WO2007060743A1 - 太陽電池セル - Google Patents

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WO2007060743A1
WO2007060743A1 PCT/JP2005/021782 JP2005021782W WO2007060743A1 WO 2007060743 A1 WO2007060743 A1 WO 2007060743A1 JP 2005021782 W JP2005021782 W JP 2005021782W WO 2007060743 A1 WO2007060743 A1 WO 2007060743A1
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WO
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electrode
back surface
silver
silver electrode
aluminum
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PCT/JP2005/021782
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English (en)
French (fr)
Inventor
Takahiko Nishida
Mitsunori Nakatani
Hiroaki Morikawa
Shoichi Karakida
Original Assignee
Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha
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Publication date
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Priority to PCT/JP2005/021782 priority patent/WO2007060743A1/ja
Priority to EP10001436.4A priority patent/EP2219227B1/en
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    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
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    • H01L31/022425—Electrodes for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for solar cells
    • H—ELECTRICITY
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    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
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    • H01L31/05—Electrical interconnection means between PV cells inside the PV module, e.g. series connection of PV cells
    • H01L31/0504—Electrical interconnection means between PV cells inside the PV module, e.g. series connection of PV cells specially adapted for series or parallel connection of solar cells in a module
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy

Definitions

  • the present invention relates to a solar battery cell, and more particularly to a solar battery cell in which the occurrence of electrode peeling is prevented.
  • Solar power generation is a clean power generation method that generates power using light energy, which is infinite energy, and does not emit harmful substances.
  • This solar power generation uses a solar cell that is a photoelectric conversion element that generates electric power by converting light energy from the sun into electrical energy.
  • an electrode on the back surface of a light receiving surface in a generally produced solar cell is obtained by printing silver paste and aluminum paste on the back surface of a silicon substrate by screen printing, and then drying and firing. It is formed.
  • aluminum formed on almost the entire back surface of the silicon substrate serves as a positive electrode.
  • a silver electrode force is formed on the back surface of the silicon substrate as an output output electrode so that the silver electrode and the aluminum electrode partially overlap (for example, see Patent Document 1 and Patent Document 2).
  • the aluminum electrode for increasing the output and the silver electrode for taking out the output are formed so as to partially overlap each other.
  • the three kinds of metals, silicon of the silicon substrate, aluminum of the aluminum electrode, and silver of the silver electrode are partially alloyed.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-273378
  • Patent Document 2 Japanese Patent Laid-Open No. 10-335267
  • this overlapping portion is used for rapid heating and cooling during firing. However, it is very brittle due to the stress that seems to be generated due to the difference in thermal expansion coefficient of each member. For this reason, after baking, for example, when the silver electrode is overlapped on the aluminum electrode, the corner of the silver electrode may peel off at the overlapped portion.
  • the present invention has been made in view of the above, and an object thereof is to obtain a solar battery cell in which electrode peeling is effectively prevented.
  • a solar battery cell includes a photoelectric conversion layer, a first electrode formed on one surface side of the photoelectric conversion layer, and a photoelectric conversion.
  • the second electrode formed on the other surface side of the layer, and the other surface side of the photoelectric conversion layer in the in-plane direction of the photoelectric conversion layer, the outer edge portion overlaps with the second electrode and the corner portion is rounded And a third electrode for taking out the output of the second electrode force.
  • a solar battery cell according to the present invention is formed on a photoelectric conversion layer and one surface side of the photoelectric conversion layer.
  • a third electrode for taking out the second electrode force output provided on the other surface side of the photoelectric conversion layer, and the outer edge of the third electrode is a second electrode.
  • the third electrode and the second electrode can be reliably bonded even at the corner of the third electrode by providing the corner with a rounded portion and a substantially rectangular shape. There is an effect that it is possible to realize a solar battery cell that effectively prevents the third electrode from being peeled off.
  • the solar battery cell that is effective in the present embodiment has rounded corners of the third electrode, the area of the third electrode is reduced, and the amount of electrode material used can be reduced. it can. As a result, the solar battery cell according to the present embodiment has an effect that the material cost can be reduced and an inexpensive solar battery cell can be realized.
  • FIG. 1-1 is a sectional view showing a schematic configuration of the solar battery cell according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 1-2 is a plan view showing a schematic configuration of the front surface side ((light receiving surface side) of the solar cell according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 1-3 is a plan view showing a schematic configuration of the back surface side (the surface side opposite to the light receiving surface) of the solar cell according to the first embodiment of the present invention.
  • Fig. 1-4 shows an enlarged view of the periphery of an alloy part in which three types of metals, silicon, aluminum, and silver, are partially alloyed in the solar cell according to the first embodiment of the present invention. It is a figure.
  • FIG. 1-5 shows the periphery of region B and region C in which the aluminum electrode and the back surface silver electrode provided on the back surface of the photovoltaic cell according to Embodiment 1 of the present invention partially overlap each other. It is sectional drawing which expands and shows a part.
  • FIG. 2 shows an aluminum electrode and a backside silver electrode provided on the backside of a conventional solar cell.
  • FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view of a peripheral portion of a region B ′ and a region C ′ partially overlapping with poles.
  • FIG. 3-1 is a cross-sectional view for explaining the method for manufacturing the solar cell according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 3-2 is a cross-sectional view for explaining the method for manufacturing the solar cell according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 3-3 is a cross-sectional view for explaining the method for manufacturing the solar cell according to the first embodiment of the present invention.
  • FIGS. 3-4 are cross-sectional views illustrating the method for manufacturing the solar battery cell according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 3-5 is a cross-sectional view for explaining the method for manufacturing the solar cell according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 3-6 is a cross-sectional view for explaining the method for manufacturing the solar cell according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 3-7 is a plan view showing an example of a screen mask used for printing silver paste in the production of the solar battery cell according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 3-8 is a cross-sectional view showing an example of a screen mask used for printing silver paste in the production of the solar cell according to the first embodiment of the present invention.
  • FIGS. 3-9 are cross-sectional views for explaining the method for manufacturing the solar cell according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 3-10 is a cross-sectional view illustrating the method of manufacturing the solar battery cell according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 1 is a plan view for explaining dimensions on the back surface side (surface side opposite to the light receiving surface) in a specific solar cell to which Embodiment 1 of the present invention is applied. It is.
  • FIG. 42 is a plan view for explaining the shape and dimensions of the back surface silver electrode in a specific solar battery cell to which the first embodiment of the present invention is applied.
  • FIG. 5-1 is a plan view showing a schematic configuration of the back surface side (surface side facing the light receiving surface) of the solar cell according to the second embodiment of the present invention.
  • Fig. 5-2 shows an enlarged view of the periphery of an alloy part in which three types of metals, silicon, aluminum, and silver, are partially alloyed in the solar cell according to the second embodiment of the present invention. It is a figure.
  • Fig. 5-3 shows the periphery of region D and region E in which the aluminum electrode and the back surface silver electrode provided on the back surface of the solar cell according to Embodiment 2 of the present invention partially overlap each other. It is sectional drawing which expands and shows a part.
  • Fig. 6-1 is a plan view for explaining the dimensions of the back surface side (surface side opposite to the light receiving surface) in a specific solar cell to which Embodiment 2 of the present invention is applied.
  • FIG. 6-1 is a plan view for explaining the dimensions of the back surface side (surface side opposite to the light receiving surface) in a specific solar cell to which Embodiment 2 of the present invention is applied.
  • Fig. 6-2 is a plan view for explaining the shape and dimensions of the back surface silver electrode in a specific solar cell to which the second embodiment of the present invention is applied.
  • FIGS. 1-1 to 1-3 are diagrams showing a schematic configuration of the solar cell according to the first embodiment of the present invention
  • FIG. 1-1 shows a schematic configuration of the solar cell according to the first embodiment
  • FIG. FIG. 1-2 is a plan view showing a schematic configuration of the front surface side (light-receiving surface side) of the solar cell according to the first embodiment
  • FIG. 1-3 is a back surface of the solar cell according to the first embodiment.
  • It is a top view which shows schematic structure of the side (surface side facing a light-receiving surface).
  • Figure 11 is a cross-sectional view taken along line AA in Figure 1-3.
  • the solar cell according to the present embodiment includes a p-type layer 11 that is a p-type silicon substrate as a semiconductor substrate, and the surface of the p-type layer 11.
  • An n-type diffusion layer 13 in which the conductivity type is inverted a p + layer (BSF layer: Back Surface Field) 14 containing high-concentration impurities, a semiconductor layer portion 10 that is a photoelectric conversion layer that also has a force, and the semiconductor layer portion 10
  • An antireflection film 15 provided on the light receiving surface of the semiconductor layer portion 10 to prevent reflection of incident light, a surface silver electrode 21 which is a light receiving surface electrode portion provided in a substantially rod shape on the light receiving surface of the semiconductor layer 10, and
  • An aluminum electrode 17 which is a back electrode part provided on almost the entire back surface of the semiconductor layer part 10 for the purpose of extraction and reflection of incident light, and an extraction electrode part for taking out power from the aluminum electrode 17 A back surface silver electrode 19.
  • FIG. 1-3 and FIG. 1-4 in the solar cell that works in the present embodiment, the aluminum electrode 17 and the back surface silver electrode 19 partially overlap on the p + layer 14.
  • Fig.1-4 is an enlarged view showing the periphery of the backside silver electrode 19 in the plan view of Fig.1-3.
  • the aluminum electrode 17 and the backside silver electrode 19 provided on the back side of the solar cell cell partially overlap each other.
  • FIG. FIG. 1-5 is an enlarged view of the periphery of the back surface silver electrode 19 in the cross-sectional view of FIG. 1-1.
  • the aluminum electrode 17 and the back surface silver electrode 19 provided on the back surface of the solar battery cell are partially shown.
  • FIG. 6 is an enlarged cross-sectional view of the peripheral portion of region B and region C that overlap each other.
  • the back surface silver electrode 19 extends in the in-plane direction of the silicon substrate, and is substantially rectangular (rectangular). ).
  • the back silver electrode 19 exhibits a curved shape at the corners of a substantially rectangular shape (rectangle). Specifically, the back silver electrode 19 has a substantially rectangular (rectangular) corner rounded.
  • the shape of the back surface silver electrode 19 is substantially rectangular (rectangular) in the in-plane direction of the silicon substrate, and the corners of the substantially rectangular (rectangular) are substantially straight. It is said to be a horn.
  • the region B ′ in which the aluminum electrode 17 and the back surface silver electrode 19 partially overlap and It has area C ′.
  • this overlapping portion is generated due to a difference in coefficient of thermal expansion of each member, which occurs in a rapid heating process and a cooling process during firing during manufacturing. Due to the possible stress, it is very fragile. Therefore, after firing, in the region B ′ and the region C where the aluminum electrode 17 and the back surface silver electrode 19 partially overlap, the back surface is formed at the corner of the back surface silver electrode 19 as shown in the region C ′ of FIG.
  • the silver electrode 19 may peel off from the aluminum electrode 17 in some cases. This stress tends to concentrate on the sharp corners of the backside silver electrode 19. That is, due to the concentration of the stress, the alloy portion 23 is not normally formed in the sharp corner portion of the back surface silver electrode 19, and peeling of the back surface silver electrode 19 tends to occur from the right corner portion.
  • the corners are rounded to eliminate the sharp corners of the backside silver electrode 19 so that stress is not concentrated on the corners of the backside silver electrode 19. It is taken as a taking part.
  • the stress concentrated on the corners of the back surface silver electrode 19 can be relaxed, and as shown in FIG. In the region B and the region C where the back surface silver electrode 19 partially overlaps, the alloy part 23 is reliably formed, the bonding force between the aluminum electrode 17 and the back surface silver electrode 19, the aluminum electrode 17 and the back surface silver electrode. 19 substrate bonding force is improved.
  • the back surface silver electrode 19 and the aluminum electrode 17 are securely bonded even at the corners of the back surface silver electrode 19, and the back surface silver electrode 19 is peeled off. It is possible to realize a solar battery cell that effectively prevents the above-described effect.
  • the rounding dimension R is larger than the dimension of the alloy part 23, a part of the alloy part of the aluminum electrode 17 and the back surface silver electrode 19 cannot be formed, which is not suitable as the back surface silver electrode 19. It is right. Therefore, as shown in FIG. 1-4, the dimensions Ll, L3, and the dimension of the part where the aluminum electrode 17 and the backside silver electrode 19 overlap in the long side direction of the backside silver electrode 19 that determines the dimensions of the alloy part 23. In addition, the dimension L5 and L7 of the portion where the aluminum electrode 17 and the back surface silver electrode 19 overlap in the short side direction of the back surface silver electrode 19 is such that the alloy part 23 can be formed reliably. Need to be determined. In addition, the dimensions of the aluminum electrode 17 and the backside silver electrode 19 are determined in consideration of the force formed by screen printing, as described later, and the misalignment during printing of the aluminum paste and silver paste. Should.
  • the solar cell according to the present embodiment even when a thin silicon substrate is used to reduce the cost of the solar cell, a large number of substrates are used in the silicon substrate as in the past. It is possible to cope with the occurrence of cracks and to increase the degree of freedom in selecting the type of silver paste that can be used.
  • the back surface silver electrode is used as the round portion.
  • the area of the surface silver electrode 19 is reduced, and the amount of silver paste used for the back surface silver electrode 19 is reduced. Therefore, according to the solar battery cell which is effective in the present embodiment, it is possible to reduce the material cost and to realize an effect of realizing an inexpensive solar battery cell. The specific reduction effect of the silver paste will be described later.
  • a method for manufacturing a solar battery cell that works as described above in the present embodiment will be described.
  • a solar cell that is effective in the present embodiment, first, as shown in FIG. 3-1, for example, a p-type single crystal silicon ingot manufactured by a pulling method or a forging method is used.
  • a p-type silicon substrate 1 1 ′ is sliced from the polycrystalline silicon ingot.
  • caustic soda or carbonated caustic soda of several wt% to 20 wt% is etched away to a thickness of about 10 m to 20 m to remove the damage layer and contamination on the silicon surface that occurs when slicing.
  • the substrate is washed with a mixed solution of hydrochloric acid and hydrogen peroxide to remove heavy metals such as iron adhering to the substrate surface.
  • anisotropic etching is performed with a solution obtained by adding IPA (isopropyl alcohol) to a similar alkali low-concentration solution to form a texture so that, for example, the silicon (111) surface appears.
  • IPA isopropyl alcohol
  • the n-type diffusion layer 13a is formed in order to form a pn junction.
  • oxyphosphorus chloride (POC1) is used, and a nitrogen gas of 800 ° C to 900 ° C is used.
  • N-type diffusion layer 13a is formed on the entire surface of silicon substrate 11 'by conducting diffusion treatment in a mixed gas atmosphere of oxygen and oxygen, and thermally diffusing phosphorus as shown in Fig. 3-2 to reverse the conductivity type.
  • the sheet resistance of the 11-type diffusion layer 13 & is about several tens (30 to 80 to 07), and the depth of the n-type diffusion layer 13a is, for example, about 0.3 ⁇ m to 0.5 ⁇ m. It is.
  • a polymer resist paste is printed and dried by a screen printing method to form a resist.
  • the n-type diffusion layer 13a formed on the back and side surfaces of the silicon substrate 11 ′ is removed by immersing in a 20 wt% potassium hydroxide solution for several minutes. Thereafter, the resist is removed with an organic solvent to obtain a silicon substrate 11 ′ having an n-type diffusion layer 13 formed on the entire surface (light receiving surface) as shown in FIG.
  • an antireflection film 15 such as a silicon oxide film, a silicon nitride film, or an oxide titanium film is formed on the surface of the n-type diffusion layer 13 with a uniform thickness.
  • Anti-reflective coating 15 For example, in the case of a silicon oxide film, the plasma CVD method is used to generate SiH gas and NH gas.
  • the film is formed under reduced pressure at a heating temperature of 300 ° C or higher.
  • the refractive index is, for example, about 2.0 to 2.2, and the optimum film thickness of the antireflection film 15 is 70 ⁇ ! ⁇ 90nm.
  • an aluminum paste containing glass is printed and dried on the entire back surface (the surface opposite to the light receiving surface) of the silicon substrate 11 'as shown in Fig. 3-5.
  • An aluminum paste layer 17a is formed on the entire back surface of the silicon substrate 11.
  • an opening is provided corresponding to the site where the back surface silver electrode 19 is formed.
  • the coating thickness of the aluminum paste can be adjusted by the diameter of the screen mask and the thickness of the emulsion.
  • a silver paste for the back surface silver electrode 19 is formed on the back surface (surface opposite to the light receiving surface) of the silicon substrate 11 'on which the aluminum electrode 17 is formed as shown in Fig. 3-6. Is dried to form a silver paste layer 19a.
  • the shape of the silver paste layer 19a is a substantially quadrangle (rectangle) with rounded corners as shown in FIG. 1-3.
  • the silver paste can be printed, for example, using a screen mask patterned with emulsion 27 on mesh 25 as shown in FIGS. 3-7 and 3-8.
  • the silver paste printed on the surface silver electrode 21 is dried on the surface (light-receiving surface) of the silicon substrate 11 'on which the antireflection film 15 is formed, and is shown in Fig. 3-9.
  • a silver paste layer 21a is formed.
  • the coating thickness of the silver paste can also be adjusted according to the wire diameter of the mesh forming the screen mask and the emulsion thickness.
  • the front and back electrode paste layers are simultaneously fired at 600 ° C. to 900 ° C. for several minutes to several tens of minutes.
  • the silver base layer is baked to form the surface silver electrode 21 as shown in FIG. 3-10, but the antireflection film 15 is melted.
  • the silver material contained in the silver paste comes into contact with the silicon of the silicon substrate 11 ′ and resolidifies. As a result, conduction between the surface silver electrode 21 and silicon is ensured. Such a process is commonly called a fire-through method.
  • the aluminum paste layer is baked to become the aluminum electrode 17 as shown in FIG. 3-10, and the silver paste layer is baked. As shown in Fig. 3-10, this is the back silver electrode 19.
  • the aluminum paste Aluminum reacts with silicon on the silicon substrate 11 to form a p + layer 14 immediately below the aluminum electrode 17. This layer is generally called the BSF (Back Surface Field) layer and contributes to improving the energy conversion efficiency of solar cells.
  • the region force-type layer 11 is sandwiched between the n-type diffusion layer 13 and the p + layer 14.
  • the silver paste reacts directly with the silicon of the silicon substrate 11 where it is in direct contact with the silicon substrate 11, and the silicon and aluminum paste of the silicon substrate 11 1 when it is in contact with the aluminum paste.
  • Aluminum electrode 17 Aluminum, backside silver electrode 19 silver 3 types of metal force Partly forms an alloy.
  • the above-described solar cell can be realized only by changing the shape of the back surface silver electrode, and at the time of screen printing of the silver paste for the back surface silver electrode without changing the existing equipment. This can be realized only by changing the mask shape.
  • Omm 19 Table 1 shows the reduction area and silver paste reduction rate.
  • Embodiment 2 another embodiment of the solar battery cell according to the present invention will be described.
  • the basic configuration of the solar cell according to the second embodiment is the same as that of the solar cell according to the first embodiment described above. Accordingly, the following description will be made on differences of the solar battery cell according to the second embodiment from the solar battery cell according to the first embodiment.
  • members similar to those of the solar battery cell according to the first embodiment are denoted by the same reference numerals as those in the first embodiment.
  • FIGS. 5-1 to 5-3 are diagrams showing a schematic configuration of the solar battery cell according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 5-1 is a diagram corresponding to FIG. 1-3, and is a plan view showing a schematic configuration of the back surface side (surface side opposite to the light receiving surface) of the solar cell according to the second embodiment.
  • FIG. 5-2 is a view corresponding to FIG. 14 and is an enlarged view showing the periphery of the back surface silver electrode 31 in the plan view of FIG. 5-1, and shows aluminum provided on the back surface of the solar battery cell.
  • FIG. 4 is an enlarged view showing a part where an electrode 17 and a back surface silver electrode 31 partially overlap.
  • FIG. 5-3 is a diagram corresponding to Fig. 1-5, and is an enlarged view of the periphery of the back surface silver electrode 31.
  • FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view of a peripheral portion of a region D and a region E where and are partially overlapped. Since the cross-sectional structure of the solar battery cell according to the first embodiment and the schematic configuration on the light receiving surface side (front surface side) of the solar battery cell are the same as those in the first embodiment, FIG. 11 and FIG. Refer to
  • the back surface silver electrode 31 in the present embodiment corresponds to the back surface silver electrode 19 in Embodiment 1, and the corners are rounded as shown in FIGS. 5-1 and 5-2. This is different from the first embodiment in that it is a chamfered portion instead of a portion.
  • the back surface silver electrode 31 extends in the in-plane direction of the silicon substrate and is substantially rectangular (rectangular). ).
  • the back silver electrode 31 has a substantially square (rectangular) corner as a chamfer.
  • the corners are chamfered so as to eliminate the sharp corners of the back surface silver electrode 31 so that stress is not concentrated on the corners of the back surface silver electrode 31. ! /
  • the stress concentrated on the corners of the back surface silver electrode 31 can be relaxed.
  • the back surface silver electrode 19 and the aluminum electrode 17 are securely bonded even at the corners of the back surface silver electrode 19 to effectively prevent the back surface silver electrode 19 from peeling. There is an effect that a positive battery cell can be realized.
  • the dimension of the portion where the aluminum electrode 17 and the backside silver electrode 31 overlap in the long side direction of the backside silver electrode 31, which determines the dimensions of the alloy part 33 is L21. , L23, and the dimensions L25 and L27 of the portion where the aluminum electrode 17 and the backside silver electrode 31 overlap in the short side direction of the backside silver electrode 31 must be determined so that the alloy part 33 can be formed reliably.
  • the dimensions of the aluminum electrode 17 and the backside silver electrode 31 are as follows, taking into account the force formed by screen printing as described later, and the misalignment during printing of the aluminum paste and silver paste. Should be decided.
  • the bonding between the aluminum electrode 17 and the back surface silver electrode 31 and the bonding between the aluminum electrode 17 and the back surface silver electrode 31 with the substrate are ensured.
  • the conventional solar battery cell uses a sharp corner portion where the back surface silver electrode should exist as a chamfered portion.
  • the area of the silver electrode is reduced, and the amount of silver paste used for the back surface silver electrode 31 is reduced. Therefore, even in the solar battery cell that is useful in the present embodiment, it is possible to reduce the material cost, and it is possible to realize an inexpensive solar battery cell.
  • the solar battery cell that is useful in the present embodiment has a substantially rectangular shape (rectangular shape) with chamfered corners as shown in Fig. 5-1, when the silver paste layer is screen-printed. Except for the above, it can be manufactured in the same process as in Embodiment 1. And this embodiment The solar cell can be realized only by changing the shape of the backside silver electrode, and only by changing the mask shape during screen printing of the silver paste for the backside silver electrode without changing the existing equipment. Can be realized.
  • the chamfer dimension C of the chamfered portion of the back surface silver electrode 31 is 1.
  • Table 3 shows the reduction area of the backside silver electrode 31 and the reduction rate of the silver paste when it is changed in increments of 0.5mm from ⁇ 3mm.
  • the reduction area (mm 2 ) of the back surface silver electrode 31 from 2. Omm 2 to 18. as the chamfer dimension C of the chamfered portion of the back surface silver electrode 31 increases to 1. Omm force 3. Om m. It has increased up to 0 mm 2.
  • the amount of the silver paste for the back surface silver electrode 31 can be reduced, and the material cost can be reduced for the solar battery cell which is effective in the present embodiment. Realize inexpensive solar cells You can!
  • the solar battery cell according to the first embodiment and the second embodiment is an example of the embodiment of the present invention, and the present invention is not limited by the above description, and the present invention is not limited thereto. Without departing from the scope, it can be changed as appropriate within the scope.
  • the solar cell according to the present invention is useful for a solar cell having a structure in which an aluminum electrode and a silver electrode for output extraction partially overlap.

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Abstract

　光電変換層と、前記光電変換層の一面側に設けられた第一電極と、前記光電変換層の他面側に設けられた第二電極と、前記光電変換層の他面側に、前記光電変換層の面内方向において、外縁部が前記第二電極と重なるとともにその角部を丸取り部として略四角形状に設けられ、前記第二電極から出力を取り出すための第三電極と、を備えることにより、前記第二電極と重なって設けられる前記第三電極の剥離が効果的に防止された太陽電池セルを得る。

Description

明 細 書
太陽電池セル
技術分野
[0001] 本発明は、太陽電池セルに関するものであり、特に、電極の剥離の発生が防止さ れた太陽電池セル関するものである。
背景技術
[0002] 太陽光発電は、無限のエネルギーである光エネルギーを用いて発電し、有害物質 を排出しないクリーンな発電方法である。この太陽光発電には、太陽からの光ェネル ギーを電気エネルギーに変換して電力を発生する光電変換素子である太陽電池セ ルが用いられている。
[0003] 従来、一般的に生産されている太陽電池セルにおける受光面の裏面の電極は、シ リコン基板の裏面に銀ペーストおよびアルミニウムペーストをスクリーン印刷により印 刷して、乾燥、焼成することにより形成される。ここで、シリコン基板の裏面のほぼ全面 に形成されるアルミニウムは正電極としての役割を果たす。しかし、太陽電池モジュ ールを作製する際に、アルミニウムで形成されたアルミニウム電極には出力取り出し 用のタブ線を直接はんだ付けすることができない。このため、出力取り出し用の電極 として銀電極力 該銀電極とアルミニウム電極とが部分的に重なり合うようにシリコン 基板の裏面に形成されている（たとえば、特許文献 1、特許文献 2参照)。
[0004] このように太陽電池セルの基板の裏面では、高出力化のためのアルミニウム電極と 出力取り出し用の銀電極とが、部分的に重なり合うように形成されている。そして、こ のアルミニウム電極と銀電極とが重なった部分では、シリコン基板のシリコン、アルミ- ゥム電極のアルミニウム、銀電極の銀、の 3種類の金属が一部合金化している。
[0005] 特許文献 1：特開 2003— 273378号公報
特許文献 2：特開平 10— 335267号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0006] し力しながら、この重なり合った部分は、焼成時における急激な加熱および冷却に おいて各部材の熱膨張率の差に起因して発生すると思われる応力により、非常に脆 弱になっている。このため、焼成後、たとえばアルミニウム電極上に銀電極が重なつ ている場合には、この重なり合った部分において銀電極の角部が剥離する場合があ る。
[0007] また、太陽電池セルのコストを低減するためには、原価比率の高!、シリコン基板をよ り薄くする必要がある。し力しながら、単にシリコン基板の薄板ィ匕を図ると、薄板化した シリコン基板では、厚いシリコン基板の場合と比較して、シリコンとアルミニウムとの熱 収縮率の差に起因したシリコン基板の反りが大きくなる。
[0008] このようにシリコン基板の反りが大きく生じた場合には、焼成後の製造工程において 、シリコン基板の割れが発生して生産歩止まりが低下する、またはシリコン基板の割 れにより製造自体が不可能になる、等の問題がある。
[0009] これらに対する対応策として、たとえばアルミニウムペーストの材料を見直し、電極 材の熱収縮率を改善してシリコン基板の反りを抑制する方法が考えられる。しかしな がら、単にアルミニウムペーストの材料を変更しても、組み合わせによっては、今度は アルミニウムと銀との熱収縮率の差力 やはり銀電極の一部に剥離が生じる。
[0010] この場合においても、銀電極の剥離の程度が激しい場合には、太陽電池セルの積 み重ねによる該太陽電池セルの割れの発生や太陽電池セルの特性低下につながり 、生産歩留まりが低下する、という問題がある。
[0011] 本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、電極の剥離が効果的に防止され た太陽電池セルを得ることを目的とする。
課題を解決するための手段
[0012] 上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にカゝかる太陽電池セルは、 光電変換層と、光電変換層の一面側に形成される第一電極と、光電変換層の他面 側に形成される第二電極と、光電変換層の他面側に、光電変換層の面内方向にお いて、外縁部が第二電極と重なるとともにその角部を丸取り部として略四角形状に設 けられ、第二電極力も出力を取り出すための第三電極と、を備えることを特徴とする。 発明の効果
[0013] 本発明にかかる太陽電池セルは、光電変換層と、光電変換層の一面側に形成され る第一電極と、光電変換層の他面側に設けられる第二電極力 出力を取り出すため の第三電極と、を備えた太陽電池セルにおいて、第三電極をその外縁部が第二電 極と重なるとともにその角部を丸取り部として略四角形状に設けることにより、第三電 極の角部にお 、ても該第三電極と第二電極とを確実に接合することができるため、 第三電極の剥離を効果的に防止した太陽電池セルを実現することができる、という効 果を奏する。
[0014] また、本発明に力かる太陽電池セルは、太陽電池セルのコスト低減のためのシリコ ン基板の薄板ィ匕を図った場合でも従来のようにシリコン基板に多数の基板割れが発 生することが無ぐ十分対応することが可能であり、使用可能な材料の種類の選択の 自由度を大きくすることができる、という効果を奏する。
[0015] そして、本実施の形態に力かる太陽電池セルは第三電極の角部分を丸取り部とし ているため、第三電極の面積が小さくなり、電極材料の使用量を削減することができ る。これにより、本実施の形態に力かる太陽電池セルは、材料費の削減を図ることが でき、安価な太陽電池セルを実現することができる、という効果を奏する。
図面の簡単な説明
[0016] [図 1-1]図 1—1は、本発明の実施の形態 1にかかる太陽電池セルの概略構成を示す 断面図である。
[図 1-2]図 1—2は、本発明の実施の形態 1にかかる太陽電池セルの表面側（（受光 面側）の概略構成を示す平面図である。
[図 1-3]図 1—3は、本発明の実施の形態 1にかかる太陽電池セルの裏面側（受光面 に相対する面側）の概略構成を示す平面図である。
[図 1-4]図 1—4は、本発明の実施の形態 1にかかる太陽電池セルにおいてシリコン、 アルミニウム、銀、の 3種類の金属が一部合金化した合金部周辺を拡大して示す図 である。
[図 1-5]図 1—5は、本発明の実施の形態 1にかかる太陽電池セルの裏面に設けられ たアルミニウム電極と裏面銀電極とが部分的に重なった領域 Bおよび領域 Cの周辺 部を拡大して示す断面図である。
[図 2]図 2は、従来の太陽電池セルの裏面に設けられたアルミニウム電極と裏面銀電 極とが部分的に重なった領域 B'および領域 C'の周辺部を拡大して示す断面図であ る。
[図 3-1]図 3—1は、本発明の実施の形態 1にかかる太陽電池セルの製造方法を説明 する断面図である。
[図 3-2]図 3— 2は、本発明の実施の形態 1にかかる太陽電池セルの製造方法を説明 する断面図である。
[図 3-3]図 3— 3は、本発明の実施の形態 1にかかる太陽電池セルの製造方法を説明 する断面図である。
[図 3-4]図 3— 4は、本発明の実施の形態 1にかかる太陽電池セルの製造方法を説明 する断面図である。
[図 3-5]図 3— 5は、本発明の実施の形態 1にかかる太陽電池セルの製造方法を説明 する断面図である。
[図 3-6]図 3— 6は、本発明の実施の形態 1にかかる太陽電池セルの製造方法を説明 する断面図である。
[図 3-7]図 3— 7は、本発明の実施の形態 1にかかる太陽電池セルの製造において銀 ペーストの印刷に用いるスクリーンマスクの一例を示す平面図である。
[図 3-8]図 3— 8は、本発明の実施の形態 1にかかる太陽電池セルの製造において銀 ペーストの印刷に用いるスクリーンマスクの一例を示す断面図である。
[図 3-9]図 3— 9は、本発明の実施の形態 1にかかる太陽電池セルの製造方法を説明 する断面図である。
[図 3- 10]図 3— 10は、本発明の実施の形態 1にかかる太陽電池セルの製造方法を 説明する断面図である。
[図 4-1]図 4 1は、本発明の実施の形態 1を適用した具体的な太陽電池セルにおけ る裏面側（受光面に相対する面側）の寸法を説明するための平面図である。
[図 4-2]図 4 2は、本発明の実施の形態 1を適用した具体的な太陽電池セルにおけ る裏面銀電極の形状および寸法を説明するための平面図である。
[図 5-1]図 5—1は、本発明の実施の形態 2にかかる太陽電池セルの裏面側（受光面 に相対する面側）の概略構成を示す平面図である。 [図 5-2]図 5— 2は、本発明の実施の形態 2にかかる太陽電池セルにおいてシリコン、 アルミニウム、銀、の 3種類の金属が一部合金化した合金部周辺を拡大して示す図 である。
[図 5-3]図 5— 3は、本発明の実施の形態 2にかかる太陽電池セルの裏面に設けられ たアルミニウム電極と裏面銀電極とが部分的に重なった領域 Dおよび領域 Eの周辺 部を拡大して示す断面図である。
[図 6-1]図 6— 1は、本発明の実施の形態 2を適用した具体的な太陽電池セルにおけ る裏面側（受光面に相対する面側）の寸法を説明するための平面図である。
[図 6-2]図 6— 2は、本発明の実施の形態 2を適用した具体的な太陽電池セルにおけ る裏面銀電極の形状および寸法を説明するための平面図である。
符号の説明
10 半導体層部
11 シリコン基板
13 n型拡散層
13a n型拡散層
14 p層
15 反射防止膜
17 アルミニウム電極
17a アルミニウムペースト層
19 裏面銀電極
19a 銀ペースト層
21 表面銀電極
21a 銀ペースト層
23 合金部
25 メッシュ
27 乳剤
31 裏面銀電極
33 合金部 発明を実施するための最良の形態
[0018] 以下に、本発明に力かる太陽電池セルの実施の形態を図面に基づいて詳細に説 明する。なお、本発明は以下の記述により限定されるものではなぐ本発明の要旨を 逸脱しない範囲において適宜変更可能である。また、以下の図面においては、各図 面間の縮尺および各部材間の縮尺は理解の容易のため実際とは異なる場合がある
[0019] 実施の形態 1.
図 1—1〜図 1—3は、本発明の実施の形態 1にかかる太陽電池セルの概略構成を 示す図であり、図 1— 1は実施の形態 1にかかる太陽電池セルの概略構成を示す断 面図である。また、図 1—2は実施の形態 1にかかる太陽電池セルの表面側（受光面 側）の概略構成を示す平面図であり、図 1—3は実施の形態 1にかかる太陽電池セル の裏面側 (受光面に相対する面側）の概略構成を示す平面図である。なお、図 1 1 は図 1—3の線分 A— Aにおける断面図である。
[0020] 本実施の形態に力かる太陽電池セルは、図 1 1〜図 1 3に示すように、半導体 基板としての p型シリコン基板である p型層 11と、該 p型層 11の表面の導電型が反転 した n型拡散層 13と、高濃度不純物を含んだ p+層（BSF層： Back Surface Field) 14と 、力もなる光電変換層である半導体層部 10と、この半導体層部 10の受光面に設けら れて入射光の反射を防止する反射防止膜 15と、この半導体層部 10の受光面に略棒 状に設けられた受光面電極部である表面銀電極 21と、電力取り出しと入射光の反射 を目的として半導体層部 10の裏面のほぼ全面に設けられた裏面電極部であるアルミ -ゥム電極 17と、このアルミニウム電極 17から電力を取り出すための取り出し電極部 である裏面銀電極 19と、を備えて構成されている。
[0021] このように構成された本実施の形態に力かる太陽電池セルでは、太陽光が太陽電 池セルの受光面側 (反射防止膜 15側）力も照射されて、内部の pn接合面 (p型層 11 と n型拡散層 13との接合面）に到達すると、この pn接合面において合体していたホー ルと電子が分離する。分離した電子は n型拡散層 13に向かって移動する。一方、分 離したホールは P+層 14に向力つて移動する。これにより、 n型拡散層 13と p+層 14との 間に、 p+層 14の電位が高くなるようにして電位差が発生する。その結果、 n型拡散層 13に接続した表面銀電極 21がプラス極、 n型拡散層 13に接続したアルミニウム電極 17がマイナス極となって、外部回路（図示せず）に電流が流れる。
[0022] つぎに、本実施の形態に力かる太陽電池セルの特徴について説明する。図 1—3 および図 1—4に示すように本実施の形態に力かる太陽電池セルでは、 p+層 14上に おいてアルミニウム電極 17と裏面銀電極 19とが部分的に重なっている。図 1—4は 図 1 3の平面図における裏面銀電極 19周辺を拡大して示す図であり、太陽電池セ ルの裏面に設けられたアルミニウム電極 17と裏面銀電極 19とが部分的に重なった部 分を拡大して示す図である。また、図 1—5は図 1—1の断面図おける裏面銀電極 19 周辺を拡大して示す図であり、太陽電池セルの裏面に設けられたアルミニウム電極 1 7と裏面銀電極 19とが部分的に重なった領域 Bおよび領域 Cの周辺部を拡大して示 す断面図である。
[0023] このアルミニウム電極 17と裏面銀電極 19とが部分的に重なっている領域 Bおよび 領域 Cでは、シリコン基板の p+層 14のシリコン、アルミニウム電極 17のアルミニウム、 裏面銀電極 19の銀、の 3種類の金属が一部合金化して図 1—4および図 1—5に示 すように合金部 23を形成している。なお、図 1—1および図 1—5においては領域 Bお よび領域 Cについて各金属（シリコン、アルミニウム、銀)の境界が明確となっているが 、当然、この部分は一部合金化されているため、実際には、不明瞭となっている。
[0024] ここで、本実施の形態に力かる太陽電池セルでは、図 1—3および図 1—4に示すよ うに裏面銀電極 19がシリコン基板の面内方向にぉ 、て略略四角形 (長方形)を呈す る。そして、裏面銀電極 19は略略四角形 (長方形)の角部において曲線形状を呈す る。詳細には、裏面銀電極 19は略略四角形 (長方形)の角部が丸取り部とされている
[0025] これにより、本実施の形態に力かる太陽電池セルでは、図 1—5に示すようにアルミ -ゥム電極 17と裏面銀電極 19とが部分的に重なった領域 Bおよび領域 Cにおいて 合金部 23が確実に形成され、裏面銀電極 19の端部においても裏面銀電極 19とァ ルミ-ゥム電極 17とが確実に接合されている。
[0026] 従来の太陽電池セルにおいては、裏面銀電極 19の形状はシリコン基板の面内方 向において略略四角形 (長方形)を呈し、その略略四角形 (長方形)の角部は、略直 角とされている。そして、従来の太陽電池セルにおいても本実施の形態に力かる太 陽電池セルと同様に、図 2に示すようにアルミニウム電極 17と裏面銀電極 19とが部 分的に重なった領域 B'および領域 C'を有する。
[0027] このような太陽電池セルにおいては、この重なり合った部分は、製造途中の焼成時 における急激な加熱工程および冷却工程で発生する、各部材の熱膨張率の差に起 因して発生すると思われる応力により、非常に脆弱になっている。このため、焼成後、 このアルミニウム電極 17と裏面銀電極 19とが部分的に重なった領域 B'および領域 Cにおいては、図 2の領域 C'に示すように裏面銀電極 19の角部において裏面銀電 極 19がアルミニウム電極 17から剥離する場合がある。そして、この応力は裏面銀電 極 19の鋭敏な角部に集中しやすい。すなわち、この応力の集中により裏面銀電極 1 9の鋭敏な角部では合金部 23が正常に形成されず、裏面銀電極 19の剥離がその直 角角部から生じる傾向にある。
[0028] そこで、本実施の形態に力かる太陽電池セルにおいては、裏面銀電極 19の角部 に応力が集中しな 、ように裏面銀電極 19の鋭敏な角部を無くすべく角部を丸取り部 としている。これにより、本実施の形態に力かる太陽電池セルにおいては、裏面銀電 極 19の角部に集中する応力を緩和することができ、図 1—5に示すようにアルミ-ゥ ム電極 17と裏面銀電極 19とが部分的に重なった領域 Bおよび領域 Cにおいて合金 部 23が確実に形成され、アルミニウム電極 17および裏面銀電極 19間の接合力、ァ ルミ-ゥム電極 17および裏面銀電極 19の基板接合力が向上する。したがって、本実 施の形態に力かる太陽電池セルによれば、裏面銀電極 19の角部にお 、ても裏面銀 電極 19とアルミニウム電極 17とを確実に接合して裏面銀電極 19の剥離を効果的に 防止した太陽電池セルを実現することができる、 、う効果を奏する。
[0029] なお、丸取り寸法 Rが合金部 23の寸法より大きい場合には、アルミニウム電極 17と 裏面銀電極 19との合金部を一部形成することができず、裏面銀電極 19としては不適 当である。したがって、図 1—4に示すように、合金部 23の寸法を決定する、アルミ- ゥム電極 17と裏面銀電極 19とが裏面銀電極 19の長辺方向において重なる部分の 寸法 Ll、 L3、およびアルミニウム電極 17と裏面銀電極 19とが裏面銀電極 19の短辺 方向において重なる部分の寸法 L5、 L7の値は、合金部 23を確実に形成できるよう に決定する必要がある。さらに付けカ卩えると、アルミニウム電極 17と裏面銀電極 19と は、後述するようにスクリーン印刷により形成する力 アルミニウムペーストおよび銀ぺ 一ストの印刷時の位置ずれも考慮に入れて上記寸法は決めるべきである。
[0030] また、従来の太陽電池セルにおいて、太陽電池セルのコスト低減のためにシリコン 基板の薄板ィ匕を図った場合には、厚いシリコン基板を用いた場合と比較して、シリコ ンとアルミニウムとの熱収縮率の差に起因したシリコン基板の反りが大きくなる。そして 、シリコン基板の反りが大きく生じた場合には、焼成後の製造工程において、シリコン 基板の割れが発生して生産歩止まりが低下する、またはシリコン基板の割れにより製 造自体が不可能になる、等の問題が発生する。
[0031] これらに対する対応策として、アルミニウム電極の材料を変更して電極材の熱収縮 率を改善してシリコン基板の反りを抑制する場合にぉ 、ても、材料の組み合わせによ つてはアルミニウムと銀との熱収縮率の差力 裏面銀電極の一部に剥離が生じる。そ して、裏面銀電極の剥離の程度が激しい場合には、太陽電池セルの積み重ねによる 該太陽電池セルの割れの発生や太陽電池セルの特性低下につながり、生産歩留ま りが低下する、という問題を引き起こす。
[0032] し力しながら、本実施の形態に力かる太陽電池セルにおいては、上述したようにシリ コン基板の裏面に形成されるアルミニウム電極 17および裏面銀電極 19間の接合力 、アルミニウム電極 17および裏面銀電極 19のシリコン基板との接合力を向上させ、 裏面銀電極 19の剥離またはアルミニウム電極 17の剥離を効果的に防止することが できる。これにより、アルミニウム電極 17と裏面銀電極 19との間の接合、アルミニウム 電極 17および裏面銀電極 19の基板との接合を確実なものとすることができる。
[0033] したがって、本実施の形態に力かる太陽電池セルによれば、太陽電池セルのコスト 低減のためのシリコン基板の薄板ィ匕を図った場合でも従来のようにシリコン基板に多 数の基板割れが発生することが無ぐ十分対応することが可能であり、また、使用可 能な銀ペーストの種類の選択の自由度を大きくすることができる、という効果を奏する
[0034] さらに、本実施の形態に力かる太陽電池セルにおいては、従来の太陽電池セルに ぉ 、ては裏面銀電極が存在するはずの鋭角な角部分を丸取り部として 、るため、裏 面銀電極 19の面積が小さくなり、裏面銀電極 19に用いられる銀ペーストの量が削減 されている。したがって本実施の形態に力かる太陽電池セルによれば、材料費の削 減を図ることができ、安価な太陽電池セルを実現することができる、という効果も奏す る。銀ペーストの具体的な削減効果については後述する。
[0035] つぎに、上記のように構成された本実施の形態に力かる太陽電池セルの製造方法 について説明する。本実施の形態に力かる太陽電池セルを製造するには、まず、図 3— 1に示すように、たとえば引き上げ法により製造される p型の単結晶シリコンインゴ ット、または铸造法により製造される多結晶シリコンインゴットから p型のシリコン基板 1 1 'をスライスする。そして、たとえば数 wt%〜20wt%程度の苛性ソーダや炭酸苛性 ソーダで 10 m〜20 m程度の厚みだけエッチング除去し、スライスした際に発生 するシリコン表面のダメージ層や汚染を取り除く。
[0036] さらに、必要に応じて、塩酸と過酸化水素との混合溶液で洗浄し、基板表面に付着 した鉄等の重金属類を除去する。その後、同様のアルカリ低濃度液に IPA (イソプロ ピルアルコール）を添カ卩した溶液で異方性エッチングを行な ヽ、たとえばシリコン（11 1)面が出るようにテクスチャーを形成する。
[0037] っ 、で、 pn接合を形成するために n型拡散層 13aを形成する。この n型拡散層 13a の形成工程では、たとえばオシキ塩化リン（POC1 )を使用し、 800°C〜900°Cの窒
3
素、酸素の混合ガス雰囲気中で拡散処理を施し、図 3— 2に示すようにリンを熱的に 拡散させて導電型を反転させた n型拡散層 13aをシリコン基板 11 'の全面に形成す る。なお、この11型拡散層13&のシート抵抗はたとぇば数十（30〜80〜07ロ程度で あり、 n型拡散層 13aの深さはたとえば 0. 3 μ m〜0. 5 μ m程度である。
[0038] つぎに、また、受光面側の n型拡散層 13aを保護するため、高分子レジストペースト をスクリーン印刷法で印刷'乾燥させてレジストを形成する。そして、たとえば 20wt% 水酸化カリウム溶液中へ数分間浸漬してシリコン基板 11 'の裏面や側面に形成され た n型拡散層 13aを除去する。その後、レジストを有機溶剤で除去して、図 3— 3に示 すように n型拡散層 13が表面 (受光面)全面に形成されたシリコン基板 11 'を得る。
[0039] ついで、図 3—4に示すようにシリコン酸ィ匕膜、シリコン窒化膜や酸ィ匕チタン膜など の反射防止膜 15を n型拡散層 13面に一様な厚みで形成する。反射防止膜 15は、た とえば、シリコン酸ィ匕膜の場合にはプラズマ CVD法で SiHガスおよび NHガスを原
4 3 材料として、 300°C以上の加熱温度で、減圧下で成膜形成する。屈折率はたとえば 2 . 0〜2. 2程度であり、反射防止膜 15の最適な膜厚は 70ηπ！〜 90nm程度である。
[0040] つぎに、スクリーン印刷法を用いて、シリコン基板 11 'の裏面 (受光面に相対する面 )の全面に、図 3— 5に示すようにガラスを含むアルミニウムペーストを印刷 ·乾燥し、 シリコン基板 11，の裏面全面にアルミニウムペースト層 17aを形成する。このアルミ- ゥムペースト層 17aにおいては、裏面銀電極 19の形成部位に対応して開口が設けら れている。アルミニウムペーストの塗布厚は、スクリーンマスクを形成する線径や、乳 剤厚などで調整可能である。
[0041] ついで、スクリーン印刷法を用いて、アルミニウム電極 17が形成されたシリコン基板 11 'の裏面 (受光面に相対する面）に図 3— 6に示すように裏面銀電極 19用銀ぺー ストを印刷'乾燥し、銀ペースト層 19aを形成する。このとき、銀ペースト層 19aの形状 は、図 1—3に示すように角部が丸取り部とされた略四角形 (長方形）とする。ここで、 銀ペーストの印刷は、たとえば図 3— 7におよび図 3— 8に示すようにメッシュ 25に対 して乳剤 27によりパターン形成したスクリーンマスクを用いて行うことができる。
[0042] さらに、スクリーン印刷法を用いて、反射防止膜 15が形成されたシリコン基板 11 'の 表面 (受光面）に表面銀電極 21用の銀ペースト印刷'乾燥し、図 3— 9に示すように 銀ペースト層 21aを形成する。銀ペーストの塗布厚も、スクリーンマスクを形成するメッ シュの線径、乳剤厚などにより調整可能である。
[0043] つぎに、電極形成のための焼成工程で、表裏電極用ペースト層を同時に 600°C〜 900°Cで数分間〜十数分焼成する。シリコン基板 11 'の表面 (受光面)側では、銀べ 一スト層が焼成されて図 3— 10に示すように表面銀電極 21となるが、反射防止膜 15 が溶融して 、る間に銀ペースト中に含まれて 、るガラス材料で銀材料がシリコン基板 11 'のシリコンと接触し、再凝固する。これにより、表面銀電極 21とシリコンの導通が 確保される。このようなプロセスは一般にフアイヤースルー法と呼ばれて 、る。
[0044] 一方、シリコン基板 11，の裏面 (受光面に相対する面)側では、アルミニウムペースト 層が焼成されて図 3— 10に示すようにアルミニウム電極 17となり、銀ペースト層が焼 成されて図 3— 10に示すように裏面銀電極 19となる。ここで、アルミニウムペーストの アルミニウムがシリコン基板 11，のシリコンと反応してアルミニウム電極 17の直下に p+ 層 14を形成する。この層は、一般に BSF (Back Surface Field)層と呼ばれ、太陽電 池のエネルギー変換効率の向上に寄与するものである。そして、シリコン基板 11 'の うち、 n型拡散層 13と p+層 14とに挟まれた領域力 ¾型層 11となる。
[0045] また、銀ペーストは、シリコン基板 11，と直接接する箇所では、直接シリコン基板 11 ，のシリコンと反応し、また、アルミニウムペーストと接触する箇所では、シリコン基板 1 1，のシリコン、アルミニウムペースト（アルミニウム電極 17)のアルミニウム、裏面銀電 極 19の銀の 3種の金属力 一部、合金を形成する。以上の工程により、太陽電池セ ル製造プロセスによりセルは、完成する。なお、セル作製工程後のモジュール作製ェ 程では、この銀電極 3上に出力を外部へ取り出すための銅製のタブ線が配置される
[0046] なお、上述した太陽電池セルは裏面銀電極の形状の変更だけで実現することが可 能であり、既存の設備を変更することなぐ裏面銀電極用の銀ペーストのスクリーン印 刷時のマスク形状の変更だけで実現することができる。
[0047] つぎに、裏面銀電極の削減面積と銀ペーストの削減量について具体的な例を挙げ て説明する。ここでは図 4—1および図 4— 2に示すように、隣り合う裏面銀電極 19が 以下の条件で縦方向に 2列に配列された太陽電池セルを構成した場合を例に説明 する。
[0048] ·裏面銀電極 19の長辺長さ Ll = 9. 8mm
•裏面銀電極 19の短辺長さ L5 = 7. 8mm
•裏面銀電極列間の距離 L9 = 75mm
•裏面銀電極列における両端の裏面銀電極 19間の距離 L 11 = 135mm
•裏面銀電極列において隣り合う裏面銀電極 19間の距離 L13 = 22. 5mm
[0049] 上記のような寸法の太陽電池セルにおいて、裏面銀電極 19の丸取り部の曲率半 径 Rを 1. Omm〜3. Ommまで 0. 5mm刻みで変化させたときの裏面銀電極 19の削 減面積と銀ペースト削減率を表 1に示す。
[0050] [表 1] R(mm) 裏銀電極削減面積 (mm2) 銀ペースト削減率 (%)
3.0 7.7 10.1
2.5 5.4 7.0
2.0 3.4 4.5
1 .5 1.9 2.5
1.0 0.9 1 .1
[0051] 表 1〖こ示すよう〖こ、裏面銀電極 19の丸取り部の曲率半径 Rを 1. Omm力ら 3. Omm まで大きくするにつれて裏面銀電極 19の削減面積 (mm2)は 0. 9mm2から 7. 7mm2 まで増加している。そして、銀ペースト削減率 (％)、すなわち銀ペーストの削減効果 は、 1. 1%から 10. 1%まで増加している。これにより、本発明を適用することで裏面 銀電極 19用の銀ペースト量を削減することができ、本実施の形態に力かる太陽電池 セルにぉ ヽては材料費の削減を図ることができ、安価な太陽電池セルを実現するこ とができる、といえる。
[0052] 実施の形態 2.
実施の形態 2では、本発明にかかる太陽電池セルの他の形態について説明する。 実施の形態 2にかかる太陽電池セルの基本的な構成は上述した実施の形態 1にか 力る太陽電池セルと同様である。したがって、以下では実施の形態 2にかかる太陽電 池セルが実施の形態 1にかかる太陽電池セルと異なる点について説明する。以下の 図面においては、実施の形態 1にかかる太陽電池セルと同様の部材については実 施の形態 1と同じ符号を付してある。
[0053] 図 5—1〜図 5— 3は、本発明の実施の形態 2にかかる太陽電池セルの概略構成を 示す図である。図 5— 1は図 1—3に対応する図であり、実施の形態 2にかかる太陽電 池セルの裏面側 (受光面に相対する面側）の概略構成を示す平面図である。また、 図 5— 2は図 1 4に対応する図であり、図 5— 1の平面図における裏面銀電極 31周 辺を拡大して示す図であり、太陽電池セルの裏面に設けられたアルミニウム電極 17 と裏面銀電極 31とが部分的に重なった部分を拡大して示す図である。
[0054] そして、図 5— 3は図 1—5に対応する図であり、裏面銀電極 31周辺を拡大して示 す図であり、太陽電池セルの裏面に設けられたアルミニウム電極 17と裏面銀電極 31 とが部分的に重なった領域 Dおよび領域 Eの周辺部を拡大して示す断面図である。 なお、実施の形態 1にかかる太陽電池セルの断面構造および太陽電池セルの受光 面側（表面側）の概略構成は実施の形態 1の場合と同様であるため、図 1 1および 図 1—2を参照することとする。
[0055] ここで、本実施の形態における裏面銀電極 31は実施の形態 1における裏面銀電極 19に対応するものであり、図 5— 1および図 5— 2に示すように角部が丸取り部ではな く面取り部とされている点が実施の形態 1の場合と異なる。
[0056] ここで、本実施の形態に力かる太陽電池セルでは、図 5— 1および図 5— 2に示すよ うに裏面銀電極 31がシリコン基板の面内方向にぉ 、て略略四角形 (長方形)を呈す る。そして、裏面銀電極 31は略略四角形 (長方形)の角部が面取り部とされている。
[0057] そして、裏面銀電極の角部の形状が実施の形態 1の場合とは異なるが、アルミ-ゥ ム電極 17と裏面銀電極 31とが部分的に重なっている領域 Dおよび領域 Eでは、シリ コン基板の P+層 14のシリコン、アルミニウム電極 17のアルミニウム、裏面銀電極 31の 銀、の 3種類の金属が一部合金化して図 5— 2および図 5— 3に示すように合金部 33 を形成している。なお、図 5— 3においては領域 Dおよび領域 Eについて各金属（シリ コン、アルミニウム、銀)の境界が明確となっている力 当然、この部分は一部合金化 されているため、実際には、不明瞭となっている。
[0058] これにより、本実施の形態に力かる太陽電池セルでは、図 5— 3に示すようにアルミ -ゥム電極 17と裏面銀電極 31とが部分的に重なった領域 Dおよび領域 Eにおいて 合金部 33が確実に形成され、裏面銀電極 31の端部にお 、ても裏面銀電極 31とァ ルミ-ゥム電極 17とが確実に接合されている。
[0059] 本実施の形態に力かる太陽電池セルにおいては、裏面銀電極 31の角部に応力が 集中しな 、ように裏面銀電極 31の鋭敏な角部を無くすべく角部を面取り部として!/、る 。これにより、本実施の形態に力かる太陽電池セルにおいては、裏面銀電極 31の角 部に集中する応力を緩和することができ、図 5— 3に示すようにアルミニウム電極 17と 裏面銀電極 31とが部分的に重なった領域 Dおよび領域 Eにおいて合金部 33が確実 に形成され、アルミニウム電極 17および裏面銀電極 31間の接合力、アルミニウム電 極 17および裏面銀電極 31の基板接合力が向上する。したがって、本実施の形態に 力かる太陽電池セルによれば、裏面銀電極 19の角部においても裏面銀電極 19とァ ルミ-ゥム電極 17とを確実に接合して裏面銀電極 19の剥離を効果的に防止した太 陽電池セルを実現することができる、という効果を奏する。
[0060] なお、面取り寸法 Cが合金部 33の寸法より大きい場合には、アルミニウム電極 17と 裏面銀電極 31との合金部を一部形成することができず、裏面銀電極 31としては不適 当である。したがって、図 5— 2に示すように、合金部 33の寸法を決定する、アルミ- ゥム電極 17と裏面銀電極 31とが裏面銀電極 31の長辺方向にお 、て重なる部分の 寸法 L21、 L23、およびアルミニウム電極 17と裏面銀電極 31とが裏面銀電極 31の 短辺方向において重なる部分の寸法 L25、 L27の値は、合金部 33を確実に形成で きるように決定する必要がある。さらに付けカ卩えると、アルミニウム電極 17と裏面銀電 極 31とは、後述するようにスクリーン印刷により形成する力 アルミニウムペーストおよ び銀ペーストの印刷時の位置ずれも考慮に入れて上記寸法は決めるべきである。
[0061] また、本実施の形態に力かる太陽電池セルにおいても上述したようにアルミニウム 電極 17と裏面銀電極 31との間の接合、アルミニウム電極 17および裏面銀電極 31の 基板との接合を確実なものとすることができる。したがって、本実施の形態に力かる太 陽電池セルにおいても、太陽電池セルのコスト低減のためのシリコン基板の薄板化を 図った場合でも従来のようにシリコン基板に多数の基板割れが発生することが無ぐ 十分対応することが可能であり、また、使用可能な銀ペーストの種類の選択の自由度 を大きくすることができる、という効果を奏する。
[0062] さらに、本実施の形態に力かる太陽電池セルにおいても、従来の太陽電池セルに ぉ 、ては裏面銀電極が存在するはずの鋭角な角部分を面取り部として 、るため、裏 面銀電極の面積が小さくなり、裏面銀電極 31に用いられる銀ペーストの量が削減さ れている。したがって、本実施の形態に力かる太陽電池セルにおいても材料費の削 減を図ることができ、安価な太陽電池セルを実現することができる、という効果を奏す る。
[0063] なお、本実施の形態に力かる太陽電池セルは、銀ペースト層をスクリーン印刷する 際に図 5— 1に示すように角部が面取り部とされた略四角形 (長方形)とすること以外 は実施の形態 1の場合と同様の工程で作製することができる。そして、本実施の形態 にかかる太陽電池セルも、裏面銀電極の形状の変更だけで実現することが可能であ り、既存の設備を変更することなぐ裏面銀電極用の銀ペーストのスクリーン印刷時の マスク形状の変更だけで実現することができる。
[0064] つぎに、裏面銀電極の削減面積と銀ペーストの削減量について具体的な例を挙げ て説明する。ここでは図 6—1および図 6— 2に示すように、隣り合う裏面銀電極 31が 以下の条件で縦方向に 2列に配列された太陽電池セルを構成した場合を例に説明 する。
[0065] ·裏面銀電極 31の長辺長さ L21 = 9. 8mm
•裏面銀電極 31の短辺長さ L25 = 7. 8mm
'裏面銀電極列間の距離 L9 = 75mm
'裏面銀電極列における両端の裏面銀電極 31間の距離 Ll l = 135mm
'裏面銀電極列において隣り合う裏面銀電極 31間の距離 L13 = 22. 5mm
[0066] 上記のような寸法の太陽電池セルにおいて、裏面銀電極 31の面取り部の面取り寸 法 Cを 1. Omn！〜 3. Ommまで 0. 5mm刻みで変化させたときの裏面銀電極 31の削 減面積と銀ペースト削減率を表 2に示す。
[0067] [表 2]
表 2
Figure imgf000017_0001
表 2に示すように、裏面銀電極 31の面取り部の面取り寸法 Cを 1. Omm力 3. Om mまで大きくするにつれて裏面銀電極 31の削減面積 (mm2)は 2. Omm2から 18. 0 mm2まで増加している。そして、銀ペースト削減率（％)、すなわち銀ペーストの削減 効果は、 2. 6%から 23. 5%まで増加している。これにより、本発明を適用することで 裏面銀電極 31用の銀ペースト量を削減することができ、本実施の形態に力かる太陽 電池セルにぉ 、ては材料費の削減を図ることができ、安価な太陽電池セルを実現す ることができる、と!/、える。
[0069] なお、実施の形態 1および実施の形態 2のいずれの場合も、より多くの銀ペーストの 削減効果を得るためには、曲率半径または面取り寸法を大きく取る必要があるが、大 きくとりすぎるとアルミニウムと銀との合金部を形成することができなくなる。実際の曲 率半径または面取り寸法の選定に当たっては、アルミニウム電極および銀電極用の ペーストの印刷時の位置ずれも考慮に入れて、確実に合金部が形成できるように曲 率半径および面取り寸法を決める必要がある。
[0070] また、上記の実施の形態 1および実施の形態 2にかかる太陽電池セルは本発明の 実施の形態の一例であり、本発明は上記の記述により限定されるものではなく本発 明の要旨を逸脱しな 、範囲にぉ 、て適宜変更可能である。
産業上の利用可能性
[0071] 以上のように、本発明に力かる太陽電池セルは、アルミニウム電極と出力取り出し 用の銀電極とが部分的に重なり合う構造の太陽電池セルに有用である。

Claims

請求の範囲
[1] 光電変換層と、
前記光電変換層の一面側に設けられた第一電極と、
前記光電変換層の他面側に設けられた第二電極と、
前記光電変換層の他面側に、前記光電変換層の面内方向において、外縁部が前 記第二電極と重なるとともにその角部を丸取り部として略四角形状に設けられ、前記 第二電極から出力を取り出すための第三電極と、
を備えることを特徴とする太陽電池セル。
[2] 前記第二電極が、アルミニウム電極であり、
前記第三電極が、銀電極であること、
を特徴とする請求項 1に記載の太陽電池セル。
[3] 光電変換層と、
前記光電変換層の一面側に設けられた第一電極と、
前記光電変換層の他面側に設けられた第二電極と、
前記光電変換層の他面側に、前記光電変換層の面内方向において、外縁部が前 記第二電極と重なるとともにその角部を面取り部として略四角形状に設けられ、前記 第二電極から出力を取り出すための第三電極と、
を備えることを特徴とする太陽電池セル。
[4] 前記第二電極が、アルミニウム電極であり、
前記第三電極が、銀電極であること、
を特徴とする請求項 3に記載の太陽電池セル。
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