JP5908763B2 - Photoelectric conversion element and method for producing photoelectric conversion element - Google Patents

Photoelectric conversion element and method for producing photoelectric conversion element Download PDF

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Description

本発明は、光電変換素子および光電変換素子の製造方法に関するものである。   The present invention relates to a photoelectric conversion element and a method for manufacturing the photoelectric conversion element.

現在、光を光電変換する光電変換層を有する半導体基板、および半導体基板に設けられた電極(フィンガー電極およびバスバー電極)を有する光電変換素子の研究開発において、半導体基板と電極との間で半導体基板内に発生したキャリアが表面再結合されることを抑制する目的で、電極および半導体基板の接触面積を小さくすることが求められている(例えば、特許文献1を参照)。   At present, in the research and development of a semiconductor substrate having a photoelectric conversion layer for photoelectrically converting light and an electrode (finger electrode and bus bar electrode) provided on the semiconductor substrate, a semiconductor substrate between the semiconductor substrate and the electrode For the purpose of suppressing the surface recombination of carriers generated inside, it is required to reduce the contact area between the electrode and the semiconductor substrate (see, for example, Patent Document 1).

特開2010−34499号公報JP 2010-34499 A

しかしながら、特許文献1に記載された光電変換素子において、特にバスバー電極および半導体基板の接触面積を小さくすると、バスバー電極自体の電気抵抗が高くなっていた。その結果、半導体基板で発生した電力がバスバー電極で消費されることとなり、光電変換素子から取り出す電力が小さくなるという問題があった。   However, in the photoelectric conversion element described in Patent Document 1, particularly when the contact area between the bus bar electrode and the semiconductor substrate is reduced, the electrical resistance of the bus bar electrode itself is increased. As a result, power generated in the semiconductor substrate is consumed by the bus bar electrode, and there is a problem that power taken out from the photoelectric conversion element is reduced.

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、電極および半導体基板の接触面積を小さくしつつ、バスバー電極の電気抵抗を維持することが可能な光電変換素子および光電変換素子の製造方法を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a photoelectric conversion element and a photoelectric conversion element capable of maintaining the electrical resistance of the bus bar electrode while reducing the contact area between the electrode and the semiconductor substrate. It is to provide a manufacturing method.

本発明の光電変換素子は、入射した光を光電変換する光電変換層を有する半導体基板と、該半導体基板の主面上に設けられた、複数の電極指を備えたフィンガー電極と、前記半導体基板の主面上に複数の前記電極指の間のそれぞれに位置するように設けられた絶縁性材料からなる保護膜と、該保護膜および前記フィンガー電極上に設けられた、複数の前記電極指を接続するバスバー電極とを有する。   The photoelectric conversion element of the present invention includes a semiconductor substrate having a photoelectric conversion layer for photoelectrically converting incident light, a finger electrode provided on a main surface of the semiconductor substrate, and a plurality of electrode fingers, and the semiconductor substrate. A protective film made of an insulating material provided so as to be positioned between each of the plurality of electrode fingers on the main surface, and a plurality of the electrode fingers provided on the protective film and the finger electrodes. A bus bar electrode to be connected.

本発明の光電変換素子の製造方法は、入射した光を光電変換する光電変換層を有する半導体基板を準備する準備工程と、前記半導体基板の主面を絶縁性材料からなる保護膜で被覆する被覆工程と、前記保護膜上に導電ペーストを複数の電極指を備えたフィンガー電極のパターンに塗布する塗布工程と、該塗布工程の後、前記保護膜および前記導電ペーストを加熱して、該導電ペーストを前記パターンで前記保護膜に侵入させてそれぞれ前記半導体基板の主面上で硬化させることによって、それぞれの間に前記保護膜を配置した複数の電極指を備えたフィンガー電極を形成する第1電極形成工程と、前記保護膜および前記フィンガー電極上に、複数の前記電極指を接続するバスバー電極を形成する第2電極形成工程とを有する。   The method for producing a photoelectric conversion element of the present invention includes a preparation step of preparing a semiconductor substrate having a photoelectric conversion layer that photoelectrically converts incident light, and a coating that covers the main surface of the semiconductor substrate with a protective film made of an insulating material A coating step of applying a conductive paste on a pattern of a finger electrode having a plurality of electrode fingers on the protective film, and heating the protective film and the conductive paste after the coating step, First electrode for forming a finger electrode having a plurality of electrode fingers each having the protective film disposed therebetween, by intruding into the protective film in the pattern and curing on the main surface of the semiconductor substrate. A forming step and a second electrode forming step of forming a bus bar electrode connecting the plurality of electrode fingers on the protective film and the finger electrode.

本発明の光電変換素子によれば、半導体基板の主面に設けられたフィンガー電極および保護膜上にバスバー電極が設けられていることから、半導体基板と接触する面積を小さくしつつ、バスバー電極の電気抵抗を維持することができる。その結果、光電変換素子から取り出す電力の量を向上させることができる。   According to the photoelectric conversion element of the present invention, since the bus bar electrode is provided on the finger electrode and the protective film provided on the main surface of the semiconductor substrate, the area of the bus bar electrode can be reduced while reducing the area in contact with the semiconductor substrate. Electric resistance can be maintained. As a result, the amount of power extracted from the photoelectric conversion element can be improved.

本発明の一実施形態に係る光電変換素子の斜視図である。It is a perspective view of the photoelectric conversion element which concerns on one Embodiment of this invention. 図1に示す光電変換素子の断面を示す図であり、図1のA−A’線で切断したときの断面に相当する。It is a figure which shows the cross section of the photoelectric conversion element shown in FIG. 1, and is equivalent to a cross section when cut | disconnected by the A-A 'line | wire of FIG. 図1に示す光電変換素子を上からみたときの平面図である。It is a top view when the photoelectric conversion element shown in FIG. 1 is seen from the top. 本発明の光電変換素子の変形例を示す断面図であり、図1のD−D’線で切断したときの断面の一部を拡大した図に相当する。It is sectional drawing which shows the modification of the photoelectric conversion element of this invention, and is equivalent to the figure which expanded a part of cross section when it cut | disconnects by the D-D 'line | wire of FIG. 本発明の光電変換素子の変形例を示す断面図であり、図1のA−A’線で切断したときの断面の一部を拡大した図に相当する。It is sectional drawing which shows the modification of the photoelectric conversion element of this invention, and is equivalent to the figure which expanded a part of cross section when it cut | disconnects by the A-A 'line | wire of FIG. 図4に示す光電変換素子の一部をさらに拡大した拡大断面図である。It is the expanded sectional view which expanded a part of photoelectric conversion element shown in FIG. 本発明の光電変換素子の変形例を示す平面図である。It is a top view which shows the modification of the photoelectric conversion element of this invention. 図7に示す光電変換素子の断面を示す図であり、図7のE−E’線で切断したときの断面の一部を拡大した図に相当する。It is a figure which shows the cross section of the photoelectric conversion element shown in FIG. 7, and is equivalent to the figure which expanded a part of cross section when it cut | disconnects by the E-E 'line | wire of FIG. 本発明の光電変換素子の製造方法の一工程を示す断面図であり、(a)は図1のB−B’線で切断したとき、(b)は図1のC−C’線で切断したときにそれぞれ対応する。It is sectional drawing which shows 1 process of the manufacturing method of the photoelectric conversion element of this invention, (a) is cut | disconnected by the BB 'line of FIG. 1, (b) is cut | disconnected by the CC' line of FIG. Correspond to each. 図5に示す光電変換素子の製造方法の次工程を示す断面図であり、(a)および(b)は、それぞれ図9(a)および図9(b)に対応する。It is sectional drawing which shows the next process of the manufacturing method of the photoelectric conversion element shown in FIG. 5, (a) and (b) respond | correspond to FIG. 9 (a) and FIG.9 (b), respectively. 図5に示す光電変換素子の製造方法の次工程を示す断面図であり、(a)および(b)は、それぞれ図9(a)および図9(b)に対応する。It is sectional drawing which shows the next process of the manufacturing method of the photoelectric conversion element shown in FIG. 5, (a) and (b) respond | correspond to FIG. 9 (a) and FIG.9 (b), respectively. 図5に示す光電変換素子の製造方法の次工程を示す断面図であり、(a)および(b)は、それぞれ図9(a)および図9(b)に対応する。It is sectional drawing which shows the next process of the manufacturing method of the photoelectric conversion element shown in FIG. 5, (a) and (b) respond | correspond to FIG. 9 (a) and FIG.9 (b), respectively. 図5に示す光電変換素子の製造方法の次工程を示す断面図であり、(a)および(b)は、それぞれ図9(a)および図9(b)に対応する。It is sectional drawing which shows the next process of the manufacturing method of the photoelectric conversion element shown in FIG. 5, (a) and (b) respond | correspond to FIG. 9 (a) and FIG.9 (b), respectively.

以下、本発明の実施形態の一例について図を参照しながら説明する。   Hereinafter, an example of an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

<光電変換素子>
図1は、本発明の一実施形態に係る光電変換素子1を示す図である。図1に示すように、光電変換素子1は、具体的に半導体基板(以下、単に基板という)2、フィンガー電極3、保護膜4およびバスバー電極5を有している。
<Photoelectric conversion element>
FIG. 1 is a diagram illustrating a photoelectric conversion element 1 according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the photoelectric conversion element 1 specifically includes a semiconductor substrate (hereinafter simply referred to as a substrate) 2, finger electrodes 3, a protective film 4, and a bus bar electrode 5.

基板2は、例えば半導体基板などを用いることができる。基板2は、板状のものを用いることができる。基板2は、光が入射する受光面(図1における下面方向であり、以下では第1面という)2Aと、この第1面2Aに対して裏側に位置する裏面(図1における上面方向であり、以下では第2面という)2Bとを有する。   For example, a semiconductor substrate or the like can be used as the substrate 2. The board | substrate 2 can use a plate-shaped thing. The substrate 2 has a light receiving surface (the lower surface direction in FIG. 1 and hereinafter referred to as a first surface) 2A on which light is incident, and a back surface (the upper surface direction in FIG. 1) located on the back side with respect to the first surface 2A. , Hereinafter referred to as the second surface) 2B.

基板2は、第1面2Aと第2面2Bとの間に、光を電気に変換する光電変換層2aを有している。光電変換層2aは、例えば一導電型半導体と逆導電型半導体との界面付近に形成することができる。そのため、基板2は、例えば、一導電型を持つ半導体基板を用いることができ、この基板2の第2面2B側に逆導電型層2’を形成することによって、一導電型と逆導電型との間に光電変換層2aを形成することができる。   The substrate 2 has a photoelectric conversion layer 2a that converts light into electricity between the first surface 2A and the second surface 2B. The photoelectric conversion layer 2a can be formed, for example, in the vicinity of the interface between the one conductivity type semiconductor and the reverse conductivity type semiconductor. Therefore, for example, a semiconductor substrate having one conductivity type can be used as the substrate 2. By forming the opposite conductivity type layer 2 ′ on the second surface 2 B side of the substrate 2, the one conductivity type and the opposite conductivity type are formed. The photoelectric conversion layer 2a can be formed between the two.

基板2としては、一導電型(例えば、p型)を有する板状の半導体を用いることができる。基板2を構成する半導体としては、単結晶シリコンまたは多結晶シリコン等のシリコン結晶を用いることができる。基板2の厚みは、例えば、250μm以下に設定することが
できる。基板2の形状は、特に限定されるものではないが、製法上の観点から平面視で四角形状としてもよい。
As the substrate 2, a plate-like semiconductor having one conductivity type (for example, p-type) can be used. As a semiconductor constituting the substrate 2, a silicon crystal such as single crystal silicon or polycrystalline silicon can be used. The thickness of the substrate 2 can be set to, for example, 250 μm or less. Although the shape of the board | substrate 2 is not specifically limited, From a viewpoint on a manufacturing method, it is good also as a square shape by planar view.

本実施形態においては、基板2としてp型の導電型を持つシリコン基板を用いた例について説明する。シリコン基板からなる基板2がp型を持つようにする場合、ドーパント元素としては、例えば、ボロンあるいはガリウムなどを用いることができる。   In the present embodiment, an example in which a silicon substrate having p-type conductivity is used as the substrate 2 will be described. When the substrate 2 made of a silicon substrate has a p-type, for example, boron or gallium can be used as the dopant element.

逆導電型層2’は、基板2とpn接合を形成する半導体層である。逆導電型層2’は、基板2と逆の導電型を持つ層であり、基板2における第1面2A側に設けられている。逆導電型層2’は、例えば30nm以上2μm以下となるように設定することができる。基板2がp型の導電型を持つ場合であれば、逆導電型層2’はn型の導電型を持つように形成される。一方、基板2がn型の導電型を持つ場合であれば、逆導電型層2’はp型の導電型を持つように形成される。   The reverse conductivity type layer 2 ′ is a semiconductor layer that forms a pn junction with the substrate 2. The reverse conductivity type layer 2 ′ is a layer having a conductivity type opposite to that of the substrate 2, and is provided on the first surface 2 </ b> A side of the substrate 2. The reverse conductivity type layer 2 ′ can be set to be, for example, 30 nm or more and 2 μm or less. If the substrate 2 has a p-type conductivity type, the reverse conductivity type layer 2 'is formed to have an n-type conductivity type. On the other hand, if the substrate 2 has an n-type conductivity type, the reverse conductivity type layer 2 'is formed to have a p-type conductivity type.

逆導電型層2’は、基板2の第1面2A上に形成または接合されていてもよいし、基板2内にイオンを注入および拡散させることによって基板2内に形成してもよい。具体的に、基板2がp型の導電型を持つシリコン基板において、逆導電型層2’がシリコン基板内に形成されている場合には、例えば逆導電型層2’はシリコン基板における第2面2B側にリン等の不純物を拡散させることによって形成できる。   The reverse conductivity type layer 2 ′ may be formed or bonded on the first surface 2 </ b> A of the substrate 2, or may be formed in the substrate 2 by implanting and diffusing ions into the substrate 2. Specifically, in the case where the substrate 2 is a silicon substrate having a p-type conductivity type and the reverse conductivity type layer 2 ′ is formed in the silicon substrate, for example, the reverse conductivity type layer 2 ′ is the second conductivity type in the silicon substrate. It can be formed by diffusing impurities such as phosphorus on the surface 2B side.

本実施形態では、逆導電型層2’が、後述するフィンガー電極3に沿って、パターニングされている。具体的に、逆導電型層2’は、一導電型に接続されるフィンガー電極3(フィンガー電極3aまたはフィンガー電極3b)の一方に沿ってパターニングされている。   In the present embodiment, the reverse conductivity type layer 2 ′ is patterned along the finger electrode 3 described later. Specifically, the reverse conductivity type layer 2 ′ is patterned along one of the finger electrodes 3 (finger electrode 3 a or finger electrode 3 b) connected to one conductivity type.

基板2の第2面2B上には、フィンガー電極3が設けられている。フィンガー電極3は、p型の導電型の基板2に接続された一導電型側のフィンガー電極3a、および逆導電型層2’と接続された逆導電型側のフィンガー電極3bを有している。なお、以下の説明において、特に明示しない限り、フィンガー電極3は、フィンガー電極3aおよびフィンガー電極3bのどちらか一方を指すものとする。   Finger electrodes 3 are provided on the second surface 2B of the substrate 2. The finger electrode 3 has a one-conductivity-type finger electrode 3a connected to the p-type conductivity-type substrate 2 and a reverse-conductivity-type finger electrode 3b connected to the reverse-conductivity-type layer 2 ′. . In the following description, the finger electrode 3 refers to either the finger electrode 3a or the finger electrode 3b unless otherwise specified.

フィンガー電極3は、複数の電極指3’から構成されている。電極指3’は、例えば一方方向に延びた直方体などの多角体形状に設けられている。電極指3’の長手方向に垂直な断面は、例えば四角形状または台形状などの平面視形状に設定することができる。電極指3’は、一つの金属層で形成されていてもよいし、複数の金属層で形成されていてもよい。電極指3’の厚みは、例えば100nm以上200μm以下となるように設定することができる。   The finger electrode 3 is composed of a plurality of electrode fingers 3 '. The electrode finger 3 ′ is provided in a polygonal shape such as a rectangular parallelepiped extending in one direction, for example. The cross section perpendicular to the longitudinal direction of the electrode finger 3 ′ can be set to a plan view shape such as a square shape or a trapezoidal shape. The electrode finger 3 'may be formed of one metal layer or a plurality of metal layers. The thickness of the electrode finger 3 ′ can be set to be, for example, 100 nm or more and 200 μm or less.

電極指3’の下面と基板2との接触面積は、基板2の面積によって適宜設定すればよい。具体的に、接触面積は、すべての電極指3’(フィンガー電極8)が基板2と接触する面積が、基板2の第2面2Bの面積に対して、例えば1%以上90%以下となるように設定すればよい。具体的に、基板2の第2面2Bを156mm□とした場合には、1つの電極指3’の下面を、例えば0.3mm以上30mm以下となるように設定することができる。 The contact area between the lower surface of the electrode finger 3 ′ and the substrate 2 may be set as appropriate depending on the area of the substrate 2. Specifically, the contact area is such that the area where all the electrode fingers 3 ′ (finger electrodes 8) are in contact with the substrate 2 is, for example, 1% or more and 90% or less with respect to the area of the second surface 2 </ b> B of the substrate 2. It should be set as follows. Specifically, when the second surface 2B of the substrate 2 is 156 mm □, the lower surface of one electrode finger 3 ′ can be set to be, for example, 0.3 mm 2 or more and 30 mm 2 or less.

フィンガー電極3は、複数の電極指3’が、一方方向に並んで配置されている。具体的に、複数の電極指3’は、長手方向に対して交わる方向に配置されている。複数の電極指3’は、それぞれの電極指3’同士が一定間隔を離隔して配置されている。電極指3’の間隔は、例えば10μm以上5mm以下となるように設定されている。なお、本実施形態において複数の電極指3’は全てそれぞれ離隔している場合について説明するが、一部電気的につながっていてもよい。   The finger electrode 3 has a plurality of electrode fingers 3 ′ arranged in one direction. Specifically, the plurality of electrode fingers 3 ′ are arranged in a direction intersecting with the longitudinal direction. The plurality of electrode fingers 3 ′ are arranged such that the electrode fingers 3 ′ are spaced apart from each other by a predetermined distance. The interval between the electrode fingers 3 ′ is set to be 10 μm or more and 5 mm or less, for example. In the present embodiment, a case where the plurality of electrode fingers 3 ′ are all separated from each other will be described, but a part of them may be electrically connected.

フィンガー電極3は、基板2と電気的に接続することが可能な導電性材料で構成されて
いる。具体的には、フィンガー電極3の材料として、例えば、金、銅、銀、アルミニウム、亜鉛、ニッケル、クロム、白金、鉛、モリブデン、バナジウム、インジウムまたはマグネシウムなどの金属材料、珪素などの半導体材料、および酸化インジウムおよび酸化スズを含む導電膜などを用いることができる。フィンガー電極3として、例えば透過率が50%以上となるように膜厚を設定したり、透明導電膜を用いたりすることによって、フィンガー電極3を光が入射する側の基板2の主面(第1面2A)に設けてもよい。
The finger electrode 3 is made of a conductive material that can be electrically connected to the substrate 2. Specifically, as a material of the finger electrode 3, for example, a metal material such as gold, copper, silver, aluminum, zinc, nickel, chromium, platinum, lead, molybdenum, vanadium, indium or magnesium, a semiconductor material such as silicon, Alternatively, a conductive film containing indium oxide and tin oxide can be used. As the finger electrode 3, for example, by setting the film thickness so that the transmittance is 50% or more, or using a transparent conductive film, the finger electrode 3 has a main surface (first surface) on the side on which light is incident. It may be provided on one surface 2A).

フィンガー電極3aおよびフィンガー電極3bは、同じ材料で形成してもよいし、異なる材料で形成してもよい。異なる材料で形成する場合には、フィンガー電極3aおよびフィンガー電極3bは、接続される基板2の導電性によって、その材料を変化させることができる。具体的に、フィンガー電極3aおよびフィンガー電極3bの材料としては、p型の導電型に接続される方をアルミニウムが含まれるように構成し、n型の導電型に接続される方を銀が含まれるように構成することができる。このように導電型に合せてフィンガー電極3の材料を変化させることによって、その導電型に対してフィンガー電極3がオーミック接触をとりやすくすることができる。   The finger electrode 3a and the finger electrode 3b may be formed of the same material or different materials. In the case of forming with different materials, the material of the finger electrode 3a and the finger electrode 3b can be changed depending on the conductivity of the substrate 2 to be connected. Specifically, as the material of the finger electrode 3a and the finger electrode 3b, the one connected to the p-type conductivity type is configured to include aluminum, and the one connected to the n-type conductivity type includes silver. Can be configured. Thus, by changing the material of the finger electrode 3 in accordance with the conductivity type, the finger electrode 3 can easily make ohmic contact with the conductivity type.

基板2の第2面2B上には、保護膜4が設けられている。保護膜4は、図2に示すように、複数の電極指3’の間にそれぞれ位置している。より具体的に、保護膜4は、複数の電極指3’同士の間を埋めるよう、それぞれの電極指3’の側面および基板2の第2面2Bの一部と接するように配置されている。本実施形態では、電極指3’同士の間だけでなく、基板2の第2面2B全体を覆うように保護膜4が設けられている。これによって、基板2の第2面2Bの絶縁性を向上させることができる。   A protective film 4 is provided on the second surface 2B of the substrate 2. As shown in FIG. 2, the protective film 4 is located between the plurality of electrode fingers 3 '. More specifically, the protective film 4 is disposed so as to contact a side surface of each electrode finger 3 ′ and a part of the second surface 2 </ b> B of the substrate 2 so as to fill a space between the plurality of electrode fingers 3 ′. . In the present embodiment, the protective film 4 is provided so as to cover not only between the electrode fingers 3 ′ but also the entire second surface 2 </ b> B of the substrate 2. Thereby, the insulation of the 2nd surface 2B of the board | substrate 2 can be improved.

保護膜4の厚みは、例えば電極指3’の厚みよりも小さい厚みとなるように設定することができる。本実施形態では、保護膜4の厚みおよび電極指3’の厚みが同じとなるように設定されている場合について説明する。保護膜4は、電極指3’と同じ厚みで構成されていることから、電極指3’の上面が露出するようになっており、後述するバスバー電極5と電気的に接続しやすくなっている。このように保護膜4の厚みが電極指3’の厚みと同じとなるように設定されていることによって、電極指3’間で発生する焦電を抑制することができる。なお、保護膜4の厚みを、電極指3’の厚みよりも小さくすることによって、バスバー電極5と電気的にさらに接続しやすくすることができる。   The thickness of the protective film 4 can be set to be smaller than the thickness of the electrode finger 3 ′, for example. In the present embodiment, a case where the thickness of the protective film 4 and the thickness of the electrode finger 3 ′ are set to be the same will be described. Since the protective film 4 is configured with the same thickness as the electrode finger 3 ′, the upper surface of the electrode finger 3 ′ is exposed, and is easily electrically connected to a bus bar electrode 5 described later. . In this way, by setting the thickness of the protective film 4 to be the same as the thickness of the electrode finger 3 ′, pyroelectricity generated between the electrode fingers 3 ′ can be suppressed. In addition, by making the thickness of the protective film 4 smaller than the thickness of the electrode finger 3 ′, it can be more easily electrically connected to the bus bar electrode 5.

保護膜4は、絶縁性材料から構成されている。具体的に、保護膜4の材料としては、酸化マグネシウム、酸化アルミニウム、酸化珪素、または酸化チタンなどの酸化物、フッ化マグネシウムなどのフッ化物、および窒化珪素などの窒化物などを用いることができる。保護膜4は、1つの材料からなる単層で形成してもよいし、異なる材料からなる層を複数積層した積層で形成してもよい。本実施形態では、保護膜4として酸化アルミニウムで構成された単層の場合を一例にして説明する。   The protective film 4 is made of an insulating material. Specifically, as the material of the protective film 4, an oxide such as magnesium oxide, aluminum oxide, silicon oxide, or titanium oxide, a fluoride such as magnesium fluoride, and a nitride such as silicon nitride can be used. . The protective film 4 may be formed as a single layer made of one material, or may be formed by laminating a plurality of layers made of different materials. In the present embodiment, a case where the protective film 4 is a single layer made of aluminum oxide will be described as an example.

バスバー電極5は、図3に示すように、保護膜4およびフィンガー電極3上に設けられている。バスバー電極5は、保護膜4を介して複数の電極指3’に跨るように設けられて、複数の電極指3’に接続されている。バスバー電極5は、フィンガー電極3の配列方向に延びるように設けられている。より具体的には、フィンガー電極3aにはバスバー電極5aが、フィンガー電極3bにはバスバー電極5bが、それぞれ接続されている。   As shown in FIG. 3, the bus bar electrode 5 is provided on the protective film 4 and the finger electrodes 3. The bus bar electrode 5 is provided across the plurality of electrode fingers 3 ′ via the protective film 4, and is connected to the plurality of electrode fingers 3 ′. The bus bar electrode 5 is provided so as to extend in the arrangement direction of the finger electrodes 3. More specifically, the bus bar electrode 5a is connected to the finger electrode 3a, and the bus bar electrode 5b is connected to the finger electrode 3b.

バスバー電極5は、フィンガー電極3で挙げた導電性材料の中から選択することができる。バスバー電極5は、例えば、フィンガー電極3と同じ材料で形成してもよいし、フィンガー電極3と異なる材料で形成してもよい。本実施形態では、バスバー電極5は、フィンガー電極3(電極指3’)の材料よりも電気抵抗が小さい材料で形成されている場合を一例に説明する。   The bus bar electrode 5 can be selected from the conductive materials mentioned for the finger electrode 3. For example, the bus bar electrode 5 may be formed of the same material as that of the finger electrode 3 or may be formed of a material different from that of the finger electrode 3. In this embodiment, the case where the bus bar electrode 5 is formed of a material having an electric resistance smaller than that of the finger electrode 3 (electrode finger 3 ′) will be described as an example.

バスバー電極5は、その体積を適宜設定することができる。バスバー電極5の材料と体積を調整することによって、バスバー電極5を流れる電気抵抗を調整することができる。本実施形態では、バスバー電極5が、フィンガー電極3の電極指3’よりも大きい体積となるように形成されている。このように電極指3’よりも大きい体積となるように形成した場合、電極指3’よりも電気抵抗の小さい材料で構成されていることから、電極指3’に流れる際に電気抵抗よりも、バスバー電極5に流れる際の電気抵抗よりも小さくすることができる。   The volume of the bus bar electrode 5 can be set as appropriate. By adjusting the material and volume of the bus bar electrode 5, the electric resistance flowing through the bus bar electrode 5 can be adjusted. In the present embodiment, the bus bar electrode 5 is formed to have a larger volume than the electrode finger 3 ′ of the finger electrode 3. Thus, when formed so that it may become a volume larger than electrode finger 3 ', since it is comprised with the material whose electric resistance is smaller than electrode finger 3', when flowing to electrode finger 3 ', it is more than electric resistance. The electrical resistance when flowing to the bus bar electrode 5 can be made smaller.

バスバー電極5は、電極指3’よりも電気抵抗が小さくなるように設定すればよい。ここで、両者の電気抵抗を比較する方法としては、例えば、構成される材料の電気抵抗率を考慮して体積あたりの電気抵抗値を計算して比較する方法などを用いることができる。   The bus bar electrode 5 may be set so that the electric resistance is smaller than that of the electrode finger 3 '. Here, as a method of comparing the electric resistances of the two, for example, a method of calculating and comparing the electric resistance value per volume in consideration of the electric resistivity of the constituent material can be used.

本実施形態の光電変換素子は、上述の通り、フィンガー電極3および保護膜4上に、バスバー電極5が設けられていることから、バスバー電極5が基板2と接しないため、基板2と電極(フィンガー電極3およびバスバー電極5)が接触する面積を小さくすることができる。そのため、基板2および電極の間で発生していたキャリアの表面再結合を抑制することができることから、基板2内で発生したキャリアのライフタイムを長くすることができる。   Since the bus bar electrode 5 is provided on the finger electrode 3 and the protective film 4 as described above, the photoelectric conversion element of the present embodiment is not in contact with the substrate 2. The area where the finger electrode 3 and the bus bar electrode 5) come into contact can be reduced. For this reason, since the surface recombination of carriers generated between the substrate 2 and the electrode can be suppressed, the lifetime of carriers generated in the substrate 2 can be extended.

また、バスバー電極5をフィンガー電極3および保護膜4上に配置したことから、バスバー電極5を従来よりも大きくすることができるため、バスバー電極5の電気抵抗を小さくすることができる。そのため、バスバー電極5で電気抵抗によって消費される電力を小さくすることができる。   In addition, since the bus bar electrode 5 is disposed on the finger electrode 3 and the protective film 4, the bus bar electrode 5 can be made larger than the conventional one, so that the electrical resistance of the bus bar electrode 5 can be reduced. Therefore, the power consumed by the electrical resistance at the bus bar electrode 5 can be reduced.

以上の通り、光電変換素子1は、基板2内で発生したキャリアのライフタイムを長くするとともに、バスバー電極5の電気抵抗を小さくすることができることから、光電変換素子1から取り出す電力量を高めることができる。   As described above, the photoelectric conversion element 1 can increase the amount of electric power extracted from the photoelectric conversion element 1 because the lifetime of carriers generated in the substrate 2 can be increased and the electrical resistance of the bus bar electrode 5 can be decreased. Can do.

従来の光電変換素子では、基板の主面にバスバー電極およびフィンガー電極を設けていたことから、バスバー電極を小さくして基板との接触面積を小さくするとバスバー電極の電気抵抗が大きくなり、バスバー電極の電気抵抗を小さくするためにバスバー電極を大きくすると基板との接触面積が大きくなっていた。そのため、光電変換素子において、表面再結合を減らすとともに、電気抵抗を小さくすることが困難だった。   In the conventional photoelectric conversion element, the bus bar electrode and the finger electrode are provided on the main surface of the substrate. Therefore, when the bus bar electrode is reduced and the contact area with the substrate is reduced, the electric resistance of the bus bar electrode is increased. Increasing the bus bar electrode to reduce the electrical resistance increases the contact area with the substrate. Therefore, in the photoelectric conversion element, it is difficult to reduce surface recombination and reduce electrical resistance.

(光電変換素子の変形例1)
バスバー電極5は、フィンガー電極3と異なる導電性材料で構成されていてもよい。具体的には、バスバー電極5は、フィンガー電極3よりも電気抵抗の小さい導電性材料で構成されている。このように、バスバー電極5を、フィンガー電極3よりも電気抵抗の小さい導電性材料で構成することによって、バスバー電極の電気抵抗を小さくすることができる。すなわち、バスバー電極5の材料の選択肢を広げることができるため、光電変換素子の設計の自由度を高めることができる。
(Modification 1 of photoelectric conversion element)
The bus bar electrode 5 may be made of a conductive material different from that of the finger electrode 3. Specifically, the bus bar electrode 5 is made of a conductive material having an electric resistance smaller than that of the finger electrode 3. In this way, by configuring the bus bar electrode 5 with a conductive material having an electric resistance smaller than that of the finger electrode 3, the electric resistance of the bus bar electrode can be reduced. That is, since the choice of the material of the bus-bar electrode 5 can be expanded, the freedom degree of design of a photoelectric conversion element can be raised.

従来の光電変換素子では、フィンガー電極3およびバスバー電極5を基板の同じ主面に形成していたことから、同じ工程で形成していた。そのため、フィンガー電極3およびバスバー電極5を同じ材料で構成されており、フィンガー電極3およびバスバー電極5を異なる材料で構成することが難しかった。   In the conventional photoelectric conversion element, the finger electrode 3 and the bus bar electrode 5 are formed in the same process because they are formed on the same main surface of the substrate. Therefore, the finger electrode 3 and the bus bar electrode 5 are made of the same material, and it is difficult to make the finger electrode 3 and the bus bar electrode 5 of different materials.

(光電変換素子の変形例2)
バスバー電極5は、厚みがフィンガー電極3の厚みよりも厚くなるように設定していて
もよい。バスバー電極5の厚みを厚くすることによって、フィンガー電極3(電極指3’)よりも電気抵抗を小さくすることができる。
(Modification 2 of the photoelectric conversion element)
The bus bar electrode 5 may be set so that the thickness is larger than the thickness of the finger electrode 3. By increasing the thickness of the bus bar electrode 5, the electrical resistance can be made smaller than that of the finger electrode 3 (electrode finger 3 ′).

従来の光電変換素子は、上述するように、フィンガー電極3およびバスバー電極5を同じ主面に、同じ工程で形成していたことから、フィンガー電極3およびバスバー電極5を異なる厚みで形成することが困難だった。   In the conventional photoelectric conversion element, as described above, since the finger electrode 3 and the bus bar electrode 5 are formed on the same main surface in the same process, the finger electrode 3 and the bus bar electrode 5 can be formed with different thicknesses. It was difficult.

(光電変換素子の変形例3)
保護膜4およびフィンガー電極3上に、図4に示すように、バスバー電極5に重ならないように設けられた第2保護膜6を有していてもよい。第2保護膜6は、保護膜4と同じ材料を用いることができる。
(Modification 3 of photoelectric conversion element)
On the protective film 4 and the finger electrode 3, you may have the 2nd protective film 6 provided so that it might not overlap with the bus-bar electrode 5, as shown in FIG. The second protective film 6 can be made of the same material as the protective film 4.

このように、フィンガー電極3上に第2保護膜6を有していることによって、フィンガー電極3の保護膜6から露出した領域を被覆することができ、フィンガー電極3が酸化されることを抑制することができる。   Thus, by having the 2nd protective film 6 on the finger electrode 3, the area | region exposed from the protective film 6 of the finger electrode 3 can be coat | covered, and it suppresses that the finger electrode 3 is oxidized. can do.

また、第2保護膜6は、屈折率が保護膜4の屈折率よりも大きく設定されていてもよい。本実施形態では、保護膜4として酸化アルミニウムを用いていることから、酸化アルミニウムの屈折率である1.6よりも大きい屈折率の材料を用いることができる。   Further, the second protective film 6 may have a refractive index larger than that of the protective film 4. In the present embodiment, since aluminum oxide is used as the protective film 4, a material having a refractive index larger than 1.6 that is the refractive index of aluminum oxide can be used.

このように第2保護膜6の屈折率が、保護膜4の屈折率よりも大きい場合には、入射した光が基板2を通り抜けてきた場合、保護膜4と第2保護膜との界面で保護膜4側に反射しやすくすることができる。その結果、基板2を一度通り抜けた光が、再度基板2内に入りやすくなることから、基板2における光電変換効率を向上させることができる。   As described above, when the refractive index of the second protective film 6 is larger than the refractive index of the protective film 4, when incident light passes through the substrate 2, the interface between the protective film 4 and the second protective film is used. It can be easily reflected to the protective film 4 side. As a result, light that has once passed through the substrate 2 can easily enter the substrate 2 again, so that the photoelectric conversion efficiency in the substrate 2 can be improved.

(光電変換素子の変形例4)
図5に示すように、電極指3’の厚みが、保護膜4の厚みよりも厚く設定されているとともに、電極指3’上にバスバー電極5が設けられていてもよい。バスバー電極5は、図6に示すように、電極指3’のうち保護膜4から突出した突出領域3’aの表面を覆うように設けられていている。なお、電極指3’の上面全体から側面にわたってバスバー電極5が接触していればよい。
(Modification 4 of photoelectric conversion element)
As shown in FIG. 5, the thickness of the electrode finger 3 ′ is set to be thicker than the thickness of the protective film 4, and the bus bar electrode 5 may be provided on the electrode finger 3 ′. As shown in FIG. 6, the bus bar electrode 5 is provided so as to cover the surface of the protruding region 3′a protruding from the protective film 4 in the electrode finger 3 ′. In addition, the bus-bar electrode 5 should just contact from the whole upper surface of electrode finger 3 'to the side surface.

このように電極指3’の突出領域3’aを覆うようにバスバー電極5が設けられていることから、電極指3’およびバスバー電極5の接触抵抗を小さくすることができる。これによって、光電変換素子から取り出される電力を向上させることができる。   Thus, since the bus bar electrode 5 is provided so as to cover the protruding region 3 ′ a of the electrode finger 3 ′, the contact resistance between the electrode finger 3 ′ and the bus bar electrode 5 can be reduced. Thereby, the electric power taken out from the photoelectric conversion element can be improved.

また、バスバー電極5が電極指3’の突出領域3’aを覆うように設けられていることから、バスバー電極5が接触する電極指3’の面積が大きくすることができるため、バスバー電極5が電極指3’および保護膜4から剥がれることを抑制することができる。   In addition, since the bus bar electrode 5 is provided so as to cover the protruding region 3 ′ a of the electrode finger 3 ′, the area of the electrode finger 3 ′ with which the bus bar electrode 5 contacts can be increased. Can be prevented from peeling off from the electrode finger 3 ′ and the protective film 4.

さらに、電極指3’が突出領域3’を持つことから、電極指3’および保護膜4上に形成されるバスバー電極5を隆起させることができる。これによって、他の回路基板に光電変換素子1を実装する際に、回路基板に形成された電気配線とバスバー電極5とを確実に電気的接続させることができる。   Furthermore, since the electrode finger 3 ′ has the protruding region 3 ′, the bus bar electrode 5 formed on the electrode finger 3 ′ and the protective film 4 can be raised. Thus, when the photoelectric conversion element 1 is mounted on another circuit board, the electrical wiring formed on the circuit board and the bus bar electrode 5 can be reliably electrically connected.

(光電変換素子の変形例5)
電極指3’は、上述したように一方方向に延びた直方体などの多角体形状である必要はなく、図7および図8に示すように、例えば、島状に複数設けた電極部3”を用いてもよい。図7は、電極部3”、第2フィンガー電極8およびバスバー電極5の位置関係を表す図である。ここで、図7において、電極部3”は、一導電型に接続されるものを電極部3
”a、および逆導電型に接続されるものを電極部3”bと示している。
(Modification 5 of the photoelectric conversion element)
As described above, the electrode finger 3 ′ does not need to have a polygonal shape such as a rectangular parallelepiped extending in one direction. For example, as shown in FIGS. 7 may be used. FIG. 7 is a diagram illustrating a positional relationship between the electrode portion 3 ″, the second finger electrode 8, and the bus bar electrode 5. FIG. Here, in FIG. 7, the electrode portion 3 ″ is connected to one conductivity type as the electrode portion 3 ′.
"A" and the electrode connected to the opposite conductivity type are indicated as electrode part 3 "b.

電極部3”aおよび電極部3”bには、それぞれ同じ導電型の電極部3”を繋ぐ第2フィンガー電極8が形成されている。第2フィンガー電極8は、具体的に、一方方向に延びた直方体などの多角体形状に形成されている。この第2フィンガー電極8は、複数の電極部3”aに接続されるものを第2フィンガー電極8a、複数の電極部3”bに接続されているものを第2フィンガー電極8bと示している。   The electrode part 3 ″ a and the electrode part 3 ″ b are each formed with a second finger electrode 8 that connects the electrode parts 3 ″ of the same conductivity type. Specifically, the second finger electrode 8 is in one direction. The second finger electrode 8 is connected to the plurality of electrode portions 3 "a, and is connected to the second finger electrode 8a and the plurality of electrode portions 3" b. This is shown as the second finger electrode 8b.

電極部3”、第2フィンガー電極8およびバスバー電極5は、異なる材料を用いてもよく、同じ材料を用いてもよい。それぞれで異なる材料を用いた場合には、それぞれの電極で適した材料を用いることができるので、電気抵抗を小さくすることが容易にできる。また基板2と接触する電極(電極部3”)の面積を小さくすることができるので、両者の界面で発生する表面再結合を小さくすることができる。その結果、光電変換層で発生したキャリアが電力に変換されることになることから、光電変換素子から取り出す電力の量を向上させることができる。   The electrode portion 3 ″, the second finger electrode 8 and the bus bar electrode 5 may be made of different materials or the same material. When different materials are used, suitable materials for the respective electrodes. Therefore, the electrical resistance can be easily reduced. Also, since the area of the electrode (electrode part 3 ″) in contact with the substrate 2 can be reduced, surface recombination that occurs at the interface between the two can be achieved. Can be reduced. As a result, since carriers generated in the photoelectric conversion layer are converted into electric power, the amount of electric power extracted from the photoelectric conversion element can be improved.

また、上述の変形例4にもある通り、電極部3”に突出領域を設けてもよい。このように、電極部3”に突出領域を設けて、当該電極部3”の突出領域の表面を第2フィンガー電極8で覆うことによって、第2フィンガー電極8の表面を隆起させることができる。この場合、バスバー電極5を設けずに、当該光電変換素子1を回路基板に実装する際、回路基板に形成された電気配線と第2フィンガー電極8とを確実に電気的接続させることができる。   Further, as described in the above-described modification example 4, the electrode portion 3 ″ may be provided with a protruding region. Thus, the electrode portion 3 ″ is provided with a protruding region, and the surface of the protruding portion of the electrode portion 3 ″ is provided. The surface of the second finger electrode 8 can be raised by covering the surface with the second finger electrode 8. In this case, when the photoelectric conversion element 1 is mounted on the circuit board without providing the bus bar electrode 5, a circuit is formed. The electrical wiring formed on the substrate and the second finger electrode 8 can be reliably electrically connected.

<光電変換素子の製造方法>
本発明の光電変換素子1の製造方法は、基板2を準備する準備工程、保護膜4で被覆する被覆工程、導電ペースト6を塗布する塗布工程、フィンガー電極3を形成する第1電極形成工程、およびバスバー電極5を形成する第2電極形成工程を有している。
<Method for producing photoelectric conversion element>
The manufacturing method of the photoelectric conversion element 1 of the present invention includes a preparation step for preparing the substrate 2, a coating step for covering with the protective film 4, a coating step for applying the conductive paste 6, a first electrode forming step for forming the finger electrodes 3, And a second electrode forming step for forming the bus bar electrode 5.

光電変換素子1の製造方法の各工程について、図9〜図13を参照しつつ、詳細に以下説明する。なお、図9〜図13は、(a)が図1のB−B’線で切断したときの断面に相当し、(b)が図1のC−C’線で切断したときの断面に相当する。同じ図番号の(a)および(b)の図は、それぞれ同じ工程の図である。   Each process of the manufacturing method of the photoelectric conversion element 1 will be described below in detail with reference to FIGS. 9 to 13 correspond to the cross-section when (a) is cut along the line BB 'in FIG. 1, and (b) is the cross-section when cut along the line CC' in FIG. Equivalent to. Figures (a) and (b) with the same figure number are diagrams of the same process.

(準備工程)
光電変換層2aを有する基板2を準備する工程について説明する。本実施形態において基板2は、p型半導体基板を用いて、n型の逆導電型層2’が形成されることによって、光電変換層2aであるpn接合が形成されている。基板2が単結晶シリコン基板の場合は、例えば引き上げ法などによって形成される。また基板2が、多結晶シリコン基板の場合は、例えば鋳造法などによって形成される。なお、以下の説明において、基板2がp型の多結晶シリコン基板を用いた例について説明する。
(Preparation process)
A process of preparing the substrate 2 having the photoelectric conversion layer 2a will be described. In this embodiment, the substrate 2 uses a p-type semiconductor substrate to form an n-type reverse conductivity type layer 2 ′, thereby forming a pn junction that is the photoelectric conversion layer 2a. When the substrate 2 is a single crystal silicon substrate, it is formed by, for example, a pulling method. When the substrate 2 is a polycrystalline silicon substrate, it is formed by, for example, a casting method. In the following description, an example in which the substrate 2 is a p-type polycrystalline silicon substrate will be described.

最初に、例えば、鋳造法により多結晶シリコンのインゴットを作製する。次いで、そのインゴットを、例えば、250μm以下の厚みにスライスする。このとき、初めから砥粒を
ワイヤーに固着させた砥粒固着ワイヤーでスライスする固着砥粒タイプのワイヤーソー装置を用いて、インゴットをスライスする。その後、スライス工程で汚染された基板2は洗浄液を用いて清浄化される。このとき、基板2の切断面には機械的ダメージ層が存在する。走査型電子顕微鏡で基板2の切断面を観察すると、遊離砥粒タイプを用いた場合に比べて、マイクロクラックの数は少なく、その深さも約1μm以下と小さくすることができる。
First, a polycrystalline silicon ingot is produced by, for example, a casting method. Next, the ingot is sliced to a thickness of 250 μm or less, for example. At this time, the ingot is sliced using a fixed abrasive type wire saw device that slices with an abrasive fixed wire in which abrasive particles are fixed to the wire from the beginning. Thereafter, the substrate 2 contaminated in the slicing process is cleaned using a cleaning liquid. At this time, a mechanical damage layer exists on the cut surface of the substrate 2. When the cut surface of the substrate 2 is observed with a scanning electron microscope, the number of microcracks is small and the depth thereof can be reduced to about 1 μm or less as compared with the case of using the free abrasive grain type.

また、顕微ラマン分光法を用いて基板2の表面の残留応力を評価すると、固着砥粒タイプの場合には、200MPa以上500MPa以下の圧縮応力が存在するのに対して、遊離砥粒タイプの場合には、200MPa以下の圧縮応力となる。すなわち、固着砥粒タイプを用い
ることにより、機械的ダメージ層が少なく且つマイクロクラック等の発生による残留応力の開放が少ない基板2が得られると推察することができる。
Further, when the residual stress on the surface of the substrate 2 is evaluated using micro Raman spectroscopy, in the case of the fixed abrasive type, there is a compressive stress of 200 MPa or more and 500 MPa or less, whereas in the case of the free abrasive type. The compression stress is 200 MPa or less. That is, it can be inferred that by using the fixed abrasive type, the substrate 2 having a small mechanical damage layer and a small release of residual stress due to the occurrence of microcracks or the like can be obtained.

逆導電型層2’は、基板2の第1面2A側から形成される。逆導電型層2’は、ペースト状態にしたPを半導体基板1の表面に塗布して熱拡散させる塗布熱拡散法、ガス状態にしたPOCl(オキシ塩化リン)を拡散源とした気相熱拡散法などによって形成される。逆導電型層2’は、例えば0.2μm以上2μm以下の深さ、例えば40Ω/□以上200以下Ω/□以下のシート抵抗を有するように形成される。 The reverse conductivity type layer 2 ′ is formed from the first surface 2 A side of the substrate 2. The reverse conductivity type layer 2 ′ has a coating thermal diffusion method in which P 2 O 5 in a paste state is applied to the surface of the semiconductor substrate 1 for thermal diffusion, and POCl 3 (phosphorus oxychloride) in a gas state is used as a diffusion source. It is formed by a vapor phase thermal diffusion method or the like. The reverse conductivity type layer 2 ′ is formed so as to have a sheet resistance of, for example, a depth of 0.2 μm or more and 2 μm or less, for example, 40Ω / □ or more and 200 or less Ω / □ or less.

気相熱拡散法では、POCl等からなる拡散ガスを有する雰囲気中で、例えば600℃
以上800℃以下の温度において、基板2を5分以上30分以下熱処理して燐ガラスを基板2
の表面に形成する。その後、アルゴンや窒素等の不活性ガス雰囲気中で、例えば800℃以
上900℃以下の高い温度において基板2を例えば10分以上40分以下の間、熱処理すること
により燐ガラスから基板2にリンが拡散して逆導電型層2’が形成される。
In the vapor phase thermal diffusion method, for example, 600 ° C. in an atmosphere having a diffusion gas composed of POCl 3 or the like.
At a temperature of 800 ° C. or lower, the substrate 2 is heat-treated for 5 minutes or longer and 30 minutes or shorter to convert the phosphor glass into the substrate 2
Form on the surface. Thereafter, the substrate 2 is subjected to heat treatment in an inert gas atmosphere such as argon or nitrogen at a high temperature of, for example, 800 ° C. or more and 900 ° C. or less, for example, for 10 minutes or more and 40 minutes or less. The reverse conductivity type layer 2 ′ is formed by diffusion.

本実施形態では、その後、第2面2B側に基板の導電型の面が露出するように、図9に示すように、所定のパターンにエッチングされる。エッチングのパターンは、具体的に、露出される基板2の面が、フィンガー電極3aまたはフィンガー電極3bのどちらか一方に沿ったパターンとなるようにエッチングされる。エッチングは、フォトマスクを用いる方法など周知の方法を用いることができる。なお、以下の説明において、パターンが形成された第2面2B側の表面(エッチングされて露出した基板面およびエッチングで残った第2面2B)を、第2面2B’という。   In the present embodiment, the substrate is then etched into a predetermined pattern as shown in FIG. 9 so that the conductive surface of the substrate is exposed on the second surface 2B side. Specifically, the etching pattern is etched so that the exposed surface of the substrate 2 has a pattern along either the finger electrode 3a or the finger electrode 3b. For the etching, a known method such as a method using a photomask can be used. In the following description, the surface on the second surface 2B side where the pattern is formed (the substrate surface exposed by etching and the second surface 2B remaining after etching) is referred to as a second surface 2B ′.

このようにして、基板2に逆導電型層2’が形成されることによって、基板2と逆導電型層2’との界面付近がpn接合となり、この界面付近が光電変換層2aとなる。このようにして、図2に示すような、光電変換層2aを有する基板2を準備することができる。   By forming the reverse conductivity type layer 2 ′ on the substrate 2 in this manner, the vicinity of the interface between the substrate 2 and the reverse conductivity type layer 2 ′ becomes a pn junction, and the vicinity of the interface becomes the photoelectric conversion layer 2 a. Thus, the board | substrate 2 which has the photoelectric converting layer 2a as shown in FIG. 2 can be prepared.

(成膜工程)
次に、図10に示すように、基板2の第2面2B’を、絶縁性材料からなる保護膜4で被覆する。具体的に、第2面2B’を、酸素を含む雰囲気中でアルミニウムを原子堆積法によって積層することにより酸化アルミニウム膜を成膜して保護膜4を形成する。保護膜4は、基板2の第1面2Aにも成膜してもよいし、側面にも成膜してもよい。本実施形態では、第2面2B’にのみ保護膜4を成膜する場合について説明する。
(Film formation process)
Next, as shown in FIG. 10, the second surface 2B ′ of the substrate 2 is covered with a protective film 4 made of an insulating material. Specifically, the protective layer 4 is formed by forming an aluminum oxide film on the second surface 2B ′ by laminating aluminum by an atomic deposition method in an atmosphere containing oxygen. The protective film 4 may be formed on the first surface 2A of the substrate 2 or may be formed on the side surface. In the present embodiment, a case where the protective film 4 is formed only on the second surface 2B ′ will be described.

保護膜4は、例えば、原子堆積法、スパッタリング法、CVD法または蒸着法などを用いて成膜を行なうことができる。本実施形態では、原子堆積法を用いて成膜を行なう場合について説明する。   The protective film 4 can be formed using, for example, an atomic deposition method, a sputtering method, a CVD method, an evaporation method, or the like. In this embodiment, a case where film formation is performed using an atomic deposition method will be described.

スパッタリング法を用いて成膜を行なった場合は、成膜速度を例えば5nm/min以上で行なうことができる。スパッタリング法を用いることから、成膜速度を速めてもアルミニウム膜4の膜質の劣化を招きにくいため、10nm/min以上に設定してもよい。このように成膜速度を速めることができるため、本工程の生産性を向上させることができる。   When film formation is performed using a sputtering method, the film formation rate can be set at, for example, 5 nm / min or more. Since the sputtering method is used, even if the film formation rate is increased, the film quality of the aluminum film 4 is hardly deteriorated, so that it may be set to 10 nm / min or more. Since the film formation rate can be increased in this way, the productivity of this step can be improved.

(塗布工程)
その後、保護膜4上に導電ペースト6を、図11に示すように、複数の電極指を備えたフィンガー電極のパターンに塗布する。導電ペースト6としては、例えば、アルミニウム、スズ、マグネシウムまたは銀などを用いることができる。導電ペースト6の材料は、接続される半導体の導電型によって決めることができる。なお、導電ペースト6の厚みは、保護膜4の厚みによって適宜設定すればよいが、例えば500nm以上30μm以下となるように設定することができる。導電ペースト6を塗布する方法としては、例えばスクリーン印刷法などを用いることができる。
(Coating process)
Thereafter, the conductive paste 6 is applied onto the protective film 4 in a finger electrode pattern having a plurality of electrode fingers as shown in FIG. As the conductive paste 6, for example, aluminum, tin, magnesium, silver, or the like can be used. The material of the conductive paste 6 can be determined by the conductivity type of the semiconductor to be connected. The thickness of the conductive paste 6 may be set as appropriate depending on the thickness of the protective film 4, but can be set to be, for example, 500 nm or more and 30 μm or less. As a method of applying the conductive paste 6, for example, a screen printing method or the like can be used.

導電ペースト6は、具体的に、p型導電型の半導体と接続されるときには例えばアルミニウムを好適に選択することができ、n型導電型の半導体と接続されるときは例えば銀を好適に選択することができる。本実施形態では、p型に接続するフィンガー電極3aとしてはアルミニウムを、n型に接続するフィンガー電極3bとしては銀を、それぞれ主成分として含む材料を用いる場合について説明する。なお、以下の説明では、フィンガー電極3aについて説明する。   Specifically, for example, aluminum can be suitably selected for the conductive paste 6 when connected to a p-type conductive semiconductor, and silver is preferably selected when connected to an n-type semiconductor. be able to. In this embodiment, a case will be described in which a material containing aluminum as a main component is used as the finger electrode 3a connected to the p-type, and silver is used as the main component as the finger electrode 3b connected to the n-type. In the following description, the finger electrode 3a will be described.

(第1電極形成工程)
塗布工程の後、保護膜4および導電ペースト5を加熱する。加熱温度および加熱時間は、保護膜4および導電ペースト5の材料および厚みによって適宜設定することができる。加熱温度は例えば500℃以上900℃以下となるように設定することができ、加熱時間は例えば1分以上30分以下となるように設定することができる。
(First electrode forming step)
After the coating process, the protective film 4 and the conductive paste 5 are heated. The heating temperature and the heating time can be appropriately set depending on the material and thickness of the protective film 4 and the conductive paste 5. The heating temperature can be set to be, for example, 500 ° C. or more and 900 ° C. or less, and the heating time can be set to be, for example, 1 minute or more and 30 minutes or less.

この加熱によって、導電ペースト5中に含まれるアルミニウムの一部を保護膜4内に侵入させて、図12に示すような導電経路7を形成することができる。この導電経路7の端部は、基板2の第2面2B’の一部と接触するようになる。さらに、基板2と接触した導電経路7の一部が、基板2内に拡散されて基板2とオーミック接触されることとなる。そして、この導電経路7および保護膜4を硬化させることによって、電極指3’を備えたフィンガー電極3とすることができる。   By this heating, a part of the aluminum contained in the conductive paste 5 can penetrate into the protective film 4 to form the conductive path 7 as shown in FIG. The end of the conductive path 7 comes into contact with a part of the second surface 2B ′ of the substrate 2. Furthermore, a part of the conductive path 7 in contact with the substrate 2 is diffused into the substrate 2 and is in ohmic contact with the substrate 2. Then, by curing the conductive path 7 and the protective film 4, the finger electrode 3 including the electrode finger 3 'can be obtained.

このように、保護膜4内に導電ペースト5の一部を拡散させてフィンガー電極3を形成した場合、塗布した導電ペースト5の一部が残存することになる。そのため、電極指3’となった際に、上述の変形例3に示すように、保護膜4から突出した突出領域3’aを持つようにすることができる。   As described above, when the finger electrode 3 is formed by diffusing a part of the conductive paste 5 in the protective film 4, a part of the applied conductive paste 5 remains. Therefore, when it becomes the electrode finger 3 ′, it is possible to have a protruding region 3 ′ a protruding from the protective film 4 as shown in the above-described third modification.

(第2電極形成工程)
次に、図13に示すように、保護膜4およびフィンガー電極3上に、複数の電極指3’に接続するバスバー電極5を形成する。バスバー電極5は、複数の電極指3’と接続されるとともに保護膜4を跨ぐように設けられている。バスバー電極5は、このようにフィンガー電極3とは異なる工程で形成することができることから、材料および厚みを自由に変えることができる。
(Second electrode forming step)
Next, as shown in FIG. 13, bus bar electrodes 5 connected to the plurality of electrode fingers 3 ′ are formed on the protective film 4 and the finger electrodes 3. The bus bar electrode 5 is provided so as to be connected to the plurality of electrode fingers 3 ′ and straddle the protective film 4. Since the bus bar electrode 5 can be formed in a process different from the finger electrode 3 as described above, the material and thickness can be freely changed.

このようにして形成された光電変換素子1は、バスバー電極5をB−B’線またはC−C’線と垂直な方向(A−A’線と平行な方向)で切断したときに、上述した光電変換素子の変形例3に示すように、電極指3’が保護膜4から突出した状態になっていることから、バスバー電極5が隆起した形状になる。   When the bus bar electrode 5 is cut in a direction perpendicular to the BB ′ line or the CC ′ line (a direction parallel to the AA ′ line), the photoelectric conversion element 1 formed in this way is described above. As shown in the modified example 3 of the photoelectric conversion element, since the electrode finger 3 ′ protrudes from the protective film 4, the bus bar electrode 5 has a raised shape.

1 光電変換素子
2 基板
3 フィンガー電極
3’ 電極指
3’a 突出領域
4 保護膜
5 バスバー電極
6 第2保護膜
7 導電経路
8 第2フィンガー電極
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Photoelectric conversion element 2 Board | substrate 3 Finger electrode 3 'Electrode finger 3'a Protrusion area | region 4 Protective film 5 Bus bar electrode 6 2nd protective film 7 Conductive path 8 2nd finger electrode

Claims (6)

主面に逆導電型層が設けられて入射した光を光電変換する光電変換層を有する一導電型の半導体基板と、
該半導体基板および前記逆導電型層の主面上に設けられ、且つ複数の電極指を備えた、前記半導体基板に接続した一導電型側のフィンガー電極および前記逆導電型層に接続した逆導電型側のフィンガー電極と、
前記半導体基板および前記逆導電型層の主面上に複数の前記電極指の間のそれぞれに位置するように設けられた絶縁性材料からなる保護膜と、
該保護膜および前記一導電型側のフィンガー電極および前記逆導電型側のフィンガー電極上に設けられた、複数の前記電極指を接続するバスバー電極と
を有し、
前記逆導電型層の一部は、前記一導電型側のフィンガー電極に接続したバスバー電極の下方に位置している、光電変換素子。
A one-conductivity-type semiconductor substrate having a photoelectric conversion layer for photoelectrically converting incident light provided with a reverse conductivity-type layer on the main surface ;
The semiconductor substrate and the opposite conductivity type layer formed on the main surface et al are of, and having a plurality of electrode fingers, reverse connected to the finger electrode and the opposite conductivity type layer of one conductivity type side connected to the semiconductor substrate A finger electrode on the conductive side ;
A protective film made of an insulating material provided on the main surface of the semiconductor substrate and the reverse conductivity type layer so as to be located between each of the plurality of electrode fingers;
Have a bus bar electrode connected provided on the protective film and the one conductivity-type-side finger electrodes and the opposite conductivity type side of the finger electrodes on the plurality of the electrode fingers,
A part of the reverse conductivity type layer is a photoelectric conversion element located below a bus bar electrode connected to the finger electrode on the one conductivity type side .
前記バスバー電極は、前記フィンガー電極と異なる導電性材料からなる請求項1に記載の光電変換素子。   The photoelectric conversion element according to claim 1, wherein the bus bar electrode is made of a conductive material different from the finger electrode. 前記バスバー電極は、厚みが前記フィンガー電極の厚みよりも厚い請求項1または2に記載の光電変換素子。   The photoelectric conversion element according to claim 1, wherein the bus bar electrode has a thickness greater than a thickness of the finger electrode. 前記保護膜および前記フィンガー電極上に、前記バスバー電極に重ならないように設けられた第2保護膜を有する請求項1〜3のいずれかに記載の光電変換素子。   The photoelectric conversion element according to claim 1, further comprising a second protective film provided on the protective film and the finger electrode so as not to overlap the bus bar electrode. 前記第2保護膜は、屈折率が前記保護膜の屈折率よりも大きい請求項4に記載の光電変換素子。   The photoelectric conversion element according to claim 4, wherein the second protective film has a refractive index larger than that of the protective film. 前記逆導電型層は、前記半導体基板内に位置している請求項1〜5のいずれかに記載の光電変換素子。The photoelectric conversion element according to claim 1, wherein the reverse conductivity type layer is located in the semiconductor substrate.
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