KR101873563B1 - 태양 전지 셀의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

적어도 pn 접합을 가지는 반도체 기판의 수광면측에 형성한 반사 방지막 상에 도전재를 포함하는 페이스트상의 전극제를 도포하는 공정(7)과, 상기 전극제 도포 부분에만 레이저광을 조사하여 상기 도전재의 적어도 일부가 소성하도록 가열하는 국소 가열 처리(공정(9a)) 및 상기 반도체 기판 전체를 800℃ 미만의 온도로 가열하는 전체 가열 처리(공정(9b))를 가지는 전극 소성 공정(9)을 포함하는 장기 신뢰성이 우수한 고효율의 태양 전지 셀의 제조 방법에 관한 것이다.

Description

태양 전지 셀의 제조 방법{SOLAR CELL MANUFACTURING METHOD}
본 발명은 태양 전지 셀의 제조 방법에 관한 것이다.
현재, 민생용의 결정계 태양 전지 셀을 제조하는데 사용되고 있는 방법에서는 비용 저감이 중요 과제이며, 그것을 위한 방법으로서 열확산법과 스크린 인쇄법을 조합한 방법이 일반적이다. 그 상세는 예를 들면 도 1에 나타내는 바와 같다.
우선, 초크랄스키(cz)법으로 끌어 올려진 단결정 실리콘 잉곳이나, 캐스트법에 의해 제작된 다결정 실리콘 잉곳을 멀티 와이어법으로 슬라이스함으로써 얻어진 p형 실리콘 기판을 준비한다(공정(1)). 다음에, 알칼리 용액으로 표면의 슬라이스 대미지를 제거한 후, 최대 높이 10μm정도의 미세요철(텍스처)을 표면에 형성하고(공정(2)), 기판 표면에 열확산법으로 n형의 확산층을 형성한다(공정(3)). 또한, 수광면에는 질화규소막 등을 예를 들면 70nm정도의 막두께로 퇴적하여 반사 방지막 겸 패시베이션막을 형성한다. 다음에, 기판 표면에 생긴 유리를 에칭으로 제거하고, 세정 처리를 시행한 후(공정(4)), 기판의 수광면측에 반사 방지막을 형성한다(공정(5)). 다음에, 스크린 인쇄법을 사용하여 알루미늄을 주성분으로 하는 전극 페이스트를 기판의 비수광면인 이면 전체면에 걸쳐 인쇄하고, 건조시킴으로써 이면 전극을 형성한다(공정(6)). 다음에, 기판의 수광면측에, 은 등의 금속 입자를 포함하고, 그 밖의 유리 프리트 등의 첨가물을 포함하는 전극 페이스트(전극제)를 예를 들면 폭 100~200μm정도의 빗살 형상으로 스크린 인쇄하고 건조한다(공정(7)). 계속해서, 접합 분리 처리를 행한 후(공정(8)), 상기 전극 페이스트 도포 부분을 소성하여 표면 전극으로 하기 위해서 기판 전체를 가열 처리한다(공정(99)). 이 가열 처리로 상기 전극 페이스트 중의 금속 입자를 소성시켜 배선 저항을 억제함과 아울러, 유리 프리트에 의해 상기 질화규소막을 관통시키고(파이어 스루라고 불림), 수광면 전극과 확산층을 도통시키고, 비수광면 전극과 실리콘 기판 계면에 Al-Si의 전계층을 형성한다.
여기서, 상기 전극 소성 열처리에 대해서, 예를 들면 일본 특개 2011-258813호 공보(특허문헌 1)에서는 전극 소성 열처리의 가열부의 온도는 통상 500~950℃, 특히 600~850℃이며, 가열 시간은 5~30초가 바람직하고, 냉각부의 온도는 25~500℃이며, 냉각 시간은 5~30초가 바람직하다고 되어 있어, 가열 온도로서 비교적 높은 온도 범위를 포함하고 있다.
그러나, 상기 전극 소성 열처리로 장기 신뢰성이 우수한 전극을 얻기 위해서는, 은 입자의 소성을 촉진할 목적에서 전극 소성 열처리의 피크 온도를 800℃ 이상으로 해야 하여, 이 때 기판도 고온에 노출되기 때문에 기판의 벌크 라이프 타임 저하나 표면 재결합 속도의 상승이 일어나, 높은 변환 효율을 유지할 수 없다는 문제가 있었다.
또한, 본 발명에 관련한 선행기술로서, 일본 특표 2012-514342호 공보(특허문헌 2)가 있다.
일본 특개 2011-258813호 공보 일본 특표 2012-514342호 공보
본 발명은 상기 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 장기 신뢰성이 우수한 고효율의 태양 전지 셀의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 상기 목적을 달성하기 위해, 하기 태양 전지 셀의 제조 방법을 제공한다.
〔1〕 적어도 pn 접합을 가지는 반도체 기판의 수광면측에 형성한 반사 방지막 상에 도전재를 포함하는 페이스트상의 전극제를 도포하는 공정과, 상기 전극제 도포 부분에만 레이저광을 조사하여 상기 도전재의 적어도 일부가 소성하도록 가열하는 국소 가열 처리 및 상기 반도체 기판 전체를 800℃ 미만의 온도로 가열하는 전체 가열 처리를 가지는 전극 소성 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양 전지 셀의 제조 방법.
〔2〕 상기 전극 소성 공정은 상기 국소 가열 처리 이어서 전체 가열 처리의 순서, 또는 상기 전체 가열 처리 이어서 국소 가열 처리의 순서로 가열 처리를 행하는 것을 특징으로 하는 〔1〕에 기재된 태양 전지 셀의 제조 방법.
〔3〕 상기 전체 가열 처리에 있어서의 피크 가열 온도가 600~780℃인 것을 특징으로 하는 〔1〕 또는 〔2〕에 기재된 태양 전지 셀의 제조 방법.
〔4〕 상기 국소 가열 처리의 레이저광의 파장이 300~500nm인 것을 특징으로 하는 〔1〕 내지 〔3〕 중 어느 하나에 기재된 태양 전지 셀의 제조 방법.
〔5〕 상기 국소 가열 처리와, 레이저광을 사용하여 pn 접합을 분리하는 처리를 연속적으로 행하는 것을 특징으로 하는 〔1〕 내지 〔4〕 중 어느 하나에 기재된 태양 전지 셀의 제조 방법.
본 발명에 의하면, 전극의 소성이 종래보다 촉진되고, 배선 저항과 접촉 저항을 억제할 수 있음과 아울러, 장기 신뢰성이 개선되고, 또한 기판의 벌크 라이프타임 저하 및 표면 재결합 속도의 상승을 억제할 수 있고, 장기 신뢰성이 우수한 고효율의 결정계 태양 전지 셀을 얻을 수 있다.
도 1은 종래법에 의한 일반적인 태양 전지 셀의 제조 공정의 일례를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 태양 전지 셀의 제조 방법에 있어서의 제조 공정의 일례를 나타내는 플로우도이다.
도 3은 태양 전지 셀의 구성예를 나타내는 단면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 태양 전지 셀의 제조 방법에 있어서의 제조 공정의 다른 예를 나타내는 플로우도이다.
도 5는 태양 전지 셀의 수광면측의 전극 패턴의 일례를 나타내는 개략도이다.
이하에, 본 발명에 따른 태양 전지 셀의 제조 방법에 대해서 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 태양 전지 셀의 제조 방법에 있어서의 제조 공정의 일례를 나타내는 플로우도이다. 도 3에 나타내는 태양 전지 셀의 구성을 참조하면서, 그 제조 공정을 설명한다.
우선, 실리콘 기판을 준비한다. 그 도전형은 n형이어도 되고 p형의 어느 것이어도 되지만, 여기서는 고순도 실리콘 기판에 B 또는 Ga와 같은 III족 원소를 도프한 단결정 또는 다결정 잉곳을 멀티 와이어 소 등을 사용하여 절단하고, p형 실리콘 기판(이하, 기판)(1)을 얻는다(공정(1)). 기판의 비저항은 예를 들면 0.1~20Ω·cm가 바람직하고, 특히 0.5~2.0Ω·cm인 것이 높은 성능의 태양 전지를 만드는 것에 있어 적합하다.
다음에, 상기 기판(1)에 있어서의 슬라이스에 의한 대미지를, 농도 5~60질량%의 수산화나트륨이나 수산화칼륨 등의 고농도의 알칼리 수용액, 혹은 불산과 질산의 혼산 등을 사용하여 에칭에 의해 제거한다.
다음에, 대미지 에칭을 행한 기판(1)의 표리면에 미소한 요철 구조의 랜덤 텍스처를 형성한다(공정(2)). 텍스처 형성은 태양 전지 셀의 반사율을 저하시키기 위한 유효한 방법이다. 단결정 실리콘 기판으로서 텍스처를 알칼리 용액에 의한 이방 에칭에 의해 형성하는 경우, 결정면 방위는 (100)이 바람직하지만, 연삭기 등을 사용하여 물리 연마하는 경우는 그 밖의 결정면 방위여도 상관없다.
텍스처 형성 후, 염산, 황산, 질산, 불산 등, 혹은 이들의 혼합액의 산성 수용액 중에서 세정한다. 경제적 및 특성적 관점에서, 염산 중에서의 세정이 바람직하다. 청정도를 향상하기 위해서, 염산 용액 중에 0.5~5질량%의 과산화수소를 혼합시키고, 60~90℃로 가온하여 세정해도 된다.
계속해서, 이 기판(1)의 수광면 상에, 예를 들면 옥시염화인(POCl3)을 사용한 기상확산법에 의해 에미터층(n형 확산층)(2)을 형성한다(공정(3)). 이것에 의해 pn 접합이 형성된다. 에미터층(2)의 P 농도와 깊이는 에미터층(2)을 흐르는 전류에 대한 저항과, 표면 패시베이션 효과의 균형 등으로 결정되는 것이다. 일반적으로는 4탐침법으로 측정한 에미터층(2)의 시트 저항이 30~100Ω/□ 정도가 되도록 하는 것이 좋다.
다음에, 기상확산법에 의해 기판(1) 표면에 형성된 유리 성분을 불산 등으로 에칭 제거하고, 계속해서 염산/과산화수소 혼합 용액이나 암모니아/과산화수소 혼합 용액을 사용한 일반적인 기판의 세정 처리를 행한다(공정(4)).
계속해서, 기판(1)의 수광면측의 에미터층(2) 상에 패시베이션막이기도 한 반사 방지막(3)을 형성한다(공정(5)). 예를 들면, 플라즈마 CVD 장치 등의 화학기상 퇴적 장치를 사용하고, 두께 100nm정도의 질화규소막을 반사 방지막(3)으로서 형성한다. 성막의 반응 가스로서 모노실레인(SiH4) 및 암모니아(NH3)를 혼합하여 사용하는 경우가 많지만, 암모니아 대신에 질소를 사용하는 것도 가능하다. 또, H2 가스에 의한 막(성막종)의 희석이나 프로세스 압력의 조정, 반응 가스의 희석을 행하고, 반사 방지막(3)으로서 원하는 반사율을 실현한다. 반사 방지막(3)의 성막종으로서는 질화규소에 한정되지 않고, 화학기상 퇴적법 이외에 열처리나 원자층 퇴적 등의 방법에 의한 산화규소, 탄화규소, 산화알루미늄, 아몰퍼스 실리콘, 미결정 실리콘, 산화티탄 등을 대신에 사용해도 된다.
다음에, 기판(1)의 비수광면(이면)에, 예를 들면 Al 분말과 유기 바인더를 혼합한 Al 페이스트의 전극제를 스크린 인쇄하고, 150~250℃정도에서 5~15분정도 가열하여 건조시켜, 이면 전극(4)을 형성한다(공정(6)). 또한, 기판(1)의 비수광면측에 있어서, 예를 들면 취화붕소의 기상확산 등에 의해 이면 전계층을 형성해도 되지만, 그 경우에는 배선 저항을 억제하는 관점에서, Ag 페이스트의 전극제를 스크린 인쇄하여 이면 전극(4)을 형성하는 것이 바람직하다.
계속해서, 기판(1)의 수광면측의 반사 방지막(3) 상에, 예를 들면 Ag 분말과 유리 프리트를 유기 바인더로 혼합한 Ag 페이스트의 전극제를 사용하여 소정 패턴으로 도포하고, 150~250℃에서 5~15분정도의 가열에 의해 건조시켜 전극제 도포 부분으로 한다(공정(7)). 구체적으로는 Ag 페이스트를 빗형 전극 패턴 형상, 즉 핑거 전극 및 버스바 전극의 형상 패턴으로 스크린 인쇄하고 건조시킨다.
여기서, 상기 유리 프리트는 Pb계 유리 프리트(예를 들면, PbO-BO3-SiO2계 등), 또는 Pb 프리계 유리 프리트(예를 들면, Bi2O3-B2O3-SiO2-CeO2-LiO2-NaO2계 등)를 사용할 수 있지만, 이들에 한정되는 것은 아니다. 또, 유리 프리트의 형상은 특별히 한정되지 않고, 예를 들면 원형, 부정형 등을 사용할 수 있다. 또, 유리 프리트의 입자 직경도 특별히 한정되지 않지만, 작업성 등의 점에서 입자 직경의 평균값(중량 평균 입자 직경)이 0.01~10μm의 범위가 바람직하고, 0.05~1μm의 범위가 보다 바람직하다.
또, 상기 유기 바인더는 셀룰로오스계 수지(예를 들면, 에틸셀룰로오스, 나이트로셀룰로오스 등), (메타)아크릴계 수지(예를 들면, 폴리메틸아크릴레이트, 폴리메틸메타크릴레이트 등)를 사용할 수 있지만, 이들에 한정되는 것은 아니다. 또, 유기 바인더의 첨가량은 도전성 입자(Ag 입자) 100질량부에 대하여, 통상 1~10질량부이며, 바람직하게는 1~4질량부이다.
다음에, 상기 전극제 도포 부분에만 레이저광을 조사하여 상기 도전재의 적어도 일부가 소성하도록 가열하는 국소 가열 처리를 행한다(공정(9a)).
여기서, 사용하는 레이저광은 펄스 레이저에 의한 것이 바람직하고, 그 파장 범위는 전극제에 사용되는 성분, 특히 도전재의 종류에 따라 결정하면 되며, 일반적으로 사용되는 은(Ag)을 주성분으로 하는 전극제를 사용하는 경우, 특히 은의 흡광계수가 높은 300~500nm가 바람직하다.
또, 상기 전극제 도포 부분에만 레이저광이 조사되도록 레이저광 주사의 제어를 행하는데, 레이저 출력, 주파수, 펄스 폭, 레이저 빔 직경(스폿 직경), 스캔 스피드 등을 조정하여, 도전재의 적어도 일부가 소성하도록, 이 전극제 도포 부분에 있어서의 가열 조건(열이력 패턴 포함)을 조정하면 된다. 구체적으로는 표면 전극(5)을 구성하는 버스바 전극(5a), 핑거 전극(5b)에 상당하는 형상 패턴(도 5 참조)의 전극제 도포 부분에만, 그 영역이 균등하게 가열되도록 국소 가열을 행하는 것이 적합하다.
이 국소 가열 처리에 의해, 전극제 도포 부분에 있어서 유기 바인더가 제거됨과 아울러, 적어도 일부(경우에 따라서는 전부)의 도전재끼리가 결합하는 소성이 행해진다. 단, 반사 방지막(3)을 관통하는 파이어 스루에는 이르고 있지 않다. 따라서, 이 때의 가열 처리는 레이저광에 의한 전극제 도포 부분에 한정된 매우 표층에서 단시간의 가열인 점에서, 전극제 도포 부분 직하의 pn 접합 계면으로의 열영향은 매우 적고, 벌크 타임라이프 저하 및 표면 재결합 속도의 상승이 억제된다.
다음에, pn 접합의 분리(접합 분리)를 행한다(공정(8)). 접합 분리는 태양 전지 셀의 정극 전극과 부극 전극이 동일 도전형의 고농도 도펀트 확산층에 의해 연결됨으로써 단락하고, 특성이 저하하는 것을 막기 위해서, 이 확산층을 부분적으로 제거하거나 하여, 정극 전극과 부극 전극이 동일 도전형의 도펀트 확산층으로 연결되지 않는 구조로 하는 것이다. 접합 분리의 방법으로서는, 당해 제조 공정의 어느 시점에서 실시하는지에도 따르지만, 드라이 에칭이나 웨트 에칭 등의 기판 표층을 에칭하는 방법, 연삭기를 사용한 물리 연삭법, 레이저광을 사용한 어블레이션법 등의 어느 방법에 의해도 된다. 예를 들면, 레이저로 수광면측 또는 이면측의 기판 외주를 가공함으로써 접합 분리를 행할 수 있다.
또한, 접합 분리는 반드시 국소 가열 처리 후에 실시할 필요는 없고, pn 접합을 형성한 후나, 반사 방지막(3) 형성 후, 혹은 전극 소성 공정 후여도 된다.
다음에, 기판(1) 전체를 800℃ 미만의 온도로 가열하는 전체 가열 처리를 행한다(공정(9b)). 구체적으로는 종래부터 사용되고 있는 소성로에 국소 가열 처리가 끝난 기판(1)을 투입하고, 전체 가열 처리에 있어서의 피크 가열 온도가 바람직하게는 600~780℃, 보다 바람직하게는 650~760℃가 되도록 기판(1)을 가열한다. 또, 가열 시간은 5~30초이면 된다. 또한, 여기서 말하는 가열 온도는 소성로의 설정 온도가 아니라, 기판(1)의 실질적인 가열 온도이다.
상기 전체 가열 처리에 있어서의 피크 가열 온도를 600~780℃로 함으로써, 기판(1)의 벌크 라이프타임을 높게 유지할 수 있고, 표면 재결합 속도를 작게 유지할 수 있다. 이 피크 가열 온도가 780℃보다 높으면, 금속 오염에 의해 벌크 라이프타임이 저하하고, 한편 기판(1) 표면에 형성된 반사 방지막(3)의 질화규소막 중의 단글링 본드와 결합하고 있던 수소가 이탈하고, 표면 재결합 속도가 상승하기 때문에, 높은 변환 효율이 얻어지지 않게 될 우려가 있다. 또, 피크 온도가 600℃보다 낮으면, 상기 금속 오염에 의한 영향은 적어지고, 높은 벌크 라이프타임을 유지할 수 있지만, 상기 반사 방지막(3) 중의 단글링 본드와 수소의 결합이 불충분하게 되고, 표면 재결합 속도가 충분히 내려가지 않기 때문에, 높은 변환 효율이 얻어지지 않는 경우가 있다.
이것에 의해, 국소 가열 처리된 상기 전극제 도포 부분은 완전히 소성됨과 아울러, 이 전극제 도포 부분에 포함되는 유리 프리트 성분이 질화규소막인 반사 방지막(3)과 반응하고, 분해하는 것을 이용하여, Ag 입자가 반사 방지막(3)을 관통하고, 에미터층(2)과 저저항으로 접촉하는 표면 전극(5)이 된다(파이어 스루법). 또한, 형성되는 표면 전극(5)의 저항률은 낮을수록 좋지만, 높더라도 5μΩ·cm 이하, 바람직하게는 3μΩ·cm 이하인 것이 바람직하다. 또, 실리콘(기판(1))과 표면 전극(5)의 전기적 접촉 저항은 실리콘 표면의 캐리어 농도, 즉 도펀트 농도와 전극 재료에 관계되고, 일반적인 Ag 전극의 경우, 실리콘 표면의 도펀트 농도는 적어도 1×1019cm-3 이상이 필요하며, 바람직하게는 5×1019cm-3 이상이 필요하다.
또, 이 전체 가열 처리에 의해, 이면 전극(4)과 기판(1)의 계면에 Al-Si의 전계층이 되는 BSF(Back Surface Field)층(6)이 형성된다.
상기 국소 가열 처리(공정(9a))와 전체 가열 처리(공정(9b))를 합쳐, 전극 소성(공정(9))이라고 한다. 또한, 여기서는 국소 가열 처리(공정(9a)) 이어서 전체 가열 처리(공정(9b))의 순서로 가열 처리를 행하는 예를 나타냈지만, 전체 가열 처리(공정(9b)) 이어서 국소 가열 처리(공정(9a))의 순서로 가열 처리를 행하도록 해도 된다. 즉, 상기 전극제 도포 후에 기판(1) 전체를 800℃ 미만의 온도로 가열하는 전체 가열 처리를 행하여 전극제 도포 부분을 어느 정도 소성하면서 에미터층(2)과 접촉하도록 반사 방지막(3)을 파이어 스루시키고, 이어서 상기 국소 가열 처리를 행하여 이 전극제 도포 부분을 완전히 소성하도록 한다. 이것에 의해서도 국소 가열 처리(공정(9a)) 이어서 전체 가열 처리(공정(9b))의 순서로 가열 처리를 행하는 경우와 동일한 효과가 얻어진다.
또, 기판(1)의 수광면측 전극제 인쇄·건조(공정(7))를 먼저 행하고, 이어서 비수광면측 이면 전극 형성(공정(6))을 행하도록 해도 된다.
이상의 제조 방법에 의하면, 전극의 소성이 종래보다 촉진되고, 배선 저항과 접촉 저항을 억제할 수 있음과 아울러, 장기 신뢰성이 개선되고, 또한 기판의 벌크 라이프타임 저하 및 표면 재결합 속도의 상승을 억제할 수 있고, 장기 신뢰성이 우수한 고효율의 결정계 태양 전지 셀을 얻을 수 있다.
또한, 이 예에서는 국소 가열 처리(공정(9a))와, 접합 분리 처리(공정(8))가 별개로 실시되는 예를 나타냈지만, 도 4에 나타내는 바와 같이, 레이저광을 사용한 접합 분리 처리로 함으로써, 동일한 레이저 가공기를 사용하거나 하여, 국소 가열 처리와 접합 분리 처리를 연속적으로 행하는 하나의 공정(9a')으로 해도 된다. 예를 들면, 레이저 가공기 스테이지에 고정한 기판(1)에 대해서 우선 상기 국소 가열 처리를 행하고, 계속해서 가공용의 파장으로 변경한 레이저광을 기판(1)에 조사하여 접합 분리 처리를 행하면 된다.
또, 본 실시형태에서는 수광면이 편면만, 즉 표면에만 반사 방지막 상에 전극제를 도포하여 소성 및 파이어 스루를 행하는 구성의 경우를 나타냈지만 이것에 한정되는 것은 아니며, 표리면 각각의 확산층 상에 반사 방지막을 형성하고, 또한 그 위에 전극제를 도포하여 각각 소성 및 파이어 스루를 행하는 양면 수광 타입의 태양 전지 셀에도 본 발명을 적용할 수 있다.
(실시예)
이하에, 실시예 및 비교예를 들어 본 발명을 더욱 구체적으로 설명하는데, 본 발명은 이들에 한정되는 것은 아니다.
[실시예 1]
이하의 순서로 태양 전지 셀의 샘플을 제작했다.
우선, 결정이 CZ법으로 제조된 보론 도프 p형 단결정, 애즈슬라이스 비저항 0.5~3.0Ω·cm, 면방위(100), 두께 200μm, 정방형 156×156mm의 실리콘 기판(이하, 기판)을 1000장 준비했다.
다음에, 이 기판을 40질량% 수산화나트륨 용액에 담그고, 대미지층을 에칭으로 제거하고, 이 기판을 3질량% 농도로 수산화나트륨과 아이소프로필알코올을 가한 수용액에 담그고, 웨트 에칭함으로써, 양면에 랜덤 텍스처를 형성시켰다.
다음에, 옥시염화인 분위기하, 870℃에서 기판을 2장 1세트로 비수광면끼리를 겹친 상태에서 열처리하고, 수광면에 인을 고농도 도핑하여 시트 저항 50Ω/□의 에미터층을 형성했다.
다음에, 불산으로 기판 표면의 인유리를 제거하고, 암모니아/과산화수소 혼합 용액으로 세정 후, 린스 세정하고 건조시켰다.
다음에, 상기 세정 후의 기판에 반사 방지막 겸 패시베이션막으로서 질화규소막을 플라즈마 CVD 장치를 사용하여, 수광면측 전체면에 막두께 90nm로 형성했다.
다음에, 기판(1)의 수광면측에 도 5에 나타낸 바와 같은, 버스바 전극(5a)용, 핑거 전극(5b)용의 패턴을 가지는 스크린 제판을 사용하여, 은을 주성분으로서 포함하고, 또한 Pb 프리계 유리 프리트(Bi2O3-B2O3-SiO2-CeO2-LiO2-NaO2계)를 첨가물로서 포함하는 전극 페이스트를 스크린 인쇄하고, 가열 온도 200℃에서 15분간 건조했다. 또한, 도 5의 패턴에 있어서의 핑거 전극(5b)용의 패턴의 개수는 78개, 길이가 154mm, 간격은 2.0mm, 개구 폭은 100μm, 버스바 전극(5a)용의 패턴의 개수는 3개, 길이 154mm, 간격은 38.5mm, 개구 폭은 1500μm로 했다.
다음에, 기판의 비수광면측에 은을 포함하는 전극 페이스트를 버스바부에 스크린 인쇄하고, 그 이외의 부분 전체면에 알루미늄을 포함하는 전극 페이스트를 스크린 인쇄하고, 200℃에서 15분간 건조했다.
다음에, 상기 전극 페이스트를 인쇄·건조시킨 기판에 대하여, 상기 수광면 핑거 전극용 패턴 부분 및 버스바 전극용 패턴 부분에, 레이저광을 조사하고 국소 가열 처리를 행했다. 이 때의 국소 가열 처리의 레이저 조건으로서, 출력 12.5W, 파장 355nm, 주파수 150kHz, 펄스 폭 13nm, 스폿 직경 50μm의 레이저광을 사용하고, 1000mm/sec의 스캔 스피드로 가공했다.
다음에, 상기 기판 외주로부터 0.5mm의 거리를 기판 외주를 따라 레이저광을 일주시키고, 레이저 어블레이션법에 의해 접합 분리 처리를 행했다. 이 때의 접합 분리 처리의 레이저 조건으로서는 출력 12.5W, 파장 532nm, 주파수 150kHz, 펄스 폭 13nm, 스폿 직경 25μm의 레이저광을 사용하고, 1000mm/sec의 스캔 스피드로 가공했다.
다음에, 가열 온도 760℃, 10초간의 피크부를 가지는 가열 프로파일로 기판을 전체 가열함으로써, 수광면 및 비수광면 전극을 동시에 형성했다.
[실시예 2]
실시예 1에 있어서, 레이저광에 의한 국소 가열 처리와 접합 분리 처리를 연속해서 행하고(각각의 레이저 조건은 실시예 1과 동일), 그 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 하여, 태양 전지 셀의 샘플을 제작했다.
[비교예 1]
실시예 1에 있어서, 국소 가열 처리를 행하지 않고, 접합 분리 처리 후에, 가열 온도 800℃, 10초간의 피크부를 가지는 가열 프로파일로 기판을 전체 가열함으로써, 수광면 및 비수광면 전극을 동시에 형성하고, 그 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 하여, 태양 전지 셀의 샘플을 제작했다.
이상과 같이 하여 얻어진 태양 전지 셀에 대해서, 스펙트럼 AM(에어 매스) 1.5글로벌의 의사 태양광을 조사하여 전류 전압 측정기로 전기 특성(개방 전압, 단락 전류, 곡선 인자, 변환 효율)을 측정했다. 그 결과를 표 1에 나타낸다.
고온에서 전체 가열에 의해 전극 소성 처리를 행한 비교예 1에 대하여, 레이저광의 국소 가열 처리와 저온의 전체 가열 처리에 의한 전극 소성 처리를 행한 실시예 1 및 2는 어느쪽도 개방 전압 및 단락 전류가 현저하게 상승하고, 곡선 인자는 동등 이상의 값을 나타냈다.
개방 전압 단락 전류 곡선 인자 변환 효율
평균값
(mV)		 표준편차 평균값
(mA·cm2)		 표준편차 평균값
(%)		 표준편차 평균값
(%)		 표준편차
실시예 1
(본발명)		 625.2 1.88 34.3 0.21 79.2 0.27 17.0 0.12
실시예 2
(본발명)		 625.7 1.98 34.1 0.19 79.3 0.26 16.9 0.11
비교예 1
(종래법)		 621.4 2.18 32.8 0.32 79.1 0.29 16.1 0.17
또한, 지금까지 본 발명을 도면에 나타낸 실시형태를 들어 설명해왔지만, 본 발명은 도면에 나타낸 실시형태에 한정되는 것은 아니며, 다른 실시형태, 추가, 변경, 삭제 등, 당업자가 생각이 미칠 수 있는 범위 내에서 변경할 수 있고, 어느 태양에 있어서도 본 발명의 작용 효과를 나타내는 한, 본 발명의 범위에 포함되는 것이다.
1…p형 실리콘 기판(반도체 기판)
2…에미터층(n형 확산층)
3…반사 방지막
4…이면 전극
5…표면 전극
5a…버스바 전극
5b…핑거 전극
6…BSF층

Claims (5)

  1. 적어도 수광면측에 에미터층을 가지는 구조의 pn 접합을 가지는 반도체 기판의 수광면측에 형성한 반사 방지막 상에 도전재 및 유리 프리트를 포함하고 피크 가열 온도 800℃ 이상의 열처리에 의해 도전재끼리가 결합하는 소성이 촉진되는 페이스트상의 전극제를 도포하는 공정과, 상기 전극제 도포 부분에만 레이저광을 조사하여 상기 도전재의 적어도 일부가 서로 결합하는 소성을 행함과 아울러 반사 방지막을 관통하는 파이어 스루에 이르지 않을 정도로 가열하는 국소 가열 처리, 이어서 상기 반도체 기판 전체를 800℃ 미만의 온도로 가열하여 전극제 도포 부분을 완전히 소성하면서 반사 방지막을 관통하는 파이어 스루에 이르는 전체 가열 처리의 순으로 행하여 상기 전극제 도포 부분을 소성하여 도전재끼리를 결합시킴과 아울러 반사 방지막을 관통시켜 에미터층과 접촉하는 전극을 형성하는 전극 소성 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양 전지 셀의 제조 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 전체 가열 처리에 있어서의 피크 가열 온도가 600~780℃인 것을 특징으로 하는 태양 전지 셀의 제조 방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 국소 가열 처리의 레이저광의 파장이 300~500nm인 것을 특징으로 하는 태양 전지 셀의 제조 방법.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 국소 가열 처리와, 레이저광을 사용하여 pn 접합을 분리하는 처리를 연속적으로 행하는 것을 특징으로 하는 태양 전지 셀의 제조 방법.
  5. 삭제
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