JP2018093034A - 太陽電池の製造方法、および電極形成用めっき装置 - Google Patents

Abstract

【課題】表裏の両面にパターン状のめっき金属電極を備える太陽電池の製造方法を提供する。【解決手段】ｐｎ接合またはｐｉｎ接合を含む光電変換部を備える被めっき基板２のｐ側の主面に、電解めっきによりめっき金属電極を形成した後、被めっき基板２のｎ側の主面にめっき金属電極を形成する。ｎ側の主面の金属電極は、被めっき基板とアノードとの間に電圧のオン・オフを繰り返すパルス電圧を印加するパルスめっきにより形成される。【選択図】図４

Description

本発明は、電解めっきにより金属電極を形成する太陽電池の製造方法、およびそれに用いる電極形成用めっき装置に関する。

太陽電池では、半導体接合を有する光電変換部への光照射により発生したキャリア（電子および正孔）を、光電変換部の表面に設けられた金属電極を介して外部回路に取り出すことにより発電がおこなわれる。受光面では、金属電極によるシャドーイングロスを低減するために、金属電極がパターン状に形成される。金属電極のパターンとしては、フィンガー電極およびバスバー電極からなるグリッドパターンが典型的である。裏面側にも受光面と同様にパターン状の金属電極が形成される場合がある。

電極材料コストの低減等を目的として、めっき法により太陽電池の金属電極を形成する方法が提案されている。例えば、光電変換部の表面に、パターン開口を有する絶縁層（レジスト等）設け、絶縁層の開口下に露出した金属シードを起点とする電解めっきにより、パターン状の金属電極が形成される。特許文献１では、所定の冶具を用い、光電変換部の表面と裏面を等電位として、電解めっきにより、表裏両面に金属電極を形成する方法を開示している。

特開２０１５−８２６０３号公報

特許文献１に開示されているように、電解めっきにより基板の表裏に同時に金属電極を形成する方法は、電極形成時間の短縮に寄与する。しかし、受光面および裏面の両面にパターン状の金属電極を電解めっきにより同時に形成すると、被めっき領域である絶縁層の開口箇所以外に、不所望のめっき金属が析出する場合があることが判明した。かかる課題に鑑み、本発明は、受光面および裏面の両面にパターン状のめっき金属電極を有する太陽電池の製造方法、およびそれに用いられる電極形成用めっき装置の提供を目的とする。

本発明の太陽電池の製造方法では、被めっき基板の第一主面および第二主面のそれぞれに、電解めっきによりパターン状のめっき金属電極が形成される。被めっき基板は、光電変換部の第一主面の被めっき領域において第一下地導電層が第一絶縁層の開口から露出しており、光電変換部の第二主面の被めっき領域において第二下地導電層が第二絶縁層の開口から露出している。光電変換部はｐｎ接合またはｐｉｎ接合を有し、第一主面がｎ型半導体層側、第二主面がｐ型半導体層側である。

めっき装置は、被めっき基板を保持する基板ホルダ、第一アノード、第二アノード、および電源を備える。第一アノードは、基板ホルダ内に保持される被めっき基板の第一主面と対峙するように配置されており、第二アノードは、基板ホルダ内に保持される被めっき基板の第二主面と対峙するように配置されている。電源は、第一アノードと被めっき基板との間、および第二アノードと被めっき基板との間に、個別に電圧を印加可能である。

めっき金属電極の形成においては、被めっき基板と第一アノードとの間に電圧を印加して、被めっき基板の第一主面の被めっき領域にパターン状の第一めっき金属電極を形成した後、被めっき基板と第二アノードとの間に電圧を印加して、被めっき基板の第二主面の被めっき領域にパターン状の第二めっき金属電極を形成する。第二めっき金属電極の形成は、被めっき基板と第二アノードとの間に、電圧のオン・オフを繰り返すパルス電圧を印加するパルスめっきにより実施される。

電解めっきによる第一めっき金属電極の形成は、第一アノードと被めっき基板との間に、非パルス電圧を印加して実施することが好ましく、相対的に低電流密度で電解めっきを実施した後、電流密度を高めて相対的に高電流密度で電解めっきを実施することが好ましい。

本発明によれば、太陽電池の表裏の両面にパターン状の金属電極を電解めっきにより形成するため、電極形成の材料コストおよび工数を低減可能である。また、電極パターン形成領域以外への金属の析出を抑制できるため、シャドーイングロスおよび外観不良を低減できる。

一実施形態の太陽電池の模式的断面図である。 一実施形態の太陽電池の平面図である。 一実施形態の被めっき基板の模式的断面図である。 めっき装置の構成概念図である。 第一めっき工程における通電状態を示す図である。 第二めっき工程における通電状態を示す図である。 めっき装置の構成概念図である。 （Ａ）実施例および（Ｂ）比較例の第二主面の写真である。

図１は、太陽電池の一実施形態を示す模式的断面図である。太陽電池２００は、光電変換部４０の第一主面にパターン状の金属電極１１０を備え、第二主面にパターン状の金属電極１２０を備える。金属電極１１０，１２０は、光電変換部側から、金属シード６１，６２、およびめっき金属電極８１，８２を有する。図１に示す太陽電池２００は、いわゆるヘテロ接合太陽電池であり、導電型結晶シリコン基板の表面にシリコン系薄膜が設けられることにより、半導体接合が形成されている。

図２は、太陽電池の第一主面の平面図であり、複数のフィンガー電極１１２およびフィンガー電極と直交するバスバー電極１１１からなるグリッド状にパターン状の金属電極１１０が設けられている。第二主面の金属電極１２０も、第一主面と同様、パターン状に形成される。第一主面の金属電極１１０のパターン形状と第二主面の金属電極１２０のパターン形状は同一でも異なっていてもよい。例えば、裏面側は受光面側に比べてシャドーイングロスの影響が小さいため、裏面側の金属電極形成領域の面積を大きくしてもよい。例えば、裏面側のフィンガー電極の形成密度を受光面側のフィンガー電極の形成密度よりも大きくする（裏面側のフィンガー電極の本数を増やす）ことにより、裏面側の金属電極の形成面積が増大する。裏面側のフィンガー電極の本数は、受光面側のフィンガー電極の本数の１．５倍〜３倍程度が好ましい。

図３は、図１に示すヘテロ接合太陽電池の形成に用いられる被めっき基板の断面図である。被めっき基板２は、光電変換部４０の第一主面上に第一下地導電層７１を備え、光電変換部４０の第二主面上に第二下地導電層７２を備える。光電変換部４０はｐｎ接合またはｐｉｎ接合を有し、第一主面がｎ側、第二主面がｐ側である。

図４は、めっき金属電極の形成に用いられるめっき装置の概略構成図である。めっき装置１は、基板ホルダ３、第一アノード８、第二アノード９、めっき浴５および電源７を備える。基板ホルダ３は電源７の負極に接続され、被めっき基板２の第一主面および第二主面に、電源７から電子が供給される。めっき浴５はめっき液６で満たされており、被めっき基板２を保持した基板ホルダ３、第一アノード８および第二アノード９が浸漬されている。第一アノード８は、基板ホルダ３に保持された被めっき基板２の第一主面に対峙するように配置され、第二アノード９は、被めっき基板２の第二主面に対峙するように配置されている。電源７は、第一アノード８と被めっき基板２との間、および第二アノード９と前記被めっき基板２との間に、個別に電圧を印加可能である。図４に示す例では、電源７の正極と第一アノード８および第二アノード９との間に切り替えスイッチが設けられている。電源７から、カソードとしての被めっき基板２とアノードとの間に電圧を印加することにより、被めっき基板の第一主面および第二主面にめっき金属電極が形成される。

まず、被めっき基板の構成について説明する。被めっき基板２は、光電変換部４０の第一主面の表面に第一絶縁層９１を有し、第二主面の表面に第二絶縁層９２を有する。第一主面および第二主面の被めっき領域では、下地導電層７１，７２が絶縁層９１，９２の開口から露出している。第一めっき工程では、第一主面の被めっき領域に第一めっき金属電極８１が形成され、第二めっき工程では、第二主面の被めっき領域に第二めっき金属電極８２が形成される。

光電変換部はｐｎ接合またはｐｉｎ接合を有する。ヘテロ接合太陽電池の光電変換部４０は、導電型結晶シリコン基板４５および導電型シリコン系薄膜４１，４２の間で形成されたｐｎ接合を有する。導電型結晶シリコン基板４５としては、ｎ型結晶シリコン基板とｐ型結晶シリコン基板のいずれを用いてもよい。シリコン基板内のキャリア寿命の長さから、ｎ型単結晶シリコン基板を用いることが好ましい。光閉じ込めにより入射光の利用効率を高める観点から、シリコン基板の表面には凹凸構造が設けられていることが好ましい。

シリコン基板４５の第一主面には、ｎ型シリコン系薄膜４１が設けられ、第二主面にはｐ型シリコン系薄膜４２が設けられる。これらの導電型シリコン系薄膜の膜厚は、２〜２０ｎｍ程度である。ヘテロ接合太陽電池では、受光面側のへテロ接合が逆接合の場合に光キャリアの分離回収効率が高められる傾向がある。そのため、シリコン基板４５としてｎ型結晶シリコン基板を用いる場合は、ｐ型シリコン系薄膜４２が設けられている第二主面を受光面とすることが好ましい。

ヘテロ接合太陽電池では、シリコン基板４５と導電型シリコン系薄膜４１，４２との間に、真性シリコン系薄膜４３，４４が設けられていることが好ましい。シリコン基板４５の表面に真性シリコン系薄膜４３，４４が設けられることにより、シリコン基板４５の表面欠陥が終端され、太陽電池の出力が向上する。これらのシリコン系薄膜は、例えばプラズマＣＶＤ法により製膜される。

ヘテロ接合太陽電池は、ｎ型シリコン系薄膜４１上に、第一透明導電層５１を備え、ｐ型シリコン系薄膜４２上に第二透明導電層５２を備える。透明導電層５１，５２の材料としては、酸化インジウム錫（ＩＴＯ）等の導電性金属酸化物が用いられる。透明導電層の膜厚は、２０〜１２０ｎｍ程度である。金属酸化物からなる透明導電層は、例えばＭＯＣＶＤ法やスパッタ法により製膜される。

本実施形態において、被めっき基板２は、光電変換部の第一主面の下地導電層７１として、透明導電層５１上に金属シード６１を備え、光電変換部の第二主面の下地導電層７２として透明導電層５２上に金属シード６２を備える。金属シード６１，６２は、透明導電層５１，５２よりも高い導電率を有する金属材料からなる。下地導電層が、光電変換部側から透明導電層と金属シードを有することにより、金属シード６１，６２がめっき金属電極８１，８２を形成する際の下地層として機能し、電解めっきの効率を向上できる。金属シード６１，６２の材料としては、銅、銀、ニッケル、スズ、アルミニウムおよびこれらの合金等を使用できる。

金属シードは、例えば、インクジェット法、スクリーン印刷法等の印刷法や、真空蒸着法、スパッタ法等のドライプロセス、および無電解めっき法等によって形成できる。材料の利用効率の観点から、金属シードは印刷により形成することが好ましい。印刷により金属シードが形成される場合、金属微粒子とバインダー樹脂材料と溶剤とを含む導電性ペーストを用いることが好ましい。バインダー樹脂としては、エポキシ系樹脂、フェノール系樹脂、アクリル系樹脂等の熱硬化性樹脂が好ましく用いられる。これらの樹脂は固体状の樹脂でもよく、液状樹脂でもよい。

印刷により金属シードが形成される場合、金属電極１１０，１２０のパターン形状に対応するように、金属シード６１，６２が形成される。例えば、図２に示すようなグリッド状の金属電極を形成する場合は、グリッド状の金属シードが形成される。

被めっき基板２は、第一主面および第二主面のそれぞれの表面に絶縁層９１，９２を備える。絶縁層９１，９２は、電解めっきによりめっき金属電極８１，８２を形成する際に光電変換部の表面をめっき液から保護する保護層として機能する。

絶縁層９１，９２には、めっき金属層の形成時に用いられるめっき液に対する化学的安定性を有する材料が用いられる。開口の形成が容易であること、および保護性能に優れることから、各種のフォトレジスト材料や無機材料が好ましい。フォトレジストはポジ型でもネガ型でもよい。ポジ型のフォトレジスト材料としては、ノボラック樹脂、フェノール樹脂等、ネガ型のフォトレジスト材料としては、アクリル樹脂等が用いられる。絶縁性の無機材料としては、酸化シリコン、酸化マグネシウム、酸化銅、酸化ニオブ等が挙げられる。

絶縁層９１，９２は、金属シード６１，６２の形成領域に開口を有する。例えば、印刷法やマスクを用いた製膜により、金属シードのパターンに対応するように絶縁層を形成することにより、金属シード形成領域の絶縁層に開口が設けられる。また、ＷＯ２０１３／０７７０３８号に記載されているように、印刷により金属シードを形成し、その上にＣＶＤにより酸化シリコン等の無機絶縁層を形成し、ＣＶＤ製膜時、あるいはＣＶＤ製膜後の加熱により、金属シードの表面形状を変化させ、金属シード上の絶縁層にき裂状の開口を形成してもよい。いずれの方法においても、金属シード６１，６２は、一部または全部が、絶縁層９１，９２から露出している。

上記の様に、被めっき基板２は、光電変換部４０の第一主面および第二主面に、パターン状の開口が設けられた絶縁層９１，９２を備え、第一主面の表面には絶縁層９１から露出した第一下地導電層７１（金属シード６１）が設けられ、第二主面の表面には絶縁層９２から露出した第二下地導電層７２（金属シード６２）が設けられている。この被めっき基板２を、めっき装置１の基板ホルダ３に保持して電解めっきを行う。

基板ホルダ３は、めっき浴内で被めっき基板を保持するとともに、被めっき基板２の下地導電層に電源７からの電流を供給する。絶縁層から露出した下地導電層７１，７２がめっき液に晒された状態で電流を流すことにより、開口形成領域に選択的にめっき金属が析出し、パターン状のめっき金属電極８１，８２が形成される。

電解めっきにより析出させる金属としては、Ｓｎ，Ｃｕ，Ａｇ，Ｎｉ等が挙げられる。中でも、低コストで低抵抗化が可能であることから、Ｃｕが好ましい。めっき金属電極は、複数の層から構成させてもよい。例えば、Ｃｕ等の導電率の高いめっき金属層を形成後に、Ｓｎ等の化学的安定性に優れるめっき金属層を形成することにより、酸化等によるめっき層の劣化を抑制できる。

めっき金属電極の形成は、めっき浴５内のめっき液６に、基板ホルダ３に保持された被めっき基板２およびアノード８，９を浸漬した状態で、カソードとしての被めっき基板２とアノード８，９との間に、電源７から電圧を印加することにより行われる。めっき液６の組成は、析出させる金属の種類に応じて適宜選択すればよい。例えば、銅めっきに用いられるめっき液は銅イオンを含む。酸性銅めっきでは、硫酸銅および硫酸を含む水溶液が用いられる。

めっき装置１において、基板ホルダ３は、電源７の負極に接続された給電部３５、給電部３５に接続された第一支持部材３１、および被めっき基板２を保持する第二支持部材３２を備える。第一支持部材３１は導電性であり、給電ピン３１ｃを介して被めっき基板に通電可能に構成されている。第一支持部材の表面へのめっき金属の析出を抑制するために、第一支持部材の表面は絶縁性であることが好ましい。例えば、第一支持部材は、ステンレス等の金属部材の表面をフッ素系樹脂等の絶縁性材料で被覆したものである。図４に示すように、絶縁性部材の内部に導電性の配線３１ａが設けられていてもよい。第一支持部材３１の内部の導電性部材は被めっき基板に給電するための給電ピン３１ｃと導通している。第二支持部材３２は、第一支持部材３１と着脱可能に構成されている。第二支持部材３２は導電性であり、給電ピン３２ｃを介して被めっき基板に通電可能に構成されている。第二支持部材３２は、第一支持部材３１と同様、表面が絶縁性であることが好ましい。給電ピン３１ｃ，３２ｃは、支持部材３１，３２との接点および被めっき基板との接点（給電点）では導電性部材が露出しており、それ以外の表面は絶縁性材料により被覆されていることが好ましい。

第二支持部材３２が被めっき基板２を保持した状態で、第一支持部材３１に設けられた凸部を第二支持部材３２の凹部に嵌合させることにより、第一支持部材３１と第二支持部材３２とが接合状態となり、基板ホルダ３に被めっき基板が固定される。基板ホルダ３が被めっき基板を保持した状態では、第一支持部材３１の凸部の先端に露出している導電接続部３１ｂが第二支持部材３２内の導電性部材（例えば配線３２ａ）と導通状態となっている。そのため、電源７から給電部３５を介して第一支持部材３１に供給された電流は、第一支持部材３１に設けられた給電ピン３１ｃに供給されるとともに、導電接続部材３１ｂを介して第二支持部材３２に設けられた給電ピン３２ｃにも供給される。

給電ピン３１ｃから、被めっき基板２の第一主面の下地導電層７１に電流（電子）が供給され、給電ピン３２ｃから、被めっき基板２の第二主面の下地導電層７２に電流（電子）が供給される。基板ホルダ３の被めっき基板と当接する部分にバネ等の弾性部材を設けておけば、基板ホルダ３が被めっき基板を保持した状態では、弾性部材が圧縮状態となり、弾性復元力により給電ピンが被めっき基板に近接する方向に付勢される。そのため、給電ピン３１ｃ，３２ｃを被めっき基板の下地導電層７１，７２に確実に当接させ、基板ホルダ３内での被めっき基板の保持姿勢を維持するとともに、被めっき基板に安定的に電流を供給できる。弾性部材を介して給電ピンを支持部材に接合することにより、給電ピンが被めっき基板に近接する方向に付勢されるように基板ホルダを構成してもよい。

めっき装置１は、被めっき基板２の第一主面に対峙して配置される第一アノード８と被めっき基板の第二主面に対峙して配置される第二アノード９を備えている。第一アノード８は、主に、被めっき基板の第一主面の第一下地導電層７１上にめっき金属電極８１を形成するために用いられる。第二アノード９は、主に、被めっき基板の第二主面の第二下地導電層７２上にめっき金属電極８２を形成するために用いられる。

第一アノード８および第二アノード９の両方を電源７に接続した状態で電解めっきを実施すると、被めっき基板の両面に同時にめっき金属が析出するため、めっき時間を短縮できる。しかしながら、両面に同時に電解めっきを実施すると、図７（Ｂ）に示すように、ｐ側の主面（第二主面）の基板の周縁において、被めっき領域（絶縁層９２の開口形成領域）以外にもめっき金属が析出する。このような不所望の金属の析出は、シャドーイングロスによる変換効率の低下および外観不良の原因となる。

被めっき領域以外へのめっき金属の析出は、第二主面に過剰の電子が供給されることに起因すると考えられる。めっき速度を高めるために電流密度を大きくすると、絶縁層から露出した下地導電層付近の境膜での物質移動（銅イオンの供給）が律速となり、カソードへの電子の供給が過剰となる。そのため、絶縁層のピンホールや膜厚が局所的に小さくなっている領域にも、被めっき基板の表面に電子が供給されて、金属が析出する場合がある。特に、被めっき基板の周縁は、製膜時の製膜トレイ等との接触や、搬送時の擦れ等の影響により、絶縁層にキズやピンホールが生成しやすいため、高電流密度で電解めっきを実施した場合に金属が析出しやすい。また、被めっき基板を電源の負極と接続すると、ｐｎ接合（またはｐｉｎ接合）のｐ型半導体側には、ダイオードの整流方向と逆方向に電流が流れるため、第二主面側では、被めっき領域以外にも金属が析出しやすいと考えられる。

第二主面側（光電変換部のｐ型半導体側）の被めっき領域の面積が、第一主面側（光電変換部のｎ型半導体側）の被めっき領域の面積よりも小さい場合（典型的には、第二主面が受光面側であり、裏面側に比べて受光面側のフィンガー電極の本数が少ない場合）、第一主面と第二主面に同時にめっきを実施すると、被めっき面積の小さい第二主面の電流密度が大きくなる。そのため、第二主面の電子が過剰となりやすく、被めっき領域以外への金属析出が生じやすいと考えられる。

本発明においては、第一アノード８および第二アノード９に順次電流を供給することにより、被めっき基板２の第一主面（ｎ側）および第二主面（ｐ側）に順次めっき金属電極を析出させる。さらに、パルスめっきにより第二主面にめっき金属電極８２を析出させることにより、第二主面の被めっき領域以外への不所望の金属の析出を抑制できる。

まず、図５Ａに示すように、電源７の正極を第一アノード８と接続して、被めっき基板２と第一アノード８との間に電圧を印加して電解めっきを実施する（第一めっき工程）。被めっき基板と第二アノード９との間には、電圧が印加されていないため、被めっき基板２の第二主面への電子の供給よりも第一主面への電子の供給が優先され、第一主面の被めっき領域にめっき金属電極８１が形成される。

この際、給電ピン３２ｃから供給される電子や、第一主面側からシリコン基板４５を介して回り込んだ電子が、被めっき基板２の第二主面に供給されるが、第二主面への電子の供給量が過剰となることはない。そのため、第一主面への電解めっき時に第二主面に供給された電子は、相対的に抵抗の小さい被めっき領域への金属の析出により消費され、第二主面への不所望の金属の析出が生じ難い。

第一めっき工程において、電源７から第一アノード８と被めっき基板２との間に印加する電圧は、パルス電圧でも非パルス電圧でもよい。めっき効率の観点からは非パルス電圧が好ましい。第一めっき工程の開始時は、絶縁層９１，９２から下地導電層７１，７２が露出しているが、被めっき基板の第一主面および第二主面のいずれにもめっき金属電極が析出しておらず、基板表面は抵抗が高い状態である。この状態で、高電流密度の電解めっきを実施すると、給電ピン等の相対的に抵抗の低い部分に集中的に金属が析出する場合がある。

被めっき領域に均一に金属を析出させるために、第一めっき工程の初期は、相対的に低電流密度（例えば、およそ９Ａ／ｄｍ^２）で電解めっきを実施することが好ましい。低電流密度で電解めっきを実施することにより、被めっき領域の表面に均一に金属が析出し、基板表面の被めっき領域が低抵抗化される。低電流密度の電解めっきにより被めっき領域の第一下地導電層７１をめっき金属で被覆した後は、初期よりも電流密度を高めて高電流密度（例えば、およそ１８Ａ／ｄｍ^２）で電解めっきを実施して、第一めっき金属電極８１の析出速度を高めることが、生産性の観点において好ましい。高電流密度は、初期の低電流密度に対して２〜３倍程度が好ましい。

被めっき基板の第一主面にめっき金属電極８２を形成後、図５Ｂに示すように、電源７を第二アノード９に接続して、被めっき基板２と第二アノード９との間に電圧を印加して電解めっきを実施する（第二めっき工程）。この際、電圧印加のオン・オフを繰り返して、パルスめっきを実施する。パルスの周期（電圧のオンオフの周期）は特に限定されないが、１０〜５００ｍｓ程度が好ましい。

このように、第一主面へのめっきを実施した後、パルスめっきにより第二主面へのめっきを実施することにより、図７（Ａ）に示すように、第二主面の被めっき領域以外への不所望の金属の析出を抑制できる。この方法により、被めっき領域以外への金属の析出を抑制できる理由として、第一主面へのめっき時に第二主面に析出する金属の影響、およびパルス電圧の影響が考えられる。

第二主面へのめっきを実施する前に、第一主面へのめっきを実施することにより、第二主面の被めっき領域では、開口から露出した下地導電層７２上に、めっき金属がわずかに析出した状態となっており、第一めっき工程実施前に比べ低抵抗化されている。そのため、被めっき基板２と第二アノード９との間に電圧を印加して電解めっきを実施する際の電流密度が高い場合でも、被めっき領域にスムーズに電子が供給されると考えられる。さらに、パルスめっきでは、電圧オフの間に、物質移動により境膜内にめっき液中の金属イオンが供給されるため、電流密度を大きくした場合でも、電源からの被めっき領域への電子の供給とめっき液から境膜内へのイオンの供給とをバランスさせることができる。

このように、本発明の方法では、第二主面へのめっき時の電流密度を高めた場合でも、被めっき領域への電子の供給および金属イオンの供給が追随可能であるため、被めっき領域以外への不所望の金属の析出を抑制できると考えられる。

図４に示すめっき装置１は、１つの電源７から、スイッチの切り替えにより、第一アノード８および第二アノード９に個別に電圧を印加するように構成されているが、図６に示すように、第一アノード６０８と被めっき基板２との間に電圧を印加するための電源６７１と、第二アノード６０９と被めっき基板２との間に電圧を印加するための電源６７２とが個別に設けられていてもよい。この場合、被めっき基板の第二主面に対峙して配置されたアノード６０９に接続された電源６７２がパルス電圧を印加可能であればよい。

基板ホルダ３は、複数の被めっき基板を保持可能に構成されていてもよい。また、複数の基板ホルダを１つの電源に並列接続することにより、複数の被めっき基板に、同時に金属めっき電極を形成してもよい。

以上、図３に示すヘテロ接合太陽電池形成用被めっき基板２を用いる例を挙げて、めっき金属電極の形成方法について説明したが、被めっき基板の構成は図３に示すものに限定されない。例えば、導電性下地層は、透明電極層のみからなり、金属シードを含んでいなくてもよい。光電変換部上の全面に金属シードが設けられていてもよい。金属シードが全面に形成されていても、その上の絶縁層にパターン開口が設けられていれば、パターン状のめっき金属電極を形成できる。この形態では、パターン状のめっき金属電極を形成後に絶縁層を除去し、さらに、その下に露出した金属シードを除去することが好ましい。

本発明は、ヘテロ接合太陽電池以外の太陽電池の電極形成にも適用できる。具体的には、ヘテロ接合型以外の結晶シリコン太陽電池や、ＧａＡｓ等のシリコン以外の半導体基板を用いた太陽電池、非晶質シリコン系薄膜や結晶質シリコン系薄膜のｐｉｎ接合あるいはｐｎ接合上に透明導電層が形成されたシリコン系薄膜太陽電池や、ＣＩＳ，ＣＩＧＳ等の化合物半導体太陽電池、色素増感太陽電池や有機薄膜（導電性ポリマー）等の有機薄膜太陽電池等が挙げられる。

以下では、実施例と比較例との対比により、本発明をより詳細に説明するが、本発明は下記の実施例に限定されるものではない。

［被めっき基板の作製］
ＷＯ２０１３／０７７０３８の実施例に記載の方法により、受光面および裏面にパターン状の金属シードが設けられ、その上に開口を有する絶縁層が設けられた被めっき基板を作成した。まず、表裏にテクスチャが形成された６インチｎ型単結晶シリコン基板の一方の面（第二主面）に、プラズマＣＶＤ法により膜厚４ｎｍの真性非晶質シリコン層および膜厚６ｎｍのｐ型非晶質シリコン層を形成した。その後、シリコン基板の他方の面（第一主面）に、プラズマＣＶＤ法により膜厚５ｎｍの真性非晶質シリコン層および膜厚１０ｎｍのｎ型非晶質シリコン層を形成した。

ｐ層上およびｎ層上のそれぞれに、スパッタ法により膜厚１００ｎｍのＩＴＯ層を製膜後、銀ペーストをグリッド状パターンに印刷して金属シードを形成した。第一主面（裏面）では、フィンガー電極の本数を第二主面（受光面）の２倍とした。表裏の全面に、プラズマＣＶＤにより膜厚１００ｎｍの酸化シリコンを製膜した後、加熱によるアニールを行い、金属シード上の絶縁層に、き裂状の開口を形成した。

［比較例１］
第一主面および第二主面に給電ピンが接触するように、基板ホルダに被めっき基板をセットし、硫酸銅めっき液中に浸漬した。第一主面に対峙して配置されたアノードおよび第二主面に対峙して配置されたアノードの両方に電源からの電圧を印加し、基板１枚あたりの電流が２Ａの条件で、４０秒間めっきを実施した後、基板１枚当たりの電流４Ａで６０秒、さらに基板１枚当たりの電流６Ａで１７０秒の電解めっきを実施した。めっき後の基板（太陽電池）の第二主面は、図７（Ｂ）に示すように、基板の周縁にキズ状に金属が析出していた。

［実施例１］
第一主面および第二主面に給電ピンが接触するように、基板ホルダに被めっき基板をセットし、めっき液中に浸漬した。まず、第一主面に対峙して配置されたアノードと基板との間に電圧を印加し、基板１枚あたりの電流が２Ａの条件で、３０秒間めっきを実施した後、基板１枚当たりの電流４Ａで１８０秒間めっきを実施した。その後、第二主面に対峙して配置されたアノードと基板との間に、オン・オフがそれぞれ１００ｍｓの周期のパルス電圧を印加し、基板１枚当たりの電流４Ａで１３０秒間パルスめっきを実施した。めっき後の基板（太陽電池）の第二主面は、図７（Ａ）に示すように、被めっき領域に金属電極が形成され、それ以外の領域への金属の析出はみられなかった。

以上の結果から、第一主面にめっきを実施した後、第二主面にパルスめっきを実施することにより、被めっき領域以外への不所望の金属の析出を抑制できることが分かる。

２ 被めっき基板
２００ 太陽電池
４０ 光電変換部
４５ シリコン基板
４１ ｎ型半導体層
４２ ｐ型半導体層
５１，５２ 透明電極層
６１，６２ 金属シード
７１，７２ 下地導電層
８１，８２ めっき金属電極
１ めっき装置
３ 基板ホルダ
５ めっき浴
６ めっき液
７ 電源
８，９ アノード

Claims (7)

1. 第一主面側にｎ型半導体、第二主面側にｐ型半導体を有する光電変換部；前記光電変換部の第一主面上に設けられたパターン状の第一めっき金属電極；および前記光電変換部の第二主面上に設けられたパターン状の第二めっき金属電極を備える太陽電池の製造方法であって、
   第一主面の被めっき領域において第一下地導電層が第一絶縁層の開口から露出しており、第二主面の被めっき領域において第二下地導電層が第二絶縁層の開口から露出している、被めっき基板を準備する基板準備工程；
   前記被めっき基板と、前記被めっき基板の第一主面に対峙して配置された第一アノードとの間に電圧を印加して、電解めっきにより、前記被めっき基板の第一主面の被めっき領域に、パターン状の第一めっき金属電極を形成する第一めっき工程；および
   前記被めっき基板と、前記被めっき基板の第二主面に対峙して配置された第二アノードとの間に電圧を印加して、電解めっきにより、前記被めっき基板の第二主面の被めっき領域に、パターン状の第二めっき金属電極を形成する第二めっき工程が、順に実施され、
   前記第二めっき工程において、前記被めっき基板と第二アノードとの間に、電圧のオン・オフを繰り返すパルス電圧を印加して電解めっきが実施される、太陽電池の製造方法。
2. 前記第一めっき工程において、前記第一アノードと前記被めっき基板との間に、非パルス電圧を印加して電解めっきが実施される、請求項１に記載の太陽電池の製造方法。
3. 前記第一めっき工程において、相対的に低電流密度で電解めっきを実施した後、電流密度を高めて相対的に高電流密度で電解めっきを実施する、請求項２に記載の太陽電池の製造方法。
4. 前記被めっき基板は、第二主面の被めっき領域の面積が、第一主面の被めっき領域の面積よりも小さい、請求項１〜３のいずれか１項に記載の太陽電池の製造方法。
5. 前記第一下地導電層および前記第二下地導電層は、それぞれ、光電変換部側から透明導電層および金属シードを有し、
   前記金属シードが前記絶縁層の開口から露出している、請求項１〜４のいずれか１項に記載の太陽電池の製造方法。
6. 前記光電変換部は、導電型結晶シリコン基板と、前記導電型結晶シリコン基板の第一主面上に設けられたｎ型シリコン系薄膜と、前記導電型結晶シリコン基板の第二主面上に設けられたｐ型シリコン系薄膜とを備える、請求項１〜５のいずれか１項に記載の太陽電池の製造方法。
7. 請求項１〜６のいずれか１項に記載の方法に用いられる電極形成用めっき装置であって、
   被めっき基板を保持する基板ホルダ；基板ホルダ内に保持される被めっき基板の第一主面と対峙するように配置された第一アノード；基板ホルダ内に保持される被めっき基板の第二主面と対峙するように配置された第二アノード；めっき浴；および電源を備え、
   前記基板ホルダは、被めっき基板の第一主面に設けられた第一下地導電層、および被めっき基板の第二主面に設けられた第二下地導電層のそれぞれに、前記電源からの電子を供給するように構成されており、
   前記電源は、前記第一アノードと前記被めっき基板との間、および前記第二アノードと前記被めっき基板との間に、個別に電圧を印加可能であり、かつ、前記第二アノードと前記被めっき基板との間に、電圧のオン・オフを繰り返すパルス電圧を印加可能である、電極形成用めっき装置。