JPS6159548B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPS6159548B2 JPS6159548B2 JP53059722A JP5972278A JPS6159548B2 JP S6159548 B2 JPS6159548 B2 JP S6159548B2 JP 53059722 A JP53059722 A JP 53059722A JP 5972278 A JP5972278 A JP 5972278A JP S6159548 B2 JPS6159548 B2 JP S6159548B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- solder alloy
- weight
- solder
- substrate
- depositing
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
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Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
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- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
- Photovoltaic Devices (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は半導体装置およびその製造方法とくに
印刷法で電極を形成する太陽電池およびその製造
方法に関するもので高い変換効率を有する太陽電
池等の半導体装置を容易に、かつ安価に製造する
ことを目的とする。さらにこれに関してもう一つ
の目的は通常のPb―Sn系半田で容易に太陽電池
等の電極からリード線を取り出すことができるよ
うにすることである。
印刷法で電極を形成する太陽電池およびその製造
方法に関するもので高い変換効率を有する太陽電
池等の半導体装置を容易に、かつ安価に製造する
ことを目的とする。さらにこれに関してもう一つ
の目的は通常のPb―Sn系半田で容易に太陽電池
等の電極からリード線を取り出すことができるよ
うにすることである。
近年、太陽電池の電極形成に印刷法が注目され
るようになつてきた。印刷法は、金属粉末、ガラ
ス質粉末を混合し、有機質溶液に分散させた粘調
な泥状物質（以下導電ペーストという）を被電極
形成基板に印刷した後、適当な温度で焼成して電
極（厚膜導電性物質）を得るもので、一般に抵抗
やコンデンサーなどを集積して回路を構成する厚
膜ICなどの製造にもつぱら使用されている。
るようになつてきた。印刷法は、金属粉末、ガラ
ス質粉末を混合し、有機質溶液に分散させた粘調
な泥状物質（以下導電ペーストという）を被電極
形成基板に印刷した後、適当な温度で焼成して電
極（厚膜導電性物質）を得るもので、一般に抵抗
やコンデンサーなどを集積して回路を構成する厚
膜ICなどの製造にもつぱら使用されている。
この印刷法を太陽電池の電極の形成に用いれば
従来の真空蒸着法やメツキ法に比較して、著しく
作業が簡単であり、しかも容易に連続自動化が可
能であるために、電極の形成工程が大いに合理化
される。
従来の真空蒸着法やメツキ法に比較して、著しく
作業が簡単であり、しかも容易に連続自動化が可
能であるために、電極の形成工程が大いに合理化
される。
現在太陽電池の最も大きな課題は製造コストの
低減であり、このことが太陽電池の普及に決定的
な要因となる。この太陽電池の製造コストの中で
電極の形成工程の占める割合が大きく、この点で
の合理化が重要課題となつており、上述した印刷
法は好適な方法である。
低減であり、このことが太陽電池の普及に決定的
な要因となる。この太陽電池の製造コストの中で
電極の形成工程の占める割合が大きく、この点で
の合理化が重要課題となつており、上述した印刷
法は好適な方法である。
さて、この印刷法をシリコン太陽電池の電池形
成に用いる場合、形成された電極が光起電性半導
体基板に対して低い接触抵抗を示し、しかも強固
に被着し、さらに基板と伝導型の異なる拡散層に
対して電極がつきぬけないことが重要な要件とな
る。これらの観点から本発明者らはアルミニウム
を含む厚膜導電性物質が上記条件を満たすことを
見出し、昭和52年特許願91929号として提案し
た。
成に用いる場合、形成された電極が光起電性半導
体基板に対して低い接触抵抗を示し、しかも強固
に被着し、さらに基板と伝導型の異なる拡散層に
対して電極がつきぬけないことが重要な要件とな
る。これらの観点から本発明者らはアルミニウム
を含む厚膜導電性物質が上記条件を満たすことを
見出し、昭和52年特許願91929号として提案し
た。
しかし厚膜導電性物質中にアルミニウムを含む
ため、従来のAgあるいはAg―Pdを主成分とする
厚膜導電性物質のように通常のPb―Sn系半田に
よる半田付けは困難であつた。また従来のアルミ
ニウム用半田（組成Cd69、４％、Zn30.6％）と
して使われているCd―Zn系の半田を用いた場
合、厚膜導電性物質組成中のガラス成分（通常ホ
ウケイ酸亜鉛ガラス粉末）に基因してぬれが良好
でなく、半田付けは困難であつた。一方ガラス成
分とのぬれが良好なPb―Sn系半田に若干のZnを
添加したセラミツク用半田（組成Sn49.1％、
Pb27.3％、Cd18.1％、Zn3.6％、Sb1.9％）を用
い、超音波半田付け法をとつた場合、一応の接着
は可能であるが、アルミニウムとのぬれがないた
めに十分な半田付けは困難であつた。
ため、従来のAgあるいはAg―Pdを主成分とする
厚膜導電性物質のように通常のPb―Sn系半田に
よる半田付けは困難であつた。また従来のアルミ
ニウム用半田（組成Cd69、４％、Zn30.6％）と
して使われているCd―Zn系の半田を用いた場
合、厚膜導電性物質組成中のガラス成分（通常ホ
ウケイ酸亜鉛ガラス粉末）に基因してぬれが良好
でなく、半田付けは困難であつた。一方ガラス成
分とのぬれが良好なPb―Sn系半田に若干のZnを
添加したセラミツク用半田（組成Sn49.1％、
Pb27.3％、Cd18.1％、Zn3.6％、Sb1.9％）を用
い、超音波半田付け法をとつた場合、一応の接着
は可能であるが、アルミニウムとのぬれがないた
めに十分な半田付けは困難であつた。
本発明は、このような難半田付け性を解決する
ために新規な半田合金を用いることによつて、わ
れわれの提案した導電ペーストを用いて、印刷法
の特長を有効に生かし、高効率の太陽電池等の比
較的大型の半導体装置の電極取り出しを容易に製
造するものである。
ために新規な半田合金を用いることによつて、わ
れわれの提案した導電ペーストを用いて、印刷法
の特長を有効に生かし、高効率の太陽電池等の比
較的大型の半導体装置の電極取り出しを容易に製
造するものである。
すなわち本発明の方法はセラミツク用半田合金
と、アルミニウム用半田合金の両特性を兼ねそな
えた半田合金を用いてリード線取り出し部分に半
田付けし、さらにその上を通常の半田（Pb―Sn
系）でリード線の取り出しを行なうものである。
このようにすれば、容易に通常半田でリード線取
り出しが可能となる。この半田合金はアルミニウ
ム用、半田とセラミツク用半田を混合溶媒したも
ので、接着性の点からPb4.7〜23.4重量％、Sn8.2
〜40.9重量％、Zn8.1〜26.2重量％、Cd26.7〜60.9
重量％、Sb0.3〜1.6重量％の合金組成のものが良
好であつた。この半田合金が有効な理由として、
酸化物に対してZn、Sbが強い親和性を示すため
であると考えられる。なおセラミツク用半田に
Znが含まれているが、アルミニウム半田付につ
いては量的に不足であると考えられる。
と、アルミニウム用半田合金の両特性を兼ねそな
えた半田合金を用いてリード線取り出し部分に半
田付けし、さらにその上を通常の半田（Pb―Sn
系）でリード線の取り出しを行なうものである。
このようにすれば、容易に通常半田でリード線取
り出しが可能となる。この半田合金はアルミニウ
ム用、半田とセラミツク用半田を混合溶媒したも
ので、接着性の点からPb4.7〜23.4重量％、Sn8.2
〜40.9重量％、Zn8.1〜26.2重量％、Cd26.7〜60.9
重量％、Sb0.3〜1.6重量％の合金組成のものが良
好であつた。この半田合金が有効な理由として、
酸化物に対してZn、Sbが強い親和性を示すため
であると考えられる。なおセラミツク用半田に
Znが含まれているが、アルミニウム半田付につ
いては量的に不足であると考えられる。
この半田合金を用いての直接のリード線取り出
しは可能であるが、半田付面の美観、補強の点か
ら、通常半田による半田付け面の修正を行なつた
方がさらに良い。これは特に太陽電池の場合、外
観が営業上重要な要素であり、電極強度の向上の
ためにもあつた方が良い。この半田付け面は30時
間のしや沸試験においても、何ら変化を生じるこ
とはなかつた。次に実施例に従つてさらに説明す
る。
しは可能であるが、半田付面の美観、補強の点か
ら、通常半田による半田付け面の修正を行なつた
方がさらに良い。これは特に太陽電池の場合、外
観が営業上重要な要素であり、電極強度の向上の
ためにもあつた方が良い。この半田付け面は30時
間のしや沸試験においても、何ら変化を生じるこ
とはなかつた。次に実施例に従つてさらに説明す
る。
実施例
たとえば図に示すようにｎ型（111）、50mmφの
比抵抗0.1〜1.2Ω−cmのシリコン基板１片面にホ
ウ素ドープシリカフイルムを塗布し、1100℃で拡
散し、又他方の面にリンド―プシリカフイルムを
塗布した後、950℃で拡散し、約1.5μｍのP+層お
よびn+層３を形成する。ついで本発明者らが見
い出したAgとAlを主成分とする導電ペーストを
250メツシユのステンシルスクリーンを用いてそ
れぞれの拡散面に印刷し、120℃の熱風乾燥機で
10分以上加熱して有機溶媒を蒸発除去した後、
0.8％の酸素を含む窒素ガスの流れる雰囲気中
で、600℃の温度で20分間焼成して、光の照射さ
れるP+面に格子状の電極４およびn+面に全面電
極５を形成し、さらに超音波ゴテを用いて、
Sn8.2〜40.9重量％、Zn8.1〜26.2重量％、Pb4.7
〜23.4重量％、Cd26.7〜60.9重量％、Sb0.3〜1.6
重量％なる組成の半田合金６を被着し、さらに通
常のPb―Sn半田合金７を用いて電極部を整形
し、リード線８，９をそれぞれ取り出して太陽電
池を構成した。
比抵抗0.1〜1.2Ω−cmのシリコン基板１片面にホ
ウ素ドープシリカフイルムを塗布し、1100℃で拡
散し、又他方の面にリンド―プシリカフイルムを
塗布した後、950℃で拡散し、約1.5μｍのP+層お
よびn+層３を形成する。ついで本発明者らが見
い出したAgとAlを主成分とする導電ペーストを
250メツシユのステンシルスクリーンを用いてそ
れぞれの拡散面に印刷し、120℃の熱風乾燥機で
10分以上加熱して有機溶媒を蒸発除去した後、
0.8％の酸素を含む窒素ガスの流れる雰囲気中
で、600℃の温度で20分間焼成して、光の照射さ
れるP+面に格子状の電極４およびn+面に全面電
極５を形成し、さらに超音波ゴテを用いて、
Sn8.2〜40.9重量％、Zn8.1〜26.2重量％、Pb4.7
〜23.4重量％、Cd26.7〜60.9重量％、Sb0.3〜1.6
重量％なる組成の半田合金６を被着し、さらに通
常のPb―Sn半田合金７を用いて電極部を整形
し、リード線８，９をそれぞれ取り出して太陽電
池を構成した。
またこの実施例において、リンド―プシリカフ
イルムを用いてP+層を形成するかわりに、無電
解メツキを用いてNi3を被着して後その上にAgと
Alを主成分とする導電ペーストを塗布する方法
すなわち本発明者らが昭和52年特許出願91930号
で提案した方法を用いてもよい。
イルムを用いてP+層を形成するかわりに、無電
解メツキを用いてNi3を被着して後その上にAgと
Alを主成分とする導電ペーストを塗布する方法
すなわち本発明者らが昭和52年特許出願91930号
で提案した方法を用いてもよい。
このようにして試作した太陽電池の出力特性を
ソーラーシユミレーターAMO（140ｍＷ／cm2）の
光照射下で測定したところ、反射防止膜をもうけ
た場合開放電圧0.63V、短絡電流590ｍＡ、曲線
率76％、変換効率10.3％であつた。
ソーラーシユミレーターAMO（140ｍＷ／cm2）の
光照射下で測定したところ、反射防止膜をもうけ
た場合開放電圧0.63V、短絡電流590ｍＡ、曲線
率76％、変換効率10.3％であつた。
以上のように銀とアルミニウムを含む厚膜導電
性物質とSn、Zn、Pb、Cd、Sbからなる半田合金
を用いることによつて、通常のPb―Sn系半田で
容易に印刷法によつて形成された電極からリード
線を取り出すことができ、信頼性のあるかつ美観
をそこねない電極をもつ太陽電池を得る。またこ
のことが可能となることにおいて、印刷法による
電極形成が有効になり、高い変換効率を有する太
陽電池等の半導体装置を容易に、かつ安価に生産
できる。
性物質とSn、Zn、Pb、Cd、Sbからなる半田合金
を用いることによつて、通常のPb―Sn系半田で
容易に印刷法によつて形成された電極からリード
線を取り出すことができ、信頼性のあるかつ美観
をそこねない電極をもつ太陽電池を得る。またこ
のことが可能となることにおいて、印刷法による
電極形成が有効になり、高い変換効率を有する太
陽電池等の半導体装置を容易に、かつ安価に生産
できる。
図は本発明の一実施例にかかる太陽電池の構成
断面図である。 １……ｎ型シリコン基板、２……P+拡散層、
３……n+拡散層あるいはNi、５……導電ペース
ト、６……Pb、Sn、Cd、Zn、Sbからなる半田合
金、７……Pb、Snからなる半田合金、８，９…
…リード線。
断面図である。 １……ｎ型シリコン基板、２……P+拡散層、
３……n+拡散層あるいはNi、５……導電ペース
ト、６……Pb、Sn、Cd、Zn、Sbからなる半田合
金、７……Pb、Snからなる半田合金、８，９…
…リード線。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ pn接合を有する半導体基板の電極として、
銀粉末とアルミニウム粉末を含む厚膜導電性物質
と、該物質上にSn、Zn、Pb、Cd、Sbを成分とす
る第１半田合金を有し、さらにその上に第２半田
合金としてPb、Snからなる半田合金を有するこ
とを特徴とする半導体装置。 ２ 第１半田合金組成としてSn8.2〜40.9重量
％、Zn8.1〜26.2重量％、Pb4.7〜23.4重量％、
Cd26.7〜60.9重量％、Sb0.3〜1.6重量％を有する
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の
半導体装置。 ３ 半導体板の主面に金属膜を有し、該金属膜上
に電極を設けたことを特徴とする特許請求の範囲
第１項に記載の半導体装置。 ４ 一導電型の半導体基板の一方の主面にこの基
板と反対導電型の不純物を拡散する工程と、上記
基板の他方の主面に上記基板と同一導電型の不純
物を拡散するかあるいは金属膜を被着する工程
と、上記一方ならびに他方の主面に銀粉末とアル
ミニウム粉末を含む厚膜導電性物質を形成する工
程と、該物質上にSn、Zn、Pb、Cd、Sbを成分と
する第１半田合金を被着する工程とさらにその上
にPb、Snからなる第２半田合金を被着し、リー
ド線を取り出す工程とを備えたことを特徴とする
半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5972278A JPS54150994A (en) | 1978-05-18 | 1978-05-18 | Semiconductor device and its manufacture |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5972278A JPS54150994A (en) | 1978-05-18 | 1978-05-18 | Semiconductor device and its manufacture |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS54150994A JPS54150994A (en) | 1979-11-27 |
| JPS6159548B2 true JPS6159548B2 (ja) | 1986-12-17 |
Family
ID=13121367
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5972278A Granted JPS54150994A (en) | 1978-05-18 | 1978-05-18 | Semiconductor device and its manufacture |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS54150994A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60140881A (ja) * | 1983-12-28 | 1985-07-25 | Hitachi Ltd | 太陽電池の製造方法 |
| JP4557622B2 (ja) * | 2004-07-29 | 2010-10-06 | 京セラ株式会社 | 太陽電池素子の接続構造及びこれを含む太陽電池モジュール |
-
1978
- 1978-05-18 JP JP5972278A patent/JPS54150994A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS54150994A (en) | 1979-11-27 |
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