JPH11103084A - 太陽電池素子の製造方法及び太陽電池素子 - Google Patents
太陽電池素子の製造方法及び太陽電池素子Info
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Abstract
面の凹凸を低減してその抵抗値の低減化を図り、光電変
換特性の向上にも寄与できる太陽電池素子の製造方法を
提供する。 【解決手段】 導電ペーストのスクリーン印刷により、
太陽電池素子の集電極5を形成する際に(d)、そのス
クリーン印刷処理を複数回繰り返す。この際、使用する
メッシュのパターンを異ならせて、各回のスクリーン印
刷処理を行う。複数のスクリーン印刷処理により、形成
される集電極5の表面は平坦化する。
Description
造方法及び太陽電池素子に関する。
を用いたpin接合を有する太陽電池素子の構造を示す
断面図である。図5において、1は単結晶シリコン,多
結晶シリコン等の結晶系半導体からなるn型の結晶系シ
リコン基板である。結晶系シリコン基板1の一方の主面
上には、i型の非晶質シリコン層2,p型の非晶質シリ
コン層3がこの順に積層され、更にその上に、例えばI
TOからなる透光性導電膜4及びAgからなる櫛形状の
集電極5が形成されている。結晶系シリコン基板1の他
方の主面上には、i型の非晶質シリコン層6,n型の非
晶質シリコン層7がこの順に積層され、更にその上に、
例えばITOからなる透光性導電膜8及びAgからなる
櫛形状の集電極9が形成されている。
順にて製造される。まず、プラズマCVD法を用いて、
結晶系シリコン基板1の一方の主面にi型の非晶質シリ
コン層2,p型の非晶質シリコン層3を連続的に形成
し、また、他方の主面にi型の非晶質シリコン層6,n
型の非晶質シリコン層7を連続的に形成する。次に、ス
パッタリング法にて、非晶質シリコン層3及び非晶質シ
リコン層7上に透光性導電膜4及び透光性導電膜8を形
成し、更に、スクリーン印刷法にて、透光性導電膜4及
び透光性導電膜8上に櫛形状の集電極5及び集電極9を
形成する。
系シリコン基板1以外の各層の形成を、プラズマCVD
法,スパッタリング法,スクリーン印刷法等の方法を用
いて全て200 ℃以下の温度で行うことができるので、基
板の反りの発生を防止でき、しかも製造コストの低減化
を図ることができる。このような構造の太陽電池素子で
は、非晶質シリコン層2,3,6,7への熱的ダメージ
を抑えるために、低温環境にて作製されるので、集電極
5,9用のAgペーストも低温・乾燥用のペーストが使
用されており、このため抵抗値が高くなっている。
電池素子の製造方法で利用される導電性ペースト(Ag
ペースト)のスクリーン印刷工程を示す模式図であり、
図6(a)はその処理工程の中途を示し、図6(b)は
それが終了した後の電極の形状を示している。乳剤11及
びメッシュ12を一体化させ、電極を形成する部位に対応
して乳剤11を欠損させたスクリーンメッシュ17を下地体
13に被せ、スキージ14を移動させて導電ペースト15を下
地体13上に塗布して、所定幅の電極16を形成する。
は、1回の印刷処理で120 μmの線幅に対して40μmの
厚さが限界でありバラツキも多い。また、図6(b)に
示すように、メッシュ12のパターン形状に起因する電極
16の凹凸が大きい。このような原因により、抵抗が高く
なって、電流のロスが大きく、光電変換特性の向上を阻
害する要因となっている。
であり、スクリーン印刷工程にて形成する電極の表面の
凹凸を低減してその抵抗値の低減化を図ることができ、
光電変換特性の向上にも寄与できる太陽電池素子の製造
方法及び太陽電池素子を提供することを目的とする。
に付けることができ、集電極とリード線との密着性も良
好となる太陽電池素子の製造方法及び太陽電池素子を提
供することにある。
素子の製造方法は、導電性ペーストをスクリーン印刷し
て集電極を形成する工程を有する太陽電池素子の製造方
法において、前記導電性ペーストのスクリーン印刷処理
を複数回繰り返すことを特徴とする。
は、請求項1において、前記複数回のスクリーン印刷処
理毎に、スクリーンメッシュのパターンを異ならせるこ
とを特徴とする。
は、請求項1または2において、前記導電性ペーストは
Agを主成分とすることを特徴とする。
は、請求項1〜3の何れかにおいて、前記複数回のスク
リーン印刷処理において、1回目のスクリーン印刷処理
と2回目以降のスクリーン印刷処理とで導電性ペースト
の材料が異なっており、1回目のスクリーン印刷処理で
の導電性ペーストの材料に比べて2回目以降のスクリー
ン印刷処理での導電性ペーストの材料は、半田との接続
性が良いことを特徴とする。
ーストの複数回のスクリーン印刷処理により形成された
集電極を備えることを特徴とする。
リーン印刷工程を複数回繰り返す。これにより、形成し
た集電極の表面の凹凸を低減して平坦化が可能となる。
また、この際、使用するメッシュのパターンを異ならせ
て、各回のスクリーン印刷工程を行う。これにより、集
電極表面の更なる平坦化を実現できる。表面の凹凸の低
減によって、低温環境で使用される高抵抗な導電ペース
トを用いても、集電極の抵抗が高くなることを防止で
き、光電変換特性、特にF.F.(曲線因子)を向上でき
る。また、集電極の表面が平坦であるので、後工程のタ
ブ付けを容易に行える。
工程では、1回目のスクリーン印刷工程より、半田付け
性が良い材料の導電ペーストを使用する。このようにす
ると、形成される集電極の表面が半田との接続性が良好
な材質となるので、タブが付け易く電流取り出し用のリ
ード線の密着性も向上できる。
示す図面を参照して具体的に説明する。図1は、本発明
の太陽電池素子の製造方法の工程を示す断面図である。
の主面に、SiH4 を用いたプラズマCVD法により、
i型の非晶質シリコン層2を形成し、続いてその上に、
SiH4 とB2 H6 との混合ガスを用いたプラズマCV
D法により、p型の非晶質シリコン層3を形成する(図
1(a))。また、結晶系シリコン基板1の他方の主面
に、SiH4 を用いたプラズマCVD法により、i型の
非晶質シリコン層6を形成し、続いてその上に、SiH
4 とPH3 との混合ガスを用いたプラズマCVD法によ
り、n型の非晶質シリコン層7を形成する(図1
(b))。
リコン層3と非晶質シリコン層7との上に、何れもIT
Oからなる透光性導電膜4と透光性導電膜8とをそれぞ
れ形成する(図1(c))。最後に、Agペーストを用
いたスクリーン印刷法により、透光性導電膜4と透光性
導電膜8との上に、集電極5と集電極9とをそれぞれ形
成する(図1(d))。
ペーストを用いたスクリーン印刷法により集電極5を形
成する際に、スクリーンメッシュのパターンを換えて印
刷処理を2回繰り返す。図2,図3は、本発明で使用す
る、パターンが異なる2種のスクリーンメッシュと、そ
れらのスクリーンメッシュを使用して形成される電極の
形状を示す図である。図2(a),(b)は1回目の印
刷処理に使用するスクリーンメッシュA,それを使用し
た場合の印刷後の電極の形状を表し、図3(a),
(b)は2回目の印刷処理に使用するスクリーンメッシ
ュB,それを使用した場合の印刷後の電極の形状を表し
ている。電極を形成する部分において、スクリーンメッ
シュA,Bの横線のピーク位置がずれており、形成され
る電極の凹凸形状も異なっている。
示すようなスクリーンメッシュAを使用し、2回目の印
刷処理では図3に示すようなスクリーンメッシュBを使
用する。このようにして線幅0.12mmの集電極5を形成
した場合の各回の印刷処理終了後における厚さのバラツ
キの実験結果を下記表1に示す。
パターンを有するスクリーンメッシュA,Bを用いて重
ね印刷を行うことにより、形成される電極の凹凸を低減
できていることが分かる。これは、各スクリーンメッシ
ュA,Bのパターンに起因する凹凸が重ね印刷により相
殺されたことと、Agペーストは粘性が高くて印刷処理
を2回繰り返すことにより圧力の低い所にAgが流れた
こととに起因する。
異ならせて印刷処理を2回繰り返すことにより、図4に
示すように、表面の凹凸を低減して平坦化した集電極5
を形成することができる。
池素子の特性について説明する。まず、集電極5の抵抗
値は、その表面の凹凸の低減に応じて、従来の方法(1
回のスクリーン印刷)で製造した太陽電池素子に比べ
て、25%だけ低減できた。また、光電変換特性の1つで
あるF.F.は、従来例が0.70であったのに対して0.75とな
り、7.1 %向上することができた。更に、この太陽電池
素子を多数直列接続して配置した103 mm角の太陽電池
の出力を調べた結果、従来例に比して6%向上できたこ
とを確認した。
リーンメッシュを使用したが、同一のスクリーンメッシ
ュを用いて2回の印刷処理を繰り返した場合にも、従来
例と比較して、抵抗値を20%低減でき、F.F.も6.3 %向
上することができた。
uペーストまたはAlペーストを上述のAgペーストに
代えて用いた場合にも、Agペーストの場合と同様な特
性が得られた。
おいて同種の導電性ペーストを使用したが、異種の導電
性ペーストを使用するようにしても良い。このような場
合には、1回目にはAgペーストを使用し、2回目には
このAgペーストより半田付け性に優れたCuペース
ト,Crペースト等を使用するようにすれば、後工程に
おいてタブを集電極5に付け易くなり、集電極5からタ
ブが外れ難くなり、後のプロセスで太陽電池素子が取り
扱い易くなるという利点がある。
製造方法では、導電性ペーストのスクリーン印刷処理を
2回以上繰り返して集電極を形成するようにしたので、
スクリーンメッシュのパターンに起因する集電極表面の
凹凸を低減でき、集電極を低抵抗化でき、光電変換特性
の向上に寄与できる。また、この際、各印刷処理工程に
おいて、パターンが異なるスクリーンメッシュを使用す
れば、より大きな効果を奏することができる。
断面図である。
るスクリーンメッシュと、それを用いた場合に形成され
る電極の形状とを示す図である。
るスクリーンメッシュと、それを用いた場合に形成され
る電極の形状とを示す図である。
である。
る。
Claims (5)
- 【請求項1】 導電性ペーストをスクリーン印刷して集
電極を形成する工程を有する太陽電池素子の製造方法に
おいて、前記導電性ペーストのスクリーン印刷処理を複
数回繰り返すことを特徴とする太陽電池素子の製造方
法。 - 【請求項2】 前記複数回のスクリーン印刷処理毎に、
スクリーンメッシュのパターンを異ならせる請求項1記
載の太陽電池素子の製造方法。 - 【請求項3】 前記導電性ペーストはAgを主成分とす
る請求項1または2記載の太陽電池素子の製造方法。 - 【請求項4】 前記複数回のスクリーン印刷処理におい
て、1回目のスクリーン印刷処理と2回目以降のスクリ
ーン印刷処理とで導電性ペーストの材料が異なってお
り、1回目のスクリーン印刷処理での導電性ペーストの
材料に比べて2回目以降のスクリーン印刷処理での導電
性ペーストの材料は、半田との接続性が良い請求項1〜
3の何れかに記載の太陽電池素子の製造方法。 - 【請求項5】 導電性ペーストの複数回のスクリーン印
刷処理により形成された集電極を備えることを特徴とす
る太陽電池素子。
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