(57)【要約】【課題】パッシベーション膜を形成することなく、光電変換効率を低下させずに反りを低減する太陽電池セルの製造方法及び太陽電池モジュールの製造方法を得ること。【解決手段】基板の一方の面全体にＡｌ膜が形成された太陽電池セルの製造方法であって、基板を、平坦な矯正ジグ上に搭載する工程と、矯正ジグ上に搭載された基板の上に、基板の周縁部を露出させるマスクを載置する工程と、露出している基板の周縁部に、熱硬化性樹脂を塗布する工程と、基板の周縁部に塗布された熱硬化性樹脂を硬化させる工程と、矯正ジグから基板を取り外すとともに、マスクを基板上から取り除く工程とを含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の一方の面全体にＡｌ膜が形成された太陽電池セルの製造方法であって、
前記基板を、平坦な矯正ジグ上に搭載する工程と、
前記矯正ジグ上に搭載された前記基板の上に、前記基板の周縁部を露出させるマスクを載置する工程と、
露出している前記基板の周縁部に、熱硬化性樹脂を塗布する工程と、
前記基板の周縁部に塗布された前記熱硬化性樹脂を硬化させる工程と、
前記矯正ジグから前記基板を取り外すとともに、前記マスクを前記基板上から取り除く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】
前記マスクの面積は、前記基板の面積の８５％以上９９．９９％以下であることを特徴とする請求項１記載の太陽電池セルの製造方法。
【請求項３】
請求項１又は２記載の太陽電池セルの製造方法によって製造された太陽電池セルを複数個配列させる工程と、
配列させた前記太陽電池セルを、リード線で電気的に接続する工程とを有することを特徴とする太陽電池モジュールの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽電池セルの製造方法及び太陽電池モジュールの製造方法に関し、特に反りの発生を抑制できる太陽電池セルの製造方法及び太陽電池モジュールの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光エネルギー（例えば太陽光）を電気エネルギーに変換する太陽電池は、環境配慮型設計思想の広まりとともに、様々な構造のものが開発されている。また、半導体装置の発展はとどまるところを知らず、ますます我々の生活に密着した存在となっている。
【０００３】
これらの太陽電池や半導体装置は、半導体基板（Ｓｉ基板）上に金属層を形成する構造であり、Ｓｉ基板の熱膨張係数は金属層の熱膨張係数よりも小さいため、多少なりとも反りが発生する。半導体装置の場合は、半導体ウェハを小さく個片化することによって反りが低減されるため、反りが問題とはならないことが多い。これに対し、太陽電池の場合は、太陽電池セルを銅リード線などで繋げて大面積化することから、特に反りが問題となる。すなわち、反りが大きい太陽電池セル同士を銅リード線で繋げてモジュール化する場合、位置がずれたり、このときの熱衝撃で割れたりすることが懸念される。
【０００４】
また、昨今ではコスト低減化の要求から、一つのインゴットから切り出す数を多くするために半導体基板の薄型化が進んでおり、太陽電池や半導体ウェハの反りは増える傾向にある。
【０００５】
半導体ウェハの反りは、主にＳｉ基板の表面に成膜される金属層厚などで抑制可能であるが、太陽電池セルの場合、裏面に形成される金属層厚がそのままデバイス性能と直結しているため、Ｓｉ基板の表面に形成する金属層厚を小さくすることは困難である。
【０００６】
太陽電池セルの基本的な構造として、ｐ型Ｓｉ基板に対し、凹凸構造を有する受光面にＳｉ基板側からｎ型層、反射防止膜を形成し、裏面にＳｉ基板側からｐ型層、Ａｌ電極を形成し、受光面及び裏面にＡｇのグリッド電極を形成するものがある。
【０００７】
この構造の場合、太陽光から電気への変換効率は、ＡｌイオンがドープされるＳｉ基板裏面のＡｌ量に相関している。具体的には、Ｓｉ基板の裏面に設けるＡｌ層は厚い方が光電変換効率は高くなる。しかし、Ａｌ層を厚くすると、Ａｌ層の引張応力による反りが生じ、特にＳｉ基板を薄くすると反りが増加する。このため、Ｓｉ基板の反りを抑えるために、光電変換効率を犠牲にしてでもＡｌ層を薄くする必要があった。
【０００８】
Ａｌ層を薄くせず、かつ光電変換効率を低下させずにＳｉ基板の反りを低減する方法として、Ｓｉ基板の裏面に形成するＡｌ層をグリッド状に小さくし、光電変換効率を低下させないようにパッシベーション膜を形成する方法が特許文献１に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００６−３３９４９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、特許文献１のように裏面パッシベーション膜を形成するには、Ａｌ層の形成とは別に、パッシベーション膜とする膜を形成する必要があるため、パッシベーション膜を形成するための装置や作業時間を含め、多大なコストが発生してしまう。
【００１１】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、パッシベーション膜を形成することなく、光電変換効率を低下させずに反りを低減する太陽電池セルの製造方法及び太陽電池モジュール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】
【００１２】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、基板の一方の面全体にＡｌ膜が形成された太陽電池セルの製造方法であって、基板を、平坦な矯正ジグ上に搭載する工程と、矯正ジグ上に搭載された基板の上に、基板の周縁部を露出させるマスクを載置する工程と、露出している基板の周縁部に、熱硬化性樹脂を塗布する工程と、基板の周縁部に塗布された熱硬化性樹脂を硬化させる工程と、矯正ジグから基板を取り外すとともに、マスクを基板上から取り除く工程とを含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、パッシベーション膜を形成することなく、光電変換効率を低下させずに太陽電池セルの反りを低減できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、本発明の実施の形態１にかかる太陽電池セルの製造方法の流れを示す図である。
【図２】図２は、実施の形態１での反り量比較実験の手順を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下に、本発明にかかる太陽電池セル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、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１６】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１にかかる太陽電池セルの製造方法の流れを示す図である。本実施の形態に係る太陽電池セルの製造方法は、一方の面にＡｌ層が形成されたＳｉ基板を矯正ジグ上に載置する工程と、矯正ジグ上に載置したＳｉ基板の上にマスクを配置する工程と、Ｓｉ基板の周縁部に選択的に熱硬化性樹脂を配置する工程と、熱硬化性樹脂を硬化させる工程と、矯正ジグ及びマスクとＳｉ基板を取り外す工程とを有する。
【００１７】
図２は、反り量比較実験の手順を示す図である。まず、太陽電池セルを模擬するＳｉ基板サンプル９を作成する。縦横寸法が１５０ｍｍ、厚さが８０ｍｍ、１３０ｍｍ、２００ｍｍとなるようにダイシング及び研削したＳｉ基板の片面に、Ａｌペーストを厚さ３０μｍ、４５μｍを目標として印刷する。これをマッフル炉の中に入れ、６０℃／分の昇温速度で９００℃まで加熱した後３０秒間保持し、炉内で冷却することにより、Ｓｉ基板サンプル９が得られる。なお、Ｓｉ基板サンプル９は、焼結後のＡｌ平均膜厚が２５μｍ、４１μｍ、誤差±５μｍである。Ａｌペーストとしては、例えば、株式会社ノリタケカンパニーリミテド製のＭＡＸＳＵＮＮＹ−ＡＬを用いることができる（工程Ｓ１）。
【００１８】
上記のようにして作成したＳｉ基板サンプル９を、反りが無いように補正するための矯正ジグ１０に両面テープで貼り付ける（工程Ｓ２）。さらに、その上からマスク板１１を中心位置が合うようにセットする（工程Ｓ３）。なお、ここでは矯正ジグ１０として厚さ１０ｍｍ、縦横３００ｍｍのモリブデン板を用い、マスク板１１として縦横寸法が１４８ｍｍ、１４６ｍｍ、１４４ｍｍ、１４２ｍｍで厚さ０．２ｍｍのステンレス板を用いたが、これに限る必要はない。また、矯正ジグ１０へのＳｉ基板サンプル９の固定は、糊残渣低減のためにマスク板１１上と矯正ジグ１０とを金属板などで固定しても良い。換言すると、マスク板１１と矯正ジグ１０との間に金属板を掛け渡して固定しても良い。さらに、露出面積が１５％以下であることから、マスク板１１を載せることにより、マスク板１１の重さによってＳｉ基板サンプル９の反りを矯正できる。これらの工程により、Ｓｉ基板サンプル９のおもて面（Ａｌ層が成膜されていない側）は、反りが矯正された状態で、幅１ｍｍにわたって周縁部が露出した状態となっている。
【００１９】
次に、Ｓｉ基板サンプル９の端部に、硬化前のポリイミド樹脂１２を適量塗布する。ポリイミド樹脂を塗布する際は、シリンジ内にイミド樹脂の含有濃度を調整したポリイミド樹脂を入れ、ディスペンサの加圧圧力と加圧時間とに基づいて約１００μｍ厚となるように制御する。ここでは、ポリイミド樹脂１２として京セラケミカル製ＣＴ４１５０を用いたが、これに限定されることはない（工程Ｓ４）。
【００２０】
この状態で、熱処理によってポリイミド樹脂１２を熱硬化させる。ここでは、４００℃に保ったオーブンで２時間硬化させた（工程Ｓ５）。ポリイミド樹脂１２が硬化する際に収縮して引張応力を発生させるため、Ａｌ層が発生させる引張応力と、ポリイミド樹脂１２が発生させる引張応力とが打ち消しあう。その後、矯正ジグ１０、マスク板１１を外し（工程Ｓ６）、反りが補正されたＳｉ基板サンプル９を得る。熱収縮後のポリイミド樹脂１２の厚さは、イミド樹脂濃度と塗布厚制御とによって所望の厚さに制御できる。ここでは、１０μｍ、２５μｍ、５０μｍを目標厚さとし、熱硬化処理後にポリイミド樹脂１２がある部分と無い部分との厚さの差をマイクロメータで測定し、１０点測定で目標厚さ±５μｍで制御できていることを確認した。
【００２１】
表１は、Ｓｉ基板厚と平均Ａｌ厚、樹脂塗布幅（マスク面積／基板面積）、硬化後平均樹脂厚さの組み合わせを変えた実施例１〜１５についての初期反り、矯正後反り量、および判定結果を示す。また、比較例１〜６として、ポリイミド樹脂１２による矯正を行わない場合のＳｉ基板厚、平均Ａｌ厚、初期反り及び判定結果を示す。なお、判定結果は、矯正後の反り量が２ｍｍ以下の場合が○、２ｍｍ超４ｍｍ以下の場合は△、４ｍｍ超の場合は×で表している。反り量は、レーザ変位計（例えばキーエンス株式会社製ＬＫ−Ｇ５０００）で測定した。
【００２２】
【表１】
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【００２３】
比較例１〜６に示されるように、Ｓｉ基板厚が薄く、平均Ａｌ厚が増加するほど初期反りは増加する。そして、実施例１〜１５に示されるように、Ｓｉ基板の反りは、矯正ジグ１０及びマスク板１１を用いて基板裏面の周縁部にポリイミド樹脂１２を塗布し、硬化させることによって著しく矯正される。その矯正効果は、樹脂塗布幅や硬化後の樹脂厚さが大きいほど顕著であるが、樹脂厚さが厚すぎるとコスト的には不利である。また、樹脂の塗布幅が大きいと受光面積が減少して光電変換効率が低くなるため、マスク板１１の面積はＳｉ基板サンプル９の面積に対して８５％〜９９．９９％であることが望ましい。
【００２４】
なお、樹脂被覆による受光面積の減少（光電変換効率の低下）は、裏面のＡｌ層を厚くすることによって補うことができる。
【００２５】
以上のように、本実施の形態に係る太陽電池セルの製造方法によれば、太陽電池セルの大型化を図る場合に信頼性を高め、歩留まりを向上させることができる。
【００２６】
実施の形態２．
本発明の実施の形態２に係る太陽電池モジュールの製造方法について説明する。上記実施の形態１での比較例１〜６、実施例１〜１５の縦横１５０ｍｍのＳｉ基板サンプル９を１６個ずつ用意し、Ａｌ層が露出している裏面の全面に厚さ１００μｍのＮｉ層を真空蒸着で形成後、各列４個で４列に並べた。Ｓｉ基板サンプル９の各々の中央部には、幅８ｍｍ、厚さ約０．１ｍｍの無酸素銅板表面に厚さ５μｍを目標として電解Ｓｎめっきを被覆したものを、Ｎｉ蒸着面にフラックスを塗布してから載せ、ランプヒータではんだが溶融するのを目視で確認するまで加熱後空冷して接合することにより太陽電池モジュールを模した試験片を形成した。その結果、反り量が４ｍｍを超えるＳｉ基板サンプル９は、全てにひび又は割れが発生し、２ｍｍ超４ｍｍ以下のＳｉ基板サンプル９は、一部にひび又は割れが発生し、反り量が２ｍｍ以下のＳｉ基板サンプル９は、全てを問題なく接合できた。
【００２７】
これにより、熱硬化性樹脂を用いて反り量を４ｍｍ以下に抑えた太陽電池セルを接合して太陽電池モジュールを形成することにより、太陽電池セルにひびや割れが発生することを低減でき、反り量を２ｍｍ以下に抑えた太陽電池セルを接合して太陽電池モジュールを形成することにより、太陽電池セルにひびや割れが発生することを防止できることが確認できた。
【００２８】
以上のように、本実施の形態に係る太陽電池モジュールの製造方法によれば、太陽電池セルの大型化を図る場合や、個々の太陽電池セルを銅線で接合する場合に信頼性を高めることができる。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
以上のように、本発明にかかる太陽電池セルの製造方法及び太陽電池モジュールの製造方法は、光電変換効率を低下させずに反りを低減する点で有用であり、特に、薄型の太陽電池セル及び太陽電池モジュールの製造に適している。
【符号の説明】
【００３０】
９  Ｓｉ基板サンプル
１０  矯正ジグ
１１  マスク板
１２  ポリイミド樹脂
【図１】
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【図２】
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