JP2002043597A

JP2002043597A - 太陽電池

Info

Publication number: JP2002043597A
Application number: JP2000229399A
Authority: JP
Inventors: Hiroto Owada; 寛人大和田; Yasuhiro Matsubara; 康弘松原
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2000-07-28
Filing date: 2000-07-28
Publication date: 2002-02-08

Abstract

(57)【要約】【課題】裏面電極を半田で被覆する際にフィンガー部
上に半田玉が発生したり、タブ上に半田溜まりが発生し
たり、このような半田溜まりによってレーザーカットの
不具合が発生するという問題があった。【解決手段】半導体基板の表裏面側に異なる導電領域
を形成し、この導電領域表面にバスバー部とそれと直交
する複数のフィンガー部とからなる電極を形成し、この
電極を半田で被覆した太陽電池において、半導体基板の
裏面側の複数のフィンガー部のピッチを１〜３ｍｍに設
定したり、バスバー部全体の幅が、このバスバー部に半
田付される銅箔の幅より大きく、かつこのバスバー部内
に複数のスリットを設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は太陽電池に関し、特
に半導体基板の表裏面に電極を形成した太陽電池に関す
る。

【０００２】

【従来の技術および発明が解決しようとする課題】従来
の太陽電池の断面構造を図６に示す。図６において、１
はＰ型半導体基板、１aはＰ型半導体基板１の表面部分
にＮ型不純物を熱拡散させて得られるＮ型拡散層、１ｂ
はＰ型不純物を熱拡散して得られるＢＳＦ領域、１ｃは
受光面の反射防止膜、１ｄは表面電極、１ｅは裏面電極
である。

【０００３】このような太陽電池における裏電極パター
ンを図７および図８に示す。裏面電極パターンは、ＢＳ
Ｆ面上に形成した２本のバスバー部２aとフィンガー部
２ｂとから成り、フィンガー部２ｂには鋭角に交差する
複数の枝状電極部２ｆが設けられている。バスバー部２
ａには、幅広なタブ２cが形成される場合がある。この
タブ２ｃは、モジュール化する際に、太陽電池セル同士
を金属配線（不図示）で接続するための溶着箇所となる
ものである。

【０００４】太陽電池セルの表面電極および裏面電極は
半田で被覆されるが、この半田の被覆は、図９に示すよ
うに、フィンガー部２ｂが半田液面に対して垂直となる
ように太陽電池セルを立てて半田層に浸漬して引き上げ
ることにより行なわれる。

【０００５】一方、従来の太陽電池では、フィンガー部
２ｂは４〜５ｍｍ程度のピッチで形成されるが、電極２
への半田の被覆工程において、太陽電池セルを半田槽か
ら引き上げる際に、図１０に示すように、バスバー部２
aとフィンガー部２ｂで閉じた領域が半田で覆われて半
田膜２ｄが生じた場合、この半田膜２dがそのままブリ
ッジした状態で残ったり、この半田膜２dがはじけてフ
ィンガー部２ｃ上に半田玉２ｅとして発生したりするこ
とがある。この半田玉２ｅは、太陽電池セルのラミネー
ト工程などの後工程で太陽電池セルの割れを引き起こす
ことがある。

【０００６】この解決方法として、半田槽から引き上げ
た太陽電池セルを加熱し、半田を再溶融させる方法（特
開平３-１４５１６６号）や、半田槽の温度を上げて半
田の流動性を高める方法等があった。

【０００７】ところが、太陽電池セルを半田槽から引き
上げた後に加熱したり、半田槽の温度を上げる方法は、
太陽電池セルを必要以上に加熱することになり、表面電
極４及び裏面電極５と半導体基板１との接着強度を低下
させることになる。

【０００８】また、バスバー部２ａにタブ２cを設ける
場合、タブ２cにおいて半田の流れが行き止まりとなる
ため、このタブ２ｃで半田溜まりを生じ、ラミネート工
程等の後工程で太陽電池セルの割れを引き起こしたり、
配線の接続工程で金属配線を溶着する際に、半田が盛り
上がって玉となる不具合を生じる。

【０００９】さらに、太陽電池セルをレーザーでカット
して各種サイズに分割する場合、半田溜まりにレーザー
が当たると焦点が合わず、半導体基板を良好にカットで
きない不具合が生じる。この場合、カットサイズに合わ
せて裏電極パターンの位置をずらす等の方法で対処しな
ければならなかった。

【００１０】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、裏面電極を半田で被覆する際にフ
ィンガー部上に半田玉が発生したり、タブ上に半田溜ま
りが発生したり、このような半田溜まりによってレーザ
ーカットの不具合が発生することを極力解消した太陽電
池を提供することを目的とする。

【００１１】なお、半導体基板の裏面は受光面とは異な
って受光面積を最大にする等の制約を受けないため、電
極パターンの変更によって半田玉や半田溜まりの発生を
抑えることが可能である。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１に係る発明では、半導体基板の表裏面側に
異なる導電領域を形成し、この導電領域表面にバスバー
部とそれと直交する複数のフィンガー部とからなる電極
を形成し、この電極を半田で被覆した太陽電池におい
て、前記半導体基板の裏面側の複数のフィンガー部のピ
ッチを１〜３ｍｍに設定した。

【００１３】上記太陽電池では、前記フィンガー部が長
さ方向において複数に分割されていることが望ましい。

【００１４】また、上記太陽電池では、前記バスバー部
近傍のフィンガー部に、このフィンガー部よりも幅広な
ブロック部を設けることが望ましい。

【００１５】さらに、請求項４に係る太陽電池では、半
導体基板の表裏面側に異なる導電領域を形成し、この導
電領域表面にバスバー部とそれと直交する複数のフィン
ガー部とからなる電極を形成し、この電極を半田で被覆
した太陽電池において、前記バスバー部全体の幅が、こ
のバスバー部に半田付される銅箔の幅より大きく、かつ
このバスバー部内に複数のスリットを設ける。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、各請求項に係る発明の実施
形態を添付図面に基づき詳細に説明する。

【００１７】本発明の太陽電池においても、図６の従来
例に示すように、Ｐ型半導体基板１の表面部分にＮ型不
純物を熱拡散させてＮ型拡散層１ａを形成すると共に、
この半導体基板１の裏面側にＰ型不純物を熱拡散してＢ
ＳＦ領域１ｂを形成し、受光面の反射防止膜１ｃと表面
電極１ｄを形成し、裏面側に裏面電極１ｅを形成する。

【００１８】本発明に係る太陽電池の裏面電極パターン
を図１に示す。例えば１５０ｍｍ角の半導体基板１に、
複数本のバスバー部３ａとそれと垂直に交差する複数本
のフィンガー部３ｂを設ける（図１）。

【００１９】フィンガー部３ｂは、幅が０．１〜０．３
ｍｍ程度であり、各フィンガー部３ｂが１〜３ｍｍのピ
ッチで形成される（図２）。なお、このフィンガー部３
ｂのピッチが１ｍｍ以下の場合、フィンガー部３ｂ自体
の幅や枝部の長さも短くしなければならないため、スク
リーン印刷が困難となる。また、フィンガー部３ｂのピ
ッチが３ｍｍ以上の場合、電極が発電に寄与できる正孔
を収集できなくなって、発電効率が低下する。したがっ
て、このフィンガー部３ｂのピッチは１〜３ｍｍにしな
ければならない。

【００２０】このフィンガー部３ｂに鋭角に交差する複
数本の枝状電極部３ｆが形成されている。この鋭角に交
差する複数本の枝状電極部３ｆは、半導体基板１を半田
槽から引き上げる時に、バスバー部３ａとフィンガー部
３ｂとで囲まれた部分に半田膜３ｄが張るのを分割し、
半田膜３ｄがブリッジするのを防ぐ効果がある。

【００２１】フィンガー部３ｂのピッチを従来の３〜５
ｍｍから１〜３ｍｍへ変更し、それに応じて枝状電極部
３ｆも長さを半分程度にする。つまり、枝状電極部３ｆ
同志が重なることを防止するためである。フィンガー電
極３ｂのピッチを狭くすることにより、バスバー部３ａ
とフィンガー部３ｂで囲まれた部分の面積が狭くなるの
で（図３参照）、半田の量を少なくでき、フィンガー部
３ｂ上に集積する半田の量を少なくできる。

【００２２】また、フィンガー部３ｂは、図１に示すよ
うに、半導体基板１の中央で分割してもよい。すなわ
ち、フィンガー部３ｂを集電可能な範囲で長さ方向にお
いて複数に分割する。これは、半田被着時に上側のバス
バー部３ａから下側のバスバー部３ａとの間において、
フィンガー部３ｂで囲まれる部分で半田膜が張るのを防
止する他、半田がフィンガー部３ｂを伝って流れる途中
で半田玉が形成されることを防ぐのに有効である。分割
された部分３ｃの間隔は１〜３ｍｍ程度でよい。

【００２３】さらに、バスバー部３ａの近傍、すなわち
バスバー部３ａの下１ｍｍのところに１×２ｍｍ程度の
ブロック３ｅを設けてもよい。これは、バスバー部３ａ
とフィンガー３ｂとで囲まれた部分に張った半田膜３ｄ
をより分割する効果を高めるためのものであり、ブロッ
クの形状に限ったものではない。つまり、このようなブ
ロック３ｅがないと、バスバー部３ａとフィンガー３ｂ
で囲まれた部分に膜を張りながら半田は流れていくが、
このようなブロック３ｅを設けるとブロック３ｅに半田
がのるため、半田膜が張ったとしてブロック３ｅで分割
される。このようなブロック３ｅとしては、角状のもの
に限らず、三角状あるいは丸状のものでもよい。

【００２４】このような電極パターンにより、フィンガ
ー部３ｂ上に半田玉が発生することを抑えることができ
る。

【００２５】バスバー部３ａは、銅箔（不図示）の幅よ
り２ｍｍ程度太くし、かつバスバー部３ａ内に０．５ｍ
ｍ程度の幅のスリット３ｇを複数設ける。これは導電ペ
ーストをスクリーン印刷する際に、導電ペーストを厚く
プリントできるようにすることにより、金属配線の溶着
工程で半導体基板１と金属配線が優れた接着強度を持つ
ことができるようにするものである。

【００２６】また、従来のようなタブがないため、タブ
上に形成される半田溜まりが存在せず、レーザーでセル
を分割する際の半田溜まりでレーザーが入りにくいとい
う問題を解消できる。すなわち、従来のパターンでは、
レーザーカット位置とタブの半田溜まりを生じた部分と
が合致することがあり、裏電極パターンのプリント位置
をずらす必要等があったが、本発明の電極パターンで
は、レーザーカット位置の制約を受けず、また金属配線
の溶着工程でも溶着ポイントとなるバスバー部３ａ上で
半田玉を発生させることがない。

【００２７】金属配線の溶着工程では、バスバー部３ａ
上に直接溶着する。上記電極パターンでは、配線を溶着
するためのタブを必要としないため、タブの位置の影響
を受けないフリーなサイズのセルカットが可能となる。
また、バスバー部３ａ内のスリット３ｇによって、配線
溶着時の配線材と半導体基板との強度が充分に得られ
る。

【００２８】次に、本発明の太陽電池セルの形成方法を
図５に基づいて説明する。

【００２９】まず、図５（a）に示すような厚さ３５０
μｍ程度の半導体基板１を準備する。それをリン雰囲気
下で熱拡散処理を行うことにより、表面から０．２〜
０．５μｍ程度の深さまでＮ型を呈する拡散層１aを形
成する（図５（ｂ））。

【００３０】次に、半導体基板１裏側にＰ型導電ペース
トをスクリーン印刷し、かつ焼成する等により、より高
濃度なＰ層が拡散したＢＳＦ層１ｂを形成する（図５
（ｃ））。

【００３１】そして半導体基板１の受光面にプラズマＣ
ＶＤ法などで得られる反射防止膜１ｃを形成する。（図
５（ｄ））。

【００３２】ここで、ＰＮ分離を行うために、半導体基
板１の側部を除去する（図５（ｅ））。

【００３３】そして、電極パターンは導電性ペーストを
スクリーン印刷して形成する。この裏面電極プリント工
程において、図１に示すようなパターンをプリントする
ことにより、本発明の電極パターンがプリントされる
（図５（ｆ））。

【００３４】最後に、表裏面側の電極上に半田を被着さ
せる。高温の半田溶融槽液面に半導体基板１を垂直にな
るように立てて浸漬した後に引き上げることで行なう。
これは電極の保護、及びモジュール工程での金属配線を
溶着する際の溶着性能を向上させるために行うものであ
る。

【００３５】

【実施例】半田玉の発生状況を調べた。データは、フィ
ンガー電極のピッチが２．５ｍｍと５．０ｍｍの場合の
比較である。また枝状電極部はそれぞれ類似の形状であ
り、枝状電極部の寸法がフィンガー電極ピッチに応じて
スケールが２倍となるものである。

【００３６】

【表１】

【００３７】表１で明らかなように、フィンガー部のピ
ッチが２．５ｍｍの場合、５．０ｍｍの場合よりも半田
玉の発生を抑制することが可能である。

【００３８】フィンガー部のピッチを狭くすることと、
枝状部の寸法もそれに応じて１/２倍にすることで、明
らかな効果を得た。

【００３９】次に、裏面電極の接着強度のデータを示
す。幅が７ｍｍのバスバー部に半田を被着して、幅が
５．０ｍｍの金属配線を溶着し、半導体基板と金属配線
との接着強度を測定した。実験に用いた太陽電池セル
は、バスバー部にタブが存在しない電極パターンとタブ
が存在する電極パターンとで比較した。幅が７．０ｍｍ
のバスバー部には、幅が０．５ｍｍのスリットが６本設
けられている。金属配線の溶着箇所は、タブが存在しな
い電極パターンではバスバー部上であり、タブが存在す
る電極パターンはタブ上である。

【００４０】それぞれ、バスバー部及びタブは半田ディ
ップ時の浸漬方向に対して上下２箇所あり、それぞれ接
着強度を測定した。

【００４１】

【表２】

【００４２】表２から明らかなように、タブ上ではな
く、全体の幅を広げたバスバー部上に直接溶着する方法
で十分な接着強度を得た。これは、裏面電極パターンを
スクリーン印刷する際の導電性ペーストのプリント重量
に関係し、平面形状とスリットがある形状では局部的に
見てスリットがある形状の方が導電ペーストを厚く塗る
ことができることに起因している。

【００４３】またタブ上の半田溜まりは、モジュール工
程において銅箔を溶着する際に盛り上がって半田玉とな
ることがあるが、幅が７．０ｍｍのバスバー形状におい
ては、上述の不具合を生じることがなかった。

【００４４】

【発明の効果】以上のように、本発明の請求項１に係る
太陽電池によれば、半導体基板の裏面側の複数のフィン
ガー部のピッチを１〜３ｍｍに設定したから、裏面電極
を半田で被覆する際に、フィンガー部上に発生する半田
玉を防ぐことが可能である。

【００４５】また、請求項４に係る太陽電池によれば、
バスバー部全体の幅が、このバスバー部に半田付される
銅箔の幅より大きく、かつこのバスバー部内に複数のス
リットを設けたことから、半導体基板と金属配線の接着
強度が充分に得られるだけでなく、タブ上に存在する半
田溜まりの発生を防ぎ、種々のセルサイズに分割する際
の不具合や、金属配線溶着時の新たな半田玉の発生を防
ぐことが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１の発明に係る太陽電池を示す図であ
る。

【図２】図１のＡ部分を拡大して示す図である。

【図３】図１のＢ部分を拡大して示す図である。

【図４】図１のＣ部分を拡大して示す図である。

【図５】請求項１の発明に係る太陽電池の製造方法を示
す図である。

【図６】従来の太陽電池を示す断面図である。

【図７】従来の太陽電池の裏面電極パターンを示す図で
ある。

【図８】図７のＤ部分を拡大して示す図である。

【図９】従来の太陽電池の半田被覆工程を示す図であ
る。

【図１０】図９のＥ部分を拡大して示す図である。

【符号の説明】

１：半導体基板、１ａ：ｎ型を呈する領域、１ｂ：Ｐ⁺
型を呈するＢＳＦ領域、１ｃ：反射防止膜、１ｄ：表面
電極、１ｅ：裏面電極、３ａ：バスバー部、３ｂ：フィ
ンガー部、３ｃ：フィンガー部の分割領域、３ｄ：半田
膜、３ｅ：ブロック部、３ｆ：枝電極、３ｇ：スリット

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】半導体基板の表裏面側に異なる導電領域
を形成し、この導電領域表面にバスバー部とそれと直交
する複数のフィンガー部とからなる電極を形成し、この
電極を半田で被覆した太陽電池において、前記半導体基
板の裏面側の複数のフィンガー部のピッチを１〜３ｍｍ
に設定したことを特徴とする太陽電池。
【請求項２】前記フィンガー部が長さ方向において複
数に分割されていることを特徴とする請求項１に記載の
太陽電池。
【請求項３】前記バスバー部近傍のフィンガー部に、
このフィンガー部よりも幅広なブロック部を設けたこと
を特徴とする請求項１に記載の太陽電池。
【請求項４】半導体基板の表裏面側に異なる導電領域
を形成し、この導電領域表面にバスバー部とそれと直交
する複数のフィンガー部とからなる電極を形成し、この
電極を半田で被覆した太陽電池において、前記バスバー
部全体の幅が、このバスバー部に半田付される銅箔の幅
より大きく、かつこのバスバー部内に複数のスリットを
設けたことを特徴とする太陽電池。