JP2012129461A - 太陽電池および太陽電池の製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】長期信頼性を高めることができる太陽電池および太陽電池の製造方法を提供する。
【解決手段】基板の少なくとも一方の表面に設けられた多孔質電極を含む太陽電池セルと多孔質電極に電気的に接続された導線と多孔質電極と導線との間に設けられた接着材とを備え、接着材の一部が多孔質電極の内部に入り込んでいる太陽電池とその製造方法である。
【選択図】図１

Description

本発明は、太陽電池および太陽電池の製造方法に関する。
近年、特に地球環境の保護の観点から、太陽光エネルギを電気エネルギに変換する太陽電池セルは次世代のエネルギ源としての期待が急激に高まっている。太陽電池セルの種類には、化合物半導体を用いたものや有機材料を用いたものなどの様々なものがあるが、現在、シリコン結晶を用いた太陽電池セルが主流となっている。
現在、最も多く製造および販売されている太陽電池セルは、太陽光が入射する側の面（受光面）にｎ電極が形成されており、受光面と反対側の面（裏面）にｐ電極が形成された構成の両面電極型太陽電池セルである。
また、太陽電池セルの受光面には電極を形成せず、太陽電池セルの裏面のみにｎ電極およびｐ電極を形成した裏面電極型太陽電池セルの開発も進められている。
太陽電池セルの電極としては、銀ペーストを印刷した後に焼成して形成される銀電極が一般的に用いられている（たとえば、特許文献１の段落［００３８］参照）。
銀ペーストを焼成する際の温度を高温にすることが焼成後の銀電極の強度を確保することができる点で好ましいが、太陽電池セルの製造プロセスにおいて高温下に基板を曝すことは太陽電池セルの発電特性を低下させる可能性がある。
また、太陽電池セルが発電した電力を外部に取り出すために銅リード線などで構成されたインターコネクタを電極に接続する技術も一般的に用いられている（たとえば、特許文献１の段落［００３３］参照）。
また、太陽電池セルの電極とインターコネクタとを半田などの導電性接着材を介して接続する技術も一般的に用いられている（たとえば、特許文献１の段落［００３３］参照）。さらに、近年では環境への配慮から鉛に代えてビスマスなどを使用した鉛フリーはんだも一般的となっている（たとえば、特許文献１の段落［００３３］参照）。
鉛フリーはんだを構成する錫は銀と結合しやすいため、銀ペーストを焼成して形成された銀電極を鉛フリーはんだ浴に浸すと、銀電極の銀が鉛フリーはんだ浴に取り込まれるという、いわゆる銀食われの現象が発生し、銀電極が脆くなったり、銀電極が太陽電池セルから剥がれ落ちることがあった。
そこで、特許文献１には、鉛フリーはんだに銀を一定量含有させることによって、太陽電池セルの銀電極中に含まれる銀の溶出を著しく遅らせることができる技術が記載されている（たとえば、特許文献１の段落［００３４］参照）。
しかしながら、鉛フリーはんだに銀を一定量含有させた場合には、鉛フリーはんだのコストが増加する。
特開２００２−２１７４３４号公報
上記のように、太陽電池の技術分野においては、太陽電池セルの電極の信頼性を向上することによって、太陽電池の長期信頼性を高めることが求められている。
上記の事情に鑑みて、本発明の目的は、長期信頼性を高めることができる太陽電池および太陽電池の製造方法を提供することにある。
本発明は、基板と基板の少なくとも一方の表面に設けられた多孔質電極とを含む太陽電池セルと、多孔質電極に電気的に接続された導線と多孔質電極と導線との間に設けられた接着材とを備え、接着材の一部が多孔質電極の内部に入り込んでいる太陽電池である。
ここで、本発明の太陽電池においては、接着材の一部が、多孔質電極の周囲に位置する基板の表面と接しており、接着材が、多孔質電極の内部と外部と多孔質電極の周囲に位置する基板の表面と導線とにまたがって配置されていることが好ましい。
また、本発明の太陽電池においては、多孔質電極の内部に入り込んだ接着材が基板と接していることが好ましい。
また、本発明の太陽電池において、接着材は導電性接着材と絶縁性接着材とを含み、導電性接着材は多孔質電極の外表面と導線の外表面との間で多孔質電極と導線とを電気的に接続しており、絶縁性接着材は多孔質電極の内部に入り込んで多孔質電極と導線とを機械的に接続していることが好ましい。
さらに、本発明は、上記のいずれかの太陽電池を製造する方法であって、多孔質電極および導線の少なくとも一方に接着材を設置する工程と、多孔質電極と導線とを重ね合わせる工程と、多孔質電極の内部に接着材の一部を入り込ませる工程と、接着材を硬化する工程と、を含み、硬化する工程は、接着材の一部を入り込ませる工程よりも後の工程である太陽電池の製造方法である。
また、本発明の太陽電池の製造方法において、接着材は導電性接着材と絶縁性接着材とを含み、導電性接着材は多孔質電極の外表面と導線の外表面との間で多孔質電極と導線とを電気的に接続し、絶縁性接着材は多孔質電極と導線とを機械的に接続し、接着材の一部を入り込ませる工程において、導電性接着材が溶融するよりも前に絶縁性接着材が多孔質電極の内部に入り込むことが好ましい。
本発明によれば、長期信頼性を高めることができる太陽電池および太陽電池の製造方法を提供することができる。
本実施の形態の太陽電池の模式的な断面図である。 （ａ）〜（ｇ）は、本実施の形態で用いられる裏面電極型太陽電池セルの製造方法の一例について図解する模式的な断面図である。 本実施の形態で用いられる裏面電極型太陽電池セルの裏面の一例の模式的な平面図である。 本実施の形態で用いられる裏面電極型太陽電池セルの裏面の他の一例の模式的な平面図である。 本実施の形態で用いられる裏面電極型太陽電池セルの裏面のさらに他の一例の模式的な平面図である。 本実施の形態で用いられる配線シートの一例の配線の設置側の表面の模式的な平面図である。 （ａ）〜（ｄ）は、本実施の形態で用いられる配線シートの製造方法の一例について図解する模式的な断面図である。 （ａ）〜（ｄ）は、本実施の形態の太陽電池の製造方法の一例について図解する模式的な断面図である。 （ａ）および（ｂ）は、本実施の形態の太陽電池の製造方法の一例の工程の一部を図解する模式的な拡大断面図である。 本実施の形態の太陽電池を封止材中に封止した構成の一例の模式的な断面図である。
以下、本発明の実施の形態について説明する。なお、本発明の図面において、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、後述する各工程の間にはその他の工程が含まれていてもよいことは言うまでもない。
＜太陽電池＞
図１に、本発明の太陽電池の一例である本実施の形態の太陽電池の模式的な断面図を示す。図１に示すように、本実施の形態の太陽電池は、裏面電極型太陽電池セル８と、配線シート１０と、を含んでいる。
裏面電極型太陽電池セル８は、基板１を有するとともに、基板１の裏面のｎ型不純物拡散領域２上に設けられたｎ型用多孔質電極６と、ｐ型不純物拡散領域３上に設けられたｐ型用多孔質電極７とを有している。ここで、ｎ型用多孔質電極６は、その外表面から内部に通じる孔６ａを複数有しており、ｐ型用多孔質電極７は、その外表面から内部に通じる孔７ａを複数有している。なお、基板１の裏面のｎ型用多孔質電極６およびｐ型用多孔質電極７の形成領域以外の領域にはパッシベーション膜４が形成されている。また、基板１の受光面にはテクスチャ構造が形成されるとともに反射防止膜５が形成されている。
配線シート１０は、絶縁性基材１１を有するとともに、絶縁性基材１１の一方の表面に設けられたｎ型用配線１２とｐ型用配線１３とを有している。ここで、ｎ型用配線１２は、ｎ型用多孔質電極６に対応する配線であり、ｎ型用多孔質電極６に対向して設けられている。また、ｐ型用配線１３は、ｐ型用多孔質電極７に対応する配線であり、ｐ型用多孔質電極７に対向して設けられている。
裏面電極型太陽電池セル８のｎ型用多孔質電極６の外表面と、配線シート１０のｎ型用配線１２の外表面と、の間には導電性接着材５３が設置されており、導電性接着材５３は、ｎ型用多孔質電極６とｎ型用配線１２とを電気的に接続している。
裏面電極型太陽電池セル８のｐ型用多孔質電極７の外表面と、配線シート１０のｐ型用配線１３の外表面と、の間にも導電性接着材５３が設置されており、導電性接着材５３は、ｐ型用多孔質電極７とｐ型用配線１３とを電気的に接続している。
裏面電極型太陽電池セル８のｎ型用多孔質電極６の孔６ａからｎ型用多孔質電極６の内部に絶縁性接着材５２の一部が入り込み、ｎ型用多孔質電極６の内部からｎ型用配線１２にかけて絶縁性接着材５２が一体的に硬化していることによって、ｎ型用多孔質電極６とｎ型用配線１２とを機械的に接続している。
裏面電極型太陽電池セル８のｐ型用多孔質電極７の孔７ａからｐ型用多孔質電極７の内部に絶縁性接着材５２の一部が入り込み、ｐ型用多孔質電極７の内部からｐ型用配線１３にかけて絶縁性接着材５２が一体的に硬化していることによって、ｐ型用多孔質電極７とｐ型用配線１３とを機械的に接続している。
さらに、絶縁性接着材５２は、裏面電極型太陽電池セル８と配線シート１０との間の多孔質電極−配線間以外の領域にも設置されて、裏面電極型太陽電池セル８と配線シート１０とを機械的に接続している。
本実施の形態の太陽電池においては、絶縁性接着材５２が、多孔質電極の外部を覆うだけでなく内部にも入り込んでいることから、多孔質電極が補強されて多孔質電極の強度が向上する。
また、本実施の形態の太陽電池においては、多孔質電極の内部の絶縁性接着材５２と多孔質電極の外部の絶縁性接着材５２とが一体的に硬化して裏面電極型太陽電池セル８と配線シート１０とを強固に接合していることから、裏面電極型太陽電池セル８からの多孔質電極の剥がれも防止することができる。
以上の理由により、本実施の形態の太陽電池においては、多孔質電極の信頼性を向上することができるため、太陽電池の長期信頼性を高めることができる。
ここで、本実施の形態の太陽電池においては、多孔質電極の内部に入り込んだ絶縁性接着材５２が基板１と接していることが好ましい。この場合には、多孔質電極の内部に入り込んだ絶縁性接着材５２によって多孔質電極と基板１との境界部分をも補強することができるため、多孔質電極と基板１との機械的な接続強度をさらに高めることができ、さらに多孔質電極と基板１との電気的な接続の安定性を確保することができる。そのため、多孔質電極の信頼性をさらに向上することができるため、太陽電池の長期信頼性をさらに高めることができる。
＜裏面電極型太陽電池セル＞
裏面電極型太陽電池セル８としては、たとえば以下のようにして製造した裏面電極型太陽電池セル８を用いることができる。以下、図２（ａ）〜（ｇ）の模式的断面図を参照して、本実施の形態で用いられる裏面電極型太陽電池セル８の製造方法の一例について説明する。
まず、図２（ａ）に示すように、たとえばインゴットからスライスすることなどによって、基板１の表面にスライスダメージ１ａが形成された基板１を用意する。基板１としては、たとえば、ｎ型またはｐ型のいずれかの導電型を有する多結晶シリコンまたは単結晶シリコンなどからなるシリコン基板を用いることができる。
次に、図２（ｂ）に示すように、基板１の表面のスライスダメージ１ａを除去する。ここで、スライスダメージ１ａの除去は、たとえば基板１が上記のシリコン基板からなる場合には、上記のスライス後のシリコン基板の表面をフッ化水素水溶液と硝酸との混酸または水酸化ナトリウムなどのアルカリ水溶液などでエッチングすることなどによって行なうことができる。
スライスダメージ１ａの除去後の基板１の大きさおよび形状も特に限定されないが、基板１の厚さをたとえば５０μｍ以上４００μｍ以下とすることができる。
次に、図２（ｃ）に示すように、基板１の裏面に、ｎ型不純物拡散領域２およびｐ型不純物拡散領域３をそれぞれ形成する。ｎ型不純物拡散領域２は、たとえば、ｎ型不純物を含むガスを用いた気相拡散などの方法により形成することができ、ｐ型不純物拡散領域３は、たとえば、ｐ型不純物を含むガスを用いた気相拡散などの方法により形成することができる。
ｎ型不純物拡散領域２およびｐ型不純物拡散領域３はそれぞれ図２の紙面の表面側および／または裏面側に伸びる帯状に形成されており、ｎ型不純物拡散領域２とｐ型不純物拡散領域３とは基板１の裏面において交互に所定の間隔をあけて配置されている。
ｎ型不純物拡散領域２はｎ型不純物を含み、ｎ型の導電型を示す領域であれば特に限定されない。なお、ｎ型不純物としては、たとえばリンなどのｎ型不純物を用いることができる。
ｐ型不純物拡散領域３はｐ型不純物を含み、ｐ型の導電型を示す領域であれば特に限定されない。なお、ｐ型不純物としては、たとえばボロンまたはアルミニウムなどのｐ型不純物を用いることができる。
ｎ型不純物を含むガスとしては、たとえばＰＯＣｌ3のようなリンなどのｎ型不純物を含むガスを用いることができ、ｐ型不純物を含むガスとしては、たとえばＢＢｒ3のようなボロンなどのｐ型不純物を含むガスを用いることができる。
次に、図２（ｄ）に示すように、基板１の裏面にパッシベーション膜４を形成する。ここで、パッシベーション膜４は、たとえば、熱酸化法またはプラズマＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法などの方法により形成することができる。
パッシベーション膜４としては、たとえば、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜、または酸化シリコン膜と窒化シリコン膜との積層体などを用いることができるが、これらに限定されるものではない。
パッシベーション膜４の厚みは、たとえば０．０５μｍ以上１μｍ以下とすることができ、特に０．２μｍ程度とすることが好ましい。
次に、図２（ｅ）に示すように、基板１の受光面の全面にテクスチャ構造などの凹凸構造を形成した後に、その凹凸構造上に反射防止膜５を形成する。
テクスチャ構造は、たとえば、基板１の受光面をエッチングすることにより形成することができる。たとえば、基板１がシリコン基板である場合には、たとえば水酸化ナトリウムまたは水酸化カリウムなどのアルカリ水溶液にイソプロピルアルコールを添加した液をたとえば７０℃以上８０℃以下に加熱したエッチング液を用いて基板１の受光面をエッチングすることによって形成することができる。
反射防止膜５は、たとえばプラズマＣＶＤ法などにより形成することができる。なお、反射防止膜５としては、たとえば、窒化シリコン膜などを用いることができるが、これに限定されるものではない。
次に、図２（ｆ）に示すように、基板１の裏面のパッシベーション膜４の一部を除去することによってコンタクトホール４ａおよびコンタクトホール４ｂを形成する。ここで、コンタクトホール４ａは、ｎ型不純物拡散領域２の表面の少なくとも一部を露出させるようにして形成され、コンタクトホール４ｂは、ｐ型不純物拡散領域３の表面の少なくとも一部を露出させるようにして形成される。
なお、コンタクトホール４ａおよびコンタクトホール４ｂはそれぞれ、たとえば、フォトリソグラフィ技術を用いてコンタクトホール４ａおよびコンタクトホール４ｂの形成箇所に対応する部分に開口を有するレジストパターンをパッシベーション膜４上に形成した後にレジストパターンの開口からパッシベーション膜４をエッチングなどにより除去する方法、またはコンタクトホール４ａおよびコンタクトホール４ｂの形成箇所に対応するパッシベーション膜４の部分にエッチングペーストを塗布した後に加熱することによってパッシベーション膜４をエッチングして除去する方法などにより形成することができる。
次に、図２（ｇ）に示すように、コンタクトホール４ａを通してｎ型不純物拡散領域２に接するｎ型用多孔質電極６と、コンタクトホール４ｂを通してｐ型不純物拡散領域３に接するｐ型用多孔質電極７と、を形成することによって、裏面電極型太陽電池セル８を作製する。
ｎ型用多孔質電極６およびｐ型用多孔質電極７は、たとえば、以下のようにして形成することができる。
まず、従来から公知の銀ペーストをコンタクトホール４ａから露出しているｎ型不純物拡散領域２およびコンタクトホール４ｂから露出しているｐ型不純物拡散領域３にそれぞれスクリーン印刷する。
次に、銀ペーストがスクリーン印刷された後の基板１を加熱することにより、銀ペーストが焼成されて、多孔質の銀電極であるｎ型用多孔質電極６およびｐ型用多孔質電極７をそれぞれ形成することができる。銀ペーストの加熱温度は他の太陽電池セルの製造プロセスにおける加熱温度に比べて高い場合があり、この銀ペーストの加熱温度を下げることで太陽電池セルの発電効率が向上することがある。しかしながら、銀ペーストの加熱温度を下げると焼成後の多孔質の銀電極の結合強度が低くなり脆くなってしまう。本発明は、このように、焼成後の多孔質の銀電極が脆い場合に有効な発明である。
図３に、本実施の形態で用いられる裏面電極型太陽電池セル８の裏面の一例の模式的な平面図を示す。図３に示すように、ｎ型用多孔質電極６およびｐ型用多孔質電極７はそれぞれ櫛形状に形成されており、櫛形状のｎ型用多孔質電極６の櫛歯に相当する部分と櫛形状のｐ型用多孔質電極７の櫛歯に相当する部分とが１本ずつ交互に噛み合わさるようにｎ型用多孔質電極６およびｐ型用多孔質電極７が配置されている。その結果、櫛形状のｎ型用多孔質電極６の櫛歯に相当する部分と櫛形状のｐ型用多孔質電極７の櫛歯に相当する部分とはそれぞれ１本ずつ交互に所定の間隔を空けて配置されることになる。
図４に、本実施の形態で用いられる裏面電極型太陽電池セル８の裏面の他の一例の模式的な平面図を示す。図４に示すように、ｎ型用多孔質電極６およびｐ型用多孔質電極７はそれぞれ同一方向に伸長（図４の上下方向に伸長）する帯状に形成されており、基板１の裏面において上記の伸長方向と直交する方向にそれぞれ１本ずつ交互に配置されている。
図５に、本実施の形態で用いられる裏面電極型太陽電池セル８の裏面のさらに他の一例の模式的な平面図を示す。図５に示すように、ｎ型用多孔質電極６およびｐ型用多孔質電極７はそれぞれ点状に形成されており、点状のｎ型用多孔質電極６の列（図５の上下方向に伸長）および点状のｐ型用多孔質電極７の列（図５の上下方向に伸長）がそれぞれ基板１の裏面において１列ずつ交互に配置されている。
裏面電極型太陽電池セル８の裏面のｎ型用多孔質電極６およびｐ型用多孔質電極７のそれぞれの形状および配置は、図３〜図５に示す構成に限定されず、配線シート１０のｎ型用配線１２およびｐ型用配線１３にそれぞれ電気的に接続可能な形状および配置であればよい。
＜配線シート＞
図６に、本実施の形態で用いられる配線シートの一例の配線の設置側の表面の模式的な平面図を示す。図６に示すように、配線シート１０は、絶縁性基材１１と、絶縁性基材１１の表面上に設置されたｎ型用配線１２、ｐ型用配線１３および接続用配線１４を含む配線１６と、を有している。
ｎ型用配線１２、ｐ型用配線１３および接続用配線１４はそれぞれ導電性であり、ｎ型用配線１２およびｐ型用配線１３はそれぞれ複数の長方形が長方形の長手方向に直交する方向に配列された形状を含む櫛形状とされている。一方、接続用配線１４は帯状とされている。また、配線シート１０の終端にそれぞれ位置しているｎ型用配線１２ａおよびｐ型用配線１３ａ以外の隣り合うｎ型用配線１２とｐ型用配線１３とは接続用配線１４によって電気的に接続されている。
配線シート１０においては、櫛形状のｎ型用配線１２の櫛歯（長方形）に相当する部分と櫛形状のｐ型用配線１３の櫛歯（長方形）に相当する部分とが１本ずつ交互に噛み合わさるようにｎ型用配線１２およびｐ型用配線１３がそれぞれ配置されている。その結果、櫛形状のｎ型用配線１２の櫛歯に相当する部分と櫛形状のｐ型用配線１３の櫛歯に相当する部分とはそれぞれ１本ずつ交互に所定の間隔を空けて配置されることになる。
絶縁性基材１１の材質としては、電気絶縁性の材質であれば特に限定なく用いることができ、たとえば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ：Polyethylene terephthalate）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ：Polyethylene naphthalate）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ：Polyphenylene sulfide）、ポリビニルフルオライド（ＰＶＦ：Polyvinyl fluoride）およびポリイミド（Polyimide）からなる群から選択された少なくとも１種の樹脂を含む材質を用いることができる。
絶縁性基材１１の厚さは特に限定されず、たとえば２５μｍ以上１５０μｍ以下とすることができる。
絶縁性基材１１は、１層のみからなる単層構造であってもよく、２層以上からなる複数層構造であってもよい。
配線１６の材質としては、導電性の材質のものであれば特に限定なく用いることができ、たとえば、銅、アルミニウムおよび銀からなる群から選択された少なくとも１種を含む金属などを用いることができる。
配線１６の厚さも特に限定されず、たとえば１０μｍ以上５０μｍ以下とすることができる。
配線１６の形状も上述した形状に限定されず、適宜設定することができるものであることは言うまでもない。
配線１６の少なくとも一部の表面には、たとえば、ニッケル（Ｎｉ）、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、銀（Ａｇ）、錫（Ｓｎ）、ＳｎＰｂ半田、およびＩＴＯ（Indium Tin Oxide）からなる群から選択された少なくとも１種を含む導電性物質を設置してもよい。この場合には、配線シート１０の配線１６と後述する裏面電極型太陽電池セル８の電極との電気的接続を良好なものとし、配線１６の耐候性を向上させることができる傾向にある。
配線１６の少なくとも一部の表面には、たとえば防錆処理や黒化処理などの表面処理を施してもよい。
配線１６も、１層のみからなる単層構造であってもよく、２層以上からなる複数層構造であってもよい。
以下、図７（ａ）〜図７（ｄ）の模式的断面図を参照して、本実施の形態で用いられる配線シート１０の製造方法の一例について説明する。
まず、図７（ａ）に示すように、絶縁性基材１１の表面上に導電性部材からなる導電層７１を形成する。絶縁性基材１１としては、たとえば、ポリエステル、ポリエチレンナフタレートまたはポリイミドなどの樹脂からなる基板を用いることができるが、これに限定されるものではない。
絶縁性基材１１の厚みは、たとえば１０μｍ以上２００μｍ以下とすることができ、特に２５μｍ程度とすることが好ましい。
導電層７１としては、たとえば、銅などの金属からなる層を用いることができるが、これに限定されるものではない。
次に、図７（ｂ）に示すように、絶縁性基材１１の表面の導電層７１上にレジストパターン７２を形成する。ここで、レジストパターン７２は、ｎ型用配線１２、ｐ型用配線１３および接続用配線１４の形成箇所以外の箇所に開口を有する形状に形成する。レジストパターン７２を構成するレジストとしてはたとえば従来から公知のものを用いることができ、スクリーン印刷、ディスペンサ塗布またはインクジェット塗布などの方法によって塗布される。
次に、図７（ｃ）に示すように、レジストパターン７２から露出している箇所の導電層７１を矢印７３の方向に除去することによって導電層７１のパターンニングを行ない、導電層７１の残部からｎ型用配線１２、ｐ型用配線１３および接続用配線１４を形成する。
導電層７１の除去は、たとえば、酸やアルカリの溶液を用いたウエットエッチングなどによって行なうことができる。
次に、図７（ｄ）に示すように、ｎ型用配線１２、ｐ型用配線１３および接続用配線１４の表面からレジストパターン７２をすべて除去することによって、配線シート１０が作製される。
＜太陽電池の製造方法＞
以下、図８（ａ）〜図８（ｄ）の模式的断面図を参照して、本実施の形態の太陽電池の製造方法の一例について説明する。
まず、図８（ａ）に示すように、裏面電極型太陽電池セル８のｎ型用多孔質電極６およびｐ型用多孔質電極７のそれぞれの表面に半田樹脂５１を設置する工程が行なわれる。半田樹脂５１は、絶縁性接着材５２と、導電性接着材５３と、を含んでおり、絶縁性接着材５２中に導電性接着材５３が分散した構成を有している。半田樹脂５１としては、たとえば、タムラ化研（株）製のＴＣＡＰ−５４０１−２７などを用いることができる。
絶縁性接着材５２としては、たとえばエポキシ樹脂、アクリル樹脂およびウレタン樹脂からなる群から選択された少なくとも１種を樹脂成分として含む熱硬化型の絶縁性樹脂などを用いることができる。
導電性接着材５３としては、たとえば、Ｓｎ−Ｐｂ系半田、Ｓｎ−Ｂｉ系半田およびＳｎ−Ａｌ系半田からなる群から選択された少なくとも１種を含む半田粒子またはその半田粒子に他の金属を添加した半田粒子などを用いることができる。
半田樹脂５１の設置方法としては、たとえば、スクリーン印刷、ディスペンサ塗布またはインクジェット塗布などの方法を用いることができるが、なかでも、スクリーン印刷を用いることが好ましい。スクリーン印刷を用いた場合には、簡易に、低コストで、かつ短時間で半田樹脂５１を設置することができる。
導電性接着材５３は、後述する裏面電極型太陽電池セル８と配線シート１０とを重ね合わせる工程においては、粒状や粉末状などの固体状であることが好ましい。また、絶縁性接着材５２は、後述する裏面電極型太陽電池セル８と配線シート１０とを重ね合わせる工程においては適度の流動性を有する液体状であることが好ましい。導電性接着材５３および絶縁性接着材５２にこのような材質のものを用いることによって、後述する工程において、固体状の導電性接着材５３が溶融して多孔質電極の孔から多孔質電極の内部に入り込む前に絶縁性接着材５２を多孔質電極の内部に入り込ませることができる。これにより、絶縁性接着材５２は、多孔質電極の内外から多孔質電極を補強することができる。そして、多孔質電極の孔から多孔質電極の内部に入り込んだ絶縁性接着材５２によって導電性接着材５３の侵入を抑制することができ、仮に多孔質電極が半田と合金化して脆くなったとしても、その部分を覆うように導電性接着材５３が配置されて形状を保持することができるため、太陽電池の長期信頼性を向上させることができる。
次に、図８（ｂ）に示すように、裏面電極型太陽電池セル８と配線シート１０とを重ね合わせる工程が行なわれる。
裏面電極型太陽電池セル８と配線シート１０とを重ね合わせる工程は、たとえば、裏面電極型太陽電池セル８のｎ型用多孔質電極６およびｐ型用多孔質電極７がそれぞれ配線シート１０の絶縁性基材１１上に設けられたｎ型用配線１２およびｐ型用配線１３と対向するように位置合わせして行なうことができる。ここで、１枚の配線シート１０上に１枚の裏面電極型太陽電池セル８を重ね合わせてもよく、１枚の配線シート１０上に複数枚の裏面電極型太陽電池セル８を重ね合わせてもよい。
次に、図８（ｃ）に示すように、絶縁性接着材５２の一部をｎ型用多孔質電極６の孔６ａおよびｐ型用多孔質電極７の孔７ａからｎ型用多孔質電極６およびｐ型用多孔質電極７のそれぞれの内部に入り込ませる工程が行なわれて、その後に、図８（ｄ）に示すように、絶縁性接着材５２を硬化する工程が行なわれる。
絶縁性接着材５２の一部を多孔質電極の内部に入り込ませる工程においては、導電性接着材５３が溶融する温度未満の温度に絶縁性接着材５２を加熱してもよい。これによって、加熱された絶縁性接着材５２の粘度が下がり流動性が上がることで、絶縁性接着材５２が多孔質電極の内部に入り込むのを促進することができる。また、絶縁性接着材５２を硬化する工程は、たとえば、直前の絶縁性接着材５２の一部を多孔質電極の内部に入り込ませる工程に引き続いて、裏面電極型太陽電池セル８と配線シート１０との間の絶縁性接着材５２および導電性接着材５３をさらに加熱することなどにより行なうことができる。
この場合には、たとえば図９（ａ）および図９（ｂ）に示すように、絶縁性接着材５２がｎ型用多孔質電極６の孔６ａおよびｐ型用多孔質電極７の孔７ａからｎ型用多孔質電極６およびｐ型用多孔質電極７のそれぞれの内部に入り込み、その後、導電性接着材５３が溶融してｎ型用多孔質電極６の外表面とｎ型用配線１２の外表面とに濡れ拡がってｎ型用多孔質電極６とｎ型用配線１２とを電気的に接続するとともに、ｐ型用多孔質電極７の外表面とｐ型用配線１３の外表面とに濡れ拡がってｐ型用多孔質電極７とｐ型用配線１３とを電気的に接続する。そして、絶縁性接着材５２はさらに加熱されることによって多孔質電極の外表面の孔から多孔質電極の内部に入り込んだ状態で硬化し、導電性接着材５３はその後の冷却によって固化する。
これにより、ｎ型用多孔質電極６の外表面とｎ型用配線１２の外表面との間に導電性接着材５３を配置することによってｎ型用多孔質電極６とｎ型用配線１２とを電気的に接続することができるとともに、ｐ型用多孔質電極７の外表面とｐ型用配線１３の外表面との間に導電性接着材５３を配置することによってｐ型用多孔質電極７とｐ型用配線１３とを電気的に接続することができる。
また、ｎ型用多孔質電極６の内部に絶縁性接着材５２の一部を入り込ませて絶縁性接着材５２によりｎ型用多孔質電極６とｎ型用配線１２とを機械的に接続することができるとともに、ｐ型用多孔質電極７の内部に絶縁性接着材５２の一部を入り込ませて絶縁性接着材５２によりｐ型用多孔質電極７とｐ型用配線１３とを機械的に接続することができる。
また、ｎ型用多孔質電極６の内部に入り込んだ絶縁性接着材５２および／またはｐ型用多孔質電極７の内部に入り込んだ絶縁性接着材５２を基板１に接するようにして硬化させることが好ましい。これにより、多孔質電極と基板１との境界部分も補強することができるため、多孔質電極と基板１との機械的な接続強度をさらに高めるとともに多孔質電極と基板１との電気的な接続の安定性を確保することができ、多孔質電極の信頼性をさらに向上することができるため、太陽電池の長期信頼性をさらに高めることができる。
なお、多孔質電極の形成条件および／または絶縁性接着材５２の形成条件を適宜調整することによって、多孔質電極の内部の絶縁性接着材５２が基板１に接した状態で絶縁性接着材５２を硬化させることができる。
以上により、本実施の形態の太陽電池を作製することができる。
なお、上記においては、裏面電極型太陽電池セル８の多孔質電極上に半田樹脂５１を設置する場合について説明したが、配線シート１０の配線上に半田樹脂５１を設置してもよく、裏面電極型太陽電池セル８の多孔質電極上および配線シート１０の配線上の双方に半田樹脂５１を設置してもよい。
また、上記においては、半田樹脂５１を用いる場合について説明したが、半田樹脂５１以外にも半田ペースト（フラックス中に半田粒子を分散した構成のもの）などを用いることもできる。半田ペーストを用いた場合には、多孔質電極と配線との間に別途絶縁性接着材５２を配置することにより、半田粒子が溶融するよりも前に絶縁性接着材５２を多孔質電極の内部に入り込ませることができる。なお、半田粒子は絶縁性接着材５２が多孔質電極の内部に入り込んだ後に溶融して多孔質電極の外表面と配線とに濡れ拡がり、導電性接着材５３による多孔質電極と配線との電気的な接続を確保することができる。
また、上記においては、絶縁性接着材５２と、導電性接着材５３と、をそれぞれ別々に設置してもよい。また、導電性接着材５３としては、半田にフラックスおよび／または溶剤を混ぜて塗布および／または印刷しやすい状態にしたものを設置してもよい。
なお、導電性接着材５３は設置しなくてもよい。導電性接着材５３を設置しない場合であっても、脆い多孔質電極を補強し、多孔質電極と配線との機械的な接続を補強し確保することができる。
上記のようにして作製された本実施の形態の太陽電池は、図１０の模式的断面図に示すように、透光性基板１７と保護基材１９との間に位置する封止材１８中に封止されてもよい。
本実施の形態の太陽電池は、たとえば、ガラスなどの透光性基板１７に備えられたエチレンビニルアセテート（ＥＶＡ）などの封止材１８と、ポリエステルフィルムなどの保護基材１９に備えられたＥＶＡなどの封止材１８との間に挟み込まれた状態で、透光性基板１７と保護基材１９との間を加圧しながら加熱して封止材１８を溶融した後に硬化させることにより封止材１８中に封止される。
なお、上記においては、太陽電池セルとして裏面電極型太陽電池セルを用い、導線として配線を用いた場合について説明したが、太陽電池セルとして両面電極型太陽電池セルを用い、導線として従来から公知のインターコネクタを用いてもよい。
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。
本発明は、太陽電池および太陽電池の製造方法に利用することができる。
１ 基板、１ａ スライスダメージ、２ ｎ型不純物拡散領域、３ ｐ型不純物拡散領域、４ パッシベーション膜、５ 反射防止膜、６ ｎ型用多孔質電極、６ａ 孔、７ ｐ型用多孔質電極、７ａ 孔、８ 裏面電極型太陽電池セル、１０ 配線シート、１１ 絶縁性基材、１２，１２ａ ｎ型用配線、１３，１３ａ ｐ型用配線、１４ 接続用配線、１６ 配線、１７ 透光性基板、１８ 封止材、１９ 保護基材、５２ 絶縁性接着材、５３ 導電性接着材、７１ 導電層、７２ レジストパターン、７３ 矢印。
本発明は、基板の一方の面側にｐ型不純物拡散領域およびｎ型不純物拡散領域が形成されると共にｐ型用およびｎ型用の電極がペースト材料の焼成により形成された裏面電極型太陽電池セルと、絶縁性基材の一方の面側にｐ型用およびｎ型用の配線が形成された配線シートとを備える太陽電池の製造方法であって、電極および配線の少なくとも一方に絶縁性接着材および導電性接着材を含む接着材を設置する工程と、電極と配線との間に接着材が介在するように裏面電極型太陽電池セルと配線シートとを重ね合わせる工程と、重ね合わせた裏面電極型太陽電池セルと配線シートとを加熱することによって電極の内部に絶縁性接着材を入り込ませた後に硬化させる工程と、重ね合わせた裏面電極型太陽電池セルと配線シートとを加熱することによって導電性接着材を溶融させる工程と、を含む、太陽電池の製造方法である。
ここで、本発明の太陽電池の製造方法においては、電極の内部に絶縁性接着材を入り込ませた後に硬化させる工程においては、絶縁性接着材が、隣り合う電極に対応する導電性接着材の間の位置で、裏面電極型太陽電池セルと配線シートとを機械的に接続するように移動した後に硬化することが好ましい。
また、本発明の太陽電池の製造方法においては、電極の内部に絶縁性接着材を入り込ませた後に硬化させる工程において、電極の内部に入り込んだ絶縁性接着材が基板に接して硬化することが好ましい。
また、本発明は、基板の一方の面側にｐ型不純物拡散領域およびｎ型不純物拡散領域が形成されると共にｐ型用およびｎ型用の電極がペースト材料の焼成により形成された裏面電極型太陽電池セルと、絶縁性基材の一方の面側にｐ型用およびｎ型用の配線が形成された配線シートとを備える太陽電池であって、電極と配線との間に設けられた絶縁性接着材と、を備え、絶縁性接着材が電極の内部に入り込んでいる太陽電池である。
また、本発明の太陽電池において、絶縁性接着材は、隣り合う電極に対応する導電性接着材の間の位置で、裏面電極型太陽電池セルと配線シートとを機械的に接続していることが好ましい。
また、本発明の太陽電池において、電極の内部に入り込んだ絶縁性接着材が基板に接していることが好ましい。

Claims (6)

  1. 基板と、前記基板の少なくとも一方の表面に設けられた多孔質電極と、を含む太陽電池セルと、
    前記多孔質電極に電気的に接続された導線と、
    前記多孔質電極と前記導線との間に設けられた接着材と、を備え、
    前記接着材の一部が、前記多孔質電極の内部に入り込んでいる、太陽電池。
  2. 前記接着材の一部が、前記多孔質電極の周囲に位置する前記基板の表面と接しており、
    前記接着材が、前記多孔質電極の内部と外部と前記多孔質電極の周囲に位置する前記基板の表面と前記導線とにまたがって配置されている、請求項１に記載の太陽電池。
  3. 前記多孔質電極の内部に入り込んだ前記接着材が前記基板と接している、請求項１または２に記載の太陽電池。
  4. 前記接着材は、導電性接着材と、絶縁性接着材と、を含み、
    前記導電性接着材は、前記多孔質電極の外表面と、前記導線の外表面との間で、前記多孔質電極と前記導線とを電気的に接続しており、
    前記絶縁性接着材は、前記多孔質電極の内部に入り込んで前記多孔質電極と前記導線とを機械的に接続している、請求項１から３のいずれかに記載の太陽電池。
  5. 請求項１から４のいずれかに記載の太陽電池を製造する方法であって、
    前記多孔質電極および前記導線の少なくとも一方に前記接着材を設置する工程と、
    前記多孔質電極と前記導線とを重ね合わせる工程と、
    前記多孔質電極の内部に前記接着材の一部を入り込ませる工程と、
    前記接着材を硬化する工程と、を含み、
    前記硬化する工程は、前記接着材の一部を入り込ませる工程よりも後の工程である、太陽電池の製造方法。
  6. 前記接着材は、導電性接着材と、絶縁性接着材と、を含み、
    前記導電性接着材は、前記多孔質電極の外表面と、前記導線の外表面との間で、前記多孔質電極と前記導線とを電気的に接続し、
    前記絶縁性接着材は、前記多孔質電極と前記導線とを機械的に接続し、
    前記接着材の一部を入り込ませる工程において、前記導電性接着材が溶融するよりも前に前記絶縁性接着材が前記多孔質電極の内部に入り込む、請求項５に記載の太陽電池の製造方法。
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