CN107112375B - 太阳能电池以及太阳能电池模块 - Google Patents

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Abstract

太阳能电池(100)具备设于半导体基板(10)的背面的第一导电型层(21)以及第二导电型层(22)、设于第一导电型层上的第一电极(41)和设于第二导电型层上的第二电极(42)。第一电极和第二电极分离，第一电极具有被配置在第一电极之间的第二电极隔开的多个区域。第一电极的多个区域各自具有非连接电极部(410)和电极高度比非连接电极部的电极高度大的配线连接用电极部(411)。在第一电极的邻接的两个区域中，将一个区域的配线连接用电极部的顶点和另一个区域的配线连接用电极部的顶点连结的虚拟线与配置在两个区域之间的第二电极不相交。

Description

太阳能电池以及太阳能电池模块
技术领域
本发明涉及太阳能电池以及太阳能电池模块。本发明还涉及太阳能电池的试验方法以及太阳能电池模块的制造方法。
背景技术
通常的太阳能电池为两面电极型，其在受光面以及背面双方均具备电极。另一方面，作为没有由电极导致的遮光损失的太阳能电池，开发出了一种背面接合型太阳能电池(例如专利文献1)。背面接合型太阳能电池由于仅在背面具备电极，因此没有由受光面的金属电极导致的遮光损失，被期待有较高的转换效率。
背面接合型太阳能电池在半导体基板的背面侧具有p型半导体层以及n型半导体层。图7表示p型半导体层和n型半导体层呈梳形地设于背面侧的背面接合型太阳能电池。在该太阳能电池800中，在y方向上延伸的p型半导体层821和n型半导体层822沿x方向交替地设置。在y方向的一端，n型半导体层设为在x方向上延伸，在y方向的另一端，p型半导体层设为在x方向上延伸。由此，p型半导体层形成区域和n型半导体层形成区域设为相互啮合的梳齿状。通过这样的结构，能够有效地利用各自的导电型半导体层将通过来自受光面侧的入射光在半导体基板内激发的光载流子回收。
在n型半导体层上以及p型半导体层上，设有用于将回收的载流子取出至外部的电极。在y方向上延伸的电极841、842被称为指形电极。在x方向上延伸的电极846、847被称为母线电极，其将多个指形电极的端部连接。如图7中的虚线所示，对于半导体层以及其上的电极设为梳形的背面接合型太阳能电池，其通过将配线部件851、852连接于母线电极846、847，经由配线部件将一个太阳能电池的p型半导体层上的电极和邻接的太阳能电池的n型半导体层上的电极连接，从而串联连接，实现模块化。
这样的梳形结构的电极由于从指形电极的端部到母线电极为止的距离K(载流子回收距离)与半导体基板的一边的长度Ly大致相等，因此由串联电阻引起的载流子回收损耗较大。由于载流子回收距离伴随基板的尺寸的增大而变大，因此存在损耗增大的倾向。
串联电阻能够通过使指形电极的截面积变大而降低。但是，为了使邻接的电极分离，需要使x方向上的电极的宽度小于半导体层的宽度。由于当半导体层的宽度变大时，在半导体基板上生成的光载流子的移动距离变大，因此由载流子再结合导致的损耗增大。另外，当电极的高度变大时，电极和半导体层的界面处的应力变大，从而产生电池的翘曲或电极剥落等。因此，增大指形电极的截面积对降低串联电阻是有限的。
在专利文献2等中，探讨了使用配线板进行指形电极间的连接以及邻接的电池间的连接的方法。例如，图8中所示的太阳能电池900仅具有在y方向上延伸的指形电极941、942，不具备将指形电极彼此连结的母线电极。配线板950在基材960的与电池对置的对置面上具有与电池的指形电极941、942的形状大致相同的指形电极部分951、952以及将指形电极彼此连接的母线电极部分956、957。在进行模块化时，如图9所示，在电池900上配置配线板950，并将电池的指形电极和配线板的指形电极连接。由此，能够经由配线板的母线部分来回收所有的指形电极的载流子。另外，通过使配线板950的指形电极951、952的高度变大，能够在不使电池900的指形电极941、942的高度增加的情况下降低串联电阻。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:(日本)特开2009－200267号公报
专利文献2:(日本)特开2010－092981号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
在使用配线板进行指形电极的连接的情况下，需要配线板和电池的正确对位。由于指形电极的x方向上的宽度较小，因此在配线板在x方向上位置偏移的情况下，或在配线板的配置角度不正确的情况下，经由配线板的指形电极而产生设于n型半导体层上的n侧指形电极和设于p型半导体层上的p侧指形电极的短路，从而使电池性能较大地下降。
在专利文献2中，记载了通过在电池或配线板的指形电极中设置用于定位的凹部或凸部，能够防止电池和配线板的位置偏移，但在需要较高的对位精度时依然没用。另外，由于需要用于设置定位用的凹部或凸部的余量，因此存在电池的电极宽度变小、载流子回收效率下降等问题。
鉴于以上情况，本发明的目的在于提供一种背面接合型太阳能电池，该背面接合型太阳能电池容易进行太阳能电池的电极和配线部件在连接时的对位，并且，降低了由电极的串联电阻引起的载流子回收损耗。
用于解决技术问题的方案
本发明的太阳能电池具备半导体基板、设于半导体基板的背面的第一导电型层以及第二导电型层、设于第一导电型层上的第一电极和设于第二导电型层上的第二电极。本发明的太阳能电池为背面接合型，在半导体基板的受光面不设置电极。
第一电极和所述第二电极分离，第一电极具有被配置在第一电极之间的第二电极隔开的多个区域。第一电极的多个区域各自具有非连接电极部和配线连接用电极部。配线连接用电极部的电极高度比非连接电极部的电极高度大。在第一电极的多个区域中的邻接的两个区域中，将一个区域的配线连接用电极部的顶点和另一个区域的配线连接用电极部的顶点连结的虚拟线与配置在两个区域之间的第二电极不相交。
在第二电极具有被配置在第二电极之间的第一电极隔开的多个区域的情况下，第二电极的多个区域也可以各自具有电极高度比非连接电极部的电极高度大的配线连接用电极部。将第二电极的邻接的两个区域中的配线连接用电极部的顶点彼此连结的虚拟线优选与配置在两个区域之间的第一电极不相交。
在第一电极和/或第二电极的多个区域各自具有多个配线连接用电极部的情况下，将邻接的两个区域之间的最接近的配线连接用电极部的顶点彼此连结的虚拟线只要与配置在两个区域之间的电极不相交即可。将邻接的两个区域的配线连接用电极部的顶点连结的虚拟线和配置在两个区域之间的电极的顶点的高度方向上的距离优选为1μm以上。
在一个实施方式中，第一电极和第二电极平行地延伸，并沿着与延伸方向正交的方向交替地配置。在该方式中，第一电极的多个区域中各自设置的配线连接用电极部优选在与电极的延伸方向正交的方向上并排地存在。在第二电极的多个区域中各自设有配线连接用电极部的情况下，第二电极的配线连接用电极部也优选在与电极的延伸方向正交的方向上并排地存在。
另外，本发明涉及上述太阳能电池的试验方法。在本发明的试验方法中，在使测定探头可装卸地与太阳能电池的配线连接用电极部接触的状态下，通过使电流流过太阳能电池来实施I-V测定。
本发明还涉及上述太阳能电池的电极和配线部件为电连接的太阳能电池模块。配线部件优选与电极高度较大的区域、即配线连接用电极部连接。基于上述I-V测定的结果，判定太阳能电池(电池)是合格品还是不合格品，通过仅将被判定为合格品的电池与配线部件连接，能够提高太阳能电池模块的成品率。
发明效果
通过将配线部件与太阳能电池的配线连接用电极部连接，能够将多个第一电极以及多个第二电极分别电连接而不使第一电极和第二电极短路。由于在将配线部件与配线连接用电极部连接的情况下，位置偏移和角度偏移的容许量较大，因此容易使太阳能电池模块化，还有助于提高成品率。另外，由于光生成载流子在电极中移动的距离变小，因此能够降低由电极的串联电阻引起的载流子回收损耗，提高太阳能电池的转换特性(特别是曲线因素)。
附图说明
图1是本发明的一个实施方式的背面接合型太阳能电池的立体示意图。
图2是从背面(电极形成面)侧观察图1的太阳能电池的俯视图。
图3A是图1的A1-A2线处的剖视图。
图3B是图1的B1-B2线处的剖视图。
图4是用于说明电极高度的剖视图。
图5是一个实施方式的太阳能电池的俯视图。
图6是表示第一电极和第二电极的配线连接电极部在一个方向上重复存在的形态的俯视图。
图7是现有技术的太阳能电池以及太阳能电池模块的俯视图。
图8是通过配线板连接电极的太阳能电池以及配线板的俯视图。
图9表示将图8的太阳能电池和配线板连接后的形态的俯视图。
图10是太阳能电池模块的制造工序的一个例子的流程图。
图11是在I-V测定中使用的探头的立体示意图。
图12是一个实施方式的太阳能电池的俯视图。
图13是一个实施方式的太阳能电池的俯视图。
图14是一个实施方式的太阳能电池的俯视图。
图15A是图14的A3-A4线处的剖视图。
图15B是图14的B3-B4线处的剖视图。
图16是一个实施方式的太阳能电池的俯视图。
图17是用于说明电极以及配线连接电极部的形状的俯视图。
具体实施方式
图1是本发明的一个实施方式的背面接合型太阳能电池的立体示意图。图2是图1的上侧(太阳能电池的背面侧)的俯视图。图3A是图1的A1-A2线处的剖视图，图3B是图1的B1-B2线处的剖视图。在图2、图3A以及图3B中，用虚线表示将配线部件51、52连接在太阳能电池的电极上的状态。
太阳能电池100在半导体基板10的背面(图1的上侧的面)具备第一导电型层21以及第二导电型层22。在第一导电型层21上设有第一电极41，在第二导电型层22上设有第二电极42。第一电极41和第二电极42分离且绝缘。
使用结晶硅等结晶半导体基板作为半导体基板10。结晶硅基板可以是单晶硅以及多晶硅中的任意一种。半导体基板的导电型可以是n型以及p型中的任意一种。从光限制的观点出发，半导体基板10优选在受光面侧设置纹理(凹凸结构)。也可以在半导体基板的背面同样设置纹理。
第一导电型层21和第二导电型层22是具有不同导电型的半导体层，且一方为p型半导体层，另一方为n型半导体层。背面接合型太阳能电池使光从受光面侧入射，在背面回收在半导体基板内生成的光载流子。因此，p型半导体层以及n型半导体层双方均设于半导体基板的背面，并在其上设有电极。在半导体基板10的受光面不设置电极。
第一导电型层21以及第二导电型层22设为在第一方向(y方向)上延伸的带状。第一导电型层和第二导电型层沿着与第一方向正交的第二方向(x方向)交替地配置。第一导电型层的宽度L1以及第二导电型层的宽度L2没有特别限定，但优选的是各自在50～3000μm的范围内。注意，只要没有特别说明，导电型层以及电极的宽度就是指与延伸方向正交的方向、即图2的x方向上的宽度。
第一导电型层21和第二导电型层22优选为不接合。为了防止第一导电型层和第二导电型层的接合，也可以在两者之间设置绝缘层(未图示)。
第一导电型层21以及第二导电型层22例如为通过CVD而成膜的非晶质硅或晶质硅等硅系薄膜。导电型层也可以是通过热扩散或激光掺杂等在硅基板的表面设置的掺杂层。将第一导电型层和第二导电型层构图为规定形状的方法没有特别限定，可以列举的是使用掩模形成硅系薄膜的方法、或在利用抗蚀剂等将表面覆盖的状态下使用蚀刻液或蚀刻膏去除抗蚀剂开口下的半导体层等的方法等。
在第一导电型层21上设有在y方向上延伸的第一电极41，在第二导电型层22上设有在y方向上延伸的第二电极42。第一电极41和第二电极42分离，并沿x方向交替地配置。
优选的是，第一电极41的宽度E1比第一导电型层21的宽度L1小，且第二电极42的宽度E2比第二导电型层22的宽度L2小。注意，在第一导电型层21和第二导电型层22的交界部分设有绝缘层或其他层的情况下，只要第一电极和第二电极分离，电极的宽度也可以比半导体层的宽度大。为了高效地取出利用半导体层回收的载流子，电极的宽度优选为尽可能大。因此，第一电极41的宽度E1优选为比第一导电型层21的宽度L1的0.5倍大，并优选为比宽度L1的0.7倍大。同样地，第二电极42的宽度E2优选为比第二导电型层22的宽度L2的0.5倍大，并优选为比宽度L2的0.7倍大。
第一电极41以及第二电极42具有金属层。金属层也可以为多层结构。构成电极的金属层能够通过印刷或镀层处理等公知的方法形成，优选使用通过Ag膏的丝网印刷形成的Ag电极、通过电解镀覆形成的镀铜电极等。第一电极以及第二电极也可以在具有金属层的基础上具有透明电极层。作为透明电极层，例如使用由氧化铟、氧化锡、氧化锌、氧化钛或其他复合氧化物等透明导电性金属氧化物构成的薄膜。其中，尤为优选的是以氧化铟为主要成分的铟系复合氧化物。
由于第一电极41和第二电极42沿x方向交替地配置，因此第一电极41以及第二电极42各自具有多个区域。即，第一电极41具有被配置在第一电极41之间的第二电极42隔开的多个区域(多个指形电极)41a～41e。第二电极42具有被配置在第二电极42之间的第一电极41隔开的多个区域(多个指形电极)42a～42d(参照图2)。例如，由于在第一指形电极41a和41b之间，配置有第二指形电极42a，因此将第一指形电极41a以及41b视作被配置在两者之间的第二指形电极42a隔开的两个区域。同样地，由于在第二指形电极42a和42b之间，配置有第一指形电极41b，因此将第二指形电极42a以及42b视作被配置在两者之间的第一指形电极41b隔开的两个区域。
在图2所示的实施方式中，五根第一指形电极41a～41e分离地设置，但多个第一指形电极也可以通过母线电极连接。另外，多个第二指形电极也可以通过母线电极连接(参照图12)。
第一指形电极41a～41e各自具有非连接电极部410和配线连接用电极部411。配线连接用电极部411的电极高度比非连接电极部410的电极高度大。第二指形电极42a～42d各自具有非连接电极部420和电极高度比非连接电极部的电极高度大的配线连接用电极部421。配线连接用电极部411、421的电极高度H1优选为比非连接电极部410、420的电极高度H0大1μm以上。H1－H0优选为1～150μm，更优选为5～80μm。
设置电极高度比周围的电极高度大的配线连接用电极部的方法没有特别限定。例如，能够在形成高度一样的电极以后，通过在规定区域进行印刷或镀层处理，而形成电极高度大的配线连接用电极部。配线连接用电极部的体积大的部分(图1的阴影部分)的材料与电极的其他区域的材料可以相同，也可以不同。
通过在指形电极中设置高低差，指形电极通过配线部件进行的电连接变得容易。注意，电极高度为基板面和电极的顶点的距离。在由于用于形成半导体层的蚀刻等而局部存在基板的厚度变小的区域的情况下，规定与基板面平行的基准面，并将从该基准面到电极的顶点为止的距离定义为电极高度即可。
只要使指形电极整体的高度变大，电极的截面积就增大，因此能够降低串联电阻。但是，当电极高度变大时，半导体层和电极的界面的应力变大，存在产生电极剥落的情况。由于背面接合型太阳能电池的电极只在单面设置，因此当电极高度变大时，基板正反面的应力变得不均衡，从而容易产生电池的翘曲等变形，导致电池的破损。另外，当电池因电极界面的应力而发生变形时，在进行模块化时，存在产生位置偏移或短路等不良情况的情况。因此，非连接电极部的电极高度H0优选为100μm以下，更优选为60μm以下，进一步优选为30μm以下。
如后详述，在本发明的太阳能电池中，通过将配线部件与配线连接用电极部连接，能够使指形电极的载流子回收距离变小。由此，能够降低指形电极的串联电阻，因此不需要使电极高度过大。注意，与使指形电极整体的高度变大的情况不同，即使局部存在电极高度较大的区域(配线连接用电极部411、421)，也能通过电极高度较小的区域(非连接电极部410、420)缓和电极界面处的应力。因此，难以产生电极剥落和电池的变形、破损等。
在各第一指形电极41a～41e中，配线连接用电极部411设于同一个y坐标区域。在各第二指形电极42a～42d中，配线连接用电极部421设于同一个y坐标区域。这样，只要配线连接用电极部以直线状排列，通过将第一配线部件51与指形电极的配线连接用电极部411连接，并将第二配线部件52与第二指形电极的配线连接用电极部421连接，就能够使太阳能电池模块化。多个指形电极的配线连接用电极部优选为在与指形电极的延伸方向正交的方向上以直线状排列。配线部件的宽度没有特别限定，但优选为0.3mm以上的程度。
在设有第一指形电极的配线连接用电极部411的y坐标区域中，存在第二指形电极42a～42d的非连接电极部420。第二指形电极的非连接电极部420的电极高度比第一指形电极的配线连接用电极部411的电极高度小。因此，如图3A所示，只要在设有第一电极的配线连接用电极部411的y坐标区域内配置沿x方向延伸的第一配线部件51，就能够以将第一指形电极41a～41e的配线连接用电极部411的顶点连结的方式设置配线部件。因此，第一配线部件51能够不与第二指形电极42a～42d的非连接电极部420接触地、选择性地将多个第一指形电极41a～41e通过第一配线部件51电连接。
在设有第二指形电极的配线连接用电极部421的y坐标区域中，存在第一指形电极41a～41e的非连接电极部410。非连接电极部的电极高度比配线连接用电极部的电极高度小。因此，如图3B所示，只要以将第二指形电极42a～42d的配线连接用电极部421的顶点连结的方式配置第二配线部件52，就能够选择性地将多个第二指形电极42a～42d电连接。
为了使第一配线部件51和第二指形电极不接触，只要使第一指形电极的配线连接用电极部411的电极高度比第二指形电极的非连接电极部的电极高度大即可。虽然配线连接用电极部的电极高度优选为均一，但存在产生工艺上的偏差的情况。如图4所示，在电极高度不均一的情况下，也只要使将邻接的两个第一指形电极(与一个第二指形电极邻接的两个第一指形电极)41f以及41g的配线连接用电极部的顶点连结的虚拟线与配置在第一指形电极之间的第二指形电极42f不相交即可。即，在利用直线将邻接的第一指形电极的顶点彼此连结时，只要连结的直线的高度比存在于第一指形电极之间的第二指形电极的高度高即可。将两个第一指形电极41f、41g的顶点连结的虚拟线和配置在这两个第一指形电极之间的第二指形电极42f的顶点的高度方向的距离D优选为1μm以上，更优选为5μm以上。
同样地，为了使第二配线部件52和第一指形电极不接触，只要使将邻接的两个第二指形电极的配线连接用电极部的顶点连结的虚拟线与配置在第二指形电极之间的第一指形电极41不相交即可。将两个第二指形电极的顶点连结的虚拟线和配置在这两个第二指形电极之间的第一指形电极的顶点的高度方向的距离优选为1μm以上，更优选为5μm以上。
这样，只要在指形电极中，设置电极高度相对较小的非连接电极部和电极高度比非连接电极部的电极高度大的配线连接用电极部，并利用配线部件将多个指形电极的配线连接用电极部连接，则利用半导体层回收的载流子在到达配线部件以前在指形电极中移动的距离(载流子回收距离)就变短。例如，在图2中，第一指形电极41的载流子回收距离的最大值(利用配线部件从最远处回收的载流子的移动距离)为K1，第二指形电极42的载流子回收距离的最大值为K2。通过指形电极41、42的延伸方向(y方向)上的配线连接用电极部411、421的位置，能够调整载流子回收距离。例如，当配线连接用电极部存在于指形电极的延伸方向的中心附近的情况下，载流子回收距离大约为指形电极长度的一半。
使用电极材料的体积电阻率ρ、载流子回收距离K、电极的截面积S，以R＝ρK/S表示电极的电阻R。当载流子回收距离减半时，电阻也减半。因此，通过将配线连接用电极部设在指形电极的延伸方向的中心附近而使载流子回收距离的最大值变小，能够降低由电极的电阻引起的电损耗，提高太阳能电池的转换特性(特别是曲线因素)。
在图2中，表示了在一个指形电极中设有一个配线连接用电极部的实施方式，但在一个指形电极中也可以设有多个配线连接用电极部。例如，图5中所示的太阳能电池200的第一指形电极241a～241e各自在y方向的两个部位具有配线连接用电极部411a以及411b，第二指形电极242a～242d各自在y方向的两个部位具有配线连接用电极部421a以及421b。这样，通过在指形电极的延伸方向上设置多个配线连接用电极部，能够使指形电极的载流子回收距离进一步变小，降低由电极的电阻引起的电损耗。
在一个第一指形电极241中设有多个配线连接用电极部411a、411b的情况下，将邻接的两个指形电极的最接近的配线连接用电极部的顶点连结的虚拟线只要与配置在第一指形电极之间的第二指形电极不相交即可。例如，在通过第一配线部件251a连接两根第一指形电极241a和241b的情况下，设于同一y坐标区域的配线连接用电极部411a彼此为最接近的配线连接用电极部。将它们的顶点连结的虚拟线只要与第二指形电极242a不相交即可。在一个第二指形电极242中设有多个配线连接用电极部421a、421b的情况下，将邻接的两个指形电极的最接近的配线连接用电极部的顶点连结的虚拟线只要与配置在第二指形电极之间的第一指形电极不相交即可。
在一个指形电极中设有多个配线连接用电极部的情况下，除了能够通过缩短指形电极的载流子回收距离来降低电损耗以外，还有能够降低由配线材和配线连接用电极部的接触不良引起的损耗的优点。如前所述，虽然配线连接用电极部的电极高度优选为均一，但也会考虑到由于工艺上的偏差等而产生特定的指形电极的配线连接用电极部和配线材不能适当地连接的情况。在这样的情况下，在一个指形电极的与配线部件连接的连接部位只有一个部位的情况下，与配线部件出现接触不良的指形电极的载流子无法取出至电池的外部，因此被完全损耗。
另一方面，在一个指形电极中设有多个配线连接用电极部，且各配线连接用电极部与配线部件连接的情况下，即使一个部位的配线连接用电极部与配线部件出现了接触不良，只要其他配线连接用电极部与配线部件连接，就能够从该连接部分将载流子取出至外部。在该情况下，虽然与配线材的接触不良引起载流子回收距离变长，但能够避免产生完全的载流子回收损耗。因此，能够避免由接触不良引起的大幅度的电损耗。
在指形电极的延伸方向上设置的配线连接用电极部的数量较多的情况下、或在配线连接用电极部的长度Y1、Y2较大的情况下，如图6的Q2-Q2线所示，在邻接的两个第一指形电极的配线连接用电极部411之间，有存在第二指形电极的配线连接用电极部421的情况。即使在这样的情况下，如Q1-Q1线所示，也只要在邻接的两个第一指形电极的配线连接用电极部411之间存在第二指形电极的非连接电极部420即可。在这样的情况下，只要非连接电极部420的长度A比配线部件的宽度大即可。注意，为了可靠地防止由配线部件导致的第一指形电极和第二指形电极的短路，优选的是，在配线部件的延伸方向(x方向)上，第一指形电极的配线连接用电极部411和第二指形电极的配线连接用电极部421不重叠。
配线部件和电极的连接方法只要能够将指形电极的配线连接用电极部彼此连接即可，没有特别的限制。如图2所示，在y方向上延伸的第一电极和第二电极沿x方向交替地配置的情况下，只要将各第一指形电极的配线连接用电极部设于同一y坐标区域，将第一配线部件51配置为沿x方向延伸而将配线部件和配线连接用电极部连接，就容易连接邻接的太阳能电池，因此优选。
在第一方向(y方向)上延伸的第一指形电极和第二指形电极在与第一方向正交的第二方向(x方向)上交替地配置的情况下，配线部件的延伸方向优选为与第二方向平行。具体地，配线部件的延伸方向和第二方向所成的角优选为5°以下，更优选为3°以下，进一步优选为1°以下。
配线部件的延伸方向和第二方向所成的角理想为0°。另一方面，使配线部件的配置角度一直高精度地保持一定并不容易，有时会成为工序复杂化和成品率下降的原因。在将指形电极的配线连接用电极部和配线部件连接的情况下，与使用配线板连接指形电极的情况相比，存在对位容易，且配线部件的配置角度的容许范围也较大的优点。
在通过配线板将电池的指形电极电连接的情况下，当电极长度为Y，电极宽度方向(x方向)的位置偏移的容许量为X时，容许的角度偏移范围为tan-1(X/Y)。例如，在将配线板以X＝±0.5mm的范围的位置偏移容许量贴合在设于六英寸基板(一边的长度约为156mm)上的长度150mm的指形电极的情况下，角度偏移的容许范围为0.38°(±0.19°)，要求极高的精度。如前所述，指形电极的宽度被半导体层的宽度限制。如果为了使指形电极的宽度变大而增大半导体层的宽度，则半导体基板内的光载流子的移动距离增大，由载流子再结合导致的损耗也随之增大。因此，难以在维持转换特性的同时使配线板的位置偏移的容许量变大。
另一方面，在将配线部件51与多个指形电极的配线连接用电极部411连接的情况下，当第一指形电极的延伸方向(y方向)上的配线连接用电极部411的长度为Y1，配线部件51的连接方向(x方向)上的半导体基板的长度为L时，容许的角度偏移范围为±tan-1(Y1/L)。由于配线连接用电极部的长度Y1没有像电极宽度这样的限制，因此通过使Y1变大，能够在维持转换特性的同时使配线部件的配置角度的偏移的容许范围变大。例如，在使用L＝156mm的六英寸基板的情况下，当配线连接用电极部的长度Y1为8mm时，容许的位置偏移范围为±2.9°。
这样，本发明的太阳能电池通过使载流子回收距离变小，能够降低由电极的电阻引起的电损耗。另外，由于将配线部件与电极连接时的对位(配置角度)的容许范围广，因此能够使模块的生产工序简单化，并能够提高成品率。
图8所示的太阳能电池900这样的不具有母线电极且多个指形电极分离设置的太阳能电池除了难以与配线板950对位以外，与配线板贴合前的电池单体的性能测定也难以进行。为了测定不具有母线电极的背面接合型太阳能电池的特性，需要将各指形电极电连接，而如前所述，指形电极的电连接需要与配线板高精度地进行对位。虽然也可以不使用配线板，而是通过使探头与各指形电极接触来测定性能，但在该情况下也要求较高的对位精度。
背面接合型太阳能电池为高性能，另一方面，也是高成本的太阳能电池。因此，在从电池的制作到模块化为止的制造工序中，需要随时把握电池的性能，在性能有变动的情况下，立刻向生产线反馈从而使不合格品的产生停留在最小限度。在连接多个电池而制作模块以前，无法进行合格与不合格的判定在成品率以及制造成本的层面上可能成为很大的问题。
相比之下，本发明的太阳能电池容易进行指形电极和探头的连接，因此即使在不具有连结多个指形电极的母线电极的情况下，也能够在制造工序中容易地对电池的I-V特性进行测定。图10是表示本发明的太阳能电池模块的制造工序的一个例子的流程图。
首先，进行电池(太阳能电池)的制作。以下，以异质结型结晶硅太阳能电池为例，对电池的制作进行说明。注意，本发明的太阳能电池不限定于异质结太阳能电池。
使用导电型单晶硅基板作为半导体基板。导电型单晶硅基板可以是n型也可以是p型，但从结晶基板内的载流子寿命的长度出发，优选使用n型单晶硅基板。硅基板的厚度优选为50～200μm，更优选为60～180μm，进一步优选为70～180μm。通过使用该范围的厚度的基板，能够降低材料成本。当使用厚度小的基板并使金属电极的厚度变大时，电池有容易产生翘曲的倾向。如前所述，在本发明中即使不使电极的厚度过大，也能够降低电极的电阻，因此在基板的厚度小的情况下也能够抑制电池的翘曲。
在硅基板的受光面侧，优选的是依次形成钝化层和反射防止膜。钝化层具有终止基板的表面缺陷、抑制载流子再结合的作用，钝化层优选使用本征硅层。作为反射防止膜，优选为折射率1.5～2.3左右的透光性薄膜，使用SiO、SiN、SiON等作为其材料。反射防止膜的形成方法没有特别限定，但由于能够进行精密的膜厚控制，因此优选为CVD(ChemicalVapor Deposition(化学气相沉积))法。
作为形成于硅基板的背面的导电型层，优选为硅系薄膜，其中，尤为优选的是非晶质的p型硅薄膜以及n型硅薄膜。作为掺杂剂杂质，n型硅优选使用P(磷)、p型硅优选使用B(硼)。在硅基板和导电型硅系薄膜之间，优选设置本征硅薄膜。通过在硅基板的表面设置本征硅薄膜，可终止硅基板的表面缺陷，提高使用期限，因此能够提高太阳能电池的输出。
导电型硅系薄膜的成膜方法没有特别限定，优选为CVD法。作为CVD的材料气体，优选使用SiH4气体，作为掺杂剂添加气体，优选使用进行了氢稀释的B2H6或PH3。为了提高光透射率，也可以微量添加氧和碳等杂质。例如，通过在CVD成膜时导入CO2或CH4等气体，能够向硅系薄膜导入氧或碳。在向p型硅系薄膜和n型硅系薄膜的交界部分设置绝缘层的情况下，如果通过CVD法对氧化硅等绝缘层进行成膜，则能够使工序简单化，有助于降低工艺成本以及提高成品率。
在异质结太阳能电池中，在导电型半导体层和金属电极之间设有透明电极层。如前所述，作为透明电极层的材料，优选为铟系复合氧化物等导电性氧化物。透明电极层能够通过溅射法或CVD法等进行成膜。透明电极层也被构图为与p型半导体层以及n型半导体层相同。
在透明电极层上设有金属电极。如前所述，金属电极具有非连接电极部和电极高度比非连接电极部的电极高度大的配线连接用电极部。金属电极的详细情况如前述所述，在此省略记载。
这样制成电池以后，实施I-V测定。通过使如图11所示的可装卸的测定探头80与分离的多个第一电极的配线连接用电极部接触并使电流流过太阳能电池，能够实施I-V测定。通过沿与电极的延伸方向正交的方向配置探头，并使探头与多个电极的配线连接用电极部接触，能够将分离的电极之间电连接。由于配线连接用电极部的长度与电极的宽度相比充分大，因此容易进行探头的对位。另外，通过适当变更探头的形状，还能够应对各种各样的电极类型。在制造工序中，通过使用如图11所示这样的探头杆，还能够快速地进行电池的I-V测定。
基于电池的I-V测定的结果，进行是合格品还是不合格品的判定。将被判定为不合格品的电池废弃即可。或者，在不良较为轻微而能够修复的情况下，也可以实施维修，并再次实施I-V测定来进行是否为合格品的判定。另外，在产生不合格品的电池的情况下，优选的是，确定其原因，向制造工序进行反馈，防止再产生不合格品。优选的是，仅将被判定为合格品的电池向模块化工序供应。在进行模块化时，配线部件与被判定为合格品的电池连接。此后，在根据需要而实施I-V测定等检查以后，进行封装。
由于本发明的太阳能电池容易进行I-V测定，因此在制成电池以后且进行模块化之前实施I-V测定，能够仅使用合格品来进行模块化。因此，能够降低不合格品的产生，降低生产成本。
以上对第一指形电极和第二指形电极交替地配置的实施方式进行了说明，但本发明的太阳能电池并不限定于上述的实施方式，也能够适用于其他的实施方式。
例如，如果第一电极和第二电极分离，则也可以如图12所示的太阳能电池500那样，使多个指形电极通过母线电极546、547连接。在太阳能电池500中，第一指形电极的配线连接用电极部411与配线部件551连接，第二指形电极的配线连接用电极部421与配线部件552连接。也可以是，在x方向上延伸且连结第一指形电极的母线电极546与配线部件556连接，连结第二指形电极的母线电极547与配线部件557连接。母线电极部分的电极高度可以与非连接电极部410、420的电极高度相等，也可以比非连接电极部大。
电极高度比非连接电极部的电极高度大的配线连接用电极部不需要设在第一电极以及第二电极双方，也可以仅第一电极具有配线连接用电极部。另外，第一电极和第二电极不需要交替地配置，也可以例如像图13中所示的太阳能电池600那样，在设有第二电极642的区域中，第一电极641配置为岛状。
在太阳能电池600中，第一导电型层621在第二导电型层622中配置为分离的岛状，在第一导电型层621上以及第二导电型层622上各自形成第一电极641以及第二电极642。在太阳能电池600中，第二电极在面内的多个部位连接。因此，即使在第二电极中不设置配线连接用电极部的情况下，如图13所示，也能够将第二配线部件652、653、654配置为与第一电极不接触而仅连接第二电极。
分离配置为岛状的多个第一电极641各自具有配线连接用电极部411。在一个方向(x方向)上并排配置的多个第一电极的配线连接用电极部与第一配线部件658、659连接。从容易经由配线部件与其他太阳能电池连接的观点出发，多个岛状的第一电极优选在与其延伸方向(y方向)正交的方向(x方向)上并排设置。
第一电极以及第二电极的延伸方向也可以不是与基板的边平行或正交的方向。另外，第一电极以及第二电极不需要以直线状延伸，也可以具有如图14所示的弯曲部。
在图14中所示的太阳能电池700中，在基板的y方向的中央部的区域Y30中，指形电极在倾斜方向上延伸。在区域Y10以及Y20中，指形电极在y方向上延伸。因此，第一指形电极741a～741d以及第二指形电极742a～742d在俯视观察时具有弯曲形状。
在区域Y10的x方向的一端设有第一指形电极741k，在区域Y20的x方向的另一端设有第二指形电极742k。第一指形电极741a～741d以及741k在区域Y10中具有电极高度较大的配线连接用电极部411。第二指形电极742a～742d以及742k在区域Y20中具有电极高度较大的配线连接用电极部421。在区域Y10以及区域Y20中，第一指形电极和第二指形电极沿着与指形电极的延伸方向(y方向)正交的方向(x方向)交替地配置。
在区域Y10中，第一指形电极配置在x方向的两端。在将第一配线部件751与设于区域Y10的第一指形电极的配线连接用电极部411连接以后，在为了封装等而进行按压时，如A3-A4剖视图(图15A)所示，在电池的端部(与邻接的电池的间隙以及其附近)处，存在配线部件751向半导体基板10侧弯曲地变形的情况。即使在配线部件这样弯曲的情况下，由于在区域Y10中，第一指形电极741a以及741k存在于x方向的两端，因此能够防止配线部件751和半导体基板10的接触。另外，即使在假如配线部件和基板产生了接触的情况下，由于设于端部的第一导电型层721与设于第一指形电极741a以及741k下的半导体层相同，因此难以产生泄漏电阻。
在区域Y20中，第二指形电极配置在x方向的两端。在将第二配线部件752与设于区域Y20的第二指形电极的配线连接用电极部421连接以后，如B3-B4剖视图(图15B)所示，即使在配线部件752向半导体基板10侧弯曲地变形的情况下，在区域Y20中，第二指形电极742k以及742d也存在于x方向的两端。因此，能够防止配线部件751和半导体基板10的接触。另外，即使在假如配线部件和基板产生了接触的情况下，由于设于端部的第二导电型层722与设于第二指形电极742k以及742d下的半导体层相同，因此难以产生泄漏电阻。
这样，只要沿着第一指形电极和第二指形电极交替排列的方向(x方向)存在两端具有第一电极的区域Y10和两端具有第二电极的区域Y20，就能够防止由配线部件引起的泄漏电阻，因此能够获得转换特性较高的模块。
也可以是，第一电极和第二电极沿着一个方向交替地排列，并存在多个在两端具有第一电极的区域。另外，也可以是，第一电极和第二电极沿着一个方向交替地排列，并存在多个在两端具有第二电极的区域。例如，如图16中所示的太阳能电池701那样，通过设置俯视观察时具有多个弯曲部的指形电极，能够存在多个在x方向的两端具有第一电极的区域、以及多个在x方向的两端具有第二电极的区域。
注意，在图14、图16以及其他各图中，在半导体基板的周缘没有设置第一导电型层以及第二导电型层，但也可以将这些半导体层设在基板的周缘。通过在基板的周缘也设置半导体层，能够扩大有效发电面积，因此能够提高转换效率。另外，如图14以及图16所示，在沿着一个方向存在两端具有第一电极的区域和两端具有第二电极的区域、且存在于两端的电极中设有配线连接用电极部的情况下，即使设于基板的周缘的半导体层和配线部件接触也不会产生泄漏电阻，因此能够获得转换效率较高的模块。
如上所述，能够对第一电极以及第二电极的形状和配置进行各种设定。另外，第一电极以及第二电极的配线连接用电极部的形状也可以任意地设定。如图17所示，配线连接用电极部401的宽度也可以比电极宽度小。另外，配线连接用电极部的形状没有特别限定，也可以是配线连接用电极部406那样的椭圆形状、弯曲形状等。配线连接用电极部不需要为单一的结构物，也可以是连接用电极部402那样的具有间隙的结构。通过在连接用电极部的电极宽度方向上设置间隙，能够降低材料使用量，因此能够有助于降低太阳能电池的制造成本。另外，也可以像电极441那样，使电极在一个半导体层上分割为多个。在电极在宽度方向上分割的情况下，优选在宽度方向的中央附近处分割。分割宽度(未设置电极的槽部分的宽度)能够根据电极整体的宽度等适当地设定，没有特别的限定，但如果分割宽度过宽，则存在无法忽略由电极面积减少导致的串联电阻增加的情况。因此，分割宽度为0.5μm～5μm左右较好。
附图标记说明
10 半导体基板
21、22 导电型半导体层
41、42 电极
410、420 非连接电极部
411、421 配线连接用电极部
51、52 配线部件
100 太阳能电池

Claims (11)

1.一种太阳能电池模块，在该太阳能电池模块中，使太阳能电池的电极和配线部件电连接，所述太阳能电池具备具有受光面以及背面的半导体基板、设于所述半导体基板的背面的第一导电型层以及第二导电型层、设于所述第一导电型层上的第一电极和设于所述第二导电型层上的第二电极，在所述半导体基板的受光面不设置电极，其特征在于，
所述第一电极和所述第二电极分离，
所述第一电极具有被配置在所述第一电极之间的第二电极隔开的多个区域，
第一电极的多个区域各自具有非连接电极部和电极高度比所述非连接电极部的电极高度大的配线连接用电极部，
第一电极的多个区域中相邻的两个区域中的配线连接用电极部的电极高度高于配置在该两个区域之间的第二电极的电极高度，
在第一电极的多个区域中的邻接的两个区域中，将一个区域的配线连接用电极部的顶点和另一个区域的配线连接用电极部的顶点连结的虚拟线与配置在两个区域之间的第二电极不相交，
所述第二电极具有被配置在所述第二电极之间的第一电极隔开的多个区域，
第二电极的多个区域各自具有非连接电极部和电极高度比所述非连接电极部的电极高度大的配线连接用电极部，
第二电极的多个区域中相邻的两个区域中的配线连接用电极部的电极高度高于配置在该两个区域之间的第一电极的电极高度，
在第二电极的多个区域中的邻接的两个区域中，将一个区域的配线连接用电极部的顶点和另一个区域的配线连接用电极部的顶点连结的虚拟线与配置在两个区域之间的第一电极不相交，
所述第一电极和所述第二电极沿着第一方向交替地配置，所述第一方向是与电极的延伸方向正交的方向，
具有在所述第一方向的两端存在所述第一电极的区域和在所述第一方向的两端存在所述第二电极的区域，
所述第一电极的配线连接用电极部设于在两端存在第一电极的区域的第一电极上，
所述第二电极的配线连接用电极部设于在两端存在第二电极的区域的第二电极上，
使第一配线部件与所述第一电极的多个区域中各自设置的配线连接用电极部电连接，从而使多个第一电极电连接，
使第二配线部件与第二电极的多个区域中各自设置的配线连接用电极部电连接，从而使多个第二电极电连接。
2.如权利要求1所述的太阳能电池模块，其特征在于，
所述第一电极的多个区域各自具有多个配线连接用电极部，
在第一电极的多个区域中的邻接的两个区域中，将一个区域的一个配线连接用电极部的顶点和另一个区域的多个配线连接用电极部中的与所述一个区域的连接用电极部最接近的配线连接用电极部的顶点连结的虚拟线与配置在两个区域之间的第二电极不相交。
3.如权利要求1或2所述的太阳能电池模块，其特征在于，
将所述第一电极的多个区域中的邻接的两个区域的配线连接用电极部的顶点连结的虚拟线和配置在两个区域之间的第二电极的顶点的高度方向上的距离为1μm以上。
4.如权利要求1或2所述的太阳能电池模块，其特征在于，
所述第一电极和所述第二电极平行地延伸，且所述第一电极和所述第二电极沿着与延伸方向正交的方向交替地配置，
所述第一电极的多个区域中各自设置的配线连接用电极部在与电极的延伸方向正交的方向上并排地存在。
5.如权利要求1所述的太阳能电池模块，其特征在于，
所述第二电极的多个区域各自具有多个配线连接用电极部，
在第二电极的多个区域中的邻接的两个区域中，将一个区域的一个配线连接用电极部的顶点和另一个区域的多个配线连接用电极部中的与所述一个区域的连接用电极部最接近的配线连接用电极部的顶点连结的虚拟线与配置在两个区域之间的第一电极不相交。
6.如权利要求1所述的太阳能电池模块，其特征在于，
将所述第二电极的多个区域中的邻接的两个区域的配线连接用电极部的顶点连结的虚拟线和配置在两个区域之间的第一电极的顶点的高度方向上的距离为1μm以上。
7.如权利要求1所述的太阳能电池模块，其特征在于，
所述第一电极和所述第二电极平行地延伸，且所述第一电极和所述第二电极沿着与延伸方向正交的方向交替地配置，
所述第二电极的多个区域中各自设置的配线连接用电极部在与电极的延伸方向正交的方向上并排地存在。
8.一种太阳能电池模块的试验方法，其特征在于，为权利要求1至7中任一项所述的太阳能电池模块的试验方法，
在使测定探头可装卸地与第一电极的多个区域中各自设置的配线连接用电极部接触的状态下，使电流流过所述太阳能电池并进行I-V测定。
9.一种太阳能电池模块的试验方法，其特征在于，为权利要求1至7中任一项所述的太阳能电池模块的试验方法，
在使测定探头可装卸地与第一电极的多个区域中各自设置的配线连接用电极部以及第二电极的多个区域中各自设置的配线连接用电极部接触的状态下，使电流流过所述太阳能电池并进行I-V测定。
10.一种太阳能电池模块的制造方法，其特征在于，是制造将权利要求1至7中任一项所述的太阳能电池和配线部件电连接的太阳能电池模块的方法，具有：
制作太阳能电池的步骤；
通过权利要求8或9中所述的方法，对所述太阳能电池实施I-V测定的步骤；
将配线部件与太阳能电池连接的步骤。
11.如权利要求10所述的太阳能电池模块的制造方法，其特征在于，
还具有基于所述I-V测定的结果来判定太阳能电池是否为合格品的步骤，仅将被判定为合格品的太阳能电池向连接配线部件的步骤供应。
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