JP2006339499A - Method for manufacturing solar battery - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は太陽電池の製造方法に関し、特に太陽電池に生じる反りを抑制することができる太陽電池の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a solar cell, and more particularly to a method for manufacturing a solar cell capable of suppressing warpage occurring in the solar cell.
太陽光のような光エネルギを電気エネルギに変換する太陽電池は、地球環境問題に対する関心が高まるにつれ積極的に種々の構造のものが開発されている。 Solar cells that convert light energy such as sunlight into electrical energy have been actively developed in various structures as interest in global environmental issues increases.
図12に従来の太陽電池の一例の模式的な断面図を示す。この太陽電池においては、p型のシリコン基板1の受光面に不純物拡散層であるn+層2が形成されており、n+層2上には反射防止膜3および金属電極7が形成されている。また、シリコン基板1の裏面には不純物拡散層であるp+層4が形成されており、p+層4上にはアルミニウム含有電極5が形成され、さらにアルミニウム含有電極5上には金属電極6が形成されている。
FIG. 12 shows a schematic cross-sectional view of an example of a conventional solar cell. In this solar cell, an n +
この従来の太陽電池の製造工程を図13(a)〜(e)の模式的な断面図に示す。まず、たとえばワイヤソーなどを用いて多結晶のp型シリコンインゴッドを切り出すことによって図13(a)に示すp型のシリコン基板1を形成する。ここで、シリコン基板1の表面にはワイヤソーなどによってダメージ層が形成されるため、NaOH(水酸化ナトリウム)やKOH(水酸化カリウム)などの水溶液にイソプロピルアルコールを添加したアルカリ水溶液を用いたエッチングによって、ダメージ層を除去するとともにシリコン基板1の受光面に凹凸(図示せず)を形成する。
The manufacturing process of this conventional solar cell is shown in the schematic cross-sectional views of FIGS. First, a p-
次に、シリコン基板1の受光面の全面に、拡散源としてP2O5(五酸化二リン)などを含むドーパント液をスピンコータなどにより塗布した後に加熱することによって、シリコン基板1の受光面にn型不純物であるリンが拡散して、図13(b)に示すように、シリコン基板1の受光面にn+層2を形成する。
Next, a dopant liquid containing P 2 O 5 (diphosphorus pentoxide) as a diffusion source is applied to the entire surface of the light receiving surface of the
次いで、図13(c)に示すように、CVD法などにより、シリコン基板1の受光面のn+層2上に反射防止膜3を形成する。続いて、図13(d)に示すように、スクリーン印刷法などによりシリコン基板1の裏面の略全面にアルミニウム含有ペーストを印刷してシリコン基板1の裏面にアルミニウム含有電極5を形成し、これを乾燥した後にシリコン基板1を熱処理することによって、p型不純物であるアルミニウムを多量に含んだp+層4が形成される。
Next, as shown in FIG. 13C, an
最後に、スクリーン印刷法などにより、アルミニウム含有電極5の一部と重なるようにして銀ペーストなどの金属ペーストを印刷して金属電極を形成する。また、反射防止膜3上にもスクリーン印刷法などにより銀ペーストなどの金属ペーストを印刷して金属電極を形成する。そして、これらの金属電極を乾燥した後にシリコン基板1を熱処理する。これにより、図13(e)に示すように、シリコン基板1の裏面側においてはアルミニウム含有電極5上に金属電極6が形成されるとともに、受光面側においては金属電極7が反射防止膜3を突き抜けることによってn+層5と接触する。その後、シリコン基板1を冷却して図12に示す太陽電池が完成する。
このような従来の太陽電池においては、シリコン基板の裏面の略全面にアルミニウム含有電極が形成される(たとえば特許文献1および特許文献2参照)。しかしながら、金属電極形成後の冷却過程において、アルミニウム含有電極とシリコン基板との間の熱膨張係数差により、太陽電池に反りが発生するという問題があった。特に、エネルギのクリーン化のために太陽電池の普及が進み、太陽電池をさらに低コスト化することが求められており、材料コストの大部分を占めるシリコン基板の薄型化と大面積化を図る必要がある昨今においては、この問題は重要である。
In such a conventional solar cell, an aluminum-containing electrode is formed on substantially the entire back surface of the silicon substrate (see, for example,
そこで、本発明の目的は、太陽電池に生じる反りを抑制することができる太陽電池の製造方法を提供することにある。 Then, the objective of this invention is providing the manufacturing method of the solar cell which can suppress the curvature which arises in a solar cell.
本発明は、半導体基板の表面に部分的にアルミニウム含有ペーストを印刷することによってアルミニウム含有電極を形成する第1工程と、アルミニウム含有電極が形成された半導体基板の表面上に絶縁膜を形成する第2工程と、アルミニウム含有電極および絶縁膜を形成した後に半導体基板を熱処理することによってアルミニウム含有電極が絶縁膜を突き抜けて絶縁膜にアルミニウム含有電極の表面が露出する第3工程と、露出したアルミニウム含有電極の表面の少なくとも一部に金属ペーストを印刷することによって金属電極を形成する第4工程と、金属電極を形成した後に半導体基板を熱処理する第5工程と、を含む、太陽電池の製造方法である。 The present invention provides a first step of forming an aluminum-containing electrode by partially printing an aluminum-containing paste on a surface of a semiconductor substrate, and a first step of forming an insulating film on the surface of the semiconductor substrate on which the aluminum-containing electrode is formed. Two steps, a third step in which the aluminum-containing electrode penetrates the insulating film by heat-treating the semiconductor substrate after forming the aluminum-containing electrode and the insulating film, and the surface of the aluminum-containing electrode is exposed to the insulating film; A method for manufacturing a solar cell, comprising: a fourth step of forming a metal electrode by printing a metal paste on at least a part of the surface of the electrode; and a fifth step of heat-treating the semiconductor substrate after forming the metal electrode. is there.
ここで、本発明の太陽電池の製造方法においては、第3工程における熱処理温度が500℃以上900℃以下であることが好ましい。 Here, in the manufacturing method of the solar cell of this invention, it is preferable that the heat processing temperature in a 3rd process is 500 degreeC or more and 900 degrees C or less.
また、本発明の太陽電池の製造方法においては、第5工程における熱処理温度が第3工程における熱処理温度よりも低いことが好ましい。 Moreover, in the manufacturing method of the solar cell of this invention, it is preferable that the heat processing temperature in a 5th process is lower than the heat processing temperature in a 3rd process.
本発明によれば、太陽電池に生じる反りを抑制することができる太陽電池の製造方法を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the manufacturing method of the solar cell which can suppress the curvature which arises in a solar cell can be provided.
以下、本発明の実施の形態について説明する。なお、本発明の図面において、同一の参照符号は、同一部分または相当部分を表わすものとする。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described. In the drawings of the present invention, the same reference numerals represent the same or corresponding parts.
図1に、本発明の太陽電池の製造方法によって製造される太陽電池の好ましい一例の模式的な断面図を示す。ここで、p型のシリコン基板1の受光面側の表面にはn+層2が形成され、n+層2上に反射防止膜3および金属電極7が形成されている。シリコン基板1の裏面側の表面には裏面電界(Back Surface Field;BSF)層として機能するp+層4が形成され、さらにアルミニウム含有電極5、金属電極6および絶縁膜8が形成されている。なお、アルミニウム含有電極5は、シリコン基板1の裏面側の表面に部分的に形成されている。
In FIG. 1, typical sectional drawing of a preferable example of the solar cell manufactured by the manufacturing method of the solar cell of this invention is shown. Here, an n +
図2に、この太陽電池の製造工程の好ましい一例を示す模式的な断面図を示す。まず、図2(a)に示すp型の多結晶または単結晶からなるシリコン基板1の表面をNaOHなどを含むアルカリ水溶液を用いてエッチングする。ここで、アルカリ水溶液の代わりに、酸を用いてもよく、NaOHまたはKOHなどのアルカリ水溶液にイソプロピルアルコールなどを加えたエッチャントに浸漬することで結晶方位に沿った異方性エッチングを行ないテクスチャ構造と呼ばれる微小なピラミッド状の凹凸を形成したり、ドライエッチングによる方法などで微小な凹凸を形成してもよい。
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing a preferred example of the manufacturing process of the solar cell. First, the surface of the
次に、このシリコン基板1に対し、たとえば、P2O5若しくはPOCl3などによる気相拡散やリン化合物を含んだ溶液を塗布して行なう拡散法などを用いて800℃〜950℃で5〜30分間熱処理することにより、図2(b)に示すように、シリコン基板1の受光面側の表面にn型不純物であるリンを拡散してn+層2を形成する。
Next, for example, a vapor phase diffusion using P 2 O 5 or POCl 3 or a diffusion method performed by applying a solution containing a phosphorus compound to the
次いで、図2(c)に示すように、n+層2上に反射防止膜3として常圧CVD法にてたとえば5nm〜100nmの厚みの酸化チタン膜を形成する。ここで、酸化チタン膜の代わりに、プラズマCVD法によって形成されたたとえば70nm〜100nmの厚みの窒化ケイ素膜を用いてもよい。
Next, as shown in FIG. 2C, a titanium oxide film having a thickness of, for example, 5 nm to 100 nm is formed as an
続いて、図2(d)に示すように、シリコン基板1の裏面側の表面に、スクリーン印刷法により部分的にアルミニウム含有ペーストを印刷してアルミニウム含有電極5を形成する(第1工程)。このアルミニウム含有電極5のシリコン基板1の裏面側の表面におけるパターンとしては、たとえば魚骨状、櫛形状、所定の間隔をあけて配列されている複数の直線状または複数の分離した島状などがある。なお、本発明において、アルミニウム含有ペーストとしては、たとえば樹脂中にアルミニウム粉末およびガラスを含むアルミニウムペーストなどの従来から公知のものを用いることができる。また、アルミニウム含有ペースト中に銀を含めることによって、アルミニウム含有電極5に銀を含ませてもよい。
Subsequently, as shown in FIG. 2D, an aluminum-containing
次いで、図2(e)に示すように、アルミニウム含有電極5が形成されたシリコン基板1の裏面側の表面上に絶縁膜8としてCVD法によってたとえば5nm〜100nmの厚みの酸化ケイ素膜を形成する(第2工程)。ここで、絶縁膜8としては、熱酸化法によって形成されたたとえば5nm〜100nmの厚みの酸化ケイ素膜、プラズマCVD法によって形成されたたとえば60nm〜100nmの厚みの窒化ケイ素膜またはたとえば50nm〜100nmの厚みの酸化チタン膜であってもよい。なお、本発明において、絶縁膜8は、太陽電池の変換効率を向上する観点から、シリコン基板1の表面におけるキャリアの再結合を抑制することができるパッシベーション膜であることが好ましい。
Next, as shown in FIG. 2E, a silicon oxide film having a thickness of, for example, 5 nm to 100 nm is formed as an
絶縁膜8の形成後、アルミニウム含有電極5が形成されたシリコン基板1を熱処理することによって、アルミニウム含有電極5が絶縁膜8を突き抜けて、図2(f)に示すように、絶縁膜8にアルミニウム含有電極5の表面が露出する(第3工程)。また、これと同時に、シリコン基板1の裏面側の表面にp型不純物であるアルミニウムが拡散してp+層4が形成される。ここで、アルミニウム含有電極5が形成されたシリコン基板1の熱処理温度は500℃以上900℃以下であることが好ましい。アルミニウム含有電極5が形成されたシリコン基板1の熱処理温度が500℃未満である場合にはp+層4の形成が不十分となる傾向にあり、900℃よりも高い場合にはアルミニウムがシリコン基板1の裏面側の表面に異常拡散したり、熱ストレスによってシリコン基板1がダメージを受けやすくなる傾向にある。なお、アルミニウム含有電極5が絶縁膜8を突き抜けるのは、アルミニウム含有ペースト中のガラスが溶融し、絶縁膜8に作用して、アルミニウムなどと一緒に絶縁膜8を溶かしながら突き抜けるためと考えられる。
After the formation of the
次に、図2(g)に示すように、シリコン基板1の受光面側の表面にスクリーン印刷法によって金属ペーストとして銀ペーストを印刷して金属電極7を形成し、シリコン基板1の裏面側に露出したアルミニウム含有電極5の表面の少なくとも一部に金属ペーストとして銀ペーストを印刷して金属電極6を形成する(第4工程)。ここで、金属ペーストとしては、たとえば樹脂中に銀などの金属粉末を含む銀ペーストなどの従来から公知のものを用いることができる。
Next, as shown in FIG. 2 (g), a silver paste is printed as a metal paste on the light receiving surface side surface of the
その後、金属電極6、7が形成されたシリコン基板1をたとえば500℃以上900℃以下の温度で熱処理する(第5工程)。これにより、金属電極7が反射防止膜3を突き抜け、n+層2と接触してオーミック接合を形成する。その後、シリコン基板1を冷却して、図1に示す太陽電池が作製される。ここで、金属電極6、7が形成されたシリコン基板1の熱処理温度(第5工程における熱処理温度)は、第3工程における熱処理温度よりも低いことが好ましい。この場合には、アルミニウム含有電極5の再溶融を抑止することができる傾向にある。
Thereafter, the
このように、本発明においては、シリコン基板の裏面側の表面に部分的にアルミニウム含有ペーストを印刷してアルミニウム含有電極を形成するため、金属電極を形成したシリコン基板の熱処理後の冷却過程においてアルミニウム含有電極とシリコン基板との間の熱膨張係数差により発生する太陽電池の反りを抑制することができる。これにより、太陽電池の割れを抑制し、歩留りを大幅に抑制することができることから、低コストで太陽電池を作製することが可能になる。 As described above, in the present invention, since the aluminum-containing electrode is formed by partially printing the aluminum-containing paste on the back surface of the silicon substrate, aluminum is formed in the cooling process after the heat treatment of the silicon substrate on which the metal electrode is formed. The curvature of the solar cell which generate | occur | produces by the thermal expansion coefficient difference between a containing electrode and a silicon substrate can be suppressed. Thereby, since the crack of a solar cell can be suppressed and a yield can be suppressed significantly, it becomes possible to produce a solar cell at low cost.
なお、本発明においては、たとえば図3の模式的断面図に示すように、露出したアルミニウム含有電極5の表面の一部のみに金属電極6を形成することもできる。ただし、電極間の直列抵抗低減のためには、これらの電極の接触面積は大きい方が好ましい。
In the present invention, for example, as shown in the schematic cross-sectional view of FIG. 3, the
また、本発明においては、たとえば図4および図5の模式的断面図に示すように、金属電極6を露出したアルミニウム含有電極5の表面からはみ出させて、金属電極6の一部を絶縁膜8と接触させてもよい。この場合には、金属電極6がアルミニウム含有電極5の表面のみに形成されている場合と比べて、金属電極6の密着力を向上させることができる。
In the present invention, for example, as shown in the schematic cross-sectional views of FIGS. 4 and 5, the
(実施例1)
まず、幅125mm×長さ125mm×厚み150μmの正方形の板状のp型単結晶シリコンからなるシリコン基板を用意した。次に、このシリコン基板の表面をNaOH水溶液を用いてエッチングして、テクスチャ構造を形成した。
Example 1
First, a silicon substrate made of p-type single crystal silicon having a square plate shape of width 125 mm × length 125 mm × thickness 150 μm was prepared. Next, the surface of this silicon substrate was etched using an aqueous NaOH solution to form a texture structure.
次に、このテクスチャ構造が形成されたシリコン基板の受光面側となる表面に対し、リン化合物を含む溶液を塗布した後に900℃で10分間熱処理を行なうことにより、シリコン基板の受光面側となる表面にn型不純物であるリンを拡散してn+層を形成した。 Next, the surface on the light-receiving surface side of the silicon substrate on which this texture structure is formed is subjected to a heat treatment at 900 ° C. for 10 minutes after applying a solution containing a phosphorus compound, thereby becoming the light-receiving surface side of the silicon substrate. An n + layer was formed by diffusing phosphorus as an n-type impurity on the surface.
次いで、n+層上に反射防止膜として常圧CVD法にて60nm〜90nmの厚みの酸化チタン膜を形成した。 Next, a titanium oxide film having a thickness of 60 nm to 90 nm was formed as an antireflection film on the n + layer by atmospheric pressure CVD.
続いて、図6に示すように、シリコン基板の受光面側となる表面の反対側の裏面側となる表面に、スクリーン印刷法によりアルミニウム含有ペーストを印刷して魚骨状にアルミニウム含有電極5を形成した。
Subsequently, as shown in FIG. 6, an aluminum-containing
次いで、アルミニウム含有電極が形成されたシリコン基板の裏面側となる表面上にCVD法を用いてパッシベーション膜となる100nmの厚みの酸化ケイ素からなる絶縁膜を形成した。 Next, an insulating film made of silicon oxide having a thickness of 100 nm serving as a passivation film was formed on the front surface of the silicon substrate on which the aluminum-containing electrode was formed, using a CVD method.
絶縁膜の形成後、シリコン基板を700℃〜800℃で熱処理することによって、アルミニウム含有電極が絶縁膜を突き抜けて、絶縁膜にアルミニウム含有電極の表面が露出した。また、これと同時に、シリコン基板の裏面側となる表面にp型不純物であるアルミニウムが拡散して深さ約10μmのp+層が形成された。 After forming the insulating film, the silicon substrate was heat-treated at 700 ° C. to 800 ° C., so that the aluminum-containing electrode penetrated the insulating film and the surface of the aluminum-containing electrode was exposed to the insulating film. At the same time, a p + layer having a depth of about 10 μm was formed by diffusing aluminum, which is a p-type impurity, on the front surface of the silicon substrate.
次に、シリコン基板の受光面側の反射防止膜上にスクリーン印刷法によって銀ペーストを印刷して金属電極を形成し、乾燥させた。そして、シリコン基板の裏面側に露出したアルミニウム含有電極5の表面の一部に図7に示すように銀ペーストを印刷して金属電極6を形成し、乾燥させた。
Next, a silver paste was printed by a screen printing method on the antireflection film on the light receiving surface side of the silicon substrate to form a metal electrode and dried. Then, a silver paste was printed on part of the surface of the aluminum-containing
その後、シリコン基板をたとえば500℃〜800℃の温度で、かつ、上記の絶縁膜の形成後の熱処理温度よりも低い温度で熱処理することによって、シリコン基板の受光面側の反射防止膜上に形成された金属電極が反射防止膜を突き抜けてシリコン基板の受光面側の表面と接触して、シリコン基板の受光面側となる表面および裏面側となる表面にそれぞれ厚さ数十μmの金属電極を形成した。その後、シリコン基板を冷却して、実施例1の太陽電池を作製した。 Thereafter, the silicon substrate is heat-treated at a temperature of, for example, 500 ° C. to 800 ° C. and at a temperature lower than the heat treatment temperature after forming the insulating film, thereby forming the silicon substrate on the antireflection film on the light receiving surface side of the silicon substrate. The formed metal electrode penetrates the antireflection film and comes into contact with the surface on the light receiving surface side of the silicon substrate, and a metal electrode with a thickness of several tens of μm is formed on the surface on the light receiving surface side and the surface on the back side of the silicon substrate Formed. Then, the silicon substrate was cooled and the solar cell of Example 1 was produced.
また、比較として、絶縁膜を全く形成せずシリコン基板の裏面側となる表面の全面にアルミニウム含有電極を形成したこと以外は実施例1と同一の方法および同一の条件で比較例1の太陽電池を作製した。 Further, as a comparison, the solar cell of Comparative Example 1 under the same method and under the same conditions as in Example 1 except that no insulating film was formed and an aluminum-containing electrode was formed on the entire surface on the back side of the silicon substrate. Was made.
実施例1の太陽電池と比較例1の太陽電池とを比較したところ、実施例1の太陽電池は比較例1の太陽電池と比べて反りが低減されていた。また、比較例1の太陽電池は、太陽電池の搬送およびモジュール化工程において割れが多発したのに対して、実施例1の太陽電池は比較例1の太陽電池と比べて大幅に割れの発生を低減することができた。さらに、実施例1の太陽電池の出力は比較例1の太陽電池の出力と略同等の値が得られた。 When the solar cell of Example 1 and the solar cell of Comparative Example 1 were compared, the warpage of the solar cell of Example 1 was reduced compared to the solar cell of Comparative Example 1. Further, the solar cell of Comparative Example 1 was frequently cracked in the solar cell transport and modularization process, whereas the solar cell of Example 1 was significantly cracked compared to the solar cell of Comparative Example 1. It was possible to reduce. Further, the output of the solar cell of Example 1 was substantially equal to the output of the solar cell of Comparative Example 1.
(実施例2)
まず、幅155mm×長さ155mm×厚み100μmの正方形の板状のp型単結晶シリコンからなるシリコン基板を用意した。次に、このシリコン基板の表面をNaOH水溶液を用いてエッチングして、テクスチャ構造を形成した。
(Example 2)
First, a silicon substrate made of p-type single crystal silicon in the form of a square plate having a width of 155 mm, a length of 155 mm, and a thickness of 100 μm was prepared. Next, the surface of this silicon substrate was etched using an aqueous NaOH solution to form a texture structure.
次に、このテクスチャ構造が形成されたシリコン基板の受光面側となる表面に対し、リン化合物を含む溶液を塗布した後に900℃で10分間熱処理を行なうことにより、シリコン基板の受光面側となる表面にn型不純物であるリンを拡散してn+層を形成した。 Next, the surface on the light-receiving surface side of the silicon substrate on which this texture structure is formed is subjected to a heat treatment at 900 ° C. for 10 minutes after applying a solution containing a phosphorus compound, thereby becoming the light-receiving surface side of the silicon substrate. An n + layer was formed by diffusing phosphorus as an n-type impurity on the surface.
次いで、n+層上に反射防止膜として常圧CVD法にて60nm〜90nmの厚みの酸化チタン膜を形成した。 Next, a titanium oxide film having a thickness of 60 nm to 90 nm was formed as an antireflection film on the n + layer by atmospheric pressure CVD.
続いて、図8に示すように、シリコン基板の受光面側となる表面の反対側の裏面側となる表面に、スクリーン印刷法によりアルミニウム含有ペーストを印刷して所定の間隔をあけて配列された複数の線状にアルミニウム含有電極5を形成した。
Subsequently, as shown in FIG. 8, an aluminum-containing paste was printed by a screen printing method on the surface on the back side opposite to the light receiving surface side of the silicon substrate and arranged at a predetermined interval. Aluminum-containing
次いで、アルミニウム含有電極が形成されたシリコン基板の裏面側となる表面上にプラズマCVD法を用いてパッシベーション膜となる80nmの厚みの窒化ケイ素からなる絶縁膜を形成した。 Next, an insulating film made of silicon nitride having a thickness of 80 nm serving as a passivation film was formed on the front surface of the silicon substrate on which the aluminum-containing electrode was formed, using a plasma CVD method.
絶縁膜の形成後、シリコン基板を700℃〜800℃で熱処理することによって、アルミニウム含有電極が絶縁膜を突き抜けて、絶縁膜にアルミニウム含有電極の表面が露出した。また、これと同時に、シリコン基板の裏面側となる表面にp型不純物であるアルミニウムが拡散して深さ約10μmのp+層が形成された。 After forming the insulating film, the silicon substrate was heat-treated at 700 ° C. to 800 ° C., so that the aluminum-containing electrode penetrated the insulating film and the surface of the aluminum-containing electrode was exposed to the insulating film. At the same time, a p + layer having a depth of about 10 μm was formed by diffusing aluminum, which is a p-type impurity, on the front surface of the silicon substrate.
次に、シリコン基板の受光面側の反射防止膜上にスクリーン印刷法によって銀ペーストを印刷して金属電極を形成し、乾燥させた。そして、シリコン基板の裏面側に露出したアルミニウム含有電極5の表面の一部に図9に示すように銀ペーストを印刷して金属電極6を形成し、乾燥させた。
Next, a silver paste was printed by a screen printing method on the antireflection film on the light receiving surface side of the silicon substrate to form a metal electrode and dried. Then, a silver paste was printed on a part of the surface of the aluminum-containing
その後、シリコン基板をたとえば500℃〜800℃の温度で、かつ、上記の絶縁膜の形成後の熱処理温度よりも低い温度で熱処理することによって、シリコン基板の受光面側の反射防止膜上に形成された金属電極が反射防止膜を突き抜けてシリコン基板の受光面側の表面と接触して、シリコン基板の受光面側となる表面および裏面側となる表面にそれぞれ厚さ数十μmの金属電極を形成した。その後、シリコン基板を冷却して、実施例2の太陽電池を作製した。 Thereafter, the silicon substrate is heat-treated at a temperature of, for example, 500 ° C. to 800 ° C. and at a temperature lower than the heat treatment temperature after forming the insulating film, thereby forming the silicon substrate on the antireflection film on the light receiving surface side of the silicon substrate. The formed metal electrode penetrates the antireflection film and comes into contact with the surface on the light receiving surface side of the silicon substrate, and a metal electrode with a thickness of several tens of μm is formed on the surface on the light receiving surface side and the surface on the back side of the silicon substrate Formed. Then, the silicon substrate was cooled and the solar cell of Example 2 was produced.
また、比較として、絶縁膜を全く形成せずシリコン基板の裏面側となる表面の全面にアルミニウム含有電極を形成したこと以外は実施例2と同一の方法および同一の条件で比較例2の太陽電池を作製した。 Further, as a comparison, a solar cell of Comparative Example 2 under the same method and under the same conditions as in Example 2 except that an insulating film was not formed at all and an aluminum-containing electrode was formed on the entire surface on the back side of the silicon substrate. Was made.
実施例2の太陽電池と比較例2の太陽電池とを比較したところ、実施例2の太陽電池は比較例2の太陽電池と比べて反りが低減されていた。また、比較例2の太陽電池は、太陽電池の搬送およびモジュール化工程において割れが多発したのに対して、実施例2の太陽電池は比較例2の太陽電池と比べて大幅に割れの発生を低減することができた。さらに、実施例2の太陽電池の出力は比較例2の太陽電池の出力と略同等の値が得られた。 When the solar cell of Example 2 and the solar cell of Comparative Example 2 were compared, the warpage of the solar cell of Example 2 was reduced compared to the solar cell of Comparative Example 2. Further, the solar cell of Comparative Example 2 was frequently cracked in the solar cell transport and modularization process, whereas the solar cell of Example 2 was significantly cracked compared to the solar cell of Comparative Example 2. It was possible to reduce. Furthermore, the output of the solar cell of Example 2 was substantially equal to the output of the solar cell of Comparative Example 2.
(実施例3)
まず、幅125mm×長さ125mm×厚み50μmの正方形の板状のp型単結晶シリコンからなるシリコン基板を用意した。次に、このシリコン基板の表面をNaOH水溶液を用いてエッチングして、テクスチャ構造を形成した。
(Example 3)
First, a silicon substrate made of p-type single crystal silicon having a square plate shape of width 125 mm × length 125 mm × thickness 50 μm was prepared. Next, the surface of this silicon substrate was etched using an aqueous NaOH solution to form a texture structure.
次に、このテクスチャ構造が形成されたシリコン基板の受光面側となる表面に対し、リン化合物を含む溶液を塗布した後に900℃で10分間熱処理を行なうことにより、シリコン基板の受光面側となる表面にn型不純物であるリンを拡散してn+層を形成した。 Next, the surface on the light-receiving surface side of the silicon substrate on which this texture structure is formed is subjected to a heat treatment at 900 ° C. for 10 minutes after applying a solution containing a phosphorus compound, thereby becoming the light-receiving surface side of the silicon substrate. An n + layer was formed by diffusing phosphorus as an n-type impurity on the surface.
次いで、n+層上に反射防止膜として常圧CVD法にて60nm〜90nmの厚みの酸化チタン膜を形成した。 Next, a titanium oxide film having a thickness of 60 nm to 90 nm was formed as an antireflection film on the n + layer by atmospheric pressure CVD.
続いて、図10に示すように、シリコン基板の受光面側となる表面の反対側の裏面側となる表面に、スクリーン印刷法によりアルミニウム含有ペーストを印刷して複数の分離した島状にアルミニウム含有電極5を形成した。
Subsequently, as shown in FIG. 10, the aluminum-containing paste is printed by a screen printing method on the surface which is the back surface side opposite to the light-receiving surface side of the silicon substrate, and a plurality of island-containing aluminum contents are separated. An
次いで、アルミニウム含有電極が形成されたシリコン基板の裏面側となる表面上にプラズマCVD法を用いてパッシベーション膜となる80nmの厚みの窒化ケイ素からなる絶縁膜を形成した。 Next, an insulating film made of silicon nitride having a thickness of 80 nm serving as a passivation film was formed on the front surface of the silicon substrate on which the aluminum-containing electrode was formed, using a plasma CVD method.
絶縁膜の形成後、シリコン基板を700℃〜800℃で熱処理することによって、アルミニウム含有電極が絶縁膜を突き抜けて、絶縁膜にアルミニウム含有電極の表面が露出した。また、これと同時に、シリコン基板の裏面側となる表面にp型不純物であるアルミニウムが拡散して深さ約10μmのp+層が形成された。 After forming the insulating film, the silicon substrate was heat-treated at 700 ° C. to 800 ° C., so that the aluminum-containing electrode penetrated the insulating film and the surface of the aluminum-containing electrode was exposed to the insulating film. At the same time, a p + layer having a depth of about 10 μm was formed by diffusing aluminum, which is a p-type impurity, on the front surface of the silicon substrate.
次に、シリコン基板の受光面側の反射防止膜上にスクリーン印刷法によって銀ペーストを印刷して金属電極を形成し、乾燥させた。そして、シリコン基板の裏面側に露出したアルミニウム含有電極5の表面の一部に図11に示すように銀ペーストを印刷して金属電極6を形成し、乾燥させた。
Next, a silver paste was printed by a screen printing method on the antireflection film on the light receiving surface side of the silicon substrate to form a metal electrode and dried. Then, as shown in FIG. 11, a silver paste was printed on a part of the surface of the aluminum-containing
その後、シリコン基板をたとえば500℃〜800℃の温度で、かつ、上記の絶縁膜の形成後の熱処理温度よりも低い温度で熱処理することによって、シリコン基板の受光面側の反射防止膜上に形成された金属電極が反射防止膜を突き抜けてシリコン基板の受光面側の表面と接触して、シリコン基板の受光面側となる表面および裏面側となる表面にそれぞれ厚さ数十μmの金属電極を形成した。その後、シリコン基板を冷却して、実施例3の太陽電池を作製した。 Thereafter, the silicon substrate is heat-treated at a temperature of, for example, 500 ° C. to 800 ° C. and at a temperature lower than the heat treatment temperature after forming the insulating film, thereby forming the silicon substrate on the antireflection film on the light receiving surface side of the silicon substrate. The formed metal electrode penetrates the antireflection film and comes into contact with the surface on the light receiving surface side of the silicon substrate, and a metal electrode with a thickness of several tens of μm is formed on the surface on the light receiving surface side and the surface on the back side of the silicon substrate Formed. Then, the silicon substrate was cooled, and the solar cell of Example 3 was produced.
また、比較として、絶縁膜を全く形成せずシリコン基板の裏面側となる表面の全面にアルミニウム含有電極を形成したこと以外は実施例3と同一の方法および同一の条件で比較例3の太陽電池を作製した。 For comparison, a solar cell of Comparative Example 3 was formed in the same manner and under the same conditions as in Example 3 except that an insulating film was not formed at all and an aluminum-containing electrode was formed on the entire surface on the back side of the silicon substrate. Was made.
実施例3の太陽電池と比較例3の太陽電池とを比較したところ、実施例3の太陽電池は比較例3の太陽電池と比べて反りが低減されていた。また、比較例3の太陽電池は、太陽電池の搬送およびモジュール化工程において割れが多発したのに対して、実施例3の太陽電池は比較例2の太陽電池と比べて大幅に割れの発生を低減することができた。さらに、実施例3の太陽電池の出力は比較例3の太陽電池の出力と略同等の値が得られた。 When the solar cell of Example 3 and the solar cell of Comparative Example 3 were compared, the warpage of the solar cell of Example 3 was reduced compared to the solar cell of Comparative Example 3. Further, the solar cell of Comparative Example 3 was frequently cracked in the solar cell transport and modularization process, whereas the solar cell of Example 3 was significantly cracked compared to the solar cell of Comparative Example 2. It was possible to reduce. Furthermore, the output of the solar cell of Example 3 was substantially equal to the output of the solar cell of Comparative Example 3.
今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 It should be understood that the embodiments and examples disclosed herein are illustrative and non-restrictive in every respect. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
本発明によれば、半導体基板の表面に部分的にアルミニウム含有ペーストを印刷してアルミニウム含有電極を形成するため、金属電極を形成したシリコン基板の熱処理後の冷却過程においてアルミニウム含有電極とシリコン基板との間の熱膨張係数差により発生する太陽電池の反りを抑制することができる。これにより、太陽電池の割れを抑制し、歩留りを大幅に抑制することができることから、低コストで太陽電池を作製することが可能になる。 According to the present invention, in order to form an aluminum-containing electrode by partially printing an aluminum-containing paste on the surface of a semiconductor substrate, the aluminum-containing electrode and the silicon substrate are cooled in the cooling process after the heat treatment of the silicon substrate on which the metal electrode is formed. The curvature of the solar cell which generate | occur | produces by the difference in thermal expansion coefficient between can be suppressed. Thereby, since the crack of a solar cell can be suppressed and a yield can be suppressed significantly, it becomes possible to produce a solar cell at low cost.
1 シリコン基板、2 n+層、3 反射防止膜、4 p+層、5 アルミニウム含有電極、6,7 金属電極、8 絶縁膜。 1 silicon substrate, 2 n + layer, 3 antireflection film, 4 p + layer, 5 aluminum-containing electrode, 6, 7 metal electrode, 8 insulating film.
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