JP5126878B2 - 太陽電池の製造方法および太陽電池 - Google Patents

Description

本発明は太陽電池の製造方法および太陽電池に関し、特に、インターコネクタによって接続される太陽電池の製造方法と、そのような製造方法によって製造される太陽電池とに関するものである。

太陽光エネルギを直接電気エネルギに変換する太陽電池は、近年、特に地球環境問題の観点から、次世代のエネルギ源としてその期待が急激に高まっている。太陽電池としては、化合物半導体材料を用いたものや有機材料を用いたものなど様々な種類があるが、現在、シリコン結晶を用いたものが主流となっている。

そのシリコン結晶を用いた従来の太陽電池における太陽電池基板（セル）の一例について説明する。図４１および図４２に示すように、まず、Ｐ型のシリコン基板１２３の受光面にはＮ＋層１２６が形成されている。Ｎ＋層１２６とＰ型のシリコン基板１２３とによりｐｎ接合が形成されることになる。また、Ｐ型のシリコン基板１２３の受光面上には、反射防止膜１２７と表面電極１３１とがそれぞれ形成されている。

受光面側の表面電極１３１として、バスバー電極１３１ａとフィンガー電極１３１ｂが形成されている。バスバー電極１３１ａはＰ型のシリコン基板１２３を横切るように互いに間隔を隔てて２本形成されている。フィンガー電極１３１ｂはそのバスバー電極１３１ａよりも幅が狭く、バスバー電極１３１ａが延在する方向とほぼ直交する方向にバスバー電極１３１ａから延在するように形成されている。

一方、Ｐ型のシリコン基板１２３の受光面と反対側の裏面にはＰ＋層１２９が形成されている。さらに、そのシリコン基板１０の裏面上には、アルミニウム電極１２８および裏面電極１３０がそれぞれ形成されている。なお、シリコン結晶を用いた太陽電池では、Ｐ型のシリコン基板の結晶構造の違いによって、主に単結晶太陽電池と多結晶太陽電池とがある。

図４３に示すように、太陽電池１２０としては、このようなｐｎ接合が形成された太陽電池基板１３２を、所定のインターコネクタ（接続部材）１３３によって互いに直列に接続させた太陽電池ストリング１３５として、市場で販売されたり、実際に使用等されることになる。なお、従来のシリコン結晶を用いた太陽電池を開示した文献として特許文献１がある。
特開２００３−１３３５６８号公報

しかしながら、従来の太陽電池では次のような問題点があった。まず、図４４に示すように、太陽電池ストリングでは、インターコネクタ１３３の一端側は一の太陽電池基板１３２のバスバー電極１３１ａ（図４１参照）にはんだ付けされ、他端側は隣接する他の太陽電池基板（図示せず）の裏面電極１３０（図４２参照）にはんだ付けされる。このとき、シリコン基板１２３とインターコネクタ１３３との熱膨張係数の差やバスバー電極１３１ａの収縮応力等との関係で、バスバー電極１３１ａ直下のシリコン基板の領域にクラックが生じるという問題があった。このことについて説明する。

太陽光発電システムが急速に普及するにつれて、太陽電池の製造コストの低減は必要不可欠とされる。太陽電池の製造コストの低減において、半導体基板であるシリコン基板の大型化および薄型化は非常に有効な手段である。ところが、シリコン基板の大型化および薄型化に伴って、太陽電池ストリングを形成する際に、シリコン基板とインターコネクタとの熱膨張係数の差に起因してシリコン基板が反り易くなる。

つまり、シリコンの熱膨張係数が３．５×１０^-6／Ｋであるのに対し、銅の熱膨張係数は１７．６×１０^-6／Ｋであり、銅の熱膨張係数がシリコンの熱膨張係数よりも約５倍程度高い。そのため、はんだ付けのために加熱状態にあったバスバー電極１３１ａとインターコネクタ１３３とが室温にまで冷却されると、インターコネクタ１３３が太陽電池基板１３２よりも大きく収縮する。そのため、図４５に示すように、太陽電池基板１３２には矢印１６１に示す向きの反りが発生する。

さらに、そのような熱膨張係数の差に加えて、バスバー電極１３１ａ自身の収縮応力がシリコン基板１２３に応力を与えることになる。バスバー電極１３１ａは、フィンガー電極１３１ｂとともに所定の印刷用スクリーンを用いて形成される。図４６に示すように、印刷用スクリーン１０２には、メッシュのスクリーン１０３に、バスバー電極とフィンガー電極のパターンに基づいて、たとえば乳剤による遮蔽部１０４が形成されている。

図４７に示すように、その印刷用スクリーン１０２の上に塗布された銀ペースト１０７をスキージ１７１によって押し広げることで、遮蔽部１０４以外の領域に露出したメッシュ３のパターンを通過した銀ペースト１０７が、バスバー電極およびフィンガー電極となる銀ペーストパターンとして太陽電池基板の受光面に形成（印刷）されることになる。なお、図４７では、簡略化のためにフィンガー電極に対応するパターンは省略されている。

このとき、露出したメッシュ１０３の領域（抜きパターン）の中央付近では、端の部分に比べてスキージ１７１の圧力を受ける遮蔽部１０４の領域が少なく、その分スキージ１７１の圧力が柔らかい銀ペースト１０７に及ぶことになる。そのため、図４８に示すように、露出したメッシュ１０３の領域を通過した印刷された銀ペーストパターン１０７ａのうち、幅方向の中央付近の銀ペーストパターン１０７ａの厚みが、幅方向の端部の銀ペーストパターン１０７ａの厚みに比べて薄くなる。

印刷用スクリーン１０２を取り除くと、図４９に示すように、バスバー電極１３１ａとなる銀ペーストパターン１０７ａの端部の部分では、銀ペースト自体の有する粘性によって多少だれてすそ野が形成されるものの、銀ペーストパターン１０７ａの幅方向両端部分の厚みＴ１１が、幅方向中央付近の厚みＴ２２よりも厚い形状はほぼ維持されることになる。その後、銀ペースト１０７ａには、所定の温度のもとで焼成処理が施されてバスバー電極１３１ａが形成される。そのバスバー電極１３１ａの厚みは約１０μｍ〜２０μｍ程度とされる。

一方、インターコネクタ１３３の銅からなるインターコネクタ本体１３３ａの表面（幅方向の面）にコーティングされているはんだ１３３ｂの膜厚は約４０μｍとされ、バスバー電極１３１ａの厚みよりも数倍程度厚い。そのため、図５０に示すように、インターコネクタ１３３がバスバー電極１３１ａにはんだ付けされても、バスバー電極１３１ａはその形状を保持した状態でインターコネクタ１３３と接続されることになる。

焼成処理が施されたバスバー電極１３１ａでは、バスバー電極１３１ａが延在する方向と交差する方向（幅方向）にバスバー電極１３１ａの中央に向って収縮応力が作用している。しかも、矢印１５１，１５２に示すように、厚みが相対的に厚いバスバー電極１３１ａの端部の部分では、厚みが相対的に薄いバスバー電極１３１ａの中央部分に比べて、かなり強い収縮応力が作用することになる。

さらに、上述のように、インターコネクタ１３３には、太陽電池基板１３２を凹状に反らそうとする収縮応力が発生する（図４４参照）。そのため、図５１に示すように、インターコネクタ１３３が太陽電池基板１３２を凹状に反らそうとする収縮応力（矢印１６１）と、バスバー電極１３１ａに幅方向に作用する収縮応力（矢印１５１，１５２）とによって、バスバー電極１３１ａの直下のシリコン基板１２３の領域では、バスバー電極１３１ａの端部の直下に位置するシリコン基板１２３の部分から内側に向ってマイクロクラック１９９が生じ、太陽電池として所望の性能を達成することができないおそれがあった。

また、そのような収縮応力によって、太陽電池ストリングを形成したり、太陽電池ストリングを封止する際に太陽電池基板が割れてしまうおそれがあった。さらに、搬送エラーを引き起こす原因となった。

本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、一つの目的は、表面電極の収縮応力を低減してマイクロクラック等の発生が抑制される太陽電池の製造方法を提供することであり、他の目的は、そのような太陽電池の製造方法によって製造される太陽電池を提供することである。

本発明に係る太陽電池の製造方法は、受光面に所定の幅を有して延在する表面電極を有する太陽電池の製造方法であって、以下の工程を備えている。受光面を有する太陽電池基板を製造する。表面電極のパターンに基づいて所定のマスクパターンが形成された印刷用スクリーンを受光面に載置する。印刷用スクリーンに粘性を有する導電性材料を塗布する。表面電極における幅方向の端部近傍の部分に対応する印刷用スクリーンの所定の領域を導電性材料が通り抜けるのを阻止する態様で、導電性材料を受光面に印刷することにより、受光面に表面電極となる導電性材料のパターンを形成する。その導電性材料のパターンに所定の焼成処理を施すことにより、表面電極を形成する。所定の幅を有して延在する表面電極に沿って接続部材を接続する。導電性材料のパターンを形成する工程では、印刷用スクリーンを取り外した後に、導電性材料が通り抜けるのを阻止された所定の領域に導電性材料が粘性によって流れ込むことで、幅方向の端部の導電性材料の厚みが、幅方向の中央部の厚みと同じ厚みにされる。

この方法によれば、太陽電池基板の受光面に表面電極を形成する際に、その表面電極における幅方向の端部近傍の部分に対応する印刷用スクリーンの所定の領域を導電性材料が通り抜けるのを阻止する態様で、導電性材料を受光面に印刷することによって、導電性材料のパターンにおける幅方向の端部の厚みがより薄くなり、導電性材料のパターンの幅方向の端部と中央付近とで厚みの差が小さくなる。これにより、導電性材料のパターンに焼成処理が施されて形成される表面電極に作用する収縮応力は、幅方向でほぼ同じ大きさとなる。その結果、表面電極の直下に位置する太陽電池基板の部分にマイクロクラックが発生するのを抑制することができる。

より具体的に、導電性材料のパターンの幅方向の端部と中央付近とで厚みの差を小さくするには、導電性材料のパターンを形成する工程では、導電性材料が印刷用スクリーンを通り抜けるのを延在する方向に沿って阻止されるように導電性材料が印刷されることが好ましい。

また、表面電極の強度を確保するには、導電性材料のパターンを形成する工程では、導電性材料は、印刷用スクリーンを取外した後に導電性材料が導電性材料の粘性によって幅方向に繋がるように印刷されることが好ましい。あるいは、導電性材料が印刷用スクリーンを通り抜けるのを延在する方向に沿って断続的に阻止されるように導電性材料が印刷されるようにしてもよい。

導電性材料が印刷用スクリーンを通り抜けるのを阻止するパターンとしては、矩形状、円形状および楕円状の少なくともいずれかの形状が望ましい。

本発明に係る太陽電池は、請求項１〜６のいずれかに記載の太陽電池の製造方法によって製造される太陽電池である。

この太陽電池によれば、上記のように、表面電極の直下に位置する太陽電池基板の部分にマイクロクラックが発生するのを抑制することができる。

本発明の実施の形態に係る太陽電池とその製造方法の一例について説明する。はじめに、太陽電池の製造方法として、多結晶シリコンを用いた太陽電池の一連の製造方法について説明する。

まず、Ｐ型シリコン結晶が坩堝で溶解される。その後、その溶解したＰ型シリコンを再結晶化することによりシリコンインゴッドが得られる。次に、図１に示すように、得られたシリコンインゴッド２１が所定の大きさのシリコンブロック２２に切断される。次に、図２に示すように、切断されたシリコンブロック２２をワイヤソーでさらに所定の厚みに切断することにより、Ｐ型のシリコン基板２３が得られる。

次に、図３および図４に示すように、アルカリまたは酸によってシリコン基板２３の表面にエッチングを施すことによって、シリコン基板２３のスライス時におけるダメージ層２４が除去される。このとき、エッチング条件を調整することで、シリコン基板２３の表面に微小な凹凸（図示せず）を形成することができる。この凹凸により、シリコン基板２３の表面に入射する太陽光の反射が低減されて、太陽電池の変換効率が高められる。

次に、図５および図６に示すように、シリコン基板２３の一方の主面（以下、「第１主面」と記す。）上にリンを含む化合物を含有した拡散剤２５（ドーパント液）が塗布される。次に、拡散剤２５が塗布されたシリコン基板２３に、温度約８００℃〜９５０℃、時間約５〜３０分程度の熱処理を施して拡散剤２５に含まれるリンを拡散させることにより、図７および図８に示すように、シリコン基板２３の第１主面にＮ＋層２６が形成される。その後、リンを拡散させる際にシリコン基板２３の第１主面に形成されるガラス層が所定の酸による処理を施すことによって除去される。なお、Ｎ＋層２６を形成する方法としては、ドーパント液を塗布してリンを拡散させる以外に、たとえばＰ₂Ｏ₅やＰＯＣｌ₃などのリンを含んだガスを拡散（気相拡散）させる方法がある。

次に、図９および図１０に示すように、たとえば常圧ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法により、Ｎ＋層２６の表面に反射防止膜２７として酸化チタン膜が形成される。酸化チタン膜の他に、反射防止膜２７として、たとえばプラズマＣＶＤ法により窒化シリコン膜を形成してもよい。また、ドーパント液を塗布してリンを拡散する場合には、リンに加えて反射防止膜となる材料も添加させたドーパント液を用いるようにしてもよい。この場合には、Ｎ＋層２６と反射防止膜２７とを同時に形成することもできる。なお、反射防止膜２７は、後述する表面電極を形成した後に形成するようにしてもよい。

次に、シリコン基板２３の他方の主面（以下、「第２主面」という）上に、スクリーン印刷によって、アルミニウム粉末、ガラスフリット、樹脂および有機溶剤からなるアルミニウムペーストの所定のパターンが印刷される。次に、シリコン基板２３に焼成処理を施してアルミニウムを溶融させることによりアルミニウムとシリコンとが合金化されて、図１１および図１２に示すように、その合金化されたアルミニウム−シリコン合金層の直下にＰ＋層２９が形成されるとともに、アルミニウム電極２８が形成される。

なお、Ｐ型のシリコン基板２３のドーパント濃度とＰ＋層２９のドーパント濃度との濃度差は、Ｐ型のシリコン基板２３とＰ＋層２９との界面に電位差をもたらす。この電位差は電位障壁として、光生成されたキャリアがＰ型のシリコン基板２３の第２主面付近で再結合するのを防止する機能を果たすことになる。キャリアの再結合が防止されることで、太陽電池の短絡電流Ｉｓｃ（short circuit current）および開放電圧Ｖｏｃ（open circuit voltage）の双方が向上する。

次に、シリコン基板２３の第２主面上に、スクリーン印刷によって、たとえば、銀粉末、ガラスフリット、樹脂および有機溶剤からなる銀ペーストの所定のパターンが印刷される。次に、シリコン基板２３に所定の焼成処理を施すことによって、図１３および図１４に示すように、銀からなる裏面電極３０が形成される。シリコン基板２３の第２主面では、アルミニウム電極２８がそのほぼ全面にわたって形成され、一方、裏面電極３０はその第２主面の一部の領域にだけ形成されることになる。これは、アルミニウム電極２８にはんだをコーティングをすることは困難であるため、はんだをコーティングすることが可能な銀からなる裏面電極３０が必要となるためである。

次に、シリコン基板２３の第１主面上に表面電極が形成される。この表面電極の形成方法については、従来技術との関係で後で詳しく説明することとし、ここでは簡単に説明する。まず、所定の印刷用スクリーンを用いて、たとえば、銀粉末、ガラスフリット、樹脂および有機溶剤からなる銀ペーストの所定のパターンが印刷される。次に、シリコン基板２３に所定の焼成処理を施すことによって、図１５および図１６に示すように、銀ペーストが反射防止膜２７を貫通し、シリコン基板２３の第１主面と電気的接触する表面電極３１としてバスバー電極３１ａとフィンガー電極３１ｂが形成される。こうして、太陽電池基板３２が作製される。

次に、作製された太陽電池基板３２がインターコネクタによって直列に接続される。まず、図１７に示すように、太陽電池基板３２の第１主面に形成されたバスバー電極３１ａ（図１５参照）上に、バスバー電極３１ａに沿ってインターコネクタ３３の一端側がはんだにより接続される。次に、図１８に示すように、インターコネクタ３３の他端側が、隣り合う太陽電池基板３２の第２主面に形成された裏面電極にはんだにより接続される。

次に、図１９に示すように、一の太陽電池基板３２から突出しているインターコネクタ３３の一端側と、他の太陽電池基板３２から突出しているインターコネクタ３３の他端側とが所定の配線材３４によって直列に接続される。こうして、インターコネクタ３３によって複数の太陽電池基板３２が直列に接続された太陽電池ストリング３５が作製される。

次に、図２０に示すように、太陽電池ストリング３５が封止材としての１対のＥＶＡ（エチレンビニルアセテート）フィルム３７の間に挟み込まれる。さらに、太陽電池ストリング３５を挟み込んだＥＶＡフィルム３７が、ガラス板３６とバックフィルム３８との間に挟み込まれる。その後、減圧状態のもとでＥＶＡフィルム３７の間に残留する気泡が抜かれる。次に、所定の加熱処理を施してＥＶＡフィルム３７を硬化させることにより、太陽電池ストリング３５がＥＶＡフィルム３７中に封止される。こうして、太陽電池（モジュール）が作製される。

次に、図２１に示すように、太陽電池モジュールがアルミニウム枠４１内に配置される。次に、ケーブル４０を備えた端子ボックス３９が太陽電池モジュールに取り付けられる。その後、アルミニウム枠４１に配設された太陽電池モジュールにソーラシミュレータを用いて擬似太陽光が照射され、太陽電池の電流−電圧（ＩＶ）特性が測定されてＩＶ特性が評価される。評価の結果、所望のＩＶ特性が得られた太陽電池モジュールは、太陽電池２０として完成したことになる。

上述した太陽電池の製造方法では、特に、バスバー電極を含む表面電極を形成する工程において、バスバー電極の収縮応力を緩和させるために、所定の印刷用スクリーンを用いてバスバー電極の厚みがより均一になるように形成される。このことについて詳しく説明する。

上述したように、バスバー電極を形成する工程では、バスバー電極３１ａは表面電極３１としてフィンガー電極３１ｂとともに形成される。図２２に示すように、バスバー電極３１ａは、フィンガー電極３１ｂと比べてより広い幅をもって太陽電池基板３２の第１主面を一方向に横切るように形成される。一方、フィンガー電極３１ｂは、バスバー電極３１ａと交差する方向に形成される。そのバスバー電極３１ａとフィンガー電極３１ｂを形成する印刷用スクリーン２を、図２３および図２４に示す。

図２３および図２４に示すように、印刷用スクリーン２には、メッシュのスクリーン３に、たとえば乳剤からなる遮蔽パターンとして第１遮蔽部４と第２遮蔽部５とが形成されている。この乳剤の遮蔽パターンは、銀ペーストがメッシュのスクリーン３を通り抜けるのを阻止するため、銀ペーストは、遮蔽パターンが形成されていない領域に露出するメッシュのスクリーン３の部分を通り抜けることになる。

印刷用スクリーン２のうち、第１遮蔽部４と第１遮蔽部４との間に露出したメッシュのシートの領域Ｓ１によってバスバー電極となる銀ペーストパターンが印刷される。また、第１遮蔽部４と第１遮蔽部４との間に露出したメッシュのシートの領域Ｓ２によってフィンガー電極となる銀ペーストパターンが印刷される。特に、この印刷用スクリーン２では、領域Ｓ１において、メッシュのシート３を遮蔽する第２遮蔽部５が形成されている。第２遮蔽部５は、第１遮蔽部４の端部の近傍に第１遮蔽部４の端部から間隔を隔てられ、所定の幅をもって領域Ｓ１が延在する方向（紙面縦方向）に形成されている。

次に、上述した印刷用スクリーン２を用いてバスバー電極を形成する工程について説明する。まず、図２５に示すように、印刷用スクリーン２が太陽電池基板３２の第１主面における所定の位置に載置される。次に、印刷用スクリーン２の上に銀ペーストが塗布されてスキージよって押し広げられる（図４６参照）。銀ペーストを印刷用スクリーンの上から押し広げることで、図２６に示すように、第１遮蔽部４と第２遮蔽部５が形成されていない領域に露出したメッシュのスクリーン３の部分を銀ペーストが通り抜けて、銀ペーストパターン７ａ，７ｂが形成される。このとき、スキージの圧力により、銀ペーストパターン７ａでは、幅方向の中央付近に位置する部分の厚みＴ２（図２７参照）が、幅方向の端部に位置する銀ペーストパターン７ｂの厚みＴ１（図２７参照）よりも薄くなる。その後、印刷用スクリーン２が取り除かれる。

印刷用スクリーン２が取り除かれた直後では、図２７に示すように、銀ペーストパターン７ａ，７ｂは、印刷用スクリーン２のパターンに対応した形状を呈している。ところが、銀ペースト自体の有する粘性によって、直ぐに銀ペーストパターン７ａ，７ｂがだれくる。そのため、図２８に示すように、銀ペーストパターン７ａ，７ｂの端部ではすそ野が形成される。特に、銀ペーストパターン７ａと銀ペーストパターン７ｂとの間の隙間Ｋ１では、だれて流れ込んだ銀ペーストによって、銀ペーストパターン７ａと銀ペーストパターン７ｂとが繋がることになる。

このような隙間Ｋ１に銀ペーストがだれて流れ込むことで、バスバー電極となる銀ペーストパターン７ａ，７ｂのうち、バスバー電極の幅方向の端部近傍に対応する領域に位置する銀ペーストパターン７ｂの厚みは、当初の厚みよりも薄くなって、幅方向中央付近に対応する領域に位置する銀ペーストパターン７ａの部分の厚みとほぼ同じ程度の厚みとなる。また、銀ペーストパターン７ａ，７ｂにすそ野が形成されることで、太陽電池基板３２の表面近傍における幅ＷＡは当初の幅ＷＩよりも多少大きくなる。その後、銀ペーストを所定の温度のもとで焼成することによりバスバー電極３１ａが形成される。

そして、次に、そのバスバー電極３１ａにインターコネクタが接続される。図２９に示すように、インターコネクタ３３は、銅からなるインターコネクタ本体３３ａの表面にはんだ３３ｂがコーティングされている。インターコネクタ本体３３ａの厚みＣ１は約２５０μｍ〜３００μｍ程度とされ、はんだの厚みＣ２は約４０μｍ程度とされる。また、バスバー電極３１ａの厚みは約１０μｍ〜２０μｍ程度とされる。

インターコネクタ３３をバスバー電極３１ａに接触させた状態で、たとえば温度約２００℃程度のもとでコーティングされたはんだ３３ｂが溶融され、その後、冷却される。こうして、図３０に示すように、インターコネクタ３３の一端側はバスバー電極３１ａに沿って接続される。一方、インターコネクタ３３の他端側は、図３１に示すように、隣り合う太陽電池基板３２の第２主面に形成された銀から形成された裏面電極３０にはんだにより接続される。以上のような工程を経て、図３２に示すように、太陽電池ストリング３５が形成されることになる。

上述した太陽電池の製造方法では、図２３に示すように、バスバー電極３１ａを含む表面電極３１を印刷する印刷用スクリーン２において、バスバー電極３１ａのパターンに対応した露出したメッシュのスクリーンの領域Ｓ１に、銀ペーストの通り抜けを阻止する第２遮蔽部５が形成されている。この第２遮蔽部５は、第１遮蔽部４の端部の近傍に第１遮蔽部４の端部から間隔を隔てられ、所定の幅をもって領域Ｓ１が延在する方向に形成されている。すなわち、第２遮蔽部５は、バスバー電極のパターンにおいて、幅方向の端部の近傍に対応する位置に、バスバー電極が延在する方向に沿って形成されている。

これにより、銀ペーストをスキージによって押し広げる際に、バスバー電極となる銀ペーストパターンの端部の厚みが、銀ペーストパターンの中央付近の厚みよりも厚くなるのに対して（図２６参照）、印刷用スクリーンを取外した後には、第２遮蔽部５によって銀ペーストが印刷されなかった領域（隙間Ｋ１）に、銀ペーストの一部がその粘性によりだれて流れ込むことになる（図２８参照）。その結果、そのような第２遮蔽部５が形成されていない印刷用スクリーンの場合に比べて、銀ペーストパターンにおける幅方向の端部の厚みがより薄くなり、銀ペーストパターンの幅方向の端部と中央付近とで厚みの差が小さくなる。

銀ペーストパターンの端部の厚みがより薄くなることで、焼成処理が施された後のバスバー電極３１ａの端部では、図３３に示すように、バスバー電極３１ａの幅方向の中央に向って作用する収縮応力はより小さくなり、矢印５１，５２に示すように、バスバー電極３１ａに作用する収縮応力は幅方向でほぼ同じ大きさとなる。

こうして、図３４に示すように、インターコネクタ３３がバスバー電極３１ａに接続されて太陽電池基板３２を凹状に反らそうとする収縮応力（矢印６１）が作用しても、バスバー電極３１ａの端部に生じる収縮応力（矢印５１）がより小さくなることで、バスバー電極３１ａの直下に位置するシリコン基板２３の部分にマイクロクラックが発生するのを抑制することができる。その結果、マイクロクラックに起因する不具合が排除されて、太陽電池として所望の性能を達成させることができる。

（変形例）
印刷用スクリーンの変形例について説明する。銀ペーストの粘性と銀ペーストの通り抜けを阻止する遮蔽部のパターンの幅によっては、印刷用スクリーンを取り外した後に銀ペーストパターンと銀ペーストパターンとの間の隙間において、銀ペーストが繋がらないことが想定される。

そこで、図３５に示すように、バスバー電極が延在する方向に沿って延在する第２遮蔽部５を、遮蔽部を設けずにメッシュのスクリーン３を露出させる領域５ａをある長さごとに設けるようにした断続的な遮蔽部のパターンとしてもよい。このように、第２遮蔽部５を断続的に形成することで、第２遮蔽部５を挟んで幅方向の一方側に印刷される銀ペーストパターン（銀ペーストパターン７ａ）と他方側に印刷される銀ペーストパターン（銀ペーストパターン７ｂ）とが確実に繋がることになる。これにより、バスバー電極の導電率が低下するのを防止することができ、また、インターコネクタがバスバー電極に溶着された状態でのバスバー電極の強度を維持することができる。

また、第２遮蔽部のパターンの形状としては、所定の幅をもって延在する矩形状のパターンの他に、たとえば、図３６に示すように、略楕円形の遮蔽部のパターンを所定の間隔を隔てて設けた態様のものでもよい。また、図３７あるいは図３８に示すように、略円形の遮蔽部のパターンを所定の間隔を隔てて設けた態様のものでもよい。

上述した印刷用スクリーンを用いて太陽電池を作製し、その特性を後述する比較例１，２とともに評価した。これについて説明する。まず、図３９に示すように、実施例に係る太陽電池では、太陽電池基板３２の長さＡ１は１５６．５ｍｍであり、幅Ａ２は１５６．５ｍｍである。厚みは２４０μｍである。また、バスバー電極３１ａの長さＢ１は１５４．０ｍｍであり、幅Ｂ２は２．０ｍｍである。２本のバスバー電極の間隔Ｃは７４ｍｍである。バスバー電極３１ａに接続されるインターコネクタの厚みは２００μｍであり、幅は２．０ｍｍである（図２９参照）。

図４０に示すように、印刷用スクリーン２では、１つの第２遮蔽部５の幅ｘは２０μｍであり、長手方向の長さｙは２８ｍｍである。また、隣接する第２遮蔽部５の間隔Ｌ３は２ｍｍとされて、この第２遮蔽部５が長手方向に５つ形成されている。第２遮蔽部５と第１遮蔽部４の端部との間隔Ｌ１は０．５ｍｍである。また、第２遮蔽部５の長手方向の端部と第１遮蔽部４との間隔Ｌ２は３ｍｍである。そして、バスバー電極等となる銀ペーストの粘度は１００Ｐａ・ｓである。

（比較例１）
比較例１に係る太陽電池では、太陽電池基板の長さＡ１は１５６．５ｍｍであり、幅Ａ２は１５６．５ｍｍである。厚みは２４０μｍである。また、バスバー電極の長さＢ１は１５４．０ｍｍであり、幅Ｂ２は３．０ｍｍである。また、２本のバスバー電極の間隔Ｃは７４ｍｍである（図３９参照）。バスバー電極に接続されるインターコネクタの厚みは２００μｍであり、幅は２．０ｍｍである。そして、印刷用スクリーンでは、バスバー電極とフィンガー電極を印刷する第１遮蔽部１０４だけが形成されている（図４６参照）。

（比較例２）
比較例２に係る太陽電池では、太陽電池基板の長さＡ１は１５６．５ｍｍであり、幅Ａ２は１５６．５ｍｍである。厚みは２４０μｍである。また、バスバー電極の長さＢ１は１５４．０ｍｍであり、幅Ｂ２は２．０ｍｍである。２本のバスバー電極の間隔Ｃは７４ｍｍである（図３９参照）。バスバー電極に接続されるインターコネクタの厚みは２００μｍであり、幅は２．０ｍｍである。そして、印刷用スクリーンでは、バスバー電極とフィンガー電極を印刷する第１遮蔽部１０４だけが形成されている（図４６参照）。

（評価結果）
それぞれ作製された、実施例に係る太陽電池ストリングおよび比較例１，２に係る太陽電池ストリングに対して、太陽電池としての特性評価と、信頼性試験として、温度サイクル試験、温湿度サイクル試験、高温耐湿試験、電極強度試験等を行なった。

まず、実施例に係る太陽電池ストリングと比較例１に係る太陽電池ストリングとについて説明する。実施例に係る太陽電池ストリングの短絡電流Ｉｓｃは、比較例１に係る太陽電池ストリングの短絡電流Ｉｓｃに比べて１．９％向上することが判明し、結果的に光電変換効率が１．９％向上することが確認された。

また、実施例に係る太陽電池ストリングの信頼性は、比較例１に係る太陽電池ストリングの信頼性と同レベルであることが判明した。これは、比較例１に係る太陽電池ストリングでは、バスバー電極の幅（３．０ｍｍ）がインターコネクタの幅（２．０ｍｍ）よりも広く設定されていることで、インターコネクタによる収縮応力がバスバー電極に吸収されて、結果的に実施例１に係る太陽電池ストリングの信頼性と同レベルになったものと考えられる。

次に、実施例に係る太陽電池ストリングと比較例２に係る太陽電池ストリングとについて説明する。実施例に係る太陽電池ストリングの短絡電流Ｉｓｃ等の太陽電池としての特性は、比較例２に係る太陽電池ストリングの特性と同レベルであることが判明した。

また、実施例に係る太陽電池ストリングの信頼性は、比較例２に係る太陽電池ストリングの信頼性に比べて大幅に向上することが確認された。これは、実施例に係る太陽電池ストリングと比較例２に係る太陽電池ストリングとでは、バスバー電極の幅（２．０ｍｍ）およびインターコネクタの幅（２．０ｍｍ）がいずれも同じ値とされているところ、実施例に係る太陽電池ストリングのバスバー電極では、バスバー電極の幅方向の端部の厚みが中央部の厚みとほぼ同じ厚みとなって、バスバー電極の収縮応力が、比較例２に係る太陽電池ストリングのバスバー電極の収縮応力に比べて、大幅に緩和されることによるものと考えられる。

なお、上述した太陽電池では、バスバー電極が銀ペーストを印刷することによって形成されることに起因する収縮応力の問題点を挙げて説明した。バスバー電極としては、銀ペースト以外の粘性を有する導電性材料を印刷することによって同様の収縮応力に関する問題点が生じるようであれば、銀以外の他の導電性材料の場合についても適用することができ、銀ペーストの場合と同様に、上述した印刷用スクリーンを適用してバスバー電極の収縮応力を緩和させることができる。

また、太陽電池基板として多結晶シリコン基板を例に挙げて説明したが、単結晶シリコン基板を適用してもよい。単結晶シリコン基板の場合にも、上述した多結晶シリコン基板の場合と同様の工程を経て太陽電池ストリングを形成することができる。

さらに、そのシリコン基板としてはＰ型のものを例に挙げて説明したが、Ｎ型のものを適用してもよい。この場合には、ｐｎ接合を得るためにＰ型の不純物が導入されることになる。また、太陽電池基板の第２主面に形成される電極として、アルミニウム電極を例に挙げて説明したが、アルミニウム以外の導電性材料も適用することが可能である。

今回開示された実施の形態および実施例は例示であってこれに制限されるものではない。本発明は上記で説明した範囲ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲でのすべての変更が含まれることが意図される。

本発明の実施の形態に係る太陽電池の製造方法の一工程を示す斜視図である。 同実施の形態において、図１に示す工程の後に行なわれる工程を示す斜視図である。 同実施の形態において、図２に示す工程の後に行なわれる工程を示す斜視図である。 同実施の形態において、図３に示す断面線ＩＶ−ＩＶにおける断面図である。 同実施の形態において、図３および図４に示す工程の後に行なわれる工程を示す斜視図である。 同実施の形態において、図５に示す断面線ＶＩ−ＶＩにおける断面図である。 同実施の形態において、図５および図６に示す工程の後に行なわれる工程を示す斜視図である。 同実施の形態において、図７に示す断面線ＶＩＩＩ−ＶＩＩＩにおける断面図である。 同実施の形態において、図７および図８に示す工程の後に行なわれる工程を示す斜視図である。 同実施の形態において、図９に示す断面線Ｘ−Ｘにおける断面図である。 同実施の形態において、図９および図１０に示す工程の後に行なわれる工程を示す平面図である。 同実施の形態において、図１１に示す断面線ＸＩＩ−ＸＩＩにおける断面図である。 同実施の形態において、図１１および図１２に示す工程の後に行なわれる工程を示す平面図である。 同実施の形態において、図１３に示す断面線ＸＩＶ−ＸＩＶにおける断面図である。 同実施の形態において、図１３および図１４に示す工程の後に行なわれる工程を示す平面図である。 同実施の形態において、図１５に示す断面線ＸＶＩ−ＸＶＩにおける断面図である。 同実施の形態において、図１５および図１６に示す工程の後に行なわれる工程を示す斜視図である。 同実施の形態において、図１７に示す工程の後に行なわれる工程を示す斜視図である。 同実施の形態において、図１８に示す工程の後に行なわれる工程を示す斜視図である。 同実施の形態において、図１９に示す工程の後に行なわれる工程を示す斜視図である。 同実施の形態において、図２０に示す工程の後に行なわれる工程を示す断面図である。 同実施の形態において、太陽電池基板を示す平面図である。 同実施の形態において、表面電極を印刷するために用いられる印刷用スクリーンを示す部分平面図である。 同実施の形態において、図２３に示す印刷用スクリーンを示す部分斜視図である。 同実施の形態において、バスバー電極を形成するための一工程を示す部分断面図である。 同実施の形態において、図２５に示す工程の後に行なわれる工程を示す部分断面図である。 同実施の形態において、図２６に示す工程の後に行なわれる工程を示す部分断面図である。 同実施の形態において、図２７に示す工程の後に行なわれる工程を示す部分断面図である。 同実施の形態において、インターコネクタの断面図である。 同実施の形態において、図２８に示す工程の後に行なわれる工程を示す部分断面図である。 同実施の形態において、太陽電池基板の裏面を示す平面図である。 同実施の形態において、図３０に示す工程の後に行なわれる工程を示す部分断面図である。 同実施の形態において、バスバー電極となる銀ペーストパターンに生じる収縮応力を示す断面図である。 同実施の形態において、バスバー電極およびインターコネクタに生じる収縮応力を示す断面図である。 同実施の形態において、表面電極を印刷するための印刷用スクリーンの第１の変形例を示す部分平面図である。 同実施の形態において、表面電極を印刷するための印刷用スクリーンの第２の変形例を示す部分平面図である。 同実施の形態において、表面電極を印刷するための印刷用スクリーンの第３の変形例を示す部分平面図である。 同実施の形態において、表面電極を印刷するための印刷用スクリーンの第４の変形例を示す部分平面図である。 本発明の実施例に係る太陽電池基板を示す平面図である。 同実施例において、印刷用スクリーンを示す部分平面図である。 従来の太陽電池基板を示す平面図である。 図４１に示す断面線ＸＬＩＩ−ＸＬＩＩにおける断面図である。 従来の太陽電池の製造方法の一工程を示す斜視図である。 図４３に示す工程の後に行なわれる工程を示す斜視図である。 従来の太陽電池基板における反りを説明するための斜視図である。 表面電極を印刷するための印刷用クリーンを示す部分斜視図である。 従来の太陽電池の製造において、表面電極を形成するための一工程を示す斜視図である。 図４７に示す工程の後に行なわれる工程を示す部分断面図である。 図４８に示す工程の後に行なわれる工程を示す部分断面図である。 図４９に示す工程の後に行なわれる工程を示す部分断面図である。 従来の太陽電池における問題点を説明するための部分断面図である。

符号の説明

２ 印刷用スクリーン、３ メッシュのスクリーン、４ 第１遮蔽部、５ 第２遮蔽部、７ 銀ペースト、７ａ，７ｂ 銀ペーストパターン、２０ 太陽電池、２１ シリコンインゴット、２２ シリコンブロック、２３ シリコン基板、２４ ダメージ層、２５ 拡散剤、２６ Ｎ＋層、２７ 反射防止膜、２８ アルミニム電極、２９ Ｐ＋層、３０ 裏面電極、３１ 表面電極、３１ａ バスバー電極、３１ｂ フィンガー電極、３２ 太陽電池基板、３３ インターコネクタ、３３ａ インタコネクタ本体、３３ｂ はんだ、３４ 配線材、３５ 太陽電池ストリング、３６ ガラス基板、３７ ＥＶＡフィルム、３８ バックフィルム、３９ 端子ボックス、４０ ケーブル、４１ アルミニウム枠。

Claims (7)

1. 受光面に所定の幅を有して延在する表面電極を有する太陽電池の製造方法であって、
   前記受光面を有する太陽電池基板を製造する工程と、
   前記表面電極のパターンに基づいて所定のマスクパターンが形成された印刷用スクリーンを前記受光面に載置する工程と、
   前記印刷用スクリーンに粘性を有する導電性材料を塗布する工程と、
   前記表面電極における前記幅方向の端部近傍の部分に対応する前記印刷用スクリーンの所定の領域を前記導電性材料が通り抜けるのを阻止する態様で、前記導電性材料を前記受光面に印刷することにより、前記受光面に前記表面電極となる前記導電性材料のパターンを形成する工程と、
   前記導電性材料のパターンに所定の熱処理を施すことにより、前記表面電極を形成する工程と、
   所定の幅を有して延在する前記表面電極に沿って接続部材を接続する工程と
   を備え、
   前記導電性材料のパターンを形成する工程では、前記印刷用スクリーンを取り外した後に、前記導電性材料が通り抜けるのを阻止された前記所定の領域に前記導電性材料が粘性によって流れ込むことで、前記幅方向の端部の前記導電性材料の厚みが、前記幅方向の中央部の厚みと同じ厚みにされる、太陽電池の製造方法。
2. 前記導電性材料のパターンを形成する工程では、前記導電性材料が前記印刷用スクリーンを通り抜けるのを前記延在する方向に沿って阻止されるように前記導電性材料が印刷される、請求項１記載の太陽電池の製造方法。
3. 前記導電性材料のパターンを形成する工程では、前記導電性材料は、前記印刷用スクリーンを取外した後に前記導電性材料が前記導電性材料の粘性によって前記幅方向に繋がるように印刷される、請求項１または２に記載の太陽電池の製造方法。
4. 前記導電性材料のパターンを形成する工程では、前記導電性材料が前記印刷用スクリーンを通り抜けるのを前記延在する方向に沿って断続的に阻止されるように前記導電性材料が印刷される、請求項１〜３のいずれかに記載の太陽電池の製造方法。
5. 前記導電性材料のパターンを形成する工程では、前記導電性材料は前記印刷用スクリーンにおいて矩形状に通り抜けが阻止される、請求項１〜４のいずれかに記載の太陽電池の製造方法。
6. 前記導電性材料のパターンを形成する工程では、前記導電性材料は前記印刷用スクリーンにおいて円形状および楕円状の少なくともいずれかの形状に通り抜けが阻止される、請求項１〜４のいずれかに記載の太陽電池の製造方法。
7. 請求項１〜６のいずれかに記載の太陽電池の製造方法によって製造される、太陽電池。

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