太陽能電池元件及該太陽能電池元件的製造方法以及太陽能電池模塊的製作方法

2023-05-17 14:44:11 2

專利名稱：太陽能電池元件及該太陽能電池元件的製造方法以及太陽能電池模塊的製作方法
技術領域：
本發明涉及太陽能電池元件及該太陽能電池元件的製造方法以及具有一個以上的太陽能電池元件的太陽能電池模塊。
背景技術：
在使用了矽等半導體基板的太陽能電池元件中，設置於半導體基板的受光面側的電極一般為具有多個寬度窄的線狀集電電極和與該集電電極的線寬度相比寬度寬且與該集電電極交叉的輸出取出電極的電極。另外，為了較多地形成朝向太陽能電池元件的受光量，將設置於受光面側的集電電極的線寬度較細地形成(例如，參照日本特開平6-53531號公報)。·然而，由於若將集電電極的線寬度較細地形成則電極本身的線電阻變大，所以有太陽能電池元件的發電效率降低之虞。因此，期望以不損害特性的方式適宜具有線寬度窄的集電電極的太陽能電池元件和生產性高的太陽能電池元件的製造方法。本發明為鑑於上述課題而進行的發明，其目的在於提供一種能夠減少集電電極的線電阻而使輸出特性提高、並且生產性優異的太陽能電池元件及太陽能電池元件的製造方法以及太陽能電池模塊。

發明內容
本發明的一方式涉及的太陽能電池元件為具有半導體基板和在該半導體基板的一主面的第一方向具有長的多條導體部的集電電極的太陽能電池元件，所述多條導體部具有線狀的第一導體區域和與該第一導體區域電連接且表面被鍍覆的線狀的第二導體區域。在上述的太陽能電池元件中，可以作為以下的太陽能電池元件(I型)，所述多條導體部包括由所述第一導體區域構成的導體部和由所述第二導體區域構成的導體部，在所述半導體基板的一主面上，在所述多條導體部的排列中，所述第一導體區域位於與所述第一方向正交的第二方向的一側，所述第二導體區域與所述第一導體區域相比位於所述第二方向的另一側。另外，在上述的太陽能電池元件中，也可以作為以下的太陽能電池元件(II型)，所述多條導體部包括具有所述第一導體區域和所述第二導體區域的導體部，在該導體部，所述第一導體區域位於所述第一方向的一側，所述第二導體區域與所述第一導體區域相比位於所述第一方向的另一側。本發明的一方式涉及的太陽能電池元件的製造方法在I型的情況下能夠用兩種製造方法製作(方法I、方法II)。方法I包括基板準備工序，準備半導體基板；第一導體區域形成工序，通過在所述半導體基板的一主面以在第一方向形成長的線狀且位於與該第一方向正交的所述第二方向的一側的方式塗敷燒成第一導電膏劑，由此形成由線狀的第一導體區域構成的導體部；第二導體區域形成工序，通過在所述半導體基板的一主面以在所述第一方向形成長的線狀且與配置所述第一導體區域的部位相比位於所述第二方向的另一側的方式塗敷燒成第二導電膏劑，由此形成由線狀的第二導體區域構成的導體部；連接工序，電連接所述第一導體區域和所述第二導體區域；鍍覆工序，將供給用於電鍍的電流的供電部與所述第一導體區域連接，並將所述半導體基板的一部分及所述第二導體區域浸潰於電鍍液中而鍍覆所述第二導體區域的表面。方法II包括與方法I同樣的所述基板準備工序、所述第一導體區域形成工序、所述第二導體區域形成工序，還包括連接工序，形成將所述第一導體區域和所述第二導體區域連接的輸出取出電極；鍍覆工序，將供給用於電鍍的電流的供電部與所述輸出取出電極連接，並將所述半導體基板的一部分及所述第二導體區域浸潰於電鍍液中而鍍覆所述第二導體區域的表面。在II型的情況下的製造方法包括基板準備工序，準備所述半導體基板；第一導體區域形成工序，通過在所述半導體基板的一主面以在第一方向形成長的線狀且位於該第一方向的一側的方式塗敷燒成第一導電膏劑，由此形成線狀的第一導體區域；第二導體區 域形成工序，通過在所述半導體基板的一主面以在所述第一方向形成長的線狀且在所述第一方向與配置所述第一導體區域的部位相比位於另一側並且與所述第一導體區域電連接的方式塗敷燒成第二導電膏劑，由此形成具有所述第一導體區域及線狀的第二導體區域的導體部；鍍覆工序，將供給用於電鍍的電流的供電部與所述第一導體區域連接，並將所述半導體基板的一部分及所述第二導體區域浸潰於電鍍液中而鍍覆所述第二導體區域的表面。進而，本發明的一方式涉及的太陽能電池模塊具有上述太陽能電池元件。根據上述的太陽能電池元件及該太陽能電池元件的製造方法以及太陽能電池模塊，能夠減少電極的線電阻，因此能夠較細地形成電極的寬度，能夠使太陽能電池元件及太陽能電池模塊的輸出特性提高，從而使生產性提高。


圖I是示意性地表示本發明的一方式涉及的太陽能電池元件的一例的第一面側的俯視圖。圖2是示意性地表示本發明的一方式涉及的太陽能電池元件的一例的第二面側的俯視圖。圖3是示意性地表示本發明的一方式涉及的太陽能電池元件的一例的圖，是在圖I的K-K線方向截斷的剖視圖。圖4是示意性地表示本發明的一方式涉及的太陽能電池元件的一例的圖，(a)是從第一面側觀察的俯視圖，(b)是表示(a)的部分E的導體層的平面形狀的放大俯視圖，(C)是在(a)第一電極的F-F線方向截斷的剖視圖，(d)是在(a)的第一電極的G_G線方向截斷的剖視圖。圖5是示意性地表示本發明的一方式涉及的太陽能電池元件的一例的圖，(a)是從第一面側觀察的俯視圖，(b)是表示(a)的部分H的導體層的平面形狀的放大俯視圖，(C)是在(a)的第一電極的I-I線方向截斷的剖視圖，(d)是在(a)第一電極的J-J線方向截斷的剖視圖。
圖6是示意性地表示使用於本發明的一方式涉及的太陽能電池元件的製造方法的鍍覆裝置的剖視圖。圖7是示意性地表示本發明的一方式涉及的太陽能電池模塊的一例的圖，(a)是分解剖視圖，(b)是從受光面側觀察太陽能電池模塊的俯視圖。
具體實施例方式
以下，參照附圖對本發明的實施方式進行詳細的說明。《太陽能電池元件》首先，參照圖I 3對本發明的一方式涉及的太陽能電池元件的基本結構進行說明。 太陽能電池元件10主要具有半導體基板9，其中，半導體基板9具有光入射的受光面(以下稱為第一面)9a和相當於該第一面9a的背面的非受光面(以下稱為第二面)％。該半導體基板9由一導電型區域I和設置於半導體基板9的表層的反嚮導電型層2構成。在半導體基板9的第一面9a上(在本實施方式中，反嚮導電型層2上)可以配置作為防反射膜的防反射層3。並且，太陽能電池元件10具有設置於半導體基板9的第一面9a上的第一電極4和設置於半導體基板I的第二面9b上的第二電極5。在此，第一電極4如圖I所示那樣，具有設置了多條的直線狀的第一輸出取出電極4a和與該第一輸出取出電極4a相比線寬度窄且設置了多條的線狀的第一集電電極4b。第一電極4還可以具有連接第一集電電極4b彼此的線狀的輔助電極4c。該輔助電極4c例如直線狀地設置於第一集電電極4b的兩端。如此，太陽能電池元件10具有半導體基板9和在作為該半導體基板9的一主面的第一面9a的第一方向(在圖I中為左右方向)具有較長的多條導體部的第一集電電極4b，多條導體部具有線狀的第一導體區域和與該第一導體區域電連接且表面被鍍覆的線狀的第二導體區域。上述太陽能電池元件10中，例如在圖4所示的太陽能電池元件10(1型)中，在俯視半導體基板9的第一面9a時，構成第一集電電極4b的多條導體部包括由第一導體區域構成的導體部和由第二導體區域構成的導體部。並且，在多條導體部的排列中，第一導體區域位於與第一方向(在圖4中為左右方向)正交的第二方向(在圖4(a)中為上下方向)的一側。第二導體區域與第一導體區域相比位於第二方向的另一側。即，I型的太陽能電池元件10在第二方向的一側的導體部具有構成第一導體區域的第一導體層11a，並在與該第一導體層Ila相比位於第二方向的另一側的導體部具有構成第二導體區域的第二導體層Ilb和鍍覆層12。第二導體層Ilb成為用於在其表面施加鍍覆的底部。另外，例如在圖5所示的太陽能電池元件10(11型)中，第一集電電極4b包括具有第一導體區域和第二導體區域的導體部。在該導體部，第一導體區域位於第一方向的一偵U，第二導體區域與第一導體區域相比位於第一方向的另一側。即，在半導體基板9的第一面9a的第一方向(在圖5(a)中為左右方向)的一側的導體部具有構成第一導體區域的第一導體層11a，在與該第一導體層Ila相比位於第一方向的另一側的導體部具有構成第二導體區域的第二導體層Ilb和鍍覆層12。
如以上那樣，本實施方式的太陽能電池元件10在俯視半導體基板9的第一面9a時的第一方向具備具有較長的多條導體部的第一集電電極4b，該第一集電電極4b具有線狀的第一導體層11a、與第一導體層Ila相比線寬度窄的線狀的第二導體層Ilb及設置於第二導體層Ilb上的鍍覆層12。其次，對太陽能電池元件10的結構進行具體的說明。作為準備的半導體基板9，使用具有規定的摻雜元素(導電型控制用的雜質)而呈現一導電型(例如P型)的單晶矽基板或多晶娃基板等晶體娃基板。該半導體基板9的厚度例如優選為250 μ m以下，進一步優選為150μπι以下。半導體基板9的平面形狀並不特別限定，但如本實施方式那樣可以為四邊形狀。原因在於，從製法上的觀點及排列多個太陽能電池元件而構成太陽能電池模塊時的觀點等出發，四邊形狀是優選的。 以下，作為準備的半導體基板9，對使用呈現P型導體型的晶體矽基板的例子進行說明。在將由晶體矽基板構成的半導體基板9形成為呈現P型的情況下，作為摻雜元素，例如使用硼或鎵為佳。反嚮導電型層2為呈現與主要構成半導體基板9的一導電型區域I相反的導電型的層，形成於半導體基板9的第一面9a的表層內。若為作為準備的半導體基板9而使用呈現P型導體型的矽基板的情況，則將反嚮導電型層2形成為呈現η型的導電型。另一方面，若為作為準備的半導體基板9而使用呈現η型導體型的矽基板的情況，則將反嚮導電型層2形成為呈現P型的導電型。另外，在P型導電型的區域和η型導電型的區域之間形成ρη結部。若準備的半導體基板9為呈現P型導電型的矽基板，則這樣的反嚮導電型層2例如能夠通過使磷等雜質向該矽基板的第一面9a擴散而形成。防反射層3發揮使期望的波長區域的光反射率降低而使光生成載流子量增大的作用，因此能夠使太陽能電池元件10的光電流密度Jsc提高。防反射層3例如由氮化矽膜、氧化鈦膜、氧化矽膜、氧化鎂膜、氧化銦錫膜、氧化錫膜或氧化鋅膜等構成。防反射層3的厚度根據使用的材料適宜選擇，只要為對於適當的入射光能夠實現無反射條件的厚度即可。例如，在由矽構成的半導體基板I中，優選防反射層3的折射率為I. 8 2. 3左右，其厚度為500 1200A左右。另外，在防反射層3使用氮化矽膜的情況下，也具有鈍化效果，因此優選。BSF (Back Surface Field:背面電場)區域6具有在半導體基板9的第二面9b的附近減少載流子的複合所導致的效率降低的作用，為在半導體基板9的第二面9b側形成內部電場的區域。BSF區域6呈現與一導電型區域I相同的導電型，但以比一導電型區域I含有的摻雜劑的濃度高的濃度存在摻雜元素。若一導電型區域I為呈現P型的區域，則例如優選以通過使硼或鋁等摻雜元素向半導體基板9的第二面9b擴散而使這些摻雜元素的濃度成為I X IO18 5X 1021atoms/cm3左右的方式形成BSF區域6。這樣，BSF區域6形成於半導體基板9的第二面9b的表層部。如圖I所不那樣,第一電極4具有第一輸出取出電極4a和多個線狀的第一集電電極4b。第一輸出取出電極4a的至少一部分與第一集電電極4b交叉。該第一輸出取出電極4a例如優選具有I. 3 2. 5mm左右的寬度,且設置兩根以上。第一集電電極4b為線狀，其寬度為40 150μπι左右，因此與第一輸出取出電極4a相比線寬度窄。另外，第一集電電極4b相互隔開I 3mm左右的間隔設置多個。另外，這樣的第一電極4的厚度為10 40 μ m左右。如圖4或圖5所示那樣，第一電極4具有設置於半導體基板9的一個端部側的第一導體層Ila和設置於半導體基板9的另一個端部側的、線寬度比第一導體層Ila窄的第二導體層11b，進而在第二導體層Ilb上具有鍍覆層12。導體層11通過塗敷 燒成金屬膏劑而形成，因此孔隙率變得比5%大。鍍覆層12以孔隙率成為5%以下的方式形成。導體層11的厚度為I 10 μ m左右，鍍覆層12的厚度為5 30 μ m左右。其次，對電極結構進行具體的說明。首先，對I型的電極構造的一例進行說明。如圖4所示那樣，位於從半導體基板9 的一端部(圖示於圖4(a)的半導體基板9的上端)側至5 IOmm左右的範圍(以圖4(a)所示的虛線圍住的兩個範圍即第一範圍A及第二範圍B中的窄的第一範圍A)內的第一輸出取出電極4a和第一集電電極4b不具有鍍覆層12。另一方面,位於圖4(a)所不的寬的第二範圍B內的第一輸出取出電極4a和第一集電電極4b具有鍍覆層12。在此,將位於第一範圍A內的第一集電電極4b的導體層設為第一導體層Ila,將位於第二範圍B內的第一集電電極4b的導體層11設為第二導體層Ilb,將第一輸出取出電極4a的導體層11設為第三導體層11c。並且，至少第一導體層Ila與第二導體層Ilb相比形成較寬的線寬度。即，在與第一輸出取出電極4a的長度方向交叉的半導體基板I的一個端部側設置第一導體層11a。由於位於第二範圍B的第一集電電極4b具有鍍覆層12，所以能夠減少電極的線電阻。因此，能夠較窄地形成第二導體層Ilb的寬度，位於第一範圍A的第一集電電極4b較寬地形成第一導體層Ila的線寬度，由此能夠減少電極的線電阻變大的情況。需要說明的是，位於第一範圍A內的第一輸出取出電極4a的第三導體層Ilc可以形成為與位於第二範圍B的第三導體層Ilc相比線寬度較寬,但由於第一輸出取出電極4a與第一集電電極4b相比線寬度充分的寬，所以在第一範圍A和第二範圍B可以不改變第三導體層Ilc的線寬度。其次，對II型的電極構造的一例進行說明。如圖5所示那樣，位於從半導體基板9的一個端部(圖5(a)圖示的半導體基板9的左端)側至5 IOmm左右的範圍(以圖5(a)所示的虛線圍住的兩個範圍即第三範圍C及第四範圍D中的窄的第三範圍C)內的第一集電電極4b不具有鍍覆層12。另一方面，位於圖5 (a)所不的寬的第四範圍D內的第一輸出取出電極4a和第一集電電極4b具有鍍覆層12。在此,將位於第三範圍C的第一集電電極4b的導體層設為第一導體層Ila,將位於第四範圍D的第一集電電極4b的導體層11設為第二導體層11b，將第一輸出取出電極4a的導體層11設為第三導體層11c。並且，第一導體層Ila與第二導體層Ilb相比形成較寬的線寬度。即，在與第一集電電極4b的長度方向交叉的半導體基板9的一個端部側設置第一導體層11a。由於位於第四範圍D的第一集電電極4b具有鍍覆層12，所以能夠減少電極的線電阻，因此，能夠較窄地形成第二導體層Ilb的寬度，位於第三範圍C的第一集電電極4b較寬地形成第一導體層Ila的線寬度，由此能夠減少電極的線電阻變大的情況。第一導體層Ila的寬度只要為含有將第二導體層Ilb的周圍覆蓋的鍍覆層12的寬度左右即可，與第二導體層Ilb的寬度相比大5 30 μ m左右。如圖2所示那樣，第二電極5具有第二輸出取出電極5a和第二集電電極5b。本實施方式的第二輸出取出電極5a的厚度為10 30 μ m左右、寬度為I. 3 7mm左右。第二輸出取出電極5a能夠用與上述的第一電極4同等的材質及製法形成。另外，第二集電電極5b的厚度為15 50 μ m左右,第二集電電極5b形成於半導體基板9的第二面9b的除去第二輸出取出電極5a的一部分後的大致整個面。該第二集電電極5b例如能夠通過在將鋁膏劑塗敷成規定的形狀後燒成而形成。〈太陽能電池元件的基本的製造方法〉其次，對上述的太陽能電池元件10的基本的製造方法進行說明。以下對不同類型的電極結構進行說明。在I型的太陽能電池元件的情況下，一邊參照圖4 一邊說明。另外，在II型的太陽能電池元件的情況下，一邊參照圖5 —邊說明。 首先，對I型的太陽能電池元件的製造方法進行說明。在I型的太陽能電池元件的情況下，具有準備半導體基板9的基板準備工序、第一導體區域形成工序、第二導體區域形成工序、電連接第一導體區域和第二導體區域的連接工序及鍍覆工序。在此，連接工序也可以作為形成將第一導體區域和第二導體區域連接的輸出取出電極的工序。第一導體區域形成工序為通過以在半導體基板9的一主面的第一方向形成較長的線狀且位於與第一方向正交的第二方向的一側的方式塗敷燒成第一導電膏劑、由此形成作為構成線狀的第一導體區域的導體部的第一導體層Ila的工序。第二導體區域形成工序為通過以在半導體基板9的一主面的第一方向形成較長的線狀且與配置第一導體區域的部位相比位於第二方向的另一側的方式塗敷燒成第二導電膏劑、由此形成作為由線狀的第二導體區域構成的導體部的第二導體層Iib的工序。在此，在第一導體區域形成工序中使用的第一導電膏劑與在第二導體區域形成工序中使用的第二導電膏劑可以為相同材料。在連接工序中形成輸出取出電極的情況下，形成將第一導體層Ila和第二導體層Ilb連接的第三導體層11c，將該第三導體層IlC設為輸出取出電極的結構要素。在鍍覆工序中，將供給用於電鍍的電流的供電部連接於第一導體區域的第一導體層11a，以供電部不浸潰的方式將半導體基板9的一部分和第二導體區域的第二導體層Ilb浸潰於電鍍液中而在第二導體層Ilb上形成鍍覆層12(方法I)。在連接工序中，在形成將第一導體區域和第二導體區域連接的輸出取出電極的情況下，可以在鍍覆工序中將供電部連接於線寬度較寬的第三導體層Ilc (輸出取出電極)(方法II)。這樣做的話，能夠可靠地進行供電部和第三導體層Ilc的電連接且在第二導體層Ilb的表面形成鍍覆，因此優選。在此，若將第一導體區域形成工序、第二導體區域形成工序及連接工序在一個工序中進行，則能夠迅速且容易地製造太陽能電池元件10，因此優選。另外，在II型的太陽能電池元件的情況下，具有準備半導體基板9的基板準備工序、第一導體區域形成工序、第二導體區域形成工序及鍍覆工序。在第一導體區域形成工序中，通過在半導體基板9的一主面以在第一方向形成較長的線狀且位於第一方向的一側的方式塗敷燒成第一導電膏劑，由此形成作為線狀的第一導體區域的第一導體層11a。在第二導體區域形成工序中，通過在半導體基板9的一主面以在第一方向形成較長的線狀且與配置第一導體區域的第一導體層Ila的部位相比在第一方向位於另一側並且與第一導體層Ila電連接的方式塗敷燒成第二導電膏劑，由此形成具有第一導體區域的第一導體層Ila及線狀的第二導體區域的第二導體層Ilb的導體部。在鍍覆工序中，將供給用於電鍍的電流的供電部連接於第一導體區域的第一導體層11a，將半導體基板9的一部分和第二導體區域的第二導體層Ilb浸潰於電鍍液中而鍍覆第二導體層Ilb的表面。在此，若將第一導體區域形成工序和第二導體區域形成工序在一個工序中進行，則能夠迅速且容易地製造太陽能電池元件10，因此優選。
其次，以I型為例對太陽能電池元件10的具體的製造方法進行說明。需要說明的是，II型也能夠用與I型相同的材料·條件，根據上述的基本的製造方法來製造。最初，對準備半導體基板9的基板準備工序進行說明。在半導體基板9為單晶矽基板的情況下，準備例如由提拉法等製造的基板。另外，在半導體基板9為多晶矽基板的情況下，準備例如由鑄造法等製造的基板。需要說明的是，在以下中，作為準備的半導體基板9，用使用了 P型的多晶矽的例子進行說明。首先，例如用鑄造法製作多晶矽的鑄錠。接著，將該鑄錠例如切片成250 μ m以下的厚度。之後，為了清潔化切片成半導體基板的截斷面的機械損壞層及汙染層，優選用NaOH或者Κ0Η、或氫氟酸或者硝酸氫氟酸等溶液將表面進行極微量的蝕刻。需要說明的是，該蝕刻工序後優選用溼式蝕刻或乾式蝕刻，如圖3所示那樣，在半導體基板9的表面形成微小的凹凸結構9c。接著，在半導體基板9的第一面9a的表層內形成η型的反嚮導電型層2。這樣的反嚮導電型層2用將形成膏劑狀態的P2O5塗敷於半導體基板9的表面且使其熱擴散的塗敷熱擴散法、將形成氣體狀態的三氯氧磷(POCl3)作為擴散源的氣相熱擴散法或使磷離子直接擴散的離子注入法等形成。該反嚮導電型層2形成O. 2 2μπι左右的深度、60 150Ω/口左右的表面電阻。需要說明的是，反嚮導電型層2的形成方法不限於上述方法，例如也可以使用薄膜形成技術形成氫化非晶矽膜或包括微晶矽膜的結晶質矽膜等。進而，也可以在半導體基板I和反嚮導電型層2之間形成i型矽區域。接著，形成防反射層3。防反射層3例如用PECVD(plasma enhanced chemicalvapor deposition :等離子體化學氣相生長)法、蒸鍍法或派射法等形成。例如，若為用PECVD法形成由氮化矽膜構成的防反射層3的情況，則通過將反應室內設為500°C左右且用氮(N2)稀釋矽烷(SiH4)和氨(NH3)的混合氣體，並且用輝光放電分解使其等離子化而堆積，由此形成防反射層3。接著，在半導體基板9的第二面9b側形成將一導電型的半導體雜質高濃度擴散的BSF區域6。作為該製法，例如能夠使用如下的方法，即，使用將三溴化硼(BBr3)作為擴散源的熱擴散法而在溫度800 1100°C左右形成的方法、在用印刷法塗敷由鋁(Al)粉末及有機載體等構成的鋁膏劑後在溫度600 850°C左右進行熱處理(燒成)而使鋁向半導體基板I擴散的方法。另外，若使用印刷燒成鋁膏劑的方法，則能夠僅在印刷面形成規定的擴散區域，並且不需要除去在反嚮導電型層2的形成時同時也形成於第二面9b側的η型的反嚮導電型層2，只要用雷射等僅在第一面9a側或第二面9b側的周邊部進行ρη結區域的分離即可。需要說明的是，BSF區域6的形成方法並不限於上述方法，例如也可以使用薄膜形成技術形成氫化非晶矽膜或包括微晶矽膜的結晶質矽膜等。進而，也可以在一導電型區域I和BSF區域6之間形成i型矽區域。接著，將第一電極4 (第一輸出取出電極4a、第一集電電極4b)和第二電極5 (第二輸出取出電極4a、第二集電電極4b)如以下那樣形成。第一電極4例如使用含有由銀(Ag)等構成的金屬粉末和有機載體及玻璃粉末的電極膏劑(銀膏劑)製作。將該銀膏劑塗敷於半導體基板9的第一面9a，之後，在最高溫度600 850°C燒成數十秒 數十分鐘左右，由此用燒透法突破防反射層3而在半導體基板9上形成第一電極4的導體層11。作為電極膏劑的塗敷法，能夠使用網板印刷法等。優選該塗敷後，加熱至規定的溫度使溶劑蒸發乾燥。導體層11由設置於半導體基板I的一個端部側的第一導體層Ila和設置於半導體基板I的另一個端部側且與第一導體層Ila相比線寬 度窄的第二導體層Ilb構成。通過調整電極膏劑通過的網板的開口部的寬度，能夠得到期望的導體層11的形狀，能夠在一個工序中形成第一導體層Ila和第二導體層lib。接著，如圖6所示那樣，將半導體基板9浸潰於存積有電鍍液22的鍍覆槽21內，在第二導體層Ilb形成鍍覆層12。在鍍覆槽21內相對於電鍍液22，設置由金屬部件構成的陽極23。另一方面，設置了作為鍍覆對象部的第二導體層Ilb的半導體基板9成為陰極
24。由於第二導體層Ilb成為陰極24，因此在第一導體層Ila安裝由導電性的夾子等構成的供電部25。接著，僅將半導體基板9的形成有第二導體層Ilb的部分浸潰於電鍍液22。並且，通過從電源26向陽極23和陰極24之間施加電壓而供給電流，由此在第二導體層Ilb上形成鍍覆層12。另外，由於第一導體層Ila的至少一部分及供電部25不浸潰於電鍍液22中，因此不形成鍍覆層12。在以往的製造方法中，供電部25也浸潰於電鍍液22，因此在供電部25也形成鍍覆層。因此，在供電部25形成的鍍覆層在進行下一個半導體基板處理之前例如需要浸潰於蝕刻液而進行除去，因此生產性降低。另一方面，在基於本實施方式的製造方法中，如上述那樣在供電部25不形成鍍覆層，因此不需要鍍覆層的除去工序，從而能夠使生產性大幅度提高。另外，由於沒有浸潰於電鍍液22的第一導體層Ila與第二導體層Ilb相比線寬度寬，所以能夠減少電極的線電阻變大的情況。由此，根據本實施方式的製造方法，能夠在維持太陽能電池元件10的輸出特性的同時，使其生產性提高。作為鍍覆層12，能夠使用銅、銀或錫等。此時，電鍍液22使用含有構成鍍覆層的金屬的電鍍液，陽極23的金屬部件也使用構成鍍覆層的金屬板。另外，陽極23可以為不溶性的金屬部件，能夠使用氧化銥被覆鈦或鉬被覆鈦等。例如，在鍍覆層12為銅的情況下，作為電鍍液22使用硫酸銅鍍覆液、焦磷酸銅鍍覆液或氰化銅鍍覆液等，作為陽極23的金屬部件使用由含磷銅構成的銅板。在沿第一輸出取出電極4a的長度方向使半導體基板9浸潰於鍍覆槽21的情況下，在與第一輸出取出電極4a的長度方向交叉的半導體基板I的一個端部側設置第一導體層11a。並且，通過在位於一個端部側的第一導體層lla(第一集電電極4b)或第三導體層Ilc (第一輸出取出電極4a)安裝供電部25,且在浸潰於電鍍液22的第二導體層Ilb及第三導體層Ilc的一部分形成鍍覆層12,由此形成第一輸出取出電極4a及第一集電電極4b。在沿第一集電電極4b的長度方向使半導體基板I浸潰於鍍覆槽21的情況下，在與第一集電電極4b的長度方向交叉的半導體基板I的一個端部側設置第一導體層11a。並且，通過在位於一個端部側的第一導體層Ila安裝供電部25，且在浸潰於電鍍液22的第二導體層Ilb及第三導體層Ilc形成鍍覆層12，由此形成第一輸出取出電極4a及第一集電電極4b ο接著，對第二電極5進行說明。首先，第二集電電極5b例如用含有鋁粉末、有機載體的鋁膏劑製作。將該膏劑塗敷於除去形成第二輸出取出電極5a的部位的一部分後的第二面大致整個面。作為塗敷法，能夠使用網板印刷法等。從操作時膏劑不易粘附於其他部分的觀點出發，優選這樣塗敷膏劑後，在規定的溫度使溶劑蒸發而使膏劑乾燥。接著，例如使用含有由銀粉末等構成的金屬粉末、有機載體及玻璃粉末的銀膏劑製作第二輸出取出電極5a。將該銀膏劑塗敷成預先規定的形狀。需要說明的是，通過將銀·膏劑塗敷於與鋁膏劑的一部分相接的位置，第二輸出取出電極5a和第二集電電極5b的一部分重疊。作為塗敷法，能夠使用網板印刷法等。該塗敷後，優選加熱成規定的溫度使溶劑蒸發而使膏劑乾燥。接著,通過將半導體基板9在燒成爐內以最高溫度600 850°C燒成數十秒 數十分鐘左右，由此將第二電極5形成於半導體基板9的第二面9b偵U。需要說明的是，第二電極5使用了基於印刷 燒成法的電極形成，但也能夠使用蒸鍍或濺射等的薄膜形成、或鍍覆法形成。如以上那樣，能夠迅速且容易地製作輸出特性優異的太陽能電池元件10。需要說明的是，本發明並不限於上述實施方式，也可以如以下那樣在本發明的範圍內進行眾多的修正及變更。例如，可以在半導體基板9的第二面9b側設置鈍化膜。該鈍化膜為在作為半導體基板9的背面的第二面9b具有減少載流子的複合的作用的膜。作為鈍化膜，能夠使用氮化矽(Si3N4)、非晶矽氮化膜(a-SiNx)等矽系氮化膜、氧化矽(SiO2)、氧化鋁(Al2O3)或氧化鈦(TiO2)等。鈍化膜8的厚度使用PECVD法、蒸鍍法或濺射法等形成丨00 2000A左右即可。因此，半導體基板9的第二面9b側的結構能夠使用在PERC(PassivatedEmitterand Rear Cell :純化發射極和背表面電池)結構或PERL (Passivated EmitterRear Locally-diffused :鈍化發射極背部局域擴散)結構使用的第二面9b側的結構。另外，第二電極5也與第一電極4同樣,可以為具有第二輸出取出電極和與第二輸出取出電極交叉的多個線狀的第二集電電極的形狀，可以為具有導體層和被覆該導體層的表面的鍍覆層的電極。另外，可以通過使半導體基板9浸潰於鍍覆槽21的位置的控制或電鍍液22的液面高度的控制等，在與第二導體層Ilb鄰接的第一導體層Ila的一部分形成鍍覆層。另外，可以將第一導體層Ila的線寬度形成為從第二導體層Ilb側朝向半導體基板9的一個端部變寬。只要線寬度階段性或連續性地較寬地形成即可。例如，在從第二導體層Ilb側至第一範圍A或第三範圍C的電極部分中，至其一半左右階段性或連續性地較寬地形成，在第一範圍A或第三範圍C的電極部分中，從其一半左右至半導體基板9的一個端部可以為固定的粗細。
在上述的情況下，即使在與第二導體層Ilb鄰接的第一導體層Ila的一部分形成鍍覆層，電極的寬度也不變得過寬，從而能夠降低受光面積減少的情況。另外，通過在與第一集電電極4b的長度方向交叉的兩端部形成與第一集電電極4b交叉的線狀的輔助電極4c，能夠使由供電部25供給的電流均勻地向第一電極4流動，能夠形成均勻的厚度的電鍍層12。另外，輔助電極4c可以具有導體層11和鍍覆層12。由此，即使在第一集電電極4b的一部分產生斷線，也能夠減少電阻的上升，通過其他的第一集電電極4b向第一輸出取出電極流動電流，因此優選。另外，可以在形成第二電極5之後形成鍍覆層12。此時，在不需要從供電部25向第二電極5流動電流的情況下，以在接觸部分設置絕緣層的方式形成即可。由此，在不要的部分不形成鍍覆層12，因此優選。另夕卜，可以在第一集電電極4b (第二導體層Ilb)和第一輸出取出電極4a(第三導體層lie)的交點或第一集電電極4b和輔助電極4c的交點,將第一集電電極4b (第二導體 層Ilb)的寬度形成為朝向第一輸出取出電極4a(第三導體層lie)或輔助電極4c變寬。由於形成鍍覆層12的第二導體層Ilb的線寬度非常窄，因此在與相對於第二導體層Ilb的長度方向垂直延伸的第一輸出取出電極4a(第三導體層lie)或輔助電極4c的交點有產生斷線的可能性，因此能夠通過將交點部分的第二導體層Ilb的線寬度較寬地形成，從而減少產生斷線。《太陽能電池模塊》對具有一個以上的本實施方式的太陽能電池元件10的太陽能電池模塊進行說明。以下，以電連接多個上述太陽能電池元件而成的太陽能電池模塊為例進行說明。在單獨的太陽能電池元件的電輸出小的情況下，將多個太陽能電池元件10串聯及並聯連接而構成太陽能電池模塊。通過組合多個該太陽能電池模塊，能夠取出實用的電輸出。如圖7 (a)所示那樣，太陽能電池模塊30例如主要具有玻璃等透明部件32、由透明的EVA(乙烯醋酸乙烯酯)等構成的表面側填充件34、用配線部件21將鄰接的太陽能電池元件的第一電極4和第二電極5交替連接而成的多個太陽能電池元件30、由EVA等構成的背面側填充件35及用PVF(聚氟乙烯)將PET(聚對苯二甲酸乙二酯)或金屬箔夾入的背面保護件33。鄰接的太陽能電池元件10彼此例如能夠使用將厚度O. I O. 2mm左右、寬度2mm左右的銅箔的整個面用焊料被覆的配線部件31。另外，串聯連接的多個太陽能電池元件10中的位於串聯連接的最初的太陽能電池元件10和位於最後的太陽能電池元件10的電極的一端用輸出取出配線36連接於作為輸出取出部的端子箱37。另外，在圖7(a)中省略了圖示，但如圖7(b)所示那樣，太陽能電池模塊30可以具有由鋁等構成的框體38。根據本實施方式的太陽能電池模塊30，能夠形成與以往相比輸出轉換效率良好的、特性優異的太陽能電池模塊。實施例以下，對更加具體的實施例進行說明。首先，作為半導體基板1，準備多枚厚度約20(^111、外形156111111\156111111、電阻率1.5 0 ·αιι的多晶矽基板。這些多晶矽基板使用了預先摻雜硼而呈現P型的導電型的基板。
使用RIE(Reactive Ion Etching :反應離子蝕刻)法在準備的各多晶娃基板的第一面IOa側形成圖3所示那樣的凹凸結構9c。接著，使磷原子擴散，形成表面電阻成為90 Ω/□左右的η型的反嚮導電型層2。接著，用等離子體化學氣相成長法在第一面9a側形成由氮化矽膜構成的防反射層3。進而，在第二面側9b的大致整個面塗敷鋁膏劑，之後燒成該鋁膏劑而形成BSF區域6及第2集電電極5b。接著，在第一面IOa塗敷銀膏劑，之後，燒成該銀膏劑而形成導體層(第一導體層11a、第二導體層Ilb及第三導體層lie)。將形成有第二導體層Ilb及第三導體層Ilc的區域(其中，在I型中第三導體層Ilc為一部分)浸潰於電鍍液22，在第二導體層Ilb及第三導體層Ilc (在I型中為一部分)形成由銅構成的鍍覆層12而形成第一電極4。另外，在第二面IOb塗敷銀膏劑，之後，燒成該銀膏劑而形成第二輸出取出電極4a ο最後，在矽基板的第二面9b側的周邊部進行基於雷射的ρη分離而形成太陽能電池元件10。·由I型構成的太陽能電池元件的電極結構設為圖4所示的電極結構。另外，由II型構成的太陽能電池元件的電極結構設為圖5所示的電極結構。並且，在I型及II型的太陽能電池元件中，將第一導體層Ila形成於從一個端部至5mm的範圍，將其線寬度設為90 μ m，將厚度設為4 μ m。將第二導體層Ilb形成於另一個端部的較廣的範圍，將其線寬度設為40 μ m,將厚度設為2 μ m。將第三導體層Ilc的線寬度設為I. 5mm,將厚度設為2 μ m。鍍覆層12的厚度為10 μ m。另外，在由I型構成的太陽能電池元件中，將供電部25設置於第三導體層11c，在由II型構成的太陽能電池元件中，將供電部25設置於第一導體層11b，不將供電部25浸潰於鍍覆液22而形成鍍覆層12。另外，作為比較例，塗敷銀膏劑，之後燒成該銀膏劑，形成由第一集電電極的寬度為90 μ m、厚度為15 μ m、且第一輸出取出電極的線寬度為I. 5mm、厚度為15 μ m的第一電極4構成的太陽能電池元件。接著，關於I型、II型及比較例，測定評價了太陽能電池元件的輸出特性(電壓、電流密度、曲線因子及轉換效率)。將其結果表示於表I。需要說明的是，這些特性的測定根據JISC8913，在AM(Air Mass :大氣質量數)I. 5及lOOmW/cm2的照射的條件下測定。表I
電流密度 ^曲線因子^轉換效率^ 〔V〕(mA / cm2)(―〕〔％〕
I型0.61935.500.77417.01
II型0.61835.590.77216.98 比較例 0.618 35.01 0.770 16.66如圖I所示那樣，確認了 I型及II型的太陽能電池元件與比較例相比電流密度、曲線因子及轉換效率均高。另外，由於在供電部25未形成鍍覆層12，因此不需要鍍覆層12的除去工序，從而能夠使生產性大幅度提高。符號說明
I-半導體基板(娃基板)2-反嚮導電型層3-防反射層4-第一電極4a_第一輸出取出電極4b_第一集電電極4c-輔助電極5-第二電極
5a_第二輸出取出電極5b_第二集電電極6-BSF 區域10-太陽能電池元件11-導體層Ila-第一導體層Ilb-第二導體層Ilc-第三導體層12-鍍覆層21-鍍覆槽22-電鍍液23-陽極24-陰極25-供電部26-電源30-太陽能電池模塊
權利要求
1.一種太陽能電池元件，具有 半導體基板 ； 在半導體基板的一主面的第一方向具有長的多條導體部的集電電極， 所述多條導體部具有線狀的第一導體區域；與該第一導體區域電連接且表面被鍍覆的線狀的第二導體區域。
2.根據權利要求I所述的太陽能電池元件，其中， 所述多條導體部包括由所述第一導體區域構成的導體部和由所述第二導體區域構成的導體部， 在所述半導體基板的一主面上，在所述多條導體部的排列中，所述第一導體區域位於與所述第一方向正交的第二方向的一側，所述第二導體區域與所述第一導體區域相比位於所述第二方向的另一側。
3.根據權利要求I所述的太陽能電池元件，其中， 所述多條導體部包括具有所述第一導體區域和所述第二導體區域的導體部， 在該導體部，所述第一導體區域位於所述第一方向的一側，所述第二導體區域與所述第一導體區域相比位於所述第一方向的另一側。
4.根據權利要求I 3中任一項所述的太陽能電池元件，其中， 所述第二導體區域的被施加鍍覆的底部與所述第一導體區域相比線寬度窄。
5.根據權利要求I 4中任一項所述的太陽能電池元件，其中， 還具有與所述集電電極交叉且電連接的輸出取出電極。
6.一種太陽能電池元件的製造方法，為權利要求2所述的太陽能電池元件的製造方法，包括 基板準備工序，準備半導體基板； 第一導體區域形成工序，通過在所述半導體基板的一主面以在第一方向形成長的線狀且位於與該第一方向正交的所述第二方向的一側的方式塗敷燒成第一導電膏劑，由此形成由線狀的第一導體區域構成的導體部； 第二導體區域形成工序，通過在所述半導體基板的一主面以在所述第一方向形成長的線狀且與配置所述第一導體區域的部位相比位於所述第二方向的另一側的方式塗敷燒成第二導電膏劑，由此形成由線狀的第二導體區域構成的導體部； 連接工序，電連接所述第一導體區域和所述第二導體區域； 鍍覆工序，將供給用於電鍍的電流的供電部與所述第一導體區域連接，並將所述半導體基板的一部分及所述第二導體區域浸潰於電鍍液中而鍍覆所述第二導體區域的表面。
7.一種太陽能電池元件的製造方法，為權利要求2所述的太陽能電池元件的製造方法，包括 基板準備工序，準備半導體基板； 第一導體區域形成工序，通過在所述半導體基板的一主面以在第一方向形成長的線狀且位於與該第一方向正交的所述第二方向的一側的方式塗敷燒成第一導電膏劑，由此形成由線狀的第一導體區域構成的導體部； 第二導體區域形成工序，通過在所述半導體基板的一主面以在所述第一方向形成長的線狀且與配置所述第一導體區域的部位相比位於所述第二方向的另一側的方式塗敷燒成第二導電膏劑，由此形成由線狀的第二導體區域構成的導體部； 連接工序，形成將所述第一導體區域和所述第二導體區域連接的輸出取出電極； 鍍覆工序，將供給用於電鍍的電流的供電部與所述輸出取出電極連接，並將所述半導體基板的一部分及所述第二導體區域浸潰於電鍍液中而鍍覆所述第二導體區域的表面。
8.根據權利要求6或7所述的太陽能電池元件的製造方法，其中， 將所述第一導體區域形成工序、所述第二導體區域形成工序及所述連接工序在一個工序中進行。
9.一種太陽能電池元件的製造方法，為權利要求3所述的太陽能電池元件的製造方法，包括 基板準備工序，準備所述半導體基板； 第一導體區域形成工序，通過在所述半導體基板的一主面以在第一方向形成長的線狀且位於該第一方向的一側的方式塗敷燒成第一導電膏劑，由此形成線狀的第一導體區域； 第二導體區域形成工序，通過在所述半導體基板的一主面以在所述第一方向形成長的線狀且在所述第一方向與配置所述第一導體區域的部位相比位於另一側並且與所述第一導體區域電連接的方式塗敷燒成第二導電膏劑，由此形成具有所述第一導體區域及線狀的第二導體區域的導體部； 鍍覆工序，將供給用於電鍍的電流的供電部與所述第一導體區域連接，並將所述半導體基板的一部分及所述第二導體區域浸潰於電鍍液中而鍍覆所述第二導體區域的表面。
10.根據權利要求9所述的太陽能電池元件的製造方法，其中， 將所述第一導體區域形成工序和所述第二導體區域形成工序在一個工序中進行。
11.根據權利要求6 10中任一項所述的太陽能電池元件的製造方法，其中， 在所述第二導體區域形成工序中，形成與所述第一導體區域相比線寬度窄的所述第二導體區域的被實施鍍覆的底部。
12.—種太陽能電池模塊，具有 權利要求I 5中任一項所述的太陽能電池元件。
全文摘要
本發明的太陽能電池元件(10)具有半導體基板(1)；在半導體基板(1)的一主面的第一方向具有長的多條導體部的集電電極，多條導體部具有線狀的第一導體區域；與該第一導體區域電連接且表面被鍍覆的線狀的第二導體區域。
文檔編號H01L31/04GK102893411SQ20118002360
公開日2013年1月23日 申請日期2011年6月27日 優先權日2010年6月25日
發明者梅田耕太郎 申請人:京瓷株式會社