JP6313005B2 - 光電変換素子及び太陽電池モジュール - Google Patents
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Description
本発明の一実施形態に係るバックコンタクト型の光電変換素子1について、図1および図2を用いて説明する。
差する第1方向(Y方向)に延びる他方電極3bの第3電極3b1が配置され、第2領域
Tにおいては、仮想線10に交差する第1方向(Y方向)に延びる他方電極3bの第4電
極3b2が配置される。
した後のサブセルに帯状の配線導体を接続する場合のサブセルの位置決めをも簡単、確実にすることができ、自動化するときに時に特に有効に用いることができる。
異により発生する熱応力が、電極の長手方向の両端部に集中することになり、電極の両端部からの剥離が発生し易くなる場合がある。一方、互いに隙間をあけて不連続で直線状に並んだ複数の電極から成るようにした場合、熱応力の集中が低減され、電極の剥離を抑制することができる。
次に、本実施形態に係る光電変換素子の製造方法について説明する。
まず、一導電型を示す半導体基板5として、例えばボロンなどがドープされたp型のシリコン基板を準備する。このシリコン基板は、シリコンインゴットから切り出された単結
晶シリコン基板または多結晶シリコン基板からなるシリコン基板を用いればよく、シリコン基板の比抵抗は0.2〜2.0Ω・cm程度が好適であり、シリコン基板の大きさは、例えば一辺140〜180mm程度の正方形または矩形で、その厚みは150μm〜250μm程度にすればよい。
次に、半導体基板5の第2主面1aと第1主面1bとの間に電極用貫通孔8を形成する。
電極用貫通孔8を設けた半導体基板5の表面を、10〜30質量%程度、60〜90℃の水酸化ナトリウム水溶液で深さ5〜20μm程度エッチングを施し、洗浄する。
次に、半導体基板5の表面に逆導電型半導体層6を形成する。逆導電型半導体層6を形成するためのn型ドーピング元素としてはP(リン)を用い、シート抵抗が60〜300Ω/□程度のn型とすることで、半導体基板5の内部にpn接合が形成される。
次に、第1逆導電型半導体層6aの上には、反射防止膜7を形成することが好ましい。反射防止膜7は、第2主面1aにおける光の反射率を低減させて、半導体基板5に吸収される光の量を増大させ、光電変換素子1の光電変換効率の向上に寄与する。反射防止膜7は、例えば、窒化シリコン膜、酸化チタン膜、酸化シリコン膜、もしくは酸化アルミニウム膜、またはそれらの積層膜からなる。反射防止膜7の厚みは、構成する材料によって適宜選択されるが、例えば窒化シリコン膜では屈折率は1.8〜2.3程度、厚み50〜120nm程度が好ましい。また、反射防止膜7は逆導電型半導体層6の表面および粒界でのキャリアの再結合による変換効率の低下を低減する、パッシベーション膜としての効果も有することができる。反射防止膜7の形成方法としては、PECVD法、蒸着法またはスパッタリング法などを用いることができる。
次に、半導体基板5に、受光面電極2aと貫通孔電極2bを形成する。
ヒクル等からなる導電性ペーストを、最高温度500〜850℃で数十秒〜数十分程度焼成することによって形成される。
次に、半導体基板5の第1主面1b上に、集電電極3aを形成する。
pn分離は、第1主面1bの周辺部のみに酸化珪素やアルミナなどの粉末を高圧で吹きつけて、第1主面1bの周辺部の逆導電型層を削り取るブラスト加工法、または第1主面1bの周辺端部に分離溝9bを形成するレーザー加工法を用いることで可能である。
他の実施形態に係る光電変換素子1´においては、上述のように仮想線によって第1主面1bを第1領域Sと第2領域Tとに2分したときに、一方電極2cは第1領域Sにおいて仮想線10に交差する第1方向(図3(b)に示すY方向)に延びる第1電極2c1と第2領域Tにおいて第1方向(Y方向)に延びる第2電極2c2とを有し、他方電極3bは第1領域Sにおいて第1方向(Y方向)に延びる第3電極3b1と第2領域Tにおいて第1方向(Y方向)に延びる第4電極3b2とを有し、第1電極2c1の延長線上に第4電極3b2が重なっているとともに前記第3電極3b1の延長線上に第2電極2c2が重なっている。
極3b2とは各々の中心間がそれぞれ距離Lだけ隔てて設けられていることを特徴とする。
割した後のサブセルの第1電極2c1、第2電極2c2、第3電極3b1、第4電極3b2に帯状の配線導体を接続した場合、隣接する配線導体の距離を最大限離間させることができ、配線導体同士が接触して短絡する危険を低減させることができる。さらに太陽電池モジュールの受光面側から観た場合、サブセルの隙間から見える配線導体が等間隔に見えるため、太陽電池モジュールの美観を向上させることができる。
図4(a)(b)に示すように、本実施形態に係る太陽電池モジュールMは、透光性部材12と裏面保護材13との間に、受光面側充填剤14と裏面側充填剤15で封入した、光電変換素子1を分割したサブセルSBを配置した構造の太陽電池パネルPの外周部に、枠体21を取り付けており、さらに、発電電力を出力配線16を通じて外部回路に接続するための端子箱17を太陽電池パネルPの裏面に取り付けて構成されたものである。
光電変換素子1は、仮想線10の位置で2分割し、第1領域S側の第1サブセルSB1と第2領域T側の第2サブセルSB2とする。この分割は、ダイシングソーなどの切断機械で分割してもよく、YAG(イットリウム・アルミニウム・ガーネット)レーザーなどを用いて、半導体基板5の厚さ方向の1/2〜1/4程度の切り込み溝を形成した後、半導体基板5を、切り込み溝を広げる方向に曲げて分割しても良い。
セルSB1の第3電極3b1とが配線導体で電気的に接続するようにすることでも可能である。
太陽電池モジュールの製造方法は、まず透光性基板12、受光面側充填剤14及び裏面側充填剤15、裏面保護材13を準備する。これにおいて、透光性基板12としては、ガラスやポリカーボネート樹脂などからなる基板が用いられる。ガラス板ついては、白板ガラス、強化ガラス、倍強化ガラス、熱線反射ガラスなどが用いられるが、一般的には厚さ3mm〜5mm程度の白板強化ガラスが使用される。他方、ポリカーボネート樹脂などの合成樹脂からなる基板を用いた場合には、厚みが5mm程度のものが多く使用される。
1a:第2主面
1b:第1主面
2:一極性の電極
2a:受光面電極
2b:貫通孔電極
2c:一方電極
2c1:第1電極
2c2:第2電極
3:他極性の電極
3a:集電電極
3b:他方電極
3b1:第3電極
3b2:第4電極
4:高濃度ドープ層
5:半導体基板
6:逆導電型半導体層
6a;第1逆導電型層
6b:第2逆導電型層
6c;第3逆導電型層
7:反射防止膜
8:電極用貫通孔
9:分割溝
9a:周辺部の分離溝
9b:外周端部の分離溝
10: 中心線
11:帯状の配線導体
12:透光性部材
13:裏面保護材
14:受光面側充填剤
15:裏面側充填剤
16:出力配線
17:端子箱
18:配線導体
18a:第1配線導体
18b:第2配線導体
18c:第3配線導体
19:接続配線
21:枠体
G:隙間部
M:太陽電池モジュール
P:太陽電池パネル
S:第1領域
T:第2領域
SB:サブセル
SB1:第1サブセル
SB2:第2サブセル
Claims (6)
- 第1主面および該第1主面の裏面である第2主面を有する半導体基板と、
前記第1主面上に配置された、互いに極性の異なる一方電極と他方電極とを具備する光電変換素子であって、
平面視したときで前記一方電極および前記他方電極のいずれも位置していない部位の仮想線によって前記第1主面を第1領域と第2領域とに分けたときに、前記一方電極は前記第1領域において前記仮想線に交差する第1方向に延びる第1電極と前記第2領域において前記第1方向に延びる第2電極とを有し、前記他方電極は前記第1領域において前記第1方向に延びる第3電極と前記第2領域において前記第1方向に延びる第4電極とを有し、
前記第1電極の延長線上に前記第4電極が重なっているとともに前記第3電極の延長線上に前記第2電極が重なっており、
前記仮想線の位置で分割することによって、前記第1領域を有する第1サブセルおよび前記第2領域を有する第2サブセルを得るための分割用の光電変換素子。 - 前記第1電極、前記第2電極、前記第3電極および前記第4電極はそれぞれ複数存在し、前記第1電極と前記第3電極とが交互に等間隔で並んでいるとともに前記第2電極と前記第4電極とが交互に等間隔で並んでいる、請求項1に記載の光電変換素子。
- 前記第1電極、前記第2電極、前記第3電極および前記第4電極の少なくとも1つは、互いに隙間をあけて不連続で直線状に並んだ複数の電極から成る、請求項1または2に記載の光電変換素子。
- 前記第1主面の前記仮想線の両端部の近傍に基準ポイントが配置されている、請求項1乃至3のいずれかに記載の光電変換素子。
- 前記基準ポイントは、前記第1電極、前記第2電極、前記第3電極および前記第4電極と同じ材料を含む、請求項4に記載の光電変換素子。
- 前記基準ポイントは絶縁樹脂を含む、請求項4に記載の光電変換素子。
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