TW201906187A - 太陽能電池及其製造方法、及太陽能電池模組 - Google Patents
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Abstract
本發明提供一種具備圖案狀之金屬電極(111)之太陽能電池(200)。太陽能電池(200)之金屬電極(111)具備與透明導電層(51)相接之第一鍍覆金屬層(61)、及設置於上述第一鍍覆金屬層上之第二鍍覆金屬層(62)。於透明導電層上之未設置金屬電極之區域，設置有透明樹脂層(91)。金屬電極具有自表面側朝透明導電層側於厚度方向上前端變細之剖面形狀。透明樹脂層之壁面與金屬電極相接，透明樹脂層之壁面與基板面所成之角為30°以下。
Description
本發明係關於一種太陽能電池及其製造方法、及太陽能電池模組。
太陽能電池係藉由將利用對具有半導體接面之光電轉換部之光照射所產生之載子(電子及電洞)經由設置於光電轉換部之表面之金屬電極取出至外部電路而進行發電。於太陽能電池之受光面，為了降低遮蔽損耗而將金屬電極形成為圖案狀。作為金屬電極之圖案，典型而言存在包含指狀電極及匯流電極之網格圖案。存在亦於背面側，與受光面同樣地形成圖案狀之金屬電極之情形。
作為圖案狀之金屬電極之形成方法，通常為將銀漿進行網版印刷之方法。然而，銀漿存在材料價格高，或包含樹脂材料而導致電極之電阻率較高等課題。以金屬電極之材料成本之降低及電阻率之降低等為目的而開發出藉由鍍覆法形成金屬電極之方法。
例如，於專利文獻1中記載有如下之例：於透明導電層上之整面塗佈光硬化性樹脂之後，藉由光微影法於樹脂層之特定區域形成開口，且於開口下露出之透明導電層上，藉由鍍覆法形成金屬電極。專利文獻1中，作為金屬電極，藉由電鍍形成有厚度5 μm之Ni層、厚度10 μm之Cu層、及厚度2 μm之Ni層。
於專利文獻2中記載有如下之例：於透明導電層上之整面貼合樹脂膜之後，藉由光微影法於樹脂膜形成開口，且於開口下露出之透明導電層上，藉由鍍覆法形成金屬電極。專利文獻2中，作為金屬電極，藉由無電解鍍覆形成厚度1 μm之Ni層之後，於其上藉由電鍍形成Cu層，並以Cu層較抗蝕劑之表面變薄之方式調整厚度，防止Cu層自樹脂膜之表面朝寬度方向突出，抑制電極寬度之增大。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]WO2012/029847號國際公開小冊子 [專利文獻2]日本專利特開2014-103259號公報
[發明所欲解決之問題]
專利文獻1及專利文獻2中，為了於樹脂層或樹脂膜之金屬電極形成區域設置開口而利用光微影法。光微影法因步驟複雜而無法充分地享受鍍覆法之成本降低效果。鑒於上述情形，本發明之目的在於提供一種能夠以更簡單之製程形成圖案狀之金屬電極之太陽能電池。 [解決問題之技術手段]
太陽能電池係於包含半導體基板之光電轉換部之主面上，具備透明導電層及金屬電極。金屬電極包含平行地延伸之複數個指狀電極。金屬電極亦可更包含與指狀電極正交之匯流電極。金屬電極包含：與透明導電層相接之第一鍍覆金屬層、及設置於第一鍍覆金屬層上之第二鍍覆金屬層。例如，第一鍍覆金屬層為鎳層，第二鍍覆金屬層為銅層。於第一鍍覆金屬層與第二鍍覆金屬層之界面上，亦可形成鎳與銅之合金。
於透明導電層上之未設置金屬電極之區域，設置有透明樹脂層。於與指狀電極之延伸方向正交之剖面上，透明樹脂層之壁面與指狀電極相接。指狀電極具有自表面側朝透明導電層側於厚度方向上前端變細之剖面形狀。透明樹脂層之壁面係與基板面所成之角為30°以下。指狀電極於透明導電層上與透明樹脂層之壁面相接即可，且於金屬電極之表面部分，金屬電極之側面亦可不與透明樹脂層相接。
指狀電極之厚度較佳為10~30 μm，第一鍍覆金屬層之厚度較佳為50~1000 nm。透明樹脂層之厚度較佳為指狀電極之厚度之0.5~2倍。透明樹脂層之厚度例如為5~30 μm。
具有開口之透明樹脂層例如藉由網版印刷而形成。於網版印刷後且於形成第一鍍覆金屬層之前，亦可進行透明樹脂層之熱硬化或光硬化。第一鍍覆金屬層及第二鍍覆金屬層係藉由電鍍而形成。於形成第二鍍覆金屬層之後，亦可進行加熱退火處理。 [發明之效果]
根據本發明，可以簡單之步驟於太陽能電池之受光面側及/或背面側形成圖案狀之金屬電極。
圖1係表示太陽能電池之一實施形態之模式性剖視圖，圖2係太陽能電池之第一主面(受光面)之俯視圖。太陽能電池200於包含半導體基板45之光電轉換部40之第一主面上，具備第一透明導電層51，且於該第一透明導電層51之上具備圖案狀之金屬電極110(111、121)。金屬電極110包含平行地延伸之複數個指狀電極111。於圖2所示之形態中，以與指狀電極正交之方式設置x方向上延伸之3根匯流電極112，且指狀電極111與匯流電極112構成網格狀之圖案電極110。
第二主面之金屬電極既可為與第一主面相同之圖案狀，亦可設置於第二主面之整面。於第二主面之金屬電極為圖案狀之情形時，圖案之形狀可與第一主面相同或不同。太陽能電池之背面側因與受光面側相比遮蔽損耗之影響較小，故亦可增大背面側之金屬電極形成區域之面積。例如，亦可藉由將背面側之指狀電極之根數設為受光面側之1.5~3倍左右而使背面側之金屬電極之形成面積相對增大。
光電轉換部40具有pn接面或pin接面。圖1所示之太陽能電池200係所謂異質接面太陽能電池。異質接面太陽能電池之光電轉換部40具有導電型結晶矽基板45、及於導電型矽系薄膜41、42之間所形成之pn接面。作為導電型結晶矽基板45，亦可使用n型結晶矽基板與p型結晶矽基板之任一者。根據矽基板內之載子壽命之長度，較佳為n型單晶矽基板。根據藉由光捕捉而提高入射光之利用效率之觀點，較佳為於矽基板之表面設置高度為0.5~5 μm左右之凹凸構造(未圖示)。
於矽基板45之第一主面設置有第一導電型矽系薄膜41，於第二主面設置有第二導電型矽系薄膜42。該等導電型矽系薄膜41、42係其中一者為p型，另一者為n型。於異質接面太陽能電池中，於受光面側之異質接面為相反接面之情形時，存在光載子之分離回收效率提高之傾向。因此，使用n型結晶矽基板作為矽基板45之情形時，較佳為作為受光面之第一主面側之第一導電型矽系薄膜41為p型，第二主面之第二導電型矽系薄膜42為n型。該等導電型薄膜之膜厚為2~20 nm左右。
於異質接面太陽能電池中，較佳為於矽基板45與導電型矽系薄膜41、42之間設置有本徵矽系薄膜43、44。藉由於矽基板45之表面設置本徵矽系薄膜43、44，而將矽基板45之表面缺陷終止，從而太陽能電池之輸出提高。該等矽系薄膜例如可藉由電漿CVD(chemical vapor deposition，化學氣相沈積)法而製膜。
異質接面太陽能電池於第一導電型矽系薄膜41上具備第一透明導電層51，且於第二導電型矽系薄膜42上具備第二透明導電層52。作為透明導電層51、52之材料，可使用氧化銦錫(ITO)等導電性金屬氧化物。透明導電層之膜厚為20~120 nm左右。包含金屬氧化物之透明導電層例如可藉由MOCVD法或濺鍍法而製膜。
藉由於矽基板上形成矽系薄膜及透明導電層，而如圖3A所示獲得於光電轉換部40之第一主面上具備第一透明導電層51且於第二主面上具備第二透明導電層52之基板11。如圖3A所示，較佳為於基板11之周緣未設置透明導電層51、52，且透明導電層51、52之外周緣51e、52e位於較基板11之外周緣更靠內側。例如，若以遮罩覆蓋基板之周緣之狀態下製膜透明導電層，則於基板之周緣不形成透明導電層。於整面設置透明導電層之後，亦可藉由蝕刻等而去除周緣之透明導電層。
以下，參照圖3B~D，對透明樹脂層及指狀電極形成於基板之第一主面上進行說明。藉由於基板11之第一主面上設置具有開口9a之透明樹脂層91，可獲得圖3B所示之被鍍覆基板12。開口9a設置於與電極之圖案形狀對應之位置。如圖2所示，於形成包含指狀電極111及匯流電極112之網格狀之金屬電極之情形時，形成與該等金屬電極之圖案對應之網格狀之開口。
具有開口9a之透明樹脂層91係藉由印刷法而形成。圖案之形成較為容易，故較佳為網版印刷。於網版印刷中，使用將與開口9a對應之部位之網眼開口堵塞之網版印刷版。於網版印刷中，因被印刷之樹脂溶液流動，故如圖3B所示，於與開口9a相接之緣部，透明樹脂層91之壁面成為曲面狀。透明樹脂層之與開口9a相接之緣部之壁面之傾斜角度通常為30°以下。厚度t之透明樹脂層之壁面之傾斜角度係厚度為一半(t/2)之位置之壁面之切線與基板面所成之角θ。
設置於指狀電極111形成區域之開口9a之寬度w1
較佳為10~100 μm，更佳為15~50 μm。因樹脂溶液流動，故開口9a之寬度w1
小於網版印刷版之非印刷區域(網眼開口被堵塞之區域)之寬度。尤其於指狀電極形成區域形成開口之情形時，印刷區域(透明樹脂層形成區域)之寬度w2
大於開口寬度w1
，進行印刷之樹脂溶液之量較多，故樹脂溶液容易擴散，開口9a之寬度w1
容易變小。因此，較佳為考慮樹脂溶液之黏度或搖變性等，以確實地形成開口9a之方式調整印刷寬度。
透明樹脂層91係作為鍍覆金屬電極形成時之遮罩發揮功能。又，透明樹脂層91亦可作為完成後之太陽能電池之表面之保護層發揮功能，故較佳為具有透光性並且膜強度較高。為提高膜強度及對於酸等之化學穩定性，透明樹脂層較佳為熱硬化性或光硬化性。透明樹脂層91係例如藉由將室溫(25℃)下之溶液黏度調整為70~120 Pa∙s左右之範圍後之丙烯酸系樹脂溶液印刷於透明導電層上而形成。
於構成透明樹脂層91之樹脂材料為熱硬化性或光硬化性之材料之情形時，較佳為於藉由網版印刷等將樹脂溶液印刷於透明導電層51上之後且於藉由鍍覆形成金屬層之前，將透明樹脂層硬化。
透明樹脂層91較佳為厚度t為可均勻地被覆除鍍覆金屬區域(開口9a)以外之透明導電層之程度之大小。於矽基板45之表面設置有凹凸構造之情形時，為確實地被覆凸部之前端，透明樹脂層之厚度t較佳為基板之凹凸高度之2倍以上。透明樹脂層之厚度t較佳為5 μm以上，更佳為8 μm以上。若透明樹脂層91之厚度過大，則印刷時溶液之擴散範圍變大，隨之，開口9a之寬度w1
變小，故存在產生指狀電極之線變細或斷線之情形。又，若透明樹脂層91之厚度過大，則存在因透明樹脂層之光吸收導致之損耗變大，從而太陽能電池之電流量下降之情形。因此，透明樹脂層91之厚度t較佳為30 μm以下，更佳為20 μm以下，進而較佳為15 μm以下。將厚度最大之部位(印刷區域之中央部)之自透明導電層51之表面至透明樹脂層91之表面為止之距離設為透明樹脂層91之厚度t。於基板上設置有凹凸構造之情形時，將自透明導電層51之凹凸之凹部分至透明樹脂層91之表面為止之距離設為透明樹脂層91之厚度t。
透明樹脂層91較佳為於基板第一主面之周緣，覆蓋透明導電層51之外周緣51e。由透明樹脂層91覆蓋透明導電層51之外周緣，不使透明導電層51露出，藉此可防止多餘之鍍覆金屬層朝向基板之周緣及側面析出。以透明導電層51之外周緣51e位於較基板11之外周緣更靠內側之方式形成透明導電層51，且將透明樹脂層91印刷至較透明導電層51之外周緣51e更靠外側，藉此，透明導電層51之外周緣51e被透明樹脂層91覆蓋。
被鍍覆基板12中，於透明導電層51上設置有透明樹脂層91，且於透明樹脂層91之開口下露出透明導電層51。於透明樹脂層91之開口下露出之透明導電層51上，藉由電鍍而使第一鍍覆金屬層61析出(圖3C)。於第一鍍覆金屬層61上，藉由電鍍而使第二鍍覆金屬層62析出，藉此，於透明導電層51上形成具備第一鍍覆金屬層61與第二鍍覆金屬層62之指狀電極111(圖3D)。指狀電極111之厚度d為10~30 μm。若指狀電極之厚度d為10 μm以上，則可使指狀電極低電阻化。若指狀電極之厚度d為30 μm以下，則可抑制指狀電極朝寬度方向擴大，降低遮蔽損耗。
與透明導電層51相接地具備第一鍍覆金屬層61且於該第一鍍覆金屬層61之上具備第二鍍覆金屬層62之指狀電極中，第二鍍覆金屬層62成為指狀電極延伸方向之電流之主路徑。於透明導電層51與第二鍍覆金屬層62之間設置第一鍍覆金屬層61，藉此，接觸性提高。尤其藉由電鍍Ni而形成第一鍍覆金屬層61，且於該第一鍍覆金屬層61之上藉由電鍍Cu而形成第二鍍覆金屬層62，藉此，可獲得與透明導電層51之接觸性良好且低電阻之指狀電極。第一鍍覆金屬層61亦可具有抑制第二鍍覆金屬層62中之金屬向透明導電層51遷移之作用。
於第二鍍覆金屬層62上，亦可進而設置其他鍍覆金屬層。例如，為抑制Cu自第二鍍覆金屬層62擴散，亦可設置Ni、Sn、Ag等。第二鍍覆金屬層62上之金屬層亦可藉由電鍍及無電解鍍覆(包含置換鍍覆)之任一者而形成。
根據提高與透明導電層51之接觸性之觀點，第一鍍覆金屬層之厚度d1
較佳為50~1000 nm，更佳為60~500 nm。第二鍍覆金屬層之厚度d2
較佳為10~30 μm，更佳為12~25 μm。d2
/d1
較佳為10~300倍，更佳為15~200倍，進而較佳為20~100倍。
藉由電鍍而析出之金屬層存在因鍍覆時距饋電點之距離不同等而產生部位導致之厚度不均之情形(例如，參照日本專利特開2014-232775號公報)。上述金屬層之厚度為基板面內中央部處之測定值。於金屬電極為包含指狀電極與匯流電極之網格狀之情形時，於2個匯流間之中央部分測定指狀電極之厚度即可。
於藉由光微影法而於樹脂層形成開口之情形時，與開口相接之緣部之樹脂層成為傾斜角為大致90°之豎立壁面。另一方面，若藉由網版印刷而於塗佈透明樹脂層時形成開口，則透明樹脂層91之緣部之壁面成為傾斜角θ為30°以下之曲面。於透明樹脂層91之緣部之厚度較小，且具有曲面狀之壁面之情形時，與透明樹脂層之緣部為豎立壁面之情形相比，緣部(指狀電極之附近)處之透明樹脂層之厚度較小，故存在使透明樹脂層之光吸收降低、對太陽能電池之光取入量增加之傾向。
於電鍍中，金屬自成為鍍覆起點之透明導電層51表面各向同性地生長，故金屬沿著透明樹脂層91之壁面生長，指狀電極111成為自表面側朝向透明導電層51側於厚度方向上前端變細之剖面形狀。於矽基板45在表面具有凹凸構造之情形時，於透明樹脂層91之緣部之厚度較小之部分，於透明樹脂層91之表面容易形成受到矽基板45之形狀影響之凹凸。因此，於指狀電極111(第一鍍覆金屬層61)與透明樹脂層91相接之部分，產生由透明樹脂層之凹凸引起之固定效應，從而存在指狀電極111之密接性提高之傾向。
若鍍覆金屬遍及厚度方向之整體各向同性生長，則如圖4A所示，指狀電極之第一鍍覆金屬層61及第二鍍覆金屬層62遍及厚度方向之整體成為側面與透明樹脂層91相接之剖面形狀。若第二鍍覆金屬層以指狀電極之側面與透明樹脂層之壁面遍及厚度方向之整體地相接之方式各向同性生長，則存在指狀電極之寬度增大，遮蔽損耗變大之情形。透明樹脂層91之與緣部相距之厚度較大之區域中，難以形成繼承矽基板45之表面形狀之凹凸，從而無法期待指狀電極與透明樹脂層之間之固定效應。因此，較佳為抑制電極寬度之增加。為了抑制電極寬度之增加，如圖4B所示，較佳為於指狀電極之表面部分(圖中之虛線以上之部分)，以第二鍍覆金屬層62之側面62e不與透明樹脂層91相接之方式，使第二鍍覆金屬層62生長。
例如，以金屬於厚度方向上選擇性地生長之方式實施各向異性鍍覆，藉此，可以側面不與透明樹脂層91相接之方式形成第二鍍覆金屬層62。作為實現各向異性鍍覆之方法，存在使電流密度階段性上升之步進法、及以毫秒為單位反覆進行電源之接通/斷開且瞬間(脈衝性)地提高電流密度之脈衝鍍覆法等。亦可將步進法與脈衝鍍覆法組合。
若以高電流密度進行電鍍，則存在金屬於厚度方向上選擇性地生長之傾向。若以高電流密度進行電鍍，則鍍覆層之生長表面附近處之液體中之物質移動成為限速，故於寬度方向之端部(與透明樹脂層91之界面附近)，被透明樹脂層91妨礙鍍覆液中金屬離子之移動。因此，於與透明樹脂層91之界面附近，鍍覆金屬之析出速度變小，寬度方向中央附近處之金屬之析出速度相對變高，如圖4B所示，可抑制表面附近處之第二鍍覆金屬層62之寬度增大。
用以進行各向異性鍍覆之電流密度因鍍覆液之組成等而不同。於硫酸銅鍍覆中，藉由步進法進行各向異性鍍覆之情形時電流密度較佳為10 A/dm2
以上，進而較佳為15 A/dm2
以上。藉由脈衝鍍覆法進行各向異性鍍覆之情形時電流密度較佳為20 A/dm2
以上，進而較佳為30 A/dm2
以上。
若提高第二鍍覆金屬層62形成初期之電流密度，則存在金屬局部地析出，電極之厚度變得不均勻，或產生鍍覆燒傷等不良之情形。因此，較佳為第二鍍覆金屬層62之形成初期以相對較低之電流密度(例如9 A/dm2
以下)進行電鍍，使第二鍍覆金屬於第一鍍覆金屬層61之表面均勻地析出之後，提高電流密度。藉由脈衝鍍覆法進行各向異性鍍覆之情形時，第二鍍覆金屬層62之形成初期施加非脈衝電壓，使第二鍍覆金屬於第一鍍覆金屬層61之表面均勻地析出之後，藉由脈衝鍍覆進行高電流密度之鍍覆。藉由提高電流密度，可使鍍覆金屬朝向厚度方向之析出速度相對增大，抑制指狀電極之寬度增大，並且因析出速度增大，故可提高生產性。用以使鍍覆金屬朝向厚度方向之析出速度相對增大之電流密度較佳為初期之電流密度之1.5~3倍左右。
藉由促進厚度方向之金屬析出而可抑制電極寬度之增大，故透明樹脂層91之厚度t亦可小於指狀電極111之厚度d。另一方面，若透明樹脂層91之厚度t過小，則於鍍覆金屬形成初期之階段電極寬度容易擴大，遮蔽損耗變大。因此，透明樹脂層91之厚度t較佳為指狀電極111之厚度d之0.5~2倍，更佳為0.7~1.5倍。
於透明導電層51上形成第一鍍覆金屬層61及第二鍍覆金屬層62之後，亦可進行加熱退火處理。存在藉由實施加熱退火，指狀電極111出現低電阻化之傾向。作為加熱退火之低電阻化之一要因，可列舉於第一鍍覆金屬層61與第二鍍覆金屬層62之界面上形成Ni與Cu之合金。為了促進合金形成於界面，加熱退火中之加熱溫度較佳為170℃以上，更佳為175℃以上。加熱退火溫度之上限並未特別限制，但若加熱溫度過高，則存在透明導電層51、矽系薄膜41、42、及透明樹脂層91等劣化，從而太陽能電池之特性低下之情形。因此，加熱退火溫度較佳為250℃以下，更佳為220℃以下，進而較佳為200℃以下。加熱退火最佳時間因退火溫度等而不同，但較佳為20分鐘以上，更佳為30分鐘以上。
以上，對金屬電極形成於第一主面進行了說明，但如上所述，亦可於第二主面，藉由電鍍而形成具有第一鍍覆金屬層與第二鍍覆金屬層之圖案狀之金屬電極。於亦於第二主面上藉由電鍍而形成圖案狀之金屬電極之情形時，亦可於第一主面與第二主面之兩面同時藉由電鍍而形成金屬電極。例如，於第一透明導電層51上及第二透明導電層52上之各者設置具有開口之透明樹脂層之後，於第一透明導電層51及第二透明導電層52之各者設置饋電點進行電鍍，藉此鍍覆金屬於兩面同時析出。為了抑制多餘之金屬朝向基板之主面之周緣及側面析出，較佳為亦於第二主面上，與第一主面同樣地藉由透明樹脂層92覆蓋透明導電層52之外周緣52e，不使透明導電層52露出。
太陽能電池較佳為於實用時進行模組化。於太陽能電池之電極上連接配線材，將相鄰之太陽能電池間電性連接，藉此，形成太陽能電池串。於金屬電極為包含指狀電極與匯流電極之網格狀之情形時，於匯流電極上連接配線材即可。於金屬電極僅具有指狀電極之情形時，以與指狀電極之延伸方向正交之方式配置配線材即可。藉由於太陽能電池串之兩面配置密封材，進行加熱壓接而進行密封。若於表面具有凹凸之基板之透明導電層上設置透明樹脂層，則凹凸被透明樹脂層填滿，故存在於太陽能電池單體，界面處之光反射增大，電流下降之情形。另一方面，藉由以與透明樹脂層相接之方式設置密封材而使界面處之反射降低，使光取入效率提高。因此，本發明之太陽能電池存在因模組化，每一單位面積之電流量增加之傾向。
本發明亦可適用於使用結晶矽基板作為半導體基板之異質接面太陽能電池以外之太陽能電池之電極形成。具體而言，可列舉異質接面型以外之結晶矽太陽能電池、或使用GaAs等除矽以外之半導體基板之太陽能電池等。 [實施例]
以下，示出實施例，更詳細地說明本發明，但本發明並不限定於下述實施例。
[被鍍覆基板之製作] 於正面及背面形成有紋理(凹凸構造)之6英吋n型單晶矽基板之一面(第一主面)，藉由電漿CVD法而形成膜厚4 nm之本徵非晶質矽層及膜厚6 nm之p型非晶質矽層。其後，於矽基板之另一面(第二主面)，藉由電漿CVD法而形成膜厚5 nm之本徵非晶質矽層及膜厚10 nm之n型非晶質矽層。於p層上及n層上之各者，以將基板主面之自端部起3 mm之周緣區域覆蓋之方式被覆遮罩之狀態下，藉由濺鍍法製作膜厚80 nm之ITO層。
於表面及背面之透明導電層上之各者，藉由網版印刷而印刷室溫下之黏度為約100 Pa∙s之光硬化型丙烯酸樹脂溶液之後，藉由UV照射而將樹脂光硬化，獲得被鍍覆基板。網版印刷中，使用於指狀電極形成區域具有寬度為80 μm之非印刷區域且於匯流電極形成區域具有寬度1.5 mm之非印刷區域之網版印刷版。
[鍍覆金屬電極之形成] 將被鍍覆基板浸漬於Ni鍍浴中，於被鍍覆基板之匯流形成區域之開口下所露出之ITO層設置饋電點，藉由電鍍而於表面及背面之兩面同時形成厚度150 nm之Ni層。其後，將被鍍覆基板浸漬於Cu鍍浴中，以電流密度9 A/dm2
實施200秒鐘鍍覆後，以電流密度18 A/dm2
實施290秒鐘鍍覆，於表面及背面之兩面同時形成厚度10 μm之Cu層。
將受光面之指狀電極附近之太陽能電池剖面之穿透式電子顯微鏡(TEM，transmission electron microscope)像表示於圖5。如圖5所示，可知於與基板之界面附近沿著透明樹脂層之傾斜而形成有鍍覆金屬電極，但於表面附近鍍覆金屬層之側面未與透明樹脂層相接，而成為隆起之形狀。
[加熱退火] 將上述獲得之太陽能電池於180℃下加熱10分鐘、15分鐘、30分鐘、60分鐘之後，測定輸出特性。將結果示於表1。
[表1]
如表1所示，藉由形成鍍覆金屬電極層之後進行加熱退火，可獲得太陽能電池之輸出特性(主要為FF)大幅提昇之結果。該結果係取決於藉由加熱退火而使指狀電極之線性電阻減少。藉由TEM-EDX(Energy dispersive X-Ray，能量分散X射線)而實施例1(退火前)與例5(退火後)之金屬電極之元素分析後確認，於退火後，Cu層與Ni層之界面變得不明確而合金化。
根據上述結果可知，若形成Ni層作為第一鍍覆金屬層，形成Cu層作為第二鍍覆金屬層之後進行加熱退火，則於界面形成Ni-Cu合金，電極之電阻減少，太陽能電池之輸出提昇。
9a‧‧‧開口
11‧‧‧基板
12‧‧‧被鍍覆基板
40‧‧‧光電轉換部
41‧‧‧導電型矽系薄膜
42‧‧‧導電型矽系薄膜
43‧‧‧本徵矽系薄膜
44‧‧‧本徵矽系薄膜
45‧‧‧矽基板
51‧‧‧透明電極層
51e‧‧‧外周緣
52‧‧‧透明電極層
52e‧‧‧外周緣
61‧‧‧第一鍍覆金屬層
62‧‧‧第二鍍覆金屬層
71‧‧‧第一鍍覆金屬層
72‧‧‧第二鍍覆金屬層
91‧‧‧透明樹脂層
92‧‧‧透明樹脂層
110‧‧‧金屬電極
111‧‧‧指狀電極
112‧‧‧匯流電極
121‧‧‧金屬電極
200‧‧‧太陽能電池
d1‧‧‧厚度
d2‧‧‧厚度
t‧‧‧厚度
w1‧‧‧寬度
w2‧‧‧寬度
θ‧‧‧傾斜角
圖1係一實施形態之太陽能電池之模式性剖視圖。 圖2係一實施形態之太陽能電池之俯視圖。 圖3A係表示光電轉換部之構成例之剖視圖。 圖3B係表示被鍍覆基板之構成例之剖視圖。 圖3C係表示形成第一鍍覆金屬層後之被鍍覆基板之剖視圖。 圖3D係表示形成第二鍍覆金屬層後之被鍍覆基板之剖視圖。 圖4A、B係用以說明鍍覆金屬電極之剖面形狀之圖。 圖5係實施例之太陽能電池之剖面TEM像。
Claims (14)
- 一種太陽能電池，其具備：包含半導體基板之光電轉換部、設置於上述光電轉換部之主面之透明導電層、及平行地延伸之複數個指狀電極， 上述指狀電極具備：與上述透明導電層相接之第一鍍覆金屬層、及設置於上述第一鍍覆金屬層上之第二鍍覆金屬層， 於上述透明導電層上之未設置上述指狀電極之區域，設置有透明樹脂層， 於與上述指狀電極之延伸方向正交之剖面，上述透明樹脂層之壁面與上述指狀電極相接，上述透明樹脂層之壁面與基板面所成之角為30°以下，上述指狀電極具有自表面側朝透明導電層側於厚度方向上前端變細之剖面形狀。
- 如請求項1之太陽能電池，其中於上述透明導電層上，上述指狀電極之側面與上述透明樹脂層之壁面相接，於上述指狀電極之表面部分，指狀電極之側面未與上述透明樹脂層相接。
- 如請求項1或2之太陽能電池，其中上述透明樹脂層之厚度為5~30 μm。
- 如請求項1至3中任一項之太陽能電池，其中於第一主面之周緣未設置上述透明導電層，上述透明導電層之外周緣被上述透明樹脂層覆蓋。
- 如請求項1至4中任一項之太陽能電池，其中上述指狀電極之厚度為10~30 μm，上述第一鍍覆金屬層之厚度為50~1000 nm，上述透明樹脂層之厚度為上述指狀電極之厚度之0.5~2倍。
- 如請求項1至5中任一項之太陽能電池，其中上述第一鍍覆金屬層為鎳層，上述第二鍍覆金屬層為銅層。
- 如請求項6之太陽能電池，其中於上述第一鍍覆金屬層與上述第二鍍覆金屬層之界面，形成有鎳與銅之合金。
- 如請求項1至7中任一項之太陽能電池，其中上述光電轉換部具備：結晶矽基板、設置於上述結晶矽基板之第一主面上之第一導電型矽系薄膜、及設置於上述結晶矽基板之第二主面上之第二導電型矽系薄膜。
- 一種太陽能電池模組，其具備如請求項1至8中任一項之太陽能電池、連接於太陽能電池之電極之配線材、及將上述太陽能電池及上述配線材密封之密封材， 上述密封材係與上述透明樹脂層相接。
- 一種太陽能電池之製造方法，其係製造如請求項1至8中任一項之太陽能電池者， 於上述透明導電層上，將樹脂溶液進行網版印刷，形成於上述指狀電極之形成區域具有開口之上述透明樹脂層， 於上述透明樹脂層之開口下露出之上述透明導電層上，藉由電鍍法形成有上述第一鍍覆金屬層及上述第二鍍覆金屬層。
- 如請求項10之太陽能電池之製造方法，其中於上述網版印刷後且於形成上述第一鍍覆金屬層之前，進行上述透明樹脂層之熱硬化或光硬化。
- 如請求項10或11之太陽能電池之製造方法，其中於形成上述第二鍍覆金屬層之後，進行加熱退火處理。
- 如請求項12之太陽能電池之製造方法，其中上述加熱退火之溫度為170℃以上。
- 如請求項10至13中任一項之太陽能電池之製造方法，其中上述第二鍍覆金屬層係於上述第一鍍覆金屬層上以相對之低電流密度利用電鍍使金屬析出之後，藉由以相對之高電流密度使金屬析出而形成。
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