JP6796176B2 - Solar cells, solar cell modules, and photovoltaic systems - Google Patents

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Description

本発明は、高光電変換効率太陽電池の製造方法及び高光電変換効率太陽電池に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a high photoelectric conversion efficiency solar cell and a high photoelectric conversion efficiency solar cell.

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構造の一つとして、正負の電極をすべて非受光面(裏面)に設けた裏面電極型太陽電池がある。裏面電極型太陽電池の裏面の概観を図1に示す。エミッタ層102およびベース層101が交互に配列され、それぞれの層に沿って層上に電極(103、104)が設けられている。エミッタ層幅は数mm〜数百μm、ベース層幅は数百μm〜数十μmである。また、電極幅は数百〜数十μm程度が一般的であり、その電極はフィンガー電極と呼ばれることが多い。 As one of the solar cell structures having a relatively high photoelectric conversion efficiency using a single crystal or polycrystalline semiconductor substrate, there is a back electrode type solar cell in which all positive and negative electrodes are provided on a non-light receiving surface (back surface). An overview of the back surface of the back electrode type solar cell is shown in FIG. Emitter layers 102 and base layers 101 are arranged alternately, and electrodes (103, 104) are provided on the layers along the respective layers. The width of the emitter layer is several mm to several hundred μm, and the width of the base layer is several hundred μm to several tens of μm. Further, the electrode width is generally about several hundred to several tens of μm, and the electrode is often called a finger electrode.

裏面電極型太陽電池の断面構造の模式図を図2に示す。基板202の裏面の最表層近傍にエミッタ層102及びベース層101が形成されている。各層の厚さは高々1μm程度である。各層上にはフィンガー電極(205、206)が設けられ、非電極領域の表面は窒化シリコン膜や酸化シリコン膜等の裏面保護膜207で覆われる。受光面側には反射損失を低減する目的で、反射防止膜201が設けられる。 A schematic view of the cross-sectional structure of the back electrode type solar cell is shown in FIG. The emitter layer 102 and the base layer 101 are formed in the vicinity of the outermost surface layer on the back surface of the substrate 202. The thickness of each layer is at most about 1 μm. Finger electrodes (205, 206) are provided on each layer, and the surface of the non-electrode region is covered with a back surface protective film 207 such as a silicon nitride film or a silicon oxide film. An antireflection film 201 is provided on the light receiving surface side for the purpose of reducing reflection loss.

特開2006−332273号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2006-332273

裏面電極型の太陽電池の製法上の問題点の一つに、ベース層とベース電極のずれがある。電極を印刷法で形成する場合には版の伸びが経時や製版ごとに変化するため、上記のような幅数百μm〜数十μmのベース層に沿って幅数百〜数十μmの電極を安定して形成するのは極めて困難であった。このずれを緩和するにはベース層幅を広くするのが製法上は最も簡単であるが、ベース層幅を広くすると変換効率が低下してしまうことは、例えば特許文献1で公知となっている。製造コストを勘案すれば印刷法が最も有効であり、ベース層幅は維持したまま印刷法で歩留りよく電極形成する方法を確立する必要があった。 One of the problems in the manufacturing method of the back electrode type solar cell is the deviation between the base layer and the base electrode. When the electrodes are formed by the printing method, the elongation of the plate changes with time and plate making, so the electrodes having a width of several hundred to several tens of μm are aligned with the base layer having a width of several hundred μm to several tens of μm as described above. It was extremely difficult to form stably. In order to alleviate this deviation, it is easiest in terms of manufacturing method to widen the base layer width, but it is known in Patent Document 1, for example, that widening the base layer width lowers the conversion efficiency. .. The printing method is the most effective in consideration of the manufacturing cost, and it is necessary to establish a method for forming electrodes with good yield by the printing method while maintaining the base layer width.

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、ベース層とベース電極のずれを低減し、太陽電池の製造歩留りを向上させることができる高光電変換効率太陽電池の製造方法を提供することを目的とする。また、本発明は、ベース層とベース電極のずれが小さく、特性の良い高光電変換効率太陽電池を提供することを目的とする。さらに本発明は、ベース層とベース電極のずれを小さくして、太陽電池の製造歩留りを向上させることができる太陽電池の製造システム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 provides a method for manufacturing a high photoelectric conversion efficiency solar cell, which can reduce the deviation between the base layer and the base electrode and improve the manufacturing yield of the solar cell. The purpose is to do. Another object of the present invention is to provide a high photoelectric conversion efficiency solar cell in which the deviation between the base layer and the base electrode is small and the characteristics are good. A further object of the present invention is to provide a solar cell manufacturing system capable of reducing the deviation between the base layer and the base electrode and improving the manufacturing yield of the solar cell.

上記目的を達成するために、本発明は、少なくとも第一主表面に誘電体膜を有する半導体基板を準備する工程と、
該半導体基板の前記誘電体膜を部分的に除去する工程と、
前記誘電体膜が部分的に除去された領域に沿って電極を形成する工程と
を有する太陽電池の製造方法であって、
前記誘電体膜を部分的に除去する工程と前記電極を形成する工程を実施した後の半導体基板に対して、前記誘電体膜が部分的に除去された領域の位置と前記形成した電極の位置の相対的な位置関係を測定する工程を有し、
前記測定された位置関係に基づいて、新たに準備した少なくとも第一主表面に誘電体膜を有する半導体基板に対して、前記誘電体膜を部分的に除去する領域の位置を調整した後に前記誘電体膜を部分的に除去することを特徴とする太陽電池の製造方法を提供する。
In order to achieve the above object, the present invention comprises a step of preparing a semiconductor substrate having a dielectric film on at least the first main surface.
A step of partially removing the dielectric film of the semiconductor substrate, and
A method for manufacturing a solar cell, which comprises a step of forming an electrode along a region where the dielectric film is partially removed.
The position of the region where the dielectric film is partially removed and the position of the formed electrode with respect to the semiconductor substrate after performing the steps of partially removing the dielectric film and forming the electrodes. Has a process of measuring the relative positional relationship of
Based on the measured positional relationship, the dielectric is adjusted after adjusting the position of the region where the dielectric film is partially removed with respect to the newly prepared semiconductor substrate having the dielectric film on at least the first main surface. Provided is a method for manufacturing a solar cell, which comprises partially removing a body membrane.

このように、形成する電極の位置ずれを面内で補正するよりも、誘電体膜が部分的に除去された領域の位置と電極の位置の相対的な位置関係に基づいて、誘電体膜を除去する領域の位置を電極に合わせて補正する方が、相対的な位置関係のずれ、すなわち、位置ずれを簡便に低減させることができ、生産性を向上しつつ太陽電池の歩留りを向上できる。また、位置の調整は電極及び誘電体膜が除去された領域のそれぞれで別々に測定しておいて実施するのではなく、実際に誘電体膜が除去された領域に電極が形成されたものを観察して実施した方が、ばらつきの要因を減らすことができる。 In this way, rather than correcting the misalignment of the formed electrodes in-plane, the dielectric film is formed based on the relative positional relationship between the position of the region where the dielectric film is partially removed and the position of the electrodes. By correcting the position of the region to be removed according to the electrodes, the relative positional relationship deviation, that is, the positional deviation can be easily reduced, and the yield of the solar cell can be improved while improving the productivity. Further, the position adjustment is not performed by separately measuring each of the region where the electrode and the dielectric film are removed, but the electrode is actually formed in the region where the dielectric film is removed. It is possible to reduce the factors of variation by observing and carrying out.

このとき、前記相対的な位置関係の測定を、前記半導体基板の面内において選択した座標ごとに行い、かつ、前記誘電体膜を部分的に除去する領域の位置の調整を該選択した座標ごとに行うことが好ましい。 At this time, the relative positional relationship is measured for each selected coordinate in the plane of the semiconductor substrate, and the position of the region for partially removing the dielectric film is adjusted for each selected coordinate. It is preferable to carry out.

誘電体膜が除去された領域に電極を形成する際の位置ずれは面内で再現性を持って高確率で発生することから、位置ずれが発生する箇所の座標を求め、この座標ごとに誘電体膜を部分的に除去する領域の位置の調整を行うことで、位置ずれを簡便かつ効果的に小さくすることができる。 Since the positional deviation when forming the electrode in the region where the dielectric film has been removed occurs with high probability with reproducibility in the plane, the coordinates of the location where the positional deviation occurs are obtained, and the dielectric is obtained for each of these coordinates. By adjusting the position of the region where the body membrane is partially removed, the misalignment can be easily and effectively reduced.

また、前記半導体基板の面内を複数の領域に分割し、該分割された領域ごとに該領域を代表する座標を割り当て、前記相対的な位置関係の測定を前記分割された領域に割り当てられた座標ごとに行い、かつ、前記誘電体膜を部分的に除去する領域の位置の調整を該割り当てられた座標ごとに行うことが好ましい。 Further, the in-plane of the semiconductor substrate was divided into a plurality of regions, coordinates representing the regions were assigned to each of the divided regions, and the measurement of the relative positional relationship was assigned to the divided regions. It is preferable to perform each coordinate and to adjust the position of the region for partially removing the dielectric film for each assigned coordinate.

このように、半導体基板の面内を複数の領域に分割し、それらの領域ごとに代表する座標を割り当て、それらの座標で相対的な位置関係の測定と誘電体膜を部分的に除去する領域の位置の調整を行うことで、測定する点の数をある程度間引くことができる。それにより、生産性が高まり、効率的に太陽電池を製造することができる。尚、誘電体膜が除去された領域に電極を形成する際の系統的な位置ずれは面内で連続的に変化すると考えられるので、位置関係の測定については、必ずしもすべての電極を観察して行う必要はない。 In this way, the in-plane of the semiconductor substrate is divided into a plurality of regions, representative coordinates are assigned to each region, and the relative positional relationship is measured and the dielectric film is partially removed at those coordinates. By adjusting the position of, the number of points to be measured can be thinned out to some extent. As a result, the productivity is increased and the solar cell can be manufactured efficiently. Since it is considered that the systematic misalignment when forming the electrodes in the region where the dielectric film has been removed changes continuously in the plane, it is considered that all the electrodes are necessarily observed when measuring the positional relationship. You don't have to do it.

また、前記相対的な位置関係の測定を、前記電極の長手方向に直交する方向についてのみ行うことが好ましい。 Further, it is preferable to measure the relative positional relationship only in the direction orthogonal to the longitudinal direction of the electrode.

誘電体膜を部分的に除去する領域の位置と電極の位置のずれが問題となるのは、電極の長手方向に直交する方向であることが多い。このため、電極の長手方向に直交する方向に位置関係を測定すれば、位置ずれを十分に小さくしつつ、位置関係の測定に要する時間を短縮することができる。 The problem of the deviation between the position of the region where the dielectric film is partially removed and the position of the electrode is often in the direction orthogonal to the longitudinal direction of the electrode. Therefore, if the positional relationship is measured in the direction orthogonal to the longitudinal direction of the electrode, the time required for measuring the positional relationship can be shortened while sufficiently reducing the positional deviation.

また、前記電極の形成を、スクリーン印刷法を用いて行うことが好ましい。 Further, it is preferable that the electrodes are formed by using a screen printing method.

このように、スクリーン印刷法であれば、最も安価に電極を形成することができ、太陽電池を安価に製造することができる。 As described above, if the screen printing method is used, the electrodes can be formed at the lowest cost, and the solar cell can be manufactured at low cost.

また、前記誘電体膜の部分的な除去を、レーザーを用いて行うことが好ましい。 Further, it is preferable to partially remove the dielectric film by using a laser.

このように、レーザーを用いて誘電体膜を除去することにより、太陽電池を安価に製造できる。また、レーザーによる加工は加工精度がよく、誘電体膜を部分的に除去する領域の位置の調整が比較的容易である。 By removing the dielectric film using a laser in this way, a solar cell can be manufactured at low cost. In addition, laser processing has good processing accuracy, and it is relatively easy to adjust the position of the region where the dielectric film is partially removed.

また、本発明の太陽電池の製造方法では、前記誘電体膜を部分的に除去する工程の後、前記電極を形成する工程の前に、前記誘電体膜が部分的に除去された領域に不純物を拡散し拡散層を形成することができる。 Further, in the method for manufacturing a solar cell of the present invention, after the step of partially removing the dielectric film and before the step of forming the electrode, impurities are found in the region where the dielectric film is partially removed. Can be diffused to form a diffusion layer.

このように、誘電体膜が部分的に除去された領域に拡散層を形成することにより、形成された拡散層と拡散層上の電極の位置ずれを十分に小さくすることができる。 By forming the diffusion layer in the region where the dielectric film is partially removed in this way, the displacement between the formed diffusion layer and the electrodes on the diffusion layer can be sufficiently reduced.

また、本発明の太陽電池の製造方法では、前記半導体基板として、前記第一主表面に拡散層を有するものを準備することができる。 Further, in the method for manufacturing a solar cell of the present invention, a semiconductor substrate having a diffusion layer on the first main surface can be prepared.

このような第一主表面に拡散層を有する半導体基板を用いることにより、電極の位置ずれを低減しつつ、電極と拡散層の接触を容易に形成することができる。 By using such a semiconductor substrate having a diffusion layer on the first main surface, it is possible to easily form contact between the electrodes and the diffusion layer while reducing the displacement of the electrodes.

また、本発明の太陽電池の製造方法では、前記誘電体膜を部分的に除去することにより、該誘電体膜を除去した領域における単位面積当たりの誘電体膜量を前記誘電体を除去していない領域の単位面積当たりの誘電体膜量の1/10以下にすることが好ましい。 Further, in the method for manufacturing a solar cell of the present invention, the dielectric film is partially removed to remove the dielectric film by the amount of the dielectric film per unit area in the region where the dielectric film is removed. It is preferable that the amount of the dielectric film is 1/10 or less per unit area of the non-existent region.

このような単位面積当たりの誘電体膜量とすることにより、誘電体膜の除去の効果を十分に得られる。すなわち、残りの誘電体膜をマスクとした拡散の場合は十分に拡散を行うことができる。また、誘電体膜を貫通して電極を形成する場合は、電極とその下にある半導体基板との接触を形成する際にファイアースルーの必要がなくなるため、電極の低温焼成が可能となり、太陽電池の製造工程の自由度を広げることができる。 By setting the amount of the dielectric film per unit area as such, the effect of removing the dielectric film can be sufficiently obtained. That is, in the case of diffusion using the remaining dielectric film as a mask, diffusion can be sufficiently performed. Further, when the electrode is formed by penetrating the dielectric film, fire-through is not required when forming contact between the electrode and the semiconductor substrate under the electrode, so that the electrode can be co-fired at a low temperature, and a solar cell can be used. The degree of freedom in the manufacturing process can be expanded.

また、上記目的を達成するために、本発明は、半導体基板の第一主表面に、ベース層と該ベース層に隣接するエミッタ層を有し、前記ベース層上に電極が配置されている太陽電池であって、
前記ベース層は前記第一主表面上において長さと幅を有する線状の領域を有しており、該線状の領域は前記線状の領域の長さより短い直線状の領域を有しており、該直線状の領域は前記線状の領域の他の直線状の領域の延長上からずれた位置に配置されたものを含むものであることを特徴とする太陽電池を提供する。
Further, in order to achieve the above object, the present invention has a base layer and an emitter layer adjacent to the base layer on the first main surface of the semiconductor substrate, and electrodes are arranged on the base layer. It ’s a battery,
The base layer has a linear region having a length and a width on the first main surface, and the linear region has a linear region shorter than the length of the linear region. Provided is a solar cell, characterized in that the linear region includes one arranged at a position deviated from the extension of the other linear region of the linear region.

このように、直線状の領域が他の直線状の領域の延長上からずれた位置に配置されたものを含む太陽電池であれば、第一主表面の面内で見たときに、ベース層と電極の位置ずれを小さくすることができ、特性が良く、特性のばらつきの小さい太陽電池とすることができる。 As described above, in the case of a solar cell including a solar cell in which the linear region is arranged at a position deviated from the extension of the other linear region, the base layer when viewed in the plane of the first main surface. The misalignment of the electrodes can be reduced, and a solar cell having good characteristics and small variations in characteristics can be obtained.

このとき、前記ベース層の幅は50μm以上250μm以下であり、前記電極の幅は30μm以上200μm以下であることが好ましい。 At this time, the width of the base layer is preferably 50 μm or more and 250 μm or less, and the width of the electrode is preferably 30 μm or more and 200 μm or less.

このようなベース層及び電極の幅であれば、ベース層と電極の位置ずれがより効果的に低減され、より特性の良い太陽電池とすることができる。 With such a width of the base layer and the electrodes, the misalignment between the base layer and the electrodes can be reduced more effectively, and a solar cell having better characteristics can be obtained.

このとき、前記エミッタ層は、前記ベース層と該ベース層に隣接する前記エミッタ層の境界において、前記エミッタ層側から凸となるくさび状の領域を有しており、前記くさび状の領域の底辺部の長さが1μm以上20μm以下であり、該くさび状の領域の頂部の角度が70°以上110°以下であることが好ましい。 At this time, the emitter layer has a wedge-shaped region that is convex from the emitter layer side at the boundary between the base layer and the emitter layer adjacent to the base layer, and the bottom of the wedge-shaped region. It is preferable that the length of the portion is 1 μm or more and 20 μm or less, and the angle of the top of the wedge-shaped region is 70 ° or more and 110 ° or less.

ベース層とエミッタ層の境界がこのような形状であれば、境界近傍に電極が形成された場合、くさび状の領域がない場合と比べてベース層と電極との接触面積が増加するため、相対的にコンタクト抵抗が低減され、また、電極の接着強度も相対的に大きくなる。 If the boundary between the base layer and the emitter layer has such a shape, the contact area between the base layer and the electrode increases when the electrode is formed near the boundary as compared with the case where there is no wedge-shaped region, so that it is relative. The contact resistance is reduced, and the adhesive strength of the electrodes is relatively increased.

また、上記目的を達成するために、本発明は、半導体基板の第一主表面に拡散層を有し、該拡散層上に所定の膜厚の誘電体膜を有する第1の領域と前記所定の膜厚よりも薄い誘電体膜を備えているか又は前記誘電体膜を備えていない第2の領域を有しており、前記第2の領域の少なくとも一部に電極が配置されている太陽電池であって、
前記第2の領域は前記第一主表面上において長さと幅を有する線状の領域を有しており、該線状の領域は前記線状の領域の長さより短い直線状の領域を有しており、該直線状の領域は前記線状の領域の他の直線状の領域の延長上からずれた位置に配置されたものを含むものであり、
前記第2の領域において前記電極が形成されていない領域の単位面積当たりの誘電体膜量が前記第1の領域の単位面積当たりの誘電体膜量の1/10以下であることを特徴とする太陽電池を提供する。
Further, in order to achieve the above object, the present invention has a first region having a diffusion layer on the first main surface of the semiconductor substrate and a dielectric film having a predetermined thickness on the diffusion layer, and the predetermined region. A solar cell having a dielectric film thinner than the thickness of the above or having a second region without the dielectric film and having electrodes arranged in at least a part of the second region. And
The second region has a linear region having a length and a width on the first main surface, and the linear region has a linear region shorter than the length of the linear region. The linear region includes those arranged at positions deviated from the extension of the other linear regions of the linear region.
The amount of the dielectric film per unit area of the region where the electrode is not formed in the second region is 1/10 or less of the amount of the dielectric film per unit area of the first region. Provide solar cells.

このように、直線状の領域が他の直線状の領域の延長上からずれた位置に配置されたものを含む太陽電池であれば、第一主表面の面内で見たときに、第2の領域と電極の位置ずれを小さくすることができる。また、第2の領域において電極が形成されていない領域の単位面積当たりの誘電体膜量が第1の領域の単位面積当たりの誘電体膜量の1/10以下であることにより、このような太陽電池は、製造する際に電極とその下にある半導体基板との接触を形成する際にファイアースルーの必要がない。そのため、製造する際に、電極の低温焼成が可能となるため、このような太陽電池は、製造する際の工程の自由度が広いものである。 In this way, if the solar cell includes a solar cell in which the linear region is arranged at a position deviated from the extension of the other linear region, the second is when viewed in the plane of the first main surface. The displacement between the area and the electrode can be reduced. Further, the amount of the dielectric film per unit area of the region where the electrode is not formed in the second region is 1/10 or less of the amount of the dielectric film per unit area of the first region. Solar cells do not require fire-through to form contact between the electrodes and the underlying semiconductor substrate during manufacturing. Therefore, since the electrodes can be fired at a low temperature during manufacturing, such a solar cell has a wide degree of freedom in the manufacturing process.

このとき、前記第2の領域の幅は50μm以上250μm以下であり、前記電極の幅は30μm以上200μm以下であることが好ましい。 At this time, the width of the second region is preferably 50 μm or more and 250 μm or less, and the width of the electrode is preferably 30 μm or more and 200 μm or less.

このような第2の領域及び電極の幅であれば、第2の領域と電極の位置ずれがより効果的に低減された太陽電池とすることができる。 With such a width of the second region and the electrode, it is possible to obtain a solar cell in which the misalignment between the second region and the electrode is more effectively reduced.

このとき、前記第1の領域は、前記第2の領域と該第2の領域に隣接する前記第1の領域の境界において、前記第1の領域側から凸となるくさび状の領域を有しており、前記くさび状の領域の底辺部の長さが1μm以上20μm以下であり、該くさび状の領域の頂部の角度が70°以上110°以下であることが好ましい。 At this time, the first region has a wedge-shaped region that is convex from the first region side at the boundary between the second region and the first region adjacent to the second region. It is preferable that the length of the bottom portion of the wedge-shaped region is 1 μm or more and 20 μm or less, and the angle of the top portion of the wedge-shaped region is 70 ° or more and 110 ° or less.

第1の領域と第2の領域の境界がこのような形状であれば、境界近傍に電極が形成された場合、電極にアンカー効果が発現し、くさび状の領域がない場合と比べて電極の接着強度が相対的に大きくなる。 When the boundary between the first region and the second region has such a shape, when the electrode is formed in the vicinity of the boundary, an anchor effect is exhibited in the electrode, and the electrode has a shape as compared with the case where there is no wedge-shaped region. Adhesive strength is relatively high.

また、本発明は、上記の太陽電池が内蔵されていることを特徴とする太陽電池モジュールを提供する。 The present invention also provides a solar cell module characterized in that the above-mentioned solar cell is built-in.

このように、本発明の太陽電池は太陽電池モジュールに内蔵することができる。 As described above, the solar cell of the present invention can be incorporated in the solar cell module.

また、本発明は上記の太陽電池モジュールを有することを特徴とする太陽光発電システムを提供する。 The present invention also provides a photovoltaic power generation system characterized by having the above-mentioned solar cell module.

このように、本発明の太陽電池を内蔵した太陽電池モジュールは、太陽光発電システムに用いることができる。 As described above, the solar cell module incorporating the solar cell of the present invention can be used in the photovoltaic power generation system.

また、上記目的を達成するために、本発明は、少なくとも、半導体基板の第一主表面の誘電体膜を部分的に除去する誘電体膜除去装置と、
前記誘電体膜が部分的に除去された領域に沿って電極を形成する電極形成装置と、
前記電極形成装置で電極が形成された後の前記半導体基板の第一主表面を検査して、前記誘電体膜が部分的に除去された領域の位置と前記形成された電極の位置の相対的な位置関係のデータを取得する外観検査装置と、
前記取得したデータに基づいて、前記誘電体膜を部分的に除去する領域の位置を調整する補正値を決定し、該補正値を前記誘電体膜除去装置にフィードバックするデータ解析装置と
を有するものであることを特徴とする太陽電池の製造システムを提供する。
Further, in order to achieve the above object, the present invention includes at least a dielectric film removing device for partially removing the dielectric film on the first main surface of the semiconductor substrate.
An electrode forming device that forms an electrode along a region where the dielectric film is partially removed,
The first main surface of the semiconductor substrate after the electrodes are formed by the electrode forming apparatus is inspected, and the position of the region where the dielectric film is partially removed is relative to the position of the formed electrodes. A visual inspection device that acquires data on various positional relationships,
A device having a data analysis device for determining a correction value for adjusting the position of a region for partially removing the dielectric film based on the acquired data and feeding back the correction value to the dielectric film removing device. Provided is a solar cell manufacturing system characterized by being.

このように、太陽電池の製造システムが誘電体膜除去装置、電極形成装置、外観検査装置及びデータ解析装置を備え、それらを連携させることにより、誘電体膜を部分的に除去した領域と電極との位置ずれを効率的に低減し、太陽電池の製造歩留りを向上させることができる。それにより、製造した太陽電池を安価なものとすることができる。 In this way, the solar cell manufacturing system is provided with a dielectric film removing device, an electrode forming device, a visual inspection device, and a data analysis device, and by linking them, a region and an electrode in which the dielectric film is partially removed can be obtained. It is possible to efficiently reduce the misalignment of the solar cell and improve the manufacturing yield of the solar cell. As a result, the manufactured solar cell can be made inexpensive.

このとき、前記外観検査装置は、前記半導体基板の面内を複数の領域に分割し、該分割された領域ごとに該領域を代表する座標を割り当て、前記相対的な位置関係のデータを前記分割された領域に割り当てられた座標ごとに取得する機能を有するものであることが好ましい。 At this time, the visual inspection apparatus divides the in-plane of the semiconductor substrate into a plurality of regions, assigns coordinates representing the regions to each of the divided regions, and divides the relative positional relationship data into the divided regions. It is preferable that the data has a function of acquiring each coordinate assigned to the assigned area.

このように、半導体基板の面内を複数の領域に分割し、それらの領域ごとに代表する座標を割り当て、それらの座標で位置関係の測定と誘電体膜を部分的に除去する領域の位置の調整を行うことで、測定の点数をある程度間引くことができる。それにより、生産性が高まり、効率的に太陽電池を製造することができる。尚、誘電体膜が除去された領域に電極を形成する際の系統的な位置ずれは面内で連続的に変化すると考えられるので、位置関係の測定については、必ずしもすべての電極を観察して行う必要はない。 In this way, the in-plane of the semiconductor substrate is divided into a plurality of regions, representative coordinates are assigned to each region, and the positional relationship is measured and the position of the region where the dielectric film is partially removed is determined by those coordinates. By making adjustments, the measurement points can be thinned out to some extent. As a result, the productivity is increased and the solar cell can be manufactured efficiently. Since it is considered that the systematic misalignment when forming the electrodes in the region where the dielectric film has been removed changes continuously in the plane, it is considered that all the electrodes are necessarily observed when measuring the positional relationship. You don't have to do it.

このとき、前記誘電体膜除去装置はレーザー加工装置であり、前記電極形成装置はスクリーン印刷装置であることが好ましい。 At this time, it is preferable that the dielectric film removing device is a laser processing device and the electrode forming device is a screen printing device.

このように、レーザー加工装置とスクリーン印刷装置を用いることにより、安価に位置ずれを低減することができ、安価な太陽電池を製造することができる。 As described above, by using the laser processing device and the screen printing device, the misalignment can be reduced at low cost, and an inexpensive solar cell can be manufactured.

本発明の太陽電池の製造方法によれば、誘電体膜を部分的に除去した領域とその領域に沿って形成された電極の位置ずれを低減し、太陽電池の製造歩留りを向上させることができる。また、本発明の太陽電池であれば、電極の位置ずれが小さく、特性の良い高光電変換効率太陽電池とすることができる。さらに、本発明の太陽電池の製造システムによれば、電極の位置ずれを小さくして、太陽電池の製造歩留りを向上させることができる。 According to the method for manufacturing a solar cell of the present invention, it is possible to reduce the displacement between the region where the dielectric film is partially removed and the electrodes formed along the region, and improve the manufacturing yield of the solar cell. .. Further, the solar cell of the present invention can be a high photoelectric conversion efficiency solar cell having small electrode misalignment and good characteristics. Further, according to the solar cell manufacturing system of the present invention, it is possible to reduce the displacement of the electrodes and improve the manufacturing yield of the solar cell.

本発明を適用することができる、一般的な裏面電極型太陽電池を裏面側から見た概観図である。It is an overview view of a general back electrode type solar cell to which this invention can be applied seen from the back side. 本発明を適用することができる、一般的な裏面電極型太陽電池の断面模式図である。It is sectional drawing of the general back electrode type solar cell to which this invention can be applied. 本発明に係る裏面電極型太陽電池の製造方法の一例を示す工程フロー図である。It is a process flow diagram which shows an example of the manufacturing method of the back electrode type solar cell which concerns on this invention. 本発明に係る、レーザー加工により形成したベース層の形状を示す上面模式図である。It is a top view which shows the shape of the base layer formed by laser processing which concerns on this invention. 本発明に係る、ベース層とベース電極の相対位置を示す上面模式図である。It is a top surface schematic view which shows the relative position of a base layer and a base electrode which concerns on this invention. 本発明に係るベース層の形状の一例を示す上面模式図である。It is a top view which shows an example of the shape of the base layer which concerns on this invention. 本発明に係る太陽電池の断面模式図である。It is sectional drawing of the solar cell which concerns on this invention. 本発明に係る太陽電池モジュールの概観図である。It is an overview diagram of the solar cell module which concerns on this invention. 本発明に係る太陽電池モジュールの裏面内部模式図である。It is a schematic diagram inside the back surface of the solar cell module which concerns on this invention. 本発明に係る太陽電池モジュールの断面模式図である。It is sectional drawing of the solar cell module which concerns on this invention. 本発明に係る太陽光発電システムの模式図である。It is a schematic diagram of the photovoltaic power generation system which concerns on this invention. 本発明に係る太陽電池の製造システムの構成の一例を示す概略図である。It is the schematic which shows an example of the structure of the manufacturing system of the solar cell which concerns on this invention. 本発明に係る、ベース層とベース電極の位置ずれ頻度の面内分布を示した図である。It is a figure which showed the in-plane distribution of the misalignment frequency of a base layer and a base electrode which concerns on this invention. 本発明に係る、ベース層とベース電極間隙間の面内分布を示した図である。It is a figure which showed the in-plane distribution between the base layer and the base electrode gap which concerns on this invention.

上記のように、近年、太陽電池のベース層とベース電極の位置ずれが問題となっていた。本発明者らは、このような位置ずれを低減させる対策について鋭意検討して、本発明を完成させた。 As described above, in recent years, the misalignment between the base layer of the solar cell and the base electrode has been a problem. The present inventors have earnestly studied measures for reducing such misalignment and completed the present invention.

以下、本発明について、図を参照しながら詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings, but the present invention is not limited thereto.

以下で、本発明の太陽電池の製造方法について、半導体基板としてN型基板を用いた場合を例に取り、図3を用いて説明する。 Hereinafter, the method for manufacturing a solar cell of the present invention will be described with reference to FIG. 3, taking the case where an N-type substrate is used as the semiconductor substrate as an example.

図3は、本発明を適用した裏面電極型太陽電池の製造方法の一例を示す工程フロー図である。 FIG. 3 is a process flow chart showing an example of a method for manufacturing a back electrode type solar cell to which the present invention is applied.

まず、少なくとも第一主表面に誘電体膜を有する半導体基板を準備する。例えば、以下のようにして半導体基板の準備をすることができる。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価元素をドープし、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202を用意し(工程(a))、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などを用いてエッチングする。単結晶シリコン基板は、CZ(Czochralski)法、FZ(Floating zone)法のいずれの方法によって作製されたものでもよい。基板202は必ずしも単結晶シリコン基板である必要はなく、多結晶シリコン基板でもよい。 First, a semiconductor substrate having a dielectric film on at least the first main surface is prepared. For example, the semiconductor substrate can be prepared as follows. An ascut single crystal {100} N-type silicon substrate 202 having a specific resistance of 0.1 to 5 Ω · cm was prepared by doping high-purity silicon with a V-valent element such as phosphorus, arsenic, or antimony (step (a)). , Surface slice damage is etched with a high concentration alkali such as sodium hydroxide or potassium hydroxide having a concentration of 5 to 60%, or a mixed acid of difluoric acid and nitric acid. The single crystal silicon substrate may be produced by either a CZ (Czochralski) method or an FZ (Floating zone) method. The substrate 202 does not necessarily have to be a single crystal silicon substrate, and may be a polycrystalline silicon substrate.

続いて、基板202の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などのアルカリ溶液(濃度1〜10%、温度60〜100℃)中に、基板202を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 irregularities called textures are formed on the surface of the substrate 202. Texture is an effective way to reduce the reflectance of solar cells. For the texture, the substrate 202 is placed in a heated alkaline solution (concentration 1 to 10%, temperature 60 to 100 ° C.) of sodium hydroxide, potassium hydroxide, potassium carbonate, sodium carbonate, sodium hydrogen carbonate, etc. for about 10 to 30 minutes. It is made by immersing. A predetermined amount of 2-propanol may be dissolved in the above solution to accelerate 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。過酸化水素を混合し清浄度を向上させてもよい。 After forming the texture, it is washed with hydrochloric acid, sulfuric acid, nitric acid, hydrofluoric acid, etc., or a mixed solution thereof in an acidic aqueous solution. Hydrogen peroxide may be mixed to improve the cleanliness.

この基板202の第一主表面に、エミッタ層102を形成する(工程(b))。エミッタ層102は基板202と逆の導電型(この場合P型)で厚みが0.05〜1μm程度である。エミッタ層102はBBr等を用いた気相拡散によって形成できる。具体的には、基板202を2枚一組として重ね合わせた状態で熱処理炉に戴置し、BBrと酸素の混合ガスを導入して950〜1050℃で熱処理する。キャリアガスとしては窒素やアルゴンが好適である。また、ホウ素源を含有させた塗布剤を第一主表面全面に塗布し、950〜1050℃で熱処理する方法でもエミッタ層102の形成が可能である。塗布剤としては、例えば、ホウ素源としてホウ酸1〜4%、増粘剤としてポリビニルアルコール0.1〜4%を含有させた水溶液が使用できる。 The emitter layer 102 is formed on the first main surface of the substrate 202 (step (b)). The emitter layer 102 is a conductive type (P type in this case) opposite to that of the substrate 202 and has a thickness of about 0.05 to 1 μm. The emitter layer 102 can be formed by vapor phase diffusion using BBr 3 or the like. Specifically, the substrates 202 are placed in a heat treatment furnace in a state of being stacked as a set of two, and a mixed gas of BBr 3 and oxygen is introduced and heat treatment is performed at 950 to 1050 ° C. Nitrogen or argon is suitable as the carrier gas. The emitter layer 102 can also be formed by applying a coating agent containing a boron source to the entire surface of the first main surface and heat-treating at 950 to 1050 ° C. As the coating agent, for example, an aqueous solution containing 1 to 4% boric acid as a boron source and 0.1 to 4% polyvinyl alcohol as a thickener can be used.

エミッタ層102を形成したら、次工程であるベース層形成のためのマスク303を基板202の両主表面上に形成する(工程(c))。マスク303としては誘電体膜である酸化シリコン膜もしくは窒化シリコン膜等を用いることができる。CVD法を用いれば、導入するガス種を適宜選択することにより、いずれの膜も形成可能である。酸化シリコン膜の場合は、基板202を熱酸化して形成することもできる。その場合、基板202を酸素雰囲気中950〜1100℃、30分〜4時間熱処理することで、100nm程度のシリコン熱酸化膜が形成される。温度、時間、ガス等を適宜選択することで膜厚は任意に変更可能であるが、マスク機能及び次工程の部分開口の容易性を兼ねるためには30〜300nmの膜厚とすることが好ましい。この熱処理は上記のエミッタ層102の形成のための熱処理に引き続いて同一バッチ内で実施してもよい。このようにして、少なくとも第一主表面に誘電体膜を有する半導体基板を準備する。 After the emitter layer 102 is formed, the mask 303 for forming the base layer, which is the next step, is formed on both main surfaces of the substrate 202 (step (c)). As the mask 303, a silicon oxide film or a silicon nitride film which is a dielectric film can be used. By using the CVD method, any film can be formed by appropriately selecting the gas type to be introduced. In the case of a silicon oxide film, the substrate 202 can also be formed by thermal oxidation. In that case, the substrate 202 is heat-treated at 950 to 1100 ° C. for 30 minutes to 4 hours in an oxygen atmosphere to form a silicon thermal oxide film of about 100 nm. The film thickness can be arbitrarily changed by appropriately selecting the temperature, time, gas, etc., but the film thickness is preferably 30 to 300 nm in order to combine the mask function and the ease of partial opening in the next step. .. This heat treatment may be carried out in the same batch following the heat treatment for forming the emitter layer 102. In this way, a semiconductor substrate having a dielectric film on at least the first main surface is prepared.

次いで、このようにして準備した半導体基板の誘電体膜を部分的に除去する。例えば、ベース層101の領域となる部分のマスクを部分的に除去(開口)して、開口部304を形成する(工程(d))。具体的には、開口部304の開口幅が50μm以上250μm以下、開口部304の間の間隔が0.6mm以上2.0mm以下程度で平行線状に開口することができる。マスク303の開口にはフォトリソグラフィー法やエッチングペーストが使用できるが、レーザーでの開口が簡便で好ましい。レーザー源としては、YAG系、YVO系、GdVO系等の第二次高調波が使用できるが、波長が500〜700nm程度であればいかなるレーザー源を用いてもよい。将来的にはさらに短波長のレーザーも利用できると考えられる。レーザーの条件は適宜決定可能であるが、例えば、出力が4〜20W、周波数が10000〜100000Hz、フルエンスが1〜5J/cm、ガルボヘッドを備え、スキャン速度が100〜5000mm/秒、などとすることができる。パソコン等を用いCAD(Computer−aided design)データと連携させることで、加工位置は容易に指定することができる。 Next, the dielectric film of the semiconductor substrate prepared in this manner is partially removed. For example, the mask of the portion to be the region of the base layer 101 is partially removed (opening) to form the opening 304 (step (d)). Specifically, the opening width of the opening 304 is 50 μm or more and 250 μm or less, and the distance between the openings 304 is about 0.6 mm or more and 2.0 mm or less so that the openings can be formed in a parallel line. A photolithography method or an etching paste can be used for the opening of the mask 303, but the opening with a laser is convenient and preferable. As the laser source, a second harmonic such as YAG system, YVO 4 system, GdVO 4 system or the like can be used, but any laser source may be used as long as the wavelength is about 500 to 700 nm. In the future, even shorter wavelength lasers will be available. The laser conditions can be determined as appropriate, but for example, the output is 4 to 20 W, the frequency is 1000 to 100,000 Hz, the fluence is 1 to 5 J / cm 2 , the galvo head is provided, and the scanning speed is 100 to 5000 mm / sec. can do. The processing position can be easily specified by linking with CAD (Computer-aided design) data using a personal computer or the like.

マスク303に開口部304を形成した後、50〜90℃に加熱したKOH、NaOH等のアルカリ水溶液中に基板202を浸漬し、開口部304の不要なエミッタ層102を除去(エッチング)する(工程(e))。これにより、エミッタ層が除去された開口部305が形成される。 After forming the opening 304 in the mask 303, the substrate 202 is immersed in an alkaline aqueous solution such as KOH or NaOH heated to 50 to 90 ° C. to remove (etch) the unnecessary emitter layer 102 of the opening 304 (step). (E)). As a result, the opening 305 from which the emitter layer is removed is formed.

続いてベース層101を形成する(工程(f))。ベース層101の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混合ガス雰囲気下で基板202を熱処理することで、ベース層101となるリン拡散層(N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ベース層101を形成可能である。ベース層101の形成後、マスク303及び表面に形成されたガラスをふっ酸等で除去する。 Subsequently, the base layer 101 is formed (step (f)). A vapor phase diffusion method using phosphorus oxychloride can be used to form the base layer 101. By heat-treating the substrate 202 at 830 to 950 ° C. in an atmosphere of a mixed gas of phosphorus oxychloride, nitrogen and oxygen, a phosphorus diffusion layer (N + layer) to be a base layer 101 is formed. In addition to the vapor phase diffusion method, the base layer 101 can also be formed by spin-coating or printing a phosphorus-containing material and then heat-treating it. After forming the base layer 101, the mask 303 and the glass formed on the surface are removed with hydrofluoric acid or the like.

前述のようなレーザー加工を施してベース層となる領域をマスクに形成すると、レーザースポットが矩形でないため、ベース層101とエミッタ層102の境界に特有の模様(形状)が形成される。レーザー加工により形成したベース層101の上面模式図を図4に示す。図4に示したように、ベース層101と、そのベース層101に隣接するエミッタ層102の境界において、エミッタ層102側から凸となるくさび状の領域407を生じる。このくさび状の領域407は、特にエッチング後に顕在化する。くさび状の領域407の頂角409は70°以上110°以下であり、くさび状の領域407の底辺部の長さ408は1μm以上20μm以下程度である。 When the region to be the base layer is formed on the mask by performing the laser processing as described above, since the laser spot is not rectangular, a pattern (shape) peculiar to the boundary between the base layer 101 and the emitter layer 102 is formed. FIG. 4 shows a schematic top view of the base layer 101 formed by laser processing. As shown in FIG. 4, at the boundary between the base layer 101 and the emitter layer 102 adjacent to the base layer 101, a wedge-shaped region 407 that is convex from the emitter layer 102 side is generated. This wedge-shaped region 407 becomes apparent especially after etching. The apex angle 409 of the wedge-shaped region 407 is 70 ° or more and 110 ° or less, and the length 408 of the bottom portion of the wedge-shaped region 407 is about 1 μm or more and 20 μm or less.

次いで、第一主表面と反対の主表面である第二主表面に反射防止膜307の形成を行う(工程(g))。反射防止膜307としては、窒化シリコン膜や酸化シリコン膜等が利用できる。窒化シリコン膜の場合はプラズマCVD装置を用いて、約100nmの膜厚で製膜する。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る。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。一方、酸化シリコン膜の場合は、CVD法でも形成できるが、熱酸化法により得られる膜の方が高い特性が得られる。また、表面の保護効果を高めるため、あらかじめ基板表面に酸化アルミニウム膜を形成してから、反射防止膜307を形成してもよい。 Next, the antireflection film 307 is formed on the second main surface, which is the main surface opposite to the first main surface (step (g)). As the antireflection film 307, a silicon nitride film, a silicon oxide film, or the like can be used. In the case of a silicon nitride film, a plasma CVD apparatus is used to form a film with a film thickness of about 100 nm. As the reaction gas, monosilane (SiH 4 ) and ammonia (NH 3 ) are often mixed and used, but nitrogen can also be used instead of NH 3 . Further, hydrogen may be mixed with the reaction gas in order to adjust the process pressure, dilute the reaction gas, and promote the bulk passivation effect of the substrate when polycrystalline silicon is used for the substrate. On the other hand, in the case of a silicon oxide film, it can be formed by the CVD method, but the film obtained by the thermal oxidation method has higher characteristics. Further, in order to enhance the surface protection effect, an aluminum oxide film may be formed on the surface of the substrate in advance, and then the antireflection film 307 may be formed.

第一主表面においても、裏面保護膜207として窒化シリコン膜や酸化シリコン膜が利用できる。裏面保護膜207の膜厚は50〜250nmとするのが好適である。第二主表面(受光面)側と同様に窒化シリコン膜の場合はCVD法で、酸化シリコン膜の場合は熱酸化法やCVD法で裏面保護膜207の形成が可能である。また、表面の保護効果を高めるため、あらかじめ基板表面に酸化アルミニウム膜を形成してから、窒化シリコン膜や酸化シリコン膜等を形成してもよい。 Also on the first main surface, a silicon nitride film or a silicon oxide film can be used as the back surface protective film 207. The film thickness of the back surface protective film 207 is preferably 50 to 250 nm. Similar to the second main surface (light receiving surface) side, the back surface protective film 207 can be formed by the CVD method in the case of the silicon nitride film and by the thermal oxidation method or the CVD method in the case of the silicon oxide film. Further, in order to enhance the surface protection effect, an aluminum oxide film may be formed on the surface of the substrate in advance, and then a silicon nitride film, a silicon oxide film, or the like may be formed.

次いで、上記の誘電体膜(マスク303)が部分的に除去された領域に沿って電極を形成する。この電極形成は以下のようにして行うことができる。ベース電極103を、例えばスクリーン印刷法で形成する(工程(h))。例えば、開口幅が30μm以上200μm以下、0.6〜2.0mm間隔の平行線パターンを有する製版を用意しておき、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ペーストをベース層101に沿って印刷する。誘電体膜(マスク303)自体は全て除去されているが、ベース層101の存在する領域は工程(d)で半導体基板の誘電体膜を部分的に除去した部分である。同様にして、エミッタ電極104としてAgペーストを印刷する。ベース電極103用Agペーストとエミッタ電極104用Agペーストは同じでもよいし、違うものを使用してもよい。以上の電極印刷の後、熱処理により窒化シリコン膜等にAg粉末を貫通させ(ファイアースルー)、電極とその下にあるシリコンを導通させる。なお、ベース電極103及びエミッタ電極104の焼成は別々に行うことも可能である。焼成は、通常700℃以上850℃以下の温度で5〜30分間処理することで行われる。 The electrode is then formed along the region where the dielectric film (mask 303) has been partially removed. This electrode formation can be performed as follows. The base electrode 103 is formed by, for example, a screen printing method (step (h)). For example, a plate making having an opening width of 30 μm or more and 200 μm or less and a parallel line pattern at intervals of 0.6 to 2.0 mm is prepared, and an Ag paste obtained by mixing Ag powder and glass frit with an organic binder is applied along the base layer 101. To print. Although the dielectric film (mask 303) itself is completely removed, the region where the base layer 101 exists is a portion where the dielectric film of the semiconductor substrate is partially removed in the step (d). Similarly, the Ag paste is printed as the emitter electrode 104. The Ag paste for the base electrode 103 and the Ag paste for the emitter electrode 104 may be the same or different ones. After the above electrode printing, Ag powder is passed through a silicon nitride film or the like by heat treatment (fire-through), and the electrode and the silicon under it are made conductive. The base electrode 103 and the emitter electrode 104 can be fired separately. Baking is usually carried out by treating at a temperature of 700 ° C. or higher and 850 ° C. or lower for 5 to 30 minutes.

上記ベース層101とベース電極103の数は、80〜260本にも及ぶため、その位置合わせは容易ではない。レーザー加工時の位置ずれ、電極印刷時の位置ずれ、版の伸び等のずれ要因が複合されて電極が形成されるためである。あらかじめ測長機等でレーザーの位置、電極の位置をそれぞれ測定しておく方法も考えられるが、ずれの要因は唯一ではないため、有効ではない。 Since the number of the base layer 101 and the base electrode 103 reaches 80 to 260, it is not easy to align them. This is because the electrode is formed by combining misalignment factors such as misalignment during laser processing, misalignment during electrode printing, and plate elongation. It is conceivable to measure the position of the laser and the position of the electrode with a length measuring machine or the like in advance, but it is not effective because the cause of the deviation is not the only one.

本発明の太陽電池の製造方法では、誘電体膜を部分的に除去する工程と電極を形成する工程を実施した後の半導体基板に対して、誘電体膜が部分的に除去された領域の位置と形成した電極の位置の相対的な位置関係を測定する工程を有する。この例の場合、具体的には、ベース層101とベース電極103の相対的な位置関係を、例えば顕微鏡などを用いて実際にベース層101とベース電極103が形成された基板を観察し、測定する。そして、この測定された位置関係に基づいて、新たに準備した少なくとも第一主表面にマスク(誘電体膜)303を有する半導体基板202に対して、そのマスク303を部分的に除去する領域の位置を調整した後に、そのマスク303を部分的に除去する。すなわち、本発明では、測定された相対的な位置関係が、レーザーの加工位置にフィードバックされ、その後、別の基板の誘電体膜がレーザーにより部分的に除去される。観察及び測定を行う箇所はベース電極全部でもよいし、基板の面内を例えば3×3や6×7等の領域に分割して各領域を1点ずつ観察してもよい。 In the method for manufacturing a solar cell of the present invention, the position of the region where the dielectric film is partially removed with respect to the semiconductor substrate after performing the steps of partially removing the dielectric film and forming the electrodes. It has a step of measuring the relative positional relationship between the positions of the formed electrodes. In the case of this example, specifically, the relative positional relationship between the base layer 101 and the base electrode 103 is measured by observing the substrate on which the base layer 101 and the base electrode 103 are actually formed by using, for example, a microscope. To do. Then, based on the measured positional relationship, the position of the region where the mask 303 is partially removed with respect to the newly prepared semiconductor substrate 202 having the mask (dielectric film) 303 on at least the first main surface. After adjusting, the mask 303 is partially removed. That is, in the present invention, the measured relative positional relationship is fed back to the processing position of the laser, and then the dielectric film of another substrate is partially removed by the laser. The points to be observed and measured may be the entire base electrode, or the in-plane of the substrate may be divided into regions such as 3 × 3 and 6 × 7, and each region may be observed one by one.

相対的な位置関係を測定するために観察する基板202は複数枚が好ましいが、1枚でもよい。印刷された基板202の全数を観察してもよいし、抜き取り検査で数枚〜数百枚に1度の頻度で観察してもよく、製造の規模と観察に要する時間から適宜決定されてよい。また、必ずしも製品である必要はなく、少なくとも誘電体膜が部分的に除去されたベース層領域形成工程と電極形成工程を経たダミー基板であってもよい。 The number of substrates 202 to be observed for measuring the relative positional relationship is preferably a plurality, but may be one. The entire number of printed substrates 202 may be observed, or may be observed at a frequency of once every several to several hundreds in a sampling inspection, and may be appropriately determined from the scale of production and the time required for observation. .. Further, it does not necessarily have to be a product, and may be a dummy substrate that has undergone at least a base layer region forming step and an electrode forming step in which the dielectric film is partially removed.

相対的な位置関係の測定の具体的な方法としては、ベース電極端とベース領域(ベース層)端の距離を測定する方法がある。主にずれが問題となるのは電極の長手方向に直交する方向であるから、この方向についてのみ測定を行ってもよい。図5にベース層101とベース電極103の相対位置を示す上面模式図を示す。ベース電極端とベース層端の距離は上側の距離504、下側の距離505の2つの距離で定義できる。図5(a)のように、ベース電極103がベース層101内に完全に収まっていれば、距離504、505のいずれも有限の(0でない)値が得られる。一方で、図5(b)のように、ズレが発生していると、上側の距離504は0と測定される。換言すれば、距離504、505のいずれかが0であれば、ずれが発生していると判断される。ずれ量の決定方法としては、距離504、505の値の大きい方を用いる方法、電極幅及びベース領域幅を同時に測定し加減算によりはみ出し量を推算する方法等がある。 As a specific method for measuring the relative positional relationship, there is a method for measuring the distance between the base electrode end and the base region (base layer) end. Since deviation is mainly a problem in the direction orthogonal to the longitudinal direction of the electrode, the measurement may be performed only in this direction. FIG. 5 shows a schematic top view showing the relative positions of the base layer 101 and the base electrode 103. The distance between the base electrode end and the base layer end can be defined by two distances, an upper distance 504 and a lower distance 505. As shown in FIG. 5A, if the base electrode 103 is completely contained in the base layer 101, a finite (non-zero) value can be obtained for both the distances 504 and 505. On the other hand, as shown in FIG. 5B, when the deviation occurs, the upper distance 504 is measured as 0. In other words, if any of the distances 504 and 505 is 0, it is determined that the deviation has occurred. As a method of determining the deviation amount, there are a method of using the larger value of the distances 504 and 505, a method of simultaneously measuring the electrode width and the base region width, and a method of estimating the protrusion amount by addition and subtraction.

ずれ量が決定されたら、ベース層形成位置の補正量を決定する。ベース電極103をベース層101の中央に配置させるためには、基板面内の選択した座標ごとに、距離504、505の値が同じになるように補正するのがよい。はみ出し量を負の値として距離504、505を定義し直してから補正量を決定する方が収束は早くなる。 Once the amount of deviation is determined, the amount of correction for the base layer formation position is determined. In order to arrange the base electrode 103 in the center of the base layer 101, it is preferable to correct the distances 504 and 505 so that the values are the same for each selected coordinate in the substrate surface. Convergence will be faster if the distances 504 and 505 are redefined with the amount of protrusion as a negative value and then the amount of correction is determined.

また、ずれの具体的な量を求めるのでなく、ずれの頻度を求める方法でもよい。すなわち、ベース層101内にベース電極103が収まっているか否かを複数の基板に対して観察(測定)し、ずれの頻度(確率)を算出する。より具体的には、距離504、505のいずれかが0である座標データを蓄積し、基板内の座標ごとに、上側へのずれ(距離504が0)、下側へのずれ(距離505が0)のそれぞれの場合について、ずれ発生頻度として、ずれ発生枚数÷観察枚数×100(%)を算出する。ずれ量の大きい座標(位置)であるほどずれ発生頻度は大きくなる。この場合のベース層形成位置の補正量は1回あたり1〜50μmであることが好ましい。一度に大きく調整すると、全体のバランスが狂ってくるためである。 Further, instead of obtaining a specific amount of deviation, a method of obtaining the frequency of deviation may be used. That is, whether or not the base electrode 103 is contained in the base layer 101 is observed (measured) on a plurality of substrates, and the frequency (probability) of deviation is calculated. More specifically, coordinate data in which either the distance 504 or the distance 505 is 0 is accumulated, and the upward deviation (distance 504 is 0) and the downward deviation (distance 505 is 0) for each coordinate in the substrate. For each case of 0), the number of occurrences of deviation ÷ the number of observations × 100 (%) is calculated as the frequency of occurrence of deviation. The larger the amount of deviation (position), the greater the frequency of deviation. In this case, the correction amount of the base layer forming position is preferably 1 to 50 μm each time. This is because if you make large adjustments at once, the overall balance will be lost.

以上のような、基板内の領域ごとにベース層形成位置を調整する操作を繰り返すと、図6に示すように、ベース層101の中心線606が不連続となる箇所607が発生し、ベース層101が一直線上に形成されなくなる。ベース層101がこのような構造をとることで、ベース層101とベース電極103の位置ずれを減少させることができる。 When the operation of adjusting the base layer forming position for each region in the substrate is repeated as described above, as shown in FIG. 6, a portion 607 in which the center line 606 of the base layer 101 is discontinuous is generated, and the base layer is formed. 101 is no longer formed in a straight line. By adopting such a structure in the base layer 101, the misalignment between the base layer 101 and the base electrode 103 can be reduced.

次に、本発明の太陽電池の第一の実施態様について図6等を参照して説明する。本発明の第一の実施態様の太陽電池は、半導体基板の第一主表面に、ベース層101とそのベース層101に隣接するエミッタ層102を有し、ベース層101上にベース電極103が配置されている太陽電池であって、ベース層101が第一主表面上において長さと幅を有する線状の領域612を有しており、線状の領域612はその線状の領域612の長さより短い直線状の領域614を有しており、その直線状の領域614は線状の領域612の他の直線状の領域614の延長上からずれた位置に配置されたものを含む。 Next, the first embodiment of the solar cell of the present invention will be described with reference to FIG. 6 and the like. The solar cell of the first embodiment of the present invention has a base layer 101 and an emitter layer 102 adjacent to the base layer 101 on the first main surface of the semiconductor substrate, and the base electrode 103 is arranged on the base layer 101. In the solar cell, the base layer 101 has a linear region 612 having a length and a width on the first main surface, and the linear region 612 is based on the length of the linear region 612. It has a short linear region 614, the linear region 614 including those located offset from the extension of the other linear region 614 of the linear region 612.

このように、直線状の領域614が他の直線状の領域614の延長上からずれた位置に配置されたものを含む太陽電池であれば、第一主表面の面内で見たときに、ベース層101とベース電極103の位置ずれを小さくすることができ、特性が良く、特性のばらつきの小さい太陽電池とすることができる。 As described above, if the solar cell includes a solar cell in which the linear region 614 is arranged at a position deviated from the extension of the other linear region 614, when viewed in the plane of the first main surface, The misalignment between the base layer 101 and the base electrode 103 can be reduced, and a solar cell having good characteristics and small variations in characteristics can be obtained.

また、ベース層101の幅は50μm以上250μm以下であり、ベース電極103の幅は30μm以上200μm以下であることが好ましい。このようなベース層101及びベース電極103の幅であれば、ベース層101とベース電極103の位置ずれがより効果的に低減され、より特性の良い太陽電池とすることができる。 Further, it is preferable that the width of the base layer 101 is 50 μm or more and 250 μm or less, and the width of the base electrode 103 is 30 μm or more and 200 μm or less. With such a width of the base layer 101 and the base electrode 103, the misalignment between the base layer 101 and the base electrode 103 can be more effectively reduced, and a solar cell having better characteristics can be obtained.

また、エミッタ層102は、図4に示すように、ベース層101とそのベース層101に隣接するエミッタ層102の境界において、エミッタ層102側から凸となるくさび状の領域407を有しており、くさび状の領域407の底辺部の長さ408が1μm以上20μm以下であり、くさび状の領域407の頂部の角度409が70°以上110°以下であることが好ましい。ベース層101とエミッタ層102の境界がこのような形状であれば、境界近傍に電極が形成された場合、くさび状の領域407がない場合と比べてベース層101とベース電極103との接触面積が増加するため、相対的にコンタクト抵抗が低減され、また、電極の接着強度も相対的に大きくなる。 Further, as shown in FIG. 4, the emitter layer 102 has a wedge-shaped region 407 that is convex from the emitter layer 102 side at the boundary between the base layer 101 and the emitter layer 102 adjacent to the base layer 101. It is preferable that the length 408 of the bottom portion of the wedge-shaped region 407 is 1 μm or more and 20 μm or less, and the angle 409 of the top of the wedge-shaped region 407 is 70 ° or more and 110 ° or less. If the boundary between the base layer 101 and the emitter layer 102 has such a shape, the contact area between the base layer 101 and the base electrode 103 when an electrode is formed near the boundary is compared with the case where there is no wedge-shaped region 407. Therefore, the contact resistance is relatively reduced, and the adhesive strength of the electrodes is also relatively large.

以上では、裏面電極型太陽電池への本発明の適用例について述べた。しかしながら、本発明はこれには限定されずに、レーザーで基板表面の保護膜(誘電体膜)を除去し、該保護膜除去箇所に直接電極を形成する太陽電池の製造方法にも適用することができる。すなわち、窒化シリコン膜や酸化シリコン膜等の誘電体膜で基板表面を保護した基板に対し、レーザーを局所的にパターン状に照射して、窒化シリコン膜や酸化シリコン膜に電極接触のための開口を設けるものである。レーザー処理により保護膜量(=保護膜の厚さ×面積)は1/10以下にまで除去することができる。これによりファイアースルーの必要がなくなり、電極の低温焼成が可能となって、太陽電池の製造工程の自由度を広げることができる。 In the above, an example of application of the present invention to a back electrode type solar cell has been described. However, the present invention is not limited to this, and is also applicable to a method for manufacturing a solar cell in which a protective film (dielectric film) on the surface of a substrate is removed by a laser and an electrode is directly formed at a portion where the protective film is removed. Can be done. That is, the substrate whose surface is protected by a dielectric film such as a silicon nitride film or a silicon oxide film is locally irradiated with a laser in a pattern to open an opening for electrode contact with the silicon nitride film or the silicon oxide film. Is provided. The amount of protective film (= thickness of protective film x area) can be removed to 1/10 or less by laser treatment. This eliminates the need for fire-through, enables low-temperature firing of electrodes, and expands the degree of freedom in the manufacturing process of solar cells.

上述した本発明の太陽電池の製造方法に対応した、本発明の太陽電池の第二の実施態様について、図7(a)及び図7(b)を参照して説明する。本発明の第二の実施態様の太陽電池は図7(a)に示すように、半導体基板702の第一主表面に拡散層720を有し、その拡散層720上に所定の膜厚の誘電体膜(パッシベーション膜)722を有する第1の領域724と所定の膜厚よりも薄い誘電体膜を備えているか又は誘電体膜を備えていない第2の領域726を有しており、第2の領域726の少なくとも一部に電極728が配置されている太陽電池である。第2の領域726は図7(b)に示すように第一主表面上において長さと幅を有する線状の領域712を有しており、線状の領域712はその線状の領域712の長さより短い直線状の領域714を有しており、その直線状の領域714は線状の領域712の他の直線状の領域714の延長上からずれた位置に配置されたものを含むものであり、第2の領域726において電極728が形成されていない領域の単位面積当たりの誘電体膜量が第1の領域724の単位面積当たりの誘電体膜量の1/10以下である。 A second embodiment of the solar cell of the present invention corresponding to the above-described method for manufacturing the solar cell of the present invention will be described with reference to FIGS. 7 (a) and 7 (b). As shown in FIG. 7A, the solar cell of the second embodiment of the present invention has a diffusion layer 720 on the first main surface of the semiconductor substrate 702, and a dielectric having a predetermined film thickness is placed on the diffusion layer 720. It has a first region 724 having a body film (passion film) 722 and a second region 726 having a dielectric film thinner than a predetermined thickness or not having a dielectric film, and having a second region. A solar cell in which electrodes 728 are arranged in at least a part of region 726. The second region 726 has a linear region 712 having a length and a width on the first main surface as shown in FIG. 7 (b), and the linear region 712 is the linear region 712 of the linear region 712. It has a linear region 714 shorter than the length, the linear region 714 including one arranged at a position offset from the extension of the other linear region 714 of the linear region 712. The amount of the dielectric film per unit area of the region where the electrode 728 is not formed in the second region 726 is 1/10 or less of the amount of the dielectric film per unit area of the first region 724.

このように、直線状の領域714が他の直線状の領域714の延長上からずれた位置に配置されたものを含む太陽電池であれば、上述したように、第一主表面の面内で見たときに、第2の領域726と電極728の位置ずれを小さくすることができる。また、第2の領域726において電極728が形成されていない領域の単位面積当たりの誘電体膜量が第1の領域の単位面積当たりの誘電体膜量の1/10以下であることにより、上述したように、電極728とその下にある基板との接触を形成する際にファイアースルーの必要がなくなるため、電極728の低温焼成が可能となり、太陽電池の製造工程の自由度を広げることができる。 As described above, in the case of a solar cell including a solar cell in which the linear region 714 is arranged at a position deviated from the extension of the other linear region 714, as described above, in the plane of the first main surface. When viewed, the misalignment between the second region 726 and the electrode 728 can be reduced. Further, the amount of the dielectric film per unit area of the region where the electrode 728 is not formed in the second region 726 is 1/10 or less of the amount of the dielectric film per unit area of the first region. As described above, since the need for fire-through is eliminated when forming contact between the electrode 728 and the substrate under the electrode 728, low-temperature firing of the electrode 728 becomes possible, and the degree of freedom in the manufacturing process of the solar cell can be expanded. ..

また、第2の領域726の幅は50μm以上250μm以下であり、電極728の幅は30μm以上200μm以下であることが好ましい。このような第2の領域726及び電極728の幅であれば、第2の領域726と電極728の位置ずれがより効果的に低減された太陽電池とすることができる。 Further, it is preferable that the width of the second region 726 is 50 μm or more and 250 μm or less, and the width of the electrode 728 is 30 μm or more and 200 μm or less. With such a width of the second region 726 and the electrode 728, the solar cell can be obtained in which the misalignment between the second region 726 and the electrode 728 is more effectively reduced.

また、第1の領域724は、第2の領域724とその第2の領域724に隣接する第1の領域724の境界において、第1の領域724側から凸となるくさび状の領域を有しており、くさび状の領域の底辺部の長さが1μm以上20μm以下であり、くさび状の領域の頂部の角度が70°以上110°以下であることが好ましい。第1の領域724と第2の領域726の境界がこのような形状であれば、境界近傍に電極が形成された場合、電極にアンカー効果が発現し、くさび状の領域がない場合と比べて電極の接着強度が相対的に大きくなる。 Further, the first region 724 has a wedge-shaped region that is convex from the first region 724 side at the boundary between the second region 724 and the first region 724 adjacent to the second region 724. It is preferable that the length of the bottom portion of the wedge-shaped region is 1 μm or more and 20 μm or less, and the angle of the top portion of the wedge-shaped region is 70 ° or more and 110 ° or less. If the boundary between the first region 724 and the second region 726 has such a shape, when an electrode is formed near the boundary, an anchor effect is exhibited in the electrode, as compared with the case where there is no wedge-shaped region. The adhesive strength of the electrodes is relatively large.

上述した本発明の太陽電池は、太陽電池モジュールに内蔵することができる。本発明の太陽電池が内蔵された太陽電池モジュールの一例の概観を図8に示す。図8には、裏面電極型の太陽電池を内蔵した太陽電池モジュールの例を示しているが、これに限定されず、本発明の他の型の太陽電池を内蔵した太陽電池モジュールとすることもできる。上述した本発明の太陽電池800は、太陽電池モジュール860内ではタイル状に敷き詰められた構造をなす。 The solar cell of the present invention described above can be incorporated in the solar cell module. FIG. 8 shows an overview of an example of a solar cell module incorporating the solar cell of the present invention. FIG. 8 shows an example of a solar cell module having a built-in back electrode type solar cell, but the present invention is not limited to this, and a solar cell module containing another type of solar cell of the present invention may be used. it can. The solar cell 800 of the present invention described above has a structure in which the solar cell module 860 is laid out in a tile shape.

太陽電池モジュール860内では、隣接する太陽電池800同士が数枚〜数10枚電気的に直列に接続され、ストリングと呼ばれる直列回路を構成している。ストリングの概観を図9に示す。図9は、通常人目に触れることのないモジュール内部裏面側の模式図に相当する。また、フィンガー電極やバスバーは図示されていない。直列接続にするため、図9に示したように、隣接する太陽電池800のPバスバー(基板のP型層に接合したフィンガー電極に接続されているバスバー電極)とNバスバー(基板のN型層に接合したフィンガー電極に接続されているバスバー電極)同士がタブリード線861などで接続されている。 In the solar cell module 860, several to several tens of adjacent solar cells 800 are electrically connected in series to form a series circuit called a string. An overview of the strings is shown in FIG. FIG. 9 corresponds to a schematic view of the back side inside the module, which is normally invisible to the public. Also, finger electrodes and busbars are not shown. As shown in FIG. 9, the P bus bar (bus bar electrode connected to the finger electrode bonded to the P type layer of the substrate) and the N bus bar (N type layer of the substrate) of the adjacent solar cell 800 are connected in series. (Busbar electrodes connected to the finger electrodes joined to the above) are connected to each other by a tab lead wire 861 or the like.

太陽電池モジュール860の断面模式図を図10に示す。上述のようにストリングは、複数の太陽電池800を、バスバー電極822にリード線861を接続することで構成される。該ストリングは、通常EVA(エチレンビニルアセテート)などの透光性の充填剤872で封止され、非受光面側はPET(ポリエチレンテレフタラート)などの耐候性樹脂フィルム873、受光面はソーダライムガラスなどの透光性で機械的強度が強い受光面保護材料871で覆われている。充填剤872としては、上記EVAの他、ポリオレフィン、シリコーンなどが使用できる。 A schematic cross-sectional view of the solar cell module 860 is shown in FIG. As described above, the string is composed of a plurality of solar cells 800 connected to the bus bar electrode 822 with a lead wire 861. The string is usually sealed with a translucent filler 872 such as EVA (ethylene vinyl acetate), the non-light receiving surface side is a weather resistant resin film 873 such as PET (polyethylene terephthalate), and the light receiving surface is soda lime glass. It is covered with a light receiving surface protective material 871 that is translucent and has strong mechanical strength. As the filler 872, polyolefin, silicone and the like can be used in addition to the above EVA.

さらにこのモジュールを用いて太陽光発電システムを製造すること、及び構成することもできる。図11は本発明のモジュールを連結した太陽光発電システムの基本構成を示したものである。複数の太陽電モジュール16が配線15で直列に連結され、インバータ17を経由して外部負荷回路18に発電電力を供給する。図11には示していないが、当該システムは発電した電力を蓄電する2次電池をさらに備えていて良い。 In addition, this module can be used to manufacture and configure photovoltaic systems. FIG. 11 shows the basic configuration of a photovoltaic power generation system in which the modules of the present invention are connected. A plurality of solar power modules 16 are connected in series by wiring 15 and supply generated power to the external load circuit 18 via the inverter 17. Although not shown in FIG. 11, the system may further include a secondary battery for storing the generated power.

以上では、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にリン、ヒ素、アンチモン等を拡散させ、ベース層形成にはホウ素、Al等を拡散させればよく、P型基板を本発明の太陽電池の製造方法及び太陽電池に適用可能であることは自明である。 In the above, the case of the N-type substrate has been described as an example, but in the case of the P-type substrate, phosphorus, arsenic, antimony, etc. may be diffused to form the emitter layer, and boron, Al, etc. may be diffused to form the base layer. , It is obvious that the P-type substrate can be applied to the method for manufacturing a solar cell of the present invention and a solar cell.

次に、本発明の太陽電池の製造システムについて、図12を参照して説明する。図12は、本発明に係る太陽電池の製造システムの構成の一例を示す概略図である。太陽電池の製造システム900は、少なくとも、半導体基板の第一主表面の誘電体膜を部分的に除去する誘電体膜除去装置902と、誘電体膜が部分的に除去された領域に沿って電極を形成する電極形成装置904と、電極形成装置904で電極が形成された後の半導体基板の第一主表面を検査して、誘電体膜が部分的に除去された領域の位置と形成された電極の位置の相対的な位置関係のデータを取得する外観検査装置906と、取得したデータに基づいて、誘電体膜を部分的に除去する領域の位置を調整する補正値を決定し、該補正値を誘電体膜除去装置902にフィードバックするデータ解析装置908とを有するものである。このように、太陽電池の製造システムが誘電体膜除去装置902、電極形成装置904、外観検査装置906及びデータ解析装置908を備え、それらを連携させることにより、誘電体膜を部分的に除去した領域と電極との位置ずれを効率的に低減し、太陽電池の製造歩留りを向上させることができる。それにより、製造した太陽電池を安価なものとすることができる。 Next, the solar cell manufacturing system of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 12 is a schematic view showing an example of the configuration of the solar cell manufacturing system according to the present invention. The solar cell manufacturing system 900 includes at least a dielectric film removing device 902 that partially removes the dielectric film on the first main surface of the semiconductor substrate, and electrodes along the region where the dielectric film is partially removed. The first main surface of the semiconductor substrate after the electrodes were formed by the electrode forming apparatus 904 and the electrode forming apparatus 904 was inspected to form the position of the region where the dielectric film was partially removed. Based on the visual inspection device 906 that acquires the data of the relative positional relationship of the electrode positions and the acquired data, a correction value for adjusting the position of the region where the dielectric film is partially removed is determined, and the correction value is determined. It has a data analysis device 908 that feeds back the value to the dielectric film removing device 902. As described above, the solar cell manufacturing system includes the dielectric film removing device 902, the electrode forming device 904, the visual inspection device 906, and the data analysis device 908, and by linking them, the dielectric film is partially removed. The misalignment between the region and the electrode can be efficiently reduced, and the manufacturing yield of the solar cell can be improved. As a result, the manufactured solar cell can be made inexpensive.

誘電体膜除去装置902はレーザー加工装置であってもよく、電極形成装置904はスクリーン印刷装置であってもよい。例えば、スクリーン印刷装置(電極形成装置904)でスクリーン印刷後に、外観検査装置906で外観検査し、得られたデータを用いデータ解析装置908でレーザー加工位置の調整を行い、レーザー加工装置(誘電体膜除去装置902)のレーザー加工レシピにフィードバックするものである。このように、レーザー加工装置とスクリーン印刷装置を用いることにより、安価に位置ずれを低減することができ、安価な太陽電池を製造することができる。また、データ解析装置908は単独で設けてもよいし、外観検査装置906やレーザー加工装置902と一体化させてもよい。CCDカメラ等を用いて画像データを電気信号に変換し、外観検査装置906、データ解析装置908、レーザー加工装置902をネットワーク接続すれば、一連の動作をすべて自動で行うことも可能である。 The dielectric film removing device 902 may be a laser processing device, and the electrode forming device 904 may be a screen printing device. For example, after screen printing with a screen printing device (electrode forming device 904), a visual inspection is performed with the visual inspection device 906, and the obtained data is used to adjust the laser processing position with the data analysis device 908, and the laser processing device (dielectric material) is used. It feeds back to the laser processing recipe of the film removing device 902). As described above, by using the laser processing device and the screen printing device, the misalignment can be reduced at low cost, and an inexpensive solar cell can be manufactured. Further, the data analysis device 908 may be provided independently, or may be integrated with the visual inspection device 906 and the laser processing device 902. If the image data is converted into an electric signal using a CCD camera or the like and the visual inspection device 906, the data analysis device 908, and the laser processing device 902 are connected to the network, it is possible to automatically perform all the series of operations.

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、本発明はこれらに限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples and Comparative Examples, but the present invention is not limited thereto.

(実施例1)
本発明の太陽電池の製造方法を用い太陽電池の作製を行った。まず、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20枚を用意した。次に、熱濃水酸化カリウム水溶液により該シリコン基板のダメージ層を除去した。その後、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。
(Example 1)
A solar cell was manufactured using the method for manufacturing a solar cell of the present invention. First, 20 phosphorus-doped {100} N-type ascut silicon substrates having a thickness of 200 μm and a specific resistance of 1 Ω · cm were prepared. Next, the damaged layer of the silicon substrate was removed with a hot concentrated potassium hydroxide aqueous solution. Then, it was immersed in a potassium hydroxide / 2-propanol aqueous solution at 72 ° C. to form a texture, and then washed in a hydrochloric acid / hydrogen peroxide mixed solution heated to 75 ° C.

次いで、基板にP型拡散層(エミッタ層)を形成した。基板を2枚一組として重ね合わせた状態で熱処理炉に戴置し、BBrと酸素とアルゴンの混合ガスを導入して1000℃で10分熱処理を行った。基板に形成したP型拡散層を四探針法で測定した結果、シート抵抗は50Ωとなった。 Next, a P-type diffusion layer (emitter layer) was formed on the substrate. The substrates were placed in a heat treatment furnace in a state of being stacked as a set of two, and a mixed gas of BBr 3 and oxygen and argon was introduced and heat treatment was performed at 1000 ° C. for 10 minutes. As a result of measuring the P-type diffusion layer formed on the substrate by the four-probe method, the sheet resistance was 50Ω.

この基板を1000℃、3時間酸素雰囲気中で熱酸化して基板表面にマスク(誘電体膜)を形成した。基板の裏面のマスクをレーザーで開口した。レーザー源はNd:YVOの第二次高調波を用いた。開口パターンは、間隔が1.2mmの平行線状とした。出力は18W、スキャン速度は600mm/秒とした。開口部が形成された基板を、80℃のKOHに浸漬してその開口部のエミッタ層を除去した。 This substrate was thermally oxidized at 1000 ° C. for 3 hours in an oxygen atmosphere to form a mask (dielectric film) on the surface of the substrate. The mask on the back of the substrate was opened with a laser. The laser source used was the second harmonic of Nd: YVO 4 . The opening pattern was a parallel line with an interval of 1.2 mm. The output was 18 W and the scan speed was 600 mm / sec. The substrate on which the opening was formed was immersed in KOH at 80 ° C. to remove the emitter layer of the opening.

次に、オキシ塩化リン雰囲気下で、870℃で基板の受光面同士を重ね合わせた状態で40分間熱処理し、開口部にリン拡散層(ベース層)を形成した。この後、その基板を濃度12%のふっ酸に浸漬することでマスク及び表面ガラスを除去した。 Next, in an atmosphere of phosphorus oxychloride, heat treatment was performed at 870 ° C. for 40 minutes with the light receiving surfaces of the substrates overlapped with each other to form a phosphorus diffusion layer (base layer) at the opening. After that, the mask and the surface glass were removed by immersing the substrate in hydrofluoric acid having a concentration of 12%.

以上の処理の後、プラズマCVD装置を用いて窒化シリコン膜を基板の両面に形成した。窒化シリコン膜の膜厚は表裏面とも100nmとした。この時点で、顕微鏡を用いベース層幅を測定したところ、複数基板において概ね190μmであった。 After the above processing, silicon nitride films were formed on both sides of the substrate using a plasma CVD apparatus. The film thickness of the silicon nitride film was 100 nm on both the front and back surfaces. At this point, when the base layer width was measured using a microscope, it was approximately 190 μm on the plurality of substrates.

次に、Agペーストをベース層上及びエミッタ層上にそれぞれ印刷してベース電極を形成し、乾燥した。これを780℃の空気雰囲気下で焼成した。以上で、ベース層とベース電極の相対的な位置関係を測定するための基板(第1サイクルの基板)を作製した。 Next, the Ag paste was printed on the base layer and the emitter layer, respectively, to form a base electrode, and dried. This was fired in an air atmosphere of 780 ° C. With the above, a substrate (the substrate of the first cycle) for measuring the relative positional relationship between the base layer and the base electrode was prepared.

完成した第1サイクルの基板20枚について、顕微鏡を用いてベース電極近傍の観察を行いベース層とベース電極の位置ずれの判定を行った。基板面内を6×7の42の領域に分割し、各領域で1点ずつ観察した。第1サイクルの基板のずれ発生頻度を基板面内でマッピングした結果を図13(a)及び(b)に示す。ベース層に対し、ベース電極が上側にずれた場合が(a)、下側にずれた場合が(b)である。図13(a)と(b)を比較すると、この第1サイクルの基板ではベース層に対しベース電極が上側にずれている頻度が高く、特に基板の右下側でずれが多く発生していることがわかる。印刷製版の伸び量が面内で異なるため、ベース電極が完全な平行線とはならず、ベース層と完全に一致できなかったものと考えられる。 With respect to the completed 20 substrates of the first cycle, the vicinity of the base electrode was observed using a microscope to determine the positional deviation between the base layer and the base electrode. The inside of the substrate surface was divided into 42 regions of 6 × 7, and one point was observed in each region. The results of mapping the frequency of occurrence of substrate displacement in the first cycle in the substrate plane are shown in FIGS. 13 (a) and 13 (b). The case where the base electrode is displaced upward with respect to the base layer is (a), and the case where the base electrode is displaced downward is (b). Comparing FIGS. 13A and 13B, in this first cycle substrate, the base electrode is frequently displaced upward with respect to the base layer, and the displacement is particularly large on the lower right side of the substrate. You can see that. It is probable that the base electrodes did not become completely parallel lines and could not completely match the base layer because the amount of elongation of the printing plate making was different in the plane.

この測定結果を受け、1回目のレーザー加工位置の調整を行った。具体的には、基板の右下を30μm、左下部を2μm、それぞれ図中上側に修正した。この位置でレーザー加工を行い、KOHエッチング工程以降は上述したのと同様の工程で20枚のセル作製を行った(第2サイクルの基板)。完成した基板20枚の電極近傍の観察を行い、位置ずれの判定を行った。前述したのと同様に、ベース層に対し、ベース電極が上側にずれた場合が図13(c)、下側にずれた場合が図13(d)である。図13(a)及び(b)に比べ、基板の右側のずれ頻度は改善されているのがわかるが、依然上側へのずれ頻度がやや高い。 Based on this measurement result, the first laser machining position was adjusted. Specifically, the lower right of the substrate was modified to 30 μm and the lower left was modified to 2 μm, respectively, on the upper side in the figure. Laser processing was performed at this position, and after the KOH etching process, 20 cells were produced in the same process as described above (second cycle substrate). The vicinity of the electrodes of the 20 completed substrates was observed, and the misalignment was determined. Similar to the above, FIG. 13 (c) shows a case where the base electrode is displaced upward with respect to the base layer, and FIG. 13 (d) is a case where the base electrode is displaced downward with respect to the base layer. It can be seen that the shift frequency on the right side of the substrate is improved as compared with FIGS. 13 (a) and 13 (b), but the shift frequency on the upper side is still slightly higher.

この測定結果を受け、2回目のレーザー加工位置の調整を行った。具体的には、基板の下部のずれ頻度の大きい領域をそれぞれ20μm、図中の上側に修正した。この位置でレーザー加工を行い、KOHエッチング工程以降は上述したのと同様の工程でセル作製を行った(第3のサイクルの基板)。完成した基板20枚の電極近傍の観察を行い、位置ずれの判定を行った。ベース層に対し、ベース電極が上側にずれた場合が図13(e)、下側にずれた場合が図13(f)である。位置ずれは面内でほとんど見られなくなった。 Based on this measurement result, the laser machining position was adjusted for the second time. Specifically, the regions of the lower part of the substrate having a high deviation frequency were corrected to 20 μm each on the upper side in the drawing. Laser processing was performed at this position, and after the KOH etching process, cells were produced in the same process as described above (the substrate in the third cycle). The vicinity of the electrodes of the 20 completed substrates was observed, and the misalignment was determined. FIG. 13 (e) shows a case where the base electrode is displaced upward with respect to the base layer, and FIG. 13 (f) is a case where the base electrode is displaced downward. The misalignment was hardly seen in the plane.

(実施例2)
実施例1で作製した第1サイクルの基板1枚を抜き取り、ベース層端とベース電極端間の距離(すなわち、ベース層端と電極端の間の隙間の量、図5における距離504、505に相当)の測定を行った。基板面内を6×7の42の領域に分割し、各領域で1点ずつ測定した。この際、同時に電極幅も測定した。電極がベース層からはみ出している箇所においては、次式を用いて、ベース層端とベース電極端間の距離の値を負数まで拡張して求めた。
(電極がベース層からはみ出している箇所におけるベース層端とベース電極端間の距離)
=(ベース層幅)−(電極端とベース層端間の距離)−(電極幅)
・・・式(1)
(Example 2)
One substrate of the first cycle produced in Example 1 was extracted, and the distance between the base layer end and the base electrode end (that is, the amount of the gap between the base layer end and the electrode end, the distances 504 and 505 in FIG. 5 was set. (Equivalent) was measured. The inside of the substrate surface was divided into 42 regions of 6 × 7, and one point was measured in each region. At this time, the electrode width was also measured at the same time. At the location where the electrode protrudes from the base layer, the value of the distance between the base layer end and the base electrode end was extended to a negative number using the following equation.
(Distance between the base layer end and the base electrode end where the electrode protrudes from the base layer)
= (Base layer width)-(Distance between electrode end and base layer end)-(Electrode width)
... Equation (1)

隙間の量を基板面内でマッピングした結果を図14(a)及び(b)に示す。上側隙間(図5の上側の距離504に相当)が(a)、下側隙間(図5の下側の距離505に相当)が(b)である。負数はベース電極がベース層からはみ出していることを示している。負数の箇所に注目すると、基板の左下および右下でベース電極が上側にずれ、基板の右上の方でわずかに下側にずれているのがわかる。 The results of mapping the amount of the gap in the substrate surface are shown in FIGS. 14 (a) and 14 (b). The upper gap (corresponding to the upper distance 504 in FIG. 5) is (a), and the lower gap (corresponding to the lower distance 505 in FIG. 5) is (b). Negative numbers indicate that the base electrode protrudes from the base layer. Focusing on the negative numbers, it can be seen that the base electrodes are shifted upward at the lower left and lower right of the substrate, and slightly downward at the upper right of the substrate.

この測定結果を受け、レーザー加工位置を、基板の左下で15μm上に、右下で25μm上に、右上で5μm下に、それぞれ調整した。調整後の位置でレーザー加工を行い、KOHエッチング工程以降は上述したのと同様の工程でセル作製を行った。再度完成した基板から1枚抜き取り、隙間の測定を行った。前述したのと同様にベース層に対し、上側隙間を図14(c)、下側隙間を図14(d)に示している。図14(a)及び(b)に比べ値(隙間)のばらつきが減少して30μmを中心に安定化し、さらに、負数の(すなわち、電極がはみ出している)箇所がほとんど見られなくなった。 Based on this measurement result, the laser machining position was adjusted to 15 μm above the lower left of the substrate, 25 μm above the lower right, and 5 μm below the upper right. Laser processing was performed at the adjusted position, and after the KOH etching step, cells were manufactured in the same steps as described above. One sheet was taken out from the completed substrate again, and the gap was measured. Similar to the above, the upper gap is shown in FIG. 14 (c) and the lower gap is shown in FIG. 14 (d) with respect to the base layer. Compared with FIGS. 14 (a) and 14 (b), the variation in the value (gap) was reduced and stabilized around 30 μm, and more negative numbers (that is, the electrodes were protruding) were hardly seen.

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 example, and any one having substantially the same configuration as the technical idea described in the claims of the present invention and exhibiting the same effect and effect is the present invention. It is included in the technical scope of the invention.

Claims (4)

半導体基板の第一主表面に拡散層を有し、該拡散層上に所定の膜厚の誘電体膜を有する第1の領域と前記所定の膜厚よりも薄い誘電体膜を備えているか又は前記誘電体膜を備えていない第2の領域を有しており、前記第2の領域の少なくとも一部に電極が配置されている太陽電池であって、
前記第2の領域は前記第一主表面上において長さと幅を有する線状の領域を有しており、該線状の領域は前記線状の領域の長さより短い直線状の領域を有しており、該直線状の領域は前記線状の領域の他の直線状の領域の延長上からずれた位置に配置されたものを含むものであり、
前記第2の領域において前記電極が形成されていない領域の単位面積当たりの誘電体膜量が前記第1の領域の単位面積当たりの誘電体膜量の1/10以下であり、
前記第1の領域は、前記第2の領域と該第2の領域に隣接する前記第1の領域の境界において、前記第1の領域側から凸となるくさび状の領域を有しており、前記くさび状の領域の底辺部の長さが1μm以上20μm以下であり、該くさび状の領域の頂部の角度が70°以上110°以下であることを特徴とする太陽電池。
A first region having a diffusion layer on the first main surface of the semiconductor substrate and a dielectric film having a predetermined thickness on the diffusion layer and a dielectric film thinner than the predetermined film thickness are provided. A solar cell having a second region without the dielectric film and having electrodes arranged in at least a part of the second region.
The second region has a linear region having a length and a width on the first main surface, and the linear region has a linear region shorter than the length of the linear region. The linear region includes those arranged at positions deviated from the extension of the other linear regions of the linear region.
The amount of the dielectric film per unit area of the region where the electrode is not formed in the second region is 1/10 or less of the amount of the dielectric film per unit area of the first region.
The first region has a wedge-shaped region that is convex from the first region side at the boundary between the second region and the first region adjacent to the second region. A solar cell characterized in that the length of the bottom portion of the wedge-shaped region is 1 μm or more and 20 μm or less, and the angle of the top portion of the wedge-shaped region is 70 ° or more and 110 ° or less.
前記第2の領域の幅は50μm以上250μm以下であり、前記電極の幅は30μm以上200μm以下であることを特徴とする請求項1に記載の太陽電池。 The solar cell according to claim 1, wherein the width of the second region is 50 μm or more and 250 μm or less, and the width of the electrode is 30 μm or more and 200 μm or less. 請求項1又は請求項2に記載の太陽電池が内蔵されていることを特徴とする太陽電池モジュール。 A solar cell module comprising the solar cell according to claim 1 or 2. 請求項3に記載の太陽電池モジュールを有することを特徴とする太陽光発電システム。 A photovoltaic power generation system comprising the solar cell module according to claim 3.
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