JP5327859B2

JP5327859B2 - 太陽電池セルおよびその製造方法

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Publication number: JP5327859B2
Application number: JP2009110647A
Authority: JP
Inventors: 英俊鷲尾; 達也高本
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2009-04-30
Filing date: 2009-04-30
Publication date: 2013-10-30
Anticipated expiration: 2029-04-30
Also published as: JP2010262975A

Description

本発明は、太陽電池セルおよびその製造方法に関するものである。

近年、結晶系半導体基板と導電性半導体層とを組み合わせて構成されるヘテロ接合を有する太陽電池セルの研究開発が、盛んに実施されている。特に、大規模発電用途として開発された集光用太陽電池セル、または、宇宙空間で大きな電力を発生させる目的で開発された人工衛星用太陽電池セルなどの研究が注目されている。

これらの太陽電池セルでは、入射した太陽光を高効率に電力に変換するため、ＧａＡｓ基板またはＧｅ基板などの結晶系半導体基板が使用されている。この結晶系半導体基板上に、有機金属気相成長法などにより、ＧａＡｓ系またはＧａＰ系などの複数の導電性半導体層を、ヘテロ接合を介して直列に堆積する。このように形成された太陽電池セルは、複数のｐｎ接合が形成された多接合型太陽電池の構造を有する。

結晶系半導体基板と導電性半導体層とを組合わせて構成されるヘテロ接合を有する、光起電力素子およびその製造方法を開示した先行技術として、特許文献１がある。特許文献１に記載された光起電力素子では、太陽電池セルの表面の周縁部分に溝を形成することにより、太陽電池セルの変換効率および光閉じ込め性能を向上させている。

特開平９−１２９９０４号公報

特許文献１に記載の光起電力素子のような多接合型太陽電池セルでは、太陽電池セルの側面部分に複数のｐｎ接合部が存在している。この太陽電池セルの側面部分に外部から力が加わった場合、その部分のｐｎ接合部が破壊されて短絡が発生するという問題があった。

特許文献１に記載の光起電力素子では、基板上に形成した積層体の周縁部分に、少なくとも積層体を除去した溝を形成することにより、廻り込みによる漏れ電流をなくし、変換効率および光閉じ込め性能を向上させている。しかし、形成された溝は、第１導電型の結晶系半導体基板まで必ずしも形成されていない。

第１導電型の結晶系半導体基板の内部にｐｎ接合部が形成され、かつ、溝が結晶系半導体基板まで達していない場合に、太陽電池セルの側面に外部から力が加わると、結晶系半導体基板の内部に形成されたｐｎ接合部が破壊され、短絡が発生する可能性が残されていた。

本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、太陽電池セルの外周側面に力が作用した場合でもｐｎ接合の破壊を抑制して、太陽電池セルの発電能力を安定して維持することができる、太陽電池セルおよび太陽電池セルの製造方法を提供することを目的とする。

本発明に係る太陽電池セルは、第１導電型の結晶系半導体で形成された基板と、基板上に積層された第１導電型の第１半導体層、および、第１半導体層との境界にｐｎ接合部を形成するように第１半導体層の上面に積層された、第２導電型の第２半導体層を含む積層体とを備えている。基板は、その主表面から所定の深さにかけて設けられた第２導電型の拡散層と、拡散層との境界にｐｎ接合部が形成された第１導電型領域とを有している。太陽電池セルの周縁に、積層体の上部から、基板内のｐｎ接合部より下方まで溝部が形成されている。

このような構成にすることにより、太陽電池セルの側面に位置するｐｎ接合部と溝部の内側に位置するｐｎ接合部とを分離することができる。よって、太陽電池セルの側面に外力が負荷されて、太陽電池セルの側面に位置するｐｎ接合部が破壊された場合でも、溝部より内側のｐｎ接合部には外力の影響が及ばない。その結果、太陽電池セルの発電能力を安定して維持することができる。

上記の太陽電池セルを製造する方法においては、エッチングを用いて溝部を形成するようにしてもよい。この場合、溝部を形成する際に、高温の熱が発生することがないため、基板の劣化を抑制することができる。

上記の太陽電池セルを製造する方法においては、ダイシングを用いて溝部を形成するようにしてもよい。この場合、エッチングを用いる場合と比較して、溝部の位置に対応したレジストパターンを形成する煩雑なフォトリソ工程を行なう必要がなくなり、製造工程を削減することができる。

上記の太陽電池セルを製造する方法においては、レーザ光照射を用いて溝部を形成するようにしてもよい。この場合、ダイシングで溝部を形成するよりも幅の狭い溝を精度良く形成することができる。よって、受光面積を拡大させ、太陽電池セルの変換効率の向上を図ることができる。

本発明に係る太陽電池セルは、第１導電型の結晶系半導体で形成された基板と、基板上に積層された第１導電型の第１半導体層、および、第１半導体層との境界にｐｎ接合部を形成するように第１半導体層の上面に積層された、第２導電型の第２半導体層を含む積層体とを備えている。基板は、その主表面から所定の深さにかけて設けられた第２導電型の拡散層と、拡散層との境界にｐｎ接合部が形成された第１導電型領域とを有している。太陽電池セルの周縁に、基板の外周より内側に積層体の側端面を有するように、積層体の上部から、基板内のｐｎ接合部より下方まで、積層体および基板を除去してもよい。

このような構成にすることにより、太陽電池セルは、基板の外周側面より内側に、ｐｎ接合部を位置させることができる。よって、太陽電池セルの外周に治工具などを直接接触させたり、外周側面を基準として位置決めする際に、基板の外周側面の接触位置または基準位置にのみ外力が作用し、基板の外周より内側にある側端面のｐｎ接合部には外力の影響が及ばない。その結果、太陽電池セルの発電能力を安定して維持することができる。

上記の太陽電池セルを製造する方法においては、エッチングを用いて側端面を形成するようにしてもよい。この場合、溝部を形成する際に、高温の熱が発生することがないため、基板の劣化を抑制することができる。

上記の太陽電池セルを製造する方法においては、ダイシングを用いて側端面を形成するようにしてもよい。この場合、エッチングを用いる場合と比較して、溝部の位置に対応したレジストパターンを形成する煩雑なフォトリソ工程を行なう必要がなくなり、製造工程を削減することができる。

上記の太陽電池セルを製造する方法においては、レーザ光照射を用いて側端面を形成するようにしてもよい。この場合、ダイシングで溝部を形成するよりも幅の狭い溝を精度良く形成することができる。よって、受光面積を拡大させ、太陽電池セルの変換効率の向上を図ることができる。

本発明によれば、太陽電池セルの周縁において、積層体の上部から、基板内のｐｎ接合部より下方まで、基板および積層体を除去することにより、太陽電池セルの外周より内側にｐｎ接合部を位置させることができる。よって、太陽電池セルの外周側面に外力が負荷された場合でも、基板の外周より内側にある側端面のｐｎ接合部には外力の影響が及ばない。その結果、太陽電池セルの発電能力を安定して維持することができる。

本発明の実施の形態１に係る太陽電池セルにおいて、結晶系半導体基板の上方に導電性半導体からなる積層体を形成した状態を示す断面模式図である。同実施形態に係る太陽電池セルにおいて、ＣＡＰ層の上面に金属電極を形成した状態を示す断面模式図である。同実施形態に係る太陽電池セルにおいて、溝部を形成する太陽電池セルの周縁の位置を示す断面模式図である。同実施形態に係る太陽電池セルにおいて、溝部を形成した状態を示す断面模式図である。同実施形態に係る太陽電池セルにおいて、結晶系半導体基板の裏面に金属電極を形成した状態を示す断面模式図である。同実施の形態に係る太陽電池セルを示す断面模式図である。同実施の形態に係る太陽電池セルを示す平面図である。本発明の実施の形態２に係る太陽電池セルにおいて、溝部を形成する太陽電池セルの周縁の位置を示す断面模式図である。同実施形態に係る太陽電池セルにおいて、溝部を形成した状態を示す断面模式図である。同実施形態に係る太陽電池セルにおいて、結晶系半導体基板の裏面に金属電極を形成した状態を示す断面模式図である。同実施の形態に係る太陽電池セルを示す断面模式図である。同実施の形態に係る太陽電池セルを示す平面図である。比較例として、溝を形成していない多接合型太陽電池セルを示す断面模式図である。比較例として、溝を形成していない多接合型太陽電池セルを示す平面図である。

以下、この発明に基づいた実施の形態における太陽電池セルおよびその製造方法について、図を参照しながら説明する。

実施の形態１
図１は、本発明の実施の形態１に係る太陽電池セルにおいて、結晶系半導体基板の上方に導電性半導体からなる積層体を形成した状態を示す断面模式図である。図１に示すように、本発明の実施の形態１に係る太陽電池セルでは、第１導電型の結晶系半導体基板１の主表面から所定の深さにかけて第２導電型の不純物を拡散し、結晶系半導体基板１内に第２導電型の拡散層１Ｂを形成する。

たとえば、第１導電型がｐ型である場合、第２導電型はｎ型であり、この反対でもよい。この結果、結晶系半導体基板１の内部において、第１導電型領域１Ａと拡散層１Ｂとの間にｐｎ接合部８が形成される。なお、図１中の破線は、太陽電池セルの境界を示しており、図１では、ウエハの一部である３つの太陽電池セルを示している。

結晶系半導体基板１の上面にトンネル接合層２を積層させ、その上面に、基板１との間においてヘテロ接合を構成する第１半導体層となる第１導電型半導体層３Ａを積層する。さらに、その上面に、第２半導体層となる第２導電型半導体層４Ａを積層することにより、第１導電型半導体層３Ａと第２導電型半導体層４Ａとの間にｐｎ接合部９が形成される。

このように積層された積層体を繰り返し積層することにより、複数のｐｎ接合部９を結晶形半導体基板１の上面に形成することができる。複数の導電性半導体層の積層は、主に有機金属気相成長法を用いて成膜することにより行なわれる。本実施の形態では、ｐｎ接合を３つ備えた多接合型太陽電池を用いたが、ｐｎ接合の繰り返し数はこれに限られない。

図１は、２つのｐｎ接合部９が形成された積層体が、トンネル接合層２を介して、結晶系半導体基板１上に直列に製膜形成されたものを示している。最後に、導電性半導体からなる積層体の上面にＣＡＰ層５を形成する。本実施形態では、Ｇｅから形成される結晶形半導体基板１の上面に、ｐ型およびｎ型のＧａＡｓから形成される導電性半導体のｐｎ接合部９をなす積層体３Ａ，４Ａと、ｐ型およびｎ型のＧａＩｎＰから形成される導電性半導体のｐｎ接合部９をなす積層体３Ｂ，４Ｂとを直列に積層した。

図２は、本実施形態に係る太陽電池セルにおいて、ＣＡＰ層５の上面に金属電極６を形成した状態を示す断面模式図である。図２に示すように、集電極として所定の形状を有する金属電極６を形成する。ＣＡＰ層５は、金属電極６の直下だけに存在するように、金属電極６の直下以外の部分が除去される。ＣＡＰ層５は、導電性半導体とコンタクトするように設けられ、たとえば、ＧａＡｓなどで形成される。

金属電極６の形成方法として、まず、フォトリソ工程およびエッチング工程において、櫛形形状のＣＡＰ層５を形成する。次に、再度、フォトリソ工程を行なう際に、ＣＡＰ層５上に金属電極６が形成されるようにパターニングを行なう。その後、蒸着工程において、ＣＡＰ層５上に金属電極６を形成する。

または、まず、フォトリソ工程および蒸着工程において、積層体上に櫛形形状の金属電極６を形成する。次に、エッチング工程において、この金属電極６をマスクとして、受光面の不要な部分のＣＡＰ層５を除去することにより、所望のＣＡＰ層５および金属電極６を形成してもよい。本実施形態では、最表面に位置するＧａＩｎＰから形成される導電性半導体のｐｎ接合部９をなす積層体３Ｂ，４Ｂの上面に、Ｔｉ，ＰｄおよびＡｇで構成される集電用の金属電極６を櫛形状に形成した。

図３は、本実施形態に係る太陽電池セルにおいて、溝部を形成する太陽電池セルの周縁の位置を示す断面模式図である。図４は、本実施形態に係る太陽電池セルにおいて、溝部を形成した状態を示す断面模式図である。図３に示すように、太陽電池セルの周縁に、最表面に位置するＧａＩｎＰ導電性半導体からなる積層体３Ｂ，４Ｂの上部から、基板１内のｐｎ接合部８より下方まで溝部１０を形成する。溝部１０を形成すると、図４に示すように、太陽電池セル内のすべてのｐｎ接合部８，９を、太陽電池セルの側面に位置するｐｎ接合部８Ａ，９Ａと、溝部１０の内側に位置するｐｎ接合部８Ｂ，９Ｂとに分離することができる。

溝部１０は、ウエハの表面に溝部１０の配置に対応して形成されたフォトレジストなどをマスクとして、エッチングを行なうことにより形成されてもよい。このようにした場合、溝部１０を形成する際に、高温の熱が発生することがないため、太陽電池セルの劣化を抑制することができる。

また、溝部１０は、ダイシング装置などを用いて、ハーフダイシングを行なうことにより形成されてもよい。この場合、エッチングを用いる場合と比較して、溝部１０の位置に対応したレジストパターンを形成する煩雑なフォトリソ工程を行なう必要がなくなり、製造工程を削減することができる。本実施形態では、最表面のＧａＩｎＰ導電性半導体からなる積層体３Ｂ，４Ｂ上から、ハーフダイシングすることにより溝部１０を形成した。

溝部１０の深さは、最表面に位置するＧａＩｎＰ導電性半導体からなる積層体３Ｂ，４Ｂの上部から、Ｇｅで形成された基板１内のｐｎ接合部８より下方まで達している。

さらに、溝部１０は、レーザ光照射装置などを用いて、レーザ光照射することにより形成されてもよい。この場合、ダイシングで溝部を形成するよりも幅の狭い溝を精度良く形成することができる。よって、太陽電池セルの受光面積を拡大させ、太陽電池セルの変換効率の向上を図ることができる。

図５は、結晶系半導体基板の裏面に金属電極を形成した状態を示す断面模式図である。図５に示すように、結晶形半導体基板１の裏面に金属電極７を形成する。また、太陽電池の表面に図示しない反射防止膜を形成する。本実施形態では、基板１の裏面全面にＴｉ、ＰｄおよびＡｇからなる金属電極７を形成した。また、本実施形態では、金属電極７および反射防止膜の形成より前に溝部１０を形成したが、金属電極７および反射防止膜の形成と溝部１０の形成とは、どちらを先に行なってもよい。反射防止膜は、光の反射を抑制して、太陽電池セルの内部に光が入射しやすくするものであり、たとえば、ＴｉＯ₂およびＡｌ₂Ｏ₃から形成される。

図６は、本実施の形態に係る太陽電池セルを示す断面模式図である。図６に示すように、金属電極６および反射防止膜を形成した後、ダイシング装置などを使用して、所定の形状の太陽電池セルに分割する。

図７は、本実施の形態に係る太陽電池セルを示す平面図である。図７に示すように、一辺の長さがＬ_０である四角形の外形を有する太陽電池セルに分割する。本実施形態では、太陽電池セルの上面に形成された金属電極６は、可能な限り細線化した櫛形形状としたが、太陽電池セルへの光の入射を遮りにくい形状であれば、他の形状でもよい。

溝部１０は、太陽電池セルの周縁部を連続的に取り囲むように、太陽電池セルの端部から溝部１０の内周側面までの距離Ｘが１００μm程度の位置に、５０μm程度の幅で形成した。このように溝部１０を形成することにより、溝部１０より内側の部分は、一辺の長さがＬ₁である四角形の部分となる。

上記のように溝部１０を形成することにより、太陽電池セルは、側面に位置するｐｎ接合部８Ａ，９Ａと溝部の内側に位置するｐｎ接合部８Ｂ，９Ｂとに分離される。よって、太陽電池セルの側面に外力が負荷されて、太陽電池セルの側面に位置するｐｎ接合部８Ａ，９Ａが破壊された場合でも、溝部より内側のｐｎ接合部８Ｂ，９Ｂには外力の影響が及ばない。その結果、太陽電池セルの発電能力を安定して維持することができる。

また、本実施形態の太陽電池セルは、溝部１０が形成されていない太陽電池セルと比較した場合、静電気に対する耐性を有すると推測される。特に、宇宙環境下では、大気が電離したプラズマ状態となっており、この状態が変動することにより放電が生じる場合があると言われている。

宇宙環境下で太陽電池セルが使用される場合、太陽電池セルの表面には絶縁体であるカバーガラスが接着され、太陽電池セルの裏面は絶縁構造体に貼り付けられている。そのため、導電体である太陽電池セルの側面と太陽電池セルの周囲に配置された絶縁構造体との間において放電が生じる。この場合、放電電圧は、太陽電池セルの側面近傍のみに印加されるため、溝部１０が形成されていない太陽電池セルでは、側面に存在するｐｎ接合部８，９が破壊される。放電が繰り返し発生すると、太陽電池セルの性能が劣化する。

本実施形態に係る太陽電池セルでは、太陽電池セルの側面に存在するｐｎ接合部８Ａ，９Ａが破壊されても、ｐｎ接合部８Ｂ，９Ｂは溝部１０より内側に存在するため、太陽電池の発電能力が低下することを抑制することができる。このことから、本実施形態に係る太陽電池セルは、溝部１０を形成していない太陽電池セルと比較して、静電気に対する耐性を有すると考えられる。

太陽電池セルの製造工程において、所定の形状の太陽電池セルに分割するダイシング工程後に、太陽電池セルの洗浄、電気出力測定、インターコネクタなどの溶接およびガラス接着などの工程がある。これらのダイシング工程以降の工程作業時には、太陽電池セルの側面に治工具などが直接接触したり、太陽電池セルの側面を基準として位置決めを行なう場合がある。

本実施の形態に係る太陽電池セルは、太陽電池セルの側面に外部から力が加わって、太陽電池セルの側面に位置するｐｎ接合部８Ａ，９Ａが破壊された場合でも、溝部より内側のｐｎ接合部８Ｂ，９Ｂには外力の影響が及ばない。よって、太陽電池セルの製造工程において、太陽電池セルの発電能力が低減することが抑制できるため、量産時の製品の歩留まりを向上させることができる。

実施の形態２
図７に示すように、実施の形態１に係る太陽電池セルでは、太陽電池セルの周縁を連続的に取り囲むように溝部１０が形成されている。溝部１０を形成することにより、太陽電池セルは、側面に位置するｐｎ接合部８Ａ，９Ａと溝部の内側に位置するｐｎ接合部８Ｂ，９Ｂとに分離される。

実施の形態１に係る太陽電池セルと溝部を形成していない太陽電池セルとを比較すると、実施の形態１の太陽電池の受光部は、一辺の長さが２Ｘだけ減少してＬ₁となる。受光部の１辺の長さが減少すると、太陽電池セルの発電能力は低下する。よって、太陽電池セルの端部から溝部１０の内周側面までの距離Ｘは、できるだけ短くすることが望ましい。具体的には、太陽電池セルの端部から溝部１０の内周側面までの距離Ｘは、１００μm以下であることが望ましい。

太陽電池セルの端部から溝部１０の内周側面までの距離Ｘを短くしていくと、溝部１０が太陽電池セルの側面に近づいていき、ついには、溝部１０より外側の導電性半導体からなる積層体がすべて除去される。本発明の実施の形態２に係る太陽電池セルは、このように形成された太陽電池セルである。

太陽電池セルを構成する基板１および基板１上に積層される積層体の形成工程については、図１，２を用いて説明した実施の形態１と同様であるため、説明を繰り返さない。

図８は、本実施形態に係る太陽電池セルにおいて、溝部を形成する太陽電池セルの周縁の位置を示す断面模式図である。図９は、本実施形態に係る太陽電池セルにおいて、溝部を形成した状態を示す断面模式図である。

図８に示すように、太陽電池セルの周縁に、最表面に位置するＧａＩｎＰ導電性半導体からなる積層体３Ｂ，４Ｂの上部から、基板１内のｐｎ接合部８より下方まで溝部１１を形成する。溝部１１を形成すると、図９に示すように、基板１の外周より内側に、導電性半導体からなる積層体の側端面が形成される。

溝部１１は、ウエハの表面に溝部１１の配置に対応して形成されたフォトレジストなどをマスクとして、エッチングを行なうことにより形成されてもよい。このようにした場合、溝部１１を形成する際に、高温の熱が発生することがないため、太陽電池セルの劣化を抑制することができる。

また、溝部１１は、ダイシング装置などを用いて、ハーフダイシングを行なうことにより形成されてもよい。この場合、エッチングを用いる場合と比較して、溝部１１の位置に対応したレジストパターンを形成する煩雑なフォトリソ工程を行なう必要がなくなり、製造工程を削減することができる。本実施形態では、最表面のＧａＩｎＰ導電性半導体からなる積層体３Ｂ，４Ｂ上から、ハーフダイシングすることにより溝部１１を形成した。

溝部１１の深さは、最表面に位置するＧａＩｎＰ導電性半導体からなる積層体３Ｂ，４Ｂの上部から、Ｇｅで形成された基板１内のｐｎ接合部８より下方まで達している。

さらに、溝部１１は、レーザ光照射装置などを用いて、レーザ光照射することにより形成されてもよい。この場合、ダイシングで溝部を形成するよりも幅の狭い溝を精度良く形成することができる。よって、太陽電池セルの受光面積を拡大させ、太陽電池セルの変換効率の向上を図ることができる。

図１０は、結晶系半導体基板の裏面に金属電極を形成した状態を示す断面模式図である。図１０に示すように、結晶形半導体基板１の裏面に金属電極７を形成する。また、太陽電池の表面に図示しない反射防止膜を形成する。本実施形態では、基板１の裏面全面にＴｉ、ＰｄおよびＡｇの金属電極７を形成した。また、本実施形態では、金属電極７および反射防止膜の形成より前に溝部１１を形成したが、金属電極７および反射防止膜の形成と溝部１１の形成とは、どちらを先に行なってもよい。

図１１は、本実施の形態に係る太陽電池セルを示す断面模式図である。図１１に示すように、金属電極６および反射防止膜を形成した後、ダイシング装置などを使用して、所定の形状の太陽電池セルに分割する。

図１２は、本実施の形態に係る太陽電池セルを示す平面図である。図１２に示すように、一辺の長さがＬ_０である四角形の外形を有する太陽電池セルに分割する。本実施形態では、太陽電池セルの上面に形成された金属電極６は、可能な限り細線化した櫛形形状としたが、太陽電池セルへの光の入射を遮りにくい形状であれば、他の形状でもよい。

溝部１１は、太陽電池セルの周縁部を連続的に取り囲むように、太陽電池セルの端部から溝部１１の内周側面までの距離Ｙが５０μm程度の位置に、５０μm程度の幅で形成した。このように溝部１１を形成することにより、溝部１１より内側の部分は、一辺の長さがＬ₂である四角形の部分となる。太陽電池の受光部の減少を少なくするためには、溝部１１の幅も細い方が好ましく、５０μm以下であることが好ましい。

このように、太陽電池セルの周縁に、基板１の外周より内側に導電性半導体からなる積層体の側端面を形成することにより、太陽電池セルの基板１の外周側面より内側に、ｐｎ接合部８Ｂ，９Ｂを位置させることができる。

太陽電池セルの製造工程において、所定の形状の太陽電池セルに分割するダイシング工程後に、電気出力測定、インターコネクタなどの溶接およびガラス接着などの工程がある。これらのダイシング工程以降の工程作業時には、太陽電池セルの外周の側面に治工具などを直接接触させたり、太陽電池セルの外周の側面を基準として位置決めを行なう場合がある。基板１の外周側面の接触位置または基準位置に外力が負荷された場合でも、基板１の外周より内側にある側端面のｐｎ接合部８Ｂ，９Ｂには外力の影響が及ばない。その結果、太陽電池セルの発電能力を安定して維持することができる。

本実施の形態に係る太陽電池セルは、太陽電池セルの外周側面に外部から力が加わった場合、太陽電池セルの外周より内側のｐｎ接合部８Ｂ，９Ｂには外力の影響が及ばない。よって、太陽電池セルの製造工程において、太陽電池セルの発電能力が低減することが抑制できるため、量産時の製品の歩留まりを向上させることができる。

実験例
図６に示すような実施の形態１に係る太陽電池セルと、比較のため、図１３，１４に示すような、溝部を形成していない太陽電池セルを作製した。図１３は、比較例として、溝を形成していない多接合型太陽電池セルを示す断面模式図である。図１４は、比較例として、溝を形成していない多接合型太陽電池セルを示す平面図である。

作製した太陽電池セルの電気出力特性を、太陽電池セルの側面の全周に荷重を負荷する前と後において測定した。表１は、溝部を形成していない太陽電池セル、および、太陽電池セルの周縁に溝部を形成した太陽電池セルにおいて、太陽電池セルの側面の全周に荷重を負荷する前の電気出力特性を測定した結果を示したものである。

実施形態１の太陽電池セルは、太陽電池セルの周縁に溝部１０が形成されているため、溝部１０が形成されていない太陽電池セルよりも受光面積が小さい。今回の実験例では、溝部１０より外側の面積を約１．５％とした。表１に示すように、荷重負荷前の実施形態１の太陽電池セルは、溝部１０を形成していない太陽電池セルよりも短絡電流値(Ｉｓｃ)が約１．６％低かった。また、荷重負荷前の実施形態１の太陽電池セルの最大出力値(Ｐｍａｘ)は、溝部１０を形成していない太陽電池と比べて、約１．８％低かった。

表２は、溝部を形成していない太陽電池セル、および、太陽電池セルの周縁に溝部を形成した太陽電池セルにおいて、太陽電池セルの側面の全周に荷重を負荷した後の電気出力特性を測定した結果を示したものである。荷重は、綿棒を用いて太陽電池セルの側面の全周を５０回程度摩擦することにより負荷した。

表２に示すように、溝部１０が形成されていない太陽電池セルでは、開放電圧値(Ｖｏｃ)と短絡電流値(Ｉｓｃ)とがともに低下したため、最大出力値(Ｐｍａｘ)が荷重負荷前の初期値に比べて、約２．０％低下した。

太陽電池セルの周縁に溝部１０を形成した太陽電池セルでは、開放電圧値(Ｖｏｃ)と短絡電流値(Ｉｓｃ)とがともにほとんど変化しないため、最大出力値(Ｐｍａｘ)も荷重負荷前の初期値と略同等となった。

荷重負荷後における、溝部１０が形成されていない太陽電池セルの最大出力値(Ｐｍａｘ)は、太陽電池セルの周縁に溝部１０を形成した太陽電池セルの最大出力値(Ｐｍａｘ)を下回った。このように、溝部１０が形成されていない太陽電池セルの側面に荷重が負荷されると、太陽電池セルの側面に位置するｐｎ接合部８，９が破壊されて、短絡が発生してしまう。

量産時の製造工程において、太陽電池セルの側面に大きな荷重が負荷された場合、太陽電池セルの側面に位置するｐｎ接合部８，９が破壊されて、太陽電池セルの発電能力が損なわれる可能性がある。その場合、太陽電池セルの発電能力は大きく低下すると推測される。太陽電池セルの周縁に溝部１０を形成した場合、溝部１０を形成することによって、太陽電池セルの発電能力が僅かに損なわれてしまう。しかし、溝部１０を形成していない太陽電池セルの側面に大きな荷重が負荷された場合には、溝部１０を形成した際に損なわれた太陽電池セルの発電能力以上に、発電能力の減少が起こると推測される。よって、溝部１０を形成することにより太陽電池セルの発電能力を安定して維持することができることが分かった。

なお、今回開示した上記実施の形態はすべての点で例示であって、限定的な解釈の根拠となるものではない。したがって、本発明の技術的範囲は、上記した実施の形態のみによって解釈されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて画定される。また、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。

１基板、１Ａ第１導電型領域、１Ｂ拡散層、２トンネル接合層、３，３Ａ，３Ｂ第１導電型半導体層、４，４Ａ，４Ｂ第２導電型半導体層、５ＣＡＰ層、６，７金属電極、８，８Ａ，８Ｂ，９，９Ａ，９Ｂｐｎ接合部、１０，１１溝部。

Claims

その裏面が絶縁構造体に貼り付けられて使用される太陽電池セルであって、
第１導電型の結晶系半導体で形成された基板と、
前記基板上に積層された第１導電型の第１半導体層、および、該第１半導体層との境界にｐｎ接合部を形成するように前記第１半導体層の上面に積層された、第２導電型の第２半導体層を含む積層体と、
表面に接着される絶縁体であるカバーガラスと
を備え、
前記基板は、その主表面から所定の深さにかけて設けられた第２導電型の拡散層と、該拡散層との境界にｐｎ接合部が形成された第１導電型領域とを有し、
前記太陽電池セルの周縁の全周に亘って、前記積層体の上部から、前記基板内の前記ｐｎ接合部より下方まで溝部が形成されて、前記基板内の前記ｐｎ接合部が前記溝部の内外で分割された、太陽電池セル。
請求項１に記載の太陽電池セルを製造する方法であって、
エッチングを用いて前記溝部を形成する、太陽電池セルの製造方法。
請求項１に記載の太陽電池セルを製造する方法であって、
ダイシングを用いて前記溝部を形成する、太陽電池セルの製造方法。
請求項１に記載の太陽電池セルを製造する方法であって、
レーザ光照射を用いて前記溝部を形成する、太陽電池セルの製造方法。