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JP4601318B2 - Method for manufacturing solar cell element - Google Patents
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Description

本発明は太陽電池素子の製造方法に関し、特に電極材料を焼き付けて表面電極と裏面電極を形成する太陽電池素子の製造方法に関する。   The present invention relates to a method for manufacturing a solar cell element, and more particularly to a method for manufacturing a solar cell element in which an electrode material is baked to form a front electrode and a back electrode.

従来の太陽電池素子を図1に示す。多結晶シリコンなどのp型の半導体基板1の受光面側の表面近傍に一定の深さまで逆導電型のn型不純物(例えばP)を拡散させて、n型を呈する逆導電型拡散領域2を設け、p型の半導体基板1との間にpn接合を形成する。この逆導電型拡散領域2の上には、窒化シリコン膜などから成る反射防止膜3が設けられている。そして、受光面側である表面には表面電極4が設けられ、裏面にはアルミニウムなどから成る集電電極5aと銀などから成る出力取出電極5bとで構成される裏面電極5が設けられている。なお太陽電池素子の特性を向上させるために、半導体基板1の裏面には高濃度のp領域6が形成されることがある。 A conventional solar cell element is shown in FIG. A reverse conductivity type diffusion region 2 exhibiting an n type is formed by diffusing an n type impurity (for example, P) of a reverse conductivity type to a certain depth in the vicinity of the light receiving surface side surface of a p type semiconductor substrate 1 such as polycrystalline silicon. A pn junction is formed between the p-type semiconductor substrate 1 and the p-type semiconductor substrate 1. An antireflection film 3 made of a silicon nitride film or the like is provided on the reverse conductivity type diffusion region 2. A surface electrode 4 is provided on the front surface on the light receiving surface side, and a back electrode 5 is provided on the back surface. The back electrode 5 includes a current collecting electrode 5a made of aluminum or the like and an output extraction electrode 5b made of silver or the like. . In order to improve the characteristics of the solar cell element, a high concentration p + region 6 may be formed on the back surface of the semiconductor substrate 1 in some cases.

これらの太陽電池素子の表面電極4、裏面電極5は、金属を主成分とする電極材料を塗布して焼成することによって得ることができる。   The surface electrode 4 and the back electrode 5 of these solar cell elements can be obtained by applying and firing an electrode material mainly composed of metal.

例えば、特許文献1に記載された方法によれば、次のようにして裏面電極5を形成する。   For example, according to the method described in Patent Document 1, the back electrode 5 is formed as follows.

(1)集電電極5aを形成するために、アルミニウムなどを主成分とする電極材料を半導体基板1の裏面の一部を除いた大部分に塗布して乾燥する
(2)出力取出電極5bを形成するために、(1)で電極材料を塗布しなかった部分とその周縁部を覆うように銀などを主成分とする電極材料を塗布して乾燥する
(3)表面電極4を形成するために、半導体基板1の表面に銀などを主成分とする電極材料を塗布して乾燥する
(4)表面と裏面に塗布された電極材料を同時に焼成し、表面電極4および裏面電極5を得る
上述の方法は、表面電極4および裏面電極5を同時に焼成する方法(同時焼成法)であるが、別々に焼成するようにしても良く、例えば、特許文献2には以下に示す方法が記載されている。
(1) In order to form the collector electrode 5a, an electrode material mainly composed of aluminum or the like is applied to most of the semiconductor substrate 1 except for a part of the back surface and dried. (2) The output extraction electrode 5b is formed. To form the surface electrode 4, the electrode material mainly composed of silver or the like is applied and dried so as to cover the portion where the electrode material is not applied in (1) and the peripheral portion thereof (3). (4) The electrode material applied on the front and back surfaces is simultaneously fired to obtain the front electrode 4 and the back electrode 5. Is a method in which the front electrode 4 and the back electrode 5 are fired simultaneously (simultaneous firing method), but may be fired separately. For example, Patent Document 2 describes the method shown below. Yes.

(A)出力取出電極5bを形成するために、半導体基板1の裏面の一部に銀などを主成分とする電極材料を塗布して乾燥する
(B)集電電極5aを形成するために、(A)で電極材料を塗布しなかった部分とその周縁部を覆うようにアルミニウムを主成分とする電極材料を半導体基板1の裏面の一部を除いた大部分に塗布して乾燥する
(C)焼成(第1回目)により、裏面電極5(集電電極5aと出力取出電極5b)を焼成する
(D)表面電極4を形成するために、半導体基板1の表面に銀などを主成分とする電極材料を塗布して乾燥する
(E)焼成(第2回目)により、表面電極4を焼成する
なお、(C)の焼成(第1回目)は(A)の直後に行い、先に出力取出電極5bを焼成するようにしてもよい。
(A) In order to form the output extraction electrode 5b, an electrode material mainly composed of silver or the like is applied to a part of the back surface of the semiconductor substrate 1 and dried. (B) In order to form the collector electrode 5a, In (A), the electrode material mainly composed of aluminum is applied to most of the semiconductor substrate 1 except for a part of the back surface so as to cover the portion where the electrode material is not applied and the peripheral portion thereof, and is dried (C ) Firing back surface electrode 5 (collecting electrode 5a and output extraction electrode 5b) by firing (first time) (D) In order to form surface electrode 4, the surface of semiconductor substrate 1 is mainly composed of silver or the like. (E) Firing (second time) the surface electrode 4 is fired. (C) firing (first time) is performed immediately after (A) and output first. The extraction electrode 5b may be fired.

上述のような方法により、銀を主成分とするはんだ濡れ性の良好な表面電極4および裏面電極5(アルミニウムを主成分とする集電電極5aと銀を主成分とするはんだ濡れ性の良好な出力取出電極5b)が形成される。このとき、裏面の略全面に形成された集電電極5aは、シリコンの半導体基板1に対してp型不純物元素として作用するアルミニウムを主成分としているので、集電電極5aと接した部分には、高濃度のp領域6が形成される。 By the method as described above, the front electrode 4 and the back electrode 5 having good solder wettability mainly composed of silver (the current collecting electrode 5a mainly composed of aluminum and the good solder wettability mainly composed of silver). An output extraction electrode 5b) is formed. At this time, the collector electrode 5a formed on substantially the entire back surface is mainly composed of aluminum that acts as a p-type impurity element with respect to the silicon semiconductor substrate 1, and therefore is not in contact with the collector electrode 5a. A high concentration p + region 6 is formed.

その後、必要に応じて、表面電極4および裏面電極の出力取出電極5b上にはんだ(不図示)によって被覆する。そして、隣り合った太陽電池素子同士を直列もしくは並列に接続するため、これらのはんだ被覆を行った箇所同士を、銅箔を基体としたインナーリード(不図示)によって接続する。   Thereafter, if necessary, the front electrode 4 and the output extraction electrode 5b of the back electrode are covered with solder (not shown). And in order to connect adjacent solar cell elements in series or in parallel, these solder-coated portions are connected by inner leads (not shown) having a copper foil as a base.

なお、上述したように半導体基板1に電極材料を塗布した後に焼成するが、この焼成には、連続式の焼成炉を用いるのが一般的である。連続式の焼成炉を用いることによって、連続的に多くの半導体基板1を焼成処理することができ、極めて生産性が高い。   In addition, as described above, the electrode material is applied to the semiconductor substrate 1 and then fired. In general, a continuous firing furnace is used for this firing. By using a continuous firing furnace, a large number of semiconductor substrates 1 can be continuously fired, and productivity is extremely high.

このような連続式の焼成炉の一例として、ベルト式連続焼成炉について説明する。このベルト式連続焼成炉は、焼成炉の加熱部を貫通させた搬送用ベルト上に半導体基板を配置し、エンドレスに搬送用ベルトを回転させることによって、焼成炉の加熱部の中を通過させて、焼成を行うものである。図3はベルト式連続焼成炉の構造を説明するための図であり、8は搬送用ベルト、9は上部ヒーター、10は下部ヒーター、11はカバー、12はローラーを示す。半導体基板1を処理する焼成炉は、断熱性や安全性、そして雰囲気を外気と遮断するために設けられたカバー11の中に、上部ヒーター9と下部ヒーター10が搭載されている。この上部ヒーター9と下部ヒーター10は遠赤外や近赤外等のヒーターで、抵抗コイルやランプなどからなる。この焼成炉の長手方向に炉を貫通して搬送用ベルト8が設けられ、この搬送用ベルト8は、ローラー12が回転駆動することによってエンドレスに循環し、これによって搬送用ベルト8上に乗せた半導体基板1が所定時間を費やして焼成炉内を通過し、その間に焼成が行われる。
特開平10−335267号公報 特開平10−144943号公報
As an example of such a continuous firing furnace, a belt-type continuous firing furnace will be described. In this belt-type continuous firing furnace, a semiconductor substrate is placed on a conveyor belt that penetrates the heating section of the firing furnace, and the conveyor belt is rotated endlessly, thereby passing through the heating section of the firing furnace. , Firing. FIG. 3 is a view for explaining the structure of a belt-type continuous firing furnace, wherein 8 is a conveying belt, 9 is an upper heater, 10 is a lower heater, 11 is a cover, and 12 is a roller. In a firing furnace for processing the semiconductor substrate 1, an upper heater 9 and a lower heater 10 are mounted in a cover 11 provided to insulate heat and safety, and to cut off the atmosphere from outside air. The upper heater 9 and the lower heater 10 are heaters such as far infrared and near infrared, and are composed of resistance coils, lamps, and the like. A conveyor belt 8 is provided through the furnace in the longitudinal direction of the firing furnace, and this conveyor belt 8 is circulated endlessly by the roller 12 being rotationally driven, and thus is placed on the conveyor belt 8. The semiconductor substrate 1 spends a predetermined time and passes through the baking furnace, and baking is performed during that time.
JP 10-335267 A Japanese Patent Laid-Open No. 10-144543

上述のように電極を焼成によって形成する場合、太陽電池素子を構成する半導体基板が加熱され、欠陥を生じさせたり、逆導電型拡散領域2に含まれる不純物の再拡散、電極材料による逆導電型拡散領域2の突き抜けなどによって太陽電池素子の出力特性が低下したり、基板が反ったりしやすい。これらの問題は、電極の信頼性を確保できる範囲で、できるだけ低温かつ短時間で電極を焼成することによって、ある程度抑制することができる。   When the electrode is formed by firing as described above, the semiconductor substrate constituting the solar cell element is heated to cause defects, re-diffusion of impurities contained in the reverse conductivity type diffusion region 2, or reverse conductivity type by the electrode material. The output characteristics of the solar cell element are likely to be lowered or the substrate is likely to warp due to penetration of the diffusion region 2 or the like. These problems can be suppressed to some extent by firing the electrode at the lowest possible temperature and in the shortest time as long as the reliability of the electrode can be ensured.

しかしながら、近年、太陽電池素子を形成するための半導体基板は大型化の傾向にあり、一般的に10cm×10cmから15cm×15cm程度の大きさを有している。さらに、コスト削減の観点から、半導体材料の使用量を削減するために、基板の厚みが薄くなってきている。このように大型化した薄い基板は、電極を焼成によって形成したときに、非常に反りやすく、上記対策では回避しきれなくなってきた。このような大型化した薄い半導体基板は、衝撃やストレスに対して弱いため、反っていると容易に割れてしまい、大きな問題となる。   However, in recent years, a semiconductor substrate for forming a solar cell element has been increasing in size, and generally has a size of about 10 cm × 10 cm to 15 cm × 15 cm. Furthermore, from the viewpoint of cost reduction, the thickness of the substrate has been reduced in order to reduce the amount of semiconductor material used. Such a thin substrate having a large size is very likely to warp when the electrode is formed by firing, and cannot be avoided by the above measures. Such an enlarged thin semiconductor substrate is vulnerable to impacts and stresses, and therefore easily cracks when warped, which poses a serious problem.

また、生産性を高めるために、上述したような連続式の焼成炉(例えば、ベルト式連続焼成炉)を用いた場合、反りの問題や太陽電池素子の出力特性が低下する問題の発生が顕著であった。   Further, in order to increase productivity, when a continuous firing furnace as described above (for example, a belt-type continuous firing furnace) is used, the problem of warpage and the problem that the output characteristics of the solar cell element deteriorate are remarkable. Met.

本発明はこれらの従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、電極の焼成時の加熱により太陽電池素子に与えられるダメージを抑制し、反りが少なく、出力特性の良好な太陽電池素子の製造方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the problems of these prior arts, and suppresses damage given to the solar cell element due to heating at the time of firing the electrode, reduces warpage, and has good output characteristics. An object is to provide a manufacturing method.

本発明者らは上述の問題に鑑み、鋭意検討を行ったところ、以下の事実を知見した。   In view of the above-mentioned problems, the present inventors have conducted extensive studies and found the following facts.

上述の連続式の焼成炉(例えば、ベルト式連続焼成炉)は、入口付近から急激に温度を上昇させ、電極材料の焼結に必要な650〜800℃まで達した後は、急冷による応力に起因する割れを防ぐなどの目的から徐々に温度を低下させる構成となっている。ここで、大型化した半導体基板(10cm×10cm〜15cm×15cm以上)をこのような温度プロファイルを有する連続式の焼成炉で焼成した場合、以下のような理由から基板内において熱履歴の違いが生ずる。   The above-mentioned continuous firing furnace (for example, belt-type continuous firing furnace) suddenly increases the temperature from the vicinity of the inlet, and after reaching 650 to 800 ° C. necessary for sintering of the electrode material, the stress due to rapid cooling is increased. The temperature is gradually lowered for the purpose of preventing the cracks caused by the phenomenon. Here, when a large-sized semiconductor substrate (10 cm × 10 cm to 15 cm × 15 cm or more) is baked in a continuous baking furnace having such a temperature profile, there is a difference in thermal history in the substrate for the following reasons. Arise.

まず、基板の進行方向に対して、まず前方の領域が輻射などによって加熱されて温度上昇するが、基板内部の熱伝導により、後方の領域もやや遅れて温度が上昇する。そして焼成炉中の基板の進行に伴い、やがて後方の領域も焼成炉の加熱領域に到達し加熱を受けるので、基板の進行方向に対して後方は、熱伝導と輻射によって二重に加熱され、熱履歴に違いが生ずることとなる。   First, the front area is heated by radiation or the like to rise in temperature with respect to the traveling direction of the substrate, but the temperature rises with a slight delay in the rear area due to heat conduction inside the substrate. And with the progress of the substrate in the firing furnace, the rear region eventually reaches the heating region of the firing furnace and is heated, so the rear with respect to the traveling direction of the substrate is heated twice by heat conduction and radiation, There will be a difference in the thermal history.

このような熱履歴の違いにより、例えば、基板進行方向に対し、半導体基板中の後方となる部分は印加された熱量が大きいので、太陽電池素子の逆導電型拡散領域がダメージを受けたり、表面電極の電極材料が逆導電型拡散領域に入り込んで、pn接合に悪影響を与えたりする。その結果、太陽電池素子の出力特性が低下したり、場所によって特性がばらついたり、内部応力が蓄積して反ったりするものと推測される。   Due to such a difference in thermal history, for example, the portion behind the semiconductor substrate with respect to the substrate traveling direction has a large amount of applied heat, so that the reverse conductivity type diffusion region of the solar cell element is damaged or the surface The electrode material of the electrode may enter the reverse conductivity type diffusion region and adversely affect the pn junction. As a result, it is presumed that the output characteristics of the solar cell element deteriorate, the characteristics vary depending on the location, or the internal stress accumulates and warps.

なお、焼成炉内の温度分布を緩やかにして徐々に昇温するようにすれば、半導体基板の熱履歴の差は抑えられるが、半導体基板全体が長時間高温にさらされるため、逆導電型拡散領域へのダメージが大きくなり好ましくない。   Note that if the temperature distribution in the firing furnace is gradually increased and the temperature is gradually raised, the difference in the thermal history of the semiconductor substrate can be suppressed, but the entire semiconductor substrate is exposed to a high temperature for a long period of time. This is not preferable because the damage to the area increases.

本発明者らは、以上の知見に基づいて、繰り返し検討を行い、以下に記載する本発明に到達したのである。   Based on the above findings, the present inventors have repeatedly studied to arrive at the present invention described below.

すなわち、本発明の請求項1に係る太陽電池素子の製造方法は、表面側に逆導電型拡散領域を有する一導電型の半導体基板と、前記半導体基板の表面側に形成された表面電極と、前記半導体基板の裏面側に形成された集電電極と出力取出電極とからなる裏面電極と、を備えた太陽電池素子の製造方法であって、前記半導体基板に塗布した電極材料を焼成して前記表面電極および/または裏面電極を形成する焼成工程を含むとともに、前記焼成工程は、入口付近から温度が上昇し、最高温度に達した後、温度が低下する温度分布を有する連続式の焼成炉を用いて行い、前記半導体基板を略水平に配置し、前記焼成炉内の加熱部の中を通過させて焼成する第一焼成工程と、前記半導体基板を、鉛直方向を軸として前記第一焼成工程で焼成した向きから略180°回転させた状態で前記焼成炉内の加熱部の中を通過させて焼成する第二焼成工程と、を含む。
That is, the method for manufacturing a solar cell element according to claim 1 of the present invention includes a one-conductivity-type semiconductor substrate having a reverse-conductivity-type diffusion region on the surface side, a surface electrode formed on the surface side of the semiconductor substrate, A method of manufacturing a solar cell element comprising a back electrode comprising a current collecting electrode and an output extraction electrode formed on the back side of the semiconductor substrate, the electrode material applied to the semiconductor substrate being baked to The firing step includes forming a front surface electrode and / or a back electrode, and the firing step includes a continuous firing furnace having a temperature distribution in which the temperature rises from the vicinity of the inlet and reaches the maximum temperature and then decreases. A first baking step in which the semiconductor substrate is disposed substantially horizontally and is fired by passing through a heating section in the baking furnace, and the first baking step is performed with the semiconductor substrate as an axis about a vertical direction. Baked in Includes a second firing step of firing by passing through the heating section of the fired furnace while rotating et approximately 180 °, the.

また、本発明の請求項2に係る太陽電池素子の製造方法は、請求項1に記載の太陽電池素子の製造方法において、前記集電電極は、前記第一焼成工程および前記第二焼成工程を経て形成される。   Moreover, the manufacturing method of the solar cell element which concerns on Claim 2 of this invention is a manufacturing method of the solar cell element of Claim 1, The said collector electrode performs said 1st baking process and said 2nd baking process. Formed through.

そして、本発明の請求項3に係る太陽電池素子の製造方法は、請求項1または請求項2に記載の太陽電池素子の製造方法において、前記半導体基板は、p型シリコン半導体であり、前記集電電極は、アルミニウムを主成分とする電極材料によって形成される。   And the manufacturing method of the solar cell element which concerns on Claim 3 of this invention is a manufacturing method of the solar cell element of Claim 1 or Claim 2, The said semiconductor substrate is a p-type silicon semiconductor, The said collection | recovery The electric electrode is formed of an electrode material mainly composed of aluminum.

さらに、本発明の請求項4に係る太陽電池素子の製造方法は、請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の太陽電池素子の製造方法において、前記第一焼成工程および前記第二焼成工程は、エンドレスに回転する搬送用ベルトを備えたベルト式連続焼成炉を用い、前記搬送用ベルト上に前記半導体基板を配置した状態で行われる。   Furthermore, the manufacturing method of the solar cell element which concerns on Claim 4 of this invention is a manufacturing method of the solar cell element as described in any one of Claims 1-3. Said 1st baking process and said 2nd The firing step is performed using a belt-type continuous firing furnace having a transport belt that rotates endlessly, and the semiconductor substrate is disposed on the transport belt.

発明の請求項5に係る太陽電池素子の製造方法は、前記第二焼成工程後に、前記半導体基板を、前記第一焼成工程で焼成した状態から表裏反転させた状態で前記焼成炉内の加熱部の中を通過させて焼成する第三焼成工程をさらに含む。 In the method for manufacturing a solar cell element according to claim 5 of the present invention, after the second firing step, the semiconductor substrate is heated in the firing furnace in a state where the semiconductor substrate is turned upside down from the state fired in the first firing step. A third firing step of passing through the part and firing ;

また、本発明の請求項に係る太陽電池素子の製造方法は、請求項4に記載の太陽電池素子の製造方法において、前記ベルト式連続焼成炉は、前記搬送用ベルトを挟んで、上方と下方にそれぞれ上部ヒーターと下部ヒーターとを備える。
Moreover, the method for manufacturing a solar cell element according to claim 6 of the present invention is the method for manufacturing a solar cell element according to claim 4 , wherein the belt-type continuous firing furnace has an upper portion sandwiching the conveyor belt. An upper heater and a lower heater are provided below.

しかるに、本発明の請求項に係る太陽電池素子の製造方法は、請求項に記載の太陽電池素子の製造方法において、前記半導体基板は、前記焼成工程において、前記下部ヒーターから受ける熱量よりも前記上部ヒーターから受ける熱量の方が大きくなるようにした。
However, the method for manufacturing a solar cell element according to claim 7 of the present invention is the method for manufacturing a solar cell element according to claim 6 , wherein the semiconductor substrate is more than the amount of heat received from the lower heater in the firing step. The amount of heat received from the upper heater was made larger.

上述のように本発明は、表面側に逆導電型拡散領域を有する一導電型の半導体基板と、前記半導体基板の表面側に形成された表面電極と、前記半導体基板の裏面側に形成された集電電極と出力取出電極とからなる裏面電極と、を備えた太陽電池素子の製造方法に関するものである。   As described above, the present invention is formed on one surface of a semiconductor substrate having a reverse conductivity type diffusion region on the front surface side, a surface electrode formed on the front surface side of the semiconductor substrate, and on the back surface side of the semiconductor substrate. The present invention relates to a method for manufacturing a solar cell element comprising a back electrode composed of a current collecting electrode and an output extraction electrode.

ここで、前記半導体基板に塗布した電極材料を焼成して前記表面電極および/または裏面電極を形成する焼成工程を含むとともに、前記焼成工程は、前記半導体基板を略水平に配置して焼成する第一焼成工程と、前記半導体基板を、鉛直方向を軸として前記第一焼成工程で焼成した向きから略180°回転させた状態で焼成する第二焼成工程と、を含むようにしたので、半導体基板の一部分に集中して大きな熱量がかかることを防ぐことができるので、基板に蓄積する内部応力を抑制して反りを防止するとともに、電極の焼成により逆導電型拡散領域に与えられるダメージを軽減し、出力特性の良好な太陽電池素子を得ることができる。   Here, the method includes a firing step of firing the electrode material applied to the semiconductor substrate to form the front electrode and / or the back electrode, and the firing step includes firing the semiconductor substrate disposed substantially horizontally. Since the semiconductor substrate includes one firing step and a second firing step in which the semiconductor substrate is fired in a state where the semiconductor substrate is rotated by approximately 180 ° from the orientation fired in the first firing step with the vertical direction as an axis. As a result, it is possible to prevent a large amount of heat from being concentrated on a part of the substrate, so that the internal stress accumulated in the substrate is suppressed to prevent warpage and the damage given to the reverse conductivity type diffusion region by firing the electrode is reduced. A solar cell element with good output characteristics can be obtained.

また、第二焼成工程の代わりに、前記第一焼成工程で焼成した状態から表裏反転させた状態で焼成する第三焼成工程と、を含むようにしてもよく、同様に半導体基板の一部分に集中して大きな熱量がかかることを防ぐことができ、基板に蓄積する内部応力を抑制して反りを防止するとともに、電極の焼成により逆導電型拡散領域に与えられるダメージを軽減し、出力特性の良好な太陽電池素子を得ることができる。   In addition, instead of the second baking step, it may include a third baking step of baking in a state where the front and back are reversed from the state of baking in the first baking step, and similarly concentrated on a part of the semiconductor substrate. A large amount of heat can be prevented, the internal stress accumulated on the substrate is suppressed to prevent warpage, and the damage given to the reverse conductivity type diffusion region due to the firing of the electrode is reduced, and the solar with good output characteristics A battery element can be obtained.

以下、本発明を添付図面に基づき詳細に説明する。   Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

図1は太陽電池素子の一般的な構造を示す断面図であり、図2(a)は図1に示した太陽電池素子の表面電極を示す上視図、図2(b)は裏面電極を示す下視図である。なお、図中、1は半導体基板、2は逆導電型拡散領域、3は反射防止膜、4は表面電極、5は裏面電極、5aは集電電極、5bは出力取出電極、6はp領域を示す。 FIG. 1 is a cross-sectional view showing a general structure of a solar cell element, FIG. 2 (a) is a top view showing a surface electrode of the solar cell element shown in FIG. 1, and FIG. 2 (b) is a back electrode. FIG. In the figure, 1 is a semiconductor substrate, 2 is a reverse conductivity type diffusion region, 3 is an antireflection film, 4 is a front electrode, 5 is a back electrode, 5a is a collector electrode, 5b is an output extraction electrode, and 6 is p + Indicates the area.

まず、図1に示す太陽電池素子の作用について簡単に説明する。   First, the operation of the solar cell element shown in FIG. 1 will be briefly described.

太陽電池素子の受光面側である反射防止膜3の側から入射から光が入射すると、主にp型半導体である半導体基板1のバルク領域で吸収・光電変換されて電子−正孔対(電子キャリアおよび正孔キャリア)が生成される。この光励起起源の電子キャリアおよび正孔キャリア(光生成キャリア)によって、太陽電池素子の表側に設けられた表面電極4と、裏側に設けられた裏面電極5との間に光起電力を生ずる。なお、反射防止膜3は反射防止膜となる膜の屈折率と膜厚とによって所望の光波長領域で反射率を低減させて、光生成キャリア量を増大させる役割を果たし、光電流密度Jscが向上する。   When light is incident from the side of the antireflection film 3 that is the light receiving surface side of the solar cell element, it is absorbed and photoelectrically converted in the bulk region of the semiconductor substrate 1 that is mainly a p-type semiconductor, and electron-hole pairs (electrons). Carriers and hole carriers) are generated. Photoelectron-generated electron carriers and hole carriers (photogenerated carriers) generate a photovoltaic force between the front electrode 4 provided on the front side of the solar cell element and the back electrode 5 provided on the back side. The antireflection film 3 serves to increase the amount of photogenerated carriers by reducing the reflectance in a desired light wavelength region depending on the refractive index and film thickness of the film to be the antireflection film, and the photocurrent density Jsc is improves.

また、裏面電極5である集電電極5aは、通常、半導体基板であるシリコンに対して、p型不純物元素として作用するアルミニウムを用いて形成され、シリコン基板の裏面側表層部にp領域6を形成する。この領域は、BSF(Back Surface Field)領域とも呼ばれ、光生成電子キャリアが裏面電極5に到達して再結合損失する割合を低減する役割を果たし、光電流密度Jscが向上する。またこのp領域6では少数キャリア(電子)密度が低減されるので、この領域および裏面電極5に接する領域でのダイオード電流量(暗電流量)を低減する働きをし、開放電圧Vocが向上する。 Further, the collecting electrode 5a which is the back electrode 5 is usually formed using aluminum which acts as a p-type impurity element with respect to silicon which is a semiconductor substrate, and ap + region 6 is formed on the surface layer portion on the back side of the silicon substrate. Form. This region is also called a BSF (Back Surface Field) region, and serves to reduce the rate at which photogenerated electron carriers reach the back electrode 5 and recombine loss, thereby improving the photocurrent density Jsc. Further, since the minority carrier (electron) density is reduced in this p + region 6, it functions to reduce the amount of diode current (dark current amount) in this region and the region in contact with the back electrode 5, and the open circuit voltage Voc is improved. To do.

上述の構造を有する太陽電池素子の製造工程を説明する。半導体基板1は、単結晶又は多結晶シリコンなどから成る。この半導体基板1として半導体シリコンを用いる場合、ボロン(B)などのp型の導電型を呈する半導体不純物を1×1016〜1018atoms/cm程度含有し、比抵抗1.0〜2.0Ω・cm程度の基板が好適に用いられる。単結晶シリコン基板の場合は引き上げ法などによって形成され、多結晶シリコン基板の場合は鋳造法などによって形成される。多結晶シリコン基板は、大量生産が可能であり製造コスト面で単結晶シリコン基板よりも有利であるので、ここでは多結晶シリコンを用いた例によって説明する。 A manufacturing process of the solar cell element having the above-described structure will be described. The semiconductor substrate 1 is made of single crystal or polycrystalline silicon. When semiconductor silicon is used as the semiconductor substrate 1, it contains about 1 × 10 16 to 10 18 atoms / cm 3 of semiconductor impurities having p-type conductivity such as boron (B), and has a specific resistance of 1.0 to 2. A substrate of about 0 Ω · cm is preferably used. A single crystal silicon substrate is formed by a pulling method or the like, and a polycrystalline silicon substrate is formed by a casting method or the like. Since a polycrystalline silicon substrate can be mass-produced and is more advantageous than a single crystal silicon substrate in terms of manufacturing cost, an example using polycrystalline silicon will be described here.

多結晶シリコンのインゴットは、例えば、鋳造法によって形成され、300μm程度の厚みにスライスして、10cm×10cmまたは15cm×15cm程度の大きさに切断され、半導体基板1とする。なお、基板の切断面を清浄化するために表面をフッ酸やフッ硝酸などでごく微量エッチングすることが望ましい。   The polycrystalline silicon ingot is formed by, for example, a casting method, sliced to a thickness of about 300 μm, and cut into a size of about 10 cm × 10 cm or 15 cm × 15 cm to form the semiconductor substrate 1. In order to clean the cut surface of the substrate, it is desirable that the surface be etched by a very small amount with hydrofluoric acid or hydrofluoric acid.

次に、半導体基板1を拡散炉中に配置して、オキシ塩化リン(POCl)などの不純物元素を含むガス中で熱処理することによって、半導体基板1の外表面部分にリン原子を拡散させてシート抵抗が30〜300Ω/□程度のn型の導電型を呈する逆導電型拡散領域2を形成する。 Next, the semiconductor substrate 1 is placed in a diffusion furnace and heat-treated in a gas containing an impurity element such as phosphorus oxychloride (POCl 3 ) to diffuse phosphorus atoms in the outer surface portion of the semiconductor substrate 1. A reverse conductivity type diffusion region 2 having an n type conductivity type with a sheet resistance of about 30 to 300 Ω / □ is formed.

そして太陽電池素子の受光面側である、半導体基板1の表面側に逆導電型拡散領域2を残して他の部分を除去した後、純水で洗浄する。この除去方法としては、例えば、半導体基板1の表面側にフッ酸に耐性を有するレジスト膜を塗布し、フッ酸と硝酸の混合液を用いてこの半導体基板1の表面側以外の逆導電型拡散領域をエッチング除去した後、レジスト膜を除去すればよい。   Then, after removing the remaining portion of the reverse conductivity type diffusion region 2 on the surface side of the semiconductor substrate 1, which is the light receiving surface side of the solar cell element, the substrate is washed with pure water. As this removal method, for example, a resist film resistant to hydrofluoric acid is applied to the surface side of the semiconductor substrate 1, and a reverse conductivity type diffusion other than the surface side of the semiconductor substrate 1 is performed using a mixed solution of hydrofluoric acid and nitric acid. After removing the region by etching, the resist film may be removed.

次に、半導体基板1の表面側に反射防止膜3を形成する。この反射防止膜3は例えば窒化シリコン膜などから成り、例えばシラン(SiH)とアンモニア(NH)との混合ガスをグロー放電分解でプラズマ化させて堆積させるプラズマCVD法などで形成される。この反射防止膜3は、半導体基板1との屈折率差などを考慮して、屈折率が1.8〜2.3程度になるように形成され、厚み500〜1000Å程度の厚みに形成される。このように窒化シリコン膜を、水素プラズマの存在下で成膜して形成した場合、半導体基板1のシリコンの未結合手を水素で終端させるパッシベーション効果も同時に有するので、反射防止の機能と併せて、太陽電池の電気特性を向上させる効果がある。 Next, an antireflection film 3 is formed on the surface side of the semiconductor substrate 1. The antireflection film 3 is made of, for example, a silicon nitride film, and is formed by, for example, a plasma CVD method in which a mixed gas of silane (SiH 4 ) and ammonia (NH 3 ) is plasmatized by glow discharge decomposition and deposited. The antireflection film 3 is formed so as to have a refractive index of about 1.8 to 2.3 in consideration of a refractive index difference with the semiconductor substrate 1 and is formed to a thickness of about 500 to 1000 mm. . When the silicon nitride film is formed in the presence of hydrogen plasma as described above, it has a passivation effect for terminating the dangling bonds of silicon of the semiconductor substrate 1 with hydrogen at the same time. There is an effect of improving the electrical characteristics of the solar cell.

次に表面電極4と、集電電極5aと出力取出電極5bとを含む裏面電極5を以下のようにして形成する。   Next, the back electrode 5 including the front electrode 4, the current collecting electrode 5a, and the output extraction electrode 5b is formed as follows.

裏面電極5を構成する集電電極5aは、例えばアルミニウム粉末などからなる金属と有機ビヒクルとガラスフリットをアルミニウム100重量部に対してそれぞれ10〜30重量部、0.1〜5重量部を添加してペースト状にした第一の電極材料を用いる。具体的な形状としては、例えば、図2(b)に示すように、後述する出力取出電極5bを形成する部位を除いた裏面のほぼ全面とする。塗布法としては、スクリーン印刷法などの周知の方法を用いることができ、塗布後、所定の温度で溶剤を蒸散させて乾燥させる。   The collector electrode 5a constituting the back electrode 5 is made by adding 10 to 30 parts by weight and 0.1 to 5 parts by weight, for example, of 100 parts by weight of aluminum, metal, organic vehicle, and glass frit made of aluminum powder. The first electrode material made into a paste is used. As a specific shape, for example, as shown in FIG. 2B, it is almost the entire back surface excluding a portion where an output extraction electrode 5b described later is formed. As a coating method, a known method such as a screen printing method can be used, and after coating, the solvent is evaporated at a predetermined temperature and dried.

裏面電極5を構成する出力取出電極5bおよび表面電極4は、第一の電極材料より半田濡れ性のよい金属材料、例えば銀粉末などと有機ビヒクルとガラスフリットを銀100重量部に対してそれぞれ10〜30重量部、0.1〜5重量部を添加してペースト状にした第二の電極材料を用いる。具体的な形状としては、例えば、図2(a)、(b)に示すように、表面電極4は格子状に形成し、出力取出電極5bは、大部分が上述のアルミニウムを主成分とした集電電極5aを塗布しなかった部位に設けられ、周縁部を集電電極5aと重ね合わせて形成する。塗布法としては、スクリーン印刷法などの周知の方法を用いることができ、塗布後、所定の温度で溶剤を蒸散させて乾燥させる。   The output extraction electrode 5b and the front electrode 4 constituting the back electrode 5 are made of a metal material having better solder wettability than the first electrode material, such as silver powder, organic vehicle, and glass frit, 10 parts by weight per 100 parts by weight of silver. A second electrode material made into a paste by adding -30 parts by weight or 0.1-5 parts by weight is used. As a specific shape, for example, as shown in FIGS. 2A and 2B, the surface electrode 4 is formed in a lattice shape, and the output extraction electrode 5b is mainly composed of the above-described aluminum. It is provided at a site where the current collecting electrode 5a is not applied, and the peripheral edge is formed so as to overlap the current collecting electrode 5a. As a coating method, a known method such as a screen printing method can be used, and after coating, the solvent is evaporated at a predetermined temperature and dried.

上述のようにして塗布・乾燥した表面電極4、裏面電極5を、600〜800℃で10〜30分程度焼成する焼成工程を経ることによって、基板に対して電極を焼き付けて形成することができる。   The surface electrode 4 and the back electrode 5 coated and dried as described above can be formed by baking the electrodes on the substrate by performing a baking process of baking at 600 to 800 ° C. for about 10 to 30 minutes. .

なお、この焼成工程として、連続式の焼成炉を用いた場合、連続的に大量の半導体基板1を処理することができ、生産性が高いので望ましい。連続式の焼成炉の中でも、焼成炉の加熱部を貫通させた搬送用ベルト上に半導体基板1を配置し、この搬送用ベルトをエンドレスに回転させることによって、焼成炉の加熱部の中を通過させるベルト式連続焼成炉が、調整が簡単で高い再現性が得られ、焼成炉内をスムーズに半導体基板を通過させることができ、さらに搬送用ベルトの下方からも加熱が可能であるので望ましい。
As this firing step, when using the sintering furnace of the continuous expression, it is possible to continuously process a large amount of the semiconductor substrate 1, because the productivity is high desirable. Among continuous firing furnaces, the semiconductor substrate 1 is placed on a conveyor belt that penetrates the heating section of the firing furnace, and this conveyor belt is rotated endlessly to pass through the heating section of the firing furnace. The belt-type continuous firing furnace is desirable because it is easy to adjust and provides high reproducibility, allows the semiconductor substrate to pass smoothly through the firing furnace, and further allows heating from below the conveyor belt.

図3に、ベルト式連続焼成炉の構造を説明するための図を示す。図中、8は搬送用ベルト、9(9a、9b、9c)は上部ヒーター、10(10a、10b、10c)は下部ヒーター、11はカバー、12はローラーを示す。   FIG. 3 is a diagram for explaining the structure of the belt-type continuous firing furnace. In the figure, 8 is a conveyor belt, 9 (9a, 9b, 9c) is an upper heater, 10 (10a, 10b, 10c) is a lower heater, 11 is a cover, and 12 is a roller.

半導体基板1を処理するベルト式連続焼成炉は、断熱性や安全性、そして雰囲気を外気と遮断するために設けられたカバー11の中に、複数の上部ヒーター9(9a、9b、9c)と下部ヒーター10(10a、10b、10c)が搭載されている。この上部ヒーター9と下部ヒーター10は遠赤外や近赤外等のヒーターで、抵抗コイルやランプなどからなる。なお、図3では上部ヒーター9、下部ヒーター10ともそれぞれ3分割にして記載したが、これに制限されるものではなく、これより多くても少なくても構わない。ただし、半導体基板の加熱のプロファイルを自在に設定するためには、3分割以上とすることが望ましい。   The belt-type continuous firing furnace for processing the semiconductor substrate 1 includes a plurality of upper heaters 9 (9a, 9b, 9c) in a cover 11 provided for heat insulation and safety, and for shielding the atmosphere from outside air. The lower heater 10 (10a, 10b, 10c) is mounted. The upper heater 9 and the lower heater 10 are heaters such as far infrared and near infrared, and are composed of resistance coils, lamps, and the like. In FIG. 3, each of the upper heater 9 and the lower heater 10 is divided into three parts. However, the upper heater 9 and the lower heater 10 are not limited to this and may be more or less than this. However, in order to freely set the heating profile of the semiconductor substrate, it is desirable to divide into three or more.

さらに、図3では上部ヒーター9と下部ヒーター10の両方を記載したが、これに制限されるものではなく、上部ヒーター9のみや下部ヒーター10のみの構造でもよい。しかし、半導体基板1の両面に電極材料が塗布されている場合、上部ヒーター9と下部ヒーター10の両方を備えていれば、これらを用いることによって、同時に焼成を行うことができるのでより望ましい。   Furthermore, although both the upper heater 9 and the lower heater 10 are described in FIG. 3, the present invention is not limited to this, and a structure having only the upper heater 9 or only the lower heater 10 may be used. However, when the electrode material is applied to both surfaces of the semiconductor substrate 1, it is more desirable that both the upper heater 9 and the lower heater 10 are provided, because using them can perform firing simultaneously.

このベルト式連続焼成炉の長手方向に炉を貫通して搬送用ベルト8が設けられ、この搬送用ベルト8は、ローラー12が回転駆動することによって循環し、これによって搬送用ベルト8上に乗せた半導体基板1が焼成炉内を通過する。なお、搬送用ベルト8は、例えば、耐熱性を有する金属のメッシュなどから構成されている。また、搬送用ベルト8の入口側には焼成前の半導体基板1を連続的に搬送用ベルト8上に配置するローダー(不図示)を設け、さらに、搬送用ベルト8の出口側には、焼成後の半導体基板1を連続的に搬送用ベルト8からピックアップ可能なアンローダー(不図示)を設けてもよい。   A conveyor belt 8 is provided through the furnace in the longitudinal direction of the belt-type continuous firing furnace, and this conveyor belt 8 circulates when the roller 12 is driven to rotate, and is thus placed on the conveyor belt 8. The semiconductor substrate 1 passes through the firing furnace. The conveyor belt 8 is made of, for example, a metal mesh having heat resistance. In addition, a loader (not shown) for continuously disposing the semiconductor substrate 1 before firing on the transport belt 8 is provided on the entrance side of the transport belt 8, and firing is performed on the exit side of the transport belt 8. You may provide the unloader (not shown) which can pick up the subsequent semiconductor substrate 1 from the conveyance belt 8 continuously.

このようなベルト式連続焼成炉によって、半導体基板1に塗布した電極を焼成する場合、通常、入口付近から急激に温度が上昇し、最高温度となる650〜800℃まで上昇し、最高温度に達した後は、徐々に温度を低下させる温度分布となっている。これは最初に電極材料の焼結に必要な温度まで達した後、急冷による応力に起因する割れを防ぐためである。具体的には、ベルト式連続焼成炉の入口側の上部ヒーター9a、下部ヒーター10aを熱の流出を考慮して最高温度より高めの温度に設定し、上部ヒーター9b、9cおよび下部ヒーター10b、10cを半導体基板1が下流に向かうに連れて、徐々に温度を低下させるような設定にすればよい。   When the electrode applied to the semiconductor substrate 1 is baked by such a belt-type continuous baking furnace, the temperature usually rises suddenly from the vicinity of the entrance, rises to the maximum temperature of 650 to 800 ° C., and reaches the maximum temperature. After that, the temperature distribution gradually decreases. This is to prevent cracking due to stress due to rapid cooling after the temperature required for sintering of the electrode material is first reached. Specifically, the upper heater 9a and the lower heater 10a on the inlet side of the belt-type continuous firing furnace are set to a temperature higher than the maximum temperature in consideration of the outflow of heat, and the upper heaters 9b and 9c and the lower heaters 10b and 10c are set. May be set such that the temperature gradually decreases as the semiconductor substrate 1 moves downstream.

[第一実施形態]
以下、本発明の太陽電池の製造方法に係る焼成工程の第一実施形態について説明する。
[First embodiment]
Hereinafter, 1st embodiment of the baking process which concerns on the manufacturing method of the solar cell of this invention is described.

本発明の第一実施形態に係る焼成工程では、半導体基板1を焼成するときに、略水平に配置して焼成する第一焼成工程と、第一焼成工程を経た半導体基板1を、鉛直方向を軸として第一焼成工程で焼成した向きから略180°回転させた状態で焼成する第二焼成工程とを含むようにする。これによって、反りを低減させるとともに逆導電型拡散領域2へのダメージを軽減し、出力特性が良好な太陽電池素子が得られる。   In the firing process according to the first embodiment of the present invention, when the semiconductor substrate 1 is fired, the first firing process in which the semiconductor substrate 1 is disposed substantially horizontally and fired, and the semiconductor substrate 1 that has undergone the first firing process are arranged in the vertical direction. And a second firing step in which the shaft is fired in a state rotated by approximately 180 ° from the orientation fired in the first firing step. As a result, warpage is reduced and damage to the reverse conductivity type diffusion region 2 is reduced, so that a solar cell element with good output characteristics can be obtained.

この理由について以下のように推測する。なお、以下の説明は、上述の図3で説明したベルト式連続焼成炉を用いて本発明に係る焼成工程を行った例によって行う。   The reason is estimated as follows. In addition, the following description is performed by the example which performed the baking process which concerns on this invention using the belt type continuous baking furnace demonstrated in the above-mentioned FIG.

上述したように図3に示すベルト式連続焼成炉は、入口付近から急激に温度が上昇し、最高温度となる650〜800℃まで上昇し、最高温度に達した後は、徐々に温度を低下させる温度分布に設定されている。このようなベルト式連続焼成炉によって、太陽電池素子に用いる半導体基板1(10cm×10cmから15cm×15cm程度のサイズ)を焼成すると、基板が反るとともに太陽電池素子の出力特性が低下したりバラツキが生じたりしてしまう。この理由は以下のように考えられる。まず、基板の進行方向に対して、まずベルト式連続焼成炉中の加熱領域に到達した前方の領域が温度上昇し、基板内部の熱伝導により、後方の領域もやや遅れて温度が上昇する。そしてベルト式連続焼成炉中で基板が進行するに伴って、後方の領域も焼成炉の加熱領域に到達するので、基板の進行方向に対して前方と後方とで熱履歴に違いが生じ、熱履歴の違いによる内部応力によって反ったり、逆導電型拡散領域2がダメージを受けたり、表面電極4の電極材料が逆導電型拡散領域2に入り込んで、pn接合に悪影響を与えたりする。   As described above, the belt-type continuous firing furnace shown in FIG. 3 suddenly increases in temperature from the vicinity of the inlet, rises to a maximum temperature of 650 to 800 ° C., and then gradually decreases after reaching the maximum temperature. The temperature distribution is set. When the semiconductor substrate 1 (size of about 10 cm × 10 cm to 15 cm × 15 cm) used for the solar cell element is baked by such a belt type continuous firing furnace, the substrate is warped and the output characteristics of the solar cell element are reduced or varied. Will occur. The reason is considered as follows. First, with respect to the traveling direction of the substrate, first, the temperature of the front region that has reached the heating region in the belt-type continuous firing furnace rises, and due to the heat conduction inside the substrate, the temperature of the rear region also rises with a slight delay. As the substrate progresses in the belt-type continuous firing furnace, the rear region also reaches the heating region of the firing furnace, so there is a difference in the heat history between the front and the rear with respect to the traveling direction of the substrate. It may be warped by internal stress due to a difference in history, the reverse conductivity type diffusion region 2 may be damaged, or the electrode material of the surface electrode 4 may enter the reverse conductivity type diffusion region 2 to adversely affect the pn junction.

ここで本発明の第一実施形態では、この焼成工程として、半導体基板1を焼成するときに、第一焼成工程で図2(a)に示される半導体基板1のA側をベルト式連続焼成炉のベルトの進行方向に向けて略水平に配置した状態で焼成を行い、第二焼成工程では、半導体基板1を、鉛直方向を軸として第一焼成工程で焼成した向きから略180°回転させ、図2(a)に示される半導体基板1のB側をベルト式連続焼成炉のベルトの進行方向に向けて焼成する。これによって、第一焼成工程で半導体基板1に対して加えられた熱履歴とは異なった熱履歴が第二焼成工程によって加えられるので、より広い領域で均一に熱が印加されることとなる。そして、一部分に必要以上の熱量が印加されないため、内部応力が緩和されるとともに、逆導電型拡散領域2へのダメージが軽減され、また表面電極4の電極材料が逆導電型拡散領域2に入り込んで、pn接合を破壊することもなく、出力特性が良好な太陽電池素子を得ることができるものと考えられる。   Here, in the first embodiment of the present invention, when the semiconductor substrate 1 is fired as the firing step, the A side of the semiconductor substrate 1 shown in FIG. In the second firing step, the semiconductor substrate 1 is rotated by about 180 ° from the orientation fired in the first firing step with the vertical direction as an axis. The semiconductor substrate 1 shown in FIG. 2A is baked with the B side facing the belt traveling direction of the belt-type continuous firing furnace. Accordingly, a heat history different from the heat history applied to the semiconductor substrate 1 in the first firing step is applied in the second firing step, so that heat is uniformly applied in a wider region. Further, since an unnecessarily large amount of heat is not applied to a part, the internal stress is alleviated, damage to the reverse conductivity type diffusion region 2 is reduced, and the electrode material of the surface electrode 4 enters the reverse conductivity type diffusion region 2. Thus, it is considered that a solar cell element with good output characteristics can be obtained without destroying the pn junction.

ところで、表面電極4は、あらかじめ反射防止膜3の表面電極4に相当する部分をエッチングし、その箇所に第二の電極材料(銀ペーストなど)を塗布して焼成して逆導電型拡散領域2と導通を取るようにしてもよいし、反射防止膜3の上に直接、第二の電極材料(銀ペーストなど)を塗布して焼成し、いわゆるファイアースルー法によって反射防止膜3を貫通させて逆導電型拡散領域2と導通を取るようにしてもよい。   By the way, the surface electrode 4 is obtained by etching a portion corresponding to the surface electrode 4 of the antireflection film 3 in advance, applying a second electrode material (silver paste or the like) to the portion, and baking it. The second electrode material (silver paste or the like) is applied directly on the antireflection film 3 and fired, and the antireflection film 3 is penetrated by a so-called fire-through method. You may make it conduct | electrically_connect with the reverse conductivity type diffusion region 2. FIG.

また、電極を形成する焼成の順番、組み合わせは上記に示した方法以外であっても構わない。例えば、第一焼成工程で裏面電極5(集電電極5aと出力取出電極5b)を形成し、第二焼成工程で表面電極4を形成してもよいし、第一焼成工程で出力取出電極5bを形成し、第二焼成工程で集電電極5aと表面電極4を形成してもよいが、集電電極5aは、第一焼成工程および第二焼成工程を経て形成されるようにすることが望ましい。   Also, the firing order and combination for forming the electrodes may be other than the methods described above. For example, the back electrode 5 (the collector electrode 5a and the output extraction electrode 5b) may be formed in the first baking process, the surface electrode 4 may be formed in the second baking process, or the output extraction electrode 5b in the first baking process. The collector electrode 5a and the surface electrode 4 may be formed in the second firing step, but the collector electrode 5a may be formed through the first firing step and the second firing step. desirable.

その理由は以下の通りである。まず、集電電極5aの面積は広く、使用する電極材料の量も多い。したがって、半導体基板1と電極材料との熱膨張係数の差異による影響を大きく受けるので、半導体基板1の反りに対して及ぼす影響が大きい。従来の焼成方法によれば、上述のような理由から半導体基板1に対する熱履歴が搬送用ベルト8の進行方向で異なるため、内部応力に加えて熱応力の影響をも受けて、片側に大きく反る傾向がある。ここで本発明に係る焼成工程により、上述したような理由から、基板に対する熱履歴をより均一化できるので、基板が片側へ大きく反ることなく、両側へ均等に反るようになる。その結果、大きな反りを抑制することができるので、反りによる半導体基板1の割れを軽減することができる。   The reason is as follows. First, the current collecting electrode 5a has a large area and a large amount of electrode material is used. Therefore, since it is greatly affected by the difference in thermal expansion coefficient between the semiconductor substrate 1 and the electrode material, the influence on the warp of the semiconductor substrate 1 is large. According to the conventional firing method, the thermal history for the semiconductor substrate 1 differs depending on the traveling direction of the conveyor belt 8 for the reasons described above. There is a tendency to. Here, the firing process according to the present invention makes it possible to make the thermal history of the substrate more uniform for the reasons described above, so that the substrate is evenly warped to both sides without largely warping to one side. As a result, since large warpage can be suppressed, cracking of the semiconductor substrate 1 due to warpage can be reduced.

[第二実施形態]
次に、本発明の太陽電池の製造方法に係る焼成工程の第二実施形態について説明する。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the firing step according to the method for manufacturing a solar cell of the present invention will be described.

本発明の第二実施形態に係る焼成工程では、本発明の第一実施形態にかかる第二焼成工程の代わりに、第一焼成工程で焼成した状態から表裏反転させた状態で焼成する第三焼成工程と、を含むような構成とした。具体的には、第一焼成工程で半導体基板1の表面側を上部ヒーター9に向けて焼成し、第三焼成工程で半導体基板1を表裏反転させて半導体基板1の裏面側を上部ヒーター9に向けて焼成を行えばよい。また、第一焼成工程で半導体基板1の裏面側を上部ヒーター9に向けて焼成し、第三焼成工程で半導体基板1を表裏反転させて半導体基板1の表面側を上部ヒーター9に向けて焼成を行っても構わない。   In the firing step according to the second embodiment of the present invention, instead of the second firing step according to the first embodiment of the present invention, the third firing is performed in a state where the front and back are reversed from the state fired in the first firing step. And a process. Specifically, the front surface side of the semiconductor substrate 1 is fired toward the upper heater 9 in the first firing step, the semiconductor substrate 1 is turned upside down in the third firing step, and the back surface side of the semiconductor substrate 1 is turned to the upper heater 9. It suffices to perform firing. Further, the back side of the semiconductor substrate 1 is fired toward the upper heater 9 in the first firing step, and the semiconductor substrate 1 is turned upside down in the third firing step, and the front side of the semiconductor substrate 1 is fired toward the upper heater 9. You may do.

このように半導体基板1を第三焼成工程において第一焼成工程で焼成した状態から表裏反転させて行うことによって、半導体基板1の一部分に集中して大きな熱量がかかることを防ぐことができ、基板に蓄積する内部応力を抑制して反りを防止するとともに、電極の焼成により逆導電型拡散領域2に与えられるダメージを軽減し、出力特性の良好な太陽電池素子を得ることができる。本発明に係る第二実施形態では、第三焼成工程において第一焼成工程から表裏反転させて行うので、各電極に対して、半導体基板1の両面から加熱することができ、熱履歴を均一化することができるのである。   In this way, by performing the front and back inversion from the state fired in the first firing step in the third firing step, it is possible to prevent a large amount of heat from being concentrated on a part of the semiconductor substrate 1, In addition to suppressing the internal stress accumulated in the substrate, the warpage can be prevented, and the damage given to the reverse conductivity type diffusion region 2 due to the firing of the electrode can be reduced, so that a solar cell element with good output characteristics can be obtained. In the second embodiment according to the present invention, since the front and back are reversed from the first firing step in the third firing step, each electrode can be heated from both sides of the semiconductor substrate 1 and the heat history is made uniform. It can be done.

また、集電電極5aは、第一焼成工程および第三焼成工程を経て形成されるようにすることが望ましい。その理由としては、集電電極5aの面積は広く、使用する電極材料の量も多いため、半導体基板と電極材料との熱膨張係数の差異による影響を大きく受け、半導体基板の反りに対して及ぼす影響が大きいからである。ここで本発明の焼成工程により、第一焼成工程で半導体基板1をベルト式連続焼成炉の搬送用ベルト上に略水平に配置した状態で焼成を行い、第三焼成工程では、表裏反転させて焼成することによって、基板に対する熱履歴をより均一化できるので、半導体基板1の反りを軽減させることができ、割れについても軽減することができる。   Further, it is desirable that the current collecting electrode 5a is formed through the first firing process and the third firing process. The reason is that the current collecting electrode 5a has a large area and a large amount of electrode material to be used. Therefore, the current collector electrode 5a is greatly affected by the difference in thermal expansion coefficient between the semiconductor substrate and the electrode material. This is because the influence is great. Here, by the firing process of the present invention, the semiconductor substrate 1 is fired in the first firing process in a state of being disposed substantially horizontally on the conveyor belt of the belt-type continuous firing furnace, and the front and back are reversed in the third firing process. By baking, the thermal history of the substrate can be made more uniform, so that the warp of the semiconductor substrate 1 can be reduced and cracks can also be reduced.

また、第一焼成工程で裏面側を上部ヒーター9に向けて焼成することで、集電電極5aの電極材料と半導体基板1との間に安定したオーミック接触が得られ、第三焼成工程で半導体基板1の表裏を反転させることで、裏面側に必要以上の熱量がかからないため、従来に比べ半導体基板1の反りを抑えることができる。なお、第一焼成工程と第三焼成工程が逆であっても同様である。   Further, by firing the back side toward the upper heater 9 in the first firing step, a stable ohmic contact is obtained between the electrode material of the current collecting electrode 5a and the semiconductor substrate 1, and the semiconductor in the third firing step. By reversing the front and back of the substrate 1, it is possible to suppress the warpage of the semiconductor substrate 1 compared to the conventional case, because the back surface does not take more heat than necessary. The same applies even if the first firing step and the third firing step are reversed.

さらに、第一焼成工程と第三焼成工程とを分けて焼成する場合、
(a)第一焼成工程時には半導体基板1の受光面側の表面に何も存在していない状態で搬送用ベルト8に配置し、裏面側を上部ヒーター9に向けた状態で焼成を行う
(b)半導体基板1の受光面側に表面電極4を塗布乾燥させて設ける
(c)第三焼成工程で半導体基板1の表面電極4の側を上部ヒーター9に向けて焼成を行う
のような手順で行えば、表面電極4と搬送用ベルト8との接触を避け、半導体基板1の受光面側の汚れを防止し、受光量の減少を防ぐことができる。
Furthermore, when dividing the first firing step and the third firing step separately,
(A) During the first firing step, the semiconductor substrate 1 is placed on the conveyor belt 8 in a state where nothing is present on the light receiving surface side, and firing is performed with the back side facing the upper heater 9 (b) ) The surface electrode 4 is applied and dried on the light receiving surface side of the semiconductor substrate 1. (C) The surface electrode 4 side of the semiconductor substrate 1 is baked toward the upper heater 9 in the third baking step. If this is done, contact between the surface electrode 4 and the conveyor belt 8 can be avoided, contamination on the light receiving surface side of the semiconductor substrate 1 can be prevented, and reduction in the amount of received light can be prevented.

[各実施形態の共通事項]
次に、第一実施形態、第二実施形態の双方で共通の事項について述べる。
[Common items of each embodiment]
Next, matters common to both the first embodiment and the second embodiment will be described.

半導体基板1として、p型シリコン半導体を用いる場合、集電電極5aの電極材料としては、アルミニウムを主成分とするものを用いることが望ましい。その理由は以下の通りである。まず、集電電極5aを形成すると同時に、シリコンに対してp型不純物であるアルミニウムを多量に含んだp領域6が形成される。この領域は光生成電子キャリアが裏面電極5に到達して再結合損失する割合を低減する役割を果たし、光電流密度Jscが向上する。また、このp領域6では少数キャリア(電子)密度が低減されるので、この領域および裏面電極5に接する領域でのダイオード電流量(暗電流量)を低減する働きをし、開放電圧Vocが向上するという効果が得られ、太陽電池素子の特性向上への影響が大きいからである。 When a p-type silicon semiconductor is used as the semiconductor substrate 1, it is desirable to use a material containing aluminum as a main component as the electrode material of the current collecting electrode 5a. The reason is as follows. First, the collector electrode 5a is formed, and at the same time, the p + region 6 containing a large amount of aluminum which is a p-type impurity with respect to silicon is formed. This region serves to reduce the rate at which photogenerated electron carriers reach the back electrode 5 and recombine loss, and the photocurrent density Jsc is improved. Further, since the minority carrier (electron) density is reduced in the p + region 6, it serves to reduce the amount of diode current (dark current amount) in this region and the region in contact with the back electrode 5, and the open circuit voltage Voc is reduced. This is because the effect of improvement is obtained and the effect on the improvement of the characteristics of the solar cell element is great.

また、ベルト式連続焼成炉は、搬送用ベルト8を挟んで、上方と下方にそれぞれ上部ヒーター9と下部ヒーター10とを備えるものを用いることが望ましい。半導体基板1の表面電極4と裏面電極5とを同時に加熱焼成することができるからである。   Moreover, it is desirable to use a belt-type continuous firing furnace having an upper heater 9 and a lower heater 10 on the upper side and the lower side, respectively, with the conveying belt 8 in between. This is because the front electrode 4 and the back electrode 5 of the semiconductor substrate 1 can be heated and fired simultaneously.

さらに、このような上部ヒーター9、下部ヒーター10を用いたベルト式連続焼成炉を用いる場合、半導体基板1が焼成工程において受ける熱量は、下部ヒーター10よりも上部ヒーター9から受ける方が大きくなるようにすることが望ましい。このような構成にすれば、上方と下方からの加熱状態が非対称となり、焼成工程における半導体基板1の内部の温度分布の対称性を崩すことができる。その結果、本発明の第一実施形態(半導体基板1を第一焼成工程で焼成した向きから略180°回転させた状態で第二焼成工程を行う)、第二実施形態(半導体基板1を、第一焼成工程で焼成した状態から表裏反転させた状態で第三焼成工程を行う)における効果をより確実なものとし、基板内部の熱履歴をよりランダムにして均一化を図ることができるからである。   Further, when a belt-type continuous firing furnace using such an upper heater 9 and lower heater 10 is used, the amount of heat received by the semiconductor substrate 1 in the firing process is greater when received from the upper heater 9 than the lower heater 10. It is desirable to make it. With such a configuration, the heating state from above and below becomes asymmetric, and the symmetry of the temperature distribution inside the semiconductor substrate 1 in the baking process can be broken. As a result, the first embodiment of the present invention (the second baking step is performed in a state where the semiconductor substrate 1 is rotated by approximately 180 ° from the direction of baking the first baking step), the second embodiment (the semiconductor substrate 1 is The third firing step is performed in a state where the front and back are reversed from the state fired in the first firing step), and the thermal history inside the substrate can be made more random and uniform. is there.

特に第二実施形態においては、第三焼成工程で半導体基板1の表裏反転が伴っているので、必ず半導体基板1の表面側をより受ける熱量が少ない下部ヒーター10に向けて焼成する工程が組み込まれる。そのため、逆導電型拡散領域2へのダメージを軽減することができるとともに、表面電極4の電極材料が逆導電型拡散領域2に入り込んで、pn接合を破壊することをより防止し、出力特性が良好な太陽電池素子を得ることが可能である。   Particularly in the second embodiment, since the front and back of the semiconductor substrate 1 are reversed in the third firing step, a step of firing toward the lower heater 10 that always receives less heat on the front side of the semiconductor substrate 1 is incorporated. . Therefore, damage to the reverse conductivity type diffusion region 2 can be reduced, and the electrode material of the surface electrode 4 enters the reverse conductivity type diffusion region 2 to further prevent the pn junction from being broken, and the output characteristics are improved. It is possible to obtain a good solar cell element.

なお、下部ヒーター10は搬送用ベルト8を挟んで半導体基板1の下面(搬送用ベルト8と接した面)と対向しており、直接、半導体基板1の上面と向き合った上部ヒーター9に比べて、半導体基板1に高い熱量を供給することが難しい。もちろん、電力を増大させることによって可能ではあるが、エネルギーの効率的利用という観点から見ても、上部ヒーター9からの熱量を大きくする方が自然であり、より好ましい。   The lower heater 10 is opposed to the lower surface of the semiconductor substrate 1 (the surface in contact with the conveying belt 8) with the conveying belt 8 in between, and compared to the upper heater 9 that directly faces the upper surface of the semiconductor substrate 1. It is difficult to supply a high amount of heat to the semiconductor substrate 1. Of course, it is possible by increasing the electric power, but from the viewpoint of efficient use of energy, it is natural and more preferable to increase the amount of heat from the upper heater 9.

上述のように上部ヒーター9、下部ヒーター10を用いたベルト式連続焼成炉を用いる場合、半導体基板1が焼成工程において受ける熱量について、下部ヒーター10よりも上部ヒーター9から受ける方が大きいかどうかについては、次のようにして確認することができる。   As described above, when the belt-type continuous firing furnace using the upper heater 9 and the lower heater 10 is used, whether or not the amount of heat received by the semiconductor substrate 1 in the firing process is greater from the upper heater 9 than the lower heater 10 is. Can be confirmed as follows.

(a)ダミーの半導体基板の表面および裏面の複数箇所(表裏の対称箇所)に熱電対を取り付ける
(b)上部ヒーター9と下部ヒーター10を所定の温度条件に設定する
(c)(a)のダミーの半導体基板を搬送用ベルト8に配置し、所定のベルト速度で送る
(d)熱電対によって、ダミーの半導体基板の表面および裏面の温度を測定し、時間に対する温度変化のプロファイルを求める
(e)(d)で求めた温度変化のプロファイルを時間で積分したものを表面、裏面で比較し、加えられた熱量を比較する(複数箇所について平均値を取る)
なお、本発明の実施形態は上述の例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることはもちろんである。
(A) A thermocouple is attached to a plurality of locations (symmetric locations on the front and back sides) of the front and back surfaces of the dummy semiconductor substrate. (B) The upper heater 9 and the lower heater 10 are set to predetermined temperature conditions. (C) (a) A dummy semiconductor substrate is placed on the conveyor belt 8 and sent at a predetermined belt speed. (D) The temperature of the front and back surfaces of the dummy semiconductor substrate is measured by a thermocouple to obtain a profile of temperature change with time (e ) The temperature change profiles obtained in (d) are integrated over time and compared on the front and back surfaces, and the amount of heat applied is compared (takes an average value for multiple locations).
It should be noted that the embodiment of the present invention is not limited to the above-described example, and it is needless to say that various modifications can be made without departing from the gist of the present invention.

例えば、本発明の第二実施形態において、第一焼成工程の後、半導体基板の表裏を反転させて第三焼成工程を行うが、このとき更に第一実施形態における第二焼成工程(鉛直方向を軸として第一焼成工程で焼成した向きから略180°回転)を行ってから、第三焼成工程を行うようにしても構わない。これによってさらに確実に本発明の効果を得ることができる。   For example, in the second embodiment of the present invention, after the first baking step, the front and back of the semiconductor substrate are reversed and the third baking step is performed. At this time, the second baking step in the first embodiment (the vertical direction is changed). The third baking step may be performed after rotating about 180 ° from the direction of baking in the first baking step as an axis. As a result, the effects of the present invention can be obtained more reliably.

さらに、第一実施形態における第一焼成工程と第二焼成工程あるいは第二実施形態における第一焼成工程と第三焼成工程は、それぞれ異なった焼成炉、望ましくはベルト式連続焼成炉を用いて処理するようにすれば、高い生産性で大量の半導体基板を処理することができるので望ましい。この場合、第一焼成工程を終えた半導体基板に対して、鉛直方向を軸として略180°回転させたり(第一実施形態)、表裏反転させたり(第二実施形態)する機構を設けることが望ましい。例えば、アンローダーによって半導体基板をカセットに集約した後に、カセット自身を、鉛直方向を軸として略180°回転させたり(第一実施形態)、表裏反転させたり(第二実施形態)する機構を設け、その後、第二焼成工程(第一実施形態)あるいは第三焼成工程(第二実施形態)に用いる焼成炉のローダーにこのカセットをセットして、半導体基板を所定状態で供給するようにすればよい。なお、あらかじめローダーに対して、カセットを所定状態でセットできるような構造にしておくことは言うまでもない。   Further, the first firing step and the second firing step in the first embodiment or the first firing step and the third firing step in the second embodiment are processed using different firing furnaces, preferably belt type continuous firing furnaces. This is desirable because a large amount of semiconductor substrates can be processed with high productivity. In this case, a mechanism may be provided for rotating the semiconductor substrate after the first baking step by approximately 180 ° about the vertical direction (first embodiment) or reversing the front and back (second embodiment). desirable. For example, after a semiconductor substrate is collected into a cassette by an unloader, a mechanism is provided for rotating the cassette itself about 180 ° about the vertical direction (first embodiment) or reversing the front and back (second embodiment). Then, if this cassette is set in a loader of a firing furnace used in the second firing step (first embodiment) or the third firing step (second embodiment), the semiconductor substrate is supplied in a predetermined state. Good. Needless to say, the loader is previously structured so that the cassette can be set in a predetermined state.

また、上述の説明では、半導体基板1は下部ヒーター10に比べ上部ヒーター9の方から大きい熱量を受ける例によって説明した。通常、上部ヒーター9に比べ下部ヒーター10は搬送用ベルト8を挟んで半導体基板1に対峙しているので、上部ヒーター9からの熱量を大きくする方が簡単であるが、逆であっても何ら差し支えなく、本発明による太陽電池素子の製造方法を用いれば、基板への熱履歴を均一にし、基板の反りを抑え、逆導電型拡散領域2へのダメージを軽減することができる。   In the above description, the semiconductor substrate 1 has been described as an example in which the upper heater 9 receives a larger amount of heat than the lower heater 10. Usually, the lower heater 10 is opposed to the semiconductor substrate 1 with the conveying belt 8 interposed therebetween as compared with the upper heater 9. Therefore, it is easier to increase the amount of heat from the upper heater 9. Needless to say, if the method for manufacturing a solar cell element according to the present invention is used, the thermal history of the substrate can be made uniform, the warpage of the substrate can be suppressed, and damage to the reverse conductivity type diffusion region 2 can be reduced.

さらに上述の各実施形態の説明では、焼成工程として第一焼成工程および第二焼成工程(第一実施形態)もしくは第一焼成工程および第三焼成工程(第二実施形態)のように二つの焼成工程を備えた例によって説明したが、これらの二つの焼成工程の前後あるいは間に、更に複数の焼成工程を備えていても構わない。   Furthermore, in the description of each of the above-described embodiments, two firings such as a first firing step and a second firing step (first embodiment) or a first firing step and a third firing step (second embodiment) are performed as firing steps. Although the example provided with the steps has been described, a plurality of baking steps may be further provided before, after, or between these two baking steps.

また、第一焼成工程をはじめとする各焼成工程においては、半導体基板を略水平に配置するが、必ずしも厳密に水平である必要はない。例えば、ベルト式連続焼成炉の場合、排気を良くするために搬送用ベルトが傾斜を有している場合があるが、半導体基板が搬送用ベルトから滑り落ちない程度であれば、このような傾斜を有する状態で配置しても構わない。   Moreover, in each baking process including the first baking process, the semiconductor substrate is disposed substantially horizontally, but it is not necessarily required to be strictly horizontal. For example, in the case of a belt-type continuous firing furnace, the conveyor belt may have an inclination to improve exhaust, but such an inclination is sufficient if the semiconductor substrate does not slide off the conveyor belt. You may arrange | position in the state which has.

さらに図2(a)では焼成工程における半導体基板の方向を表すために、格子状とした表面電極4の細い電極の向きと、A、Bの符号で示される辺の向きとが一致するように図を描いたが、これに限定されるものではない。   Further, in FIG. 2A, in order to represent the direction of the semiconductor substrate in the firing step, the direction of the thin electrodes of the surface electrode 4 in the form of a lattice and the direction of the sides indicated by the symbols A and B coincide with each other. Although illustrated, the present invention is not limited to this.

そして上述の説明では、焼成炉としてベルト式連続焼成炉を用いた例によって説明したが、この例に限定されるものではなく、例えば、ウォーキングビーム式の連続焼成炉を用いても、本発明の構成を導入することによって基板への熱履歴を均一にし、基板の反りを抑え、逆導電型拡散領域2へのダメージを軽減することができる。 And in the above description has been described by way of examples using a belt type continuous firing furnace as baking furnace, is not limited to this example, for example, it can have use of the continuous firing furnace of the walking beam type, the present invention By introducing the configuration, the thermal history to the substrate can be made uniform, the warpage of the substrate can be suppressed, and damage to the reverse conductivity type diffusion region 2 can be reduced.

また、半導体基板の材質は、シリコン以外に周知の化合物半導体であっても構わない。さらに、焼成する電極材料や塗布する電極形状、あるいは塗布方法についても、上述の例に限るものではなく、太陽電池素子としての特性を発揮できる材料や形状の組合せであれば、本発明の構成によって本発明特有の作用効果を得ることができることは言うまでもない。   The material of the semiconductor substrate may be a known compound semiconductor other than silicon. Further, the electrode material to be fired, the electrode shape to be applied, or the application method are not limited to the above-described examples, and any combination of materials and shapes that can exhibit the characteristics as a solar cell element can be used according to the configuration of the present invention. Needless to say, the advantages of the present invention can be obtained.

太陽電池素子の構造を示す概略断面構造図である。It is a schematic sectional drawing which shows the structure of a solar cell element. (a)は図1の太陽電池素子を表面側から見た上視図であり、(b)は図1の太陽電池素子を裏面側から見た下視図である。(A) is the top view which looked at the solar cell element of FIG. 1 from the surface side, (b) is the bottom view which looked at the solar cell element of FIG. 1 from the back surface side. ベルト式連続焼成炉の概略構造図である。It is a schematic structure figure of a belt type continuous firing furnace.

符号の説明Explanation of symbols

1:半導体基板
2:逆導電型拡散領域
3:反射防止膜
4:表面電極
5:裏面電極
5a:集電電極
5b:出力取出電極
6:p領域
8:搬送用ベルト
9:上部ヒーター
9、9a、9b、9c:上部ヒーター
10、10a、10b、10c:下部ヒーター
11:カバー
12:ローラー
1: Semiconductor substrate 2: Reverse conductivity type diffusion region 3: Antireflection film 4: Front electrode 5: Back electrode 5a: Current collecting electrode 5b: Output extraction electrode 6: p + region 8: Conveying belt 9: Upper heater 9, 9a, 9b, 9c: Upper heater 10, 10a, 10b, 10c: Lower heater 11: Cover 12: Roller

Claims (7)

表面側に逆導電型拡散領域を有する一導電型の半導体基板と、前記半導体基板の表面側に形成された表面電極と、前記半導体基板の裏面側に形成された集電電極と出力取出電極とからなる裏面電極と、を備えた太陽電池素子の製造方法であって、
前記半導体基板に塗布した電極材料を焼成して前記表面電極および/または裏面電極を形成する焼成工程を含むとともに、
前記焼成工程は、入口付近から温度が上昇し、最高温度に達した後、温度が低下する温度分布を有する連続式の焼成炉を用いて行い、
前記半導体基板を略水平に配置し、前記焼成炉内の加熱部の中を通過させて焼成する第一焼成工程と、
前記半導体基板を、鉛直方向を軸として前記第一焼成工程で焼成した向きから略180°回転させた状態で前記焼成炉内の加熱部の中を通過させて焼成する第二焼成工程と、を含む太陽電池素子の製造方法。
A semiconductor substrate of one conductivity type having a reverse conductivity type diffusion region on the front surface side, a surface electrode formed on the surface side of the semiconductor substrate, a collector electrode and an output extraction electrode formed on the back surface side of the semiconductor substrate; A method for producing a solar cell element comprising a back electrode comprising:
Including a firing step of firing the electrode material applied to the semiconductor substrate to form the front electrode and / or the back electrode;
The firing step is performed using a continuous firing furnace having a temperature distribution in which the temperature rises from the vicinity of the inlet, reaches the maximum temperature, and then decreases.
A first firing step in which the semiconductor substrate is disposed substantially horizontally and is fired by passing through a heating unit in the firing furnace ;
A second firing step in which the semiconductor substrate is fired by passing through a heating section in the firing furnace in a state where the semiconductor substrate is rotated approximately 180 ° from the orientation fired in the first firing step with the vertical direction as an axis. The manufacturing method of the solar cell element containing.
前記集電電極は、前記第一焼成工程および前記第二焼成工程を経て形成される請求項1に記載の太陽電池素子の製造方法。   The said current collection electrode is a manufacturing method of the solar cell element of Claim 1 formed through said 1st baking process and said 2nd baking process. 前記半導体基板は、p型シリコン半導体であり、前記集電電極は、アルミニウムを主成分とする電極材料によって形成される請求項1または請求項2に記載の太陽電池素子の製造方法。   3. The method for manufacturing a solar cell element according to claim 1, wherein the semiconductor substrate is a p-type silicon semiconductor, and the collecting electrode is formed of an electrode material mainly composed of aluminum. 前記第一焼成工程および前記第二焼成工程は、前記焼成炉としてエンドレスに回転する搬送用ベルトを備えたベルト式連続焼成炉を用い、前記搬送用ベルト上に前記半導体基板を配置した状態で行われる請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の太陽電池素子の製造方法。 The first firing step and the second firing step are performed using a belt-type continuous firing furnace having a transport belt that rotates endlessly as the firing furnace, and the semiconductor substrate is disposed on the transport belt. The method for manufacturing a solar cell element according to any one of claims 1 to 3, wherein: 前記第二焼成工程後に、前記半導体基板を、前記第一焼成工程で焼成した状態から表裏反転させた状態で前記焼成炉内の加熱部の中を通過させて焼成する第三焼成工程をさらに含む請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の太陽電池素子の製造方法。After the second baking step, the method further includes a third baking step of baking the semiconductor substrate by passing through the heating section in the baking furnace in a state where the semiconductor substrate is turned upside down from the state of baking in the first baking step. The manufacturing method of the solar cell element as described in any one of Claims 1-4. 前記ベルト式連続焼成炉は、前記搬送用ベルトを挟んで、上方と下方にそれぞれ上部ヒーターと下部ヒーターとを備えた請求項4に記載の太陽電池素子の製造方法。 The said belt-type continuous baking furnace is a manufacturing method of the solar cell element of Claim 4 provided with the upper heater and the lower heater in the upper direction and the downward direction on both sides of the said belt for conveyance. 前記半導体基板は、前記焼成工程において、前記下部ヒーターから受ける熱量よりも前記上部ヒーターから受ける熱量の方が大きくなるようにした請求項に記載の太陽電池素子の製造方法。 The method for manufacturing a solar cell element according to claim 6 , wherein the semiconductor substrate receives a larger amount of heat from the upper heater than to receive from the lower heater in the firing step.
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