JPH06334203A - Formation of photovoltaic element - Google Patents

Formation of photovoltaic element

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JPH06334203A
JPH06334203A JP5120125A JP12012593A JPH06334203A JP H06334203 A JPH06334203 A JP H06334203A JP 5120125 A JP5120125 A JP 5120125A JP 12012593 A JP12012593 A JP 12012593A JP H06334203 A JPH06334203 A JP H06334203A
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JP
Japan
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conductive layer
photovoltaic element
melting point
layer
solder
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Application number
JP5120125A
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Japanese (ja)
Inventor
Toshihiko Mimura
敏彦 三村
Kenji Takada
健司 高田
Tatsuo Fujisaki
達雄 藤崎
Koji Tsuzuki
幸司 都築
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Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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Publication date
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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Abstract

PURPOSE:To allow stabilized formation of a photovoltaic element having high mechanical strength and equipped with a low resistance current collecting electrode. CONSTITUTION:In the method for forming a photovoltaic element wherein a linear current collection electrode comprising at least two conductive layers is formed on the electrode forming face (photoelectric conversion layer or transparent conductive layer), a first conductive layer is formed in linear pattern on the electrode forming face using a conductive paste. A second conductive pattern wider than the linear pattern is then formed using a low melting point metal exhibiting wettability not for the electrode forming face but for the first conductive layer. The second conductive layer is then thermally fused while inclining in the longitudinal direction of the linear pattern thus forming a low melting point metal layer having uniform shape.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、光発電素子の形成方法
に係わり、特に光発電素子の集電用電極の形成方法に関
する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for forming a photovoltaic element, and more particularly to a method for forming a collector electrode for a photovoltaic element.

【0002】[0002]

【従来の技術】図6に、代表的な光発電素子であるアモ
ルファス太陽電池の従来例を示す。図6において、受光
面より、入射した光は、透明導電膜(ITO)602を
通過し、アモルファスSi層603で光電変換される。
光電変換されて発生した電荷は、前記ITOに集められ
るが、ITOは膜厚が70nmと薄い上に、体積抵抗率
も1×10-3Ωcmと金属等に比べて高いため、直列抵
抗は大きくなって変換効率は低下してしまう。そこで、
効率よく電荷を集めるために、通常ITO上に低抵抗な
集電電極が形成される。
2. Description of the Related Art FIG. 6 shows a conventional example of an amorphous solar cell which is a typical photovoltaic device. In FIG. 6, light incident from the light receiving surface passes through the transparent conductive film (ITO) 602 and is photoelectrically converted by the amorphous Si layer 603.
The electric charges generated by photoelectric conversion are collected in the ITO, and since the ITO has a thin film thickness of 70 nm and the volume resistivity is 1 × 10 −3 Ωcm, which is higher than that of metals, etc., the series resistance is large. As a result, the conversion efficiency decreases. Therefore,
In order to collect electric charge efficiently, a low resistance collector electrode is usually formed on ITO.

【0003】アモルファス太陽電池は、例えば表面に反
射層604を設けたステンレス605等の基板の上にシ
ラン等の原料ガスをグロー放電等で分解してa−Si光
電変換層を堆積し、更にその上に透明導電層602、集
電電極601を形成して作製される。a−Siの堆積温
度は通常300℃前後であり、a−Si堆積後に堆積温
度よりも高い温度で処理するとa−Siの特性が劣化す
るという問題がある。そのため、アモルファス太陽電池
の集電電極は、通常結晶系太陽電池で用いられる低抵抗
の焼結型導電ペーストを用いることはできず、ポリマー
型導電ペーストを用い、これをステンシルスクリーン等
を用いたスクリーン印刷によって電極パターンをITO
上に転写し、熱風乾燥炉等により200℃ぐらいの低温
で、20〜30分硬化させる方法が一般に用いられる。
ポリマー型導電ペーストには、一般的にポリエステル、
ポリイミド、エポキシ、フェノール等の樹脂に湿式還元
沈澱法等で作成した導電粒子(1〜5μm)を3本ロー
ルミル等で単分散させた導電ペーストが用いられる。
In an amorphous solar cell, for example, a raw material gas such as silane is decomposed by glow discharge or the like on a substrate such as stainless 605 having a reflective layer 604 on the surface to deposit an a-Si photoelectric conversion layer, and A transparent conductive layer 602 and a current collecting electrode 601 are formed on the top of the substrate. The a-Si deposition temperature is usually around 300 ° C., and there is a problem that the characteristics of the a-Si are deteriorated when the a-Si deposition process is performed at a temperature higher than the deposition temperature. Therefore, the collector electrode of the amorphous solar cell cannot use the low-resistance sintered conductive paste normally used in crystalline solar cells, but uses a polymer conductive paste, which is a screen using a stencil screen or the like. The electrode pattern is ITO by printing
A method is generally used in which it is transferred onto the above and cured at a low temperature of about 200 ° C. for 20 to 30 minutes by a hot air drying oven or the like.
Polymer type conductive paste is generally polyester,
A conductive paste in which conductive particles (1 to 5 μm) prepared by a wet reduction precipitation method or the like are monodispersed in a resin such as polyimide, epoxy, or phenol by a three-roll mill or the like is used.

【0004】図6に示した集電電極はこのようにして形
成されたものであり、線幅300μm、膜厚10μm程
度のものが現在実用化されている。
The collector electrode shown in FIG. 6 is formed in this way, and one having a line width of 300 μm and a film thickness of about 10 μm is currently in practical use.

【0005】ポリマー型導電ペーストの導電性は、樹脂
中に分散された導電粒子の接触によって生じるものであ
る。そのため、結晶系太陽電池でよく用いられる500
℃〜800℃の高温で、ガラスフリットを溶解させ導電
粒子が溶着される焼結型導電ペーストと違い、その体積
抵抗率は3×10-5〜5×10-5Ωcmと一桁高いた
め、集電電極の抵抗は大きくなって変換効率の抵抗損失
は大きくなる傾向がある。
The conductivity of the polymer-type conductive paste is generated by the contact of the conductive particles dispersed in the resin. Therefore, it is often used in crystalline solar cells.
Unlike a sintered type conductive paste in which glass frit is melted and conductive particles are welded at a high temperature of ℃ to 800 ℃, its volume resistivity is 3 × 10 -5 to 5 × 10 -5 Ωcm, which is an order of magnitude higher. The resistance of the collector electrode tends to increase and the resistance loss of conversion efficiency tends to increase.

【0006】さらに、太陽電池の特性を向上させるため
には、集電電極による遮光を低減することが必要であ
る。このために集電電極の細線化を行うと、印刷むら等
の増大により見かけ上の体積抵抗率はさらに悪くなる。
例えば、線幅を300μmから100μmに細線化を行
うと、その見かけの体積抵抗率は3倍から5倍と高くな
ってしまう。
Further, in order to improve the characteristics of the solar cell, it is necessary to reduce the light shielding by the collector electrode. For this reason, if the current collecting electrode is thinned, the apparent volume resistivity is further deteriorated due to an increase in uneven printing.
For example, when the line width is thinned from 300 μm to 100 μm, the apparent volume resistivity increases from 3 times to 5 times.

【0007】このような問題を解決するために、本発明
者は、このポリマー型導電ペーストの上に、より体積抵
抗率の低い半田を肉盛りする検討を行った。集電電極の
低抵抗化を図れると同時に半田のブリッジ性により印刷
むらから生じる見かけ上の体積抵抗率の上昇を抑える効
果がある。半田をポリマー型導電ペーストの上に均一に
のせるには、230℃程度の溶融半田(Sn63%Pb
37%)に浸漬する方法が有効である。これは、半田は
ITOには全く濡れず、かつ導電ペーストには濡れると
いう特徴を利用したものである。即ち、前記スクリーン
印刷によって形成された集電電極面にスプレーフラクサ
ー等により液状フラックスを塗布し、これを前記溶融半
田に浸漬すると、導電ペーストのある集電電極上のみ半
田層が形成される。
In order to solve such a problem, the inventor of the present invention has studied the build-up of solder having a lower volume resistivity on the polymer type conductive paste. This has the effect of lowering the resistance of the collector electrode and, at the same time, suppressing the increase in apparent volume resistivity caused by uneven printing due to the bridging property of the solder. To evenly place the solder on the polymer-type conductive paste, use molten solder (Sn63% Pb
37%) is effective. This utilizes the characteristic that the solder does not wet the ITO at all and the conductive paste wets. That is, when a liquid flux is applied to the surface of the current collecting electrode formed by the screen printing with a spray fluxer or the like and immersed in the molten solder, a solder layer is formed only on the current collecting electrode having the conductive paste.

【0008】しかし、この方法では、ポリマー型導電ぺ
ースト上に薄い膜しか形成できず、十分に低抵抗な集電
電極を形成することは難しいことが分かった。これは、
溶融半田からひきあげる際に、溶融半田そのものの粘性
が、ポリーマー型導電ペースト上に残る半田量を制限し
てしまう結果であることが分かり、これを解決するため
に、本発明者は引き上げ工程の必要のない方法として、
クリーム半田をポリーマ型導電ペースト上に印刷しそれ
を溶融させる方法を提案した(平成4年特許願第273
973号)。
However, according to this method, only a thin film can be formed on the polymer type conductive paste, and it has been found that it is difficult to form a collector electrode having a sufficiently low resistance. this is,
It was found that the viscosity of the molten solder itself when pulling out from the molten solder was a result of limiting the amount of solder remaining on the polymer-type conductive paste, and in order to solve this, the present inventor needs a pulling step. As a no way
We proposed a method of printing cream solder on a polymer-type conductive paste and melting it (Patent application No. 273 of 1992).
973).

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記方
法には、図7に示すように、クリーム半田を用いて直線
状の集電電極に厚盛りの半田層を形成しようとすると、
形成条件によっては飽和半田量を超えた半田が集電電極
の1部に集結し、半田ボールが形成されるという問題が
生じた。これは、一定の濡れ性を有する部材の一定面積
上にのる半田量には限界があるために生じる現象であ
り、このため集電電極上に発生した半田ボールが集電電
極そのものの機械強度を大幅に劣化させ、その後の太陽
電池の被覆工程において、集電電極を破壊してしまうと
いう問題がある。
However, in the above method, as shown in FIG. 7, when a thick solder layer is formed on a linear current collecting electrode using cream solder,
Depending on the forming conditions, there is a problem that solder exceeding the saturated solder amount is collected on a part of the collector electrode to form a solder ball. This is a phenomenon that occurs because there is a limit to the amount of solder that can be placed on a certain area of a member that has a certain level of wettability, so that the solder balls generated on the current collecting electrode can reduce the mechanical strength of the current collecting electrode itself. There is a problem that the current collector electrode is greatly deteriorated and the current collecting electrode is destroyed in the subsequent solar cell coating process.

【0010】以上の状況において、本発明は、上記半田
ボールを除去し、機械的強度が大きく、且つ低抵抗な集
電電極を有する光発電素子を安定して形成することがで
きる光発電素子の形成方法を提供することを目的とす
る。
In the above situation, the present invention provides a photovoltaic device capable of stably forming a photovoltaic device having a collector electrode having a large mechanical strength and a low resistance by removing the solder balls. An object is to provide a forming method.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】本発明の光発電素子の形
成方法は、光発電素子の電極形成面(光電変換層または
透明導電層)に少なくとも2層以上の導電層からなる直
線状集電電極を有す光発電素子の形成方法において、前
記電極形成面に導電ペーストを用いて直線状パターンの
第1の導電層を形成し、続いて該第1の導電層に対し濡
れ性を有し且つ前記電極形成面に対しては濡れ性の無い
低融点金属を用い、前記直線状パターンより幅広の第2
の導電層を形成した後、前記直線状パターンの長手方向
に傾斜を付けた状態で前記第2の導電層を加熱溶融し
て、均一形状の低融点金属層を形成することを特徴とす
る。
The method for forming a photovoltaic element of the present invention is a linear current collector comprising at least two conductive layers on the electrode formation surface (photoelectric conversion layer or transparent conductive layer) of the photovoltaic element. In the method for forming a photovoltaic device having an electrode, a first conductive layer having a linear pattern is formed on the electrode formation surface by using a conductive paste, and subsequently, the first conductive layer is wettable with respect to the first conductive layer. In addition, a second metal having a wider width than the linear pattern is used by using a low melting point metal having no wettability with respect to the electrode formation surface.
After the conductive layer is formed, the second conductive layer is heated and melted in a state of being inclined in the longitudinal direction of the linear pattern to form a low melting point metal layer having a uniform shape.

【0012】更に、前記低融点金属からなる第2の導電
層を形成する前または形成した後に、前記低融点金属に
対し濡れ性を有す低抵抗金属を前記第1の導電層または
第2の導電層上に配置することを特徴とする。
Further, before or after forming the second conductive layer made of the low melting point metal, a low resistance metal having a wettability with respect to the low melting point metal is added to the first conductive layer or the second conductive layer. It is characterized in that it is arranged on a conductive layer.

【0013】また、前記第2の導電層を加熱溶融する
際、前記直線状パターンの下端部にたまった溶融低融点
金属を気体を吹き付けて除去するか、あるいは振動波を
与えて除去することが望ましい。
When the second conductive layer is heated and melted, the molten low melting point metal accumulated at the lower end of the linear pattern may be removed by blowing a gas or by applying a vibration wave. desirable.

【0014】[0014]

【作用】ITO上に直線状に形成されたポリーマー型導
電ペースト(第1の導電層)よりも幅広のパターンで、
例えばクリーム半田等低融点金属を含有するクリーム等
を用いて第2の導電層を形成した後、直線状パターンの
長手方向に傾斜をつけるように固定して加熱溶融するこ
とにより、パターンの上部で発生した溶融低融点金属の
塊(以降、半田ボールという)は落下しながら、パター
ン上に多数存在する半田ボールを吸収して下部に落ち
る。また、下端部で落下せずの残った半田ボールは、エ
アーナイフ等圧力空気を吹き付けたり、あるいは振動波
を与えることにより取り除くことができる。その結果、
半田ボールは一掃されて、均一形状の直線状集電電極を
得ることができる。また、低融点金属は、ITOと濡れ
ない材料が選択されるため、ITO上に低融点金属が残
ることはない。
[Function] With a pattern wider than the polymer type conductive paste (first conductive layer) linearly formed on ITO,
For example, after the second conductive layer is formed by using a cream containing a low melting point metal such as cream solder, the second conductive layer is fixed so as to be inclined in the longitudinal direction of the linear pattern and heated and melted, so that the upper part of the pattern is formed. The generated molten low-melting-point metal lump (hereinafter referred to as a solder ball) falls, absorbs a large number of solder balls existing on the pattern, and falls to the lower portion. The remaining solder balls that have not dropped at the lower end can be removed by blowing pressurized air such as an air knife or by applying a vibration wave. as a result,
The solder balls can be swept away, and a linear collector electrode with a uniform shape can be obtained. Further, as the low melting point metal, a material that does not wet the ITO is selected, so that the low melting point metal does not remain on the ITO.

【0015】以上のように、本発明は、溶融時に電極上
で発生する半田ボールを積極的に利用し、それを重力に
より直線状パターンに沿って動かすことで、導電ペース
ト上に飽和した低融点金属を取り除くことができる。こ
のため、導電ペースト上に均一厚の厚盛りの低融点金属
層を安定して形成することが可能になる。この結果、集
電電極の抵抗に起因する変換効率の低下を抑えることが
でき、光発電素子の高効率化を達成できると共に、集電
電極の機械的強度は向上して、光発電素子の信頼性向
上、低コスト化を達成することができる。。
As described above, according to the present invention, the solder balls generated on the electrodes during melting are positively utilized and moved along the linear pattern by gravity, so that the low melting point saturated on the conductive paste is obtained. The metal can be removed. For this reason, it becomes possible to stably form a thick thick low melting point metal layer on the conductive paste. As a result, it is possible to suppress a decrease in conversion efficiency due to the resistance of the collector electrode, to achieve high efficiency of the photovoltaic element, and to improve the mechanical strength of the collector electrode to improve the reliability of the photovoltaic element. It is possible to improve productivity and reduce costs. .

【0016】なお、本発明において、第1の導電層とな
る導電ペーストの種類及び第2の導電層を形成する低融
点金属の種類は特に限定されるものではない。導電ペー
ストとしては、電極形成面と接着性が高く、低融点金属
に対し濡れ性の良いものであればよい。具体的には、例
えば銀ペースト、銅ぺースト、ニッケルペースト、金ペ
ースト、錫ペースト、パラジウムぺースト、鉛ペースト
及び上記材料を合金化、メッキ、傾斜分散させたポリマ
ー型導電ぺーストが挙げられる。また、これらポリマー
型導電ペーストの他に、光発電素子の特性を大きく損な
わない温度範囲で焼結可能なものであれば、焼結型ペー
ストを用いても良い。低融点金属は第1の導電層及び低
抵抗金属よりも低融点のものであり、半田が好適に用い
られ、半田においても、いわゆるSn−Pb系に限ら
ず、Sn基系やIn基系およびPb基等の半田について
も使用できることは言うまでもない。
In the present invention, the kind of the conductive paste which becomes the first conductive layer and the kind of the low melting point metal which forms the second conductive layer are not particularly limited. Any conductive paste may be used as long as it has high adhesiveness to the electrode forming surface and good wettability with respect to the low melting point metal. Specifically, for example, a silver paste, a copper paste, a nickel paste, a gold paste, a tin paste, a palladium paste, a lead paste, and a polymer-type conductive paste in which the above materials are alloyed, plated, and graded and dispersed. In addition to these polymer-type conductive pastes, a sinter-type paste may be used as long as it can be sintered in a temperature range that does not significantly deteriorate the characteristics of the photovoltaic element. The low melting point metal has a lower melting point than the first conductive layer and the low resistance metal, and solder is preferably used. The solder is not limited to the so-called Sn-Pb type, but may be Sn type or In type. It goes without saying that solder such as Pb base can also be used.

【0017】更に、集電電極の構造も低融点金属層と導
電ペースト層から成るものに限らない。例えば、導電ペ
ースト層、低融点金属層の他に、銅、ニッケル等の低抵
抗金属層を有するものについても使用できる。これによ
り、集電電極の一層の低抵抗化が図られ、より高い変換
効率を有する光発電素子を得ることができる。
Further, the structure of the collector electrode is not limited to the one composed of the low melting point metal layer and the conductive paste layer. For example, in addition to the conductive paste layer and the low melting point metal layer, those having a low resistance metal layer such as copper and nickel can also be used. As a result, the resistance of the collector electrode is further reduced, and a photovoltaic element having higher conversion efficiency can be obtained.

【0018】[0018]

【実施例】以下に実施例を挙げて本発明をより詳細に説
明するが、本発明がこれら実施例に限定されることはな
い。
The present invention will be described in more detail below with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.

【0019】(実施例1)図1は、本発明における集電
電極の形成プロセスを示す概略図である。以下、工程順
に太陽電池の形成方法を説明する。なお、太陽電池の電
極形成面(ITO)までの作製方法は、公知の方法が用
いられる。
(Embodiment 1) FIG. 1 is a schematic view showing a process of forming a collecting electrode in the present invention. Hereinafter, a method for forming a solar cell will be described in the order of steps. Note that a known method is used as a method for producing the electrode formation surface (ITO) of the solar cell.

【0020】第1工程:スクリーン印刷による導電ペー
ストの印刷 ステンレス紗30μm線径、300メッシュ、乳剤厚1
0μmのスクリーン版を用い、スクリーン印刷機によ
り、太陽電池のITO面上に、線幅200μm、膜厚2
0μmの直線状パターンのポリマー型Agメッキ銅ペー
ストを転写した。
First step: printing of conductive paste by screen printing Stainless steel gauze 30 μm wire diameter, 300 mesh, emulsion thickness 1
Using a screen printing machine of 0 μm, a line width of 200 μm and a film thickness of 2 on the ITO surface of the solar cell by a screen printing machine.
A 0 μm linear pattern of polymer-type Ag-plated copper paste was transferred.

【0021】第2工程:IR加熱炉によるキュア 200℃±20℃に調整されたIR加熱炉により、5分
間の加熱を行った。なお、基材の予備加熱には、ホット
プレートを用い1分の昇温を行った。
Second step: Curing by IR heating furnace Heating was carried out for 5 minutes by an IR heating furnace adjusted to 200 ° C. ± 20 ° C. The substrate was preheated by using a hot plate to raise the temperature for 1 minute.

【0022】第3工程:メタル版印刷によるクリーム半
田の印刷 膜厚100μmのメタル版を用い、前記直線状パターン
とのアライメントを行ったのち、同じくスクリーン印刷
機で導電ペースト上に線幅1000μmの直線状パター
ンをクリーム半田で印刷した。クリーム半田は、Sn6
3%Pb37%のものを用いた。また、配合されるフラ
ックスは、水洗浄型のものを使用した。
Third step: cream solder printing by metal plate printing After using a metal plate having a film thickness of 100 μm to perform alignment with the linear pattern, a line having a line width of 1000 μm is also formed on the conductive paste with a screen printing machine. The pattern was printed with cream solder. Cream solder is Sn6
3% Pb 37% was used. The flux to be blended was a water-washing type.

【0023】第4工程:太陽電池のたておき(治具ヘの
固定) 前記印刷により形成した直線状パターンに対して前記直
線状パターンの長手方向に傾斜をつけて太陽電池を立て
かけ、マグネット等により治具に固定した。
Fourth Step: Leaving the Solar Cell (Fixing to a Jig) The solar cell is leaned against the linear pattern formed by the printing in the longitudinal direction of the linear pattern, a magnet, etc. It was fixed to the jig by.

【0024】第5工程:リフローによる加熱溶融 第4工程で固定した太陽電池を治具ごと250℃±10
℃に調整されたリフローオーブンに投入し、クリーム半
田を加熱溶融させた。リフロー内の温風は、太陽電池に
印刷されたクリーム半田のまず最下部近くを溶融させ、
順次上側のクリーム半田を溶融させて半田ボールを発生
させる。最上部の半田ボールは、自身の重量により導電
ペーストの印刷パターンに沿って落下し、途中発生して
いる半田ボールを吸収し、さらに巨大化して印刷パター
ンの最下端部に集結する。なお、この時の落下速度は、
印刷パターンと固定治具の傾きで調整することができ
る。また、この溶融時の半田の流動性は高いことが望ま
しく、そのためには、溶融温度は230℃以上であるこ
とが望ましい。
Fifth step: heating and melting by reflow The solar cell fixed in the fourth step is 250 ° C. ± 10 with the jig.
The cream solder was placed in a reflow oven adjusted to 0 ° C. to heat and melt the cream solder. The hot air in the reflow melts near the bottom of the cream solder printed on the solar cell,
The cream solder on the upper side is sequentially melted to generate solder balls. The uppermost solder ball falls along the printed pattern of the conductive paste due to its own weight, absorbs the solder ball that is generated on the way, and becomes larger and gathers at the lowermost end of the printed pattern. In addition, the falling speed at this time is
It can be adjusted by the print pattern and the inclination of the fixing jig. Further, it is desirable that the solder has a high fluidity at the time of melting, and for that purpose, the melting temperature is desirably 230 ° C. or higher.

【0025】第6工程:振動による端部半田ボールの排
除 溶融後、印刷パターンの下部端部に集結した溶融半田ボ
ールを取り除くため、治具に対してバイブレーター等で
振動波を送り、振動で半田ボールをはじき飛ばした。
Sixth Step: Elimination of End Solder Balls by Vibration After melting, in order to remove the molten solder balls gathered at the lower end of the print pattern, a vibration wave is sent to the jig with a vibrator, etc. I flicked the ball away.

【0026】第7工程:シャワー水洗によるフラックス
の洗浄 クリーム半田に含まれているフラックスを洗浄するため
に、イオン交換樹脂により、余分なイオンを取り除いた
純水を用いたシャワー室に太陽電池を治具ごと搬入し
た。なお、本実施例の洗浄水流量は、10リットル/分
とした。
Step 7: Washing of Flux by Washing with Shower Water In order to wash the flux contained in the cream solder, the solar cell is cured in a shower room using pure water from which excess ions have been removed by an ion exchange resin. I brought in all the ingredients. The flow rate of cleaning water in this example was 10 liters / minute.

【0027】第8工程:温風ブローによる乾燥 約80℃の温風を太陽電池の電極面に5分程度あて、太
陽電池に付着している純水を乾燥させた。
Eighth step: Drying by hot air blowing Hot air of about 80 ° C. was applied to the electrode surface of the solar cell for about 5 minutes to dry the pure water adhering to the solar cell.

【0028】第9工程:治具の取り外し 太陽電池を治具より取り外し、治具は再び第4工程で再
利用する。
Ninth step: Removal of jig The solar cell is removed from the jig and the jig is reused in the fourth step.

【0029】以上の手順により形成した集電電極には、
半田ボールはなく、幅200μm、厚さ80μmの均一
形状の集電電極が得られた。また、曲げ試験を行ったと
ころ、従来の太陽電池に比べ機械的強度が強いことが分
かった。
The current collecting electrode formed by the above procedure,
There was no solder ball, and a uniform-shaped collector electrode having a width of 200 μm and a thickness of 80 μm was obtained. In addition, when a bending test was conducted, it was found that the mechanical strength was higher than that of a conventional solar cell.

【0030】(実施例2)以下に本発明による第2の実
施例を説明する。
(Second Embodiment) A second embodiment according to the present invention will be described below.

【0031】図2、3は、本発明における集電電極の形
成プロセスを示す概略図である。以下、各工程について
補足説明する。
2 and 3 are schematic views showing the process of forming the collecting electrode according to the present invention. Hereinafter, each step will be supplementarily described.

【0032】第1工程:スクリーン印刷による導電ペー
ストの印刷 ステンレス紗30μm線径、300メッシュ、乳剤厚1
0μmのスクリーン版を用い、スクリーン印刷機によ
り、太陽電池のITO面上に線幅200μm、膜厚30
μmの直線状パターンのポリマー型銀傾斜分散銅ペース
ト(旭化成製6593)を転写した。
First step: printing of conductive paste by screen printing Stainless steel gauze 30 μm wire diameter, 300 mesh, emulsion thickness 1
Using a screen printing machine of 0 μm, a line width 200 μm and a film thickness 30 on the ITO surface of the solar cell by a screen printing machine.
A μm linear pattern polymer type silver gradient dispersion copper paste (6593 manufactured by Asahi Kasei) was transferred.

【0033】第2工程:IR加熱炉によるキュア 200℃±20℃に調整されたIR加熱炉により、5分
間の加熱を行った。なお、基材の予備加熱には、ホット
プレートを用い1分の昇温を行った。
Second Step: Curing by IR Heating Furnace Heating was performed for 5 minutes by an IR heating furnace adjusted to 200 ° C. ± 20 ° C. The substrate was preheated by using a hot plate to raise the temperature for 1 minute.

【0034】第3工程:スクリーン印刷によるクリーム
半田の印刷 ステンレス紗50μm線径、80メッシュ、乳剤厚30
μmのスクリーン版を用い、前記パターンとのアライメ
ントを行ったのち、同じくスクリーン印刷機で導電ペー
スト上に線幅1000μmの直線状パターンをクリーム
半田で印刷した。クリーム半田は、Sn63%Pb37
%のものを用いた。また、配合されるフラックスは、無
ハロゲンの水洗浄型のものを使用した。
Third step: printing of cream solder by screen printing Stainless steel gauze 50 μm wire diameter, 80 mesh, emulsion thickness 30
After performing alignment with the above pattern using a screen plate of μm, a linear pattern having a line width of 1000 μm was printed with cream solder on the conductive paste by the same screen printing machine. Cream solder is Sn63% Pb37
% Was used. The flux used was a halogen-free, water-cleaning type flux.

【0035】第4工程:コンベヤーオーブンによる加熱
溶融 図3に示される2本のレールを有するコンベヤーオーブ
ンに、前記レールと直線状電極パターンが交差するよう
に、太陽電池をコンベヤーに固定した。コンベヤーの2
本のレールは、太陽電池をマグネット等で吸着する仕組
みになっており、更に加熱部においては直線状パターン
が傾斜する構造になっている。この加熱部でクリーム半
田は加熱溶融させられる。レールの下段側にはホットプ
レートがあり、太陽電池に印刷されたクリーム半田はホ
ットプレート近くから溶融を始め、順次上側のクリーム
半田を溶融させて半田ボールを発生させる。最上部の半
田ボールは、自身の重量により導電ペーストの印刷パタ
ーンに沿って落下し、途中で発生した半田ボールを吸収
し、さらに巨大化して印刷パターンの最下端部に集結す
る。なお、この時の落下速度は、2本のレールの落差で
調整することができる。また、加熱溶融時、半田の流動
性は高いことが望ましく、そのためには、溶融温度は2
30℃以上であることが望ましい。
Fourth Step: Heating and Melting in a Conveyor Oven In a conveyor oven having two rails shown in FIG. 3, the solar cells were fixed to the conveyor so that the rails and the linear electrode pattern intersected with each other. 2 of the conveyor
The rail of the book has a mechanism of adsorbing the solar cell with a magnet or the like, and further has a structure in which a linear pattern is inclined in the heating section. The cream solder is heated and melted in this heating section. There is a hot plate on the lower side of the rail, and the cream solder printed on the solar cell starts melting near the hot plate and sequentially melts the cream solder on the upper side to generate solder balls. The uppermost solder ball falls along the printed pattern of the conductive paste due to its own weight, absorbs the solder ball generated on the way, becomes larger, and collects at the lowermost end of the printed pattern. The drop speed at this time can be adjusted by the drop of the two rails. Further, it is desirable that the fluidity of the solder is high during heating and melting, and therefore, the melting temperature is 2
It is preferably 30 ° C or higher.

【0036】第5工程:エアーナイフによる端部半田ボ
ールの排除 溶融後、印刷パターンの下部に集結した溶融半田ボール
を取り除くため、真上から真下に強力な熱風流を発生さ
せ、その空気圧によって、半田ボールをはじき飛ばし
た。
Fifth Step: Elimination of End Solder Balls by Air Knife After melting, in order to remove the molten solder balls gathered at the lower part of the print pattern, a strong hot air flow is generated from directly above to underneath, and the air pressure causes I flicked the solder balls away.

【0037】第6工程:シャワー水洗によるフラックス
の洗浄 クリーム半田に含まれているフラックスを洗浄するため
に、イオン交換樹脂により、余分なイオンを取り除いた
純水を用いたシャワー室に太陽電池をコンベヤーで搬入
した。
Step 6: Washing the flux by washing with shower water In order to wash the flux contained in the cream solder, the solar cells are conveyed to the shower chamber using pure water from which excess ions have been removed by an ion exchange resin. I brought it in.

【0038】第7工程:温風ブローによる乾燥 約80℃の温風を太陽電池の電極面に5分程度あて、太
陽電池を付着している純水を乾燥した。
Seventh step: Drying by hot air blowing Hot air of about 80 ° C. was applied to the electrode surface of the solar cell for about 5 minutes to dry the pure water attached to the solar cell.

【0039】以上の工程により、実施例1と同様に、均
一形状で厚盛りの集電電極が得られた。
Through the above steps, a thick collector electrode having a uniform shape was obtained as in Example 1.

【0040】また、本実施例によれば、コンベヤー自身
により、落差を発生させるために、太陽電池の固定に治
具を必要としない。そのため、実施例1に対して、工程
をより短縮できる。
Further, according to this embodiment, a jig is not required for fixing the solar cell in order to cause a drop by the conveyor itself. Therefore, the process can be further shortened compared with the first embodiment.

【0041】(実施例3)本実施例では、図4に示すよ
うに、導電ペースト層、半田層、金属層からなる集電電
極を形成した。図5は、本実施例の工程を示す概略図で
あり、以下各工程について説明する。
(Embodiment 3) In this embodiment, as shown in FIG. 4, a collector electrode composed of a conductive paste layer, a solder layer and a metal layer was formed. FIG. 5 is a schematic view showing the steps of this embodiment, and each step will be described below.

【0042】第1工程:スクリーン印刷による導電ペー
ストの印刷 ステンレス紗30μm線径、300メッシュ、乳剤厚1
0μmのスクリーン版を用い、スクリーン印刷機によ
り、太陽電池のITO面上に線幅150μm、膜厚20
μmの直線状パターンのポリマー型ニッケルペーストを
転写した。
First step: printing of conductive paste by screen printing Stainless steel gauze 30 μm wire diameter, 300 mesh, emulsion thickness 1
Using a screen printing plate of 0 μm, a line width of 150 μm and a film thickness of 20 on the ITO surface of the solar cell by a screen printing machine.
The polymer type nickel paste having a linear pattern of μm was transferred.

【0043】第2工程:IR加熱炉によるキュア 200℃±20℃に調整されたIR加熱炉により、5分
間の加熱を行った。なお、基材の予備加熱には、ホット
プレートを用い、1分の昇温を行った。
Second step: Curing by IR heating furnace Heating was carried out for 5 minutes by an IR heating furnace adjusted to 200 ° C. ± 20 ° C. A hot plate was used for preheating the substrate, and the temperature was raised for 1 minute.

【0044】第3工程:メタル版印刷によるクリーム半
田の印刷 膜厚100μmのメタル版を用い、前記パターンとのア
ライメントを行ったのち、同じくスクリーン印刷機で導
電ペースト上に線幅1000μmの直線状パターンをク
リーム半田で印刷した。クリーム半田にはSn63%P
b37、フラックスはハロゲン含有率0.2%の水洗浄
型のものを用いた。
Third step: cream solder printing by metal plate printing After performing alignment with the pattern using a metal plate having a film thickness of 100 μm, a linear pattern having a line width of 1000 μm is also formed on the conductive paste by a screen printing machine. Was printed with cream solder. Sn 63% P for cream solder
b37, the flux used was a water washing type with a halogen content of 0.2%.

【0045】第4工程:太陽電池の治具への固定 図5に示す多数の溝を有する治具に、溝と電極パターン
のアライメントをとって、太陽電池を固定した。
Fourth Step: Fixation of Solar Cell to Jig A jig was fixed to the jig having a large number of grooves shown in FIG. 5 by aligning the groove and the electrode pattern.

【0046】第5工程:銅ワイヤーの布線 多数の溝にそって、線径100μmの銅ワイヤーを電極
パターン上に布線し、接着剤を用いて治具にワイヤーを
仮固定した。
Fifth Step: Wiring of Copper Wire A copper wire having a wire diameter of 100 μm was laid on the electrode pattern along a large number of grooves, and the wire was temporarily fixed to a jig with an adhesive.

【0047】第6工程:コンベヤーオーブンによる加熱
溶融 図3に示される2本のレールを有するコンベヤーオーブ
ンに対して、前記レールと直線状電極パターンが交差す
るように、太陽電池を治具ごとコンベヤーに固定する。
コンベヤーの2本のレールは、治具をマグネット等で吸
着する仕組みになっており、更に加熱部において落差を
もうけた。ここで、クリーム半田は、加熱溶融させられ
る。レールの下段側にはホットプレートがあり、太陽電
池に印刷されたクリーム半田はホットプレート近くから
溶融を始め、順次上側のクリーム半田を溶融させて半田
ボールを発生させる。最上部の半田ボールは、自身の重
量により導電ペーストの印刷パターンに沿って落下し、
途中で発生した半田ボールを吸収し、さらに巨大化して
印刷パターンの最下端部に集結する。なお、この時の落
下速度は、2本のレールの落差で調整することができ
る。また、加熱溶融時、半田の流動性は高いことが望ま
しく、そのためには、溶融温度は230℃以上であるこ
とが望ましい。
Sixth Step: Heating and Melting with a Conveyor Oven For a conveyor oven having two rails as shown in FIG. 3, the solar cells are transferred to the conveyor along with the jigs so that the rails and the linear electrode patterns intersect. Fix it.
The two rails of the conveyor are structured so that the jig is attracted by a magnet, etc., and there is a head in the heating section. Here, the cream solder is heated and melted. There is a hot plate on the lower side of the rail, and the cream solder printed on the solar cell starts melting near the hot plate and sequentially melts the cream solder on the upper side to generate solder balls. The solder ball on the top drops along the printed pattern of the conductive paste due to its own weight,
The solder balls generated on the way are absorbed, further enlarged and collected at the bottom end of the print pattern. The drop speed at this time can be adjusted by the drop of the two rails. Further, it is desirable that the solder has a high fluidity during heating and melting, and for that purpose, the melting temperature is desirably 230 ° C. or higher.

【0048】第7工程:エアーナイフによる端部半田ボ
ールの排除 溶融後、印刷パターンの端部に集結した溶融半田ボール
を取り除くため、真上から真下に強力な熱風流を発生さ
せ、その空気圧によって、半田ボールをはじき飛ばし
た。
Step 7: Elimination of end solder balls by air knife After melting, the molten solder balls gathered at the end of the print pattern are removed, so that a strong hot air flow is generated from directly above to underneath and the air pressure is applied. , Repelled the solder ball.

【0049】第8工程:シャワー水洗によるフラックス
の洗浄 クリーム半田に含まれているフラックスを洗浄するため
に、イオン交換樹脂により、余分なイオンを取り除いた
純水を用いたシャワ室ーに太陽電池をコンベヤーで搬入
した。
Eighth Step: Washing Flux by Shower Water Washing In order to wash the flux contained in the cream solder, the solar cell is placed in a shower chamber using pure water from which excess ions have been removed by an ion exchange resin. It was brought in by a conveyor.

【0050】第9工程:温風ブローによる乾燥 約80℃の温風を太陽電池の電極面に5分程度あて、太
陽電池に付着している純水を乾燥した。
Ninth step: Drying by hot air blowing Hot air of about 80 ° C. was applied to the electrode surface of the solar cell for about 5 minutes to dry the pure water adhering to the solar cell.

【0051】第10工程:ワイヤーのカット及び治具の
取り外し 太陽電池の両端部でワイヤーを切断し、太陽電池を治具
から取り外す。取り外された治具は、接着剤を除去後第
4工程で再利用される。
Tenth step: cutting of wire and removal of jig The wire is cut at both ends of the solar cell, and the solar cell is removed from the jig. The removed jig is reused in the fourth step after removing the adhesive.

【0052】以上により作製された集電電極は、実施例
1及び2と同様に均一形状であり、また、抵抗値は実施
例1及び2に比べ更に小さくなった。
The current collecting electrode manufactured as described above had a uniform shape as in Examples 1 and 2, and the resistance value was smaller than that in Examples 1 and 2.

【0053】本実施例により、半田層の上に更に低抵抗
な金属層を設けることができるため、さらに集電電極の
低抵抗化が達成でき、光発電素子の更なる高効率化を図
ることができる。
According to this embodiment, since a metal layer having a lower resistance can be provided on the solder layer, the resistance of the collector electrode can be further reduced, and the efficiency of the photovoltaic device can be further improved. You can

【0054】[0054]

【発明の効果】以上述べたように、本発明により、均
一、微細、低抵抗、及び機械強度の高い集電電極を安定
して形成することが可能になる。その結果、高変換効
率、低コスト化、高信頼性の光発電素子を提供すること
が可能となる。
As described above, according to the present invention, it is possible to stably form a collector electrode having uniform, fine, low resistance and high mechanical strength. As a result, it is possible to provide a photovoltaic element with high conversion efficiency, low cost, and high reliability.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明による第1の実施例を示す概略図であ
る。
FIG. 1 is a schematic diagram showing a first embodiment according to the present invention.

【図2】本発明による第2の実施例を示す概略図であ
る。
FIG. 2 is a schematic diagram showing a second embodiment according to the present invention.

【図3】第2の実施例に用いるコンベヤーオーブンを示
す概略図である。
FIG. 3 is a schematic view showing a conveyor oven used in a second embodiment.

【図4】導電ペースト層と半田層、及び金属層からなる
集電電極を有するアモルファス太陽電池の切断断面図で
ある。
FIG. 4 is a cross-sectional view of an amorphous solar cell having a collector electrode composed of a conductive paste layer, a solder layer, and a metal layer.

【図5】本発明による第3の実施例を示す概略図であ
る。
FIG. 5 is a schematic diagram showing a third embodiment according to the present invention.

【図6】従来のアモルファス太陽電池を示す切断断面図
である。
FIG. 6 is a cross sectional view showing a conventional amorphous solar cell.

【図7】導電ペースト層と半田層からなる集電電極を有
すアモルファス太陽電地の切断断面図である。
FIG. 7 is a cross-sectional view of an amorphous solar cell having a collector electrode composed of a conductive paste layer and a solder layer.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

401、701 半田層、 402、702 導電ペースト層、 403 金属層、 404、602、704 透明導電膜、 601 集電電極、 603 アモルファスシリコン層、 604 反射層、 605 ステンレス板(基材)、 703 半田ボール 。 401, 701 solder layer, 402, 702 conductive paste layer, 403 metal layer, 404, 602, 704 transparent conductive film, 601 current collecting electrode, 603 amorphous silicon layer, 604 reflective layer, 605 stainless steel plate (base material), 703 solder ball .

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 都築 幸司 東京都大田区下丸子3丁目30番2号キヤノ ン株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Koji Tsuzuki 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Canon Inc.

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 光発電素子の電極形成面(光電変換層ま
たは透明導電層)に少なくとも2層以上の導電層からな
る直線状集電電極を有す光発電素子の形成方法におい
て、前記電極形成面に導電ペーストを用いて直線状パタ
ーンの第1の導電層を形成し、続いて該第1の導電層に
対し濡れ性を有し且つ前記電極形成面に対しては濡れ性
の無い低融点金属を用い、前記直線状パターンより幅広
の第2の導電層を形成した後、前記直線状パターンの長
手方向に傾斜を付けた状態で前記第2の導電層を加熱溶
融して、均一形状の低融点金属層を形成することを特徴
とする光発電素子の形成方法。
1. A method for forming a photovoltaic element having a linear current collecting electrode composed of at least two conductive layers on the electrode formation surface (photoelectric conversion layer or transparent conductive layer) of the photovoltaic element, wherein the electrode is formed. A first conductive layer having a linear pattern is formed on the surface by using a conductive paste, and subsequently, a low melting point having wettability with respect to the first conductive layer and having no wettability with respect to the electrode formation surface. After forming a second conductive layer that is wider than the linear pattern using metal, the second conductive layer is heated and melted in a state of being inclined in the longitudinal direction of the linear pattern to obtain a uniform shape. A method for forming a photovoltaic element, which comprises forming a low melting point metal layer.
【請求項2】 前記低融点金属からなる第2の導電層を
形成する前または形成した後に、前記低融点金属に対し
濡れ性を有す低抵抗金属を前記第1の導電層または第2
の導電層上に配置することを特徴とする請求項1に記載
の光発電素子の形成方法。
2. A low resistance metal having a wettability with respect to the low melting point metal is formed on the first conductive layer or the second conductive layer before or after the second conductive layer made of the low melting point metal is formed.
The method for forming a photovoltaic element according to claim 1, wherein the photovoltaic element is arranged on the conductive layer.
【請求項3】 前記第2の導電層を加熱溶融する際、前
記直線状パターンの下端部にたまった溶融低融点金属を
気体を吹き付けて除去することを特徴とする請求項1ま
たは2に記載の光発電素子の形成方法。
3. The molten low melting point metal accumulated at the lower end portion of the linear pattern is removed by blowing a gas when the second conductive layer is heated and melted. Method for forming photovoltaic element of.
【請求項4】 前記第2の導電層を加熱溶融する際、前
記直線状パターンの下端部にたまった溶融低融点金属を
振動波を与えて除去することを特徴とする請求項1〜3
のいずれか1項に記載の光発電素子の形成方法。
4. The molten low melting point metal accumulated at the lower end of the linear pattern is removed by applying an oscillating wave when the second conductive layer is heated and melted.
The method for forming a photovoltaic element according to any one of 1.
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