JP6414550B2 - 太陽電池セルおよび太陽電池セルの製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、太陽電池セルおよび太陽電池セルの製造方法に関する。
太陽電池の光入射面である受光面には、製造工程の都合から、その外周に位置する領域に光が入射したとしても発電に寄与しにくい無効領域（発電能力が低い領域）が設けられることがある。このような無効領域が設けられた太陽電池において、無効領域上に光拡散部を設け、無効領域に入射する光を拡散させることで入射光を有効利用するための構造が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００５−１９９０１号公報
近年、太陽電池モジュール内部における太陽電池セルの発電効率をさらに高めたいという要望が挙げられている。
本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、太陽電池モジュール内部における太陽電池セルの発電効率を向上させる技術を提供することにある。
上記課題を解決するために、本発明のある態様は、太陽電池セルの製造方法である。この方法は、外周が複数の辺で囲まれる表面を有する光電変換素子と、光拡散性を有する塗料と、を準備し、複数の辺の一つである下辺に沿って塗布される塗料の塗布量を、複数の辺の一つであって下辺に対向する上辺に沿って塗布される塗料の塗布量よりも少なくして、下辺から上辺に向かう方向に塗料をスクリーン印刷によって表面の外周領域に塗布する。
本発明の別の態様は、太陽電池セルである。この太陽電池セルは、外周が複数の辺で囲まれる表面と、表面と表面に対向する裏面との間に設けられる側面と、を有する光電変換素子と、表面の外周領域および側面に設けられる光拡散部と、を備える。光拡散部は、複数の辺の一つである下辺に沿って設けられる下辺光拡散部と、複数の辺の一つであって下辺に対向する上辺に沿って設けられる上辺光拡散部と、を有し、下辺光拡散部の側面における表面から裏面へ向かう方向の幅が、上辺光拡散部の側面における表面から裏面へ向かう方向の幅より小さい。
本発明によれば、太陽電池モジュール内部における太陽電池セルの発電効率を向上させることができる。
実施の形態に係る太陽電池セルの構造を示す断面図である。 実施の形態に係る太陽電池セルを示す外観図である。 比較例に係るスクリーン印刷工程を示す図である。 比較例に係るスクリーン印刷工程を示す図である。 比較例に係る光拡散部の塗布に用いる印刷版を示す上面図である。 図６（ａ）は、スクリーン印刷工程の印刷開始位置の様子を示す図であり、図６（ｂ）は、スクリーン印刷工程の印刷終了位置の様子を示す図である。 実施の形態に係るスクリーン印刷工程を示す図である。 実施の形態に係るスクリーン印刷工程を示す図である。 変形例に係るスクリーン印刷工程を示す図である。 実施の形態に係る太陽電池モジュールの構造を示す断面図である。
以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための形態について詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を適宜省略する。
本発明を具体的に説明する前に、概要を述べる。本発明の実施の形態は、光電変換素子表面の外周領域に光拡散部が設けられた太陽電池セルである。光拡散部が設けられる外周領域は、キャリアを収集する電極の端部近傍または端部から離れた位置であるためキャリアの収集効率が低く、光が入射したとしても発電に寄与しにくい。外周領域に光が入射してキャリアが発生したとしても、集電極に到達する前にキャリアが再結合してしまう可能性が高いためである。本実施の形態では、外周領域に光拡散部を設けることで、外周領域に吸収されるはずの光を内側領域に吸収させて発電効率を高める。
また、本実施の形態では、光電変換素子の外周領域に塗料をスクリーン印刷して光拡散部を形成する。外周領域に塗料を額縁状に印刷する場合、印刷の開始位置と終了位置では、塗料を均一な幅で塗布することが難しいことがある。印刷の開始位置では、塗料が表面に付着しやすく、終了位置では逆に塗料が表面に付着しにくいことが原因と考えられる。本実施の形態では、印刷の開始位置における塗料の塗布量を少なくする一方、印刷の終了位置にて塗料の塗布量を多くする。これにより、印刷工程における塗布不良の発生を防止し、太陽電池セルの製造歩留まりを向上させる。
（第１の実施の形態）
図１は、実施の形態に係る太陽電池セル７８の構造を示す断面図であり、後述する図２のＡ−Ａ線断面を示す。
太陽電池セル７８は、光電変換素子７０と、光拡散部６０を備える。光電変換素子７０は、発電層１０と、第１金属電極２０と、第２金属電極３０と、を有する。
発電層１０は、光電変換素子７０の表面の一つである受光面７０ａと、光電変換素子７０の表面の一つであり、受光面７０ａに背向する裏面７０ｂとを有する。ここで、受光面とは、光電変換素子７０において主に太陽光が入射される主面を意味し、具体的には、発電層１０に入射される光の大部分が入射される面である。
発電層１０は、入射する光を吸収して光起電力を発生させる層であり、例えば、結晶系シリコン、ガリウム砒素（ＧａＡｓ）又はインジウム燐（ＩｎＰ）等の半導体材料からなる基板を有する。発電層１０の構造は、特に限定されないが、本実施の形態では、ｎ型単結晶シリコン基板と非晶質シリコンのヘテロ接合を有する。発電層１０は、例えば、ｎ型単結晶シリコン基板の受光面７０ａ側にある第１主面上に、ｉ型非晶質シリコン層、ボロン（Ｂ）等がドープされたｐ型非晶質シリコン層、酸化インジウム等の透光性導電酸化物からなる透明導電層の順番で積層されている。また、単結晶シリコン基板の裏面７０ｂ側にある第２主面上に、ｉ型非晶質シリコン層、リン（Ｐ）等がドープされたｎ型非晶質シリコン層、透明導電層の順番で積層されている。
なお、本実施の形態において、発電層１０を構成する半導体基板の第１主面上に設けられるｉ型非晶質層、ｐ型非晶質層、透明導電層は、第１主面上において外周領域Ｃ１および内側領域Ｃ２を含む第１主面の略全面を覆うように形成される。同様に、発電層１０を構成する半導体基板の第２主面上に設けられるｉ型非晶質層、ｎ型非晶質層、透明導電層は、第２主面上において外周領域Ｃ１および内側領域Ｃ２を含む第２主面の略全面を覆うように形成される。いいかえれば、ｐ型もしくはｎ型に対応する一導電型を有する非晶質の半導体層は、半導体基板の第１主面または第２主面において外周領域Ｃ１を含む主面の略全面を覆うように形成される。
第１金属電極２０及び第２金属電極３０は、発電層１０が発電した電力を外部に取り出すための電極である。第１金属電極２０は光電変換素子７０の受光面７０ａに設けられ、第２金属電極３０は受光面７０ａに対向する裏面７０ｂに設けられる。第１金属電極２０及び第２金属電極３０は、例えば、銅（Ｃｕ）やアルミニウム（Ａｌ）を含む導電性の材料である。なお、銅（Ｃｕ）や錫（Ｓｎ）等の電解メッキ層を含んでもよい。ただし、これに限定されるものでなく、金、銀等の他の金属、他の導電性材料、又はそれらの組み合わせとしてもよい。
光拡散部６０は、光電変換素子７０が吸収する波長の光に対して光拡散性を有する材料で構成される。ここで、光拡散性を有するとは、光拡散部６０に入射した光を主に鏡面反射ではなく拡散反射によって反射させる性質のことをいう。また、光拡散部６０は、電気的に絶縁性を有する材料で構成される。このような性質を有する光拡散部６０として、例えば、エポキシ樹脂やアクリル樹脂などの樹脂基材にチタニア（ＴｉＯ２）やアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）などの粒子を分散させた絶縁性の白色材料を用いる。したがって、光拡散部６０は、第１金属電極２０と比べて電導率が低く、第１金属電極２０と比べて光拡散性が高い。光拡散部６０は、入射する光を十分に散乱させることのできる程度の厚さが必要である。その厚さは、３μｍ以上１００μｍ以下とすればよく、例えば、２０μｍ〜３０μｍ程度とすればよい。
光拡散部６０は、外周領域Ｃ１に向かって入射する光を散乱させて受光面７０ａの内側領域Ｃ２に向かわせる。光拡散部６０に入射して散乱した光は、太陽電池セル７８を封止した場合の封止層と外気との界面において全反射して内側領域Ｃ２に入射する。外周領域Ｃ１は、キャリアを収集する第１金属電極２０の端部近傍または端部から離れた位置であるため、内側領域Ｃ２と比べてキャリアの収集効率が低く、光が入射したとしても発電に寄与しにくい。このような外周領域Ｃ１に光拡散部６０を設けることで、外周領域Ｃ１に吸収されるはずの光を内側領域Ｃ２に吸収させる。
光拡散部６０は、光電変換素子７０の側面７０ｃに向かう入射光も散乱できるよう側面７０ｃの少なくとも一部を覆うように形成される。光拡散部６０を受光面７０ａと側面７０ｃの双方に設けることで、光拡散部６０に入射する光を効果的に散乱させることができる。なお、光拡散部６０は、受光面７０ａと側面７０ｃとで形成される角部７０ｄを避けるようにして形成される。角部７０ｄを避けて光拡散部６０を形成することで、角部７０ｄを覆うように光拡散部６０を設ける場合と比べて、光拡散部６０の形成に必要な樹脂材料の量を減らすことができる。また、角部７０ｄを避けて光拡散部６０を形成すると、光拡散部６０を形成した後でも角部７０ｄが露出するため、光電変換素子７０の外周を視認しやすくなる。このため、画像認識等の技術を用いて位置合わせを行うときに、パターン認識しやすくすることができる。
光拡散部６０は、光電変換素子７０の上辺７４ｃに設けられる上辺光拡散部６０ｃと、下辺７４ｄに設けられる下辺光拡散部６０ｄとで、側面７０ｃを覆う範囲が異なる。なお、上辺７４ｃおよび下辺７４ｄの位置関係は、図２を参照しながら後述する。上辺光拡散部６０ｃは、受光面７０ａから裏面７０ｂに向かう方向（ｚ方向）について、側面７０ｃのほぼ全体を覆うこととなる幅ｈ３を有する。一方、下辺光拡散部６０ｄは、側面７０ｃのうち受光面７０ａ側の一部領域を覆うこととなる幅ｈ４を有し、例えば、側面７０ｃの略半分の領域を覆う。したがって、下辺７４ｄに対応する側面７０ｃの幅ｈ４が、上辺７４ｃに対応する側面７０ｃの幅ｈ３よりも小さくなるように光拡散部６０が形成される。
図２は、実施の形態に係る太陽電池セル７８の受光面７０ａを示す外観図である。
受光面７０ａは、四つの辺７４ａ〜７４ｄと、四隅に隅切りされたコーナー部７６とからなる八角形の形状を有する。以下、説明の便宜上、四つの辺７４ａ〜７４ｄのそれぞれを左辺７４ａ、右辺７４ｂ、上辺７４ｃ、下辺７４ｄともいう。ここで、左辺７４ａおよび右辺７４ｂは、フィンガー電極２１に並行して延びる辺であり、バスバー電極２２に直交する方向（ｙ方向）に延びる辺である。また、上辺７４ｃおよび下辺７４ｄは、バスバー電極２２に並行して延びる辺であり、フィンガー電極２１に直交する方向（ｘ方向）に延びる辺である。
また外周領域Ｃ１の中で、左辺７４ａまたは右辺７４ｂに沿った領域、いいかえれば、バスバー電極２２の左端部２２ａまたは右端部２２ｂに近い領域をバスバー端領域Ｃ３ともいう。一方、上辺７４ｃまたは右辺７４ｂに沿った領域、いいかえれば、フィンガー電極２１の上端部２１ｃまたは下端部２１ｄに近い領域をフィンガー端領域Ｃ４ともいう。バスバー端領域Ｃ３は、バスバー電極２２に近く、また、左端または右端のフィンガー電極２１ａ、２１ｂが近くに延びるため、フィンガー端領域Ｃ４と比べてキャリアの収集効率が高い。なお、バスバー端領域Ｃ３およびフィンガー端領域Ｃ４のいずれの領域においても、辺７４に近くなるほど集電効率が低くなり、中央に近くなるほど集電効率が高まる傾向にある。また、コーナー部７６に沿った領域も集電効率の低い領域である。
第１金属電極２０は、互いに並行して延びる複数のフィンガー電極２１と、フィンガー電極２１と直交して延びる３本のバスバー電極２２を備える。
フィンガー電極２１は、発電された電力を効率的に集電できるよう受光面７０ａの略全面に分布する。複数並行して設けられるフィンガー電極２１のうち、左端のフィンガー電極２１ａは左辺７４ａの近くに設けられ、右端のフィンガー電極２１ｂは右辺７４ｂの近くに設けられる。また、ｙ方向に延びるフィンガー電極２１の上端部２１ｃは、上辺７４ｃの近くに設けられ、フィンガー電極２１の下端部２１ｄは、下辺７４ｄの近くに設けられる。
フィンガー電極２１は、受光面７０ａの上に形成される電極であるため、発電層１０に入射する光を遮らないように細く形成することが望ましい。例えば、フィンガー電極２１の短手方向の幅ｗＡは、８０μｍ程度とすればよい。
バスバー電極２２は、並行する複数のフィンガー電極２１のそれぞれを接続するように、左端のフィンガー電極２１ａから右端のフィンガー電極２１ｂまでｘ方向に延びて設けられる。したがって、バスバー電極２２の左端部２２ａは左辺７４ａの近くに設けられ、バスバー電極２２の右端部２２ｂは右辺７４ｂの近くに設けられる。
バスバー電極２２は、発電層１０に入射する光を遮らない程度に細く形成するとともに、複数のフィンガー電極２１から集電した電力を効率的に流せるよう、ある程度太くする必要がある。例えば、バスバー電極２２の短手方向の幅ｗＢは、１００μｍ程度とすればよい。
なお、裏面７０ｂに設けられる第２金属電極３０も、第１金属電極２０と同様に、互いに並行して延びる複数のフィンガー電極と、フィンガー電極と直交して延びる３本のバスバー電極を備える。なお、裏面７０ｂ側は、太陽光が主に入射される主面ではないため、裏面７０ｂ側のフィンガー電極の本数は、受光面７０ａ側よりもその本数を増やすことで、集電効率を高めてもよい。
光拡散部６０は、受光面７０ａ上において外周領域Ｃ１の全面を覆うように、辺７４およびコーナー部７６に沿って設けられる。光拡散部６０は、外周領域Ｃ１に向かう光を内側領域Ｃ２に効果的に入射させることができるよう、辺７４またはコーナー部７６に直交する短手方向の幅ｗ１〜ｗ４が、フィンガー電極２１の幅ｗＡおよびバスバー電極２２の幅ｗＢよりも太く設けられる。例えば、光拡散部６０は、短手方向の幅ｗ１〜ｗ４が２００μｍ以上となるように設けられるが、光拡散部６０の短手方向の幅はこれに限られない。
光拡散部６０は、左辺７４ａに沿って設けられる左辺光拡散部６０ａと、右辺７４ｂに沿って設けられる右辺光拡散部６０ｂと、を有する。また、光拡散部６０は、上辺７４ｃに沿って設けられる上辺光拡散部６０ｃと、下辺７４ｄに沿って設けられる下辺光拡散部６０ｄと、を有する。
左辺光拡散部６０ａおよび右辺光拡散部６０ｂは、上辺光拡散部６０ｃおよび下辺光拡散部６０ｄと比べて短手方向の幅が小さくなるように形成される。バスバー端領域Ｃ３は、外周領域Ｃ１の中で比較的集電効率が高く、集電効率が低下する左辺７４ａおよび右辺７４ｂに近接した領域に光拡散部６０を設けることが望ましいためである。左辺光拡散部６０ａの幅ｗ１および右辺光拡散部６０ｂの幅ｗ２は、例えば、１００μｍ以上９００μｍ以下とすればよく、好ましくは、６００μｍ程度とすればよい。
一方、上辺光拡散部６０ｃおよび下辺光拡散部６０ｄは、左辺光拡散部６０ａおよび右辺光拡散部６０ｂと比べて短手方向の幅が大きくなるように形成される。フィンガー端領域Ｃ４は、外周領域Ｃ１の中で比較的集電効率が低く、光拡散部６０の幅を広くして他の領域に光を拡散させた方が発電効率が高まりやすいためである。左辺光拡散部６０ａの幅ｗ３および右辺光拡散部６０ｂの幅ｗ４は、例えば、３００μｍ以上３ｍｍ以下とすればよく、好ましくは、１ｍｍ程度とすればよい。
なお、光拡散部６０は、コーナー部７６に沿った領域にも設けられる。コーナー部７６もフィンガー電極の端部に近く、集電効率が低い領域であるため、コーナー部７６に光拡散部を設けることで発電効率を高めることができる。コーナー部７６に設けられる光拡散部の幅は、例えば、５００μｍ以上３ｍｍ以下とすればよく、好ましくは、１ｍｍ程度とすればよい。
次に、太陽電池セル７８の製造方法の一例について説明する。
上述した光拡散部６０は、塗料をスクリーン印刷することにより形成される。まず、比較例に係るスクリーン印刷工程を説明し、比較例における課題について述べる。つづいて、実施の形態に係るスクリーン印刷工程について、比較例における印刷工程との相違点を中心に説明する。
図３および図４は、比較例に係るスクリーン印刷工程を示す図である。光電変換素子７０は、溝９４が設けられたステージ９０の上に配置される。その後、開口部８２ｃ、８２ｄを有する印刷版８０が光電変換素子７０の受光面７０ａ上に配置され、スキージ８４をＹ方向に移動させることにより、印刷版８０を介して塗料６２が受光面７０ａ上に塗布される。スキージ８４を移動させるＹ方向は、フィンガー電極が延びる方向であり、下辺７４ｄから上辺７４ｃに向けて塗料６２は印刷される。したがって、下辺７４ｄが印刷開始位置となり、上辺７４ｃが印刷終了位置となる。
塗料６２は、光電変換素子７０の受光面７０ａにフィンガー電極およびバスバー電極２２を形成した後に、フィンガー電極が延びる方向Ｙにスキージ８４を移動させて塗布される。バスバー電極２２を設けた後に塗料６２を塗布することで、バスバー電極２２がない場合と比べて受光面７０ａとメッシュ８０ａとの距離ｄを取ることができ、塗料６２を厚くすることができる。また、フィンガー電極が延びる方向に印刷することにより、フィンガー電極に交差する方向に印刷する場合と比べて、印刷時に発生しうるフィンガー電極の損傷を防ぐことができる。
印刷版８０は、金属製のメッシュ８０ａと、印刷版８０のパターンに対応して配置される乳剤８０ｂを有する。乳剤８０ｂが設けられる領域は、塗料６２が塗布されない領域であり、乳剤８０ｂが設けられない領域Ｗが印刷版８０の開口部８２ｃ、８２ｄに相当する。開口領域Ｗは、受光面７０ａ上の塗布領域Ｅ１よりも外周が大きくなるように設けられており、開口領域Ｗは、塗布領域Ｅ１と、塗布領域Ｅ１の外周を囲うように設けられる拡張領域Ｅ２の双方にまたがる。拡張領域Ｅ２に相当する領域にも開口を設けることで、側面７０ｃにも塗料６２を塗布することができる。
なお、拡張領域Ｅ２の下には光電変換素子７０が設けられないことから、拡張領域Ｅ２に相当する位置にはスキージ８４により押し出された塗料６２ｆが溜まりやすい。この溜まった塗料６２ｆを利用することで、側面７０ｃに塗料を塗布することができる。しかしながら、光電変換素子７０が平坦なステージに載置されていると、ステージに塗料６２ｆが付着するおそれがある。そうすると、塗料によってステージと光電変換素子７０とが接着されてしまい、ステージから光電変換素子７０を引き上げようとする際に、光電変換素子７０に応力が加わって破損するおそれがある。そこで、光電変換素子７０の外周に対応する位置に溝９４が設けられたステージ９０を使用する。これにより、ステージ９０への塗料６２の付着を防ぐことができる。
図５は、比較例に係る光拡散部の塗布に用いる印刷版を示す上面図である。本図では破線により光電変換素子７０の外周に相当する位置を示している。
印刷版８０は、受光面７０ａの外周領域Ｃ１の形状に対応して額縁状の形状を有するパターン８２を有する。パターン８２は、光電変換素子７０の四つの辺７４ａ〜７４ｄに対応する領域に開口部８２ａ〜８２ｄ有する。図示されるように、左辺７４ａおよび右辺７４ｂに対応する開口部８２ａ、８２ｂの開口幅Ｗａ、Ｗｂは、上辺７４ｃおよび下辺７４ｄに対応する開口部８２ｃ、８２ｄの開口幅Ｗｃ、Ｗｄよりも小さい。このようなパターン８２を有する印刷版８０を用いることにより、左辺７４ａおよび右辺７４ｂに沿って塗布される塗料６２の短手方向の幅を、上辺７４ｃおよび下辺７４ｄに沿って塗布される塗料６２の短手方向の幅よりも小さくすることができる。
なお、比較例においては、後述する実施の形態と同様、上辺７４ｃに対応する側面７０ｃの全面を覆うように塗料６２ｅが塗布される。一方、下辺７４ｄについては、後述する実施の形態と異なり、側面７０ｃの全面を覆うように塗料６２ｅが塗布される。このように塗料を塗布する場合の課題について、以下、図６を参照しながら説明する。
図６（ａ）は、スクリーン印刷工程の印刷開始位置の様子を示す図であり、図６（ｂ）は、スクリーン印刷工程の印刷終了位置の様子を示す図である。本図は、印刷版８０がスキージ８４の先端部により押圧されることにより、受光面７０ａ側に向かってｚ方向に撓んだ様子を示しており、そのときの印刷版８０と受光面７０ａのなす角度θｉｎ、θｏｕｔを示している。また、下辺７４ｄまたは上辺７４ｃの近傍でスキージ８４を移動させる前後の様子を示しており、移動前の状態を破線で、移動後の状態を実線で示している。このときのスキージ８４のｙ方向の移動量ΔＹに対する印刷版８０のｚ方向の変位量ΔＺｉｎ、ΔＺｏｕｔを示している。
図示されるように、印刷開始位置における印刷版８０の角度θｉｎは、印刷終了位置における印刷版８０の角度θｏｕｔよりも大きい。そのため、同じスキージ８４の移動量ΔＹに対する印刷版８０の変位量は、印刷開始位置の方が大きくなる（ΔＺｉｎ＞ΔＺｏｕｔ）。その結果、印刷開始位置の方が光電変換素子７０から印刷版８０が離れる速度が速くなる。印刷時には、印刷版８０と受光面７０ａおよび側面７０ｃとの間が塗料により一時的に接着されるため、印刷版８０が光電変換素子７０から離れる際、光電変換素子７０には印刷版８０が離れるｚ方向に力が加わる。このとき、塗布される塗料の量が多くなると光電変換素子７０に加わる力が大きくなり、光電変換素子７０が損傷するおそれがある。特に、印刷開始位置では光電変換素子７０から印刷版８０が離れる速度が大きいため、印刷版８０が光電変換素子７０から離れる際に光電変換素子７０が損傷して歩留まりの低下につながるおそれがある。
一方、光電変換素子７０から印刷版８０が離れる速度の遅い印刷終了位置では、印刷版８０が離れるｚ方向にかかる力が小さいため、光電変換素子７０から印刷版８０が離れる際に光電変換素子７０が損傷する可能性は低い。しかしながら、光電変換素子７０から印刷版８０が離れる速度が遅いと塗料の粘度が高まるため、いったん受光面７０ａや側面７０ｃに付着した塗料がそのまま残らず、印刷版８０によって引き剥がされやすくなる。そのため、印刷終了位置では、塗料が均一な幅で塗布されず塗布不良となりやすい。その結果、歩留まりの低下につながるおそれがある。
そこで、本実施の形態においては、開始位置に対応する下辺７４ｄと終了位置に対応する上辺７４ｃとで、塗料の塗布量を変えることにより、印刷工程の歩留まりの低下を防ぐこととする。具体的には、下辺７４ｄに沿って塗布される塗料の塗布量を少なくし、上辺７４ｃに沿って塗布される塗料の塗布量を多くする。以下、このような印刷工程について図７および図８を参照しながら説明する。
図７および図８は、実施の形態に係るスクリーン印刷工程を示す図である。比較例においては、拡張領域Ｅ２の幅を上辺７４ｃと下辺７４ｄに対応する箇所で同じとしていたが、実施の形態では、上辺７４ｃと下辺７４ｄに対応する箇所で拡張領域Ｅ２ｃ、Ｅ２ｄの幅を変えている。上辺７４ｃに塗布される塗布量が多くなるよう上辺７４ｃに対応する拡張領域Ｅ２ｃの幅を広くする一方、下辺７４ｄに塗布される塗布量が多くなるよう下辺７４ｄに対応する拡張領域Ｅ２ｄの幅を広くしている。いいかえれば、下辺７４ｄに対応する箇所における下辺７４ｄの直交方向の開口幅Ｗｄが、上辺７４ｃに対応する箇所における上辺７４ｃの直交方向の開口幅Ｗｃよりも小さい印刷版８０としている。
下辺７４ｄでは、拡張領域Ｅ２ｄの幅を小さくすることにより、側面７０ｃのうち受光面７０ａ側に近い一部領域に塗料６２ｅが塗布される。側面７０ｃにおいて印刷版８０が離れるｚ方向の塗布幅を小さくすることにより、光電変換素子７０から印刷版８０が離れる際に光電変換素子７０に加わる力を小さくすることができる。これにより、光電変換素子７０の損傷を防いで歩留まりの低下を防ぐことができる。
一方、上辺７４ｃでは、拡張領域Ｅ２ｃの幅を大きくすることにより、受光面７０ａから裏面７０ｂに至る側面７０ｃの略全面に塗料６２ｅが塗布される。上辺７４ｃにおいて、側面７０ｃの略全面が覆われるように塗料６２ｅの塗布量を大きくすることで、受光面７０ａのうち上辺７４ｃに沿った領域に塗布される塗料６２ｅの不足を防ぐ。これにより、塗布不良の発生を抑えて、歩留まりの低下を防ぐことができる。
その後、スクリーン印刷により塗布した塗料６２ｅを硬化させることにより、光拡散部６０が形成される。
以下、本実施の形態に係る太陽電池セル７８が奏する効果について説明する。
本実施の形態では、印刷開始位置である上辺７４ｃに塗布する塗料の塗布量を少なくし、印刷終了位置である下辺７４ｄに塗布する塗料の塗布量を多くしている。印刷開始位置の塗料の塗布量を少なくすることで、光電変換素子７０から印刷版８０が離れる速度が速い印刷開始位置において、印刷版が離れる際に光電変換素子７０にかかる力を小さくできる。一方、印刷終了位置の塗料の塗布量を多くすることで、光電変換素子７０から印刷版８０が離れる速度が遅いために塗料が付着しにくい印刷終了位置において、塗料の不足による塗布不良の発生を防ぐことができる。これにより、光電変換素子７０の損傷と塗布不良の発生を抑えることができ、太陽電池セル７８の製造歩留まりの低下を防ぐことができる。
また、本実施の形態では、フィンガー電極が延びる方向に塗料６２を塗布することにより、塗料６２の塗布幅を広くする上辺７４ｃおよび下辺７４ｄを印刷開始位置または印刷終了位置とすることができる。仮に、塗料６２の塗布幅の狭い左辺７４ａまたは右辺７４ｂを印刷開始位置または印刷終了位置とすると、塗布幅が狭いために均一な幅で塗料６２を塗布することが難しい。また、左辺７４ａまたは右辺７４ｂを印刷開始位置または印刷終了位置とすると、フィンガー電極に交差する方向に印刷することとなり、塗料６２の塗布工程においてフィンガー電極が剥がれて損傷するおそれがある。本実施の形態では、塗布幅の広い上辺７４ｃおよび下辺７４ｄを印刷開始位置または印刷終了位置としているため、塗料６２を印刷する際の塗布不良を防ぐことができる。
また、本実施の形態では、左辺光拡散部６０ａおよび右辺光拡散部６０ｂの短手方向の幅が狭く、上辺光拡散部６０ｃおよび下辺光拡散部６０ｄの短手方向の幅が広い。集電効率の低いフィンガー端領域Ｃ４に、幅の広い光拡散部６０を設けることで、フィンガー端領域Ｃ４に入射する光を有効利用することができる。また、集電効率が比較的高いバスバー端領域Ｃ３においても、幅の狭い光拡散部６０を設けることで、左辺７４ａまたは右辺７４ｂの近傍に入射する光を有効利用することができる。これにより、太陽電池セル７８の発電効率を高めることができる。
また、本実施の形態では、受光面７０ａの外周領域Ｃ１および側面７０ｃに光拡散部６０を設けることで、太陽電池セル７８の外周端を保護することができる。また、四つの辺７４に沿って光拡散部６０を設けることで、太陽電池セル７８の受光面７０ａが曲がる方向に加わる力に対して、強い構造とすることができる。また、光拡散部６０は、太陽電池セル７８の角部７０ｄの周囲に設けられることから、角部７０ｄを保護して角部７０ｄに加わる衝撃にも強い構造とすることができる。
また、本実施の形態では、上辺７４ｃと下辺７４ｄとで側面７０ｃに設けられる光拡散部６０の幅が異なるため、見た目で上辺７４ｃと下辺７４ｄを区別することができる。受光面７０ａに設けられるフィンガー電極およびバスバー電極や、光拡散部６０の形状が上下対称となるように製造したとしても、製造時の位置あわせ精度等に起因して形状が上下対称とならない場合がある。太陽電池セル７８は、複数の太陽電池セル７８同士を接続することでモジュール化できるが、上下対称形状ではない場合には、上辺７４ｃと下辺７４ｄを区別してモジュール化する必要が生じる。そうでないと、複数の太陽電池セル７８同士を接続するタブ配線の接続位置がずれたり、複数の太陽電池セル７８がずれて接続されたりして、製造上問題となりうるからである。本実施の形態では、見た目で上辺７４ｃと下辺７４ｄを区別することができるため、上下方向を識別するとともに、上下方向を揃えて太陽電池セル７８をモジュール化することが容易となる。これにより、上下の識別に伴う手間を軽減し、モジュール化工程の効率を高めることができる。
一態様は次の通りである。ある態様の太陽電池セル７８の製造方法は、
外周が複数の辺７４で囲まれる表面（受光面７０ａ）を有する光電変換素子７０と、光拡散性を有する塗料６２と、を準備し、
複数の辺７４の一つである下辺７４ｄに沿って塗布される塗料６２の塗布量を、複数の辺７４の一つであって下辺７４ｄに対向する上辺７４ｃに沿って塗布される塗料６２の塗布量よりも少なくして、下辺７４ｄから上辺７４ｃに向かう方向に塗料６２をスクリーン印刷によって表面の外周領域Ｃ１に塗布する。
光電変換素子７０は、表面（受光面７０ａ）と表面（受光面７０ａ）に対向する裏面７０ｂとの間に設けられる側面７０ｃを有し、
太陽電池セル７８の製造方法において、下辺７４ｄに対応する側面７０ｃに塗布される塗料６２の表面（受光面７０ａ）から裏面７０ｂへ向かう方向の幅ｈ４を、上辺７４ｃに対応する側面７０ｃに塗布される塗料６２の表面（受光面７０ａ）から裏面７０ｂへ向かう方向の幅ｈ３よりも小さくして、側面７０ｃに塗料６２を塗布してもよい。
太陽電池セル７８の製造方法において、外周領域Ｃ１に対応するパターン８２を有する印刷版８０であって、下辺７４ｄに対応する箇所における下辺７４ｄの直交方向の幅ｗ４が、上辺７４ｃに対応する箇所における上辺７４ｃの直交方向の幅ｗ３よりも小さいパターン８２を有する印刷版８０を用いて、外周領域Ｃ１に塗料６２を塗布してもよい。
光電変換素子７０は、互いに並行して下辺７４ｄから上辺７４ｃに向かう方向に延びる複数のフィンガー電極２１と、複数のフィンガー電極２１に交差して延びるバスバー電極２２と、を表面（受光面７０ａ）に備え、
表面（受光面７０ａ）は、複数の辺７４の一つであって、フィンガー電極２１に並行する左辺７４ａと、複数の辺７４の一つであって、左辺７４ａに対向し、フィンガー電極２１に並行する右辺７４ｂと、を有し、
太陽電池セル７８の製造方法において、左辺７４ａおよび右辺７４ｂに沿って表面（受光面７０ａ）に塗布される塗料６２の左辺７４ａまたは右辺７４ｂに直交する短手方向の幅（ｗ１またはｗ２）を、上辺７４ｃおよび下辺７４ｄに沿って表面（受光面７０ａ）に塗布される塗料６２の上辺７４ｃまたは下辺７４ｄに直交する短手方向の幅（ｗ３またはｗ４）より小さくして、表面（受光面７０ａ）の外周領域Ｃ１に塗料６２を塗布してもよい。
別の態様は、太陽電池セル７８である。この太陽電池セル７８は、
外周が複数の辺７４で囲まれる表面（受光面７０ａ）と、表面（受光面７０ａ）と表面（受光面７０ａ）に対向する裏面７０ｂとの間に設けられる側面７０ｃと、を有する光電変換素子７０と、
表面（受光面７０ａ）の外周領域Ｃ１および側面７０ｃに設けられる光拡散部６０と、
を備え、
光拡散部６０は、複数の辺７４の一つである下辺７４ｄに沿って設けられる下辺光拡散部６０ｄと、複数の辺７４の一つであって下辺７４ｄに対向する上辺７４ｃに沿って設けられる上辺光拡散部６０ｃと、を有し、
下辺光拡散部６０ｄの側面７０ｃにおける表面（受光面７０ａ）から裏面７０ｂへ向かう方向の幅ｈ４が、上辺光拡散部６０ｃの側面７０ｃにおける表面（受光面７０ａ）から裏面７０ｂへ向かう方向の幅ｈ３より小さい。
太陽電池セル７８は、互いに並行して下辺７４ｄから上辺７４ｃに向かう方向に延びる複数のフィンガー電極２１と、複数のフィンガー電極２１に交差して延びるバスバー電極２２と、を表面（受光面７０ａ）に備え、
表面（受光面７０ａ）は、複数の辺７４の一つであって、フィンガー電極２１に並行する左辺７４ａと、複数の辺７４の一つであって、左辺７４ａに対向し、フィンガー電極２１に並行する右辺７４ｂと、を有し、
光拡散部６０は、左辺７４ａに沿って設けられる左辺光拡散部６０ａと、右辺７４ｂに沿って設けられる右辺光拡散部６０ｂとを有し、左辺光拡散部６０ａおよび右辺光拡散部６０ｂにおける左辺７４ａまたは右辺７４ｂに直交する短手方向の幅（ｗ１またはｗ２）が、上辺光拡散部６０ｃおよび下辺光拡散部６０ｄにおける上辺７４ｃまたは下辺７４ｄに直交する短手方向の幅（ｗ３またはｗ４）より小さくてもよい。
（変形例１）
図９は、変形例に係るスクリーン印刷工程を示す図である。上述の実施の形態では、印刷版８０の開口幅Ｗｃ、Ｗｄを変えることにより、上辺７４ｃおよび下辺７４ｄにおける塗料の塗布量を変えることとした。変形例１においては、開口部８２ｃ、８２ｄを構成する乳剤８０ｂの厚さｈｃ、ｈｄを変えることにより、塗料の塗布量を変化させる。具体的には、上辺７４ｃに対応する開口部８２ｃでは、乳剤８０ｂの厚さｈｃを大きくして、塗料６２の塗布量を増やす。一方、下辺７４ｄに対応する開口部８２ｄでは、乳剤８０ｂの厚さｈｄを小さくして、塗料６２の塗布量を減らす。これにより、上述の実施の形態と同様の光拡散部６０を形成することができる。
太陽電池セル７８の製造方法において、メッシュ８０ａ表面に乳剤８０ｂを設けてパターン形成される印刷版８０であって、下辺７４ｄに対応する箇所における乳剤８０ｂの厚さｈｄが、上辺７４ｃに対応する箇所における乳剤８０ｂの厚さｈｃよりも小さい印刷版８０を用いて、外周領域Ｃ１に塗料６２を塗布してもよい。
（変形例２）
上述の実施の形態および変形例１においては、印刷版８０の開口部８２ｃ、８２ｄの形状を変えることにより、上辺７４ｃおよび下辺７４ｄにおける塗料の塗布量を変えることとした。変形例２においては、印刷版８０のパターンを変えずに、印刷の速度や圧力を変えることにより塗布量に差を設ける。具体的には、図３に示すような印刷版８０を用いるとともに、印刷開始位置では印刷速度を速くして塗布量を減らし、印刷終了位置では印刷速度を低くして塗布量を増やす。その他、印刷開始位置では印刷圧力を小さくして塗布量を減らし、印刷終了位置では印刷圧力を大きくして塗布量を増やしてもよい。このような方法においても、上述の実施の形態と同様の光拡散部６０を形成することができる。
太陽電池セル７８の製造方法において、下辺７４ｄに沿って塗料６２を塗布するときの印刷圧力を、上辺７４ｃに沿って塗料６２を塗布するときの印刷圧力よりも低くして、外周領域Ｃ１に塗料６２を塗布してもよい。
太陽電池セル７８の製造方法において、下辺７４ｄから上辺７４ｃに向かう方向の印刷速度であって、下辺７４ｄに沿って塗料６２を塗布するときの印刷速度を、上辺７４ｃに沿って塗料６２を塗布するときの印刷速度よりも速くして、外周領域Ｃ１に塗料６２を塗布してもよい。
（第２の実施の形態）
図１０は、実施の形態に係る太陽電池モジュール１００の構造を示す断面図である。
本実施の形態に係る太陽電池モジュール１００は、複数の太陽電池セル７８と、隣接する太陽電池セル７８を互いに接続するタブ配線７２を備える。また、太陽電池モジュール１００は、保護基板４０と、バックシート５０と、第１封止層４２と、第２封止層４４を備える。なお、それぞれの太陽電池セル７８は、上述した第１の実施の形態に係る太陽電池セル７８と同様の構成を有する。
タブ配線７２は、細長い金属箔であり、例えば、銅箔に銀をコーティングしたものやアルミニウム箔などが用いられる。タブ配線７２の一端は、太陽電池セル７８の第１金属電極２０に接続され、他端は、相互接続される他の太陽電池セル７８の第２金属電極３０に接続される。なお、タブ配線７２は、後述するバスバー電極が延びる方向（ｘ方向）に設けられ、第１金属電極２０を構成するバスバー電極および第２金属電極３０を構成するバスバー電極に接続される。
保護基板４０及びバックシート５０は、太陽電池セル７８を外部環境から保護する。また、受光面７０ａ側に設けられる保護基板４０は、太陽電池セル７８が発電のために吸収する波長帯域の光を透過する。保護基板４０は、例えば、ガラス基板である。バックシート５０は、ポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）、ポリイミド等の樹脂基板や、保護基板４０と同じガラス基板である。
第１封止層４２及び第２封止層４４は、ＥＶＡ、ポリイミド等の樹脂材料である。これにより、太陽電池モジュール１００の発電層への水分の浸入等を防ぐとともに、太陽電池モジュール１００全体の強度を向上させる。なお、裏面７０ｂ側の第２封止層４４には、チタニアなどの粒子を分散させた白色の樹脂材料を用いてもよい。これにより、太陽電池セル７８を透過して第２封止層４４に到達した光を散乱させて、太陽電池セル７８に再び向かわせることができる。
次に、太陽電池モジュール１００の製造方法の一例について説明する。
まず、光電変換素子７０を用意し、光電変換素子７０に光拡散部６０を形成する。なお、光拡散部６０は、上述した第１の実施の形態または変形例で示した工程により形成することができる。光拡散部６０が形成された太陽電池セル７８をタブ配線７２で接続した後、受光面７０ａ側に第１封止層４２および保護基板４０を配置し、裏面７０ｂに第２封止層４４およびバックシート５０配置する。そして、太陽電池セル７８を保護基板４０とバックシート５０で挟み込んだ状態で加熱圧着する。これにより、第１封止層４２および第２封止層４４が融着して図１０に示す太陽電池モジュール１００が形成される。
以下、本実施の形態に係る太陽電池モジュール１００が奏する効果について説明する。
本実施の形態では、受光面７０ａの外周領域Ｃ１の全面を覆うように光拡散部６０が設けられるため、太陽電池モジュール１００の封止性を高めることができる。光拡散部６０は、光電変換素子７０の受光面７０ａに露出する透明電極層よりも第１封止層４２との密着性が高いためである。また、上辺光拡散部６０ｃおよび下辺光拡散部６０ｄは、左辺光拡散部６０ａおよび右辺光拡散部６０ｂよりも幅が広いことから、上辺７４ｃおよび下辺７４ｄに沿ったｘ方向の密着強度が高められる。ｘ方向にはタブ配線７２が延びており、タブ配線７２の接続により太陽電池モジュール１００にはｘ方向の応力がかかりやすい。本実施の形態では、幅の広い上辺光拡散部６０ｃおよび下辺光拡散部６０ｄによりｘ方向の密着強度を高めることができるため、太陽電池モジュール１００の信頼性を高めることができる。
なお、本実施の形態に係る太陽電池モジュール１００は、上述した第１の実施の形態に係る太陽電池セル７８と同様の効果も奏することができる。
以上、本発明を上述の各実施の形態を参照して説明したが、本発明は上述の各実施の形態に限定されるものではなく、各実施の形態の構成を適宜組み合わせたものや置換したものについても本発明に含まれるものである。また、当業者の知識に基づいて各実施の形態における組合せや処理の順番を適宜組み替えることや各種の設計変更等の変形を各実施の形態に対して加えることも可能であり、そのような変形が加えられた実施の形態も本発明の範囲に含まれうる。
上述の実施の形態において示した光電変換素子７０は、半導体基板の受光面７０ａ側にｐ型非晶質層を設け、裏面７０ｂ側にｎ型非晶質層を設けることとしたが、それぞれの導電型を逆にした光電変換素子を用いてもよい。また、半導体基板をｐ型の単結晶シリコン基板としてもよい。
上述の実施の形態および変形例では、上辺７４ｃおよび下辺７４ｄにおける塗料の塗布量を変える方法として、印刷版８０の開口幅や乳剤の厚さを変える方法や、印刷の圧力や速度を変える方法を示した。さらなる変形例においては、これらの方法を組み合わせることにより上辺７４ｃと下辺７４ｄに塗布される塗料の塗布量を調整することとしてもよい。
上述の実施の形態では、四つの辺７４ａ〜７４ｄおよびコーナー部７６に設ける光拡散部６０の短手方向の幅について、それぞれの辺７４ａ〜７４ｄまたはコーナー部７６において好ましい値や、好ましい大小関係について示した。さらなる変形例においては、四つの辺７４ａ〜７４ｄおよびコーナー部７６に設ける光拡散部６０の短手方向の幅が、上述の実施の形態で示した値や大小関係とは異なることとしてもよい。例えば、各辺７４ａ〜７４ｄおよびコーナー部７６に設けられる光拡散部６０の短手方向の幅を均一としてもよいし、左辺７４ａおよび右辺７４ｂにおける光拡散部６０の幅を、上辺７４ｃおよび下辺７４ｄにおける光拡散部６０の幅よりも広くしてもよい。その他、上辺７４ｃおよび下辺７４ｄのみに光拡散部６０を設けることとし、左辺７４ａおよび右辺７４ｂや、コーナー部７６には光拡散部を設けないこととしてもよい。また、上辺７４ｃ、下辺７４ｄおよびコーナー部７６のみに光拡散部６０を設けることとしてもよい。
Ｃ１…外周領域、２１…フィンガー電極、２２…バスバー電極、６０…光拡散部、６０ａ…左辺光拡散部、６０ｂ…右辺光拡散部、６０ｃ…上辺光拡散部、６０ｄ…下辺光拡散部、６２，６２ｅ…塗料、７０…光電変換素子、７０ｂ…裏面、７０ｃ…側面、７４…辺、７４ａ…左辺、７４ｂ…右辺、７４ｃ…上辺、７４ｄ…下辺、７８…太陽電池セル、８０…印刷版、８０ａ…メッシュ、８０ｂ…乳剤、８２…パターン。
本発明によれば、太陽電池モジュール内部における太陽電池セルの発電効率を向上させることができる。

Claims (9)

  1. 外周が複数の辺で囲まれる表面を有する光電変換素子と、光拡散性を有する塗料と、を準備し、
    前記複数の辺の一つである下辺に沿って塗布される前記塗料の塗布量を、前記複数の辺の一つであって前記下辺に対向する上辺に沿って塗布される前記塗料の塗布量よりも少なくして、前記下辺から前記上辺に向かう方向に前記塗料をスクリーン印刷によって前記表面の外周領域に塗布する太陽電池セルの製造方法。
  2. 前記光電変換素子は、前記表面と前記表面に対向する裏面との間に設けられる側面を有し、
    前記下辺に対応する側面に塗布される前記塗料の前記表面から前記裏面へ向かう方向の幅を、前記上辺に対応する側面に塗布される前記塗料の前記表面から前記裏面へ向かう方向の幅よりも小さくして、前記側面に前記塗料を塗布する請求項１に記載の太陽電池セルの製造方法。
  3. 前記外周領域に対応するパターンを有する印刷版であって、前記下辺に対応する箇所における前記下辺の直交方向の幅が、前記上辺に対応する箇所における前記上辺の直交方向の幅よりも小さいパターンを有する印刷版を用いて、前記外周領域に前記塗料を塗布する請求項１または２に記載の太陽電池セルの製造方法。
  4. 前記下辺に沿って前記塗料を塗布するときの印刷圧力を、前記上辺に沿って前記塗料を塗布するときの印刷圧力よりも低くして、前記外周領域に前記塗料を塗布する請求項１から３のいずれか一項に記載の太陽電池セルの製造方法。
  5. 前記下辺から前記上辺に向かう方向の印刷速度であって、前記下辺に沿って前記塗料を塗布するときの印刷速度を、前記上辺に沿って前記塗料を塗布するときの印刷速度よりも速くして、前記外周領域に前記塗料を塗布する請求項１から４のいずれか一項に記載の太陽電池セルの製造方法。
  6. メッシュ表面に乳剤を設けてパターン形成される印刷版であって、前記下辺に対応する箇所における前記乳剤の厚さが、前記上辺に対応する箇所における前記乳剤の厚さよりも小さい印刷版を用いて、前記外周領域に前記塗料を塗布する請求項１から５のいずれか一項に記載の太陽電池セルの製造方法。
  7. 前記光電変換素子は、互いに並行して前記下辺から前記上辺に向かう方向に延びる複数のフィンガー電極と、前記複数のフィンガー電極に交差して延びるバスバー電極と、を表面に備え、
    前記表面は、前記複数の辺の一つであって、前記フィンガー電極に並行する左辺と、前記複数の辺の一つであって、前記左辺に対向し、前記フィンガー電極に並行する右辺と、を有し、
    前記左辺および前記右辺に沿って前記表面に塗布される前記塗料の前記左辺または前記右辺に直交する短手方向の幅を、前記上辺および前記下辺に沿って前記表面に塗布される前記塗料の前記上辺または前記下辺に直交する短手方向の幅より小さくして、前記表面の外周領域に前記塗料を塗布する請求項１から６のいずれか一項に記載の太陽電池セルの製造方法。
  8. 外周が複数の辺で囲まれる表面と、前記表面と前記表面に対向する裏面との間に設けられる側面と、を有する光電変換素子と、
    前記表面の外周領域および前記側面に設けられる光拡散部と、
    を備え、
    前記光拡散部は、前記複数の辺の一つである下辺に沿って設けられる下辺光拡散部と、前記複数の辺の一つであって前記下辺に対向する上辺に沿って設けられる上辺光拡散部と、を有し、
    前記下辺光拡散部の前記側面における前記表面から前記裏面へ向かう方向の幅が、前記上辺光拡散部の前記側面における前記表面から前記裏面へ向かう方向の幅より小さい太陽電池セル。
  9. 互いに並行して前記下辺から前記上辺に向かう方向に延びる複数のフィンガー電極と、前記複数のフィンガー電極に交差して延びるバスバー電極と、を表面に備え、
    前記表面は、前記複数の辺の一つであって、前記フィンガー電極に並行する左辺と、前記複数の辺の一つであって、前記左辺に対向し、前記フィンガー電極に並行する右辺と、を有し、
    前記光拡散部は、前記左辺に沿って設けられる左辺光拡散部と、前記右辺に沿って設けられる右辺光拡散部とを有し、前記左辺光拡散部および前記右辺光拡散部における前記左辺または前記右辺に直交する短手方向の幅が、前記上辺光拡散部および前記下辺光拡散部における前記上辺または前記下辺に直交する短手方向の幅より小さい請求項８に記載の太陽電池セル。
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