JPH06283735A - 太陽電池の半田部形成方法及び半田部形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 半田かすれ等の不良を発生させることなく、
半田を安定して供給し半田部を形成する。 【構成】 太陽電池の電極部５を加熱し、この電極部５
上に半田ワイヤ８の先端部を圧接し、先端部の半田を溶
融させながら電極部５の所定領域上を相対的に移動させ
て、電極部５上に半田部９を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、太陽電池の電極部の所
定領域上に半田部を形成する方法及び装置に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】太陽電池においては、従来より、光起電
力機能を有する半導体接合を備えた半導体基板の一方面
に受光面電極を形成し、他方面に裏面電極を形成して、
発生した電力を取り出している。このような太陽電池の
受光面電極及び裏面電極には、リード線を取付けるため
の半田部が形成される。

【０００３】この半田部の形成方法として最も一般的に
採用されている方法は、基板を溶融した半田にディップ
する半田ディップ法である。しかしながら、この半田デ
ィップ法によれば、溶融した半田に電極材料が溶け込む
現象があり、半田部を形成するための条件を厳しく管理
しなければならないという問題があった。また、半田部
に半田玉等が発生するため、歩留りを向上させることが
できないという問題もあった。

【０００４】また、半田ディップ法では、一般に半田デ
ィップの前処理としてフラックスディップが行われる。
このため、半田ディップ後に、フラックスを洗浄する工
程が必要であった。このような洗浄工程の必要性により
コストの低減化及び歩留りの向上を図ることができず、
さらには洗浄に用いるフロン等により環境への悪影響が
問題となった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このような半田ディッ
プ法による問題を解消するため、半田ゴテを用い加熱さ
れたコテ先に半田ワイヤの先端部を押しつけて溶融させ
所定箇所に半田付けする方法が考えられる。しかしなが
ら、このような方法では、半田の供給が不安定となり、
半田のかすれ等の不良が発生しやすい。特に、半田とし
てフラックスを有しない半田を用いる場合には、コテ先
の半田のぬれが安定せず、半田の供給が不安定となり、
半田のかすれ等の不良の発生が問題となった。

【０００６】本発明の目的は、このような半田のかすれ
等の不良を発生させることなく、半田を安定して供給し
半田部を形成させることのできる方法及び装置を提供す
ることにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の半田部形成方法
は、太陽電池の電極部を半田の融点近傍もしくは融点以
上の温度に加熱する工程と、加熱された太陽電池の電極
部の所定領域上に半田ワイヤの先端部を圧接し先端部の
半田を溶融させながら前記電極部の所定領域上を相対的
に移動させて電極部の所定領域上に半田部を形成する工
程とを備えることを特徴としている。

【０００８】また、本発明の半田部形成装置は、上述の
方法によって半田部を形成するように構成された装置で
ある。本発明において太陽電池の電極部を加熱する方法
としては、太陽電池の半導体基板をヒーター等の加熱手
段を備えた基板台上に置き、加熱手段によって基板全体
を加熱する方法等を採用することができる。本発明にお
いて、太陽電池の電極部の加熱温度は、半田部の形成に
用いる半田の融点近傍もしくは融点以上の温度であり、
好ましくは、融点より５〜８０℃程度高い温度である。

【０００９】本発明では、このようにして加熱された太
陽電池の電極部の所定領域上に、半田ワイヤの先端部を
圧接し、先端部の半田を溶融させる。この状態で、太陽
電池または半田ワイヤの先端部あるいはこれら双方を移
動させることによって、半田ワイヤの先端部を電極部の
所定領域上で相対的に移動させ、半田部を形成する。ま
た、半田部を形成すべき所定領域が電極部上に複数存在
する場合には、一つの所定領域上に半田部を形成した
後、半田ワイヤ先端部を電極部から相対的に一旦離した
後、次の所定領域上に半田ワイヤ先端部を移動し電極部
上に先端部を圧接し次の半田部を形成させてもよい。ま
た、複数の半田ワイヤを用いて複数の半田部を同時に形
成させてもよい。

【００１０】受光面電極及び裏面電極の両主面に半田部
を形成させる場合には、一方主面の電極部上に半田部を
形成させた後、基板を半回転して他方主面の電極部を上
方に向け、上方に向けられた電極部上に半田部を形成す
ることができる。また、本発明において、物理的にさら
に強固に電極部上に半田部を形成させる必要がある場合
には、電極部の所定領域上で溶融した状態にある半田部
に超音波を印加することが好ましい。特にフラックスを
用いずに半田部を形成させる場合には、超音波を印加す
ることが好ましい。

【００１１】

【作用】本発明では、加熱された太陽電池の電極部の所
定領域上に半田ワイヤの先端部を圧接し先端部の半田を
溶融させながら電極部の所定領域上を相対的に移動させ
ることによって、電極部の所定領域上に半田部を形成し
ている。このため、半田を目的の位置に安定して供給す
ることができ、半田のかすれ等の不良を発生させること
なく、歩留りを向上させることができる。

【００１２】

【実施例】図２は、本発明の半田部形成方法により半田
部を形成する前の太陽電池の一例を示す断面図である。
図２を参照して、ｐ型シリコン基板１の主面には、従来
から知られている拡散法により、燐を拡散してｎ⁺ 型ド
ープ層２が形成されている。このｎ⁺ 型ドープ層２の上
に、酸化チタンからなる反射防止膜３がＭＯＣＶＤ法に
より、厚み５００〜１０００Åとなるように形成されて
いる。この反射防止膜３の上に、Ａｇを主成分とするペ
ーストをスクリーン印刷法により塗布し乾燥した後、６
００〜８００℃の高温で焼成することにより、受光面電
極６が形成されている。受光面電極６は、焼成の際の熱
により、反射防止膜３を貫通してｎ⁺型ドープ層２の表
面と良好なオーミック接触を実現している。

【００１３】ｐ型シリコン基板１の裏面には、Ａｌを主
体とするペーストが塗布され乾燥後、６５０〜８００℃
の高温で焼成することにより、裏面電極５が形成されて
いる。この裏面電極５形成のための焼成の際、ｐ型シリ
コン基板１の裏面側内部にＡｌが拡散し、ｐ⁺ 型ドープ
層４が形成されている。

【００１４】以上のようにして形成された受光面電極６
及び裏面電極５の所定領域上に、本発明の半田部形成方
法により半田部を形成する。まず、裏面電極５の所定領
域上に半田部を形成する。図１に示すように、裏面電極
５を上側にして、基板台７上に載置する。この基板台７
の内部にはヒーター等の加熱手段が設けられており、こ
の基板台７に載置することにより、太陽電池の基板を加
熱することができる。またこの基板台７は、水平方向に
自由に移動可能に設けられている。基板台７上に太陽電
池の基板を載置する際には、真空チャック法等により太
陽電池の基板を持ち上げ載置することができる。

【００１５】基板台７上に載置された太陽電池の基板は
約２００℃に加熱されており、裏面電極５の表面も約２
００℃に加熱されている。このように加熱された裏面電
極５上に半田ワイヤ８の先端部を圧接する。半田ワイヤ
８は、供給パイプ１０内に挿入され支持されている。加
熱された裏面電極５の所定領域上に圧接された半田ワイ
ヤ８の先端部は溶融するので、先端部の半田を溶融させ
ながら基板台７を移動させて、図１に示すような半田部
９を形成することができる。

【００１６】この実施例では、図１に示すように、平行
な２本の半田部９が形成される。裏面電極５は、Ａｌ粉
体を主成分とするペーストを塗布した後焼成することに
より形成された電極であり、その表面が多孔質である。
このため、半田ワイヤ８の先端部で溶融した半田は、裏
面電極５の内部にしみ込み、良好に結合する。半田ワイ
ヤの半田成分としては、Ｚｎを微量元素として含むＰｂ
−Ｓｎ系半田を用いており、セラソルザ♯１８６（商品
名；旭硝子社製）を用いている。

【００１７】次に、以上のようにして形成した半田部９
に対し、超音波を印加する処理を行う。図３に示すよう
に、溶融状態にある半田部９の上を、超音波半田ゴテ１
１でなぞることにより、溶融した半田部９に超音波を印
加する。このように超音波を印加することにより、裏面
電極５に対する半田部９の接着強度をさらに高めること
ができる。

【００１８】図４は、以上のようにして裏面電極５上に
半田部９を形成した太陽電池の状態を示す断面図であ
る。次に、受光面電極６の上に本発明の半田部形成方法
に従い半田部を形成する。

【００１９】図５に示すように、受光面電極６を上側に
して太陽電池の基板を基板台１７上に載置する。この基
板台１７は、図１に示す基板台７と同様に、ヒーター等
の加熱手段を備えた基板台であるが、裏面電極５上に形
成された半田部９が基板台１７の面の上に接触しないよ
うに２つの溝１７ａ，１７ｂが形成されている。従っ
て、この溝１７ａ，１７ｂに半田部９が位置するように
太陽電池の基板を基板台１７上に載置する。

【００２０】次に、図５に示すように、受光面電極６の
上に、供給パイプ１０から供給される半田ワイヤ１８の
先端部を圧接し、溶融させながら半田ワイヤ１８の先端
部を移動させることにより、半田部１９を形成する。こ
の実施例では半田ワイヤ１８として、フラックスを含有
したＰｂ−Ｓｎ系半田のワイヤを用いている。半田ワイ
ヤ１８中のフラックスの作用により、裏面電極のように
超音波印加処理をしなくとも、半田部１９を受光面電極
６上に強固に接着することができる。

【００２１】図６は、以上のようにして受光面電極６上
に半田部１９を形成した太陽電池を示す断面図である。
以上のように、本発明の半田部形成方法に従えば、半田
かすれ等の不良を発生することなく、半田を安定して供
給し半田部を形成することができる。

【００２２】次に、受光面電極の上に反射防止膜を形成
した太陽電池において、本発明に従う半田部形成方法に
より受光面電極上に半田部を形成する実施例について説
明する。

【００２３】図７は、受光面電極上に反射防止膜を形成
した太陽電池を示す断面図である。図２に示す太陽電池
と同様に、ｐ型シリコン基板２１の主面に、燐を拡散し
てｎ ⁺ 型ドープ層２２を形成する。このｎ⁺ 型ドープ層
２２の上の所定部分に受光面電極２６を形成する。この
受光面電極２６は、Ａｇを主成分とする金属ペーストを
スクリーン印刷法により塗布した後焼成することにより
形成する。また、ｐ型シリコン基板２１の裏面には、裏
面電極２５を形成する。この裏面電極２５は、Ａｌを主
成分とする金属ペーストを塗布した後焼成することによ
り形成する。焼成は６５０〜８００℃の高温で行い、こ
の焼成の際、裏面電極２５のＡｌ成分がｐ型シリコン基
板２１内に拡散し、ｐ⁺ 型ドープ層２４が形成される。
裏面電極２５の上に、図１及び図３に示す上記実施例と
同様の方法により半田部２９を形成する。

【００２４】図７は、以上のようにして裏面電極２５上
に半田部２９を形成した状態の太陽電池を示しており、
この太陽電池の基板を、図８に示すように基板台２７上
に載置する。この基板台２７は、図５に示す基板台１７
と同様に、半田部２９を基板台２７の表面に接触させな
いための溝２７ａ，２７ｂが形成されている。この溝２
７ａ，２７ｂの上に半田部２９が位置するように太陽電
池の基板を基板台２７上に載置し、受光面電極２６の上
に、供給パイプ３０内に挿入された半田ワイヤ２８の先
端部を圧接する。半田ワイヤ２８の先端部を溶融させな
がら基板台２７を移動させることにより、所定領域上に
半田部３９を形成する。半田ワイヤ２８としては、フラ
ックスを含有しないＰｂ−Ｓｎ系の半田ワイヤを用いて
いる。

【００２５】図９は、このようにして半田部３９を形成
した状態を示す太陽電池の断面図である。図９に示され
るように、この状態では、受光面電極２６と半田部３９
との間に反射防止膜２３が存在しており、半田部３９と
受光面電極２６とは電気的に接続されていない。次に、
図１０に示すように、超音波半田ゴテ３１を用いて、溶
融状態にある半田部３９の上をなぞり、溶融状態にある
半田部３９に超音波を印加する。

【００２６】図１１は、このようにして溶融状態にある
半田部３９に超音波を印加した後の状態を示す断面図で
ある。図１１に示すように、超音波を印加することによ
り、半田部３９の下方の反射防止膜２３が開口し、受光
面電極２６が露出して、受光面電極２６と半田部３９と
が接触する。このような超音波印加処理の条件は、特に
限定されるものではないが、周波数１０〜１００ｋＨ
ｚ、パワー５〜２０Ｗであることが好ましい。

【００２７】以上のように、この実施例においても、受
光面電極上に圧接した半田ワイヤの先端部を溶融させな
がら相対的に移動することにより、半田を安定して供給
し半田部を形成させることができる。

【００２８】上記各実施例においては、フラックスを含
有しない半田ワイヤを用いる場合には、半田ワイヤの先
端部を移動して半田部を形成させた後、溶融状態の半田
部に超音波を印加しているが、本発明はこのような超音
波印加処理を必ずしも必要とするものではない。

【００２９】また上記各実施例における超音波印加処理
は、半田部を形成した後に、溶融した半田部の上を超音
波半田ゴテでなぞることにより行っているが、超音波印
加処理の方法はこのような超音波半田ゴテによる方法に
限定されるものではない。

【００３０】また半田ワイヤに隣接して超音波を印加す
るための手段を設け、半田ワイヤを溶融して半田部を形
成させ、形成直後の溶融状態の半田部に超音波を印加処
理し、半田部の形成と超音波の印加処理をほぼ同時に行
ってもよい。

【００３１】また、上記各実施例では、太陽電池基板を
移動させることにより半田ワイヤの先端部を相対的に移
動させているが、半田ワイヤの先端部を移動させたり、
あるいは太陽電池基板と半田ワイヤの先端部の双方を移
動させてもよい。

【００３２】

【発明の効果】本発明によれば、加熱された太陽電池の
電極部の所定領域上に半田ワイヤの先端部を圧接し、先
端部の半田を溶融させながら所定領域上を相対的に移動
させて、電極部の所定領域上に半田部を形成している。
このため半田を安定して供給することができ、半田のか
すれ等の不良を発生させることなく、半田部を形成させ
ることができる。従って、従来のように半田ディップ法
によらずとも半田部を安定して形成させることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例において、半田ワイヤの先端
部を圧接し半田部を形成する状態を示す斜視図。

【図２】図１に示す実施例の太陽電池の基板を示す断面
図。

【図３】図１に示す半田部形成工程後、溶融状態の半田
部に超音波印加処理する状態を示す斜視図。

【図４】図３に示す超音波印加処理後の太陽電池の状態
を示す断面図。

【図５】図４に示す太陽電池の受光面電極上に半田部を
形成する状態を示す斜視図。

【図６】図５に示す半田部形成工程後の状態を示す断面
図。

【図７】受光面電極上に反射防止膜を形成した太陽電池
を示す断面図。

【図８】本発明の半田形成方法に従い、図７に示す太陽
電池の受光面電極上に半田部を形成する状態を示す斜視
図。

【図９】図８に示す半田部形成工程後の状態を示す断面
図。

【図１０】図９に示す太陽電池の溶融状態の半田部に超
音波印加処理する状態を示す斜視図。

【図１１】図１２に示す超音波印加処理後の太陽電池を
示す断面図。

【符号の説明】

１，２１…ｐ型シリコン基板 ２，２２…ｎ⁺ 型ドープ層 ３，２３…反射防止膜 ４，２４…ｐ⁺ 型ドープ層 ５，２５…裏面電極 ６，２６…受光面電極 ７，１７，２７…基板台 ８，１８，２８…半田ワイヤ ９，１９，２９，３９…半田部 １０，３０…半田ワイヤの供給パイプ １１，３１…超音波半田ゴテ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 権田 誠 東京都品川区南大井５丁目17番９号 黒田 電気株式会社内 (72)発明者 橘 忠晴 東京都千代田区丸の内２丁目１番２号 旭 硝子株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 太陽電池の電極部の所定領域上に半田部
   を形成する方法であって、 前記太陽電池の電極部を前記半田部の形成に用いる半田
   の融点近傍もしくは融点以上の温度に加熱する工程と、 前記加熱された太陽電池の電極部の所定領域上に半田ワ
   イヤの先端部を圧接し先端部の半田を溶融させながら前
   記電極部の所定領域上を相対的に移動させて前記電極部
   の所定領域上に半田部を形成する工程とを備える、太陽
   電池の半田部形成方法。
2. 【請求項２】 前記電極部の所定領域上の溶融した半田
   に超音波を印加する工程をさらに備える、請求項１に記
   載の太陽電池の半田部形成方法。
3. 【請求項３】 請求項１または２に記載の方法により半
   田部を形成することを特徴とする、太陽電池の半田部形
   成装置。