特許 6986726 太陽電池および太陽電池の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6986726

(24)【登録日】2021年12月2日

(45)【発行日】2021年12月22日

(54)【発明の名称】太陽電池および太陽電池の製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 31/05 20140101AFI20211213BHJP

【ＦＩ】

   H01L31/04 570

【請求項の数】3

【全頁数】16

(21)【出願番号】特願2017-37776(P2017-37776)

(22)【出願日】2017年2月28日

(65)【公開番号】特開2018-142683(P2018-142683A)

(43)【公開日】2018年9月13日

【審査請求日】2020年2月11日

(73)【特許権者】

【識別番号】514177030

【氏名又は名称】アートビーム有限会社

(74)【代理人】

【識別番号】100089141

【弁理士】

【氏名又は名称】岡田 守弘

(72)【発明者】

【氏名】上迫 浩一

(72)【発明者】

【氏名】新井 傑也

(72)【発明者】

【氏名】菅原 ミエ子

(72)【発明者】

【氏名】小林 賢一

(72)【発明者】

【氏名】小宮 秀利

(72)【発明者】

【氏名】松井 正五

(72)【発明者】

【氏名】錦織 潤

【審査官】 桂城 厚

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２０１２／１７３２０３（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２０１５／０００７８６５（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ３１／０４−３１／０７８

Ｈ０１Ｌ ３１／１８−３１／２０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板上に光を照射したときに高電子濃度を生成する領域が形成されており、該領域の上に光を透過する絶縁膜が形成されており、該絶縁膜の上に前記領域から電子を取り出す取出口であるフィンガー電極が形成されており、該フィンガー電極を介して前記電子が外部に取り出される太陽電池であって、
前記絶縁膜の上に形成された前記領域から電子を取り出すフィンガー電極と直交方向に一定の幅ｂで、当該フィンガー電極のある部分と、当該フィンガー電極の無い前記絶縁膜の部分に非導電性のガラスペーストを塗布・焼成して形成された非導電性のバスバー電極と、に渡ってハンダで取出線がハンダ付けされており、当該フィンガー電極からの電子が取出線により外部に取り出され、該取出線が前記非導電性のバスバー電極を介して前記基板に固定されていることを特徴とする太陽電池。

【請求項2】

前記フィンガー電極と直交方向に一定の幅ｂでハンダで取出線のハンダ付けは、当該フィンガー電極のハンダ付けする部分の該フィンガー電極の幅を幅ｃに広く予め形成したことを特徴とする請求項１に記載の太陽電池。

【請求項3】

基板上に光を照射したときに高電子濃度を生成する領域を形成すると共に該領域の上に光を透過する絶縁膜を形成し、該絶縁膜の上に前記領域から電子を取り出す取出口であるフィンガー電極を形成して該フィンガー電極を介して前記電子を外部に取り出す太陽電池の製造方法において、
前記絶縁膜の上に形成された前記領域から電子を取り出すフィンガー電極と直交方向に一定の幅ｂで、当該フィンガー電極のある部分と、当該フィンガー電極の無い前記絶縁膜の部分に非導電性のガラスペーストを塗布・焼成して形成した非導電性のバスバー電極と、に渡ってハンダで取出線をハンダ付けし、当該フィンガー電極からの電子を取出線により外部に取り出すと共に該取出線を前記非導電性のバスバー電極を介して前記基板に固定することを特徴とする太陽電池の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、基板上に光などを照射したときに高電子濃度を生成する領域を作成すると共に領域の上に光などを透過する絶縁膜を形成し、絶縁膜の上に領域から電子を取り出す取出口を形成するフィンガー電極を形成し、更に複数のフィンガー電極を電気的に接続して電子を外部に取り出す、従来のバスバー電極をガラスないし無しにし、フィンガー電極に直接にハンダ接続すると共に裏面の基板から直接にハンダ接続する太陽電池および太陽電池の製造方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来、太陽電池セルの設計では、太陽電池セル内に生成した電子を効率よく接続された外部回路に流すかということが肝要である。これを達成するためにセルから外部に連なる部分の抵抗成分を小さくすることと、生成した電子が消失しないようにすることと、表面および裏面の外部端子が強く固定されることとが特に重要である。

【0003】

例えば図１２の従来技術に示すように、シリコン基板２１の表面（上面）に窒化膜２２を生成し、この上にフィンガー電極（銀）２３のペースト（鉛ガラス入り）をスクリーン印刷し焼結し、図示のように窒化膜２２に穴を開けて高電子濃度領域から電子を外部に取り出すフィンガー電極２３を形成する。次に、フィンガー電極２３と直交する方向にバスバー電極（銀）２４をスクリーン印刷し焼結して生成する。このバスバー電極（銀）２４の上にハンダ２６でリボン（リード線）２５をハンダ付けして強固にシリコン基板２１に該リボン２５を固定していた。

【0004】

また、シリコン基板２１の裏面（下面）にアルミ電極２７を形成してこれにリボンをハンダ付けして固定していた。

【0005】

また、アルミ電極２７を全面に形成していたのではリボン２９のハンダ付け強度が弱い場合には、このアルミ電極２７の一部に穴（表面のバスバー電極２４に対応する部分に穴）を開けておき、ここに銀ペーストをスクリーン印刷して焼結して銀の部分２７１を形成し、これにハンダ２８でリボン２９を固定して必要な固定強度を得ていた。

【発明の開示】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかし、上述した従来のシリコン基板２１の表面にバスバー電極（銀）２４を形成して多数のフィンガー電極２３からの電子を集めたり、リボン２５を該バスバー電極（銀）２４を介してシリコン基板２１に強固にハンダ付けする必要性があったために、該バスバー電極２４が銀あるいは銀を多く含むペーストで作成する必要性があると共に、該ペーストに鉛ガラスが含まれていると焼結などにより該バスバー電極２４で集めた電子がシリコン基板２１に向けて漏洩してしまう事態が発生するという問題があった。

【0007】

また、シリコン基板２１の裏面にアルミ電極を全面に形成してその上にリボンをハンダ付けしたのではリボンをシリコン基板２１に充分な強度で固定できない場合があるという問題があった。

【0008】

また、これを避けるために、既述した図１２に示すように、アルミ電極２７の一部に穴を開けておき、ここに銀ペーストを塗布して焼結し、この上にリボンをハンダ付けして充分な固定強度を得る必要が生じてしまうという問題もあった。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明者らは、シリコン基板１の表面のフィンガー電極の上部が絶縁膜の上に露出していることに着目し、この露出しているフィンガー電極の上部に直接に外部端子である帯状のリボンをハンダ付けして抵抗成分を少なくかつ電子の漏洩を少なくすると共に、リボンを窒化膜に直接あるいはガラスを介して強固にハンダ付けできる構成および方法を発見した。

【0010】

また、本発明者らは、シリコン基板の裏面のアルミ電極あるいはアルミ電極の一部に穴を空け、該アルミ電極あるいは該アルミ電極の穴の部分に直接にハンダ付けして充分な固定強度を得る構成および方法を発見した。

【0011】

そのため、本発明は、基板上に光などを照射したときに高電子濃度を生成する領域を形成すると共に領域の上に光などを透過する絶縁膜を形成し、絶縁膜の上に領域から電子を取り出す取出口であるフィンガー電極を形成してフィンガー電極を介して電子を外部に取り出す太陽電池において、絶縁膜の上に形成された領域から電子を取り出すフィンガー電極と直交方向に一定の幅ｂで、フィンガー電極のある部分と、フィンガー電極の無い絶縁膜の部分とに渡ってハンダで取出線をハンダ付けし、フィンガー電極からの電子を取出線により外部に取り出すと共に取出線を基板に固定するようにしている。

【0012】

この際、フィンガー電極と直交方向に一定の幅ｂでハンダで取出線をハンダ付けする場合に、フィンガー電極のハンダ付けする部分の幅ｃを広くあるいは一定の幅ｃに予め形成するようにしている。

【0013】

また、フィンガー電極と直交方向に一定の幅ｂでハンダで取出線をハンダ付けする場合に、フィンガー電極の広げた部分の幅ｃと、隣接する広げた部分の幅ｃとの間隔ａを，ハンダコテ先の長さよりも小さくし、ハンダコテ先が絶縁膜に直接に接し、絶縁膜を劣化させないようにしている。

【0014】

また、ハンダ付けは、超音波ハンダ付けするようにしている。

【0015】

また、超音波ハンダ付けで使用する超音波強度は、取出線のハンダ付けができる以上、かつ絶縁膜が破壊されて性能劣化するよりも小さい出力であるようにしている。

【0016】

また、ハンダ付けにより取出線がハンダ付けされる部分に、予め超音波なし予備ハンダあるいは必要に応じて超音波予備ハンダするようにしている。

【0017】

また、取出線がハンダ付けされる部分に予備ハンダした場合には、取出線を超音波なしでハンダ付けするようにしている。

【0018】

また、ハンダ付けによりハンダ付けする取出線は、予め予備ハンダするようにしている。

【0019】

また、ハンダは、錫あるいは錫に亜鉛、銅、銀の１つ以上を含むようにしている。

【0020】

そのため、本発明は、基板上に光などを照射したときに高電子濃度を生成する領域を形成すると共に領域の上に光などを透過する絶縁膜を形成し、絶縁膜の上に領域から電子を取り出す取出口であるフィンガー電極を形成してフィンガー電極を介して電子を外部に取り出すと共に、基板の裏面から電子を流入させて回路を形成する太陽電池において、基板の裏面にアルミ電極を全面に形成あるいはアルミ電極の一部に穴を形成し、形成したアルミ電極の全面の一部あるいは穴を形成した部分に、ハンダで取出線をハンダ付けし、基板の裏面から電子を流入させると共に取出線を基板に固定するように構成する。

【0021】

この際、アルミ電極の全面の一部あるいは穴を形成した部分は、表面の取出線に対応する部分とするようにしている。

【0022】

また、ハンダ付けは、超音波ハンダ付けするようにしている。

【0023】

また、ハンダ付けにより取出線がハンダ付けされる部分に、予め超音波なし予備ハンダあるいは必要に応じて超音波予備ハンダするようにしている。

【0024】

また、取出線がハンダ付けされる部分に予備ハンダした場合には、取出線を超音波なしでハンダ付けするようにしている。

【0025】

また、ハンダ付けによりハンダ付けする取出線は、予め予備ハンダするようにしている。

【0026】

また、取出線のハンダ付けは、ハンダ付けされる部分の温度をハンダが溶融する温度以下で室温以上に予備加熱した状態で、ハンダ付けするようにしている。

【0027】

また、ハンダは、錫あるいは錫に亜鉛、銅、銀の１つ以上を含むようにしている。

【発明の効果】

【0028】

本発明は、上述したように、シリコン基板の表面のフィンガー電極の上部が絶縁膜の上に露出していることに着目し、この露出しているフィンガー電極の上部に直接に外部端子である帯状のリボンをハンダ付けして抵抗成分を少なくかつ電子の漏洩が少なくすると共に、リボンを窒化膜に直接あるいはガラスを介して強固にハンダ付けできる構成とすることにより、高効率かつ取出線を強固に固定できる太陽電池となる。

【0029】

また、従来の銀のバスバー電極が不要となり、銀使用量を削減できる。

【0030】

また、従来の銀のバスバー電極の形成工程が不要となり、工程数を削減できる。

【0031】

また、取出線（リボン）を直接にフィンガー電極にハンダ付けして抵抗値を小さくし、電子の取出効率を高めることができる。

【0032】

本発明は、上述したように、シリコン基板１の裏面のアルミ電極あるいはアルミ電極の一部に穴を空け、アルミ電極あるいはアルミ電極の穴の部分に直接にハンダ付けすることにより、取出線の部分の抵抗値を小さくかつ充分な固定強度で固定できる。

【0033】

また、従来の裏面のアルミ電極に穴を空けて銀を形成してこれに取出線をハンダ付けした場合に比して、銀の使用量を削減および銀の塗布、焼結の工程を削減しても強固に取出線を固定できる。

【0034】

また、取出線（リボン）を直接にアルミ電極あるいはその穴の下のシリコン基板にハンダ付けして抵抗値を小さくし、電子の流入効率を高め、高効率の太陽電池となる。

【実施例1】

【0035】

図１は本発明の要部構成例を示す。

【0036】

図１の（ａ）はいわゆるＡＢＳ技法ー０の要部構成の１例を示し、図１の（ａ−１）はその表面、裏面の要部構成の詳細例を示す。

【0037】

図１の（ｂ）はいわゆるＡＢＳ技法ー１の要部構成の１例を示し、図１の（ｂ−１）はその表面、裏面の要部構成の詳細例を示す。

【0038】

図１の（ｃ）はいわゆるＡＢＳ技法ー２の要部構成の１例を示し、図１の（ｃ−１）はその表面、裏面の要部構成の詳細例を示す。

【0039】

図１において、シリコン基板１は、太陽電池を形成しようとするシリコンの基板（単結晶、多結晶）である。

【0040】

窒化膜（絶縁膜）２は、シリコン基板１の上に例えば高濃度電子領域（上方から太陽光などを照射したときに高濃度の電子領域を生成する領域）（公知）を作成した上に、透明（太陽光などを透過する透明）の膜であって、高濃度電子領域の上に強固に形成される薄い透明な絶縁膜である（公知）。

【0041】

フィンガー電極３は、窒化膜２の上に銀および鉛ガラスを含むペーストをスクリーン印刷し、溶剤加熱乾燥、焼結して下層の窒化膜２に鉛ガラスのファイヤリング現象により、高濃度電子領域と電気的に接続する経路を形成したものであって、当該フィンガー電極３から高濃度電子領域に発生した電子を窒化膜（絶縁膜)２の上の方向に取り出すものである（公知）。

【0042】

バスバー電極４は、図１の（ａ）に示すように、フィンガー電極３と直交する方向、かつフィンガー電極３の無い部分にのみ一定幅のガラスを塗布、溶剤加熱乾燥、焼結して窒化膜２に強固に固定したものである。このバスバー電極４は、ここでは、導電性である必要はなく窒化膜２に強固に固定かつ取出線をハンダ付け可能であればよい（後述する）。例えば非導電性のＡＢＳペースト（バナジウム、バリウム、（錫または亜鉛または両者（またはこれらの酸化物））のガラスペースト）を本実験では用いた。

【0043】

リボン（リード線）５は、フィンガー電極３に直接にハンダ付けする取出線であって、高濃度電子領域に発生した電子をフィンガー電極３に直接にハンダ付けした当該リボン５で外部に取り出すものである。

【0044】

ハンダ６は、リボン５をフィンガー電極３およびバスバー電極４（図１の（ａ））、窒化膜２（図１の（ｂ），図１の（ｃ））にハンダ付けするハンダである。

【0045】

アルミ電極７は、シリコン基板１の裏面に形成するアルミ電極である。

【0046】

ハンダ８は、図１の（ａ）および図１の（ｂ）ではシリコン基板１の裏面の全面に形成されたアルミ電極７の上に、表面のリボン５をハンダ６でハンダ付けした部分に対応する裏面の部分にリボン９をハンダ付けするものである。本発明で使用するハンダ８は、錫、あるいは錫に亜鉛を数％から数十％添加、銅や銀などを０．数％ないし十数％添加したものがよい。これ以上の割合や他の金属などを必要に応じて添加してもよい（以下同様）。

【0047】

また、ハンダ８は、図１の（ｃ）ではシリコン基板１の裏面の一部に穴の形成されたアルミ電極７の上の当該穴の部分および当該穴以外のアルミ部分に、表面のリボン５をハンダ６でハンダ付けした部分に対応する裏面の部分にリボン９をハンダ付けするものである。

【0048】

リボン（リード線）９は、ハンダ８でシリコン基板１の裏面に形成されたアルミ電極７、該アルミ電極７の穴の開いた部分はその下のシリコン基板１にハンダ付けし、電子を流入させるものである。

【0049】

以下各構成を図１の（ａ−１），（ｂ−１）、（ｃ−１）に従い詳細に説明する。

【0050】

図１の（ａ−１）のＡＢＳ技法ー０について：
・表面：表面（図１の（ａ）のシリコン基板１の上側の表面）では、図示のバスバー電極４はＡＢＳペーストを塗布、溶剤加熱乾燥、焼結し、当該ＡＢＳ（バナジン酸塩を主成分としたガラスであって、ハンダ付け可能なガラス）を従来のバスバー電極（銀）に代えたものである。この状態では、シリコン基板１の高濃度電子領域に発生した電子は、フィンガー電極３を介して直接にハンダ６でハンダ付けされたリボン５によって外部に取り出される。このため、従来の光電子濃度領域ーフィンガー電極３−銀のバスバー電極ーリボン５という経路のうち、銀のバスバー電極の部分を省略して直接にフィンガー電極３からリボン５に電子を流して外部に取り出すことができ、抵抗を小さくして損失を低減、更に、従来のバスバー電極からの電子の漏洩を無くすことが可能となる。

【0051】

・裏面：裏面（図１の（ａ）のシリコン基板１の下側の面）では、図示のシリコン基板１の全面に形成したアルミ電極７の上に、表面のバスバー電極（ＡＢＳペースト）４に対応する部分にリボン９を直接にハンダ付けする。

【0052】

以上の構成により、表面ではシリコン基板１の高濃度電子領域に発生した電子を、フィンガー電極３−リボン５を介して直接に外部に取り出すことが可能となると共に、リボン５はバスバー電極（非導電性であってもよく、例えばＡＢＳペースト）４に対応する部分でハンダ６で直接に強固にシリコン基板１にハンダ付けして固定することが可能となる。裏面では従来のアルミ電極７の上に銀ペーストを焼結してこれにリボンをハンダ付けしていた手間を省略し、アルミ電極７の上に本発明によりリボンを直接にハンダ付けして強固に固定することが可能となる。

【0053】

図１の（ｂ−１）のＡＢＳ技法ー１について：
・表面：表面（図１の（ｂ）のシリコン基板１の上側の表面）では、図示のリボン５をハンダ６で直接にフィンガー電極３および窒化膜２の部分に一定幅ｂでハンダ付けしたものである（図４など参照）。この状態では、シリコン基板１の高濃度電子領域に発生した電子は、フィンガー電極３を介して直接にハンダ６でハンダ付けされたリボン５によって外部に取り出されると共に、リボン５を窒化膜２を介してシリコン基板１に強固に固定することが可能となる。このため、従来のバスバー電極がなく、光電子濃度領域ーフィンガー電極３−リボン５という経路で電子を外部に直接に取り出すと共に、リボン５を窒化膜２を介してシリコン基板１に強固に固定することが可能となる。

【0054】

・裏面：図１の（ａ−１）と同様である。

【0055】

以上の構成により、表面ではシリコン基板１の高濃度電子領域に発生した電子を、フィンガー電極３−リボン５を介して直接に外部に取り出すことが可能となると共に、リボン５を窒化膜２を介してシリコン基板１に強固に固定することが可能となる。裏面では図１の（ａ）と同様に、従来のアルミ電極７の上に銀ペーストを焼結してこれにリボンをハンダ付けしていた手間を省略し、アルミ電極７の上に本発明によりリボンを直接にハンダ付けして強固に固定することが可能となる。

【0056】

図１の（ｃ−１）のＡＢＳ技法ー２について：
・表面：図１の（ｂ−１）と同様である。

【0057】

・裏面：裏面（図１の（ｃ）のシリコン基板１の下側の面）では、図示のシリコン基板１に形成したアルミ電極７に穴を設け、この穴の部分および該穴の部分以外の部分であって、表面のリボン５をハンダ付けした部分に対応する当該裏面の部分にリボン９をハンダ付けする。これにより、リボン９が穴の部分でシリコン基板１に直接にハンダ８でハンダ付けされ強固にシリコン基板１に固定することが可能となると共に、抵抗成分を小さくすることが可能となる。

【0058】

以上の構成により、表面ではシリコン基板１の高濃度電子領域に発生した電子を、フィンガー電極３−リボン５を介して直接に外部に取り出すことが可能となると共に、リボン５を窒化膜２を介してシリコン基板１に強固に固定することが可能となる。裏面では本発明によりアルミ電極７の穴を介してリボン９を直接にシリコン基板１にハンダ８でハンダ付けして強固に固定することが可能となる。

【0059】

次に、図２および図３の順番に従い、図１の構成の製造方法を詳細に説明する。

【0060】

図２および図３は、本発明の製造方法説明フローチャートを示す。

【0061】

図２において、Ｓ１は、基板を準備する。これは、既述した図１の太陽電池を形成しようとするシリコン基板１として、例えば右側に記載したように、Ｐ型の単結晶あるいは多結晶のシリコン基板１を準備する。

【0062】

Ｓ２は、窒化膜を形成する。これは、既述した図１のシリコン基板１の表面に窒化膜（絶縁膜）２を形成する。窒化膜２の膜厚は例えば６０−９０ｎｍ程度が良い。

【0063】

Ｓ３は、裏面にアルミペーストを塗布する。これは、右側に記載したように、図１のシリコン基板１の裏面にアルミペーストをスクリーン印刷して塗布する。この塗布は、図１の（ａ−１），図１の（ｂ−１）は裏面の全面に塗布する。図１の（ｃ−１）では表面のフィンガー電極３のパターンに直交する方向に、裏面にスペース有あるいはスペース無しにアルミペーストを塗布し、裏面のシリコン基板１の上に帯状のパターンあるいは飛び飛びの帯状のアルミペーストで塗布する（塗布されない部分はアルミ電極７の無い穴の部分となる）。

【0064】

Ｓ４は、溶剤飛ばしを行う。これは、Ｓ３で塗布したアルミペーストを加熱乾燥（例えば８０から１２０℃で、３０分から６０分の加熱乾燥）を行い、溶剤を無くす。

【0065】

Ｓ５は、表面にフィンガー電極を印刷する。これは、図１の窒化膜２の上に、例えば右側に記載した銀と鉛ガラスフリットを含むペーストを用いスクリーン印刷する。

【0066】

Ｓ６は、溶剤飛ばしを行う。これは、Ｓ５で塗布したペーストを加熱乾燥（例えば８０から１２０℃で、３０分から６０分の加熱乾燥）を行い、溶剤を無くす。

【0067】

図３において、図１の（ａ）の場合には、Ｓ７、Ｓ８を行う。Ｓ７、Ｓ８は、Ｓ５、Ｓ６のフィンガー電極の印刷・溶剤飛ばしと同時に行っても良い。

【0068】

Ｓ７は、バスバー電極を印刷する。これは、図１のバスバー電極４をＡＢＳペーストでスクリーン印刷する。

【0069】

Ｓ８は、溶剤飛ばしを行う。これらＳ７、Ｓ８は、ＡＢＳペースト（バナジウム、バリウム、（錫または亜鉛または両者（またはこれらの酸化物））のガラスペースト）を用いて図１の（ａ）のようにバスバー電極をスクリーン印刷、溶剤飛ばしを行う。

【0070】

Ｓ９は、焼結する。これは、Ｓ３とＳ４、Ｓ５とＳ６、更にＳ７とＳ８で印刷・溶剤飛ばしした裏面のアルミ電極７、フィンガー電極３、更に必要に応じてバスバー電極４をまとめて一括焼結する。尚、個別に焼結してもよい。焼結は、右側に記載したように、例えば７５０から８２０℃、１秒から６０秒の範囲内が望ましく、赤外線を照射して行う。

【0071】

Ｓ１０は、表面に超音波ハンダ付けを行う。これは、図１で既述したように、表面の取出線（リボン５）を直接にフィンガー電極６にハンダ付けする。尚、既述したように、ハンダ付けされる部分が予め予備ハンダ（超音波予備ハンダあるいは超音波なし予備ハンダ）されている場合には、超音波なしのハンダ付けでよい。また、超音波ハンダ付け（超音波なしのハンダ付けも）は、ハンダ付けされる部分（できればハンダ付けする部分も）の温度をハンダが溶解する温度以下（溶解する温度以下、室温以上）に予備加熱した状態でハンダ付けすることにより、本発明のハンダを確実にハンダ付けすることが可能となる（他の部分の超音波ハンダ付け（超音波なしハンダ付け）も同様である）。

【0072】

Ｓ１１は、裏面に超音波ハンダ付け行う。これは、図１で既述したように、取出線（リボン９）を直接にアルミ電極７にハンダ付けしたり、アルミ電極７の穴の内部のシリコン基板１に直接にハンダ付けしたりする。尚、既述したように、ハンダ付けされる部分が予め予備ハンダ（超音波予備ハンダあるいは超音波なし予備ハンダ）されている場合には、超音波なしのハンダ付けでよい。

【0073】

以上のように、図１のシリコン基板１の表面に窒化膜（絶縁膜）２を形成した後、裏面にアルミ電極７を形成するアルミペーストを塗布・溶剤飛ばしし、表面にフィンガー電極３を形成する銀・鉛ガラスフリットを塗布・溶剤飛ばしし、必要に応じてバスバー電極４を形成するＡＢＳペーストを塗布・溶剤飛ばしし、これらアルミ電極７、フィンガー電極３、必要に応じてバスバー電極４を一括焼結し、裏面のアルミ電極７、表面のフィンガー電極３、必要に応じてＡＢＳのバスバー電極４を形成することが可能となる。そして、表面のフィンガー電極３と露出している窒化膜２の両者に直接にリボン５をハンダ６でハンダ付けしたり（図１の（ｂ）、図１の（ｃ））、フィンガー電極３とバスバー電極４の両者に直接にリボン５をハンダ６でハンダ付けしたり（図１の（ａ））し、更に、裏面のアルミ電極７とリボン５をハンダ８で直接にハンダ付けしたり（図１の（ａ），図１の（ｂ））、リボン８をアルミ電極７の穴を介してシリコン基板１に直接にハンダ８でハンダ付けおよびアルミ電極７の穴のない部分にリボン８を直接にハンダ８でハンダ付けする（図１の（ｃ））ことにより、リボン９を強固にシリコン基板１に固定およびリボン９からシリコン基板１への抵抗を小さくすることが可能となる。

【0074】

図４は、本発明の説明図（表面ーその１）を示す。

【0075】

図４の（ａ）はフィンガー電極３のパターン例を示し、図４の（ｂ）は図４の（ａ）の拡大図を示す。

【0076】

図４において、フィンガー電極３のパターン例は、図１のフィンガー電極３に直交する方向に幅ｂのリボン５をハンダ６でハンダ付けする領域（図示のバスバー領域４１と同じ領域）の幅を幅ｃに広げた例を示す。この幅ｃにフィンガー電極３の幅を広げたことにより、リボン５とフィンガー電極３との間のハンダ付け面積（接触面積）を増大して接触抵抗を小さくすることが可能となる。一方、幅ｃを広げすぎると、広げた部分からの電子の漏洩（再結合）が多くなってリーク電流が増大する傾向にあるので、最適値に実験で決める必要がある。

【0077】

また、図４の（ｂ）に示すように、バスバー領域４１の幅ｂ（リボン５の幅）を広げた状態でハンダ付けする場合、バスバー領域４１の隣のものとの間隔ａが、超音波ハンダコテ先の長さよりも小さくし、ハンダコテ先が直接に下方の窒化膜２に触れて当該窒化膜２を破壊したりなどの影響を与えないようにする必要があった。例えばハンダコテ先の長が２ｍｍの場合には、間隔ａは約１ｍｍ程度が実験の結果、窒化膜２に悪影響を与えないことが判明した。

【0078】

また、直接にハンダ付けした場合、下地の窒化膜２のハンダ材料は錫、亜鉛がしっかり密着し、通常のハンダ材料（錫、鉛）では得られない５Ｎ以上の密着力が得られた。

【0079】

図５は、本発明の説明図（表面ーその２）を示す。これは、既述した図１の（ｂ）．（ｃ）の表面の拡大詳細図を示す。

【0080】

図５において、シリコン基板１の表面に窒化膜（絶縁膜)２を形成し、この上にフィンガー電極３のパターンを銀と鉛ガラスのペーストを塗布して焼結して図示のフィンガー電極３を形成する（窒化膜２に穴を開けて内部を銀としたフィンガー電極３を形成する）。

【0081】

本発明では、窒化膜２の上に飛び出しているフィンガー電極３に直接にハンダ６でリボン５をハンダ付けすると共に、同時に、窒化膜２の部分にハンダ６をリボン５をハンダ付けする。この際、フィンガー電極３の幅を既述した図４に示すように広く（リボン５の幅に相当する部分を広く）しておくことにより、フィンガー電極３とリボン６との間の接触面積を増大して接触抵抗を小さくできると共に、間隔をハンダコテ先の長よりも小さくしてハンダコテ先が下地の窒化膜２に直接に接触しないようにして該窒化膜２の破壊などの悪影響がでないように工夫する（図４の説明参照）。

【0082】

これらにより、高濃度電子領域からの電子をフィンガー電極３を介してリボン５に直接に取り出すおよびフィンガー電極３とリボン５との接触抵抗を小さくして高効率にすることが可能となると共に、リボン５を窒化膜２に直接にハンダ６でハンダ付けして強固に固定することが可能となる。

【0083】

図６は、本発明の説明図（裏面ーその１）を示す。

【0084】

図６の（ａ）は、従来の裏面の構成例を示す。従来は、シリコン基板の裏面に、一部に穴を形成したアルミ電極を形成し、この穴の部分に銀ペーストを塗布・焼結して銀電極を形成し、この銀電極にハンダ（鉛ハンダ）でリボンをハンダ付けし、リボンを規定以上の力でシリコン基板に固定するようにしていた。

【0085】

図６の（ｂ）は、本発明の直接ハンダの１例を示す。

【0086】

図６の（ｂ−１）はシリコン基板１の裏面の全面にアルミ電極７を形成し、これにハンダ８でリボン９をハンダ付けする例を示す（図１の（ａ）．図１の（ｂ）と同じ）。本発明では、ハンダ（錫、亜鉛）８を用いて超音波半田コテでアルミ電極７に直接にリボン９を超音波ハンダ付け可能である。尚、アルミ電極７に予備ハンダした場合には、超音波なしのハンダ付けで可能である。

【0087】

図６の（ｂ−２）はシリコン基板１の裏面に、一部に穴の開いたアルミ電極７を形成し、この穴の部分およびそれ以外の両者の部分にハンダ８でリボン９をハンダ付けする例を示す（図１の（ｃ）と同じ）。本発明では、ハンダ（錫、亜鉛）８を用いて超音波半田コテでアルミ電極７の穴の部分のシリコン基板１および穴以外のアルミ電極７に直接にリボン９を超音波ハンダ付け可能である。尚、予備ハンダした場合には、超音波なしのハンダ付けで可能である。

【0088】

図７は、本発明の説明図（その１）を示す。これは、超音波ハンダ条件の１例を示す。

【0089】

図７において、既述した図１などでリボン５、９をハンダ６，８で超音波を印加した超音波ハンダ付けする場合、超音波の出力が強すぎると、図１の窒化膜２を破壊などして悪影響を与えてしまい、超音波の出力が弱すぎると、リボン５．９をハンダ付けできないという事態が発生した。超音波ハンダ付けするには最適な超音波出力があり、特にフィンガー電極３の超音波ハンダ付けする部分（領域）のサイズに依存する。本実験では３Ｗ以上の超音波出力では素子劣化（窒化膜２が破壊などされて悪影響がでた）、０．５Ｗ以下ではハンダ付け不良がでた。この実験では、３Ｗ以下、０．５Ｗ以上の範囲が良好な超音波ハンダ付け可能な範囲であった。

【0090】

図８は、本発明の説明図（その２）を示す。これは、既述した図１の（ｂ）のＡＢＳ技法−１，図１の（ｃ）のＡＢＳ技法−２、図１２の従来技術の比較例を示す。

【0091】

・ＡＢＳ技法ー１（図１の（ｂ）：裏面はアルミ電極７に直接にリボン９をハンダ付け。表面はフィンガー電極３にリボン５を直接にハンダ付けおよびリボン５を窒化膜２に直接にハンダ付け。これにより、１．裏面の密着力はＡＢＳ技法ー２より少し劣るが規格には充分である。２．従来の銀を削減できる。３．電気特性良好である。

【0092】

・ＡＢＳ技法ー２（図１の（ｃ））：裏面はアルミ電極７の穴の下のシリコン基板１に直接にリボン９をハンダ付けおよび穴以外の部分のアルミ電極７に直接にハンダ付け。表面はＡＢＳ技法ー１と同じ。これにより、１．裏面のリボンの強い密着力。２．従来の銀を削減できる。３．電気特性良好である。

【0093】

・従来技法（図１２）：裏面はアルミ電極７の上に銀焼結しこれにリボン９を鉛ハンダ付け、あるいはアルミ電極７の穴の部分に銀焼結してシリコン基板１に接続しこの銀にリボン９を鉛ハンダ付け。表面はフィンガー電極３、銀のバスバー電極を介してリボンを鉛ハンダ付け。これにより、１．表面の銀のバスバー電極が必要。２．裏面に銀電極が必要。

【0094】

図９は、本発明の説明図（その３）を示す。

【0095】

図９において、ＡＢＳ技法ー０、ＡＢＳ技法ー１、ＡＢＳ技法ー２は、図１のＡＢＳ技法ー０、ＡＢＳ技法ー１、ＡＢＳ技法ー２にそれぞれ対応する。

【0096】

結晶は、多結晶、単結晶のシリコン基板１の種類である。

【0097】

電気的特性中のＶ（ｖ）は、後述する図１０の開放電圧である。

【0098】

電気的特性中のＩ（ｍＡ／ｃｍ２）は、後述する図１０の短絡電流である。

【0099】

電気的特性中のＦＦは、後述する図１０の最適動作点である（最大の電力が得られる点である）。

【0100】

電気的特性中のＥＦＦは下の（式１）で表される変換効率である。

【0101】

ＥＦＦ＝Ｊｓｃ×Ｖｏｃ×ＦＦ・・・・・・（式１）
Ｒｅｆは、相対的に比較するための標準値（従来例の標準値）、ここでは１００（電気的特性）、１（密着力、銀）、０（製造工程数）とした。

【0102】

以上の図９に図示の実験結果より、
・電気的特性中のＶ（Ｖ）（開放電圧）は本発明はいずれも１００．７から１０１．７にあり若干大きい電圧値であった。

【0103】

・短絡電流Ｉは１００．０から１０１．５の範囲にあり、Ｒｅｆに比較して十分な性能を有している。

【0104】

・最適動作点ＦＦは、ＡＢＳ技法はいずれもＲｅｆに比較して優位性を示している。

【0105】

・変換効率ＥＦＦは、ＡＢＳ技法ではＲｅｆに比較して優位性を示している。

【0106】

・リボンのシリコン基板１への密着力は、表面は２となり標準値の２倍あり、極めて強固に固定されることが判明し、裏面もほぼ同じか、ＡＢＳ技法ー２の直接にシリコン基板１にハンダ付けした場合には２倍あり、強固に固定されることが判明した。

【0107】

・銀の表面の使用量は、本発明は０．１から０．５の範囲内で半分以下に削減できた。裏面については、本発明は銀の使用量を１００％削減できた。

【0108】

・製造工程数は、ＡＢＳ技法ー１、ＡＢＳ技法ー２（図１の（ｂ）、図１の（ｃ））は、それぞれ２工程削減できた（表面の銀のバスバー電極の形成が不要となり工数−１、および裏面の銀の電極形成が不要となり工数ー１の計２工程削減できた）。

【0109】

図１０は、本発明の説明図（その４）を示す。これは、既述した図９の太陽電池の電気特性を分かり易く説明した図である。横軸を太陽電池から取り出した電圧、縦軸がそのときの電流を表す。

【0110】

図１０において、開放電圧をＶｏｃ（図９のＶ）という。

【0111】

短絡電流をＪｓｃ（図９のＩ）という、
最適動作点ＦＦは太陽電池から取り出した電圧・電流の特性曲線中のその積が最大となる図示の位置の値である。

【0112】

変換効率はＪｓｃ×Ｖｏｃ×ＦＦの式で求められる値である。

【0113】

図１１は、本発明の説明図（その５）を示す。

【0114】

図１１の（ａ）は、図１の（ａ）のＡＢＳ技法ー０のバスバー電極にＡＢＳガラスを用いた太陽電池の表面、裏面の写真の１例を示す。

【0115】

図１１の（ａ−１）は、表面の横方向にフィンガー電極３を形成し、その上にＡＢＳガラスを用いたバスバー電極を形成した太陽電池の写真の例を示す。ＡＢＳガラスは、フィンガー電極３のない部分にのみ形成し、このフィンガー電極３およびＡＢＳガラスで形成したバスバー電極の部分（非導電性であり、本発明のハンダでリボンを超音波ハンダ付け可能）にリボンをハンダ付けした状態の写真を示す。

【0116】

図１１の（ａ−２）は、図１１の（ａ−１）の裏面であって、全面にアルミ電極を形成した状態の写真の１例を示す。

【0117】

図１１の（ｂ）は、図１の（ｃ）のＡＢＳ技法ー２の太陽電池の表面、裏面の写真の１例を示す。

【0118】

図１１の（ｂ−１）は、表面の横方向にフィンガー電極３として、リボンをハンダ付けする部分の幅を広げて当該フィンガー電極３（図４参照）を形成した状態の写真の１例を示す。ここでは、縦方向のリボンをハンダ付けする部分のフィンガー電極３の幅が広くなっている様子が判明する。

【0119】

図１１の（ｂ−２）は、裏面の縦方向に、リボンを下地のシリコン基板１に直接にハンダ付けする縦方向に穴の開いたアルミ電極７を形成した１例を示す。

【0120】

図１１の（ｂ−３）は、図１１の（ｂ−１）および図１１の（ｂ−２）の上からリボンをハンダ付けした後の写真の１例を示す。

【0121】

図１１の（ｂ−３）の左側は、図１１の（ｂ−１）の表面のフィンガー電極の幅が広くなった部分に、縦方向にリボンをハンダ付けした後の写真の１例を示す。

【0122】

図１１の（ｂ−３）の右側は、図１１の（ｂ−２）の裏面のアルミ電極の縦方向に当該アルミがない穴（長い穴）に、リボンを縦方向にハンダ付けした後の写真の１例を示す。

【図面の簡単な説明】

【0123】

【図1】本発明の要部構成図である。

【図2】本発明の製造方法説明フローチャート（その１）である。

【図3】本発明の製造方法説明フローチャート（その２）である。

【図4】本発明の説明図（表面ーその１）である。

【図5】本発明の説明図（表面ーその２）である。

【図6】本発明の説明図（裏面ーその１）である。

【図7】本発明の説明図（その１）である。

【図8】本発明の説明図（その２）である。

【図9】本発明の説明図（その３）である。

【図10】本発明の説明図（その４）である。

【図11】本発明の説明図（その５）である。

【図12】従来技術の説明図である。

【符号の説明】

【0124】

１：基板（シリコン基板）
２：窒化膜（絶縁膜）
３：フィンガー電極
４：バスバー電極
４１：バスバー領域
５、９：リボン（リード線、取出線）
６、８：ハンダ
７：アルミ電極

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】