JP6097068B2 - SOLAR CELL, MANUFACTURING METHOD THEREOF, AND SOLAR CELL MODULE - Google Patents

SOLAR CELL, MANUFACTURING METHOD THEREOF, AND SOLAR CELL MODULE Download PDF

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Description

本発明は、太陽電池およびその製造方法に関する。さらに、本発明は太陽電池モジュールに関する。   The present invention relates to a solar cell and a manufacturing method thereof. Furthermore, the present invention relates to a solar cell module.

エネルギー問題や地球環境問題が深刻化する中、化石燃料にかわる代替エネルギーとして、太陽電池が注目されている。太陽電池では、半導体接合等からなる光電変換部への光照射により発生したキャリア(電子および正孔)を外部回路に取り出すことにより、発電がおこなわれる。光電変換部で発生したキャリアを効率的に外部回路へ取出すために、太陽電池の光電変換部上には集電極が設けられる。   As energy problems and global environmental problems become more serious, solar cells are attracting attention as alternative energy alternatives to fossil fuels. In a solar cell, electric power is generated by taking out carriers (electrons and holes) generated by light irradiation to a photoelectric conversion unit made of a semiconductor junction or the like to an external circuit. In order to efficiently extract carriers generated in the photoelectric conversion unit to an external circuit, a collector electrode is provided on the photoelectric conversion unit of the solar cell.

例えば、結晶シリコン基板上に、非晶質シリコン層および透明電極層を有するヘテロ接合太陽電池でも、透明電極層上に集電極が設けられる。   For example, even in a heterojunction solar cell having an amorphous silicon layer and a transparent electrode layer on a crystalline silicon substrate, a collector electrode is provided on the transparent electrode layer.

このような構成においては、透明電極層が集電極としての機能を果たし得るため、原理的には別途の集電極を設けることは不要である。しかし、透明電極層を構成する酸化インジウム錫(ITO)や酸化亜鉛等の導電性酸化物は、金属に比べて抵抗率が高いために、太陽電池セルの内部抵抗が高くなる問題がある。そのため、透明電極層の表面に、集電極(補助電極としての金属電極)を設け、電流取出し効率を高めることが行われている。   In such a configuration, since the transparent electrode layer can function as a collector electrode, it is not necessary to provide a separate collector electrode in principle. However, conductive oxides such as indium tin oxide (ITO) and zinc oxide constituting the transparent electrode layer have a problem that the internal resistance of the solar battery cell is increased because the resistivity is higher than that of metal. Therefore, a collector electrode (metal electrode as an auxiliary electrode) is provided on the surface of the transparent electrode layer to increase current extraction efficiency.

太陽電池の集電極は、一般に、スクリーン印刷法により、銀ペーストをパターン印刷することにより形成される。この方法は、工程自体は単純であるが、銀の材料コストが大きいことや、樹脂を含有する銀ペースト材料が用いられるために、集電極の抵抗率が高くなるなどの問題がある。銀ペーストを用いて形成された集電極の抵抗率を小さくするためには、銀ペーストを厚く印刷する必要がある。しかしながら、印刷厚みを大きくすると、電極の線幅も大きくなりやすいことから、電極の細線化が困難であり、集電極による遮光損が大きくなる。   The collector electrode of a solar cell is generally formed by pattern printing of a silver paste by a screen printing method. This method has a simple process, but has a problem that the material cost of silver is large, and the silver paste material containing resin is used, so that the resistivity of the collector electrode is increased. In order to reduce the resistivity of the collector electrode formed using the silver paste, it is necessary to print the silver paste thickly. However, if the printed thickness is increased, the line width of the electrode tends to be increased, so that it is difficult to make the electrode thin and the light shielding loss due to the collecting electrode increases.

これらの課題を解決するための手法として、材料コストおよびプロセスコストの面で優れるめっき法により集電極を形成する方法が知られている。例えば、特許文献1〜3では、光電変換部を構成する透明電極上に、銅等からなる金属層がめっき法により形成された太陽電池法が開示されている。この方法においては、まず、光電変換部の透明電極層上に、集電極の形状に対応する開口部を有するレジスト材料層(絶縁層)が形成され、透明電極層のレジスト開口部に、電解めっきにより金属層が形成される。その後、レジストが除去されることで、所定形状の集電極が形成される。   As a technique for solving these problems, a method of forming a collecting electrode by a plating method that is excellent in terms of material cost and process cost is known. For example, Patent Documents 1 to 3 disclose a solar cell method in which a metal layer made of copper or the like is formed on a transparent electrode constituting a photoelectric conversion unit by a plating method. In this method, first, a resist material layer (insulating layer) having an opening corresponding to the shape of the collector electrode is formed on the transparent electrode layer of the photoelectric conversion portion, and electrolytic plating is applied to the resist opening of the transparent electrode layer. As a result, a metal layer is formed. Thereafter, the resist is removed to form a collector electrode having a predetermined shape.

特許文献3では、下地電極層形成後にマスクを用いてめっき電極層を形成することにより、めっき電極の線幅を下地電極層以下とすることが開示されている。また特許文献4では、透明電極上にSiO等の絶縁層を設けた後、絶縁層を貫通する溝を設けて透明電極層の表面または側面を露出させ、透明電極の露出部と導通するように金属集電極を形成する方法が開示されている。具体的には、透明電極層の露出部に光めっき法等により金属シードを形成し、この金属シードを起点として電解めっきにより金属電極を形成する方法が提案されている。このような方法によれば、特許文献1,2のようにレジストを用いる必要がないため、材料コストおよびプロセスコスト面でより有利である。また、低抵抗の金属シードを設けることにより、透明電極層と集電極との間の接触抵抗を低下させることができる。特許文献2〜4では、下地の導電層(下地層)上にめっき法により金属層を形成して、低抵抗の集電極を形成している。 Patent Document 3 discloses that the line width of the plating electrode is made equal to or smaller than the base electrode layer by forming the plating electrode layer using a mask after the base electrode layer is formed. Further, in Patent Document 4, after an insulating layer such as SiO 2 is provided on the transparent electrode, a groove penetrating the insulating layer is provided to expose the surface or side surface of the transparent electrode layer so as to be electrically connected to the exposed portion of the transparent electrode. Discloses a method of forming a metal collector electrode. Specifically, a method has been proposed in which a metal seed is formed on the exposed portion of the transparent electrode layer by a photoplating method or the like, and a metal electrode is formed by electrolytic plating using this metal seed as a starting point. Such a method is more advantageous in terms of material cost and process cost because it is not necessary to use a resist as in Patent Documents 1 and 2. Moreover, by providing a low-resistance metal seed, the contact resistance between the transparent electrode layer and the collector electrode can be reduced. In Patent Documents 2 to 4, a metal layer is formed by plating on a base conductive layer (base layer) to form a low-resistance collector electrode.

特許文献5では、透明電極層上に高分子樹脂からなるパッシベーション層(絶縁層)を形成し、その上に、導電性ペーストからなる下地電極と金属層とからなる集電極を形成する方法が提案されており、金属層は下地電極上に電解めっきにより形成される。この方法では、下地電極形成時にペーストに含まれる溶剤やモノマー成分によりパッシベーション層が部分的に溶解され、透明電極と集電極との電気的なコンタクトが得られる。また、絶縁層上に下地電極が形成されるために、半導体層の欠陥部分と下地電極との接触によるシャントやショートが防止される。   Patent Document 5 proposes a method in which a passivation layer (insulating layer) made of a polymer resin is formed on a transparent electrode layer, and a collector electrode made of a base electrode and a metal layer made of a conductive paste is formed thereon. The metal layer is formed on the base electrode by electrolytic plating. In this method, the passivation layer is partially dissolved by the solvent or monomer component contained in the paste when the base electrode is formed, and electrical contact between the transparent electrode and the collector electrode is obtained. Further, since the base electrode is formed on the insulating layer, shunts and short circuits due to contact between the defective portion of the semiconductor layer and the base electrode are prevented.

集電極を形成する別の方法として、非特許文献1では、結晶シリコン系太陽電池の表面に窒化シリコン等からなる絶縁層を形成した後、銀ペーストをスクリーン印刷法にてパターン印刷し、高温で焼成する方法が提案されている。この方法では、銀ペーストが高温で焼成されるために、絶縁層が溶融し、銀ペースト中の銀粒子と結晶シリコンとの電気的接続が得られる。   As another method for forming a collector electrode, in Non-Patent Document 1, after forming an insulating layer made of silicon nitride or the like on the surface of a crystalline silicon solar cell, a silver paste is pattern printed by a screen printing method at a high temperature. A method of firing has been proposed. In this method, since the silver paste is fired at a high temperature, the insulating layer is melted and an electrical connection between the silver particles in the silver paste and the crystalline silicon is obtained.

特昭60−66426号公報Japanese Patent Publication No. 60-66426 特開2000−58885号公報JP 2000-58885 A 特開2010−98232号公報JP 2010-98232 A 特開2011−199045号公報JP 2011-199045 A 特平5−63218号公報Japanese Patent Publication No. 5-63218

A.Nguyen他 35th IEEE Photovoltaic Specialist Conference 2009年A. Nguyen et al. 35th IEEE Photovoltaic Special Conference 2009

特許文献1〜3の方法において、透明電極層は抵抗率が高いため、下地電極層を設けずに、透明電極層上に金属電極層からなるパターン集電極が電解めっきにより形成されると、透明電極層の面内での電圧降下により、集電極(金属電極層)の膜厚が不均一となるとの問題がある。また、特許文献3のように、集電極パターンに対応するマスクを用いる場合、マスクを形成するための費用や工数が必要となり、実用化に向かないという問題がある。   In the methods of Patent Documents 1 to 3, since the transparent electrode layer has a high resistivity, the transparent electrode layer is not provided with a base electrode layer, and a transparent electrode layer is formed on the transparent electrode layer by electroplating. There is a problem that the film thickness of the collector electrode (metal electrode layer) becomes non-uniform due to a voltage drop in the plane of the electrode layer. Moreover, when using the mask corresponding to a collector electrode pattern like patent document 3, the expense and man-hour for forming a mask are needed, and there exists a problem that it is not suitable for practical use.

特許文献4の方法によれば、高価なレジスト材料を用いることなく、めっき法により細線パターンの集電極を形成可能である。しかしながら、特許文献4のように、電解めっきの起点となる金属シードを光めっき法により形成する方法は、半導体接合のn層側には適用可能であるものの、p層側に適用することはできない。一般に、ヘテロ接合太陽電池では、n型単結晶シリコン基板を用い、p層側のヘテロ接合を光入射側とする構成の特性が最も高いことが知られているが、特許文献4の方法は、p層側を光入射側とするヘテロ接合太陽電池における光入射側の集電極の形成には適していないとの問題がある。また、透光性絶縁層の溝が透明導電層を貫通して形成されると、集電極と透明導電層との接触面積が著しく小さくなることから、透明導電層/集電極間の抵抗損により、太陽電池特性が低下するとの問題が生じ得た。   According to the method of Patent Document 4, it is possible to form a collector electrode with a fine line pattern by plating without using an expensive resist material. However, as disclosed in Patent Document 4, a method of forming a metal seed serving as a starting point for electrolytic plating by a photoplating method can be applied to the n-layer side of the semiconductor junction, but cannot be applied to the p-layer side. . Generally, in a heterojunction solar cell, it is known that the characteristics of the configuration using the n-type single crystal silicon substrate and the p-layer side heterojunction as the light incident side are the highest. There is a problem that it is not suitable for forming a collector electrode on the light incident side in a heterojunction solar cell in which the p-layer side is the light incident side. In addition, when the groove of the translucent insulating layer is formed through the transparent conductive layer, the contact area between the collector electrode and the transparent conductive layer is remarkably reduced. There may have been a problem that the solar cell characteristics deteriorated.

特許文献5のように、パッシベーション層の一部を溶解する方法では、透明電極層と集電極との間の接触抵抗を十分に下げることが困難であるとの問題がある。また、非特許文献1に記載された方法では、銀ペーストの焼成のために高温(例えば700〜800℃)のプロセスが必要となるため、光電変換層を構成する薄膜の劣化や透明電極層の抵抗増大が生じるという問題がある。特に薄膜太陽電池やヘテロ接合太陽電池のように非晶質シリコン系薄膜を有する太陽電池では、焼成のための高温プロセスによって、変換特性が著しく低下する傾向がある。   As in Patent Document 5, the method of dissolving a part of the passivation layer has a problem that it is difficult to sufficiently reduce the contact resistance between the transparent electrode layer and the collector electrode. Further, in the method described in Non-Patent Document 1, a process at a high temperature (for example, 700 to 800 ° C.) is required for firing the silver paste, so that the thin film constituting the photoelectric conversion layer is deteriorated or the transparent electrode layer is There is a problem that resistance increases. In particular, in a solar cell having an amorphous silicon thin film such as a thin film solar cell or a heterojunction solar cell, conversion characteristics tend to be remarkably deteriorated by a high temperature process for firing.

本発明は、上記のような太陽電池の集電極形成に関わる従来技術の問題点を解決し、太陽電池の変換効率を向上させること、および太陽電池の製造コストを低減することを目的とする。   An object of the present invention is to solve the problems of the prior art relating to the formation of a collector electrode of a solar cell as described above, to improve the conversion efficiency of the solar cell, and to reduce the manufacturing cost of the solar cell.

本発明者らは上記課題に鑑み鋭意検討した結果、所定の集電極を用いることにより、太陽電池の変換効率が向上可能であり、さらに当該集電極が低コストで形成可能であることを見出し、本発明に至った。   As a result of intensive studies in view of the above problems, the present inventors have found that by using a predetermined collector electrode, the conversion efficiency of the solar cell can be improved, and that the collector electrode can be formed at a low cost, The present invention has been reached.

すなわち、本発明は、以下に関する。   That is, the present invention relates to the following.

光電変換部と、前記光電変換部の一主面上の集電極とを有する太陽電池であって、前記集電極は、前記光電変換部側から順に第一導電層と第二導電層とを含み、かつ、前記第一導電層と前記第二導電層の間に絶縁層を含み、前記第一導電層は、前記光電変換部の一主面上の表面に平行な方向となす角(θs)が10°以上である傾斜部を含み、前記絶縁層は、前記第一導電層の傾斜部上に変形部を有し、前記第二導電層の一部が、前記変形部を通して前記第一導電層に導通されている太陽電池。   A solar cell having a photoelectric conversion unit and a collector electrode on one main surface of the photoelectric conversion unit, wherein the collector electrode includes a first conductive layer and a second conductive layer in order from the photoelectric conversion unit side. In addition, an insulating layer is included between the first conductive layer and the second conductive layer, and the first conductive layer has an angle (θs) formed with a direction parallel to the surface on one main surface of the photoelectric conversion unit. Includes an inclined portion having an angle of 10 ° or more, and the insulating layer has a deformed portion on the inclined portion of the first conductive layer, and a part of the second conductive layer passes through the deformed portion to the first conductive layer. Solar cell that is conducted to the layer.

前記第一導電層は、粒子状材料を有し、前記粒子状材料により、第一導電層の表面に凸部が形成され、かつ前記傾斜部のうちの少なくとも1つが、前記粒子状材料の凸部により形成されたものであることが好ましい。   The first conductive layer includes a particulate material, and a convex portion is formed on a surface of the first conductive layer by the particulate material, and at least one of the inclined portions is a convex portion of the particulate material. It is preferable that it is formed by the part.

前記粒子状材料は、粒径が5μm以上、50μm以下であることが好ましい。   The particulate material preferably has a particle size of 5 μm or more and 50 μm or less.

前記絶縁層は、膜厚が20nm以上250nm以下であることが好ましい。   The insulating layer preferably has a thickness of 20 nm to 250 nm.

前記傾斜部のうちの少なくとも1つが、第一導電層の中央部に形成されたものであることが好ましい。   It is preferable that at least one of the inclined portions is formed in the central portion of the first conductive layer.

前記第二導電層は、前記絶縁層の開口部を通して第一導電層に導通されていることが好ましい。   The second conductive layer is preferably connected to the first conductive layer through the opening of the insulating layer.

前記絶縁層が、前記光電変換部の第一導電層非形成領域上にも形成されていることが好ましい。   It is preferable that the insulating layer is also formed on the first conductive layer non-formation region of the photoelectric conversion portion.

前記太陽電池を備える太陽電池モジュールを作製することが好ましい。   It is preferable to produce a solar cell module including the solar cell.

前記太陽電池は、前記光電変換部上に第一導電層が形成される第一導電層形成工程;前記第一導電層上に絶縁層が形成される絶縁層形成工程;およびめっき法により第二導電層が形成されるめっき工程、をこの順に有し、前記絶縁層形成工程において前記第一導電層の傾斜部上に開口または局所的に薄い膜厚である、変形部を有する絶縁層を形成し、前記めっき工程において、絶縁層に生じた変形部を起点として、第二導電層を析出させる方法により製造することが好ましい。   The solar cell includes a first conductive layer forming step in which a first conductive layer is formed on the photoelectric conversion portion; an insulating layer forming step in which an insulating layer is formed on the first conductive layer; and a second plating method. A plating step for forming a conductive layer in this order, and in the insulating layer forming step, an insulating layer having a deformed portion that is an opening or a locally thin film thickness is formed on the inclined portion of the first conductive layer. And in the said plating process, it is preferable to manufacture by the method of depositing a 2nd conductive layer from the deformation | transformation part which arose in the insulating layer as the starting point.

本発明によれば、めっき法により集電極が形成可能であるため、集電極が低抵抗化され、太陽電池の変換効率を向上することができる。また、従来技術のめっき法による集電極の形成方法では、絶縁層のパターニングプロセスが必要であるが、本発明によればパターン形成のためのマスクやレジストを用いずにめっき法によるパターン電極の形成が可能である。また本発明では、集電極を構成する第一導電層と第二導電層の間に絶縁層を有し、第一導電層表面に傾斜部を含む。傾斜部の角度を所定の範囲にすることで、第一導電層と第二導電層の密着性を向上させることができる。そのため、高効率、高信頼性の太陽電池を安価に提供することができる。   According to the present invention, since the collector electrode can be formed by a plating method, the resistance of the collector electrode is reduced, and the conversion efficiency of the solar cell can be improved. In addition, in the conventional method of forming a collector electrode by a plating method, a patterning process of the insulating layer is required. According to the present invention, the pattern electrode is formed by a plating method without using a mask or resist for pattern formation. Is possible. Moreover, in this invention, it has an insulating layer between the 1st conductive layer which comprises a collector electrode, and a 2nd conductive layer, and an inclined part is included in the 1st conductive layer surface. By setting the angle of the inclined portion within a predetermined range, the adhesion between the first conductive layer and the second conductive layer can be improved. Therefore, a highly efficient and highly reliable solar cell can be provided at low cost.

本発明の太陽電池を示す模式的断面図である。It is typical sectional drawing which shows the solar cell of this invention. 一実施形態にかかるヘテロ接合太陽電池を示す模式的断面図である。It is typical sectional drawing which shows the heterojunction solar cell concerning one Embodiment. 本発明の一実施形態による太陽電池の製造工程の概念図である。It is a conceptual diagram of the manufacturing process of the solar cell by one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態による集電極の概念図である。It is a conceptual diagram of the collector electrode by one Embodiment of this invention. めっき装置の構造模式図である。It is a structure schematic diagram of a plating apparatus. 実施例2、3および比較例1における集電極の評価結果を示す図である。It is a figure which shows the evaluation result of the collector electrode in Example 2, 3 and the comparative example 1. FIG.

図1に模式的に示すように、本発明の太陽電池100は、光電変換部50の一主面上に集電極70を備える。集電極70は、光電変換部50側から順に、第一導電層71と第二導電層72とを含む。第一導電層71と第二導電層72との間には絶縁層9が形成されている。第二導電層72の一部は、例えば絶縁層9の開口部9hを介して、第一導電層71に導通されている。   As schematically shown in FIG. 1, the solar cell 100 of the present invention includes a collector electrode 70 on one main surface of the photoelectric conversion unit 50. The collector electrode 70 includes a first conductive layer 71 and a second conductive layer 72 in order from the photoelectric conversion unit 50 side. An insulating layer 9 is formed between the first conductive layer 71 and the second conductive layer 72. A part of the second conductive layer 72 is electrically connected to the first conductive layer 71 through, for example, the opening 9 h of the insulating layer 9.

本発明における一実施形態に係る太陽電池100は、光電変換部50として、例えば、厚み100〜300μm程度の単結晶シリコンウェハや多結晶シリコンウェハ等の結晶系半導体ウェハからなり、正方形状もしくは略正方形状を有するものを使用することができる。このような太陽電池100内には、n型半導体領域とp型半導体領域とが存在し、n型半導体領域とp型半導体領域との界面部分で半導体接合部が形成されている。n型及びp型半導体領域は、結晶系半導体から構成しても良いし、非晶質半導体から構成しても良い。この他に単結晶シリコン基板と非晶質シリコン層との間に実質的に真性な非晶質シリコン層を挟むことで、その界面での欠陥を低減し、接合界面の特性を改善した構造を有する太陽電池であってもよい。   The solar cell 100 according to an embodiment of the present invention includes, as the photoelectric conversion unit 50, a crystalline semiconductor wafer such as a single crystal silicon wafer or a polycrystalline silicon wafer having a thickness of about 100 to 300 μm, and has a square shape or a substantially square shape. Those having a shape can be used. In such a solar cell 100, there are an n-type semiconductor region and a p-type semiconductor region, and a semiconductor junction is formed at the interface between the n-type semiconductor region and the p-type semiconductor region. The n-type and p-type semiconductor regions may be composed of a crystalline semiconductor or an amorphous semiconductor. In addition, a substantially intrinsic amorphous silicon layer is sandwiched between the single crystal silicon substrate and the amorphous silicon layer, thereby reducing defects at the interface and improving the characteristics of the junction interface. It may be a solar cell.

以下、太陽電池100として、本発明の一実施形態であるヘテロ接合結晶シリコン太陽電池(以下、「ヘテロ接合太陽電池」と記載する場合がある)を例として、本発明をより詳細に説明する。ヘテロ接合太陽電池は、一導電型の単結晶シリコン基板の表面に、単結晶シリコンとはバンドギャップの異なるシリコン系薄膜を有することで、拡散電位が形成された結晶シリコン系太陽電池である。シリコン系薄膜としては非晶質のものが好ましい。中でも、拡散電位を形成するための導電型非晶質シリコン系薄膜と結晶シリコン基板の間に、薄い真性の非晶質シリコン層を介在させたものは、変換効率の最も高い結晶シリコン太陽電池の形態の一つとして知られている。   Hereinafter, as a solar cell 100, the present invention will be described in more detail using a heterojunction crystal silicon solar cell (hereinafter, may be referred to as “heterojunction solar cell”) as an embodiment of the present invention as an example. A heterojunction solar cell is a crystalline silicon solar cell in which a diffusion potential is formed by having a silicon thin film having a band gap different from that of single crystal silicon on the surface of a single crystal silicon substrate of one conductivity type. The silicon-based thin film is preferably amorphous. Among them, a thin intrinsic amorphous silicon layer interposed between a conductive amorphous silicon thin film for forming a diffusion potential and a crystalline silicon substrate is a crystalline silicon solar cell having the highest conversion efficiency. It is known as one of the forms.

図2は、本発明の一実施形態に係る結晶シリコン系太陽電池の模式的断面図である。結晶シリコン系太陽電池101は、光電変換部50として、一導電型単結晶シリコン基板1の一方の面(光入射側の面)に、導電型シリコン系薄膜3aおよび光入射側透明電極層6aをこの順に有する。一導電型単結晶シリコン基板1の他方の面(光入射側と反対側の面)には、導電型シリコン系薄膜3bおよび裏面側透明電極層6bをこの順に有することが好ましい。光電変換部50表面の光入射側透明電極層6a上には、第一導電層71および第二導電層72を含む集電極70が形成されている。第一導電層71と第二導電層72との間には絶縁層9が形成されている。   FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of a crystalline silicon solar cell according to an embodiment of the present invention. The crystalline silicon solar cell 101 includes, as the photoelectric conversion unit 50, the conductive silicon thin film 3 a and the light incident side transparent electrode layer 6 a on one surface (light incident side surface) of the one conductivity type single crystal silicon substrate 1. In this order. It is preferable that the other surface (surface opposite to the light incident side) of the one conductivity type single crystal silicon substrate 1 has the conductivity type silicon-based thin film 3b and the back surface side transparent electrode layer 6b in this order. A collecting electrode 70 including a first conductive layer 71 and a second conductive layer 72 is formed on the light incident side transparent electrode layer 6 a on the surface of the photoelectric conversion unit 50. An insulating layer 9 is formed between the first conductive layer 71 and the second conductive layer 72.

一導電型単結晶シリコン基板1と導電型シリコン系薄膜3a,3bとの間には、真性シリコン系薄膜2a,2bを有することが好ましい。裏面側透明電極層6b上には裏面金属電極8を有することが好ましい。   It is preferable to have intrinsic silicon-based thin films 2a and 2b between the one-conductivity-type single crystal silicon substrate 1 and the conductive silicon-based thin films 3a and 3b. It is preferable to have the back metal electrode 8 on the back side transparent electrode layer 6b.

まず、本発明の結晶シリコン系太陽電池における、一導電型単結晶シリコン基板1について説明する。一般的に単結晶シリコン基板は、導電性を持たせるために、シリコンに対して電荷を供給する不純物を含有している。単結晶シリコン基板は、シリコン原子に電子を導入するための原子(例えばリン)を含有させたn型と、シリコン原子に正孔を導入する原子(例えばボロン)を含有させたp型がある。すなわち、本発明における「一導電型」とは、n型またはp型のどちらか一方であることを意味する。   First, the one conductivity type single crystal silicon substrate 1 in the crystalline silicon solar cell of the present invention will be described. In general, a single crystal silicon substrate contains an impurity that supplies electric charge to silicon in order to provide conductivity. Single crystal silicon substrates include an n-type in which atoms (for example, phosphorus) for introducing electrons into silicon atoms and a p-type in which atoms (for example, boron) for introducing holes into silicon atoms are contained. That is, “one conductivity type” in the present invention means either n-type or p-type.

ヘテロ接合太陽電池では、単結晶シリコン基板へ入射した光が最も多く吸収される入射側のへテロ接合を逆接合として強い電場を設けることで、電子・正孔対を効率的に分離回収することができる。そのため、光入射側のヘテロ接合は逆接合であることが好ましい。一方で、正孔と電子とを比較した場合、有効質量および散乱断面積の小さい電子の方が、一般的に移動度が大きい。以上の観点から、ヘテロ接合太陽電池に用いられる単結晶シリコン基板1は、n型単結晶シリコン基板であることが好ましい。単結晶シリコン基板1は、光閉じ込めの観点から、表面にテクスチャ構造を有することが好ましい。   In heterojunction solar cells, electron / hole pairs are efficiently separated and recovered by providing a strong electric field with the heterojunction on the incident side where the most incident light is absorbed as the reverse junction. Can do. Therefore, the heterojunction on the light incident side is preferably a reverse junction. On the other hand, when holes and electrons are compared, electrons having smaller effective mass and scattering cross section generally have higher mobility. From the above viewpoint, the single crystal silicon substrate 1 used for the heterojunction solar cell is preferably an n-type single crystal silicon substrate. The single crystal silicon substrate 1 preferably has a texture structure on the surface from the viewpoint of light confinement.

テクスチャが形成された一導電型単結晶シリコン基板1の表面に、シリコン系薄膜が製膜される。シリコン系薄膜の製膜方法としては、プラズマCVD法が好ましい。プラズマCVD法によるシリコン系薄膜の形成条件としては、基板温度100〜300℃、圧力20〜2600Pa、高周波パワー密度0.004〜0.8W/cmが好ましく用いられる。シリコン系薄膜の形成に使用される原料ガスとしては、SiH、Si等のシリコン含有ガス、またはシリコン系ガスとHとの混合ガスが好ましく用いられる。 A silicon-based thin film is formed on the surface of the one conductivity type single crystal silicon substrate 1 on which the texture is formed. As a method for forming a silicon-based thin film, a plasma CVD method is preferable. As conditions for forming a silicon-based thin film by plasma CVD, a substrate temperature of 100 to 300 ° C., a pressure of 20 to 2600 Pa, and a high frequency power density of 0.004 to 0.8 W / cm 2 are preferably used. As a source gas used for forming a silicon-based thin film, a silicon-containing gas such as SiH 4 or Si 2 H 6 or a mixed gas of a silicon-based gas and H 2 is preferably used.

導電型シリコン系薄膜3は、一導電型または逆導電型のシリコン系薄膜である。例えば、一導電型単結晶シリコン基板1としてn型が用いられる場合、一導電型シリコン系薄膜、および逆導電型シリコン系薄膜は、各々n型、およびp型となる。p型またはn型シリコン系薄膜を形成するためのドーパントガスとしては、BまたはPH等が好ましく用いられる。また、PやBといった不純物の添加量は微量でよいため、予めSiHやHで希釈された混合ガスを用いることが好ましい。導電型シリコン系薄膜の製膜時に、CH、CO、NH、GeH等の異種元素を含むガスを添加して、シリコン系薄膜を合金化することにより、シリコン系薄膜のエネルギーギャップを変更することもできる。 The conductive silicon thin film 3 is a one-conductivity type or reverse conductivity type silicon thin film. For example, when n-type is used as the one-conductivity-type single crystal silicon substrate 1, the one-conductivity-type silicon-based thin film and the reverse-conductivity-type silicon-based thin film are n-type and p-type, respectively. B 2 H 6 or PH 3 is preferably used as the dopant gas for forming the p-type or n-type silicon-based thin film. Moreover, since the addition amount of impurities such as P and B may be small, it is preferable to use a mixed gas diluted with SiH 4 or H 2 in advance. When forming a conductive silicon thin film, a gas containing a different element such as CH 4 , CO 2 , NH 3 , GeH 4 is added to alloy the silicon thin film, thereby reducing the energy gap of the silicon thin film. It can also be changed.

シリコン系薄膜としては、非晶質シリコン薄膜、微結晶シリコン(非晶質シリコンと結晶質シリコンとを含む薄膜)等が挙げられる。中でも非晶質シリコン系薄膜を用いることが好ましい。例えば、一導電型単結晶シリコン基板1としてn型単結晶シリコン基板を用いた場合の光電変換部50の好適な構成としては、透明電極層6a/p型非晶質シリコン系薄膜3a/i型非晶質シリコン系薄膜2a/n型単結晶シリコン基板1/i型非晶質シリコン系薄膜2b/n型非晶質シリコン系薄膜3b/透明電極層6bの順の積層構成が挙げられる。この場合、前述の理由から、p層側を光入射面とすることが好ましい。   Examples of silicon-based thin films include amorphous silicon thin films, microcrystalline silicon (thin films containing amorphous silicon and crystalline silicon), and the like. Among these, it is preferable to use an amorphous silicon thin film. For example, as a preferable configuration of the photoelectric conversion unit 50 when an n-type single crystal silicon substrate is used as the one-conductivity-type single crystal silicon substrate 1, the transparent electrode layer 6a / p-type amorphous silicon thin film 3a / i type is used. Examples include a laminated structure in the order of amorphous silicon thin film 2a / n type single crystal silicon substrate 1 / i type amorphous silicon thin film 2b / n type amorphous silicon thin film 3b / transparent electrode layer 6b. In this case, for the reason described above, it is preferable that the p-layer side be the light incident surface.

真性シリコン系薄膜2a,2bとしては、シリコンと水素で構成されるi型水素化非晶質シリコンが好ましい。単結晶シリコン基板上に、CVD法によってi型水素化非晶質シリコンが製膜されると、単結晶シリコン基板への不純物拡散を抑えつつ表面パッシベーションを有効に行うことができる。また、膜中の水素量を変化させることで、エネルギーギャップにキャリア回収を行う上で有効なプロファイルを持たせることができる。   The intrinsic silicon thin films 2a and 2b are preferably i-type hydrogenated amorphous silicon composed of silicon and hydrogen. When i-type hydrogenated amorphous silicon is deposited on a single crystal silicon substrate by CVD, surface passivation can be effectively performed while suppressing impurity diffusion into the single crystal silicon substrate. Further, by changing the amount of hydrogen in the film, it is possible to give an effective profile to the carrier recovery in the energy gap.

p型シリコン系薄膜は、p型水素化非晶質シリコン層、p型非晶質シリコンカーバイド層、またはp型非晶質シリコンオキサイド層であることが好ましい。不純物拡散の抑制や直列抵抗低下の観点ではp型水素化非晶質シリコン層が好ましい。一方、p型非晶質シリコンカーバイド層およびp型非晶質シリコンオキサイド層は、ワイドギャップの低屈折率層であるため、光学的なロスを低減できる点において好ましい。   The p-type silicon thin film is preferably a p-type hydrogenated amorphous silicon layer, a p-type amorphous silicon carbide layer, or a p-type amorphous silicon oxide layer. A p-type hydrogenated amorphous silicon layer is preferable from the viewpoint of suppressing impurity diffusion and reducing the series resistance. On the other hand, the p-type amorphous silicon carbide layer and the p-type amorphous silicon oxide layer are wide gap low-refractive index layers, which are preferable in terms of reducing optical loss.

ヘテロ接合太陽電池101の光電変換部50は、導電型シリコン系薄膜3a,3b上に、透明電極層6a,6bを備えることが好ましい。透明電極層は、透明電極層形成工程により形成される。透明電極層6a,6bは、導電性酸化物を主成分とする。導電性酸化物としては、例えば、酸化亜鉛や酸化インジウム、酸化錫を単独または混合して用いることができる。導電性、光学特性、および長期信頼性の観点から、酸化インジウムを含んだインジウム系酸化物が好ましく、中でも酸化インジウム錫(ITO)を主成分とするものがより好ましく用いられる。ここで「主成分とする」とは、含有量が50重量%より多いことを意味し、70重量%以上が好ましく、90%重量以上がより好ましい。透明電極層は、単層でもよく、複数の層からなる積層構造でもよい。   The photoelectric conversion unit 50 of the heterojunction solar cell 101 preferably includes the transparent electrode layers 6a and 6b on the conductive silicon thin films 3a and 3b. The transparent electrode layer is formed by a transparent electrode layer forming step. The transparent electrode layers 6a and 6b are mainly composed of a conductive oxide. As the conductive oxide, for example, zinc oxide, indium oxide, or tin oxide can be used alone or in combination. From the viewpoints of conductivity, optical characteristics, and long-term reliability, an indium oxide containing indium oxide is preferable, and an indium tin oxide (ITO) as a main component is more preferably used. Here, “main component” means that the content is more than 50% by weight, preferably 70% by weight or more, and more preferably 90% by weight or more. The transparent electrode layer may be a single layer or a laminated structure composed of a plurality of layers.

透明電極層には、ドーピング剤を添加することができる。例えば、透明電極層として酸化亜鉛が用いられる場合、ドーピング剤としては、アルミニウムやガリウム、ホウ素、ケイ素、炭素等が挙げられる。透明電極層として酸化インジウムが用いられる場合、ドーピング剤としては、亜鉛や錫、チタン、タングステン、モリブデン、ケイ素等が挙げられる。透明電極層として酸化錫が用いられる場合、ドーピング剤としては、フッ素等が挙げられる。   A doping agent can be added to the transparent electrode layer. For example, when zinc oxide is used as the transparent electrode layer, examples of the doping agent include aluminum, gallium, boron, silicon, and carbon. When indium oxide is used as the transparent electrode layer, examples of the doping agent include zinc, tin, titanium, tungsten, molybdenum, and silicon. When tin oxide is used as the transparent electrode layer, examples of the doping agent include fluorine.

ドーピング剤は、光入射側透明電極層6aおよび裏面側透明電極層6bの一方もしくは両方に添加することができる。特に、光入射側透明電極層6aにドーピング剤を添加することが好ましい。光入射側透明電極層6aにドーピング剤を添加することで、透明電極層自体が低抵抗化されるとともに、透明電極層6aと集電極70との間での抵抗損を抑制することができる。 The doping agent can be added to one or both of the light incident side transparent electrode layer 6a and the back surface side transparent electrode layer 6b. In particular, it is preferable to add a doping agent to the light incident side transparent electrode layer 6a. By adding a doping agent to the light incident side transparent electrode layer 6a, the resistance of the transparent electrode layer itself can be reduced, and resistance loss between the transparent electrode layer 6a and the collector electrode 70 can be suppressed.

光入射側透明電極層6aの膜厚は、透明性、導電性、および光反射低減の観点から、10nm以上140nm以下であることが好ましい。透明電極層6aの役割は、集電極70へのキャリアの輸送であり、そのために必要な導電性があればよく、膜厚は10nm以上であることが好ましい。膜厚を140nm以下にすることにより、透明電極層6aでの吸収ロスが小さく、透過率の低下に伴う光電変換効率の低下を抑制することができる。また、透明電極層6aの膜厚が上記範囲内であれば、透明電極層内のキャリア濃度上昇も防ぐことができるため、赤外域の透過率低下に伴う光電変換効率の低下も抑制される。 The film thickness of the light incident side transparent electrode layer 6a is preferably 10 nm or more and 140 nm or less from the viewpoints of transparency, conductivity, and light reflection reduction. The role of the transparent electrode layer 6a is to transport carriers to the collector electrode 70 , as long as it has conductivity necessary for that purpose, and the film thickness is preferably 10 nm or more. By setting the film thickness to 140 nm or less, absorption loss in the transparent electrode layer 6a is small, and a decrease in photoelectric conversion efficiency accompanying a decrease in transmittance can be suppressed. Moreover, if the film thickness of the transparent electrode layer 6a is within the above range, an increase in carrier concentration in the transparent electrode layer can also be prevented, so that a decrease in photoelectric conversion efficiency due to a decrease in transmittance in the infrared region is also suppressed.

透明電極層の製膜方法は、特に限定されないが、スパッタ法等の物理気相堆積法や、有機金属化合物と酸素または水との反応を利用した化学気相堆積(MOCVD)法等が好ましい。いずれの製膜方法においても、熱やプラズマ放電によるエネルギーを利用することもできる。   The method for forming the transparent electrode layer is not particularly limited, but a physical vapor deposition method such as a sputtering method, a chemical vapor deposition (MOCVD) method using a reaction between an organometallic compound and oxygen or water is preferable. In any film forming method, energy by heat or plasma discharge can be used.

透明電極層作製時の基板温度は、適宜設定される。例えば、シリコン系薄膜として非晶質シリコン系薄膜が用いられる場合、200℃以下が好ましい。基板温度を200℃以下とすることにより、非晶質シリコン層からの水素の脱離や、それに伴うシリコン原子へのダングリングボンドの発生を抑制でき、結果として変換効率を向上させることができる。   The substrate temperature at the time of producing the transparent electrode layer is appropriately set. For example, when an amorphous silicon thin film is used as the silicon thin film, the temperature is preferably 200 ° C. or lower. By setting the substrate temperature to 200 ° C. or lower, desorption of hydrogen from the amorphous silicon layer and accompanying dangling bonds to silicon atoms can be suppressed, and as a result, conversion efficiency can be improved.

裏面側透明電極層6b上には、裏面金属電極8が形成されることが好ましい。裏面金属電極8としては、近赤外から赤外域の反射率が高く、かつ導電性や化学的安定性が高い材料を用いることが望ましい。このような特性を満たす材料としては、銀やアルミニウム等が挙げられる。裏面金属電極層の製膜方法は、特に限定されないが、スパッタ法や真空蒸着法等の物理気相堆積法や、スクリーン印刷等の印刷法等が適用可能である。   It is preferable that the back surface metal electrode 8 is formed on the back surface side transparent electrode layer 6b. As the back surface metal electrode 8, it is desirable to use a material having high reflectivity from the near infrared to the infrared region and high conductivity and chemical stability. Examples of the material satisfying such characteristics include silver and aluminum. The method for forming the back surface metal electrode layer is not particularly limited, but a physical vapor deposition method such as a sputtering method or a vacuum evaporation method, a printing method such as screen printing, or the like is applicable.

透明電極層6a上に、集電極70が形成される。集電極70は、第一導電層71と、第二導電層72とを含む。第一導電層71と第二導電層72との間には、絶縁層9が形成される。 A collecting electrode 70 is formed on the transparent electrode layer 6a. The collector electrode 70 includes a first conductive layer 71 and a second conductive layer 72. An insulating layer 9 is formed between the first conductive layer 71 and the second conductive layer 72.

本発明においては、第二導電層72の一部が、絶縁層の変形部を通じて第一導電層71に導通されていればよい。ここで「一部が導通されている」とは、絶縁層に開口部が形成されている場合は、その開口部に第二導電層の材料が充填されていることによって、導通されている状態である。また局所的に薄い膜厚を有する場合は、例えば絶縁層9の一部の膜厚が、数nm程度と非常に薄くなることによって、第二導電層72が第一導電層71に導通していればよい。例えば、第一導電層71に、粒子状材料としてアルミニウム等の金属材料を含有する場合、その表面に形成された酸化被膜(絶縁層に相当)を介して第一導電層71と第二導電層との間が導通されている状態が挙げられる。   In the present invention, it is only necessary that a part of the second conductive layer 72 is electrically connected to the first conductive layer 71 through the deformed portion of the insulating layer. Here, “partially conducting” means that when an opening is formed in the insulating layer, the opening is filled with the material of the second conductive layer, thereby conducting the state. It is. When the film has a locally thin film thickness, the second conductive layer 72 is electrically connected to the first conductive layer 71, for example, because the film thickness of a part of the insulating layer 9 is as thin as several nanometers. Just do it. For example, when the first conductive layer 71 contains a metal material such as aluminum as the particulate material, the first conductive layer 71 and the second conductive layer are interposed via an oxide film (corresponding to an insulating layer) formed on the surface thereof. The state where the connection between and is conducted.

以下、本発明における集電極の製造方法の好ましい形態を図面に基づいて説明する。図3は、太陽電池の光電変換部50上への集電極70の形成方法の一実施形態を示す工程概念図である。この実施形態では、まず、光電変換部50が準備される(光電変換部準備工程、図3(A))。例えば、ヘテロ接合太陽電池の場合は、前述のように、一導電型シリコン基板上に、シリコン系薄膜および透明電極層を備える光電変換部が準備される。   Hereinafter, preferred embodiments of the method for producing a collector electrode in the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 3 is a process conceptual diagram showing an embodiment of a method for forming the collector electrode 70 on the photoelectric conversion unit 50 of the solar cell. In this embodiment, first, the photoelectric conversion unit 50 is prepared (photoelectric conversion unit preparation step, FIG. 3A). For example, in the case of a heterojunction solar cell, as described above, a photoelectric conversion unit including a silicon-based thin film and a transparent electrode layer is prepared on one conductivity type silicon substrate.

光電変換部の一主面上に、第一導電層71が形成される(第一導電層形成工程、図3(B))。本発明の第一導電層71は、表面に、光電変換部の一主面上の表面に平行な平面となす角(θs)が10°以上である傾斜部を含む。第一導電層71上には、絶縁層9が形成される(絶縁層形成工程、図3(C))。絶縁層9は、第一導電層71上にのみ形成されていてもよく、光電変換部50の第一導電層71が形成されていない領域(第一導電層非形成領域)上にも形成されていてもよい。特に、ヘテロ接合太陽電池のように、光電変換部50の表面に透明電極層が形成されている場合は、第一導電層非形成領域上にも絶縁層9が形成されることが好ましい。本発明においては、絶縁層形成工程において、第一導電層の傾斜部上に開口部9hなどの変形部が形成される。   A first conductive layer 71 is formed on one main surface of the photoelectric conversion portion (first conductive layer forming step, FIG. 3B). The first conductive layer 71 of the present invention includes on its surface an inclined portion having an angle (θs) of 10 ° or more with a plane parallel to the surface on one principal surface of the photoelectric conversion portion. An insulating layer 9 is formed on the first conductive layer 71 (insulating layer forming step, FIG. 3C). The insulating layer 9 may be formed only on the first conductive layer 71, and is also formed on a region where the first conductive layer 71 of the photoelectric conversion unit 50 is not formed (first conductive layer non-formation region). It may be. In particular, when a transparent electrode layer is formed on the surface of the photoelectric conversion unit 50 as in a heterojunction solar cell, the insulating layer 9 is preferably formed also on the first conductive layer non-formation region. In the present invention, in the insulating layer forming step, a deformed portion such as the opening 9h is formed on the inclined portion of the first conductive layer.

絶縁層形成工程により絶縁層に開口部を形成した後に、めっき法により第二導電層72が形成される(めっき工程、図3(D))。第一導電層71は絶縁層9により被覆されているが、絶縁層9に開口部9hが形成された部分では、第一導電層71が露出した状態である。そのため、第一導電層がめっき液に曝されることとなり、この開口部9hを起点として金属の析出が可能となる。このような方法によれば、集電極の形状に対応する開口部を有するレジスト材料層を設けずとも、集電極の形状に対応する第二導電層をめっき法により形成することができる。   After the opening is formed in the insulating layer by the insulating layer forming step, the second conductive layer 72 is formed by a plating method (plating step, FIG. 3D). Although the first conductive layer 71 is covered with the insulating layer 9, the first conductive layer 71 is exposed at a portion where the opening 9 h is formed in the insulating layer 9. Therefore, the first conductive layer is exposed to the plating solution, and metal can be deposited starting from the opening 9h. According to such a method, the second conductive layer corresponding to the shape of the collector electrode can be formed by plating without providing a resist material layer having an opening corresponding to the shape of the collector electrode.

第一導電層71は、めっき法により第二導電層が形成される際の導電性下地層として機能する層である。そのため、第一導電層は電解めっきのための下地層として機能し得る程度の導電性を有していればよい。なお、本明細書においては、体積抵抗率が10−2Ω・cm以下であれば導電性であると定義する。また、体積抵抗率が、10Ω・cm以上であれば、絶縁性であると定義する。 The first conductive layer 71 is a layer that functions as a conductive underlayer when the second conductive layer is formed by a plating method. For this reason, the first conductive layer only needs to have conductivity that can function as a base layer for electrolytic plating. In the present specification, it is defined as being conductive if the volume resistivity is 10 −2 Ω · cm or less. Further, if the volume resistivity is 10 2 Ω · cm or more, it is defined as insulating.

第一導電層71の膜厚は、スクリーン印刷法により形成する場合は、コスト的な観点から20μm以下が好ましく、10μm以下がより好ましい。一方、第一導電層71のライン抵抗を所望の範囲とする観点から、膜厚は0.5μm以上が好ましく、1μm以上がより好ましい。   When formed by screen printing, the film thickness of the first conductive layer 71 is preferably 20 μm or less, and more preferably 10 μm or less from the viewpoint of cost. On the other hand, from the viewpoint of setting the line resistance of the first conductive layer 71 in a desired range, the film thickness is preferably 0.5 μm or more, and more preferably 1 μm or more.

本発明の第一導電層71は、光電変換部の一主面上の表面に平行な平面となす角(θs)が10°以上である傾斜部を含む。ここで本発明における「傾斜部」とは、図4(A1)〜(E1)に第一導電層の断面形状を模式的に示すように、光電変換部の一主面上の表面に平行な平面となす角(θs)が10°以上である、第一導電層表面の領域あるいは点を意味する。また第一導電層表面において、前記傾斜部以外の部分(すなわちθsが10°未満の領域)を「平坦部」という。本発明の第一導電層は、表面に「傾斜部」を有し、さらに「平坦部」を有していてもよい。なお「第一導電層表面」とは、第一導電層の光入射側の表面を意味する。   The first conductive layer 71 of the present invention includes an inclined portion having an angle (θs) of 10 ° or more with a plane parallel to the surface on one principal surface of the photoelectric conversion portion. Here, the “inclined part” in the present invention is parallel to the surface on one principal surface of the photoelectric conversion part as schematically shown in the cross-sectional shape of the first conductive layer in FIGS. 4 (A1) to (E1). It means a region or a point on the surface of the first conductive layer whose angle (θs) to the plane is 10 ° or more. Further, on the surface of the first conductive layer, a portion other than the inclined portion (that is, a region where θs is less than 10 °) is referred to as a “flat portion”. The first conductive layer of the present invention may have an “inclined part” on the surface, and may further have a “flat part”. The “first conductive layer surface” means the surface of the first conductive layer on the light incident side.

θsを10°以上にすることにより、第一導電層の傾斜部71hの上に形成される絶縁層に開口部を形成しやすくなる。中でも、より容易に絶縁層に開口部を形成しやすくできる観点から、θsが20°以上の領域あるいは点を有することが好ましく、30°以上がより好ましく、40°以上が特に好ましい。すなわちθsの最大値θmaxが20°以上が好ましく、30°以上がより好ましく、40°以上が特に好ましい。具体的には、ある傾斜部にはθs=10°の部分やθs=30°の部分のいずれも存在してもよく、θsのうちの最大値が大きい方が好ましい。θsを大きくすることにより、第一導電層の表面積が増加し、第二導電層との間の接触面積が増加することから、第一導電層と第二導電層との間の付着強度が増加することも期待できる。   By setting θs to 10 ° or more, an opening can be easily formed in the insulating layer formed on the inclined portion 71h of the first conductive layer. Among these, from the viewpoint of easily forming an opening in the insulating layer, it is preferable to have a region or point where θs is 20 ° or more, more preferably 30 ° or more, and particularly preferably 40 ° or more. That is, the maximum value θmax of θs is preferably 20 ° or more, more preferably 30 ° or more, and particularly preferably 40 ° or more. Specifically, there may be a portion of θs = 10 ° or a portion of θs = 30 ° in a certain inclined portion, and it is preferable that the maximum value of θs is larger. Increasing θs increases the surface area of the first conductive layer and increases the contact area between the second conductive layer and increases the adhesion strength between the first conductive layer and the second conductive layer. You can also expect to.

一方、θsの最大値θmaxは120°以下の領域あるいは点を有することが好ましく、90°以下であることがより好ましく、70°とすることが特に好ましい。上記範囲にすることにより、めっき工程後にめっき液が第一導電層の表面に残留することをより抑制することができ、めっき液の残留に伴い生じうる長期信頼性(すなわちモジュール化した際の信頼性)の低下をより抑制することができる。   On the other hand, the maximum value θmax of θs preferably has a region or point of 120 ° or less, more preferably 90 ° or less, and particularly preferably 70 °. By setting the above range, it is possible to further prevent the plating solution from remaining on the surface of the first conductive layer after the plating step, and to provide long-term reliability that can occur when the plating solution remains (that is, reliability when modularized). Property) can be further suppressed.

また第二導電層材料を形成するための起点の数を増やし、第二導電層のライン抵抗の低減や、第一導電層と第二導電層との間の抵抗の低減及び付着強度の向上の観点から、傾斜部の数もしくは面積は多い方がより好ましい。   In addition, the number of starting points for forming the second conductive layer material is increased, the line resistance of the second conductive layer is reduced, the resistance between the first conductive layer and the second conductive layer is reduced, and the adhesion strength is improved. From the viewpoint, it is more preferable that the number or area of the inclined portions is larger.

表面に水平な平面となす角度は、水平台に置いた測定器の水平な測定台上に四隅と中央が測定台と接触した状態にして太陽電池100を静置し、第一導電層の表面プロファイルを測定して、水平面との角度を算出することで求めることができる。θs測定用の測定器としては、触針式段差計や共焦点レーザー顕微鏡を用いることができる。また、測定器の水平方向及び高さ方向の精度は、それぞれ、第一導電層線幅の1/50〜1/100以上、第一導電層膜厚の1/50〜1/100以上あることが好ましい。また、θs算出時に、ノイズや微細な凹凸の影響を除去するため、水平方向で5μm程度の幅での平均化した高さの測定値を用いることが好ましい。   The angle between the surface and the horizontal plane is determined by placing the solar cell 100 in a state where the four corners and the center are in contact with the measurement table on the horizontal measurement table of the measuring device placed on the horizontal table, and It can be obtained by measuring the profile and calculating the angle with the horizontal plane. As a measuring instrument for measuring θs, a stylus profilometer or a confocal laser microscope can be used. Moreover, the accuracy in the horizontal direction and the height direction of the measuring instrument is 1/50 to 1/100 or more of the first conductive layer line width and 1/50 to 1/100 or more of the first conductive layer film thickness, respectively. Is preferred. Further, when calculating θs, it is preferable to use an average height measurement value with a width of about 5 μm in the horizontal direction in order to remove the influence of noise and fine irregularities.

第一導電層を、例えば、スクリーン印刷法により形成する場合は、高粘度の印刷ペースト材料や、所定の粒径を有する粒子状材料を含むペースト材料を用いることにより所定の傾斜部を形成することができる。高粘度の印刷ペースト材料を用いる場合は、図4(A1)に模式的に示すように第一導電層の端部に傾斜部が形成されやすい。また粒子状材料71pを含む高粘度のペースト材料を用いる場合は、図4(B1)に模式的に示すように第一導電層の端部および中央部に傾斜部を容易に形成することができる。   For example, when the first conductive layer is formed by a screen printing method, a predetermined inclined portion is formed by using a high-viscosity printing paste material or a paste material containing a particulate material having a predetermined particle size. Can do. When a high-viscosity printing paste material is used, inclined portions are easily formed at the end portions of the first conductive layer as schematically shown in FIG. When a high-viscosity paste material containing the particulate material 71p is used, inclined portions can be easily formed at the end portion and the central portion of the first conductive layer as schematically shown in FIG. 4 (B1). .

粒子状材料の形状は、前記粒子状材料により、第一導電層の表面に凸部が形成され、かつ当該凸部によりθsが10°以上の傾斜部を第一導電層表面に形成できればよい。すなわち、図4(B’1)に示すように、粒子状材料が第一導電層の表面側に突出して凸部を形成し、前記傾斜部が当該凸部により形成される状態が得られれば特に限定されない。この際、前記凸部の表面は、粒子状材料がむき出しになっていてもよく、粒子状材料以外の第一導電層材料から構成されていてもよい(すなわち粒子状材料の表面に印刷ペースト材料等が付着していてもよい)。なお、前記凸部が複数集合して、凹部を形成してもよい。   The shape of the particulate material is not limited as long as a convex portion is formed on the surface of the first conductive layer by the particulate material, and an inclined portion having θs of 10 ° or more can be formed on the surface of the first conductive layer by the convex portion. That is, as shown in FIG. 4 (B′1), if the particulate material protrudes to the surface side of the first conductive layer to form a convex portion, and the inclined portion is formed by the convex portion. There is no particular limitation. At this time, the surface of the convex portion may be exposed with a particulate material, or may be composed of a first conductive layer material other than the particulate material (that is, a printing paste material on the surface of the particulate material). Etc. may be attached). A plurality of the convex portions may be gathered to form a concave portion.

θsが10°以上である「傾斜部」は、第一導電層表面の任意の位置に形成し得る。傾斜部71hは、図4(A1)に示すように第一導電層の端部にあってもよいし、図4(B1)、(B’1)や(C1)に示すように第一導電層の中央部にあってもよい。傾斜部71hは、第一導電層の中央部に凸部(図4(B1)(B’1))や凹部(図4(C1))を有する場合、容易に形成することができる。なお、凸部は、図4(B1)に示すように粒子状材料を用いずに形成してもよいし、図4(B’1)に示すように粒子状材料71を用いて形成してもよい。凹部も凸部と同様、粒子状材料を用いて形成してもよい。また1つの傾斜部が、端部と中央部に亘って形成されていてもよい。 The “inclined portion” where θs is 10 ° or more can be formed at an arbitrary position on the surface of the first conductive layer. The inclined portion 71h may be at the end of the first conductive layer as shown in FIG. 4A1, or the first conductive as shown in FIGS. 4B1, B′1 and C1. It may be in the middle of the layer. The inclined portion 71h can be easily formed when it has a convex portion (FIG. 4 (B1) (B′1)) or a concave portion (FIG. 4 (C1)) in the central portion of the first conductive layer. Incidentally, the convex portion may be formed without using a particulate material as shown in FIG. 4 (B1), is formed by using a particulate material 71 p, as shown in FIG. 4 (B'1) May be. The concave portion may be formed using a particulate material as in the convex portion. One inclined portion may be formed across the end portion and the central portion.

この際、傾斜部が中央部に形成されていることが好ましい。「傾斜部が中央部に形成されている」とは、ある1つの傾斜部の少なくとも一部が中央部に形成されていればよく、上述のようにある1つの傾斜部が端部と中央部に亘って形成されているものも含む。中でも、ある1つの傾斜部が所定の領域を有する場合、当該領域のうち、より多くの領域が中央部に形成されていることが好ましい。   At this time, it is preferable that the inclined portion is formed in the central portion. “The inclined portion is formed in the central portion” means that at least a part of one inclined portion is formed in the central portion, and the one inclined portion as described above has the end portion and the central portion. Including those formed over the entire area. Especially, when one certain inclination part has a predetermined area | region, it is preferable that more area | regions are formed in the center part among the said area | regions.

上記のような傾斜部71hを形成することにより、例えば(A1)〜(C1)に示す第一導電層上に、図4(A2)〜(C2)に示すように、各々絶縁層を製膜した際に、前記傾斜部71h上に開口部9hなどの変形部を形成することができる。   By forming the inclined portion 71h as described above, for example, an insulating layer is formed on the first conductive layer shown in (A1) to (C1) as shown in FIGS. 4 (A2) to (C2). In this case, a deformed portion such as the opening 9h can be formed on the inclined portion 71h.

本発明における開口部は、前記傾斜部の少なくとも一部に形成されていればよい。例えば、θsが10°以上の領域を有するある傾斜部において、該領域の一部に開口部が形成され、他の部分は絶縁層で覆われていてもよい。また1つの傾斜部に複数の開口部が形成されていてもよい。なお、本発明における第一導電層の端部及び中央部とは、図4(F)に示すように、第一導電層を線幅方向と垂直方向に4等分したとき、両端部分を端部とし、端部で挟まれた部分を中央部とする。   The opening part in this invention should just be formed in at least one part of the said inclination part. For example, in a certain inclined portion having a region where θs is 10 ° or more, an opening may be formed in a part of the region, and the other part may be covered with an insulating layer. A plurality of openings may be formed in one inclined portion. In addition, as shown in FIG. 4 (F), the end portion and the center portion of the first conductive layer in the present invention are the end portions when the first conductive layer is divided into four equal parts in the direction perpendicular to the line width direction. The portion sandwiched between the end portions is the central portion.

本発明において、例えば低粘度の印刷ペースト材料を使用した場合、端部のθsは小さくなる傾向があるが、粒子状材料を添加する場合、該粒子状材料の近傍においてθsを容易に10°以上にすることができる。   In the present invention, for example, when a low-viscosity printing paste material is used, θs at the end tends to be small. However, when a particulate material is added, θs is easily 10 ° or more in the vicinity of the particulate material. Can be.

粒子状材料の粒径は3μm以上、50μm以下であることが好ましい。中でも、5μm以上、40μm以下であることが好ましく、15μm以上、30μm以下がより望ましい。粒子状材料の粒径を3μm以上にすることにより、第一導電層の表面に凸部を形成しやすくなり、容易にθsを10°以上にすることができる。これにより、絶縁層に開口部を容易に形成できる。また、第一導電層の膜厚よりも大きい粒径のものを用いることによっても第一導電層の表面に凸部を形成でき、より容易にθsを10°以上にすることができる。粒径を50μm以下にすることにより、モジュール作製の際に、気泡のかみこみや接続配線(タブやインターコネクタともいう)の接着強度不良などの不具合を生じにくくすることができる。また、θsの最大値θmaxが120°以上となる傾斜部の生成を抑えやすくなる。   The particle size of the particulate material is preferably 3 μm or more and 50 μm or less. Especially, it is preferable that they are 5 micrometers or more and 40 micrometers or less, and 15 micrometers or more and 30 micrometers or less are more desirable. By setting the particle size of the particulate material to 3 μm or more, it becomes easy to form a convex portion on the surface of the first conductive layer, and θs can be easily set to 10 ° or more. Thereby, an opening can be easily formed in the insulating layer. Moreover, a convex part can be formed in the surface of a 1st conductive layer also by using a thing with a particle size larger than the film thickness of a 1st conductive layer, and (theta) s can be more easily 10 degrees or more. By setting the particle size to 50 μm or less, problems such as entrapment of bubbles and poor adhesion strength of connection wiring (also referred to as tabs or interconnectors) can be made difficult to occur during module fabrication. Moreover, it becomes easy to suppress the generation | occurrence | production of the inclination part whose maximum value (theta) max of (theta) s becomes 120 degrees or more.

粒子状材料の材質は、特に限定されない。導電性材料であっても、絶縁性材料であってもよい。また、有機物であってもよく、無機物であってもよい。熱的特性(融点や軟化点)も特に限定されない。しかしながら、第一導電層のライン抵抗を下げる観点からは、導電性材料であることが好ましい。また導電性材料を使用した場合、電解めっきにより第二導電層が形成される場合に、第二導電層の膜厚の均一性を高めることができる。また、粒子状材料が金属材料であれば、光電変換部50と集電極70との間の接触抵抗を低下させることも可能となる。   The material of the particulate material is not particularly limited. It may be a conductive material or an insulating material. Moreover, an organic substance may be sufficient and an inorganic substance may be sufficient. Thermal characteristics (melting point and softening point) are not particularly limited. However, from the viewpoint of reducing the line resistance of the first conductive layer, a conductive material is preferable. Moreover, when a conductive material is used, the uniformity of the film thickness of the second conductive layer can be improved when the second conductive layer is formed by electrolytic plating. Moreover, if the particulate material is a metal material, the contact resistance between the photoelectric conversion unit 50 and the collector electrode 70 can be reduced.

導電性を有する材料としては、銀、銅、アルミニウム、ニッケル、錫、ビスマス、亜鉛、ガリウム、カーボン及びこれらの混合物等が一例として挙げられる。上記材料を用いることで、容易に傾斜部を形成することができ、その上に製膜する絶縁層に容易に変形部を形成することができる。これにより、粒子状材料の表面上に第二導電層をさせることができ、第一導電層と第二導電層との間の抵抗を低減できることが期待できる。   Examples of the conductive material include silver, copper, aluminum, nickel, tin, bismuth, zinc, gallium, carbon, and a mixture thereof. By using the above material, the inclined portion can be easily formed, and the deformed portion can be easily formed in the insulating layer formed thereon. Thereby, it can be expected that the second conductive layer can be formed on the surface of the particulate material, and the resistance between the first conductive layer and the second conductive layer can be reduced.

前述のごとく、第一導電層71は導電性であり、体積抵抗率が10−2Ω・cm以下であればよい。第一導電層71の体積抵抗率は、10−4Ω・cm以下であることが好ましい。第一導電層構成材料の中で、電気伝導を担い得る材料として微粒子のみを有する場合、該微粒子が導電性を有するものであれば良い。例えば粒子状材料を有さない印刷ペースト等の材料を用いる場合、第一導電層には導電性の微粒子などが含まれる。一方、第一導電層に粒子状材料のみを有する場合、該粒子状材料が導電性を有していればよい。 As described above, the first conductive layer 71 is conductive, and the volume resistivity may be 10 −2 Ω · cm or less. The volume resistivity of the first conductive layer 71 is preferably 10 −4 Ω · cm or less. In the first conductive layer constituting material, in the case where only the fine particles are included as a material capable of taking electrical conduction, the fine particles only have to be conductive. For example, when a material such as a printing paste that does not have a particulate material is used, the first conductive layer includes conductive fine particles. On the other hand, when only the particulate material is included in the first conductive layer, the particulate material only needs to have conductivity.

また第一導電層に、粒子状材料と、粒子状材料よりも粒子径が小さい微粒子を有する場合、少なくともいずれか一方が導電性を有していればよい。例えば、微粒子/粒子状材料の組合せとしては、絶縁性/導電性、導電性/絶縁性、導電性/導電性が挙げられるが、第一導電層をより低抵抗とするためには、微粒子および粒子状材料料の双方が導電性を有する材料であることが好ましい。   In addition, when the first conductive layer includes a particulate material and fine particles having a particle diameter smaller than that of the particulate material, at least one of them may be conductive. For example, the combination of fine particles / particulate material includes insulating / conductive, conductive / insulating, conductive / conductive, but in order to make the first conductive layer have a lower resistance, fine particles and It is preferable that both of the particulate material materials are materials having conductivity.

ここで上記「微粒子」とは、粒子状材料よりも粒子径が小さく、θsが10°以上の傾斜部の形成に寄与しない材料を意味する。微粒子としては、例えば、銀、銅、アルミニウム、ニッケル、錫、ビスマス、亜鉛、ガリウム、カーボン及びこれらの混合物等が一例として挙げられる。中でも導電性の点からAg微粒子を用いることが好ましい。   Here, the “fine particle” means a material that has a particle diameter smaller than that of the particulate material and does not contribute to the formation of the inclined portion having θs of 10 ° or more. Examples of the fine particles include silver, copper, aluminum, nickel, tin, bismuth, zinc, gallium, carbon, and a mixture thereof. Among these, Ag fine particles are preferably used from the viewpoint of conductivity.

第一導電層の形成材料には、上記の微粒子や粒子状材料に、バインダー樹脂等を含有するペースト等を好ましく用いることができる。また、スクリーン印刷法により形成された第一導電層の導電性を十分向上させるためには、熱処理により第一導電層を硬化させることが望ましい。したがって、ペーストに含まれるバインダー樹脂としては、エポキシ系樹脂、フェノール系樹脂、アクリル系樹脂等が適用可能である。   As a material for forming the first conductive layer, a paste containing a binder resin or the like in the above fine particles or particulate material can be preferably used. In order to sufficiently improve the conductivity of the first conductive layer formed by the screen printing method, it is desirable to cure the first conductive layer by heat treatment. Therefore, an epoxy resin, a phenol resin, an acrylic resin, or the like is applicable as the binder resin contained in the paste.

第一導電層71は、インクジェット法、スクリーン印刷法、導線接着法、スプレー法、真空蒸着法、スパッタ法等の公知技術によって作製できる。第一導電層71は、櫛形等の所定形状にパターン化されていることが好ましい。パターン化された第一導電層の形成には、生産性の観点からスクリーン印刷法が適している。   The first conductive layer 71 can be produced by a known technique such as an inkjet method, a screen printing method, a conductive wire bonding method, a spray method, a vacuum deposition method, or a sputtering method. The first conductive layer 71 is preferably patterned in a predetermined shape such as a comb shape. A screen printing method is suitable for forming the patterned first conductive layer from the viewpoint of productivity.

スクリーン印刷法では、金属粒子からなる導電性の微粒子を含む印刷ペースト、および集電極のパターン形状に対応した開口パターンを有するスクリーン版を用いて、集電極パターンを印刷する方法が好ましく用いられる。一方、印刷ペーストとして、溶剤を含む材料が用いられる場合には、溶剤を除去するための乾燥工程が必要となる。乾燥時間は、例えば5分間〜1時間程度で適宜に設定され得る。   In the screen printing method, a method of printing a collecting electrode pattern using a printing paste containing conductive fine particles made of metal particles and a screen plate having an opening pattern corresponding to the pattern shape of the collecting electrode is preferably used. On the other hand, when a material containing a solvent is used as the printing paste, a drying step for removing the solvent is required. The drying time can be appropriately set, for example, from about 5 minutes to 1 hour.

例えば、第一導電層に印刷ペーストを有するものを用いた場合、例えば図4(A1)のように、印刷ペーストの粘度を調整することによってもθsの調整は可能である。印刷ペーストの粘度は、20Pa・s以上500Pa・s以下が好ましい。上記範囲とすることで、第一導電層のθsをより容易に所定の範囲にすることが可能となる。印刷ペーストの粘度を20Pa・s以上とすることにより、高いアスペクト比とすることができ、θsを大きくすることができる。中でも50Pa・s以上であることがより好ましく、80Pa・s以上であることが特に好ましい。   For example, when a material having a printing paste is used for the first conductive layer, θs can be adjusted by adjusting the viscosity of the printing paste as shown in FIG. 4A1, for example. The viscosity of the printing paste is preferably 20 Pa · s or more and 500 Pa · s or less. By setting it as the said range, it becomes possible to make (theta) s of a 1st conductive layer into a predetermined range more easily. By setting the viscosity of the printing paste to 20 Pa · s or more, a high aspect ratio can be obtained, and θs can be increased. Of these, 50 Pa · s or more is more preferable, and 80 Pa · s or more is particularly preferable.

また、印刷ペーストの粘度は500Pa・s以下であることが好ましく、400Pa・s以下であることがより好ましく、300Pa・s以下であることが特に好ましい。印刷ペーストの粘度を500Pa・s以下にすることにより、例えば、結晶シリコン基板表面にテクスチャ構造を有するヘテロ接合太陽電池などを用いた場合、テクスチャ構造部分にも印刷ペーストを十分充填させ、第一導電層材料と透明導電層とのコンタクトをより良好にすることができる。   The viscosity of the printing paste is preferably 500 Pa · s or less, more preferably 400 Pa · s or less, and particularly preferably 300 Pa · s or less. By setting the viscosity of the printing paste to 500 Pa · s or less, for example, when using a heterojunction solar cell having a texture structure on the surface of the crystalline silicon substrate, the texture structure portion is sufficiently filled with the printing paste, Contact between the layer material and the transparent conductive layer can be made better.

また上述のように、印刷ペーストの粘度が小さい場合、該印刷ペーストにより形成された第一導電層の領域はθsが小さくなる傾向がある。しかしながら、粒子状材料を添加する場合、粒子状材料の粒径や含有量などを適宜調整することにより、該粒子状材料によりθsを所定の範囲に容易に設定できる。印刷ペーストの粘度は、ブルックフィールド社製B型粘度計を用い、測定温度25℃、回転数10rpmで測定することにより得られる。   As described above, when the viscosity of the printing paste is small, the region of the first conductive layer formed by the printing paste tends to have a small θs. However, when a particulate material is added, θs can be easily set within a predetermined range by the particulate material by appropriately adjusting the particle size, content, and the like of the particulate material. The viscosity of the printing paste can be obtained by measuring at a measurement temperature of 25 ° C. and a rotation speed of 10 rpm using a Brookfield B-type viscometer.

第一導電層は、複数の層から構成されてもよい。例えば、光電変換部表面の透明電極層との接触抵抗が低い下層と、粒子状材料を含む上層からなる積層構造であっても良い。このような構造によれば、透明電極層との接触抵抗の低下に伴う太陽電池の曲線因子向上が期待できる。   The first conductive layer may be composed of a plurality of layers. For example, a laminated structure including a lower layer having a low contact resistance with the transparent electrode layer on the surface of the photoelectric conversion portion and an upper layer containing a particulate material may be used. According to such a structure, an improvement in the curve factor of the solar cell can be expected with a decrease in contact resistance with the transparent electrode layer.

以上、第一導電層が印刷法により形成される場合を中心に説明したが、第一導電層の形成方法は印刷法に限定されるものではない。例えば、第一導電層は、パターン形状に対応したマスクを用いて、蒸着法やスパッタ法により形成されてもよい。   As mentioned above, although demonstrated centering on the case where a 1st conductive layer is formed by the printing method, the formation method of a 1st conductive layer is not limited to a printing method. For example, the first conductive layer may be formed by vapor deposition or sputtering using a mask corresponding to the pattern shape.

(絶縁層)
第一導電層71上には、絶縁層9が形成される。ここで、第一導電層71が所定のパターン(例えば櫛形)に形成された場合、光電変換部50の表面上には、第一導電層が形成されている第一導電層形成領域と、第一導電層が形成されていない第一導電層非形成領域とが存在する。
(Insulating layer)
An insulating layer 9 is formed on the first conductive layer 71. Here, when the first conductive layer 71 is formed in a predetermined pattern (for example, comb shape), the first conductive layer forming region where the first conductive layer is formed on the surface of the photoelectric conversion unit 50, and the first There is a first conductive layer non-formation region where one conductive layer is not formed.

絶縁層9は、少なくとも第一導電層形成領域に形成される。この際、上述のように第一導電層の傾斜部上に絶縁層が製膜されていない部分が存在する(すなわち第一導電層の傾斜部上に絶縁層の開口部が形成されている)ものを含む。本発明において、絶縁層9は、第一導電層71と第二導電層72との付着力の向上にも寄与すると考えられる。   The insulating layer 9 is formed at least in the first conductive layer formation region. At this time, there is a portion where the insulating layer is not formed on the inclined portion of the first conductive layer as described above (that is, the opening of the insulating layer is formed on the inclined portion of the first conductive layer). Including things. In the present invention, the insulating layer 9 is considered to contribute to an improvement in adhesion between the first conductive layer 71 and the second conductive layer 72.

一般的に、集光効率を向上させる観点から細線化した集電極が好ましく用いられ、この場合、第一導電層と第二導電層の間の密着性をより向上させることが望まれている。本発明では、第一導電層と第二導電層の間に絶縁層を形成し、かつ、第一導電層が所定の角度を有する傾斜部を含むことにより、絶縁層に開口部などの変形部を形成することができる。また、その上に形成される第二導電層との密着性が向上すると考えられる。その結果、集電極を細線化した際も、第一導電層と第二導電層の間の剥離防止効果がより期待できる。これにより、歩留まりの向上(剥がれ防止による効果)や集光効率の向上(細線化による効果)などがより期待できると考えられる。   In general, a thinned collector electrode is preferably used from the viewpoint of improving the light collection efficiency. In this case, it is desired to further improve the adhesion between the first conductive layer and the second conductive layer. In the present invention, an insulating layer is formed between the first conductive layer and the second conductive layer, and the first conductive layer includes an inclined portion having a predetermined angle, so that a deformed portion such as an opening is formed in the insulating layer. Can be formed. Moreover, it is thought that adhesiveness with the 2nd conductive layer formed on it improves. As a result, even when the collector electrode is thinned, the effect of preventing peeling between the first conductive layer and the second conductive layer can be expected more. Thereby, it is thought that the improvement of the yield (effect by peeling prevention), the improvement of condensing efficiency (effect by thinning), etc. can be expected more.

特に第一導電層としてスクリーン印刷法で形成したAg層等を用い、その上にめっき法によりCu層が形成される場合などAg層とCu層の付着力は小さいが、酸化シリコン等の絶縁層上に、酸化シリコン等の絶縁層上にCu層が形成されることにより、第二導電層の付着力が高められ、太陽電池の信頼性を向上することが期待される。   In particular, when an Ag layer formed by a screen printing method is used as the first conductive layer and a Cu layer is formed thereon by plating, the adhesion between the Ag layer and the Cu layer is small, but an insulating layer such as silicon oxide Moreover, by forming a Cu layer on an insulating layer such as silicon oxide, it is expected that the adhesion of the second conductive layer is enhanced and the reliability of the solar cell is improved.

本発明において、絶縁層9は、第一導電層非形成領域上にも形成されていることが好ましく、第一導電層非形成領域の全面に形成されていることが特に好ましい。絶縁層が第一導電層非形成領域にも形成されている場合、めっき法により第二導電層が形成される際に、光電変換部をめっき液から化学的および電気的に保護することが可能となる。例えば、ヘテロ接合太陽電池のように光電変換部50の表面に透明電極層が形成されている場合は、透明電極層の表面に絶縁層が形成されることで、透明電極層とめっき液との接触が抑止され、透明電極層上への金属層(第二導電層)の析出を防ぐことができる。また、生産性の観点からも、第一導電層形成領域と第一導電層非形成領域との全体に絶縁層が形成されることがより好ましい。さらに、この場合、第一導電層が絶縁層により覆われているため、第一導電層を細線化した場合であっても、基板からの第一導電層の剥離を防止できるため、歩留まり向上効果がより期待できる。   In the present invention, the insulating layer 9 is preferably formed also on the first conductive layer non-formation region, and particularly preferably formed on the entire surface of the first conductive layer non-formation region. When the insulating layer is also formed in the region where the first conductive layer is not formed, the photoelectric conversion part can be protected chemically and electrically from the plating solution when the second conductive layer is formed by plating. It becomes. For example, when a transparent electrode layer is formed on the surface of the photoelectric conversion unit 50 like a heterojunction solar cell, an insulating layer is formed on the surface of the transparent electrode layer, so that the transparent electrode layer and the plating solution Contact is suppressed and precipitation of the metal layer (second conductive layer) on the transparent electrode layer can be prevented. Also, from the viewpoint of productivity, it is more preferable that the insulating layer is formed in the entire first conductive layer formation region and the first conductive layer non-formation region. Further, in this case, since the first conductive layer is covered with the insulating layer, the first conductive layer can be prevented from peeling from the substrate even when the first conductive layer is thinned. Can be expected more.

絶縁層9の材料としては、電気的に絶縁性を示す材料が用いられる。また、絶縁層9は、めっき液に対する化学的安定性を有する材料であることが望ましい。めっき液に対する化学的安定性が高い材料を用いることにより、第二導電層形成時のめっき工程中に、絶縁層が溶解しにくく、光電変換部表面へのダメージが生じにくくなる。また、第一導電層非形成領域上にも絶縁層9が形成される場合、絶縁層は、光電変換部50との付着強度が大きいことが好ましい。例えば、ヘテロ接合太陽電池では、絶縁層9は、光電変換部50表面の透明電極層6aとの付着強度が大きいことが好ましい。透明電極層と絶縁層との付着強度を大きくすることにより、めっき工程中に、絶縁層が剥離しにくくなり、透明電極層上への金属の析出を防ぐことができる。   As the material of the insulating layer 9, a material that exhibits electrical insulation is used. The insulating layer 9 is preferably a material having chemical stability with respect to the plating solution. By using a material having high chemical stability with respect to the plating solution, the insulating layer is hardly dissolved during the plating step when forming the second conductive layer, and damage to the surface of the photoelectric conversion portion is less likely to occur. Moreover, when the insulating layer 9 is formed also on the 1st conductive layer non-formation area | region, it is preferable that an insulating layer has a large adhesion strength with the photoelectric conversion part 50. FIG. For example, in the heterojunction solar cell, the insulating layer 9 preferably has a high adhesion strength with the transparent electrode layer 6a on the surface of the photoelectric conversion unit 50. By increasing the adhesion strength between the transparent electrode layer and the insulating layer, it becomes difficult for the insulating layer to be peeled off during the plating step, and metal deposition on the transparent electrode layer can be prevented.

絶縁層9には、光吸収が少ない材料を用いることが好ましい。絶縁層9は、光電変換部50の光入射面側に形成されるため、絶縁層による光吸収が小さければ、より多くの光を光電変換部へ取り込むことが可能となる。例えば、絶縁層9が透過率90%以上の十分な透明性を有する場合、絶縁層での光吸収による光学的な損失が小さく、第二導電層形成後に絶縁層を除去することなく、そのまま太陽電池として使用することができる。そのため、太陽電池の製造工程を単純化でき、生産性をより向上させることが可能となる。絶縁層9が除去されることなくそのまま太陽電池として使用される場合、絶縁層9は、透明性に加えて、十分な耐候性、および熱・湿度に対する安定性を有する材料を用いることがより望ましい。   For the insulating layer 9, it is preferable to use a material with little light absorption. Since the insulating layer 9 is formed on the light incident surface side of the photoelectric conversion unit 50, more light can be taken into the photoelectric conversion unit if light absorption by the insulating layer is small. For example, when the insulating layer 9 has sufficient transparency with a transmittance of 90% or more, the optical loss due to light absorption in the insulating layer is small, and without removing the insulating layer after forming the second conductive layer, the solar Can be used as a battery. Therefore, the manufacturing process of a solar cell can be simplified and productivity can be further improved. When the insulating layer 9 is used as it is as a solar cell without being removed, the insulating layer 9 is more preferably made of a material having sufficient weather resistance and stability against heat and humidity in addition to transparency. .

絶縁層の材料は、無機絶縁性材料でも、有機絶縁性材料でもよい。無機絶縁性材料としては、例えば、酸化シリコン、窒化シリコン、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化亜鉛等の材料を用いることができる。有機絶縁性材料としては、例えば、ポリエステル、エチレン酢酸ビニル共重合体、アクリル、エポキシ、ポリウレタン等の材料を用いることができる。   The material of the insulating layer may be an inorganic insulating material or an organic insulating material. As the inorganic insulating material, for example, materials such as silicon oxide, silicon nitride, titanium oxide, aluminum oxide, magnesium oxide, and zinc oxide can be used. As the organic insulating material, for example, materials such as polyester, ethylene vinyl acetate copolymer, acrylic, epoxy, and polyurethane can be used.

このような無機材料の中でも、めっき液耐性や透明性の観点からは、酸化シリコン、窒化シリコン、酸化窒化シリコン、酸化アルミニウム、サイアロン(SiAlON)、酸化イットリウム、酸化マグネシウム、チタン酸バリウム、酸化サマリウム、タンタル酸バリウム、酸化タンタルフッ化マグネシウム、酸化チタン、チタン酸ストロンチウム等が好ましく用いられる。中でも、電気的特性や透明電極層との密着性等の観点からは、酸化シリコン、窒化シリコン、酸化窒化シリコン、酸化アルミニウム、サイアロン(SiAlON)、酸化イットリウム、酸化マグネシウム、チタン酸バリウム、酸化サマリウム、タンタル酸バリウム、酸化タンタルフッ化マグネシウム等が好ましく、屈折率を適宜に調整し得る観点からは、酸化シリコンや窒化シリコン等が特に好ましく用いられる。なお、これらの無機材料は、化学量論的(stoichiometric)組成を有するものに限定されず、酸素欠損等を含むものであってもよい。 Among these inorganic materials, from the viewpoint of plating solution resistance and transparency, silicon oxide, silicon nitride, silicon oxynitride, aluminum oxide, sialon (SiAlON), yttrium oxide, magnesium oxide, barium titanate, samarium oxide, Barium tantalate , tantalum oxide, magnesium fluoride, titanium oxide, strontium titanate and the like are preferably used. Among these, from the viewpoint of electrical properties and adhesion to the transparent electrode layer, etc., silicon oxide, silicon nitride, silicon oxynitride, aluminum oxide, sialon (SiAlON), yttrium oxide, magnesium oxide, barium titanate, samarium oxide, Barium tantalate , tantalum oxide, magnesium fluoride, and the like are preferable, and silicon oxide, silicon nitride, and the like are particularly preferably used from the viewpoint that the refractive index can be appropriately adjusted. These inorganic materials are not limited to those having a stoichiometric composition, and may include oxygen deficiency or the like.

絶縁層9の膜厚は、絶縁層の材料や形成方法に応じて適宜設定される。絶縁層9の膜厚は、第一導電層の傾斜部上の絶縁層に開口部などの変形部が形成され得る程度に薄いことが好ましい。かかる観点から、絶縁層9の膜厚は、250nm以下であることが好ましく、200nm以下であることがより好ましい。   The film thickness of the insulating layer 9 is appropriately set according to the material and forming method of the insulating layer. The thickness of the insulating layer 9 is preferably thin enough to allow a deformed portion such as an opening to be formed in the insulating layer on the inclined portion of the first conductive layer. From this viewpoint, the thickness of the insulating layer 9 is preferably 250 nm or less, and more preferably 200 nm or less.

また、第一導電層非形成部における絶縁層9の光学特性や膜厚を適宜設定することで、光反射特性を改善し、太陽電池セル内部へ導入される光量を増加させ、変換効率をより向上させることが可能となる。このような効果を得るためには、絶縁層9の屈折率が、光電変換部50表面の屈折率よりも低いことが好ましい。また、絶縁層9に好適な反射防止特性を付与する観点から、膜厚は20nm以上で設定されることが好ましく、50nm以上で設定されることがより好ましい。なお、第一導電層形成領域上の絶縁層の膜厚と第一導電層非形成領域上の絶縁層の膜厚は異なっていてもよい。例えば、第一導電層形成領域では、第一導電層の傾斜部において開口部の形成を容易とする観点で絶縁層の膜厚が設定され、第一導電層非形成領域では、適宜の反射防止特性を有する光学膜厚となるように絶縁層の膜厚が設定されてもよい。   In addition, by appropriately setting the optical characteristics and film thickness of the insulating layer 9 in the first conductive layer non-forming portion, the light reflection characteristics are improved, the amount of light introduced into the solar cell is increased, and the conversion efficiency is further improved. It becomes possible to improve. In order to obtain such an effect, the refractive index of the insulating layer 9 is preferably lower than the refractive index of the surface of the photoelectric conversion unit 50. Further, from the viewpoint of imparting suitable antireflection characteristics to the insulating layer 9, the film thickness is preferably set to 20 nm or more, and more preferably set to 50 nm or more. The film thickness of the insulating layer on the first conductive layer forming region and the film thickness of the insulating layer on the first conductive layer non-forming region may be different. For example, in the first conductive layer formation region, the thickness of the insulating layer is set from the viewpoint of facilitating the formation of the opening in the inclined portion of the first conductive layer, and in the first conductive layer non-formation region, appropriate antireflection is performed. The film thickness of the insulating layer may be set so that the optical film thickness has characteristics.

また、傾斜部における絶縁層への開口部の形成しやすさは、後述の通り、絶縁層の厚さとθsと関係がある。θsが小さいほど、開口部を形成しにくくなることから絶縁層の厚さを小さくすることが好ましい。   Further, the ease of forming the opening in the insulating layer in the inclined portion is related to the thickness of the insulating layer and θs, as will be described later. It is preferable to reduce the thickness of the insulating layer because the smaller θs becomes, the more difficult it is to form the opening.

ヘテロ接合太陽電池のように、光電変換部50の表面に透明電極層(一般には屈折率:1.9〜2.1程度)を有する場合、界面での光反射防止効果を高めて太陽電池セル内部へ導入される光量を増加させるために、絶縁層の屈折率は、空気(屈折率=1.0)と透明電極層との中間的な値であることが好ましい。また、太陽電池セルが封止されてモジュール化される場合、絶縁層の屈折率は、封止剤と透明電極層の中間的な値であることが好ましい。かかる観点から、絶縁層9の屈折率は、例えば1.4〜1.9が好ましく、1.5〜1.8がより好ましく、1.55〜1.75がさらに好ましい。絶縁層の屈折率は、絶縁層の材料、組成等により所望の範囲に調整され得る。例えば、酸化シリコンの場合は、酸素含有量を小さくすることにより、屈折率が高くなる。なお、本明細書における屈折率は、特に断りがない限り、波長550nmの光に対する屈折率であり、分光エリプソメトリーにより測定される値である。また、絶縁層の屈折率に応じて、反射防止特性が向上するように絶縁層の光学膜厚(屈折率×膜厚)が設定されることが好ましい。   When a transparent electrode layer (generally having a refractive index of about 1.9 to 2.1) is provided on the surface of the photoelectric conversion unit 50 as in a heterojunction solar cell, the effect of preventing light reflection at the interface is enhanced and the solar cell. In order to increase the amount of light introduced into the inside, the refractive index of the insulating layer is preferably an intermediate value between air (refractive index = 1.0) and the transparent electrode layer. Moreover, when a photovoltaic cell is sealed and modularized, it is preferable that the refractive index of an insulating layer is an intermediate value of a sealing agent and a transparent electrode layer. From this viewpoint, the refractive index of the insulating layer 9 is preferably, for example, 1.4 to 1.9, more preferably 1.5 to 1.8, and further preferably 1.55 to 1.75. The refractive index of the insulating layer can be adjusted to a desired range depending on the material, composition, etc. of the insulating layer. For example, in the case of silicon oxide, the refractive index is increased by reducing the oxygen content. In addition, unless otherwise indicated, the refractive index in this specification is a refractive index with respect to the light of wavelength 550nm, and is a value measured by spectroscopic ellipsometry. Further, it is preferable that the optical film thickness (refractive index × film thickness) of the insulating layer is set so as to improve the antireflection characteristics according to the refractive index of the insulating layer.

絶縁層は、公知の方法を用いて形成できる。例えば、酸化シリコンや窒化シリコン等の無機絶縁性材料の場合は、プラズマCVD法、スパッタ法等の乾式法が好ましく用いられる。また、有機絶縁性材料の場合は、スピンコート法、スクリーン印刷法等の湿式法が好ましく用いられる。これらの方法によれば、ピンホール等の欠陥が少なく、緻密な構造の膜を形成することが可能となる。   The insulating layer can be formed using a known method. For example, in the case of an inorganic insulating material such as silicon oxide or silicon nitride, a dry method such as a plasma CVD method or a sputtering method is preferably used. In the case of an organic insulating material, a wet method such as a spin coating method or a screen printing method is preferably used. According to these methods, it is possible to form a dense film with few defects such as pinholes.

中でも、より緻密な構造の膜を形成する観点から、絶縁層9はプラズマCVD法で形成されることが好ましい。この方法により、200nm程度の厚いものだけでなく、30〜100nm程度の薄い膜厚の絶縁層を形成した場合も、緻密性の高い構造の膜を形成することができる。   Among these, from the viewpoint of forming a film having a denser structure, the insulating layer 9 is preferably formed by a plasma CVD method. By this method, not only a thick film with a thickness of about 200 nm but also a thin insulating film with a thickness of about 30 to 100 nm can be formed.

例えば、図2に示す結晶シリコン系太陽電池のように、光電変換部50の表面にテクスチャ構造(凹凸構造)を有する場合、テクスチャの凹部や凸部にも精度よく膜形成できる観点からも、絶縁層はプラズマCVD法により形成されることが好ましい。緻密性が高い絶縁層を用いることにより、めっき処理時の透明電極層へのダメージを低減できることに加えて、透明電極層上への金属の析出を防止することができる。このように緻密性が高い絶縁膜は、図2の結晶シリコン系太陽電池におけるシリコン系薄膜3のように、光電変換部50内部の層に対しても、水や酸素などのバリア層として機能し得るため、太陽電池の長期信頼性の向上の効果も期待できる。   For example, in the case of having a texture structure (uneven structure) on the surface of the photoelectric conversion portion 50 as in the crystalline silicon solar cell shown in FIG. The layer is preferably formed by a plasma CVD method. By using a highly dense insulating layer, it is possible to reduce damage to the transparent electrode layer during the plating process and to prevent metal deposition on the transparent electrode layer. Such a highly dense insulating film functions as a barrier layer for water, oxygen, and the like for the layer inside the photoelectric conversion unit 50 as in the silicon thin film 3 in the crystalline silicon solar cell of FIG. Therefore, the effect of improving the long-term reliability of the solar cell can be expected.

なお、第一導電層71と第二導電層72との間にある絶縁層9、すなわち第一導電層形成領域上の絶縁層9の形状は、必ずしも連続した層状でなくてもよく、島状であっても良い。なお、本明細書における「島状」との用語は、表面の一部に、絶縁層9が形成されていない非形成領域を有する状態を意味する。   Note that the shape of the insulating layer 9 between the first conductive layer 71 and the second conductive layer 72, that is, the insulating layer 9 on the first conductive layer forming region, is not necessarily a continuous layer shape, and is an island shape. It may be. Note that the term “island” in this specification means a state in which a part of the surface has a non-formation region where the insulating layer 9 is not formed.

本発明においては、第一導電層71上に絶縁層9が形成される際、第一導電層の傾斜部上に形成される絶縁層9に開口部9hなどの変形部が形成されることが好ましい。絶縁層に開口部が形成されることにより、その後のめっき工程において、第一導電層71の表面の一部が、めっき液に曝されて導通するため、図3(D)に示すように、この導通部を起点として金属を析出させることが可能となる。   In the present invention, when the insulating layer 9 is formed on the first conductive layer 71, a deformed portion such as an opening 9h may be formed in the insulating layer 9 formed on the inclined portion of the first conductive layer. preferable. By forming the opening in the insulating layer, in a subsequent plating step, a part of the surface of the first conductive layer 71 is exposed to the plating solution and becomes conductive, as shown in FIG. It becomes possible to deposit metal starting from this conducting portion.

なお、開口部は第一導電層71の傾斜部上に形成される。例えば、第一導電層が粒子状材料を含有し、該粒子状材料が絶縁性材料の場合、開口部の直下は絶縁性であるが、粒子状材料の周辺に存在する導電性の微粒子にもめっき液が浸透するために、第一導電層とめっき液とを導通させることが可能である。   The opening is formed on the inclined portion of the first conductive layer 71. For example, when the first conductive layer contains a particulate material, and the particulate material is an insulating material, the insulating layer is insulative immediately below the opening, but the conductive fine particles present around the particulate material also Since the plating solution penetrates, the first conductive layer and the plating solution can be conducted.

絶縁層9の形成において、絶縁層の製膜とほぼ同時に第一導電層の傾斜部上に変形部の形成が行われることが好ましい(図3(C))。ここで、「絶縁層の製膜とほぼ同時」とは、絶縁層形成工程以外の新たな工程を有さない、絶縁層の製膜中もしくは製膜直後の状態を意味する。例えば、加熱しながら絶縁層が製膜される場合、絶縁層の製膜終了後(加熱停止後)から基板表面温度が室温等に戻るまでの間に変形部が生じる場合などを含む。また、ある傾斜部上の絶縁層に変形部が形成される場合、該傾斜部上の絶縁層の製膜が終わった後であっても、該傾斜部周辺の絶縁層が製膜されることに追随して該傾斜部上の絶縁層に変形が生じる場合をも含む。   In forming the insulating layer 9, it is preferable that the deformed portion is formed on the inclined portion of the first conductive layer almost simultaneously with the formation of the insulating layer (FIG. 3C). Here, “substantially simultaneously with the formation of the insulating layer” means a state during or immediately after the formation of the insulating layer that does not include any new process other than the process of forming the insulating layer. For example, the case where the insulating layer is formed while heating includes a case where a deformed portion is generated after the insulating layer is formed (after the heating is stopped) until the substrate surface temperature returns to room temperature or the like. In addition, when a deformed portion is formed in an insulating layer on a certain inclined portion, the insulating layer around the inclined portion is formed even after the formation of the insulating layer on the inclined portion is finished. This includes the case where the insulating layer on the inclined portion is deformed following the above.

絶縁層形成工程により、第一導電層の傾斜部71h上にも、平坦部上にも絶縁層は形成し得るが、平坦部よりも傾斜部の方が絶縁層の厚さは小さくなりやすい。特に、プラズマCVD法やスパッタ法などの薄膜形成技術を用いて絶縁層を形成する場合においては、この傾向は顕著である。   Although the insulating layer can be formed on the inclined portion 71h of the first conductive layer or on the flat portion by the insulating layer forming step, the thickness of the insulating layer tends to be smaller in the inclined portion than in the flat portion. This tendency is particularly noticeable when the insulating layer is formed using a thin film forming technique such as plasma CVD or sputtering.

絶縁層9の変形部は、典型的には、第一導電層の傾斜部71h上に絶縁層が製膜されない領域(すなわち開口部9hの形成)を意味する。なお、絶縁層形成工程において、第一導電層の傾斜部上の全体に絶縁層が形成されている(すなわち開口部が形成されていない)場合があるが、この場合、変形部は、傾斜部上の絶縁層に、局所的に薄い膜厚の領域が形成されていればよい。   The deformed portion of the insulating layer 9 typically means a region where the insulating layer is not formed on the inclined portion 71h of the first conductive layer (that is, formation of the opening 9h). In the insulating layer forming step, the insulating layer may be formed on the entire inclined portion of the first conductive layer (that is, the opening is not formed). In this case, the deformed portion is the inclined portion. A region having a thin film thickness may be locally formed in the upper insulating layer.

ここで、絶縁層の厚さと絶縁層の変形部の形成しやすさの関係について説明する。前述のように薄膜形成技術を用いて薄膜を形成する場合、薄膜の成長初期段階には薄膜材料の三次元的な島状成長(Volmer―Weber型)が生じ、その後、島状の薄膜材料がさらに成長し、互いに接触して、層状の薄膜が形成されることが多い。このことから、絶縁層の厚さが小さいときには、島状の薄膜材料の隙間に開口部が形成され得る。また、第一導電層表面に微細な凹凸構造を有する場合においては、凹凸構造により第一導電層表面への薄膜材料供給が妨げられ、薄膜材料が形成されにくい領域が生じ得る。第一導電層表面に微細な凹凸構造を形成する観点からは、第一導電層材料として、微粒子や粒子状材料に、バインダー樹脂などを含有するペースト材料を用いることが好ましい。   Here, the relationship between the thickness of the insulating layer and the ease of forming the deformed portion of the insulating layer will be described. When a thin film is formed using thin film formation technology as described above, three-dimensional island growth (Volmer-Weber type) of the thin film material occurs at the initial stage of thin film growth, and then the island-shaped thin film material is formed. In many cases, a layered thin film is formed by growing and contacting each other. From this, when the thickness of the insulating layer is small, an opening can be formed in the gap between the island-shaped thin film materials. In addition, in the case where the surface of the first conductive layer has a fine uneven structure, the uneven structure may prevent the thin film material from being supplied to the surface of the first conductive layer, resulting in a region where the thin film material is difficult to be formed. From the viewpoint of forming a fine concavo-convex structure on the surface of the first conductive layer, it is preferable to use a paste material containing a binder resin or the like as fine particles or particulate material as the first conductive layer material.

また、上記のように、製膜後等に生じる応力により絶縁層に変形部が形成される場合においては、応力の影響は絶縁層の厚さが小さいときの方が大きくなりやすい。したがって、絶縁層の厚さが小さいときの方が、変形部が形成されやすくなる。なお、この場合は、絶縁層への変形部の形成を容易とする観点から、絶縁層の材料は破断伸びが小さい無機材料であることが好ましい。   In addition, as described above, when a deformed portion is formed in the insulating layer due to stress generated after film formation or the like, the influence of the stress is likely to increase when the thickness of the insulating layer is small. Accordingly, the deformed portion is more easily formed when the thickness of the insulating layer is smaller. In this case, from the viewpoint of facilitating the formation of the deformed portion in the insulating layer, the material of the insulating layer is preferably an inorganic material having a small elongation at break.

また、絶縁層の厚さが小さくなると、一般に絶縁層の絶縁耐圧は低くなる。このことから、めっき工程での通電直前まで絶縁層に変形部が形成されていない場合であっても、めっき工程において通電する(このとき、絶縁層に電圧が印加される)ことにより、絶縁層厚みが小さい領域から選択的に絶縁層の絶縁破壊が発生し、絶縁層に変形部が形成される場合もある。   In addition, when the thickness of the insulating layer is reduced, the withstand voltage of the insulating layer generally decreases. From this, even when the deformed portion is not formed in the insulating layer until immediately before energization in the plating process, the insulating layer is energized in the plating process (at this time, voltage is applied to the insulating layer). In some cases, dielectric breakdown of the insulating layer occurs selectively from a region having a small thickness, and a deformed portion is formed in the insulating layer.

以上のように、絶縁層の厚さと変形部が形成されやすさには相関があり、また、第一導電層の平坦部上よりも傾斜部上の方が絶縁層の厚さは小さくなりやすことから、第一導電層の平坦部上よりも傾斜部上の絶縁層に開口が形成されやすくなる。すなわち第一導電層71の傾斜部上に、変形部を有する絶縁層を形成させることができる。   As described above, there is a correlation between the thickness of the insulating layer and the ease of forming the deformed portion, and the thickness of the insulating layer tends to be smaller on the inclined portion than on the flat portion of the first conductive layer. Therefore, an opening is more easily formed in the insulating layer on the inclined portion than on the flat portion of the first conductive layer. That is, an insulating layer having a deformed portion can be formed on the inclined portion of the first conductive layer 71.

本発明においては、絶縁層形成工程において絶縁層の材料および組成、製膜条件(製膜方法、基板温度、導入ガスの種類および導入量、製膜圧力、パワー密度等)を適宜調整することにより、絶縁層に変形部を形成することができる。   In the present invention, by appropriately adjusting the material and composition of the insulating layer and the film forming conditions (film forming method, substrate temperature, type and amount of introduced gas, film forming pressure, power density, etc.) in the insulating layer forming step. The deformed portion can be formed in the insulating layer.

本発明においては、絶縁層を形成する際の温度は特に制限されないが、膜厚の均一性を向上させる観点から加熱しながら製膜することが好ましい。また、光電変換部の耐熱温度よりも低い温度で形成することが好ましく、例えば、光電変換部に非晶質シリコン材料や透明電極層を含む場合は、250℃以下で形成することが好ましい。絶縁層として酸化シリコンを用いた場合の製膜を例に挙げると、プラズマCVDが用いられることが好ましい。製膜条件としては、基板温度145〜250℃、圧力30〜300Pa、パワー密度0.01〜0.160W/cmの条件で製膜が行われることが好ましい。 In the present invention, the temperature at which the insulating layer is formed is not particularly limited, but it is preferable to form the film while heating from the viewpoint of improving the uniformity of the film thickness. Moreover, it is preferable to form at a temperature lower than the heat-resistant temperature of a photoelectric conversion part, for example, when an amorphous silicon material and a transparent electrode layer are included in a photoelectric conversion part, forming at 250 degrees C or less is preferable. As an example of film formation when silicon oxide is used as the insulating layer, it is preferable to use plasma CVD. As film formation conditions, it is preferable that film formation is performed under conditions of a substrate temperature of 145 to 250 ° C., a pressure of 30 to 300 Pa, and a power density of 0.01 to 0.160 W / cm 2 .

なお、絶縁層形成工程後、めっき工程前に、さらにアニール処理を行うアニール工程を有していても良い。アニール条件などを適宜調整してアニール処理を行うことにより、例えば絶縁層形成工程における変形部の形成が不十分であった場合などにおいても容易に所定の変形部を形成することができる。なお、本発明においては、製造工程を低減させる観点から、上記アニール工程を有さないことがより好ましい。   In addition, you may have the annealing process which performs an annealing process after an insulating layer formation process and before a plating process. By performing the annealing process by appropriately adjusting the annealing conditions, the predetermined deformed portion can be easily formed even when the deformed portion is not sufficiently formed in the insulating layer forming step, for example. In addition, in this invention, it is more preferable not to have the said annealing process from a viewpoint of reducing a manufacturing process.

変形部が形成された後に、第一導電層形成領域の絶縁層9上に第二導電層72がめっき法により形成される。この際、第二導電層として析出させる金属は、めっき法で形成できる材料であれば特に限定されず、例えば、銅、ニッケル、錫、アルミニウム、クロム、銀、が適用可能である。   After the deformed portion is formed, the second conductive layer 72 is formed by plating on the insulating layer 9 in the first conductive layer formation region. At this time, the metal deposited as the second conductive layer is not particularly limited as long as it is a material that can be formed by a plating method. For example, copper, nickel, tin, aluminum, chromium, and silver are applicable.

太陽電池の動作時(発電時)には、電流は主として第二導電層を流れる。そのため、第二導電層での抵抗損を抑制する観点から、第二導電層のライン抵抗は、できる限り小さいことが好ましい。具体的には、第二導電層のライン抵抗は、1Ω/cm以下であることが好ましく、0.5Ω/cm以下であることがより好ましい。一方、第一導電層のライン抵抗は、電解めっきの際の下地層として機能し得る程度に小さければよく、例えば、5Ω/cm以下にすればよい。   During operation of the solar cell (power generation), current flows mainly through the second conductive layer. Therefore, from the viewpoint of suppressing resistance loss in the second conductive layer, it is preferable that the line resistance of the second conductive layer is as small as possible. Specifically, the line resistance of the second conductive layer is preferably 1 Ω / cm or less, and more preferably 0.5 Ω / cm or less. On the other hand, the line resistance of the first conductive layer only needs to be small enough to function as a base layer during electrolytic plating, and may be, for example, 5 Ω / cm or less.

第二導電層は、無電解めっき法、電解めっき法のいずれでも形成され得るが、生産性の観点から、電解めっき法を用が好適である。電解めっき法では、金属の析出速度を大きくすることができるため、第二導電層を短時間で形成することができる。   The second conductive layer can be formed by either an electroless plating method or an electrolytic plating method, but the electrolytic plating method is preferably used from the viewpoint of productivity. In the electroplating method, since the metal deposition rate can be increased, the second conductive layer can be formed in a short time.

酸性銅めっきを例として、電解めっき法による第二導電層の形成方法を説明する。図5は、第二導電層の形成に用いられるめっき装置10の概念図である。光電変換部上に第一導電層および絶縁層が形成されアニール処理が施された基板12と、陽極13とが、めっき槽11中のめっき液16に浸されている。基板12上の第一導電層71は、基板ホルダ14を介して電源15と接続されている。陽極13と基板12との間に電圧を印加することにより、絶縁層9で覆われていない第一導電層の上、すなわち第一導電層の傾斜部上の絶縁層に生じた開口部を起点として、選択的に銅を析出させることができる。   Taking the acidic copper plating as an example, a method of forming the second conductive layer by the electrolytic plating method will be described. FIG. 5 is a conceptual diagram of the plating apparatus 10 used for forming the second conductive layer. A substrate 12 on which a first conductive layer and an insulating layer are formed and subjected to an annealing process on the photoelectric conversion portion, and an anode 13 are immersed in a plating solution 16 in the plating tank 11. The first conductive layer 71 on the substrate 12 is connected to the power source 15 via the substrate holder 14. By applying a voltage between the anode 13 and the substrate 12, an opening formed in the insulating layer on the first conductive layer not covered with the insulating layer 9, that is, on the inclined portion of the first conductive layer, is started. As described above, copper can be selectively deposited.

酸性銅めっきに用いられるめっき液16は銅イオンを含む。例えば硫酸銅、硫酸、水を主成分とする公知の組成のものが使用可能であり、これに0.1〜10A/dmの電流を流すことにより、第二導電層である金属を析出させることができる。適切なめっき時間は、集電極の面積、電流密度、陰極電流効率、設定膜厚等に応じて適宜設定される。 The plating solution 16 used for acidic copper plating contains copper ions. For example, a known composition mainly composed of copper sulfate, sulfuric acid, and water can be used, and a metal that is the second conductive layer is deposited by passing a current of 0.1 to 10 A / dm 2 through this. be able to. An appropriate plating time is appropriately set according to the area of the collecting electrode, current density, cathode current efficiency, set film thickness, and the like.

第二導電層は、複数の層から構成させても良い。例えば、Cu等の導電率の高い材料からなる第一のめっき層を、絶縁層を介して第一導電層上に形成した後、化学的安定性に優れる第二のめっき層を第一のめっき層の表面に形成することにより、低抵抗で化学的安定性に優れた集電極を形成することができる。   The second conductive layer may be composed of a plurality of layers. For example, after a first plating layer made of a material having high conductivity such as Cu is formed on the first conductive layer via an insulating layer, a second plating layer having excellent chemical stability is formed on the first plating layer. By forming on the surface of the layer, a collector electrode having low resistance and excellent chemical stability can be formed.

めっき工程の後には、めっき液除去工程を設けて、基板12の表面に残留しためっき液を除去することが好ましい。めっき液除去工程を設けることによって、第一導電層の傾斜部上に形成された絶縁層9の開口部9h以外を起点として析出し得る金属を除去することができる。開口部9h以外を起点として析出する金属としては、例えば絶縁層9のピンホール等を起点とするものが挙げられる。めっき液除去工程によってこのような金属が除去されることによって、遮光損が低減され、太陽電池特性をより向上させることが可能となる。   It is preferable to provide a plating solution removing step after the plating step to remove the plating solution remaining on the surface of the substrate 12. By providing the plating solution removing step, it is possible to remove the metal that can be deposited starting from other than the opening 9h of the insulating layer 9 formed on the inclined portion of the first conductive layer. Examples of the metal that is deposited starting from other than the opening 9h include those starting from a pinhole of the insulating layer 9 or the like. By removing such a metal by the plating solution removing step, the light-shielding loss is reduced, and the solar cell characteristics can be further improved.

めっき液の除去は、例えば、めっき槽から取り出された基板12の表面に残留しためっき液をエアーブロー式のエアー洗浄により除去した後、水洗を行い、さらにエアーブローにより洗浄液を吹き飛ばす方法により行うことができる。水洗の前にエアー洗浄を行い基板12表面に残留するめっき液量を低減することによって、水洗の際に持ち込まれるめっき液の量を減少させることができる。そのため、水洗に要する洗浄液の量を減少させることができるとともに、水洗に伴って発生する廃液処理の手間も低減できることから、洗浄による環境負荷や費用が低減されるとともに、太陽電池の生産性を向上させることができる。   The plating solution is removed by, for example, a method in which the plating solution remaining on the surface of the substrate 12 taken out from the plating tank is removed by air blow type air washing, followed by washing with water and further blowing off the washing solution by air blowing. Can do. By reducing the amount of the plating solution remaining on the surface of the substrate 12 by performing air cleaning before rinsing, the amount of the plating solution brought in at the time of rinsing can be reduced. As a result, the amount of cleaning liquid required for water washing can be reduced, and the labor of waste liquid treatment that accompanies water washing can be reduced, reducing the environmental burden and cost of washing and improving the productivity of solar cells. Can be made.

ここで一般的に、ITO等の透明電極層や、酸化シリコン等の絶縁層は親水性であるため、基板12の表面、すなわち光電変換部50の表面や絶縁層9の表面の水との接触角は、10°程度あるいはそれ以下である場合が多い。本発明においては、基板12の表面の接触角を20°以上にすることが好ましく、上記範囲とするために、基板12表面に撥水処理が行われることが好ましい。撥水処理は、例えば表面へ撥水層を形成することにより、基板表面のめっき液に対する濡れ性を低下させ、水に対する接触角を大きくすることができる。なお、本明細書における撥水処理とは、表面の水に対する濡れ性を低下させる(接触角を増大させる)処理を意味する。撥水処理を行うことにより、めっき液の除去を容易にすることができる。   In general, since the transparent electrode layer such as ITO and the insulating layer such as silicon oxide are hydrophilic, the surface of the substrate 12, that is, the surface of the photoelectric conversion unit 50 or the surface of the insulating layer 9 is in contact with water. The angle is often about 10 ° or less. In the present invention, the contact angle of the surface of the substrate 12 is preferably set to 20 ° or more, and in order to make the above range, it is preferable that the surface of the substrate 12 is subjected to water repellent treatment. In the water repellent treatment, for example, by forming a water repellent layer on the surface, the wettability of the substrate surface with respect to the plating solution can be reduced, and the contact angle with water can be increased. In addition, the water-repellent treatment in the present specification means a treatment for reducing the wettability of the surface with respect to water (increasing the contact angle). By performing the water repellent treatment, the plating solution can be easily removed.

本発明においては、集電極形成後(めっき工程後)に絶縁層除去工程が行われてもよい。特に、絶縁層として光吸収の大きい材料が用いられる場合は、絶縁層の光吸収による太陽電池特性の低下を抑制するために、絶縁層除去工程が行われることが好ましい。絶縁層の除去方法は、絶縁層材料の特性に応じて適宜選択される。例えば、化学的なエッチングや機械的研磨により絶縁層が除去され得る。また、材料によってはアッシング(灰化)法も適用可能である。この際、光取り込み効果をより向上させる観点から、第一導電層非形成領域上の絶縁層が全て除去されることがより好ましい。また、絶縁層9上に撥水層91が形成されている場合、絶縁層9とともに撥水層91も除去されることが好ましい。なお、絶縁層として光吸収の小さい材料が用いられる場合は、絶縁層除去工程が行われる必要はない。   In the present invention, the insulating layer removing step may be performed after the collector electrode is formed (after the plating step). In particular, when a material having a large light absorption is used as the insulating layer, it is preferable to perform an insulating layer removing step in order to suppress a decrease in solar cell characteristics due to the light absorption of the insulating layer. The method for removing the insulating layer is appropriately selected according to the characteristics of the insulating layer material. For example, the insulating layer can be removed by chemical etching or mechanical polishing. An ashing method can also be applied depending on the material. At this time, from the viewpoint of further improving the light capturing effect, it is more preferable that all of the insulating layer on the first conductive layer non-forming region is removed. When the water repellent layer 91 is formed on the insulating layer 9, it is preferable that the water repellent layer 91 is also removed together with the insulating layer 9. Note that in the case where a material with low light absorption is used for the insulating layer, the insulating layer removing step does not need to be performed.

以上、ヘテロ接合太陽電池の光入射側に集電極70が設けられる場合を中心に説明したが、裏面側にも同様の集電極が形成されてもよい。ヘテロ接合太陽電池のように結晶シリコン基板を用いた太陽電池は、電流量が大きいため、一般に、透明電極層/集電極間の接触抵抗の損失による発電ロスが顕著となる傾向がある。これに対して、本発明では、第一導電層と第二導電層を有する集電極は、透明電極層との接触抵抗が低いため、接触抵抗に起因する発電ロスを低減することが可能となる。 Although the above description has focused on the case where the collector electrode 70 is provided on the light incident side of the heterojunction solar cell, a similar collector electrode may be formed on the back surface side. Since a solar cell using a crystalline silicon substrate, such as a heterojunction solar cell, has a large amount of current, in general, power generation loss due to loss of contact resistance between the transparent electrode layer / collector electrode tends to be significant. On the other hand, in the present invention, since the collector electrode having the first conductive layer and the second conductive layer has a low contact resistance with the transparent electrode layer, it is possible to reduce power generation loss due to the contact resistance. .

また、本発明は、ヘテロ接合太陽電池以外の結晶シリコン太陽電池や、GaAs等のシリコン以外の半導体基板が用いられる太陽電池、非晶質シリコン系薄膜や結晶質シリコン系薄膜のpin接合あるいはpn接合上に透明電極層が形成されたシリコン系薄膜太陽電池や、CIS,CIGS等の化合物半導体太陽電池、色素増感太陽電池や有機薄膜(導電性ポリマー)等の有機薄膜太陽電池のような各種の太陽電池に適用可能である。   The present invention also relates to a crystalline silicon solar cell other than a heterojunction solar cell, a solar cell using a semiconductor substrate other than silicon such as GaAs, a pin junction or a pn junction of an amorphous silicon thin film or a crystalline silicon thin film. Various types of organic thin film solar cells such as silicon-based thin film solar cells having a transparent electrode layer formed thereon, compound semiconductor solar cells such as CIS and CIGS, dye-sensitized solar cells and organic thin films (conductive polymers) Applicable to solar cells.

本発明の太陽電池は、実用に供するに際して、モジュール化されることが好ましい。太陽電池のモジュール化は、適宜の方法により行われる。例えば、集電極にタブ等のインターコネクタを介してバスバーが接続されることによって、複数の太陽電池セルが直列または並列に接続され、封止剤およびガラス板により封止されることによりモジュール化が行われる。   The solar cell of the present invention is preferably modularized for practical use. The modularization of the solar cell is performed by an appropriate method. For example, a bus bar is connected to a collector electrode via an interconnector such as a tab, so that a plurality of solar cells are connected in series or in parallel, and sealed with a sealant and a glass plate to be modularized. Done.

以下、図2に示すヘテロ接合太陽電池に関する実施例を挙げて、本発明を具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
(粘度測定)
印刷ペーストの粘度は、株式会社ブルックフィールド社製の回転式粘度計により、温度25℃回転速度10rpmで測定した。
Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to the examples of the heterojunction solar cell shown in FIG. 2, but the present invention is not limited to the following examples.
(Viscosity measurement)
The viscosity of the printing paste was measured at a temperature of 25 ° C. and a rotation speed of 10 rpm with a rotary viscometer manufactured by Brookfield.

(実施例1)
実施例1のヘテロ接合太陽電池を、以下のようにして製造した。
Example 1
The heterojunction solar cell of Example 1 was manufactured as follows.

一導電型単結晶シリコン基板として、入射面の面方位が(100)で、厚みが170μmのn型単結晶シリコンウェハを用い、このシリコンウェハを2重量%のHF水溶液に3分間浸漬し、表面の酸化シリコン膜が除去された後、超純水によるリンスが2回行われた。このシリコン基板を、70℃に保持された5/15重量%のKOH/イソプロピルアルコール水溶液に15分間浸漬し、ウェハの表面をエッチングすることでテクスチャが形成された。その後に超純水によるリンスが2回行われた。原子間力顕微鏡(AFM パシフィックナノテクノロジー社製)により、ウェハの表面観察を行ったところ、ウェハの表面はエッチングが最も進行しており、(111)面が露出したピラミッド型のテクスチャが形成されていた。   As a single conductivity type single crystal silicon substrate, an n-type single crystal silicon wafer having an incident plane orientation of (100) and a thickness of 170 μm was used, and this silicon wafer was immersed in a 2% by weight HF aqueous solution for 3 minutes. After the silicon oxide film was removed, rinsing with ultrapure water was performed twice. This silicon substrate was immersed in a 5/15 wt% KOH / isopropyl alcohol aqueous solution maintained at 70 ° C. for 15 minutes, and the texture was formed by etching the surface of the wafer. Thereafter, rinsing with ultrapure water was performed twice. When the surface of the wafer was observed with an atomic force microscope (manufactured by AFM Pacific Nanotechnology), the surface of the wafer was most etched and a pyramidal texture with an exposed (111) surface was formed. It was.

エッチング後のウェハがCVD装置へ導入され、その光入射側に、真性シリコン系薄膜2aとしてi型非晶質シリコンが5nmの膜厚で製膜された。i型非晶質シリコンの製膜条件は、基板温度:170℃、圧力:100Pa、SiH/H流量比:3/10、投入パワー密度:0.011W/cmであった。なお、本実施例における薄膜の膜厚は、ガラス基板上に同条件にて製膜された薄膜の膜厚を、分光エリプソメトリー(商品名M2000、ジェー・エー・ウーラム社製)にて測定することにより求められた製膜速度から算出された値である。 The etched wafer was introduced into a CVD apparatus, and an i-type amorphous silicon film having a thickness of 5 nm was formed on the light incident side as an intrinsic silicon-based thin film 2a. The film formation conditions for the i-type amorphous silicon were: substrate temperature: 170 ° C., pressure: 100 Pa, SiH 4 / H 2 flow rate ratio: 3/10, and input power density: 0.011 W / cm 2 . In addition, the film thickness of the thin film in a present Example measures the film thickness of the thin film formed on the glass substrate on the same conditions by the spectroscopic ellipsometry (brand name M2000, JA Woollam Co., Ltd. product). It is a value calculated from the film forming speed obtained by this.

i型非晶質シリコン層2a上に、逆導電型シリコン系薄膜3aとしてp型非晶質シリコンが7nmの膜厚で製膜された。p型非晶質シリコン層3aの製膜条件は、基板温度が170℃、圧力60Pa、SiH/B流量比が1/3、投入パワー密度が0.01W/cmであった。なお、上記でいうBガス流量は、HによりB濃度が5000ppmまで希釈された希釈ガスの流量である。 On the i-type amorphous silicon layer 2a, a p-type amorphous silicon film having a thickness of 7 nm was formed as the reverse conductivity type silicon-based thin film 3a. The film forming conditions for the p-type amorphous silicon layer 3a were as follows: the substrate temperature was 170 ° C., the pressure was 60 Pa, the SiH 4 / B 2 H 6 flow rate ratio was 1/3, and the input power density was 0.01 W / cm 2 . . The B 2 H 6 gas flow rate mentioned above is the flow rate of the diluted gas diluted with H 2 to a B 2 H 6 concentration of 5000 ppm.

次にウェハの裏面側に、真性シリコン系薄膜2bとしてi型非晶質シリコン層が6nmの膜厚で製膜された。i型非晶質シリコン層2bの製膜条件は、上記のi型非晶質シリコン層2aの製膜条件と同様であった。i型非晶質シリコン層2b上に、一導電型シリコン系薄膜3bとしてn型非晶質シリコン層が4nmの膜厚で製膜された。n型非晶質シリコン層3bの製膜条件は、基板温度:170℃、圧力:60Pa、SiH/PH流量比:1/2、投入パワー密度:0.01W/cmであった。なお、上記でいうPHガス流量は、HによりPH濃度が5000ppmまで希釈された希釈ガスの流量である。 Next, an i-type amorphous silicon layer having a thickness of 6 nm was formed as an intrinsic silicon-based thin film 2b on the back side of the wafer. The film formation conditions for the i-type amorphous silicon layer 2b were the same as those for the i-type amorphous silicon layer 2a. On the i-type amorphous silicon layer 2b, an n-type amorphous silicon layer having a thickness of 4 nm was formed as a one-conductivity-type silicon-based thin film 3b. The film forming conditions for the n-type amorphous silicon layer 3b were: substrate temperature: 170 ° C., pressure: 60 Pa, SiH 4 / PH 3 flow rate ratio: 1/2, input power density: 0.01 W / cm 2 . The PH 3 gas flow rate mentioned above is the flow rate of the diluted gas diluted with H 2 to a PH 3 concentration of 5000 ppm.

この上に透明電極層6aおよび6bとして、各々酸化インジウム錫(ITO、屈折率:1.9)が100nmの膜厚で製膜された。ターゲットとして酸化インジウムを用い、基板温度:室温、圧力:0.2Paのアルゴン雰囲気中で、0.5W/cm2のパワー密度を印加して透明電極層の製膜が行われた。裏面側透明電極層6b上には、裏面金属電極8として、スパッタ法により銀が500nmの膜厚で形成された。光入射側透明電極層6a上には、第一導電層71および第二導電層72を有する集電極70が以下のように形成された。 On this, as transparent electrode layers 6a and 6b, indium tin oxide (ITO, refractive index: 1.9) was formed to a thickness of 100 nm. Indium oxide was used as a target, and a transparent electrode layer was formed by applying a power density of 0.5 W / cm 2 in an argon atmosphere at a substrate temperature of room temperature and a pressure of 0.2 Pa. On the back surface side transparent electrode layer 6b, silver was formed as a back surface metal electrode 8 with a film thickness of 500 nm by sputtering. On the light incident side transparent electrode layer 6a, a collector electrode 70 having a first conductive layer 71 and a second conductive layer 72 was formed as follows.

第一導電層71の形成には、導電性の微粒子として銀粉末(粒径DH=2〜3μm)とバインダー樹脂としてエポキシ系樹脂を含む印刷ペーストが用いられた(粘度=200P・s)。この印刷ペーストを、集電極パターンに対応する開口幅(L=80μm)を有する#230メッシュ(開口幅:l=85μm)のスクリーン版を用いて、スクリーン印刷し、160℃で乾燥が行われた。 For the formation of the first conductive layer 71, a printing paste containing silver powder (particle size D H = 2 to 3 μm) as conductive fine particles and an epoxy resin as a binder resin (viscosity = 200 P · s) was used. This printing paste was screen printed using a # 230 mesh (opening width: l = 85 μm) screen plate having an opening width (L = 80 μm) corresponding to the collector electrode pattern, and dried at 160 ° C. .

θsの測定は、キーエンス社製のレーザー顕微鏡VK−8510を用いて、第一導電層の表面形状を測定することにより実施した。その後、水平方向の位置と高さの測定結果から、水平方向の位置と傾きより、第一導電層の傾斜部における角度θsを算出した。この際、θsのうちの最大値をθmaxとした。   The measurement of θs was carried out by measuring the surface shape of the first conductive layer using a laser microscope VK-8510 manufactured by Keyence Corporation. Thereafter, the angle θs at the inclined portion of the first conductive layer was calculated from the horizontal position and inclination from the measurement result of the horizontal position and height. At this time, the maximum value of θs was set to θmax.

第一導電層71が形成されたウェハが、CVD装置に投入され、絶縁層9として酸化シリコン層(屈折率:1.5)が、プラズマCVD法により80nmの厚みで光入射面側に形成された。絶縁層9の製膜条件は、基板温度:150℃、圧力133Pa、SiH/CO流量比:1/20、投入パワー密度:0.05W/cm(周波数13.56MHz)であった。 The wafer on which the first conductive layer 71 is formed is put into a CVD apparatus, and a silicon oxide layer (refractive index: 1.5) is formed as an insulating layer 9 with a thickness of 80 nm on the light incident surface side by the plasma CVD method. It was. The film forming conditions of the insulating layer 9 were: substrate temperature: 150 ° C., pressure 133 Pa, SiH 4 / CO 2 flow rate ratio: 1/20, input power density: 0.05 W / cm 2 (frequency 13.56 MHz).

以上のように絶縁層形成工程までが行われた基板12が、図5に示すように、めっき槽11に投入された。めっき液16には、硫酸銅五水和物、硫酸、および塩化ナトリウムが、それぞれ120g/l、130g/l、および70mg/lの濃度となるように調製された溶液に、添加剤(上村工業製:品番ESY−2B、ESY−H、ESY−1A)が添加されたものが用いられた。このめっき液を用いて、温度40℃、電流4A/dmの条件でめっきが行われ、第一導電層71上の絶縁層上に、15μm程度の厚みで第二導電層72として銅が均一に析出した。第一導電層が形成されていない領域への銅の析出はほとんど見られなかった。 The substrate 12 having been subjected to the insulating layer forming step as described above was put into the plating tank 11 as shown in FIG. In the plating solution 16, copper sulfate pentahydrate, sulfuric acid, and sodium chloride were added to a solution prepared so as to have a concentration of 120 g / l, 130 g / l, and 70 mg / l, respectively. (Product: ESY-2B, ESY-H, ESY-1A) added were used. Using this plating solution, plating is performed under conditions of a temperature of 40 ° C. and a current of 4 A / dm 2 , and copper is uniformly formed as the second conductive layer 72 with a thickness of about 15 μm on the insulating layer on the first conductive layer 71. Precipitated in Almost no copper was deposited in the region where the first conductive layer was not formed.

その後、レーザー加工機によりセル外周部のシリコンウェハが0.5mmの幅で除去され、本発明のヘテロ接合太陽電池が作製された。   Thereafter, the silicon wafer on the outer periphery of the cell was removed with a width of 0.5 mm by a laser processing machine, and the heterojunction solar cell of the present invention was produced.

(実施例2)
第一導電層71形成用印刷ペーストの粘度を、粘度調整用溶剤を適宜追加することにより60Pa・sとした点を除いて、実施例1と同様にして太陽電池が作製された。
(Example 2)
A solar cell was produced in the same manner as in Example 1 except that the viscosity of the first conductive layer 71 forming printing paste was 60 Pa · s by appropriately adding a viscosity adjusting solvent.

(実施例3)
第一導電層71形成用印刷ペーストに、粒子状材料として、粒径25μmのカーボン粒子を2wt%添加し、また、粘度調整用溶剤を適宜追加することにより第一導電層71形成用印刷ペーストの粘度を20Pa・sとした点を除いて、実施例1と同様にして太陽電池が作製された。このとき、光学顕微鏡により第一導電層におけるカーボン粒子同士の平均間隔(粒子の中心―中心間隔)を測定した(間隔の測定点数:20)ところ、100μmであった。
(Example 3)
As a particulate material, 2 wt% of carbon particles having a particle size of 25 μm are added to the first conductive layer 71 forming print paste, and a viscosity adjusting solvent is appropriately added to the first conductive layer 71 forming print paste. A solar cell was produced in the same manner as in Example 1 except that the viscosity was 20 Pa · s. At this time, the average distance between the carbon particles in the first conductive layer (particle center-center distance) was measured with an optical microscope (the number of measurement points of the distance: 20), which was 100 μm.

(実施例4)
第一導電層71形成用印刷ペーストとして、実施例3で用いた材料に含まれるカーボン粒子量を2.5倍とした点を除いて、実施例3と同様にして太陽電池が作製された。このとき、第一導電層におけるカーボン粒子同士の平均間隔は50μmであった。
Example 4
A solar cell was produced in the same manner as in Example 3 except that the amount of carbon particles contained in the material used in Example 3 was 2.5 times as the first conductive layer 71 forming print paste. At this time, the average interval between the carbon particles in the first conductive layer was 50 μm.

(比較例1)
第一導電層71形成用印刷ペーストの粘度を、粘度調整用溶剤を適宜追加することにより20Pa・sとした点を除いて、実施例1と同様にして太陽電池が作製された。
(Comparative Example 1)
A solar cell was produced in the same manner as in Example 1 except that the viscosity of the printing paste for forming the first conductive layer 71 was 20 Pa · s by appropriately adding a viscosity adjusting solvent.

(太陽電池セル特性測定)
各実施例、参考例および比較例のヘテロ接合太陽電池セルの太陽電池特性の測定を行った。また、比較例1に示す方法において作製した太陽電池セルにおける太陽電池特性評価結果と、実施例、参考例、比較例に係る太陽電池セルにおける太陽電池特性の曲線因子(FF)の評価結果を、実施例1の値を1として比較する事により、出力の相関を評価した。なお、太陽電池特性のなかで、比較例1を除き開放端電圧(Voc)と短絡電流密度(Jsc)の変化はFFよりも軽微であったことから、FFを太陽電池特性の代表値とした。上記の結果をまとめたものを表1に示す。
(Solar cell characteristics measurement)
The solar cell characteristics of the heterojunction solar cells of each example, reference example and comparative example were measured. Moreover, the evaluation result of the solar cell characteristic evaluation result in the solar cell produced in the method shown in Comparative Example 1, and the solar cell characteristic curve factor (FF) in the solar cell according to Examples, Reference Examples and Comparative Examples, By comparing the value of Example 1 as 1, the output correlation was evaluated. In addition, since the change of the open circuit voltage (Voc) and the short circuit current density (Jsc) was smaller than FF in the solar cell characteristics except the comparative example 1, FF was made into the representative value of the solar cell characteristics. . A summary of the above results is shown in Table 1.

実施例2及び比較例1におけるめっき工程前後の第一導電層形成領域近傍の光学顕微鏡写真を図6に示す。   Optical micrographs in the vicinity of the first conductive layer formation region before and after the plating step in Example 2 and Comparative Example 1 are shown in FIG.

実施例1および2において、めっき工程開始直後(めっき時間30秒程度)にめっき工程を中断してめっき槽から基板12を取り出し、第二導電層の形成状況を確認した。実施例2における評価結果を図6(a)〜(d)に示す。図6(a)は、実施例2におけるめっき工程前の第一導電層近傍の光学顕微鏡写真である。図中に白線で記した箇所の表面形状を共焦点レーザー顕微鏡により測定した結果を図6(b)に、図6(b)のデータをもとにθsを算出した値を図6(c)に示す。図6(b)および(c)で「A」で示した領域が第一導電層の幅にあたる。また、本明細書における第一導電層の中央部を「B」で記した。なお「端部」は「A−B」に相当する部分である。   In Examples 1 and 2, the plating process was interrupted immediately after the start of the plating process (plating time of about 30 seconds), the substrate 12 was taken out of the plating tank, and the formation state of the second conductive layer was confirmed. The evaluation result in Example 2 is shown to Fig.6 (a)-(d). 6A is an optical micrograph in the vicinity of the first conductive layer before the plating step in Example 2. FIG. FIG. 6B shows the result of measuring the surface shape of the portion indicated by the white line in the figure with a confocal laser microscope, and FIG. 6C shows the value obtained by calculating θs based on the data of FIG. 6B. Shown in A region indicated by “A” in FIGS. 6B and 6C corresponds to the width of the first conductive layer. Moreover, the center part of the 1st conductive layer in this specification was described by "B". The “end portion” is a portion corresponding to “AB”.

図6(b)および(c)に10°以上の傾斜部に該当する部分を太線で示す。図6(c)から、10°以上のθsを有する傾斜部が第一導電層の端部と中央部に亘って形成されていることがわかる。また、図6(d)に、第二導電層を短時間形成した(第二導電層の形成を中断した)後の第一導電層の光学顕微鏡写真を示す。図6(d)から、θsが10°以上となる領域において、第二導電層材料が粒状に析出していることが確認できた。   In FIG. 6B and FIG. 6C, a portion corresponding to an inclined portion of 10 ° or more is indicated by a thick line. It can be seen from FIG. 6C that an inclined portion having θs of 10 ° or more is formed across the end portion and the central portion of the first conductive layer. FIG. 6D shows an optical micrograph of the first conductive layer after forming the second conductive layer for a short time (interruption of the formation of the second conductive layer). From FIG. 6 (d), it was confirmed that the second conductive layer material was deposited in a granular form in a region where θs is 10 ° or more.

実施例1と実施例2との比較では、第二導電層の膜厚均一性は実施例1の方が実施例2よりも良好であった(図示せず)。また、実施例1の方が高いFFが得られた。これは、同じ膜厚の絶縁層を形成した場合、θsが大きい実施例1の方がより多くの開口部が形成されたためにめっき工程において、第一導電層上に第二導電層が均一に形成され、集電極のライン抵抗が低くなったためと考えられる。また、開口部数が増加したことにより第一導電層と第二導電層との間の抵抗が低減したことも原因として考えられる。   In comparison between Example 1 and Example 2, the film thickness uniformity of the second conductive layer was better in Example 1 than in Example 2 (not shown). Moreover, FF higher in Example 1 was obtained. This is because when the insulating layer having the same film thickness is formed, the second conductive layer is uniformly formed on the first conductive layer in the plating process because more openings are formed in Example 1 having a larger θs. This is probably because the line resistance of the collector electrode was lowered. Another possible cause is that the resistance between the first conductive layer and the second conductive layer is reduced by increasing the number of openings.

実施例3及び4においては、第一導電層の粒子状材料を含まない領域においては、θsは10°未満であった。しかしながら図6(e)に示すように粒子状材料により第一導電層の表面に凸部が形成されており、当該凸部においてはθsが10°以上となり、ここを起点として第二導電層の析出が開始した。   In Examples 3 and 4, θs was less than 10 ° in the region not including the particulate material of the first conductive layer. However, as shown in FIG. 6 (e), a convex portion is formed on the surface of the first conductive layer by the particulate material, and θs is 10 ° or more in the convex portion. Precipitation started.

また実施例3と比べて、粒子状材料の間隔が狭い実施例4の方が、高いFFが得られた。これは、実施例4の方が粒子状材料により傾斜部が多数形成され、これに伴い開口部数も多くなり、該開口部からのめっきにより第二導電層の膜厚均一性が向上したことから、第二導電層における抵抗損がより減少したためと考えられる。また、実施例1と実施例2との比較の場合と同様に、開口部数が増加したことにより第一導電層と第二導電層との間の抵抗が低減したことも原因として考えられる。   Moreover, compared with Example 3, the higher FF was obtained in Example 4 in which the interval between the particulate materials was narrow. This is because, in Example 4, a large number of inclined portions were formed from the particulate material, and the number of openings increased accordingly, and the film thickness uniformity of the second conductive layer was improved by plating from the openings. This is probably because the resistance loss in the second conductive layer was further reduced. Further, as in the case of comparison between Example 1 and Example 2, it is considered that the resistance between the first conductive layer and the second conductive layer is reduced due to the increase in the number of openings.

θsが10°未満である(すなわちθsが10°以上の傾斜部を有さずに平坦部のみを有する)比較例1において、上記と同様にめっき工程を短時間実施しめっき開始位置を確認したところ、図6(f)に示すように第一導電層上ではなく、第一導電層非形成部に局所的に第二導電層材料である銅が析出していることが分かった(図6(f)では白色の斑点状に銅が表示されている)。なお、第一導電層非形成部に析出した銅を明瞭に示すため図6(d)〜図6(f)とでは画像のコントラスト等を変化させている。   In Comparative Example 1 in which θs is less than 10 ° (that is, only having a flat portion without an inclined portion having θs of 10 ° or more), the plating step was performed for a short time in the same manner as described above to confirm the plating start position. However, as shown in FIG. 6 (f), it was found that copper, which is the second conductive layer material, was locally deposited not on the first conductive layer but on the first conductive layer non-formed portion (FIG. 6). In (f), copper is displayed in the form of white spots). Note that, in order to clearly show copper deposited on the first conductive layer non-formed portion, the contrast of the image is changed in FIGS. 6 (d) to 6 (f).

また比較例1においては、実施例2に比べてFFが低下した。これは所定の時間めっき工程を実施した後にも、第一導電層上に第二導電層が十分形成されず、集電極における抵抗損が大きくなったためと考えられる。また、Jscも低下した。これは図6(f)に示したように第一導電層非形成部に第二導電層材料が析出したことから、遮光損が増えたためと考えられる。   In Comparative Example 1, FF was lower than that in Example 2. This is considered to be because the second conductive layer was not sufficiently formed on the first conductive layer even after the plating process was performed for a predetermined time, and the resistance loss in the collector electrode was increased. Jsc also decreased. This is considered to be because the light-shielding loss increased because the second conductive layer material was deposited on the first conductive layer non-formed portion as shown in FIG.

実施例においては、絶縁層の開口部においてめっき液と第一導電層が導通できることから、絶縁層での電圧降下は生じにくく、低電圧でめっき工程を実施することが可能であった。しかしながら、比較例においては、めっき工程開始直後の陰極と陽極との間の電圧が実施例1よりも高かった。このことは、めっき工程前の段階では、第一導電層形成領域及び第一導電層非形成領域が絶縁層に覆われているものの、高い電圧が印加されることにより、第一導電層形成領域上だけでなく、第一導電層非形成領域上の絶縁層の一部が、絶縁破壊するなどして除去され、第一導電層もしくは透明導電層がめっき液と導通し、導通部において第二導電層材料が析出したことを示唆している。   In the examples, since the plating solution and the first conductive layer can conduct at the opening of the insulating layer, a voltage drop in the insulating layer hardly occurs, and the plating process can be performed at a low voltage. However, in the comparative example, the voltage between the cathode and the anode immediately after the start of the plating process was higher than in Example 1. This is because the first conductive layer formation region and the first conductive layer non-formation region are covered with the insulating layer in the stage before the plating process, but the first conductive layer formation region is applied by applying a high voltage. In addition to the above, a part of the insulating layer on the first conductive layer non-forming region is removed by dielectric breakdown or the like, and the first conductive layer or the transparent conductive layer is electrically connected to the plating solution, and the second conductive layer This suggests that the conductive layer material has been deposited.

第二導電層材料を第一導電層上に形成するためには、第一導電層上に形成された絶縁層に開口が形成され、第一導電層がめっき液と接する必要があるが、以上の結果から、θsを10°以上にすることにより、傾斜部上に絶縁層の開口部を形成できることが確認できた。あわせて、第二導電層を均一に形成することにより、高いFFが得られることも確認できた。第二導電層を均一に形成するためには、粒子状材料が有効であることが示された。   In order to form the second conductive layer material on the first conductive layer, an opening is formed in the insulating layer formed on the first conductive layer, and the first conductive layer needs to be in contact with the plating solution. From the results, it was confirmed that the opening of the insulating layer can be formed on the inclined portion by setting θs to 10 ° or more. In addition, it was confirmed that a high FF was obtained by forming the second conductive layer uniformly. In order to form the second conductive layer uniformly, it was shown that the particulate material is effective.

以上、実施例を用いて説明したように、本発明によれば、絶縁層のパターニングを行うことなく、太陽電池の集電極を作製することができるため、高出力の太陽電池を低コストで提供することが可能となる。   As described above with reference to the examples, according to the present invention, the collector electrode of the solar cell can be produced without performing the patterning of the insulating layer, so that a high-power solar cell is provided at a low cost. It becomes possible to do.

1.一導電型単結晶シリコン基板
2.真性シリコン系薄膜
3.導電型シリコン系薄膜
6.透明電極層
70.集電極
71.第一導電層
71h.傾斜部
71p.粒子状材料
72.第二導電層
8.裏面金属電極
9.絶縁層
9h.開口部
50.光電変換部
100.太陽電池
101.ヘテロ接合太陽電池
10.めっき装置
11.めっき槽
12.基板
13.陽極
14.基板ホルダ
15.電源
16.めっき液
1. 1. One conductivity type single crystal silicon substrate 2. Intrinsic silicon-based thin film 5. Conductive silicon thin film Transparent electrode layer
70 . Collector electrode 71. First conductive layer 71h. Inclined part 71p. Particulate material 72. Second conductive layer 8. Back metal electrode 9. Insulating layer 9h. Opening 50. Photoelectric conversion unit 100. Solar cell 101. Heterojunction solar cell 10. Plating apparatus 11. Plating tank 12. Substrate 13. Anode 14. Substrate holder 15. Power supply 16. Plating solution

Claims (8)

光電変換部と、前記光電変換部の一主面上の集電極とを有する太陽電池であって、
前記集電極は、前記光電変換部側から順に第一導電層と第二導電層とを含み、かつ、前記第一導電層と前記第二導電層の間に絶縁層を含み、
前記第一導電層は、粒径が5μm以上50μm以下である粒子状材料を有し、
前記粒子状材料により、第一導電層の表面に凸部が形成され、
前記粒子状材料の凸部により、前記第一導電層、前記光電変換部の一主面上の表面に平行な方向となす角(θs)が10°以上である傾斜部が形成され、
前記第一導電層は、前記粒子状材料よりも粒子径が小さく、前記傾斜部の形成に寄与しない導電性の微粒子をさらに有し、
前記絶縁層は、前記第一導電層の傾斜部上に開口部を有し、
前記第二導電層の一部が、前記開口部を通して前記第一導電層に導通されている太陽電池。
A solar cell having a photoelectric conversion part and a collector electrode on one main surface of the photoelectric conversion part,
The collector electrode includes a first conductive layer and a second conductive layer in order from the photoelectric conversion unit side, and includes an insulating layer between the first conductive layer and the second conductive layer,
The first conductive layer has a particulate material having a particle size of 5 μm or more and 50 μm or less,
A convex portion is formed on the surface of the first conductive layer by the particulate material,
By the convex part of the particulate material , an inclined part having an angle (θs) of 10 ° or more formed in the first conductive layer and a direction parallel to the surface on one main surface of the photoelectric conversion part is formed,
The first conductive layer has a particle size smaller than that of the particulate material, and further includes conductive fine particles that do not contribute to the formation of the inclined portion,
The insulating layer has an opening on the inclined portion of the first conductive layer,
A solar cell in which a part of the second conductive layer is electrically connected to the first conductive layer through the opening .
前記粒子状材料の粒径が前記第一導電層の膜厚よりも大きい、請求項1に記載の太陽電池。The solar cell according to claim 1, wherein a particle diameter of the particulate material is larger than a film thickness of the first conductive layer. 前記第一導電層の膜厚が0.5μm以上である、請求項1または2に記載の太陽電池。The solar cell of Claim 1 or 2 whose film thickness of said 1st conductive layer is 0.5 micrometer or more. 前記絶縁層は、膜厚が20nm以上250nm以下である、請求項1〜3のいずれか1項に記載の太陽電池。   The solar cell according to claim 1, wherein the insulating layer has a thickness of 20 nm to 250 nm. 前記傾斜部のうちの少なくとも1つが、第一導電層の中央部に形成されたものである、請求項1〜4のいずれか1項に記載の太陽電池。   The solar cell according to any one of claims 1 to 4, wherein at least one of the inclined portions is formed in a central portion of the first conductive layer. 前記絶縁層が、前記光電変換部の第一導電層非形成領域上にも形成されている、請求項1〜のいずれか1項に記載の太陽電池。 The insulating layer, wherein also formed on the first conductive layer non-formation region of the photoelectric conversion unit, solar cell according to any one of claims 1-5. 請求項1〜のいずれか1項に記載の太陽電池を備える太陽電池モジュール。 A solar cell module provided with the solar cell of any one of Claims 1-6 . 請求項1〜のいずれか1項記載の太陽電池を製造する方法であって、
前記光電変換部上に第一導電層が形成される第一導電層形成工程;
前記第一導電層上に絶縁層が形成される絶縁層形成工程;および
めっき法により第二導電層が形成されるめっき工程、をこの順に有し、
前記絶縁層形成工程において前記第一導電層の傾斜部上に開口部を有する絶縁層を形成し、前記めっき工程において、絶縁層に生じた開口部を起点として、第二導電層を析出させる、太陽電池の製造方法。
It is a method of manufacturing the solar cell of any one of Claims 1-6 ,
A first conductive layer forming step in which a first conductive layer is formed on the photoelectric conversion portion;
An insulating layer forming step in which an insulating layer is formed on the first conductive layer; and a plating step in which a second conductive layer is formed by a plating method.
Forming an insulating layer having an opening on the inclined portion of the first conductive layer in the insulating layer forming step, and depositing a second conductive layer starting from the opening generated in the insulating layer in the plating step; A method for manufacturing a solar cell.
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