JP6114630B2 - Method for manufacturing crystalline silicon solar cell - Google Patents

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Description

本発明は、結晶シリコン系太陽電池の製造方法に関する The present invention relates to a method for manufacturing a crystalline silicon solar cells.

太陽光エネルギーを直接電気エネルギーに変換する太陽電池は、近年、特に地球環境問題の観点から、次世代のエネルギー源としての期待が急激に高まっている。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。   In recent years, expectations for solar cells that directly convert solar energy into electrical energy have increased rapidly, particularly from the viewpoint of global environmental problems. 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.

太陽電池としては、化合物半導体または有機材料を用いたものなど様々な種類があるが、現在、主流となっているのは、シリコン結晶を用いたものである。中でも、単結晶シリコン基板の表面に、単結晶シリコンとは異なるバンドギャップを有する導電型非晶質シリコン系層を有する結晶シリコン系太陽電池は、ヘテロ接合太陽電池と呼ばれている。ヘテロ接合太陽電池では、前記導電型非晶質シリコン系層上に透明電極層を有し、該透明電極層上に集電極が設けられている。   There are various types of solar cells, such as those using compound semiconductors or organic materials, but the mainstream is currently using silicon crystals. In particular, a crystalline silicon solar cell having a conductive amorphous silicon layer having a band gap different from that of single crystal silicon on the surface of a single crystal silicon substrate is called a heterojunction solar cell. The heterojunction solar cell has a transparent electrode layer on the conductive amorphous silicon-based layer, and a collector electrode is provided on the transparent electrode layer.

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との問題がある。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るため、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. Although this method is simple in itself, there are problems that the material cost of silver is large and the silver paste material containing a 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, when the printed thickness is increased, the line width of the electrode also increases, 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1,2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、電気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 and 2 disclose a solar cell method in which a metal layer made of copper or the like is formed by plating on a transparent electrode constituting a photoelectric conversion unit. 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 electroplating is performed on 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.

また、特許文献3では、透明電極上にSiO2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気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4,5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。   In Patent Document 3, an insulating layer such as SiO2 is provided on the transparent electrode, and then 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 electroplating using the 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 4 and 5. Moreover, by providing a low-resistance metal seed, the contact resistance between the transparent electrode layer and the collector electrode can be reduced.

また特許文献4では、導電性シードの凹凸を大きくすることにより、絶縁層製膜時に、光電変換部の導電性シード以外の部分の全面を覆い、導電性シード上に不連続な開口部を形成し、該開口部を通じてめっき層を形成する旨が記載されている。
ところで、単結晶シリコン基板を用いる太陽電池の構造上の工夫の一つとして、単結晶シリコン基板の受光面となる面にピラミッド状の凹凸形状であるテクスチャ構造と呼ばれる、数μm〜数十μmの高低差を有する凹凸形状を形成する技術がある。このように、太陽電池の受光面に凹凸形状を形成することによって、受光面に入射する光の反射を低減すると同時に太陽電池内部に入射する光量を増やすことができ、太陽電池の光電変換効率を高めることができる。
Also, in Patent Document 4, by increasing the unevenness of the conductive seed, the entire surface of the photoelectric conversion portion other than the conductive seed is covered and a discontinuous opening is formed on the conductive seed when forming the insulating layer. In addition, it is described that a plating layer is formed through the opening.
By the way, as one of the contrivances in the structure of a solar cell using a single crystal silicon substrate, a texture structure having a pyramidal uneven shape on the surface serving as a light receiving surface of the single crystal silicon substrate, which is several μm to several tens μm. There is a technique for forming an uneven shape having a height difference. In this way, by forming an uneven shape on the light receiving surface of the solar cell, it is possible to reduce the reflection of light incident on the light receiving surface and at the same time increase the amount of light entering the solar cell, and to improve the photoelectric conversion efficiency of the solar cell. Can be increased.

単結晶シリコン基板の受光面となる面に凹凸形状を形成する手段としては、金属微粒子を触媒として湿式エッチングする方法や、反応性イオンエッチングする方法等が挙げられるが、いずれも基板へのダメージや量産性、製造コストの面から好ましくない。このため、凹凸形状を形成する方法で一般的な方法としては、初期表面に(100)面を有する単結晶シリコン基板に対してアルカリ溶液を用いて異方性エッチングすることによって、エッチング速度の遅い(111)面を優先的に表面に現し、ピラミッド状の凹凸を形成する方法が好ましく用いられている。   Examples of means for forming an uneven shape on the light-receiving surface of the single crystal silicon substrate include a wet etching method using metal fine particles as a catalyst, a reactive ion etching method, and the like. It is not preferable in terms of mass productivity and manufacturing cost. For this reason, as a general method for forming the concavo-convex shape, an etching rate is low by anisotropically etching a single crystal silicon substrate having a (100) plane on the initial surface using an alkaline solution. A method of preferentially displaying the (111) plane on the surface and forming pyramidal irregularities is preferably used.

具体的には、70℃以上90℃以下に加熱した水酸化カリウムなどのアルカリ水溶液に低沸点のアルコール溶剤を添加したエッチング液でエッチングする方法である。特許文献5では界面活性剤を含むアルカリ水溶液を用いて異方性エッチングを行うことにより、ダメージを受けたシリコン基板を用いた場合も再現性よく均一な凹凸形状が得られる旨が記載されている。   Specifically, it is a method of etching with an etching solution in which a low boiling alcohol solvent is added to an alkaline aqueous solution such as potassium hydroxide heated to 70 ° C. or higher and 90 ° C. or lower. Patent Document 5 describes that by performing anisotropic etching using an alkaline aqueous solution containing a surfactant, a uniform uneven shape can be obtained with good reproducibility even when a damaged silicon substrate is used. .

また特許文献6では、異方性エッチングの後に等方性エッチングを行うことで凹凸部における谷の部分を丸くする方法を開示している。特許文献6では、表面に多数の凹凸部が形成された基板を等方性エッチングによりエッチングし、該基板の谷の部分(凹部)を、丸みを帯びた形状にする旨が記載されている。   Further, Patent Document 6 discloses a method of rounding a valley portion in the concavo-convex portion by performing isotropic etching after anisotropic etching. Patent Document 6 describes that a substrate having a large number of uneven portions formed on the surface thereof is etched by isotropic etching so that the valley portion (concave portion) of the substrate is rounded.

また特許文献7では単結晶シリコン基板に凹凸形状を作製した後に、フッ酸及び硝酸、硫酸、オゾン、過酸化水素等の酸化性溶液を用いて処理を行う事で凹凸を平坦化する旨が記載されている。   Further, Patent Document 7 describes that after forming a concavo-convex shape on a single crystal silicon substrate, the concavo-convex shape is flattened by performing treatment with an oxidizing solution such as hydrofluoric acid and nitric acid, sulfuric acid, ozone, hydrogen peroxide and the like. Has been.

特開昭60−66426号公報JP 60-66426 A 特開2000−58885号公報JP 2000-58885 A 特開2011−199045号公報JP 2011-199045 A 特表2013−507781号公報Special table 2013-507781 gazette 特開平11−233484号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-233484 WO98/43304号国際公開パンフレットWO98 / 43304 International Publication Pamphlet 特表2011−515872号公報Special table 2011-515872 gazette

上記特許文献3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3では、絶縁層と透明電極層とを貫通する溝内で、透明電極層の側面と金属集電極とが接しているが、透明電極層の厚みは一般に100nm程度であるため、両者の接触面積が小さい。そのため、透明電極と集電極との間の抵抗が高くなり、集電極としての機能を十分に発揮できないとの問題がある。   According to the method disclosed in Patent Document 3, it is possible to form a collector electrode having a fine line pattern by plating without using an expensive resist material. However, in Patent Document 3, the side surface of the transparent electrode layer and the metal collecting electrode are in contact with each other in the groove penetrating the insulating layer and the transparent electrode layer, but the thickness of the transparent electrode layer is generally about 100 nm. The contact area between the two is small. Therefore, there is a problem that the resistance between the transparent electrode and the collector electrode is increased, and the function as the collector electrode cannot be sufficiently exhibited.

また本発明者らの検討によれば、めっきにより集電極を形成する際、光電変換部の表面を絶縁層で保護した場合であっても、絶縁層表面のピンホール等によりめっき金属が析出するという問題が生じた。特に光電変換部表面に凹凸構造を有するものを用いた場合、めっき金属の析出がより起こりやすいということが明らかとなった。
しかしながら、特許文献4では、基板表面にテクスチャを形成する旨について記載されておらず、上記のような問題点について何ら検討されていない。
Further, according to the study by the present inventors, when forming the collecting electrode by plating, even when the surface of the photoelectric conversion part is protected by an insulating layer, the plating metal is deposited by a pinhole or the like on the surface of the insulating layer. The problem that occurred. In particular, it was revealed that the plating metal is more likely to precipitate when a surface having a concavo-convex structure is used on the surface of the photoelectric conversion portion.
However, Patent Document 4 does not describe that a texture is formed on the surface of the substrate, and does not discuss the above problems.

また特許文献5においては、凹凸構造の凸部と凹部がいずれも鋭利なままであり、特許文献6においては、凹部を丸くする旨については記載されているものの、凸部は鋭利なままであるため、特許文献5、6のような単結晶シリコン基板を用いてめっきを行った場合、このような問題がより顕著になると考えられる。また特許文献7においては、凹凸構造を平坦化することによりその上に形成する層の欠陥を防止できる旨は記載されているが、めっき法等により集電極を形成する際の影響については何ら検討されていない。   Moreover, in patent document 5, although the convex part and recessed part of a concavo-convex structure remain both sharp, and patent document 6 describes that the concave part is rounded, the convex part remains sharp. Therefore, when plating is performed using a single crystal silicon substrate as in Patent Documents 5 and 6, such a problem is considered to become more prominent. Further, in Patent Document 7, it is described that the defect of the layer formed thereon can be prevented by flattening the concavo-convex structure, but no consideration is given to the influence when the collector electrode is formed by a plating method or the like. It has not been.

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、所定の凹凸構造を有する単結晶シリコン基板および所定の集電極を用いることにより、結晶シリコン系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 been able to improve the conversion efficiency of a crystalline silicon solar cell by using a single crystal silicon substrate having a predetermined uneven structure and a predetermined collector electrode. The inventors have found that the collector electrode can be formed at low cost, and have reached the present invention.

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

発明の結晶シリコン系太陽電池の製造方法は、電変換部を準備する光電変換部準備工程;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;および前記第一導電層上に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、前記めっき工程前に、前記光電変換部上の第一導電層非形成領域に絶縁層が形成される絶縁層形成工程を有する。光電変換部は、一導電型単結晶シリコン基板の一主面上に、シリコン系薄膜および透明電極層をこの順に有する。光電変換部準備工程において、異方性エッチングにより前記一導電型単結晶シリコン基板の一主面側表面に凹凸構造Aが形成されるテクスチャ形成工程と、前記凹凸構造Aのエッチング処理を行うエッチング処理工程とがこの順に実施される。前記凹凸構造Aは、凸部の曲率半径をr1および凹部の曲率半径r2がいずれも0.005μm未満であり、前記エッチング処理工程により、凸部の曲率半径r1および凹部の曲率半径r2がr2<r1を満たし、かつ0.01μm≦r1≦0.5μmを満たす凹凸構造Bが形成される。 Method for producing a crystalline silicon solar cell of the present invention, the photoelectric conversion unit preparation step for preparing a photoelectric conversion unit; and the first, first conductive layer forming step is first conductive layer is formed on the photoelectric conversion unit on A plating process in which a second conductive layer is formed on the one conductive layer by a plating method in this order, and before the plating process, an insulating layer is formed in the first conductive layer non-formation region on the photoelectric conversion portion. to have a that insulating layer forming step. The photoelectric conversion unit has a silicon-based thin film and a transparent electrode layer in this order on one main surface of a single conductivity type single crystal silicon substrate. Etching performed in the photoelectric conversion unit preparation step, the texture forming process of the concave convex structure A is formed by anisotropic etching on one main surface of the one conductivity type single crystal silicon substrate, the etching process of the concavo-convex structure A Processing steps are performed in this order . In the concavo-convex structure A, the curvature radius r1 of the convex part and the curvature radius r2 of the concave part are both less than 0.005 μm, and the curvature radius r1 of the convex part and the curvature radius r2 of the concave part are r2 < It meets r1, and is Ru is formed concavo-convex structure B satisfying 0.01μm ≦ r1 ≦ 0.5μm.

記第一導電層形成工程の後、前記第一導電層上に絶縁層が形成されるように前記絶縁層形成工程が行われ、前記めっき工程において、前記第一導電層上に形成された前記絶縁層に設けられた開口部を介して、第一導電層と導通する第二導電層が形成されることが好ましい。 After pre-Symbol first conductive layer forming step, the even first conductive layer is performed the insulating layer forming step so that insulating layer is formed in the plating step, it is formed on the first conductive layer In addition, it is preferable that a second conductive layer electrically connected to the first conductive layer is formed through the opening provided in the insulating layer.

前記第一導電層は熱流動開始温度T1が前記光電変換部の耐熱温度よりも低温である低融点材料を含むことが好ましい。前記絶縁層形成工程後に前記低融点材料の熱流動開始温度T1よりも高温のアニール温度Taで加熱処理が行われることにより前記開口部が形成されるか、または前記絶縁層形成工程において、前記低融点材料の熱流動開始温度T1よりも高温の基板温度Tbで前記絶縁層が形成されることにより絶縁層の形成と同時に前記開口部が形成されることが好ましい。 The first conductive layer is a low melting point material containing Mukoto is preferable that at a temperature lower than the heat resistance temperature of the heat flow temperature T1 is the photoelectric conversion unit. The opening is formed by performing a heat treatment at an annealing temperature Ta higher than the heat flow start temperature T1 of the low melting point material after the insulating layer forming step , or in the insulating layer forming step, the low temperature It is preferable that the opening is formed simultaneously with the formation of the insulating layer by forming the insulating layer at the substrate temperature Tb higher than the thermal flow start temperature T1 of the melting point material .

前記エッチング処理工程において、フッ酸とオゾンの混合溶液によりエッチング処理を行うことにより前記凹凸構造Bが形成されることが好ましい。 In the etching process, by performing an etching treatment with a mixed solution of hydrofluoric acid and ozone, the uneven structure B that is formed preferably.

本発明によれば、単結晶シリコン基板のテクスチャ形状を制御する事で、基板上に製膜されるシリコン系薄膜における欠陥の発生を抑制でき、太陽電池の変換効率を向上することができる。また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。そのため、高効率の太陽電池を安価に提供することができる。   According to the present invention, by controlling the texture shape of the single crystal silicon substrate, generation of defects in the silicon-based thin film formed on the substrate can be suppressed, and the conversion efficiency of the solar cell can be improved. Further, since the collecting electrode can be formed by plating, the collecting electrode can be reduced in resistance, 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. Therefore, a highly efficient solar cell can be provided at low cost.

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. 従来の凹凸構造を有する基板を用いた場合の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 at the time of using the board | substrate which has the conventional uneven structure. 本発明の凹凸構造を有する基板を用いた場合の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 at the time of using the board | substrate which has the uneven structure of this invention. 比較例2にかかるヘテロ接合太陽電池のSEM断面図である。6 is an SEM cross-sectional view of a heterojunction solar cell according to Comparative Example 2. FIG. エッチング処理液における酸化性溶液として硝酸を用いて作製したテクスチャ付単結晶シリコン基板のSEM断面図である。It is SEM sectional drawing of the textured single crystal silicon substrate produced using nitric acid as the oxidizing solution in the etching treatment liquid. 一実施形態にかかるテクスチャ付単結晶シリコン基板のSEM断面図である。It is a SEM sectional view of a textured single crystal silicon substrate 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. 低融点材料の加熱時の形状変化の一例を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows an example of the shape change at the time of the heating of a low melting-point material. 低融点材料粉末の加熱時の形状変化、およびネッキングについて説明するための概念図である。It is a conceptual diagram for demonstrating the shape change at the time of the heating of low melting-point material powder, and necking. 焼結ネッキングが生じた金属微粒子のSEM写真である。It is a SEM photograph of metal fine particles in which sintering necking has occurred. めっき装置の構造模式図である。It is a structure schematic diagram of a plating apparatus. 実施例における絶縁層の光学特性を示す図である。It is a figure which shows the optical characteristic of the insulating layer in an Example.

本発明の結晶シリコン系太陽電池は、一導電型結晶シリコン基板の一主面上に、シリコン系薄膜および透明電極層をこの順に有する光電変換部と、前記光電変換部の一主面上の集電極とを有する。また前記一導電型結晶シリコン基板は、一主面側の表面に凹凸構造を有し、かつ、凹凸構造の凸部および凹部の曲率半径を各々r1およびr2としたとき、r2<r1を満たす。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む。また、前記第一導電層と前記第二導電層の間に、開口部が形成された絶縁層を含み、前記第一導電層は前記絶縁層により被覆されており、前記第二導電層の一部が、前記絶縁層の前記開口部を通して前記第一導電層に導通されていることが好ましい。   The crystalline silicon solar cell of the present invention includes a photoelectric conversion unit having a silicon-based thin film and a transparent electrode layer in this order on one main surface of one conductivity type crystalline silicon substrate, and a collection on the one main surface of the photoelectric conversion unit. Electrode. The one-conductivity-type crystalline silicon substrate has a concavo-convex structure on the surface on one main surface side, and satisfies r2 <r1 when the radii of curvature of the concavo-convex structure are r1 and r2. The collector electrode includes a first conductive layer and a second conductive layer in order from the photoelectric conversion unit side. The first conductive layer includes an insulating layer having an opening formed between the first conductive layer and the second conductive layer, and the first conductive layer is covered with the insulating layer. It is preferable that the portion is electrically connected to the first conductive layer through the opening of the insulating layer.

以下、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系太陽電池の形態の一つとして知られている。   Hereinafter, the present invention will be described in more detail by taking, as an example, a heterojunction crystalline silicon solar cell (hereinafter sometimes referred to as a “heterojunction solar cell”) that is an embodiment of the present invention. 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. In particular, 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 with the highest conversion efficiency. It is known as one of the forms.

図1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。なお、本発明における結晶シリコン系太陽電池は以下に限定されるものではない。   FIG. 1 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 in the present invention is not limited to the following.

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(光入射側の反対面)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。光電変換部50は、一導電型結晶シリコン基板の一主面上に、シリコン系薄膜および透明電極層をこの順に有する。一導電型結晶シリコン基板は、一主面側の表面に、凹凸構造を有する。前記凹凸構造は、凸部および凹部の曲率半径を各々r1およびr2としたとき、r2<r1を満たす。第一導電層71と第二導電層72との間には開口部を有する絶縁層9が形成されている。   The conductive silicon thin film 3a and the light incident side transparent electrode layer 6a are provided in this order on one surface (light incident side surface) of the one conductivity type single crystal silicon substrate 1. It is preferable that the other surface (opposite surface on the light incident side) of the one conductivity type single crystal silicon substrate 1 has the conductivity type silicon 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. The photoelectric conversion unit 50 has a silicon-based thin film and a transparent electrode layer in this order on one main surface of the one-conductivity-type crystalline silicon substrate. One conductivity type crystalline silicon substrate has a concavo-convex structure on the surface on one main surface side. The concavo-convex structure satisfies r2 <r1 when the radii of curvature of the convex portions and the concave portions are r1 and r2, respectively. An insulating layer 9 having an opening 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、表面に凹凸(テクスチャ)構造を有する。   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 has an uneven (texture) structure on the surface from the viewpoint of light confinement.

ここで、一般的に、単結晶シリコン基板は、後述のように、異方性エッチングなどにより凹凸構造を形成するが、図2に示すように凸部と凹部は、通常、各々の曲率半径をr1およびr2としたとき、r1<0.005μmとr2<0.005μmとを満たす、鋭利な凹凸構造となる(凹凸構造Aという)。なお、本発明においては「鋭利な凹凸構造」とは、該凹凸構造の凸部と凹部の曲率半径(r1およびr2)がいずれも、0.005μm未満であるものを意味する。 Here, in general, the single crystal silicon substrate has a concavo-convex structure formed by anisotropic etching or the like, as will be described later. However, as shown in FIG. When r1 and r2, the sharp concavo-convex structure satisfying r1 <0.005 μm and r2 <0.005 μm is obtained (referred to as concavo-convex structure A). In the present invention, the “sharp concavo-convex structure” means that the curvature radius (r1 and r2) of the convex part and the concave part of the concavo-convex structure is less than 0.005 μm.

しかしながら本発明者らの検討によれば、このような凹凸付き基板を用いた場合、めっきにより集電極を形成する際、光電変換部の表面を絶縁層で保護した場合であっても、絶縁層表面のピンホール等によりめっき金属が析出しうるという問題が生じた。すなわち、図2に示す様に、特に光電変換部表面の凹凸構造における凸部において鋭利であるため、絶縁層の薄膜化によるめっき金属の析出がより起こりやすいということが明らかとなった。   However, according to the study by the present inventors, when such a substrate with unevenness is used, even when the surface of the photoelectric conversion part is protected by an insulating layer when forming the collector electrode by plating, the insulating layer There was a problem that the plated metal could be deposited by surface pinholes. That is, as shown in FIG. 2, since it was sharp especially in the convex part in the concavo-convex structure on the surface of the photoelectric conversion part, it became clear that precipitation of the plating metal due to the thinning of the insulating layer occurred more easily.

これに対し、本発明における「凹凸構造」は、図3に示す様に、凸部および凹部の曲率半径を各々r1およびr2としたとき、r2<r1を満たす複数の凹凸部を有する(凹凸構造Bという)。r2<r1とすることで、凹凸構造上に製膜するシリコン系薄膜の欠陥を抑制すると共に、前記絶縁層の薄膜化を防ぐことが期待できる。   On the other hand, as shown in FIG. 3, the “concavo-convex structure” according to the present invention has a plurality of concavo-convex parts satisfying r2 <r1 when the curvature radii of the convex part and the concave part are r1 and r2, respectively. B). By setting r2 <r1, it can be expected that defects in the silicon-based thin film formed on the concavo-convex structure are suppressed and that the insulating layer is prevented from being thinned.

本発明における前記凹凸構造Bの凸部の曲率半径は、0.01μm≦r1≦10μmを満たすことが好ましい。前記凸部の曲率半径r1を0.01μm以上とすることで、前記基板上に非晶質または微結晶シリコン系薄膜を形成する場合に前記凸部を起点として発生するシリコン系薄膜の欠陥を抑制することが出来ると考えられる。また前記凸部における前記絶縁層の薄膜化を防ぐことができ、ピンホール(不所望な開口部)の形成を防ぐことが出来る。従って、めっき時において不所望な金属層の析出を防ぐことでシャドーロスが軽減し、結果として太陽電池特性をより向上させることができる。   In the present invention, it is preferable that the radius of curvature of the convex portion of the concavo-convex structure B satisfies 0.01 μm ≦ r1 ≦ 10 μm. By setting the curvature radius r1 of the convex portion to 0.01 μm or more, defects in the silicon-based thin film generated from the convex portion when the amorphous or microcrystalline silicon thin film is formed on the substrate are suppressed. It is thought that it can be done. In addition, it is possible to prevent the insulating layer from being thinned at the convex portions, and to prevent the formation of pinholes (undesired openings). Therefore, shadow loss is reduced by preventing deposition of an undesired metal layer during plating, and as a result, solar cell characteristics can be further improved.

また前記凸部の曲率半径r1を10μm以下とすることで、表面反射率の増加による光吸収の損失をより抑えることができると考えられる。中でも、0.05μm≦r1≦5μmを満たすことがより好ましく、0.07μm≦r1≦0.4μmを満たすことがさらに好ましい。   Moreover, it is thought that the loss of light absorption due to the increase in surface reflectance can be further suppressed by setting the curvature radius r1 of the convex portion to 10 μm or less. Especially, it is more preferable to satisfy | fill 0.05 micrometer <= r1 <= 5micrometer, and it is still more preferable to satisfy | fill 0.07 micrometer <= r1 <= 0.4micrometer.

また本発明における前記凹凸構造Bの凹部の曲率半径は、表面反射率の増加による光吸収の損失をより抑制できる観点から、r2≦5μmを満たすことが好ましく、r2≦1μmを満たすことがより好ましい。ここで、「凸部および凹部の曲率半径r1およびr2」とは、ある測定範囲で複数の凹凸部の曲率半径を測定したときの平均曲率半径を意味する。曲率半径は、例えば、走査型電子顕微鏡(SEM)で、10mmの範囲で基板の表面に垂直な断面を測定し、無作為に抽出した5点の曲率半径の平均値をもとめて算出することができる。   In addition, the radius of curvature of the concave portion of the concavo-convex structure B in the present invention preferably satisfies r2 ≦ 5 μm, and more preferably satisfies r2 ≦ 1 μm, from the viewpoint of further suppressing light absorption loss due to an increase in surface reflectance. . Here, “the curvature radii r1 and r2 of the convex portions and the concave portions” means the average curvature radii when the curvature radii of the plurality of concave and convex portions are measured in a certain measurement range. The radius of curvature can be calculated, for example, by measuring a cross section perpendicular to the surface of the substrate in a range of 10 mm with a scanning electron microscope (SEM), and calculating an average value of the randomly extracted curvature radii at five points. it can.

上述のように、r1およびr2がいずれも0.005μm未満である凹凸構造を凹凸構造A、またr2<r1を満たす本発明の凹凸構造を凹凸構造Bという。また凹凸構造Aと凹凸構造Bが形成された単結晶シリコン基板を、各々凹凸構造A付き基板(基板1A)、凹凸構造A付き基板(基板1A)基板1Bともいう。凹凸構造A付き基板1Aは、異方性エッチング等のテクスチャ形成工程により形成することができる。   As described above, the concavo-convex structure in which r1 and r2 are both less than 0.005 μm is referred to as the concavo-convex structure A, and the concavo-convex structure of the present invention satisfying r2 <r1 is referred to as the concavo-convex structure B. The single crystal silicon substrate on which the concavo-convex structure A and the concavo-convex structure B are formed is also referred to as a substrate with the concavo-convex structure A (substrate 1A) and a substrate with the concavo-convex structure A (substrate 1A) 1B, respectively. The substrate 1A with the concavo-convex structure A can be formed by a texture forming process such as anisotropic etching.

本発明における凹凸構造Bは、異方性エッチングにより凹凸構造Aを形成した後(前記テクスチャ形成工程の後)、別途のエッチング処理工程を行うことにより、形成することが好ましい。異方性エッチングとしては、例えば、アルカリ溶液等のエッチング液中に基板を浸漬することにより、該基板の表面に均一で微細な凹凸構造Aを形成することができる。   The concavo-convex structure B in the present invention is preferably formed by performing a separate etching treatment step after the concavo-convex structure A is formed by anisotropic etching (after the texture forming step). As anisotropic etching, for example, by immersing the substrate in an etching solution such as an alkaline solution, a uniform and fine uneven structure A can be formed on the surface of the substrate.

前記アルカリ性溶液としては、アルカリが溶解された水溶液が挙げられる。該アルカリとしては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化カルシウム等のアルカリ金属やアルカリ土類金属の水酸化物が好ましく、水酸化ナトリウム又は水酸化カリウムが特に好ましい。これらアルカリは単独で用いてもよく、2種以上混合して使用してもよい。エッチング液中のアルカリ濃度は、1〜20重量%が好ましく、2〜15重量%がより好ましく、3〜10重量%であることが更に好ましい。   Examples of the alkaline solution include an aqueous solution in which an alkali is dissolved. The alkali is preferably an alkali metal or alkaline earth metal hydroxide such as sodium hydroxide, potassium hydroxide or calcium hydroxide, particularly preferably sodium hydroxide or potassium hydroxide. These alkalis may be used alone or in combination of two or more. The alkali concentration in the etching solution is preferably 1 to 20% by weight, more preferably 2 to 15% by weight, and still more preferably 3 to 10% by weight.

異方性エッチングでは、エッチング液として水酸化カリウムや水酸化ナトリウムなどのアルカリ性溶液に、IPAなどを添加したものが一般的に用いられている。該異方性エッチングでは、シリコンの(111)面は(100)面と比べエッチングされにくいため、鋭利な四角錐型の凹凸構造が形成される。   In anisotropic etching, an etching solution in which IPA or the like is added to an alkaline solution such as potassium hydroxide or sodium hydroxide is generally used. In the anisotropic etching, since the (111) plane of silicon is harder to be etched than the (100) plane, a sharp quadrangular pyramidal structure is formed.

本発明の前記凹凸構造Bは、上記異方性エッチングにより凹凸構造Aの後、エッチング処理工程により形成することが好ましい。上述のように、通常、異方性エッチング等のテクスチャ形成工程後の凹凸構造の凹部と凸部は、r1およびr2がいずれも0.005μm未満を満たす鋭利な凹凸構造となるが、テクスチャ形成工程後にエッチング処理工程においてエッチング処理を行うことにより、容易にr2<r1とすることができる。   The concavo-convex structure B of the present invention is preferably formed by an etching process after the concavo-convex structure A by the anisotropic etching. As described above, the concave and convex portions of the concavo-convex structure after the texture forming step such as anisotropic etching usually have a sharp concavo-convex structure in which r1 and r2 both satisfy less than 0.005 μm. By performing an etching process later in the etching process, r2 <r1 can be easily achieved.

本発明における「エッチング処理工程」とは、r2<r1を満たすような処理が行えれば特に限定されない。エッチング処理工程としては、例えば、ドライエッチングや機械的研磨などが挙げられる。なかでも単結晶シリコン基板へのダメージの観点から、ウェットエッチング法でエッチングを行うことがより好ましい。ウェットエッチング法としては、例えば、フッ酸と酸化性溶液の混合溶液に凹凸基板を浸漬することにより、該基板凸部の曲率半径を制御することが好ましい。   The “etching process step” in the present invention is not particularly limited as long as a process satisfying r2 <r1 can be performed. Examples of the etching process include dry etching and mechanical polishing. Among these, from the viewpoint of damage to the single crystal silicon substrate, it is more preferable to perform etching by a wet etching method. As the wet etching method, for example, it is preferable to control the radius of curvature of the convex portion of the substrate by immersing the concave and convex substrate in a mixed solution of hydrofluoric acid and an oxidizing solution.

前記エッチング処理液(混合溶液)中のフッ酸の濃度は、0.1〜10重量%が好ましく、1〜5重量%がより好ましい。処理液中のフッ酸濃度を0.1重量%以上とすることでエッチング速度を向上させることができるため、生産性の観点から好ましい。さらに処理液中のフッ酸濃度を10重量%以下とすることでテクスチャ構造の極端な平坦化による基板反射率の低下を抑制することが出来る。   The concentration of hydrofluoric acid in the etching treatment solution (mixed solution) is preferably 0.1 to 10% by weight, and more preferably 1 to 5% by weight. Since the etching rate can be improved by setting the concentration of hydrofluoric acid in the treatment liquid to 0.1% by weight or more, it is preferable from the viewpoint of productivity. Further, by setting the hydrofluoric acid concentration in the treatment liquid to 10% by weight or less, it is possible to suppress a decrease in substrate reflectivity due to extreme flattening of the texture structure.

この際、酸化性溶液としては、前記凹凸構造Bが形成されれば特に制限されないが、オゾンを使用する事が好ましい。前記エッチング処理液中のオゾンの濃度は、5ppm(parts per million)〜40ppmが好ましく、10ppm〜20ppmがより好ましい。上記範囲の処理液を用いることにより、再現性良く実施形態の凹凸構造を形成する事ができるため、生産性の観点から好ましい。中でもフッ酸とオゾンの混合溶液を用い、フッ酸の濃度を1〜5重量%、オゾンの濃度を10ppm〜20ppmとすることがより好ましい。   At this time, the oxidizing solution is not particularly limited as long as the concavo-convex structure B is formed, but it is preferable to use ozone. The concentration of ozone in the etching treatment liquid is preferably 5 ppm (parts per million) to 40 ppm, and more preferably 10 ppm to 20 ppm. By using the treatment liquid in the above range, the concavo-convex structure of the embodiment can be formed with good reproducibility, which is preferable from the viewpoint of productivity. Among these, it is more preferable to use a mixed solution of hydrofluoric acid and ozone, to set the concentration of hydrofluoric acid to 1 to 5% by weight and the concentration of ozone to 10 ppm to 20 ppm.

ここで、たとえば特許文献6のように、酸化性溶液として硝酸を用いた場合、凹部の部分に反応中間体である亜硝酸が滞留するために図5に示す様に凹部が丸くなる傾向があると推測される。この場合、その上に形成する真性シリコン半導体層などのシリコン系薄膜を製膜する際の膜厚不均一性を抑制できると考えられるが、該基板を用いてめっきを行う場合、凸部からピンホールが生じやすいと考えられる。またこの場合、不純物の溶け込みや、窒素酸化物等の不純物の形成する虞があり、SPM(surfuric acid peroxide mixture)洗浄やSC2(Standard Clean−2)洗浄といった追加の洗浄工程が必要となる。従って、このような方法は工程数が多く、製造コストが増大するという問題がある。   Here, when nitric acid is used as the oxidizing solution, for example, as in Patent Document 6, nitrous acid, which is a reaction intermediate, stays in the recessed portion, so that the recessed portion tends to be rounded as shown in FIG. It is guessed. In this case, it is considered that the film thickness non-uniformity when forming a silicon-based thin film such as an intrinsic silicon semiconductor layer formed thereon can be suppressed. However, when plating is performed using the substrate, the pin is projected from the convex portion. Holes are likely to occur. In this case, impurities may be dissolved and impurities such as nitrogen oxides may be formed, and an additional cleaning step such as SPM (Surfur Acid Peroxide Mixture) cleaning or SC2 (Standard Clean-2) cleaning is required. Therefore, such a method has a problem that the number of steps is large and the manufacturing cost increases.

一方で、例えば、酸化性溶液としてオゾンなどを有するエッチング溶液を用いることにより、凸部を丸くした(r2<r1を満たす)凹凸構造Bを形成することができ、この場合、めっきを行った際に生じ得る凸部へのピンホール等をより抑制することができる。特に、酸化性溶液としてオゾンを用いた場合、該エッチング処理により生じ得る生成物としては一般的にシリコン酸化物のみであるため、追加の洗浄工程が不要である。従って、基板の洗浄と凹凸部のエッチング処理が同時に行えるため生産性の観点から好ましい。また凹部における薬液の滞留が無く、図6に示す様に凸部が選択的に容易に丸くなると考えられる。以上の理由により酸化性溶液としてオゾンを使用する事が好ましい。   On the other hand, for example, by using an etching solution having ozone or the like as the oxidizing solution, the concavo-convex structure B with rounded convex portions (satisfying r2 <r1) can be formed. In this case, when plating is performed It is possible to further suppress pinholes and the like to the protrusions that may occur in In particular, when ozone is used as the oxidizing solution, the product that can be generated by the etching process is generally only silicon oxide, so that an additional cleaning step is unnecessary. Therefore, it is preferable from the viewpoint of productivity because the cleaning of the substrate and the etching process of the concavo-convex portion can be performed simultaneously. Further, there is no stagnation of the chemical solution in the concave portion, and it is considered that the convex portion is selectively easily rounded as shown in FIG. For the above reasons, it is preferable to use ozone as the oxidizing solution.

前記凹凸構造B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 concavo-convex structure B 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.

上述のように、本発明においては、前記基板上に非晶質または微結晶シリコン系薄膜を形成する場合に前記凸部を起点として発生するシリコン系薄膜、特にi型非晶質シリコン系薄膜を用いた場合、欠陥をより抑制することが出来ると考えられる。   As described above, in the present invention, when an amorphous or microcrystalline silicon-based thin film is formed on the substrate, a silicon-based thin film, particularly an i-type amorphous silicon-based thin film, generated from the convex portion is used. When used, it is considered that defects can be further suppressed.

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は、導電性材料を含む。導電性材料は、光電変換部の耐熱温度よりも低温の熱流動開始温度Tを有する、低融点材料を含むことが好ましい。 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. The first conductive layer 71 includes a conductive material. The conductive material than the heat resistant temperature of the photoelectric conversion unit has a thermal flow temperature T 1 of the low temperature, it is preferable to contain a low melting point material.

本実施形態においては、第一導電層71と第二導電層72との間に開口部を有する絶縁層9が形成される。本発明の集電極70において、本実施形態のように、第一導電層上に開口部を有する絶縁層を有する場合、第二導電層72の一部は、第一導電層71に導通されている。ここで「一部が導通されている」とは、典型的には絶縁層に開口部が形成され、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り、また絶縁層9の一部の膜厚が、数nm程度と非常に薄くなる(すなわち局所的に薄い膜厚の領域が形成される)ことによって、第二導電層72が第一導電層71に導通しているものも含む。例えば、第一導電層71の低融点材料がアルミニウム等の金属材料である場合、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 embodiment, the insulating layer 9 having an opening is formed between the first conductive layer 71 and the second conductive layer 72. When the collector electrode 70 of the present invention has an insulating layer having an opening on the first conductive layer as in this embodiment, a part of the second conductive layer 72 is electrically connected to the first conductive layer 71. Yes. Here, “partially conducting” means a state in which the insulating layer is typically formed with an opening and the opening is filled with the material of the second conductive layer. In addition, when the film thickness of a part of the insulating layer 9 becomes as thin as about several nm (that is, a region having a thin film thickness is locally formed), the second conductive layer 72 becomes the first conductive layer. Also included are those conducting to the layer 71. For example, when the low-melting-point material of the first conductive layer 71 is a metal material such as aluminum, 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. A state in which the gap is conducted is exemplified.

絶縁層9に、第一導電層と第二導電層とを導通させるための開口部を形成する方法は特に制限されず、レーザ照射、機械的な孔開け、化学エッチング等の方法が採用できる。一実施形態では、第一導電層中の導電性材料として低融点材料を用い、該低融点材料を熱流動させることによって、その上に形成された絶縁層に開口部を形成する方法が挙げられる。   A method for forming an opening for electrically connecting the first conductive layer and the second conductive layer in the insulating layer 9 is not particularly limited, and methods such as laser irradiation, mechanical drilling, and chemical etching can be employed. In one embodiment, a method of forming an opening in an insulating layer formed thereon by using a low-melting-point material as the conductive material in the first conductive layer and causing the low-melting-point material to heat flow. .

第一導電層中の低融点材料の熱流動により開口部を形成する方法としては、低融点材料を含有する第一導電層71上に絶縁層9を形成後、低融点材料の熱流動開始温度T1以上に加熱(アニール)して第一導電層の表面形状に変化が生じさせ、その上に形成されている絶縁層9に開口部(き裂)を形成する方法;あるいは、低融点材料を含有する第一導電層71上に絶縁層9を形成する際にT1以上に加熱することにより、低融点材料を熱流動させ、絶縁層の形成と同時に開口部を形成する方法が挙げられる。   As a method of forming the opening by thermal flow of the low melting point material in the first conductive layer, after forming the insulating layer 9 on the first conductive layer 71 containing the low melting point material, the heat flow start temperature of the low melting point material A method in which the surface shape of the first conductive layer is changed by heating (annealing) to T1 or more, and an opening (crack) is formed in the insulating layer 9 formed thereon; There is a method in which when the insulating layer 9 is formed on the first conductive layer 71 to be contained, the opening is formed at the same time as the formation of the insulating layer by causing the low melting point material to heat flow by heating to T1 or higher.

以下、第一導電層中の低融点材料の熱流動を利用して、絶縁層に開口を形成する方法を図面に基づいて説明する。なお、本発明においては、以下の実施形態に限定されるものではない。   Hereinafter, a method for forming an opening in the insulating layer using the heat flow of the low melting point material in the first conductive layer will be described with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the following embodiment.

図7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、一導電型単結晶シリコン基板1を準備し(図7(A))、該基板1に対しテクスチャ形成処理が実施される(テクスチャ形成工程、図7(B))。典型的には、該テクスチャ形成処理として異方性エッチングがこのましい。この場合、凸部と凹部の曲率半径が鋭利な凹凸構造Aが形成される。   FIG. 7 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, a single conductivity type single crystal silicon substrate 1 is prepared (FIG. 7A), and a texture forming process is performed on the substrate 1 (texture forming step, FIG. 7B). Typically, anisotropic etching is preferable as the texture forming process. In this case, the concavo-convex structure A having a sharp curvature radius between the convex portion and the concave portion is formed.

その後、曲率半径がr2<r1をみたす凹凸構造Bが形成される(エッチング処理工程、図7(C))。この際、0.01μm≦r1≦10μmを満たすことが好ましい。
本発明のようにヘテロ接合太陽電池の場合は、前述のように、前記のような処理を施した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(光電変換部準備工程、図7(D))。
Thereafter, a concavo-convex structure B having a radius of curvature satisfying r2 <r1 is formed (etching process, FIG. 7C). At this time, it is preferable to satisfy 0.01 μm ≦ r1 ≦ 10 μm.
In the case of a heterojunction solar cell as in the present invention, as described above, a photoelectric conversion unit including a silicon-based thin film and a transparent electrode layer is prepared on a one-conductivity-type silicon substrate subjected to the above-described treatment. (Photoelectric conversion part preparation process, FIG. 7D).

光電変換部の一主面上に、低融点材料711を含む第一導電層71が形成される(第一導電層形成工程、図7(E))。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7(F))。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、本発明における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。   A first conductive layer 71 including a low melting point material 711 is formed on one main surface of the photoelectric conversion portion (first conductive layer forming step, FIG. 7E). The insulating layer 9 is formed on the first conductive layer 71 (insulating layer forming step, FIG. 7F). 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 the transparent electrode layer is formed on the surface of the photoelectric conversion unit 50 as in the heterojunction solar cell in the present invention, the insulating layer 9 may be formed also on the first conductive layer non-formation region. preferable.

絶縁層が形成された後、加熱によるアニール処理が行われる(アニール工程、図7(G))。アニール処理により、第一導電層71がアニール温度Taに加熱され、低融点材料が熱流動することによって表面形状が変化し、それに伴って第一導電層71上に形成された絶縁層9に変形が生じる。絶縁層9の変形は、典型的には、絶縁層への開口部9hの形成である。開口部9hは、例えばき裂状に形成される。   After the insulating layer is formed, an annealing process by heating is performed (annealing process, FIG. 7G). Due to the annealing treatment, the first conductive layer 71 is heated to the annealing temperature Ta, and the low melting point material is heat-fluidized to change the surface shape, and accordingly, the insulating layer 9 formed on the first conductive layer 71 is deformed. Occurs. The deformation of the insulating layer 9 is typically the formation of an opening 9h in the insulating layer. The opening 9h is formed in a crack shape, for example.

アニール処理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7(H))。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 forming an opening in the insulating layer by annealing, the second conductive layer 72 is formed by plating (plating step, FIG. 7H). 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.

また本発明においては、上述のように、凸部が丸い凹凸構造Bを有する単結晶シリコン基板1Bを用いることにより、その上に形成するシリコン系薄膜の製膜時に生じ得る欠陥を抑制することができる。   Further, in the present invention, as described above, by using the single crystal silicon substrate 1B having the concavo-convex structure B with rounded protrusions, it is possible to suppress defects that may occur when the silicon-based thin film formed thereon is formed. it can.

ここで、通常めっきを行う際、本発明のヘテロ接合太陽電池など、光電変換部の最表面層として透明電極層を有する場合、該透明電極層をめっき液から保護するためにめっきの下地となる層(第一導電層)が形成された領域以外の第一導電層非形成領域を絶縁層等により保護する必要がある。   Here, when performing normal plating, when the transparent electrode layer is provided as the outermost surface layer of the photoelectric conversion part, such as the heterojunction solar cell of the present invention, it serves as a base for plating to protect the transparent electrode layer from the plating solution. It is necessary to protect the first conductive layer non-formation region other than the region where the layer (first conductive layer) is formed with an insulating layer or the like.

しかしながら、例えば、図2に示すように、基板の表面に鋭利な凹凸構造を有する場合、該凹凸構造の凸部における絶縁層の膜厚は、凹部の膜厚より薄くなる。この場合、膜厚の薄い凸部上では欠陥が生じやすく、第一導電層非形成領域上にも不所望なめっき層(第二導電層)が析出するといった問題が生じた。   However, for example, as shown in FIG. 2, when the surface of the substrate has a sharp concavo-convex structure, the film thickness of the insulating layer in the convex part of the concavo-convex structure is smaller than the film thickness of the concave part. In this case, there is a problem that defects tend to occur on the thin convex portions, and an undesired plating layer (second conductive layer) is deposited also on the first conductive layer non-formation region.

一方、本発明においては、基板の凹凸構造の曲率半径をr2<r1を満たすように形成することで、めっきにより第二導電層を形成する際に、凸部より生じ得る不所望な(ピンホール等)を抑制することができる。中でも、0.01μm≦r1が好ましい。この場合、シリコン系薄膜に生じ得る欠陥抑制効果に加えて、凸部における薄膜化を抑制し、不所望なめっき層の析出をより抑制できる。またr1≦10μmが好ましい。受光面に入射する光の反射を低減すると同時に結晶シリコン系太陽電池内部に入射する光量を増やすことができ、結晶シリコン系太陽電池の光電変換効率を高めることができる。   On the other hand, in the present invention, by forming the curvature radius of the concavo-convex structure of the substrate so as to satisfy r2 <r1, an undesired (pinhole) that may be generated from the convex portion when the second conductive layer is formed by plating. Etc.) can be suppressed. Among these, 0.01 μm ≦ r1 is preferable. In this case, in addition to the effect of suppressing defects that may occur in the silicon-based thin film, it is possible to suppress the formation of a thin film at the convex portion and to further suppress the deposition of an undesirable plating layer. Moreover, r1 ≦ 10 μm is preferable. The reflection of light incident on the light receiving surface can be reduced and the amount of light incident on the crystalline silicon solar cell can be increased, and the photoelectric conversion efficiency of the crystalline silicon solar cell can be increased.

(第一導電層)
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。
(First conductive layer)
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. Therefore, 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、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。   The film thickness of the first conductive layer 71 is preferably 20 μm or less from the viewpoint of cost, and more preferably 10 μm or less. 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.

特に、本発明のような凸部の丸い凹凸構造B付き基板1Bを用いることにより、膜厚が薄い第一導電層を用いた場合に生じうる、凹部と凸部における膜厚の不均一性をより抑制することができ、第一導電層の膜厚をより均一にすることができる。したがって、第一導電層膜厚が薄い場合でも高効率の太陽電池を安価に提供することができると考えられる。   In particular, by using the substrate 1B with the convex-concave uneven structure B as in the present invention, the film thickness non-uniformity in the concave portion and the convex portion, which may occur when the first conductive layer having a thin film thickness is used, is obtained. Therefore, the thickness of the first conductive layer can be made more uniform. Therefore, it is considered that a highly efficient solar cell can be provided at low cost even when the first conductive layer is thin.

第一導電層71は、導電性材料を含む。導電性材料は、熱流動開始温度Tの低融点材料を含むことが好ましい。熱流動開始温度とは、加熱により材料が熱流動を生じ、低融点材料を含む層の表面形状が変化する温度であり、典型的には融点である。高分子材料やガラスでは、融点よりも低温で材料が軟化して熱流動を生じる場合がある。このような材料では、熱流動開始温度=軟化点と定義できる。軟化点とは、粘度が4.5×10Pa・sとなる温度である(ガラスの軟化点の定義に同じ)。 The first conductive layer 71 includes a conductive material. Conductive material preferably comprises a low melting point material of the heat flow temperature T 1. The heat flow start temperature is a temperature at which the material causes heat flow by heating and the surface shape of the layer containing the low melting point material changes, and is typically the melting point. In the case of a polymer material or glass, the material may soften at a temperature lower than the melting point to cause heat flow. In such a material, it can be defined that heat flow start temperature = softening point. The softening point is a temperature at which the viscosity becomes 4.5 × 10 6 Pa · s (the same as the definition of the softening point of glass).

低融点材料は、アニール処理において熱流動を生じ、第一導電層71の表面形状に変化を生じさせるものであることが好ましい。そのため、低融点材料の熱流動開始温度Tは、アニール温度Taよりも低温であることが好ましい。また、本発明においては、光電変換部50の耐熱温度よりも低温のアニール温度Taでアニール処理が行われることが好ましい。したがって、低融点材料の熱流動開始温度Tは、光電変換部の耐熱温度よりも低温であることが好ましい。 The low melting point material is preferably a material that causes heat flow in the annealing process and changes the surface shape of the first conductive layer 71. Therefore, the thermal flow temperature T 1 of the low-melting material is preferred over the annealing temperature Ta is low. In the present invention, the annealing process is preferably performed at an annealing temperature Ta lower than the heat resistant temperature of the photoelectric conversion unit 50. Therefore, the heat flow temperature T 1 of the low melting point material, it is preferred to heat the temperature of the photoelectric conversion unit is cold.

光電変換部の耐熱温度とは、当該光電変換部を備える太陽電池(「太陽電池セル」または「セル」ともいう)あるいは太陽電池セルを用いて作製した太陽電池モジュールの特性が不可逆的に低下する温度である。例えば、図1に示すヘテロ接合太陽電池101では、光電変換部50を構成する単結晶シリコン基板1は、500℃以上の高温に加熱された場合でも特性変化を生じ難いが、透明電極層6や非晶質シリコン系薄膜2,3は250℃程度に加熱されると、熱劣化を生じたり、ドープ不純物の拡散を生じ、太陽電池特性の不可逆的な低下を生じる場合がある。そのため、ヘテロ接合太陽電池においては、第一導電層71は、熱流動開始温度Tが250℃以下の低融点材料を含むことが好ましい。 The heat-resistant temperature of the photoelectric conversion unit is irreversibly reduced in the characteristics of a solar cell including the photoelectric conversion unit (also referred to as “solar battery cell” or “cell”) or a solar battery module manufactured using the solar battery cell. Temperature. For example, in the heterojunction solar cell 101 shown in FIG. 1, the single crystal silicon substrate 1 constituting the photoelectric conversion unit 50 hardly changes its characteristics even when heated to a high temperature of 500 ° C. or higher. When the amorphous silicon-based thin films 2 and 3 are heated to about 250 ° C., thermal deterioration or diffusion of doped impurities may occur, resulting in irreversible deterioration of solar cell characteristics. Therefore, in the heterojunction solar cell, the first conductive layer 71 is preferably heat flow temperature T 1 is comprises a low melting point material 250 ° C. or less.

低融点材料の熱流動開始温度Tの下限は特に限定されない。アニール処理時における第一導電層の表面形状の変化量を大きくして、絶縁層9に開口部9hを容易に形成する観点からは、第一導電層の形成工程において、低融点材料は熱流動を生じないことが好ましい。例えば、塗布や印刷により第一導電層が形成される場合は、乾燥のために加熱が行われることがある。この場合は、低融点材料の熱流動開始温度Tは、第一導電層の乾燥のための加熱温度よりも高温であることが好ましい。かかる観点から、低融点材料の熱流動開始温度Tは、80℃以上が好ましく、100℃以上がより好ましい。 The lower limit of the thermal flow temperature T 1 of the low melting point material is not particularly limited. From the viewpoint of easily forming the opening 9h in the insulating layer 9 by increasing the amount of change in the surface shape of the first conductive layer during the annealing treatment, the low melting point material is thermally flowable in the first conductive layer forming step. It is preferable not to produce. For example, when the first conductive layer is formed by coating or printing, heating may be performed for drying. In this case, the heat flow temperature T 1 of the low-melting material is preferred over the heating temperature for the drying of the first conductive layer is a high temperature. From this viewpoint, the heat flow temperature T 1 of the low melting point materials is preferably at least 80 ° C., more preferably at least 100 ° C..

低融点材料は、熱流動開始温度Tが上記範囲であれば、有機物であっても、無機物であってもよい。低融点材料は、電気的には導電性であっても、絶縁性でも良いが、導電性を有する金属材料であることが望ましい。低融点材料が金属材料であれば、第一導電層の抵抗値を小さくできるため、電気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、低融点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。 Low melting point material, if the heat flow temperature T 1 is the above-mentioned range, be organic, it may be inorganic. The low melting point material may be electrically conductive or insulating, but is preferably a metal material having conductivity. If the low-melting-point material is a metal material, the resistance value of the first conductive layer can be reduced. Therefore, when the second conductive layer is formed by electroplating, the uniformity of the film thickness of the second conductive layer can be improved. it can. In addition, when the low melting point material is a metal material, the contact resistance between the photoelectric conversion unit 50 and the collector electrode 70 can be reduced.

低融点材料としては、低融点金属材料の単体もしくは合金、複数の低融点金属材料の混合物を好適に用いることができる。低融点金属材料としては、例えば、インジウムやビスマス、ガリウム等が挙げられる。   As the low melting point material, a simple substance or an alloy of a low melting point metal material or a mixture of a plurality of low melting point metal materials can be suitably used. Examples of the low melting point metal material include indium, bismuth, and gallium.

第一導電層71は、導電性材料として、上記の低融点材料に加えて、低融点材料よりも相対的に高温の熱流動開始温度Tを有する高融点材料を含有することが好ましい。第一導電層71が高融点材料を有することで、第一導電層と第二導電層とを効率よく導通させることができ、太陽電池の変換効率を向上させることができる。例えば、低融点材料として表面エネルギーの大きい材料が用いられる場合、アニール処理により第一導電層71が高温に曝されて、低融点材料が液相状態になると、図8に概念的に示すように、低融点材料の粒子が集合して粗大な粒状となり、第一導電層71に断線を生じる場合がある。これに対して、高融点材料はアニール処理時の加熱によっても液相状態とならないため、第一導電層形成材料中に高融点材料を含有することによって、図8に示すような低融点材料の粗大化による第一導電層の断線が抑制され得る。 The first conductive layer 71, as a conductive material, in addition to the low melting point material preferably contains a refractory material having a thermal flow temperature T 2 of the relatively high temperature than the low-melting-point material. Since the first conductive layer 71 includes the high melting point material, the first conductive layer and the second conductive layer can be efficiently conducted, and the conversion efficiency of the solar cell can be improved. For example, when a material having a large surface energy is used as the low melting point material, when the first conductive layer 71 is exposed to a high temperature by the annealing process and the low melting point material is in a liquid phase state, as conceptually shown in FIG. In some cases, the particles of the low-melting-point material are aggregated to become coarse particles, and the first conductive layer 71 may be disconnected. On the other hand, since the high melting point material does not become a liquid phase state even when heated during the annealing process, the low melting point material as shown in FIG. 8 can be obtained by including the high melting point material in the first conductive layer forming material. Disconnection of the first conductive layer due to coarsening can be suppressed.

高融点材料の熱流動開始温度Tは、アニール温度Taよりも高いことが好ましい。すなわち、第一導電層71が低融点材料および高融点材料を含有する場合、低融点材料の熱流動開始温度T、高融点材料の熱流動開始温度T、およびアニール処理におけるアニール温度Taは、T<Ta<Tを満たすことが好ましい。高融点材料は、絶縁性材料であっても導電性材料であってもよいが、第一導電層の抵抗をより小さくする観点から導電性材料が好ましい。また、低融点材料の導電性が低い場合は、高融点材料として導電性の高い材料を用いることにより、第一導電層全体としての抵抗を小さくすることができる。導電性の高融点材料としては、例えば、銀、アルミニウム、銅などの金属材料の単体もしくは、複数の金属材料を好ましく用いることができる。 Heat flow temperature T 2 of the high-melting material is preferably higher than the annealing temperature Ta. That is, when the first conductive layer 71 contains a low melting point material and a high melting point material, the heat flow starting temperature T 1 of the low melting point material, the heat flow starting temperature T 2 of the high melting point material, and the annealing temperature Ta in the annealing process are: , T 1 <Ta <T 2 is preferably satisfied. The high melting point material may be an insulating material or a conductive material, but a conductive material is preferable from the viewpoint of reducing the resistance of the first conductive layer. When the low melting point material has low conductivity, the resistance of the first conductive layer as a whole can be reduced by using a material having high conductivity as the high melting point material. As the conductive high melting point material, for example, a single metal material such as silver, aluminum, copper, or a plurality of metal materials can be preferably used.

第一導電層71が低融点材料と高融点材料とを含有する場合、その含有比は、上記のような低融点材料粗大化による断線の抑止や、第一導電層の導電性、絶縁層への開口部の形成容易性(第二導電層の金属析出の起点数の増大)等の観点から、適宜に調整される。その最適値は、用いられる材料や粒径の組合せに応じて異なるが、例えば、低融点材料と高融点材料の重量比(低融点材料:高融点材料)は、5:95〜67:33の範囲である。低融点材料:高融点材料の重量比は、10:90〜50:50がより好ましく、15:85〜35:65がさらに好ましい。   When the first conductive layer 71 contains a low-melting-point material and a high-melting-point material, the content ratio is to suppress disconnection due to the coarsening of the low-melting-point material as described above, to the conductivity of the first conductive layer, to the insulating layer. From the standpoint of easiness of forming the opening (increase in the number of starting points of metal deposition of the second conductive layer) and the like, it is appropriately adjusted. The optimum value varies depending on the material used and the combination of particle sizes. For example, the weight ratio of the low melting point material to the high melting point material (low melting point material: high melting point material) is 5:95 to 67:33. It is a range. The weight ratio of the low melting point material: the high melting point material is more preferably 10:90 to 50:50, and further preferably 15:85 to 35:65.

第一導電層71の材料として、例えば、金属粒子等の粒子状低融点材料が用いられる場合、アニール処理による絶縁層への開口部の形成を容易とする観点から、低融点材料の粒径Dは、第一導電層の膜厚dの1/20以上であることが好ましく、1/10以上であることがより好ましい。低融点材料の粒径Dは、0.25μm以上が好ましく、0.5μm以上がより好ましい。また、第一導電層71が、スクリーン印刷等の印刷法により形成される場合、粒子の粒径は、スクリーン版のメッシュサイズ等に応じて適宜に設定され得る。例えば、粒径は、メッシュサイズより小さいことが好ましく、メッシュサイズの1/2以下がより好ましい。なお、粒子が非球形の場合、粒径は、粒子の投影面積と等面積の円の直径(投影面積円相当径、Heywood径)により定義される。 For example, when a particulate low melting point material such as metal particles is used as the material of the first conductive layer 71, the particle size D of the low melting point material is used from the viewpoint of facilitating the formation of an opening in the insulating layer by annealing. L is preferably 1/20 or more, more preferably 1/10 or more, of the film thickness d of the first conductive layer. Particle size D L of the low-melting material, more preferably 0.25 [mu] m, more preferably not less than 0.5 [mu] m. When the first conductive layer 71 is formed by a printing method such as screen printing, the particle size of the particles can be set as appropriate according to the mesh size of the screen plate. For example, the particle size is preferably smaller than the mesh size, and more preferably ½ or less of the mesh size. When the particles are non-spherical, the particle size is defined by the diameter of a circle having the same area as the projected area of the particles (projected area circle equivalent diameter, Heywood diameter).

低融点材料の粒子の形状は特に限定されないが、扁平状等の非球形が好ましい。また、球形の粒子を焼結等の手法により結合させて非球形としたものも好ましく用いられる。一般に、金属粒子が液相状態となると、表面エネルギーを小さくするために、表面形状が球形となりやすい。アニール処理前の第一導電層の低融点材料が非球形であれば、アニール処理により熱流動開始温度T以上に加熱されると、粒子が球形に近付くため、第一導電層の表面形状の変化量がより大きくなる。そのため、第一導電層71上の絶縁層9への開口部の形成が容易となる。 The shape of the particles of the low melting point material is not particularly limited, but a non-spherical shape such as a flat shape is preferable. In addition, non-spherical particles obtained by combining spherical particles by a technique such as sintering are also preferably used. Generally, when the metal particles are in a liquid phase, the surface shape tends to be spherical in order to reduce the surface energy. If low melting point material of the first conductive layer before annealing is non-spherical, the annealing is heated in heat flow starting temperature above T 1, since the particles approaches the spherical shape, the surface shape of the first conductive layer The amount of change is greater. Therefore, it is easy to form an opening in the insulating layer 9 on the first conductive layer 71.

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。第一導電層が低融点材料のみを有する場合は、低融点材料が導電性を有していればよい。第一導電層が、低融点材料および高融点材料を含有する場合は、低融点材料および高融点材料のうち、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、低融点材料/高融点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、低融点材料および高融点材料の双方が導電性を有する材料であることが好ましい。 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. When the first conductive layer has only the low melting point material, the low melting point material only needs to have conductivity. In the case where the first conductive layer contains a low melting point material and a high melting point material, at least one of the low melting point material and the high melting point material may be conductive. For example, the combination of low melting point material / high melting point material includes insulation / conductivity, conductivity / insulation, conductivity / conductivity. In order to make the first conductive layer have a lower resistance, Both the low melting point material and the high melting point material are preferably conductive materials.

第一導電層71の材料として上記のような低融点材料と高融点材料との組合せ以外に、材料の大きさ(例えば、粒径)等を調整することにより、アニール処理時の加熱による第一導電層の断線を抑制し、変換効率を向上させることも可能である。例えば、銀、銅、金等の高い融点を有する材料も、粒径が1μm以下の微粒子であれば、融点よりも低温の200℃程度あるいはそれ以下の温度T’で焼結ネッキング(微粒子の融着)を生じるため、本発明の「低融点材料」として用いることができる。このような焼結ネッキングを生じる材料は、焼結ネッキング開始温度T’以上に加熱されると、微粒子の外周部付近に変形が生じるため、第一導電層の表面形状を変化させ、絶縁層9に開口部を形成することができる。また、微粒子が焼結ネッキング開始温度以上に加熱された場合であっても、融点T’未満の温度であれば微粒子は固相状態を維持するため、図8に示すような材料の粗大化による断線が生じ難い。すなわち、金属微粒子等の焼結ネッキングを生じる材料は、本発明における「低融点材料」でありながら、「高融点材料」としての側面も有しているといえる。 In addition to the combination of the low-melting-point material and the high-melting-point material as described above as the material for the first conductive layer 71, by adjusting the size (for example, particle size) of the material, the first conductive layer 71 is heated by the annealing process. It is also possible to suppress disconnection of the conductive layer and improve conversion efficiency. For example, if a material having a high melting point such as silver, copper, gold or the like is fine particles having a particle size of 1 μm or less, sintering necking (particulate particles) at a temperature T 1 ′ of about 200 ° C. or lower than the melting point Therefore, it can be used as the “low melting point material” of the present invention. When the material that causes such sintering necking is heated to the sintering necking start temperature T 1 ′ or higher, deformation occurs in the vicinity of the outer periphery of the fine particles, so that the surface shape of the first conductive layer is changed, and the insulating layer An opening can be formed in 9. Further, even when the fine particles are heated to a temperature higher than the sintering necking start temperature, the fine particles maintain the solid state if the temperature is lower than the melting point T 2 ′. Disconnection due to is difficult to occur. That is, it can be said that a material that causes sintering necking such as metal fine particles is a “low melting point material” in the present invention, but also has a side surface as a “high melting point material”.

このような焼結ネッキングを生じる材料では、焼結ネッキング開始温度T’=熱流動開始温度Tと定義できる。図9は、焼結ネッキング開始温度について説明するための図である。図9(A)は、焼結前の粒子を模式的に示す平面図である。焼結前であることから、粒子は互いに点で接触している。図9(B)および図9(C)は、焼結が開始した後の粒子を、各粒子の中心を通る断面で切ったときの様子を模式的に示す断面図である。図9(B)は焼結開始後(焼結初期段階)、図9(C)は、(B)から焼結が進行した状態を示している。図9(B)において、粒子A(半径r)と粒子B(半径r)との粒界は長さaABの点線で示されている。 In a material that causes such sintering necking, it can be defined that sintering necking start temperature T 1 ′ = heat flow start temperature T 1 . FIG. 9 is a diagram for explaining the sintering necking start temperature. FIG. 9A is a plan view schematically showing the particles before sintering. Since they are not sintered, the particles are in point contact with each other. FIG. 9B and FIG. 9C are cross-sectional views schematically showing the state when the particles after sintering are cut along a cross section passing through the center of each particle. FIG. 9B shows the state after the start of sintering (the initial stage of sintering), and FIG. 9C shows the state where the sintering has progressed from (B). In FIG. 9B, the grain boundary between the particle A (radius r A ) and the particle B (radius r B ) is indicated by a dotted line having a length a AB .

焼結ネッキング開始温度T’は、rとrの大きい方の値max(r,r)と、粒界の長さaABとの比、aAB/max(r,r)が、0.1以上となるときの温度で定義される。すなわち、少なくとも一対の粒子のaAB/max(r,r)が0.1以上となる温度を焼結ネッキング開始温度という。なお、図10では単純化のために、粒子を球形として示しているが、粒子が球形でない場合は、粒界近傍における粒子の曲率半径を粒子の半径とみなす。また、粒界近傍における粒子の曲率半径が場所によって異なる場合は、測定点の中で最も大きな曲率半径を、その粒子の半径とみなす。例えば、図10(A)に示すように、焼結を生じた一対の微粒子A,B間には、長さaABの粒界が形成されている。この場合、粒子Aの粒界近傍の形状は、点線で示された仮想円Aの弧で近似される。一方、粒子Bの粒界近傍は、一方が破線で示された仮想円Bの弧で近似され、他方が実線で示された仮想円Bの弧で近似される。図10(B)に示されるように、rB2>rB1であるため、rB2を粒子Bの半径rとみなす。なお、上記の仮想円は、断面もしくは表面の観察像の白黒2値化処理により境界を定め、粒界近傍の境界の座標に基づいて最小二乗法により中心座標および半径を算出する方法により、決定できる。なお、上記の定義により焼結ネッキング開始温度を厳密に測定することが困難な場合は、微粒子を含有する第一導電層を形成し、加熱により絶縁層に開口部(き裂)が生じる温度を焼結ネッキング開始温度とみなすことができる。後述するように、絶縁層形成時に加熱が行われる場合は、絶縁層形成時の基板の加熱により開口部(き裂)が生じる温度を焼成ネッキング開始温度とみなすことができる。 Sintering necking onset temperature T 1 ', the ratio of r A and r larger value max (r A, r B) of the B and the grain boundary between the length a AB, a AB / max ( r A, r B ) is defined as the temperature at which it becomes 0.1 or more. That is, the temperature at which a AB / max (r A , r B ) of at least a pair of particles is 0.1 or more is referred to as a sintering necking start temperature. In FIG. 10, for the sake of simplicity, the particles are shown as spherical, but when the particles are not spherical, the radius of curvature of the particles near the grain boundary is regarded as the radius of the particles. When the radius of curvature of the particle near the grain boundary varies depending on the location, the largest radius of curvature among the measurement points is regarded as the radius of the particle. For example, as shown in FIG. 10A, a grain boundary of length a AB is formed between a pair of fine particles A and B that have been sintered. In this case, the shape of the particle A in the vicinity of the grain boundary is approximated by an arc of a virtual circle A indicated by a dotted line. On the other hand, the grain boundaries near the particle B, one is approximated by an arc of a virtual circle B 1 indicated by broken lines, and the other is approximated by an arc of a virtual circle B 2 indicated by a solid line. As shown in FIG. 10B, since r B2 > r B1 , r B2 is regarded as the radius r B of the particle B. Note that the above virtual circle is determined by a method in which the boundary is defined by black and white binarization processing of the observation image of the cross section or surface, and the center coordinates and radius are calculated by the least square method based on the coordinates of the boundary in the vicinity of the grain boundary. it can. If it is difficult to strictly measure the sintering necking start temperature according to the above definition, the first conductive layer containing fine particles is formed, and the temperature at which an opening (crack) is generated in the insulating layer by heating is set. It can be regarded as the sintering necking start temperature. As will be described later, when heating is performed during the formation of the insulating layer, the temperature at which an opening (crack) is generated by heating the substrate during the formation of the insulating layer can be regarded as the firing necking start temperature.

第一導電層の形成材料には、上記の低融点材料(および高融点材料)に加えて、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、上記乾燥温度にて硬化させることができる材料を用いることが好ましく、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。この場合、硬化とともに低融点材料の形状が変化し、図7(G)に示すように、アニール処理時に、低融点材料近傍の絶縁層に開口(き裂)が生じやすくなるためである。なお、バインダー樹脂と導電性の低融点材料の比率は、いわゆるパーコレーションの閾値(導電性が発現する低融点材料含有量に相当する比率の臨界値)以上になるように設定すればよい。   In addition to the low melting point material (and high melting point material) described above, a paste containing a binder resin or the like can be preferably used as the first conductive layer forming material. 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, as the binder resin contained in the paste, it is preferable to use a material that can be cured at the drying temperature, and an epoxy resin, a phenol resin, an acrylic resin, or the like is applicable. In this case, the shape of the low melting point material changes with hardening, and as shown in FIG. 7G, an opening (crack) is likely to occur in the insulating layer near the low melting point material during the annealing process. Note that the ratio between the binder resin and the conductive low melting point material may be set to be equal to or higher than a so-called percolation threshold (a critical value of the ratio corresponding to the low melting point material content at which conductivity is manifested).

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。スクリーン印刷法では、導電性材料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。   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. In the screen printing method, a method of printing a collecting electrode pattern using a printing paste containing a conductive material and a screen plate having an opening pattern corresponding to the pattern shape of the collecting electrode is preferably used.

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。前述のごとく、この場合の乾燥温度は、光電変換部の耐熱温度よりも低いことが好ましい。例えば、光電変換部に透明電極層や非晶質シリコン系薄膜などを有する場合、乾燥温度は250℃以下であることが好ましく、200℃以下であることがより好ましく、180℃以下であることがさらに好ましい。また低融点材料の熱流動開始温度Tよりも低温であることが好ましい。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。 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. As described above, the drying temperature in this case is preferably lower than the heat resistant temperature of the photoelectric conversion part. For example, when the photoelectric conversion part has a transparent electrode layer or an amorphous silicon thin film, the drying temperature is preferably 250 ° C. or lower, more preferably 200 ° C. or lower, and 180 ° C. or lower. Further preferred. It is preferable than the heat flow temperature T 1 of the low melting point material is a low temperature. The drying time can be appropriately set, for example, from about 5 minutes to 1 hour.

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、導電性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。また、例えば、低融点材料含有層と、高融点材料含有層との積層構造や、導電性材料の含有量が多い下層と、導電性材料の含有量が少ない上層の積層構造とすることにより、第一導電層のさらなる低抵抗化が期待できる。   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 conductive 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. In addition, for example, by forming a laminated structure of a low-melting-point material-containing layer and a high-melting-point material-containing layer, a lower layer with a high content of conductive material, and an upper-layered structure with a low content of conductive material, Further reduction in resistance of the first conductive layer can be expected.

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。またインクジェット法などによりパターン形成されてもよい。   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. Further, the pattern may be formed by an ink jet method or the like.

(絶縁層)
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。絶縁層9は、第一導電層非形成領域上に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。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、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。
(Insulating layer)
When the first conductive layer 71 is formed in a predetermined pattern (for example, a comb shape), the first conductive layer forming region in which the first conductive layer is formed on the surface of the photoelectric conversion unit 50, and the first conductive layer There is a first conductive layer non-formation region in which is not formed . Insulation layer 9, it is preferable that made form the first conductive layer non-formation region, that is formed on the entire surface of the first conductive layer non-formation region particularly preferred. If the insulating layer is made form the first conductive layer non-formation region, when the second conductive layer is formed by plating, chemical and electrical possible to protect the photoelectric conversion unit from the plating solution It becomes. In particular, when the transparent electrode layer is formed on the surface of the photoelectric conversion unit 50 as heterojunction solar cells, since the insulating layer on the surface of the transparent electrode layer is formed, a transparent electrode layer and the plating solution Is prevented, and deposition 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.

縁層は、めっき工程前に形成されればよく、絶縁層形成工程は、透明電極層形成工程後第一導電層形成工程前、あるいは第一導電層形成工程後めっき工程前のいずれであってもよい。例えば、第一導電層形成工程前に形成される場合、マスクにより第一導電層に対応する部分を保護し、第一導電層を形成する以外の部分に絶縁層を形成する方法などが挙げられる。中でも、第一導電層形成工程後に形成されることが好ましい。特に、上述のように、第一導電層上に開口部を有する絶縁層が形成される場合、該開口部を通じて第二導電層をめっきにより容易に析出させることができる。また第一導電層を被覆するように形成されることにより、めっき液から光電変換部をより保護することができる。また上述のように、第一導電層として低融点材料を有するものを用いた場合、該低融点材料をアニール処理することにより、第一導電層上の絶縁層に容易に開口部を形成することができる。この場合、第一導電層非形成領域上に絶縁層が形成されることが好ましく、第一導電層非形成領域の全面に絶縁層が形成されることが好ましく、生産性の観点からも、第一集電極形成領域と第一集電極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。 Absolute Enso may be made of prior plating process, the insulating layer formation step, either the transparent electrode layer forming step first conductive layer forming step before or after, or before the plating step after the first conductive layer forming step May be. For example, when it is formed before the first conductive layer forming step, a method of protecting a portion corresponding to the first conductive layer with a mask and forming an insulating layer in a portion other than forming the first conductive layer can be mentioned. . Especially, it is preferable to form after a 1st conductive layer formation process. In particular, as described above, when an insulating layer having an opening is formed on the first conductive layer, the second conductive layer can be easily deposited by plating through the opening. Moreover, the photoelectric conversion part can be further protected from the plating solution by being formed so as to cover the first conductive layer. In addition, as described above, when a material having a low melting point material is used as the first conductive layer, an opening is easily formed in the insulating layer on the first conductive layer by annealing the low melting point material. Can do. In this case, an insulating layer is preferably formed on the first conductive layer non-formation region, and an insulating layer is preferably formed on the entire surface of the first conductive layer non-formation region. More preferably, an insulating layer is formed over the entire region where the first collector electrode is formed and the region where the first collector electrode is not formed.

さらに前記凸部の曲率半径r1を上記範囲する事により前記凸部における前記絶縁層の薄膜化を防ぐことができ、ピンホールの形成を防ぐことが出来る。従って、不所望な金属層の析出を防ぐことでシャドーロスが軽減し、結果として太陽電池特性をより向上させることができる。   Further, by setting the radius of curvature r1 of the convex portion within the above range, it is possible to prevent the insulating layer from being thinned in the convex portion and to prevent the formation of pinholes. Therefore, shadow loss is reduced by preventing the deposition of an undesired metal layer, and as a result, the solar cell characteristics can be further improved.

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。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 . Absolute Enso is preferably adhesion strength between the photoelectric conversion unit 50 is large. 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。アニール処理における第一導電層の表面形状の変化に伴って生じる界面の応力等による、絶縁層への開口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。   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. From the viewpoint of facilitating the formation of an opening in the insulating layer due to interface stress caused by the change in the surface shape of the first conductive layer in the annealing treatment, the material of the insulating layer is an inorganic material having a small breaking elongation. It is preferable.

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。第一導電層として、低融点材料を含むものを用いる場合、絶縁層9の膜厚は、アニール処理における第一導電層の表面形状の変化に伴って生じる界面の応力等によって、絶縁層に開口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、1000nm以下であることが好ましく、500nm以下であることがより好ましい。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、結晶シリコン系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30nm〜250nmの範囲内で設定されることが好ましく、50nm〜250nmの範囲内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と第一導電層非形成領域の両方に絶縁層を形成する場合、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、アニール処理による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。   The film thickness of the insulating layer 9 is appropriately set according to the material and forming method of the insulating layer. When a material containing a low-melting-point material is used as the first conductive layer, the thickness of the insulating layer 9 is such that the insulating layer 9 opens to the insulating layer due to interface stress or the like caused by a change in the surface shape of the first conductive layer in the annealing process It is preferable that the portion is thin enough to be formed. From this viewpoint, the thickness of the insulating layer 9 is preferably 1000 nm or less, and more preferably 500 nm or less. 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 crystalline silicon solar cell is increased, and the conversion is performed. Efficiency can be further improved. 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 properties to the insulating layer 9, the film thickness is preferably set within a range of 30 nm to 250 nm, and more preferably within a range of 50 nm to 250 nm. In addition, when forming an insulating layer in both the first conductive layer forming region and the first conductive layer non-forming region, the thickness of the insulating layer on the first conductive layer forming region and the insulation on the first conductive layer non-forming region The layer thicknesses 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 by annealing, and in the first conductive layer non-formation region, an optical film having appropriate antireflection characteristics The film thickness of the insulating layer may be set to be thick.

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結晶シリコン系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 crystalline silicon system is used. In order to increase the amount of light introduced into the solar battery cell, 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1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1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、結晶シリコン系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 where the surface of the photoelectric conversion unit 50 has a texture structure (uneven structure), such as 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 dense insulating film functions as a barrier layer for water, oxygen, and the like for the layers inside the photoelectric conversion unit 50 as in the silicon-based thin film 3 in the crystalline silicon-based solar cell of FIG. Therefore, the effect of improving the long-term reliability of the crystalline silicon 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、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し得る。例えば、下地電極層であるAg層上にめっき法によりCu層が形成される場合、Ag層とCu層との付着力は小さいが、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 the present invention, the insulating layer 9 can also contribute to improving the adhesion between the first conductive layer 71 and the second conductive layer 72. For example, when a Cu layer is formed by plating on the Ag layer that is the base electrode layer, the adhesion between the Ag layer and the Cu layer is small, but the Cu layer is formed on an insulating layer such as silicon oxide. Therefore, it is expected that the adhesion of the second conductive layer is enhanced and the reliability of the solar cell is improved.

上述のように、第一導電層として例えば低融点材料を有する場合、第一導電層71上に絶縁層が形成された後、第二導電層72が形成される前にアニール処理が行われる。アニール処理時に、第一導電層71が低融点材料の熱流動開始温度Tよりも高温に加熱され、低融点材料が流動状態となるために、第一導電層の表面形状が変化する。この変化に伴って、その上に形成される絶縁層9に開口部9hが形成される。したがって、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7(H)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。 As described above, when the first conductive layer has, for example, a low melting point material, an annealing process is performed after the insulating layer is formed on the first conductive layer 71 and before the second conductive layer 72 is formed. During the annealing process, the first conductive layer 71 is heated to a temperature higher than the thermal flow temperature T 1 of the low melting point material, for the low-melting-point material is fluidized state, the surface shape of the first conductive layer is changed. Along with this change, an opening 9h is formed in the insulating layer 9 formed thereon. Therefore, 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, so that the metal is deposited starting from this conductive portion as shown in FIG. It becomes possible.

なお、この場合、開口部は主に第一導電層71の低融点材料711上に形成される。低融点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、低融点材料の周辺に存在する導電性の高融点材料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。   In this case, the opening is mainly formed on the low melting point material 711 of the first conductive layer 71. When the low melting point material is an insulating material, it is insulative immediately below the opening, but since the plating solution penetrates into the conductive high melting point material existing around the low melting point material, the first conductive layer and It is possible to conduct the plating solution.

アニール処理時におけるアニール温度(加熱温度)Taは、低融点材料の熱流動開始温度Tよりも高温、すなわちT<Taであることが好ましい。アニール温度Taは、T+1℃≦Ta≦T+100℃を満たすことがより好ましく、T+5℃≦Ta≦T+60℃を満たすことがさらに好ましい。アニール温度は、第一導電層の材料の組成や含有量等に応じて適宜設定され得る。 The annealing temperature (heating temperature) Ta during the annealing treatment is preferably higher than the thermal flow start temperature T 1 of the low melting point material, that is, T 1 <Ta. The annealing temperature Ta preferably satisfies T 1 + 1 ° C. ≦ Ta ≦ T 1 + 100 ° C., and more preferably satisfies T 1 + 5 ° C. ≦ Ta ≦ T 1 + 60 ° C. The annealing temperature can be appropriately set according to the composition and content of the material of the first conductive layer.

また、前述のごとく、アニール温度Taは、光電変換部50の耐熱温度よりも低温であることが好ましい。光電変換部の耐熱温度は、光電変換部の構成により異なる。例えば、ヘテロ接合太陽電池や、シリコン系薄膜太陽電池のように透明電極層や非結晶質シリコン系薄膜を有する場合の耐熱温度は250℃程度である。そのため、光電変換部が非晶質シリコン系薄膜を備えるヘテロ接合太陽電池や、シリコン系薄膜太陽電池の場合、非晶質シリコン系薄膜およびその界面での熱ダメージ抑制の観点から、アニール温度は250℃以下に設定されることが好ましい。より高性能の太陽電池を実現するためにはアニール温度は200℃以下にすることがより好ましく、180℃以下にすることがさらに好ましい。これに伴って、第一導電層71の低融点材料の熱流動開始温度Tは、250℃未満であることが好ましく、200℃未満がより好ましく、180℃未満がさらに好ましい。 Further, as described above, the annealing temperature Ta is preferably lower than the heat resistant temperature of the photoelectric conversion unit 50. The heat-resistant temperature of the photoelectric conversion unit varies depending on the configuration of the photoelectric conversion unit. For example, the heat resistant temperature in the case of having a transparent electrode layer or an amorphous silicon-based thin film, such as a heterojunction solar cell or a silicon-based thin film solar cell, is about 250 ° C. Therefore, in the case of a heterojunction solar cell in which the photoelectric conversion portion includes an amorphous silicon thin film or a silicon thin film solar cell, the annealing temperature is 250 from the viewpoint of suppressing thermal damage at the amorphous silicon thin film and its interface. It is preferable that the temperature is set to be equal to or lower. In order to realize a higher performance solar cell, the annealing temperature is more preferably 200 ° C. or less, and further preferably 180 ° C. or less. Accordingly, the heat flow temperature T 1 of the low melting point material of the first conductive layer 71 is preferably less than 250 ° C., more preferably less than 200 ° C., more preferably less than 180 ° C..

一方、一導電型結晶シリコン基板の一主面上に逆導電型の拡散層を有する結晶シリコン系太陽電池は、非晶質シリコン薄膜や透明電極層を有していないため、耐熱温度は800℃〜900℃程度である。そのため、250℃よりも高温のアニール温度Taでアニール処理が行われてもよい。   On the other hand, a crystalline silicon solar cell having a reverse conductivity type diffusion layer on one principal surface of a one conductivity type crystalline silicon substrate does not have an amorphous silicon thin film or a transparent electrode layer, and therefore has a heat resistance temperature of 800 ° C. It is about -900 degreeC. Therefore, the annealing process may be performed at an annealing temperature Ta higher than 250 ° C.

なお、絶縁層への開口部の形成方法は、上記のように、絶縁層形成後にアニール処理を行う方法に限定されない。例えば、図7(破線矢印)で示されるように、絶縁層90の形成と同時に開口部9hを形成することもできる。   Note that the method for forming the opening in the insulating layer is not limited to the method in which the annealing treatment is performed after the insulating layer is formed as described above. For example, as shown in FIG. 7 (broken arrows), the opening 9h can be formed simultaneously with the formation of the insulating layer 90.

例えば、基板を加熱しながら絶縁層が形成されることで、絶縁層の形成と略同時に開口部が形成される。ここで、「絶縁層の形成と略同時」とは、絶縁層形成工程の他に、アニール処理等の別途の工程が行われていない状態、すなわち、絶縁層の製膜中、あるいは製膜直後の状態を意味する。製膜直後とは、絶縁層の製膜終了後(加熱停止後)から、基板が冷却され室温等に戻るまでの間も含むものとする。また、低融点材料上の絶縁層に開口部が形成される場合、低融点材料上の絶縁層の製膜が終わった後であっても、その周辺に絶縁層が製膜されることに追随して、低融点材料周辺の絶縁層に変形が生じ、開口部が形成される場合も含むものとする。   For example, the opening is formed substantially simultaneously with the formation of the insulating layer by forming the insulating layer while heating the substrate. Here, “substantially simultaneously with the formation of the insulating layer” means that a separate process such as annealing is not performed in addition to the insulating layer forming process, that is, during or immediately after the formation of the insulating layer. Means the state. The term “immediately after film formation” includes the period from the end of film formation of the insulating layer (after the stop of heating) to the time when the substrate is cooled and returned to room temperature. In addition, when an opening is formed in the insulating layer on the low-melting-point material, even after the insulating layer on the low-melting-point material has been formed, the insulating layer is formed around the periphery. Thus, the case where the insulating layer around the low melting point material is deformed and an opening is formed is included.

絶縁層の形成と略同時に開口部を形成する方法としては、例えば、絶縁層形成工程において、第一導電層71の低融点材料711の熱流動開始温度T1よりも高い温度Tbに基板を加熱しながら、第一導電層71上に絶縁層9を製膜する方法が用いられる。低融点材料が流動状態となっている第一導電層上に絶縁層9が製膜されるため、製膜と同時に製膜界面に応力が生じ、例えばき裂状の開口が絶縁層に形成される。   As a method of forming the opening substantially simultaneously with the formation of the insulating layer, for example, in the insulating layer forming step, the substrate is heated to a temperature Tb higher than the thermal flow start temperature T1 of the low melting point material 711 of the first conductive layer 71. However, a method of forming the insulating layer 9 on the first conductive layer 71 is used. Since the insulating layer 9 is formed on the first conductive layer in which the low melting point material is in a fluid state, stress is generated at the film forming interface at the same time as the film formation, for example, a crack-shaped opening is formed in the insulating layer. The

なお、絶縁層形成時の基板温度Tb(以下、「絶縁層形成温度」)とは、絶縁層の製膜開始時点の基板表面温度(「基板加熱温度」ともいう)を表す。一般に、絶縁層の製膜中の基板表面温度の平均値は、通常製膜開始時点の基板表面温度以上となる。したがって、絶縁層形成温度Tbが、低融点材料の熱流動開始温度T1よりも高温であれば、絶縁層に開口部等の変形を形成することができる。   The substrate temperature Tb at the time of forming the insulating layer (hereinafter referred to as “insulating layer forming temperature”) represents the substrate surface temperature (also referred to as “substrate heating temperature”) at the time of starting the formation of the insulating layer. In general, the average value of the substrate surface temperature during the formation of the insulating layer is usually equal to or higher than the substrate surface temperature at the start of film formation. Therefore, if the insulating layer forming temperature Tb is higher than the heat flow starting temperature T1 of the low melting point material, deformation of the opening or the like can be formed in the insulating layer.

例えば、絶縁層9がCVD法やスパッタ法等の乾式法により形成される場合は、絶縁層製膜中の基板表面温度を低融点材料の熱流動開始温度T1よりも高温とすることにより、開口部を形成することができる。また、絶縁層9がコーティング等の湿式法により形成される場合は、溶媒を乾燥する際の基板表面温度を低融点材料の熱流動開始温度T1よりも高温とすることにより、開口部を形成することができる。なお、湿式法により絶縁層が形成される場合の「製膜開始時点」とは、溶媒の乾燥開始時点を指す。絶縁層形成温度Tbの好ましい範囲は、前記アニール温度Taの好ましい範囲と同様である。   For example, when the insulating layer 9 is formed by a dry method such as a CVD method or a sputtering method, the substrate surface temperature in the insulating layer formation is set higher than the thermal flow start temperature T1 of the low melting point material, thereby opening the opening. The part can be formed. When the insulating layer 9 is formed by a wet method such as coating, the opening is formed by setting the substrate surface temperature when drying the solvent to be higher than the thermal flow start temperature T1 of the low melting point material. be able to. Note that the “film formation start point” when the insulating layer is formed by a wet method refers to the time point when the solvent starts drying. The preferable range of the insulating layer formation temperature Tb is the same as the preferable range of the annealing temperature Ta.

基板表面温度は、例えば基板表面に温度表示材(サーモラベルやサーモシールとも呼ばれる)や熱電対を貼り付けて測定することができる。また、加熱部(ヒーターなど)の温度は、基板の表面温度が所定範囲となるように適宜に調整することができる。   The substrate surface temperature can be measured, for example, by attaching a temperature display material (also called a thermo label or a thermo seal) or a thermocouple to the substrate surface. In addition, the temperature of the heating unit (such as a heater) can be appropriately adjusted so that the surface temperature of the substrate falls within a predetermined range.

絶縁層形成工程においてアニール処理を行う場合、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、絶縁層に開口部を形成することができる。   When annealing treatment is performed in the insulating layer forming step, 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.) are adjusted as appropriate. Thus, an opening can be formed in the insulating layer.

プラズマCVD法により絶縁層9が形成される場合、緻密な膜を形成する観点から、絶縁層形成温度Tbは、130℃以上が好ましく、140℃以上がより好ましく、150℃以上がさらに好ましい。また、絶縁層製膜時の基板表面の最高到達温度は、光電変換部の耐熱温度よりも低温であることが好ましい。   When the insulating layer 9 is formed by the plasma CVD method, from the viewpoint of forming a dense film, the insulating layer forming temperature Tb is preferably 130 ° C. or higher, more preferably 140 ° C. or higher, and further preferably 150 ° C. or higher. Moreover, it is preferable that the highest temperature reached on the substrate surface during the formation of the insulating layer is lower than the heat-resistant temperature of the photoelectric conversion part.

プラズマCVDによる製膜速度は、より緻密な膜を形成する観点から、1nm/秒以下が好ましく、0.5nm/秒以下がより好ましく、0.25nm/秒以下がさらに好ましい。プラズマCVDにより、酸化シリコンが形成される場合の製膜条件としては、基板温度145℃〜250℃、圧力30Pa〜300Pa、パワー密度0.01W/cm2〜0.16W/cm2が好ましい。   The film deposition rate by plasma CVD is preferably 1 nm / second or less, more preferably 0.5 nm / second or less, and further preferably 0.25 nm / second or less from the viewpoint of forming a denser film. As film forming conditions when silicon oxide is formed by plasma CVD, a substrate temperature of 145 ° C. to 250 ° C., a pressure of 30 Pa to 300 Pa, and a power density of 0.01 W / cm 2 to 0.16 W / cm 2 are preferable.

絶縁層の形成と略同時に開口部が形成された後、開口部の形成が不十分な箇所がある場合等は、さらに前述のアニール工程が行われてもよい。   After the opening is formed substantially simultaneously with the formation of the insulating layer, when there is a portion where the opening is not sufficiently formed, the above-described annealing step may be further performed.

(第二導電層)
上記のように、開口部9hを有する絶縁層9が形成された後、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、金、亜鉛、鉛、パラジウム等、あるいはこれらの混合物を用いることができる。
(Second conductive layer)
As described above, after the insulating layer 9 having the opening 9h is formed, the second conductive layer 72 is formed on the insulating layer 9 in the first conductive layer forming region by plating. 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, silver, gold, zinc, lead, palladium, etc. Alternatively, a mixture of these can be used.

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、電気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 electroplating, 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11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開口部を有する絶縁層が形成された基板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、すなわちアニール処理により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. 11 is a conceptual diagram of the plating apparatus 10 used for forming the second conductive layer. A substrate 12 on which an insulating layer having a first conductive layer and an opening is formed on a 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, copper is selectively formed on the first conductive layer not covered with the insulating layer 9, that is, with an opening formed in the insulating layer by annealing treatment as a starting point. Can be 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、絶縁層の開口部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 through the opening of the insulating layer, the second plating layer having excellent chemical stability is formed on the first plating layer. By forming on the surface of one plating 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、長期信頼性の低下などをより抑制することができる。   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 removal step, it is possible to further suppress a decrease in long-term reliability.

ここで、一般に、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り、基板12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。一方、エアーブロー等によるめっき液の除去を容易にする観点からは、基板12の表面の水との接触角を20°以上とすることが好ましい。基板表面の接触角を大きくするために、基板12表面に撥水処理が行われてもよい。撥水処理は、例えば表面への撥水層の形成することにより行われる。撥水処理により、基板表面のめっき液に対する濡れ性を低下させることができる。   In general, a transparent electrode layer such as ITO or an insulating layer such as silicon oxide is hydrophilic, and a contact angle with water on the surface of the substrate 12 or the surface of the insulating layer 9 is about 10 ° or less. There are many cases. On the other hand, from the viewpoint of facilitating removal of the plating solution by air blow or the like, the contact angle with the water on the surface of the substrate 12 is preferably set to 20 ° or more. In order to increase the contact angle of the substrate surface, the surface of the substrate 12 may be subjected to water repellent treatment. The water repellent treatment is performed, for example, by forming a water repellent layer on the surface. By the water repellent treatment, the wettability of the substrate surface to the plating solution can be reduced.

なお、絶縁層9の表面への撥水処理に代えて、撥水性を有する絶縁層9が形成されてもよい。すなわち水との接触角θ大きい(例えば20°以上)の絶縁層9が形成されることにより、別途の撥水処理工程を省略できるため、太陽電池の生産性をより向上させることができる。絶縁層に撥水性を持たせる方法としては、例えば、絶縁層の製膜条件(例えば、製膜室に導入するシリコン原料ガスと酸素原料ガスの流量比)を変更したプラズマCVD法により、絶縁層としての酸化シリコン層を製膜する方法が挙げられる。   Instead of the water repellent treatment on the surface of the insulating layer 9, an insulating layer 9 having water repellency may be formed. That is, by forming the insulating layer 9 having a large contact angle θ with water (for example, 20 ° or more), a separate water-repellent treatment step can be omitted, so that the productivity of the solar cell can be further improved. As a method for imparting water repellency to the insulating layer, for example, the insulating layer is formed by a plasma CVD method in which the film forming conditions of the insulating layer (for example, the flow rate ratio of silicon source gas and oxygen source gas introduced into the film forming chamber) are changed. And a method of forming a silicon oxide layer as the above.

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結晶シリコン系太陽電池は、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 crystalline silicon 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. .

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1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。   Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to the examples of the heterojunction solar cell shown in FIG. 1, but the present invention is not limited to the following examples.

(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200μm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(凹凸構造A)が形成されていた(テクスチャ形成工程)。テクスチャ処理後のウェハに対し0.5重量%のHF水溶液と15ppmのオゾンの混合溶液に5分間浸漬することによりウェハ表面の洗浄及びテクスチャ凸部を丸める処理を行い、凹凸構造Bを形成した(エッチング処理工程)。   As a single conductivity type single crystal silicon substrate, an n-type single crystal silicon wafer having an incident plane of (100) and a thickness of 200 μm was used, and this silicon wafer was immersed in a 2 wt% 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 (uneven structure A with the (111) plane exposed) ) Was formed (texture forming step). The wafer after the texture treatment was immersed in a mixed solution of 0.5% by weight HF aqueous solution and 15 ppm ozone for 5 minutes to perform cleaning of the wafer surface and rounding of the textured protrusions to form an uneven structure B ( Etching process).

なお、上記の凹凸構造A,Bの確認は、前記エッチング処理工程前後の単結晶シリコン基板を用い、走査型電子顕微鏡(SEM)で10mmの範囲で基板の断面を測定し、5点の曲率半径の平均値をもとめて各々の曲率半径として算出した。凹凸構造Aは、図2に示すように、r1とr2はいずれも0.005μm未満となっていた。一方、エッチング処理工程後の凹凸構造Bは、図3に示すように、r1>r2となっていた。   The concavo-convex structures A and B are confirmed by measuring the cross section of the substrate within a range of 10 mm with a scanning electron microscope (SEM) using a single crystal silicon substrate before and after the etching treatment step, and having five curvature radii. Was calculated as the radius of curvature of each. In the concavo-convex structure A, as shown in FIG. 2, both r1 and r2 were less than 0.005 μm. On the other hand, the concavo-convex structure B after the etching treatment step was r1> r2, as shown in FIG.

上記のように凹凸構造Bを形成した単結晶シリコン基板は、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:150℃、圧力:120Pa、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 single crystal silicon substrate on which the concavo-convex structure B was formed as described above 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 thin film 2a. . The film formation conditions for the i-type amorphous silicon were: substrate temperature: 150 ° C., pressure: 120 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150℃、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 150 ° 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:150℃、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: 150 ° 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/cm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. Using indium oxide as a target, 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、低融点材料としてのSnBi金属粉末(粒径DL=25〜35μm、融点T=141℃)と、高融点材料としての銀粉末(粒径DH=2〜3μm、融点T=971℃)とを、20:80の重量比で含み、さらに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。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、90℃で乾燥が行われた。 For the formation of the first conductive layer 71, SnBi metal powder (particle diameter D L = 25 to 35 μm, melting point T 1 = 141 ° C.) as a low melting point material and silver powder (particle diameter D H = 2 to 3 μm, melting point T 2 = 971 ° C.) at a weight ratio of 20:80, and a printing paste containing an epoxy resin as a binder resin was used. The printed 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 90 ° C. .

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。   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.

絶縁層9の製膜条件は、基板温度:135℃、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。この条件で光入射面側に形成された絶縁層の屈折率(n)および消衰係数(k)は図12に示す通りであった。その後、絶縁層形成後のウェハが熱風循環型オーブンに導入され、大気雰囲気において、180℃で20分間、アニール処理が実施された。 The film forming conditions of the insulating layer 9 were: substrate temperature: 135 ° 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). The refractive index (n) and extinction coefficient (k) of the insulating layer formed on the light incident surface side under these conditions were as shown in FIG. Thereafter, the wafer after forming the insulating layer was introduced into a hot-air circulating oven, and an annealing process was performed at 180 ° C. for 20 minutes in an air atmosphere.

以上のようにアニール工程までが行われた基板12が、図11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、150g/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3A/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、10μm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 that has been subjected to the annealing 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, 150 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 3 A / dm 2 , and copper is uniformly formed as the second conductive layer 72 with a thickness of about 10 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2〜5)
テクスチャ形成後の洗浄工程において、HF水溶液とオゾン溶液の濃度を表1に示すように変更された点を除いて、実施例1と同様にしてヘテロ接合太陽電池が作製された。
(Examples 2 to 5)
A heterojunction solar cell was fabricated in the same manner as in Example 1 except that the concentration of the HF aqueous solution and the ozone solution was changed as shown in Table 1 in the washing step after the texture formation.

(比較例1)
テクスチャ形成後にHFおよびオゾンを用いたエッチング処理工程を実施せず、異方性エッチングのみ実施した点と、第一導電層形成用の印刷ペーストとして、低融点材料を含まない銀ペースト(すなわち金属材料粉末と銀粉末との比率を0:100としたもの)が用いられた点を除いて、実施例1と同様にして第一導電層(銀電極)71の形成までが行われた。その後、絶縁層形成工程、アニール工程、第二金属層形成工程のいずれも実施せず、この銀電極を集電極とするヘテロ接合太陽電池が作製された。比較例1においては、r1、r2ともにいずれも0.005μm未満であった。
(Comparative Example 1)
An etching process using HF and ozone is not performed after texture formation, and only anisotropic etching is performed, and a silver paste that does not contain a low-melting-point material as a printing paste for forming the first conductive layer (that is, a metal material) The first conductive layer (silver electrode) 71 was formed in the same manner as in Example 1 except that the ratio of powder to silver powder was set to 0: 100. Thereafter, none of the insulating layer forming step, the annealing step, and the second metal layer forming step was performed, and a heterojunction solar cell using this silver electrode as a collecting electrode was fabricated. In Comparative Example 1, both r1 and r2 were less than 0.005 μm.

(比較例2)
実施例1において、第一導電層および絶縁層を形成後、アニール工程を実施することなく、めっき法による第二導電層の形成を試みた。比較例2においては、第一導電層上に銅が析出せず、第二導電層が形成されなかった。比較例2においては、r1、r2ともにいずれも0.005μm未満となっており、図4に示すように、第一導電層非形成領域における絶縁層上には、一部銅が析出していた。
(Comparative Example 2)
In Example 1, after forming a 1st conductive layer and an insulating layer, formation of the 2nd conductive layer by the plating method was tried without implementing an annealing process. In Comparative Example 2, copper did not deposit on the first conductive layer, and the second conductive layer was not formed. In Comparative Example 2, both r1 and r2 were less than 0.005 μm, and as shown in FIG. 4, copper was partially deposited on the insulating layer in the first conductive layer non-formation region. .

(比較例3)
実施例1において、第一導電層を形成後、絶縁層形成工程およびアニール工程を実施することなく、めっき法により第二導電層が形成された。比較例3では、第二導電層を形成することができたものの、めっき処理中に透明電極層が完全にエッチングされる不具合が生じており、太陽電池として機能するものが得られなかった。
(Comparative Example 3)
In Example 1, after forming the first conductive layer, the second conductive layer was formed by plating without performing the insulating layer forming step and the annealing step. In Comparative Example 3, although the second conductive layer was able to be formed, there was a problem that the transparent electrode layer was completely etched during the plating process, and a product that functions as a solar cell was not obtained.

上記各実施例および比較例のヘテロ接合太陽電池の作製条件および太陽電池特性(開放電圧(Voc)、短絡電流密度(Jsc)、曲線因子(FF)および変換効率(Eff)の測定結果を表1に示す。   The production conditions and solar cell characteristics (open circuit voltage (Voc), short circuit current density (Jsc), fill factor (FF), and conversion efficiency (Eff)) of the heterojunction solar cells of the above Examples and Comparative Examples are shown in Table 1. Shown in

各実施例と比較例1との比較から、本発明の結晶シリコン系太陽電池は、銀ペースト電極からなる集電極を有する従来の結晶シリコン系太陽電池に比べて、変換効率(Eff)が向上している。これは、実施例の結晶シリコン系太陽電池においては、集電極の抵抗が低くなり、曲線因子(FF)が向上したためと考えられる。   From comparison between each Example and Comparative Example 1, the crystalline silicon solar cell of the present invention has improved conversion efficiency (Eff) compared to the conventional crystalline silicon solar cell having a collector electrode made of a silver paste electrode. ing. This is presumably because the resistance of the collector electrode was lowered and the fill factor (FF) was improved in the crystalline silicon solar cell of the example.

また、各実施例では、比較例1に比して短絡電流(Jsc)も向上している。これは、屈折率の高い透明電極層6a上に、屈折率の低い絶縁層9を有するため、最表面(太陽電池の空気界面)での反射率が低下したためと考えられる。このことは、図12において、絶縁層(酸化シリコン)は太陽電池が光電変換に利用できる波長範囲において透明電極層(ITO)よりも屈折率が低く、かつ光吸収がほとんどないことからも推定できる。このように、透明性および適宜の屈折率を有する絶縁層が形成される場合は、第二導電層形成後に絶縁層が除去されずとも、高い変換特性を有する太陽電池が得られることがわかる。   Moreover, in each Example, the short circuit current (Jsc) is also improved as compared with Comparative Example 1. This is presumably because the reflectance at the outermost surface (air interface of the solar cell) was lowered because the insulating layer 9 having a low refractive index was provided on the transparent electrode layer 6a having a high refractive index. This can be estimated from the fact that in FIG. 12, the insulating layer (silicon oxide) has a refractive index lower than that of the transparent electrode layer (ITO) and hardly absorbs light in the wavelength range that the solar cell can use for photoelectric conversion. . Thus, when an insulating layer having transparency and an appropriate refractive index is formed, it is understood that a solar cell having high conversion characteristics can be obtained even if the insulating layer is not removed after the formation of the second conductive layer.

各実施例において、めっき工程により第二導電層として銅が析出したのは、アニール処理により第一導電層形成領域上の絶縁層に開口部が形成され、第一導電層がめっき液と接触(導通)し、この開口部を析出の起点として、めっきが行われたためである。   In each example, the copper was deposited as the second conductive layer by the plating step because an opening was formed in the insulating layer on the first conductive layer formation region by the annealing treatment, and the first conductive layer was in contact with the plating solution ( This is because plating was performed using the opening as a starting point for deposition.

一方、比較例2においては、前記第一導電層非形成領域において、図4に示すように、絶縁層上に一部銅の析出が見られたのに対し、実施例では絶縁層上に銅の析出は見られなかった。これは、比較例2では、一導電型単結晶シリコン基板の凹凸構造の凸部が鋭利なため、該凸部への絶縁層の被膜が十分でなく、絶縁層が薄くなり開口部が形成されたためと考えられる。一方、実施例変換効率(Eff)が向上している理由として、前記微細凹凸構造における凸部の曲率半径r1を0.01μm以上とすることで前記凸部における前記絶縁層の薄膜化を防ぐことができ、ピンホール(不所望な開口部)の形成を防ぐことが出来たためと考えられる。   On the other hand, in Comparative Example 2, in the first conductive layer non-forming region, as shown in FIG. 4, some copper was deposited on the insulating layer, whereas in the example, copper was formed on the insulating layer. No precipitation was observed. This is because in Comparative Example 2, the convex portion of the concavo-convex structure of the one-conductivity type single crystal silicon substrate is sharp, so that the coating of the insulating layer on the convex portion is not sufficient, and the insulating layer becomes thin and an opening is formed. It is thought that it was because of. On the other hand, the reason why the conversion efficiency (Eff) of the example is improved is to prevent the insulating layer from being thinned at the convex portion by setting the curvature radius r1 of the convex portion at the fine concavo-convex structure to 0.01 μm or more. This is considered to be because the formation of pinholes (undesired openings) could be prevented.

実施例3においては、実施例5と比して短絡電流(Jsc)が向上していた。これは、曲率半径r1を1μm以下とすることで凹凸構造における凸部の平坦化に伴う基板反射率の増加を抑制できるためである。以上よりr1≦1μmとすることがより好ましい。   In Example 3, the short circuit current (Jsc) was improved as compared with Example 5. This is because the increase in the substrate reflectance accompanying the flattening of the convex portion in the concavo-convex structure can be suppressed by setting the curvature radius r1 to 1 μm or less. From the above, it is more preferable to satisfy r1 ≦ 1 μm.

実施例1〜4を比較すると、オゾンの濃度が同じ場合、フッ酸濃度を増やすにつれてr1が大きくなった。また実施例4と実施例5を比較すると、フッ酸の濃度が同じ場合、オゾン濃度を増やすにつれてr1が大きくなった。従って、フッ酸濃度とオゾン濃度を調整することにより、所望のr1を有する凹凸構造を形成できることがわかる。   When Examples 1 to 4 were compared, when the concentration of ozone was the same, r1 increased as the concentration of hydrofluoric acid was increased. Further, comparing Example 4 and Example 5, when the concentration of hydrofluoric acid was the same, r1 increased as the ozone concentration was increased. Therefore, it can be seen that an uneven structure having a desired r1 can be formed by adjusting the hydrofluoric acid concentration and the ozone concentration.

また実施例2〜4と実施例6では、実施例1や実施例5に比べて変換効率が向上していた。これは、r1が小さい範囲、すなわちたとえば実施例1(0.06μm)→実施例2(0.1μm)と増加させるにつれて、シリコン系薄膜における欠陥および絶縁層表面におけるピンホール等がより抑制できたためと考えられる。一方、r1が大きい範囲では実施例4(0.5μm)→実施例5(0.9μm)と大きくなるにつれて、変換効率が低くなった。これは、r1が大きくなるにつれて、凹凸構造における凸部の平坦化に伴い基板反射率が増加したためと考えられる。以上より、めっき耐性と光閉じ込め効果の観点から、エッチング処理液中のフッ酸濃度およびオゾン濃度は、それぞれ1〜5重量%および10ppm〜20ppmがより好ましいと考えられる。   In Examples 2 to 4 and Example 6, the conversion efficiency was improved as compared with Example 1 and Example 5. This is because defects in the silicon-based thin film and pinholes on the surface of the insulating layer can be further suppressed as r1 is increased in a small range, for example, Example 1 (0.06 μm) → Example 2 (0.1 μm). it is conceivable that. On the other hand, in the range where r1 is large, the conversion efficiency decreases as it increases from Example 4 (0.5 μm) to Example 5 (0.9 μm). This is presumably because the substrate reflectivity increased with the flattening of the protrusions in the concavo-convex structure as r1 increased. From the above, from the viewpoint of plating resistance and light confinement effect, it is considered that the hydrofluoric acid concentration and the ozone concentration in the etching treatment liquid are more preferably 1 to 5% by weight and 10 ppm to 20 ppm, respectively.

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、結晶シリコン系太陽電池の集電極を作製することができるため、高出力の結晶シリコン系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 crystalline silicon solar cell can be produced without patterning the insulating layer. A battery can be provided at low cost.

1.一導電型単結晶シリコン基板
1A.凹凸構造A付き基板
1B.凹凸構造B付き基板
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
711.低融点材料
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. One conductivity type single crystal silicon substrate 1A. Substrate with uneven structure A 1B. 1. Substrate with uneven structure B 2. Intrinsic silicon-based thin film 5. Conductive silicon thin film Transparent electrode layer 70. Collector electrode 71. First conductive layer 711. Low melting point 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 (6)

一導電型結晶シリコン基板の一主面上に、シリコン系薄膜および透明電極層をこの順に有する光電変換部と、前記光電変換部の一主面上に第一導電層と第二導電層を有する集電極と、を備える結晶シリコン系太陽電池を製造する方法であって、
前記光電変換部を準備する光電変換部準備工程;
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;および
前記第一導電層上に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、
前記めっき工程前に、少なくとも光電変換部上の第一導電層非形成領域に絶縁層が形成される絶縁層形成工程を有し、
前記光電変換部準備工程において、異方性エッチングにより前記一導電型単結晶シリコン基板の一主面側表面に凹凸構造Aが形成されるテクスチャ形成工程と、前記凹凸構造Aのエッチング処理を行うエッチング処理工程とがこの順に実施され
前記凹凸構造Aは、凸部の曲率半径をr1および凹部の曲率半径r2がいずれも0.005μm未満であり、前記エッチング処理工程により、凸部の曲率半径r1および凹部の曲率半径r2がr2<r1を満たし、かつ0.01μm≦r1≦0.5μmを満たす凹凸構造Bが形成される、結晶シリコン系太陽電池の製造方法。
A photoelectric conversion unit having a silicon-based thin film and a transparent electrode layer in this order on one main surface of a single conductivity type single crystal silicon substrate, and a first conductive layer and a second conductive layer on one main surface of the photoelectric conversion unit A method for producing a crystalline silicon-based solar cell comprising:
A photoelectric conversion unit preparation step of preparing the photoelectric conversion unit;
A first conductive layer forming step in which a first conductive layer is formed on the photoelectric conversion portion; and a plating step in which a second conductive layer is formed on the first conductive layer by a plating method, in this order,
Before the plating step, at least an insulating layer forming step in which an insulating layer is formed in the first conductive layer non-forming region on the photoelectric conversion portion,
Performed in the photoelectric conversion unit preparation step, the texture forming process of the concave convex structure A is formed by anisotropic etching on one main surface of the one conductivity type single crystal silicon substrate, the etching process of the concavo-convex structure A Etching process steps are performed in this order,
In the concavo-convex structure A, the curvature radius r1 of the convex part and the curvature radius r2 of the concave part are both less than 0.005 μm, and the curvature radius r1 of the convex part and the curvature radius r2 of the concave part are r2 < It meets r1, and the uneven structure B satisfying 0.01μm ≦ r1 ≦ 0.5μm is formed, the manufacturing method of the crystalline silicon solar cells.
記第一導電層形成工程の後、前記第一導電層上に絶縁層が形成されるように前記絶縁層形成工程が行われ、
前記めっき工程において、前記第一導電層上に形成された前記絶縁層に設けられた開口部を介して、前記第一導電層と導通する第二導電層が形成される、請求項1に記載の結晶シリコン系太陽電池の製造方法。
After pre-Symbol first conductive layer forming step, the insulating layer forming step is performed so that also formed an insulating layer on the first conductive layer,
In the plating process, through an opening provided in the insulating layer formed on the first conductive layer, the second conductive layer conducting with said first conductive layer is formed, according to claim 1 Of manufacturing a crystalline silicon solar cell.
前記第一導電層は熱流動開始温度T1が前記光電変換部の耐熱温度よりも低温である低融点材料を含み、
前記絶縁層形成工程後に、前記低融点材料の熱流動開始温度T1よりも高温のアニール温度Taで加熱処理が行われることにより前記開口部が形成される、請求項に記載の結晶シリコン系太陽電池の製造方法。
The first conductive layer includes a low-melting-point material having a heat flow start temperature T1 lower than a heat resistant temperature of the photoelectric conversion unit,
3. The crystalline silicon solar system according to claim 2 , wherein the opening is formed by performing a heat treatment at an annealing temperature Ta higher than a thermal flow start temperature T < b > 1 of the low melting point material after the insulating layer forming step. Battery manufacturing method.
前記第一導電層は熱流動開始温度T1が前記光電変換部の耐熱温度よりも低温である低融点材料を含み、
前記絶縁層形成工程において、前記低融点材料の熱流動開始温度T1よりも高温の基板温度Tbで前記絶縁層が形成されることにより、絶縁層の形成と同時に前記開口部が形成される、請求項に記載の結晶シリコン系太陽電池の製造方法。
The first conductive layer includes a low-melting-point material having a heat flow start temperature T1 lower than a heat resistant temperature of the photoelectric conversion unit,
In the insulating layer forming step, the opening is formed simultaneously with the formation of the insulating layer by forming the insulating layer at a substrate temperature Tb higher than the thermal flow start temperature T1 of the low melting point material. Item 3. A method for producing a crystalline silicon solar cell according to Item 2 .
前記低融点材料の熱流動開始温度T1が250℃以下である、請求項3または4に記載の結晶シリコン系太陽電池の製造方法The method for producing a crystalline silicon-based solar cell according to claim 3 or 4, wherein the low-melting-point material has a heat flow start temperature T1 of 250 ° C or lower. 前記エッチング処理工程において、フッ酸とオゾンの混合溶液によりエッチング処理を行うことにより、前記凹凸構造Bが形成される、請求項1〜5のいずれか1項に記載の結晶シリコン系太陽電池の製造方法。 In the etching process, by performing an etching treatment with a mixed solution of hydrofluoric acid and ozone, prior Symbol uneven structure B is formed, the crystalline silicon solar cell according to any one of claims 1 to 5 Production method.
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