KR102314772B1 - Solar cell and manufacturing method of solar cell - Google Patents
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Abstract
(목적)본 발명은, 태양전지 및 태양전지의 제조방법에 관한 것으로서, 실리콘 기판(1)의 표면의 핑거 전극에 리본을 직접적으로 납땜하여 저항성분을 적게 하고 또한 전자의 누설을 적게 함과 아울러, 리본을 질화막에 직접적으로 납땜하여 강고하게 고정하는 것을 목적으로 하고 있다.
(구성)절연막의 위에 형성된 영역으로부터 전자를 인출하는 핑거 전극과 직교방향으로 일정한 폭(b)으로, 핑거 전극이 있는 부분과, 핑거 전극이 없는 절연막의 부분에 걸쳐서 땜납으로 인출선을 납땜하고, 핑거 전극으로부터의 전자를 인출선에 의하여 외부로 인출함과 아울러 인출선을 기판에 고정하도록 구성한다.(Objective) The present invention relates to a solar cell and a method for manufacturing a solar cell, wherein a ribbon is directly soldered to a finger electrode on the surface of a silicon substrate (1) to reduce the resistance component and also to reduce electron leakage. , the objective is to firmly fix the ribbon by directly soldering it to the nitride film.
(Configuration) Soldering a lead wire with solder over the portion with the finger electrode and the portion of the insulation film without the finger electrode with a constant width b in the direction perpendicular to the finger electrode that draws electrons from the region formed on the insulating film, It is configured so that electrons from the finger electrodes are extracted to the outside by the lead wire and the lead wire is fixed to the substrate.
Description
본 발명은, 기판 위에 광(光) 등을 조사(照射)하였을 때에 고전자농도(高電子濃度)를 생성하는 영역을 형성함과 아울러 영역의 위에 광 등을 투과하는 절연막을 형성하고, 절연막의 위에 영역으로부터 전자를 인출하는 인출구(取出口)를 형성하는 핑거 전극(finger 電極)을 형성하고, 또한 복수의 핑거 전극을 전기적으로 접속하여 전자를 외부로 인출하는, 종래의 버스바 전극(bus bar 電極)을 글라스 없음으로 하고, 핑거 전극에 직접적으로 땜납 접속함과 아울러 이면의 기판으로부터 직접적으로 땜납 접속하는 태양전지 및 태양전지의 제조방법에 관한 것이다.The present invention forms a region that generates a high electron concentration when irradiated with light or the like on a substrate, and an insulating film that transmits light or the like is formed on the region, A conventional bus bar electrode, in which a finger electrode forming an extraction port for withdrawing electrons from the region is formed on the upper portion, and also electrically connecting a plurality of finger electrodes to withdraw electrons to the outside The present invention relates to a solar cell and a method for manufacturing a solar cell in which glass-free, direct solder connection to a finger electrode and direct solder connection from a substrate on the back surface is performed.
종래에 있어서 태양전지 셀(solar cell)의 설계에서는, 태양전지 셀 내에 생성된 전자를 효율적으로 접속된 외부회로에 흐르게 하는 것이 매우 중요하다. 이것을 달성하기 위하여 셀로부터 외부로 연속되는 부분의 저항성분을 작게 하는 것과, 생성된 전자가 소실되지 않도록 하는 것과, 표면 및 이면의 외부단자가 강하게 고정되는 것이 특히 중요하다.In the conventional design of a solar cell, it is very important to efficiently flow electrons generated in the solar cell to an external circuit connected thereto. In order to achieve this, it is particularly important to make the resistive component of the portion continuous from the cell to the outside, to prevent the generated electrons from being lost, and to firmly fix the external terminals on the front and back surfaces.
예를 들면 도12의 종래기술에 나타내는 바와 같이 실리콘 기판(21)의 표면(상면)에 질화막(22)을 생성하고, 이 위에 핑거 전극(은(銀))(23)의 페이스트(paste)(납 글라스(lead glass) 포함)를 스크린 인쇄하여 소결(燒結)하고, 도면에 나타내는 바와 같이 질화막(22)에 홀(hole)을 뚫어서 고전자농도영역으로부터 전자를 외부로 인출하는 핑거 전극(23)을 형성한다. 다음에, 핑거 전극(23)과 직교하는 방향으로 버스바 전극(은)(24)을 스크린 인쇄하여 소결함으로써 생성한다. 이 버스바 전극(은)(24) 위에 땜납(26)으로 리본(리드선(lead wire))(25)을 납땜하여 강고하게 실리콘 기판(21)에 그 리본(25)을 고정하고 있었다.For example, as shown in the prior art in Fig. 12, a nitride film 22 is formed on the surface (upper surface) of the silicon substrate 21, and a paste of a finger electrode (silver) 23 is applied thereon. A finger electrode 23 that screen-prints and sinters lead glass (including lead glass), and draws electrons from the high electron concentration region to the outside by drilling a hole in the nitride film 22 as shown in the figure. to form Next, the bus bar electrode (silver) 24 is screen-printed and sintered in a direction orthogonal to the finger electrode 23 to produce it. A ribbon (lead wire) 25 was soldered on the bus bar electrode (silver) 24 with a solder 26 , and the ribbon 25 was firmly fixed to the silicon substrate 21 .
또한 실리콘 기판(21)의 이면(하면)에 알루미늄 전극(27)을 형성하고 이것에 리본을 납땜하여 고정하고 있었다.Further, an aluminum electrode 27 was formed on the back surface (lower surface) of the silicon substrate 21, and a ribbon was soldered to it and fixed.
또한 알루미늄 전극(27)을 전체 면에 형성하고 있었던 것에서는 리본(29)의 납땜강도가 약한 경우에는, 이 알루미늄 전극(27)의 일부에 홀(표면의 버스바 전극(24)에 대응하는 부분에 홀)을 뚫어 두고, 여기에 은 페이스트(銀 paste)를 스크린 인쇄하여 소결함으로써 은의 부분(271)을 형성하고, 이것에 땜납(28)으로 리본(29)을 고정하여 필요한 고정강도를 얻고 있었다.In addition, in the case where the aluminum electrode 27 is formed on the entire surface, when the soldering strength of the ribbon 29 is weak, a hole (the portion corresponding to the bus bar electrode 24 on the surface) is formed in a part of the aluminum electrode 27. A hole was drilled in the hole, and silver paste was screen-printed thereto and sintered to form a silver portion 271, and the ribbon 29 was fixed thereto with solder 28 to obtain the necessary fixing strength. .
그러나 상기에서 설명한 종래의 실리콘 기판(21)의 표면에 버스바 전극(은)(24)을 형성하여 다수의 핑거 전극(23)으로부터의 전자를 모으거나, 리본(25)을 그 버스바 전극(은)(24)을 통하여 실리콘 기판(21)에 강고하게 납땜할 필요성이 있었기 때문에, 그 버스바 전극(24)이 은 혹은 은을 많이 포함하는 페이스트로 형성될 필요성이 있음과 아울러, 그 페이스트에 납 글라스가 포함되어 있으면 소결 등에 의하여 그 버스바 전극(24)에 모인 전자가 실리콘 기판(21)을 향하여 누설되어 버리는 사태가 발생한다는 문제가 있었다.However, the bus bar electrode (silver) 24 is formed on the surface of the conventional silicon substrate 21 described above to collect electrons from a plurality of finger electrodes 23, or the ribbon 25 is connected to the bus bar electrode ( Since it was necessary to firmly solder the silicon substrate 21 through the silver 24, the bus bar electrode 24 needs to be formed of silver or a paste containing a lot of silver, and in addition to the paste When lead glass is contained, there is a problem that electrons collected in the bus bar electrode 24 leak toward the silicon substrate 21 due to sintering or the like.
또한 실리콘 기판(21)의 이면에 알루미늄 전극을 전체 면에 형성하고 그 위에 리본을 납땜한 것에서는 리본을 실리콘 기판(21)에 충분한 강도로 고정할 수 없는 경우가 있다는 문제가 있었다.In addition, when the aluminum electrode is formed on the entire surface of the back surface of the silicon substrate 21 and the ribbon is soldered thereon, there is a problem that the ribbon cannot be fixed to the silicon substrate 21 with sufficient strength in some cases.
또한 이것을 피하기 위하여, 이미 기술한 도12에 나타내는 바와 같이 알루미늄 전극(27)의 일부에 홀을 뚫어 두고, 여기에 은 페이스트를 도포하여 소결하고, 이 위에 리본을 납땜하여 충분한 고정강도를 얻을 필요가 발생하여 버린다는 문제도 있었다.In addition, in order to avoid this, it is necessary to make a hole in a part of the aluminum electrode 27 as shown in FIG. 12 described previously, apply silver paste thereto and sinter it, and solder a ribbon thereon to obtain sufficient fixing strength. There was also the problem of throwing it away.
본 발명자들은, 실리콘 기판(1)의 표면의 핑거 전극의 상부가 절연막의 위에 노출되어 있는 것에 주목하고, 이 노출되어 있는 핑거 전극의 상부에 직접적으로 외부단자인 띠 모양의 리본을 납땜하여 저항성분을 적게 하고 또한 전자의 누설을 적게 함과 아울러, 리본을 질화막에 직접 혹은 글라스를 통하여 강고하게 납땜할 수 있는 구성 및 방법을 발견하였다.The present inventors pay attention to the fact that the upper portion of the finger electrode on the surface of the
또한 본 발명자들은, 실리콘 기판의 이면의 알루미늄 전극 혹은 알루미늄 전극의 일부에 홀을 뚫고, 그 알루미늄 전극 혹은 그 알루미늄 전극의 홀의 부분에 직접적으로 납땜하여 충분한 고정강도를 얻는 구성 및 방법을 발견하였다.Further, the present inventors have discovered a structure and method for obtaining sufficient fixing strength by drilling a hole in an aluminum electrode or a part of an aluminum electrode on the back surface of a silicon substrate and directly soldering to the aluminum electrode or a part of the hole in the aluminum electrode.
그 때문에 본 발명은, 기판 위에 광 등을 조사하였을 때에 고전자농도를 생성하는 영역을 형성함과 아울러 영역의 위에 광 등을 투과하는 절연막을 형성하고, 절연막의 위에 영역으로부터 전자를 인출하는 인출구인 핑거 전극을 형성하고 핑거 전극을 통하여 전자를 외부로 인출하는 태양전지에 있어서, 절연막의 위에 형성된 영역으로부터 전자를 인출하는 핑거 전극과 직교방향으로 일정한 폭(b)으로, 핑거 전극이 있는 부분과, 핑거 전극이 없는 절연막의 부분에 걸쳐서 땜납으로 인출선을 납땜하고, 핑거 전극으로부터의 전자를 인출선에 의하여 외부로 인출함과 아울러 인출선을 기판에 고정하도록 하고 있다.Therefore, in the present invention, a region generating high electron concentration when irradiated with light or the like is formed on the substrate, an insulating film that transmits light or the like is formed on the region, and on the insulating film, an extraction port for extracting electrons from the region In the solar cell forming a finger electrode and withdrawing electrons to the outside through the finger electrode, the finger electrode having a constant width (b) in a direction orthogonal to the finger electrode withdrawing electrons from a region formed on the insulating film, a portion having a finger electrode; A leader wire is soldered with solder over a portion of the insulating film without a finger electrode, and electrons from the finger electrode are drawn out by the leader wire, and the leader wire is fixed to the substrate.
이때에 핑거 전극과 직교방향으로 일정한 폭(b)으로 땜납에 의하여 인출선을 납땜하는 경우에, 핑거 전극의 납땜되는 부분의 폭(c)을 넓게 혹은 일정한 폭(c)으로 미리 형성하도록 하고 있다.At this time, when soldering the lead wire with a constant width b in the direction perpendicular to the finger electrode, the width c of the soldered portion of the finger electrode is preformed to be wide or a constant width c. .
또한 핑거 전극과 직교방향으로 일정한 폭(b)으로 땜납에 의하여 인출선을 납땜하는 경우에, 핑거 전극의 넓혀진 부분의 폭(c)과, 인접하는 넓혀진 부분의 폭(c)의 간격(a)을, 땜납 인두팁의 길이보다 작게 하고, 땜납 인두팁이 절연막에 직접적으로 접하여, 절연막을 열화시키지 않도록 하고 있다.Also, in the case of soldering a lead wire with a constant width (b) in a direction perpendicular to the finger electrode, the gap (a) between the width (c) of the widened portion of the finger electrode and the width (c) of the adjacent widened portion is made smaller than the length of the soldering iron tip, and the soldering iron tip is in direct contact with the insulating film to prevent deterioration of the insulating film.
또한 납땜은 초음파 납땜하도록 하고 있다.In addition, the soldering is performed by ultrasonic soldering.
또한 초음파 납땜에서 사용하는 초음파 강도는, 인출선의 납땜을 할 수 있는 이상, 또한 절연막이 파괴되어 성능열화되는 것보다 작은 출력이도록 하고 있다.In addition, the ultrasonic intensity used in ultrasonic soldering is designed to have an output that is lower than the performance deterioration due to destruction of the insulating film as long as the lead wire can be soldered.
또한 납땜에 의하여 인출선이 납땜되는 부분에, 미리 초음파 없는 예비 납땜 혹은 필요에 따라 초음파 예비 납땜하도록 하고 있다.In addition, pre-soldering without ultrasonic waves or ultrasonic pre-soldering is carried out in advance on the part to which the lead wire is to be brazed by soldering.
또한 인출선이 납땜되는 부분에 예비 납땜하였을 경우에는, 인출선을 초음파 없이 납땜하도록 하고 있다.In addition, in the case where the lead wire is pre-soldered to the soldered portion, the lead wire is soldered without ultrasonic waves.
또한 납땜에 의하여 납땜되는 인출선은, 미리 예비 납땜하도록 하고 있다.The lead wires to be soldered by soldering are pre-soldered in advance.
또한 땜납은, 주석 혹은 주석에 아연, 구리, 은 중 1개 이상을 포함하도록 하고 있다.In addition, solder is made to contain one or more of zinc, copper, and silver in tin or tin.
그 때문에 본 발명은, 기판 위에 광 등을 조사하였을 때에 고전자농도를 생성하는 영역을 형성함과 아울러 영역의 위에 광 등을 투과하는 절연막을 형성하고, 절연막의 위에 영역으로부터 전자를 인출하는 인출구인 핑거 전극을 형성하고 핑거 전극을 통하여 전자를 외부로 인출함과 아울러, 기판의 이면으로부터 전자를 유입시켜서 회로를 형성하는 태양전지에 있어서, 기판의 이면에 알루미늄 전극을 전체 면에 형성 혹은 알루미늄 전극의 일부에 홀을 형성하고, 형성된 알루미늄 전극의 전체 면의 일부 혹은 홀을 형성한 부분에, 땜납으로 인출선을 납땜하여, 기판의 이면으로부터 전자를 유입시킴과 아울러 인출선을 기판에 고정하도록 구성한다.Therefore, in the present invention, a region generating high electron concentration when irradiated with light or the like is formed on the substrate, an insulating film that transmits light or the like is formed on the region, and on the insulating film, an extraction port for extracting electrons from the region In a solar cell that forms a finger electrode and draws electrons to the outside through the finger electrode and forms a circuit by introducing electrons from the back surface of the substrate, an aluminum electrode is formed on the entire surface of the back surface of the substrate or the aluminum electrode is A hole is formed in a part, and a leader wire is soldered to a part of the entire surface of the formed aluminum electrode or a hole is formed, so that electrons are introduced from the back surface of the substrate and the leader wire is fixed to the board. .
이때에 알루미늄 전극의 전체 면의 일부 혹은 홀을 형성한 부분은, 표면의 인출선에 대응하는 부분으로 하도록 하고 있다.At this time, a part of the entire surface of the aluminum electrode or a part in which a hole is formed is a part corresponding to the leader line on the surface.
또한 납땜은 초음파 납땜하도록 하고 있다.In addition, the soldering is performed by ultrasonic soldering.
또한 납땜에 의하여 인출선이 납땜되는 부분에, 미리 초음파 없는 예비 납땜 혹은 필요에 따라 초음파 예비 납땜하도록 하고 있다.In addition, pre-soldering without ultrasonic waves or ultrasonic pre-soldering is carried out in advance on the part to which the lead wire is to be brazed by soldering.
또한 인출선이 납땜되는 부분에 예비 납땜하였을 경우에는, 인출선을 초음파 없이 납땜하도록 하고 있다.In addition, in the case where the lead wire is pre-soldered to the soldered portion, the lead wire is soldered without ultrasonic waves.
또한 납땜에 의하여 납땜되는 인출선은, 미리 예비 납땜하도록 하고 있다.The lead wires to be soldered by soldering are pre-soldered in advance.
또한 인출선의 납땜은, 납땜되는 부분의 온도를 땜납이 용융되는 온도 이하에서 실온 이상으로 예비 가열한 상태에서, 납땜하도록 하고 있다.In the soldering of the lead wire, the soldering is carried out in a state in which the temperature of the portion to be soldered is preheated from the temperature at which the solder melts to room temperature or higher.
또한 땜납은, 주석 혹은 주석에 아연, 구리, 은 중 1개 이상을 포함하도록 하고 있다.In addition, solder is made to contain one or more of zinc, copper, and silver in tin or tin.
본 발명은, 상기한 바와 같이 실리콘 기판의 표면의 핑거 전극의 상부가 절연막의 위에 노출되어 있는 것에 주목하고, 이 노출되어 있는 핑거 전극의 상부에 직접적으로 외부단자인 띠 모양의 리본을 납땜하여 저항성분을 적게 하고 또한 전자의 누설이 적게 함과 아울러, 리본을 질화막에 직접 혹은 글라스를 통하여 강고하게 납땜할 수 있는 구성으로 함으로써, 고효율이고 또한 인출선을 강고하게 고정할 수 있는 태양전지가 된다.The present invention pays attention to the fact that the upper part of the finger electrode on the surface of the silicon substrate is exposed on the insulating film as described above, and directly solders an external terminal band-shaped ribbon to the exposed upper part of the finger electrode to resist A solar cell with high efficiency and capable of firmly fixing the lead wire can be obtained by reducing the component and reducing electron leakage, and having a configuration in which the ribbon can be firmly soldered directly to the nitride film or through glass.
또한 종래의 은의 버스바 전극이 불필요하게 되어, 은 사용량을 삭감할 수 있다.Moreover, the conventional silver busbar electrode becomes unnecessary, and silver usage-amount can be reduced.
또한 종래에 있어서의 은의 버스바 전극의 형성공정이 불필요하게 되어, 공정 수를 삭감할 수 있다.Further, the conventional step of forming the silver bus bar electrode becomes unnecessary, and the number of steps can be reduced.
또한 인출선(리본)을 직접적으로 핑거 전극에 납땜하여 저항값을 작게 하여, 전자의 인출효율을 높일 수 있다.In addition, by directly soldering the lead wire (ribbon) to the finger electrode to reduce the resistance value, the electron extraction efficiency can be increased.
본 발명은, 상기한 바와 같이 실리콘 기판(1)의 이면의 알루미늄 전극 혹은 알루미늄 전극의 일부에 홀을 뚫고, 알루미늄 전극 혹은 알루미늄 전극의 홀의 부분에 직접적으로 납땜함으로써, 인출선 부분의 저항값을 작고 또한 충분한 고정강도로 고정할 수 있다.According to the present invention, as described above, by drilling a hole in the aluminum electrode or a part of the aluminum electrode on the back surface of the
또한 종래의 이면의 알루미늄 전극에 홀을 뚫어서 은을 형성하고 이것에 인출선을 납땜한 경우에 비하여, 은의 사용량을 삭감 및 은의 도포, 소결의 공정을 삭감하더라도 강고하게 인출선을 고정할 수 있다.In addition, compared to the conventional case where silver is formed by drilling a hole in an aluminum electrode on the back side and lead wires are soldered thereto, the lead wire can be firmly fixed even if the amount of silver used is reduced and the steps of silver application and sintering are reduced.
또한 인출선(리본)을 직접적으로 알루미늄 전극 혹은 그 홀 하측의 실리콘 기판에 납땜하여 저항값을 작게 함으로써, 전자의 유입효율을 높여서, 고효율의 태양전지가 된다.In addition, by directly soldering the lead wire (ribbon) to the aluminum electrode or the silicon substrate under the hole to reduce the resistance value, the electron inflow efficiency is increased, resulting in a high-efficiency solar cell.
도1은, 본 발명의 요부 구성도이다.
도2는, 본 발명의 제조방법의 설명 플로우 차트(설명 플로우 차트의 1)이다.
도3은, 본 발명의 제조방법의 설명 플로우 차트(설명 플로우 차트의 2)이다.
도4는, 본 발명의 설명도(표면―설명도1)이다.
도5는, 본 발명의 설명도(표면―설명도2)이다.
도6은, 본 발명의 설명도(이면―설명도1)이다.
도7은, 본 발명의 설명도(설명도의 1)이다.
도8은, 본 발명의 설명도(설명도의 2)이다.
도9는, 본 발명의 설명도(설명도의 3)이다.
도10은, 본 발명의 설명도(설명도의 4)이다.
도11은, 본 발명의 설명도(설명도의 5)이다.
도12는, 종래기술의 설명도이다.1 is a block diagram of essential parts of the present invention.
Fig. 2 is an explanatory flowchart of the manufacturing method of the present invention (
Fig. 3 is an explanatory flow chart (2 in the explanatory flow chart) of the manufacturing method of the present invention.
Fig. 4 is an explanatory view (surface-explanatory view 1) of the present invention.
Fig. 5 is an explanatory view (surface-explanatory view 2) of the present invention.
Fig. 6 is an explanatory view (rear side - explanatory view 1) of the present invention.
Fig. 7 is an explanatory diagram (1 in the explanatory diagram) of the present invention.
Fig. 8 is an explanatory diagram (2 in the explanatory diagram) of the present invention.
Fig. 9 is an explanatory diagram (3 in the explanatory diagram) of the present invention.
Fig. 10 is an explanatory diagram (4 in the explanatory diagram) of the present invention.
Fig. 11 is an explanatory diagram (5 in the explanatory diagram) of the present invention.
12 is an explanatory diagram of the prior art.
(실시예1)(Example 1)
도1은 본 발명의 요부 구성예를 나타낸다.1 shows a structural example of the main part of the present invention.
도1의 (a)는 소위 ABS 기법―0의 요부 구성의 일례를 나타내고, 도1의 (a-1)은 그 표면, 이면의 요부 구성의 상세한 예를 나타낸다.Fig. 1 (a) shows an example of the main part configuration of the so-called ABS technique-0, and Fig. 1 (a-1) shows a detailed example of the main part configuration of its front and back surfaces.
도1의 (b)는 소위 ABS 기법―1의 요부 구성의 일례를 나타내고, 도1의 (b-1)은 그 표면, 이면의 요부 구성의 상세한 예를 나타낸다.Fig. 1 (b) shows an example of the configuration of main parts of the so-called ABS technique-1, and Fig. 1 (b-1) shows a detailed example of the configuration of the main parts of the front and back surfaces.
도1의 (c)는 소위 ABS 기법―2의 요부 구성의 일례를 나타내고, 도1의 (c-1)은 그 표면, 이면의 요부 구성의 상세한 예를 나타낸다.Fig. 1(c) shows an example of the main part configuration of the so-called ABS technique-2, and Fig. 1(c-1) shows a detailed example of the main part configuration of the front and back surfaces thereof.
도1에 있어서 실리콘 기판(1)은, 태양전지를 형성하려고 하는 실리콘의 기판(단결정, 다결정)이다.In Fig. 1, a
질화막(窒化膜)(절연막)(2)은, 실리콘 기판(1) 위에 예를 들면 고농도전자영역(高濃度電子領域)(상방으로부터 태양광 등을 조사하였을 때에 고농도의 전자영역을 생성하는 영역)(공지)을 형성한 후에, 투명(태양광 등을 투과하는 투명)의 막으로서, 고농도전자영역의 위에 강고하게 형성되는 얇고 투명한 절연막이다(공지).A nitride film (insulating film) 2 is formed on the
핑거 전극(finger 電極)(3)은, 질화막(2) 위에 은(銀) 및 납 글라스(lead glass)를 포함하는 페이스트(paste)를 스크린 인쇄하고, 용제의 가열건조, 소결(燒結)하여 하층의 질화막(2)에 납 글라스의 파이어링 현상(firing 現象)에 의하여 고농도전자영역과 전기적으로 접속되는 경로를 형성한 것으로서, 상기 핑거 전극(3)으로부터 고농도전자영역에 발생한 전자를 질화막(절연막)(2) 위의 방향으로 인출하는 것이다(공지).The
버스바 전극(bus bar 電極)(4)은, 도1의 (a)에 나타내는 바와 같이 핑거 전극(3)과 직교하는 방향, 또한 핑거 전극(3)이 없는 부분에만 일정 폭의 글라스를 도포(塗布), 용제의 가열건조, 소결하여 질화막(2)에 강고하게 고정한 것이다. 이 버스바 전극(4)은, 여기에서는 도전성일 필요는 없고 질화막(2)에 강고하게 고정 또한 인출선(取出線)을 납땜할 수 있으면 좋다(후술한다). 예를 들면 비도전성의 ABS 페이스트(바나듐, 바륨, (주석 또는 아연 또는 양자(또는 이들의 산화물)의 글라스 페이스트)를 본 실험에서는 사용하였다.As shown in Fig. 1(a), the
리본(리드선(lead wire))(5)은, 핑거 전극(3)에 직접적으로 납땜하는 인출선으로서, 고농도전자영역에 발생한 전자를 핑거 전극(3)에 직접적으로 납땜한 당해 리본(5)에 의하여 외부로 인출하는 것이다.The ribbon (lead wire) 5 is a lead wire directly soldered to the
땜납(6)은, 리본(5)을 핑거 전극(3) 및 버스바 전극(4)(도1의 (a)), 질화막(2)(도1의 (b), 도1의 (c))에 납땜하는 땜납이다.The
알루미늄 전극(7)은, 실리콘 기판(1)의 이면에 형성되는 알루미늄 전극이다.The
땜납(8)은, 도1의 (a) 및 도1의 (b)에서는 실리콘 기판(1)의 이면의 전체 면에 형성된 알루미늄 전극(7)의 위에, 표면의 리본(5)을 땜납(6)으로 납땜한 부분에 대응하는 이면의 부분에 리본(9)을 납땜하는 것이다. 본 발명에서 사용하는 땜납(8)은, 주석 혹은 주석에 아연을 수%부터 수십% 첨가, 구리나 은 등을 0.수% 내지 십수% 첨가한 것이 좋다. 이 이상의 비율이나 다른 금속 등을 필요에 따라 첨가하여도 좋다(이하 동일).The
또한 땜납(8)은, 도1의 (c)에서는 실리콘 기판(1)의 이면의 일부에 홀(hole)이 형성된 알루미늄 전극(7)의 상측의 당해 홀의 부분 및 당해 홀 이외의 알루미늄 부분에, 표면의 리본(5)을 땜납(6)으로 납땜한 부분에 대응하는 이면의 부분에 리본(9)을 납땜하는 것이다.In addition, in Fig. 1(c), the
리본(리드선)(9)은, 땜납(8)으로 실리콘 기판(1)의 이면에 형성된 알루미늄 전극(7), 그 알루미늄 전극(7)의 홀이 뚫린부분은 그 하측의 실리콘 기판(1)에 납땜하여, 전자를 유입시키는 것이다.The ribbon (lead wire) 9 is an
이하 각 구성을 도1의 (a-1), (b-1), (c-1)을 따라 상세하게 설명한다.Hereinafter, each configuration will be described in detail with reference to FIGS. 1 (a-1), (b-1) and (c-1).
도1의 (a-1)의 ABS 기법―0에 대하여:With respect to ABS technique-0 of Fig. 1 (a-1):
·표면 : 표면(도1의 (a)의 실리콘 기판(1)의 상측의 표면)에서는, 도면에 나타내는 버스바 전극(4)은 ABS 페이스트를 도포, 용제의 가열건조, 소결하고, 당해 ABS(바나듐산염을 주성분으로 한 글라스로서, 납땜할 수 있는 글라스)를 종래의 버스바 전극(은)에 대신한 것이다. 이 상태에서는, 실리콘 기판(1)의 고농도전자영역에 발생한 전자는, 핑거 전극(3)을 통하여 직접적으로 땜납(6)으로 납땜된 리본(5)에 의하여 외부로 인출된다. 이 때문에, 종래의 광전자농도영역―핑거 전극(3)―은의 버스바 전극―리본(5)이라고 하는 경로 중, 은의 버스바 전극의 부분을 생략하고 직접적으로 핑거 전극(3)으로부터 리본(5)으로 전자를 흐르게 하여 외부로 인출할 수 있어, 저항을 작게 하여 손실을 저감시키고, 또한 종래의 버스바 전극으로부터의 전자의 누설을 없게 하는 것이 가능하게 된다.Surface: On the surface (the upper surface of the
·이면 : 이면(도1의 (a)의 실리콘 기판(1)의 하측의 면)에서는, 도면에 나타내는 실리콘 기판(1)의 전체 면에 형성된 알루미늄 전극(7)의 위에, 표면의 버스바 전극(ABS 페이스트)(4)에 대응하는 부분에 리본(9)을 직접적으로 납땜한다.· Back side: On the back side (the lower side of the
이상의 구성에 의하여, 표면에서는 실리콘 기판(1)의 고농도전자영역에 발생한 전자를, 핑거 전극(3)―리본(5)을 통하여 직접적으로 외부로 인출하는 것이 가능하게 됨과 아울러, 리본(5)은 버스바 전극(비도전성이어도 좋으며, 예를 들면 ABS 페이스트)(4)에 대응하는 부분에서 땜납(6)으로 직접적으로 강고하게 실리콘 기판(1)에 납땜하여 고정하는 것이 가능하게 된다. 이면에서는 종래의 알루미늄 전극(7) 위에 은 페이스트를 소결하고 이것에 리본을 납땜하고 있었던 수고를 생략하여, 알루미늄 전극(7) 위에 본 발명에 의하여 리본을 직접적으로 납땜하여 강고하게 고정하는 것이 가능하게 된다.With the above configuration, electrons generated in the high-concentration electron region of the
도1의 (b-1)의 ABS 기법―1에 대하여:With respect to ABS technique-1 of (b-1) of FIG. 1 :
·표면 : 표면(도1의 (b)의 실리콘 기판(1)의 상측의 표면)에서는, 도면에 나타내는 리본(5)을 땜납(6)으로 직접적으로 핑거 전극(3) 및 질화막(2)의 부분에 일정 폭(b)으로 납땜한 것이다(도4 등을 참조). 이 상태에서는, 실리콘 기판(1)의 고농도전자영역에 발생한 전자는, 핑거 전극(3)을 통하여 직접적으로 땜납(6)으로 납땜된 리본(5)에 의하여 외부로 인출됨과 아울러, 리본(5)을 질화막(2)을 통하여 실리콘 기판(1)에 강고하게 고정하는 것이 가능하게 된다. 이 때문에, 종래의 버스바 전극이 없이, 광전자농도영역―핑거 전극(3)―리본(5)이라고 하는 경로에서 전자를 외부에 직접적으로 인출함과 아울러, 리본(5)을 질화막(2)을 통하여 실리콘 기판(1)에 강고하게 고정하는 것이 가능하게 된다.Surface: On the surface (the upper surface of the
·이면 : 도1의 (a-1)과 동일하다.· Back side: Same as (a-1) of FIG. 1 .
이상의 구성에 의하여, 표면에서는 실리콘 기판(1)의 고농도전자영역에 발생한 전자를, 핑거 전극(3)―리본(5)을 통하여 직접적으로 외부로 인출하는 것이 가능하게 됨과 아울러, 리본(5)을 질화막(2)을 통하여 실리콘 기판(1)에 강고하게 고정하는 것이 가능하게 된다. 이면에서는 도1의 (a)와 마찬가지로 종래의 알루미늄 전극(7) 위에 은 페이스트를 소결하고 이것에 리본을 납땜하고 있었던 수고를 생략하여, 알루미늄 전극(7) 위에 본 발명에 의하여 리본을 직접적으로 납땜하여 강고하게 고정하는 것이 가능하게 된다.With the above configuration, it is possible to directly withdraw electrons generated in the high-concentration electron region of the
도1의 (c-1)의 ABS 기법―2에 대하여:With respect to ABS technique-2 of (c-1) of FIG. 1 :
·표면 : 도1의 (b-1)과 동일하다.·Surface: Same as (b-1) of FIG. 1 .
·이면 : 이면(도1의 (c)의 실리콘 기판(1)의 하측의 면)에서는, 도면에 나타내는 실리콘 기판(1)에 형성된 알루미늄 전극(7)에 홀을 형성하고, 이 홀의 부분 및 그 홀의 부분 이외의 부분으로서, 표면의 리본(5)을 납땜한 부분에 대응하는 당해 이면의 부분에 리본(9)을 납땜한다. 이에 따라, 리본(9)이 홀의 부분에서 실리콘 기판(1)에 직접적으로 땜납(8)으로 납땜되어 강고하게 실리콘 기판(1)에 고정하는 것이 가능하게 됨과 아울러, 저항성분을 작게 하는 것이 가능하게 된다.· Back side: On the back side (the lower side of the
이상의 구성에 의하여, 표면에서는 실리콘 기판(1)의 고농도전자영역에 발생한 전자를, 핑거 전극(3)―리본(5)을 통하여 직접적으로 외부로 인출하는 것이 가능하게 됨과 아울러, 리본(5)을 질화막(2)을 통하여 실리콘 기판(1)에 강고하게 고정하는 것이 가능하게 된다. 이면에서는 본 발명에 의하여 알루미늄 전극(7)의 홀을 통하여 리본(9)을 직접적으로 실리콘 기판(1)에 땜납(8)으로 납땜하여 강고하게 고정하는 것이 가능하게 된다.With the above configuration, it is possible to directly withdraw electrons generated in the high-concentration electron region of the
다음에, 도2 및 도3의 순서에 따라 도1의 구성의 제조방법을 상세하게 설명한다.Next, the manufacturing method of the structure of Fig. 1 will be described in detail in accordance with the procedure of Figs.
도2 및 도3은, 본 발명의 제조방법의 설명 플로우 차트를 나타낸다.2 and 3 show an explanatory flow chart of the manufacturing method of the present invention.
도2에 있어서 S1은, 기판을 준비한다. 이것은, 이미 기술한 도1의 태양전지를 형성하려고 하는 실리콘 기판(1)으로서, 예를 들면 우측에 기재한 것과 같이 P형의 단결정 혹은 다결정의 실리콘 기판(1)을 준비한다.In Fig. 2, S1 prepares a substrate. This is a
S2는, 질화막을 형성한다. 이것은, 이미 기술한 도1의 실리콘 기판(1)의 표면에 질화막(절연막)(2)을 형성한다. 질화막(2)의 막두께는 예를 들면 60-90nm 정도가 좋다.S2 forms a nitride film. This forms a nitride film (insulating film) 2 on the surface of the
S3은, 이면에 알루미늄 페이스트를 도포한다. 이것은, 우측에 기재한 것과 같이 도1의 실리콘 기판(1)의 이면에 알루미늄 페이스트를 스크린 인쇄하여 도포한다. 이 도포는, 도1의 (a-1), 도1의 (b-1)은 이면의 전체 면에 도포한다. 도1의 (c-1)에서는 표면의 핑거 전극(3)의 패턴과 직교하는 방향으로, 이면에 스페이스 있거나 혹은 스페이스 없게 하여 알루미늄 페이스트를 도포하고, 이면의 실리콘 기판(1) 위에 띠 모양의 패턴 혹은 흩어져 있는 띠 모양의 알루미늄 페이스트로 도포한다(도포되지 않은 부분은 알루미늄 전극(7)이 없는 홀의 부분이 된다).In S3, an aluminum paste is applied to the back surface. This is applied by screen printing an aluminum paste on the back surface of the
S4는, 용제 제거를 실시한다. 이것은, S3에서 도포한 알루미늄 페이스트를 가열건조(예를 들면 80℃부터 120℃이고, 30분부터 60분의 가열건조)를 실시하여, 용제를 없앤다.S4 removes a solvent. In this case, the aluminum paste applied in S3 is heat-dried (for example, from 80°C to 120°C, heat-dried for 30 minutes to 60 minutes) to remove the solvent.
S5는, 표면에 핑거 전극을 인쇄한다. 이것은, 도1의 질화막(2)의 위에, 예를 들면 우측에 기재한 은과 납 글라스 프릿(lead glass frit)을 포함하는 페이스트를 사용하여 스크린 인쇄한다.S5 prints a finger electrode on the surface. This is screen-printed on the
S6은, 용제 제거를 실시한다. 이것은, S5에서 도포한 페이스트를 가열건조(예를 들면 80℃부터 120℃이고, 30분부터 60분의 가열건조)를 실시하여, 용제를 없앤다.S6 removes a solvent. In this case, the paste applied in S5 is heat-dried (for example, from 80°C to 120°C, heat-dried for 30 minutes to 60 minutes) to remove the solvent.
도3에 있어서, 도1의 (a)의 경우에는 S7, S8을 실시한다. S7, S8은, S5, S6의 핑거 전극의 인쇄·용제 제거와 동시에 실시하여도 좋다.In Fig. 3, in the case of Fig. 1 (a), steps S7 and S8 are performed. S7 and S8 may be performed simultaneously with printing and solvent removal of the finger electrodes of S5 and S6.
S7은, 버스바 전극을 인쇄한다. 이것은 도1의 버스바 전극(4)을 ABS 페이스트로 스크린 인쇄한다.S7 prints busbar electrodes. This screen-prints the
S8은, 용제 제거를 실시한다. 이들 S7, S8은, ABS 페이스트(바나듐, 바륨, (주석 또는 아연 또는 양자(또는 이들의 산화물)의 글라스 페이스트)를 사용하여 도1의 (a)와 같이 버스바 전극을 스크린 인쇄, 용제 제거를 실시한다.S8 performs solvent removal. These S7 and S8 use ABS paste (vanadium, barium, glass paste of tin or zinc or both (or oxides thereof)) to screen-print the busbar electrode as shown in FIG. Conduct.
S9는, 소결한다. 이것은, S3과 S4, S5와 S6, 또한 S7과 S8에서 인쇄·용제 제거한 이면의 알루미늄 전극(7), 핑거 전극(3), 또한 필요에 따라 버스바 전극(4)을 모아서 일괄소결한다. 또한 개별적으로 소결하여도 좋다. 소결은, 우측에 기재한 것과 같이 예를 들면 750부터 820℃, 1초부터 60초의 범위 내가 바람직하고, 적외선을 조사하여 실시한다.S9 is sintered. In this case, the
S10은, 표면에 초음파 납땜을 실시한다. 이것은, 도1에서 전술한 바와 같이 표면의 인출선(리본(5))을 직접적으로 핑거 전극(3)에 납땜한다. 또한 전술한 바와 같이 납땜되는 부분이 미리 예비 납땜(초음파 예비 납땜 혹은 초음파 없는 예비 납땜)되어 있는 경우에는, 초음파 없는 납땜이어도 좋다. 또한 초음파 납땜(초음파 없는 납땜도)은, 납땜되는 부분(할 수 있다면 납땜하는 부분도)의 온도를 땜납이 용해되는 온도 이하(용해되는 온도 이하, 실온 이상)로 예비 가열한 상태에서 납땜함으로써, 본 발명의 땜납을 확실하게 납땜하는 것이 가능하게 된다(다른 부분의 초음파 납땜(초음파 없는 납땜)도 동일하다).S10 performs ultrasonic soldering on the surface. In this case, the lead wire (ribbon 5) on the surface is directly soldered to the
S11은, 이면에 초음파 납땜을 실시한다. 이것은, 도1에서 전술한 바와 같이 인출선(리본(9))을 직접적으로 알루미늄 전극(7)에 납땜하거나, 알루미늄 전극(7)의 홀의 내부의 실리콘 기판(1)에 직접적으로 납땜하거나 한다. 또한 전술한 바와 같이 납땜되는 부분이 미리 예비 납땜(초음파 예비 납땜 혹은 초음파 없는 예비 납땜)되어 있는 경우에는, 초음파 없는 납땜이어도 좋다.S11 performs ultrasonic soldering on the back surface. As described above in FIG. 1 , the lead wire (ribbon 9) is directly soldered to the
이상과 같이 도1의 실리콘 기판(1)의 표면에 질화막(절연막)(2)을 형성한 후, 이면에 알루미늄 전극(7)을 형성하는 알루미늄 페이스트를 도포·용제 제거하고, 표면에 핑거 전극(3)을 형성하는 은·납 글라스 프릿을 도포·용제 제거하고, 필요에 따라 버스바 전극(4)을 형성하는 ABS 페이스트를 도포·용제 제거하고, 이들 알루미늄 전극(7), 핑거 전극(3), 필요에 따라 버스바 전극(4)을 일괄소결하고, 이면의 알루미늄 전극(7), 표면의 핑거 전극(3), 필요에 따라 ABS의 버스바 전극(4)을 형성하는 것이 가능하게 된다. 그리고 표면의 핑거 전극(3)과 노출되어 있는 질화막(2)의 양자에 직접적으로 리본(5)을 땜납(6)으로 납땜하거나(도1의 (b), 도1의 (c)), 핑거 전극(3)과 버스바 전극(4)의 양자에 직접적으로 리본(5)을 땜납(6)으로 납땜하거나(도1의 (a)) 하고, 또한 이면의 알루미늄 전극(7)과 리본(5)을 땜납(8)으로 직접적으로 납땜하거나(도1의 (a), 도1의 (b)), 리본(8)을 알루미늄 전극(7)의 홀을 통하여 실리콘 기판(1)에 직접적으로 땜납(8)으로 납땜 및 알루미늄 전극(7)의 홀이 없는 부분에 리본(8)을 직접적으로 땜납(8)으로 납땜(도1의 (c))함으로써, 리본(9)을 강고하게 실리콘 기판(1)에 고정 및 리본(9)으로부터 실리콘 기판(1)으로의 저항을 작게 하는 것이 가능하게 된다.As described above, after the nitride film (insulating film) 2 is formed on the surface of the
도4는, 본 발명의 설명도(표면―설명도1)를 나타낸다.Fig. 4 shows an explanatory view (surface-explanatory view 1) of the present invention.
도4의 (a)는 핑거 전극(3)의 패턴 예를 나타내고, 도4의 (b)는 도4의 (a)의 확대도를 나타낸다.Fig. 4(a) shows a pattern example of the
도4에 있어서 핑거 전극(3)의 패턴 예는, 도1의 핑거 전극(3)과 직교하는 방향으로 폭(b)의 리본(5)을 땜납(6)으로 납땜하는 영역(도면에 나타내는 버스바 영역(41)과 동일한 영역)의 폭을 폭(c)으로 넓힌 예를 나타낸다. 이 폭(c)으로 핑거 전극(3)의 폭을 넓힘으로써, 리본(5)과 핑거 전극(3) 사이의 납땜면적(접촉면적)을 증대시켜서 접촉저항을 작게 하는 것이 가능하게 된다. 한편 폭(c)을 지나치게 넓히면, 넓힌 부분으로부터의 전자의 누설(재결합)이 많아지게 되어 누설전류가 증대되는 경향이 있기 때문에, 최적값을 실험으로 정할 필요가 있다.In Fig. 4, an example of the pattern of the
또한 도4의 (b)에 나타내는 바와 같이 버스바 영역(41)의 폭(b)(리본(5)의 폭)을 넓힌 상태에서 납땜하는 경우에, 버스바 영역(41)의 이웃의 것과의 간격(a)이, 초음파 땜납 인두팁의 길이보다 작아지게 되어, 땜납 인두팁이 직접적으로 하방의 질화막(2)에 접촉되어 당해 질화막(2)을 파괴하는 등의 영향을 주지 않도록 할 필요가 있었다. 예를 들면 땜납 인두팁의 길이가 2mm인 경우에는, 간격(a)은 약 1mm 정도가 실험의 결과, 질화막(2)에 악영향을 주지 않는 것이 판명되었다.In addition, when soldering in a state in which the width b of the bus bar region 41 (the width of the ribbon 5) is widened as shown in FIG. Since the gap (a) became smaller than the length of the ultrasonic soldering iron tip, it was necessary to prevent the soldering iron tip from directly contacting the
또한 직접적으로 납땜하였을 경우에, 서브스트레이트의 질화막(2)의 땜납재료는 주석, 아연이 확실하게 밀착되어, 통상의 땜납재료(주석, 납)에서는 얻어지지 않는 5N 이상의 밀착력이 얻어졌다.In the case of direct soldering, tin and zinc were reliably adhered to the solder material of the
도5는, 본 발명의 설명도(표면―설명도2)를 나타낸다. 이것은, 이미 기술한 도1의 (b). (c)의 표면의 확대 상세도를 나타낸다.Fig. 5 shows an explanatory view (surface-explanatory view 2) of the present invention. This is the previously described Fig. 1 (b). An enlarged detail view of the surface of (c) is shown.
도5에 있어서, 실리콘 기판(1)의 표면에 질화막(절연막)(2)을 형성하고, 이 위에 핑거 전극(3)의 패턴에 은과 납 글라스의 페이스트를 도포하여 소결시켜서 도면에 나타내는 핑거 전극(3)을 형성한다(질화막(2)에 홀을 뚫어서 내부를 은으로 한 핑거 전극(3)을 형성한다).In Fig. 5, a nitride film (insulating film) 2 is formed on the surface of a
본 발명에서는, 질화막(2) 위로 튀어나온 핑거 전극(3)에 직접적으로 땜납(6)으로 리본(5)을 납땜함과 아울러, 동시에 질화막(2)의 부분에 땜납(6)으로 리본(5)을 납땜한다. 이때에 핑거 전극(3)의 폭을 이미 기술한 도4에 나타내는 바와 같이 넓게(리본(5)의 폭에 상당하는 부분을 넓게) 하여 둠으로써, 핑거 전극(3)과 리본(5) 사이의 접촉면적을 증대시켜서 접촉저항을 작게 할 수 있음과 아울러, 간격을 땜납 인두팁의 길이보다 작게 하여 땜납 인두팁이 서브스트레이트의 질화막(2)에 직접적으로 접촉되지 않도록 하여 그 질화막(2)의 파괴 등의 악영향이 발생하지 않도록 연구한다(도4의 설명을 참조).In the present invention, the
이들에 의하여, 고농도전자영역으로부터의 전자를 핑거 전극(3)을 통하여 리본(5)으로 직접적으로 인출하는 것, 및 핑거 전극(3)과 리본(5)의 접촉저항을 작게 하여 고효율로 하는 것이 가능하게 됨과 아울러, 리본(5)을 질화막(2)에 직접적으로 땜납(6)으로 납땜하여 강고하게 고정하는 것이 가능하게 된다.Thereby, direct extraction of electrons from the high-concentration electron region to the
도6은, 본 발명의 설명도(이면―설명도1)를 나타낸다.Fig. 6 shows an explanatory view (rear side - explanatory view 1) of the present invention.
도6의 (a)는, 종래의 이면의 구성예를 나타낸다. 종래에는, 실리콘 기판의 이면에, 일부에 홀을 형성한 알루미늄 전극을 형성하고, 이 홀의 부분에 은 페이스트를 도포·소결하여 은 전극을 형성하고, 이 은 전극에 땜납(납 땜납)으로 리본을 납땜하고, 리본을 규정 이상의 힘으로 실리콘 기판에 고정하도록 하고 있었다.Fig. 6(a) shows a configuration example of the conventional back surface. Conventionally, an aluminum electrode in which a hole is partially formed is formed on the back surface of a silicon substrate, a silver paste is applied and sintered in the hole portion to form a silver electrode, and the ribbon is soldered to the silver electrode (solder solder). It was soldered and the ribbon was fixed to the silicon substrate with a force greater than the prescribed force.
도6의 (b)는, 본 발명의 직접 납땜의 일례를 나타낸다.Fig. 6B shows an example of direct soldering of the present invention.
도6의 (b-1)은 실리콘 기판(1)의 이면의 전체 면에 알루미늄 전극(7)을 형성하고, 이것에 땜납(8)으로 리본(9)을 납땜하는 예를 나타낸다(도1의 (a). 도1의 (b)와 동일). 본 발명에서는, 땜납(주석, 아연)(8)을 사용하여 초음파 땜납 인두로 알루미늄 전극(7)에 직접적으로 리본(9)을 초음파 납땜할 수 있다. 또한 알루미늄 전극(7)에 예비 납땜하였을 경우에는, 초음파 없는 납땜으로 가능하다.Fig. 6 (b-1) shows an example in which an
도6의 (b-2)는 실리콘 기판(1)의 이면에, 일부에 홀이 형성된 알루미늄 전극(7)을 형성하고, 이 홀의 부분 및 그 이외의 양자의 부분에 땜납(8)으로 리본(9)을 납땜하는 예를 나타낸다(도1의 (c)와 동일). 본 발명에서는, 땜납(주석, 아연)(8)을 사용하여 초음파 땜납 인두로 알루미늄 전극(7)의 홀 부분의 실리콘 기판(1) 및 홀 이외의 알루미늄 전극(7)에 직접적으로 리본(9)을 초음파 납땜할 수 있다. 또한 예비 납땜하였을 경우에는, 초음파 없는 납땜으로 가능하다.Fig. 6(b-2) shows an
도7은, 본 발명의 설명도(설명도의 1)를 나타낸다. 이것은 초음파 납땜 조건의 일례를 나타낸다.Fig. 7 shows an explanatory diagram (1 in the explanatory diagram) of the present invention. This shows an example of ultrasonic soldering conditions.
도7에 있어서, 이미 기술한 도1 등에서 리본(5, 9)을 땜납(6, 8)으로, 초음파를 인가한 초음파 납땜하는 경우에, 초음파의 출력이 지나치게 강하면, 도1의 질화막(2)을 파괴 등을 하여 악영향을 주어 버리고, 초음파의 출력이 지나치게 약하면, 리본(5. 9)을 납땜할 수 없는 사태가 발생하였다. 초음파 납땜하는 데에는 최적의 초음파 출력이 필요하며, 특히 핑거 전극(3)의 초음파 납땜하는 부분(영역)의 사이즈에 의존한다. 본 실험에서는 3W 이상의 초음파 출력에서는 소자의 열화(질화막(2)이 파괴 등 되어 악영향이 발생하였다), 0.5W 이하에서는 납땜불량이 발생하였다. 이 실험에서는, 3W 이하, 0.5W 이상의 범위가 양호한 초음파 납땜을 할 수 있는 범위이었다.In Fig. 7, in the case of ultrasonic soldering of the
도8은, 본 발명의 설명도(설명도의 2)를 나타낸다. 이것은, 이미 기술한 도1의 (b)의 ABS 기법―1, 도1의 (c)의 ABS 기법―2, 도12의 종래기술의 비교예를 나타낸다.Fig. 8 shows an explanatory diagram (2 in the explanatory diagram) of the present invention. This shows comparative examples of the ABS technique-1 of FIG. 1(b), the ABS technique-2 of FIG. 1(c), and the prior art of FIG.
·ABS 기법―1(도1의 (b)) : 이면은 알루미늄 전극(7)에 직접적으로 리본(9)을 납땜. 표면은 핑거 전극(3)에 리본(5)을 직접적으로 납땜 및 리본(5)을 질화막(2)에 직접적으로 납땜. 이에 따라 1.이면의 밀착력은 ABS 기법―2보다 조금 떨어지지만 규격에는 충분하다. 2.종래의 은을 삭감할 수 있다. 3.전기특성이 양호하다.·ABS technique-1 (FIG. 1(b)): The
·ABS 기법―2(도1의 (c)) : 이면은 알루미늄 전극(7)의 홀 하측의 실리콘 기판(1)에 직접적으로 리본(9)을 납땜 및 홀 이외의 부분의 알루미늄 전극(7)에 직접적으로 납땜. 표면은 ABS 기법―1과 동일하다. 이에 따라 1.이면의 리본의 강한 밀착력. 2.종래의 은을 삭감할 수 있다. 3.전기특성이 양호하다.・ABS technique-2 (Fig. 1(c)): On the back side, the
·종래 기법(도12) : 이면은 알루미늄 전극(27) 위에 은 소결하고 이것에 리본(29)을 납 납땜, 혹은 알루미늄 전극(27)의 홀의 부분에 은 소결하여 실리콘 기판(21)에 접속하고 이 은에 리본(29)을 납 납땜. 표면은 핑거 전극(23), 은의 버스바 전극을 통하여 리본을 납 납땜. 이에 따라 1.표면의 은의 버스바 전극이 필요. 2.이면에 은 전극이 필요.Conventional technique (FIG. 12): Silver sintering on the back side of the aluminum electrode 27, soldering the ribbon 29 to it, or sintering silver in the hole of the aluminum electrode 27 to connect to the silicon substrate 21, Solder the ribbon (29) to this silver. The surface is soldered by soldering the ribbon through the finger electrode 23, the silver busbar electrode. Accordingly, 1. A silver bus bar electrode on the surface is required. 2. A silver electrode is required on the back side.
도9는, 본 발명의 설명도(설명도의 3)를 나타낸다.Fig. 9 shows an explanatory diagram (3 in the explanatory diagram) of the present invention.
도9에 있어서, ABS 기법―0, ABS 기법―1, ABS 기법―2는, 도1의 ABS 기법―0, ABS 기법―1, ABS 기법―2에 각각 대응한다.In FIG. 9 , ABS technique-0, ABS technique-1, and ABS technique-2 correspond to ABS technique-0, ABS technique-1, and ABS technique-2 of FIG. 1 , respectively.
결정은 다결정, 단결정의 실리콘 기판(1)의 종류이다.The crystal is a kind of polycrystalline and single
전기적 특성 중의 V(v)는, 후술하는 도10의 개방전압이다.V(v) in the electrical characteristics is an open circuit voltage of Fig. 10, which will be described later.
전기적 특성 중의 I(mA/cm2)는, 후술하는 도10의 단락전류이다.I (mA/cm 2 ) in the electrical characteristics is a short-circuit current in FIG. 10 which will be described later.
전기적 특성 중의 FF는, 후술하는 도10의 최적 동작점이다(최대의 전력이 얻어지는 점이다).FF in the electrical characteristics is the optimum operating point in Fig. 10, which will be described later (the point at which the maximum power is obtained).
전기적 특성 중의 EFF는 아래의 (식1)로 나타내는 변환효율이다.EFF among electrical characteristics is the conversion efficiency expressed by the following (Equation 1).
EFF=Jsc×Voc×FF ……… (식1)EFF=Jsc×Voc×FF … … … (Formula 1)
Ref는, 상대적으로 비교하기 위한 표준값(종래예의 표준값), 여기에서는 100(전기적 특성), 1(밀착력, 은), 0(제조공정 수)으로 하였다.Ref is a standard value for comparative comparison (standard value of the conventional example), here, 100 (electrical properties), 1 (adhesion force, silver), and 0 (the number of manufacturing steps).
이상의 도9에 나타내는 실험결과에서,From the experimental results shown in Fig. 9 above,
·전기적 특성 중의 V(V)(개방전압)는 본 발명은 모두 100.7부터 101.7에 있어 약간 큰 전압값이었다.- V(V) (opening voltage) among electrical characteristics was a slightly large voltage value in all of this invention 100.7-101.7.
·단락전류I는 100.0부터 101.5의 범위에 있어, Ref와 비교하여 충분한 성능을 갖고 있다.·Short-circuit current I is in the range of 100.0 to 101.5, and has sufficient performance compared to Ref.
·최적 동작점(FF)은, ABS 기법은 모두 Ref와 비교하여 우위성을 나타내고 있다.The optimum operating point (FF) shows superiority in all ABS techniques compared to Ref.
·변환효율 EFF는, ABS 기법에서는 Ref와 비교하여 우위성을 나타내고 있다.· Conversion efficiency EFF shows superiority compared to Ref in ABS technique.
·리본의 실리콘 기판(1)에 대한 밀착력은, 표면은 2가 되어 표준값의 2배로서, 매우 강고하게 고정되는 것이 판명되었고, 이면도 대략 동일하거나, ABS 기법―2의 직접적으로 실리콘 기판(1)에 납땜하였을 경우에는 2배로서, 강고하게 고정되는 것이 판명되었다.・The adhesion of the ribbon to the
·은의 표면의 사용량은, 본 발명은 0.1부터 0.5의 범위 내에서 반 이하로 삭감할 수 있었다. 이면에 대해서는, 본 발명은 은의 사용량을 100% 삭감할 수 있었다.- The usage-amount of the silver surface was able to reduce to half or less within the range of 0.1 to 0.5 in this invention. About the back side, this invention was able to reduce the usage-amount of
·제조공정 수는, ABS 기법―1, ABS 기법―2(도1의 (b), 도1의 (c))는, 각각 2공정을 삭감할 수 있었다(표면의 은의 버스바 전극의 형성이 불필요하게 되어 공수-1, 및 이면의 은의 전극형성이 불필요하게 되어 공수―1의 합계 2공정을 삭감할 수 있었다).As for the number of manufacturing steps, the ABS technique-1 and ABS technique-2 (FIG. It became unnecessary, and the man-hours-1 and formation of the silver electrode on the back side became unnecessary, and a total of 2 steps of man-hours-1 could be reduced).
도10은, 본 발명의 설명도(설명도의 4)를 나타낸다. 이것은, 이미 기술한 도9의 태양전지의 전기특성을 이해하기 쉽게 설명한 도면이다. 가로축을 태양전지로부터 인출한 전압, 세로축이 그 때의 전류를 나타낸다.Fig. 10 shows an explanatory diagram (4 in the explanatory diagram) of the present invention. This is a diagram for easy understanding of the electrical characteristics of the solar cell of FIG. 9 described above. The horizontal axis represents the voltage drawn from the solar cell, and the vertical axis represents the current at that time.
도10에 있어서, 개방전압을 Voc(도9의 V)라고 한다.In Fig. 10, the open circuit voltage is referred to as Voc (V in Fig. 9).
단락전류를 Jsc(도9의 I)라고 하면, 최적 동작점(FF)은 태양전지로부터 인출한 전압·전류의 특성곡선 중의 그 곱이 최대가 되는 도면에 나타내는 위치의 값이다.Assuming that the short-circuit current is Jsc (I in Fig. 9), the optimum operating point FF is a value at a position shown in the figure at which the product of the voltage/current characteristic curve drawn from the solar cell becomes the maximum.
변환효율은 Jsc×Voc×FF의 식에 의하여 구해지는 값이다.The conversion efficiency is a value obtained by the formula of Jsc×Voc×FF.
도11은, 본 발명의 설명도(설명도의 5)를 나타낸다.Fig. 11 shows an explanatory diagram (5 in the explanatory diagram) of the present invention.
도11의 (a)는, 도1의 (a)의 ABS 기법―0의 버스바 전극에 ABS 글라스를 사용한 태양전지의 표면, 이면의 사진의 일례를 나타낸다.Fig. 11 (a) shows an example of a photograph of the front and back surfaces of a solar cell using ABS glass as the bus bar electrode of the ABS technique-0 of Fig. 1 (a).
도11의 (a-1)은, 표면의 가로방향으로 핑거 전극(3)을 형성하고, 그 위에 ABS 글라스를 사용한 버스바 전극을 형성한 태양전지의 사진의 예를 나타낸다. ABS 글라스는, 핑거 전극(3)이 없는 부분에만 형성하고, 이 핑거 전극(3) 및 ABS 글라스로 형성한 버스바 전극의 부분(비도전성이며, 본 발명의 땜납으로 리본을 초음파 납땜 가능)에 리본을 납땜한 상태의 사진을 나타낸다.Fig. 11 (a-1) shows an example of a photo of a solar cell in which the
도11의 (a-2)는, 도11의 (a-1)의 이면으로서, 전체 면에 알루미늄 전극을 형성한 상태의 사진의 일례를 나타낸다.Fig. 11(a-2) is the back surface of Fig. 11(a-1), and shows an example of a photograph in a state in which an aluminum electrode is formed on the entire surface.
도11의 (b)는, 도1의 (c)의 ABS 기법―2의 태양전지의 표면, 이면의 사진의 일례를 나타낸다.Fig. 11(b) shows an example of a photograph of the front and back surfaces of the solar cell of ABS technique-2 of Fig. 1(c).
도11의 (b-1)은, 표면의 가로방향을 핑거 전극(3)으로 하여, 리본을 납땜하는 부분의 폭을 넓혀서 상기 핑거 전극(3)(도4를 참조)을 형성한 상태의 사진의 일례를 나타낸다. 여기에서는, 세로방향의 리본을 납땜하는 부분의 핑거 전극(3)의 폭이 넓어지게 되어 있는 상태가 판명된다.Fig. 11 (b-1) is a photograph of a state in which the finger electrode 3 (refer to Fig. 4) is formed by widening the width of the portion to be soldered with the
도11의 (b-2)는, 이면의 세로방향으로, 리본을 서브스트레이트인 실리콘 기판(1)에 직접적으로 납땜하는 세로방향으로 홀이 형성된 알루미늄 전극(7)을 형성한 일례를 나타낸다.Fig. 11(b-2) shows an example in which an
도11의 (b-3)은, 도11의 (b-1) 및 도11의 (b-2)의 위에서부터 리본을 납땜한 후의 사진의 일례를 나타낸다.Fig. 11(b-3) shows an example of a photograph after soldering the ribbon from the top of Figs. 11(b-1) and Fig. 11(b-2).
도11의 (b-3)의 좌측은, 도11의 (b-1)의 표면의 핑거 전극의 폭이 넓어지게 된 부분에, 세로방향으로 리본을 납땜한 후의 사진의 일례를 나타낸다.The left side of FIG. 11(b-3) shows an example of a photograph after soldering a ribbon in the longitudinal direction to a portion of the surface of FIG. 11(b-1) where the width of the finger electrode is widened.
도11의 (b-3)의 우측은, 도11의 (b-2)의 이면의 알루미늄 전극의 세로방향으로 당해 알루미늄이 없는 홀(긴 홀)에, 리본을 세로방향으로 납땜한 후의 사진의 일례를 나타낸다.The right side of Fig. 11 (b-3) is a photograph after soldering the ribbon in the longitudinal direction to the aluminum-free hole (long hole) in the longitudinal direction of the aluminum electrode on the back surface of Fig. 11 (b-2). An example is shown.
1 : 기판(실리콘 기판)
2 : 질화막(절연막)
3 : 핑거 전극
4 : 버스바 전극
41 : 버스바 영역
5, 9 : 리본(리드선, 인출선)
6, 8 : 땜납
7 : 알루미늄 전극1: substrate (silicon substrate)
2: nitride film (insulating film)
3: finger electrode
4: bus bar electrode
41: busbar area
5, 9: Ribbon (lead wire, leader wire)
6, 8: Solder
7: aluminum electrode
Claims (11)
상기 절연막의 위에 형성된 상기 핑거 전극과 직교방향으로 일정한 폭(b)으로, 상기 핑거 전극이 있는 부분과, 상기 핑거 전극이 없는 상기 절연막의 부분에 비도전성의 글라스 페이스트를 도포·소결하여 형성한 비도전성의 버스바 전극에 걸쳐서 땜납으로 인출선(引出線)을 납땜하고, 상기 핑거 전극으로부터의 전자를 인출선에 의하여 외부로 인출함과 아울러 그 인출선을 상기 비도전성의 버스바 전극을 통하여 상기 기판에 고정하는 것을 특징으로 하는 태양전지.
When the light (光) on the substrate was irradiated (照射) high electron concentration (高電子濃度) for forming the formation region of the well to form an insulating film that transmits light on the top of the area, from the area on top of the insulating film In a solar cell which forms a finger electrode, which is an outlet for withdrawing electrons, and withdraws the electrons to the outside through the finger electrode,
In the group constant width as ping going electrode and the perpendicular direction (b) formed on the insulating film, formed by non-coating and sintering a glass paste of the non-conductive parts of the insulating film and portions in which the finger electrodes, does not have the finger-electrodes A lead wire is soldered over one non-conductive bus bar electrode with solder, electrons from the finger electrode are drawn out by the lead wire, and the lead wire is connected to the non-conductive bus bar electrode. A solar cell, characterized in that fixed to the substrate through the.
상기 핑거 전극과 직교방향으로 일정한 폭(b)으로 땜납에 의하여 인출선을 납땜하는 경우에, 상기 핑거 전극의 납땜되는 부분의 폭(c)을 넓게 혹은 상기 일정한 폭(c)으로 미리 형성한 것을 특징으로 하는 태양전지.
According to claim 1,
In the case of soldering a lead wire with a constant width (b) in a direction perpendicular to the finger electrode by soldering, the width (c) of the soldered portion of the finger electrode is wide or the predetermined width (c) is formed in advance. Characterized by a solar cell.
상기 납땜은, 초음파 납땜인 것을 특징으로 하는 태양전지.
According to claim 1,
The soldering is a solar cell, characterized in that ultrasonic soldering.
상기 납땜은, 초음파 납땜인 것을 특징으로 하는 태양전지.
3. The method of claim 2,
The soldering is a solar cell, characterized in that ultrasonic soldering.
상기 초음파 납땜에서 사용하는 초음파 강도는, 상기 인출선의 납땜을 할 수 있는 이상, 또한 상기 절연막이 파괴되어 성능열화되는 것보다 작은 출력인 것을 특징으로 하는 태양전지.
4. The method of claim 3,
The ultrasonic strength used in the ultrasonic soldering is a solar cell, characterized in that as long as the lead wire can be soldered, and the output is smaller than that of the insulating film being destroyed and the performance deteriorated.
상기 초음파 납땜에서 사용하는 초음파 강도는, 상기 인출선의 납땜을 할 수 있는 이상, 또한 상기 절연막이 파괴되어 성능열화되는 것보다 작은 출력인 것을 특징으로 하는 태양전지.
5. The method of claim 4,
The ultrasonic strength used in the ultrasonic soldering is a solar cell, characterized in that as long as the lead wire can be soldered, and the output is smaller than that of the insulating film being destroyed and the performance deteriorated.
상기 납땜에 의하여 상기 인출선이 납땜되고, 상기 절연막의 위에 형성된 상기 핑거 전극과 직교방향으로 일정한 폭(b)으로 상기 핑거 전극이 있는 부분과, 상기 핑거 전극이 없는 상기 절연막의 부분에 비도전성의 글라스 페이스트를 도포·소결하여 형성한 비도전성의 버스바 전극에 걸쳐서, 미리 초음파 없는 예비 납땜 혹은 초음파 예비 납땜한 것을 특징으로 하는 태양전지.
7. The method according to any one of claims 1 to 6,
The lead wire is soldered by the soldering, and a portion having the finger electrode and a portion of the insulating film without the finger electrode having a constant width b in a direction perpendicular to the finger electrode formed on the insulating film are non-conductive. A solar cell characterized in that pre-soldering without ultrasonic or ultrasonic pre-soldering is carried out in advance over a non-conductive bus bar electrode formed by coating and sintering a glass paste of
상기 납땜에 의하여 납땜하는 상기 인출선은, 예비 납땜한 인출선인 것을 특징으로 하는 태양전지.
7. The method according to any one of claims 1 to 6,
The lead wire is, solar cells, characterized in that the good preliminary take-soldered to the soldering by the solder.
상기 인출선의 납땜은, 납땜되는 부분의 온도를 땜납이 용융되는 온도 이하에서 실온(室溫) 이상으로 예비 가열한 상태에서, 납땜하는 것을 특징으로 하는 태양전지.
7. The method according to any one of claims 1 to 6,
The soldering of the lead wire is a solar cell, characterized in that the soldering is carried out in a state in which the temperature of the soldered portion is pre-heated from the temperature at which the solder is melted to the room temperature or higher.
상기 땜납은, 주석 혹은 주석에 아연, 구리, 은 중 1개 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지.
7. The method according to any one of claims 1 to 6,
The solder is a solar cell, characterized in that it contains at least one of zinc, copper, and silver in tin or tin.
상기 절연막의 위에 형성된 상기 핑거 전극과 직교방향으로 일정한 폭(b)으로, 상기 핑거 전극이 있는 부분과, 상기 핑거 전극이 없는 상기 절연막의 부분에 비도전성의 글라스 페이스트를 도포·소결하여 형성한 비도전성의 버스바 전극에 걸쳐서 땜납으로 인출선을 납땜하고, 상기 핑거 전극으로부터의 전자를 인출선에 의하여 외부로 인출함과 아울러 그 인출선을 상기 비도전성의 버스바 전극을 통하여 상기 기판에 고정하는 것을 특징으로 하는 태양전지의 제조방법.A region generating a high electron concentration when irradiated with light is formed on the substrate, an insulating film that transmits light is formed on the region, and a finger electrode serving as an extraction port for withdrawing electrons from the region is formed on the insulating film, In the method of manufacturing a solar cell for withdrawing the electrons to the outside through the finger electrode,
In the group constant width as ping going electrode and the perpendicular direction (b) formed on the insulating film, formed by non-coating and sintering a glass paste of the non-conductive parts of the insulating film and portions in which the finger electrodes, does not have the finger-electrodes A lead wire is soldered over one non-conductive bus bar electrode with solder, electrons from the finger electrode are drawn out by the lead wire, and the lead wire is attached to the substrate through the non-conductive bus bar electrode. A method of manufacturing a solar cell, characterized in that fixed.
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