JP2015032645A - 太陽電池モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】高温多湿下で長時間放置されたり、雨水等の水分の影響を受けても、電極と半導体基板との間の接触抵抗の増大を抑制した良好な信頼性を有する太陽電池モジュールを実現する。【解決手段】受光面電極９は、少なくともＡｌを含む導電性材料を主成分とする第１の電極層１１と、Ａｌを含有せず非Ａｌ系の導電性材料を主成分とする第２の電極層１２とを有し、かつ第１の電極層１１はｎ型半導体基板５（ｐ型半導体層６）に接合されている。第１の電極層１１の表面が第２の電極層１２で覆われるように、第１の電極層１１の電極幅Ｗ１は、第２の電極層１２の電極幅Ｗ２と同等乃至同等以下とされている。第１の電極層１１の電極厚みＴ１は０．１〜３０μｍが好ましく、第２の電極層１２の電極厚みＴ２は１０〜５０μｍが好ましい。【選択図】図３

Description

本発明は、太陽電池モジュールに関し、より詳しくは半導体基板の両主面に電極が形成された太陽電池セルを封止材で封止した太陽電池モジュールに関する。

太陽光発電システムは、太陽エネルギーを電気エネルギーに変換するものであり、クリーンで再生可能なエネルギー源として研究・開発が盛んに行われている。

この種の太陽光発電システムでは、信頼性や耐久性の観点から、基本構成要素である太陽電池セルを封止材で封入して太陽電池モジュールを形成し、斯かる太陽電池モジュールを直列又は／及び並列に接続して使用される。

また、前記太陽電池セルは、ｐ型半導体基板又はｎ型半導体基板の表面にｎ型半導体層又はｐ型半導体層が形成されてｐｎ接合を実現し、斯かるｎ型又はｐ型の半導体層の主面に所定パターンの受光面電極が形成されている。さらに、この種の太陽電池セルでは、前記受光面電極を除く半導体層上には反射防止膜が形成されており、入射される太陽光の反射損失を前記反射防止膜で抑制し、これにより太陽光の電気エネルギーへの変換効率を向上させている。

前記受光面電極は、通常、導電性ペーストを使用して以下のようにして形成される。すなわち、導電性ペーストは、導電性粉末、バインダ樹脂、及び有機溶剤等を含有しており、ｐ型又はｎ型の半導体層上に形成された反射防止膜の表面に導電性ペーストを塗布し、所定パターンの導電膜を形成する。そして、焼成過程で導電膜下層の反射防止膜を分解・除去するファイヤースルー（焼成貫通）を行い、これにより導電膜が焼結されて受光面電極を形成すると共に、該受光面電極と半導体層とを接合させ、両者を導通させている。

そして、この種の導電性ペーストとしては、例えば特許文献１に示すように、配合比率が８５〜９８．５ｗｔ％の範囲内にあるＡｇ粉末と、０．５〜１０ｗｔ％の範囲内、かつ、平均粒径が５〜２０μｍの範囲内にあるＡｌ粉末と、ホウケイ酸鉛系ガラスフリット、ホウケイ酸ビスマス系ガラスフリット、またはホウケイ酸亜鉛系ガラスフリットのいずれか１つからなり、かつ、１〜１０ｗｔ％の範囲内にあるガラスフリットと、有機質ビヒクルとを混練したものが知られている。

この特許文献１では、上記導電性ペーストを使用して電極を形成することにより、ｐ型半導体基板と電極との間で良好なオーミック接触を得ようとしている。

特許第３６２５０８１号公報（請求項１、段落番号〔００２７〕等〕

ところで、上述した太陽電池セルを太陽電池モジュール内に封止する封止材としては、加工性や透過性等の観点から、従来より化学式（１）で表されるエチレン−ビニルアセテート共重合体（Ethylene−vinyl acetate copolymer；以下、「ＥＶＡ」という。）が広く使用されている。

このＥＶＡは、化学式（１）で示すように、酢酸基（−ＯＣＯＣＨ_３）を含有しており、このためこのＥＶＡが雨水や湿気等の水分と接触すると、加水分解反応を起こし、酢酸を生成する。

一方、特許文献１記載の導電性ペーストは、半導体基板との間で良好なオーミック接触を得ることができるＡｌが含有されているが、斯かるＡｌは耐食性に劣る。

したがって、加水分解反応により生じた酢酸水溶液が、電極内部に浸入すると、Ａｌを浸食し、このため半導体基板と電極との接触領域が減少して接触抵抗Ｒｃが増加し、また、半導体基板と電極とが剥離するおそれもあり、導通性が劣化してエネルギー変換効率の著しい低下を招くおそれがある。

本発明はこのような事情に鑑みなされたものであって、高温多湿下で長時間放置されたり、雨水等の水分の影響を受けても、電極と半導体基板との間の接触抵抗の増大を抑制した良好な信頼性を有する太陽電池モジュール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に係る太陽電池モジュールは、半導体基板の両主面に電極が形成された太陽電池セルが、加水分解性基を含有した封止材で封止された太陽電池モジュールであって、前記太陽電池セルが、前記電極のうちの少なくとも一方の電極は、少なくともＡｌを含む導電性材料を主成分とする第１の電極層と、Ａｌを含有せず非Ａｌ系の導電性材料を主成分とする第２の電極層とを有し、前記第１の電極層が前記半導体基板に接合されると共に、前記第１の電極層の表面は前記第２の電極層で覆われていることを特徴としている。

これにより耐食性に劣るＡｌを含有した第１の電極層が、表面露出することがないので、高温多湿下で長時間放置されたり、雨水等の水分の影響を受けても、電極が浸食されるのを抑制することができる。したがって、良好なオーミック接触を維持しつつ、水分の影響を受けても電極と半導体基板との間の接触抵抗が増大するのを抑制することができる信頼性の良好な太陽電池モジュールを得ることができる。

また、本発明の太陽電池モジュールは、前記第１の電極層は、厚みが０．１〜３０μｍであるのが好ましい。

この場合は、接触抵抗の増大をより一層効果的に抑制することができる。

さらに、本発明の太陽電池モジュールは、前記第２の電極層は、厚みが１０〜５０μｍであるのが好ましい。

この場合も、接触抵抗の増大をより一層効果的に抑制することができる。

また、本発明の太陽電池モジュールは、前記第1及び第２の電極層が、Ａｇを主成分としたＡｇ系導電性材料が含有されているのが好ましい。

また、本発明の太陽電池モジュールは、前記第1の電極層が、第1の導電性ペーストが焼成されてなると共に、前記第２の電極層が、第２の導電性ペーストが焼成されてなり、前記第２の導電性ペーストは、ガラス成分が３ｗｔ％以上含有されているのが好ましい。

これにより、前記ガラス成分が第１の電極層の浸食を効果的に抑制することができ、接触抵抗Ｒｃが増大するのを抑制できる。

また、本発明の太陽電池モジュールは、前記太陽電池セルが、半導体基板の少なくとも一方の主面に反射防止膜が形成されると共に、前記反射防止膜を貫通して前記第1の電極層と前記半導体基板とが接合されているのが好ましい。

本発明の太陽電池モジュールによれば、半導体基板の両主面に電極が形成された太陽電池セルが、加水分解性基を含有した封止材で封止された太陽電池モジュールであって、前記太陽電池セルが、前記電極のうちの少なくとも一方の電極は、少なくともＡｌを含む導電性材料を主成分とする第１の電極層と、Ａｌを含有せず非Ａｌ系の導電性材料を主成分とする第２の電極層とを有し、前記第１の電極層が前記半導体基板に接合されると共に、前記第１の電極層の表面は前記第２の電極層で覆われているので、耐食性に劣るＡｌを含有した第１の電極層が、表面露出することがないことから、高温多湿下で長時間放置されたり、雨水等の水分の影響を受けても、電極が浸食されるのを抑制することができる。したがって良好なオーミック接触を維持しつつ、水分の影響を受けても電極と半導体基板との間の接触抵抗が増大するのを抑制することができる信頼性の良好な太陽電池モジュールを得ることができる。

本発明に係る太陽電池モジュールの一実施の形態を模式的に示す斜視図である。 上記太陽電池モジュールに組み込まれた太陽電池セルの一実施形態を示す要部断面図である。 図２のＸ部詳細断面図である。 太陽電池セルの受光面電極側を模式的に示した拡大平面図である。 太陽電池セルの裏面電極側を模式的に示した拡大底面図である。 実施例で作製された電極パターンを模式的に示した平面図である。

次に、本発明の実施の形態を詳説する。

図１は、本発明に係る太陽電池モジュールの一実施の形態を示す斜視図である。

この太陽電池モジュールは、太陽電池セル１の両面にＥＶＡからなる封止材２ａ、２ｂが配され、一方の封止材２ａの表面には熱白板強化ガラス等の強化ガラス３が配され、他方の封止材２ｂの裏面には裏面保護シート４が配されている。この裏面保護シート４は、例えば、ポリフッ化ビニル等で形成された樹脂シートでＡｌ等の金属を挟み込んだものが好んで使用される。

図２は、上記太陽電池セルの一実施の形態を示す要部断面図である。

この太陽電池セル１は、Ｓｉを主成分とした単結晶又は多結晶のｎ型半導体基板５の一方の主面にｐ型半導体層６が形成されると共に、他方の主面にｎ^＋半導体層７が形成されている。また、ｐ型半導体層６の主面には反射防止膜８及び受光面電極９が形成されると共に、ｎ^＋半導体層７の主面には裏面電極１０が形成されている。

尚、この図２では、ｎ型半導体基板５の表面をフラット状に記載しているが、太陽光をｎ型半導体基板５内に効果的に閉じ込めるために、表面は微小凹凸構造を有するように形成されている。

反射防止膜８は、窒化ケイ素（ＳｉＮ_ｘ）等の絶縁性材料で形成され、矢印Ａに示す太陽光の受光面への光の反射を抑制し、太陽光をｐ型半導体層６に迅速かつ効率よく導く。この反射防止膜８を構成する材料としては、上述した窒化ケイ素に限定されるものではなく、他の絶縁性材料、例えば酸化ケイ素や酸化チタンを使用してもよく、２種類以上の絶縁性材料を併用してもよい。また、結晶Ｓｉ系であれば単結晶Ｓｉ及び多結晶Ｓｉのいずれを使用してもよい。

図３は、図２のＸ部詳細断面図である。

受光面電極９は、少なくともＡｌを含む導電性材料を主成分とする第１の電極層１１と、Ａｌを含有せず非Ａｌ系の導電性材料を主成分とする第２の電極層１２とを有し、かつ第１の電極層１１はｎ型半導体基板５（ｐ型半導体層６）に接合されている。

そして、第１の電極層１１の表面が第２の電極層１２で覆われるように、第１の電極層１１の電極幅Ｗ１は、第２の電極層１２の電極幅Ｗ２と同等乃至同等以下とされている。

すなわち、第１の電極層１１の電極幅Ｗ１と、第２の電極層１２の電極幅Ｗ２とは、数式（１）を満足している。

Ｗ１≦Ｗ２ …（１）
このようにｎ型半導体基板５と良好なオーミック接触を得ることができるものの、耐食性に劣るＡｌを含有した第１の電極層１１の表面を、Ａｌを含有しない非Ａｌ系導電性材料を主成分とした第２の電極層１２で覆うことにより、受光面電極９の内部に酢酸水溶液が浸入しても、第１の電極層１１が浸食されるのを抑制でき、接触抵抗Ｒｃが増大するのを極力抑制できる。

すなわち、〔発明が解決しようとする課題〕の項でも述べたように、太陽電池セル１はＥＶＡからなる封止材２ａ、２ｂで封止されて太陽モジュールの形態で使用されるが、ＥＶＡは酢酸基を含有しているため、高温多湿下で長時間放置されたり雨水の影響を受けて水分と接すると酢酸水溶液を生成する。そして、斯かる酢酸水溶液が受光面電極９の内部に浸入すると、耐食性に劣るＡｌを浸食し、受光面電極５とｎ型半導体基板５との接触領域が低減し、その結果接触抵抗Ｒｃが増大してエネルギー変換効率の低下を招くおそれがある。

そこで、本実施の形態では、Ａｌを含有した第１の電極層１１の表面をＡｌを含有せず非Ａｌ系導電性材料を主成分とした第２の電極層１２で覆い、これにより良好なオーミック接触を有し、かつ高温多湿下で長時間放置されたり雨水の影響を受けても、受光面電極９とｎ型半導体基板５（ｐ型半導体層６）との接触領域を確保し、接触抵抗の増大を招くことなく信頼性の良好な太陽電池モジュールを得ている。

尚、第１の電極層１１及び第２の電極層１２は薄膜であることから、その作製方法（塗布法、薄膜形成法、めっき法）の如何にかかわらず、電極幅Ｗ１と電極幅Ｗ２が同一とされる場合も、第１の電極層１１の表面は、実質的に第２の電極層１２で覆われることとなる。

ここで、第１の電極層１１の電極厚みＴ１は、特に限定されるものではないが、０．１〜３０μｍが好ましい。すなわち、上記数式（１）を満足するように第１の電極層１１の表面を第２の電極層１２で覆うことにより、水分の影響を受けても接触抵抗Ｒｃの増大を十分に抑制できるが、第１の電極層１１の電極厚みＴ１が０．１μｍ未満になると、該電極厚みＴ１が過度に薄くなってｐ型半導体層６とのオーミック接触が不十分となり、第１の電極層１１への酢酸水溶液の僅かな浸入によっても接触抵抗Ｒｃが増加するおそれがある。一方、第１の電極層１１の電極厚みＴ１が３０μｍを超えると、焼成処理やその後の冷却処理で生じる圧縮応力によって第１の電極層１１とｐ型半導体層６との界面に隙間が生じやすくなり、このため酢酸水溶液の第１の電極層１１への浸入を十分に阻止することができず、接触抵抗Ｒｃの増加を招くおそれがある。したがって、第１の電極層１１の電極厚みＴ１は、０．１〜３０μｍが好ましい。

また、第２の電極層１２の電極厚みＴ２も、特に限定されるものではないが、１０〜５０μｍが好ましい。すなわち、上述したように第１の電極層１１の表面を第２の電極層１２で覆うことにより、水分の影響を受けても接触抵抗Ｒｃの増大を十分に抑制できるが、第２の電極層１２の電極厚みＴ２が１０μｍ未満になると、該電極厚みＴ２が薄いことから、酢酸水溶液が第２の電極層１２を通過して第１の電極層１１に浸入し易くなり、接触抵抗Ｒｃが増加するおそれがある。一方、第２の電極層１２の電極厚みＴ２が５０μｍを超えると、上述と同様、焼成処理やその後の冷却処理で発生する圧縮応力によって第１の電極層１１とｐ型半導体層６の間に隙間が生じやすくなり、このため酢酸水溶液の第１の電極層１１への浸入を十分に阻止することができず、接触抵抗Ｒｃの増加を招くおそれがある。したがって、第２の電極層１２の電極厚みＴ２は、１０〜５０μｍが好ましい。

また、受光面電極９とｐ型半導体層６との密着性を向上させたり、酢酸水溶液の第１の電極層１１へのより効果的な浸入を阻止するためには、第１の電極層１１及び第２の電極層１２にガラス成分を含有させるのも好ましい。特に、第２の電極層１２となるべき第２の導電性ペースト中にガラス成分を３ｗｔ％以上含有させることにより、第２の電極層１２中にはガラス相を形成することが可能となり、これにより第１の電極層１２への酢酸水溶液の浸入をより一層抑制することができ、接触抵抗Ｒｃの増加を抑制できる。

そして、このようなガラス成分としては、その種類は特に限定されるものではないが、ホウケイ酸ガラス、ホウケイ酸鉛ガラス、ホウケイ酸ビスマスガラス、ホウケイ酸亜鉛ガラス等の各種ホウケイ酸系ガラスを好んで使用することができる。また、ガラスフリットを含有する場合は、その含有量は１〜１０重量％が好ましい。

尚、第２の電極層１２に含有される導電性材料としては、特に限定されるものではないが、良導電性を有するＡｇ、Ａｇ−Ｐｄを好んで使用することができる。

また、第１の電極層１１に含有される導電性材料ついても、少なくともＡｌを含有していればよく、その他の導電性材料としてＡｇやＡｇ−Ｐｄ等を含有させるのが好ましい。

図４は、受光面電極９の平面図を示している。

このように受光面電極９は、多数のフィンガー電極１３ａ、１３ｂ、…１３ｎが櫛歯状に並設されると共に、フィンガー電極１３ａ、１３ｂ、…１３ｎと交差状にバスバー電極１４が設けられ、フィンガー電極１３ａ、１３ｂ、…１３ｎとバスバー電極１４とが電気的に接続されている。そして、受光面電極９が設けられている部分を除く残りの領域に、反射防止膜８が形成されている。このようにしてｎ型半導体基板５で発生した電力をフィンガー電極１３ａ、１３ｂ、…１３ｎによって集電するとともにバスバー電極１４によって外部へ取り出している。そして、これら受光面電極９を形成するフィンガー電極１３ａ、１３ｂ、…１３ｎ及びバスバー電極１４が、上述した第１の電極層１１及び第２の電極層１２を有している。

尚、裏面電極１０は、図５に示すように、ｎ^＋半導体層７の裏面に形成されたＡｌ等からなる集電電極１５と、該集電電極１５の裏面に形成されて該集電電極１５と電気的に接続されたＡｇ等からなる取出電極１６とで構成されている。そして、ｎ型半導体基板５で発生した電力は集電電極１５に集電され、取出電極１６によって電力を取り出している。

次に、上記太陽電池セルの製造方法を詳述する。

まず、第１の電極層１１を形成するための第１の導電性ペーストを作製する。

すなわち、Ａｌ粉末、及び必要に応じてＡｇ粉末等の導電性粉末、更にはガラス成分を用意し、所定量秤量する。

Ａｌ粉末の形状は、特に限定されるものではなく、例えば、球形状、扁平状、不定形状、或いはこれらの混合粉を使用することができる。

また、Ａｌ粉末の平均粒径も特に限定されるものではないが、表面積が小さいことから 平均粒径は１〜３０μｍが好ましい。

次に、前記秤量物を有機ビヒクル、必要に応じて各種添加剤を所定の混合比率となるように秤量して混合し、三本ロールミル等を使用して分散・混練し、これにより第１の導電性ペーストを作製する。

ここで、有機ビヒクルは、バインダ樹脂と有機溶剤とで形成され、バインダ樹脂と有機溶剤との比率が、例えば体積比率で、１〜３：７〜９となるように調製される。バインダ樹脂としては、特に限定されるものではなく、例えば、エチルセルロース樹脂、ニトロセルロース樹脂、アクリル樹脂、アルキド樹脂、又はこれらの組み合わせを使用することができる。また、有機溶剤についても特に限定されるものではなく、α―テルピネオール、キシレン、トルエン、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート等を単独、或いはこれらを組み合わせて使用することができる。

尚、有機ビヒクルの含有量は、ペースト化できるのであれば特に限定されるものではないが、通常は体積含有量で３０〜６０vol％の範囲で含有される。

次に、第２の電極層１２を形成するための第２の導電性ペーストを作製する。

すなわち、Ａｌ粉末以外の非Ａｌ系の導電性粉末、例えば、Ａｇ、Ａｇ−Ｐｄを用意し、さらに好ましくはガラス成分を用意する。

そして、ガラス成分の含有量が好ましくは３ｗｔ％以上となるように、導電性粉末、ガラス成分、有機ビヒクル、必要に応じて各種添加剤を所定量秤量して混合し、三本ロールミル等を使用して分散・混練し、これにより第２の導電性ペーストを作製する。

次に、Ｓｉを主成分としたｎ型半導体基板５を用意する。尚、このｎ型半導体基板５の裏面にはＰ等のドナー不純物を拡散させてなるｎ^＋半導体層７が予め形成されている。

そして、プラズマ化学気相成長法（ＰＥＣＶＤ）等の薄膜形成法を使用し、ｎ型半導体基板５上に窒化ケイ素（ＳｉＮ_ｘ）等の絶縁性材料からなる膜厚が７０〜８０ｎｍの反射防止膜８を形成する。

次に、Ａｌ粉末を含有したＡｌペースト、及びＡｇ粉末を含有したＡｇペーストを用意する。そして、該Ａｌペーストを前記ｎ型半導体基板５の裏面全面に塗布し、さらにＡｇペーストをスクリーン印刷して乾燥させ、裏面電極用導電膜を形成する。

次いで、第1の導電性ペーストを焼成後の電極厚みＴ１が、好ましくは０．１〜３０μｍとなるように反射防止膜８の表面に塗布し、乾燥させて第1の導電膜を形成する。

そして、第２の導電性ペーストを焼成後の電極厚みＴ２が、好ましくは１０〜５０μｍとなるように第1の導電膜の表面を被覆するように塗布し、乾燥させて第２の導電膜を形成する。

この後、入口から出口まで１〜３分で搬送されるベルト式焼成炉を使用し、焼成温度６００〜７００℃で焼成処理を行う。そしてこれにより、第1の導電性ペースト中のＡｌ等のアクセプタ不純物がｎ型半導体基板５の表面に拡散してｐ型半導体層６を形成すると共に、前記反射防止膜８は分解・除去され、導電性ペーストはファイヤースルーされてｐ型半導体層６と導電性ペーストの焼結体である受光面電極９とが接合され、これにより太陽電池セルが製造される。

このように本太陽電池モジュールによれば、太陽電池セルは、受光面電極９が、少なくともＡｌを含む導電性材料を主成分とした第１の電極層１１と、Ａｌを含有せず非Ａｌ系の導電性材料を主成分とした第２の電極層１２とを有し、第１の電極層１１がｎ型半導体基板５に接合されると共に、前記第１の電極層１１の表面は前記第２の電極層１２で覆われているので、耐食性に劣るＡｌを含有した第１の電極層１１が、表面露出することがないことから、高温多湿下で長時間放置されたり、雨水等の水分の影響を受けても、第１の電極層１１が浸食されるのを抑制することができる。したがって良好なオーミック接触を維持しつつ、水分の影響を受けても電極と半導体基板との間の接触抵抗が増大するのを抑制することができる信頼性の良好な太陽電池モジュールを得ることができる。

尚、本発明は上記実施の形態に限定されるものではない。例えば、非Ａｌ系の導電性材料については、通常はＡｇを主成分としたＡｇ系導電性材料が好適に使用されるが、その形状は、特に限定されるものではなく、例えば、球形状、扁平状、不定形形状、或いはこれらの混合粉を使用することができる。

また、非Ａｌ系導電性粉末の平均粒径についても、特に限定されるものではないが、例えばＡｇの場合は、球形粉換算で、０．２〜５．０μｍが好ましい。

また、第１の電極層１１及び第２の電極層１２の各厚みの調整方法についても、特に限定されるものではなく、例えばスクリーン印刷法を使用して形成する場合は、印刷版のメッシュや乳剤の厚みを適宜設定することにより容易に調整することができる。

また、導電性ペーストには、必要に応じて、フタル酸ジ２−エチルヘキシル、フタル酸ジブチル等の可塑剤を１種又はこれらの組み合わせを添加するのも好ましい。また、脂肪酸アマイドや脂肪酸等のレオロジー調整剤を添加するのも好ましく、さらにはチクソトロピック剤、増粘剤、分散剤などを添加してもよい。

さらに、上記実施の形態では、受光面電極９が第１の電極層１１と第２の電極層１２の二層構造としているが、第１の電極層１１の表面を第２の電極層１２で覆うことができればよく、三層以上の多層構造としてもよい。

また、上記実施の形態では、ｎ型半導体基板５を使用して説明したが、ｐ型半導体基板についても同様に適用できる。

さらに、上記実施の形態では、片面受光型の太陽電池セルについて説明したが、裏面側にも、上述した反射防止膜及び受光面電極を設けた両面受光型の太陽電池セルにも適用可能である。

次に、本発明の実施例を具体的に説明する。

（導電性ペーストの作製）
平均粒径が１．０μｍの球形Ａｇ粉末、平均粒径５μｍの球形Ａｌ粉末、及びガラスフリットとしてホウケイ酸ガラスを用意した。

次いで、有機ビヒクルを作製した。すなわち、バインダ樹脂としてエチルセルロース樹脂１０重量％、有機溶剤としてテキサノール９０重量％となるようにエチルセルロース樹脂とテキサノールとを混合し、有機ビヒクルを作製した。

そして、Ａｇ粉末が８６．０ｗｔ％、Ａｌ粉末が１．２ｗｔ％、ホウケイ酸ガラスが３．０ｗｔ％、残部が有機ビヒクルとなるように秤量し、これら秤量物をプラネタリーミキサーで混合した後に、三本ロールミルで混練し、これにより第１の導電性ペーストを作製した。

さらに、平均粒径が３．０μｍの球形Ａｇ粉末を用意し、Ａｇ粉末が８７．０ｗｔ％、ホウケイ酸ガラスが３．０ｗｔ％、残部が有機ビヒクルとなるように、秤量し、これら秤量物をプラネタリーミキサーで混合した後に、三本ロールミルで混練し、これにより第２の導電性ペーストを作製した。

（試料の評価）
図６に示すように、反射防止膜５２上に所定の電極パターン５３ａ〜５３ｅを作製し、ＴＬＭ（Transmission Line Model）法により接触抵抗Ｒｃを求めた。

すなわち、横Ｘが１５６ｍｍ、縦Ｙが１５６ｍｍ、厚みＴが０．２ｍｍの単結晶のｎ型Ｓｉ基板５１の表面全域に膜厚０．１μｍの反射防止膜５２をプラズマ化学気相成長法（ＰＥＣＶＤ）で形成した。

ここで、反射防止膜５２の材料種としては、ＳｉＮ_Ｘを使用した。

次に、第１の導電性ペーストを使用してスクリーン印刷を行い、所定パターンを有する電極幅が２０〜１００μｍ、電極厚みが２０μｍの第１の導電膜を作製し、次いで、第２の導電性ペーストを使用してスクリーン印刷を行い、所定パターンを有する電極幅が２０〜１００μｍ、電極厚みが２０μｍの第２の導電膜を第１の導電膜の表面に作製した。

次いで、各試料を温度１５０℃に設定したオーブン中に入れて導電膜を乾燥させた。

その後、ベルト式近赤外炉（デスパッチ社製、ＣＤＦ７２１０）を使用し、試料が入口〜出口間を約１分で搬送するように搬送速度を調整し、大気雰囲気下、最高焼成温度７００℃で焼成し、第１の電極層及び第２の電極層を有する電極５３ａ〜５３ｅを形成し、これにより試料番号１〜２５の評価試料を作製した。尚、この焼成時にＡｌはアクセプタ不純物としてｎ型Ｓｉ基板５１の表面に拡散され、これによりｐ型半導体層が形成される。

ここで、各電極５３ａ〜５３ｅの距離Ｌ１〜Ｌ４を測定したところ、電極５３ａと電極５３ｂとの間の距離Ｌ１は２００μｍ、電極５３ｂと電極５３ｃとの間の距離Ｌ２は４００μｍ、電極５３ｃと電極５３ｄとの間の距離Ｌ３は６００μｍ、電極５３ｄと電極５３ｅとの間の距離Ｌ４は８００μｍであった。また、電極の長さＺはいずれも６ｍｍであった。

次いで、試料番号１〜２５の各試料について、ＴＬＭ法を使用し、酢酸水溶液の浸漬前後の接触抵抗Ｒｃを求めた。

このＴＬＭ法は、薄膜試料の接触抵抗を評価する方法として広く知られており、伝送線理論を使用し、電極と下層の半導体基板をいわゆる伝送線回路と等価と考えて接触抵抗Ｒｃを算出する。すなわち、電極５３ａ〜５３ｅの長さＺ、ｐ型半導体層のシート抵抗Ｒ_SH、電極間距離Ｌ、電極間抵抗Ｒとの間には、数式（２）が成立する。

Ｒ＝（Ｌ／Ｚ）×Ｒ_SH＋２Ｒｃ・・・（２）
数式（２）から明らかなように、電極間抵抗Ｒと電極間距離Ｌとは直線関係を有する。したがって、電極間距離Ｌｎ（ｎ＝１〜４）における各抵抗Ｒを測定し、Ｌを０に外挿することによって２Ｒｃを求め、この２Ｒｃから接触抵抗Ｒｃを算出することができる。

そこで、本実施例では、マイクロオームメータを使用して電極間距離Ｌｎにおける各抵抗Ｒを測定し、試料番号１〜２５の各試料について接触抵抗Ｒｃを算出した。尚、ｐ型半導体層のシート抵抗Ｒ_SHは、上記の数式（２）から導き出される直線について、横軸をＬ、縦軸をＲとしたときの傾きから算出できる。ここではシート抵抗Ｒ_SHは７０Ω／ｃｍであった。

次いで、試料番号１〜２５の各試料を、１vol％の酢酸水溶液に２４時間浸漬し、その後、各試料を酢酸水溶液から取り出し、浸漬後の接触抵抗Ｒｃを上述と同様の方法・手順で測定した。

そして、浸漬後の接触抵抗Ｒｃを浸漬前の接触抵抗Ｒｃで除算し、増加倍率を求めた。

表１は、試料番号１〜２５の各試料における第１の電極層及び第２の電極層の電極幅、浸漬前後の接触抵抗Ｒｃの増加倍率（倍）を示している。

試料番号６は、第１の電極層の電極幅が４０μｍであり、第２の電極層の電極幅が２０μｍであり、第１の電極層の電極幅が第２の電極層の電極幅よりも大きく、第１の電極層が第２の電極層で被覆されずに表面露出しているため、第１の電極層が酢酸水溶液に浸食され、その結果、浸漬前後で接触抵抗Ｒｃは５．９倍に増加した。

同様に試料番号１１、１２、１６〜１８、２１〜２４は、いずれも第１の電極層の電極幅が第２の電極層の電極幅よりも大きく、第１の電極層が第２の電極層で被覆されずに表面露出しているため、第１の電極層が酢酸水溶液に浸食され、その結果、浸漬前後で接触抵抗Ｒｃは５．１８〜２４．８２倍の範囲で増加した。また、第１の電極層の電極幅と第２の電極層の電極幅との差が大きくなるほど、第１の電極層の表面露出している領域が大きくなることから、浸食領域も大きくなり、このため接触抵抗Ｒｃの増加倍率が大きくなることが分かった。

これに対し試料番号１〜５、７〜１０、１３〜１５、１９、２０、及び２５は、第１の電極層の電極幅が第２の電極層の電極幅に対し同等乃至同等以下以下であり、第１の電極層は第２の電極層で被覆されていることから、接触抵抗Ｒｃの浸漬前後における増加倍率は１．２０〜１．９８倍となって２倍以下に抑制できることが分かった。

第１及び第２の電極層の電極幅をいずれも８０μｍとし、第１の電極層の電極厚みを０．０１〜５０μｍの範囲で異ならせ、第２の電極層の電極厚みを５〜７０μｍの範囲で異ならせた以外は、〔実施例１〕と同様の方法・手順で、試料番号３１〜４０の導電性ペーストを作製し、浸漬前後の接触抵抗Ｒｃを測定した。

表２は、試料番号３１〜４０の各試料における第１及び第２の電極層の各電極厚み、及び浸漬前後の接触抵抗Ｒｃの増加倍率（倍）を示している。

尚、第１及び第２の電極層の電極厚みは、各試料の断面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観察し、最大厚みを測定して求めた。

試料番号３１〜４０のいずれの試料においても、第１及び第２の電極層の電極幅はいずれも８０μｍであるので、増加倍率は１．９７倍以下となり２倍以下の良好な結果を得た。

しかしながら、試料番号３１は、第１の電極層の電極厚みが０．０１μｍと薄く、このため増加倍率は１．９７倍となり、また、試料番号３６は、第１の電極層の電極厚みが５０μｍと厚く、このため増加倍率は１．８９倍となった。

これに対し試料番号３２〜３５は、第１の電極層の電極厚みが０．１〜３０μｍと適度な厚さであるので、増加倍率は１．６倍以下に抑制できた。

一方、試料番号３７は、第１の電極層の電極厚みが５μｍと薄く、このため増加倍率は１．８９倍となり、また、試料番号４０は、第１の電極層の電極厚みが７０μｍと厚く、このため増加倍率は１．９４倍となった。

これに対し試料番号３８、３９は、第１の電極層の電極厚みが１０〜５０μｍと適度な厚さであるので、増加倍率は１．７倍以下に抑制できた。

以上より第１の電極層の電極幅を第２の電極層の電極幅と同等乃至同等以下とすることにより、増加倍率は２倍以下に抑制できるが、これに加えて第１の電極層の電極厚みを０．１〜３０μｍとし、第２の電極層の電極幅を１０〜５０μｍとすることにより、浸漬前後で接触抵抗Ｒｃが増加するのをより一層抑制できることが分かった。

ガラス成分の含有量を２〜８ｗｔ％の範囲で異ならせた試料番号５１〜５６の第２の導電性ペーストを作製した。

そして、第１及び第２の電極層の電極幅を８０μｍ、電極厚みを２０μｍとし、第２の電極層を試料番号５１〜５６の第２の導電性ペーストを使用して作製した以外は、〔実施例１〕と同様の方法・手順で試料番号５１〜５６の第２の導電性ペーストを作製し、浸漬前後の接触抵抗Ｒｃを測定した。

表３は、試料番号５１〜５６の各試料における第２の導電性ペースト中のガラス成分の含有量、及び浸漬前後の接触抵抗Ｒの増加倍率（倍）を示している。

試料番号５１〜５６のいずれの試料においても、第１及び第２の電極層の電極幅はいずれも８０μｍであるので、増加倍率は１．９４倍以下となり２倍以下の良好な結果を得た。

しかしながら、試料番号５１は、第２の導電性ペースト中のガラス成分の含有量が２ｗｔ％であり、また、試料番号５２は、第２の導電性ペースト中のガラス成分の含有量が２．５ｗｔ％であり、いずれも第２の導電性ペースト中のガラス成分の含有量が少ないため、増加倍率は１．８６〜１．９４倍となった。

これに対し試料番号５３〜５６は、第２の導電性ペースト中のガラス成分の含有量が３〜８ｗｔ％であり、ガラス成分の含有量が３ｗｔ％以上であるので、増加倍率は１．４９〜１．５７倍となって１．６倍以下に抑制できた。

以上より第１の電極層の電極幅を第２の電極層の電極幅と同等乃至同等以下とすることにより、増加倍率は２倍以下に抑制できるが、これに加えて第２の導電性ペースト中のガラス成分の含有量を３ｗｔ％以上とすることにより、増加倍率をより一層低減できることが分かった。

高温多湿下で長時間放置されたり、雨水等の水分の影響を受けても、電極と半導体基板との間の接触抵抗の増加を抑制し、これによりエネルギー変換効率の高い太陽電池セルを実現する。

２ａ、２ｂ 封止材
５ 半導体基板
８ 反射防止膜
９ 受光面電極（電極）
１１ 第１の電極層
１２ 第２の電極層

Claims (6)

1. 半導体基板の両主面に電極が形成された太陽電池セルが、加水分解性基を含有した封止材で封止された太陽電池モジュールであって、
   前記太陽電池セルが、前記電極のうちの少なくとも一方の電極は、少なくともＡｌを含む導電性材料を主成分とする第１の電極層と、Ａｌを含有せず非Ａｌ系の導電性材料を主成分とする第２の電極層とを有し、
   前記第１の電極層が前記半導体基板に接合されると共に、前記第１の電極層の表面は前記第２の電極層で覆われていることを特徴とする太陽電池モジュール。
2. 前記第１の電極層は、厚みが０．１〜３０μｍであることを特徴とする請求項１記載の太陽電池モジュール。
3. 前記第２の電極層は、厚みが１０〜５０μｍであることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の太陽電池モジュール。
4. 前記第1及び第２の電極層は、Ａｇを主成分としたＡｇ系導電性材料が含有されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の太陽電池モジュール。
5. 前記第1の電極層は、第1の導電性ペーストが焼成されてなると共に、前記第２の電極層は、第２の導電性ペーストが焼成されてなり、
   前記第２の導電性ペーストは、ガラス成分が３ｗｔ％以上含有されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の太陽電池モジュール。
6. 前記太陽電池セルは、半導体基板の少なくとも一方の主面に反射防止膜が形成されると共に、前記反射防止膜を貫通して前記第1の電極層と前記半導体基板とが接合されていることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の太陽電池モジュール。

Images