(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板の一面側に電極形成時の焼成温度で溶融しない絶縁膜を形成する第１工程と、
前記絶縁膜における電極形成領域に電極形成溝を形成する第２工程と、
主成分として金属粒子を含有する電極印刷ペーストを、前記電極形成溝上および前記絶縁膜における前記電極形成溝を挟む領域を覆って前記電極形成溝の幅よりも幅広に印刷し、乾燥する第３工程と、
前記金属粒子の融点以上、または共晶温度以上の温度で前記電極印刷ペーストを焼成して、前記電極印刷ペーストを前記電極形成溝上に凝集させて凝固させることにより、内部に空隙が存在せず、前記電極形成溝の幅であって１００μｍ未満の幅および前記電極印刷ペーストの印刷厚よりも厚い厚みを有し、アスペクト比（電極厚み／電極幅）が０．２より大の電極を形成する第４工程と、
を含むことを特徴とする太陽電池セルの製造方法。
【請求項２】
前記電極内部に空隙が存在しないこと、
を特徴とする請求項１に記載の太陽電池セルの製造方法。
【請求項３】
前記半導体基板がシリコン基板であり、前記電極印刷ペーストは前記金属粒子として銀、銅、金、白金、鉛、アルミニウムのうちの何れかの成分単独もしくは複数、またはこれらの成分の合金の金属粒子を含むこと、
を特徴とする請求項１に記載の太陽電池セルの製造方法。
【請求項４】
前記絶縁膜がシリコン系絶縁膜であること、
を特徴とする請求項１に記載の太陽電池セルの製造方法。
【請求項５】
前記電極が受光面側電極であり、前記絶縁膜が反射防止膜であること、
を特徴とする請求項１に記載の太陽電池セルの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽電池セルおよびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、シリコン（Ｓｉ）を主成分とした太陽電池セルの大量生産を目指した製造工程では、一般的に、金属粉末を含有するペーストをスクリーン印刷法により太陽電池基板に印刷、乾燥、焼結して、太陽電池基板上に電極を形成している（たとえば、特許文献１参照）。ここで、太陽電池セルの受光面（表面）に設けられる受光面側電極においては、光電変換効率を向上させるために、低い電極抵抗を維持しつつ、実効の受光面積を減らす要因となる受光面における電極面積を減らすことが重要である。すなわち、受光面側電極は、低い電極抵抗を維持しつつ、アスペクト比（電極厚み／電極幅）が極力高くされることが好ましい。【０００３】
【特許文献１】特開平２−２９８０７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、通常のスクリーン印刷法を用いて受光面側電極を形成する場合は、焼結後の電極寸法は幅１００μｍ、厚み２０μｍ、アスペクト比（電極厚み／電極幅）が０．２程度が限界である。これよりも電極幅を短縮しつつ、電極断面積を維持するために厚みの厚い電極、すなわちアスペクト比の高い状態に印刷することは困難である。【０００５】
また、太陽電池セルの裏面側のキャリア再結合による特性低下を抑制するために、アルミニウム（Ａｌ）電極を直接シリコン基板に接触させず、シリコン基板の裏面の高品質な結晶性を維持させるためにシリコン基板の裏面に絶縁膜を形成し、該絶縁膜に穴や溝を設けて裏面側電極設けた構造の研究開発が盛んである。このような構造では、穴や溝の微細化がキーポイントとなっており、上述した受光面側電極の形成と同様に高アスペクト比で低抵抗な印刷電極の製造方法の開発が必須である。【０００６】
さらに、スクリーン印刷法を用いて太陽電池セルの電極を形成する場合は、金属粒子を含むペーストを印刷、乾燥、焼結して形成するため、乾燥後にペースト内の金属粒子間に存在した空隙が焼結後まで残存し、最終的に電極内部に残存する。電極内部に空隙が存在する場合には、太陽電池セルの寿命を劣化させる水分等が電極内に侵入しやすい。このため、電極の形成においては、太陽電池セルの耐久性を向上させるために電極内の空隙を無くすことが重要である。また、電極内の空隙は、電極の抵抗を高くする要因にもなる。【０００７】
したがって、安価で大量生産に適したスクリーン印刷法を用いた太陽電池セルの電極の形成においては、電極抵抗を低く維持しつつアスペクト比を向上させて電極の微細化を図るとともに、電極内の空隙を減らして太陽電池セルの寿命劣化を防ぐことが望まれている。【０００８】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、光電変換効率および耐久性に優れ、安価に量産可能な太陽電池セルおよびその製造方法を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、半導体基板の一面側に電極形成時の焼成温度で溶融しない絶縁膜を形成する第１工程と、前記絶縁膜における電極形成領域に電極形成溝を形成する第２工程と、主成分として金属粒子を含有する電極印刷ペーストを、前記電極形成溝上および前記絶縁膜における前記電極形成溝を挟む領域を覆って前記電極形成溝の幅よりも幅広に印刷し、乾燥する第３工程と、前記金属粒子の融点以上、または共晶温度以上の温度で前記電極印刷ペーストを焼成して、前記電極印刷ペーストを前記電極形成溝上に凝集させて凝固させることにより、内部に空隙が存在せず、前記電極形成溝の幅であって１００μｍ未満の幅および前記電極印刷ペーストの印刷厚よりも厚い厚みを有し、アスペクト比（電極厚み／電極幅）が０．２より大の電極を形成する第４工程と、を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、安価で大量生産が容易な従来の印刷法を用いて、電極の抵抗を増加させずに電極の細線化および厚膜化を図り、電極による面積の低減を抑制し、光電変換効率の高効率化および耐久性に優れた太陽電池セルを安価に量産することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１−１】図１−１は、本発明の実施の形態にかかる太陽電池セルの断面構造を説明するための要部断面図である。
【図１−２】図１−２は、本発明の実施の形態にかかる太陽電池セルを受光面側からみた太陽電池セルの上面図である。
【図１−３】図１−３は、本発明の実施の形態にかかる太陽電池セルを受光面と反対側（裏面側）からみた太陽電池セルの下面図である。
【図２−１】図２−１は、本発明の実施の形態にかかる太陽電池セルの製造工程を説明するための断面図である。
【図２−２】図２−２は、本発明の実施の形態にかかる太陽電池セルの製造工程を説明するための断面図である。
【図２−３】図２−３は、本発明の実施の形態にかかる太陽電池セルの製造工程を説明するための断面図である。
【図２−４】図２−４は、本発明の実施の形態にかかる太陽電池セルの製造工程を説明するための断面図である。
【図２−５】図２−５は、本発明の実施の形態にかかる太陽電池セルの製造工程を説明するための断面図である。
【図３】図３は、スクリーン印刷法を用いた従来の電極の形成方法によりグリッド電極を形成した場合における、設計幅に対する焼成後のグリッド電極の実印刷幅と実印刷厚とを示す特性図である。
【符号の説明】
【００１２】
１  半導体基板
２  ｐ型シリコン基板
３  不純物拡散層（ｎ型不純物拡散層）
４  反射防止膜
５  受光面側電極
６  表グリッド電極
７  表バス電極
８  絶縁膜
９  裏面側電極
１０  裏グリッド電極
１１  裏バス電極
１３  表グリッド電極形成溝
１４  裏グリッド電極形成溝
２１  表電極印刷ペースト
２２  金属粒子間の空隙
２３  裏電極印刷ペースト
２４  金属粒子間の空隙
ＷＦ  表グリッド電極の電極幅
ＷＲ  裏グリッド電極の電極幅
ＤＦ  表グリッド電極の電極厚
ＤＲ  裏グリッド電極の電極厚
ＷＦ１  表グリッド電極形成溝の幅、
ＷＲ１  裏グリッド電極形成溝の幅、
ＷＦ’  表グリッド電極の印刷ペースト幅、
ＷＲ’  裏グリッド電極の印刷ペースト幅、
ＤＦ’  表グリッド電極の印刷ペースト厚、
ＤＲ’  裏グリッド電極の印刷ペースト厚、
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下に、本発明にかかる太陽電池セルおよびその製造方法の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、本発明は以下の記述により限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。また、以下に示す図面においては、理解の容易のため、各部材の縮尺が実際とは異なる場合がある。各図面間においても同様である。【００１４】
実施の形態
図１−１〜図１−３は、本実施の形態にかかる太陽電池セルの構成を示す図であり、図１−１は、太陽電池セルの断面構造を説明するための要部断面図、図１−２は、受光面側からみた太陽電池セルの上面図、図１−３は、受光面と反対側（裏面側）からみた太陽電池セルの下面図である。図１−１は、図１−２の線分Ａ−Ａにおける要部断面図である。【００１５】
本実施の形態にかかる太陽電池セルは、図１−１〜図１−３に示されるように、光電変換機能を有する太陽電池基板であってｐｎ接合を有する半導体基板１と、半導体基板１の受光面側の面（表面）に形成されて受光面での入射光の反射を防止する絶縁膜である酸化窒化水素化珪素膜（ＳｉＯＮＨ膜）からなる反射防止膜４と、半導体基板１の受光面側の面（表面）において反射防止膜４に囲まれて形成された第１電極である受光面側電極５と、半導体基板１の受光面と反対側の面（裏面）に形成された酸化窒化水素化珪素膜（ＳｉＯＮＨ膜）からなる絶縁膜８と、半導体基板１で発電された電気の取り出しと入射光の反射を目的として半導体基板１の裏面において絶縁膜８に囲まれて形成された第２電極である裏面側電極９と、を備える。【００１６】
半導体基板１は、第１導電型層であるｐ型シリコン基板２と、半導体基板１の受光面側にリン拡散によって形成された第２導電型層である不純物拡散層（ｎ型不純物拡散層）３と、によりｐｎ接合が構成されている。ｎ型不純物拡散層３は、表面シート抵抗が３０〜１００Ω／□とされている。【００１７】
反射防止膜４および絶縁膜８は、電極形成時の焼成温度で溶融しない比較的融点の高いシリコン系の絶縁膜として、酸化窒化水素化珪素膜（ＳｉＯＮＨ膜）が用いられている。なお、酸化窒化水素化珪素膜（ＳｉＯＮＨ膜）の他にＳｉＮ膜などのシリコン系の絶縁膜を用いてもよい。【００１８】
受光面側電極５は、太陽電池セルの表グリッド電極６および表バス電極７を含み、ｎ型不純物拡散層３に電気的に接続されている。表グリッド電極６は、半導体基板１で発電された電気を集電するために受光面に局所的に設けられている。表バス電極７は、表グリッド電極６で集電された電気を取り出すために表グリッド電極６にほぼ直交して設けられている。ここで、表グリッド電極６の寸法は、表グリッド電極の電極幅ＷＦ＝５０μｍ、表グリッド電極の電極厚ＤＦ＝５０μｍであり、表グリッド電極の電極幅ＷＦと表グリッド電極の電極厚ＤＦとのアスペクト比（電極厚み／電極幅）は１である。【００１９】
また、裏面側電極９は、裏グリッド電極５の電極パターンと略同等のくし型形状に形成されており、裏グリッド電極１０と裏バス電極１１とを有する。ここで、裏グリッド電極１０の寸法は、裏グリッド電極の電極幅ＷＲ＝５００μｍ、裏グリッド電極の電極厚ＤＲ＝５０μｍであり、裏グリッド電極の電極幅ＷＲと裏グリッド電極の電極厚ＤＲとのアスペクト比（電極厚み／電極幅）は０．１である。【００２０】
また、半導体基板１の裏面側の領域であって裏面側電極９に接する領域にはｐ型シリコン基板２と等しい導電型の高濃度拡散層であるｐ＋層（ＢＳＦ：Back Surface Filed層）１２が形成されている。【００２１】
このように構成された太陽電池セルでは、太陽光が太陽電池セルの受光面側から半導体基板１のｐｎ接合面（ｐ型シリコン基板２とｎ型不純物拡散層３との接合面）に照射されると、ホールと電子が生成する。ｐｎ接合部の電界によって、生成した電子はｎ型不純物拡散層３に向かって移動し、ホールはｐ型シリコン基板２に向かって移動する。これにより、ｎ型不純物拡散層３に電子が過剰となり、ｐ型シリコン基板２にホールが過剰となる結果、光起電力が発生する。この光起電力はｐｎ接合を順方向にバイアスする向きに生じ、ｎ型不純物拡散層３に接続した受光面側電極５がマイナス極となり、ｐ型シリコン基板２に接続した裏面側電極９がプラス極となって、図示しない外部回路に電流が流れる。【００２２】
以上のように構成された本実施の形態にかかる太陽電池セルにおいては、受光面側電極５の表グリッド電極６の断面積が２，５００μｍ２程度確保されており、且つアスペクト比が１とされており、微細な電極が実現されている。これにより、電極断面積を維持して低い電極抵抗を維持しつつ、実効の受光面積を減らす要因となる表グリッド電極６による面積の低減が抑制され、光電変換効率の向上が図られている。【００２３】
また、本実施の形態にかかる太陽電池セルにおいては、受光面側電極５および裏面側電極９の電極内部に空隙が存在しない。このため、この太陽電池セルでは、太陽電池セルの寿命を劣化させる水分等が電極内部に侵入しづらく、また電極内の空隙に起因した電極抵抗の増加が防止されている。【００２４】
したがって、本実施の形態にかかる太陽電池セルにおいては、光電変換効率の高効率化および耐久性の向上が図られた太陽電池セルが実現されている。【００２５】
つぎに、このような太陽電池セルの製造方法の一例について図２−１〜図２−５を参照して説明する。図２−１〜図２−５は、本実施の形態にかかる太陽電池セルの製造工程を説明するための断面図である。【００２６】
まず、図２−１に示すように半導体基板１として例えばｐ型多結晶シリコン基板を用意する（以下、ｐ型多結晶シリコン基板１と呼ぶ）。ｐ型多結晶シリコン基板１は、ホウ素（Ｂ）等のIII族元素を含有した電気抵抗が０．５〜３Ωｃｍ２程度の多結晶シリコン基板である。ｐ型多結晶シリコン基板１は、溶融したシリコンを冷却固化してできたインゴットをワイヤーソーでスライスして製造するため、表面にスライス時のダメージが残っている。そこで、まずはこのダメージ層の除去も兼ねて、ｐ型多結晶シリコン基板１を加熱したアルカリ溶液中、例えば水酸化ナトリウム水溶液に浸漬して表面をエッチングすることにより、シリコン基板の切り出し時に発生してｐ型多結晶シリコン基板１の表面近くに存在するダメージ領域を取り除く。【００２７】
つぎに、このｐ型多結晶シリコン基板１をオキシ塩化リン（ＰＯＣｌ３）ガス雰囲気中、例えば８２０℃で１０分程度加熱することにより、図２−１に示すようにｐ型多結晶シリコン基板１の表面に、表面シート抵抗が３０〜１００Ω／□のｎ型不純物拡散層３を形成して半導体ｐｎ接合を形成する。【００２８】
つぎに、図２−２に示すように、ｐ型多結晶シリコン基板１の表面に反射防止膜４として、酸素ガス（Ｏ２）、モノシランガス（ＳｉＨ４）やアンモニアガス（ＮＨ３）を用いたＰＥＣＶＤ法により屈折率が２．０〜２．３、膜厚が６５０〜９００ｎｍの酸化窒化水素化珪素膜（ＳｉＯＮＨ膜）を一様な厚みで成膜する。この反射防止膜４は、ｐ型多結晶シリコン基板１の表面のパッシベーション膜としての機能を兼ねている。また、ｐ型多結晶シリコン基板１の裏面側の結晶性を改善するために、図２−２に示すように、ｐ型多結晶シリコン基板１の裏面に絶縁膜８として、酸素ガス（Ｏ２）、モノシランガス（ＳｉＨ４）やアンモニアガス（ＮＨ３）を用いたＰＥＣＶＤ法により反射防止膜４と同様な酸化窒化水素化珪素膜（ＳｉＯＮＨ膜）を一様な厚みで成膜する。【００２９】
つぎに、図２−３に示すように、反射防止膜４における受光面側電極５の形成領域に、レーザー加工により例えば７０μｍ以下の微細な幅の溝や穴を形成する。本実施の形態では、受光面側電極形成溝のうち表グリッド電極６を成形するための表グリッド電極形成溝としては、反射防止膜４における表グリッド電極６の形成領域に、波長３５５ｎｍ、レーザーエネルギー密度３〜１０ｍＪ／ｃｍ２のレーザー光を用いて表グリッド電極形成溝の幅ＷＦ１が５０μｍの表グリッド電極形成溝１３を形成する。【００３０】
また、図２−３に示すように、絶縁膜８における裏面側電極９の形成領域に、レーザー加工により微細な幅の溝や穴を形成する。本実施の形態では、裏面側電極形成溝のうち裏グリッド電極１０を成形するための裏グリッド電極形成溝としては、絶縁膜８における裏グリッド電極１０の形成領域に、波長３５５ｎｍ、レーザーエネルギー密度３〜１０ｍＪ／ｃｍ２のレーザー光を用いて裏グリッド電極形成溝の幅ＷＲ１が５００μｍの裏面側電極形成溝１４を形成する。【００３１】
つぎに、図２−４に示すように受光面側電極形成溝を含む反射防止膜４上に、受光面側電極５のパターン、すなわち表グリッド電極６と表バス電極７とのパターンに表電極印刷ペースト２１をスクリーン印刷し、乾燥させて、表グリッド電極６と表バス電極７とを形成する（焼成前）。ここで、表グリッド電極６の形成領域においては、表グリッド電極形成溝１３および反射防止膜４上においてこの溝を挟む領域を覆って表グリッド電極形成溝１３の幅よりも幅広に、表グリッド電極の印刷ペースト幅ＷＦ’を表グリッド電極形成溝の幅ＷＦ１よりも広く、１００μｍ以上として表電極印刷ペースト２１を印刷する。本実施の形態では、表グリッド電極の印刷ペースト幅ＷＦ’を１００μｍとして表電極印刷ペースト２１をスクリーン印刷する。【００３２】
つぎに、図２−４に示すように裏面側電極形成溝を含む絶縁膜８上に、裏面側電極９のパターン、すなわち裏グリッド電極１０と裏バス電極１１とのパターンで裏電極印刷ペースト２３をスクリーン印刷し、乾燥させて、裏グリッド電極１０と裏バス電極１１とを形成する（焼成前）。ここで、裏グリッド電極１０の形成領域においては、裏グリッド電極形成溝１４および絶縁膜８上におけるこの溝を挟む領域を覆って裏グリッド電極形成溝１４の幅よりも幅広に、裏グリッド電極の印刷ペースト幅ＷＲ’を裏グリッド電極形成溝の幅ＷＲ１よりも広く５００μｍ以上として裏電極印刷ペースト２３を印刷する。本実施の形態では、裏グリッド電極の印刷ペースト幅ＷＲ’を９００μｍとして裏電極印刷ペースト２３をスクリーン印刷する。【００３３】
ここで、電極の印刷に使用するペーストの成分について説明する。表グリッド電極６の表電極印刷ペースト２１は、例えば印刷性を確保するためのエチルセルロースやシンナー溶剤と、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、鉛（Ｐｄ）、アルミニウム（Ａｌ）のうちの何れか１つもしくは複数の成分、またはこれらの成分の合金の金属粒子と、これらの金属粒子とｐ型多結晶シリコン基板１の焼成時における反応開始促進として銀（Ａｇ）よりも融点の低いガラス成分である酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化鉛（ＰｂＯ）、一酸化シリコン（ＳｉＯ）、酸化ビスマス（ＢｉＯ）のうちの何れか１つまたは複数の成分を、を含んでなる。上記の金属は、安価に入手可能であり、太陽電池セルの電極成分としての信頼性が高い。【００３４】
たとえば印刷ペーストの主成分として銀（Ａｇ、融点：９６２℃）を８０ｗｔ％、一酸化鉛（ＰｂＯ）を０．１ｗｔ％含む印刷ペーストでは、１０００℃、３秒の条件での近赤外線ヒータ加熱により、ｎ型不純物拡散層３と受光面側電極５との界面に０．０１〜０．１μｍの深さで金属とシリコンとの反応層を形成することができ、受光面側電極５とｎ型不純物拡散層３との間で十分に低い接触抵抗が得られる。【００３５】
同様に、裏面側電極９についても、印刷ペーストの主成分としてアルミニウム（Ａｌ）粒子を７０ｗｔ％含む印刷ペーストを用いることで、表グリッド電極６の場合と同様に裏面側電極９とｐ型シリコン基板２との間で十分に低い接触抵抗が得られる上に、更にｐ型多結晶シリコン基板１よりも高濃度にドーピングされたｐ＋層（ＢＳＦ層）１２が形成でき、光発電したキャリアの再結合速度をＢＳＦ効果によって抑制でき、太陽電池セルの変換効率を高めることができる。【００３６】
つぎに、ｐ型多結晶シリコン基板１を表電極印刷ペースト２１や裏電極印刷ペースト２３の主成分である金属粒子の融点以上、または共晶温度以上の温度で焼成する。複数種の金属粒子を含む場合は、該複数種のうち融点または共晶温度の高い方を基準とする。絶縁膜である反射防止膜４や絶縁膜８と、溶融金属とは濡れ性が良くないので、金属粒子が溶融した表電極印刷ペースト２１および裏電極印刷ペースト２３は、反射防止膜４や絶縁膜８上に残存せずに、絶縁膜８が存在しない受光面側電極形成溝または裏面側電極形成溝に向かって凝集した後、凝固する。なお、反射防止膜４および絶縁膜８には、電極形成時の焼成温度で溶融しないように比較的融点の高いシリコン系の絶縁膜である酸化窒化水素化珪素膜（ＳｉＯＮＨ膜）が用いられているため、焼成時に反射防止膜４および絶縁膜８が溶融することはない。【００３７】
ここで、表電極印刷ペースト２１や裏電極印刷ペースト２３の主成分である金属は凝固する際に、表グリッド電極の印刷ペースト幅ＷＦ’および裏グリッド電極の印刷ペースト幅ＷＲ’は、それぞれ電極幅ＷＦおよび電極幅ＷＲへ縮小される。一方、表グリッド電極の印刷ペースト厚ＤＦ’および裏グリッド電極の印刷ペースト厚ＤＲ’は、それぞれ電極厚ＤＦおよび電極厚ＤＲへ増大する。これは、絶縁膜と溶融金属との濡れ性が良くないため、金属粒子が溶融した表電極印刷ペースト２１および裏電極印刷ペースト２３が、絶縁膜８が存在しない受光面側電極形成溝または裏面側電極形成溝に集まることによる。これにより、凝集した溶融金属は印刷した幅よりも狭い幅で凝固するが、電極の断面積はほぼ維持される。【００３８】
そして、表電極印刷ペースト２１の印刷時から断面積がほぼ維持された状態で表グリッド電極６（焼成後）が形成され、図２−５に示すように表グリッド電極形成溝の幅ＷＦ１と同じ電極幅を有し、細線化および厚膜化が図られた表グリッド電極６（焼成後）が得られる。同様に、裏電極印刷ペースト２３の印刷時から断面積がほぼ維持された状態で裏グリッド電極１０（焼成後）が形成され、図２−５に示すように裏グリッド電極形成溝の幅ＷＲ１と同じ電極幅を有し、細線化および厚膜化が図られた裏グリッド電極１０（焼成後）が得られる。【００３９】
具体的な寸法として、例えば、表グリッド電極形成溝の幅ＷＦ１＝５０μｍ、表グリッド電極の印刷ペースト幅ＷＦ’＝１２０μｍ、表グリッド電極の印刷ペースト厚ＤＦ’＝２５μｍとすると、焼成後においては電極幅ＷＦ＝５０μｍ、電極厚ＤＦ＝５０μｍ、アスペクト比（電極厚み／電極幅）が１である表グリッド電極６が得られる。また、裏グリッド電極形成溝の幅ＷＲ１＝５００μｍ、裏グリッド電極の印刷ペースト幅ＷＲ’＝９００μｍ、裏グリッド電極の印刷ペースト厚ＤＲ’＝３０μｍとすると、焼成後においては電極幅ＷＲ＝５００μｍ、電極厚ＤＲ＝５０μｍ、アスペクト比（電極厚み／電極幅）が０．１である裏グリッド電極１０が得られる。【００４０】
また、印刷、乾燥された表電極印刷ペースト２１は、スクリーン印刷に使用するマスクのメッシュに起因して金属粒子間の空隙２２を多く内包する。同様に、印刷、乾燥された裏電極印刷ペースト２３は、スクリーン印刷に使用するマスクのメッシュに起因して金属粒子間の空隙２４を多く内包する。しかし、印刷ペースト内の金属の溶融時間が十分長ければ、印刷・乾燥後に存在した金属粒子間の空隙は無くなる。すなわち、表電極印刷ペースト２１や裏電極印刷ペースト２３の主成分である金属の融点以上や共晶温度以上の温度で十分な時間だけ焼成すると、金属粒子間の空隙２２、金属粒子間の空隙２４は消失し、空隙の無い受光面側電極５および裏面側電極９が得られる。空隙が内在しない電極は、太陽電池セルの寿命を劣化させる水分等が電極内に侵入し難いため、太陽電池セルの耐湿性が大きく向上し、太陽電池セルの寿命を長く延ばすことができる。また、また電極内の空隙に起因した電極抵抗の増加を防止して、低抵抗の電極を実現できる。【００４１】
なお、上記のように印刷ペーストには金属とシリコン基板との接触抵抗を下げる効果を得るために亜鉛（Ｚｎ）、鉛（Ｐｂ）、シリコン（Ｓｉ）、ビスマス（Ｂｉ）等の酸化物からなるガラス成分を含有させているが、シリコン（Ｓｉ）、窒素（Ｎ）、酸素（Ｏ）、水素（Ｈ）等からなる絶縁膜はこれらガラス成分に溶融して受光面側電極形成溝や裏面側電極形成溝の形状を破壊する虞がある。このため、印刷ペーストにおけるこれらのガラス成分の含有率は、極力少ないことが好ましい。本実施の形態においては、印刷ペーストを金属粒子の融点以上、または共晶温度以上の温度にまで上げて焼結させるため、これらのガラス成分が極微量含有する、もしくは無い場合でも、ｐ型多結晶シリコン基板１のシリコンと金属粒子との界面では金属とシリコンとの反応層が形成され、十分に低い接触抵抗を得ることが可能である。【００４２】
図３は、スクリーン印刷法を用いた従来の電極の形成方法によりグリッド電極を形成した場合における、設計幅に対する焼成後のグリッド電極の実印刷幅（μｍ）と実印刷厚（μｍ）とを示す特性図である。ここで、スクリーン印刷マスクの厚みは一定である。図３から分かるように、設計幅が１００μｍの場合、グリッド電極の実印刷幅は１２０μｍ、実印刷厚は２５μｍであり、アスペクト比（電極厚み／電極幅）は０．２である。また、図３から分かるように、実印刷幅は設計幅に比例して厚くなる。一方、実印刷厚は、設計幅を１００μｍより小さくすると印刷ペーストの粘性に起因してスクリーン印刷マスクから印刷ペーストが押し出されにくくなるため激減し、設計幅を１００μより大きくしても飽和傾向を示す。したがって、スクリーン印刷法を用いた従来の電極の形成方法により所望のアスペクト比のグリッド電極を形成することは困難であり、特に高いアスペクト比のグリッド電極を形成することは困難であった。図３に示した例の場合は、設計幅が１００μｍ以外の場合には、アスペクト比が０．２より高いグリッド電極を形成することは困難であった。【００４３】
これに対して、上述した本実施の形態にかかる太陽電池セルの製造方法では、焼成後において電極幅ＷＦ＝５０μｍ、電極厚ＤＦ＝５０μｍ、アスペクト比（電極厚み／電極幅）が１である表グリッド電極６を形成することができ、設計幅が１００μｍ以外であってアスペクト比の高いグリッド電極を形成することができる。【００４４】
上述したように、本実施の形態にかかる太陽電池セルの製造方法によれば、印刷ペーストの印刷時よりも電極幅が縮小され、電極厚が増大した、細線化および厚膜化が図られた表グリッド電極６を形成することができる。これにより、電極断面積を維持して低い電極抵抗を維持しつつ、実効の受光面積を減らす要因となる電極による面積の低減を抑制し、光電変換効率を向上させることができる。【００４５】
また、本実施の形態にかかる太陽電池セルの製造方法によれば、電極内部に空隙が存在しない。このため、電極内部に太陽電池セルの寿命を劣化させる水分等が電極内に侵入しづらく、また電極内の空隙に起因した電極抵抗の増加が防止される。【００４６】
また、従来の印刷技術で形成されるグリッド電極幅は１００μｍ以上であったため、グリッド電極に遮られて発電できない太陽電池セルの受光面積ロスは３％以上であったが、本実施の形態にかかる太陽電池セルの製造方法においては、グリッド電極幅５０μｍ以下、アスペクト比０．８以上の低抵抗なグリッド電極を形成できるため、太陽電池セルの光電変換効率は相対的に２％以上向上する。【００４７】
したがって、本実施の形態にかかる太陽電池セルの製造方法においては、光電変換効率の高効率化および耐久性の向上が図られた太陽電池セルを安価に量産することができる。
【図１−１】
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【図１−２】
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【図１−３】
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【図２−１】
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【図２−２】
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【図２−３】
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【図２−４】
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【図２−５】
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【図３】
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