JP2000312016A - 太陽電池の製造方法 - Google Patents
太陽電池の製造方法Info
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
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- Photovoltaic Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 電極の半田濡れ性が悪く、モジュール工程に
おいて太陽電池セル同士を配線するための銅箔等からな
る配線材を半田付けする際の歩留りが低下するという問
題があった。 【解決手段】 一導電型を呈する半導体基板の一主面
側に他の導電型を呈する領域を形成すると共に、この半
導体基板の一主面側と他の主面側に電極材料を焼き付け
た後、一主面側に反射防止膜を成膜する太陽電池の製造
方法において、前記電極材料を焼き付けて反射防止膜を
成膜した後、前記電極材料上の前記反射防止膜を除去す
る。
おいて太陽電池セル同士を配線するための銅箔等からな
る配線材を半田付けする際の歩留りが低下するという問
題があった。 【解決手段】 一導電型を呈する半導体基板の一主面
側に他の導電型を呈する領域を形成すると共に、この半
導体基板の一主面側と他の主面側に電極材料を焼き付け
た後、一主面側に反射防止膜を成膜する太陽電池の製造
方法において、前記電極材料を焼き付けて反射防止膜を
成膜した後、前記電極材料上の前記反射防止膜を除去す
る。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は太陽電池の製造方法
に関し、特に太陽電池の電極の半田濡れ性を向上させた
太陽電池の製造方法に関する。
に関し、特に太陽電池の電極の半田濡れ性を向上させた
太陽電池の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】シリコン基板を用いた太陽電池を作製す
る場合、太陽電池の表面には、発生した電荷を集めるフ
ィンガー電極(枝電極)とバスバー電極(集電極)を形
成する。このバスバー電極には、モジュール工程におい
て太陽電池セル同士を配線するための銅箔等からなる配
線材を半田付けする必要がある。
る場合、太陽電池の表面には、発生した電荷を集めるフ
ィンガー電極(枝電極)とバスバー電極(集電極)を形
成する。このバスバー電極には、モジュール工程におい
て太陽電池セル同士を配線するための銅箔等からなる配
線材を半田付けする必要がある。
【0003】太陽電池を製造するためのプロセスとして
は、例えば図2に示すように、反射防止膜2を成膜した
後、反射防止膜2の電極3を形成する部分を耐酸レジス
トなどでパターン形成してエッチング除去し、その部分
のシリコン面を露出させて電極3を形成する。電極3を
形成した後、半田ディッピング法などで電極3の全面に
半田5をコーティングする。
は、例えば図2に示すように、反射防止膜2を成膜した
後、反射防止膜2の電極3を形成する部分を耐酸レジス
トなどでパターン形成してエッチング除去し、その部分
のシリコン面を露出させて電極3を形成する。電極3を
形成した後、半田ディッピング法などで電極3の全面に
半田5をコーティングする。
【0004】また、例えば図3に示すように、反射防止
膜2を成膜する前に電極3を形成して、半田5をコート
した後に半田5が溶融しない温度以下で反射防止膜2を
成膜する。
膜2を成膜する前に電極3を形成して、半田5をコート
した後に半田5が溶融しない温度以下で反射防止膜2を
成膜する。
【0005】また、例えば図4に示すように、反射防止
膜2を成膜した後に、反射防止膜2上に電極3を直接印
刷して焼成し、反射防止膜2を貫通させるいわゆるファ
イヤースルー電極3を形成した後、半田5をコートする
方法などがある。
膜2を成膜した後に、反射防止膜2上に電極3を直接印
刷して焼成し、反射防止膜2を貫通させるいわゆるファ
イヤースルー電極3を形成した後、半田5をコートする
方法などがある。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところが、図2の方法
では、工程が多いために作業が煩雑となり、例えば反射
防止膜2のパターン抜き部分に銀ペーストをプリントす
る際には、位置合わせが必要となり、この位置ずれなど
は歩留りを低下させる要因になる。また、パターン抜き
工程でも、プリンターや処理ラインなどの高価な設備を
必要とする。反射防止膜2のパターニングの工程が余計
にかかるため、太陽電池のコストが上昇するという問題
があった。
では、工程が多いために作業が煩雑となり、例えば反射
防止膜2のパターン抜き部分に銀ペーストをプリントす
る際には、位置合わせが必要となり、この位置ずれなど
は歩留りを低下させる要因になる。また、パターン抜き
工程でも、プリンターや処理ラインなどの高価な設備を
必要とする。反射防止膜2のパターニングの工程が余計
にかかるため、太陽電池のコストが上昇するという問題
があった。
【0007】また、図3の方法では、反射防止膜2の成
膜を200℃以下の温度で行う必要があるため、反射防
止膜2の信頼性に問題がある。また、反射防止膜2を低
温で形成する場合、シリコン基板1の欠陥をプラズマC
VD法によるパッシベーションする効果が特に小さく、
セル特性が低いという問題があった。
膜を200℃以下の温度で行う必要があるため、反射防
止膜2の信頼性に問題がある。また、反射防止膜2を低
温で形成する場合、シリコン基板1の欠陥をプラズマC
VD法によるパッシベーションする効果が特に小さく、
セル特性が低いという問題があった。
【0008】また、図4の方法では、電極3の密着強度
が弱く、太陽電池の信頼性が劣り、またシリコン基板1
とのオーミック接触が困難であるという問題があった。
が弱く、太陽電池の信頼性が劣り、またシリコン基板1
とのオーミック接触が困難であるという問題があった。
【0009】上記方法のうち、低コストな太陽電池を製
造する場合、電極3の密着強度および良好なオーミック
接触を得るために、電極3を形成した後に、反射防止膜
2を成膜する図3の方法が一般に行われていた。
造する場合、電極3の密着強度および良好なオーミック
接触を得るために、電極3を形成した後に、反射防止膜
2を成膜する図3の方法が一般に行われていた。
【0010】ところが、この方法では、電極3の密着強
度および良好なオーミック接触は得られるものの、電極
3の面にも反射防止膜2が成膜されるため、電極3の半
田濡れ性が悪く、モジュール工程において太陽電池セル
同士を配線するための銅箔等からなる配線材を半田付け
する際の歩留りが極端に低下するという問題があった。
度および良好なオーミック接触は得られるものの、電極
3の面にも反射防止膜2が成膜されるため、電極3の半
田濡れ性が悪く、モジュール工程において太陽電池セル
同士を配線するための銅箔等からなる配線材を半田付け
する際の歩留りが極端に低下するという問題があった。
【0011】
【発明の目的】本発明はこのような従来の問題点に鑑み
てなされたものであり、電極の半田濡れ性が悪く、モジ
ュール工程において太陽電池セル同士を配線するための
銅箔等からなる配線材を半田付けする際の歩留りが低下
するという従来の問題を解消した太陽電池の製造方法を
提供することを目的とする。
てなされたものであり、電極の半田濡れ性が悪く、モジ
ュール工程において太陽電池セル同士を配線するための
銅箔等からなる配線材を半田付けする際の歩留りが低下
するという従来の問題を解消した太陽電池の製造方法を
提供することを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係る太陽電池素子の製造方法によれば、一
導電型を呈する半導体基板の一主面側に他の導電型を呈
する領域を形成すると共に、この半導体基板の一主面側
と他の主面側に電極材料を焼き付けた後、一主面側に反
射防止膜を成膜する太陽電池の製造方法において、前記
電極材料を焼き付けて反射防止膜を成膜した後、前記電
極材料上の前記反射防止膜を除去することを特徴とする
上記太陽電池の製造方法では、前記電極のうちの集電極
上のみの反射防止膜を除去することが望ましい。
に、本発明に係る太陽電池素子の製造方法によれば、一
導電型を呈する半導体基板の一主面側に他の導電型を呈
する領域を形成すると共に、この半導体基板の一主面側
と他の主面側に電極材料を焼き付けた後、一主面側に反
射防止膜を成膜する太陽電池の製造方法において、前記
電極材料を焼き付けて反射防止膜を成膜した後、前記電
極材料上の前記反射防止膜を除去することを特徴とする
上記太陽電池の製造方法では、前記電極のうちの集電極
上のみの反射防止膜を除去することが望ましい。
【0013】また、上記太陽電池の製造方法では、前記
反射防止膜にエネルギービームを照射して除去すること
が望ましい。
反射防止膜にエネルギービームを照射して除去すること
が望ましい。
【0014】さらに、上記太陽電池の製造方法では、前
記反射防止膜を機械研削して除去することが望ましい。
記反射防止膜を機械研削して除去することが望ましい。
【0015】
【発明の実施の形態】以下、本発明を添付図面に基づき
詳細に説明する。図1は本発明の太陽電池素子の製造方
法を示す断面図である。まず、半導体基板1を用意する
(図1(a)参照)。この半導体基板1は、単結晶又は
多結晶シリコンなどから成る。このシリコン基板1は、
ボロン(B)などの一導電型半導体不純物を1×1016
〜1018atoms/cm3 程度含有し、比抵抗1.5
Ωcm程度の基板である。単結晶シリコンの場合は引き
上げ法などによって形成され、多結晶シリコンの場合は
鋳造法などによって形成される。多結晶シリコンは、大
量生産が可能で製造コスト面で単結晶シリコンよりも有
利である。引き上げ法や鋳造法によって形成されたイン
ゴットを300〜500μm程度の厚みにスライスし
て、10cm×10cmもしくは15cm×15cm程
度の大きさに切断してシリコン基板とする。
詳細に説明する。図1は本発明の太陽電池素子の製造方
法を示す断面図である。まず、半導体基板1を用意する
(図1(a)参照)。この半導体基板1は、単結晶又は
多結晶シリコンなどから成る。このシリコン基板1は、
ボロン(B)などの一導電型半導体不純物を1×1016
〜1018atoms/cm3 程度含有し、比抵抗1.5
Ωcm程度の基板である。単結晶シリコンの場合は引き
上げ法などによって形成され、多結晶シリコンの場合は
鋳造法などによって形成される。多結晶シリコンは、大
量生産が可能で製造コスト面で単結晶シリコンよりも有
利である。引き上げ法や鋳造法によって形成されたイン
ゴットを300〜500μm程度の厚みにスライスし
て、10cm×10cmもしくは15cm×15cm程
度の大きさに切断してシリコン基板とする。
【0016】次に、シリコン基板1を拡散炉中に配置し
て、オキシ塩化リン(POCl3 )などの中で加熱する
ことによって、ウェハー1の表面部分にリン原子を拡散
させて他の導電型を呈する領域1aを形成し、半導体接
合を形成する(図1(b))。この他の導電型を呈する
領域1aは、0.3〜0.5μm程度の深さに形成さ
れ、シート抵抗が30Ω/□以上になるように形成され
る。この熱拡散により、シリコン基板1の外表面全体に
他の導電型を呈する領域とリン原子を含むリンガラス層
(不図示)が形成されるが、シリコン基板1の一主面側
の他の導電型を呈する領域のみを残して他の部分は、弗
酸(HF)と硝酸(HNO3 )を主成分とするエッチン
グ液に浸漬して除去した後、純水で洗浄する。
て、オキシ塩化リン(POCl3 )などの中で加熱する
ことによって、ウェハー1の表面部分にリン原子を拡散
させて他の導電型を呈する領域1aを形成し、半導体接
合を形成する(図1(b))。この他の導電型を呈する
領域1aは、0.3〜0.5μm程度の深さに形成さ
れ、シート抵抗が30Ω/□以上になるように形成され
る。この熱拡散により、シリコン基板1の外表面全体に
他の導電型を呈する領域とリン原子を含むリンガラス層
(不図示)が形成されるが、シリコン基板1の一主面側
の他の導電型を呈する領域のみを残して他の部分は、弗
酸(HF)と硝酸(HNO3 )を主成分とするエッチン
グ液に浸漬して除去した後、純水で洗浄する。
【0017】次に、裏面電極材料4を塗布して乾燥した
後、表面電極材料3を塗布して乾燥する(図1
(c))。この電極材料3、4は、銀粉末と有機ビヒク
ルにガラスフリットを銀100重量部に対して0.1〜
5重量部添加してぺースト状にしたものをスクリーン印
刷法で印刷して、600〜800℃で1〜30分程度焼
成することにより焼き付けられる。表電極3は、図5に
示すように、集電極8と枝電極7がある。枝電極7は基
板1の半導体接合部で発生した電子を取り出すために、
基板1のほぼ全面に均等に細幅に形成されており、集電
極8は枝電極7に取り出した電子を外部に取り出すため
に、基板1の略中央部に太幅に形成されている。この集
電極8には、太陽電池セル同士を配線(不図示)で接続
するための銅箔等からなる配線材(不図示)を半田付け
する次に、シリコン基板1の一主面側に反射防止膜2を
形成する(図1(d))。この反射防止膜2は例えば窒
化シリコン膜などから成り、シランとアンモニアとの混
合ガスを用いたプラズマCVD法などで形成される。こ
の反射防止膜2は、シリコン基板1の表面で光が反射す
るのを防止して、シリコン基板1内に光を有効に取り込
むために設ける。また、シリコン基板の表面部の界面準
位を低下させると共に、シリコン基板1の内部の結晶欠
陥を緩和するために設ける。この反射防止膜2は、シリ
コン基板1との屈折率差などを考慮して、屈折率が1.
8〜2.3程度になるように形成され、厚み800Å程
度に形成される。
後、表面電極材料3を塗布して乾燥する(図1
(c))。この電極材料3、4は、銀粉末と有機ビヒク
ルにガラスフリットを銀100重量部に対して0.1〜
5重量部添加してぺースト状にしたものをスクリーン印
刷法で印刷して、600〜800℃で1〜30分程度焼
成することにより焼き付けられる。表電極3は、図5に
示すように、集電極8と枝電極7がある。枝電極7は基
板1の半導体接合部で発生した電子を取り出すために、
基板1のほぼ全面に均等に細幅に形成されており、集電
極8は枝電極7に取り出した電子を外部に取り出すため
に、基板1の略中央部に太幅に形成されている。この集
電極8には、太陽電池セル同士を配線(不図示)で接続
するための銅箔等からなる配線材(不図示)を半田付け
する次に、シリコン基板1の一主面側に反射防止膜2を
形成する(図1(d))。この反射防止膜2は例えば窒
化シリコン膜などから成り、シランとアンモニアとの混
合ガスを用いたプラズマCVD法などで形成される。こ
の反射防止膜2は、シリコン基板1の表面で光が反射す
るのを防止して、シリコン基板1内に光を有効に取り込
むために設ける。また、シリコン基板の表面部の界面準
位を低下させると共に、シリコン基板1の内部の結晶欠
陥を緩和するために設ける。この反射防止膜2は、シリ
コン基板1との屈折率差などを考慮して、屈折率が1.
8〜2.3程度になるように形成され、厚み800Å程
度に形成される。
【0018】次に、表面電極3上に成膜された反射防止
膜2にレーザービーム、イオンビーム、あるいは電子ビ
ーム等のエネルギービームを照射して蒸発飛散させるこ
とにより、電極3の金属面を露出させる(図1
(e))。例えば、発振素子にNd-3+YAGロッドを
用い、励起用ランプにXeフラッシュランプを用いた、
パルス波形制御YAGレーザー加工機により、パルスエ
ネルギー3〜10J、繰り返し数20〜50pps、パ
ルス幅0.1〜1msecでレーザービームを照射す
る。また、Qスイッチ付のYAGレーザー加工機を用い
てもよい。さらに、レーザーガスとして、XeCl、K
rF、ArFを用いたエキシマレーザー装置を用いても
よい。エキシマレーザー装置の場合、最大パルスエネル
ギー150〜400mJでレーザー照射を行うとよい。
いずれの場合でも、レーザービームをバスバー電極上に
走査しで照射してもよいし、レーザービームを固定して
太陽電池セルをX−Yテーブルによって移動させて、バ
スバー電極にレーザービームが照射されるようにしても
よい。このときの加工速度は、5〜20mm/secで
行う。
膜2にレーザービーム、イオンビーム、あるいは電子ビ
ーム等のエネルギービームを照射して蒸発飛散させるこ
とにより、電極3の金属面を露出させる(図1
(e))。例えば、発振素子にNd-3+YAGロッドを
用い、励起用ランプにXeフラッシュランプを用いた、
パルス波形制御YAGレーザー加工機により、パルスエ
ネルギー3〜10J、繰り返し数20〜50pps、パ
ルス幅0.1〜1msecでレーザービームを照射す
る。また、Qスイッチ付のYAGレーザー加工機を用い
てもよい。さらに、レーザーガスとして、XeCl、K
rF、ArFを用いたエキシマレーザー装置を用いても
よい。エキシマレーザー装置の場合、最大パルスエネル
ギー150〜400mJでレーザー照射を行うとよい。
いずれの場合でも、レーザービームをバスバー電極上に
走査しで照射してもよいし、レーザービームを固定して
太陽電池セルをX−Yテーブルによって移動させて、バ
スバー電極にレーザービームが照射されるようにしても
よい。このときの加工速度は、5〜20mm/secで
行う。
【0019】エネルギービームの照射の代わりに機械的
に研削を行ってもよい。例えば、サンドブラスト装置を
用いる。粒度#600のサンドをφ0.6mmのノズル
から吹き付ける。ノズルをバスバー電極上に走査して吹
き付ける。このときの加工速度は、5−10mm/se
cがよい。または、サンドブラストの代わりに、グライ
ンダーによる加工でもよい。
に研削を行ってもよい。例えば、サンドブラスト装置を
用いる。粒度#600のサンドをφ0.6mmのノズル
から吹き付ける。ノズルをバスバー電極上に走査して吹
き付ける。このときの加工速度は、5−10mm/se
cがよい。または、サンドブラストの代わりに、グライ
ンダーによる加工でもよい。
【0020】次に、半田ディップ等の方法により電極3
の面に半田5をコーティングする(図1(f))。反射
防止膜2が蒸発飛散もしくは機械的に削り取られた電極
3部分は金属面が露出しているため、半田濡れ性が向上
し、容易に半田のコーティング層が形成される。
の面に半田5をコーティングする(図1(f))。反射
防止膜2が蒸発飛散もしくは機械的に削り取られた電極
3部分は金属面が露出しているため、半田濡れ性が向上
し、容易に半田のコーティング層が形成される。
【0021】次に、太陽電池セル同士を配線するための
銅箔等からなる配線材を半田付けする。
銅箔等からなる配線材を半田付けする。
【0022】
【実施例】比抵抗が1.5Ωcmのシリコン基板内の一
主面側に、リン(P)を1×1017atoms/cm3
拡散させ、銀100重量部に対してガラスフリットを3
重量部含有した銀粉末と有機ビヒクルから成る銀ペース
トを印刷して乾燥した後、750℃×15分で焼き付け
た。その後、厚み850Åの窒化シリコン膜を形成した
後、YAGレーザーを集電極部に照射して集電極上に成
膜された窒化シリコン膜を蒸発飛散させ、半田をディッ
プ法によりコーティングし、半田濡れ性を評価した。
主面側に、リン(P)を1×1017atoms/cm3
拡散させ、銀100重量部に対してガラスフリットを3
重量部含有した銀粉末と有機ビヒクルから成る銀ペース
トを印刷して乾燥した後、750℃×15分で焼き付け
た。その後、厚み850Åの窒化シリコン膜を形成した
後、YAGレーザーを集電極部に照射して集電極上に成
膜された窒化シリコン膜を蒸発飛散させ、半田をディッ
プ法によりコーティングし、半田濡れ性を評価した。
【0023】その結果、レーザービームを照射しなかっ
たものは、半田濡れ性(半田被覆率)が全面積の25%
であったのに対し、レーザービームを照射したものは、
半田濡れ性(半田被覆率)が100%であった。
たものは、半田濡れ性(半田被覆率)が全面積の25%
であったのに対し、レーザービームを照射したものは、
半田濡れ性(半田被覆率)が100%であった。
【0024】
【発明の効果】以上のように、本発明に係る太陽電池の
製造方法によれば、電極材料を焼き付けて反射防止膜を
成膜した後、この電極材料上の反射防止膜を除去するこ
とから、電極材料を焼き付けた後に反射防止膜を形成す
る太陽電池においても、電極の半田濡れ性が著しく改善
され、太陽電池セル同士を配線するための銅箔等からな
る配線材を半田付けする工程の歩留りが向上する。ま
た、電極上の反射防止膜をレーザービームなどのエネル
ギービームを照射して蒸発飛散させたり、機械的に研削
して除去することから、電極上の反射防止膜を容易に除
去することができる。
製造方法によれば、電極材料を焼き付けて反射防止膜を
成膜した後、この電極材料上の反射防止膜を除去するこ
とから、電極材料を焼き付けた後に反射防止膜を形成す
る太陽電池においても、電極の半田濡れ性が著しく改善
され、太陽電池セル同士を配線するための銅箔等からな
る配線材を半田付けする工程の歩留りが向上する。ま
た、電極上の反射防止膜をレーザービームなどのエネル
ギービームを照射して蒸発飛散させたり、機械的に研削
して除去することから、電極上の反射防止膜を容易に除
去することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る太陽電池の製造方法を示す図であ
る。
る。
【図2】従来の太陽電池の製造方法を示す図である。
【図3】従来の他の太陽電池の製造方法を示す図であ
る。
る。
【図4】従来のその他の太陽電池の製造方法を示す図で
ある。
ある。
【図5】太陽電池を示す平面図である。
1‥‥‥一導電型の半導体基板、1a‥‥‥他の導電型
を呈する領域、2‥‥‥反射防止膜、3‥‥‥表面電
極、4‥‥‥裏面電極、5‥‥‥表面電極半田、6‥‥
‥裏面電極半田、7‥‥‥枝電極、8‥‥‥集電極
を呈する領域、2‥‥‥反射防止膜、3‥‥‥表面電
極、4‥‥‥裏面電極、5‥‥‥表面電極半田、6‥‥
‥裏面電極半田、7‥‥‥枝電極、8‥‥‥集電極
Claims (4)
- 【請求項1】 一導電型を呈する半導体基板の一主面側
に他の導電型を呈する領域を形成すると共に、この半導
体基板の一主面側と他の主面側に電極材料を焼き付けた
後、一主面側に反射防止膜を成膜する太陽電池の製造方
法において、前記電極材料を焼き付けて反射防止膜を成
膜した後、前記電極材料上の前記反射防止膜を除去する
ことを特徴とする太陽電池の製造方法。 - 【請求項2】 前記電極のうちの集電極上のみの反射防
止膜を除去することを特徴とする請求項1に記載の太陽
電池の製造方法。 - 【請求項3】 前記反射防止膜にエネルギービームを照
射して除去することを特徴とする請求項1または2に記
載の太陽電池の製造方法。 - 【請求項4】 前記反射防止膜を機械研削して除去する
ことを特徴とする請求項1または2に記載の太陽電池の
製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11120379A JP2000312016A (ja) | 1999-04-27 | 1999-04-27 | 太陽電池の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11120379A JP2000312016A (ja) | 1999-04-27 | 1999-04-27 | 太陽電池の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000312016A true JP2000312016A (ja) | 2000-11-07 |
Family
ID=14784758
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11120379A Pending JP2000312016A (ja) | 1999-04-27 | 1999-04-27 | 太陽電池の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000312016A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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