TWI472046B - Solar cells and their manufacturing methods, with solar modules - Google Patents

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Description

太陽電池及其製造方法、與太陽電池模組
本發明係關於一種太陽電池及其製造方法。進而，本發明係關於一種太陽電池模組。
能源問題或地球環境問題正變得越來越嚴峻，作為代替化石燃料之代替能源，太陽電池備受關注。太陽電池係藉由將因對包括半導體接面等之光電轉換部之光照射而產生之載子(電子及電洞)取出至外部電路而進行發電。為將於光電轉換部產生之載子高效地取出至外部電路，而於太陽電池之光電轉換部上設置有集電極。
例如即便為於結晶矽基板上具有非晶質矽層及透明電極層之異質接面太陽電池，亦於透明電極層上設置有集電極。於此種構成中，由於透明電極層可作為集電極發揮功能，因此原理上無需另外設置集電極。然而，由於構成透明電極層之氧化銦錫(ITO，Indium Tin Oxides)或氧化鋅等導電性氧化物與金屬相比電阻率較高，故而存在太陽電池之內部電阻較高之問題。因此，採取於透明電極層之表面設置集電極(作為輔助電極之金屬電極)而提昇電流取出效率之方法。
一般而言，太陽電池係經由配線構件串聯或並聯連接複數個單元而進行模組化。於模組化時，太陽電池之集電極經由導電性樹脂接著劑等而與配線構件電性連接。
一般而言，太陽電池之集電極係藉由利用絲網印刷法對銀漿進行圖案印刷而形成。另一方面，亦開發有藉由鍍敷法形成集電極之方 法。例如於光電轉換部之透明電極層上，形成具有與集電極之形狀(例如梳形)對應之開口之抗蝕材料層，於透明電極層之抗蝕劑開口，藉由電鍍而形成金屬層。其後，除去抗蝕劑而形成特定形狀之集電極。又，專利文獻1中揭示有以下方法，即，於透明電極層上形成包含SiO2 之絕緣膜後，利用抗蝕劑將絕緣層圖案化，於其開口，藉由電鍍而形成金屬層。
銀漿等由於含有樹脂材料，故而導電率較小，與此相對，藉由鍍敷法形成之金屬層之導電率較高。因此，藉由利用鍍敷法形成集電極，可期待太陽電池之高效率化(尤其係利用低電阻化所帶來之填充因數之提高)。然而，抗蝕材料昂貴，而且需要用以進行鍍敷之基底層形成步驟或抗蝕劑除去步驟等，從而用以形成電極之步驟變得繁瑣。因此，於抗蝕劑之開口藉由鍍敷法形成集電極之方法，有材料成本及製程成本增大而缺乏實用性之問題。
鑒於上述問題，提出有於不使用抗蝕劑之情況下藉由鍍敷法形成太陽電池之集電極之方法。例如專利文獻2中揭示有以下方法，即，於透明電極上設置SiO2 等絕緣層之後，設置貫穿絕緣層之溝槽而使透明電極層之表面或側面露出，且以與透明電極之露出部導通之方式形成金屬集電極。具體而言，提出有以下方法，即，於透明電極層之露出部藉由光鍍法等形成金屬晶種，以該金屬晶種為起點而藉由電鍍形成金屬電極。根據此種方法，由於無需使用抗蝕劑，故而於材料成本及製程成本方面更為有利。又，可藉由設置低電阻之金屬晶種，而使透明電極層與集電極之間之接觸電阻降低。
又，專利文獻3中提出有以下方法，即，於導電性晶種上形成具有開口之不連續之絕緣層，經由該絕緣層之開口而藉由電鍍形成金屬電極。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2011-204955號公報
[專利文獻2]日本專利特開2011-199045號公報
[專利文獻3]WO2011/045287號國際公開說明書
根據專利文獻2或專利文獻3之方法，可於不使用昂貴之抗蝕材料之情況下藉由鍍敷法形成細線圖案之集電極。然而，如專利文獻2般藉由光鍍法形成成為電解鍍敷之起點之金屬晶種之方法，雖然可應用於半導體接面之n層側，但無法應用於p層側。一般而言，已知於異質接面太陽電池中，使用n型單晶矽基板且將p層側之異質接面作為光入射側之構成之特性最高，專利文獻2之方法有不適合將p層側作為光入射側之異質接面太陽電池中之光入射側之集電極之形成之問題。
又，藉由鍍敷法形成之集電極與使用銀漿形成之集電極相比，有模組化時與配線構件之密接性不充分之問題。推斷密接性較低之原因在於，由於藉由鍍敷所形成之金屬層不含樹脂，故而與樹脂製接著劑之密接性較低等。
上述專利文獻1中提出藉由調整集電極形成時之鍍敷電流密度等，且將集電極之表面粗糙度Ra控制為0.1~0.6μm之範圍，而使鍍敷電極與樹脂接著劑之密接性提昇。然而，根據本發明者等人之研究，於專利文獻1中所提出之Ra之範圍，集電極與接著劑之密接性並不充分。又，為了使Ra更大，必須於高電流密度條件下形成集電極，有集電極高電阻化之問題。
另一方面，專利文獻3中，為了於絕緣層形成開口，必須使晶種具有足夠之粗糙度、或使絕緣層之厚度小至數nm左右而局部性地不形成絕緣層。為了於絕緣層形成開口，晶種之表面粗糙度必須為數+ μm左右。於該情形時，形成於晶種上之鍍敷電極與接著劑之密接性不充分。另一方面，若使絕緣層之厚度小至數nm，則產生在未形成有晶種之透明電極層上之絕緣層產生針孔而導致金屬析出至不希望之部位等不良情況。
如上所述，利用鍍敷法形成集電極雖能期待有助於太陽電池之轉換特性提昇或製造成本降低，但仍未達到兼顧低電阻化(轉換特性提昇)、模組化後與樹脂接著劑等之密接性、及高生產性之全部之實用上之程度。本發明之目的在於解決如上所述之與太陽電池之集電極形成相關之先前技術之問題，使太陽電池之轉換效率提昇及降低太陽電池之製造成本。
本發明者等人鑒於上述課題而進行努力研究，結果發現藉由使用特定之集電極，可提昇太陽電池之轉換效率，進而可以低成本形成該集電極。又，發現於使用太陽電池製作模組時，可提昇模組之可靠性，從而完成本發明。
本發明係關於一種包括光電轉換部、及光電轉換部之一主面上之集電極之太陽電池。集電極自光電轉換部側依次包括第一導電層及第二導電層，且於第一導電層與第二導電層之間包括形成有開口部之絕緣層。第一導電層71由具有開口部之絕緣層9覆蓋。第一導電層包含低熔點材料，低熔點材料之熱流動開始溫度T1比光電轉換部之耐熱溫度更為低溫。第二導電層之一部分導通至第一導電層。第二導電層之表面粗糙度Ra2較佳為1.0μm以上且10.0μm以下。
第一導電層之表面粗糙度Ra1較佳為1.0μm以上。又，Ra1較佳為10.0μm以下。
於一實施形態中，光電轉換部於一導電型結晶矽基板之一主面上依次包括矽系薄膜及透明電極層，於透明電極層上包括集電極。於 該形態中，低熔點材料之熱流動開始溫度T1較佳為250℃以下。
本發明之太陽電池較佳為絕緣層亦形成於光電轉換部之第一導電層非形成區域上。
進而，本發明係關於一種包括上述太陽電池之太陽電池模組。太陽電池模組包括太陽電池及配線構件，太陽電池經由配線構件而與其他太陽電池或外部電路連接。配線構件較佳為藉由含有導電性微粒子之樹脂製接著劑而與太陽電池之集電極接著。
又，本發明係關於一種上述太陽電池之製造方法。本發明之製造方法依次包括：第一導電層形成步驟，於光電轉換部上形成含有低熔點材料之第一導電層；絕緣層形成步驟，於第一導電層上形成絕緣層；及鍍敷步驟，藉由鍍敷法而形成第二導電層。較佳為於絕緣層形成步驟中、或於絕緣層形成步驟之後且鍍敷步驟前，以比低熔點材料之熱流動開始溫度T1高溫之退火溫度Ta進行退火處理。藉由退火處理而於絕緣層形成開口。退火溫度Ta較佳為250℃以下。
第一導電層較佳為使用25℃時之黏度為20~500Pa．s之漿料而形成。
根據本發明，由於可藉由鍍敷法形成集電極，故而可使集電極低電阻化而提昇太陽電池之轉換效率。根據本發明，可不使用進行圖案形成所需之掩膜或抗蝕劑而利用鍍敷法形成圖案電極。又，本發明中，可藉由使第二導電層之表面粗糙度為特定之範圍，而使第二導電層與樹脂製接著劑之密接性提昇。因此，可廉價地提供高效率且高可靠性之太陽電池。
1‧‧‧一導電型單晶矽基板
2、2a、2b‧‧‧本徵矽系薄膜
3、3a、3b‧‧‧導電型矽系薄膜
6‧‧‧透明電極層
6a‧‧‧光入射側透明電極層
6b‧‧‧背面側透明電極層
8‧‧‧背面金屬電極
9‧‧‧絕緣層
9h‧‧‧開口部
10‧‧‧鍍敷裝置
11‧‧‧鍍敷槽
12‧‧‧基板
13‧‧‧陽極
14‧‧‧基板托架
15‧‧‧電源
16‧‧‧鍍敷液
33、233‧‧‧樹脂製接著劑
34、234‧‧‧配線構件
41、43‧‧‧密封材料
45、47‧‧‧保護材料
50‧‧‧光電轉換部
70、270‧‧‧集電極
71‧‧‧第一導電層
72‧‧‧第二導電層
100‧‧‧太陽電池
101‧‧‧異質接面太陽電池
110‧‧‧太陽電池串
711‧‧‧低熔點材料
A、B、C‧‧‧粒子
aAB ‧‧‧長度
B1 、B2 ‧‧‧假想圓
rA 、rB 、rB1 、rB2 ‧‧‧半徑
圖1係表示本發明之太陽電池之模式剖面圖。
圖2係表示一實施形態之異質接面太陽電池之模式剖面圖。
圖3(A)、(B)、(C)'、(C)、(E)、(D)係本發明之一實施形態之太陽電池之製造步驟之概念圖。
圖4係表示低熔點材料之加熱時之形狀變化之一例之概念圖。
圖5(A)-(C)係用以對低熔點材料粉末之加熱時之形狀變化、及頸縮進行說明之概念圖。
圖6(A)、(B)係產生燒結頸縮之金屬微粒子之SEM(Scanning Electron Microscope，掃描式電子顯微鏡)照片。
圖7係本發明之一實施形態之太陽電池模組之模式剖面圖。
圖8係本發明之一實施形態之集電極與配線構件之連接狀態之模式剖面圖。
圖9係先前技術中之集電極與配線構件之連接狀態之模式剖面圖。
圖10係鍍敷裝置之構造模式圖。
圖11係表示實施例中之絕緣層之光學特性之圖。
如圖1模式性地所示般，本發明之太陽電池100係於光電轉換部50之一主面上具有集電極70。集電極70自光電轉換部50側依次包括含有低熔點材料之第一導電層71及第二導電層72。於第一導電層71與第二導電層72之間形成有絕緣層9，第一導電層71由絕緣層9覆蓋。第二導電層72之一部分經由絕緣層9之開口部9h而與第一導電層71導通。第一導電層71之低熔點材料較佳為具有比光電轉換部50之耐熱溫度低溫之熱流動開始溫度T1 。熱流動開始溫度T1 例如為250℃以下。
以下，以作為本發明之一實施形態之異質接面結晶矽太陽電池(以下有記作「異質接面太陽電池」之情形)為例，對本發明更詳細地進行說明。異質接面太陽電池係藉由於一導電型之單晶矽基板之表面包括與單晶矽相比帶隙(bandgap)不同之矽系薄膜而形成有擴散電位之結晶矽系太陽電池。作為矽系薄膜，較佳為非晶質者。其中，作為轉 換效率最高之結晶矽太陽電池之形態之一，已知使較薄之本徵之非晶質矽層介於用以形成擴散電位之導電型非晶質矽系薄膜與結晶矽基板之間者。
圖2係本發明之一實施形態之結晶矽系太陽電池(異質接面太陽電池)之模式剖面圖。異質接面太陽電池101係於一導電型單晶矽基板1之一面(光入射側之面)依次包括導電型矽系薄膜3a及光入射側透明電極層6a作為光電轉換部50。較佳為於一導電型單晶矽基板1之另一面(與光入射側相反之側之面)依次包括導電型矽系薄膜3b及背面側透明電極層6b。於光電轉換部50表面之光入射側透明電極層6a上，形成有包括第一導電層71及第二導電層72之集電極70。於第一導電層71與第二導電層72之間形成有絕緣層9。
較佳為於一導電型單晶矽基板1與導電型矽系薄膜3a、3b之間包括本徵矽系薄膜2a、2b。較佳為於背面側透明電極層6b上包括背面金屬電極8。
首先，對用於異質接面太陽電池之一導電型單晶矽基板1進行說明。一般而言，單晶矽基板含有對矽供給電荷之雜質以具有導電性。單晶矽基板存在含有用以將電子導入至矽原子之原子(例如磷)之n型、及含有將電洞導入至矽原子之原子(例如硼)之p型。即，本發明中之「一導電型」係指n型或p型中之任一者。
於異質接面太陽電池中，藉由使最多地吸收朝單晶矽基板入射之光的入射側之異質接面為反向接面以設置較強之電場，可高效地分離回收電子．電洞對。因此，較佳為光入射側之異質接面為反向接面。
另一方面，於對電洞與電子進行比較之情形時，一般而言，有效質量及散射截面積較小之電子之遷移率較大。根據以上觀點，較佳為用於異質接面太陽電池中之單晶矽基板1為n型單晶矽基板。就光封 閉之觀點而言，較佳為單晶矽基板1於表面具有紋理構造。
於形成有紋理之一導電型單晶矽基板1之表面，製作矽系薄膜。作為矽系薄膜之製膜方法，較佳為電漿CVD(Chemical Vapor Deposition，化學氣相沈積)法。作為利用電漿CVD法之矽系薄膜之形成條件，較佳為使用100~300℃之基板溫度、20~2600Pa之壓力、0.004~0.8W/cm2 之高頻功率密度。作為用於矽系薄膜之形成之原料氣體，較佳為使用SiH4 、Si2 H6 等含矽氣體、或矽系氣體與H2 之混合氣體。
導電型矽系薄膜3係一導電型或逆導電型之矽系薄膜。例如於使用n型作為一導電型單晶矽基板1之情形時，一導電型矽系薄膜及逆導電型矽系薄膜分別成為n型及p型。作為用以形成p型或n型矽系薄膜之摻雜氣體，較佳為使用B2 H6 或PH3 等。又，由於P或B等雜質之添加量為微量即可，故而較佳為使用預先以SiH4 或H2 稀釋之混合氣體。於導電型矽系薄膜之製膜時，亦可藉由添加CH4 、CO2 、NH3 、GeH4 等包含異種元素之氣體，對矽系薄膜進行合金化，而變更矽系薄膜之能隙(energy gap)。
作為矽系薄膜，可列舉非晶質矽薄膜、微結晶矽(包含非晶質矽及結晶質矽之薄膜)等。其中，較佳為使用非晶質矽系薄膜。例如作為使用n型單晶矽基板作為一導電型單晶矽基板1之情形時的光電轉換部50之較佳之構成，可列舉依次積層透明電極層6a/p型非晶質矽系薄膜3a/i型非晶質矽系薄膜2a/n型單晶矽基板1/i型非晶質矽系薄膜2b/n型非晶質矽系薄膜3b/透明電極層6b之構成。於該情形時，由於上述原因，較佳為將p層側設為光入射面。
作為本徵矽系薄膜2a、2b，較佳為使用包含矽及氫之i型氫化非晶質矽。若於單晶矽基板上利用CVD法將i型氫化非晶質矽製膜，則可抑制朝單晶矽基板之雜質擴散，並且可有效地進行表面鈍化。又， 藉由使膜中之氫量變化，可使能隙具有於進行載子回收方面有效之分佈。
p型矽系薄膜較佳為p型氫化非晶質矽層、p型非晶質碳化矽層、或p型非晶質氧化矽層。就雜質擴散之抑制或串聯電阻降低之觀點而言，較佳為p型氫化非晶質矽層。另一方面，由於p型非晶質碳化矽層及p型非晶質氧化矽層為寬能隙之低折射率層，故而於可降低光學損失之方面較佳。
異質接面太陽電池101之光電轉換部50較佳為於導電型矽系薄膜3a、3b上包括透明電極層6a、6b。透明電極層係藉由透明電極層形成步驟形成。透明電極層6a、6b係以導電性氧化物為主成分。作為導電性氧化物，例如可單獨或混合使用氧化鋅或氧化銦、氧化錫。就導電性、光學特性及長期可靠性之觀點而言，較佳為包含氧化銦之銦系氧化物，其中，更佳為使用以氧化銦錫(ITO)為主成分者。此處所謂「以......為主成分」係指含量多於50重量%，較佳為70重量%以上，更佳為90%重量以上。透明電極層可為單層，亦可為包括複數個層之積層構造。
可向透明電極層中添加摻雜劑。例如於使用氧化鋅作為透明電極層之情形時，作為摻雜劑，可列舉鋁或鎵、硼、矽、碳等。於使用氧化銦作為透明電極層之情形時，作為摻雜劑，可列舉鋅或錫、鈦、鎢、鉬、矽等。於使用氧化錫作為透明電極層之情形時，作為摻雜劑，可列舉氟等。
摻雜劑可添加至光入射側透明電極層6a及背面側透明電極層6b中之一者或兩者中。尤佳為將摻雜劑添加至光入射側透明電極層6a中。藉由將摻雜劑添加至光入射側透明電極層6a中，可使透明電極層本身低電阻化，並且可抑制透明電極層6a與集電極70之間之電阻損失。
就透明性、導電性、及光反射降低之觀點而言，光入射側透明 電極層6a之膜厚較佳為10nm以上且140nm以下。透明電極層6a之作用係向集電極70輸送載子，只要為用於實現上述作用所需之導電性即可，膜厚較佳為10nm以上。藉由使膜厚為140nm以下，可使透明電極層6a中之吸收損失減小，且可抑制伴隨透過率之降低而產生之光電轉換效率之降低。又，若透明電極層6a之膜厚為上述範圍內，則亦可防止透明電極層內之載子濃度上升，因此，伴隨紅外域之透過率降低而產生之光電轉換效率之降低亦得到抑制。
透明電極層之製膜方法並無特別限定，較佳為濺鍍法等物理氣相沈積法、或利用有機金屬化合物與氧或水之反應的化學氣相沈積(MOCVD(Metal-organic Chemical Vapor Deposition，有機金屬化學氣相沈積))法等。於任一製膜方法中，均可利用藉由熱或電漿放電而產生之能量。
透明電極層製作時之基板溫度係適當設定。例如於使用非晶質矽系薄膜作為矽系薄膜之情形時，較佳為200℃以下。藉由使基板溫度為200℃以下，可抑制氫自非晶質矽層之脫離、或隨之產生朝矽原子之懸鍵(dangling bond)，其結果，可使轉換效率提昇。
較佳為於背面側透明電極層6b上形成背面金屬電極8。作為背面金屬電極8，較為理想的是使用自近紅外至紅外域之反射率較高、且導電性或化學穩定性較高之材料。作為滿足上述特性之材料，可列舉銀或鋁等。背面金屬電極層之製膜方法並無特別限定，可應用濺鍍法或真空蒸鍍法等物理氣相沈積法、或絲網印刷等印刷法等。
於透明電極層6a上形成集電極70。集電極70包括第一導電層71及第二導電層72。第一導電層71含有低熔點材料。低熔點材料較佳為具有比光電轉換部之耐熱溫度低溫之熱流動開始溫度T1 。
於第一導電層71與第二導電層72之間形成有絕緣層9。於本發明之集電極70中，第二導電層72之一部分經由絕緣層9之開口部9h而導 通至第一導電層71。此處，所謂「一部分經由絕緣層之開口部而導通」係指藉由使第二導電層之材料填充至覆蓋第一導電層之絕緣層之開口部而實現導通之狀態。只要第一導電層與第二導電層導通，則開口部亦可成為絕緣層9之膜厚局部性地為數nm左右而非常薄之狀態者(未完全形成孔者)。又，於絕緣層形成開口部且經由形成於第一導電層之表面之氧化覆膜等而實現第一導電層71與第二導電層之間之導通之情形，亦包含於第二導電層經由絕緣層之開口部而導通至第一導電層之狀態。例如於第一導電層71之低熔點材料為鋁等金屬材料之情形時，可列舉填充至絕緣層之開口部內之第二導電層之材料經由形成於第一導電層之表面之氧化覆膜而實現導通之狀態。
開口部之形成方法並無特別限定，於本發明中，較佳為採用於在第一導電層71上形成絕緣層9後加熱(退火)至低熔點材料之熱流動開始溫度T1 以上之方法。藉由加熱第一導電層，而使低熔點材料成為流動狀態，於第一導電層之表面形狀中產生變化，隨之，可使形成於上述第一導電層71上之絕緣層9中產生開口(龜裂)。
於本發明中，較佳為第二導電層72之表面粗糙度Ra2為1.0μm以上且10.0μm以下。藉由使第二導電層之表面粗糙度Ra2為上述範圍，而改善製作模組時使用之導電性樹脂接著劑與集電極之接觸，從而可抑制電阻損失。又，第一導電層71之表面粗糙度Ra1較佳為1.0μm以上。可藉由使第一導電層之表面粗糙度為上述範圍，而提高第一導電層與第二導電層之密接強度。
以下，基於圖式對本發明中之集電極之製造方法之較佳形態進行說明。圖3係表示朝太陽電池之光電轉換部50上形成集電極70之方法之一實施形態的步驟概念圖。於本實施形態中，首先，準備光電轉換部50(光電轉換部準備步驟、圖3(A))。例如於異質接面太陽電池之情形時，如上所述，準備於一導電型矽基板上包括矽系薄膜及透明電 極層之光電轉換部。
於光電轉換部之一主面上形成含有低熔點材料711之第一導電層71(第一導電層形成步驟、圖3(B))。於第一導電層71上形成絕緣層9(絕緣層形成步驟、圖3(C)或(C'))。絕緣層9可僅形成於第一導電層71上，亦可形成於光電轉換部50之未形成有第一導電層71之區域(第一導電層非形成區域)上。尤其係於如異質接面太陽電池般於光電轉換部50之表面形成有透明電極層之情形時，較佳為亦於第一導電層非形成區域上形成絕緣層9。
於本發明中，(1)於絕緣層形成步驟中、或(2)於形成絕緣層後進行利用加熱之退火處理(亦稱為加熱處理)。藉由退火處理，而將第一導電層71加熱至退火溫度Ta，且低熔點材料產生熱流動，藉此表面形狀變化，隨之，形成於第一導電層71上之絕緣層9變形而形成開口部9h。開口部9h例如形成為龜裂狀。再者，若無特別聲明，則「退火處理」係指於絕緣層形成開口部之處理。
當於絕緣層形成步驟中進行退火處理之情形時，如圖3(C')，於絕緣層之製膜之大致同時形成開口部9h。當於絕緣層形成步驟後進行退火處理之情形時，可藉由如圖3(C)般形成絕緣層9後進行退火處理，而如圖3(D)所示般形成開口部9h。如圖3之虛線箭頭所示，亦可於絕緣層形成步驟中進行退火處理(圖3(C'))，且於絕緣層形成步驟後進一步進行退火處理(圖3(D))。
當藉由退火處理而於絕緣層形成開口部後，藉由鍍敷法形成第二導電層72(鍍敷步驟、圖3(E))。第一導電層71由絕緣層9覆蓋，但於在絕緣層9中形成有開口部9h之部分，第一導電層71為露出之狀態。因此，第一導電層暴露於鍍敷液中，可以該開口部9h為起點析出金屬。根據上述方法，即便不設置包括與集電極之形狀對應之開口部的抗蝕材料層，亦可藉由鍍敷法形成與集電極之形狀對應之第二導電 層。
第一導電層71係作為藉由鍍敷法形成第二導電層時之導電性基底層而發揮功能之層。因此，第一導電層只要具有可作為電解鍍敷之基底層發揮功能之程度之導電性即可。再者，於本說明書中，若體積電阻率為10-2 Ω．cm以下，則定義為導電性。又，若體積電阻率為102 Ω．cm以上，則定義為絕緣性。
第一導電層之形成第二導電層之側之表面之表面粗糙度Ra1較佳為1.0μm以上。可藉由使Ra1為上述範圍，而使第一導電層與形成於第一導電層上之絕緣層或第二導電層之密接性提昇。於本發明中，因於第一導電層上隔著絕緣層而形成第二導電層，故認為第一導電層上之絕緣層之表面粗糙度會受Ra1影響。又，同樣地，認為Ra2亦會受Ra1影響。因此，為了使Ra2為所需之範圍，較佳為調整Ra1。
Ra1更佳為2.5μm以上，進而佳為3.5μm以上。又，Ra1較佳為10μm以下，更佳為9.0μm以下，進而佳為7.0μm以下。如下所述，形成於第一導電層上之第二導電層之表面粗糙度Ra2為與Ra1同等之範圍。因此，若Ra1為上述範圍，則可提昇第二導電層與樹脂製接著劑(亦稱為導電性接著劑)之密接性，而使模製性能進一步提昇。於本發明中，可藉由適當調整構成第一導電層之低熔點材料之粒徑或含量、或者低熔點材料以外之材料之種類或含量、第一導電層形成用漿料之黏度等，而將Ra1容易地設定為上述範圍。
就成本之觀點而言，第一導電層71之膜厚較佳為20μm以下，更佳為10μm以下。另一方面，就使第一導電層71之線路電阻(Line resistance)為所需之範圍之觀點而言，膜厚較佳為0.5μm以上，更佳為1μm以上。
第一導電層71包含熱流動開始溫度T1 之低熔點材料。所謂熱流動開始溫度係藉由加熱而使材料產生熱流動、且含有低熔點材料之層之 表面形狀產生變化之溫度，於典型意義上為熔點。於高分子材料或玻璃中，會有材料於比熔點低溫下軟化而產生熱流動之情況。於此種材料中，可定義為熱流動開始溫度=軟化點。所謂軟化點係指黏度成為4.5×106 Pa．s之溫度(於玻璃之軟化點之定義中相同)。
低熔點材料較佳為於退火處理中產生熱流動、而使第一導電層71之表面形狀產生變化者。因此，低熔點材料之熱流動開始溫度T1 較佳為比退火溫度Ta更低溫。又，於本發明中，較佳為於比光電轉換部50之耐熱溫度更低溫之退火溫度Ta下進行退火處理。因此，低熔點材料之熱流動開始溫度T1 較佳為比光電轉換部之耐熱溫度更低溫。
所謂光電轉換部之耐熱溫度係指使包括該光電轉換部之太陽電池(亦稱為「單元」)或利用單元製作之太陽電池模組之特性不可逆地降低之溫度。例如於圖2所示之異質接面太陽電池101中，構成光電轉換部50之單晶矽基板1即便於被加熱至500℃以上之高溫之情形時亦不易產生特性變化，而透明電極層6或非晶質矽系薄膜2、3若被加熱至250℃左右，則存在產生熱劣化、或產生摻雜雜質之擴散、而產生太陽電池特性之不可逆之降低之情況。因此，於異質接面太陽電池中，較佳為第一導電層71包含熱流動開始溫度T1 為250℃以下之低熔點材料。
低熔點材料之熱流動開始溫度T1 之下限並無特別限定。就使退火處理時之第一導電層之表面形狀之變化量增大、而於絕緣層9中容易地形成開口部9h之觀點而言，較佳為於第一導電層之形成步驟中，低熔點材料不產生熱流動。例如於利用塗佈或印刷形成第一導電層之情形時，存在為進行乾燥而進行加熱之情況。於該情形時，較佳為低熔點材料之熱流動開始溫度T1 比用以乾燥第一導電層之加熱溫度更高溫。根據該觀點，低熔點材料之熱流動開始溫度T1 較佳為80℃以上，更佳為100℃以上。
低熔點材料係若熱流動開始溫度T1 為上述範圍，則可為有機物，亦可為無機物。低熔點材料於電性方面可為導電性，亦可為絕緣性，較為理想的是具有導電性之金屬材料。若低熔點材料為金屬材料，則可使第一導電層之電阻值減小，因此，於利用電鍍形成第二導電層之情形時，可提昇第二導電層之膜厚之均一性。又，若低熔點材料為金屬材料，則亦可使光電轉換部50與集電極70之間之接觸電阻降低。
作為低熔點材料，可較佳地使用低熔點金屬材料之單體或合金、複數種低熔點金屬材料之混合物。作為低熔點金屬材料，例如可列舉銦或鉍、鎵等。
較佳為第一導電層71除含有上述低熔點材料以外亦含有具有比低熔點材料相對高溫之熱流動開始溫度T2 的高熔點材料。藉由第一導電層71含有高熔點材料，可高效地使第一導電層與第二導電層導通，而使太陽電池之轉換效率提昇。例如於使用表面能量較大之材料作為低熔點材料之情形時，若藉由退火處理而使第一導電層71暴露於高溫下，且低熔點材料成為液相狀態，則如圖4概念性地所示般，低熔點材料之粒子集合而成為粗大之粒狀，而存在於第一導電層71中產生斷線之情形。與此相對，由於高熔點材料即便受到退火處理時之加熱亦不會成為液相狀態，故而藉由於第一導電層形成材料中含有高熔點材料，可抑制因如圖4所示之低熔點材料之粗大化而導致之第一導電層之斷線。
較佳為高熔點材料之熱流動開始溫度T2 高於退火溫度Ta。即，於第一導電層71含有低熔點材料及高熔點材料之情形時，較佳為低熔點材料之熱流動開始溫度T1 、高熔點材料之熱流動開始溫度T2 、及退火處理中之退火溫度Ta滿足T1 <Ta<T2 。高熔點材料可為絕緣性材料，亦可為導電性材料，就進一步減小第一導電層之電阻之觀點而言，較佳為導電性材料。又，於低熔點材料之導電性較低之情形時，藉由使 用導電性較高之材料作為高熔點材料，可使第一導電層整體之電阻減小。作為導電性之高熔點材料，例如可較佳地使用銀、鋁、銅等金屬材料之單體、或複數種金屬材料。
於第一導電層71含有低熔點材料及高熔點材料之情形時，根據因如上所述之低熔點材料粗大化而導致之斷線之抑止、或第一導電層之導電性、對絕緣層形成開口部之容易性(第二導電層之金屬析出之起點數之增大)等觀點，而適當地調整其含有比。其最佳值視所使用之材料或粒徑之組合而不同，例如低熔點材料與高熔點材料之重量比(低熔點材料：高熔點材料)為5：95~67：33之範圍。低熔點材料：高熔點材料之重量比更佳為10：90~50：50，進而佳為15：85~35：65。
於使用金屬粒子等粒子狀低熔點材料作為第一導電層71之材料之情形時，就容易利用退火處理對絕緣層形成開口之觀點而言，低熔點材料之粒徑DL 較佳為第一導電層之膜厚d之1/20以上，更佳為1/10以上。低熔點材料之粒徑DL 較佳為0.25μm以上，更佳為0.5μm以上。又，於利用絲網印刷等印刷法形成第一導電層71之情形時，粒子之粒徑可根據絲網版之網眼尺寸等適當地設定。例如粒徑較佳為小於網眼尺寸，更佳為網眼尺寸之1/2以下。再者，於粒子為非球形之情形時，粒徑係由與粒子之投影面積為等面積之圓之直徑(投影面積圓相當直徑、Heywood直徑)定義。
低熔點材料之粒子之形狀並無特別限定，較佳為扁平狀等非球形。又，亦可較佳地使用利用燒結等方法使球形之粒子結合而成非球形者。一般而言，若金屬粒子成為液相狀態，則會使表面能量減小，因此，表面形狀容易變成球形。若退火處理前之第一導電層之低熔點材料為非球形，則若利用退火處理加熱至熱流動開始溫度T1 以上，則粒子接近於球形，因此，第一導電層之表面形狀之變化量更大。因此，容易對第一導電層71上之絕緣層9形成開口部。
如上所述，第一導電層71只要具有導電性、且體積電阻率為10-2 Ω．cm以下即可。第一導電層71之體積電阻率較佳為10-4 Ω．cm以下。於第一導電層僅含有低熔點材料之情形時，低熔點材料具有導電性即可。於第一導電層含有低熔點材料及高熔點材料之情形時，低熔點材料及高熔點材料中之至少任一者具有導電性即可。例如作為低熔點材料/高熔點材料之組合，可列舉絕緣性/導電性、導電性/絕緣性、導電性/導電性，為進一步使第一導電層為低電阻，較佳為低熔點材料及高熔點材料之兩者為具有導電性之材料。
作為第一導電層71之材料，除調整如上所述之低熔點材料與高熔點材料之組合以外，亦可藉由調整材料之大小(例如粒徑)等，而抑制因退火處理時之加熱而導致之第一導電層之斷線，且可使轉換效率提昇。例如銀、銅、金等具有較高之熔點之材料若為粒徑為1μm以下之微粒子，則於比熔點更低溫之200℃左右或更低之溫度T1 '下亦產生燒結頸縮(微粒子之融合)，因此，可用作本發明之「低熔點材料」。產生上述燒結頸縮之材料若被加熱至燒結頸縮開始溫度T1 '以上，則於微粒子之外周部附近產生變形，因此，可使第一導電層之表面形狀變化，而於絕緣層9中形成開口部。又，即便於將微粒子加熱至燒結頸縮開始溫度以上之情形時，若為未達熔點T2 '之溫度，則微粒子維持固相狀態，因此，不易產生因如圖4所示之材料之粗大化而導致之斷線。即，可以說金屬微粒子等產生燒結頸縮之材料不僅為本發明中之「低熔點材料」，且亦具有作為「高熔點材料」之一面。
於此種可產生燒結頸縮之材料中，可定義為燒結頸縮開始溫度T1 '=熱流動開始溫度T1 。圖5係用以對燒結頸縮開始溫度進行說明之圖。圖5(A)係模式性地表示燒結前之粒子之平面圖。由於為燒結前，故而粒子相互以點接觸。圖5(B)及圖5(C)係模式性地表示沿通過各粒子之中心之剖面切開燒結開始後之粒子時之情況之剖面圖。圖5(B)表 示燒結開始後(燒結初期階段)之狀態，圖5(C)表示自(B)起進行燒結之狀態。於圖5(B)中，粒子A(半徑rA )與粒子B(半徑rB )之晶界係以長度為aAB 之虛線表示。
燒結頸縮開始溫度T1 '係以rA 及rB 中之較大之值max(rA ，rB )、與晶界之長度aAB 之比aAB /max(rA ，rB )成為0.1以上時之溫度定義。即，將至少一對粒子之aAB /max(rA ，rB )成為0.1以上之溫度稱為燒結頸縮開始溫度。再者，於圖5中，為進行簡化，而將粒子表示為球形，於粒子並非球形之情形時，將晶界附近之粒子之曲率半徑看作粒子之半徑。又，於晶界附近之粒子之曲率半徑視部位而不同之情形時，將測定點中最大之曲率半徑看作該粒子之半徑。例如，如圖6(A)所示，於產生燒結之一對微粒子A、B間形成有長度為aAB 之晶界。於該情形時，粒子A之晶界附近之形狀近似於以虛線表示之假想圓A之弧。另一方面，粒子B之晶界附近之一者近似於以虛線表示之假想圓B1 之弧，另一者近似於以實線表示之假想圓B2 之弧。如圖6(B)所示，由於rB2 >rB1 ，故而將rB2 看作粒子B之半徑rB 。再者，上述假想圓可藉由如下方法決定，即，利用剖面或表面之觀察像之黑白2值化處理決定分界，基於晶界附近之分界之座標，利用最小平方法算出中心座標及半徑。再者，於難以利用上述定義嚴格地測定燒結頸縮開始溫度之情形時，可將藉由形成含有微粒子之第一導電層並於其上形成絕緣層時之退火或形成絕緣層後之退火，而於絕緣層形成有開口部之溫度看作燒結頸縮開始溫度。
於第一導電層之形成材料中，除可使用上述低熔點材料(及高熔點材料)以外，亦可較佳地使用含有黏合劑樹脂等之漿料等。又，為使利用絲網印刷法形成之第一導電層之導電性充分提昇，較為理想的是利用熱處理使第一導電層硬化。因此，作為包含於漿料中之黏合劑樹脂，較佳為使用可於上述乾燥溫度下硬化之材料，可應用環氧系樹 脂、酚系樹脂、丙烯酸系樹脂等。於該情形時，與硬化一併地，低熔點材料之形狀變化，其原因在於如圖3(D)所示，於退火處理時，容易於低熔點材料附近之絕緣層中產生開口(龜裂)。再者，黏合劑樹脂與導電性之低熔點材料之比率以成為所謂滲濾之閾值(與導電性呈現之低熔點材料含量相當之比率之臨界值)以上之方式設定即可。
第一導電層71可利用噴墨法、絲網印刷法、導線接著法、噴霧法、真空蒸鍍法、濺鍍法等周知技術製作。較佳為將第一導電層71圖案化為梳形等特定形狀。就生產率之觀點而言，絲網印刷法適合圖案化之第一導電層之形成。於絲網印刷法中，較佳為使用如下方法，即，利用含有包含金屬粒子之低熔點材料之印刷漿料、及具有與集電極之圖案形狀對應之開口圖案之絲網版，而印刷集電極圖案。
另一方面，於使用包含溶劑之材料作為印刷漿料之情形時，需要用以除去溶劑之乾燥步驟。如上所述，該情形時之乾燥溫度較佳為比低熔點材料之熱流動開始溫度T1 更低溫。乾燥時間例如可適當設定為5分鐘~1小時左右。
如上所述，可藉由適當調整低熔點材料之材料或粒徑等，而將Ra1容易地設定為特定之範圍。例如於將漿料用於第一導電層之形成之情形時，漿料之黏度較佳為20Pa．s以上且500Pa．s以下。可藉由使漿料之黏度為上述範圍，而容易地使第一導電層之Ra1為特定之範圍。藉由使漿料之黏度為20Pa．s以上，可提高第一導電層之厚度相對於線寬之比(縱橫比)，而可減少遮光損失或線路電阻。漿料之黏度更佳為50Pa．s以上，尤佳為80Pa．s以上。又，為了使與透明導電層之接觸良好，漿料之黏度較佳為500Pa．s以下，更佳為400Pa．s以下，尤佳為300Pa．s以下。
第一導電層亦可包括複數個層。例如亦可為包括與光電轉換部表面之透明電極層之接觸電阻較低之下層、及含有低熔點材料之上層 的積層構造。根據此種構造，可期待伴隨與透明電極層之接觸電阻之降低而產生之太陽電池之填充因數(fill factor)提昇。又，藉由設為低熔點材料含有層、與高熔點材料含有層之積層構造，可期待第一導電層之進一步低電阻化。
以上，以利用印刷法形成第一導電層之情形為中心進行了說明，但第一導電層之形成方法並不限定於印刷法。例如亦可使用與圖案形狀對應之掩膜、且利用蒸鍍法或濺鍍法形成第一導電層。
(絕緣層)
於第一導電層71上形成絕緣層9。此處，於第一導電層71形成為特定之圖案(例如梳形)之情形時，於光電轉換部50之表面上存在形成有第一導電層之第一導電層形成區域、及未形成第一導電層之第一導電層非形成區域。
絕緣層9至少形成於第一導電層形成區域。認為絕緣層9亦有助於第一導電層71與第二導電層72之附著力之提昇。一般而言，就使因集電極所導致之遮光損失降低之觀點而言，較佳為使用細線化之集電極。由於若使集電極細線化，則有附著力隨著接觸面積之減少而降低之傾向，故而期待使第一導電層與第二導電層之間之密接性進一步提昇。
本發明中，認為可藉由於第一導電層與第二導電層之間形成絕緣層，且使第一導電層之Ra1為特定之範圍，而於絕緣層之第二導電層側之表面容易地形成凹凸構造，從而與形成於第一導電層上之第二導電層之密接性提昇。其結果，於使集電極細線化時，亦可期待第一導電層與第二導電層之間之剝離防止效果。藉此，可期待良率之提昇(由剝離防止所帶來之效果)或遮光損失之降低(由細線化所帶來之效果)等。
例如於使用Ag層等作為第一導電層，且於第一導電層上藉由鍍 敷法形成Cu層之情形時，Ag層與Cu層之附著力較小。另一方面，藉由於氧化矽等絕緣層上形成Cu層，而使得第二導電層之附著力提高，從而可期待太陽電池之可靠性提昇。
於本發明中，絕緣層9較佳為亦形成於第一導電層非形成區域上，尤佳為形成於第一導電層非形成區域之整個面上。於絕緣層亦形成於第一導電層非形成區域中之情形時，於藉由鍍敷法形成第二導電層時，可化學地且電性地保護光電轉換部不受鍍敷液之影響。例如於如異質接面太陽電池般於光電轉換部50之表面形成有透明電極層之情形時，藉由於透明電極層之表面形成絕緣層，可抑止透明電極層與鍍敷液之接觸，且可防止金屬層(第二導電層)析出至透明電極層上。又，就生產率之觀點而言，更佳亦為於第一導電層形成區域及第一導電層非形成區域之整體上形成絕緣層。於該情形時，由於第一導電層形成區域與第一導電層非形成區域之分界部分由連續皮膜之絕緣層覆蓋，故而即便於使第一導電層細線化之情形時，亦可防止第一導電層自基板之剝離，從而可期待良率提昇效果。
作為絕緣層9之材料，可使用於電性方面顯示絕緣性之材料。又，較為理想的是絕緣層9使用對鍍敷液具有化學穩定性之材料。藉由使用對鍍敷液之化學穩定性較高之材料，於第二導電層形成時之鍍敷步驟中，絕緣層不易熔解，且不易對光電轉換部表面造成損傷。又，於亦於第一導電層非形成區域上形成絕緣層9之情形時，較佳為絕緣層與光電轉換部50之附著強度較大。例如於異質接面太陽電池中，較佳為絕緣層9與光電轉換部50表面之透明電極層6a之附著強度較大。藉由使透明電極層與絕緣層之附著強度增大，而於鍍敷步驟中，絕緣層不易剝離，而可防止金屬析出至透明電極層上。
較佳為於絕緣層9使用光吸收較少之材料。由於絕緣層9形成於光電轉換部50之光入射面側，故而若因絕緣層而導致之光吸收較小， 則可將更多之光取入至光電轉換部。例如於絕緣層9具有透過率為90%以上之充分之透明性之情形時，因絕緣層中之光吸收而導致之光學損失較小，無需於第二導電層形成後除去絕緣層，便可直接用作太陽電池。因此，可簡化太陽電池之製造步驟，且可使生產率進一步提昇。於不除去絕緣層9而直接用作太陽電池之情形時，更為理想的是絕緣層9使用除具有透明性以外亦具有充分之耐候性、及對熱、濕度之穩定性的材料。
絕緣層之材料可為無機絕緣性材料，亦可為有機絕緣性材料。作為無機絕緣性材料，例如可使用氧化矽、氮化矽、氧化鈦、氧化鋁、氧化鎂、氧化鋅等材料。作為有機絕緣性材料，例如可使用聚酯、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、丙烯酸、環氧樹脂、聚胺基甲酸酯等材料。就因伴隨退火處理中之第一導電層之表面形狀之變化而產生之界面之應力等而容易對絕緣層形成開口之觀點而言，較佳為絕緣層之材料為斷裂伸長率較小之無機材料。
於此種無機材料中，就耐鍍敷液性或透明性之觀點而言，較佳為使用氧化矽、氮化矽、氧化氮化矽、氧化鋁、賽隆(SiAlON)、氧化釔、氧化鎂、鈦酸鋇、氧化釤、鉭酸鋇、氧化鉭、 氟化鎂、氧化鈦、鈦酸鍶等。其中，就電氣特性或與透明電極層之密接性等觀點而言，較佳為氧化矽、氮化矽、氧化氮化矽、氧化鋁、賽隆(SiAlON)、氧化釔、氧化鎂、鈦酸鋇、氧化釤、鉭酸鋇、氧化鉭、 氟化鎂等，就可適當地調整折射率之觀點而言，尤佳為使用氧化矽或氮化矽等。再者，該等無機材料並不限定於含有化學計量(stoichiometric)組成者，亦可為包含氧缺陷(oxygen deficiency)等。
絕緣層9之膜厚係根據絕緣層之材料或形成方法適當設定。絕緣層9之膜厚較佳為薄至可利用伴隨退火處理中之第一導電層之表面形狀之變化而產生之界面之應力等於絕緣層中形成開口部之程度。就該 觀點而言，絕緣層9之膜厚較佳為1000nm以下，更佳為500nm以下。又，藉由適當設定非第一導電層形成部中之絕緣層9之光學特性或膜厚，可改善光反射特性，可使導入至太陽電池內部之光量增加，且可使轉換效率進一步提昇。為獲得上述效果，較佳為絕緣層9之折射率低於光電轉換部50表面之折射率。又，就對絕緣層9賦予較佳之抗反射特性之觀點而言，膜厚較佳為設定於30nm~250nm之範圍內，更佳為設定為50nm~250nm之範圍內。再者，第一導電層形成區域上之絕緣層之膜厚與第一導電層非形成區域上之絕緣層之膜厚亦可不同。例如亦可於第一導電層形成區域中，根據容易利用退火處理形成開口部之觀點設定絕緣層之膜厚，於第一導電層非形成區域中，以成為具有適當之抗反射特性之光學膜厚之方式設定絕緣層之膜厚。
於如異質接面太陽電池般於光電轉換部50之表面包括透明電極層(一般而言，折射率：1.9~2.1左右)之情形時，為提昇界面處之光抗反射效果且使導入至太陽電池內部之光量增加，絕緣層之折射率較佳為空氣(折射率=1.0)與透明電極層之中間之值。又，於密封太陽電池而進行模組化之情形時，絕緣層之折射率較佳為密封材料與透明電極層之中間之值。就該觀點而言，絕緣層9之折射率較佳為例如1.4~1.9，更佳為1.5~1.8，進而佳為1.55~1.75。絕緣層之折射率可藉由絕緣層之材料、組成等調整至所需之範圍。例如於氧化矽之情形時，藉由使含氧量減小，而折射率變高。再者，只要未特別聲明，本說明書中之折射率係對波長為550nm之光之折射率，且為利用分光橢圓偏光法測定之值。又，較佳為根據絕緣層之折射率、以抗反射特性提昇之方式設定絕緣層之光學膜厚(折射率×膜厚)。
可利用周知之方法形成絕緣層。例如於氧化矽或氮化矽等無機絕緣性材料之情形時，較佳為使用電漿CVD法、濺鍍法等乾式法。又，於有機絕緣性材料之情形時，較佳為使用旋轉塗佈法、絲網印刷 法等濕式法。根據該等方法，可形成針孔等缺陷較少、且為緻密之構造之膜。
其中，就形成更緻密之構造之膜之觀點而言，較佳為利用電漿CVD法形成絕緣層9。藉由該方法，不僅於形成200nm左右之較厚者，而且於形成30~100nm左右之較薄之膜厚之絕緣層之情形時，亦可形成緻密性較高之構造之膜。
例如，如圖2所示之異質接面太陽電池般，於在光電轉換部50之表面具有紋理構造(凹凸構造)之情形時，就於紋理之凹部或凸部亦可高精度地形成膜之觀點而言，較佳亦為利用電漿CVD法形成絕緣層。 藉由使用緻密性較高之絕緣層，不僅可降低鍍敷處理時對透明電極層造成之損傷，而且可防止金屬析出至透明電極層上。如此緻密性較高之絕緣膜如圖2之異質接面太陽電池中之矽系薄膜3般，針對光電轉換部50內部之層，亦可作為水或氧等之障壁層而發揮功能，因此，亦可期待提昇太陽電池之長期可靠性之效果。
再者，位於第一導電層71與第二導電層72之間之絕緣層9、即第一導電層形成區域上之絕緣層9之形狀並非必需為連續之層狀，亦可為島狀。再者，本說明書中之「島狀」之用語係指於表面之一部分包括未形成有絕緣層9之非形成區域的狀態。
於本發明中，於在第一導電層71上形成有絕緣層9時、或於形成絕緣層後且形成第二導電層72之前，進行退火處理。於進行退火處理時，由於將第一導電層71加熱至比低熔點材料之熱流動開始溫度T1 更高溫，低熔點材料成為流動狀態，故而第一導電層之表面形狀變化。伴隨該變化，於形成於第一導電層上之絕緣層9中形成開口部9h。因此，於其後之鍍敷步驟中，用於將第一導電層71之表面之一部分暴露於鍍敷液中進行導通，故而如圖3(E)所示，可以該導通部為起點使金屬析出。
再者，開口部主要形成於第一導電層71之低熔點材料711上。於低熔點材料為絕緣性材料之情形時，開口部之正下方為絕緣性，但由於鍍敷液亦浸透至存在於低熔點材料之周邊的導電性之高熔點材料中，故而可使第一導電層與鍍敷液導通。
退火處理時之退火溫度(加熱溫度)Ta較佳為比低熔點材料之熱流動開始溫度T1 更高溫、即T1 <Ta。退火溫度Ta更佳為滿足T1 +1℃≦Ta≦T1 +100℃，進而佳為滿足T1 +5℃≦Ta≦T1 +60℃。退火溫度可根據第一導電層之材料之組成或含量等適當設定。
又，如上所述，退火溫度Ta較佳為比光電轉換部50之耐熱溫度更低溫。光電轉換部之耐熱溫度取決於光電轉換部之構成。例如，如異質接面太陽電池或矽系薄膜太陽電池般包括透明電極層或非結晶質矽系薄膜之情形時的耐熱溫度為250℃左右。因此，於光電轉換部包括非晶質矽系薄膜之異質接面太陽電池或矽系薄膜太陽電池之情形時，就抑制非晶質矽系薄膜及其界面處之熱損傷之觀點而言，退火溫度較佳為設定為250℃以下。為實現更高性能之太陽電池，退火溫度更佳為200℃以下，進而佳為180℃以下。伴隨此，第一導電層71之低熔點材料之熱流動開始溫度T1 較佳為未達250℃，更佳為未達200℃，進而佳為未達180℃。
如上所述，於本發明中，於絕緣層形成步驟中或形成絕緣層後，進行利用加熱之退火處理。於絕緣層形成步驟中，藉由一面將基板加熱至退火溫度Ta一面形成絕緣層，而於絕緣層之製膜之大致同時形成開口部。所謂「絕緣層之製膜之大致同時」係指絕緣層形成步驟後且進行其他步驟前之狀態，即絕緣層之製膜過程中或剛製膜後之狀態。例如包括於自絕緣層之製膜結束後(加熱停止後)至基板表面溫度恢復至室溫等之間形成開口部之情形等。又，當於某低熔點材料上之絕緣層形成開口部之情形時，即便於該低熔點材料上之絕緣層之製膜 結束後，追隨於製成該低熔點材料周邊之絕緣層而於該低熔點材料上之絕緣層形成開口之情形亦包含於「於絕緣層之製膜之大致同時形成開口部」。
本發明中之「退火溫度Ta」係指退火處理時之基板表面溫度(基板加熱溫度)。當於絕緣層形成步驟中進行退火處理之情形時，退火溫度Ta係絕緣層之製膜開始時間點之溫度。絕緣層之製膜過程中之基板表面溫度之平均值，通常成為製膜開始時間點之基板表面溫度以上。因此，只要絕緣層之製膜開始時間點之溫度比T1高溫，便可於絕緣層形成步驟中，於絕緣層形成開口部。
例如於藉由乾式法形成絕緣層9之情形時，可藉由使絕緣層製膜中之基板表面溫度比低熔點材料之熱流動開始溫度T1更高溫，而形成開口部。又，於藉由濕式法形成絕緣層9之情形時，可藉由使將溶劑乾燥進行製膜時之基板表面溫度比熱流動開始溫度T1更高溫，而形成開口部。再者，於利用濕式法形成絕緣層之情形時，「製膜開始時間點」係指溶劑之乾燥開始時間點。
基板表面溫度可藉由例如於基板表面貼附溫度顯示材料(亦稱為熱敏紙或熱封膜)或熱電對而測定。又，加熱部(加熱器等)之溫度可以基板之表面溫度成為特定範圍之方式適當調整。
當於絕緣層形成步驟中進行退火處理之情形時，可藉由適當調整絕緣層之材料及組成、製膜條件(製膜方法、基板溫度、導入氣體之種類及導入量、製膜壓力、功率密度等)，而於絕緣層形成開口部。於形成氧化矽作為絕緣層之情形時，較佳為藉由電漿CVD進行製膜。製膜條件較佳為基板溫度145℃~250℃、壓力30Pa~300Pa、功率密度0.01W/cm2 ~0.160W/cm2 。
即便為於絕緣層形成步驟中進行退火處理，而於絕緣層形成開口部之情形時，亦可於絕緣層形成步驟後且鍍敷步驟前，進一步進行 退火處理。例如即便於絕緣層形成步驟中利用退火無法充分形成開口之情形時，亦可藉由於絕緣層形成後進一步進行退火處理，而確實地形成開口部。又，即便為於絕緣層形成步驟中未形成開口之情形時，亦可藉由於絕緣層形成步驟後且鍍敷步驟前進行退火處理而形成開口部。
另一方面，於一導電型結晶矽基板之一主面上具有逆導電型之擴散層之結晶矽太陽電池由於不包括非晶質矽薄膜或透明電極層，故而耐熱溫度為800℃~900℃左右。因此，亦可於比250℃高溫之退火溫度Ta下進行退火處理。
於藉由退火處理形成開口部之後，利用鍍敷法於第一導電層形成區域之絕緣層9上形成第二導電層72。此時，作為第二導電層而析出之金屬只要為可藉由鍍敷法形成第二導電層之材料便無特別限定，例如可使用銅、鎳、錫、鋁、鉻、銀、鋅、鉛、鈀等、或該等之混合物。
第二導電層之表面粗糙度Ra2較佳為1.0μm以上且10.0μm以下。可藉由使Ra2為上述範圍，而使將太陽電池模組化時之集電極與樹脂製接著劑之密接性提昇，從而使可靠性提昇。Ra2更佳為2.0μm以上，進而佳為3.0μm以上。又，Ra2較佳為10.0μm以下，更佳為8.0μm以下，進而佳為6.0μm以下。
將Ra2調整至上述範圍內之方法並無特別限定，可列舉調整形成於第二導電層下之層之表面之凹凸形狀之方法、調整第二導電層之形成條件之方法、機械研磨法等。其中，就可抑制對太陽電池造成之損害之觀點而言，較佳為調整形成於第二導電層下之層之表面之凹凸形狀之方法。
如上所述，第二導電層之表面粗糙度Ra2受形成於第二導電層下之絕緣層之表面粗糙度影響。又，絕緣層之表面粗糙度受形成於絕緣 層下之第一導電層之表面粗糙度Ra1影響。因此，可藉由調整Ra1，而調整絕緣層之表面粗糙度，伴隨此，亦可將Ra2調整為特定之範圍。因此，如上所述，Ra1較佳為1.0μm~10.0μm，更佳為2.5μm~9.0μm，進而佳為3.5μm~7.0μm以下。
如以上所說明般，可藉由使Ra1及Ra2均為1.0μm以上且10.0μm以下，而使第一導電層與第二導電層之密接性提昇，且使第二導電層與形成於第二導電層上之樹脂製接著劑之密接性(接觸)提昇。藉此，可製作轉換效率較高、且可靠性較高之太陽電池。
於太陽電池動作時(發電時)，電流主要於第二導電層中流通。因此，就抑制第二導電層中之電阻損失之觀點而言，較佳為第二導電層之線路電阻儘可能小。具體而言，第二導電層之線路電阻較佳為1Ω/cm以下，更佳為0.5Ω/cm以下。另一方面，第一導電層之線路電阻小至可作為電鍍時之基底層發揮功能之程度即可，例如為5Ω/cm以下即可。
第二導電層可利用非電解鍍敷法、電解鍍敷法中之任一者形成，就生產率之觀點而言，較佳為使用電解鍍敷法。於電解鍍敷法中，由於可使金屬之析出速度變大，故而可於短時間內形成第二導電層。
以酸性銅鍍敷為例，對利用電解鍍敷法形成第二導電層之方法進行說明。圖10係用於第二導電層之形成之鍍敷裝置10之概念圖。將於光電轉換部上之形成有第一導電層及絕緣層且實施退火處理後之基板12、及陽極13浸於鍍敷槽11中之鍍敷液16中。基板12上之第一導電層71經由基板托架14而與電源15連接。藉由對陽極13與基板12之間施加電壓，而於未由絕緣層9覆蓋之第一導電層上、即以利用退火處理而產生於絕緣層中之開口部為起點，選擇性地使銅析出。
用於酸性銅鍍敷之鍍敷液16包含銅離子。例如可使用以硫酸 銅、硫酸、水為主成分之周知之組成，藉由使0.1~10A/dm2 之電流於其中流通，可使作為第二導電層之金屬析出。適當之鍍敷時間可根據集電極之面積、電流密度、陰極電流效率、設定膜厚等適當設定。再者，有以下傾向，即，若鍍敷時之電流密度過小，則析出速度較小，生產性差，若電流密度過大，則第二導電層之電阻上升。因此，鍍敷時之電流密度如上所述般較佳為0.1~10A/dm2 ，更佳為0.5~8A/dm2 ，進而佳為1~7A/dm2 。
第二導電層亦可包括複數個層。例如藉由於將包含Cu等導電率較高之材料之第一鍍敷層隔著絕緣層形成於第一導電層上後，將化學穩定性優異之第二鍍敷層形成於第一鍍敷層之表面，可形成低電阻且化學穩定性優異之集電極。
較佳為於鍍敷步驟後設置鍍敷液除去步驟，而除去殘留於基板12之表面之鍍敷液。藉由設置鍍敷液除去步驟，能除去可以利用退火處理形成之絕緣層9之除開口部9h以外之部分為起點析出之金屬。作為以除開口部9h以外之部分為起點析出之金屬，例如可列舉以絕緣層9之針孔等為起點者。藉由利用鍍敷液除去步驟除去此種金屬，可降低遮光損失，且可使太陽電池特性進一步提昇。
鍍敷液之除去例如可藉由如下方法進行，即，於利用鼓風(air blow)式之空氣清洗除去殘留於自鍍敷槽中取出之基板12之表面的鍍敷液後，進行水洗，進而利用鼓風吹走清洗液。藉由於水洗前進行空氣清洗以降低殘留於基板12表面之鍍敷液量，可使水洗時帶入之鍍敷液之量減少。因此，可使水洗所需之清洗液之量減少，並且亦可降低伴隨水洗而產生之廢液處理之工時，故而可降低因清洗而導致之環境負荷或費用，並且使太陽電池之生產率提昇。
此處，一般而言，ITO等透明電極層、或氧化矽等絕緣層為親水性，故而基板12之表面、即光電轉換部50之表面或絕緣層9之表面與 水之接觸角為10°左右或更低之情形較多。於本發明中，較佳為使基板12之表面之接觸角為20°以上。為了使接觸角為上述範圍，較佳為對基板12表面進行撥水處理。撥水處理係藉由例如對表面形成撥水層而進行。可藉由進行撥水處理，而使基板表面相對於鍍敷液之潤濕性降低，從而使基板表面與水之接觸角變大。再者，本說明書中之撥水處理係指使表面相對於水之潤濕性降低(使接觸角增大)之處理。可藉由進行撥水處理，而容易地自基板12表面除去鍍敷液。
於本發明中，亦可於形成集電極後(鍍敷步驟後)進行絕緣層除去步驟。尤其係於使用光吸收較大之材料作為絕緣層之情形時，為抑制因絕緣層之光吸收而導致之太陽電池特性之降低，較佳為進行絕緣層除去步驟。絕緣層之除去方法係根據絕緣層材料之特性適當選擇。例如可利用化學蝕刻或機械研磨除去絕緣層。又，亦可視材料而應用灰化(ashing)法。此時，就使光取入效果進一步提昇之觀點而言，更佳為將第一導電層非形成區域上之絕緣層全部除去。又，於在絕緣層9上形成撥水層91之情形時，較佳為一併除去絕緣層9及撥水層91。再者，於使用光吸收較小之材料作為絕緣層之情形時，無需進行絕緣層除去步驟。
以上，以於異質接面太陽電池之光入射側設置集電極70之情形為中心進行了說明，亦可於背面側形成相同之集電極。如異質接面太陽電池般利用結晶矽基板之太陽電池由於電流量較大，故而一般而言，存在因透明電極層/集電極間之接觸電阻之損失而導致發電損失變得明顯之傾向。與此相對，於本發明中，由於包括第一導電層及第二導電層之集電極與透明電極層之接觸電阻較低，故而可降低因接觸電阻而導致之發電損失。
又，本發明可應用於如除異質接面太陽電池以外之結晶矽太陽電池、或使用GaAs等除矽以外之半導體基板之太陽電池、於非晶質 矽系薄膜或結晶質矽系薄膜之pin接面或pn接面上形成有透明電極層之矽系薄膜太陽電池、或CIS、CIGS等化合物半導體太陽電池、色素增感太陽電池或有機薄膜(導電性聚合物)等有機薄膜太陽電池般之各種太陽電池。
作為結晶矽太陽電池，可列舉於一導電型(例如p型)結晶矽基板之一主面上具有逆導電型(例如n型)之擴散層、且於擴散層上包括上述集電極之構成。此種結晶矽太陽電池一般於一導電型層之背面側包括p+ 層等導電型層。如此，於光電轉換部不包括非晶質矽層或透明電極層之情形時，低熔點材料之熱流動開始溫度T1 及退火溫度Ta亦可高於250℃。
作為矽系薄膜太陽電池，例如可列舉於p型薄膜與n型薄膜之間包括非晶質之本徵(i型)矽薄膜的非晶質矽系薄膜太陽電池、或於p型薄膜與n型薄膜之間包括結晶質之本徵矽薄膜的結晶質矽系半導體太陽電池。又，積層有複數個pin接面之串聯型之薄膜太陽電池亦較佳。於此種矽系薄膜太陽電池中，考慮透明電極層或非晶質矽系薄膜之耐熱性，較佳為低熔點材料之熱流動開始溫度T1 及退火溫度Ta為250℃以下，更佳為200℃以下，進而佳為180℃以下。
本發明之太陽電池較佳為例如，如圖7所示般加以模組化以供實用。太陽電池之模組化係利用適當之方法進行。例如藉由於集電極連接配線構件，而串聯或並聯連接複數個太陽電池，且利用密封材料及玻璃板進行密封，藉此進行模組化。
太陽電池模組包括用以將太陽電池彼此、或將太陽電池與外部電路電性連接之配線構件34。太陽電池100與配線構件34較佳為藉由含有導電性微粒子之樹脂製接著劑33而接著。
如圖8所示，樹脂製接著劑33形成於集電極之第二導電層72上。如圖9所示，自先前以來，於太陽電池之集電極270與配線構件234之 連接中使用包含導電性微粒子之樹脂製接著劑233，但有可靠性因樹脂製接著劑與集電極之剝離而降低之問題。於本發明中，由於集電極表面之第二導電層之表面粗糙度Ra2為特定範圍內，故而集電極與樹脂製接著劑之密接性提高。
作為上述樹脂製接著劑，可使用例如將導電性粒子添加至樹脂漿料而成者。作為樹脂漿料，可使用例如環氧樹脂、醯亞胺樹脂、酚樹脂等。作為導電性粒子，可使用例如Ni、Cu、Zn、In等金屬粉。除金屬粉以外，亦可將碳粉等導電性粉體、或包含環氧樹脂、丙烯酸樹脂、聚醯亞胺樹脂、酚樹脂等之絕緣性粒子之表面經金屬等導電性材料塗佈而成者用作導電性粒子。
於太陽電池模組之製作中，首先，製作複數個太陽電池100經由配線構件34相互連接而得之太陽電池串110。太陽電池100與配線構件34係經由樹脂製接著劑33而連接。該太陽電池串隔著密封材料41、43而被保護材料45、47夾持，從而形成太陽電池模組。關於密封材料及保護材料，較佳為藉由於受光面側保護材料45上依次積層密封材料41、太陽電池串110、密封材料43及背面側保護材料47而製成積層體後，於特定條件下加熱積層體，而使密封材料41、43硬化。然後，可藉由安裝Al框架(未圖示)等而製作太陽電池模組。
受光面側保護材料45較佳為配置於太陽電池串110之受光面側(光入射面側)而保護太陽電池模組之表面。作為受光面側保護材料，可使用具有透光性及遮水性之玻璃、透光性塑膠等。背面側保護材料47較佳為配置於太陽電池串110之背面側而保護太陽電池模組之背面。作為背面側保護材料，可使用PET(Polyethylene Terephthalate，聚對苯二甲酸乙二酯)等樹脂膜、具有樹脂膜中夾有Al箔作為夾層之構造之積層膜等。
密封材料41、43係於受光面側保護材料45與背面側保護材料47 之間密封太陽電池串110。作為密封材料，可使用EVA(Ethylene vinyl acetate，乙烯乙酸乙烯酯)、EEA(Ethylene ethyl acrylate，乙烯丙烯酸乙酯)、PVB(Poly Vinyl Butyral，聚乙烯醇縮丁醛)、矽、胺甲酸乙酯、丙烯酸、環氧樹脂等透光性樹脂。
可以如上方式製作太陽電池模組，但本發明之太陽電池模組並不限定於上述。
[實施例]
以下，列舉與圖2所示之異質接面太陽電池相關之實施例，對本發明具體地進行說明，但本發明並不限定於以下實施例。
(表面粗糙度測定)
使用KEYENCE公司製造之雷射顯微鏡VK-8510，基於JIS B 0601：2001(對應於ISO 4287：1997)，而測定第一導電層及第二導電層之各者之表面之表面粗糙度Ra。
(黏度測定)
印刷漿料之黏度係藉由Brookfield股份有限公司製造之旋轉式黏度計而於溶液溫度25℃、旋轉速度10rpm下進行測定。
(實施例1)
以如下方式製造實施例1之異質接面太陽電池。
使用入射面之面方位為(100)、厚度為200μm之n型單晶矽晶圓作為一導電型單晶矽基板，將該矽晶圓於2重量%之HF水溶液中浸漬3分鐘，除去表面之氧化矽膜後，進行2次利用超純水之沖洗。藉由將該矽基板於保持於70℃之5/15重量%之KOH/異丙醇水溶液中浸漬15分鐘，蝕刻晶圓之表面，而形成紋理。其後，進行2次利用超純水之沖洗。利用原子間力顯微鏡(AFM(Atomic Force Microscopy)太平洋奈米科技(Pacific NanoTechnology)公司製造)進行晶圓之表面觀察，其結果，晶圓之表面之蝕刻進行之程度較深，而形成(111)面露出之棱錐 型之紋理。
將蝕刻後之晶圓導入至CVD裝置，於其光入射側，作為本徵矽系薄膜2a，而以5nm之膜厚將i型非晶質矽製膜。i型非晶質矽之製膜條件為基板溫度：170℃、壓力：100Pa、SiH4 /H2 流量比：3/10、輸入功率密度：0.011W/cm2 。再者，本實施例中之薄膜之膜厚係根據藉由利用分光橢圓偏光法(商品名M2000、J.A.Woollam公司製造)測定於玻璃基板上於相同條件下製膜所得之薄膜之膜厚而求出之製膜速度算出之值。
於i型非晶質矽層2a上，作為逆導電型矽系薄膜3a，而以7nm之膜厚將p型非晶質矽製膜。p型非晶質矽層3a之製膜條件為基板溫度為170℃、壓力為60Pa、SiH4 /B2 H6 流量比為1/3、輸入功率密度為0.01W/cm2 。再者，上述所指之B2 H6 氣體流量係利用H2 將B2 H6 濃度稀釋至5000ppm而成之稀釋氣體之流量。
其次，於晶圓之背面側，作為本徵矽系薄膜2b，而以6nm之膜厚將i型非晶質矽層製膜。i型非晶質矽層2b之製膜條件與上述i型非晶質矽層2a之製膜條件相同。於i型非晶質矽層2b上，作為一導電型矽系薄膜3b，而以4nm之膜厚將n型非晶質矽層製膜。n型非晶質矽層3b之製膜條件為基板溫度：170℃、壓力：60Pa、SiH4 /PH3 流量比：1/2、輸入功率密度：0.01W/cm2 。再者，上述所指之PH3 氣體流量係藉由H2 將PH3 濃度稀釋至5000ppm而得之稀釋氣體之流量。
於導電型矽系薄膜上，作為透明電極層6a及6b，分別以100nm之膜厚將氧化銦錫(ITO、折射率：1.9)製膜。使用氧化銦作為靶，於基板溫度：室溫、壓力：0.2Pa之氬氣環境中，施加0.5W/cm2 之功率密度而進行透明電極層之製膜。於背面側透明電極層6b上，作為背面金屬電極8，而利用濺鍍法以500nm之膜厚形成銀。於光入射側透明電極層6a上，以如下方式形成包括第一導電層71及第二導電層72之集電 極70。
於第一導電層71之形成中，使用以20：80之重量比包含作為低熔點材料之SnBi金屬粉末(粒徑DL =25μm、熔點T1 =141℃)與作為高熔點材料之銀粉末(粒徑DH =2~3μm、熔點T2 =971℃)、進而包含環氧系樹脂作為黏合劑樹脂的印刷漿料(黏度=80Pa．s)。利用具有與集電極圖案對應之開口寬度(L=80μm)的#230網眼(開口寬度：l=85μm)之絲網版，對該印刷漿料進行絲網印刷，於90℃下進行乾燥。
將形成有第一導電層71之晶圓投入至CVD裝置，作為絕緣層9，而利用電漿CVD法以100nm之厚度於光入射面側形成氧化矽層(折射率：1.5)。
絕緣層9之製膜條件為基板溫度：135℃、壓力133Pa、SiH4 /CO2 流量比：1/20、輸入功率密度：0.05W/cm2 (頻率13.56MHz)。於該條件下形成於光入射面側之絕緣層之折射率(n)及消光係數(k)如圖11所示。其後，將形成絕緣層後之晶圓導入至熱風循環型烘箱，於大氣環境中，於180℃下實施20分鐘退火處理。
如圖10所示，將以如上方式進行至退火處理之基板12投入至鍍敷槽11中。於鍍敷液16中，使用向以使硫酸銅五水和物、硫酸及氯化鈉分別成為120g/l、130g/l及70mg/l之濃度之方式製備之溶液中添加有添加劑(上村工業製造：產品編號ESY-2B、ESY-H、ESY-1A)者。利用該鍍敷液，於溫度40℃、電流4A/dm2 之條件下進行鍍敷，於第一導電層71上之絕緣層上，作為第二導電層72，而以10μm左右之厚度使銅均一地析出。幾乎未觀察到銅向未形成有第一導電層之區域之析出。
其後，利用雷射加工機，以0.5mm之寬度除去單元外周部之矽晶圓，而製作本發明之異質接面太陽電池。
其次，將作為樹脂製接著劑33之於環氧樹脂中混合有約10μm之球狀Ni粒子之導電性樹脂接著劑塗佈至第二導電層上，且於該樹脂製接著劑33上配置配線構件後，施加2MPa之壓力。其後，於190℃下進行1小時熱處理，而使環氧樹脂硬化。
如上述般，使用貼附有配線構件34之太陽電池，依次積層玻璃、EVA(密封材料)、太陽電池、EVA及背面保護片。其後，於大氣壓下進行5分鐘加熱壓接，利用EVA樹脂密封太陽電池。繼而，於150℃下保持50分鐘，使EVA樹脂交聯，而製成太陽電池模組。
(實施例2~3、參考例2)
如表1所示般變更第一導電層71形成用印刷漿料之黏度及低熔點材料之粒徑，除此以外，以與實施例1相同之方式製作異質接面太陽電池且進行模組化。
(實施例4、參考例1)
將含有粒徑DL =0.3~0.7μm之銀微粒子作為低熔點材料且不含高熔點材料之印刷漿料用作第一導電層71形成用印刷漿料。印刷用漿料之黏度如表1所示。除使用該印刷漿料之方面以外，以與實施例1相同之方式製作異質接面太陽電池且進行模組化。
(比較例1)
第一導電層形成用之印刷漿料係使用不含低熔點材料之銀漿(即，使金屬材料粉末與銀粉末之比率為0：100者)，絲網印刷成與集電極圖案對應之形狀後，於180℃下進行乾燥，除此以外，以與實施例1相同之方式進行至第一導電層(銀電極)71之形成。其後，未實施絕緣層形成步驟、退火處理、第二導電層形成步驟中之任一者，而製作以該銀電極為集電極之異質接面太陽電池且進行模組化。
(比較例2、3)
如表1所示般變更第一導電層71形成用之印刷漿料之低熔點材料之種類及粒徑，除此以外，以與實施例1相同之方式製作異質接面太 陽電池。其後，不實施絕緣層形成步驟及退火處理而藉由鍍敷法形成第二導電層。於比較例2、3中，雖然可形成第二導電層，但於鍍敷處理中產生透明電極層完全被蝕刻之不良情況，而無法獲得作為太陽電池而發揮功能者。
(比較例4~6)
比較例4、5及6中，分別使用與參考例1、實施例1及參考例2相同之第一導電層71形成用印刷漿料，進行第一導電層之形成、及絕緣層之製膜。其後，未實施退火處理而嘗試利用鍍敷法形成第二導電層，但銅未析出，而未形成第二導電層。
(比較例7)
比較例7中，使用與比較例1相同之銀漿形成第一導電層後，進行絕緣層之製膜。其後，與實施例1同樣地進行退火處理，且嘗試利用鍍敷法形成第二導電層，但銅未析出，而未形成第二導電層。
[評價] (太陽電池輸出測定)
進行各實施例、參考例及比較例之異質接面太陽電池之太陽電池特性之測定。
(剝離強度試驗)
驗證鍍敷前後之導電層表面之表面粗糙度、與利用樹脂製接著劑貼附於鍍敷膜之構件之剝離強度之關係。具體而言，於玻璃板上製作包含ITO之膜厚100nm之透明電極層，於該透明電極層上，利用與實施例1~3、參考例1、2及比較例1~3相同之方法形成集電極。於該集電極上，利用導電性樹脂製接著劑接著寬度：1mm、長度：100mm、厚度：100μm之銅箔。具體而言，將作為導電性樹脂製接著劑之包括約8質量%之含有平均粒徑為2μm~5μm之Ni填料之環氧系樹脂、且寬度：1mm、長度：50mm、厚度：25μm之膜狀導電性樹脂 接著劑配置於集電極上，於該膜狀導電性樹脂接著劑上配置銅箔，且於200℃、0.25MPa下按壓30分鐘，藉此將銅箔接著於集電極上。其後，使用剝離強度試驗器(IMADA公司製造之MX-2000N)，沿玻璃板之法線方向以40mm/分鐘之速度拉伸銅箔，將銅箔剝離時之最大荷重設為剝離強度。
(溫度循環試驗)
依JIS C 8917進行實施例、參考例、比較例之太陽電池模組之溫度循環試驗。將各實施例、參考例、比較例之太陽電池模組之溫度循環試驗前之輸出分別設為1，算出其與溫度循環試驗實施後之輸出之比、即循環試驗前後之保持率。
將總結上述結果所得者示於表1。再者，於表1中，單元特性(輸出)及剝離強度係以將比較例1作為基準值(=1)時之相對值表示。
於各實施例中，藉由鍍敷步驟析出銅作為第二導電層之原因在於，藉由退火處理於第一導電層形成區域上之絕緣層形成開口部，第一導電層與鍍敷液接觸(導通)，以該開口部為析出之起點而進行鍍敷。另一方面，認為於比較例7中，儘管進行退火處理銅亦未析出之原因在於，由於第一導電層中不含低熔點材料，故而即便進行加熱處理，亦未於第一導電層上之絕緣層形成開口。
比較例4~6中，雖然第一導電層中包含低熔點材料，但銅未析出。認為其原因在於，未進行退火處理，而未於絕緣層形成開口。根據該結果可知，為了於未進行退火處理之情況下在絕緣層形成開口，必須以表面粗糙度Ra1為數十μm或更大之方式形成形狀不規則之第一導電層。
根據表1可知，可藉由變更第一導電層71形成用印刷漿料之黏度或低熔點材料之粒徑，而變更第一導電層表面之表面粗糙度Ra1及第二導電層之表面粗糙度Ra2。
根據各實施例與比較例1之輸出之比較可知，本發明之太陽電池與具有包括銀漿電極之集電極之先前之太陽電池相比，輸出提昇。認為其原因在於，於實施例之太陽電池中，集電極之電阻降低，填充因數提昇。
根據實施例1~4及參考例1與參考例2之比較可知，藉由使Ra1為1.0μm以上，而單元特性提昇。認為其原因在於，若Ra1為1.0μm以上，則第一導電層與第二導電層之密接性提昇。
實施例1~3及參考例1、2與比較例1相比，剝離強度提昇。與Ra2未達1.0μm之參考例1相比，Ra2為1.0μm以上之實施例1~4及參考例2之剝離強度提昇。觀察到以下傾向，即，實施例4、1、2中，剝離強度隨著Ra2自1.0μm起變大而提昇，實施例2、3及參考例2中，剝離強度隨著Ra2進一步變大而減小。根據該結果，認為尤其係於Ra2 為3.0~6.0μm左右之情形時，剝離強度提昇，可獲得較高之固著效果。於實施例2、3與參考例2之對比中，認為剝離強度隨著Ra2變大而減小之原因在於每單位面積之凹凸數減少，從而表面積減少等。
可知比較例2與參考例1之Ra2同等，但參考例1之剝離強度較大。又，可知比較例3與實施例3之Ra2同等，但實施例3之剝離強度較大。認為其原因在於，參考例1及實施例3中，因於第一導電層與第二導電層之間具有絕緣層，故而與第二導電層之基底之密接性提昇，層間剝離被抑制，此情況有助於集電極之剝離強度。
可知實施例1~3之太陽電池模組與具有包括銀漿電極之集電極之比較例1之太陽電池模組相比，溫度循環試驗後之保持率較高。認為其原因在於，各實施例太陽電池模組之Ra1及Ra2之兩者為1~10μm之範圍內，不僅第一導電層與第二導電層之密接強度提高，而且第二導電層與樹脂製接著劑之密接強度亦提高，而抑制因溫度循環試驗所導致之膜剝離等不良情況。
以上，如使用實施例所說明般，根據本發明，可以低成本提供高輸出、且模組化後之耐久性亦優異之太陽電池。
9‧‧‧絕緣層
50‧‧‧光電轉換部
70‧‧‧集電極
71‧‧‧第一導電層
72‧‧‧第二導電層
100‧‧‧太陽電池

Claims (10)

  1. 一種太陽電池，其包括光電轉換部、及上述光電轉換部之一主面上之集電極，上述集電極自上述光電轉換部側依次包括第一導電層及第二導電層，且於上述第一導電層與上述第二導電層之間包括形成有開口部之絕緣層，上述第一導電層由上述絕緣層覆蓋，上述第一導電層包含低熔點材料，上述低熔點材料之熱流動開始溫度T1比上述光電轉換部之耐熱溫度低溫，上述第二導電層之一部分經由上述絕緣層之開口部而導通至上述第一導電層，且上述第二導電層之表面粗糙度Ra2為1.0μm以上且10.0μm以下。
  2. 如請求項1之太陽電池，其中上述第一導電層之表面粗糙度Ra1為1.0μm以上且10.0μm以下。
  3. 如請求項1或2之太陽電池，其中上述光電轉換部於一導電型結晶矽基板之一主面上依次包括矽系薄膜及透明電極層，於上述透明電極層上包括上述集電極，且上述低熔點材料之熱流動開始溫度T1為250℃以下。
  4. 如請求項1或2之太陽電池，其中上述絕緣層亦形成於上述光電轉換部之第一導電層非形成區域上。
  5. 一種太陽電池模組，其包括如請求項1至4中任一項之太陽電池。
  6. 一種太陽電池模組，其包括如請求項1至4中任一項之太陽電池及配線構件，上述太陽電池經由上述配線構件而與其他太陽電池或外部電路連接， 上述太陽電池之上述集電極與上述配線構件藉由含有導電性微粒子之樹脂製接著劑而接著。
  7. 一種太陽電池之製造方法，其係製造如請求項1至4中任一項之太陽電池之方法，且依次包括：第一導電層形成步驟，係於上述光電轉換部上形成含有低熔點材料之第一導電層；絕緣層形成步驟，係於上述第一導電層上形成絕緣層；及鍍敷步驟，係藉由鍍敷法而形成第二導電層；且於上述絕緣層形成步驟中、或於上述絕緣層形成步驟之後且鍍敷步驟前，以比上述低熔點材料之熱流動開始溫度T1高溫之退火溫度Ta進行上述第一導電層之退火處理，而於上述絕緣層形成開口部。
  8. 如請求項7之太陽電池之製造方法，其中上述退火溫度Ta為250℃以下。
  9. 如請求項7或8之太陽電池之製造方法，其中於上述第一導電層形成步驟中，使用25℃時之黏度為20~500Pa．s之漿料而形成上述第一導電層。
  10. 如請求項7或8之太陽電池之製造方法，其中上述光電轉換部於一導電型結晶矽基板之一主面上依次包括矽系薄膜及透明電極層，且於上述透明電極層上形成有上述集電極。
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