JP6405285B2 - Manufacturing method of solar cell - Google Patents

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Description

本発明は、太陽電池及びその製造方法に関する。   The present invention relates to a solar cell and a manufacturing method thereof.

単結晶や多結晶半導体基板を用いた比較的高い光電変換効率を有する太陽電池セルの概観を図3に示す。図3は、一般的な太陽電池の表面(受光面)形状を示す外観図である。図3に示すように太陽電池100は、シリコン基板等の基板101上に、受光面の集電電極として、フィンガー電極102と呼ばれる数百〜数十μm幅の電極を多数有し、また、太陽電池セルを連結するための集電電極としてバスバー電極103を1〜4本有するのが一般的である。なお、本明細書においては、集電電極とは基板内で生じたキャリアを取り出す電極を意味し、フィンガー電極とバスバー電極を含む概念である。   FIG. 3 shows an overview of a solar battery cell having a relatively high photoelectric conversion efficiency using a single crystal or polycrystalline semiconductor substrate. FIG. 3 is an external view showing the surface (light-receiving surface) shape of a general solar cell. As shown in FIG. 3, a solar cell 100 has a large number of electrodes having a width of several hundreds to several tens of μm called finger electrodes 102 on a substrate 101 such as a silicon substrate as a collecting electrode on a light receiving surface. It is common to have 1 to 4 bus bar electrodes 103 as current collecting electrodes for connecting battery cells. In the present specification, the collecting electrode means an electrode for taking out carriers generated in the substrate, and includes a finger electrode and a bus bar electrode.

セルの断面構造の模式図を図4に示す。図4は、一般的な太陽電池の断面模式図である。図4に示すように太陽電池200は、基板201に対し、受光面側には基板201の導電型と反対の導電型のエミッタ層202が設けられ、この上に受光面集電電極203が設けられる。受光領域には、反射損失を低減する目的で、SiNx膜やシリコン酸化膜等の反射防止膜204が設けられることが多い。   A schematic diagram of the cross-sectional structure of the cell is shown in FIG. FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of a general solar cell. As shown in FIG. 4, the solar cell 200 is provided with an emitter layer 202 having a conductivity type opposite to the conductivity type of the substrate 201 on the light receiving surface side with respect to the substrate 201, and provided with a light receiving surface current collecting electrode 203 thereon. It is done. In order to reduce reflection loss, an antireflection film 204 such as a SiNx film or a silicon oxide film is often provided in the light receiving region.

また、反受光面側の表面(裏面)には裏面電界層205が設けられ、この上に、受光面と同様に、裏面集電電極206が形成され、裏面集電電極206の設けられていない非電極領域はSiNx膜やシリコン酸化膜等の表面保護膜207で覆われる。   In addition, a back surface electric field layer 205 is provided on the surface (back surface) on the side opposite to the light receiving surface, and a back surface collecting electrode 206 is formed thereon, as in the light receiving surface, and no back surface collecting electrode 206 is provided. The non-electrode region is covered with a surface protective film 207 such as a SiNx film or a silicon oxide film.

電極形成には蒸着法やスパッタ法等の方法が使用可能であるが、コストの面からスクリーン印刷が広く用いられている。Ag粉末とガラスフリットを有機物バインダと混合したAgペーストを印刷版を用いてSiNx膜等が形成された基板表面にフィンガーパターン状に印刷する。この後、熱処理によりSiNx膜等にAg粉末を貫通させ(ファイアースルー)、電極とシリコンを導通させる。   For electrode formation, methods such as vapor deposition and sputtering can be used, but screen printing is widely used from the viewpoint of cost. An Ag paste obtained by mixing Ag powder and glass frit with an organic binder is printed in a finger pattern on the surface of a substrate on which a SiNx film or the like is formed using a printing plate. Thereafter, Ag powder is passed through the SiNx film or the like by heat treatment (fire through), and the electrode and silicon are made conductive.

このような構造の太陽電池の光電変換効率は、受光面、裏面いずれのフィンガー電極の抵抗(配線抵抗)にも影響される。すなわち、フィンガー電極が細いなどして断面積が小さかったり、バスバー電極までの距離が長かったりすると、光電変換効率は低くなってしまう。   The photoelectric conversion efficiency of the solar cell having such a structure is affected by the resistance (wiring resistance) of the finger electrodes on either the light receiving surface or the back surface. That is, if the finger electrode is thin and the sectional area is small or the distance to the bus bar electrode is long, the photoelectric conversion efficiency is lowered.

フィンガー電極における配線抵抗を低減する方法としてはフィンガー電極幅を太くするのが簡単であるが、こうすると非電極領域の面積が減少してしまい、光生成キャリアが再結合しやすくなる領域の面積が増え、変換効率は低下してしまう。すなわち、フィンガー電極幅の増加によるフィンガー電極の配線抵抗低下と、非電極領域面積減少による再結合の増加、がトレードオフの関係にあるため、さらなる変換効率の向上は困難であった。   As a method of reducing the wiring resistance in the finger electrode, it is easy to increase the finger electrode width, but this reduces the area of the non-electrode region, and the area of the region where the photogenerated carriers are likely to recombine. The conversion efficiency increases and the conversion efficiency decreases. That is, the reduction in the wiring electrode resistance due to the increase in the finger electrode width and the increase in recombination due to the decrease in the non-electrode region area are in a trade-off relationship, so that it is difficult to further improve the conversion efficiency.

また、フィンガー電極を複数回印刷するなどして電極断面積を広げる方法(例えば、特許文献1)もあるが、少なからず位置ずれが発生して電極線幅が太ってしまったり、高精度で位置調整が可能な装置が必要になったりして、必ずしも有効な方法ではなかった。   In addition, there is a method of expanding the electrode cross-sectional area by, for example, printing the finger electrode a plurality of times (for example, Patent Document 1). It is not always an effective method because an apparatus capable of adjustment is required.

国際公開第WO2008/026415号パンフレットInternational Publication No. WO2008 / 026415 Pamphlet

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、集電電極の配線抵抗が低く、基板と集電電極の接触面積の小さい太陽電池及びそのような太陽電池を容易に製造することができる太陽電池の製造方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and a solar cell having a low wiring resistance of a collecting electrode and a small contact area between a substrate and the collecting electrode, and easily manufacturing such a solar cell. It aims at providing the manufacturing method of the solar cell which can do.

上記目的を達成するために、本発明では、少なくとも半導体基板の第一主表面上に集電電極を有する太陽電池の製造方法であって、前記集電電極の形成を、
前記半導体基板の第一主表面上に第一導電性材料をパターン状に印刷し焼成することによりコンタクト電極部を形成する工程と、
前記コンタクト電極部が形成された第一主表面上に、絶縁性材料を、前記コンタクト電極部の少なくとも一部が露出するように塗布し、硬化して絶縁膜とする工程と、
前記絶縁膜上において、第二導電性材料を、前記コンタクト電極部が形成された箇所を覆い、かつ、前記第二導電性材料が前記コンタクト電極部の露出した箇所と接するように形成し硬化して上部電極部を形成する工程と
によって、前記コンタクト電極部及び前記上部電極部からなる前記集電電極を形成することにより行うことを特徴とする太陽電池の製造方法を提供する。
To achieve the above object, the present invention provides a method for producing a solar cell having a current collecting electrode on at least a first main surface of a semiconductor substrate, wherein the current collecting electrode is formed.
Forming a contact electrode portion by printing and baking a first conductive material on the first main surface of the semiconductor substrate; and
On the first main surface on which the contact electrode portion is formed, an insulating material is applied so that at least a part of the contact electrode portion is exposed, and cured to form an insulating film;
On the insulating film, a second conductive material is formed and cured so as to cover the portion where the contact electrode portion is formed and the second conductive material is in contact with the exposed portion of the contact electrode portion. And a step of forming the upper electrode portion to form the current collecting electrode comprising the contact electrode portion and the upper electrode portion.

このような太陽電池の製造方法であれば、基板と接するコンタクト電極部を形成した後に絶縁性材料を塗布し、硬化して絶縁膜とし、その後、上部電極部を形成することにより、集電電極の一部のみが基板と接する電極構造を簡便に形成することができる。従って、集電電極の配線抵抗が低く、基板と集電電極の接触面積の小さい太陽電池を容易に製造することができる。   In such a solar cell manufacturing method, a contact electrode part in contact with a substrate is formed, and then an insulating material is applied, cured to form an insulating film, and then an upper electrode part is formed, thereby collecting current electrodes An electrode structure in which only a part of the electrode is in contact with the substrate can be easily formed. Accordingly, it is possible to easily manufacture a solar cell having a low wiring resistance of the collecting electrode and a small contact area between the substrate and the collecting electrode.

また、前記絶縁性材料を、シリコーン樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、フッ素樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ユリア樹脂、ポリウレタン、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂及びポバール樹脂から一つ以上選択された樹脂を含有する材料からなるものとすることが好ましい。   In addition, the insulating material is selected from one or more of silicone resin, polyimide resin, polyamideimide resin, fluorine resin, phenol resin, melamine resin, urea resin, polyurethane, epoxy resin, acrylic resin, polyester resin, and poval resin. It is preferably made of a material containing a resin.

このような絶縁性材料を用いる太陽電池の製造方法であれば、容易に絶縁膜を形成することができ、耐熱性により優れる絶縁膜を有する太陽電池を製造することができる。   If it is the manufacturing method of the solar cell using such an insulating material, an insulating film can be formed easily and the solar cell which has an insulating film excellent in heat resistance can be manufactured.

更に本発明では、少なくとも半導体基板の第一主表面上に集電電極を有する太陽電池であって、
前記集電電極は、前記半導体基板の第一主表面と接し、形状がパターン状であるコンタクト電極部と、前記コンタクト電極部を覆うように形成された上部電極部とからなり、
前記上部電極部は、該上部電極部の一部が前記コンタクト電極部と接し、該接する部分以外の部分が樹脂を含む絶縁膜により前記半導体基板と物理的かつ電気的に隔離されているものであることを特徴とする太陽電池を提供する。
Furthermore, in the present invention, a solar cell having a current collecting electrode on at least a first main surface of a semiconductor substrate,
The current collecting electrode is in contact with the first main surface of the semiconductor substrate and comprises a contact electrode portion having a pattern shape and an upper electrode portion formed so as to cover the contact electrode portion,
The upper electrode part is a part of the upper electrode part in contact with the contact electrode part, and a part other than the contact part is physically and electrically isolated from the semiconductor substrate by an insulating film containing a resin. A solar cell is provided.

このような太陽電池であれば、集電電極の配線抵抗が低く、基板と集電電極の接触面積が小さいものとなる。   In such a solar cell, the wiring resistance of the collecting electrode is low, and the contact area between the substrate and the collecting electrode is small.

また、前記樹脂が、シリコーン樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、フッ素樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ユリア樹脂、ポリウレタン、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂及びポバール樹脂から一つ以上選択された樹脂であることが好ましい。   The resin may be one or more selected from silicone resin, polyimide resin, polyamideimide resin, fluororesin, phenol resin, melamine resin, urea resin, polyurethane, epoxy resin, acrylic resin, polyester resin, and poval resin. Preferably there is.

このような太陽電池であれば、容易に絶縁膜を形成することができ、耐熱性により優れる絶縁膜を有する太陽電池とすることができる。   If it is such a solar cell, an insulating film can be formed easily and it can be set as the solar cell which has an insulating film excellent in heat resistance.

本発明の太陽電池の製造方法であれば、導電性材料の2回印刷は必須となるものの、第二導電性材料の印刷時には、コンタクト電極部が形成された主表面上に絶縁膜が形成されているため、第二導電性材料の印刷幅を比較的太くすることができる。これにより、第二導電性材料の印刷時の位置合わせの条件を緩くすることができる。また、集電電極の配線抵抗低減のためには、コンタクト電極部と上部電極部の電気的接触箇所が集電電極中に1箇所あれば十分であり(コンタクト電極部と上部電極部同士が全面で接触している必要はない)、本発明の太陽電池の製造方法であれば簡便にこの構造が形成できる。   In the method for manufacturing a solar cell of the present invention, the conductive material needs to be printed twice, but when the second conductive material is printed, an insulating film is formed on the main surface on which the contact electrode portion is formed. Therefore, the printing width of the second conductive material can be made relatively thick. Thereby, the condition of the alignment at the time of printing of the second conductive material can be relaxed. In addition, in order to reduce the wiring resistance of the current collecting electrode, it is sufficient if there is only one electrical contact location between the contact electrode portion and the upper electrode portion in the current collecting electrode (the contact electrode portion and the upper electrode portion are entirely connected to each other). This structure can be easily formed by the solar cell production method of the present invention.

これにより、集電電極は基板との必要最小限の接触面積を保ちながら、集電電極の配線抵抗を大きく低下させることができる。このため、開放電圧を低下させることなく形状因子が改善し、光電変換効率は向上する。   As a result, the collector electrode can greatly reduce the wiring resistance of the collector electrode while maintaining the minimum necessary contact area with the substrate. For this reason, a form factor improves without reducing an open circuit voltage, and photoelectric conversion efficiency improves.

本発明の太陽電池の製造方法における集電電極の形成工程の一例を示すフロー図である。It is a flowchart which shows an example of the formation process of the current collection electrode in the manufacturing method of the solar cell of this invention. 本発明の太陽電池の一例を示す断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram which shows an example of the solar cell of this invention. 一般的な太陽電池の表面(受光面)形状を示す外観図である。It is an external view which shows the surface (light-receiving surface) shape of a common solar cell. 一般的な太陽電池の断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram of a general solar cell.

以下、本発明をより詳細に説明する。   Hereinafter, the present invention will be described in more detail.

上記のように、集電電極の配線抵抗が低く、基板と集電電極の接触面積の小さい太陽電池及びそのような太陽電池を容易に製造することができる太陽電池の製造方法が求められている。   As described above, a solar cell having a low wiring resistance of a collecting electrode and a small contact area between a substrate and the collecting electrode and a method for producing such a solar cell capable of easily producing such a solar cell are desired. .

本発明者らは、上記目的を達成するために鋭意検討を行った。その結果、基板と接するコンタクト電極部を形成した後に絶縁性材料を塗布し、硬化して絶縁膜とし、その後、上部電極部を形成して集電電極とする太陽電池の製造方法が、上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成させた。   The present inventors have intensively studied to achieve the above object. As a result, after forming the contact electrode portion in contact with the substrate, an insulating material is applied and cured to form an insulating film, and then a method for manufacturing a solar cell using the upper electrode portion as a current collecting electrode The present invention has been completed.

以下の詳細な説明では、本発明の全体の理解、及び特定の具体例でどのように実施するかを提供するために、多くの特定の細部が説明される。しかしながら、本発明は、それらの特定の細部無しに実施できることが理解されるであろう。以下では、公知の方法、手順、及び技術は、本発明を不明瞭にしないために、詳細には示されない。本発明は、特定の具体例について特定の図面を参照しながら説明されるが、本発明はこれに限定されるものでは無い。ここに含まれ記載された図面は模式的であり、本発明の範囲を限定しない。また図面において、図示目的で幾つかの要素の大きさは誇張され、それゆえに縮尺通りではない。   In the following detailed description, numerous specific details are set forth in order to provide a thorough understanding of the present invention and how to implement it in specific embodiments. However, it will be understood that the invention may be practiced without these specific details. In the following description, well-known methods, procedures, and techniques are not shown in detail to avoid obscuring the present invention. The present invention will be described with respect to particular embodiments and with reference to certain drawings but the invention is not limited thereto. The drawings included and described herein are schematic and are not limiting the scope of the invention. Also, in the drawings, the size of some of the elements is exaggerated for illustrative purposes and therefore is not to scale.

[太陽電池]
以下、本発明の太陽電池について、図2を用いて説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
[Solar cell]
Hereinafter, although the solar cell of this invention is demonstrated using FIG. 2, this invention is not limited to this.

図2は、本発明の太陽電池の一例を示す断面模式図である。図2に示すように太陽電池10は、半導体基板11に対し、受光面側には基板の導電型と反対の導電型のエミッタ層12が設けられ、この上に受光面集電電極13が設けられる。受光領域には、反射損失を低減する目的で、SiNx膜やシリコン酸化膜等の反射防止膜14が設けることができる。   FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing an example of the solar cell of the present invention. As shown in FIG. 2, the solar cell 10 is provided with an emitter layer 12 having a conductivity type opposite to the conductivity type of the substrate on the light receiving surface side of the semiconductor substrate 11, and a light receiving surface collecting electrode 13 is provided thereon. It is done. An antireflection film 14 such as a SiNx film or a silicon oxide film can be provided in the light receiving region for the purpose of reducing reflection loss.

また、裏面側には裏面電界層15が設けられ、この上に、受光面と同様に、裏面集電電極16が形成され、裏面集電電極16の非電極領域はSiNx膜やシリコン酸化膜等の表面保護膜17で覆うことができる。   Further, a back surface electric field layer 15 is provided on the back surface side, and a back surface collecting electrode 16 is formed on the back surface electric field layer 15 as well as a light receiving surface. The surface protective film 17 can be covered.

ここで、裏面集電電極16は、半導体基板11の裏面と接し、形状がパターン状である裏面コンタクト電極部19と、裏面コンタクト電極部19を覆うように形成された裏面上部電極部20とからなる。また、受光面集電電極13は、半導体基板11の受光面と接し、形状がパターン状である受光面コンタクト電極部22と、受光面コンタクト電極部22を覆うように形成された受光面上部電極部23とからなる。   Here, the back surface collecting electrode 16 is in contact with the back surface of the semiconductor substrate 11 and includes a back surface contact electrode portion 19 having a pattern shape and a back surface upper electrode portion 20 formed so as to cover the back surface contact electrode portion 19. Become. The light receiving surface collecting electrode 13 is in contact with the light receiving surface of the semiconductor substrate 11 and has a light receiving surface contact electrode portion 22 having a pattern shape and a light receiving surface upper electrode formed so as to cover the light receiving surface contact electrode portion 22. Part 23.

裏面上部電極部20は、裏面上部電極部20の一部が裏面コンタクト電極部19と接し、該接する部分以外の部分が樹脂を含む裏面絶縁膜18により半導体基板11と物理的かつ電気的に隔離されている。また、受光面上部電極部23は、受光面上部電極部23の一部が受光面コンタクト電極部22と接し、該接する部分以外の部分が樹脂を含む受光面絶縁膜21により半導体基板11と物理的かつ電気的に隔離されている。   The back surface upper electrode part 20 is physically and electrically isolated from the semiconductor substrate 11 by a back surface insulating film 18 containing a resin at a part other than the contacted part of the back surface upper electrode part 20 in contact with the back surface contact electrode part 19. Has been. Further, the light receiving surface upper electrode portion 23 is physically connected to the semiconductor substrate 11 by the light receiving surface insulating film 21 including a resin at a part of the light receiving surface upper electrode portion 23 that is in contact with the light receiving surface contact electrode portion 22 and a portion other than the contact portion. Is electrically and electrically isolated.

このように、受光面コンタクト電極部22及び裏面コンタクト電極部19のみが半導体基板11と接し、大きな断面積を有する裏面上部電極部20及び受光面上部電極部23が主として電気の通り道としての役割を担う。すなわち、フィンガー電極の部分においては、裏面上部電極部20及び受光面上部電極部23が主としてバスバー電極までの電気の通り道としての役割を担う。裏面上部電極部20及び受光面上部電極部23は、大きな断面積を有するため、抵抗低減用電極として機能することができる。従って、太陽電池としての内部直列抵抗は低減し、光電変換効率は向上する。また、裏面上部電極部20は裏面絶縁膜18により半導体基板11と隔離されているため、不必要に表面保護膜17が侵されることはない。すなわち、再結合領域面積は増加しない。換言すれば、裏面集電電極は基板との必要最小限の接触面積を保ちながら、抵抗を大きく低下させることができる。同様にして、受光面集電電極も基板との必要最小限の接触面積を保ちながら、抵抗を大きく低下させることができる。集電電極のうち一部、例えばフィンガー電極のみをコンタクト電極部及び上部電極部からなる二層構造とし、バスバー電極は一層としてもよく、この態様も本発明に包含される。フィンガー電極は特に基板との接触面積が小さく(すなわち、配線抵抗がバスバー電極に比べて大きい)、バスバー電極と比べて数も多いため、本発明の二層構造とすることによる効果が大きい。   As described above, only the light receiving surface contact electrode portion 22 and the back surface contact electrode portion 19 are in contact with the semiconductor substrate 11, and the back surface upper electrode portion 20 and the light receiving surface upper electrode portion 23 having a large cross-sectional area mainly serve as a path of electricity. Bear. That is, in the finger electrode portion, the back surface upper electrode portion 20 and the light receiving surface upper electrode portion 23 mainly play a role as an electrical path to the bus bar electrode. Since the back surface upper electrode portion 20 and the light receiving surface upper electrode portion 23 have large cross-sectional areas, they can function as resistance reduction electrodes. Therefore, the internal series resistance as a solar cell is reduced and the photoelectric conversion efficiency is improved. Further, since the back surface upper electrode portion 20 is separated from the semiconductor substrate 11 by the back surface insulating film 18, the surface protective film 17 is not unnecessarily damaged. That is, the recombination region area does not increase. In other words, the resistance of the back surface collecting electrode can be greatly reduced while maintaining the minimum necessary contact area with the substrate. Similarly, the resistance of the light receiving surface collecting electrode can be greatly reduced while maintaining the minimum necessary contact area with the substrate. A part of the collecting electrodes, for example, only the finger electrodes may have a two-layer structure including a contact electrode part and an upper electrode part, and the bus bar electrode may be a single layer, and this aspect is also included in the present invention. Since the finger electrode has a particularly small contact area with the substrate (that is, the wiring resistance is larger than that of the bus bar electrode) and is larger than that of the bus bar electrode, the effect of the two-layer structure of the present invention is great.

絶縁膜は樹脂を含むものであればよい。樹脂を含む絶縁膜を備える太陽電池であれば、製造時に、マスク等を用いずに、集電電極の一部のみが基板と接する電極構造を簡便に形成することができる。樹脂の具体例としては、シリコーン樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、フッ素樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ユリア樹脂、ポリウレタン、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、ポバール樹脂を挙げることができる。この樹脂は、1種単独で使用してもよいし、2種以上のものを併用してもよい。このような樹脂であれば耐熱性により優れる。   The insulating film should just contain resin. If it is a solar cell provided with the insulating film containing resin, the electrode structure in which only a part of current collection electrode contacts a board | substrate can be simply formed without using a mask etc. at the time of manufacture. Specific examples of the resin include silicone resin, polyimide resin, polyamideimide resin, fluorine resin, phenol resin, melamine resin, urea resin, polyurethane, epoxy resin, acrylic resin, polyester resin, and poval resin. This resin may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together. Such a resin is more excellent in heat resistance.

ここで、コンタクト電極部の形状はパターン状であればよく、例えば、線状の連続した形状とすることができる。なお、コンタクト電極部は、その上に上部電極部が形成されているため、必ずしも連続している必要はなく、多少断線していても問題ない。コンタクト電極部が断線している場合は、それぞれのコンタクト電極部が電気的に接続されるように上部電極部を線状の連続した形状とすればよい。   Here, the shape of the contact electrode portion may be a pattern shape, and may be, for example, a linear continuous shape. In addition, since the upper electrode part is formed on the contact electrode part, the contact electrode part does not necessarily need to be continuous, and there is no problem even if it is disconnected somewhat. When the contact electrode portion is disconnected, the upper electrode portion may be formed in a linear continuous shape so that each contact electrode portion is electrically connected.

なお、図2では、受光面及び裏面にコンタクト電極部と上部電極部とからなる集電電極を備える太陽電池を図示したが、本発明の太陽電池はこれに限定されない。例えば、受光面及び裏面のいずれか一方を第一主表面とし、この第一主表面上のみに、本発明のコンタクト電極部と上部電極部とからなる集電電極を備える太陽電池とすることもできる。この場合、第二主表面における電極構造は問わない。   In FIG. 2, a solar cell including a current collecting electrode composed of a contact electrode portion and an upper electrode portion on the light receiving surface and the back surface is illustrated, but the solar cell of the present invention is not limited to this. For example, it is also possible to make a solar cell including either the light receiving surface or the back surface as the first main surface and the current collecting electrode composed of the contact electrode portion and the upper electrode portion of the present invention only on the first main surface. it can. In this case, the electrode structure on the second main surface is not limited.

また、図2では、受光面及び裏面の全面(上部電極部とコンタクト電極部とが接する箇所を除く)に絶縁膜を備え、受光面及び裏面の一部に上部電極部を備える太陽電池を図示したが、本発明の太陽電池はこれに限定されない。例えば、絶縁膜をコンタクト電極部の周囲のみに備える太陽電池とすることができる。また、絶縁膜を裏面全面(上部電極部とコンタクト電極部とが接する箇所を除く)に備え、この絶縁膜上の全面に裏面集電電極を備える太陽電池とすることもできる。   FIG. 2 shows a solar cell including an insulating film on the entire surface of the light-receiving surface and the back surface (except for the portion where the upper electrode portion and the contact electrode portion are in contact), and the upper electrode portion on a part of the light-receiving surface and the back surface. However, the solar cell of the present invention is not limited to this. For example, a solar cell including an insulating film only around the contact electrode portion can be obtained. Moreover, it can also be set as the solar cell which provides an insulating film in the back surface whole surface (except the location which an upper electrode part and a contact electrode part contact | connect), and has a back surface current collection electrode in the whole surface on this insulating film.

[太陽電池の製造方法]
以下、本発明の太陽電池の製造方法の一例をN型シリコン基板の場合を例に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
[Method for manufacturing solar cell]
Hereinafter, although an example of the manufacturing method of the solar cell of this invention is demonstrated to the case of an N-type silicon substrate, this invention is not limited to this.

高純度シリコンにリンあるいはヒ素、アンチモンのようなV族元素をドープし、比抵抗0.1〜5Ω・cmとしたアズカット単結晶{100}N型シリコン基板表面のスライスダメージを、濃度5〜60%の水酸化ナトリウムや水酸化カリウムのような高濃度のアルカリ、もしくは、ふっ酸と硝酸の混酸等を用いてエッチングする。単結晶シリコン基板は、CZ法、FZ法いずれの方法によって作製されてもよい。基板は必ずしも単結晶シリコンである必要はなく、多結晶シリコンでもかまわない。   High purity silicon is doped with a group V element such as phosphorus, arsenic, or antimony, and has a specific resistance of 0.1 to 5 Ω · cm. Etching using a high concentration alkali such as sodium hydroxide or potassium hydroxide or a mixed acid of hydrofluoric acid and nitric acid. The single crystal silicon substrate may be manufactured by either the CZ method or the FZ method. The substrate is not necessarily made of single crystal silicon, but may be polycrystalline silicon.

引き続き、基板表面にテクスチャと呼ばれる微小な凹凸形成を行う。テクスチャは太陽電池の反射率を低下させるための有効な方法である。テクスチャは、加熱した水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム等のアルカリ溶液(濃度1〜10%、温度60〜100℃)中に10分から30分程度浸漬することで作製される。上記溶液中に、所定量の2−プロパノールを溶解させ、反応を促進させてもよい。   Subsequently, minute unevenness called texture is formed on the substrate surface. Texture is an effective way to reduce solar cell reflectivity. The texture is immersed for about 10 to 30 minutes in an alkali solution (concentration 1 to 10%, temperature 60 to 100 ° C.) such as heated sodium hydroxide, potassium hydroxide, potassium carbonate, sodium carbonate, sodium hydrogen carbonate, etc. Produced. A predetermined amount of 2-propanol may be dissolved in the solution to promote the reaction.

テクスチャ形成後、塩酸、硫酸、硝酸、ふっ酸等、もしくはこれらの混合液の酸性水溶液中で洗浄する。   After texture formation, washing is performed in an acidic aqueous solution of hydrochloric acid, sulfuric acid, nitric acid, hydrofluoric acid, or the like, or a mixture thereof.

この基板上に、受光面側にはエミッタ層、裏面側には裏面電界層を形成する。エミッタ層は基板と逆の導電型(この場合P型)で厚みが0.05〜1μm程度であり、裏面電界層は基板と同じ導電型(この場合N型)で厚みは0.1〜2μm程度である。   On this substrate, an emitter layer is formed on the light receiving surface side, and a back surface electric field layer is formed on the back surface side. The emitter layer has a conductivity type opposite to that of the substrate (in this case P type) and a thickness of about 0.05 to 1 μm, and the back surface field layer has the same conductivity type as the substrate (in this case N type) and has a thickness of 0.1 to 2 μm. Degree.

エミッタ層を形成する方法としては、熱拡散法が好適である。具体的には、BBr等を用いた気相拡散法のほか、ホウ素源を含有させた塗布剤を受光面全面に塗布し、950〜1050℃で熱処理する方法を挙げることができる。 A thermal diffusion method is suitable as a method for forming the emitter layer. Specifically, in addition to the vapor phase diffusion method using BBr 3 or the like, a method in which a coating agent containing a boron source is applied to the entire light receiving surface and heat-treated at 950 to 1050 ° C. can be exemplified.

裏面電界層形成にはオキシ塩化リンを用いた気相拡散法が使用できる。830〜950℃、オキシ塩化リンと窒素及び酸素の混合ガス雰囲気下で基板を熱処理することで、裏面電界層が形成される。気相拡散法の他、リンを含有する材料をスピン塗布したり、印刷したりしてから熱処理する方法でも裏面電界層の形成は可能である。   A vapor phase diffusion method using phosphorus oxychloride can be used for forming the back surface electric field layer. The back surface electric field layer is formed by heat-treating the substrate at 830 to 950 ° C. in a mixed gas atmosphere of phosphorus oxychloride, nitrogen, and oxygen. In addition to the vapor phase diffusion method, the back surface electric field layer can also be formed by a method in which a phosphorus-containing material is spin-coated or printed and then heat-treated.

拡散層(エミッタ層及び裏面電界層)形成の後、表面に形成されるガラスをふっ酸等で除去する。   After the formation of the diffusion layers (emitter layer and back surface field layer), the glass formed on the surface is removed with hydrofluoric acid or the like.

次いで、受光面の反射防止膜形成を行う。反射防止膜としては、SiNx膜やシリコン酸化膜が利用できる。SiNx膜の場合はプラズマCVD装置を用い約100nm製膜する。反応ガスとして、モノシラン(SiH)及びアンモニア(NH)を混合して用いることが多いが、NHの代わりに窒素を用いることも可能であり、また、プロセス圧力の調整、反応ガスの希釈、さらには、基板に多結晶シリコンを用いた場合には基板のバルクパッシベーション効果を促進するため、反応ガスに水素を混合することもある。シリコン酸化膜の場合は、CVD法でもよいが、熱酸化法により得られる膜の方が高いセル特性が得られる。 Next, an antireflection film is formed on the light receiving surface. As the antireflection film, a SiNx film or a silicon oxide film can be used. In the case of a SiNx film, a film is formed to a thickness of about 100 nm using a plasma CVD apparatus. As the reaction gas, monosilane (SiH 4 ) and ammonia (NH 3 ) are often mixed and used. However, nitrogen can be used instead of NH 3 , and the process pressure can be adjusted and the reaction gas diluted. Furthermore, when polycrystalline silicon is used for the substrate, hydrogen may be mixed into the reaction gas in order to promote the bulk passivation effect of the substrate. In the case of a silicon oxide film, a CVD method may be used, but a film obtained by a thermal oxidation method can provide higher cell characteristics.

裏面にも、表面保護膜としてSiNx膜やシリコン酸化膜が利用できる。膜厚は50〜250nmとするのが好適である。受光面側と同様、SiNx膜の場合はCVD法で、シリコン酸化膜の場合は熱酸化法やCVD法で形成が可能である。   A SiNx film or a silicon oxide film can also be used on the back surface as a surface protective film. The film thickness is preferably 50 to 250 nm. Similar to the light receiving surface side, the SiNx film can be formed by the CVD method, and the silicon oxide film can be formed by the thermal oxidation method or the CVD method.

続いて、基板の受光面及び裏面に集電電極を形成する。この集電電極の形成方法について図1を用いて説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。図1は、本発明の太陽電池の製造方法における集電電極の形成工程の一例を示すフロー図である。   Subsequently, current collecting electrodes are formed on the light receiving surface and the back surface of the substrate. The method for forming the current collecting electrode will be described with reference to FIG. 1, but the present invention is not limited to this. FIG. 1 is a flowchart showing an example of a collecting electrode forming step in the method for manufacturing a solar cell of the present invention.

上記のエッチングから表面保護膜の形成までの工程により、図1に示すように、半導体基板11の受光面側にはエミッタ層12及び反射防止膜14が形成されている。また、裏面側には裏面電界層15及び表面保護膜17が形成されている。なお、図1では、テクスチャを図示していない。   Through the steps from the etching to the formation of the surface protective film, an emitter layer 12 and an antireflection film 14 are formed on the light receiving surface side of the semiconductor substrate 11 as shown in FIG. A back surface electric field layer 15 and a surface protective film 17 are formed on the back surface side. Note that the texture is not shown in FIG.

このような半導体基板11の裏面上に第一導電性材料(裏面電極用の第一導電性材料)をパターン状に印刷し、受光面上に第一導電性材料(受光面電極用の第一導電性材料)をパターン状に印刷し、これらを焼成することにより裏面コンタクト電極部19及び受光面コンタクト電極部22を形成する(図1(a))。具体的には、以下のようにして、裏面コンタクト電極部19及び受光面コンタクト電極部22を形成することができる。   A first conductive material (first conductive material for the back electrode) is printed in a pattern on the back surface of the semiconductor substrate 11, and the first conductive material (first for the light receiving surface electrode) is printed on the light receiving surface. The back surface contact electrode portion 19 and the light receiving surface contact electrode portion 22 are formed by printing a conductive material) in a pattern and firing them (FIG. 1A). Specifically, the back contact electrode portion 19 and the light receiving surface contact electrode portion 22 can be formed as follows.

まず、裏面上に第一導電性材料を例えばスクリーン印刷法で印刷する。例えば、フィンガー電極に相当する部分が開口幅30〜100μm、1〜2mm間隔の平行線パターンを有する製版を用意しておき、第一導電性材料(第一導電性ペースト)としてAg粉末とガラスフリットを有機物バインダと混合したAgペーストを印刷する。この第一導電性材料を焼成して得られる裏面コンタクト電極部は、後の2回目の電極形成工程があるため、必ずしも連続している必要はなく、多少断線していても問題ない。   First, the first conductive material is printed on the back surface by, for example, a screen printing method. For example, a plate making in which a portion corresponding to a finger electrode has an opening width of 30 to 100 μm and a parallel line pattern with an interval of 1 to 2 mm is prepared, and Ag powder and glass frit are used as a first conductive material (first conductive paste). An Ag paste mixed with an organic binder is printed. The back contact electrode portion obtained by firing the first conductive material does not necessarily have to be continuous because there is a subsequent second electrode formation step, and there is no problem even if it is somewhat disconnected.

次に、受光面上に第一導電性材料を形成する。受光面に導電性材料を印刷する際にもスクリーン印刷法を用いることができる。例えば、フィンガー電極に相当する部分が開口幅20〜70μm、1〜2mm間隔の平行線パターンを有する製版が使用できる。この製版を用いて、受光面上に上記のAgペーストを印刷する。この場合も、この第一導電性材料を焼成して得られる受光面コンタクト電極部は、後の2回目の電極形成工程があるため、必ずしも連続している必要はなく、多少断線していても問題ない。また、裏面の第一導電性材料と受光面の第一導電性材料の印刷順序は逆でもかまわない。また、裏面電極用の第一導電性材料と受光面電極用の第一導電性材料の組成は異なっていてもよく同じでもよい。   Next, a first conductive material is formed on the light receiving surface. A screen printing method can also be used when printing a conductive material on the light receiving surface. For example, a plate making in which the part corresponding to the finger electrode has an opening width of 20 to 70 μm and a parallel line pattern with an interval of 1 to 2 mm can be used. Using this plate making, the above Ag paste is printed on the light receiving surface. Also in this case, the light-receiving surface contact electrode portion obtained by firing the first conductive material does not necessarily have to be continuous because there is a second electrode formation step later, and may be somewhat disconnected. no problem. Further, the printing order of the first conductive material on the back surface and the first conductive material on the light receiving surface may be reversed. The composition of the first conductive material for the back electrode and the first conductive material for the light receiving surface electrode may be different or the same.

以上の受光面及び裏面における第一導電性材料の印刷の後、熱処理によりSiNx膜にAg粉末を貫通させ(ファイアースルー)、電極とシリコンを導通させる。なお、裏面の第一導電性材料及び受光面の第一導電性材料の焼成は別々に行うことも可能である。焼成は、通常700〜850℃の温度で5〜30分間処理することで行われる。この焼成により、裏面コンタクト電極部19及び受光面コンタクト電極部22が形成される。   After the printing of the first conductive material on the light receiving surface and the back surface, Ag powder is passed through the SiNx film by heat treatment (fire through), and the electrode and silicon are made conductive. The first conductive material on the back surface and the first conductive material on the light receiving surface can be fired separately. Firing is usually performed by treating at a temperature of 700 to 850 ° C. for 5 to 30 minutes. By this baking, the back contact electrode portion 19 and the light receiving surface contact electrode portion 22 are formed.

次に、裏面コンタクト電極部19が形成された裏面上に、絶縁性材料を、裏面コンタクト電極部19の少なくとも一部が露出するように塗布し、硬化して裏面絶縁膜18とする(図1(b))。また、受光面コンタクト電極部22が形成された受光面上に、絶縁性材料を、受光面コンタクト電極部22の少なくとも一部が露出するように塗布し、硬化して受光面絶縁膜21とする(図1(c))。具体的には、以下のようにして、裏面絶縁膜18及び受光面絶縁膜21を形成することができる。   Next, an insulating material is applied on the back surface on which the back contact electrode portion 19 is formed so that at least a part of the back contact electrode portion 19 is exposed and cured to form the back surface insulating film 18 (FIG. 1). (B)). In addition, an insulating material is applied onto the light receiving surface on which the light receiving surface contact electrode portion 22 is formed so that at least a part of the light receiving surface contact electrode portion 22 is exposed and cured to form the light receiving surface insulating film 21. (FIG. 1 (c)). Specifically, the back surface insulating film 18 and the light receiving surface insulating film 21 can be formed as follows.

まず、裏面に絶縁性材料を塗布する。塗布方法としてはスクリーン印刷やスピン塗布が使用できる。裏面コンタクト電極部19の少なくとも一部が露出するように塗布できればよく、先に形成した裏面コンタクト電極部19を覆うように塗布してもよく、裏面全面に塗布してもかまわない。絶縁性材料としては、常温・常湿で液状であり、加熱や加湿・乾燥等により硬化する材料が好ましい。具体的には、上述の太陽電池の項で記載した樹脂を1種以上含有する材料からなるものが好ましい。なお、絶縁性材料中に溶剤を添加し流動性を付与することもできる。   First, an insulating material is applied to the back surface. As the coating method, screen printing or spin coating can be used. It may be applied so that at least a part of the back contact electrode portion 19 is exposed, may be applied so as to cover the back contact electrode portion 19 formed earlier, or may be applied to the entire back surface. As the insulating material, a material that is liquid at normal temperature and normal humidity and is cured by heating, humidification, drying, or the like is preferable. Specifically, what consists of a material containing 1 or more types of resin described in the item of the above-mentioned solar cell is preferable. Note that fluidity can also be imparted by adding a solvent to the insulating material.

裏面コンタクト電極部19の印刷部を覆うように絶縁性材料を塗布しても、裏面コンタクト電極部19の印刷部は周囲より盛り上がっているため、電極印刷部の頭頂部は絶縁性材料に完全には覆われない。   Even if the insulating material is applied so as to cover the printed part of the back contact electrode part 19, the printed part of the back contact electrode part 19 is raised from the surroundings, so that the top of the electrode printed part is completely covered with the insulating material. Is not covered.

また、裏面同様、受光面にも絶縁性材料を塗布する。裏面同様、先に印刷・焼成しておいた受光面コンタクト電極部22が周囲より盛り上がっているため、電極印刷部の頭頂部は絶縁性材料に完全には覆われない。   In addition, as with the back surface, an insulating material is also applied to the light receiving surface. As with the back surface, the light receiving surface contact electrode portion 22 that has been printed and baked previously is raised from the surroundings, so that the top portion of the electrode print portion is not completely covered with the insulating material.

このようにコンタクト電極部は非電極形成部より盛り上がっているため、コンタクト電極部の頂点は絶縁性材料から露出する。この絶縁性材料を加熱や加湿・乾燥等により硬化することにより、裏面絶縁膜18及び受光面絶縁膜21が形成される。この上に第二導電性材料をパターン状等に形成すれば、基板と集電電極の接触面積を必要最小限にとどめつつ集電電極の配線抵抗を低くできる。   Thus, since the contact electrode portion is raised from the non-electrode forming portion, the apex of the contact electrode portion is exposed from the insulating material. By curing this insulating material by heating, humidification, drying, or the like, the back surface insulating film 18 and the light receiving surface insulating film 21 are formed. If the second conductive material is formed in a pattern or the like on this, the wiring resistance of the current collecting electrode can be lowered while keeping the contact area between the substrate and the current collecting electrode to the minimum necessary.

次に、裏面絶縁膜18上において、第二導電性材料(裏面電極用の第二導電性材料)を、裏面コンタクト電極部19が形成された箇所を覆い、かつ、第二導電性材料が裏面コンタクト電極部19の露出した箇所と接するように形成し硬化して裏面上部電極部20を形成する(図1(d))。これにより、裏面コンタクト電極部19及び裏面上部電極部20からなる裏面集電電極16が形成される。また、受光面絶縁膜21上において、第二導電性材料(受光面電極用の第二導電性材料)を、受光面コンタクト電極部22が形成された箇所を覆い、かつ、第二導電性材料が受光面コンタクト電極部22の露出した箇所と接するように形成し硬化して受光面上部電極部23を形成する(図1(e))。これにより、受光面コンタクト電極部22及び受光面上部電極部23からなる受光面集電電極13が形成される。なお、裏面の第二導電性材料と受光面の第二導電性材料の印刷順序は逆でもかまわない。また、裏面電極用の第二導電性材料と受光面電極用の第二導電性材料の組成は異なっていてもよく同じでもよい。具体的には、以下のようにして、裏面上部電極部20及び受光面上部電極部23を形成することができる。   Next, on the back surface insulating film 18, the second conductive material (second conductive material for the back surface electrode) covers the portion where the back surface contact electrode portion 19 is formed, and the second conductive material is the back surface. It forms so that it may contact the exposed location of the contact electrode part 19, and it hardens | cures, and the back surface upper electrode part 20 is formed (FIG.1 (d)). Thereby, the back surface collecting electrode 16 which consists of the back surface contact electrode part 19 and the back surface upper electrode part 20 is formed. In addition, on the light-receiving surface insulating film 21, a second conductive material (second conductive material for the light-receiving surface electrode) covers the portion where the light-receiving surface contact electrode portion 22 is formed, and the second conductive material Is formed so as to be in contact with the exposed portion of the light receiving surface contact electrode portion 22 and hardened to form the light receiving surface upper electrode portion 23 (FIG. 1E). As a result, the light receiving surface collecting electrode 13 including the light receiving surface contact electrode portion 22 and the light receiving surface upper electrode portion 23 is formed. The printing order of the second conductive material on the back surface and the second conductive material on the light receiving surface may be reversed. Moreover, the composition of the second conductive material for the back electrode and the second conductive material for the light receiving surface electrode may be different or the same. Specifically, the back surface upper electrode portion 20 and the light receiving surface upper electrode portion 23 can be formed as follows.

まず、裏面絶縁膜18上に第二導電性材料(第二導電性ペースト)を形成する。具体的には低温硬化型の導電ペーストをパターン状又は全面に印刷する。パターン状とする場合は、フィンガー電極に相当する部分が開口幅100〜400μm、1〜2mm間隔の平行線パターンを有する製版を用いることができる。この製版を用いて、第二導電性材料を、先に印刷・焼成しておいた裏面コンタクト電極部19に合わせて、裏面コンタクト電極部19を覆うように印刷し、100〜400℃で硬化させる。このとき上部電極部がコンタクト電極部を覆うとは、少なくともコンタクト電極部と上部電極部を一致させるようにし、上部電極部がコンタクト電極部の幅よりも広くてもよいことを意味する。これにより、裏面上部電極部20が形成される。導電ペーストの導電担体としては、Ag、Al、Ni、Cuのいずれか1種又はこれらの混合物が好ましい。第二導電性材料としては、このような導電担体とエポキシ樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、シリコーン樹脂から選択される1種類以上の樹脂とを含有する材料を挙げることができる。   First, a second conductive material (second conductive paste) is formed on the back surface insulating film 18. Specifically, a low temperature curing type conductive paste is printed in a pattern or on the entire surface. In the case of a pattern, a plate making in which a portion corresponding to the finger electrode has a parallel line pattern with an opening width of 100 to 400 μm and an interval of 1 to 2 mm can be used. Using this plate making, the second conductive material is printed so as to cover the back contact electrode portion 19 in accordance with the back contact electrode portion 19 that has been printed and baked previously, and is cured at 100 to 400 ° C. . At this time, that the upper electrode portion covers the contact electrode portion means that at least the contact electrode portion and the upper electrode portion are made to coincide with each other, and the upper electrode portion may be wider than the width of the contact electrode portion. Thereby, the back surface upper electrode part 20 is formed. As the conductive carrier of the conductive paste, any one of Ag, Al, Ni, Cu or a mixture thereof is preferable. Examples of the second conductive material include a material containing such a conductive carrier and one or more kinds of resins selected from an epoxy resin, an acrylic resin, a polyester resin, a phenol resin, and a silicone resin.

次に、受光面絶縁膜21上に第二導電性材料を形成する。受光面に形成する電極の場合、フィンガー電極に相当する部分が開口幅40〜100μm、1〜2mm間隔の平行線パターンを有する製版を用いることが好ましい。開口幅を上記の範囲内とすることで、製造される太陽電池における受光面上部電極部の断面積を大きくしつつ、太陽電池の受光面積を十分なものとすることができる。上記の製版を用いて、第二導電性材料を、先に印刷・焼成しておいた受光面コンタクト電極部22に合わせて印刷し、100〜400℃で硬化させる。これにより、受光面上部電極部23が形成される。   Next, a second conductive material is formed on the light receiving surface insulating film 21. In the case of an electrode formed on the light receiving surface, it is preferable to use a plate making in which a portion corresponding to a finger electrode has an opening width of 40 to 100 μm and a parallel line pattern with an interval of 1 to 2 mm. By setting the opening width within the above range, the light receiving area of the solar cell can be sufficient while increasing the cross-sectional area of the light receiving surface upper electrode portion in the manufactured solar cell. Using the plate making, the second conductive material is printed according to the light-receiving surface contact electrode portion 22 that has been printed and baked in advance, and is cured at 100 to 400 ° C. Thereby, the light receiving surface upper electrode part 23 is formed.

なお、図1では、受光面及び裏面に絶縁膜を形成した後に、受光面及び裏面に上部電極部を形成する例を説明したが、本発明の太陽電池の製造方法はこれに限定されない。例えば、裏面に、裏面絶縁膜18を形成し(図1(b))、裏面上部電極部20を形成した後に(図1(c´))、受光面に、受光面絶縁膜21を形成し(図1(d´))、受光面上部電極部23を形成する(図1(e))こともできる。   In addition, although the example which forms an upper electrode part in a light-receiving surface and a back surface after forming an insulating film in a light-receiving surface and a back surface was demonstrated in FIG. 1, the manufacturing method of the solar cell of this invention is not limited to this. For example, after the back surface insulating film 18 is formed on the back surface (FIG. 1B) and the back surface upper electrode portion 20 is formed (FIG. 1C ′), the light receiving surface insulating film 21 is formed on the light receiving surface. (FIG. 1 (d ′)), the light receiving surface upper electrode portion 23 can also be formed (FIG. 1 (e)).

また、図1では、受光面及び裏面にコンタクト電極部と上部電極部とからなる集電電極を備える太陽電池の製造方法を図示したが、本発明の太陽電池の製造方法はこれに限定されない。例えば、受光面及び裏面のいずれか一方を第一主表面とし、この第一主表面上のみに、本発明のコンタクト電極部と上部電極部とからなる集電電極を備える太陽電池(例えば、図1(c´)に示すもの)を製造することもできる。この場合、第二主表面における電極構造は問わない。   Moreover, in FIG. 1, although the manufacturing method of the solar cell provided with the current collection electrode which consists of a contact electrode part and an upper electrode part on a light-receiving surface and a back surface was illustrated, the manufacturing method of the solar cell of this invention is not limited to this. For example, a solar cell (for example, a figure) having either one of the light receiving surface and the back surface as a first main surface, and a collecting electrode composed of the contact electrode portion and the upper electrode portion of the present invention only on the first main surface. 1 (c ′)) can also be manufactured. In this case, the electrode structure on the second main surface is not limited.

このようにして図2に示す太陽電池を製造することができる。以上の方法によれば、導電性材料の2回印刷は必須となるものの、第二導電性材料の印刷時には、コンタクト電極部が形成された主表面上に絶縁膜が形成されているため、第二導電性材料の印刷幅を比較的太くすることができる。これにより、第二導電性材料の印刷時の位置合わせの条件を緩くすることができる。また、集電電極の配線抵抗低減のためには、コンタクト電極部と上部電極部の電気的接触箇所が集電電極中に1箇所あれば十分であり(コンタクト電極部と上部電極部同士が全面で接触している必要はない)、本発明の太陽電池の製造方法であれば簡便にこの構造が形成できる。   In this way, the solar cell shown in FIG. 2 can be manufactured. According to the above method, although the printing of the conductive material is indispensable, when the second conductive material is printed, the insulating film is formed on the main surface on which the contact electrode portion is formed. The printing width of the biconductive material can be made relatively thick. Thereby, the condition of the alignment at the time of printing of the second conductive material can be relaxed. In addition, in order to reduce the wiring resistance of the current collecting electrode, it is sufficient if there is only one electrical contact location between the contact electrode portion and the upper electrode portion in the current collecting electrode (the contact electrode portion and the upper electrode portion are entirely connected to each other). This structure can be easily formed by the solar cell production method of the present invention.

また、本発明の太陽電池の製造方法であれば、基板と接するコンタクト電極部を形成した後に絶縁性材料を塗布し、硬化して絶縁膜とし、その後、上部電極部を形成することにより、マスク等を用いずに、集電電極の一部のみが基板と接する電極構造を簡便に形成することができる。また、高精度で位置調整が可能な装置を用いる必要もない。従って、このような電極構造を有する太陽電池を低コストで製造することができる。   Further, in the method for manufacturing a solar cell of the present invention, after forming a contact electrode portion in contact with a substrate, an insulating material is applied and cured to form an insulating film, and then an upper electrode portion is formed, thereby forming a mask. The electrode structure in which only a part of the collecting electrode is in contact with the substrate can be easily formed without using the like. Further, it is not necessary to use a device that can adjust the position with high accuracy. Therefore, a solar cell having such an electrode structure can be manufactured at low cost.

以上、N型基板の場合を例に述べたが、P型基板の場合はエミッタ層形成時にリン、ヒ素、アンチモン等、裏面電界層形成時にホウ素、Al等を拡散させればよく、この場合も集電電極の配線抵抗低減効果は発現し変換効率は向上する。   As described above, the case of the N-type substrate has been described as an example. However, in the case of the P-type substrate, phosphorus, arsenic, antimony, etc. may be diffused when the emitter layer is formed, and boron, Al, etc. may be diffused when the back surface field layer is formed. The effect of reducing the wiring resistance of the collecting electrode is manifested and the conversion efficiency is improved.

以下、実施例及び比較例を示して本発明をより具体的に説明するが、本発明は下記の実施例に限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example and a comparative example are shown and this invention is demonstrated more concretely, this invention is not limited to the following Example.

(実施例1、2、比較例)
本発明の有効性を確認するため、太陽電池を製造し、太陽電池特性の比較を行った。
(Examples 1, 2 and comparative examples)
In order to confirm the effectiveness of the present invention, solar cells were manufactured and the solar cell characteristics were compared.

厚さ200μm、比抵抗1Ω・cmの、リンドープ{100}N型アズカットシリコン基板24枚に対し、熱濃水酸化カリウム水溶液によりダメージ層を除去後、72℃の水酸化カリウム/2−プロパノール水溶液中に浸漬しテクスチャ形成を行い、引き続き75℃に加熱した塩酸/過酸化水素混合溶液中で洗浄を行った。   After removing the damaged layer with a hot concentrated potassium hydroxide aqueous solution on 24 phosphorous-doped {100} N-type as-cut silicon substrates having a thickness of 200 μm and a specific resistance of 1 Ω · cm, a 72 ° C. potassium hydroxide / 2-propanol aqueous solution is removed. It was immersed in and textured, and then washed in a hydrochloric acid / hydrogen peroxide mixed solution heated to 75 ° C.

次いで、ホウ酸2%水溶液を受光面上にスピン塗布して、1000℃で18分熱処理を行い、ボロン拡散層を形成した。4探針法で測定した結果、シート抵抗は50Ωとなった。   Next, a 2% boric acid aqueous solution was spin-coated on the light-receiving surface, and heat treatment was performed at 1000 ° C. for 18 minutes to form a boron diffusion layer. As a result of measurement by the 4-probe method, the sheet resistance was 50Ω.

次に、オキシ塩化リン雰囲気下、870℃で受光面同士を重ね合わせた状態で40分間熱処理し、裏面にリン拡散層を形成した。   Next, in a phosphorus oxychloride atmosphere, heat treatment was performed for 40 minutes with the light receiving surfaces overlapped at 870 ° C. to form a phosphorus diffusion layer on the back surface.

この後、濃度12%のふっ酸に浸漬することで表面ガラスを除去した。   Thereafter, the surface glass was removed by immersion in hydrofluoric acid having a concentration of 12%.

以上の処理の後、プラズマCVD装置を用いてSiNx膜を両面に形成した。膜厚は受光面、裏面共に100nmとした。   After the above processing, SiNx films were formed on both sides using a plasma CVD apparatus. The film thickness was 100 nm on both the light receiving surface and the back surface.

次に、第一導電性材料として、受光面及び裏面にAgペーストを印刷して乾燥した。裏面のフィンガー間隔は1.2mmとし、受光面のフィンガー間隔は2.0mmとした。顕微鏡観察したところ、線幅は、裏面で約100μm、受光面は約70μmであった。これを780℃の空気雰囲気下で焼成し、裏面コンタクト電極部及び受光面コンタクト電極部を形成した。この内8枚をそのまま太陽電池とした(比較例)。   Next, as the first conductive material, an Ag paste was printed on the light receiving surface and the back surface and dried. The finger spacing on the back surface was 1.2 mm, and the finger spacing on the light receiving surface was 2.0 mm. When observed with a microscope, the line width was about 100 μm on the back surface and about 70 μm on the light receiving surface. This was baked in an air atmosphere at 780 ° C. to form a back contact electrode part and a light receiving surface contact electrode part. Eight of them were directly used as solar cells (comparative example).

さらにこの後、比較例とした以外の16枚の内8枚について、室温硬化型のシリコーン(一液型RTVゴム;信越化学工業株式会社製)を裏面全面に印刷し、室温で硬化させ、裏面絶縁膜とした。このとき、裏面全面にシリコーン樹脂を印刷したが、裏面コンタクト電極部の一部は露出していた。   After that, about 8 out of 16 sheets except for the comparative example, room temperature curing type silicone (one-pack type RTV rubber; manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) was printed on the entire back surface and cured at room temperature. An insulating film was obtained. At this time, silicone resin was printed on the entire back surface, but a part of the back contact electrode portion was exposed.

次いで、熱硬化型のAgペースト(Ag粉末とエポキシ樹脂を含有)を印刷し、300℃で硬化させ、裏面上部電極部を形成した。フィンガー電極に相当する部分の線幅は300μmとした。このように裏面電極がコンタクト電極部及び上部電極部からなるものを得て、太陽電池とした(実施例1)。   Next, a thermosetting Ag paste (containing Ag powder and epoxy resin) was printed and cured at 300 ° C. to form a back upper electrode portion. The line width of the portion corresponding to the finger electrode was 300 μm. Thus, what the back electrode consists of a contact electrode part and an upper electrode part was obtained, and it was set as the solar cell (Example 1).

また、他の8枚については、室温硬化型のシリコーンを受光面全面に印刷し、室温で硬化させ、受光面絶縁膜とした。その後、受光面に、熱硬化型のAgペーストを印刷し、300℃で硬化させ、受光面上部電極部を形成した。線幅は80μmとした。このように受光面電極がコンタクト電極部及び上部電極部からなるものを得て、太陽電池とした(実施例2)。   For the other eight sheets, room temperature curable silicone was printed on the entire light receiving surface and cured at room temperature to form a light receiving surface insulating film. Thereafter, a thermosetting Ag paste was printed on the light receiving surface and cured at 300 ° C. to form a light receiving surface upper electrode portion. The line width was 80 μm. Thus, what the light-receiving surface electrode consists of a contact electrode part and an upper electrode part was obtained, and it was set as the solar cell (Example 2).

実施例1、2、比較例で得られた太陽電池について、擬似太陽光下で電流電圧特性を測定した。各条件の平均値を下記表1に示す。   About the solar cell obtained by Example 1, 2 and the comparative example, the current-voltage characteristic was measured under pseudo-sunlight. The average value of each condition is shown in Table 1 below.

Figure 0006405285
Figure 0006405285

表1に示すように、実施例1では裏面において、実施例2では受光面において、それぞれ、フィンガー電極の配線抵抗が低減したため形状因子が大きく向上した。また、基板との不必要な接触領域がないため、開放電圧の低下はみられない。この結果変換効率は大きく改善した。一方、上部電極部を形成しなかった比較例では、集電電極の断面積が小さいため、フィンガー電極の配線抵抗が低減されず、実施例1、2に比較して、形状因子が低い。この結果変換効率も実施例1、2に比較して低い。   As shown in Table 1, since the wiring resistance of the finger electrode was reduced on the back surface in Example 1 and on the light receiving surface in Example 2, the shape factor was greatly improved. Further, since there is no unnecessary contact area with the substrate, no decrease in the open circuit voltage is observed. As a result, the conversion efficiency was greatly improved. On the other hand, in the comparative example in which the upper electrode portion is not formed, the cross-sectional area of the current collecting electrode is small, so that the wiring resistance of the finger electrode is not reduced, and the shape factor is low compared to the first and second embodiments. As a result, the conversion efficiency is also low compared to Examples 1 and 2.

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。   The present invention is not limited to the above embodiment. The above-described embodiment is an exemplification, and the present invention has substantially the same configuration as the technical idea described in the claims of the present invention, and any device that exhibits the same function and effect is the present invention. It is included in the technical scope of the invention.

10、100、200…太陽電池、 11、101、201…基板(半導体基板)、
12、202…エミッタ層、 13、203…受光面集電電極、
14、204…反射防止膜、 15、205…裏面電界層、
16、206…裏面集電電極、 17、207…表面保護膜、 18…裏面絶縁膜、
19…裏面コンタクト電極部、 20…裏面上部電極部、 21…受光面絶縁膜、
22…受光面コンタクト電極部、 23…受光面上部電極部、
102…フィンガー電極、 103…バスバー電極。
10, 100, 200 ... solar cell 11, 101, 201 ... substrate (semiconductor substrate),
12, 202 ... emitter layer, 13, 203 ... light receiving surface collecting electrode,
14, 204 ... antireflection film, 15, 205 ... back surface electric field layer,
16, 206 ... back current collecting electrode, 17, 207 ... surface protective film, 18 ... back surface insulating film,
19 ... back contact electrode part, 20 ... back upper electrode part, 21 ... light receiving surface insulating film,
22 ... Light-receiving surface contact electrode part, 23 ... Light-receiving-surface upper electrode part,
102: finger electrodes, 103: bus bar electrodes.

Claims (2)

少なくとも半導体基板の第一主表面上に集電電極を有する太陽電池の製造方法であって、前記集電電極の形成を、
前記半導体基板の第一主表面上に第一導電性材料をパターン状に印刷し焼成することによりコンタクト電極部を形成する工程と、
前記コンタクト電極部が形成された第一主表面上に、絶縁性材料を、前記コンタクト電極部の少なくとも一部が露出するように塗布し、硬化して絶縁膜とする工程と、
前記絶縁膜上において、第二導電性材料を、前記コンタクト電極部が形成された箇所を覆い、かつ、前記第二導電性材料が前記コンタクト電極部の露出した箇所と接するように印刷し硬化して上部電極部を形成する工程と
によって、前記コンタクト電極部及び前記上部電極部からなる前記集電電極を形成することにより行うことを特徴とする太陽電池の製造方法。
A method for producing a solar cell having a current collecting electrode on at least a first main surface of a semiconductor substrate, wherein the current collecting electrode is formed,
Forming a contact electrode portion by printing and baking a first conductive material on the first main surface of the semiconductor substrate; and
On the first main surface on which the contact electrode portion is formed, an insulating material is applied so that at least a part of the contact electrode portion is exposed, and cured to form an insulating film;
On the insulating film, the second conductive material is printed and cured so as to cover the portion where the contact electrode portion is formed and the second conductive material is in contact with the exposed portion of the contact electrode portion. And forming the upper electrode part by forming the current collecting electrode comprising the contact electrode part and the upper electrode part.
前記絶縁性材料を、シリコーン樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、フッ素樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ユリア樹脂、ポリウレタン、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂及びポバール樹脂から一つ以上選択された樹脂を含有する材料からなるものとすることを特徴とする請求項1に記載の太陽電池の製造方法。   The insulating material is a resin selected from one or more of silicone resin, polyimide resin, polyamideimide resin, fluorine resin, phenol resin, melamine resin, urea resin, polyurethane, epoxy resin, acrylic resin, polyester resin, and poval resin. It consists of material to contain, The manufacturing method of the solar cell of Claim 1 characterized by the above-mentioned.
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