JP2005085924A - 光起電力装置およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】変換効率を向上させながら、集電電極としての金属線の受光面に対する接合強度を向上させることが可能な光起電力装置を提供する。
【解決手段】この光起電力装置は、透明電極４の表面と電気的に接合され、集電電極を構成する銅線６と、透明電極４上に銅線６の延びる方向に沿って離散的に、かつ、所定の間隔（距離Ｓ１）を隔てて形成されるとともに、透明電極４の表面と銅線６とを電気的に接合するための複数の導電ペースト５とを備えている。
【選択図】図１

Description

この発明は、光起電力装置およびその製造方法に関し、特に、集電電極を有する光起電力装置およびその製造方法に関する。

従来、受光面上に集電電極が設けられた光起電力装置が知られている。この従来の光起電力装置において、集電電極として金属線（ワイヤ）を用いる場合には、金属線の円周面上に、金属線の全長に渡って導電ペーストを付着させた後、その金属線を受光面に押し付けた状態で導電ペーストを硬化させることによって、受光面と金属線とを電気的に接合していた。そして、従来では、集電電極としての金属線の円周面上に、金属線の全長に渡って導電ペーストを付着させる場合には、転写法や穴通過法などの方法を用いていた（たとえば、特許文献１および２参照）。

上記特許文献１には、所定の厚みを有する導電ペーストが載置された平板に、金属線を押し付けることによって、金属線の円周面上に導電ペーストを付着させる方法が開示されている。また、上記特許文献２には、導電ペーストが充填された容器に金属線を通過させた後、さらに、所定の穴径を有するダイスに金属線を通過させることによって、導電ペーストの量を制御しながら金属線の円周面上に導電ペーストを付着させる方法が開示されている。
特開平３−６８６７号公報 特開平７−３２１３５１号公報

しかしながら、上記特許文献１および２に開示された方法では、金属線の円周面上に付着される導電ペーストの量を、金属線の全長に渡って精密に制御するのが困難であるという不都合がある。

具体的には、上記特許文献１に開示された転写法では、金属線の円周面上に付着される導電ペーストの量は、金属線を平板から離すときに、金属線に付着した導電ペーストが平板から引き離される高さ位置に依存する。この場合、金属線に付着した導電ペーストが平板から引き離される高さ位置を金属線の全長に渡って同じ位置にするのは困難であるので、金属線の円周面上に付着される導電ペーストの量がばらつくという不都合が生じる。また、上記特許文献２に開示された穴通過法では、ダイスに金属線を通過させる際に、金属線がダイスの穴の中心から少しでもずれると、金属線の円周面上に付着される導電ペーストに偏りが生じる。このため、上記特許文献１と同様、金属線の円周面上に付着される導電ペーストの量がばらつくという不都合が生じる。

そして、上記したように、金属線の円周面上に付着される導電ペーストの量がばらつくと、受光面と金属線とを導電ペーストにより接合する際に、受光面と導電ペーストとが接触しない領域が発生するという不都合が生じる。その結果、金属線の受光面に対する接合強度が低下するという問題点がある。この場合、金属線の円周面上に付着される導電ペーストの量のばらつきを考慮して、予め導電ペーストの量を多くすることも考えられる。しかしながら、金属線の円周面上に付着される導電ペーストの量を多くすると、受光面と金属線とを導電ペーストにより接合する際に、金属線の全長に渡って、導電ペーストが金属線の幅（直径）からはみ出すという不都合が生じる。この場合には、金属線の幅（直径）からはみ出した導電ペーストが遮光膜として機能するので、光の入射面積が小さくなるという不都合が生じる。その結果、変換効率が低下するという問題点が発生する。

また、従来の転写法や穴通過法では、受光面が凹凸形状を有する場合に、受光面と金属線とを導電ペーストにより接合する際に、金属線の円周面上に付着された導電ペーストが受光面の凹状領域にまで届かないので、受光面の凹状領域と金属線の円周面上に形成された導電ペーストとを接触させるのが困難であるという不都合がある。これにより、受光面と導電ペーストとの接触面積が小さくなるので、受光面と導電ペーストとの間の抵抗が高くなるという不都合が生じる。これによっても、変換効率が低下するという問題点が発生する。この場合、受光面と金属線とを導電ペーストにより接合する際に、受光面の凹状領域と導電ペーストとを接触させるために、導電ペーストが円周面上に形成された金属線を受光面に強く押し付けることも考えられる。しかしながら、金属線を受光面に強く押し付けると、光起電力装置を構成する基板が損傷するという新たな問題点が発生する。

また、従来の穴通過法において、金属線の円周面上に付着される導電ペーストの量のばらつきを抑制するために、導電ペーストが充填された容器に金属線を通過させた後、所定の穴径を有するダイスに金属線を通過させる工程を、複数回繰り返す方法が提案されている。この方法は、たとえば、特開２００２−９４０９６号公報に開示されている。この特開２００２−９４０９６号公報に開示された方法では、導電ペーストの厚みが所望の厚みになるまで、金属線の円周面上に導電ペーストを付着させる工程を複数回繰り返すことによって、金属線の円周面上に付着される導電ペーストの量のばらつきを抑制することが可能となる。しかしながら、従来の穴通過法は、ダイスに金属線を通過させるために、金属線に所定の張力を加える必要がある。このため、上記特開２００２−９４０９６号公報に開示された方法のように、ダイスに金属線を複数回通過させると、金属線が切断し易くなるという問題点がある。特に、５０μｍよりも小さい直径を有する金属線を用いる場合には、金属線がより切断し易くなるという問題点がある。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、変換効率を向上させながら、集電電極としての金属線の受光面に対する接合強度を向上させることが可能な光起電力装置を提供することである。

この発明のもう１つの目的は、変換効率を向上させながら、集電電極としての金属線の受光面に対する接合強度を向上させることが可能な光起電力装置の製造方法を提供することである。

課題を解決するための手段および発明の効果

上記目的を達成するために、この発明の第１の局面による光起電力装置は、受光面と電気的に接合され、集電電極を構成する金属線と、受光面上に金属線の延びる方向に沿って離散的に、かつ、所定の間隔を隔てて形成されるとともに、受光面と金属線とを電気的に接合するための複数の接合部材とを備えている。

この第１の局面による光起電力装置では、上記のように、受光面と金属線とを電気的に接合するための接合部材を、受光面上に形成することによって、金属線の円周面上に接合部材を付着させる場合よりも接合部材の量の制御性を向上させることができるので、接合部材の形成領域によって接合部材の量がばらつくのを抑制することができる。また、複数の接合部材を、金属線の延びる方向に沿って離散的に、かつ、所定の間隔を隔てて形成することによって、金属線の延びる方向の全領域に渡って接合部材を形成する場合に比べて、接合部材が形成される領域の面積を小さくすることができる。これにより、接合強度を向上させるために各接合部材の量を多くした場合にも、接合部材によって遮光される領域の面積が大きくなるのを抑制することができるので、各接合部材の量を多くすることができる。このように、接合部材間の接合部材の量のばらつきを抑制することができ、かつ、接合部材の量を多くすることができるので、金属線の受光面に対する接合強度を向上させることができる。また、上記したように、接合部材によって遮光される領域の面積が大きくなるのを抑制することができるので、光の入射される領域の面積が小さくなるのを抑制することができる。これにより、変換効率を向上させることができる。したがって、第１の局面では、変換効率を向上させながら、金属線の受光面に対する接合強度を向上させることができる。また、第１の局面では、接合部材を受光面上に形成することによって、従来の金属線の円周面上に接合部材を付着させる穴通過法のように、ダイスに金属線を通過させる必要がない。これにより、５０μｍよりも小さい直径を有する細い金属線を用いたとしても、従来ダイスを通過させる際に生じていた金属線の切断を防止することができる。

上記第１の局面による光起電力装置において、好ましくは、接合部材は、横長形状であり、横長形状の接合部材の長手方向は、金属線の延びる方向と交差する方向に配置されている。このように構成すれば、受光面と金属線とを接合部材により接合する際に、金属線が金属線の延びる方向と交差する方向にずれたとしても、金属線が接合部材の形成領域以外の領域に配置されるのを抑制することができるので、金属線を確実に受光面に接合することができる。

上記第１の局面による光起電力装置において、好ましくは、接合部材は、導電ペーストを含む。このように構成すれば、スクリーン印刷法やディスペンサ法を用いて、容易に、接合部材としての導電ペーストを受光面上に形成することができる。

上記第１の局面による光起電力装置において、好ましくは、金属線のうち、接合部材により受光面と電気的に接合された領域以外の領域の少なくとも一部を受光面に接着するための透光性の接着剤をさらに備える。このように構成すれば、金属線のうち、接合部材により受光面と接合された領域以外の領域と受光面とが接着剤により接着されるので、金属線の受光面に対する接着強度（接合強度）をより向上させることができる。また、透光性の接着剤を用いるので、光の入射面積が減少することがない。

上記第１の局面による光起電力装置において、好ましくは、受光面は、凹凸形状を有しており、接合部材は、受光面の凹凸領域を埋めるように形成されている。このように構成すれば、容易に、受光面と接合部材との接触面積を大きくすることができるので、受光面と接合部材との間の抵抗を低くすることができる。その結果、変換効率をより向上させることができる。

上記第１の局面による光起電力装置において、好ましくは、接合部材は、金属線の延びる方向に第１の間隔で配置されているとともに、金属線は、金属線の延びる方向と実質的に垂直な方向に第２の間隔で配置されており、第１の間隔は、第２の間隔以下である。このように構成すれば、金属線の延びる方向に沿って配置された接合部材間を流れる電流の距離が、第２の間隔で配置された金属線間を流れる電流の距離よりも長くなることがないので、金属線の延びる方向に沿って第１の間隔で形成された接合部材間を流れる電流の損失が増大するのを抑制することができる。

上記第１の局面による光起電力装置において、好ましくは、接合部材は、受光面上に金属線の延びる方向に沿って、実質的に等間隔に形成されている。このように構成すれば、受光面の光の入射領域が均一化されるので、光を受光面に均一に入射させることができる。

この発明の第２の局面による光起電力装置の製造方法は、受光面上に所定の方向に沿って離散的に、かつ、所定の間隔を隔てて複数の接合部材を形成する工程と、接合部材を介して、受光面と金属線とを電気的に接合する工程とを備えている。

この第２の局面による光起電力装置の製造方法では、上記のように、受光面上に所定の方向に沿って離散的に、かつ、所定の間隔を隔てて複数の接合部材を形成した後、接合部材を介して、受光面と金属線とを電気的に接合することによって、金属線の円周面上に接合部材を付着させる場合よりも接合部材の量の制御性を向上させることができるので、接合部材の形成領域によって接合部材の量がばらつくのを抑制することができる。また、金属線の延びる方向の全領域に渡って接合部材を形成する場合に比べて、接合部材が形成される領域の面積を小さくすることができる。これにより、接合強度を向上させるために各接合部材の量を多くした場合にも、接合部材によって遮光される領域の面積が大きくなるのを抑制することができるので、各接合部材の量を多くすることができる。このように、接合部材間の接合部材の量のばらつきを抑制することができ、かつ、接合部材の量を多くすることができるので、金属線の受光面に対する接合強度を向上させることができる。また、上記したように、接合部材によって遮光される領域の面積が大きくなるのを抑制することができるので、光の入射される領域の面積が小さくなるのを抑制することができる。これにより、変換効率を向上させることができる。したがって、第１の局面では、変換効率を向上させながら、金属線の受光面に対する接合強度を向上させることができる。また、第１の局面では、接合部材を受光面上に形成することによって、従来の金属線の円周面上に接合部材を付着させる穴通過法のように、ダイスに金属線を通過させる必要がないので、金属線には張力が加わらない。これにより、５０μｍよりも小さい直径を有する細い金属線を用いたとしても、金属線が切断するのを抑制することができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

図１は、本発明の一実施形態による光起電力装置としての太陽電池の構造を示した平面図である。図２は、図１の１００−１００線に沿った断面図であり、図３は、図１の２００−２００線に沿った断面図である。まず、図１〜図３を参照して、本実施形態による光起電力装置としての太陽電池の構造について説明する。

本実施形態による太陽電池では、図２および図３に示すように、約２００μｍの厚みを有するとともに、ｎ型単結晶シリコン基板１の表面上に、約５ｎｍの厚みを有するノンドープ非晶質シリコン膜２、約５ｎｍの厚みを有するｐ型非晶質シリコン膜３および約１００ｎｍの厚みを有するＩＴＯ（酸化インジウム錫）膜からなる透明電極４が順次形成されている。また、ｎ型単結晶シリコン基板１は、約１Ω・ｃｍの抵抗率を有するとともに、１０μｍ程度の大きさの凹凸を有する凹凸形状の表面を有する。そして、透明電極４の表面は、ｎ型単結晶シリコン基板１の表面の凹凸形状を反映した凹凸形状を有している。なお、透明電極４の表面は、本発明の「受光面」の一例である。

ここで、本実施形態では、図１および図２に示すように、透明電極４の表面に、Ａｇの微粉末と熱硬化型のエポキシ樹脂とが混合された材料からなるとともに、約３０μｍの厚みを有する複数の導電ペースト５を介して、集電電極として機能するとともに、約４０μｍの直径を有する複数の銅線６が電気的に接合されている。具体的には、図１および図２に示すように、透明電極４の表面上に、複数の導電ペースト５が、銅線６の延びる方向（図１のＡ方向）に沿って離散的に、かつ、約１．３ｍｍのピッチＰ１で実質的に等間隔に配置されている。また、導電ペースト５および銅線６は、銅線６の延びる方向と垂直な方向（図１のＢ方向）に約２ｍｍのピッチＰ２で配置されている。さらに、複数の導電ペースト５は、Ａ方向の導電ペースト５間の距離Ｓ１が、Ｂ方向の銅線６間の距離Ｓ２以下になるように配置されている。なお、導電ペースト５は、本発明の「接合部材」の一例であり、銅線６は、本発明の「金属線」の一例である。また、距離Ｓ１は、本発明の「第１の間隔」一例であり、距離Ｓ２は、本発明の「第２の間隔」の一例である。

また、複数の導電ペースト５は、Ｂ方向に隣り合う導電ペースト５のＡ方向の位置が同じになるように配置されている。また、導電ペースト５は、平面的に見て長方形状を有しているとともに、導電ペースト５の長手方向は、Ｂ方向に配置されている。そして、導電ペースト５の長手方向（Ｂ方向）の長さＬ１は、約２００μｍであり、短手方向（Ａ方向）の長さＬ２は、約１３０μｍである。また、本実施形態では、複数の導電ペースト５は、透明電極４の表面の凹凸領域を埋めるように形成されている。また、導電ペースト５および導電ペースト５に埋め込まれた銅線６上と、導電ペースト５間に位置する透明電極４および銅線６上とには、Ａ方向に沿って、透光性のエポキシ樹脂系の接着剤７が形成されている。この透光性の接着剤７によって、銅線６のうち、導電ペースト５間に位置する部分が、透明電極４の表面に接着されている。

また、図１および図３に示すように、銅線６の一方の末端６ａの円周面は、Ａｇの微粉末と熱硬化型のエポキシ樹脂とが混合された材料からなるとともに、約４０μｍの厚みを有する導電ペースト８を介して、約１．５ｍｍの幅と約１５０μｍの厚みとを有するバスバー電極９と電気的に接合されている。このバスバー電極９は、銅線６の延びるＡ方向と垂直なＢ方向に沿って延びるように配置されている。また、バスバー電極９は、銅線６に流れる電流を収集するための電極として機能する。

また、図２および図３に示すように、ｎ型単結晶シリコン基板１の裏面上には、ｎ型単結晶シリコン基板１に近い方から順に、約１０ｎｍの厚みを有するノンドープ非晶質シリコン膜１０、約１０ｎｍの厚みを有するｎ型非晶質シリコン膜１１および約１００ｎｍの厚みを有するＩＴＯ膜からなる透明電極１２が形成されている。そして、透明電極１２の表面は、ｎ型単結晶シリコン基板１の裏面の凹凸形状を反映した凹凸形状を有している。また、透明電極１２上の所定領域には、Ａｇの微粉末と熱硬化型のエポキシ樹脂とが混合された材料からなるとともに、約３０μｍの厚みを有する導電ペースト１３が形成されている。この導電ペースト１３は、裏面側の集電電極として機能する。

図４〜図１０は、図１〜図３に示した一実施形態による光起電力装置としての太陽電池の製造プロセスを説明するための断面図および平面図である。次に、図１〜図１０を参照して、本実施形態による太陽電池の製造プロセスについて説明する。

まず、図４に示すように、ＮａＯＨ水溶液などのアルカリ溶液による異方性エッチング法を用いて、約１Ω・ｃｍの抵抗率および約２００μｍの厚みを有するとともに、ｎ型単結晶シリコン基板１の表面および裏面を１０μｍ程度の大きさの凹凸を有する凹凸形状にする。この後、ｎ型単結晶シリコン基板１を洗浄することによって、ｎ型単結晶シリコン基板１の表面および裏面に付着した不純物を除去する。

次に、プラズマＣＶＤ法を用いて、ｎ型単結晶シリコン基板１の表面上に、約５ｎｍの厚みを有するノンドープ非晶質シリコン膜２および約５ｎｍの厚みを有するｐ型非晶質シリコン膜３を順次形成する。この後、プラズマＣＶＤ法を用いて、ｎ型単結晶シリコン基板１の裏面上に、ｎ型単結晶シリコン基板１に近い方から順に、約１０ｎｍの厚みを有するノンドープ非晶質シリコン膜１０および約１０ｎｍの厚みを有するｎ型非晶質シリコン膜１１を形成する。この際、ｐ型非晶質シリコン膜３およびｎ型非晶質シリコン膜１１の表面は、それぞれ、ｎ型単結晶シリコン基板１の表面および裏面の凹凸形状を反映した凹凸形状になる。

次に、ＤＣスパッタ法を用いて、ｐ型非晶質シリコン膜３上に、約１００ｎｍの厚みを有するＩＴＯ膜からなる透明電極４を形成する。この後、ＤＣスパッタ法を用いて、ｎ型非晶質シリコン膜１１上に、約１００ｎｍの厚みを有するＩＴＯ膜からなる透明電極１２を形成する。この際、透明電極４および１２の表面は、それぞれ、ｐ型非晶質シリコン膜３およびｎ型非晶質シリコン膜１１の表面の凹凸形状を反映した凹凸形状になる。

次に、本実施形態では、図５および図６に示すように、スクリーン印刷法を用いて、透明電極４上の所定領域に、Ａｇの微粉末と熱硬化型のエポキシ樹脂とが混合された材料からなるとともに、約３０μｍの厚みを有する複数の導電ペースト５を形成する。この場合、導電ペースト５は、透明電極４の表面の凹凸領域を埋めるように形成される。

この際、本実施形態では、複数の導電ペースト５を、図５に示したＡ方向に沿って離散的に、かつ、約１．３ｍｍのピッチＰ１で配置するとともに、Ａ方向と垂直なＢ方向に、約２ｍｍのピッチＰ２で配置する。また、複数の導電ペースト５を、Ｂ方向に隣り合う導電ペースト５のＡ方向の位置が同じになるように配置する。また、導電ペースト５を長方形状に形成するとともに、その長方形状の導電ペースト５の長手方向をＢ方向に配置する。なお、導電ペースト５の長手方向の長さＬ１は、約２００μｍにするとともに、短手方向の長さＬ２は、約１３０μｍにする。また、導電ペースト５を形成する際には、透明電極４上の導電ペースト５の形成領域以外の領域に、Ｂ方向に沿って延びるように、Ａｇの微粉末と熱硬化型のエポキシ樹脂とが混合された材料からなるとともに、約４０μｍの厚みを有する導電ペースト８も同時に形成する。

この後、本実施形態では、図７に示すように、約４０μｍの直径を有する銅線６を、導電ペースト５を介して、透明電極４の表面の方向に押し付ける。これにより、図８および図９に示すように、複数の導電ペースト５を介して、透明電極４の表面と複数の銅線６とが電気的に接合される。この際、複数の銅線６を、導電ペースト５の形成領域に対応するように、Ａ方向に沿って延びるように配置するとともに、Ａ方向と垂直なＢ方向に約２ｍｍのピッチＰ２で配置する。これにより、銅線６の延びるＡ方向の導電ペースト５間の距離Ｓ１は、Ａ方向と垂直なＢ方向の銅線６間の距離Ｓ２以下になる。

次に、図１０に示すように、約１．５ｍｍの幅と約１５０μｍの厚みとを有する銅箔からなるバスバー電極９を、導電ペースト８を介して、銅線６の一方の末端６ａの円周面の方向に押し付ける。これにより、図３に示したように、導電ペースト８を介して、銅線６の一方の末端６ａの円周面とバスバー電極９とが電気的に接合される。この後、約１５０℃の温度条件下で約５分間加熱することにより、導電ペースト５および８を硬化させることによって、銅線６およびバスバー電極９を透明電極４の表面に接合する。

次に、図１および図２に示したように、スクリーン印刷法を用いて、導電ペースト５および導電ペースト５に埋め込まれた銅線６上と、導電ペースト５間に位置する透明電極４および銅線６上とに、透光性のエポキシ樹脂系の接着剤７を形成する。この場合、透光性の接着剤７は、図１に示したＡ方向に沿って延びるように形成する。この後、約１５０℃の温度条件下で約３０分間加熱することにより、接着剤７を硬化させることによって、銅線６のうち、導電ペースト５により透明電極４の表面と電気的に接合された領域以外の所定領域が、透明電極４の表面に接着される。

最後に、図２および図３に示したように、スクリーン印刷法を用いて、ｎ型単結晶シリコン基板１の裏面上に形成された透明電極１２上の所定領域に、Ａｇの微粉末と熱硬化型のエポキシ樹脂とが混合された材料からなるとともに、約３０μｍの厚みを有する導電ペースト１３を形成する。この後、約１５０℃の温度条件下で約３０分間加熱することによって、導電ペースト１３を硬化させる。このようにして、本実施形態による光起電力装置としての太陽電池が形成される。

本実施形態では、上記のように、透明電極４の表面と銅線６とを電気的に接合するための導電ペースト５を、透明電極４上に形成することによって、銅線６の円周面上に導電ペースト５を付着させる場合よりも導電ペースト５の量の制御性を向上させることができるので、導電ペースト５の形成領域によって導電ペースト５の量がばらつくのを抑制することができる。また、複数の導電ペースト５を、銅線６の延びるＡ方向に沿って離散的に、かつ、約１．３ｍｍのピッチＰ１で形成することによって、銅線６の延びるＡ方向の全領域に渡って導電ペースト５を形成する場合に比べて、導電ペースト５が形成される領域の面積を小さくすることができる。これにより、接合強度を向上させるために各導電ペースト５の量を多くした場合にも、導電ペースト５によって遮光される領域の面積が大きくなるのを抑制することができる。このように、導電ペースト５間の導電ペースト５の量のばらつきを抑制することができ、かつ、導電ペースト５の量を多くすることができるので、銅線６の透明電極４の表面に対する接合強度を向上させることができる。また、上記したように、導電ペースト５によって遮光される領域の面積が大きくなるのを抑制することができるので、光の入射される領域の面積が小さくなるのを抑制することができる。これらにより、変換効率を向上させることができる。したがって、本実施形態では、変換効率を向上させながら、銅線６の透明電極４の表面に対する接合強度を向上させることができる。

また、本実施形態では、導電ペースト５を透明電極４上に形成することによって、従来の銅線６の円周面上に導電ペースト５を付着させる穴通過法のように、ダイスに銅線６を通過させる必要がない。これにより、５０μｍよりも小さい直径（約４０μｍ）を有する銅線６を用いたとしても、従来ダイスを通過させる際に生じていた銅線６の切断を防止することができる。

また、本実施形態では、導電ペースト５を、透明電極４の表面の凹凸領域を埋めるように形成することによって、容易に、透明電極４の表面と導電ペースト５との接触面積を大きくすることができるので、透明電極４の表面と導電ペースト５との間の抵抗を低くすることができる。その結果、変換効率をより向上させることができる。

また、本実施形態では、導電ペースト５を接合部材として用いることによって、スクリーン印刷法を用いて、容易に、接合部材としての導電ペースト５を透明電極４上に形成することができる。

次に、上記した本実施形態による太陽電池の効果を確認するために行った実験について説明する。なお、比較例として、銅線の円周面上に導電ペーストを付着させた従来の方法により形成された太陽電池を作製した。

まず、比較例では、透明電極の表面と銅線とを導電ペーストにより接合する際に、銅線の全長に渡って、導電ペーストがはみ出すことが確認できた。具体的には、比較例では、導電ペーストの銅線の延びる方向と垂直な方向の幅が、約４０μｍになった。そして、本実施形態と比較例との銅線を含む導電ペーストの表面積を調べたところ、本実施形態の表面積は、比較例の表面積よりも約３０％小さくなることが判明した。

次に、本実施形態および比較例による太陽電池の出力特性実験を行った。実験条件は、光スペクトル：ＡＭ１．５Ｇ、光強度：約１００ｍＷ／ｃｍ^２、および、測定温度：約２５°である。なお、ＡＭ１．５Ｇとは、平均的な晴れた日に地球上に届く光量を規格化したものである。また、光スペクトルのＡＭは、Ａｉｒ Ｍａｓｓの略であり、Ｇは、Ｇｌｏｂａｌの略である。この出力特性実験において、本実施形態の出力は、比較例の出力よりも約１．２％向上することが判明した。この結果から、本実施形態では、比較例に比べて、変換効率が向上していると考えられる。

また、本実施形態では、上記のように、導電ペースト５の形状を長方形状にするとともに、導電ペースト５の長手方向を、銅線６の延びるＡ方向と垂直なＢ方向に配置することによって、透明電極４の表面と銅線６とを導電ペースト５により接合する際に、銅線６がＢ方向にずれたとしても、銅線６が導電ペースト５の形成領域以外の領域に配置されるのを抑制することができるので、銅線６を確実に透明電極４の表面に接合することができる。

また、本実施形態では、導電ペースト５および導電ペースト５に埋め込まれた銅線６上と、導電ペースト５間に位置する透明電極４および銅線６上とに、Ａ方向に沿って、透光性のエポキシ樹脂系の接着剤７を形成することによって、銅線６のうち、導電ペースト５により透明電極４の表面と接合された領域以外の領域と透明電極４の表面とが接着剤７により接着されるので、銅線６の透明電極４の表面に対する接着強度（接合強度）をより向上させることができる。また、透光性の接着剤７を用いるので、光の入射面積が減少することがない。

また、本実施形態では、複数の導電ペースト５を、銅線６の延びるＡ方向の導電ペースト５間の距離Ｓ１が、銅線６の延びるＡ方向と垂直なＢ方向の銅線６間の距離Ｓ２以下になるように配置することによって、Ａ方向に沿って配置された導電ペースト５間（距離Ｓ１）を流れる電流の距離が、銅線６間（距離Ｓ２）をＢ方向に流れる電流の距離よりも長くなることがないので、銅線６の延びるＡ方向に沿って形成された導電ペースト５間を流れる電流の損失が増大するのを抑制することができる。

また、本実施形態では、導電ペースト５を、透明電極４上に銅線６の延びる方向に沿って、約１．３ｍｍのピッチＰ１で実質的に等間隔（距離Ｓ１）に形成することによって、透明電極４の表面の光の入射領域が均一化されるので、光を透明電極４の表面に均一に入射させることができる。

なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。

たとえば、上記実施形態では、本発明を太陽電池に適用する例を説明したが、本発明はこれに限らず、太陽電池以外の集電電極を有する光起電力装置にも適用可能である。

また、上記実施形態では、複数の導電ペースト５を、銅線６の延びる方向（図１のＡ方向）と垂直な方向（図１のＢ方向）に隣り合う導電ペースト５のＡ方向の位置が同じになるように配置したが、本発明はこれに限らず、図１１に示すように、導電ペースト２５を、銅線６の延びる方向（図１１のＡ方向）と垂直な方向（図１１のＢ方向）に隣り合う導電ペースト２５のＡ方向の位置が互い違いになるように配置してもよい。このように構成しても、本実施形態と同様の効果を得ることができる。なお、導電ペースト２５を、図１１に示した配置パターンにする場合においても、Ａ方向の導電ペースト２５間の距離Ｓ１１が、Ｂ方向の銅線６間の距離Ｓ１２以下になるように配置するのが好ましい。なお、距離Ｓ１１は、本発明の「第１の間隔」の一例であり、距離Ｓ１２は、本発明の「第２の間隔」の一例である。ここで、導電ペースト２５間の距離Ｓ１１を銅線６間の距離Ｓ１２よりも大きくすると、導電ペースト２５の表面積が減少することにより光の入射面積が大きくなるので、短絡電流は増加する。その一方、透明電極４を流れる電流の距離が長くなることにより抵抗が増加する。これにより、短絡電流が増加したとしても曲線因子が減少するので、出力特性が低下する。したがって、Ａ方向の導電ペースト２５間の距離Ｓ１１は、Ｂ方向の銅線６間の距離Ｓ１２以下になるように設定するのが好ましい。

また、上記実施形態では、透明電極４上に、長方形状の導電ペースト５を形成したが、本発明はこれに限らず、図１２に示すように、透明電極４上に、楕円形状の導電ペースト３５を形成してもよい。この場合には、本実施形態と同様の効果を得ることができる。また、導電ペーストがＢ方向に横長な形状であれば、長方形状および楕円形状以外の形状の導電ペーストを形成したとしても、本実施形態と同様の効果を得ることができる。また、導電ペーストの形状を、円形状または正方形状にしてもよい。ただし、この場合には、導電ペーストの表面積が銅線の延びる方向（Ａ方向）に大きくなるので、光の入射面積が小さくなる。

また、上記実施形態では、Ａｇの微粉末と熱硬化型のエポキシ樹脂とが混合された材料からなる導電ペースト５を用いたが、本発明はこれに限らず、エポキシ樹脂に代えて、フェノール、ウレタンおよびポリイミドなどを含む導電ペーストを用いてもよい。また、エポキシ樹脂、フェノール、ウレタンおよびポリイミドからなるグループより選択される２つ以上の材料を組み合わせた混合物を含む導電ペーストを用いてもよい。また、熱可塑性の材料を含む導電ペーストを用いてもよい。

また、上記実施形態では、スクリーン印刷法を用いて、透明電極４上に導電ペースト５を形成したが、本発明はこれに限らず、ディスペンサ法を用いてもよい。また、ディスペンサ法を用いる場合には、銅線を透明電極上に配置した後に、導電ペーストをディスペンサにより塗布するようにしてもよい。

また、上記実施形態では、長方形状の導電ペースト５の長手方向（Ｂ方向）の長さＬ１および短手方向（Ａ方向）の長さＬ２を、それぞれ、約２００μｍおよび約１３０μｍにしたが、本発明はこれに限らず、導電ペーストの長手方向の長さおよび短手方向の長さが、それぞれ、約１００μｍ以上であれば、スクリーン印刷法やディスペンサ法を用いて、容易に、透明電極上に導電ペーストを形成することができる。

また、上記実施形態では、表面側の集電電極として銅線６を用いたが、本発明はこれに限らず、銅線に代えて、銀、金、アルミニウム、ニッケルおよびタングステンのいずれか１つを主成分とする低抵抗の金属線を用いてもよい。また、防食および導電ペーストとの密着強度向上のために、他の導電性物質を金属線にコーティングしてもよい。コーティング方法としては、たとえば、電解法、無電解めっき法、蒸着法、ディップ法およびクラッド法などが挙げられる。また、コーティングされた金属線としては、たとえば、錫めっき軟銅線（ＪＩＳ Ｃ ３１５２）や錫めっき硬銅線（ＪＩＳ Ｃ ３１５１）などが挙げられる。

また、上記実施形態では、約４０μｍの直径を有する銅線６を用いたが、本発明はこれに限らず、銅線の直径が、約３０μｍ以上約８０μｍ以下であればよい。なお、銅線の直径が約３０μｍよりも小さいと、切断し易くなるので、取り扱いが困難になるという不都合がある。また、コストが高くなるという不都合もある。また、銅線の直径が約８０μｍを超えると、基板の厚みが約２５０μｍ以下であれば、熱膨張係数の違いにより反りが発生するという不都合がある。

また、上記実施形態では、導電ペースト５および導電ペースト５に埋め込まれた銅線６上と、導電ペースト５間に位置する透明電極４および銅線６上とに、Ａ方向に沿って、透光性のエポキシ樹脂系の接着剤７を形成したが、本発明はこれに限らず、エポキシ樹脂系以外の材料からなる透光性の接着剤を用いてもよいし、接着剤を用いなくてもよい。

また、上記実施形態では、銅箔からなるバスバー電極９を用いたが、本発明はこれに限らず、半田がコーティングされた銅箔からなるバスバー電極を用いてもよい。この場合、バスバー電極を透明電極の表面に接合する際には、まず、導電ペーストを硬化させた後、硬化した導電ペースト上にバスバー電極を配置する。この状態で加熱することにより半田を溶融することによって、硬化した導電ペーストとバスバー電極とを溶着する。

また、上記実施形態では、ｎ型単結晶シリコン基板１の裏面上に、ノンドープ非晶質シリコン膜１０およびｎ型非晶質シリコン膜１１を形成したが、本発明はこれに限らず、ｎ型単結晶シリコン基板の裏面上に、ノンドープ非晶質シリコン膜およびｎ型非晶質シリコン膜を形成せずに、裏面電極を形成してもよい。

また、上記実施形態では、ｎ型単結晶シリコン基板１とｐ型非晶質シリコン膜３（ｎ型非晶質シリコン膜１１）との間に、ノンドープ非晶質シリコン膜２（ノンドープ非晶質シリコン膜１０）を形成したが、本発明はこれに限らず、ｎ型単結晶シリコン基板とｐ型非晶質シリコン膜（ｎ型非晶質シリコン膜）との間に、ノンドープ非晶質シリコン膜を形成しなくてもよい。

本発明の一実施形態による光起電力装置としての太陽電池の構造を示した平面図である。 図１の１００−１００線に沿った断面図である。 図１の２００−２００線に沿った断面図である。 図１〜図３に示した一実施形態による光起電力装置としての太陽電池の製造プロセスを説明するための断面図である。 図１〜図３に示した一実施形態による光起電力装置としての太陽電池の製造プロセスを説明するための平面図である。 図５の３００−３００線に沿った断面図である。 図１〜図３に示した一実施形態による光起電力装置としての太陽電池の製造プロセスを説明するための断面図である。 図１〜図３に示した一実施形態による光起電力装置としての太陽電池の製造プロセスを説明するための平面図である。 図８の４００−４００線に沿った断面図である。 図１〜図３に示した一実施形態による光起電力装置としての太陽電池の製造プロセスを説明するための平面図である。 一実施形態の変形例による光起電力装置としての太陽電池の構造を示した平面図である。 一実施形態の変形例による光起電力装置としての太陽電池の構造を示した平面図である。

符号の説明

５ 導電ペースト（接合部材）
６ 銅線（金属線）
７ 接着剤
Ｓ１、Ｓ１１ 距離（第１の間隔）
Ｓ２、Ｓ１２ 距離（第２の間隔）

Claims (8)

1. 受光面と電気的に接合され、集電電極を構成する金属線と、
   前記受光面上に前記金属線の延びる方向に沿って離散的に、かつ、所定の間隔を隔てて形成されるとともに、前記受光面と前記金属線とを電気的に接合するための複数の接合部材とを備えた、光起電力装置。
2. 前記接合部材は、横長形状であり、
   前記横長形状の接合部材の長手方向は、前記金属線の延びる方向と交差する方向に配置されている、請求項１に記載の光起電力装置。
3. 前記接合部材は、導電ペーストを含む、請求項１または２に記載の光起電力装置。
4. 前記金属線のうち、前記接合部材により前記受光面と電気的に接合された領域以外の領域の少なくとも一部を前記受光面に接着するための透光性の接着剤をさらに備える、請求項１〜３のいずれか１項に記載の光起電力装置。
5. 前記受光面は、凹凸形状を有しており、
   前記接合部材は、前記受光面の凹凸領域を埋めるように形成されている、請求項１〜４のいずれか１項に記載の光起電力装置。
6. 前記接合部材は、前記金属線の延びる方向に第１の間隔で配置されているとともに、前記金属線は、前記金属線の延びる方向と実質的に垂直な方向に第２の間隔で配置されており、
   前記第１の間隔は、前記第２の間隔以下である、請求項１〜５のいずれか１項に記載の光起電力装置。
7. 前記接合部材は、前記受光面上に前記金属線の延びる方向に沿って、実質的に等間隔に形成されている、請求項１〜６のいずれか１項に記載の光起電力装置。
8. 受光面上に所定の方向に沿って離散的に、かつ、所定の間隔を隔てて複数の接合部材を形成する工程と、
   前記接合部材を介して、前記受光面と前記金属線とを電気的に接合する工程とを備えた、光起電力装置の製造方法。

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