JP2013140970A - 太陽電池の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】太陽光の吸収率が高く且つ光電変換効率が高い太陽電池の製造方法を提供する。
【解決手段】円板状のｐｎ接合構造体２０２を提供する第一ステップと、円板状のｐｎ接合構造体２０２の対向する二つの表面にそれぞれ第一電極層２３２及び第二電極層２３４を設置し、一つの直線上に順に配列された第一電極層２３２と、ｐｎ接合構造体２０２と、第二電極層２３４と、を含む円板状の電池予備成形体ユニット２４０を得る第二ステップと、該直線に平行な方向に沿って、円板状の電池予備成形体ユニット２４０をいくつかに切断して、少なくとも一つの四角形第一電池ユニット２５０と、一つの曲面を含む複数の第二電池ユニット２６０と、を形成する第三ステップと、を含む。
【選択図】図２
【解決手段】円板状のｐｎ接合構造体２０２を提供する第一ステップと、円板状のｐｎ接合構造体２０２の対向する二つの表面にそれぞれ第一電極層２３２及び第二電極層２３４を設置し、一つの直線上に順に配列された第一電極層２３２と、ｐｎ接合構造体２０２と、第二電極層２３４と、を含む円板状の電池予備成形体ユニット２４０を得る第二ステップと、該直線に平行な方向に沿って、円板状の電池予備成形体ユニット２４０をいくつかに切断して、少なくとも一つの四角形第一電池ユニット２５０と、一つの曲面を含む複数の第二電池ユニット２６０と、を形成する第三ステップと、を含む。
【選択図】図２
Description
本発明は、太陽電池の製造方法に関するものである。
太陽電池は太陽エネルギーを電気エネルギーに変換するものであって、光電変換原理を応用した電池である。太陽電池は光起電力効果を利用して、太陽光エネルギーを直接電力に変換する電力機器であり光電池とも呼ばれる。一般的な一次電池や二次電池のように電力を蓄えるのではなく、該光起電力効果により、受けた光エネルギーを即時に電力に変換して出力する。現在、主流のシリコン太陽電池（非特許文献１を参照）の他、様々な化合物半導体などを素材にしたものが実用化されている。
図１を参照すると、従来のシリコン太陽電池１０は、順に積層された背面電極１２と、Ｐ型シリコン層１４と、Ｎ型シリコン層１６と、前面電極１８と、を含む。Ｐ型シリコン層１４は、互いに対向する第一表面１４２及び第二表面１４４を含み、第二表面１４４は平面構造を有する。背面電極１２は、Ｐ型シリコン層１４の第一表面１４２とオーミック接触して該第一表面１４２に設置される。Ｎ型シリコン層１６は、Ｐ型シリコン層１４の第二表面１４４と接触して該第二表面１４４に設置される。Ｎ型シリコン層１６の表面は平面構造を有する。前面電極１８は、Ｎ型シリコン層１６のＰ型シリコン層１４と接触する表面とは反対側の表面に設置される。シリコン太陽電池１０において、Ｐ型シリコン層１４とＮ型シリコン層１６はｐｎ接合を形成する。
シリコン太陽電池１０が作動する際、太陽光が前面電極１８の外表面からシリコン太陽電池１０に入射して、前面電極１８及びＮ型シリコン層１６を透過した後、ｐｎ接合に達する。次いで、ｐｎ接合に太陽光があたるとそれが刺激となって、複数の電子と正孔が発生する。複数の電子と正孔は、電場の作用によって分離し且つそれぞれ背面電極１２と前面電極１８とへ移動する。シリコン太陽電池１０の背面電極１２及び前面電極１８の間で負荷を受けると、背面電極１２及び前面電極１８の間に外部回路の負荷を通じて電流が流れる。
このように、従来のシリコン太陽電池１０では、作動する際、太陽光が前面電極１８及びＮ型シリコン層１６を透過した後ｐｎ接合に達するので、シリコン太陽電池１０に入射した一部の太陽光は前面電極１８及びＮ型シリコン層１６に吸収される。従って、ｐｎ接合領域の太陽光に対する吸収率が低くなるので、シリコン太陽電池１０の光電変換効率が低い。
張明杰等、"太陽電池及び多晶シリコンの製造"、「材料及び冶金の学報」、２００７年、第１６巻、第３３頁〜第３８頁
従って、課題を解決するために、本発明は太陽光の吸収率が高く且つ光電変換効率が高い太陽電池の製造方法を提供する。
本発明の太陽電池の製造方法は、円板状のｐｎ接合構造体を提供する第一ステップと、円板状のｐｎ接合構造体の対向する二つの表面にそれぞれ第一電極層及び第二電極層を設置し、一つの直線上に順に配列された第一電極層と、ｐｎ接合構造体と、第二電極層と、を含む円板状の電池予備成形体ユニットを得る第二ステップと、該直線に平行な方向に沿って、円板状の電池予備成形体ユニットをいくつかに切断して、少なくとも一つの四角形第一電池ユニットと、一つの曲面を含む複数の第二電池ユニットと、を形成する第三ステップと、を含む。
本発明の太陽電池の製造方法は、円板状のｐｎ接合構造体を提供する第一ステップと、円板状のｐｎ接合構造体を、一つの直線上に順に配列し、隣接した二つの円板状のｐｎ接合構造体の間にそれぞれ一つの電極層を形成し、両端の二つの円板状のｐｎ接合構造体の最外表面にそれぞれ一つの収集電極を形成して、太陽電池母体を得る第二ステップと、太陽電池母体の長軸に平行する方向に沿って、太陽電池母体をいくつかに切断して、一つの曲面を含む複数の太陽電池を得る第三ステップと、を含む。
従来の技術と比べて、本発明の太陽電池の製造方法は、産業的に提供される円形薄片又は円柱状のシリコン原材料を有効的に利用して、一般の産業に利用できる四角形のｐｎ接合を形成するだけでなく、円形薄片又は円柱状のシリコン原材料から四角形のｐｎ接合が形成された後、残る材料をも利用して太陽電池を形成することができる。また、該太陽電池において、ｐｎ接合が光入射面に直接露出されるので、太陽光が何れの素子も通過することなく直接ｐｎ接合に達することができる。従って、ｐｎ接合での太陽光に対する吸収率が高まり、太陽電池の光電変換効率を高めることができる。また、該太陽電池の光入射面は曲面であるので、太陽電池の太陽光を受け取る面積が大きくなる。従って、太陽電池の光電変換効率を更に高めることができる。
以下、図面を参照して、本発明の実施例について説明する。
（実施例１）
図２を参照すると、本実施例は太陽電池の製造方法及び該製造方法によって得られる太陽電池を提供する。本実施例の太陽電池の製造方法は、円板状のｐｎ接合構造体２０２を提供するステップ（Ｓ１１）と、円板状のｐｎ接合構造体２０２の対向する二つの表面にそれぞれ第一電極層２３２及び第二電極層２３４を設置し、一つの直線上に順に配列された第一電極層２３２と、ｐｎ接合構造体２０２と、第二電極層２３４と、を含む円板状の電池予備成形体ユニット２４０を得るステップ（Ｓ１２）と、直線に平行な方向に沿って、円板状の電池予備成形体ユニット２４０をいくつかに切断して、少なくとも一つの四角形第一電池ユニット２５０と、一つの曲面を含む複数の第二電池ユニット２６０と、を形成するステップ（Ｓ１３）と、を含む。
図２を参照すると、本実施例は太陽電池の製造方法及び該製造方法によって得られる太陽電池を提供する。本実施例の太陽電池の製造方法は、円板状のｐｎ接合構造体２０２を提供するステップ（Ｓ１１）と、円板状のｐｎ接合構造体２０２の対向する二つの表面にそれぞれ第一電極層２３２及び第二電極層２３４を設置し、一つの直線上に順に配列された第一電極層２３２と、ｐｎ接合構造体２０２と、第二電極層２３４と、を含む円板状の電池予備成形体ユニット２４０を得るステップ（Ｓ１２）と、直線に平行な方向に沿って、円板状の電池予備成形体ユニット２４０をいくつかに切断して、少なくとも一つの四角形第一電池ユニット２５０と、一つの曲面を含む複数の第二電池ユニット２６０と、を形成するステップ（Ｓ１３）と、を含む。
ステップ（Ｓ１１）において、円板状のｐｎ接合構造体２０２は、積層された円形のＰ型シリコン層２２２と、円形のＮ型シリコン層２２４と、を含む。円形のＰ型シリコン層２２２と円形のＮ型シリコン層２２４との面積は同じであり、且つ完全に重なり合う。該Ｐ型シリコン層２２２は、単結晶シリコン又は多結晶シリコンからなり、その厚さは２００μｍ〜３００μｍである。該Ｎ型シリコン層２２４は、シリコン層に過量の燐又はヒ素を注入して形成したｎ型ドープシリコン層であり、その厚さは１０ｎｍ〜１μｍである。
図３を参照すると、ステップ（Ｓ１１）において、円板状のｐｎ接合構造体２０２は、以下の段階によって形成する。第一段階において、円柱状のシリコン原材料２０１を提供する。産業的に提供されるシリコン原材料は、円柱状のシリコン棒であり、シリコン原材料２０１は、Ｐ型シリコン棒であることが好ましい。第二段階において、円柱状のシリコン原材料２０１の長軸方向と垂直な方向に沿って、これを切断して、複数の円形シリコン薄片２１２を形成する。第三段階において、円形シリコン薄片２１２に対してドープしてｐｎ接合構造体２０２を形成する。シリコン原材料２０１がドープされていないシリコンである場合、第三段階において、円形シリコン薄片２１２に対してＰ型ドーピング及びＮ型ドーピングを行って、ｐｎ接合構造体２０２を形成する。シリコン原材料２０１がＰ型シリコン棒である場合、第三段階において、円形シリコン薄片２１２の一部に対してＮ型ドーピングを行ってｐｎ接合構造体２０２を形成する。
ステップ（Ｓ１２）において、第一電極層２３２及び第二電極層２３４の材料は、同じでも異なっても良い。第一電極層２３２及び第二電極層２３４は、それぞれｐｎ接合構造体２０２のＰ型シリコン層２２２及びＮ型シリコン層２２４の全ての面を覆って設置することができる。或いは、ネットワーク状又はグリッド状にＰ型シリコン層２２２及びＮ型シリコン層２２４の一部の面を覆って設置することもできる。第一電極層２３２及び第二電極層２３４は、それぞれ金属材料、導電ポリマー、ＩＴＯ又はカーボンナノチューブからなる。金属材料は、アルミニウム、マグネシウム、銀などのいずれか一種又は数種からなる。第一電極層２３２及び第二電極層２３４は、それぞれＰ型シリコン層２２２及びＮ型シリコン層２２４の表面に導電接着剤によって接着されるか、又は直接的に真空蒸着法又はマグネトロンスパッタリング法によって形成される。
ステップ（Ｓ１３）において、円板状の電池予備成形体ユニット２４０に対する切断方式は、実際必要に応じて異なることができる。例えば、図２のように、切断線２４５に沿って、円板状の電池予備成形体ユニット２４０を四つに切断して、一つの四角形第一電池ユニット２５０と、一つの円弧面及び三つの平面を含む四つの第二電池ユニット２６０と、を形成することができる。又は、図４のように、円板状の電池予備成形体ユニット２４０を数回切断して、複数の四角形第一電池ユニット２５０と、一つの円弧面を含む二つの第二電池ユニット２６０と、を形成することもできる。
図２に示された四角形の第一電池ユニット２５０を一つの第一種太陽電池とする。第一種の太陽電池は、順に配列し且つ互いに接触して設置された第一電極２５１と、Ｐ型シリコン層２５２と、Ｎ型シリコン層２５３と、第二電極２５４と、を含む。第一電極２５１とＰ型シリコン層２５２とＮ型シリコン層２５３と第二電極２５４とが一つの直線上に設置されて一つの三次元構造体を形成する。第一種の太陽電池２５０は、前記直線に平行する一つの表面を有する。該表面は、太陽電池２５０の太陽光を直接吸収する光入射面である。Ｐ型シリコン層２５２とＮ型シリコン層２５３とは、互いに接触し、ｐｎ接合区域を形成する。更に、図２に示された四角形の第一電池ユニット２５０は、本明細書の背景技術で記載された従来の太陽電池として用いることもできる。
図５を参照すると、ここで、各々の第二電池ユニット２６０を第二種の太陽電池２０とする。第二種の太陽電池２０は、順に配列し且つ互いに接触して設置された第一電極２６１と、Ｐ型シリコン層２６２と、Ｎ型シリコン層２６３と、第二電極２６４と、を含む。第一電極２６１とＰ型シリコン層２６２とＮ型シリコン層２６３と第二電極２６４とは、一つの直線上に設置されて一つの三次元構造体を形成する。第二種の太陽電池２０は、一つの円弧面２６６と、円弧面２６６に対向し、交差された切断面２６７と、を含む。該円弧面２６６は、太陽電池２５０の太陽光を直接吸収する光入射面である。該切断面２６７は、太陽電池２０の設置面として用いることができる。Ｐ型シリコン層２６２とＮ型シリコン層２６３とは、互いに接触し、ｐｎ接合区域を形成する。太陽電池２０の円弧面２６６と切断面２６７とは二つの部分で交差し、該交差部分は、それぞれ直線である。ここでこの各々の直線を交差線２６８と定義する。
太陽電池２０において、Ｐ型シリコン層２６２は、対向する第一表面２６２１及び第二表面２６２３を含む。Ｎ型シリコン層２６３は、対向する第一表面２６３１及び第二表面２６３３を含む。Ｐ型シリコン層２６２の第一表面２６２１には第一電極２６１が設置され且つ電気的に接続され、第二表面２６２３はＮ型シリコン層２６３の第一表面２６３１に接触される。Ｎ型シリコン層２６３の第二表面２６３３には第二電極２６４が設置され且つ電気的に接続される。Ｐ型シリコン層２６２の第二表面２６２３及びＮ型シリコン層２６３の第一表面２６３１が接触する付近にはｐｎ接合が形成される。ｐｎ接合において、Ｎ型シリコン層２６３に生じた過量の電子は、Ｐ型シリコン層２６２及びＮ型シリコン層２６３の接触面付近に分布し、Ｎ型シリコン層２６３からＰ型シリコン層２６２への内電場を形成する。太陽光は、太陽電池２０の光入射面から入射されて直接ｐｎ接合に到達した後、ｐｎ接合に太陽光があたると、それが刺激となって、複数の電子及び正孔が発生する。複数の電子及び正孔は、内電場の作用下で分離して、電子は第二電極２６４へ移動し、正孔は第一電極２６１へ移動して、それぞれ第二電極２６４及び第一電極２６１に収集されて電流を形成する。これにより、太陽電池２０において、太陽エネルギーを電気エネルギーに変換する。
Ｐ型シリコン層２６２は、対向する第一表面２６２１及び第二表面２６３３に接続された側面２６６１を更に含み、該側面２６６１は、一部の円孤面及び一部の平面から構成される。Ｎ型シリコン層２６３は、対向する第一表面２６３１及び第二表面２６３３に接続された側面２６６２を含み、該側面２６６２は、一部の円孤面及び一部の平面から構成される。Ｐ型シリコン層２６２の円孤面とＮ型シリコン層２６３の円孤面とは連接されて、共に太陽光を直接吸収する光入射面を形成する。Ｐ型シリコン層２６２の円孤面及びＮ型シリコン層２６３の円孤面はそれぞれ太陽電池２０の円弧面２６６の一部であり、円弧面２６６に到達した太陽光を直接吸収することができる。これにより、Ｐ型シリコン層２６２及びＮ型シリコン層２６３が接触する領域の付近にｐｎ接合が形成され、該ｐｎ接合が光入射面に直接露出されるので、太陽光は何れの素子も通過することなく直接ｐｎ接合に達することができる。太陽光が直接入射する光入射面と第一表面２６２１及び第二表面２６３３が交差して形成される角度は０度より大きく、１８０度より小さいが、好ましくは９０度である。
太陽電池２０において、第一電極２６１はＰ型シリコン層２６２の第一表面２６２１に設置される。本発明において、第一電極２６１は、太陽電池２０の光入射面から入射した太陽光がｐｎ接合に達する途中に位置しないので、Ｐ型シリコン層２６２における第一表面２６２１の全ての面を覆って設置することができる。或いは、ネットワーク状又はグリッド状に第一表面２６２１の一部の面を覆って設置することもできる。第一電極２６１は、金属材料、導電ポリマー、ＩＴＯ又はカーボンナノチューブからなる。該金属材料は、アルミニウム、マグネシウム、銀などのいずれか一種又は数種からなる。第一電極２６１の厚さは５０ｎｍ〜３００μｍである。本実施例において、第一電極２６１はアルミニウムからなり、かつ第一表面２６２１の全ての面を覆う薄膜であり、その厚さは２００ｎｍである。
第二電極２６４は、Ｎ型シリコン層２６３の第二表面２６３３に設置される。本発明において、該第二電極２６４は、太陽電池２０の光入射面から入射した太陽光が、ｐｎ接合に達する途中に位置しないので、Ｎ型シリコン層２６３における第二表面２６３３の全ての面を覆って設置することができる。或いは、ネットワーク状又はグリッド状に第二表面２６３３の一部の面を覆って設置することもできる。また、第二電極２６４は、金属材料、導電ポリマー、ＩＴＯ又はカーボンナノチューブからなる。該金属材料は、アルミニウム、マグネシウム、銀などのいずれか一種又は数種からなる。第二電極２６４の厚さは５０ｎｍ〜３００μｍである。本実施例において、第二電極２６４はアルミニウムからなり、かつ第二表面２６３３の全ての面を覆う薄膜であり、その厚さは２００ｎｍである。
太陽電池２０の内部に入射した光が、第一電極２６１及び第二電極２６４を透過することで太陽電池２０の光電変換効率が低下することを防ぐために、第一電極２６１及び第二電極２６４はいずれも光を透過しない材料からなることが好ましい。
第一電極２６１及び第二電極２６４は、それぞれＰ型シリコン層２６２の第一表面２６２１及びＮ型シリコン層２６３の第二表面２６３３の面を全て覆って設置することにより、ｐｎ接合によって発生した電子と正孔の、第一電極２６１及び第二電極２６４への移動距離を減少させ、電子と正孔の電池の内部でのエネルギーロスを減少させることができる。これにより、太陽電池２０の光電変換効率を更に高めることができる。
図６を参照すると、本実施例の太陽電池の製造方法は、更に、ステップ（Ｓ１４）を含み、該ステップ（Ｓ１４）は、ステップ（Ｓ１３）の後に行う。ステップ（Ｓ１４）において、各々の第二電池ユニット２６０の切断面２６７に反射素子２６９を形成する。一つの例として、反射素子２６９は反射層である。反射層は第二電池ユニット２６０の切断面２６７に接触して設置されるが、第一電極２６１と第二電極２６４とには接触せず電気的に絶縁される。また、反射層は金属材料からなる層状構造体であり、その材料は、アルミニウム、銀、金、銅などのいずれか一種又は数種からなる合金である。反射層の厚さは１０ｎｍ〜１００μｍである。本実施例において、反射層はアルミニウムからなり、その厚さは５０ｎｍである。
反射層は、真空蒸着法又はマグネトロンスパッタリング法によって、第二電池ユニット２６０の切断面２６７に形成されるが、この際、第一電極２６１及び第二電極２６４には形成されない。また、マスク法又はエッチング法によって第一電極２６１及び第二電極２６４を、反射層によって被覆せず露出させても良い。
ここで、ステップ（Ｓ１４）によって得られたものを第三種の太陽電池２２とする。反射層は第二電池ユニット２６０の切断面２６７に達する太陽光を有効的に反射することができ、反射された太陽光はｐｎ接合に吸収される。これにより、太陽電池２２の光電変換効率を高めることができる。
もう一つの例として、反射素子２６９は、反射層及び透明絶縁層を含み、該透明絶縁層は、第二電池ユニット２６０切断面２６７を全て被覆して設置される。反射層は、透明絶縁層を全て被覆して積層される。反射層は、透明絶縁層により、第一電極２６１及び第二電極２６４と電気的に絶縁される。
透明絶縁層は、ダイヤモンド類、シリコン、炭化ケイ素、二酸化ケイ素、窒化ホウ素、酸化アルミニウム、窒化ケイ素などの化学的安定性に優れた材料の一種又は数種からなる。透明絶縁層の厚さは１０ｎｍ〜５０ｎｍである。透明絶縁層は、物理気相成長法（ＰＶＤ）又は化学気相蒸着法（ＣＶＤ）によって直接的に成長させるか、又は堆積させて形成される。透明絶縁層が形成された後、その上に、真空蒸着法又はマグネトロンスパッタリング法によって反射層を形成する。また、反射層は、板状ガラス又はセラミック基板の上に、反射材料を真空蒸着するか、又はマグネトロンスパッタリングして形成されたものであっても良い。
もう一つの例として、反射素子２６９は、各々の第二電池ユニット２６０の切断面２６７に形成された複数の微細構造からなる。該微細構造は、切断面２６７に設置された凹部又は凸部である。微細構造の形状は、錐体、直方体、立方体、楕円体、円球体及び半球体のいずれか一種又は数種である。微細構造は、切断面２６７に均一に分布する。また、反射素子２６９は、更に反射材料を含んで微細構造の表面に設置することができる。反射材料は、アルミニウム、金、銅及び銀の一種又はそれらの合金である。反射素子２６９は太陽光を全反射することができる。
さらに、本実施例の太陽電池の製造方法は、ステップ（Ｓ１５）を含み、該ステップ（Ｓ１５）は、ステップ（Ｓ１３）又はステップ（Ｓ１４）の後に行う。ステップ（Ｓ１５）において、各々の第二電池ユニット２６０の円弧面２６６に、第二電池ユニット２６０が太陽光を直接吸収する光入射面での反射を減少させるための減反射層を形成する。該減反射層は、太陽光を太陽電池内部に入射させ、同時に太陽光の反射を減少させて太陽光に対する吸収を減少させる。減反射層は、窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）又は二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）からなり、その厚さは０（０を含まず）〜１５０ｎｍである。本実施例において、減反射層は窒化ケイ素からなり、その厚さは９００Åである。
図７を参照すると、本実施例の太陽電池の製造方法は、更に、ステップ（Ｓ１６）を含み、該ステップ（Ｓ１６）は、ステップ（Ｓ１３）〜ステップ（Ｓ１５）の何れか一つのステップの後に行うことができる。ステップ（Ｓ１６）において、複数の第二電池ユニット２６０を行列に配列して電池の組を形成する。ここで、該電池の組を第四種の太陽電池２００とする。
ステップ（Ｓ１６）において、複数の第二電池ユニット２６０を、少なくとも一つの行、又は少なくとも一つの列、又は数列数行に配列させる。行毎に配列された複数の第二電池ユニット２６０を互いに直列させ、各々の列に配列された複数の第二電池ユニット２６０を互いに並列させる。即ち、行毎に配列された複数の第二電池ユニット２６０において、各々の第二電池ユニット２６０の第二電極２６４は、隣接する第二電池ユニット２６０の第一電極２６１に接触され、列毎に配列された複数の第二電池ユニット２６０において、隣接する二つの第二電池ユニット２６０の、第一電極２６１は互いに接触され、第二電極は互いに接触される。本実施例において、第四種の太陽電池２００において複数の第二電池ユニット２６０は、数列数行に配列されて、波形の大面積の光入射面を形成する。
図８を参照すると、本実施例の太陽電池の製造方法は、更に、ステップ（Ｓ１７）及びステップ（Ｓ１８）を含む。ステップ（Ｓ１７）では、四角形の複数の第一電池ユニット２５０を、順に一つの直線上に設置して、各々の第一電池ユニット２５０の第二電極２５４を、それに隣接する第一電池ユニット２５０の第一電極２５１に接触させる。該ステップ（Ｓ１８）では、複数の第一電池ユニット２５０が配列された直線に平行な方向に沿って（即ち、複数の切断線２５９に沿って）、複数の第一電池ユニット２５０を数回切断して、複数の平板形構造体を形成する。各々の平板形構造体は、少なくとも一つの切断面を含む。ここで、各々の平板形構造体を、第五種の太陽電池２１０とする。各々の平板形構造体の切断面、又は該切断面に平行する面は、第五種の太陽電池２１０の大面積の光入射面である。
ステップ（Ｓ１７）において、複数の第一電池ユニット２５０を、一つの直線上に配列した後、プレス機を利用して複数の第一電池ユニット２５０を互いに結合させて、隣接する二つの第一電池ユニット２５０の第二電極２５４及び第一電極を、化学結合によって結合させる。プレス機の圧力に対しては特に制限されず、隣接された第一電極基材２２０及び第二電極基材２８０の間が化学結合で結合されれば良い。
（実施例２）
本実施例は太陽電池の製造方法及び該製造方法によって得られる太陽電池を提供する。本実施例の太陽電池の製造方法は、円板状のｐｎ接合構造体を提供するステップ（Ｓ２１）と、円板状のｐｎ接合構造体の対向する二つの表面にそれぞれ第一電極層及び第二電極層を設置し、一つの直線上に順に配列された第一電極層と、ｐｎ接合構造体と、第二電極層と、を含む円板状の電池予備成形体ユニットを得るステップ（Ｓ２２）と、直線に平行な方向に沿って、円板状の電池予備成形体ユニットをいくつかに切断して、複数の四角形第一電池ユニットと、一つの曲面を含む複数の第二電池ユニットと、を形成するステップ（Ｓ２３）と、を含む。
本実施例は太陽電池の製造方法及び該製造方法によって得られる太陽電池を提供する。本実施例の太陽電池の製造方法は、円板状のｐｎ接合構造体を提供するステップ（Ｓ２１）と、円板状のｐｎ接合構造体の対向する二つの表面にそれぞれ第一電極層及び第二電極層を設置し、一つの直線上に順に配列された第一電極層と、ｐｎ接合構造体と、第二電極層と、を含む円板状の電池予備成形体ユニットを得るステップ（Ｓ２２）と、直線に平行な方向に沿って、円板状の電池予備成形体ユニットをいくつかに切断して、複数の四角形第一電池ユニットと、一つの曲面を含む複数の第二電池ユニットと、を形成するステップ（Ｓ２３）と、を含む。
図９を参照すると、実施例２の太陽電池の製造方法は、実施例１の太陽電池の製造方法と比べて次の異なる点がある。それは、実施例２のステップ（Ｓ２３）において、円板状の電池予備成形体ユニット２４０の切断方式が、実施例１のステップ（Ｓ１３）の円板状の電池予備成形体ユニット２４０の切断方式と異なることである。実施例２のステップ（Ｓ２３）において、互いに間隔をあけて設けられた複数の縦方向切断線２４３と、該縦方向切断線２４３に垂直に設けられた複数の横方向切断線２４４とに沿っていくつかに切断して、複数の四角形第一電池ユニット２５０と、一つの曲面を含む複数の第二電池ユニット２６０と、を形成する。
図１０を参照すると、実施例２の太陽電池の製造方法によって得られた第六種の太陽電池２２０は、異なる構造を有する三つの第二電池ユニット２６０からなる。ここで、太陽電池２２０の異なる構造を有する三つの第二電池ユニット２６０を、それぞれ第一サブ電池ユニット２７０と第二サブ電池ユニット２８０と第三サブ電池ユニット２９０とする。太陽電池２２０の第一サブ電池ユニット２７０と第二サブ電池ユニット２８０と第三サブ電池ユニット２９０とは、順に一つの行に配列され、互いに電気的に並列接続される。第一サブ電池ユニット２７０の円弧面２７６と第二サブ電池ユニット２８０の円弧面２８６と第三サブ電池ユニット２９０の円弧面２９６とは、併せて太陽電池２２０の大面積の光入射面になる。
図１１を参照すると、実施例２の太陽電池の製造方法によって得られた第七種の太陽電池２３０は、第一サブ電池ユニット組２３７と、第二サブ電池ユニット組２３８と、第三サブ電池ユニット組２３９と、を含む。第一サブ電池ユニット組２３７は、電気的に直列接続された複数の第一サブ電池ユニット２７０からなる。各々の第一サブ電池ユニット２７０の円弧面２７６は互いに接続されて一つの連続した大きな円弧面２７６１を形成する。第二サブ電池ユニット組２３８は、電気的に直列接続された複数の第二サブ電池ユニット２８０からなる。各々の第二サブ電池ユニット２８０の円弧面２８６は互いに接続されて一つの連続した大きな円弧面２８６１を形成する。第三サブ電池ユニット組２３９は、電気的に直列接続された複数の第三サブ電池ユニット２９０からなる。各々の第三サブ電池ユニット２９０の円弧面２９６は互いに接続されて一つの連続な大きな円弧面２９６１が形成される。第一サブ電池ユニット組２３７と第二サブ電池ユニット組２３８と第三サブ電池ユニット組２３９とは互いに結合し、電気的に並列接続されて太陽電池２３０を形成する。第一サブ電池ユニット組２３７の円弧面２７６１と第二サブ電池ユニット組２３８の円弧面２８６１と第三サブ電池ユニット組２３９の円弧面２９６１とは、併せて太陽電池２３０の大面積の光入射面になる。
（実施例３）
図１２を参照すると、本実施例は太陽電池の製造方法及び該製造方法によって得られる太陽電池を提供する。本実施例の太陽電池の製造方法は、円板状のｐｎ接合構造体２０２を提供するステップ（Ｓ３１）と、円板状のｐｎ接合構造体２０２の厚さをその厚さ方向に沿って、円板状のｐｎ接合構造体２０２をいくつかに切断して、一つの四角形第一ｐｎ接合構造体ユニット３０５と、円弧面３６６及び切断面３６７を含む複数の第二ｐｎ接合構造体ユニット３０６と、を形成するステップ（Ｓ３２）と、複数の第二ｐｎ接合構造体ユニット３０６を一つの直線上に順に配列し、複数の第二ｐｎ接合構造体ユニット３０６の、円弧面３６６を全て横一列に並べ、切断面３６７を全て横一列に並ぶように配列させ、隣接した二つの第二ｐｎ接合構造体ユニット３０６毎の間に一つの電極層３１６を形成して、太陽電池予備成形体３１０を得るステップ（Ｓ３３）と、太陽電池予備成形体３１０の両端の二つの第二ｐｎ接合構造体ユニット３０６の最外表面にそれぞれ一つの収集電極３２６を形成して、第八種の太陽電池３０を得るステップ（Ｓ３４）と、を含む。
図１２を参照すると、本実施例は太陽電池の製造方法及び該製造方法によって得られる太陽電池を提供する。本実施例の太陽電池の製造方法は、円板状のｐｎ接合構造体２０２を提供するステップ（Ｓ３１）と、円板状のｐｎ接合構造体２０２の厚さをその厚さ方向に沿って、円板状のｐｎ接合構造体２０２をいくつかに切断して、一つの四角形第一ｐｎ接合構造体ユニット３０５と、円弧面３６６及び切断面３６７を含む複数の第二ｐｎ接合構造体ユニット３０６と、を形成するステップ（Ｓ３２）と、複数の第二ｐｎ接合構造体ユニット３０６を一つの直線上に順に配列し、複数の第二ｐｎ接合構造体ユニット３０６の、円弧面３６６を全て横一列に並べ、切断面３６７を全て横一列に並ぶように配列させ、隣接した二つの第二ｐｎ接合構造体ユニット３０６毎の間に一つの電極層３１６を形成して、太陽電池予備成形体３１０を得るステップ（Ｓ３３）と、太陽電池予備成形体３１０の両端の二つの第二ｐｎ接合構造体ユニット３０６の最外表面にそれぞれ一つの収集電極３２６を形成して、第八種の太陽電池３０を得るステップ（Ｓ３４）と、を含む。
本実施例のステップ（Ｓ３１）は、実施例１のステップ（Ｓ１１）と同じであり、ステップ（Ｓ３２）においての切断方式は、実施例１のステップ（Ｓ１３）の切断方式と同じである。本実施例の電極層３１６の材料は、実施例１の電極層２３２、２３４と同じである。つまり、本実施例において、実施例１に記載の各々の製造方法及び材料として採用できるものを全てに採用する。
図１３を参照すると、実施例３から得られた第八種の太陽電池３０を並列させて第九種の太陽電池３００を得ることができる。太陽電池３００は、太陽電池２００と比べて次の異なる点がある。隣接するｐｎ接合構造体の間において、一つの電極のみで電気的に接続される。
（実施例４）
図１４を参照すると、本実施例は太陽電池の製造方法及び該製造方法によって得られる太陽電池を提供する。本実施例の太陽電池の製造方法は、円板状のｐｎ接合構造体２０２を提供するステップ（Ｓ４１）と、円板状のｐｎ接合構造体２０２を、一つの直線上に順に配列し、隣接した二つの円板状のｐｎ接合構造体２０２毎の間に一つの電極層４１６を形成し、両端の二つの円板状のｐｎ接合構造体２０２の最外表面にそれぞれ一つの収集電極４２６を形成し、太陽電池母体４０１を得るステップ（Ｓ４２）と、太陽電池母体４０１の円形断面の互いに垂直した二つの直径を切断線４１１として、太陽電池母体４０１の長軸に平行する方向に沿って、太陽電池母体４０１を二つに切断して、四つの第十種の太陽電池４０を得るステップ（Ｓ４３）と、を含む。
図１４を参照すると、本実施例は太陽電池の製造方法及び該製造方法によって得られる太陽電池を提供する。本実施例の太陽電池の製造方法は、円板状のｐｎ接合構造体２０２を提供するステップ（Ｓ４１）と、円板状のｐｎ接合構造体２０２を、一つの直線上に順に配列し、隣接した二つの円板状のｐｎ接合構造体２０２毎の間に一つの電極層４１６を形成し、両端の二つの円板状のｐｎ接合構造体２０２の最外表面にそれぞれ一つの収集電極４２６を形成し、太陽電池母体４０１を得るステップ（Ｓ４２）と、太陽電池母体４０１の円形断面の互いに垂直した二つの直径を切断線４１１として、太陽電池母体４０１の長軸に平行する方向に沿って、太陽電池母体４０１を二つに切断して、四つの第十種の太陽電池４０を得るステップ（Ｓ４３）と、を含む。
実施例４の太陽電池の製造方法は、実施例３の太陽電池の製造方法と比べて次の異なる点がある。ステップ（Ｓ４３）の切断方式は、実施例３のステップ（Ｓ３３）の切断方式と異なる。
各々の第十種の太陽電池４０は、一つの円弧面４６６含む。該円弧面４６６は、太陽電池４０の光入射面である。
更に、図１５を参照すると、本実施例の太陽電池の製造方法は、複数の第十種の太陽電池４０を並列させて第十一種の太陽電池４００を得るステップ（Ｓ４４）を含む。第十一種の太陽電池４００において、隣接する二つの太陽電池４０は電気的に並列接続される。第十一種の太陽電池４００において、複数の太陽電池４０の円弧面４６６は互いに接続して、波形の大面積の光入射面を形成する。
２０、２２、２００、２１０、２２０、２３０ 太陽電池
３０、３００、４０、４００ 太陽電池
２０２ ｐｎ接合構造体
２３２ 第一電極層
２３４ 第二電極層
２４０ 電池予備成形体ユニット
２５０ 第一電池ユニット
２６０ 第二電池ユニット
２４５、２５９、２４３、２４４、２２９、４１１ 切断線
２２２、２５２、２６２ Ｐ型シリコン層
２２４、２５３、２６３ Ｎ型シリコン層
２５１、２６１ 第一電極
２５４、２６４ 第二電極
２０１ シリコン原材料
２６２１、２６３１ 第一表面
２６２３、２６３３ 第二表面
２１２ 円形シリコン薄片
２６７、３６７ 切断面
２６８ 交差線
２６６、２７６、２８６、２９６、２７６１ 円弧面
２８６１、２９６１、３６６、４６６ 円弧面
２６６１、２６６２ 側面
２６９ 反射素子
２７０ 第一サブ電池ユニット
２８０ 第二サブ電池ユニット
２９０ 第三サブ電池ユニット
２３７ 第一サブ電池ユニット組
２３８ 第二サブ電池ユニット組
２３９ 第三サブ電池ユニット組
３０５ 第一ｐｎ接合構造体ユニット
３０６ 第二ｐｎ接合構造体ユニット
３１６、４１６ 電極層
３２６、４２６ 収集電極
３１０ 太陽電池予備成形体
４０１ 太陽電池母体
１０ シリコン太陽電池
１２ 背面電池
１４ Ｐ型シリコン層
１６ Ｎ型シリコン層
１８ 前面電極
１４２ 第一表面
１４４ 第二表面
３０、３００、４０、４００ 太陽電池
２０２ ｐｎ接合構造体
２３２ 第一電極層
２３４ 第二電極層
２４０ 電池予備成形体ユニット
２５０ 第一電池ユニット
２６０ 第二電池ユニット
２４５、２５９、２４３、２４４、２２９、４１１ 切断線
２２２、２５２、２６２ Ｐ型シリコン層
２２４、２５３、２６３ Ｎ型シリコン層
２５１、２６１ 第一電極
２５４、２６４ 第二電極
２０１ シリコン原材料
２６２１、２６３１ 第一表面
２６２３、２６３３ 第二表面
２１２ 円形シリコン薄片
２６７、３６７ 切断面
２６８ 交差線
２６６、２７６、２８６、２９６、２７６１ 円弧面
２８６１、２９６１、３６６、４６６ 円弧面
２６６１、２６６２ 側面
２６９ 反射素子
２７０ 第一サブ電池ユニット
２８０ 第二サブ電池ユニット
２９０ 第三サブ電池ユニット
２３７ 第一サブ電池ユニット組
２３８ 第二サブ電池ユニット組
２３９ 第三サブ電池ユニット組
３０５ 第一ｐｎ接合構造体ユニット
３０６ 第二ｐｎ接合構造体ユニット
３１６、４１６ 電極層
３２６、４２６ 収集電極
３１０ 太陽電池予備成形体
４０１ 太陽電池母体
１０ シリコン太陽電池
１２ 背面電池
１４ Ｐ型シリコン層
１６ Ｎ型シリコン層
１８ 前面電極
１４２ 第一表面
１４４ 第二表面
Claims (2)
- 円板状のｐｎ接合構造体を提供する第一ステップと、
前記円板状のｐｎ接合構造体の対向する二つの表面にそれぞれ第一電極層及び第二電極層を設置し、一つの直線上に順に配列された第一電極層と、ｐｎ接合構造体と、第二電極層と、を含む円板状の電池予備成形体ユニットを得る第二ステップと、
該直線に平行な方向に沿って、円板状の電池予備成形体ユニットを数回切断して、複数の四角形第一電池ユニットと、一つの曲面を含む複数の第二電池ユニットと、を形成する第三ステップと、
を含むことを特徴とする太陽電池の製造方法。 - 円板状のｐｎ接合構造体を提供する第一ステップと、
円板状のｐｎ接合構造体を、一つの直線上に順に配列し、隣接する二つの円板状のｐｎ接合構造体の間にそれぞれ一つの電極層を形成し、両端の二つの円板状のｐｎ接合構造体の最外表面にそれぞれ一つの収集電極を形成して太陽電池母体を得る第二ステップと、
太陽電池母体の長軸に平行する方向に沿って、太陽電池母体をいくつかに切断して、一つの曲面を含む複数の太陽電池を得る第三ステップと、
を含むことを特徴とする太陽電池の製造方法。
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