JPWO2010001473A1

JPWO2010001473A1 - 光起電力装置およびその製造方法

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Publication number: JPWO2010001473A1
Application number: JP2010518858A
Authority: JP
Inventors: 一男水口; 浩昭森川
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2008-07-03
Filing date: 2008-07-03
Publication date: 2011-12-15
Also published as: EP2302689A4; EP2302689A1; WO2010001473A1; CN102077358B; CN102077358A

Abstract

高速焼成条件で表面電極を形成しても、電極の幅を高速焼成条件で作製しない従来の場合と同等にすることができる光起電力装置を得ること。ｐ型シリコン基板１０１と、ｐ型シリコン基板１０１の光の入射面側に形成されたｎ型拡散層１０２と、ｎ型拡散層１０２上に形成される表面電極１１０と、ｐ型シリコン基板１０１の光の入射面に対向する裏面に形成されるｐ＋層１０３と、ｐ＋層１０３上の所定の位置に形成される裏面電極１２０と、を備え、表面電極１１０は、ｎ型拡散層１０２上に形成される第１の電極層１１１と、第１の電極層１１１上に形成され、第１の電極層１１１よりも比抵抗の小さい１層以上の第２の電極層１１２と、を有する。

Description

この発明は、光起電力装置およびその製造方法に関するものである。

現在地球上で用いられている電力用太陽電池の主流はシリコン太陽電池であるが、その量産レベルにおける製造方法は、なるべく簡素化して製造コストの低減を図ろうとするのが一般的である。この量産レベルの製造方法の一例について説明する（たとえば、特許文献１参照）。まず、ｐ型シリコン基板の全面にリン（Ｐ）を熱的に拡散させてｎ型拡散層を形成した後、一主面のみにｎ型拡散層を残すようにエッチングする。ついで、反射防止膜として、ｎ型拡散層上にプラズマＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法などによって窒化シリコン膜を形成する。その後、シリコン基板の裏面には、アルミニウムペーストと裏面用銀ペーストをスクリーン印刷後逐次乾燥させ、また窒化シリコン膜上には表面電極となる表面用銀ペーストをスクリーン印刷後乾燥を行う。ここで、多くのシリコン太陽電池では表電極を１回の印刷で形成するが、この特許文献１では、コストの低減や資源の浪費を防止するために、グリッド電極とバス電極の櫛型電極構造を有する表面電極を形成する際に、１回目にグリッド電極とバス電極のマスクパターンを用いて銀ペーストを印刷し乾燥させた後、２回目にグリッド電極のマスクパターンを用いて銀ペーストを１回目に印刷したグリッド電極の銀ペースト上に印刷し乾燥させる。その後、ピーク温度が７００〜９００℃になる焼成プロファイルで数分から十数分間、近赤外炉中で焼成する。その結果、裏面側では、高濃度に不純物としてのアルミニウムを含むｐ＋層と、裏面アルミニウム電極と、裏面銀電極とが形成される。また、表面側では、表面用銀ペーストが焼成中に窒化シリコン膜を溶融、貫通し、ｎ型拡散層と電気的な接触を取ることが可能な表面銀電極が形成される。以上によって、シリコン太陽電池が製造される。なお、これらの表裏の電極形成用に用いられる金属ペーストとして、主成分である金属紛とガラス粉末とを有機ビヒクルに分散して得られる厚膜ペースト組成物が用いられる。この金属ペーストに含まれているガラス紛が、表裏にシリコン面と反応固着することによって電極の機械的な強度が保たれる。

また、近年、太陽電池の高効率化を図る方法として、電極焼成時の焼成時間を短時間化することで結晶品質の劣化を抑制できることが示されている。たとえば、焼成状態（アニール）の違いによって、太陽電池効率化の指標の一つである拡散長（life time）を向上することができることが知られている（たとえば、非特許文献１参照）。具体的には、アニール時間が短ければ短い程、life timeが向上する結果が示されている。

国際公開第２００５／１０９５２４号パンフレット Ajeet Rohatgi, "Designs and Fabrication Technologies for Future Commercial Crystalline Si Solar Cells", 15th Proc. Workshop on Crystalline Silicon Solar Cells and Modules, Materials and Processes(Colorado), 2005, P.11

しかしながら、非特許文献１に示されるように、電極焼成時間を短時間化することは、表面電極が反射防止膜を溶融、貫通させｎ型拡散層と電気的な接触を取ることを困難にし、さらに、表面銀電極としての反応時間が短くなることで導電率が悪化してしまうという問題点があった。また、高速焼成条件で表面電極を作製する場合には、高速焼成条件で反射防止膜を溶融、貫通しｎ型拡散層と接触が可能な銀ペーストを選択する必要がある。しかし、このような短時間で反射防止膜を溶融、貫通することが可能な銀ペーストは、焼成後の銀電極の比抵抗が高いために、高速焼成条件で作製しない場合に比して、その電極幅を広くしなければならない。その結果、細線化によって表面電極のシリコン基板に対するカバー率を下げることによる表面の開口率拡大による高効率化が困難であるという問題点があった。

この発明は上記に鑑みてなされたもので、高速焼成条件で表面電極を形成しても、基板に対する開口率を拡大することができる光起電力装置とその製造方法を得ることを目的とする。

上記目的を達成するため、この発明にかかる光起電力装置は、第１の導電型の半導体基板と、前記半導体基板の光の入射面側に第２の導電型の不純物が拡散された第１の拡散層と、前記第１の拡散層上に形成される表面電極と、前記半導体基板の光の入射面に対向する裏面に形成される第１の導電型からなる第２の拡散層と、前記第２の拡散層上の所定の位置に形成される裏面電極と、を備える光起電力装置において、前記表面電極は、前記第１の拡散層上に形成される第１の電極層と、前記第１の電極層上に形成され、前記第１の電極層よりも比抵抗の小さい１層以上の第２の電極層と、を有することを特徴とする。

この発明によれば、第１の拡散層上に第１の電極層を配置し、抵抗率の小さな仕様の第２の電極層を第１の電極層上に配置したので、たとえ第１の電極層の比抵抗が大きくとも、高速焼成においても細線化が可能となり、結晶品質を下げることなく、表面側の電極面積を削減し開口率を高め、高効率化が可能となるという効果を有する。

図１は、この発明の実施の形態１による光起電力装置の構造を示す上面図である。図２は、図１のＡ−Ａ断面図である。図３−１は、この実施の形態１による光起電力装置の製造方法の処理手順の一例を模式的に示す断面図である（その１）。図３−２は、この実施の形態１による光起電力装置の製造方法の処理手順の一例を模式的に示す断面図である（その２）。図３−３は、この実施の形態１による光起電力装置の製造方法の処理手順の一例を模式的に示す断面図である（その３）。図３−４は、この実施の形態１による光起電力装置の製造方法の処理手順の一例を模式的に示す断面図である（その４）。図３−５は、この実施の形態１による光起電力装置の製造方法の処理手順の一例を模式的に示す断面図である（その５）。図３−６は、この実施の形態１による光起電力装置の製造方法の処理手順の一例を模式的に示す断面図である（その６）。図４は、表面電極の形成に用いられる銀ペーストの特性の一例を示す図である。図５−１は、銀ペースト１５１を用いたときの光起電力装置の曲線因子を示す図である。図５−２は、銀ペースト１５２を用いたときの光起電力装置の曲線因子を示す図である。図６−１は、第１の電極層の印刷に使用するマスクパターンの上面図の一例を示す図である。図６−２は、第２の電極層の印刷に使用するマスクパターンの上面図の一例を示す図である。図７は、この発明の実施の形態２で使用されるマスクパターンの一例を示す図である。図８は、この発明の実施の形態２で使用されるマスクパターンの他の例を示す図である。

符号の説明

１００光起電力装置
１０１ｐ型シリコン基板
１０２ｎ型拡散層
１０３ｐ＋層
１０５反射防止膜
１１０表面電極
１１１第１の電極層
１１２第２の電極層
１２０裏面電極
１２１裏面集電電極
１２２裏面取出電極
１３１グリッド電極
１３２バス電極
１５１，１５２銀ペースト
１６１アルミニウムペースト
１６２裏面用銀ペースト
２００，２１０，２１０Ａ，２１０Ｂマスクパターン
２０１，２１１，２１１Ａ，２１１Ｂグリッド電極形成部
２０２バス電極形成部
２２１グリッド電極の延在方向の両端部
２２２グリッド電極の延在方向の中央部

以下に添付図面を参照して、この発明にかかる光起電力装置の製造方法の好適な実施の形態を詳細に説明する。なお、この発明がこれらの実施の形態により限定されるものではない。また、以下の実施の形態で用いられる光起電力装置の断面図は模式的なものであり、層の厚みと幅との関係や各層の厚みの比率などは現実のものとは異なる。

実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１による光起電力装置の構造を示す上面図であり、図２は、図１のＡ−Ａ断面図である。光起電力装置１００は、半導体基板としてのｐ型シリコン基板１０１と、このｐ型シリコン基板１０１の一方の主面（受光面）側の表面にｎ型の不純物を拡散させたｎ型拡散層１０２と、他方の主面（裏面）側の表面にシリコン基板１０１よりも高濃度にｐ型の不純物を含んだｐ＋層１０３と、を含む光電変換層を備える。

光電変換層の裏面（ｐ＋層１０３）側には、光電変換層で発電された電気の集電と光電変換層を透過した入射光の反射を目的としてｐ＋層１０３のほぼ全面に設けられるアルミニウムからなる裏面集電電極１２１と、この裏面集電電極１２１に生じた電気を取出す銀からなる裏面取出電極１２２と、が裏面電極１２０として設けられる。裏面電極１２０のほとんどの部分はｐ＋層１０３を形成する必要もあり、アルミニウムからなる裏面集電電極１２１で占められている。しかし、裏面集電電極１２１（アルミニウム）には半田付けが不可能であるため、銅箔などによる光起電力装置同士を相互に接続するための電極として、裏面取出電極１２２が裏面の一部に形成される。

また、光電変換層の受光面（ｎ型拡散層１０２）側には、光電変換層の受光面への入射光の反射を防止する反射防止膜１０５と、光電変換層で発電された電気を局所的に集電するために受光面に設けられる銀などのグリッド電極１３１、およびグリッド電極１３１で集電された電気を取り出すためにグリッド電極１３１にほぼ直交して設けられる銀などのバス電極１３２からなる表面電極１１０と、が設けられる。

ここで、表面電極１１０は、特性の異なる複数の層から構成される多層構造を有する。この例では、表面電極１１０は、ｎ型拡散層１０２と接する部分に形成され、ｎ型拡散層１０２との電気的な接触性が良好な銀からなる第１の電極層１１１と、第１の電極層１１１上には第１の電極層１１１よりも比抵抗の小さな銀からなる第２の電極層１１２とによって構成されている。また、グリッド電極１３１としては、任意の幅のものを形成することができるが、０．１５ｍｍよりも狭い幅、特に０．１ｍｍよりも狭い幅であることが望ましい。このような細線のグリッド電極１３１を用いることによって、表面電極１１０の電極面積を削減し、開口率を高めることができる。一般的に、グリッド電極１３１の幅を狭くし、従来のグリッド電極の断面積よりも小さくすると、抵抗が大きくなってしまうが、上層を比抵抗の小さい材料で構成する多層構造とすることによって、従来の幅広のグリッド電極を用いた場合と同等のまたはそれよりも低いグリッド電極１３１としての抵抗を実現することができる。

このように構成された光起電力装置１００では、太陽光が光起電力装置１００の受光面側からｐｎ接合面（ｐ型シリコン基板１０１とｎ型拡散層１０２との接合面）に照射されると、ホールと電子が生成する。ｐｎ接合面付近の電界によって、生成した電子はｎ型拡散層１０２に向かって移動し、ホールはｐ＋層１０３に向かって移動する。これによって、ｎ型拡散層１０２に電子が過剰となり、ｐ＋層１０３にホールが過剰となる結果、光起電力が発生する。この光起電力はｐｎ接合を順方向にバイアスする向きに生じ、ｎ型拡散層１０２に接続した表面電極１１０がマイナス極となり、ｐ＋層１０３に接続した裏面電極１２０がプラス極となって、図示しない外部回路に電流が流れる。なお、受光面側では、発生した電子がｎ型拡散層１０２を伝って、グリッド電極１３１に集められ、さらにバス電極１３２へと集められる。このとき、グリッド電極１３１では、ｎ型拡散層１０２と接触する第１の電極層１１１では、ｎ型拡散層１０２との電気的な接触の特性が優れ、損失を抑えて電子を取り込む。そして、電子は、第１の電極層１１１よりも比抵抗の低い第２の電極層１１２を通ってバス電極１３２へと到達する。また、バス電極１３２でも、グリッド電極１３１と同様に第１の電極層１１１で電子を取り込み、グリッド電極１３１で収集された電子とあわせて、第２の電極層１１２で外部回路へと低抵抗で電子を流す。このようにして、外部回路へと出力が取出される。

つぎに、このような構造の光起電力装置１００の製造方法について説明する。図３−１〜図３−６は、この実施の形態１による光起電力装置の製造方法の処理手順の一例を模式的に示す断面図である。

まず、ｐ型シリコン基板１０１を用意し（図３−１）、ｎ型不純物として、たとえばリン（Ｐ）を熱的に拡散することにより導電型を反転させたｎ型拡散層１０２をｐ型シリコン基板１０１の表面に形成する（図３−２）。通常、リンの拡散源として、オキシ塩化リン（ＰＯＣｌ₃）が用いられることが多い。また、特に工夫の無い場合には、ｎ型拡散層１０２はｐ型シリコン基板１０１の全面に形成される。なお、このｎ型拡散層１０２のシート抵抗は、数十Ω／□程度となるように、また、このｎ型拡散層１０２の深さは、たとえば０．３〜０．５μｍ程度となるように制御される。

ついで、ｐ型シリコン基板１０１の受光面となる主面にレジストを塗布して保護した後、エッチングによって、レジストで保護した一主面のみにｎ型拡散層１０２を残すように、ｐ型シリコン基板１０１の他の表面に形成されたｎ型拡散層１０２を除去する。その後、レジストを有機溶剤などを用いて除去する。これによって、受光面側にのみｎ型拡散層１０２が形成されたｐ型シリコン基板１０１が得られる（図３−３）。ついで、プラズマＣＶＤ法などによって、ｎ型拡散層１０２上に反射防止膜１０５として窒化シリコン膜を形成する（図３−４）。厚さは、たとえば７０〜９０ｎｍ程度とする。

その後、ｐ型シリコン基板１０１の裏面上には、アルミニウムペースト１６１と裏面用銀ペースト１６２をスクリーン印刷によって印刷した後、逐次乾燥させる。なお、裏面用銀ペースト１６２は、銅箔を接続する位置に形成し、それ以外のｐ型シリコン基板１０１の裏面上にアルミニウムペースト１６１を形成する。また、反射防止膜１０５上には表面電極１１０の第１の電極層１１１となる銀ペースト１５１をスクリーン印刷法によって印刷した後、乾燥させる（図３−５）。ついで、銀ペースト１５１上に、表面電極１１０の第２の電極層１１２となる銀ペースト１５２をスクリーン印刷法によって印刷した後、乾燥させる（図３−６）。

図４は、表面電極の形成に用いられる銀ペーストの特性の一例を示す図である。この図４に示されるように、ｎ型拡散層１０２上の第１の電極層１１１の形成に用いられる銀ペースト１５１は、焼成後にｎ型拡散層１０２との電気的な接触特性に優れたペーストであるが、比抵抗が高いという特性を有する。また、この銀ペースト１５１は、高速焼成によって、反射防止膜１０５を溶融、貫通可能な組成を有している。一方、第１の電極層１１１上の第２の電極層１１２の形成に用いられる銀ペースト１５２は、焼成後に銀電極としての比抵抗が銀ペースト１５１よりも優れている。

その後、ピーク温度が７００〜９００℃となる焼成プロファイルで数分から十数分間、近赤外炉中で焼成する。このときの高速焼成における焼成プロファイルのピーク温度保持時間を以下の様に定義する。高速焼成におけるピーク温度保持時間は、（昇温時の最高到達温度−１０℃）の到達時から、最高到達温度を経て、（降温時の最高到達温度−１０℃）まで達する時間とし、このピーク温度保持時間が５秒以内であるとする。このように、焼成時間を短縮化することで、ｐ型シリコン基板１０１の特性や結晶性の劣化を抑制することができる。

この焼成によって、裏面側では、焼成中にアルミニウムペースト１６１から不純物としてアルミニウムがｐ型シリコン基板１０１中に拡散し、高濃度のアルミニウムを含んだｐ＋層１０３が形成される。このｐ＋層１０３は、一般にＢＳＦ（Back Surface Field）層と呼ばれ、太陽電池のエネルギ変換効率の向上に寄与するものである。また、アルミニウムペースト１６１は、乾燥後の状態から焼成後には裏面集電電極１２１となる。さらに、裏面用銀ペースト１６２も同時に焼成されて裏面取出電極１２２となる。この焼成時には、裏面集電電極１２１と裏面取出電極１２２との境界は合金状態となり電気的にも接続される。

一方、表面用銀ペーストは、焼成中に反射防止膜１０５を溶融、貫通しｎ型拡散層１０２と電気的な接触を取ることが可能な表面電極１１０となる。図５−１は、銀ペースト１５１を用いたときの光起電力装置の曲線因子（フィルファクタ：Ｆ．Ｆ．）を示す図であり、図５−２は、銀ペースト１５２を用いたときの光起電力装置の曲線因子を示す図である。以上の様な焼成条件において図４に記載の銀ペースト１５１は、電極としての比抵抗は６．２μΩ・ｃｍと比較的大きいものの、ｎ型拡散層１０２との電気的な接触特性は良好であり、図５−１に示されるようなフィルファクタ（０．７７７）となっている。一方、図４に記載の銀ペースト１５２は、電極としての比抵抗は２．５μΩ・ｃｍと銀ペースト１５１に比して小さいが、ｎ型拡散層１０２との電気的な接触特性は悪く、図５−２に示されるようなフィルファクタ（０．３４３）となり、太陽電池の特性も悪くなっている。

したがって、ｎ型拡散層１０２との良好な電気的接触特性を得る役割を銀ペースト１５１が担い、細線化を果すための表面電極１１０の比抵抗低減の役割には銀ペースト１５２が担うように、銀ペースト１５１，１５２を組合せることによって、高速焼成条件においてｎ型拡散層１０２との電気的な接触特性が良好で、かつ細線化を図る上で十分な比抵抗を有する表面電極１１０を形成することが可能となる。以上によって、図１〜図２に示される構造を有する光起電力装置を得ることができる。

ここで、上述した構造の表面銀電極を形成するための１回目の印刷に使用するマスクパターンと、２回目以降の印刷に使用するマスクパターンについて説明する。図６−１は、第１の電極層の印刷に使用するマスクパターンの上面図の一例を示す図であり、図６−２は、第２の電極層の印刷に使用するマスクパターンの上面図の一例を示す図である。

ｎ型拡散層１０２との電気的な接触特性が良好な銀ペースト１５１用の印刷には、図６−１に示されるグリッド電極形成部２０１とバス電極形成部２０２を同時に形成できるマスクパターン２００を用いる。一方、２回目の導電率の優れた銀ペースト１５２用の印刷には、図６−２に示されるバス電極形成部２０２が無く、グリッド電極形成部２０１のみが形成されたマスクパターン２１０を用いる。この図６−２に示されるようなマスクパターン２１０を用いて２回目以降、バス電極形成部２０２の印刷を行わないことによって、大幅に銀ペーストの使用量を抑えることが可能となる。

なお、バス電極形成部２０２には後のアセンブリの工程で、銅箔に半田をディッピングしたタブ電極をほぼバス電極１３２の長手方向全長に渡って半田付けする。銅箔の断面積を、たとえば幅２ｍｍ、厚さ１６０μｍとすると、１回の印刷によって形成される銀電極の断面積が、たとえば幅２ｍｍ、厚さ１０μｍ程度であるので、十分に半田付けが行われれば集電した電流は、第２の電極層１１２ではなく銅箔（タブ電極）を流れることになる。その結果、バス電極１３２の役割は、タブ電極と全面に渡って半田付けされ、電気的に接触できていればよいので、上述したように、バス電極形成部２０２の厚さを抑えても問題は生じない。

また、上述した説明では、表面電極１１０を第１と第２の電極層１１１，１１２で構成する場合を示したが、これに限定される趣旨ではなく、３層以上の電極層で構成されるものであってもよい。また、上述した説明では、２層目以上の電極層をスクリーン印刷で形成する場合を説明したが、スパッタ法などの成膜法を用いて形成してもよい。ただし、この場合には、第１の電極層１１１を印刷して焼成した後に、第２の電極層１１２を薄膜形成技術を用いて形成する。

この実施の形態１によれば、ｎ型拡散層１０２との電気的な接触特性のよい銀ペースト１５１をｎ型拡散層１０２上に形成し、その上に焼成後に銀ペースト１５１よりも比抵抗が小さくなる銀ペースト１５２を形成した後に、高速焼成したので、この高速焼成によって反射防止膜１０５を溶融、貫通させてｎ型拡散層１０２と良好な接触特性を有する第１の電極層１１１と、収集したキャリアを損失を少なくして運ぶことができる第２の電極層１１２と、を有する表面電極１１０を得ることができるという効果を有する。これによって、高速焼成を行っても、表面電極１１０（グリッド電極１３１）の比抵抗を小さくすることができ、細線化が可能となる。つまり、結晶品質を下げることなく、表面側の電極面積を削減して開口率を高め、光起電力装置の高効率化が可能となるという効果を有する。

実施の形態２．
図７は、この発明の実施の形態２で２回目以降の印刷に使用されるマスクパターンの一例を示す図である。実施の形態１で説明したように、１回目の印刷では、焼成後にｎ型拡散層１０２との電気的な接触の特性に優れた銀ペースト１５１と、図６−１に示されるマスクパターン２００とを用いて、バス電極１３２とグリッド電極１３１のパターンを形成する。ついで、２回目の印刷では、焼成後に銀ペースト１５１よりも比抵抗が優れた銀ペースト１５２と、グリッド電極形成部２０１が、図６−２のマスクパターン２１０よりもグリッド電極形成部２０１の延在方向に短いマスクパターン２１０Ａとを用いて、グリッド電極１３１のパターンを形成する。

ここで、２回目に印刷乾燥した、焼成後に比抵抗が優れた電極となる銀ペースト１５２を、１回目に印刷した部分全面に形成しないのは、バス電極１３２から離れた部分の電流密度はバス電極１３２近傍よりも低いというグリッド電極１３１が収集する電流の密度を考慮したものである。すなわち、光起電力装置１００において、発電で発生した電流はバス電極１３２より最も離れた部分（端部や中央）からバス電極１３２に向かってグリッド電極１３１を通して収集される。したがって、グリッド電極１３１に最も電流が流れるのは、バス電極１３２近傍の根元部分である。そこで、バス電極１３２の根元部分では、上記の実施の形態１で説明したように、ｎ型拡散層１０２側にｎ型拡散層１０２との電気的な接触の特性に優れた第１の電極層１１１となる銀ペースト１５１を印刷乾燥し、その上に焼成後に比抵抗が第１の電極層１１１よりも優れた第２の電極層１１２となる銀ペースト１５２を印刷乾燥した構造としている。また、バス電極１３２より最も離れた部分では、ｎ型拡散層１０２との電気的な接触の特性に優れた銀ペースト１５１のみを印刷乾燥した構造としている。なお、この図７の例では、バス電極１３２からグリッド電極１３１の端部までの長さの２／３程度の長さのグリッド電極１３１を形成するためのグリッド電極形成部２１１Ａが、バス電極形成部（図６−１の２０２）から形成されている場合を示している。つまり、グリッド電極形成部２１１Ａは、下層のグリッド電極の延在方向の両端部２２１付近には形成されていない。

図８は、この発明の実施の形態２で２回目以降の印刷に使用されるマスクパターンの他の例を示す図である。この図８の場合では、図７の場合で、隣接するバス電極１３２間のグリッド電極１３１において、隣接するバス電極１３２間の半分の長さの２／３程度の長さのグリッド電極１３１をバス電極１３２から形成することができるマスクパターン２１０Ｂを示している。つまり、このマスクパターン２１０Ｂは、グリッド電極形成部２１１Ｂが、グリッド電極１３１の延在方向の両端部２２１と中央部２２２付近に形成されていない場合が示されている。

この実施の形態２によれば、バス電極１３２からｐ型シリコン基板１０１の周縁部または隣接するバス電極１３２との中間点までの長さの２／３程度の長さのグリッド電極１３１を、バス電極１３２から形成するようにしたので、グリッド電極１３１（第２の電極層１１２）を形成するための銀ペースト１５２の使用量を実施の形態１に比べて大幅に低減することができるという効果を有する。また、印刷ズレが生じてしまった場合でも、線幅の増大を従来よりも少なくすることができる。

なお、上述した説明では、ｐ型シリコン基板１０１にｎ型拡散層１０２を形成した場合を例に挙げたが、導電型を逆にした場合にも同様にこの発明を適用することができる。また、シリコン基板だけでなく、半導体基板全般に対して、この発明を適用することができる。

以上のように、この発明にかかる光起電力装置の製造方法は、太陽光を用いて発電を行う太陽電池に有用である。

上記目的を達成するため、この発明にかかる光起電力装置は、第１の導電型の半導体基板と、前記半導体基板の光の入射面側に第２の導電型の不純物が拡散された第１の拡散層と、前記第１の拡散層上に形成される表面電極と、前記半導体基板の光の入射面に対向する裏面に形成される第１の導電型からなる第２の拡散層と、前記第２の拡散層上の所定の位置に形成される裏面電極と、を備える光起電力装置において、前記表面電極は、前記第１の拡散層上に形成される第１の電極層と、前記第１の電極層上に形成され、前記第１の電極層よりも比抵抗の小さい１層以上の第２の電極層と、を有し、前記第１の電極層は、前記第１の拡散層との間の接触抵抗が、前記第２の電極層と前記第１の拡散層との間の接触抵抗よりも低く、前記第１の電極層は、表面電極用ペーストを、昇温時の最高到達温度−１０℃の到達時から最高到達温度を経て降温時の最高到達温度−１０℃まで達するピーク温度保持時間を５秒以内とする高速焼成によって焼成することによって形成されることを特徴とする。

Claims

第１の導電型の半導体基板と、
前記半導体基板の光の入射面側に第２の導電型の不純物が拡散された第１の拡散層と、
前記第１の拡散層上に形成される表面電極と、
前記半導体基板の光の入射面に対向する裏面に形成される第１の導電型からなる第２の拡散層と、
前記第２の拡散層上の所定の位置に形成される裏面電極と、
を備える光起電力装置において、
前記表面電極は、
前記第１の拡散層上に形成される第１の電極層と、
前記第１の電極層上に形成され、前記第１の電極層よりも比抵抗の小さい１層以上の第２の電極層と、
を有することを特徴とする光起電力装置。
前記第１の電極層は、前記第１の拡散層との間の接触抵抗が、前記第２の電極層と前記第１の拡散層との間の接触抵抗よりも低いことを特徴とする請求項１に記載の光起電力装置。
前記表面電極は、
前記第１の拡散層上の第１の方向に第１の間隔で複数並行して形成されるグリッド電極と、
前記グリッド電極よりも幅が広く、複数の前記グリッド電極間を結ぶように前記第１の方向と略直交する第２の方向に形成されるバス電極と、
を有し、
前記グリッド電極を構成する前記第２の電極層の前記バス電極から前記グリッド電極の延在方向の端部までの長さは、前記第１の電極層の前記バス電極から前記グリッド電極の延在方向の端部までの長さよりも短いことを特徴とする請求項１に記載の光起電力装置。
前記バス電極は、複数設けられ、
前記グリッド電極を構成する前記第２の電極層は、前記第１の電極層上の隣接する前記バス電極間の中央付近には形成されないことを特徴とする請求項３に記載の光起電力装置。
第１の導電型の半導体基板の光の入射面側に第２の導電型の不純物を拡散させて、拡散層を形成する拡散層形成工程と、
前記拡散層上に入射する光の反射を防止する反射防止膜を形成する反射防止膜形成工程と、
前記反射防止膜上に、第１の表面電極用ペーストをスクリーン印刷法によって印刷する第１の表面電極用ペースト形成工程と、
前記第１の表面電極用ペースト上に、焼成後に前記第１の表面電極用ペーストよりも比抵抗の小さくなる第２の表面電極用ペーストをスクリーン印刷法によって形成する第２の表面電極用ペースト形成工程と、
前記第１および第２の表面電極用ペーストを、ピーク温度保持時間を５秒以内とする高速焼成によって焼成する焼成工程と、
を含むことを特徴とする光起電力装置の製造方法。
前記第２の表面電極用ペースト形成工程を、前記第１および第２の表面電極用ペーストの厚さが所定の厚さとなるまで複数実行することを特徴とする請求項５に記載の光起電力装置の製造方法。
前記第１の表面電極用ペースト形成工程で、前記第１の表面電極用ペーストは、前記第２の表面電極用ペーストに比して、焼成後の前記半導体基板との接触抵抗が小さいことを特徴とする請求項５に記載の光起電力装置の製造方法。
前記第１の表面電極用ペースト形成工程では、第１の方向に複数並行して配列されるグリッド電極を形成するグリッド電極形成部と、前記グリッド電極間を結び、前記グリッド電極よりも幅の広いバス電極を形成するバス電極形成部と、を有する第１のマスクパターンで印刷を行い、
前記第２の表面電極用ペースト形成工程では、グリッド電極形成部のみを有する第２のマスクパターンで印刷を行うことを特徴とする請求項５に記載の光起電力装置の製造方法。
前記第２のマスクパターンの前記バス電極形成部から前記グリッド電極形成部の延在方向の端部までの長さは、前記第１のマスクパターンの前記バス電極形成部から前記グリッド電極形成部の延在方向の端部までの長さよりも短いことを特徴とする請求項８に記載の光起電力装置の製造方法。
前記バス電極形成部は、複数設けられ、
前記第２のマスクパターンの隣接する前記バス電極形成部間の中央付近には、前記グリッド電極形成部が形成されていないことを特徴とする請求項９に記載の光起電力装置の製造方法。
第１の導電型の半導体基板の光の入射面側に第２の導電型の不純物を拡散させて、拡散層を形成する拡散層形成工程と、
前記拡散層上に入射する光の反射を防止する反射防止膜を形成する反射防止膜形成工程と、
前記反射防止膜上に、表面電極用ペーストをスクリーン印刷法によって印刷する表面電極用ペースト形成工程と、
前記表面電極用ペーストを、ピーク温度保持時間を５秒以内とする高速焼成によって焼成し、第１の電極層を形成する第１の電極層形成工程と、
前記第１の電極層上に、前記第１の電極層よりも比抵抗の小さい第２の電極層を薄膜形成技術によって形成する第２の電極層形成工程と、
を含むことを特徴とする光起電力装置の製造方法。