WO2020090612A1 - 太陽電池および太陽電池の製造方法 - Google Patents

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WO2020090612A1
WO2020090612A1 PCT/JP2019/041674 JP2019041674W WO2020090612A1 WO 2020090612 A1 WO2020090612 A1 WO 2020090612A1 JP 2019041674 W JP2019041674 W JP 2019041674W WO 2020090612 A1 WO2020090612 A1 WO 2020090612A1
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insulating
solar cell
soldered
insulating film
ribbon
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PCT/JP2019/041674
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浩一 上迫
傑也 新井
ミエ子 菅原
小林　賢一
秀利 小宮
正五 松井
潤 錦織
尚久 森
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アートビーム有限会社
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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
    • H01L31/02—Details
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    • H01L31/022408—Electrodes for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
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    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Definitions

  • an area for generating high electron concentration when irradiated with light or the like is formed on a substrate, an insulating film transmitting light or the like is formed on the area, and electrons are taken out from the area on the insulating film.
  • the vanadate glass which is a conductive glass, applied by the present inventors is used for the bus bar electrode to reduce the resistance value between the connection between the finger electrode and the ribbon (lead wire) taken out to the outside, and the bus bar.
  • There is a technique for reducing the loss of electrons collected in the electrode Japanese Patent Application Nos. 2016-015873 and 2015-180720.
  • the present inventors focused on the fact that the upper portions of the finger electrodes were exposed on the insulating film, and provided the insulating glass having openings in the exposed finger electrodes with strong adhesion.
  • the inventors have found a configuration in which a series resistance component is reduced and a parallel resistance component in which electrons leak from the external terminal to the inside is increased by directly forming and connecting a ribbon ribbon, which is an external terminal, from above.
  • the direct resistance component between the finger electrode and the external terminal is made small, and the parallel resistance component between the external terminal and the inside of the substrate is made large, while the conventional bus bar electrode material such as silver or conductive glass is used.
  • Insulating glass which is an inexpensive material, is used instead of the expensive material to form a fixed bar with an opening, and the external terminal is firmly fixed directly on it, resulting in high efficiency, low leakage current, simple structure, and It made it possible to manufacture inexpensive solar cells.
  • the inventors of the present invention form a region that generates a high electron concentration when light is irradiated onto the substrate, form an insulating film that transmits light and the like on the region, and form the region on the insulating film.
  • a finger electrode that is an extraction port for taking out an electron from the electron electrode is formed and the electron is taken out to the outside through the finger electrode
  • a finger electrode containing silver and lead is formed on the insulating film
  • the finger electrode portion or Insulating film that is the film under the finger electrode due to the action of silver and lead contained in the finger electrode at the time of baking after forming an insulating fixed bar on the insulating film with an opening with an allowance
  • an insulating fixed bar or a glass material contained in the fixed bar is formed. And so as to form a firmly fixed and soldering good insulation of the fixed bar in the insulating film by.
  • the part with a margin is defined as the opening, and the part with a predetermined width, which is less affected by an error in forming the finger electrode and the insulating fixing bar, is defined as the opening.
  • the opening is equal to or slightly narrower than the contact part of the tip of the ultrasonic soldering iron when ultrasonically soldering the external terminal onto the finger electrode and the insulating fixing bar.
  • the contact portion of the tip does not directly touch the insulating film.
  • the firing is performed at the temperature of firing the finger electrodes and the temperature of forming the insulating fixed bar, the former being equal to or higher than the latter, and the former temperature.
  • firing is set to be 1 second to 60 seconds.
  • one or more of phosphate glass and bismuth glass are used as the insulating fixed bar or the insulating glass material contained in the fixed bar.
  • solder material for soldering the external terminals to the finger electrodes and the insulating fixed bar is made to contain at least one of tin, tin oxide, zinc, and zinc oxide.
  • solder material one or more of copper, silver, aluminum, bismuth, indium and antimony are added as an additive as needed.
  • ultrasonic waves are used to solder the external terminals to the finger electrodes and the insulating fixed bar.
  • the external terminals are strip-shaped ribbons.
  • aluminum or partially perforated aluminum is formed on the entire surface of the backside opposite to the front side where the above-mentioned region of the substrate, the insulating film, the finger electrodes, and the insulating fixing bar are provided, and the external terminals on the backside are soldered It is designed to be attached or ultrasonic soldered.
  • the external terminals on the back side correspond to the same positions as the insulative fixing bar on the front side. I am trying to attach it. Also, without forming an insulating fixing bar on the insulating film, solder or pre-soldered lead-out wires are directly soldered to the finger electrode and the insulating film corresponding to the finger electrode and the portion where the fixing bar is not formed. Then, the bus bar electrode is formed, or the bus bar electrode is formed and the lead wire is soldered. The soldering is done by ultrasonic soldering.
  • the present invention has a configuration in which the upper portions of the finger electrodes are exposed on the oxide film, and the insulating glass having openings at the finger electrode portions is formed with strong adhesion, If a strip ribbon, which is an external terminal, is directly connected from above, the series resistance component becomes small, and the parallel resistance component in which electrons leak from the external terminal to the inside becomes large, resulting in a highly efficient solar cell.
  • insulating fixing bar, and ribbon are soldered (such as ultrasonic soldering), they are insulating. Since the fixing bar has good solder adhesion, there is an effect that the bondability between the finger electrode or the oxide film and the ribbon is stably extended.
  • 1 to 3 show configuration diagrams of an embodiment of the present invention.
  • the nitride film 3 is an insulating film formed on the substrate (wafer) 1.
  • the finger electrode 5 is formed by printing a paste of silver or lead (lead glass) on the nitride film 3 and sintering the paste to break through the nitride film 3 by a known firing to form a space between the high density electron region. An electrically conductive path is formed so that electrons can be extracted to the outside (described later).
  • the fixing bar 6 is an insulative fixing bar provided in the present invention.
  • the finger bar 5 is used as an opening to firmly fix it to the nitride film 3 and to solder an external terminal (strip-shaped ribbon) well. And the leakage of electrons taken out from the finger electrode 5 to the substrate (nitride film 3 and the like) (that is, the parallel resistance component is reduced) (described later).
  • the fixed bar area 61 is an area for forming the insulating fixed bar 6 (described later).
  • FIG. 1 shows an example of a schematic view in which a finger electrode 5 and an insulating fixing bar 6 are partially enlarged from the upper side of the wafer.
  • FIG. 1 the rectangular substrate (silicon substrate, wafer) shown in the figure was used for the experiment.
  • the size of the rectangle used here was 48 mm (numerical values are one example).
  • the finger electrodes 5 are provided in the lateral direction at a predetermined interval, and are sintered to form an electrically conductive path with the high-concentration electron region by firing. It is the one (described later).
  • the fixed bar area 61 is an insulating fixed bar area 61, and is an area for forming an insulating fixed bar 6 described later with a predetermined width in a direction perpendicular to the finger electrodes 5 as shown by a dotted line in the figure.
  • FIG. 2 shows an example of a partially enlarged schematic view of the finger electrode 5 and the insulating fixing bar 6 from the upper side of the wafer.
  • the insulating fixing bar 6 is formed in the insulating fixing bar region 61 of FIG. 1, and here, as shown in the drawing, a strip-shaped portion having the finger electrode 5 as an opening is formed. A plurality of are provided. Here, for example, as shown in the figure, a plurality of electrodes having a width of 2.0 mm and a length of 1.2 mm and a distance from the finger electrodes 5 of about 0.5 mm are provided.
  • the insulating fixing bar 6 is formed by screen printing, and thereafter, sintering is performed to firmly fix the insulating fixing bar 6 to the nitride film 3 and to make good soldering (described later).
  • FIG. 3 shows an example of a schematic sectional view in which the finger electrodes 5 and the insulating fixing bar 6 are partially enlarged from the side surface of the wafer.
  • the finger electrode 5 is screen-printed and sintered, and penetrates through the lower nitride film 3 by firing to form an electrically conductive path with the lower high-concentration electron region.
  • a protrusion of about 20 ⁇ m is formed as an upper part (head) in the upward direction (described later).
  • the insulative fixing bar 6 is adopted in the present invention, and is insulative glass or insulative paste containing insulative glass is screen-printed and melted by simultaneous heating when the finger electrodes 5 are sintered. It is firmly fixed to the nitride film 3 and is formed in a state where the surface is easily soldered (described later). It is desirable that the insulating fixed bar 6 be electrically highly insulative (that is, the parallel resistance component be large), because electrons flowing through the ribbon do not leak to the substrate or the like. As shown, the insulating fixing bar 6 is formed to have a height (here, about 20 ⁇ m or less) lower than the height (here, about 20 ⁇ m) of the upper portion (head) of the finger electrode 5.
  • the concentration of the insulating glass or the insulating paste containing the insulating glass during screen printing is desirable to adjust the concentration of the insulating glass or the insulating paste containing the insulating glass during screen printing.
  • the ribbon 7 is soldered (preferably ultrasonic soldering)
  • the ribbon 7 is completely soldered so as to cover the upper part (head) of the finger electrode 5 to reduce the contact resistance (series resistance component). It is possible to increase the small size and the mechanical strength (so that the ribbon 7 is not peeled off even when pulled).
  • the lower limit is that the solder sloped part shown in Fig. 3 is not too steep, and it is within the screen printing overlay accuracy so that the solder material does not cut (determined by experiment).
  • the upper limit of the width between the finger electrode 5 and the insulating fixed bar 6 is the ribbon width (width of the fixed bar 6).
  • the lower limit is about 0.8 which is the upper limit.
  • ultrasonic soldering should be about 2W. If it is too large, it damages the N + emitter (high-concentration electron region). If it is small, solder adhesion cannot be obtained (the solder adhesion is specified to be 0.2 N or more, and in the present invention, 0.5 N or more). Therefore, the optimum W number is determined by an experiment (ultrasonic soldering iron (tip) (Length, width, etc.) will be determined by experiment).
  • the requirement for soldering the insulating fixed bar 6 and the finger electrode 5 and the ribbon (external terminal) is that the adhesiveness between the finger electrode 5 (silver) and the insulating fixed bar 6 (insulating glass) is It is good.
  • the ultrasonic output when ultrasonically soldering the ribbon (pre-soldered) to the insulating fixed bar 6 and the finger electrode 5 is about 2 W as described above. Ultrasonic soldering does not require higher temperatures than necessary. Further, it is not necessary to raise the temperature of the unnecessary portion outside the soldering area, and it is possible to prevent the performance deterioration due to the unnecessary temperature rise in the surroundings.
  • the ribbon (external terminal) is a wire made of copper at the center, and the outside is covered with solder material (pre-soldered).
  • the entire back side of the substrate is coated with aluminum, so the ribbon is ultrasonically soldered directly or after forming a conductive fixing bar (vanadate glass). Attach.
  • additives copper, silver, etc.
  • aluminum, bismuth, indium, antimony, etc. are added as additives, and an appropriate amount is added as necessary, such as improving wettability, improving oxidizability, and making solder alloy easier (determined by experiment) ).
  • the formation of the insulating fixed bar 6 was -Phosphate / zinc glass, bismuth glass, or a paste mainly containing these was screen-printed and sintered.
  • insulating glass phosphate / zinc-based glass, bismuth-based glass (see Fig. 11), etc.
  • insulating glass paste containing these insulating glass paste containing these.
  • this insulating fixed bar 6 The requirements for forming this insulating fixed bar 6 are (1) Good adhesion to the solder material used (2) Good electrical insulation (3) Material, screen printing thickness, sintering temperature, etc. so that good adhesion to the nitride film 3 is satisfied Is determined experimentally.
  • S1 prepares a Si substrate (tetravalent). This prepares the wafer used as the board
  • S2 creates P-type (trivalent) substrate 1. This diffuses boron or the like into the S1 Si substrate (tetravalent) to make it P-type (trivalent).
  • N + type a high-concentration electron region
  • the nitride film 3 is formed on the N + region (high electron concentration region) on the front side of the substrate 1.
  • the nitride film 3 is usually about 60 nm. As a result, the N + region (high electron concentration region) is protected by the nitride film 3.
  • the aluminum film 4 is formed on the back side of the substrate 1 by vapor deposition, sputtering or the like.
  • the aluminum film 4 is a portion which becomes an electrode on the back side of the solar cell.
  • S5 prints the finger electrodes. For this, screen printing is performed on the shape of the finger electrodes 5 in FIGS. 1 to 3 described above using a paste made of silver or lead glass.
  • ⁇ S6 is to remove the solvent. This is performed by heating at 100 to 120 ° C. for about 1 hour to completely remove the solvent contained in the screen-printed paste.
  • step S7 of FIG. 6 the insulating fixed bar 6 is printed.
  • the shape of the insulating fixing bar 6 shown in FIGS. 1 to 3 described above is screen-printed using insulating glass or an insulating paste containing insulating glass.
  • ⁇ S8 removes the solvent from the insulating fixed bar. This is carried out by heating at 100 to 120 ° C. for about 1 hour to completely remove the solvent contained in the screen-printed insulating paste.
  • S9 is firing.
  • firing is performed under the condition that causes the fire through of the finger electrodes 5.
  • the finger electrodes 5 are screen-printed on the nitride film 3 by using a paste made of silver and lead glass (silver / lead glass paste), and S7 and S8 do not overlap.
  • a paste made of silver and lead glass solder / lead glass paste
  • S7 and S8 do not overlap.
  • the insulating fixing bar 6 is screen-printed on the nitride film 3 using insulating glass or an insulating paste containing insulating glass, both are baked (heated) at the same time.
  • the firing temperature of the former (fire-through with silver / lead glass paste) and the temperature of the latter (melting / fixing of the insulating glass paste) (a kind of brazing temperature) are compared.
  • the former is required to be higher than or equal to the latter, and here, the former firing temperature (fire-through firing temperature) is adopted to perform firing. Specifically, for example, firing is performed within a range of 750 ° C. to 850 ° C. for a period of 1 to 60 seconds (heating is performed using a far infrared lamp, optimum conditions are determined by experiment).
  • Fig. 7 performs pre-soldering. As shown in FIG. 3 described above, this is performed by pre-soldering the solder material with an ultrasonic soldering iron from above the finger electrode 5 and the insulating fixing bar 6 which are fired in S9.
  • ⁇ S11 attaches a ribbon.
  • the ribbon is soldered after the pre-soldering in S10 (for details, refer to the description of FIG. 3 described above).
  • ultrasonic soldering may be performed directly on the finger electrodes 5 and the insulating fixing bar 6 using the pre-soldered ribbon.
  • ⁇ In S12 attach the ribbon on the back side. This is done by ultrasonically soldering the ribbon to the aluminum film 4 formed on the back side of the substrate 1 in S4 of FIG.
  • the pre-soldered ribbon may be directly ultrasonically soldered onto the aluminum film 4 of S4 in FIG. 5, or a conductive glass (for example, vanadate glass) may be screened on the back side having an opening.
  • a conductive glass for example, vanadate glass
  • FIG. 8 shows a specific example of the present invention and a conventional example.
  • FIG. 8A shows a photograph of an example of the split type of the present invention. This shows an example (called a split type) in which the insulating fixed bar 6 is separated from the finger electrode 5 and the insulating fixed bar 6 is divided in the length direction.
  • Fig. 8 (b) shows a photograph of a conventional touch bar type example. This shows an example (referred to as a touch bar type) in which the conductive fixed bar is in contact with the finger electrode 5 and the conductive fixed bar is divided in the length direction.
  • the tip size is slightly smaller than the tip size (longitudinal direction) at the time of ultrasonic soldering. Since it is possible to prevent a situation in which the metal comes into contact with the underlying nitride film 3 and is destroyed, it is possible to perform good soldering.
  • FIG. 8C shows an example in which finger electrodes are provided below the conventional bus bar electrodes.
  • the strip-shaped bus bar electrode is formed by screen-printing a paste containing silver and lead glass so as to be orthogonal to the finger electrodes and firing it, so that the finger electrodes project above the bus bar electrodes. Since it was not possible to solder the ribbon directly to the finger electrode of the present invention, and as a result, electrons were taken out via the finger electrode-bus bar electrode-ribbon, the resistance of the path (series resistance component) was reduced. There is a drawback in that the efficiency cannot be reduced and the efficiency of the solar cell is reduced as a result.
  • FIG. 9 shows a glass manufacturing flowchart of the present invention. This is a manufacturing flowchart of the insulating glass for forming the insulating fixed bar 6 as shown in FIG.
  • glass components are mixed.
  • glass components each component such as Zno, P2O5, Cao, B2O3.ZnO
  • insulating glass such as phosphate-zinc glass or bismuth glass shown in FIG.
  • ⁇ S23 is put in an electric furnace at 1000 ° C.
  • the powder of each glass component is put in a crucible, stirred and mixed well, and then put in an electric furnace at 1000 ° C (the crucible may be put in an electric furnace and heated to 1000 ° C).
  • the optimum heating temperature is determined by experiments.
  • S24 heats for 1 hour. This is placed in an electric furnace at 1000 ° C. in S23 and then heated for 1 hour (stirring when heating).
  • ⁇ S25 is taken out from the electric furnace on an outside iron plate at room temperature and quenched. As a result, an insulative glass block was created.
  • steps S21 to S25 it is possible to create a lump of insulating glass such as phosphoric acid / zinc glass and bismuth glass shown in FIG. 11 described later.
  • This lump of insulating glass is crushed into a predetermined particle size by a known method to obtain a material for an insulating glass paste.
  • FIG. 10 shows an example of components and conditions of the insulating glass of the present invention. This shows an example of components, conditions, etc. required when using insulating glass for the insulating fixed bar 6 of the solar cell in FIG.
  • the insulating glass used in the insulating fixed bar 6 of the solar cell is required to have water resistance, light resistance, insulation, adhesion (nitride film, solder adhesion), and the like. The following conditions and component restrictions shown in FIG. 10 are required.
  • Alkali metal components Li, Na, K 1.0 wt% or less 2.
  • Alumina oxide Silicon oxide 3.0 wt% or less 3.
  • Metal elements Ti, V, Cr, Mn, Fe, Cu component 1.0 wt% or less 4.
  • Insulation film on the solar cell surface Adhesion of bismuth oxide (Bi2O3) to (nitride film) should be 2.0 wt% or more.
  • Glass skeleton Phosphorus or zinc containing zinc phosphate tetrahydrate Zn3 (PO4) 2 / H2O or zinc metaphosphate ZnP2O6 By forming the fixed bar 6 of FIG.
  • the insulating fixed bar 6 is strongly fixed to the nitride film and the insulating fixed bar 6 is formed. Even if the ribbon is ultrasonically soldered on top of it, there is an insulating fixing bar 6 under the ribbon, and the resistance component (called parallel resistance component) inside the substrate becomes extremely large, and it is taken out from the finger electrode 5 to the ribbon. The ratio of electrons leaking through the parallel resistance component to the inside of the substrate can be made extremely small, and as a result, reduction in the efficiency (current x voltage) of the solar cell can be reduced (see the figure below). 16 to 19).
  • FIG. 11 shows examples of the phosphate glass and bismuth glass of the present invention.
  • the unit is% by weight.
  • Examples 1 and 2 of the phosphoric acid-zinc glass have the following components (% by weight) shown in the figure.
  • Example 1 Ingredients Phosphoric acid / zinc glass Range Example 1 Example 2 ZnO 31.22 28.67 25-35 P2O5 54.44 49.99 48-60 CaO 14.34 13.17 11-15 B2O3 8.17 0-13 Total 100 100 In FIG. 11, Examples 1 and 2 of bismuth glass have the following components (% by weight) shown in the figure.
  • FIG. 12 shows a flow chart of applying the insulating paste of the present invention. This shows a flow chart in the case where an insulating paste made of powder of insulating glass (phosphate / zinc-based glass; bismuth glass) is actually applied to create the fixed bar 5 of the solar cell.
  • insulating paste made of powder of insulating glass (phosphate / zinc-based glass; bismuth glass) is actually applied to create the fixed bar 5 of the solar cell.
  • the insulating paste is screen-printed to print the pattern of the fixed bar 5. This involves screen-printing the fixed bar 6 shown in FIG. 2 on the fixed bar region 61 shown in FIG. 1 using an insulating paste.
  • S32 is left to stand in a dry atmosphere (2 to 24 hours).
  • a dry atmosphere for example: -Dry BOX (drying box, container) or the like is used.
  • this process may be omitted.
  • the solvent ((3) organic solvent) of the printed insulating paste is volatilized.
  • ⁇ In the temperature range of 40 to 100 ° C, -Heat treatment for about 100 minutes (drying process) (solvent removal process) I do.
  • drying process solvent removal process
  • S34 is left in a dry atmosphere (2 to 24 hours).
  • a dry atmosphere for example: -Dry BOX (drying box, container) or the like is used.
  • this process may be omitted.
  • S35 performs firing (sintering).
  • ⁇ As an example of far infrared sintering equipment, : Sintering in the range of 340 to 900 ° C. and in the range of 3 to 60 seconds.
  • a sintering device using infrared rays may be used instead of the far infrared sintering device.
  • a lamp far-infrared lamp
  • any ceramic heater, laser, or the like that emits infrared rays or far-infrared rays may be used.
  • other means may be used as long as the temperature and the sintering time within the above range can be sintered (for example, hot air obtained by heating a gas such as air may be used).
  • the film thickness may be adjusted by screen printing and sintering multiple times.
  • the insulating fixed bar 5 of the solar cell was screen-printed with the insulating insulating paste of the present invention and sintered within the above range (temperature, sintering time) to obtain the conventional silver paste (silver). It was possible to measure the efficiency (conversion efficiency) of the solar cell which is better than powder (100%) (see FIGS. 16 to 19 described later).
  • FIG. 13 shows a composition example of the insulating glass paste of the present invention.
  • FIG. 13 is a composition example of an insulating glass paste, which is a paste composed of a main material, an organic material, an organic solvent, and a resin, and was prepared in an experiment with the following composition shown in the drawing.
  • FIG. 14 shows an example of screen conditions used for screen printing of the present invention.
  • the conditions of the screen are, for example: Screen wire diameter: 16 ⁇ m ⁇ Mesh: 325 / inch ⁇ Opening: 62 ⁇ m ⁇ Vacancy rate: 63% Is.
  • the film thickness of the insulating fixed bar 6 of the solar cell is controlled by changing the conditions of the screen or changing the concentration of the organic solution material in the insulating paste.
  • FIG. 15 shows an actual application example of the present invention. This is because finger electrodes are screen-printed with silver paste (containing lead) on the nitride film formed on the substrate of the solar cell, and 6 fixing bars are screen-printed with insulating glass paste, and then both are fired together to make fingers. An example of a photograph after the electrode 5 and the insulating fixing bar 6 are simultaneously formed is shown.
  • -The width of the finger electrode 5 is 0.1 mm
  • the width x length of the insulating fixed bar 6 is 0.5 mm x 0.7 mm
  • the distance between the finger electrode 5 and the fixed bar 6 is 0.3 mm
  • the insulating fixed bar 6 was made of phosphoric acid-based glass, and the photo used yellow light illumination to clearly capture the glass.
  • Original glass is colorless and transparent.
  • the lead wire is soldered by ultrasonically soldering a copper tape with pre-solder vertically on the finger electrode 5 and the insulating fixed bar 6 created as shown in the figure.
  • the tape was directly ultrasonically soldered to the finger electrodes 5 to eliminate the conventional bus bar electrode (silver) between the finger electrodes 5 and reduce the series resistance component.
  • the insulating fixed bar 6 replaces the conventional bus bar electrode (silver, conductive glass) to reduce the leakage component of electrons from the bus bar electrode (silver, conductive glass) into the substrate ( That is, the parallel resistance component can be made extremely large to reduce the leakage).
  • the insulative fixing bar 5 is firmly fixed to the underlying nitride film, and the insulative fixing bar 5 can firmly solder the copper tape by ultrasonic soldering.
  • the substrate is firmly fixed to the substrate.
  • the conversion efficiency of the solar cell can be reduced by reducing the first series resistance component and the second parallel resistance component of the present invention to an extremely large value to reduce leakage. The improvement will be described in detail.
  • FIG. 16 shows an explanatory diagram of the characteristics of the present invention (No. 1-reduction effect of series resistance component).
  • the vertical axis represents the current output from the solar cell, and the horizontal axis represents the voltage output at that time.
  • the solid IV curve in the figure shows an example of the IV curve (insulating fixed bar 5) by the insulating fixed bar 6 (FIG. 15) according to the present invention, and the dotted line shows the conventional conductive bus bar.
  • An example of IV bending (conventional conductive bus bar electrode) by electrodes is shown.
  • the large elliptical portion schematically shows a state in which the current component is increased by directly soldering the ribbon to the finger electrode 5 by ultrasonic wave and reducing the series resistance component. That is, according to the present invention, since the ribbon (copper tape) is ultrasonically soldered directly to the protruding portion of the finger electrode 5, there is no conventional bus bar electrode between the finger electrode 5 and the ribbon, and the corresponding resistance (series resistance) is eliminated. ) Is eliminated and the series resistance component is reduced by that amount, the current of IV bending in FIG. 16 is increased, and a state in which it moves upward is schematically shown.
  • FIG. 17 shows an explanatory diagram of the characteristics of the present invention (part 2—leakage current reduction effect due to a large parallel resistance component).
  • the vertical axis and the vertical axis are the same as those in FIG.
  • FIG. 17 a large elliptical portion schematically shows a state where the conventional conductive bus bar electrode portion is made of insulating glass as the fixed bar 6 and the parallel resistance component is increased to reduce the leakage current. .. That is, in the present invention, an insulating split type fixed bar 6 is formed in place of the conventional conductive bus bar electrode, and a ribbon (copper tape) is ultrasonically soldered to the fixed bar 6. Therefore, there is an insulating fixing bar 6 between the ribbon and the substrate, which greatly increases the resistance from the ribbon to the inside of the substrate to reduce the leakage current, and the parallel resistance component for this amount becomes extremely large.
  • FIG. 17 schematically shows a state in which the voltage of the IV bend in FIG. 17 has increased and moved to the right.
  • FIG. 18 shows an explanatory view of characteristics of the present invention (part 3—effect of increasing current and voltage by fixed bar of insulating glass).
  • the vertical axis and the horizontal axis are the same as in FIG.
  • the large ellipse portion has a synergistic effect of the large ellipse of FIG. 16 and the large ellipse of FIG. 5 schematically shows a synergistic effect that the product of increase in voltage and decrease is increased.
  • FIG. 19 shows a transition explanatory diagram of the bus bar electrodes on the surface of the solar cell according to the present invention. This shows a transition explanatory diagram of the application by the present inventors of the bus bar electrode on the surface of the solar cell.
  • FIG. 19 (a) schematically shows a case where a conductive glass bus bar electrode is used. This application is described in, for example, Japanese Patent Application No. 2016-015873.
  • FIG. 19 (b) schematically shows a state where a split type conductive glass bus bar electrode is used.
  • This application is described in, for example, Japanese Patent Application No. 2016-257471.
  • this split-type conductive glass busbar electrode the use of split-type conductive glass reduces the 0 series resistance and increases the conversion efficiency of the solar cell by 0.1-0.2%. did.
  • FIG. 19 (c) schematically shows a state where the split type insulating glass fixed bar 6 (bus bar) of the present invention is used (there is no conductive bus bar electrode).
  • the fixed bar 6 (bus bar) of the split type insulating glass as described with reference to FIGS. 1 to 18, by using the split type insulating glass, the 001 series resistance component Due to the decrease and the decrease in leakage due to the increase of the parallel resistance component, the conversion efficiency of the solar cell was increased by 0.2-0.4% or more.
  • a lead wire or a wire Procedure for directly ultrasonically soldering a wire
  • a substrate a film formed on the substrate, a fixing bar, an aluminum surface on the back surface, a portion having a hole in the aluminum surface, or the like to be ultrasonically soldered.
  • FIG. 20 shows a flowchart for explaining the operation of the present invention (when there is no preliminary solder).
  • S101 the temperature of the soldering iron, the wafer mounting table and the like, the ultrasonic oscillation frequency and the like are set. This is done as follows as a pre-preparation prior to ultrasonic soldering.
  • Solder iron Heating to a predetermined temperature (heating to a temperature at which the solder attached to the ribbon or wire melts).
  • Wafer mounting table The wafer mounting table, which is the substrate, is preheated to a predetermined temperature (a temperature slightly lower than the temperature at which the solder attached to the ribbon or the wire melts, for example, 180 ° C. (described later)).
  • S102 sets the wafer at a predetermined position. This is done by ultrasonically soldering a ribbon or a wire, for example, a wafer of a solar cell is conveyed and fixed to a predetermined position of a wafer mounting table heated to a predetermined temperature in S101 by an automatic machine (not shown). When fixed, it is instantly preheated to a predetermined temperature (for example, 180 ° C.).
  • a predetermined temperature for example, 180 ° C.
  • S103 sends out a wire or ribbon with solder.
  • This is a wire (wire material) to which solder is previously attached at a predetermined position (a predetermined position of a substrate to be ultrasonically soldered or a film on the substrate) which is preheated and fixed at a predetermined position of the wafer mounting table in S102.
  • the ribbon is sent by an automatic machine (not shown).
  • Wires (ribbons) or ribbons are delivered from a reel, or delivered from a mounting box containing a large number of wires or ribbons cut into a predetermined length. It is desirable that the wire (wire material) cut into a predetermined length be sent from the loading box by an automatic machine, since the wire sometimes occasionally breaks due to twisting while being sent from the reel. Not so much for ribbons.
  • S104 is ultrasonic soldering. This is because the wafer is fixed on the wafer mounting table in S102 and preheated to a predetermined temperature (for example, 180 ° C.), and the wire (ribbon) or ribbon to which the solder is attached in S103 is placed on the wafer or on the wafer. While it is supplied (or placed) on the film (aluminum film, nitride film, glass film, etc.) formed on, the ultrasonic soldering iron tip is pressed lightly to supply ultrasonic waves and remove dust, etc. At the same time, the solder attached to the wire (wire) or ribbon is melted, and the wire or ribbon and the film (film on the substrate) formed on the wafer (substrate) or wafer are ultrasonicated. Solder.
  • a predetermined temperature for example, 180 ° C.
  • S105 determines whether there is a processed wafer. In the case of YES, there are still wafers to be processed, so the processing of the next wafer (the processing of S102 to S104) is repeated in S106. In the case of NO, since the processing of all the wafers has been completed, the processing ends.
  • the wire (wire material) or ribbon to which the solder has been attached in advance is attached to the wafer (substrate) or the film (film on the substrate) formed on the wafer that has been preheated by the solder attached to the wire or ribbon. It melts and can be ultrasonically soldered directly to the film on the wafer or wafer. This has the following advantages as compared with the case where the wire or ribbon to which the solder is not attached is ultrasonically soldered to the substrate or the film on the substrate as described above.
  • solder is attached to the wire or the ribbon, an automatic solder supply device, a preheating device, etc. are unnecessary. 2
  • the preliminary soldering step is not required as compared with the case where the solder is pre-soldered on the substrate or the film on the substrate and then the wire or the ribbon is soldered.
  • FIG. 21 shows an example of ribbon connection according to the present invention.
  • the ribbon to which the solder is attached is directly ultrasonically soldered to a wafer (for example, a solar cell) or a film on the wafer, and the ribbon is electrically and mechanically strengthened.
  • a wafer for example, a solar cell
  • the ribbon is electrically and mechanically strengthened.
  • connecting to is an example of connecting to.
  • FIG. 21A shows an example of connection to the finger surface
  • FIG. 21B shows an example of connection to the silicon surface
  • FIG. 21C shows an example of connection to the back surface aluminum surface.
  • FIG. 21A shows an example of connection to the finger surface.
  • 21A-1 shows an example in which a ribbon is ultrasonically soldered to the finger surface
  • FIG. 21A-2 shows a view seen from the lateral direction.
  • the illustrated ribbon (a ribbon to which solder is attached) is ultrasonically soldered directly to the finger surface formed on the silicon substrate according to the flowchart of FIG. 20, and the ribbon is attached to the finger surface (
  • FIG. 21B shows an example of connection to the silicon surface (substrate).
  • FIG. 21 (b-1) shows an example in which a ribbon is ultrasonically soldered to a silicon surface
  • FIG. 21 (b-2) shows a lateral view.
  • the illustrated ribbon (solder attached ribbon) is ultrasonically soldered directly onto a silicon substrate according to the flowchart of FIG. 20, and the ribbon is electrically connected to the silicon surface (substrate). And an example in which the ribbon is mechanically and firmly connected (fixed) to the silicon surface (substrate).
  • FIG. 21 (c) shows an example of connection to the back aluminum surface.
  • FIG. 21 (c-1) shows an example in which the ribbon is ultrasonically soldered to the back aluminum surface
  • FIG. 21 (c-2) shows a view seen from the lateral direction.
  • the illustrated ribbon (solder attached ribbon) is ultrasonically soldered directly to the aluminum surface of the back surface of the silicon substrate according to the flowchart of FIG. 20, and the ribbon is attached to the back surface aluminum surface.
  • An example in which the ribbon is electrically connected and the ribbon is mechanically strongly connected (fixed) is shown.
  • FIG. 22 shows an example of wire connection of the present invention.
  • the wire (wire material) to which the solder is attached is directly ultrasonically soldered to a wafer (for example, a solar cell) or a film on the wafer to electrically and mechanically connect the wire.
  • a wafer for example, a solar cell
  • a film on the wafer to electrically and mechanically connect the wire.
  • An example in which they are strongly connected together is shown.
  • FIG. 22A shows an example of connection to the finger surface
  • FIG. 22B shows an example of connection to the silicon surface
  • FIG. 22C shows an example of connection to the back surface aluminum surface.
  • FIG. 22A shows an example of connection to the finger surface.
  • 22 (a-1) shows an example in which a wire is ultrasonically soldered to the finger surface
  • FIG. 22 (a-2) shows a view seen from the lateral direction.
  • the illustrated wire (wire to which solder is attached) is ultrasonically soldered directly to the finger surface formed on the silicon substrate according to the flowchart of FIG. 20, and the wire is attached to the finger surface (
  • An example is shown in which the wire is electrically connected and the wire is mechanically and firmly connected (fixed) to a film (nitride film or a glass film formed on the nitride film).
  • 22 (b) shows an example of connection to a silicon surface (substrate).
  • 22B-1 shows an example in which a wire is ultrasonically soldered to a silicon surface
  • FIG. 22B-2 shows a view seen from the lateral direction.
  • the illustrated wire (wire to which solder is attached) is ultrasonically soldered directly on a silicon substrate according to the flowchart of FIG. 20, and the wire is electrically connected to the silicon surface (substrate). And an example in which the wire is mechanically and firmly connected (fixed) to the silicon surface (substrate).
  • 22C shows an example of connection to the back aluminum surface.
  • 22C-1 shows an example in which a wire is ultrasonically soldered to the back aluminum surface, and
  • FIG. 22C-2 shows a view seen from the lateral direction.
  • the illustrated wire (wire to which solder is attached) is ultrasonically soldered directly to the aluminum surface of the back surface of the silicon substrate according to the flowchart of FIG. 20, and the wire is attached to the back surface aluminum surface.
  • An example of electrically connecting and mechanically firmly connecting (fixing) the wire is shown.
  • FIG. 23 shows an example of soldering conditions of the present invention. This shows an example of the soldering conditions used for ultrasonic soldering in FIGS. 20, 21, and 22 described above. As shown in the figure, the sample, ultrasonic output, ultrasonic frequency, iron temperature, and stage temperature (wafer holding table temperature) were as shown below.
  • FIG. 24 shows a soldering condition of the wire of the present invention and an example of successful soldering.
  • (a-1) “about 10 ⁇ m thick solder coat” is a wire (copper wire) to which solder of about 10 ⁇ m is attached (attached by solder coat).
  • (a-2) "The crushed shape of the wire” is a shape obtained by crushing the O-shaped wire of "about 10 ⁇ m thick solder coat” as described later with reference to FIG. 24 (b).
  • (a-3) “Preliminary solder, copper wire ⁇ shape” is obtained by pre-soldering on a substrate and ultrasonically soldering a copper wire ⁇ shape wire thereto.
  • a wire of 0.5 mm ⁇ (a wire with a copper wire having solder attached to the surface of 0.5 mm ⁇ ) is too hard, and the wafer may be cracked or peeled off when ultrasonically soldered to the wafer. , It is difficult to handle. To use the wire, it is necessary to soften it by annealing or the like.
  • FIG. 24B shows a crushing wire explanatory diagram. This shows an explanatory view of “(a-2) crushed shape of the wire” in FIG.
  • FIG. 24B-1 shows an example of a copper wire-shaped wire
  • FIG. 24B-2 shows an example of a crushed shape.
  • the copper wire ⁇ -shaped wire of (b-1) of FIG. 24 is crushed a little in the upper and lower parts in the diametrical direction, as shown in the drawing, and the portion contacting the lower substrate is
  • the thickness is about 100 to 200 ⁇ m or more, stable soldering can be performed (ultrasonic soldering according to the flow chart of FIG. 20 is possible).
  • FIG. 25 shows an explanatory diagram of ultrasonic soldering of the present invention (presence / absence of preliminary solder, presence / absence of solder supply, etc.).
  • the vertical axis indicates the presence / absence of preliminary solder. This is the case where the wire or ribbon is pre-soldered beforehand on the part of the substrate (for example, the wafer or the film formed on the surface of the wafer) to be ultrasonically soldered, and it is not distinguished when it is not pre-soldered. Is.
  • the horizontal axis indicates the presence / absence of a wire or ribbon soldered. This is present when the surface of the wire or ribbon is previously soldered (or solder coated), and is not present when it is not soldered.
  • Pre-solder (2) 1 Wire with crushed shape (4) 1 No need for solder supply or ribbon adhered 2 ⁇ Shaped wire adhered 2 Wire or ribbon unstable supply 3 Solder supply adhered 3 Solder work is unstable. There is a problem in the adhesion of peeled parts. 3 It is difficult to supply uniform solder material.
  • solder material may not be applied uniformly. This is because the wire or ribbon that is not soldered is superposed on the part that is pre-soldered by ultrasonic soldering on the part of the substrate (wafer) or the film formed on the substrate where the wire or ribbon is to be ultrasonically soldered. It is an experimental result at the time of sonic soldering. The result shows that the solder material may not be uniformly applied depending on how the heat is transferred.
  • solder since the solder is not attached to the wire or ribbon, and the preliminary solder is applied to the part of the board to be soldered, ultrasonic soldering is performed while gently pressing the wire or ribbon with the soldering iron tip. In some cases, uniform and clean soldering cannot be performed depending on how the heat is transferred to the iron tip, the wire or the ribbon, or the path where the heat is transferred to the preliminary solder portion on the substrate. This can be solved by soldering to the wire or ribbon.
  • FIG. 26 is an explanatory diagram of ABS-F (Art Beam solar cell technique) of the present invention.
  • FIG. 26A is an explanatory diagram of a conventional technique (when the bus bar finger electrodes are in the same process). This shows a conventional technique of applying (screen printing) and baking silver paste (containing lead glass) to the conventional bus bar 61 and finger electrodes 5 in the same process. After coating and firing, a ribbon (external terminal) was soldered onto the bus bar 61 with a Hansa material (lead solder) 71.
  • FIG. 26B shows an explanatory view of the ABS-F technique (when the bus bar / finger electrode is a separate process).
  • This is the ABS-F technique according to the present invention, in which the glass paste of the present invention is applied to the fixed bar region (instead of the conventional bus bar 61) 6 and the silver paste (containing lead glass) of the finger electrodes 5 is applied.
  • This is a technique in which the steps (1) and (2) are performed in separate steps, and then firing is performed simultaneously. After coating and firing, a ribbon or wire (external terminal) was soldered or ultrasonically soldered onto a fixed bar (conventional bus bar 61) 6 with a Hansa material (lead-free solder) 72.
  • the configuration of the ABS-F technique of the present invention is (1)
  • the fixed bar 6 replaces the conventional bus bar 61, and the fixed bar 6 is an insulating and light-transmitting film, and is strongly fixed to the underlying nitride film 3.
  • the solder material (lead-free solder) 72 fixes the external terminals (ribbon, wire) to the fixing bar 6 and the finger electrodes 5 by soldering or ultrasonic soldering, the external terminals (ribbon, The wire is mechanically firmly fixed to the nitride film 3 and further to the substrate 1 via the fixing bar 6, and the external terminal (ribbon, wire) is directly and electrically connected to the upper part (head) of the finger electrode 5. It is connected.
  • the details will be sequentially described below.
  • FIG. 27 is an explanatory diagram of advantages and disadvantages of the ABS-F of the present invention.
  • the "conventional technique (when the bus fingers are in the same process)" in the upper part will be described.
  • the characteristics of this conventional technique are as follows. 1 Silver (containing lead glass) was used for the bus bar finger electrodes in the same process. That is, as shown in (a) of FIG. 26, the bus bar 61 and the finger electrode 5 are coated (screen printed) with silver (silver paste) containing lead glass, dried, and fired at the same time, and the bus bar 61 and the finger are separated. The electrode 5 is manufactured in the same process as shown in FIG. 2 The silver paste used at that time is tin / lead solder. Further, the advantages and disadvantages of the conventional technique are as shown below.
  • bus bar finger electrodes can be manufactured in the same process, the process can be shortened as compared with the case where the bus bar finger electrodes are manufactured in another process of the present invention described later.
  • Electron recombination occurs due to the influence of lead glass or lead solder of the bus bar.
  • the bus bar 61 of FIG. 26 (a) is made by applying and firing lead-containing silver paste, and since the external terminals are soldered to the bus bar 61 using lead solder,
  • the rate of electron recombination due to crystal breakage of a portion of the silicon substrate 1 near the bus bar 61 increases and the conversion efficiency of the solar cell decreases.
  • the silver in the busbar region reduces the incident light rate. This is because the bus bar 61 of FIG. 26 (a) is made by applying and firing lead-containing silver paste, so that the incident light is completely blocked and the light in this portion is blocked, resulting in a light rate. Will be reduced.
  • the fixing bar is a lead-free glass (for example, phosphate glass), and the finger electrodes are separate processes. That is, as shown in (b) of FIG. 26, the fixed bar 6 in which the conventional bus bar 61 is changed is lead-free glass (for example, phosphate glass), and the finger electrodes 5 are the same as the conventional silver containing lead glass (silver paste). Is applied (screen printing) (separate step), and then dried and fired at the same time to manufacture the fixed bar 6 and the finger electrode 5 as shown in FIG. 2 Fixed bar 6 is lead-free glass (eg phosphate glass) The finger electrodes are lead-containing silver paste. Further, advantages and disadvantages of the present invention are as shown below.
  • the fixing bar 6 is made of a lead-free material (for example, phosphate glass), the recombination of electrons (due to crystal destruction etc.) due to the influence of the lead-free glass or the lead-free solder is reduced.
  • the fixing bar 6 of FIG. 26 (b) is made by applying and firing lead-free glass (for example, phosphate glass), and thus fixing the external terminal using lead-free solder-6 Since the soldering is carried out, the occurrence of electron recombination due to crystal destruction of the portion of the silicon substrate 1 near the fixed bar 6 due to these is reduced, and the conversion efficiency of the solar cell is improved.
  • the fixed bar 6 Since the fixed bar 6 is made of a transparent lead-free material (for example, phosphate glass), the light passes through and the incident light rate improves. This is because the fixed bar 6 of FIG. 26B is made of a lead-free material (for example, phosphate glass), so that incident light is transmitted and the conversion efficiency is increased by the amount of the transmitted incident light. More specifically, since the fixed bar 6 of FIG. 26B transmits light, the transmitted light reaches the electron high-concentration region below and generates electrons, so that the number of electrons increases by this amount. As a result, the conversion efficiency of the solar cell corresponding to this increased amount can be improved.
  • a transparent lead-free material for example, phosphate glass
  • a ribbon or wire is soldered or ultrasonically soldered on the fixed bar 6 with lead-free solder.
  • the width or thickness of the ribbon or wire is set to about 0.1 to 1 mm in the experiment. It was possible to take out enough electrons (current) to the outside. Therefore, only the portion of the fixed bar 6 having a width or thickness of the ribbon or the wire of 0.1 to 1 mm blocks light, and the other portions of the fixed bar 6 are made of glass (for example, phosphorus) of the fixed bar 6. The light transmitted through the acid glass) reached the electron high concentration region below and was converted into electrons, and the conversion efficiency could be increased by this amount.
  • the fixed bar 6 (for example, phosphate glass) transmits about 50 to 95% of light in the range of far infrared rays (about 1117 nm) to ultraviolet rays (about 400 nm). 3 Silver materials can be reduced. This is because the fixed bar 6 in FIG. 26B is different from the conventional bus bar 61 using silver, and therefore the silver material can be reduced by that amount.
  • ⁇ Disadvantages> 1 process increases a little.
  • the bus bar 61 made of the lead-containing silver paste shown in FIG. 26A is replaced with the fixed bar 6 made of a lead-free material (for example, phosphate glass) shown in FIG. 26B as described above. Therefore, the application of the fixing bar 6 is made of a material different from that of the finger electrodes 5 and is a separate step, and the number of steps is slightly increased. The other steps are the same.
  • the fixed bar 6 made of the lead-free material (for example, phosphate glass) of the present invention described in FIGS. 26 and 27 will be sequentially described in detail with reference to FIGS. 28 to 33 in terms of features, configurations, effects, and the like. To do.
  • the lead-free material for example, phosphate glass
  • FIG. 28 shows a comparative example of IV characteristics of each glass of the present invention.
  • a glass paste was prepared for each glass and used (applied and fired) on the fixed bar 6 of FIG. 26 (b) described above to prepare a solar cell, and the IV characteristics of the solar cell were measured.
  • a comparative example of the measurement results is shown.
  • the horizontal axis represents voltage V and the vertical axis represents current I.
  • the phosphoric acid glass has a higher conversion efficiency of the solar cell than the bismuth acid glass, and is obtained outside as illustrated.
  • the adhesion of the fixed bar 6 is 5N or more.
  • Deterioration of power generation efficiency and Iv characteristics within 0.5% before and after the temperature cycle test (-20 ° C to + 80 ° C, 1000 hours) (3) No glass penetration into the silicon substrate .. The selection criterion is set. As a result, the phosphate glass passed, and the bismuth acid glass failed.
  • the examples of the components of the phosphate glass used here are as follows.
  • FIG. 29 shows an example of changes in temperature and humidity during 1000 hours of TC according to the present invention. This is an example in which changes in temperature and humidity during the 1000 hours of TC of each glass in FIG. 28 described above are recorded.
  • the lower part shows an example of temperature change, where the low temperature is in the range of 0 to -20 ° C and the high temperature is in the range of around 60 to 80 ° C.
  • the upper part shows an example of changes in humidity when the temperature changes.
  • FIG. 30 shows an efficiency comparison example (phosphate glass) before and after TC 1000 hours of the present invention.
  • 30 shows each sample No. It is what measured the conversion efficiency of the solar cell before and after the TC1000 hour test of FIG. As a result, in the example (No. 1 to No. 5) in which the phosphate glass was used for the fixed bar 6 of FIG. The result is 31% or less, which is not much lower.
  • FIG. 31 shows an IV characteristic comparison example (No. 1) before and after TC in the phosphate glass of the present invention.
  • No. 1 in FIG. 26 shows a comparative example of the IV characteristics before and after the 1000-hour test when the phosphate glass of No. 1 is used for the fixed bar 6 of FIG.
  • the curve after 1000 hours of TC is considered to be deterioration due to severe temperature change because the IV curve is inside the curve before the test, but the maximum is 0.31% or less (see FIG. 30). )Met.
  • FIG. 32 shows an EL comparative example (phosphate glass No. 1) before and after the passage of TC of the present invention.
  • (A), (a-1), (a-2), and (a-3) in the upper row show optical photographs of the whole, and (b), (b-1), (b-2), ( b-3) shows an enlarged view of the upper part.
  • the phosphate glass had no unclear shadow before and after the TC test and no expansion was observed, and could be used as the fixed bar 6 of the solar cell.
  • other glasses for example, bismuth acid glass
  • FIG. 33 shows an example of SEM observation of the phosphate glass of the present invention after a lapse of TC 1000 hours.
  • 33A shows an observation example at low magnification (30 times)
  • FIG. 33B shows an observation example at high magnification (1000 times).
  • FIG. 33A shows a photograph of the fixing bar 6 and the finger electrode 5 formed on the silicon substrate.
  • the horizontally long rectangle in the lower right portion represents the fixed bar 6 in FIG. 26 (b), and a photograph of the fixed bar 6 magnified 1000 times is shown in FIG. 33 (b).
  • FIG. 33 shows No. An example of elemental analysis of 1-3 (glass part) is shown. This shows an example of elemental analysis of the portions of each fixing bar 6 with respect to the No. 1-3 sample of FIG. 30, and Si of the substrate is not detected. That is, in the fixed bar 6 made of phosphate glass, silicon of the substrate coated and sintered with the fixed bar 6 is not detected, and silicon is not diffused in the phosphate glass (fixed bar 6). Confirmed after TC 1000 hour test.
  • FIG. 33 shows No. An example of elemental analysis of 4-9 (Si surface portion) will be shown. This shows an example of elemental analysis of the Si portion without each fixing bar 6 for the No. 4-9 sample of FIG. 30, in which only Si of the substrate is detected, and others (Zn, P, Ca, B of phosphate glass, etc.) ) Was not detected, which was confirmed after the TC 1000 hour test.
  • FIG. 34 shows a block diagram of another embodiment of the present invention (without insulating glass, directly soldered sectional structure).
  • the fixing bar (insulating) 6 of FIG. 2 described above is eliminated (not formed), and the fixing bar 6 and the finger electrode 5 are directly soldered or pre-soldered.
  • It shows an embodiment in which a wire (ribbon or linear wire) is directly soldered.
  • the solder 15 is directly soldered (ultrasonic solder) on the finger 13 and the nitride film (insulating film) 12.
  • the substrate 11 is a silicon substrate of a solar cell.
  • the nitride film 12 is an insulating film formed on the substrate 11.
  • the finger 13 is a known one in which a silver paste containing lead is applied and sintered on the nitride film 12 to make a hole in the nitride film 12 to form an electric path in the high electron concentration region of the substrate 11.
  • the solder 15 is a ribbon (or wire) which is directly soldered or pre-soldered to the finger 13 and the nitride film 12 (a portion corresponding to the fixing bar 6 in FIG. 2) in a direction orthogonal to the finger (finger electrode) 13. Is directly soldered and corresponds to a bus bar (bus bar electrode).
  • FIG. 35 shows a diagram for explaining the transition of the bus bar according to the present invention.
  • FIG. 35A shows an example in which a conventional bus bar (silver) 14 is provided.
  • the illustrated bus bar (silver) 14 is formed by applying and sintering a silver paste in a line shape on the nitride film 13 in a direction orthogonal to the fingers (silver) 12. For this reason, the bus bar 14 is formed of silver and therefore has a drawback of consuming a large amount of silver.
  • FIG. 35B shows an embodiment in which the bus bar (fixed bar) (conductive glass) 141 of the present invention 1 is provided.
  • the illustrated bus bar (fixed bar) (conductive glass) 141 is formed by coating and sintering conductive glass on the nitride film 13 without the finger electrode (silver) 12 in a direction orthogonal to the finger (silver) 12. It was formed by. For this reason, the bus bar (fixed bar) (conductive glass) 141 is made of conductive glass, and therefore has a superior point that silver is unnecessary.
  • FIG. 35C shows an embodiment in which the bus bar (fixed bar) (insulating glass) 142 of the present invention 2 is provided.
  • the illustrated bus bar (fixed bar) (insulating glass) 142 is formed by coating and sintering insulating glass on the nitride film 13 in a direction orthogonal to the fingers (silver) 12 without the finger electrode (silver) 12 portion. It was formed by. For this reason, the bus bar (fixed bar) (insulating glass) 142 does not need silver because it is formed of insulating glass, and since it is insulating, it can reduce leakage current and increase the efficiency of the solar cell. There is a superior point that can be done.
  • FIG. 35 (d) shows an embodiment in which the bus bar of the present invention 3 is not used, and instead, the fingers 12 and the nitride film 13 are directly soldered with solder (or a soldering ribbon).
  • the illustrated solder (or soldering ribbon) 15 is formed by directly placing the solder (or soldering ribbon) 15 on the portion of the finger electrode (silver) 12 and the nitride film 13 in a direction orthogonal to the finger (silver) 12. It is formed by soldering (ultrasonic soldering) instead of the bus bars 14, 141, 142. For this reason, the bus bars 14, 141, 142 are not required, and the number of steps can be reduced, the cost can be reduced, and the silver of the bus bar can be eliminated.
  • FIG. 36 shows an example of making a bus bar of the present invention ((d) of FIG. 35).
  • FIG. 36 shows an example of creating (d) of FIG. 35 described above.
  • 151 is soldered (ultrasonic soldering) with a solder (solder ribbon) in a line with a width of 1 mm in a direction orthogonal to the fingers 12.
  • the bus bar (solder (solder ribbon)) 151 is neatly soldered on the fingers 12 and the nitride film 13 with a width of 1 mm. I understand.
  • the fingers 12 and the nitride film 13 are soldered with a width of 1 mm in the direction orthogonal to the fingers 12. It became possible to perform clean soldering (ultrasonic soldering) across the busbars 14, 141, 142 and the lead-out wire instead of the busbars 14, 141, 142.
  • FIG. 37 shows an IV characteristic example of the present invention. This shows an example of the IV characteristics of the solar cells of FIGS. 35 (a), (b), (c), and (d) described above.
  • the horizontal axis represents voltage and the vertical axis represents current.
  • the bus bar area (conventional technique) is the one shown in FIG.
  • the bus bar area (ABS-F technique) (with / without glass) shows the above-described (b) and (c) / (d) of FIG. 35, respectively.
  • the bus bar region is changed from the conventional (FIG. 35 (a)) to Invention 1 (conductive glass (FIG. 35 (b)), Invention 2 (insulating glass (FIG. 35 (c)), invention). It was found that the IV characteristic was improved in all cases by replacing 3 (nothing ((d) in FIG. 35)) with a decrease in leakage current.
  • FIG. 1 is a configuration diagram (an overall appearance diagram) of one embodiment of the present invention.
  • 1 is a configuration diagram of an embodiment of the present invention (example of a partially enlarged schematic view of a finger electrode 5 and a fixing bar 6 from the upper side of a wafer).
  • 1 is a configuration diagram of an embodiment of the present invention (an example of an enlarged schematic cross-sectional view of a portion of a finger electrode 5 and a fixing bar 6 from the side surface of a wafer).
  • It is a process flow (1) of this invention.
  • It is a process flow (2) of this invention.
  • It is a process flow (3) of this invention.
  • It is a process flow (4) of this invention.
  • It is a specific example of the present invention and a conventional example.
  • ABS-F artificial beam solar cell surface technique
  • ABS-F air beam solar cell surface technique

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Abstract

［目的］本発明は、太陽電池および太陽電池の製造方法に関し、直列抵抗成分を小さくおよび並列抵抗成分を大きくし、太陽電池の効率を向上させることを目的とする。 ［構成］絶縁膜の上に銀および鉛を含むフィンガー電極を形成すると共に、フィンガー電極の部分あるいは余裕を持たせた部分を開口として絶縁膜の上に絶縁性の固定バーを形成した後に焼成し、焼成時のフィンガー電極に含まれる銀および鉛の作用によりフィンガー電極の下の膜である絶縁膜を貫通して領域とフィンガー電極との間に電気導電性通路を形成し、かつ更に、焼成時に同時に絶縁性の固定バーあるいは固定バーに含まれるガラス材料の作用により絶縁膜に強固に固着およびハンダ付け良好な絶縁性の固定バーを形成する。

Description

太陽電池および太陽電池の製造方法
　本発明は、基板上に光などを照射したときに高電子濃度を生成する領域を作成すると共に領域の上に光などを透過する絶縁膜を形成し、絶縁膜の上に領域から電子を取り出す取出口を形成するフィンガー電極を形成し、更に複数のフィンガー電極を電気的に接続して電子を外部に取り出す、従来のバスバー電極に代えて絶縁性の固定バーを有する太陽電池および太陽電池の製造方法に関するものである。
　従来、太陽電池セルの設計では、太陽電池セル内に生成した電子を効率よく接続された外部回路に流すかということが肝要である。これを達成するためにセルから外部に連なる部分の抵抗成分を小さくすることと、生成した電子が消失しないようにすることとが特に重要である。
　そのため、本発明者らが出願した、導電性ガラスであるバナジン酸塩ガラスをバスバー電極に用いてフィンガー電極と外部取り出しのリボン（リード線）との接続間の抵抗値を小さくし、かつ、バスバー電極に集められた電子の消失を少なくなるようにした技術がある（特願２０１６－０１５８７３、特願２０１５－１８０７２０）。
　しかし、上述した従来の銀や導電性ガラスをバスバー電極に使ってフィンガー電極と外部取り出しのリボン（リード線）との接続間の抵抗値を小さくするのみでは不十分であり、さらに改善して太陽電池の高効率を達成することが必要であるという課題があった。
　また、安価、簡単、かつ高効率な太陽電池セルの構造およびその製造方法が必要であるという課題もあった。
　また、従来の高価な銀やバナジウム、バリウムを含む導電性ガラスの使用量を無くしないし低減し、および鉛（鉛ガラス）の使用量を低減ないし無くし、太陽電池の製造コストの更なる低減かつ無公害かつ構造簡単にするという課題もあった。
　また、太陽電池の基板の裏側および表面の端子を簡単かつ確実かつ安価に強固にハンダ付けが充分に行われていないという課題もあった。
　本発明者らは、フィンガー電極の上部が絶縁膜の上に露出していることに着目し、この露出しているフィンガー電極の部分に開口を有する絶縁性ガラスを強固な密着性を持たせて形成し、この上から直接に外部端子である帯状のリボンを接続すれば直列抵抗成分が小さくなると共に、外部端子から内部への電子が漏洩する並列抵抗成分が大きくなる構成等を発見した。
　そのため、フィンガー電極と外部端子との間の直接抵抗成分を小さく、かつ外部端子と基板の内部との間の並列抵抗成分を大きくすると共に、従来のバスバー電極の材料である銀、導電性ガラスなどの高価な材料に代えて、安価な材料である絶縁性ガラスで開口を有する固定バーを形成してその上に直接に外部端子を強固に固定し、高効率、低漏洩電流、構造簡単、かつ安価な太陽電池の製造を可能にした。
　そのため、本発明者らは、基板上に光などを照射したときに高電子濃度を生成する領域を形成すると共に領域の上に光などを透過する絶縁膜を形成し、絶縁膜の上に領域から電子を取り出す取出口であるフィンガー電極を形成してフィンガー電極を介して電子を外部に取り出す太陽電池において、絶縁膜の上に銀および鉛を含むフィンガー電極を形成すると共に、フィンガー電極の部分あるいは余裕を持たせた部分を開口として絶縁膜の上に絶縁性の固定バーを形成した後に焼成し、焼成時のフィンガー電極に含まれる銀および鉛の作用によりフィンガー電極の下の膜である絶縁膜を貫通して領域とフィンガー電極との間に電気導電性通路を形成し、かつ更に、焼成時に同時に絶縁性の固定バーあるいは固定バーに含まれるガラス材料の作用により絶縁膜に強固に固着およびハンダ付け良好な絶縁性の固定バーを形成するようにしている。
　この際、余裕を持たせた部分を開口とするとして、フィンガー電極および絶縁性の固定バーの形成時の誤差による影響が小さくなる所定幅の部分を開口とするようにしている。
　また、余裕を持たせた部分を開口するとして、フィンガー電極および絶縁性の固定バーの上に外部端子を超音波ハンダ付けする際の超音波ハンダこての先端の接触部分と等しいあるいは若干狭い開口とし、先端の接触部分が直接に絶縁膜に触れないようにしている。
　また、焼成は、フィンガー電極をファイアリングする温度と絶縁性の固定バーを形成する温度とのうち前者が後者と等しいあるいは高く、かつ前者の温度で行うようにしている。
　また、焼成は、１秒以上６０秒以下とするようにしている。
　また、絶縁性の固定バーあるいは固定バーに含まれる絶縁ガラス材料として、リン酸塩ガラス、ビスマスガラスのいずれか１つ以上とするようにしている。
　また、フィンガー電極および絶縁性の固定バーに、外部端子をハンダ付けするハンダ材料は、錫、錫の酸化物、亜鉛、亜鉛の酸化物の少なくとも１つ以上を含むようにしている。
　また、ハンダ材料は、添加物として銅、銀、アルミニウム、ビスマス、インジウム、アンチモンのうちの１つ以上を必要に応じて添加するようにしている。
　また、フィンガー電極および絶縁性の固定バーに外部端子のハンダ付けは、超音波ハンダ付けするするようにしている。
　また、外部端子は、帯状のリボンとするようにしている。
　また、基板の前記領域、絶縁膜、フィンガー電極、および絶縁性の固定バーを設けた表側と反対の裏側の全面にアルミニウムあるいは部分的に穴を開けたアルミニウムを形成して裏側の外部端子をハンダ付けあるいは超音波ハンダ付けするようにしている。
　また、裏側の外部端子は、表側の絶縁性の固定バーとほぼ同じ位置に対応する裏側のアルミニウムの上の位置あるいは部分的に穴を開けた部分に裏側の外部端子をハンダ付けあるいは超音波ハンダ付けするようにしている。
　また、絶縁膜の上に絶縁性の固定バーを形成することなく、フィンガー電極と固定バーの形成しない部分とに相当するフィンガー電極および絶縁膜に直接に半田付けあるいは予備半田付きの取出線をハンダ付けし、バスバー電極の形成、あるいはバスバー電極の形成と取出線のハンダ付けを行うようにしている。ハンダ付けは、超音波半田付けするようにしている。
　本発明は、上述したように、フィンガー電極の上部が酸化膜の上に露出している構成で、フィンガー電極の部分に開口を有する絶縁性ガラスを強固な密着性を持たせて形成し、この上から直接に外部端子である帯状のリボンを接続すれば直列抵抗成分が小さくなると共に、外部端子から内部への電子が漏洩する並列抵抗成分が大きくなる構成となり、高効率の太陽電池となる。
　また、錫（その酸化物）と亜鉛（その酸化物）などをハンダ材料とし、酸化膜、絶縁性の固定バー、リボンの３者をハンダ付け（超音波ハンダ付けなど）した場合には絶縁性の固定バーのハンダ密着性が良いため、フィンガー電極や酸化膜とリボンとの接合性を安定に長寿命化してくれるという効果が発生する。
　また、従来の銀材料や導電性ガラスなどからなるバスバー電極の高価な構成に対して、安価な絶縁性ガラスの材料でよく大幅なコスト削減が可能である。
　また、従来の鉛ハンダが主流を占める太陽電池における鉛使用を軽減することで環境にフレンドリーなプロセスの構築が計れる。
　また、太陽電池の基板の裏側に、接続端子を強固に安価な材料で確実にハンダ付け可能にした。
　また、絶縁膜の上に絶縁性の固定バーを形成することなく、フィンガー電極と固定バーの形成しない部分とに相当するフィンガー電極および絶縁膜に直接に半田付けあるいは予備半田付きの取出線をハンダ付けし、バスバー電極の形成、あるいはバスバー電極の形成と取出線のハンダ付け（超音波半田付け）することにより、バスバーを無くすことが可能となる。
　図１から図３は本発明の１実施例構成図を示す。
　図１から図３において、窒化膜３は、基板（ウェハー）１上に形成した絶縁膜である。
　フィンガー電極５は、窒化膜３の上に銀、鉛（鉛ガラス）のペーストを印刷して焼結することにより、公知のファイアリングにより当該窒化膜３を突き破って高濃度電子領域との間に電気導電性経路を形成して、電子を外部に取り出すようにしたものである（後述する）。
　固定バー６は、本発明で設けた絶縁性の固定バーであって、フィンガー電極５の部分を開口とし、窒化膜３に強固に固定すると共に、外部端子（帯状のリボン）のハンダ付けを良好にしたり、更にフィンガー電極５から取り出した電子が基板（窒化膜３など）への漏洩を低減（つまり並列抵抗成分を低減）したりなどするためのものである（後述する）。
　固定バー領域６１は、絶縁性の固定バー６を形成する領域である（後述する）。
　図１は、ウェーハの上側より、フィンガー電極５と絶縁性の固定バー６の部分拡大した模式図の例を示す。
　図１において、図示の矩形形状の基板（シリコン基板、ウェハー）は実験に用いたものである。矩形の寸法はここでは４８ｍｍのものを用いた（数値は１例である）。
　フィンガー電極５は、図示のように、ここでは、横方向に多数所定間隔毎に設けたものであって、焼結してファイヤリングにより高濃度電子領域との間に電気導電性経路を形成したものである（後述する）。
　固定バー領域６１は、絶縁性の固定バー領域６１であって、図示の点線で示すように、フィンガー電極５に直角方向に所定幅で後述する絶縁性の固定バー６を形成する領域である。
　図２は、ウェーハの上側より、フィンガー電極５と絶縁性の固定バー６の部分拡大した模式図の例を示す。
　図２において、絶縁性の固定バー６は、図１の絶縁性の固定バー領域６１に形成したものであって、ここでは、図示のように、フィンガー電極５の部分を開口とした帯状の部分を複数設けたものである。ここでは、例えば図示のように、２．０ｍｍ幅、長さ１．２ｍｍで、フィンガー電極５との間隔が０．５ｍｍ程度のものを複数設けたものである。この絶縁性の固定バー６の形成は、スクリーン印刷で行い、その後、焼結を行って窒化膜３に強固に固着させると共にハンダ付け良好にする（後述する）。
　図３は、ウェーハの側面より、フィンガー電極５と絶縁性の固定バー６の部分拡大した模式断面図の例を示す。
　図３において、フィンガー電極５は、スクリーン印刷して焼結し、ファイヤリングにより図示のように下層の窒化膜３を突き抜けて下の高濃度電子領域との間に電気導電性経路を形成すると共に図示のように上方向に上部（頭部）として通常約２０μｍの突出部を形成する（後述する）。
　絶縁性の固定バー６は、本発明で採用したものであって、絶縁ガラスあるいは絶縁ガラスを含む絶縁性のペーストをスクリーン印刷して、フィンガー電極５の焼結時に同時加熱することにより溶融して窒化膜３に強固に固着させかつ表面がハンダ付けしやすい状態に形成されるものである（後述する）。この絶縁性の固定バー６は、電気的に高い絶縁性であることが望ましく（つまり並列抵抗成分が大きいことが望ましく）、これはリボンを流れる電子が基板等に漏洩しないためである。絶縁性の固定バー６は、図示のように、フィンガー電極５の上部（頭部）の高さ（ここでは約２０μｍ）よりも低い高さ（ここでは約２０μｍあるいはそれ以下）に形成されるように調整する（スクリーン印刷時の絶縁ガラスあるいは絶縁ガラスを含む絶縁性のペーストの濃度などを調整する）ことが望ましい。これにより図示のリボン７をハンダ付け（超音波ハンダ付けが望ましい）する際にフィンガー電極５の上部（頭部）の部分に覆いかぶさるように完全にハンダ付けして接触抵抗（直列抵抗成分）を小さくかつ機械的強度（リボン７を引っ張っても剥離しないように）を強くすることが可能となる。
　実験では
　　・固定バー６の幅：２ｍｍ
　　・超音波ハンダ鏝のこて先の長さ：２ｍｍ
　　・超音波ハンダ鏝のこて先の幅：２ｍｍ
とした場合に、フィンガー電極５と絶縁性の固定バー６との間隔（長さ方向の間隔）の
　　・上限はこて先の動作方向の長さ（上記例では２ｍｍ）より長すぎず、こて先が下方の窒化膜３に接触などして損傷しないようにする（実験で決定する）。
　　・下限は図３に図示のハンダ傾斜部分が急すぎず、また、スクリーン印刷重ね合わせ精度以内であって、ハンダ材料が切断しないようにする（実験で決定する）。
　また、フィンガー電極５と絶縁性の固定バー６との幅の
　　・上限はリボン幅（固定バー６の幅）とする。
　　・下限は上限の０．８程度とする。
　また、超音波ハンダ付けは、２Ｗ程度とする。大すぎるとＮ＋エミッター（高濃度電子領域）に損傷を与える。小さいとハンダ密着性が得られない（ハンダ密着性の規定は０．２Ｎ以上、本発明では０．５Ｎ以上とした）ので、実験で最適なＷ数を決定する（超音波ハンダコテ（こて先の長さ、幅など）により異なるので実験で決定する）。
　ここで、絶縁性の固定バー６およびフィンガー電極５と、リボン（外部端子）とをハンダ付けする要件は、フィンガー電極５（銀）、絶縁性の固定バー６（絶縁ガラス）との密着性が良好であることである。
　　・それに適合するハンダ材料として、錫と亜鉛の合金、錫と銅の合金、錫と銀の合金などを用いる。
　　・絶縁性の固定バー６およびフィンガー電極５に、リボン（プリハンダ付け済み）を超音波ハンダ付けするときの超音波出力は上述したように２Ｗ程度がよい。超音波ハンダ付けすることで、必要以上に高い温度を必要としない。また、ハンダ付け領域外の無用の部分の温度を上げなくてよく、周囲の無用な温度上昇による性能劣化を防ぐことができる。
　また、リボン（外部端子）は、中心に銅を材料とした線材であって、外側をハンダ材料で覆われている（プリハンダ済み）。
　　・基板（ウェハー）の裏側のハンダ付けは、当該基板の裏側の全面にアルミニウムをコーティングするので、これに直接あるいは導電性の固定バー（バナジン酸塩ガラス）を形成した後に、リボンを超音波ハンダ付けする。
　また、ハンダ材料として、錫、亜鉛などを主体とする場合に低温脆性が見込まれる場合には、これを回避するために、必要に応じて添加物（銅、銀など）を添加する（添加して合金とする）。また、添加物としてアルミニウム、ビスマス、インジウム、アンチモン　などを添加し、濡れ性の改善や、酸化性の改善や、半田合金を作りやすくしたりなど、必要に応じて適量を添加する（実験で決める）。
　尚、絶縁性の固定バー６の形成は、実験では、
　　・リン酸・亜鉛系ガラス、ビスマス系ガラスあるいはこれらを主体としたペーストを用い、スクリーン印刷して焼結して形成した。
　　　・材料例：絶縁ガラス（リン酸・亜鉛系ガラス、ビスマス系ガラス（図１１参照）等）またはこれらを含む絶縁性のガラスペースト。
　　　・概略説明：全材料を溶融し急速冷却して絶縁ガラスを生成し、粉末にしてペーストを作成する。これをスクリーン印刷して絶縁性の固定バー６を形成して焼結し、最終的な絶縁性の固定バー６を形成する。
　この絶縁性の固定バー６の形成の要件は、
　　（１）使用する半田材料との密着性が良好
　　（２）電気的絶縁性が良好
　　（３）窒化膜３との密着性が良好
を満たすように材料、スクリーン印刷の厚さ、焼結温度などを実験で決定する。
　次に、図４から図７の工程フローの順番に図１から図３の構成の工程を順次詳細に説明する。
　図４から図７は、本発明の工程フローを示す。
　図４において、Ｓ１は、Ｓｉ基板（４価）を準備する。これは、太陽電池の基板（４価）となるウェハーを準備する。
　Ｓ２は、Ｐ型（３価）の基板１を作成する。これは、Ｓ１のＳｉ基板（４価）にホウ素などを拡散してＰ型（３価）にする。
　Ｓ３は、リン（５価）を拡散してＮ＋型を表面に作成する。これにより、高濃度電子領域（Ｎ＋型）が作成できたこととなる。
　図５において、Ｓ４は、基板１の表側のＮ＋領域（高電子濃度領域）の上に窒化膜３を形成する。窒化膜３は、通常６０ｎｍ程度である。これにより、Ｎ＋領域（高電子濃度領域）が窒化膜３により保護されることとなる。
　また、Ｓ４で基板１の裏側にアルミ膜４を蒸着、スパッタなどで形成する。アルミ膜４は太陽電池の裏側の電極となる部分である。
　Ｓ５は、フィンガー電極の印刷を行う。これは、既述した図１から図３中のフィンガー電極５の形状を、銀、鉛ガラスからなるペーストを用いてスクリーン印刷を行う。
　Ｓ６は、溶剤飛ばしを行う。これは、１００～１２０℃に１時間程度の加熱を行い、スクリーン印刷したペーストに含まれる溶剤を完全に除去する。
　図６のＳ７は、絶縁性の固定バー６の印刷を行う。これは、既述した図１から図３中の絶縁性の固定バー６の形状を、絶縁ガラスあるいは絶縁ガラスを含む絶縁性のペーストを用いてスクリーン印刷を行う。
　Ｓ８は、絶縁性の固定バーの溶剤飛ばしを行う。これは、１００～１２０℃に１時間程度の加熱を行い、スクリーン印刷した絶縁性のペーストに含まれる溶剤を完全に除去する。
　Ｓ９は、焼成を行う。これは、フィンガー電極５のファイヤスルーを生じる条件で焼成を行う。詳細に説明すれば、Ｓ５とＳ６で窒化膜３の上にフィンガー電極５を銀、鉛ガラスからなるペースト（銀・鉛ガラスペースト）を用いてスクリーン印刷し、Ｓ７とＳ８で同様に重複しないように、窒化膜３の上に絶縁性の固定バー６を絶縁ガラスあるいは絶縁ガラスを含む絶縁性のペーストを用いてスクリーン印刷した状態で、両者を同時に焼成（加熱）を行う。この焼成の条件は、既述したように、前者（銀・鉛ガラスペーストによるファイヤスルー）の焼成温度と後者（絶縁ガラスペーストの溶解・固着）の温度（一種のロー付け温度）とを比較し、前者が後者よりも高いあるいは等しいことが要件であり、ここでは前者の焼成温度（ファイヤスルーの焼成温度）を採用して焼成を行う。具体的には、例えば７５０℃～８５０℃の範囲内で、１～６０秒の範囲内で焼成を行う（加熱は遠赤外線ランプを用いて行う、最適な条件は実験で決める）。
　これらにより、（１）フィンガー電極５が窒化膜３をファイヤスルーすることと、（２）絶縁性の固定バー６が窒化膜３に強固に固着されかつ表面がハンダ付けしやすくなることとを同時に達成できるという顕著な効果が発生する。
　図７のＳ１０は、プリハンダ付けを行う。これは、既述した図３に示すように、Ｓ９で焼成したフィンガー電極５および絶縁性の固定バー６の上から超音波ハンダコテでハンダ材料のプリハンダ付けを行う。
　Ｓ１１は、リボン付けを行う。これは、Ｓ１０でプリハンダ付けした上からリボンをハンダ付けを行う（詳細は既述した図３の説明を参照）。尚、プリハンダ付けされたリボンを用いて直接にフィンガー電極５および絶縁性の固定バー６に超音波ハンダ付けを行っても良い。
　Ｓ１２は、裏側のリボン付けを行う。これは、図５のＳ４で基板１の裏側に形成したアルミ膜４に、リボンを超音波ハンダ付けする。この裏側のリボン付けは、プリハンダされたリボンを直接に図５のＳ４のアルミ膜４に超音波ハンダ付けしてもよいし、開口のある裏側に導電性ガラス（例えばバナジン酸塩ガラス）をスクリーン印刷して焼成して強く固着させた後、リボンと絶縁性の固定バー６およびアルミ膜５の両者を超音波ハンダ付けし、強度を強くするようにしてもよい。
　図８は、本発明の具体例と従来例を示す。
　図８の（ａ）は本発明のスプリット型の例の写真を示す。これは、絶縁性の固定バー６がフィンガー電極５から離れており、絶縁性の固定バー６が長さ方向に分割されている例（スプリット型という）を示す。
　図８の（ｂ）は従来のタッチバー型の例の写真を示す。これは、導電性の固定バーがフィンガー電極５に接しており、導電性の固定バーが長さ方向に分割されている例（タッチバー型という）を示す。
　以上のうち図８の（ｂ）のタッチバー型は、導電性の固定バーのスクリーン印刷時の精度（位置合わせなど）と、フィンガー電極５のスクリーン印刷時の精度（位置合わせなど）とが大きい場合には採用できなく、これら精度誤差が影響しないように本発明の図８の（ａ）のスプリット側を選択する方が望ましい。
　また、図８の（ａ）のスプリット型にした場合には、既述したように、超音波ハンダ付けする際にこて先のサイズ（長さ方向）よりも若干小さい方が、こて先が下の窒化膜３に接触して破壊してしまうなどの事態を防止できるので、良好なハンダ付けを行うことが可能となる。
　図８の（ｃ）は、従来のバスバー電極の下にフィンガー電極がある例を示す。この従来の場合には、フィンガー電極に直交するように帯状のバスバー電極を銀、鉛ガラスを含むペーストをスクリーン印刷して焼成して形成していたので、フィンガー電極がバスバー電極の上に突出することができず、本発明の当該フィンガー電極に直接にリボンをハンダ付け不可であり、結果としてフィンガー電極ーバスバー電極ーリボンを経由して外部に電子を取り出していたため、経路の抵抗（直列抵抗成分）を小さくできなく、結果として太陽電池の効率を低下させてしまうという欠点があった。
　図９は、本発明のガラス製造フローチャートを示す。これは、既述した図２などの絶縁性の固定バー６を形成する絶縁ガラスの製造フローチャートである。
　図９において、Ｓ２１は、ガラス成分を調合する。これは、例えば後述する図１１のリン酸・亜鉛系ガラスあるいはビスマス系ガラスなどの絶縁性ガラスのガラス成分（Ｚｎｏ，Ｐ２Ｏ５，Ｃａｏ，Ｂ２Ｏ３．ＺｎＯ等の各成分）を調合する。
　Ｓ２２は、坩堝に入れ攪拌する。これは、Ｓ２１で粉末状の各成分を坩堝に入れてよく攪拌して均一に混ぜる。
　Ｓ２３は、１０００℃の電気炉に入れる。これは、Ｓ２２で各ガラス成分の粉末を坩堝に入れて攪拌してよく混ぜた後、１０００℃の電気炉に入れる（坩堝を電気炉に入れて１０００℃に加熱してもよい）。尚、加熱温度は、実験で最適な温度を決める。
　Ｓ２４は、１時間加熱する。これは、Ｓ２３で１０００℃の電気炉に入れた後、１時間加熱する（加熱の際には攪拌する）。
　Ｓ２５は、電気炉より常温の外部の鉄板の上に取り出し、急冷する。これにより、絶縁性のガラスの塊が作成できたこととなる。
　以上のＳ２１からＳ２５の手順により、後述する図１１のリン酸・亜鉛系ガラス、ビスマス系ガラスなどの絶縁ガラスの塊が作成できたこととなる。この絶縁性のガラスの塊を所定粒径に公知の手法で粉砕し、絶縁ガラスペーストの材料とする。
　図１０は、本発明の絶縁ガラスの成分・条件例を示す。これは、図２の太陽電池の絶縁性の固定バー６に、絶縁ガラスを用いる場合に必要とされる成分、条件などの例を示す。
　図１０において、太陽電池の絶縁性の固定バー６に用いる場合の絶縁ガラスには、耐水性、耐光性、絶縁性、密着性（窒化膜、半田密着性）などが要求され、具体的には図１０に示す下記の条件、成分制限が必要である。
　　　条件　　　　　　　　　　成分制限　　　　　　　　　具体例
　１．アルカリ金属成分
　　　Li,Na,K　　　　　　　　１．０重量％以下
　２．アルミナ酸化物
　　　シリコン酸化物　　　 　３．０重量％以下
　３．金属元素
　　　Ti,V,Cr,Mn,Fe,
　　　Cuの成分　　　　　　　　１．０重量％以下
　４．太陽電池表面の絶縁膜　　酸化ビスマス(Bi2O3)を
　　（窒化膜）との密着性が　　２．０重量％以上を含有
　　　よい事
　５．ガラスの骨格　　　　　　リン又は亜鉛を含有　リン酸亜鉛四水和物
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　Zn3(PO4)2/H2O又は
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　メタリン酸亜鉛ZnP2O6
　以上の条件、成分制限などを満たす絶縁ガラスを用いて図２の固定バー６を焼成して形成することにより、絶縁性の固定バー６が強く窒化膜に固着すると共に、絶縁性の固定バー６の上にリボンを超音波半田付けしても、リボンの下に絶縁性の固定バー６がありその基板内部への抵抗成分（並列抵抗成分という）が極めて大きくなり、フィンガー電極５からリボンに取り出した電子が当該並列抵抗成分を通って基板内部に漏洩する割合が極めて小さくすることが可能となり、結果として、太陽電池の効率（電流×電圧）の低下を低減することができた（後述する図１６から図１９参照）。
　図１１は、本発明のリン酸塩ガラスおよびビスマス系ガラスの例を示す。単位は重量％である。
　図１１において、リン酸・亜鉛系ガラスの例１、例２は、図示の下記のような成分（重量％）を有するものである。
　成分　　　リン酸・亜鉛系ガラス　　範囲
　　　　　　　例１　　　　例２
　ZnO　　　　31.22　　　　28.67　　　25-35
　P2O5　　　 54.44　　　　49.99　　　48-60
　CaO　　　　14.34　　　　13.17　　　11-15
　B2O3　　　　　　　　　　 8.17　　　 0-13
　合計　　　　100　　　　　100
　図１１において、ビスマスガラスの例１、例２は、図示の下記のような成分（重量％）を有するものである。
　成分　　　　ビスマス系ガラス　　　　範囲
　　　　　　　　例１　　　例２
　Bi2O3　　　　61.00　　　66.74　　　60-70
　B2O3　　　　 13.00　　　13.93　　　12-20
　ZnO　　　　　15.00　　　11.95　　　10-20
　BaO　　　　　 3.00　　　 2.38　　　 1.5-3.5
　SiO2　　　　 2.00　　　 1.99　　　 0-3.0
　ZrO2　　　　　2.00　　　 0.00　　　 0-3.0
　P2O5　　　　　4.00　　　 3.00　　　 1.0-5.0
　合計　　　　　100　　　　100
　以上のような成分により絶縁性のリン酸・亜鉛系ガラス、ビスマスガラスを作成し、太陽電池の固定バー５として使用した場合に、並列抵抗成分を低減して効率を良好にすることが可能となった（後述する図１６から図１９参照）。
　図１２は、本発明の絶縁ペースト適用フローチャートを示す。これは、絶縁性ガラス（リン酸・亜鉛系ガラス。ビスマスガラス）の粉末からなる絶縁ペーストを実際に太陽電池の固定バー５の作成に適用する場合のフローチャートを示す。
　図１２において、Ｓ３１は、絶縁ペーストをスクリーン印刷して、固定バー５のパターンを印刷する。これは、既述した図１の固定バー領域６１に図２の固定バー６を絶縁ペーストを用いてスクリーン印刷する。
　Ｓ３２は、乾燥した大気中に放置（２～２４時間）する。この乾燥は、例えば
　　・乾燥ＢＯＸ（乾燥用の箱、容器）等を使用する。
　　・場合によっては、本工程を省略する場合もある。
　Ｓ３３は、印刷した絶縁ペーストの溶剤（（３）有機溶媒）を揮発させる。例えば、条件として、
　　・４０～１００℃程度の温度領域で、
　　・１００分程度の熱処理（乾燥処理）（溶媒飛ばし工程）
を行う。これにより、絶縁ペーストをスクリーン印刷した太陽電池の固定バー６の部分に含まれる溶剤が揮発され、かつ太陽電池の固定バー６の下地の部分に接着されることとなる。
　Ｓ３４は、乾燥した大気中に放置（２～２４時間）する。この乾燥は、例えば
　　・乾燥ＢＯＸ（乾燥用の箱、容器）等を使用する。
　　・場合によっては、本工程を省略する場合もある。
　Ｓ３５は、焼成（焼結）を行う。条件として、
　　・遠赤外線焼結装置の１例として、
　　　　：３４０～９００℃の範囲内で、かつ３～６０秒の範囲で焼結する。
　尚、約１（３が好ましい）～６０秒の範囲であればよい。また、遠赤外線焼結装置に代えて赤外線を用いた焼結装置でも可能である。遠赤外線、赤外線による焼結として、上記例ではランプ（遠赤外線ランプ）を用いたが、これに限らず、セラミックヒータ、レーザなどでも赤外線、遠赤外線を放出するものであれば何でも良い。更に、上記範囲内での温度、焼結時間が焼結可能であれば、他の手段でもよい（例えば空気等の気体を加熱した熱風などでもよい）。
　尚、複数回スクリーン印刷及び焼結を行い膜厚を調整してもよい。
　以上によって、実験では太陽電池の絶縁性の固定バー５を本発明の絶縁性の絶縁ペーストをスクリーン印刷して上記範囲内（温度、焼結時間）で焼結を行い、従来の銀ペースト（銀粉末１００％）等より良い太陽電池の効率（変換効率）を測定することができた（後述する図１６から図１９を参照）。
　図１３は、本発明の絶縁ガラスペーストの組成例を示す。図１３は、絶縁ガラスペーストの組成例であって、主材、有機材、有機溶媒、樹脂からなるペーストであり、図示の下記のような組成で実験では作成した。
　図１３において、成分、濃度範囲（重量％）、備考は図示の下記のようにした。
　　成分　　　　　　　　　　　濃度範囲（重量％）　　備考
　リン酸系ガラス
　又はビスマス系ガラス　　　　75-80　　　　　主材（電気絶縁性ガラス）
　ジエチレングリコール
　ブチルアセテート　　　　　　10-15　　　　　有機材（主材粒子を結合）　
　タピネオール　　　　　　　　 5-10　　　　　有機溶媒（ペースト濃度
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　を調整）
　セルロース系樹脂　　　　　　 1-5　　　　　　樹脂（全体をまとめる、
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　塗布材料に接着）
　以上の組成を良く混錬して絶縁ガラスペーストを作成し、図１２のフローチャートの従い固定バーを印刷・乾燥・焼結し、図２の絶縁性の固定バー６を作成した。
　図１４は、本発明のスクリーン印刷に使用するスクリーンの条件例を示す。
　図１４に記載の通り、スクリーンの条件は、例えば
　　・スクリーン線径：１６μｍ
　　・メッシュ　　　：３２５本／ｉｎｃｈ
　　・目開き（オープニング）：６２μｍ
　　・空間率　　　　：６３％
である。ここで、太陽電池の絶縁性の固定バー６の膜厚をコントロールするには、上記スクリーンの条件を変えるか、あるいは絶縁ペースト中の有機溶材の濃度を変えることで行う。
　図１５は、本発明の実際の適用例を示す。これは、太陽電池の基板上に形成した窒化膜の上に銀ペースト（鉛入り）でフィンガー電極をスクリーン印刷、更に絶縁ガラスペーストで６固定バーをスクリーン印刷した後、両者を一括焼成してフィンガー電極５、絶縁性の固定バー６を同時形成した後の写真の例を示す。
　ここでは、
　　・フィンガー電極５の幅は、０．１ｍｍ
　　・絶縁性の固定バー６の幅×長さは、０．５ｍｍ×０．７ｍｍ
　　・フィンガー電極５と固定バー６との間隔は、０．３ｍｍ
とした。
　ここで、絶縁性の固定バー６は、リン酸系ガラスを用い、写真はガラスを明瞭に撮影するために黄色光照明を使用した。本来のガラスは無色透明である。
　また、図示のように作成したフィンガー電極５、絶縁性の固定バー６の上に、縦方向にプリ半田付きの銅テープを超音波半田付けすることにより、リード線を半田付けする。
　以上により、第１に、フィンガー電極５に直接にテープを超音波半田付けして、フィンガー電極５との間に従来のバスバー電極（銀）の介在をなくして直列抵抗成分を小さくできた。
　更に、第２に、絶縁性の固定バー６により従来のバスバー電極（銀、導電性ガラス）を代替し、当該バスバー電極（銀、導電性ガラス）から基板内部への電子の漏洩成分を削減（つまり、並列抵抗成分を極めて大きくして漏洩を削減）することができた。この際、絶縁性の固定バー５は下の窒化膜に強く固着し、かつ当該絶縁性の固定バー５は超音波半田付けにより銅テープを強固に半田付けすることができ、該銅テープを強固に基板に固定できた。
　次に、図１６から図１９を用いて本発明の上記第１の直列抵抗成分の減少、上記第２の並列抵抗成分を極めて大きくして漏洩を低減できたことによる、太陽電池の変換効率の向上について詳細に説明する。
　図１６は、本発明の特性の説明図（その１ー直列抵抗成分の削減効果）を示す。縦軸は太陽電池から出力される電流を示し、横軸はそのときに出力される電圧を示す。図中の実線のＩ－Ｖ曲線は本発明の係る絶縁性の固定バー６（図１５）によるＩ－Ｖ曲線（絶縁性の固定バー５）の例を示し、点線は従来の導電性のバスバー電極によるＩ－Ｖ曲折（従来の導電性のバスバー電極）の例を示す。
　図１６において、大きな楕円の部分は、直接にフィンガー電極５にリボンを超音波半田付けし、直列抵抗成分を軽減したことにより、電流成分が増大した様子を模式的に示す。つまり、本発明は、フィンガー電極５の突出部分に直接にリボン（銅テープ）を超音波半田付けしたので、フィンガー電極５とリボンとの間に従来のバスバー電極がなくなりその分の抵抗（直列抵抗）がなくなり、この分の直列抵抗成分が小さくなったことにより、図１６のＩ－Ｖ曲折の電流が増大、上方向に移動した様子を模式的に示す。
　図１７は、本発明の特性の説明図（その２ー大きな並列抵抗成分による漏れ電流の低減効果）を示す。縦軸、縦軸は図１６と同じである。
　図１７において、大きな楕円の部分は、従来の導電性のバスバー電極の部分を絶縁ガラスで固定バー６として作成し、並列抵抗成分を高くたことにより、漏れ電流を低減した様子を模式的に示す。つまり、本発明は、従来の導電性のバスバー電極に代えて、絶縁性のスプリット型の固定バー６を形成し、この固定バー６にリボン（銅テープ）を超音波半田付けした。そのため、リボンと基板との間に絶縁性の固定バー６がありこれがリボンから基板内部への抵抗を極めて大きくして漏れ電流を軽減し、この分の並列抵抗成分が極め大きくなったことにより、図１７のＩ－Ｖ曲折の電圧が増大し、右方向に移動した様子を模式的に示す。
　図１８は、本発明の特性の説明図（その３ー絶縁ガラスの固定バーによる電流、電圧の増大効果）を示す。縦軸、横軸は、図１６と同じである。
　図１８において、大きな楕円の部分は、図１６の大きな楕円と、図１７の大きな楕円とによる相乗効果、つまり、直列抵抗成分の低減による電流増大と、並列抵抗成分が極めて大きくなって漏洩電流の低減による電圧上昇との積が増大したという、相乗効果を模式的に示したものである。
　図１９は、本発明に係る太陽電池の表面のバスバー電極の変遷説明図を示す。これは、太陽電池の表面のバスバー電極の本発明者らによる出願の変遷説明図を示す。
　図１９の（ａ）は、導電ガラスのバスバー電極を用いた場合の様子を模式的に示す。この出願は、例えば特願２０１６ー０１５８７３に記載されている。
　図１９の（ｂ）は、スプリット型の導電性ガラスのバスバー電極を用いた場合の様子を模式的に示す。この出願は、例えば特願２０１６ー２５７４７１に記載されている。このスプリット型の導電性ガラスのバスバー電極の場合には、スプリット型の導電性ガラスを使ったことにより、〇１直列抵抗の減少により、太陽電池の変換効率が０．１－０．２％アップした。
　図１９の（ｃ）は、本発明のスプリット型の絶縁ガラスの固定バー６（バスバー）を用いた場合（導電性のバスバー電極はなし）の様子を模式的に示す。このスプリット型の絶縁性ガラスの固定バー６（バスバー）の場合には、図１から図１８を用いて説明したように、スプリット型の絶縁性ガラスを使ったことにより、〇１直列抵抗成分の減少と、〇２並列抵抗成分の増大による漏洩の減少により、太陽電池の変換効率が０．２－０．４％以上アップした。
　次に、図２０から図２５を用い、半田を付着させた取出線であるリボンあるいは線材(
ワイヤー）を、基板、基板上に形成した膜、固定バー、裏面のアルミ面、該アルミ面に穴を開けた部分、などの超音波半田付け対象の部分に、直接に超音波半田付けする手順を詳細に説明する。
　図２０は、本発明の動作説明フローチャート（予備半田が無い場合）を示す。
　図２０において、Ｓ１０１は、半田コテ、ウェーハ登載台等の温度、超音波発振周波数等の設定を行う。これは、超音波半田付けを行うに先立ち、前準備として下記を行う。
　　・半田コテ：所定温度に加熱（リボンあるいは線材に付着されている半田が溶融する温度に加熱）する。
　　・ウェーハ登載台：基板であるウェーハの登載台を所定温度に予備加熱（リボンあ
るいは線材に付着している半田が溶融する温度よりも少し低い温度、例えば１８０℃（後述する））する。
　　・超音波発振周波数等：所定周波数、所定出力の超音波を半田コテ先から基板であ
るウェーハに供給するように調整する（例えば後述するように、数十ＫＨｚ、１～６Ｗの超音波をコテ先に供給するように調整する）。
　Ｓ１０２は、ウェーハを所定の位置にセットする。これは、リボンあるいは線材を超音波半田付けしようとする、例えば太陽電池のウェーハをＳ１０１で所定温度に加熱したウェーハ登載台の所定の位置に図示外の自動機で搬送して固定する。固定すると瞬時に所定温度（例えば１８０℃）に予備加熱される。
　Ｓ１０３は、半田付きワイヤー又はリボンを送出する。これは、Ｓ１０２でウェーハ登載台の所定位置に固定されて予備加熱されたウェーハの所定位置（超音波半田付けする基板あるいは基板上の膜の所定位置）に、予め半田を付着させたワイヤー（線材）又はリボンを図示外の自動機で送出する。ワイヤー（線材）またはリボンは、リールから送出、あるいは所定長さにカットしたワイヤーまたはリボンを多数収納した搭載箱から送出する。尚、特にワイヤーをリールから送出中にねじれにより切れる場合がたまに発生するので、所定長さにカットしたワイヤー（線材）を自動機で登載箱から送出することが望ましい。リボンの場合にはそれほどでない。
　Ｓ１０４は、超音波半田付けする。これは、Ｓ１０２でウェーハをウェーハ登載台に固定して所定温度（例えば１８０℃）に予備加熱した状態で、かつＳ１０３で半田を付着させたワイヤー（線材）あるいはリボンを、ウェーハの上あるいはウェーハ上に形成した膜（アルミニウム膜、窒化膜、ガラス膜等）の上に供給（あるいは裁置）した状態で、超音波半田コテのコテ先を軽く押し当てて超音波を供給してごみなどを除去しつつ、当該ワイヤ―（線材）あるいはリボンに付着している半田を溶融させ、ワイヤーあるいはリボンとウェ―ハ（基板）あるいはウェハーの上に形成された膜（基板上の膜）とを超音波半田付けする。
　Ｓ１０５は、処理ウェーハの有りか判別する。ＹＥＳの場合には、処理ウェーハがまだあるので、Ｓ１０６で次のウェーハの処理（Ｓ１０２からＳ１０４の処理）を繰り返す。ＮＯの場合には、全てのウェーハの処理が終了したので、終わる。
　以上によって、予め半田を付着させたワイヤー（線材）あるいはリボンを、予備加熱したウェーハ（基板）あるいはウェーハの上に形成した膜（基板上の膜）に当該ワイヤ―あるいはリボンに付着させた半田を溶融し、ウェ―ハあるいはウェーハの上の膜に直接に超音波半田付けすることが可能となる。これにより、既述した半田の付着していないワイヤーあるいはリボンを基板あるいは基板の上の膜に超音波半田付けする場合に比して、下記の優位点がある。
　１　本例では、ワイヤーあるいはリボンに半田が付着しているので、半田の自動供給装置、予備加熱装置などが不要となる。
　２　半田を基板あるいは基板上の膜に予備半田し、次に、ワイヤーあるいはリボンを半田付けする場合に比して、当該予備半田工程が不要となる。
　図２１は、本発明のリボン接続例を示す。これは、既述した図２０のフローチャートに従い、半田を付着させたリボンをウェーハ（例えば太陽電池）あるいはウェーハの上の膜に直接に超音波半田付けし、当該リボンを電気的かつ機械的に強固に接続した例を示す。
　図２１の（ａ）は、フィンガー面への接続例を示し、図２１の（ｂ）は、シリコン面への接続例を示し、図２１の（ｃ）は、裏面アルミ面への接続例を示す。
　図２１の（ａ）は、フィンガー面への接続例を示す。図２１の（ａ－１）はリボンをフィンガー面に超音波半田付けした例を示し、図２１の（ａ－２）は横方向から見た図を示す。
　図２１の（ａ）において、図示のリボン（半田を付着させたリボン）は、図２０のフローチャートに従い、シリコン基板上に形成したフィンガー面に直接に超音波半田付けし、当該リボンをフィンガー面（フィンガー電極）に電気的に接続、および当該リボンを機械的に膜（窒化膜、あるいは窒化膜の上に形成したガラス膜）に機械的に強固に接続（固定）した例を示す。
　図２１の（ｂ）は、シリコン面（基板）への接続例を示す。図２１の（ｂ－１）はリボンをシリコン面に超音波半田付けした例を示し、図２１の（ｂ－２）は横方向から見た図を示す。
　図２１の（ｂ）において、図示のリボン（半田を付着させたリボン）は、図２０のフローチャートに従い、シリコン基板上に直接に超音波半田付けし、当該リボンをシリコン面（基板）に電気的に接続、および当該リボンを機械的にシリコン面（基板）に機械的に強固に接続（固定）した例を示す。
　図２１の（ｃ）は、裏面アルミ面への接続例を示す。図２１の（ｃ－１）はリボンを裏面アルミ面に超音波半田付けした例を示し、図２１の（ｃ－２）は横方向から見た図を示す。
　図２１の（ｃ）において、図示のリボン（半田を付着させたリボン）は、図２０のフローチャートに従い、シリコン基板の裏面のアルミ面に直接に超音波半田付けし、当該リボンを裏面アルミ面に電気的に接続、および当該リボンを機械的に強固に接続（固定）した例を示す。
　図２２は、本発明のワイヤー接続例を示す。これは、既述した図２０のフローチャートに従い、半田を付着させたワイヤー（線材）をウェーハ（例えば太陽電池）あるいはウェーハの上の膜に直接に超音波半田付けし、当該ワイヤーを電気的かつ機械的に強固に接続した例を示す。
　図２２の（ａ）は、フィンガー面への接続例を示し、図２２の（ｂ）は、シリコン面への接続例を示し、図２２の（ｃ）は、裏面アルミ面への接続例を示す。
　図２２の（ａ）は、フィンガー面への接続例を示す。図２２の（ａ－１）はワイヤーをフィンガー面に超音波半田付けした例を示し、図２２の（ａ－２）は横方向から見た図を示す。
　図２２の（ａ）において、図示のワイヤー（半田を付着させたワイヤー）は、図２０のフローチャートに従い、シリコン基板上に形成したフィンガー面に直接に超音波半田付けし、当該ワイヤーをフィンガー面（フィンガー電極）に電気的に接続、および当該ワイヤーを機械的に膜（窒化膜、あるいは窒化膜の上に形成したガラス膜）に機械的に強固に接続（固定）した例を示す。
　図２２の（ｂ）は、シリコン面（基板）への接続例を示す。図２２の（ｂ－１）はワイヤーをシリコン面に超音波半田付けした例を示し、図２２の（ｂ－２）は横方向から見た図を示す。
　図２２の（ｂ）において、図示のワイヤー（半田を付着させたワイヤー）は、図２０のフローチャートに従い、シリコン基板上に直接に超音波半田付けし、当該ワイヤーをシリコン面（基板）に電気的に接続、および当該ワイヤーを機械的にシリコン面（基板）に機械的に強固に接続（固定）した例を示す。
　図２２の（ｃ）は、裏面アルミ面への接続例を示す。図２２の（ｃ－１）はワイヤーを裏面アルミ面に超音波半田付けした例を示し、図２２の（ｃ－２）は横方向から見た図を示す。
　図２２の（ｃ）において、図示のワイヤー（半田を付着させたワイヤー）は、図２０のフローチャートに従い、シリコン基板の裏面のアルミ面に直接に超音波半田付けし、当該ワイヤーを裏面アルミ面に電気的に接続、および当該ワイヤーを機械的に強固に接続（固定）した例を示す。
　図２３は、本発明の半田付け条件例を示す。これは、既述した図２０、図２１、図２２で超音波半田付けで用いた半田付け条件の１例を示す。図示のように、サンプル、超音波出力、超音波周波数、コテ温度、ステージ温度（ウェーハ保持台温度）は、図示の下記のようにした。
　サンプル　　超音波出力　　超音波周波数　　コテ温度　　　ステージ温度
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（1mm幅）
　ワイヤー　　　　3W　　　　　40 kH　　　　　420 ℃ 　　　　　180 ℃
　　(0.5mmφ)　　(1～6W)　　　(20～60 kH)　　(350～500℃）(100～180℃）
　リボン
　　(2mm 幅)
　　　　　　　　6Wを超えると　　　500℃以上になると　　　200℃以上に
　　　　　　　　セル特性劣化を　　セル特性劣化を生ず　　　なるとセル
　　　　　　　　生ずる場合が有　　る場合が有る。熱供給　　特性劣化を
　　　　　　　　る。コテの大型　　を安定にすることに　　　生ずる場合
　　　　　　　　化等で熱の安定　　より低温にできる。　　　がある。
　　　　　　　　供給ができる。　　コテ複数化。
　図２４は、本発明のワイヤーの半田付け条件および半田付け成功例を示す。
　図２４の（ａ）は成功本数／総本数の例を示す。ここでは、ワイヤーの断面形状として、図示のように、０．５ｍｍφ、０．４ｍｍφ、０．３ｍｍφ、０．２ｍｍφについて実験したときの成功本数例を示し、図示の下記のような結果が得られた。
　断面形状　　　　　　　　　　　0.5mmφ　　0.4mmφ　0.3mmφ　0.2mmφ
　(a-1)10μｍ程度厚半田コート　　 0/10　　　 0/10　　 0/10　　 0/10
　(a-2)上記ワイヤーの潰し形状　　10/10　　　10/10　　10/10　　10/10
　(a-3)予備半田、銅線〇形状　　　10/10　　　10/10　　10/10　　10/10
　備考　　　　　　　　　　　　　柔軟性なし
　　　　　　　　　　　　　　　　取り扱い難
　ここで、(a-1)「10μｍ程度厚半田コート」は、ワイヤー（銅ワイヤー）に１０μｍ程
度の半田を付着（半田コートで付着）させたものである。(a-2)「上記ワイヤーの潰し形状」は、後述する図２４の（ｂ）で説明するように、「10μｍ程度厚半田コート」の〇状のワイヤーを少し潰したものである。(a-3)「予備半田、銅線〇形状」は、基板上に予備
半田付けしておき、これに銅線〇形状のワイヤーを超音波半田付けしたものである。
　以上のように、ワイヤーの断面直径が０．５ｍｍφ、０．４ｍｍφ、０．３ｍｍφ、０．２ｍｍφについて既述した図２０のフローチャートに従い、基板（ウェハー）への超音波半田付けを実験した結果、上記の下記のような結果が得られた。
　（１）(a-1)の〇形状のままのワイヤーは超音波半田付けが困難であったが、それ以外
は全て超音波半田付けができた（電気的、機械的な接続が良好となった）。
　（２）０．５ｍｍφのワイヤー（銅線が０．５ｍｍφの表面に半田を付着させたワイヤー）は固すぎ、ウェーハに超音波半田付けした場合に当該ウェーハが割れたり、はがれたりすることがあり、取り扱いに難がある。当該ワイヤーを使うには焼きなましなどし、柔らかくする必要性がある。
　（３）(a-3)に示すように、基板に予め予備半田付け（超音波予備半田付け）しておけ
ば、銅線〇形状のワイヤーでも基板に超音波半田付けが可能なことが判明した。
　図２４の（ｂ）は、潰しワイヤー説明図を示す。これは、上述した図２４の（ａ）の「(a-2)上記ワイヤーの潰し形状」の説明図を示す。
　図２４の（ｂ－１）は銅線〇形状のワイヤーの例を示し、図２４の（ｂ－２）は潰し形状の例を示す。
　図２４の（ｂ－２）において、図２４の（ｂ－１）の銅線〇形状のワイヤーを、ここでは、直径方向の上下に図示のように、少し潰し、下方の基板と接する部分が約１００～２００μｍ程度あるいはそれ以上あると、安定的に半田付け可能（図２０のフローチャーに従った超音波半田付けが可能）となることが実験で判明した。
　図２５は、本発明の超音波半田付けの説明図（予備半田の有無、半田供給の有無等）を示す。ここで、縦軸は予備半田の有、無の区別を示す。これは、ワイヤー又はリボンを超音波半田つけしようとする基板（例えばウェーハあるいはウェーハの表面に形成した膜）の部分に予め予備半田されている場合は有、予備半田されていない場合は無の区別である。
　また、横軸はワイヤー又はリボンの半田付きの有、無の区別を示す。これは、ワイヤー又はリボンの表面に予め半田付け（あるいは半田コート）されている場合は有、半田付けされていない場合は無である。
　図２５において、予備半田の有無と、ワイヤー又はリボンの半田付きの有無との組み合わせについて、既述した図２０のフローチャートに従って超音波半田付けした場合、図示の下記の実験結果が得られた。
　予備半田の有無　　ワイヤー又はリボンの　　ワイヤー又はリボンの
　　　　　　　　　　半田付きの有　　　　　　半田付きの無
　予備半田の有　　(1)１ 安定した作業　　　(3)１ 熱の伝わり方によっ
　　　　　　　　　　２ 〇形状ワイヤーでも　 ては、半田材用が一様に
　　　　　　　　　　　半田付け可能　　　　　つかない場合がある
　予備半田　　(2)１ 〇形状を潰したワイヤー　(4)１ 半田供給要
　　　の無　　　　　　又はリボンは密着
　　　　　　　　２ 〇形状ワイヤーの密着　２ ワイヤー又はリボンの
　　　　　　　 は不安定　　　　　　　　　供給と併せて半田供給は
　　　　　　　３ 付着させた半田が　　　　作業が不安定
　　　　　　　剥げた個所の密着に問題が　３ 一様な半田材料の供給
　　　　　　　あり　　　　　　　　　　　　 が難しい
　ここで、詳細に説明すれば、４つの組み合わせ（１）、（２）、（３）、（４）につい下記の結果が得られた。
　（１）「予備半田の有」、「ワイヤー又はリボンの半田付きの有」の場合には、
　　１　安定した作業　　
　　２　〇形状のワイヤーでも半田付け可能
という結果が得られた。これは、ワイヤー又はリボンを超音波半田付けしようとする基板（ウェーハ）あるいは基板の上に形成した膜の部分に予め超音波半田付けにより予備半田付けした部分に、半田付きのワイヤー又はリボンを超音波半田付けした場合の実験結果である。安定した作業ができ、かつ〇形状のワイヤーでも半田付けが良好に可能（電気的に接続、かつ機械的に強固に接続可能）であった。
（２）「予備半田の無」、「ワイヤー又はリボンの半田付きの有」の場合には、
　　１　〇形状の潰したワイヤー又はリボンは密着　　
　　２　〇形状のワイヤーの密着は不安定
　　３　付着させた半田が剥げた個所の密着が問題があり
という結果が得られた。これは、ワイヤー又はリボンを超音波半田付けしようとする基
板（ウェーハ）あるいは基板の上に形成した膜の部分に超音波半田付けによる予備半田付けしない部分に、半田付きのワイヤー又はリボンを超音波半田付けした場合の実験結果である。〇形状の潰したワイヤー又はリボンは密着良好、〇形状のワイヤーの密着は不安定、また、付着させた半田が剥げた個所の密着に問題がありという結果が得られた。
（３）「予備半田の有」、「ワイヤー又はリボンの半田付きの無」の場合には、
　　１　熱の伝わり方によっては、半田材料が一様につかない場合ばある
という結果が得られた。これは、ワイヤー又はリボンを超音波半田付けしようとする基
板（ウェーハ）あるいは基板の上に形成した膜の部分に予め超音波半田付けにより予備半田付けした部分に、半田付きでないワイヤー又はリボンを超音波半田付けした場合の実験結果である。熱の伝わり方によっては、半田材料が一様につかない場合ばあるという結果が得られた。つまり、ワイヤー又はリボンに半田が付着していなく、半田付けしようとする基板の部分に予備半田がされているので、ワイヤー又はリボンの上から半田コテ先で軽く押さえながら超音波半田付けするので、コテ先、ワイヤー又はリボン、基板上の予備半田部分へと熱が伝わる経路の熱の伝わり方によって、一様な綺麗な半田付けができない場合が発生した。これは、ワイヤー又はリボンに半田付けしておけば解決できる。
　（４）「予備半田の無」、「ワイヤー又はリボンの半田付きの無」の場合には、
　　１　半田供給要　　
　　２　ワイヤー又はリボンの供給と併せての半田供給は作業が不安定
　　３　一様な半田材料の供給が難しい
という結果が得られた。これは、ワイヤー又はリボン、および半田付けしようとする基
板の部分にも予備半田がない場合であるので、ワイヤー又はリボンと、半田とを同時に供給する必要がある。そのため、半田供給が必要、ワイヤー又はリボンの供給と半田の供給の両者が供給作業が不安定、更に一様は半田材料の供給が難しいという結果が得られた。
　図２６は、本発明のＡＢＳ－Ｆ（アートビームの太陽電池技法）の説明図を示す。
　図２６の（ａ）は従来技法（バスバー・フィンガー電極が同一工程の場合）の説明図を示す。これは、従来のバスバー６１、フィンガー電極５を銀ペースト（鉛ガラス入り）をそれぞれ塗布（スクリーン印刷）・焼成を同一行程で行う従来技法を示すものである。塗布・焼成後にバスバー６１の上にハンザ材料（鉛半田）７１でリボン（外部端子）を半田付けしていた。
　図２６の（ｂ）はＡＢＳ－Ｆ技法（バスバー・フィンガー電極が別工程の場合）の説明図を示す。これは、本発明に係るＡＢＳ－Ｆ技法であって、固定バー領域（従来のバスバー６１の代わり）６に本発明のガラスペーストの塗布と、フィンガー電極５の銀ペースト（鉛ガラス入り）の塗布とを別工程で行い、次に焼成を同時に行う技法を示すものである。塗布・焼成後に固定バー（従来のバスバー６１）６の上にハンザ材料（鉛フリー半田）７２でリボンあるいは線材（外部端子）を半田付けあるいは超音波半田つけした。
　この本願発明のＡＢＳ－Ｆ技法の構成は、
　（１）固定バー６が、従来のバスバー６１を置換したものであって、当該固定バー６は絶縁性かつ光を透過する膜であり、下の窒化膜３に強く固着している。
　（２）ハンダ材料（鉛フリー半田）７２が外部端子（リボン、線材）を固定バー６、およびフィンガー電極５に半田付けあるいは超音波半田付けしてそれぞれ固定しているので、外部端子（リボン、線材）は固定バー６を介して窒化膜３、更に基板１に機械的に強固に固定されると共に、外部端子（リボン、線材）はフィンガー電極５の上部（頭部）に直接に電気的に接続されている。以下順次詳細に説明する。
　図２７は、本発明のＡＢＳ－Ｆの利点・不利点の説明図を示す。
　図２７において、上段の「従来の技法（バス・フィンガーが同一工程の場合）」について説明する。
　この従来技法の特徴は、図示の下記である。
　　１　バスバー・フィンガー電極を銀（鉛ガラス入り）を同一工程とする。つまり、図２６の（ａ）に示すように、バスバー６１と、フィンガー電極５とを鉛ガラス入りの銀（銀ペースト）を塗布（スクリーン印刷）、乾燥、焼成をそれぞれ同時に行い、バスバー６１、フィンガー電極５を図２６の（ａ）のように同一工程で製造する。
　　２　そのときに使用する銀ペーストは、錫・鉛半田である。
　また、従来技法の利点・不利点は、図示の下記である。
　＜利点＞
　　１　工程短縮する。これは、バスバー・フィンガー電極を同一工程で製造できるので、後述する本願発明の別工程で製造する場合に比し、工程短縮できる。
　＜不利点＞
　　１　バスバーの鉛ガラス又は、鉛半田の影響による電子の再結合（結晶破壊等による）が発生する。これは、図２６の（ａ）のバスバー６１が鉛入り銀ペーストを塗布・焼成したもので作成されているため、また、鉛半田を用いて外部端子をバスバー６１に半田付けするため、これらによるシリコン基板１のバスバー６１に近い部分の結晶破壊等による電子の再結合が発生する割合が増大し、太陽電池の変換効率を低下させる欠点がある。
　　２　バスバー領域の銀により入射光率が減少する。これは、図２６の（ａ）のバスバー６１が鉛入り銀ペーストを塗布・焼成したもので作成されているため、入射光を完全に遮断し、この部分の光が遮断され、結果として光率を低下させてしまう。
　次に、図２７において、下段の「本発明のＡＢＳ－Ｆ技法（バス・フィンガー電極が別工程の場合）」について説明する。
　この本発明のＡＢＳ－Ｆ技法の特徴は、図示の下記である。
　　１　固定バーを鉛フリーガラス（例えばリン酸ガラス）、フィンガー電極を別工程とする。つまり、図２６の（ｂ）に示すように、従来のバスバー６１を変えた固定バー６を鉛フリーガラス（例えばリン酸ガラス）、フィンガー電極５を従来と同じ鉛ガラス入りの銀（銀ペースト）をそれぞれ塗布（スクリーン印刷）（別工程）、次に、乾燥、焼成をそれぞれ同時に行い、固定バー６、フィンガー電極５を図２６の（ｂ）のように製造する。
　　２　固定バー６は鉛フリーガラス（例えばリン酸ガラス）
　　　　フィンガー電極は鉛入り銀ペーストである。
　また、本発明の利点・不利点は、図示の下記である。
　＜利点＞
　　１　固定バー６の鉛フリー材料（例えばリン酸ガラス）による製造のため、鉛フリーガラス又は鉛フリー半田の影響による電子の再結合（結晶破壊等による）の減少となる。これは、図２６の（ｂ）の固定バー６が鉛フリーガラス（例えばリン酸ガラス）を塗布・焼成したもので作成されているため、また、鉛フリー半田を用いて外部端子を固定ー６に半田付けするため、これらによるシリコン基板１の固定バー６に近い部分の結晶破壊等による電子の再結合の発生が減少し、太陽電池の変換効率を向上させる。
　　２　固定バー６の部分が透明な鉛フリー材料（例えばリン酸ガラス）であるため、光が過し、入射光率が向上する。これは、図２６の（ｂ）の固定バー６が鉛フリー材料（例えばリン酸ガラス）で作成されているため、入射光が透過し、この透過した分だけ変換効率を増大させる。詳述すれば、図２６の（ｂ）の固定バー６は、光を透過するので、この透過した光が下方の電子高濃度領域に到達して電子を発生させるので、この分の電子が増大し、結果としてこの増大した分に相当する太陽電池の変換効率を向上させることができる。
　また、固定バー６の上には、リボンあるいは線材を鉛フリー半田で半田付けあるいは超音波半田付けするが、このときのリボンあるいは線材の幅あるいは太さを実験では０．１から１ｍｍ程度にしても十分に電子（電流）を外部に取り出すことができた。このため、固定バー６のうち、リボンあるいは線材の幅あるいは太さの０．１から１ｍｍの部分のみが光を遮断し、それ以外の固定バー６の部分は当該固定バー６のガラス（例えばリン酸ガラス）を透過した光が下方の電子高濃度領域に到達して電子に変換され、この分だけ変換効率を増大させることができた。固定バー６（例えばリン酸ガラス）では、光のうち遠赤外線（1117nm程度）から紫外線（400nm程度）の範囲で５０ないし９５％程度、透過する
。
　　３　銀材料を削減できる。これは、図２６の（ｂ）の固定バー６が従来の銀を用いたバスバー６１から変わっているため、この分の銀材料を削減できる。
　＜不利点＞
　　１　工程が少し増える。これは、上述したように、図２６の（ａ）の鉛入り銀ペーストで作成したバスバー６１を、図２６の（ｂ）の鉛フリー材料（例えばリン酸ガラス）で作成した固定バー６に代えたために、固定バー６の塗布がフィンガー電極５と異なる材料となり別工程となり、この分の工程が少し増える。他の工程は同じである。
　尚、備考欄に記載したように、
　・従来技法では、市場ではフィンガーとバスバーの個別製造が徐々に増えている傾向が見かけられる。
　・本願発明の技法では、市場ではフィンガーとバスバーの個別製造による工程増加以上に変換効率向上と銀材料減少の効果を重要視している傾向が見かけられる。
　次に、図２６、図２７で説明した本発明の鉛フリー材料（例えばリン酸ガラス）で製造した固定バー６について、図２８から図３３を用いて特徴、構成、効果等を詳細に順次説明する。
　図２８は、本発明の各ガラスのＩ－Ｖ特性比較例を示す。これは、各ガラスについて、ガラスペーストを作成し、既述した図２６の（ｂ）の固定バー６に使用（塗布・焼成）して太陽電池を作成し、該太陽電池のＩ－Ｖ特性を測定した結果の比較例を示す。横軸は電圧Ｖ、縦軸は電流Ｉをそれぞれ表す。
　図２８において、リン酸ガラスがビスマス酸ガラスよりも太陽電池の変換効率が高く、外側に図示のように得られた。実験では
　（１）固定バー６の密着力が５Ｎ以上。
　（２）温度サイクル（－２０℃から＋８０℃、１０００時間）のテスト前後で発電効率、Ｉ－ｖ特性の劣化が０．５％程度以内
　（３）シリコン基板にガラスが浸透することがないこと。
という選択基準を設けた。その結果、リン酸ガラスは合格し、ビスマス酸ガラスは不合格であった。
　尚、ここで用いたリン酸ガラスの成分例は下記である。
　酸化亜鉛ＺｎＯ　28.00～29.00 wt%　
　五酸化リンＰ２Ｏ５　49.00～50.00 wt%　
　酸化カルシウムＣａＯ　13.00～14.00 wt%　
　三酸化ホウ素Ｂ２Ｏ３　8.00～9.00 wt%　
　添加物：アルミナＡｌ２Ｏ３、シリカＳｉＯ２　１wt%以下
　図２９は、本発明のＴＣ１０００時間中の温度及び湿度変化例を示す。これは、既述した図２８の各ガラスのＴＣ１０００時間中の温度、湿度の変化を記録した例である。下部の部分は温度変化例を表し、低温が０～-２０℃の範囲、高温が６０～８０℃前後の範囲
である。上部の部分は温度変化したときの湿度変化例を表す。
　図３０は、本発明のＴＣ１０００時間経過前と後の効率比較例（リン酸ガラス）を示す。図３０は、各サンプルＮｏ．１からＮｏ１０まで既述した図２９のＴＣ１０００時間テストの前と、後の太陽電池の変換効率を測定したものである。結果として、リン酸ガラスを既述した図２６の（ｂ）の固定バー６（従来のバスバーに変えたもの）に用いた例（Ｎｏ．１からＮｏ．５）では、変換効率が最大０．３１％以下と余り下がらないという結果が得られた。
　図３１は、本発明のリン酸ガラスにおけるＴＣ前後のＩ－Ｖ特性比較例（Ｎｏ．１）を示す。これは、既述した図３０のＮｏ．１のリン酸ガラスを図２６の（ｂ）の固定バー６に用いた場合の１０００時間テスト前と、後とのＩ－Ｖ特性の比較例を示す。結果は、ＴＣ１０００時間後の曲線は、テスト前に比べてＩ－Ｖ曲線が内側に入っているので、過酷な温度変化による劣化と考えられるが、それは最大が０．３１％以下（図３０参照）であった。
　図３２は、本発明のＴＣ経過前後のＥＬ比較例（リン酸ガラスＮｏ．１）を示す。上段の（ａ）、（ａ－１）、（ａ－２）、（ａ－３）は全体の光学写真を示し、下段の（ｂ）、（ｂ－１）、（ｂ－２）、（ｂ－３）は上段の拡大図を示す。リン酸ガラスは、ＴＣテスト前後で不明な影がなく、拡張も認められず、太陽電池の固定バー６として使用可能なことが判明した。一方、図示しないが他のガラス（例えばビスマス酸ガラス）では図中の縦長の矩形部分（図２６の（ｂ）の固定バー６の部分）が拡張し、使えないことが判明した。
　図３３は、本発明のリン酸ガラスのＴＣ１０００時間経過後のＳＥＭ観察例を示す。図３３の（ａ）は低倍（３０倍）の観察例であり、図３３の（ｂ）は高倍（１０００倍）の観察例を示す。
　図３３の（ａ）は、シリコン基板上に形成した固定バー６、フィンガー電極５の写真を示す。この写真中で、右下部分の横長の矩形は、図２６の（ｂ）の固定バー６を表し、該固定バー６を１０００倍に拡大した写真を図３３の（ｂ）に示す。
　図３３の（ｃ）は、Ｎｏ．１－３（ガラス部）の元素分析例を示す。これは、図３０のＮｏ１－３の試料について、各固定バー６の部分の元素分析例を示し、基板のＳｉは検出されていない。つまり、リン酸ガラスからなる固定バー６には、当該固定バー６を塗布・焼結した基板のシリコンが検出されなく、シリコンが該リン酸ガラス（固定バー６）に拡散していないことが、ＴＣ１０００時間テスト後に確認された。
　図３３の（ｄ）は、Ｎｏ．４－９（Ｓｉ表面部）の元素分析例を示す。これは、図３０のＮｏ４－９の試料について、各固定バー６がないＳｉ部分の元素分析例を示し、基板のＳｉのみが検出され、他（リン酸ガラスのＺｎ，Ｐ，Ｃａ，Ｂなど）は検出されていないことが、ＴＣ１０００時間テスト後に確認された。
　図３４は、本発明の他の実施例構成図（絶縁ガラス無、直接ハンダ付けした断面構造）を示す。この図３４は、既述した図２の固定バー（絶縁性）６を無にして（形成しないで）、この固定バー６とフィンガー電極５の部分に、直接にハンダ付け、あるいは予備半田した取出線（リボン、あるいは線形の線材）を直接にハンダ付けする実施例を示すものである。図３４に図示のように、フィンガー１３の部分と、窒化膜（絶縁膜）１２の上に直接にハンダ１５がハンダ付け（超音波ハンダ付け）した他の実施例を示すものである。
　図３４において、基板１１は、太陽電池のシリコン基板である。
　窒化膜１２は、基板１１の上に形成された絶縁膜である。
　フィンガー１３は、窒化膜１２の上に鉛入りの銀ペーストを塗布・焼結して当該窒化膜１２に穴を開けて基板１１の高電子濃度領域に電気通路を形成した公知のものである。
　ハンダ１５は、フィンガー（フィンガー電極）１３に直交する方向に該フィンガー１３と窒化膜１２（図２の固定バー６に相当する部分）とに直接にハンダ付け、あるいは予備ハンダしたリボン（あるいは線材）を直接にハンダ付けしたものであって、バスバー（バスバー電極）に相当するものである。
　以上によって、図３４の実施例により、フィンガー１３と窒化膜１２の上に直接にハンダ付け、あるいは予備ハンダしたリボン（線材）を直接にハンダ付けすることにより、図１から図３３で説明した固定バー６などが不要となり、構成を簡単かつコストダウンできる。
　図３５は、本発明によるバスバーの変遷説明図を示す。
　図３５の（ａ）は、従来のバスバー（銀）１４を設けた例を示す。図示のバスバー（銀）１４は、銀ペーストをライン状にフィンガー（銀）１２に直交する方向に窒化膜１３の上に塗布・焼結して形成したものである。このためにバスバー１４は、銀で形成されているので銀を多量に消費する欠点がある。
　図３５の（ｂ）は、本発明１のバスバー（固定バー）（導電ガラス）１４１を設けた実施例を示す。図示のバスバー（固定バー）（導電ガラス）１４１は、導電ガラスをフィンガー（銀）１２に直交する方向に当該フィンガー電極（銀）１２の部分は無しに、窒化膜１３の上に塗布・焼結して形成したものである。このためにバスバー（固定バー）（導電ガラス）１４１は、導電ガラスで形成されているので銀を不要とする優越点がある。
　図３５の（ｃ）は、本発明２のバスバー（固定バー）（絶縁ガラス）１４２を設けた実施例を示す。図示のバスバー（固定バー）（絶縁ガラス）１４２は、絶縁ガラスをフィンガー（銀）１２に直交する方向に当該フィンガー電極（銀）１２の部分は無しに、窒化膜１３の上に塗布・焼結して形成したものである。このためにバスバー（固定バー）（絶縁ガラス）１４２は、絶縁ガラスで形成されているので銀を不要とすると共に、絶縁性であるために漏洩電流を低減して太陽電池の効率を高めることができる優越点がある。
　図３５の（ｄ）は、本発明３のバスバーは無にし、その代わりにハンダ（またはハンダ付けリボン）でフィンガー１２と窒化膜１３とに直接にハンダ付けした実施例を示す。図示のハンダ（またはハンダ付けリボン）１５は、該ハンダ（またはハンダ付けリボン）１５をフィンガー（銀）１２に直交する方向に当該フィンガー電極（銀）１２の部分と窒化膜１３との上に直接にハンダ付け（超音波ハンダ付け）し、バスバー１４、１４１、１４２に代えて形成したものである。このために、バスバー１４、１４１、１４２が不要となり工程を削減してコスト低減できると共に、バスバーの銀を不要にできる優越点がある。
　図３６は、本発明のバスバー作成例（図３５の（ｄ））を示す。図３６は、既述した図３５の（ｄ）の作成例を示す。
　図３６の（ａ）は予備ハンダ加工前の例を示す。これは、バスバー（ハンダ（ハンダ付きリボン）１５１の形成前の状態を示し、横方向にフィンガー（銀）１２が幅Ｗ＝１００μｍで形成されている。
　図３６の（ｂ）は予備ハンダ加工後の例を示す。これは、バスバー（ハンダ（ハンダ付きリボン）１５１の形成後（ハンダ加工後）の状態を示し、縦方向にバスバー（ハンダ（ハンダ付きリボン）１５１が幅Ｗ＝１ｍｍで形成されている。このバスバー１５１は、既述した図３５の（ｄ）に断面図を示すように、フィンガー１２に直交する方向に幅１ｍｍのライン状にハンダ（ハンダ付けリボン）をハンダ付け（超音波ハンダ付け）して形成（加工）したものである。図示の写真から判明するように、バスバー（ハンダ（ハンダ付きリボン））１５１は、綺麗にフィンガー１２と窒化膜１３の上に幅１ｍｍでハンダ付けされている様子が判る。
　以上のように、本発明３（図３５の（ｄ）参照）のバスバー（ハンダ（ハンダ付きリボン）１５１では、フィンガー１２と直交する方向に幅１ｍｍのハンダで当該フィンガー１２と窒化膜１３とに渡って綺麗にハンダ付け（超音波ハンダ付け）し、バスバー１４、１４１、１４２と、取出線との両者に代えて形成することが可能となった。
　図３７は、本発明のＩ－Ｖ特性例を示す。これは、既述した図３５の（ａ）、（ｂ），（ｃ），（ｄ）の太陽電池のＩ－Ｖ特性例を示したものである。横軸は電圧を表し、縦軸は電流を表す。
　図３７において、バスバー領域（従来技法）は、既述した図３５の（ａ）を示す。
　バスバー領域（ＡＢＳ－Ｆ技法）（ガラス有り／無し）は、既述した図３５の（ｂ）、（ｃ）／（ｄ）をそれぞれ示す。
　以上のように、バスバー領域を従来（図３５の（ａ））から本発明１（導電ガラス（図３５の（ｂ））、本発明２（絶縁ガラス（図３５の（ｃ））、本発明３（無し（図３５の（ｄ））に代えると、漏洩電流が減少するなどし、いずれもＩ－Ｖ特性が改善されることが判明した。
本発明の１実施例構成図（全体の外観図）である。 本発明の１実施例構成図（ウェハーの上側より、フィンガー電極５と固定バー６の部分拡大模式図例）である。 本発明の１実施例構成図（ウェハーの側面より、フィンガー電極５と固定バー６の部分の拡大模式断面図例）である。 本発明の工程フロー（その１）である。 本発明の工程フロー（その２）である。 本発明の工程フロー（その３）である。 本発明の工程フロー（その４）である。 本発明の具体例と従来例である。 本発明のガラス整合フローチャートである。 本発明のガラス整合フローチャートである。 本発明のリン酸塩ガラスおよびビスマス系ガラスの例である。 本発明の絶縁ペースト適用フローチャートである。 本発明の絶縁ガラスペーストの組成例である。 本発明のスクリーン印刷に使用するスクリーンの条件例である。 本発明の実際の適用例である。 本発明の特性の説明図（その１－直列抵抗成分の軽減効果）である。 本発明の特性の説明図（その２－並列抵抗成分による漏れ電流の低減効果）である。 本発明の特性の説明図（その３－絶縁ガラスの固定バーによる電流、電圧の増大効果）である。 本発明に係る太陽電池の表面のバスバーの変遷説明図である。 本発明の動作説明フローチャート（予備半田が無い場合）である。 本発明のリボン接続例である。 本発明のワイヤー接続例である。 本発明の半田付け条件例である。 本発明のワイヤーの半田付け条件および半田付け成功例である。 本発明の超音波半田付けにおける予備半田有無、半田供給の有無等の説明図である。 本発明のＡＢＳ－Ｆ（アートビームの太陽電池表面技法）の説明図である。 本発明のＡＢＳ－Ｆの利点・不利点のの説明図である。 本発明の各ガラスのＩ－Ｖ特性比較例である。 本発明のＴＣ１０００時間中の温度及び湿度変化例である。 本発明のＴＣ１０００時間経過前と後の効率比較例（リン酸ガラス）である。 本発明のリン酸ガラスにおけるＴＣ前後のＩ－Ｖ特性比較例（Ｎｏ．１）である。 本発明のＴＣ前後のＥＬ比較例（リン酸ガラスＮｏ．１）である。 本発明のリン酸ガラスのＴＣ後のＳＥＭ観察例である。 本発明の他の実施例断面構造図（絶縁ガラス無、直接ハンダ付けした断面構造）である。 本発明におけるバスバーの変遷説明図である。 本発明のバスバー作成例（図３５の（ｄ））である。 本発明のＩ－Ｖ特性例である。
１、１１：基板（シリコン基板）
３、１３：窒化膜（絶縁膜）
４：アルミ膜
５、１２：フィンガー（フィンガー電極）
６：固定バー（絶縁性）
６１：バスバー
６１：固定バー領域
７：リボン、線材（プリハンダ付け）
７１、７２：ハンダ材料
１４：バスバー（銀）
１４１：バスバー（導電ガラス）
１４２：バスバー（絶縁ガラス）
１５：ハンダ（ハンダ付けリボン）
１５１：バスバー（ハンダ（ハンダ付けリボン））

Claims (27)

  1. 　基板上に光などを照射したときに高電子濃度を生成する領域を形成すると共に該領域の上に光などを透過する絶縁膜を形成し、該絶縁膜の上に前記領域から電子を取り出す取出口であるフィンガー電極を形成して該フィンガー電極を介して前記電子を外部に取り出す太陽電池において、
    　前記絶縁膜の上に銀および鉛を含むフィンガー電極を形成すると共に、該フィンガー電極の部分あるいは余裕を持たせた部分を開口として前記絶縁膜の上に絶縁性の固定バーを形成した後に焼成し、
    　該焼成時の前記フィンガー電極に含まれる銀および鉛の作用により該フィンガー電極の下の膜である前記絶縁膜を貫通して前記領域と該フィンガー電極との間に電気導電性通路を形成し、かつ更に、該焼成時に同時に前記絶縁性の固定バーあるいは固定バーに含まれるガラス材料の作用により前記絶縁膜に強固に固着およびハンダ付け良好な前記絶縁性の固定バーを形成したことを特徴とする太陽電池。
  2. 　前記余裕を持たせた部分を開口とするとして、前記フィンガー電極および絶縁性の固定バーの形成時の誤差による影響が小さくなる所定幅の部分を開口とすることを特徴とする請求項１に記載の太陽電池。
  3. 　前記余裕を持たせた部分を開口するとして、前記フィンガー電極および前記絶縁性の固定バーの上に外部端子を超音波ハンダ付けする際の該超音波ハンダこての先端の接触部分と等しいあるいは若干狭い開口とし、該先端の接触部分が直接に前記絶縁膜に触れないようにしたことを特徴とする請求項１から請求項２のいずれかに記載の太陽電池。
  4. 　前記焼成は、フィンガー電極をファイアリングする温度と前記絶縁性の固定バーを形成する温度とのうち前者が後者と等しいあるいは高く、かつ前者の温度で行うことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の太陽電池。
  5. 　前記焼成は、１秒以上６０秒以下としたことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の太陽電池。
  6. 　前記絶縁性の固定バーあるいは固定バーに含まれる絶縁ガラス材料として、リン酸塩ガラス、ビスマスガラスのいずれか１つ以上としたことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の太陽電池。
  7. 　前記フィンガー電極および前記絶縁性の固定バーに、外部端子をハンダ付けするハンダ材料は、錫、錫の酸化物、亜鉛、亜鉛の酸化物の少なくとも１つ以上を含んだことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれかに記載の太陽電池。
  8. 　前記ハンダ材料は、添加物として銅、銀、アルミニウム、ビスマス、インジウム、アンチモン、リンのうちの１つ以上を必要に応じて添加したことを特徴とする請求項７記載の太陽電池。
  9. 　前記フィンガー電極および前記絶縁性の固定バーに外部端子のハンダ付けは、超音波ハンダ付けすることを特徴とする請求項１から請求項８のいずれに記載の太陽電池。
  10. 　前記外部端子は、帯状のリボンとしたことを特徴とする請求項９記載の太陽電池。
  11. 　前記固定バーは、光を透過する絶縁膜とし、この上に前記リボンあるいは前記線材の外部端子をハンダ付けあるいは超音波半田つけし、該固定バーの部分を透過した光を前記高電子濃度を生成する領域に入射させて変換効率を向上させると共に、該光を透過する絶縁膜がこの上に半田付けあるいは超音波半田付けした外部端子から基板への漏洩電流を低減したことを特徴とする請求項１から請求項１０のいずれかに記載の太陽電池。
  12. 　前記リボンあるいは線材の幅あるいは太さを０．１ｍｍないし１ｍｍと細くし、固定バーの部分の光の透過割合を多くして変換効率を向上させたことを特徴とする請求項１１に記載の太陽電池。
  13. 　前記絶縁膜の上に絶縁性の固定バーを形成することなく、前記フィンガー電極と該固定バーの形成しない部分とに相当する該フィンガー電極および該絶縁膜に直接に半田付けあるいは予備半田付きの取出線をハンダ付けし、バスバー電極の形成、あるいはバスバー電極の形成と取出線のハンダ付けを行うことを特徴とする請求項１から請求項１２に記載の太陽電池。
  14. 　請求項１３のハンダ付けは、超音波半田付けとしたことを特徴とする太陽電池。
  15. 　前記基板の前記領域、絶縁膜、フィンガー電極、および絶縁性の固定バーを設けた表側と反対の裏側の全面にアルミニウムあるいは部分的に穴を開けたアルミニウムを形成して裏側の外部端子をハンダ付けあるいは超音波ハンダ付けしたことを特徴とする請求項１から請求項１４記載の太陽電池。
  16. 　前記裏側の外部端子は、前記表側の絶縁性の固定バーとほぼ同じ位置に対応する該裏側の前記アルミニウムの上の位置あるいは前記部分的に穴を開けた部分に該裏側の外部端子をハンダ付けあるいは超音波ハンダ付けすることを特徴とする請求項１５に記載の太陽電池。
  17. 　前記外部端子は、予め半田を付着させた外部に電流を取り出す取出し線であって、リボンあるいは線材を、前記基板あるいは基板上に形成した膜の部分あるいは前記固定バーあるいは前記基板の裏面のアルミニウム面あるいは該アルミニウム面に穴を開けた部分に、コテ先部分で押し付けつつ、当該コテ先を所定速度で半田付け方向に移動させ、
    　予めリボンあるいは線材に付着させた半田をコテ先部分で溶解かつ超音波を印加し、近接した部分の付着物を除去して当該部分に該溶融半田を付着させて半田付けすることを特徴とする請求項９から請求項１６のいずれかに記載の太陽電池。
  18. 　前記線材は円形状の線材を若干つぶした形状にしたことを特徴とする請求項１７に記
    載の太陽電池。
  19. 　基板上に光などを照射したときに高電子濃度を生成する領域を形成すると共に該領域の上に光などを透過する絶縁膜を形成し、該絶縁膜の上に前記領域から電子を取り出す取出口であるフィンガー電極を形成して該フィンガー電極を介して前記電子を外部に取り出す太陽電池の製造方法において、
    　前記絶縁膜の上に銀および鉛を含むフィンガー電極を形成すると共に、該フィンガー電極の部分あるいは余裕を持たせた部分を開口として前記絶縁膜の上に絶縁性の固定バーを形成した後に焼成するステップと、
    　該焼成時の前記フィンガー電極に含まれる銀および鉛の作用により該フィンガー電極の下の膜である前記絶縁膜を貫通して前記領域と該フィンガー電極との間に電気導電性通路を形成し、かつ更に、該焼成時に同時に前記絶縁性の固定バーあるいは固定バーに含まれるガラス材料の作用により前記絶縁膜に強固に固着およびハンダ付け良好な前記絶縁性の固定バーを形成するステップと
    を有することを特徴とする太陽電池の製造方法。
  20. 　前記基板の前記領域、絶縁膜、フィンガー電極、および絶縁性の固定バーを設けた表側と反対の裏側の全面にアルミニウムを形成してこれに外部端子をハンダ付けあるいは超音波ハンダ付けしたことを特徴とする請求項１９に記載の太陽電池の製造方法。
  21. 　前記裏側の外部端子は、前記表側の絶縁性の固定バーとほぼ同じ位置に対応する該裏側の前記アルミニウムの上の位置あるいは任意の位置に導電性の固定バーを形成して焼成し、この上に該裏側の外部端子をハンダ付けあるいは超音波ハンダ付けすることを特徴とする請求項２０に記載の太陽電池の製造方法。
  22. 　外部端子は、予め半田を付着させた外部に電流を取り出す取出し線であって、リボンあるいは線材を、前記基板あるいは基板上に形成した膜の部分あるいは前記固定バーあるいは前記基板の裏面のアルミニウム面あるいは該アルミニウム面に穴を開けた部分に、コテ先部分で押し付けつつ、当該コテ先を所定速度で半田付け方向に移動させ、
    　予めリボンあるいは線材に付着させた半田をコテ先部分で溶解かつ超音波を印加し、近接した部分の付着物を除去して当該部分に該溶融半田を付着させて半田付けすることを特徴とする請求項１９から請求項２１のいずれかに記載の太陽電池の製造方法。
  23. 　前記線材は円形状の線材を若干つぶした形状にしたことを特徴とする請求項２２に記
    載の太陽電池の製造方法。
  24. 　前記固定バーは、光を透過する絶縁膜とし、この上に前記リボンあるいは前記線材の外部端子をハンダ付けあるいは超音波半田つけし、該固定バーの部分を透過した光を前記高電子濃度を生成する領域に入射させて変換効率を向上させると共に、該光を透過する絶縁膜がこの上に半田付けあるいは超音波半田付けした外部端子から基板への漏洩電流を低減したことを特徴とする請求項１９から請求項２３のいずれかに記載の太陽電池の製造方法。
  25. 　前記リボンあるいは線材の幅あるいは太さを０．１ｍｍないし１ｍｍと細くし、固定バーの部分の光の透過割合を多くして変換効率を向上させたことを特徴とする請求項２４に記載の太陽電池の製造方法。
  26. 　前記絶縁膜の上に絶縁性の固定バーを形成することなく、前記フィンガー電極と該固定バーの形成しない部分とに相当する該フィンガー電極および該絶縁膜に直接に半田付けあるいは予備半田付きの取出線をハンダ付けし、バスバー電極の形成、あるいはバスバー電極の形成と取出線のハンダ付けを行うことを特徴とする請求項１９から請求項２５に記載の太陽電池の製造方法。
  27. 　請求項２６のハンダ付けは、超音波半田付けとしたことを特徴とする太陽電池の製造方法。
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