JP2003179248A - 太陽電池モジュール及びその製造方法 - Google Patents
太陽電池モジュール及びその製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】 使用する単結晶ウェーハのロスをなくしなが
らも、モジュール充填率を高めることが可能な太陽電池
モジュール及びその製造方法を提供する。 【解決手段】 円板状の太陽電池セルの主表面を２等分
する中心線に対して左右対称かつ、平行な切断位置にて
切断して得られる第１セル１０を千鳥状に平行配列して
太陽電池モジュール１００を作製する。得られる２片の
第２セル２０Ｒ及び２０Ｌも、同様にして、切断線が対
向する形にてペアをつくり、それらを配列して太陽電池
モジュールを作製する。このようにすると、円板状のウ
ェーハのロスがなく、円板状のセルをそのまま配列した
場合よりも充填率を高めることができる。
らも、モジュール充填率を高めることが可能な太陽電池
モジュール及びその製造方法を提供する。 【解決手段】 円板状の太陽電池セルの主表面を２等分
する中心線に対して左右対称かつ、平行な切断位置にて
切断して得られる第１セル１０を千鳥状に平行配列して
太陽電池モジュール１００を作製する。得られる２片の
第２セル２０Ｒ及び２０Ｌも、同様にして、切断線が対
向する形にてペアをつくり、それらを配列して太陽電池
モジュールを作製する。このようにすると、円板状のウ
ェーハのロスがなく、円板状のセルをそのまま配列した
場合よりも充填率を高めることができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体単結晶基板
を使用した太陽電池セルを複数配置して構成される太陽
電池モジュール及びその製造方法に関する。
を使用した太陽電池セルを複数配置して構成される太陽
電池モジュール及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体単結晶ウェーハを用いた太陽電池
セルは、多結晶やアモルファスを用いた場合と比較して
エネルギー変換効率が高く、半導体単結晶ウェーハも比
較的安価であることから、現在普及している太陽電池の
主力となっている。
セルは、多結晶やアモルファスを用いた場合と比較して
エネルギー変換効率が高く、半導体単結晶ウェーハも比
較的安価であることから、現在普及している太陽電池の
主力となっている。
【０００３】例えば、チョクラルスキー法（Czochralsk
i法、以下、単にＣＺ法という）や、浮遊帯域溶融法（F
loating zone法、以下、単にＦＺ法という）によって得
られる半導体単結晶をスライスして得られる単結晶ウェ
ーハは円板状である。全モジュール面積に対する太陽電
池セルの占める割合をモジュール充填率としたとき、ウ
ェーハの形状を維持した太陽電池セル、すなわち円板状
の太陽電池セルをそのまま平面配置したのでは高レベル
のモジュール充填率は達成できない。
i法、以下、単にＣＺ法という）や、浮遊帯域溶融法（F
loating zone法、以下、単にＦＺ法という）によって得
られる半導体単結晶をスライスして得られる単結晶ウェ
ーハは円板状である。全モジュール面積に対する太陽電
池セルの占める割合をモジュール充填率としたとき、ウ
ェーハの形状を維持した太陽電池セル、すなわち円板状
の太陽電池セルをそのまま平面配置したのでは高レベル
のモジュール充填率は達成できない。
【０００４】モジュールの面積を基準とした実質的なエ
ネルギー変換効率を向上させるためには、このモジュー
ル充填率を向上させる必要がある。そこで、モジュール
充填率を高める手法として、四角形状に加工して配列す
る方法が一般的に良く知られている。この方法では円板
状の半導体単結晶ウェーハを切断して四角形状にするた
め、結晶ロスが生ずるという問題があった。
ネルギー変換効率を向上させるためには、このモジュー
ル充填率を向上させる必要がある。そこで、モジュール
充填率を高める手法として、四角形状に加工して配列す
る方法が一般的に良く知られている。この方法では円板
状の半導体単結晶ウェーハを切断して四角形状にするた
め、結晶ロスが生ずるという問題があった。
【０００５】モジュール充填率と結晶ロスという２つの
問題点を解決する手法として、六角形状の太陽電池セル
を作製する提案がなされている（米国特許４０８９７０
５号参照）。しかしながらこの方法は、前述した四角形
状の場合と比較して結晶ロスは低減できるものの、依然
として結晶ロスは避けられない上、六角形状への加工が
煩雑であるという問題や、六角形状であるがゆえに、通
常のＬＳＩのデバイスプロセスに使用される自動化され
た装置をそのまま利用できないという問題があった。
問題点を解決する手法として、六角形状の太陽電池セル
を作製する提案がなされている（米国特許４０８９７０
５号参照）。しかしながらこの方法は、前述した四角形
状の場合と比較して結晶ロスは低減できるものの、依然
として結晶ロスは避けられない上、六角形状への加工が
煩雑であるという問題や、六角形状であるがゆえに、通
常のＬＳＩのデバイスプロセスに使用される自動化され
た装置をそのまま利用できないという問題があった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、使用
する単結晶ウェーハのロスをなくし、かつ、セル形成プ
ロセスにおいてＬＳＩのデバイスプロセスに使用される
自動化された装置を使用可能とし、さらに、円板状のセ
ルをそのまま配置した場合と比較して、モジュール充填
率を高めた太陽電池モジュール及びその製造方法を提供
することにある。
する単結晶ウェーハのロスをなくし、かつ、セル形成プ
ロセスにおいてＬＳＩのデバイスプロセスに使用される
自動化された装置を使用可能とし、さらに、円板状のセ
ルをそのまま配置した場合と比較して、モジュール充填
率を高めた太陽電池モジュール及びその製造方法を提供
することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段及び作用・効果】上記課題
を解決するために本発明の太陽電池モジュールの製造方
法は、円板状の太陽電池用基板から、互いに形状の異な
る２種以上のセグメントを分割形成し、それらセグメン
トの同種のものをそれぞれ集め、各セグメントの種別ご
とにそれらを平面的に配列した太陽電池モジュールを作
製することを特徴とする。
を解決するために本発明の太陽電池モジュールの製造方
法は、円板状の太陽電池用基板から、互いに形状の異な
る２種以上のセグメントを分割形成し、それらセグメン
トの同種のものをそれぞれ集め、各セグメントの種別ご
とにそれらを平面的に配列した太陽電池モジュールを作
製することを特徴とする。
【０００８】具体的には、太陽電池用基板のすべての部
位を、複数セグメントのいずれかの種別のものに属する
ものとなるように分割形成することができる。すなわ
ち、セル形成プロセスを行う以前の半導体単結晶ウェー
ハは、余すところなく全て使い尽くされる形となり、結
晶ロスが全く生じない。
位を、複数セグメントのいずれかの種別のものに属する
ものとなるように分割形成することができる。すなわ
ち、セル形成プロセスを行う以前の半導体単結晶ウェー
ハは、余すところなく全て使い尽くされる形となり、結
晶ロスが全く生じない。
【０００９】太陽電池セル化のための処理（セル形成プ
ロセス）は、半導体単結晶ウェーハを分割したのちに行
うことも可能であるが、望ましくは分割する以前の半導
体単結晶に対して行うのがよい。すなわち、半導体単結
晶ウェーハの状態でセグメントへの分割の予定された各
領域のそれぞれにセル形成プロセスを行い、プロセス終
了後にセグメントへ分割処理を行うとよい。このように
すると、セル形成のためのパターンは各分割予定領域毎
に必要となるが、セル形成プロセス自体は全てウェーハ
全体で一括して行えるので特別な工程を含まず、従来と
同様の装置をそのまま適用して太陽電池モジュールを製
造できる。
ロセス）は、半導体単結晶ウェーハを分割したのちに行
うことも可能であるが、望ましくは分割する以前の半導
体単結晶に対して行うのがよい。すなわち、半導体単結
晶ウェーハの状態でセグメントへの分割の予定された各
領域のそれぞれにセル形成プロセスを行い、プロセス終
了後にセグメントへ分割処理を行うとよい。このように
すると、セル形成のためのパターンは各分割予定領域毎
に必要となるが、セル形成プロセス自体は全てウェーハ
全体で一括して行えるので特別な工程を含まず、従来と
同様の装置をそのまま適用して太陽電池モジュールを製
造できる。
【００１０】ところで、円板状の太陽電池用基板から分
割形成されたセグメントを得る方法としては、太陽電池
用基板としての半導体単結晶ウェーハの第一主表面を２
等分する中心線に対し左右対称、かつ平行な１組の直線
状の切断予定線を第一主面上に定め、該切断予定線が境
界線となるように、半導体単結晶ウェーハを中心線を含
む第１セグメント形成領域と、その第１セグメント形成
領域の両端に隣接する２つの第２セグメント形成領域と
に区分してセル形成プロセスを行って太陽電池セルとな
し、切断予定線にて太陽電池セルを厚み方向に切断して
得る方法が例示できる。
割形成されたセグメントを得る方法としては、太陽電池
用基板としての半導体単結晶ウェーハの第一主表面を２
等分する中心線に対し左右対称、かつ平行な１組の直線
状の切断予定線を第一主面上に定め、該切断予定線が境
界線となるように、半導体単結晶ウェーハを中心線を含
む第１セグメント形成領域と、その第１セグメント形成
領域の両端に隣接する２つの第２セグメント形成領域と
に区分してセル形成プロセスを行って太陽電池セルとな
し、切断予定線にて太陽電池セルを厚み方向に切断して
得る方法が例示できる。
【００１１】切断予定線は、例えば単結晶ウェーハの第
一主表面の半径をＲとしたとき、中心線との平行間距離
を（Ｒ／２）に定めることができる。
一主表面の半径をＲとしたとき、中心線との平行間距離
を（Ｒ／２）に定めることができる。
【００１２】このように、所定間隔の平行な切断位置に
てウェーハを精度良く切断することは、特別な装置やプ
ログラムを必要としない。また、先に述べた六角形状や
四角形状に切断する場合と比較してもはるかに容易であ
り、従来のデバイスプロセスに使用される自動化された
装置をそのまま適用できる。
てウェーハを精度良く切断することは、特別な装置やプ
ログラムを必要としない。また、先に述べた六角形状や
四角形状に切断する場合と比較してもはるかに容易であ
り、従来のデバイスプロセスに使用される自動化された
装置をそのまま適用できる。
【００１３】そして、上記製造方法により得られる本発
明の太陽電池モジュールの第一の態様は、円板状の太陽
電池セルの第一主表面を２等分する中心線に対し左右対
称、かつ平行な１組の直線状の切断位置にて該太陽電池
セルを厚み方向に切断して得られる前記中心線を含むセ
グメントが、その平行切断線同士を互いに隣接させる形
で千鳥状に平行配列して構成されていることを特徴とす
る。
明の太陽電池モジュールの第一の態様は、円板状の太陽
電池セルの第一主表面を２等分する中心線に対し左右対
称、かつ平行な１組の直線状の切断位置にて該太陽電池
セルを厚み方向に切断して得られる前記中心線を含むセ
グメントが、その平行切断線同士を互いに隣接させる形
で千鳥状に平行配列して構成されていることを特徴とす
る。
【００１４】この第一の態様においては、円板状の太陽
電池セルを配列した場合よりもはるかに高いモジュール
充填率が達成できる。また、円を２等分する中心線に対
して左右対称な平行線上を切断するのみであるから、六
角形状や四角形状のセグメントを得ようとする場合より
も切断工程は単純である。
電池セルを配列した場合よりもはるかに高いモジュール
充填率が達成できる。また、円を２等分する中心線に対
して左右対称な平行線上を切断するのみであるから、六
角形状や四角形状のセグメントを得ようとする場合より
も切断工程は単純である。
【００１５】同じく第二の態様は、円板状の太陽電池セ
ルの第一主表面を２等分する中心線に対し左右対称、か
つ平行な１組の直線状の切断位置にて該太陽電池セルを
厚み方向に切断して得られる中心線を含まない１組のセ
グメントにより、その切断線同士を対向させたセグメン
トペアが形成され、そのセグメントペアが千鳥状に平行
配列して構成されていることを特徴とする。
ルの第一主表面を２等分する中心線に対し左右対称、か
つ平行な１組の直線状の切断位置にて該太陽電池セルを
厚み方向に切断して得られる中心線を含まない１組のセ
グメントにより、その切断線同士を対向させたセグメン
トペアが形成され、そのセグメントペアが千鳥状に平行
配列して構成されていることを特徴とする。
【００１６】この第二の態様は、先に述べた第一の態様
において使用されなかった単結晶基板部分を使用して作
製できる。また、例えば円板状の単結晶ウェーハに対
し、四角形状のセグメントを得ようとする場合の余剰部
分に素子を形成して得ることもできる。すなわち、結晶
ロスの削減に寄与することができる。
において使用されなかった単結晶基板部分を使用して作
製できる。また、例えば円板状の単結晶ウェーハに対
し、四角形状のセグメントを得ようとする場合の余剰部
分に素子を形成して得ることもできる。すなわち、結晶
ロスの削減に寄与することができる。
【００１７】また、上記した第一の態様に使用するセグ
メントと、第二の態様に使用するセグメントとを１枚の
ウェーハより得、２種類のモジュールを作製してモジュ
ール充填率を平均すると、同じ面積の円板状のものを最
密に配列してモジュールを作製した場合と比較して、モ
ジュール充填率は約４％向上する（これについては後述
する）。このようにして、モジュール充填率を向上させ
ることができ、実質的には素子のエネルギー変換効率を
向上させることと同等の効果が得られる。
メントと、第二の態様に使用するセグメントとを１枚の
ウェーハより得、２種類のモジュールを作製してモジュ
ール充填率を平均すると、同じ面積の円板状のものを最
密に配列してモジュールを作製した場合と比較して、モ
ジュール充填率は約４％向上する（これについては後述
する）。このようにして、モジュール充填率を向上させ
ることができ、実質的には素子のエネルギー変換効率を
向上させることと同等の効果が得られる。
【００１８】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
面を用いて説明する。図１は、太陽電池モジュールの製
造工程の一例を示す流れ図である。太陽電池モジュール
製造工程は大きくわけて、基板となる単結晶ウェーハ製
造工程と、太陽電池セル（セグメント）を製造する工程
とに分けられる。
面を用いて説明する。図１は、太陽電池モジュールの製
造工程の一例を示す流れ図である。太陽電池モジュール
製造工程は大きくわけて、基板となる単結晶ウェーハ製
造工程と、太陽電池セル（セグメント）を製造する工程
とに分けられる。
【００１９】基板となる単結晶ウェーハ製造工程につい
て簡単に説明する。太陽電池用半導体単結晶ウェーハと
しては、シリコン単結晶ウェーハが一般的である。これ
らシリコン単結晶ウェーハはＣＺ法又はＦＺ法にて得ら
れる単結晶棒をスライスして得ることができるので、Ｃ
Ｚ法にてまずシリコン単結晶棒を製造する（図１：Ｓ
１）。なお、育成されるシリコン単結晶棒は、例えばガ
リウムやボロンを添加することによりによりｐ型に導電
型が調整される。
て簡単に説明する。太陽電池用半導体単結晶ウェーハと
しては、シリコン単結晶ウェーハが一般的である。これ
らシリコン単結晶ウェーハはＣＺ法又はＦＺ法にて得ら
れる単結晶棒をスライスして得ることができるので、Ｃ
Ｚ法にてまずシリコン単結晶棒を製造する（図１：Ｓ
１）。なお、育成されるシリコン単結晶棒は、例えばガ
リウムやボロンを添加することによりによりｐ型に導電
型が調整される。
【００２０】こうして得られた単結晶インゴットは、一
定の抵抗率範囲のブロックに切断され（図１：Ｓ２）、
例えば厚さ３００μｍ程度に薄くスライシングされる
（図１：Ｓ３）。スライシング後のシリコン単結晶ウェ
ーハ（以下、単にウェーハともいう）は、遊離砥粒を用
いて両面がラッピングされる（図１：Ｓ４）。次に、こ
れをエッチング液に浸漬することにより、両面が化学エ
ッチング処理される（図１：Ｓ５）。この化学エッチン
グ工程は、Ｓ２〜Ｓ４の機械加工工程においてシリコン
単結晶ウェーハの表面に生じたダメージ層を除去するた
めに行われる。このダメージ層の化学エッチングによる
除去は、例えば弗酸と硝酸と酢酸からなる混酸水溶液に
よる酸エッチングにより行われる。なお、太陽電池用基
板としてウェーハが製造される場合、Ｓ４のラッピング
工程は省略されることが多く、Ｓ５のエッチング工程と
Ｓ６のテクスチャ工程とを同時に行うこともある。
定の抵抗率範囲のブロックに切断され（図１：Ｓ２）、
例えば厚さ３００μｍ程度に薄くスライシングされる
（図１：Ｓ３）。スライシング後のシリコン単結晶ウェ
ーハ（以下、単にウェーハともいう）は、遊離砥粒を用
いて両面がラッピングされる（図１：Ｓ４）。次に、こ
れをエッチング液に浸漬することにより、両面が化学エ
ッチング処理される（図１：Ｓ５）。この化学エッチン
グ工程は、Ｓ２〜Ｓ４の機械加工工程においてシリコン
単結晶ウェーハの表面に生じたダメージ層を除去するた
めに行われる。このダメージ層の化学エッチングによる
除去は、例えば弗酸と硝酸と酢酸からなる混酸水溶液に
よる酸エッチングにより行われる。なお、太陽電池用基
板としてウェーハが製造される場合、Ｓ４のラッピング
工程は省略されることが多く、Ｓ５のエッチング工程と
Ｓ６のテクスチャ工程とを同時に行うこともある。
【００２１】化学エッチング処理（図１：Ｓ５）までの
工程が施されたシリコン単結晶ウェーハに、図２に示す
ように第一主表面側にｎ型ドーパントの拡散層４２を形
成することにより、ｐ−ｎ接合部４８を形成する（図
１：Ｓ７）。ウェーハ４１の主表面からｐ−ｎ接合４８
までの深さは、通常０．５μｍ程度である。なお、ｎ型
ドーパントの拡散層４２は、ｐ型シリコン単結晶ウェー
ハの主表面から、例えば燐（Ｐ）を拡散することにより
形成する。
工程が施されたシリコン単結晶ウェーハに、図２に示す
ように第一主表面側にｎ型ドーパントの拡散層４２を形
成することにより、ｐ−ｎ接合部４８を形成する（図
１：Ｓ７）。ウェーハ４１の主表面からｐ−ｎ接合４８
までの深さは、通常０．５μｍ程度である。なお、ｎ型
ドーパントの拡散層４２は、ｐ型シリコン単結晶ウェー
ハの主表面から、例えば燐（Ｐ）を拡散することにより
形成する。
【００２２】ｐ−ｎ接合部４８が形成されたウェーハ４
１は、さらに、酸化膜４３を第一主表面に形成した後
に、第一主表面及び第二主表面に電極４４，４５を設け
る（図１：Ｓ８）。ウェーハ４１はのちに切断されて形
状の異なる太陽電池セルとなるので、第一主表面上の電
極形成は切断後のセルの形状を考慮して行う必要があ
る。例えば、ウェーハ４１の第一主表面を２等分する中
心線に対し左右対称、かつ平行な１組の直線状の切断予
定線（図４参照）を第一主面上に定め、該切断予定線が
境界線となるように、中心線を含む第１セルと、その第
１セルの両端に隣接する２つの第２セルとに区分して、
それぞれの領域ごとにセル形成プロセスを行うという方
法を例示できる。
１は、さらに、酸化膜４３を第一主表面に形成した後
に、第一主表面及び第二主表面に電極４４，４５を設け
る（図１：Ｓ８）。ウェーハ４１はのちに切断されて形
状の異なる太陽電池セルとなるので、第一主表面上の電
極形成は切断後のセルの形状を考慮して行う必要があ
る。例えば、ウェーハ４１の第一主表面を２等分する中
心線に対し左右対称、かつ平行な１組の直線状の切断予
定線（図４参照）を第一主面上に定め、該切断予定線が
境界線となるように、中心線を含む第１セルと、その第
１セルの両端に隣接する２つの第２セルとに区分して、
それぞれの領域ごとにセル形成プロセスを行うという方
法を例示できる。
【００２３】電極を形成したのち、光の反射による光エ
ネルギーの損失を減らすために、第一主表面側に反射防
止膜４７を付けることにより（図１：Ｓ９）、円板状の
シリコン単結晶ウェーハの形状を維持した太陽電池セル
となる。
ネルギーの損失を減らすために、第一主表面側に反射防
止膜４７を付けることにより（図１：Ｓ９）、円板状の
シリコン単結晶ウェーハの形状を維持した太陽電池セル
となる。
【００２４】なお、図２の第一主表面（受光面）側の電
極４４は、ｐ−ｎ接合部４８への光の入射効率を高める
ために、例えば図３に示すようにフィンガー電極とさ
れ、さらに、内部抵抗低減のため適当な間隔で太いバス
バー電極が設けられる。他方、第二主表面側の電極４５
は該第二主表面の略全面を覆うものとされる（図３：裏
面電極）。一方、図２の反射防止膜４７は、シリコンと
屈折率の異なる透明材料にて構成される。
極４４は、ｐ−ｎ接合部４８への光の入射効率を高める
ために、例えば図３に示すようにフィンガー電極とさ
れ、さらに、内部抵抗低減のため適当な間隔で太いバス
バー電極が設けられる。他方、第二主表面側の電極４５
は該第二主表面の略全面を覆うものとされる（図３：裏
面電極）。一方、図２の反射防止膜４７は、シリコンと
屈折率の異なる透明材料にて構成される。
【００２５】受光面が平坦である場合は、反射防止膜４
７を形成しても多かれ少なかれ反射が生じてしまうが、
化学エッチング工程（図１：Ｓ５）の後に、図７に示す
ように、外面が（１１１）面の多数のピラミッド状突起
からなるテクスチャ構造を第一主表面に形成することに
より、反射をさらに抑制することができる（図１：Ｓ
６）。このようなテクスチャ構造は、シリコン単結晶の
（１００）面を、ヒドラジン水溶液や水酸化ナトリウム
などのエッチング液を用いて異方性エッチングすること
により形成することができる。また、セルの軽量化のた
め基板の厚さを薄くする場合は、第二主表面側の電極４
５での少数キャリアの再結合・消滅を防止するために、
図２に示すように、該第二主表面側に基板４１と同一導
電型であってより高濃度の裏面高濃度層４６を形成する
ことができる。
７を形成しても多かれ少なかれ反射が生じてしまうが、
化学エッチング工程（図１：Ｓ５）の後に、図７に示す
ように、外面が（１１１）面の多数のピラミッド状突起
からなるテクスチャ構造を第一主表面に形成することに
より、反射をさらに抑制することができる（図１：Ｓ
６）。このようなテクスチャ構造は、シリコン単結晶の
（１００）面を、ヒドラジン水溶液や水酸化ナトリウム
などのエッチング液を用いて異方性エッチングすること
により形成することができる。また、セルの軽量化のた
め基板の厚さを薄くする場合は、第二主表面側の電極４
５での少数キャリアの再結合・消滅を防止するために、
図２に示すように、該第二主表面側に基板４１と同一導
電型であってより高濃度の裏面高濃度層４６を形成する
ことができる。
【００２６】以上のようにして得られた太陽電池セル
は、ウェーハ４１の形状を維持した円板状である。これ
を切断予定線にて厚み方向に切断して、図４に示すよう
に、予め領域を定めて電極を形成された形状の異なる第
１セル（セグメント）１０、２片の第２セル（セグメン
ト）２０Ｌ及び２０Ｒに分離させる（図１：Ｓ１０）。
仮に、２００ｍｍのＣＺシリコン単結晶より得たウェー
ハ４１を本発明に採用した場合、中心線を含む第１セル
１０の面積は約１９１．３ｃｍ２、中心線を含まない第
２のセル２０Ｒ及び２０Ｌの面積はそれぞれ約６１．３
７ｃｍ２となる。なお、ウェーハ４１を所望の形状に切
断したのち、その切断したウェーハに対し、セル形成プ
ロセスを行うこともできる。
は、ウェーハ４１の形状を維持した円板状である。これ
を切断予定線にて厚み方向に切断して、図４に示すよう
に、予め領域を定めて電極を形成された形状の異なる第
１セル（セグメント）１０、２片の第２セル（セグメン
ト）２０Ｌ及び２０Ｒに分離させる（図１：Ｓ１０）。
仮に、２００ｍｍのＣＺシリコン単結晶より得たウェー
ハ４１を本発明に採用した場合、中心線を含む第１セル
１０の面積は約１９１．３ｃｍ２、中心線を含まない第
２のセル２０Ｒ及び２０Ｌの面積はそれぞれ約６１．３
７ｃｍ２となる。なお、ウェーハ４１を所望の形状に切
断したのち、その切断したウェーハに対し、セル形成プ
ロセスを行うこともできる。
【００２７】次に、第１セル１０のみを複数集めて、モ
ジュールの充填率ができるだけ大きくなるように配置す
る。図５は、２００ｍｍのシリコン単結晶ウェーハを２
９枚使用して得た２９枚の第１セル１０の配置例を示し
た図である。このモジュール１００は、第１セル１０
が、その平行切断線同士を互いに隣接させる形で千鳥状
に平行配列して構成されている。
ジュールの充填率ができるだけ大きくなるように配置す
る。図５は、２００ｍｍのシリコン単結晶ウェーハを２
９枚使用して得た２９枚の第１セル１０の配置例を示し
た図である。このモジュール１００は、第１セル１０
が、その平行切断線同士を互いに隣接させる形で千鳥状
に平行配列して構成されている。
【００２８】この太陽電池モジュール１００は、５９５
ｍｍ×１０２２ｍｍの長方形状となる。図５に示すよう
にセル同士の間隔、及びセルとセルを載置するフレーム
の端部との間隔は、最も近接している箇所でいずれも２
ｍｍである。（モジュール充填率）＝（太陽電池セルの
占める面積）／（モジュールの占める面積）として計算
すると、この太陽電池モジュール１００の充填率は約９
１．２％となる。
ｍｍ×１０２２ｍｍの長方形状となる。図５に示すよう
にセル同士の間隔、及びセルとセルを載置するフレーム
の端部との間隔は、最も近接している箇所でいずれも２
ｍｍである。（モジュール充填率）＝（太陽電池セルの
占める面積）／（モジュールの占める面積）として計算
すると、この太陽電池モジュール１００の充填率は約９
１．２％となる。
【００２９】一方、第２セル２０Ｒと２０Ｌとを、その
切断線同士が対向する形で組み合わせたペアを複数集め
て、モジュールの充填率ができるだけ大きくなるように
配置する。図６は、図５に示した太陽電池モジュール１
００の場合と同様に２００ｍｍのシリコン単結晶ウェー
ハ４１を２９枚使用して得た２９組の第２セル２０Ｒ及
び２０Ｌの配置例を示した図である。このモジュール１
０１は、第２セル２０Ｒと２０Ｌとを組み合わせたペア
が、千鳥状に平行配列して構成されている。
切断線同士が対向する形で組み合わせたペアを複数集め
て、モジュールの充填率ができるだけ大きくなるように
配置する。図６は、図５に示した太陽電池モジュール１
００の場合と同様に２００ｍｍのシリコン単結晶ウェー
ハ４１を２９枚使用して得た２９組の第２セル２０Ｒ及
び２０Ｌの配置例を示した図である。このモジュール１
０１は、第２セル２０Ｒと２０Ｌとを組み合わせたペア
が、千鳥状に平行配列して構成されている。
【００３０】この太陽電池モジュール１０１は、４４４
ｍｍ×１０４２ｍｍの長方形状となる。先の例と同様
に、セル同士の間隔、及びセルとセルを載置するフレー
ムの端部との間隔は、最も近接している箇所でいずれも
２ｍｍである。モジュール充填率を計算すると、この第
２の太陽電池モジュール１０１の充填率は約７７．２％
となる。
ｍｍ×１０４２ｍｍの長方形状となる。先の例と同様
に、セル同士の間隔、及びセルとセルを載置するフレー
ムの端部との間隔は、最も近接している箇所でいずれも
２ｍｍである。モジュール充填率を計算すると、この第
２の太陽電池モジュール１０１の充填率は約７７．２％
となる。
【００３１】そして、図５及び図６のように構成された
第１及び第２の太陽電池モジュールのトータルの充填率
を計算すると約８５．０％となる。これに対し、分割せ
ずに円板状のままの太陽電池セル２９枚を図５及び図６
と同様に３列に配置すると、５５３ｍｍ×２０２２ｍｍ
のアスペクト比の大きいモジュールとなり、その充填率
は約８１．４％になる（図示せず）。すなわち、本発明
の実施形態である図５及び図６のモジュールは、トータ
ルの充填率で４％近く高い値を示す。
第１及び第２の太陽電池モジュールのトータルの充填率
を計算すると約８５．０％となる。これに対し、分割せ
ずに円板状のままの太陽電池セル２９枚を図５及び図６
と同様に３列に配置すると、５５３ｍｍ×２０２２ｍｍ
のアスペクト比の大きいモジュールとなり、その充填率
は約８１．４％になる（図示せず）。すなわち、本発明
の実施形態である図５及び図６のモジュールは、トータ
ルの充填率で４％近く高い値を示す。
【００３２】また、図５及び図６のモジュールを組み合
わせると、正方形に近い形状のモジュールを構成するこ
とができるため、実用上便利である。同様のほぼ正方形
のモジュールを上記円形の太陽電池セル２９枚で構成し
ようとすると、モジュール充填率はさらに低くなる。す
なわち、本発明によると高レベルのモジュール充填率を
維持しつつ、モジュールの形状を選択する自由度も向上
する。
わせると、正方形に近い形状のモジュールを構成するこ
とができるため、実用上便利である。同様のほぼ正方形
のモジュールを上記円形の太陽電池セル２９枚で構成し
ようとすると、モジュール充填率はさらに低くなる。す
なわち、本発明によると高レベルのモジュール充填率を
維持しつつ、モジュールの形状を選択する自由度も向上
する。
【００３３】一方、円板状のままの太陽電池セル２９枚
のモジュールを１４枚（５枚、４枚、５枚の３列配置）
と１５枚（５枚、５枚、５枚の３列配置）の２つのモジ
ュールに分けて形成すると、前者は５５３ｍｍ×１０１
２ｍｍ、後者は５５３ｍｍ×１１１３ｍｍのモジュール
となり、モジュール形状は本発明のモジュール形状と同
等となるが、充填率はそれぞれ約７８．６％、約７６．
６％であり、２つのモジュールのトータルの充填率は７
７．５％となる。従って、本発明の実施形態である図５
及び図６のモジュールは、トータルの充填率で７．５％
も高い値が得られることになる。
のモジュールを１４枚（５枚、４枚、５枚の３列配置）
と１５枚（５枚、５枚、５枚の３列配置）の２つのモジ
ュールに分けて形成すると、前者は５５３ｍｍ×１０１
２ｍｍ、後者は５５３ｍｍ×１１１３ｍｍのモジュール
となり、モジュール形状は本発明のモジュール形状と同
等となるが、充填率はそれぞれ約７８．６％、約７６．
６％であり、２つのモジュールのトータルの充填率は７
７．５％となる。従って、本発明の実施形態である図５
及び図６のモジュールは、トータルの充填率で７．５％
も高い値が得られることになる。
【００３４】以上示したように、本発明は使用する単結
晶ウェーハのロスをなくし、太陽電池モジュール充填率
の向上に寄与することは明らかである。なお、本発明は
実施例に限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範
囲にて種々の態様で実施できることはいうまでもない。
晶ウェーハのロスをなくし、太陽電池モジュール充填率
の向上に寄与することは明らかである。なお、本発明は
実施例に限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範
囲にて種々の態様で実施できることはいうまでもない。
【図１】本発明に係る太陽電池モジュールの製造工程の
一例を示す流れ図。
一例を示す流れ図。
【図２】シリコン単結晶系太陽電池の断面構造の一例を
示す模式図。
示す模式図。
【図３】シリコン単結晶系太陽電池の受光面における電
極形成形態の一例を模式的に示す斜視図。
極形成形態の一例を模式的に示す斜視図。
【図４】形状の異なる第１セル及び第２セルを単一のシ
リコン単結晶ウェーハより切り出す方法を示す模式図。
リコン単結晶ウェーハより切り出す方法を示す模式図。
【図５】第１セルのみを配置して作製した太陽電池モジ
ュールの上面模式図。
ュールの上面模式図。
【図６】第２セルのみを配置して作製した太陽電池モジ
ュールの上面模式図。
ュールの上面模式図。
【図７】テクスチャ構造の概念図。
１０ 第１セル（セグメント）
２０Ｒ，２０Ｌ 第２セル（セグメント）
４１ 半導体単結晶ウェーハ
１００，１０１ 太陽電池モジュール
フロントページの続き
(72)発明者 大塚 寛之
群馬県安中市磯部二丁目13番１号 信越半
導体株式会社半導体磯部研究所内
Ｆターム(参考） 5F051 AA02 BA11 BA13 CB03 CB21
DA20 EA20 FA13 FA14 GA04
JA02 JA20
Claims (10)
- 【請求項１】 円板状の太陽電池用基板から、互いに形
状の異なる２種以上のセグメントを分割形成し、それら
セグメントの同種のものをそれぞれ集め、各セグメント
の種別ごとにそれらを平面的に配列した太陽電池モジュ
ールを作製することを特徴とする太陽電池モジュールの
製造方法。 - 【請求項２】 前記太陽電池用基板のすべての部位を、
前記セグメントのいずれかの種別のものに属するものと
なるように分割形成することを特徴とする請求項１記載
の太陽電池モジュールの製造方法。 - 【請求項３】 前記セグメントは、前記太陽電池用基板
としての半導体単結晶ウェーハが円板状の状態で分割さ
れ、分割後の各ウェーハに太陽電池セル形成のためのセ
ル形成プロセスが行われたものであることを特徴とする
請求項１又は２記載の太陽電池モジュールの製造方法。 - 【請求項４】 前記セグメントは、前記太陽電池用基板
としての半導体単結晶ウェーハが円板状の状態で、前記
セグメントへの分割の予定された各領域に各々太陽電池
セル形成のためのセル形成プロセスが行われ、セル形成
プロセス終了後に分割処理が行われて得られたものであ
ることを特徴とする請求項１又は２記載の太陽電池モジ
ュールの製造方法。 - 【請求項５】 前記半導体単結晶ウェーハの第一主表面
を２等分する中心線に対し左右対称、かつ平行な１組の
直線状の切断予定線を前記第一主面上に定め、該切断予
定線が境界線となるように、前記半導体単結晶ウェーハ
を前記中心線を含む第１セグメント形成領域と、その第
１セグメント形成領域の両端に隣接する２つの第２セグ
メント形成領域とに区分してセル形成プロセスを行って
前記太陽電池セルとなし、前記切断予定線にて前記太陽
電池セルを厚み方向に切断することを特徴とする請求項
４記載の太陽電池モジュールの製造方法。 - 【請求項６】 円状をなす前記第一主表面の半径をＲと
したとき、前記切断予定線と前記中心線との平行間距離
を（Ｒ／２）に定めることを特徴とする請求項５記載の
太陽電池モジュールの製造方法。 - 【請求項７】 前記太陽電池セルを切断して得た前記第
１セグメントを、その平行切断線同士が互いに隣接する
ように千鳥状に平行配列することを特徴とする請求項５
又は６記載の太陽電池モジュールの製造方法。 - 【請求項８】 前記太陽電池セルを切断して得た前記第
２セグメントを用い、その切断線同士を対向させたセグ
メントペアを作り、そのセグメントペアを千鳥状に平行
配列することを特徴とする請求項５又は６記載の太陽電
池モジュールの製造方法 - 【請求項９】 円板状の太陽電池セルの第一主表面を２
等分する中心線に対し左右対称、かつ平行な１組の直線
状の切断位置にて該太陽電池セルを厚み方向に切断して
得られる前記中心線を含むセグメントが、その平行切断
線同士を互いに隣接させる形で千鳥状に平行配列して構
成されていることを特徴とする太陽電池モジュール。 - 【請求項１０】 円板状の太陽電池セルの第一主表面を
２等分する中心線に対し左右対称、かつ平行な１組の直
線状の切断位置にて該太陽電池セルを厚み方向に切断し
て得られる前記中心線を含まない１組のセグメントによ
り、その切断線同士を対向させたセグメントペアが形成
され、そのセグメントペアが千鳥状に平行配列して構成
されていることを特徴とする太陽電池モジュール。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002314661A JP2003179248A (ja) | 2001-03-13 | 2002-10-29 | 太陽電池モジュール及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001-70182 | 2001-03-13 | ||
| JP2001070182 | 2001-03-13 | ||
| JP2002314661A JP2003179248A (ja) | 2001-03-13 | 2002-10-29 | 太陽電池モジュール及びその製造方法 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002053882A Division JP2002343999A (ja) | 2001-03-13 | 2002-02-28 | 太陽電池モジュール及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003179248A true JP2003179248A (ja) | 2003-06-27 |
Family
ID=26611137
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002314661A Pending JP2003179248A (ja) | 2001-03-13 | 2002-10-29 | 太陽電池モジュール及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003179248A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102655180A (zh) * | 2011-03-04 | 2012-09-05 | 夏普株式会社 | 太阳能电池模块和太阳能电池模块的制造方法 |
| KR101194782B1 (ko) | 2011-12-29 | 2012-10-25 | 주식회사 에스에너지 | 태양전지 모듈 |
| CN113871773A (zh) * | 2021-08-20 | 2021-12-31 | 清华大学 | 电池包及电气设备 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4089705A (en) * | 1976-07-28 | 1978-05-16 | The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration | Hexagon solar power panel |
| JPS604270A (ja) * | 1983-06-22 | 1985-01-10 | Hitachi Ltd | 太陽電池の製造方法 |
| JPH09148601A (ja) * | 1995-11-27 | 1997-06-06 | Sanyo Electric Co Ltd | 太陽電池素子及び太陽電池モジュール |
| JPH11298023A (ja) * | 1998-04-06 | 1999-10-29 | Shin Etsu Chem Co Ltd | 単結晶シリコン太陽電池及びモジュールの作製方法 |
| JP2001094127A (ja) * | 1999-09-20 | 2001-04-06 | Shin Etsu Chem Co Ltd | 太陽電池用基板、太陽電池および太陽電池モジュールならびにこれらの製造方法 |
| JP2002076413A (ja) * | 2000-08-28 | 2002-03-15 | Sanyo Electric Co Ltd | 太陽電池装置 |
-
2002
- 2002-10-29 JP JP2002314661A patent/JP2003179248A/ja active Pending
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US4089705A (en) * | 1976-07-28 | 1978-05-16 | The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration | Hexagon solar power panel |
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| CN102655180A (zh) * | 2011-03-04 | 2012-09-05 | 夏普株式会社 | 太阳能电池模块和太阳能电池模块的制造方法 |
| KR101194782B1 (ko) | 2011-12-29 | 2012-10-25 | 주식회사 에스에너지 | 태양전지 모듈 |
| CN113871773A (zh) * | 2021-08-20 | 2021-12-31 | 清华大学 | 电池包及电气设备 |
| CN113871773B (zh) * | 2021-08-20 | 2023-01-03 | 清华大学 | 电池包及电气设备 |
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