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JP4780953B2 - Solar cell element and solar cell module using the same - Google Patents

Solar cell element and solar cell module using the same Download PDF

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JP4780953B2 JP2004344939A JP2004344939A JP4780953B2 JP 4780953 B2 JP4780953 B2 JP 4780953B2 JP 2004344939 A JP2004344939 A JP 2004344939A JP 2004344939 A JP2004344939 A JP 2004344939A JP 4780953 B2 JP4780953 B2 JP 4780953B2
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Description

本願発明は、出力を集めるための集電電極と出力取出用のバスバー電極とを備えた太陽電池素子、並びにこの太陽電池素子を用いた太陽電池モジュールに関する。   The present invention relates to a solar cell element provided with a collecting electrode for collecting output and a bus bar electrode for output extraction, and a solar cell module using the solar cell element.

太陽電池素子の一般的な構造を図11に示す。図11(a)は、太陽電池素子の断面を示す構造図であり、このような太陽電池素子は次のようにして作製される。   A general structure of the solar cell element is shown in FIG. FIG. 11A is a structural diagram showing a cross section of a solar cell element. Such a solar cell element is manufactured as follows.

まず、厚み0.3〜0.4mm程度、大きさ100〜150mm角程度の単結晶シリコンや多結晶シリコン等からなるp型の半導体基板101を準備する。そして、半導体基板101の受光面側近傍に一定の深さまで逆導電型のn型不純物を拡散させて、n型を呈する逆導電型拡散領域102を設け、p型の半導体基板101との間にpn接合を形成する。このようなn型を呈する逆導電型拡散領域102は、例えば半導体基板101を拡散炉中に配置して、オキシ塩化リン(POCl)中で加熱することによって、半導体基板101の受光面側全体にn型不純物であるリン原子を拡散させて、厚み0.2〜0.5μm程度の逆導電型拡散領域102として形成することができる。 First, a p-type semiconductor substrate 101 made of single crystal silicon or polycrystalline silicon having a thickness of about 0.3 to 0.4 mm and a size of about 100 to 150 mm square is prepared. Then, a reverse conductivity type n-type impurity is diffused to a certain depth in the vicinity of the light receiving surface side of the semiconductor substrate 101 to provide an n-type reverse conductivity type diffusion region 102, and between the p-type semiconductor substrate 101. A pn junction is formed. The reverse conductivity type diffusion region 102 exhibiting such an n-type is formed, for example, by placing the semiconductor substrate 101 in a diffusion furnace and heating it in phosphorus oxychloride (POCl 3 ), thereby allowing the entire light receiving surface side of the semiconductor substrate 101 to be exposed. Then, phosphorus atoms which are n-type impurities can be diffused to form the reverse conductivity type diffusion region 102 having a thickness of about 0.2 to 0.5 μm.

太陽電池素子の受光面側には、例えば、窒化シリコン膜からなる反射防止膜103が形成される。このような反射防止膜103は、例えばプラズマCVD法等で形成され、パッシベーション膜としての機能をも有する。   An antireflection film 103 made of, for example, a silicon nitride film is formed on the light receiving surface side of the solar cell element. Such an antireflection film 103 is formed by, for example, a plasma CVD method or the like, and also has a function as a passivation film.

図12に一般的な陽電池素子の電極パターンをの一例を示す。図12(a)は受光面側から見た上視図である。受光面側には、受光面側の電極104が設けられており、受光面側の電極104には出力を取り出すための受光面側のバスバー電極104aと、これに直交するように設けられた受光面側の集電電極であるフィンガー電極104bとから構成される。また、図12(b)は非受光面側から見た下視図である。非受光面側には、非受光面側から出力を取り出すための銀などから成る非受光面側のバスバー電極105aとアルミニウムなどから成る非受光面側の集電電極105bとから構成される非受光面側の電極105が設けられている。   FIG. 12 shows an example of a typical positive electrode element electrode pattern. FIG. 12A is a top view seen from the light receiving surface side. A light receiving surface side electrode 104 is provided on the light receiving surface side, and the light receiving surface side electrode 104 has a light receiving surface side bus bar electrode 104a for taking out an output, and a light receiving surface provided so as to be orthogonal thereto. It is comprised from the finger electrode 104b which is a surface side current collection electrode. FIG. 12B is a bottom view as seen from the non-light-receiving surface side. On the non-light-receiving surface side, non-light-receiving composed of a non-light-receiving surface-side bus bar electrode 105a made of silver or the like for extracting output from the non-light-receiving surface side and a non-light-receiving surface side collecting electrode 105b made of aluminum or the like. A surface-side electrode 105 is provided.

これら太陽電池素子の受光面側の電極104、非受光面側の電極105は、金属を主成分とする金属材料をスクリーン印刷法などにより塗布して焼成することによって得ることができる。   The electrode 104 on the light-receiving surface side and the electrode 105 on the non-light-receiving surface side of these solar cell elements can be obtained by applying and baking a metal material containing metal as a main component by a screen printing method or the like.

例えば、受光面側の電極104や非受光面側の電極105を形成する方法としては、
(1)非受光面側の集電電極105bを形成するために、アルミニウムなどを主成分とする金属材料を半導体基板101の非受光面の開口部106を設けることにより一部を除いた略全面に塗布して乾燥する
(2)非受光面側のバスバー電極105aを形成するために、(1)で金属材料を塗布しなかった開口部106とその周縁部を覆うように銀などを主成分とする金属材料を塗布して乾燥する
(3)受光面側の電極104を形成するために、半導体基板101の受光面側に銀などを主成分とする金属材料を塗布して乾燥する
(4)受光面側と非受光面側に塗布された金属材料を同時に焼成し、受光面側の電極104及び非受光面側の電極105を得る
が従来より示されている(例えば、特許文献1参照)。
For example, as a method of forming the electrode 104 on the light receiving surface side and the electrode 105 on the non-light receiving surface side,
(1) In order to form the current collecting electrode 105b on the non-light-receiving surface side, a metal material mainly composed of aluminum or the like is provided on the non-light-receiving surface of the semiconductor substrate 101 to provide an opening 106 on the non-light-receiving surface. (2) In order to form the bus bar electrode 105a on the non-light-receiving surface side, silver or the like is used as a main component so as to cover the opening 106 where the metal material is not applied in (1) and its peripheral portion. (3) In order to form the electrode 104 on the light receiving surface side, a metal material mainly composed of silver or the like is applied on the light receiving surface side of the semiconductor substrate 101 and dried (4). It has been conventionally shown that a metal material applied to the light-receiving surface side and the non-light-receiving surface side is fired at the same time to obtain the light-receiving surface-side electrode 104 and the non-light-receiving surface-side electrode 105 (see, for example, Patent Document 1). ).

上述の方法により銀を主成分とする半田濡れ性の良好な受光面側の電極104及び非受光面側の電極105(銀を主成分とする半田濡れ性の良好な非受光面側のバスバー電極105aとアルミニウムを主成分とする非受光面側の集電電極105b)が形成される。このとき、非受光面の略全面に形成された集電電極105bは、シリコンの半導体基板101に対してp型不純物元素として作用するアルミニウムを主成分としているので、集電電極105bと接した部分には、高濃度のp領域が形成される。また、受光面側の電極104は、反射防止膜103の電極に相当する部分をエッチング除去して形成される場合と、もしくは反射防止膜103の上から、ファイアースルーという手法によって直接形成される場合とがある。 By the above-described method, the electrode 104 on the light-receiving surface side and the non-light-receiving surface side which has good solder wettability mainly composed of silver (the bus bar electrode on the side of the non-light-receiving surface which mainly contains silver and has good solder wettability) 105a and a collector electrode 105b) on the non-light-receiving surface side mainly composed of aluminum are formed. At this time, the collector electrode 105b formed on substantially the entire surface of the non-light-receiving surface is mainly composed of aluminum that acts as a p-type impurity element on the silicon semiconductor substrate 101, and therefore a portion in contact with the collector electrode 105b. In this case, a high concentration p + region is formed. Further, the electrode 104 on the light receiving surface side is formed by etching away a portion corresponding to the electrode of the antireflection film 103 or when it is directly formed from above the antireflection film 103 by a technique called fire-through. There is.

太陽電池モジュールの一例として、図11(b)に、図11(a)の太陽電池素子Sを組み合わせて構成した太陽電池モジュールTを示す。   As an example of the solar cell module, FIG. 11B shows a solar cell module T configured by combining the solar cell elements S of FIG.

図11(b)に示すように、複数の太陽電池素子Sは、インナーリード108によって電気的に接続され、透光性パネル109と非受光面の保護材111の間にはエチレンビニルアセテート共重合体(EVA)などを主成分とする充填材110があり、これらはラミネート装置により減圧下で加熱加圧を行うことなどで気密に封入されて、太陽電池モジュールTを構成している。太陽電池モジュールTの出力は、出力配線112を経て端子ボックス113に接続されている。図11(c)に、図11(b)の太陽電池モジュールTの内部構造の部分拡大図を示す。   As shown in FIG. 11 (b), the plurality of solar cell elements S are electrically connected by inner leads 108, and ethylene vinyl acetate is overlapped between the translucent panel 109 and the protective material 111 on the non-light-receiving surface. There is a filler 110 mainly composed of coalesce (EVA) or the like, and these are hermetically sealed by, for example, heating and pressurizing under a reduced pressure by a laminating apparatus to constitute a solar cell module T. The output of the solar cell module T is connected to the terminal box 113 via the output wiring 112. FIG. 11 (c) shows a partially enlarged view of the internal structure of the solar cell module T of FIG. 11 (b).

図11(c)に示すように、太陽電池素子Sの受光面側のバスバー電極104aと、隣接する太陽電池素子の非受光面側の電極105を形成する非受光面側のバスバー電極105aとをインナーリード108によって接続され、複数の太陽電池素子S同士が電気的に接続されている。一般的にインナーリード108は厚さ0.1〜0.3mm程度の銅箔等の全面を半田被覆したものを用いており、このインナーリード108と太陽電池素子Sのバスバー電極(104a、105a)を半田を介在させて加熱し、部分的、全長もしくは複数箇所で圧着させることにより太陽電池素子とインナーリード108とを半田によって接続する。
特開平10−335267号公報 特開2003−273379号公報 特開2004−31740号公報
As shown in FIG. 11 (c), a bus bar electrode 104a on the light receiving surface side of the solar cell element S and a bus bar electrode 105a on the non light receiving surface side forming the electrode 105 on the non light receiving surface side of the adjacent solar cell element. The plurality of solar cell elements S are electrically connected to each other by the inner leads 108. In general, the inner lead 108 is made of a copper foil having a thickness of about 0.1 to 0.3 mm, which is entirely coated with solder, and the inner lead 108 and the bus bar electrode (104a, 105a) of the solar cell element S are used. The solar cell element and the inner lead 108 are connected to each other by soldering and heating them by partial and full-length or pressure bonding at a plurality of locations.
JP 10-335267 A JP 2003-273379 A JP 2004-31740 A

太陽電池モジュールは通常、野外に設置されるため日々の温度サイクルによる収縮、膨張が繰り返されるため、バスバー電極が半導体基板から剥がれたり、インナーリードが非受光面側のバスバー電極から外れやすいという問題があり、さらに、近年環境問題の観点から電極の半田層の被覆の削減が行われており、それに伴ってインナーリードとバスバー電極との接着強度が低下する問題がある。これを解決するため、非受光面側のバスバー電極を2回塗布することで非受光面側のバスバー電極と非受光面側の集電電極との重なり部の厚みを薄くし、電極強度を向上させる手法がある。この場合、非受光面側の集電電極の開口部に形成される非受光面側のバスバー電極の厚みを厚く形成する(例えば、特許文献2参照)。しかしながら、この方法では、バスバー電極の厚みを厚く形成することによりバスバー電極と半導体基板との電極強度を向上させることができるものの、バスバー電極を形成する印刷時に、開口部とバスバー電極との境界面では開口部の角部によって印刷圧に対しての抗力が顕著に生じる。しかしながら、開口部の中央部付近では、この抗力が緩和されてしまうため凹部が形成されてしまう。したがって、この構成ではインナーリードがバスバー電極から外れやすいという問題を解決するには至らなかった。また、2回塗布することにより非受光面側のバスバー電極を形成する必要があり、工程が煩雑となり生産性が低下するといった問題がある。   Since solar cell modules are usually installed outdoors, the shrinkage and expansion due to the daily temperature cycle are repeated, so the bus bar electrode is peeled off from the semiconductor substrate, and the inner leads are likely to come off from the bus bar electrode on the non-light-receiving surface side. In addition, in recent years, the coating of the solder layer of the electrode has been reduced from the viewpoint of environmental problems, and as a result, there is a problem that the adhesive strength between the inner lead and the bus bar electrode is lowered. To solve this problem, the bus bar electrode on the non-light-receiving surface side is applied twice to reduce the thickness of the overlapping portion between the bus bar electrode on the non-light-receiving surface side and the current collecting electrode on the non-light-receiving surface side, thereby improving the electrode strength. There is a technique to make it. In this case, the bus bar electrode on the non-light-receiving surface side formed in the opening of the current collecting electrode on the non-light-receiving surface side is formed thick (see, for example, Patent Document 2). However, in this method, although the electrode strength between the bus bar electrode and the semiconductor substrate can be improved by forming the bus bar electrode thick, at the time of printing to form the bus bar electrode, the boundary surface between the opening and the bus bar electrode Then, the resistance against the printing pressure is remarkably generated by the corners of the opening. However, in the vicinity of the central portion of the opening, this drag is relaxed and a recess is formed. Therefore, this configuration has not solved the problem that the inner lead is easily detached from the bus bar electrode. Further, it is necessary to form the bus bar electrode on the non-light-receiving surface side by applying twice, and there is a problem that the process becomes complicated and the productivity is lowered.

この問題を解決する方法として、図13に穴を設けた従来の太陽電池素子の例を示す。このように非受光面側の集電電極105bの開口部6に形成される非受光面側のバスバー電極105aの中央領域に複数の穴115を設ける方法がある(例えば、特許文献3参照)。   As a method for solving this problem, an example of a conventional solar cell element provided with holes is shown in FIG. As described above, there is a method of providing a plurality of holes 115 in the central region of the bus bar electrode 105a on the non-light-receiving surface side formed in the opening 6 of the current collecting electrode 105b on the non-light-receiving surface side (see, for example, Patent Document 3).

また、図13に従来における太陽電池素子の非受光面側の電極105を示す拡大図を示す。図13において105aはバスバー電極、105bは集電電極、105は非受光面側電極、115は穴、106は開口部を示す。   FIG. 13 is an enlarged view showing a conventional electrode 105 on the non-light-receiving surface side of the solar cell element. In FIG. 13, 105a is a bus bar electrode, 105b is a collector electrode, 105 is a non-light-receiving surface side electrode, 115 is a hole, and 106 is an opening.

この場合、太陽電池素子の非受光面側にバスバー電極105aを形成するペースト材料を塗布するとき、穴115を設けスクリーン印刷などによりペースト材料を塗布する。しかし、特許文献3に記載された手法を用いた場合、穴115によって塗布後のバスバー電極105a中央部の形状は緩和されるものの、開口部106とバスバー電極105aとの境界面である角部によって、塗布したペースト材料が盛り上がってしまい、バスバー電極105aにおける凹部の緩和は困難であった。この凹部ができることによって、空隙に空気などの気体が介在した場合、電極とインナーリード108の半田との接着、又は電極に被覆した半田とインナーリード108の半田との接着、若しくは電極とインナーリード108を接続するための半田と電極との接着が阻害され、また、日々の温度サイクルによる収縮、膨張の繰り返しによる影響を受け、インナーリード108が電極から外れる可能性があり、長期信頼性を低下させる原因となる。   In this case, when applying the paste material for forming the bus bar electrode 105a on the non-light-receiving surface side of the solar cell element, the hole 115 is provided and the paste material is applied by screen printing or the like. However, when the technique described in Patent Document 3 is used, the shape of the central portion of the bus bar electrode 105a after application is relaxed by the hole 115, but the corner portion that is the boundary surface between the opening 106 and the bus bar electrode 105a is used. The applied paste material swelled, and it was difficult to relax the recesses in the bus bar electrode 105a. Due to the formation of the recess, when a gas such as air is present in the gap, the electrode is bonded to the solder of the inner lead 108, the electrode is bonded to the solder of the inner lead 108, or the electrode is bonded to the inner lead 108. Adhesion between the solder and the electrode for connecting the lead is hindered, and the inner lead 108 may be detached from the electrode under the influence of repeated shrinkage and expansion due to the daily temperature cycle, reducing long-term reliability. Cause.

本願発明は、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、日々の温度サイクルによる収縮、膨張に弱く、バスバー電極とインナーリードとの間において、電極強度を保つことができなくなることや、製造工程の煩雑さといった従来の問題を解消した簡便でかつ長期信頼性の高い太陽電池素子と、これを用いた太陽電池モジュールを提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such problems of the prior art, and is vulnerable to shrinkage and expansion due to daily temperature cycles, and the electrode strength cannot be maintained between the bus bar electrode and the inner lead. Another object of the present invention is to provide a simple and long-term reliable solar cell element that solves the conventional problems such as complexity of the manufacturing process and a solar cell module using the solar cell element.

発明者らが鋭意検討を行ったところ、次のような事実が判明した。   As a result of intensive studies by the inventors, the following facts were found.

熱溶着時やラミネート工程にかかる圧力を高くすることで、凹部又は穴部にある空気などの気体が抜けやすくなるが、近年、コスト削減の観点から、半導体材料の使用量を削減するために、基板の厚みが薄くなってきており、また薄い半導体基板は衝撃やストレスに対して弱いため容易に割れてしまう。そのため、熱溶着やラミネート工程にかかる圧力を小さくする必要がある。その結果、凹部や穴部に気体が残ってしまいやすい。   By increasing the pressure applied during heat welding and the laminating process, gas such as air in the recess or hole is likely to escape.In recent years, from the viewpoint of cost reduction, in order to reduce the amount of semiconductor material used, The thickness of the substrate is getting thinner, and the thin semiconductor substrate is easily broken because it is vulnerable to impact and stress. Therefore, it is necessary to reduce the pressure applied to the heat welding and laminating processes. As a result, gas tends to remain in the recesses and holes.

発明者らは、この事実をもとに実験を繰り返し行ったところ溶着時やラミネート工程にかかる圧力を小さくしても容易に気体が抜ける電極の構造を見い出し、本願発明の構成に到達したのである。   The inventors have repeated experiments based on this fact, and have found the structure of an electrode that allows gas to escape easily even when the pressure applied during welding or the laminating process is reduced, and the configuration of the present invention has been reached. .

本発明の太陽電池素子は、半導体基板の非受光面側に、所定の開口部を設けた第一の金属材料を主成分とする集電電極と、前記開口部内に前記集電電極と接触させずに点状に設けた、第二の金属材料を主成分とした下部電極と、前記開口部を塞ぐように第三の金属材料を主成分としたバスバー電極と、を備えるようにした。 The solar cell element of the present invention comprises a collector electrode mainly composed of a first metal material provided with a predetermined opening on the non-light-receiving surface side of a semiconductor substrate, and a contact with the collector electrode in the opening. Instead, a lower electrode mainly composed of the second metal material and a bus bar electrode mainly composed of the third metal material so as to close the opening are provided.

本発明の太陽電池モジュールは、上記の太陽電池素子を複数含んでなる太陽電池モジュールであって、隣接する前記太陽電池素子のバスバー電極同士を電気的に接続するインナーリードを備えた。 The solar cell module of the present invention is a solar cell module including a plurality of the above-described solar cell elements, and includes inner leads that electrically connect bus bar electrodes of the adjacent solar cell elements.

本発明の陽電池素子によれば、第一の直線と第二の直線との距離dが10μm以下とすることができる。この結果、バスバー電極とインナーリードとが外れにくく、かつ電極強度を高く保つ太陽電池素子を得ることができる。 According to the positive battery element of the present invention, the distance d between the first straight line and the second straight line can be 10 μm or less. As a result, it is possible to obtain a solar cell element in which the bus bar electrode and the inner lead are not easily detached and the electrode strength is kept high.

さらに、本願発明における太陽電池素子を複数含んでなる太陽電池モジュールとすることで、日々の温度サイクルによる収縮、膨張の繰り返しなどによるインナーリードとバスバー電極の外れる可能性が減り、長期信頼性の高い太陽電池モジュールを提供することができる。   Furthermore, by making a solar cell module comprising a plurality of solar cell elements in the present invention, the possibility of the inner lead and the bus bar electrode coming off due to repeated shrinkage and expansion due to daily temperature cycles is reduced, and long-term reliability is high. A solar cell module can be provided.

以下、本願発明を添付図面に基づき詳細に説明する。   Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

図1(a)は本願発明の太陽電池素子Xにおける構造の断面を示す構造図であり、図2(a)は図1に示した太陽電池素子Xの受光面側の電極を示す上視図、図2(b)は非受光面側の電極を示す下視図である。なお、図中、1は半導体基板、2は逆導電型拡散領域、3は反射防止膜、4は受光面側の電極、4aは受光面側のバスバー電極、4bは受光面側の集電電極であるフィンガー電極、5は非受光面側の電極、5aは非受光面側のバスバー電極、5bは非受光面側の集電電極、6は開口部を示す。ここで、点線部で囲った部分は開口部6を示し、実際は非受光面側のバスバー電極5aで見えないが説明のため記載してある。   FIG. 1A is a structural diagram showing a cross section of the structure of the solar cell element X of the present invention, and FIG. 2A is a top view showing electrodes on the light receiving surface side of the solar cell element X shown in FIG. FIG. 2B is a bottom view showing the electrode on the non-light-receiving surface side. In the figure, 1 is a semiconductor substrate, 2 is a reverse conductivity type diffusion region, 3 is an antireflection film, 4 is an electrode on the light receiving surface side, 4a is a bus bar electrode on the light receiving surface side, and 4b is a collector electrode on the light receiving surface side. The finger electrode 5 is an electrode on the non-light-receiving surface side, 5a is a bus bar electrode on the non-light-receiving surface side, 5b is a collector electrode on the non-light-receiving surface side, and 6 is an opening. Here, the portion surrounded by the dotted line portion shows the opening 6 and is not shown on the bus bar electrode 5a on the non-light-receiving surface side, but is described for explanation.

太陽電池素子として多く用いられる半導体素子のうち単結晶又は多結晶シリコンを使用する場合、B(ボロン)などからなるp型の導電型を呈する半導体不純物を含んだp型シリコンを用いることが多い。このp型シリコンをスライスして基板としたものが半導体基板1である。以下、本願発明の説明では半導体基板1としてシリコン基板を用いた例によって説明する。   In the case of using single crystal or polycrystalline silicon among semiconductor elements often used as a solar cell element, p-type silicon containing a semiconductor impurity having p-type conductivity, such as B (boron), is often used. A semiconductor substrate 1 is a substrate obtained by slicing this p-type silicon. In the following description of the present invention, an example in which a silicon substrate is used as the semiconductor substrate 1 will be described.

太陽電池素子は、この半導体基板1の外表面部分にP(リン)原子を拡散させてn型の導電型を呈する逆導電型拡散領域2が形成され、さらに窒化シリコン膜や酸化シリコン膜などからなる反射防止膜3が受光面側に設けられている。また、非受光面側にはアルミニウムなどのp型半導体不純物を高濃度に含んだp領域である裏面電界領域(不図示)が設けられている。そして、受光面側には銀などの金属材料からなる受光面側の電極4が設けられ、非受光面側にはアルミニウムなどの金属材料からなる集電電極5b、銀などの金属材料からなるバスバー電極5aが設けられている。 In the solar cell element, a reverse conductivity type diffusion region 2 exhibiting an n-type conductivity is formed by diffusing P (phosphorus) atoms on the outer surface portion of the semiconductor substrate 1, and further from a silicon nitride film, a silicon oxide film, or the like. The antireflection film 3 is provided on the light receiving surface side. Further, a back surface electric field region (not shown) which is a p + region containing a p-type semiconductor impurity such as aluminum in a high concentration is provided on the non-light receiving surface side. A light receiving surface electrode 4 made of a metal material such as silver is provided on the light receiving surface side, a current collecting electrode 5b made of a metal material such as aluminum on the non-light receiving surface side, and a bus bar made of a metal material such as silver. An electrode 5a is provided.

図2(a)に示すように、受光面側の電極4は通常抵抗率の低い銀などを主成分とすることが一般的である。この受光面側の電極4は、スクリーン印刷法などにより銀ペーストなどを塗布した後、焼成して形成される。   As shown in FIG. 2A, the electrode 4 on the light-receiving surface side is generally composed mainly of silver having a low resistivity. The electrode 4 on the light receiving surface side is formed by applying a silver paste or the like by screen printing or the like and then baking it.

また、非受光面側の電極5は図2(b)に示すように集電電極5bとバスバー電極5aから構成されている。集電電極5bは、通常、半導体基板1であるシリコンに対して、p型ドーピング元素として作用するアルミニウムを用いて形成され、半導体基板1の非受光面側に形成されるときに裏面電界領域(不図示)をも同時に形成する。この裏面電界領域(不図示)はBSF領域とも呼ばれ、光生成電子キャリアが集電電極5bに到達して再結合損失する割合を低減する役割を果たすので、光電流密度Jscが向上する。また、この裏面電界領域(不図示)では、少数キャリア(電子)密度が低減されるので、この裏面電界領域(不図示)及び集電電極5bに接する領域でのダイオード電流量(暗電流量)を低減する働きをし、開放電圧Vocが向上する。その結果、太陽電池特性を向上させる働きがある。   The electrode 5 on the non-light-receiving surface side is composed of a current collecting electrode 5b and a bus bar electrode 5a as shown in FIG. The collector electrode 5b is normally formed using aluminum acting as a p-type doping element with respect to silicon as the semiconductor substrate 1, and is formed on the non-light-receiving surface side of the semiconductor substrate 1 when the back surface electric field region ( (Not shown) are formed at the same time. This back surface electric field region (not shown) is also referred to as a BSF region, and serves to reduce the rate at which photogenerated electron carriers reach the collector electrode 5b and recombine loss, thereby improving the photocurrent density Jsc. Further, in this back surface electric field region (not shown), since the minority carrier (electron) density is reduced, the amount of diode current (dark current amount) in this back surface electric field region (not shown) and the region in contact with the collector electrode 5b. The open circuit voltage Voc is improved. As a result, it has a function of improving the solar cell characteristics.

なお、本願発明は上述した受光面側のバスバー電極4a、受光面側のバスバー電極5aの電極形状に特徴を有しており詳細については後述する。   The present invention is characterized by the electrode shapes of the bus bar electrode 4a on the light receiving surface side and the bus bar electrode 5a on the light receiving surface side, which will be described in detail later.

次に、本願発明に係る太陽電池素子Xの製造方法について説明する。半導体基板1は、単結晶又は多結晶シリコンなどから成る。この半導体基板1として半導体シリコンを用いる場合、ボロン(B)などのp型の導電型を呈する半導体不純物を1×1016〜1018atoms/cm程度含有し、比抵抗0.2〜2.0Ω・cm程度の基板が好適に用いられる。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、大量生産が可能であり製造コスト面で単結晶シリコン基板よりも有利であるので、ここでは多結晶シリコンを用いた例によって説明する。 Next, the manufacturing method of the solar cell element X according to the present invention will be described. The semiconductor substrate 1 is made of single crystal or polycrystalline silicon. When semiconductor silicon is used as the semiconductor substrate 1, it contains about 1 × 10 16 to 10 18 atoms / cm 3 of semiconductor impurities having p-type conductivity such as boron (B), and has a specific resistance of 0.2 to 2. A substrate of about 0 Ω · cm is preferably used. A single crystal silicon substrate is formed by a pulling method or the like, and a polycrystalline silicon substrate is formed by a casting method or the like. Since a polycrystalline silicon substrate can be mass-produced and is more advantageous than a single crystal silicon substrate in terms of manufacturing cost, an example using polycrystalline silicon will be described here.

多結晶シリコンのインゴットは、例えば、鋳造法によって形成され、10cm×10cm又は15cm×15cm等、適当な大きさに切断して500μm以下、より好ましくは300μm以下の厚みにスライスして半導体基板1とする。なお、基板の切断面を清浄化するためにフッ酸やフッ硝酸などでごく微量エッチングすることが望ましい。   The polycrystalline silicon ingot is formed by, for example, a casting method, and is cut into a suitable size such as 10 cm × 10 cm or 15 cm × 15 cm and sliced to a thickness of 500 μm or less, more preferably 300 μm or less. To do. Note that it is desirable to perform a very small amount of etching with hydrofluoric acid or hydrofluoric acid in order to clean the cut surface of the substrate.

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(POCl)などの不純物元素を含むガス中で熱処理することによって、半導体基板1の外受光面側部分にリン原子を拡散させてシート抵抗が30〜300Ω/□程度のn型の導電型を呈する逆導電型拡散領域2を形成する。 Next, the semiconductor substrate 1 is placed in a diffusion furnace, and heat treatment is performed in a gas containing an impurity element such as phosphorus oxychloride (POCl 3 ), thereby diffusing phosphorus atoms into the outer light receiving surface side portion of the semiconductor substrate 1. Thus, the reverse conductivity type diffusion region 2 exhibiting an n-type conductivity type having a sheet resistance of about 30 to 300 Ω / □ is formed.

そして、太陽電池素子Sの受光面側にあたる半導体基板1の面に逆導電型拡散領域2を残して他の部分を除去した後、純水で洗浄する。この除去方法としては、例えば、半導体基板1の受光面側にフッ酸に耐性を有するレジスト膜を塗布し、フッ酸と硝酸の混合液を用いてこの半導体基板1の受光面側以外の逆導電型拡散領域をエッチング除去した後、レジスト膜を除去すればよい。   Then, after removing other portions of the surface of the semiconductor substrate 1 corresponding to the light receiving surface side of the solar cell element S leaving the reverse conductivity type diffusion region 2, the substrate is washed with pure water. As this removal method, for example, a resist film resistant to hydrofluoric acid is applied to the light receiving surface side of the semiconductor substrate 1, and a reverse conductivity other than the light receiving surface side of the semiconductor substrate 1 using a mixed solution of hydrofluoric acid and nitric acid. After removing the mold diffusion region by etching, the resist film may be removed.

次に、半導体基板1の受光面側に反射防止膜3を形成する。この反射防止膜3は例えば窒化シリコン膜などから成り、例えばシラン(SiH)とアンモニア(NH)との混合ガスをグロー放電分解でプラズマ化させて堆積させるプラズマCVD法などで形成される。この反射防止膜3は、半導体基板1との屈折率差などを考慮して、屈折率が1.8〜2.3程度になるように形成され、厚み500〜1000Å程度の厚みに形成される。このように窒化シリコン膜を、水素プラズマの存在下で成膜して形成した場合、半導体基板1のシリコンの未結合手を水素で終端させるパッシベーション効果も同時に有するので、反射防止の機能と併せて、太陽電池の電気特性を向上させる効果がある。 Next, the antireflection film 3 is formed on the light receiving surface side of the semiconductor substrate 1. The antireflection film 3 is made of, for example, a silicon nitride film, and is formed by, for example, a plasma CVD method in which a mixed gas of silane (SiH 4 ) and ammonia (NH 3 ) is plasmatized by glow discharge decomposition and deposited. The antireflection film 3 is formed so as to have a refractive index of about 1.8 to 2.3 in consideration of a refractive index difference with the semiconductor substrate 1 and is formed to a thickness of about 500 to 1000 mm. . When the silicon nitride film is formed in the presence of hydrogen plasma as described above, it has a passivation effect for terminating the dangling bonds of silicon of the semiconductor substrate 1 with hydrogen at the same time. There is an effect of improving the electrical characteristics of the solar cell.

そして、電極形成工程においては、図12に一般的な電極パターンを示す。非受光面側に対して開口部6を除くほぼ全面にスクリーン印刷など周知の方法を用いて集電電極5bを塗布・乾燥し、開口部6を覆うようにバスバー電極5aを塗布・乾燥する。受光面側においては、受光面側集電電極であるフィンガー電極4b、受光面側バスバー電極4aを非受光面側と同様に塗布・乾燥する。   And in an electrode formation process, a general electrode pattern is shown in FIG. The collector electrode 5b is applied and dried on a substantially non-light-receiving surface side except for the opening 6 using a known method such as screen printing, and the bus bar electrode 5a is applied and dried so as to cover the opening 6. On the light receiving surface side, the finger electrode 4b, which is the light receiving surface side collecting electrode, and the light receiving surface side bus bar electrode 4a are applied and dried in the same manner as the non-light receiving surface side.

塗布法としては、上述したようにスクリーン印刷などの周知の方法を用いることができ、塗布後所定の温度で溶剤を蒸発させて乾燥させる。その後、焼成し焼成電極とすることで半導体基板1の受光面側及び/又は非受光面側に、出力を外部に取り出すためのバスバー電極(4a、5a)と、このバスバー電極に接続される出力を集めるための集電電極(4b、5b)と、を備えた太陽電池素子Xを得ることができる。   As the coating method, a known method such as screen printing as described above can be used. After coating, the solvent is evaporated at a predetermined temperature and dried. Thereafter, by firing and forming a fired electrode, the bus bar electrode (4a, 5a) for taking out the output to the outside on the light receiving surface side and / or the non-light receiving surface side of the semiconductor substrate 1, and the output connected to this bus bar electrode It is possible to obtain a solar cell element X including current collecting electrodes (4b, 5b).

上述のようにして塗布・乾燥した電極(4、5)を、600〜800℃で1〜30分程度焼成する焼成工程を経ることによって、基板に対して電極を焼き付けて形成することができる。非受光面側の集電電極5bとしては、アルミニウムを主成分とした金属材料を好適に用いられており、非受光面側の集電電極5bを形成すると同時に、半導体基板1中にアルミニウムが拡散して、非受光面で発生したキャリアが再結合することを防ぐp領域が形成される。なお、あらかじめ反射防止膜3の受光面側の電極4に相当する部分をエッチングし、その箇所に銀ペーストなどを塗布して焼成して逆導電型拡散領域2と導通を取るようにしてもよいし、反射防止膜3の上に直接、銀ペーストなどを塗布して焼成し、いわゆるファイアースルー法によって反射防止膜3を貫通させて逆導電型拡散領域2と導通を取るようにしてもよい。 The electrodes (4, 5) coated and dried as described above can be formed by baking the electrodes on the substrate by performing a baking step of baking at 600 to 800 ° C. for about 1 to 30 minutes. As the current collecting electrode 5b on the non-light receiving surface side, a metal material mainly composed of aluminum is preferably used. At the same time as forming the current collecting electrode 5b on the non light receiving surface side, aluminum diffuses into the semiconductor substrate 1. Thus, a p + region that prevents recombination of carriers generated on the non-light-receiving surface is formed. In addition, a portion corresponding to the electrode 4 on the light receiving surface side of the antireflection film 3 may be etched in advance, and a silver paste or the like may be applied to the portion and baked to establish conduction with the reverse conductivity type diffusion region 2. Alternatively, a silver paste or the like may be applied directly on the antireflection film 3 and fired, and the antireflection film 3 may be penetrated by a so-called fire-through method so as to be electrically connected to the reverse conductivity type diffusion region 2.

次に本願発明の太陽電池素子に係るバスバー電極の構造について説明する。図3(a)は本願発明に係る太陽電池素子Xにおいてバスバー電極(4a、5a)長手方向に対して略直交する平面で切断した断面の一例を表す構造図である。直線a、b、cは、このバスバー電極の断面形状の外側に存在するとともに、外郭線に対して二点以上で接して、閉じた領域を形成する仮想的に設定された直線の例である。 Next, the structure of the bus bar electrode according to the solar cell element of the present invention will be described. FIG. 3A is a structural diagram showing an example of a cross section taken along a plane substantially orthogonal to the longitudinal direction of the bus bar electrodes (4a, 5a) in the solar cell element X according to the present invention. The straight lines a 1 , b 1 , and c 1 exist outside the cross-sectional shape of the bus bar electrode, and are in contact with the outline at two or more points to form a virtually set straight line that forms a closed region It is an example.

なお、これらの直線は説明のために便宜的に選択したものであり、これらが全てを示している訳ではない。また、バスバー電極(4a、5a)の断面形状の外側に存在する、この直線とバスバー電極(4a、5a)の外郭線とが接して形成される閉じた領域は、この断面形状の外側に存在し、この直線と外郭線とが交わっていてもかまわない。   Note that these straight lines are selected for convenience and are not all shown. Further, a closed region formed outside the cross-sectional shape of the bus bar electrode (4a, 5a) and formed by contacting this straight line and the outline of the bus bar electrode (4a, 5a) exists outside the cross-sectional shape. However, this straight line and the outline may intersect.

図3(a)に示した例では、直線a、直線b、直線cと外郭線で形成した閉じた領域A、領域B、領域Cのうち領域が最大となるのは領域Aであるとすれば、この最大の閉じた領域Aを構成する直線aがこの断面形状における第一の直線と定義される。 In the example shown in FIG. 3A, the region A has the largest region among the closed region A, region B, and region C formed by the straight line a 1 , the straight line b 1 , the straight line c 1 and the outline. If there is, the straight line a 1 constituting this maximum closed region A is defined as the first straight line in this cross-sectional shape.

図3(b)に図3(a)で選択した最大の閉じた領域Aを示す。さらに、この最大の閉じた領域Aを構成する第一の直線aと平行でこの閉じた領域Aを通過する直線のうち第一の直線との距離が最大となる直線aを第二の直線と定義する。第一の直線aと第二の直線aとの距離をdとする。以降、本明細書において、図3(b)に示す領域Aのように、バスバー電極(4a、5a)の外郭線と第一の直線とがなす閉じた領域の面積が最大となる領域を最大凹部領域14と定義し、この最大凹部領域14に対する第一の直線aと、第二の直線aとの距離、つまりバスバー電極(4a、5a)上に形成される凹部の周囲と底部との高さの差をdとして本願発明を説明する。 FIG. 3B shows the maximum closed area A selected in FIG. Further, a straight line a 2 that is parallel to the first straight line a 1 constituting the maximum closed area A and that passes through the closed area A and has the maximum distance from the first straight line a 2 It is defined as a straight line. Let d be the distance between the first straight line a 1 and the second straight line a 2 . Hereinafter, in this specification, the region where the area of the closed region formed by the outline of the bus bar electrodes (4a, 5a) and the first straight line is maximized is maximized, as in the region A shown in FIG. It is defined as a recessed area 14, and the distance between the first straight line a 1 and the second straight line a 2 with respect to the maximum recessed area 14, that is, the periphery and bottom of the recessed area formed on the bus bar electrodes (4 a, 5 a). The present invention will be described with d as the height difference.

本願発明に係る太陽電池素子はバスバー電極(4a、5a)において、この第一の直線aと第二の直線aとの距離dを10μm以下としている。よって、このバスバー電極(4a、5a)とインナーリード8を半田などを介して溶着する際に、インナーリード8とバスバー電極(4a、5a)との間に生じる閉鎖空間に空気などの気体が閉じ込められるのを抑えることができる。また、インナーリード8は塑性変形するため、インナーリード8とバスバー電極(4a、5a)との間に生じる閉鎖空間はバスバー電極(4a、5a)上で様々な箇所で接続される恐れがある。しかしながら、インナーリード8とバスバー電極(4a、5a)との接続部分が最大凹部領域14であっても、本願発明に係る最大凹部領域14は10μm以下であるため、バスバー電極(4a、5a)とインナーリード8との間に生じる閉鎖空間に空気などの気体が含まれにくい。その結果、日々の温度サイクルによる収縮、膨張の繰り返しにおいてもインナーリード8がバスバー電極(4a、5a)から外れることなく、長期信頼性を向上させることができる。 In the solar cell element according to the present invention the bus bar electrodes (4a, 5a), is set to 10μm or less the distance d between the line a 1 This first and second straight a 2. Therefore, when the bus bar electrodes (4a, 5a) and the inner leads 8 are welded via solder or the like, a gas such as air is confined in the closed space generated between the inner leads 8 and the bus bar electrodes (4a, 5a). Can be suppressed. Further, since the inner lead 8 is plastically deformed, the closed space formed between the inner lead 8 and the bus bar electrodes (4a, 5a) may be connected at various locations on the bus bar electrodes (4a, 5a). However, even if the connecting portion between the inner lead 8 and the bus bar electrode (4a, 5a) is the maximum recess region 14, the maximum recess region 14 according to the present invention is 10 μm or less, so the bus bar electrode (4a, 5a) and Gases such as air are unlikely to be contained in the closed space formed between the inner leads 8. As a result, the long-term reliability can be improved without the inner lead 8 being detached from the bus bar electrodes (4a, 5a) even in the repeated contraction and expansion due to the daily temperature cycle.

しかし、第一の直線aと第二の直線aとの距離dが10μmより大きいとバスバー電極(4a、5a)にインナーリード8を熱溶着する際に、バスバー電極(4a、5a)とインナーリード8との間に生じる閉鎖空間に空気などの気体が含まれやすく、凹部の周囲がインナーリード8により接着されてしまうことによって、凹部内にある気体の抜け道がなくなってしまい、バスバー電極(4a、5a)とインナーリード8の半田との接着、又は電極(4、5)に被覆した半田とインナーリード8の半田との接着が阻害され、特に日々の温度サイクルによる収縮、膨張の繰り返しによる影響を受け、インナーリード8が電極(4、5)から外れる可能性があり、長期信頼性を低下させる。 However, if the distance d between the first straight line a 1 and the second straight line a 2 is greater than 10 μm, when the inner lead 8 is thermally welded to the bus bar electrodes (4a, 5a), the bus bar electrodes (4a, 5a) and Gas such as air is likely to be contained in the closed space formed between the inner lead 8 and the periphery of the recess is adhered by the inner lead 8, thereby eliminating the passage of the gas in the recess, and the bus bar electrode ( 4a, 5a) and the solder of the inner lead 8 or the solder coated on the electrodes (4, 5) and the solder of the inner lead 8 are hindered, especially due to repeated shrinkage and expansion due to the daily temperature cycle. Under the influence, the inner lead 8 may be detached from the electrodes (4, 5), which deteriorates long-term reliability.

ここで、本願発明の太陽電池素子を実施するための第一の実施形態を説明する。図4(a)〜(d)は、第一の実施形態の製造工程を示す模式的な斜視図であり、1は半導体基板、5aはバスバー電極、5bは裏面集電電極、6は開口部、7は下部電極である。   Here, a first embodiment for carrying out the solar cell element of the present invention will be described. 4A to 4D are schematic perspective views showing the manufacturing process of the first embodiment, wherein 1 is a semiconductor substrate, 5a is a bus bar electrode, 5b is a back collector electrode, and 6 is an opening. , 7 are lower electrodes.

図4(a)に示す半導体基板1の非受光面側に、所定の開口部6を設けた第一の金属材料を主成分とする集電電極5bと、この開口部6内に集電電極5bと接触させずに点状に第二の金属材料を主成分とした下部電極7と、この開口部6を塞ぐように第三の金属材料を主成分としたバスバー電極5aと、を備えることで本願発明の太陽電池素子を得ることができる。 The non-light-receiving surface side of the semiconductor substrate 1 shown in FIG. 4 (a), and the collector electrode 5b mainly composed of first metallic material having a predetermined opening 6, the collector electrode in the opening 6 A lower electrode 7 having the second metal material as a main component in a dot-like manner without being in contact with 5b; and a bus bar electrode 5a having a third metal material as a main component so as to close the opening 6. Thus, the solar cell element of the present invention can be obtained.

このように、半導体基板1の非受光面側に開口部6を設け下部電極7を備えることによって、開口部6を塞ぐようにバスバー電極5aを設けた場合であっても、下部電極7によってバスバー電極5aは支えられ、バスバー電極5aの変形を生じにくい。その結果、インナーリード8を半田などを介して溶着する際に、インナーリード8とバスバー電極5aとの間に生じる閉鎖空間に空気などの気体が閉じ込められることを抑えることができる。   Thus, even when the bus bar electrode 5 a is provided so as to close the opening 6 by providing the opening 6 on the non-light-receiving surface side of the semiconductor substrate 1 and providing the lower electrode 7, the bus bar is provided by the lower electrode 7. The electrode 5a is supported and hardly deforms the bus bar electrode 5a. As a result, when the inner lead 8 is welded via solder or the like, it is possible to prevent a gas such as air from being confined in the closed space generated between the inner lead 8 and the bus bar electrode 5a.

さらに、上記構成によって本願発明に係る太陽電池素子Xは図3(b)に示すように
直線とバスバー電極の断面の外郭線とが形成する閉じた領域の中で第一の直線aと第二の直線aとの距離dを10μm以下とすることができる。
Further, the solar cell element X according to the present invention by the above configuration has the first straight line a 1 and the first straight line in the closed region formed by the straight line and the outline of the cross section of the bus bar electrode as shown in FIG. The distance d with the second straight line a2 can be 10 μm or less.

次に、本願発明に係る第一の実施形態として非受光面側の電極5の製造方法を図4(b)〜(d)を用いて説明する。図5(a)〜(c)に本願発明の太陽電池素子Xに係る非受光面側の集電電極5bの開口部6パターンを示す。また、図6(a)に本願発明の第一の実施形態の非受光面側の下部電極7の形成パターンの例を示す。なお、図6(b)〜(f)は参考例とする。 Next, as a first embodiment according to the present invention, a method for manufacturing the electrode 5 on the non-light-receiving surface side will be described with reference to FIGS. 5A to 5C show the opening 6 pattern of the current collecting electrode 5b on the non-light-receiving surface side according to the solar cell element X of the present invention. Further, an example of the formation pattern of the lower electrode 7 of the non-light-receiving side first embodiment forms state of the present invention in Figure 6 (a). 6B to 6F are reference examples.

まず、非受光面側の金属材料は図4(b)〜(d)に示すようにして塗布する。(図4(b))
(1)非受光面側の集電電極5bを形成するために、半導体基板1の非受光面側に開口部6を形成し、この開口部6を除いた略全面に第一の金属材料を塗布する
(2)開口部6内に下部電極7を形成するために、開口部6内に点状に第二の金属材料を塗布する(図4(c))
(3)非受光面側バスバー電極5aを形成するために、開口部6を塞ぐように第三の金属材料を塗布する(図4(d))
ここで、非受光面側の電極5を構成する集電電極5bは、例えばアルミニウム粉末などからなる金属を主成分とし、有機ビヒクルとガラスフリットをアルミニウム100重量部に対してそれぞれ10〜30重量部、0.1〜5重量部を添加してペースト状にした第一の金属材料を用いる。具体的な形状としては、例えば、図5(a)に示されるように帯状の開口部6であってもよいし、図5(b)又は図5(c)に示されるように島状に分断して開口部6を設けても構わない。非受光面側のバスバー電極5aを形成する部位を除いた開口部6を設けて非受光面のほぼ全面とする。塗布法としては、スクリーン印刷法などの周知の方法を用いることができ、塗布後、所定の温度で溶剤を蒸散させて乾燥させる。開口部6の面積を多くとった方が半導体基板1とバスバー電極5aとの電極強度は向上するが、半導体基板1と集電電極5bとの接触部において生じるBSF層の形成が低減してしまうため太陽電池素子としての特性も低減してしまう。このような理由から、開口部6のパターンは図5(c)とした方が望ましい。
First, the metal material on the non-light-receiving surface side is applied as shown in FIGS. (Fig. 4 (b))
(1) In order to form the current collecting electrode 5b on the non-light-receiving surface side, an opening 6 is formed on the non-light-receiving surface side of the semiconductor substrate 1, and the first metal material is applied to substantially the entire surface excluding the opening 6. (2) In order to form the lower electrode 7 in the opening 6, a second metal material is applied in the form of dots in the opening 6 (FIG. 4C).
(3) In order to form the non-light-receiving surface side bus bar electrode 5a, a third metal material is applied so as to close the opening 6 (FIG. 4D).
Here, the collector electrode 5b constituting the electrode 5 on the non-light-receiving surface side is mainly composed of a metal made of, for example, aluminum powder, and the organic vehicle and the glass frit are 10 to 30 parts by weight with respect to 100 parts by weight of aluminum. First metal material made into a paste by adding 0.1 to 5 parts by weight is used. As a specific shape, for example, it may be a strip-shaped opening 6 as shown in FIG. 5 (a), or in an island shape as shown in FIG. 5 (b) or FIG. 5 (c). You may divide and provide the opening part 6. FIG. An opening 6 except for a portion where the bus bar electrode 5a on the non-light-receiving surface side is formed is provided so as to be almost the entire surface of the non-light-receiving surface. As a coating method, a known method such as a screen printing method can be used, and after coating, the solvent is evaporated at a predetermined temperature and dried. When the area of the opening 6 is increased, the electrode strength between the semiconductor substrate 1 and the bus bar electrode 5a is improved, but the formation of the BSF layer generated at the contact portion between the semiconductor substrate 1 and the current collecting electrode 5b is reduced. Therefore, the characteristics as a solar cell element are also reduced. For this reason, it is desirable that the pattern of the opening 6 be as shown in FIG.

例えば、図6(a)に示すように上述した開口部6の内部に下部電極7を設ける。図6(a)に示す下部電極のパターン7aには、例えばアルミニウム粉末や銀粉末などからなる金属を主成分とし、有機ビヒクルとガラスフリットをアルミニウムや銀などの金属100重量部に対してそれぞれ10〜30重量部、0.1〜5重量部を添加してペースト状にした第二の金属材料を用いて塗布する。 For example, providing the lower electrode 7 inside the opening 6 as described above, as shown in Figure 6 (a). The lower electrode pattern 7a shown in FIG. 6 (a ) includes, for example, a metal composed of aluminum powder or silver powder as a main component, and an organic vehicle and glass frit with respect to 100 parts by weight of metal such as aluminum or silver, respectively. The coating is performed using a second metal material which is made into a paste by adding 10 to 30 parts by weight and 0.1 to 5 parts by weight.

図6(a)〜(f)に示した下部電極7のパターンのうち、図6(a)、(b)、(e)、(f)のように下部電極を中央部に配置する方がよい。この理由としては、スクリーン印刷などでバスバー電極5aを形成する際に、一番印刷圧がかかり凹部ができやすい中央部に下部電極を設けることで、下部電極によりバスバー電極が支えられるからである。   Of the patterns of the lower electrode 7 shown in FIGS. 6A to 6F, the lower electrode should be arranged in the center as shown in FIGS. 6A, 6B, 6E, and 6F. Good. The reason for this is that when the bus bar electrode 5a is formed by screen printing or the like, the lower electrode is supported by the lower electrode by providing the lower electrode in the central portion where the most printing pressure is applied and the concave portion is easily formed.

上述のように、集電電極5bと下部電極7の塗布工程を別々に行ってもよいが、第一の金属材料と第二の金属材料を同じ金属材料とすることで、通常、集電電極5bと下部電極7を一度の塗布工程によって形成するほうが望ましい。   As described above, the application process of the collector electrode 5b and the lower electrode 7 may be performed separately, but the collector electrode is usually made by using the first metal material and the second metal material as the same metal material. It is desirable to form 5b and the lower electrode 7 by a single coating process.

そして、非受光面側の電極5を構成するバスバー電極5aは、上述したアルミニウムを主成分とした第一の金属材料より半田濡れ性のよい金属材料、例えば銀粉末などを主成分とし、有機ビヒクルとガラスフリットを銀100重量部に対してそれぞれ10〜30重量部、0.1〜5重量部を添加してペースト状にした第三の金属材料を用いる。図2に本願発明に係る電極(4、5)の具体的な形状を示す。   The bus bar electrode 5a constituting the electrode 5 on the non-light-receiving surface side is mainly composed of a metal material having better solder wettability than the above-mentioned first metal material mainly composed of aluminum, such as silver powder, and is an organic vehicle. And a third metal material in which glass frit is added in a paste form by adding 10 to 30 parts by weight and 0.1 to 5 parts by weight, respectively, with respect to 100 parts by weight of silver. FIG. 2 shows a specific shape of the electrodes (4, 5) according to the present invention.

図2(b)に示すように、非受光面側のバスバー電極5aは、大部分が上述のアルミニウムを主成分とした集電電極5bを塗布しなかった開口部6を塞ぐように設けられ、周縁部を非受光面側の集電電極5bと重ね合わせて形成する。   As shown in FIG. 2B, the bus bar electrode 5a on the non-light-receiving surface side is provided so as to close the opening 6 where most of the collector electrode 5b mainly composed of the above-mentioned aluminum is not applied, The peripheral edge is formed so as to overlap with the current collecting electrode 5b on the non-light-receiving surface side.

このように集電電極5bの開口部6内に点状の下部電極7を設けることで、非受光面側のバスバー電極5aを塗布する際に下部電極7によってスクリーンが支えられ、スクリーンと半導体基板1との間に生じる空隙を抑制することが可能となる。 By providing the dot- like lower electrode 7 in the opening 6 of the current collecting electrode 5b as described above, the screen is supported by the lower electrode 7 when the bus bar electrode 5a on the non-light-receiving surface side is applied. 1 can be suppressed.

塗布法としては、上述したようにスクリーン印刷などの周知の方法を用いることができ、塗布後所定の温度で溶剤を蒸発させて乾燥させる。その後、焼成することによって焼成電極とし、本願発明に係る第一の実施形態で製作した太陽電池素子Xを得ることができる。   As the coating method, a known method such as screen printing as described above can be used. After coating, the solvent is evaporated at a predetermined temperature and dried. Then, it can be set as a sintered electrode by baking, and the solar cell element X manufactured by 1st embodiment which concerns on this invention can be obtained.

また、非受光面側のバスバー電極5aは、受光面側の電極4のようにバスバー電極4aとフィンガー電極4bとからなる格子状の電極パターンで形成されてもよい。その際、非受光面側のバスバー電極5aの塗布方法は、本願発明において受光面側での塗布方法のように、複数の帯状体を形成して乾燥させる塗布工程を経て非受光面側のバスバー電極5aを形成してもよい。   Further, the bus bar electrode 5a on the non-light receiving surface side may be formed in a grid-like electrode pattern including the bus bar electrode 4a and the finger electrodes 4b like the electrode 4 on the light receiving surface side. In this case, the non-light-receiving surface side bus bar electrode 5a is applied to the non-light-receiving surface side bus bar through a coating process in which a plurality of strips are formed and dried, as in the present invention. The electrode 5a may be formed.

この結果、半導体基板1の非受光面側に設けられたバスバー電極(4a、5a)上に形成される凹部の周囲と底部との高さの差dが10μm以下とした本願発明の太陽電池素子Xに係る構成を容易に形成することができる。また、インナーリード8と非受光面側のバスバー電極5aとの間に生じる閉鎖空間に空気などの気体が含まれにくくなる。その結果、日々の温度サイクルによる収縮、膨張の繰り返しにおいてもインナーリード8がバスバー電極(4a,5a)から外れることなく、長期信頼性を向上させることができる。さらに非受光面側のバスバー電極5aを厚く形成することができ、非受光面側のバスバー電極5aと半導体基板1との電極強度を向上させることができる。   As a result, the solar cell element of the present invention in which the height difference d between the periphery and the bottom of the recess formed on the bus bar electrodes (4a, 5a) provided on the non-light-receiving surface side of the semiconductor substrate 1 is 10 μm or less. The structure concerning X can be formed easily. In addition, gas such as air is less likely to be contained in the closed space formed between the inner lead 8 and the bus bar electrode 5a on the non-light-receiving surface side. As a result, the long-term reliability can be improved without the inner lead 8 being detached from the bus bar electrodes (4a, 5a) even in the repeated contraction and expansion due to the daily temperature cycle. Furthermore, the bus bar electrode 5a on the non-light receiving surface side can be formed thick, and the electrode strength between the bus bar electrode 5a on the non-light receiving surface side and the semiconductor substrate 1 can be improved.

次に、本願発明の第二の実施形態を図2と図8を用いて説明する。   Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

本願発明の第二の実施形態に係る太陽電池素子Xは、半導体基板1の受光面側及び/又は非受光面側に設けられた、出力を集めるための集電電極(4b、5b)と、この集電電極(4a、5a)と電気的に接続され、出力を外部に取り出すためのバスバー電極(4a、5a)と、を備え、このバスバー電極(4a、5a)は、複数の帯状体から形成され、この複数の帯状体のうち隣接するもの同士が互いに接触した形状となっている。   The solar cell element X according to the second embodiment of the present invention is provided on the light-receiving surface side and / or the non-light-receiving surface side of the semiconductor substrate 1, and a collecting electrode (4b, 5b) for collecting output, A bus bar electrode (4a, 5a) that is electrically connected to the current collecting electrode (4a, 5a) and takes out an output to the outside, and the bus bar electrode (4a, 5a) is formed of a plurality of strips. It is formed and the adjacent ones of the plurality of strips are in contact with each other.

図8(a)は半導体基板1の受光面側に、第三の金属材料を主成分とした帯状体を塗布した直後の様子を示す。図8(b)は図8(a)での帯状体が互いに接触した様子を示す。また、図8(c)は半導体基板1の非受光面側に、第三の金属材料を主成分とした帯状体を塗布した直後の様子を示す。図8(d)は図8(c)での帯状体が互いに接触した様子を示す。   FIG. 8A shows a state immediately after the band-shaped body mainly composed of the third metal material is applied to the light receiving surface side of the semiconductor substrate 1. FIG. 8B shows a state in which the strips in FIG. 8A are in contact with each other. Further, FIG. 8C shows a state immediately after the band-shaped body mainly composed of the third metal material is applied to the non-light-receiving surface side of the semiconductor substrate 1. FIG. 8D shows a state in which the strips in FIG. 8C are in contact with each other.

図8(b)、図8(d)に示すように、本願発明の第二の実施形態におけるバスバー電極(4a、5a)の塗布・乾燥後の形状は、複数のかまぼこ状のバスバー電極のうち隣り合うもの同士が互いにその側面が接触している形状となっている。この形状は、バスバー電極(4a、5a)を形成する第三の金属材料を複数の帯状体とし、所定の間隔を空けて塗布することで、初期の形状を保てなくなったこれらの隣接する帯状体同士が互いに接触して形成される。   As shown in FIGS. 8 (b) and 8 (d), the shape of the bus bar electrodes (4a, 5a) after application / drying in the second embodiment of the present invention is a plurality of kamaboko-shaped bus bar electrodes. Adjacent ones are in contact with each other on their side surfaces. In this shape, the third metal material forming the bus bar electrodes (4a, 5a) is formed into a plurality of strips and applied at predetermined intervals, so that these adjacent strips that cannot maintain the initial shape can be used. The bodies are formed in contact with each other.

ここで、帯状体の塗布間隔を適切に調整すれば、バスバー電極(4a、5a)の最大凹部領域において第一の直線aと第二の直線aとの距離dを変化することが可能となる。 Here, the distance d between the first straight line a 1 and the second straight line a 2 can be changed in the maximum recess region of the bus bar electrodes (4a, 5a) if the strip-like body coating interval is appropriately adjusted. It becomes.

したがって、上記構成によって本願発明に係る太陽電池素子Xは直線とバスバー電極の断面の外郭線とが形成する閉じた領域の中で第一の直線aと第二の直線aとの距離dを10μm以下とすることができる。 Therefore, the solar cell element X according to the present invention having the above-described configuration is the distance d between the first straight line a 1 and the second straight line a 2 in the closed region formed by the straight line and the outline of the cross section of the bus bar electrode. Can be made 10 μm or less.

また、バスバー電極(4a、5a)にインナーリード8を半田などを介して溶着する際に、インナーリード8とバスバー電極(4a、5a)との間に生じる閉鎖空間に空気などの気体が閉じ込められることを抑えることができる。   Further, when the inner lead 8 is welded to the bus bar electrodes (4a, 5a) via solder or the like, a gas such as air is confined in a closed space generated between the inner lead 8 and the bus bar electrodes (4a, 5a). That can be suppressed.

次に、本願発明の太陽電池素子Xに係る第二の実施形態における、非受光面側の電極5の製造方法をより詳細に説明する。   Next, the manufacturing method of the electrode 5 on the non-light-receiving surface side in the second embodiment according to the solar cell element X of the present invention will be described in more detail.

まず、本願発明において太陽電池素子Xの非受光面側の金属材料は以下のようにして塗布する。   First, in the present invention, the metal material on the non-light-receiving surface side of the solar cell element X is applied as follows.

(1)例えば、はじめに図8(b)に示すように、非受光面側の集電電極5bを形成するために、半導体基板1の非受光面側略全面に第一の金属材料を塗布する
(2)非受光面側バスバー電極5aを形成するために、第三の金属材料を帯状に所定間隔を空けて塗布する。
(1) For example, as shown in FIG. 8B, first, a first metal material is applied to substantially the entire non-light-receiving surface side of the semiconductor substrate 1 in order to form the current collecting electrode 5b on the non-light-receiving surface side. (2) In order to form the non-light-receiving surface side bus bar electrode 5a, a third metal material is applied in a strip shape at a predetermined interval.

このように、非受光面側の電極5を形成する集電電極5bは、例えばアルミニウム粉末などからなる金属を主成分とし、有機ビヒクルとガラスフリットをアルミニウム100重量部に対してそれぞれ10〜30重量部、0.1〜5重量部を添加してペースト状にした第一の金属材料を用いる。第一の金属材料は、非受光面側のほぼ全面に塗布する。塗布法としては、スクリーン印刷法などの周知の方法を用いることができ、塗布後、所定の温度で溶剤を蒸散させて乾燥させる。   Thus, the collector electrode 5b that forms the electrode 5 on the non-light-receiving surface side is mainly composed of a metal made of, for example, aluminum powder, and the organic vehicle and the glass frit are 10 to 30 weights with respect to 100 parts by weight of aluminum. Part, 0.1 to 5 parts by weight of a first metal material made into a paste is used. The first metal material is applied to almost the entire surface on the non-light-receiving surface side. As a coating method, a known method such as a screen printing method can be used, and after coating, the solvent is evaporated at a predetermined temperature and dried.

次に、帯状体に形成された第三の金属材料を所定間隔を空けて塗布する。   Next, the third metal material formed in the belt-like body is applied at a predetermined interval.

そして、非受光面側の電極5を構成するバスバー電極5aは、上述したアルミニウムを主成分とした第一の金属材料より半田濡れ性のよい金属材料、例えば銀粉末などを主成分とし、有機ビヒクルとガラスフリットを銀100重量部に対してそれぞれ10〜30重量部、0.1〜5重量部を添加してペースト状にした第三の金属材料を用いる。   The bus bar electrode 5a constituting the electrode 5 on the non-light-receiving surface side is mainly composed of a metal material having better solder wettability than the above-mentioned first metal material mainly composed of aluminum, such as silver powder, and is an organic vehicle. And a third metal material in which glass frit is added in a paste form by adding 10 to 30 parts by weight and 0.1 to 5 parts by weight, respectively, with respect to 100 parts by weight of silver.

非受光面側バスバー電極5aを形成するために、第三の金属材料を塗布する工程において、第三の金属材料は所定間隔を空けて塗布する。この所定間隔は溶剤の含有率や、ペーストの粘度によって異なった最適値を有する。本願発明において第三の金属材料を主成分とした場合は、スクリーン設計における所定間隔を30〜50μmとする。その結果、非受光面側のバスバー電極5aを形成すべき領域に複数の帯状体をスクリーン設計における所定間隔を30〜50μmとして塗布することにより、次第に初期の形状を保てなくなり複数の帯状体のうち隣接するもの同士は互いに接触する。   In order to form the non-light-receiving surface side bus bar electrode 5a, the third metal material is applied at a predetermined interval in the step of applying the third metal material. This predetermined interval has an optimum value that varies depending on the content of the solvent and the viscosity of the paste. In the present invention, when the third metal material is the main component, the predetermined interval in the screen design is 30 to 50 μm. As a result, by applying a plurality of strips to the region where the bus bar electrode 5a on the non-light-receiving surface side is to be formed with a predetermined interval of 30 to 50 μm in the screen design, the initial shape cannot be maintained gradually. Adjacent ones contact each other.

この結果、半導体基板1の非受光面側に設けられた出力を外部へ取り出すためのバスバー電極5aに形成される凹部の周囲と底部との高さの差が10μm以下とした本願発明の太陽電池素子Xに係る構成を容易に形成することができる。また、インナーリード8と非受光面側のバスバー電極5aとの間に生じる閉鎖空間に空気などの気体が含まれにくくなる。その結果、日々の温度サイクルによる収縮、膨張の繰り返しにおいてもインナーリード8がバスバー電極(4a,5a)から外れることなく、長期信頼性を向上させることができる。さらに非受光面側のバスバー電極5aを厚く形成することができ、非受光面側のバスバー電極5aと半導体基板1との電極強度を向上させることができる。   As a result, the solar cell of the present invention in which the difference in height between the periphery and the bottom of the recess formed in the bus bar electrode 5a for taking out the output provided on the non-light-receiving surface side of the semiconductor substrate 1 is 10 μm or less. The configuration related to the element X can be easily formed. In addition, gas such as air is less likely to be contained in the closed space formed between the inner lead 8 and the bus bar electrode 5a on the non-light-receiving surface side. As a result, the long-term reliability can be improved without the inner lead 8 being detached from the bus bar electrodes (4a, 5a) even in the repeated contraction and expansion due to the daily temperature cycle. Furthermore, the bus bar electrode 5a on the non-light receiving surface side can be formed thick, and the electrode strength between the bus bar electrode 5a on the non-light receiving surface side and the semiconductor substrate 1 can be improved.

図3に示した本願発明に係るバスバー電極形状においては、以上のようにして本願発明の太陽電池素子Xとすることができる。次にさらに好ましい態様について説明する。   In the bus bar electrode shape according to the present invention shown in FIG. 3, the solar cell element X of the present invention can be obtained as described above. Next, a more preferable embodiment will be described.

まず、最大凹部領域14に対する第一の直線aと、第二の直線aとの距離dが3μm以上とすることが望ましい。 First, it is desirable that the distance d between the first straight line a 1 and the second straight line a 2 with respect to the maximum concave region 14 is 3 μm or more.

この理由として、図3(b)に示した最大凹部領域14に対する第一の直線aと、第二の直線aとの距離dが3μm未満であった場合、バスバー電極(4a、5a)表面の凹凸が小さいため充分なアンカー効果が得ることができず、電極強度が小さくなる可能性があるからである。 The reason for this is that when the distance d between the first straight line a 1 and the second straight line a 2 with respect to the maximum recessed area 14 shown in FIG. 3B is less than 3 μm, the bus bar electrodes (4a, 5a) This is because the surface unevenness is small, so that a sufficient anchor effect cannot be obtained, and the electrode strength may be reduced.

具体的には、例えば第一の実施形態に係る半導体基板1の非受光面側に対しては、開口部6内に点状に第二の金属材料を塗布した下部電極の厚さを変化させることによって、最大凹部領域14に対する第一の直線と、第二の直線との距離dを3μm以上10μm以下とすることが可能となる。 Specifically, for example, with respect to the non-light-receiving surface side of the semiconductor substrate 1 according to the first embodiment, the thickness of the lower electrode in which the second metal material is applied in a dot shape in the opening 6 is changed. Accordingly, the distance d between the first straight line and the second straight line with respect to the maximum recessed area 14 can be set to 3 μm or more and 10 μm or less.

また、第二の実施形態に係る半導体基板1の受光面側又は非受光面側に対しては、バスバー電極(4a、5a)の長手方向と略同一方向に複数本の帯状体を相互に所定間隔を空けて形成されるように、第三の金属材料を塗布する方法であるため、所定間隔を変化させることで複数の帯状体同士が最大凹部領域14に対する第一の直線と、第二の直線との距離dを3μm以上10μm以下とすることができる。これは、ペースト状金属材料の粘度と、塗布する帯状体の間隔を最適化することで可能となる。   In addition, a plurality of strips are predetermined with respect to the light-receiving surface side or the non-light-receiving surface side of the semiconductor substrate 1 according to the second embodiment in substantially the same direction as the longitudinal direction of the bus bar electrodes (4a, 5a). Since it is a method of applying the third metal material so as to be formed at an interval, by changing the predetermined interval, the plurality of belt-like bodies are connected to the first straight line with respect to the maximum recess region 14 and the second The distance d to the straight line can be 3 μm or more and 10 μm or less. This can be achieved by optimizing the viscosity of the paste-like metal material and the interval between the strips to be applied.

また、本願発明によれば、あらかじめ太陽電池素子Xのバスバー電極(4a、5a)の表面に半田を被覆せずに、直接バスバー電極(4a、5a)に半田被覆されたインナーリード8を接続する、また、追い半田によりインナーリード8を接続するいわゆるはんだレス方式の場合においても効果を奏する。この場合、電極とインナーリード8との接着に用いられる半田はインナーリード8に被覆された半田のみとなり、溶着時に電極上にある半田の絶対量が少ないため、電極上に形成される凹部の中に流れ込む半田の量も少なくなり、電極(4、5)とインナーリード8との間に気体が含まれる可能性が高くなる。しかしながら本願発明の構成によれば、最大凹部領域14に対する第一の直線aと、第二の直線aとの距離dが10μm以下となっているので、電極とインナーリード8との間に気体が閉じ込められるのをより効果的に抑えることができる。 Further, according to the present invention, the inner leads 8 that are solder-coated directly on the bus bar electrodes (4a, 5a) are directly connected without previously coating the surface of the bus bar electrodes (4a, 5a) of the solar cell element X with solder. In addition, the present invention is also effective in the case of a so-called solderless method in which the inner leads 8 are connected by additional soldering. In this case, the solder used for bonding the electrode and the inner lead 8 is only the solder coated on the inner lead 8, and the absolute amount of solder on the electrode at the time of welding is small. The amount of solder that flows into the electrode is also reduced, and the possibility that gas is contained between the electrodes (4, 5) and the inner lead 8 is increased. However, according to the configuration of the present invention, since the distance d between the first straight line a 1 and the second straight line a 2 with respect to the maximum recessed area 14 is 10 μm or less, the gap between the electrode and the inner lead 8 is It is possible to more effectively suppress the trapping of gas.

さらに、半田においては、Sn−Pbの共晶半田に含まれる鉛の人体への影響が問題となってきており、鉛を含まないいわゆる鉛フリー半田と呼ばれる半田材料が盛んに検討されている。しかし、Sn-Ag-Cu、Sn-Zn、Sn-Cu、Sn-Ag-Ni系等の鉛フリー半田を用いた場合Sn−Pbの共晶半田に比べ硬く、熱溶着する際に半田が流れにくい。そのため、特にSn-Ag-Cu系などの鉛フリー半田を用いた場合、半田の流動性が悪いため、電極(4、5)とインナーリード8との間に気体が含まれる可能性が高くなるが、最大凹部領域14に対する第一の直線aと、第二の直線aとの距離dが10μm以下とすることによって、鉛フリー半田を用いた場合においても電極(4、5)とインナーリード8との間に気体が閉じ込められることをより効果的に抑えることができる。 Further, in solder, the influence of lead contained in Sn-Pb eutectic solder on the human body has become a problem, and so-called lead-free solder material containing no lead has been actively studied. However, when using lead-free solder such as Sn-Ag-Cu, Sn-Zn, Sn-Cu, Sn-Ag-Ni, etc., it is harder than eutectic solder of Sn-Pb, and the solder flows during heat welding Hateful. Therefore, when lead-free solder such as Sn—Ag—Cu-based solder is used, there is a high possibility that gas is contained between the electrodes (4, 5) and the inner lead 8 because of poor solder fluidity. However, when the distance d between the first straight line a 1 and the second straight line a 2 with respect to the maximum recessed area 14 is 10 μm or less, the electrode (4, 5) and the inner part can be formed even when lead-free solder is used. It is possible to more effectively suppress the trapping of gas between the lead 8.

以上のようにして本願発明に係る太陽電池素子を実現することができる。   As described above, the solar cell element according to the present invention can be realized.

次に、本願発明の太陽電池モジュールについて説明する。図1(b)に、図1(a)の太陽電池素子Xを組み合わせて構成した太陽電池モジュールYを示す。   Next, the solar cell module of the present invention will be described. FIG. 1B shows a solar cell module Y configured by combining the solar cell elements X of FIG.

図1(c)に示すように、太陽電池素子X1の受光面側のバスバー電極4aと、隣接する太陽電池素子X2の非受光面側のバスバー電極5aとをインナーリード8によって接続して、複数の太陽電池素子X同士が電気的に接続されている。インナーリード8を非受光面側のバスバー電極5aと受光面側のバスバー電極4aの部分的、全長もしくは複数箇所をホットエアーなどの熱溶着により接続して、太陽電池素子X同士を接続配線されている。インナーリード8としては、例えば、その受光面側全体に20〜70μm程度の半田を被覆した厚さ100〜300μm程度の銅箔を所定の長さに切断したものを用いる。   As shown in FIG. 1C, the bus bar electrode 4a on the light receiving surface side of the solar cell element X1 and the bus bar electrode 5a on the non-light receiving surface side of the adjacent solar cell element X2 are connected by inner leads 8, Solar cell elements X are electrically connected to each other. The inner lead 8 is connected to a part of the bus bar electrode 5a on the non-light-receiving surface side and the bus bar electrode 4a on the light-receiving surface side by partial or full length or a plurality of locations by heat welding such as hot air, and the solar cell elements X are connected and wired. Yes. As the inner lead 8, for example, a copper foil having a thickness of about 100 to 300 μm with a solder of about 20 to 70 μm coated on the entire light receiving surface side and cut to a predetermined length is used.

また、あらかじめ太陽電池素子Xのバスバー電極(4a、5a)の受光面側には半田を被覆して、インナーリード8に被覆されている半田とバスバー電極(4a、5a)に被覆された半田とを溶融させることにより、太陽電池素子Xとインナーリード8を接続しても構わない。   Further, the light receiving surface side of the bus bar electrodes (4a, 5a) of the solar cell element X is coated with solder in advance, and the solder covered with the inner leads 8 and the solder covered with the bus bar electrodes (4a, 5a) The solar cell element X and the inner lead 8 may be connected by melting.

そして、隣接する太陽電池素子のバスバー電極(4a、5a)どうしを電気的に接続するインナーリード8を備えることで、太陽電池モジュールYとして組み立てることが可能となる。   And it becomes possible to assemble as the solar cell module Y by providing the inner lead 8 which electrically connects the bus bar electrodes (4a, 5a) of the adjacent solar cell elements.

図1(b)に示すように、本願発明における太陽電池モジュールYは、本願発明における太陽電池素子Xを少なくとも一つ含んだ太陽電池モジュールYとし、半田などを介してインナーリード8と電気的に接続される。また、透光性パネル9と非受光面側の保護材11の間には、エチレンビニルアセテート共重合体(EVA)などを主成分とする充填材10があり、これらはラミネート装置により減圧下で加熱加圧を行うことで気密に封入されて、太陽電池モジュールYを構成している。太陽電池モジュールYの出力は、出力配線12を経て端子ボックス13に接続されている。   As shown in FIG. 1B, the solar cell module Y in the present invention is a solar cell module Y including at least one solar cell element X in the present invention, and is electrically connected to the inner lead 8 via solder or the like. Connected. Further, there is a filler 10 mainly composed of ethylene vinyl acetate copolymer (EVA) between the translucent panel 9 and the protective material 11 on the non-light-receiving surface side. The solar cell module Y is configured to be hermetically sealed by performing heating and pressurization. The output of the solar cell module Y is connected to the terminal box 13 via the output wiring 12.

このように、本願発明に係る太陽電池素子Xを少なくとも一つ含む太陽電池モジュールYとすることで、熱溶着時やラミネート工程にかかる圧力を高くしなくともバスバー電極の凹部に空気などの気体が残ることを抑制することができる。そのため、日々の温度サイクルによる収縮、膨張の繰り返しなどによるインナーリード8とバスバー電極(4a、5a)の外れる可能性が減り、電極強度を高く保てる長期信頼性の高い太陽電池モジュールYを提供することができる。さらに、より好ましくは本願発明に係る太陽電池素子Xをで構成された太陽電池モジュールYとする。   Thus, by setting it as the solar cell module Y including at least one solar cell element X according to the present invention, a gas such as air is present in the recess of the bus bar electrode without increasing the pressure applied during the heat welding or laminating process. It can suppress remaining. Therefore, the possibility of the inner lead 8 and the bus bar electrodes (4a, 5a) coming off due to repeated contraction and expansion due to daily temperature cycles is reduced, and a long-term reliable solar cell module Y that can maintain high electrode strength is provided. Can do. More preferably, the solar cell module Y according to the present invention is a solar cell module Y constituted by

また、本願発明に係る太陽電池素子において、バスバー電極(4a、5a)は最大凹部領域が10μmである。そのため、特に半田などで接続した場合に日々の温度サイクルによる収縮、膨張の繰り返しなどによるインナーリード8とバスバー電極(4a、5a)の外れる可能性が減り、電極強度を高く保てる長期信頼性の高い太陽電池モジュールYを提供することができる。   Moreover, the solar cell element which concerns on this invention WHEREIN: As for a bus-bar electrode (4a, 5a), a maximum recessed part area | region is 10 micrometers. For this reason, the possibility of the inner lead 8 and the bus bar electrodes (4a, 5a) coming off due to repeated contraction and expansion due to daily temperature cycles, especially when connected with solder, is reduced, and the electrode strength can be kept high and long-term reliability is high. A solar cell module Y can be provided.

なお、本願発明の実施形態は上述の例にのみ限定されるものではなく、本願発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることはもちろんである。   Note that the embodiment of the present invention is not limited to the above-described example, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention.

例えば、第一、二の金属材料としてアルミニウム以外にガリウム、インジウムを使用することも可能である。また、第二、三の金属材料として銀以外に銅、金、白金を使用することも可能である。   For example, it is possible to use gallium or indium in addition to aluminum as the first and second metal materials. In addition to silver, copper, gold, and platinum can be used as the second and third metal materials.

また、上記に示した方法では受光面側の電極4と非受光面側の電極5を同時に焼成する、1回焼成によって電極を形成したが、複数の焼成工程によって電極を形成しても構わない。例えば2回焼成により、1回目の焼成工程で非受光面側の電極5を形成し、2回目の焼成工程で受光面側の電極4を形成してもよいし、それ以外の焼成の順番、組み合わせであっても構わない。   In the above-described method, the electrode 4 is formed by one-time firing in which the electrode 4 on the light-receiving surface side and the electrode 5 on the non-light-receiving surface side are simultaneously fired. However, the electrodes may be formed by a plurality of firing processes. . For example, the non-light-receiving surface side electrode 5 may be formed in the first baking step by the second baking step, and the light-receiving surface side electrode 4 may be formed in the second baking step. A combination may be used.

本願発明の第一の実施形態によって非受光面側にバスバー電極5aを形成し、受光面側は第二の実施形態によってバスバー電極4aを形成してもよい。また、受光面側及び非受光面側に対して第二の実施形態でバスバー電極(4a、5a)を形成してもよい。このように、半導体基板1の受光面側及び非受光面側に対して、バスバー電極に形成される最大凹部領域が10μm以下となるのが好ましいのはいうまでもない。   The bus bar electrode 5a may be formed on the non-light receiving surface side according to the first embodiment of the present invention, and the bus bar electrode 4a may be formed on the light receiving surface side according to the second embodiment. Moreover, you may form a bus-bar electrode (4a, 5a) with 2nd embodiment with respect to the light-receiving surface side and a non-light-receiving surface side. Thus, it goes without saying that the maximum recess area formed in the bus bar electrode is preferably 10 μm or less with respect to the light-receiving surface side and the non-light-receiving surface side of the semiconductor substrate 1.

さらに、非受光面側の集電電極5bの開口部6の輪郭は矩形だけでなく、円形や楕円形であっても構わない。   Further, the outline of the opening 6 of the current collecting electrode 5b on the non-light-receiving surface side is not limited to a rectangle, but may be a circle or an ellipse.

また、図7に本願発明の第一の実施形態としての非受光面側のバスバー電極の他の電極パターンを示す。ここで、点線で囲った部分は開口部6を示す。図7(a)又は(b)に示されるように開口部6の形状に合わせて島状に分断して形成しても、本願発明の効果を十分に得ることができる。   FIG. 7 shows another electrode pattern of the bus bar electrode on the non-light-receiving surface side as the first embodiment of the present invention. Here, a portion surrounded by a dotted line indicates the opening 6. Even if it is divided into islands in accordance with the shape of the opening 6 as shown in FIG. 7A or 7B, the effect of the present invention can be sufficiently obtained.

図10に本願発明の第二の実施形態における変形例を示す。さらに、本願発明の第二の実施形態でも示したように、帯状体は複数あればよいため受光面側の塗布後の様子が図10のようになっていてもかまわない。また、受光面側や非受光面側に第三の金属材料を主成分とする帯状体を3本以上形成してもよい。   FIG. 10 shows a modification of the second embodiment of the present invention. Furthermore, as shown in the second embodiment of the present invention, there may be a plurality of strips, so the state after application on the light receiving surface side may be as shown in FIG. Further, three or more strips having the third metal material as a main component may be formed on the light receiving surface side or the non-light receiving surface side.

また、参考例ではあるが、図9(a)、(b)に開口部6における下部電極7の変形例を示す。下部電極7を集電電極5bと接続することにより開口部6を分割し、その開口部6を塞ぐように非受光面側のバスバー電極5aを形成した場合においても、非受光面側のバスバー電極5a上に形成される最大凹部領域14に対する第一の直線と、第二の直線との距離dを10μm以下とすることができる。 Moreover, although it is a reference example, the modification of the lower electrode 7 in the opening part 6 is shown to Fig.9 (a), (b). Even when the opening 6 is divided by connecting the lower electrode 7 with the current collecting electrode 5b and the bus bar electrode 5a on the non-light-receiving surface side is formed so as to close the opening 6, the bus-bar electrode on the non-light-receiving surface side a first linear relative to the maximum recess area 14 formed on 5a, as possible out to the distance d between the second straight and 10μm or less.

さらに、本願発明におけるバスバー電極の塗布工程において、スクリーン設計における所定間隔を約30〜50μmとして金属材料を塗布したが、これに限られるものではなくペースト状の金属材料である溶剤の含有率を変化させれば、粘度も変化するため金属材料を塗布する所定間隔は約10〜100μm程度としてもよい。   Furthermore, in the application process of the bus bar electrode in the present invention, the metal material was applied with a predetermined interval in the screen design of about 30 to 50 μm, but the present invention is not limited to this, and the content of the solvent which is a paste-like metal material is changed. In this case, since the viscosity also changes, the predetermined interval for applying the metal material may be about 10 to 100 μm.

また、バスバー電極(4a、5a)とインナーリード8は半田によって接続することに限らず、導電性でバスバー電極(4a、5a)とインナーリード8を接着できるような粘着性導電フィルムなどによって導通を取るようにしてもよい。   In addition, the bus bar electrodes (4a, 5a) and the inner leads 8 are not limited to being connected by soldering, but are conductive by an adhesive conductive film that is conductive and can bond the bus bar electrodes (4a, 5a) and the inner leads 8. You may make it take.

図2(a)に示すように、外形が15cm×15cmで、比抵抗1.5Ω・cmの多結晶のp型のシリコンの半導体基板1のダメージ層をアルカリでエッチングして洗浄した。次に、この半導体基板1を拡散炉中に配置して、オキシ塩化リン(POCl)の中で加熱することによって、半導体基板1の受光面側にリン原子を1×1017atoms/cmの濃度となるように拡散させて、n型の逆導電型拡散領域2を形成した。その上にプラズマCVD法によって反射防止膜3となる厚み850Åの窒化シリコン膜を形成した。 As shown in FIG. 2A, the damaged layer of the polycrystalline p-type silicon semiconductor substrate 1 having an outer shape of 15 cm × 15 cm and a specific resistance of 1.5 Ω · cm was etched and washed with alkali. Next, this semiconductor substrate 1 is placed in a diffusion furnace and heated in phosphorus oxychloride (POCl 3 ), whereby phosphorus atoms are introduced into the light-receiving surface side of the semiconductor substrate 1 at 1 × 10 17 atoms / cm 3. The n-type reverse conductivity type diffusion region 2 was formed by diffusing so as to have a concentration of. A silicon nitride film having a thickness of 850 mm to be the antireflection film 3 was formed thereon by plasma CVD.

この半導体基板1の非受光面側の電極5を形成するために、まず集電電極5bと下部電極7となる金属材料を塗布する。金属材料としてアルミニウム粉末と有機ビヒクルとガラスフリットをアルミニウム100重量部に対してそれぞれ20重量部、3重量部を添加してペースト状にしたものを塗布し、乾燥させた。このとき、非受光面側の集電電極5bは開口部6を除く略全面に、図5(c)で示される電極パターンに形成した。そして、非受光面側に非受光面のバスバー電極5aを形成するために、銀粉末と有機ビヒクルとガラスフリットを銀100重量部に対してそれぞれ20重量部、3重量部を添加してペースト状にした金属材料をスクリーン印刷法で塗布し、乾燥させた。このとき、非受光面バスバー電極5aは厚みが40μmで、図7(b)で示される電極パターンに形成した。さらに、受光面側のバスバー電極4aに対しても、銀粉末と有機ビヒクルとガラスフリットを銀100重量部に対してそれぞれ20重量部、3重量部を添加してペースト状にした金属材料を相互に30μmの間隔を空けて塗布して、二本の帯状体を形成した。その後、750℃で15分間焼き付けて、同時に受光面側の電極4と非受光面側の電極5を形成した。   In order to form the electrode 5 on the non-light-receiving surface side of the semiconductor substrate 1, first, a metal material that becomes the current collecting electrode 5 b and the lower electrode 7 is applied. As metal materials, aluminum powder, organic vehicle, and glass frit were added in a paste form by adding 20 parts by weight and 3 parts by weight to 100 parts by weight of aluminum, respectively, and dried. At this time, the collecting electrode 5b on the non-light-receiving surface side was formed in the electrode pattern shown in FIG. Then, in order to form the bus bar electrode 5a of the non-light-receiving surface on the non-light-receiving surface side, 20 parts by weight and 3 parts by weight of silver powder, an organic vehicle and glass frit are added to 100 parts by weight of silver, respectively, to form a paste The formed metal material was applied by a screen printing method and dried. At this time, the non-light-receiving surface bus bar electrode 5a had a thickness of 40 μm and was formed in the electrode pattern shown in FIG. Further, a metal material made into a paste form by adding 20 parts by weight and 3 parts by weight of silver powder, an organic vehicle and glass frit to 100 parts by weight of silver is also applied to the bus bar electrode 4a on the light receiving surface side. Were applied with a gap of 30 μm to form two strips. Thereafter, baking was performed at 750 ° C. for 15 minutes, and at the same time, an electrode 4 on the light receiving surface side and an electrode 5 on the non-light receiving surface side were formed.

ここで、電極パターンのうち、受光面側と非受光面バスバー電極(4a、5a)に形成される最大凹部領域14に対する第一の直線aと、第二の直線aとの距離dが1.5、3、5、9、10、11、15、20μmとなる試料を用意した。なお、非受光面側のバスバー電極5aは2回のスクリーン印刷を用い、2回目の印刷時によって最大凹部領域14に金属材料を印刷することで、電極に形成される最大凹部領域14に対する第一の直線aと、第二の直線aとの距離dを変更している。受光面側のバスバー電極4aは、帯状体の塗布間隔を変化させることで、電極に形成される最大凹部領域14に対する第一の直線aと、第二の直線aとの距離dを変化させた。 Here, in the electrode pattern, the distance d between the first straight line a 1 and the second straight line a 2 with respect to the maximum recessed area 14 formed on the light receiving surface side and the non-light receiving surface bus bar electrodes (4a, 5a) is as follows. Samples to be 1.5, 3, 5, 9, 10, 11, 15, and 20 μm were prepared. Note that the bus bar electrode 5a on the non-light-receiving surface side is subjected to screen printing twice, and a metal material is printed on the maximum recess area 14 at the time of the second printing, so that the first to the maximum recess area 14 formed on the electrode. The distance d between the straight line a 1 and the second straight line a 2 is changed. Bus bar electrode 4a of the light-receiving surface side, by changing the applied spacing of the strip, changing the first straight line a 1 to the maximum recessed area 14 formed on the electrode, the distance d between the second straight a 2 I let you.

次に、約30μmの厚みを有する半田層を設けた幅1.8mm、厚さ200μmの銅箔製のインナーリード8を、非受光面側のバスバー電極5aの全長にわたってホットエアーの熱溶着により接続した。   Next, an inner lead 8 made of copper foil having a width of 1.8 mm and a thickness of 200 μm provided with a solder layer having a thickness of about 30 μm is connected by thermal welding of hot air over the entire length of the bus bar electrode 5a on the non-light-receiving surface side. did.

それぞれの太陽電池素子を10枚用意し、受光面側及び非受光面側のバスバー電極5aとインナーリード8との間の気体含有率の調査と、JIS C8917に基づき温度サイクル試験によるインナーリード8の電極からの外れの有無を確認した。さらに、JIS C8917に基づき端子強度試験を行った。   Ten solar cell elements were prepared, and the gas content between the bus bar electrode 5a on the light receiving surface side and the non-light receiving surface side and the inner lead 8 was investigated, and the inner lead 8 was measured by a temperature cycle test based on JIS C8917. The presence or absence of detachment from the electrode was confirmed. Further, a terminal strength test was performed based on JIS C8917.

気体含有率は、非受光面のバスバー電極5aとインナーリード8との溶着面に対して存在する気体の全面積の割合で示したものである。これは、X線検査装置を用いることにより、気体部分が周りと濃淡の異なる画像として撮影されるため、画像情報により気体を確認することができる。また、温度サイクル試験は3時間/1サイクルで周囲温度を経時的に−40℃から+90℃に変化させ、300サイクル行っている。端子強度試験は、非受光面のバスバー電極に断面積0.36mmのリボン状金属端子を半田付けして、太陽電池素子の受光面と直交する垂直方向に沿って10Nまで引っ張った際に外れるか判定した。しかしながら、どれも10Nまでは耐えたため、10秒間10Nの力で保持した後、序々に外力を増大させ電極強度の参考値として記録した。 The gas content is shown as a ratio of the total area of the gas existing with respect to the welded surface between the bus bar electrode 5a and the inner lead 8 on the non-light-receiving surface. This is because, by using an X-ray inspection apparatus, the gas portion is photographed as an image having a different density from the surroundings, so that the gas can be confirmed by image information. Further, the temperature cycle test is performed for 300 cycles by changing the ambient temperature from -40 ° C. to + 90 ° C. over time at 3 hours / 1 cycle. The terminal strength test is disengaged when a ribbon-like metal terminal having a cross-sectional area of 0.36 mm 2 is soldered to the bus bar electrode on the non-light-receiving surface and pulled to 10 N along the vertical direction perpendicular to the light-receiving surface of the solar cell element. It was judged. However, since all of them endured up to 10N, after holding for 10 seconds with a force of 10N, the external force was gradually increased and recorded as a reference value of the electrode strength.

これらバスバー電極(4a、5a)に存在する最大凹部領域14に対する第一の直線aと、第二の直線aとの距離dを1.5〜20μmまで変化させ、気体含有率とバスバー電極(4a、5a)とインナーリード8との溶着面における電極強度、温度サイクル試験の結果を表1に示す。

Figure 0004780953
The distance d between the first straight line a 1 and the second straight line a 2 with respect to the maximum concave region 14 existing in these bus bar electrodes (4a, 5a) is changed from 1.5 to 20 μm, and the gas content and bus bar electrode Table 1 shows the electrode strength on the welded surface between (4a, 5a) and the inner lead 8 and the results of the temperature cycle test.
Figure 0004780953

受光面又は非受光面側のバスバー電極(4a、5a)に存在する最大凹部領域14に対する第一の直線aと、第二の直線aとの距離dが10μm以下である1.5、3、5、9、10μmの試料では、気体含有率は0%〜9%と低く、温度サイクル試験後においてもインナーリード8は外れなかった。また、端子強度試験においても本願発明の範囲内では11.28〜12.36Nの電極強度の参考値が保たれ、JIS C8917に基づく引張り強さの規定値10Nまでにインナーリード8のバスバー電極(4a、5a)からの外れは確認されなかった。また、本願発明の範囲内である最大凹部領域14に対する第一の直線aと、第二の直線aとの距離dが10μm以下でもdが3μm未満の場合では、温度サイクル試験においてインナーリード8の外れはないものの、端子強度試験について電極強度の参考値が11.28Nと若干弱い結果が得られた。 1.5, wherein the distance d between the first straight line a 1 and the second straight line a 2 with respect to the maximum recessed area 14 existing in the bus bar electrodes (4a, 5a) on the light receiving surface or non-light receiving surface side is 10 μm or less. In the samples of 3, 5, 9, and 10 μm, the gas content was as low as 0% to 9%, and the inner lead 8 did not come off even after the temperature cycle test. In the terminal strength test, the reference value of the electrode strength of 11.28 to 12.36 N is maintained within the scope of the present invention, and the bus bar electrode of the inner lead 8 (up to the specified tensile strength value 10 N based on JIS C8917) No deviation from 4a, 5a) was confirmed. Further, if the distance d between the first straight line a 1 and the second straight line a 2 with respect to the maximum recessed area 14 within the scope of the present invention is 10 μm or less and d is less than 3 μm, the inner lead is used in the temperature cycle test. Although there was no deviation of 8, the terminal strength test showed a slightly weak reference value of 11.28 N for the electrode strength.

しかしながら、本願発明の範囲外である最大凹部領域14に対する第一の直線aと、第二の直線aとの距離dが10μmより大きい試料の場合、気体含有率は13〜20%と高く、温度サイクル試験におけるインナーリード8の外れを確認した。 However, in the case of a sample in which the distance d between the first straight line a 1 and the second straight line a 2 with respect to the maximum recessed area 14 that is outside the scope of the present invention is greater than 10 μm, the gas content is as high as 13 to 20%. Then, it was confirmed that the inner lead 8 was detached in the temperature cycle test.

したがって、本願発明によれば、バスバー電極(4a、5a)とインナーリード8との間に気体が閉じ込められることを防ぎ、その結果、気体含有率が小さいため、温度サイクルに強く、高い電極強度が得られ、長期信頼性が高いという本願発明の効果を確認することができた。   Therefore, according to the present invention, gas is prevented from being trapped between the bus bar electrodes (4a, 5a) and the inner lead 8, and as a result, the gas content is small, so that it is resistant to temperature cycles and has high electrode strength. It was obtained and the effect of the present invention that long-term reliability was high could be confirmed.

図2(a)に示すように、外形が15cm×15cmで、比抵抗1.5Ω・cmの多結晶のp型のシリコンの半導体基板1のダメージ層をアルカリでエッチングして洗浄した。次に、この半導体基板1を拡散炉中に配置して、オキシ塩化リン(POCl)の中で加熱することによって、半導体基板1の受光面側にリン原子を1×1017atoms/cmの濃度となるように拡散させて、n型の逆導電型拡散領域2を形成した。その上にプラズマCVD法によって反射防止膜3となる厚み850Åの窒化シリコン膜を形成した。 As shown in FIG. 2A, the damaged layer of the polycrystalline p-type silicon semiconductor substrate 1 having an outer shape of 15 cm × 15 cm and a specific resistance of 1.5 Ω · cm was etched and washed with alkali. Next, this semiconductor substrate 1 is placed in a diffusion furnace and heated in phosphorus oxychloride (POCl 3 ), whereby phosphorus atoms are introduced into the light-receiving surface side of the semiconductor substrate 1 at 1 × 10 17 atoms / cm 3. The n-type reverse conductivity type diffusion region 2 was formed by diffusing so as to have a concentration of. A silicon nitride film having a thickness of 850 mm to be the antireflection film 3 was formed thereon by plasma CVD.

この半導体基板1の非受光面側の電極5を形成するために、まず集電電極5bと下部電極7の金属材料を塗布する。金属材料としてアルミニウム粉末と有機ビヒクルとガラスフリットをアルミニウム100重量部に対してそれぞれ20重量部、3重量部を添加してペースト状にしたものを塗布し、乾燥させた。このとき、非受光面側の集電電極5bは開口部6を除く略全面に、図5(c)で示される電極パターンに形成した。また、図6(a)は非受光面側の開口部における下部電極の形成パターンを示す。本実施例では、図6(a)に示されるように下部電極7の形状を変化させて太陽電池素子を形成した。そして、非受光面側に非受光面のバスバー電極5aを形成するために、銀粉末と有機ビヒクルとガラスフリットを銀100重量部に対してそれぞれ20重量部、3重量部を添加してペースト状にした金属材料をスクリーン印刷法で塗布し、乾燥させた。このとき、非受光面バスバー電極5aは厚みが40μmで、図7(b)で示される電極パターンに形成した。さらに、受光面側のバスバー電極4aに対しても、銀粉末と有機ビヒクルとガラスフリットを銀100重量部に対してそれぞれ20重量部、3重量部を添加してペースト状にした金属材料を相互に30μmの間隔を空けて塗布して、二本の帯状体を形成した。その後、750℃で15分間焼き付けて、同時に受光面側の電極4と非受光面側の電極5を形成した。本実施例において、非受光面側の開口部6内に形成される下部電極7のうち、試料No.1として図6(a)に示される電極パターンに形成した。No1については、バスバー電極(4a、5a)の表面に形成される最大凹部領域14に対する第一の直線a1と、第二の直線a2との距離dが10μm以下となるようにした。 In order to form the electrode 5 on the non-light-receiving surface side of the semiconductor substrate 1, first, metal materials for the collecting electrode 5b and the lower electrode 7 are applied. As metal materials, aluminum powder, organic vehicle, and glass frit were added in a paste form by adding 20 parts by weight and 3 parts by weight to 100 parts by weight of aluminum, respectively, and dried. At this time, the collecting electrode 5b on the non-light-receiving surface side was formed in the electrode pattern shown in FIG. Also, FIG. 6 (a) shows the formation pattern of the lower electrode at the opening of the non-light-receiving side. In this embodiment, to form a solar cell element by changing the shape of the lower electrode 7, as shown in Figure 6 (a). Then, in order to form the bus bar electrode 5a of the non-light-receiving surface on the non-light-receiving surface side, 20 parts by weight and 3 parts by weight of silver powder, an organic vehicle and glass frit are added to 100 parts by weight of silver, respectively, to form a paste The formed metal material was applied by a screen printing method and dried. At this time, the non-light-receiving surface bus bar electrode 5a had a thickness of 40 μm and was formed in the electrode pattern shown in FIG. Further, a metal material made into a paste form by adding 20 parts by weight and 3 parts by weight of silver powder, an organic vehicle and glass frit to 100 parts by weight of silver is also applied to the bus bar electrode 4a on the light receiving surface side. Were applied with a gap of 30 μm to form two strips. Thereafter, baking was performed at 750 ° C. for 15 minutes, and at the same time, an electrode 4 on the light receiving surface side and an electrode 5 on the non-light receiving surface side were formed. In this embodiment, among the lower electrodes 7 formed in the opening 6 on the non-light-receiving surface side, the sample No. 1 was formed into an electrode pattern shown in FIG . For the no1, bus bar electrodes (4a, 5a) and the first straight a1 to the maximum recess region 14 is formed on the surface of, the distance d between the second straight a2 is set to be 10μm or less.

また、試料No.については、従来例として下部電極7を設けず、図13に示されるように集電電極5bの開口部6に形成される非受光面側のバスバー電極5aの中央領域に複数の穴15を設けて形成した。このとき、バスバー電極(4a、5a)の表面に形成される最大凹部領域14に対する第一の直線a1と、第二の直線a2との距離dは15μmである。 Sample No. 2 , the lower electrode 7 is not provided as a conventional example, and a plurality of holes 15 are formed in the central region of the bus bar electrode 5 a on the non-light receiving surface side formed in the opening 6 of the current collecting electrode 5 b as shown in FIG. 13. Provided and formed. At this time, the distance d between the first straight line a1 and the second straight line a2 with respect to the maximum recessed area 14 formed on the surface of the bus bar electrode (4a, 5a) is 15 μm.

次に、約30μmの厚みを有する半田層を設けた幅1.8mm、厚さ200μmの銅箔製のインナーリード8を、非受光面側のバスバー電極5aの全長にわたってホットエアーの熱溶着により接続した。   Next, an inner lead 8 made of copper foil having a width of 1.8 mm and a thickness of 200 μm provided with a solder layer having a thickness of about 30 μm is connected by thermal welding of hot air over the entire length of the bus bar electrode 5a on the non-light-receiving surface side. did.

それぞれの太陽電池素子を10枚用意し、受光面側及び非受光面側のバスバー電極5aとインナーリード8との間の気体含有率の調査と、JIS C8917に基づき温度サイクル試験によるインナーリード8のバスバー電極(4a、5a)からの外れの有無を確認した。さらに、JIS C8917に基づき端子強度試験を行った。   Ten solar cell elements were prepared, and the gas content between the bus bar electrode 5a on the light receiving surface side and the non-light receiving surface side and the inner lead 8 was investigated, and the inner lead 8 was measured by a temperature cycle test based on JIS C8917. The presence or absence of disconnection from the bus bar electrodes (4a, 5a) was confirmed. Further, a terminal strength test was performed based on JIS C8917.

気体含有率は、非受光面のバスバー電極5aとインナーリード8との溶着面に対して存在する気体の全面積の割合で示したものである。これは、X線検査装置を用いることにより、気体部分が周りと濃淡の異なる画像として撮影されるため、画像情報により気体を確認することができる。また、温度サイクル試験は3時間/1サイクルで周囲温度を経時的に−40℃から+90℃に変化させ、300サイクル行っている。さらに、端子強度試験は、非受光面のバスバー電極に公称断面積0.36mmのリボン状金属端子を半田付けして、太陽電池素子の受光面と直交する垂直方向に10Nまで沿って引っ張った際に外れるか判定した。しかしながら、どれも10Nまでは耐えたため、10秒間10Nの力で保持した後、序々に外力を増大させ電極強度の参考値として記録した。 The gas content is shown as a ratio of the total area of the gas existing with respect to the welded surface between the bus bar electrode 5a and the inner lead 8 on the non-light-receiving surface. This is because, by using an X-ray inspection apparatus, the gas portion is photographed as an image having a different density from the surroundings, so that the gas can be confirmed by image information. Further, the temperature cycle test is performed for 300 cycles by changing the ambient temperature from -40 ° C. to + 90 ° C. over time at 3 hours / 1 cycle. Further, in the terminal strength test, a ribbon-like metal terminal having a nominal cross-sectional area of 0.36 mm 2 was soldered to the bus bar electrode on the non-light-receiving surface, and pulled up to 10 N in the vertical direction perpendicular to the light-receiving surface of the solar cell element. It was judged whether it came off. However, since all of them endured up to 10N, after holding for 10 seconds with a force of 10N, the external force was gradually increased and recorded as a reference value of the electrode strength.

これらバスバー電極5aとインナーリード8との溶着面に対して存在する気体含有率と、バスバー電極5aとインナーリード8との溶着面における電極強度、温度サイクル試験の結果を表2に示す。

Figure 0004780953
Table 2 shows the gas content existing on the welded surface between the bus bar electrode 5a and the inner lead 8, the electrode strength on the welded surface between the bus bar electrode 5a and the inner lead 8, and the results of the temperature cycle test.
Figure 0004780953

表2により、下部電極7を設けた試料No.1の太陽電池素子においては、従来の電極強度を保つ電極構造である試料No.の太陽電池素子とほぼ同じ電極厚みを得ることができるため、同等の電極強度の参考値が得られ、本願発明の効果を確認することができた。また、下部電極7を設けた試料No.1の太陽電池素子においては、気体含有率が7%と低く、温度サイクル試験後においてインナーリード8のバスバー電極(4a、5a)からの外れは確認されなかった。 According to Table 2, the sample No. In the solar cell element No. 1, a sample No. 1 having an electrode structure that maintains the conventional electrode strength is used. It is possible to obtain substantially the same electrode thickness and 2 of the solar cell element, a reference value of the electrode intensity of the same and the like can be obtained, it was possible to confirm the effect of the present invention. In addition, the sample No. provided with the lower electrode 7. In the solar cell element No. 1 , the gas content was as low as 7%, and no disconnection of the inner lead 8 from the bus bar electrodes (4a, 5a) was confirmed after the temperature cycle test.

以上から、バスバー電極(4a、5a)とインナーリード8との間に気体が閉じ込められることを防ぎ、長期信頼性が得られ、本願発明の効果を確認することができた。   From the above, it was possible to prevent gas from being trapped between the bus bar electrodes (4a, 5a) and the inner lead 8, to obtain long-term reliability, and to confirm the effect of the present invention.

しかしながら、本願発明の範囲外であるNo.2については、気体含有率が20%と多く、電極強度は本願発明と同等であるものの、温度サイクル試験によってインナーリード8とバスバー電極(4a、5a)が外れたことを確認した。このように、本願発明によって開口部内に点状に第二の金属材料を塗布させて下部電極7を設け、その上に非受光面側のバスバー電極5aを形成することによって気体の混入を抑制し、かつ電極(4,5)を厚く形成することができるため電極強度を高く保つことができた。 However, No. 1 is out of the scope of the present invention . For No. 2 , the gas content was as high as 20% and the electrode strength was equivalent to that of the present invention, but it was confirmed by the temperature cycle test that the inner lead 8 and the bus bar electrodes (4a, 5a) were disconnected. As described above, according to the present invention , the second metal material is applied in the form of dots in the opening to provide the lower electrode 7, and the bus bar electrode 5a on the non-light-receiving surface side is formed thereon, thereby suppressing gas mixture. In addition, since the electrodes (4, 5) can be formed thick, the electrode strength can be kept high.

ゆえに、本願発明によれば、電極(4、5)とインナーリード8との間に気体が閉じ込められることを防ぎ、その結果、気体含有率が小さいため、温度サイクルに強く、高い電極強度が得られ、長期信頼性が高いという本願発明の効果を確認することができた。   Therefore, according to the present invention, gas is prevented from being trapped between the electrodes (4, 5) and the inner lead 8, and as a result, since the gas content is small, it is resistant to temperature cycles and has high electrode strength. Thus, the effect of the present invention that the long-term reliability is high could be confirmed.

(a)は、本願発明の太陽電池素子Xの断面を示す構造図、(b)は、(a)の太陽電池素子Xを組み合わせて構成した太陽電池モジュールYであり、(c)は、(b)の太陽電池モジュールYの内部構造の部分拡大図である。(A) is structural drawing which shows the cross section of the solar cell element X of this invention, (b) is the solar cell module Y comprised combining the solar cell element X of (a), (c) is ( It is the elements on larger scale of the internal structure of the solar cell module Y of b). 本願発明の太陽電池素子Xの電極パターンの一例を示す図であり、(a)は太陽電池素子の受光面側の電極を示す上視図、(b)は太陽電池素子の非受光面側の電極を示す下視図である。It is a figure which shows an example of the electrode pattern of the solar cell element X of this invention, (a) is a top view which shows the electrode of the light-receiving surface side of a solar cell element, (b) is a non-light-receiving surface side of a solar cell element. It is a bottom view which shows an electrode. 太陽電池素子のバスバー電極の断面を示す構造図であり、(a)は直線とバスバー電極の断面の外郭線とが形成する閉じた領域を示す図であり、(b)はその中で最大の閉じた領域である。It is a structural diagram showing a cross section of the bus bar electrode of the solar cell element, (a) is a diagram showing a closed region formed by the straight line and the outline of the cross section of the bus bar electrode, (b) is the largest in It is a closed area. (a)〜(d)は本願発明の第一の実施形態の製造工程を示す模式的な斜視図である。(A)-(d) is a typical perspective view which shows the manufacturing process of 1st embodiment of this invention. (a)〜(c)は本願発明の第一の実施形態としての非受光面側の集電電極の開口部パターンを示す図である。(A)-(c) is a figure which shows the opening part pattern of the current collection electrode by the side of the non-light-receiving surface as 1st embodiment of this invention. (a)は本願発明の第一の実施形態としての非受光面側の下部電極の形成パターンを示す図であり、(b)〜(f)は参考例を示す図である。(A ) is a figure which shows the formation pattern of the lower electrode by the side of the non-light-receiving surface as 1st embodiment of this invention , (b)-(f) is a figure which shows a reference example . (a)〜(b)は本願発明の第一の実施形態としての非受光面側のバスバー電極の他の電極パターンを示す図である。(A)-(b) is a figure which shows the other electrode pattern of the bus-bar electrode by the side of the non-light-receiving surface as 1st embodiment of this invention. (a)は半導体基板1の受光面側に、第三の金属材料を主成分とした帯状体を塗布した直後の様子を示す。(b)は(a)での帯状体が互いに接触した様子を示す。(c)は半導体基板1の非受光面側に、第三の金属材料を主成分とした帯状体を塗布した直後の様子を示す。(d)は(c)での帯状体が互いに接触した様子を示す。(A) shows a state immediately after the band-shaped body mainly composed of the third metal material is applied to the light receiving surface side of the semiconductor substrate 1. (B) shows a state in which the strips in (a) are in contact with each other. (C) shows a state immediately after the band-shaped body mainly composed of the third metal material is applied to the non-light-receiving surface side of the semiconductor substrate 1. (D) shows a state in which the strips in (c) are in contact with each other. (a)、(b)は開口部6における下部電極7の参考例を示す図である。(A), (b) is a figure which shows the reference example of the lower electrode 7 in the opening part 6. FIG. 本願発明の第二の実施形態における変形例を示す図である。 It is a figure which shows the modification in 2nd embodiment of this invention . (a)は、従来の太陽電池素子Sの断面を示す構造図、(b)は、(a)の太陽電池素子Sを組み合わせて構成した太陽電池モジュールYであり、(c)は、(b)の太陽電池モジュールTの内部構造の部分拡大図である。(A) is structural drawing which shows the cross section of the conventional solar cell element S, (b) is the solar cell module Y comprised combining the solar cell element S of (a), (c) is (b) It is the elements on larger scale of the internal structure of the solar cell module T of FIG. 従来の太陽電池素子Xの電極パターンの一例を示す図であり、(a)は太陽電池素子の受光面側の電極を示す上視図、(b)は太陽電池素子の非受光面側の電極を示す下視図である。It is a figure which shows an example of the electrode pattern of the conventional solar cell element X, (a) is a top view which shows the electrode by the side of the light-receiving surface of a solar cell element, (b) is the electrode by the side of the non-light-receiving surface of a solar cell element FIG. 穴を設けた従来の太陽電池素子の例を示す図である。 It is a figure which shows the example of the conventional solar cell element which provided the hole .

符号の説明Explanation of symbols

1:半導体基板
2:逆導電型拡散領域
3:反射防止膜
4:受光面側の電極
4a:受光面側のバスバー電極
4b:フィンガー電極
5:非受光面側の電極
5a:非受光面側のバスバー電極
5b:非受光面側の集電電極
6:開口部
7:下部電極
8:インナーリード
9:透光性パネル
10:充填材
11:非受光面側の保護材
12:出力配線
13:端子ボックス
14:最大凹部領域
15:穴
d:最大凹部領域に対する第一の直線と、第二の直線との距離
X、X1、X2:太陽電池素子
Y:太陽電池モジュール
S、S1、S2:従来の太陽電池素子
T:従来の太陽電池モジュール
1: Semiconductor substrate 2: Reverse conductivity type diffusion region 3: Antireflection film 4: Electrode on the light receiving surface side 4a: Bus bar electrode on the light receiving surface side 4b: Finger electrode 5: Electrode on the non light receiving surface side 5a: On the non light receiving surface side Bus bar electrode 5b: Current collecting electrode 6 on the non-light-receiving surface side: Opening 7: Lower electrode 8: Inner lead 9: Translucent panel 10: Filler 11: Protective material 12 on the non-light-receiving surface side: Output wiring 13: Terminal Box 14: Maximum recess area 15: Hole d: Distance between first straight line and second straight line with respect to maximum recess area X, X1, X2: Solar cell element Y: Solar cell modules S, S1, S2: Conventional Solar cell element T: Conventional solar cell module

Claims (5)

半導体基板の非受光面側に、所定の開口部を設けた第一の金属材料を主成分とする集電電極と、
前記開口部内に前記集電電極と接触させずに点状に設けた、第二の金属材料を主成分とした下部電極と、
前記開口部を塞ぐように第三の金属材料を主成分としたバスバー電極と、
を備えた太陽電池素子。
A current collecting electrode mainly composed of a first metal material provided with a predetermined opening on the non-light-receiving surface side of the semiconductor substrate;
A lower electrode mainly composed of a second metal material provided in a point shape without contacting the current collecting electrode in the opening;
A bus bar electrode composed mainly of a third metal material so as to close the opening,
A solar cell element comprising:
前記下部電極は前記開口部の中央部に設けたことを特徴とする請求項1に記載の太陽電池素子。   The solar cell element according to claim 1, wherein the lower electrode is provided in a central portion of the opening. 前記第一の金属材料と、前記第二の金属材料が同じである請求項1または2に記載の太陽電池素子。   The solar cell element according to claim 1 or 2, wherein the first metal material and the second metal material are the same. 請求項1乃至3のいずれかに記載の太陽電池素子を複数含んでなる太陽電池モジュールであって、
隣接する太陽電池素子の前記バスバー電極同士を電気的に接続するインナーリードを備えた太陽電池モジュール。
A solar cell module comprising a plurality of the solar cell elements according to claim 1,
A solar cell module comprising an inner lead for electrically connecting the bus bar electrodes of adjacent solar cell elements.
前記バスバー電極と前記インナーリードとは半田を介して電気的に接続される請求項4に記載の太陽電池モジュール。   The solar cell module according to claim 4, wherein the bus bar electrode and the inner lead are electrically connected via solder.
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