JP5779223B2 - 光電変換素子接続体および光電変換モジュール - Google Patents

Description

本発明は、光電変換素子接続体および光電変換モジュールに関し、複数の光電変換素子基板が複数の素子間配線部材によって互いに電気的に接続された光電変換素子接続体と、そのような光電変換素子接続体を備えた光電変換モジュールとに関するものである。

現在量産されている太陽電池では、両面電極型の太陽電池が多数を占めている。両面電極型の太陽電池では、セル基板の表面（受光面）にｎ電極が形成され、裏面にｐ電極が形成されている。受光面に形成されるｎ電極は、太陽光がセル基板に入射することによって発生した電流を外部へ取り出すために不可欠とされる。ところが、取り出し電極としてのｎ電極が配置されたセル基板の部分（領域）では、ｎ電極が陰となって太陽光が入射せず、電流は発生しない。

そこで、受光面側には取り出し電極を形成せず、裏面側に取り出し電極を形成した太陽電池や、受光面側には電極を形成せず、裏面側に両電極を形成した太陽電池などの裏面電極型太陽電池が開発されている。そのような裏面電極型太陽電池を開示した文献の一例として、特許文献１および非特許文献１がある。非特許文献１で提案されている太陽電池のセル基板では、セル基板をなすシリコン基板に、受光面側から裏面側にわたって貫通孔が形成され、その貫通孔を介して取り出し電極が裏面側に形成されている。そのため、セル基板の裏面側では、ｐ電極と取り出し電極としてのｎ電極との双方の電極が存在する。

個々のセル基板を互いに接続して太陽電池ストリングを形成するために、ｐ電極とｎ電極の配置パターンに基づいた所定の配線パターンが形成された配線基板が用いられる。同様の裏面電極型太陽電池は、特許文献２においても提案され、個々のセル基板は、ｐ電極およびｎ電極の配置パターンに基づいた配線パターンが形成された配線基板によって互いに接続されることになる。

このように、従来の裏面電極型太陽電池では、個々のセル基板を互いに接続して太陽電池ストリングを形成するために、ｐ電極とｎ電極の配置パターンに基づいた所定の配線パターンが形成された配線基板が用いられていた。

ところが、個々のセル基板では、裏面側にｎ電極とｐ電極との双方の電極が形成されているため、配線基板の配線パターンとして、一方の電極だけが形成されている場合と比べると配線パターンはより複雑になる。そのため、本来接続さるべきではない電極に配線パターンが接触して電気的に短絡しないように、配線基板にはセル基板に対する位置合わせ精度が求められて、組立てが煩雑になるという問題があった。また、配線パターンが配線基板の表面に形成されているために、接続されるべき複数の電極のすべてに配線パターンが確実に接触せず、接触不良が発生することがあった。

そこで、このような問題点を解消するために、セル基板をインターコネクタによって互いに接続させた太陽電池ストリングが提案されている。この種の太陽電池ストリングでは、セル基板の裏面において、一方向に沿ってそれぞれ形成された複数のｎ電極およびｐ電極に対し、板状で直線状に延在するインターコネクタがｎ電極のそれぞれに接続され、同様のインターコネクタがｐ電極のそれぞれに接続されることになる。

米国特許第４９２７７７０号明細書 特開２００７−１９３３４号公報

J.H.Bultman et al.,:"Interconnection through vias for improved efficiency and easy module manufacturing of crystalline silicon solar cells", Solar Energy Materials & Solar Cells 65(2001) 339-345.

しかしながら、従来のインターコネクタによって接続される太陽電池ストリングでは、次のような問題点があった。図３８に示される、ｎ番目のセル基板１１１においてｎ電極１０８に接続されたインターコネクタ１２０は、これと隣接するｎ−１番目のセル基板（図示せず）とはそのセル基板のｐ電極に接続する必要がある。また、ｎ番目のセル基板１１１においてｐ電極１０９に接続されたインターコネクタ１２１は、これと隣接するｎ＋１番目のセル基板（図示せず）とはそのセル基板のｎ電極に接続する必要がある。

ところが、裏面においてｐ電極とｎ電極とが同じパターンで形成されているセル基板同士を直線状のインターコネクタによって接続しようとすると、インターコネクタ１２０は、ｎ−１番目のセル基板のｎ電極に接触し、インターコネクタ１２１はｎ＋１番目のｐ電極に接触することになる。そのため、セル基板の位置をずらしたり、あるいは、セル基板の向きを変えたり、また、ｐ電極とｎ電極の配置を変更する必要があるなど、隣接するセル基板同士を容易に接続することができないという問題があった。

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、光電変換素子をより確実に接続する素子間配線部材によって複数の光電変換素子が互いに接続された光電変換素子接続体を提供することであり、他の目的は、そのような光電変換素子接続体を備えた光電変換モジュールを提供することである。

本発明に係る光電変換素子接続体は、それぞれ第１主表面と第２主表面とを有し、前記第１主表面を受光面として、光電変換素子本体がそれぞれ形成された複数の光電変換基板と、前記複数の光電変換基板のそれぞれの前記第２主表面に、前記光電変換素子の端子としてそれぞれ形成された第１電極および第２電極と、第１の方向に延在する櫛の背部、前記櫛の背部から前記第１の方向と交差する第２の方向に突出するように形成された第１櫛部および前記櫛の背部から前記第２の方向と反対向きの第３の方向に突出するように形成された第２櫛部を有し、前記複数の光電変換基板のうち、一の光電変換基板の前記第１電極に前記第１櫛部が接続され、前記一の光電変換基板と隣接する他の光電変換基板の前記第２電極に前記第２櫛部が接続されて、前記複数の光電変換基板を互いに電気的に接続する素子間配線部材とを備え、前記隣接する二つの光電変換基板の一組に対して、これら二つの光電変換基板の並ぶ方向と交差する方向に、前記素子間配線部材が複数並ぶように配置され、それら前記素子間配線部材が同じ形状である。

この構成によれば、互いに隣接する一の光電変換基板と他の光電変換基板とを電気的に接続する素子間配線部材が櫛構造とされて、第１櫛部が第１電極に接続され、第２櫛部が第２電極に接続されることで、光電変換基板の位置をずらしたり、光電変換基板の向きを変えたりするなどの必要がなくなり、隣接する光電変換基板同士を容易に接続することができる。

本発明の各実施の形態に係るインターコネクタおよびこれを含む光電変換素子の構造を示す平面図である。 本発明の実施の形態１に係る光電変換素子のセル基板の構造を示す断面図である。 同実施の形態において、セル基板における受光面とは反対側の裏面の電極の配置を示す平面図である。 同実施の形態において、セル基板における受光面の受光面電極の配置を示す平面図である。 同実施の形態において、光電変換素子同士を電気的に接続するインターコネクタの構造を示す平面図である。 同実施の形態において、インターコネクタによって互いに接続された光電変換素子接続体の構造を示す平面図である。 同実施の形態において、光電変換素子の製造方法の一工程を示す断面図である。 同実施の形態において、図７に示す工程の後に行われる工程を示す断面図である。 同実施の形態において、図８に示す工程の後に行われる工程を示す断面図である。 同実施の形態において、図９に示す工程の後に行われる工程を示す断面図である。 同実施の形態において、図１０に示す工程の後に行われる工程を示す断面図である。 同実施の形態において、図１１に示す工程の後に行われる工程を示す斜視図である。 同実施の形態において、インターコネクタの製造方法を説明するための部分平面図である。 同実施の形態において、インターコネクタの第１の変形例を示す平面図である。 同実施の形態において、図１４に示すインターコネクタによって互いに接続された光電変換素子接続体を示す平面図である。 同実施の形態において、インターコネクタの第２の変形例を示す平面図である。 同実施の形態において、図１６に示すインターコネクタによって互いに接続された光電変換素子接続体を示す平面図である。 同実施の形態において、セル基板における裏面の電極配置の第１の変形例を示す平面図である。 同実施の形態において、セル基板における裏面の電極配置の第２の変形例を示す平面図である。 同実施の形態において、セル基板における受光面電極の配置の変形例を示す平面図である。 同実施の形態において、光電変換素子のセル基板の変形例の構造を示す断面図である。 同実施の形態において、変形例に係る光電変換素子の製造方法の一工程を示す断面図である。 同実施の形態において、図２２に示す工程の後に行われる工程を示す断面図である。 同実施の形態において、図２３に示す工程の後に行われる工程を示す断面図である。 同実施の形態において、図２４に示す工程の後に行われる工程を示す断面図である。 同実施の形態において、図２５に示す工程の後に行われる工程を示す断面図である。 同実施の形態において、図２６に示す工程の後に行われる工程を示す断面図である。 同実施の形態において、図２７に示す工程の後に行われる工程を示す断面図である。 同実施の形態において、図２８に示す工程の後に行われる工程を示す断面図である。 同実施の形態において、図２９に示す工程の後に行われる工程を示す断面図である。 同実施の形態において、変形例に係る光電変換素子のセル基板における裏面の電極配置の第１の例を示す平面図である。 同実施の形態において、図３１に示すインターコネクタによって互いに接続された光電変換素子接続体を示す平面図である。 同実施の形態において、変形例に係る光電変換素子のセル基板における裏面の電極配置の第２の例を示す平面図である。 同実施の形態において、図３３に示すインターコネクタによって互いに接続された光電変換素子接続体を示す平面図である。 同実施の形態において、変形例に係る光電変換素子のセル基板における裏面の電極配置の第３の例を示す平面図である。 同実施の形態において、図３５に示すインターコネクタによって互いに接続された光電変換素子接続体を示す平面図である。 本発明の実施の形態２に係る光電変換モジュールの構造を示す断面図である。 従来のインターコネクタおよびこれを含む光電変換素子の構造を示す平面図である。

実施の形態１
はじめに、本発明の実施の形態に係るインターコネクタ（素子間配線部材）の基本的構造について説明する。図１に示すように、インターコネクタ２０は櫛構造とされ、一方向に延在する櫛の背部２１と櫛部２２ａ，２２ｂとを備えている。櫛部２２ａと櫛部２２ｂとは、互いに反対向きに、櫛の背部２１から一方向とほぼ直交する方向に突出するように形成されている。

互いに隣接する光電変換素子１のセル基板１１ａ，１１ｂの裏面では、それぞれ複数のｎ電極８とｐ電極９とが形成されている。ｎ電極８とｐ電極９とは、列（紙面上下方向）に沿って直線状に配置され、ｎ電極８の列とｐ電極９の列とは互いにずらされている。インターコネクタ２０の櫛部２２ａは、セル基板１１ｂのｐ電極９に電気的に接続され、櫛部２２ｂは、セル基板１１ａのｎ電極８に電気的に接続されている。

後述するように、インターコネクタ２０が櫛構造とされることで、セル基板の位置をずらしたり、あるいは、セル基板の向きを変えたり、また、ｐ電極とｎ電極の配置を変更する必要がなくなり、隣接するセル基板同士を容易に接続することができる。

次に、そのようなインターコネクタによって、複数の光電変換素子が互いに電気的に接続された光電変換素子接続体（光電変換素子ストリング）について、具体的に詳細に説明する。まず、光電変換素子について説明する。図２、図３および図４に示すように、光電変換素子１は、たとえば、一辺約１５５ｍｍ、厚さ約２００μｍのセル基板１１からなる。セル基板１１では、ｐ型半導体層３を貫通する貫通孔５が形成され、その貫通孔５の側壁を含むｐ型半導体層３の表面にｎ型半導体層４が形成されている。

そのｎ型半導体層４に接触して貫通孔５を充填するｎ電極８が、裏面側に露出するように形成されている。さらに、ｐ型半導体層３の裏面側の表面上にｐ電極９が形成されている。ｐ型半導体層３の裏面側の表面上には、絶縁層１０が形成されている。光電変換素子１の裏面では、行方向に同一極の電極（ｎ電極８ａ〜８ｅ、ｐ電極９ａ〜９ｄ）が配置され、列方向にも同一極の電極（ｎ電極８ａ〜８ｅ、ｐ電極９ａ〜９ｄ）が配置されている。ｎ電極８ａ〜８ｅおよびｐ電極９ａ〜９ｄの行方向位置と列方向位置は、互いにずらされている。一方、ｎ型半導体層４の受光面には、受光面電極７および反射防止膜６が形成されている。

次に、インターコネクタについて説明する。図５に示すように、インターコネクタ２０は、櫛の背部２１と櫛部２２，２２ａ〜２２ｈとを備えて構成される。櫛の背部２１は一方向に延在し、櫛部２２は、ｎ電極あるいはｐ電極の配置に対応するように櫛の背部２１に形成されている。櫛部２２ａ〜２２ｄは櫛の背部２１に対して一方に突出するように形成され、櫛部２２ｅ〜２２ｈは、櫛部２２ａ〜２２ｄとは反対向きに他方に突出するように形成されている。

そのインターコネクタ２０は、たとえば、はんだめっきが施された導電性部材（銅）から形成されている。櫛の背部２１の幅Ｗ１は、たとえば、約１５ｍｍ程度とされ、櫛部２２の幅Ｗ２も約１５ｍｍ程度とされる。また、厚さは、たとえば、０．１〜０．５ｍｍ程度とされる。

なお、導電性部材としては、銅の他に、たとえば、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、白金（Ｐｔ）、アルミニウム（Ａｌ）、ニッケル（Ｎｉ）、チタン（Ｔｉ）等の金属、または、これらの合金を適用してもよい。また、インターコネクタの表面にはんだめっきが施されていることが好ましく、これにより、インターコネクタをセル基板のｐ電極あるいはｎ電極と確実に接続させることができる。

次に、光電変換素子接続体について説明する。図６に示すように、光電変換素子接続体１２を構成する光電変換素子１のセル基板１１ａ，１１ｂ，１１ｃのそれぞれでは、行方向位置と列方向位置とが互いにずらされた、ｎ電極８ａ〜８ｅとｐ電極９ａ〜９ｄとが配設されている。

ｎ−１番目のセル基板１１ａとｎ番目のセル基板１１ｂとは、インターコネクタ２０ａによって電気的に接続され、ｎ番目のセル基板１１ｂとｎ＋１番目のセル基板１１ｃとは、インターコネクタ２０ｂによって電気的に接続されている。

インターコネクタ２０ａの櫛部２２ａは、ｎ−１番目のセル基板１１ａの２列目のｐ電極９ａ〜９ｄに接続され、櫛部２２ｂは４列目のｐ電極９ａ〜９ｄに接続され、櫛部２２ｃは６列目のｐ電極９ａ〜９ｄに接続され、櫛部２２ｄは８列目のｐ電極９ａ〜９ｄに接続されている。一方、インターコネクタ２０ａの櫛部２２ｅは、ｎ番目のセル基板１１ｂの１列目のｎ電極８ａ〜８ｅに接続され、櫛部２２ｆは３列目のｎ電極８ａ〜８ｅに接続され、櫛部２２ｇは５列目のｎ電極８ａ〜８ｅに接続され、櫛部２２ｈは７列目のｎ電極８ａ〜８ｅに接続されている。

同様に、インターコネクタ２０ｂの櫛部２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄは、ｎ番目のセル基板のｐ電極９ａ〜９ｄにそれぞれ接続され、インターコネクタ２０ｂの櫛部２２ｅ，２２ｆ，２２ｇ，２２ｈは、ｎ＋１番目のセル基板１１ｃのｎ電極８ａ〜８ｅにそれぞれ接続されている。光電変換素子接続体１２では、以下、図示されないインターコネクタによって、互いに隣接するセル基板同士が電気的に接続されている。

次に、上述した光電変換素子接続体の製造方法の一例について説明する。

（１）貫通孔形成、表面凹凸加工工程
まず、図７に示すように、ｐ型の半導体基板２が用意される。半導体基板２として、たとえば結晶シリコン基板が適用されるが、これに限られるものではない。半導体基板２の厚さは、１０〜３００μｍ程度が好ましく、５０〜１００μｍ程度がさらに好ましい。次に、図８に示すように、ｐ型の半導体基板２に、レーザー加工を施すことによって、たとえば、直径０．３ｍｍ程度の円形の貫通孔５が形成される。

貫通孔５の形状や寸法は、これに限られず、光電変換素子接続体の仕様等に対応した所望の形状や寸法が採用される。また、貫通孔５の形成はレーザー加工に限られない。次に、半導体基板２に、酸あるいはアリカリの溶液によるエッチングや、反応性プラズマによるエッチングを施すことにより、半導体基板２の表面に凹凸構造（テクスチャ構造）が形成される（図示せず）。

（２）ｎ型層形成工程
次に、図９に示すように、常圧ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法により、半導体基板２の裏面の貫通穴５の周縁以外の領域に、たとえば、シリコン酸化膜からなる拡散防止マスク１５が形成される。次に、たとえばＰＯＣｌ3などのｎ型不純物を含有する材料を含んだ高温の気体中に半導体基板２を晒すことにより、拡散防止マスク１５によって覆われていない領域にｎ型不純物が導入されてｎ型半導体層４が形成される。

すなわち、ｎ型半導体層４は、半導体基板２の表面（受光面）側の領域、貫通孔５の内壁および半導体基板２の裏面側の拡散防止マスク１５によって覆われていない領域のそれぞれの表面から所定の深さにわたり形成される。次に、所定のエッチングによって拡散防止マスク１５を除去することにより、ｐ型の半導体基板２の領域がｐ型半導体層３として露出する。

なお、ｎ型半導体層の形成方法としては、上述した方法に限られず、たとえば、イオン注入法によりｎ型の不純物イオンを半導体基板２に注入することによってｎ型半導体層４を形成してもよい。また、半導体基板２の表面上に、たとえばＣＶＤ法により別途ｎ型半導体層を形成するようにしてもよい。この場合には、ｐ型の半導体基板２そのものがｐ型半導体層３となる。

（３）反射防止膜および絶縁層形成工程
次に、図１０に示すように、たとえばプラズマＣＶＤ法により、受光面側に位置するｎ型半導体層４のうち、貫通孔５およびその周辺の受光面電極が形成される領域を除いて、その表面上に厚さ約７０ｎｍのシリコン窒化膜からなる反射防止膜６が形成される。なお、反射防止膜としては、これを受光面側に位置するｎ型半導体層４の表面の全体を覆うように形成してもよい。この場合には、受光面電極７（図１１参照）は、反射防止膜６の表面上に形成されて、ファイアスルーによって受光面電極とｎ型半導体層とを導通させることになる。また、反射防止膜６としては、表面反射を抑制する機能を有するものであれば、その材料、厚さおよび形成方法等は特に限定されない。

一方、ＣＶＤ法あるいはスパッタ法により、裏面側に露出したｐ型半導体層３のうち、ｐ電極９（図１１参照）が形成される領域を除いて、その表面上に厚さ約５０〜１００ｎｍ程度の酸化ケイ素からなる絶縁層１０が形成される。絶縁層としては、これを裏面側に位置するｐ型半導体層３の表面の全体を覆うように形成してもよい。この場合には、ｐ電極は絶縁層１０の表面上に形成されて、ファイアスルーによってｐ電極とｐ型半導体層３とを導通させることになる。

また、絶縁層１０としては、ｐ型半導体層３とｎ電極との間を電気的に絶縁することができるものであれば、その材料、厚さおよび形成方法等は特に限定されず、酸化ケイ素以外に、たとえば、窒化珪素、酸化タンタル、酸化アルミニウム等からなる絶縁層を形成してもよい。特に、酸化タンタルは、たとえば文献（藤川ら“Ｔａ2Ｏ5系高誘電率絶縁膜の作製” 豊田中央研究所Ｒ＆Ｄレビュー Vol. 30 No. 4. p12-23. 1995.12)に記載されている方法で形成することができる。

（４）受光面電極、ｎ電極およびｐ電極形成工程
次に、図１１に示すように、たとえば、銀などのペースト材料を半導体基板２の裏面の貫通孔５上およびｐ電極９を形成する領域に印刷し、焼成することによって、貫通孔５を充填して半導体基板２の裏面に露出するｎ電極８が複数形成されるとともに、ｐ型半導体層３の裏面側に複数のｐ電極９が形成される。また、銀などのペースト材料を受光面に印刷し、焼成することによって、ｎ型半導体層４の受光面に受光面電極７が形成される。

なお、受光面電極７、ｎ電極８およびｐ電極９としては、銀の他に、たとえば、アルミニウ、銅、ニッケル、パラジウム等の金属材料を用いて形成してもよい。また、これらを、ペースト材料を印刷することによって形成する方法の他に、蒸着法によって形成してもよい。さらに、受光面電極７、ｎ電極８およびｐ電極９を形成した後に、必要に応じて、熱処理やフォーミングガスアニールを行ってもよい。こうして、光電変換素子（セル基板）の一つが形成される。以下、同様にして複数の光電変換素子が形成される。

（５）インターコネクタ接続工程
次に、複数の光電変換素子（セル基板）が、インターコネクタによって互いに電気的に接続される。図１２に示すように、まず、セル基板１１のｐ電極９およびｎ電極８に、はんだペースト６０あるいは導電性接着剤が塗布される。次に、セル基板１１のｐ電極９およびｎ電極８の位置に対してインターコネクタ２０の位置合わせが行われて、インターコネクタ２０がセル基板１１の上に載置される。

次に、インターコネクタ２０の上方から所定の荷重が印加されて、リフロー炉（図示せず）内にて所定の温度のもとでセル基板１１とインターコネクタ２０に熱処理が施される。その後、セル基板１１とインターコネクタ２０とを冷却することで、インターコネクタ２０がセル基板１１に接続される。こうして、セル基板１１にインターコネクタ２０が接続された光電変換素子接続体１２（ストリング）が形成される。

上述した光電変換素子接続体１２では、互いに隣接するセル基板１１同士を電気的に接続するインターコネクタ２０は、櫛の背部２１と櫛部２２とを備えた櫛構造とされる。これにより、ｐ電極とｎ電極との種々の配置パターンを有するセル基板同士をインターコネクタによって容易に接続することができる。このことについて説明する。

前述したように、従来の光電変換素子接続体では、ｐ電極とｎ電極とが同じパターンで形成されているセル基板同士を直線状のインターコネクタによって接続しようとすると、一方のセル基板の所定の電極に接続されているインターコネクタは、これと隣接する他のセル基板とは、同じ極の電極に接触することになる（図３８参照）。そのため、セル基板の位置をずらしたり、あるいは、セル基板の向きを変えたり、また、ｐ電極とｎ電極の配置を変更する必要があった。

これに対して、上述した光電変換素子接続体１２のインターコネクタ２０では、インターコネクタ２０を櫛構造として、ｐ電極９に接続される櫛部２２ａの櫛の背部２１に対する位置と、ｎ電極８に接続される櫛部２２ｂの櫛の背部２１に対する位置とをずらすことができる。これにより、互いに隣接するセル基板１１のうち、一方のセル基板１１に形成されたｐ電極９と、他方のセル基板１１に形成されたｎ電極８とを、セル基板をずらしたり等することなく、容易に電気的に接続することができる。

また、櫛部２２ａおよび櫛部２２ｂのそれぞれの櫛の背部２１に対する位置を調整することで、セル基板に形成するｐ電極とｎ電極の配置の自由度を向上させることができ、ｐ電極およびｎ電極の種々の配置パターンに対して、隣接するセル基板同士を電気的に容易に接続することができる。さらに、図５に示されるように、ｐ電極またはｎ電極に接続される櫛部２２のすべてを一つの櫛の背部２１に設けることで、一つのインターコネクタ２０によって、互いに隣接するセル基板同士を簡単に接続することができる。

また、インターコネクタ２０を櫛構造とすることで、材料の無駄も最小限に抑えることができる。すなわち、インターコネクタ２０を、１枚の金属板あるいは箔をインターコネクタの形状に打ち抜くことによって形成し、その際に、図１３に示すように、一つのインターコネクタ２０ａの櫛部２２、２２ｅ〜２２ｈと櫛部２２，２２ｅ〜２２ｈの間に、他のインターコネクタ２０ｂの櫛部２２，２２ａ〜２２ｄが位置するように、金属板等を打ち抜くことで、材料の無駄を省くことができる。また、櫛部２２，２２ａ〜２２ｄと櫛部２２，２２ｅ〜２２ｈとの間隔Ｓは切り代であり、インターコネクタをセル基板に接続させる際に、一つのインターコネクタと他のインターコネクタとが接触するのを防止することができる。

さらに、インターコネクタの櫛部の幅を、ｐ電極またはｎ電極の平面的寸法（たとえば外径など）よりも大きくすることで、インターコネクタの低抵抗化を図ることができる。また、ｐ電極またはｎ電極に対するインターコネクタの位置合わせを容易に行うことができる。

なお、上述したインターコネクタ接続工程では、インターコネクタ２０の接続方法として、リフロー炉による熱処理によって接続する方法を例に挙げて説明した。接続方法としては、これに限られず、たとえば、はんだにホットエアーを吹き付けたり、あるいは、レーザ光線を照射等して局所的にはんだを加熱することによって、インターコネクタをセル基板に接続してもよい。また、はんだの代わりに、異方導電性フィルム（ＡＣＦ：Anisotropic Conductive Film）、異方導電性ペースト（ＡＣＰ：Anisotropic Conductive Paste）あるいは導電性接着材を用いて、インターコネクタをセル基板に接続してもよい。

（インターコネクタのバリエーション）
上述した光電変換素子接続体１２では、櫛の背部２１に対して一方に延在する４本の櫛部２２ａ〜２２ｄと他方に延在する４本の櫛部２２ｅ〜２２ｈとが設けられたインターコネクタ２０を例に挙げて説明した。

インターコネクタとしては、この他に、たとえば、図１４に示すように、櫛の背部２１に対して、一方に延在する２本の櫛部２２ａ、２２ｂと他方に延在する２本の櫛部２２ｃ、２２ｄとが設けられたインターコネクタ２０を適用してもよい。この場合には、図１５に示すように、互いに隣接するセル基板１１ａ，１１ｂのｐ電極９ａ〜９ｄとｎ電極８ａ〜８ｅとは、２つのインターコネクタ２０ａ，２０ｂによって電気的に接続されることになる。

また、図１６に示すように、櫛の背部２１に対して、一方に延在する１本の櫛部２２ａと他方に延在する１本の櫛部２２ｂとが設けられたインターコネクタ２０を適用してもよい。この場合には、図１７に示すように、互いに隣接するセル基板１１ａ，１１ｂのｐ電極９ａ〜９ｄとｎ電極８ａ〜８ｅとは、４つのインターコネクタ２０ａ〜２０ｄによって電気的に接続されることになる。

（セル基板におけるｎ電極とｐ電極の配置パターンのバリエーション）
上述した光電変換素子のセル基板の裏面に形成されるｎ電極とｐ電極の配置パターンとして、ｎ電極８ａ〜８ｄの列の位置とｐ電極９ａ〜９ｄの列の位置とを互いにずらしたパターンとし、そして、ｎ電極８ａ〜８ｄとｐ電極９ａ〜９ｄの形状をほぼ同じ形状としたものを例に挙げて説明した。

ｎ電極とｐ電極としては、これに限られず、図１８あるいは図１９に示すように、たとえばｎ電極８ａ〜８ｈの間隔を変えたり、また、ｎ電極８ａ〜８ｈの形状とｐ電極９ａ〜９ｄの形状とを変えたものでもよい。なお、セル基板の受光面側の受光面電極として図４に示されるパターンを例に挙げて説明したが、図１８あるいは図１９に示されるｎ電極８ａ〜８ｈとｐ電極９ａ〜９ｄの配置パターンの場合には、受光面電極７のパターンを、図２０に示すパターンとしてもよい。

（光電変換素子のバリエーション）
上述した光電変換素子接続体では、光電変換素子（セル基板）として、受光面側にｐｎ接合を設け、受光面において発生した電子を貫通孔を充填するように形成されたｎ電極から取り出す態様の光電変換素子を例に挙げて説明した。光電変換素子としては、このような態様の光電変換素子に限られず、たとえば裏面側にｐｎ接合を設けた態様の光電変換素子でもよい。

図２１に示すように、この種の光電変換素子では、ｎ型の半導体基板４１における受光面とは反対側の裏面には、ｎ型層４２とｐ型層４３とがそれぞれ所定の領域に形成されている。さらに、裏面には、ｎ型層４２に電気的に接続されるｎ電極４４が形成され、ｐ型層４３に電気的に接続されるｐ電極４５が形成されている。一方、半導体基板４１における受光面は、テクスチャー構造とされる。その受光面には、反射防止膜４６が形成されている。この光電変換素子では、受光面側に電極が一切設けられないため、同じ面積の光電変換素子に対して受光面積をより多く確保することができる。

次に、この光電変換素子の製造方法について簡単に説明する。まず、図２２に示すように、ｎ型の半導体基板４１が用意される。次に、図２３に示すように、半導体基板４１の一方の面にシリコン酸化膜などのテクスチャマスク４８を形成した状態で、半導体基板４１の受光面にテクスチャ加工を施すことにより、半導体基板４１の受光面にテクスチャ構造が形成される。

次に、図２４に示すように、半導体基板４１の受光面の全面を覆うとともに、裏面のｐ型層が形成される領域を除いて裏面を覆う第１拡散マスク４９が形成される。次に、その第１拡散マスク４９をマスクとして、露出した半導体基板４１の領域にｐ型の不純物を導入することにより、ｐ型層４３（図２５参照）が形成される。その後、図２５に示すように、第１拡散マスク４９が除去される。

次に、図２６に示すように、半導体基板４１の受光面の全面を覆うとともに、裏面のｎ型層が形成される領域を除いて裏面を覆う第２拡散マスク５０が形成される。次に、その第２拡散マスク５０をマスクとして、露出した半導体基板４１の領域にｎ型の不純物を導入することにより、ｎ型層４４（図２７参照）が形成される。その後、図２７に示すように、第２拡散マスク５０が除去される。次に、図２８に示すように、半導体基板４１の裏面の全面にシリコン酸化膜等のパッシベーション膜５１が形成される。

次に、図２９に示すように、パッシベーション膜５１に所定の写真製版処理とエッチングを施すことにより、ｐ型層４３の表面とｎ型層４２の表面とをそれぞれ露出するコンタクトホール５１ａ、５１ｂが形成される。次に、半導体基板４１の裏面に銀ペーストを印刷して所定の温度のもとで焼成することにより、図３０に示すように、ｐ型層４３に接続されるｐ電極４５と、ｎ型層４２に接続されるｎ電極４４が形成される。こうして光電変換素子が形成される。

上述したように、この種の光電変換素子では、ｎ電極４４とｐ電極４５とは、ｎ型層４２とｐ型層４３とを覆うパッシベーション膜５１にｎ型層４２またはｐ型層４３を露出するコンタクトホール５１ａ，５１ｂを形成し、銀ペーストを印刷することにより形成される。そのため、パッシベーション膜５１を除去する領域によって、ｎ電極４４とｐ電極４５とを必要に応じて種々のパターンとすることができる。

たとえば、図３１に示すように、ｎ電極４４ａ〜４４ｄとｐ電極４５ａ〜４５ｄとをそれぞれストライプ状とし、そのストライプ状のｎ電極４４ａ〜４４ｄとｐ電極４５ａ〜４５ｄとを交互に配置させたパターンとしてもよい。この場合には、図３２に示すように、インターコネクタ２０の櫛部２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄは、互いに隣接するセル基板１１ａ，１１ｂのうちの一方のセル基板１１ａのストライプ状のｐ電極４５ａ〜４５ｄにそれぞれ接続され、インターコネクタ２０の櫛部２２ｅ，２２ｆ，２２ｇ，２２ｈは、他方のセル基板１１ｂのストライプ状のｎ電極４４ａ〜４４ｅにそれぞれ接続される。

また、図３３に示すように、ｎ電極４４ａ〜４４ｄをストライプ状とし、ｐ電極４５ａ〜４５ｄを島状として、ストライプ状のｎ電極４４ａ〜４４ｄのそれぞれの間に、島状のｐ電極４５ａ〜４５ｄを配置させたパターンとしてもよい。この場合には、図３４に示すように、インターコネクタ２０の櫛部２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄは、互いに隣接するセル基板１１ａ，１１ｂのうちの一方のセル基板１１ａの島状のｐ電極４５ａ〜４５ｄにそれぞれ接続され、インターコネクタ２０の櫛部２２ｅ，２２ｆ，２２ｇ，２２ｈは、他方のセル基板１１ｂのストライプ状のｎ電極４４ａ〜４４ｅにそれぞれ接続される。

さらに、図３５に示すように、ｎ電極４４ａ〜４４ｄとｐ電極４５ａ〜４５ｄとをそれぞれ島状としたパターンとしてもよい。この場合には、図３６に示すように、インターコネクタ２０の櫛部２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄは、互いに隣接するセル基板１１ａ，１１ｂのうちの一方のセル基板１１ａの島状のｐ電極４５ａ〜４５ｄにそれぞれ接続され、インターコネクタ２０の櫛部２２ｅ，２２ｆ，２２ｇ，２２ｈは、他方のセル基板１１ｂの島状のｎ電極４４ａ〜４４ｅにそれぞれ接続される。

なお、貫通孔を有する光電変換素子の場合でも、ペースト材料の印刷パターンにより、特に、ｐ電極をストライプ状のパターンとすることができる。すなわち、貫通孔を充填して裏面に露出するｎ電極を島状のパターンとし、ｐ電極をストライプ状のパターンとすることができる。

実施の形態２
ここでは、前述した光電変換素子接続体を備えた光電変換モジュールについて説明する。図３７に示すように、光電変換モジュール３０では、光電変換素子接続体１２はＥＶＡ（Ethylence Vinyl Acetate）樹脂からなる封止材３２に封止されている。光電変換素子接続体１２を封止した封止材３２は、表面保護層としてのガラス板３３と、裏面フィルム３１との間に挟み込まれている。裏面フィルム３１からは、光電変換素子接続体１２の一方の外部端子３５ａと他方の外部端子３５ｂとが外部に向けて取り出されている。また、ガラス板３３、封止材３２および裏面フィルム３１の周囲を外方から取囲むように、アルミニウム枠からなるフレーム３４が取り付けられている。

次に、光電変換モジュール３０の製造方法の一例について簡単に説明する。まず、光電変換素子接続体１２がＥＶＡフィルムに挟み込まれ、さらに、これがガラス板３３と裏面フィルム３１との間に挟み込まれる。次に、その状態で、ガラス板３３と裏面フィルム３１との間を減圧することによって気泡が取り除かれる。次に、所定の温度のもとで加熱してＥＶＡを硬化させることにより、光電変換素子接続体１２が封止材３２に封止される。その後、ガラス板３３、封止材３２および裏面フィルム３１をアルミニウム枠からなるフレーム３４に取り付けることによって、光電変換モジュール３０が完成する。

上述した光電変換モジュールでは、光電変換素子接続体１２のインターコネクタ２０が櫛の背部２１と櫛部２２を備えた櫛構造とされる。これにより、すでに説明したように、セル基板の位置をずらしたり、あるいは、セル基板の向きを変えたり、また、ｐ電極とｎ電極の配置を変更する必要がなくなり、隣接するセル基板同士を容易に接続することができる。

なお、上述した実施の形態では、素子形成基板として光電変換素子本体が形成された光電変換基板を例に挙げて説明した。素子形成基板としては、光電変換素子本体以外の素子が形成された基板でもよい。
上述した実施の形態の素子間配線部材は、所定の素子本体と複数の電極がそれぞれ形成された、一の素子形成基板と他の素子形成基板とを、互いに電気的に接続するための櫛構造の素子間配線部材であって、櫛の背部と第１櫛部と第２櫛部とを備えている。櫛の背部は、一の素子形成基板および他の素子形成基板の配置関係に基づいて第１の方向に延在している。第１櫛部は、その櫛の背部から第１の方向と交差する第２の方向に突出するように形成され、一の素子形成基板の複数の電極のうちの所定の電極に電気的に接続される。第２櫛部は、櫛の背部から第２の方向と反対向きの第３の方向に突出するように形成され、他の素子形成基板の複数の電極のうちの所定の電極に電気的に接続される。この構成によれば、素子間配線部材が櫛構造とされることで、素子形成基板の位置をずらしたり、素子形成基板の向きを変えたりするなどの必要がなくなり、隣接する一の素子形成基板と他の素子形成基板とを容易に接続することができる。
また、上述した実施の形態において、その第１櫛部の幅は、一の素子形成基板の所定の電極の平面的寸法よりも長く設定され、第２櫛部の幅は、他の素子形成基板の所定の電極の平面的寸法よりも長く設定されていることが好ましい。この場合には、素子間配線部材の第１電極または第２電極に対する位置合わせが容易になる。また、素子間配線部材の電気抵抗を下げることができる。
上述した実施の形態において、一の素子形成基板において所定の電極が形成された面と、他の素子形成基板において所定の電極が形成された面とが同じ向きの状態で、第１櫛部が一の素子形成基板の所定の電極に接続され、第２櫛部が他の素子形成基板の所定の電極に接続されることが好ましい。これにより、一の素子形成基板と他の素子形成基板とを、同じ側の面において素子間配線部材により電気的に接続することができる。
上述した実施の形態の光電変換素子は、光電変換基板と第１電極および第２電極と素子間配線部材とを備えている。光電変換基板は、第１主表面と第２主表面とを有し、第１主表面を受光面として光電変換素子本体が形成されている。第１電極および第２電極は、光電変換基板の第２主表面に、光電変換素子本体の端子としてそれぞれ形成されている。素子間配線部材は、第１の方向に延在する櫛の背部、その櫛の背部から第１の方向と交差する第２の方向に突出するように形成された第１櫛部および櫛の背部から第２の方向とは反対向きの第３の方向に突出するように形成された第２櫛部を有し、第１櫛部が第１電極に接続されている。この構成によれば、素子間配線部材が櫛構造とされることで、光電変換基板の位置をずらしたり、光電変換基板の向きを変えたりするなどの必要がなくなり、隣接する光電変換基板同士を容易に接続することができる。
上述の実施形態において、光電変換基板の具体的態様としては、第１電極は互いに間隔を隔てて複数形成され、第２電極は、第１電極とは異なる位置に互いに間隔を隔てて複数形成されていることが好ましい。
上述した実施の形態の光電変換素子接続体は、複数の光電変換基板と第１電極および第２電極と複数の素子間配線部材とを備えている。複数の光電変換基板は、それぞれ第１主表面と第２主表面とを有し、第１主表面を受光面として、光電変換素子本体がそれぞれ形成されている。第１電極および第２電極は、複数の光電変換基板のそれぞれの第２主表面に、光電変換素子の端子としてそれぞれ形成されている。複数の素子間配線部材は、第１の方向に延在する櫛の背部、その櫛の背部から第１の方向と交差する第２の方向に突出するように形成された第１櫛部および櫛の背部から第２の方向と反対向きの第３の方向に突出するように形成された第２櫛部をそれぞれ有し、複数の光電変換基板のうち、一の光電変換基板の第１電極に第１櫛部が接続され、一の光電変換基板と隣接する他の光電変換基板の第２電極に第２櫛部が接続されて、複数の光電変換基板を互いに電気的に接続する。この構成によれば、互いに隣接する一の光電変換基板と他の光電変換基板とを電気的に接続する素子間配線部材が櫛構造とされて、第１櫛部が第１電極に接続され、第２櫛部が第２電極に接続されることで、光電変換基板の位置をずらしたり、光電変換基板の向きを変えたりするなどの必要がなくなり、隣接する光電変換基板同士を容易に接続することができる。
上述した実施の形態において、光電変換基板の具体的態様として、複数の光電変換基板のそれぞれでは、第１電極は互いに間隔を隔てて複数形成され、第２電極は、第１電極とは異なる位置に互いに間隔を隔てて複数形成されていることが好ましい。
上述した実施の形態の光電変換モジュールは、上記光電変換素子接続体を備えている。したがって、この光電変換モジュールでは、上述したように、光電変換基板の位置をずらしたり、光電変換基板の向きを変えたりするなどの必要がなくなり、隣接する光電変換基板を容易に接続することができる。

今回開示された実施の形態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。

１ 光電変換素子、２ 半導体基板、３ ｐ型半導体層、４ ｎ型半導体層、５ 貫通孔、６ 反射防止膜、７ 受光面電極、８ ｎ電極、９ ｐ電極、１０ 絶縁層、１１ セル基板、１２ 光電変換素子接続体、１５ 拡散防止膜、２０ インターコネクタ、２１ 櫛の背部、２２，２２ａ〜２２ｈ 櫛部、３０ 光電変換モジュール、３１ 裏面フィルム、３２ 封止材、３３ ガラス板、３４ フレーム、３５ａ，３５ｂ 外部端子、４１ 半導体基板、４２ ｎ型層、４３ ｐ型層、４４ ｎ電極、４５ ｐ電極、４６ 反射防止膜、４８ テクスチャマスク、４９ 第１拡散マスク、５０ 第２拡散マスク、５１ パッシベーション膜、５１ａ，５１ｂ コンタクトホール。

Claims (5)

1. それぞれ第１主表面と第２主表面とを有し、前記第１主表面を受光面として、光電変換素子本体がそれぞれ形成された複数の光電変換基板と、
   前記複数の光電変換基板のそれぞれの前記第２主表面に、前記光電変換素子の端子としてそれぞれ形成された第１電極および第２電極と、
   第１の方向に延在する櫛の背部、前記櫛の背部から前記第１の方向と交差する第２の方向に突出するように形成された第１櫛部および前記櫛の背部から前記第２の方向と反対向きの第３の方向に突出するように形成された第２櫛部を有し、前記複数の光電変換基板のうち、一の光電変換基板の前記第１電極に前記第１櫛部が接続され、前記一の光電変換基板と隣接する他の光電変換基板の前記第２電極に前記第２櫛部が接続されて、前記複数の光電変換基板を互いに電気的に接続する素子間配線部材とを備え、
   前記隣接する二つの光電変換基板の一組に対して、これら二つの光電変換基板の並ぶ方向と交差する方向に、前記素子間配線部材が複数並ぶように配置され、それら前記素子間配線部材が同じ形状である光電変換素子接続体。
2. 前記隣接する二つの光電変換基板の少なくとも一方では、最も前記隣接する側に位置する前記第１電極および前記第１櫛部の接続部分と最も前記隣接する側に位置する前記第２電極および前記第２櫛部の接続部分との間で、前記第２主表面に絶縁層が配置された、請求項１に記載の光電変換素子接続体。
3. 前記複数の光電変換基板のそれぞれでは、
   前記第１電極は互いに間隔を隔てて複数形成され、
   前記第２電極は前記第１電極とは異なる位置に互いに間隔を隔てて複数形成された、請求項１または２に記載の光電変換素子接続体。
4. 前記素子間配線部材は前記第１櫛部と前記第２櫛部とをそれぞれ１本のみ備えた、請求項１〜３のいずれか１項に記載の光電変換素子接続体。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の光電変換素子接続体を備えた、光電変換モジュール。