JP2008034592A - 光起電力素子及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】低融点のはんだを用いることができ、機械的ストレスや水分の侵入などによる信頼性や出力の低下を抑制することができる光起電力素子を得る。
【解決手段】光電変換層と、光電変換層の少なくとも一方の表面上に設けられる集電極とを備える光起電力素子であって、集電極の表面上を被覆する集電極被覆層が設けられており、外部の電極と電気的に接続するためのタブ電極が集電極被覆層を介して集電極の上面の上に設けられており、タブ電極と集電極との間の集電極の被覆層の部分がはんだ層から構成されており、集電極の側面を覆う集電極被覆層の部分が熱硬化性樹脂層から構成されていることを特徴としている。
【選択図】図２
【解決手段】光電変換層と、光電変換層の少なくとも一方の表面上に設けられる集電極とを備える光起電力素子であって、集電極の表面上を被覆する集電極被覆層が設けられており、外部の電極と電気的に接続するためのタブ電極が集電極被覆層を介して集電極の上面の上に設けられており、タブ電極と集電極との間の集電極の被覆層の部分がはんだ層から構成されており、集電極の側面を覆う集電極被覆層の部分が熱硬化性樹脂層から構成されていることを特徴としている。
【選択図】図２
Description
本発明は、光起電力素子及びその製造方法に関するものである。
光起電力素子においては、光電変換層より発生した電流を取り出すため、表面にＩＴＯ（インジウム錫酸化物）などの透光性導電膜を形成し、その上に電流を外部に取り出すための集電極が形成されるものが知られている。集電極としては、素子の表面の一端から他端に延びるように形成され、かつ所定間隔を空けて多数形成されるフィンガー電極と呼ばれる電極と、フィンガー電極と一体的に形成され、フィンガー電極で集めた電流をさらに集めるためのバスバー電極とが一般に形成されている。
集電極で集められた電流を、外部に取り出すため、一般にタブ電極が集電極に取り付けられる。例えば、光起電力素子を複数並べて太陽電池（光起電力）モジュールを作製する場合、通常隣接する光起電力素子の間において、一方の素子の集電極と他方の素子の裏面電極とを銅箔などの金属箔からなるタブ電極ではんだ付けして、複数の光起電力素子を直列に接続させている。
特許文献１においては、集電極にタブ電極が取り付けられた光起電力素子の構造が開示されている。また、特許文献１に開示された光起電力素子においては、その受光面に表面保護用のコーティング膜を設けることが開示されている。
しかしながら、タブ電極を集電極に取り付けるためのはんだとして、融点の高いはんだを用いると、光起電力素子を高い温度に加熱する必要があるため、光起電力素子に機械的ストレスが生じ、大きな反りが生じたり、素子が割れたりするという問題があった。また、このような反りや割れの発生を防止するため、融点の低いはんだを用いると、一般的にはタブ電極と集電極の取り付け強度が弱くなり、信頼性や出力が低下するという問題があった。また、使用するはんだの融点に関わらず、タブ電極と集電極との間に水分が侵入するおそれがあり、この侵入があった場合、タブ電極と集電極との間の取り付け強度が低下し、信頼性が低下するおそれがあった。
特許文献２においては、本発明において熱硬化型導電性はんだペーストとして用いることができるはんだペーストの一例が開示されている。
特開２００４−２２８３３３号公報
特開平８−１７４２６４号公報
本発明は、低融点のはんだを用いることができ、機械的ストレスや水分の侵入などによる信頼性や出力の低下を抑制することができる光起電力素子及びその製造方法を提供することにある。
本発明の光起電力素子は、光電変換層と、光電変換層の少なくとも一方の表面上に設けられる集電極とを備える光起電力素子であって、集電極の表面上を被覆する集電極被覆層が設けられており、外部の電極と電気的に接続するためのタブ電極が集電極被覆層を介して集電極の上面の上に設けられており、タブ電極と集電極との間の集電極被覆層の部分がはんだ層から構成されており、集電極の側面を覆う集電極被覆層の部分が熱硬化性樹脂層から構成されていることを特徴としている。
本発明においては、集電極の表面を被覆する集電極被覆層において、タブ電極と集電極との間の部分がはんだ層から構成されており、集電極の側面を覆う部分が熱硬化性樹脂層から構成されている。このため、はんだ層が、熱硬化性樹脂層と一体的に形成されており、タブ電極と集電極の接着強度を、熱硬化性樹脂層で補強することができる。このため、低融点のはんだを用いても、接着強度を低下させることなく集電極とタブ電極とを取り付けることができる。このため、機械的ストレスなどによる光起電力素子の出力低下を抑制することができる。
本発明においては、光電変換層の少なくとも一方の表面上に集電極が設けられているが、好ましくは光電変換層の両方の表面上に集電極が設けられる。
また、集電極とその下地層との間の界面の端部を熱硬化性樹脂層で被覆することができるので、水分の侵入などを防止することができ、水分の侵入などによる光起電力素子の出力特性の低下を抑制することができる。
光起電力素子において、光電変換層の受光面側には、透光性導電膜が設けられる構成もある。従って、本発明においても、光電変換層の上に透光性導電膜が設けられていてもよい。この場合、透光性導電膜の上に集電極が設けられる。
光電変換層または透光性導電膜の上には、コーティング膜が設けられていてもよい。このようなコーティング膜が設けられる場合、熱硬化性樹脂層は、集電極とコーティング膜の端部との間に配置されていることが好ましい。従って、コーティング膜の端部は、集電極の側面部から、０．５〜３ｍｍ程度（さらに好ましくは１〜２ｍｍ程度）の距離離れて位置していることが好ましい。なお、コーティング膜の一部は集電極に接していてもよい。このようなコーティング膜は、光起電力素子の表面を保護するための保護膜としての機能も果たす。コーティング膜としては、樹脂から形成される樹脂コーティング膜が挙げられる。
本発明において、タブ電極は、集電極の側面の外側に位置する熱硬化性樹脂層を覆う幅を有することが好ましい。タブ電極が熱硬化性樹脂層を覆うことにより、熱硬化性樹脂層が紫外線などで劣化し着色するのを防止することができる。なお、光電変換層の両方の表面の内、少なくとも主な受光側となる受光面側において、タブの電極が熱硬化性樹脂層を覆うように形成されていることが好ましい。この場合、コーティング膜を設ける構成が好ましい。
本発明において、集電極はバスバー電極であってもよい。すなわち、集電極として、フィンガー電極及びバスバー電極が形成される場合、バスバー電極の上に集電極被覆層が設けられてもよい。
本発明においては、上述のように、低融点のはんだを用いることができる。従って、本発明におけるはんだ層は、例えばＳｎＢｉ合金などの低融点のはんだ層から形成することができる。
本発明の製造方法は、上記本発明の光起電力素子を製造することができる方法であり、 集電極の上に熱硬化型導電性はんだペースト塗布し、はんだペースト層を形成する工程と、はんだペースト層の上にタブ電極を配置する工程と、タブ電極をはんだペースト層の上に配置した状態で、はんだペースト層を加熱することにより、はんだペースト層に含有されたはんだ成分を融解しタブ電極と集電極の間に凝集させてはんだ層を形成するとともに、はんだペースト層に含有された熱硬化性樹脂を集電極の側面上の領域に凝集させて熱硬化性樹脂層を形成し、はんだ層と熱硬化性樹脂層から構成される集電極被覆層を集電極の表面上に形成する工程とを備えることを特徴としている。
本発明の製造方法においては、集電極の上に熱硬化型導電性はんだペーストを塗布し、はんだペースト層を形成する。熱硬化型導電性はんだペーストとしては、はんだ成分、熱硬化性樹脂、フラックス、硬化剤、溶剤等を含有するものが挙げられる。例えば、特許文献２に開示された、粉末状はんだ、酸化物被膜を除去する働きを持つ熱硬化性樹脂（すなわちフラックス特性も併せ持つ熱硬化性樹脂）、硬化剤、溶剤等を含有するはんだペーストが挙げられる。はんだ成分としては、上述のように、融点が２２０℃以下、より好ましくは２００℃以下のＳｎＢｉ合金などのはんだが好ましく用いられる。その他のはんだ成分としては、ＳｎＡｇＣｕ、ＳｎＡｇＣｕＢ、ＳｎＡｇＣｕＩｎ、ＳｎＡｇＣｕＳｂ、ＳｎＡｇＣｕＢｉＩｎ、ＳｎＡｇＢｉＩｎ、ＳｎＺｎＢｉ、ＳｎＢｉＡｇなどが挙げられ、特に限定されることなく適宜使用できる。熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂などが挙げられ、カルボン酸付加エポキシ樹脂などのカルボン酸付加熱硬化性樹脂が好ましく用いられる。
本発明においては、上述のようにして集電極の上にはんだペースト層を形成した後、はんだペースト層の上にタブ電極を配置する。タブ電極を配置した状態で、はんだペースト層を加熱することにより、はんだペースト層に含有されたはんだ成分を融解し、タブ電極と集電極の間にはんだ成分を凝集させてはんだ層を形成する。また、これと同時に、はんだペースト層に含有された熱硬化性樹脂からなる熱硬化性樹脂層を集電極の側面上の領域に形成する。従って、集電極の上面上の領域にははんだ層が形成され、集電極の側面上の領域には熱硬化性樹脂層が形成される。本発明における集電極被覆層は、このようにして形成されるはんだ層と熱硬化性樹脂層から構成される。
本発明の製造方法に従えば、熱硬化型導電性はんだペーストを用いて集電極の上にはんだペースト層を形成することにより、集電極の上面上に形成されるはんだ層と、集電極の側面上の領域に形成される熱硬化性樹脂層とが一体的に形成された集電極被覆層を設けることができる。はんだ層は、上述のように熱硬化性樹脂層と一体的に形成されているので、強固に集電極上に設けられている。このため、はんだ成分として、低融点のはんだ成分を用いても、熱硬化性樹脂層により集電極に強固に接続されるはんだ層を形成することができる。
また、本発明においては、光電変換層の上に透光性導電膜を形成し、透光性導電膜の上に集電極を形成してもよい。透光性導電膜としては、ＩＴＯ（インジウム錫酸化物）やＩＺＯ（インジウム亜鉛酸化物）などの透光性の金属酸化物の薄膜を形成することができる。
また、本発明においては、透光性導電膜の上にコーティング膜を形成する工程をさらに備えていてもよい。このようなコーティング膜は、はんだペースト層を加熱して熱硬化性樹脂層を形成する際、熱硬化性樹脂の濡れ広がりを防止することができる。従って、コーティング膜を設けることにより、熱硬化性樹脂層が集電極とコーティング膜の端部との間に制限的に配置される。これは、はんだペースト層中の熱硬化性樹脂が、透光性導電膜に対し親和性を有し、コーティング膜に対し親和性を有していないためであると考えられる。従って、コーティング膜は、はんだペースト層中の熱硬化性樹脂をはじく性質を有するものであることが好ましい。このよう性質を有することにより、はんだペースト層中の熱硬化性樹脂からなる熱硬化性樹脂層を選択的に所定の部分に形成することができるので、接着剤として熱硬化性樹脂を効率的に利用することができる。
本発明において形成されるコーティング膜としては、アクリル系樹脂を樹脂成分として含有する樹脂コーティング膜が挙げられ、添加剤として、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化チタン及び酸化亜鉛から選ばれる少なくとも１種を含有するものが好ましく用いられる。
本発明は、隣接する光起電力素子において、一方の素子の集電極と他方の素子の裏面電極とをタブ電極で接続し、複数の光起電力素子を直列に接続させた太陽電池モジュールの作製に応用することができる。
本発明によれば、低融点のはんだを用いることができ、機械的ストレスや水分の侵入などによる出力の低下を抑制することができる光起電力素子とすることができる。
図１は、本発明の一実施形態の光起電力素子を示す平面図であり、図２は、図１の３０−３０線に沿う断面図である。
本発明の一実施形態の光起電力素子１１においては、図２に示すように、約１４０μｍ〜約３００μｍの厚みを有するｎ型単結晶シリコン基板１の上面（受光面）の上に、約５ｎｍ〜約２０ｎｍの厚みを有する実質的に真性のｉ型非晶質シリコン層２が形成され、さらに、ｉ型非晶質シリコン層２の上に、約５ｎｍ〜約２０ｎｍの厚みを有するｐ型非晶質シリコン層３が形成されている。ｐ型非晶質シリコン層３の上には、約３０ｎｍ〜約１５０ｎｍの厚みを有するＩＴＯからなる透光性導電膜４が形成されている。
透光性導電膜４の上の所定領域には、銀（Ａｇ）ペーストを熱硬化させてなる集電極５が形成されている。この集電極５は、図１に示すように、Ｘ方向に所定の間隔を隔てて形成された複数のフィンガー電極５ａと、Ｘ方向に延びるように形成されたバスバー電極５ｂから構成されている。フィンガー電極５ａは、Ｙ方向に互いに平行に延びるように形成されている。フィンガー電極５ａにより収集された電流をバスバー電極５ｂがさらに収集する。
フィンガー電極５ａ及びバスバー電極５ｂは、約１０μｍ〜約１００μｍの厚みを有している。また、バスバー電極５ｂは、約１ｎｍ〜約３ｎｍ（例えば２ｎｍ）の幅を有している。なお、集電極５が形成されている面側（図２のＡ側）が、光起電力素子１１の光入射面側となる。
また、図２に示すように、ｎ型単結晶シリコン基板１の下面上には、約５ｎｍ〜約２０ｎｍの厚みを有する実質的に真性のｉ型非晶質シリコン層６と、約５ｎｍ〜約２０ｎｍの厚みを有するｎ型非晶質シリコン層７が順次形成されている。ｎ型非晶質シリコン層７の上には、約３０ｎｍ〜約１５０ｎｍの厚みを有するＩＴＯ膜からなる透光性導電膜８が形成されている。透光性導電膜８の上には、表面側の集電極５と同様に裏面側の集電極９が形成されている。裏面側集電極９も、表面側集電極５と同様に、フィンガー電極とバスバー電極から構成されている。
ｎ型単結晶シリコン基板１の上面及び下面には、テクスチャ構造（凹凸形状）が形成されており、上面上及び下面上にそれぞれ形成されているｉ型非晶質シリコン層２及び６、ｐ型非晶質シリコン層３、ｎ型非晶質シリコン層７、並びに透光性導電膜４及び８の表面にも同様の凹凸形状が引き継いで形成されている。
本実施例において、光電変換層は、ｎ型単結晶シリコン基板１、ｉ型非晶質シリコン層２及び６、ｐ型非晶質シリコン層３、並びにｎ型非晶質シリコン層７から構成されている。
ｉ型非晶質シリコン層２及び６、ｐ型非晶質シリコン層３、並びにｎ型非晶質シリコン層７は、ＲＦプラズマＣＶＤ法により形成されている。
透光性導電膜４及び８は、マグネトロンスパッタ法により形成されている。
集電極５及び９は、Ａｇペーストを用いて、スクリーン印刷法により形成されている。
図２に示すように、光入射面側の透光性導電膜４の上には、樹脂コーティング膜１０が形成されている。樹脂コーティング膜１０は、酸化ケイ素を添加剤として含有したアクリル樹脂から形成されている。
図３は、樹脂コーティング膜１０を形成した後の状態を示す平面図である。図２及び図３に示すように、樹脂コーティング膜１０は、バスバー電極５ｂの両側の側面と接することなく、バスバー電極５ｂの側面から距離Ｌ１（約１ｎｍ〜約２ｎｍ）隔てて形成されている。このため、バスバー電極５ｂの側面の外側の透光性導電膜４の表面には、樹脂コーティング膜１０が形成されていない領域２４が存在する。従って、領域２４の幅は距離Ｌ１である。図３に示すように、樹脂コーティング膜１０は、フィンガー電極部５ａ上の領域を覆うように形成されている。
樹脂コーティング膜１０は、後述する熱硬化型導電性はんだペーストを塗布して形成したはんだペースト層を熱硬化させる際に形成される熱硬化性樹脂層２３ａが濡れ広がるのを防止する機能を有する。また、透光性導電膜４の表面が傷付くのを防止する機能、並びに透光性導電膜４の表面が水分等と接触するのを遮断する機能を有している。
樹脂コーティング膜１０は、酸化ケイ素を添加剤として含有したアクリル樹脂を、オフセットロータリー印刷法やマスクを用いたスプレー法などにより塗布した後、約１５０℃で１５０秒間加熱することにより硬化させて形成している。
図２に示すように、バスバー電極５ｂの表面上には、集電極被覆層２３が形成されている。集電極被覆層２３は、バスバー電極５ｂの上面上に形成されたはんだ層２３ｂと、バスバー電極５ｂの側面上の領域に形成された熱硬化性樹脂層２３ａとから構成されている。バスバー電極５ｂの上面上には、集電極被覆層２３を介してタブ電極１２の端部が設けられている。タブ電極１２の端部は、はんだ層２３ｂを介してバスバー電極５ｂと電気的に接続されている。タブ電極１２の他方端部は図４に示すように、隣接する光起電力素子１１の裏面側電極に接続されており、これによって複数の光起電力素子１１が直列に接続されている。
タブ電極１２は、バスバー電極５ｂの側面から外側に距離Ｌ２はみ出す幅を有している。この距離Ｌ２は、熱硬化性樹脂層２３ａを覆うことができるように、距離Ｌ１と同等もしくはそれ以上の長さであることが好ましい。また、図６に示すように、熱硬化性樹脂層２３ａが、領域２４の幅である距離Ｌ１よりも広がって形成され、距離Ｌ３の幅で形成される場合には、タブ電極１２のはみ出し部分の幅である距離Ｌ２は、距離Ｌ３と同程度か、あるいはそれ以上であることが好ましい。このようにタブ電極１２の端部が、熱硬化性樹脂層２３ａを覆う幅を有することにより、熱硬化性樹脂層２３ａが紫外線などで劣化し着色するのを防止することができる。製造工程上の精度等を考慮すると、距離Ｌ２は距離Ｌ３より大きく設定することが好ましい。
図６に示すように、熱硬化性樹脂層が樹脂コーティング膜１０の端部に重なるように形成されるのは、熱硬化性樹脂の量が多い場合などが考えられるが、製造上の量のばらつき範囲では、この樹脂をはじく性質のコーティング膜を設けることにより、はみ出しは僅かな範囲に抑制することが可能であり、はみ出しをコーティング膜の端部で留めることが可能となる。
なお、図６に示すような場合も、本発明における「熱硬化性樹脂が集電極とコーティング膜の端部との間に配置されている」の状態に含まれる。
光起電力素子１１の裏面側においては、図２に示すように、裏面側のバスバー電極９ｂに、はんだ層２５ｂを介してタブ電極１２の他方端部が接続されている。裏面側においても、バスバー電極９ｂ上の領域のはんだ層２５ｂと、バスバー電極９ｂの側面上の領域の熱硬化性樹脂層２５ａとから構成される集電極被覆層２５が形成されている。
表面側の熱硬化性樹脂層２３ａは、図２に示すように、樹脂コーティング膜１０によりその濡れ広がりが防止され、バスバー電極５ｂと樹脂コーティング膜１０の端部との間に制限的に設けられている。これに対して、裏面側においては、樹脂コーティング膜１０が設けられていないため、裏面側の熱硬化性樹脂層２５ａは、裾の広がった状態で形成されている。
バスバー電極９ｂは、はんだ層２５ｂを介してタブ電極１２の他方端部に電気的に接続されている。
はんだ層２３ｂ及び２５ｂは、その側面部において、熱硬化性樹脂層２３ａ及び２５ａと一体的に形成されている。このため、高い接着強度でバスバー電極５ｂ及び９ｂにそれぞれ接着されている。従って、はんだ層２３ｂ及び２５ｂに、Ｓｎ−Ｂｉはんだなどの低融点のはんだ成分を用いて形成することができる。
また、熱硬化性樹脂層２３ａにより、タブ電極１２とバスバー電極５ｂとの接着強度を高めることができる。
また、熱硬化性樹脂層２３ａは、バスバー電極５ｂの側面部全体を覆っているので、透光性導電膜４とバスバー電極５ｂとの界面への水分の侵入を防止することができる。同様に、熱硬化性樹脂層２５ａは、バスバー電極９ｂの側面部全体を覆っているので、透光性導電膜８とバスバー電極９ｂとの界面への水分の侵入を防止することができる。従って、光起電力モジュールとして屋外に設置された場合に、温度の上昇・下降による機械的ストレスや水分の侵入などによってモジュールの信頼性及び出力が低下するのを抑制することができる。
はんだ層２３ｂ及び熱硬化性樹脂層２３ａから構成される集電極被覆層２３、並びにはんだ層２５ｂと熱硬化性樹脂層２５ａから構成される集電極被覆層２５は、以下のようにして形成することができる。
すなわち、バスバー電極５ｂ及び９ｂの上に、熱硬化型導電性はんだペースト（タムラ化研株式会社製、商品名「ＴＣＡＰ−５４０１−１１」）を、ディスペンサー法、スクリーン印刷法、オフセット印刷法などにより塗布する。熱硬化性導電性はんだペーストには、Ｓｎ−Ｂｉはんだ粒子、熱硬化性樹脂（エポキシ樹脂）、硬化剤、フラックスなどが含有されている。はんだ粒子は７８重量％程度、エポキシ樹脂は１８重量％程度含有されている。
熱硬化型導電性はんだペーストを上述のようにバスバー電極５ｂ及び９ｂ上に塗布することにより、はんだペースト層を形成する。次に、はんだペースト層の上に、銅箔からなるタブ電極を配置する。この状態で、１６０℃３６０秒間加熱する。はんだペースト層中のＳｎ−Ｂｉはんだの融点は１３９℃であるため、この加熱によりＳｎ−Ｂｉはんだが融解する。融解したはんだ成分は、銅箔であるタブ電極１２と、Ａｇペーストで形成されたバスバー電極部５ｂ及び９ｂの間の領域に凝集し、はんだ層２３ｂ及び２５ｂを形成する。同時に、はんだペースト層１０に含有された熱硬化性樹脂は、バスバー電極５ｂ及び９ｂの側面上の領域にブリードアウトし、熱硬化性樹脂層２３ａ及び２５ａを形成する。はんだ層２３ｂ及び２５ｂにおいては、はんだペースト層中に含有されたフラックスの作用により、Ｓｎ−Ｂｉはんだと、バスバー電極５ｂ及び９ｂとの間、並びにＳｎ−Ｂｉはんだと、銅箔であるタブ電極１２との間で合金化が生じ、電気的な接続が形成される。
以上のようにして、隣接する光起電力素子１１を、タブ電極１２により、図４に示すように直列に接続することができる。
なお、上記工程において、はんだペースト層の加熱は、後の封止工程までの搬送等に耐えられる強度となるように仮硬化するものであってもよい。仮硬化後、封止工程（ラミネートキュア）で本硬化させることができる。例えば、はんだペースト層を、１６０℃〜２００℃で数秒〜３０秒程度加熱して仮硬化させておき、その後の封止工程（ラミネートキュア）において１４０℃〜１６０℃で１５分〜４０分程度加熱し、硬化させてもよい。このような場合、封止工程（ラミネートキュア）における加熱で本硬化を行なうことができるので、仮硬化の時間を短くすることができ、工程全体の時間を短縮することができる。
図５は、複数の光起電力素子１１をタブ電極１２により直列に接続した光起電力モジュールの構造を示す断面図である。図５に示すように、光起電力モジュールは、複数の光起電力素子１１をタブ電極１２を介して接続している。このようにしてタブ電極１２により接続された光起電力素子１１は、ＥＶＡ（エチレンビニルアセテード）樹脂からなる充填材１３により封止されている。また、充填材１３の上面上（光入射面側）には、表面保護用の透明ガラスからなる表面保護材１４が配置されている。また、複数の光起電力素子１１を封止した充填材１３の下面側には、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）フィルム１５、アルミニウム箔１６及びＰＥＴフィルム１７がこの順に配置されている。
本発明に従う実施例においては、上述のように、はんだ層と一体化して形成された熱硬化性樹脂層により集電極であるバスバー電極が被覆されているので、光起電力モジュールとして屋外に設置された際、温度の上昇や下降による機械的ストレスが生じても、集電極近傍の構造が破壊されるのを防止することができ、モジュールの信頼性及び出力の低下を抑制することができる。また、集電極近傍への水分の侵入などを防止することができるので、これによるモジュールの出力の低下を抑制することができる。
上記実施例においては、光起電力素子の基板としてｎ型単結晶シリコン基板を用いているが、ｐ型単結晶シリコン基板を用い、表面側にｉ型非晶質シリコン層及びｎ型非晶質シリコン層を形成し、裏面側にｉ型非晶質シリコン層及びｐ型非晶質シリコン層を形成してもよい。また、ｎ型もしくはｐ型の結晶系半導体基板の表面に、ｐ型もしくはｎ型のドーパントをドープすることによりｐｎ接合を形成し光電変換層としてもよい。また、本発明は、その他の光起電力素子にも適用することができる。
１…ｎ型単結晶シリコン基板
２…ｉ型非晶質シリコン層
３…ｐ型非晶質シリコン層
４…透光性導電膜
５…集電極
５ａ…フィンガー電極
５ｂ…バスバー電極
６…ｉ型非晶質シリコン層
７…ｎ型非晶質シリコン層
８…透光性導電膜
９…集電極
９ｂ…バスバー電極
１０…樹脂コーティング膜
１１…光起電力素子
１２…タブ電極
１３…充填材
１４…表面保護材
１５…ＰＥＴフィルム
１６…アルミニウム箔
２３…集電極被覆層
２３ａ…熱硬化性樹脂層
２３ｂ…はんだ層
２５…集電極被覆層
２５ａ…熱硬化性樹脂層
２５ｂ…はんだ層
２…ｉ型非晶質シリコン層
３…ｐ型非晶質シリコン層
４…透光性導電膜
５…集電極
５ａ…フィンガー電極
５ｂ…バスバー電極
６…ｉ型非晶質シリコン層
７…ｎ型非晶質シリコン層
８…透光性導電膜
９…集電極
９ｂ…バスバー電極
１０…樹脂コーティング膜
１１…光起電力素子
１２…タブ電極
１３…充填材
１４…表面保護材
１５…ＰＥＴフィルム
１６…アルミニウム箔
２３…集電極被覆層
２３ａ…熱硬化性樹脂層
２３ｂ…はんだ層
２５…集電極被覆層
２５ａ…熱硬化性樹脂層
２５ｂ…はんだ層
Claims (11)
- 光電変換層と、前記光電変換層の少なくとも一方の表面上に設けられる集電極とを備える光起電力素子であって、
前記一方の表面上に設けられた集電極の表面上を被覆する集電極被覆層が設けられており、外部の電極と電気的に接続するためのタブ電極が前記集電極被覆層を介して前記集電極の上面の上に設けられており、前記タブ電極と前記集電極との間の前記集電極被覆層の部分がはんだ層から構成されており、前記集電極の側面を覆う前記集電極被覆層の部分が熱硬化性樹脂層から構成されていることを特徴とする光起電力素子。 - 前記光電変換層の上にコーティング膜が設けられており、前記熱硬化性樹脂層が前記集電極と前記コーティング膜の端部との間に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の光起電力素子。
- 前記光電変換層の上に透光性導電膜が設けられており、前記透光性導電膜の上に前記コーティング膜及び前記集電極が設けられていることを特徴とする請求項２に記載の光起電力素子。
- 前記コーティング膜が樹脂コーティング膜であることを特徴とする請求項２または３に記載の光起電力素子。
- 前記タブ電極が、前記集電極の側面の外側に位置する前記熱硬化性樹脂層を覆う幅を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の光起電力素子。
- 前記集電極がバスバー電極であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の光起電力素子。
- 前記はんだ層がＳｎＢｉ合金から形成されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の光起電力素子。
- 請求項１〜７のいずれか１項に記載の光起電力素子を製造する方法であって、
前記集電極の上に熱硬化型導電性はんだペースト塗布し、はんだペースト層を形成する工程と、
前記はんだペースト層の上に前記タブ電極を配置する工程と、
前記タブ電極を前記はんだペースト層の上に配置した状態で、前記はんだペースト層を加熱することにより、前記はんだペースト層に含有されたはんだ成分を融解し前記タブ電極と前記集電極の間に前記はんだ層を形成するとともに、前記はんだペースト層に含有された熱硬化性樹脂からなる前記熱硬化性樹脂層を前記集電極の側面上の領域に形成し、前記はんだ層と前記熱硬化性樹脂層から構成される前記集電極被覆層を前記集電極の表面上に形成する工程とを備えることを特徴とする光起電力素子の製造方法。 - 前記光電変換層の上に前記コーティング膜を形成する工程をさらに備え、前記はんだペースト層を加熱して前記熱硬化性樹脂層を形成する際、前記コーティング膜によって前記熱硬化性樹脂の濡れ広がりを防止し、前記熱硬化性樹脂層が前記集電極と前記コーティング膜の端部との間に配置されることを特徴とする請求項８に記載の光起電力素子の製造方法。
- 前記光電変換層の上に前記透光性導電膜を形成する工程をさらに備え、前記コーティング膜を形成する工程が、前記透光性導電膜の上に前記コーティング膜を形成する工程であることを特徴とする請求項９に記載の光起電力素子の製造方法。
- 請求項１〜７のいずれか１項に記載の複数の前記光起電力素子が前記タブ電極によって互いに接続され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。
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