JP2019220709A - 太陽電池モジュールおよび太陽電池セルの製造方法 - Google Patents

太陽電池モジュールおよび太陽電池セルの製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】太陽電池モジュールの構成を簡易にする技術を提供する。【解決手段】太陽電池モジュールは、複数の太陽電池セル１０を備える。太陽電池セル１０の半導体基板５０の主面上に配置される複数の第１電極用フィンガー電極３０が配置される。また、第１電極用バスバー電極３２は、半導体基板５０の主面上に配置され、かつ複数の第１電極用フィンガー電極３０に接続される。第１電極用バスバー電極３２は、隣接した別の太陽電池セル１０の方に向かって、半導体基板５０から延出する。第１電極用バスバー電極３２において、半導体基板５０の主面上に配置される部分と半導体基板５０から延出する部分とが一体的に形成される。【選択図】図２

Description

本発明は、太陽電池モジュールに関し、特に複数の太陽電池セルを接続する太陽電池モジュールおよび太陽電池セルの製造方法に関する。
発電効率の高い太陽電池として、光が入射する受光面に対向する裏面にｎ型半導体層およびｐ型半導体層の双方が形成された裏面接合型の太陽電池がある。裏面接合型の太陽電池では、発電した電力を取り出すためのｎ側電極とｐ側電極の双方が裏面側に設けられる。また、複数の太陽電池が配線材によって電気的に接続されることによって、太陽電池モジュールが形成される（例えば、特許文献１参照）。
国際公開第１３／０３１２９８号パンフレット
１枚の太陽電池では、電力源として用いる場合に出力電力が十分でないため、一般的に複数の太陽電池を配線材を用いて接続して、太陽電池モジュールが構成される。また、太陽電池モジュールでは、太陽電池において発電した電力を取り出すために、太陽電池に設けられる電極と複数の太陽電池を接続する配線材が必要になる。これらを設けるために、太陽電池モジュールの構成が複雑になり、製造コストが増加する。
本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、太陽電池モジュールの構成を簡易にする技術を提供することにある。
上記課題を解決するために、本発明のある態様の太陽電池モジュールは、互いに電気的に接続された複数の太陽電池セルを備える。複数の太陽電池セルのうちの少なくとも１つは、半導体基板と、半導体基板の主面上に配置される第１導電型領域と、半導体基板の主面上に配置される第２導電型領域と、第１導電型領域上に配置される複数の第１集電極と、第１導電型領域上に配置され、かつ複数の第１集電極に接続される第２集電極と、を備える。第２集電極は、第２導電型領域上には形成されず、隣接した別の太陽電池セルの方に向かって半導体基板から延出する。
本発明の別の態様は、太陽電池セルの製造方法である。この方法は、半導体基板を準備するステップと、半導体基板の第１主面上に、第１導電型領域と第２導電型領域とを形成するステップと、第１導電型領域上に配置されるとともに、半導体基板から延出する集電極をめっき法によって形成するステップとを備える。形成するステップにおいて、集電極は、第２導電型領域上には形成されない。
本発明によれば、太陽電池モジュールの構成を簡易にできる。
本発明の実施例１に係る太陽電池モジュールの構造を示す断面図である。 図１の太陽電池セルの構造を示す平面図である。 図２の太陽電池セルの構造を示す断面図である。 図４（ａ）−（ｃ）は、図２の太陽電池セルの製造工程を示す断面図である。 図５（ａ）−（ｃ）は、図４（ａ）−（ｃ）に続く製造工程を示す断面図である。 図６（ａ）−（ｂ）は、図２の太陽電池セルの別の製造工程を示す断面図である。 図７（ａ）−（ｃ）は、図２の太陽電池セルのさらに別の製造工程を示す断面図である。 本発明の実施例２に係る太陽電池モジュールの構造を示す断面図である。 図９（ａ）−（ｃ）は、図８の太陽電池セルの構造を示す平面図である。
（実施例１）
本発明を具体的に説明する前に、概要を述べる。本発明の実施例１は、複数の太陽電池セルが接続されることによって構成される太陽電池モジュールに関する。実施例１に係る太陽電池モジュールは、裏面接合型の太陽電池セルを使用する。裏面接合型の太陽電池セルでは、光が入射する受光面に対向する裏面に、互いに間挿し合っている一対の櫛歯状の電極が配置される。この太陽電池セルの電極は、互いに導電性の異なった第１電極と第２電極に分類される。複数の太陽電池セルを接続する場合、所定の太陽電池セルの第１電極と、これに隣接した太陽電池セルの第２電極とが配線材によって接続される。配線材の数は、太陽電池モジュールに含まれる太陽電池セルの数が増加するほど多く必要になる。太陽電池モジュールの構成の簡易化、コストの低減を目的とする場合、配線材は含まれない方が望ましい。
これに対応するために、本実施例では、第１電極を太陽電池セルから延出するように形成する。このような構成により、太陽電池セルの第１電極と、これに隣接した太陽電池セルの第２電極とが直接接続される。以下、図面を参照しながら、本実施例を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を適宜省略する。
図１は、本発明の実施例１に係る太陽電池モジュール１００の構造を示す断面図である。太陽電池モジュール１００は、太陽電池セル１０と総称される第１太陽電池セル１０ａ、第２太陽電池セル１０ｂ、第３太陽電池セル１０ｃ、第１保護部材１２、第２保護部材１４、封止部材１６を含む。また、第１太陽電池セル１０ａは、第１−第１電極用バスバー電極３２ａと第１−第２電極用バスバー電極３６ａとを含み、第２太陽電池セル１０ｂは、第２−第１電極用バスバー電極３２ｂと第２−第２電極用バスバー電極３６ｂとを含む。ここで、第１−第１電極用バスバー電極３２ａ、第２−第１電極用バスバー電極３２ｂは、第１電極用バスバー電極３２と総称され、第１−第２電極用バスバー電極３６ａ、第２−第２電極用バスバー電極３６ｂは、第２電極用バスバー電極３６と総称される。
図１に示すように、ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸からなる直角座標系が規定される。ｘ軸、ｙ軸は、太陽電池モジュール１００の平面内において互いに直交する。ｚ軸は、ｘ軸およびｙ軸に垂直であり、太陽電池モジュール１００の厚み方向に延びる。また、ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸のそれぞれの正の方向は、図１における矢印の方向に規定され、負の方向は、矢印と逆向きの方向に規定される。太陽電池モジュール１００を形成する２つの主平面あるいは主面であって、かつｘ−ｙ平面に平行な２つの主平面のうち、ｚ軸の正方向側に配置される主平面が受光面であり、ｚ軸の負方向側に配置される主平面が裏面である。以下では、ｚ軸の正方向側を「受光面側」とよび、ｚ軸の負方向側を「裏面側」とよぶ。
複数の太陽電池セル１０は、ｙ軸に沿って並べられることによって、太陽電池ストリングを形成する。隣接した太陽電池セル１０は、一方の太陽電池セル１０の第１電極用バスバー電極３２によって電気的に接続される。第１電極用バスバー電極３２の構成は後述する。ここで、一方の太陽電池セル１０の第１電極用バスバー電極３２と他方の太陽電池セル１０の第２電極用バスバー電極３６とは、接着剤によって接着される。具体的には、第１太陽電池セル１０ａの第１−第１電極用バスバー電極３２ａは、隣接する第２太陽電池セル１０ｂの第２−第２電極用バスバー電極３６ｂに重なるように配置され、第１−第１電極用バスバー電極３２ａと第２−第２電極用バスバー電極３６ｂとが接着剤によって接着される。接着剤には、例えば、ハンダあるいは樹脂接着剤が使用される。樹脂接着剤を使用する場合、樹脂接着剤は、絶縁性を有するものであってもよいし、異方導電性を有するものであってもよい。
複数の太陽電池セル１０の受光面側には、第１保護部材１２が配置される。第１保護部材１２は、例えば、ガラスや透光性樹脂からなる基板またはシートにより構成される。一方、複数の太陽電池セル１０の裏面側には、第２保護部材１４が配置される。第２保護部材１４は、例えば、アルミニウム箔などの金属箔を介在させた樹脂フィルムにより構成される。第１保護部材１２と第２保護部材１４との間には、封止部材１６が配置される。封止部材１６は、複数の太陽電池セル１０を封止する。封止部材１６は、例えば、エチレン・酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）やポリビニルブチラール（ＰＶＢ）等の透光性を有する樹脂により形成される。
また、第１保護部材１２、封止部材１６、太陽電池セル１０、第２保護部材１４の積層体の外周に、Ａｌ等の金属製の枠体（図示しない）が取り付けられてもよい。さらに、第２保護部材１４の裏面側に、太陽電池セル１０の出力を外部に取り出すための配線材および端子ボックスが取り付けられてもよい。
図２は、太陽電池セル１０の構造を示す平面図であり、太陽電池セル１０の裏面の構造を示す。太陽電池セル１０は、第１電極２０、第２電極２２、半導体基板５０を含む。第１電極２０は、複数の第１電極用フィンガー電極３０、第１電極用バスバー電極３２を含み、第２電極２２は、複数の第２電極用フィンガー電極３４、第２電極用バスバー電極３６を含む。第１電極２０と第２電極２２は、半導体基板５０の裏面側に形成されており、互いに異なった極性を有する。具体的に説明すると、第１電極２０は電子を収集して負極となり、第２電極２２は正孔を収集して正極となる。一方、受光面側には電極が設けられないので、太陽電池セル１０は、裏面接合型の光起電力素子である。
複数の第１電極用フィンガー電極３０は、ｙ軸方向に延びる矩形状に形成される。ここでは、第１電極用フィンガー電極３０の数を「５」としているが、これに限定されない。また、複数の第１電極用フィンガー電極３０のｙ軸の負方向端側に、第１電極用バスバー電極３２が接続される。第１電極用バスバー電極３２は、半導体基板５０内において、ｘ軸方向に延びる台形状に形成される。また、第１電極用バスバー電極３２は、図示しない隣接した別の太陽電池セル１０であって、かつ本太陽電池セル１０のｙ軸の負方向側に配置された別の太陽電池セル１０の方に向かって、半導体基板５０から延出する。ここで、ｙ軸の負方向に半導体基板５０から延出した部分は、矩形状に形成される。さらに、第１電極用バスバー電極３２において、半導体基板５０内に配置される台形状の部分と、半導体基板５０から延出する矩形状の部分は、一体的に形成される。
なお、太陽電池セル１０の裏面が矩形状に形成される場合、第１電極用バスバー電極３２全体も、矩形状に形成されてもよい。このような複数の第１電極用フィンガー電極３０と第１電極用バスバー電極３２との組合せによって、第１電極２０は櫛歯状に形成される。ここで、ｙ軸を第１方向とした場合、ｘ軸は、第１方向に対して垂直な第２方向といえる。
複数の第２電極用フィンガー電極３４は、ｙ軸方向に延びる矩形状に形成される。ここでは、第２電極用フィンガー電極３４の数を「６」としているが、これに限定されない。また、複数の第２電極用フィンガー電極３４のｙ軸の正方向端側に、第２電極用バスバー電極３６が接続される。第２電極用バスバー電極３６は、ｘ軸方向に延びる台形状に形成される。なお、第２電極用バスバー電極３６は、第１電極用バスバー電極３２と同様に、矩形状に形成されてもよい。第２電極用バスバー電極３６は、第１電極用バスバー電極３２と異なって、半導体基板５０内にのみに配置され、半導体基板５０から延出しない。このような複数の第２電極用フィンガー電極３４と第２電極用バスバー電極３６との組合せによって、第２電極２２も櫛歯状に形成される。
第１電極２０および第２電極２２は、複数の第１電極用フィンガー電極３０と複数の第２電極用フィンガー電極３４が噛み合って互いに間挿し合うように形成される。ここで、第１電極２０と第２電極２２との間には、分離領域３８が設けられる。分離領域３８は、第１電極２０と第２電極２２との間の絶縁を確保するために設けられており、第１電極２０および第２電極２２の櫛歯状に沿って、蛇行形状に形成される。なお、分離領域３８には、第１電極２０および第２電極２２を構成する後述の透明導電層および金属電極層が配置されない。そのため、透明導電層および金属電極層は、第１電極２０、第２電極２２のそれぞれに対応するように別々に設けられている。
図３は、太陽電池セル１０の構造を示すＡ−Ａ’方向の断面図である。つまり、図３は、図２において第１電極用バスバー電極３２、第２電極用フィンガー電極３４、分離領域３８が配置された部分の断面図である。太陽電池セル１０は、半導体基板５０、保護層５２、第１半導体層５４、第２半導体層５６、透明導電層５８、絶縁層６０、シード層６２、めっき層６４を含む。透明導電層５８は、第１透明導電層７０、第２透明導電層７２を含み、シード層６２は、第１シード層７４、第２シード層７６を含み、めっき層６４は、第１めっき層７８、第２めっき層８０を含む。ここで、シード層６２、めっき層６４とによって構成される金属電極層と、透明導電層５８によって、第１電極用バスバー電極３２、第２電極用フィンガー電極３４が構成されている。
半導体基板５０は、ｚ軸の正方向側、つまり受光面側から入射する光を吸収し、キャリアとして電子および正孔を生成する。半導体基板５０は、ｎ型またはｐ型の導電型を有する結晶性の半導体材料により構成される。ここでの半導体基板５０は、ｎ型の単結晶シリコン基板であるとする。また、半導体基板５０において、第１電極用バスバー電極３２、第２電極用フィンガー電極３４、さらに図示しない第１電極用フィンガー電極３０、第２電極用バスバー電極３６が配置される受光面側とは反対側の裏面側には、集電極が配置されていない。
保護層５２は、半導体基板５０のｚ軸の正方向側に設けられる。保護層５２は、例えば、シリコン、酸化シリコン、窒化シリコン、酸窒化シリコンなどにより形成される。保護層５２は、半導体基板５０の受光面のパッシベーション層としての機能や、反射防止膜および保護膜としての機能を有する。保護層５２は、半導体基板５０の受光面の上にｉ型の非晶質シリコン層、酸化シリコンや窒化シリコンなどの絶縁層が順に積層された構造を有する。保護層５２は、ｉ型の非晶質シリコン層と絶縁層との間にｎ型の非晶質シリコン層が設けられた構造を有してもよい。ｉ型の非晶質シリコン層およびｎ型の非晶質シリコン層は、例えば、２ｎｍ〜５０ｎｍ程度の厚さを有する。酸化シリコン、窒化シリコン、酸窒化シリコンなどの絶縁層は、例えば、５０ｎｍ〜２００ｎｍ程度の厚さを有する。
半導体基板５０の裏面側には、第１半導体層５４と第２半導体層５６が形成される。第１半導体層５４および第２半導体層５６はそれぞれ、図示しない第１電極２０および第２電極２２に対応するように櫛歯状に形成され、互いに間挿し合うように形成される。
第１半導体層５４は、第１導電型を有する半導体層であり、半導体基板５０と同じｎ型の導電型を有する非晶質半導体層で構成される。第１半導体層５４は、例えば、受光面上に形成される実質的な真性なｉ型の非晶質半導体層と、ｉ型の非晶質半導体層の上に形成されるｎ型の非晶質半導体層の二層構造により構成される。なお、本実施例において、「非晶質半導体」には、微結晶半導体を含むものであってもよい。微結晶半導体とは、非晶質半導体中に結晶粒となった半導体を含む半導体をいう。
ｉ型の非晶質半導体層は、水素（Ｈ）を含むｉ型の非晶質シリコンで構成され、例えば、２ｎｍ〜２５ｎｍ程度の厚さを有する。ｎ型の非晶質半導体層は、ｎ型のドーパントが添加された水素を含むｎ型非晶質シリコンで構成され、例えば、２ｎｍ〜５０ｎｍ程度の厚さを有する。第１半導体層５４を構成する各層の形成方法は、特に限定されないが、例えば、プラズマＣＶＤ法等の化学気相成長（ＣＶＤ）法により形成することができる。
第１半導体層５４の裏面側には、絶縁層６０が形成される。絶縁層６０は、第１電極用バスバー電極３２が配置された部分に設けられるが、第２電極用フィンガー電極３４が配置された部分に設けられない。そのため、第１電極用バスバー電極３２と第２電極用フィンガー電極３４には、段差が設けられる。絶縁層６０は、例えば、酸化シリコン（ＳｉＯ２）、窒化シリコン（ＳｉＮ）、酸窒化シリコン（ＳｉＯＮ）などにより形成される。絶縁層６０は、窒化シリコンにより形成されることが望ましい。
第２半導体層５６は、半導体基板５０の裏面側のうち、第１半導体層５４が設けられない部分に形成されるとともに、第１半導体層５４が設けられた部分において第１半導体層５４とｚ軸の負方向側に重なって設けられる。第２半導体層５６は、第２導電型を有する半導体層であり、半導体基板５０と異なるｐ型の導電型を有する非晶質半導体層で構成される。第２半導体層５６は、例えば、半導体基板５０の裏面側の上に形成される実質的に真性なｉ型の非晶質半導体層と、ｉ型の非晶質半導体層の上に形成されるｐ型の非晶質半導体層の二層構造により構成される。図３に示す形態では、第１電極用バスバー電極３２が設けられる領域において、第１半導体層５４と第２半導体層５６が絶縁層６０を介して設けられる構成となっているが、この領域において、第２半導体層５６は除去されてもよいし、第２半導体層５６と絶縁層６０とが除去されてもよい。
ｉ型の非晶質半導体層は、水素（Ｈ）を含むｉ型の非晶質シリコンで構成され、例えば、２ｎｍ〜２５ｎｍ程度の厚さを有する。ｐ型の非晶質半導体層は、ｐ型のドーパントが添加された水素を含むｎ型非晶質シリコンで構成され、例えば、２ｎｍ〜５０ｎｍ程度の厚さを有する。第２半導体層５６を構成する各層の形成方法は、特に限定されないが、例えば、プラズマＣＶＤ法等の化学気相成長（ＣＶＤ）法により形成することができる。
第１半導体層５４の上には、電子を収集する第１電極用バスバー電極３２が形成される。第２半導体層５６の上には、正孔を収集する第２電極用フィンガー電極３４が形成される。第１電極用バスバー電極３２と第２電極用フィンガー電極３４の間には分離領域３８が形成され、両電極は電気的に絶縁される。前述したように、第１電極用バスバー電極３２および第２電極用フィンガー電極３４は、後述の透明導電層５８と金属電極層の積層体により構成される。
透明導電層５８は、第２半導体層５６の裏面側に形成される。ここで、透明導電層５８は、分離領域３８には設けられない。そのため、透明導電層５８は、第１電極用バスバー電極３２に含まれる第１透明導電層７０と、第２電極用フィンガー電極３４に含まれる第２透明導電層７２とに分離される。透明導電層５８は、例えば、酸化錫（ＳｎＯ２）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）等の透明導電性酸化物（ＴＣＯ）により形成される。ここでの透明導電層５８は、インジウム錫酸化物により形成され、例えば、５０ｎｍ〜１００ｎｍ程度の厚さを有する。透明導電層５８は、スパッタリングや化学気相成長（ＣＶＤ）などの薄膜形成方法により形成することができる。
シード層６２は、透明導電層５８のｚ軸の負方向側に形成される。具体的に説明すると、第１シード層７４は、第１透明導電層７０のｚ軸の負方向側に形成され、第２シード層７６は、第２透明導電層７２のｚ軸の負方向側に形成される。特に、第１シード層７４は、第１透明導電層７０が配置されている部分だけではなく、第１透明導電層７０が配置されている部分からｙ軸の負方向に延出されるようにも形成される。つまり、第１シード層７４は、ｘ−ｙ平面において半導体基板５０が配置されていない部分にも配置される。ここで、第１シード層７４のうち、ｙ軸の負方向に延出された部分の長さは、当該方向に配置される別の太陽電池セル１０との距離よりも長くされる。一方、第２シード層７６は、第２透明導電層７２が配置されている部分だけに形成される。
シード層６２は、後述のめっき層６４との二層により、金属電極層を構成し、金属電極層は、銅（Ｃｕ）、錫（Ｓｎ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、ニッケル（Ｎｉ）、チタン（Ｔｉ）などの金属材料で構成される。ここで、金属電極層は、銅により形成される。シード層６２は、例えば、５０ｎｍ〜１０００ｎｍ程度の厚さを有する。また、シード層６２は、例えば、スパッタリングや化学気相成長（ＣＶＤ）などの薄膜形成方法により形成される。
めっき層６４は、シード層６２のｚ軸の負方向側に形成される。具体的に説明すると、第１めっき層７８は、第１シード層７４のｚ軸の負方向側に形成され、第２めっき層８０は、第２シード層７６のｚ軸の負方向側に形成される。そのため、第１めっき層７８は、第１シード層７４と同様に、ｘ−ｙ平面において半導体基板５０が配置されていない部分にも配置され、第２めっき層８０は、第２シード層７６と同様に、ｘ−ｙ平面において半導体基板５０が配置された部分だけに配置される。めっき層６４は、めっき法により形成され、めっき層６４は、１０μｍ〜５０μｍ程度の厚さを有する。
以下では、図４（ａ）−（ｃ）、図５（ａ）−（ｃ）を参照しながら、太陽電池セル１０の製造方法について説明する。図４（ａ）−（ｃ）は、太陽電池セル１０、特に第１電極用バスバー電極３２の製造工程を示す断面図である。まず、図４（ａ）に示すように、半導体基板５０を準備する。ここでは、図２、図３に示した最終的な半導体基板５０の主平面のサイズよりも大きなサイズの主平面を有する準備用の半導体基板５０が準備される。準備用の半導体基板５０は、図２に示す第１電極用バスバー電極３２全体を含むことが可能なサイズを有する。
半導体基板５０の受光面側に保護層５２を積層する。また、半導体基板５０の裏面側に第１半導体層５４を積層し、第１半導体層５４の裏面側に絶縁層６０を積層し、絶縁層６０の裏面側に第２半導体層５６を積層する。さらに、第２半導体層５６の裏面側に透明導電層５８を積層する。ここで、第２半導体層５６のうち、最終的に半導体基板５０から延出される部分と、透明導電層５８との間に、レジスト９０を配置させる。レジスト９０は、将来的に第２半導体層５６と透明導電層５８との間の剥離を容易にするための層である。保護層５２、第１半導体層５４、絶縁層６０、第２半導体層５６、透明導電層５８の形成方法は特に限定されないが、例えば、スパッタリング法やＣＶＤ法等の薄膜形成法などにより形成することができる。また、第１半導体層５４、絶縁層６０、第２半導体層５６は、エッチングやレーザー照射などによって部分的に除去され、複数の第１電極用フィンガー電極３０と複数の第２電極用フィンガー電極３４が噛み合って互いに間挿し合う形状に応じるように形成される。
次に、図４（ｂ）に示すように、透明導電層５８の裏面側にシード層６２を形成する。シード層６２の形成にも、例えば、スパッタリング法等が使用される。つづいて、図４（ｃ）に示すように、めっき層６４を形成する以外の部分に、レジスト９２を配置させる。レジスト９２を配置することは、レジストパターニングに相当する。
図５（ａ）−（ｃ）は、図４（ａ）−（ｃ）に続く製造工程を示す断面図である。図５（ａ）示すように、シード層６２の裏面側に、めっき層６４をめっき法によって形成する。つまり、シード層６２は、準備用の半導体基板５０の主平面上に配置されているので、めっき層６４も準備用の半導体基板５０の主平面上に配置される。つづいて、図５（ｂ）に示すように、レジスト９２が剥離される。レジスト９２の剥離には公知の技術が使用されればよい。
最後に、図５（ｃ）に示すように、最終的な半導体基板５０の主面のサイズとなるように、半導体基板５０、保護層５２、第１半導体層５４、絶縁層６０、第２半導体層５６の一部、具体的にはｙ軸の負方向側の部分を切断する。切断される部分は、第２半導体層５６と透明導電層５８の間にレジスト９０が配置される部分である。切断には、レーザーカットが使用される。さらに、レジスト９０が剥離される。このような工程によって、めっき層６４は、半導体基板５０の主面上に配置される部分と、半導体基板５０から延出する部分とが一体的にめっき法によって形成されているといえる。なお、レジスト９０は第２半導体層５６と透明導電層５８の間に配置される構成に限定されず、例えば、透明導電層５８とシード層６２の間にレジスト９０が配置されてもよい。
以下では、図４（ａ）−（ｃ）、図５（ａ）−（ｃ）とは異なった太陽電池セル１０の製造方法について、図６（ａ）−（ｂ）を参照しながら説明する。図６（ａ）−（ｂ）は、太陽電池セル１０、特に第１電極用バスバー電極３２の別の製造工程を示す断面図である。図６（ａ）に示すように、ｚ軸の正方向から負方向に向かって、保護層５２、半導体基板５０、第１半導体層５４、絶縁層６０、第２半導体層５６、透明導電層５８が積層された積層体（以下、「第１積層体」という）を形成する。積層体における半導体基板５０のサイズは、図４（ａ）とは異なり、最終的な半導体基板５０のサイズである。
さらに、ｚ軸の正方向から負方向に向かって、補助シート９４、銅ペースト９６が積層された積層体（以下、「第２積層体」という）を第１積層体に並べる。ここで、銅ペースト９６と透明導電層５８とが、ｚ軸の負方向側で略一面になるように、第１積層体の裏面と第２積層体の裏面とが合わせられる。なお、「略」とは誤差の範囲を含むことを意味する。補助シート９４には、例えば、ＰＥＴ等の樹脂シートが使用される。また、銅ペースト９６は、補助シート９４との密着性が低い性質を有する。なお、このような性質を有していれば、銅ペースト９６とは別のものが使用されてもよい。
次に、図６（ｂ）に示すように、透明導電層５８と銅ペースト９６の裏面側にシード層６２を形成する。また、めっき層６４を形成する以外の部分に、レジスト９２を配置させるレジストパターニングが実行される。さらに、シード層６２の裏面側に、めっき層６４をめっき法によって形成する。このように、めっき層６４は、第１積層体の主平面上と第２積層体の主平面上にめっき法によって形成される。
ここで、シード層６２、めっき層６４のうち、第１積層体の裏面側に形成される部分は、第１電極用バスバー電極３２のうち、半導体基板５０内に配置される部分に相当する。また、シード層６２、めっき層６４のうち、第２積層体の裏面側に形成される部分は、第１電極用バスバー電極３２のうち、半導体基板５０から延出した部分に相当する。これらの処理は、図４（ｂ）−（ｃ）、図５（ａ）に対応する。
さらに、レジスト９２が剥離された後、補助シート９４が、第１積層体から取り除かれる。前述のごとく、銅ペースト９６と補助シート９４との密着性が低いので、補助シート９４の取り除きは容易である。
以下では、これまでとは異なった太陽電池セル１０の製造方法について、図７（ａ）−（ｃ）を参照しながら説明する。図７（ａ）−（ｃ）は、太陽電池セル１０、特に第１電極用バスバー電極３２のさらに別の製造工程を示す断面図である。図７（ａ）では、図４（ａ）と同様に、ｚ軸の正方向から負方向に向かって、保護層５２、半導体基板５０、第１半導体層５４、絶縁層６０、第２半導体層５６、透明導電層５８が積層される。
また、透明導電層５８の裏面側のうち、最終的な半導体基板５０内に含まれない部分に、複数のレジスト９８が形成される。レジスト９８は、例えば、ｘ軸方向に長い棒状に形成されるとともに、ｙ軸方向に一定間隔で複数並べられる。さらに、レジスト９８を避けながら、透明導電層５８の裏面側にシード層６２が形成されるとともに、めっき層６４を形成する以外の部分に、レジスト９２を配置させるレジストパターニングが実行される。
次に、図７（ｂ）に示すように、シード層６２、レジスト９８の裏面側に、めっき層６４をめっき法によって形成する。つづいて、図７（ｃ）に示すように、レジスト９２、レジスト９８が剥離される。レジスト９８が剥離されることによって、シード層６２、めっき層６４中の複数のレジスト９８が配置されていた部分には、複数の溝部９９が形成される。複数の溝部９９が形成されることよって、シード層６２と透明導電層５８との接着面積が低減される。
さらに、最終的な半導体基板５０の主面のサイズとなるように、半導体基板５０、保護層５２、第１半導体層５４、絶縁層６０、第２半導体層５６、透明導電層５８の一部、具体的にはｙ軸の負方向側の部分を切断する。切断される部分は、複数の溝部９９が配置される部分である。切断には、レーザーカットが使用される。シード層６２と透明導電層５８との接着面積が低減されている部分が切断されるので、切断した透明導電層５８をシード層６２から取り外すことが容易になる。
本実施例によれば、第１電極用バスバー電極において、半導体基板の主面上に配置される部分と半導体基板から延出する部分とを一体的に形成するので、複数の太陽電池セルを接続する際に、第１電極用バスバー電極を使用できる。また、複数の太陽電池セルを接続する際に、第１電極用バスバー電極が使用されるので、配線材を不要にできる。また、配線材が不要になるので、太陽電池モジュールの構成を簡易にできる。また、配線材が不要になるので、太陽電池モジュールの製造コストを低減できる。
また、第１電極用バスバー電極において、半導体基板の主面上に配置される部分と半導体基板から延出する部分とを一体的にめっき法にて形成するので、製造を簡易にできる。また、最終的な半導体基板の主面のサイズよりも大きなサイズの主面を有する準備用の半導体基板を準備し、最終的な半導体基板の主面のサイズとなるように、準備用の半導体基板の一部を切断するので、半導体基板から延出する部分を容易に形成できる。また、半導体基板に補助シートを並べ、半導体基板から補助シートを取り除くので、半導体基板から延出する部分を容易に形成できる。
本発明の一態様の概要は、次の通りである。上記課題を解決するために、本発明のある態様の太陽電池モジュール１００は、互いに電気的に接続された複数の太陽電池セル１０を備える。複数の太陽電池セル１０のうちの少なくとも１つは、半導体基板５０と、半導体基板５０の主面上に配置される複数の第１電極用フィンガー電極３０と、半導体基板５０の主面上に配置され、かつ複数の第１電極用フィンガー電極３０に接続される第１電極用バスバー電極３２とを備える。第１電極用バスバー電極３２は、隣接した別の太陽電池セル１０の方に向かって、半導体基板５０から延出し、第１電極用バスバー電極３２において、半導体基板５０の主面上に配置される部分と半導体基板５０から延出する部分とが一体的に形成される。
太陽電池セル１０は裏面接合型の太陽電池セルであって、半導体基板５０において、第１電極用フィンガー電極３０および第１電極用バスバー電極３２が配置される主面とは反対側の主面上には、集電極が配置されなくてもよい。
第１電極用バスバー電極３２は、隣接した別の太陽電池セル１０と重畳する領域で、隣接した別の太陽電池セル１０に接着剤を用いて接着されてもよい。
本発明の別の態様は、太陽電池セル１０の製造方法である。この方法は、半導体基板５０を準備するステップと、半導体基板５０の主面上に配置されるとともに、半導体基板５０から延出する第１電極用バスバー電極３２をめっき法によって形成するステップとを備える。形成するステップは、第１電極用バスバー電極３２において、半導体基板５０の主面上に配置される部分と半導体基板５０から延出する部分とを一体的に形成する。
準備するステップは、最終的な半導体基板５０の主面のサイズよりも大きなサイズの主面を有する準備用の半導体基板５０を準備し、形成するステップは、準備用の半導体基板５０の主面上に第１電極用バスバー電極３２をめっき法によって形成するステップと、最終的な半導体基板５０の主面のサイズとなるように、準備用の半導体基板５０の一部を切断するステップとを備えてもよい。
準備するステップは、半導体基板５０の主面と補助シート９４の主面とを合わせながら、半導体基板５０に補助シート９４を並べ、形成するステップは、半導体基板５０の主面上と補助シート９４の主面上とに第１電極用バスバー電極３２をめっき法によって形成するステップと、半導体基板５０から補助シート９４を取り除くステップとを備えてもよい。
（実施例２）
次に、実施例２を説明する。実施例２は、実施例１と同様に、複数の太陽電池セルが接続されることによって構成される太陽電池モジュールに関する。実施例１では、裏面接合型の太陽電池セルが使用されているが、実施例２では、受光面側にも裏面側にも電極が設けられた太陽電池セルが使用される。つまり、実施例１における第１電極と第２電極が、受光面と裏面に分けられて配置される。また、複数の太陽電池セルを接続する場合、所定の太陽電池セルの第１電極と、これに隣接した太陽電池セルの第２電極とが配線材によって接続される。配線材の数は、太陽電池モジュールに含まれる太陽電池セルの数が増加するほど多く必要になる。太陽電池モジュールの構成の簡易化、コストの低減を目的とする場合、配線材は含まれない方が望ましい。
これに対応するために、本実施例では、太陽電池セルの受光面側に設けられた電極を太陽電池セルから延出するように形成する。このような構成により、太陽電池セルの受光面側に設けられた電極と、これに隣接した太陽電池セルの裏面側に設けられた電極とが直接接続される。以下では、これまでとの差異を中心に説明する。
図８は、本発明の実施例２に係る太陽電池モジュール１００の構造を示す断面図である。太陽電池モジュール１００は、太陽電池セル１１０と総称される第１太陽電池セル１１０ａ、第２太陽電池セル１１０ｂ、第３太陽電池セル１１０ｃ、第１保護部材１１２、第２保護部材１１４、封止部材１１６を含む。また、第１太陽電池セル１１０ａは、第１バスバー電極１３６ａを含み、第２太陽電池セル１１０ｂは、第２バスバー電極１３６ｂを含む。ここで、第１バスバー電極１３６ａ、第２バスバー電極１３６ｂは、バスバー電極１３６と総称される。
複数の太陽電池セル１１０は、ｙ軸に沿って並べられることによって、太陽電池ストリングを形成する。隣接した太陽電池セル１１０は、一方の太陽電池セル１１０のバスバー電極１３２によって電気的に接続される。特に、バスバー電極１３６は、一方の太陽電池セル１１０の受光面側から延出し、他方の太陽電池セル１１０の裏面側に接続される。ここで、接続には接着剤が使用される。第１保護部材１１２、第２保護部材１１４、封止部材１１６は、第１保護部材１２、第２保護部材１４、封止部材１６と同様に構成される。なお、第２保護部材１１４は、第１保護部材１１２と同様に構成されてもよい。
図９（ａ）−（ｃ）は、太陽電池セル１１０の構造を示す平面図である。図９（ａ）は、太陽電池セル１１０の受光面側の表面を示す。フィンガー電極１３４は、ｘ軸方向に延びており、複数のフィンガー電極１３４がｙ軸方向に平行に配置される。ここで、各フィンガー電極１３４は、半導体基板１５０内に配置されており、半導体基板１５０からはみ出していない。一方、複数のフィンガー電極１３４と略直交するように、２つのバスバー電極１３６がｙ軸方向に延びており、２つのバスバー電極１３６は、ｘ軸方向に平行に配置される。バスバー電極１３６は、ｙ軸の正方向側において半導体基板１５０から延出している。
フィンガー電極１３４、バスバー電極１３６は、第１電極用フィンガー電極３０、第１電極用バスバー電極３２、第２電極用フィンガー電極３４、第２電極用バスバー電極３６と同様にめっき法によって形成される。なお、フィンガー電極１３４の数は、図示の「５」に限定されず、バスバー電極１３６の数も、図示の「２」に限定されない。
図９（ｂ）は、太陽電池セル１１０の受光面側の別の表面を示す。図９（ａ）に示した太陽電池セル１１０との差異は、バスバー電極１３２のｙ軸の正方向側の先端部分が接続板１４０として構成されていることである。太陽電池セル１１０は、ｘ−ｙ平面上において矩形状に形成される。このような接続板１４０もバスバー電極１３２と同様にめっき法によって形成される。
図９（ｃ）は、太陽電池セル１１０の裏面側の表面を示す。フィンガー電極１３０は、ｘ軸方向に延びており、複数のフィンガー電極１３０がｙ軸方向に平行に配置される。また、複数のフィンガー電極１３０と略直交するように、２つのバスバー電極１３２がｙ軸方向に延びており、２つのバスバー電極１３２は、ｘ軸方向に平行に配置される。接続には接着剤等が使用される。ここで、受光面側のフィンガー電極１３０、バスバー電極１３２は、半導体基板１５０から延出していない。
バスバー電極１３２には、隣接した他の太陽電池セル１１０からのバスバー電極１３６あるいは接続板１４０が接続される。このようなフィンガー電極１３０、バスバー電極１３２は、スクリーン印刷により形成されるが、めっき法により形成されてもよい。なお、フィンガー電極１３０の数は、図示の「５」に限定されず、バスバー電極１３２の数も、図示の「２」に限定されない。
太陽電池セル１１０の製造方法、特にバスバー電極１３６、接続板１４０の製造方法は、実施例１と同様になされればよい。例えば、図４（ａ）−（ｃ）、図５（ａ）−（ｃ）と同様に、最終的な半導体基板１５０のサイズよりも大きなサイズの準備用の半導体基板１５０を使用し、最終的な半導体基板１５０のサイズとなるように準備用の半導体基板１５０を切断すればよい。また、図６（ａ）−（ｂ）と同様に、半導体基板１５０に補助シート９４を並べて、最終的に補助シート９４を取り除いてもよい。さらに、図７（ａ）−（ｃ）と同様に、バスバー電極１３６、接続板１４０に溝部９９を形成してもよい。バスバー電極１３６、接続板１４０以外の太陽電池セル１１０の製造方法には、公知の技術が使用されればよい。
本実施例によれば、複数の太陽電池セルを接続する際に、バスバー電極が使用されるので、配線材を不要にできる。また、配線材が不要になるので、太陽電池モジュールの構成を簡易にできる。また、配線材が不要になるので、太陽電池モジュールの製造コストを低減できる。
本発明の一態様の概要は、次の通りである。半導体基板１５０において、フィンガー電極１３４およびバスバー電極１３６が配置される主面とは反対側の主面上に配置されるフィンガー電極１３０、バスバー電極１３２は、半導体基板１５０から延出されなくてもよい。
以上、本発明について、実施例をもとに説明した。この実施例は例示であり、それらの各構成要素あるいは各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、また、そうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。
本実施例１、２において、半導体基板５０から延出する電極を形成するために、大きなサイズを有した準備用の半導体基板５０、半導体基板１５０を使用したり、補助シート９４を使用したりしている。しかしながらこれに限らず例えば、半導体基板５０、半導体基板１５０に金属シートを接着させてもよい。接着には、レーザー溶接、超音波、Ａｒプラズマ等が使用される。本変形例によれば、製造の自由度を向上できる。
本実施例１、２において、補助シート９４を取り除きやすくするために、銅ペースト９６が使用される。しかしながらこれに限らず例えば、溶剤に剥離する樹脂板が使用されてもよい。本変形例によれば、製造の自由度を向上できる。
本実施例１において、第１電極用バスバー電極３２を半導体基板５０から延出する構成としたが、第２電極用バスバー電極３６を半導体基板５０から延出する構成としてもよいし、第１電極用バスバー電極３２および第２電極用バスバー電極３６の両方を半導体基板５０から延出する構成としてもよい。第１電極用バスバー電極３２および第２電極用バスバー電極３６のいずれか一方のみを半導体基板５０から延出する構成として、第１電極２０と第２電極との接続領域を太陽電池セル１０と重畳させて隠すことが好ましい。
本実施例２において、受光面側に設けられたバスバー電極１３６を半導体基板１５０から延出するように形成した。しかしながら、裏面側に設けられたバスバー電極１３２を半導体基板１５０から延出するように形成してもよいし、バスバー電極１３６およびバスバー電極１３２の両方を半導体基板１５０から延出するように形成してもよい。ただし、本実施例２のように、受光面側に設けられたバスバー電極１３６のみを半導体基板１５０から延出するように形成して、バスバー電極１３６とバスバー電極１３２との接続領域を半導体基板１５０と重畳させて隠すことが好ましい。
１０ 太陽電池セル、 １２ 第１保護部材、 １４ 第２保護部材、 １６ 封止部材、 ２０ 第１電極、 ２２ 第２電極、 ３０ 第１電極用フィンガー電極（第１集電極）、 ３２ 第１電極用バスバー電極（第２集電極）、 ３４ 第２電極用フィンガー電極、 ３６ 第２電極用バスバー電極、 ３８ 分離領域、 ５０ 半導体基板、 ５２ 保護層、 ５４ 第１半導体層、 ５６ 第２半導体層、 ５８ 透明導電層、 ６０ 絶縁層、 ６２ シード層、 ６４ めっき層、 ７０ 第１透明導電層、 ７２ 第２透明導電層、 ７４ 第１シード層、 ７６ 第２シード層、 ７８ 第１めっき層、 ８０ 第２めっき層、 １００ 太陽電池モジュール。
本発明によれば、太陽電池モジュールの構成を簡易にできる。

Claims (7)

  1. 互いに電気的に接続された複数の太陽電池セルを備え、
    前記複数の太陽電池セルのうちの少なくとも１つは、
    半導体基板と、
    前記半導体基板の主面上に配置される第１導電型領域と、
    前記半導体基板の主面上に配置される第２導電型領域と、
    前記第１導電型領域上に配置される複数の第１集電極と、
    前記第１導電型領域上に配置され、かつ前記複数の第１集電極に接続される第２集電極と、を備え、
    前記第２集電極は、前記第２導電型領域上には形成されず、隣接した別の太陽電池セルの方に向かって前記半導体基板から延出することを特徴とする太陽電池モジュール。
  2. 前記太陽電池セルは裏面接合型の太陽電池セルであって、前記半導体基板において、前記第１集電極および前記第２集電極が配置される主面とは反対側の主面上には、集電極が配置されない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。
  3. 前記半導体基板において、前記第１集電極および前記第２集電極が配置される主面とは反対側の主面上に配置される集電極は、前記半導体基板から延出されない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。
  4. 前記第１集電極は、隣接した別の太陽電池セルと重畳する領域で、隣接した別の太陽電池に接着剤を用いて接着される請求項２または３に記載の太陽電池モジュール。
  5. 半導体基板を準備するステップと、
    前記半導体基板の第１主面上に、第１導電型領域と第２導電型領域とを形成するステップと、
    前記第１導電型領域上に配置されるとともに、前記半導体基板から延出する集電極をめっき法によって形成するステップとを備え、
    前記形成するステップにおいて、前記集電極は、前記第２導電型領域上には形成されないことを特徴とする太陽電池セルの製造方法。
  6. 前記準備するステップは、最終的な半導体基板の主面のサイズよりも大きなサイズの主面を有する準備用の半導体基板を準備し、
    前記形成するステップは、
    前記準備用の半導体基板の主面上に前記集電極をめっき法によって形成するステップと、
    前記最終的な半導体基板の主面のサイズとなるように、前記準備用の半導体基板の一部を切断するステップとを備えることを特徴とする請求項５に記載の太陽電池セルの製造方法。
  7. 前記準備するステップは、前記半導体基板の主面と補助シートの主面とを合わせながら、前記半導体基板に前記補助シートを並べ、
    前記形成するステップは、
    前記半導体基板の主面上と前記補助シートの主面上とに前記集電極をめっき法によって形成するステップと、
    前記半導体基板から前記補助シートを取り除くステップとを備えることを特徴とする請求項５に記載の太陽電池セルの製造方法。
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