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TWI699899B - 太陽能電池及太陽能電池的製造方法 - Google Patents

太陽能電池及太陽能電池的製造方法 Download PDF

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TWI699899B
TWI699899B TW108120703A TW108120703A TWI699899B TW I699899 B TWI699899 B TW I699899B TW 108120703 A TW108120703 A TW 108120703A TW 108120703 A TW108120703 A TW 108120703A TW I699899 B TWI699899 B TW I699899B
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新井傑也
菅原美愛子
小林賢一
小宮秀利
松井正五
錦織潤
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日商亞特比目有限公司
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Abstract

本發明之目的係有關太陽能電池及太陽能電池的製造方法，該太陽能電池係將焊帶直接焊接到基板背面之鋁電極之孔的一部分上，並且以從孔的邊緣稍微突出於鋁電極之上側的方式進行焊接，以增加轉換效率並提高背面之焊帶的固定強度，且在焊帶和基板之間無Ag圖案以防止轉換效率之降低，同時防止因溫度循環測試導致之轉換效率之降低。本發明之構造，係構成為：在基板的整個背面上形成鋁電極之後在電極的一部分形成孔、或者形成在基板的整個背面的一部分中已形成有孔之鋁電極，在孔之內部的基板上直接進行焊接之後焊接焊帶、或者將焊帶直接焊接到孔之內部的基板上，並且以從孔的邊緣突出於鋁電極的上側0.1mm以上的方式進行焊接。

Description

太陽能電池及太陽能電池的製造方法
本發明係有關於太陽能電池及太陽能電池的製造方法，該太陽能電池係形成當光照射到基板上時用以產生高電子濃度的區域，並且在區域上形成會透光的絕緣膜，在絕緣膜上形成指狀電極，該指狀電極係用於從區域取出電子的取出口，該太陽能電池係透過指狀電極將電子取出到外部，並且將焊帶(ribbon，也稱為「焊線」)焊接到基板背面之鋁電極中形成的孔之部分中，並且以從孔的邊緣突出於鋁電極的上側0.1mm以上之方式來進行焊接，以增加轉換效率並提高背面之焊帶的固定強度，且在焊帶和基板之間無Ag圖案以防止轉換效率之降低，同時防止因溫度循環測試導致之轉換效率之降低。
以往，在太陽能電池(solar cell)的設計中，重點係使太陽能電池單元中產生的電子有效地流動到所連接的外部電路。為了實現這一點，特別重要的是要減小從電池連接到外部的部分的電阻成分、防止所產生的電子的損耗、及強力地固定正面及背面之外部端子。
例如，如第11圖之習知技術所示，在矽基板31的正面(上 表面)上形成有氮化膜32，且在其上將指狀電極(銀)33之糊膏(含有含鉛玻璃)進行網版印刷(Screen printing)並予以燒結，並如圖所示在氮化膜32中鑿孔以形成用於從高電子濃度區域往外部取出電子的指狀電極33。其次，在與指狀電極33正交之方向上進行網版印刷並燒結而產生匯流條電極(銀)34。用焊料36在匯流條電極(銀)34上焊接焊帶(導線)35而將該焊帶35牢固地固定於矽基板31。
另外，在矽基板31的背面(下表面)形成鋁電極37，且將焊帶39焊接並固定於其上。
另外，如果鋁電極37形成在整個背面上並且焊帶39的焊接強度為較弱之情況下，先在此鋁電極37的一部分(與正面上的匯流條電極34對應之部分)鑿孔，並於此將銀糊膏進行網版印刷並予以燒結以形成銀的部分371，以焊料38將焊帶39固定以獲得必要的固定強度。
然而，在上述以往的在矽基板31的整個背面上形成鋁電極並在其上焊接焊帶39的話，會出現焊帶39無法以足夠的強度固定到矽基板31的問題。
另外，存在有下述問題：為了防此此種情況發生，如上述第11圖所示，必須先在鋁電極37的一部分鑿孔且於此塗上銀糊膏並燒結，再將焊帶39焊接在其上以獲得足夠的固定強度。
再者，如前述所言，將銀糊膏塗佈在形成於鋁電極37之一部分的孔上並燒結，然後將焊帶39焊接於其上的話，由於使銀圖案固定在基板上並於其上焊接焊帶39而使電子以該焊帶39-銀圖案-基板之路徑流入，因此將產生降低太陽能電池的轉換效率、或甚至因TC(thermal cycling；熱循環)測試而導致轉換效率降低的現象，吾人係期望解決這個問題。
本發明者們藉由實驗發現，直接焊接到基板背面之鋁電極之孔的一部分上並且以從孔的邊緣稍微突出的方式來焊接，會增加轉換效率並提高背面之焊帶的固定強度，且在焊帶和基板之間無Ag圖案以防止轉換效率之降低，同時防止因溫度循環測試導致之轉換效率之降低之構造與方法。
因此，本發明之太陽能電池，係形成當光照射到基板上時會產生高電子濃度的區域，並且在區域上形成光可透過的絕緣膜，在絕緣膜上形成指狀電極，該指狀電極係用於從區域取出電子的取出口，該太陽能電池係透過指狀電極將該電子取出到外部，並且使電子從該基板的背面流入以形成電路，其中，在基板的整個背面上形成鋁電極之後在電極的一部分形成孔、或者形成在基板的整個背面的一部分已形成有孔之鋁電極，在孔之內部的基板上直接進行焊接之後焊接焊帶、或者將焊帶直接焊接到孔之內部的基板上，並且以從孔的邊緣突出於鋁電極的上側0.1mm以上的方式進行焊接，使電子分別從焊接過的孔之內部的基板之部分及從孔的邊緣突出0.1mm以上的鋁電極之部分流入來增加轉換效率，且在焊帶和基板之間無Ag圖案以防止轉換效率之降低，並且防止因溫度循環測試導致之轉換效率之降低。
此時，鋁電極的形成有孔之部分，係與正面的取出線(焊帶、引線)對應的部分。
此外，焊接係超音波焊接。
此外，焊接係將要被焊接之部分的溫度預熱到焊料會熔化的溫度以下且為室溫以上之狀態下進行焊接。
另外，焊料係在錫中含有鋅、鋁、矽之一種以上，且不含Pb、Ag、Cu。
另外，構成為：從孔的邊緣突出於鋁電極之上側0.1mm以上而進行焊接者，係突出於鋁電極的上側達0.1mm以上且為3.0mm以下而進行焊接者。
如以上所述，本發明實現了直接將焊帶焊接到基板背面之鋁電極之孔的一部分，並且以從孔的邊緣稍微突出至鋁電極之上之方式來進行焊接，以增加轉換效率並提高背面之焊帶的固定強度，且在焊帶和基板之間無Ag圖案以防止轉換效率之降低，同時防止因溫度循環測試導致之轉換效率之降低之構造與方法。
藉此，本發明直接焊接到基板背面之鋁電極之孔的一部分，降低焊帶之部分的電阻值且以足夠的固定強度固定到基板上。
另外，透過實驗已證實，以從基板之孔的邊緣突出於鋁電極之上0.1mm以上之方式進行焊接時，可從突出而已焊接之鋁電極及與此連 接之鋁電極將電子供應到基板而提高太陽能電池之轉換效率(參考第9圖、第10圖)。
另外，藉由將焊帶直接焊接到基板背面之鋁電極之孔的部分，在焊帶和基板之間無Ag圖案以防止轉換效率之降低，同時可防止因溫度循環測試導致之轉換效率之降低(參考第6圖)。
1:基板(矽基板)
2:基板背面(鋁電極)
3:基板加熱器
11:ABS焊料
12:ABS焊接材料供應機構
13:焊帶
21:烙鐵
22:烙鐵頭
23:烙鐵加熱電源
24:烙鐵超音波功率產生機構
25:移動機構
31:矽基板
32:氮化膜
33:指狀電極
34:匯流條電極
35:焊帶
36‧‧‧焊料
37‧‧‧鋁電極
38‧‧‧焊料
39‧‧‧焊帶
371‧‧‧銀的部分
第1圖為本發明之第1實施例構造圖。
第2圖為本發明之動作說明流程圖(整體)。
第3圖為本發明之詳細動作說明流程圖。
第4圖為本發明與以往的IV曲線例。
第5圖為本發明之TC測試例。
第6圖為本發明之TC測試結果例。
第7圖為本發明之動作說明流程圖(整體之2)。
第8圖為本發明之詳細動作說明流程圖(二)。
第9圖為本發明之樣本照片例。
第10圖為本發明之測量例。
第11圖為習知技術之說明圖。
[實施例1]
第1圖為本發明之第1實施例構造圖。
第1圖之(a)為表示整體之側視圖；第1圖之(b)為表示第1圖之(a)部分之主要部分放大圖。
第1圖之基板(矽基板)，係欲形成太陽能電池之矽基板(單結晶，多結晶)。
基板背面(Al)2係基板1的背面，係在整個背面上形成鋁電極後於一部分鑿孔，或者在基板1的整個背面上形成具有孔的鋁電極者。
基板加熱器3係用於預熱基板1的加熱器，且在焊接到基板1時，預熱到焊料會熔化的溫度以下且為室溫以上之溫度，並且為具有自動溫度調整機構者。
ABS焊料11係一長條狀焊接材料，其具有如條狀或帶狀之便於供應焊料之形狀，以便焊接到基板背面(鋁電極)2。焊接材料為於錫(Sn)中含有鋅(Zn)、鋁(Al)、矽(Si)之一種以上，且不含鉛(Pb)、銀(Ag)、銅(Cu)之材料的合金(稱之為ABS焊料11)。取決於此等焊接材料的ABS焊料11的熔點通常在約150℃至350℃的範圍內，因為係由材料的調配比來決定，所以藉由實驗計算出熔化溫度，並決定熔化溫度的最佳預熱溫度(ABS焊料11不會融化之室溫以上之溫度)，再者，藉由實驗決定當加熱烙鐵頭22並施加超音波時會熔化並焊接在基板背面2中的孔內部的基板1上的適當之溫度。藉此，可進行如後述之第9圖之(a)、(b)、(c)的照片所示之超音波焊接，可提升焊接焊帶時之拉伸強度，並且可以進一步提高太陽能電池的轉換效率。又，ABS焊料11的焊接材料的組成係適量地添加了20至95wt%的錫(Sn)、3至60wt%的鋅(Zn)、鋁(Al)、矽(Si)等添加材料。 關於此等混合比，係藉由實驗並根據熔化溫度、基板或焊帶等之ABS焊接對象來確定最佳之混合比。
ABS焊接材料供應機構12係用於根據烙鐵頭22相對於基板1的移動速度而以既定速度(既定量的焊料，將在後面描述)將ABS焊料11供應到該烙鐵頭22的機構。
焊帶13係焊接到基板背面(鋁電極)2之有鑿孔之基板1的部分或已做過預焊接之部分，而從基板1往外部取出電流，或使電子流入等。又，如第1圖之(a)所示，當供應ABS焊料11時，預焊(超音波焊接)到基板背面2的孔之部分之基板1，如第1(b)圖所示，當與ABS焊料11疊合來供應焊帶13時，將焊帶13焊接(超音波焊接)在基板背面2的孔之部分之基板1。在已做過預焊接的情況下，係在後段的步驟中將焊帶以一般的焊接(無超音波焊接)焊接到預焊接之部分。另外，也可以使用帶有焊料之焊帶來取代使ABS焊料與焊帶13重疊而供應之情形，其中該帶有焊料之焊帶係將ABS焊料11焊接到焊帶13上而形成者。於此種情況下，帶有焊料的焊帶需要使焊料以夠厚之厚度預先焊接到焊帶13，使得約0.1mm以上的焊料從孔的邊緣突出到基板背面2(鋁電極)上。
烙鐵21係將烙鐵頭22加熱到既定溫度並且供應超音波者。
烙鐵頭22係安裝到烙鐵21之前端，將超音波施加到要焊接的部件(基板背面2的孔之部分等)，並且供應已熔化的ABS焊料11並進行焊接者。
烙鐵加熱電源23係供應電源使得烙鐵頭22達到既定溫度，並且檢測烙鐵頭22之部分的溫度且具有自動溫度調整機構。
烙鐵超音波功率產生機構24係將超音波從烙鐵頭22供應給要焊接的部分(基板背面2的孔之部分等)者。超音波功率(電源功率)可約為1至10W，若功率太弱則會發生超音波焊接不良，若功率太強則膜(鋁電極等)會被超音波破壞，反而可能會發生焊接不良，因此，透過實驗來確定最佳功率。通常係使用1至數瓦來進行。
移動機構25係使烙鐵21以既定速度自動地移動的機構，於此種情況下，係以既定速度往右方移動的機構。既定速度係與用以自動供應ABS焊料11之ABS焊接材料供應機構12連動而調整(透過實驗調整)成，以使ABS焊料11從基板背面2的孔的邊緣突出於基板背面2之鋁電極上約0.1mm以上且通常在3mm以內之方式對ABS焊料11進行焊接。
其次，說明第1圖之構造的動作。
(1)：將基板(約150mm的矩形基板)1放置在具有基板加熱器3的工作台(未圖示)上，將溫度調整到略低於ABS焊料11的熔化溫度的溫度(溫度係通過實驗確定)。
(2)：由烙鐵加熱電源23供給電源而將烙鐵頭22加熱到既定溫度，並且由烙鐵超音波功率產生機構24產生超音波並將超音波供應給烙鐵頭22(加熱溫度、超音波功率係根據ABS焊料11的材料而有所不同，所以每種材料都透過實驗來決定)。
(3)：如第1圖(a)所示，一面利用烙鐵頭22熔化ABS焊料11，一面將超音波供應(於輕壓之狀態下)給基板背面(鋁電極)2的孔之部分的基板1，並且藉由移動機構25使烙鐵頭22往圖中之右方移動。同時，由ABS焊接材料供應機構12以既定速度供應ABS焊料11，並使其移動以便使已 融化之ABS焊料11以從基板背面2的孔之邊緣突出於基板背面(鋁電極)2上約0.1mm以上之方式進行焊接(透過實驗決定烙鐵頭22的移動速度、ABS焊料11的供應量以滿足此等關係。此時，也要進一步一起調整加熱溫度、超音波功率)。
(4)：如以上所述，如第1圖(a)所示，當僅供應ABS焊料11時，ABS焊料11焊接到基板背面(鋁電極)2的孔之部分的基板1上，並且以從孔的邊緣突出約0.1mm以上至3mm左右之方式焊接到基板背面(鋁電極)2上(參考第9圖)。
(5)：在(4)之有做預焊之情況時，係在後段步驟中將焊帶焊接(採用一般焊接的無超音波焊接)到預焊接的部份，並將其作為連接到外部的引線。
(6)：此外，取代(4)和(5)，如第1圖(b)所示，當ABS焊料11與焊帶13一起供應之情況或者當供應帶有焊料的焊帶之情況時，將ABS焊料11焊接到基板背面(鋁電極)2有鑿孔之部分的基板1上並以從孔的邊緣突出於基板背面(鋁電極)2上約0.1mm以上至3mm左右之方式將ABS焊料11進行焊接。
如以上所述，藉由將ABS焊料11直接預焊接到基板背面(鋁電極)2的孔之部分的基板1或以ABS焊料11焊接焊帶13，如後所述，可以提高太陽能電池的效率，並且以ABS焊料11透過基板背面2的孔直接焊接到基板1，可以將焊帶牢固地固定到該基板1。
又，在實際實施的一個例子中，將基板加熱溫度(預熱)標準化為180℃，至少上限溫度為200℃以下(ABS焊料不熔化的溫度以下)。若超過此溫度之基板將被破壞，於此種情況下，烙鐵溫度為400℃。最多約 500℃。此係以烙鐵頭的移動速度、焊接材料供應速度來調整。速度越快就越提高溫度。關於超音波輸出，背面為6瓦以下而正面為3瓦以下。上述之條件適用於熔點約為217℃且主要材料為錫與鋅合金的焊接材料。取決於焊接材料、基板之類型、烙鐵頭的移動速度、焊料供應量等，必須對預熱溫度、烙鐵頭(烙鐵)溫度、烙鐵頭移動速度、焊料供應速度等進行實驗，以調整到最合適的條件，以便可以進行良好的超音波焊接。
其次，依據第2圖的流程圖的順序詳細說明第1圖的構造的動作。
第2圖為本發明之動作說明流程圖(整體)。
於第2圖中，S21步驟準備Si基板。
S22步驟係進行表面處理。此係為了在S21步驟中所準備的矽基板(例如，N型)上形成氮化膜，此外，形成有指狀電極、匯流條電極等的圖案。此類似於例如以往的第11圖，於矽基板31之正面側形成氮化膜32，形成有指狀電極33、匯流條電極34等的圖案。
S23步驟係進行背面處理。此步驟在矽基板的背面形成有鋁圖案，例如以網版印刷在矽基板之整個背面上用鋁糊膏(Aluminum paste)形成已有鑿孔的鋁電極。隨後，本發明進入到S25步驟。
S25步驟係進行燒結。此係為了總括地燒結由S22步驟的表面處理、S23步驟的背面處理所形成的圖案。
如上所述，在本發明中，在S21至S23及S25步驟中，可以在基板的正面上形成指狀電極、匯流條電極、而於背面形成已有鑿孔的鋁電極。
S26步驟係用ABS焊料焊接焊帶。此步驟係用ABS焊料將焊帶13直接焊接到Si基板1之鋁電極之有鑿孔之部分的該基板1上，同時以從孔的邊緣突出於鋁電極上約0.1mm以上之方式進行焊接。
S27步驟係進行測量(2)。此步驟係在S26步驟的對焊帶13進行ABS焊接之後測量太陽能電池的電氣特性(稍後使用第3圖說明)。
另一方面，以往，在S21至S23步驟之後，接著在S24步驟中將銀糊膏進一步塗佈到基板上，在S25步驟中燒結，在S27步驟中利用含鉛焊料(錫及鉛)將焊帶焊接到銀上面，透過銀圖案將該焊帶牢固地固定到基板上，並且在S28步驟中進行測量(2)，測量太陽能電池的電氣特性。
第3圖為本發明之詳細動作說明流程圖。此係第2圖的S28步驟的測量(2)的詳細流程圖。
在第3圖中，S31在TC(熱循環)測試之前進行測量(2-1)。此步驟係在第2圖的S26步驟(以本發明ABS焊料焊接焊帶)、S27步驟(將焊帶以含鉛焊料焊接到以往之Ag上，無焊帶的含鉛焊料之焊接)的基板的TC測試之前進行測量(2-1)。測量項目係從第4圖至第6圖及第10圖所示的Isc、Voc、FF、EFF等。
S32步驟係進行TC500(500小時/24小時循環)。此步驟如後述的第5圖所示，將測試對象之基板1(第2圖中的S26、S27步驟)放入在高溫/低溫測試裝置內，如圖所示，在24小時循環中改變溫度/濕度，連續測試500小時。在本測試中，如第5圖的曲線圖所示，在第5圖所示的範圍內進行測試。
‧溫度：-25.4℃至86.6℃
‧濕度：4.8至100%
S33步驟係進行測量(2-2)。此步驟係在S32步驟中測試TC500後，對基板1測量太陽能電池的電氣特性(參考第6圖)。
S34步驟係進行TC1000。此步驟係進行1000小時/24小時循環測試，其比S32步驟的TC500時間更長(參考第5圖)。
S35步驟係進行測量(2-3)。此步驟係在S34步驟中測試TC1000後，對基板1測量太陽能電池的電特性(參考第6圖)。
如上所述，對於依據第2圖的流程圖完成的基板1(本發明，具有/不具有焊帶之以往者)，係根據第3圖之流程圖進行熱循環測試前的測量(2-1)，於TC500的測試後的測量(2-2)，甚至TC1000的測試後的測量(2-3)。結果示意性地如第4圖和第6圖所示。
第4圖為本發明與以往的IV曲線例子。橫軸表示太陽能電池的輸出電壓V，縱軸表示太陽能電池的輸出電流I。於此，測量根據第2圖的流程圖完成之本發明及以往之太陽能電池的IV特性，將獲得如圖所示的曲線。
於此，ABS係根據本發明的太陽能電池，其中焊帶係以ABS方式焊接，並且在上述第2圖的S21至S23，S25和S26步驟中完成。
Ref係以往的太陽能電池，其中焊帶以含鉛焊料焊接在Ag上，並且在上述第2圖的S21至S25和S27步驟中完成。
當比較本發明的ABS和以往的Ref之IV曲線時，從第4圖中可以清楚地判斷出本發明的ABS略大於將焊帶以含鉛焊料焊接到Ag上的Ref。
第5圖為本發明之TC測試例。於此，橫軸表示時間(h)，左端為0小時，右端為1000小時。縱軸的左側為表示溫度(℃)，縱軸的右側為表示濕度(%rh)。
在第5圖中，TC測試環境，如右下方所示。
Figure 108120703-A0202-12-0013-1
如上所述，左端的0時間為開始測試的時間點，記錄溫度變化、濕度變化，如圖中之曲線所示。於此，依據上述之第3圖的流程圖對上述之TC500和TC1000進行測試。測量該被測試的基板(太陽能電池)的電氣特性，依曲線圖即可表示獲得如第6圖所示的結果。
第6圖為本發明之TC測試結果例。於此，示意性地顯示出在上述第5圖的環境下進行測試的基板(本發明的ABS焊料-無Ag，以往之含鉛焊料、有焊帶，以往之含鉛焊料、無焊帶)的三種類型的電氣特性。TC0為測試前的測量結果(2-1)(參考第3圖中的S31步驟)。TC500為進行TC500測試後的測量結果(2-2)(參考第3圖3的S33步驟)。TC1000為進行TC1000的測試後的測量結果(2-3)(參考第3圖中的S35步驟)。
左邊的Ref_A沒有焊帶(以往之含鉛焊料，有Ag)，如圖所示，係將銀糊膏塗佈在形成於基板1的背面的鋁電極(基板背面)2的孔的部分上並燒結來形成銀圖案，且不要焊接焊帶的構成。
中央Ref_B係有焊帶(以往之含鉛焊料，有Ag)，如圖所示， 係將銀糊膏塗佈在形成於基板1的背面的鋁電極(基板背面)2的孔的部分上並燒結來形成銀圖案，且要焊接焊帶的構成。
右邊的ABS有焊帶(本發明之ABS焊料，無Ag)，如圖所示，係以ABS焊料將焊帶直接焊接到形成於基板1的背面的鋁電極(基板背面)2的孔的部分上，且不塗佈並燒結以往之銀糊膏而形成銀圖案的構成。
‧關於TC1000：比較EFF(轉換效率)的三方(Ref_A、Ref_B、ABS)，就會得到如圖所示之以下的測量結果
‧Ref_A為-0.94%，
‧Ref_B為-1.17%，
‧ABS為-0.58%。
也就是說，關於EFF(轉換效率)，本發明的ABS即使在TC1000之測試之後，轉換效率的降低也係最小，且透過實驗已證實，與以往的基板上塗佈銀糊膏並燒結以形成銀圖案，並且將焊帶焊接到該銀圖案上之情況相比較，轉化效率的降低約少了兩倍左右。
其次，在第1圖的架構下，並配合第7圖至第10圖依序詳細說明將ABS焊料11直接焊接到形成在基板背面(鋁電極)2上的孔的內部的基板1，並且以從該孔的邊緣突出於基板背面(鋁電極)2上0.1mm以上之方式來進行焊接，以提高轉換效率時之步驟等。
將根據第7圖的流程圖的順序詳細說明第1圖的構造之動作。
第7圖為本發明之動作說明流程圖(整體之2)。
於第7圖中，S1步驟具備有Si基板。
S2步驟係進行表面處理。此步驟係在S1步驟中所具備的矽基板(例如，N型)上形成氮化膜，此外，形成有指狀電極、匯流條電極等的圖案。此類似於例如以往的第11圖，於矽基板31之正面側形成氮化膜32，且形成有指狀電極33、匯流條電極34等的圖案。
S3步驟係執行背面處理。此步驟在矽基板的背面形成有鋁圖案，例如以網版印刷在矽基板之整個背面上用鋁糊膏形成有鑿孔的鋁電極。並且，本發明進入到S5步驟。
S5步驟係燒結。此步驟係共同燒結由S2步驟的表面處理、S3步驟的背面處理所形成的圖案。
如以上所述，本發明可以在S1至S3及S5步驟中，在基板的正面側上形成指狀電極、匯流條電極，而在背面側形成有鑿孔的鋁電極。
S6步驟係進行測量(1)。此步驟可以在S7步驟之ABS焊接之前使用探針測量ABS焊接之前的太陽能電池的電氣特性(參考第10圖之焊接前的資料)。
S7步驟係進行ABS焊接。此步驟係將ABS焊料直接焊接到Si基板的鋁電極有鑿孔的部分的基板1上，並且以從孔的邊緣突出至鋁電極上約0.1mm以上之方式來進行焊接。又，也可以對焊帶13一起進行焊接(參考第1圖(b))。
S8步驟係進行測量(2)。此步驟可以在S7步驟之ABS焊接之後測量太陽能電池的電氣特性(參考第10圖之焊接後的資料)。
如以上所述，在Si基板的正面上形成有氮化物膜，且形成有指狀電極、匯流條電極等的圖案，而在Si基板背面上形成有鑿孔的鋁電極之圖案後一同燒結，即可以形成此等圖案。
另一方面，以往，在S1至S3步驟之後，接著在S4步驟中進一步在Si基板上塗佈銀糊膏。此係在S3步驟之背面處理上形成有鑿孔的鋁電極的一部分中，進一步網版印刷銀糊膏且在該鋁電極的孔之內部的Si基板上形成有銀圖案。且，如同本發明，藉由進行S5到S8步驟，在Si基板的正面上形成有氮化物膜，且形成有指狀電極、匯流條電極等的圖案，而在Si基板背面上有鑿孔的鋁電極之內部形成有銀圖案，並將焊帶焊接到此處以製作外部引線，即可實現將該外部引線透過銀圖案牢固地固定到基板上。
第8圖為本發明之詳細動作說明流程圖(二)。此步驟係第7圖的S7步驟之ABS焊接的詳細流程圖。
在第8圖中，S11步驟係預熱基板。此步驟係在將第1圖的基板1放置在未圖示的機台狀態下，以基板加熱器3預熱基板1，且將溫度加熱到略低於ABS焊料11會熔化的溫度之溫度。
在S12步驟中，加熱烙鐵頭且施加超音波。此步驟係從第1圖的烙鐵加熱電源23供電給烙鐵21，將烙鐵頭22加熱到既定的溫度，並且讓烙鐵超音波功率產生機構24將既定輸出的超音波提供給烙鐵頭22。
S13步驟係供應ABS焊料。此步驟係由第1圖的ABS焊接材料供應機構12以既定速度在烙鐵頭22及待焊接部分之間供應線狀或帶狀ABS焊料11。ABS焊料11的供應量，係以供應到基板背面2有鑿孔的部分並從該孔的邊緣突出於基板背面(鋁電極)2上約0.1mm以上的方式來 進行供應(參考第9圖，供應量由實驗決定)。又，如第1圖(b)所示，當焊接焊帶13時，只要以與ABS焊料重疊之方式供給焊帶13即可。
S14步驟係移動烙鐵頭。此步驟係以移動機構25移動第1圖的烙鐵頭22，且在第1圖中係往右方移動。
如上所述，可以使ABS焊料11焊接到基板背面2有鑿孔的部分並且從該孔的邊緣突出約大等於0.1mm的方式，使烙鐵頭22移動以進行超音波焊接。
第9圖為本發明之樣本照片例。
第9圖(a)表示接觸寬度約為0.1mm的樣本照片，第9圖(b)表示接觸寬度約為0.5mm的樣本照片，第9圖(c)表示接觸寬度約為1.0mm的樣本照片。於此，所顯示者分別為，以使得各照片中的橫向的帶狀物可以正好覆蓋(突出量約0.1mm，0.5mm，1.0mm)在基板背面2的帶狀孔上之方式焊接ABS焊料11的照片例。
第9圖的(a-1)、(b-1)、(c-1)分別顯示出第9圖的(a)、(b)、(c)的側視示意圖。接觸寬度係從孔的邊緣到基板背面(Al)2上的突出量，並且顯示出約0.1mm，0.5mm和1.0mm的例子。
如上所述，在基板(Si)1上形成的基板背面(鋁電極)2中，設置帶狀的孔，將ABS焊料11以超音波焊接到該帶狀孔的部分(參考第1(a)圖)，或者將焊帶13疊加在ABS焊料11上並進行超音波焊接(參考第1(b)圖)，並且以調整ABS焊料11的供應量或烙鐵頭22的移動量，以從孔的邊緣突出到基板背面(鋁電極)2上約0.1mm，0.5mm，1.0mm的方式，來進行超音波焊接。
第10圖為本發明之測量例。此表格係表示上述之第9(a)圖，第9(b)圖和第9(c)圖之ABS焊接之前(焊接前)及焊接之後(焊接後)的測量太陽能電池的電氣特性的例子。各測量例顯示十個測量例的平均值。此外，測量係讓接觸端子接觸到第9圖的基板背面(鋁電極)2的帶狀之孔的中心部分(焊接前為孔的中心部分的基板1的部分，焊接料後為已焊接之孔的中央部分的該焊料的部分)來測量電氣特性。
在第10圖中，測量例之一次，兩次和三次，分別對應到第9圖(a)之接觸寬度約為0.1mm、(b)接觸寬度約為0.5mm、(c)接觸寬度約為1.0mm。於此，Isc表示太陽能電池的短路電流，Voc表示太陽能電池的開路電壓，EFF表示太陽能電池的最大效率，FF表示太陽能電池的最大效率/(VocxIsc)。「焊接前」為表示焊接ABS焊料前的數值，「焊接後」為表示焊接ABS焊料後的數值，「變化量」為表示從焊接前至焊接後的變化量。
於此，最大效率(EFF)為：
‧測量例的「一次」(接觸寬度約0.1mm)之變化量為-0.40；
‧測量例的「二次」(接觸寬度約0.5mm)之變化量為-0.18；
‧測量例的「三次」(接觸寬度約1.0mm)之變化量為-0.13；
乃隨著接觸寬度之增加而縮小了從「焊接前」到「焊接後」的最大效率之變化量，亦即，於本實驗中首次發現隨著ABS焊料11從鋁電極(基板背面)2的孔的邊緣突出到該鋁電極2上之突出量增加到約0.1mm，0.5mm，1.0mm，縮小了最大效率之從「焊接前」到「焊接後」的變化量。
亦即，藉由ABS焊料11從鋁電極(基板背面)2的孔的邊緣突出到該鋁電極2上之突出量增加到約0.1mm，0.5mm，1.0mm，添加(增加)讓電子從突出的ABS焊料11的一部分(0.1mm，0.5mm，1.0mm)透過鋁電極發射到基板1的路徑，對應於此部分而提高了最高效率。
1‧‧‧基板
2‧‧‧基板背面
3‧‧‧基板加熱器
11‧‧‧ABS焊料
12‧‧‧ABS焊接材料供應機構
13‧‧‧焊帶
21‧‧‧烙鐵
22‧‧‧烙鐵頭
23‧‧‧烙鐵加熱電源
24‧‧‧烙鐵超音波功率產生機構
25‧‧‧移動機構

Claims (7)

  1. 一種太陽能電池，係形成當光照射到基板上時會產生高電子濃度的區域，並且在該區域上形成光可透過的絕緣膜，在該絕緣膜上形成指狀電極，該指狀電極係用於從前述區域取出電子的取出口，該太陽能電池係透過該指狀電極將前述電子取出到外部，並且使前述電子從前述基板的背面流入以形成電路，其中，在該基板的整個背面上形成鋁電極之後於該鋁電極的一部分形成孔、或在前述基板的整個背面的一部分形成已形成有孔之鋁電極，使突出達接觸寬度0.1mm至3mm之被加熱並被施加超音波的烙鐵頭移動而對該孔之內部中的前述基板以直接並從邊緣突出於前述鋁電極的上側0.1mm至3mm的方式進行焊接、或者使突出達接觸寬度0.1mm至3mm之被加熱並被施加超音波的烙鐵頭移動而將焊帶以直接並從該孔的邊緣突出於前述鋁電極的上側0.1mm至3mm的方式焊接到該孔之內部中的前述基板上，使電子分別從前述焊接過之孔之內部的基板之部分及從孔的邊緣突出0.1mm至3mm的前述鋁電極之部分流入來增加轉換效率，且在前述焊帶和前述基板之間無Ag圖案以防止轉換效率之降低，並且防止因溫度循環測試導致之轉換效率之降低。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之太陽能電池，其中前述鋁電極的形成有孔之部分，係與正面中的朝與前述指狀電極正交之方向設置之匯流排電極對應的部分。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之太陽能電池，其中前述焊接係將要被焊接之部分的溫度預熱到焊料會熔化的溫度以下且為室溫以上之狀態下進行焊接。
  4. 如申請專利範圍第2項所述之太陽能電池，其中前述焊接係將要被焊接之部分的溫度預熱到焊料會熔化的溫度以下且為室溫以上之狀態下進行焊接。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之太陽能電池，其中前述焊料係在錫中含有鋅、鋁、矽之一種以上，且不含Pb、Ag。
  6. 如申請專利範圍第2項所述之太陽能電池，其中前述焊料係在錫中含有鋅、鋁、矽之一種以上，且不含Pb、Ag。
  7. 一種太陽能電池的製造方法，該太陽能電池係形成當光照射到基板上時會產生高電子濃度的區域，並且在該區域上形成光可透過的絕緣膜，在該絕緣膜上形成指狀電極，該指狀電極係用於從該區域取出電子的取出口，該太陽能電池係透過該指狀電極將前述電子取出到外部，並且使前述電子從前述基板的背面流入以形成電路，該製造方法係在前述基板的整個背面上形成鋁電極之後在該鋁電極的一部分形成孔、或在前述基板的整個背面的一部分形成已形成有孔之鋁電極，使突出達接觸寬度0.1mm至3mm之被加熱並被施加超音波的烙鐵頭移動而對該孔之內部中的前述基板以直接並從邊緣突出於前述鋁電極的上側0.1mm至3mm的方式進行焊接、或者使突出達接觸寬度0.1mm至3mm之被加熱並被施加超音波的烙鐵頭移動而將焊帶以直接並從該孔的邊緣突 出於前述鋁電極的上側0.1mm至3mm的方式焊接到該孔之內部中的前述基板上，使電子分別從前述焊接過之孔之內部的基板之部分及從孔的邊緣突出0.1mm至3mm的前述鋁電極之部分流入來增加轉換效率，且在該焊帶和該基板之間無Ag圖案以防止轉換效率之降低，並且防止因溫度循環測試導致之轉換效率之降低。
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW201306283A (zh) * 2011-05-17 2013-02-01 Schott Solar Ag 背接觸式太陽能電池及其製造方法
US20140124027A1 (en) * 2011-05-31 2014-05-08 Kyocera Corporation Solar cell and method of manufacturing a solar cell
TW201714691A (zh) * 2015-10-25 2017-05-01 亞特比目股份有限公司 超音波焊接方法及超音波焊接裝置

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06209115A (ja) * 1993-01-12 1994-07-26 Sanyo Electric Co Ltd 太陽電池の半田部形成方法
JP2001036233A (ja) * 1999-07-21 2001-02-09 Hitachi Ltd Ｐｂフリーはんだを用いた実装構造体
JP4314872B2 (ja) * 2003-04-24 2009-08-19 富士電機システムズ株式会社 太陽電池モジュールの製造方法
JP2007201291A (ja) * 2006-01-27 2007-08-09 Kyocera Corp 太陽電池モジュールの再生方法及び太陽電池モジュール
JP2008235549A (ja) * 2007-03-20 2008-10-02 Sharp Corp 太陽電池装置およびその製造方法
DE102008002954A1 (de) * 2008-07-18 2010-01-21 Schott Solar Gmbh Löt-Stützstelle für Solarmodule und Dünnschichtsolarmodule
DE102010016814B3 (de) * 2010-05-05 2011-10-06 Schott Solar Ag Verfahren und Vorrichtung zum Aufbringen von Lot auf ein Werkstück
JP5676944B2 (ja) * 2010-07-08 2015-02-25 デクセリアルズ株式会社 太陽電池モジュール、太陽電池モジュールの製造方法
US10383207B2 (en) * 2011-10-31 2019-08-13 Cellink Corporation Interdigitated foil interconnect for rear-contact solar cells
JP2017059578A (ja) * 2015-09-14 2017-03-23 農工大ティー・エル・オー株式会社 太陽電池および太陽電池の製造方法
JP6810986B2 (ja) * 2016-07-14 2021-01-13 アートビーム株式会社 太陽電池および太陽電池の製造方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW201306283A (zh) * 2011-05-17 2013-02-01 Schott Solar Ag 背接觸式太陽能電池及其製造方法
US20140124027A1 (en) * 2011-05-31 2014-05-08 Kyocera Corporation Solar cell and method of manufacturing a solar cell
TW201714691A (zh) * 2015-10-25 2017-05-01 亞特比目股份有限公司 超音波焊接方法及超音波焊接裝置

Also Published As

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