專利名稱：太陽能電池單元及其制造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及太陽能電池單元及其制造方法，特別是涉及防止了電 極剝離的產(chǎn)生的太陽能電池單元及其制造方法。
背景技術：
太陽能發(fā)電是使用作為無限能量的光能來發(fā)電、不釋放有害物質(zhì) 的清潔的發(fā)電方法。在該太陽能發(fā)電中使用了作為將來自太陽的光能 變換為電能以產(chǎn)生電力的光電變換元件的太陽能電池單元。
以前，通過利用網(wǎng)板印刷在硅襯底的背面上印刷銀骨和鋁膏并進 行干燥、燒結來形成一般生產(chǎn)的太陽能電池單元的受光面的背面的電 極。在此，在硅村底的背面的大致整個面上形成的鋁起到正電極的作 用。但是，在制作太陽能電池模塊時，不能直接在用鋁形成的鋁電極 上焊接取出輸出用的接線。因此，在硅襯底的背面上形成了銀電極使 該銀電極與鋁電極部分地互相交疊作為取出輸出用的電極(例如，參
照專利文獻l、專利文獻2)。
專利文獻l:特開2003 - 273378號公才艮 專利文獻2:特開平10-335267號公報
這樣，在太陽能電池單元的襯底的背面上以部分地互相交疊的方 式形成了用于實現(xiàn)高輸出的鋁電極和取出輸出用的銀電極。而且，在 該鋁電極與銀電極交疊的部分中，硅襯底的硅、鋁電極的鋁、銀電極 的銀這三種金屬部分地實現(xiàn)了合金化。
但是，由于在燒結時急劇的加熱和冷卻中起因于各構件的熱膨脹 率之差而產(chǎn)生的應力的緣故，該互相交疊的部分(合金化的部分)變 得非常脆弱。因此，在電極形成時的燒結后，例如在鋁電極上交疊了 銀電極的情況下，產(chǎn)生在該互相交疊的部分中鋁電極連同銀電極一起
剝離、在其后的模塊制作工序中不能將接線正常地鍵合到電極上這樣 的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于上述的問題而進行的，其目的在于得到有效地防止 了電極剝離的太陽能電池單元及其制造方法。
為了解決上述的課題來達到目的，與本發(fā)明有關的太陽能電池單 元是一種具備光電變換層、在光電變換層的一個面一側設置的第一電 極、在光電變換層的另一個面一側設置的第二電極、以及在光電變換 層的另一個面一側在光電變換層的面內(nèi)方向上其外緣部與上述第二電 極交疊地設置的、用于從上述第二電極取出輸出的第三電極的太陽能
電池單元，其特征在于第二電極的厚度比第三電極的厚度厚，而且 第二電極的厚度與第三電極的厚度之差大于等于10nm、小于等于 30fxm。
與本發(fā)明有關的太陽能電池單元通過在具備具有光電變換功能 的襯底、在襯底的一個面一側設置的第一電極、在襯底的另一個面一 側設置的第二電極以及在襯底的另一個面一側在襯底的面內(nèi)方向上其 外緣部與第二電極交疊地設置的、用于從第二電極取出輸出的第三電
極中使第二電極的厚度比第三電極的厚度厚且笫二電極的厚度與第三 電極的厚度之差大于等于10pm、小于等于30pm，可提高襯底與一部 分與第三電極合金化的第二電極的界面的鍵合力，可得到良好的鍵合 性。其結果，可有效地防止電極剝離(合金剝離)。此外，可有效地 防止起因于第二電極與第三電極的厚度之差的電極的形成不良。
因而，按照與本發(fā)明有關的太陽能電池單元，起到可實現(xiàn)既防止 電極的形成不良、又可靠地鍵合具有光電變換功能的襯底與一部分與 第三電極合金化的第二電極以有效地防止電極剝離(合金剝離)的太 陽能電池單元這樣的效果。
而且，由于在太陽能電池單元制作后的模塊制作時可將接線正常 地鍵合到電極上，故起到可減少接線安裝不良、可提高生產(chǎn)成品率這 樣的效果。


圖1-1是表示與本發(fā)明的實施形態(tài)1有關的太陽能電池單元的 概略結構的剖面圖。
圖l-2是表示與本發(fā)明的實施形態(tài)1有關的太陽能電池單元的 表面一側(受光面一側)的概略結構的平面圖。
圖1-3是表示與本發(fā)明的實施形態(tài)1有關的太陽能電池單元的 背面一側(與受光面相反的一側)的概略結構的平面圖。
圖l-4放大地表示在與本發(fā)明的實施形態(tài)1有關的太陽能電池 單元中硅、鋁、銀這三種金屬部分地合金化后的合金部周邊。
圖2是放大地表示在常規(guī)太陽能電池單元的背面上設置的鋁電極 和背面銀電極部分地交疊的區(qū)域B，和區(qū)域C，的周邊部的剖面圖。
圖3是表示燒結后的鋁電極與背面銀電極的厚度之差(從鋁電極 厚度減去燒結后的背面銀電極的厚度的值)與電極(合金)剝離的發(fā) 生頻度的關系的特性圖。
圖4是表示燒結后的鋁電極與背面銀電極的厚度之差(從鋁電極 厚度減去燒結后的背面銀電極的厚度的值)與印刷不良的發(fā)生頻度的 關系的特性圖。
圖5-1是說明與本發(fā)明的實施形態(tài)1有關的太陽能電池單元的 制造方法的剖面圖。
圖5-2是說明與本發(fā)明的實施形態(tài)1有關的太陽能電池單元的 制造方法的剖面圖。
圖5-3是說明與本發(fā)明的實施形態(tài)1有關的太陽能電池單元的 制造方法的剖面圖。
圖5-4是說明與本發(fā)明的實施形態(tài)1有關的太陽能電池單元的 制造方法的剖面圖。
圖5-5是說明與本發(fā)明的實施形態(tài)1有關的太陽能電池單元的 制造方法的剖面圖。
圖5-6是說明與本發(fā)明的實施形態(tài)1有關的太陽能電池單元的 制造方法的剖面圖。
圖5-7是表示與本發(fā)明的實施形態(tài)l有關的太陽能電池單元的 制造中在銀骨的印刷中使用的網(wǎng)板掩模的一例的平面圖。
圖5-8是表示與本發(fā)明的實施形態(tài)l有關的太陽能電池單元的 制造中在銀膏的印刷中使用的網(wǎng)板掩模的一例的剖面圖。
圖5-9是說明與本發(fā)明的實施形態(tài)1有關的太陽能電池單元的 制造方法的剖面圖。
圖5- 10是說明與本發(fā)明的實施形態(tài)1有關的太陽能電池單元的 制造方法的剖面圖。
圖6是表示與本發(fā)明的實施形態(tài)2有關的太陽能電池單元的概略 結構的剖面圖。
圖7是表示與本發(fā)明的實施形態(tài)2有關的另一太陽能電池單元的 概略結構的剖面圖。
符號的說明 10半導體層部
11珪襯底 13n型擴散層 13an型擴散層 14 p層
15反射防止膜 17鋁電極 17a鋁骨層 19背面4艮電極 19a銀青層 21表面《艮電極 21a銀青層 23合金部
25網(wǎng)格 27乳劑 29掩?？?br> 31鋁電極與背面銀電極的交疊區(qū)域
33鋁電極與背面銀電極的交疊區(qū)域及其周邊區(qū)域
具體實施例方式
以下，根據(jù)附圖詳細地說明與本發(fā)明有關的太陽能電池單元及其 制造方法的實施形態(tài)。再有，本發(fā)明不由以下的記述來限定，在不脫 離本發(fā)明的要旨的范圍內(nèi)，可適當?shù)刈兏?。此外，在以下的圖面中， 為了容易理解起見，有時各圖面間的縮放比例和各構件間的縮放比例 不同。
實施形態(tài)1.
圖1-1~圖l-3表示與本發(fā)明的實施形態(tài)l有關的太陽能電池 單元的概略結構，圖l-l是表示與本發(fā)明的實施形態(tài)l有關的太陽能 電池單元的概略結構的剖面圖。此外，圖l-2是表示與本發(fā)明的實施 形態(tài)l有關的太陽能電池單元的表面一側(受光面一側)的概略結構 的平面圖，圖l-3是表示與本發(fā)明的實施形態(tài)1有關的太陽能電池單 元的背面一側(與受光面相反的一側)的概略結構的平面圖。再有， 圖l-l是圖1-3的線A-A的剖面圖。
與本實施形態(tài)有關的太陽能電池單元，如圖1-1~圖1-3中所 示，具備下述部分而構成由作為半導體襯底的p型硅襯底、即p型 層11、該p型層11的表面的導電類型反轉的n型擴散層13和包含高 濃度雜質(zhì)的p +層(BSF層背面場)14構成的作為光電變換層的半 導體層部10;在該半導體層部10的受光面上設置以防止入射光的反 射的反射防止膜15;在該半導體層部10的受光面上設置成大致棒狀 的作為受光面電極部的表面銀電極21;以取出電力和入射光的反射為 目的在半導體層部10的背面的大致整個面上設置的作為背面電極部 的鋁電極17;以及用于從該鋁電極17取出電力的作為取出電極部的
背面4艮電極19。
在這樣構成的與本實施形態(tài)有關的太陽能電池單元中，如果太陽 光從太陽能電池單元的受光面一側(反射防止膜15 —側)照射并到達 內(nèi)部的pn結面(p型層11與n型擴散層13的結面)，則在該pn結 面上的電子空穴對的空穴與電子分離。分離的電子朝向n型擴散層13 移動。另一方面，分離的空穴朝向p+層14移動。由此，在n型擴散 層13與p +層14之間產(chǎn)生電位差，使p +層14的電位提高。其結果， 與n型擴散層13連接的表面銀電極21成為負極，與p +層14連接的 鋁電極17成為正極，在外部電路(未圖示)中流過電流。
接著，說明與本實施形態(tài)有關的太陽能電池單元的特征。如圖1 -4中所示，在與本實施形態(tài)有關的太陽能電池單元中，在p +層14 上鋁電極17與背面銀電極19部分地交疊。圖l-4放大地表示圖1-1的剖面圖的背面銀電極19的周邊，是放大地表示在太陽能電池單元 的背面上設置的鋁電極17與背面銀電極19部分地交疊的區(qū)域B和區(qū) 域C的周邊部的剖面圖。
在該鋁電極17與背面銀電極19部分地交疊的區(qū)域B和區(qū)域C 中，珪襯底的p +層14的硅、鋁電極17的鋁、背面4艮電極19的4艮這 三種金屬部分地合金化了，如圖1-4中所示，形成了合金部23。再 有，在圖l-l和圖l-4中，因作圖的關系，對于區(qū)域B和區(qū)域C， 各金屬(硅、鋁、銀)的邊界是清晰的，但當然由于該部分部分地被 合金化，故實際上是不清晰的。
在此，在與本實施形態(tài)有關的太陽能電池單元中，其特征在于 如圖1-4中所示，在半導體層部10的面內(nèi)方向上背面銀電極19的外 緣部與鋁電極17交疊地設置，鋁電極17的厚度t^比背面銀電極19 的厚度Ug厚，同時鋁電極17的厚度U,與背面銀電極19的厚度tAg 之差大于等于10jim、小于等于30j^m。
由此，在與本實施形態(tài)有關的太陽能電池單元中，如圖1-5中 所示，在鋁電極17與背面銀電極19部分地交疊的區(qū)域B和區(qū)域C中， 可靠地形成合金部23，可靠地鍵合合金部23的鋁電極17與背面銀電
極19,同時將鋁電極17和背面銀電極19可靠地鍵合到硅襯底的p + 層14上。
在常規(guī)太陽能電池單元中，如圖2中所示，在半導體層部10的 面內(nèi)方向上背面銀電極19的外緣部與鋁電極17交疊地設置，鋁電極 17的厚度比背面銀電極19的厚度厚。因而，即使在常規(guī)太陽能電池 單元中，也與本實施形態(tài)的太陽能電池單元同樣，如圖2中所示，具 有鋁電極17與背面銀電極19部分地交疊的區(qū)域B，和區(qū)域C，。而且， 在鋁電極17與背面^L電極19部分地交疊的區(qū)域B，和區(qū)域C，中，硅襯 底的p +層14的硅、鋁電極17的鋁、背面銀電極19的銀這三種金屬 部分地合金化了。
在此，在圖2中，區(qū)域B，表示硅襯底的p +層14的硅、鋁電極 17的鋁、背面銀電極19的銀這三種金屬部分地合金化了且未產(chǎn)生部 分地合金化的鋁電極17和背面銀電極19的剝離(合金剝離)的狀態(tài)。 另一方面，區(qū)域C，表示硅襯底的p +層14的硅、鋁電極17的鋁、背 面銀電極19的銀這三種金屬部分地合金化了且產(chǎn)生了部分地合金化 的鋁電極17和背面銀電極19的剝離(合金剝離)的狀態(tài)。再有，在 圖2中，因作圖的關系，各金屬(硅、鋁、銀)的邊界是清晰的，但 當然由于該部分部分地被合金化，故實際上是不清晰的。
但是，在常規(guī)太陽能電池單元中，由于在制造中途的燒結時急劇 的加熱和冷卻中起因于各構件的熱膨脹率之差產(chǎn)生的應力的緣故，該
互相交疊的部分(合金化的部分)變得非常脆弱，鍵合性下降了。因 此，在電極形成時的燒結后，在該互相交疊的部分中如圖2的區(qū)域C， 中所示，有時鋁電極17連同背面銀電極19一起剝離。在該情況下， 產(chǎn)生在其后的模塊制作工序中不能將接線正常地鍵合到電極上這樣的 問題。
根據(jù)本發(fā)明人的研究，如果觀察太陽能電池單元的制造工序的電 極的燒結工序后的單元，則可知在被稱為電極剝離(合金剝離)的鋁 電極17與背面銀電極19的交疊區(qū)域中有時產(chǎn)生了「鋁電極17和背面 銀電極19的從硅襯底(p +層14)的巻起」(參照圖2的區(qū)域C，)。
而且，可知該r鋁電極17和背面銀電極19的從硅襯底(p +層14)的 巻起J在模塊制作工序中成為接線對于電極的安裝不良的一個原因。 此外，關于電極剝離(合金剝離)，如圖2中所示，根據(jù)觀察可知， 在鋁電極17與背面銀電極19的交疊區(qū)域的端部下的硅襯底與電極界 面(鋁與銀部分地合金化)附近剝離了。
因此，根據(jù)本發(fā)明人進行了銳意研究的結果，在半導體層部10 的面內(nèi)方向上背面^l艮電極19的外緣部與鋁電極17交疊地設置的太陽 能電池單元中，通過使鋁電極17的厚度tAi比背面銀電極19的厚度tAg 厚，同時使鋁電極17的厚度U，與背面銀電極19的厚度Ug之差大于 等于10nm、小于等于30pm，可得到可靠地鍵合硅村底(p +層14) 與鋁電極17 (與背面銀電極19部分地合金化了 )且防止了電極剝離 (合金剝離)的太陽能電池單元，完成了本發(fā)明。
在圖3和圖4中，表示在半導體層部10的面內(nèi)方向上背面銀電 極19的外緣部與鋁電極17交疊地設置的太陽能電池單元中，進行了 使鋁電極17的厚度和背面銀電極19的厚度變化的實驗的情況的特性 數(shù)據(jù)。圖3是表示電極形成工序的燒結后的鋁電極17與背面銀電極 19的厚度之差(從鋁電極17的厚度U,減去燒結后的背面銀電極19 的厚度Ug的值)與合金剝離的發(fā)生頻度的相關關系的特性圖。在此， 所謂合金剝離的頻度，表示對于所評價的單元片數(shù)產(chǎn)生了多少合金剝 離的單元。
另一方面，圖4是表示電極形成工序的燒結后的鋁電極17與背 面銀電極19的厚度之差(從鋁電極17的厚度tA,減去燒結后的背面銀 電極19的厚度Ug的值)與印刷不良的頻度的相關關系的特性圖。在 此，所謂印刷不良，是在合金形成區(qū)域及其周邊區(qū)域中成為印刷模糊 等的膏的涂敷不充分的狀態(tài)，是產(chǎn)生了電極的形成不良的狀態(tài)。此外， 所謂印刷不良的頻度，表示對于所評價的單元片數(shù)產(chǎn)生了多少印刷不 良的單元。
根據(jù)圖3，在電極形成工序的燒結后的鋁電極17與背面銀電極 19的厚度之差(從鋁電極17的厚度U,減去燒結后的背面銀電極19
的厚度tAg的厚度的值)大于等于l(Him的情況下，可知合金剝離的頻 度大幅度地下降了。另一方面，根據(jù)圖4，在電極形成工序的燒結后 的鋁電極17與背面銀電極19的厚度之差(從鋁電極17的厚度U,減 去燒結后的背面銀電極19的厚度tAg的值)大于等于30nm的情況下， 可知印刷不良的頻度急劇地上升了。
此外，關于合金剝離，在鋁電極17與背面銀電極19的交疊區(qū)域 的端部下的硅襯底與電極界面(鋁電極17與背面銀電極19部分地合 金化)附近剝離了，根據(jù)其它的實驗和評價，判明了在該界面上的銀 濃度越高、越容易產(chǎn)生電極剝離(合金剝離)。
再有，在鋁或銀直接與硅接觸的區(qū)域中，未看到這樣的界面的電 極剝離(合金剝離)，具有良好的鍵合性。因而，如果在鋁與硅的合 金中按某一定的比例取入銀，則預期因熱膨脹系數(shù)的變化等某種作用 使鍵合性下降。
根據(jù)以上的結果，為了防止電極剝離(合金剝離)，必須降低硅 襯底(p +層14)與電極(合金)的界面附近的銀濃度，加厚鋁電極 17的厚度U,或減薄背面銀電極19的厚度Ug可以說是有效的。而且， 上述的實驗結果證實了這一點。另一方面，關于印刷不良，這是起因 于因鋁電極17的厚度tA,與背面銀電極19的厚度Ug之差導致的臺階 差從而青不能很好地覆蓋而引起的。
因此，根據(jù)以上所述，本發(fā)明人在半導體層部10的面內(nèi)方向上 背面銀電極19的外緣部與鋁電極17交疊地設置的太陽能電池單元中， 通過使鋁電極17的厚度U,比背面銀電極19的厚度Ug厚，同時使鋁 電極17的厚度U,與背面銀電極19的厚度Ug之差大于等于10pm、 小于等于30nm，可得到可靠地鍵合硅村底(p +層14)與鋁電極17(與 背面銀電極19部分地合金化了 )且防止了電極剝離(合金剝離)的太 陽能電池單元，完成了本發(fā)明。
按照與如上所述那樣構成的本實施形態(tài)有關的太陽能電池單元， 如圖1-4中所示，在鋁電極17與背面銀電極19部分地交疊的區(qū)域B 和區(qū)域C中，硅襯底(p +層14)與鋁電極17的界面(鋁電極17與背
面銀電極19部分地合金化了 )的襯底鍵合力提高了，可得到良好的鍵 合性。其結果，可有效地防止電極剝離(合金剝離)。此外，可有效 地防止起因于鋁電極17與背面銀電極19的厚度之差(從鋁電極17 的厚度減去燒結后的背面銀電極19的厚度的值)的印刷不良(電極的 形成不良)。
因而，按照與本實施形態(tài)有關的太陽能電池單元，起到既能防止 電極的形成不良、又能可靠地鍵合硅襯底(p +層14)與鋁電極17 (鋁 電極17與背面銀電極19部分地合金化了 )從而有效地防止了電極剝 離(合金剝離)的太陽能電池單元的效果。
接著，說明與如上所迷那樣構成的本實施形態(tài)有關的太陽能電池 單元的制造方法。 一般來說，低價格的太陽能電池單元使用硅襯底用 單純的pn結使太陽光發(fā)電，在幾百pm厚的p型硅襯底1中用擴散磷 (P)等的V族元素等形成幾百nm厚的n層。在本發(fā)明中，p型硅襯 底可以是單晶、多晶的某一種，但以下以(100)面方位的單晶襯底為 例來說明。
首先，簡單地說明太陽能電池單元的制造工序的概略。在太陽能 電池單元的制造工序中，在電阻率0.1~5Q'cm的p型珪村底的表面 上設置n層和封閉襯底一側的光的凹凸結構的紋理(texture),在其 上配置反射防止膜。接著，在襯底表面一側配置銀電極。
接著，在村底的背面一側配置鋁電極，預期BSF(背面場)效應 地設置p+層，用能帶結構的電場提高p層電子濃度以使p層的電子不 消失。此外，對鋁電極也預期使通過硅襯底的長波長的光反射從而在 發(fā)電中再次利用的BSR (背面反射)效應。但是，由于因鋁電極引起 的襯底翹曲變得顯著而誘發(fā)襯底裂紋，故有時在用熱處理形成了 p + 層后將鋁電極除去。最后，在襯底的背面一側配置銀電極以完成太陽 能電池單元。
以下，參照圖面詳細地說明與本實施形態(tài)有關的太陽能電池單元 的制造方法。為了制造與本實施形態(tài)有關的太陽能電池單元，首先， 如圖5-1中所示，例如從利用提拉法制造的p型的單晶硅錠或利用鑄
造法制造的多晶硅錠切出p型的硅襯底ll，的片。然后，例如用約幾
wt% 20wt。/。的氫氧化鈉或碳酸氫氧化鈉刻蝕除去約10nm 20[im 的厚度，除去切片時產(chǎn)生的硅表面的損傷層或污染。
再者，根據(jù)需要用鹽酸和過氧化氫的混合溶液清洗，除去在襯底 表面上附著的鐵等的重金屬。其后，用在同樣的堿性低濃度液中添加 了 IPA(異丙醇)的溶液進行各向異性刻蝕，例如形成紋理以使硅(111) 面露出。
接著，為了形成pn結而形成n型擴散層13a。在該n型擴散層 13a的形成工序中，例如使用氯氧化磷(POCl3)，在800°C~900°C 的氮、氧的混合氣體氣氛中進行幾十分鐘的擴散處理，如圖5-2中所 示，熱擴散磷，在硅襯底ll，的整個面上形成導電類型反轉的n型擴 散層13a。再有，該n型擴散層13a的薄層電阻例如約為幾十(30~ 80D/口 ) ， n型擴散層13a的深度例如約為0.3pm ~ 0.5jam。
接著，為了保護受光面一側的n型擴散層13a,網(wǎng)板印刷法印刷 高分子抗蝕劑膏并使其干燥以形成抗蝕劑。然后，例如在20wt。/。的氫 氧化鉀溶液中浸漬幾分鐘，除去在硅襯底ll，的背面及側面上形成的n 型擴散層13a。其后，用有機溶劑除去抗蝕劑，如圖5-3中所示，得 到在表面(受光面)的整個面上形成了 n型擴散層13的硅襯底11，。
接著，如圖5-4中所示，在n型擴散層13的表面上以一樣的厚 度形成氧化硅膜、氮化硅膜或氧化鈦膜等的反射防止膜15。例如，在 氧化硅膜的情況下，用等離子CVD法以S沮4氣體和NH3氣體為原材 料，在大于等于300。C的加熱溫度下并在減壓下形成反射防止膜15。 折射率例如約為2.0 ~ 2.2,反射防止膜15的最佳的膜厚約為70nm~ 卯mn。再有，應注意這樣形成的反射防止膜是絕緣體，若單單在其上 形成表面電極，起不到太陽能電池的作用。
接著，使用網(wǎng)板印刷法，在硅襯底ll，的背面(與受光面相反的 面)的整個面上如圖5-5中所示印刷包含玻璃的鋁骨并使其干燥，在 硅襯底ll，的背面的整個面上形成鋁青層17a。在該鋁青層17a中，與 背面銀電極19的形成部位對應地設置了開口。用形成網(wǎng)板掩模的線
徑、乳劑厚度等可調(diào)整鋁骨的涂敷厚度。
接著，使用網(wǎng)板印刷法，在形成了鋁電極17的硅襯底11，的背面 (與受光面相反的面)的整個面上如圖5-6中所示印刷背面4艮電極 19用銀膏并使其干燥，形成銀骨層19a。在此，在鋁青層17a和4艮青 層19a的形成工序中調(diào)整各自的厚度，以使燒結后的鋁電極17的厚度 tA,比背面銀電極19的厚度Ug厚，同時鋁電極17的厚度U,與背面銀 電極19的厚度Ug之差為大于等于10pm、小于等于30nm。
再有，例如，如圖5-7和圖5-8中所示，可使用對于網(wǎng)格25 由乳劑27形成了圖案的網(wǎng)板掩模進行銀骨的印刷。在網(wǎng)格25的與乳 劑27相反的面的外周形成了掩?？颉４送?，也可同樣地使用對于網(wǎng)格 25由乳劑27形成了圖案的網(wǎng)板掩模進行鋁骨的印刷。而且，用形成 網(wǎng)板掩模的線徑、乳劑厚度等可調(diào)整鋁骨的涂敷厚度。同樣，用形成 網(wǎng)板掩模的網(wǎng)格的線徑、乳劑厚度等可調(diào)整銀骨的涂敷厚度。
以前，由于將重點置于對襯底的翹曲量或太陽能電池的特性(上 迷的BSF效應及BSR效應)有影響的鋁骨的涂敷量的最佳化，故對 于銀膏的涂敷量，不謀求最佳化，對于燒結后的背面鋁電極厚度和背 面銀電極厚度，使其大致成為相同的厚度。
再者，使用網(wǎng)板印刷法，在形成了反射防止膜15的硅村底11， 的表面(受光面)上印刷表面銀電極21用的銀青并使其干燥，如圖5 -9中所示，形成銀青層21a。用形成網(wǎng)板掩模的網(wǎng)格的線徑、乳劑厚 度等也可調(diào)整銀膏的涂敷厚度。
接著，在用于電極形成的燒結工序中，同時在600°C 900。C下對 表面和背面電極用青層進行幾分鐘~十幾分鐘的燒結。在硅襯底11，
的表面(受光面)一側，銀骨被燒結，如圖5-10中所示，成為表面 銀電極21，而在反射防止膜15熔融的期間內(nèi)，銀材料通過銀骨中包 含的玻璃材料與硅襯底ll，的硅接觸，反射防止膜15再次固化。由此 來確保表面銀電極21與硅的導通。 一般將這樣的工藝稱為燒透法 (fire-through process )。
另一方面，在硅襯底ll，的背面(與受光面相反的面) 一側，鋁
青被燒結，如圖5-10中所示，成為鋁電極17,銀骨被燒結，如圖5 -IO中所示，成為背面銀電極19。在此，鋁骨的鋁與硅襯底ll，的硅 反應，在鋁電極17的正下方形成p +層14。 一般將該層稱為BSF(背 面場)層，對太陽能電池的能量變換效率的提高有貢獻。而且，硅襯 底ll，中被n型擴散層13和p +層14夾住的區(qū)域成為p型層11。
此外，在銀骨與硅襯底ll，直接相接的部位中，直接與硅襯底ll， 的硅反應，此外，在與鋁骨直接接觸的部位中，硅村底ll，的硅、鋁 青(鋁電極17)的鋁、背面銀電極19的銀這三種金屬部分地形成合 金。利用以上的工序，利用太陽能電池單元制造工藝完成單元。再有， 在單元制作工序后的模塊制作工序中，在該銀電極3上配置用于向外
部取出輸出的銅制的接線。
按照與如上所述那樣構成的本實施形態(tài)有關的太陽能電池單元 的制造方法，如圖1-4中所示，在鋁電極17與背面銀電極19部分地 交疊的區(qū)域B和區(qū)域C中，硅村底(p +層14)與鋁電極17的界面(鋁 電極17與背面銀電極19部分地合金化了 )的襯底鍵合力提高了，可 得到良好的鍵合性。其結果，可有效地防止電極剝離(合金剝離)。 此外，可有效地防止起因于鋁電極17與背面銀電極19的厚度之差(從 鋁電極17的厚度減去燒結后的背面銀電極19的厚度的值)的印刷不 良(電極的形成不良)。
因而，按照與本實施形態(tài)有關的太陽能電池單元的制造方法，起 到既能防止電極的形成不良、又能可靠地鍵合硅襯底(p +層14)與鋁 電極17 (鋁電極17與背面銀電極19部分地合金化了 )從而有效地防 止了電極剝離(合金剝離)的太陽能電池單元的效果。
實施形態(tài)2.
在實施形態(tài)2中，說明與本發(fā)明有關的太陽能電池單元的另一形 態(tài)。在上述的實施形態(tài)1中雖然說明了鋁電極17—樣地具有相同厚度 的情況，但在本發(fā)明中，鋁電極17沒有必要一樣地具有相同的厚度。
在本發(fā)明中，例如在固定了背面銀電極19的厚度的情況下，有 必要加厚鋁電極17的厚度，但此時鋁骨的消耗量增加，制造成本提高。
此外，起因于加厚鋁電極17的厚度，產(chǎn)生因在加熱時或冷卻時產(chǎn)生的 應力導致的襯底翹曲增大這樣的問題。
為了防止這樣的問題，如圖6中所示只在鋁電極17與背面4艮電 極19交疊的區(qū)域31中增加鋁電極厚度或如圖7中所示只在鋁電極17 與背面銀電極19交疊的區(qū)域及其周邊區(qū)域33中增加鋁電極厚度的方 法是有效的。再有，由于與如圖6或圖7中所示的本實施形態(tài)有關的 太陽能電池單元的基本結構除了鋁電極17與背面銀電極19的交疊狀 態(tài)外與實施形態(tài)1的太陽能電池單元是同樣的，故參照上迷即可。
通過只在與鋁電極17和背面銀電極19的交疊區(qū)域31鄰接的部 位上或只在與鋁電極17和背面銀電極19交疊的區(qū)域及其周邊區(qū)域33 鄰接的部位上加厚在實施形態(tài)1中已說明的電極形成用的網(wǎng)板掩模的 乳劑的厚度，可實現(xiàn)這樣的鋁電極17的形成。
產(chǎn)業(yè)上利用的可能性
如上所述，與本發(fā)明有關的太陽能電池單元對于鋁電極與取出輸 出用的銀電極部分地互相交疊的結構的太陽能電池單元是有用的。
權利要求
1.一種太陽能電池單元，具備具有光電變換功能的襯底；在上述襯底的一個面一側設置的第一電極；在上述襯底的另一個面一側設置的第二電極；以及在上述襯底的另一個面一側在上述襯底的面內(nèi)方向上其外緣部與上述第二電極交疊地設置的、用于從上述第二電極取出輸出的第三電極，其特征在于上述第二電極的厚度比上述第三電極的厚度厚，而且上述第二電極的厚度與上述第三電極的厚度之差大于等于10μm、小于等于30μm。
2. 如權利要求1中所述的太陽能電池單元，其特征在于 只在上述第二電極與上述第三電極交疊的部分處，上述第二電極的厚度比上述第三電極的厚度厚。
3. 如權利要求1中所述的太陽能電池單元，其特征在于 上述第二電極是鋁電極， 上述第三電極是銀電極。
4. 一種太陽能電池單元的制造方法，包含在具有光電變換功 能的襯底的一個面一側形成第一電極的第一電極形成工序；在上述襯 底的另一個面一側形成第二電極的第二電極形成工序；在上述襯底的 另一個面一側以在上述襯底的面內(nèi)方向上其外緣部與上述第二電極交疊的方式形成用于從上述第二電極取出輸出的第三電極的第三電極形 成工序，其特征在于使上述第二電極的厚度比上述第三電極的厚度厚，而且使上述第 二電極的厚度與上述第三電極的厚度之差大于等于10|iun、小于等于 30jum。
5. 如權利要求4中所述的太陽能電池單元的制造方法，其特征在于只在上述第二電極與上迷第三電極交疊的交疊部，使上述第二電 極的厚度比上述第三電極的厚度厚。
6. 如權利要求4中所述的太陽能電池單元的制造方法，其特征 在于上述第二電極是鋁電極， 上述第三電極是銀電極。
全文摘要
在具備具有光電變換功能的襯底、在上述襯底的一個面一側設置的第一電極、在上述襯底的另一個面一側設置的第二電極、以及在上述襯底的另一個面一側在上述襯底的面內(nèi)方向上其外緣部與上述第二電極交疊地設置的、用于從上述第二電極取出輸出的第三電極的太陽能電池單元中，通過使上述第二電極的厚度比上述第三電極的厚度厚且使上述第二電極的厚度與上述第三電極的厚度之差大于等于10μm、小于等于30μm，得到有效地防止了電極剝離(合金剝離)的太陽能電池單元。
文檔編號H01L31/0224GK101107719SQ20058001377
公開日2008年1月16日 申請日期2005年11月28日 優(yōu)先權日2005年11月28日
發(fā)明者中谷光德, 唐木田升市, 森川浩昭, 西田隆彥 申請人:三菱電機株式會社