JP2023157621A - 太陽電池モジュール - Google Patents

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Abstract

【課題】抵抗損失を低減でき、良好な耐荷重性を実現できる太陽電池モジュールを提供すること。【解決手段】太陽電池ジュ―ル１０は、複数の太陽電池セル３が配線材４によって電気的に直列に接続された太陽電池ストリングを備える。太陽電池セル３は、セル受光面とセル裏面との間に位置するセル断面４０を有する。セル断面４０は、二乗平均粗さが第１値以上である第１セル断面部４０ａと、二乗平均粗さが第１値よりも小さい第２セル断面部４０ｂとを含む。配線材４が、厚み方向の受光面側から平面視したときにセル断面４０と交差する位置において第１セル断面部４０ａよりも第２セル断面部４０ｂに近くなるように配置される。【選択図】図６

Description

本開示は、太陽電池モジュールに関する。
近年、太陽電池モジュールの製造コスト低減のため、ウエハサイズが急速に大型化している。しかし、ウエハが大型化すると、短絡電流（太陽電池モジュールの出力端を短絡したときに流れる電流）が大きくなるため、それに起因して、抵抗損失（ジュール熱）も大きくなる。したがって、抵抗損失を低減するため、太陽電池セルを割断して短絡電流を低減する場合がある。
係る背景において、太陽電池セルの割断方法としては、特許文献１に記載されているものがある。この太陽電池セルの割断方法では、先ず、レーザ光を割断箇所に沿って走査（移動）させることで、割断前の太陽電池セルの割断箇所全域に厚み方向の半分程度の深さまで溝を形成する。続いて、厚み方向の半分程度が分離された太陽電池セルに力学的な力を付与して溝を起点として残りの厚み部分を割断することで太陽電池セルの割断を行う。この割断方法では、レーザ光で厚み方向の半分程度の深さまでしか溝を形成しないので、レーザ光が、セル変換効率に大きく影響する太陽電池セルのＰＮ接合部まで到達することがなく、セル変換効率が低下することを抑制できる。
特開２００６－２８６６７３号公報
上記特許文献１に記載の割断方法を用いて太陽電池セルの割断を行うと、太陽電池セルを大型のウエハを割断して作成できるので、太陽電池モジュールの抵抗損失を低減でき、製造コストも低減できる。しかし、レーザ光で割断を行った部分の表面粗さが、力学的な力を付与して割断した部分よりも粗くなって、レーザ光で割断を行った部分に大きな凹凸が存在するので、レーザ光で割断を行った部分は、局所的で過大な力を受けると割れ易い。よって、ウエハ厚が薄い場合等で、太陽電池モジュールが積雪や台風等で過大な外力を受けると、レーザ光の割断部分が配線材から過大な力（応力）を受けて、その割断部分が起点となって太陽電池セルに割れが発生する虞がある。そこで、本開示の目的は、抵抗損失を低減でき、耐荷重性にも優れる太陽電池モジュールを提供することにある。
上記課題を解決するため、本開示に係る太陽電池モジュールは、複数の太陽電池セルが配線材によって電気的に直列に接続された太陽電池ストリングと、太陽電池ストリングの厚み方向の受光面側に配置された受光面側保護部材と、太陽電池ストリングの厚み方向の裏面側に配置された裏面側保護部材と、受光面側保護部材と裏面側保護部材との間に設けられ、太陽電池ストリングを覆い、かつ、受光面側保護部材と裏面側保護部材との間に配置される封止材と、を備え、太陽電池セルは、セル受光面と、セル裏面と、セル受光面とセル裏面との間に位置するセル断面と、を有し、セル断面は、二乗平均粗さが第１値以上である第１セル断面部と、二乗平均粗さが第１値よりも小さい第２セル断面部とを含み、配線材が、厚み方向の受光面側から平面視したときにセル断面と交差する位置において第１セル断面部よりも第２セル断面部に近くなるように配置される。上記第１値として、例えば、１０μｍを採用してもよい。
また、本開示に係る他の態様の太陽電池モジュールは、複数の太陽電池セルが配線材によって電気的に直列に接続された太陽電池ストリングと、太陽電池ストリングの厚み方向の受光面側に配置された受光面側保護部材と、太陽電池ストリングの厚み方向の裏面側に配置された裏面側保護部材と、受光面側保護部材と裏面側保護部材との間に設けられ、太陽電池ストリングを覆い、かつ、受光面側保護部材と裏面側保護部材との間に配置される封止材と、を備え、太陽電池セルは、セル受光面と、セル裏面と、セル受光面とセル裏面との間に位置するセル断面と、を有し、セル断面は、少なくとも一部にレーザ照射痕を有する第１セル断面部と、レーザ照射痕が一切存在しない第２セル断面部と、を有し、配線材が、厚み方向の受光面側から平面視したときにセル断面と交差する位置において第１セル断面部よりも第２セル断面部に近くなるように配置される。
なお、少なくとも一部にレーザ照射痕を有する第１セル断面部は、少なくとも一部に材料が溶融した後固化した痕跡が残っているという条件と、へき開に沿って形成されている断面部分が存在しないという条件の両方を満足するという断面部として定義してもよい。また、この場合、第２セル断面部は、第１セル断面と同一平面上で、材料が溶融した後固化した痕跡も、へき開に沿って形成された断面も存在しない断面部をして定義してもよい。
本開示に係る太陽電池モジュールによれば、抵抗損失を低減でき、良好な耐荷重性を実現できる。
本開示の第１実施形態に係る太陽電池モジュールを厚み方向表面側から見たときの模式平面図である 図１のＡ-Ａ線断面図の一部を示す図である。 第１実施形態における太陽電池セルの製造方法について説明する模式図である。 第１実施形態の太陽電池セルの割断について説明する模式図である。 図４（ｂ）に示す太陽電池セルのセル断面（割断面）を側方から見たときの平面図である。 第１実施形態の太陽電池モジュールを配線材の延在方向に垂直な平面で切断したときの断面図の一部を示す図である。 従来の太陽電池セルの割断方法を説明する模式図である。 従来の太陽電池セルの割断方法で生じる割断面の構造について説明する模式図である。 従来の太陽電池モジュールの太陽電池セルに割れが発生し易い理由を説明する従来の太陽電池モジュールにおける配線材の延在方向に垂直な模式断面図である。 第１実施形態の太陽電池モジュールで採用できる構成について説明する太陽電池モジュールにおける配線材の延在方向に垂直な模式断面図である。 第１実施形態で採用できる構成について説明する太陽電池ストリングの一部を厚み方向の裏面側から見たときの模式平面図である。 第１実施形態の太陽電池モジュールに搭載可能な太陽電池セルの一例について説明する太陽電池セルの模式斜視図であり、太陽電池セルを裏面側から見たときの模式斜視図である。 第２実施形態における太陽電池セルの製造方法について説明する図３に対応する模式図である。 図１３に示す方法で作製された太陽電池セルが、取り得る構造の一例について説明する、裏面側から見たときの太陽電池セルの模式斜視図である。 図１３に示す方法で作製された太陽電池セルが、取り得る別の構造を他の例について説明する、裏面側から見たときの太陽電池セルの模式斜視図である。 図１３に示す方法で作製された太陽電池セルが、取り得る他の構造の他の例について説明する、裏面側から見たときの太陽電池セルの模式斜視図である。 第３実施形態の太陽電池セルのセル断面の構造について説明する模式側面図である。
以下に、本開示に係る実施の形態について添付図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下において複数の実施形態や変形例などが含まれる場合、それらの特徴部分を適宜に組み合わせて新たな実施形態を構築することは当初から想定されている。また、以下の実施例では、図面において同一構成に同一符号を付し、重複する説明を省略する。また、複数の図面には、模式図が含まれ、異なる図間において、各部材における、縦、横、高さ等の寸法比は、必ずしも一致しない。また、以下で説明される構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素であり、必須の構成要素ではない。また、本開示は、下記実施形態およびその変形例に限定されるものではなく、本願の特許請求の範囲に記載された事項およびその均等な範囲において種々の改良や変更が可能である。
また、以下の説明では、太陽電池モジュール１０において、太陽光が主に入射（５０％より大きく１００％以下）する側を受光面側（表面側）とし、表面側とは反対側を裏面側とする。また、以下の説明及び図面の記載において、Ｘ方向は、以下で説明する太陽電池ストリング５０の延在方向であり、Ｙ方向は、Ｘ方向に直交する方向であり、複例に配設された太陽電池ストリング５０の並び方向である。また、Ｚ方向は、Ｘ方向及びＹ方向に直交する方向であり、太陽電池モジュール１０の厚み方向である。また、以下の説明において、セル断面は、セル割断面である。また、セル断面部は、セル割断面部のことであり、セル割断面の一部である。
（第１実施形態）
図１は、本開示の第１実施形態に係る太陽電池モジュール１０をＺ方向表面側から見たときの模式平面図である。また、図２は、図１のＡ-Ａ線断面図の一部を示す図である。図１に示すように、太陽電池モジュール１０は、平面視において略矩形の形状を有する平板状の構造を有し、矩形形状の長手方向（Ｘ方向）の中央部におけるＺ方向裏面側に端子ボックス６０を備える。また、図２に示すように、太陽電池モジュール１０は、受光面側保護部材の一例としての表面側ガラス部材（以下、表面ガラスという）１、裏面側保護部材の一例としての樹脂シート２、複数の太陽電池セル３、配線材４及び封止材５を備える。
表面ガラス１は、光が主に入射する受光面側に設けられ、太陽電池モジュール１０の表面側を保護する。表面ガラス１は、透光性を有する強化ガラスからなり、その板厚は、０.５ｍｍ～４.０ｍｍであり、１.６ｍｍ～３.２ｍｍ程度とすることが好ましい。なお、受光面側保護部材としては、強化ガラスに限らず、透光性プラスチック等の透光性の部材を用いることができる。
樹脂シート２は、受光面側とは反対側に設けられ、太陽電池モジュール１０の裏面側を保護する。樹脂シート２は、樹脂材料、例えば、熱可塑性フルオロポリマー材料であるポリフッ化ビニル（ＰＶＦ）やをポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等で構成される。樹脂シート２は、－４０°Ｃ～＋８５°Ｃの温度範囲で安定している材料で構成されると好ましく、透明材料で構成することで、太陽光が太陽電池モジュール１０の両側から効率的に入射するようにしてもよい。
又は、樹脂シート２は、白地のバックシートで構成されてもよく、この場合、バックシートに入射した光を樹脂シート２で反射できるので、太陽電池セル３に入射する光量を増やすことができ、太陽電池モジュールの発電量を増加させることができる。なお、裏面側保護部材として、裏面側ガラス部材（裏面ガラス）を採用してもよい。この場合、裏面ガラスは、例えば、板厚０.５ｍｍ～４.０ｍｍ以下、好ましくは１.６ｍｍ～３.２ｍｍ程度の強化ガラスからなり、耐候性を有するように構成される。裏面ガラスは、透光性であってもよく、非透光性であってもよい。
複数の太陽電池セル３は、表面ガラス１と樹脂シート２との間に配設される。太陽電池セル３は、例えば、単結晶シリコンや多結晶シリコン等で構成される結晶系半導体からなる。太陽電池セル３は、例えば、ｎ型領域とｐ型領域を有し、ｎ型領域とｐ型領域の界面部分には、キャリア分離用の電界を生成するための接合部が設けられる。太陽電池セル３の上面は、例えば、略正方形の形状を有するが、これに限らない。
配線材４は、Ｘ方向に隣り合う２つの太陽電池セル３における一方の太陽電池セル３の受光面側の電極と、他方の太陽電池セル３の裏面側の電極とを電気的に接続する。配線材４は、各電極に接着剤等で取り付けられる。配線材４は、例えば、薄板状の銅箔と、銅箔の表面にメッキされた半田とで好適に構成されるが、それ以外の如何なる導体で構成されてもよい。
封止材５は、表面ガラス１と樹脂シート２との間に充填され、複数の太陽電池セル３を表面ガラス１と樹脂シート２との間に封止する。封止材５の厚みは、４００～７００μｍ程度である。封止材５は、表充填材５ａと、裏充填材５ｂとを含み、表充填材５ａが表面ガラス１と太陽電池セル３との間に配置されるのに対し、裏充填材５ｂは太陽電池セル３と樹脂シート２との間に配置される。例えば、表充填材５ａは、透明の充填材で構成され、裏充填材５ｂは、透明または白色の充填材で構成される。表充填材５ａは、透光性に優れる材質で構成され、裏充填材５ｂは、光を反射する性質に優れる材質で構成される。封止材５が、透光性に優れる表充填材５ａと、光を反射する性質に優れる裏充填材５ｂとを含むようにすれば、光の利用効率を向上させることができる。又は、裏面側保護部材は、透明バックシート又は裏面ガラスでもよいが、その場合、裏充填材５ｂは、透明の充填材で構成される。
表充填材５ａと裏充填材５ｂは、１００～１６０℃程度の温度で実行されるラミネート加工で貼り合わされて積層される。例えば、表面ガラス１に表充填材５ａを積層し、その後、複数の太陽電池セル３が配線材４によって電気的に直列に接続されたＸ方向に延びる太陽電池ストリング５０をＹ方向に間隔をおいて複数配置した後、太陽電池ストリング４０同士及び取り出し配線を接続し、その上に裏充填材５ｂ、樹脂シート２を積層し、この状態で加熱しながら加圧して、一体化する。なお、樹脂シート２上に、裏充填材５ｂ、電気的に接続した複数の太陽電池ストリング５０、表充填材５ａ、表面ガラス１を積層して、加熱しながら加圧してもよい。
裏充填材５ｂは、ラミネート加工が実行される温度で、表充填材５ａよりも高い硬度を有することと、表充填材５ａよりも低い流動性を有することとのうちの少なくとも一方を満たす材質からなると好ましい。表充填材５ａは、例えば、エチレン・酢酸ビニル共重合体やポリオレフィンで好適に構成されるが、これに限らない。また、裏充填材５ｂは、例えば、エチレン・酢酸ビニル共重合体やポリオレフィンで好適に構成されるが、これに限らない。なお、着色された裏充填材は、必ずしも白色の充填材で構成される必要はない。又は、上述のように、裏面側保護部材が、透明バックシート又は裏面ガラスの場合、裏充填材は、透明の充填材で構成される。
再度、図１を参照して、Ｘ方向に沿って同一の直線上に配置された２以上の太陽電池セル３は、配線材４によって直列に接続される。同一の直線上に配置された２以上の太陽電池セル３と、その２以上の太陽電池セル３を直列に接続する複数の配線材４とは、太陽電池ストリング５０を構成する。図１に示す例では、Ｘ方向中央部を境にして、Ｘ方向の一方側に配置されている複数の太陽電池セル３と、Ｘ方向の他方側に配置されている複数の太陽電池セル３が、並列に接続される。Ｘ方向の各側に配置されている複数の太陽電池セル３は、直接に接続される。その結果、Ｘ方向の一方側に配置されている複数の太陽電池セル３に関し、紙面における最も右側かつ最も中央側に配設される太陽電池セル３ａが最も低電位側に配設され、紙面における最も左側かつ最も中央側に配設される太陽電池セル３ｂが最も高電位側に配設される。また、Ｘ方向の他方側に配置されている複数の太陽電池セル３に関し、紙面における最も右側かつ最も中央側に配設される太陽電池セル３ａ′が最も低電位側に配設され、紙面における最も左側かつ最も中央側に配設される太陽電池セル３ｂ′が最も高電位側に配設される。
次に、太陽電池モジュール１０の電気的な接続について更に詳細に説明する。なお、Ｘ方向の一方側に配置されている複数の太陽電池セル３の電気的な接続構造（以下、単に、一方側接続構造という）と同一であるＸ方向の他方側に配置されている複数の太陽電池セル３の電気的な接続構造（以下、他方側接続構造という）については説明を省略する。太陽電池モジュール１０は、３つの一方側渡り配線３０ａ,３０ｂ,３０ｃと、２つの共通渡り配線３０ｄ,３０ｅを有する。一方側渡り配線３０ａは、一方側接続構造において最も右側に位置して最も低電位の太陽電池ストリング５０の高電位側と、一方側接続構造において右側から２番目に位置して２番目に低電位の太陽電池ストリング５０の低電位側とを電気的に接続する。また、共通渡り配線３０ｄは、Ｘ方向中央部に位置して一方側接続構造と他方側接続構造で共有される渡り配線であり、一方側接続構造において２番目に低電位の太陽電池ストリング５０の高電位側と、一方側接続構造において右側から３番目に位置して３番目に低電位の太陽電池ストリング５０の低電位側とを電気的に接続する。
また、一方側渡り配線３０ｂは、一方側接続構造において３番目に低電位の太陽電池ストリング５０の高電位側と、一方側接続構造において右側から４番目に位置して４番目に低電位の太陽電池ストリング５０の低電位側とを電気的に接続する。また、共通渡り配線３０ｅは、Ｘ方向中央部に位置して一方側接続構造と他方側接続構造で共有される渡り配線であり、一方側接続構造において４番目に低電位の太陽電池ストリング５０の高電位側と、一方側接続構造において右側から５番目に位置して５番目に低電位の太陽電池ストリング５０の低電位側とを電気的に接続する。また、一方側渡り配線３０ｃは、一方側接続構造において５番目に低電位の太陽電池ストリング５０の高電位側と、一方側接続構造において右側から６番目に位置して最も高電位の太陽電池ストリング５０の低電位側とを電気的に接続する。
太陽電池モジュール１０は、更に、２つの共通配線３０ｆ,３０ｇを有する。共通配線３０ｆは、一方側接続構造で最も低電位の太陽電池セル３ａと他方側接続構造で最も低電位の太陽電池セル３ａ′を電気的に接続し、その結果、太陽電池セル３ａと太陽電池セル３ａ′が等電位になる。また、共通配線３０ｇは、一方側接続構造で最も高電位の太陽電池セル３ｂと他方側接続構造で最も高電位の太陽電池セル３ｂ′を電気的に接続し、その結果、太陽電池セル３ｂと太陽電池セル３ｂ′が等電位になる。
端子ボックス６０は、樹脂シート２（図２参照）の裏面に取り付けられる。樹脂シート２には、複数の貫通孔が設けられる。２つの共通渡り配線３０ｄ,３０ｅ及び２つの共通配線３０ｆ,３０ｇの夫々は、対応する貫通孔を通過した後、端子ボックス６０の所定の端子に電気的に接続される。端子ボックス６０は、一体で構成されてもよく、スプリット構造を有して複数の異なる部分を含んでもよい。共通配線３０ｆは、端子ボックス６０内で低電位側電力供給配線（図示せず）に電気的に接続され、共通配線３０ｇは、端子ボックス６０内で高電位側電力供給配線（図示せず）に電気的に接続される。端子ボックス６０は、共通配線３０ｆと共通渡り配線３０ｄの間に接続されるバイパスダイオードと、共通渡り配線３０ｄと共通渡り配線３０ｅの間に接続されるバイパスダイオードと、共通渡り配線３０ｅと共通配線３０ｇの間に接続されるバイパスダイオードを備える。
落ち葉等の遮光物が特定の太陽電池セル３を覆うと、その太陽電池セル３の発電量が低下して発熱する恐れがある。バイパスダイオードを設けることで発電量が低下した太陽電池セル３を含んで直列に接続された２つの太陽電池ストリング５０が、パイパスダイオードによって短絡される。その結果、当該２つの太陽電池ストリング５０に電流が略流れなくなり、発熱による太陽電池セル３の損傷が抑制される。太陽電池モジュール１０からの電力は、高電位側電力供給配線と低電位側電力供給配線によって外部に取り出される。なお、図１に示す例では、各接続構造が６つの太陽電池ストリング５０を有する場合について説明したが、各接続構造は、６以外の複数の太陽電池ストリングを有してもよい。又は、太陽電池モジュールは、並列接続される複数の接続構造を有さなくてもよく、太陽電池モジュールが有する全ての太陽電池セルが直列に接続される構成でもよい。
次に、太陽電池セル３の構造、太陽電池モジュール１０の構造、及びそれらの製造方法について説明する。なお、以下では、太陽電池セル３がヘテロ接合（HJT（Heterojunction）型の太陽電池セルの場合を例に説明を行う。しかし、太陽電池セル３は、ＰＥＲＣ（Passivated Emitter and Rear Cell)型の太陽電池セルでもよく、ＴＯＰＣＯＮ（Tunnel Oxide Passivated Contact）型の太陽電池セルでもよい。図３は、第１実施形態における太陽電池セル３の製造方法について説明する模式図である。図３に示す製造方法では、先ず、シリコンウエハの洗浄（図３（ａ））を行う。洗浄は、公知の如何なる洗浄を行ってもよい。公知技術であるので詳述しないが、洗浄工程では、粗洗浄を行った後、仕上げ洗浄を行い、最後にエッチングを行う。粗洗浄では、例えば、台に接着された状態のウエハを中性系洗浄剤で洗浄して、シリコンウエハの隙間の汚れを効果的に除去する。次に、仕上げ洗浄では、台から外したシリコンウエハを、アルカリ洗浄剤を用いて洗浄する。仕上げ洗浄では、アルカリ洗浄剤に含まれるアルカリ成分と界面活性剤の相乗効果によりシリコンウエハ表面を化学的に削り、次の工程におけるテクスチャ構造の形成を容易にする。最後のエッチングでは、シリコンウエハを、水酸化ナトリウムや水酸化カリウムに浸漬して、シリコンウエハ表面をエッチングし、シリコンウエハ表面にピラミッド型の凹凸（テクスチャ構造）を形成する。テクスチャ構造は、多数のピラミッド型の凹凸が不規則に配置されて、その高さ（大きさ）が不揃いであるランダムテクスチャでもよい。ピラミッド形状の凹凸は、例えば、数μｍから数十μｍの幅と、数μｍから数十μｍの高さとを有する。各ピラミッド形状の頂点および谷部は、丸みを帯びていてもよい。シリコンウエハ表面に均一なテクスチャ構造を形成するため、エッチングを制御する添加剤を使用してもよく、そのような添加剤として、イソプロピルアルコール等を用いてもよい。
次に、シリコンウエハ表面に膜を生成する（図３（ｂ））。この成膜は、例えば、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）装置を用いて行う。シリコンウエハが、ｎ型の結晶性シリコン基板（以下、単にシリコン基板という）である場合を例に、成膜工程について説明する。この場合、成膜工程では、例えば、シリコン基板の第１主面上に、第１ｉ型非晶質シリコン層（第１真性非晶質シリコン層）、ｐ型の第１非晶質シリコン層、第１透明導電層を、この順に積層する。また、シリコン基板の第２主面上に、第２ｉ型非晶質シリコン層（第２真性非晶質シリコン層）、ｎ型の第２非晶質シリコン層、及び第２透明導電層を、この順に積層する。
シリコン基板は、単結晶シリコン基板に導電性を付加させたものである。シリコン基板は、例えば、単結晶シリコン基板にＳｉ原子（珪素原子）に対して電子を導入するリン原子を不純物として含有させることで形成される。シリコン基板は、ｎ型単結晶シリコン基でもよく、例えば、厚みが５０μｍ～３００μｍ、比抵抗が０．５Ω・ｃｍ～３０Ω・ｃｍ、ｎ型不純物濃度が１×１０１4ｃｍ-３～3×１０１6ｃｍ-３でもよく、厚みが１００μｍ～２００μｍ、比抵抗が１Ω・ｃｍ～１０Ω・ｃｍでもよい。ｎ型単結晶シリコン基板は表面および裏面に５０ｎｍ～５００ｎｍ程度の厚みのｎ型の高濃度不純物層を有してもよい。
第１及び第２ｉ型非晶質シリコン層は、好ましくはシリコンと水素を含むｉ型水素化非晶質シリコンで構成される。第１及び第２ｉ型非晶質シリコン層の夫々は、例えば、３～２０ｎｍ程度の厚みを有する。なお、第１及び第２ｉ型非晶質シリコン層は、省略されることもできる。また、第１非晶質シリコン層は、好ましくはシリコンと水素とボロンを含むｐ型水素化非晶質シリコンで構成され、第２非晶質シリコン層は、好ましくはシリコンと水素とリンを含むｎ型水素化非晶質シリコンで構成される。
第１及び第２透明導電層は、導電性酸化物を主成分とすることが好ましい。導電性酸化物としては、例えば、酸化インジウム、酸化錫または酸化亜鉛等を単独または混合して用いることができる。導電性酸化物としては、導電性、光学特性、及び長期信頼性の観点から、主成分として酸化インジウムを含んだインジウム系酸化物が好ましく、例えば、タングステンをドープした酸化インジウム（ＩＷＯ）や錫をドープした酸化インジウム錫（ＩＴＯ）等を用いることができる。第１及び第２透明導電層は単層でもよく、複数の層からなる積層構造でもよい。
第１及び第２透明導電層は、第１及び第２ｉ型非晶質シリコン層、第１非晶質シリコン層および第２非晶質シリコン層より抵抗が小さく、高導電性である。例えば、第１及び第２透明導電層の比抵抗は1×１０－４Ω・ｃｍ～1×１０－３Ω・ｃｍであり、厚みは５０ｎｍ～２００ｎｍである。これらの層を成膜するときの成膜条件としては、例えば、特開２０２１－１４４９６０号公報に記載の条件を採用できる。
続いて、印刷工程を行う（（図３（ｃ））。印刷工程では、例えば、第１透明導電層上に、櫛型電極の形状となるように銀ペーストをスクリーン印刷し、仮乾燥の後に、第２透明導電層上に、櫛型電極の形状となるように銀ペーストをスクリーン印刷する。その後、１８０℃程度の温度で数十分以上加熱して本乾燥を行う。このようにして、上記第１透明導電層上に第１主面側集電極を形成すると共に、第２透明導電層上に第２主面側集電極を形成する。なお、銀ペーストは、絶縁性樹脂中に銀の微粒子を分散させた銀ペーストを用いてもよい。また、拡散系の太陽電池セルの場合には、ファイアスループロセスが必要になるため、８００℃程度の更に高い温度で乾燥を行う。
なお、スクリーン印刷の手法によって銀ペーストを塗布して第１及び第２主面側集電極を形成する場合について説明した。しかし、第１及び第２主面側集電極は、インクジェット法、導線接着法、スプレー法、真空蒸着法、スパッタ法、又はめっき法等で作製されてもよい。但し、生産性の観点から、銀ペーストを用いたスクリーン印刷法や、銅を用いためっき法による作製が好ましい。また、第１及び第２主面側集電極の材料として、アルミニウムなどの他の材料を用いてもよい。第１及び第２主面側集電極の夫々は、Ｙ方向に間隔をおいて配置されると共にＸ方向に延在する複数のバスバー電極と、Ｘ方向に間隔をおいて配置されると共にＹ方向に延在する複数のフィンガー電極を含む。配線材４は、バスバー電極上に配置され、バスバー電極に接触する。また、フィンガー電極は、バスバー電極に直交し、バスバー電極に接触する。
最後に、割断工程を行う（図３（ｄ））。この割断は、連続波のレーザ光を割断箇所Ｋ上を走査（移動）させながら、レーザ光を照射してから０.２秒以内、好ましくは、レーザ光を照射してから０.１秒以内に、噴霧装置から純水をレーザ照射箇所に散水して冷却することで行う。このようにしてレーザを照射した箇所に非常に短い時間で急激な温度変化を生じさせるようにする。割断は、この急激な温度差に基づいて行い、図４（ａ）,（ｂ）に示すように、太陽電池セルを割断箇所Ｋを境にして複数の太陽電池セルに割断する。なお、図４（ａ）に示す矢印αは、レーザ光の走査方向である。
図５は、図４（ｂ）に示す太陽電池セル３のセル断面（割断面）４０を側方から見たときの平面図である。図５において、矢印αは、レーザ光の走査方向である。第１実施形態では、レーザ光を照射してから０.２秒以内（好ましくは、０.１秒以内）に噴霧装置から冷却水をレーザ照射箇所に散水してレーザ照射箇所に急激な温度変化を生じさせて太陽電池セル３を割断する。この割断では、図５に示すように、レーザ照射痕を含んで二乗平均粗さが１０μｍ～数十μｍの凹凸を有する粗い第１セル断面部４０ａが、太陽電池セル３におけるレーサ光照射開始側の端面３ｃから走査方向に数ｍｍ以内の範囲にしか生じず、レーザ光走査方向のそれ以外の第２セル断面部４０ｂは、二乗平均粗さが数ｕｍ以下の凹凸しか存在しない平坦性が高い綺麗な面となる。この割断方法では、第１セル断面部４０ａの一部は、それが露出する太陽電池セルの受光面又は裏面から厚み方向に突出することがあり、第１セル断面部４０が、それが露出する太陽電池セルの受光面又は裏面から厚み方向に突出する突出部を含むことがある。突出するのはレーザ照射面であり、レーザ照射面が受光面か裏面かにより突出面が変わり、受光面と裏面の両方が突出部を有することはない。また、第１セル断面部４０ａおよび第２セル断面部４０ｂがへき開方向に沿った断面を含まないので、セル断面部がへき開方向に沿った断面を含む場合との比較で、太陽電池セルの強度を大きくできる。
セル断面４０は、二乗平均粗さが第１値以上である第１セル断面部４０ａと、二乗平均粗さが第１値よりも小さい第２セル断面部４０ｂとを含み、第１セル断面部４０ａは、太陽電池セル３におけるレーサ光照射開始側の端面３ｃから走査方向に数ｍｍ以内の範囲にしか存在しない。換言すると、セル断面４０は、少なくとも一部にレーザ照射痕を有する第１セル断面部４０ａと、レーザ照射痕が一切存在しない第２セル断面部４０ｂと、を有し、第１セル断面部４０ａは、太陽電池セル３におけるレーサ光照射開始側の端面３ｃから走査方向に数ｍｍ以内の範囲にしか存在しない。
したがって、図６に示すように、配線材４が、厚み方向の受光面側から平面視したときにセル断面４０と交差する位置において第１セル断面部４０ａよりも第２セル断面部４０ｂに近くなるように配置される。また、配線材４をレーサ光照射開始側の端面３ｃから、１ｃｍ程度、離間して配置することで、配線材４が、二乗平均粗さが大きい第１セル断面部４０ａに接触することを防止でき、配線材４を、二乗平均粗さが小さい第２セル断面部４０ｂのみに接触させることができる。
図７は、従来の太陽電池セルの割断方法を説明する模式図である。図７に示すように、従来の割断方法では、図７（ａ）に示すように、レーザ光を割断箇所Ｋに沿って走査（走査方向は、図７の紙面に垂直な方向）させることで、割断前の太陽電池セル５０３の割断部箇所Ｋの全域に厚み方向の半分程度の深さＬまで溝５４１（図７（ｂ）参照）を形成する。続いて、図７（ｂ）に示すように、厚み方向の半分程度が分離された太陽電池セル５０３に、矢印Ａ,Ｂで示す互いに逆向きの力学的な力を付与して、溝を５４１起点として残りの厚み部分をへき開することで、図７（ｃ）に示す、太陽電池セル５０３の割断を行う。
図８は、従来の太陽セルの割断方法で生じる割断面５４０の構造について説明する模式図である。図８において、矢印α′は、レーザ光の走査方向である。図８（ａ）に示すように、従来の割断方法では、先ず、走査方向の全域に亘ってレーザ光で深さＬの溝を形成し、その後、図８（ｂ）に示すように、残りの深さ部分Ｈを力学的な力を付与してへき開で分割することで、太陽電池セルを格段する。この場合、図８（ｃ）に示すように、割断面５４０が、構造が異なる３つの部分、すなわち、レーザ痕含有部５４０ａ、へき開跡存在部５４０ｂ、及び平坦部５４０ｃを含む。
レーザ痕含有部５４０ａは、レーザ光の照射によりシリコンが溶融した後、固化した部分を含み、二乗平均粗さは１０μｍ～数十μｍと大きく、へき開方向と関係ない形状を有する。また、レーザ痕含有部５４０ａは、シリコン基板表面から突出する部分を有する。また、へき開跡存在部５４０ｂは、機械的応力が加わることによりシリコンのへき開方向（断面に対して斜め）に沿った部分が存在し、レーザ痕含有部５４０ａとの境界に荒い段差を有する。へき開跡存在部５４０ｂの二乗平均粗さは、１０μｍ以上になる。また、平坦部５４０ｃは、厚み方向の突出部を有さず、平坦部５４０ｃの二乗平均粗さが、レーザ痕含有部５４０ａの二乗平均粗さよりも小さく、へき開跡存在部５４０ｂの二乗平均粗さよりも小さい。
従来の割断方法では、作製した太陽電池セル５０３の割断面５４０の厚み方向一方側の表面５６０の縁部５６０ａに、レーザ光の走査方向の全域に亘って二乗平均粗さが大きなレーザ痕含有部５４０ａが必ず生じる。したがって、図９に示すように、配線材４が、二乗平均粗さが１０μｍ～数十μｍと大きい凹凸を有するレーザ痕含有部５４０ａに必ず接触することになる。よって、そのような太陽電池セル５０３を備える太陽電池モジュールが積雪や台風等で過大な外力を受けると、縁部５６０ａが配線材４から過大な力を受けて、その縁部５６０ａが起点となって太陽電池セル３に割れが発生する虞がある。
これに対し、本開示の太陽電池モジュール１０では、図６に示すように、配線材４が太陽電池セル３において平滑で滑らかな第２セル断面部４０ｂにしか接することがなく、二乗平均粗さが１０μｍ～数十μｍと大きい第１セル断面部４０ａに接することがない。したがって、太陽電池モジュール１０が積雪や台風等で過大な外力を受けても、太陽電池セル３に割れが生じ難い。そして、割断を用いた太陽電池セル３を用いて太陽電池モジュール１０を作製したにも拘わらず耐荷重性に優れて太陽電池セル３が割れにくい太陽電池モジュール１０を実現できる。
なお、太陽電池セル３は、厚み方向の受光面側から平面視したときに長辺と長辺よりも短い短辺とを有する略矩形の形状を有し、セル断面４０が、長辺に沿って設けられてもよい。また、図１０に示すように、配線材４が、直径２５０μｍ以上の略円形の断面を有してもよく、図１１に示すように、太陽電池セル３の受光面に少なくとも６本の配線材４が接続されてもよい。
太陽電池モジュールの配線材としては、直方体の平坦な形状の配線材が用いられる他、断面略円形のワイヤが用いられることもある。そのような背景において、図１０に示すように、配線材４として断面略円形のワイヤを用いた場合、配線材４が太陽電池セル３に線接触に近い接触をし、配線材として直方体形状の配線材を用いた場合との比較において、太陽電池セル３に対する配線材４の接触面積が各段に小さくなり、配線材４が太陽電池セル３に及ぼす接触面圧が各段に大きくなる。また、図１１に示すように、太陽電池セル３に多数の配線材４を接続しても、太陽電池セル３が受ける応力が各段に大きくなる。したがって、このような条件を満たす場合、本開示の技術の作用効果である太陽電池セル３の割れの抑制効果が顕著なものとなる。なお、配線材が直方体の平坦な形状である場合、例えば、太陽電池セルに６以上８以下の数の配線材を接続すると好ましい。また、配線材がワイヤの場合、例えば、太陽電池セルに９以上２０以下の数の配線材を接続すると好ましい。
また、図１０に示すように、太陽電池セル３の厚みは、１５０μｍ以下でもよい。コスト低減やパッシベーション良化のために、シリコンウエハの厚みは年々低下している。しかし、シリコンウエハの厚みが薄くなると、太陽電池セル３の剛性が低下するため、太陽電池セル３の耐荷重性が低下する。特に、太陽電池セル３の厚みが１５０μｍ以下である場合、直径が２５０μｍ以上のワイヤが存在し、直径が３００μｍ以上のワイヤが多いことを鑑みると、太陽電池セル３の厚みがワイヤの直径の半分程度になることがあり、そのような場合、太陽電池セル３の割れが特に発生し易くなる。しがって、そのような場合、本開示の技術の作用効果である太陽電池セル３の割れの抑制効果が顕著なものとなる。
また、受光面側保護部材は、表面ガラス１でもよく、裏面側保護部材は、樹脂シート２でもよい。ガラス、配線材４、及び太陽電池セル３は、硬い。したがって、封止材５の厚みが薄い場合、太陽電池モジュール１０が曲がった際に、封止材５で応力を吸収しにくいため、太陽電池セル３が過大な荷重を受け易い。よって、そのような場合、本開示の技術の作用効果である太陽電池セル３の割れの抑制効果が顕著なものとなる。また、裏面側保護部材が樹脂シート２である場合、裏面側保護部材がガラスである場合との比較において、太陽電池セル３が撓み易くなる。よって、裏面側保護部材が、樹脂シート２である場合、本開示の技術の作用効果である太陽電池セル３の割れの抑制効果が顕著なものとなる。
また、第２セル断面部４０ｂの二乗平均粗さが第１セル断面部４０ａの二乗平均粗さ（ＲＭＳ）の１／３以下であって、２つのセル断面部４０ａ,４０ｂの表面粗さが大きく異なる場合にも、本開示の技術の作用効果である太陽電池セル３の割れの抑制効果が顕著なものとなる。また、第２セル断面部４０ｂの断面積が、第１セル断面部４０ａの断面積の９倍以上である場合、配線材４の数が多い場合でも、配線材４が第１セル断面部４０ａに接触することを抑制できる。なお、第２セル断面部４０ｂの断面積が、第１セル断面部４０ａの断面積の２０倍以上である場合、配線材４の数が多い場合でも、配線材４が第１セル断面部４０ａに接触することを更に効果的に抑制できる。また、第２セル断面部４０ｂの断面積が、第１セル断面部４０ａの断面積の４０倍以上である場合、配線材４の数が２０本程度となっても、配線材４が第１セル断面部４０ａに接触することを効果的に抑制できる。
また、太陽電池セル３は、厚み方向の受光面側と厚み方向の裏面側とのうちの一方に面状に形成されたｐｎ接合を有してもよい。そして、第１セル断面部４０ａが、ｐｎ接合に厚み方向に間隔をおいて位置してもよい。そのような太陽電池モジュール１０は、図３（ｄ）、図４、及び図５を用いて説明した、レーザ光を照射しながらレーザ照射箇所を冷却する割断方法においてレーザ光を厚み方向のｐｎ接合側とは反対側から太陽電池セル３に照射することで作製できる。
例を挙げれば、ヘテロ接合型の太陽電池セルの場合、ｎ型のシリコン基板を用いてＰＮ接合を太陽電池セルの厚み方向の中心を基準として厚み方向の裏面側に作成する。したがって、この場合、レーザ光は、厚み方向の受光面側から照射する。他方、ＰＥＲＣ型の太陽電池セルの場合、ｐ型のシリコン基板を用いてＰＮ接合を太陽電池セルの厚み方向の中心を基準として厚み方向の表面側（受光面側）に作成する。したがって、この場合、レーザ光は、厚み方向の裏面側から照射する。本太陽電池モジュール１０によれば、レーザ光が、セル変換効率に大きく影響する太陽電池セル３のＰＮ接合部まで到達することがないので、セル変換効率が低下することを抑制できる。
また、太陽電池セル３は、厚み方向の受光面側と厚み方向の裏面側とのうちの一方に面状に形成されたｐｎ接合を有してもよい。また、第１セル断面部４０ａは、ｐｎ接合に重なる部分を含んでもよい。そして、第１セル断面部４０ａを含む部分の横方向のｐｎ接合側のシート抵抗の平均値が、第２セル断面部４０ｂを含む部分の横方向のｐｎ接合側のシート抵抗の平均値よりも大きくてもよい。
本構成によれば、レーザ光を厚み方向のｐｎ接合側から照射することができるため、レーザ光の照射方向の自由度を高くできる。また、ＰＥＲＣ型の太陽電池セルの場合でも、レーザ光を厚み方向の受光面側から照射することができるため、ＰＥＲＣ型の太陽電池セルを容易に作製できる。また、太陽電池セル３の縁部の一部にシート抵抗が高い領域を作成すると、太陽電池セル３の出力低下を抑制し易い。図１２に示すように、本構成の太陽電池セル３は、レーザ照射痕を含む第１セル断面部４０ａを含むレーザ光の走査方向の端部にシート抵抗が高い高シート抵抗領域７０が存在し、高シート抵抗領域７０は、太陽電池セル３のセル端に達している。そのような太陽電池セル３は、ヘテロ接合型の太陽電池セルの場合、第１セル断面部４０ａを含むレーザ光の走査方向の端部に透明導電層を形成しないことで容易に作製できる。そのような太陽電池セル３の作製方法としては、レーザ光の走査方向の端部にマスクを形成して、係る領域に透明導電層を部分的に作製しない方法や、又は、透明導電層を太陽電池セルの厚み方向の一方の端面全域に形成した後、薬剤を用いてレーザ光の走査方向の端部に存在する透明導電膜を除去することで作製することができる。また、そのような太陽電池セル３は、ＰＥＲＣ型の太陽電池セルの場合、高シート抵抗領域７０におけるマスク拡散や、高シート抵抗領域７０におけるエミッタ（ｐｎ接合）の薬剤による除去で作製することができる。
（第２実施形態）
図１３は、第２実施形態における太陽電池セルの製造方法について説明する図３に対応する模式図である。この製造方法では、先ず、最初に、シリコンウエハの割断を行う（図１３（ａ））。割断方法としては、上述の図３（ｄ）、図４、及び図５を用いて説明した、レーザ光を照射しながらレーザ照射箇所を冷却する割断方法を用いる。続いて、割断した各シリコンウエハの洗浄を行い（図１３（ｂ））、洗浄した各シリコンウエハの製膜を行い（図１３（ｃ））を行い、最後に、製膜された各シリコンウエハに印刷により集電極を作成する（（図１３（ｄ））。図１３（ｂ）の洗浄は、図３（ａ）で説明した洗浄と同様に行うことができ、図１３（ｃ）の製膜は、図３（ｂ）で説明した製膜と同様に行うことができる。また、図１３（ｄ）の印刷は、図３（ｃ）で説明した印刷と同様に行うことができる。なお、本願発明者は、図１３で示す方法を用いた場合でも、二乗平均粗さが大きくて少なくとも一部にレーザ照射痕が存在する第１セル断面部と、二乗平均粗さが第１セル断面部よりも小さくてレーザ照射痕が一切存在しない第２セル断面部とが、セル断面（セル割断面）に生じることを確認した。
この方法を採用すると、図１３（ａ）の割断によって生成される各シリコンウエハのセル割断面に図１３（ｂ）の洗浄でテクスチャ構造（反射防止用の凹凸）を形成でき、セル変換効率を高くできる。また、図１３（ｃ）の製膜でセル割断面に薄膜、例えば、５ｎｍ以上の厚みの薄膜を形成できるので、割断面を薄膜でパッシベートできる。
Ｇ１２等の大型のシリコンウエハは、洗浄、成膜、印刷のプロセスを通しにくい。したがって、そのような大型のシリコンウエハを用いる場合、最初に割断を行う第２実施形態の方法で太陽電池セルを作製すると好ましい。図１３に示す方法で作製された太陽電池セルは、短絡を防止するため、セル断面とｐｎ接合側の集電エリアとの間に1以上のシート抵抗が高い領域を形成する必要がある。
例えば、図１４Ａに斜視図を示す太陽電池セル１０３は、裏面の縁部にシート抵抗が高い高シート抵抗領域１７０を有する。また、図１４Ｂに斜視図を示す太陽電池セル２０３は、断面（側面）の一部にシート抵抗が高い高シート抵抗領域２７０を有し、図１４Ｃに斜視図を示す太陽電池セル３０３は、裏面の縁部に厚み方向に重なる領域と断面（側面）の一部とにシート抵抗が高い高シート抵抗領域３７０を有する。シート抵抗が高い領域は、ヘテロ接合型の太陽電池セルの場合、透明導電膜を形成しないことで作製できる。より詳しくは、ヘテロ接合型の太陽電池セルの場合、図１４Ａに示す例では、ｐｎ接合側の厚さ方向の端面における最外周全周に透明導電膜が存在しない。また、ヘテロ接合型の太陽電池セルの場合、図１４Ｂに示す例では、太陽電池セルにおける側面のｐｎ接合側全周に透明導電膜が存在しない。また、ヘテロ接合型の太陽電池セルの場合、図１４Ｃに示す例では、ｐｎ接合側の厚さ方向の端面における最外周全周と太陽電池セルにおける側面のｐｎ接合側全周とに、透明導電膜が存在しない。また、シート抵抗が高い領域は、ＰＥＲＣ型の太陽電池セルやＴＯＰＣＯＮ型の太陽電池セルの場合、マスク拡散、エッチバック（薬剤によるエミッタの除去）、レーザによる素子分離等で作製できる。
（第３実施形態）
第１及び第２実施形態では、レーザ光を照射しながらレーザ照射箇所を冷却する割断について説明した。そして、太陽電池セルの厚み方向の一方側の端面におけるレーザ走査方向のレーザ光走査開始側の端部に二乗平均粗さが大きい第１セル断面部４０ａが形成される場合について説明した。しかし、太陽電池セルの厚み方向の両側の端面の両方にレーザ痕が存在しなくて二乗平均粗さが小さい第２セル断面部しか存在しないようにしてもよい。
詳しくは、ステルスレーザを用いてシリコンウエハを割断してもよく、例えば、パルスレーザをシリコンウエハ内部に集光し、制御した亀裂を生成することによってシリコンウエハを割断してもよい。より詳しくは、図１５に示すように、パルスレーザをシリコンウエハ内部の所定深さに集光した状態で走査することでシリコンウエハ内部に二乗平均粗さが大きくてレーザ痕を含む帯状の第１セル断面部を作製する。また、帯状の第１セル断面部は、シリコンウエハの厚み等に基づく数、シリコンウエハ内部に形成する。２つの帯状の第１セル断面部は、第１深さにレーザ光を集光した状態でレーザ光を走査した後、第１深さと異なる第２深さにレーザ光を集光した状態でレーザ光を走査することで形成できる。複数の帯状の第１セル断面部は、この手続きを複数回、繰り返すことで作成できる。
割断は、複数の帯状の第１セル断面部を形成した後、力学的な力（機械的な応力）を加えることで実行する。この方法で作製した太陽電池セル４０３は、二乗平均粗さが大きくてレーザ照射痕を含む第１セル断面部４４０ａが、断面途中のみに存在し、受光面及び裏面のどちらにも存在しない。したがって、配線材４が第１セル断面部４４０ａに接触することがないので、抵抗損失を低減でき、耐荷重性にも優れる太陽電池モジュール４１０を作製できる。なお、ステレスレーザの焦点（パルスレーザの集光深さ）は、ｐｎ接合が存在しない深さに設定する。このようにして、レーザ光が、セル変換効率に大きく影響するｐｎ接合部に影響を及ぼさないようにする。ステルスレーザは、テクスチャ構造があると使用しにくいため、第３実施形態の太陽電池モジュール４１０で用いる太陽電池セル４０３は、最初に割断した後、洗浄し、その後、成膜して、最後に印刷を行って作製されると好ましい。しかし、ステルスレーザは、片面テクスチャ構造(受光面のみテクスチャがある構造)を有する太陽電池セルでも用いることができる。
１ 表面ガラス、 ２ 樹脂シート、 ３,３ａ,３ｂ,１０３,２０３,３０３,４０３ 太陽電池セル、 ３ｃ 端面、 ４ 配線材、 ５ 封止材、 ５ａ 表充填材、 ５ｂ 裏充填材、 １０,４１０ 太陽電池モジュール、 ３０ 中継配線、 ３０ａ,３０ｂ,３０ｃ,３０ｄ,３０ｅ 出力配線、 ４０ セル断面、 ４０ａ,４４０ａ 第１セル断面部、 ４０ｂ 第２セル断面部、 ５０ 太陽電池ストリング、 ６０ 端子ボックス、 ７０,１７０,２７０,３７０ 高シート抵抗領域。
係る背景において、太陽電池セルの割断方法としては、特許文献１に記載されているものがある。この太陽電池セルの割断方法では、先ず、レーザ光を割断箇所に沿って走査（移動）させることで、割断前の太陽電池セルの割断箇所全域に厚み方向の半分程度の深さまで溝を形成する。続いて、厚み方向の半分程度が分離された太陽電池セルに力学的な力を付与して溝を起点として残りの厚み部分を割断することで太陽電池セルの割断を行う。この割断方法では、レーザ光で厚み方向の半分程度の深さまでしか溝を形成しないので、レーザ光が、セル変換効率に大きく影響する太陽電池セルのｐｎ接合部まで到達することがなく、セル変換効率が低下することを抑制できる。
上記特許文献１に記載の割断方法を用いて太陽電池セルの割断を行うと、太陽電池セルを大型のウエハを割断して作製できるので、太陽電池モジュールの抵抗損失を低減でき、製造コストも低減できる。しかし、レーザ光で割断を行った部分の表面粗さが、力学的な力を付与して割断した部分よりも粗くなって、レーザ光で割断を行った部分に大きな凹凸が存在するので、レーザ光で割断を行った部分は、局所的で過大な力を受けると割れ易い。よって、ウエハ厚が薄い場合等で、太陽電池モジュールが積雪や台風等で過大な外力を受けると、レーザ光の割断部分が配線材から過大な力（応力）を受けて、その割断部分が起点となって太陽電池セルに割れが発生する虞がある。そこで、本開示の目的は、抵抗損失を低減でき、耐荷重性にも優れる太陽電池モジュールを提供することにある。
樹脂シート２は、受光面側とは反対側に設けられ、太陽電池モジュール１０の裏面側を保護する。樹脂シート２は、樹脂材料、例えば、熱可塑性フルオロポリマー材料であるポリフッ化ビニル（ＰＶＦ）やポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等で構成される。樹脂シート２は、－４０°Ｃ～＋８５°Ｃの温度範囲で安定している材料で構成されると好ましく、透明材料で構成することで、太陽光が太陽電池モジュール１０の両側から効率的に入射するようにしてもよい。
シリコン基板は、単結晶シリコン基板に導電性を付加させたものである。シリコン基板は、例えば、単結晶シリコン基板にＳｉ原子（珪素原子）に対して電子を導入するリン原子を不純物として含有させることで形成される。シリコン基板は、ｎ型単結晶シリコン基でもよく、例えば、厚みが５０μｍ～３００μｍ、比抵抗が０．５Ω・ｃｍ～３０Ω・ｃｍ、ｎ型不純物濃度が１×１０ １４ ｃｍ-３～３×１０ １６ ｃｍ-３でもよく、厚みが１００μｍ～２００μｍ、比抵抗が１Ω・ｃｍ～１０Ω・ｃｍでもよい。ｎ型単結晶シリコン基板は表面および裏面に５０ｎｍ～５００ｎｍ程度の厚みのｎ型の高濃度不純物層を有してもよい。
第１及び第２透明導電層は、第１及び第２ｉ型非晶質シリコン層、第１非晶質シリコン層および第２非晶質シリコン層より抵抗が小さく、高導電性である。例えば、第１及び第２透明導電層の比抵抗は１×１０－４Ω・ｃｍ～１×１０－３Ω・ｃｍであり、厚みは５０ｎｍ～２００ｎｍである。これらの層を成膜するときの成膜条件としては、例えば、特開２０２１－１４４９６０号公報に記載の条件を採用できる。
太陽電池モジュールの配線材としては、直方体の平坦な形状の配線材が用いられる他、断面略円形のワイヤが用いられることもある。そのような背景において、図１０に示すように、配線材４として断面略円形のワイヤを用いた場合、配線材４が太陽電池セル３に線接触に近い接触をし、配線材として直方体形状の配線材を用いた場合との比較において、太陽電池セル３に対する配線材４の接触面積が各段に小さくなり、配線材４が太陽電池セル３に及ぼす接触面圧が各段に大きくなる。したがって、このような条件を満たす場合、本開示の技術の作用効果である太陽電池セル３の割れの抑制効果が顕著なものとなる。なお、配線材が直方体の平坦な形状である場合、例えば、太陽電池セルに６以上８以下の数の配線材を接続すると好ましい。また、配線材がワイヤの場合、例えば、太陽電池セルに９以上２０以下の数の配線材を接続すると好ましい。
例を挙げれば、ヘテロ接合型の太陽電池セルの場合、ｎ型のシリコン基板を用いてｐｎ接合を太陽電池セルの厚み方向の中心を基準として厚み方向の裏面側に作製する。したがって、この場合、レーザ光は、厚み方向の受光面側から照射する。他方、ＰＥＲＣ型の太陽電池セルの場合、ｐ型のシリコン基板を用いてｐｎ接合を太陽電池セルの厚み方向の中心を基準として厚み方向の表面側（受光面側）に作製する。したがって、この場合、レーザ光は、厚み方向の裏面側から照射する。本太陽電池モジュール１０によれば、レーザ光が、セル変換効率に大きく影響する太陽電池セル３のｐｎ接合部まで到達することがないので、セル変換効率が低下することを抑制できる。
本構成によれば、レーザ光を厚み方向のｐｎ接合側から照射することができるため、レーザ光の照射方向の自由度を高くできる。また、ＰＥＲＣ型の太陽電池セルの場合でも、レーザ光を厚み方向の受光面側から照射することができるため、ＰＥＲＣ型の太陽電池セルを容易に作製できる。また、太陽電池セル３の縁部の一部にシート抵抗が高い領域を作製すると、太陽電池セル３の出力低下を抑制し易い。図１２に示すように、本構成の太陽電池セル３は、レーザ照射痕を含む第１セル断面部４０ａを含むレーザ光の走査方向の端部にシート抵抗が高い高シート抵抗領域７０が存在し、高シート抵抗領域７０は、太陽電池セル３のセル端に達している。そのような太陽電池セル３は、ヘテロ接合型の太陽電池セルの場合、第１セル断面部４０ａを含むレーザ光の走査方向の端部に透明導電層を形成しないことで容易に作製できる。そのような太陽電池セル３の作製方法としては、レーザ光の走査方向の端部にマスクを形成して、係る領域に透明導電層を部分的に作製しない方法や、又は、透明導電層を太陽電池セルの厚み方向の一方の端面全域に形成した後、薬剤を用いてレーザ光の走査方向の端部に存在する透明導電膜を除去することで作製することができる。また、そのような太陽電池セル３は、ＰＥＲＣ型の太陽電池セルの場合、高シート抵抗領域７０におけるマスク拡散や、高シート抵抗領域７０におけるエミッタ（ｐｎ接合）の薬剤による除去で作製することができる。
（第２実施形態）
図１３は、第２実施形態における太陽電池セルの製造方法について説明する図３に対応する模式図である。この製造方法では、先ず、最初に、シリコンウエハの割断を行う（図１３（ａ））。割断方法としては、上述の図３（ｄ）、図４、及び図５を用いて説明した、レーザ光を照射しながらレーザ照射箇所を冷却する割断方法を用いる。続いて、割断した各シリコンウエハの洗浄を行い（図１３（ｂ））、洗浄した各シリコンウエハの成膜を行い（図１３（ｃ））を行い、最後に、成膜された各シリコンウエハに印刷により集電極を作製する（（図１３（ｄ））。図１３（ｂ）の洗浄は、図３（ａ）で説明した洗浄と同様に行うことができ、図１３（ｃ）の成膜は、図３（ｂ）で説明した成膜と同様に行うことができる。また、図１３（ｄ）の印刷は、図３（ｃ）で説明した印刷と同様に行うことができる。なお、本願発明者は、図１３で示す方法を用いた場合でも、二乗平均粗さが大きくて少なくとも一部にレーザ照射痕が存在する第１セル断面部と、二乗平均粗さが第１セル断面部よりも小さくてレーザ照射痕が一切存在しない第２セル断面部とが、セル断面（セル割断面）に生じることを確認した。
この方法を採用すると、図１３（ａ）の割断によって生成される各シリコンウエハのセル割断面に図１３（ｂ）の洗浄でテクスチャ構造（反射防止用の凹凸）を形成でき、セル変換効率を高くできる。また、図１３（ｃ）の成膜でセル割断面に薄膜、例えば、５ｎｍ以上の厚みの薄膜を形成できるので、割断面を薄膜でパッシベートできる。
Ｇ１２等の大型のシリコンウエハは、洗浄、成膜、印刷のプロセスを通しにくい。したがって、そのような大型のシリコンウエハを用いる場合、最初に割断を行う第２実施形態の方法で太陽電池セルを作製すると好ましい。図１３に示す方法で作製された太陽電池セルは、短絡を防止するため、セル断面とｐｎ接合側の集電エリアとの間に１以上のシート抵抗が高い領域を形成する必要がある。
詳しくは、ステルスレーザを用いてシリコンウエハを割断してもよく、例えば、パルスレーザをシリコンウエハ内部に集光し、制御した亀裂を生成することによってシリコンウエハを割断してもよい。より詳しくは、図１５に示すように、パルスレーザをシリコンウエハ内部の所定深さに集光した状態で走査することでシリコンウエハ内部に二乗平均粗さが大きくてレーザ痕を含む帯状の第１セル断面部を作製する。また、帯状の第１セル断面部は、シリコンウエハの厚み等に基づく数、シリコンウエハ内部に形成する。２つの帯状の第１セル断面部は、第１深さにレーザ光を集光した状態でレーザ光を走査した後、第１深さと異なる第２深さにレーザ光を集光した状態でレーザ光を走査することで形成できる。複数の帯状の第１セル断面部は、この手続きを複数回、繰り返すことで作製できる。

Claims (16)

  1. 複数の太陽電池セルが配線材によって電気的に直列に接続された太陽電池ストリングと、
    前記太陽電池ストリングの厚み方向の受光面側に配置された受光面側保護部材と、
    前記太陽電池ストリングの前記厚み方向の裏面側に配置された裏面側保護部材と、
    前記受光面側保護部材と前記裏面側保護部材との間に設けられ、前記太陽電池ストリングを覆い、かつ、前記受光面側保護部材と前記裏面側保護部材との間に配置される封止材と、を備え、
    前記太陽電池セルは、セル受光面と、セル裏面と、前記セル受光面と前記セル裏面との間に位置するセル断面と、を有し、
    前記セル断面は、二乗平均粗さが第１値以上である第１セル断面部と、二乗平均粗さが第１値よりも小さい第２セル断面部とを含み、
    前記配線材が、前記厚み方向の前記受光面側から平面視したときに前記セル断面と交差する位置において前記第１セル断面部よりも前記第２セル断面部に近くなるように配置される、太陽電池モジュール。
  2. 複数の太陽電池セルが配線材によって電気的に直列に接続された太陽電池ストリングと、
    前記太陽電池ストリングの厚み方向の受光面側に配置された受光面側保護部材と、
    前記太陽電池ストリングの前記厚み方向の裏面側に配置された裏面側保護部材と、
    前記受光面側保護部材と前記裏面側保護部材との間に設けられ、前記太陽電池ストリングを覆い、かつ、前記受光面側保護部材と前記裏面側保護部材との間に配置される封止材と、を備え、
    前記太陽電池セルは、セル受光面と、セル裏面と、前記セル受光面と前記セル裏面との間に位置するセル断面と、を有し、
    前記セル断面は、少なくとも一部にレーザ照射痕を有する第１セル断面部と、レーザ照射痕が一切存在しない第２セル断面部と、を有し、
    前記配線材が、前記厚み方向の前記受光面側から平面視したときに前記セル断面と交差する位置において前記第１セル断面部よりも前記第２セル断面部に近くなるように配置される、太陽電池モジュール。
  3. 反射防止用の凹凸が前記セル断面に設けられている、請求項２に記載の太陽電池モジュール。
  4. 前記第１セル断面部の少なくとも一部は、前記太陽電池セルの受光面又は裏面から厚み方向に突出している請求項１又は２に記載の太陽電池モジュール。
  5. 前記第１セル断面部および第２セル断面部がへき開方向に沿った断面を含まない請求項１又は２に記載の太陽電池モジュール。
  6. 前記太陽電池セルは、前記厚み方向の前記受光面側から平面視したときに長辺と前記長辺よりも短い短辺とを有する略矩形の形状を有し、
    前記セル断面は、前記長辺に沿って設けられる、請求項１又は２に記載の太陽電池モジュール。
  7. 前記配線材は、直径２５０μｍ以上の略円形の断面を有し、
    前記太陽電池セルの受光面に６以上の前記配線材が接続される、請求項１又は２に記載の太陽電池モジュール。
  8. 前記太陽電池セルの厚みが、１５０μｍ以下である、請求項１又は２に記載の太陽電池モジュール。
  9. 前記受光面側保護部材は、ガラスである、請求項１又は２に記載の太陽電池モジュール。
  10. 前記裏面側保護部材は、樹脂シートである、請求項１又は２に記載の太陽電池モジュール。
  11. 前記第２セル断面部の二乗平均粗さが前記第１セル断面部の二乗平均粗さの１／３以下である、請求項１又は２に記載の太陽電池モジュール。
  12. 前記第２セル断面部の断面積が、前記第１セル断面部の断面積の９倍以上である、請求項１又は２に記載の太陽電池モジュール。
  13. 前記太陽電池セルは、前記厚み方向の受光面側と前記厚み方向の裏面側のうちの一方に面状に形成されたｐｎ接合を有し、
    前記第１セル断面部が、前記ｐｎ接合に前記厚み方向に間隔をおいて位置する、請求項１又は２に記載の太陽電池モジュール。
  14. 前記太陽電池セルは、前記厚み方向の受光面側と前記厚み方向の裏面側のうちの一方に面状に形成されたｐｎ接合を有し、
    前記第１セル断面部は、前記ｐｎ接合に重なる部分を含み、
    前記第１セル断面部を含む部分の表面の横方向の前記ｐｎ接合側のシート抵抗の平均値が、前記第２セル断面部を含む部分の表面の横方向の前記ｐｎ接合側のシート抵抗の平均値よりも大きい、請求項１又は２に記載の太陽電池モジュール。
  15. 前記太陽電池セルは、前記厚み方向の受光面側と前記厚み方向の裏面側とのうちの一方に面状に形成されたｐｎ接合を有し、
    前記第１セル断面部が、前記太陽電池セルの受光面、前記太陽電池セルの裏面、及び前記ｐｎ接合に前記厚み方向に間隔をおいた位置に存在する、請求項１又は２に記載の太陽電池モジュール。
  16. 前記セル断面は、５ｎｍ以上の厚みの薄膜で被覆され、
    前記セル断面とｐｎ接合側の集電エリアとの間に1以上のシート抵抗が高い領域が存在する、請求項３に記載の太陽電池モジュール。
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