JP2007287861A - 太陽電池、太陽電池ストリング、および太陽電池モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】反りが生じず、直列抵抗値が低減され、かつ、電極材料の使用量が低減された太陽電池を提供する。
【解決手段】バスバー電極１３ａは、他の太陽電池とインターコネクタを介して電気的に接続され得る第１接続部５１と、インターコネクタに接触し得ない第１非接続部４２と含んでいる。また、第１接続部５１の側辺５１ａが延びる方向と第１非接続部４２が延びる方向とのなす角度が９０°より大きくかつ１８０°より小さい。
【選択図】図２

Description

本発明は、他の太陽電池にインターコネクタを介して電気的に接続される太陽電池、複数の太陽電池が電気的に接続された太陽電池ストリング、および太陽電池ストリングが封止材によって内包された太陽電池モジュールに関するものである。

太陽電池は、太陽光エネルギを直接電気エネルギに変換する。そのため、近年、特に地球環境問題の観点から、次世代のエネルギ源として、太陽電池に対する期待が急激に高まっている。太陽電池における光電変換のための材料としては、化合物半導体または有機材料等の様々な材料が用いられる。現在においては、シリコン結晶が主に用いられている。

以下、図１３〜図３０を用いて、従来の太陽電池が説明される。まず、図１３を用いて、従来の太陽電池の構造が説明される。

図１３は、従来の太陽電池の一例の模式的な断面図である。図１３に示されるように、従来の太陽電池においては、ｐ型シリコン基板１０の受光面から所定の深さの位置までｎ⁺層１１が形成されている。ｐ型シリコン基板１０とｎ⁺層１１とによってｐｎ接合が形成されている。また、ｐ型シリコン基板１０の受光面上には反射防止膜１２および銀電極１３がそれぞれ形成されている。また、ｐ型シリコン基板１０の受光面の裏面から所定の深さの位置までｐ⁺層１５が形成されている。また、ｐ型シリコン基板１０の裏面上にはアルミニウム電極１４および銀電極１６も形成されている。

次に、図１４〜図２２を用いて、従来の太陽電池の製造方法の一例が説明される。従来の太陽電池の製造方法においては、まず、ｐ型シリコン結晶の原料が坩堝内で溶解される。その後、シリコンインゴットが再結晶化する。次に、図１４に示されるように、シリコンインゴッド１７がシリコンブロック１８に切断される。次に、図１５に示されるように、シリコンブロック１８がワイヤソーによって切断される。それにより、ｐ型シリコン基板１０が得られる。このとき、図１６に示されるように、ｐ型シリコン基板１０にはダメージ層１９が形成される。

次に、アルカリまたは酸によってｐ型シリコン基板１０の表面がエッチングされる。それによって、ダメージ層１９がｐ型シリコン基板１０の表面から除去される。このとき、エッチング条件が調整されれば、ｐ型シリコン基板１０の表面に微小な凹凸（図示せず）が形成され得る。この凹凸により、ｐ型シリコン基板１０の表面に入射する太陽光の反射量が低減される。その結果、太陽電池の変換効率が高められる。

次に、ｐ型シリコン基板１０の一方の主表面（以下、「第１主表面」という）上にリンを含む化合物を含有したドーパント液２０が塗布される。その後、ドーパント液２０が塗布されたｐ型シリコン基板１０が８００℃〜９５０℃の温度で５〜３０分間熱処理される。それにより、図１７に示されるように、ｐ型シリコン基板１０の第１主表面にｎ型ドーパントであるリンが拡散する。その結果、図１８に示されるように、ｐ型シリコン基板１０の第１主表面にｎ⁺層１１が形成される。なお、ｎ⁺層１１の形成方法としては、ドーパント液を塗布する方法以外にも、Ｐ₂Ｏ₅またはＰＯＣｌ₃を用いた気相拡散を用いる方法がある。

リンが拡散したときにｐ型シリコン基板１０の第１主表面にガラス層が形成される。そのガラス層が酸処理によって除去される。その後、図１９に示されるように、ｐ型シリコン基板１０の第１主表面上に反射防止膜１２が形成される。反射防止膜１２の形成方法としては、常圧ＣＶＤ（Chemical Vapor deposition)法を用いて酸化チタン膜を形成する方法またはプラズマＣＶＤ法を用いて窒化シリコン膜を形成する方法などが知られている。また、ドーパント液を塗布する方法によってリンを拡散させる場合には、リンに加えて反射防止膜１２の材料を含むドーパント液が用いられてもよい。それによれば、ｎ⁺層１１と反射防止膜１２とを同時に形成することができる。また、反射防止膜１２は、銀電極が形成された後に行なわれてもよい。

次に、図２０に示されるように、ｐ型シリコン基板１０の他方の主表面（以下、「第２主表面」という）上にアルミニウム電極１４が形成されるとともに、ｐ型シリコン基板１０の第２主表面にｐ⁺層１５が形成される。アルミニウム電極１４およびｐ⁺層１５は、次のような方法によって形成される。

たとえば、まず、アルミニウム粉末、ガラスフリット、樹脂、および有機溶剤からなるアルミニウムペーストが準備される。次に、アルミニウムペーストがスクリーン印刷などによってシリコン基板１０の裏面上に印刷される。その後に、ｐ型シリコン基板１０が熱処理される。それによって、アルミニウムが溶融してｐ型シリコン基板１０の表層部と合金化する。このとき、アルミニウム−シリコン合金層の下にｐ⁺層１５が形成される。また、ｐ型シリコン基板１０の第２主表面上にアルミニウム電極１４が形成される。

また、ｐ型シリコン基板１０とｐ⁺層１５とのドーパント濃度の差が、ｐ型シリコン基板１０とｐ⁺層１５との界面に電位差（電位障壁として働く）を生じさせる。それにより、光生成されたキャリアがｐ型シリコン基板１０の第２主表面付近で再結合することが防止される。その結果、太陽電池の短絡電流（Ｉｓｃ：short circuit current）および開放電圧（Ｖｏｃ：open circuit voltage）のいずれもが増加する。

その後、図２１に示されるように、ｐ型シリコン基板１０の第２主表面上に銀電極１６が形成される。銀電極１６の形成においては、たとえば、まず、銀粉末、ガラスフリット、樹脂および有機溶剤からなる銀ペーストが準備される。次に、銀ペーストがスクリーン印刷などによってｐ型シリコン基板１０上に印刷される。その後、ｐ型シリコン基板１０が熱処理される。それにより、銀電極１６が得られる。

次に、図２２に示されるように、ｐ型シリコン基板１０の第１主表面上に銀電極１３が形成される。このとき、銀電極１３とｐ型シリコン基板１０との接触抵抗を含む直列抵抗が低く、かつ、銀電極１３の形成面積が小さいことが望ましい。それは、太陽光の入射量が減少することが防止されるからである。したがって、銀電極１３の線幅、ピッチ、および厚さなどのパターン設計は重要である。

銀電極１３の形成方法としては、次のような方法が考えられる。たとえば、まず、銀粉末、ガラスフリット、樹脂および有機溶剤からなる銀ペーストが準備される。次に、銀ペーストがスクリーン印刷などによって反射防止膜１２の表面上に印刷される。その後、ｐ型シリコン基板１０が熱処理される。それによって、銀ペーストが反射防止膜１２を貫通してｐ型シリコン基板１０の第１主表面に接触する。このような方法は、ファイアスルー方式と呼ばれ、量産ラインで主に用いられている。

以上の製造工程によって、図１３に示された構造を有する太陽電池が製造される。なお、銀電極１３および銀電極１６が形成された後のｐ型シリコン基板１０が溶融半田槽に浸漬される。それによって、銀電極１３および銀電極１６の表面上に半田がコーティングされ得る。この半田のコーティングは、省略されてもよい。また、上記のようにして製造された太陽電池にソーラシミュレータを用いて擬似太陽光が照射される。それにより、太陽電池の電流−電圧（ＩＶ）特性が検査される。

上記ように製造された複数の太陽電池は、インターコネクタによって、直列に接続される。それにより、太陽電池ストリングが形成される。その後、太陽電池ストリングが封止材によって内包される。それにより、太陽電池モジュールが完成する。

図２３〜図２７は、従来の太陽電池モジュールの製造方法の一例を説明するための図である。従来の太陽電池モジュールの製造方法においては、まず、図２３に示されるように、太陽電池３０の第１主表面の銀電極１３（図示せず）上に導電性部材であるインターコネクタ３１が接続される。

次に、図２４に示されるように、インターコネクタ３１が接続された太陽電池３０が一列に配列される。また、太陽電池３０の第１主表面の銀電極１３（図示せず）に接続されているインターコネクタ３１の他端が他の太陽電池３０の第２主表面の銀電極１６（図示せず）に接続される。その結果、太陽電池ストリングが形成される。

次に、図２５に示されるように、太陽電池ストリングが並べられ、太陽電池ストリングの両端から突出しているインターコネクタ３１と、他の太陽電池ストリングの両端から突出しているインターコネクタ３１とが、導電性部材である配線材３３を用いて直列に接続される。それによって、太陽電池ストリング同士が互いに接続される。

次に、図２６に示されるように、直列に接続された複数の太陽電池ストリング３４が封止材としてのＥＶＡ（エチレンビニルアセテート）フィルム３６によって挟み込まれる。その後、ガラス板３５とバックフィルム３７との間にＥＶＡフィルム３６が挟まれる。次に、ＥＶＡフィルム３６同士の間に入った気泡が、減圧手段によって抜きとられる。その後、ＥＶＡフィルム３６が加熱される。それにより、ＥＶＡフィルム３６が硬化する。その結果、太陽電池ストリング３４がＥＶＡ中に封止される。これにより、太陽電池モジュールが完成する。

その後、図２７に示されるように、太陽電池モジュールは、アルミニウム枠４０内に配置され、ケーブル３９を備えた端子ボックス３８が太陽電池モジュールに取り付けられる。また、上記の太陽電池モジュールにソーラシミュレータを用いて擬似太陽光が照射される。それにより、太陽電池の電流−電圧（ＩＶ）特性が測定される。

図２８は、図１３に示された太陽電池の受光面となるｐ型シリコン基板１０の第１主表面上に形成された銀電極１３のパターンを示す。ここで、銀電極１３は、比較的幅の大きい１本の線状のバスバー電極１３ａと、バスバー電極１３ａから延びる複数の比較的幅の小さい線状のフィンガー電極１３ｂと、からなっている。

図２９は、図１３に示す太陽電池の裏面となるｐ型シリコン基板１０の第２主表面上に形成されたアルミニウム電極１４および銀電極１６のパターンを示す。図２９に示されるように、アルミニウム電極１４はｐ型シリコン基板１０の第２主表面のほぼ全面に形成されており、銀電極１６はｐ型シリコン基板１０の第２主表面の一部のみに形成されている。これは、アルミニウム電極１４に半田がコーティングされ得ないが、銀電極１６には半田がコーティングされ得るからである。

図３０は、図１３に示された構造を有する太陽電池が直列に接続された太陽電池ストリングの模式的な断面を示す。図３０に示されるように、インターコネクタ３１が、太陽電池３０の受光面のバスバー電極１３ａに半田などによって固定されている。また、インターコネクタ３１は、隣接する他の太陽電池３０の裏面の銀電極１６に半田などによって固定されている。なお、図３０においては、ｎ⁺層およびｐ⁺層の記載が省略されている。

上記の太陽光発電システムが急速に普及するにつれて、太陽電池３０の製造コストを低減することが不可欠なものとなっている。

太陽電池の製造コストの低減のために、半導体基板としてのシリコン基板の大型化および薄型化は非常に有効である。しかしながら、シリコン基板の大型化および薄型化に伴って、次のような問題が発生する。

太陽電池ストリング３４を形成するために、太陽電池３０の受光面上のバスバー電極１３ａと銅からなるインターコネクタ３１とを半田などによって固定する熱処理工程が行なわれる。その後の冷却工程が行なわれる。

なお、シリコンの熱膨張係数３．５×１０^-6／Ｋである。一方、銅の熱膨張係数は１７．６×１０^-6／Ｋである。また、銅の熱膨張係数は、シリコンの熱膨張係数の５倍程度である。したがって、太陽電池３０のｐ型シリコン基板１０と銅から成るインターコネクタ３１との熱膨張係数の差に起因して、インターコネクタ３１が太陽電池３０よりも大きく収縮する。そのため、太陽電池３０に反りが生じる。また、太陽電池３０のバスバー電極１３ａに接触している太陽電池３０の受光面に割れが発生する。

特許文献１には、前述の問題を解決する方法として、互いに隣接する太陽電池３０同士を接続するインターコネクタに断面積が局部的に縮小された小断面積部を設ける方法が開示されている。

上述したように、上記の加熱工程により加熱状態にあったインターコネクタおよび太陽電池は室温まで冷却する際に太陽電池に凹状の反りが発生する。このとき、太陽電池には元の形状に戻ろうとする力（復元力）が発生する。この復元力はインターコネクタに対して引張り応力を加える。
特開２００５−１４２２８２号公報

特許文献１に開示された方法によれば、インターコネクタに引張り応力が加えられたときに他の部分と比べて比較的強度の小さい小断面積部が延伸する。それにより、太陽電池の反りがある程度抑制される。しかしながら、太陽電池の反りを全く生じさせない方法が望まれている。

本発明は、上述の問題に鑑みなされたものであり、その目的は、反りが生じない太陽電池、太陽電池ストリング、および太陽電池モジュールを提供することである。

また、本願の発明者らは、未公開の技術として、インターコネクタに接触している接続部と、インターコネクタに接触していない非接続部とを有する電極を半導体基板上に形成し、非接続部でインターコネクタに生じる応力を吸収することを検討している。しかしながら、非接続部は、抵抗として機能するとともに、電極材料としては無駄な部分である。したがって、本発明のさらなる目的は、電極材料の抵抗を小さくしかつ電極材料の無駄を低減しながら、反りが生じない太陽電池、太陽電池ストリング、および太陽電池モジュールを提供することである。

本発明の太陽電池は、主表面の近傍に光電変換部を有する半導体基板と、主表面上において線状に延びる一の電極と、主表面上において一の電極に接続された他の電極とを備えている。一の電極は、他の太陽電池にインターコネクタを介して電気的に接続され得る複数の接続部と、複数の接続部同士を接続するが、インターコネクタに接触しないように線状に延びる、少なくとも１つの非接続部と含んでいる。また、接続部が延びる方向と非接続部が延びる方向とのなす角度が９０°より大きくかつ１８０°より小さい。

上記の構成によれば、反りが生じない太陽電池が得られる。また、上記の構成によれば、非接続部が延びる方向と接続部が延びる方向とがなす角度が９０°である太陽電池に比較して、非接続部が短くなる。そのため、非接続部の直列抵抗が小さくなる。また、シャドーロスが低減される、すなわち、電極材料の使用量が低減される。

本発明の太陽電池は、半導体基板の主表面の裏側の他の主表面上に設けられ、インターコネクタとは異なる他のインターコネクタに接続され得る複数の他の接続部と、他の主表面上において複数の他の接続部同士の間に設けられ、インターコネクタに接触しないように線状に延びる、少なくとも１つの他の非接続部とをさらに備えていてもよい。

また、接続部および他の接続部は、それぞれ、半導体基板に関して互いに鏡面対称に配置されていてもよい。

また、非接続部は、接続部の端面から延びていてもよい。また、非接続部は、接続部の側面から延びていてもよい。また、非接続部は、直線部の組み合わせからなっていてもよい。また、非接続部は、弧状部を含んでいてもよい。また、非接続部の幅が、接続部の幅の１／２未満であることが望ましい。

また、主表面の端部に隣接する接続部の少なくとも１つは、主表面の端部から離れて設置されていてもよい。

本発明の太陽電池ストリングは、複数の太陽電池を備えている。複数の太陽電池は、それぞれ、前述の本発明の太陽電池である。本発明の太陽電池ストリングは、前述の複数の太陽電池が直列に接続されている。また、互いに隣接する太陽電池同士の関係において、一方の太陽電池の接続部と他方の太陽電池の他の接続部とがインターコネクタを介して電気的に接続されている。

また、インターコネクタは、太陽電池同士の間で屈曲していてもよい。
また、インターコネクタは、少なくとも１つの非接続部に対向する位置および少なくとも１つの他の非接続部に対向する位置のうちの少なくとも１つの位置に、インターコネクタの断面積が局部的に縮小された小断面積部を有していることが望ましい。

また、インターコネクタは、少なくとも１つの非接続部に対向する位置および少なくとも他の非接続部に対応する位置のすべての位置に、断面積が局部的に小さい部分を有することが望ましい。

また、本発明の太陽電池モジュールは、前述の太陽電池ストリングが封止材によって内容されたものである。

本発明によれば、太陽電池ストリングを形成するときに生じる太陽電池の反りの発生を抑制することができる。

上述の課題を解決するために、本願の発明者らは、図３１および図３２に示されるような太陽電池を開発した。図３１および図３２に示されるように、その太陽電池は、シリコン基板の第１主表面上に形成された線状の一の電極１３ａと、バスバー電極１３ａから延びる複数の線状のフィンガー電極１３ｂとを備えている。また、バスバー電極１３aは、インターコネクタ３１に接続され得る第１接続部５１と、インターコネクタ３１に接続されずに、かつ第１接続部５１の側辺に対して平行に延びる直線および第１接続部５１の側辺に対して垂直に延びる直線のそれぞれに沿って延びる第１非接続部４２とを含んでいる。また、第１接続部５１と非接続部４２とは交互に配列されている。第１非接続部４２がインターコネクタ３１に接続されていない。そのため、第１非接続部４２に対応する部分においてはインターコネクタ３１の変形が拘束されていない。そのため、インターコネクタ３１が線方向に膨張しても、第１非接続部４２に対応する部分によってその線膨張が吸収される。そのため、ｐ型シリコン基板１０の反りが防止される。

上記の太陽電池においては、図３１および図３２に示されるように、第１非接続部４２は、第１接続部５１がインターコネクタ３１に接続されるときに、インターコネクタ３１に接続されない。つまり、インターコネクタ３１と第１非接続部４２とは、平面的に見て、重ならない。そのため、第１非接続部４２が太くなると、不要な電極材料の発生の増加、すなわち、シャドーロスの増加の問題が生じる。また、第１非接続部４２に接続されたフィンガー電極１３ｂによって収集された電流は、第１非接続部４２を経由して第１接続部５１からインターコネクタ３１へ到る。したがって、第１非接続部４２が細くなれば、第１非接続部４２の直列抵抗が増加してしまうという問題が生じる。

この場合、シャドーロスを小さくするために、第１非接続部４２の幅を小さくすると、第１非接続部４２の直列抵抗が大きくなる。逆に、直列抵抗を小さくするために、第１非接続部４２の幅を大きくすると、シャドーロスが大きくなる。つまり、シャドーロスの増加と直列抵抗の増加とはトレードオフの関係を有している。そのため、それらの問題を同時に解決することが困難である。

したがって、以下に示される実施の形態の太陽電池は、前述の非接続部のシャドーロスの増加の問題と直列抵抗の増加の問題とのいずれもが解決されている。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態の太陽電池について説明する。なお、本明細書の図面において、同一の参照符号が付されている部位は、同一部位またはその部位に対応する部位であるものとする。また、上記において述べられている事項のうち、以下に説明する実施の形態において述べられていない事項は、本発明の目的を阻害しない限り、以下の実施の形態においても適用される事項であるものとする。なお、図２、図６〜図１０においては、インターコネクタ３１は、実際にはバスバー電極１３ａに未だ接続されていないため、破線で描かれている。

図１は、実施の形態の太陽電池の受光面の一例の模式的な平面図である。本実施の形態の太陽電池においては、従来技術と同様に、受光面は、ｐ型シリコン基板１０の第１主表面である。第１主表面上には、紙面の左右方向に延びる比較的幅の広い線状のバスバー電極１３ａが設けられている。バスバー電極１３ａは、本発明の第１の電極の一例である。また、第１主面上には、バスバー電極１３ａから紙面の上下方向に延びる複数の比較的幅の狭い線状のフィンガー電極１３ｂが設けられている。フィンガー電極１３ｂは、本発明の他の電極の一例であれる。また、バスバー電極１３ａとフィンガー電極１３ｂとは直交しているが、それらの位置関係は、太陽電池の形態に応じて変更され得るものである。

また、バスバー電極１３ａは、インターコネクタ３１に固定されかつ電気的に接続される線状の第１接続部５１を含んでいる。また、バスバー電極１３ａは、インターコネクタ３１に電気的に接続されていない空隙を介して同一方向に延びる２本の第１非接続部４２を含んでいる。第１接続部５１と第１非接続部４２とは、交互に配置されている。具体的には、図１に示されるように、１本のバスバー電極１３ａに対して３つの第１接続部５１が形成されている。また、隣接する第１接続部５１同士の間に１つの第１非接続部４２が形成されている。

図２は、図１に示された第１非接続部４２およびその近傍の構造の模式的な拡大平面図である。本実施の形態においては、図２に示されるように、第１非接続部４２は、第１接続部５１の側辺５１ａが延びる方向に対して約１５０°の角度をなして第１接続部５１の側辺５１ａから延びている。なお、この角度は、９０°より大きくかつ１８０°より小さければ、いかなる値であってもよい。また、第１非接続部４１は、第１接続部５１の側辺５１ａ同士を接続する２つの線状部材からなっている。２つの線状部材のそれぞれは、複数（たとえば、３つ）の直線部からなっている。

図３は、図１に示される太陽電池の裏面の一例の模式的な平面図である。本実施の形態の太陽電池においては、受光面の裏面は、従来技術と同様に、ｐ型シリコン基板１０の第２主表面である。第２主表面上には、インターコネクタ３１に電気的に接続される第２接続部としての銀電極１６が設けられている。第２主表面上には、インターコネクタ３１に電気的に接続されていない第２非接続部が設けられている。また、第２主表面上には第２接続部としての銀電極１６と第２非接続部としてのアルミニウム電極１４とは交互に配置されている。

本実施の形態において、第２非接続部としてのアルミニウム電極１４は、第２接続部としての銀電極１６のそれぞれを取り囲むように設けられている。第２接続部（銀電極１６）と第１接続部５１とは、ｐ型シリコン基板１０に関して、鏡面対称に配置されている。

図４は、図１に示された受光面および図３に示された裏面を有する太陽電池が直列に接続された太陽電池ストリングの一例の模式的な断面図である。図５は、図４に示された太陽電池ストリングを受光面側から見たときの模式的な拡大平面図である。本実施の形態において、互いに隣接する太陽電池うちの一方の太陽電池の第１接続部５１と他方の太陽電池の第２接続部である銀電極１６とが、半田等によって、１本の導電性部材からなるインターコネクタ３１に固定されかつ電気的に接続されている。

また、太陽電池の第１非接続部４２および第２非接続部となるアルミニウム電極１４は、いずれも、インターコネクタ３１に固定されておらず、かつ電気的に接続されていない。なお、インターコネクタ３１は、太陽電池同士の間で、太陽電池の端部において屈曲している。また、図４においては、ｎ⁺層およびｐ⁺層の描画は省略されている。

上記本実施の形態の太陽電池ストリングにおいては、図３１および図３２に示された太陽電池ストリングに比較して、太陽電池の２本の第１非接続部４２のそれぞれが短くなっている。

図２に示されたフィンガー電極１３ｂを流れる電流は、バスバー電極１３ａの第１接続部５１に達するまで第１非接続部４２を流れる。この最短の距離は２．９ｍｍである。一方、図３２に示されたフィンガー電極１３ｂを流れる電流も、バスバー電極１３ａの第１接続部５１に達するまで第１非接続部４２を流れる。この最短の距離は４．０ｍｍある。

この長さの差によって第１非接続部４２の抵抗値に差が生じる。そのため、本実施の形態の図２に示された太陽電池は、図３１および図３２に示された太陽電池よりも、良好な特性を有している。

また、前述のように、第１非接続部４２は、インターコネクタ３１に重ならない部分であるため、シャドーロス部分である。そのため、線幅が同じであれば、本実施の形態の図１に示された第１非接続部４２の方が、図３１および図３２に示された第１非接続部４２よりも、約２割シャドーロスを低減することができる。

また、第１非接続部４２が短縮されることにより、第１非接続部４２がｐ型シリコン基板１０上に印刷されるときの第１非接続部４２のかすれが発生するおそれが低減される。したがって、第１非接続部４２に接続されているフィンガー電極１３ｂからバスバー電極１３ａの第１接続部５１までの抵抗値がさらに低減される。その結果、太陽電池の歩留まりを向上させることができる。

また、本実施の形態において、第１非接続部４２の形状は、図１および図２に示された形状に限定されず、たとえば、図６に示された形状であってもよい。図６においては、第１非接続部４２は、第１接続部５１の側辺５１ａに対して約1３５°の角度をなして第１接続部５１の側辺から延びている。

また、本発明においては、第１非接続部４２の形状は、図１および図２に示された形状に限定されず、たとえば、図７に示す形状であってもよい。図７は、第１非接続部４２が第１接続部５１の側面から延びている。これによれば、インターコネクタ３１の幅とバスバー電極１３ａの幅とがほぼ等しい場合においても、インターコネクタ３１とバスバー電極５１との交差部でのインターコネクタ３１とバスバー電極５１とがなす角度を約３０°程度まで小さくすることができる。

前述のような第１非接続部４１が設けられていれば、インターコネクタ３１の熱膨張係数とシリコン基板１０の熱膨張係数との差に起因してｐ型シリコン基板１０に生じる応力が低減される。つまり、第１非接続部４１は、インターコネクタ３１に拘束されていないため、熱膨張が発生しても自由に変形し、インターコネクタ３１の全体の線膨張を吸収する。その結果、ウエハー割れのおそれが低減される。

また、インターコネクタ３１がバスバー電極１３ａよりも幅が狭い場合には、第１非接続部４２が第１接続部５１の端面から延びていても、前述の効果と同様の効果が得られる。また、インターコネクタ３１がバスバー電極１３ａよりも幅が大きい場合には、第１非接続部４２が第１接続部５１の側面５１ａから延びていれば、図１に示された形状を有するバスバー電極１３ａによって得られる効果と同様の効果が得られる。なお、本発明に用いられる第１非接続部４２の形状は、発明の目的を達成できるのであれば、他のいかなる形状であってもよい。

また、本発明の太陽電池においては、第１非接続部４２の形状は、図８または図９に示されるように、弧状の部分を含む形状であってもよい。なお、図９に示される形状によれば、第１接続部５１の端面から非接続部４２が延びている。

これらの形状にすることによって、バスバー電極１３ａとインターコネクタ３１との交差部でのバスバー電極１３ａとインターコネクタ３１とがなす角度が小さくなる。その結果、第１非接続部４１の長さを短くすることができる。

なお、バスバー電極１３ａの幅よりもインターコネクタ３１の幅が大きい場合には、図８に示された形状が採用され、バスバー電極１３ａの幅よりもインターコネクタ１３の幅が小さい場合には、図９に示された形状が採用されることが望ましい。

また、本発明の太陽電池においては、第１非接続部４２のバスバー電極１３ａの形状は、図１０に示されるように、図２に示される第１非接続部４２のバスバー電極１３ａの幅とは異なる幅を有するものであってもよい。第１非接続部４２のバスバー電極１３ａの幅が小さいほど、その直列抵抗値が増加するが、電極材料の使用量は低減される。逆に、第１非接続部４２の断面積が大きいほど、電極材料の使用量が増加するが、直列抵抗値は低減される。ただし、第１非接続部４２が無い場合と比較すると、第１非接続部４２の断面積が第１接続部５１の断面積の１／２よりも大きくなると、シャドーロスが増加する、すなわち電極材料の使用量が増加するだけで、直列抵抗値の低減のメリットがほとんどない。したがって、第１非接続部４２の最大断面積は、第１接続部５１の最大断面積の１／２以下であることが望ましい。

図１１は、図５において示された形状とは異なる形状を有するインターコネクタが接続された状態の模式的な拡大平面図である。ここで、図１１に示されたインターコネクタ３１には、切れ込みが形成されている。それによって、インターコネクタ３１の断面積が局部的に小さい小断面積部４１を有している。

なお、本発明において、「小断面積部」は、インターコネクタ３１において、インターコネクタ３１の長手方向に直交する断面の面積が局部的に小さくなっている部分のことをいう。また、インターコネクタ３１が接続された状態において、小断面積部４１が第１非接続部４２に対応するように配置されている。

図１２は、図１１に示されたインターコネクタ３１を用いて構成された太陽電池ストリングの一例の模式的な断面図である。ここで、インターコネクタ３１の小断面積部４１は、第１非接続部４２に対応するすべての箇所および第２非接続部であるアルミニウム電極１４に対応するすべての箇所にそれぞれ配置されている。

図１２に示されるように、ここでも、インターコネクタ３１は、太陽電池同士の間において屈曲している。また、図１２においては、ｎ⁺層とｐ⁺層の描画は省略されている。

このように、本実施の形態においては、小断面積部４１を有するインターコネクタ３１を用いて、小断面積部４１が第１非接続部４２に対応する箇所および第２非接続部（アルミニウム電極１４）に対応する箇所の少なくとも１箇所、好ましくはすべての箇所に配置されるようにインターコネクタ３１が接続された太陽電池ストリングが形成されてもよい。この場合には、上述した太陽電池の反りの低減効果に加えて、インターコネクタ３１の他の部分に比較して強度が小さい小断面積部４１が延伸して、インターコネクタ３１に生じる応力が低減される。それにより、太陽電池の反りが低減される。

すなわち、インターコネクタ３１の小断面積部４１が第１非接続部４２および第２非接続部（アルミニウム電極）にそれぞれ配置された場合には、小断面積部４１は固定されていないフリーな状態となっている。そのため、小断面積部４１は自由に変形することができる。その結果、本実施の形態の太陽電池は、インターコネクタ３１の延伸に起因してシリコン基板１０等に生じる応力が低減される。したがって、この場合には、太陽電池ストリングを構成する太陽電池に生じる反りが大幅に低減される。その結果、太陽電池ストリングを構成する太陽電池の割れの発生を大幅に低減することが可能になる。

なお、本発明の太陽電池は、図１１に示された形状を有するインターコネクタ３１が使用されてもよい。

このような本実施の形態の太陽電池ストリングは、従来から公知の方法によって、ＥＶＡなどの封止材によって封止される。それによって、本実施の形態の太陽電池モジュールが完成する。

なお、上記の以外の説明は、上記の背景技術の欄における説明と同様であるが、その説明に限定されるものではない。たとえば、本発明においては、ｐ型シリコン基板以外の半導体基板を用いてもよく、上記の背景技術の欄の説明のｐ型およびｎ型に関しては、互いの導電型が交換されてもよい。

また、本発明の太陽電池においては、第１接続部および第２接続部は、銀電極に限定されず、他の導電性物質を含む電極であってもよい。第１非接続部は、空隙に限定されず、導電性が低い物質を含む部分であってもよい。また、第２非接続部は、アルミニウム電極に限定されず、導電性が低い物質を含む部分であってもよい。

今回開示された実施の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説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、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ことが意図される。

本発明によれば、太陽電池ストリングを構成する太陽電池の割れの発生を低減することができる太陽電池、太陽電池ストリングおよび太陽電池モジュールを提供することができる。

実施の形態の太陽電池の受光面の一例の模式的な平面図である。 実施の形態の太陽電池の第１非接続部の模式的な拡大平面図である。 図１に示された太陽電池の裏面の一例の模式的な平面図である。 図１および図２に示された受光面および図３に示された裏面を有する太陽電池が直列に接続された太陽電池ストリングの一例の模式的な断面図である。 図４に示す太陽電池ストリングを受光面側から見たときの模式的な拡大平面図である。 実施の形態の第１非接続部の他の一例の模式的な平面図である。 実施の形態の第１非接続部の他の一例の模式的な平面図である。 実施の形態の第１非接続部の他の一例の模式的な平面図である。 実施の形態の第１非接続部の他の一例の模式的な平面図である。 実施の形態の第１非接続部の他の一例の模式的な平面図である。 インターコネクタが接続された第１非接続部の構造の一例の模式的な平面図である。 図１１に示されたインターコネクタを用いて構成された太陽電池ストリングの一例の模式的な断面図である。 従来の太陽電池の一例の模式的な断面図である。 従来の太陽電池の製造方法を説明するための図である。 従来の太陽電池の製造方法を説明するための図である。 従来の太陽電池の製造方法を説明するための図である。 従来の太陽電池の製造方法を説明するための図である。 従来の太陽電池の製造方法を説明するための図である。 従来の太陽電池の製造方法を説明するための図である。 従来の太陽電池の製造方法を説明するための図である。 従来の太陽電池の製造方法を説明するための図である。 従来の太陽電池の製造方法を説明するための図である。 従来の太陽電池モジュールの製造方法を説明するための図である。 従来の太陽電池モジュールの製造方法を説明するための図である。 従来の太陽電池モジュールの製造方法を説明するための図である。 従来の太陽電池モジュールの製造方法を説明するための図である。 従来の太陽電池モジュールの製造方法を説明するための図である。 図１３に示された太陽電池の受光面となるｐ型シリコン基板の第１主表面上に形成された銀電極のパターンを示す図である。 図１３に示された太陽電池の裏面となるｐ型シリコン基板の第２主表面上に形成されたアルミニウム電極および銀電極のパターンを示す図である。 図１３に示された太陽電池を直列に接続した太陽電池ストリングの模式的な断面図である。 本願の発明者らが非公開の技術として以前に開発した太陽電池の受光面の一例の模式的な平面図である。 図３１に示された第１非接続部近傍の模式的な拡大平面図である。

符号の説明

１０ ｐ型シリコン基板、１１ ｎ⁺層、１２ 反射防止膜、１３，１６ 銀電極、１
３ａ バスバー電極、１３ｂ フィンガー電極、１４ アルミニウム電極、１５ ｐ⁺層
、１７ シリコンインゴッド、１８ シリコンブロック、２０ ドーパント液、３０ 太陽電池、３１ インターコネクタ、３３ 配線材、３４ 太陽電池ストリング、３５ ガラス板、３６ ＥＶＡフィルム、３７ バックフィルム、３８ 端子ボックス、３９ ケーブル、４０ アルミニウム枠、４１ 小断面積部、４２ 第１非接続部、５１ 第１接続部。

Claims (14)

1. 主表面の近傍において光電変換部を有する半導体基板と、
   前記主表面上において線状に延びる一の電極と、
   前記主表面上において前記一の電極に接続されている他の電極とを備え、
   前記一の電極は、
   他の太陽電池にインターコネクタを介して電気的に接続され得る複数の接続部と、
   前記複数の接続部同士を接続するが、前記インターコネクタに接触しないように線状に延びる、少なくとも１つの非接続部とを含み、
   前記接続部が延びる方向と前記非接続部が延びる方向とのなす角度が９０°より大きくかつ１８０°より小さい、太陽電池。
2. 前記半導体基板の前記主表面の裏側の他の主表面上に設けられ、前記インターコネクタとは異なる他のインターコネクタに接続され得る複数の他の接続部と、
   前記他の主表面上において前記複数の他の接続部同士の間に設けられ、前記インターコネクタに接触しないように線状に延びる、少なくとも１つの他の非接続部とをさらに備えた、請求項１に記載の太陽電池。
3. 前記接続部および前記他の接続部は、前記半導体基板に関して鏡面対称に配置された、請求項２に記載の太陽電池。
4. 前記非接続部は、前記接続部の端面から延びる、請求項１〜３のいずれかに記載の太陽電池。
5. 前記非接続部は、前記接続部の側面から延びている、請求項１〜３のいずれかに記載の太陽電池。
6. 前記非接続部は、直線部の組み合わせからなる、請求項１〜５のいずれかに記載の太陽電池。
7. 前記非接続部は、弧状部を含む、請求項１〜５のいずれかに記載の太陽電池。
8. 前記非接続部の断面積が、前記接続部の断面積の１／２未満である、請求項１〜７のいずれかに記載の太陽電池。
9. 前記主表面の端部に隣接する前記接続部の少なくとも１つは、前記主表面の端部から離れて設置されている、請求項１〜８のいずれかに記載の太陽電池。
10. 複数の太陽電池を備え、
    前記複数の太陽電池は、それぞれ、請求項１〜９のいずれかに記載の太陽電池であり、
    前記複数の太陽電池が直列に接続された太陽電池ストリングであって、
    互いに隣接する前記太陽電池同士の関係において、一方の前記太陽電池の前記接続部と他方の前記太陽電池の前記他の接続部とが前記インターコネクタを介して電気的に接続されている、太陽電池ストリング。
11. 前記インターコネクタは、前記太陽電池同士の間で屈曲している、請求項１０に記載の太陽電池ストリング。
12. 前記インターコネクタは、前記非接続部に対向する位置および前記他の非接続部に対向する位置のうちの少なくとも１つの位置に、断面積が局部的に小さい部分を有する、請求項１０または１１に記載の太陽電池ストリング。
13. 前記インターコネクタは、前記少なくとも１つの非接続部に対向する位置および前記少なくとも１つの他の非接続部に対向する位置のすべての位置に、断面積が局部的に小さい部分を有する、請求項１０または１１に記載の太陽電池ストリング。
14. 請求項１０〜１３のいずれかに記載の太陽電池ストリングが封止材によって内包された、太陽電池モジュール。

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