JP2007207799A - 太陽電池素子および太陽電池モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】 各部材間の接触界面に生じた内部応力によりストレスが蓄積された結果、太陽電池素子の接続面と集電極との接触界面、集電極とハンダとの接触界面等の異種材料間における密着性が低下し、太陽電池素子とタブ間における接触抵抗の増加あるいはタブの剥離等の問題が発生する虞がある。そこで、斯かる環境変化による影響を受け難く、長期間にわたる信頼性の向上した太陽電池素子等を提供する。
【解決手段】 光電変換機能を呈する光電変換部、該光電変換部の面上に設けられた透光性導電膜、その表面上に表面の一部を露出して設けられた集電極を有し、前記集電極は、硬化性の第１の樹脂と、導電性材と、前記第１の樹脂との間で海島構造を形成する第２の樹脂とを含み、内部に前記第２の樹脂の前記第１の樹脂に対する濃度比が、前記透光性導電膜側の表面領域における濃度比よりも大きくされた領域を有する。
【選択図】 図３

Description

この発明は、太陽電池素子及び太陽電池モジュールに関し、特に歩留及び信頼性を向上させる技術に関する。

太陽電池は、クリーンで無尽蔵のエネルギー源である太陽からの光を直接電気に変換できることから新しいエネルギー源として期待されている。

かかる太陽電池を家屋或いはビル等の電源として用いるにあたっては、太陽電池１枚当たりの出力が精々数Ｗ程度と小さいことから、通常複数の太陽電池素子をタブと呼ばれる導電性の接続部材によって電気的に直列或いは並列に接続することで出力を数１００Ｗにまで高めた太陽電池モジュールとして使用される。

上記タブは、通常太陽電池素子の接続面に予め設けられた集電極に、ハンダを用いて接続される。太陽電池素子の接続面を構成する材料が単結晶シリコン或いは多結晶シリコン等の比較的高い耐熱性を有する材料から構成される場合には、前記集電極はセラミック製の導電性ペーストを用いて形成される。また、前記接続面を構成する材料が非晶質半導体材料等の耐熱性をあまり有さない材料から構成される場合には、前記集電極は樹脂製の導電性ペーストを用いて形成される。この従来の樹脂製の導電性ペーストとして、特許文献１には、エポキシ樹脂を含む樹脂製の導電性ペーストが記載されている。
特開２００５−２１７１４８号公報

太陽電池モジュールは通常家屋の屋根上など戸外に設置され長期間にわたって使用されるため、温度変化や湿度変化等周囲の環境変化の影響を受けやすい。特に太陽電池モジュールは、受光面側に配されるガラス、Ｓｉ（シリコン）等の半導体材料から構成される太陽電池素子、背面側に配される耐候性の樹脂フィルム、太陽電池素子を内部に封止する樹脂製の封止材、太陽電池素子同士を接続するための金属製タブ等の熱膨張係数の異なる種々の部材によって構成されるために温度変化の影響を受けやすい。このため長期間の使用を続けるうちに、夫々の部材間の接触界面に熱変化により生じた内部応力によるストレスが蓄積される。このため、例えば太陽電池素子の接続面と集電極との接触界面、集電極とハンダとの接触界面等の異種材料間における接触界面での密着性が低下し、太陽電池素子とタブ間における接触抵抗の増加あるいはタブの剥離等の問題が発生する虞がある。

そこで、本発明は、斯かる環境変化による影響を受け難く、長期間にわたる信頼性の向上した太陽電池素子および太陽電池モジュールを提供することを目的とする。

本発明に係る太陽電池素子は、光電変換機能を呈する光電変換部と、該光電変換部の受光面上に設けられた透光性導電膜と、該透光性導電膜の受光面上に、該透光性導電膜の表面の一部を露出して設けられた集電極と、を有し、前記集電極は、硬化性の第１の樹脂と、導電性材と、前記第１の樹脂との間で海島構造を形成する第２の樹脂とを含み、前記集電極は、内部に、前記第２の樹脂の前記第１の樹脂に対する濃度比が、前記透光性導電膜側の表面領域における濃度比よりも大きくされた内部領域を有することを特徴とする。

なお、前記集電極は、受光面側の表面領域に、前記第２の樹脂の第１の樹脂に対する濃度比が、前記内部領域における前記濃度比よりも小さくされた領域を有してもよい。

また、前記第１の樹脂はエポキシ樹脂であり、前記第２の樹脂はシリコーン樹脂であってもよい。

本発明に係る太陽電池モジュールは、ガラスと樹脂フィルムとの間に、配線タブによって電気的に接続された複数の太陽電池素子が封止材によって封止されてなる太陽電池モジュールであって、前記太陽電池素子は、光電変換機能を呈する光電変換部と、該光電変換部の受光面上に設けられた透光性導電膜と、該透光性導電膜の受光面上に、該透光性導電膜の表面の一部を露出して設けられた集電極と、を有すると共に、前記集電極は、硬化性の第１の樹脂と、導電性材と、前記第１の樹脂との間で海島構造を形成する第２の樹脂とを含み、且つ前記集電極は、内部に、前記第２の樹脂の前記第１の樹脂に対する濃度比が、前記透光性導電膜側の表面領域における濃度比よりも大きくされた内部領域を含むことを特徴とする。

なお、前記太陽電池モジュールの発明にあっても、前記集電極は、受光面側の表面領域に、前記第２の樹脂の第１の樹脂に対する濃度比が、前記内部領域における前記濃度比よりも小さくされた領域を有していてもよい。

本発明によれば、集電極は、硬化性の第１の樹脂と、この硬化性の第１の樹脂との間で海島構造を形成する第２の樹脂とを含み、その内部に、前記第２の樹脂の前記第１の樹脂に対する濃度比が、前記透光性導電膜側の表面領域における濃度比よりも大きくされた内部領域を有している。従って、本発明によれば前記内部領域の内部応力を小さくすることができるので、この領域で環境変化等の要因により集電極に加わるストレスを緩和することができる。このため本発明によれば、環境変化等の要因によりストレスが加わった場合にも、集電極に過剰なストレスが蓄積されることを抑制でき、このため集電極に過剰なストレスが蓄積されることによって生じるタブ剥がれ等の不良の発生が抑制された太陽電池素子及び太陽電池モジュールを提供することができる。

尚、第１の樹脂との間で第２の樹脂が海島構造を形成するとは、大勢を占める第１の樹脂の中に、第１の樹脂と混ざることなく、第２の樹脂が島部を形成する形態で散在することを示す。このように硬化性の第１の樹脂と、この第１の樹脂との間で海島構造を有する第２の樹脂と、さらに導電性材とを含む樹脂製の導電性ペーストから作製された本発明の集電極によれば、第２の樹脂の第１の樹脂に対する濃度比が大きくされた内部領域で多くの海島構造が形成される。この結果、この領域において第１の樹脂同士の結合が第２の樹脂によって分断されるために内部応力が小さくなり、外部から加わるストレスが緩和されることとなる。このような第２の樹脂としては、第１の樹脂に対して相溶性の低い樹脂を用いることができる。

さらに、本発明にあっては集電極が、第２の樹脂の第１の樹脂に対する濃度比が大きくされた内部領域を、透光性導電膜側の表面領域よりも内部に有している。従って、集電極と透光性導電膜との接着性を損なうことがなく、このため集電極と透光性導電膜との接着性を良好に維持することができる。

加えて、本発明にあっては集電極が、第２の樹脂の第１の樹脂に対する濃度比が、前記内部領域における前記濃度比よりも小さくされた領域を有している場合には、集電極の受光側の表面領域に上述のタブをハンダにより接着する際に、集電極とハンダとの接着性を損なうことがなく、このため集電極とタブとの接着性を良好に維持することができる。

以上の次第により、本発明によれば環境変化等の要因により太陽電池素子とタブとの接着界面にストレスが加わった場合にも、太陽電池素子とタブとの間の接着性を強固に維持できるので、タブ剥がれ等の発生を低減することができ、信頼性の向上した太陽電池素子及び太陽電池モジュールを提供することができる。

本発明の意義ないし効果は、以下に示す実施の形態の説明により更に明らかとなろう。

ただし、以下の実施の形態は、あくまでも、本発明の一つの実施形態であって、本発明ないし各構成要件の用語の意義は、以下の実施の形態に記載されたものに制限されるものではない。

以下、本発明の実施の形態につき図面を参照して説明する。

図１は、本発明に係る太陽電池素子を説明するための構造図であり、同図（Ａ）は断面構造図、同図（Ｂ）は光の入射側から見た平面図を示している。尚、同図（Ａ）は、同図（Ｂ）におけるバスバー６Ｂの長手方向に沿った断面の構造図である。

図１に示す太陽電池素子は、タブが接続される接続面に非晶質半導体層を有する太陽電池素子の一例であり、ｎ型単結晶シリコン基板２の一主面上には実質的に真性（ｉ型）の非晶質シリコン層３、ｐ型非晶質シリコン層４が順次積層されている。また基板２の他主面上には実質的に真性（ｉ型）の非晶質シリコン層７、ｎ型非晶質シリコン層８が順次積層されている。そして、これらｎ型非晶質シリコン層８、実質的に真性の非晶質シリコン層７、ｎ型単結晶シリコン基板２、実質的に真性の非晶質シリコン層３およびｐ型非晶質シリコン層４によって光電変換部１００が構成されている。

また、ｐ型非晶質シリコン層４上にはＩＴＯからなる透光性導電膜５、樹脂性の導電性ペーストからなる集電極６が順次積層され、ｎ型非晶質シリコン層８上にはＩＴＯからなる透光性導電膜９、樹脂製の導電性ペーストからなる集電極１０が順次積層されている。

そして、光電変換部１００、透光性導電膜５，９、集電極６，１０から本実施形態に係る太陽電池素子が構成される。

かかる太陽電池素子において、入射光は集電極６、透光性導電膜５を通過してｐ型非晶質シリコン層４側からｎ型単結晶シリコン基板２に入射する。入射光を有効に基板２に入射させるために、光入射側に配される集電極６は透光性導電膜５表面の一部を露出するように設けられる。具体的には集電極６は細長形状を有する互いに平行な複数のフィンガー部６Ａ，６Ａ・・・と、各フィンガー部６Ａ，６Ａ・・・同士を電気的に接続するためのバスバー部６Ｂ，６Ｂとから構成され（同図（Ｂ））、これら各フィンガー部６Ａ，６Ａ・・・およびバスバー部６Ｂ，６Ｂから露出する透光性導電膜５の表面から光が光電変換部１００内に入射する。

また、各フィンガー部６Ａ，６Ａ・・・は、入射光の入射面積を増大させるためにできるだけ幅狭に形成される。一方バスバー部６Ｂ，６Ｂはタブを接着させるために、また電気抵抗をできるだけ小さくするために、少なくともタブと同程度の幅もしくはそれ以上の幅に形成される。

ｎ型非晶質シリコン８の側に配される集電極１０は、光の入射面とは反対側の面に配されているので透光性導電膜９上の全面に形成しても良いし、光入射側に配される集電極６と同様に複数のフィンガー部６Ａ，６Ａ・・・およびバスバー部６Ｂ，６Ｂから構成するようにしても良い。

そして、銅等の金属製薄板等可撓性を有する導電性部材からなるタブ１２が、相隣接する一方の太陽電池素子１の集電極６におけるバスバー部６Ｂと、他方の太陽電池素子１の集電極１０とにハンダを用いて接着されることにより、相隣接する太陽電池素子１、１が互いに電気的に接続される。

そして、図２の断面構造図に示すように、タブ１２によって電気的に接続された複数の太陽電池素子１，１・・・が、光入射側に配されるガラス等からなる光入射側支持部材１４と、耐候性フィルムからなる背面部材１５との間に挟持され、樹脂材料からなる封止材１３の内部に封止されることによって太陽電池モジュールが構成される。

次に、本発明の特徴部分となる集電極の構成について以下に詳細に説明する。

図３は、光入射側に配される集電極６の構造を説明するための拡大断面構造図である。同図に示す如く、本実施形態の集電極６は透光性導電膜５と接する側に配された第１層６０１と、集電極６とタブ１２を接着するためのハンダからなるハンダ層２００と接する側に配された第２層６０２との２層構造を有している。

第１層６０１および第２層６０２は、いずれも導電性材（導電性フィラー）と熱硬化性樹脂（本発明の第１の樹脂）と該熱硬化性樹脂との間で海島構造を形成する第２の樹脂とによって構成された樹脂型の導電性ペーストから構成されている。そして、第２の樹脂の第１の樹脂に対する濃度比が、透光性導電膜５側の第１層６０１における濃度比よりも大きくされた領域を内部に有している（第２層６０２）。

従って、本発明によれば第２層６０２において海島構造が第１層６０１に比べてより多く形成されるために、熱硬化性樹脂同士の結合力が第１層６０１に比べて弱まる。この結果、太陽電池モジュールを長期間使用することによって透明導電膜５とタブ１２との間に蓄積されるストレスを第２層６０２で緩和することができる。

次に、本発明の効果を説明するための実施例について説明する。

各実施例においては、図３に示す断面構造図を参照しつつ、各実施例に用いたサンプルについて説明する。
［実験１］
本発明に係る第２の樹脂が、電極と透光性導電膜との接着性および電極中の内部応力に及ぼす効果を調べた結果について、以下に説明する。

まず、テクスチャ面を有するｎ型の単結晶シリコン基板を用い、この基板の表面に厚み５０Åのｉ型非晶質シリコン層、厚み５０Åのｐ型非晶質シリコン層、および厚み１５００ÅのＩＴＯ膜を形成した。そして、このＩＴＯ膜の上に、本発明に係る本発明の第１の樹脂としてのビスフェノールＡ型のエポキシ樹脂と、第１の樹脂との間で海島構造を形成する第２の樹脂としてのシリコーン樹脂とを有する樹脂型の導電性ペーストを用いて、厚み１０μｍ及び５０μｍの電極を形成した。尚、導電性ペーストは導電性フィラーとして１〜５μｍΦの球状銀粉と５〜２０μｍΦのフレーク状銀粉を５０ｗｔ％ずつ含有している。

そして、導電性ペースト中のシリコーン樹脂の濃度を０〜２０ｗｔ％の間で変化させて電極を形成したサンプルにおける電極中の内部応力を以下のようにして調べた。

内部応力の正確な測定方法としては音弾性法などが知られているが、ここでは凹凸のテクスチャ面が形成されているシリコン基板表面上での内部応力を調べるために、碁盤目法(ＪＩＳ Ｋ ５４００準拠)を使用して剥離状況を調査することによって電極中の内部応力を調べた。

碁盤目法とは、試験片に所定間隔の碁盤目状の切り傷をつけ、その傷の状態を目視で観察し、その状態（欠損部の面積など）によって１０段階の評価を行うものである。

本実験では、１２５×１２５ｍｍの大きさを有する基板を用いて３０×３０mmの大きさの電極を形成し、その中央付近に１mm間隔で１１本の切り傷をつけ、さらにそれらに直行する様に１mm間隔１１本の切り傷をつけることにより、１０mm×１０mmの領域に１００個のマス目を形成し、それらの剥離状況を評価した。
（透光性導電膜との接着性）
まず、１０μｍの厚みで電極を形成したサンプルについて、透光性導電膜（ＩＴＯ膜）と電極との接着性を、上述の碁盤目法を用いて評価した。具体的には、目視にて、各サンプルにおける剥離の個数を調査し、０〜１０点の範囲で点数を付けて評価した。この結果を表１に示す。なお、１０点を「高い」、８点を「若干高い」、６点を「中間」、４点を「若干低い」、０〜２点を「低い」として表している。また、同表において、シリコーン樹脂の濃度（重量パーセント。以下、ｗｔ％）はシリコーン樹脂のエポキシ樹脂に対する濃度比を表すものとする。

同表に示すように、導電性ペースト中のシリコーン樹脂の濃度を減らすほど、ＩＴＯとの接着性が向上できることが判る。好ましくは、シリコーン樹脂の濃度が５ｗｔ％以下で、ＩＴＯとの接着性を向上する事ができる。

（内部応力）
電極中の内部応力の評価は、上記碁盤目法により、厚み１０μｍで電極を形成したサンプルと、厚み５０μｍで電極を形成したサンプルとにおける欠損状態を比較することにより行った。厚みの異なるサンプル間での差が大きい場合に、内部応力が高いと判断できる。この理由は以下の通りである。

ＩＴＯ膜上に形成した電極の剥離は、ＩＴＯと電極との間の密着性が低いことに起因する剥離と、電極内部の内部応力が高まったことに起因する剥離の２種類が考えられる。そこで、本実験にあっては、厚みの異なる２種類のサンプルにおける剥離状態を比較することで、電極内部の内部応力が大きいことに起因する剥離を評価した。即ち、ＩＴＯと電極との間の密着性が低い場合には、厚みの異なる２種類のサンプルのいずれにおいても剥離が大きいために、厚みの異なるサンプル間でそれ程剥離の状況に差は生じない。一方、ＩＴＯと電極との間の密着性が高い場合には、剥離は電極中の内部応力によって生じることとなる。ここで、膜中の内部応力は、膜の厚みが大きくなるほど大きくなることが知られている。従って、膜中の内部応力が大きいサンプルは、厚みが小さい場合には剥離しにくくても厚みが大きくなると剥離しやすくなるために、厚みの小さいサンプルと厚みの大きいサンプルとの間で剥離状態の差が大きくなる。

上記碁盤目法を用いて、具体的には、目視にて剥離の状況を０〜１０点の範囲で点数を付け、膜厚が１０μｍ及び５０μｍのサンプル間における点数の差が０であれば「低い」、２であれば「中間」、４以上であれば「高い」とした。表２に、本確認実験におけるシリコーン樹脂の濃度と内部応力との関係を示す。なお、同表において、シリコーン樹脂の濃度（ｗｔ％）はシリコーン樹脂のエポキシ樹脂に対する濃度比を表すものとする。

この表に示す通り、導電性ペースト中のシリコーン樹脂の濃度を大きくすることにより、電極中の内部応力を小さくすることができる。

これは先に述べたように、エポキシ樹脂とシリコーン樹脂は相溶性が低いため、エポキシ樹脂とシリコーン樹脂とを混合するとペースト内部に海島構造ができ（シリコーン樹脂が島部）、その結果、エポキシ樹脂の内部応力がシリコーン樹脂により分断される形となり、樹脂全体として内部応力が低下するためと考えられる。

従って、シリコーン樹脂に限らず、エポキシ樹脂と相溶性が低い材料であればペースト中に海島構造を形成できるので、このペーストによって作成された電極中の内部応力を小さくすることができる。

同表によると、シリコーン樹脂の濃度が５ｗｔ％以上で内部応力を小さくでき、好ましくはシリコーン樹脂の濃度が２０ｗｔ％以上である。

以上説明した通り、第１の樹脂と、この第１の樹脂との間で海島構造を形成する第２の樹脂と、導電性材と、を含む導電性ペーストを用いて電極を形成するにあたり、導電性ペースト中の第２の樹脂の濃度を増やすことにより電極中の内部応力を減らすことができ、導電性ペースト中の第２の樹脂の濃度を減らすことによりＩＴＯとの接着性を向上させることができる。

従って、本発明にように集電極が、内部に、前記第２の樹脂の前記第１の樹脂に対する濃度比が、前記透光性導電膜側の表面領域における濃度比よりも大きくされた内部領域を有することで、電極の内部応力を小さくすることができる共に、ＩＴＯとの接着性を向上させることができる。

以下に、この点について具体的に説明する。
［実験２］
本実験では、テクスチャ表面を有するｎ型の単結晶シリコン基板上に、厚み５０Åのｉ型非晶質シリコン層、厚み５０Åのｐ型非晶質シリコン層、および厚み１５００ÅのＩＴＯ膜を形成し、そのＩＴＯ膜上に、樹脂型の導電性ペーストを用いて厚み３０μｍの集電極を形成することによってサンプルを作製した。尚、集電極は図２に示す通り、複数のフィンガー部６Ａ，６Ａ，・・・とバスバー部６Ｂ，６Ｂとを有する形状に形成した。

ここで、導電性ペーストとしては、第１の樹脂としてのビスフェノールＡ型のエポキシ樹脂と、第１の樹脂との間で海島構造を形成する第２の樹脂としてのシリコーン樹脂と、導電性フィラーとしての１〜５μｍΦの球状銀粉と５〜２０μｍΦのフレーク状銀粉を夫々５０ｗｔ％ずつ含有するペースト材料を用いた。

そして、シリコーン樹脂の濃度を０ｗｔ％、５ｗｔ％、１０ｗｔ％、２０ｗｔ％とした樹脂ペーストを用い、単層構造の集電極を形成することにより、比較例１〜４のサンプルを形成した。

次に、集電極の構造を図３に示す２層構造とし、ＩＴＯ側の第１層（厚み１５μｍ）をシリコーン樹脂の濃度が５ｗｔ％の樹脂ペーストから形成し、ハンダ層側の第２層をシリコーン樹脂の濃度が１０ｗｔ％及び２０ｗｔ％の樹脂ペーストから形成して第１、第２実施例のサンプルを作製した。また、ＩＴＯ側の第１層（厚み１５μｍ）をシリコーン樹脂の濃度が０ｗｔ％の樹脂ペーストから形成し、ハンダ層側の第２層をシリコーン樹脂の濃度が１０ｗｔ％の樹脂ペーストから形成して第３実施例のサンプルを作製した。

さらに、ＩＴＯ側の第１層（厚み１５μｍ）をシリコーン樹脂の濃度が１０ｗｔ％の樹脂ペーストから形成し、ハンダ層側の第２層（厚み１５μｍ）をシリコーン樹脂の濃度が５ｗｔ％の樹脂ペーストから形成することにより、比較例４のサンプルを作製した。

そして、夫々のサンプルについて前述の碁盤目法を用いて電極の剥離の状況を調査し、これを簡易的にＩＴＯとの接着性として評価した。

また、夫々のサンプルについて集電極のバスバー部に銅箔からなるタブをハンダにより接着し、タブ強度を測定した。

尚、タブ強度はバスバー部にハンダによって接着されたタブを基板の表面に対して直角に折り上げ、その折り上げた端部を基板の表面に対して垂直方向に、すなわち折り上げた方向に向けて引っ張り、タブが剥離した際にタブに加えていた強度で示した。

具体的には、図４に示すように、サンプル１３を引き剥がし強度測定器２０の試料台上（図示せず）に固定すると共に、クリップ２１により、サンプル１３の集電極（図示せず）に半田付けしたタブ１２を挟む。その後、引き剥がし強度測定器２０のハンドル２２を回すことにより、タブ１２がサンプル１３から剥離するまでクリップ２１を引っ張る。そして、引き剥がし強度測定器２０のゲージ２３に表示される引き剥がし強度の最大値を測定することにより、タブ強度を測定している。

表３に、比較例１〜４のサンプルおよび実施例１〜３のサンプルについて測定した、ＩＴＯとの接着性及びタブ強度を示す。なお、同表において、シリコーン樹脂の濃度（ｗｔ％）はシリコーン樹脂のエポキシ樹脂に対する濃度比を表すものとする。

同表に示す通り、単層構造で集電極を形成した比較例１〜３のサンプルでは、樹脂ペースト中のシリコーン樹脂濃度を大きくして形成した集電極ほど、ＩＴＯとの接着性が低下する一方で、タブ強度は増大する。これは、実験１で説明したように、樹脂ペースト中のシリコーン樹脂濃度を増やすほど、ＩＴＯとの接着性が低下する一方で集電極中の内部応力が小さくなるものの、内部応力が小さくなることによるストレス緩和の効果の方が大きいために、タブ強度が大きくなったものと考えられる。

次に、集電極を２層構造とし、ＩＴＯ膜側の第１層をシリコーン樹脂濃度が５ｗｔ％の導電性ペーストから形成し、ハンダ層側の第２層をシリコーン樹脂濃度が夫々１０ｗｔ％，２０ｗｔ％の導電性ペーストから形成した実施例１，２のサンプルと、第１層及び第２層の両方をシリコーン樹脂濃度が５ｗｔ％の導電性ペーストから形成した比較例２のサンプルとを比べると、実施例１，２のサンプルは比較例２のサンプルに比べＩＴＯ膜との接着性を低下させることなくタブ強度を向上できることが分かる。

また、ＩＴＯ膜側の第１層をシリコーン樹脂濃度が０ｗｔ％の導電性ペーストから形成し、ハンダ層側の第２層をシリコーン樹脂濃度が１０ｗｔ％の導電性ペーストから形成した実施例３のサンプルと、第１層及び第２層の両方をシリコーン樹脂濃度が０ｗｔ％の導電性ペーストから形成した比較例１のサンプルとを比べると、実施例３のサンプルは比較例１のサンプルに比べＩＴＯ膜との接着性を低下させることなくタブ強度を向上できることが分かる。

同表によると、第１層のシリコーン樹脂の濃度が５ｗｔ％以下でタブ強度を１２０ｇ以上とする事ができる。

以上の結果から、本発明のように集電極を第１の樹脂と、この第１の樹脂との間で海島構造を形成する第２の樹脂と、導電性材と、を含む導電性ペーストを用いて形成すると共に、集電極が、内部に、前記第２の樹脂の前記第１の樹脂に対する濃度比が、前記透光性導電膜側の表面領域における濃度比よりも大きくされた内部領域を有する構成とすることで、タブ接着時にタブ強度を向上することができる太陽電池素子を提供でき、またタブ強度の向上した太陽電池モジュールを提供することができることが分かる。従って、本発明によれば、環境変化による影響を受け難い、信頼性の向上した太陽電池素子並びに太陽電池モジュールを提供することができる。

なお、本発明に係る太陽電池素子における集電極は、上述した２層構造に限られるものではなく、３層以上の層構造を持つものであっても良い。以下に、この例について説明する。
［実験３］
次に、３層以上の層構造の集電極を有する実施例４のサンプルを以下のようにして形成した。

まず、実験２と同様にして、ｎ型単結晶シリコン基板の表面に、ｉ型非晶質シリコン層、ｐ型非晶質シリコン層およびＩＴＯ膜を形成した。

次に、実験２で用いたのと同じ樹脂ペーストを用いて３層構造の集電極を形成した。このとき、ＩＴＯ膜と接する第１層（厚み１０μｍ）は、シリコーン樹脂濃度を５ｗｔ％とした樹脂ペーストから形成した。次いで第１層上に、シリコーン樹脂濃度を２０ｗｔ％とした樹脂ペーストを用いて厚み１０μｍの第２層を形成した。最後に、第２層上にシリコーン樹脂濃度を５ｗｔ％とした樹脂ペーストを用いて厚み１０μｍの第３層を形成した。そして、このようにして形成した実施例３のサンプルの集電極上に銅箔からなるタブをハンダにより接着し、ＩＴＯとの接着性およびタブ強度を測定した。その結果、実施例４のサンプルのタブ強度は２００ｇであり、最も優れたタブ強度が得られた。これは、第３層のシリコン配合率を低くするにつれて、ペーストとハンダとの接着力が向上させることができるので、上の実験２で述べた効果とあいまって、実施例３に比べてタブ強度が更に向上したものと考えられる。

このように、３層以上の層構造を有する集電極においても、本発明は有効である。

尚、以上の実施形態にあっては硬化性を有する樹脂として、ビスフェノールＡ型のエポキシ樹脂を用いた。しかしながら硬化性を有する樹脂としてはこれに限らず、スチルべン系、ビフェニル系などの２官能化合物を原料とするエポキシ樹脂、ポリフェノール系、フェノールノボラック系などの多官能フェノール化合物を原料とするエポキシ樹脂や、ジシクロペンタジエン系／フェノール系重付加物を原料とするエポキシ樹脂を用いることができる。また、エポキシ樹脂以外に、フェノール樹脂，アクリル系樹脂や、それらの混合樹脂を用いてもよい。

また、硬化性の第１の樹脂との間で海島構造を有する第２の樹脂としては、上述の実施形態で説明したシリコーン樹脂に限られるものではなく、硬化性の第１の樹脂の種類に応じて適宜選択すればよい。

また、集電極上にタブを接着するハンダとしては、Ｐｂフリー半田を用いることが好ましい。Ｐｂフリー半田を用いる場合、その融点が従来のハンダに比べ高くなるが、本発明によれば内部応力の小さい集電極を有する太陽電池素子を提供できるので、ハンダ付けの際に生じる熱影響を低減することができる。従って、本発明はＰｂフリー半田を使用する際に特に有用性が高い。

また、上記の実施形態において樹脂ペースト中の導電性として銀を用いた。しかし導電性材としては銀に限らず、銅、ニッケル、アルミニウムなどの金属や銀コート金属、炭素などの導電性を有する材料を用いることができる。

また、透光性導電膜として上述の実施形態ではＩＴＯ膜を用いたが、他の材料からなる透光性導電膜、例えばＺｎＯ、ＩＺＯ膜を用いることも出来る。

また、上記した実施形態では、光電変換機能を呈する光電変換部にｎ型の単結晶シリコン基板とｐ型の非晶質半導体とで構成されるｐｎ接合を有する太陽電池素子について説明したが、太陽電池素子としてはこれに限らず、多結晶シリコン等の多結晶半導体、非晶質シリコン等の非晶質半導体、或いは化合物半導体等の材料から構成されるｐｎ或いはｐｉｎ接合を有する太陽電池素子や、色素増感系、有機系の太陽電池においても同様に適用することができる。

本発明の実施の形態は、上で述べているように、特許請求の範囲に示された技術的思想の範囲内において、適宜、種々の変更が可能である。

本発明に係る太陽電池素子を説明するための構造図であり、同図（Ａ）は断面構造図、また同図（Ｂ）は平面図である。 図１に示した太陽電池素子を用いた太陽電池モジュールの構成を示した断面図である。 本発明の実施形態による太陽電池素子の集電極の断面図である。 タブ強度の測定を行う装置を説明する模式図である。

符号の説明

１ 太陽電池素子
２ ｎ型単結晶シリコン基板
３ ｉ型非晶質シリコン層
４ ｐ型非晶質シリコン層
５ ＩＴＯ膜
６ 集電極
７ ｉ型非晶質シリコン層
８ ｎ型非晶質シリコン層
９ ＩＴＯ膜
１０ 集電極
１１ 太陽電池モジュール
１２ タブ
１３ サンプル
１００ 光電変換部
２００ ハンダ層
６０１ 第１層６０１
６０２ 中部層

Claims (5)

1. 光電変換機能を呈する光電変換部と、
   該光電変換部の受光面上に設けられた透光性導電膜と、
   該透光性導電膜の受光面上に、該透光性導電膜の表面の一部を露出して設けられた集電極と、
   を有し、
   前記集電極は、硬化性の第１の樹脂と、導電性材と、前記第１の樹脂との間で海島構造を形成する第２の樹脂と、を含み、
   前記集電極は、内部に、前記第２の樹脂の前記第１の樹脂に対する濃度比が、前記透光性導電膜側の表面領域における濃度比よりも大きくされた内部領域を有することを特徴とする太陽電池素子。
2. 前記集電極は、受光面側の表面領域に、前記第２の樹脂の第１の樹脂に対する濃度比が、前記内部領域における前記濃度比よりも小さくされた領域を有することを特徴とする請求項１に記載の太陽電池素子。
3. 前記第１の樹脂はエポキシ樹脂であり、前記第２の樹脂はシリコーン樹脂であることを特徴とする請求項１または２に記載の太陽電池素子。
4. ガラスと樹脂フィルムとの間に、配線タブによって電気的に接続された複数の太陽電池素子が封止材によって封止されてなる太陽電池モジュールであって、
   前記太陽電池素子は、光電変換機能を呈する光電変換部と、該光電変換部の受光面上に設けられた透光性導電膜と、該透光性導電膜の受光面上に、該透光性導電膜の表面の一部を露出して設けられた集電極と、を有すると共に、
   前記集電極は、硬化性の第１の樹脂と、導電性材と、前記第１の樹脂との間で海島構造を形成する第２の樹脂とを含み、且つ
   前記集電極は、内部に、前記第２の樹脂の前記第１の樹脂に対する濃度比が、前記透光性導電膜側の表面領域における濃度比よりも大きくされた内部領域を含むことを特徴とする太陽電池モジュール。
5. 前記集電極は、受光面側の表面領域に、前記第２の樹脂の第１の樹脂に対する濃度比が、前記内部領域における前記濃度比よりも小さくされた領域を有することを特徴とする請求項４に記載の太陽電池モジュール。

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