TW200931672A - Solar battery cell - Google Patents

Description

200931672 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明是有關於一種太陽電池單元（s〇lar batte cell) 〇 【先前技術】 • 先前的矽結晶系的太陽電池單元，如圖3的概略圖（剖 面圖）所示，其構成如下：結晶矽基板由η層1〇2、ρ ^ ❹ 103、以及Ρ層104而構成’上述Ρ+層104由來自鋁層105 的銘原子擴散而成，在結晶石夕基板的受光面上設置著抗反 射膜101以抑制所照射的光的反射，並且將作為外部取出 用的導線的表面標記（tab)線20卜與用以將向外部的電 力，出的單元電極106藉由悍錫（solder) 310而連接並設 置著，且在結晶矽基板的反受光面上設置著鋁層105、背 面銀電極107及背面標記線202。 在太陽電池單元的反受光面上，為了抑制反受光面側 ❹ 所產生的電由於電阻的損耗（loss)而減少，而廣範圍地 設置著鋁層105。由於通常用作背面標記線2〇2的銅與鋁 層105難以電性連接，故而為了使由鋁層1〇5所發出的電 ‘集中而配置背面銀電極1〇7。然而，對於背面銀電極而言， 為了確保密著性而設置著無鋁的部分，在此無鋁的部分上 形成背面銀電極107。該背面銀電極1〇7與背面標記線2〇2 的連接是利用焊錫310來進行的。 為了達成使4型化後的石夕晶圓（silic〇n wafer )不破損 勺目的因而減小“ s己線的熱膨脹係數，而提出了芯導體 4 200931672 上具備鑛膜導體（c〇atedc〇nduct〇r)的 標f己線（例如，參日g A 士蜜4丨 蟪Mi#/、、本專利特開〇〇4-204256號公報）。 與仏⑽的連接部分成為必需具有舰部分的構成。 r另Π’ —種減少高價材料的使用、簡化製造製程 (process )的輕量太陽雷咏留 冰描w η ] 電早疋(刪)或者輕量太陽電 '、、、 11 e )被提出（例如，參照本專利特 2005-101519號公報）。 令哥π行间 在日本專利特開2〇〇4_2〇4256號公報中，作為減小熱 膨服係數、且抗腐钱性優昱的#〜治 …、 肉域r生馒異的私s己線，必須使用銀來作為 为面電極。 雷、、,ί曰St寺開2〇_19號公報中所揭 二'二二 ，使用了具有各向異導電性的薄膜狀接 耆劑來代替焊錫’但必須使祕來作騎面電極。 Ο 在上述先前的太陽電池單元中，如圖3所示，在背面 銀電極107附近並無銘層因而並未形成ρ+層刚，因此作 為發電元件成為不_職，對於發紐率方面亦不利。 而且’ $知方法中，使用焊錫31〇來進行背面標記線 202與背面銀電極107的連接，需要26〇t^右的熱。此時， 結晶石夕基板與=為標記線材料的銅之間由於熱膨脹係數的 差異’而會在單元上產生鍾屈且容易裂開，導致降低良率 (yield rate ) ° 再者’於結晶石夕基板的反受光面上必須使用高價銀來 作為電極材料。 【發明内容】 5 200931672

供-輕上述問題而完成的，其目的在於提 :種τ“發電效率、進而降低構件成本的太陽電池J 本發明者等人為了解決卜 β 究，其結果發現，藉由使用樹；^课；1而進行了積極的研 來進彳于昔使用树知糸的導電膏或者導電薄臈 =::::==，，的部分 可解決上述問題。 、、翹屈、裂開消失，從而 亦即，本發明為如下所示。 結晶池單元包括：結晶梦基板；形成在該 接二^ ^ "面上的外部電力取出用的單元電極；連 ===標:=上述_基板之 ;述太陽?池單元的特徵在於 ❹ 行=上3=藉由樹脂系的導電膏或者導電薄膜而進 光面上 同樣地形成於上述結晶石夕基板的反受 本發明的太陽電池中，較好的是， ::元電極的連接亦藉由樹脂系的導電膏膜 ^發明可提供一種不會造成元件構造的浪費 “發電效率、進而降低構件成本的太陽電鱗元。曰 兴每^讓本發明之上述特徵和優點能更明_懂，下文特 舉只施例，並配合所附圖式作样細說明如下。 文特 6 200931672 c 【實施方式】 本發明的太陽電池單it是使用了結晶梦基板的太陽 電池。 本發明的太陽電池單元如圖】所示，其特徵在於：包 括作為結晶石夕基板的η層102、p層1〇3、及p+層1〇4，且 ❹ 包括形成在結晶碎基板的受光面（表面）上的抗反射膜 =、以及形成在結晶⑦基板的反受光面（背面）上的作為 月面電極的铭層105，作為背面電極的銘層1〇5盘背面標 =202的連接是使用樹脂系的導電膏或者導電薄膜則 導電本，中’使用樹脂系的導電膏或者 =’、、Ρ將月面“$線202向銘層1G5直接連接， ^此^光面上無需具有銀電極，可在一個面上設置銘 ΐ改上亦形成著p+層，從而料的内部構造 机置發明的太陽電池單元無需在反受光面上 °又置回彳員銀電極，因此可降低成本。 進而’背面標記線202與作為背面雷梅 ==脂系的導電膏或者導;;==的 靴疋〜靴錫|進订，错此，使連接所需的溫度降低至 且可高良率化如上所述，可減少單摘触、裂開， 電極上’用簡向外部的電力取出的單元 行，喻亦可使用焊錫-來進 的導電膏或者導電替焊錫，而是使用樹脂系 寄賴301來進行外部電力取出用的單元 7 ❹ ❹ 200931672 電極106與表面標記線2〇1的連接。 本毛明的使用了結晶;^的太陽電池單元 的反受光面上形成著使用 在P曰 極，在本發明中，由於益需層是背面電 iA c > (P tteming)，從而能夠在 D # 103 羡地成膜’而可形成實體膜(二)。 =反ί:=ΐΓ燒而使財中_向著結晶石夕基 板的反又先面侧的發中擴散，從而能夠 光面的整個面上同樣地形成作為改善發電能力的背面場; (Back Surface跡BSF)層的ρ、力的月面场效 值降的整個面上設置標記線，而使得電阻 以及^造==太陽電池單元可適用於太陽電池模組 作為本發_太陽電池單元中所使㈣樹 電貧，可列舉將金屬粒子、薄片狀金屬 _ ¥ 低溶點焊錫粒子等的導電物料目胁仙膠粒子、 物、熱固性丙烯酸樹脂組成物等的樹脂卿^=且〇〇成〇 的體積比比例混合而成的物質。 而且’作為獅㈣導電_，可縣將 =片狀金屬、鍍金屬塑膠粒子、低炫點焊錫粒子、碳粒子 2導電物質相對於熱固性環氧樹脂組成物、熱固 ^脂組成物等的麟⑽，以1〜1_的體積比比例: 合而成的物質加工為薄膜狀者。 8 200931672 作為金屬粒子，可列舉鎳、銀、金等的金屬粒子。作 為薄片狀金屬，可列舉鎳、銀、金等的金屬的薄片。作為 鍍金屬塑膠粒子的鍍金屬，可列舉鍍鎳、鍍銀、鍍金等了 作為塑膠，可列舉聚苯乙烯（p〇lyStyrene )、聚乙烯 (polyethylene)、聚丙烯（p〇iypr〇pylene)、聚氨基甲酸酯 (polyurethane )、聚丙烯酸等。 曰

❹ 作為低熔點焊錫粒子，可列舉熔點為15〇1或 以下的SnAgCu等。 一 ° ”，為其中較佳的導電物質，可列舉作為金屬粒子的 粒子等。 、 較好的是，藉由使用上述樹脂系的導電膏或者導 膜來，行背面電極與背面標記線的連接，更好的是，進而 進行單元電極與表面標記線的連接，藉此可將連 對於本發明的太陽電池單元中所❹的樹脂系的導 用、樹脂系的導電薄膜，可列舉可獲得的日立 I份有限公司製造的黏晶膏（DieBondpaste)「ΕΡ=Α1* ^ fllm) rHIATTCHj ^lj ' ^ 面fir明的太陽電池單元中，作為背面電極的銘層盘背 :。己線的連接使用上職脂㈣㈣f或料 可=署，此無需設置用以集電的f面銀電極’銘層H 叹置在結晶縣板的反受光面之此面上。更佳的構^ 9 ❹ ❹ 200931672 線的連接亦使用上述輯的導 電池抑❹料㈣科^的太陽 t二月2太陽電池單元例如可按照如τ方式而製造。 m ·Π孝）切片（咖e)製成而厚度為100 " 旦H。㈣厚的p型石夕基板，利用數〜2。(重 ，百刀比）的氫氧灿、碳酸氫鱗將絲 除去1G ㈣厚度之後，在“ =Π订、向異性钱刻（aniS〇tr〇PiC etChing ) ’從而形成 诗exture構造’其中上述溶液是 f溶液中以制0.1㈣〜2〇壤的方式來添加i = 77ylalcohol’iPA)而成的。接著，在磷醯氣 ’ PQa3) '氮、氧的混合氣體環 兄下800 C〜900 C進行數十分鐘的處理，從而在受光面 上同樣，形成膜厚為_ _〜〇4 型層。 接著，在η型層的受光面上以相同的厚度（膜厚為％ 〜200·)形成氮化賴或者氧化鈦料來作為抗反射 膜。於形成氮切膜的情形下，利用電漿化學氣相沈積 (chemical vapor deposition ^ CVD) > (spattering) ^ 真空黑鐘（vacuum evaporation)等來進行成膜，而且，在 形成氧化鈦膜的情況下，利用電漿CVD、濺鍍、直处 等來進行成膜。 其次’為了在受光面（表面）上形成單元電極，而利 10 200931672 用網版印刷法（screen print meth〇d)，將單元電極用的銀 賞附著在結晶矽基板的受光面上並加以乾燥。此時，單元 電極用膏形成在抗反射膜上，電力取出用雜粗的電極線 (稱作「匯流排（busbar)」)、與在整個表面上延伸的較細 的電極^ (稱作「指狀物（finger)」）均藉由印刷法而形成。 接著，與受光面側相同，將背面電極用鋁膏印刷在址 晶石夕基板的反受光面（背面）上並加以乾燥，從而使^ 同樣地成膜在反受光面上（膜厚為1〇 #m〜2〇〇㈣）。 此處，使用的銀膏、鋁膏，可使用電極形成中所使用 的通常的貧（例如，日本專利特開2〇〇8_15〇597號公報、 曰本專利特開2008-120990號公報、日本專利特開 2〇〇8-1_4號公報、日本專利特開2〇08-186590號公報、 曰本專利特開2007-179682號公報、日本專利特開 2008-85469號公報等中所例示的膏）。 s繼而，對單元電極、背面電極進行煅燒，從而完成了 太陽電池單元。當在6G(rc〜9⑻。c的溫度範_進行數分 鐘的緞燒時’則反受光面她膏中_往結晶⑦基板的反 f光面側㈣中擴散’從而形成了作為改善發電能力的 =SF (Back Surface Field)層的p+層。本發明的太陽電池

單元中’無需4置背面銀電極，因此可最大限度地設置BSF 層。 ⑧接著是模組工程，反受光面的相同的背面 電極（銘層） ，標魏的連接是使關脂系的導f膏或者繼系的導電 薄膜來進㈣。作為連接方法，預先將半固化狀態的樹脂 11 ❹ ❹ 200931672 系的導電膏或者導電薄膜臨時附在標記線上，在 面兩個面上同時對單元電極與表面標記線、背面電極2 面標記線進行熱壓接。此時的溫度為15(TC〜18〇t：。一用 對於受光面的單元電極（銀電極）而言 你 =進行解元電極與標記_連接，但用^ ，與標記線的連接相同，使用樹脂系 薄膜來進行連接。 〒电@及者導電 本發明的太陽電池單元中所使 施了防腐鱗理的銅帶（ribbGn) 線可使用實 實施例 二下’ 實關來對本發明進行詳細 發明並不限定於此。 1一 + (實施例1) 以下表示本發明的太陽電池單元的製造工程。 ，用輯錠切片而成的厚度為350 _厚的P型石夕基 ^ 5 wt/t)的氫氧化鈉或碳酸細將#表面的變質層 =，1 厚度讀，在如下麵巾進行各向異性餘 曲^=成紋理構造’其中上述溶液是在相同的鹼性低 很度^中以達到5 wt%的方式添力口 IPA (異丙醇）而成。 以如t者，械酿氣（P〇Cl3)、氮、氧的混合氣體環境下， 膜&進订3〇分鐘的處理，從而在受光面上同樣地形成 膜尽、力為0.2 # m的η型層。 =，利用電裝CVD法而在η型層的受光面上以相 σ、旱又（膜厚為G.12 /zm)形成氮化㈣的抗反射膜。 12 200931672 c 其次，利用網版印刷法來使單元電極用銀膏附著並加以乾 燥。此時，單元電極用膏形成在抗反射膜上，電力取出用 的較粗的電極線（稱作「匯流排」）與在整個受光面上延伸 的，細的電極線（稱作「指狀物」）均藉由印刷法而形成。 接著，與受光面側相同’亦將背面電極用鋁膏印刷在反受 光面側並加以乾燥，從而使鋁膏同樣地成膜在反受光面上 (膜厚為50 # rn )。 ❹ 繼而，對電極進行煅燒，從而完成了太陽電池單元。 乂 800 C進行10分釦的锻燒，反受光面側鋁膏中的鋁往結 晶石夕基板的反受光面侧_中擴散，而形成了作為改善發 電能力的 BSF (Back Surface Field)層的 P+層。 接著’對於受光面的單元電極（銀電極）與表面標記 f的連接、反受光面的同樣的作為f面電極_層與背面 標記線的連接而言，是預先將半固化狀態的樹脂系的導電 薄^(曰立化成工業公司製造，製品名：CF-105)臨時附 在心η己線上，在表面及背面兩個面上同時以18〇它對單元 電極與表面標記線、背面電極與背面標記線進行2〇秒鐘的 熱壓接，從而獲得如圖2所示的太陽電池單元。 (比較例1 ) 使用從鑄錠切片而成的厚度為350 厚的ρ型矽基 板，利用5 wt%的氫氧化鈉或碳酸氫鈉將矽表面的變質層 除去」〇 //m厚度之後，在如下溶液中進行各向異性蝕 =，攸而形成紋理構造，其中上述溶液是在相同的鹼性低 浪度溶液中以達到5 wt%的方式添加IpA (異丙醇）而成。 13 200931672 以在=氯（削3)、氮、氧的混合氣體環境下 膜厚約二在受光面上同樣地形成 q u //m的n型層。 進而，藉由電漿CVD法而在n划呙& c > 相同的厚度(膜厚為012 "m)來形面上以 膜。其次，利肖·碎膜的抗反射 並加以乾鮮。印刷法而使表面單元電極用銀膏附著 電力取出面料電_膏形成在抗反射膜上， 光面上延伸的較細的電極線(二個受 法而形成。 知狀物」）均藉由印刷 反受in受光面側相同’亦將㈣電極用財印刷在 此虚雜 乾燥，從㈣成解為5G㈣的膜。 面標記線與作為背面電極的銘層的電性 膏而形成銀2 部分，且在祕_部分上使用銀

4、接著，對電極進行煅燒，從而完成了太陽電池單元。 右以800 C進行5分鐘的煅燒，則反受光面侧鋁膏中的銘 向著結晶矽基板的反受光面側的矽中擴散，而形成了作為 改善發電能力的BSF (Back Surface Field)層的p+層。因 此，在無鋁的部分無法獲得上述構造，因此引起該部分的 效率降低。 接著是模組工程，將鍍有焊錫的平坦的銅線、亦即表 面標記線載置在單元電極上，使用燈加熱器（丨amp heater)、熱風來連接單元電極與表面標記線。此時的溫度 14 200931672 為26(TC左右。而且，. 鋁的連接，因此在反成ί中，難以進行背面標記線與 _主4 在文光面上必需銀電極。和表面單元電 的連接同樣，將鑛有焊錫的平坦的銅線(背 連：元電極與極上，使用燈加熱器、熱風來 的銀: ：f晶矽系的太陽電池單元中，在反受光面 ❹ 成著，層，因此作為發電元件成為不 右的敎了而“纟於電極與標記線的連接需要260£5(:左 的差里、’合二Γ作為標記線材料的銅之間由於熱膨脹係數 而陽電池單元中產伽，且容易裂開，從 是為’實施例1中所示的本發明的太陽電池單元 II f至上述問題而完成的，其目的在於不會造成發電 本。此外Β ^發電率，進而降低構件成 現高良率化。知電池單元馳屈、裂開，從而可實 [產業上的可利用性] 明可提供—種不會造成發電树構造的浪費、藉 電效率、進而降低構件成本的太陽電池單元。曰 本♦明=發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定 之+具有通常知識者，在不脫離 發明之保護範圍當視後附之中請專利:二本 35 200931672 【圖式簡單說明】 圖1是本發明的太陽電池單元以及標記線的構造圖 (剖面）。 圖2是本發明的太陽電池單元以及標記線的構造圖 (剖面）。 圖3是習知型的太陽電池單元以及標記線的構造圖 - (剖面）。 ^ 【主要元件符號說明】 η 101 :抗反射膜 102 : η層 103 : ρ層 104 : Ρ+層 105 :鋁層 106 :單元電極 107 :背面銀電極 201 :標記線 ❹ 202:背面標記線 301 :導電薄膜 310 :焊錫 16

Claims (1)

1. 200931672 七、申請專利範圍： 】·一種太陽電池單元，包括： 一結晶矽基板； 草元電極，形成在該結晶梦基板的受光面上，且該 單元電極為外部電力取出用； —表面標記線，連接於該單元電極； Ο 、~背面電極，形成在上述結晶矽基板的反受光面上； 以及 一背面標記線，連接於該背面電極， 該背面電極同樣地形成 系料其電中膏===標記線的連接是藉由樹脂 在°亥、、、σ晶石夕基板的反受光面上。 2.如申請專利範圍第1項 该表面榡記線盥 之太％電池單元，其中 Ο 或者導電薄膜㈣L的連接是藉由樹脂系的導電膏 17