太阳能电池及其制造方法和太阳能电池模块的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及太阳能电池及其制造方法。本发明还涉及太阳能电池模块。
【背景技术】
[0002] 能源问题、地球环境问题越来越深刻，作为代替化石燃料的能源，太阳能电池逐渐 备受注目。在太阳能电池中，通过将对由半导体接合等形成的光电转换部进行光照射而产 生的载流子（电子和空穴）导出到外部电路，从而进行发电。为了将光电转换部中产生的 载流子有效地导出到外部电路，在太阳能电池的光电转换部上设置集电极。
[0003] 例如，在使用了单晶硅基板、多晶硅基板的晶体硅系太阳能电池中，在受光面设置 由细的金属形成的集电极。另外，就连在晶体硅基板上具有非晶硅层和透明电极层的异质 结太阳能电池中，也在透明电极层上设置集电极。
[0004] 太阳能电池的集电极通常是通过利用丝网印刷法对银糊料进行图案印刷而形成 的。该方法的工序本身简单，但存在银的材料成本高以及由于使用含有树脂的银糊料材料 而集电极的电阻率增高的问题。为了减小使用银糊料形成的集电极的电阻，需要较厚地印 刷银糊料。然而，如果印刷厚度变大，则电极的线宽度也变大，因此电极的细线化困难，由集 电极带来的遮光损失增大。
[0005] 作为用于解决这些课题的方法，已知有利用在材料成本和工艺成本方面优异的镀 覆法形成集电极的方法。例如，专利文献1中，公开了利用镀覆法在构成光电转换部的透明 电极上形成由铜等构成的金属层的太阳能电池。该方法中，首先，在光电转换部的透明电极 层上形成具有与集电极的形状对应的开口部的抗蚀剂材料层（绝缘层），通过电镀在透明 电极层上的抗蚀剂开口部形成金属层。其后，通过除去抗蚀剂而形成规定形状的集电极。
[0006] 专利文献2中，公开了在光电转换部的透明电极层上通过使用折射率与玻璃大致 相等的材料作为具有与集电极的形状对应的开口部的抗蚀剂材料层（绝缘层），从而不需 要集电极形成后的抗蚀剂除去。专利文献3中，公开了在导电性糊料等的基底（籽晶层） 电极层形成后使用掩模形成镀覆电极层，从而使镀覆电极的线宽度在基底电极层的线宽度 以下的技术。
[0007] 专利文献4中，公开了在透明电极层上设置SiO2等的绝缘层后，设置贯通绝缘层 的槽使透明电极层的表面或者侧面露出，以与透明电极层的露出部导通的方式形成金属集 电极的方法。具体而言，提出了利用光镀覆法等在透明电极层的露出部形成金属籽晶层，以 该金属籽晶层为起点通过电镀形成金属电极的方法。根据这样的方法，不需要像专利文献 1、2那样使用抗蚀剂，因此在材料成本和工艺成本方面更有利。另外，通过设置低电阻的金 属籽晶层，能够降低透明电极层与集电极之间的接触电阻。
[0008] 专利文献5中，记载了通过在凹凸大的导电性籽晶层上将绝缘层制膜，从而在导 电性籽晶层上的绝缘层形成不连续的开口部，通过该开口部形成镀覆电极层的内容。
[0009] 现有技术文献
[0010] 专利文献
[0011] 专利文献I:日本特开昭60 - 66426号公报
[0012] 专利文献2 :日本特开2000 - 58885号公报
[0013] 专利文献3 :日本特开2010 - 98232号公报
[0014] 专利文献4 :日本特开2011 - 199045号公报
[0015] 专利文献5 :国际公开W02011/045287号小册子
【发明内容】
[0016] 像专利文献1那样使用抗蚀剂材料形成细线图案的集电极时，存在抗蚀剂材料价 格高，并且用于籽晶层电极层形成、抗蚀剂除去等电极形成的作业量繁杂，制造成本增大这 样的问题。像专利文献2那样如果利用具有与玻璃大致相等的折射率的抗蚀剂材料，则能 够省略抗蚀剂除去工序。但是，由于透明电极层与金属相比电阻率高，所以如果不设置籽晶 电极层，而通过电镀在透明电极层上形成由金属电极层构成的图案集电极，则存在透明电 极层的面内的电压下降，导致集电极（金属电极层）的膜厚变得不均匀的问题。另外，像专 利文献3那样使用具有与集电极图案对应的开口形状的掩模时，将绝缘层形成时的掩模、 在该绝缘层的开口部形成集电极时的丝网版高精度地对位非常困难。
[0017] 像上述专利文献4那样采用以贯通绝缘层和透明电极层的槽内为起点进行镀覆 的方法，能够在不使用高价的抗蚀剂材料的情况下利用镀覆法形成细线图案的集电极。然 而，透明电极层的厚度一般为IOOnm左右，透明电极层的侧面与金属集电极的接触面积小。 因此，存在透明电极与集电极之间的接触电阻变高，无法充分发挥作为集电极的功能的问 题。
[0018] 专利文献5中，介由导电性籽晶层上的绝缘层的开口部通过镀覆形成了金属电极 层。根据本发明人等的研宄，明确了在导电性籽晶层形成区域的附近，特别是导电性籽晶层 形成区域的外缘附近，绝缘层的膜厚比其它区域小，因此容易产生针孔等。如果镀覆液介由 该针孔侵蚀导电性籽晶层正下方的透明导电层，则导电性籽晶层容易从透明电极层剥落， 太阳能电池的特性（特别是填充因子）降低。
[0019] 本发明的目的在于解决如上所述的关于利用镀覆法形成太阳能电池的集电极的 现有技术的问题点，提高太阳能电池的转换效率和减少太阳能电池的制造成本。
[0020] 本发明人等鉴于上述课题进行了深入研宄，结果发现通过使第一导电层（籽晶 层）附近的绝缘层成为双层结构，并利用镀覆法在第一导电层上形成第二导电层（金属电 极），从而能够提高太阳能电池的转换效率，并且能够以低成本形成具备该构成的集电极， 从而完成了本发明。
[0021] 本发明涉及具有光电转换部和光电转换部的第一主面上的集电极的太阳能电池 及其制造方法和具备该太阳能电池的太阳能电池模块。集电极从光电转换部一侧依次包含 第一导电层和第二导电层。优选第一导电层通过涂布导电性糊料来形成，优选第二导电层 通过镀覆来形成。
[0022] 本发明的太阳能电池在光电转换部的第一主面上的第一导电层非形成区域具有 绝缘层。绝缘层在光电转换部的第一主面上具备与第一导电层相接的第一绝缘层和覆盖第 一绝缘层上的至少一部分的第二绝缘层。第二绝缘层优选在光电转换部的第一主面上的第 一导电层非形成区域的几乎整面形成。
[0023] 优选集电极的第一导电层含有导电性微粒和绝缘性材料。优选第一绝缘层由与第 一导电层的绝缘性材料相同的材料形成。例如，在光电转换部上绝缘性材料从含有导电性 微粒和绝缘性材料的导电性糊料的涂布区域渗出（润湿扩展）而形成由第一导电层和第一 绝缘层构成的涂布层，上述第一导电层含有导电性微粒和绝缘性材料，上述第一绝缘层与 第一导电层的外缘相接。在光电转换部的第一主面上，从第一导电层与第一绝缘层的边界 到第一绝缘层的端部的宽度优选为0. 2~I. 0mm。
[0024] 在本发明的一个实施方式中，在第一导电层上的至少一部分形成具有开口部的第 二绝缘层。例如，利用印刷法等能够形成具有规定形状的开口部的第二绝缘层。另外，通过 以用掩模等覆盖第一导电层上的状态进行制膜，可形成具有规定形状的开口部的第二绝缘 层。能够以该开口部为起点，通过镀覆使金属析出，通过第二绝缘层的开口部能够形成与第 一导电层导通的第二导电层。
[0025] 在本发明的一个实施方式中，在第一导电层上的第二绝缘层形成有开口。能够以 该开口为起点，通过镀覆使金属析出，通过第二绝缘层的开口能够形成与第一导电层导通 的第二导电层。例如，通过将第一导电层含有的低熔点材料加热（退火）至其热流动开始 温度T1以上而使第一导电层的表面形状发生变化，从而能够在形成于其上的第二绝缘层形 成开口。在该形态中，优选第一导电层中的低熔点材料的热流动开始温度T1比光电转换部 的耐热温度低。
[0026] 在本发明的太阳能电池的一个实施方式中，光电转换部在晶体硅基板的第一主面 上依次具有硅系薄膜和透明电极层，在透明电极层上具有集电极。
[0027] 根据本发明，由于能够利用镀覆法形成集电极，所以集电极低电阻化，能够提高太 阳能电池的转换效率。另外，由于与第一导电层相接地设置了第一绝缘层，所以在形成第二 绝缘层时，即便不进行用于图案形成的精确对位，也能够利用镀覆法形成图案电极。另外， 由于第一导电层附近的绝缘层为双层结构，所以抑制镀覆液浸蚀集电极形成区域附近的光 电转换部，抑制集电极从光电转换部剥离。因此，根据本发明，能够以高效率低廉地提供可 靠性高的太阳能电池。
【附图说明】
[0028] 图IA是表示本发明的一个实施方式涉及的太阳能电池的截面示意图。
[0029] 图IB是表示本发明的一个实施方式涉及的太阳能电池的截面示意图。
[0030] 图2是表示本发明的一个实施方式涉及的异质结太阳能电池的截面示意图。
[0031] 图3是镀覆装置的结构示意图。
[0032] 图4是本发明的第一实施方式中的太阳能电池的制造工序的概念图。
[0033] 图5是用于说明导电层与绝缘层的边界的示意图。
[0034] 图6是本发明的第二实施方式中的太阳能电池的制造工序的概念图。
[0035] 图7A是制作例的太阳能电池中的导电层附近的光学显微镜照片。
[0036] 图7B是制作例的太阳能电池中的导电层附近的光学显微镜照片。
[0037] 图8A是制作例的太阳能电池中的导电层附近的光学显微镜照片。
[0038] 图8B是制作例的太阳能电池中的导电层附近的光学显微镜照片。
【具体实施方式】
[0039] 以下，基于附图对本发明的优选的实施方式进行说明。如图IA和图IB示意所示， 本发明的太阳能电池在光电转换部50的第一主面上具备集电极70。集电极70从光电转换 部50侧依次包含第一导电层71和第二导电层72。
[0040] 本发明的太阳能电池在光电转换部的第一主面上没有形成第一导电层的区域 (第一导电层非形成区域）的至少一部分具有绝缘层90。绝缘层90具有第一绝缘层91和 第二绝缘层92,该第一绝缘层91与第一导电层71相接，该第二绝缘层92以覆盖第一绝缘 层91上的至少一部分的方式形成。
[0041] 以下，以作为本发明的一个实施方式的异质结晶体硅太阳能电池（以下，有时记 载为"异质结太阳能电池"）为例，对本发明进一步详细说明。异质结太阳能电池是使单晶 硅基板的表面具有与单晶硅带隙不同的硅系薄膜而形成了扩散电位的晶体硅系太阳能电 池。作为硅系薄膜，优选非晶的硅系薄膜。其中，已知在用于形成扩散电位的导电型非晶硅 系薄膜与晶体硅基板之间夹有薄的本征非晶硅层的太阳能电池是转换效率最高的晶体硅 太阳能电池的形态之一。
[0042] 图2是本发明的一个实施方式涉及的异质结太阳能电池的截面示意图。异质结太 阳能电池105,作为光电转换部50,在单晶硅基板1的第一主面（受光面）依次具有导电型 硅系薄膜3a和受光面侧透明电极层6a。在单晶硅基板1的第二主面（受光面的相反面） 依次具有导电型硅系薄膜3b和背面侧透明电极层6b。在光电转换部50表面的受光面侧透 明电极层6a上形成有包含第一导电层71和第二导电层72的集电极70。
[0043] 优选在单晶硅基板1与导电型硅系薄膜3a、3b之间具有本征硅系薄膜2a、2b。优 选在背面侧透明电极层6b上具有背面金属电极8。
[0044][光电转换部的构成]
[0045] 首先，对异质结太阳能电池中使用的一导电类型单晶硅基板进行说明。一般而言 单晶娃基板为了具有导电性而含有对娃供给电荷的杂质。单晶娃基板有n型和p型，n型 含有用于向硅原子导入电子的原子（例如磷），p型含有用于向硅原子导入空穴的原子（例 如硼）。S卩，本发明中的"一导电类型"是指n型或者p型中的任一方。
[0046] 在异质结太阳能电池中，通过使最多吸收射向单晶硅基板的光的入射侧的异质结 为反向结（逆接合）来设置强