JP5869608B2 - 太陽電池モジュール - Google Patents
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Description
≪太陽電池素子の構造≫
図1は、本発明の第1の実施の形態に係る太陽電池素子10Aの構造を示す断面模式図である。
本実施の形態に係る太陽電池素子10Aは、単独で使用することが可能であるが、同じ構造を有する複数の太陽電池素子10Aを隣接配置し、さらに互いを直列に接続してモジュールを構成する場合に、好適な構造を有してなる。そこで、複数の太陽電池素子10Aを用いて形成される太陽電池モジュールについて次に説明する。
の端部に設けられたバスバー部において一の配線による接続がなされる従来の太陽電池モジュールとは異なり、複数の第一接続部4cがそれぞれ個別かつ直接に、隣接する太陽電池素子の第二接続部5aと接続されてなるので、個々の主電極部4aからの集電電流の経路が短縮されてなる。これにより、従来の太陽電池モジュールよりも、内部抵抗による光起電力の損失が生じにくくなっている。
次に、太陽電池素子の製造方法について説明する。
まずp型の導電型を呈する半導体基板1を準備する。
次に、半導体基板1の第一の面1Fと第二の面1Sとの間に貫通孔3を形成する。
次に、貫通孔3が形成された半導体基板1の受光面側に、光反射率の低減を効果的に行うための微細な突起(凸部)1bをもつテクスチャ構造1aを形成する。
次に、逆導電型層2を形成する。すなわち、半導体基板1の第一の面1Fに第一逆導電型層2aを形成し、貫通孔3の表面に第二逆導電型層2bを形成し、第二の面1Sに第三逆導電型層2cを形成する。
。
次に、第一逆導電型層2aの上に、反射防止膜7を形成することが好ましい。
次に、半導体基板1の第二の面1Sに、高濃度ドープ層6を形成する。
次に、第一の電極4を構成する主電極部4aと導通部4bとを形成する。
塗布膜を形成した後、該塗布膜を最高温度500〜850℃で数十秒〜数十分程度焼成することにより、集電部5bを形成することができる。なお、前述したように、アルミニウムペーストを用いる場合は、高濃度ドープ層6と集電部5bとを同時に形成することができる。
次に、上述のように形成される太陽電池素子10Aを用いて太陽電池モジュール20Aを製造する方法について説明する。
本発明に係る太陽電池モジュールおよびこれを構成する太陽電池素子における第一の電極と第二の電極の配置態様は、第1の実施の形態にて示したものには限られない。以降、第一の電極と第二の電極の異なる配置態様について、各実施形態において順次説明する。すなわち、以降に示す各実施形態のいずれにおいても、第1の実施の形態に係る太陽電池素子および太陽電池モジュールと同様の効果を得ることができる。ただし、いずれの実施の形態においても、太陽電池モジュールおよび太陽電池素子を構成する要素は第1の実施の形態と同様であり、しかも、その貫通孔近傍における断面構造は図1と同様であるので、同一の作用を有する構成要素については第1の実施の形態と同一の符号を付してその詳細な説明を省略する。
子10Bはそれぞれの基準辺BSが同一直線上に位置するように、かつ、互いに並進対称の関係となるように所定の距離を空けて配置されるが、その際には、複数個の第一接続部4cからなる列と複数個の第二の接続部5aとからなる列とが矢印AR2の方向に平行な同一直線上に位置するように配置される。このようにすることで、同じ直線上に位置する全ての第一接続部4cと全ての第二接続部5aとが、第1の実施の形態と同様に一の配線11によって接続されることになる。換言すれば、本実施の形態においても、一の配線11で接続される関係にある第一接続部4cと第二接続部5aとの相対的な配置関係は等価である(つまりは第一接続部4cと第二接続部5aの組が全て並進対称の関係にある)ので、それぞれの第一接続部4cと第二接続部5aの組の接続に用いる配線11に、同一形状のものを用いることができる。例えば、太陽電池モジュール20Aに用いるものと同様の形状のものを用いることができる。また、複数個の第一接続部4cからなる列と複数個の第二接続部5aとからなる列の関係は、第1の実施の形態に係る太陽電池モジュール20Aにおける第一の太陽電池素子10Aαの第一接続部4cと第二の太陽電池素子10Aβの第二接続部5aとの関係と実質的に同じとなる。
本発明の第3の実施形態に係る太陽電池素子10Cおよびその変形例である太陽電池素子10C’を図6および図7を用いて説明する。
子10C”と、複数の太陽電池素子10C”を用いて構成してなる太陽電池モジュール20C”を示す図である。図9(a)は、太陽電池素子10C”を第二の面1Sの側から平面視した図であり、図9(b)は、太陽電池モジュール20C”において互いに隣り合う2つの太陽電池素子10C”を第二の面1Sの側から平面視した図である。
本発明の第4の実施形態に係る太陽電池素子10Dおよびその変形例である太陽電池素子10D’を、図10および図11を用いて説明する。
本発明の第5の実施形態に係る太陽電池素子10Eを、図12および図13を用いて説明する。
2(a)に示す場合であれば特に、第二接続部5aが設けられていない領域Fからの集電が効果的に行われる。すなわち、領域Fに第二接続部5aを設けなくとも、良好な集電効率が得られる。
本発明の第6の実施形態に係る太陽電池素子10Fを、図14および図15を用いて説明する。
素子10F同士を、それぞれの基準辺BSが平行かつ同一直線上にない位置にくるように、かつ、互いに回転対称(より具体的には点対称)の関係となるように配置する。このような配置とすることにより、一方の太陽電池素子10Fの第一接続部4cともう一方の太陽電池素子10Fの第二接続部5aとが一直線上に存在することになる。太陽電池モジュール20Fにおいては、係る第一接続部4cと第二接続部5aとが、平面視直線状の配線11を用いて接続されてなる。なお、本実施の形態においても、一の配線11で接続される関係にある第一接続部4cと第二接続部5aとの相対的な配置関係は等価である(つまりは第一接続部4cと第二接続部5aの組が全て並進対称の関係にある)ので、それぞれの第一接続部4cと第二接続部5aの組の接続に用いる配線11に、同一形状のものを用いることができる。例えば、太陽電池モジュール20Aに用いるものと同様の形状のものを用いることができる。
本発明の第7の実施形態に係る太陽電池素子10Gおよびその変形例である太陽電池素子10G’を、図16および図17を用いて説明する。
れてなる。図16(c)では、n=4の場合を例示している。
本発明の第8の実施形態に係る太陽電池素子10Hを、図18、図19および図20を用いて説明する。
部5bに挟まれる態様で第二接続部5aが配置されることになるので、集電部5bで集電されたキャリアが効率的に第二接続部5aに集められることになる。
本発明の第9の実施形態に係る太陽電池素子10Iを、図21および図22を用いて説明する。
本発明の第10の実施形態に係る太陽電池素子10Jを、図23を用いて説明する。
本発明の第11の実施形態に係る太陽電池素子10Kおよびその変形例である太陽電池素子10K’を、図24および図25を用いて説明する。
り、図25(b)は、同じく第一の面1Fの側から平面視した図であり、図25(c)は、太陽電池モジュール20K’において互いに隣り合う2つの太陽電池素子10K’を第二の面1Sの側から平面視した図である。
1あるいは配線11Bに、同一形状のものを用いることができる。
次に、本発明の上述した各実施の形態に係る太陽電池モジュールに適用が可能な、太陽電池素子の種々の変形例について説明する。
図26は、太陽電池素子の断面方向の構造に係る種々の変形例を示す図である。
図29および図30は、上述の各実施の形態に係る太陽電池素子において、第二接続部5aから離れた集電部5bからの集電効率を高める構成を採用する場合の変形例を示す図である。
二接続部5aに銀ペーストを用い、フィンガー部5cに銅ペーストを用いるようにしてもよい。
図31は、第二逆導電型層2bと第三逆導電型層2cとを形成する代わりに、酸化膜や窒化膜などからなる絶縁材料層9を形成してなる太陽電池素子50の断面模式図である。具体的には、貫通孔3の表面に第一絶縁材料層9aを形成するとともに、半導体基板1の第2の面1Sに、酸化膜や窒化膜などからなる第二絶縁材料層9bを形成する場合を例示している。
逆導電型層2の形成態様は、上述したものに限定されるものではない。例えば、薄膜形
成技術を用いて、水素化アモルファスシリコン膜や、微結晶シリコン膜を含む結晶質シリコン膜などを形成してもよい。ここで水素化アモルファスシリコン膜を用いて逆導電型層2を形成する場合は、その厚さは50nm以下、好ましくは20nm以下とし、結晶質シリコン膜を用いて形成する場合はその厚さは500nm以下、好ましくは200nm以下とする。さらに、半導体基板1と逆導電型層2との間に、i型(ノンドープ型)のシリコン領域を厚さ20nm以下で形成してもよい。
1a テクスチャ構造
1b 突起
2 逆導電型層
2a 第一逆導電型層
2b 第二逆導電型層
2c 第三逆導電型層
3 貫通孔
4 第一の電極
4a 主電極部
4b 導通部
4c 第一接続部
5 第二の電極
5a 接続部
5a(5a1、5a2) 第二接続部
5b 集電部
5c フィンガー部
7 反射防止膜
8(8a、8b) 絶縁層
9 絶縁材料層
9a 第一絶縁材料層
9b 第二絶縁材料層
10A(10Aα、10Aβ)、10B、10C、10D、10E、10F、10G、10H(10Hα、10Hβ)、10I、10J、10K 太陽電池素子
11、11B 配線
11a 第一接続面
11b 第一離間部
11c 第二接続面
11d 第二離間部
12 透光性部材
13 裏面保護材
15 裏側充填材
16 出力取出配線
17 端子ボックス
20(20A、20C、20D、20E、20F、20G、20H、20I、20K ) 太陽電池モジュール
24 表側充填材
Claims (8)
- 太陽光を受光する第1の面、前記第1の面の裏側の第2の面および前記第1の面と前記第2の面との間の貫通孔を有する矩形状の半導体基板と、
前記半導体基板の前記第2の面上に互いに離れて設けられた複数の第1接続部および前記貫通孔内に設けられ、前記第1接続部に接続された導通部を有する第1の電極と、
前記半導体基板の前記第2の面上に設けられた第2接続部および前記第2の面上に高濃度ドープ層を介して配置され、前記第2接続部と電気的に接続された集電部を含む第2の電極とを含む複数の太陽電池素子を備え、
前記複数の太陽電池素子のうち隣り合う2つの太陽電池素子を第1の太陽電池素子および第2の太陽電池素子とする場合に、前記第1の太陽電池素子の前記複数の第1接続部と前記第2の太陽電池素子の前記第2接続部とは、直線状の部分を有する配線材で電気的に接続され、
前記配線材の直線状の部分は、長手方向が前記半導体基板の一辺および前記複数の太陽電池素子の配列方向に沿うように配置されており、
前記複数の太陽電池素子のそれぞれにおいて、前記複数の第1接続部は、前記配線材の直線状の部分によって互いに接続された第1接続部列を構成し、前記第2接続部は、前記配線材の直線状の部分によって接続された第2接続部列を構成しており、
前記第1接続部列および前記第2接続部列は、前記配列方向に直交する方向にそれぞれ複数配置されるとともに、複数の前記第1接続部列のうち前記半導体基板の前記一辺に最も近い位置に配置された第1接続部列は、複数の前記第2接続部列のうち前記半導体基板の前記一辺に最も近い位置に配置された第2接続部列よりも前記半導体基板の前記一辺側に位置し、
前記集電部は、隣り合う前記複数の第1接続部の間の領域に位置するとともに、前記第1接続部列に対して前記第2接続部列とは反対側の領域に位置する、
ことを特徴とする太陽電池モジュール。 - 前記複数の第1接続部は、前記配列方向に長手方向を有する長方形状である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。
- 前記集電部は、隣り合う前記複数の第1接続部の間の領域と前記第2接続部との間の領域に位置する、請求項1または請求項2に記載の太陽電池モジュール。
- 前記第2接続部は、互いに離れて複数設けられており、前記配線材の直線状の部分によって互いに接続されて前記第2接続部列を構成していることを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれかに記載の太陽電池モジュール。
- 前記第2接続部列における前記複数の第2接続部の個数は、前記第1接続部列における前記複数の第1接続部の個数と異なることを特徴とする請求項4に記載の太陽電池モジュール。
- 前記第2接続部列における前記複数の第2接続部の個数は、前記第1接続部列における前記複数の第1接続部の個数よりも多いことを特徴とする請求項5に記載の太陽電池モジュール。
- 前記配列方向に直交する方向において、隣り合う前記複数の第1接続部の間の領域と前記第2接続部の少なくとも一部とが隣接することを特徴とする請求項1ないし請求項5のいずれかに記載の太陽電池モジュール。
- 前記配線材と前記第2の電極との間に絶縁層をさらに設けたことを特徴とする請求項1ないし請求項7のいずれかに記載の太陽電池モジュール。
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