JPH05502556A - 電気接触部及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 電気接触部及びその製造方法 本発明は、アルミニウムを使用する低い抵抗のハンダ付は可能な電気接触部を製 造する方法に関するものであり、更に詳しく述へると太陽電池の製造並びに太陽 電池上にオーム接触部を形成する改善方法に関する。

トになるモジュールである。ある数を選んで、その数のモジュールを相互接続す 及び背面上にあってそれに接合される第二の平らな接触部又は電極（［背面接触 成し、受は入れ可能な剥離強度をもった接合部を形成する。しかしながら、電池 の相互接続の目的に対しては、背面の接触部はハンダ付は可能でなければならな ことによりアルミニウムの背面接触部を製造するのである。空気下で焼成したア ルミニウムは焼成時に形成された表面酸化物の存在のため通常のハンダを用いて のニッケルとは対照的に）ハンダ付は可能ではあるが、普通はニッケル層へのハ に接続可能にするのである。この先行方法には、費用が過大であることや湿式無 電解メッキ法に係わる廃棄物の処理問題を含めて多数の欠点がある。

別の公知方法は、（１）下部のシリコン基板を露出させる複数の開口部（「窓」 ）を画定する目的で不連続な被覆を基板の背面に形成するようアルミニウムベ− 錫被覆された銅ストリップを銀パッドにハンダ付けして、太陽電池を隣の太陽電 池に接続するのである。この方法は、ボタ’Ｊ　（Ｆｒａｎｋ　Ｂｏｔｔａｒｉ ）等のし太陽電池に金属化された接触部を形成する方法（Ｍｅｔｈｏｄ　ｏｆ　 Ａｐｐｌｙｉｎｇ　ｋ［ｅｔａｌｌｉｚｅｄ　Ｃｏｎｔａｃｔｓ　Ｔｏ　Ａ　５ ｏｌａｒ　Ｃｅ１ｌ）　Ｊなる＆！題の同時係属中の米国特許出願第５６１．１ ０１号（１９９０年８月１日出願）に記載されているが、銀パッドがハンダ接合 を形成するための複数の部位を付与する利点をもたらすものである。

太陽電池の製造費用を下げる試みは、太陽電池の前面及び背面に金属化された接 触部を形成する多数の被覆技術の研究及び使用に関連していた。

そのような公知の被覆技術の一つは広くスクリーン印刷と称される技術であって 、基板の一面上に金属化パターンを形成したスクリーンを配置する方法である。

次に、金属スクリーン印刷インキをスクリーン内の金属化パターン上に拡げ、ス クリーンと直接接触を保１つつそれを横切って移動する細長いブレードを用い、 スクリーンを通して金属インキを下部の基板に押し付ける。スクリーンを取り除 いた後、金属化されたインキを焼成してインキ中の結合剤を追い出し、インキ中 の金属を基板に付着させるのである。このようなスクリーン印刷法は米国特許第 ４、２９３．４５１号及び同第４．３８８．３４６号に記載されている。

スクリーン印刷法は本発明に従って基板に接触部を塗付するために使用すること ができるが、比較的脆くて表面が不規則、不均一な太陽電池基板、例えばＥＦＧ ｆｆｌＥ長させたシリコン基板に背面接触部を塗付するのには好適でない。不都 合なことに、ＥＦＧ成長させた太陽電池基板に金属化インキをスクリーン印刷法 で塗付すると、金属化インキから形成される印刷接触部の厚みが可成りばらつく ことがある。この厚みのバラツキは、ＥＦＧ成長させた基板の表面が０．１０２ 乃至０．２５４ｍｍ　（４乃至１０ミル）の範囲の平面度バラツキをもった起伏 すなわちランダムなピークと凹みを有することに起因する。印刷スクリーンは不 拘−又は不規則な基板表面の高い点上に載るので、スクリーン印刷法により形成 される金属化された接触部の厚みは、その金属化された接触部に幅方向及び長さ 方向にわたってかなり変化する。このような厚みのバラツキは、金属の印刷イン キを過剰使用する結果をもたらし、それが太陽電池の総費用に加わるのである。

更には、基板の低い点の上に配置されるスクリーン印刷接触部分に於けるように 、電流値を満足なものにするために必要な厚みよりも厚く金属インキを塗付する と、金属インキを基板に接合する焼５ｊ２過程で発生する応力により、基板が弓 のように曲がることがある。このような撓みは、分離した太陽電池を大型太陽電 池アレーに取り付ける際に問題となるので欠点である。太陽電池基板上の金属化 されたスクリーン印刷接触部が不均一な表面を有することは、基板破損の危険を 増やす点でも好適ではない。このようなことは、金属インキをスクリーンに拡げ るために使用するブレードが幅狭のため、単位表面積当りで測定して基板に加え られる力が比較的大になることにより起り勝ちとなる。この点について、代表的 な太陽電池基板は脆いだけでなく比較的薄いものであって、通常の厚み範囲は０ ２８乃至０．５６ｍｍ　（０，０１１乃至０．０２２インチ）であると解されな ければならない。

金属化された接触部を太陽電池基板に塗付するには、散布沈着又は蒸着のような 技術が考えられていた。不都合なことに、このような技術にはマスキング及びそ の他の制限がある。あるパターンの形で金属化された層を塗付するには、例えば 太陽電池の前面格子電極のパターンを塗付するには、写真平板法も使用するこを 更に増大させる。

最近、パッド印刷技術を適用する接触部の形成により太陽電池の製造費用を下げ る努力がなされた。前記の米国特許出願第５６１．１０１号は、パッド印刷法を 用いてシリコン基板に金属接触部を形成する方法を開示している。前記特許出願 は、普通は有機結合剤と有機溶剤を含む液状有機媒体中に金属粒子を含む金属の 印刷インキを使用し、パッド印刷法で背面接触部を形成する旨を開示している。

前記の特許出願は、パッド印刷法による接触部の形成に好適な金属の印刷インキ も多数開示している。そのインキは全て、（１）インキ中の金属粒子が所望表面 に接合し、（２）焼成された金属化接触部が所望の伝導度を有し、がっ、（３） そのインキが約５１乃至約１０４ミクロン（２乃至４ミル）の厚みを有して、焼 成された接触部の厚みを４乃至１０ミクロン範囲にする厚膜として容易かつ繰り 返して塗付可能になるよう配合される。パッド印刷法により接触部を塗付した後 、基板を特定の雰囲気内で焼成して媒体を追い出し、インキの金属成分を基板に しっかりと接合する。このパッド印刷技術は、比較的低費用、高い処理速度及び 極めて低い基板破損率で接触部を形成できる顕著な利点があるので背面接触部用 に好適である。

前述のように、米国特許出願第５６１．１０１号は、（１）「窓」の概念を用い て、例えばパッド印刷により複数のアパーチャー（「窓」）をもったアルミニウ ム層を形成してシリコン基板上に先ず背面接触部を形成し、（２）′次に、パッ ド印刷により窓内に銀ハンダパッドを形成し、アルミニウム層と銀パッドを焼成 してシリコン基板に接合するという概念を特に開示している。

これまで行われてきたところでは、パッド印刷を用いて太陽電池上に背面接触部 を製作するという「窓」概念には、銀−アルミニウム接触部に幾分か抵抗があっ て太陽電池の効率を制限するという難点があった。アルミニウム接触部に窓がな く、アルミニウム接触部の全域に銀パッドを塗付した場合には、事実上同じよう な抵抗問題が起きる。理想的にいえば、銀／アルミニウム界面における接触抵抗 は電池効率を制限しない程度に十分低いものでなければならないと認識されてい る。このことは、代表的には、接触抵抗が１つの銀ハンダパッド当り約２５ミリ オーム未満でなければならないことも意味する。しかしながら、今日まで、この 接触抵抗はこれよりも可成り高目であった。

前記の米国特許出願第５６１．１０１号に記載されたパッド印刷法では、アルミ ニウムインキを窒素下で焼成する。その焼成後に銀パッドを塗付し、その後空気 中で焼成するのである。この「二重焼成」法では、第二焼成後のアルミニウム背 面接触部の外観は、代表的には著しい表面酸化及び表面不規則性たとえばアルミ ニウム背面接触部内の隆起をその特徴とする。また、その結果得られるアルミニ ウム背面接触部は、電解質による腐食に対して特に敏感である（背面接触部をＯ ＯＬＭ　ＮａＣｌＯ４溶液に２０時間浸漬して定量される）。この電解質による 腐食は、１０６℃・９８％相対湿度で操作するＨＡＳＴ圧力室内で２０日後に発 生するアルミニウム腐食と実質上同一であるように思われる（ｒＨＡｓＴＪなる 語は、ｈｉｇｈｌｙ　ａｃｃｅｌｅｌａｔｅｄ　５ｔｒｅｓｓ　ｔｅｓｔすなわ ち高度促進応力試験を表す）。この電解質による腐食は、銀／アルミニウムの抵 抗が増大すること及び銀パッド周囲のアルミニウムが黒化することを特徴とする 。この表面不規則性は、電池の加工を妨害し、モジュール組立時の機械的降伏値 を低下させる。この電解質による腐食の傾向は、その太陽電池を合体するモジュ ール背面表皮における溶接密閉か無かったり不完全だったりすると、特にモジュ ールの寿命を縮める。

かつては、太陽電池のアルミニウム背面接触部を形成するために、ガラスフリッ トを含むアルミニウムインキが使われてきた。しかしながら、アルミニウムイン キがガラスフリットを含む場合、アルミニウムと銀ハンダパッドとの界面におけ る接触抵抗は、アルミニウムインキかガラスフリットを含有しない時よりも実質 的に例えば１００ミリオーム以上も高くなる。

発明の目的 本発明の主目的は、ハンダ付は可能であって低い抵抗を与える、太陽電池及びそ の他の半導体デバイス用のアルミニウムを含有する電気接触部の改善された製造 方法を提供することである。

本発明の別の目的は、平滑な表面及び耐腐食性を利点とする太陽電池及びその他 の半導体デバイス用のアルミニウム接触部を提供することである。

太陽光電池の製造に関する更に特定的な目的は、（１）アルミニウム背面接触部 の前記表面不規則性を回避すること及び（２）パッド印刷によって形成される先 行技術の「窓」型裏面接触部の特徴であるアルミニウム／銀の接触抵抗を低下さ せることである。

本発明の面別の目的は、アルミニウム／銀の接触抵抗を低下させる目的でニッケ ルを含有する前述の性質のアルミニウム／銀背面接触部を有する太陽電池を提供 することである。

本発明の更なる目的は、ガラスフリットを含有するアルミニウムのペースト又は インキの使用を特徴とするアルミニウム接触部の改善製法を提供することである 。

本発明の面別の目的は、「窓」概念に従って改善された焼成アルミニウム接触部 及びそれを製造する新規な方法を提供することである。

本発明の更なる特定目的は、太陽電池上に接触部を形成するための新規かつ改善 された「二重焼成ｊ法を提供することである。

本発明の更なる特定目的は、シリコン基板と合金化すると共に基板を露出させる 複数の窓をもつアルミニウム層及び前記の窓を充たして前記基板に接合される空 気焼成された銀ハンダパッドを特徴とする、シリコン太陽電池及びその他の半導 体デバイス用のアルミニウム／銀背面接触部を製造する改善方法を提供すること である。

前記並びに以下で明示的又は含意的に示されるその他の目的は、ニッケルを背面 接触部構成に導入することを特徴とする、太陽電池上に接触部を付与する新規な 二重焼成法によって達成される。ニッケルは、アルミニウム接触部材料と銀パッ ドとの間の接触抵抗を低下させる働きを有する。一実施態様では、シリコン基板 と各銀パッドとの間の中間層としてニッケルを好ましくはパッド印刷により塗付 する。第二の好適実施態様では、ハンダパッドの製造に用いる銀インキ中にニッ ケルを添入する。後者の場合、ニッケルかインキ又はペーストの約１０乃至約５ ．０重量％、好ましくは約１−２重量％を占める。

本発明の好ましい特徴の一つは、ガラスフリットを含むアルミニウムのインキ又 はペーストを好ましくはパッド印刷によりシリコン基板上に塗付して背面被覆を 形成し、その後その背面被覆を焼成してインキ中のアルミニウム粒子を基板に合 金化させることである。ガラスフリットの作用は、（１）アルミニウム層の不規 則性の発生及びその大きさを低下させ、（２）アルミニウム層の表面酸化を実質 的になくし、（３）接触部を電解による腐食に対してより抵抗性にすることであ る。本発明の第二の特徴は、ガラスフリットを含まないアルミニウムインキを用 いることであるが、その際のアルミニウム背面接触部の品質は、ガラスフリット を含有するアルミニウムインキを用いた時はど満足できるものではない。

新規な「二重焼成ｊ法は、その好適形態では太陽電池上に背面接触部を形成する のであるが、その際（１）ガラスフリットを含むアルミニウムのインキ又はペー ストを用いて、部分仕上げシリコン太陽電池の背面上にパッド印刷により先ず窓 付きのアルミニウム層を形成し、（２）そのアルミニウムインキ又はペーストを 乾燥ステップを介在させずに焼成し、（３）銀、ニッケル及びガラスフリットを 含むインキ又はペーストをパッド印刷することによりノ＼ンダバツドを窓に充填 してそれに重なるように形成し、かつ、（４）その銀／ニッケル／ガラスフリッ トのインキ又はペーストを（ステップを介在させ若しくは介在させずに）焼成し て、その成分をアルミニウム及びシリコン基板にオーム接合させるのである。

太陽電池の製造では、前記の方法を太陽電池基板前面上への銀格子接触部の形成 と結合し、銀格子接触部はフリット入り銀インキ又はペーストのパターン化され た被覆を前辺って形成された窒化ケイ素の反射防止層上に塗付し、そのフリット 入りインキ又はペーストを焼成して窒化ケイ素を通過させて基板とオーム接触さ せることにより形成する。本発明のこの好適実施態様では、銀格子接触部を銀ハ ンダパッドと同時に焼成する。

本発明のその他の特徴及び期待される多数の利点は、以下の詳細な説明により明 らかになるであろう。この説明は付属図面と併せて読解されたい。

図面の簡単な説明 図１は、基板の第一面に隣接するＰ−Ｎジャンクションと前記の第一面を被覆す る誘電体反射防止被覆とを有するシリコン基板の側面図である。

図２は、一層の断面を示した図１と同様の図面であり、窓付きのアルミニウムイ ンキ又はペーストをシリコン基板に塗付する様子をインキ又はペーストの断面と 共に示すものである。

図３は、シリコン基板の底部平面図であり、アルミニウムインキペーストの形状 を示すものである。

図４は、アルミニウムインキ又はペーストのアルミニウムを基板に合金化させる 熱処理を施した後の図３のデバイスを示す図２と同様の図面である。

図５は、銀ハンダパッドをアルミニウム層に如何に沈着させるかをアルミニウム と銀パッドの断面と共に示す図２と同様の図面である。

図６は、格子電極のパターンが同一構成の前面に金属インキを如何に塗付するか を示す図５と同様な図面である。

図７は、格子電極の形状を示す平面図である。

図８は、焼成後の格子電極の断面を示す図６と同様な図面である。

図９は、本発明の別実施態様を示す図８と同様な図面である。

各図面中の同じ符号は同様の部分を示すものである。

説明の便宜上と本発明を分り易くするために、図に示した形状及びコンポーネン トの少なくとも一部、特に基板と基板上の各層の相対厚み、ジャンクションとＮ 十及びＰ千載の深さ、銀ハンダパッドの間隔と寸法及び基板上の反射防止誘電層 内に形成される開口部の間隔及び相対寸法の尺度は示していない。

発明の詳細な説明 本発明は、特に基板がＥＦＧ５５．長材料であってパッド印刷を用いて背面接触 部を形成する場合に、使用に最良であり且つ費用と太陽電池の製造し易さの観点 からも極めて有用であると考えられる。しかしながら、本発明の諸利点は、スク リーン印刷又はその他の技術を用いてシリコン基板上に背面接触部を形成する際 にも、基板材料や基板の製造法如何に関係なく達成される。重要なことは、本発 明が、太陽電池の接触抵抗が低下して効率が改善されるよう即ち更に密着するよ う太陽電池にアルミニウム／銀の接触部を塗付できることである。

図面を引用して本発明の好適実施態様をＰ型シリコンリボンからの太陽電池の製 造に関して説明する。本実施態様では、出発片として部分仕上げ電池１を準備す る（図１）。この電池１は、ＥＦＧ法にて製造される一定長のＰ型缶導性シリコ ンリボンの形態をなし、その−面（以下「前面」と称する）に比較的浅いジャン クション４（例えば、深さ約３０００乃至７０００オングストロームのジャンク ション）、Ｎ型（代表的にはＮ＋）伝導性域６及びシリコン基板の前面にあって 反射防止（ｒＡＲＪ）被覆として機能する誘電体層１０を設けた基板２を包含す る。ＡＲ被被覆は、窒化ケイ素、二酸化チタン及び二酸化ケイ素等の各種誘電材 料を使用することができる。誘電層１０は窒化ケイ素を含むものが好ましい。

この部分仕上げ電池は、既に説明した程度までは当該技術分野で周知の各種方法 並びに手段を用いて製作することができる。例えば、ジャンクション４とＮ＋伝 導域６は、ガス源又は固体源からのリンの拡散によりＰ型ケイ素基板２内に形成 することができる。窒化ケイ素層１０も各種方法にて形成されるが、「窒化ケイ 素被覆を有する太陽電池の製造方法（ｌ［ｅｔｈｏｄ　ｏｆ　Ｆａｂｒｉｃａｔ ｉｎｇ　５ｏｌａｒ　Ｃｅ１ｌｓ　ｖｉｔｈ　５ｉｌｉｃｏｎ　Ｎ１ｔｒｉｄｅ 　Ｃｏａｔｉｎｇ）　Ｊなる標題のロナルド（Ｒｏｎａｌｄ　Ｃ，）等の米国特 許第４．７５１．１９１号明細書（１９８８年６月１４日公告）に開示されてい るプラズマ蒸着法により形成することが好ましい。米国特許第４．７５１．１９ １号に開示された情報を必要な範囲で引用する。

図２−５を参照する。部分仕上げ電池１を最終仕上げ太陽電池にする第一ステッ プは、長方形の周辺部１４と複数の長方形アパーチャ１６を除く基板の全背面が 二重に配列することが好ましい。次に、基板を窒素下で約６７０乃至８５０℃の 温度、好ましくは約７６０℃に加熱してアルミニウム／ガラスフリットのインキ を焼成する。この焼成よりアルミニウムインキの有機媒体成分は除去され、ガラ スフリットと混合物をなすアルミニウム粒子はシリコン基板と合金化される。ア ルミニウムインキの焼成はＰ千載１８も形成する（図４）。

次のステップは、ペーストが各室の各側部に約０．３８乃至約０．７６ｍｍ　（ ０，０１５乃至０．０３０インチ）の間でアルミニウム層１２と重なるよう窓域 すなわち窓１６により露出される基板の表面域上に銀のインキ又はペーストを印 刷するステップである。この銀インキは、ガラスフリットと少量のニッケルを含 有する。図５は、その結果得られるハンダパッド２０がおおむねＴ型の断面を有 し、そのパッドがアルミニウム層１２と重なって層１２との電気接触部を形成す る様子を示すものである。その後、約１００−１５０℃の温度に加熱された空気 又は窒素雰囲気内にある炉内で銀のインキ又はペーストを乾燥させる。この乾燥 ステップは、基板を約２乃至２０分間にわたって前記の温度に加熱する。

次に、銀のペースト又はインキを基板の前面に窒化ケイ素に上塗りするように塗 付して被覆２２（図７〕を形成する。この被覆２２は、基板の電気接触部の面積 及び入射太陽光が窒化ケイ素層を経由してＰ−Ｎジャンクション域４に透過して 光電池効果をもたらすような面積を与えるよう計算された予定の電極パターンを 定めるべく配列されている。この銀のペースト又はインキは、バスバー（ｂｕｓ ｂａｒ）又はランナーの一端又は両端に細長い指状物を複数個取り付けた狭い幅 の格子電極を定めるように塗付すると好適である。好適格子電極の一形態は米国 特許第３．６８６．０３６号明細書に記載されている。図６及び図７に示すよう に、この格子電極パターンは、間隔をあけて平行に配されるバスパー２４及び２ ６の対とこの両バスバー間に伸長する細長い指状物２８を含むパターンであるこ とが好ましい。しかし、このパターンが必須という訳ではない。

この格子を定める銀のペースト又はインキの被覆２２は、スクリーン印刷、パッ ド印刷及び直接書き込みを含め、電子工業で広く使用されている公知技術の何れ かを用いて基板の前面に塗付することができる。被覆２２を形成する銀インキは 、インキが窒化ケイ素を透過し、銀インキの銀成分がシリコン基板に達して基板 とオーム接触部を形成するように、それを可能にするガラスフリットを必ず含有 する。

その後、（１）銀インキ層２２が窒化ケイ素を透過して下部にある基板の上面と オーム接触部を形成するステップ及び（２）パッド２０を形成する銀インキをシ リコン基板と銀インキが重なるアルミニウムに接合するステップが、同時に行な われるよう組み合せ部品全体を焼成する。前面層２２を形成する銀ペースト及び ハンダパッド２０を形成する銀ペーストの焼成は、空気又は酸素含有雰囲気の赤 外炉内で行われる。この焼成の温度及び時間はケースによって変化するか、どの 場合にも銀インキの有機成分を揮発、熱分解又はその他の方法で除去し、層２２ が窒化ケイ素層を通過して下部の基板に接合するまでｌ’！！２２内のガラスフ リットを脂解する適当な温度及び時間でなければならない。銀インキの焼成、特 にシリコン基板上に塗付されるインキの焼成は、最高温度約７５０乃至８５０’ Ｃ１好ましくは約７８０℃で約５−１０秒間行うのか最良である。図８は、銀層 ２２の指状部分２８が前述の焼成後にどのように窒化ケイ素層を経由して伸長す るかを示すものである。

反射防止誘電体被覆を介して金属接触部を焼成する考えは、ナガハラ（Ｎａｇａ ｈａｒａ）等の「金属ペースト接触部を有する太陽電ｉ０！（Ｓｏｌａｒ　Ｃｅ １ｌ　Ｔｉｔｈ　ｉ［ｅｔａｌ　Ｐａ５ｔｅ　Ｃｏｎｔａｃｔ）　Ｊなる標題の 米国特許第４．７３７．１９７号及びノリ力（Ｊａｃｋ　１．　Ｈａｎｏｋａ） の「太陽電池の改善製法（ＡＪＩ　Ｉｍｐｒｏｖｅｄ　Ｍｅｔｈｏｄ　Ｏｆ　Ｆ ａｂｒｉｃａｔｉｎｇ　５ｏｌａｒ　Ｃｅ１ｌｓ）　Ｊなる標題の同時係属中の 米国特許出願第２０５．３０４号（１９８８年６月１０日出願）ｉこ開示されて いる。

前述のように、本発明は、背面接触部アルミニウム層と／為ンダ＜ラドの銀成分 との間にニッケル金属を配置することを特徴とする。既に説明した本発明の好適 実施態様では、使用する銀ペースト中にニッケルを添入してノ１ンダ、＜ラド２ ０ををニッケルパッド上に沈着させる。この銀パッド２０とニッケルノクツド３ ２は空気中で同時に焼成することか好ましい。

本発明の実施には多数の印刷インキが良好に使用されてきた。インキは、本質的 には通常のシルクスクリーン印刷インキすなわち市販インキでよくて、ノクツド 印刷に適当な流動性をもたせるために、それを希釈する必要がある。勿論、通常 の市販シルクスクリーン印刷インキはインキ製造業者の専有品であって、ペース ト又はインキ中の金属粒子、ガラスフリット及び有機成分の相対濃度は製造業者 毎に異なる。

通常のスクリーン印刷インキは、一般に、２５℃で約１０００ボイズの粘度を有 し、剪断速度は１０／秒である。本発明のパッド印刷接触部に関（、では、イン キの粘度は２５℃で約５０ポイズでなければならなず、その剪断速度は１０／秒 でなければならない。

本発明の実施に有用であると判明した印刷インキは、媒体中に（アルミニウム、 銀及びニッケル等の）所望の金属粒を含有する。媒体はエチルセルロース等の有 機結合剤とテレピネオール又はカルピトール（ジエチレングリコールモノエチル エーテル）等の溶媒との両者からなる。

銀インキの場合及びニッケルインキの場合にも、基板に塗付されるインキは約５ ０乃至７５重量％の金属粒子及び約４乃至１５重量％のガラスフリットを含有し 、残りが有機媒体である。アルミニウムインキかガラスフリットを含有しない場 合には、基板に塗付されるインキ中のアルミニウム粒子濃度は約７０乃至８５重 量％の範囲であり、残りが有機媒体である。ガラスフリットを含むアルミニウム インキは、基板に塗付する際に約５０−７０重量％のアルミニウム粒子、１０− ４０重量％のガラスフリット及び５−１．５重量％の有機媒体を含むよう１こ配 合される。ハンダパッドの形成に用いる銀インキにニッケルを添入する場合、イ ンキ中のニッケル濃度は約１乃至５重量％の範囲、好ましくは１．０乃至２０重 量％である。

アルミニウム、銀及びニッケルのインキにはホウケイ酸鉛ガラス又は鉛ケイ素ガ ラスのフリットを使用すると好ましい。このガラスフリットは、鉛ケイ素ガラス の場合には５−８０重量％の鉛と４０重量％までの酸化ケイ素を、ホウケイ酸鉛 ガラスの場合には５−８０％の鉛、１−４０％の酸化ケイ素及び１−３０％の酸 化ホウ素を含有する。ガラスフリットとしてはホウケイ酸鉛ガラスを使用するこ とが好ましい。

本発明の一特徴に従って、太陽電池基板にアルミニウム接触部を塗付する目的で 、米国ペンシルベニア州のエレクトロサイエンスラプス（Ｅｌｅｃｔｒｏ　５ｃ ｉｅｎｃｅ　Ｌａｂｓ）　製のＥＳＬ　Ｎｏ、２５９２なるアルミニウムスクリ ーン印刷インキを使用した。このＮＯ，２５９２アルミニウムインキは、その製 造時又は販売時には約６０−７５重量％のアルミニウム粒子、約１０乃至３０重 量％のホウケイ駿鉛ガラスフリット及び５乃至１５重量％の（エチル七ロース等 の結合剤とカルピトール又はテレピネオール等の溶剤を含む）有機物を含有する と思われる。このＮＯ。

２５９２インキに出発インキ組成物の２−３０重量％範囲の量のカルピトール又 はテレピネオールを加えて希釈し、通常のパッド印刷機を用いるシリコン基板上 へのアルミニウム接触部の印刷に適当な流動性にする。この希釈されたインキの 粘度は２５℃で約５０ポイズであり、剪断速度は１０／秒である。

アルミニウムとガラスフリットが種々の割合、例えば１１乃至３１重量比であっ て、有機媒体がインキの約５−１５重量％を古める特製アルミニウムインキを用 いるアルミニウム接触部のパッド印刷により本発明を実施しても満足すべき効果 が得られた。このインキは、粘度が２５℃で約５０ポイズ、剪断速度が１０／秒 となるように配合されたものであった。

本発明の実施に際しては、フ、ｚＣＩ社（ＦＣｒｒｏ　Ｃｏ１１．ｐａｎｙ）　 ’Ｊ：Ｊの製品番号３３９８番なる通常の銀スクリーン印刷インキを用いて、ノ 々ツド印刷によりシリコン基板の背面に鍜接触部を塗付した。この３３９８番イ ンキは約３重量％のアルミニウム粒子を含有するが、それをインキの５−２０重 量ノノー−ントに等しし）量のカルピトールを加えて希釈し、その粘度を前述の ように約５０ポイズ１こした。シリコン基板の背面に鍜接触部を塗付するため、 フェロ社の別の特製銀インキＤＰ３３−０７２も使用した。この特製インキも、 約３重量％のアルミニウムを含有し、粘度も約５０ポイズたったので希釈の必要 はなかった。このフェロ３３９８番及びフェロＤＰ３３−０７２番のインキは共 にガラスフリ・ノドを含有する。

ガラスフリットは含むがアルミニウムを含まないフェロ３３４９番の銀インキも 、背面接触部及び前面格子接触部の形成に用いた。ノクツド印刷するため、この ３３４９番インキにインキの２−３０重量ノノー−ントに等しい量のカルピトー ルを加えて希釈した。

前面及び背面の固接触部を形成する際、焼成前の厚みが約５１乃至１０２ミクロ ン（２乃至４ミル）、焼成後の厚みが４−１０ミクロンになるようにインキを塗 付する。

前述のように、焼成は、有機結合剤を熱分解し、インキ中の金属化合物を基板に 自着させて良好なオーム接触部を形成するような働きを有する。アルミニウムイ ンキの場合、アルミニウムはシリコン基板と合金を形成する。焼成過程の特定パ ラメータは多数の因子に関係して変化するが、その主なものは印刷インキの組成 である。以下に記載する本発明の実施例に関して、焼成の好適特定条件を説明す る。

基板２に塗付する金属化接触部の所望厚みに応じて、既存インキの最上層上に前 述の方法を用いて一以上の追加インキ層を塗付する。この追加インキ層の塗付は 、インキの第一塗付層を乾燥及び／又は焼成する前であっても後であってもよい 。

図１−８を引用する。本発明の方法を用いて、多結晶ＥＦＧｆｆ長シリコン基板 ２の形態の太陽電池にアルミニウム背面接触部１２、銀ハンダパッド２０及び前 面格子接触部２２を塗付する。このシリコン基板２は、寸法が長さ約１０．２ｃ ｍ　（４インチ）、幅約１０．２ｃｍ（４インチ）であって、その前面の下に約 ０゜５ミクロンの深さで形成された浅いＰ−Ｎシャンクシシンとその前面上に厚 み約８００オングストロームの窒化ケイ素層１０の形態の反射防止被覆とを有す る。

背面アルミニウム接触部１２は、図３に示すように、平行な二側で対称的に配列 される複数の窓１６を包含し、基板端部の手前で終わって、基板背面の周辺部１ ４を露出したままにする。銀バッド２０は、基板と接触するようにアパーチャ１ ６内に形成される。

背面アルミニウム接触部１２は通常のパッド印刷機を用いて塗付される。このパ ッド印刷機は、シリコン基板に恋付する背面接触部１２と実賞的に同一寸法の幅 及び長さ、すなわち約１０１０Ｘ１０　（３，９６Ｘ３．９６インチ）のエツチ ングにより形成される四角形の凹部を有する凹版プレートを包含する。この凹版 プレートのエツチングされた部分の深さは約８９ミクロン（３，５ミル）である 。凹版プレートのエツチングされた部分の内部には、複数のランド（ｌａｎｄ） が配置されており、その最上面は凹版プレートの最上面と共面関係にある。゛こ のランドは夫々３８１　Ｘ　３．　８１ｍｍ　（０，１５０Ｘ０．１５０インチ ）寸法の四角形をなし、平行な二側で配列される。

アルミニウム背面接触部１２は、アルミニウム／ガラスフリットのスクリーン印 刷インキ、例えばエレクトロサイエンスラプス製の製品コードＥＳＬ第２５９２ 番インキを用いて塗付される。この第２５９２番スクリーン印刷インキに、その 塗付前に約１５重量パーセントのカルピトールを加えて希釈する。この同じイン キを同じ溶剤で２−３０重量パーセント範囲の他の水準で希釈した際にも満足す べき結果が得られた。

第一印刷ステップの前に基板の背面上にマスク（図に示していない）を配！する 。このマスクは厚み約１２７ミクロン（５ミル）のマイラー（Ｍｙｌａｒ）　ａ のものであり、基板背面上の周辺部１４へのインキの塗付を遮断するような形状 を有する。端部１４の幅は約１．　０ｍｍ　（０，０４インチ）である。マスク の目的は、周辺部１４に対応する凹版面上の部分に沈着する迷走インキが基板の 背面上に沈着しないようにして、周辺部１４をインキがない状態にしておくこと である。

アルミニウムインキ印刷ステップの終了時にマスクを取り除いて基板を炉に移し て基板を焼成し、印刷された接触部１２を定釣るインキ内の溶剤と結合剤を追い 出し、インキのアルミニウム粒子を基板と合金にする。更に詳しく述べると、１ ３７ｃｍ（５４インチ）焼成域を有する通常のベルト炉を用いて窒素雰囲気内で 約３分間にわたって基板を焼成し、溶剤を追い出し、結合剤を熱分解して残った インキの金属成分を基板に融着させるのである。焼成は、基板温度を２００℃か ら約７６０℃の範囲内のある水準まで上昇させた後、再び２００℃に戻して行わ れる。次に、この基板を炉から取り出して、空気中で室温まで冷却させる。焼成 されたアルミニウム接触部は約７ミフロン±３ミクロンの厚みを有し、各約３゜ ８１　Ｘ　３．　８１ｍｍ　（０，１５０Ｘ０．１５０インチ）の寸法の窓を複 数個有する。

印刷されたアルミニウムインキが未だ湿っている間に基材を焼成することが望ま しくない場合には、基板を窒素中又は空気中１００−１５０℃で２−２５分間乾 燥させてもよい。その後、前述のように基板を窒素雰囲気下で焼成することがで きる。

次に、第二の凹版プレートを用いて、この基板を第二のパッド印刷操作に付する 。第二の凹版プレートは、窓１６の形状及び配置に対応する複数個のエツチング された凹部を特徴として有する。この第二凹版プレート内のエツチングされた凹 部の水平寸法は、対応する窓１６の寸法よりも約０．　７６ｍｍ　（０，０３イ ンチ）長く、例えば約４．　５７　Ｘ　４．　５７ｍｍ　（０，１８０Ｘ０．１ ８０インチ）である。この凹部の深さは約８９ミクロン（３，５ミル）である。

第二の印刷操作は銀ハンダパッドを形成するための操作である。この操作は、ニ ッケルを含む銀インキを用いて行われる。更に正確に述べると、この銀インキは 約５０乃至約７５重量％の銀、約１乃至約５重量％のニッケル、約５乃至約１５ 重量％のホウケイ酸鉛ガラスフリットを含有し、残りが有機媒体である。このイ ンキの粘度は２５℃で約５０ポイズであり、剪断速度は約１０／秒である。この 第二印刷操作は、アルミニウム接触部１２の形成に用いたものと本質的に同じ種 類のパッド印刷機を用いて行われる。

この第二印刷操作は、印刷の前に基板の背面にマスクをかけないことを除き、前 述の第一印刷操作と実画的に同一の仕方で行われる。、第二凹版プレートとその エツチングされた凹部は、銀印刷インキがアルミニウム背面接触部１２内の長方 形アパーチャ１６に正しく沈着されて、そのアパーチャの各側部に約０．７６ｍ ｍ　（０，０３インチ）の長さでアルミニウム接触部に重なるように配置される 。図６は、銀バッド２０がおおむねＴ型の垂直断面を有し、このパッド′がアル ミニウム層１２と重なって層１２と電気接触する様子を示すものである。次に、 第二印刷操作で塗付された銀インキを約１２５°Ｃの温度の空気中で約１５分間 乾燥する。

その後、基板の前面上に格子接触部２２（図７）を形成する目的で第三の印刷操 作又は書き込み操作を行う。この印刷操作又は書き込み操作は、前面接触部をバ スパー２４．２６及び複数の指状部２８に対応するパターン又は形状にする。

この前面の格子接触部は、アルミニウムを含まない標準的な銀／ガラスフリット スクリーン印刷インキ、例えば米国カリフォルニア州すンタバーバラのフェロ社 製の製品コード第３３４９番インキを用いて塗付される。この第３３４９番イン キの特製組成は同社専有の組成であるが、収光時の状態では約６５−８０重量％ の銀、約５重量％のホウケイ酸鉛ガラスフリット、及びエチルセルロース等の有 機結合剤とテルピネオール又はカルピトール等の溶剤を含む液状媒体約１５重量 ％から構成されると思われる。パッド印刷により前面の格子接触部を形成する場 合は、この第３３４９番インキに約１０重量％のカルピトールを加えて希釈する 。このフェロ壮の３３４９番インキに２−３０重量％範囲の色々な量のカルピト ールを加えて希釈した際にも良好なパッド印刷が得られた。

この第三印刷操作の後、この基板を空気雰囲気下の赤外炉内で３分間焼成し、そ の際温度を２００℃から約７８０℃の最高温度まで高給た後、再び２ｏｏ℃まで 低下させた。この基板を約７８０°Ｃの最高温度に約５秒間保持する。この焼成 の結果、（１）アパーチャ１６内の銀インキは隣接するアルミニウム及び下部の シリコン基板とオーム接触部を形成し、（２）窒化ケイ素層上の銀インキは窒化 ケイ素層を通過してシリコン基板とオーム接触部を形成する。焼成後、基板を空 気中で室温まで冷却する。その後、幾つかの通常の追加製作ステップを基板に施 して、他の太陽電池と接続できる状態の太陽電池にする。

りに７０−８５重量％のアルミニウム粒子及び１５−３０重量％の有機媒体から 構成される点を除き、実施例１のそれと同一である。

この結果得られる電池は良好な性能を有するが、その物理的諸性質は実施例１に 従って製造される電池とは等しくない。試験結果の示すところでは、アルミニウ ムインキにガラスフリットか含まれない場合も電池の効率は実施例１に従って製 造した電池と同じく良好であるが、アルミニウム接触部は隆起形態で表面か不規 則になるので平らで平滑になるこ七がなく、電池の腐食抵抗も低下する。

含有せず、その代わり銀ハンダパッドをパッド印刷する前のアバーチ、？１６に ニッケル相間パッド３２　（図９）をパッド印刷した後に銀ハンダパッドを形成 したことを除き、実施例１と同一である。このニッケル相聞パッドは、約５０乃 至約７５重量％のニッケル粒子と約４乃至約１５重量％のガラスフリットを含有 して、残りが実施例１に記載の媒体であるようなニッケルインキをパッド印刷し て形成される。このニッケルパッドを約１２５℃の温度の空気中で約２乃至約２ ０分間の範囲の時間にわたって乾燥する。次に、銀粒子／ガラスフリットインキ （アルミニウムを含有していても含有しなくてもよい）例えばフェロインキ第３ ３４９．３３９８及びＤＰ３３−０７２番を用いて、ニッケル層の最上部に銀パ ッドを印刷する。前面の格子接触部を書き込み又は印刷した後、このデバイスを 実施例１の方法に従って空気中で焼成する。本実施例に従って製造した電池は良 好な性能を有し、実施例１に従って調製した電池に等しい物理的諸性質及び効率 を示す。

しかしながら、この方法は、別にニッケル層を形成する費用が重なるので好適と は云えない。

実施例１は本発明実施のための好適方式を例示するものである。

銀パッド２０（及びニッケルバッド３２）を（図６．８及び９に示すように）ア ルミニウム背面接触部１２に重ねる選択は、一部には印刷機の位置合わせ問題を 回避乃至克服したいためであり、一部にはバッド２０及び３２と背面アルミニウ ム層１２との間の電気接触面積を増大させたいためである。前述のように、この 重なりは約０．　７６ｍｍ　（０，０３インチ）であることが好ましい。しかし ながら、銀パッド（及びニッケルパッドも）を重なり部分なしにアパーチャ１６ をぴったりと充たすように形成することも考えられる。

前面及び背面上の銀ペーストの同時焼成には７５０−８５０℃の基板温度を使用 することができるが、約７８０°Ｃの温度が好適である。基板を７５０−８５０ ℃の範囲の温度に保つのは、比較的短い時間、好ましくは５−１０秒間でなけれ ばならない。基板の焼成には実施例１で指摘したようなベルト炉が好適である。

ベルト炉ではコンベアベルトが定速度で走行するが、ベルトの走行を設定する速 度はある範囲内で変化する。すなわち、コンベア速度は、基板を７５０−８５０ °Ｃの最高焼成温度にするまでに要する時間を含めて、各基板が炉内に存在する 時間が約０．２５乃至約２０分の範囲内となるよう設定される。例えば、炉が約 ８５０°Ｃの温度に加熱された周囲空気を含有する場合には、コンベアベルトの 速度は、基板が約７８０℃の最高温度に達して約５秒間その温度に留まるように 設定され、その後特定速度で冷却される。焼成時には、銀のインキ又はペースト 中の有機分は揮発又は焼却される。更に、銀インキ層２２の場合には、ガラスフ リフトは流動性を帯び、窒化ケイ素層を介して焼成されてインキの銀成分をシリ コン基板とオーム接触させる。銀ハンダバッド２０の場合には、この焼成により 銀成分とガラス成分は下部の基板及び隣接するアルミニウム接触層に接合する。

ニッケル相間バッド３２は、銀パッド２０及び／又は前面の格子電極とは別に焼 成することもできる。その場合、ニッケルパッド３２は銀ハンダパッドと同じ温 度で同じ時間にわたって焼成され、この焼成は窒素雰囲気下で行われる。

勿論、本発明は、ＡＲ又はその他の誘電被国たとえば窒化ケイ素、二酸化ケイ素 又は二酸化チタン等の誘電材料を介して前面格子接触部を焼成するような太陽電 池の形成に限定される訳ではない。前面格子電極形成のため用いる銀／ガラスフ リットのインキ又はペーストを前面に塗付する時点ではシリコン基板の前面に誘 電体被覆はなくてもよく、その場合には前述の温度及び時間の条件下で銀／ガラ スフリフトのインキ又はペーストを焼成すると、そのインキ又はペーストは前面 に直接接合する。この場合、ＡＲ被被覆、前面格子接触部の焼成後に塗付される 。また、基板がエツチングされて適当な格子パターンを定めるような前面ＡＲ被 被覆有し、エツチング操作により露出された前面の格子を定める域を被覆するた め銀のインキ又はペーストを塗付してもよい。このインキは前述のように焼成さ れる。

以上、本発明の方法を主として結晶性シリコン太陽電池基板に金属化された接触 部を塗付するための技術として説明してきたが、本発明の方法はその他の半導体 デバイスの製造にも良好に使用できると解されなければならない。本発明は、Ｅ ＦＧ法で成長させた基板のように不均一な表面を有する太陽電池基板に関して有 利なのであるが、広範な半導体基板及びデバイス上への接触部の形成にも良好に 使用することができる。また、本発明は、前面並びに背面の接触部を形成又は印 刷するためにスクリーン印刷、直接書き込み又はその他の技術を用いて実施する ことができる。

接触抵抗を減らすためのニッケルの使用は、アルミニウムインキがガラスフリッ トを含もうと含むまいと有利なことである。もっとも、アルミニウムインキ中に ガラスフリットが存在する場合には、ニッケルの使用は大てい必要であって、し かも有利である。背面接触部の形成にフリット入りアルミニウムインキを使用す ると接触部の物理的品質が改善され、接触部は電解質による腐食に対して更に抵 抗性をもつようになるが、銀パッドに関する接触抵抗は過大になる。前述のニッ ケルの使用は接触抵抗を減らし、フリット入りアルミニウムの使用を有力にする 。

更なる利点は、別々のニガ式に従ってニッケルを使用できることである。前述の ような本発明の好適実施方式では、ハンダタブの形成に用いる銀インキ内にニッ ケルを添入する。第二の別方式では、銀ハンダパッドの下部にニッケルを別の層 として塗付する。本発明を使用する二重焼成法の好適形態では、ガラスフリット を含むアルミニウムインキを使用し、／％レンダッドの形成に用いる銀インキ内 にニッケルを添入する。

前記の方法には本発明の範囲から逸脱することなく成る種の変更か可能なので、 以上の記載に含まれ或いは付属図面に示された全事項は単なる説明であって本発 明を限定すると解されてはならない。

本発明は、請求の範囲に記載する用語の一般的な広義により示されるものである 。

要　約　書 シリコン太陽電池における公知の背面接触部構造は、銀／１ンダｌくラドを伴う アルミニウム接触部を含む。本発明によれば、アルミニウム接触部材料と銀＜ラ ドとの間の接触抵抗を減らすために、接触部構造中にニッケルが添入される。一 つの実施態様では、ニッケルはシリコン基板（２）と各々の銀／＜ラド（２０） との間の中間ｆｆ１（３２）として適用される。第二の、かつ好ましい実施態様 では、ニッケルは、ハンダパッドを形成するために用いられる銀インキ中に添入 される。

国際調査報告

Claims (36)

【特許請求の範囲】
1. １．（ａ）第一面及び第二の対向面並びに前記第一面に隣接するＰ−Ｎジャンク ションを有するシリコン基板を準備するステップ；（ｂ）液状媒体中にアルミニ ウム金属粒子及びガラスフリットを含む第一組成物を前記の第二面に塗付して、 前記第二面の一以上の選択された域を除く全域を被覆する第一アルミニウム含有 被覆を形成するステップ；（ｃ）非酸化性の雰囲気内で前記の基板を焼成して、 前記液状媒体を除去し、かつ、前記第二面において前記アルミニウム金属粒子を シリコンと合金にするステップ； （ｄ）液状媒体中に銀及びニッケルの金属粒子並びにガラスフリットを含む第二 組成物を、該第二組成物が前記第二面の一以上の選択された前記域を被覆し且つ 前記の一以上の選択された域を取り囲む合金化されたアルミニウムの端部に重な るように塗付するステップ；及び （ｅ）酸素含有環境内で前記の第二組成物を焼成して、前記の第二組成物から前 記液状媒体を除去」かつ、前記第二組成物中の銀粒子及びニッケル粒子を前記の 基板及び前記の一以上の選択域を取り囲む合金化されたアルミニウムに融着させ るステップ； を包含する太陽電池の製造方法。
2. ２．前記の基板を７５０℃以上の湿度に約５秒以上加熱することによりステップ （ｅ）を実施する請求の範囲第１項に記載の方法。
3. ３．前記の第二組成物をステップ（ｅ）に付する前に、前記第二組成物を約１０ ０−１５０℃の温度の空気中で乾燥する請求の範囲第１項に記載の方法。
4. ４．ステップ（ｃ）で前記の基板を６７０乃至８５０℃の温度に加熱して、前記 アルミニウムを前記差板と合金にする請求の範囲第１項に記載の方法。
5. ５．前記の第一組放物をパッド印刷により前記の基板に盛付する請求の範囲第１ 項に記載の方法。
6. ６．前記の第一組成物が、揮発性の有機溶剤と有機結合剤を含む媒体中にアルミ ニウム粒子とガラスフリットを懸濁させたものである請求の範囲第１項に記載の 方法。
7. ７．前記の第一及び第二の組成物が全てインキであって、パッド印刷により前記 の差板に塗付される請求の範囲第１項に記載の方法。
8. ８．前記の第二組成物が約１．０乃至５．０重量％のニッケルを含有する請求の 範囲第１項に記載の方法。
9. ９．前記の一以上の選択された域が、前記第二面の互いに間を隔てる二以上の部 分である請求の範囲第１項に記載の方法。
10. １０．パッド印刷によりステップ（ｂ）を実施し、かつ、ステップ（ｂ）の前に 前記基板の前記第二面の一以上の選択された第二域にマスクをかけて、前記第一 組成物が前記第工面の前記の一以上の第二選択域に塗付されないようにする請求 の範囲第９項に記載の方法。
11. １１．前記の第二組成物を塗付して、前記第二面の前記の互いに間を隔てる二以 上の部分及び前記第一組成物の焼成により形成される合金化されたアルミニウム の隣接部分を被覆する請求の範囲第１０項に記載の方法。
12. １２．前記の第一及び第二の組成物を塗付する前に、前記基板の前記第一面を誘 電材料層で被覆する請求の範囲第１項に記載の方法。
13. １３．前記の誘電材料が窒化ケイ素、二酸化ケイ素又は二酸化チタンである請求 の範囲第１２項に記載の方法。
14. １４．（ｆ）ステップ（ｄ）の後、前記の誘電材料層の選択された部分に、液状 媒体中に銀金属粒子及びガラスフリットを含む第三の組成物を塗付して、格子電 極パターンの形態をなす第三の銀含有被覆を形成し、それにより前記基板をステ ップ（ｅ）に従って焼成した際に、前記の第三組成物が前記誘電層に浸透して前 記基板の前記第一面とオーム接合部を形成するステップを更に包含する請求の範 囲第１２項に記載の方法。
15. １５．該基板を７５０−８５０℃の温度に約５乃至１０秒間加熱するようにステ ップ（ｅ）を実施する請求の範囲第１４項に記載の方法。
16. １６．（ａ）第一面及び第二の対向面並びに前記の第一面に隣接するＰ−Ｎジャ ンクションを有するシリコン基板を準備するステップ；（ｂ）液状媒体中にアル ミニウム金属粒子及びガラスフリットを含む第一組成物を塗付して、前記第二面 の一以上の選択域を除く全域を被覆する第一のアルミニウム含有被覆を形成する ステップ；（ｃ）非酸化性の雰囲気内で前記の基板を焼成して前記液状媒体を除 去し、かつ、前記の第二面において前記アルミニウム金属粒子をシリコンと合金 にするステップ； （ｄ）液状媒体中にニッケル金属粒子及びガラスフリットを含む第二組成物を、 前記の第二組成物が前記第二面の前記の一以上の選択域を被覆し且つ前記の一以 上の選択域を取り囲む合金化されたアルミニウムの端部に重なるように前記の第 二面に塗付して第二の被覆を形成するステップ；（ｅ）液状媒体中に銀金属粒子 及びガラスフリットを含む第三の組成物を、前記の第三組成物が前記の第二被覆 を被う第三の被覆を形成するよう塗付するステップ；及び （ｆ）酸素含有環境内で前記の第二及び第三の組成物を焼成して、前記の第二及 び第三の組成物から前記の液状媒体を除去し、かつ、（ａ）前記の基板及び前記 の一以上の選択域を取り囲む合金化されたアルミニウムの重なり端部に前記第二 組成物中のニッケルを接合し、かつ、（ｂ）前記の第二被覆から接合されたニッ ケルに前記第三組成物中の銀を接合するステップ；を包含する太陽電池の製造方 法。
17. １７．ステップ（ｅ）で前記の第三組成物が約３重量％のアルミニウムを含有す る請求の範囲第１６項に記載の方法。
18. １８．前記の第一組成物を塗付する前に、前記基板の前記第一面を誘電材料層で 被覆する請求の範囲第１６項に記載の方法。
19. １９．ステップ（ｆ）の前に、前記の誘電材料層の選択された部分に液状媒体中 に銀金属粒子とガラスフリットを含む第四の組成物を塗付して、格子電極パター ンの形態をなす第四の被覆を形成するステップを包含し、それにより前記基板を ステップ（ｆ）に従って焼成した際に前記の第四組成物が前記誘電層に浸透して 前記基板の前記第一面とオーム接合部を形成する請求の範囲第１６項に記載の方 法。
20. ２０．前記の誘電層が窒化ケイ素である請求の範囲第１９項に記載の方法。
21. ２１．（ａ）第一面及び第二の対向面並びに前記第一面に隣接するＰ−Ｎジャン クションを有するシリコン基板を準備するステップ；（ｂ）液状媒体中にアルミ ニウム金属粒子及びガラスフリットを含む第一組成物を前記の第二面に塗付して 、前記第二面の一以上の域を除く全域を被覆する第一のアルミニウム含有被覆を 形成するステップ；（ｃ）非酸化性の雰囲気内で前記基板を焼成して、前記媒体 を除去し、かつ、前記第二面において前記アルミニウム金属粒子をシリコンと合 金にするステップ； （ｄ）液状媒体中に銀及びニッケルの金属粒子並びにガラスフリットを含む第二 組成物を、前記の第二組成物が前記第二面の前記の一以上の域を被覆し且つ前記 の一以上の域を取り囲む合金化されたアルミニウム被覆の端部に重なるように塗 付して第二被覆を形成するステップ；（ｅ）液状媒体中に銀金属粒子及びガラス フリットを含む第三の組成物を、前記第三組成物が前記第一面の選択域を格子電 極パターンを定めるように被覆する第三の被覆を形成するよう塗付するステップ ；及び（ｆ）空気中で前記の第二及び第三の組成物を焼成して、前記の第二及び 第三組成物から前記の液状媒体を除去し、前記第二組成物の銀及びニッケルを前 記アルミニウム層とオーム接触させ、かつ、前記の第三組成物中の銀を前記基板 の第一面とオーム接触させるステップ；を包含する太陽電池の製造方法。
22. ２２．（ａ）第一面及び第二の対向面を有するシリコン基板を準備するステップ ； （ｂ）液状媒体中にアルミニウム金属粒子及びガラスフリットを含む第一組成物 を前記の第二面に塗付するステップ；（ｃ）非酸化性の雰囲気内で前記の基板と 前記第一組成物を焼成して前記媒体を除去し、かつ、前記の第二面において前記 アルミニウム金属粒子をシリコンと合金にするステップ； （ｄ）液状媒体中に銀及びニッケルの粒子並びにガラスフリットを含む第二組成 物を前記の焼成された第一組成物上にに塗付するステップ；及び（ｆ）空気雰囲 気内で前記の第二組成物を焼成して、前記の銀粒子とニッケル粒子を前記第一組 成物のアルミニウム粒子と電気伝導的に接触させるステップ； を包含する、半導体基板上に銀ハンダパッドとのアルミニウム接触部を形成する 方法。
23. ２３．前記の第一組成物を窒素雰囲気内で焼成する請求の範囲第２２項に記載の 方法。
24. ２４．前記の第二組成物中のガラスがホウケイ酸鉛ガラスを含む請求の範囲第２ ２項に記載の方法。
25. ２５．（ａ）第一面及び第二の対向面、前記の第一面に隣接するＰ−Ｎジャンク ション及び前記第一面を被覆する誘電層を有するシリコン基板を準備するステッ プ； （ｂ）液状媒体中にアルミニウム金属粒子を含む第一組成物を前記の第二表面に 塗付して、前記第二面の一以上の域を除く全域を被覆する第一のアルミニウム含 有被覆を形成するステップ； （ｃ）非酸化性の雰囲気内で前記の第一被覆を焼成して前記媒体を除去し、かつ 、前記の第二面において前記のアルミニウム金属粒子をシリコンと合金にするス テップ； （ｄ）液状媒体中に銀金属粒子、ニッケル金属粒子及びホウケイ酸ガラス粒子を 含む第二組成物を、前記の第二組成物が前記第二面の前記の一以上の域を被覆し 且つ前記の一以上の域を取り囲む合金化されたアルミニウム被覆の端部に重なる 第二の被覆を形成するように前記の第二面に塗付するステップ；（ｅ）前記の第 二組成物を乾燥するステップ；（ｆ）液状媒体中に銀粒子及びガラスフリットを 含む第三の組成物を前記の誘電層に塗付し、格子電極パターンを定める第三の被 覆を形成するステップ及び （ｇ）空気中で前記の第二及び第三の被覆を焼成して前記の第二及び第三の組成 物から液状媒体を除去し、（ａ）前記第二組成物中の銀及びニッケル金属を前記 基板に接合して合金化アルミニウムとのオーム接触部を形成し、かつ、（ｂ）前 記第三成分の銀成分とガラスフリット成分を前記誘電層に浸透させて前記第一面 に接合するステップ； を包含する太陽電池の製造方法。
26. ２６．（ａ）第一面及び第二の対向面、前記第一面に隣接するＰ−Ｎジャンクシ ョン及び前記の第一表面を被覆する誘電層を有するシリコン基板を準備すること ； （ｂ）液状媒体中にアルミニウム金属粒子を含む第一組成物を前記の第二面に塗 付して、前記第二面の選択域を除く全域を被覆する第一のアルミニウム含有被覆 を形成するステップ； （ｃ）非酸化性の雰囲気内で前記基板を焼成して前記媒体を除去し、かつ、前記 の第二面において前記アルミニウム金属粒子をシリコンと合金にするステップ； （ｄ）液状媒体中にニッケル金属粒子及びホウケイ酸ガラス粒子を含む第二組成 物を、前記第二組成物が前記第二面の前記選択域を被覆して且つ前記の選択域を 取り囲む合金化されたアルミニウム被覆の端部に重なる第二の被覆を形成するよ う前記第二面の前記選択域に塗付するステップ；（ｅ）液状媒体中に銀金属粒子 及びホウケイ酸ガラスのフリットを含む第三組成物の第三被覆で前記の第二被覆 を被覆するステップ；（ｆ）液状媒体中に銀粒子及びガラスフリットを含む第四 の組成物を、格子電極パターンを定める第四の被覆を形放するよう前記誘電層に 塗付するステップ；及び （ｇ）空気中で前記の第二、第三及び第四の組成物を焼成して前記組成物から液 状媒体を除去し、（ａ）前記の第二及び第三組成物中の銀及びニッケル金属を前 記基板及び隣接する合金化されたアルミニウムに接合させ、かつ、（ｂ）第四組 成物中の銀及びガラスフリットを前記誘電層に浸透させて前記第一面とアルミニ ウム接合を形成するステップ； を包含する太陽電池の製造方法。
27. ２７．第一面及び第二の対向面、前記の第一面に隣接して形成されるＰ−Ｎジャ ンクション、前記第一面上に配置される誘電層（但し、前記誘電体は窒化ケイ素 、二酸化チタン及び二酸化ケイ素からなる類の一員である）、前記誘電層部分を 経由して伸長する第一の格子状接触部（但し、前記の格子状接触部は前記第一面 に接合される銀とガラスフリットを含む）、前記第二面上に配置される第二アル ミニウム接触部（但し、前記の第二アルミニウム接触部は前記基板と第二接触部 との界面でシリコンと合金化されたアルミニウムを含む）、前記の第二接触部に 接合される複数個の銀ハンダパッド並びに前記銀パッドと前記アルミニウムの間 の接触抵抗を改善するため配置されるニッケルを有する、シリコン基板を包含す る太陽電池。
28. ２８．前記ニッケルを分離した層として配置する請求の範囲第２７項に記載の太 陽電池。
29. ２９．前記ニッケルを前記の銀含有ハンダパッドの一成分として添入する請求の 範囲第２７項に記載の太陽電池。
30. ３０．前記第二面の選択された部分を露出する複数個のアパーチャを前記の第二 接触部に形成し、かつ、前記の銀ハンダパッドが前記アパーチャを充して、前記 第二面と前記第二接触部の前記選択部分に接合される請求の範囲第２９項に記載 の太陽電池。
31. ３１．前記の銀含有ハンダパッドが前記アパーチャの周辺部を越えて伸長して、 前記の第二アルミニウム接触部に重なる請求の範囲第３０項に記載の太陽電池。
32. ３２．前記の誘電体が窒化ケイ素である請求の範囲第３１項に記載の太陽電池。
33. ３３．第一面及び第二の対向面、前記第一面に隣接して形成されるＰ−Ｎジャン クション、前記第一面上に配置される誘電層（但し、前記誘電体は窒化ケイ素、 二酸化チタン及び二酸化ケイ素からなる類の一員である）、前記誘電層部分を経 由して伸長する第一の格子状接触部（但し、前記の格子状接触部は前記第一面に 接合される銀とガラスフリットを含む）、前記第二面上に配置される第二アルミ ニウム接触部（但し、前記の第二アルミニウム接触部は前記基板と前記第二接触 部の界面にシリコンと合金化されたアルミニウムを含む）、前記第二接触部に接 合される複数個の銀含有ハンダパッド並びに前記第二接触部のアルミニウム及び 前記ハンダパッドの銀に接触状態で融着されたニッケルを有する、シリコン基板 を包含する太陽電池。
34. ３４．第一面及び第二の対向面、前記第一面に隣接して形成されるＰ−Ｎジャン クション、前記第一面上に配置される窒化ケイ素の層、前記の窒化ケイ素層部分 を経由して伸長し且つ前記第一面に接合される第一の格子状接触部、前記第二面 上に配置されて該面に接合される第二接触部（但し、前記第二面はアルミニウム 及びガラスフリットを含み、該アルミニウムは前記第二面においてシリコンと合 金化され、前記の第二接触部には前記第二面の部分を露出する複数個のアパーチ ャが形威される）、前記のアパーチャを充して前記第二面及び前記第二面の隣接 部分に接合される銀を含む複数個のハンダパッド並びに前記銀パッドと前記アル ミニウムの間の接触抵抗を改善するため、前記ハンダパッドの銀成分及び前記第 二接触部のアルミニウムと電気伝導的に配置されるニッケルを有する、シリコン 基板を包含する太陽電池。
35. ３５．前記ニッケルを前記の各アパーチャ内に分離した層として配置し、かつ、 前記銀パッドを前記ニッケル層により前記基板に接合する請求の範囲第３４項に 記載の太陽電池。
36. ３６．前記ニッケルを前記銀パッド中にその銀成分と混合物をなすように添入す る請求の範囲第３４項に記載の太陽電池。