JP5430520B2 - 太陽電池の製造方法 - Google Patents
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Description
太陽電池の製造方法に関する。
従来の太陽電池は、ｐ型Ｓｉ基板の表面側に、ｎ+層を設けると共に、裏面側にｐ+層を設けてｎ+／ｐ／ｐ+接合を形成し、ｎ+層上に受光面電極を形成すると共に、ｐ+層上に裏面電極を形成した構造を有している。また、一般には受光面側に反射防止膜等も設けられる。
この太陽電池の受光面電極と裏面電極の形成には、自動化が容易で生産性が高いことから、印刷法が広く用いられている。この印刷法は、金属粉末とガラス粉末などを有機結合剤や有機溶剤と混練したペースト状の物質をスクリーン印刷法などで塗布して焼き付ける方法である。
一方、ｐ+層の形成にも印刷法が広く用いられており、このためのペースト状物質もｐ+層形成用アルミニウムペーストとして市販されている。このアルミニウムペーストは、例えばＡｌ粉末が７０重量％、ガラスフリットが１重量％、有機結合剤が３重量％、有機結合剤が２６重量％などから成る。
しかし、従来のアルミニウムペーストをＳｉ基板上に印刷して乾燥して焼き付けると、次のような問題があった。すなわち、アルミニウムペーストを焼き付けると、Ａｌ層とＳｉ基板の熱膨張率の違いから、焼き付け後にＳｉ基板が反り、焼き付け後のカセット収納や次工程での製造プロセスにおいて、自動機のハンドリングミス等が生じ易く、太陽電池素子の割れや欠けを発生させ、製造歩留りを低下させるという問題があった。
本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたものであり、電極材料やｐ+層を
形成するためのペースト材料を焼き付けて形成する際に、Ｓｉ基板の反りによる製造歩留
りの低下を招くという従来の問題点を解消した太陽電池の製造方法を提供することを目的とする。
形成するためのペースト材料を焼き付けて形成する際に、Ｓｉ基板の反りによる製造歩留
りの低下を招くという従来の問題点を解消した太陽電池の製造方法を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明に係る太陽電池の製造方法は、Ｓｉ基板の一主面側に、ｐ ＋ 層および電極のうち少なくとも一方が設けられている太陽電池の製造方法であって、前記ｐ ＋ 層および前記電極のうち少なくとも一方は、前記Ｓｉ基板の一主面側に、粒径１０μｍ以下のＡｌ粉末と該Ａｌ粉末１００重量部に対して０．５〜５０重量部の粒径１０μｍ以下のＳｉ粉末と多価アルコール系の有機溶剤と有機結合剤とを有するペースト材料を空気中で焼き付けて形成することを特徴とする。
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づき詳細に説明する。
図１は太陽電池の構成を示す図であり、１はＳｉ基板、２はｎ+層、３はｐ+層、４は受光面電極、５は裏面電極であるＳｉ基板１としては、一主面側に０．３〜０．５μｍ程度の深さを有する比抵抗約１．５×１０-３Ω・ｃｍ程度のｎ+層２を形成した比抵抗１〜５Ω・ｃｍ程度のｐ型Ｓｉ基板１を用いる。
図１は太陽電池の構成を示す図であり、１はＳｉ基板、２はｎ+層、３はｐ+層、４は受光面電極、５は裏面電極であるＳｉ基板１としては、一主面側に０．３〜０．５μｍ程度の深さを有する比抵抗約１．５×１０-３Ω・ｃｍ程度のｎ+層２を形成した比抵抗１〜５Ω・ｃｍ程度のｐ型Ｓｉ基板１を用いる。
ペースト材料は、Ａｌ粉末と、このＡｌ粉末１００重量部に対して０．５〜５０重量部のＳｉと、有機溶剤と、必要に応じて加えられる有機結合剤とからなる。
ペーストの構成成分中のＡｌ粉末、有機溶剤、有機結合剤は、従来のＡｌペーストで用いられるものと同様のものを用いることができる。Ａｌ粉末としては粒径１０μｍ以下のものが、有機溶剤としては多価アルコール系のものが、有機結合剤としてはセルロース系化合物やポリメタクリレート系化合物などが特に好適に用いられる。Ｓｉ粉末としては表面を安定化処理したものが用いられる。
表面を安定化処理した粒径１０μｍ以下のＡｌ粉末と安定化処理した粒径１０μｍ以下のＳｉ粉末に、エチルセルロースをα−テルピネオールに溶解したものを加えながら混練し、粘度が約２００ポイズ（ずり速度１００／秒）のペースト材料を調整する。
このペースト材料をｐ型Ｓｉ基板１の反対面の全面にスクリーン印刷して乾燥し、空気中の７００〜８５０℃で１０分〜３０分間程度焼き付けてｐ+層３と裏面電極５を形成する。
次に、前記ｎ+層２にＡｇペーストをくし歯状にスクリーン印刷して、空気中の６００℃程度で１０分間程度焼き付けて受光面電極４を形成する。
ペースト材料は、Ｓｉ基板１上に印刷して焼き付けても、Ｓｉ基板に反りが発生しない。このＡｌペーストが従来のＡｌペーストに比べて非常に良好なペースト材料であるのは、次のような理由による。ｐ+層３を形成するために必要な焼成温度は約７００℃以上であり、Ａｌペーストを焼き付けると、Ａｌが溶解してｐ型ドーパントとしてｐ+層３を形成する。また、電極として用いる場合には、必要な焼成温度は約５００〜８００℃である。このときもＡｌペーストを焼き付けると、Ａｌが溶解してＡｌ層が形成される。いずれの場合においても、熱膨張率がＳｉでは２．５×１０-６ｄｅｇ-1、アルミニウムでは２３．２５×１０-6ｄｅｇ-1と約１０倍程度異なるため、焼き付け後にはＳｉ基板１に反りが発生する。一方、本発明によるペースト材料では、Ｓｉを添加したことによって熱膨張率の差が低減され、反りが低減される。
さらに、Ｓｉの配合割合はＡｌ粉末１００重量部に対し、０．５〜５０重量部としなければならない。０．５重量部未満の配合割合では、Ｓｉ基板１に反りが発生する。５０重量部を超える配合割合では、均一なｐ+層３が形成されず、また電極の固有抵抗がやや高くなり、太陽電池の効率低下を招き易くなる。
したがって、上記ペースト材料は、従来のペーストを用いた場合のように、焼き付け後にＳｉ基板１が反り、焼き付け後のカセット収納や次工程での製造プロセスにおいて自動機のハンドリングミスなどを生じ易く、素子の割れや欠けを発生させたり、製造歩留りを低下させるという問題がない。
また、このペースト材料は、Ａｌ粉末と、このＡｌ粉末１００重量部に対して０．５〜５０重量部のＳｉと、有機溶剤と、必要に応じて加えられる有機結合剤とからなるものであり、太陽電池の電極用ペースト材料として用いると、比較的大面積の素子に均一な電極を有する太陽電池素子を形成することができる。さらに、比較的大面積の素子に均一な接合を有する太陽電池素子を形成することができる。
表面を安定化処理した粒径１０μｍ以下のＡｌ粉末と表面を安定化処理した粒径１０μｍ以下のＳｉ粉末（配合割合はＡｌ粉末１００重量部に対して１０重量部）とを秤量した
。これにエチルセルロース１０重量部をα−テルピネオール９０重量部に溶解したものを加えながら混練し、粘度が約２００ポイズ（ずり速度１００／秒）のペースト材料を調整した。
。これにエチルセルロース１０重量部をα−テルピネオール９０重量部に溶解したものを加えながら混練し、粘度が約２００ポイズ（ずり速度１００／秒）のペースト材料を調整した。
図１に示すｐ型Ｓｉ基板１（比抵抗１．５Ω・ｃｍ、１５ｃｍ角ウェハ）の表面にイオン打ち込み法で深さ０．５μｍのｎ+層２（比抵抗約１．５×１０-３Ω・ｃｍ）を形成したものを用いた。
次に、このｐ型Ｓｉ基板１の反対面の全面に上記ペーストをスクリーン印刷し、１５０℃、１０分間の乾燥処理をした。
次に、これを空気中の７５０℃で３０分間焼き付けてｐ+層３と裏面電極５を形成した。
次に、前記ｎ+層２にＡｇペーストをくし型状にスクリーン印刷し、１５０℃で１０分間の乾燥処理をした。
次に、これを空気中で６００℃で１０分間焼き付けて受光面電極４を形成した。このようにして作成した太陽電池の反り量および光照射下での電流−電圧特性（Ｖ−Ｉ）を調べた。なお、反り量とは、図２に示すように、Ｓｉ基板１の厚さ方向における最底部と最上部との間の寸法である。
表１に示したごとく、Ｓｉ粉末を配合したペースト材料を用いた太陽電池は、反りを防止するのみでなく、有効なｐ+層および電極としても使用でき、従来のＡｌペースト（表１の比較例）に比べて非常に優れていることが確認された。
１：ｐ型Ｓｉ基板、
２：ｎ+層、
３：ｐ+層、
４：受光面電極、
５：裏面電極
２：ｎ+層、
３：ｐ+層、
４：受光面電極、
５：裏面電極
Claims (2)
- Ｓｉ基板の一主面側に、ｐ＋層および電極のうち少なくとも一方が設けられている太陽電池の製造方法であって、
前記ｐ＋層および前記電極のうち少なくとも一方は、前記Ｓｉ基板の一主面側に、粒径１０μｍ以下のＡｌ粉末と該Ａｌ粉末１００重量部に対して０．５〜５０重量部の粒径１０μｍ以下のＳｉ粉末と多価アルコール系の有機溶剤と有機結合剤とを有するペースト材料を空気中で焼き付けて形成することを特徴とする太陽電池の製造方法。 - 前記有機結合剤としてセルロース系化合物を用いることを特徴とする請求項１に記載の太陽電池の製造方法。
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