JP2019157199A - Substrate holder and plating apparatus for electrode formation - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電解めっきにより太陽電池に金属電極を形成する際に用いる基板ホルダ、及び当該基板ホルダを用いた電極形成用めっき装置に関する。 The present invention relates to a substrate holder used when forming a metal electrode on a solar cell by electrolytic plating, and a plating apparatus for forming an electrode using the substrate holder.
太陽電池では、半導体接合を有する光電変換部への光照射により発生したキャリア(電子および正孔)を、光電変換部の表面に設けられた金属電極を介して外部回路に取り出すことにより発電がおこなわれる。受光面では、金属電極によるシャドーイングロスを低減するために、金属電極がパターン状に形成される。金属電極のパターンとしては、フィンガー電極およびバスバー電極からなるグリッドパターンが典型的である。裏面側にも受光面と同様にパターン状の金属電極が形成される場合がある。 In a solar cell, power is generated by taking out carriers (electrons and holes) generated by light irradiation to a photoelectric conversion unit having a semiconductor junction to an external circuit through a metal electrode provided on the surface of the photoelectric conversion unit. It is. On the light receiving surface, the metal electrode is formed in a pattern in order to reduce shadowing loss due to the metal electrode. A typical metal electrode pattern is a grid pattern made up of finger electrodes and bus bar electrodes. A patterned metal electrode may be formed on the back side as well as the light receiving surface.
電極材料コストの低減等を目的として、めっき法により太陽電池の金属電極を形成する方法が提案されている。例えば、光電変換部の表面に、パターン開口を有する絶縁層(レジスト等)設け、絶縁層の開口下に露出した金属シードを起点とする電解めっきにより、パターン状の金属電極が形成される。特許文献1では、所定の基板ホルダを用い、光電変換部の表面と裏面を等電位として、電解めっきにより、表裏両面に金属電極を形成する方法を開示している。 For the purpose of reducing the electrode material cost, a method of forming a metal electrode of a solar cell by a plating method has been proposed. For example, an insulating layer (resist or the like) having a pattern opening is provided on the surface of the photoelectric conversion portion, and a patterned metal electrode is formed by electrolytic plating starting from a metal seed exposed under the opening of the insulating layer. Patent Document 1 discloses a method of forming metal electrodes on both front and back surfaces by electrolytic plating using a predetermined substrate holder, with the front and back surfaces of the photoelectric conversion unit being equipotential.
電解めっきに用いる基板ホルダとして、太陽電池基板を挟持する二つの支持部材を備え、それぞれの嵌合部を嵌合させて導通させるようなものを用いる場合、二つの支持部材の寸法精度によっては、その相対的な位置がずれ、一方の支持部材における嵌合部と、他方の支持部材における嵌合部と、の位置がずれてしまい、所期の嵌合を行えない場合が有ることが課題となっていた。 As a substrate holder used for electrolytic plating, provided with two support members for sandwiching the solar cell substrate, and using what fits and engages each fitting portion, depending on the dimensional accuracy of the two support members, The relative position shifts, the position of the fitting part in one supporting member and the fitting part in the other supporting member shifts, and there is a problem that the intended fitting may not be performed. It was.
そこで、本開示においては、二つの支持部材を互いに嵌合させた基板ホルダにおいて、二つの支持部材の相対的な位置がずれたとしても、所期の嵌合を実現することを目的とする。 Therefore, an object of the present disclosure is to realize a desired fitting even when the relative positions of the two supporting members are shifted in the substrate holder in which the two supporting members are fitted to each other.
本開示の基板ホルダは、端子部と、前記端子部と電気的に接続された第1の支持部材と、前記第1の支持部材と嵌合されることで被めっき基板を保持する第2の支持部材と、を含む、基板ホルダであって、前記第1の支持部材は、第1の本体と、前記第1の本体に取り付けられ、前記端子部に電気的に接続された第1の給電部と、前記第1の本体に取り付けられ、前記端子部に電気的に接続された第1の嵌合部と、を含み、前記第2の支持部材は、第2の本体と、前記第2の本体に取り付けられ、前記第1の嵌合部と嵌合されることで前記端子部と電気的に接続される第2の嵌合部と、前記第2の本体に取り付けられ、前記第2の嵌合部と電気的に接続された第2の給電部と、を含み、前記第1の嵌合部、前記第2の嵌合部の内のいずれか少なくとも一方が、弾性体を介して前記第1の本体又は前記第2の本体に取り付けられている。 The substrate holder of the present disclosure includes a terminal portion, a first support member electrically connected to the terminal portion, and a second holding member to be plated by being fitted to the first support member. A substrate holder including a support member, wherein the first support member is attached to the first main body and the first main body, and is electrically connected to the terminal portion. And a first fitting portion attached to the first body and electrically connected to the terminal portion, wherein the second support member includes the second body and the second body A second fitting portion that is electrically connected to the terminal portion by being fitted to the first fitting portion, and the second fitting portion is attached to the second body. A second power feeding portion electrically connected to the fitting portion of the first fitting portion, and any one of the first fitting portion and the second fitting portion. Kutomo one of which is attached to the first body or the second body via the elastic body.
上記基板ホルダは、前記第1の嵌合部、前記第2の嵌合部の内のいずれか一方が、他方に向けて突出するプラグ部を有し、いずれか他方が、前記プラグ部が挿入されるソケット部を有し、前記ソケット部が、狭隘部と、前記狭隘部から先端に向けて広がるテーパ部と、を有する構成としてもよい。 The substrate holder includes a plug portion in which one of the first fitting portion and the second fitting portion protrudes toward the other, and the other is inserted into the plug portion. It is good also as a structure which has the socket part made and has the narrow part and the taper part which spreads toward the front-end | tip from the said narrow part.
上記基板ホルダは、前記第1の嵌合部、前記第2の嵌合部の内のいずれか一方が、他方に向けて突出するプラグ部を有し、いずれか他方が、前記プラグ部が挿入されるソケット部を有し、前記ソケット部が狭隘部を有し、前記プラグ部の表面が、前記ソケット部の前記狭隘部の内表面と擦れながら、前記ソケット部内に挿入された構成としてもよい。 The substrate holder includes a plug portion in which one of the first fitting portion and the second fitting portion protrudes toward the other, and the other is inserted into the plug portion. The socket portion may have a narrow portion, and the plug portion may be inserted into the socket portion while rubbing against the inner surface of the narrow portion of the socket portion. .
上記基板ホルダは、前記第1の給電部と前記第1の本体との間、前記第2の給電部と前記第2の本体との間、の内の少なくとも一方には、弾性体が介在する構成としてもよい。 In the substrate holder, an elastic body is interposed between at least one of the first power supply unit and the first main body and between the second power supply unit and the second main body. It is good also as a structure.
上記基板ホルダにおいて、前記第1の本体は、前記端子部、前記第1の給電部、及び前記第1の嵌合部を電気的に接続する第1の金属部と、前記第1の金属部の表面を覆う第1の絶縁部と、を含み、前記第2の本体は、前記第2の嵌合部と、前記第2の給電部と、を電気的に接続する第2の金属部と、前記第2の金属部の表面を覆う第2の絶縁部と、を含む構成としてもよい。 In the substrate holder, the first main body includes a first metal portion that electrically connects the terminal portion, the first power feeding portion, and the first fitting portion, and the first metal portion. A first insulating portion that covers a surface of the second body, and the second main body includes a second metal portion that electrically connects the second fitting portion and the second power feeding portion. And a second insulating part that covers the surface of the second metal part.
本開示の電極形成用めっき装置は、めっき浴槽と、前記めっき浴槽内に配置された請求項1乃至5のいずれか一つに記載の基板ホルダと、前記めっき浴槽内に配置されたアノード電極と、前記端子部と前記アノード電極との間に電圧を印加する電源と、を含む。 The plating apparatus for electrode formation of this indication is a plating bath, the substrate holder as described in any one of Claims 1 thru | or 5 arrange | positioned in the said plating bath, The anode electrode arrange | positioned in the said plating bath, And a power source for applying a voltage between the terminal portion and the anode electrode.
図1は、太陽電池の一実施形態を示す模式的断面図である。太陽電池200は、光電変換部40の第1の主面にパターン状の第1の金属電極110を備え、第2の主面にパターン状の第2の金属電極120を備える。第1の金属電極110,第2の金属電極120は、光電変換部側から、第1の金属シード61,第2の金属シード62、および第1のめっき金属電極81,第2のめっき金属電極82を有する。図1に示す太陽電池200は、いわゆるヘテロ接合太陽電池であり、結晶シリコン基板の表面にシリコン系薄膜が設けられることにより、半導体接合が形成されている。なお、ここでは、ヘテロ接合型太陽電池素子の場合を例にあげ説明するが、Al−BSF(Aluminum Back Surface Field)構造やPERC(Passivated Emitter and Rear Cell)構造等の各種結晶シリコン太陽電池素子にも適用可能である。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing one embodiment of a solar cell. The
図2は、太陽電池の第1の主面の平面図であり、複数のフィンガー電極112およびフィンガー電極と直交するバスバー電極111からなるグリッド状にパターン状の第1の金属電極110が設けられている。第2の主面の第2の金属電極120も、第1の主面と同様、パターン状に形成される。第1の主面の第1の金属電極110のパターン形状と第2の主面の第2の金属電極120のパターン形状は同一でも異なっていてもよい。例えば、裏面側は受光面側に比べてシャドーイングロスの影響が小さいため、裏面側の金属電極形成領域の面積を大きくしてもよい。例えば、裏面側のフィンガー電極の形成密度を受光面側のフィンガー電極の形成密度よりも大きくする(裏面側のフィンガー電極の本数を増やす)ことにより、裏面側の金属電極の形成面積が増大する。裏面側のフィンガー電極の本数は、受光面側のフィンガー電極の本数の1.5倍〜3倍程度が好ましい。
FIG. 2 is a plan view of the first main surface of the solar cell, in which a patterned
図3は、図1に示すヘテロ接合太陽電池の形成に用いられる被めっき基板の断面図である。被めっき基板2は、光電変換部40の第1の主面上に第1の下地導電層71を備え、光電変換部40の第2の主面上に第2の下地導電層72を備える。光電変換部40はpn接合またはpin接合を有し、第1の主面がn側、第2の主面がp側である。
FIG. 3 is a cross-sectional view of a substrate to be plated used for forming the heterojunction solar cell shown in FIG. The to-
図4は、めっき金属電極の形成に用いられるめっき装置の概略構成図である。めっき装置1は、基板ホルダ3、第1のアノード電極8、第2のアノード電極9、めっき浴槽5および電源7を備える。基板ホルダ3は電源7の負極に接続され、被めっき基板2の第1の主面および第2の主面に、電源7から電子が供給される。めっき浴槽5はめっき液6で満たされており、被めっき基板2を保持した基板ホルダ3、第1のアノード電極8および第2のアノード電極9が浸漬されている。めっき浴槽5内において、第1のアノード電極8、第2のアノード電極9、基板ホルダ3が配置されており、本実施形態においては、第1のアノード電極8は、基板ホルダ3に保持された被めっき基板2の第1の主面に対峙するように配置され、第2のアノード電極9は、被めっき基板2の第2の主面に対峙するように配置されている。電源7は、第1のアノード電極8と被めっき基板2との間、および第2のアノード電極9と前記被めっき基板2との間に、個別に電圧を印加可能である。図4に示す例では、電源7の正極と第1のアノード電極8および第2のアノード電極9との間に切り替えスイッチが設けられている。電源7から、カソードとしての被めっき基板2とアノードとの間に電圧を印加することにより、被めっき基板の第1の主面および第2の主面にめっき金属電極が形成される。
FIG. 4 is a schematic configuration diagram of a plating apparatus used for forming a plated metal electrode. The plating apparatus 1 includes a
まず、被めっき基板の構成について説明する。図3に示す被めっき基板2は、光電変換部40の第1の主面の表面に第1の絶縁層91を有し、第2の主面の表面に第2の絶縁層92を有する。第1の主面および第2の主面の被めっき領域では、第1の下地導電層71,第2の下地導電層72が第1の絶縁層91,第2の絶縁層92の開口から露出している。第1のめっき工程では、第1の主面の被めっき領域に第1のめっき金属電極81が形成され、第2のめっき工程では、第2の主面の被めっき領域に第2のめっき金属電極82が形成される。
First, the configuration of the substrate to be plated will be described. The to-
光電変換部はpn接合またはpin接合を有する。ヘテロ接合太陽電池の光電変換部40は、シリコン基板45およびn型半導体層41,p型半導体層42の間で形成されたpn接合を有する。シリコン基板45としては、n型結晶シリコン基板とp型結晶シリコン基板のいずれを用いてもよい。シリコン基板内のキャリア寿命の長さから、n型単結晶シリコン基板を用いることが好ましい。光閉じ込めにより入射光の利用効率を高める観点から、シリコン基板の表面には凹凸構造が設けられていることが好ましい。
The photoelectric conversion unit has a pn junction or a pin junction. The
シリコン基板45の第1の主面には、n型半導体層41が設けられ、第2の主面にはp型半導体層42が設けられる。これらのn型半導体層41、p型半導体層42の膜厚は、2〜20nm程度である。ヘテロ接合太陽電池では、受光面側のへテロ接合が逆接合の場合に光キャリアの分離回収効率が高められる傾向がある。そのため、シリコン基板45としてn型結晶シリコン基板を用いる場合は、p型半導体層42が設けられている第2の主面を受光面とすることが好ましい。
An n-
ヘテロ接合太陽電池では、シリコン基板45とn型半導体層41,p型半導体層42との間に、第1の真性半導体層43,第2の真性半導体層44が設けられていることが好ましい。シリコン基板45の表面に第1の真性半導体層43,第2の真性半導体層44が設けられることにより、シリコン基板45の表面欠陥が終端され、太陽電池の出力が向上する。これらの半導体層は、例えばプラズマCVD法により製膜される。
In the heterojunction solar cell, it is preferable that the first
ヘテロ接合太陽電池は、n型半導体層41上に、第1の透明導電層51を備え、p型半導体層42上に第2の透明導電層52を備える。第1の透明導電層51,第2の透明導電層52の材料としては、酸化インジウム錫(ITO)等の導電性金属酸化物が用いられる。透明導電層の膜厚は、20〜120nm程度である。金属酸化物からなる透明導電層は、例えばMOCVD法やスパッタ法により製膜される。
The heterojunction solar cell includes a first transparent
本実施形態において、被めっき基板2は、光電変換部の第1の主面の第1の下地導電層71として、第1の透明導電層51上に第1の金属シード61を備え、光電変換部の第2の主面の第2の下地導電層72として第2の透明導電層52上に第2の金属シード62を備える。第1の金属シード61,第2の金属シード62は、第1の透明導電層51,第2の透明導電層52よりも高い導電率を有する金属材料からなる。第1の下地導電層71,第2の下地導電層72が、光電変換部側から第1の透明導電層51、第2の透明導電層52と、第1の金属シード61,第2の金属シード62を有することにより、第1の金属シード61,第2の金属シード62が、第1のめっき金属電極81,第2のめっき金属電極82を形成する際の下地層として機能し、電解めっきの効率を向上できる。第1の金属シード61,第2の金属シード62の材料としては、銅、銀、ニッケル、スズ、アルミニウムおよびこれらの合金等を使用できる。
In this embodiment, the to-
第1の金属シード61,第2の金属シード62は、例えば、インクジェット法、スクリーン印刷法等の印刷法や、真空蒸着法、スパッタ法等のドライプロセス、および無電解めっき法等によって形成できる。材料の利用効率の観点から、第1の金属シード61,第2の金属シード62は印刷により形成することが好ましい。印刷により第1の金属シード61,第2の金属シード62が形成される場合、金属微粒子とバインダー樹脂材料と溶剤とを含む導電性ペーストを用いることが好ましい。バインダー樹脂としては、エポキシ系樹脂、フェノール系樹脂、アクリル系樹脂等の熱硬化性樹脂が好ましく用いられる。これらの樹脂は固体状の樹脂でもよく、液状樹脂でもよい。
The first metal seed 61 and the
印刷により第1の金属シード61,第2の金属シード62が形成される場合、第1の金属電極110,第2の金属電極120のパターン形状に対応するように、第1の金属シード61,第2の金属シード62が形成される。例えば、図2に示すようなグリッド状の金属電極を形成する場合は、グリッド状の第1の金属シード61,第2の金属シード62が形成される。
When the first metal seed 61 and the
被めっき基板2は、第1の主面および第2の主面のそれぞれの表面に第1の絶縁層91,第2の絶縁層92を備える。第1の絶縁層91,第2の絶縁層92は、電解めっきにより第1のめっき金属電極81,第2のめっき金属電極82を形成する際に光電変換部の表面をめっき液から保護する保護層として機能する。
The
第1の絶縁層91,第2の絶縁層92には、めっき金属層の形成時に用いられるめっき液に対する化学的安定性を有する材料が用いられる。開口の形成が容易であること、および保護性能に優れることから、各種のフォトレジスト材料や無機材料が好ましい。フォトレジストはポジ型でもネガ型でもよい。ポジ型のフォトレジスト材料としては、ノボラック樹脂、フェノール樹脂等、ネガ型のフォトレジスト材料としては、アクリル樹脂等が用いられる。絶縁性の無機材料としては、酸化シリコン、酸化マグネシウム、酸化銅、酸化ニオブ等が挙げられる。
For the first insulating
第1の絶縁層91,第2の絶縁層92は、第1の金属シード61,第2の金属シード62の形成領域に開口を有する。例えば、印刷法やマスクを用いた製膜により、第1の金属シード61,第2の金属シード62のパターンに対応するように絶縁層を形成することにより、金属シード形成領域の絶縁層に開口が設けられる。また、WO2013/077038号に記載されているように、印刷により金属シードを形成し、その上にCVDにより酸化シリコン等の無機絶縁層を形成し、CVD製膜時、あるいはCVD製膜後の加熱により、金属シードの表面形状を変化させ、金属シード上の絶縁層にき裂状の開口を形成してもよい。いずれの方法においても、第1の金属シード61,第2の金属シード62は、一部または全部が、第1の絶縁層91,第2の絶縁層92から露出している。
The first insulating
上記の様に、被めっき基板2は、光電変換部40の第1の主面および第2の主面に、パターン状の開口が設けられた第1の絶縁層91,第2の絶縁層92を備え、第1の主面の表面には第1の絶縁層91から露出した第1の下地導電層71(第1の金属シード61)が設けられ、第2の主面の表面には第2の絶縁層92から露出した第2の下地導電層72(第2の金属シード62)が設けられている。この被めっき基板2を、めっき装置1の基板ホルダ3に保持して電解めっきを行う。
As described above, the substrate to be plated 2 includes the first insulating
基板ホルダ3は、めっき浴槽内で被めっき基板を保持するとともに、被めっき基板2の下地導電層に電源7から電圧を印加する。絶縁層から露出した第1の下地導電層71,第2の下地導電層72がめっき液に晒された状態で電圧を印加することにより、開口形成領域に選択的にめっき金属が析出し、パターン状の第1のめっき金属電極81,第2のめっき金属電極82が形成される。
The
電解めっきにより析出させる金属としては、スズ,銅,銀,ニッケル等が挙げられる。中でも、低コストで低抵抗化が可能であることから、銅が好ましい。第1のめっき金属電極81,第2のめっき金属電極82は、複数の層から構成させてもよい。例えば、銅等の導電率の高いめっき金属層を形成後に、スズ等の化学的安定性に優れるめっき金属層を形成することにより、酸化等によるめっき層の劣化を抑制できる。
Examples of the metal deposited by electrolytic plating include tin, copper, silver, and nickel. Among these, copper is preferable because it can reduce resistance at low cost. The first plated
第1のめっき金属電極81,第2のめっき金属電極82の形成は、めっき浴槽5内のめっき液6に、基板ホルダ3に保持された被めっき基板2および第1のアノード電極8,第2のアノード電極9を浸漬した状態で、端子部35と電気的に接続されたカソードとしての被めっき基板2と、第1のアノード電極8,第2のアノード電極9との間に、電源7から電圧を印加することにより行われる。めっき液6の組成は、析出させる金属の種類に応じて適宜選択すればよい。例えば、銅めっきに用いられるめっき液は銅イオンを含む。酸性銅めっきでは、硫酸銅および硫酸を含む水溶液が用いられる。
The first plated
次に図4、8、9、10を用いて、本実施形態における基板ホルダ3の構成について説明する。図4は一実施形態のめっき装置1の構成概念図である。図8は一実施形態の第1の支持部材31の模式的な平面図であり、第1の支持部材31における第2の支持部材32と対向する側の面を示す。図9は一実施形態の第2の支持部材32の模式的な平面図であり、第2の支持部材32における第1の支持部材31と対向する側の面を示す。図10は一実施形態の基板ホルダ3と、基板ホルダ3に保持された状態の被めっき基板2を示す模式的な平面図である。
Next, the configuration of the
図4に示すように、基板ホルダ3は、電源7の負極に接続された端子部35と、端子部35に接続された第1の支持部材31と、第1の支持部材31と嵌合されることで被めっき基板2を保持する第2の支持部材32と、を含む。
As shown in FIG. 4, the
図4、8に示すように、第1の支持部材31は、第1の本体31aと、第1の本体31aに取り付けられ、端子部35に電気的に接続された第1の給電部31cと、第1の本体31aに取り付けられ、端子部35に電気的に接続された第1の嵌合部31bと、を含む。本実施形態において、第1の嵌合部31b、及び第1の給電部31cは、第1の本体31aにおける、第2の支持部材32と対向する側の面に設けられている。
As shown in FIGS. 4 and 8, the
本実施形態においては、第1の本体31aが、端子部35と、第1の給電部31c、第1の嵌合部31bと、を接続する第1の金属部と、前記金属部の表面を覆う第1の絶縁部とを有する構成としている。第1の本体31aは、例えばステンレス製の金属バーで第1の金属部を形成し、この金属バーの表面を絶縁樹脂等の第1の絶縁部で覆う構成としてもよい。あるいは、図4に示すように、第1の本体31aが、第1の金属部としての第1の配線31dと、この第1の配線31dが内在する第1の絶縁部と、を含む構成としてもよい。このような構成とすることにより、端子部35から印加された電圧を、第1の給電部31cを介して被めっき基板に加えることが可能な構成を実現するとともに、第1の本体31aの表面へのめっき金属の析出を抑制する構成を実現することができる。
In the present embodiment, the first
図4、9に示すように、第2の支持部材32は、第2の本体32aと、第2の本体32aに取り付けられ、第1の嵌合部31bと嵌合されることで、端子部35と電気的に接続される第2の嵌合部32bと、第2の本体32aに取り付けられ、第2の嵌合部32bと電気的に接続された第2の給電部32cと、を含む。本実施形態において、第2の嵌合部32b、及び第2の給電部32cは、第2の本体32aにおける、第1の支持部材31と対向する側の面に設けられている。また、第2の嵌合部32bは、第1の嵌合部31bと対向する位置に配置され、第2の給電部32cは、第1の給電部31cと対向する位置に配置されている。
As shown in FIGS. 4 and 9, the
本実施形態においては、第2の本体32aが、第2の嵌合部32bと、第2の給電部32cと、を接続する第2の金属部と、第2の金属部の表面を覆う第2の絶縁部とを有する構成としている。例えば、第2の本体32aは、例えばステンレス製の金属バーで第2の金属部を形成し、この金属バーの表面を絶縁樹脂等の第2の絶縁部で覆う構成としてもよい。あるいは、図4に示すように、第2の本体32aが、第2の金属部としての第2の配線32dと、この第2の配線32dが内在する第2の絶縁部と、を含む構成としてもよい。このような構成とすることにより、第1の嵌合部31bを介して、端子部35から印加された電圧を、第2の給電部32cを介して被めっき基板に加えることが可能な構成を実現するとともに、第2の本体32aの表面へのめっき金属の析出を抑制する構成を実現することができる。
In the present embodiment, the second
図7は、図4に示すVII部を拡大した模式的な側面図である。図7に示すように、第1の嵌合部31bと第1の本体31aとの間、第2の嵌合部32bと第2の本体32aとの間、の内の少なくとも一方には、弾性体36が介在する。
FIG. 7 is a schematic side view in which the VII portion shown in FIG. 4 is enlarged. As shown in FIG. 7, at least one of the first
このような構成とすることにより、弾性体36の弾性変形により、弾性体36に取り付けられた第1の嵌合部31bが、上下左右の位置、又はその傾きを変えながら、第2の嵌合部32bに嵌合可能な位置に移動する。そのため、第1の支持部材31、第2の支持部材32の寸法精度がずれ、その相対的な位置がずれたとしても、第1の嵌合部31bと第2の嵌合部32bとについて、所期の嵌合を実現することが可能となる。その結果として、第1の嵌合部31bと第2の嵌合部32bとの電気的接続が担保され、第1のめっき金属電極81の膜厚と、第2のめっき金属電極82の膜厚と、を均一に形成することができる。また、第1の嵌合部31b、第2の嵌合部32bが破損する可能性を低減することができる。
By adopting such a configuration, the first
本実施形態においては、第1の嵌合部31bと第1の本体31aとの間に、ばね等の弾性体36が介在する構成としている。更に、第1の本体31aにおける第1の金属部に電気的に接続された配線37を設けており、この配線37を介して、第1の嵌合部31bが端子部35と電気的に接続される構成としている。
In the present embodiment, an
本実施形態においては、第1の嵌合部31bがプラグ部となっており、第2の嵌合部32bに向けて突出する構成となっている。第2の嵌合部32bは、プラグ部である第1の嵌合部31bが挿入されるソケット部となっている。
In the present embodiment, the first
また、図7に示すように、ソケット部は、狭隘部32eと、狭隘部32eから先端に向かって広がるテーパ部32fと、を有している。テーパ部32fは、プラグ部のソケット部内への嵌入を案内する役割を有する。即ち、ソケット部が先端にテーパ部32fを有することにより、プラグ部の先端がこのテーパ部32fに当たることにより、弾性体36が弾性変形し、プラグ部を、ソケット部内に嵌入することが可能な位置に移動させることが可能となる。
Moreover, as shown in FIG. 7, the socket part has the
なお、第1の嵌合部31bと第2の嵌合部32bの構成は上述したものに限定されず、また第1の嵌合部31bがソケット部であり、第2の嵌合部32bがプラグ部である構成としてもよい。第1の嵌合部31bがソケット部であり、第2の嵌合部32bがプラグ部である場合においては、弾性体36が弾性変形し、弾性体36を介して取り付けられたソケット部を、プラグ部に嵌入されることが可能な位置に移動させることが可能となる。
In addition, the structure of the 1st
なお、本実施形態においては、第1の嵌合部31b側に弾性体36を設ける構成を例示したが、第2の嵌合部32b側に弾性体36を設ける構成としてもよい。また、第1の嵌合部31b側、及び第2の嵌合部32b側の双方に弾性体36を設ける構成としてもよい。
In addition, in this embodiment, although the structure which provides the
更に、本実施形態においては、ソケット部が狭隘部32eを有し、プラグ部の表面が、ソケット部の狭隘部の内表面と擦れながら、ソケット部内に挿入される構成としている。このような構成とすることにより、第1の嵌合部31bと第2の嵌合部32bとの間の接触抵抗を低く保つことができる。即ち、電解めっき工程においては、めっき液の揮発成分によって、第1の嵌合部31b、第2の嵌合部32bに酸化膜が形成される可能性がある。しかし、上述の構成とすることにより、プラグ部の表面が、ソケット部内に挿入される際に、ソケット部の狭隘部32eの内表面側と擦れるため、双方の表面に形成された酸化膜が削られ、導電性の高い表面を露出させることが可能となる。その結果として、第1の嵌合部31bと第2の嵌合部32bとの間の接触抵抗を低く保つことができる。
Further, in the present embodiment, the socket portion has a
第2の支持部材32が被めっき基板2を保持した状態で、第1の支持部材31に設けられた第1の嵌合部31bと、を第2の支持部材32の第2の嵌合部32bと、を嵌合させることにより、図4、10に示すように、第1の支持部材31と第2の支持部材32とが接合状態となり、基板ホルダ3に被めっき基板2が固定される。基板ホルダ3が被めっき基板2を保持した状態では、第1の嵌合部31bの先端に露出している導電接続部31eが第2の支持部材32内の第2の金属部(例えば第2の配線32d)と導通状態となっている。そのため、電源7から端子部35を介して第1の支持部材31に供給された電流は、第1の支持部材31に設けられた第1の給電部31cに供給されるとともに、導電接続部31eを介して第2の支持部材32に設けられた第2の給電部32cにも供給される。
In a state where the
第1の給電部31cから、被めっき基板2の第1の主面の第1の下地導電層71に電流(電子)が供給され、第2の給電部32cから、被めっき基板2の第2の主面の第2の下地導電層72に電流(電子)が供給される。基板ホルダ3の被めっき基板と当接する部分にばね等の弾性部材を設けておけば、基板ホルダ3が被めっき基板を保持した状態では、弾性部材が圧縮状態となり、弾性復元力により給電部が被めっき基板に近接する方向に付勢される。そのため、第1の給電部31c,第2の給電部32cを被めっき基板の第1の下地導電層71,第2の下地導電層72に確実に当接させ、基板ホルダ3内での被めっき基板の保持姿勢を維持するとともに、被めっき基板に安定的に電流を供給できる。弾性部材を介して第1の給電部31c,第2の給電部32cを支持部材に接合することにより、第1の給電部31c,第2の給電部32cが被めっき基板に近接する方向に付勢されるように基板ホルダを構成してもよい。
Current (electrons) is supplied from the first
めっき装置1は、めっき浴槽5と、このめっき浴槽5内に配置された第1のアノード電極8、第2のアノード電極9、及び基板ホルダ3を有する。本実施形態においては、めっき装置1が、被めっき基板2の第1の主面に対峙して配置される第1のアノード電極8と被めっき基板の第2の主面に対峙して配置される第2のアノード電極9を備えている。第1のアノード電極8は、主に、被めっき基板の第1の主面の第1の下地導電層71上に第1のめっき金属電極81を形成するために用いられる。第2のアノード電極9は、主に、被めっき基板の第2の主面の第2の下地導電層72上に第2のめっき金属電極82を形成するために用いられる。
The plating apparatus 1 includes a
まず、図5Aに示すように、電源7の正極を第1のアノード電極8と接続して、被めっき基板2と第1のアノード電極8との間に電圧を印加して電解めっきを実施する(第1のめっき工程)。被めっき基板と第2のアノード電極9との間には、電圧が印加されていないため、被めっき基板2の第2の主面への電子の供給よりも第1の主面への電子の供給が優先され、第1の主面の被めっき領域に第1のめっき金属電極81が形成される。
First, as shown in FIG. 5A, the positive electrode of the
この際、第2の給電部32cから供給される電子や、第1の主面側からシリコン基板45を介して回り込んだ電子が、被めっき基板2の第2の主面に供給されるが、第2の主面への電子の供給量が過剰となることはない。そのため、第1の主面への電解めっき時に第2の主面に供給された電子は、相対的に抵抗の小さい被めっき領域への金属の析出により消費され、第2の主面への不所望の金属の析出が生じ難い。
At this time, electrons supplied from the second
第1のめっき工程において、電源7から第1のアノード電極8と被めっき基板2との間に印加する電圧は、パルス電圧でも非パルス電圧でもよい。めっき効率の観点からは非パルス電圧が好ましい。
In the first plating step, the voltage applied from the
被めっき基板の第1の主面に第2のめっき金属電極82を形成後、図5Bに示すように、電源7を第2のアノード電極9に接続して、被めっき基板2と第2のアノード電極9との間に電圧を印加して電解めっきを実施する(第2のめっき工程)。この際、電圧印加のオン・オフを繰り返して、パルスめっきを実施する。パルスの周期(電圧のオンオフの周期)は特に限定されないが、10〜500ms程度が好ましい。
After forming the second plated
このように、第1の主面へのめっきを実施した後、パルスめっきにより第2の主面へのめっきを実施することにより、被めっき基板の第1の主面に第1の金属電極110を形成し、第2の主面に第2の金属電極120を形成することができる。
Thus, after performing the plating on the first main surface, the
なお、第1のアノード電極8および第2のアノード電極9の両方を電源7に接続した状態で電解めっきを実施すると、被めっき基板の両面に同時にめっき金属が析出するため、めっき時間を短縮できる。
If electrolytic plating is performed with both the
なお、本実施形態においては、被めっき基板の両面に第1の金属電極110、第2の金属電極120を形成する方法を例示したが、被めっき基板のいずれか一方の主面に金属電極を形成する方法としてもよい。
In the present embodiment, the method of forming the
図4に示すめっき装置1は、1つの電源7から、スイッチの切り替えにより、第1のアノード電極8および第2のアノード電極9に個別に電圧を印加するように構成されているが、図6に示すように、第1のアノード電極608と被めっき基板2との間に電圧を印加するための電源671と、第2のアノード電極609と被めっき基板2との間に電圧を印加するための電源672とが個別に設けられていてもよい。
The plating apparatus 1 shown in FIG. 4 is configured to apply a voltage individually to the
基板ホルダ3は、複数の被めっき基板を保持可能に構成されていてもよい。また、複数の基板ホルダを1つの電源に並列接続することにより、複数の被めっき基板に、同時に金属めっき電極を形成してもよい。
The
以上、図3に示すヘテロ接合太陽電池形成用被めっき基板2を用いる例を挙げて、めっき金属電極の形成方法について説明したが、被めっき基板の構成は図3に示すものに限定されない。例えば、導電性下地層は、透明電極層のみからなり、金属シードを含んでいなくてもよい。光電変換部上の全面に金属シードが設けられていてもよい。金属シードが全面に形成されていても、その上の絶縁層にパターン開口が設けられていれば、パターン状のめっき金属電極を形成できる。この形態では、パターン状のめっき金属電極を形成後に絶縁層を除去し、さらに、その下に露出した金属シードを除去することが好ましい。 As described above, the method for forming the plated metal electrode has been described with reference to the example using the substrate to be plated 2 for forming a heterojunction solar cell shown in FIG. For example, the conductive underlayer is composed of only a transparent electrode layer and does not have to contain a metal seed. A metal seed may be provided on the entire surface of the photoelectric conversion unit. Even if the metal seed is formed on the entire surface, a patterned plated metal electrode can be formed if a pattern opening is provided in the insulating layer thereon. In this embodiment, it is preferable to remove the insulating layer after forming the patterned plated metal electrode and further remove the metal seed exposed thereunder.
本発明は、ヘテロ接合太陽電池以外の太陽電池の電極形成にも適用できる。具体的には、ヘテロ接合型以外の結晶シリコン太陽電池や、GaAs等のシリコン以外の半導体基板を用いた太陽電池、非晶質シリコン系薄膜や結晶質シリコン系薄膜のpin接合あるいはpn接合上に透明導電層が形成されたシリコン系薄膜太陽電池や、CIS,CIGS等の化合物半導体太陽電池、色素増感太陽電池や有機薄膜(導電性ポリマー)等の有機薄膜太陽電池等が挙げられる。 The present invention can also be applied to the formation of electrodes for solar cells other than heterojunction solar cells. Specifically, a crystalline silicon solar cell other than a heterojunction type, a solar cell using a semiconductor substrate other than silicon such as GaAs, a pin junction or a pn junction of an amorphous silicon thin film or a crystalline silicon thin film Examples thereof include silicon-based thin film solar cells on which a transparent conductive layer is formed, compound semiconductor solar cells such as CIS and CIGS, organic thin film solar cells such as dye-sensitized solar cells and organic thin films (conductive polymers).
1 めっき装置
2 被めっき基板
3 基板ホルダ
5 めっき浴槽
6 めっき液
7 電源
8 第1のアノード電極
9 第2のアノード電極
31 第1の支持部材
31a 第1の本体
31b 第1の嵌合部
31c 第1の給電部
31d 第1の配線
31e 導電接続部
32 第2の支持部材
32a 第2の本体
32b 第2の嵌合部
32c 第2の給電部
32d 第2の配線
32e 狭隘部
32f テーパ部
35 端子部
36 弾性体
37 配線
40 光電変換部
45 シリコン基板
41 n型半導体層
42 p型半導体層
43 第1の真性半導体層
44 第2の真性半導体層
51 第1の透明導電層
52 第2の透明導電層
61 第1の金属シード
62 第2の金属シード
71 第1の下地導電層
72 第2の下地導電層
81 第1のめっき金属電極
82 第2のめっき金属電極
91 第1の絶縁層
92 第2の絶縁層
110 第1の金属電極
120 第2の金属電極
111 バスバー電極
112 フィンガー電極
200 太陽電池
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (6)
前記端子部と電気的に接続された第1の支持部材と、
前記第1の支持部材と嵌合されることで被めっき基板を保持する第2の支持部材と、
を含む、基板ホルダであって、
前記第1の支持部材は、
第1の本体と、
前記第1の本体に取り付けられ、前記端子部に電気的に接続された第1の給電部と、
前記第1の本体に取り付けられ、前記端子部に電気的に接続された第1の嵌合部と、
を含み、
前記第2の支持部材は、
第2の本体と、
前記第2の本体に取り付けられ、前記第1の嵌合部と嵌合されることで前記端子部と電気的に接続される第2の嵌合部と、
前記第2の本体に取り付けられ、前記第2の嵌合部と電気的に接続された第2の給電部と、
を含み、
前記第1の嵌合部、前記第2の嵌合部の内のいずれか少なくとも一方が、弾性体を介して前記第1の本体又は前記第2の本体に取り付けられた、
基板ホルダ。 A terminal section;
A first support member electrically connected to the terminal portion;
A second support member that holds the substrate to be plated by being fitted to the first support member;
A substrate holder comprising:
The first support member is
A first body;
A first power supply unit attached to the first body and electrically connected to the terminal unit;
A first fitting portion attached to the first body and electrically connected to the terminal portion;
Including
The second support member is
A second body;
A second fitting portion attached to the second main body and electrically connected to the terminal portion by being fitted to the first fitting portion;
A second power feeding part attached to the second main body and electrically connected to the second fitting part;
Including
At least one of the first fitting portion and the second fitting portion is attached to the first main body or the second main body via an elastic body,
Substrate holder.
前記ソケット部が、狭隘部と、前記狭隘部から先端に向けて広がるテーパ部と、を有する、
請求項1に記載の基板ホルダ。 Either one of the first fitting portion and the second fitting portion has a plug portion protruding toward the other, and the other has a socket portion into which the plug portion is inserted. Have
The socket part has a narrow part and a tapered part that spreads from the narrow part toward the tip.
The substrate holder according to claim 1.
前記ソケット部が狭隘部を有し、
前記プラグ部の表面が、前記ソケット部の前記狭隘部の内表面と擦れながら、前記ソケット部内に挿入される、
請求項1又は2に記載の基板ホルダ。 Either one of the first fitting portion and the second fitting portion has a plug portion protruding toward the other, and the other has a socket portion into which the plug portion is inserted. Have
The socket part has a narrow part;
The surface of the plug part is inserted into the socket part while rubbing against the inner surface of the narrow part of the socket part.
The substrate holder according to claim 1 or 2.
請求項1乃至3のいずれか一つに記載の基板ホルダ。 An elastic body is interposed between at least one of the first power feeding unit and the first main body and between the second power feeding unit and the second main body,
The substrate holder according to any one of claims 1 to 3.
前記端子部、前記第1の給電部、及び前記第1の嵌合部を電気的に接続する第1の金属部と、
前記第1の金属部の表面を覆う第1の絶縁部と、
を含み、
前記第2の本体は、
前記第2の嵌合部と、前記第2の給電部と、を電気的に接続する第2の金属部と、
前記第2の金属部の表面を覆う第2の絶縁部と、
を含む、
請求項1乃至4のいずれか一つに記載の基板ホルダ。 The first body includes
A first metal part for electrically connecting the terminal part, the first power feeding part, and the first fitting part;
A first insulating portion covering the surface of the first metal portion;
Including
The second body is
A second metal part for electrically connecting the second fitting part and the second power feeding part;
A second insulating portion covering the surface of the second metal portion;
including,
The substrate holder as described in any one of Claims 1 thru | or 4.
前記めっき浴槽内に配置された請求項1乃至5のいずれか一つに記載の基板ホルダと、 前記めっき浴槽内に配置されたアノード電極と、
前記端子部と前記アノード電極との間に電圧を印加する電源と、
を含む、
電極形成用めっき装置。
Plating bath,
The substrate holder according to any one of claims 1 to 5 disposed in the plating bath, the anode electrode disposed in the plating bath,
A power supply for applying a voltage between the terminal portion and the anode electrode;
including,
Electrode forming plating equipment.
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---|---|---|---|
JP2018045103A JP2019157199A (en) | 2018-03-13 | 2018-03-13 | Substrate holder and plating apparatus for electrode formation |
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Cited By (2)
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---|---|---|---|---|
JP2021102806A (en) * | 2019-12-26 | 2021-07-15 | トヨタ自動車株式会社 | Method of producing wiring board, and wiring board |
CN115775849A (en) * | 2022-12-22 | 2023-03-10 | 通威太阳能(成都)有限公司 | Solar cell, preparation method thereof, electroplating device and electroplating system |
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