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，特別是涉及配置在太陽能電池單元 背面的電極的構(gòu)造。
背景技術(shù)：
在太陽能電池單元中，在基板的背面進(jìn)行絲網(wǎng)印刷并燒焙銀骨(paste)和鋁骨。由此，鋁青與硅基板發(fā)生合金化而在背面形成P屮 層。由于在用鋁骨形成的鋁電極上不能夠直接焊接，因此在基板的背 面上作為輸出取出用，形成銀骨構(gòu)成的銀電極部分。在該太陽能電池單元的背面中，為了實(shí)現(xiàn)高輸出化，部分重疊地 形成鋁電極和輸出取出用的銀電極。該重疊的部分發(fā)生硅、銀、鋁這 3種金屬的合金化，非常脆弱。因此，在焊料覆蓋工藝等中基板被急 劇加熱、冷卻而容易斷裂，同時(shí)，由于焊料與基板、電極材料之間的 熱膨脹系數(shù)的差產(chǎn)生的應(yīng)力，基板也容易斷裂，因此成品率下降。為了降低太陽能電池單元的成本，需要使成本比例高的基板更 薄，而在進(jìn)行這種薄型化時(shí)，作為上述3種金屬的合金層的脆弱部分 中的單元斷裂成為極大的障礙。從而，在現(xiàn)有的太陽能電池單元中，構(gòu)成為背面的輸出取出用銀 電極所具有的多根細(xì)線與鋁電極重疊，使在焊料覆蓋工藝或者互聯(lián) (interconnector )連接工藝等中單元被急劇加熱、急劇冷卻時(shí)的熱應(yīng) 力分散到上述多根細(xì)線中(例如，參照專利文獻(xiàn)l)。另外，在基板 的背面印刷銀電極用骨形成了銀電極以后，印刷并燒焙鋁電極用骨， 形成鋁電極。這時(shí)，通過在印刷鋁電極用骨之前燒焙銀電極，使銀與 鋁難以發(fā)生反應(yīng)，抑制形成脆弱的3種金屬的合金層(例如，參照專 利文獻(xiàn)l)。進(jìn)而，還有減少形成電極時(shí)的銀電極用骨以及鋁電極用
骨的涂敷量，抑制形成3種金屬的合金層的技術(shù)。另外，還有在銀電極上形成突出部使其重疊在鋁電極的上面或者 與鋁電極的一部分重疊的技術(shù)(例如，專利文獻(xiàn)2以及專利文獻(xiàn)3)。 專利文獻(xiàn)l:特開平10- 144943號公報(bào)(第3頁，圖2) 專利文獻(xiàn)2:特開2004 - 31740號公報(bào)(第4頁 第5頁，圖l) 專利文獻(xiàn)3:特開2004-87986號公報(bào)(第4頁 第5頁，圖l) 為了降低太陽能電池單元的成本，需要使成本比例高的基板更 薄，但在進(jìn)行薄型化時(shí)，即使在上述那樣的現(xiàn)有的太陽能電池單元中， 也存在發(fā)生裂縫，成品率降低的問題。另外，如果在印刷鋁電極用骨 之前燒焙銀電極，或減少銀電極用骨以及鋁電極用骨的涂敷量，則由 于銀骨與鋁骨的反應(yīng)量減少，因此還存在電極的電阻增大，輸出降低 的問題。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明是為解決上述課題而完成的，其目的在于不增大電極的電 阻，而得到機(jī)械強(qiáng)度大的太陽能電池單元。本發(fā)明的太陽能電池單元具備基板、在基板的背面集電的第1 電極、從第1電極取出輸出的第2電極，第1電極形成在基板的背面 上，具有開口部以及從開口部在基板面內(nèi)的與主應(yīng)力方向平行的方向 上凹陷的切口部，第2電極形成為覆蓋第1電極的至少開口部和切口 部。另外，本發(fā)明的太陽能電池單元具有基板、從基板的背面集電的 第1電極、從第1電極取出輸出的第2電極，第1電極形成在基板的 背面上，具有開口部以及從開口部在基板面內(nèi)的與配置在第2電極上 的抽頭線的配置方向垂直的方向上凹陷的切口部，第2電極形成為覆 蓋第1電極的至少開口部和切口部。進(jìn)而，本發(fā)明的太陽能電池單元具備基板、從基板的背面集電的 第1電極、從第1電極取出輸出的第2電極，第2電極形成在基板的 背面上，具有基部以及從基部在基板面內(nèi)的與主應(yīng)力的方向平行的方
向上突出的突出部，第1電極在第2電極的基部的中心部分上具有開 口部，形成為覆蓋第2電極的至少突出部。另外，本發(fā)明的太陽能電池單元具備基板、從基板的背面集電的 第1電極、從第1電極取出輸出的第2電極，第2電極形成在基板的 背面上，具有基部以及從基部在基板面內(nèi)的與配置在第2電極上的抽 頭線的配置方向垂直的方向上突出的突出部，第1電極在笫2電極的 基部的中心部分上具有開口部，形成為覆蓋第2電極的至少突出部。本發(fā)明能夠不增大電池的電阻，提高太陽能電池單元的機(jī)械強(qiáng) 度，提高成品率。


圖l表示本發(fā)明實(shí)施形態(tài)1的太陽能電池單元的背面的結(jié)構(gòu)。 圖2表示本發(fā)明實(shí)施形態(tài)1的太陽能電池單元的背面中的電極的結(jié)構(gòu)。圖3是在形成本發(fā)明實(shí)施形態(tài)1的太陽能電池單元時(shí)使用的鋁骨 印刷用掩模的俯視圖。圖4表示本發(fā)明實(shí)施形態(tài)1中的太陽能電池單元的背面中的鋁骨 印刷時(shí)的鋁電極的形狀。圖5是在形成本發(fā)明實(shí)施形態(tài)1中的太陽能電池單元時(shí)使用的銀 青印刷用掩模的俯視圖。圖6表示本發(fā)明實(shí)施形態(tài)1中的太陽能電池單元的背面中的銀電 極的形狀。圖7表示進(jìn)行了 4點(diǎn)彎曲試驗(yàn)的太陽能電池單元的電極形狀。圖8表示用于測定彎曲強(qiáng)度的4點(diǎn)彎曲試驗(yàn)裝置的結(jié)構(gòu)。圖9是使得沿著與抽頭線的配置方向垂直的方向發(fā)生主應(yīng)力那樣，進(jìn)行了 4點(diǎn)彎曲試驗(yàn)的彎曲強(qiáng)度的測定結(jié)果。圖IO表示圖形2的太陽能電池單元的斷裂形狀。圖11是測定了具有形成在鋁電極的開口部的同一個(gè)側(cè)面上的切口部的條數(shù)以及中心線的間隔Pl不同的鋁電極的太陽能電池單元的
彎曲強(qiáng)度的結(jié)果。圖12是表示具有曲面形狀的太陽能電池板的構(gòu)造的斜視圖。圖13表示具有曲面形狀的太陽能電池板的銀電極的構(gòu)造。圖14表示在本發(fā)明實(shí)施形態(tài)2中示出的太陽能電池單元的背面 中的電極的結(jié)構(gòu)。圖15是在形成本發(fā)明實(shí)施形態(tài)2中的太陽能電池單元時(shí)使用的 銀骨印刷用掩模的俯視圖。圖16表示本發(fā)明實(shí)施形態(tài)2中的太陽能電池單元的背面中的銀 骨印刷時(shí)的銀電極的形狀。圖17是在形成本發(fā)明實(shí)施形態(tài)2的太陽能電池單元時(shí)使用的鋁 骨印刷用掩模的俯視圖。圖18表示本發(fā)明實(shí)施形態(tài)2中的太陽能電池單元的背面中的鋁 電極的形狀。圖19表示本發(fā)明實(shí)施形態(tài)2中的太陽能電池單元的背面中的鋁 電極的形狀。(符號說明) 1:鋁電極 la:開口部 lb:切口部 2:銀電極 2a:基部 3:硅基板 4:電極 5:抽頭線 6:邊界部分 7:鋁骨印刷用掩模 8:銀骨印刷用掩模 10:太陽能電池單元 11:鋁電極lla:開口部12:鋁電極12a:開口部12b:切口部12c:切口部13:鋁電極13a:開口部13b:切口部14:支撐夾具15:按壓夾具16:斷裂面17:鋁電極17a:開口部17b:切口部20:太陽能電池單元21:鋁電極21a:開口部22:銀電極22a:基部22b:突出部24:電極101:鋁電極102:銀電極具體實(shí)施方式
實(shí)施形態(tài)1圖l表示本發(fā)明實(shí)施形態(tài)1的太陽能電池單元的背面的結(jié)構(gòu)。另 外，圖2表示本發(fā)明實(shí)施形態(tài)1的太陽能電池單元的背面中的電極的 結(jié)構(gòu)。圖2(a)是太陽能電池單元的背面中的電極的放大圖，圖2(b)
是圖2 (a)的太陽能電池單元的背面中的電極的A-A剖面圖。另外，圖3是在形成本發(fā)明實(shí)施形態(tài)1的太陽能電池單元的背面 中的鋁電極時(shí)使用的鋁骨印刷用掩模的俯視圖，圖4表示本發(fā)明實(shí)施 形態(tài)1中的太陽能電池單元的背面中的鋁骨印刷時(shí)的鋁電極的形狀。 進(jìn)而，圖5是在形成本發(fā)明實(shí)施形態(tài)1中的太陽能電池單元的背面中 的銀電極時(shí)使用的銀骨印刷用掩模的俯視圖，圖6表示本發(fā)明實(shí)施形 態(tài)1中的太陽能電池單元的背面中的銀電極的形狀。圖中，標(biāo)注了相 同附圖標(biāo)記的部分是相同或者與其相當(dāng)?shù)牟糠?，這一點(diǎn)在說明書的全 文中都相同。進(jìn)而，在說明書全文中表現(xiàn)的構(gòu)成要素的形容終究是一 種例示，并不限于這些記載。如圖1以及圖2所示，本發(fā)明實(shí)施形態(tài)l表示的太陽能電池單元 10在其背面，在硅基板3上配置用于從硅基板3的背面集電的鋁電極 1 (第1電極)以及用于從鋁電極1取出輸出的銀電極2(第2電極)， 鋁電極1和銀電極2構(gòu)成電極4，在鋁電極1以及銀電極2的上面， 配置用于從銀電極2取出輸出的銅制的抽頭(tab)線5。如圖2所示，鋁電極1在銀電極2的中心部分中具有大致四邊形 的開口部la、形成在開口部la的相對置的一對各邊上，從開口部la 的各邊在硅基板3的面內(nèi)的與抽頭線5的配置方向垂直的方向上凹陷 的切口部lb。該切口部lb是以中心線C為軸大致對稱的形狀，形成 在開口部la的一方邊上的切口部lb的中心線C與形成在相對置的另 一方邊上的切口部lb的中心線C位于同一條直線上。銀電極2由大 致四邊形的基部2a構(gòu)成，形成為覆蓋鋁電極1的開口部la、切口部 lb、開口部la以及切口部lb的周圍部分，為了與鋁電極1取得導(dǎo)通， 配置成在銀電極2的周圍部分中與鋁電極1重疊。這里，如圖2所示， 把形成在開口部la的同 一條邊上的相鄰的切口部lb的中心線C的間 隔記為Pl，把距切口部lb中的與抽頭線5的配置方向垂直的方向的 開口部la的長度記為Ll。說明本實(shí)施形態(tài)1的太陽能電池單元10背面中的電極4的制造方法。
在本實(shí)施形態(tài)l中，首先，在硅基板3的背面上使用圖3表示的 鋁骨印刷用掩模7印刷鋁骨，形成圖4表示的鋁電極101。接著，在 形成了鋁電極IOI的硅基板3的背面上使用圖5表示的銀骨印刷用掩 模8印刷銀骨，在形成了具有大致四邊形的基部2a的銀電極2以后 進(jìn)行燒焙，在太陽能電池單元10的背面形成電極4。如圖6所示，在 銀電極2的形成以后進(jìn)行了燒焙時(shí)，鋁骨從用鋁骨印刷用掩模7規(guī)定 的形狀101向箭頭的方向擴(kuò)展。這時(shí)在圖6表示的邊界部分6附近， 形成作為硅、銀、鋁的合金的脆弱的3種化合物。另外，在邊界部分 6的內(nèi)側(cè)，成為在硅基板3上直接接合了銀電極2的狀態(tài)。這里，把 圖6所示的在燒焙時(shí)鋁骨從用鋁骨印刷用掩模7規(guī)定的形狀擴(kuò)展，與 銀骨反應(yīng)了的寬度稱為反應(yīng)寬度WR。 一般，同時(shí)燒焙鋁骨和銀骨時(shí) 的反應(yīng)寬度WR是0.3 1.0mm。另夕卜，鋁骨由于從鋁骨印刷用掩模7 的形狀擴(kuò)展反應(yīng)寬度WR部分，因此形成圖2以及圖6表示的形狀的 鋁電極1。上述那樣構(gòu)成的太陽能電池單元10如圖2所示，在銀電極2上 焊接銅制的抽頭線5而連接了多個(gè)單元以后，為了防止腐蝕，用EVA (乙烯-醋酸乙烯酯共聚物)等樹脂材料密封，粘貼到強(qiáng)化玻璃上，成 為太陽能電池板。這時(shí)，由于用于在強(qiáng)化玻璃上粘貼的保持力以及密 封材料因熱硬化而收縮的力等，在太陽能電池單元10上，以抽頭線5 為基點(diǎn)施加彎曲應(yīng)力，在硅基板3的面內(nèi)，在與抽頭線5的配置方向 垂直的方向上產(chǎn)生主應(yīng)力。圖2所示的黑邊箭頭是在太陽能電池單元 10上，以抽頭線5為基點(diǎn)的彎曲應(yīng)力起作用時(shí)的主應(yīng)力的方向。在本 發(fā)明實(shí)施形態(tài)1表示的太陽能電池單元10中，鋁電極1由于具有從 開口部la在硅基板3的面內(nèi)的與抽頭線5的配置方向垂直的方向上， 即與主應(yīng)力的方向平^f亍的方向上凹陷的切口部lb,因此對于以抽頭線 5為基點(diǎn)的彎曲應(yīng)力的強(qiáng)度提高。為了驗(yàn)證本發(fā)明實(shí)施形態(tài)1表示的太陽能電池單元10的強(qiáng)度提 高效果，制作了與圖2表示的鋁電極1不同的形狀的鋁電極，比較了 彎曲強(qiáng)度。
圖7表示為了比較而制作的電極的形狀。圖7(a)表示的圖形l 的鋁電極11具有大致四邊形的開口部lla。然而，圖形1的鋁電極 ll沒有切口部llb。另外，圖7 (b)表示的圖形2的鋁電極12具有 大致四邊形的開口部12a、形成在該開口部12a的相對置的兩對各邊 上，從開口部12a的各條邊在與抽頭線5的配置方向垂直的方向上凹 陷的切口部12b以及在與抽頭線5的配置方向平行的方向上凹陷的切 口部12c。進(jìn)而，圖7(c)表示的圖形3的鋁電極13具有大致四邊形 的開口部13a、形成在該開口部13a的相對置的一對各邊上，從開口 部13a的各條邊在與抽頭線5的配置方向垂直的方向上凹陷的切口部 13b。這里，圖7 (c)表示的圖形3的鋁電極13中，形成在開口部 13a的一方邊上的切口部13b的中心線C與形成在另一方邊上的切口 部13b的中心線C沒有處在同一條直線上。圖8表示用于測定彎曲強(qiáng)度的4點(diǎn)彎曲試驗(yàn)裝置的結(jié)構(gòu)。在圖8表示的4點(diǎn)彎曲試驗(yàn)裝置中，在支撐夾具14上設(shè)置太陽 能電池單元10，通過沿著虛線箭頭的方向移動(dòng)按壓夾具15，沿著黑 邊箭頭的方向發(fā)生主應(yīng)力。使用該4點(diǎn)彎曲試驗(yàn)裝置，使得在硅基板 3的面內(nèi)的與抽頭線5的配置方向垂直的方向上發(fā)生主應(yīng)力那樣，設(shè) 置具備圖7(a) ~ (c)表示的圖形1~3的電極以及圖2表示的圖形 4的電極的每一個(gè)的太陽能電池單元10，進(jìn)行了 4點(diǎn)彎曲試驗(yàn)。圖9是使得沿著硅基板的面內(nèi)的與抽頭線的配置方向垂直的方 向發(fā)生主應(yīng)力那樣，進(jìn)行了 4點(diǎn)彎曲試驗(yàn)的彎曲強(qiáng)度的測定結(jié)果。圖 9的縱軸表示以具備圖形1的沒有切口部lb的鋁電極11的太陽能電 池單元(圖7(a))的彎曲強(qiáng)度為基準(zhǔn)的彎曲強(qiáng)度的比。如圖9所示，具備本發(fā)明實(shí)施形態(tài)l表示的圖形4的電極4的太 陽能電池單元10 (圖2)與具備圖形1的電極的太陽能電池單元(圖 7(a))相比較，彎曲強(qiáng)度提高了30%。另外，具備圖形2的電極的 太陽能電池單元(圖7 (b))與具備圖形1的電極的太陽能電池單元 (圖7 (a))相比較，彎曲強(qiáng)度降低了 32%。進(jìn)而，具備圖形3的 電極的太陽能電池單元(圖7 (c))與具備圖形1的電極的太陽能電 池單元(圖7 (a))相比較，彎曲強(qiáng)度提高了 38%。從而，在4個(gè) 電極形狀中，具備本發(fā)明實(shí)施形態(tài)l表示的圖形4的電極的太陽能電 池單元(圖2)以及具備圖形3的電極的太陽能電池單元(圖7 (c)) 的彎曲強(qiáng)度高。圖IO表示具備圖7 (b)表示的圖形2的電極的太陽能電池單元 的斷裂形狀。如圖10所示，在具備具有在圖形2的硅基板3的面內(nèi)的與抽頭 線5的配置方向垂直的方向上凹陷的切口部12b以及在硅基板3的面 內(nèi)的與抽頭線5的配置方向平行的方向上凹陷的切口部12c的鋁電極 12的太陽能電池單元中，發(fā)現(xiàn)了多處連接在開口部12a相對置的各條 邊上形成的切口部12c的斷裂面16。從以上結(jié)果可知，如果鋁電極沿著硅基板3的面內(nèi)的與主應(yīng)力的 方向平行的方向具有切口部，則彎曲強(qiáng)度提高，如果鋁電極沿著硅基 板3的面內(nèi)的與主應(yīng)力的方向垂直的方向具有切口部，則彎曲強(qiáng)度降 低。從而，如圖7 (b)表示的圖形2那樣，如果鋁電極12具有在硅 基板3的面內(nèi)的與抽頭線5的配置方向垂直的方向上凹陷的切口部 12b以及在硅基板3的面內(nèi)的與抽頭線5的配置方向平行的方向上凹 陷的切口部12c的雙方，則相對于硅基板3的面內(nèi)的與抽頭線5的配 置方向垂直的方向的主應(yīng)力，強(qiáng)度降低。在本實(shí)施形態(tài)1的圖2表示的太陽能電池單元10中，鋁電極l 具有開口部ia以及從開口部la在硅基板3的面內(nèi)的與主應(yīng)力的方向 平行的方向上凹陷的切口部lb，銀電極2形成為覆蓋鋁電極1的開口 部la、切口部lb、開口部la以及切口部lb的周圍部分。從而，形 成脆弱的3種化合物的邊界部分6成為以比較短的直線構(gòu)成的形狀。 脆弱的3種化合物與硅基板的裂紋相同，可成為破壞的起點(diǎn)，而由于 切口部lb成為用短直線構(gòu)成的形狀，因此不存在與長直線的3種化 合物產(chǎn)生的大裂紋相當(dāng)?shù)牟糠?，成為難以發(fā)生來自邊界部分6的破壞 的構(gòu)造。從而，不必抑制鋁電極l與銀電極2的反應(yīng)而能夠制作電極 4，能夠不增大電極4的電阻，提高彎曲強(qiáng)度，能夠提高成品率。特 別是，在以抽頭線5為基點(diǎn)的彎曲負(fù)荷起作用的情況下，由于鋁電極 1具有開口部ia以及從開口部la在硅基板3的面內(nèi)的與抽頭線5的 配置方向垂直的方向上凹陷的切口部lb，因此不增大電極4的電阻， 能夠提高太陽能電池單元10的彎曲強(qiáng)度，能夠提高成品率。另外， 在本發(fā)明實(shí)施形態(tài)1的太陽能電池單元10中，由于燒焙工藝可以在 銀電極2形成以后僅進(jìn)行一次，因此與鋁電極1形成以后和銀電極2 形成以后這兩次進(jìn)行的情況相比較，能夠減少制造工藝，能夠降低制造成本o進(jìn)而，如圖9所示，與具備圖2表示的圖形4的電極4的太陽能 電池單元IO相比較，具備圖7 (c)表示的圖形3的電極的太陽能電 池單元進(jìn)一步提高了彎曲強(qiáng)度。從而，在具備圖形3的電極的太陽能 電池單元(圖7(c))中，切口部lb形成在開口部la的兩側(cè)，由于 形成在一方側(cè)的切口部lb的中心線C與形成在另一方側(cè)的切口部lb 的中心線C沒有處在同一條直線上，因此難以引起連接形成在開口部 la兩側(cè)上的各個(gè)切口部lb的斷裂，能夠提高彎曲強(qiáng)度，能夠提高成 品率。這里，為了討論形成在圖2表示的開口部la的一方側(cè)的切口部 lb的個(gè)數(shù)以及相鄰的切口部lb的中心線C的間隔Pl，制作具有不 同切口部lb的個(gè)數(shù)以及中心線間隔P1的鋁電極l的太陽能電池單元 10，進(jìn)行了4點(diǎn)彎曲試驗(yàn)。另外，在4點(diǎn)彎曲試驗(yàn)中，使用圖8表示 的4點(diǎn)彎曲試驗(yàn)裝置，使得沿著與抽頭線5的配置方向垂直的方向發(fā) 生主應(yīng)力那樣，設(shè)置了太陽能電池單元10。圖11表示具有形成在開口部的一方側(cè)的切口部個(gè)數(shù)以及相鄰的 切口部中心線C的間隔P1不同的鋁電極的太陽能電池單元彎曲強(qiáng)度。 圖11的縱軸表示以具備形成在開口部la的同一條邊上的切口部lb 是2個(gè)，相鄰的切口部lb的中心線C的間隔Pl與圖6中的反應(yīng)寬度 WR相等的鋁電極1的太陽能電池單元10的彎曲強(qiáng)度為基準(zhǔn)的彎曲 強(qiáng)度比。圖11中，在形成于開口部la的一方側(cè)且相鄰的切口部lb的中 心線C的間隔Pl比反應(yīng)寬度WR的2倍還長的情況比中心線C的間 隔P1與反應(yīng)寬度WR相同的情況提高了太陽能電池單元10的彎曲強(qiáng) 度。然而，中心線C的間隔P1是反應(yīng)寬度WR的6倍時(shí)的彎曲強(qiáng)度 與中心線C的間隔Pl為反應(yīng)寬度WR的2倍時(shí)的彎曲強(qiáng)度是同等程 度。在使相鄰的切口部lb的中心線C的間隔Pl小于等于反應(yīng)寬度 WR的2倍的情況下，由于相鄰的切口部lb之間重疊，因此不能夠 起到分散應(yīng)力的作用，彎曲強(qiáng)度降低。為了防止這一點(diǎn)，需要變更反 應(yīng)溫度條件等抑制反應(yīng)，而這種情況下，電極的電阻增大。另一方面， 在使中心線C的間隔Pl大于等于反應(yīng)寬度WR的6倍的情況下，由 于相鄰的切口部lb之間過于離開，生成很長的3種化合物的直線部 分，因此彎曲強(qiáng)度降低。從而，通過使相鄰的切口部lb的中心線C 的間隔P1比反應(yīng)寬度WR的2倍長，而且比反應(yīng)寬度WR的6倍短， 能夠不增大電極的電阻，提高太陽能電池單元10的彎曲強(qiáng)度。另外，如圖11所示，在鋁電極l中，與形成在開口部la的一方 側(cè)的切口部lb的個(gè)數(shù)為2個(gè)的太陽能電池單元10相比較，個(gè)數(shù)為3 個(gè)的太陽能電池單元的彎曲強(qiáng)度提高。從而，在鋁電極l中，關(guān)于形 成在開口部la的一方側(cè)的切口部lb的個(gè)數(shù)，只要能夠使相鄰的切口 部lb的中心線C的間隔Pl比反應(yīng)寬度WR的2倍長，則越多越好。另外，圖2表示的鋁電極1的切口部lb距開口部la的長度Ll 最好比反應(yīng)寬度WR長而且比反應(yīng)寬度WR的3倍短。這是由于在鋁 電極1的開口部la中，在與抽頭線5的配置方向平行的側(cè)面的長度 長的情況下，形成脆弱的3種化合物的邊界部分6的直線部分的長度 變長，因此易于從邊界部分6發(fā)生斷裂，強(qiáng)度降低。從而，切口部lb 最好采用組合了 90度圓弧的形狀，切口部lb距開口部la的長度L1 最好成為相鄰的切口部lb的中心線C的間隔Pl的1/2的長度。從 而，通過使切口部lb距開口部la的長度L1比反應(yīng)寬度WR長而且 比反應(yīng)寬度WR的3倍短，能夠防止太陽能電池單元10的彎曲強(qiáng)度 的降低。
在本實(shí)施形態(tài)l表示的太陽能電池單元10中，鋁電極l具有形 成在硅基板3的背面上，從開口部la在硅基板3的面內(nèi)的與抽頭線5 的配置方向垂直的方向上凹陷的切口部lb。然而，作用在太陽能電池 單元10上的主應(yīng)力并沒有限定于以抽頭線5為基點(diǎn)的彎曲。根據(jù)太 陽能電池板的形狀或者使用方法，成為太陽能電池單元10破損的主 要原因的主應(yīng)力方向不同。從而，通過求出成為太陽能電池單元10 破損的主要原因的主應(yīng)力方向，設(shè)置具有硅基板3的面內(nèi)的從開口部 la在與該主應(yīng)力的方向平4亍的方向上凹陷的切口部lb的鋁電極1， 能夠提高太陽能電池單元10的彎曲強(qiáng)度。另外，成為太陽能電池單 元10破損的主要原因的主應(yīng)力方向能夠通過使用通用的有限元法分 析軟件求出。另外，在本實(shí)施形態(tài)l中，由于假定了彎曲變形，主應(yīng) 力的方向是一定的，因此切口部位于電極的兩側(cè)，而例如在電極上焊發(fā)生變化，有時(shí)集中在電極的一個(gè)側(cè)面發(fā)生主應(yīng)力，或者以電極為中 心對于全部4個(gè)側(cè)面發(fā)生。該熱應(yīng)力的主應(yīng)力方向也能夠通過^f吏用通 用的有限元法軟件求出，通過設(shè)置在成為問題的熱應(yīng)力發(fā)生的側(cè)面上 具有在與主應(yīng)力的方向平行的方向上凹陷的切口部的鋁電極，能夠提 高太陽能電池單元10的彎曲強(qiáng)度。圖12是表示具有曲面形狀的太陽能電池板的構(gòu)造的斜視圖。另 外，圖13表示具有圖12表示的曲面形狀的太陽能電池板的電極的形 狀。具有圖12表示的曲面形狀的太陽能電池板能夠設(shè)置在多種場 所，同時(shí)，能夠提高設(shè)計(jì)性，提高太陽能電池板的利用價(jià)值。然而， 在制造具有曲面形狀的太陽能電池板時(shí)，需要彎曲太陽能電池單元10 進(jìn)行安裝，太陽能電池單元IO破損的比例升高。另外，即使在能夠 沒有破損而進(jìn)行安裝的情況下，由于發(fā)生殘余應(yīng)力，因此當(dāng)在太陽能 電池板上施加負(fù)荷時(shí)，即使是小負(fù)荷也會發(fā)生太陽能電池單元10的 破損。進(jìn)而，在太陽能電池單元10的板厚相同的情況下，彎曲強(qiáng)度 越高越能夠提高彎曲曲率，提高設(shè)計(jì)性。從而，在制作具有曲面形狀
的太陽能電池板方面，重要的是提高太陽能電池單元10的強(qiáng)度。在圖12表示的太陽能電池板中，沿著黑邊箭頭的方向發(fā)生主應(yīng) 力。從而，如圖13所示，鋁電極17通過具有開口部17a以及從開口 部17a在硅基板3的面內(nèi)的與主應(yīng)力方向平行的方向，即與抽頭線5 的配置方向平行的方向上凹陷的切口部17b，能夠提高太陽能電池單 元10的彎曲強(qiáng)度。另外，在本實(shí)施形態(tài)1的圖2表示的太陽能電池單元10中，銀 電極2構(gòu)成為覆蓋鋁電極1的開口部la、切口部lb、開口部la以及 切口部lb的周圍部分。然而，銀電極2只要形成為在覆蓋鋁電極1 的至少開口部la以及切口部lb的同時(shí)，覆蓋開口部la的周圍部分 以及切口部lb的周圍部分的至少一部分即可，《艮電極2與鋁電極1 重疊的面積越大電阻越小。另外，鋁電極1的開口部la的形狀以及 銀電極2的基部2a的形狀不限于大致四邊形，也可以是大致圓形、 大致橢圓形等。另外，在本實(shí)施形態(tài)1中，用于從硅基板3的背面集電的第1 電極釆用以鋁為主要成分的鋁電極1,用于從第1電極取出輸出的第 2電極采用以銀為主要成分的銀電極2。然而，第1電極只要是與取 出電的硅層結(jié)合，電導(dǎo)率高的金屬，就不限于以鋁為主要成分的金屬。 另外，第2電極只要是與構(gòu)成第1電極的金屬發(fā)生反應(yīng)，能夠從第1 電極取出電并且可焊接接合的金屬，則就不限于以銀為主要成分的金 屬。實(shí)施形態(tài)2圖14表示本發(fā)明實(shí)施形態(tài)2的太陽能電池單元的背面中的電極 的結(jié)構(gòu)。圖14 (a)是太陽能電池單元的背面中的電極的放大圖，圖 14 (b)是圖14 (a)的太陽能電池單元的背面中的電極的B-B剖面 圖。另外，圖15是在形成本發(fā)明實(shí)施形態(tài)2的太陽能電池單元的背 面中的銀電極時(shí)使用的銀骨印刷用掩模的俯視圖，圖16表示本發(fā)明 實(shí)施形態(tài)2的太陽能電池單元的背面中的銀青印刷時(shí)的銀電極的形
狀。進(jìn)而，圖17是在形成本發(fā)明實(shí)施形態(tài)2的太陽能電池單元的背 面中的鋁電極時(shí)使用的鋁骨印刷用掩模的俯視圖，圖18表示本發(fā)明 實(shí)施形態(tài)2的太陽能電池單元的背面中的鋁電極的形狀。圖14中，銀電極22 (第2電極)具有用于連接抽頭線5的大致 四邊形的基部22a、形成在基部22a的相對置的一對各條邊上，從基 部22a的各條邊在硅基板3的面內(nèi)的與抽頭線5的配置方向垂直的方 向上突出的突出部22b。突出部22b是以中心線C為軸的大致對稱的 形狀。另外，形成在基部22a的一方邊上的突出部22b的中心線C與 形成在相對置的另一方邊上的突出部22b位于同一條直線上，銀電極 2是以抽頭線5為中心軸的大致對稱的形狀。這里，如圖14所示，把 形成在基部22a的同 一條邊上的相鄰的突出部22b的中心線C的間隔 記為P22,把突出部22b中的在與抽頭線5的配置方向垂直的方向上 的多巨開口部21a的長度i己為L22。圖14中，鋁電極21 (第1電極)在與銀電極22的中心部分相 當(dāng)?shù)奈恢蒙暇哂写笾滤倪呅蔚拈_口部21a，使得銀電極22和抽頭線5 接觸。另外，鋁電極21為了與銀電極22取得導(dǎo)通，構(gòu)成為覆蓋銀電 極22的基部22a的周圍部分以及突出部22b。其它的功能以及結(jié)構(gòu)與 實(shí)施形態(tài)1表示的太陽能電池單元IO相同。說明本發(fā)明實(shí)施形態(tài)2中的太陽能電池單元20的背面中的電極 24的制造方法。在本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)2中，首先，在硅基板3的背面上使用圖 15表示的銀骨印刷用掩模28印刷銀骨，形成圖16表示的銀電極102。 接著，在形成了銀電極102的硅基板3的背面上使用圖17表示的鋁 骨印刷用掩模27印刷鋁骨，在形成了具有圖18表示的大致四邊形的 開口部21a的鋁電極21以后進(jìn)行燒焙，在太陽能電池單元20的背面 形成電極24。當(dāng)鋁電極21形成以后進(jìn)行了燒焙時(shí)，銀骨從用銀骨印 刷用掩模28規(guī)定的形狀102向箭頭的方向擴(kuò)展。這時(shí)，在圖18表示 的邊界部分6附近形成作為硅、銀、鋁的合金的脆弱的3種化合物。 在邊界部分6的內(nèi)側(cè)，成為在硅基板3上直接接合了銀電極2的狀態(tài)。
這里，把圖18表示的、燒焙時(shí)銀電極從用銀骨印刷用掩模28規(guī)定了 的形狀102擴(kuò)展，與鋁電極21反應(yīng)了的寬度稱為反應(yīng)寬度WR。 一 般，同時(shí)燒焙了鋁骨和銀骨時(shí)的反應(yīng)寬度WR與實(shí)施形態(tài)1的情況相 同，是0.3 1.0mm。另外，銀骨由于從銀骨印刷用掩模28的形狀擴(kuò) 展反應(yīng)寬度WR部分，因此形成圖14以及圖18表示的形狀的銀電極 22。在本實(shí)施形態(tài)2表示的太陽能電池單元20中，也進(jìn)行了實(shí)施形 態(tài)1表示的4點(diǎn)彎曲試驗(yàn)，可以得到與實(shí)施形態(tài)1表示的太陽能電池 單元IO相同的結(jié)果。本實(shí)施形態(tài)2表示的太陽能電池單元20中，銀電極22具有基部 22a以及從基部22a在硅基板3的面內(nèi)的與抽頭線5的配置方向垂直 的方向上，即與主應(yīng)力的方向平行的方向上突出的突出部22b，鋁電 極21在銀電極22的中心部分上具有開口部21a，形成為覆蓋銀電極 22的基部22a的周圍部分以及突出部22b。從而，形成脆弱的3種化 合物的邊界部分6成為以比較短的直線構(gòu)成的形狀。脆弱的3種化合 物與硅基板的裂紋相同，能夠成為破壞的起點(diǎn)，然而由于通過突出部 22b成為用短直線構(gòu)成的形狀，因此不存在與長直線的3種化合物產(chǎn) 生的大裂紋相當(dāng)?shù)牟糠郑蔀殡y以發(fā)生來自邊界部分6的破壞的構(gòu)造。 從而，能夠不抑制鋁電極21與銀電極22的反應(yīng)而制作電極24，能夠 不增大電極24的電阻，提高彎曲強(qiáng)度，能夠提高成品率。特別是， 在以抽頭線5為基點(diǎn)的彎曲負(fù)荷起作用的情況下，由于具有從基部22a 的相對置的一對各邊在硅基板3的面內(nèi)的與抽頭線5的配置方向垂直 的方向上突出的突出部22b，因此能夠提高太陽能電池單元20的彎曲 強(qiáng)度，能夠提高成品率。另外，在本發(fā)明實(shí)施形態(tài)2表示的太陽能電 池單元20中，由于燒焙工藝可以在鋁電極21形成以后僅進(jìn)行一次，相比較，能夠減少制造工藝，能夠降低制造成本。圖19表示具備與圖14表示的太陽能電池單元不同形狀的銀電極 的太陽能電池單元的背面中的電極的結(jié)構(gòu)。
圖19表示的太陽能電池單元20中，銀電極22具有用于連接抽 頭線5的基部22a、形成在該基部22a的兩側(cè)，從基部22a在硅基板 3的面內(nèi)的與抽頭線5的配置方向垂直的方向上突出的突出部22b這 一點(diǎn)與圖14表示的太陽能電池單元20的銀電極22相同。然而，形 成在基部22a的一方側(cè)的突出部22b的中心線C與形成在相對置的另 一方側(cè)的突出部22b的中心線C沒有位于同一條直線上這一點(diǎn)與圖 14表示的太陽能電池單元20不同。在圖19表示的太陽能電池單元 20中，形成在基部22a的一方側(cè)的突出部22b的中心線C由于與形 成在相對置的另一方側(cè)的中心線C沒有位于同一條直線上，因此難以 產(chǎn)生連接形成在基部22a兩側(cè)的突出部22b的斷裂，能夠進(jìn)一步提高 太陽能電池單元20的彎曲強(qiáng)度。另外，圖17表示的形成在基部22a的一方側(cè)相鄰的突出部22b 的中心線C的間隔P22最好比反應(yīng)寬度WR的2倍長而且比反應(yīng)寬 度WR的6倍短。在使中心線C的間隔P22小于等于反應(yīng)寬度WR 的2倍的情況下，由于相鄰的突出部22b之間重疊，因此沒有起到分 散應(yīng)力的作用，彎曲強(qiáng)度降低。另一方面，在使中心線C的間隔P1 大于等于反應(yīng)寬度WR的6倍的情況下，由于形成在同一側(cè)且相鄰的 突出部22b之間過于離開，生成很長的3種化合物的直線部分，因此 彎曲強(qiáng)度降低。從而，通過使相鄰的突出部22b的中心線C的間隔 P22比反應(yīng)寬度WR的2倍長而且比反應(yīng)寬度WR的6倍短，能夠不 增大電極24的電阻，提高太陽能電池單元20的彎曲強(qiáng)度。另外，形 成在基部22a的一方側(cè)的切口部lb的個(gè)數(shù)與實(shí)施形態(tài)1相同，越多 越好。進(jìn)而，圖17表示的突出部22b的距基部22a的長度L22最好比 反應(yīng)寬度WR長而且比反應(yīng)寬度WR的3倍短。這是由于在銀電極 22的基部22a中，在與抽頭線5的配置方向平行的側(cè)面的長度長的情 況下，形成脆弱的3種化合物的邊界部分6的直線部分的長度加長， 因此易于從邊界部分6發(fā)生斷裂，強(qiáng)度降低。從而，突出部22b最好 釆用組合了 90度圓弧的形狀，突出部22b的長度L22最好成為突
部22b的中心線C的間隔P22的1/2的長度。從而，通過使突出部 22b的長度L22比反應(yīng)寬度WR長而且比反應(yīng)寬度WR的3倍短，能 夠防止太陽能電池單元20的彎曲強(qiáng)度的降低。本實(shí)施形態(tài)2表示的太陽能電池單元20的銀電極22具有從基部 22a在硅基板3的面內(nèi)的與抽頭線5的配置方向垂直的方向上突出的 突出部22b。然而，作用在太陽能電池單元20上的主應(yīng)力不限于以抽 頭線5為基點(diǎn)的彎曲。根據(jù)太陽能電池板的形狀或者使用方法。成為 太陽能電池單元20破損的主要原因的主應(yīng)力方向不同。從而，通過 求出成為太陽能電池單元20破損的主要原因的主應(yīng)力方向，設(shè)置具 有硅基板3的面內(nèi)的從基部22a在與該主應(yīng)力的方向平行的方向上突 出的突出部22b的銀電極22，能夠提高太陽能電池單元20的強(qiáng)度。 另外，成為太陽能電池單元20破損的主要原因的主應(yīng)力方向能夠通 過使用通用的有限元法分析軟件求出。另外，本實(shí)施形態(tài)2中，由于 假定了彎曲變形，主應(yīng)力的方向是一定的，因此突出部位于電極的兩 側(cè)，而例如在電極上焊接用于連接太陽能電池單元的銅板時(shí)發(fā)生的熱 應(yīng)力根據(jù)銅板的形狀發(fā)生變化，有時(shí)集中在電極的一個(gè)側(cè)面發(fā)生主應(yīng) 力，或者以電極為中心，針對全部4個(gè)側(cè)面發(fā)生。該熱應(yīng)力的主應(yīng)力 方向也能夠通過使用通用的有限元法軟件求出，通過設(shè)置在成為問題突出部的鋁電極，能夠提高太陽能電池單元10的彎曲強(qiáng)度。另外，在對實(shí)施形態(tài)1表示的太陽能電池單元10與本實(shí)施形態(tài) 2表示的太陽能電池單元20進(jìn)行比較的情況下，如果使形成脆弱的3 種化合部的邊界部分6成為相同大小，則實(shí)施形態(tài)l表示的太陽能電 池單元10能夠比實(shí)施形態(tài)2表示的太陽能電池單元20更大地確保4艮 電極的可焊接的面積。另外，在本實(shí)施形態(tài)2的圖14表示的太陽能電池單元20中，鋁 電極21形成為覆蓋銀電極22的基部22a的周圍部分以及突出部22b。 而鋁電極21只要形成為覆蓋銀電極21的至少突出部22b的同時(shí)，覆 蓋基部22a的周圍部分的至少一部分即可，銀電極22與鋁電極21的 重疊面積越大電阻越小。另外，鋁電極21的開口部21a的形狀以及 銀電極22的基部22a的形狀不限于大致四邊形，也可以是大致圓形、 大致橢圓形等。
權(quán)利要求
1.一種太陽能電池單元，其特征在于，具備基板；從上述基板的背面集電的第1電極；從上述第1電極取出輸出的第2電極，上述第1電極形成在上述基板的背面上，具有開口部以及從上述開口部在上述基板面內(nèi)的與主應(yīng)力的方向平行的方向上凹陷的切口部，上述第2電極形成為覆蓋上述第1電極的至少上述開口部和上述切口部。
2. —種太陽能電池單元，其特征在于，具備 基板；從上述基板的背面集電的第1電極； 從上述笫1電極取出輸出的第2電極，上述第1電極形成在上述基板的背面上，具有開口部以及從上述 開口部在上述基板面內(nèi)的與配置在上述第2電極上的抽頭線的配置方 向垂直的方向上凹陷的切口部，上述第2電極形成為覆蓋上述第1電極的至少上述開口部和上述
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的太陽能電池單元，其特征在于， 上述切口部形成在開口部的兩側(cè)，形成在上述開口部的一方側(cè)的切口部的中心線與形成在另一方 側(cè)的切口部的中心線沒有位于同一條直線上。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的太陽能電池單元，其特征在于， 相鄰的切口部的中心線的間隔比燒焙時(shí)第1電極與第2電極發(fā)生反應(yīng)的反應(yīng)寬度的2倍長，比上述反應(yīng)寬度的6倍短。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的太陽能電池單元，其特征在于， 切口部距開口部的長度比燒焙時(shí)第i電極與第2電極發(fā)生反應(yīng)的2 反應(yīng)寬度長，比上述反應(yīng)寬度的3倍短。
6. —種太陽能電池單元，其特征在于，具備 基板；從上迷基板的背面集電的第1電極； 從上述第1電極取出輸出的第2電極，上述第2電極形成在上述基板的背面上，具有基部以及從上述基 部在上述基板面內(nèi)的與主應(yīng)力的方向平行的方向上突出的突出部，上述第1電極在上述第2電極的基部的中心部分上具有開口部， 形成為覆蓋上述第2電極的至少上述突出部。
7. —種太陽能電池單元，其特征在于，具備 基板；從上述基板的背面集電的第1電極； 從上述第1電極取出輸出的第2電極，上述第2電極形成在上述基板的背面上，具有基部以及從上述基 部在上述基板面內(nèi)的與配置在上述第2電極上的抽頭線的配置方向垂 直的方向上突出的突出部，上述第1電極在上述第2電極的基部的中心部分上具有開口部， 形成為覆蓋上述第2電極的至少上述突出部。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的太陽能電池單元，其特征在于， 上述突出部形成在基部的兩側(cè)，形成在上述基部的一方側(cè)的突出部的中心線與形成在另一方側(cè) 的突出部的中心線沒有位于同一條直線上。
9. 根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的太陽能電池單元，其特征在于， 相鄰的突出部的中心線的間隔比燒焙時(shí)第l電極與第2電極發(fā)生反應(yīng)的反應(yīng)寬度的2倍長，比上述反應(yīng)寬度的6倍短。
10. 根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的太陽能電池單元，其特征在于， 突出部距基部的長度比燒焙時(shí)第1電極與第2電極發(fā)生反應(yīng)的反應(yīng)寬度長，比上述反應(yīng)寬度的3倍短。
全文摘要
本發(fā)明的目的在于不增大電極的電阻，得到機(jī)械強(qiáng)度大的太陽能電池單元，本發(fā)明的太陽能電池單元(10)具備硅基板(3)、從硅基板(3)的背面集電的作為第1電極的鋁電極(1)、從鋁電極(1)取出輸出的作為第2電極的銀電極(2)，鋁電極(1)形成在硅基板(3)的背面上，具有開口部(1a)以及從開口部(1a)在硅基板(3)內(nèi)面內(nèi)的與主應(yīng)力的方向平行的方向上凹陷的切口部(1b)，銀電極(2)形成為覆蓋鋁電極(1)的至少開口部(1a)和切口部(1b)。
文檔編號H01L31/0224GK101213672SQ20068002375
公開日2008年7月2日 申請日期2006年6月27日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月29日
發(fā)明者坂本博夫, 富永尚史, 森川浩昭, 越前谷大介, 高田志郎 申請人:三菱電機(jī)株式會社