TWI720664B - 太陽電池及太陽電池的製造方法 - Google Patents

Abstract

本發明係有關於一種太陽電池及太陽電池的製造方法，其目的係減小串聯電阻分量及增大並聯電阻分量來使太陽電池的效率提升。

本發明之構成，係在絕緣膜上形成有含有銀及鉛之指狀電極，並且以指狀電極的部分或具有餘裕的部分作為開口而將絕緣性固定條形成在絕緣膜上之後進行燒製，且藉由燒製時在指狀電極所含有的銀及鉛的作用而將指狀電極下的膜亦即絕緣膜貫穿而在區域與指狀電極之間形成導電性通路，而且在燒製的同時藉由絕緣性固定條或固定條所含有的玻璃材料的作用而在絕緣膜牢固地形成固定及焊接良好之絕緣性固定條。

Description

太陽電池及太陽電池的製造方法

本發明係有關於一種太陽電池及太陽電池的製造方法，該太陽電池係在基板上製作照射光等時會生成高電子濃度之區域，並且在該區域上形成有穿透光線等之絕緣膜，且在絕緣膜上形成有將電子從區域取出之取出口的指狀電極(finger electrode)，而且使複數個指狀電極電性連接而將電子取出至外部，且該太陽電池具有絕緣性固定條代替傳統的匯流排電極(bus-bar electrode)。

傳統在太陽電池單元的設計中，以將在太陽電池單元內所生成的電子效率良好地流動至被連接的外部電路為重要。為了達成該任務，設法使從單元連接至外部之部分的電阻分量減小及使所生成的電子不會消失為特別重要。

因此，本發明人等曾提出申請某種技術(日本特願2016-015873、日本特願2015-180720)，係使用導電性玻璃之釩酸鹽玻璃作為匯流排電極而使連接指狀電極與外部取出的條帶(引線)之間的電阻值減小，而且使被集中在匯流排電極之電子的消失減少。

[傳統技術文獻]

[專利文獻]

[專利文獻1]日本特願2016-015873

[專利文獻2]日本特願2015-180720

但是，只使用上述傳統的銀或導電性玻璃作為匯流排電極而使連接指狀電極與外部取出的條帶(引線)連接之間的電阻值減小仍為不充分，有需要進一步改善來達成太陽電池的高效率之課題。

又，亦有需要廉價、簡單且高效率的太陽電池單元構造及其製造方法之課題。

而且，亦有將傳統含有昂貴的銀或釩、鋇之導電性玻璃的使用量消除或減低、及將鉛(鉛玻璃)的使用量減低或消除，而使太陽電池的製造成本進一步減低而且無公害且構造簡單之課題。

又，亦有無法對太陽電池的基板的背側及表面的端子進行簡單、確實、廉價且牢固地焊接之課題。

本發明人等係著眼於指狀電極的頂部露出於絕緣膜之上的情形，發現使該露出的指狀電極的部分具有開口之絕緣性玻璃具有堅固的密著性而形成，若其上方直接連接至外部端子之帶狀的條帶(ribbon)時，則串聯電阻分量會變小，同時電子從外部端子往內部洩漏之並聯電阻分量變 大之構成等。

因此，減少指狀電極與外部端子之間的串聯電阻分量且增大外部端子與基板的內部之間的並聯電阻分量之同時，使用廉價的材料之絕緣性玻璃形成具有開口之固定條，來代替傳統的匯流排電極的材料之銀、導電性玻璃等昂貴的材料，而且直接將外部端子牢固地固定在其上，而能夠製造一種高效率、低洩漏電流、構造簡單且廉價之太陽電池。

因此本發明人等係提供一種太陽電池，其係在基板上形成有照射光線等時會形成生成高電子濃度的區域，並且在該區域上形成穿透光線等之絕緣膜，且在絕緣膜上形成有將電子從區域取出之取出口亦即指狀電極，而且隔著指狀電極將電子取出至外部者，其中，在絕緣膜上形成有含有銀及鉛之指狀電極，並且將指狀電極的部分或具有餘裕的部分作為開口而將絕緣性固定條形成在絕緣膜上之後進行燒製，且藉由燒製時之指狀電極所含有的銀及鉛的作用而將指狀電極下的膜亦即絕緣膜貫穿而在區域與指狀電極之間形成導電性通路，而且在燒製的同時藉由絕緣性固定條或固定條所含有的玻璃材料的作用而在絕緣膜牢固地形成固定及焊接良好之絕緣性固定條。

此時，就將具有餘裕的部分作為開口而言，係將指狀電極及絕緣性固定條在形成時受到誤差之影響較小之預定寬度的部分設為開口。

又，就將具有餘裕的部分作為開口而言，係設為將外部端子超音波焊接在指狀電極及絕緣性固定條上時與超音波焊接烙鐵的前端的接觸部分相等或若干狹窄的開口，以使前端的接觸部分不直接接觸絕緣膜。

而且，燒製係以將指狀電極進行鍛燒(firing)之溫度與形成 絕緣性固定條之溫度之中，前者為與後者相等或較高，而且採用前者的溫度而進行。

又，燒製係設為1秒以上且60秒以下。

而且，作為在絕緣性固定條或固定條所含有的絕緣玻璃材料，係設為磷酸鹽玻璃、鉍玻璃之任一種以上。

又，要將外部端子焊接在指狀電極及絕緣性固定條之焊接材料，係含有錫、錫的氧化物、鋅、鋅的氧化物之至少1種以上。

而且，焊接材料係按照需要而添加銅、銀、鋁、鉍、銦、銻中的一種以上作為添加物。

又，將外部端子在指狀電極及絕緣性固定條之焊接係設為超音波焊接。

而且，外部端子係設為帶狀的條帶。

又，將鋁或部分地開孔的鋁形成在基板之與設置有前述區域、絕緣膜、指狀電極、及絕緣性固定條之表側為相反的背側整面，且將背側的外部端子予以焊接或超音波焊接。

而且，設為背側的外部端子係在對應於與表側的絕緣性固定條大致相同的位置之背側的鋁上的位置或部分地開孔的一部分，將背側的外部端子予以焊接或超音波焊接。

又，設為不在絕緣膜上形成絕緣性固定條，在相當於指狀電極及未形成固定條的部分之指狀電極及絕緣膜，直接予以焊接或將附預焊的取出線予以焊接而進行匯流排電極的形成、或進行匯流排電極的形成及取出線的焊接。焊接係設為超音波焊接。

本發明係如上述，指狀電極的上部係在氧化膜上露出之構成且使在指狀電極的部分具有開口之絕緣性玻璃具有堅固的密著性而形成，而且若從其上方直接連接外部端子之帶狀的條帶時，會成為串聯電阻分量變小，且電子從外部端子洩漏至內部之並聯電阻分量變大之構成，成為高效率的太陽電池。

又，將錫(其氧化物)及鋅(其氧化物)等作為焊接材料，在將氧化膜、絕緣性固定條、條帶之三者予以焊接(超音波焊接等)時，因為絕緣性固定條的焊接密著性良好，所以產生使指狀電極和氧化膜與條帶的接合性安定地長壽命化之效果。

而且，相較於由傳統的銀材料、導電性玻璃等所構成之匯流排電極的昂貴構成，能夠使用廉價的絕緣性玻璃材料而削減大幅度的成本。

又，在傳統鉛焊料為佔主流之太陽電池，藉由減輕鉛的使用而能夠謀求構築對環境友善的製程。

而且，能夠使用廉價的材料將連接端子堅固且確實地焊接在太陽電池的基板的背側。

又，藉由不在絕緣膜上形成絕緣性固定條，而是直接予以焊接或將附預焊的取出線焊接在相當於指狀電極及未形成固定條的一部分，而進行匯流排電極的形成、或進行匯流排電極的形成及取出線的焊接(超音波焊接)，而能夠將匯流排消除。

1、11:基板(矽基板)

3、13:氮化膜(絕緣膜)

4:鋁膜

5、12:指狀電極(指狀電極)

6:固定條(絕緣性)

61:匯流排

61:固定條區域

7:條帶、線材(預焊)

71、72:焊接材料

14:匯流排(銀)

141:匯流排(導電玻璃)

142:匯流排(絕緣玻璃)

15:匯流排(焊接條帶)

151:匯流排(焊材(焊接條帶))

S1至S25:步驟

第1圖係本發明之一實施例構成圖(全體的外觀圖)。

第2圖係本發明之一實施例構成圖(從晶圓的上側起將指狀電極5及固定條6部分放大示意圖例)。

第3圖係本發明之一實施例構成圖(從晶圓的側面起將指狀電極5及固定條6部分放大示意剖面圖例)。

第4圖係本發明的步驟流程(其1)。

第5圖係本發明的步驟流程(其2)。

第6圖係本發明的步驟流程(其3)。

第7圖係本發明的步驟流程(其4)。

第8圖係本發明的具體例及傳統例。

第9圖係本發明的玻璃整合流程圖。

第10圖係本發明的玻璃整合流程圖。

第11圖係本發明的磷酸鹽玻璃及鉍系玻璃的例子。

第12圖係本發明的絕緣膏應用流程圖。

第13圖係本發明的絕緣玻璃膏的組成例。

第14圖係使用在本發明的網版印刷之網篩的條件例。

第15圖係本發明的實際的應用例。

第16圖係本發明的特性的說明圖(其1-串聯電阻分量的減輕效果)。

第17圖係本發明的特性的說明圖(其2-藉由並聯電阻分量而得到之洩漏電流的減低效果)。

第18圖係本發明的特性的說明圖(其3-藉由絕緣玻璃的固定條而得到 之電流、電壓的增大效果)。

第19圖係本發明之太陽電池表面的匯流排的變遷說明圖。

第20圖係本發明的動作說明流程圖(無預焊之情況)。

第21圖係本發明的條帶連接例。

第22圖係本發明的金屬線連接例。

第23圖係本發明的焊接條件例。

第24圖係本發明的金屬線的焊接條件及焊接成功例。

第25圖係在本發明的超音波焊接之有無預焊、有無焊料供給等的說明圖。

第26圖係本發明的ABS-F(Art Beam的太陽電池表面技術)的說明圖。

第27圖係本發明的ABS-F的優點/缺點的說明圖。

第28圖係本發明的各玻璃的I-V特性比較例。

第29圖係本發明之TC1000小時中的溫度及濕度變化例。

第30圖係本發明之TC1000小時前後的效率比較例(磷酸玻璃)。

第31圖係在本發明的磷酸玻璃之TC前後的I-V特性比較例(No.1)。

第32圖係本發明之TC前後的EL比較例(磷酸玻璃No.1)。

第33圖係本發明的磷酸玻璃之TC後的SEM觀察例。

第34圖係本發明的其它實施例剖面構造圖(無絕緣玻璃，直接焊接後的剖面構造)。

第35圖係在本發明之匯流排的變遷說明圖。

第36圖係本發明的匯流排製造例(第35圖(d))。

第37圖係本發明的I-V特性例。

[實施例1]

第1圖至第3圖係顯示本發明之一實施例構成圖。

在第1圖至第3圖，氮化膜3係形成在基板(晶圓)1上之絕緣膜。

指狀電極5係藉由將銀、鉛(鉛玻璃)的膏狀物印刷在氮化膜3上且燒結，而且藉由眾所周知的鍛燒將該氮化膜3貫穿而在與高濃度電子區域之間導電性路徑，並且將電子取出至外部(後述)。

固定條6係本發明所設置的絕緣性固定條，係以指狀電極5的部分作為開口而牢固地固定在氮化膜3之同時，使外部端子(帶狀的條帶)的焊接成為良好，而且用以減低從指狀電極5取出的電子洩漏至基板(氮化膜3等)之情形(亦即減低並聯電阻分量)等(後述)。

固定條區域61係形成絕緣性固定條6之區域(後述)。

第1圖係顯示從晶圓的上側起將指狀電極5及絕緣性固定條6部分放大後之示意圖的例子。

在第1圖，圖示的矩形形狀基板(矽基板、晶圓)係使用於實驗者。矩形的尺寸在此係使用48mm者(數值為1例)。

指狀電極5係如圖示，在此係往橫向各隔預定間隔設置多數個者，而且進行燒結且藉由鍛燒而將導電性路徑形成在高濃度電子區域之間(後述)。

固定條區域61為絕緣性固定條區域61，係如圖示的虛線所示，在指狀電極5往直角方向以預定寬度形成後述的絕緣性固定條6之區 域。

第2圖係顯示從晶圓的上側起將指狀電極5與絕緣性固定條6部分放大後之示意圖的例子。

在第2圖，絕緣性固定條6係形成在第1圖的絕緣性固定條區域61者，在此，係如圖示，設置複數個以指狀電極5的部分作為開口之帶狀的部分者。在此，係例如圖示，設置複數個2.0mm寬度、長度1.2mm且與指狀電極5之間隔為0.5mm左右者。該絕緣性固定條6的形成係藉由網版印刷而進行，隨後進行燒結而使其牢固地固定在氮化膜3之同時使焊接成為良好(後述)。

第3圖係顯示從晶圓的側面起將指狀電極5及絕緣性固定條6部分放大後之示意剖面圖的例子。

在第3圖，指狀電極5係進行網版印刷而燒結且藉由鍛燒而貫穿下層的氮化膜3而在與下方的高濃度電子區域之間形成導電性路徑，同時如圖示地在朝上方形成通常約20μm的突出部作為上部(頭部)(後述)。

絕緣性固定條6係在本發明所採用者，將絕緣玻璃或含有絕緣玻璃之絕緣性膏狀物進行網版印刷，而且在指狀電極5在燒結時同時加熱，藉此使其熔融而牢固地固定在氮化膜3，且形成表面容易焊接的狀態者(後述)。該絕緣性固定條6係以電性上較高的絕緣性為佳(亦即並聯電阻分量係以較大為佳)，這是為了不使在條帶流動的電子洩漏至基板等。絕緣性固定條6係如圖示，相較於指狀電極5的上部(頭部)的高度(在此為約20μm)，係以形成較低的高度(在此為約20μm或其以下)之方式調整(網版印刷時係調整絕緣玻璃或含有絕緣玻璃之絕緣性膏狀物的濃度等)為佳。藉 此，將圖示的條帶7進行焊接(超音波焊接為佳)時，能夠以覆蓋指狀電極5的上部(頭部)的部分之方式完全地焊接而減少接觸電阻(串聯電阻分量)，而且增強機械強度(即便拉伸條帶7亦不會剝離)。

實驗係依下述時

‧固定條6的寬度：2mm

‧超音波焊接烙鐵的烙鐵頭長度：2mm

‧超音波焊接烙鐵的烙鐵頭寬度：2mm

有關指狀電極5與絕緣性固定條6之間隔(長度方向之間隔)的

‧上限係設為不會比烙鐵頭的動作方向的長度(在上述例為2mm)太長且使烙鐵頭的下方不會接觸氮化膜3等而造成損傷(藉由實驗而決定)。

‧下限係設為不會第3圖所圖示的焊接傾斜部分太陡，而且為網版印刷疊合精確度以內且不會使焊接材料切斷(藉由實驗而決定)。

又，有關指狀電極5與絕緣性固定條6的寬度的

‧上限係設為條帶寬度(固定條6的寬度)。

‧下限係設為上限的0.8左右。

又，超音波焊接係設為2W左右。太大時對N+發射極(高濃度電子區域)造成損傷。由於較小時無法得到焊接密著性(焊接密著性的規定為0.2N以上，在本發明係設為0.5N以上)，因此藉由實驗而決定最佳W數(會因超音波焊接烙鐵(烙鐵頭的長度、寬度等)而為不同，所以藉由實驗而決定)。

在此，將絕緣性固定條6及指狀電極5與條帶(外部端子)予以焊接之要件，係與指狀電極5(銀)、絕緣性固定條6(絕緣玻璃)的密著性為良好。

‧作為適合其之焊接材料係使用錫與鋅的合金、錫與銅的合金、錫與銀的合金等。

‧將條帶(預焊完畢)進行超音波焊接在絕緣性固定條6及指狀電極5時的超音波輸出功率係如上述以2W左右為佳。藉由超音波焊接，不需要過度之高溫。而且可以不用提高焊接區域外之無用的部分的溫度，能夠防止因周圍無用的溫度上升引起性能劣化。

又，條帶(外部端子)係中心以銅作為材料之線材且外側被焊接材料覆蓋(預焊完畢)。

‧因為基板(晶圓)的背側的焊接係將鋁塗佈在該基板的背側整面，所以對此係直接將條帶予以超音波焊接或形成導電性固定條(釩酸鹽玻璃)後再將條帶予以。

又，焊接材料係以錫、鋅等作為主體時，若預測會有低溫脆性之情況，為了避免該情況，係按照需要而添加添加物(銅、銀等)(添加而成為合金)。又，添加鋁、鉍、銦、銻等作為添加物而改善濕潤性、改善氧化性、容易製造焊料合金等，而且按照需要而添加適量(藉由實驗而決定)。

又，絕緣性固定條6的形成，在實驗中

‧係使用磷酸/鋅系玻璃、鉍系玻璃或以該等作為主體之膏狀物，進行網版印刷且燒結而形成。

‧材料例：絕緣玻璃(磷酸/鋅系玻璃、鉍系玻璃(參照第11圖)等)或含有該等玻璃之絕緣性玻璃膏。

‧概略說明：將全材料進行熔融且急速冷卻而生成絕緣玻璃，而且使其成為粉末而製造膏狀物。將該膏狀物進行網版印刷而形成絕緣性固定條6且進行燒結，最後形成絕緣性固定條6。

該絕緣性固定條6的形成之要件係以滿足下點之方式，藉由實驗而決定材料、網版印刷的厚度、燒結溫度等

(1)與所使用的焊接材料之密著性為良好

(2)電絕緣性為良好

(3)與氮化膜3之密著性為良好。

其次，依第4圖至第7圖的步驟流程的順序，依序詳細地說明第1圖至第3圖的構成之步驟。

第4圖至第7圖係顯示本發明的步驟流程。

在第4圖，S1係準備Si基板(四價)。其係準備當作太陽電池的基板(四價)之晶圓。

S2係製造P型(三價)的基板1。其係將硼等擴散在S1的Si基板(四價)而形成P型(三價)。

S3係將磷(五價)擴散而在表面製造N+型。藉此，能夠製造高濃度電子區域(N+型)。

在第5圖，S4係在基板1的表側的N+區域(高電子濃度區域)上形成氮化膜3。氮化膜3通常為60nm左右。藉此，N+區域(高電子濃度區域)受到氮化膜3保護。

又，在S4係將鋁膜4藉由蒸鍍、濺射等而形成在基板1的背側。鋁膜4係成為太陽電池的背側的電極部分。

S5係進行指狀電極的印刷。其係使用由銀、鉛玻璃所構成之膏狀物進行網版印刷出前述第1圖至第3圖中之指狀電極5的形狀。

S6係進行使溶劑揮散。其係在100至120℃進行加熱1小時左右，使網版印刷後的膏狀物所含有的溶劑完全除去。

第6圖的S7係進行絕緣性固定條6的印刷。其係使用含有絕緣玻璃或絕緣玻璃之絕緣性膏狀物進行網版印刷出前述第1圖至第3圖中的絕緣性固定條6的形狀。

S8係進行絕緣性固定條的溶劑揮散。其係在100至120℃進行加熱1小時左右，使網版印刷後的絕緣性膏狀物所含有的溶劑完全除去。

S9係進行燒製。其係依指狀電極5會產生燒穿(fire-through)之條件進行燒製。若詳細地說明，係在S5及S6使用由銀、鉛玻璃所構成之膏狀物(銀/鉛玻璃膏)將指狀電極5予以網版印刷在氮化膜3上，而且在S7及S8以不同樣地重複之方式，使用含有絕緣玻璃或絕緣玻璃之絕緣性膏狀物將絕緣性固定條6予以網版印刷在氮化膜3並在此狀態下將兩者同 時進行燒製(加熱)。該燒製的條件係如前述，若以前者(藉由銀/鉛玻璃膏而產生的燒穿)的燒製溫度與後者(絕緣玻璃膏的溶解/固定)的溫度(一種銅焊溫度(brazing temperature))進行比較，則以前者為高於後者或相等為要件，在此係採用前者的燒製溫度(燒穿的燒製溫度)而進行燒製。具體而言，係例如750℃至850℃的範圍內以1至60秒的範圍內進行燒製(加熱係使用遠紅外線燈而進行，最佳條件係藉由實驗而決定)。

藉由該等步驟，係產生能夠同時達成(1)指狀電極5將氮化膜3予以燒穿，及(2)絕緣性固定條6係牢固地固定在氮化膜3且表面變為容易焊接之顯著的效果。

第7圖的S10係進行預焊。其係如前述第3圖所示，從在S9燒製後的指狀電極5及絕緣性固定條6上起，使用超音波焊接烙鐵進行焊接材料的預焊。

S11係進行條帶焊接。其係在S10進行預焊之後對條帶進行焊接(詳細係參照前述第3圖的說明)。又，亦可使用經預焊的條帶而直接對指狀電極5及絕緣性固定條6進行超音波焊接。

S12係進行背側的條帶焊接。其係將條帶予以超音波焊接在第5圖之S4中形成在基板1的背側之鋁膜4。該背側的條帶焊接可將經預焊的條帶直接予以超音波焊接在第5圖之S4的鋁膜4，亦可將導電性玻璃(例如釩酸鹽玻璃)網版印刷在具有開口之背側且進行燒製使其強力地固定之後，將條帶及絕緣性固定條6與鋁膜5之兩者進行超音波焊接而使強度增強。

第8圖係顯示本發明的具體例及傳統例。

第8圖(a)係顯示本發明之分離型的例子的照片。其係顯示絕緣性固定條6從指狀電極5分離，而且絕緣性固定條沿長度方向被分割之例子(稱為分離型)。

第8圖(b)係顯示傳統的觸碰條型的例子之照片。其係顯示導電性固定條與指狀電極5相接，而且導電性固定條沿長度方向被分割之例子(稱為觸碰條型)。

上述之中，第8圖(b)的觸碰條型，無法在導電性固定條網版印刷時的精確度(位置對準等)、及指狀電極5的網版印刷時的精確度(位置對準等)為較大時採用，以使該等精確度誤差不會造成影響之方式選擇本發明的第8圖(a)的分離型為佳。

又，設為第8圖(a)的分離型時，係如前述，在超音波焊接時相較於烙鐵頭的尺寸(長度方向)，烙鐵頭為若干較小者，因為能夠防止烙鐵頭接觸下方的氮化膜3而遭到破壞掉等的情況，所以能夠進行良好的焊接。

第8圖(c)係顯示在傳統的匯流排電極下具有指狀電極之例子。該傳統的情況，因為係以與指狀電極正交之方式將含有銀、鉛玻璃之膏狀物予以網版印刷在帶狀的匯流排電極且進行燒製而形成，所以指狀電極無法從匯流排電極上突出且無法直接將條帶進行焊接在本發明之該指狀電極，結果因為經由指狀電極-匯流排電極-條帶而將電子取出至外部，所以無法減小路徑的電阻(串聯電阻分量)，結果有使太陽電池的效率低落之缺點。

第9圖係顯示本發明的玻璃製造流程圖。其係形成前述第2圖等的絕緣性固定條6之絕緣玻璃的製造流程圖。

在第9圖，S21係調配玻璃成分。其係調配例如後述第11圖的磷酸/鋅系玻璃或鉍系玻璃等絕緣性玻璃的玻璃成分(ZnO、P₂O₅、CaO、B₂O₃.ZnO等的各成分)。

S22係添加至坩堝且進行攪拌。其係在S21將粉末狀的各成分添加至坩堝而充分地攪拌且均勻地混合。

S23係放入至1000℃的電爐。其係在S22將各玻璃成分的粉末添加至坩堝而攪拌且充分地摻合之後，放入至1000℃的電爐(可將坩堝放入至電爐且在1000℃加熱)。又，加熱溫度係藉由實驗而決定最佳溫度。

S24係進行加熱1小時。其係在S23放入至1000℃的電爐之後，加熱1小時(加熱時係進行攪拌)。

S25係從電爐取出至常溫的外部鐵板上且進行急冷。藉此，能夠製造絕緣性玻璃塊。

依照以上的S21至S25的順序，能夠製造後述第11圖的磷酸/鋅系玻璃、鉍系玻璃等絕緣玻璃塊。將該絕緣性玻璃塊使用眾所周知的手法進行粉碎成預定粒徑而作為絕緣玻璃膏的材料。

第10圖係顯示本發明的絕緣玻璃的成分/條件例。其係顯示在第2圖的太陽電池的絕緣性固定條6使用絕緣玻璃時所需要之成分、條件等的例子。

在第10圖，使用在太陽電池的絕緣性固定條6時之絕緣玻璃係被要求耐水性、耐光性、絕緣性、密著性(氮化膜、焊接密著性)等，具體而言需要第10圖顯示之下述條件、成分限制。

藉由使用滿足以上的條件、成分限制等之絕緣玻璃對第2圖的固定條6進行燒製而形成，藉此使絕緣性固定條6強力地固定在氮化膜之同時，即使將條帶予以超音波焊接在絕緣性固定條6上，在條帶下亦具有絕緣性固定條6，且在其基板內部的電阻分量(稱為並聯電阻分量)亦變得極大，從指狀電極5取出至條帶之電子會通過該並聯電阻分量而洩漏至基板內部之比率可能變得極小，結果能夠減低太陽電池的效率(電流×電壓)低落(參照後述之第16圖至第19圖)。

第11圖係顯示本發明的磷酸鹽玻璃及鉍系玻璃的例子。單 位為重量%。

在第11圖，磷酸/鋅系玻璃的例子1、例2係具有如圖示下述的成分(重量%)者。

在第11圖，鉍玻璃的例子1、例2係具有如圖示下述的成分(重量%)者。

藉由如以上的成分而製造絕緣性磷酸/鋅系玻璃、鉍玻璃且作為太陽電池的固定條5使用時，能夠效率良好地減低並聯電阻分量(參照後述之第16圖至第19圖)。

第12圖係顯示本發明的絕緣膏應用流程圖。其係顯示將由絕緣性玻璃(磷酸/鋅系玻璃。鉍玻璃)的粉末所構成的絕緣膏實際應用於製造太陽電池的固定條5時之流程圖。

在第12圖，S31係將絕緣膏進行網版印刷而印刷固定條5的圖案。其係使用絕緣膏將第2圖的固定條6網版印刷在前述第1圖的固定條區域61以進行網版印刷。

S32係在乾燥的大氣中放置(2至24小時)。該乾燥係例如

‧使用乾燥BOX(乾燥用的箱、容器)等。

‧依照情況亦有將本步驟省略之情形。

S33係使印刷後的絕緣膏的溶劑((3)有機溶劑)揮發。例如以下述條件進行：

‧在40至100℃左右的溫度區域，

‧進行100分鐘左右的熱處理(乾燥處理)(溶劑揮散步驟)。

藉此，能夠使已網版印刷絕緣膏之太陽電池的固定條6的部分所含有的溶劑揮發，且太陽電池的固定條6能夠被接著在基底部分。

S34係在乾燥的大氣中放置(2至24小時)。該乾燥係例如

‧使用乾燥BOX(乾燥用的箱、容器)等。

‧依照情況亦有將本步驟省略之情形。

S35進行燒製(燒結)。其條件為

‧就遠紅外線燒結裝置的1例而言：

在340至900℃的範圍內以3至60秒的範圍進行燒結。

又，在約1(以3為佳)至60秒的範圍即可。又，亦可以使用紅外線之燒結裝置代替遠紅外線燒結裝置。作為使用遠紅外線、紅外線所進行之燒結，雖然在上述例中係使用燈(遠紅外線燈)，但是不被此限定，只要是陶瓷加熱器、雷射等可釋放紅外線、遠紅外線者時均可。而且，能夠在上述範圍內的溫度、燒結時間燒結時，其它手段亦可(例如亦可為將空氣等氣體加熱後的熱風等)。

又，亦可進行複數次網版印刷及燒結來調整膜厚。

依照上述，在實驗係使用本發明的絕緣性絕緣膏對太陽電池的絕緣性固定條5進行網版印刷且在上述範圍內(溫度、燒結時間)進行燒結，能夠測定比傳統的銀膏(銀粉末100%)等更良好之太陽電池的效率(轉換效率)(參照後述之第16圖至第19圖)。

第13圖係顯示本發明的絕緣玻璃膏的組成例。第13圖係絕緣玻璃膏的組成例且為由主材、有機材、有機溶劑、樹脂所構成之膏狀物，實驗係使用圖示之如下述的組成而製造。

在第13圖，成分、濃度範圍(重量%)、備註係如圖示的下述。

將以上的組成充分地混煉而製造絕緣玻璃膏，對依照第12圖的流程圖之固定條進行印刷、乾燥、燒結而製造第2圖的絕緣性固定條6。

第14圖係顯示使用在本發明的網版印刷之網篩的條件例。

如第14圖記載，網篩的條件係例如

‧網篩線徑：16μm

‧網眼：325條/inch

‧孔眼開度(opening)：62μm

‧空間率：63%

在此，要控制太陽電池的絕緣性固定條6的膜厚時，係藉由改變上述網篩的條件、或改變絕緣膏中的有機溶劑的濃度而進行。

第15圖係顯示本發明的實際應用例。其係顯示使用銀膏(含鉛)將指狀電極網版印刷在太陽電池的基板上所形成的氮化膜上，而且使用絕緣玻璃膏將固定條6網版印刷之後，將兩者一次燒製而同時形成指狀電極5、絕緣性固定條6之後的照片的例子。

在此係設為

‧指狀電極5的寬度為0.1mm

‧絕緣性固定條6的寬度×長度為0.5mm×0.7mm

‧指狀電極5與固定條6之間隔為0.3mm。

在此，絕緣性固定條6係使用磷酸系玻璃，為了清晰地拍攝玻璃，照片係使用黃色光照明。原本的玻璃為無色透明。

又，在如圖示所製造的指狀電極5、絕緣性固定條6上，往縱向將預焊的銅帶予以超音波焊接，藉此將引線焊接。

依照以上，第1是直接將銅帶予以超音波焊接在指狀電極5，能夠消除傳統的匯流排電極(銀)中介存在於與指狀電極5之間的情形而減小串聯電阻分量。

而且，第2是使用絕緣性固定條6代替傳統的匯流排電極(銀、導電性玻璃)，能夠削減電子從該匯流排電極(銀、導電性玻璃)洩漏至基板內部之分量(亦即極度增大並聯電阻分量而削減洩漏)。此時，絕緣性固定條5係強力地固定在下方的氮化膜且該絕緣性固定條5可藉由超音波焊接而將銅帶抶固焊接且能夠將該銅帶牢固地固定在基板。

其次，使用如第16圖至第19圖，詳細地說明藉由本發明的上述第1串聯電阻分量的減少、及極度增大上述第2並聯電阻分量，而能夠減低洩漏，藉此提升太陽電池的轉換效率乙事。

第16圖係顯示本發明的特性的說明圖(其1-串聯電阻分量的削減效果)。縱軸係顯示從太陽電池輸出的電流，橫軸係顯示此時輸出的電壓。圖中的實線的I-V曲線係顯示使用本發明之絕緣性固定條6(第15圖)所得之I-V曲線(絕緣性固定條5)的例子，虛線係顯示使用傳統導電性 的匯流排電極所得之I-V曲線(傳統導電性的匯流排電極)的例子。

在第16圖，較大橢圓的部分係示意性地顯示藉由直接將條帶予以超音波焊接在指狀電極5來減輕串聯電阻分量而使電流成分增大之情形。亦即，因為本發明係直接將條帶(銅帶)予以超音波焊接在指狀電極5的突出部分，所以在指狀電極5與條帶之間消除傳統的匯流排電極且消除對應的電阻(串聯電阻)，使對應的串聯電阻分量變小，因此第16圖係示意性地顯示I-V曲線的電流增大且往上方移動之情形。

第17圖係顯示本發明的特性之說明圖(其2-藉由較大的並聯電阻分量而洩漏電流之減低效果)。縱軸、橫軸係與第16圖相同。

在第17圖，較大橢圓的部分係示意性地顯示使用絕緣玻璃作為固定條6而製造傳統導電性的匯流排電極的部分而提高並聯電阻分量以減低洩漏電流之情形。亦即，本發明係形成絕緣性分離型的固定條6代替傳統導電性的匯流排電極，且將條帶(銅帶)予以超音波焊接在該固定條6。因此，在條帶與基板之間具有絕緣性固定條6，其使條帶至基板內部的電阻極度增大而減輕洩漏電流，對應的並聯電阻分量變為極大，因此第17圖係示意性地顯示I-V曲線的電壓增大且往右方移動之情形。

第18圖係顯示本發明的特性的說明圖(其3-藉由絕緣玻璃的固定條而電流、電壓的增大效果)。縱軸、橫軸係與第16圖相同。

在第18圖，較大橢圓的部分係示意性地顯示藉由第16圖的較大橢圓、及第17圖的較大橢圓而得到的相乘效果，亦即藉由串聯電阻分量的減低之電流增大、與藉由並聯電阻分量變為極大而使洩漏電流減低導致與電壓上升的乘積增大之加乘效果。

第19圖係顯示本發明之太陽電池表面的匯流排電極的變遷說明圖。其係顯示本發明人等提出申請之太陽電池表面的匯流排電極的變遷說明圖。

第19圖(a)係示意性地顯示使用導電玻璃的匯流排電極時之情形。該申請案係例如記載在日本特願2016-015873。

第19圖(b)係示意性地顯示使用分離型的導電性玻璃的匯流排電極時之情形。該申請案係例如記載在日本特願2016-257471。在該分離型的導電性玻璃的匯流排電極時，藉由使用分離型的導電性玻璃，藉由①串聯電阻的減少而使太陽電池的轉換效率提升0.1至0.2%。

第19圖(c)係示意性地顯示使用本發明的分離型絕緣玻璃的固定條6(匯流排)時(導電性的匯流排電極為消除)之情形。該分離型絕緣性玻璃的固定條6(匯流排)時，係如使用第1圖至第18圖已說明，藉由使用分離型的絕緣性玻璃，藉由①串聯電阻分量的減少、及②並聯電阻分量的增大而洩漏減少且太陽電池的轉換效率提升0.2-0.4%以上。

其次，使用如第20圖至第25圖，詳細地說明將附著有焊料之取出線亦即條帶或線材(金屬線)直接予以超音波焊接在基板、在基板上所形成的膜、固定條、背面的鋁面、在該鋁面開孔的部分等超音波焊接對象的部分之順序。

第20圖係顯示本發明的動作說明流程圖(無預焊的情況)。

在第20圖，S101係進行焊接烙鐵、晶圓搭載台等的溫度、超音波振盪頻率等的設定。其係在進行超音波焊接之前，進行下述者作為前準備。

‧焊接烙鐵：加熱至預定溫度(加熱至附著在條帶或線材的焊料會熔融之溫度)。

‧晶圓搭載台：將基板之晶圓的搭載台預熱至預定溫度(比附著在條帶或線材之焊料會熔融的溫度為更低的溫度，例如180℃(後述))。

‧超音波振盪頻率等：將預定頻率、預定輸出功率的超音波以從焊接烙鐵頭供給至基板之晶圓的方式調整(例如在後述，以將數十KHz、1至6W的超音波供給至烙鐵頭之方式調整)。

S102係將晶圓安裝在預定位置。其係將欲與條帶或線材超音波焊接之例如太陽電池的晶圓使用圖示外的自動機器，搬運至已在S101加熱至預定溫度之晶圓搭載台的預定位置而予以固定。在固定的瞬間被預熱至預定溫度(例如180℃)。

S103係將焊接金屬線或條帶送出。其係將預先附著有焊料的金屬線(線材)或條帶使用圖示外的自動機器送出至已在S102被固定在晶圓搭載台的預定位置之經預熱的預熱晶圓的預定位置(要進行超音波焊接之基板或基板上的膜之預定位置)。金屬線(線材)或條帶係從捲軸送出、或從收納有多數個已切割成預定長度的金屬線或條帶之搭載箱送出。又，特別是因為偶爾會發生在將金屬線從捲盤送出途中因扭曲而被切斷之情形，故以將已切割成預定長度之金屬線(線材)使用自動機器從搭載箱送出為佳。使用條帶時則沒有如此的情況。

S104係進行超音波焊接。其係已在S102將晶圓固定在晶圓搭載台且經預熱至預定溫度(例如180℃)之狀態下，而且已在S103將附著 有焊料之金屬線(線材)或條帶供給(或載置)至晶圓上或晶圓上所形成的膜(鋁膜、氮化膜、玻璃膜等)上之狀態下，對超音波焊接烙鐵的烙鐵頭輕輕地按壓而供給超音波且邊除去塵埃等，同時使附著在該金屬線(線材)或條帶之焊料熔融，而將在金屬線或條帶與晶圓(基板)或晶圓上所形成的膜(基板上的膜)進行超音波焊接。

S105係辨別是否有待處理晶圓。YES時，因為尚有待處理晶圓，所以在S106重複後續的晶圓的處理(S102至S104的處理)。NO時，因為全部晶圓的處理結束，所以結束。

依照以上，將預先附著有焊料之金屬線(線材)或條帶，在經預熱的晶圓(基板)或晶圓上所形成的膜(基板上的膜)將附著在該金屬線或條帶的焊料熔融，而能夠直接進行超音波焊接在晶圓或晶圓上的膜。藉此，與將未附著有前述焊料的金屬線或條帶予以超音波焊接在基板或基板上的膜之情形比較，具有下述的優點。

1 在本例因為在金屬線或條帶附著有焊料，所以不需要焊料的自動供給裝置、預熱裝置等。

2 相較於將焊料預焊在基板或基板上的膜，其次將金屬線或條帶焊接時，該預焊步驟為不需要。

第21圖係顯示本發明的條帶連接例。其係顯示依照前述第20圖的流程圖，將附著有焊料之條帶直接予以超音波焊接在晶圓(例如太陽電池)或晶圓上的膜，而且電性且機械性牢固地連接該條帶之例子。

第21圖(a)係顯示對指狀面的連接例，第21圖(b)係顯示對 矽面的連接例，第21圖(c)係顯示對背面鋁面的連接例。

第21圖(a)係顯示對指狀面的連接例。第21圖(a-1)係顯示將條帶超音波焊接在指狀面之例子，第21圖(a-2)係顯示從橫向觀看之圖。

在第21圖(a)，圖示的條帶(附著有焊料的條帶)係顯示依照第20圖的流程圖，直接超音波焊接在矽基板上所形成的指狀面且將該條帶電性連接至指狀面(指狀電極)，以及將該條帶機械性牢固地連接(固定)在膜(在氮化膜、或氮化膜上所形成的玻璃膜)之例子。

第21圖(b)係顯示對矽面(基板)的連接例。第21圖(b-1)係顯示將條帶予以超音波焊接在矽面之例子，第21圖(b-2)係顯示從橫向觀看之圖。

在第21圖(b)，圖示的條帶(附著有焊料之條帶)係顯示依照第20圖的流程圖，直接超音波焊接在矽基板上且將該條帶電性連接至矽面(基板)，以及將該條帶機械性牢固地連接(固定)在矽面(基板)之例子。

第21圖(c)係顯示對背面鋁面之連接例。第21圖(c-1)係顯示將條帶進行超音波焊接在背面鋁面之例子，第21圖(c-2)係顯示從橫向觀看之圖。

在第21圖(c)，圖示的條帶(附著有焊料之條帶)係顯示依照第20圖的流程圖，顯示直接超音波焊接在矽基板的背面的鋁面且將該條帶電性連接至背面鋁面，以及將該條帶機械性牢固地連接(固定)之例子。

第22圖係顯示本發明的金屬線連接例。其係顯示依照前述第20圖的流程圖，將附著有焊料之金屬線(線材)直接予以超音波焊接在晶圓(例如太陽電池)或晶圓上的膜，而且將該金屬線電性且機械性地牢固地 連接之例子。

第22圖(a)係顯示對指狀面的連接例，第22圖(b)係顯示對矽面的連接例，第22圖(c)係顯示對背面鋁面的連接例。

第22圖(a)係顯示對指狀面的連接例。第22圖(a-1)係顯示將金屬線予以超音波焊接在指狀面之例子，第22圖(a-2)係顯示從橫向觀看之圖。

在第22圖(a)，圖示的金屬線(附著有焊料之金屬線)係顯示依照前述第20圖的流程圖，直接超音波焊接在矽基板上所形成的指狀面，而且將該金屬線電性連接在指狀面(指狀電極)以及將該金屬線機械性牢固地連接(固定)在膜(在氮化膜、或氮化膜上所形成的玻璃膜)之例子。

第22圖(b)係顯示對矽面(基板)之連接例。第22圖(b-1)係顯示將金屬線予以超音波焊接在矽面之例子，第22圖(b-2)係顯示從橫向觀看之圖。

在第22圖(b)，圖示的金屬線(附著有焊料之金屬線)係顯示依照前述第20圖的流程圖，直接超音波焊接在矽基板上且將該金屬線電性連接至矽面(基板)，以及將該金屬線機械性牢固地連接(固定)在矽面(基板)之例子。

第22圖(c)係顯示對背面鋁面的連接例。第22圖(c-1)係顯示將金屬線予以超音波焊接在背面鋁面之例子，第22圖(c-2)係顯示從橫向觀看之圖。

在第22圖(c)，圖示的金屬線(附著有焊料之金屬線)係顯示依照前述第20圖的流程圖，直接超音波焊接在矽基板的背面的鋁面且將該金屬線電性連接至背面鋁面，以及將該金屬線機械性牢固地連接(固定)之 例子。

第23圖係顯示本發明的焊接條件例。其係顯示在前述第20圖、第21圖、第22圖之超音波焊接所使用的焊接條件的1例。如圖示，試樣、超音波輸出功率、超音波頻率、烙鐵溫度、載物台溫度(晶圓保持台溫度)係設為如圖示的下述。

第24圖係顯示本發明的金屬線的焊接條件及焊接成功例。

第24圖(a)係顯示成功條數/總條數的例子。在此，作為金屬線的剖面形狀，係如圖示，針對0.5mm

、0.4mm

、0.3mm

、0.2mm

顯示進行實驗時的成功支數例，得到如圖示之下述的結果。

在此，(a-1)「10μm左右厚的焊料塗覆」係使金屬線(銅金屬線)附著有10μm左右的焊料(藉由焊料塗覆而附著)者。(a-2)「上述金屬線的壓潰形狀」係如後述第24圖(b)說明，將「10μm左右厚的焊料塗覆」的○狀金屬線稍微壓潰者。(a-3)「預焊、銅線○形狀」係預先進行預焊在基板上，而且對此將銅線○形狀的金屬線予以超音波焊接而成者。

如上述，針對金屬線的剖面直徑為0.5mm

、0.4mm

、0.3mm

、0.2mm

依照前述第20圖的流程圖，實驗對基板(晶圓)進行超音波焊接之結果，得到如下述的結果。

(1)保持(a-1)的○形狀的金屬線係難以超音波焊接，但除此以外者全部能夠超音波焊接(電性、機械性連接變為良好)。

(2)0.5mm

的金屬線(使焊料附著在銅線為0.5mm

的表面而成之金 屬線)為太硬，對晶圓進行超音波焊接時，該晶圓有產生裂紋或剝落之情形，在操作上有困難。為了使用該金屬線，有進行退火等使其柔軟化之必要性。

(3)如(a-3)所示，清楚明白若對基板預先進行預焊(超音波預焊)，則即便是銅線○形狀的金屬線亦能夠超音波焊接在基板。

第24圖(b)係顯示壓潰金屬線說明圖。其係顯示上述第24圖(a)的「(a-2)上述金屬線的壓潰形狀」的說明圖。

第24圖(b-1)係顯示銅線○形狀的金屬線的例子，第24圖(b-2)係顯示壓潰形狀的例子。

在第24圖(b-2)，係藉由實驗能夠清楚明白，將第24圖(b-1)的銅線○形狀的金屬線，在此如圖示地往直徑方向的上下稍微壓潰，與下方的基板相接的部分為約100至200μm左右或其以上時，可穩定地進行焊接(依照第20圖的流程圖之超音波焊接為可能)。

第25圖係顯示本發明的超音波焊接的說明圖(有無預焊、有無焊料供給等)。在此，縱軸係顯示有、無預焊之區別。其係對欲與金屬線或條帶進行超音波焊接之基板(例如晶圓或在晶圓表面所形成的膜)的部分，預先進行預焊之情況區別為有，而未進行預焊之情況則區別為無。

又，橫軸係顯示金屬線或條帶有、無焊接之區別。其係對金屬線或條帶的表面進行預焊(或焊料塗覆)之情況為有，未進行焊接之情況為無。

在第25圖，針對有無預焊、及金屬線或條帶有無焊接的組合，依照前述第20圖的流程圖而進行超音波焊接時，得到圖示之下述的實 驗結果。

在此，若詳細地說明，針對4個組合(1)、(2)、(3)、(4)得到下述的結果。

(1)「有預焊」、「金屬線或條帶有焊接」時係能夠得到下述之結果：

1 穩定的作業

2 即便是○形狀的金屬線亦能夠焊接

其係對在欲與金屬線或條帶超音波焊接之基板(晶圓)或基板上所形成的膜的部分藉由預先超音波焊接而預焊後的一部分，將焊接的金屬線或條帶予以超音波焊接時之實驗結果。能夠穩定的作業且即便是○形狀的金屬 線亦能夠良好地焊接(能夠電性連接且機械性牢固地連接)。

(2)「無預焊」、「金屬線或條帶有焊接」時係能夠得到下述結果：

1 ○形狀壓潰後的金屬線或條帶為密著

2 ○形狀金屬線的密著為不穩定

3 已附著的焊料之剝落處的密著有問題

其係對在欲與金屬線或條帶超音波焊接之基板(晶圓)或基板上所形成的膜的部分未藉由超音波焊接進行預焊的部分，將焊接的金屬線或條帶予以超音波焊接時的實驗結果。能夠得到○形狀壓潰後的金屬線或條帶為密著良好，○形狀金屬線的密著為不穩定，而且附著後的焊料剝落處的密著有問題之結果。

(3)「有預焊」、「金屬線或條帶無焊接」時係能夠得到下述結果：

1 依照熱的傳導而有焊接材料未均勻地附著之情形

其係對在欲與金屬線或條帶超音波焊接之基板(晶圓)或基板上所形成的膜的部分藉由預先超音波焊接而預焊後的一部分，將未焊接的金屬線或條帶予以超音波焊接時之實驗結果。能夠得到依照熱的傳導而有焊接材料未均勻地附著的情形之結果。亦即焊料未附著在金屬線或條帶，因為對欲進行焊接之基板的部分係進行預焊且因為從金屬線或條帶上一邊藉由焊接烙鐵頭輕輕地按壓一邊進行超音波焊接，所以依照在烙鐵頭、金屬線或條帶、基板上的預焊部分之熱傳導路徑的熱傳導方式而產生無法均勻且良好地焊接之情況。其只要預先對金屬線或條帶進行焊接便能夠解決。

(4)「無預焊」、「金屬線或條帶無焊接」時係能夠得到下述結果：

1 需要供給焊料

2 與金屬線或條帶的供給之同時，焊料供給作業為不穩定

3 供給均勻的焊接材料為困難

其係因為金屬線或條帶、及欲焊接之基板的部分均未預焊之情況，所以必須同時供給金屬線或條帶、及焊料。因此能夠得到必須供給焊料，金屬線或條帶的供給與焊料的供給之兩者致使供給作業為不穩定且難以供給均勻的焊接材料之結果。

第26圖係顯示本發明的ABS-F(Art Beam的太陽電池技術)之說明圖。

第26圖(a)係顯示先前技術(匯流排/指狀電極為同一步驟時)之說明圖。其係顯示在同一步驟中對傳統的匯流排61、指狀電極5將銀膏(含鉛玻璃)分別予以塗佈(網版印刷)/燒製各自之先前技術。在塗佈/燒製後係使用焊接材料(鉛焊料)71將條帶(外部端子)予以焊接在匯流排61上。

第26圖(b)係顯示ABS-F技術(匯流排.指狀電極為不同步驟時)之說明圖。其係屬於本發明之ABS-F技術，且顯示在不同步驟進行在固定條區域6(代替傳統的匯流排61)塗佈本發明的玻璃膏、及在塗佈指狀電極5塗佈銀膏(含鉛玻璃)，其次同時進行燒製之技術。塗佈/燒製後係使用焊接材料(無鉛焊料)72將條帶或線材(外部端子)予以焊接或超音波焊接在固定條6(傳統的匯流排61)上。

該本申請發明的ABS-F技術的構成係

(1)固定條6係取代傳統的匯流排61者，該固定條6為絕緣性且穿透光之膜，而且強力地固定在下方的氮化膜3。

(2)因為焊接材料(無鉛焊料)72係將外部端子(條帶、線材)予以焊接或超音波焊接械分別固定在固定條6及指狀電極5者，所以外部端子(條帶、線材)隔著固定條6而機械性地牢固地固定在氮化膜3、以及基板1之同時，外部端子(條帶、線材)係直接電性連接在指狀電極5的上部(頭部)。以下依序詳細地說明。

第27圖係顯示本發明的ABS-F的優點/缺點之說明圖。

在第27圖，係針對上段的「傳統技術(匯流排/指狀電極為同一步驟時)」進行說明。

該先前技術的特徵係如圖示的下述。

1 在匯流排/指狀電極將銀(含鉛玻璃)設為同一步驟。亦即如第26圖(a)所示，對匯流排61及指狀電極5將含鉛玻璃的銀(銀膏)分別同時進行塗佈(網版印刷)、乾燥、燒製，以如第26圖(a)般地在同一步驟製造匯流排61、指狀電極5。

2 此時使用的銀膏為錫/鉛焊料。

又，先前技術的優點/缺點係如圖示的下述。

<優點>

1 步驟縮短。因為其能夠在同一步驟製造匯流排/指狀電極，所以與後述之本申請發明的不同步驟製造時進行比較，能夠縮短步驟。

<缺點>

1 由於匯流排的鉛玻璃或鉛焊料的影響而產生電子再結合(由於結晶破壞等)。其係因為第26圖(a)的匯流排61係由將含鉛銀膏塗佈/燒製而成者所製造，而且因為使用鉛焊料而將外部端子焊接在匯流排61，因該等情況，而有矽基板1接近匯流排61的部分的結晶破壞等致使產生電子的再結合之比率增大且使太陽電池的轉換效率低落之缺點。

2 由於匯流排區域的銀致使入射光率減少。其係因為第26圖(a)的匯流排61係由將含鉛銀膏塗佈/燒製而成者所製造，所以將入射光完全遮斷且將該部分的光線遮斷，結果使入射光率低落。

其次，在第27圖係針對下段的「本發明的ABS-F技術(匯流排/指狀電極為不同步驟時)」進行說明。

該本發明的ABS-F技術的特徵係如圖示的下述。

1 在固定條將無鉛玻璃(例如磷酸玻璃)、指狀電極設為不同步驟。亦即如第26圖(b)所示，對在傳統的匯流排61改變後的固定條6塗佈(網版印刷)無鉛玻璃(例如磷酸玻璃)，而對指狀電極5塗佈(網版印刷)與傳統相同之含鉛玻璃的銀(銀膏)(不同步驟)，其次，分別同時進行乾燥、燒製，以如第26圖(b)地製造固定條6、指狀電極5。

2 固定條6為無鉛玻璃(例如磷酸玻璃)

指狀電極為含鉛銀膏。

又，本發明的優點/缺點係如圖示的下述。

<優點>

1 因為固定條6係使用無鉛材料(例如磷酸玻璃)而製造，所以無鉛玻璃或無鉛焊料的影響而造成電子的再結合(由於結晶破壞等)減少。其係因為第26圖(b)的固定條6係由將無鉛玻璃(例如磷酸玻璃)塗佈/燒製而成者所製造，而且因係使用無鉛焊料將外部端子焊接在固定條6，由於該等情況，矽基板1接近固定條6的部分的結晶破壞等致使產生電子的再結合減少且使太陽電池的轉換效率提升。

2 因為固定條6的部分為透明的無鉛材料(例如磷酸玻璃)，所以光線穿透且入射光率提升。其係因為第26圖(b)的固定條6係由無鉛材料(例如磷酸玻璃)而製造，所以入射光穿透且因該穿透的程度而使轉換效率增大。詳言之，因為第26圖(b)的固定條6使光線穿透，且因為該穿透後的光線抵達下方的電子高濃度區域而產生電子，所以該對應的電子增大，結果能夠使太陽電池的轉換效率提升相當於該增大的程度。

又，在固定條6上係使用無鉛焊料將條帶或線材予以焊接或超音波焊接，但即使依照實驗將此時的條帶或線材的寬度或粗度設為0.1至1mm左右，亦能夠充分地將電子(電流)取出至外部。因此，固定條6之中，只有條帶或線材的寬度或粗度之0.1至1mm的部分將光線遮斷，除此以外的固定條6的部分係穿透該固定條6的玻璃(例如磷酸玻璃)後的光線抵達下方的電子高濃度區域而被轉換成為電子，能夠使轉換效率增大該程度。在固定條6(例如磷酸玻璃)中，在從光線中之遠紅外線(1117nm左右)至紫外線(400nm左右)的範圍內穿透50至95%左右。

3 能夠削減銀材料。其係因為第26圖(b)的固定條6係從傳統使用銀 之匯流排61變更，所以能夠削減該對應的銀材料。

<缺點>

1 步驟少許增加。其係如上述，因為將第26圖(a)使用含鉛銀膏所製造的匯流排61，變更成為在第26圖(b)的無鉛材料(例如磷酸玻璃)所製造的固定條6，所以固定條6的塗佈係成為與指狀電極5不同的材料且成為不同步驟，而少許增加該對應的步驟。其它步驟為相同。

此外，如在備註欄所記載，

‧在先前技術中，在市場上能夠觀察到指狀電極與匯流排的個別製造有慢慢地增加之傾向。

‧在本申請發明的技術，既然市場上指狀電極與匯流排的個別製造引起步驟增加，能夠觀察到有重視轉換效率提升及銀材料減少的效果之傾向。

其次，針對在第26圖、第27圖已說明之使用本發明的無鉛材料(例如磷酸玻璃)所製造的固定條6，使用第28圖至第33圖而詳細地依序說明特徵、構成、效果等。

第28圖係顯示本發明的各玻璃的I-V特性比較例。其係顯示針對各玻璃，製造玻璃膏且使用(塗佈/燒製)在前述第26圖(b)的固定條6而製造太陽電池，而且測定該太陽電池的I-V特性之結果的比較例。橫軸表示電壓V，縱軸表示電流I。

在第28圖，相較於鉍酸玻璃，磷酸玻璃之太陽電池的轉換效率為較高，能夠在外側如圖示地得到。在實驗係設置有下述選擇基準：

(1)固定條6的密著力為5N以上。

(2)溫度循環(-20℃至+80℃、1000小時)的測定前後，發電效率、I-v特性的劣化為0.5%左右以內。

(3)玻璃未滲透至矽基板。

其結果，磷酸玻璃為合格，鉍酸玻璃為不合格。

又，在此所使用的磷酸玻璃的成分例為下述。

氧化鋅ZnO 28.00至29.00wt%

五氧化磷P₂O₅ 49.00至50.00wt%

氧化鈣CaO 13.00至14.00wt%

三氧化硼B₂O₃ 8.00至9.00wt%

添加物：氧化鋁Al₂O₃、氧化矽SiO₂ 1wt%以下

第29圖係顯示本發明之TC1000小時中的溫度及濕度變化例。其係記錄前述第28圖的各玻璃在TC1000小時中的溫度、濕度的變化之例子。下半部的部分係表示溫度變化例，低溫為0至-20℃的範圍，高溫為60至80℃左右的範圍。上半部的部分係表示溫度變化時之濕度變化例。

第30圖係顯示本發明之TC1000小時經過前後的效率比較例(磷酸玻璃)。第30圖係測定各試樣No.1至No10為止之前述的第29圖在TC1000小時測定的前後之太陽電池的轉換效率。結果在將磷酸玻璃使用在前述第26圖(b)的固定條6(傳統的匯流排變更後者)之例子(No.1至No.5)，能夠得到轉換效率最大為0.31%以下之幾乎未下降的結果。

第31圖係顯示在本發明的磷酸玻璃之TC前後的I-V特性比較例(No.1)。其係顯示將前述第30圖的No.1的磷酸玻璃使用在第26圖(b)的固定條6時之1000小時測定前後的I-V特性的比較例。結果相較於 測定前，因為TC1000小時後的曲線係進入I-V曲線內側，認為是因嚴荷的溫度變化引起劣化，但是其最大為0.31%以下(參照第30圖)。

第32圖係顯示本發明之TC經過前後的EL比較例(磷酸玻璃No.1)。上段的(a)、(a-1)、(a-2)、(a-3)係顯示全體的光學照片，下段的(b)、(b-1)、(b-2)、(b-3)係顯示上段的放大圖。磷酸玻璃係在TC測定前後無不清楚的影像且亦未觀察到擴張，清楚明白能夠使用作為太陽電池的固定條6。另一方面，雖然在未圖示，但在其它玻璃(例如鉍酸玻璃)，圖中之縱向較長的矩形部分(第26圖(b)的固定條6的部分)擴張，清楚明白係無法使用。

第33圖係顯示本發明的磷酸玻璃之TC1000小時經過後的SEM觀察例。第33圖(a)係低倍(30倍)的觀察例，第33圖(b)係顯示高倍(1000倍)的觀察例。

第33圖(a)係顯示在矽基板上所形成的固定條6、指狀電極5的照片。在該照片中，右下部分之橫向較長的矩形係表示第26圖(b)固定條6，將該固定條6放大至1000倍之照片顯示在第33圖(b)。

第33圖(c)係顯示No.1-3(玻璃部)的元素分析例。其係針對第30圖的No1-3的試料，顯示各固定條6的部分的元素分析例，基板的Si係未被檢測出。亦即，由磷酸玻璃所構成之固定條6，將該固定條6塗佈/燒結後之基板的矽係未被檢測出，而且在TC1000小時測定後能夠確認矽未擴散至該磷酸玻璃(固定條6)。

第33圖(d)係顯示No.4-9(Si表面部)的元素分析例。其係針對第30圖的No4-9的試料，顯示無各固定條6之Si部分的元素分析例， 只有基板的Si被檢測出，而且在TC1000小時測定後能夠確認其它(磷酸玻璃的Zn、P、Ca、B等)係未被檢測出。

第34圖係顯示本發明的其它實施例構成圖(無絕緣玻璃、直接焊接後的剖面構造)。該第34圖係顯示沒有前述第2圖的固定條6(絕緣性)(未形成)，而且直接焊接、或將預焊後的取出線(條帶、或線形的線材)直接焊接在該固定條6及指狀電極5的部分之實施例。如第34圖圖示，係顯示直接將焊材15焊接(超音波焊接)在指狀電極13的部分、及氮化膜(絕緣膜)12上之其它實施例。

在第34圖，基板11為太陽電池的矽基板。

氮化膜12係形成在基板11上之絕緣膜。

指狀電極13係將含鉛的銀膏塗佈/燒結在氮化膜12上且在該氮化膜12開孔而在基板11的高電子濃度區域形成電通路之眾所周知者。

焊材15係在往與指狀電極(指狀電極)13正交之方向，將已直接焊接在該指狀電極13及氮化膜12(相當於第2圖的固定條6之部分)之條帶(或線材)直接予以焊接而成者，其相當於匯流排(匯流排電極)。

依照以上，採用第34圖的實施例，藉由將已直接焊接在指狀電極13及氮化膜12上、或將預焊的條帶(線材)直接予以焊接，第1圖至第33圖已說明的固定條6等成為不需要，而且能夠使構成簡單且降低成本。

第35圖係顯示本發明之匯流排的變遷說明圖。

第35圖(a)係顯示傳統設置有匯流排(銀)14之例子。圖示的匯流排(銀)14係將銀膏往與指狀電極(銀)12正交的方向在氮化膜13上進行塗佈/ 燒結而形成線狀者。因此，因為匯流排14係由銀所形成，所以有大量消耗銀之缺點。

第35圖(b)係顯示本發明1之設置有匯流排(固定條)(導電玻璃)141之實施例。圖示的匯流排(固定條)(導電玻璃)141係將導電玻璃往與指狀電極(銀)12正交方向在無該指狀電極(銀)12的部分之情況下塗佈/燒結在氮化膜13上而形成者。因此，匯流排(固定條)(導電玻璃)141係因為由導電玻璃所形成，所以具有不需要銀之優點。

第35圖(c)係顯示本發明2之設置有匯流排(固定條)(絕緣玻璃)142之實施例。圖示的匯流排(固定條)(絕緣玻璃)142係將絕緣玻璃往與指狀電極(銀)12正交方向在無該指狀電極(銀)12的部分之情況下塗佈/燒結在氮化膜13上而形成者。因此，匯流排(固定條)(絕緣玻璃)142係因為由絕緣玻璃所形成，所以不需要銀之同時，因為絕緣性，所以具有能夠減低洩漏電流且提高太陽電池的效率之優點。

第35圖(d)係顯示不使用本發明3的匯流排而使用焊材(或焊接條帶)直接焊接在指狀電極12及氮化膜13之實施例。圖示的焊材(或焊接條帶)15係將該焊材(或焊接條帶)15往與指狀電極(銀)12正交方向直接焊接(超音波焊接)在該指狀電極(銀)12的部分及氮化膜13上，以代替匯流排14、141、142而形成者。因此，匯流排14、141、142為不需要，能夠削減步驟而減低成本之同時，具有不需要匯流排的銀之優點。

第36圖係顯示本發明的匯流排製造例(第35圖(d))。第36圖係顯示前述第35圖(d)的製造例。

第36圖(a)係顯示預焊加工前的例子。其係顯示匯流排(焊材(焊接條 帶))151形成前的狀態，指狀電極(銀)12以寬度W=100μm形成在橫向。

第36圖(b)係顯示預焊加工後的例子。其係顯示匯流排(焊材(焊接條帶))151形成後(焊材加工後)的狀態，匯流排(焊材(焊接條帶))151係以寬度W=1mm形成在縱向。該匯流排151係如在前述第35圖(d)顯示剖面圖，往與指狀電極12正交方向將焊材(焊接條帶)焊接(超音波焊接)形成(加工)成為寬度1mm的線狀者。從圖示的照片能夠清楚明白，得知匯流排(焊材(焊接條帶))151係良好地以寬度1mm焊接在指狀電極12及氮化膜13上之情形。

如上述，在本發明3(參照第35圖(d))的匯流排(焊材(焊接條帶))151，係在與指狀電極12正交之方向使用寬度1mm的焊材在該指狀電極12及氮化膜13之範圍良好地進行焊接(超音波焊接)，而且能夠代替匯流排14、141、142、與取出線之兩者而形成。

第37圖係顯示本發明的I-V特性例。其係顯示前述第35圖(a)、(b)、(c)、(d)的太陽電池的I-V特性例。橫軸係表示電壓，縱軸係表示電流。

在第37圖，匯流排區域(先前技術)係顯示前述第35圖(a)。

匯流排區域(ABS-F技術)(玻璃有/無)係分別顯示前述第35圖(b)、(c)/(d)。

如上述，將匯流排區域從傳統(第35圖(a))變更成為本發明1(導電玻璃(第35圖(b))、本發明2(絕緣玻璃(第35圖(c))、本發明3(無(第35圖(d))時，清楚明白洩漏電流減少等且任一者均能夠改善I-V特性。

5:指狀電極(指狀電極)

6:固定條(絕緣性)

Claims (23)

1. 一種太陽電池，係在基板上形成有照射光線等時會生成高電子濃度的區域，並且在該區域上形成有穿透光線等之絕緣膜，且在該絕緣膜上形成有將電子從前述區域取出之取出口亦即指狀電極，而且隔著該指狀電極將前述電子取出至外部者，其中，在前述絕緣膜上形成有含有銀及鉛之指狀電極，並且將該指狀電極的部分或具有餘裕的部分作為開口而將絕緣性固定條以該固定條的高度與前述指狀電極的高度為相等之方式形成在前述絕緣膜上之後進行燒製，藉由該燒製時之前述指狀電極所含有的銀及鉛的作用而將該指狀電極下的膜亦即前述絕緣膜貫穿而在前述區域與該指狀電極之間形成導電性通路，而且在該燒製的同時藉由前述絕緣性固定條或固定條所含有的玻璃材料的作用而在前述絕緣膜牢固地形成固定及焊接良好之前述絕緣性固定條，該固定條的高度係設成與前述指狀電極的高度為相等，並以取出線覆蓋該指狀電極之方式形成電阻分量小且機械強度強的焊接。
2. 如申請專利範圍第1項所述之太陽電池，其中，前述將具有餘裕的部分作為開口者，係以將前述指狀電極及絕緣性固定條形成時受到誤差之影響較小之預定寬度的部分作為開口。
3. 如申請專利範圍第1項所述之太陽電池，其中，前述將具有餘裕的部分作為開口者，係設為將外部端子予以超音波焊接在前述指狀電極及前述絕緣性固定條上時與該超音波焊接烙鐵的前端的接觸部分相等或若干狹窄的開口，以使該前端的接觸部分不直接接觸前述絕緣膜。
4. 如申請專利範圍第2項所述之太陽電池，其中，前述將具 有餘裕的部分作為開口者，係設為將外部端子予以超音波焊接在前述指狀電極及前述絕緣性固定條上時與該超音波焊接烙鐵的前端的接觸部分相等或若干狹窄的開口，以使該前端的接觸部分不直接接觸前述絕緣膜。
5. 如申請專利範圍第1項所述之太陽電池，其中，前述燒製係以將指狀電極進行鍛燒之溫度與形成前述絕緣性固定條之溫度之中，前者為與後者相等或較高，而且採用前者的溫度而進行。
6. 如申請專利範圍第2項所述之太陽電池，其中，前述燒製係以將指狀電極進行鍛燒之溫度與形成前述絕緣性固定條之溫度之中，前者為與後者相等或較高，而且採用前者的溫度而進行。
7. 如申請專利範圍第3項所述之太陽電池，其中，前述燒製係以將指狀電極進行鍛燒之溫度與形成前述絕緣性固定條之溫度之中，前者為與後者相等或較高，而且採用前者的溫度而進行。
8. 如申請專利範圍第4項所述之太陽電池，其中，前述燒製係以將指狀電極進行鍛燒之溫度與形成前述絕緣性固定條之溫度之中，前者為與後者相等或較高，而且採用前者的溫度而進行。
9. 如申請專利範圍第1至8項中任一項所述之太陽電池，其中，前述燒製係設為1秒以上且60秒以下。
10. 如申請專利範圍第1至8項中任一項所述之太陽電池，其中，作為在前述絕緣性固定條或固定條所含有的絕緣玻璃材料，係設為磷酸鹽玻璃、鉍玻璃之任一種以上。
11. 如申請專利範圍第1至8項中任一項所述之太陽電池，其中，要將外部端子焊接在前述指狀電極及前述絕緣性固定條之焊接材料， 係含有錫、錫的氧化物、鋅、鋅的氧化物之至少1種以上。
12. 如申請專利範圍第11項所述之太陽電池，其中，前述焊接材料係按照需要而添加有銅、銀、鋁、鉍、銦、銻、磷中的一種以上作為添加物。
13. 如申請專利範圍第1至8項中任一項所述之太陽電池，其中，外部端子在前述指狀電極及前述絕緣性固定條之焊接係設為超音波焊接。
14. 如申請專利範圍第13項所述之太陽電池，其中，前述外部端子係設為帶狀的條帶。
15. 如申請專利範圍第1至8項中任一項所述之太陽電池，其中，前述固定條係設為穿透光線之絕緣膜，且在其上將前述條帶或前述線材的外部端子予以焊接或超音波焊接，使穿透該固定條的部分後之光線入射會生成前述高電子濃度之區域而提升轉換效率，並且使從焊接或超音波焊接在穿透該光線的絕緣膜上之外部端子往基板之洩漏電流減低。
16. 如申請專利範圍第15項所述之太陽電池，係將前述條帶或線材的寬度或粗度減細為0.1mm至1mm，使固定條的部分的光線穿透比例增多而提升轉換效率。
17. 一種太陽電池的製造方法，該太陽電池係在基板上形成有照射光線等時會形成生成高電子濃度的區域，並且在該區域上形成有穿透光線等之絕緣膜，且在該絕緣膜上形成有將電子從前述區域取出的取出口之指狀電極，而且隔著該指狀電極將前述電子取出至外部者，該製造方法具備下列步驟： 將含有銀及鉛之指狀電極形成在前述絕緣膜上，同時以該指狀電極的部分或具有餘裕的部分作為開口而將絕緣性固定條以該固定條的高度與前述指狀電極的高度為相等之方式形成在前述絕緣膜上之後進行燒製之步驟；及藉由該燒製時之前述指狀電極所含有的銀及鉛之作用，將該指狀電極下的膜亦即前述絕緣膜貫穿而在前述區域與該指狀電極之間形成導電性通路，而且在該燒製的同時藉由前述絕緣性固定條或固定條所含有的玻璃材料之作用，在前述絕緣膜牢固地形成固定及焊接良好的前述絕緣性固定條，該固定條的高度係設成與前述指狀電極的高度為相等，並以取出線覆蓋該指狀電極之方式焊接而減少電阻分量且增強機械強度之步驟。
18. 如申請專利範圍第17項所述之太陽電池的製造方法，係在前述基板之與設置有前述區域、絕緣膜、指狀電極及絕緣性固定條之表側為相反的背側整面形成鋁且於此將外部端子予以焊接或超音波焊接。
19. 如申請專利範圍第18項所述之太陽電池的製造方法，其中前述背側的外部端子係在對應於與前述表側的絕緣性固定條大致相同的位置之該背側的前述鋁上之位置或任意位置形成導電性固定條且進行燒製，而於此將該背側的外部端子予以焊接或超音波焊接。
20. 如申請專利範圍第17至19項中任一項所述之太陽電池的製造方法，其中，外部端子係將電流取出至預先附著有焊料之外部之取出線，且將條帶或線材使用烙鐵頭部分一邊按壓在前述基板或形成於基板上之膜的部分或前述固定條或者前述基板背面的鋁面或在該鋁面開孔的部分，一邊以預定速度使該烙鐵頭往焊接方向移動， 使用烙鐵頭部分將預先附著在條帶或線材之焊料溶解且施加超音波，而且將接近部分的附著物除去且使該熔融焊料附著在該部分而進行焊接。
21. 如申請專利範圍第20項所述之太陽電池的製造方法，其中，前述線材係使圓形狀的線材若干壓潰後的形狀。
22. 如申請專利範圍第17至19項中任一項所述之太陽電池的製造方法，其中，前述固定條係設為穿透光線之絕緣膜，且於其上將前述條帶或前述線材的外部端子予以焊接或超音波焊接，使穿透該固定條的部分後之光線入射會生成前述高電子濃度之區域而提升轉換效率提升，並且使從焊接或超音波焊接在穿透該光線的絕緣膜上之外部端子往基板之洩漏電流減低。
23. 如申請專利範圍第22項所述之太陽電池的製造方法，其中，前述條帶或線材的寬度或粗度係減細為0.1mm至1mm，使固定條的部分的光線穿透比例增多而提升轉換效率。

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