JP6986726B2 - Solar cells and methods for manufacturing solar cells - Google Patents

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Description

本発明は、基板上に光などを照射したときに高電子濃度を生成する領域を作成すると共に領域の上に光などを透過する絶縁膜を形成し、絶縁膜の上に領域から電子を取り出す取出口を形成するフィンガー電極を形成し、更に複数のフィンガー電極を電気的に接続して電子を外部に取り出す、従来のバスバー電極をガラスないし無しにし、フィンガー電極に直接にハンダ接続すると共に裏面の基板から直接にハンダ接続する太陽電池および太陽電池の製造方法に関するものである。 The present invention creates a region that generates a high electron concentration when the substrate is irradiated with light or the like, forms an insulating film that transmits light or the like on the region, and extracts electrons from the region on the insulating film. A finger electrode that forms an outlet is formed, and a plurality of finger electrodes are electrically connected to extract electrons to the outside. The conventional bus bar electrode is made of glass or none, and is directly soldered to the finger electrode and is connected to the back surface. It relates to a solar cell and a method of manufacturing a solar cell that are solder-connected directly from a substrate.

従来、太陽電池セルの設計では、太陽電池セル内に生成した電子を効率よく接続された外部回路に流すかということが肝要である。これを達成するためにセルから外部に連なる部分の抵抗成分を小さくすることと、生成した電子が消失しないようにすることと、表面および裏面の外部端子が強く固定されることとが特に重要である。 Conventionally, in the design of a solar cell, it is important to efficiently flow the electrons generated in the solar cell to an external circuit connected to the solar cell. In order to achieve this, it is especially important to reduce the resistance component of the part connected to the outside from the cell, prevent the generated electrons from disappearing, and firmly fix the external terminals on the front and back surfaces. be.

例えば図12の従来技術に示すように、シリコン基板21の表面(上面)に窒化膜22を生成し、この上にフィンガー電極(銀)23のペースト(鉛ガラス入り)をスクリーン印刷し焼結し、図示のように窒化膜22に穴を開けて高電子濃度領域から電子を外部に取り出すフィンガー電極23を形成する。次に、フィンガー電極23と直交する方向にバスバー電極(銀)24をスクリーン印刷し焼結して生成する。このバスバー電極(銀)24の上にハンダ26でリボン(リード線)25をハンダ付けして強固にシリコン基板21に該リボン25を固定していた。 For example, as shown in the prior art of FIG. 12, a nitride film 22 is formed on the surface (upper surface) of the silicon substrate 21, and a paste (containing lead glass) of a finger electrode (silver) 23 is screen-printed and sintered on the nitride film 22. As shown in the figure, a hole is formed in the nitride film 22 to form a finger electrode 23 for extracting electrons from the high electron concentration region to the outside. Next, the bus bar electrode (silver) 24 is screen-printed and sintered in the direction orthogonal to the finger electrode 23. The ribbon (lead wire) 25 was soldered onto the bus bar electrode (silver) 24 with solder 26 to firmly fix the ribbon 25 to the silicon substrate 21.

また、シリコン基板21の裏面(下面)にアルミ電極27を形成してこれにリボンをハンダ付けして固定していた。 Further, an aluminum electrode 27 was formed on the back surface (lower surface) of the silicon substrate 21, and a ribbon was soldered to the aluminum electrode 27 to fix the aluminum electrode 27.

また、アルミ電極27を全面に形成していたのではリボン29のハンダ付け強度が弱い場合には、このアルミ電極27の一部に穴(表面のバスバー電極24に対応する部分に穴)を開けておき、ここに銀ペーストをスクリーン印刷して焼結して銀の部分271を形成し、これにハンダ28でリボン29を固定して必要な固定強度を得ていた。 If the soldering strength of the ribbon 29 is weak because the aluminum electrode 27 is formed on the entire surface, a hole (a hole corresponding to the bus bar electrode 24 on the surface) is made in a part of the aluminum electrode 27. The silver paste was screen-printed here and sintered to form the silver portion 271, and the ribbon 29 was fixed to the silver portion 271 with solder 28 to obtain the required fixing strength.

しかし、上述した従来のシリコン基板21の表面にバスバー電極(銀)24を形成して多数のフィンガー電極23からの電子を集めたり、リボン25を該バスバー電極(銀)24を介してシリコン基板21に強固にハンダ付けする必要性があったために、該バスバー電極24が銀あるいは銀を多く含むペーストで作成する必要性があると共に、該ペーストに鉛ガラスが含まれていると焼結などにより該バスバー電極24で集めた電子がシリコン基板21に向けて漏洩してしまう事態が発生するという問題があった。 However, the bus bar electrode (silver) 24 is formed on the surface of the conventional silicon substrate 21 described above to collect electrons from a large number of finger electrodes 23, or the ribbon 25 is passed through the bus bar electrode (silver) 24 to the silicon substrate 21. Since it was necessary to solder firmly to the surface, it was necessary to prepare the bus bar electrode 24 with silver or a paste containing a large amount of silver, and if the paste contained lead glass, the paste would be used for sintering or the like. There is a problem that the electrons collected by the bus bar electrode 24 leak toward the silicon substrate 21.

また、シリコン基板21の裏面にアルミ電極を全面に形成してその上にリボンをハンダ付けしたのではリボンをシリコン基板21に充分な強度で固定できない場合があるという問題があった。 Further, if the aluminum electrode is formed on the entire surface of the back surface of the silicon substrate 21 and the ribbon is soldered on the aluminum electrode, there is a problem that the ribbon may not be fixed to the silicon substrate 21 with sufficient strength.

また、これを避けるために、既述した図12に示すように、アルミ電極27の一部に穴を開けておき、ここに銀ペーストを塗布して焼結し、この上にリボンをハンダ付けして充分な固定強度を得る必要が生じてしまうという問題もあった。 Further, in order to avoid this, as shown in FIG. 12 described above, a hole is made in a part of the aluminum electrode 27, silver paste is applied to the hole, sintered, and the ribbon is soldered on the hole. There is also a problem that it becomes necessary to obtain sufficient fixing strength.

本発明者らは、シリコン基板1の表面のフィンガー電極の上部が絶縁膜の上に露出していることに着目し、この露出しているフィンガー電極の上部に直接に外部端子である帯状のリボンをハンダ付けして抵抗成分を少なくかつ電子の漏洩を少なくすると共に、リボンを窒化膜に直接あるいはガラスを介して強固にハンダ付けできる構成および方法を発見した。 The present inventors have focused on the fact that the upper part of the finger electrode on the surface of the silicon substrate 1 is exposed on the insulating film, and the strip-shaped ribbon which is an external terminal is directly on the upper part of the exposed finger electrode. We have discovered a configuration and method that can be soldered to reduce the resistance component and electron leakage, and to firmly solder the ribbon directly to the nitride film or via glass.

また、本発明者らは、シリコン基板の裏面のアルミ電極あるいはアルミ電極の一部に穴を空け、該アルミ電極あるいは該アルミ電極の穴の部分に直接にハンダ付けして充分な固定強度を得る構成および方法を発見した。 Further, the present inventors make a hole in the aluminum electrode on the back surface of the silicon substrate or a part of the aluminum electrode, and solder the aluminum electrode directly to the hole portion of the aluminum electrode to obtain sufficient fixing strength. Discovered the configuration and method.

そのため、本発明は、基板上に光などを照射したときに高電子濃度を生成する領域を形成すると共に領域の上に光などを透過する絶縁膜を形成し、絶縁膜の上に領域から電子を取り出す取出口であるフィンガー電極を形成してフィンガー電極を介して電子を外部に取り出す太陽電池において、絶縁膜の上に形成された領域から電子を取り出すフィンガー電極と直交方向に一定の幅bで、フィンガー電極のある部分と、フィンガー電極の無い絶縁膜の部分とに渡ってハンダで取出線をハンダ付けし、フィンガー電極からの電子を取出線により外部に取り出すと共に取出線を基板に固定するようにしている。 Therefore, in the present invention, a region that generates a high electron concentration when the substrate is irradiated with light or the like is formed, an insulating film that transmits light or the like is formed on the region, and electrons are emitted from the region on the insulating film. In a solar cell that forms a finger electrode, which is an outlet for taking out electrons, and takes out electrons to the outside through the finger electrode, it has a constant width b in the direction orthogonal to the finger electrode that takes out electrons from the region formed on the insulating film. , The take-out wire is soldered over the part with the finger electrode and the part of the insulating film without the finger electrode, and the electrons from the finger electrode are taken out by the take-out wire and the take-out wire is fixed to the substrate. I have to.

この際、フィンガー電極と直交方向に一定の幅bでハンダで取出線をハンダ付けする場合に、フィンガー電極のハンダ付けする部分の幅cを広くあるいは一定の幅cに予め形成するようにしている。 At this time, when the take-out line is soldered with a constant width b in the direction orthogonal to the finger electrode, the width c of the soldered portion of the finger electrode is formed in advance to be wide or a constant width c. ..

また、フィンガー電極と直交方向に一定の幅bでハンダで取出線をハンダ付けする場合に、フィンガー電極の広げた部分の幅cと、隣接する広げた部分の幅cとの間隔aを,ハンダコテ先の長さよりも小さくし、ハンダコテ先が絶縁膜に直接に接し、絶縁膜を劣化させないようにしている。 Further, when the take-out line is soldered with a constant width b in the direction orthogonal to the finger electrode, the distance a between the width c of the widened portion of the finger electrode and the width c of the adjacent widened portion is set by a soldering iron. It is made smaller than the tip length so that the tip of the soldering iron comes into direct contact with the insulating film and does not deteriorate the insulating film.

また、ハンダ付けは、超音波ハンダ付けするようにしている。 In addition, the soldering is done by ultrasonic soldering.

また、超音波ハンダ付けで使用する超音波強度は、取出線のハンダ付けができる以上、かつ絶縁膜が破壊されて性能劣化するよりも小さい出力であるようにしている。 Further, the ultrasonic intensity used for ultrasonic soldering is set so that the output is smaller than the soldering of the take-out wire is possible and the performance is deteriorated due to the destruction of the insulating film.

また、ハンダ付けにより取出線がハンダ付けされる部分に、予め超音波なし予備ハンダあるいは必要に応じて超音波予備ハンダするようにしている。 Further, the part where the take-out wire is soldered by soldering is pre-soldered without ultrasonic waves or, if necessary, pre-soldered with ultrasonic waves.

また、取出線がハンダ付けされる部分に予備ハンダした場合には、取出線を超音波なしでハンダ付けするようにしている。 Further, when the take-out wire is pre-soldered to the portion to be soldered, the take-out wire is soldered without ultrasonic waves.

また、ハンダ付けによりハンダ付けする取出線は、予め予備ハンダするようにしている。 In addition, the take-out line to be soldered by soldering is pre-soldered in advance.

また、ハンダは、錫あるいは錫に亜鉛、銅、銀の1つ以上を含むようにしている。 In addition, the solder contains tin or tin containing one or more of zinc, copper, and silver.

そのため、本発明は、基板上に光などを照射したときに高電子濃度を生成する領域を形成すると共に領域の上に光などを透過する絶縁膜を形成し、絶縁膜の上に領域から電子を取り出す取出口であるフィンガー電極を形成してフィンガー電極を介して電子を外部に取り出すと共に、基板の裏面から電子を流入させて回路を形成する太陽電池において、基板の裏面にアルミ電極を全面に形成あるいはアルミ電極の一部に穴を形成し、形成したアルミ電極の全面の一部あるいは穴を形成した部分に、ハンダで取出線をハンダ付けし、基板の裏面から電子を流入させると共に取出線を基板に固定するように構成する。 Therefore, in the present invention, a region that generates a high electron concentration when the substrate is irradiated with light or the like is formed, an insulating film that transmits light or the like is formed on the region, and electrons are emitted from the region on the insulating film. In a solar cell that forms a finger electrode, which is an outlet for taking out solder, and takes out electrons to the outside through the finger electrode, and also allows electrons to flow in from the back surface of the substrate to form a circuit, the aluminum electrode is placed on the entire surface of the back surface of the substrate. A hole is formed in the formed or part of the aluminum electrode, and the take-out wire is soldered to a part of the entire surface of the formed aluminum electrode or the part where the hole is formed by soldering, and electrons are allowed to flow in from the back surface of the substrate and the take-out wire is taken out. Is configured to be fixed to the substrate.

この際、アルミ電極の全面の一部あるいは穴を形成した部分は、表面の取出線に対応する部分とするようにしている。 At this time, a part of the entire surface of the aluminum electrode or a part where a hole is formed is made to correspond to a take-out line on the surface.

また、ハンダ付けは、超音波ハンダ付けするようにしている。 In addition, the soldering is done by ultrasonic soldering.

また、ハンダ付けにより取出線がハンダ付けされる部分に、予め超音波なし予備ハンダあるいは必要に応じて超音波予備ハンダするようにしている。 Further, the part where the take-out wire is soldered by soldering is pre-soldered without ultrasonic waves or, if necessary, pre-soldered with ultrasonic waves.

また、取出線がハンダ付けされる部分に予備ハンダした場合には、取出線を超音波なしでハンダ付けするようにしている。 Further, when the take-out wire is pre-soldered to the portion to be soldered, the take-out wire is soldered without ultrasonic waves.

また、ハンダ付けによりハンダ付けする取出線は、予め予備ハンダするようにしている。 In addition, the take-out line to be soldered by soldering is pre-soldered in advance.

また、取出線のハンダ付けは、ハンダ付けされる部分の温度をハンダが溶融する温度以下で室温以上に予備加熱した状態で、ハンダ付けするようにしている。 Further, the soldering of the take-out wire is performed in a state where the temperature of the portion to be soldered is preheated to room temperature or higher at a temperature lower than the temperature at which the solder melts and then soldered.

また、ハンダは、錫あるいは錫に亜鉛、銅、銀の1つ以上を含むようにしている。 In addition, the solder contains tin or tin containing one or more of zinc, copper, and silver.

本発明は、上述したように、シリコン基板の表面のフィンガー電極の上部が絶縁膜の上に露出していることに着目し、この露出しているフィンガー電極の上部に直接に外部端子である帯状のリボンをハンダ付けして抵抗成分を少なくかつ電子の漏洩が少なくすると共に、リボンを窒化膜に直接あるいはガラスを介して強固にハンダ付けできる構成とすることにより、高効率かつ取出線を強固に固定できる太陽電池となる。 As described above, the present invention focuses on the fact that the upper part of the finger electrode on the surface of the silicon substrate is exposed on the insulating film, and the strip-shaped external terminal is directly on the upper part of the exposed finger electrode. By soldering the ribbon, the resistance component is reduced and the leakage of electrons is reduced, and the ribbon can be firmly soldered to the nitride film directly or via glass, so that the take-out line is made strong with high efficiency. It becomes a solar cell that can be fixed.

また、従来の銀のバスバー電極が不要となり、銀使用量を削減できる。 In addition, the conventional silver bus bar electrode becomes unnecessary, and the amount of silver used can be reduced.

また、従来の銀のバスバー電極の形成工程が不要となり、工程数を削減できる。 In addition, the conventional silver bus bar electrode forming step becomes unnecessary, and the number of steps can be reduced.

また、取出線(リボン)を直接にフィンガー電極にハンダ付けして抵抗値を小さくし、電子の取出効率を高めることができる。 Further, the take-out wire (ribbon) can be directly soldered to the finger electrode to reduce the resistance value and improve the electron take-out efficiency.

本発明は、上述したように、シリコン基板1の裏面のアルミ電極あるいはアルミ電極の一部に穴を空け、アルミ電極あるいはアルミ電極の穴の部分に直接にハンダ付けすることにより、取出線の部分の抵抗値を小さくかつ充分な固定強度で固定できる。 In the present invention, as described above, a hole is made in the aluminum electrode or a part of the aluminum electrode on the back surface of the silicon substrate 1, and the aluminum electrode or the hole of the aluminum electrode is directly soldered to the part of the take-out line. The resistance value of aluminum can be small and fixed with sufficient fixing strength.

また、従来の裏面のアルミ電極に穴を空けて銀を形成してこれに取出線をハンダ付けした場合に比して、銀の使用量を削減および銀の塗布、焼結の工程を削減しても強固に取出線を固定できる。 In addition, compared to the conventional case where silver is formed by making a hole in the aluminum electrode on the back surface and soldering the take-out wire to this, the amount of silver used is reduced and the process of silver coating and sintering is reduced. However, the take-out line can be firmly fixed.

また、取出線(リボン)を直接にアルミ電極あるいはその穴の下のシリコン基板にハンダ付けして抵抗値を小さくし、電子の流入効率を高め、高効率の太陽電池となる。 Further, the take-out wire (ribbon) is directly soldered to the aluminum electrode or the silicon substrate under the hole to reduce the resistance value, increase the electron inflow efficiency, and become a highly efficient solar cell.

図1は本発明の要部構成例を示す。 FIG. 1 shows an example of a main part configuration of the present invention.

図1の(a)はいわゆるABS技法ー0の要部構成の1例を示し、図1の(a−1)はその表面、裏面の要部構成の詳細例を示す。 FIG. 1A shows an example of the main part configuration of the so-called ABS technique-0, and FIG. 1A-1 shows a detailed example of the main part configuration of the front surface and the back surface thereof.

図1の(b)はいわゆるABS技法ー1の要部構成の1例を示し、図1の(b−1)はその表面、裏面の要部構成の詳細例を示す。 FIG. 1 (b) shows an example of the main part configuration of the so-called ABS technique-1, and FIG. 1 (b-1) shows a detailed example of the main part configuration of the front surface and the back surface thereof.

図1の(c)はいわゆるABS技法ー2の要部構成の1例を示し、図1の(c−1)はその表面、裏面の要部構成の詳細例を示す。 FIG. 1 (c) shows an example of the main part configuration of the so-called ABS technique-2, and FIG. 1 (c-1) shows a detailed example of the main part configuration of the front surface and the back surface thereof.

図1において、シリコン基板1は、太陽電池を形成しようとするシリコンの基板(単結晶、多結晶)である。 In FIG. 1, the silicon substrate 1 is a silicon substrate (single crystal, polycrystal) for which a solar cell is to be formed.

窒化膜(絶縁膜)2は、シリコン基板1の上に例えば高濃度電子領域(上方から太陽光などを照射したときに高濃度の電子領域を生成する領域)(公知)を作成した上に、透明(太陽光などを透過する透明)の膜であって、高濃度電子領域の上に強固に形成される薄い透明な絶縁膜である(公知)。 The nitride film (insulating film) 2 is formed on a silicon substrate 1 having, for example, a high-concentration electron region (a region that generates a high-concentration electron region when irradiated with sunlight or the like from above) (known). It is a transparent (transparent that transmits sunlight and the like) film, and is a thin transparent insulating film that is firmly formed on a high-concentration electron region (known).

フィンガー電極3は、窒化膜2の上に銀および鉛ガラスを含むペーストをスクリーン印刷し、溶剤加熱乾燥、焼結して下層の窒化膜2に鉛ガラスのファイヤリング現象により、高濃度電子領域と電気的に接続する経路を形成したものであって、当該フィンガー電極3から高濃度電子領域に発生した電子を窒化膜(絶縁膜)2の上の方向に取り出すものである(公知)。 The finger electrode 3 is screen-printed with a paste containing silver and lead glass on the nitride film 2, dried by heating with a solvent, sintered, and has a high-concentration electron region on the underlying nitride film 2 due to the firing phenomenon of lead glass. A path for electrically connecting is formed, and electrons generated in a high-concentration electron region from the finger electrode 3 are taken out in the upper direction of the nitride film (insulating film) 2 (known).

バスバー電極4は、図1の(a)に示すように、フィンガー電極3と直交する方向、かつフィンガー電極3の無い部分にのみ一定幅のガラスを塗布、溶剤加熱乾燥、焼結して窒化膜2に強固に固定したものである。このバスバー電極4は、ここでは、導電性である必要はなく窒化膜2に強固に固定かつ取出線をハンダ付け可能であればよい(後述する)。例えば非導電性のABSペースト(バナジウム、バリウム、(錫または亜鉛または両者(またはこれらの酸化物))のガラスペースト)を本実験では用いた。 As shown in FIG. 1A, the bus bar electrode 4 is coated with glass having a constant width only in the direction orthogonal to the finger electrode 3 and only in the portion where the finger electrode 3 is not present, dried by heating with a solvent, and sintered to form a nitride film. It is firmly fixed to 2. Here, the bus bar electrode 4 does not have to be conductive, and may be firmly fixed to the nitride film 2 and can be soldered with a take-out wire (described later). For example, a non-conductive ABS paste (vanadium, barium, glass paste of (tin or zinc or both (or oxides thereof))) was used in this experiment.

リボン(リード線)5は、フィンガー電極3に直接にハンダ付けする取出線であって、高濃度電子領域に発生した電子をフィンガー電極3に直接にハンダ付けした当該リボン5で外部に取り出すものである。 The ribbon (lead wire) 5 is an take-out wire that is directly soldered to the finger electrode 3, and the electrons generated in the high-concentration electron region are taken out by the ribbon 5 that is directly soldered to the finger electrode 3. be.

ハンダ6は、リボン5をフィンガー電極3およびバスバー電極4(図1の(a))、窒化膜2(図1の(b),図1の(c))にハンダ付けするハンダである。 The solder 6 is solder for soldering the ribbon 5 to the finger electrode 3 and the bus bar electrode 4 ((a) in FIG. 1) and the nitride film 2 ((b) in FIG. 1 and (c) in FIG. 1).

アルミ電極7は、シリコン基板1の裏面に形成するアルミ電極である。 The aluminum electrode 7 is an aluminum electrode formed on the back surface of the silicon substrate 1.

ハンダ8は、図1の(a)および図1の(b)ではシリコン基板1の裏面の全面に形成されたアルミ電極7の上に、表面のリボン5をハンダ6でハンダ付けした部分に対応する裏面の部分にリボン9をハンダ付けするものである。本発明で使用するハンダ8は、錫、あるいは錫に亜鉛を数%から数十%添加、銅や銀などを0.数%ないし十数%添加したものがよい。これ以上の割合や他の金属などを必要に応じて添加してもよい(以下同様)。 In FIGS. 1A and 1B, the solder 8 corresponds to a portion where the ribbon 5 on the front surface is soldered with solder 6 on the aluminum electrode 7 formed on the entire back surface of the silicon substrate 1. The ribbon 9 is soldered to the portion of the back surface to be soldered. In the solder 8 used in the present invention, tin or tin with a few percent to a few tens of percent of zinc added, copper, silver, etc. added to the tin. It is preferable to add a few percent to a dozen percent. Higher proportions and other metals may be added as needed (same below).

また、ハンダ8は、図1の(c)ではシリコン基板1の裏面の一部に穴の形成されたアルミ電極7の上の当該穴の部分および当該穴以外のアルミ部分に、表面のリボン5をハンダ6でハンダ付けした部分に対応する裏面の部分にリボン9をハンダ付けするものである。 Further, in FIG. 1 (c), the solder 8 has a ribbon 5 on the surface of the hole on the aluminum electrode 7 having a hole formed in a part of the back surface of the silicon substrate 1 and an aluminum portion other than the hole. The ribbon 9 is soldered to the back surface portion corresponding to the portion soldered with the solder 6.

リボン(リード線)9は、ハンダ8でシリコン基板1の裏面に形成されたアルミ電極7、該アルミ電極7の穴の開いた部分はその下のシリコン基板1にハンダ付けし、電子を流入させるものである。 The ribbon (lead wire) 9 is an aluminum electrode 7 formed on the back surface of the silicon substrate 1 by soldering 8, and the portion of the aluminum electrode 7 having a hole is soldered to the silicon substrate 1 underneath to allow electrons to flow in. It is a thing.

以下各構成を図1の(a−1),(b−1)、(c−1)に従い詳細に説明する。 Hereinafter, each configuration will be described in detail according to (a-1), (b-1), and (c-1) of FIG.

図1の(a−1)のABS技法ー0について:
・表面:表面(図1の(a)のシリコン基板1の上側の表面)では、図示のバスバー電極4はABSペーストを塗布、溶剤加熱乾燥、焼結し、当該ABS(バナジン酸塩を主成分としたガラスであって、ハンダ付け可能なガラス)を従来のバスバー電極(銀)に代えたものである。この状態では、シリコン基板1の高濃度電子領域に発生した電子は、フィンガー電極3を介して直接にハンダ6でハンダ付けされたリボン5によって外部に取り出される。このため、従来の光電子濃度領域ーフィンガー電極3−銀のバスバー電極ーリボン5という経路のうち、銀のバスバー電極の部分を省略して直接にフィンガー電極3からリボン5に電子を流して外部に取り出すことができ、抵抗を小さくして損失を低減、更に、従来のバスバー電極からの電子の漏洩を無くすことが可能となる。
About ABS technique-0 of FIG. 1 (a-1):
-Surface: On the surface (the upper surface of the silicon substrate 1 in FIG. 1A), the illustrated bus bar electrode 4 is coated with ABS paste, dried by heating with a solvent, sintered, and the ABS (mainly vanazine salt). This is a glass that can be soldered) instead of the conventional bus bar electrode (silver). In this state, the electrons generated in the high-concentration electron region of the silicon substrate 1 are taken out to the outside by the ribbon 5 soldered directly by the solder 6 via the finger electrode 3. Therefore, in the conventional photoelectron concentration region-finger electrode 3-silver busbar electrode-ribbon 5, the silver busbar electrode portion is omitted and electrons are directly flowed from the finger electrode 3 to the ribbon 5 to be taken out to the outside. It is possible to reduce the resistance, reduce the loss, and eliminate the leakage of electrons from the conventional bus bar electrode.

・裏面:裏面(図1の(a)のシリコン基板1の下側の面)では、図示のシリコン基板1の全面に形成したアルミ電極7の上に、表面のバスバー電極(ABSペースト)4に対応する部分にリボン9を直接にハンダ付けする。 Back surface: On the back surface (the lower surface of the silicon substrate 1 in FIG. 1A), the bus bar electrode (ABS paste) 4 on the front surface is formed on the aluminum electrode 7 formed on the entire surface of the silicon substrate 1 shown in the drawing. Solder the ribbon 9 directly to the corresponding portion.

以上の構成により、表面ではシリコン基板1の高濃度電子領域に発生した電子を、フィンガー電極3−リボン5を介して直接に外部に取り出すことが可能となると共に、リボン5はバスバー電極(非導電性であってもよく、例えばABSペースト)4に対応する部分でハンダ6で直接に強固にシリコン基板1にハンダ付けして固定することが可能となる。裏面では従来のアルミ電極7の上に銀ペーストを焼結してこれにリボンをハンダ付けしていた手間を省略し、アルミ電極7の上に本発明によりリボンを直接にハンダ付けして強固に固定することが可能となる。 With the above configuration, on the surface, electrons generated in the high-concentration electron region of the silicon substrate 1 can be directly taken out to the outside via the finger electrode 3-ribbon 5, and the ribbon 5 is a bus bar electrode (non-conductive). It may be of a sex property, for example, it is possible to directly and firmly solder and fix the silicon substrate 1 directly and firmly with the solder 6 at the portion corresponding to the ABS paste) 4. On the back side, the trouble of sintering silver paste on the conventional aluminum electrode 7 and soldering the ribbon to it is omitted, and the ribbon is directly soldered on the aluminum electrode 7 according to the present invention to make it firm. It can be fixed.

図1の(b−1)のABS技法ー1について:
・表面:表面(図1の(b)のシリコン基板1の上側の表面)では、図示のリボン5をハンダ6で直接にフィンガー電極3および窒化膜2の部分に一定幅bでハンダ付けしたものである(図4など参照)。この状態では、シリコン基板1の高濃度電子領域に発生した電子は、フィンガー電極3を介して直接にハンダ6でハンダ付けされたリボン5によって外部に取り出されると共に、リボン5を窒化膜2を介してシリコン基板1に強固に固定することが可能となる。このため、従来のバスバー電極がなく、光電子濃度領域ーフィンガー電極3−リボン5という経路で電子を外部に直接に取り出すと共に、リボン5を窒化膜2を介してシリコン基板1に強固に固定することが可能となる。
About ABS technique-1 of FIG. 1 (b-1):
Surface: On the surface (the upper surface of the silicon substrate 1 in FIG. 1B), the ribbon 5 shown in the figure is directly soldered to the finger electrode 3 and the nitride film 2 with a constant width b by soldering 6. (See Fig. 4, etc.). In this state, the electrons generated in the high-concentration electron region of the silicon substrate 1 are taken out to the outside by the ribbon 5 directly soldered by the solder 6 via the finger electrode 3, and the ribbon 5 is passed through the nitride film 2. It becomes possible to firmly fix it to the silicon substrate 1. For this reason, there is no conventional bus bar electrode, and electrons can be directly taken out to the outside through the path of photoelectron concentration region-finger electrode 3-ribbon 5, and the ribbon 5 can be firmly fixed to the silicon substrate 1 via the nitride film 2. It will be possible.

・裏面:図1の(a−1)と同様である。 -Back surface: Same as (a-1) in FIG.

以上の構成により、表面ではシリコン基板1の高濃度電子領域に発生した電子を、フィンガー電極3−リボン5を介して直接に外部に取り出すことが可能となると共に、リボン5を窒化膜2を介してシリコン基板1に強固に固定することが可能となる。裏面では図1の(a)と同様に、従来のアルミ電極7の上に銀ペーストを焼結してこれにリボンをハンダ付けしていた手間を省略し、アルミ電極7の上に本発明によりリボンを直接にハンダ付けして強固に固定することが可能となる。 With the above configuration, on the surface, electrons generated in the high-concentration electron region of the silicon substrate 1 can be directly taken out to the outside via the finger electrode 3-ribbon 5, and the ribbon 5 can be taken out via the nitride film 2. It becomes possible to firmly fix it to the silicon substrate 1. On the back surface, as in (a) of FIG. 1, the trouble of sintering silver paste on the conventional aluminum electrode 7 and soldering a ribbon to the silver paste is omitted, and the present invention is performed on the aluminum electrode 7. The ribbon can be directly soldered and firmly fixed.

図1の(c−1)のABS技法ー2について:
・表面:図1の(b−1)と同様である。
Regarding the ABS technique-2 of FIG. 1 (c-1):
-Surface: Same as (b-1) in FIG.

・裏面:裏面(図1の(c)のシリコン基板1の下側の面)では、図示のシリコン基板1に形成したアルミ電極7に穴を設け、この穴の部分および該穴の部分以外の部分であって、表面のリボン5をハンダ付けした部分に対応する当該裏面の部分にリボン9をハンダ付けする。これにより、リボン9が穴の部分でシリコン基板1に直接にハンダ8でハンダ付けされ強固にシリコン基板1に固定することが可能となると共に、抵抗成分を小さくすることが可能となる。 Back surface: On the back surface (the lower surface of the silicon substrate 1 in FIG. 1 (c)), a hole is provided in the aluminum electrode 7 formed on the silicon substrate 1 shown in the figure, and a hole is provided and a portion other than the hole portion and the hole portion. The ribbon 9 is soldered to the portion of the back surface corresponding to the portion of the front surface to which the ribbon 5 is soldered. As a result, the ribbon 9 can be directly soldered to the silicon substrate 1 at the hole portion by the solder 8 and firmly fixed to the silicon substrate 1, and the resistance component can be reduced.

以上の構成により、表面ではシリコン基板1の高濃度電子領域に発生した電子を、フィンガー電極3−リボン5を介して直接に外部に取り出すことが可能となると共に、リボン5を窒化膜2を介してシリコン基板1に強固に固定することが可能となる。裏面では本発明によりアルミ電極7の穴を介してリボン9を直接にシリコン基板1にハンダ8でハンダ付けして強固に固定することが可能となる。 With the above configuration, on the surface, electrons generated in the high-concentration electron region of the silicon substrate 1 can be directly taken out to the outside via the finger electrode 3-ribbon 5, and the ribbon 5 can be taken out via the nitride film 2. It becomes possible to firmly fix it to the silicon substrate 1. On the back surface, according to the present invention, the ribbon 9 can be directly soldered to the silicon substrate 1 through the holes of the aluminum electrodes 7 with the solder 8 and firmly fixed.

次に、図2および図3の順番に従い、図1の構成の製造方法を詳細に説明する。 Next, a manufacturing method of the configuration of FIG. 1 will be described in detail according to the order of FIGS. 2 and 3.

図2および図3は、本発明の製造方法説明フローチャートを示す。 2 and 3 show a flowchart for explaining the manufacturing method of the present invention.

図2において、S1は、基板を準備する。これは、既述した図1の太陽電池を形成しようとするシリコン基板1として、例えば右側に記載したように、P型の単結晶あるいは多結晶のシリコン基板1を準備する。 In FIG. 2, S1 prepares a substrate. For this, as the silicon substrate 1 for forming the solar cell of FIG. 1 described above, for example, as described on the right side, a P-type single crystal or polycrystal silicon substrate 1 is prepared.

S2は、窒化膜を形成する。これは、既述した図1のシリコン基板1の表面に窒化膜(絶縁膜)2を形成する。窒化膜2の膜厚は例えば60−90nm程度が良い。 S2 forms a nitride film. This forms a nitride film (insulating film) 2 on the surface of the silicon substrate 1 of FIG. 1 described above. The film thickness of the nitride film 2 is preferably, for example, about 60 to 90 nm.

S3は、裏面にアルミペーストを塗布する。これは、右側に記載したように、図1のシリコン基板1の裏面にアルミペーストをスクリーン印刷して塗布する。この塗布は、図1の(a−1),図1の(b−1)は裏面の全面に塗布する。図1の(c−1)では表面のフィンガー電極3のパターンに直交する方向に、裏面にスペース有あるいはスペース無しにアルミペーストを塗布し、裏面のシリコン基板1の上に帯状のパターンあるいは飛び飛びの帯状のアルミペーストで塗布する(塗布されない部分はアルミ電極7の無い穴の部分となる)。 For S3, an aluminum paste is applied to the back surface. As described on the right side, the aluminum paste is screen-printed on the back surface of the silicon substrate 1 in FIG. 1 and applied. In this coating, (a-1) of FIG. 1 and (b-1) of FIG. 1 are applied to the entire surface of the back surface. In FIG. 1 (c-1), the aluminum paste is applied on the back surface with or without space in the direction orthogonal to the pattern of the finger electrode 3 on the front surface, and the strip-shaped pattern or discrete pattern is applied on the silicon substrate 1 on the back surface. Apply with a band-shaped aluminum paste (the part not applied is the part of the hole without the aluminum electrode 7).

S4は、溶剤飛ばしを行う。これは、S3で塗布したアルミペーストを加熱乾燥(例えば80から120℃で、30分から60分の加熱乾燥)を行い、溶剤を無くす。 In S4, the solvent is blown off. This involves heating and drying the aluminum paste applied in S3 (for example, heating and drying at 80 to 120 ° C. for 30 to 60 minutes) to eliminate the solvent.

S5は、表面にフィンガー電極を印刷する。これは、図1の窒化膜2の上に、例えば右側に記載した銀と鉛ガラスフリットを含むペーストを用いスクリーン印刷する。 S5 prints a finger electrode on the surface. This is screen-printed on the nitride film 2 of FIG. 1, for example, using the paste containing silver and lead glass frit described on the right side.

S6は、溶剤飛ばしを行う。これは、S5で塗布したペーストを加熱乾燥(例えば80から120℃で、30分から60分の加熱乾燥)を行い、溶剤を無くす。 In S6, the solvent is blown off. This involves heating and drying the paste applied in S5 (for example, heating and drying at 80 to 120 ° C. for 30 to 60 minutes) to eliminate the solvent.

図3において、図1の(a)の場合には、S7、S8を行う。S7、S8は、S5、S6のフィンガー電極の印刷・溶剤飛ばしと同時に行っても良い。 In FIG. 3, in the case of (a) of FIG. 1, S7 and S8 are performed. S7 and S8 may be performed at the same time as printing and solvent removal of the finger electrodes of S5 and S6.

S7は、バスバー電極を印刷する。これは、図1のバスバー電極4をABSペーストでスクリーン印刷する。 S7 prints the bus bar electrode. This screen prints the bus bar electrode 4 of FIG. 1 with ABS paste.

S8は、溶剤飛ばしを行う。これらS7、S8は、ABSペースト(バナジウム、バリウム、(錫または亜鉛または両者(またはこれらの酸化物))のガラスペースト)を用いて図1の(a)のようにバスバー電極をスクリーン印刷、溶剤飛ばしを行う。 In S8, the solvent is blown off. These S7 and S8 are screen-printed bus bar electrodes as shown in FIG. 1A using ABS paste (vanadium, barium, glass paste of (tin or zinc or both (or oxides thereof))), and a solvent. Make a skip.

S9は、焼結する。これは、S3とS4、S5とS6、更にS7とS8で印刷・溶剤飛ばしした裏面のアルミ電極7、フィンガー電極3、更に必要に応じてバスバー電極4をまとめて一括焼結する。尚、個別に焼結してもよい。焼結は、右側に記載したように、例えば750から820℃、1秒から60秒の範囲内が望ましく、赤外線を照射して行う。 S9 is sintered. For this, the aluminum electrodes 7 and finger electrodes 3 on the back surface printed and solvent-blown in S3 and S4, S5 and S6, and S7 and S8, and the bus bar electrodes 4 are collectively sintered as needed. In addition, it may be sintered individually. As described on the right side, the sintering is preferably performed in the range of, for example, 750 to 820 ° C., 1 second to 60 seconds, and is irradiated with infrared rays.

S10は、表面に超音波ハンダ付けを行う。これは、図1で既述したように、表面の取出線(リボン5)を直接にフィンガー電極6にハンダ付けする。尚、既述したように、ハンダ付けされる部分が予め予備ハンダ(超音波予備ハンダあるいは超音波なし予備ハンダ)されている場合には、超音波なしのハンダ付けでよい。また、超音波ハンダ付け(超音波なしのハンダ付けも)は、ハンダ付けされる部分(できればハンダ付けする部分も)の温度をハンダが溶解する温度以下(溶解する温度以下、室温以上)に予備加熱した状態でハンダ付けすることにより、本発明のハンダを確実にハンダ付けすることが可能となる(他の部分の超音波ハンダ付け(超音波なしハンダ付け)も同様である)。 In S10, ultrasonic soldering is performed on the surface. In this, as described above in FIG. 1, the take-out line (ribbon 5) on the surface is directly soldered to the finger electrode 6. As described above, when the portion to be soldered is pre-soldered (ultrasonic pre-soldering or pre-soldering without ultrasonic waves), soldering without ultrasonic waves may be used. In addition, for ultrasonic soldering (also soldering without ultrasonic waves), the temperature of the part to be soldered (preferably also the part to be soldered) is set to a temperature below the temperature at which the solder melts (below the melting temperature, above room temperature). By soldering in a heated state, the solder of the present invention can be reliably soldered (the same applies to ultrasonic soldering of other parts (soldering without ultrasonic waves)).

S11は、裏面に超音波ハンダ付け行う。これは、図1で既述したように、取出線(リボン9)を直接にアルミ電極7にハンダ付けしたり、アルミ電極7の穴の内部のシリコン基板1に直接にハンダ付けしたりする。尚、既述したように、ハンダ付けされる部分が予め予備ハンダ(超音波予備ハンダあるいは超音波なし予備ハンダ)されている場合には、超音波なしのハンダ付けでよい。 In S11, ultrasonic soldering is performed on the back surface. As described above, the take-out wire (ribbon 9) is directly soldered to the aluminum electrode 7 or directly to the silicon substrate 1 inside the hole of the aluminum electrode 7. As described above, when the portion to be soldered is pre-soldered (ultrasonic pre-soldering or pre-soldering without ultrasonic waves), soldering without ultrasonic waves may be used.

以上のように、図1のシリコン基板1の表面に窒化膜(絶縁膜)2を形成した後、裏面にアルミ電極7を形成するアルミペーストを塗布・溶剤飛ばしし、表面にフィンガー電極3を形成する銀・鉛ガラスフリットを塗布・溶剤飛ばしし、必要に応じてバスバー電極4を形成するABSペーストを塗布・溶剤飛ばしし、これらアルミ電極7、フィンガー電極3、必要に応じてバスバー電極4を一括焼結し、裏面のアルミ電極7、表面のフィンガー電極3、必要に応じてABSのバスバー電極4を形成することが可能となる。そして、表面のフィンガー電極3と露出している窒化膜2の両者に直接にリボン5をハンダ6でハンダ付けしたり(図1の(b)、図1の(c))、フィンガー電極3とバスバー電極4の両者に直接にリボン5をハンダ6でハンダ付けしたり(図1の(a))し、更に、裏面のアルミ電極7とリボン5をハンダ8で直接にハンダ付けしたり(図1の(a),図1の(b))、リボン8をアルミ電極7の穴を介してシリコン基板1に直接にハンダ8でハンダ付けおよびアルミ電極7の穴のない部分にリボン8を直接にハンダ8でハンダ付けする(図1の(c))ことにより、リボン9を強固にシリコン基板1に固定およびリボン9からシリコン基板1への抵抗を小さくすることが可能となる。 As described above, after forming the nitride film (insulating film) 2 on the front surface of the silicon substrate 1 in FIG. 1, the aluminum paste forming the aluminum electrode 7 is applied on the back surface and the solvent is blown off to form the finger electrode 3 on the front surface. Apply silver / lead glass frit to remove the solvent, apply ABS paste to form the bus bar electrode 4 as needed, remove the solvent, and combine these aluminum electrodes 7, finger electrodes 3, and bus bar electrodes 4 as needed. By sintering, it becomes possible to form an aluminum electrode 7 on the back surface, a finger electrode 3 on the front surface, and an ABS bus bar electrode 4 if necessary. Then, the ribbon 5 is directly soldered to both the finger electrode 3 on the surface and the exposed nitride film 2 with solder 6 ((b) in FIG. 1 and (c) in FIG. 1), and the finger electrode 3 and the like. The ribbon 5 is directly soldered to both of the bus bar electrodes 4 with solder 6 ((a) in FIG. 1), and the aluminum electrode 7 and the ribbon 5 on the back surface are directly soldered with solder 8 (FIG. 1). 1 (a), FIG. 1 (b)), solder the ribbon 8 directly to the silicon substrate 1 through the hole of the aluminum electrode 7, and solder the ribbon 8 directly to the portion of the aluminum electrode 7 where there is no hole. By soldering to the solder 8 ((c) in FIG. 1), the ribbon 9 can be firmly fixed to the silicon substrate 1 and the resistance from the ribbon 9 to the silicon substrate 1 can be reduced.

図4は、本発明の説明図(表面ーその1)を示す。 FIG. 4 shows an explanatory view (surface-1) of the present invention.

図4の(a)はフィンガー電極3のパターン例を示し、図4の(b)は図4の(a)の拡大図を示す。 FIG. 4A shows an example of the pattern of the finger electrode 3, and FIG. 4B shows an enlarged view of FIG. 4A.

図4において、フィンガー電極3のパターン例は、図1のフィンガー電極3に直交する方向に幅bのリボン5をハンダ6でハンダ付けする領域(図示のバスバー領域41と同じ領域)の幅を幅cに広げた例を示す。この幅cにフィンガー電極3の幅を広げたことにより、リボン5とフィンガー電極3との間のハンダ付け面積(接触面積)を増大して接触抵抗を小さくすることが可能となる。一方、幅cを広げすぎると、広げた部分からの電子の漏洩(再結合)が多くなってリーク電流が増大する傾向にあるので、最適値に実験で決める必要がある。 In FIG. 4, the pattern example of the finger electrode 3 has a width of a region (the same region as the bus bar region 41 in the figure) in which the ribbon 5 having a width b is soldered with solder 6 in a direction orthogonal to the finger electrode 3 in FIG. An example expanded to c is shown. By widening the width of the finger electrode 3 to this width c, it is possible to increase the soldering area (contact area) between the ribbon 5 and the finger electrode 3 and reduce the contact resistance. On the other hand, if the width c is widened too much, electron leakage (recombination) from the widened portion tends to increase and the leak current tends to increase, so it is necessary to experimentally determine the optimum value.

また、図4の(b)に示すように、バスバー領域41の幅b(リボン5の幅)を広げた状態でハンダ付けする場合、バスバー領域41の隣のものとの間隔aが、超音波ハンダコテ先の長さよりも小さくし、ハンダコテ先が直接に下方の窒化膜2に触れて当該窒化膜2を破壊したりなどの影響を与えないようにする必要があった。例えばハンダコテ先の長が2mmの場合には、間隔aは約1mm程度が実験の結果、窒化膜2に悪影響を与えないことが判明した。 Further, as shown in FIG. 4B, when soldering in a state where the width b (width of the ribbon 5) of the bus bar region 41 is widened, the distance a from the object next to the bus bar region 41 is ultrasonic waves. It was necessary to make the length smaller than the length of the soldering iron tip so that the soldering iron tip would not directly touch the lower nitride film 2 and damage the nitride film 2. For example, when the length of the soldering iron tip is 2 mm, the distance a is about 1 mm as a result of the experiment, and it is found that the nitride film 2 is not adversely affected.

また、直接にハンダ付けした場合、下地の窒化膜2のハンダ材料は錫、亜鉛がしっかり密着し、通常のハンダ材料(錫、鉛)では得られない5N以上の密着力が得られた。 Further, when soldered directly, tin and zinc adhered firmly to the solder material of the underlying nitride film 2, and an adhesion force of 5 N or more, which could not be obtained with a normal solder material (tin, lead), was obtained.

図5は、本発明の説明図(表面ーその2)を示す。これは、既述した図1の(b).(c)の表面の拡大詳細図を示す。 FIG. 5 shows an explanatory view (surface-2) of the present invention. This is the above-mentioned (b) of FIG. An enlarged detailed view of the surface of (c) is shown.

図5において、シリコン基板1の表面に窒化膜(絶縁膜)2を形成し、この上にフィンガー電極3のパターンを銀と鉛ガラスのペーストを塗布して焼結して図示のフィンガー電極3を形成する(窒化膜2に穴を開けて内部を銀としたフィンガー電極3を形成する)。 In FIG. 5, a nitride film (insulating film) 2 is formed on the surface of the silicon substrate 1, and the pattern of the finger electrode 3 is coated with a paste of silver and lead glass and sintered to obtain the finger electrode 3 shown in the figure. It is formed (a hole is made in the nitride film 2 to form a finger electrode 3 whose inside is silver).

本発明では、窒化膜2の上に飛び出しているフィンガー電極3に直接にハンダ6でリボン5をハンダ付けすると共に、同時に、窒化膜2の部分にハンダ6をリボン5をハンダ付けする。この際、フィンガー電極3の幅を既述した図4に示すように広く(リボン5の幅に相当する部分を広く)しておくことにより、フィンガー電極3とリボン6との間の接触面積を増大して接触抵抗を小さくできると共に、間隔をハンダコテ先の長よりも小さくしてハンダコテ先が下地の窒化膜2に直接に接触しないようにして該窒化膜2の破壊などの悪影響がでないように工夫する(図4の説明参照)。 In the present invention, the ribbon 5 is directly soldered to the finger electrode 3 protruding above the nitride film 2, and at the same time, the solder 6 and the ribbon 5 are soldered to the portion of the nitride film 2. At this time, by widening the width of the finger electrode 3 as shown in FIG. 4 described above (the portion corresponding to the width of the ribbon 5 is widened), the contact area between the finger electrode 3 and the ribbon 6 can be increased. The contact resistance can be increased and the contact resistance can be reduced, and the interval can be made smaller than the length of the soldering iron tip so that the soldering iron tip does not come into direct contact with the underlying nitride film 2 so as not to have an adverse effect such as destruction of the nitride film 2. Devise (see the explanation in Fig. 4).

これらにより、高濃度電子領域からの電子をフィンガー電極3を介してリボン5に直接に取り出すおよびフィンガー電極3とリボン5との接触抵抗を小さくして高効率にすることが可能となると共に、リボン5を窒化膜2に直接にハンダ6でハンダ付けして強固に固定することが可能となる。 As a result, electrons from the high-concentration electron region can be directly taken out to the ribbon 5 via the finger electrode 3, and the contact resistance between the finger electrode 3 and the ribbon 5 can be reduced to improve efficiency, and the ribbon can be improved. 5 can be directly soldered to the nitride film 2 with solder 6 to be firmly fixed.

図6は、本発明の説明図(裏面ーその1)を示す。 FIG. 6 shows an explanatory view (back surface-No. 1) of the present invention.

図6の(a)は、従来の裏面の構成例を示す。従来は、シリコン基板の裏面に、一部に穴を形成したアルミ電極を形成し、この穴の部分に銀ペーストを塗布・焼結して銀電極を形成し、この銀電極にハンダ(鉛ハンダ)でリボンをハンダ付けし、リボンを規定以上の力でシリコン基板に固定するようにしていた。 FIG. 6A shows a conventional configuration example of the back surface. Conventionally, an aluminum electrode with a hole is formed on the back surface of a silicon substrate, and silver paste is applied and sintered in the hole to form a silver electrode, and solder (lead solder) is applied to this silver electrode. ), The ribbon was soldered, and the ribbon was fixed to the silicon substrate with a force higher than the specified value.

図6の(b)は、本発明の直接ハンダの1例を示す。 FIG. 6B shows an example of the direct solder of the present invention.

図6の(b−1)はシリコン基板1の裏面の全面にアルミ電極7を形成し、これにハンダ8でリボン9をハンダ付けする例を示す(図1の(a).図1の(b)と同じ)。本発明では、ハンダ(錫、亜鉛)8を用いて超音波半田コテでアルミ電極7に直接にリボン9を超音波ハンダ付け可能である。尚、アルミ電極7に予備ハンダした場合には、超音波なしのハンダ付けで可能である。 FIG. 6B-1 shows an example in which an aluminum electrode 7 is formed on the entire back surface of the silicon substrate 1 and the ribbon 9 is soldered to the aluminum electrode 7 with solder 8 (FIG. 1 (a). FIG. 1 (FIG. 1). Same as b)). In the present invention, the ribbon 9 can be ultrasonically soldered directly to the aluminum electrode 7 with an ultrasonic soldering iron using solder (tin, zinc) 8. When preliminary soldering is performed on the aluminum electrode 7, soldering without ultrasonic waves is possible.

図6の(b−2)はシリコン基板1の裏面に、一部に穴の開いたアルミ電極7を形成し、この穴の部分およびそれ以外の両者の部分にハンダ8でリボン9をハンダ付けする例を示す(図1の(c)と同じ)。本発明では、ハンダ(錫、亜鉛)8を用いて超音波半田コテでアルミ電極7の穴の部分のシリコン基板1および穴以外のアルミ電極7に直接にリボン9を超音波ハンダ付け可能である。尚、予備ハンダした場合には、超音波なしのハンダ付けで可能である。 In FIG. 6B-2, an aluminum electrode 7 having a hole is formed on the back surface of the silicon substrate 1, and the ribbon 9 is soldered to this hole and both other parts with solder 8. (Same as (c) in FIG. 1). In the present invention, the ribbon 9 can be ultrasonically soldered directly to the silicon substrate 1 in the hole portion of the aluminum electrode 7 and the aluminum electrode 7 other than the hole by using an ultrasonic soldering iron using solder (tin, zinc) 8. .. In the case of preliminary soldering, soldering without ultrasonic waves is possible.

図7は、本発明の説明図(その1)を示す。これは、超音波ハンダ条件の1例を示す。 FIG. 7 shows an explanatory diagram (No. 1) of the present invention. This shows an example of ultrasonic soldering conditions.

図7において、既述した図1などでリボン5、9をハンダ6,8で超音波を印加した超音波ハンダ付けする場合、超音波の出力が強すぎると、図1の窒化膜2を破壊などして悪影響を与えてしまい、超音波の出力が弱すぎると、リボン5.9をハンダ付けできないという事態が発生した。超音波ハンダ付けするには最適な超音波出力があり、特にフィンガー電極3の超音波ハンダ付けする部分(領域)のサイズに依存する。本実験では3W以上の超音波出力では素子劣化(窒化膜2が破壊などされて悪影響がでた)、0.5W以下ではハンダ付け不良がでた。この実験では、3W以下、0.5W以上の範囲が良好な超音波ハンダ付け可能な範囲であった。 In FIG. 7, when the ribbons 5 and 9 are ultrasonically soldered by applying ultrasonic waves with solders 6 and 8 in FIG. 1 and the like described above, if the ultrasonic output is too strong, the nitride film 2 in FIG. 1 is destroyed. If the output of the ultrasonic wave is too weak, the ribbon 5.9 cannot be soldered. There is an optimum ultrasonic output for ultrasonic soldering, and it depends on the size of the ultrasonic soldering portion (region) of the finger electrode 3. In this experiment, the element deteriorated (the nitride film 2 was destroyed and had an adverse effect) at the ultrasonic output of 3 W or more, and the soldering failure occurred at 0.5 W or less. In this experiment, the range of 3 W or less and 0.5 W or more was a good ultrasonic solderable range.

図8は、本発明の説明図(その2)を示す。これは、既述した図1の(b)のABS技法−1,図1の(c)のABS技法−2、図12の従来技術の比較例を示す。 FIG. 8 shows an explanatory diagram (No. 2) of the present invention. This shows a comparative example of the ABS technique-1 of FIG. 1 (b), the ABS technique-2 of FIG. 1 (c), and the prior art of FIG.

・ABS技法ー1(図1の(b):裏面はアルミ電極7に直接にリボン9をハンダ付け。表面はフィンガー電極3にリボン5を直接にハンダ付けおよびリボン5を窒化膜2に直接にハンダ付け。これにより、1.裏面の密着力はABS技法ー2より少し劣るが規格には充分である。2.従来の銀を削減できる。3.電気特性良好である。 ABS technique-1 ((b) in FIG. 1: The back surface solders the ribbon 9 directly to the aluminum electrode 7. The front surface solders the ribbon 5 directly to the finger electrode 3 and the ribbon 5 directly to the nitride film 2. Soldering. As a result, 1. The adhesion on the back surface is slightly inferior to that of ABS technique-2, but it is sufficient for the standard. 2. Conventional silver can be reduced. 3. The electrical characteristics are good.

・ABS技法ー2(図1の(c)):裏面はアルミ電極7の穴の下のシリコン基板1に直接にリボン9をハンダ付けおよび穴以外の部分のアルミ電極7に直接にハンダ付け。表面はABS技法ー1と同じ。これにより、1.裏面のリボンの強い密着力。2.従来の銀を削減できる。3.電気特性良好である。 -ABS technique-2 ((c) in FIG. 1): On the back surface, the ribbon 9 is directly soldered to the silicon substrate 1 under the hole of the aluminum electrode 7, and the ribbon 9 is directly soldered to the aluminum electrode 7 other than the hole. The surface is the same as ABS technique-1. As a result, 1. Strong adhesion of the ribbon on the back. 2. 2. Conventional silver can be reduced. 3. 3. Good electrical characteristics.

・従来技法(図12):裏面はアルミ電極7の上に銀焼結しこれにリボン9を鉛ハンダ付け、あるいはアルミ電極7の穴の部分に銀焼結してシリコン基板1に接続しこの銀にリボン9を鉛ハンダ付け。表面はフィンガー電極3、銀のバスバー電極を介してリボンを鉛ハンダ付け。これにより、1.表面の銀のバスバー電極が必要。2.裏面に銀電極が必要。 -Conventional technique (FIG. 12): The back surface is silver sintered on the aluminum electrode 7, and the ribbon 9 is lead soldered to it, or silver is sintered in the hole of the aluminum electrode 7 and connected to the silicon substrate 1. Lead solder the ribbon 9 to silver. On the surface, lead solder the ribbon via the finger electrode 3 and the silver bus bar electrode. As a result, 1. Requires a silver busbar electrode on the surface. 2. 2. A silver electrode is required on the back side.

図9は、本発明の説明図(その3)を示す。 FIG. 9 shows an explanatory diagram (No. 3) of the present invention.

図9において、ABS技法ー0、ABS技法ー1、ABS技法ー2は、図1のABS技法ー0、ABS技法ー1、ABS技法ー2にそれぞれ対応する。 In FIG. 9, the ABS technique-0, the ABS technique-1, and the ABS technique-2 correspond to the ABS technique-0, the ABS technique-1, and the ABS technique-2 in FIG. 1, respectively.

結晶は、多結晶、単結晶のシリコン基板1の種類である。 Crystals are a type of polycrystalline or single crystal silicon substrate 1.

電気的特性中のV(v)は、後述する図10の開放電圧である。 V (v) in the electrical characteristics is the open circuit voltage of FIG. 10 described later.

電気的特性中のI(mA/cm2)は、後述する図10の短絡電流である。 I (mA / cm2) in the electrical characteristics is the short-circuit current in FIG. 10, which will be described later.

電気的特性中のFFは、後述する図10の最適動作点である(最大の電力が得られる点である)。 The FF in the electrical characteristics is the optimum operating point in FIG. 10 described later (the point at which the maximum power can be obtained).

電気的特性中のEFFは下の(式1)で表される変換効率である。 The EFF in the electrical characteristics is the conversion efficiency represented by (Equation 1) below.

EFF=Jsc×Voc×FF・・・・・・(式1)
Refは、相対的に比較するための標準値(従来例の標準値)、ここでは100(電気的特性)、1(密着力、銀)、0(製造工程数)とした。
EFF = Jsc x Voc x FF ... (Equation 1)
Ref was set to a standard value for relative comparison (standard value of the conventional example), here 100 (electrical characteristics), 1 (adhesion strength, silver), and 0 (number of manufacturing steps).

以上の図9に図示の実験結果より、
・電気的特性中のV(V)(開放電圧)は本発明はいずれも100.7から101.7にあり若干大きい電圧値であった。
From the experimental results shown in FIG. 9 above,
The V (V) (open circuit voltage) in the electrical characteristics was in the range of 100.7 to 101.7 in all of the present inventions, which was a slightly large voltage value.

・短絡電流Iは100.0から101.5の範囲にあり、Refに比較して十分な性能を有している。 -The short-circuit current I is in the range of 100.0 to 101.5, and has sufficient performance as compared with Ref.

・最適動作点FFは、ABS技法はいずれもRefに比較して優位性を示している。 -The optimum operating point FF shows superiority in all ABS techniques compared to Ref.

・変換効率EFFは、ABS技法ではRefに比較して優位性を示している。 -Conversion efficiency EFF shows superiority over Ref in ABS technique.

・リボンのシリコン基板1への密着力は、表面は2となり標準値の2倍あり、極めて強固に固定されることが判明し、裏面もほぼ同じか、ABS技法ー2の直接にシリコン基板1にハンダ付けした場合には2倍あり、強固に固定されることが判明した。 -The adhesion of the ribbon to the silicon substrate 1 is 2 on the front surface, which is twice the standard value, and it has been found that the ribbon is extremely firmly fixed. When soldered to the silicon, it was twice as large, and it was found that it was firmly fixed.

・銀の表面の使用量は、本発明は0.1から0.5の範囲内で半分以下に削減できた。裏面については、本発明は銀の使用量を100%削減できた。 -The amount of silver surface used could be reduced to less than half in the range of 0.1 to 0.5 in the present invention. On the back side, the present invention was able to reduce the amount of silver used by 100%.

・製造工程数は、ABS技法ー1、ABS技法ー2(図1の(b)、図1の(c))は、それぞれ2工程削減できた(表面の銀のバスバー電極の形成が不要となり工数−1、および裏面の銀の電極形成が不要となり工数ー1の計2工程削減できた)。 -The number of manufacturing steps was reduced by 2 steps for each of ABS technique-1 and ABS technique-2 ((b) in FIG. 1 and (c) in FIG. 1) (the formation of a silver bus bar electrode on the surface became unnecessary. Man-hours-1 and the formation of silver electrodes on the back surface became unnecessary, and man-hours-1 could be reduced for a total of two steps).

図10は、本発明の説明図(その4)を示す。これは、既述した図9の太陽電池の電気特性を分かり易く説明した図である。横軸を太陽電池から取り出した電圧、縦軸がそのときの電流を表す。 FIG. 10 shows an explanatory diagram (No. 4) of the present invention. This is a diagram illustrating the electrical characteristics of the solar cell of FIG. 9 described above in an easy-to-understand manner. The horizontal axis represents the voltage taken out from the solar cell, and the vertical axis represents the current at that time.

図10において、開放電圧をVoc(図9のV)という。 In FIG. 10, the open circuit voltage is referred to as Voc (V in FIG. 9).

短絡電流をJsc(図9のI)という、
最適動作点FFは太陽電池から取り出した電圧・電流の特性曲線中のその積が最大となる図示の位置の値である。
The short-circuit current is called Jsc (I in FIG. 9).
The optimum operating point FF is the value at the position shown in the figure where the product is maximum in the characteristic curve of the voltage / current taken out from the solar cell.

変換効率はJsc×Voc×FFの式で求められる値である。 The conversion efficiency is a value obtained by the formula of Jsc × Voc × FF.

図11は、本発明の説明図(その5)を示す。 FIG. 11 shows an explanatory diagram (No. 5) of the present invention.

図11の(a)は、図1の(a)のABS技法ー0のバスバー電極にABSガラスを用いた太陽電池の表面、裏面の写真の1例を示す。 11 (a) shows an example of photographs of the front surface and the back surface of a solar cell using ABS glass for the bus bar electrode of the ABS technique-0 of FIG. 1 (a).

図11の(a−1)は、表面の横方向にフィンガー電極3を形成し、その上にABSガラスを用いたバスバー電極を形成した太陽電池の写真の例を示す。ABSガラスは、フィンガー電極3のない部分にのみ形成し、このフィンガー電極3およびABSガラスで形成したバスバー電極の部分(非導電性であり、本発明のハンダでリボンを超音波ハンダ付け可能)にリボンをハンダ付けした状態の写真を示す。 FIG. 11 (a-1) shows an example of a photograph of a solar cell in which a finger electrode 3 is formed in the lateral direction of the surface and a bus bar electrode using ABS glass is formed on the finger electrode 3. The ABS glass is formed only in the portion without the finger electrode 3, and is formed on the finger electrode 3 and the portion of the bus bar electrode formed of the ABS glass (non-conductive, and the ribbon can be ultrasonically soldered with the solder of the present invention). The photograph of the soldered ribbon is shown.

図11の(a−2)は、図11の(a−1)の裏面であって、全面にアルミ電極を形成した状態の写真の1例を示す。 FIG. 11 (a-2) shows an example of a photograph showing the back surface of FIG. 11 (a-1) in which an aluminum electrode is formed on the entire surface.

図11の(b)は、図1の(c)のABS技法ー2の太陽電池の表面、裏面の写真の1例を示す。 11 (b) shows an example of photographs of the front surface and the back surface of the solar cell of the ABS technique-2 of FIG. 1 (c).

図11の(b−1)は、表面の横方向にフィンガー電極3として、リボンをハンダ付けする部分の幅を広げて当該フィンガー電極3(図4参照)を形成した状態の写真の1例を示す。ここでは、縦方向のリボンをハンダ付けする部分のフィンガー電極3の幅が広くなっている様子が判明する。 FIG. 11 (b-1) is an example of a photograph in which the finger electrode 3 (see FIG. 4) is formed by widening the width of the portion where the ribbon is soldered as the finger electrode 3 in the lateral direction of the surface. show. Here, it can be seen that the width of the finger electrode 3 at the portion where the ribbon in the vertical direction is soldered is widened.

図11の(b−2)は、裏面の縦方向に、リボンを下地のシリコン基板1に直接にハンダ付けする縦方向に穴の開いたアルミ電極7を形成した1例を示す。 FIG. 11 (b-2) shows an example in which an aluminum electrode 7 having a hole in the vertical direction is formed in which the ribbon is directly soldered to the underlying silicon substrate 1 in the vertical direction of the back surface.

図11の(b−3)は、図11の(b−1)および図11の(b−2)の上からリボンをハンダ付けした後の写真の1例を示す。 (B-3) of FIG. 11 shows an example of a photograph after soldering a ribbon from above (b-1) of FIG. 11 and (b-2) of FIG.

図11の(b−3)の左側は、図11の(b−1)の表面のフィンガー電極の幅が広くなった部分に、縦方向にリボンをハンダ付けした後の写真の1例を示す。 The left side of FIG. 11 (b-3) shows an example of a photograph after soldering a ribbon in the vertical direction to a portion of the surface of FIG. 11 (b-1) where the width of the finger electrode is widened. ..

図11の(b−3)の右側は、図11の(b−2)の裏面のアルミ電極の縦方向に当該アルミがない穴(長い穴)に、リボンを縦方向にハンダ付けした後の写真の1例を示す。 The right side of (b-3) in FIG. 11 is the hole (long hole) in which the aluminum is not present in the vertical direction of the aluminum electrode on the back surface of (b-2) in FIG. 11 after the ribbon is soldered in the vertical direction. An example of a photograph is shown.

本発明の要部構成図である。It is a block diagram of the main part of this invention. 本発明の製造方法説明フローチャート(その1)である。It is a manufacturing method explanation flowchart (the 1) of this invention. 本発明の製造方法説明フローチャート(その2)である。FIG. 2 is a flowchart for explaining the manufacturing method of the present invention. 本発明の説明図(表面ーその1)である。It is explanatory drawing (surface-part 1) of this invention. 本発明の説明図(表面ーその2)である。It is explanatory drawing (surface-part 2) of this invention. 本発明の説明図(裏面ーその1)である。It is explanatory drawing (back surface-part 1) of this invention. 本発明の説明図(その1)である。It is explanatory drawing (the 1) of this invention. 本発明の説明図(その2)である。It is explanatory drawing (the 2) of this invention. 本発明の説明図(その3)である。It is explanatory drawing (the 3) of this invention. 本発明の説明図(その4)である。It is explanatory drawing (the 4) of this invention. 本発明の説明図(その5)である。It is explanatory drawing (the 5) of this invention. 従来技術の説明図である。It is explanatory drawing of the prior art.

1:基板(シリコン基板)
2:窒化膜(絶縁膜)
3:フィンガー電極
4:バスバー電極
41:バスバー領域
5、9:リボン(リード線、取出線)
6、8:ハンダ
7:アルミ電極
1: Substrate (silicon substrate)
2: Nitride film (insulating film)
3: Finger electrode 4: Bus bar electrode 41: Bus bar area 5, 9: Ribbon (lead wire, take-out wire)
6, 8: Solder 7: Aluminum electrode

Claims (3)

基板上に光を照射したときに高電子濃度を生成する領域が形成されており、該領域の上に光を透過する絶縁膜が形成されており、該絶縁膜の上に前記領域から電子を取り出す取出口であるフィンガー電極が形成されており、該フィンガー電極を介して前記電子が外部に取り出される太陽電池であって、
前記絶縁膜の上に形成された前記領域から電子を取り出すフィンガー電極と直交方向に一定の幅bで、当該フィンガー電極のある部分と、当該フィンガー電極の無い前記絶縁膜の部分に非導電性のガラスペーストを塗布・焼成して形成された非導電性のバスバー電極と、に渡ってハンダで取出線がハンダ付けされており、当該フィンガー電極からの電子が取出線により外部に取り出され、該取出線が前記非導電性のバスバー電極を介して前記基板に固定されていることを特徴とする太陽電池。
A region that generates a high electron concentration when irradiated with light is formed on the substrate, an insulating film that transmits light is formed on the region, and electrons are emitted from the region on the insulating film. A solar cell in which a finger electrode, which is an outlet for taking out, is formed, and the electrons are taken out to the outside through the finger electrode.
With a constant width b perpendicular to the finger electrode that extracts electrons from the region formed on the insulating film, the portion with the finger electrode and the portion of the insulating film without the finger electrode are non-conductive. The take-out wire is soldered to the non-conductive bus bar electrode formed by applying and firing the glass paste, and the electrons from the finger electrode are taken out by the take-out wire, and the take-out wire is taken out. A solar cell characterized in that a wire is fixed to the substrate via the non-conductive bus bar electrode.
前記フィンガー電極と直交方向に一定の幅bでハンダで取出線のハンダ付けは、当該フィンガー電極のハンダ付けする部分の該フィンガー電極の幅を幅cに広く予め形成したことを特徴とする請求項1に記載の太陽電池。 The soldering of the take-out line by soldering with a constant width b in a direction orthogonal to the finger electrode is characterized in that the width of the finger electrode in the soldered portion of the finger electrode is preformed to be wide in the width c. The solar cell according to 1. 基板上に光を照射したときに高電子濃度を生成する領域を形成すると共に該領域の上に光を透過する絶縁膜を形成し、該絶縁膜の上に前記領域から電子を取り出す取出口であるフィンガー電極を形成して該フィンガー電極を介して前記電子を外部に取り出す太陽電池の製造方法において、
前記絶縁膜の上に形成された前記領域から電子を取り出すフィンガー電極と直交方向に一定の幅bで、当該フィンガー電極のある部分と、当該フィンガー電極の無い前記絶縁膜の部分に非導電性のガラスペーストを塗布・焼成して形成した非導電性のバスバー電極と、に渡ってハンダで取出線をハンダ付けし、当該フィンガー電極からの電子を取出線により外部に取り出すと共に該取出線を前記非導電性のバスバー電極を介して前記基板に固定することを特徴とする太陽電池の製造方法。
At the outlet that forms a region that generates high electron concentration when the substrate is irradiated with light, forms an insulating film that transmits light on the region, and extracts electrons from the region on the insulating film. In a method for manufacturing a solar cell in which a certain finger electrode is formed and the electron is taken out through the finger electrode.
With a constant width b perpendicular to the finger electrode that extracts electrons from the region formed on the insulating film, the portion with the finger electrode and the portion of the insulating film without the finger electrode are non-conductive. A non-conductive bus bar electrode formed by applying and firing a glass paste is soldered to an take-out wire, and electrons from the finger electrode are taken out by the take-out wire and the take-out wire is taken out by the lead wire. A method for manufacturing a solar cell, which comprises fixing to the substrate via a conductive bus bar electrode.
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