太陽(yáng)能電池及其制造方法、太陽(yáng)能電池模塊的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明涉及太陽(yáng)能電池及其制造方法、太陽(yáng)能電池模塊。
【背景技術(shù)】
[0002]—般，在使用半導(dǎo)體晶體基板的塊型太陽(yáng)能電池的電極的形成中，使用成本優(yōu)點(diǎn)大的絲網(wǎng)印刷法。在絲網(wǎng)印刷法中，使用例如由銀粒子、樹脂、玻璃料(glass frit)以及溶劑等構(gòu)成的電極膏。在絲網(wǎng)印刷法中，電極膏被供給到形成了預(yù)定的圖案的印刷掩模上，利用印刷掩模上的印刷刮板的移動(dòng)，通過印刷掩模將電極膏轉(zhuǎn)印從而印刷到被印刷物(半導(dǎo)體基板)。然后，對(duì)被印刷到半導(dǎo)體基板的電極膏在與該電極膏的材料對(duì)應(yīng)的預(yù)定的溫度下進(jìn)行燒制，從而得到具有期望的圖案的電極。
[0003]在太陽(yáng)能電池的電極形成中，為了在受光面中大量導(dǎo)入陽(yáng)光，要求減小電極面積在半導(dǎo)體基板的受光面?zhèn)鹊拿娣e中所占的比值。進(jìn)而，為了形成低電阻率的電極，需要增大電極的剖面積。因此，在太陽(yáng)能電池的電極形成中，要求形成電極寬度細(xì)且電極高度高的寬尚比尚的電極。
[0004]為了使用絲網(wǎng)印刷法來得到寬高比高的電極，有多次印刷電極膏來形成多層電極的方法。在該方法中，首先在基板上印刷成為第一層的電極膏并在預(yù)定的溫度下燒制或者干燥。之后，在第一層的電極膏上重疊成為第二層的電極膏而進(jìn)行印刷，再次在預(yù)定的溫度下進(jìn)行燒制或者干燥。以后，反復(fù)重疊印刷直至得到期望的電極高度為止，形成多層電極。
[0005]另一方面，在使用重疊印刷來形成電極部分的太陽(yáng)能電池構(gòu)造中有選擇性發(fā)射極構(gòu)造。在該構(gòu)造中，為了提高太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)換效率，在比半導(dǎo)體基板的受光面?zhèn)鹊碾姌O更寬的區(qū)域中形成高濃度的摻雜層(低電阻擴(kuò)散層、以下有時(shí)稱為平臺(tái))來降低薄層電阻，從而提高導(dǎo)電性。另外，在半導(dǎo)體基板的受光面?zhèn)鹊钠脚_(tái)以外的區(qū)域形成低濃度的摻雜層(高電阻擴(kuò)散層)來抑制電子的再結(jié)合。在選擇性發(fā)射極構(gòu)造的情況下，在低電阻擴(kuò)散層上面重疊印刷受光面?zhèn)入姌O形成用的電極膏而形成受光面?zhèn)入姌O。
[0006]在一般地進(jìn)行電極膏的重疊印刷的情況下，使用某特定形狀的對(duì)準(zhǔn)標(biāo)志。例如，在2次重疊印刷電極膏的情況下，預(yù)先在圖像印刷裝置中作為參照?qǐng)D像登記第二層的對(duì)準(zhǔn)標(biāo)志的形狀數(shù)據(jù)和位置數(shù)據(jù)。然后，在將第一層的印刷物(電極膏)印刷到半導(dǎo)體基板的表面的同時(shí)，將與上述對(duì)準(zhǔn)標(biāo)志相同的形狀的對(duì)準(zhǔn)標(biāo)志印刷到半導(dǎo)體基板的表面。
[0007]接下來，在印刷第二層的電極膏時(shí)，首先對(duì)印刷載置臺(tái)進(jìn)行微調(diào)整以使預(yù)先存儲(chǔ)在圖像印刷裝置中的第二層的對(duì)準(zhǔn)標(biāo)志的位置數(shù)據(jù)、和與第一層的電極膏一起印刷的同一形狀的對(duì)準(zhǔn)標(biāo)志的位置數(shù)據(jù)一致，之后印刷第二層的電極膏。此時(shí)，重疊在第一層的電極膏上的第二層的電極膏的印刷位置從由對(duì)準(zhǔn)標(biāo)志的位置決定的定位基準(zhǔn)點(diǎn)起相匹配。將該動(dòng)作反復(fù)進(jìn)行任意的次數(shù)而形成電極部分。然后，以重疊電極膏的任意的次數(shù)反復(fù)進(jìn)行該動(dòng)作，從而形成電極。
[0008]在進(jìn)行這樣的重疊印刷來形成電極的情況下，如果接下來印刷的電極膏部分(上層電極膏部分)從低電阻擴(kuò)散層(平臺(tái))或者之前所印刷的電極膏部分(下層電極膏部分)露出(印刷偏移)，則太陽(yáng)能電池單元的光電轉(zhuǎn)換效率降低。即，如果受光面?zhèn)入姌O從低電阻擴(kuò)散層(平臺(tái))露出而覆蓋高電阻擴(kuò)散層，則受光面?zhèn)入姌O和基板的接觸電阻增加而引起太陽(yáng)能電池單元的特性降低，太陽(yáng)能電池單元的光電轉(zhuǎn)換效率降低。另外，在上層電極膏部分從下層電極膏部分露出的情況下，受光面積減少，太陽(yáng)能電池單元的光電轉(zhuǎn)換效率降低。因此，在下層電極膏部分和上層電極膏部分中需要高的重疊印刷精度。因此，抑制妨礙該高的重疊印刷精度的誤差是重要的。
[0009]另一方面，完全去除重疊印刷精度的誤差在現(xiàn)實(shí)上不可能。因此，針對(duì)現(xiàn)實(shí)上產(chǎn)生的誤差，設(shè)置似然度(余量)來進(jìn)行處理以使重疊自身不破壞也同樣地重要。
[0010]在產(chǎn)生重疊印刷精度的誤差的要素中，存在設(shè)計(jì)誤差、制造誤差等各種要素。但是，重疊印刷精度的誤差存在如下傾向:與距某特定點(diǎn)的位置關(guān)系這樣的要素具有相關(guān)、例如與距在印刷時(shí)使用的印刷的基準(zhǔn)點(diǎn)的距離等具有相關(guān)。作為這樣的要素，可以舉出例如與反復(fù)使用相伴的印刷掩模的延伸(伸展)和旋轉(zhuǎn)誤差。這些都根據(jù)與在印刷位置對(duì)準(zhǔn)時(shí)作為基準(zhǔn)的基準(zhǔn)點(diǎn)的距離而增減。
[0011]前者是由于在反復(fù)使用印刷掩模的期間，絲網(wǎng)的彈性變形的極其一部分無法返回而不可逆化而產(chǎn)生的，基本上在每單位長(zhǎng)度的變形率中與距基準(zhǔn)點(diǎn)的距離具有相關(guān)關(guān)系。另外，后者是重疊的電極膏的圖案整體從旋轉(zhuǎn)方向的角度觀察時(shí)可能具有的誤差，其與產(chǎn)生的角度誤差以及基準(zhǔn)點(diǎn)至各點(diǎn)的距離成比例。一般地，這些都在距基準(zhǔn)點(diǎn)的距離近的地點(diǎn)誤差變小，在距基準(zhǔn)點(diǎn)的距離遠(yuǎn)的地點(diǎn)誤差變大。由于具有這樣的性質(zhì)，所以具有根據(jù)場(chǎng)所而使誤差飛躍性地增大的危險(xiǎn)性，與其他種類的誤差因子相比，適當(dāng)?shù)奶幚碜兊弥匾?br>[0012]針對(duì)這樣的問題，在例如專利文獻(xiàn)I中提出了抑制印刷掩模的伸展、歪斜的方法。在專利文獻(xiàn)I中，在具有合成樹脂系絲網(wǎng)網(wǎng)眼和金屬系等剛性材料系絲網(wǎng)網(wǎng)眼的組合印刷掩模中，通過使剛性材料系絲網(wǎng)網(wǎng)眼的面積比值成為絲網(wǎng)網(wǎng)眼面積整體的40%以下，抑制印刷次數(shù)增加所致的印刷掩模的伸展、歪斜等。這是抑制誤差自身的嘗試。
[0013]【專利文獻(xiàn)I】日本特開2011-240623號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0014]但是，在上述專利文獻(xiàn)I的方法中，也存在如下問題:無法完全抑制印刷掩模的伸展、歪斜，產(chǎn)生與反復(fù)使用相伴的印刷掩模的延伸。
[0015]如上所述，如果通過絲網(wǎng)印刷法反復(fù)進(jìn)行重疊印刷，則由于印刷掩模的伸展、歪斜或者角度誤差等而產(chǎn)生印刷誤差。低電阻擴(kuò)散層(平臺(tái))或者下層電極膏部分和上層電極膏部分的定位是從定位基準(zhǔn)點(diǎn)側(cè)起相匹配的。因此，即使發(fā)生印刷掩模的伸展、歪斜等，在定位基準(zhǔn)點(diǎn)側(cè)、即接近定位基準(zhǔn)點(diǎn)的位置，重疊印刷精度高且上層電極膏部分的印刷偏移小。但是，隨著從定位基準(zhǔn)點(diǎn)遠(yuǎn)離，由于這些誤差而上層電極膏部分的印刷位置的偏移逐漸變大，印刷偏移的風(fēng)險(xiǎn)提尚。
[0016]—般，太陽(yáng)能電池的受光面?zhèn)入姌O包括幾條匯流電極和多條柵電極。以往，與柵電極的下部相當(dāng)?shù)牡碗娮钄U(kuò)散層(平臺(tái))或者下層電極的印刷寬度以完全相同的寬度進(jìn)行印刷。因此，如果使低電阻擴(kuò)散層(平臺(tái))或者下層電極膏部分的寬度變細(xì)，則在遠(yuǎn)離定位基準(zhǔn)點(diǎn)的場(chǎng)所中發(fā)生印刷偏移而重疊自身破壞。在該情況下，太陽(yáng)能電池的特性降低。如果為了防止這樣的印刷偏移而將似然度取得較大，則這反而會(huì)成為約束，即使在定位基準(zhǔn)點(diǎn)側(cè)的低電阻擴(kuò)散層(平臺(tái))或者下層電極膏部分中有細(xì)線化的余地，也不得不使低電阻擴(kuò)散層(平臺(tái))或者下層電極膏部分具有不必要的印刷寬度。
[0017]另外，低電阻擴(kuò)散層(平臺(tái))的不必要的寬度部分、即從受光面?zhèn)入姌O露出的部分成為半導(dǎo)體基板中的電子的再結(jié)合增加的主要原因，成為太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)換效率降低的原因。另外，下層電極膏部分的不必要的寬度部分成為半導(dǎo)體基板的受光面?zhèn)鹊碾姌O面積增加的主要原因，成為太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)換效率降低的原因。
[0018]本發(fā)明是鑒于上述而完成的，其目的在于得到一種防止電極的印刷偏移而光電轉(zhuǎn)換效率優(yōu)良的太陽(yáng)能電池及其制造方法、太陽(yáng)能電池模塊。
[0019]為了解決上述課題并達(dá)成目的，本發(fā)明的太陽(yáng)能電池的特征在于，具備:第一導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體基板，在作為受光面?zhèn)鹊囊幻鎮(zhèn)染哂斜粩U(kuò)散了第二導(dǎo)電類型的雜質(zhì)元素的雜質(zhì)擴(kuò)散層；多條受光面?zhèn)入姌O，是通過電極材料膏的印刷而形成于所述一面?zhèn)炔⑴c所述雜質(zhì)擴(kuò)散層電連接的膏電極，并且在所述半導(dǎo)體基板的面方向的特定方向上平行地延伸而具有線狀形狀；以及背面?zhèn)入姌O，形成于所述半導(dǎo)體基板的另一面?zhèn)?，所述雜質(zhì)擴(kuò)散層具有多個(gè)第一雜質(zhì)擴(kuò)散層和第二雜質(zhì)擴(kuò)散層，該多個(gè)第一雜質(zhì)擴(kuò)散層在所述半導(dǎo)體基板的面方向中在所述特定方向上平行地延伸，是所述受光面?zhèn)入姌O的下部區(qū)域以及從該下部區(qū)域變寬的周邊區(qū)域并且以第一濃度包含所述雜質(zhì)元素并具有線狀形狀，該第二雜質(zhì)擴(kuò)散層以比所述第一濃度低的第二濃度包含所述雜質(zhì)元素，在所述多個(gè)第一雜質(zhì)擴(kuò)散層中，隨著在所述第一雜質(zhì)擴(kuò)散層的寬度方向上接近特定的基準(zhǔn)位置，各個(gè)所述第一雜質(zhì)擴(kuò)散層的寬度變細(xì)。
[0020]根據(jù)本發(fā)明，起到得到防止電極的印刷偏移而光電轉(zhuǎn)換效率優(yōu)良的太陽(yáng)能電池這樣的效果。
【附圖說明】
[0021]圖1-1是示出本發(fā)明的實(shí)施方式I的太陽(yáng)能電池單元的結(jié)構(gòu)的圖，是從受光面?zhèn)扔^察的太陽(yáng)能電池單元的俯視圖。
[0022]圖1-2是示出本發(fā)明的實(shí)施方式I的太陽(yáng)能電池單元的結(jié)構(gòu)的圖，是從背面(與受光面相反的一側(cè)的面)側(cè)觀察的太陽(yáng)能電池單元的仰視圖。
[0023]圖1-3是示出本發(fā)明的實(shí)施方式I的太陽(yáng)能電池單元的結(jié)構(gòu)的圖，是圖1-1的A-A方向的太陽(yáng)能電池單元的主要部分剖面圖。
[0024]圖2-1是用于說明本發(fā)明的實(shí)施方式I的太陽(yáng)能電池單元的制造工序的一個(gè)例子的剖面圖。
[0025]圖2-2是用于說明本發(fā)明的實(shí)施方式I的太陽(yáng)能電池單元的制造工序的一個(gè)例子的剖面圖。
[0026]圖2-3是用于說明本發(fā)明的實(shí)施方式I的太陽(yáng)能電池單元的制造工序的一個(gè)例子的剖面圖。
[0027]圖2-4是用于說明本發(fā)明的實(shí)施方式I的太陽(yáng)能電池單元的制造工序的一個(gè)例子的剖面圖。
[0028]圖2-5是用于說明本發(fā)明的實(shí)施方式I的太陽(yáng)能電池單元的制造工序的一個(gè)例子的剖面圖。
[0029]圖2-6是用于說明本發(fā)明的實(shí)施方式I的太陽(yáng)能電池單元的制造工序的一個(gè)例子的剖面圖。
[0030]圖2-7是用于說明本發(fā)明的實(shí)施方式I的太陽(yáng)能電池單元的制造工序的一個(gè)例子的剖面圖。
[0031]圖2-8是用于說明本發(fā)明的實(shí)施方式I的太陽(yáng)能電池單元的制造工序的一個(gè)例子的剖面圖。
[0032]圖2-9是用于說明本發(fā)明的實(shí)施方式I的太陽(yáng)能電池單元的制造工序的一個(gè)例子的剖面圖。
[0033]圖3-1是示出在半導(dǎo)體基板的一面?zhèn)扔∷⒘甩切蛽诫s膏(dopingpaste)的狀態(tài)的平面圖。
[0034]圖3-2是將圖3-1中的特定區(qū)域放大而示出的主要部分放大圖。
[0035]圖4是示出在實(shí)施方式I中用于膏的印刷的可重疊印刷的絲網(wǎng)印刷裝置的概略結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0036]圖5是示出作為半導(dǎo)體基板的位置對(duì)準(zhǔn)用的參照?qǐng)D像在圖像處理裝置中登記的對(duì)準(zhǔn)標(biāo)志部的圖。
[0037]圖6-1是示出在半導(dǎo)體基板的一面?zhèn)刃纬闪说谝沪切碗s質(zhì)擴(kuò)散層的狀態(tài)的平面圖。
[0038]圖6-2是將圖6-1中的特定區(qū)域放大而示出的主要部分放大圖。
[0039]圖7-1是示出在半導(dǎo)體基板的一面?zhèn)扔∷⒘算y膏的狀態(tài)的平面圖。
[0040]圖7-2是將圖7-1中的特定區(qū)域放大而示出的主要部分放大圖。
[0041]圖8-1是示出在半導(dǎo)體基板的一面?zhèn)刃纬闪说谝沪切碗s質(zhì)擴(kuò)散層的其他狀態(tài)的平面圖。
[0042]圖8-2是將圖8-1中的特定區(qū)域放大而示出的主要部分放大圖。
[0043]圖8-3是示出在圖8-1中的特定區(qū)域中印刷了銀膏的狀態(tài)的平面圖。
[0044]圖9-1是示出在半導(dǎo)體基板的一面?zhèn)扔∷⒘说谝粚拥你y膏的狀態(tài)的平面圖。
[0045]圖9-2是將圖9-1中的特定區(qū)域放大而示出的主要部分放大圖。
[0046]圖10-1是示出在半導(dǎo)體基板的一面?zhèn)扔∷⒘说诙拥你y膏的狀態(tài)的平面圖。
[0047]圖10-2是將圖10-1中的特定區(qū)域放大而示出的主要部分