太阳能电池及其制造方法、太阳能电池模块的制作方法

太阳能电池及其制造方法、太阳能电池模块的制作方法
【技术领域】
[0001 ]本发明涉及一种太阳能电池及其制造方法、太阳能电池模块。
【背景技术】
[0002]—般为了形成使用了半导体结晶基板的堆积型太阳能电池的电极，使用了成本优势大的丝网印刷法。在丝网印刷法中，例如使用了包括银粒子、树脂、玻璃料以及溶剂等的电极膏。丝网印刷法是如下地印刷:在形成有规定图案的印刷掩模上面供给电极膏，通过印刷刮刀在印刷掩模上面移动而通过印刷掩模来将电极膏转印于被印刷物(半导体基板)。然后，印刷于半导体基板的电极膏以与该电极膏的材料相应的规定温度来烧制，由此获得具有所期望的图案的电极。
[0003]在太阳能电池的电极形成中，为了将太阳光大量导入到受光面，要求减小电极面积占半导体基板的受光面侧的面积的比例。而且，为了形成低电阻率的电极，需要加大电极的截面积。因此，在太阳能电池的电极形成中，要求形成电极宽度窄、电极高度高、高纵横比的电极。
[0004]为了使用丝网印刷法来获得高纵横比的电极，有多次印刷电极膏来形成多层电极的方法。在该方法中，首先将成为第I层的电极膏印刷在基板上面并以规定温度烧制或者干燥。之后，将成为第2层的电极膏叠加印刷在第I层的电极膏上面，再次以规定温度进行烧制或者干燥。以后，重复叠加印刷直至获得所期望的电极高度为止来形成多层电极。
[0005]另一方面，在使用叠加印刷来形成电极部分的太阳能电池构造中有选择性发射极构造。在该构造中，为了提高太阳能电池的光电变换效率，在比半导体基板的受光面侧的电极宽的区域形成高浓度的掺杂层(低电阻扩散层，以下有时称为平台)来降低薄膜电阻，从而提高导电性。另外，在半导体基板的受光面侧的平台以外的区域形成低浓度的掺杂层(高电阻扩散层)来抑制电子的再结合。在选择性发射极结构的情况下，在低电阻扩散层之上叠加印刷受光面侧电极形成用的电极膏来形成受光面侧电极。
[0006]一般在进行电极膏的叠加印刷的情况下，使用某特定形状的对位标记。例如将电极膏叠加印刷2次的情况下，预先在图像印刷装置中作为参照图像登记第2层的对位标记的形状数据和位置数据。然后，与将第I层的印刷物(电极膏)印刷到半导体基板的表面同时地，将与前述的对位标记相同的形状的对位标记印刷在半导体基板的表面。
[0007]接着，在进行第2层的电极膏的印刷时，以使先前存储在图像印刷装置中的第2层的对位标记的位置数据和与第I层的电极膏一起印刷的同一形状的对位标记的位置数据一致的方式微调整印刷载置台之后，进行第2层的电极膏的印刷。此时，叠加到第I层的电极膏上面的第2层的电极膏的印刷位置从由对位标记的位置所决定的定位基准点相匹配。将该动作重复任意的次数来形成电极部分。然后，通过将该动作重复叠加电极膏的任意的次数来形成电极。
[0008]在进行这种叠加印刷来进行电极的形成的情况下，当接着印刷的电极膏部分(上层电极膏部分)从低电阻扩散层(平台)或者先印刷的电极膏部分(下层电极膏部分)露出(印刷偏移)时，太阳能电池单元的光电变换效率下降。即，当受光面侧电极从低电阻扩散层(平台)露出而覆盖高电阻扩散层时，受光面侧电极和基板的接触电阻增加，引起太阳能电池单元的特性下降，太阳能电池单元的光电变换效率下降。另外，在上层电极膏部分从下层电极膏部分露出的情况下，受光面积减少，太阳能电池单元的光电变换效率下降。因此，在下层电极膏部分和上层电极膏部分中需要高的叠加印刷精度。因而，抑制妨碍该高的叠加印刷精度的误差是重要的。
[0009]其反面，现实上不可能完全消除叠加印刷精度的误差。因此，对于现实中产生的误差设置似然度(余量)来应对以使叠加自身不失败也同样重要。
[0010]在产生叠加印刷精度的误差的要素中，有设计误差、制造误差等各种要素。但是，叠加印刷精度的误差具有如下倾向:与离某特定点的位置关系这样的要素具有相关、例如与离印刷时使用的印刷的基准点的距离等具有相关。作为这种要素，例如可举出伴随重复使用的印刷掩模的延伸(延展)和旋转误差。这些都根据离印刷位置匹配时设为基准的基准点的距离而增减。
[0011]前者是在重复使用印刷掩模的期间由于丝网的弹性变形的极少一部分无法恢复地不可逆化而产生的，基本上在每单位长度的变形率中与离基准点的距离具有相关关系。另外后者是所叠加的电极膏的图案整体从旋转方向的角度观察所能够具有的误差，其与所产生的角度误差和从基准点至各点为止的距离成比例。一般地，这些都是在离基准点的距离近的地点处误差小、在离基准点的距离远的地点处误差变大。由于具有这种性质，所以具有根据场所而使误差飞跃性地增大的危险性，与其它种类的误差因子相比，恰当的处置变得重要。
[0012]针对这种问题，例如在专利文献I中提出了抑制印刷掩模的延展、歪斜的方法。在专利文献I中，在具有合成树脂系丝网网眼和金属系等刚性材料系丝网网眼的组合印刷掩模中，将刚性材料系丝网网眼的面积比例设为丝网网眼面积整体的40%以下来抑制印刷次数增加导致的印刷掩模的延展、歪斜等。这是抑制误差自身的尝试。
[0013]专利文献1:日本特开2011-240623号公报

【发明内容】

[0014]然而，在上述专利文献I的方法中还存在如下问题:不能完全地抑制印刷掩模的延展、歪斜，产生伴随重复使用的印刷掩模的延伸。
[0015]当如上所述地通过丝网印刷法重复进行叠加印刷时，由于印刷掩模的延展、歪斜、或者角度误差等而产生印刷误差。低电阻扩散层(平台)或者下层电极膏部分、和上层电极膏部分的定位从定位基准点侧相匹配。因此，即使发生印刷掩模的延展、歪斜等，在定位基准点侧、即接近定位基准点的位置处，叠加印刷精度高，上层电极膏部分的印刷偏移小。但是，随着从定位基准点离开，由于这些误差使上层电极膏部分的印刷位置的偏移逐渐地变大，印刷偏移的风险变高。
[0016]—般，太阳能电池的受光面侧电极包括多根总线电极和多根栅格(grid)电极。以往，与栅格电极的下部相当的低电阻扩散层(平台)或者下层电极的印刷宽度是以全部相同的宽度印刷的。因此，当使低电阻扩散层(平台)或者下层电极膏部分的宽度变窄时，在从定位基准点分离的场所处发生印刷偏移而重叠自身失败。在这种情况下，太阳能电池的特性下降。为了防止这种印刷偏移而将似然度取大得时，其反而成为约束，即使在定位基准点侧的低电阻扩散层(平台)或者下层电极膏部分有窄线化的余地，也必须使低电阻扩散层(平台)或者下层电极膏部分具有不需要的印刷宽度。
[0017]并且，低电阻扩散层(平台)的不需要的宽度部分、即从受光面侧电极露出的部分成为半导体基板中的电子的再结合增加的主要原因，成为太阳能电池的光电变换效率下降的原因。另外，下层电极膏部分的不需要的宽度部分成为半导体基板的受光面侧中的电极面积增加的主要原因，成为太阳能电池的光电变换效率下降的原因。
[0018]本发明是鉴于上述内容而作出的，其目的在于获得一种防止电极的印刷偏移而光电变换效率优良的太阳能电池及其制造方法、太阳能电池模块。
[0019]为了解决上述的课题、达成目的，本发明的太阳能电池的特征在于，具备:第I导电型的半导体基板，在作为受光面侧的一面侧具有被扩散第2导电型的杂质元素的杂质扩散层；多根受光面侧电极，是通过电极材料膏的多层印刷而形成于所述一面侧并与所述杂质扩散层电连接的多层构造的膏电极，并且该多根受光面侧电极在所述半导体基板的面方向的特定方向上平行地延伸而具有线状形状；以及背面侧电极，形成于所述半导体基板的另一面侧，在所述多根受光面侧电极中，随着在所述受光面侧电极的宽度方向中接近特定的基准位置，各自的所述受光面侧电极的宽度变窄。
[0020]根据本发明，起到获得防止电极的印刷偏移而光电变换效率优良的太阳能电池这样的效果。
【附图说明】
[0021]图1-1是表示本发明的实施方式I的太阳能电池单元的结构的图，是从受光面侧观察到的太阳能电池单元的俯视图。
[0022]图1-2是表示本发明的实施方式I的太阳能电池单元的结构的图，是从背面(与受光面相反侧的面)侧观察到的太阳能电池单元的仰视图。
[0023]图1-3是本发明的实施方式I的太阳能电池单元的结构的图，是图1-1的A-A方向的太阳能电池单元的主要部分截面图。
[0024]图2-1是用于说明本发明的实施方式I的太阳能电池单元的制造工序的一个例子的截面图。
[0025]图2-2是用于说明本发明的实施方式I的太阳能电池单元的制造工序的一个例子的截面图。
[0026]图2-3是用于说明本发明的实施方式I的太阳能电池单元的制造工序的一个例子的截面图。
[0027]图2-4是用于说明本发明的实施方式I的太阳能电池单元的制造工序的一个例子的截面图。
[0028]图2-5是用于说明本发明的实施方式I的太阳能电池单元的制造工序的一个例子的截面图。
[0029]图2-6是用于说明本发明的实施方式I的太阳能电池单元的制造工序的一个例子的截面图。
[0030]图2-7是用于说明本发明的实施方式I的太阳能电池单元的制造工序的一个例子的截面图。
[0031]图2-8是用于说明本发明的实施方式I的太阳能电池单元的制造工序的一个例子的截面图。
[0032]图2-9是用于说明本发明的实施方式I的太阳能电池单元的制造工序的一个例子的截面图。
[0033]图3-1是表示在半导体基板的一面侧印刷了η型掺杂膏的状态的平面图。
[0034]图3-2是放大图3-1中的特定区域而表示的主要部分放大图。
[0035]图4是表示在实施方式I中用于膏的印刷的可叠加印刷的丝网印刷装置的概要结构的示意图。
[0036]图5是表示作为半导体基板的位置对准用的参照图像而登记在图像处理装置的对位标记部的图。
[0037]图6-1是表示在半导体基板的一面侧形成了第In型杂质扩散层的状态的俯视图。
[0038]图6-2是放大图6-1中的特定区域而表示的主要部分放大图。
[0039]图7-1是表示在半导体基板的一面侧印刷了银膏的状态的平面图。
[0040]图7-2是放大图7-1中的特定区域而表示的主要部分放大图。
[0041]图8-1是表示在半导体基板的一面侧形成了第In型杂质扩散层的其它状态的平面图。
[0042]图8-2是放大图8-1中的特定区域而表示的主要部分放大图。
[0043]图8-3是表示在图8-1中的特定区域中印刷了银膏的状态的平面图。
[0044]图9-1是表示在半导体基板的一面侧印刷了第I层的银膏的状态的平面图。
[0045]图9-2是放大图9-1中的特定区域而表示的主要部分放大图。
[0046]图10-1是表示在半导体基板的一面侧印刷了第2层的银膏的状态的平面图。
[0047]图10-2是放大图10-1中的特定区域而表示的主要部分放大图。
[0048](附图标记说明)
[0049]1:太阳能电池单元；2:半导体基板；3: η型杂质扩散层；3a:第In型杂质扩散层；3aL:位于左端的梳齿状的第In