JP6532518B2

JP6532518B2 - 高効率太陽電池の製造方法

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Publication number: JP6532518B2
Application number: JP2017236028A
Authority: JP
Inventors: 洋橋上; 隼森山; 渡部　武紀; 武紀渡部; 大塚　寛之; 寛之大塚
Original assignee: Shin Etsu Chemical Co Ltd
Current assignee: Shin Etsu Chemical Co Ltd
Priority date: 2017-12-08
Filing date: 2017-12-08
Publication date: 2019-06-19
Anticipated expiration: 2036-11-15
Also published as: JP2018082185A

Description

本発明は、高効率太陽電池及び高効率太陽電池の製造方法に関する。

結晶シリコン太陽電池の光電変換効率を向上させる手法として、近年では受光面の電極を廃して電極の影による光学的損失を無くした、所謂裏面電極型太陽電池が広く検討されるようになってきた。

図１１は裏面電極型太陽電池の裏面の一例を示した模式図であり、また、図１２は図１１の一点鎖線Ａにおける断面の一部を示したものである。図１１に示すように、太陽電池１１００において、半導体基板（例えば結晶シリコン基板）１１１０の裏面（第１主表面）に、エミッタ領域（エミッタ層）１１１２が形成されている。また、エミッタ領域１１１２を挟んで、ベース領域（ベース層）１１１３がストライプ状に形成されており、エミッタ領域１１１２の上にエミッタ電極１１２２が形成され、更に複数のエミッタ電極１１２２がエミッタバスバー（エミッタ用バスバー電極）１１３２で連結されている。また、ベース領域１１１３の上にはベース電極１１２３が形成され、複数のベース電極１１２３がベースバスバー（ベース用バスバー電極）１１３３で連結されている。一方でベース電極１１２３とエミッタ領域１１１２、及び、エミッタ電極１１２２とベース領域１１１３は絶縁膜（絶縁層）１１１８で電気的に絶縁されている。また、図１２に示すように、太陽電池１１００は、半導体基板１１１０の第１主表面及び第２主表面上にパッシベーション膜１１１９を備える。なお、図１１ではパッシベーション膜１１１９を省略している。

絶縁膜として用いられる材料には、化学的に安定で使用可能温度が高いことや、パターン形成が容易であるといった特性が求められる。このような要求から、絶縁膜にはポリイミド樹脂が使用されることが多かった（例えば特許文献１）。

太陽電池の絶縁膜形成は、スクリーン印刷やインクジェット印刷、あるいはディスペンス法によって絶縁前駆体（絶縁膜前駆体）を基板に塗布することで行われる。ポリイミド樹脂を塗布形成する場合の前駆体にはポリアミック酸を配合した溶液を用いるのが一般的であった。この場合、ポリアミック酸を熱処理することによって脱水反応とイミド化を進行させ、ポリイミド樹脂を得る。

特開２０１５−２６８５８号公報

ところが、ポリアミック酸を配合した前駆体由来のポリイミド樹脂を使用した太陽電池を高温高湿状態に置くと、絶縁体が接する電極と基板の電気的接触が悪化するという問題がしばしばあった。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、耐候性に優れ、高い光電変換特性を有する太陽電池及びそのような太陽電池の製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明では、第１導電型を有する半導体基板を備え、該半導体基板の第１主表面に、前記第１導電型と反対の導電型である第２導電型を有するエミッタ領域と、前記エミッタ領域に接するエミッタ電極と、前記第１導電型を有するベース領域と、前記ベース領域に接するベース電極と、前記エミッタ領域と前記ベース領域の電気的短絡を防ぐ絶縁膜とを備えた太陽電池であって、
前記絶縁膜はポリイミドからなり、
前記絶縁膜はＴＯＦ−ＳＩＭＳ法においてＢｉ_５ ^＋＋イオンを加速電圧３０ｋＶで０．２ｐＡ照射された際のＣ_６Ｈ_１１Ｏ_２検出カウント数が１００以下であることを特徴とする太陽電池を提供する。

このような太陽電池であれば、耐候性に優れ、高い光電変換特性を有する。

また、前記絶縁膜が前記エミッタ領域と前記ベース電極を電気的に絶縁するように形成されていることが好ましい。

このような太陽電池であれば、絶縁膜により、エミッタ領域とベース電極の電気的短絡を防ぐことができる。

また、前記絶縁膜が前記ベース領域と前記エミッタ電極を電気的に絶縁するように形成されていることが好ましい。

このような太陽電池であれば、絶縁膜により、ベース領域とエミッタ電極の電気的短絡を防ぐことができる。

また、前記絶縁膜が前記エミッタ電極と前記ベース電極を電気的に絶縁するように形成されていることが好ましい。

このような太陽電池であれば、絶縁膜により、エミッタ電極とベース電極の電気的短絡を防ぐことができる。

また、前記半導体基板は結晶シリコン基板であることが好ましい。

このように半導体基板を結晶シリコン基板とすることで、低コストで発電効率の良い太陽電池とすることができる。

更に本発明では、上記本発明の太陽電池を電気的に接続して成ることを特徴とする太陽電池モジュールを提供する。

このように、本発明の太陽電池を電気的に接続して太陽電池モジュールとすることができる。

更に本発明では、上記本発明の太陽電池モジュールを複数接続して成ることを特徴とする太陽電池発電システムを提供する。

このように、本発明の太陽電池を電気的に接続した太陽電池モジュールは、複数接続して太陽電池発電システムとすることができる。

更に本発明では、第１導電型を有する半導体基板の第１主表面に、前記第１導電型と反対の導電型である第２導電型を有するエミッタ領域と、前記第１導電型を有するベース領域とを形成する工程と、
前記エミッタ領域に接するエミッタ電極と、前記ベース領域に接するベース電極とを形成する工程と、
前記エミッタ領域と前記ベース領域の電気的短絡を防ぐ絶縁膜としてカルボキシ基を含まないポリイミドを形成する工程と
を有することを特徴とする太陽電池の製造方法を提供する。

このような方法であれば、耐候性に優れ、高い光電変換特性を有する太陽電池を製造することができる。

また、前記半導体基板として結晶シリコン基板を用いることが好ましい。

本発明の方法は、結晶シリコン基板を備える太陽電池の製造に特に好適である。

本発明の太陽電池であれば、耐候性に優れ、高い光電変換特性を有する。本発明の方法であれば、工程変更を必要とせずに高効率で耐候性に優れた裏面電極型太陽電池が得られる。

本発明に係る裏面電極型太陽電池の裏面構造を示す図である。本発明に係る裏面電極型太陽電池の断面構造を示す図である。絶縁膜のＴＯＦ−ＳＩＭＳ分析におけるイオン強度スペクトルを示す図である。本発明に係る別の形態の裏面電極型太陽電池の裏面構造を示す図である。本発明に係る別の形態の裏面電極型太陽電池の断面構造を示す図である。本発明に係る別の形態の裏面電極型太陽電池の異なる位置における断面構造を示す図である。本発明に係る更に別の形態の裏面電極型太陽電池の裏面構造を示す図である。本発明に係る更に別の形態の裏面電極型太陽電池の断面構造を示す図である。本発明に係る太陽電池モジュールを示す図である。本発明に係る太陽電池発電システムを示す図である。一般的な裏面電極型太陽電池の裏面構造を示す図である。一般的な裏面電極型太陽電池の断面構造を示す図である。

以下、本発明をより詳細に説明する。

上記のように、耐候性に優れ、高い光電変換特性を有する太陽電池が求められている。

本発明者らは、上記目的を達成するために鋭意検討を行った。その結果、
第１導電型を有する半導体基板を備え、該半導体基板の第１主表面に、前記第１導電型と反対の導電型である第２導電型を有するエミッタ領域と、前記エミッタ領域に接するエミッタ電極と、前記第１導電型を有するベース領域と、前記ベース領域に接するベース電極と、前記エミッタ領域と前記ベース領域の電気的短絡を防ぐ絶縁膜とを備えた太陽電池であって、
前記絶縁膜はポリイミドからなり、
前記絶縁膜はＴＯＦ−ＳＩＭＳ法においてＢｉ_５ ^＋＋イオンを加速電圧３０ｋＶで０．２ｐＡ照射された際のＣ_６Ｈ_１１Ｏ_２検出カウント数が１００以下であることを特徴とする太陽電池が、上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成させた。

上記のように、耐候性に優れ、高い光電変換特性を有する太陽電池の製造方法が求められている。

本発明者らは、上記目的を達成するために鋭意検討を行った。その結果、
第１導電型を有する半導体基板の第１主表面に、前記第１導電型と反対の導電型である第２導電型を有するエミッタ領域と、前記第１導電型を有するベース領域とを形成する工程と、
前記エミッタ領域に接するエミッタ電極と、前記ベース領域に接するベース電極とを形成する工程と、
前記エミッタ領域と前記ベース領域の電気的短絡を防ぐ絶縁膜としてカルボキシ基を含まないポリイミドを形成する工程と
を有することを特徴とする太陽電池の製造方法が、上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成させた。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。

［太陽電池］
以下、本発明の太陽電池について、図面を用いて説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。図１は、本発明に係る裏面電極型太陽電池の裏面構造を示す図である。また、図２は、本発明に係る裏面電極型太陽電池の断面構造を示す図であり、図１の一点鎖線Ａにおける断面の一部を示したものである。図１、２に示すように、本発明の太陽電池１００は、第１導電型を有する半導体基板１１０を備える。また、半導体基板１１０の第１主表面に、第１導電型と反対の導電型である第２導電型を有するエミッタ領域１１２と、エミッタ領域１１２に接するエミッタ電極１２２と、第１導電型を有するベース領域１１３と、ベース領域１１３に接するベース電極１２３と、エミッタ領域１１２とベース領域１１３の電気的短絡を防ぐ絶縁膜１１８とを備える。

また、図１に示すように、本発明の太陽電池１００は、ベース電極１２３から得られる電流を更に集電するためのベースバスバー１３３を通常備える。また、エミッタ電極１２２から得られる電流を更に集電するためのエミッタバスバー１３２を通常備える。また、図２に示すように、半導体基板１１０の第１主表面及び第２主表面上にパッシベーション膜１１９を通常備える。なお、図１ではパッシベーション膜１１９を省略している。

本発明の太陽電池では、絶縁膜１１８はポリイミドからなり、かつ、絶縁膜１１８は飛行時間型二次イオン質量分析（ＴＯＦ−ＳＩＭＳ）法においてＢｉ_５ ^＋＋イオン（ビスマス５量体の２価イオン）を加速電圧３０ｋＶで０．２ｐＡ（ピコアンペア）照射された際のＣ_６Ｈ_１１Ｏ_２検出カウント数が１００以下である。この検出カウント数は概ねＴＯＦ−ＳＩＭＳ法の検出下限程度である。また、カルボキシ基を含む有機物は、ＴＯＦ−ＳＩＭＳにおいてＢｉイオン照射により弾き出される２次イオンのうち、例えばｍ／ｚ値（ｍ：イオン質量数、ｚ：イオン電荷数）が１１５付近に現れるＣ_６Ｈ_１１Ｏ_２のピークとして検出できる。従って、本発明の太陽電池は、絶縁膜がカルボキシ基をほとんど又は全く含まないポリイミドからなるものであるとも言える。絶縁膜にカルボキシ基を含む有機物が残存する、すなわち、当該カウント数が１００を超えると耐候性が著しく低下する。この理由は未だ明確にはなっていないが、絶縁膜の吸湿に伴ってアミック酸由来のカルボキシ基に起因してカルボン酸が生成され、電極自体あるいは電極とシリコンの界面に作用して電気抵抗を悪化させていると考えられる。

絶縁膜の形状は特に限定されないが、例えば、矩形とすることができる。この場合、絶縁膜の一辺の長さは、例えば、０．０１ｍｍ〜５０ｍｍとすることができる。また、絶縁膜の厚みは、例えば、１〜６０μｍとすることができる。このような長さ及び厚みとすることにより、絶縁性をより向上させることができる。また、過度に絶縁膜を形成することもないため、所望の太陽電池、すなわち、絶縁膜がカルボキシ基を含まないポリイミドからなるものをより確実に製造することができる。

また、図１に示すように、本発明の太陽電池１００は、絶縁膜１１８がエミッタ領域１１２とベース電極１２３を電気的に絶縁するように形成されていることが好ましい。このような太陽電池であれば、絶縁膜により、エミッタ領域とベース電極の電気的短絡を防ぐことができる。

また、図１に示すように、本発明の太陽電池１００は、絶縁膜１１８がベース領域１１３とエミッタ電極１２２を電気的に絶縁するように形成されていることが好ましい。このような太陽電池であれば、絶縁膜により、ベース領域とエミッタ電極の電気的短絡を防ぐことができる。

また、図１に示すように、本発明の太陽電池１００は、絶縁膜１１８がエミッタ電極１２２とベース電極１２３を電気的に絶縁するように形成されていることが好ましい。このような太陽電池であれば、絶縁膜により、エミッタ電極とベース電極の電気的短絡を防ぐことができる。

また、半導体基板１１０は結晶シリコン基板であることが好ましい。このように半導体基板を結晶シリコン基板とすることで、低コストで発電効率の良い太陽電池とすることができる。

［太陽電池の製造方法］
本発明の方法は絶縁体を用いる太陽電池一般に適用可能であるが、以下に例を挙げながら説明する。例えば、本発明の方法は、上記図１、２に示す太陽電池に適用できる。以下に、具体的な本発明の太陽電池製造方法をＮ型基板の場合を例に図１、２を用いて説明する。

まず、Ｎ型結晶シリコン基板等のＮ型半導体基板を準備する。具体的には、高純度シリコンにリン、ヒ素、又はアンチモンのような５価元素をドープし、比抵抗０．１〜５Ω・ｃｍとしたアズカット単結晶｛１００｝Ｎ型シリコン基板を準備することができる。

次に、太陽電池の反射率を低下させるため、半導体基板の受光面にテクスチャと呼ばれる微小な凹凸の形成を行うことができる。

次に、図１、２に示すように、半導体基板１１０の裏面（第１主表面）に、半導体基板１１０と反対の導電型である第２導電型を有するエミッタ領域１１２と、半導体基板１１０と同じ導電型である第１導電型を有するベース領域１１３とを形成する。エミッタ領域１１２及びベース領域１１３の形成方法は特に限定されず、従来公知の方法を用いることができる。例えば、エミッタ領域１１２はＢＢｒ_３等を用いた気相拡散によって形成できる。また、ベース領域１１３はオキシ塩化リンを用いた気相拡散によって形成できる。また、エミッタ領域１１２及びベース領域１１３を形成する際には、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜等からなる拡散マスクを用いることによって、所望の形状のエミッタ領域１１２及びベース領域１１３を形成することができる。例えば、図１に示すように、縞模様のベース領域１１３を形成し、該ベース領域１１３を形成する箇所以外にエミッタ領域１１２を形成することができる。

次に、半導体基板１１０の受光面及び裏面に窒化シリコン膜、酸化シリコン膜等からなるパッシベーション膜１１９を形成する。窒化シリコン膜はＣＶＤ法により、酸化シリコン膜はＣＶＤ法又は熱酸化法により形成することができる。

次に、エミッタ領域１１２に接するエミッタ電極１２２と、ベース領域１１３に接するベース電極１２３とを形成する。図１に示した裏面構造の太陽電池の場合、エミッタ領域１１２とベース領域１１３の上に、水平方向に延びたエミッタ電極１２２とベース電極１２３を形成する。

電極の形成方法に特に制限は無いが、生産性の観点から、導電性ペーストのスクリーン印刷又はディスペンサー形成するのが良い。この場合のエミッタ電極１２２とベース電極１２３は、Ａｇ粉末及びガラスフリットを有機バインダーと混合したＡｇペーストを、パッシベーション膜１１９を介してエミッタ領域１１２とベース領域１１３の上へ塗布して乾燥後、１〜３０分間７００〜８８０℃程度の温度で焼成することにより形成される。この熱処理によりパッシベーション膜１１９がＡｇペーストに侵食され、電極とシリコンが電気的に接触する。

また、メッキを適用しても良い。この場合は電極形成箇所の基板表面を露出させる必要があるため、当該箇所のパッシベーション膜１１９を例えばレーザーアブレーションで除去する。

次に、エミッタ領域１１２とベース領域１１３の電気的短絡を防ぐ絶縁膜１１８としてカルボキシ基を含まないポリイミドを形成する。図１に示した裏面構造の太陽電池の場合、絶縁膜１１８を、エミッタ領域１１２とベースバスバー１３３の交差箇所、及び、ベース領域１１３とエミッタバスバー１３２の交差箇所に形成する。

絶縁膜の形成方法に関して特に制限は無いが、生産性の観点から、絶縁前駆体のペーストをスクリーン印刷又はインクジェット印刷、あるいはディスペンス塗布するのが良い。この場合、用いる絶縁前駆体により多少工程は異なるが、前駆体を印刷した後、７０℃から１５０℃程度の大気中で１分から１０分程度乾燥させてから本硬化を行うことが多い。本硬化方法も絶縁前駆体により異なるが、熱硬化型やＵＶ（紫外線）硬化型等であって良い。本硬化を行う際の熱処理条件は、例えば、２００℃から４００℃の大気中で１０秒から１５分程度の熱処理とすることができる。但し、絶縁膜１１８はカルボキシ基を含まないポリイミドとする。

ここで、カルボキシ基を含む有機物は、ＴＯＦ−ＳＩＭＳにおいてＢｉイオン照射により弾き出される２次イオンのうち、例えばｍ／ｚ値（ｍ：イオン質量数、ｚ：イオン電荷数）が１１５付近に現れるＣ_６Ｈ_１１Ｏ_２のピークとして検出できる。従って、本発明の方法においては、ＴＯＦ−ＳＩＭＳ法においてＢｉ_５ ^＋＋イオンを加速電圧３０ｋＶで０．２ｐＡ照射された際のＣ_６Ｈ_１１Ｏ_２検出カウント数が１００以下である本硬化後の絶縁膜を、カルボキシ基を含まないポリイミドからなる絶縁膜とみなしても良い。なお、上記検出カウント数（１００）は概ねＴＯＦ−ＳＩＭＳ法の検出下限程度である。

絶縁膜にカルボキシ基を含む有機物が残存すると耐候性が著しく低下する。この理由は未だ明確にはなっていないが、絶縁膜の吸湿に伴ってアミック酸由来のカルボキシ基に起因してカルボン酸が生成され、電極自体あるいは電極とシリコンの界面に作用して電気抵抗を悪化させていると考えられる。

先述の通り、アミック酸溶液は、熱処理により脱水・イミド化されるというものであるが、塗布膜厚や熱処理の条件等により、一部でイミド化が不完全になり、前駆体が残存してしまうことがある。このような場合には、例えば塗布膜厚と熱処理条件を最適化することにより、問題を回避できる可能性がある。

しかしながら、好ましくはアミック酸を含まない絶縁膜前駆体を使用するのが良い。この場合、例えば特開２０１５−１８０７２１号公報に記載されている可溶性ポリイミドを使用した可溶性ポリイミド塗布剤が使用できる。

以下、可溶性ポリイミドについて説明する。可溶性ポリイミドとは、例えば、固相重合法により得られるポリイミド粉体であって、このポリイミドはアミド系溶媒に可溶性であり、ＧＰＣ（ゲルパーミエーションクロマトグラフィー）による重量平均分子量が１００００以上であるポリイミド粉体とすることができる。

アミド系溶媒の具体例としては、Ｎ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド（ＤＭＡｃ）等が挙げられる。

また、上記ポリイミド粉体は、テトラカルボン酸、又はテトラカルボン酸ジエステルと、ジアミンとからなる塩を、この塩の質量に対し１質量％以上３０質量％以下の溶媒の存在下、固相重合することで製造することができる。

ここで、固相重合法とは固体状態で重合反応を進める方法である。

ここで、テトラカルボン酸ジエステルとは、テトラカルボン酸ジメチルエステル、テトラカルボン酸ジエチルエステル、テトラカルボン酸ジイソプロピルエステル等を言う。

テトラカルボン酸としては、シクロヘキサン−１，２，４，５−テトラカルボン酸（Ｈ−ＰＭＡ）、ピロメリット酸（ＰＭＡ）、３，３’，４，４’−ビフェニルテトラカルボン酸（ＢＰＡ）、２，２−ビス（３，４−ジカルボキシフェニル）ヘキサフルオロプロパン（６−ＦＡ）及びこれらのジエステル等を好ましい例として挙げることができる。

ジアミンとしては、４，４’−ジアミノジフェニルエーテル（ＤＡＤＥ）、２，２−ビス〔４−（４−アミノフェノキシ）フェニル〕プロパン（ＢＡＰＰ）、１，３−ビス（アミノメチル）シクロヘキサン（ＡＭＣ）、イソホロンジアミン（ＩＰＤＡ）、２，２−ビス［４−（４−アミノフェノキシ）フェニル］ヘキサフルオロプロパン（６Ｆ−ＢＡＰＰ）、ポリプロピレングリコールビス（２−アミノエチル）エーテル（ＰＧＡＥ）等を好ましい例として挙げることができる。

固相重合を行う際に用いられる溶媒は、固相重合で生成するポリイミド粉体を溶解させることができる溶媒であり、具体的には、アミド系溶媒、エーテル系溶媒、水エステル系溶媒、ケトン系溶媒等の汎用溶媒を挙げることができ、アミド系溶媒が好ましい。アミド系溶媒としては、上記したＮＭＰ、ＤＭＦ、ＤＭＡｃ等を用いることができる。

次に、図３を参照して、上記の可溶性ポリイミドからなる絶縁膜と、アミック酸型の絶縁膜について説明する。

図３は４種類の本硬化後の絶縁膜Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄについて、ＴＯＦ−ＳＩＭＳ（ＩＯＮ−ＴＯＦ社製ＴＯＦ−ＳＩＭＳ３００）を用い、Ｂｉ_５ ^＋＋イオンを加速電圧３０ｋＶで０．２ｐＡ照射した結果得られたｍ／ｚ＝１１５付近のスペクトルである。これらのうち、サンプルＡはアミック酸型のポリイミド膜であり、塗布後９０℃で５分間乾燥させた後、２５０℃で１０分の熱処理を加えて硬化させたものである。この試料ではｍ／ｚ＝１１５．０８にＣ_６Ｈ_１１Ｏ_２の明瞭なピークが見られ、イミド化が不完全な膜になっていることが分かる。これに対し、サンプルＢ〜Ｄはそれぞれ組成の異なる可溶性ポリイミドで形成したポリイミド膜であるが、これらの試料では、サンプルＡに見られたアミック酸由来のピークが見られない。なお、上記の絶縁膜Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの詳細を下記表１に示す。

表１に示すように、アミック酸を含まない絶縁膜前駆体として可溶性ポリイミド塗布剤を使用することにより、絶縁膜１１８としてカルボキシ基を含まないポリイミドを容易に形成することができる。

絶縁膜１１８形成後、エミッタバスバー１３２とベースバスバー１３３を形成する。これらのバスバーには、室温から３５０℃で硬化する熱硬化型導電性ペーストや、ＵＶ硬化型導電性ペーストが使用でき、これらをスクリーン印刷やディスペンサーで塗布形成するのが良い。図１に示すように、エミッタ電極１２２とベースバスバー１３３、及び、ベース電極１２３とエミッタバスバー１３２を絶縁膜１１８によって電気的に絶縁し、エミッタ電極１２２とエミッタバスバー１３２、及び、ベース電極１２３とベースバスバー１３３は電気的に導通することができる。

上記の本発明の方法であれば、耐久性に優れた高効率裏面電極型太陽電池を提供することができる。以上、基板がＮ型の場合を例に説明したが、基板がＰ型の場合も本発明の方法は適用できる。すなわち、エミッタ層としてＮ型層を、ベース層としてＰ型層を設ければよい。

本発明は、図４〜８に示す太陽電池にも適用できる。図４は本発明に係る別の形態の太陽電池としてエミッタラップスルー型太陽電池４００の裏面を示す図であり、図４中の一点鎖線Ａ及びＢにおける断面の一部を示したのが図５（一点鎖線Ａにおける断面図）と図６（一点鎖線Ｂにおける断面図）である。なお、図５、６は受光面が下向きになっている。

この形態では基板１１０の裏面の大部分がベース領域１１３と該ベース領域１１３上に形成されたベース電極１２３で占められ、エミッタ領域１１２は絶縁膜１１８に挟まれた領域に島状に形成されている。一方で受光面はエミッタ領域１１２が占めており、基板１１０に開けられたビアホールを経由して裏面のエミッタ領域１１２に通じている。また、エミッタ電極１２２も受光面と裏面でビアホールを経由して接続されている。受光面上にはパッシベーション膜１１９が形成されている。また、基板１１０の裏面のベース電極１２３上にベースバスバー１３３が直線状に形成されている。また、基板１１０の裏面のエミッタ領域１１２及びエミッタ電極１２２上にエミッタバスバー１３２が直線状に形成されている。但し、図６に示すように、エミッタバスバー１３２とベース電極１２３とが交差する領域においては、ベース電極１２３は絶縁膜１１８で覆われている。

図７は本発明に係る更に別の形態の太陽電池７００の裏面を示す図であり、図８は図７の一点鎖線Ａにおける断面の一部を示した断面図である。この形態では基板１１０の裏面のベース領域１１３はエミッタ領域１１２に囲まれるように形成されており、ベース電極１２３はベース領域１１３と接触しつつ、エミッタ領域１１２と重なる部分ではパッシベーション膜１１９と絶縁膜１１８を挟んで絶縁されている。なお、パッシベーション膜１１９は、一般にパッシベーション効果と絶縁性能が両立しない場合が多いので、絶縁体を用いて確実に絶縁するのが良い。なお、図７ではパッシベーション膜１１９を省略している。また、基板１１０の裏面の外周部には、複数のエミッタ電極１２２と連結するエミッタバスバー１３２が形成され、複数のベース電極１２３と連結するベースバスバー１３３が形成されている。

また、図７ではベース領域１１３がベース電極１２３の下に直線状に形成されている如く描写されているが、特にこれに限定されるものではなく、ベース領域１１３を点状に形成し、これを直線状に配列しても良い。この場合、ベース電極１２３は、エミッタ領域１１２と絶縁膜１１８で絶縁され、ベース領域１１３を繋ぐように形成される。

［太陽電池モジュール］
本発明の太陽電池モジュールは、上記本発明の太陽電池を電気的に接続して成るものである。例えば、上記のようにして得られた複数の太陽電池を電気的に直列接続することで、太陽電池モジュールが得られる。太陽電池モジュール９１６の一例を図９に示す。太陽電池の正電極９２３が隣接する太陽電池の負電極９２２にタブ９１２によって電気的に接続され、所定の出力に必要な枚数の太陽電池（太陽電池セル）９００が連結されている。接続された太陽電池９００は、図には示してないが、カバーガラスと充填剤、更にバックシートによって封止される。カバーガラスにはソーダライムガラスが広く使用される。また、充填剤にはエチレンビニルアセテートやポリオレフィン又はシリコーン等が使用される。バックシートにはポリエチレンテレフタレートを使用した機能性フィルムが一般的に用いられている。なお、１つの太陽電池の正電極９２３は太陽電池モジュール９１６の正極端子９１３に接続され、別の１つの太陽電池の負電極９２２は太陽電池モジュール９１６の負極端子９１４に接続されている。

［太陽電池発電システム］
本発明の太陽電池発電システムは、上記本発明の太陽電池モジュールを複数接続して成るものである。図１０は本発明のモジュールを連結した太陽光発電システムの基本構成を示したものである。図１０に示すように、複数の太陽電池モジュール１０１６が配線１０１５で直列に連結され、インバータ１０１７を経由して外部負荷回路１０１８に発電電力を供給する。同図には示していないが、当該システムは発電した電力を蓄電する２次電池を更に備えていて良い。

以下、実施例及び比較例を示して本発明をより具体的に説明するが、本発明は下記の実施例に限定されるものではない。

（実施例１）
本発明の方法を用いて、図１、２に示す太陽電池の作製を行った。

１５０ｍｍ角、厚さ２００μｍ及び比抵抗１Ω・ｃｍのリンドープ＜１００＞ｎ型アズカットシリコン基板において、図１のように、基板の裏面にエミッタ領域とベース領域を形成した。

この基板を９００℃の酸素雰囲気で１０分間熱処理し、基板の両面に酸化シリコン膜を形成した。続いて基板両面に、更にプラズマＣＶＤにより、膜厚９０ｎｍの窒化シリコン膜を形成した。

その後、上記エミッタ領域とベース領域に、スクリーン印刷によりＡｇペーストを塗布し、８００℃、３秒間の熱処理を行ってＡｇペーストを硬化させ、エミッタ電極とベース電極を形成した。

次に、スクリーン印刷により、図３における絶縁膜Ｂをエミッタ領域の一部とベース電極の一部へ形成した。なお、絶縁膜Ｂの形成条件等は、上述の表１に示した通りである。

続いて、エミッタバスバーとベースバスバーを形成するため、スクリーン印刷で熱硬化型Ａｇペーストを塗布し、２００℃で５分間熱処理して硬化させて太陽電池セルを得た。

上記太陽電池のバスバーに導線をはんだ付けし、白板ガラス、シリコーン樹脂及びバックシートで封止し、単セルモジュールを作製した。

作製した単セルモジュールの初期出力特性をキセノンランプ光源式の疑似太陽光を使って測定した後、８５℃、相対湿度８５％の恒温恒湿槽に２０００時間保管して、その後再度上記測定を行った。

（実施例２）
実施例１と同様の基板を使用した同様の太陽電池製造工程において、エミッタ領域の一部とベース電極の一部へ形成する絶縁膜として図３における絶縁膜Ｃを適用して太陽電池を作製した。なお、絶縁膜Ｃの形成条件等は、上述の表１に示した通りである。

その後、実施例１と同様に単セルモジュールを作製した。

（比較例１）
実施例１と同様の基板を使用した同様の太陽電池製造工程において、エミッタ領域の一部とベース電極の一部へ形成する絶縁膜として図３における絶縁膜Ａを適用して太陽電池を作製した。なお、絶縁膜Ａの形成条件等は、上述の表１に示した通りである。

その後、実施例１と同様に単セルモジュールを作製した。

表２に上記実施例１、２及び比較例１の太陽電池初期特性と、高温高湿試験２０００時間経過後の特性低下率を示す。

表２に示すように、実施例１及び実施例２（絶縁膜としてカルボキシ基を含まないポリイミドを形成した例）の初期特性は何れも比較例１（絶縁膜としてカルボキシ基を含むポリイミドを形成した例）と同程度でありながら、耐久性が大幅に改善されている。この結果は、本発明により、高効率、高耐侯性の太陽電池が付加的な工程を要せずに実現できることを示している。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。

Claims

第１導電型を有する半導体基板の第１主表面に、前記第１導電型と反対の導電型である第２導電型を有するエミッタ領域と、前記第１導電型を有するベース領域とを形成する工程と、
前記エミッタ領域に接し、銀を含むエミッタ電極と、前記ベース領域に接し、銀を含むベース電極とを形成する工程と、
前記エミッタ領域と前記ベース領域の電気的短絡を防ぐ絶縁膜としてカルボキシ基を含まないポリイミドを、アミック酸を含まない絶縁膜前駆体を用いて形成する工程と
を有することを特徴とする太陽電池の製造方法。
前記半導体基板として結晶シリコン基板を用いることを特徴とする請求項１に記載の太陽電池の製造方法。