專利名稱：太陽(yáng)能電池單體的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及太陽(yáng)能電池單體。
背景技術(shù)：
以往的硅晶體類的太陽(yáng)能電池單體，如圖3的示意圖(截面圖)所示，形成如下結(jié)構(gòu)作為晶體硅基板，由n層102、p層103和來自鋁層105的鋁原子擴(kuò)散而形成的P+層104構(gòu)成；在晶體硅基板的受光面上，為了抑制照射進(jìn)來的光反射而設(shè)置有防反射膜101，進(jìn)而設(shè)置有作為外部提取用導(dǎo)線的正面極耳線201和用于向外部提取電力的單體電極106，所述正面極耳線201和單體電極106用軟釬料310連接；晶體硅基板的反受光面上設(shè)置有鋁 層105、背面銀電極107和背面極耳線202。在太陽(yáng)能電池單體的反受光面上，為了抑制反受光面?zhèn)犬a(chǎn)生的電因電阻引起的損耗而降低，因而在很寬的范圍內(nèi)設(shè)置有鋁層105。由于通常用作背面極耳線202的銅和鋁層105難以電連接，因此配置背面銀電極107用于對(duì)鋁層105發(fā)出的電進(jìn)行集電。但是，就背面銀電極而言，為了確保密合性，設(shè)置無(wú)鋁部分，在這部分形成背面銀電極202。對(duì)于該背面銀電極107和背面極耳線202的連接，使用軟釬料310。出于不使薄型化的硅晶片破損的目的，并且為了減小接觸端線的熱膨脹率，提出了在芯導(dǎo)體上具備有包覆導(dǎo)體的極耳線的方案(例如，參照日本特開2004-204256號(hào)公報(bào))。在與極耳線的連接部分，鍍銀部分成為必要的結(jié)構(gòu)。另一方面，提出了減少昂貴材料的使用、簡(jiǎn)化了制造工藝的輕量太陽(yáng)能電池單元或輕量太陽(yáng)能電池組件的方案(例如，參照日本特開2005-101519號(hào)公報(bào))。

發(fā)明內(nèi)容
在日本特開2004-204256號(hào)公報(bào)中，作為熱膨脹小、并且耐腐蝕性優(yōu)異的極耳線，在背面電極中必須使用銀。在日本特開2005-101519號(hào)公報(bào)所記載的太陽(yáng)能電池單體的結(jié)構(gòu)中，使用具有各向異性導(dǎo)電性的膜狀粘接劑來代替軟釬料，但背面電極中必須使用銀。就上述的以往的太陽(yáng)能電池單體而言，如圖3所示，由于在背面銀電極107附近沒有鋁層，因而不形成P+層104，作為發(fā)電元件來說是不利的狀態(tài)，因此，在發(fā)電效率方面也是不利的。另外，在以往的方法中，在背面極耳線202和背面銀電極107的連接中，使用軟釬料310，需要260°C左右的熱。此時(shí)，由于晶體硅基板和作為極耳線材料的銅的熱膨脹率不同，因此電池單體發(fā)生翹曲，容易破裂，導(dǎo)致成品率降低。進(jìn)而，在晶體硅基板的反受光面，必須使用昂貴的銀作為電極材料。
本發(fā)明的目的是減少這樣的問題，提供一種能夠提高發(fā)電效率，并且降低部件成本的太陽(yáng)能電池單體。為了解決上述問題，本發(fā)明人等進(jìn)行了深入研究后，結(jié)果發(fā)現(xiàn)通過使用樹脂系的導(dǎo)電性糊或?qū)щ娦阅磉B接背面電極和背面極耳線，可以消除無(wú)P+層的部分，并且可以消除軟釬料引起的電池單體的翹曲、破裂，從而解決上述問題。即，本 發(fā)明如下。本發(fā)明的太陽(yáng)能電池的特征在于，具有晶體硅基板、形成于該晶體硅基板的受光面上的外部電力提取用單體電極、連接于該單體電極的正面極耳線、形成于所述晶體硅基板的反受光面上的背面電極和連接于該背面電極的背面極耳線，所述背面電極和背面極耳線通過樹脂系的導(dǎo)電糊或?qū)щ娔磉B接，所述背面電極均一地形成在所述晶體硅基板的反受光面上。就本發(fā)明的太陽(yáng)能電池而言，優(yōu)選地，所述正面極耳線和所述單體電極也通過樹脂系的導(dǎo)電糊或?qū)щ娔磉B接。通過消除元件結(jié)構(gòu)的浪費(fèi)，從而可以提供能夠提高發(fā)電效率、并且降低部件成本的太陽(yáng)能電池單體。


圖I是本發(fā)明的太陽(yáng)能電池單體和極耳線的結(jié)構(gòu)圖(截面)。圖2是本發(fā)明的太陽(yáng)能電池單體和極耳線的結(jié)構(gòu)圖(截面)。圖3是以往的太陽(yáng)能電池單體和極耳線的結(jié)構(gòu)圖(截面)。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的太陽(yáng)能電池單體是使用了晶體硅基板的太陽(yáng)能電池。本發(fā)明的太陽(yáng)能電池單體的特征在于，如圖I所示，具有作為晶體硅基板的n層102、p層103和p+層104,具有形成于晶體娃基板的受光面(正面)上的防反射膜101和形成于晶體硅基板的反受光面(背面)上的作為背面電極的鋁層105，使用樹脂系的導(dǎo)電性糊或?qū)щ娦阅?01來連接作為背面電極的鋁層105和背面極耳線202。即，本發(fā)明中，能夠使用樹脂系導(dǎo)電性糊或?qū)щ娦阅?01把背面極耳線202直接連接于鋁層105，因而反受光面上不需要有銀電極，可以在整個(gè)面上設(shè)置鋁層，由此，P+層也被形成在整個(gè)面上，甚至能夠改變電池單體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。另外，本發(fā)明的太陽(yáng)能電池單體，由于不需要在反受光面設(shè)置昂貴的銀電極，因此可以降低成本。進(jìn)而，在背面極耳線202和作為背面電極的鋁層105的連接中，不使用軟釬料而使用樹脂系的導(dǎo)電性糊或?qū)щ娦阅?01，因而，能夠使連接所需的溫度降低到15(T18(TC，如上所述，可以減少電池單體的翹曲、破裂，能夠提高成品率。就受光面(正面)而言，在向外部提取電力的單體電極106和正面極耳線201的連接中，雖然可以使用軟釬料310，但如圖2所示，優(yōu)選使用樹脂系的導(dǎo)電性糊或?qū)щ娦阅?01代替軟釬料，來連接外部電力提取用單體電極106和正面極耳線201。就本發(fā)明的使用晶體硅的太陽(yáng)能電池單體而言，在p層103的反受光面上形成使用了鋁糊的鋁層。鋁層是背面電極，本發(fā)明中，不需要設(shè)置背面銀電極，所以不需要進(jìn)行提取用電極的布圖化，可以在P層103的反受光面上均一地制膜，能夠形成整面膜。由此，通過將鋁糊燒結(jié)，鋁糊中的鋁向晶體硅基板的反受光面?zhèn)鹊墓钄U(kuò)散，可以在P層103的反受光面整體上均一地形成作為改善發(fā)電能力的BSF (Back Surface Field,背場(chǎng))層的P+層104。在鋁層105的整個(gè)面上設(shè)置極耳線也能夠降低電阻值，因而優(yōu)選。另外，本發(fā)明的太陽(yáng)能電池單體能夠適用于太陽(yáng)能電池組件及其制造方法等。作為本發(fā)明的太陽(yáng)能電池中所使用的樹脂系的導(dǎo)電性糊，可以舉出將金屬粒子、薄片狀金屬、鍍金屬塑料粒子、低熔點(diǎn)軟釬料粒子等導(dǎo)電物質(zhì)，相對(duì)于熱固性環(huán)氧樹脂組合物、熱固性丙烯酸類樹脂組合物等樹脂100份，以f 1000的體積比例混合而得到的物質(zhì)。另外，作為樹脂系的導(dǎo)電性膜，可以舉出將金屬粒子、薄片狀金屬、鍍金屬塑料粒子、低熔點(diǎn)軟釬料粒子、碳粒子等導(dǎo)電物質(zhì)，相對(duì)于熱固性環(huán)氧樹脂組合物、熱固性丙烯酸類樹脂組合物等樹脂100份，以f 1000的體積比例混合，將混合物加工成膜狀的物質(zhì)。 作為金屬粒子，可以舉出鎳、銀、金等金屬的粒子。作為薄片狀金屬，可以舉出鎳、銀、金等金屬的薄片。作為鍍金屬塑料粒子的金屬鍍層，可以舉出鎳、銀、金等的鍍層，作為塑料，可以舉出聚苯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚氨酯、聚丙烯酸類等。所謂低熔點(diǎn)軟釬料粒子，可以舉出熔點(diǎn)在150°C以下的SnAgCu等。其中，作為優(yōu)選的導(dǎo)電物質(zhì)，是作為金屬粒子的鎳粒子等。通過將上述樹脂系的導(dǎo)電性糊或?qū)щ娦阅び糜诒趁骐姌O和背面極耳線的連接，更優(yōu)選地，還用于單體電極和正面極耳線的連接，從而，能夠?qū)⑦B接所需的溫度降低到15(Tl80°C，可以減少制造工序中的太陽(yáng)能電池單體的翹曲、破裂。作為能夠獲得的本發(fā)明太陽(yáng)能電池單體中所用的樹脂系的導(dǎo)電性糊、樹脂系的導(dǎo)電性膜，可以舉出日立化成工業(yè)株式會(huì)社制造的芯片焊接(die bond)糊“EPINAL”系列，芯片焊接膜“HIATACH”系列，導(dǎo)電性膜“CF”系列等。就本發(fā)明的太陽(yáng)能電池單體而言，通過使用上述樹脂系的導(dǎo)電性糊或?qū)щ娦阅磉B接作為背面電極的鋁層和背面極耳線，從而不需要設(shè)置用于集電的背面銀電極，鋁層、P+層可以設(shè)置在晶體硅基板的反受光面的整個(gè)面上。更優(yōu)選的結(jié)構(gòu)是單體電極和正面極耳線的連接也使用上述樹脂系的導(dǎo)電性糊或?qū)щ娦阅ぁ３艘酝獾慕Y(jié)構(gòu)，可以是與通常的硅晶體系的太陽(yáng)能電池單體相同的結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的太陽(yáng)能電池單體，例如可以按照如下方式進(jìn)行制造。使用從鑄錠上切下來的厚度10(T350iim厚的p型硅基板，用幾個(gè)質(zhì)量9T20質(zhì)量％的氫氧化鈉或碳酸氫鈉等除去l(T20iim厚的硅表面的損壞層后，用在同樣的低濃度堿性溶液中添加了 IPA (異丙醇)并達(dá)到0. r20質(zhì)量％而得到的溶液進(jìn)行各向異性蝕刻，形成絨面結(jié)構(gòu)。接著，在三氯氧化磷(POCl3)、氮?dú)?、氧氣的混合氣體氛圍中，在800、00 V進(jìn)行數(shù)十分鐘的處理，在受光面上均一地形成膜厚0. 0r0.4um的n型層。進(jìn)而，作為防反射膜，在n型層的受光面上以均一的厚度(膜厚5(T200nm)形成氮化硅膜或氧化鈦膜等。形成氮化硅膜的情況下，通過等離子CVD、濺射、真空蒸鍍等形成膜；另外，形成氧化鈦膜的情況下，通過等離子CVD、濺射、真空蒸鍍等形成膜。接著，為了在受光面(正面)上形成單體電極，通過絲網(wǎng)印刷法使單體電極用銀糊附著在晶體硅基板的受光面上，并干燥。此時(shí)，單體電極用糊形成在防反射膜上，通過印刷法形成電力提取用的比較粗的電極線(稱為“匯流條(bus bar)”)和在正面整體上延伸的細(xì)的電極線(稱為“手指電極線(finger ) ”)。接著，在晶體硅基板的反受光面(背面)上，與受光面?zhèn)韧瑯拥兀∷⒈趁骐姌O用鋁糊并使其干燥，將鋁糊在反受光面上均一地制膜(10^200 u m)。這里所用的銀糊、鋁糊，可以使用電極形成時(shí)通常所用的物質(zhì)(例如，日本特開2008-150597號(hào)公報(bào)、日本特開2008-120990號(hào)公報(bào)、日本特開2008-195904號(hào)公報(bào)、日本特開2008-186590號(hào)公報(bào)、日本特開2007-179682號(hào)公報(bào)、日本特開2008-85469號(hào)公報(bào)等中例舉的糊)。接著，將單體電極、背面電極進(jìn)行燒結(jié)，完成太陽(yáng)能電池單體。如果在60(T90(TC溫度范圍燒結(jié)數(shù)分鐘，那么，在反受光面?zhèn)?，鋁糊中的鋁向晶體硅基板的反受光面?zhèn)鹊墓钄U(kuò)散，形成作為改善發(fā)電能力的BSF (Back Surface Field,背場(chǎng))層的P+層。就本發(fā)明的太陽(yáng)能電池單體而言，由于不需要設(shè)置背面銀電極，因此能夠最大限度地設(shè)置BSF層。
接著是模組(module)工序，使用樹脂系的導(dǎo)電性糊或樹脂系的導(dǎo)電性膜連接反受光面的均一的背面電極(鋁層)和極耳線。連接方法為，預(yù)先將半固化狀態(tài)的樹脂系的導(dǎo)電性糊或?qū)щ娦阅づR時(shí)粘在極耳線上，從正反兩面同時(shí)對(duì)單體電極和正面極耳線、背面電極和背面極耳線進(jìn)行熱壓。此時(shí)的溫度為15(T18(TC。受光面的單體電極(銀電極)與極耳線的連接也可以使用軟釬料，但優(yōu)選與背面電極和極耳線的連接相同地，使用樹脂系的導(dǎo)電性糊或?qū)щ娦阅?。本發(fā)明的太陽(yáng)能電池單體中所用的極耳線可以使用實(shí)施了防腐蝕處理的銅帶等。實(shí)施例以下，通過實(shí)施例詳細(xì)說明本發(fā)明，但本發(fā)明不限于此。實(shí)施例I以下，顯示本發(fā)明的太陽(yáng)能電池單體的制造工序。使用從鑄錠上切下來的厚度350 ii m厚的p型硅基板，用5質(zhì)量％的氫氧化鈉或碳酸氫鈉除去硅表面的損壞層IOum厚，然后用在同樣的低濃度堿性溶液中添加了 IPA(異丙醇)并達(dá)到5質(zhì)量％而得到的溶液進(jìn)行各向異性蝕刻，形成絨面結(jié)構(gòu)。接著，在三氯氧化磷(POCl3)、氮?dú)狻⒀鯕獾幕旌蠚怏w氛圍中，在800°C進(jìn)行30分鐘的處理，在受光面上均一地形成膜厚約0. 2 i! m的n型層。進(jìn)而，通過等離子CVD法在n型層的受光面上以均一的厚度(膜厚0.12^ m)形成作為防反射膜的氮化硅膜。接著，通過絲網(wǎng)印刷法使單體電極用銀糊附著并干燥。此時(shí)，單體電極用糊形成在防反射膜上，通過印刷法形成電力提取用的比較粗的電極線(稱為“匯流條(bus bar)”)和在受光面整體上延伸的細(xì)的電極線(稱為“手指電極線(finger)”)。接著，反受光面?zhèn)?，與受光面?zhèn)韧瑯拥?，印刷背面電極用鋁糊并使其干燥，將鋁糊在反受光面上均一地制膜(膜厚50iim)。接著，對(duì)電極進(jìn)行燒結(jié)，完成太陽(yáng)能電池單體。在800°C燒結(jié)10分鐘，在反受光面?zhèn)申蜾X糊中的鋁向晶體硅基板的反受光面?zhèn)鹊墓钄U(kuò)散，形成作為改善發(fā)電能力的BSF (BackSurface Field,背場(chǎng))層的 p+層。接著，在受光面的單體電極(銀電極)和正面極耳線、作為反受光面的均一的背面電極的鋁層和背面極耳線的連接中，預(yù)先將半固化狀態(tài)的樹脂系的導(dǎo)電性膜(日立化成工業(yè)會(huì)社制造，產(chǎn)品名CF-105)臨時(shí)粘在極耳線上，從正反兩面同時(shí)對(duì)單體電極和正面極耳線、背面電極和背面極耳線在180°C熱壓20秒，得到圖2所示的太陽(yáng)能電池單體。比較例I使用從鑄錠上切下來的厚度350 ii m厚的p型硅基板，用5質(zhì)量％的氫氧化鈉或碳酸氫鈉除去硅表面的損壞層IOum厚，然后用在同樣的低濃度堿性溶液中添加了 IPA(異丙醇)并達(dá)到5質(zhì)量％而得到的溶液進(jìn)行各向異性蝕刻，形成絨面結(jié)構(gòu)。接著，在三氯氧化磷(POCl3)、氮?dú)?、氧氣的混合氣體氛圍中，在800°C進(jìn)行30分鐘的處理，在受光面上均一地形成膜厚約0. 2 y m的n型層。進(jìn)而，通過等離子CVD法在n型層的受光面上以均一的厚度(膜厚0. 12 Pm)形成作為防反射膜的氮化硅膜。接著，通過絲網(wǎng)印刷法使正面單體電極用銀糊附著并干燥。此時(shí)，正面單體電極用糊形成在防反射膜上，通過印刷法形成電力提取用的比較粗的電極 線(稱為“匯流條(bus bar)”)和在受光面整體上延伸的細(xì)的電極線(稱為“手指電極線(finger)，，)。接著，反受光面?zhèn)?，與受光面?zhèn)韧瑯拥?，印刷背面電極用鋁糊并使其干燥，以膜厚50i!m制膜。這里，由于背面極耳線和作為背面電極的鋁層難以電連接，因此設(shè)計(jì)出無(wú)鋁的部分，在此處使用銀糊形成銀電極。接著，對(duì)電極進(jìn)行燒結(jié)，完成太陽(yáng)能電池單體。在800°C燒結(jié)5分鐘，則在反受光面?zhèn)申蜾X糊中的鋁向晶體硅基板的反受光面?zhèn)鹊墓钄U(kuò)散，形成作為改善發(fā)電能力的BSF (BackSurface Field，背場(chǎng))層的p+層。因此，在無(wú)鋁的部分，不能得到該結(jié)構(gòu)，因而會(huì)發(fā)生該部分的效率降低。接著是模組工序，將包覆有軟釬料的平的銅線即正面極耳線搭載在單體電極上，使用燈加熱器(lamp heater)、熱風(fēng),將單體電極和正面極耳線連接。此時(shí)的溫度是260°C左右。另外，就軟釬料來說，由于背面極耳線和鋁難以連接，因此在反受光面上需要銀電極。與正面單體電極和正面極耳線的連接同樣地，將包覆有軟釬料的平坦的銅線(背面極耳線)搭載在背面銀電極上，使用燈加熱器、熱風(fēng)，將背面銀電極和背面極耳線連接。就比較例I的晶體硅系的太陽(yáng)能電池單體而言，在反受光面的銀電極附近，沒有形成P+層，作為發(fā)電元件是不利的形態(tài)。另外，由于在電極和極耳線的連接中需要260°C左右的熱，因?yàn)楣韬妥鳛闃O耳線材料的銅的熱膨脹率不同，所以太陽(yáng)能電池單體發(fā)生翹曲，容易破裂，成品率降低。與此相對(duì)，實(shí)施例I所示的本發(fā)明的太陽(yáng)能電池單體就是要解決這種問題，通過消除作為發(fā)電元件結(jié)構(gòu)的浪費(fèi)，從而提高發(fā)電效率，進(jìn)而達(dá)到降低部件成本的目的。并且，可以減少太陽(yáng)能電池單體的翹曲、破裂，能夠使得高成品率成為可能。通過消除作為元件結(jié)構(gòu)的浪費(fèi)，能夠提供一種能夠提高發(fā)電效率、并且降低部件成本的太陽(yáng)能電池單體。
權(quán)利要求
1.一種太陽(yáng)能電池單體，其特征在于，具有晶體硅基板、形成于該晶體硅基板的受光面上的外部電力提取用單體電極、連接于該單體電極的正面極耳線、形成于所述晶體硅基板的反受光面上的背面電極和連接于該背面電極的背面極耳線，所述背面電極和背面極耳線的連接是通過樹脂系的導(dǎo)電糊或?qū)щ娔みB接形成的，所述背面電極均一地形成在所述晶體硅基板的反受光面上。
2.根據(jù)權(quán)利要求I記載的太陽(yáng)能電池單體，其中，所述正面極耳線和所述單體電極的連接是通過樹脂系的導(dǎo)電糊或?qū)щ娔みB接形成的。
全文摘要
本發(fā)明提供一種太陽(yáng)能電池單體，其具有晶體硅基板、形成于該晶體硅基板的受光面上的外部電力提取用單體電極、連接于該單體電極的正面極耳線、形成于所述晶體硅基板的反受光面上的背面電極和連接于該背面電極的背面極耳線，所述背面電極和背面極耳線用樹脂系的導(dǎo)電糊或?qū)щ娔みB接，所述背面電極均一地形成在所述晶體硅基板的反受光面上，從而能夠提高發(fā)電效率，進(jìn)而能夠降低部件成本。
文檔編號(hào)H01L31/0224GK102751343SQ20121023783
公開日2012年10月24日 申請(qǐng)日期2008年11月11日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月15日
發(fā)明者岡庭香 申請(qǐng)人:日立化成工業(yè)株式會(huì)社