(57)【要約】【課題】同時に多数の太陽電池素子に均一な半田層を形成する方法および製造装置を提供する。【解決手段】表面に電極が形成された複数の太陽電池素子９をバスケット１０に収容し、このバスケット１０を半田融液１４に浸漬して上記電極の表面に半田層を形成する太陽電池の製造方法であって、上記太陽電池素子９が収容されたバスケット１０を上記半田融液１４の中で水平方向に移動させることを特徴とする。【選択図】  図２
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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複数の太陽電池素子をバスケットに収容し、このバスケットを半田融液に浸漬して前記電極の表面に半田層を形成する太陽電池の製造方法において、前記太陽電池素子が収容されたバスケットを前記半田融液の中で水平方向に移動させることを特徴とする太陽電池素子の製造方法。
【請求項２】
表面に電極が形成された複数の太陽電池素子をバスケットに収容し、このバスケットを半田融液に浸漬して前記電極の表面に半田層を形成する太陽電池の製造方法において、前記太陽電池素子が収容されたバスケットを前記半田融液に浸漬して振動を与えることを特徴とする太陽電池素子の製造方法。
【請求項３】
表面に電極が形成された複数の太陽電池素子をバスケットに収容し、このバスケットを半田融液に浸漬して前記電極の表面に半田層を形成する太陽電池の製造方法において、前記太陽電池素子が収容されたバスケットを前記半田融液に浸漬して前記溶融半田を対流させることを特徴とする太陽電池素子の製造方法。
【請求項４】
前記バスケットの側壁部にスリットを設け、このスリット部分に前記太陽電池素子を立てて収容することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか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複数の太陽電池素子をバスケットに収容し、前記バスケットをアームで保持して半田融液に浸漬する太陽電池の製造装置において、前記アームに水平移動する手段を設けたことを特徴とする太陽電池の製造装置。
【請求項６】
表面に電極が形成された複数の太陽電池素子をバスケットに収容し、このバスケットをアームで保持して半田融液に浸漬する太陽電池の製造装置において、前記アームに振動器が取り付けられていることを特徴とする太陽電池の製造装置。
【請求項７】
表面に電極が形成された複数の太陽電池素子をバスケットに収容し、このバスケットをアームで保持して半田融液に浸漬する太陽電池の製造装置において、前記半田融液を強制的に対流させる手段を設けたことを特徴とする太陽電池の製造装置。
【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半田融液に浸漬して電極の表面に半田層を形成する太陽電池の製造方法および製造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】
太陽電池では、長期信頼性を確保するとともに複数の太陽電池素子同士をインナーリードで接続するために、その電極の表面に半田層を形成するのが一般的である。
【０００３】
太陽電池の電極表面に半田層を形成する場合、太陽電池素子を半田融液に浸漬することによって電極の表面に半田層を形成する。この場合、複数の太陽電池素子の電極に同時に半田層を形成するために、複数の太陽電池素子をバスケットに収容し、このバスケットごと半田融液の中に浸漬して半田層を形成していた。
【０００４】
図５および図６は従来の太陽電池素子の電極表面に半田層を形成する際に使用されるバスケットの構造を示す図である。図５は太陽電池素子を収容したバスケットを側面から見た図、図６は図５中のＡ−Ａ’間の断面図を示す。図５および図６中の９は太陽電池素子、１０はバスケットを示す。
【０００５】
図５および図６に示すように、バスケット１０の側壁部に設けた多数のスリット１１に複数の太陽電池素子９を収容して、図７に示すように、バスケット１０をアーム１１で保持して溶融半田１４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の電極表面（不図示）に半田層（不図示）を形成する（例えば特許文献１参照）。
【０００６】
このとき、図６に示すように、それぞれの太陽電池素子９の間にはバスケット１０の側壁部が介在する。このようにすることによって隣り合う太陽電池素子９が張り付いてしまうことを防止できる。
【０００７】
しかし、この方法によれば太陽電池素子９の表面および裏面のバスケット１０と接触する部分で溶融半田１４が太陽電池素子９とバスケット１０の間に入りこまなかったり、太陽電池素子９とバスケット１０の間で半田が滞留することにより、太陽電池素子９の表面に形成された電極の上に半田が被覆されていない部分が発生したり、局部的に半田層の厚みが厚くなるという問題が発生することがあった。
【０００８】
本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであり、同時に多数の太陽電池素子に均一な半田層を形成する方法と装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【特許文献１】
特開２００２−３１９６１６号公報参照
【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複数の太陽電池素子をバスケットに収容し、このバスケットを半田融液に浸漬して前記電極の表面に半田層を形成する太陽電池の製造方法において、前記太陽電池素子が収容されたバスケットを前記半田融液の中で水平方向に移動させることを特徴とする。
【００１１】
また、請求項２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複数の太陽電池素子をバスケットに収容し、このバスケットを半田融液に浸漬して前記電極の表面に半田層を形成する太陽電池の製造方法において、前記太陽電池素子が収容されたバスケットを前記半田融液に浸漬して振動を与えることを特徴とする。
【００１２】
また、請求項３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複数の太陽電池素子をバスケットに収容し、このバスケットを半田融液に浸漬して前記電極の表面に半田層を形成する太陽電池の製造方法において、前記太陽電池素子が収容されたバスケットを前記半田融液に浸漬して前記溶融半田を対流させることを特徴とする。
【００１３】
上記太陽電池素子の製造方法では、前記バスケットの側壁部にスリットを設け、このスリット部分に前記太陽電池素子を立てて収容することが望ましい。
【００１４】
請求項５に係る太陽電池の製造装置では、表面に電極が形成された複数の太陽電池素子をバスケットに収容し、このバスケットをアームで保持して半田融液に浸漬する太陽電池の製造装置において、前記アームに水平移動する手段を設けたことを特徴とする。
【００１５】
また、請求項６に係る太陽電池の製造装置では、表面に電極が形成された複数の太陽電池素子をバスケットに収容し、このバスケットをアームで保持して半田融液に浸漬する太陽電池の製造装置において、前記アームに振動器が取り付けられていることを特徴とする。
【００１６】
また、請求項７に係る太陽電池の製造装置では、表面に電極が形成された複数の太陽電池素子をバスケットに収容し、このバスケットをアームで保持して半田融液に浸漬する太陽電池の製造装置において、前記半田融液を強制的に対流させる手段を設けたことを特徴とする。
【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。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。
【００２１】
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、電極表面に半田層７、８を形成する（図１（ｆ）参照）。
【００２２】
半田層７、８は、図５および図６に示すようなバスケット１０に太陽電池素子９を収容して、このバスケット１０を図２に示すようなアーム１１で保持して溶融半田に浸漬することによって太陽電池素子９の表面に半田層７、８を形成する。なお、バスケット１０の側壁部には多数のスリット１０ａが形成されており、このスリット１０ａごとに太陽電池素子９を立てて複数収納することによって太陽電池素子９同士の付着を防止する。
【００２３】
図２は本発明に係る太陽電池素子の製造方法の一実施例を説明するための図であり、９は太陽電池素子、１０はバスケット、１１はアーム、１３は半田槽、１４は溶融半田を示す。
【００２４】
本発明によれば、太陽電池素子９が収容されたバスケット１０を半田融液１４の中で水平方向に移動させる。このようにすることにより、太陽電池素子９の表面および裏面のバスケット１０と接触する部分の溶融半田１４を相対的に動かすことができるため、溶融半田は太陽電池素子９とバスケット１０の間に入りこみ、太陽電池素子９とバスケット１０の間で半田が対流する。そのため、太陽電池素子９の表面に形成された電極の上に半田が被覆されていない部分が発生したり、局部的に半田層の厚みが厚くなるという従来の問題を解消することができる。
【００２５】
特に、複数の太陽電池素子９の配列方向と垂直な方向に移動させると複数の太陽電池素子９の間に半田が流れ込みやすく、太陽電池素子９の電極の表面を半田で良好に被覆でき、半田層の厚みも均一にできる。
【００２６】
半田融液１４の中で太陽電池素子９が収容されたバスケット１０を動かす方法について説明する。太陽電池素子９を収容したバスケット１０をアーム１１で保持し、アーム１１を下降させることによって溶融半田１４に浸漬する。浸漬した状態でアーム１１を図面の左方向に動かした後アーム１１を上昇させることによってバスケット１０に収容した太陽電池素子９を溶融半田１４から引き上げる。アーム１１を動かすタイミングは太陽電池素子９が溶融半田１４に浸漬しているときであればよく、アーム１１を下降させている途中でもよいし上昇させている途中でもよい。アーム１を水平方向に移動させるには、例えばアーム１の根元をあらかじめレールに取り付け、駆動モータによってアーム１を水平方向に移動させるような機能をつけてもよいし、逆に溶融半田１４の入った半田層１３をあらかじめレール上に載置し、駆動モータで半田槽１３を水平方向に動かすことも可能である。このアーム１の水平方向への移動手段はこれに限定されるものではない。つまり溶融半田１４とバスケット１０に収容された太陽電池素子９が相対的に水平方向に移動していればよい。
【００２７】
また、図３に示すように、アーム１１に振動器１２を取り付けることにより、アーム１１に微振動を与えつづけることによってバスケット１０を振動させてもよい。特に、複数の太陽電池素子９を収容したバスケット１０を振動させると複数の太陽電池素子９の間に半田が流れ込みやすく、太陽電池素子９の電極の表面を半田で良好に被覆でき、半田層の厚みも均一にできる。
【００２８】
図４は本発明に係る太陽電池素子９の他の製造方法を説明するための図である。図４において、１５は羽根車、１６はガイドを示す。羽根車１５を回転させることによってあらかじめ溶融半田１４に図面上横方向の流れを作る。流れの向きはガイド１６の形状および向きなどにより調整する。ここにバスケット１０に収容された太陽電池素子９を浸漬することによって太陽電池素子９と溶融半田を相対的に動かすことができる。すなわち、本発明においては、バスケット１０を相対的に移動させてもよい。このようにしても溶融半田１４が太陽電池素子９とバスケット１０の間に入りこみ、太陽電池素子９とバスケット１０の間で半田が対流する。そのため太陽電池素子９の表面に形成された電極の上に半田が被覆されていない部分が発生したり、局部的に半田層の厚みが厚くなるという従来の問題を解消することができる。この場合も、複数の太陽電池素子９の配列方向と垂直な方向に半田を対流させると複数の太陽電池素子９の間に半田が流れ込みやすく、太陽電池素子９の電極の表面を半田で良好に被覆でき、半田層の厚みも均一にできる。
【００２９】
【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、太陽電池素子が収容されたバスケットを半田融液の中で水平方向に移動させることから、溶融半田が太陽電池素子とバスケットの間に入りこみ、太陽電池素子とバスケットの間で半田が対流する。そのため多数の太陽電池素子に同時に均一な半田層を形成することができる。
【００３０】
また、請求項２に係る太陽電池の製造方法によれば、太陽電池素子が収容されたバスケットを半田融液に浸漬して振動を与えることから、溶融半田が太陽電池素子とバスケットの間に入りこみ、太陽電池素子とバスケットの間で半田が対流する。そのため多数の太陽電池素子に同時に均一な半田層を形成することができる。特に、太陽電池素子間のピッチが狭いバスケットを使用する場合や、太陽電池素子が衝撃によって割れやすい場合、特に溶融半田への浸漬時間を短くしたい場合に好適である。
【００３１】
また、請求項３に係る太陽電池の製造方法によれば、太陽電池素子が収容されたバスケットを半田融液に浸漬して溶融半田を対流させることから、溶融半田が太陽電池素子とバスケットの間に入りこみ、太陽電池素子とバスケットの間で半田が対流する。そのため多数の太陽電池素子に同時に均一な半田層を形成することができる。特に、一度に処理する太陽電池素子の枚数が多い場合に好適である。
【００３２】
また、請求項５に係る太陽電池の製造装置によれば、太陽電池素子が収容されたバスケットを保持するアームが水平移動の機能を備えたことから、溶融半田が太陽電池素子とバスケットの間に入りこみ、太陽電池素子とバスケットの間で半田が対流する。そのため多数の太陽電池素子に同時に均一な半田層を形成することができる。特に、溶融半田への浸漬の前処理から、浸漬後の洗浄までが一貫した処理ラインになっており、太陽電池素子を収納したバスケットをアームにより順次移動させることにより、自動的に処理を行う製造装置の場合に好適である。
【００３３】
また、請求項６に係る太陽電池の製造装置によれば、太陽電池素子が収容されたバスケットを保持するアームに振動器が取り付けられていることから、溶融半田が太陽電池素子とバスケットの間に入りこみ、太陽電池素子とバスケットの間で半田が対流する。そのため多数の太陽電池素子に同時に均一な半田層を形成することができる。特に、小型の半田槽をもつ製造装置の場合に好適である。
【００３４】
また、請求項７に係る太陽電池の製造装置によれば、太陽電池素子が収容されたバスケットを浸漬する半田融液を強制的に対流させる機能を備えたことから、溶融半田が太陽電池素子とバスケットの間に入りこみ、太陽電池素子とバスケットの間で半田が対流する。そのため多数の太陽電池素子に同時に均一な半田層を形成することができる。特に、半田融液の温度などが不均一になりやすい大型の半田槽をもつ製造装置の場合に好適である。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の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製造方法の一実施例を示す図である。
【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に用いられるバスケットを側面側から見た図である。
【図６】従来の太陽電池素子の製造方法に用いられるバスケットを正面側から見た図である。
【図７】従来の太陽電池素子の製造方法を示す図である。
【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：バスケット、１１：アーム、１３：半田槽、１４：溶融半田、１５：羽根車、１６：ガイド
【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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【図７】
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