TWI777959B - 太陽電池及其製造方法 - Google Patents

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Abstract

以簡便的方法提供廉價且接觸電阻低，界面的表面再結合速度低的指狀電極、以及以低電阻使與界面之表面再結合速度低的匯流條電極連接，以安定的生產率廉價地提供高變換效率的太陽電池。相關於本發明之太陽電池，特徵為具備：保護半導體基板的鈍化膜、於半導體基板的主面與半導體基板連接的第1指狀電極、與第1指狀電極交叉的第1匯流條電極、以及設於第1指狀電極與第1匯流條電極的交叉位置的中間層；第1指狀電極與第1匯流條電極，係透過中間層相互電氣導通。

Description

太陽電池及其製造方法
本發明係關於太陽電池及其製造方法。
近年來，作為高效率太陽電池胞，被提出了所謂的PR(背面鈍化；Passivated Rear)構造型太陽電池胞。PR構造型太陽電池胞的特徵在於使基板的背面以鈍化效果高的不容易發生光學損失的保護層來覆蓋，進而使基板與背面電極之接觸處所局部化，減低載體的表面再結合。此背面電極，由把在太陽電池胞產生的光生成電流取出至外部的匯流條(bus bar)電極，與連接於這些匯流條電極的與基板接觸著的集電用的指狀電極所構成。又，於以下的說明，把成為太陽電池的受光面側的基板之面作為受光面，把與受光面相反側的基板之面作為背面。
作為此背面電極之指狀電極與匯流條電極，在印刷包含了玻璃料(frit)等的導電性銀糊後，乾燥且燒成(firing)，貫通而形成鈍化膜為一般的作法。但是，導電性銀糊以銀為主成分所以昂貴，使用此材料導致太陽電池胞的製造成本上升。此外，使用導電性銀糊的場合，會有電極與基板的接觸部之表面再結合速度變高的問題。此外， 還有未被形成擴散層，或者擴散層的表面濃度很薄的基板與電極之間的接觸電阻會變得非常高的問題。因此，期待著廉價且接觸電阻低、可以降低表面再結合速度的電極。
為了解決前述問題，作為指狀電極之形成方法，使用印刷導電性鋁糊後，乾燥而燒成，貫通鈍化膜的方法是被期待的。導電性鋁糊與導電性銀糊比較，每公克單價非常便宜，可以抑制製造成本。此外，導電性鋁糊燒成時，在基板與導電性鋁糊之接觸部形成p+層，所以與使用導電性銀糊時比較，可以抑制電極與基板的接觸部之表面再結合速度的上升，或是可以降低未被形成擴散層或者擴散層的表面濃度很薄的基板與電極之接觸電阻的優點。
進而，為了解決前述問題，作為匯流條電極之形成方法，使用印刷低溫加熱硬化型銀糊後，乾燥而加熱，僅與指狀電極連接的方法是被期待的。使用低溫加熱硬化型銀糊形成的電極，因為不貫通鈍化膜，所以不會使基板的表面再結合速度上升，可以效率佳地把從與指狀電極之連接部收集到的光產生電流往外部取出。
由前述的要求，於PR構造型太陽電池胞，指狀電極以燒成導電性鋁糊而形成，匯流條電極以加熱低溫加熱硬化銀糊而形成的方法是被期待的。但是，燒成導電性鋁糊而形成的指狀電極，於電極表面被形成高電阻的氧化鋁膜，所以會有與使用低溫加熱硬化銀糊之匯流條電極之間的接觸電阻變高的問題。
作為這樣的問題的對策，有把氧化鋁膜藉由 超音波洗淨或光化學蝕刻加工，而除去氧化鋁膜的方法(例如，專利文獻1)。但是在此場合，會增加繁雜的蝕刻步驟導致成本增大，會產生洗淨時發生往基板之重金屬汙染而使壽命降低，或者生產率降低的新的問題。
此外，還有使指狀電極的氧化鋁膜的表面進行清淨化、活化、一部分以黏著促進劑覆蓋之處理，而成為可與匯流條電極黏接之方法(例如，專利文獻2)。但是，在此場合，也會產生表面清淨化作業導致成本增大，或者容易發生生產率降低的問題。
其他，還有以根據鋁珠的噴砂來除去氧化鋁膜的方法(例如，專利文獻3)，但是有使基板表面損傷而使表面再結合速度上升，或是使生產率降低的問題。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特表2012-526399號公報
[專利文獻2]日本特表2008-506796號公報
[專利文獻3]日本特開昭60-25656號公報
在此，本發明係為了解消前述問題而完成之發明，目的在於以簡便的方法提供廉價且接觸電阻低，界 面的表面再結合速度低的指狀電極、以及以低電阻使與界面之表面再結合速度低的匯流條電極連接，以安定的生產率廉價地提供高變換效率的太陽電池。
本案發明人等有鑑於前述課題，反覆進行銳意檢討的結果，終於完成了本發明。亦即，本發明之太陽電池，係燒成導電性鋁糊而形成的鋁指狀電極，與加熱低溫加熱硬化銀糊而形成的匯流條電極之間，設有燒成導電性銀糊而形成的中間層者。
於此中間層，例如使用導電性銀糊。藉此，在作為指狀電極使用鋁電極的場合，導電性銀糊中的玻璃破壞鋁電極的氧化鋁膜作出銀-鋁合金。藉此，可以降低中間層與鋁電極(指狀電極)之間的接觸電阻。
此外，根據此導電性銀糊的電極(中間層)，與低溫加熱硬化銀糊之匯流條電極，雙方都同為以銀為主成分所以可降低接觸電阻。從而，中介著此中間層，燒成導電性鋁糊而形成的指狀電極，與加熱低溫加熱硬化銀糊而形成的匯流條電極以低的電阻導電連接，製作出兼顧了鋁電極(指狀電極)與低溫加熱硬化的匯流條電極之廉價且高效率的太陽電池。
形成此中間層之糊，與形成指狀電極之糊及形成匯流條電極之糊的使用量相比，為非常少量。即使少量也可以實現指狀電極與匯流條電極之充分的低電阻。亦 即，使用銀糊也對於成本增大幾乎沒有影響。
相關於本發明的太陽電池不僅是PR構造型太陽電池胞，例如背面電極型太陽電池胞也可以適用而提高變換效率。作為與背面電極型太陽電池胞之p+層連接的電極，以燒成導電性鋁糊而形成的指狀電極，與以加熱低溫加熱硬化銀糊而形成的匯流條電極是被期待的。
此外，作為與n+層連接的電極，以燒成一般的指狀電極用之導電性銀糊而形成的指狀電極，與以加熱低溫加熱硬化銀糊而形成的匯流條電極是被期待的。這是因為與n+層連接的電極使用鋁糊的話，會在n+層中形成p+層，導致變換效率惡化的緣故。
有鑑於這些要求，在背面電極型太陽電池胞適用本發明的場合，採用的是例如於p+層上印刷導電型鋁糊使乾燥後，於n+層之上以及成為p+層之上的中間層的處所印刷導電性銀糊使乾燥後進行燒成的方法。藉此，可以形成與p+層連接的鋁指狀電極、與n+層連接的銀指狀電極、以及鋁指狀電極之上的中間層。
此後，形成使用了低溫加熱硬化銀糊之匯流條電極。在此場合，與n+層連接的銀指狀電極、與鋁指狀電極上之中間層，例如能夠以網版印刷等同時形成，所以與不形成中間層的步驟相比較也不會增加步驟數目，有著對於成本造成的影響非常小的優點。
在此，相關於本發明之太陽電池，特徵為具備：保護半導體基板的鈍化膜、於半導體基板的主面與半 導體基板連接的第1指狀電極、與第1指狀電極交叉的第1匯流條電極、以及設於第1指狀電極與第1匯流條電極的交叉位置的中間層；第1指狀電極與第1匯流條電極，係透過中間層相互電氣導通。
此外，於本發明之太陽電池，特徵為第1指狀電極，包含鋁的燒結體，第1匯流條電極，包含環氧樹脂或丙烯酸樹脂、與銀的燒結體，中間層，包含玻璃料(frit)與銀之燒結體。
此外，相關於本發明之太陽電池，特徵為具備：設於半導體基板的主面之第1導電型的第1不純物擴散層、設於主面的第2導電型的第2不純物擴散層、保護半導體基板、第1不純物擴散層以及第2不純物擴散層的鈍化膜、於主面與第1不純物擴散層連接的第1指狀電極、於主面與第2不純物擴散層連接的第2指狀電極、與第1指狀電極交叉的第1匯流條電極、與第2指狀電極交叉的第2匯流條電極、以及設於第1指狀電極與第1匯流條電極的交叉位置的中間層；第1指狀電極與第1匯流條電極，係透過中間層相互電氣導通。
此外，於本發明之太陽電池，特徵為：第1指狀電極，包含鋁的燒結體，第1匯流條電極，包含環氧樹脂或丙烯酸樹脂、與銀的燒結體，第2指狀電極及前述中間層，包含玻璃料(frit)與銀之燒結體。
此外，於本發明之太陽電池，特徵為於第1指狀電極與第1匯流條電極之交叉位置，往與主面正交的方 向看時之中間層的面積為A，第1指狀電極與第1匯流條電極交叉的面積為B的場合，A/B為0.01以上1以下。
相關於本發明之PR(Passivated Rear)構造型太陽電池之製造系統，至少具備：形成保護半導體基板的鈍化膜之成膜裝置、於前述半導體基板的主面形成與前述半導體基板連接的第1指狀電極之指狀電極形成裝置、於前述第1指狀電極之上形成中間層之中間層形成裝置、以及中介著前述中間層形成與前述第1指狀電極交叉的第1匯流條電極之匯流條電極形成裝置。指狀電極形成裝置，燒成(firing)導電性鋁糊形成第1指狀電極；中間層形成裝置，燒成包含玻璃料(frit)的第1導電性銀糊形成中間層。導電性鋁糊與第1導電性銀糊同時被燒成。匯流條電極形成裝置，加熱包含環氧樹脂或丙烯酸樹脂的第2導電性銀糊形成第1匯流條電極；導電性鋁糊及第1導電性銀糊之燒成時尖峰溫度，與第2導電性銀糊之加熱時尖峰溫度之差，為300℃以上700℃以下。
相關於本發明之背面電極型太陽電池之製造系統，至少具備：形成設於半導體基板的主面的第1導電型之第1不純物擴散層，與設於前述主面的第2導電型之第2不純物擴散層之擴散層形成裝置、形成保護前述半導體基板、前述第1不純物擴散層與前述第2不純物擴散層的鈍化膜之成膜裝置、於前述主面形成與前述第1不純物擴散層連接的第1指狀電極之第1指狀電極形成裝置、於前述主面形成與前述第2不純物擴散層連接的第2指狀電極之第2 指狀電極形成裝置、於前述第1指狀電極之上形成中間層之中間層形成裝置、及中介著前述中間層形成與前述第1指狀電極交叉的第1匯流條電極之第1匯流條電極形成裝置、以及形成與前述第2指狀電極交叉的第2匯流條電極之第2匯流條電極形成裝置。第2指狀電極形成裝置，燒成(firing)包含玻璃料(frit)的第1導電性銀糊形成第2指狀電極；中間層形成裝置，燒成包含玻璃料(frit)的第2導電性銀糊形成中間層；第1指狀電極形成裝置，燒成導電性鋁糊形成第1指狀電極。第1導電性銀糊、第2導電性銀糊與導電性鋁糊同時被燒成。第1匯流條電極形成裝置，加熱包含環氧樹脂或丙烯酸樹脂的第3導電性銀糊形成第1匯流條電極；第1導電性銀糊、第2導電性銀糊及導電性鋁糊之燒成時尖峰溫度，與第3導電性銀糊之加熱時尖峰溫度之差，為300℃以上700℃以下。
此外，相關於本發明之太陽電池之製造方法，特徵為具備：於半導體基板形成鈍化膜之步驟、於半導體基板的主面形成與半導體基板連接的第1指狀電極之步驟、於第1指狀電極之上形成中間層之步驟、以及中介著中間層形成與第1指狀電極交叉的第1匯流條電極之步驟；在形成第1指狀電極的步驟，燒成(firing)導電性鋁糊形成第1指狀電極；在形成中間層的步驟，燒成包含玻璃料(frit)的第1導電性銀糊形成中間層；導電性鋁糊與第1導電性銀糊同時被燒成；在形成第1匯流條電極的步驟，加熱包含環氧樹脂或丙烯酸樹脂的第2導電性銀糊形成第1匯 流條電極；導電性鋁糊及第1導電性銀糊之燒成時尖峰溫度，與第2導電性銀糊之加熱時尖峰溫度之差，為300℃以上700℃以下。
此外，相關於本發明之太陽電池之製造方法，特徵為具備：形成設於半導體基板的主面的第1導電型之第1不純物擴散層，與設於主面的第2導電型之第2不純物擴散層之步驟、形成保護半導體基板、第1不純物擴散層與第2不純物擴散層的鈍化膜之步驟、於主面形成與第1不純物擴散層連接的第1指狀電極之步驟、於主面形成與第2不純物擴散層連接的第2指狀電極之步驟、於第1指狀電極之上形成中間層之步驟、及中介著中間層形成與第1指狀電極交叉的第1匯流條電極之步驟、以及形成與第2指狀電極交叉的第2匯流條電極之步驟；在形成第2指狀電極的步驟，燒成(firing)包含玻璃料(frit)的第1導電性銀糊形成第2指狀電極；在形成中間層的步驟，燒成包含玻璃料(frit)的第2導電性銀糊形成中間層；在形成第1指狀電極的步驟，燒成導電性鋁糊形成第1指狀電極，第1導電性銀糊、第2導電性銀糊與導電性鋁糊同時被燒成；在形成第1匯流條電極的步驟，加熱包含環氧樹脂或丙烯酸樹脂的第3導電性銀糊形成第1匯流條電極；第1導電性銀糊、第2導電性銀糊及導電性鋁糊之燒成時尖峰溫度，與第3導電性銀糊之加熱時尖峰溫度之差，為300℃以上700℃以下。
於本發明之太陽電池之製造方法，特徵為同時進行形成第2指狀電極之第1導電性銀糊的塗布，與形成 中間層的第2導電性銀糊的塗布。
101‧‧‧半導體基板
102‧‧‧射極層
103‧‧‧鈍化膜
104‧‧‧BSF層
105‧‧‧電極
106‧‧‧鈍化膜
107‧‧‧電極
201‧‧‧背面指狀電極
202‧‧‧背面匯流條電極
203‧‧‧中間層
301‧‧‧第1指狀電極
302‧‧‧第1匯流條電極
303‧‧‧中間層
304‧‧‧BSF層
305‧‧‧射極層
307‧‧‧第2指狀電極
308‧‧‧第2匯流條電極
400‧‧‧製造系統
410‧‧‧成膜裝置
420‧‧‧指狀電極形成裝置
430‧‧‧中間層形成裝置
440‧‧‧匯流條電極形成裝置
500‧‧‧製造系統
510‧‧‧擴散層形成裝置
520‧‧‧成膜裝置
530‧‧‧第1指狀電極形成裝置
540‧‧‧第2指狀電極形成裝置
550‧‧‧中間層形成裝置
560‧‧‧第1匯流條電極形成裝置
570‧‧‧第2匯流條電極形成裝置
圖1係例示PR(背面鈍化)構造型太陽電池胞之模式剖面圖。
圖2係PR構造型太陽電池胞之背面的立體圖。
圖3係顯示適於PR構造型太陽電池胞的製造之太陽電池的製造系統之構成之方塊圖。
圖4係背面電極型太陽電池胞之背面的立體圖。
圖5係顯示適於背面電極型太陽電池胞的製造之太陽電池的製造系統之構成之方塊圖。
以下，詳細說明本發明之實施形態。又，本發明除了以下所說明的以外，也可包含廣泛的其他實施型態實施，本發明的範圍並不以下述範圍為限，而是包括申請專利範圍所記載之內容。進而，圖式並非比例於原尺寸而僅為示意。為了使本發明的說明或理解能更為明瞭，雖著相關構件不同而會擴大其尺寸，或者對於不重要的部分不予圖示。
(一般的PR(背面鈍化)構造型太陽電池胞)
首先，以PR構造型太陽電池胞的模式剖面圖之圖1為 例，說明一般的PR構造型太陽電池胞的製造步驟。首先，準備半導體基板101。於此半導體基板101，使用單晶或多晶矽等。半導體基板101的導電型可為p型或n型之任一，多使用包含硼等之p型半導體不純物，比電阻為0.1~4.0Ω‧cm之p型矽基板。以下，以使用p型矽基板之太陽電池胞製造方法為例進行說明。半導體基板101的大小適切地使用100~150mm正方，厚度為0.05~0.30mm之板狀材料。
其次，把半導體基板101，浸漬於例如酸性溶液中除去切片等所導致的表面損傷之後，進而以氫氧化鉀水溶液等鹼性溶液化學蝕刻而進行洗淨、乾燥，把稱為紋理的凹凸構造形成於基板的兩面。凹凸構造，於太陽電池胞受光面產生光的多重反射。因此，藉由形成凹凸構造，實際上減低反射率，提高變換效率。
其次形成BSF(背面電場，Back Surface Field)層104。例如於包含BBr3等的800~1100℃的高溫氣體中設置半導體基板101，於背面藉由使硼等p型不純物元素擴散的熱擴散法，於背面形成薄膜電阻為20~300Ω/□程度的p型擴散層與玻璃層。
在此場合，於熱擴散時藉著使半導體基板101的受光面彼此以2枚對向重疊的狀態進行擴散，可以防止往受光面形成p型擴散層。其後，藉由浸漬於例如稀釋的氟酸溶液等藥品而除去在擴散時被形成於半導體基板101表面的玻璃層，以純水洗淨。
其次，形成射極層102。例如於包含POCl3等的850~1100℃的高溫氣體中設置半導體基板101，於半導體基板101的全面藉由使磷等n型不純物元素擴散的熱擴散法，於受光面形成薄膜電阻為30~300Ω/□程度的n型擴散層與玻璃層。此n型擴散層成為射極層102。
又，藉由熱擴散法形成n型擴散層的場合，於半導體基板101的背面及端面也被形成n型擴散層，在此場合，也藉著於熱擴散時使半導體基板101的背面彼此以2枚對向重疊的狀態進行擴散，可以防止往背面形成n型擴散層。其後，藉由浸漬於例如稀釋的氟酸溶液等藥品而除去在擴散時被形成於基板表面的玻璃層，以純水洗淨。此外，在此係形成BSF層104之後形成射極層102，但形成射極層102之後形成BSF層104亦可。
其次，於半導體基板101的受光面及背面分別形成兼用為防反射膜之鈍化膜103、106。此鈍化膜103、106，例如由SiN(氮化矽)等所構成，例如以N2稀釋SiH4與NH3之混合氣體，以輝光放電(glow discharge)分解使電漿化而使其堆積之電漿CVD法等來形成。此鈍化膜103、106，考慮到與半導體基板101之折射率差等，以使折射率成為1.8~2.3程度的方式形成，使厚度被形成為500~1000Å(埃)程度的厚度。
鈍化膜103、106是為了防止光在半導體基板101的表面反射，且把光有效地取入半導體基板101內而設的。此外，此SiN，在形成時作為對n型擴散層具有鈍化效 果的鈍化膜而發揮機能，具有防反射的機能以及提高太陽電池胞的電氣特性的效果。此外，此膜不限於氮化矽，亦可使用氧化矽、碳化矽、非晶質矽、氧化鋁、氧化鈦等單層膜或者組合這些而成的層積膜。此外，在受光面與背面使用不同的膜亦可。
其次，於半導體基板101的受光面與背面，例如網版印刷包含銀粉末與玻璃料(frit)等的導電性銀糊，使其乾燥。其後，使分別的導電性糊在500℃~950℃程度的溫度下燒成1~60秒程度，使鈍化膜103、106貫通，使燒結銀粉末而形成的電極與矽導通，形成電極105、107。又，受光面與背面之電極形成亦可把順序顛倒，一起進行燒成亦可。
於如前所述的一般的PR構造型太陽電池胞之製造方法，燒成含銀粉末與玻璃料(frit)等的導電性銀糊而形成背面的指狀電極與匯流條電極。但是，使用了前述的手法的場合，高價格的導電性銀糊的使用量變多，對製造成本帶來不良影響以外，還有電極105、107與半導體基板1(01之間的再結合速度大幅增加，妨礙變換效率上升的問題。
這些問題，藉由本發明解決。具體而言，指狀電極以燒成廉價的導電性鋁糊而形成，匯流條電極以加熱低溫加熱硬化銀糊而形成。此時，於指狀電極與匯流條電極之間，形成燒成導電性銀糊而形成的中間層。藉此，降低指狀電極與矽基板界面之接觸電阻與載體再結合速 度，可以降低匯流條電極與矽基板界面之載體再結合，並且使指狀電極與匯流條電極電器導通，所以可減低製造成本同時使變換效率上升。
(PR構造型太陽電池胞)
圖2係顯示適用相關於本發明的太陽電池之PR構造型太陽電池胞之背面的立體圖。相關於本實施型態之PR構造型太陽電池胞，對前述說明之一般的PR構造型太陽電池胞在電極的構造上不同。半導體基板101或設於半導體基板101的紋理構造、BSF層104、鈍化膜103、106是相同的。
於半導體基板101的背面，被設置背面指狀電極201及背面匯流條電極202。背面指狀電極201，以特定的間隔平行設置複數根，與半導體基板101連接。背面匯流條電極202，以與複數背面指狀電極201交叉的方式設置。
背面指狀電極201與背面匯流條電極202之間設有中間層203。於圖2，為了說明的方便，把中間層203畫得比較大。中間層203，設於背面指狀電極201與背面匯流條電極202之交叉位置。中介著此中間層203，背面指狀電極201與背面匯流條電極202相互為電氣導通。亦即，由太陽電池胞產生的載體，通過背面指狀電極201，透過中間層203效率很好地往背面匯流條電極202取出。
(PR構造型太陽電池之製造系統)
接著，說明適於以上所說明的PR構造型太陽電池胞的製造之太陽電池的製造系統400。
如圖3所示，PR構造型太陽電池之製造系統400，至少具備：形成保護半導體基板的鈍化膜之成膜裝置410、於半導體基板的主面形成與半導體基板連接的第1指狀電極之指狀電極形成裝置420、於第1指狀電極之上形成中間層之中間層形成裝置430、以及中介著中間層形成與第1指狀電極交叉的第1匯流條電極之匯流條電極形成裝置440。
成膜裝置410，例如可以為電漿CVD裝置。此外，作為鈍化膜使用氧化矽的場合，也可以是到1000℃程度為止可在清淨的氛圍下處理的熱處理爐。
指狀電極形成裝置420，例如可以是由網版印刷裝置及乾燥爐及燒成爐所構成的裝置。在指狀電極形成裝置420，燒成(firing)導電性鋁糊形成第1指狀電極。
中間層形成裝置430，例如可以是由網版印刷裝置及乾燥爐及燒成爐構成的裝置。在中間層形成裝置430，燒成包含玻璃料(frit)的第1導電性銀糊形成中間層。在此，指狀電極形成裝置420的燒成爐與中間層形成裝置430的燒成爐可以是同一個。藉此，導電性鋁糊與第1導電性銀糊同時被燒成。進而，指狀電極形成裝置420，亦可兼用中間層形成裝置430之網版印刷裝置及乾燥爐之一乃至於複數。
匯流條電極形成裝置440，例如可以是由網版 印刷裝置及乾燥爐及加熱爐所構成的裝置。隨著乾燥爐的溫度可調區域的不同而定，加熱爐不一定需要。在匯流條電極形成裝置440，加熱包含環氧樹脂或丙烯酸樹脂的第2導電性銀糊形成第1匯流條電極。導電性鋁糊及第1導電性銀糊之燒成時尖峰溫度，與第2導電性銀糊之加熱時尖峰溫度之差，可為300℃以上700℃以下。在此，匯流條電極形成裝置440，亦可兼用中間層形成裝置430之網版印刷裝置及乾燥爐之一乃至於雙方。
網版印刷裝置，至少具有印刷部、對準部與搬送部。印刷部具有刮板、刮刀以及印刷製版。因應於所要的印刷圖案，印刷製版可以適當變更。把印刷製版上之糊，以刮刀塗布(填充於製版)，以刮板進行印刷(由製版往基部押出)。對準部具有供辨識基板位置之用的攝像裝置(攝影機等)與可動式的基板載置台，以使基板上的印刷位置總是相同的方式進行調整。搬送部，把基板收送到印刷台再排出。
乾燥爐及加熱爐，可以藉皮帶輸送方式或遊樑(walking beam)方式等搬送機構連續處理基板，亦可以是匯集複數基板在爐內進行熱處理之批次處理。此外，使搬送裝置中介在其間，與網版印刷裝置或燒成爐連結亦可。處理溫度以可控制在室溫至400℃程度的範圍為較佳。
燒成爐，一般為藉皮帶輸送方式或遊樑(walking beam)方式等搬送機構連續處理基板。處理溫度 以可控制在300℃至900℃程度的範圍為較佳。
藉由以上說明的製造系統400，可把燒成導電性鋁糊而形成的指狀電極，與加熱低溫加熱硬化銀糊而形成的匯流條電極以低的電阻導電連接，製作出兼顧了鋁電極(指狀電極)與低溫加熱硬化的匯流條電極之廉價且高效率的PR構造型太陽電池。
(背面電極型太陽電池胞)
前述係針對PR構造型太陽電池胞之實施型態之例，但本發明也可以適用於在非受光面被形成射極層、BSF層雙方的背面電極型太陽電池胞。
圖4係顯示適用相關於本發明的太陽電池之背面電極型太陽電池胞之背面的立體圖。於半導體基板101的背面，設有與射極層305連接的第1指狀電極301、與第1指狀電極301交叉的第1匯流條電極302、設於第1指狀電極301與第1匯流條電極302之間的中間層303。於圖4，為了說明的方便，把中間層303畫得比較大。
此外，於半導體基板101的背面，設有與第1指狀電極301互為不同地配置的第2指狀電極307，及與第2指狀電極307交叉的第2匯流條電極308。第2指狀電極307，與設於半導體基板101背面的BSF層304連接。
在這樣的背面電極型太陽電池胞，中介著中間層303，第1指狀電極301與第1匯流條電極302相互為電氣導通。亦即，由太陽電池胞產生的載體，通過第1指狀 電極301，透過中間層303效率很好地往第1匯流條電極302取出。
(背面電極型太陽電池之製造系統)
接著，說明適於以上所說明的背面電極型太陽電池胞的製造之太陽電池的製造系統500。
如圖5所示，相關於本發明之背面電極型太陽電池之製造系統500，至少具備：形成設於半導體基板的主面的第1導電型之第1不純物擴散層，與設於主面的第2導電型之第2不純物擴散層之擴散層形成裝置510、形成保護半導體基板、第1不純物擴散層與第2不純物擴散層的鈍化膜之成膜裝置520、於主面形成與第1不純物擴散層連接的第1指狀電極之第1指狀電極形成裝置530、於主面形成與第2不純物擴散層連接的第2指狀電極之第2指狀電極形成裝置540、於第1指狀電極之上形成中間層之中間層形成裝置550、及中介著中間層形成與第1指狀電極交叉的第1匯流條電極之第1匯流條電極形成裝置560、以及形成與第2指狀電極交叉的第2匯流條電極之第2匯流條電極形成裝置570。
擴散層形成裝置510，例如可以是到1000℃程度在清淨氛圍下進行處理，可以導入BBr3或POCl3等摻雜物氣體之熱處理爐。
成膜裝置520，例如可以為電漿CVD裝置。此外，作為鈍化膜使用氧化矽的場合，也可以是到1000℃程 度為止可在清淨的氛圍下處理的熱處理爐。
第1指狀電極形成裝置530，例如可以是由網版印刷裝置及乾燥爐及燒成爐所構成的裝置。在第1指狀電極形成裝置530，燒成(firing)導電性鋁糊形成第1指狀電極。
第2指狀電極形成裝置540，例如可以是由網版印刷裝置及乾燥爐及燒成爐所構成的裝置。在第2指狀電極形成裝置540，燒成(firing)包含玻璃料(frit)的第1導電性銀糊形成第2指狀電極。
中間層形成裝置550，例如可以是由網版印刷裝置及乾燥爐及燒成爐構成的裝置。在中間層形成裝置550，燒成包含玻璃料(frit)的第2導電性銀糊形成中間層。在此，第1指狀電極形成裝置530之燒成爐及第2指狀電極形成裝置540的燒成爐，與中間層形成裝置550的燒成爐可以是同一個。藉此，第1導電性銀糊、第2導電性銀糊與導電性鋁糊同時被燒成。進而，第1指狀電極形成裝置530以及第2指狀電極形成裝置540，亦可兼用中間層形成裝置550之網版印刷裝置及乾燥爐之一乃至於複數。
第1匯流條電極形成裝置560及第2匯流條電極形成裝置570，例如可以是由網版印刷裝置及乾燥爐及加熱爐所構成的裝置。隨著乾燥爐的溫度可調區域的不同而定，加熱爐不一定需要。在第1匯流條電極形成裝置560，加熱包含環氧樹脂或丙烯酸樹脂的第3導電性銀糊形成第1匯流條電極。第1導電性銀糊、第2導電性銀糊及導電性鋁 糊之燒成時尖峰溫度，與第3導電性銀糊之加熱時尖峰溫度之差，可為300℃以上700℃以下。在此，第1匯流條電極形成裝置560及第2匯流條電極形成裝置570，亦可兼用中間層形成裝置550之網版印刷裝置及乾燥爐之一乃至於雙方。
網版印刷裝置，至少具有印刷部、對準部與搬送部。印刷部具有刮板、刮刀以及印刷製版。因應於所要的印刷圖案，印刷製版可以適當變更。把印刷製版上之糊，以刮刀塗布(填充於製版)，以刮板進行印刷(由製版往基板押出)。對準部具有供辨識基板位置之用的攝像裝置(攝影機等)與可動式的基板載置台，以使基板上的印刷位置總是相同的方式進行調整。搬送部，把基板收送到印刷台再排出。
乾燥爐及加熱爐，可以藉皮帶輸送方式或遊樑(walking beam)方式等搬送機構連續處理基板，亦可以是匯集複數基板在爐內進行熱處理之批次處理。此外，使搬送裝置中介在其間，與網版印刷裝置或燒成爐連結亦可。處理溫度以可控制在室溫至400℃程度的範圍為較佳。
燒成爐，一般為藉皮帶輸送方式或遊樑(walking beam)方式等搬送機構連續處理基板。處理溫度以可控制在300℃至900℃程度的範圍為較佳。
藉由以上說明的製造系統500，可把燒成導電性鋁糊而形成的指狀電極，與加熱低溫加熱硬化銀糊而形 成的匯流條電極以低的電阻導電連接，製作出兼顧了鋁電極(指狀電極)與低溫加熱硬化的匯流條電極之廉價且高效率的背面電極型太陽電池。
(實施例及比較例)
在以下，舉出本發明之實施例及比較例進而具體地加以說明，但本發明並不以這些為限，可以活用於廣泛的用途。
首先，於被摻雜硼，切片為厚度0.2mm所製作的比電阻為約1Ω‧cm的p型單晶矽所構成的p型矽基板，藉由進行外徑加工使一邊為15cm的正方形板狀。接著，將此基板浸漬於氟硝酸溶液中15秒進行損傷蝕刻，進而以含有2%的氫氧化鉀與2%的IPA之70℃的溶液化學蝕刻5分鐘之後以純水洗淨，使其乾燥，在基板的兩面形成紋理構造。
對已形成前述紋理的基板的背面，在BBr3氣體氛圍中，以950℃的溫度30分鐘的條件進行熱擴散處理，藉此在基板的背面形成作為BSF層之p型擴散層與玻璃層。此處準備的基板表面之熱處理後的薄膜電阻，於一面為約50Ω/□，硼濃度的最大值為1×1020atoms/cm3，p層擴散深度為0.8μm。此後，將已完成前處理的基板浸漬於25%的氟酸水溶液之後，以純水洗淨，使其乾燥，除去玻璃層。
進而，對前述已形成p型擴散層的基板的受光 面，在POCl3氣體氛圍中，以900℃的溫度20分鐘的條件進行熱擴散處理，藉此在基板的受光面形成n型擴散層與玻璃層。此處準備的基板受光面之熱處理後的薄膜電阻，於一面為約60Ω/□，磷濃度的最大值為7×1019atoms/cm3，n層擴散深度為0.4μm。此後，將基板浸漬於25%的氟酸水溶液之後，以純水洗淨，使其乾燥，除去玻璃層。
接著，藉由使用了SiH4與NH3、N2之電漿CVD法，在基板的受光面及背面上，以1000Å之厚度形成成為防反射膜兼鈍化膜之氮化矽(SiN)膜。
其次，在施以到此為止的處理的基板之受光面上，使用網版印刷法，以指狀電極形狀與匯流條電極形狀之圖案印刷導電性銀糊，在150℃使其乾燥。以下，所謂指狀電極形狀意味著以0.1mm寬幅、2mm間距形成的73根串狀電極，匯流條電極形狀，意味著以2mm寬幅、74mm間距與前述指狀電極直行相交的2根電極。在此，作為導電性銀糊使用含有玻璃料(frit)與銀的Heraeus公司製造的SOL9383M。其後，把前述已完成前處理的基板，在最高溫度800℃把前述已完成前處理的基板燒成5秒鐘，形成由玻璃料(frit)與銀之燒結體構成的受光面指狀電極與受光面匯流條電極。
此後，在前述已形成受光面電極的基板的背面，使用網版印刷法，以指狀電極形狀與匯流條電極形狀之圖案印刷導電性銀糊，在150℃使其乾燥。在此，作為導電性銀糊使用Heraeus公司製造的SOL9383M。其後，在 最高溫度800℃把前述已完成前處理的基板燒成5秒鐘，形成由玻璃料(frit)與銀之燒結體構成的背面指狀電極與背面匯流條電極，製作了PR構造型太陽電池胞(比較例1)。
另一方面，在前述已形成受光面電極的基板的背面，使用網版印刷法，以指狀電極形狀印刷導電性鋁糊，在150℃使其乾燥。在此，作為導電性鋁糊，使用含有鋁之GigaSolar公司製造的L210。其後，以最高溫度800℃燒成已完成前處理的基板5秒鐘，形成由鋁的燒結體構成之背面指狀電極。
其後，使用網版印刷法，以匯流條電極形狀印刷含有環氧樹脂與銀的低溫加熱硬化銀糊，在100℃使其乾燥。在此，作為低溫加熱硬化銀糊使用Heraeus公司製造的HL80-7147。在此使用含有環氧樹脂與銀的低溫加熱硬化銀糊，但例如亦可使用含有丙烯酸樹脂與銀的Toyo-chem(股)製造的低溫硬化型導電性銀糊RA FS 074。其後，在最高溫度300℃把前述已完成前處理的基板加熱5分鐘，形成由環氧樹脂與銀之燒結體構成的背面匯流條電極，製作了PR構造型太陽電池胞(比較例2)。
此外，在前述已形成受光面電極的基板的背面，使用網版印刷法，以指狀電極形狀印刷導電性鋁糊，在150℃使其乾燥。在此，作為導電性鋁糊，使用GigaSolar公司製造的L210。進而，於各指狀電極之上的匯流條電極預定交叉的處所，使用網版印刷法，把導電性銀糊以0.03mm×0.03mm之四角型形狀印刷中間層，在 150℃使其乾燥。在此場合，(中間層的面積)/(指狀電極與匯流條電極層積之面積)為(0.03mm×0.03mm)/(0.1mm×2mm)=0.0045。在此，作為導電性銀糊使用Heraeus公司製造的SOL9383M。
其後，以最高溫度800℃燒成已完成前處理的基板5秒鐘，形成由鋁的燒結體構成之背面指狀電極、及玻璃料(frit)與銀之燒結體所構成的中間層。其後，使用網版印刷法，以匯流條電極形狀以與中間層重疊的方式印刷含有環氧樹脂與銀的低溫加熱硬化銀糊，在100℃使其乾燥。在此，作為低溫加熱硬化銀糊使用Heraeus公司製造的HL80-7147。
其後，在最高溫度300℃把前述已完成前處理的基板加熱5分鐘，形成由環氧樹脂與銀之燒結體構成的背面匯流條電極，製作了PR構造型太陽電池胞。在此，導電性鋁糊及導電性銀糊之燒成時尖峰溫度，與低溫加熱硬化銀糊之加熱時尖峰溫度之差，為800℃-300℃=500℃(實施例1)。
此外，在前述已形成受光面電極的基板的背面，使用網版印刷法，以指狀電極形狀印刷導電性鋁糊，在150℃使其乾燥。在此，作為導電性鋁糊，使用GigaSolar公司製造的L210。進而，於各指狀電極之上的匯流條電極預定交叉的處所，使用網版印刷法，把導電性銀糊以0.045mm×0.045mm之四角型形狀印刷中間層，在150℃使其乾燥。在此場合，(中間層的面積)/(指狀電極與 匯流條電極層積之面積)為(0.045mm×0.045mm)/(0.1mm×2mm)≒0.01。在此，作為導電性銀糊使用Heraeus公司製造的SOL9383M。
其後，以最高溫度800℃燒成已完成前處理的基板5秒鐘，形成由鋁的燒結體構成之背面指狀電極、及玻璃料(frit)與銀之燒結體所構成的中間層。其後，使用網版印刷法，以匯流條電極形狀以與中間層重疊的方式印刷含有環氧樹脂與銀的低溫加熱硬化銀糊，在100℃使其乾燥。在此，作為低溫加熱硬化銀糊使用Heraeus公司製造的HL80-7147。
其後，在最高溫度300℃把前述已完成前處理的基板加熱5分鐘，形成由環氧樹脂與銀之燒結體構成的背面匯流條電極，製作了PR構造型太陽電池胞。在此，導電性鋁糊及導電性銀糊之燒成時尖峰溫度，與前述低溫加熱硬化銀糊之加熱時尖峰溫度之差，為800℃-300℃=500℃(實施例2)。
此外，在前述已形成受光面電極的基板的背面，使用網版印刷法，以指狀電極形狀印刷導電性鋁糊，在150℃使其乾燥。在此，作為導電性鋁糊，使用GigaSolar公司製造的L210。進而，於各指狀電極之上的匯流條電極預定交叉的處所，使用網版印刷法，把導電性銀糊以0.1mm×0.1mm之四角型形狀印刷中間層，在150℃使其乾燥。在此場合，(中間層的面積)/(指狀電極與匯流條電極層積之面積)為(0.1mm×0.1mm)/(0.1mm×2mm) =0.05。在此，作為導電性銀糊使用Heraeus公司製造的SOL9383M。
其後，以最高溫度800℃燒成已完成前處理的基板5秒鐘，形成由鋁的燒結體構成之背面指狀電極、及玻璃料(frit)與銀之燒結體所構成的中間層。其後，使用網版印刷法，以匯流條電極形狀以與中間層重疊的方式印刷含有環氧樹脂與銀的低溫加熱硬化銀糊，在100℃使其乾燥。在此，作為低溫加熱硬化銀糊使用Heraeus公司製造的HL80-7147。
其後，在最高溫度300℃把前述已完成前處理的基板加熱5分鐘，形成由環氧樹脂與銀之燒結體構成的背面匯流條電極，製作了PR構造型太陽電池胞。在此，導電性鋁糊及導電性銀糊之燒成時尖峰溫度，與前述低溫加熱硬化銀糊之加熱時尖峰溫度之差，為800℃-300℃=500℃(實施例3)。
此外，在前述已形成受光面電極的基板的背面，使用網版印刷法，以指狀電極形狀印刷導電性鋁糊，在150℃使其乾燥。在此，作為導電性鋁糊，使用GigaSolar公司製造的L210。進而，於各指狀電極之上的匯流條電極預定交叉的處所，使用網版印刷法，把導電性銀糊以0.1mm×2mm之四角型形狀印刷中間層，在150℃使其乾燥。在此場合，(中間層的面積)/(指狀電極與匯流條電極層積之面積)為(0.1mm×2mm)/(0.1mm×2mm)=1。在此，作為導電性銀糊使用Heraeus公司製造的SOL9383M。
其後，以最高溫度800℃燒成已完成前處理的基板5秒鐘，形成由鋁的燒結體構成之背面指狀電極、及玻璃料(frit)與銀之燒結體所構成的中間層。其後，使用網版印刷法，以匯流條電極形狀以與中間層重疊的方式印刷含有環氧樹脂與銀的低溫加熱硬化銀糊，在100℃使其乾燥。在此，作為低溫加熱硬化銀糊使用Heraeus公司製造的HL80-7147。
其後，在最高溫度300℃把前述已完成前處理的基板加熱5分鐘，形成由環氧樹脂與銀之燒結體構成的背面匯流條電極，製作了PR構造型太陽電池胞。在此，導電性鋁糊及導電性銀糊之燒成時尖峰溫度，與前述低溫加熱硬化銀糊之加熱時尖峰溫度之差，為800℃-300℃=500℃(實施例4)。
此外，在前述已形成受光面電極的基板的背面，使用網版印刷法，以指狀電極形狀印刷導電性鋁糊，在150℃使其乾燥。在此，作為導電性鋁糊，使用GigaSolar公司製造的L210。進而，於各指狀電極之上的匯流條電極預定交叉的處所，使用網版印刷法，把導電性銀糊以0.13mm×2mm之四角型形狀以中間層從指狀電極超出的方式印刷，在150℃使其乾燥。在此場合，(中間層的面積)/(指狀電極與匯流條電極層積之面積)為(0.13mm×2mm)/(0.1mm×2mm)=1.3。在此，作為導電性銀糊使用Heraeus公司製造的SOL9383M。
其後，以最高溫度800℃燒成已完成前處理的 基板5秒鐘，形成由鋁的燒結體構成之背面指狀電極、及玻璃料(frit)與銀之燒結體所構成的中間層。其後，使用網版印刷法，以匯流條電極形狀以與中間層重疊的方式印刷含有環氧樹脂與銀的低溫加熱硬化銀糊，在100℃使其乾燥。在此，作為低溫加熱硬化銀糊使用Heraeus公司製造的HL80-7147。
其後，在最高溫度300℃把前述已完成前處理的基板加熱5分鐘，形成由環氧樹脂與銀之燒結體構成的背面匯流條電極，製作了PR構造型太陽電池胞。在此，導電性鋁糊及導電性銀糊之燒成時尖峰溫度，與低溫加熱硬化銀糊之加熱時尖峰溫度之差，為800℃-300℃=500℃(實施例5)。
此外，在前述已形成受光面電極的基板的背面，使用網版印刷法，以指狀電極形狀印刷導電性鋁糊，在150℃使其乾燥。在此，作為導電性鋁糊，使用GigaSolar公司製造的L210。進而，於各指狀電極之上的匯流條電極預定交叉的處所，使用網版印刷法，把導電性銀糊以0.1mm×0.1mm之四角型形狀印刷中間層，在150℃使其乾燥。在此場合，(中間層的面積)/(指狀電極與匯流條電極層積之面積)為(0.1mm×0.1mm)/(0.1mm×2mm)=0.05。在此，作為導電性銀糊使用Heraeus公司製造的SOL9383M。
其後，以最高溫度800℃燒成已完成前處理的基板5秒鐘，形成由鋁的燒結體構成之背面指狀電極、及 玻璃料(frit)與銀之燒結體所構成的中間層。其後，使用網版印刷法，以匯流條電極形狀以與中間層重疊的方式印刷含有環氧樹脂與銀的低溫加熱硬化銀糊，在100℃使其乾燥。在此，作為低溫加熱硬化銀糊使用Heraeus公司製造的HL80-7147。
其後，在最高溫度600℃把前述已完成前處理的基板加熱5分鐘，形成由環氧樹脂與銀之燒結體構成的背面匯流條電極，製作了PR構造型太陽電池胞。在此，導電性鋁糊及導電性銀糊之燒成時尖峰溫度，與低溫加熱硬化銀糊之加熱時尖峰溫度之差，為800℃-600℃=200℃(實施例6)。
此外，在前述已形成受光面電極的基板的背面，使用網版印刷法，以指狀電極形狀印刷導電性鋁糊，在150℃使其乾燥。在此，作為導電性鋁糊，使用GigaSolar公司製造的L210。進而，於各指狀電極之上的匯流條電極預定交叉的處所，使用網版印刷法，把導電性銀糊以0.1mm×0.1mm之四角型形狀印刷中間層，在150℃使其乾燥。在此場合，(中間層的面積)/(指狀電極與匯流條電極層積之面積)為(0.1mm×0.1mm)/(0.1mm×2mm)=0.05。在此，作為導電性銀糊使用Heraeus公司製造的SOL9383M。
其後，以最高溫度800℃燒成已完成前處理的基板5秒鐘，形成由鋁的燒結體構成之背面指狀電極、及玻璃料(frit)與銀之燒結體所構成的中間層。其後，使用網 版印刷法，以匯流條電極形狀以與中間層重疊的方式印刷含有環氧樹脂與銀的低溫加熱硬化銀糊，在100℃使其乾燥。在此，作為低溫加熱硬化銀糊使用Heraeus公司製造的HL80-7147。
其後，在最高溫度500℃把前述已完成前處理的基板加熱5分鐘，形成由環氧樹脂與銀之燒結體構成的背面匯流條電極，製作了PR構造型太陽電池胞。在此，導電性鋁糊及導電性銀糊之燒成時尖峰溫度，與低溫加熱硬化銀糊之加熱時尖峰溫度之差，為800℃-500℃=300℃(實施例7)。
此外，在前述已形成受光面電極的基板的背面，使用網版印刷法，以指狀電極形狀印刷導電性鋁糊，在150℃使其乾燥。在此，作為導電性鋁糊，使用GigaSolar公司製造的L210。進而，於各指狀電極之上的匯流條電極預定交叉的處所，使用網版印刷法，把導電性銀糊以0.1mm×0.1mm之四角型形狀印刷中間層，在150℃使其乾燥。在此場合，(中間層的面積)/(指狀電極與匯流條電極層積之面積)為(0.1mm×0.1mm)/(0.1mm×2mm)=0.05。在此，作為導電性銀糊使用Heraeus公司製造的SOL9383M。
其後，以最高溫度800℃燒成已完成前處理的基板5秒鐘，形成由鋁的燒結體構成之背面指狀電極、及玻璃料(frit)與銀之燒結體所構成的中間層。其後，使用網版印刷法，以匯流條電極形狀以與中間層重疊的方式印刷 含有環氧樹脂與銀的低溫加熱硬化銀糊，在100℃使其乾燥。在此，作為低溫加熱硬化銀糊使用Heraeus公司製造的HL80-7147。
其後，在最高溫度100℃把前述已完成前處理的基板加熱，形成由環氧樹脂與銀之燒結體構成的背面匯流條電極，製作了PR構造型太陽電池胞。在此，導電性鋁糊及導電性銀糊之燒成時尖峰溫度，與低溫加熱硬化銀糊之加熱時尖峰溫度之差，為800℃-100℃=700℃(實施例8)。
此外，在前述已形成受光面電極的基板的背面，使用網版印刷法，以指狀電極形狀印刷導電性鋁糊，在150℃使其乾燥。在此，作為導電性鋁糊，使用GigaSolar公司製造的L210。進而，於各指狀電極之上的匯流條電極預定交叉的處所，使用網版印刷法，把導電性銀糊以0.1mm×0.1mm之四角型形狀印刷中間層，在150℃使其乾燥。在此場合，(中間層的面積)/(指狀電極與匯流條電極層積之面積)為(0.1mm×0.1mm)/(0.1mm×2mm)=0.05。在此，作為導電性銀糊使用Heraeus公司製造的SOL9383M。
其後，以最高溫度800℃燒成已完成前處理的基板5秒鐘，形成由鋁的燒結體構成之背面指狀電極、及玻璃料(frit)與銀之燒結體所構成的中間層。其後，使用網版印刷法，以匯流條電極形狀以與中間層重疊的方式印刷含有環氧樹脂與銀的低溫加熱硬化銀糊，在100℃使其乾 燥。在此，作為低溫加熱硬化銀糊使用Heraeus公司製造的HL80-7147。
其後，在最高溫度80℃把前述已完成前處理的基板加熱，形成由環氧樹脂與銀之燒結體構成的背面匯流條電極，製作了PR構造型太陽電池胞。在此，導電性鋁糊及導電性銀糊之燒成時尖峰溫度，與低溫加熱硬化銀糊之加熱時尖峰溫度之差，為800℃-80℃=720℃(實施例9)。
在此，實施例1~實施例9之指狀電極及背面指狀電極，相當於圖2所示的背面指狀電極201，匯流條電極及背面匯流條電極，相當於圖2所示的背面匯流條電極202，中間層相當於圖2所示的中間層203。
表1係以前述比較例1及比較例2與實施例1~實施例9之方法，分別製作20枚PR構造型太陽電池胞時之平均變換效率，以及顯示本發明有無效果。
比較例2，僅使用燒成導電性鋁糊的指狀電極 與加熱低溫加熱硬化銀糊而形成的匯流條電極，沒有形成中間層，所以指狀電極與匯流條電極間的電阻變高，變換效率比比較例1還要低。
藉著使用根據本發明之實施例，與比較例相比較，可以提高PR構造型太陽電池胞的平均變換效率。因為可以兼顧到燒成可兼顧鋁接觸電阻降低與基板表面的再結合速度降低之廉價的導電性鋁糊之指狀電極，以及加熱防止擴散層的再結合速度降低的低溫加熱硬化銀糊而形成的匯流條電極的緣故。
此外，亦可知為了使用本發明有效率地使變換效率上升，往與主面(例如背面)正交的方向看時之中間層的面積為A，指狀電極與匯流條電極交叉的面積為B的場合，A/B為0.01以上1以下為佳。因為此值太小的話，中間層太小，指狀電極與匯流條電極間的電阻無法充分降低，此值太大的話，中間層太大，會超出鈍化層，而使表面再結合速度增大的緣故。
此外，亦可知導電性鋁糊及導電性銀糊之燒成時尖峰溫度，與低溫加熱硬化銀糊之加熱時尖峰溫度之差，以300℃以上700℃以下為佳。因為此差太小的話，低溫加熱硬化銀糊會使表面再結合速度增大，此差太大的話，低溫加熱硬化銀糊沒有充分硬化而變得容易剝離的緣故。
前述係將本發明適用於PR構造型太陽電池胞時的結果。如前所述，本發明亦可適用於背面電極型太陽 電池胞。以下，針對背面電極型太陽電池胞，舉出本發明之實施例及比較例進而具體地加以說明，但本發明並不以這些為限，可以活用於廣泛的用途。
首先，於被摻雜磷，切片為厚度0.2mm所製作的比電阻為約1Ω‧cm的n型單晶矽所構成的n型矽基板，藉由進行外徑加工使一邊為15cm的正方形板狀。接著，將此基板在氟硝酸溶液中浸漬15秒進行了損傷蝕刻之後，以純水洗淨使其乾燥。
藉由把前述損傷蝕刻後之基板，在氧氣氛圍中在1000℃的溫度下120分鐘的條件進行熱氧化，在基板的兩面形成厚度700Å的氧化矽膜。接著，被形成於基板的背面的氧化矽膜之BSF層預定形成處之上，網版印刷抗蝕劑膏，以100℃的溫度加熱使其乾燥。此處，射極層為寬幅800μm，BSF層為寬幅200μm，以射極層與BSF層交互被形成而成為交指式背面電極(Interdigitated Back Contact；IBC)胞的構造圖案形成了網版印刷用版。作為抗蝕劑膏，使用了LEKTRACHEM公司製造的185糊漿。
藉著將此基板浸漬於2%氟酸水溶液，把殘留於BSF層形成預定處之上的氧化矽膜予以部分除去之後，使浸漬於丙酮，除去抗蝕劑膏之後，以純水洗淨，使其乾燥。
其次，對基板的背面，在BBr3氣體氛圍中，以900℃的溫度20分鐘的條件進行熱擴散處理，藉此在基板的背面形成作為射極層之p型擴散層與玻璃層。此處準 備的n型矽基板背面之熱處理後的薄膜電阻為約70Ω/□，p層擴散深度為0.5μm。其後，將此基板浸漬於25%的氟酸水溶液之後，以純水洗淨，使其乾燥，除去氧化矽膜與玻璃層。
藉由把前述形成射極層後的基板，在氧氣氛圍中在1000℃的溫度下120分鐘的條件進行熱氧化，在基板的兩面形成厚度700Å的氧化矽膜。接著，被形成於基板的背面的氧化矽膜之射極層預定形成處之上，網版印刷抗蝕劑膏，以100℃的溫度加熱使其乾燥。此處，作為抗蝕劑膏，使用了LEKTRACHEM公司製造的185糊漿。藉著將該基板浸漬於2%氟酸水溶液，殘留形成了射極層的處所之上，將氧化矽膜予以部分除去之後，使浸漬於丙酮，除去抗蝕劑膏。
進而，對前述基板的背面，在POCl3氣體氛圍中，以930℃的溫度20分鐘的條件進行熱擴散處理，藉此在除去氧化矽膜的處所使磷擴散形成作為BSF層之n型擴散層與玻璃層。此處準備的BSF層之熱處理後的薄膜電阻為約30Ω/□，n層擴散深度為0.5μm。其後，將這些基板浸漬於25%的氟酸水溶液之後，以純水洗淨，使其乾燥，除去氧化矽膜與玻璃層。
接著，在基板的背面全面網版印刷抗蝕劑膏，以100℃的溫度加熱使其乾燥。此處，作為抗蝕劑膏，使用了LEKTRACHEM公司製造的185糊漿。將此基板，以含有2%的氫氧化鉀與2%的IPA之70℃的溶液化學蝕 刻5分鐘之後，以純水洗淨，使其乾燥，在基板的受光面形成紋理構造。其後，使基板浸漬於丙酮，除去抗蝕劑膏。
其次，藉由使用了SiH4與NH3、N2之電漿CVD法，在基板的受光面及背面上，以1000Å之厚度形成成為防反射膜兼鈍化膜之氮化矽(SiN)膜。
進而，在施以直到鈍化膜形成處理為止的處理之基板的射極層上，使用網版印刷法，以指狀電極形狀與匯流條電極形狀之圖案印刷導電性銀糊，在150℃使其乾燥。以下，所謂指狀電極形狀意味著以0.1mm寬幅、2mm間距形成的73根串狀電極，匯流條電極形狀，意味著2mm寬幅之與前述指狀電極直行相交的1根電極。在此，作為導電性銀糊使用含有玻璃料(frit)與銀的Heraeus公司製造的SOL9383M。
進而，在施以到此為止的處理的基板之BSF層上，使用網版印刷法，以指狀電極形狀與匯流條電極形狀之圖案印刷導電性銀糊，在150℃使其乾燥。在此，作為導電性銀糊使用含有玻璃料(frit)與銀的Heraeus公司製造的SOL9383M。
其後，把已完成前處理的基板，在最高溫度800℃燒成5秒鐘，形成由玻璃料(frit)與銀之燒結體構成的背面指狀電極與背面匯流條電極，製作了PR構造型太陽電池胞(比較例3)。
另一方面，在施以直到鈍化膜形成處理為止 的處理之基板的射極層上，使用網版印刷法，以指狀電極形狀之圖案印刷導電性鋁糊，在150℃使其乾燥。在此，作為導電性鋁糊，使用含有鋁之GigaSolar公司製造的L210。進而，在施以到此為止的處理的基板之BSF層上，使用網版印刷法，以指狀電極形狀與匯流條電極形狀之圖案印刷導電性銀糊，在150℃使其乾燥。在此，作為導電性銀糊使用含有玻璃料(frit)與銀的Heraeus公司製造的SOL9383M。
其後，將以完成前處理的基板，以最高溫度800℃燒成5秒鐘，形成由鋁的燒結體構成之與射極層連接的指狀電極、及玻璃料(frit)與銀之燒結體所構成的與BSF層連接的指狀電極。其後，使用網版印刷法，以與射極層連接的指狀電極的匯流條電極以及與BSF層連接的指狀電極的匯流條電極形狀印刷含有環氧樹脂與銀的低溫加熱硬化銀糊，在100℃使其乾燥。
在此，作為低溫加熱硬化銀糊使用Heraeus公司製造的HL80-7147。在此使用含有環氧樹脂與銀的低溫加熱硬化銀糊，但例如亦可使用含有丙烯酸樹脂與銀的Toyo-chem(股)製造的低溫硬化型導電性銀糊RA FS 074。其後，在最高溫度300℃把前述已完成前處理的基板加熱5分鐘，形成由環氧樹脂與銀之燒結體構成的匯流條電極，製作了背面電極型太陽電池胞(比較例4)。
另一方面，在施以直到鈍化膜形成處理為止的處理之基板的射極層上，使用網版印刷法，以指狀電極 形狀之圖案印刷導電性鋁糊，在150℃使其乾燥。在此，作為導電性鋁糊，使用含有鋁之GigaSolar公司製造的L210。進而，在施以到此為止的處理的基板之BSF層上，使用網版印刷法，以指狀電極形狀與匯流條電極形狀之圖案印刷導電性銀糊，在150℃使其乾燥。在此，作為導電性銀糊使用含有玻璃料(frit)與銀的Heraeus公司製造的SOL9383M。
此後，於與射極層連接的指狀電極之上的匯流條電極預定交叉的處所，使用網版印刷法，把導電性銀糊以0.1mm×0.1mm之四角型形狀印刷中間層，在150℃使其乾燥。在此場合，(中間層的面積)/(指狀電極與匯流條電極層積之面積)為(0.1mm×0.1mm)/(0.1mm×2mm)=0.05。在此，作為導電性銀糊使用Heraeus公司製造的SOL9383M。
其後，將以完成前處理的基板，以最高溫度800℃燒成5秒鐘，形成由鋁的燒結體構成之與射極層連接的指狀電極、及玻璃料(frit)與銀之燒結體所構成的與BSF層連接的指狀電極。
其後，使用網版印刷法，以與射極層連接的指狀電極的匯流條電極以及與BSF層連接的指狀電極的匯流條電極形狀印刷含有環氧樹脂與銀的低溫加熱硬化銀糊，在100℃使其乾燥。在此，作為低溫加熱硬化銀糊使用Heraeus公司製造的HL80-7147。
其後，在最高溫度300℃把前述已完成前處理 的基板加熱5分鐘，形成由環氧樹脂與銀之燒結體構成的匯流條電極，製作了背面電極型太陽電池胞(實施例10)。
另一方面，在施以直到鈍化膜形成處理為止的處理之基板的射極層上，使用網版印刷法，以指狀電極形狀之圖案印刷導電性鋁糊，在150℃使其乾燥。在此，作為導電性鋁糊，使用含有鋁之GigaSolar公司製造的L210。進而，在施以到此為止的處理的基板之BSF層上，在與射極層連接的指狀電極上之匯流條電極預定交叉的處所，使用網版印刷法，以指狀電極形狀與匯流條電極形狀之圖案以及中間層的圖案同時印刷導電性銀糊，在150℃使其乾燥。
在此，作為導電性銀糊使用含有玻璃料(frit)與銀的Heraeus公司製造的SOL9383M。前述中間層的圖案是0.1mm×0.1mm之四角形狀。在此場合，(中間層的面積)/(指狀電極與匯流條電極層積之面積)為(0.1mm×0.1mm)/(0.1mm×2mm)=0.05。在此，作為導電性銀糊使用Heraeus公司製造的SOL9383M。
其後，將以完成前處理的基板，以最高溫度800℃燒成5秒鐘，形成由鋁的燒結體構成之與射極層連接的指狀電極、及玻璃料(frit)與銀之燒結體所構成的與BSF層連接的指狀電極。
其後，使用網版印刷法，以與射極層連接的指狀電極的匯流條電極以及與BSF層連接的指狀電極的匯流條電極形狀印刷含有環氧樹脂與銀的低溫加熱硬化銀 糊，在100℃使其乾燥。在此，作為低溫加熱硬化銀糊使用Heraeus公司製造的HL80-7147。
其後，在最高溫度300℃把前述已完成前處理的基板加熱5分鐘，形成由環氧樹脂與銀之燒結體構成的匯流條電極，製作了背面電極型太陽電池胞(實施例11)。
在此，實施例10~實施例11之與射極層連接的指狀電極，相當於圖4所示之第1指狀電極301，設於與射極層連接的指狀電極之上的匯流條電極，相當於圖4所示的第1匯流條電極302，與BSF層連接的指狀電極，相當於圖4所示的第2指狀電極307，設於與BSF層連接的指狀電極上的匯流條電極，相當於圖4所示的第2匯流條電極308，中間層相當於圖4所示的中間層303。
表2係以前述比較例3及比較例4與實施例10及實施例11之方法，分別製作20枚背面電極型太陽電池胞時之平均變換效率，以及顯示本發明有無效果。
比較例4，僅使用燒成導電性鋁糊的指狀電極與加熱低溫加熱硬化銀糊而形成的匯流條電極，沒有形成中間層，所以指狀電極與匯流條電極間的電阻變高，變換 效率比比較例3還要低。
藉著使用根據本發明之實施例，與比較例相比較，可以提高背面電極型太陽電池胞的平均變換效率。因為可以兼顧到燒成可兼顧接觸電阻降低與基板表面的再結合速度降低之廉價的導電性鋁糊之指狀電極，以及加熱防止擴散層的再結合速度降低的低溫加熱硬化銀糊而形成的匯流條電極的緣故。此外，亦可知與BSF連接的指狀電極，與中間層，即使同時進行網版印刷處理也不會改變變換效率。
又，本發明並不以上述實施形態為限。上述實施形態為例示，與本發明的申請專利範圍所記載的技術思想具有實質上相同的構成，可以發揮同樣的作用效果者，均被包含於本發明的技術範圍。
101‧‧‧半導體基板
201‧‧‧背面指狀電極
202‧‧‧背面匯流條電極
203‧‧‧中間層

Claims (2)

  1. 一種太陽電池，其特徵為具備：保護半導體基板的鈍化膜、於前述半導體基板的主面平行排列且與前述半導體基板連接的複數第1指狀電極、與各前述複數第1指狀電極交叉的第1匯流條電極、以及設於各前述複數第1指狀電極與前述第1匯流條電極的各交叉位置的中間層；各前述複數第1指狀電極，包含鋁的燒結體，前述第1匯流條電極，包含環氧樹脂或丙烯酸樹脂、與銀的燒結體，前述中間層，包含玻璃料(frit)與銀之燒結體；各前述複數第1指狀電極與前述第1匯流條電極，係透過前述中間層相互電氣導通；於各前述複數第1指狀電極與前述第1匯流條電極之各交叉位置，往與前述主面正交的方向看時之前述中間層的面積為A，各前述複數第1指狀電極與前述第1匯流條電極交叉的面積為B的場合，A/B為0.01以上1以下。
  2. 一種太陽電池，其特徵為具備：設於半導體基板的主面之第1導電型的第1不純物擴散層、 設於前述主面的第2導電型的第2不純物擴散層、保護前述半導體基板、前述第1不純物擴散層以及前述第2不純物擴散層的鈍化膜、於前述主面平行排列並與前述第1不純物擴散層連接的複數第1指狀電極、於前述主面平行排列並與前述第2不純物擴散層連接的複數第2指狀電極、與各前述複數第1指狀電極交叉的第1匯流條電極、與各前述複數第2指狀電極交叉的第2匯流條電極、以及設於各前述複數第1指狀電極與前述第1匯流條電極的交叉位置的中間層；各前述複數第1指狀電極，包含鋁的燒結體，前述第1匯流條電極，包含環氧樹脂或丙烯酸樹脂、與銀的燒結體，前述中間層，包含玻璃料(frit)與銀之燒結體；前述第1指狀電極與前述第1匯流條電極，係透過前述中間層相互電氣導通；於各前述複數第1指狀電極與前述第1匯流條電極之各交叉位置，往與前述主面正交的方向看時之前述中間層的面積為A，各前述複數第1指狀電極與前述第1匯流條電極交叉的面積為B的場合，A/B為0.01以上1以下。
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