WO2006129446A1 - 太陽電池および太陽電池の製造方法 - Google Patents

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Satoyuki Ojima
Naoki Ishikawa
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Shin-Etsu Handotai Co., Ltd.
Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.
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Definitions

  • the present invention relates to at least a semiconductor substrate on which a PN junction is formed, a finger electrode formed in a comb shape on at least one surface of the semiconductor substrate, and the finger electrode connected to the finger electrode on the semiconductor substrate.
  • the present invention relates to a high-efficiency solar cell having a small shielding of sunlight in which a connector to be attached is difficult to peel off.
  • a solar cell has a comb-like finger electrode for taking out electric power from a semiconductor substrate on a light-receiving surface of a semiconductor substrate on which a PN junction is formed, and is connected to the finger electrode.
  • a bus bar electrode for taking out electric power is formed.
  • a connector is attached to the bus bar electrode by soldering, for example, to connect the solar cells to each other.
  • the present invention has been made in view of the above problems, and the object of the present invention is to It is an object of the present invention to provide a solar cell and a solar cell manufacturing method that are difficult to peel off a connector soldered to a bus bar electrode and that has a low-cost and high-efficiency solar cell shielding capability.
  • a solar cell comprising a bus bar electrode connected to the finger electrode on a semiconductor substrate, wherein the bus bar electrode has an uneven pattern formed on a surface thereof.
  • bus bar electrode is formed with the uneven pattern on the surface, the contact area with the solder to which the connector is attached is increased, and the adhesive strength between the bus bar electrode and the connector is improved. In addition, this eliminates the need to increase the width of the bus bar electrode, thereby reducing the shielding of sunlight by the bus bar electrode, resulting in a low-cost and high-efficiency solar cell.
  • the height of the convex portion with respect to the concave portion of the concave-convex pattern is 5 to 50 m.
  • the surface force of the bus bar electrode can be increased with a small electrode material that does not cause the electrode to become too high because the height force of the convex portion to the concave portion of the concave-convex pattern is 5-50 / ⁇ .
  • the pattern shape of the concavo-convex pattern is any one of a striped shape, a mesh shape, a heart shape, and a dot shape!
  • the solder enters between the concavo-convex areas, increasing the contact area between the two, and the electrode and solder. Can be firmly bonded.
  • it is a mesh shape or a hard cam shape, it is possible to eliminate the difference in directionality of the connector peeling difficulty, and if it is a dot shape, the amount of electrode material used can be reduced.
  • the interval between the protrusions of the unevenness is 50 ⁇ m to lmm.
  • the contact area is increased and the solder can surely flow between the concave and convex portions on the electrode surface. It can be really improved.
  • the bus bar electrode preferably has a width of 1 to 2 mm and a thickness of 80 ⁇ m or less.
  • the bus bar electrode has a width of 1 to 2 mm and a thickness of 80 m or less.
  • the bus bar electrode has a two-layer force.
  • the pattern shape of the concave-convex pattern is formed by at least one layer. I like it!
  • the pattern shape of the concave-convex pattern can be easily formed by at least one layer.
  • the bus bar electrode is preferably one obtained by printing and baking a conductive paste.
  • the bus bar electrode is obtained by printing and baking the conductive paste, it is possible to improve the production yield of a high-efficiency solar cell at a low cost.
  • the bus bar electrode is manufactured using the conductive paste and the connector is soldered, the problem of peeling of the connector is likely to occur, so that the present invention is particularly effective.
  • the semiconductor substrate is preferably a p-type single crystal silicon substrate doped with gallium.
  • a method of manufacturing a solar cell comprising: forming a bus bar electrode having a two-layer structure by printing and baking a conductive paste twice, and at least one of the two times of printing and baking.
  • a method of manufacturing a solar cell is provided in which a concavo-convex pattern is formed on the surface of the bus bar electrode having the two-layer structure by printing and baking.
  • the conductive paste is printed twice and fired to form a two-layered bus bar electrode, and at least one of the two printings and firings is performed by printing and firing.
  • the surface area of the bus bar electrode can be increased without increasing the width of the bus bar electrode.
  • the strength is improved, the connector is difficult to peel off, and the width of the bus bar electrode is narrow V. Therefore, the sunlight shielding is small! / Low cost and high efficiency.
  • FIG. 1 is a schematic plan view of an example of a solar cell according to the present invention, in which the pattern shape of the uneven pattern formed on the surface of the bus bar electrode is a mesh shape.
  • FIG. 2 is a perspective view showing a schematic cross-section of an example of a solar cell according to the present invention, in which the pattern shape of the uneven pattern formed on the surface of the bus bar electrode is striped.
  • FIG. 3 is a perspective view showing a schematic cross section of an example of a solar cell according to the present invention, in which the pattern shape of the uneven pattern formed on the surface of the bus bar electrode is a mesh shape.
  • FIG. 4 is a perspective view showing a schematic cross-section of an example of a solar cell according to the present invention, in which the pattern shape of the uneven pattern formed on the surface of the bus bar electrode is a dot shape.
  • the force required to reduce the electrode width reduces the contact area between the bus bar electrode and the connector by reducing the electrode width.
  • the adhesive strength is lowered and the connector attached by soldering is easily peeled off.
  • the present inventors have conducted extensive research, and at least a semiconductor substrate in which a PN junction is formed, a finger electrode formed in a comb shape on at least one surface of the semiconductor substrate, and the semiconductor described above And a bus bar electrode connected to the finger electrode on a substrate.
  • the bus bar electrode has a concavo-convex pattern formed on the surface, so that the connector soldered to the bus bar electrode is difficult to peel off, and the sunlight shielding power by the nosba electrode is low. It has been found that a high-efficiency solar cell can be obtained at low cost.
  • FIGS. 1 to 4 are views of examples of solar cells according to the present invention, in which an uneven pattern shape is formed on the surface of a bus bar electrode.
  • the solar cell of the present invention includes at least a semiconductor substrate 5 on which a PN junction is formed, a finger electrode 4 formed in a comb shape on at least one surface of the semiconductor substrate 5, and a finger electrode on the semiconductor substrate 5.
  • 4 is a solar cell comprising a bus bar electrode 3 connected to 4, wherein the bus bar electrode 3 has an uneven pattern 1 formed on the surface thereof.
  • the semiconductor substrate 5 is preferably a p-type single crystal silicon substrate doped with gallium, so that the solar cell to be manufactured has a practically high photoelectric conversion efficiency that does not cause photodegradation. Become. First, after removing the damaged layer from the semiconductor substrate 5 by etching, it is preferable to form a PN junction on the semiconductor substrate 5 on which a texture structure for preventing reflection is formed.
  • the PN junction is preferably formed by thermal diffusion of n-type impurities such as phosphorus on the light receiving surface side, but may be formed by coating diffusion or ion implantation.
  • n-type impurities such as phosphorus
  • the finger electrode 4 is preferably formed on the light receiving surface of the semiconductor substrate 5 on which the PN junction is formed by screen printing a conductive base in a comb-teeth shape and baking it. This makes it possible to produce high-efficiency solar cells at a low cost.
  • the nosba electrode 3 is formed so as to be connected to the root of the comb-like finger electrode 4.
  • the bus bar electrode 3 is integrated with the finger electrode 4 which is preferably formed on the light receiving surface of the semiconductor substrate 5 by screen printing and baking it on the light receiving surface of the semiconductor substrate 5 like the finger electrode 4. It is more preferable that the film is formed by being printed and baked, since the manufacturing cost can be suppressed.
  • Such a bus bar electrode 3 has an uneven pattern 1 formed on the surface. Therefore, the contact area with the solder to which the connector is attached is increased, an anchor effect is obtained, the adhesive strength between the bus bar electrode 3 and the connector is improved, and it is difficult to peel off.
  • the shielding of the sunlight by the bus bar electrode 3 can be reduced, and a low-cost and high-efficiency solar cell can be obtained.
  • the bus bar electrode 3 has a width of 1 to 2 mm and a thickness of 80 ⁇ m or less.
  • the surface area of the electrode sufficiently large to connect the connector can be obtained by forming the concavo-convex pattern 1 on the surface while keeping the amount of the electrode used small. Note that if the thickness of the bus bar electrode 3 is thin, it is preferable because the electrode material can be saved as much as possible. However, if the thickness is too thin, the resistance value of the bus bar electrode 3 is likely to increase. This can be done.
  • the height of the convex portion 2 with respect to the concave portion of the concave / convex pattern 1 is preferably 5 to 50 ⁇ m, and the electrode material is less likely to be too high.
  • the surface area can be increased.
  • the pattern shape of the concave / convex pattern 1 is one of a stripe shape as shown in FIG. 2, a network shape as shown in FIGS. 1 and 3, a honeycomb shape, or a dot shape as shown in FIG. If so, the solder enters between the irregularities, the contact area between the two increases, and the electrode and the solder can be firmly bonded.
  • the interval between the convex and concave portions 2 is preferably 50 ⁇ m to lmm. As a result, the contact area is increased, and the solder can surely flow between the irregularities on the electrode surface, so that the adhesive strength can be reliably improved and the anchor effect can be exhibited.
  • FIGS. 1 to 4 show that the convex portion 2 forms the pattern shape of the concave / convex pattern 1, so that solder can surely flow into the concave / convex portions of the force electrode surface.
  • stripes, meshes, honeycombs, and dots may be formed by the recesses, not necessarily by the protrusions 2.
  • the difference in directionality of the difficulty in peeling off the connector can be eliminated, and the convex portion has a dot-like shape. If 2 is formed, the amount of electrode material used can be reduced.
  • the shape of the convex part or concave part formed in a dot shape may be circular, elliptical, polygonal, or star-shaped.
  • the bus bar electrode 3 is composed of two layers.
  • the pattern shape of the concave / convex pattern 1 can be easily formed by at least one of the two layers.
  • the bus bar electrode 3 having a two-layer structure is formed by printing and baking the conductive paste twice, and the two layers are formed by printing and baking at least one of the two times printing and baking. It is preferable to form the uneven pattern 1 on the surface of the bus bar electrode 3 having a structure. This makes it possible to manufacture a highly efficient solar cell that does not easily peel off the connector soldered to the bus bar electrode 3 at low cost.
  • bus bar electrode 3 is printed twice in order to form an uneven pattern on the surface of the electrode, there are, for example, the following three combinations of print shapes.
  • First layer flat shape
  • Second layer striped, mesh, honeycomb, dot
  • Second layer Striped, mesh, honeycomb, dot-like Second layer: flat shape
  • Second layer Striped, honeycomb, mesh, dot
  • the first layer is printed in a flat shape as shown in (1)
  • the second layer is printed in a striped pattern as shown in Fig. 2, or as shown in Figs. 1, 3, and 4. It is preferable to print the second layer in the form of a mesh or dots.
  • the convex / concave pattern 1 can be reliably formed on the bus bar electrode 3 by forming the convex part 2 with the printed shape of the second layer.
  • the first layer is printed in a striped, meshed, heart-shaped or dot-like shape
  • the second layer is printed in a flat shape thereon, thereby forming an uneven pattern. In this case, it is possible to prevent the second layer from peeling off from the first layer.
  • the connector to be soldered may be a connector that directly extracts power from a single solar cell, or an interconnector that connects a plurality of solar cells to extract power.
  • the present invention will be described more specifically with reference to examples and comparative examples. However, the present invention is not limited to these examples.
  • a p-type single crystal solar cell silicon substrate (100 mm square, surface orientation ⁇ 100 ⁇ , substrate thickness 300 m, resistivity 0.5 Q cm), which uses Group III element gallium as an impurity element, is a potassium hydroxide aqueous solution.
  • the damaged layer was removed by etching.
  • a texture structure which is an antireflection structure, was formed by using an aqueous solution of potassium hydroxide mixed with IPA.
  • Phosphorus of a group V element is formed on the light receiving surface side by thermal diffusion using a POC1 liquid source
  • n region with impurities was fabricated on the light-receiving surface.
  • a 70-nm-thick nitride film was formed on the light-receiving surface by plasma CVD to prevent sunlight reflection and protect the surface.
  • a conductive paste containing aluminum particles was printed on the entire back surface (the surface opposite to the light receiving surface).
  • a conductive paste containing silver particles was printed on the light receiving surface in the shape of finger electrodes and bus bar electrodes, and baked at 700 ° C for 3 minutes to complete a solar cell.
  • the bus bar electrode was printed twice.
  • the first layer (with finger electrodes) was formed in a flat shape, and the second layer was formed in a mesh shape as shown in FIGS. 1 and 3 (Example).
  • the width of the bus bar electrode was 1.5 mm, the thickness of the first layer electrode was 20 ⁇ m, and the thickness of the second layer electrode was 30 m (this is the difference in roughness).
  • the network line width of the second layer was 100 m, and the line spacing was 200 ⁇ m.
  • the solar cell according to the present invention which does not need to widen the electrode width of the nosba electrode, has a small effect on the efficiency as well as an increase in the shielding of sunlight.
  • the force described as an example in which the finger electrode and the bus bar electrode are formed by screen printing using a conductive paste is not limited to this, and a connector soldered to the bus bar electrode is used. Peeling is likely to occur even when an electrode is formed by vacuum deposition or the like, and it goes without saying that the occurrence rate of peeling can be reduced by the anchor effect by applying the present invention.
  • the present invention may be applied to both the light-receiving surface and the back-side bus bar electrode. Good and effective.

Abstract

　本発明は、少なくとも、ＰＮ接合が形成された半導体基板５と、半導体基板５の少なくとも片面上に櫛歯状に形成されたフィンガ電極４と、半導体基板５上でフィンガ電極４に接続されたバスバ電極３とを具備する太陽電池であって、バスバ電極３は、表面上に凹凸パターン１が形成されたものであることを特徴とする太陽電池である。これにより、バスバ電極に半田付けされるコネクタが剥がれ難く、かつ、バスバ電極による太陽光の遮蔽が小さい低コストで高効率の太陽電池および太陽電池の製造方法が提供される。

Description

太陽電池および太陽電池の製造方法
技術分野
[0001] 本発明は、少なくとも、 PN接合が形成された半導体基板と、該半導体基板の少なく とも片面上に櫛歯状に形成されたフィンガ電極と、前記半導体基板上で前記フィンガ 電極に接続されたバスバ電極とを具備する太陽電池であって、特に、取り付けるコネ クタが剥がれ難ぐ太陽光の遮蔽が小さい高効率の太陽電池に関する。 背景技術
[0002] 太陽電池には、一般的に、 PN接合が形成された半導体基板の受光面上に、該半 導体基板から電力を取り出すための櫛歯状のフィンガ電極と、該フィンガ電極に接続 して電力を取り出すバスバ電極とが形成されて ヽる。
そして、バスバ電極には、例えば太陽電池同士を結線するために、半田によってコ ネクタが取り付けられる。
[0003] このバスバ電極は、基板に太陽光が入射する際の影になるため、電極幅を狭くする ことが求められる。
し力し、バスバ電極の電極幅を狭くすることによって、バスバ電極の表面積が小さく なり、コネクタを取り付ける半田とバスバ電極との接触面積が減少して接着強度が低 下し、取り付けたコネクタが剥がれ易くなるという問題がある。
[0004] これに対して、バスバ電極の端部、あるいは、中間部においてバスバ電極の表面積 を拡大して、多くの半田を付着させることにより取り付けたコネクタが剥がれるのを防 止する方法が提案されて 、る（特開 2000— 188409号公報参照)。
しかし、この方法では、バスバ電極が太陽光を遮る面積が増加するため、太陽電池 の効率が低下することとなる。 発明の開示
[0005] そこで、本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、本発明の目的は、 バスバ電極に半田付けされるコネクタが剥がれ難ぐかつ、バスバ電極による太陽光 の遮蔽力 、さい低コストで高効率の太陽電池および太陽電池の製造方法を提供す ることである。
[0006] 上記目的を達成するために、本発明によれば、少なくとも、 PN接合が形成された半 導体基板と、該半導体基板の少なくとも片面上に櫛歯状に形成されたフィンガ電極と 、前記半導体基板上で前記フィンガ電極に接続されたバスバ電極とを具備する太陽 電池であって、前記バスバ電極は、表面上に凹凸パターンが形成されたものであるこ とを特徴とする太陽電池が提供される。
[0007] このようにバスバ電極が表面上に凹凸パターンが形成されたものであることによって 、コネクタを取り付ける半田との接触面積が増大して、バスバ電極とコネクタとの接着 強度が向上する。また、これによりバスバ電極の幅を広げる必要がないので、バスバ 電極による太陽光の遮蔽を小さくすることができ、低コストで高効率の太陽電池となる
[0008] このとき、前記凹凸パターンの凹部に対する凸部の高さが、 5〜50 mであることが 好ましい。
このように凹凸パターンの凹部に対する凸部の高さ力 5〜50 /ζ πιであることにより 、電極が高くなりすぎることもなぐ少ない電極材料で、バスバ電極の表面積を大きく することができる。
[0009] また、前記凹凸パターンのパターン形状が、縞状、網目状、ハ-カム状、点状のい ずれかの形状であることが好まし!/、。
このように凹凸パターンのパターン形状力 縞状、網目状、ハニカム状、点状のい ずれかの形状であれば、半田が凹凸の間に入り込み、両者の接触面積が増大し、電 極と半田が強固に接着することができる。特に、網目状もしくはハ-カム状であれば、 コネクタの剥がれ難さの方向性の差をなくすことができ、点状であれば、電極材料の 使用量を削減することができる。
[0010] さらに、前記凹凸の凸部の間隔が、 50 μ m〜 lmmであることが好ましい。
このように凹凸の凸部の間隔が、 50 m〜lmmであることにより、接触面積が増大 し、電極表面の凹凸の間に確実に半田が流れ込むことができるため、接着強度を確 実に向上させることができる。
[0011] また、前記バスバ電極は、幅が l〜2mmであり、厚さが 80 μ m以下であることが好 ましい。
このようにバスバ電極は、幅が l〜2mmであり、厚さが 80 m以下であることにより
、太陽光を遮断する電極面積を十分に小さくし、電極材料の使用量も小さく抑えなが ら、接続するのに十分に広い電極表面積を得ることができる。
[0012] さらに、前記バスバ電極は、二層力 なるものであることが好ましぐ前記バスバ電 極の二層のうち、少なくとも一層により前記凹凸パターンのパターン形状が形成され たものであることが好まし!/、。
このようにバスバ電極は、二層力 なるものとすることにより、その少なくとも一層によ つて、容易に凹凸パターンのパターン形状を形成することができる。
[0013] また、前記バスバ電極は、導電性ペーストが印刷され焼成されたものであることが好 ましい。
このようにバスバ電極は、導電性ペーストが印刷され焼成されたものであることによ り、低コストで、高効率の太陽電池の生産歩留まりを向上させることができる。また、導 電性ペーストを用いてバスバ電極を作製し、コネクタを半田付けした場合に、コネクタ の剥がれの問題を生じやすいので、本発明が特に有効である。
[0014] さらに、前記半導体基板は、ガリウムをドープした p型単結晶シリコン基板であること が好ましい。
このように半導体基板を、ガリウムをドープした p型単結晶シリコン基板とすることに より、光劣化を生じることのない光電変換効率が非常に高い実用的な太陽電池とす ることがでさる。
[0015] また、本発明によれば、少なくとも、半導体基板上に PN接合を形成した後、該半導 体基板の少なくとも片面上に、櫛歯状のフィンガ電極と、該フィンガ電極に接続する バスバ電極とを形成する太陽電池の製造方法であって、導電性ペーストを 2回印刷 して焼成することによって二層構造のバスバ電極を形成し、前記 2回の印刷および焼 成のうち少なくとも 1回の印刷および焼成によって、前記二層構造のバスバ電極の表 面上に凹凸パターンを形成することを特徴とする太陽電池の製造方法が提供される [0016] このように導電性ペーストを 2回印刷して焼成することによって二層構造のバスバ電 極を形成し、前記 2回の印刷および焼成のうち少なくとも 1回の印刷および焼成によ つて、前記二層構造のバスバ電極の表面上に凹凸パターンを形成することで、低コ ストで容易に、バスバ電極に半田付けされるコネクタが剥がれることのない、高効率の 太陽電池を製造できる。
[0017] このように、本発明の太陽電池であれば、バスバ電極の幅を広げることなくバスバ電 極の表面積を大きくすることができるので、コネクタを取り付ける半田との接触面積が 増大して接着強度が向上し、コネクタが剥がれ難くなり、また、バスバ電極の幅が狭 V、ために、太陽光の遮蔽が小さ!/、低コストで高効率のものとなる。 図面の簡単な説明
[0018] [図 1]本発明に係る太陽電池であって、バスバ電極の表面上に形成された凹凸バタ ーンのパターン形状が網目状であるものの一例の概略平面図である。
[図 2]本発明に係る太陽電池であって、バスバ電極の表面上に形成された凹凸バタ ーンのパターン形状が縞状であるものの一例の概略断面を示した斜視図である。
[図 3]本発明に係る太陽電池であって、バスバ電極の表面上に形成された凹凸バタ ーンのパターン形状が網目状であるものの一例の概略断面を示した斜視図である。
[図 4]本発明に係る太陽電池であって、バスバ電極の表面上に形成された凹凸バタ ーンのパターン形状が点状であるものの一例の概略断面を示した斜視図である。 発明を実施するための最良の形態
[0019] ノスバ電極は、基板に太陽光が入射する際の影になるため、電極幅を狭くすること が求められる力 電極幅を細くすることによってバスバ電極とコネクタとの接触面積が 減少して、接着強度が低下し、半田によって取り付けたコネクタが剥がれ易くなるとい う問題がある。
[0020] そこで、本発明者等は、鋭意研究を重ね、少なくとも、 PN接合が形成された半導体 基板と、該半導体基板の少なくとも片面上に櫛歯状に形成されたフィンガ電極と、前 記半導体基板上で前記フィンガ電極に接続されたバスバ電極とを具備する太陽電池 であって、前記バスバ電極は、表面上に凹凸パターンが形成されたものとすることに よって、バスバ電極に半田付けされるコネクタが剥がれ難ぐかつ、ノスバ電極による 太陽光の遮蔽力 、さい低コストで高効率の太陽電池となることを見出した。
[0021] 以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明するが、本発 明はこれらに限定されるものではない。図 1〜4は、本発明に係る太陽電池であって、 バスバ電極の表面上に凹凸のパターン形状を形成したものの例の図である。
[0022] 本発明の太陽電池は、少なくとも、 PN接合が形成された半導体基板 5と、半導体 基板 5の少なくとも片面上に櫛歯状に形成されたフィンガ電極 4と、半導体基板 5上 でフィンガ電極 4に接続されたバスバ電極 3とを具備する太陽電池であって、バスバ 電極 3は、表面上に凹凸パターン 1が形成されたものである。
[0023] 半導体基板 5は、ガリウムをドープした p型単結晶シリコン基板であることが好ましく 、これにより、製造する太陽電池が光劣化を生じない光電変換効率の非常に高い実 用的なものとなる。まず、半導体基板 5からエッチングによりダメージ層を除去した後、 反射防止のためのテクスチャ構造を形成した半導体基板 5に PN接合を形成すること が好ましい。
PN接合の形成は、受光面側にリンなどの n型不純物を熱拡散によって行うのが好 ましいが、塗布拡散もしくはイオン注入法によって行ってもよい。ここで、太陽光反射 防止と表面保護のために、プラズマ CVD法または PVD法等によって、窒化膜を受 光面上に形成することが好ま 、。
[0024] フィンガ電極 4は、 PN接合が形成された半導体基板 5の受光面上に、導電性べ一 ストを櫛歯状にスクリーン印刷して焼成されることにより形成されることが好ましい。こ れにより、低コストで高効率の太陽電池を生産することができる。
[0025] ノスバ電極 3は、櫛歯状のフィンガ電極 4の根元に接続するように形成される。さら に、バスバ電極 3もフィンガ電極 4と同様に半導体基板 5の受光面上に、導電性べ一 ストをスクリーン印刷して焼成されることにより形成されることが好ましぐフィンガ電極 4と一体的に印刷され焼成されることにより形成されると、製造コストを抑制できるので 、さらに好ましい。
[0026] このようなバスバ電極 3は、表面上に凹凸パターン 1が形成されたものであることに よって、コネクタを取り付ける半田との接触面積が増大して、アンカー効果が得られ、 バスバ電極 3とコネクタとの接着強度が向上して、剥がれ難くなる。
また、これによりバスバ電極 3の幅を広げる必要がないので、バスバ電極 3による太 陽光の遮蔽を小さくすることができ、低コストで高効率の太陽電池となる。
[0027] 特に、バスバ電極 3は、幅が l〜2mmであり、厚さが 80 μ m以下であることが好まし ぐこれにより、太陽光を遮断する電極面積を十分に小さくし、電極材料の使用量も 小さく抑えながら、表面上に凹凸パターン 1を形成することによってコネクタを接続す るのに十分に広い電極表面積を得ることができる。なお、バスバ電極 3の厚さは薄け れば薄!ヽほど電極材料を節約できるので好まし ヽが、薄すぎるとバスバ電極 3の抵抗 値が高くなりやすくなることもあるので、例えば 10 m以上とすることができる。
[0028] 凹凸パターン 1の凹部に対する凸部 2の高さは、 5〜50 μ mとすることが好ましぐこ れ〖こより、電極が高くなりすぎることもなぐ少ない電極材料で、バスバ電極 3の表面 積を大きくすることができる。
[0029] このように凹凸パターン 1のパターン形状が、図 2のような縞状、図 1、図 3のような網 目状、ハニカム状、図 4のような点状のいずれかの形状であれば、半田が凹凸の間に 入り込み、両者の接触面積が増大し、電極と半田が強固に接着することができる。
[0030] 凹凸の凸部 2の間隔は、 50 μ m〜 lmmであることが好ましい。これにより、接触面 積が増大し、電極表面の凹凸の間に確実に半田が流れ込むことができるため、確実 に接着強度を向上させ、アンカー効果を発揮することができる。
[0031] なお、図 1〜図 4は、凸部 2によって、凹凸パターン 1のパターン形状を形成した場 合を示している力 電極表面の凹凸の間に確実に半田が流れ込むことができるので あれば、必ずしも凸部 2によらず、凹部によって、縞状、網目状、ハニカム状、点状を 形成してちょい。
[0032] 特に、図 1、図 3のような網目状、もしくはハニカム状の形状であれば、コネクタの剥 がれ難さの方向性の差をなくすことができ、点状の形状で凸部 2を形成した場合であ れば、電極材料の使用量を削減することができる。なお、点状に形成される凸部もし くは凹部の形状は、円状、楕円状、多角形状、星状でも構わない。
[0033] バスバ電極 3は、二層からなるものであることが好ましぐこれにより、バスバ電極 3の 二層のうち、少なくとも一層によって容易に凹凸パターン 1のパターン形状を形成す ることがでさる。
特に、導電性ペーストを 2回印刷して焼成することによって二層構造のバスバ電極 3 を形成し、前記 2回の印刷および焼成のうち少なくとも 1回の印刷および焼成によつ て、前記二層構造のバスバ電極 3の表面上に凹凸パターン 1を形成することが好まし い。これにより、低コストで容易に、バスバ電極 3に半田付けされるコネクタが剥がれる ことのない、高効率の太陽電池を製造できる。
[0034] 電極の表面に凹凸パターンを形成するために、バスバ電極 3の印刷を 2回に分けて 行う際、印刷形状の組み合わせは、例えば、次の 3通りがある。
(1)一層目：平坦形状 二層目：縞状、網目状、ハニカム状、点状
(2)—層目：縞状、網目状、ハニカム状、点状 二層目：平坦形状
(3)—層目：縞状、網目状、ハニカム状、点状 二層目：縞状、ハニカム状、網目状 、点状
[0035] 例えば、（1)のように一層目を平坦形状で印刷し、その上に図 2のように縞状に二 層目を印刷したり、図 1、図 3、図 4のように網目状や点状に二層目を印刷することが 好ましい。このように、二層目の印刷形状によって凸部 2を形成することによって、確 実にバスバ電極 3に凹凸パターン 1を形成することができる。
[0036] また、 (2)のように一層目を縞状、網目状、ハ-カム状、点状の形状で印刷し、その 上に二層目を平坦形状で印刷することによって凹凸パターンを形成してもよぐこの 場合、一層目から二層目が剥がれるようなことも防止することができる。
さらに、（3)のように一層目と二層目をそれぞれ平坦形状でないものとして、それぞ れの重ね合わせの結果として、ノスバ電極 3の表面に凹凸パターンを形成することも 可能である。
[0037] 以上のような本発明の太陽電池のバスバ電極 3に、コネクタを半田付けして使用す れば、コネクタが剥がれ難ぐかつ、バスバ電極 3による太陽光の遮蔽が小さぐ低コ ストで高効率に電力を得ることができる。なお、半田付けするコネクタは、一つの太陽 電池から直接電力を取り出すコネクタであっても、複数の太陽電池同士を結線して電 力を取り出すインタコネクタであってもよ 、。 [0038] 以下、実施例及び比較例を示して、本発明をより具体的に説明するが、本発明はこ れらに限定されるものではない。
(実施例、比較例）
III族元素のガリウムを不純物元素とする p型単結晶太陽電池用シリコン基板（100 mm角、面方位 { 100}、基板厚 300 m、抵抗率 0. 5 Q cm)を、水酸化カリウム水溶 液によりエッチングしてダメージ層を取り除いた。さらに、 IPAを混入した水酸ィ匕カリウ ム水溶液により、反射防止構造であるテクスチャ構造を形成した。
[0039] そして、受光面側に POC1液体ソースを利用した熱拡散によって V族元素のリンを
3
不純物とした n領域を受光面に作製した。ここで、太陽光反射防止と表面保護をかね てプラズマ CVD法によって膜厚 70nmの窒化膜を受光面上に形成した。さらに、裏 面 (受光面と反対側の面）に対し、アルミニウム粒子を含む導電性ペーストを全面に 印刷した。
[0040] そして、受光面に対し、銀粒子を含む導電性ペーストをフィンガ電極とバスバ電極 の形状に印刷し、 700°Cで 3分間焼成して太陽電池を完成した。
ここで、バスバ電極は 2回重ねて印刷を行った。一層目は (フィンガ電極とともに）、 平坦形状で行い、二層目は、図 1、図 3のような網目状で行った (実施例)。バスバ電 極の幅は 1. 5mm、一層目の電極厚さは 20 μ m、二層目の電極厚さは 30 m (これ が凹凸差となる）とした。また、二層目の網目状の線幅は 100 m、線の間隔は 200 μ mとした。
[0041] さらに比較のために、二層目も一層目同様、平坦形状で作製した太陽電池を用意 した (比較例)。
[0042] 最後に、ソーラシミュレータ（光強度： lkWZm2、スペクトル: AMI. 5グローバル） を用いて、作製した太陽電池の出力特性を測定した。
また、バスバ上にインタコネクタを半田付けし、そのインタコネクタを基板表面の法 線方向に 2Nの力で引っ張った際の、剥がれ確率を測定した。
得られた出力特性および剥がれ確率を、次の表 1に示す。
[0043] [表 1] 実施例 比較例
(二層目 ：網目状） (二層目 ：平坦）
短絡電流
35. 3 34. 9
(m A/ c m 2 )
開放電圧
6 2 1. 2 6 2 0. 7
(mV)
直列抵抗
0. 54 0. 5 1
(Ω · c m2)
フィノレファクタ
78. 1 7 8. 6
(%)
変換効率
1 7. 1 1 7. 0
(%)
ノ スノ ま
凹部に対する凸部 30 0
の高さ ( μ m)
インタコネクタ
2 7
剥がれ発生確率 0
(%)
[0044] 実施例のインタコネクタの剥がれ発生確率は、比較例に比べて大幅に改善したこと から、本発明の太陽電池のバスバ電極にコネクタを半田付けすることにより、コネクタ が剥がれ難くなつたことが確かめられた。
また、出力特性の測定結果から、ノ スバ電極の電極幅を広げる必要がない本発明 による太陽電池は、太陽光の遮蔽が大きくなることもなぐ効率への影響も小さいこと が確かめられた。
[0045] なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は例示 であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成 を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範 囲に包含される。
[0046] 例えば、上記ではフィンガ電極およびバスバ電極を導電性ペーストを用いてスクリ ーン印刷で形成する場合を例として説明した力 本発明はこれには限られず、バスバ 電極に半田付けしたコネクタが剥がれ生じやすいのは、真空蒸着等で電極を形成し た場合等でも同じであり、本発明を適用することによって、アンカー効果により剥がれ の発生率を低減できることは言うまでもな 、。
[0047] また、上記では、受光面側にだけバスバ電極を形成する場合につき説明した力 両 面に形成してもよぐ本発明は受光面のみならず、裏面のバスバ電極に適用してもよ いし、効果を奏する。

Claims

請求の範囲
[1] 少なくとも、 PN接合が形成された半導体基板と、該半導体基板の少なくとも片面上 に櫛歯状に形成されたフィンガ電極と、前記半導体基板上で前記フィンガ電極に接 続されたバスバ電極とを具備する太陽電池であって、前記バスバ電極は、表面上に 凹凸パターンが形成されたものであることを特徴とする太陽電池。
[2] 前記凹凸パターンの凹部に対する凸部の高さ力 5〜50 /ζ πιであることを特徴とす る請求項 1に記載の太陽電池。
[3] 前記凹凸パターンのパターン形状が、縞状、網目状、ハ-カム状、点状のいずれか の形状であることを特徴とする請求項 1または請求項 2に記載の太陽電池。
[4] 前記凹凸の凸部の間隔が、 50 m〜lmmであることを特徴とする請求項 1乃至請 求項 3の 、ずれか一項に記載の太陽電池。
[5] 前記バスバ電極は、幅が l〜2mmであり、厚さが 80 μ m以下であることを特徴とす る請求項 1乃至請求項 4のいずれか一項に記載の太陽電池。
[6] 前記ノ スバ電極は、二層からなるものであることを特徴とする請求項 1乃至請求項 5 の！ヽずれか一項に記載の太陽電池。
[7] 前記ノ スバ電極の二層のうち、少なくとも一層により前記凹凸パターンのパターン 形状が形成されたものであることを特徴とする請求項 6に記載の太陽電池。
[8] 前記ノ スバ電極は、導電性ペーストが印刷され焼成されたものであることを特徴と する請求項 1乃至請求項 7のいずれか一項に記載の太陽電池。
[9] 前記半導体基板は、ガリウムをドープした p型単結晶シリコン基板であることを特徴 とする請求項 1乃至請求項 8のいずれか一項に記載の太陽電池。 少なくとも、半導体基板上に PN接合を形成した後、該半導体基板の少なくとも片面 上に、櫛歯状のフィンガ電極と、該フィンガ電極に接続するバスバ電極とを形成する 太陽電池の製造方法であって、導電性ペーストを 2回印刷して焼成することによって 二層構造のバスバ電極を形成し、前記 2回の印刷および焼成のうち少なくとも 1回の 印刷および焼成によって、前記二層構造のバスバ電極の表面上に凹凸パターンを 形成することを特徴とする太陽電池の製造方法。
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