JP6474578B2 - Solar cell module and manufacturing method thereof - Google Patents
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Description
本発明は、太陽電池モジュール及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a solar cell module and a manufacturing method thereof.
無尽蔵に降り注ぐ太陽エネルギーを利用して発電することができ、且つ排気ガスを排出することなくクリーンであり、さらに放射能を放出するといった危険もなく安全であることから、太陽電池が注目を集めている。 Solar cells are attracting attention because they can generate power using inexhaustible solar energy, are clean without discharging exhaust gas, and are safe without danger of releasing radioactivity. Yes.
太陽電池モジュールは、複数の太陽電池を備えており、太陽電池の集電極と、他の太陽電池もしくは外部回線と、は、配線材によって電気的に直列または並列に接続される。太陽電池モジュールは、多くの場合、屋外に置かれるため、過酷な環境にさらされることとなり、また１０年以上の長期にわたって使用させるべきものであるため、温度変化による材料の伸び縮みの違いにより、太陽電池の集電極からの配線材の剥離や、太陽電池の破損等が発生し、屋外使用において、劣化が発生する。そのため、温度変化に対する耐久性を確保することが求められる。これを解決するため、集電極と配線材の接続を全面ではなく、接続領域、非接続領域を設けることが提案されている。 The solar cell module includes a plurality of solar cells, and the collector electrode of the solar cell and another solar cell or an external line are electrically connected in series or in parallel by a wiring material. Since solar cell modules are often placed outdoors, they are exposed to harsh environments, and should be used for a long period of 10 years or longer. Peeling of the wiring material from the collector electrode of the solar cell, damage to the solar cell, and the like occur, and deterioration occurs in outdoor use. Therefore, it is required to ensure durability against temperature changes. In order to solve this, it has been proposed to provide a connection region and a non-connection region instead of the entire surface for connection between the collector electrode and the wiring material.
例えば、特許文献１では、配線材に、半田付けが可能な半田付け可能領域と、半田付け不可能領域（半田が付かない金属や樹脂により形成）とが長手方向に所定の間隔で交互に複数設けることが提案されている。また、特許文献２では、拡散型結晶シリコン太陽電池に関し、配線材が、バスバー部との接続面を形成する複数の接続部と、複数の接続部を互いに連結する連結部とを有することが提案されている。 For example, in Patent Document 1, a plurality of solderable areas and non-solderable areas (formed of a metal or resin that does not have solder) are alternately arranged at predetermined intervals in the longitudinal direction on the wiring material. Proposed to provide. Further, in Patent Document 2, it is proposed that the wiring material has a plurality of connection portions that form a connection surface with the bus bar portion and a connection portion that connects the plurality of connection portions to each other with respect to the diffusion-type crystalline silicon solar cell. Has been.
一方、半田は、所定の金属と合金を形成することが知られており、特許文献３では、錫を１００重量％含む膜を表面に有する銅からなる引き出し線（配線材）と、銀ペーストからなる電極と、を接続させることで、当該膜と電極の間に、錫−銀合金を含む界面層が形成される旨の記載がある。 On the other hand, solder is known to form an alloy with a predetermined metal. In Patent Document 3, a lead wire (wiring material) made of copper having a film containing 100% by weight of tin on the surface and a silver paste are used. There is a description that an interface layer containing a tin-silver alloy is formed between the film and the electrode by connecting the electrode.
しかしながら、本発明者らの検討によれば、特許文献１の方法によって太陽電池モジュールを作製する場合、半田付け可能領域と半田付け不可能領域を交互に設ける必要があり、配線材の芯材と、半田の他に、半田付け不可能領域に使用される材料（樹脂や、半田付けされない金属）を加える必要があり、温度の変化による材料の伸び縮みが生じやすく、太陽電池モジュールの耐久性が十分ではないことが明らかになった。また、配線材の作製方法が複雑になり、材料費が高くなり、モジュールコストが高くなるといった問題もある。 However, according to the study by the present inventors, when producing a solar cell module by the method of Patent Document 1, it is necessary to alternately provide a solderable region and a non-solderable region, In addition to solder, it is necessary to add materials (resins and metals that are not soldered) used in areas that cannot be soldered, and the material tends to expand and contract due to changes in temperature. It became clear that it was not enough. In addition, there is a problem that the method for manufacturing the wiring material becomes complicated, the material cost becomes high, and the module cost becomes high.
また、特許文献２の方法によって太陽電池モジュールを作製する場合、配線材の形状を、連結部と接続部が形成されるように変更しており、製造工程の増加に伴い製造コストが増加するといった問題がある。拡散型の結晶シリコン太陽電池に関し、集電極や、配線材と集電極の関係については何ら検討されておらず、本内容をヘテロ接合太陽電池に適用した場合、温度変化による配線材と半導体基板との伸び縮みの違いにより、太陽電池モジュールの耐久性が十分でないと考えられる。さらに特許文献３では、電極である銀ペーストと配線材の半田の間の全面に、合金を含む界面層が形成された形態が開示されているが、この場合も、温度変化による配線材と半導体基板との伸び縮みの違いにより太陽電池モジュールの耐久性が十分でないことが明らかとなった。 Moreover, when producing a solar cell module by the method of patent document 2, the shape of the wiring material is changed so that a connection part and a connection part are formed, and manufacturing cost increases with the increase in a manufacturing process. There's a problem. Regarding the diffusion type crystalline silicon solar cell, no consideration has been given to the collector electrode or the relationship between the wiring material and the collector electrode, and when this content is applied to a heterojunction solar cell, It is considered that the durability of the solar cell module is not sufficient due to the difference in expansion and contraction. Furthermore, Patent Document 3 discloses a form in which an interface layer containing an alloy is formed on the entire surface between the silver paste as an electrode and the solder of the wiring material. In this case as well, the wiring material and the semiconductor due to temperature change are disclosed. It became clear that the durability of the solar cell module was not sufficient due to the difference in expansion and contraction with the substrate.
本発明は、上記のような太陽電池の集電極と配線材との接続方法、モジュールの耐久性に関わる従来技術の問題点を解決し、太陽電池モジュールの製造コストを低減させると共に、長期信頼性を向上させることを目的とする。 The present invention solves the problems of the prior art related to the method of connecting the collector electrode and wiring material of the solar cell as described above and the durability of the module, reduces the manufacturing cost of the solar cell module, and provides long-term reliability. It aims at improving.
本発明者らは上記課題に鑑み鋭意検討した結果、所定の集電極、集電極と配線材との接続構造を用いることにより、太陽電池モジュールを製造する場合の製造コストを低減させ、さらに長期信頼性の向上が可能であることを見出し、本発明に至った。 As a result of intensive studies in view of the above problems, the present inventors have reduced the manufacturing cost when manufacturing a solar cell module by using a predetermined collector electrode and a connection structure between the collector electrode and a wiring material, and further improved long-term reliability. As a result, the present invention has been found.
すなわち、本発明は、以下に関する。 That is, the present invention relates to the following.
太陽電池と、前記太陽電池と他の太陽電池または外部回線とを電気的に接続する配線材と、を備える太陽電池モジュール であって、前記太陽電池は、光電変換部と、前記光電変換部の第一主面上に集電極とを備え、前記集電極は、前記光電変換部側から順に、第一電極と、前記第一電極よりも導電性が高い第二電極とを有し 、前記配線材は、芯材と、前記芯材の表面を覆う導電体とから構成されており、前記配線材は、前記太陽電池の第一主面上の集電極と接続されており、第一主面上における前記配線材と集電極の接続箇所において、前記第二電極は、前記第一電極上の一部に形成されており、前記導電体が、前記第二電極と接する第二領域と、前記第一電極と接する第一領域と、を有する、太陽電池モジュール。 A solar cell module comprising: a solar cell; and a wiring member that electrically connects the solar cell to another solar cell or an external line, wherein the solar cell includes a photoelectric conversion unit and a photoelectric conversion unit. A collector electrode on a first main surface, the collector electrode including, in order from the photoelectric conversion unit side, a first electrode and a second electrode having higher conductivity than the first electrode; The material is composed of a core material and a conductor covering the surface of the core material, and the wiring material is connected to a collector electrode on the first main surface of the solar cell, and the first main surface In the connection part of the wiring member and the collector electrode above, the second electrode is formed on a part of the first electrode, and the conductor is in contact with the second electrode, A solar cell module comprising: a first region in contact with the first electrode.
前記第二領域における第二電極の膜厚が１〜１０μｍであることが好ましい。 It is preferable that the film thickness of the second electrode in the second region is 1 to 10 μm.
前記集電極の第一主面上の接続箇所における、前記第一主面と垂直な断面において、前記第二領域と、前記第一領域とは、交互に配置されることが好ましい。 In the cross section perpendicular to the first main surface at the connection location on the first main surface of the collector electrode, the second region and the first region are preferably arranged alternately.
前記第二電極が、銅を含むことが好ましい。 The second electrode preferably contains copper.
前記導電体が、錫と鉛からなる共晶半田又はＳｎＡｇＣｕ系半田であることが好ましい。 It is preferable that the conductor is a eutectic solder composed of tin and lead or a SnAgCu solder.
前記第二領域における第一電極の厚みが第二電極よりも大きいことが好ましい。 It is preferable that the thickness of the first electrode in the second region is larger than that of the second electrode.
前記集電極と接する前記集電極側の導電体は、前記第一領域に接する第一導電体と、前記第二領域に接する第二導電体を有し、前記第一導電体と第二導電体の組成が異なることが好ましい。 The conductor on the collector electrode side in contact with the collector electrode has a first conductor in contact with the first region and a second conductor in contact with the second region, and the first conductor and the second conductor It is preferable that the compositions of these are different.
前記第一導電体が、前記第二電極と前記導電体との合金を含むことが好ましい。 The first conductor preferably includes an alloy of the second electrode and the conductor.
前記第一導電体における前記第二電極の含有量は、０．５％以上２０％以下であり、前記第二導電体の第二電極の含有量よりも多いことが好ましい。 The content of the second electrode in the first conductor is preferably 0.5% or more and 20% or less, and is preferably larger than the content of the second electrode of the second conductor.
また本発明の太陽電池モジュールの製造方法は、太陽電池の第一主面上における前記集電極上に、前記集電極と、前記配線材の導電体とが接するように前記配線材を配置する配線材配置工程と、前記配線材の前記太陽電池側とは反対側から、前記配線材の一部に 、加熱部材を押し当てて押圧することにより前記配線材と前記集電極を接続させる、配線材接続工程と、をこの順に有し、前記配線材接続工程において、前記加熱部材で押圧した押圧部に対応する前記集電極上の領域に、前記第二電極の少なくとも一部が溶解されて前記第一電極と前記配線材の導電体が接する第一領域が形成されることが好ましい。 Moreover, the manufacturing method of the solar cell module of this invention is wiring which arrange | positions the said wiring material so that the said collector and the conductor of the said wiring material may contact | connect on the said collector electrode on the 1st main surface of a solar cell. A wiring material for connecting the wiring material and the collector electrode by pressing a heating member against a part of the wiring material from a side opposite to the solar cell side of the wiring material; A connecting step in this order, and in the wiring member connecting step, at least a part of the second electrode is dissolved in a region on the collecting electrode corresponding to the pressing portion pressed by the heating member. It is preferable that a first region where one electrode is in contact with the conductor of the wiring member is formed.
前記加熱部材を押圧することにより、複数の押圧部が一定間隔で形成されるであることが好ましい。 It is preferable that a plurality of pressing portions are formed at regular intervals by pressing the heating member.
本発明によれば、配線材と集電極との接続箇所において、配線材の導電体が、第二電極と接する第二領域と、第一電極と接する第一領域とを有することにより、集電極と配線材との接続性が向上し、電気抵抗を低減でき、太陽電池モジュールの変換効率を向上させることができる。さらに、温度変化に対する耐久性を向上させることもできる。 According to the present invention, the conductor of the wiring material has the second region in contact with the second electrode and the first region in contact with the first electrode at the connection portion between the wiring material and the collector electrode. And the wiring material can be improved, the electric resistance can be reduced, and the conversion efficiency of the solar cell module can be improved. Furthermore, durability against temperature changes can be improved.
図１に模式的に示すように、本発明の太陽電池１００は、光電変換部５０の一主面上に集電極７を備える。集電極７は、光電変換部５０側から順に、第一電極７１と、第一電極より導電性の高い第二電極７２を含む。 As schematically shown in FIG. 1, the solar cell 100 of the present invention includes a collector electrode 7 on one main surface of a photoelectric conversion unit 50. The collector electrode 7 includes, in order from the photoelectric conversion unit 50 side, a first electrode 71 and a second electrode 72 having higher conductivity than the first electrode.
集電極７上には、配線材３４が接続されており、図２に示すような構造となっている。なお図３に示すように、配線材３４は、芯材３４１と、芯材の表面を覆う導電体３４２により形成されている。図２に示すように、配線材３４と集電極７との接続箇所において、配線材の導電体が、第二電極と接する第二領域８ｂと、第一電極と接する第一領域８ａとを有する。これにより、温度変化に対する耐久性を向上させることができる。また、配線材の導電体が、第二電極と接続されているため、配線材と集電極との接続性が向上し、電気抵抗を低減させることができ、太陽電池モジュールの変換効率を向上させることができる。 A wiring member 34 is connected on the collector electrode 7 and has a structure as shown in FIG. As shown in FIG. 3, the wiring member 34 is formed of a core member 341 and a conductor 342 that covers the surface of the core member. As shown in FIG. 2, the conductor of the wiring material has a second region 8b in contact with the second electrode and a first region 8a in contact with the first electrode at the connection portion between the wiring material 34 and the collector electrode 7. . Thereby, durability with respect to a temperature change can be improved. Moreover, since the conductor of the wiring material is connected to the second electrode, the connectivity between the wiring material and the collector electrode is improved, the electrical resistance can be reduced, and the conversion efficiency of the solar cell module is improved. be able to.
以下に、本発明の好ましい実施形態について説明するが、以下に限定されるものではない。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described, but the present invention is not limited thereto.
（光入射面側の集電極）
光電変換部５０の受光面側の表面上には、第一電極７１と第二電極７２をこの順に含む集電極７が形成されている。
(Collecting electrode on the light incident surface side)
A collecting electrode 7 including a first electrode 71 and a second electrode 72 in this order is formed on the light receiving surface side of the photoelectric conversion unit 50.
図４（ａ）に示すように、太陽電池は、一般的に、配線材３４により他の太陽電池または外部電極と接続した太陽電池モジュール２００として使用されている。図４（ｂ）（c）に示すように、太陽電池と配線材３４の接続は、配線材の導電体３４２と、太陽電池の集電極が接続される。配線材の導電体３４２としては、集電極側の導電体３４２ｂと、集電極とは反対側の導電体３４２ａとが形成されている。 As shown to Fig.4 (a), the solar cell is generally used as the solar cell module 200 connected with the other solar cell or the external electrode by the wiring material 34. FIG. As shown in FIGS. 4B and 4C, the connection between the solar cell and the wiring member 34 is performed by connecting the conductor 342 of the wiring member and the collector electrode of the solar cell. As the conductor 342 of the wiring material, a conductor 342b on the collector electrode side and a conductor 342a on the opposite side of the collector electrode are formed.
ここで特許文献３のように、集電極を第一電極のみで形成して配線材を接続させる場合、第一電極と配線材との接続状態、具体的には、接触抵抗や接着強度が十分ではなく、初期性能が低下したり、信頼性が低下するといった問題点が生じることが明らかとなった。 Here, as in Patent Document 3, when the collector electrode is formed by only the first electrode and the wiring member is connected, the connection state between the first electrode and the wiring member, specifically, the contact resistance and the adhesive strength are sufficient. However, it has become clear that problems such as a decrease in initial performance and a decrease in reliability occur.
本発明においては、集電極として、第一電極上の一部に、第一電極よりも導電性の高い第二電極を形成させたものを用いる。これにより、太陽電池モジュール２００を作製する際、配線材の導電体３４２ｂと第二電極が接続されるため、導通性、接続性がより向上し、初期性能をより向上させることが可能となる。また、配線材の導電体と第一電極の一部が接触されるため、温度変化による膨張、収縮を緩和させることができるため、信頼性をより向上させることが可能となる。 In the present invention, a collector electrode in which a second electrode having higher conductivity than the first electrode is formed on a part of the first electrode is used. Thereby, when manufacturing the solar cell module 200, since the conductor 342b of a wiring material and a 2nd electrode are connected, it becomes possible to improve electroconductivity and connectivity more and to improve initial performance more. Further, since the conductor of the wiring material and a part of the first electrode are brought into contact with each other, the expansion and contraction due to the temperature change can be relaxed, so that the reliability can be further improved.
第一電極７１としては、金属膜や導電性ペースト等を用いることができる。第一電極として導電性ペーストを用い、印刷等によりパターン状に形成する場合、その上に形成する第二電極との密着性を向上させることができる。印刷等により第一電極を形成する場合、通常、導電性材料と、硬化性樹脂とを含有する導電性ペーストを好ましく用いることができる。この場合、第一電極に含まれる導電性材料としては、特に限定されず、例えば銀、銅、アルミニウム、ニッケルなどを用いることができる。中でも、セルの耐熱温度の観点から、低温の導電性ペーストを用いることが好ましい。ここで「低温の導電性ペースト」とは、８０℃以上２５０℃以下の温度で加熱することにより硬化する導電性ペーストを意味する。 As the first electrode 71, a metal film, a conductive paste, or the like can be used. When a conductive paste is used as the first electrode and is formed in a pattern by printing or the like, the adhesion with the second electrode formed thereon can be improved. When the first electrode is formed by printing or the like, usually, a conductive paste containing a conductive material and a curable resin can be preferably used. In this case, the conductive material included in the first electrode is not particularly limited, and for example, silver, copper, aluminum, nickel, or the like can be used. Among these, it is preferable to use a low-temperature conductive paste from the viewpoint of the heat resistant temperature of the cell. Here, “low-temperature conductive paste” means a conductive paste that is cured by heating at a temperature of 80 ° C. or higher and 250 ° C. or lower.
第一電極７１の膜厚は、コスト的な観点から２０μｍ以下が好ましく、１５μｍ以下がより好ましい。一方、第一電極７１のライン抵抗を所望の範囲とする観点から、膜厚は０．５μｍ以上が好ましく、１μｍ以上がより好ましい。 The film thickness of the first electrode 71 is preferably 20 μm or less and more preferably 15 μm or less from the viewpoint of cost. On the other hand, from the viewpoint of setting the line resistance of the first electrode 71 in a desired range, the film thickness is preferably 0.5 μm or more, and more preferably 1 μm or more.
第二電極７２としては、第一電極よりも導電性の高い材料を用いることができる。また第二電極としては、後述のように、その上に形成する配線材の導電体に溶解する材料、即ち、加熱部材により配線材の導電体と集電極とを接続させる際に溶解する材料を用いることが好ましい。このような材料としては、銀、銅、錫等が挙げられる。中でも、半田などの導電体に容易に溶解が可能なことから銅を用いることが好ましい。ここで、溶解とは、溶融した導電体に電極が溶けだしていく現象のことをいう。また第二電極は、単層であってもよいし、複数層であってもよい。 As the second electrode 72, a material having higher conductivity than the first electrode can be used. As described later, the second electrode is made of a material that dissolves in the conductor of the wiring material formed thereon, that is, a material that dissolves when the conductor of the wiring material and the collector electrode are connected by the heating member. It is preferable to use it. Examples of such a material include silver, copper, and tin. Among these, copper is preferable because it can be easily dissolved in a conductor such as solder. Here, melting refers to a phenomenon in which an electrode starts to melt into a molten conductor. The second electrode may be a single layer or a plurality of layers.
第二電極７２は、第一電極７１を導電性下地層としてめっき法により形成することが好ましい。これにより、容易に第一電極よりも導電性を高くすることができる。なお第二電極が複数層の場合、当該複数層を併せて第一電極よりも導電性が高ければよい。 The second electrode 72 is preferably formed by plating using the first electrode 71 as a conductive underlayer. Thereby, electroconductivity can be easily made higher than a 1st electrode. When the second electrode has a plurality of layers, it is sufficient that the plurality of layers are combined and have higher conductivity than the first electrode.
配線材形成前の第二電極は、厚みが１〜２０μｍが好ましく、１〜１０μｍがより好ましい。この範囲とすることで、配線材を接続した際に、配線材の導電体と第一電極が接する第一領域を容易に形成できる。配線材形成後、すなわち第二領域における第二電極の膜厚は、１〜２０μｍが好ましく、１〜１０μｍがより好ましい。これにより、配線材との接触抵抗を低減させることができる。なお、配線材形成前の第二電極は、加熱部材を配置する部位と配置しない部位とで膜厚が異なっていてもよいが、上述の点から、各々１〜２０μｍを満たすことが好ましく、１〜１０μｍがより好ましい。 The thickness of the second electrode before forming the wiring material is preferably 1 to 20 μm, and more preferably 1 to 10 μm. By setting it as this range, when a wiring material is connected, the 1st area | region where the conductor of a wiring material and a 1st electrode contact can be formed easily. After the wiring material is formed, that is, the film thickness of the second electrode in the second region is preferably 1 to 20 μm, and more preferably 1 to 10 μm. Thereby, contact resistance with a wiring material can be reduced. In addition, although the film thickness of the 2nd electrode before wiring material formation may differ in the site | part which arrange | positions a heating member, and the site | part which does not arrange | position, it is preferable to satisfy | fill 1-20 micrometers respectively from the above-mentioned point. 10 μm is more preferable.
また第二領域において、第二電極の膜厚は、第一電極の膜厚より小さいことが好ましい。これにより導電体への溶解を容易にすると共に、第一電極を厚くすることで、太陽電池セルへのダメージをより抑制できる。 In the second region, the thickness of the second electrode is preferably smaller than the thickness of the first electrode. Thereby, while making it melt | dissolve in a conductor easily, the damage to a photovoltaic cell can be suppressed more by thickening a 1st electrode.
本発明においては、第一電極として導電性ペーストを用い、第二電極として金属層を用いることが好ましく、導電性材料として銀を用いた銀ペースト（第一電極）と、めっきによる銅を含む第二電極を用いることがより好ましい。この場合、光電変換部と第一電極、第一電極と第二電極、第二電極と配線材との接続性をより向上させることができる。 In the present invention, a conductive paste is preferably used as the first electrode, and a metal layer is preferably used as the second electrode. A silver paste (first electrode) using silver as the conductive material and copper obtained by plating is used. More preferably, two electrodes are used. In this case, the connectivity between the photoelectric conversion unit and the first electrode, the first electrode and the second electrode, and the second electrode and the wiring material can be further improved.
集電極は、一定間隔を隔てて互いに平行に延びるように形成された複数のフィンガー電極を少なくとも有すればよいが、フィンガー電極と、フィンガー電極により収集された電流を集めるバスバー電極とによって構成されることが好ましい。バスバー電極を有する場合、フィンガー電極に略垂直になるようにバスバー電極が形成されることが好ましく、また集電極のバスバー電極と配線材が接続される。この際、集電極の構成としては、少なくとも配線材が接続される領域が第一電極と第二電極の構成であれば良い。集電極がフィンガー電極のみにより構成される場合、配線材と接続される領域のフィンガー電極が第一電極と第二電極を含んでいればよい。 The collector electrode only needs to have at least a plurality of finger electrodes formed to extend in parallel with each other at regular intervals, and is constituted by a finger electrode and a bus bar electrode that collects current collected by the finger electrodes. It is preferable. When the bus bar electrode is provided, the bus bar electrode is preferably formed so as to be substantially perpendicular to the finger electrode, and the bus bar electrode of the collector electrode and the wiring member are connected. At this time, as a configuration of the collector electrode, at least a region to which the wiring material is connected may be a configuration of the first electrode and the second electrode. When the collector electrode is composed only of finger electrodes, the finger electrode in the region connected to the wiring member only needs to include the first electrode and the second electrode.
（配線材）
本発明においては、図３（ａ）に示すように、集電極上に配線材を接続させることにより、図３（ｃ）に示すように、第一領域８ａと第二領域８ｂが形成される。
(Wiring material)
In the present invention, as shown in FIG. 3A, by connecting a wiring material on the collector electrode, as shown in FIG. 3C, the first region 8a and the second region 8b are formed. .
上記第一領域と第二領域の形成方法としては、集電極として、第一電極と、第一電極上に第二電極と、を形成し、第二電極上に配線材を配置後(図３(ｂ))、加熱部材により集電極と配線材を圧着することにより接続することが好ましい。即ち、図３（ｃ）に示すように、配線材の、集電極とは反対面側に加熱部材５００を配置させ、該加熱部材により配線材を集電極側に押圧する。これにより、集電極が形成された領域において、押圧した押圧部もしくは押圧部に対応する領域において、第二電極が導電体に溶解して第一電極と配線材の導電体が接する第一領域が形成される。また、第一領域以外の領域が、第二電極と配線材が接する第二領域となる。 As a method of forming the first region and the second region, a first electrode and a second electrode are formed on the first electrode as a collecting electrode, and a wiring material is disposed on the second electrode (FIG. 3). (b)) It is preferable to connect the collector electrode and the wiring member by pressure bonding with a heating member. That is, as shown in FIG. 3C, the heating member 500 is disposed on the opposite side of the wiring material from the collector electrode, and the wiring member is pressed toward the collector electrode by the heating member. As a result, in the region where the collecting electrode is formed, in the pressed portion or the region corresponding to the pressed portion, the first region where the second electrode is dissolved in the conductor and the first electrode and the conductor of the wiring material are in contact with each other It is formed. In addition, a region other than the first region is a second region where the second electrode and the wiring material are in contact.
第一電極上の第二電極と導電体を接続させることにより、電気抵抗を低減させることができ、太陽電池モジュールの変換効率を向上させることができる。また、第一領域では、温度変化による材料の膨張・収縮を緩和させる効果がある。 By connecting the second electrode on the first electrode and the conductor, the electrical resistance can be reduced, and the conversion efficiency of the solar cell module can be improved. In the first region, there is an effect of relaxing expansion / contraction of the material due to temperature change.
これは、加熱部材で高温に加熱され溶融した導電体に第二電極が溶けだすこと(溶解、または導電体として半田を用いた場合、「はんだ食われ」という)により第一領域が形成され、加熱部材での余熱を利用し導電体をわずかに溶かすことにより、第二電極と導電体とを接続させる（第二領域が形成される）。 This is because the first electrode is formed by melting the second electrode in a conductive material heated to a high temperature with a heating member (dissolving or using solder as the conductive material is called `` solder erosion ''), The second electrode and the conductor are connected (second region is formed) by slightly melting the conductor using the remaining heat in the heating member.
加熱部材での加熱温度は、導電体が溶融し、それにより圧着させた際に第二電極が溶解して導電体と第一電極が接すればよいが、太陽電池セルへのダメージを与えない程度であればよい。太陽電池セルへのダメージとは、熱劣化が生じたり、ドープ不純物の拡散が生じ、太陽電池特性の不可逆的な低下が生じる場合をいう。以上より、１８０〜３８０℃が好ましく、１８０〜３００℃がより好ましい。特に後述のように、ヘテロ接合太陽電池を用いる場合、熱に弱い非晶質半導体層や透明電極層を有するため、これらの層へのダメージをより抑制する観点から、１８０〜２５０℃が好ましい。 The heating temperature at the heating member may be such that the conductor melts and the second electrode dissolves and the conductor and the first electrode come into contact with each other when the conductor is melted, but does not damage the solar cell. If it is. The damage to the solar battery cell refers to a case where thermal deterioration occurs or diffusion of doped impurities occurs, resulting in an irreversible decrease in solar battery characteristics. As mentioned above, 180-380 degreeC is preferable and 180-300 degreeC is more preferable. In particular, as described later, when a heterojunction solar cell is used, it has an amorphous semiconductor layer and a transparent electrode layer that are weak against heat, and therefore 180 to 250 ° C. is preferable from the viewpoint of further suppressing damage to these layers.
配線材の材料は、導電体として加熱部材による加熱により溶融する材料を用いることが好ましく、融点が加熱部材の加熱温度よりも低い材料を用いることが好ましい。このような材料として融点が１５０〜２３０℃である半田を用いることが好ましい。 半田を構成する材料としては、Ｓｎを主成分として、Ｃｕ、Ｎｉ、Ａｇ、Ｐｂの内選ばれた１種以上の元素を有する合金半田で行うことが好ましい。例えば、Ｓｎが９６．５質量％、Ａｇが３．０質量％、Ｃｕが０．５質量％のＳｎＡｇＣｕ系半田、Ｓｎが９９〜９９．５質量％、Ｃｕが０．５〜１．０質量％の合金、Ａｇが１〜１．５質量％、Ｂｉが３０〜６０質量％、残りがＳｎを主成分とする合金、Ｓｎが６０質量％、Ｐｂが４０％質量％の共晶半田、Ｃｕが０．０５〜２．０質量％、Ｎｉが０．００１〜２．０質量％、残りがＳｎを主成分とする合金などとし、その他Ｓｎを主成分としてＣｕ、Ｎｉ、Ａｇ、Ｂｉ、Ｉｎなどを含む合金とすることが好ましい。電極の溶解性の観点からＳｎＡｇＣｕ系半田が好ましい。 As the material of the wiring material, it is preferable to use a material that melts by heating with a heating member as the conductor, and it is preferable to use a material having a melting point lower than the heating temperature of the heating member. It is preferable to use solder having a melting point of 150 to 230 ° C. as such a material. The material constituting the solder is preferably an alloy solder containing Sn as a main component and one or more elements selected from Cu, Ni, Ag, and Pb. For example, Sn is 96.5 mass%, Ag is 3.0 mass%, Cu is 0.5 mass% SnAgCu solder, Sn is 99-99.5 mass%, Cu is 0.5-1.0 mass% % Alloy, Ag is 1 to 1.5 mass%, Bi is 30 to 60 mass%, the rest is an alloy mainly composed of Sn, Sn is 60 mass%, Pb is 40% mass%, eutectic solder, Cu Is 0.05 to 2.0 mass%, Ni is 0.001 to 2.0 mass%, the rest is an alloy mainly composed of Sn, etc., and other than Sn is mainly composed of Cu, Ni, Ag, Bi, In It is preferable to use an alloy containing the above. SnAgCu solder is preferable from the viewpoint of electrode solubility.
配線材の芯材としては、銅箔を用いることが好ましい。配線材としては、半田を導電体として用い、表面が半田層で被覆された銅箔からなるものを用いることが好ましい。半田を銅箔の表面に形成することにより、銅箔の表面の腐食を防止する効果とともに集電極との接続の役割を果たす。また、配線材で反射された光による電流向上の効果も期待できる。 A copper foil is preferably used as the core material of the wiring material. As the wiring material, it is preferable to use a copper foil whose surface is covered with a solder layer using solder as a conductor. By forming the solder on the surface of the copper foil, it plays the role of connecting to the collector electrode together with the effect of preventing the corrosion of the surface of the copper foil. Moreover, the effect of the current improvement by the light reflected by the wiring material can also be expected.
また、導電体の厚みは銅箔の酸化を防ぎ、集電極との接続を担う必要があるため、６０μｍ以下が好ましい。また導電体を半田により形成する場合、半田メッキ工程の厚みバラツキの安定性、コストの観点から２０μｍ程度がより好ましい。 Moreover, since the thickness of a conductor needs to prevent the oxidation of copper foil and to bear a connection with a collector electrode, 60 micrometers or less are preferable. Further, when the conductor is formed of solder, about 20 μm is more preferable from the viewpoint of stability of thickness variation in the solder plating process and cost.
上述のように第二電極としては、導電体に溶解する材料を用いることが好ましい。中でも熱による溶解が容易であるということから、銅を有する第二電極を用い、導電体として半田を用いることが好ましい。また光電変換部及び第二電極との接触抵抗の低抵抗化の観点から、第一電極として低温の導電性ペースト、銅を有する第二電極、導電体として半田を用いることが好ましい。この場合、後述のように、熱に弱いとされるヘテロ接合太陽電池などを用いた場合であっても、熱による劣化等をより抑制できる。 As described above, it is preferable to use a material that dissolves in the conductor as the second electrode. In particular, it is preferable to use a second electrode having copper and solder as a conductor because dissolution by heat is easy. From the viewpoint of reducing the contact resistance between the photoelectric conversion portion and the second electrode, it is preferable to use a low-temperature conductive paste as the first electrode, a second electrode having copper, and solder as the conductor. In this case, as will be described later, even when a heterojunction solar cell or the like that is susceptible to heat is used, deterioration due to heat or the like can be further suppressed.
ここで「押圧部の領域」とは、集電極のうちの押圧部との幅や面積等と同じ領域を意味し、「押圧部に対応する領域」とは、押圧部の幅や面積よりも小さい、もしくは大きい、押圧部近傍の領域を意味する。この際、加熱条件は、導電体が溶融し、当該押圧部の一部又は全部の領域で第一電極と接する第一領域が形成されればよい（必ずしも押圧部と第一領域が一致しなくてもよく、押圧部よりも第一領域が大きくても良いし、小さくてもよい）。加熱部材の配置領域は、第一領域と第二領域が形成されるように配置すればよいが、配線材からはみでることなく配置することが好ましく、また集電極として、バスバー電極を有さないものや、配線材とバスバー電極が一致しない場合などは、集電極上に加熱部材を配置することが好ましい。この場合、半田を容易に溶融でき、さらにセルの光電変換部への熱ダメージを低減させることができる。 Here, the “region of the pressing portion” means the same region as the width and area of the pressing portion of the collecting electrode, and the “region corresponding to the pressing portion” is more than the width and area of the pressing portion. It means a small or large area near the pressing part. At this time, the heating condition may be that the conductor melts and a first region in contact with the first electrode is formed in a part or all of the pressing portion (the pressing portion and the first region do not necessarily coincide with each other). The first region may be larger or smaller than the pressing portion). The heating member may be disposed so that the first region and the second region are formed. However, it is preferable that the heating member is disposed without protruding from the wiring material, and the collector electrode does not have a bus bar electrode. In addition, when the wiring material and the bus bar electrode do not match, it is preferable to dispose the heating member on the collector electrode. In this case, the solder can be easily melted, and thermal damage to the photoelectric conversion part of the cell can be reduced.
本発明においては、第一電極上の一部に第二電極が形成された集電極が形成される。第一電極上の第二電極の一部と導電体を接続させることにより、電気抵抗を低減させることができ、太陽電池モジュールの変換効率を向上させることができる。 In the present invention, a collector electrode in which a second electrode is formed on a part of the first electrode is formed. By connecting a part of the second electrode on the first electrode and the conductor, the electrical resistance can be reduced and the conversion efficiency of the solar cell module can be improved.
第一主面上における集電極と配線材の接続箇所において、第二領域と、第一領域とは、交互に配置されることが好ましい。これは、第二領域では電気抵抗を低減させる効果があり、第一領域では、温度変化による材料の膨張・収縮を緩和させる効果があるため、交互に設けることにより、太陽電池モジュールの変換効率の向上と温度変化に対する太陽電池モジュールの耐久性の向上を両立させることができるためである。 It is preferable that the second region and the first region are alternately arranged at the connection point between the collector electrode and the wiring member on the first main surface. This has the effect of reducing the electrical resistance in the second region, and in the first region, it has the effect of reducing the expansion / contraction of the material due to the temperature change. This is because both improvement and durability improvement of the solar cell module against temperature change can be achieved.
この際、第一領域の間隔として１ｍｍ〜１０ｍｍ、幅として１ｍｍ〜２ｍｍが好ましい。すなわち第一領域の幅が１ｍｍ〜２ｍｍ、第二領域の幅が１ｍｍ〜１０ｍｍが交互に配列していることが好ましい。これにより上記記載の効果が期待できる。 At this time, the interval between the first regions is preferably 1 mm to 10 mm, and the width is preferably 1 mm to 2 mm. That is, it is preferable that the width of the first region is 1 mm to 2 mm, and the width of the second region is 1 mm to 10 mm alternately. Thereby, the effects described above can be expected.
図３（ｃ）に示すように、加熱部材で配線材を集電極側に押圧することにより集電極と配線材を接続させる場合、押圧部近傍の第一領域では、導電体に第二電極が溶けだすことにより、第二電極を含む第一導電体３４２ｂ１が形成される。この場合、配線材の導電体のうち、集電極と接する集電極側の導電体（導電体３４２ｂ）は、第一領域において第一電極と接する第一導電体３４２ｂ１と、第二領域において第二電極と接する第二導電体３４２ｂ２を有し、第一導電体と第二導電体の組成が異なる。一方、押圧していない第二領域では、押圧部の加熱の際の余熱により、第二電極が導電体に殆ど、もしくは全く溶けだすことがない。 As shown in FIG.3 (c), when connecting a collector electrode and a wiring material by pressing a wiring material to a collector electrode side with a heating member, in a 1st area | region near a press part, a 2nd electrode is a conductor. The first conductor 342b1 including the second electrode is formed by melting. In this case, among the conductors of the wiring material, the conductor on the collector electrode side (conductor 342b) in contact with the collector electrode is the first conductor 342b1 in contact with the first electrode in the first region and the second conductor in the second region. It has the 2nd conductor 342b2 which contact | connects an electrode, and a composition of a 1st conductor and a 2nd conductor differs. On the other hand, in the second region that is not pressed, the second electrode hardly melts into the conductor or not at all due to the residual heat when the pressing part is heated.
従って、第二電極と接する第二導電体中の第二電極の含有量は５％以下である。さらに、第一電極と接する第一導電体は、第二電極とは異なっており、第二電極の含有量が０．５％以上２０％以下であって第二導電体中の第二電極の含有量よりも少ないものを意味する。この際、第一電極と接する第一導電体は、第二電極が導電体と合金を形成していてもよい。なお、「第一電極と接する第一導電体」とは、第一導電体のうち第一電極と接する領域であって、第一電極の界面から１０μｍ以内の領域を意味する。同様に「第二電極と接する第二導電体」とは、第二導電体のうち第二電極と接する領域であって、第二電極の界面から５μｍ以内の領域を意味する。 Therefore, the content of the second electrode in the second conductor in contact with the second electrode is 5% or less. Further, the first conductor in contact with the first electrode is different from the second electrode, and the content of the second electrode is 0.5% or more and 20% or less, and the second electrode in the second conductor is It means less than the content. At this time, the first electrode in contact with the first electrode may be formed such that the second electrode forms an alloy with the conductor. The “first conductor in contact with the first electrode” means a region of the first conductor in contact with the first electrode and within 10 μm from the interface of the first electrode. Similarly, the “second conductor in contact with the second electrode” means a region of the second conductor in contact with the second electrode and within 5 μm from the interface of the second electrode.
この際、例えば、第一電極と接する第一導電体における第二電極の含有量は、第一電極の界面から１０μｍ以内の第一導電体を削り取った後ＸＰＳ装置に供し、ワイドスキャンによる定性およびナロースキャンによる半定量分析により測定することができる。同様に、第二電極と接する第二導電体における第二電極の含有量は、第二電極の界面から５μｍ以内の第二導電体を削り取って測定することができる。「組成が異なる」とは、ある成分の含有量の異なるものも含むものとする。なお、本発明において、集電極側の導電体３４２ｂは、第二電極が溶け出した部分（第一導電体）も含むものとする。 At this time, for example, the content of the second electrode in the first conductor in contact with the first electrode is subjected to XPS apparatus after scraping the first conductor within 10 μm from the interface of the first electrode, It can be measured by semi-quantitative analysis by narrow scan. Similarly, the content of the second electrode in the second conductor in contact with the second electrode can be measured by scraping the second conductor within 5 μm from the interface of the second electrode. “Different compositions” include those having different contents of certain components. In the present invention, the conductor 342b on the collector electrode side includes a portion (first conductor) from which the second electrode has melted.
（モジュール化）
本発明の太陽電池は、実用に供するに際して、例えば図４（ａ）に示すように、モジュール化される。太陽電池のモジュール化は、適宜の方法により行われる。例えば、集電極に配線材が接続されることによって、複数の太陽電池セルが直列または並列に接続され、封止材およびガラス板により封止されることによりモジュール化が行われる。図４（ｂ）に示すように配線材は、芯材３４１と、芯材の表面を覆う導電体３４２ａ、３４２ｂとから構成されている。
(modularization)
When the solar cell of the present invention is put into practical use, for example, as shown in FIG. The modularization of the solar cell is performed by an appropriate method. For example, when a wiring material is connected to the collector electrode, a plurality of solar cells are connected in series or in parallel, and sealing is performed with a sealing material and a glass plate, whereby modularization is performed. As shown in FIG. 4B, the wiring member includes a core member 341 and conductors 342a and 342b covering the surface of the core member.
本発明においては、図４（ｃ）に示すように、一の太陽電池の受光面側の集電極と配線材の導電体３４２ｂとが接続され、当該配線材の導電体３４２ａと他の太陽電池の裏面電極とが接続され、太陽電池ストリングを作製することが好ましい。 In the present invention, as shown in FIG. 4C, the collector electrode on the light-receiving surface side of one solar cell and the conductor 342b of the wiring member are connected, and the conductor 342a of the wiring member and another solar cell are connected. It is preferable that a solar cell string is produced by connecting the back electrode of the solar cell.
次に、図４（ａ）に示すように、受光面側保護材上に、封止材、太陽電池ストリング、封止材及び裏面側保護材を順次積層して積層体とすることが好ましい。 次に、上記積層体を所定条件で加熱することにより、封止材を硬化させることが好ましい。そしてＡｌフレーム等を取り付けることで太陽電池モジュール２００を作製することができる。 Next, as shown to Fig.4 (a), it is preferable to laminate | stack sequentially a sealing material, a solar cell string, a sealing material, and a back surface side protective material on a light-receiving surface side protective material. Next, it is preferable to cure the encapsulant by heating the laminate body under predetermined conditions. And the solar cell module 200 can be produced by attaching an Al frame or the like.
受光面側保護材は、複数の太陽電池それぞれの受光面側（光入射面側）に配置し、太陽電池の表面を保護することが好ましい。受光面側保護材としては、透光性及び遮水性を有するガラス、透光性プラスチック等を用いることができる。裏面側保護材は、複数の太陽電池それぞれの裏面側に配置し、太陽電池の裏面を保護することが好ましい。裏面側保護材としては、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等の樹脂フィルム、Ａｌ箔を樹脂フィルムでサンドイッチした構造を有する積層フィルム等を用いることができる。 It is preferable that the light receiving surface side protective material is disposed on the light receiving surface side (light incident surface side) of each of the plurality of solar cells to protect the surface of the solar cell. As the light-receiving surface side protective material, light-transmitting and water-impervious glass, light-transmitting plastic, and the like can be used. The back surface side protective material is preferably disposed on the back surface side of each of the plurality of solar cells to protect the back surface of the solar cell. As the back surface side protective material, a resin film such as polyethylene terephthalate (PET), a laminated film having a structure in which an Al foil is sandwiched between resin films, and the like can be used.
封止材は、受光面側保護材と裏面側保護材との間で太陽電池ストリングを封止する。封止材としては、エチレン酢酸ビニル共重合樹脂（ＥＶＡ），エチレンーエチルアクリレート共重合樹脂（ＥＥＡ），ポリビニルブチラール樹脂（ＰＶＢ），シリコン、ウレタン、アクリル、エポキシ、ポリオレフィン等の透光性の樹脂を用いることができる。 The sealing material seals the solar cell string between the light receiving surface side protective material and the back surface side protective material. Sealing materials include translucent resins such as ethylene vinyl acetate copolymer resin (EVA), ethylene-ethyl acrylate copolymer resin (EEA), polyvinyl butyral resin (PVB), silicon, urethane, acrylic, epoxy, polyolefin, etc. Can be used.
以上のようにして太陽電池モジュール２００を作製することができるが、上記に限定されるものではない。 Although the solar cell module 200 can be produced as described above, it is not limited to the above.
（太陽電池セル）
太陽電池セルとしては、例えば、図６のように一導電型の単結晶シリコン基板の表面に、単結晶シリコンとはバンドギャップの異なるシリコン系薄膜を有することで、拡散電位が形成された結晶系太陽電池(ヘテロ接合結晶シリコン太陽電池)を用いることが好ましい。
(Solar cell)
As a solar cell, for example, a crystal system in which a diffusion potential is formed by having a silicon thin film having a band gap different from that of single crystal silicon on the surface of a single crystal silicon substrate of one conductivity type as shown in FIG. It is preferable to use a solar cell (heterojunction crystalline silicon solar cell).
ここで、ヘテロ接合太陽電池セルの各製造プロセスでは、２００℃以下で行われることが好ましい。よって、集電極として、導電性ペースト等を使用する場合、導電性ペーストは２００℃以下で焼成・硬化されることが好ましい。 Here, in each manufacturing process of a heterojunction photovoltaic cell, it is preferable to carry out at 200 degrees C or less. Therefore, when using a conductive paste or the like as the collector electrode, the conductive paste is preferably baked and cured at 200 ° C. or lower.
従来の方法によりヘテロ接合太陽電池の集電極上に、半田を用いて配線材を接続すると、集電極が光電変換部から剥がれ、性能低下が生じるといった問題があったが、本発明のような集電極構造と、配線材の接続方法を適用すると性能低下を抑制できる。即ち、従来のような１８０〜３８０℃といった高温で、ヘテロ接合太陽電池に配線材を接続させた場合であっても、本発明の集電極の構造とすることで、セルの特性低下を防止することができ、本発明の接続方法により配線材を接続させることで、応力緩和により破損を防止できる。 When a wiring material is connected to a collector electrode of a heterojunction solar cell using solder by a conventional method, there is a problem that the collector electrode is peeled off from the photoelectric conversion part, resulting in a decrease in performance. When the electrode structure and the wiring material connection method are applied, performance degradation can be suppressed. That is, even when the wiring material is connected to the heterojunction solar cell at a high temperature of 180 to 380 ° C. as in the conventional case, the structure of the collector electrode of the present invention prevents the deterioration of the cell characteristics. In addition, by connecting the wiring material by the connection method of the present invention, damage can be prevented by stress relaxation.
太陽電池セルは、光電変換部として、一導電型単結晶シリコン基板の一方の面（光入射側の面）に、導電型シリコン系薄膜および光入射側透明電極層をこの順に有する。一導電型単結晶シリコン基板の他方の面（光入射側とは異なる面）には、導電型シリコン系薄膜および裏面側透明電極層をこの順に有することが好ましい。光電変換部表面の光入射側透明電極層上には、集電極が形成されている。裏面側透明電極層上には集電極より光電変換部を覆う面積が大きい裏面電極が形成されている。 The solar battery cell has a conductive silicon-based thin film and a light incident side transparent electrode layer in this order on one surface (light incident side surface) of the one conductivity type single crystal silicon substrate as a photoelectric conversion unit. It is preferable to have a conductive silicon-based thin film and a back-side transparent electrode layer in this order on the other surface (a surface different from the light incident side) of the one-conductive single crystal silicon substrate. A collector electrode is formed on the light incident side transparent electrode layer on the surface of the photoelectric conversion portion. A back electrode having a larger area covering the photoelectric conversion portion than the collecting electrode is formed on the back side transparent electrode layer.
一導電型単結晶シリコン基板と導電型シリコン系薄膜との間には、真性シリコン系薄膜を有することが好ましい。まず、一導電型単結晶シリコン基板１について説明する。一般的に単結晶シリコン基板は、導電性を持たせるために、シリコンに対して電荷を供給する不純物を含有している。単結晶シリコン基板は、シリコン原子に電子を導入するための原子（例えばリン）を含有させたｎ型と、シリコン原子に正孔を導入する原子（例えばボロン）を含有させたｐ型がある。すなわち、本発明における「一導電型」とは、ｎ型またはｐ型のどちらか一方であることを意味する。 An intrinsic silicon-based thin film is preferably provided between the one-conductivity-type single crystal silicon substrate and the conductive silicon-based thin film. First, the one conductivity type single crystal silicon substrate 1 will be described. In general, a single crystal silicon substrate contains an impurity that supplies electric charge to silicon in order to provide conductivity. Single crystal silicon substrates include an n-type in which atoms (for example, phosphorus) for introducing electrons into silicon atoms and a p-type in which atoms (for example, boron) for introducing holes into silicon atoms are contained. That is, “one conductivity type” in the present invention means either n-type or p-type.
ヘテロ接合太陽電池では、単結晶シリコン基板へ入射した光が最も多く吸収される入射側のへテロ接合を逆接合として強い電場を設けることで、電子・正孔対を効率的に分離回収することができる。そのため、光入射側のヘテロ接合は逆接合であることが好ましい。一方で、正孔と電子とを比較した場合、有効質量および散乱断面積の小さい電子の方が、一般的に移動度が大きい。以上の観点から、ヘテロ接合太陽電池に用いられる単結晶シリコン基板１は、ｎ型単結晶シリコン基板であることが好ましい。単結晶シリコン基板１は、光閉じ込めの観点から、表面にテクスチャ構造を有することが好ましい。 In heterojunction solar cells, electron / hole pairs are efficiently separated and recovered by providing a strong electric field with the heterojunction on the incident side where the most incident light is absorbed as the reverse junction. Can do. Therefore, the heterojunction on the light incident side is preferably a reverse junction. On the other hand, when holes and electrons are compared, electrons having smaller effective mass and scattering cross section generally have higher mobility. From the above viewpoint, the single crystal silicon substrate 1 used for the heterojunction solar cell is preferably an n-type single crystal silicon substrate. The single crystal silicon substrate 1 preferably has a texture structure on the surface from the viewpoint of light confinement.
テクスチャが形成された一導電型単結晶シリコン基板１の表面に、シリコン系薄膜が製膜される。シリコン系薄膜の製膜方法としては、プラズマＣＶＤ法が好ましい。プラズマＣＶＤ法によるシリコン系薄膜の形成条件としては、基板温度１００〜３００℃、圧力２０〜２６００Ｐａ、高周波パワー密度０．００４〜０．８Ｗ／ｃｍ２が好ましく用いられる。シリコン系薄膜の形成に使用される原料ガスとしては、ＳｉＨ４、Ｓｉ２Ｈ６等のシリコン含有ガス、またはシリコン系ガスとＨ２との混合ガスが好ましく用いられる。 A silicon-based thin film is formed on the surface of the one conductivity type single crystal silicon substrate 1 on which the texture is formed. As a method for forming a silicon-based thin film, a plasma CVD method is preferable. As conditions for forming a silicon-based thin film by plasma CVD, a substrate temperature of 100 to 300 ° C., a pressure of 20 to 2600 Pa, and a high frequency power density of 0.004 to 0.8 W / cm 2 are preferably used. As a raw material gas used for forming a silicon-based thin film, a silicon-containing gas such as SiH 4 or Si 2 H 6 or a mixed gas of silicon-based gas and H 2 is preferably used.
導電型シリコン系薄膜３は、一導電型または逆導電型のシリコン系薄膜である。例えば、一導電型単結晶シリコン基板１としてｎ型が用いられる場合、一導電型シリコン系薄膜、および逆導電型シリコン系薄膜は、各々ｎ型、およびｐ型となる。ｐ型またはｎ型シリコン系薄膜を形成するためのドーパントガスとしては、Ｂ２Ｈ６またはＰＨ３等が好ましく用いられる。また、ＰやＢといった不純物の添加量は微量でよいため、予めＳｉＨ４やＨ２で希釈された混合ガスを用いることが好ましい。導電型シリコン系薄膜の製膜時に、ＣＨ４、ＣＯ２、ＮＨ３、ＧｅＨ４等の異種元素を含むガスを添加して、シリコン系薄膜を合金化することにより、シリコン系薄膜のエネルギーギャップを変更することもできる。 The conductive silicon thin film 3 is a one-conductivity type or reverse conductivity type silicon thin film. For example, when n-type is used as the one-conductivity-type single crystal silicon substrate 1, the one-conductivity-type silicon-based thin film and the reverse-conductivity-type silicon-based thin film are n-type and p-type, respectively. As a dopant gas for forming a p-type or n-type silicon-based thin film, B2H6 or PH3 is preferably used. Moreover, since the addition amount of impurities such as P and B may be very small, it is preferable to use a mixed gas diluted in advance with SiH4 or H2. When forming a conductive silicon thin film, the energy gap of the silicon thin film may be changed by adding a gas containing a different element such as CH4, CO2, NH3, GeH4 and alloying the silicon thin film. it can.
シリコン系薄膜としては、非晶質シリコン薄膜、微結晶シリコン（非晶質シリコンと結晶質シリコンとを含む薄膜）等が挙げられる。中でも非晶質シリコン系薄膜を用いることが好ましい。例えば、一導電型単結晶シリコン基板１としてｎ型単結晶シリコン基板を用いた場合の光電変換部５０の好適な構成としては、透明電極層６ａ／ｐ型非晶質シリコン系薄膜３ａ／ｉ型非晶質シリコン系薄膜２ａ／ｎ型単結晶シリコン基板１／ｉ型非晶質シリコン系薄膜２ｂ／ｎ型非晶質シリコン系薄膜３ｂ／透明電極層６ｂの順の積層構成が挙げられる。この場合、前述の理由から、ｐ層側を光入射面とすることが好ましい。 Examples of silicon-based thin films include amorphous silicon thin films, microcrystalline silicon (thin films containing amorphous silicon and crystalline silicon), and the like. Among these, it is preferable to use an amorphous silicon thin film. For example, as a preferable configuration of the photoelectric conversion unit 50 when an n-type single crystal silicon substrate is used as the one-conductivity-type single crystal silicon substrate 1, the transparent electrode layer 6a / p-type amorphous silicon thin film 3a / i type is used. Examples include a laminated structure in the order of amorphous silicon thin film 2a / n type single crystal silicon substrate 1 / i type amorphous silicon thin film 2b / n type amorphous silicon thin film 3b / transparent electrode layer 6b. In this case, for the reason described above, it is preferable that the p-layer side be the light incident surface.
真性シリコン系薄膜２ａ，２ｂとしては、シリコンと水素で構成されるｉ型水素化非晶質シリコンが好ましい。単結晶シリコン基板上に、ＣＶＤ法によってｉ型水素化非晶質シリコンが製膜されると、単結晶シリコン基板への不純物拡散を抑えつつ表面パッシベーションを有効に行うことができる。また、膜中の水素量を変化させることで、エネルギーギャップにキャリア回収を行う上で有効なプロファイルを持たせることができる。 The intrinsic silicon thin films 2a and 2b are preferably i-type hydrogenated amorphous silicon composed of silicon and hydrogen. When i-type hydrogenated amorphous silicon is deposited on a single crystal silicon substrate by CVD, surface passivation can be effectively performed while suppressing impurity diffusion into the single crystal silicon substrate. Further, by changing the amount of hydrogen in the film, it is possible to give an effective profile to the carrier recovery in the energy gap.
ｐ型シリコン系薄膜は、ｐ型水素化非晶質シリコン層、ｐ型非晶質シリコンカーバイド層、またはｐ型非晶質シリコンオキサイド層であることが好ましい。不純物拡散の抑制や直列抵抗低下の観点ではｐ型水素化非晶質シリコン層が好ましい。一方、ｐ型非晶質シリコンカーバイド層およびｐ型非晶質シリコンオキサイド層は、ワイドギャップの低屈折率層であるため、光学的なロスを低減できる点において好ましい。 The p-type silicon thin film is preferably a p-type hydrogenated amorphous silicon layer, a p-type amorphous silicon carbide layer, or a p-type amorphous silicon oxide layer. A p-type hydrogenated amorphous silicon layer is preferable from the viewpoint of suppressing impurity diffusion and reducing the series resistance. On the other hand, the p-type amorphous silicon carbide layer and the p-type amorphous silicon oxide layer are wide gap low-refractive index layers, which are preferable in terms of reducing optical loss.
ヘテロ接合太陽電池１０１の光電変換部５０は、導電型シリコン系薄膜３ａ，３ｂ上に、透明電極層６ａ，６ｂを備えることが好ましい。透明電極層は、透明電極層形成工程により形成される。透明電極層６ａ，６ｂは、導電性酸化物を主成分とする。導電性酸化物としては、例えば、酸化亜鉛や酸化インジウム、酸化錫を単独または混合して用いることができる。導電性、光学特性、および長期信頼性の観点から、酸化インジウムを含んだインジウム系酸化物が好ましく、中でも酸化インジウム錫（ＩＴＯ）を主成分とするものがより好ましく用いられる。ここで「主成分とする」とは、含有量が５０重量％より多いことを意味し、７０重量％以上が好ましく、９０％重量以上がより好ましい。透明電極層は、単層でもよく、複数の層からなる積層構造でもよい。 The photoelectric conversion unit 50 of the heterojunction solar cell 101 preferably includes the transparent electrode layers 6a and 6b on the conductive silicon thin films 3a and 3b. The transparent electrode layer is formed by a transparent electrode layer forming step. The transparent electrode layers 6a and 6b are mainly composed of a conductive oxide. As the conductive oxide, for example, zinc oxide, indium oxide, or tin oxide can be used alone or in combination. From the viewpoints of conductivity, optical characteristics, and long-term reliability, an indium oxide containing indium oxide is preferable, and an indium tin oxide (ITO) as a main component is more preferably used. Here, “main component” means that the content is more than 50% by weight, preferably 70% by weight or more, and more preferably 90% by weight or more. The transparent electrode layer may be a single layer or a laminated structure composed of a plurality of layers.
透明電極層には、ドーピング剤を添加することができる。例えば、透明電極層として酸化亜鉛が用いられる場合、ドーピング剤としては、アルミニウムやガリウム、ホウ素、ケイ素、炭素等が挙げられる。透明電極層として酸化インジウムが用いられる場合、ドーピング剤としては、亜鉛や錫、チタン、タングステン、モリブデン、ケイ素等が挙げられる。透明電極層として酸化錫が用いられる場合、ドーピング剤としては、フッ素等が挙げられる。 A doping agent can be added to the transparent electrode layer. For example, when zinc oxide is used as the transparent electrode layer, examples of the doping agent include aluminum, gallium, boron, silicon, and carbon. When indium oxide is used as the transparent electrode layer, examples of the doping agent include zinc, tin, titanium, tungsten, molybdenum, and silicon. When tin oxide is used as the transparent electrode layer, examples of the doping agent include fluorine.
ドーピング剤は、光入射側透明電極層６ａおよび裏面側透明電極層６ｂの一方もしくは両方に添加することができる。特に、光入射側透明電極層６ａにドーピング剤を添加することが好ましい。光入射側透明電極層６ａにドーピング剤を添加することで、透明電極層自体が低抵抗化されるとともに、透明電極層６ａと集電極７との間での抵抗損を抑制することができる。 The doping agent can be added to one or both of the light incident side transparent electrode layer 6a and the back surface side transparent electrode layer 6b. In particular, it is preferable to add a doping agent to the light incident side transparent electrode layer 6a. By adding a doping agent to the light incident side transparent electrode layer 6a, the resistance of the transparent electrode layer itself can be reduced and resistance loss between the transparent electrode layer 6a and the collector electrode 7 can be suppressed.
光入射側透明電極層６ａの膜厚は、透明性、導電性、および光反射低減の観点から、１０ｎｍ以上１４０ｎｍ以下であることが好ましい。透明電極層６ａの役割は、集電極７へのキャリアの輸送であり、そのために必要な導電性があればよく、膜厚は１０ｎｍ以上であることが好ましい。膜厚を１４０ｎｍ以下にすることにより、透明電極層６ａでの吸収ロスが小さく、透過率の低下に伴う光電変換効率の低下を抑制することができる。また、透明電極層６ａの膜厚が上記範囲内であれば、透明電極層内のキャリア濃度上昇も防ぐことができるため、赤外域の透過率低下に伴う光電変換効率の低下も抑制される。 The film thickness of the light incident side transparent electrode layer 6a is preferably 10 nm or more and 140 nm or less from the viewpoints of transparency, conductivity, and light reflection reduction. The role of the transparent electrode layer 6a is to transport carriers to the collector electrode 7, and it is only necessary to have conductivity necessary for that purpose, and the film thickness is preferably 10 nm or more. By setting the film thickness to 140 nm or less, absorption loss in the transparent electrode layer 6a is small, and a decrease in photoelectric conversion efficiency accompanying a decrease in transmittance can be suppressed. Moreover, if the film thickness of the transparent electrode layer 6a is within the above range, an increase in carrier concentration in the transparent electrode layer can also be prevented, so that a decrease in photoelectric conversion efficiency due to a decrease in transmittance in the infrared region is also suppressed.
透明電極層の製膜方法は、特に限定されないが、スパッタ法等の物理気相堆積法や、有機金属化合物と酸素または水との反応を利用した化学気相堆積（ＭＯＣＶＤ）法等が好ましい。いずれの製膜方法においても、熱やプラズマ放電によるエネルギーを利用することもできる。 The method for forming the transparent electrode layer is not particularly limited, but a physical vapor deposition method such as a sputtering method, a chemical vapor deposition (MOCVD) method using a reaction between an organometallic compound and oxygen or water is preferable. In any film forming method, energy by heat or plasma discharge can be used.
透明電極層作製時の基板温度は、適宜設定される。例えば、シリコン系薄膜として非晶質シリコン系薄膜が用いられる場合、２００℃以下が好ましい。基板温度を２００℃以下とすることにより、非晶質シリコン層からの水素の脱離や、それに伴うシリコン原子へのダングリングボンドの発生を抑制でき、結果として変換効率を向上させることができる。 The substrate temperature at the time of producing the transparent electrode layer is appropriately set. For example, when an amorphous silicon thin film is used as the silicon thin film, the temperature is preferably 200 ° C. or lower. By setting the substrate temperature to 200 ° C. or lower, desorption of hydrogen from the amorphous silicon layer and accompanying dangling bonds to silicon atoms can be suppressed, and as a result, conversion efficiency can be improved.
透明電極層６ａ上に、集電極７が形成される。集電極７の第一電極７１は、インクジェット法、スクリーン印刷法、導線接着法、スプレー法、真空蒸着法、スパッタ法等の公知技術によって作製できる。第一電極７１は、櫛形等の所定形状にパターン化されていることが好ましい。中でも、パターン化された第一電極の形成には、生産性の観点からスクリーン印刷法が適している。スクリーン印刷法では、導電性材料を含む印刷ペースト、および第一電極のパターン形状に対応した開口パターンを有するスクリーン版を用いて、集電極パターンを印刷する方法が好ましく用いられる。 A collecting electrode 7 is formed on the transparent electrode layer 6a. The first electrode 71 of the collector electrode 7 can be produced by a known technique such as an ink jet method, a screen printing method, a conductive wire bonding method, a spray method, a vacuum deposition method, or a sputtering method. The first electrode 71 is preferably patterned in a predetermined shape such as a comb shape. Among these, the screen printing method is suitable for forming the patterned first electrode from the viewpoint of productivity. In the screen printing method, a method of printing a collector electrode pattern using a printing paste containing a conductive material and a screen plate having an opening pattern corresponding to the pattern shape of the first electrode is preferably used.
第二電極としては、めっき法により形成することが好ましい。以下で、第一電極上にめっき法により第二電極を形成する方法について説明する。通常、光入射面側の集電極は、光を取り込む必要があるため、パターン状に形成される。この際、光電変換部の表面には、シリコン層や、透明電極層などが形成されているため、光電変換部の集電極形成領域以外の領域をめっき液から保護するために、絶縁層で覆う必要がある。 The second electrode is preferably formed by a plating method. Hereinafter, a method for forming the second electrode on the first electrode by plating will be described. Usually, the collector electrode on the light incident surface side is formed in a pattern because it is necessary to take in light. At this time, since a silicon layer, a transparent electrode layer, and the like are formed on the surface of the photoelectric conversion unit, the photoelectric conversion unit is covered with an insulating layer in order to protect the region other than the collector electrode formation region from the plating solution. There is a need.
特に、例えばヘテロ接合太陽電池など、光電変換部の第一主面上の最表面層として透明電極層を有するものを用いる場合、透明電極層上における第一電極非形成領域にレジストや絶縁層が製膜されている必要がある。 In particular, when using, for example, a heterojunction solar cell having a transparent electrode layer as the outermost surface layer on the first main surface of the photoelectric conversion portion, a resist or insulating layer is present in the first electrode non-formation region on the transparent electrode layer. It is necessary to form a film.
この際、絶縁層で覆う方法としては、第一電極形成前に、開口部を有する絶縁層を形成し、該開口部に第一電極を形成し、その上に第二電極を形成する方法、第一電極を光電変換部の第一主面上のほぼ全面に形成した後、開口部を有するレジストを形成し、該開口部に第二電極を形成する方法、第一電極を形成後に、マスクを用いて絶縁層を形成して第一電極上に絶縁層の開口部を形成し、該開口部に第二電極を形成する方法、第一電極を形成後に第一電極形成領域と非形成領域を覆うように開口部を有する絶縁層を形成し、該開口部に第二電極を形成する方法、などが挙げられる。第二電極として２層構成とし、いずれの層もめっき法で形成する場合も同様である。 At this time, as a method of covering with an insulating layer, a method of forming an insulating layer having an opening before forming the first electrode, forming a first electrode in the opening, and forming a second electrode thereon, A method of forming a resist having an opening after forming the first electrode on almost the entire surface of the first main surface of the photoelectric conversion portion, and forming a second electrode in the opening, a mask after forming the first electrode Forming an insulating layer using the first electrode, forming an opening of the insulating layer on the first electrode, and forming the second electrode in the opening; first electrode forming region and non-forming region after forming the first electrode And a method of forming an insulating layer having an opening so as to cover the second electrode and forming a second electrode in the opening. The same applies to the case where the second electrode has a two-layer structure and each layer is formed by plating.
めっき法により集電極を形成する方法としては、特に制限されないが、第一電極と第二電極の間に開口部を有する絶縁層を有し、該開口部を通じで第一電極と第二電極が導通されることが好ましい。これにより、第一電極と第二電極の密着性がより向上すると考えられる。 The method of forming the collecting electrode by plating is not particularly limited, but it has an insulating layer having an opening between the first electrode and the second electrode, and the first electrode and the second electrode pass through the opening. It is preferable to conduct. Thereby, it is thought that the adhesiveness of a 1st electrode and a 2nd electrode improves more.
絶縁層９に、第一電極と第二電極とを導通させるための開口部を形成する方法は特に制限されず、レーザー照射、機械的な孔開け、化学エッチング等の方法が採用できる。一実施形態では、第一電極中の導電性材料として低融点材料を用い、該低融点材料を熱流動させることによって、その上に形成された絶縁層に開口部を形成する方法が挙げられる。 The method for forming an opening for electrically connecting the first electrode and the second electrode in the insulating layer 9 is not particularly limited, and methods such as laser irradiation, mechanical drilling, and chemical etching can be employed. In one embodiment, a method of forming an opening in an insulating layer formed thereon by using a low melting point material as the conductive material in the first electrode and causing the low melting point material to heat flow.
第一電極中の低融点材料の熱流動により開口を形成する方法としては、低融点材料を含有する第一電極７１上に絶縁層９を形成後、低融点材料の熱流動開始温度Ｔ１以上に加熱（アニール）して第一集電極の表面形状に変化が生じさせ、その上に形成されている絶縁層９に開口（き裂）を形成する方法；あるいは、低融点材料を含有する第一電極７１上に絶縁層９を形成する際にＴ１以上に加熱することにより、低融点材料を熱流動させ、絶縁層の形成と同時に開口を形成する方法が挙げられる。 As a method for forming the opening by thermal flow of the low melting point material in the first electrode, after the insulating layer 9 is formed on the first electrode 71 containing the low melting point material, the opening is set to the heat flow start temperature T1 or higher of the low melting point material. A method in which the surface shape of the first collector electrode is changed by heating (annealing) and an opening (crack) is formed in the insulating layer 9 formed thereon; or a first material containing a low-melting-point material There is a method in which when the insulating layer 9 is formed on the electrode 71, the low melting point material is heated to flow by heating to T1 or more, and the opening is formed simultaneously with the formation of the insulating layer.
以下、第一電極中の低融点材料の熱流動を利用して、絶縁層に開口を形成する方法を図面に基づいて説明する。なお、本発明においては、以下の実施形態に限定されない。 Hereinafter, a method for forming an opening in the insulating layer by utilizing the thermal flow of the low melting point material in the first electrode will be described with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the following embodiments.
図５は、太陽電池の光電変換部５０上への集電極７の形成方法の一実施形態を示す工程概念図である。この実施形態では、まず、光電変換部５０が準備される（光電変換部準備工程、図５（Ａ））。光電変換部の一主面上に、低融点材料７１１を含む第一電極７１が形成される（第一電極形成工程、図５（Ｂ））。第一電極７１上には、絶縁層９が形成される（絶縁層形成工程、図５（Ｃ））。本実施形態においては、絶縁層９は、第一電極７１上および光電変換部５０の第一電極７１が形成されていない領域（第一電極非形成領域）上に形成されている。絶縁層９が形成された後、加熱によるアニール処理が行われる（アニール工程、図５（Ｄ））。アニール処理により、第一集電極７１がアニール温度Ｔａに加熱され、低融点材料が熱流動することによって表面形状が変化し、それに伴って第一電極７１上に形成された絶縁層９に変形が生じる。絶縁層９の変形は、典型的には、絶縁層への開口部９ｈの形成である。開口部９ｈは、例えばき裂状に形成される。 FIG. 5 is a process conceptual diagram showing an embodiment of a method for forming the collector electrode 7 on the photoelectric conversion unit 50 of the solar cell. In this embodiment, first, the photoelectric conversion unit 50 is prepared (photoelectric conversion unit preparation step, FIG. 5A). A first electrode 71 including a low melting point material 711 is formed on one main surface of the photoelectric conversion portion (first electrode forming step, FIG. 5B). An insulating layer 9 is formed on the first electrode 71 (insulating layer forming step, FIG. 5C). In the present embodiment, the insulating layer 9 is formed on the first electrode 71 and a region where the first electrode 71 of the photoelectric conversion unit 50 is not formed (first electrode non-formation region). After the insulating layer 9 is formed, an annealing process by heating is performed (annealing process, FIG. 5D). Due to the annealing process, the first collector electrode 71 is heated to the annealing temperature Ta, and the surface shape is changed by the heat flow of the low melting point material, and accordingly, the insulating layer 9 formed on the first electrode 71 is deformed. Arise. The deformation of the insulating layer 9 is typically the formation of an opening 9h in the insulating layer. The opening 9h is formed in a crack shape, for example.
アニール処理により絶縁層９に開口部を形成した後に、めっき法により第二電極７２が形成される（めっき工程１、図５（Ｅ））。第一電極７１は絶縁層９により被覆されているが、絶縁層９に開口部９ｈが形成された部分では、第一電極７１が露出した状態である。そのため、第一電極７１がめっき液に曝されることとなり、この開口部９ｈを起点として金属の析出が可能となる。このようにして、本実施形態においては、第一電極７１と第二電極７２との間に開口部を有する絶縁層９が形成される。集電極７において、第二電極７２の一部は、第一電極７１に導通されている。ここで「一部が導通されている」とは、典型的には絶縁層に開口部が形成され、その開口部に第二電極の材料が充填されていることによって、導通されている状態であり、また絶縁層の一部の膜厚が、数ｎｍ程度と非常に薄くなる（すなわち局所的に薄い膜厚の領域が形成される）ことによって、第二電極７２が第一電極７１に導通しているものも含む。例えば、第一電極７１の導電性材料がアルミニウム等の金属材料である場合、その表面に形成された酸化被膜（絶縁層に相当）を介して第一電極７１と第二電極７２との間が導通されている状態が挙げられる。 After forming an opening in the insulating layer 9 by annealing, the second electrode 72 is formed by plating (plating step 1, FIG. 5E). Although the first electrode 71 is covered with the insulating layer 9, the first electrode 71 is exposed at a portion where the opening 9 h is formed in the insulating layer 9. Therefore, the first electrode 71 is exposed to the plating solution, and metal can be deposited starting from the opening 9h. Thus, in the present embodiment, the insulating layer 9 having an opening between the first electrode 71 and the second electrode 72 is formed. In the collector electrode 7, a part of the second electrode 72 is electrically connected to the first electrode 71. Here, “partially conducting” means that the insulating layer is typically formed with an opening, and the opening is filled with the material of the second electrode, thereby conducting. In addition, the second electrode 72 is electrically connected to the first electrode 71 because the film thickness of a part of the insulating layer is very thin (ie, a region having a thin film thickness is locally formed). Including those that are. For example, when the conductive material of the first electrode 71 is a metal material such as aluminum, there is a gap between the first electrode 71 and the second electrode 72 via an oxide film (corresponding to an insulating layer) formed on the surface thereof. The state where it is conducting is mentioned.
裏面側透明電極層６ｂの上には、裏面電極１０が形成される。前記裏面電極１０としては、金属膜や導電性ペースト等を用いることができるが、低抵抗化の観点から、金属膜を用いることが好ましい。裏面電極は、単層でもよく、複数層でもよいが、コストや長期信頼性の観点から、複数層が好ましい。 A back electrode 10 is formed on the back side transparent electrode layer 6b. As the back electrode 10, a metal film, a conductive paste, or the like can be used, but a metal film is preferably used from the viewpoint of reducing resistance. The back electrode may be a single layer or a plurality of layers, but a plurality of layers is preferable from the viewpoint of cost and long-term reliability.
裏面電極として複数層を有するものを用いる場合、例えば、前記裏面側透明電極層６ｂ側から順に第一導電層と第二導電層を有するものを用いることができる。
裏面電極としては、光入射面側の集電極と同じものを用いてもよい。即ち、第一導電層と第二導電層として、第一電極と第二電極を用いることができる。裏面側からも光入射を行う場合、光閉じ込め効果を向上できるため好ましい。
When using what has multiple layers as a back electrode, what has a 1st conductive layer and a 2nd conductive layer in order from the said back side transparent electrode layer 6b side can be used, for example.
As the back electrode, the same electrode as the collector electrode on the light incident surface side may be used. That is, the first electrode and the second electrode can be used as the first conductive layer and the second conductive layer. When light is incident also from the back side, it is preferable because the light confinement effect can be improved.
また裏面電極層における、第一導電層としては、近赤外から赤外域の反射率が高く、また導電性や化学的安定性が高い材料を用いることが望ましい。このような材料としては、銀、金、アルミニウムなどが挙げられる。中でも、銀を用いることが特に好ましい。また第二導電層としては、コスト抑制の観点からアルミニウム、銅を用いることが好ましく、電気導電率の観点から銅を主成分とすることがより好ましい。 Further, as the first conductive layer in the back electrode layer, it is desirable to use a material having a high reflectivity from the near infrared to the infrared region, and having a high conductivity and chemical stability. Examples of such a material include silver, gold, and aluminum. Among these, it is particularly preferable to use silver. Moreover, as a 2nd conductive layer, it is preferable to use aluminum and copper from a viewpoint of cost suppression, and it is more preferable to have copper as a main component from a viewpoint of electrical conductivity.
裏面電極として、例えば、銅を主成分とした第二導電層を用いる場合など、第二導電層の酸化や、封止材への拡散の抑制のため、第二導電層上にさらに導電性保護層を形成することが好ましい。中でも導電性保護層として、変性を抑制できる観点から銀が好ましく、より酸化されにくく、より低コストで作製できる観点から、チタンや錫、クロムなどを用いることがより好ましい。 For example, when a second conductive layer containing copper as a main component is used as the back electrode, the conductive protection is further provided on the second conductive layer in order to suppress oxidation of the second conductive layer and diffusion to the sealing material. It is preferable to form a layer. Of these, silver is preferable as the conductive protective layer from the viewpoint of suppressing modification, and it is more preferable to use titanium, tin, chromium, or the like from the viewpoint of being less oxidized and being manufactured at a lower cost.
本発明における裏面電極の膜厚は、低抵抗化の観点から、２００〜１２００ｎｍが好ましい。例えば、裏面電極として、第一導電層上に第二導電層を有するものを用いる場合、各層の材料等により膜厚を適宜設定すればよいが、例えば第一導電層／第二導電層として、Ａｇ／Ｃｕを用いる場合、第一導電層＝８〜１００ｎｍ、第二導電層＝２００〜１０００ｎｍなどを用いることができる。また導電性保護層をさらに有する場合、例えば１０〜１００ｎｍのものなどを用いることができる。 The thickness of the back electrode in the present invention is preferably 200 to 1200 nm from the viewpoint of reducing resistance. For example, when a back electrode having a second conductive layer on the first conductive layer is used, the film thickness may be appropriately set depending on the material of each layer. For example, as the first conductive layer / second conductive layer, When Ag / Cu is used, the first conductive layer = 8 to 100 nm, the second conductive layer = 200 to 1000 nm, and the like can be used. Moreover, when it further has an electroconductive protective layer, a 10-100 nm thing etc. can be used, for example.
例えば、裏面電極として複数層を有するものを用いる場合（例えば、裏面電極として第一導電層と第二導電層を有する場合）、第二導電層が形成された領域に、第一導電層が形成されていれば、第一導電層を有さない部分があってもよく、例えば、グリッド状であっても良い。 For example, when a back electrode having a plurality of layers is used (for example, when the back electrode includes a first conductive layer and a second conductive layer), the first conductive layer is formed in the region where the second conductive layer is formed. If it is, there may be a part which does not have a 1st conductive layer, for example, a grid form may be sufficient.
以下、図６に示すヘテロ接合太陽電池に関する実施例を挙げて、本発明を具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to the examples of the heterojunction solar cell shown in FIG. 6, but the present invention is not limited to the following examples.
(実験例１)
実験例１のヘテロ接合太陽電池を、以下のようにして製造した。
(Experiment 1)
The heterojunction solar cell of Experimental Example 1 was manufactured as follows.
一導電型単結晶シリコン基板として、入射面の面方位が（１００）で、厚みが２００μｍのｎ型単結晶シリコンウェハを用い、このシリコンウェハを２重量％のＨＦ水溶液に３分間浸漬し、表面の酸化シリコン膜が除去された後、超純水によるリンスが２回行われた。このシリコン基板を、７０℃に保持された５／１５重量％のＫＯＨ／イソプロピルアルコール水溶液に１５分間浸漬し、ウェハの表面をエッチングすることでテクスチャが形成された。その後に超純水によるリンスが２回行われた。原子間力顕微鏡（ＡＦＭ パシフィックナノテクノロジー社製）により、ウェハの表面観察を行ったところ、ウェハの表面はエッチングが最も進行しており、（１１１）面が露出したピラミッド型のテクスチャが形成されていた。 As a single conductivity type single crystal silicon substrate, an n-type single crystal silicon wafer having an incident plane of (100) and a thickness of 200 μm was used, and this silicon wafer was immersed in a 2 wt% HF aqueous solution for 3 minutes. After the silicon oxide film was removed, rinsing with ultrapure water was performed twice. This silicon substrate was immersed in a 5/15 wt% KOH / isopropyl alcohol aqueous solution maintained at 70 ° C. for 15 minutes, and the texture was formed by etching the surface of the wafer. Thereafter, rinsing with ultrapure water was performed twice. When the surface of the wafer was observed with an atomic force microscope (manufactured by AFM Pacific Nanotechnology), the surface of the wafer was most etched and a pyramidal texture with an exposed (111) surface was formed. It was.
エッチング後のウェハがＣＶＤ装置へ導入され、その光入射側に、真性シリコン系薄膜２ａとしてｉ型非晶質シリコンが５ｎｍの膜厚で製膜された。ｉ型非晶質シリコンの製膜条件は、基板温度：１７０℃、圧力：１００Ｐａ、ＳｉＨ４／Ｈ２流量比：３／１０、投入パワー密度：０．０１１Ｗ／ｃｍ２であった。なお、本実施例における薄膜の膜厚は、ガラス基板上に同条件にて製膜された薄膜の膜厚を、分光エリプソメトリー（商品名Ｍ２０００、ジェー・エー・ウーラム社製）にて測定することにより求められた製膜速度から算出された値である。 ｉ型非晶質シリコン層２ａ上に、逆導電型シリコン系薄膜３ａとしてｐ型非晶質シリコンが７ｎｍの膜厚で製膜された。ｐ型非晶質シリコン層３ａの製膜条件は、基板温度が１７０℃、圧力６０Ｐａ、ＳｉＨ４／Ｂ２Ｈ６流量比が１／３、投入パワー密度が０．０１Ｗ／ｃｍ２であった。なお、上記でいうＢ２Ｈ６ガス流量は、Ｈ２によりＢ２Ｈ６濃度が５０００ｐｐｍまで希釈された希釈ガスの流量である。 The etched wafer was introduced into a CVD apparatus, and an i-type amorphous silicon film having a thickness of 5 nm was formed on the light incident side as an intrinsic silicon-based thin film 2a. The film formation conditions for the i-type amorphous silicon were: substrate temperature: 170 ° C., pressure: 100 Pa, SiH 4 / H 2 flow rate ratio: 3/10, and input power density: 0.011 W / cm 2. In addition, the film thickness of the thin film in a present Example measures the film thickness of the thin film formed on the glass substrate on the same conditions by the spectroscopic ellipsometry (brand name M2000, JA Woollam Co., Ltd. product). It is a value calculated from the film forming speed obtained by this. On the i-type amorphous silicon layer 2a, a p-type amorphous silicon film having a thickness of 7 nm was formed as the reverse conductivity type silicon-based thin film 3a. The film forming conditions for the p-type amorphous silicon layer 3a were as follows: the substrate temperature was 170 ° C., the pressure was 60 Pa, the SiH 4 / B 2 H 6 flow rate ratio was 1/3, and the input power density was 0.01 W / cm 2. The B2H6 gas flow rate mentioned above is a flow rate of a diluted gas diluted with H2 to a B2H6 concentration of 5000 ppm.
次にウェハの裏面側に、真性シリコン系薄膜２ｂとしてｉ型非晶質シリコン層が６ｎｍの膜厚で製膜された。ｉ型非晶質シリコン層２ｂの製膜条件は、上記のｉ型非晶質シリコン層２ａの製膜条件と同様であった。ｉ型非晶質シリコン層２ｂ上に、一導電型シリコン系薄膜３ｂとしてｎ型非晶質シリコン層が４ｎｍの膜厚で製膜された。ｎ型非晶質シリコン層３ｂの製膜条件は、基板温度：１７０℃、圧力：６０Ｐａ、ＳｉＨ４／ＰＨ３流量比：１／２、投入パワー密度：０．０１Ｗ／ｃｍ２であった。なお、上記でいうＰＨ３ガス流量は、Ｈ２によりＰＨ３濃度が５０００ｐｐｍまで希釈された希釈ガスの流量である。 Next, an i-type amorphous silicon layer having a thickness of 6 nm was formed as an intrinsic silicon-based thin film 2b on the back side of the wafer. The film formation conditions for the i-type amorphous silicon layer 2b were the same as those for the i-type amorphous silicon layer 2a. On the i-type amorphous silicon layer 2b, an n-type amorphous silicon layer having a thickness of 4 nm was formed as a one-conductivity-type silicon-based thin film 3b. The film forming conditions for the n-type amorphous silicon layer 3b were: substrate temperature: 170 ° C., pressure: 60 Pa, SiH 4 / PH 3 flow rate ratio: 1/2, input power density: 0.01 W / cm 2. The PH3 gas flow rate mentioned above is the flow rate of the diluted gas diluted with H2 to a PH3 concentration of 5000 ppm.
この上に透明電極層６ａおよび６ｂとして、各々酸化インジウム錫（ＩＴＯ、屈折率：１．９）が１００ｎｍの膜厚で製膜された。ターゲットとして酸化インジウムを用い、基板温度：室温、圧力：０．２Ｐａのアルゴン雰囲気中で、０．５Ｗ／ｃｍ２のパワー密度を印加して透明電極層の製膜が行われた。 On this, as transparent electrode layers 6a and 6b, indium tin oxide (ITO, refractive index: 1.9) was formed to a thickness of 100 nm. Indium oxide was used as a target, and a transparent electrode layer was formed by applying a power density of 0.5 W / cm 2 in an argon atmosphere at a substrate temperature of room temperature and a pressure of 0.2 Pa.
裏面側透明電極層６ｂ上には、裏面電極１０として、スパッタ法により銀が５００ｎｍの膜厚で形成された。光入射側透明電極層６ａ上の第一電極７１、第二電極７２を有する集電極７が以下のように形成された。 On the back surface side transparent electrode layer 6b, as the back surface electrode 10, silver was formed with the film thickness of 500 nm by the sputtering method. The collector electrode 7 having the first electrode 71 and the second electrode 72 on the light incident side transparent electrode layer 6a was formed as follows.
第一電極７１の形成には、導電性材料として低融点材料（粒径ＤＬ＝０．３〜０．７μｍの銀微粒子）を用い、バインダー樹脂としてエポキシ系樹脂を含む印刷ペーストが用いられた（粘度＝８０Ｐａ・ｓ）。さらにこの印刷ペーストを、集電極パターンに対応する開口幅（Ｌ＝６０μｍ）を有する＃２３０メッシュのスクリーン版を用いて、スクリーン印刷し、１３０℃で乾燥が行われた。このときの第一電極の厚みは、１５μｍであった。なお第一電極や、後述の第二電極の厚みは、断面ＳＥＭ（Ｚｅｉｓｓ社製）による観察により求めた。 For the formation of the first electrode 71, a low-melting-point material (silver fine particles having a particle size DL = 0.3 to 0.7 μm) was used as a conductive material, and a printing paste containing an epoxy resin as a binder resin was used ( Viscosity = 80 Pa · s). Further, this printing paste was screen-printed using a # 230 mesh screen plate having an opening width (L = 60 μm) corresponding to the collector electrode pattern, and dried at 130 ° C. The thickness of the first electrode at this time was 15 μm. The thicknesses of the first electrode and the second electrode described later were obtained by observation with a cross-sectional SEM (manufactured by Zeiss).
第一電極７１が形成されたウェハが、ＣＶＤ装置に投入され、絶縁層９として酸化シリコン層（屈折率：１．５）が、プラズマＣＶＤ法により１００ｎｍの厚みで光入射面側に形成された。絶縁層９の製膜条件は、基板温度：１３５℃、圧力１３３Ｐａ、ＳｉＨ４／ＣＯ２流量比：１／２０、投入パワー密度：０．０５Ｗ／ｃｍ２（周波数１３．５６ＭＨｚ）であった。製膜後、１８０℃でアニールが行われた。 The wafer on which the first electrode 71 was formed was put into a CVD apparatus, and a silicon oxide layer (refractive index: 1.5) as an insulating layer 9 was formed on the light incident surface side with a thickness of 100 nm by plasma CVD. . The film formation conditions for the insulating layer 9 were: substrate temperature: 135 ° C., pressure 133 Pa, SiH 4 / CO 2 flow rate ratio: 1/20, input power density: 0.05 W / cm 2 (frequency 13.56 MHz). After film formation, annealing was performed at 180 ° C.
以上のようにアニール工程までが行われた基板が、めっき槽に投入された。めっき液には、硫酸銅五水和物、硫酸、および塩化ナトリウムが、それぞれ１２０ｇ／ｌ、１３０ｇ／ｌ、および７０ｍｇ／ｌの濃度となるように調製された溶液に、添加剤（上村工業製：品番ＥＳＹ−２Ｂ、ＥＳＹ−Ｈ、ＥＳＹ−１Ａ）が添加されたものが用いられた。このめっき液を用いて、温度２５℃、電流７００ｍＡ、時間７分の条件でめっきが行われ、第一電極７１上の絶縁層上に、１０μｍ程度の厚みで第二電極７２として銅が均一に析出した。第一電極が形成されていない領域への銅の析出はほとんど見られなかった。
その後、レーザー加工機によりセル外周部のシリコンウェハが０．５ｍｍの幅で除去され、本発明のヘテロ接合太陽電池が作製された。
The substrate having been subjected to the annealing process as described above was put into a plating tank. In the plating solution, copper sulfate pentahydrate, sulfuric acid, and sodium chloride were added to an additive (made by Uemura Kogyo Co., Ltd.) in a solution prepared to have a concentration of 120 g / l, 130 g / l, and 70 mg / l, respectively. : Product numbers ESY-2B, ESY-H, ESY-1A) were added. Using this plating solution, plating is performed under the conditions of a temperature of 25 ° C., a current of 700 mA, and a time of 7 minutes. On the insulating layer on the first electrode 71, copper is uniformly formed as the second electrode 72 with a thickness of about 10 μm. Precipitated. Copper was hardly deposited in the region where the first electrode was not formed.
Thereafter, the silicon wafer on the outer periphery of the cell was removed with a width of 0.5 mm by a laser processing machine, and the heterojunction solar cell of the present invention was produced.
次に第二電極が形成されたバスバー電極上に厚み４０μｍの錫９６．５％、銀３％、銅０．５％の合金半田層（融点２１７℃）でめっきされた銅箔からなる配線材を配置した後、配線材の上部より、配線材との接触箇所が２５０℃に加熱された、一定間隔で形成された加熱部材で３秒加熱することで、合金半田を溶融させ、第二電極に接続した。ここで、加熱部材として、幅は配線材と同じ１．５ｍｍ、長さ１０ｍｍ、間隔は３ｍｍの押圧部を有するものを用いた。以上のようにすることで、図３(ｃ)に示すように、第一領域と第二領域が形成された。このとき、第一領域の幅は、加熱部材の幅とほぼ同じであった。また、第一導電体における第二電極の含有量は１５％、第二導電体における第二電極の含有量は１％であった。 Next, a wiring material made of a copper foil plated with an alloy solder layer (melting point 217 ° C.) of 96.5% tin, 3% silver, and 0.5% copper having a thickness of 40 μm on the bus bar electrode on which the second electrode is formed. Is placed on the wiring material from above and heated at 250 ° C. for 3 seconds with a heating member formed at regular intervals to melt the alloy solder, and the second electrode Connected to. Here, as the heating member, a member having a pressing portion having a width of 1.5 mm, which is the same as that of the wiring member, a length of 10 mm, and a distance of 3 mm was used. By doing as mentioned above, as shown in Drawing 3 (c), the 1st field and the 2nd field were formed. At this time, the width of the first region was substantially the same as the width of the heating member. The content of the second electrode in the first conductor was 15%, and the content of the second electrode in the second conductor was 1%.
なお、第一導電体における第二電極の含有量は、第一電極の界面から１０μｍ以内の第一導電体を削り取り、また第二導電体における第二電極の含有量は、第二電極の界面から５μｍ以内の第二導電体を削り取り、各々、ＸＰＳ装置(Ｑｕａｎｔｕｍ２０００：アルバック・ファイ製)に供し、ワイドスキャンによる定性およびナロースキャンによる半定量分析により測定することにより求めた。ここで、加熱部材の温度は、Ｋ型熱電対(クロメル−アルメル型)を用いて、横河電機製ＭＶ１０００で測定した。 The content of the second electrode in the first conductor is scraped off the first conductor within 10 μm from the interface of the first electrode, and the content of the second electrode in the second conductor is the interface of the second electrode The second conductors within 5 μm were cut off and each was subjected to an XPS apparatus (Quantum 2000: manufactured by ULVAC-PHI) and measured by qualitative analysis using a wide scan and semi-quantitative analysis using a narrow scan. Here, the temperature of the heating member was measured with a MV1000 manufactured by Yokogawa Electric using a K-type thermocouple (chromel-alumel type).
以上の様にして、配線材３４を張り付けた太陽電池を用い、ガラス、ＥＶＡ（封止材）、太陽電池、ＥＶＡ、及び裏面保護シートの順に積層させた。その後、大気圧での加熱圧着を５分間行い、ＥＶＡ樹脂で太陽電池をモールドした。続いて、１５０℃にて５０分間保持して、ＥＶＡ樹脂を架橋させて太陽電池モジュール２００とした。 As described above, the solar cell with the wiring member 34 attached thereto was used, and the glass, EVA (sealing material), solar cell, EVA, and back surface protective sheet were laminated in this order. Then, thermocompression bonding was performed at atmospheric pressure for 5 minutes, and the solar cell was molded with EVA resin. Then, it hold | maintained at 150 degreeC for 50 minute (s), the EVA resin was bridge | crosslinked and it was set as the solar cell module 200.
（実験例２）
第二電極の銅の膜厚を５μｍに変更した点を除いて、実験例１と同様にして太陽電池モジュールが作製された。なお、膜厚は、めっき時間を３分３０秒にすることにより調整した。この第一領域の幅は、実験例１とほぼ同じであった。また、第一導電体における第二電極の含有量は７％、第二導電体における第二電極の含有量は１％であった。
(Experimental example 2)
A solar cell module was produced in the same manner as in Experimental Example 1 except that the film thickness of the copper of the second electrode was changed to 5 μm. The film thickness was adjusted by setting the plating time to 3 minutes 30 seconds. The width of the first region was almost the same as in Experimental Example 1. Further, the content of the second electrode in the first conductor was 7%, and the content of the second electrode in the second conductor was 1%.
（実験例３）
集電極として、第一電極７１のみを形成させた点を除いて、実験例１と同様にして太陽電池モジュールが作製された。実験例３においては、第一電極の一部が導電体に溶解した。
(Experimental example 3)
A solar cell module was produced in the same manner as in Experimental Example 1 except that only the first electrode 71 was formed as the collector electrode. In Experimental Example 3, a part of the first electrode was dissolved in the conductor.
（実験例４）
第二集電極が形成されたバスバー電極上に厚み４０μｍの錫９６．５％、銀３％、銅０．５％の合金半田層でめっきされた銅箔からなる配線材を配置した後、配線材の上部より、２５０℃に加熱された、バスバー電極と同じ長さの加熱部材で３秒加熱することで、合金半田を溶融させ、第二電極に接続した点を除いて、実験例１と同様にして太陽電池モジュールが作製された。
(Experimental example 4)
A wiring material made of copper foil plated with an alloy solder layer of 96.5% tin, 3% silver, and 0.5% copper having a thickness of 40 μm is disposed on the bus bar electrode on which the second collector electrode is formed, Except for the point that the alloy solder was melted by heating for 3 seconds with a heating member having the same length as the bus bar electrode, heated to 250 ° C. from the upper part of the material, and connected to the second electrode. Similarly, a solar cell module was produced.
実験例４においては、第二電極の全てが溶解して導電体に吸い込まれ、第一領域のみが形成されていた。この際第一領域と接するように、第一導電体３４２ｂ１が形成されていた。また、第一導電体における第二電極の含有量は１７％であった。 In Experimental Example 4, all of the second electrode was dissolved and sucked into the conductor, and only the first region was formed. At this time, the first conductor 342b1 was formed so as to be in contact with the first region. Further, the content of the second electrode in the first conductor was 17%.
[モジュール初期性能測定]
各実験例の太陽電池モジュール特性の測定を行った。また、実験例３に示す方法において作製した太陽電池モジュールの特性評価結果を基準（１．０）とし、各実験例に係る太陽電池モジュールおける特性（モジュール性能）の評価結果を比較する事により、出力の相関を評価した。
[Module initial performance measurement]
The solar cell module characteristics of each experimental example were measured. In addition, by using the characteristic evaluation result of the solar cell module manufactured in the method shown in Experimental Example 3 as a reference (1.0), and comparing the evaluation result of the characteristic (module performance) in the solar cell module according to each experimental example, Output correlation was evaluated.
[接着強度試験]
集電極と配線材とを合金半田にて、各実験例のように接続した際の接着強度を検証した。具体的には、図３に示すように、各実験例で得られた太陽電池の集電極の上に、幅：１．５ｍｍ、銅厚み１５０μｍ、合金半田厚み４０μｍの配線材を接続した。
[Adhesive strength test]
The adhesion strength when the collector electrode and the wiring material were connected with an alloy solder as in each experimental example was verified. Specifically, as shown in FIG. 3, a wiring material having a width of 1.5 mm, a copper thickness of 150 μm, and an alloy solder thickness of 40 μm was connected on the collector electrode of the solar cell obtained in each experimental example.
その後、剥離強度試験器（ＩＭＡＤＡ社製 ＭＸ−２０００Ｎ）を用いて、銅箔の法線方向に沿って、４０ｍｍ／分の速度で配線材（銅箔）を引張り、銅箔が剥離したときの最大荷重を剥離強度（ｇ）として求めた。表には、実験例３を１とした相対値を記載した。 Then, using a peel strength tester (IMADA MX-2000N), the wiring material (copper foil) was pulled at a speed of 40 mm / min along the normal direction of the copper foil, and the copper foil was peeled off. The maximum load was determined as peel strength (g). In the table, relative values with Experimental Example 3 set to 1 are shown.
[温度サイクル試験]
各実験例に係る太陽電池モジュールにおいて、ＪＩＳ Ｃ ８９１７に従い、温度サイクル試験を実施した。具体的には、温度サイクル試験を実施する前のモジュール出力と、温度サイクル試験を実施した後のモジュール出力を比較する事により、出力の相関を評価した。また各実験例において作製した太陽電池モジュールにおける温度サイクル試験前の出力を各々１とし、温度サイクル試験実施後の出力すなわち、サイクル試験前後の保持率（モジュール性能）を比較する事により、出力の相関を評価した。保持率は、９５％以上を合格とした。
[Temperature cycle test]
In the solar cell module according to each experimental example, a temperature cycle test was performed according to JIS C 8917. Specifically, the output correlation was evaluated by comparing the module output before the temperature cycle test with the module output after the temperature cycle test. Moreover, the output before the temperature cycle test in each solar cell module produced in each experimental example is set to 1, and the output after the temperature cycle test is performed, that is, the retention rate (module performance) before and after the cycle test is compared, thereby correlating the output. Evaluated. The retention rate was determined to be 95% or more.
上記の結果をまとめたものを表１に示す。 A summary of the above results is shown in Table 1.
実験例１と３を比較すると、実験例１の方がモジュールの初期性能が高くなった。これは、実験例３では、配線材との接続される集電極が第一電極のみであるのに対し、実験例１では、第二電極で接続されているため、電気抵抗を低減させることができ、モジュール性能を向上させることができたためと考えられる。 When comparing Experimental Examples 1 and 3, the initial performance of the module was higher in Experimental Example 1. This is because, in Experimental Example 3, the collector electrode connected to the wiring material is only the first electrode, whereas in Experimental Example 1, it is connected by the second electrode, so that the electrical resistance can be reduced. This is probably because the module performance could be improved.
また、実験例１と４を比較すると、実験例１の方が温度サイクル試験後の性能が高くなった。これは、実験例４では、加熱部材としてバスバー電極と同じ長さを用いたのに対し、実験例１では、一定間隔で形成された加熱部材を用いたため、加熱部材で押圧した押圧部に対応する集電極上の領域の第二電極が溶解して導電体に溶け出すことで、第一電極と配線材の導電体が接する第一領域が形成され、押圧部ではない個所に第二電極と配線材の導電体と接続される第二領域が形成され、第一領域では、温度変化による材料の膨張・収縮が緩和されたためと考えられる。 Moreover, when the experimental examples 1 and 4 were compared, the performance of the experimental example 1 was higher after the temperature cycle test. In Experimental Example 4, the same length as the bus bar electrode was used as the heating member, whereas in Experimental Example 1, since the heating member formed at a constant interval was used, it corresponds to the pressing portion pressed by the heating member. When the second electrode in the region on the collecting electrode melts and dissolves into the conductor, the first region where the first electrode and the conductor of the wiring material are in contact with each other is formed, and the second electrode This is probably because the second region connected to the conductor of the wiring material was formed, and in the first region, the expansion / contraction of the material due to the temperature change was alleviated.
また、実験例１と２を比較すると、実験例１の方が接着強度が高くなった。これは実験例２では、実験例１より第二電極が薄いため、加熱部材で押圧した箇所だけでなく余熱された箇所も第一領域となり、第二領域の幅が狭くなったと考えられる。 Moreover, when the experimental examples 1 and 2 were compared, the experimental example 1 showed higher adhesive strength. In Experimental Example 2, since the second electrode is thinner than in Experimental Example 1, it is considered that not only the location pressed by the heating member but also the location where the residual heat is generated becomes the first region, and the width of the second region is narrowed.
以上、実験例を用いて説明したように、本発明によれば、配線材と集電極とを第一領域と第二領域を設けることにより、太陽電池モジュールの変換効率を向上させ、さらに温度変化に対する耐久性を向上させることも可能とする。 As described above using the experimental examples, according to the present invention, the wiring material and the collector electrode are provided with the first region and the second region, thereby improving the conversion efficiency of the solar cell module and further changing the temperature. It is also possible to improve the durability against.
１．一導電型単結晶シリコン基板
２．真性シリコン系薄膜
３．導電型シリコン系薄膜
６．透明電極層
７．集電極
７１．第一電極
７１１．低融点材料
７２．第二電極
８ａ．第一領域
８ｂ．第二領域
９．絶縁層
９ｈ．開口部
１０．裏面電極
３４．配線材
３４１．芯材
３４２ａ、３４２ｂ．導電体
３４２ｂ１、第一導電体
３４２ｂ２、第二導電体
２００．太陽電池モジュール
２０１．受光面側保護材
２０２．裏面側保護材
２０３．封止材
５００．加熱部材
1. 1. One conductivity type single crystal silicon substrate 2. Intrinsic silicon-based thin film 5. Conductive silicon thin film 6. Transparent electrode layer Collector electrode 71. First electrode 711. Low melting point material 72. Second electrode 8a. First region 8b. Second region 9. Insulating layer 9h. Opening 10. Back electrode 34. Wiring material 341. Core materials 342a, 342b. Conductor 342b1, first conductor 342b2, second conductor 200. Solar cell module 201. Light-receiving surface side protective material 202. Back side protective material 203. Sealing material 500. Heating member
Claims (11)
前記太陽電池は、光電変換部と、前記光電変換部の第一主面上に集電極とを備え、
前記集電極は、前記光電変換部側から順に、第一電極と、前記第一電極よりも導電性が高い第二電極とを有し、
前記配線材は、芯材と、前記芯材の表面を覆う導電体とから構成されており、
前記配線材は、前記太陽電池の第一主面上の集電極と接続されており、
第一主面上における前記配線材と集電極の接続箇所において、前記第二電極は、前記第一電極上の一部に形成されており、前記導電体が、前記第二電極と接する第二領域と、前記第一電極と接する第一領域と、を有し、
前記集電極と接する前記集電極側の導電体は、前記第一領域に接する第一導電体と、前記第二領域に接する第二導電体を有し、
前記第二電極は、前記導電体に溶解する材料からなり、
前記第一導電体における前記材料の含有量は、前記第二導電体における前記材料の含有量よりも多い、
太陽電池モジュール。 A solar cell module comprising: a solar cell; and a wiring material that electrically connects the solar cell and another solar cell or an external line,
The solar cell includes a photoelectric conversion unit, and a collector electrode on a first main surface of the photoelectric conversion unit,
The collector electrode, in order from the photoelectric conversion unit side, has a first electrode and a second electrode having higher conductivity than the first electrode,
The wiring material is composed of a core material and a conductor covering the surface of the core material,
The wiring member is connected to a collector electrode on the first main surface of the solar cell,
The second electrode is formed on a part of the first electrode at the connection point between the wiring member and the collector electrode on the first main surface, and the conductor is in contact with the second electrode. A region, and a first region in contact with the first electrode,
The conductor on the collector electrode side in contact with the collector electrode has a first conductor in contact with the first region and a second conductor in contact with the second region,
The second electrode is made of a material that dissolves in the conductor,
The content of the material in the first conductive material is greater than the content of the material in the second conductor,
Solar cell module.
前記太陽電池の第一主面上における前記集電極上に、前記集電極と、前記配線材の導電体とが接するように前記配線材を配置する配線材配置工程と、
前記配線材の前記太陽電池側とは反対側から、前記配線材の一部に、加熱部材を押し当てて押圧することにより前記配線材と前記集電極を接続させる、配線材接続工程と、をこの順に有し、
前記配線材接続工程において、前記加熱部材で押圧した押圧部に対応する前記集電極上の領域に、前記第二電極の少なくとも一部が溶解されて前記第一電極と前記配線材の導電体が接する第一領域が形成される、太陽電池モジュールの製造方法。 It is a manufacturing method of the solar cell module according to any one of claims 1 to 9,
A wiring material arrangement step of arranging the wiring material so that the collector electrode and the conductor of the wiring material are in contact with the collector electrode on the first main surface of the solar cell;
A wiring material connecting step of connecting the wiring material and the collector electrode by pressing a heating member against a part of the wiring material from a side opposite to the solar cell side of the wiring material; In this order,
In the wiring material connecting step, at least a part of the second electrode is dissolved in a region on the collector electrode corresponding to the pressing portion pressed by the heating member, and the conductor of the first electrode and the wiring material is The manufacturing method of a solar cell module in which the 1st field which touches is formed.
The manufacturing method of the solar cell module according to claim 10, wherein a plurality of pressing portions are formed at regular intervals by pressing the heating member.
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