JP2014135318A

JP2014135318A - 太陽電池モジュール及びその製造方法

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Publication number: JP2014135318A
Application number: JP2013001088A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Yokogawa; 政弘横川
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2013-01-08
Filing date: 2013-01-08
Publication date: 2014-07-24
Anticipated expiration: 2033-01-08
Also published as: JP5885677B2

Abstract

【課題】セル（素子）の無効領域が小さく、製造工数を増加させることなく、回り込みによる特性低下を抑制することの可能な太陽電池モジュールを得ること。
【解決手段】少なくとも１つの太陽電池素子１０が、太陽電池素子１０の受光面を覆う受光面封止材としての封止樹脂１１と、太陽電池素子１０の受光面に対向する面である裏面側を覆う裏面封止材としての封止樹脂１１で一体的に封止された太陽電池モジュールであって、前記遮光部３０が前記太陽電池素子１０と、受光面側の封止樹脂１１との間に形成されていることを特徴とする。
【選択図】図１−２

Description

本発明は、太陽電池モジュール及びその製造方法に関する。

従来、結晶系半導体基板のいずれかの面上の略全面に、非晶質からなる真性半導体層及び導電型半導体層の積層体を形成し、太陽電池セル（太陽電池素子）を構成する技術が開示されている。この技術においては、一方の面に形成される非晶質の半導体層が、半導体基板の側面又は相対向する他面に不所望に回り込むことにより特性が低下するという問題がある。このため一方の面に形成される非晶質の半導体層が、半導体基板の側面又は他面に不所望に回り込むのを防止するための、光起電力素子の構造が、特許文献１，特許文献２に開示されている。

特許文献１の光起電力素子では、分離溝を設けることで、一方の面に形成される非晶質の半導体層が、半導体基板の側面又は他面に回り込むのを、物理的に切断している。

特許文献２の光起電力素子では、片面もしくは両面において半導体基板より小面積に非晶質半導体層を形成することで、一方の面に形成される非晶質の半導体層が、半導体基板の側面又は他面に回り込むのを抑制している。

特許第３３４９３０８号公報特許第３８２５５８５号公報

しかしながら、上記特許文献１，２のセル構造で上記のような回り込みによる特性低下を防止しようとすると以下の課題があった。例えば特許文献１のセル構造では、分離溝を設けることで回り込みを抑制している。しかしながら、異なる導電型による接合が形成された面において溝を形成した場合は、リークは防げるものの、溝を形成した外側の領域においてはキャリアの収集ができなくなり有効面積は減少する。また同一導電型による接合が形成された面において溝を形成した場合は、基板を通じて正負の電極が短絡しており、リーク電流が無視できないため、特性の劣化が著しい。特許文献１，２のいずれの場合も、溝の形成のための追加工程を必要とし、パッシベーション膜及び導電性膜への溝の形成により、プロセスが煩雑になることで製造コストが高くなる。そして、更には、例えばレーザを用いて分離溝を形成すると、ウェハにダメージを与えて特性低下を招くという課題があった。

一方、特許文献２では、製造工程においてウェハや各積層膜の個々のばらつきを全て考慮して設計しなければならないため、ウェハ端の外周部における非製膜領域である、発電に寄与できない無効領域が大きくなって、受光面積が小さくなり、十分に特性が向上し得ないという課題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、素子の無効領域が小さく、かつ製造工数を増加させることなく、半導体層の回り込みによる特性低下を抑制することの可能な太陽電池モジュールを得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、第１導電型を有する結晶系の半導体基板と、前記半導体基板の第１の主面上から当該半導体基板の側面にまで回込んで形成された前記第１導電型と異なる第２導電型の非晶質半導体層と、前記第２導電型の非晶質半導体層上に形成される第１の集電電極と、前記半導体基板の第２の主面側に形成される第２の集電電極とを備えた太陽電池素子と、前記太陽電池素子の前記第１及び第２の集電電極に接続された取り出し部とを備えた太陽電池モジュールであって、前記太陽電池素子の前記半導体基板の前記第１および第２の主面のうち受光面側の主面上を外周に沿って遮光する遮光部とを有することを特徴とする。

本発明によれば、太陽電池素子の素子構造に手を加えることなく、モジュール構造の一部として遮光部を設けることにより、一方の面に形成される非晶質半導体層が半導体基板の側面又は他面に不所望に回り込んでいる場合にもウェハ端では光電変換できなくなる。従って、キャリアが両面を行き来することができないため特性低下を抑制することができるという効果を奏する。

図１−１は、実施の形態１にかかる太陽電池モジュールの受光面側の要部構成を模式的に示す平面図である。図１−２は、図１−１のＡ−Ａ断面を模式的に示す断面図である。図２は、実施の形態１にかかる太陽電池モジュールに用いられる太陽電池を模式的に示す断面図である。図３−１は、実施の形態１にかかる太陽電池モジュールに用いられる太陽電池の製造工程を示す図である。図３−２は、実施の形態１にかかる太陽電池モジュールに用いられる太陽電池の製造工程を示す図である。図３−３は、実施の形態１にかかる太陽電池モジュールに用いられる太陽電池の製造工程を示す図である。図３−４は、実施の形態１にかかる太陽電池モジュールに用いられる太陽電池の製造工程を示す図である。図４−１は、実施の形態１にかかる太陽電池モジュールの製造工程を示す図である。図４−２は、実施の形態１にかかる太陽電池モジュールの製造工程を示す図である。図５は、実施の形態１にかかる太陽電池モジュールの出力特性と遮光部の位置との関係を示す図である。図６は、実施の形態２にかかる太陽電池モジュールを模式的に示す断面図である。図７は、実施の形態３にかかる太陽電池モジュールを模式的に示す断面図である。図８は、実施の形態４にかかる太陽電池モジュールを模式的に示す上面図である。図９は、実施の形態４にかかる太陽電池モジュールを模式的に示す断面図である。

以下に、本発明にかかる太陽電池モジュールの実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。また、以下に示す図面においては、理解の容易のため、各部材の縮尺が実際とは異なる場合がある。各図面間においても同様である。

実施の形態１．
図１−１は、実施の形態１にかかる太陽電池モジュールの受光面側すなわち第１の主面側の要部構成を模式的に示す平面図である。図１−２は、図１−１のＡ−Ａ断面を模式的に示す断面図である。図２は、実施の形態１にかかる太陽電池モジュールに用いられる太陽電池（素子）を模式的に示す断面図である。特に本実施の形態における課題の中心となっている太陽電池モジュールにおける太陽電池素子の端部について説明するため、該当部の特徴について誇張した形で描画している。

本実施の形態の太陽電池モジュールでは、太陽電池素子１０の外周端から距離Ｘ＝１．０ｍｍの領域全周にわたり、光電変換層への光照射を遮る遮光部３０が形成されていることを特徴とする。ここで用いられる太陽電池素子１０（ヘテロ接合太陽電池セル）は、その製造方法により、一方の面に形成される非晶質の半導体層が、半導体基板の側面又は他面に不所望に回り込むことで電気的に一部が接続された状態となっている。ここで光電変換層とはｎ型単結晶シリコン基板１，ｉ型非晶質シリコン層３ｉ，ｐ型非晶質シリコン層３ｐ，ｉ型非晶質シリコン層２ｉ，ｎ型非晶質シリコン層２ｎをいうものとする。

本実施の形態１の太陽電池モジュールにおいては、裏面シート９上に太陽電池素子１０が設置されている。そして太陽電池素子１０の外周縁部を囲むように紙からなる絶縁性の遮光部３０が配され、その外側を表面シート８との間に充填されたＥＶＡ等の透光性且つ絶縁性を有する封止樹脂１１により封止されている。表面シート８はガラス、プラスチック等の透光性を有する材料からなる表面部材である。裏面シート９としては通常Ａｌ箔を樹脂フィルムでサンドイッチした構造を有する３層構造の部材が用いられる。

太陽電池素子１０は、図２に示すように、ｎ型単結晶シリコン基板１上に積層膜が形成されてなるものである。このｎ型単結晶シリコン基板１の受光面である第１の主面１Ａ側の直上に順次積層された、受光面側真性半導体層としてｉ型非晶質シリコン層３ｉ、導電性非晶質層として不純物がドープされたｐ型非晶質シリコン層３ｐ、受光面側透光性導電膜５、及び第１の集電電極としての受光面側集電電極７を備える。そして裏面側にはこのｎ型単結晶シリコン基板１の裏面である第２の主面１Ｂ側の直上に順次積層された、第２の集電電極としての裏面側真性半導体層としてｉ型非晶質シリコン層２ｉ、導電性非晶質層として不純物がドープされたｎ型非晶質シリコン層２ｎ、裏面側透光性導電膜４、及び裏面側集電電極６を備える。受光面である第１の主面１Ａ側から、ｉ型非晶質シリコン層３ｉ、ｐ型非晶質シリコン層３ｐが、当該ｎ型単結晶シリコン基板１の側面にまで回込んで形成された第１の積層体と、裏面である第２の主面１Ｂ側から、ｉ型非晶質シリコン層２ｉ、ｎ型非晶質シリコン層２ｎが、当該ｎ型単結晶シリコン基板１の側面にまで回込んで形成された第２の積層体とを具備している。通常、これら太陽電池素子１０がマトリクス状に配列され、銅薄板等の金属薄板よりなる接続部材電気的に直列接続されている。そして、これらの太陽電池素子１０はＥＶＡ等の透光性且つ絶縁性を有する封止樹脂１１により表面シート８と裏面シート９との間に封止される。太陽電池素子１０の受光面を覆う受光面封止材は、表面シート８と封止樹脂１１の表面側部１１ａで構成される。また、太陽電池素子１０の受光面に対向する面である裏面側を覆う裏面封止材は、裏面シート９と封止樹脂１１の裏面側部１１ｂで構成される。このとき、太陽電池素子１０と表面シート８の間上に光照射を遮る遮光部３０が設けられ、前記太陽電池素子１０の端からの距離Ｘが１．０ｍｍまでの一部の領域の光電変換層に入射する光を遮るように形成されている。なお、図１−２において遮光部３０はハッチングで示されている。表面シート８と裏面シート９の周囲にはアルミニウム等の加工し易い金属からなる枠体（不図示）が取り付けられる。太陽電池素子１０は表面シート８側から入射光Ｌを受光し、発生した電力は、電力引き出し線（不図示）により裏面シート９の背面に設けられた端子ボックス（不図示）へ引き出される。そしてこの端子ボックスから電力ケーブル（不図示）により外部に出力される。

次に、本実施の形態１の太陽電池モジュールの製造方法について説明する。図３−１〜図３−４は同太陽電池モジュールに用いられる太陽電池素子の製造工程を示す工程断面図、図４−１，４−２は、同太陽電池モジュールの製造工程を示す図である。

ここで、結晶系半導体基板としては、図３−１に示すようにｎ型単結晶シリコン基板１を用意する。このｎ型単結晶シリコン基板１は、通常、引き上げにより得られたインゴットをスライスすることにより切り出されたものであるため、表面に自然酸化膜、及び構造的欠陥、金属等による汚染をはらんでいる。このため、ここで用いられるｎ型単結晶シリコン基板１に対して洗浄及び、ダメージ層エッチングを行う。

ｎ型単結晶シリコン基板１に対し、洗浄、ダメージ層エッチングを行った後、ｎ型単結晶シリコン基板１内の不純物を除去するためにゲッタリングを行う。ゲッタリング工程では、処理温度１０００℃程度のリンの熱拡散により形成されたリンガラス層に不純物を偏析させ、リンガラス層をフッ化水素等でエッチングする。

ゲッタリング後、基板表面での光反射損失を低減させる目的でアルカリ溶液及び添加剤を用いたウェットエッチングにより、テクスチャを形成する。アルカリ溶液には水酸化カリウム、水酸化ナトリウム等を、添加剤にはイソプロピルアルコール等を用いる。なお、図３−１〜図３−４では、本実施の形態の構成の理解を容易にするため凹凸形状は描画せず、平坦形状とした。

テクスチャ形成後、ヘテロ接合界面となるｎ型単結晶シリコン基板表面のパーティクル、有機物汚染、金属汚染を除去するために基板洗浄を実施する。洗浄には、いわゆるＲＣＡ洗浄や、ＳＰＭ洗浄（硫酸過酸化水素水洗浄）、ＨＰＭ洗浄（塩酸過酸化水素水洗浄）、ＤＨＦ洗浄（希弗酸洗浄）、アルコール洗浄等を用いる。

ここでＲＣＡ洗浄とは、以下に示す方法である。まずウエハを希フッ酸水溶液（ＨＦ）の中に入れ、表面の薄いシリコン酸化膜を溶出する。このときシリコン酸化膜が溶出すると同時に、その上に付着していた多くの異物も同時に取り去られる。さらに、アンモニア（ＮＨ₄ＯＨ）＋過酸化水素（Ｈ₂Ｏ₂）で、有機物やパーティクルを除去する。次いで塩酸（ＨＣ１）＋過酸化水素（Ｈ₂Ｏ₂）で金属類を除去し、最後に超純水で仕上げを行う。

上記のいずれかの洗浄方法を用いて、基板洗浄を行った後、ヘテロ接合、及び、ｐｎ、ｎｎ⁺接合を形成するために、ｎ型単結晶シリコン基板１上に、順次各導電型の半導体層を形成する。上記テクスチャ形成工程、洗浄工程を経て得られたｎ型単結晶シリコン基板１は、厚さ１００〜５００μｍであった。

まず、図３−２に示すように、ｎ型単結晶シリコン基板１の第２の主面１Ｂ全面を覆うとともにこの第２の主面１Ｂから、側面１Ｃ及び第１の主面１Ａの周縁部にわたり、プラズマＣＶＤ法を用いて約１〜１０ｎｍの厚さの裏面側ｉ型非晶質シリコン層２ｉ、及び約５〜５０ｎｍの厚さのｎ型非晶質シリコン層２ｎをこの順に堆積する。ここで、裏面側ｉ型非晶質シリコン層２ｉ、ｎ型非晶質シリコン層２ｎはそれぞれ非晶質を用いているが、微結晶シリコンを用いてもよい。

続いて図３−３に示すように、第２工程として、裏面側ｉ型非晶質シリコン層２ｉ及びｎ型非晶質シリコン層２ｎの形成された、ｎ型単結晶シリコン基板１の第１の主面１Ａの全面にプラズマＣＶＤ法を用いて約１〜１０ｎｍの厚さの受光面側非晶質シリコンｉ層３ｉ、及び約５〜５０ｎｍの厚さのｐ型非晶質シリコン層３ｐをこの順に堆積する。ここでも、受光面側ｉ型非晶質シリコン層３ｉ、ｐ型非晶質シリコン層３ｐはそれぞれ非晶質を用いているが、微結晶シリコンを用いてもよい。

続いて図３−４に示すように、裏面側透光性導電膜４としてＩＴＯ層を形成するとともに受光面側透光性導電膜５としてＩＴＯ層を形成する。ＩＴＯ層の製膜にはスパッタ法あるいはＣＶＤ法が用いられる。透光性導電膜の材料は、ＩＴＯの他、例えば酸化インジウム、酸化亜鉛、ＳｎＯ₂等が挙げられるが、これらの材料に限定されるわけではない。

そして最後に、マスクを用いて第２及び第１の主面１Ｂ，１Ａに遮光性の金属からなる集電電極（裏面側集電電極６，受光面側集電電極７）を形成する。

このようにして得られた太陽電池素子１０を、３行４列にわたり、裏面シート９上にマトリクス状に配置し、仮止めした状態で、遮光部３０となる紙材を配置し、さらにその上に表面シート８を配する（図４−１）。

そして、表面シート８と裏面シート９との間に封止樹脂１１を充填し、加熱加圧し、太陽電池モジュール１００を得る（図４−２）。この封止樹脂のうち表面側部１１ａと、表面シート８とで受光面封止材を構成し、太陽電池素子１０の受光面を覆う。また、この封止樹脂のうち裏面側部１１ｂと、裏面シート９とで、裏面封止材を構成し、太陽電池素子１０の受光面に対向する面である裏面側を覆う。

以上のように、本実施の形態の太陽電池によれば、基板の周縁部に遮光部材を配することで遮光領域を形成し、太陽電池素子には物理的な分離領域を形成することなく、電気的分離を行なうことができる。従ってリーク電流を防ぎつつ、有効面積を最大にして、特性の向上を図ることができる。また、煩雑な追加プロセスを新たに必要としない。

なお、集電電極は、通常、図示しないグリッド電極を所定の間隔で形成するとともに、図示したように外縁部にバスバー電極を形成した構成となっており、これにより、より集電特性が向上する。

第１の主面１Ａである受光面側に形成された遮光部３０の幅は、ｎ型単結晶シリコン基板１の端から１．０ｍｍ以下の領域に１．０ｍｍ以下の幅で形成されており、光照射を遮る遮光領域として機能するため、素子（セル）の端からの距離Ｘが１．０ｍｍまでの領域の光電変換層に入射する光を遮ることができる。１．０ｍｍ以下の領域に形成する理由は、多くの場合これ以上内側にバスバーを形成すると受光面積の縮小による短絡電流Ｉｓｃの低下が本実施の形態の構成の効果によるＦＦ向上分を上回り、特性としての効果を得ることが困難になるからである。

以上説明したように、ヘテロ接合型太陽電池の製造工程においては、基板の裏面側から最初に、真性半導体層及びｎ型導電型半導体層が形成されるので、基板の側面、特に、表面の端部において、外側から見て、非晶質シリコンのｐｉｎ層が形成されることになる。光起電力素子としての発電は、通常は、主に、非晶質シリコンｐｉ／ｎ型結晶系半導体基板の接合で発生し、表面側、裏面側より出力を取り出すことができる。しかしながら、遮光部を設けない従来の太陽電池の場合、基板の側面、表面の端部に通常でない非晶質層のｐｉｎ層が形成される。これにより、更に、表面側と裏面側が通常でない非晶質層のｐｉｎ層で接続され、光の入射により、光起電力が発生し、電流が不所望に表面から裏面へ回り込むことで、発生した電子・正孔がこの部分で消滅し、発電に寄与せず、出力特性が低下すると考えられる。

この際、太陽電池素子１０と封止樹脂１１の間には太陽電池素子１０への光照射を遮る遮光部３０が形成されているので、遮光部３０が設けられている領域に位置する太陽電池素子１０の部分への入射光Ｌの照射が妨げられる。太陽電池素子１０では光照射により電荷が発生するため、太陽電池素子１０の光照射が妨げられた部分においては導電性が著しく低くなる。その結果、太陽電池素子１０の表面と裏面の光電変換層とは実質的に電気的に分離される。すなわち、太陽電池素子１０の表面の光電変換層と裏面の光電変換層とが通常でない非晶質層のｐｉｎ層として形成され、物理的に接続されているとしても、太陽電池素子１０の表面の光電変換層と裏面の光電変換層とは実質的に電気的に分離されていることになる。

図５に、遮光部３０の幅を変化させたときの、遮光部の幅に対する出力特性を示す。理論的には遮光する面積を小さくすればする程、短絡電流Ｉｓｃが上昇するため、遮光部の幅０ｍｍで出力特性は最大値となるが、現実には前述した理由により、ＦＦが低下し最大値とはならない。グラフより、遮光部の幅が１．０ｍｍで遮光しない場合とほぼ同等になっており、１．０ｍｍ以下であれば本発明の効果を得ることができる。好ましくは、太陽電池素子側面のみに遮光部を設けることが、理論上の遮光部の幅０ｍｍに相当するため、本発明の効果を最も得ることができる。太陽電池素子の側面にのみ遮光部を形成するには太陽電池素子をスタックし、印刷法によりインクを塗布する等の方法により製造することが可能である。遮光部を形成する方法は、出力特性向上と製造コストのバランスにより、適宜選択される。

このように本実施の形態１の太陽電池モジュールにおいては、一方の面に形成される非晶質の半導体層が、半導体基板の側面又は他面に不所望に回り込むことで電気的に一部が接続された状態となっており、物理的に分離されていない。しかしながら、光照射を遮る遮光部３０が前記太陽電池素子１０の端から１．０ｍｍまでの一部の領域に位置するように形成されていることにより、この遮光部３０が太陽電池素子１０の光電変換層を実質的に電気的に分離することができる。したがって、太陽電池素子１０の光電変換層を物理的に分離する必要がなく、太陽電池モジュールの構造を単純化することが可能であるとともに、製造工程を簡素化することが可能である。

一方、従来、表面と裏面を電気的に分離するためには、例えば、特許文献１では非晶質層の製膜時に基板の側面、特に、表面及び裏面の端部において、不所望の非晶質シリコンのｐｉｎ層が形成されることを防ぐようマスクしている。また、その他一般的には製膜後にレーザースクライブしたりすることが行なわれているが、精度上、素子の端から１．０ｍｍ以下の一部の領域を無効化するのは困難である。これに対し、本実施の形態の太陽電池モジュールの構成においては、光電変換層は端部まで形成されているので、上記のような不具合はない。

なお、本実施の形態１における遮光部３０は、前記太陽電池素子１０の表（受光）面側に配置されるものであり、光電変換層への光照射を遮るものである。遮光部３０の形成位置としては、遮光部３０が前記太陽電池素子１０の表面側に配置されていれば特に限定されるものではない。

また、遮光部３０を構成する材料としては、前記実施の形態１で用いた紙の他、光を反射、拡散、散乱、屈折、分散、複屈折、吸収する部材であればよい。遮光性に優れた部材を選ぶのがよく、そのため例えば、光を吸収させるには黒色の紙がよく、反射させるにはアルミニウムシートのような鏡面のものが良い。遮光部３０の位置精度が必要とされる場合は、黒色のインクを用いて印刷法により形成することもできる。なお、遮光部が表面シート８上に形成されるものに比べ、太陽電池素子１０と封止樹脂１１との間に形成されると光電変換層及び遮光部３０の距離が近いため、遮光部３０が設けられている遮光部形成領域に位置する光電変換層の部分への光照射を効果的に妨げることができる。それは太陽電池モジュール１００に入射する光は、反射、拡散、散乱、屈折、分散、複屈折等を経て様々な角度を持って入射するため、太陽電池素子１０面に対し垂直方向のみとは限らず、太陽電池素子１０の光電変換層の所望する領域を遮光するためには、遮光部３０は太陽電池素子１０に近いほど精度がよくなるためである。

なお、遮光部３０を絶縁部材で構成することで、隣接する単位セルと電気的に分離することができる。

以上説明してきたように、本実施の形態によれば、太陽電池素子としては、一方の面に形成される非晶質の半導体層が、半導体基板の側面又は他面に不所望に回り込む構造となっているが、素子に手を加えることなく、モジュール構造の一部として遮光部を設けることにより、回り込んでいるウエハ端では光電変換できなくなり、キャリアが両面を行き来することができないため特性低下を抑制することができる。また、太陽電池素子１０と封止樹脂１１との間に形成されると光電変換層及び遮光部３０の距離が近いため、遮光部３０が設けられている遮光部形成領域に位置する光電変換層の部分への光照射を効果的に妨げることができる。

実施の形態２．
本発明の実施の形態２の太陽電池モジュールについて説明する。前記実施の形態１の太陽電池モジュールでは、太陽電池素子１０に当接するように遮光部３０を配したが、本実施の形態では、図６に示すように表面シート８上に遮光部３１を配している。他は前記実施の形態１と同様であるためここでは説明を省略する。

表面シート８上に遮光部３１を形成した場合、予め表面シート８に遮光部３１を形成することで、太陽電池モジュールを製造する場合に、追加作業が必要とはならないようにすることができる。したがって本実施の形態の太陽電池モジュールは、製造工数の増大を招くことなく、ＦＦ特性の向上をはかることができる。

実施の形態３．
本発明の実施の形態３の太陽電池モジュールについて説明する。本実施の形態では、図７に示すように表面シート８の裏面側すなわち封止樹脂１１側上に遮光部３２を配している。他は前記実施の形態１と同様であるためここでは説明を省略する。

表面シート８の内側に遮光部３２を形成した場合、遮光部３２が表面に露呈していないため、劣化が少なく、こすれなどによる遮光性の低下も抑制可能である。またこの場合も、予め表面シート８に遮光部３２を形成することで、太陽電池モジュールを製造する場合に、追加作業が必要とはならないようにすることができる。したがって本実施の形態の太陽電池モジュールは、製造工数の増大を招くことなく、ＦＦ特性の向上をはかることができる。

なお、この遮光部３２は、表面シート８の背面側に厚膜印刷あるいはスパッタリングなどで導体パターンとして形成してもよい。この場合配線層として用いることができる。特に、表面シート８の背面側に枠状（リング状）の導体層で構成することで接地線として用いることも可能である。

実施の形態４．
本発明の実施の形態４の太陽電池モジュールについて説明する。本実施の形態では、３行４列のマトリクス状に太陽電池素子１０を配した構成をとる。図８はこの太陽電池モジュールの上面図、図９は図８のＡ₁−Ａ₁断面図である。なお図８においては表面シート８は透光性であるため、下層の太陽電池素子１０がそのままみえているものとする。本実施の形態では、太陽電池素子１０を３行４列のマトリクス状にインターコネクタ１９で接続した構成となっている。そして各太陽電池素子１０の外周縁部を全周にわたって取り囲むように、エポキシ樹脂などの絶縁性樹脂からなる遮光部３３が形成されている。２０は外部取出しのための取り出し部である。

製造に際しては、まず、太陽電池素子１０どうしをインターコネクタ１９で接続する。インターコネクタ１９の接続には、低融点の半田などを用いる。次に、表面シート８、封止樹脂１１、インターコネクタ１９で相互に接続した太陽電池素子１０、封止樹脂１１を順に積み重ねて、真空中で加熱とともに押圧して、封止処理を行う。封止樹脂１１は溶融して受光面側の表面シート８と裏面側の裏面シート９との間の隙間を埋めて、太陽電池素子１０を固定する。このようにして太陽電池モジュールが完成する。

前記実施の形態１〜４において用いられている遮光部が遮る光の波長域としては、光電変換層が光活性を示す波長域の少なくとも一部を含んでいればよく、中でも、光電変換層の材料が光活性を示す波長をすべて含むことが好ましい。具体的に、遮光部が遮る光の波長域は、光電変換層の材料に応じて適宜選択されるものであるが、３００ｎｍ〜１１００ｎｍの範囲内を含むことが好ましい。

複数のセルを配置したモジュールで、かつ太陽電池セルと表面シート８の間に遮光部が形成されている場合、遮光部は絶縁性を有することが好ましい。それは、隣接する単位セルと電気的に分離するためである。一方、遮光部が表面部材上に形成されている場合、特性として遮光部は絶縁性を有していてもよく有さなくてもよい。

遮光部の厚みとしては、光電変換層への光照射の少なくとも一部を遮ることができる遮光部が得られれば特に限定されるものではなく、遮光部の材料や遮光部の形成位置に応じて適宜選択される。

遮光部の幅としては、遮光部が最大１．０ｍｍであるため、１．０ｍｍ以下であれば特に限定されるものではなく、遮光部の形成方法に応じて適宜設定される。遮光部の幅が広いと、表面部材上に配置できる単位セルの数が少なくなったり、発電に寄与する面積が小さくなったりする。ここで遮光部の幅とは太陽電池素子の外縁から、遮光部の内縁までの距離Ｘ（図１−２，６，７）をいうものとする。また、遮光部の幅が狭いと、光照射が妨げられる光電変換層の部分が小さくなり、光電変換層を実質的に電気的に分離することが困難となる場合がある。

表面シート８に遮光部を形成する場合、遮光部の形成方法は、光電変換層への光照射の少なくとも一部を遮ることができる遮光部を形成できる方法であれば特に限定されるものではなく、遮光部の材料やコストに応じて適宜選択される。具体的に、遮光部の形成方法としては、スパッタリング法等により製膜した後にフォトリソグラフィー法等によりパターニングする方法、マスクを用いてスパッタリング法により製膜する方法、印刷法、などが挙げられる。ただし、一般的に半導体プロセスで行なわれているフォトリソグラフィー法を用いて端部のみを閉口し、受光部をエッチングして遮光部を形成することは、精度上可能であるが、上記方法に比べ、コストが高く、太陽電池プロセスとしては現実的ではない場合もある。

なお、この遮光部は絶縁性樹脂などの絶縁性材料で構成することで、隣接素子間の短絡の恐れはなくなる。またこの遮光部を導電性材料で構成してもよい。例えば受光面側集電電極７と電気的に接続した導電性材料で構成することで、配線抵抗の低減を図ることができる。図８に示すように、前記実施の形態４の構成の場合は、この太陽電池モジュールの外周側ＵＳ，ＲＳ，ＤＳ，ＬＳについては隣接セルがないため、遮光部３３を導電性材料で構成した場合も端部まで形成しても短絡の恐れはないが、外周側ＵＳ，ＲＳ，ＤＳ，ＬＳ以外の隣接セルと対向する辺は、遮光部３３なしとした構造も有効である。端部において非晶質半導体層が不所望に回り込むことによる特性低下の抑制が不十分ではあるものの、遮光部３３によって遮光しているため、一部特性低下を抑制できる。

以上説明してきたように、上記各実施の形態の太陽電池モジュールの構成によれば、一方の面に形成される非晶質の半導体層が、半導体基板の側面又は他面に不所望に回り込み、物理的に分離されていなくとも、光電変換層への光照射を遮る遮光部が形成されていることにより、上記光電変換層を実質的に電気的に分離することができる。したがって、太陽電池素子１０の光電変換層を物理的に分離する必要がなく、太陽電池モジュールの構造を単純化することが可能であるとともに、製造工程を簡素化することが可能である。

上記理由により、特性としてはＦＦが上昇し、遮光部により有効面積が少なくなる分、短絡電流Ｉｓｃが低下する。しかし、太陽電池素子１０の外縁（外周端）から１．０ｍｍ以下の領域であればＦＦ上昇分が、短絡電流Ｉｓｃ低下分より大きくなり、Ｖｏｃは変わらないため、特性は上昇する。

なお、以上説明してきた各実施の形態では、単結晶シリコン基板を用いた例について説明したが、これに限定されることなく、ＳｉＣなど、他の結晶系半導体基板にも適用可能である。

本発明は、上記実施の形態に限定されるものではない。上記実施の形態は例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。

以上のように、本発明にかかる太陽電池モジュールは、集光効率に優れており、特に、反射板などの集光補助材を用いるのが難しい場所に設置される太陽電池モジュールに適している。

１ｎ型単結晶シリコン基板、２ｉｉ型非晶質シリコン層、２ｎｎ型非晶質シリコン層、３ｉｉ型非晶質シリコン層、３ｐｐ型非晶質シリコン層、４裏面側透光性導電膜、５受光面側透光性導電膜、６裏面側集電電極、７受光面側集電電極、８表面シート、９裏面シート、１０太陽電池素子、１１封止樹脂、１９インターコネクタ、２０取り出し部、３０，３１，３２，３３遮光部。

Claims

第１導電型を有する結晶系の半導体基板と、
前記半導体基板の第１の主面上から当該半導体基板の側面にまで回込んで形成された前記第１導電型と異なる第２導電型の非晶質半導体層と、
前記第２導電型の非晶質半導体層上に形成される第１の集電電極と、
前記半導体基板の第２の主面側に形成される第２の集電電極とを備えた太陽電池素子と、
前記太陽電池素子の前記第１及び第２の集電電極に接続された取り出し部とを備えた太陽電池モジュールであって、
前記太陽電池素子の前記半導体基板の前記第１又は第２の主面のうち受光面側の主面上を外周に沿って遮光する遮光部とを有することを特徴とする太陽電池モジュール。
少なくとも１つの太陽電池素子が、
前記太陽電池素子の受光面を覆う受光面封止材と、
前記太陽電池素子の受光面に対向する面である裏面側を覆う裏面封止材とで一体的に封止された太陽電池モジュールであって、
前記遮光部が前記太陽電池素子と、前記受光面封止材との間に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の太陽電池モジュール。
少なくとも１つの太陽電池素子が、
前記太陽電池素子の受光面を覆う受光面封止材と、
前記太陽電池素子の受光面に対向する面である裏面側を覆う裏面封止材とで一体的に封止された太陽電池モジュールであって、
前記遮光部が、前記受光面封止材中に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の太陽電池モジュール。
前記受光面封止材は、
表面シートと前記表面シート上に形成された封止層とで構成され、
前記遮光部が前記表面シート上に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の太陽電池モジュール。
前記遮光部は絶縁性を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の太陽電池モジュール。
前記遮光部は前記太陽電池素子の受光面側外周部から側面にわたって形成されたことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の太陽電池モジュール。
前記遮光部は前記太陽電池素子の外周部全体にわたって一体的に形成されたことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の太陽電池モジュール。
第１導電型を有する結晶系の半導体基板と、
前記半導体基板の第１の主面上から当該半導体基板の側面にまで回込んで形成された前記第１導電型と異なる第２導電型の非晶質半導体層と、
前記第２導電型の非晶質半導体層上に形成される第１の集電電極と、
前記半導体基板の第２の主面側に形成される第２の集電電極とを備えた太陽電池素子を形成する素子形成工程と、
前記太陽電池素子の前記第１及び第２の集電電極に接続するように取り出し部を形成するとともに、
前記太陽電池素子の前記半導体基板の前記第１又は第２の主面のうち受光面側の主面上を外周に沿って遮光領域を形成するように、遮光部を形成する工程とを含むことを特徴とする太陽電池モジュールの製造方法。
前記遮光部を形成する工程は、前記太陽電池素子の周りに遮光体を介在させた状態で封止体を形成する、封止工程を含むことを特徴とする請求項８に記載の太陽電池モジュールの製造方法。
前記遮光部を形成する工程は、前記太陽電池素子を封止する封止工程の後に遮光部を形成する工程を含むことを特徴とする請求項８に記載の太陽電池モジュールの製造方法。
前記遮光部を形成する工程は、
表面シートに遮光体を形成する工程と、
前記表面シートで前記太陽電池素子を封止する封止工程とを含むことを特徴とする請求項８に記載の太陽電池モジュールの製造方法。