JP2013038326A - 太陽電池セル用電極、太陽電池セルおよび太陽電池モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】製造コストを低減することができるとともに、太陽電池セルおよび太陽電池モジュールの電気特性を優れたものとすることができる太陽電池セル用電極、それを用いた太陽電池セルおよび太陽電池モジュールを提供する。
【解決手段】第１のアルミニウム電極と、第２のアルミニウム電極とを備え、第１のアルミニウム電極は、第１のアルミニウムペーストを焼成して形成されたものであり、第２のアルミニウム電極は、第２のアルミニウムペーストを焼成して形成されたものであって、第１のアルミニウムペーストに含まれるガラスフリットの含有量および軟化点の少なくとも一方が第２のアルミニウムペーストとは異なる太陽電池セル用電極、それを用いた太陽電池セルおよび太陽電池モジュールである。
【選択図】図１

Description

本発明は、太陽電池セル用電極、太陽電池セルおよび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、なかでも太陽電池セルを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。

以下、図１１（ａ）〜図１１（ｆ）の模式的断面図を参照して、従来の太陽電池セルの製造方法について説明する。

まず、図１１（ａ）に示すように、ｐ型シリコン基板１００を用意し、次に、図１１（ｂ）に示すように、ｐ型シリコン基板１００の表面全面にｎ型ドーパントであるリンを拡散させることによって、ｐ型シリコン基板１００の表面全面にｎ型ドーパント拡散層２００を形成する。

次に、図１１（ｃ）に示すように、ｐ型シリコン基板１００の表面全面に形成されたｎ型ドーパント拡散層２００をｐ型シリコン基板１００の受光面となる表面のみに残すようにして、ｎ型ドーパント拡散層２００の一部を除去する。ここで、ｎ型ドーパント拡散層２００の除去は、ｎ型ドーパント拡散層２００の形成後のｐ型シリコン基板１００の受光面をレジストにより保護した後、レジストにより保護されていないｎ型ドーパント拡散層２００をエッチング処理によって除去し、その後、残存するレジストを有機溶剤等を用いて除去することによって行なうことができる。

次に、図１１（ｄ）に示すように、ｐ型シリコン基板１００の表面のｎ型ドーパント拡散層２００上に反射防止膜として機能する窒化シリコン膜３００を形成する。ここで、窒化シリコン膜３００は、減圧熱ＣＶＤ法やプラズマＣＶＤ法を用いて形成することができる。

次に、図１１（ｅ）に示すように、ｐ型シリコン基板１００の受光面と反対側の裏面上の所望の位置にアルミニウムペースト６００および裏面用銀ペースト７００をそれぞれスクリーン印刷した後に乾燥させるとともに、窒化シリコン膜３００の表面上の所望の位置に受光面用銀ペースト８００をスクリーン印刷した後に乾燥させる。

その後、ｐ型シリコン基板１００をドライエア雰囲気中の近赤外炉中で８００℃〜８５０℃で数分〜十数分間焼成することによって、図１１（ｆ）に示すように、ｐ型シリコン基板１００の受光面のｎ型ドーパント拡散層２００上に受光面銀電極８０１を形成するとともに、ｐ型シリコン基板１００の裏面上に裏面アルミニウム電極６０１および裏面銀電極７０１を形成する。

ここで、ｐ型シリコン基板１００の受光面側においては、上記の焼成中に受光面用銀ペースト８００がファイヤースルーすることによって窒化シリコン膜３００を貫通して、上記の焼成後にｐ型シリコン基板１００の表面のｎ型ドーパント拡散層２００に電気的に接触する受光面銀電極８０１となる。

また、ｐ型シリコン基板１００の裏面側においては、上記の焼成中にアルミニウムペースト６００からｐ型ドーパントであるアルミニウムがｐ型シリコン基板１００の裏面に拡散することによってｐ型シリコン基板１００の裏面にｐ型ドーパント拡散層９００が形成され、上記の焼成後にアルミニウムペースト６００が裏面アルミニウム電極６０１になるとともに、裏面用銀ペースト７００が裏面銀電極７０１になる。

図１２に、上記のようにして作製した従来の太陽電池セルの裏面の模式的な平面図を示す。図１２に示すように、従来の太陽電池セルの裏面においては、２本の帯状の裏面銀電極７０１が一定の方向に伸張するように互いに間隔を空けて形成されており、裏面銀電極７０１に隣接する位置に裏面アルミニウム電極６０１が形成されている。

特開２００７−２３４８８４号公報

近年、特に注目されている太陽電池業界においては、太陽電池セルおよび太陽電池モジュールの電気特性を向上させる技術が望まれている。また、近年の太陽電池セルおよび太陽電池モジュールの生産量の伸びとともに販売競争の激化が非常に顕著な形となって現れており、電気特性だけでなくコストパフォーマンスについても優れた太陽電池セルおよび太陽電池モジュールを市場に提供することが望まれている。

上記の事情に鑑みて、本発明の目的は、製造コストを低減することができるとともに、太陽電池セルおよび太陽電池モジュールの電気特性を優れたものとすることができる太陽電池セル用電極、それを用いた太陽電池セルおよび太陽電池モジュールを提供することにある。

本発明は、第１のアルミニウム電極と、第２のアルミニウム電極とを備え、第１のアルミニウム電極は、第１のアルミニウムペーストを焼成して形成されたものであり、第２のアルミニウム電極は、第２のアルミニウムペーストを焼成して形成されたものであって、第１のアルミニウムペーストに含まれるガラスフリットの含有量および軟化点の少なくとも一方が第２のアルミニウムペーストとは異なる太陽電池セル用電極である。

ここで、本発明の太陽電池セル用電極において、第１のアルミニウム電極の一部と重なるようにして第２のアルミニウム電極が設けられていることが好ましい。

また、本発明の太陽電池セル用電極においては、第１のアルミニウムペーストに含まれるガラスフリットの含有量が、第２のアルミニウムペーストに含まれるガラスフリットの含有量よりも多いことが好ましい。

また、本発明の太陽電池セル用電極においては、第１のアルミニウムペースト中のガラスフリットの含有量が、第１のアルミニウムペースト全体の２質量％以上４質量％以下であることが好ましい。

また、本発明の太陽電池セル用電極においては、第１のアルミニウムペーストに含まれるガラスフリットの軟化点が、第２のアルミニウムペーストに含まれるガラスフリットの軟化点よりも低いことが好ましい。

また、本発明の太陽電池セル用電極においては、第１のアルミニウムペースト中のガラスフリットの軟化点が、４５０℃以上５５０℃以下であることが好ましい。

また、本発明は、半導体基板と、半導体基板の一方の表面に設けられた上記のいずれかの太陽電池セル用電極とを備えた太陽電池セルである。

さらに、本発明は、上記の太陽電池セルと、太陽電池セルの第１のアルミニウム電極の表面上の導電性接着材とを含み、太陽電池セルは、導電性接着材を介して他の太陽電池セルと電気的に接続されてなる太陽電池モジュールである。

本発明によれば、製造コストを低減することができるとともに、太陽電池セルおよび太陽電池モジュールの電気特性を優れたものとすることができる太陽電池セル用電極、それを用いた太陽電池セルおよび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一例の模式的な断面図である。 図１に示す太陽電池セルの受光面の模式的な平面図である。 図１に示す太陽電池セルの裏面の模式的な平面図である。 （ａ）〜（ｇ）は、図１に示す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。 図１に示す太陽電池セルを用いて太陽電池モジュールを製造する方法の一例の製造工程の一部を図解する模式的な斜視図である。 図１に示す太陽電池セルを用いて太陽電池モジュールを製造する方法の一例の製造工程の他の一部を図解する模式的な斜視図である。 図１に示す太陽電池セルを用いて太陽電池モジュールを製造する方法の一例の製造工程の他の一部を図解する模式的な斜視図である。 図１に示す太陽電池セルを用いて太陽電池モジュールを製造する方法の一例の製造工程の他の一部を図解する模式的な斜視図である。 図１に示す太陽電池セルを用いて作製した太陽電池モジュールの一例の模式的な断面図である。 図９に示す構成の太陽電池モジュールの周縁にアルミニウム枠を取り付けた構成の一例の模式的な側面図である。 （ａ）〜（ｆ）は、従来の太陽電池セルの製造方法について図解する模式的な断面図である。 従来の太陽電池セルの裏面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。

図１に、本発明の太陽電池セルの一例の模式的な断面図を示す。ここで、図１に示す太陽電池セル１０は、たとえばｐ型シリコン基板１の受光面に形成されたｎ型ドーパント拡散層２と、ｐ型シリコン基板１の受光面の反対側となる裏面の一部に形成されたｐ型ドーパント拡散層７とを有している。

ｐ型シリコン基板１の受光面のｎ型ドーパント拡散層２上には反射防止膜３および銀電極６が形成されている。また、ｐ型シリコン基板１の裏面のｐ型ドーパント拡散層７上には第１のアルミニウム電極４および第２のアルミニウム電極５が形成されている。ここで、第１のアルミニウム電極４の表面の端部を覆うように第２のアルミニウム電極５を形成することによって、第１のアルミニウム電極４の一部と第２のアルミニウム電極５の一部とが重なり合っている。

図２に、図１に示す太陽電池セル１０の受光面の模式的な平面図を示し、図３に、図１に示す太陽電池セル１０の裏面の模式的な平面図を示す。図２に示すように、図１に示す太陽電池セル１０の受光面側の銀電極６は格子状に形成されている。また、図３に示すように、図１に示す太陽電池セル１０の裏面の第１のアルミニウム電極４は帯状に形成されており、帯状の第１のアルミニウム電極４の端部に重なるようにして第２のアルミニウム電極５も帯状に形成されている。なお、第１のアルミニウム電極４の形状は帯状に限定されず、たとえば帯状の第１のアルミニウム電極４が複数に分断された形状であってもよい。

以下、図４（ａ）〜図４（ｇ）の模式的断面図を参照して、図１に示す太陽電池セル１０の製造方法の一例について説明する。

まず、図４（ａ）に示すように、単結晶または多結晶のｐ型のシリコンインゴットをたとえばワイヤソーなどでスライスすることによってｐ型シリコン基板１を得る。ここで、ｐ型シリコン基板１の表面全面には上記のシリコンインゴットのスライス時に生じたダメージ層１ａが形成される。

次に、図４（ｂ）に示すように、ｐ型シリコン基板１の表面全面をエッチングすることによって、ｐ型シリコン基板１の表面全面に形成されたダメージ層１ａを除去する。ここで、エッチング条件を調整することによって、ｐ型シリコン基板１の表面にたとえばテクスチャ構造などの微小な凹凸を形成することもできる。このように、ｐ型シリコン基板１の表面に微小な凹凸を形成した場合には、ｐ型シリコン基板１の微小な凹凸を有する表面に入射する太陽光の反射を低減することができるため、太陽電池セルの変換効率を高めることができる。

次に、図４（ｃ）に示すように、ｐ型シリコン基板１の表面のうち最も大きな面積を有する２つの主面のうち受光面となる方の主面（第１主面）にｎ型ドーパント拡散層２を形成する。ここで、ｎ型ドーパント拡散層２は、たとえばＰＯＣｌ₃などのｎ型ドーパントであるリンを含むガスを用いた気相拡散またはリンの化合物を含むドーパント液を用いた塗布拡散などの方法により形成することができる。なお、リンの拡散によってｐ型シリコン基板１の第１主面にリンシリケートガラス層が形成された場合には、リンシリケートガラス層はたとえば酸処理などによって除去される。

次に、図４（ｄ）に示すように、ｐ型シリコン基板１の第１主面のｎ型ドーパント拡散層２上に反射防止膜３を形成する。ここで、反射防止膜３は、たとえば、プラズマＣＶＤ法を用いて窒化シリコン膜を形成する方法または常圧ＣＶＤ法を用いて酸化チタン膜を形成する方法などによって形成することができる。

次に、図４（ｅ）に示すように、ｐ型シリコン基板１の受光面と反対側の裏面となる方の主面（第２主面）に第１のアルミニウムペースト４ａを帯状に塗布し、その後乾燥させる。ここで、第１のアルミニウムペースト４ａとしては、アルミニウム粉末、ガラスフリット、有機バインダおよび有機溶剤を含むものを用いることができる。なお、第１のアルミニウムペースト４ａの塗布方法としては、たとえばスクリーン印刷法などを用いることができる。

次に、図４（ｆ）に示すように、ｐ型シリコン基板１の第２主面に第２のアルミニウムペースト５ａを帯状に塗布し、その後乾燥させる。ここで、第２のアルミニウムペースト５ａとしては、アルミニウム粉末、ガラスフリット、有機バインダおよび有機溶剤を含むものを用いることができる。なお、第２のアルミニウムペースト５ａの塗布方法としては、たとえばスクリーン印刷法などを用いることができる。また、第２のアルミニウムペースト５ａは、第１のアルミニウムペースト４ａの端部の一部を覆うようにして塗布される。

次に、図４（ｇ）に示すように、ｐ型シリコン基板１の第１主面上の反射防止膜３上に銀ペースト６ａを塗布し、その後乾燥させる。ここで、銀ペースト６ａとしては、たとえば銀粉末、ガラスフリット、有機バインダおよび有機溶剤を含む従来から公知のものを用いることができる。また、銀ペースト６ａの塗布方法としては、たとえばスクリーン印刷法などを用いることができる。

その後、第１のアルミニウムペースト４ａ、第２のアルミニウムペースト５ａおよび銀ペースト６ａ、たとえば８００℃以上８５０℃以下の空気雰囲気で、たとえば０．２分間〜１分間加熱することによって、第１のアルミニウムペースト４ａ、第２のアルミニウムペースト５ａおよび銀ペースト６ａを焼成する。これにより、図１に示すように、ｐ型シリコン基板１の第１主面上に銀電極６が形成されるとともに、ｐ型シリコン基板１の第２主面上に第１のアルミニウム電極４および第２のアルミニウム電極５が形成される。

ここで、ｐ型シリコン基板１の第１主面上の銀電極６は、銀ペースト６ａが焼成されることによって形成される。

また、ｐ型シリコン基板１の第２主面上の第１のアルミニウム電極４は、第１のアルミニウムペースト４ａが焼成されることによって形成され、第２のアルミニウム電極５は、第２のアルミニウムペースト５ａが焼成されることによって形成される。

また、上記の焼成の際に、第１のアルミニウムペースト４ａ中および第２のアルミニウムペースト５ａ中のアルミニウムがｐ型シリコン基板１の第２主面に拡散することによって、ｐ型シリコン基板１の第２主面にｐ型ドーパント拡散層７が形成される。このｐ型ドーパント拡散層７は、太陽電池セルの電気特性を向上させるＢＳＦ（Back Surface Field）層として機能する。

また、上記の焼成の際に銀ペースト６ａがファイヤースルーすることによって、反射防止膜３を貫通してｎ型ドーパント拡散層２に電気的に接続する銀電極６が形成される。以上のようにして、図１に示す太陽電池セル１０を製造することができる。

ここで、上述したように、第１のアルミニウム電極４は、第１のアルミニウムペースト４ａを焼成して形成され、第２のアルミニウム電極５は、第２のアルミニウムペースト５ａを焼成して形成されるが、本発明においては、第１のアルミニウムペースト４ａの組成と第２のアルミニウムペースト５ａの組成とが異なっていることを特徴としている。

より具体的には、第１のアルミニウムペースト４ａに含まれるガラスフリットの含有量および軟化点の少なくとも一方が、第２のアルミニウムペースト５ａに含まれるガラスフリットとは異なっている。すなわち、第１のアルミニウムペースト４ａについては、ｐ型シリコン基板１との接合強度が高くなるようにガラスフリットの含有量および軟化点の少なくとも一方が調整され、第２のアルミニウムペースト５ａについては、ｐ型シリコン基板１の第２主面のｐ型ドーパント拡散層７がＢＳＦ効果を十分に発揮するようにガラスフリットの含有量および軟化点の少なくとも一方が調整される。

これにより、第１のアルミニウムペースト４ａを焼成して形成される第１のアルミニウム電極４については、太陽電池セル１０で発生した電流を第２のアルミニウム電極５から集電する電極として機能させるとともに、後述するインターコネクタの接続用の電極としても機能させることができる。

一方、第２のアルミニウムペースト５ａを焼成して形成される第２のアルミニウム電極５については、太陽電池セル１０の電気特性が向上するように、第２のアルミニウムペースト５ａからｐ型シリコン基板１の第２主面にアルミニウムが拡散することによって形成されるｐ型ドーパント拡散層７によるＢＳＦ効果を十分に発揮させるための電極として機能させることができる。

従来においては、太陽電池セル１０の第１のアルミニウム電極４の箇所には銀電極が用いられていた。これは、太陽電池セル１０の裏面全面をアルミニウム電極で形成した場合には当該アルミニウム電極には半田を付着させることができず、後述する太陽電池モジュールの作製工程において、インターコネクタを電気的に接続することができないためである。

しかしながら、本発明においては、半田の代わりに導電性接着材を用いることによって太陽電池セル１０の第１のアルミニウム電極４とインターコネクタとを電気的に接続させることができるため、後述のように太陽電池モジュールを作製することが可能となる。

これにより、本発明においては、銀電極よりも安価な第１のアルミニウム電極４を用いることができるため、太陽電池セルおよび太陽電池モジュールの製造コストを低減することができる。

また、銀電極の代わりに第１のアルミニウム電極４を用いることによって、第１のアルミニウムペースト４ａの焼成時に第１のアルミニウムペースト４ａからアルミニウムがｐ型シリコン基板１の第２主面に拡散するために、第１のアルミニウム電極４が接触するｐ型シリコン基板１の裏面にもＢＳＦ層として機能するｐ型ドーパント拡散層７が形成される。これにより、第１のアルミニウム電極４の代わりに銀電極を用いた従来の太陽電池セルでは銀電極が接触するｐ型シリコン基板の領域にはＢＳＦ層として機能するｐ型不純物拡散層は形成されないことから、図１に示す太陽電池セル１０の電気特性は、図１１に示す従来の太陽電池セルの電気特性よりも優れたものとすることができる。

以上の理由により、本発明によれば、製造コストを抑えつつ、太陽電池セルおよび太陽電池モジュールの電気特性を優れたものとすることができる太陽電池セル用電極、それを用いた太陽電池セルおよび太陽電池モジュールを提供することができる。

ここで、第１のアルミニウムペースト４ａに含まれるガラスフリットの含有量は、第２のアルミニウムペースト５ａに含まれるガラスフリットの含有量よりも多いことが好ましい。この場合には、ｐ型シリコン基板１の裏面に対する第１のアルミニウム電極４の接合強度を高くすることができる傾向にある。

また、第１のアルミニウムペースト４ａ中のガラスフリットの含有量は、第１のアルミニウムペースト４ａ全体の２質量％以上４質量％以下であることが好ましい。この場合には、太陽電池セル１０が優れた電気特性を示すとともに、ｐ型シリコン基板１の裏面に対する第１のアルミニウム電極４の接合強度を高くすることができる傾向にある。

また、第１のアルミニウムペースト４ａに含まれるガラスフリットの軟化点が、第２のアルミニウムペースト５ａに含まれるガラスフリットの軟化点よりも低いことが好ましい。この場合には、ｐ型シリコン基板１の裏面に対する第１のアルミニウム電極４の接合強度を高くすることができる傾向にある。

また、第１のアルミニウムペースト４ａ中のガラスフリットの軟化点は、４５０℃以上５５０℃以下であることが好ましい。この場合には、太陽電池セル１０が優れた電気特性を示すとともに、ｐ型シリコン基板１の裏面に対する第１のアルミニウム電極４の接合強度を高くすることができる傾向にある。

なお、ガラスフリットの軟化点は、たとえばガラスフリットの材質の変更等によって、適宜、所望の値に設定することが可能である。

また、本発明において、ガラスフリットの軟化点は、ＪＩＳ Ｒ３１０３−０１：２００１の「ガラスの粘性及び粘性定点−第１部：軟化点の測定方法」の規格にしたがって測定された軟化点のことを意味する。

第１のアルミニウムペースト４ａおよび第２のアルミニウムペースト５ａに用いられるガラスフリットとしては、たとえば、Ｂ₂Ｏ₃−ＳｉＯ₂−ＰｂＯ系、ＳｉＯ₂−Ｂｉ₂Ｏ₃−ＰｂＯ系、Ｂ₂Ｏ₃−ＳｉＯ₂−Ｂｉ₂Ｏ₃系、Ｂ₂Ｏ₃−ＳｉＯ₂−ＰｂＯ−ＺｎＯ系またはＢ₂Ｏ₃−ＳｉＯ₂−ＺｎＯ系などのガラスフリットを挙げることができる。

第１のアルミニウムペースト４ａおよび第２のアルミニウムペースト５ａに用いられる有機バインダとしては、たとえば、エチルセルロース、ニトロセルロースなどのセルロース系樹脂およびポリメチルアクリレート、ポリメチルメタクリレートなどの（メタ）アクリル系樹脂などの少なくとも１種を挙げることができる。

第１のアルミニウムペースト４ａおよび第２のアルミニウムペースト５ａに用いられる有機溶剤としては、たとえば、ターピネオール（α−ターピネオール、β−ターピネオール等）などのアルコール類およびヒドロキシ基含有エステル類（２，２，４―トリメチル−１，３−ペンタンジオールモノイソブチラート、ブチルカルビトールアセテート等）などのエステル類の少なくとも１種を挙げることができる。

第１のアルミニウムペースト４ａおよび第２のアルミニウムペースト５ａには、上記のアルミニウム粉末、ガラスフリット、有機バインダおよび有機溶剤以外の成分が含まれていても良いことは言うまでもない。

以下、図５〜図８の模式的斜視図を参照して、上記の太陽電池セル１０を用いて太陽電池モジュールを製造する方法の一例について説明する。

まず、図５に示すように、太陽電池セル１０の受光面側の銀電極６上に電気導電性の部材であるインターコネクタ３３の一端を接続する。

次に、太陽電池セル１０の裏面の第１のアルミニウム電極４の表面上に導電性接着材を塗布した後に、図６に示すように、インターコネクタ３３が接続された太陽電池セル１０を一列に配列し、太陽電池セル１０の受光面側の銀電極６に接続されているインターコネクタ３３の他端を、その太陽電池セル１０に隣接する他の太陽電池セル１０の裏面の第１のアルミニウム電極４の表面上の導電性接着材（図示せず）に順次接続していくことによって太陽電池ストリング３５を作製する。

ここで、導電性接着材は、第１のアルミニウム電極４とインターコネクタ３３とを接合してこれらを電気的に接続することができるものであれば特に限定されないが、たとえば導電性ペースト、金属ペースト、合金ペーストまたは導電性テープなどを用いることができる。また、導電性接着材の設置方法も特に限定されない。

次に、図７に示すように、太陽電池ストリング３５を並べて、太陽電池ストリング３５の両端からそれぞれ突出しているインターコネクタ３３と、その太陽電池ストリング３５に隣接する他の太陽電池ストリング３５の両端から突出しているインターコネクタ３３とを導電性部材である配線部材３４を用いて接続することによって、隣接する太陽電池ストリング３５同士を直列に接続する。

その後、図８に示すように、ガラス基板などの透明基板３６とＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）フィルムなどの裏面保護シート３８との間に、上記接続後の太陽電池ストリング３５をＥＶＡ（エチレンビニルアセテート）などの封止材３７で封止したものを挟み込む。以上により、太陽電池セル１０を用いて太陽電池モジュールを作製することができる。

図９に、上記の太陽電池セル１０を用いて作製された太陽電池モジュールの一例の模式的な断面図を示す。ここで、太陽電池モジュール５０においては、透明基板３６と裏面保護シート３８との間の封止材３７中に太陽電池セル１０が封止されている。そして、太陽電池セル１０の受光面側の銀電極８１にインターコネクタ３３の一端が電気的に接続されているとともに、太陽電池セル１０の裏面の第１のアルミニウム電極４にインターコネクタ３３の他端が導電性接着材９を介して電気的に接続されている。

また、図１０の模式的側面図に示すように、図９に示す構成の太陽電池モジュール５０の周縁にアルミニウム枠４２を取り付けるとともに、太陽電池モジュール５０の裏面側にケーブル４０を備えた端子ボックス３９を取り付けることも可能である。

なお、上記においては、太陽電池セル１０の半導体基板としてｐ型シリコン基板１を用いたが、ｐ型シリコン基板１以外の半導体基板を用いてもよいことは言うまでもない。

（実験例１）
＜試料の作製＞
まず、１辺が１５６ｍｍの正方形状の２つの主面を有し、かつ厚さ１７０μｍのｐ型多結晶シリコン基板を作製した。ここで、ｐ型多結晶シリコン基板は、ｐ型多結晶シリコンインゴットをワイヤソーでスライスした後にアルカリ溶液でエッチングして表面のダメージ層を除去することによって作製した。

次に、ｐ型多結晶シリコン基板の一方の主面にリンシリケートガラス液（ＰＳＧ液）を塗布した後にｐ型多結晶シリコン基板を約９００℃の温度雰囲気中に設置することによって、ｐ型多結晶シリコン基板の一方の主面にリンの拡散によるｎ型ドーパント拡散層を形成した。ここで、ｎ型ドーパント拡散層の面抵抗は約５０Ω／□であった。

次に、ｐ型多結晶シリコン基板の主面のｎ型ドーパント拡散層上に厚さ８０ｎｍの窒化シリコン膜をプラズマＣＶＤ法によって形成した。

以上のようにして、一方の主面上に窒化シリコン膜が形成されたｐ型多結晶シリコン基板を複数作製した。そして、これらのｐ型シリコン基板の窒化シリコン膜の形成側とは反対側の他方の主面の一部にそれぞれサンプルＮｏ．１〜６の第１のアルミニウムペーストをスクリーン印刷法により２本の直線状に塗布した後に、その一部と重なるようにしてｐ型シリコン基板の主面のほぼ全面にそれぞれサンプルＮｏ．１〜６の第２のアルミニウムペーストをスクリーン印刷法により塗布した。

その後、ｐ型多結晶シリコン基板の主面に塗布された第１のアルミニウムペーストおよび第２のアルミニウムペーストをそれぞれ１５０℃程度の温度雰囲気で乾燥させた。

サンプルＮｏ．１〜６の第１のアルミニウムペーストおよび第２のアルミニウムペーストは、それぞれ、アルミニウム粉末と、ホウ珪酸鉛ガラスからなるガラスフリットと、エチルセルロースからなる有機バインダと、酢酸ブチルカルビトールからなる有機溶剤とをミキサーで混練した後に３本ロールでアルミニウム粉末を分散させることによって作製した。

ここで、サンプルＮｏ．１〜６の第１のアルミニウムペーストは、第１のアルミニウムペースト全体に対するガラスフリットの含有量が１．０〜６．０質量％の範囲内で異なっていること以外は同一とした。なお、ガラスフリットの含有量の増減による第１のアルミニウムペーストの質量の調整は、有機バインダおよび有機溶剤で行なった。また、サンプルＮｏ．１〜６の第１のアルミニウムペーストに用いられたガラスフリットの軟化点は６９０℃とした。

また、サンプルＮｏ．１〜６の第２のアルミニウムペーストは、サンプルＮｏ．１の第１のアルミニウムペーストと同一の組成とした。

次に、それぞれのｐ型多結晶シリコン基板の一方の主面の窒化シリコン膜上に格子状に銀ペーストをスクリーン印刷法により印刷した後、ｐ型多結晶シリコン基板の主面の窒化シリコン膜上に塗布された銀ペーストを１５０℃程度の温度雰囲気で乾燥させた。

その後、ｐ型多結晶シリコン基板の一方の主面上に塗布された銀ペースト、ｐ型多結晶シリコン基板の他方の主面上に塗布された第１のアルミニウムペーストならびに第２のアルミニウムペーストを空気中で８６０℃の温度で焼成した。

これにより、ｐ型多結晶シリコン基板の一方の主面上においては、銀ペーストがファイヤースルーすることによって窒化シリコン膜を貫通してｎ型ドーパント拡散層に電気的に接続した銀ペーストの焼成物である銀電極（受光面電極）が形成された。また、ｐ型多結晶シリコン基板の他方の主面には第１のアルミニウムペーストおよび第２のアルミニウムペーストからそれぞれアルミニウムが拡散することによってｐ型多結晶シリコン基板の他方の主面全体にｐ型ドーパント拡散層が形成されるとともに、第１のアルミニウムペーストの焼成物である第１のアルミニウム電極（図３の参照符号４の形状）と、第２のアルミニウムペーストの焼成物である第２のアルミニウム電極（図３の参照符号５の形状）とが形成された。

以上により、銀電極からなる受光面電極を有するとともに、裏面に第１のアルミニウム電極および第２のアルミニウム電極を有するサンプルＮｏ．１〜６の太陽電池セルを作製した。ここで、サンプルＮｏ．１〜６の太陽電池セルは、それぞれ、サンプルＮｏ．１〜６の第１のアルミニウムペーストを用いて第１のアルミニウム電極が形成され、第２のアルミニウムペーストを用いて第２のアルミニウム電極が形成された太陽電池セルに相当する。

＜電気特性の評価＞
次に、上記のようにして作製したサンプルＮｏ．１〜６の太陽電池セルの裏面電極側の主面を導電性のステージ上に全面吸着させた状態で、受光面電極側の主面にそれぞれ擬似太陽光を照射することによって、サンプルＮｏ．１〜６の太陽電池セルの電流−電圧特性を測定して最大出力を算出した。また、比較として、サンプルＮｏ．１〜６の第１のアルミニウムペーストの代わりに銀ペーストを用いたこと以外はサンプルＮｏ．１〜６と同様にして比較例の太陽電池セルを作製し、上記と同様にして電流−電圧特性を測定して最大出力を算出した。そして、比較例の太陽電池セルの最大出力に対するサンプルＮｏ．１〜６の太陽電池セルの最大出力の割合を算出して、下記の評価基準により評価した。その結果を表１の電気特性の欄に示す。また、表１の電気特性の欄の「−」の記載は、太陽電池セルに反りが生じてステージ上に全面吸着することができず、電気特性の評価ができなかったことを示す。

＜電気特性の評価基準＞
Ａ…サンプルＮｏ．１〜６の太陽電池セルの最大出力が、比較例の太陽電池セルの最大出力の９９％〜１０１％
Ｂ…サンプルＮｏ．１〜６の太陽電池セルの最大出力が、比較例の太陽電池セルの最大出力の９９％未満
＜接合強度の評価＞
サンプルＮｏ．１〜６の太陽電池セルの第１のアルミニウム電極の表面にそれぞれ幅８ｍｍ×長さ８ｍｍの導電性テープ（日新ＥＭ（株）製のカーボンテープ）を貼り付け、第１のアルミニウム電極の表面に対して４５°の角度を為す方向に引っ張り、下記の評価基準により評価した。その結果を表１の接合強度の導電性テープの欄に示す。

また、導電性テープに代えて幅７ｍｍ×長さ７ｍｍの素子固定テープ（下田工業（株）製の素子固定テープＤ）をサンプルＮｏ．１〜６の太陽電池セルの第１のアルミニウム電極の表面にそれぞれ貼り付け、第１のアルミニウム電極の表面に対して４５°の角度を為す方向に引っ張り、下記の評価基準により評価した。その結果を表１の接合強度の素子固定テープの欄に示す。

＜接合強度の評価基準＞
Ａ…引張強度が２００ｇ以上であって、ｐ型多結晶シリコン基板に割れが発生
Ｂ…引張強度が２００ｇ以上であって、第１のアルミニウム電極の内部に割れが発生
Ｃ…引張強度が２００ｇ未満

＜評価結果＞
表１に示すように、第１のアルミニウムペースト中のガラスフリットの含有量が、第１のアルミニウムペースト全体の２質量％以上４質量％以下であるサンプルＮｏ．３および４の太陽電池セルは、優れた電気特性を示すとともに、ｐ型多結晶シリコン基板の裏面に対する第１のアルミニウム電極の接合強度を高くすることができることがわかる。

（実験例２）
＜試料の作製＞
第１のアルミニウムペーストおよび第２のアルミニウムペーストの組成をそれぞれ変更したこと以外は、サンプルＮｏ．１〜６と同様にして、サンプルＮｏ．７〜１１の第１のアルミニウムペーストおよび第２のアルミニウムペースト、ならびに太陽電池セルをそれぞれ作製した。

サンプルＮｏ．７〜１１の第１のアルミニウムペーストは、第１のアルミニウムペースト全体に対するガラスフリットの含有量を３．０質量％で一定とし、ガラスフリットの軟化点をそれぞれ下記の表２に示すように４２０℃〜６９０℃の範囲内とした。

また、サンプルＮｏ．７〜１１の第２のアルミニウムペーストは、サンプルＮｏ．７の第１のアルミニウムペーストと同一の組成とした。

なお、サンプルＮｏ．７〜１１の太陽電池セルは、それぞれ、サンプルＮｏ．７〜１１の第１のアルミニウムペーストを用いて第１のアルミニウム電極が形成され、第２のアルミニウムペーストを用いて第２のアルミニウム電極が形成された太陽電池セルに相当する。

＜電気特性の評価＞
次に、上記のようにして作製したサンプルＮｏ．７〜１１の太陽電池セルについてそれぞれサンプルＮｏ．１〜６の太陽電池セルと同様にして電気特性の評価を行なった。その結果を表２の電気特性の欄に示す。また、表２の電気特性の欄の「−」の記載は、太陽電池セルに反りが生じてステージ上に全面吸着することができず、電気特性の評価ができなかったことを示す。

＜接合強度の評価＞
サンプルＮｏ．７〜１１の太陽電池セルの第１のアルミニウム電極についてそれぞれサンプルＮｏ．１〜６の太陽電池セルと同様にして接合強度の評価を行なった。その結果を表２の接合強度の導電性テープの欄および素子固定テープの欄にそれぞれ示す。

＜評価結果＞
表２に示すように、第１のアルミニウムペースト中のガラスフリットの軟化点が４５０℃以上５５０℃以下であるサンプルＮｏ．９および１０の太陽電池セルは、優れた電気特性を示すとともに、ｐ型多結晶シリコン基板の裏面に対する第１のアルミニウム電極の接合強度を高くすることができることがわかる。

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。

本発明は、太陽電池セル用電極、太陽電池セルおよび太陽電池モジュールに利用することができる。

１ ｐ型シリコン基板、１ａ ダメージ層、２ ｎ型ドーパント拡散層、３ 反射防止膜、４ 第１のアルミニウム電極、４ａ 第１のアルミニウムペースト、５ 第２のアルミニウム電極、５ａ 第２のアルミニウムペースト、６ 銀電極、６ａ 銀ペースト、７ ｐ型ドーパント拡散層、１０ 太陽電池セル、３３ インターコネクタ、３４ 配線部材、３５ 太陽電池ストリング、３６ 透明基板、３７ 封止材、３８ 裏面保護シート、３９ 端子ボックス、４０ ケーブル、４２ アルミニウム枠、５０ 太陽電池モジュール、１００ ｐ型シリコン基板、２００ ｎ型ドーパント拡散層、３００ 窒化シリコン膜、６００ アルミニウムペースト、６０１ 裏面アルミニウム電極、７００ 裏面用銀ペースト、７０１ 裏面銀電極、８００ 受光面用銀ペースト、８０１ 受光面銀電極、９００ ｐ型ドーパント拡散層。

Claims (8)

1. 第１のアルミニウム電極と、
   第２のアルミニウム電極と、を備え、
   前記第１のアルミニウム電極は、第１のアルミニウムペーストを焼成して形成されたものであり、
   前記第２のアルミニウム電極は、第２のアルミニウムペーストを焼成して形成されたものであって、
   前記第１のアルミニウムペーストに含まれるガラスフリットの含有量および軟化点の少なくとも一方が、前記第２のアルミニウムペーストとは異なる、太陽電池セル用電極。
2. 前記第１のアルミニウム電極の一部と重なるようにして前記第２のアルミニウム電極が設けられている、請求項１に記載の太陽電池セル用電極。
3. 前記第１のアルミニウムペーストに含まれるガラスフリットの含有量が、前記第２のアルミニウムペーストに含まれるガラスフリットの含有量よりも多い、請求項１または２に記載の太陽電池セル用電極。
4. 前記第１のアルミニウムペースト中の前記ガラスフリットの含有量が、前記第１のアルミニウムペースト全体の２質量％以上４質量％以下である、請求項１から３のいずれかに記載の太陽電池セル用電極。
5. 前記第１のアルミニウムペーストに含まれるガラスフリットの軟化点が、前記第２のアルミニウムペーストに含まれるガラスフリットの軟化点よりも低い、請求項１から４のいずれかに記載の太陽電池セル用電極。
6. 前記第１のアルミニウムペースト中の前記ガラスフリットの軟化点が、４５０℃以上５５０℃以下である、請求項１から５のいずれかに記載の太陽電池セル用電極。
7. 半導体基板と、前記半導体基板の一方の表面に設けられた請求項１から６のいずれかに記載の太陽電池セル用電極と、を備えた、太陽電池セル。
8. 請求項７に記載の太陽電池セルと、
   前記太陽電池セルの前記第１のアルミニウム電極の表面上の導電性接着材とを含み、
   前記太陽電池セルが、前記導電性接着材を介して他の太陽電池セルと電気的に接続されてなる、太陽電池モジュール。

Images