JP2009071339A - 太陽電池セルおよび太陽電池モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】ＦＦ（Fill Factor）値が大きく、安価に製造することができる太陽電池セルおよびこれを用いた太陽電池モジュールを提供する。
【解決手段】半導体基板１の一面にｐ電極６とｎ電極５とがそれぞれ点状に複数形成されている太陽電池ウエハ１７と、絶縁性基板１６の一面にｐ配線１４とｎ配線１５とが互いに電気的に絶縁されて形成されている配線基板と、を含み、太陽電池ウエハ１７の一面上に配線基板１８の一面が設置されて、ｐ電極６がｐ配線１４によって電気的に接続され、ｎ電極５がｎ配線１５によって電気的に接続されている太陽電池セルとこれを用いた太陽電池モジュールである。
【選択図】図１

Description

本発明は太陽電池セルおよび太陽電池モジュールに関し、特にＦＦ（Fill Factor）値が大きく、安価に製造することができる太陽電池セルとこれを用いた太陽電池モジュールに関する。

近年、エネルギ資源の枯渇の問題や大気中のＣＯ₂の増加のような地球環境問題などからクリーンなエネルギの開発が望まれており、特に太陽電池セルを複数接続して構成される太陽電池モジュール用いた太陽光発電が新しいエネルギ源として開発、実用化され、発展の道を歩んでいる。

太陽電池モジュールを構成する太陽電池セルは、従来から、たとえば単結晶または多結晶のシリコン基板の面のうち太陽光が入射する側の面（受光面）にシリコン基板の導電型と反対の導電型となる不純物を拡散することによってｐｎ接合を形成し、シリコン基板の受光面とその反対側にある裏面にそれぞれ電極を形成して製造される。また、シリコン基板の裏面にはシリコン基板と同じ導電型の不純物を高濃度で拡散することによって、裏面電界効果による高出力化を図ることも一般的となっている。

また、シリコン基板の受光面には電極を形成せず、シリコン基板の裏面のみに異なる導電型の電極を形成するいわゆる裏面接合型太陽電池セルが開発されている。裏面接合型太陽電池セルにおいては、電極が形成されているシリコン基板の裏面側からしか電力を取り出すことができないため、その電極は裏面接合型太陽電池セルおよびこれが複数接続されてなる太陽電池モジュールの出力の観点から非常に重要である。

図１１に従来の裏面接合型太陽電池セルの一例の模式的な断面図を示す。この従来の裏面接合型太陽電池セルは、たとえばｎ型のシリコン基板１０１の受光面に反射防止膜（図示せず）が形成されており、シリコン基板１０１の裏面にｎ+層１０５とｐ+層１０６とが裏面に沿って交互に所定の間隔をあけて形成されている。そして、ｐ+層１０６上にはｐ電極１１１が形成され、ｎ+層１０５上にはｎ電極１１２が形成されている。この裏面接合型太陽電池セルの受光面に太陽光が入射すると、シリコン基板１０１の受光面近傍で生じたキャリアが裏面に形成されたｐｎ接合まで到達し、ｐ電極１１１およびｎ電極１１２に電流として収集され、外部に取り出されて太陽電池セルの出力となる。

また、図１２に従来の裏面接合型太陽電池セルの裏面の一例の模式的な平面図を示す。図１２に示すように、この従来の裏面接合型太陽電池セルにおいては、太陽電池セルの出力を向上させる観点から、シリコン基板１０１の裏面の内部にｐ電極１１１およびｎ電極１１２がそれぞれ裏面全体を覆うように櫛形状に形成される。

図１３に従来の裏面接合型太陽電池セルの製造工程の一例のフローチャートを示す。まず、ステップ１ａ（Ｓ１ａ）において、ｎ型単結晶シリコン基板を用意する。そして、ステップ２ａ（Ｓ２ａ）において、ＡＰＣＶＤ法（常圧ＣＶＤ法）を用いて、このシリコン基板の両面にＳｉＯｘ膜を堆積させる。そして、ステップ３ａ（Ｓ３ａ）において、このシリコン基板の裏面にホトエッチング法によって櫛形状パターンの窓明けを行なった後にＢＢｒ₃気相拡散を行なうことによりｐ+層を形成する。続いて、ステップ４ａ（Ｓ４ａ）において、シリコン基板の受光面に耐酸性テープを貼り付けた後に裏面についてＨＦ（フッ化水素）によるクリーニングを行なう。そして、受光面の耐酸性テープを剥離した後に再度裏面にＳｉＯｘ膜を堆積させる。次いで、ステップ５ａ（Ｓ５ａ）において、シリコン基板の裏面に櫛形状のｐ+層の櫛歯の間にｐ+層と向き合うようにしてホトエッチング法により櫛形状パターンの窓明けを行なった後にＰＯＣｌ₃気相拡散によってｎ+層を、ｐ+層の櫛歯とｎ+層の櫛歯とが向き合うようにして形成する。そして、ステップ６ａ（Ｓ６ａ）において、シリコン基板の全面をＨＦによりクリーニングした後、シリコン基板の受光面にプラズマＣＶＤ法によりＳｉＮ膜を堆積させる。

次に、ステップ７ａ（Ｓ７ａ）において、図１４に示すように、シリコン基板１０１の裏面に形成されたｐ+層の範囲内にｐ電極１１１を、ｎ+層の範囲内にｎ電極１１２をそれぞれ点状にスクリーン印刷し、その後焼成することにより形成する。ここで、スクリーン印刷材料としては銀ペーストが用いられ、スクリーン印刷された銀ペーストを乾燥した後に酸化性雰囲気下で焼成することによってｐ電極１１１およびｎ電極１１２が形成される。

その後、ステップ８ａ（Ｓ８ａ）において、点状のｐ電極１１１およびｎ電極１１２をそれぞれ電気的に接続する直線状の連結電極パターンを銀ペーストを用いたスクリーン印刷により形成し、その後焼成することによって、図１５に示すように銀からなる連結電極１１３ａ、１１３ｂを形成する。そして、ステップ９ａ（Ｓ９ａ）において、ｐ電極１１１、ｎ電極１１２、連結電極１１３ａ、１１３ｂは、フラックスへ浸漬させられた後に乾燥され、はんだ浴に浸漬させられてはんだコーティングされる。その後、これらの電極が洗浄された後乾燥されて太陽電池セルが完成する。

また、このようにして得られた太陽電池セルを複数用い、図１６に示すように、複数ある太陽電池セルのうち一の太陽電池セルの連結電極１１３ａと他の太陽電池セルの連結電極１１３ｂとをこれらの電極にはんだ付けされた接続電極１０７によって電気的に接続して太陽電池モジュールが製造される。そして、この太陽電池モジュールをＥＶＡ（エチレンビニルアセテート）樹脂で挟んでガラス基板に貼り付けることもできる。

米国特許第４１３３６９７号明細書 米国特許第５１８５０４２号明細書

しかしながら、上記のようにして得られた従来の太陽電池セルおよび太陽電池モジュールにおいては、銀ペーストを焼成して形成された点状のｐ電極およびｎ電極と、同じく銀ペーストを焼成して形成された連結電極との接触抵抗が大きいためＦＦ値を向上させることができないという問題があった。また、太陽電池セルを１枚製造するにあたって使用される銀ペースト量も多くなるため安価に製造することができないという問題もあった。

そこで、本発明の目的は、ＦＦ（Fill Factor）値が大きく、安価に製造することができる太陽電池セルおよびこれを用いた太陽電池モジュールを提供することにある。

本発明は、半導体基板の一面にｐ電極とｎ電極とがそれぞれ点状に複数形成されている太陽電池ウエハと、絶縁性基板の一面にｐ配線とｎ配線とが互いに電気的に絶縁されて形成されている配線基板と、を含み、太陽電池ウエハの一面上に配線基板の一面が設置されて、ｐ電極がｐ配線によって電気的に接続され、ｎ電極がｎ配線によって電気的に接続されている太陽電池セルである。

ここで、本発明の太陽電池セルにおいては、ｐ電極とｎ電極とが銀を含む材料によって形成され、ｐ配線とｎ配線とが銅を含む材料によって形成されており、ｐ電極とｐ配線との接続およびｎ電極とｎ配線との接続がそれぞれはんだを介して行われていることが好ましい。

また、本発明の太陽電池セルにおいては、ｐ配線とｎ配線とがそれぞれ櫛歯を含む櫛形状に形成され、ｐ配線とｎ配線とが互いにそれぞれの櫛歯を向き合わせて設置されており、ｐ配線の櫛歯とｎ配線の櫛歯とが絶縁性基板の一面に沿って交互に配列されていることが好ましい。

また、本発明の太陽電池セルにおいては、ｐ電極とｎ電極とがそれぞれライン状に配列されており、ｐ電極の配列ラインとｎ電極の配列ラインとが交互に配列されていることが好ましい。

また、本発明の太陽電池セルにおいては、絶縁性基板が透明であり得る。
また、本発明の太陽電池セルにおいては、絶縁性基板の一面の反対側の面に反射膜が形成されていることが好ましい。

また、本発明は、半導体基板の受光面にｎ電極が点状に複数形成されている太陽電池ウエハと、絶縁性基板の一面上にｎ配線が形成されている配線基板と、を含み、太陽電池ウエハの一面上に配線基板の一面が設置されて、ｎ電極がｎ配線によって電気的に接続されており、絶縁性基板が透明である太陽電池セルである。

また、本発明は、半導体基板の受光面にｐ電極が点状に複数形成されている太陽電池ウエハと、絶縁性基板の一面上にｐ配線が形成されている配線基板と、を含み、太陽電池ウエハの一面上に配線基板の一面が設置されて、ｐ電極がｐ配線によって電気的に接続されており、絶縁性基板が透明である太陽電池セルである。

さらに、本発明は、半導体基板の一面にｐ電極とｎ電極とがそれぞれ点状に複数形成されている複数の太陽電池ウエハと、絶縁性基板の一面にｐ配線とｎ配線とこれらの配線を電気的に接続する接続電極とが形成されている配線基板と、を含み、太陽電池ウエハのうち一の太陽電池ウエハのｐ電極がｐ配線と電気的に接続されており、一の太陽電池ウエハとは異なる他の太陽電池ウエハのｎ電極がｎ配線と電気的に接続されている太陽電池モジュールである。

ここで、本発明の太陽電池モジュールにおいては、ｐ電極とｎ電極とが銀を含む材料によって形成され、ｐ配線とｎ配線とが銅を含む材料によって形成されており、ｐ電極とｐ配線との接続およびｎ電極とｎ配線との接続がそれぞれはんだを介して行われていることが好ましい。

また、本発明の太陽電池モジュールにおいては、ｐ配線とｎ配線とがそれぞれ櫛歯を含む櫛形状に形成され、一の太陽電池ウエハのｐ電極およびｎ電極とそれぞれ電気的に接続しているｐ配線とｎ配線とが互いにそれぞれの櫛歯を向き合わせて設置されており、ｐ配線の櫛歯とｎ配線の櫛歯とが絶縁性基板の一面に沿って交互に配列されていることが好ましい。

本発明によれば、ＦＦ（Fill Factor）値が大きく、安価に製造することができる太陽電池セルおよびこれを用いた太陽電池モジュールを提供することができる。

本発明の太陽電池セルの好ましい一例の模式的な断面図である。 本発明の太陽電池セルの製造工程の好ましい一例のフローチャートである。 本発明に用いられる半導体基板の受光面に形成されたｐ電極およびｎ電極の配列の好ましい一例の模式的な平面図である。 本発明に用いられる配線基板の好ましい一例の模式的な平面図である。 本発明に用いられる配線基板が太陽電池ウエハの裏面上に設置されるときの好ましい一例の模式的な平面図である。 本発明の太陽電池セルの好ましい他の一例の模式的な側面図である。 本発明に用いられる半導体基板の受光面に形成されたｎ電極の配列の好ましい一例の模式的な平面図である。 本発明の太陽電池モジュールの裏面の好ましい一例の模式的な平面図である。 本発明の太陽電池モジュールに用いられる太陽電池ウエハが配列されている状態の好ましい一例の模式的な平面図である。 本発明の太陽電池モジュールに用いられる配線基板の好ましい一例の模式的な平面図である。 従来の裏面接合型太陽電池セルの一例の模式的な断面図である。 従来の裏面接合型太陽電池セルの裏面の一例の模式的な平面図である。 従来の裏面接合型太陽電池セルの製造工程の一例のフローチャートである。 従来の裏面接合型太陽電池セルの裏面に形成されたｐ電極とｎ電極の配列を示した模式的な平面図である。 従来の裏面接合型太陽電池セルの裏面に形成された連結電極の一例を示した模式的な平面図である。 従来の太陽電池モジュールの裏面の一例の模式的な平面図である。

以下、本発明の実施の形態について説明する。なお、本願の図面において、同一の参照符号は同一部分または相当部分を表わすものとする。また、本明細書において、太陽電池モジュールに太陽光が入射する側の面を受光面とし、受光面の反対側にあって太陽光が入射しない側の面を裏面とする。

図１に、本発明の太陽電池セルの好ましい一例の模式的な断面図を示す。この太陽電池セルは、シリコン基板などの半導体基板１の裏面にｐ+層６とｎ+層５とが裏面に沿って交互に間隔をあけてそれぞれ複数形成されており、ｐ+層６上に点状のｐ電極１１が形成され、ｎ+層５上に点状のｎ電極１２が形成されている太陽電池ウエハ１７と、ｐ配線１４とｎ配線１５とが絶縁性基板１６上に形成されている配線基板１８とを含む。そして、太陽電池ウエハ１７の裏面上に配線基板１８が設置され、ｐ電極１１上にはんだ１９を介してｐ配線１４が設置されて複数の点状のｐ電極１１が電気的に接続され、ｎ電極１２上にはんだ１９を介してｎ配線１５が設置されて複数の点状のｎ電極１２が電気的に接続されている。

図２に、本発明の太陽電池セルの製造工程の好ましい一例のフローチャートを示す。まず、ステップ１（Ｓ１）において、半導体基板１としてたとえばｎ型単結晶シリコン基板を用意する。そして、ステップ２（Ｓ２）において、ＡＰＣＶＤ法（常圧ＣＶＤ法）を用いて、この半導体基板１の両面にＳｉＯx膜を堆積させる。そして、ステップ３（Ｓ３）において、この半導体基板１の裏面にホトエッチング法により櫛形状パターンの窓明けを行なった後にＢＢｒ₃気相拡散を行なうことによってｐ+層６を形成する。続いて、ステップ４（Ｓ４）において、半導体基板１の受光面に耐酸性テープを貼り付けた後に裏面についてＨＦ（フッ化水素）によるクリーニングを行なう。そして、受光面の耐酸性テープを剥離した後に再度裏面にＳｉＯx膜を堆積させる。次いで、ステップ５（Ｓ５）において、半導体基板１の裏面に櫛形状のｐ+層６と向き合うようにしてホトエッチング法により櫛形状パターンの窓明けを行なった後にＰＯＣｌ₃気相拡散によって櫛形状のｎ+層５を、ｐ+層６の櫛歯とｎ+層５の櫛歯とが向き合うようにして半導体基板１の裏面に沿ってこれらの櫛歯が交互に配列されるように形成する。そして、ステップ６（Ｓ６）において、半導体基板１の全面をＨＦによりクリーンニングした後、半導体基板１の受光面にたとえばプラズマＣＶＤ法などによりＳｉＮ膜を堆積させる。

次に、ステップ７（Ｓ７）において、図３の模式的平面図に示すように、半導体基板１の裏面に形成されたｐ+層６の範囲内にｐ電極１１を、ｎ+層５の範囲内にｎ電極１２をそれぞれ複数の点状にスクリーン印刷し、その後焼成することにより形成する。ここで、太陽光の反射および導電性を向上させる観点からｐ電極１１およびｎ電極１２は銀からなり、スクリーン印刷材料としては銀ペーストが用いられる。そして、スクリーン印刷されたｐ電極１１とｎ電極１２とを乾燥して銀ペーストに含まれる溶剤を蒸発させた後に酸化性雰囲気下で焼成することによって銀からなるｐ電極１１およびｎ電極１２が形成される。また、図３に示すように、ｐ電極１１およびｎ電極１２はそれぞれ直線状に配列されており、ｐ電極１１の配列ラインとｎ電極１２の配列ラインとはそれぞれ半導体基板１の裏面に沿って交互に配列されている。

そして、ステップ８（Ｓ８）において、ｐ電極１１およびｎ電極１２はフラックスへ浸漬させられた後に乾燥される。その後、ｐ電極１１およびｎ電極１２ははんだ浴に浸漬させられた後に洗浄および乾燥されてｐ電極１１およびｎ電極１２の表面にはんだ１９がコーティングされて太陽電池ウエハ１７が形成される。

続いて、ステップ９（Ｓ９）において、絶縁性基板１６の一面上にたとえば銅からなるｐ配線１４とｎ配線１５とが形成されている図４の模式的平面図に示すような配線基板１８が用意される。ここで、配線基板１８は、ｐ配線１４とｎ配線１５とがそれぞれ複数の櫛歯を含む櫛形状に形成され、ｐ配線１４とｎ配線１５とが互いにそれぞれの櫛歯を向き合わせて設置されている。そして、ｐ配線１４の櫛歯とｎ配線１５の櫛歯とが絶縁性基板１６の一面に沿って交互に配列されている。この配線基板１８は、たとえば絶縁性基板１６の一面の全面に銅からなる膜を形成した後に、銅からなる膜の一部をエッチングして除去することによってｐ配線１４およびｎ配線１５を形成して作製される。ここで、ｐ配線１４とｎ配線１５の表面には、はんだがコーティングされる。

そして、この配線基板１８が太陽電池ウエハ１７の裏面上に設置され、図５の模式的平面図に示すように、ｐ電極１１上およびｎ電極１２上にそれぞれｐ配線１４およびｎ配線１５が設置される。そして、たとえば太陽電池ウエハ１７側から熱風を吹きつけて双方のはんだを溶解させた後に冷却することによって、太陽電池ウエハ１７と配線基板１８とが一体化された太陽電池セルが完成する。

ここで、ＦＦ値の向上の観点から、図１に示す絶縁性基板１６のｐ配線１４とｎ配線１５とが形成されている側と反対側の面に蒸着法などによりアルミニウム膜を反射膜として形成することもできる。この場合には、反射膜によって反射した太陽光が絶縁性基板１６を透過する必要があるため、絶縁性基板１６は透明であることが必要である。

このように、上記においては、表面がはんだ１９でコーティングされた銀からなる複数の点状のｐ電極１１およびｎ電極１２が、同じく表面がはんだ１９でコーティングされた銅からなるｐ配線１４およびｎ配線１５によってそれぞれはんだ１９を介して電気的に接続される。これにより、従来から大きな接触抵抗を引き起こしていた、銀ペーストを焼成して形成された点状の銀からなるｐ電極およびｎ電極と、同じく銀ペーストを焼成して形成された銀からなる連結電極との接触を回避することができる。したがって、本発明の太陽電池セルのＦＦ（Fill Factor）値を従来よりも向上させることができる。また、連結電極の形成に用いられる銀ペースト量を減少させることができるため、従来よりも安価に製造することができる。さらに、配線基板を用いることによって、本発明の太陽電池セルの補強効果を得ることもできる。

図６の模式的側面図に、本発明の太陽電池セルの好ましい他の一例の模式的な側面図を示す。この太陽電池セルの太陽電池ウエハ１７においては、たとえばｐ型のシリコン基板からなる半導体基板１の受光面にｎ+層５が形成されており、ｎ+層５上に反射防止膜（図示せず）と銀からなるｎ電極１２とが設置されている。そして、半導体基板１の裏面にはｐ+層６が形成されており、半導体基板１の裏面の全面にｐ電極１１が形成されている。また、太陽電池ウエハ１７の受光面上には銅からなるｎ配線１５が形成された配線基板１８が設置されており、ｎ配線１５とｎ電極１２とははんだ１９を介して電気的に接続されている。

ここで、ｎ電極１２とｎ配線１５の表面にそれぞれはんだ１９がコーティングがされており、複数の点状のｎ電極１２は図７の模式的平面図に示すようにｎ+層５上にフィッシュボーン（魚の骨）状に配列されている。そして、太陽電池ウエハ１７のｎ電極１２上に、配線基板１８に予めフィッシュボーン状に形成されているｎ配線１５を設置して、たとえば太陽電池ウエハ１７側から熱風を吹きつけて双方のはんだ１９を溶解させた後に冷却することによって、太陽電池ウエハ１７と配線基板１８とが一体化されて図６に示す太陽電池セルが完成する。ここで、配線基板１８における絶縁性基板１６は透明であり、配線基板１８側から入射してきた太陽光は透明である絶縁性基板１６を透過して半導体基板１の受光面に到達する。

この太陽電池セルにおいても、表面がはんだ１９でコーティングされた銀からなる複数の点状のｎ電極１２が、同じく表面がはんだ１９でコーティングされた銅からなるｎ配線１５によってそれぞれはんだ１９を介して電気的に接続されるので、太陽電池セルのＦＦ（Fill Factor）値を従来よりも向上させることができる。また、上記の太陽電池セルと同様に、太陽電池セルの製造コストを低減させることができ、配線基板１８による補強効果も得ることができる。また、この太陽電池セルにおいては半導体基板１の受光面にｎ電極１２を形成し、このｎ電極１２が配線基板１８のｎ配線１５と電気的に接続されているが、半導体基板１の受光面にｐ電極を形成し、このｐ電極が配線基板１８のｐ配線と電気的に接続されていてもよいことは言うまでもない。

図８に、本発明の太陽電池モジュールの裏面の好ましい一例の模式的な平面図を示す。この太陽電池モジュールは、図１に示す太陽電池ウエハと同じ構成を有する図９に示す太陽電池ウエハ１７ａ、１７ｂ、１７ｃと、図１０に示す絶縁性基板１６の一面にｐ電極１１を電気的に接続するｐ配線１４とｎ電極１２を電気的に接続するｎ配線１５とこれらの配線を電気的に接続する接続電極２０とが形成されている配線基板１８とを含む。そして、太陽電池ウエハ１７のうち一の太陽電池ウエハ１７ａのｐ電極１１が配線基板１８のｐ配線１４と電気的に接続されており、一の太陽電池ウエハ１７ａとは異なる他の太陽電池ウエハ１７ｂのｎ電極１２がｎ配線１５と電気的に接続されている。また、太陽電池ウエハ１７ｂのｐ電極１１が配線基板１８のｐ配線１４と電気的に接続されており、太陽電池ウエハ１７ｃのｎ電極１２がｎ配線１５と電気的に接続されている。

この太陽電池モジュールはたとえば以下のようにして製造される。まず、図９の模式的平面図に示すように、上記のようにして形成された太陽電池ウエハ１７ａ、１７ｂ、１７ｃをこれらの裏面側を上方に向けて配列する。次に、図１０の模式的平面図に示すように、櫛形状の銅からなるｐ配線１４とｎ配線１５とがそれぞれ互いの複数の櫛歯を向き合わせてそれぞれの櫛歯が絶縁性基板１６の一面に沿って交互に配列されるように形成されており、ｐ配線１４とｎ配線１５とを電気的に接続する接続電極２０が絶縁性基板１６の一面に形成されている配線基板１８を用意する。そして、この配線基板１８をこれらの太陽電池ウエハ１７ａ、１７ｂ、１７ｃの裏面上に設置して、配線基板１８のｐ配線１４およびｎ配線１５と太陽電池ウエハ１７ａ、１７ｂ、１７ｃのｐ電極１１およびｎ電極１２とをはんだを介してそれぞれ電気的に接続する。これにより、図８に示す本発明の太陽電池モジュールが完成する。なお、本発明においては、この太陽電池モジュールをＥＶＡ樹脂で挟んだ後にガラス基板などの基板に貼り付けることもできる。

このように、本発明の太陽電池モジュールにおいては、点状に形成された太陽電池ウエハ１７ａ、１７ｂ、１７ｃのｐ電極１１およびｎ電極１２が配線基板１８に予め形成されているｐ配線１４およびｎ配線１５とはんだを介してそれぞれ電気的に接続されている。これにより、太陽電池ウエハ１７ａ、１７ｂ、１７ｃのｐ電極１１およびｎ電極１２が銀からなる場合でも、ｐ電極１１とｐ配線１４、ｎ電極１２とｎ配線１５のそれぞれの接触抵抗を従来よりも低減することができる。また、予め接続電極２０が設置された配線基板１８を用いることによって、太陽電池ウエハ１７ａ、１７ｂ、１７ｃの電気的な接続と構成を同時に、しかも簡便に形成することができる。

なお、上記において、配線基板１８の絶縁性基板１６としては、たとえばガラス基板、ガラス繊維からなる不織布にエポキシ樹脂を浸漬させて形成されたガラエポ基板、透明なポリエステルフィルム（ＰＥＴフィルム）、ポリエチレンナフタレートフィルム（ＰＥＮフィルム）、ポリイミドフィルムまたはポリプロピレンフィルムなども用いることができる。

また、上記において、点状のｐ電極１１およびｎ電極１２はそれぞれ直線状に配列されているが、直線状に限定されず曲線状や渦巻き状などのライン状に配列されていればよい。

また、上記において、配線基板１８を構成する絶縁性基板１６は、特に配線基板１８が太陽電池ウエハ１７の受光面上に設置される場合には、太陽光を透過させる観点から透明であることが好ましい。

また、上記において、ｎ型とｐ型の導電型が入れ替わっていてもよいことは言うまでもない。

また、上記において、ｐ電極１１、ｎ電極１２、ｐ配線１４およびｎ配線１５の表面にはんだをコーティングしなくてもよいが、ＦＦ値の向上の観点からは、はんだをコーティングすることが好ましい。

また、上記において、ｐ電極１１およびｎ電極１２は銀以外の材質からなっていてもよく、ｐ配線１４およびｎ配線１５は銅以外の材質からなっていてもよいことは言うまでもない。

（実施例１）
以下のようにして図１に示す太陽電池セルを製造した。まず、アルカリ溶液を用いてエッチングされた幅１２５ｍｍ×長さ１２５ｍｍ×厚さ２４０μｍの平板状のｎ型単結晶シリコン基板からなる半導体基板１の受光面および裏面に、ＡＰＣＶＤ法により約２００ｎｍのＳｉＯx膜を堆積させた。次に、この半導体基板１の裏面にホトエッチング法により幅２５０μｍの櫛形状の窓明けを行なった後、ＢＢｒ₃気相拡散を９７０℃で５０分間行ない、約３０Ω／□のｐ+層６を形成した。続いて、半導体基板１の受光面に耐酸性テープを貼り付けた後に裏面についてＨＦ（フッ化水素）によるクリーニングを行なった。そして、半導体基板１の受光面の耐酸性テープを剥離した後に再度ＡＰＣＶＤ法により裏面にＳｉＯx膜を約２００ｎｍ堆積させた。次いで、半導体基板１の裏面に櫛形状のｐ+層６と向き合うようにしてホトエッチング法により幅２５０μｍの櫛形状パターンの窓明けを行なった後にＰＯＣｌ₃気相拡散を８３０℃で２０分間行ない、約４０Ω／□の櫛形状のｎ+層５を形成した。ここで、ｐ+層６およびｎ+層５は、ｐ+層６の櫛歯とｎ+層５の櫛歯とが向き合うようにして半導体基板１の裏面に沿ってこれらの櫛歯が交互に配列されるように形成された。そして、半導体基板１の全面をＨＦによりクリーニングした後、半導体基板１の受光面にプラズマＣＶＤ法により７００ｎｍの厚みのＳｉＮ膜を堆積させた。

次に、図３に示すように、半導体基板１の裏面に形成されたｐ+層６の範囲内に複数の点状のｐ電極１１を、ｎ+層５の範囲内に複数の点状のｎ電極１２をそれぞれ銀ペーストを用いてスクリーン印刷した。ここで、ｐ電極１１およびｎ+層５の上面の直径は１５０μｍであった。その後、スクリーン印刷された銀ペーストを約１５０℃の温度で乾燥させた後、約６２０℃の酸化性雰囲気下で１〜２分程度焼成した。その後、ｐ電極１１およびｎ電極１２をフラックスへ浸漬させた後に乾燥した。そして、約２００℃のはんだ浴に浸漬させてはんだ１９をコーティングし、ｐ電極１１およびｎ電極１２を洗浄および乾燥させた後、太陽電池ウエハ１７を形成した。

一方、幅１５０ｍｍ×長さ１５０ｍｍ×厚さ１．６ｍｍの平板状のガラエポ基板からなる絶縁性基板１６の一面上に、表面にはんだコーティングされた銅からなる厚さ２０μｍのｐ配線１４とｎ配線１５とが形成されている図４に示す配線基板１８を用意した。そして、図５に示すように、９０℃に予備加熱されたこの配線基板１８の位置合わせマーカーに太陽電池ウエハ１７を重ね合わせ、太陽電池ウエハ１７側から熱風を吹きつけて双方のはんだを溶解させた後に冷却することによって、太陽電池ウエハ１７と配線基板１８とが一体化された図１に示す太陽電池セルを完成した。

この太陽電池セルの電流−電圧曲線を作製し、この電流−電圧曲線から、短絡電流Ｉｓｃ（ｍＡ）、開放電圧Ｖｏｃ（ｍＡ）、ＦＦ値および最大電力値Ｐｍ（Ｗ）を算出した。その結果を表１に示す。

（実施例２）
図４に示す絶縁性基板１６としてガラエポ基板の代わりに、厚みが約２００μｍのポリエステルフィルムを用いたこと以外は実施例１と同様にして太陽電池セルを製造した。そして、この太陽電池セルの電流−電圧曲線を作製し、この電流−電圧曲線から、短絡電流Ｉｓｃ（ｍＡ）、開放電圧Ｖｏｃ（ｍＡ）、ＦＦ値および最大電力値Ｐｍ（Ｗ）を算出した。その結果を表１に示す。

（実施例３）
実施例２のポリエステルフィルムのｐ配線およびｎ配線が形成されている側の面と反対側の面に厚みが約２μｍのアルミニウム膜を反射膜として蒸着させたこと以外は実施例２と同様にして太陽電池セルを製造した。そして、この太陽電池セルの電流−電圧曲線を作製し、この電流−電圧曲線から、短絡電流Ｉｓｃ（ｍＡ）、開放電圧Ｖｏｃ（ｍＡ）、ＦＦ値および最大電力値Ｐｍ（Ｗ）を算出した。その結果を表１に示す。

（比較例１）
図４に示す配線基板１８を用いずに、図１５に示す連結電極１１３ａ、１１３ｂを形成してｐ電極１１１およびｎ電極１１２を電気的に接続したこと以外は実施例１と同様にして図１１に示す太陽電池セルを製造した。ここで、連結電極１１３ａ、１１３ｂは、幅１８０μｍの銀ペーストをスクリーン印刷した後に約１５０℃の温度で乾燥させ、約６２０℃の酸化性雰囲気下で１〜２分程度焼成することによって形成された。そして、この太陽電池セルの電流−電圧曲線を作製し、この電流−電圧曲線から、短絡電流Ｉｓｃ（ｍＡ）、開放電圧Ｖｏｃ（ｍＡ）、ＦＦ値および最大電力値Ｐｍ（Ｗ）を算出した。その結果を表１に示す。

表１に示すように、実施例１〜３の太陽電池セルは比較例１の太陽電池セルと比べて、ＦＦ値およびＰｍが共に増大する傾向にあった。これは、実施例１〜３の太陽電池セルにおいては銅からなるｐ配線１４とｎ配線１５とが形成されている配線基板１８の設置によって太陽電池セルの銀からなるｐ電極１１およびｎ電極１２がはんだを介して電気的に接続されているため、ｐ配線１４とｐ電極１１間、ｎ配線１５とｎ電極１２間の接触抵抗が増大しなかったことによるものと考えられる。

また、実施例３の太陽電池セルは実施例１〜２の太陽電池セルと比べてＰｍが増大する傾向にあった。これは、ポリエステルフィルムに形成された反射膜の効果によるものと考えられる。

（実施例４）
以下のようにして図６に示すような太陽電池セルを製造した。まず、テクスチャエッチングされた幅１２５ｍｍ×長さ１２５ｍｍ×厚み３３０μｍのｐ型シリコン基板からなる半導体基板１の受光面に、リンを含む溶液を塗布した後、約９００℃で熱拡散を行うことにより、約５０Ω／□の面抵抗値を有するｎ+層５を形成した。そして、ｎ+層５上に厚さ約６０ｎｍのＴｉＯx膜からなる反射防止膜（図示せず）を形成した。

次に、半導体基板１の裏面の全面にアルミニウムペーストをスクリーン印刷により約５０μｍの厚さで印刷し、１５０℃で約４分間乾燥させて、ｐ+層６とｐ電極１１とを同時に形成した。また、半導体基板１の受光面側に銀ペーストを点状に複数スクリーン印刷し、１５０℃で約４分間乾燥させて、銀からなるｎ電極１２を形成して太陽電池ウエハ１７を完成させた。ここで、ｎ電極１２は、図７の模式的平面図に示すように、半導体基板１の受光面にフィッシュボーン状に形成された。その後、ｎ電極１２をはんだ槽に浸漬させて、その表面にはんだコーティングを行なった。

また、表面にはんだコーティングされた銅からなるｎ配線１５がポリエステルフィルムに形成された配線基板１８を太陽電池ウエハ１７の受光面上に設置し、上記と同様の方法で太陽電池ウエハ１７側から熱風を吹きつけて双方のはんだを溶解させた後に冷却することによって、太陽電池ウエハ１７と配線基板１８とが一体化されて図６に示す太陽電池セルを製造した。

この太陽電池セルの電流−電圧曲線を作製して電流−電圧曲線から短絡電流Ｉｓｃ（ｍＡ）、開放電圧Ｖｏｃ（ｍＡ）およびＦＦ値を算出した。その結果を表２に示す。

（比較例２）
配線基板１８を用いることなく、銀からなる連結電極によって複数の点状のｎ電極１２を電気的に接続したこと以外は実施例４と同様にして太陽電池セルを製造した。そして、この太陽電池セルの電流−電圧曲線を作製し、この電流−電圧曲線から、短絡電流Ｉｓｃ（ｍＡ）、開放電圧Ｖｏｃ（ｍＡ）およびＦＦ値を算出した。その結果を表２に示す。

表２に示すように、太陽電池ウエハ１７の受光面上に配線基板１８を設置した場合であっても複数の点状の銀からなるｎ電極１２が銅からなるｎ配線１５によって電気的に接続されているため接触抵抗が減少し、実施例４の太陽電池セルは比較例２の太陽電池セルと同等の大きなＦＦ値を有していた。

（実施例５）
図１０に示す絶縁性基板１６として幅１５０ｍｍ×長さ５５０ｍｍのガラエポ基板を用意した。そして、このガラエポ基板に表面がはんだ１９によってコーティングされた銅からなるｐ配線１４とｎ配線１５とを形成し、さらに幅１５ｍｍ×長さ１５０ｍｍの銅からなる接続電極２０を形成して、図１０に示す配線基板１８を形成した。

また、図９に示すように幅１２５ｍｍ×長さ１２５ｍｍの太陽電池ウエハ１７ａ、１７ｂ、１７ｃを３枚配列した。そして、これらの太陽電池ウエハ１７ａ、１７ｂ、１７ｃの裏面上に配線基板１８を設置して、配線基板１８の銅からなるｐ配線１４およびｎ配線１５と太陽電池ウエハ１７ａ、１７ｂ、１７ｃの銀からなるｐ電極１１およびｎ電極１２とをそれぞれはんだを介して電気的に接続した。これにより、図８に示す太陽電池モジュールを製造した。この太陽電池モジュールの出力を測定したところ３．５Ｗであった。

今回開示された実施の形態および実施例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、ＦＦ（Fill Factor）値が大きく、安価に製造することができる太陽電池セルおよびこれを用いた太陽電池モジュールを提供することができるので、本発明は、太陽電池分野に好適に利用することができる。

１ 半導体基板、５，１０５ ｎ+層、６，１０６ ｐ+層、１１，１１１ ｐ電極、１２，１１２ ｎ電極、１４ ｐ配線、１５ ｎ配線、１６ 絶縁性基板、１７，１７ａ，１７ｂ，１７ｃ 太陽電池ウエハ、１８ 配線基板、１９ はんだ、２０，１０７ 接続電極、１０１ シリコン基板、１１３ａ，１１３ｂ 連結電極。

Claims (11)

1. 半導体基板の一面にｐ電極とｎ電極とがそれぞれ点状に複数形成されている太陽電池ウエハと、絶縁性基板の一面にｐ配線とｎ配線とが互いに電気的に絶縁されて形成されている配線基板と、を含み、前記太陽電池ウエハの一面上に前記配線基板の一面が設置されて、前記ｐ電極が前記ｐ配線によって電気的に接続され、前記ｎ電極が前記ｎ配線によって電気的に接続されていることを特徴とする、太陽電池セル。
2. 前記ｐ電極と前記ｎ電極とが銀を含む材料によって形成され、前記ｐ配線と前記ｎ配線とが銅を含む材料によって形成されており、前記ｐ電極と前記ｐ配線との接続および前記ｎ電極と前記ｎ配線との接続がそれぞれはんだを介して行われていることを特徴とする、請求項１に記載の太陽電池セル。
3. 前記ｐ配線と前記ｎ配線とがそれぞれ櫛歯を含む櫛形状に形成され、前記ｐ配線と前記ｎ配線とが互いにそれぞれの櫛歯を向き合わせて設置されており、前記ｐ配線の櫛歯と前記ｎ配線の櫛歯とが前記絶縁性基板の一面に沿って交互に配列されていることを特徴とする、請求項１または２に記載の太陽電池セル。
4. 前記ｐ電極と前記ｎ電極とがそれぞれライン状に配列されており、前記ｐ電極の配列ラインと前記ｎ電極の配列ラインとが交互に配列されていることを特徴とする、請求項１から３のいずれかに記載の太陽電池セル。
5. 前記絶縁性基板が透明であることを特徴とする、請求項１から４のいずれかに記載の太陽電池セル。
6. 前記絶縁性基板の一面の反対側の面に反射膜が形成されていることを特徴とする、請求項５に記載の太陽電池セル。
7. 半導体基板の受光面にｎ電極が点状に複数形成されている太陽電池ウエハと、絶縁性基板の一面上にｎ配線が形成されている配線基板と、を含み、前記太陽電池ウエハの一面上に前記配線基板の一面が設置されて、前記ｎ電極が前記ｎ配線によって電気的に接続されており、前記絶縁性基板が透明であることを特徴とする、太陽電池セル。
8. 半導体基板の受光面にｐ電極が点状に複数形成されている太陽電池ウエハと、絶縁性基板の一面上にｐ配線が形成されている配線基板と、を含み、前記太陽電池ウエハの一面上に前記配線基板の一面が設置されて、前記ｐ電極が前記ｐ配線によって電気的に接続されており、前記絶縁性基板が透明であることを特徴とする、太陽電池セル。
9. 半導体基板の一面にｐ電極とｎ電極とがそれぞれ点状に複数形成されている複数の太陽電池ウエハと、絶縁性基板の一面にｐ配線とｎ配線とこれらの配線を電気的に接続する接続電極とが形成されている配線基板と、を含み、前記太陽電池ウエハのうち一の太陽電池ウエハのｐ電極が前記ｐ配線と電気的に接続されており、前記一の太陽電池ウエハとは異なる他の太陽電池ウエハのｎ電極が前記ｎ配線と電気的に接続されていることを特徴とする、太陽電池モジュール。
10. 前記ｐ電極と前記ｎ電極とが銀を含む材料によって形成され、前記ｐ配線と前記ｎ配線とが銅を含む材料によって形成されており、前記ｐ電極と前記ｐ配線との接続および前記ｎ電極と前記ｎ配線との接続がそれぞれはんだを介して行われていることを特徴とする、請求項９に記載の太陽電池モジュール。
11. 前記ｐ配線と前記ｎ配線とがそれぞれ櫛歯を含む櫛形状に形成され、前記一の太陽電池ウエハのｐ電極およびｎ電極とそれぞれ電気的に接続しているｐ配線とｎ配線とが互いにそれぞれの櫛歯を向き合わせて設置されており、前記ｐ配線の櫛歯と前記ｎ配線の櫛歯とが前記絶縁性基板の一面に沿って交互に配列されていることを特徴とする、請求項９または１０に記載の太陽電池モジュール。

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