願平１１−２４４０３４号）。
【０００７】
表面電極５および裏面電極６上には、前記リード線またはこのリード線接続部の電気抵抗を下げるための銅箔を容易に接続できるようにするために、半田層（不図示）を設ける。
【０００８】
この半田層は、電極を形成した太陽電池基板を溶融した半田浴の中に浸漬して引き上げるディップ法で形成する。このディップ法では、太陽電池基板をフィンガ電極が鉛直方向を向くように半田浴の中に浸漬して引き上げる。
【０００９】
この場合、バスバー電極５ａに半田玉が生成するのを防止するために、図５に示すように、分割したバスバー電極５ａを跨ぐように半田レジスト７を印刷することもある。
【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では、バスバー電極５ａが分割されていることから、フィンガ電極５ｂから流れてきた半田が分割されたバスバー電極５ａと半田レジスト７によって行き場を失い、バスバー電極５ａで溜まって半田が盛り上がってしまう。バスバー電極５ａで半田が盛り上がって固化すると、後の測定工程、銅箔配線工程、あるいはラミネート工程などでセルが割れるという問題が発生する。
【００１１】
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、特性低下を生じさせることなく電極の接着強度を向上させつつ、後工程での歩留まり低下を解消することを目的とする。
【００１２】
【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では、半導体接合部を有する半導体基板と、該半導体基板の一主面側にリード線を接続するためのバスバー電極と、このバスバー電極と直交する集電用の多数のフィンガ電極と、を有する表面電極と、前記半導体基板の他の主面側に設けられた裏面電極と、を備えた太陽電池において、前記表面電極は、前記バスバー電極を前記フィンガ電極と直交する方向で分割し、この分割したバスバー電極間に前記多数のフィンガ電極と同一直線上に位置するような接続線を有するとともに、全体が半田層で被覆されている。
【００１３】
このように、分割したバスバー電極間に多数のフィンガ電極と同一直線上に位置するような接続線を設けると、半田ディップの際にフィンガ電極から流れてきた半田がバスバー間の電極を通して下部へ流れることになり、半田溜まりを極力解消することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図１および図２に基づいて詳細に説明する。
図１は本発明に係わる太陽電池の一実施形態を示す断面図、図２は平面図であり、１は半導体基板、５は表面電極、６は裏面電極である。
【００１５】
半導体基板１は、厚み０．３ｍｍ程度の単結晶シリコンや多結晶シリコンなどからなる。この半導体基板１はボロン（Ｂ）などの一導電型半導体不純物を１×１０16〜１０18ａｔｏｍｓ・ｃｍ-3程度含有し、比抵抗は１．５Ω・ｃｍである。
【００１６】
この半導体基板１内にはｎ型領域２とｐ+型領域４があり、ｎ型領域２はｐ型のシリコン基板１を拡散炉中に配置して、オキシ塩化リン（ＰＯＣｌ3）中で加熱することによって、シリコン基板１の全体の表面部にリン原子を１×１０16〜１０18ａｔｏｍｓ・ｃｍ-3程度拡散させ、厚み０．３〜０．４μｍ程度に形成する。なお、この半導体基板１は単結晶ガリウム砒素等で形成してもよい。
【００１７】
また、半導体基板１の裏面側にはアルミニウム（Ａｌ）ペーストを印刷して焼成することにより、アルミニウムを５〜１０μｍ程度の厚みに１×１０20〜１０22ａｔｏｍｓ・ｃｍ-3程度のｐ+層３を形成する。
【００１８】
次に、半導体基板１の一主面側に反射防止膜４を形成する。この反射防止膜４は例えば窒化シリコン膜（ＳｉＮx）などからなり、シラン（ＳｉＨ4）とアンモニア（ＮＨ3）との混合ガスを用いたプラズマＣＶＤ法などで厚み５００〜１０００ナ、屈折率１．９０〜２．３０に形成される。この反射防止膜４は、半導体基板１の表面で光が反射するのを防止して、半導体基板１内に光を有効的に取り込むために設ける。
【００１９】
この反射防止膜４上には、図２に示すように、バスバー電極５ａとフィンガ電極５ｂとから成る表面電極５が形成されている。バスバー電極５ａは基板１の略全長にわたって２組（あるいは３組）平行に形成されており、フィンガ電極５ｂはバスバー電極５ａに交差して多数本が基板１の略全長にわたって形成されている。
【００２０】
バスバー電極５ａは、フィンガー電極５ｂと直交する方向で２つに分割されている。このようにバスバー電極５ａを２つに分割すると、バスバー電極５ａの厚みが厚くなって、シリコン基板１との接着強度が向上するとともに、リード線や銅箔を半田付けする際の半田の溢れがなくなる。なお、分割した一つのバスバー電極の幅と２つに分けたときの間隔は、０．１ｍｍ〜１．０ｍｍ程度である。
【００２１】
この２つに分割されたバスバー電極５ｂ間には、多数のフィンガ電極５ｂと同一直線上に位置するように、フィンガー電極５ｂと同数の接続線５ｃが設けられている。この接続線５ｃは、幅１００〜３００μｍ、ピッチ１〜３ｍｍ程度に形成される。
【００２２】
フィンガ電極５ｂは、バスバー電極５ａと交差して分岐して設けられ、幅１００〜３００μｍ、ピッチ１〜３ｍｍ程度に形成される。
【００２３】
この表面電極５は、たとえば銀粉末、ガラスフリット、結合剤、および溶剤から成るペーストを、二分割した二本のバスバー電極５ａを接続する接続線５ｃが全てのフィンガ電極５ｂと同一直線上に位置するようなスクリーンを用いて印刷し、６００〜８００℃程度の温度で焼き付け、全体を半田層（不図示）で被覆することにより形成される。
【００２４】
【実施例】
図５に示す従来品のパターンと図２に示す本発明品のパターンで印刷を行い、焼成・半田を行って半田溜まりの発生数を調べた。半田溜まりの発生数は、１００枚半田したときの１枚当たりの平均の半田溜まり数である。その結果を表１に示す。
【００２５】
【表１】
【００２６】
表１から明らかなように、本発明のパターンではバスバー電極の半田溜まりは無くなり、半田の盛り上がりは発生しなくなった。
【００２７】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明に係る太陽電池によれば、半導体基板の一主面側に設けるバスバー電極を多数のフィンガ電極と直交する方向で分割し、この分割したバスバー電極間に上記多数のフィンガ電極と同一直線上に位置するような接続線を設けたことから、電極の引っ張り強度が強く、かつ半田盛りのない表面電極を形成でき、製造歩留りが向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る太陽電池を示す断面図である。
【図２】本発明に係る太陽電池の電極パターンを示す平面図である。
【図３】従来の太陽電池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平面図である。
【図５】従来の太陽電池の電極パターンと半田レジストを示す平面図である。
【符号の説明】
１：半導体基板、２：ｎ型拡散層、３：ＢＳＦ層、４：反射防止膜、５：表電極、５ａ：表電極バスバー、５ｂ：表電極フィンガ、５ｃ：バスバー間接続電極、６：裏面電極、７：半田レジスト
【発明の属する技術分野】
本発明は太陽電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の太陽電池を図３に示す。例えば厚さ０．５ｍｍ程度の単結晶または多結晶シリコンなどから成るｐ型シリコン基板１の一主面側に、リン（Ｐ）などを０．２〜０．５μｍの深さに拡散させたｎ層２を設ける。このｎ層２の表面に反射防止膜４を設ける。この反射防止膜４上に銀などから成る表面電極５を設ける。
【０００３】
また、シリコン基板１の他の主面側に、シリコン基板１の裏面側の内部電界によって少数キャリアの再結合速度を遅くさせて太陽電池の変換効率を高めるように、アルミニウムなどを高濃度に拡散させたｐ+層３を設ける。このｐ+層３に接続して裏面電極６を設ける。
【０００４】
この表面電極５は、複数の太陽電池同志を接続するときに、リード線（不図示）を接続できるように広幅に形成されたバスバー電極と、このバスバー電極に直交するように細幅に多数形成された集電用のフィンガ電極とから構成される。
【０００５】
このような結晶系シリコンで形成される太陽電池素子では、表面電極５および裏面電極６は、低コスト化のために、一般に印刷・焼成法で形成される。印刷・焼成法では、シリコンとの密着強度を向上させるために、銀粉末と有機ビヒクルとの混合物に、銀１００重量部に対してガラスフリットを０．１〜５重量部添加してペースト状にしたものをスクリーン印刷法でシリコン基板１の表面に印刷して６００〜８００℃で１〜３０分程度焼成することによって形成する。つまり電極ペースト中にガラスフリットを添加して、電極ペースト中の金属成分の焼結を促進させるとともに、基板材料のシリコンと共融状態をつくって密着強度を向上させるものである。
【０００６】
また、表面電極５の一部を構成するバスバー電極はリード線（不図示）を接続するために太幅に形成されるが、図４に示すように、このバスバー電極を厚く印刷してシリコン基板との密着強度を向上させるために分割パターンとすることも提案されている（例えば特願平１１−２４４０３４号）。
【０００７】
表面電極５および裏面電極６上には、前記リード線またはこのリード線接続部の電気抵抗を下げるための銅箔を容易に接続できるようにするために、半田層（不図示）を設ける。
【０００８】
この半田層は、電極を形成した太陽電池基板を溶融した半田浴の中に浸漬して引き上げるディップ法で形成する。このディップ法では、太陽電池基板をフィンガ電極が鉛直方向を向くように半田浴の中に浸漬して引き上げる。
【０００９】
この場合、バスバー電極５ａに半田玉が生成するのを防止するために、図５に示すように、分割したバスバー電極５ａを跨ぐように半田レジスト７を印刷することもある。
【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では、バスバー電極５ａが分割されていることから、フィンガ電極５ｂから流れてきた半田が分割されたバスバー電極５ａと半田レジスト７によって行き場を失い、バスバー電極５ａで溜まって半田が盛り上がってしまう。バスバー電極５ａで半田が盛り上がって固化すると、後の測定工程、銅箔配線工程、あるいはラミネート工程などでセルが割れるという問題が発生する。
【００１１】
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、特性低下を生じさせることなく電極の接着強度を向上させつつ、後工程での歩留まり低下を解消することを目的とする。
【００１２】
【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では、半導体接合部を有する半導体基板と、該半導体基板の一主面側にリード線を接続するためのバスバー電極と、このバスバー電極と直交する集電用の多数のフィンガ電極と、を有する表面電極と、前記半導体基板の他の主面側に設けられた裏面電極と、を備えた太陽電池において、前記表面電極は、前記バスバー電極を前記フィンガ電極と直交する方向で分割し、この分割したバスバー電極間に前記多数のフィンガ電極と同一直線上に位置するような接続線を有するとともに、全体が半田層で被覆されている。
【００１３】
このように、分割したバスバー電極間に多数のフィンガ電極と同一直線上に位置するような接続線を設けると、半田ディップの際にフィンガ電極から流れてきた半田がバスバー間の電極を通して下部へ流れることになり、半田溜まりを極力解消することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図１および図２に基づいて詳細に説明する。
図１は本発明に係わる太陽電池の一実施形態を示す断面図、図２は平面図であり、１は半導体基板、５は表面電極、６は裏面電極である。
【００１５】
半導体基板１は、厚み０．３ｍｍ程度の単結晶シリコンや多結晶シリコンなどからなる。この半導体基板１はボロン（Ｂ）などの一導電型半導体不純物を１×１０16〜１０18ａｔｏｍｓ・ｃｍ-3程度含有し、比抵抗は１．５Ω・ｃｍである。
【００１６】
この半導体基板１内にはｎ型領域２とｐ+型領域４があり、ｎ型領域２はｐ型のシリコン基板１を拡散炉中に配置して、オキシ塩化リン（ＰＯＣｌ3）中で加熱することによって、シリコン基板１の全体の表面部にリン原子を１×１０16〜１０18ａｔｏｍｓ・ｃｍ-3程度拡散させ、厚み０．３〜０．４μｍ程度に形成する。なお、この半導体基板１は単結晶ガリウム砒素等で形成してもよい。
【００１７】
また、半導体基板１の裏面側にはアルミニウム（Ａｌ）ペーストを印刷して焼成することにより、アルミニウムを５〜１０μｍ程度の厚みに１×１０20〜１０22ａｔｏｍｓ・ｃｍ-3程度のｐ+層３を形成する。
【００１８】
次に、半導体基板１の一主面側に反射防止膜４を形成する。この反射防止膜４は例えば窒化シリコン膜（ＳｉＮx）などからなり、シラン（ＳｉＨ4）とアンモニア（ＮＨ3）との混合ガスを用いたプラズマＣＶＤ法などで厚み５００〜１０００ナ、屈折率１．９０〜２．３０に形成される。この反射防止膜４は、半導体基板１の表面で光が反射するのを防止して、半導体基板１内に光を有効的に取り込むために設ける。
【００１９】
この反射防止膜４上には、図２に示すように、バスバー電極５ａとフィンガ電極５ｂとから成る表面電極５が形成されている。バスバー電極５ａは基板１の略全長にわたって２組（あるいは３組）平行に形成されており、フィンガ電極５ｂはバスバー電極５ａに交差して多数本が基板１の略全長にわたって形成されている。
【００２０】
バスバー電極５ａは、フィンガー電極５ｂと直交する方向で２つに分割されている。このようにバスバー電極５ａを２つに分割すると、バスバー電極５ａの厚みが厚くなって、シリコン基板１との接着強度が向上するとともに、リード線や銅箔を半田付けする際の半田の溢れがなくなる。なお、分割した一つのバスバー電極の幅と２つに分けたときの間隔は、０．１ｍｍ〜１．０ｍｍ程度である。
【００２１】
この２つに分割されたバスバー電極５ｂ間には、多数のフィンガ電極５ｂと同一直線上に位置するように、フィンガー電極５ｂと同数の接続線５ｃが設けられている。この接続線５ｃは、幅１００〜３００μｍ、ピッチ１〜３ｍｍ程度に形成される。
【００２２】
フィンガ電極５ｂは、バスバー電極５ａと交差して分岐して設けられ、幅１００〜３００μｍ、ピッチ１〜３ｍｍ程度に形成される。
【００２３】
この表面電極５は、たとえば銀粉末、ガラスフリット、結合剤、および溶剤から成るペーストを、二分割した二本のバスバー電極５ａを接続する接続線５ｃが全てのフィンガ電極５ｂと同一直線上に位置するようなスクリーンを用いて印刷し、６００〜８００℃程度の温度で焼き付け、全体を半田層（不図示）で被覆することにより形成される。
【００２４】
【実施例】
図５に示す従来品のパターンと図２に示す本発明品のパターンで印刷を行い、焼成・半田を行って半田溜まりの発生数を調べた。半田溜まりの発生数は、１００枚半田したときの１枚当たりの平均の半田溜まり数である。その結果を表１に示す。
【００２５】
【表１】
表１から明らかなように、本発明のパターンではバスバー電極の半田溜まりは無くなり、半田の盛り上がりは発生しなくなった。
【００２７】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明に係る太陽電池によれば、半導体基板の一主面側に設けるバスバー電極を多数のフィンガ電極と直交する方向で分割し、この分割したバスバー電極間に上記多数のフィンガ電極と同一直線上に位置するような接続線を設けたことから、電極の引っ張り強度が強く、かつ半田盛りのない表面電極を形成でき、製造歩留りが向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る太陽電池を示す断面図である。
【図２】本発明に係る太陽電池の電極パターンを示す平面図である。
【図３】従来の太陽電池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平面図である。
【図５】従来の太陽電池の電極パターンと半田レジストを示す平面図である。
【符号の説明】
１：半導体基板、２：ｎ型拡散層、３：ＢＳＦ層、４：反射防止膜、５：表電極、５ａ：表電極バスバー、５ｂ：表電極フィンガ、５ｃ：バスバー間接続電極、６：裏面電極、７：半田レジスト
Claims (1)
- 半導体接合部を有する半導体基板と、
該半導体基板の一主面側にリード線を接続するためのバスバー電極と、このバスバー電極と直交する集電用の多数のフィンガ電極と、を有する表面電極と、
前記半導体基板の他の主面側に設けられた裏面電極と、を備えた太陽電池において、
前記表面電極は、前記バスバー電極を前記フィンガ電極と直交する方向で分割し、この分割したバスバー電極間に前記多数のフィンガ電極と同一直線上に位置するような接続線を有するとともに、全体が半田層で被覆されていることを特徴とする太陽電池。
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|---|---|---|---|
| JP2000360140A JP4412842B2 (ja) | 2000-11-27 | 2000-11-27 | 太陽電池 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000360140A JP4412842B2 (ja) | 2000-11-27 | 2000-11-27 | 太陽電池 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002164550A JP2002164550A (ja) | 2002-06-07 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000360140A Expired - Fee Related JP4412842B2 (ja) | 2000-11-27 | 2000-11-27 | 太陽電池 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP7159077B2 (ja) | 2019-02-25 | 2022-10-24 | セイコーインスツル株式会社 | 温度補償型てんぷ、ムーブメント及び時計 |
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| CN103797583B (zh) * | 2011-09-13 | 2015-07-15 | 京瓷株式会社 | 太阳能电池模块 |
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2000
- 2000-11-27 JP JP2000360140A patent/JP4412842B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP7159077B2 (ja) | 2019-02-25 | 2022-10-24 | セイコーインスツル株式会社 | 温度補償型てんぷ、ムーブメント及び時計 |
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| JP2002164550A (ja) | 2002-06-07 |
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Legal Events
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| A621 | Written request for application examination |
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