JP6005269B2 - 太陽電池およびその製造方法、太陽電池モジュール - Google Patents
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Description
まず、本実施の形態にかかる太陽電池であるヘテロ接合結晶シリコン系太陽電池に用いる単結晶シリコン基板について説明する。結晶シリコン系太陽電池に用いる一般的な単結晶シリコン基板は、導電性を持たせるためにシリコンに対して電荷を供給する不純物を含有し、たとえばリン(P)原子を含有するn型の基板と、ボロン(B)原子を含有するp型の基板とがある。このような単結晶シリコン基板を太陽電池に用いる場合は、単結晶シリコン基板へ入射した光が最も多く吸収される光入射側(受光面側)のへテロ接合をPN接合として強い電場を設けることにより、電子正孔対を効率的に分離回収することができる。したがって、光入射側のヘテロ接合はPN接合とすることが好ましい。
図23は、本発明の実施の形態2にかかるヘテロ接合結晶シリコン系太陽電池の製造工程において、開口部8aおよび開口部8bが形成された状態を示す上面図である。図24は、実施の形態2にかかる開口部8aの概略構成を示す斜視図であり、図23中の線分Cに沿って切り取った部分切り取り斜視図である。図25は、実施の形態2にかかる開口部8aの概略構成を示す斜視図であり、図23中の線分C’に沿って切り取った部分切り取り斜視図である。図24および図25においては、透明導電膜層6、透明樹脂層8、開口部8aに注目して示している。
図26は、本発明の実施の形態3にかかるヘテロ接合結晶シリコン系太陽電池の製造工程において、開口部8aおよび開口部8bが形成された状態を示す上面図である。図27は、実施の形態3にかかる開口部8bの概略構成を示す斜視図であり、図26中の線分Eに沿って切り取った部分切り取り斜視図である。図28〜図31は、実施の形態3にかかるヘテロ接合結晶シリコン系太陽電池の製造方法を説明するための図である。図28は、実施の形態3にかかるヘテロ接合結晶シリコン系太陽電池の概略構成を示す要部断面図であり、図27中の線分F−F’に沿った要部断面図である。図29は、実施の形態3にかかるヘテロ接合結晶シリコン系太陽電池の概略構成を示す要部断面図であり、図27中の線分G−G’に沿った要部断面図である。図30は、実施の形態3にかかるヘテロ接合結晶シリコン系太陽電池の概略構成を示す要部断面図であり、図26中の線分H−H’に沿った要部断面図である。図31は、実施の形態3にかかるヘテロ接合結晶シリコン系太陽電池の概略構成を示す要部断面図であり、図26中の線分H−H’に沿った要部断面図である。なお、図28、図29では、受光面側における1本のバス電極について示している。図27においては、透明導電膜層6、透明樹脂層8、開口部8b,非貫通開口部8fに注目して示している。
Claims (11)
- 導電型結晶系半導体基板の受光面側の第1主面および前記受光面側と反対側の第2主面のそれぞれに、第1導電型または第2導電型の導電型非晶質半導体膜層と集電極とがこの順で積層された太陽電池であって、
前記第1主面および前記第2主面のうち少なくとも前記第1主面において、
少なくとも一部が表面から厚み方向に貫通する開口部を有する透光性絶縁樹脂層を前記導電型非晶質半導体膜層の上層に有し、
前記集電極は、
直下の層に機械的および電気的に接続して前記開口部内の形状に沿って上面の全体が露出した状態で前記透光性絶縁樹脂層の表面と同じ高さで前記開口部内に埋設されたメッキ電極であり、
前記集電極の延在方向における少なくとも一部で、直下の層に接触する部分の幅方向の端部位置が前記透光性絶縁樹脂層の表面側の幅方向の端部位置よりも外側に位置して前記直下の層との接続部分の幅が前記透光性絶縁樹脂層の表面側の幅よりも幅広である多段構造とされ、
前記開口部内における前記接続部分の面積が、前記接続部分以外の前記導電型結晶系半導体基板の面方向における断面積よりも広いこと、
を特徴とする太陽電池。 - 前記集電極は、前記接続部分の幅が前記透光性絶縁樹脂層の表面側の幅よりも幅広な領域と、前記接続部分の幅方向の端部位置が前記透光性絶縁樹脂層の表面側の幅方向の端部位置と同じとされて前記接続部分の幅が前記透光性絶縁樹脂層の表面側の幅と同じ領域と、を前記集電極の延在方向において有すること、
を特徴とする請求項1に記載の太陽電池。 - 前記集電極は、前記開口部のうち前記透光性絶縁樹脂層の表面から厚み方向に貫通して相対的に深さの深い貫通開口部に埋設されて前記直下の層に機械的および電気的に直接接続された下層接続領域と、前記開口部のうち前記透光性絶縁樹脂層の表面から厚み方向に貫通せず相対的に深さの浅い非貫通開口部に埋設されて前記直下の層に機械的および電気的に直接接続されない下層非接続領域とを有すること、
を特徴とする請求項1または2に記載の太陽電池。 - 前記接続部分以外の断面積が、前記接続部分の面積の0.6倍以下であること、
を特徴とする請求項1から3のいずれか1つに記載の太陽電池。 - 前記導電型非晶質半導体膜層上を覆う透明導電膜層を有し、
前記透光性絶縁樹脂層および前記集電極は、前記透明導電膜層上に形成され、
前記導電型結晶系半導体基板の側面を含む前記第1主面側の前記透明導電膜の外周縁部から前記第2主面側の前記透明導電膜の外周縁部までの領域が前記透光性絶縁樹脂層により被覆されていること、
を特徴とする請求項1から4のいずれか1つに記載の太陽電池。 - 前記集電極は、相対的に厚みが厚い領域と相対的に厚みが薄い領域とを含むこと、
を特徴とする請求項1から5のいずれか1つに記載の太陽電池。 - 導電型結晶系半導体基板の受光面側の第1主面上に導電型非晶質半導体膜層を形成する第1工程と、
前記導電型非晶質半導体膜層の上層に、少なくとも一部が表面から厚み方向に貫通する開口部を有する透光性絶縁樹脂層を形成する第2工程と、
前記開口部内にメッキ法により導体層を形成することにより、直下の層に機械的および電気的に接続する集電極を前記開口部内の形状に沿って上面の全体が露出した状態で前記透光性絶縁樹脂層の表面と同じ高さで前記開口部内に埋設する第3工程と、
を含み、
前記第2工程では、前記集電極の延在方向における少なくとも一部で前記透光性絶縁樹脂層の下層側表面における幅方向の端部位置が前記透光性絶縁樹脂層の表面側の幅方向の端部位置よりも外側に位置して前記透光性絶縁樹脂層の下層側表面における開口幅が前記透光性絶縁樹脂層の表面側の幅よりも幅広である多段構造とされ、前記透光性絶縁樹脂層の下層側表面における開口面積が前記透光性絶縁樹脂層の下層側表面以外の前記導電型結晶系半導体基板の面方向における開口面積よりも広い前記開口部が形成されること、
を特徴とする太陽電池の製造方法。 - 前記開口部は、前記透光性絶縁樹脂層の下層側表面における開口幅が前記透光性絶縁樹脂層の表面側の幅よりも幅広な領域と、前記透光性絶縁樹脂層の下層側表面における幅方向の端部位置が前記透光性絶縁樹脂層の表面側の幅方向の端部位置と同じとされて前記透光性絶縁樹脂層の下層側表面における開口幅が前記透光性絶縁樹脂層の表面側の幅と同じ領域とが、前記集電極の延在方向において形成されること、
を特徴とする請求項7に記載の太陽電池の製造方法。 - 前記開口部として、前記透光性絶縁樹脂層の表面から厚み方向に前記透光性絶縁樹脂層を貫通して相対的に深さの深い貫通開口部と、前記透光性絶縁樹脂層の表面から厚み方向に前記透光性絶縁樹脂層を貫通せず相対的に深さの浅い非貫通開口部とを形成し、
前記貫通開口部内に、前記集電極として前記直下の層に機械的および電気的に直接接続された下層接続領域を形成し、
前記非貫通開口部内に、前記集電極として前記直下の層に機械的および電気的に直接接続されない下層非接続領域を有すること、
を特徴とする請求項7または8に記載の太陽電池の製造方法。 - 前記集電極は、メッキ法により銅(Cu),錫(Sn),銀(Ag),金(Au),白金(Pt),パラジウム(Pd),アルミニウム(Al),チタン(Ti),ニッケル(Ni),クロム(Cr)、またはこれらの金属のうちの一種以上を含む合金を前記開口部内に析出させることにより形成されること、
を特徴とする請求項7から9のいずれか1つに記載の太陽電池の製造方法。 - 請求項1から6のいずれか1つに記載の太陽電池の少なくとも2つ以上が電気的に直列または並列に接続されてなること、
を特徴とする太陽電池モジュール。
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