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)明涉及一種太陽(yáng)能電池及其制造方法、太陽(yáng)能電池模塊。
【背景技術(shù)】
[0002]—般為了形成使用了半導(dǎo)體結(jié)晶基板的堆積型太陽(yáng)能電池的電極，使用了成本優(yōu)勢(shì)大的絲網(wǎng)印刷法。在絲網(wǎng)印刷法中，例如使用了包括銀粒子、樹(shù)脂、玻璃料以及溶劑等的電極膏。絲網(wǎng)印刷法是如下地印刷:在形成有規(guī)定圖案的印刷掩模上面供給電極膏，通過(guò)印刷刮刀在印刷掩模上面移動(dòng)而通過(guò)印刷掩模來(lái)將電極膏轉(zhuǎn)印于被印刷物(半導(dǎo)體基板)。然后，印刷于半導(dǎo)體基板的電極膏以與該電極膏的材料相應(yīng)的規(guī)定溫度來(lái)燒制，由此獲得具有所期望的圖案的電極。
[0003]在太陽(yáng)能電池的電極形成中，為了將太陽(yáng)光大量導(dǎo)入到受光面，要求減小電極面積占半導(dǎo)體基板的受光面?zhèn)鹊拿娣e的比例。而且，為了形成低電阻率的電極，需要加大電極的截面積。因此，在太陽(yáng)能電池的電極形成中，要求形成電極寬度窄、電極高度高、高縱橫比的電極。
[0004]為了使用絲網(wǎng)印刷法來(lái)獲得高縱橫比的電極，有多次印刷電極膏來(lái)形成多層電極的方法。在該方法中，首先將成為第I層的電極膏印刷在基板上面并以規(guī)定溫度燒制或者干燥。之后，將成為第2層的電極膏疊加印刷在第I層的電極膏上面，再次以規(guī)定溫度進(jìn)行燒制或者干燥。以后，重復(fù)疊加印刷直至獲得所期望的電極高度為止來(lái)形成多層電極。
[0005]另一方面，在使用疊加印刷來(lái)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)能電池的光電變換效率，在比半導(dǎo)體基板的受光面?zhèn)鹊碾姌O寬的區(qū)域形成高濃度的摻雜層(低電阻擴(kuò)散層，以下有時(shí)稱(chēng)為平臺(tái))來(lái)降低薄膜電阻，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(lái)抑制電子的再結(jié)合。在選擇性發(fā)射極結(jié)構(gòu)的情況下，在低電阻擴(kuò)散層之上疊加印刷受光面?zhèn)入姌O形成用的電極膏來(lái)形成受光面?zhèn)入姌O。
[0006]一般在進(jìn)行電極膏的疊加印刷的情況下，使用某特定形狀的對(duì)位標(biāo)記。例如將電極膏疊加印刷2次的情況下，預(yù)先在圖像印刷裝置中作為參照?qǐng)D像登記第2層的對(duì)位標(biāo)記的形狀數(shù)據(jù)和位置數(shù)據(jù)。然后，與將第I層的印刷物(電極膏)印刷到半導(dǎo)體基板的表面同時(shí)地，將與前述的對(duì)位標(biāo)記相同的形狀的對(duì)位標(biāo)記印刷在半導(dǎo)體基板的表面。
[0007]接著，在進(jìn)行第2層的電極膏的印刷時(shí)，以使先前存儲(chǔ)在圖像印刷裝置中的第2層的對(duì)位標(biāo)記的位置數(shù)據(jù)和與第I層的電極膏一起印刷的同一形狀的對(duì)位標(biāo)記的位置數(shù)據(jù)一致的方式微調(diào)整印刷載置臺(tái)之后，進(jìn)行第2層的電極膏的印刷。此時(shí)，疊加到第I層的電極膏上面的第2層的電極膏的印刷位置從由對(duì)位標(biāo)記的位置所決定的定位基準(zhǔn)點(diǎn)相匹配。將該動(dòng)作重復(fù)任意的次數(shù)來(lái)形成電極部分。然后，通過(guò)將該動(dòng)作重復(fù)疊加電極膏的任意的次數(shù)來(lái)形成電極。
[0008]在進(jìn)行這種疊加印刷來(lái)進(jìn)行電極的形成的情況下，當(dāng)接著印刷的電極膏部分(上層電極膏部分)從低電阻擴(kuò)散層(平臺(tái))或者先印刷的電極膏部分(下層電極膏部分)露出(印刷偏移)時(shí)，太陽(yáng)能電池單元的光電變換效率下降。即，當(dāng)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)散層時(shí)，受光面?zhèn)入姌O和基板的接觸電阻增加，引起太陽(yáng)能電池單元的特性下降，太陽(yáng)能電池單元的光電變換效率下降。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)能電池單元的光電變換效率下降。因此，在下層電極膏部分和上層電極膏部分中需要高的疊加印刷精度。因而，抑制妨礙該高的疊加印刷精度的誤差是重要的。
[0009]其反面，現(xiàn)實(shí)上不可能完全消除疊加印刷精度的誤差。因此，對(duì)于現(xiàn)實(shí)中產(chǎn)生的誤差設(shè)置似然度(余量)來(lái)應(yīng)對(duì)以使疊加自身不失敗也同樣重要。
[0010]在產(chǎn)生疊加印刷精度的誤差的要素中，有設(shè)計(jì)誤差、制造誤差等各種要素。但是，疊加印刷精度的誤差具有如下傾向:與離某特定點(diǎn)的位置關(guān)系這樣的要素具有相關(guān)、例如與離印刷時(shí)使用的印刷的基準(zhǔn)點(diǎn)的距離等具有相關(guān)。作為這種要素，例如可舉出伴隨重復(fù)使用的印刷掩模的延伸(延展)和旋轉(zhuǎn)誤差。這些都根據(jù)離印刷位置匹配時(shí)設(shè)為基準(zhǔn)的基準(zhǔn)點(diǎn)的距離而增減。
[0011]前者是在重復(fù)使用印刷掩模的期間由于絲網(wǎng)的彈性變形的極少一部分無(wú)法恢復(fù)地不可逆化而產(chǎn)生的，基本上在每單位長(zhǎng)度的變形率中與離基準(zhǔn)點(diǎn)的距離具有相關(guān)關(guān)系。另外后者是所疊加的電極膏的圖案整體從旋轉(zhuǎn)方向的角度觀察所能夠具有的誤差，其與所產(chǎn)生的角度誤差和從基準(zhǔn)點(diǎn)至各點(diǎn)為止的距離成比例。一般地，這些都是在離基準(zhǔn)點(diǎn)的距離近的地點(diǎn)處誤差小、在離基準(zhǔn)點(diǎn)的距離遠(yuǎn)的地點(diǎn)處誤差變大。由于具有這種性質(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，與其它種類(lèi)的誤差因子相比，恰當(dāng)?shù)奶幹米兊弥匾?br>[0012]針對(duì)這種問(wèn)題，例如在專(zhuān)利文獻(xiàn)I中提出了抑制印刷掩模的延展、歪斜的方法。在專(zhuān)利文獻(xiàn)I中，在具有合成樹(shù)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，將剛性材料系絲網(wǎng)網(wǎng)眼的面積比例設(shè)為絲網(wǎng)網(wǎng)眼面積整體的40%以下來(lái)抑制印刷次數(shù)增加導(dǎo)致的印刷掩模的延展、歪斜等。這是抑制誤差自身的嘗試。
[0013]專(zhuān)利文獻(xiàn)1:日本特開(kāi)2011-240623號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0014]然而，在上述專(zhuān)利文獻(xiàn)I的方法中還存在如下問(wèn)題:不能完全地抑制印刷掩模的延展、歪斜，產(chǎn)生伴隨重復(fù)使用的印刷掩模的延伸。
[0015]當(dāng)如上所述地通過(guò)絲網(wǎng)印刷法重復(fù)進(jìn)行疊加印刷時(shí)，由于印刷掩模的延展、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從定位基準(zhǔn)點(diǎn)側(cè)相匹配。因此，即使發(fā)生印刷掩模的延展、歪斜等，在定位基準(zhǔn)點(diǎn)側(cè)、即接近定位基準(zhǔn)點(diǎn)的位置處，疊加印刷精度高，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)離開(kāi)，由于這些誤差使上層電極膏部分的印刷位置的偏移逐漸地變大，印刷偏移的風(fēng)險(xiǎn)變高。
[0016]—般，太陽(yáng)能電池的受光面?zhèn)入姌O包括多根總線電極和多根柵格(grid)電極。以往，與柵格電極的下部相當(dāng)?shù)牡碗娮钄U(kuò)散層(平臺(tái))或者下層電極的印刷寬度是以全部相同的寬度印刷的。因此，當(dāng)使低電阻擴(kuò)散層(平臺(tái))或者下層電極膏部分的寬度變窄時(shí)，在從定位基準(zhǔn)點(diǎn)分離的場(chǎng)所處發(fā)生印刷偏移而重疊自身失敗。在這種情況下，太陽(yáng)能電池的特性下降。為了防止這種印刷偏移而將似然度取大得時(shí)，其反而成為約束，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有窄線化的余地，也必須使低電阻擴(kuò)散層(平臺(tái))或者下層電極膏部分具有不需要的印刷寬度。
[0017]并且，低電阻擴(kuò)散層(平臺(tái))的不需要的寬度部分、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)能電池的光電變換效率下降的原因。另外，下層電極膏部分的不需要的寬度部分成為半導(dǎo)體基板的受光面?zhèn)戎械碾姌O面積增加的主要原因，成為太陽(yáng)能電池的光電變換效率下降的原因。
[0018]本發(fā)明是鑒于上述內(nèi)容而作出的，其目的在于獲得一種防止電極的印刷偏移而光電變換效率優(yōu)良的太陽(yáng)能電池及其制造方法、太陽(yáng)能電池模塊。
[0019]為了解決上述的課題、達(dá)成目的，本發(fā)明的太陽(yáng)能電池的特征在于，具備:第I導(dǎo)電型的半導(dǎo)體基板，在作為受光面?zhèn)鹊囊幻鎮(zhèn)染哂斜粩U(kuò)散第2導(dǎo)電型的雜質(zhì)元素的雜質(zhì)擴(kuò)散層；多根受光面?zhèn)入姌O，是通過(guò)電極材料膏的多層印刷而形成于所述一面?zhèn)炔⑴c所述雜質(zhì)擴(kuò)散層電連接的多層構(gòu)造的膏電極，并且該多根受光面?zhèn)入姌O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)?，在所述多根受光面?zhèn)入姌O中，隨著在所述受光面?zhèn)入姌O的寬度方向中接近特定的基準(zhǔn)位置，各自的所述受光面?zhèn)入姌O的寬度變窄。
[0020]根據(jù)本發(fā)明，起到獲得防止電極的印刷偏移而光電變換效率優(yōu)良的太陽(yáng)能電池這樣的效果。
【附圖說(shuō)明】
[0021]圖1-1是表示本發(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^察到的太陽(yáng)能電池單元的俯視圖。
[0022]圖1-2是表示本發(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(與受光面相反側(cè)的面)側(cè)觀察到的太陽(yáng)能電池單元的仰視圖。
[0023]圖1-3是本發(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截面圖。
[0024]圖2-1是用于說(shuō)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)例子的截面圖。
[0025]圖2-2是用于說(shuō)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)例子的截面圖。
[0026]圖2-3是用于說(shuō)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)例子的截面圖。
[0027]圖2-4是用于說(shuō)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)例子的截面圖。
[0028]圖2-5是用于說(shuō)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)例子的截面圖。
[0029]圖2-6是用于說(shuō)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)例子的截面圖。
[0030]圖2-7是用于說(shuō)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)例子的截面圖。
[0031]圖2-8是用于說(shuō)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)例子的截面圖。
[0032]圖2-9是用于說(shuō)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)例子的截面圖。
[0033]圖3-1是表示在半導(dǎo)體基板的一面?zhèn)扔∷⒘甩切蛽诫s膏的狀態(tài)的平面圖。
[0034]圖3-2是放大圖3-1中的特定區(qū)域而表示的主要部分放大圖。
[0035]圖4是表示在實(shí)施方式I中用于膏的印刷的可疊加印刷的絲網(wǎng)印刷裝置的概要結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0036]圖5是表示作為半導(dǎo)體基板的位置對(duì)準(zhǔn)用的參照?qǐng)D像而登記在圖像處理裝置的對(duì)位標(biāo)記部的圖。
[0037]圖6-1是表示在半導(dǎo)體基板的一面?zhèn)刃纬闪说贗n型雜質(zhì)擴(kuò)散層的狀態(tài)的俯視圖。
[0038]圖6-2是放大圖6-1中的特定區(qū)域而表示的主要部分放大圖。
[0039]圖7-1是表示在半導(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是放大圖7-1中的特定區(qū)域而表示的主要部分放大圖。
[0041]圖8-1是表示在半導(dǎo)體基板的一面?zhèn)刃纬闪说贗n型雜質(zhì)擴(kuò)散層的其它狀態(tài)的平面圖。
[0042]圖8-2是放大圖8-1中的特定區(qū)域而表示的主要部分放大圖。
[0043]圖8-3是表示在圖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是表示在半導(dǎo)體基板的一面?zhèn)扔∷⒘说贗層的銀膏的狀態(tài)的平面圖。
[0045]圖9-2是放大圖9-1中的特定區(qū)域而表示的主要部分放大圖。
[0046]圖10-1是表示在半導(dǎo)體基板的一面?zhèn)扔∷⒘说?層的銀膏的狀態(tài)的平面圖。
[0047]圖10-2是放大圖10-1中的特定區(qū)域而表示的主要部分放大圖。
[0048](附圖標(biāo)記說(shuō)明)
[0049]1:太陽(yáng)能電池單元；2:半導(dǎo)體基板；3: η型雜質(zhì)擴(kuò)散層；3a:第In型雜質(zhì)擴(kuò)散層；3aL:位于左端的梳齒狀的第In