JP2000277768A - 太陽電池の形成方法 - Google Patents
太陽電池の形成方法Info
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- Y02E10/547—Monocrystalline silicon PV cells
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 接触抵抗と半田濡れ性が悪いという問題があ
った。 【解決手段】 一導電型を呈する半導体基板の一主面側
に他の導電型を呈する半導体不純物の拡散層を設けると
ともに、この半導体基板の両主面側に電極を接続して設
ける太陽電池の形成方法において、前記半導体基板の一
主面側の電極として銀ペーストを塗布して焼き付けた
後、この電極に電解メッキ法で銅、ニッケル、またはス
ズを含浸させること。
った。 【解決手段】 一導電型を呈する半導体基板の一主面側
に他の導電型を呈する半導体不純物の拡散層を設けると
ともに、この半導体基板の両主面側に電極を接続して設
ける太陽電池の形成方法において、前記半導体基板の一
主面側の電極として銀ペーストを塗布して焼き付けた
後、この電極に電解メッキ法で銅、ニッケル、またはス
ズを含浸させること。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は太陽電池の形成法に
関する。
関する。
【０００２】
【従来の技術とその問題点】太陽電池の一般的な構造を
図２に示す。図２において、１は一導電型（例えばＰ
型）を示す半導体基板、１ａは半導体基板１の表面部分
にリン原子が高濃度に拡散したｎ型を呈する領域、２は
一主面側の反射防止膜、３は半導体接合部、４は裏面電
極、５は表面電極である。
図２に示す。図２において、１は一導電型（例えばＰ
型）を示す半導体基板、１ａは半導体基板１の表面部分
にリン原子が高濃度に拡散したｎ型を呈する領域、２は
一主面側の反射防止膜、３は半導体接合部、４は裏面電
極、５は表面電極である。
【０００３】反射防止膜２は表面電極５に相当する部分
をエッチングして形成したり、反射防止膜２上から反射
防止膜２を透過して形成する。この種の太陽電池の電極
の形成法としては、従来、真空蒸着法、メッキ法、ある
いは印刷法などが用いられている。真空蒸着法では、接
触抵抗が十分低減された電極が形成されるが、生産性が
悪く、また製造装置も高価であるという欠点を有する。
をエッチングして形成したり、反射防止膜２上から反射
防止膜２を透過して形成する。この種の太陽電池の電極
の形成法としては、従来、真空蒸着法、メッキ法、ある
いは印刷法などが用いられている。真空蒸着法では、接
触抵抗が十分低減された電極が形成されるが、生産性が
悪く、また製造装置も高価であるという欠点を有する。
【０００４】一方、低コストに形成できる方法としては
メッキ法や印刷法があり、現在では量産性の点から印刷
法が主流である。印刷法に用いるペーストとしては、銀
などの導電ペーストが用いられる。導電ペーストを用い
て形成した電極は、シリコンとの密着強度が強いこと、
接触抵抗が小さいこと（オーミック接触すること）、線
抵抗値が低いこと、さらに半田濡れ性が良好なことなど
の諸特性が要求される。
メッキ法や印刷法があり、現在では量産性の点から印刷
法が主流である。印刷法に用いるペーストとしては、銀
などの導電ペーストが用いられる。導電ペーストを用い
て形成した電極は、シリコンとの密着強度が強いこと、
接触抵抗が小さいこと（オーミック接触すること）、線
抵抗値が低いこと、さらに半田濡れ性が良好なことなど
の諸特性が要求される。
【０００５】しかし、印刷法による電極は導電ペースト
を高温で焼成するので、シリコンから成る半導体基板１
と電極５との界面に酸化膜が形成されやすく、接触抵抗
の低減には限界がある。さらに、高温で焼成した電極５
自体にも酸化膜が生じるため、半田濡れ性の改善には酸
処理が必要である。
を高温で焼成するので、シリコンから成る半導体基板１
と電極５との界面に酸化膜が形成されやすく、接触抵抗
の低減には限界がある。さらに、高温で焼成した電極５
自体にも酸化膜が生じるため、半田濡れ性の改善には酸
処理が必要である。
【０００６】接触抵抗を低減させる方法として、特開昭
５９−１６８６６８号公報では、銀粉末と４ａ族あるい
は５ａ族の金属の炭化物や窒化物から選ばれた少なくと
も一種の金属化合物と、有機結合材と、有機溶剤と、必
要に応じて加えられるガラス粉末とからなる導電ペース
トを用いることが開示されている。しかしながら、この
方法では、蒸着電極と同等の接触抵抗を得るのは困難で
あると共に、半田濡れ性が悪いという問題がある。
５９−１６８６６８号公報では、銀粉末と４ａ族あるい
は５ａ族の金属の炭化物や窒化物から選ばれた少なくと
も一種の金属化合物と、有機結合材と、有機溶剤と、必
要に応じて加えられるガラス粉末とからなる導電ペース
トを用いることが開示されている。しかしながら、この
方法では、蒸着電極と同等の接触抵抗を得るのは困難で
あると共に、半田濡れ性が悪いという問題がある。
【０００７】また、半田濡れ性を改善する方法として、
特開昭５９−８４４７７号公報では、アルミニウム電極
や銀電極上に無電解メッキ法で銅またはニッケルを被着
することが開示されている。しかしながら、この方法で
は、接触抵抗が大きいという問題がある。このように、
印刷法では真空蒸着法と同等の接触抵抗値と半田濡れ性
を得るのは困難であるという問題があった。
特開昭５９−８４４７７号公報では、アルミニウム電極
や銀電極上に無電解メッキ法で銅またはニッケルを被着
することが開示されている。しかしながら、この方法で
は、接触抵抗が大きいという問題がある。このように、
印刷法では真空蒸着法と同等の接触抵抗値と半田濡れ性
を得るのは困難であるという問題があった。
【０００８】本発明はこのような従来技術の問題点に鑑
みてなされたものであり、接触抵抗と半田濡れ性が悪い
という従来の問題点を解消した太陽電池の形成方法を提
供することを目的とする。
みてなされたものであり、接触抵抗と半田濡れ性が悪い
という従来の問題点を解消した太陽電池の形成方法を提
供することを目的とする。
【０００９】
【問題点を解決するための手段】上記目的を達成するた
めに、本発明に係る太陽電池の形成方法では、一導電型
を呈する半導体基板の一主面側に他の導電型を呈する半
導体不純物の拡散層を設けるとともに、この半導体基板
の両主面側に電極を接続して設ける太陽電池の形成方法
において、前記半導体基板の一主面側の電極として銀ペ
ーストを塗布して焼き付けた後、この電極に電解メッキ
法で銅、ニッケル、またはスズを含浸させる。
めに、本発明に係る太陽電池の形成方法では、一導電型
を呈する半導体基板の一主面側に他の導電型を呈する半
導体不純物の拡散層を設けるとともに、この半導体基板
の両主面側に電極を接続して設ける太陽電池の形成方法
において、前記半導体基板の一主面側の電極として銀ペ
ーストを塗布して焼き付けた後、この電極に電解メッキ
法で銅、ニッケル、またはスズを含浸させる。
【００１０】このように形成すると、半導体基板と電極
との界面の接触抵抗が改善され、接触抵抗と半田濡れ性
の良好な電極を安価に形成できる。つまり、電極の表面
には電解メッキ処理で銅、ニッケル、またはスズなどが
被着されて半田濡れ性は当然改善されるが、電極内部に
わたってこれらの金属を含有させ、焼成電極内部を稠密
化することにより接触抵抗も改善される。
との界面の接触抵抗が改善され、接触抵抗と半田濡れ性
の良好な電極を安価に形成できる。つまり、電極の表面
には電解メッキ処理で銅、ニッケル、またはスズなどが
被着されて半田濡れ性は当然改善されるが、電極内部に
わたってこれらの金属を含有させ、焼成電極内部を稠密
化することにより接触抵抗も改善される。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、本発明を添付図面にもとづ
き詳細に説明する。図１は本発明の太陽電池素子の形成
方法を示す断面図である。まず、半導体基板１を用意す
る（図１（ａ）参照）。この半導体基板１は、単結晶ま
たは多結晶シリコンなどからなる。この半導体基板１
は、ボロン（Ｂ）などのｐ型半導体不純物を１×１０16
〜１０18ａｔｏｍｓ／ｃｍ3 程度含有し、比抵抗１．５
Ωｃｍ程度の基板である。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、大量生産が可能で製造コスト面で単結晶シリ
コン基板よりも有利である。引き上げ法や鋳造法によっ
て形成されたインゴットを３００〜５００μｍ程度の厚
みにスライスして、１０ｃｍ×１０ｃｍもしくは１５ｃ
ｍ×１５ｃｍ程度の大きさに切断して半導体基板とす
る。
き詳細に説明する。図１は本発明の太陽電池素子の形成
方法を示す断面図である。まず、半導体基板１を用意す
る（図１（ａ）参照）。この半導体基板１は、単結晶ま
たは多結晶シリコンなどからなる。この半導体基板１
は、ボロン（Ｂ）などのｐ型半導体不純物を１×１０16
〜１０18ａｔｏｍｓ／ｃｍ3 程度含有し、比抵抗１．５
Ωｃｍ程度の基板である。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、大量生産が可能で製造コスト面で単結晶シリ
コン基板よりも有利である。引き上げ法や鋳造法によっ
て形成されたインゴットを３００〜５００μｍ程度の厚
みにスライスして、１０ｃｍ×１０ｃｍもしくは１５ｃ
ｍ×１５ｃｍ程度の大きさに切断して半導体基板とす
る。
【００１２】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（ＰＯＣｌ3 ）などの中で加熱する
ことによって、半導体基板１の表面部分にリン原子を拡
散させてｎ型を呈する領域１ａを形成し、半導体接合部
３を形成する（図１（ｂ）参照）。このｎ型を呈する領
域１ａは０．２〜０．５μｍ程度の深さに形成され、シ
ート抵抗が４０Ω／□以上になるように形成される。こ
の熱拡散で、半導体基板１の外表面全体にｎ型を呈する
領域１ａとリン原子を含むリンガラス層（不図示）が、
半導体基板１の一主面側のｎ型を呈する領域１ａのみを
残して他の部分は、フッ酸と硝酸を主成分とするエッチ
ング液に浸漬けして除去した後、純水で洗浄する（図１
（ｃ））。
て、オキシ塩化リン（ＰＯＣｌ3 ）などの中で加熱する
ことによって、半導体基板１の表面部分にリン原子を拡
散させてｎ型を呈する領域１ａを形成し、半導体接合部
３を形成する（図１（ｂ）参照）。このｎ型を呈する領
域１ａは０．２〜０．５μｍ程度の深さに形成され、シ
ート抵抗が４０Ω／□以上になるように形成される。こ
の熱拡散で、半導体基板１の外表面全体にｎ型を呈する
領域１ａとリン原子を含むリンガラス層（不図示）が、
半導体基板１の一主面側のｎ型を呈する領域１ａのみを
残して他の部分は、フッ酸と硝酸を主成分とするエッチ
ング液に浸漬けして除去した後、純水で洗浄する（図１
（ｃ））。
【００１３】次に、半導体基板１の一主面側に反射防止
膜２を形成する（図１（ｄ）参照）。この反射防止膜２
はたとえば窒化シリコン膜などからなりシランとアンモ
ニアとの混合ガスを用いたプラズマＣＶＤ法などで形成
される。この反射防止膜２は、半導体基板１の表面で光
が反射するのを防止して、半導体基板１内に光を有効に
取り込むために設ける。そして、この反射防止膜２は電
極に相当する部分をエッチングした上でペーストを塗布
して焼成する。もしくはこの反射防止膜２上にペースト
を直接塗布して焼成する。塗布と焼成においては裏面電
極材料４を塗布して乾燥した後、表面電極材料５を塗布
して乾燥する。この電極材料４、５は銀粉末と有機ビヒ
クルにガラスフリットを銀１００重量部に対して０．１
〜５重量部添加してペースト状にしたものをスクリーン
印刷法で印刷して６００〜８００℃で１〜３０分程度焼
成することで焼き付けられる。このガラスフリットは、
ＰｂＯ、Ｂ2 Ｏ3 、ＳｉＯ2 のうち少なくとも一種を含
む軟化点が５００℃以下のものなどからなる。
膜２を形成する（図１（ｄ）参照）。この反射防止膜２
はたとえば窒化シリコン膜などからなりシランとアンモ
ニアとの混合ガスを用いたプラズマＣＶＤ法などで形成
される。この反射防止膜２は、半導体基板１の表面で光
が反射するのを防止して、半導体基板１内に光を有効に
取り込むために設ける。そして、この反射防止膜２は電
極に相当する部分をエッチングした上でペーストを塗布
して焼成する。もしくはこの反射防止膜２上にペースト
を直接塗布して焼成する。塗布と焼成においては裏面電
極材料４を塗布して乾燥した後、表面電極材料５を塗布
して乾燥する。この電極材料４、５は銀粉末と有機ビヒ
クルにガラスフリットを銀１００重量部に対して０．１
〜５重量部添加してペースト状にしたものをスクリーン
印刷法で印刷して６００〜８００℃で１〜３０分程度焼
成することで焼き付けられる。このガラスフリットは、
ＰｂＯ、Ｂ2 Ｏ3 、ＳｉＯ2 のうち少なくとも一種を含
む軟化点が５００℃以下のものなどからなる。
【００１４】その後、ＣｕＳＯ4 （５水塩）、硫酸、お
よび光沢剤などから成る銅メッキ液に浸漬して、素子１
ｃｍ2 あたり０．０３ｍＡの直流電流を２０分間通電す
る。一主面側と他の主面側に形成された電極をマイナス
側、金属銅などをプラス側にして通電する。このような
電解メッキを行うと、メッキ金属が電極の表面に被着す
るとともに、電極内部にも含浸する（図１（ｆ））。し
たがって、電極内部のポーラスな部分にこれら金属が含
浸され稠密化される。メッキ液としては上記ＣｕＳＯ4
（５水塩）に代えて、塩化ニッケル、塩化スズなどを用
いてもよい。光沢剤は必要に応じて添加すればよい。
よび光沢剤などから成る銅メッキ液に浸漬して、素子１
ｃｍ2 あたり０．０３ｍＡの直流電流を２０分間通電す
る。一主面側と他の主面側に形成された電極をマイナス
側、金属銅などをプラス側にして通電する。このような
電解メッキを行うと、メッキ金属が電極の表面に被着す
るとともに、電極内部にも含浸する（図１（ｆ））。し
たがって、電極内部のポーラスな部分にこれら金属が含
浸され稠密化される。メッキ液としては上記ＣｕＳＯ4
（５水塩）に代えて、塩化ニッケル、塩化スズなどを用
いてもよい。光沢剤は必要に応じて添加すればよい。
【００１５】
【実施例】抵抗１．５Ωｃｍのシリコン基板内の一主面
側に、リン（Ｐ）を１×１０17ａｔｏｍｓ／ｃｍ3 拡散
させて厚み８５０Åの窒化シリコン膜を形成した後、銀
１００重量部に対してガラスフリットを３重量部含有し
た銀粉末と有機ビヒクルから成る銀ペーストを印刷して
７５０℃で１５分間焼き付けた後、ＣｕＳＯ4 （５水
塩）６４ｇ／リッター、硫酸４０ｍｌ／リッター、光沢
剤５ｍｌ／リッターの銅メッキ液内で素子１ｃｍ2 あた
り０．０３ｍＡの直流電流を２０分間通電した。
側に、リン（Ｐ）を１×１０17ａｔｏｍｓ／ｃｍ3 拡散
させて厚み８５０Åの窒化シリコン膜を形成した後、銀
１００重量部に対してガラスフリットを３重量部含有し
た銀粉末と有機ビヒクルから成る銀ペーストを印刷して
７５０℃で１５分間焼き付けた後、ＣｕＳＯ4 （５水
塩）６４ｇ／リッター、硫酸４０ｍｌ／リッター、光沢
剤５ｍｌ／リッターの銅メッキ液内で素子１ｃｍ2 あた
り０．０３ｍＡの直流電流を２０分間通電した。
【００１６】比較のために通電しなかったとき、窒化物
を印刷ペーストに添加したとき、および線抵抗の影響を
確認するために二層印刷を行ったものを用意した。得ら
れた電気特性を表１に示す。
を印刷ペーストに添加したとき、および線抵抗の影響を
確認するために二層印刷を行ったものを用意した。得ら
れた電気特性を表１に示す。
【００１７】
【表１】
【００１８】表１から明らかなように、銅メッキ処理を
行ったものでは、電流密度３０．１ｍＡ／ｃｍ2 、電圧
０．５８２Ｖ、ＦＦ０．７８２、変換効率１３．７％が
得られた。一方、銅メッキ処理を行わなかったもので
は、電流密度３０．４／ｃｍ2、電圧０．５８０Ｖ、Ｆ
Ｆ０．７３０、変換効率１２．８７％、二層印刷したも
のでは、電流密度３０．２／ｃｍ2 、電圧０．５８０
Ｖ、ＦＦ０．７３１、変換効率１２．８０％、窒化物と
してＴｉＮを前記ペーストに重量比で１０％を添加した
ものでは、電流密度３０．３／ｃｍ2 、電圧０．５８０
Ｖ、ＦＦ０．７４０、変換効率１３．００％となった。
これより銅メッキ処理による接触抵抗の低減の効果が確
認された。
行ったものでは、電流密度３０．１ｍＡ／ｃｍ2 、電圧
０．５８２Ｖ、ＦＦ０．７８２、変換効率１３．７％が
得られた。一方、銅メッキ処理を行わなかったもので
は、電流密度３０．４／ｃｍ2、電圧０．５８０Ｖ、Ｆ
Ｆ０．７３０、変換効率１２．８７％、二層印刷したも
のでは、電流密度３０．２／ｃｍ2 、電圧０．５８０
Ｖ、ＦＦ０．７３１、変換効率１２．８０％、窒化物と
してＴｉＮを前記ペーストに重量比で１０％を添加した
ものでは、電流密度３０．３／ｃｍ2 、電圧０．５８０
Ｖ、ＦＦ０．７４０、変換効率１３．００％となった。
これより銅メッキ処理による接触抵抗の低減の効果が確
認された。
【００１９】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明に係
る太陽電池の形成方法によれば、半導体基板の一主面側
の電極として銀ペーストを塗布して焼き付けた後、この
電極に電解メッキ法で銅、ニッケル、またはスズを含浸
させることから、高温で焼成された印刷電極に電解めっ
きが施されることにより、電極が稠密になり、接触抵抗
が大幅に改善できるので、光変換効率が大幅に向上す
る。しかも半田濡れ性についても改善され、後工程での
配線が容易になる。
る太陽電池の形成方法によれば、半導体基板の一主面側
の電極として銀ペーストを塗布して焼き付けた後、この
電極に電解メッキ法で銅、ニッケル、またはスズを含浸
させることから、高温で焼成された印刷電極に電解めっ
きが施されることにより、電極が稠密になり、接触抵抗
が大幅に改善できるので、光変換効率が大幅に向上す
る。しかも半田濡れ性についても改善され、後工程での
配線が容易になる。
【図１】本発明に係る太陽電池の形成方法の一実施形態
を示す図である。
を示す図である。
【図２】従来の太陽電池を示す図である。
１………半導体基板、１ａ………ｎ型拡散層、２………
反射防止膜、３………半導体接合部、４………裏面電
極、５………表面電極
反射防止膜、３………半導体接合部、４………裏面電
極、５………表面電極
Claims (1)
- 【請求項１】 一導電型を呈する半導体基板の一主面側
に他の導電型を呈する半導体不純物の拡散層を設けると
ともに、この半導体基板の両主面側に電極を接続して設
ける太陽電池の形成方法において、前記半導体基板の一
主面側の電極として銀ペーストを塗布して焼き付けた
後、この電極に電解メッキ法で銅、ニッケル、またはス
ズを含浸させることを特徴とする太陽電池の形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11082255A JP2000277768A (ja) | 1999-03-25 | 1999-03-25 | 太陽電池の形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11082255A JP2000277768A (ja) | 1999-03-25 | 1999-03-25 | 太陽電池の形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000277768A true JP2000277768A (ja) | 2000-10-06 |
Family
ID=13769349
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11082255A Withdrawn JP2000277768A (ja) | 1999-03-25 | 1999-03-25 | 太陽電池の形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000277768A (ja) |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| KR101521040B1 (ko) | 2011-04-14 | 2015-05-15 | 히타치가세이가부시끼가이샤 | 전극용 페이스트 조성물, 태양 전지 소자 및 태양 전지 |
| KR101534941B1 (ko) * | 2013-11-15 | 2015-07-07 | 현대자동차주식회사 | 도전성 전극패턴의 형성방법 및 이를 포함하는 태양전지의 제조방법 |
-
1999
- 1999-03-25 JP JP11082255A patent/JP2000277768A/ja not_active Withdrawn
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