(57)【要約】【課題】太陽電池素子の電極の表面にはんだ食われを発生することなく均一にはんだを被覆する。【解決手段】表面に電極が形成された太陽電池素子９をはんだ融液１３に浸漬して上記電極をはんだで被覆する太陽電池素子の製造方法であって、上記太陽電池素子９を上記はんだ融液１３に浸漬して引き上げた後、上記はんだの融点以上の温度の液体１３’に再度浸漬する。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に電極が形成された太陽電池素子をはんだ融液に浸漬して前記電極をはんだで被覆する太陽電池素子の製造方法において、前記太陽電池素子を前記はんだ融液に浸漬して引き上げた後、前記はんだの融点以上の温度の液体に再度浸漬することを特徴とする太陽電池素子の製造方法。
【請求項２】
前記液体がはんだであることを特徴とする請求項１に記載の太陽電池素子の製造方法。
【請求項３】
前記はんだの表面がオイルで被覆されていることを特徴とする請求項２に記載の太陽電池素子の製造方法。
【請求項４】
前記液体がオイルであることを特徴とする請求項１に記載の太陽電池素子の製造方法。
【請求項５】
表面に電極が形成された太陽電池素子をはんだ融液に浸漬して前記電極をはんだで被覆する太陽電池素子の製造装置において、前記はんだ融液のはんだ槽とは別に前記はんだの融点以上の温度の液体が入った槽を設けたことを特徴とする太陽電池素子の製造装置。
【請求項６】
前記液体が入った槽がはんだ槽であることを特徴とする請求項５に記載の太陽電池素子の製造装置。
【請求項７】
前記液体が入った槽がオイル槽であることを特徴とする請求項５に記載の太陽電池素子の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は太陽電池素子の製造方法および製造装置に関し、特に電極を有する太陽電池素子をはんだ融液に浸漬して電極をはんだで被覆する太陽電池素子の製造方法および製造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
太陽電池素子は複数枚をインナーリードで接続して使用するのが一般的である。太陽電池素子の電極はインナーリードを接続するために通常はんだで被覆されている。また、太陽電池素子の電極をはんだで被覆することによって電極表面の酸化を防止して長期信頼性を確保するとともに、電極の抵抗を下げるという効果もある。
【０００３】
太陽電池素子の電極をはんだで被覆する方法としては、はんだ融液に浸漬する方法が一般的である。この場合、電極表面の酸化物を除去してはんだと電極の合金を形成しやすくしたり、空気との間に膜を形成することによって太陽電池素子を加熱したときに電極の表面が酸化されるのを防止したり、界面張力を減らしてはんだの濡れを促進したりするために、電極の表面にはフラックスを塗布する。そのフラックスを活性化させるために、約１００℃で乾燥させた後にはんだ融液に浸漬する。
【０００４】
また、複数の太陽電池素子の電極に同時にはんだを被覆する場合、複数の太陽電池素子をウェハーキャリアに収容してはんだ槽に浸漬する。このウェハーキャリアを図５および図６に示す。図５はウェハーキャリアを側面から見たときの図であり、図６は図５におけるＡ−Ａ’間の断面を示す図である。図５および図６において、９は太陽電池素子、１０はウェハーキャリアを示す。ウェハキャリア１０は複数の太陽電池素子９を所定間隔を維持して縦方向に配設されるように構成されている（例えば特許文献１参照）。
【０００５】
複数の太陽電池素子９を収容したウェハーキャリア１０をはんだ融液１３に浸漬して引き上げることによって太陽電池素子９の電極をはんだで被覆する。このように、複数の太陽電池素子９をウェハーキャリア１０で一括処理する方法では太陽電池素子９の一枚当たりのはんだ付け時間を短縮できるため生産性の向上につながる。
【０００６】
しかし、複数枚の太陽電池素子９をはんだ融液に浸漬するとはんだ温度が低下し、はんだ温度が低い状態で引き上げると、はんだの局部的に厚い部分が発生したり、はんだが電極間でブリッジするという問題が発生し、後工程での割れや外観不良を引き起こす原因になるという問題があった。
【０００７】
この問題を回避するため、はんだ融液に浸漬する前に、フラックスを乾燥する温度を高くして太陽電池素子９とウェハーキャリア１０をはんだ融液の温度以上に加熱しておくことが考えられる。この方法では、太陽電池素子９とウェハーキャリア１０をはんだ融液に浸漬してもはんだ融液の温度が下がることはない。しかし、このようにするとフラックスの活性が失われてはんだの濡れ性が低下し、はんだが被着しないという問題を生じることがある。
【０００８】
また、別の方法として太陽電池素子９とウェハーキャリア１０をはんだ融液に浸漬した後、低下したはんだ温度が回復してから引き上げることも考えられる。しかし、このようにすれば太陽電池素子９をはんだ融液に浸漬する時間が長くなり、太陽電池素子９の電極材料がはんだ中に溶け込むいわゆるはんだ食われが発生し、電極強度の低下を招くという問題が発生する。
【０００９】
本発明はこのような従来の問題に鑑みてなされたものであり、はんだ食われを発生することなく太陽電池素子の電極を均一にはんだで被覆することができる太陽電池素子の製造方法と製造装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に係る太陽電池素子の製造方法によれば、表面に電極が形成された太陽電池素子をはんだ融液に浸漬して前記電極をはんだで被覆する太陽電池素子の製造方法において、前記太陽電池素子を前記はんだ融液に浸漬して引き上げた後、前記はんだの融点以上の温度の液体に再度浸漬することを特徴とする。
【００１１】
また、本発明に係る太陽電池素子の製造方法では、前記液体ははんだであるほうがよい。
【００１２】
さらに、前記はんだの表面はオイルで被覆されているほうがよい。
【００１３】
また、前記液体はオイルであってもよい。
【００１４】
また、請求項５に係る太陽電池素子の製造装置によれば、表面に電極が形成された太陽電池素子をはんだ融液に浸漬して前記電極をはんだで被覆する太陽電池素子の製造装置において、前記はんだ融液のはんだ槽とは別に前記はんだの融点以上の温度の液体が入った槽を設けたことを特徴とする。
【００１５】
この製造装置では、前記液体が入った槽ははんだ槽であるほうがよい。
【００１６】
また、前記液体が入った槽はオイル槽であってもよい。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面を用いて詳細に説明する。
本発明に係る太陽電池素子の基本的な製造方法を図１に示す。まず、半導体基板１を用意する。この半導体基板１は、単結晶または多結晶シリコンなどからなる。このシリコン基板１は、ボロン（Ｂ）などの一導電型半導体不純物を１×１０１６〜１×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３程度含有し、比抵抗１．５Ωｃｍ程度の基板である。単結晶シリコン基板の場合は引き上げ法などによって形成され、多結晶シリコン基板の場合は鋳造法などによって形成される。多結晶シリコン基板は、大量生産が可能であり、製造コスト面で単結晶シリコン基板よりも有利である。引き上げ法や鋳造法によって形成されたインゴットを３００〜５００μｍ程度の厚みにスライスして、１５ｃｍ×１５ｃｍ程度の大きさに切断して半導体基板１とする。
【００１８】
次に、シリコン基板１を拡散炉中に配置して、オキシ塩化リン（ＰＯＣｌ３）などの中で加熱することによって、シリコン基板１の表面部分にリン原子を１×１０１６〜１×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３程度拡散させて他の導電型を呈する拡散層２を形成する（図１（ｂ）参照）。この拡散層２は、０．２〜０．５μｍ程度の深さに形成され、シート抵抗が４０Ω／□以上になるように形成される。シリコン基板１の一主面側の拡散層２のみを残して他の部分の拡散層２をエッチングする（図１（ｃ））。
【００１９】
次に、シリコン基板１の一主面側に反射防止膜３を形成する。この反射防止膜３はたとえば窒化シリコン膜などからなり、シランとアンモニアとの混合ガスを用いたプラズマＣＶＤ法などで形成される。この反射防止膜３は、シリコン基板１の表面で光が反射するのを防止して、シリコン基板１内に光を有効に取り込むために設ける。また、他の主面側には高濃度の一導電型半導体不純物を拡散させて、ＢＳＦ層４を形成する（図１（ｄ）参照）。
【００２０】
そして、この反射防止膜３の表面電極５に相当する部分をエッチングした上で電極ペーストを塗布して焼成することによって表面電極５を形成する（図１（ｅ）参照）。この表面電極５は、反射防止膜３上に直接電極ペーストを塗布して焼成することにより、ペースト下の反射防止膜３を溶融させ、シリコン基板１と直接接触させるいわゆるファイヤースルー法により形成してもよい。また、裏面にも電極ペーストを塗布して焼成することによって裏面電極６を形成する。
【００２１】
この電極ペーストは銀粉末と有機ビヒクルにガラスフリットを銀１００重量部に対して０．１〜５重量部添加してペースト状にしたものをスクリーン印刷法で印刷して６００〜８００℃で１〜３０分程度焼成することによって焼き付けられる。このガラスフリットは、ＰｂＯ、Ｂ２Ｏ３、ＳｉＯ２のうち少なくとも一種を含む軟化点が５００℃以下のものなどから成る。
【００２２】
その後、長期信頼性の確保および後工程で太陽電池素子同士をインナーリードで接続するために、電極５、６の表面に半田層７、８を形成する（図１（ｆ）参照）。これによって太陽電池素子９が完成する。
【００２３】
本発明によれば、太陽電池素子９の入ったウェハーキャリアをはんだ融液に浸漬して引き上げた後、はんだの融点以上の温度の液体に再度浸漬して引き上げる。この方法について更に詳しく説明する。
【００２４】
図２は本発明に係る太陽電池素子の製造方法示す図である。図２において、９は太陽電池素子、１０はウェハーキャリア、１１はアーム、１２ははんだ槽、１３ははんだ融液を示す。複数の太陽電池素子９を収納したウェハーキャリア１０をアームで支持し、はんだ槽１２の中のはんだ融液１３の中に浸漬して、引き上げることによって太陽電池素子９の電極５、６の表面をはんだで被覆する。その後、はんだ融液１３に再度浸漬する。
【００２５】
一回目の浸漬でははんだ融液１３の温度が低下し、このはんだ融液１３の温度が低い状態のまま太陽電池素子９を引き上げるので、はんだの局部的に厚い部分が発生したり、はんだが電極間でブリッジする。しかし、一回目の浸漬以降ははんだ融液１３の温度は上昇するので、再度浸漬するときの方がはんだ融液１３の温度は高くなる。また、太陽電池素子９とウェハーキャリア１０もはんだ融液１３で加熱されるので、はんだ融液１３に再度浸漬する際にははんだ融液１３の温度の低下は小さい。そのため一回目の浸漬ではんだが局部的に厚くなった部分や電極間のはんだブリッジは二回目の浸漬によって平滑にすることができる。
【００２６】
図３は本発明の他の実施形態を示す図である。図３において、９は太陽電池素子、１０はウェハーキャリア、１１はアーム、１２ははんだ槽、１３ははんだ融液を示す。複数の太陽電池素子９を収納したウェハーキャリア１０をアーム１１で支持し、はんだ槽１２の中のはんだ融液１３の中に浸漬して引き上げることによって太陽電池素子９の電極をはんだで被覆する。その後別のはんだ槽１２’に入ったはんだ融液１３’に浸漬して引き上げる。このように別のはんだ融液１３’を設けて再度浸漬しても同様の効果を得ることができる。
【００２７】
さらに、図４に示すように、二回目に浸漬するはんだの表面はオイル１４で被覆したほうがよい。はんだ融液１３’の表面の酸化を防止することができ、太陽電池素子１３の電極５、６の表面を更に平滑に仕上げることができるからである。
【００２８】
なお、一回目のはんだ槽１２はオイルで被覆しない。これは一回目のはんだ槽１２をオイルで被覆すると、太陽電池の電極表面表面に未はんだ（はんだが乗らない部分）が発生するためである。この原因は、はんだと電極の界面にオイルが溜まってはんだ濡れを阻害するためである。そのために一回目のはんだ槽１２で電極の表面の全面にはんだを付着させ、２回目のはんだ槽１２’ではんだ表面を平滑に仕上げる。
【００２９】
また、図３の二回目に浸漬する液体はオイル１３’であってもよい。一回目に浸漬するはんだ融液よりも高温に加熱したオイル１３’に浸漬することにより、太陽電池素子９の電極５、６を一旦被覆したはんだが再度溶融してオイル１３’と触れることによって界面張力が減ってはんだが広がりやすくなって電極５、６のはんだ濡れが促進される。
【００３０】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で多くの修正および変更を加えることができる。例えばウェハーキャリアの形状はこれに限定されるものではないし、はんだの種類はＳｎ−Ｐｂの共晶はんだであってもいいし、Ｓｎ−Ａｇ系、Ｓｎ−Ｃｕ系、Ｓｎ−Ｚｎ系、Ｓｎ−Ｓｂ系、Ｓｎ−Ｉｎ系、Ｓｎ−Ｂｉ系などの鉛を含有しないいわゆる鉛フリー半田を使用しても同様の効果を得ることができる。
【００３１】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、請求項１に係る太陽電池の製造方法によれば、太陽電池素子をはんだ融液に浸漬して引き上げた後に、このはんだの融点以上の温度の液体に再度浸漬して引き上げることから、はんだが局部的に厚い部分やはんだの電極間のブリッジを二回目の浸漬によって平滑にすることができ、複数の太陽電池素子の電極を均一にはんだで被覆することができる。
【００３２】
また、はんだ融液に浸漬した後、別のはんだ融液に浸漬しても同様の効果を得ることができるとともに、はんだ融液の温度が上昇してから太陽電池素子を引き上げる必要がなくなり、太陽電池素子をはんだ融液に浸漬する時間を短縮できるとともに、いわゆるはんだ食われの問題も解消できる。
【００３３】
また、二回目に浸漬するはんだの表面もオイルで被覆すると、はんだ融液の表面の酸化を防止することができ、太陽電池素子の電極の表面を更に平滑に仕上げることができる。
【００３４】
さらに、二回目に浸漬する液体をオイルにすると、一旦太陽電池素子の電極に被覆されたはんだが再度溶融してオイルと触れることによって界面張力が減ってはんだが広がりやすくなることによってはんだの濡れ性が促進される。
【００３５】
また、請求項５に係る太陽電池素子の製造装置によれば、はんだ槽とは別にはんだの融点以上の温度の液体が入った槽を設けたことから、太陽電池素子の表面に付着していた汚れははんだ槽で落とされ、より太陽電池素子の電極表面を平滑にすることができるとともに、はんだ融液の温度が上昇してから太陽電池素子を引き上げる必要がなくなり、太陽電池素子をはんだ融液に浸漬する時間を短縮できるとともに、いわゆるはんだ食われの問題も解消できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る太陽電池素子の製造方法を示す図である。
【図２】本発明に係る太陽電池素子の他の製造方法を示す図である。
【図３】本発明に係る太陽電池素子の製造装置を示す図である。
【図４】本発明に係る太陽電池素子の他の製造方法を示す図である。
【図５】従来の太陽電池素子の製造方法を示す図である。
【図６】従来の太陽電池素子の製造方法を示す断面図であり、図５のＡ−Ａ’間の断面図である。
【符号の説明】
１：半導体基板、２：拡散層、３：反射防止膜、４：ＢＳＦ層、５：表面電極、６：裏面電極、７、８：半田層、９：太陽電池素子、１０：ウェハーキャリア、１１：アーム、１３：はんだ槽、１４：溶融半田、１５：オイル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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