JP4809018B2 - 太陽電池 - Google Patents
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Description
しかし、電極を重ねて印刷する従来の方法に比べると2つの電極の接触面積は狭くなる上、滲み幅によって接触面積が変化するという問題がある。
さらに、印刷位置のずれを防ぐことができたとしても、2つの電極に含まれる金属が電極の接続部において銀とアルミが合金化して生成される合金層4aに由来する内部応力が大きく、電極の接続部に起因する割れを十分に防止することはできない。
また、電極の接触面積を増やすことができる上に、電極の印刷材料である導電性ペーストが印刷時において凹凸パターン形状の凹部で一層滲みやすくなって滲み幅が増大し、電極端部に厚さの薄い領域を広く作製することができるので、集電電極と出力取出電極のそれぞれで版一枚ずつを用いた印刷動作で厚さの薄い電極の接続部を確実に作製することができる。
このように、凹凸パターン形状は、前記集電電極の凹部に対する凸部の高さ、または前記出力取出電極の凹部に対する凸部の高さが0.2〜2mmであることにより、合金層が一直線状になることがなく、より確実に合金層内の応力を分散できるので、割れの発生確率を低減することができる。
このように、凹凸パターン形状は、該凹凸パターンの周期が0.2〜20mmであることにより、合金層が一直線状になる部分を短くすることができるため、より確実に合金層内の応力を分散することができる。
このように、凹凸パターン形状は、前記集電電極の凹部または前記出力取出電極の凹部の幅が、0.2〜2mmであることにより、合金層が一直線状になる長さを限定できるので、より確実に合金層内の応力を分散することができる。
このように、凹凸パターン形状は、三角波、矩形波、正弦波のいずれかのパターン形状、または、これらの形状を組み合わせたものであることにより、簡単で正確な周期性を有する凹凸パターン形状を形成することができるとともに、凹凸パターン形状の設計および作製が容易であり、製造コストを低く抑えることができる。
導電性ペーストの滲み幅よりも印刷位置が離れてしまった場合、2つの電極が離れてしまい、電気的接続が得られなくなる可能性がある。しかし、このように、凹凸パターン形状を、鍵型、平行四辺形、台形のいずれかのパターン形状、または、これらを組み合わせたものとすることによって、印刷位置のずれがどの方向に生じても、両電極の乖離を全く生じなくさせることができ、確実に電気的接続を得ることができる。
このように、凹凸パターンの辺のうち最も長いものが、前記半導体基板の[110]方向と平行ではないこと、例えば[110]方向に対して4°以上ずらして作製することによって、合金層に沿って割れる現象が基板の劈開方向に沿って生じないようにすることができ、割れ発生確率を低下させることができる。
このように、前記集電電極は、アルミニウム粒子を含む導電性ペーストが印刷されたもの(アルミ電極)とし、前記出力取出電極は、銀粒子を含む導電性ペーストが印刷されたもの(銀電極)とすることにより、低コストなアルミ電極と半田濡れの良い銀電極の接続を確実にしつつ該接続部に起因する割れを低コストで低減することができる。
図1は、本発明の太陽電池の一例であって、集電電極と出力取出電極の接続部に三角波の凹凸パターン形状を有するものである。
PN接合の形成は、受光面側にリンなどのn型不純物を熱拡散によって行うのが好ましいが、塗布拡散もしくはイオン注入法によって行ってもよい。ここで、太陽光反射防止と表面保護のために、プラズマCVD法またはPVD法等によって、窒化膜を受光面上に形成することが好ましい。
(実施例、比較例)
まず、III族元素のガリウムを不純物元素としてドープしたP型単結晶太陽電池用シリコンウエーハ(100mm角、面方位{100}、基板厚300μm、抵抗率0.5Ωcm)を、水酸化カリウム水溶液によりエッチングしてダメージ層を取り除いた。そして、IPAを混入した水酸化カリウム水溶液により、反射防止構造であるテクスチャ構造を形成した。引き続き、受光面側にPOCl3液体ソースを利用した熱拡散によってV族元素のリンを不純物としたn領域を受光面に作製した。ここで、太陽光反射防止と表面保護をかねてプラズマCVD法によって膜厚70nmの窒化膜を受光面上に形成した。
接続部の電極パターンの重なり幅(図5(A)のように接続部の厚みが増す重なり幅)0.5mm。
(2)直線状 (図5(B)参照:比較例2):
接続部の電極パターンの重なり幅0mm(厳密に電極乖離のないものを選択した)。
(3)平行四辺形(図3(B)参照:実施例1):
印刷版の開口部の電極パターンの重なり幅0mm、凹凸パターンの振幅0.5mm、周期1mm。
(4)三角波状 (図1(C)参照:実施例2):
印刷版の開口部の電極パターンの重なり幅0mm、凹凸パターンの振幅0.5mm、周期1mm。
なお、変換効率は、いずれの場合も17.1%以上に保たれていた。
なお、割れ発生確率は、平行四辺形の実施例3は1%であり、三角波の実施例4は2%であり、直線状の比較例3の16%、比較例4の8%に対して大幅に少なかった。
5…半導体基板、 6…凹凸パターン形状、
11…境界線、 12…非開口部、 13…開口部、 14…滲み方向矢印、
15…開口部凸部、 16…開口部凹部、 17…印刷後の印刷材料の端面。
Claims (8)
- 少なくとも、PN接合が形成された半導体基板と、該半導体基板の受光面上に形成された表面電極と、前記半導体基板の受光面の反対側の裏面上に形成された集電電極と、該集電電極と接続する出力取出電極とを有する太陽電池であって、前記集電電極と前記出力取出電極の接続部に凹凸パターン形状を有するものであることを特徴とする太陽電池。
- 前記凹凸パターン形状は、前記集電電極の凹部に対する凸部の高さ、または前記出力取出電極の凹部に対する凸部の高さが、0.2〜2mmであることを特徴とする請求項1に記載の太陽電池。
- 前記凹凸パターン形状は、該凹凸パターンの周期が、0.2〜20mmであることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の太陽電池。
- 前記凹凸パターン形状は、前記集電電極の凹部または前記出力取出電極の凹部の幅が、0.2〜2mmであることを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれか一項に記載の太陽電池。
- 前記凹凸パターン形状は、三角波、矩形波、正弦波のいずれかのパターン形状、または、これらの形状を組み合わせたものであることを特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれか一項に記載の太陽電池。
- 前記凹凸パターン形状は、鍵型、平行四辺形、台形のいずれかのパターン形状、または、これらを組み合わせたものであることを特徴とする請求項1ないし請求項5のいずれか一項に記載の太陽電池。
- 前記凹凸パターンの辺のうち最も長いものが、前記半導体基板の[110]方向と平行ではないことを特徴とする請求項1ないし請求項6のいずれか一項に記載の太陽電池。
- 前記集電電極は、アルミニウム粒子を含む導電性ペーストが印刷されたものであり、前記出力取出電極は、銀粒子を含む導電性ペーストが印刷されたものであることを特徴とする請求項1ないし請求項7のいずれか一項に記載の太陽電池。
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