JP2012195453A - 裏面電極型太陽電池セルの分割方法及び裏面電極型太陽電池セル - Google Patents

Abstract

【課題】作業工程を簡略化することができるとともに、分割後の裏面電極型太陽電池セルの変換効率の低下を抑制できる裏面電極型太陽電池セルの分割方法及びこの分割方法に用いられる裏面電極型太陽電池セルを提供する。
【解決手段】半導体基板１の太陽光を受光する受光面Ｒｓと反対側の裏面Ｂｓにｎ型半導体領域１１とｐ型半導体領域１２が隣り合って形成された裏面電極型太陽電池セルＡを分割する方法であって、半導体基板１を切断する切断手段Ｌｓで受光面Ｒｓ側から裏面Ｂｓ側に向けてフルカットダイシングを行う切断工程（Ｓ１３、Ｓ１４、Ｓ１５）を含む。
【選択図】図６

Description

本発明は、ｐｎ接合部が受光面と反対側の裏面の近傍にある裏面電極型太陽電池セルの分割方法及びその分割方法で分割される裏面電極型太陽電池セルに関するものである。

エネルギー資源の枯渇問題や大気汚染問題に対応するため、太陽電池セルを複数台接続して構成された太陽電池モジュールを用いた太陽光発電が新しいエネルギー源として実用化されている。

前記太陽電池セルにおいて、電圧は半導体基板の材料等に依存し、電流は受光面（太陽光受光する面）の大きさに依存する。複数台の太陽電池セルを接続して太陽電池モジュールを作成する場合、配線抵抗（太陽電池セルで発生した電流が前記太陽電池セルに備えられた電極及び前記太陽電池セル同士を接続する配線を通って外部に取り出されるまでの電気抵抗）による損失がある。この損失は、配線及び電極を流れる電流の増加によって増加する。そこで、太陽電池モジュールを構成する太陽電池セルでは、受光面を小さくして電流を小さくするとともに、直列に接続する数を増やして電圧を上げて、発電特性を向上させている。

また、太陽電池セルは、太陽光を受光して発電しており、前記太陽電池セルを構成する基板の太陽光を受光する面（受光面）には、電極等の太陽光を遮るものが形成されていないことが好ましい。そこで、前記基板の受光面と反対側の面（裏面）のみに異なる導電型の電極が形成された裏面電極型太陽電池セルが開発されている。そして、太陽電池モジュールは、表面に配線が形成された配線基板に前記裏面電極型太陽電池セルを実装して作製される。このとき、裏面電極型太陽電池セルの電極と配線基板の配線とが接続されており、これによって、複数個の裏面電極型太陽電池セルは、電気的に直列に接続される（例えば、特開２００５−３４０３６２号公報等参照）。

通常、前記太陽電池モジュールは要求される発電量及び電圧によって、直列に接続される太陽電池セルの形状、大きさ及び個数が決定される。このことから、前記太陽電池モジュールの形状及び（又は）大きさは、前記太陽電池セルの形状及び大きさによって決定される。

一方で、屋根材一体型太陽電池モジュール等では、前記屋根材の形状及び大きさによって太陽電池モジュールの形状及び大きさが制限される。前記太陽電池モジュールの形状及び大きさが外的要因（ここでは、屋根材の大きさ）で制限されると、前記太陽電池セル（従来の形状、大きさのもの）で敷き詰めることができない場合があり、前記太陽電池モジュールの面積あたりの発電量が低下してしまう。また、前記太陽電池セルで敷き詰めることは可能であるが、直列に接続する太陽電池セルの数が少なくなり、必要な電圧を得ることができない場合もある。

そこで、太陽電池セルを所定の形状及び（又は）大きさで切断、分割し、太陽電池モジュールの形状及び（又は）大きさにあわせた小型の太陽電池セル（太陽電池サブセルと呼ぶ）を作製し、前記太陽電池モジュールの構成の一部もしくは全部に用いる方法が用いられている。これにより、前記太陽電池セルでは敷き詰めることができなかった隙間の部分に前記太陽電池サブセルを敷き詰めることができるので、変換効率の低下を抑制しつつ、太陽電池モジュールを所望の形状及び（又は）大きさ（例えば、屋根材にあわせた形状及び（又は）大きさ）とすることができる。

前記太陽電池サブセルの作成方法として、大きな面積を有する太陽電池セルに分割溝を形成し、前記分割溝に折り曲げ或いはその他の方法で応力を集中させ、亀裂を形成する。そして、その亀裂を伸展させて分割（いわゆる、割断）する方法がとられることが多い（例えば、特開２００８−６０２０５号公報等参照）。

特開２００５−３４０３６２号公報 特開２００８−６０２０５号公報

しかしながら、前記裏面電極型太陽電池セルを割断する場合、受光面側から分割溝を形成すると、割断時にｐｎ接合部分に応力集中による電気的なリークが発生してしまう。裏面電極型太陽電池セルにおいてこのような電気的なリークが発生すると、太陽光を電力に変換するときの効率（変換効率）が低下する。

逆に、裏面側に分割溝を形成すれば、割断時にｐｎ接合部分に応力集中が発生するのを抑制することができるが、裏面側に分割溝を形成するときに、分割溝の切断面において、ダイサー等の切断手段がｐｎ接合部分と接触或いは近接している時間が長くなる。このことから、切削工具の熱及び（又は）応力によってｐｎ接合部分が変質しやすくなり、電気的リークが発生しやすくなる問題点がある。

前記切断手段としてレーザー光を用いる場合もあるが、切削工具を用いた場合と同様に、分割溝の分割面において、レーザー光からの熱がｐｎ接合部分に長時間伝達されることとなり、その熱によってｐｎ接合部分に電気的なリークが発生する変質が起こりやすい問題点がある。

また、前記裏面電極型太陽電池セルを割断するときのように半導体基板を割断する場合、半導体基板の厚さに対する割断溝の深さを精度良く制御する必要があり、加工に手間と時間がかかる。

そこで本発明は、作業工程を簡略化することができるとともに、分割後の裏面電極型太陽電池セルの変換効率の低下を抑制できる裏面電極型太陽電池セルの分割方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明は、半導体基板の太陽光を受光する受光面と反対側の裏面にｎ型半導体領域とｐ型半導体領域が隣り合って形成された裏面電極型太陽電池セルを分割する方法であって、前記半導体基板を切断する切断手段で前記受光面側から前記裏面側に向けてフルカットダイシングを行う切断工程を含むことを特徴とする。

上述のように、前記切断工程ではフルカットダイシングすることで、分割時にｎ型半導体領域とｐ型半導体領域との接合部分（ｐｎ接合部分）に応力が集中するのを抑制することができる。また、前記切断工程が受光面側から裏面にフルカットダイシングするので、前記切断手段は切断工程の最後にｐｎ接合部分と接触或いは近接する。このことから、分割端面のｐｎ接合部分が、前記切断手段と接触或いは近接する時間が短くなり、それだけ、前記切断手段の熱や応力や、切削くずによるｐｎ接合間の電気的リークを抑制することが可能である。

上記構成において、前記切断工程は、前記裏面電極型太陽電池セルを分割したときの分割端面が前記ｎ型半導体領域と前記ｐ型半導体領域との境界面と交差するように裏面電極型太陽電池セルを切断するようにしてもよい。

上記構成において、前記切断手段として、レーザー光を挙げることができる。また、レーザー光以外にも、ダイヤモンド刃、圧搾空気、水等を高圧で噴射するウォータジェット等を挙げることができる。

上述の分割方法で分割される裏面電極型太陽電池セルは、前記半導体基板の前記裏面に前記ｎ型半導体領域と電気的に接続されたｎ電極と、前記ｐ型半導体領域と電気的に接続されたｐ電極とを備えていてもよい。

上述の裏面電極型太陽電池セルは、前記半導体基板の裏面に、前記ｎ電極及び前記ｐ電極が形成されていない部分が設けられており、前記ｎ電極及びｐ電極が形成されていない部分で分割されるものであってもよい。

この構成によると、前記ｎ電極及び前記ｐ電極の切断が不要であり、それだけ、切断に要する時間、すなわち、切断端面のｐｎ接合部分と前記切断手段とが接触或いは近接する時間を短くすることができる。このことから、前記切断手段からの熱或いは応力によるｐｎ接合間で電気的リークが発生するのを抑制することができ、分割による発電効率の低下を抑制することが可能である。

本発明によると、裏面電極型太陽電池セルを受光面側から裏面側に向けてフルカットダイシングで分割を行うので、加工時に加工先端の位置を制御する必要がなく、作業工程を簡略化することができる。また、レーザー光等の切断手段がｐｎ接合部分に最後に到達するので、ｐｎ接合部分に熱や応力等による変質が発生しにくく電気的なリークの発生を抑制でき、分割後の裏面電極型太陽電池セルの変換効率の低下を抑制できる。

本発明にかかる裏面電極型太陽電池セルの裏面側から見た図である。 図１に示す裏面電極型太陽電池セルのII-II矢視断面図である。 本発明にかかる裏面電極型太陽電池セルの他の例の分割前の裏面から見た図である。 図１に示す裏面電極型太陽電池セルを分割して作製した裏面電極型太陽電池サブセルの裏面側から見た図である。 図３に示す裏面電極型太陽電池セルを分割して作製した裏面電極型太陽電池サブセルの裏面側から見た図である。 本発明にかかる裏面電極型太陽電池セルの分割方法の一例を示すフローチャートである。 作業台に載置された裏面電極型太陽電池セルの側面図である。 レーザー光照射前の裏面電極型太陽電池セルの側面図である。 切断工程の途中の裏面電極型太陽電池セルの断面図である。 分割された裏面電極型太陽電池セルを示す図である。 分割された裏面電極型太陽電池セルの接続方法を示す図である。 太陽電池モジュールの一例を示す図である。 裏面電極型太陽電池サブセルの出力電流の裏面電極型太陽電池セルの出力電流に対する変化率を示す図である。

以下に本発明の実施形態について図面を参照して説明する。なお、便宜上、部材符号及び（又は）ハッチングを省略する場合もある。また、以下の説明では、裏面電極型太陽電池セルの主面のうち、太陽光を受光する面を受光面、反対側の主面を裏面として説明する。

図１は本発明にかかる裏面電極型太陽電池セルの裏面側から見た概略図であり、図２は図１に示す裏面電極型太陽電池セルのII-II矢視断面図である。なお、図１、２に示す裏面電極型太陽電池セルＡは、その構成を説明するための図面であり、裏面電極型太陽電池セルＡ、半導体領域および電極の形状は一例を示すものである。また、辺の長さ、基板の厚さ、半導体領域の幅、長さ、深さ等の寸法及び寸法比は実際に用いられる裏面電極型太陽電池セルと異なるものである。また、以下の説明において、裏面電極型太陽電池セルは図１の状態で横方向を第１方向、縦方向を第２方向として説明する。

図２に示す裏面電極型太陽電池セルＡは、受光面ＲｓにテクスチャーＴｘが形成されており、反射防止膜（不図示）が形成された半導体基板（例えばｎ型半導体基板）１を備えている。図２に示すように、半導体基板１は、平面視において、四隅が切り落とされた長方形状を有している。そして、半導体基板１の裏面Ｂｓにｎ型半導体領域１１とｐ型半導体領域１２とが、第１方向に一定の間隔をあけて交互に配列されている。図１に示すように、ｎ型半導体領域１１及びｐ型半導体領域１２は長手方向が第２方向である長尺状を有している。そして、裏面電極型太陽電池セルＡでは、裏面Ｂｓの近傍にｐｎ接合が形成されている。

そして、半導体基板１の裏面Ｂｓには、ｎ型半導体領域１１と電気的に接触するｎ電極２１が形成されている。同様に、ｐ型半導体領域１２と電気的に接続するｐ電極２２が形成されている。図１、図２に示しているように、ｎ電極２１はｎ型半導体領域１１に沿って形成された長尺状の部材であり、半導体基板１の裏面Ｂｓより外部に突出している。また、ｐ電極２２はｐ型半導体領域１２に沿って形成された長尺状の部材であり、半導体基板１の裏面Ｂｓより外部に突出している。なお、ｎ電極１１及びｐ電極１２として、例えば、Ａｇ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｌ等の金属材料及びこれらを用いた合金材料が用いられる。なお、ｎ型半導体領域、ｐ型半導体領域、ｎ電極及びｐ電極の詳細な製造方法は、従来の製造方法と同じ方法を利用しており、詳細は省略する。

裏面電極型太陽電池セルＡの発電動作について説明する。裏面電極型太陽電池セルＡの受光面Ｒｓで太陽光を受光すると、光子がｐｎ接合部分に到達して電子・正孔対からなるキャリアが発生する。このうち、電子がｎ型半導体領域１１側に、正孔がｐ型半導体領域１２側に移動して電流として外部に取り出せるようになる。この電流の一部がｐｎ接合部分で再結合することにより、ｐｎ接合部分に電位差（電圧）が発生する。そして、ｎ型半導体領域１１に接続したｎ電極２１とｐ型半導体領域１２に接続したｐ電極２２とによって、電圧および電流が外部に取り出される。なお、ｎ電極が負極、ｐ電極が正極になる。

また、裏面電極型太陽電池セルＡには、第２方向の中心に第１方向に伸びる分割線Ｌ１が設定されている。なお、この分割線Ｌ１は分割するときに用いられる線であるので、仮想線として分割を行う装置が位置情報として持っていてもよく、半導体基板１にプリントや刻印として形成されていてもよい。半導体基板１に実際に形成される場合、半導体基板１の両端部或いは両端部と中間部分に数点（例えば中央に１点）のマークによって形成されていてもよい。実際の線で形成されている場合、レーザー光、光センサ等を利用して、裏面電極型太陽電池セルＡと加工装置との相対位置の確認に利用できる。

図３は本発明にかかる裏面電極型太陽電池セルの他の例の分割前の裏面から見た図である。図３に示す裏面電極型太陽電池セルＢは、図１に示す裏面電極型太陽電池セルＡと同様、第２方向の中央部に分割線Ｌ２を有するものである。なお、実質上同じ部分には、同じ符合が付してある。

図３に示す裏面電極型太陽電池セルＢは、中央部に帯状のｎ電極２１及びｐ電極２２が形成されていない部分（帯状部分Ｂｗとする）を設けている。そして、裏面電極型太陽電池セルＢのｎ電極２１及びｐ電極２２は、それぞれ、帯状部分Ｂｗを挟んで反対側に向かって延伸している。すなわち、ｎ電極２１及びｐ電極２２は、帯状部分Ｂｗで分断されている。裏面電極型太陽電池セルＢでは、帯状部分Ｂｗに分割線Ｌ２が設けられている（図３では、帯状部分Ｂｗの中央部分）。

次に、裏面電極型太陽電池セルを分割線で分割して作製される裏面電極型太陽電池サブセルについて説明する。図４は図１に示す裏面電極型太陽電池セルを分割して形成された裏面電極型太陽電池サブセルの一例の裏面から見た図であり、図５は図３に示す裏面電極型太陽電池セルを分割して形成した裏面電極型太陽電池サブセルの一例の裏面から見た図である。

図４に示すように、裏面電極型太陽電池セルＡを、分割線Ｌ１に沿って分割することで、裏面電極型太陽電池サブセルＳａが作製される。そして、図５に示すように、裏面電極型太陽電池セルＢを、分割線Ｌ２に沿って分割することで、裏面電極型太陽電池サブセルＳｂが作製される。

分割された裏面電極型太陽電池サブセルＳａは、受光面の面積が裏面電極型太陽電池セルＡの約半分で、裏面電極型太陽電池セルＡと同数のｎ電極２１及びｐ電極２２を持った太陽電池セルである。上述しているように太陽電池セルにおいて、発電時に発生する電流は、受光面Ｒｓの面積に依存するので、裏面電極型太陽電池サブセルＳａで発生する電流は裏面電極型太陽電池セルＡの約半分となる。また、発電時に発生する電圧は受光面Ｒｓの面積に大きく依存しないので、裏面電極型太陽電池サブセルＳａのｎ電極２１とｐ電極２２との間の電圧は、裏面電極型太陽電池セルＡと略同じである。なお、同様のことが、裏面電極型太陽電池セルＢと裏面電極型太陽電池サブセルＳｂとの間も成り立つ。

以下に、図１に示す裏面電極型太陽電池セルＡおよび図４に示す裏面電極型太陽電池サブセルＳａと、図３に示す裏面電極型太陽電池セルＢおよび図５に示す裏面電極型太陽電池サブセルＳｂとの違いについて説明する。裏面電極型太陽電池セルを分割して裏面電極型太陽電池サブセルを作成する場合、図１に示す裏面電極型太陽電池セルＡでは、レーザー光がｎ電極２１及びｐ電極２２を切断する。それだけ、切断に要する時間が長くなり、レーザー光の熱が分割端面及びその近傍のｐｎ接合部分に影響を与える。これに対し図３に示す裏面電極型太陽電池セルＢでは、分割線Ｌ２がｎ電極２１及びｐ電極２２と交差しないので、分割工程でｎ電極２１及びｐ電極２２の切断が不要である。このことにより、ｎ電極２１及びｐ電極２２の切断に要する時間を減らすことがでる。

すなわち、図３に示す裏面電極型太陽電池セルＢでは、各電極を切断する間にレーザー光の熱が分割部分及びその近傍のｐｎ接合部分に作用するのを減らすことができ、ｐｎ接合間でのリーク電流を抑制できる。また、ｎ電極２１及びｐ電極２２が切断される際に飛散する電極の切削くずが分割端面に付着したり、分割端面をけがいたりすることによって分割端面でのｐｎ接合間でリーク電流が発生することを防止できる。なお、レーザー光を照射する以外の切断装置で分割（切断）を行う方法でも同様に、切断装置がｐｎ接合部分に及ぼす影響を低減することができる。

上述の実施形態では、ｎ電極２１及びｐ電極２２の中央部分に電極が形成されていない帯状部分Ｂｗを備えた裏面電極型太陽電池セルＢを示しているが、これに限定されるものではなく、中央部分以外の場所に電極が形成されていない帯状部分Ｂｗを形成してもよい。また、複数の箇所で電極が形成されていな帯状部分Ｂｗを備えておき、所望の帯状部分Ｂｗに分割線Ｌ２を設定して、分割するようにしてもよい。

一方で、図３に示す裏面電極型太陽電池セルＢでは、電極が形成されていない帯状部分Ｂｗが形成され、その帯状部分Ｂｗに分割線Ｌ２が設けられていることから、裏面電極型太陽電池セルＢの分割位置が分割線Ｌ２またはその近傍に制限される。したがって、裏面電極型サブセルの形状が予め定まっている場合は、図３に示す裏面電極型太陽電池セルＢを用いて、より性能や信頼性の高い裏面電極型太陽電池サブセルＳｂを得ることができ、裏面電極型サブセルの形状が予め定まっていない場合や裏面電極型サブセルの形状が多岐に渡っている場合は、図１に示す裏面電極型太陽電池セルＡを用いて、形状自由度の高い裏面電極型サブセルＳａを得るようにするなど、目的や要求性能などに応じて、裏面電極型太陽電池セルＡと裏面電極型太陽電池セルＢとを使い分ければよい。

上述の各実施形態では、本発明の分割方法を、裏面電極型太陽電池セルの分割端面がｎ型半導体領域１１及びｐ型半導体領域１２の接合面（境界面）と交差するように、すなわち、ｎ型半導体領域１１及びｐ型半導体領域１２の配列方向に伸びた分割線Ｌ１（Ｌ２）に沿って分割するものに適用しているが、ｎ型半導体領域１１及びｐ型半導体領域１２の長手方向と平行な分割線に沿って分割するものに適用してもよい。

次に、本発明にかかる裏面電極型太陽電池セルの分割方法について説明する。図６は本発明にかかる裏面電極型太陽電池セルの分割方法の一例を示すフローチャートであり、図７は作業台に載置された裏面電極型太陽電池セルの側面図であり、図８はレーザー光照射前の裏面電極型太陽電池セルの側面図であり、図９は切断工程の途中の裏面電極型太陽電池セルの断面図であり、図１０は本発明にかかる裏面電極型太陽電池セルの分割方法で分割された裏面電極型太陽電池セルを示す図である。なお、以下の説明において、分割される裏面電極型太陽電池セルとして、図３に示す裏面電極型太陽電池セルＢと同形状のものを用いているが、図１に示す裏面電極型太陽電池セルＡと同形状のものを用いることも可能であるし、その他の構成の裏面電極型太陽電池セルを用いることも可能である。

なお、図７〜図１０は、作業工程を示す概略図であり各図において裏面電極型太陽電池セルはテクスチャーを省略しているが、各図において上方に受光面Ｒｓが形成されている。また、以下の説明では、裏面電極型太陽電池セルＢの分割端面が第１方向に沿うように、つまり、ｎ型半導体領域１１及びｐ型半導体領域１２の長手方向と直交するように切断される場合について説明している。

また、裏面電極型太陽電池セルＢを切断する切断方法として、レーザー光を用いるもの、ダイヤモンド刃を用いるもの、圧搾空気を用いるもの、水等を高圧で噴射するウォータジェットを用いるもの等、半導体基板１を切断することができる方法を広く採用することができる。上述しているものの中でも、切断部分を正確に制御するのが容易で、切削くずが飛散しにくい等の利点があることから、レーザー光を用いる切断方法が好ましい。よって、以下に示す切断工程では、レーザー光を照射して半導体基板を切断するレーザー光照射装置備えた切断装置で説明をおこなう。しかしながら、加工の精度、時間等異なるが、他の切断方法を用いた場合でも、同様の効果を得ることが可能である。なお、切断装置には、不図示の制御部が備えられており、レーザー光照射装置をはじめ各部は制御部によって制御される。

裏面電極型太陽電池セルＢを正確に分割線Ｌ２で分割するには、分割作業中に裏面電極型太陽電池セルＢがずれたり、浮いたりするのは好ましくない。そこで、切断工程に入る前に、裏面電極型太陽電池セルＢが作業台Ｂｄに固定される（ステップＳ１１）。詳しくは、裏面電極型太陽電池セルＢを作業台Ｂｄの上に配置し、裏面電極型太陽電池セルＢを固定する。このとき、裏面電極型太陽電池セルＢは作業台Ｂｄの上に、ｎ電極２１及びｐ電極２２を作業台Ｂｄと接触させて固定される（図７参照）。なお、裏面電極型太陽電池セルＢの固定は吸着によって行われるが、それ以外の方法によるものであってもよい。また、作業台Ｂｄは、裏面電極型太陽電池セルＢを透過したレーザー光が当たらないように、孔（不図示）が形成されている。

そして、作業台Ｂｄに固定された裏面電極型太陽電池セルＢの作業台Ｂｄに対する位置を検出する。裏面電極型太陽電池セルＢの作業台Ｂｄに対する位置は画像認識により行われる。裏面電極型太陽電池セルＢの作業台Ｂｄに対する位置に基づいて、分割線Ｌ２の作業台Ｂｄに対する位置を算出する。また、分割（切断）開始位置は分割線Ｌ２上であり分割線Ｌ２の位置に基づいて、分割（切断）開始位置（図３にＳｐで示す）が決定される（ステップＳ１２）。

レーザー光照射装置Ｌｄは、切断対象物（ここでは、裏面電極型太陽電池セルＢ）にレーザー光を照射するとともに、レーザー光を走査することで切断対象物を切断する装置である。このレーザー光照射装置Ｌｄは、レーザー光源から出射されたレーザー光を反射するミラー（不図示）を備えており、このミラーを揺動させることで、レーザー光を走査する。なお、これに限定されるものではなく、レーザー光を精度良く走査できる構成のレーザー光照射装置を広く採用することができる。

なお、裏面電極型太陽電池セルＢを第１方向及び第２方向に正確に位置決めして取り付けることができるとともに、半導体基板１に開始位置Ｓｐがプリント、刻印等で形成されている場合、レーザー光照射装置Ｌｄから出力を絞ったレーザー光を照射し、その反射光を検出することで、開始位置を決定（検出）するようにしてもよい。

分割線Ｌ２及び開始位置Ｓｐの位置が決定されると、レーザー光照射装置Ｌｄは裏面電極型太陽電池セルＢの受光面Ｒｓ側へ向けてレーザー光Ｌｓの照射及びレーザー光Ｌｓの走査を開始する（ステップＳ１３、図８の状態）。これにより、裏面電極型太陽電池セルＢの切断工程が開始される。

裏面電極型太陽電池セルＢは、まず半導体基板１の受光面Ｒｓの近傍がレーザー光Ｌｓによって分割される。つまり、半導体基板１はレーザー光Ｌｓの照射部分が熱によって切削（切断）される。レーザー光照射装置Ｌｄは、レーザー光を分割線Ｌ２上に往復（走査）させているので、レーザー光Ｌｓによる加工領域（切断された領域）の先端部分Ｅｐの受光面Ｒｓからの深さは、分割線Ｌ２上で略同じ深さを維持しながら深くなっていく（図９参照）。

レーザー光Ｌｓの照射及び走査を続けつつ、加工領域の先端部分Ｅｐが裏面電極型太陽電池セルＢの裏面Ｂｓに到達しているかどうか検出する（ステップＳ１４）。この加工領域が裏面Ｂｓに到達したことの確認方法として、たとえば、裏面電極型太陽電池セルＢの裏面Ｂｓにレーザー光Ｌｓが貫通したことを検出することで行われる。なお、これ以外の方法でも、例えば、レーザー光の照射による切断に要する時間を予め設定しておき、レーザー光の照射開始からの時間が予め決められた時間に到達したことを検出する方法等、加工領域の先端Ｅｐが裏面Ｂｓに到達したことを確認できる方法を広く採用することができる。

加工領域の先端Ｅｐが裏面電極型太陽電池セルＢの裏面Ｂｓに到達していないとき（ステップＳ１４でＮＯ）、レーザー光Ｌｓの照射及び走査が継続される。加工領域の先端Ｅｐが裏面電極型太陽電池セルＢの裏面Ｂｓに到達したことが確認されたとき（ステップＳ１４でＹＥＳ）、レーザー光照射装置Ｌｄからのレーザー光の照射が停止される（ステップＳ１５）。以上の手順で、裏面電極型太陽電池セルＢはレーザー光によって分割線Ｌ２で完全に分割（切断）され、裏面電極型太陽電池サブセルＳｂが作製される（図５、図１０参照）。

以上示したように、本発明にかかる裏面電極型太陽電池セルの分割方法では、切断手段であるレーザー光を受光面側より照射し、裏面電極型太陽電池セルＢを完全に切断する、すなわち、フルカットダイシングする切断工程（ステップＳ１３、Ｓ１４、Ｓ１５）を備えている。このように切断工程でフルカットダイシングを行うので、加工領域の先端部分Ｅｐの深さを制御する必要がなく、上記のように裏面電極型太陽電池セルＢの裏面Ｂｓにレーザー光Ｌｓが貫通したことを検出すればよい。このことから、裏面電極型太陽電池セルＢの厚みが異なる場合などであっても同じように制御すればよく、切断工程を簡略化することが可能である。

上述したとおり、本発明の裏面電極型太陽電池セルの分割方法では、裏面電極型太陽電池セルＢの分割（切断）を行うとき、受光面Ｒｓから裏面Ｂｓまで完全に切断している。この分割方法では、裏面電極型太陽電池セルＢの半導体基板１、ｎ電極２１、ｐ電極２２等の分割端面に割断に伴う強い応力が作用しないので、ｐｎ接合間に応力による変質が発生しにくく、リーク電流の発生を抑制することができる。

また、裏面電極型太陽電池セルＢの受光面側からレーザー光を走査しつつ照射しているので、半導体基板１の分割端面の受光面側の部分は、分割（切断）が終了するまでレーザー光から熱を受ける。裏面電極型太陽電池セルＢでは、発電に寄与するｐｎ接合部分が裏面Ｂｓの近傍に形成されているので、分割端面及びその近傍のｐｎ接合部分には裏面電極型太陽電池セルＢの分割（切断）の最後にレーザー光が照射される。すなわち、裏面電極型太陽電池セルＢにおいて、分割端面及びその近傍でのｐｎ接合部分はレーザー光による熱の影響が少なく、変質が抑制される。

これにより、分割後の裏面電極型太陽電池サブセルＳｂにおいて、ｐｎ接合間でリーク電流が発生するのを抑制することができる。また、裏面電極型太陽電池サブセルＳｂの切断端面まで、ｎ型半導体領域１１及びｐ型半導体領域ｐが形成されているので、裏面電極型太陽電池サブセルＳｂの受光面Ｒｓを有効に利用することができる。以上のことから本発明にかかる裏面電極型太陽電池セルの分割方法で、裏面電極型太陽電池セルＢを分割することで、分割後の裏面電極型太陽電池サブセルＳｂの発電効率の低下を抑制することが可能である。

なお、裏面電極型太陽電池セルＢの分割を行うとき、裏面電極型太陽電池セルＢに対して分割後の裏面電極型太陽電池サブセルＳｂを引き離すように（図３の例では第２の方向に）力をかけておいてもよい。このように力をかけておくことで、分割が終了するとともに、レーザー光とｐｎ接合部分とが離れるのでｐｎ接合間のレーザー光の熱による変質を抑制しｐｎ接合間でリークが発生するのをさらに抑制することができる。このとき、切断面を引き離すようにかける力は、切断の途中にその力によって加工先端部分に亀裂が形成され、亀裂が伸展する、いわゆる、割断が発生しない程度の力であることが好ましい。

上述の例では、裏面電極型太陽電池セルＢの第２方向の中心に第１方向に伸びる分割線Ｌ２で分割（切断）しているが、分割線Ｌ２は中心に限定されるものではなく、任意に設定可能である。これにより、分割後の裏面電極型太陽電池サブセルＳｂの大きさを調整することが可能である。ただし、分割線を裏面電極型太陽電池セルＢの帯状部分Ｂｗ以外に設定する場合には、図１に示す裏面電極型太陽電池セルＡのような形状とすることがより好ましい。

以上示したように、本発明にかかる裏面電極型太陽電池セルの分割方法を利用することで、裏面電極型太陽電池セルをｐｎ接合部分にリークが発生しにくいように、分割して裏面電極型太陽電池サブセルを作製することができる。このことから、太陽電池モジュールの形状及び（又は）大きさにあわせた複数の形状及び大きさの裏面電極型太陽電池セルを作製するよりも、生産工程を簡略化することができる。これにより、太陽電池モジュールの生産効率を向上させることができる。

次に、裏面電極型太陽電池サブセルＳｂを用いた太陽電池モジュールＭについて図面を参照して説明する。図１１は裏面電極型太陽電池セルの直列配置方法の例を示す概略図である。

図１１に示すように、３個の裏面電極型太陽電池サブセルＳｂを、配線基板３で接続している。裏面電極型太陽電池サブセルＳｂを区別するために、図中上側から、Ｓｂ１、Ｓｂ２、Ｓｂ３の符号を付す。３個の裏面電極型太陽電池セルサブセルＳｂの形状及び構成は上述のとおりであるので、詳細は省略する。また、裏面電極型太陽電池セルサブセルＳｂの代わりに裏面電極型太陽電池セルサブセルＳａを用いてもよいことは当然である。

図１１に示すように、配線基板３は、ｎ電極２１が接続される櫛歯状のｎ配線３１と、ｐ電極２２が接続される櫛歯状のｐ配線３２とがそれぞれ互いの櫛歯をむき合わせて交互に配列されている。このｎ配線３１とｐ配線３２とは、裏面電極型太陽電池サブセルＳｂ１、Ｓｂ２、Ｓｂ３ごとに備えられている。そして、１つの裏面電極型太陽電池サブセルのｎ電極３１と、その隣の裏面電極型太陽電池サブセルのｐ電極３２とを接続する接続電極３３とが形成されている。なお、図１０において、ｎ配線３１、ｐ配線３２及び接続配線３３の、裏面電極型太陽電池サブセルＳｂ１、Ｓｂ２、Ｓｂ３と重なっている領域は破線で示している。

例えば、裏面電極型太陽電池サブセルＳｂ１のｐ電極２２が接続されるｐ配線３２と、隣の裏面電極型太陽電池サブセルＳｂ２のｎ電極２１が接続されるｎ配線３１とが接続配線３３で接続されている。すなわち、裏面電極型太陽電池サブセルＳｂ１の正極と裏面電極型太陽電池サブセルＳｂ２の負極とが接続されていることになり、裏面電極型太陽電池セルＳｂ１と裏面電極型太陽電池セルＳｂ２とは電気的に直列に接続される。このような配線基板３を用いて、裏面電極型太陽電池サブセルＳを電気的に直列に接続している。

また、裏面電極型太陽電池サブセルを利用した太陽電池モジュールについて図面を参照して説明する。図１２は太陽電池モジュールの一例の概略図である。図１２に示す図では、ｎ型半導体領域、ｐ型半導体領域、電極、配線を省略しているが、図１１に示すものと同様の構成を有している。

図１２に示す太陽電池モジュールＭは、配線基板３上に、縦３×横６（合計１８）個の裏面電極型太陽電池サブセルＳｂが配列されている。太陽電池モジュールＭでは、上下方向に並んだ３個の裏面電極型太陽電池サブセルＳｂを図１１に示すような方法で直列に接続している。なお、この３個接続したものを、サブモジュールＳｍと称する。なお、図１２に示す矢印は、各サブモジュールＳｍに流れる（発生する）電流の方向を示している。すなわち、サブモジュールＳｍにおいて、裏面電極型太陽電池サブセルＳｂは発電時に矢印で示す方向に電流が流れるように、電気的に直列に接続されている。

そして、配線基板３には、隣り合うサブモジュールＳｍを電気的に直列接続する配線（不図示）が形成されている。すなわち、太陽電池モジュールＭは、１８個の裏面電極型太陽電池サブセルＳｂを直列に接続した構成となっている。

図１２に示す太陽電池モジュールＭのように、モジュールの受光部の一辺（図１２において紙面上下方向）が、裏面電極型太陽電池セルＢを整数個並べた場合には裏面電極型太陽電池セルＢの非配置領域が大きくなってしまうような寸法であったとしても、裏面電極型太陽電池セルＢを分割して作製した裏面電極型太陽電池サブセルＳｂでは敷き詰めて構成することができるので、太陽電池モジュールＭの変換効率の低下を抑制することが可能である。

（実施例）
以上の裏面電極型太陽電池セルの分割方法を利用し、図５に示すような、裏面電極型太陽電池サブセルを製造した。厚さ１２０μｍ、一辺１５６ｍｍの略正方形の四隅を面取りした形状のｎ型半導体基板１の裏面に、幅（短手方向の長さ）が２００μｍのｎ型半導体領域１１と幅が５５０μｍのｐ型半導体領域１２とを、交互に配列して形成する（なお、配列方向を第１方向とする）。また、ｎ型半導体領域１１及びｐ型半導体領域１２によるｐｎ接合が裏面Ｂｓより５μｍ以内となるように、不純物を拡散させている。

裏面電極型太陽電池セルＢを、第１方向と直交する第２方向に２等分するように分割線Ｌ２を規定し、分割線Ｌ２を中心とした幅２．６ｍｍの領域を除くｎ型半導体領域１１及びｐ型半導体領域１２の領域上にコンタクトホールを形成し、その部分にＡｇを含む電極を幅６０μｍで形成した。なお、ｎ型半導体領域１１の領域に形成された電極がｎ電極２１であり、ｐ型半導体領域１２の領域に形成された電極がｐ電極２２である。このようにして、裏面電極型太陽電池セルを形成した。なお、ｎ型半導体領域、ｐ型半導体領域、ｎ電極及びｐ電極の詳細な製造方法は、従来の製造方法と同じ方法を利用しており、詳細は省略する。

上述のように形成された裏面電極型太陽電池セルを分割線Ｌ２で分割した。分割には、波長１０６３ｎｍ、パルス周波数８０ｋＨｚ、出力４２Ｗのファイバーレーザー光で行った。レーザー光は裏面電極型太陽電池セルの受光面側より分割線上に照射している。上記条件のレーザー光をスポット径１０μｍで裏面電極型太陽電池セルに照射するとともに、分割線上を分割溝（加工領域）が裏面Ｂｓから所定の距離に到達するまで、走査速度８５０ｍｍ／ｓで走査させた。これにより、裏面電極型太陽電池セルが分割され裏面電極型太陽電池サブセルを作製した。

図１３は分割された裏面電極型太陽電池サブセルの出力電流の、分割前の裏面電極型太陽電池セルの出力電流に対する変化率を示す図である。図１３において縦軸は、１／２に分割後の裏面電極型太陽電池サブセルの出力電流が、分割前の裏面電極型太陽電池セルの出力電流の１／２の値に対して変化した割合である。また、図１３において横軸は、レーザー光によって形成された分割溝（加工領域）の底辺の、裏面電極型太陽電池セルの裏面Ｂｓからの距離を示している。

なお、横軸においてマイナスの値は分割溝が裏面Ｂｓに到達していないことを示し、プラスの値は、分割溝が裏面Ｂｓを超えた位置まで形成するようにレーザー光の走査を制御したことを示す。なお、図１３の横軸に表される距離は、レーザー光によって加工される溝の深さから割り出した距離であり、実際の距離はセルの分割線上において若干ばらついている。

分割溝のセル裏面Ｂｓからの距離がマイナスのサンプルは、レーザー光によって裏面電極型太陽電池セルは分割されていない（ハーフカットダイシング切断加工）ので、分割溝を形成後に割断によって裏面電極型太陽電池セルを分割している。分割溝のセル裏面Ｂｓからの距離が０のサンプルも上記ばらつきにより完全に分割できなかったため、弱い力を加えて割断し裏面電極型太陽電池セルを分割している。分割溝のセル裏面Ｂｓからの距離がプラスのサンプルでは、裏面電極型太陽電池セルをレーザー光で分割しており（フルカットダイシング切断加工）、割断加工の工程はない。

図１３に示すように、分割溝のセル裏面Ｂｓからの距離をマイナス（図１３では、−２０μｍ）から０とするに伴って出力電流の変化率（減少率）は小さくなる。すなわち、割断する部分の厚みが小さくなるほど出力電流の変化率は小さくなる。また、分割溝のセル裏面Ｂｓからの距離をプラスにすると出力電流の変化率は急に小さくなり（０から１０μｍの間）、プラスの値が大きくなっても出力電流の変化率はほとんど変化しない。これは割断加工を不要とすることで出力電流の変化率を下げることができたと考えられる。

以上の結果より、裏面電極型太陽電池セルをレーザ光で分割（フルカットダイシング切断加工）することで割断加工を伴わないため、応力によるｐｎ接合部分でのリーク電流の発生が起こらず、また、分割端面及びその近傍でのｐｎ接合部分はレーザー光による熱の影響が少なく、ｐｎ接合間にリーク電流が発生するような変質による影響が抑制されていると考えられる。したがって、フルカットダイシング切断加工で裏面電極型太陽電池セルを分割した裏面電極型サブセルの出力電流のほうが、ハーフカットダイシング切断加工と割断加工によって分割された裏面電極型サブセルの出力電流に比べて、もとの裏面電極型太陽電池セルの出力電流からの変化率を小さく抑えられたと考えられる。

以上のことより、受光面と反対側の面にｐｎ接合及び電極が形成された裏面電極型太陽電池セルを分割する場合、レーザー光等の分割手段が裏面Ｂｓまで完全に切断するフルカットダイシングを利用することで、発電効率の低下を抑制しつつ、裏面電極型太陽電池セルを分割することが可能である。

本発明にかかる裏面電極型太陽電池セルの切断方法は、屋根材に一体的に形成される太陽電池モジュールのように、外的要因でその形状及び大きさに制限がある太陽電池モジュールに裏面電極型太陽電池セルを敷き詰めたときの小型裏面電極型太陽電池セル（裏面電極型太陽電池サブセル）を製造するときに利用可能である。

Ａ、Ｂ 裏面電極型太陽電池セル
Ｓａ、Ｓｂ 裏面電極型太陽電池サブセル
Ｍ 太陽電池モジュール
１ 半導体基板
１１ ｎ型半導体領域
１２ ｐ型半導体領域
２１ ｎ電極
２２ ｐ電極
３ 配線基板
３１ ｎ配線
３２ ｐ配線
３３ 接続配線
Ｂｄ 作業台
Ｌｄ レーザー光出射装置
Ｌｓ レーザー光

Claims (5)

1. 半導体基板の太陽光を受光する受光面と反対側の裏面にｎ型半導体領域とｐ型半導体領域が隣り合って形成された裏面電極型太陽電池セルを分割する方法であって、
   前記半導体基板を切断する切断手段で前記受光面側から前記裏面側に向けてフルカットダイシングを行う切断工程を含むことを特徴とする裏面電極型太陽電池セルの分割方法。
2. 前記切断工程は、前記裏面電極型太陽電池セルを分割したときの分割端面が前記ｎ型半導体領域と前記ｐ型半導体領域との境界面と交差するように裏面電極型太陽電池セルを切断する請求項１に記載の裏面電極型太陽電池セルの分割方法。
3. 前記切断手段がレーザー光である請求項１又は請求項２のいずれかに記載の裏面電極型太陽電池セルの分割方法。
4. 請求項１から請求項３のいずれかの方法で分割される裏面電極型太陽電池セルであって、
   前記半導体基板の前記裏面に前記ｎ型半導体領域と電気的に接続されたｎ電極と、前記ｐ型半導体領域と電気的に接続されたｐ電極とを備えている裏面電極型太陽電池セル。
5. 前記ｎ電極及び前記ｐ電極は、前記切断手段が通過する部分で分断されている請求項４に記載の裏面電極型太陽電池セル。

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