專利名稱：太陽能電池單元的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及太陽能電池單元，特別是涉及防止產(chǎn)生電極剝離的太陽能電池單元。
背景技術(shù)：
太陽光發(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。在該太陽光發(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。
通常，通過利用網(wǎng)板印刷在硅襯底的背面上印刷銀膏和鋁膏并進(jìn)行干燥、燒結(jié)來形成一般生產(chǎn)的太陽能電池單元的受光面的背面上的電極。在此，在硅襯底的背面的大致整個(gè)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(shí)，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并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(xiàn)1、專利文獻(xiàn)2)。
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(shí)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(shí)現(xiàn)了合金化。
專利文獻(xiàn)1特開2003-273378號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2特開平10-335267號(hào)公報(bào)但是，由于在燒結(jié)時(shí)急劇的加熱和冷卻中起因于各構(gòu)件的熱膨脹系數(shù)之差而產(chǎn)生的應(yīng)力，該互相交疊的部分變得非常脆弱。因此，在燒結(jié)后，例如在鋁電極上交疊了銀電極的情況下，在該互相交疊的部分中有時(shí)銀電極的角部剝離。
此外，為了降低太陽能電池單元的成本，有必要進(jìn)一步減薄價(jià)格比率高的硅襯底。但是，如果僅謀求減薄硅襯底，則在減薄的硅襯底中，與厚的硅襯底的情況相比，起因于硅與鋁的熱膨脹系數(shù)之差的硅襯底的翹曲變大。
這樣，在較大地產(chǎn)生了硅襯底的翹曲的情況下，在燒結(jié)后的制作工序中存在產(chǎn)生硅襯底的裂紋使生產(chǎn)成品率下降或因硅襯底的裂紋使制造本身變得不可能等的問題。
作為對(duì)于這些問題的對(duì)策，例如可考慮重新評(píng)價(jià)鋁膏的材料、改善電極材料的熱收縮率來抑制硅襯底的翹曲的方法。但是，即使僅變更鋁膏的材料，根據(jù)材料組合的情況，因鋁與銀的熱收縮率之差，仍然在銀電極的一部分中產(chǎn)生剝離。
在這樣的情況下，當(dāng)銀電極的剝離程度較大時(shí)，也存在因太陽能電池單元的堆疊所引起的該太陽能電池單元的裂紋的產(chǎn)生或太陽能電池單元的特性下降而導(dǎo)致生產(chǎn)成品率下降這樣的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于上述的問題而進(jìn)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。
為了解決上述的課題來達(dá)到目的，與本發(fā)明有關(guān)的太陽能電池單元的特征在于具備光電變換層；在光電變換層的一個(gè)面一側(cè)形成的第一電極；在光電變換層的另一個(gè)面一側(cè)形成的第二電極；以及第三電極，在光電變換層的另一個(gè)面一側(cè)在光電變換層的面內(nèi)方向上其外緣部與第二電極交疊，同時(shí)將其角部作成圓角部，設(shè)置成大致四角形狀，用于從第二電極取出輸出。
對(duì)于與本發(fā)明有關(guān)的太陽能電池單元來說，通過在具備光電變換層、在光電變換層的一個(gè)面一側(cè)形成的第一電極和用于從在光電變換層的另一個(gè)面一側(cè)設(shè)置的第二電極取出輸出的第三電極的太陽能電池單元中這樣來設(shè)置第三電極，使其外緣部與第二電極交疊、同時(shí)將其角部作成圓角部、設(shè)置成大致四角形狀，由于即使在第三電極的角部中也能可靠地鍵合該第三電極與第二電極，故起到可實(shí)現(xiàn)有效地防止了第三電極的剝離的太陽能電池單元這樣的效果。
此外，與本發(fā)明有關(guān)的太陽能電池單元起到下述的效果即使在謀求為了降低太陽能電池單元成本的硅襯底的減薄的情況下，也沒有象現(xiàn)有技術(shù)那樣在硅襯底中產(chǎn)生多個(gè)襯底裂紋的情況，可充分地予以對(duì)應(yīng)，可增加可使用的材料種類的選擇自由度。
而且，由于與本實(shí)施形態(tài)有關(guān)的太陽能電池單元將第三電極的角部作成了圓角部，故可減小第三電極的面積，可削減電極材料的使用量。由此，與本實(shí)施形態(tài)有關(guān)的太陽能電池單元起到可謀求材料費(fèi)的削減、可實(shí)現(xiàn)廉價(jià)的太陽能電池單元這樣的效果。


圖1-1是表示與本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)1有關(guān)的太陽能電池單元的示意結(jié)構(gòu)的剖面圖。
圖1-2是表示與本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)1有關(guān)的太陽能電池單元的表面一側(cè)(受光面一側(cè))的示意結(jié)構(gòu)的平面圖。
圖1-3是表示與本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)1有關(guān)的太陽能電池單元的背面一側(cè)(與受光面相反的面一側(cè))的示意結(jié)構(gòu)的平面圖。
圖1-4放大地表示在與本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)1有關(guān)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的周邊。
圖1-5是放大地表示在與本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)1有關(guān)的太陽能電池單元的背面上設(shè)置的鋁電極和背面銀電極部分地交疊后的區(qū)域B和區(qū)域C的周邊部的剖面圖。
圖2是放大地表示在現(xiàn)有的太陽能電池單元的背面上設(shè)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3-1是說明與本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)1有關(guān)的太陽能電池單元的制造方法的剖面圖。
圖3-2是說明與本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)1有關(guān)的太陽能電池單元的制造方法的剖面圖。
圖3-3是說明與本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)1有關(guān)的太陽能電池單元的制造方法的剖面圖。
圖3-4是說明與本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)1有關(guān)的太陽能電池單元的制造方法的剖面圖。
圖3-5是說明與本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)1有關(guān)的太陽能電池單元的制造方法的剖面圖。
圖3-6是說明與本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)1有關(guān)的太陽能電池單元的制造方法的剖面圖。
圖3-7是表示在與本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)1有關(guān)的太陽能電池單元的制造中在銀膏的印刷中使用的網(wǎng)板掩模的一例的平面圖。
圖3-8是表示在與本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)1有關(guān)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3-9是說明與本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)1有關(guān)的太陽能電池單元的制造方法的剖面圖。
圖3-10是說明與本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)1有關(guān)的太陽能電池單元的制造方法的剖面圖。
圖4-1是用于說明應(yīng)用了本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)1的具體的太陽能電池單元的背面一側(cè)(與受光面相反的面一側(cè))的尺寸的平面圖。
圖4-2是用于說明應(yīng)用了本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)1的具體的太陽能電池單元的背面銀電極的形狀和尺寸的平面圖。
圖5-1是表示與本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)2有關(guān)的太陽能電池單元的背面一側(cè)(與受光面相反的面一側(cè))的示意結(jié)構(gòu)的平面圖。
圖5-2放大地表示在與本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)2有關(guān)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的周邊。
圖5-3是放大地表示在與本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)2有關(guān)的太陽能電池單元的背面上設(shè)置的鋁電極和背面銀電極部分地交疊的區(qū)域D和區(qū)域E的周邊部的剖面圖。
圖6-1是用于說明應(yīng)用了本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)2的具體的太陽能電池單元的背面一側(cè)(與受光面相反的面一側(cè))的尺寸的平面圖。
圖6-2是用于說明應(yīng)用了本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)2的具體的太陽能電池單元的背面銀電極的形狀和尺寸的平面圖。
符號(hào)的說明10半導(dǎo)體層部11硅襯底13n型擴(kuò)散層13an型擴(kuò)散層14p+層15反射防止膜17鋁電極17a鋁膏層19背面銀電極19a銀膏層21表面銀電極21a銀膏層23合金部25網(wǎng)格27乳劑31背面銀電極33合金部具體實(shí)施方式
以下，根據(jù)附圖詳細(xì)地說明與本發(fā)明有關(guān)的太陽能電池單元的實(shí)施形態(tài)。再有，本發(fā)明不限定于以下的描述，在不脫離本發(fā)明的要旨的范圍內(nèi)，可適當(dāng)?shù)刈兏景l(fā)明。此外，在以下的附圖中，為了容易理解起見，有時(shí)各附圖間的縮放比例和各構(gòu)件間的縮放比例與實(shí)際不同。
實(shí)施形態(tài)1.
圖1-1～圖1-3表示與本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)1有關(guān)的太陽能電池單元的示意結(jié)構(gòu)，圖1-1是表示與實(shí)施形態(tài)1有關(guān)的太陽能電池單元的示意結(jié)構(gòu)的剖面圖。此外，圖1-2是表示與實(shí)施形態(tài)1有關(guān)的太陽能電池單元的表面一側(cè)(受光面一側(cè))的示意結(jié)構(gòu)的平面圖，圖1-3是表示與實(shí)施形態(tài)1有關(guān)的太陽能電池單元的背面一側(cè)(與受光面相反的面一側(cè))的示意結(jié)構(gòu)的平面圖。再有，圖1-1是圖1-3的線A-A的剖面圖。
與本實(shí)施形態(tài)有關(guān)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(gòu)成由作為半導(dǎo)體襯底的p型硅襯底即p型層11、該p型層11的表面的導(dǎo)電類型反轉(zhuǎn)后的n型擴(kuò)散層13和包含高濃度雜質(zhì)的p+層(BSF層背面場(chǎng))14構(gòu)成的作為光電變換層的半導(dǎo)體層部10；在該半導(dǎo)體層部10的受光面上設(shè)置以防止入射光的反射的反射防止膜15；在該半導(dǎo)體層部10的受光面上設(shè)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(dǎo)體層部10的背面的大致整個(gè)面上設(shè)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銀電極19。
在這樣構(gòu)成的與本實(shí)施形態(tài)有關(guān)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(cè)(反射防止膜15一側(cè))照射并到達(dá)內(nèi)部的pn結(jié)面(p型層11與n型擴(kuò)散層13的結(jié)面)，則在該pn結(jié)面上的電子空穴對(duì)的空穴與電子分離。分離的電子朝向n型擴(kuò)散層13移動(dòng)。另一方面，分離的空穴朝向p+層14移動(dòng)。由此，在n型擴(kuò)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(jié)果，與n型擴(kuò)散層13連接的表面銀電極21成為正極，與n型擴(kuò)散層13連接的鋁電極17成為負(fù)極，在外部電路(未圖示)中流過電流。
接著，說明與本實(shí)施形態(tài)有關(guān)的太陽能電池單元的特征。如圖1-3和圖1-4中所示，在與本實(shí)施形態(tài)有關(guān)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1-4放大地表示圖1-3的平面圖中的背面銀電極19的周邊，放大地表示在太陽能電池單元的背面上設(shè)置的鋁電極17與背面銀電極19部分地交疊的部分。此外，圖1-5放大地表示圖1-1的剖面圖中的背面銀電極19的周邊，是放大地表示在太陽能電池單元的背面上設(shè)置的鋁電極17和背面銀電極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，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，如圖1-4和圖1-5中所示，形成了合金部23。再有，在圖1-1和圖1-5中，對(duì)于區(qū)域B和區(qū)域C，各金屬(硅、鋁、銀)的邊界是清晰的，但由于該部分部分地被合金化，故實(shí)際上當(dāng)然是不清晰的。
在此，在與本實(shí)施形態(tài)有關(guān)的太陽能電池單元中，如圖1-3和圖1-4中所示，背面銀電極19在硅襯底的面內(nèi)方向上呈大致四角形(長(zhǎng)方形)。而且，背面銀電極19在大致四角形(長(zhǎng)方形)的角部中呈曲線形狀。詳細(xì)地說，將背面銀電極19的大致四角形(長(zhǎng)方形)的角部作成了圓角部。
由此，在與本實(shí)施形態(tài)有關(guān)的太陽能電池單元中，如圖1-5中所示，在鋁電極17和背面銀電極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，即使在背面銀電極19的端部中，也可靠地鍵合了背面銀電極19與鋁電極17。
在現(xiàn)有的太陽能電池單元中，背面銀電極19的形狀在硅襯底面內(nèi)方向上呈大致四角形(長(zhǎng)方形)，將該大致四角形(長(zhǎng)方形)的角部作成了大致直角。而且，即使在現(xiàn)有的太陽能電池單元中也與本實(shí)施形態(tài)的太陽能電池單元同樣，如圖2中所示，也具有鋁電極17和背面銀電極19部分地交疊的區(qū)域B’和區(qū)域C’。
在這樣的太陽能電池單元中，該互相交疊的部分因在制造中途的燒結(jié)時(shí)的急劇的加熱工序和冷卻工序中產(chǎn)生的、起因于各構(gòu)件的熱膨脹系數(shù)之差而產(chǎn)生的應(yīng)力的緣故變得非常脆弱。因此，在燒結(jié)后，在該鋁電極17和背面銀電極19部分地交疊的區(qū)域B’和區(qū)域C’中，如圖2的區(qū)域C’中所示，在背面銀電極19的角部中，有時(shí)背面銀電極19從鋁電極17剝離。而且，該應(yīng)力容易集中于背面銀電極19的銳利的角部。即，因該應(yīng)力的集中，在背面銀電極19的銳利的角部中不能正常地形成合金部23，存在從該直角角部產(chǎn)生背面銀電極19的剝離的趨勢(shì)。
因此，在與本實(shí)施形態(tài)有關(guān)的太陽能電池單元中，為了消除背面銀電極19的銳利的角部而將角部作成了圓角部，以免應(yīng)力集中于背面銀電極1 9的角部。由此，在與本實(shí)施形態(tài)有關(guān)的太陽能電池單元中，可緩和集中于背面銀電極19的角部的應(yīng)力，如圖1-5中所示，在鋁電極17和背面銀電極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，提高了鋁電極17與背面銀電極19間的鍵合力、鋁電極17和背面銀電極19的襯底鍵合力。因而，按照與本實(shí)施形態(tài)有關(guān)的太陽能電池單元，起到即使在背面銀電極19的角部中也可靠地鍵合背面銀電極19與鋁電極17從而可實(shí)現(xiàn)有效地防止了背面銀電極19的剝離的太陽能電池單元的效果。
在圓角尺寸R比合金部23的尺寸大的情況下，不能部分地形成鋁電極17與背面銀電極19的合金部，作為背面銀電極19是不適當(dāng)?shù)?。因而，如圖1-4中所示，有必要以能可靠地形成合金部23的方式來決定決定合金部23的尺寸的鋁電極17和背面銀電極19在背面銀電極19的長(zhǎng)邊方向上交疊的部分的尺寸L1、L3和鋁電極17和背面銀電極19在背面銀電極19的短邊方向上交疊的部分的尺寸L5、L7的值。另外，如后述那樣利用網(wǎng)板印刷形成鋁電極17和背面銀電極19，也應(yīng)考慮鋁膏和銀膏的印刷時(shí)的位置偏移來決定上述尺寸。
此外，在現(xiàn)有的太陽能電池單元中，在為了降低太陽能電池單元的成本而謀求硅襯底的減薄的情況下，與使用了厚的硅襯底的情況相比，起因于硅與鋁的熱膨脹系數(shù)之差的硅襯底的翹曲變大。而且，在較大地產(chǎn)生了硅襯底的翹曲的情況下，在燒結(jié)后的制造工序中存在產(chǎn)生硅襯底的裂紋使生產(chǎn)成品率下降或因硅襯底的裂紋使制造本身變得不可能等的問題。
即使在變更鋁電極的材料、改善電極材料的熱收縮率來抑制硅襯底的翹曲作為對(duì)于這些問題的對(duì)策的情況下，根據(jù)材料組合的情況，因鋁與銀的熱收縮率之差也在背面銀電極的一部分中產(chǎn)生剝離。而且，在背面銀電極的剝離程度較大的情況下，與由太陽能電池單元的堆疊引起的該太陽能電池單元的裂紋的產(chǎn)生或太陽能電池單元的特性下降有關(guān)，引起生產(chǎn)成品率下降這樣的問題。
但是，在與本實(shí)施形態(tài)有關(guān)的太陽能電池單元中，如上所述，提高了在硅襯底的背面上形成的鋁電極17與背面銀電極19間的鍵合力、鋁電極17和背面銀電極19的與硅襯底的鍵合力，可有效地防止背面銀電極19的剝離或鋁電極17的剝離。由此，可使鋁電極17與背面銀電極19間的鍵合、鋁電極17和背面銀電極19的與襯底的鍵合變得可靠。
因而，按照與本實(shí)施形態(tài)有關(guān)的太陽能電池單元，起到下述的效果即使在為了降低太陽能電池單元的成本而減薄硅襯底的情況下，也沒有像現(xiàn)有技術(shù)那樣在硅襯底中產(chǎn)生多個(gè)襯底裂紋的情況，可充分地予以對(duì)應(yīng)，可增加可使用的銀膏種類的選擇自由度。
再者，在與本實(shí)施形態(tài)有關(guān)的太陽能電池單元中，由于將在現(xiàn)有的太陽能電池單元的背面銀電極中理應(yīng)存在的銳利的角部作成圓角部，故背面銀電極19的面積變小，削減了在背面銀電極19中使用的銀膏的量。因而，按照與本實(shí)施形態(tài)有關(guān)的太陽能電池單元，起到可謀求材料費(fèi)的削減、可實(shí)現(xiàn)廉價(jià)的太陽能電池單元這樣的效果。在后面敘述銀膏的具體的削減效果。
接著，說明如上述那樣構(gòu)成的與本實(shí)施形態(tài)有關(guān)的太陽能電池單元的制造方法。為了制造與本實(shí)施形態(tài)有關(guān)的太陽能電池單元，首先，如圖3-1中所示，例如對(duì)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進(jìn)行切片，得到p型的硅襯底11’。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10μm～20μm的厚度，除去切片時(shí)產(chǎn)生的硅表面的損傷層及污染等。
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類。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(jìn)行各向異性刻蝕，例如形成紋理(texture)以使硅(111)面露出。
接著，為了形成pn結(jié)而形成n型擴(kuò)散層13a。在該n型擴(kuò)散層13a的形成工序中，例如使用氯氧化磷(POCl3)，在800℃～900℃的氮、氧的混合氣體氣氛中進(jìn)行擴(kuò)散處理，如圖3-2中所示，熱擴(kuò)散磷，在硅襯底11’的整個(gè)面上形成導(dǎo)電類型反轉(zhuǎn)后的n型擴(kuò)散層13a。再有，該n型擴(kuò)散層13a的薄層電阻例如約為幾十(30～80～Ω/□，n型擴(kuò)散層13a的深度例如約為0.3μm～0.5μm。
接著，為了保護(hù)受光面一側(cè)的n型擴(kuò)散層13a，用網(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11’的背面及側(cè)面上形成的n型擴(kuò)散層13a。其后，用有機(jī)溶劑除去抗蝕劑，如圖3-3中所示，得到在表面(受光面)的整個(gè)面上形成了n型擴(kuò)散層13的硅襯底11’。
接著，如圖3-4中所示，在n型擴(kuò)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SiH4氣體和NH3氣體為原材料，在大于等于300℃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～90nm。
接著，使用網(wǎng)板印刷法，在硅襯底11’的背面(與受光面相反的面)的整個(gè)面上如圖3-5中所示印刷包含玻璃的鋁膏并使其干燥，在硅襯底11’的背面的整個(gè)面上形成鋁膏層17a。在該鋁膏層17a中，與背面銀電極19的形成部位對(duì)應(yīng)地設(shè)置了開口。用形成網(wǎng)板掩模的線徑、乳劑厚度等可調(diào)整鋁膏的涂敷厚度。
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)上如圖3-6中所示印刷背面銀電極19用銀膏并使其干燥，形成銀膏層19a。此時(shí)，如圖1-3中所示，使銀膏層19a的形狀成為將角部作成了圓角部的大致四角形(長(zhǎng)方形)。在此，例如，如圖3-7和圖3-8中所示，可使用對(duì)于網(wǎng)格25由乳劑27形成了圖案的網(wǎng)板掩模進(jìn)行銀膏的印刷。
再者，使用網(wǎng)板印刷法，在形成了反射防止膜15的硅襯底11’的表面(受光面)上印刷表面銀電極21用的銀膏并使其干燥，如圖3-9中所示，形成銀膏層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(jié)工序中，同時(shí)在600℃～900℃下對(duì)表面和背面電極用膏層進(jìn)行幾分鐘～十幾分鐘的燒結(jié)。在硅襯底11’的表面(受光面)一側(cè)，銀膏層被燒結(jié)，如圖3-10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)，銀材料通過銀膏中包含的玻璃材料與硅襯底11’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(dǎo)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11’的背面(與受光面相反的面)一側(cè)，鋁膏層被燒結(jié)，如圖3-10中所示，成為鋁電極17，銀膏層被燒結(jié)，如圖3-10中所示，成為背面銀電極19。在此，鋁膏的鋁與硅襯底11’的硅反應(yīng)，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(chǎng))層，對(duì)太陽能電池的能量變換效率的提高有貢獻(xiàn)。而且，硅襯底11’中被n型擴(kuò)散層13和p+層14夾住的區(qū)域成為p型層11。
此外，在銀膏與硅襯底11’直接相接的部位中，直接與硅襯底11’的硅反應(yīng)，此外，在與鋁膏接觸的部位中，硅襯底11’的硅、鋁膏(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。
再有，只通過背面銀電極的形狀的變更，就可實(shí)現(xiàn)上述的太陽能電池單元，不變更已有的設(shè)備，只通過背面銀電極用的銀膏的網(wǎng)板印刷時(shí)的掩模形狀的變更，就可實(shí)現(xiàn)上述的太陽能電池單元。
接著，關(guān)于背面銀電極的削減面積和銀膏的削減量，舉出具體的例子來說明。在此，如圖4-1和圖4-2中所示，以按以下的條件構(gòu)成了在縱方向上以2列排列了相鄰的背面銀電極19的太陽能電池單元的情況為例來說明。
·背面銀電極19的長(zhǎng)邊長(zhǎng)度L1＝9.8mm·背面銀電極19的短邊長(zhǎng)度L5＝7.8mm·背面銀電極列間的距離L9＝75mm·背面銀電極列中的兩端的背面銀電極19間的距離L11＝135mm·背面銀電極列中相鄰的背面銀電極19間的距離L13＝22.5mm在表1中表示在上述那樣的尺寸的太陽能電池單元中在使背面銀電極19的圓角部的曲率半徑R以0.5mm的間距從1.0mm至3.0mm變化時(shí)的背面銀電極19的削減面積和銀膏削減率。
〔表1〕

如在表1中所示，隨著使背面銀電極19的圓角部的曲率半徑R從1.0mm至3.0mm變大，背面銀電極19的削減面積(mm2)從0.9mm2增加到7.7mm2。而且，銀膏削減率(％)、即銀膏的削減效果從1.1％增加到10.1％。由此，通過應(yīng)用本發(fā)明，可削減背面銀電極19用的銀膏量，在與本實(shí)施形態(tài)有關(guān)的太陽能電池單元中可謀求材料費(fèi)的削減，可以說能實(shí)現(xiàn)廉價(jià)的太陽能電池單元。
實(shí)施形態(tài)2.
在實(shí)施形態(tài)2中，說明與本發(fā)明有關(guān)的太陽能電池單元的另一形態(tài)。與實(shí)施形態(tài)2有關(guān)的太陽能電池單元的基本的結(jié)構(gòu)與上述的與實(shí)施形態(tài)1有關(guān)的太陽能電池單元是同樣的。因而，在以下只說明與實(shí)施形態(tài)2有關(guān)的太陽能電池單元和與實(shí)施形態(tài)1有關(guān)的太陽能電池單元的不同點(diǎn)。在以下的附圖中，對(duì)于與實(shí)施形態(tài)1有關(guān)的太陽能電池單元同樣的構(gòu)件附以與實(shí)施形態(tài)1相同的符號(hào)。
圖5-1～圖5-3表示與本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)2有關(guān)的太陽能電池單元的示意結(jié)構(gòu)，圖5-1與圖1-3對(duì)應(yīng)，是表示與實(shí)施形態(tài)2有關(guān)的太陽能電池單元的背面一側(cè)(與受光面相反的面一側(cè))的示意結(jié)構(gòu)的平面圖。此外，圖5-2與圖1-4對(duì)應(yīng)，放大地表示圖5-1的平面圖中的背面銀電極31的周邊，放大地表示在太陽能電池單元的背面上設(shè)置的鋁電極17與背面銀電極31部分地交疊的部分。
而且，圖5-3與圖1-5對(duì)應(yīng)，放大地表示背面銀電極31的周邊，是放大地表示在太陽能電池單元的背面上設(shè)置的鋁電極17和背面銀電極31部分地交疊的區(qū)域D和區(qū)域E的周邊部的剖面圖。由于與實(shí)施形態(tài)1有關(guān)的太陽能電池單元的剖面結(jié)構(gòu)和太陽能電池單元的受光面一側(cè)(表面一側(cè))的示意結(jié)構(gòu)與實(shí)施形態(tài)1的情況是同樣的，故可參照?qǐng)D1-1和圖1-2。
在此，本實(shí)施形態(tài)中的背面銀電極31與實(shí)施形態(tài)1中的背面銀電極19對(duì)應(yīng)，如圖5-1和圖5-2中所示，在將角部作成了倒角部而不是作成圓角部這一點(diǎn)上與實(shí)施形態(tài)1的情況不同。
在此，在與本實(shí)施形態(tài)有關(guān)的太陽能電池單元中，如圖5-1和圖5-2中所示，背面銀電極31在硅襯底的面內(nèi)方向上呈大致四角形(長(zhǎng)方形)。而且，將背面銀電極31的大致四角形(長(zhǎng)方形)的角部作成了倒角部。
而且，雖然背面銀電極的角部的形狀與實(shí)施形態(tài)1的情況不同，但在鋁電極17和背面銀電極31部分地交疊的區(qū)域D和區(qū)域E中，使硅襯底的p+層14的硅、鋁電極17的鋁、背面銀電極31的銀這三種金屬部分地合金化，如圖5-2和圖5-3中所示，形成了合金部33。再有，在圖5-3中，對(duì)于區(qū)域D和區(qū)域E，各金屬(硅、鋁、銀)的邊界是清晰的，但由于該部分部分地被合金化，故實(shí)際上當(dāng)然是不清晰的。
由此，在與本實(shí)施形態(tài)有關(guān)的太陽能電池單元中，如圖5-3中所示，在鋁電極17和背面銀電極31部分地交疊的區(qū)域D和區(qū)域E中可靠地形成合金部33，即使在背面銀電極31的端部中，也可靠地鍵合了背面銀電極31與鋁電極17。
在與本實(shí)施形態(tài)有關(guān)的太陽能電池單元中，為了消除背面銀電極31的銳利的角部而將角部作成了倒角部，以免應(yīng)力集中于背面銀電極31的角部。由此，在與本實(shí)施形態(tài)有關(guān)的太陽能電池單元中，可緩和集中于背面銀電極31的角部的應(yīng)力，如圖5-3中所示，在鋁電極17和背面銀電極31部分地交疊的區(qū)域D和區(qū)域E中可靠地形成合金部33，提高了鋁電極17與背面銀電極31間的鍵合力、鋁電極1 7和背面銀電極31的襯底鍵合力。因而，按照與本實(shí)施形態(tài)有關(guān)的太陽能電池單元，起到即使在背面銀電極19的角部中也可靠地鍵合背面銀電極19與鋁電極17從而可實(shí)現(xiàn)有效地防止了背面銀電極19的剝離的太陽能電池單元的效果。
在倒角尺寸C比合金部33的尺寸大的情況下，不能部分地形成鋁電極17與背面銀電極31的合金部，作為背面銀電極31是不適當(dāng)?shù)?。因而，如圖5-2中所示，有必要以能可靠地形成合金部33的方式來決定合金部33的尺寸的鋁電極17和背面銀電極31在背面銀電極31的長(zhǎng)邊方向上交疊的部分的尺寸L21、L23和鋁電極1 7和背面銀電極31在背面銀電極31的短邊方向上交疊的部分的尺寸L25、L27的值。另外，如后述那樣利用網(wǎng)板印刷形成鋁電極17和背面銀電極31，也應(yīng)考慮鋁膏和銀膏的印刷時(shí)的位置偏移來決定上述尺寸。
此外，在與本實(shí)施形態(tài)有關(guān)的太陽能電池單元中，也如上所述，可使鋁電極17與背面銀電極31間的鍵合、鋁電極17和背面銀電極31的與襯底的鍵合變得可靠。因而，在與本實(shí)施形態(tài)有關(guān)的太陽能電池單元中，也起到下述的效果即使在為了降低太陽能電池單元的成本而減薄硅襯底的情況下，也沒有像現(xiàn)有技術(shù)那樣在硅襯底中產(chǎn)生多個(gè)襯底裂紋的情況，可充分地予以對(duì)應(yīng)，可增加可使用的銀膏種類的選擇自由度。
再者，在與本實(shí)施形態(tài)有關(guān)的太陽能電池單元中，由于將在現(xiàn)有的太陽能電池單元的背面銀電極中理應(yīng)存在的銳利的角部作成倒角部，故也使背面銀電極的面積變小，削減了在背面銀電極31中使用的銀膏的量。因而，在與本實(shí)施形態(tài)有關(guān)的太陽能電池單元，也起到可謀求材料費(fèi)的削減、可實(shí)現(xiàn)廉價(jià)的太陽能電池單元這樣的效果。
再有，除了在對(duì)銀膏層進(jìn)行網(wǎng)板印刷時(shí)如圖5-1中所示將角部作成了倒角部的大致四角形(長(zhǎng)方形)以外，可用與實(shí)施形態(tài)1的情況同樣的工序制作與本實(shí)施形態(tài)有關(guān)的太陽能電池單元。而且，也只通過背面銀電極的形狀的變更，就可實(shí)現(xiàn)與本實(shí)施形態(tài)有關(guān)的太陽能電池單元，不變更已有的設(shè)備，只通過變更在網(wǎng)板印刷背面銀電極用的銀膏時(shí)所使用的掩模形狀，就可實(shí)現(xiàn)上述的太陽能電池單元。
接著，關(guān)于背面銀電極的削減面積和銀膏的削減量，舉出具體的例子來說明。在此，如圖6-1和圖6-2中所示，以按以下的條件構(gòu)成了在縱方向上以2列排列了相鄰的背面銀電極31的太陽能電池單元的情況為例來說明。
·背面銀電極31的長(zhǎng)邊長(zhǎng)度L21＝9.8mm·背面銀電極31的短邊長(zhǎng)度L25＝7.8mm·背面銀電極列間的距離L9＝75mm·背面銀電極列中的兩端的背面銀電極31間的距離L11＝135mm·背面銀電極列中相鄰的背面銀電極31間的距離L13＝22.5mm在表2中表示在上述那樣的尺寸的太陽能電池單元中在使背面銀電極31的倒角部的倒角尺寸C以0.5mm的間距從1.0mm至3.0mm變化時(shí)的背面銀電極31的削減面積和銀膏削減率。
〔表2〕

如在表2中所示，隨著使背面銀電極31的倒角部的倒角尺寸C從1.0mm至3.0mm變大，背面銀電極31的削減面積(mm2)從2.0 mm2增加到18.0mm2。而且，銀膏削減率(％)、即銀膏的削減效果從2.6％增加到23.5％。由此，通過應(yīng)用本發(fā)明，可削減背面銀電極31用的銀膏量，在與本實(shí)施形態(tài)有關(guān)的太陽能電池單元中可謀求材料費(fèi)的削減，可以說能實(shí)現(xiàn)廉價(jià)的太陽能電池單元。
再有，在實(shí)施形態(tài)1和實(shí)施形態(tài)2的任一情況下，為了得到更大的銀膏的削減效果，有必要將曲率半徑或倒角尺寸取得較大，但如果取得過大，則不能形成鋁與銀的合金部。在實(shí)際選定曲率半徑或倒角尺寸時(shí)，有必要考慮在印刷鋁電極和銀電極用的膏時(shí)所產(chǎn)生的位置偏移，有必要以能可靠地形成合金部的方式來決定曲率半徑和倒角尺寸。
此外，與上述實(shí)施形態(tài)1和實(shí)施形態(tài)2有關(guān)的太陽能電池單元是本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)的一例，本發(fā)明不由上述的記述來限定，在不脫離本發(fā)明的要旨的范圍內(nèi)，可適當(dāng)?shù)刈兏?br> 產(chǎn)業(yè)上的可利用性如上所述，與本發(fā)明有關(guān)的太陽能電池單元對(duì)于鋁電極與取出輸出用的銀電極部分地互相交疊的結(jié)構(gòu)的太陽能電池單元是有用的。
權(quán)利要求
1.一種太陽能電池單元，其特征在于具備光電變換層；在上述光電變換層的一個(gè)面一側(cè)設(shè)置的第一電極；在上述光電變換層的另一個(gè)面一側(cè)設(shè)置的第二電極；以及第三電極，在上述光電變換層的另一個(gè)面一側(cè)、在上述光電變換層的面內(nèi)方向上其外緣部與上述第二電極交疊，同時(shí)將其角部作成圓角部，設(shè)置成大致四角形狀，用于從上述第二電極取出輸出。
2.如權(quán)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。
3.一種太陽能電池單元，其特征在于具備光電變換層；在上述光電變換層的一個(gè)面一側(cè)設(shè)置的第一電極；在上述光電變換層的另一個(gè)面一側(cè)設(shè)置的第二電極；以及第三電極，在上述光電變換層的另一個(gè)面一側(cè)、在上述光電變換層的面內(nèi)方向上其外緣部與上述第二電極交疊，同時(shí)將其角部作成倒角部，設(shè)置成大致四角形狀，用于從上述第二電極取出輸出。
4.如權(quán)利要求3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。
全文摘要
通過具備光電變換層、在上述光電變換層的一個(gè)面一側(cè)設(shè)置的第一電極、在上述光電變換層的另一個(gè)面一側(cè)設(shè)置的第二電極以及在上述光電變換層的另一個(gè)面一側(cè)在上述光電變換層的面內(nèi)方向上其外緣部與上述第二電極交疊、同時(shí)將其角部作成圓角部、設(shè)置成大致四角形狀并用于從上述第二電極取出輸出的第三電極，得到有效地防止了與上述第二電極交疊地設(shè)置的上述第三電極的剝離的太陽能電池單元。
文檔編號(hào)H01L31/0224GK101088167SQ20058001745
公開日2007年12月12日 申請(qǐng)日期2005年11月28日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月28日
發(fā)明者西田隆彥, 中谷光德, 森川浩昭, 唐木田升市 申請(qǐng)人:三菱電機(jī)株式會(huì)社