JP6559244B2 - 太陽電池の製造方法および太陽電池 - Google Patents

Description

本発明は、太陽電池の製造方法および太陽電池に係り、特に電極の形成に関する。

従来の典型的な太陽電池セルの基板構造は、シリコン基板上に導電型の異なる不純物拡散層を設け、ｐｎ接合を形成し、ｐ型領域側およびｎ型領域側に電極を形成して得られる。例えば、厚さ０．２０ｍｍ程度の単結晶又は多結晶シリコンからなるｐ型シリコン基板の主面側に、０．１μｍから０．５μｍの深さにリン等のｎ型不純物を拡散させたｎ型拡散層が設けられる。そして、その上層には受光面の反射率を低減させるためのＳｉ₃Ｎ₄、ＳｉＯ₂等の誘電体膜からなる反射防止膜兼パッシベーション膜が形成され、電流を取り出すためのバス電極とグリッド電極とが形成される。一方、ｐ型シリコン基板の反対側の面である裏面には、アルミニウム等のｐ型不純物を高濃度に拡散させたＢＳＦ（Ｂａｃｋ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｆｉｅｌｄ）層が形成され、該裏面上にアルミニウム電極と裏面バス電極とが形成される。

この種の太陽電池を製造する際、グリッド電極あるいはバス電極の形成には、容易で低コストである等の理由のため、一般的には以下に示すような印刷および焼成法が用いられる。受光面電極材料には、高割合で銀粉末を配合した導電性ペーストが用いられスクリーン印刷法等のパターン形成方法を用いて導電性ペーストを塗布した後、焼成炉中で高温焼結して受光面電極が形成される。この電極の形成方法による場合、通常、銀粉末とガラスフリットと樹脂と有機溶剤を主成分とする導電性ペーストが用いられている。

バス電極は、完成した太陽電池セルの出力測定を行う際に測定用のプローブピンを接触させるために用いられる箇所であり、且つ、太陽電池セルに入射した光によって生成されたキャリアを外部へ取り出すためのリード線を接続する用途として利用される。このため、一般的にはグリッド電極と比べてセルへの付着強度が強いことが求められる一方で、抵抗率はグリッド電極と比べて尤度がある。

銀粉末は非常に高価な材料であるため、例えば特許文献１では、材料コストを削減するためバス電極およびグリッド電極を２つ以上の部分に分割してスクリーン印刷を２回以上行い、バス電極をグリッド電極より薄く形成し、導電性ペーストの使用量を抑制することがある。

また、特許文献２では、グリッド電極には、比較的銀粉末の含有率が高い電極ペースト材料を使用する場合あるいは、グリッド電極だけ２回以上重ね合わせてスクリーン印刷を行い形成することで更に低抵抗のグリッド電極を形成する場合を開示している。特許文献２では、バス電極にはグリッド電極に使用したものよりも銀粉末の含有率が低い電極ペーストもしくは、例えば銅など、銀以外の金属粉末を使用した電極ペーストを使用して１回だけのスクリーン印刷で形成している。

実用新案登録第３１６８２２７号公報 実用新案登録第３１６９３５３号公報

しかしながら、上記従来の技術によれば、電極パターンを分割して形成する際には、バス電極とグリッド電極を電気的に接続するためにオーバーラップさせる部分が必要となる。バス電極上にグリッド電極が重なるように電極が形成されているため、バス電極とグリッド電極が重なった箇所のみ電極が厚く形成され、バス電極に大きな凹凸が発生してしまう。そのような太陽電池セルを出力測定するためにプローブピンを太陽電池セルのバス電極上に降ろした際、バス電極上の凸部に片当たりする場合があり、プローブピンと電極との接触抵抗が変化するため測定が正しくできないことがある。

また、プローブピンが摺動する機構を備えている場合には、プローブピンに対して力が垂直に加わらないことがあるため摺動部の劣化が早まるという問題がある。

また、タブ線と呼ばれるリード線をバス電極にはんだ付けする際に局所的に存在する凸部に接着してしまうと接着強度が低下する。

これらの課題を回避するためにバス電極上に凹凸を無くすことを目的として、例えば１回目に印刷したバス電極をグリッド電極側に部分的に拡張した重なり領域を作製した後、その上にグリッド電極を接続することも考えられる。しかしながら、この場合、バス電極を拡張した重なり領域はスクリーン印刷機の位置精度を考慮した面積を確保する必要がある。そのような電極パターンを採用した場合はバス電極を拡張した面積だけ太陽電池セルに光が入射し発電する面積が減少してしまうため出力が低下するという問題が発生する。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、太陽電池のグリッド電極とバス電極とを複数回の印刷で形成するに際し、測定用プローブとのコンタクトが良好で、かつタブ線との接続性に優れた太陽電池を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、太陽電池用基板と、前記太陽電池用基板の一方の主面である第１主面に設けられ、前記第１主面に沿って第１方向に延在するバス電極と、前記バス電極と交差するように互いに平行に配列された複数のグリッド電極と、を備える太陽電池の製造方法であって、夫々が複数の前記グリッド電極が交差可能な前記第１方向の長さを有し、かつ複数の前記グリッド電極が交差可能な間隔を置いて、間欠的に形成される複数の第１の開口を備えた第１の印刷版を用いて、前記太陽電池用基板の前記第１主面上に第１の導電性ペーストを印刷し、前記バス電極の一部としての第１導電体層を前記第１方向に沿って間欠的に形成する工程と、前記間隔に対応する箇所に形成されかつ前記第１の開口の端部に重なる前記第１方向の長さを有し、間欠的に形成される複数の第２の開口と、前記複数のグリッド電極に相当する複数の第３の開口とを備えた第２の印刷版を用いて、前記第１導電体層が形成された前記太陽電池用基板の前記第１主面上に第２の導電性ペーストを印刷し、前記バス電極の一部および前記複数のグリッド電極としての第２導電体層を形成する工程と、を含み、前記複数の第１の開口および前記複数の第２の開口によって、複数の前記グリッド電極が重なって交差される、前記バス電極の一部としての前記第１導電体層と、複数の前記グリッド電極が重ならずに交差される、前記バス電極の一部としての前記第２導電体層とを有する前記バス電極を形成し、前記複数の第３の開口によって前記複数のグリッド電極を形成することを特徴とする。

本発明によれば、太陽電池のグリッド電極とバス電極とを複数回の印刷で形成するに際し、測定用プローブとのコンタクトが良好で、かつタブ線との接続性に優れた太陽電池を得ることができるという効果を奏する。

実施の形態１の太陽電池の受光面を模式的に示す上面図 実施の形態１の太陽電池の裏面を模式的に示す下面図 図１のＡ１−Ａ１断面を示す図 図１のＡ２−Ａ２断面を示す図 図１の要部拡大図 図５のＢ１−Ｂ１断面を示す図 第１層パターンを示す図 第２層パターンを示す図 第１層パターンを形成するための第１の印刷版を示す図 第２層パターンを形成するための第２の印刷版を示す図 実施の形態１の太陽電池の製造工程を示すフローチャート 実施の形態２の太陽電池の受光面を模式的に示す上面図 実施の形態２の太陽電池の要部拡大図 図１３のＢ２−Ｂ２断面を示す図 実施の形態３の太陽電池の出力測定装置の説明図であり、太陽電池の受光面バス電極，裏面バス電極と出力測定用のプローブピンとの位置関係を示す図 プローブピンの説明図 プローブピンの先端を示す要部拡大図 （ａ）および（ｂ）は、リード線の固着工程を示す説明図

以下に、本発明の実施の形態にかかる太陽電池の製造方法および太陽電池を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。また、以下に示す図面においては、理解の容易のため各層あるいは各部材の縮尺が現実と異なる場合があり、各図面間においても同様である。また、断面図であっても、図面を見易くするためにハッチングを付さない場合がある。

実施の形態１．
以下に、本発明の実施の形態１の太陽電池の製造方法および太陽電池について、図面に基づいて詳細に説明する。図１は、実施の形態１の太陽電池の受光面を模式的に示す上面図、図２は、実施の形態１の太陽電池の裏面を模式的に示す下面図、図３は、図１のＡ１−Ａ１断面を示す図、図４は、図１のＡ２−Ａ２断面を示す図である。図５は、図１の要部拡大図、図６は、図５のＢ１−Ｂ１断面を示す図である。図７は、第１層パターンを示す図、図８は、第２層パターンを示す図である。図９は、第１層パターンを形成するための第１の印刷版を示す図、図１０は、第２層パターンを形成するための第２の印刷版を示す図である。図１１は、実施の形態１の太陽電池の製造工程を示すフローチャートである。実施の形態１の太陽電池は、図１から図４に示すように、太陽電池用基板上に、受光面１Ａの全面に分布して形成されるグリッド電極４Ｇと、グリッド電極４Ｇに当接し、電流取出しを行うための受光面バス電極４Ｂとを備えた受光面側の集電電極４を有する。なお、図１、図８、図１０、図１２および図１８では、図の見易さのためにグリッド電極４Ｇの一部を省略している。

実施の形態１の太陽電池の製造方法は、集電電極４の形成に際し、受光面バス電極４Ｂの長手方向に沿って不連続部を含む第１の開口ｈ₁を備えた図９に示す第１の印刷版４０を用いて、受光面バス電極４Ｂ形成領域の一部に、第１の導電性ペーストを印刷し、図７に示す第１導電体層４ａを形成する工程と、第１の開口ｈ₁の一部に重なる第２の開口ｈ₂と、グリッド電極４Ｇに相当する第３の開口ｈ₃とを備えた図１０に示す第２の印刷版４１を用いて第２の導電性ペーストを印刷し、図８に示す、第２導電体層４ｂを形成する工程とを含む。実施の形態１の太陽電池において、図５および６に要部拡大図を示すように、受光面バス電極４Ｂは、長手方向にのみ複数に分割され長手方向に沿って一部に第１導電体層４ａ上に第２導電体層４ｂが重なる重なり領域Ｒ_Xを有する。実施の形態１では、重なり領域Ｒ_Xを除く第２導電体層上領域Ｒ_bをプローブ設置領域つまりプローブ押圧領域とする。グリッド電極４Ｇは、第２導電体層４ｂで形成されている。プローブ設置領域とタブ線接続時の押圧領域が一致するように設計するのが望ましい。

次に、実施の形態１の太陽電池の製造工程を説明する。まず、シリコン基板を用意する。このシリコン基板は、単結晶又は多結晶からなり、ｐ型であればボロンなどの、ｎ型であればリンなどの半導体不純物を含み、比抵抗は０．１Ω・ｃｍ以上６．０Ω・ｃｍ以下の形状のものが用いられることが多い。以下、ｐ型単結晶シリコン基板１を用いた太陽電池の製造方法を例にとって説明する。なお、ｐ型単結晶シリコン基板準備ステップＳ１０１で、太陽電池形成用の基板としてｐ型単結晶シリコン基板１を準備する。その大きさは１００ｍｍから１６０ｍｍ角、厚みは０．１ｍｍ以上０．３ｍｍ以下の板状のものがよく用いられる。

ｐ型単結晶シリコン基板１は、一定の厚みに切り出す際に受けた機械的ダメージあるいは汚染層を除去するために水酸化ナトリウムあるいは水酸化カリウムのような高濃度のアルカリ、若しくはフッ化水素酸と硝酸の混合液などで２μｍ以上２０μｍ以下程度エッチングして、乾燥することで、テクスチャー形成ステップＳ１０２を実施し、テクスチャーと呼ばれる凹凸構造を形成する。テクスチャーは、太陽電池の受光面において光の多重反射を生じさせ、光が閉じ込められて効率よく半導体内に導かれていき、戻りにくくなるので反射率が低減し、変換効率向上に寄与する。

その後、熱拡散ステップＳ１０３で、例えばＰＯＣｌ₃などのｎ型不純物含有ガスを含む８００℃から１，０００℃の高温ガス中にｐ型単結晶シリコン基板１を設置し、熱拡散を実施する。熱拡散ステップＳ１０３では、ｐ型単結晶シリコン基板１の全面にリン等のｎ型不純物元素を拡散させる熱拡散法により、シート抵抗が３０Ω／□以上１５０Ω／□以下程度のｎ型拡散層７を受光面１Ａに形成する。ｐ型単結晶シリコン基板１の両面および端面にもｎ型拡散層７が形成されることがあるが、この場合には不要な裏面と端面のｎ型拡散層７をフッ硝酸溶液中に浸漬することによって除去する。その後、熱拡散で形成されたリンガラスを１％以上１５％以下のフッ化水素酸水溶液に数分浸漬して除去し、純水で洗浄する。

更に、反射防止膜形成ステップＳ１０４で、上記ｐ型単結晶シリコン基板１の受光面１Ａ側に反射防止膜６を形成する。この反射防止膜６は、反射防止膜兼パッシベーション膜として機能する。反射防止膜６は、例えばＳｉＨ₄とＮＨ₄とＮ₂の混合ガスをグロー放電分解でプラズマ化して堆積させるプラズマＣＶＤ法などでＳｉ₃Ｎ₄を形成する。反射防止膜６は、約６０ｎｍから１００ｎｍ程度の厚みをもち、屈折率１．９から２．３程度になるように形成される。反射防止膜６は、ｐ型単結晶シリコン基板１の表面で光が反射するのを防止して、光を有効に取り込むために設けられる。また、Ｓｉ₃Ｎ₄は、ｎ型拡散層７に対してパッシベーション効果を有し、パッシベーション膜としても機能し、反射防止の機能と併せて太陽電池の電気特性を向上させる効果がある。

次に、裏面電極形成ステップＳ１０５で、まずｐ型単結晶シリコン基板１の裏面には例えばスクリーン印刷機で印刷版を使用して裏面バス電極１０を形成する。例えば３０ｗｔ％以上８０ｗｔ％以下の銀粉末とガラスフリットと樹脂を含み有機溶剤で混合した導電性ペーストを用いて図２のように裏面バス電極１０をスクリーン印刷し１５０℃以上２２０℃以下程度で乾燥させる。そして、その後に例えばアルミニウムとガラスフリットと樹脂などを含み有機溶剤で混合した導電性ペーストを用いて、裏面バス電極以外の領域にスクリーン印刷し、裏面アルミニウム電極９を形成する。そして再度１５０℃以上２２０℃以下程度で乾燥させる。なお、後述する後の焼成工程で裏面アルミニウム電極９からｐ型単結晶シリコン基板１にアルミニウムが拡散し、ｐ型拡散層からなるＢＳＦ層８が形成される。

続いて、受光面バス電極４Ｂとグリッド電極４Ｇを例えばスクリーン印刷機で第１および第２の印刷版４０，４１を使用して順次形成する。第１の印刷版４０は、図９に示すように、長手方向に沿って不連続部を含む第１の開口ｈ₁を備えている。第２の印刷版４１は、図１０に示すように、第１の開口ｈ₁の一部に重なる第２の開口ｈ₂と、グリッド電極４Ｇに相当する第３の開口ｈ₃とを備えている。第１の印刷版４０および第２の印刷版４１上において、Ｍ１，Ｍ２は合わせマークであり、第１の印刷版４０の合わせマークＭ１で形成されたパターンに第２印刷版４１の合わせマークＭ２を合わせるように設置して印刷を行う。第１の開口ｈ₁と第２の開口ｈ₂とをあわせたもので、受光面バス電極４Ｂを形成できる。まず、第１導電体層形成ステップＳ１０６で、第１の印刷版４０を用いて、受光面バス電極４Ｂの一部に、第１の導電性ペーストを印刷し、第１導電体層４ａを形成する。図７は第１導電体層形成後の基板の状態を示す模式図である。

次いで、第２導電体層形成ステップＳ１０７で第２の印刷版４１を用いて第２の導電性ペーストを印刷し、第２導電体層４ｂを形成する。図８は第２導電体層形成後の基板の状態を示す模式図であるが、図の見易さのために、第１導電体層４ａは省略し、第２導電体層４ｂのパターンのみを示す。受光面バス電極４Ｂは、長手方向に沿って一部に第１導電体層４ａ上に第２導電体層４ｂが重なる重なり領域Ｒ_Xを有する。この際使用する導電性ペーストは、例えば７０ｗｔ％以上９５ｗｔ％以下の銀粉末とガラスフリットと樹脂を含み有機溶剤で混合したものを使用する。表面の反射防止膜６上に受光面バス電極４Ｂの一部とグリッド電極４Ｇの電極パターンで印刷され１５０℃以上２２０℃以下程度で乾燥される。

ここで使用する第１および第２の印刷版４０，４１は、例えばステンレススチールあるいはニッケル、ポリエステルなどのメッシュに乳剤をコーティングした構造であり、電極形状パターンに乳剤層を除去した開口部を有するスクリーン製版が用いられる。グリッド電極４Ｇの線幅は２０μｍ以上１５０μｍ以下、厚みは５μｍ以上２０μｍ、ピッチは１．０ｍｍ以上２．５ｍｍ以下、受光面バス電極４Ｂの線幅は、０．７ｍｍ以上２．０ｍｍ以下厚みは５μｍ以上２０μｍ以下程度である。通常ならば、受光面バス電極４Ｂとグリッド電極４Ｇ全体のパターン開口部を有する印刷版を用いて一度で印刷されることが多い。

以上のように、受光面側の集電電極４を印刷した後、熱処理ステップＳ１０８を実施し、焼成炉において６００℃以上８５０℃以下で３秒間以上６０秒間以下の焼成を行い、受光面バス電極４Ｂおよびグリッド電極４Ｇと裏面バス電極１０と裏面アルミニウム電極９とを同時に形成して太陽電池セルは完成となる。完成した太陽電池セルは、受光面バス電極４Ｂと裏面バス電極１０に数カ所プローブピンを接触させながら擬似太陽光を照射し、出力測定ステップＳ１０９で出力の測定が行われる。

出力測定に際し、プローブピンを接触させる領域は、受光面バス電極４Ｂ上であって、第１導電体層４ａのパターンのない第２導電体層上領域Ｒ_bつまり、第２導電体層４ｂのみの領域とし、常に平坦な形状を持つようにすることで、片あたりを生じたりすることなく、安定して確実な測定を実施することが可能となる。またプローブピンの摺動時にも、プローブピンは平坦部に接触することになり、プローブピンに対して垂直に力が加わらない状況となることは少なく、摺動部の劣化を防止することができる。

この後、リード線の接続ステップＳ１１０で、受光面バス電極４Ｂにタブ線と呼ばれるリード線をはんだ接続する。なお、図１８（ａ）および（ｂ）にリード線の固着工程を示す説明図を示す。図１８（ａ）に示すように、リード線２０を受光面バス電極４Ｂ上に位置決めし、はんだ接続を行う。図１８（ａ）に矢印で押圧箇所を示すように、受光面バス電極４Ｂ上であって、第１導電体層４ａのパターンのない第２導電体層上領域Ｒ_bつまり、第２導電体層４ｂのみの領域に、図示しない、はんだツールを当て、リード線２０と受光面バス電極４Ｂとを接合する。図１８（ｂ）はリード線２０を接合し太陽電池を直列接続した状態を示す。

このように、受光面バス電極４Ｂにタブ線と呼ばれるリード線２０をはんだ接続することにより素子間接続が実現される。このとき、図６に示すように、はんだ接続時に機械的に押圧する領域については、受光面バス電極４Ｂ上であって、第１導電体層４ａのパターンのない、第２導電体層上領域Ｒ_bつまり、第２導電体層４ｂのみの領域とする。従って、常に平坦で、高さの低い領域を押圧することで、片あたりを生じたりすることなく、確実に受光面バス電極４Ｂ上全体が押圧され、確実な接続を行うことが可能となる。つまり第１導電体層４ａとの重なり領域をもたない第２導電体層４ｂである、第１導電体層４ａのパターンのない、第２導電体層上領域Ｒ_bは、測定時のプローブピンとリード線接続時の押さえが当たる受光面バス電極４Ｂに相当する。リード線によって太陽電池を直列接続して太陽電池ストリングを形成し、さらに太陽電池ストリングを接続部材で接続し太陽電池アレイを形成する。

そして最後に、ラミネート処理ステップＳ１１１で、受光面側に透光性のガラス基板、裏面側に樹脂製のバックシートを配し、それぞれ封止樹脂を介してリード線の接続された太陽電池アレイを挟み、加熱することで、太陽電池アレイが封止され、太陽電池モジュールが得られる。そして、枠体を形成し、太陽電池パネルとなる。

実施の形態１の太陽電池は受光面もしくは裏面の少なくとも一面に設けられたグリッド電極とバス電極とを備え、形成されるグリッド電極とバス電極とを、スクリーン印刷を２回以上行うことで形成し、１回目の印刷部と２回目の印刷部でオーバーラップする箇所を有する。また、そのオーバーラップする箇所はバス電極上にのみあり、出力測定時に接触させるプローブピンの位置および、リード線をはんだ付けする際に機械的に押さえる位置とは異なるように配置される。

分割された受光面バス電極４Ｂ同士が重なり合う重なり領域Ｒ_Xは、受光面バス電極４Ｂの長手方向にのみ設けることで、使用する印刷機の位置合わせ精度に依存することなく、高精度のパターン形成が可能となる。また、受光面バス電極４Ｂとグリッド電極４Ｇが重なり合う重なり領域Ｒ_Xは、グリッド電極４Ｇが受光面バス電極４Ｂを通過するように連続的に印刷しても、受光面バス電極４Ｂの上、または下に一部を重ねた状態で途中が途切れていても構わない。

また、前記実施の形態では仮に、第１導電体層と第２導電体層としたが、第１導電体層と第２導電体層に分割された印刷パターンはどちらの印刷を先に行っても構わない。

実施の形態１によれば、プローブピンをあてるために、第２導電体層４ｂのパターンのみからなる平坦な領域を設計時に確保しているため、分割して受光面バス電極とグリッド電極を形成した太陽電池セルの出力測定の際に使用するプローブピンの劣化を促進することなく、また、リード線すなわちタブ線の付着強度を確保した受光面バス電極を形成することができる。

また、複数に分けた電極パターンの重なり合う領域を、リード線が接続される予定の箇所となるバス電極部にのみ設け、グリッド電極上では重ならない構造をとるため、受光面側にこの構造を採用した場合は受光面積の減少も抑制できる。

実施の形態１によれば、太陽電池の受光面バス電極とグリッド電極とを異なる電極材料で複数回の印刷で形成するに際し、測定用プローブとのコンタクトが良好で、かつタブ線との接続性に優れた太陽電池を得ることができるという効果を奏する。

従来の製造方法では、受光面電極の形成に際しては、銀粉末の含有量の高いペーストで全体の電極パターンを形成するため、製造コストの高騰を招いていた。

受光面バス電極はグリッド電極よりも一般的に線幅が太く、また太陽電池モジュールとして市場で使用される際には収集されたキャリアを外部へ取り出すためのリード線が接続されるため、グリッド電極に比べて抵抗率が高くても太陽電池モジュールとしての変換効率には大きく影響しない。そこで、従来の太陽電池では、受光面バス電極とグリッド電極を２つ以上の部分に分けて、１回目に印刷された受光面バス電極には例えば３０ｗｔ％以上７０ｗｔ％以下の比較的少ない銀粉末を含んだ導電性ペーストあるいは、銀粉末の代わりに例えば銅のような銀よりも安価な金属粉末を使用した導電性ペーストを用いてスクリーン印刷を行い、１５０℃以上２２０℃以下程度で乾燥させた後に、２回目の印刷で例えば７０ｗｔ％以上９５ｗｔ％以下の比較的高い銀粉末を含む導電性ペーストを用いてスクリーン印刷を行いグリッド電極のみを形成し太陽電池セルを作製することで製造コストを抑える方法がとられる。

しかしながら、例えばグリッド電極形成後にグリッド電極上に重なるように受光面バス電極を形成するあるいは受光面バス電極上にグリッド電極が重なるようにするなどの従来例の方法では、受光面バス電極上の凹凸による後工程での弊害だけでなく、受光面に張り出した重なり部による受光面積減少のような欠点が発生する。

実施の形態１によれば、上述した従来の太陽電池の課題を解決することができ、測定用プローブとのコンタクトが良好で、かつタブ線との接続性に優れた太陽電池を得ることができる。

実施の形態１では、第１層目に第１導電体層４ａで不連続部を含む受光面バス電極４Ｂの一部を形成し、次いで第２導電体層４ｂでグリッド電極４Ｇと受光面バス電極４Ｂの一部を形成した。グリッド電極４Ｇを上層側に形成しているため、受光面バス電極４Ｂがグリッド電極４Ｇ上をまたぐことなく形成できるため、交差部分でのバス電極がにじみにより幅広となるのを防ぐことができる。従って光電変換面積の低減を抑制することができる。

実施の形態１の太陽電池の製造方法は、受光面の電極形成に適用できるが、両面受光太陽電池セルあるいはバックコンタクト太陽電池セルのように裏面にバス電極とグリッド電極が配置されるような太陽電池セルの場合には裏面にも適用することができる。

以上説明したように実施の形態１の太陽電池では、分割する電極パターンの１つ目は、太陽電池セルの出力測定工程で出力を測定する際にバス電極上に接触させるプローブピンが当たる位置と、リード線接続工程でリード線をはんだ接続等の加圧を伴う接続で接続するために機械的に押さえる箇所である。両工程での太陽電池セルに対する位置合わせ精度を十分に考慮した部分と、且つ、分割した２つ目の電極パターンとオーバーラップさせる部分すなわち重なり領域を受光面バス電極の長手方向に印刷工程でのパターン印刷位置精度を考慮した形状とする。そして受光面バス電極形状にグリッド電極を加えた印刷パターンになるよう設計する。つまり分割した２つ目の電極パターンは、途切れた受光面バス電極を長手方向に繋ぐ部分と１つ目のパターンの受光面バス電極上でオーバーラップさせる部分を合わせた形状とする。オーバーラップ部分は、１つ目のパターンと同様に印刷位置精度を考慮して受光面バス電極の長手方向にのみ設ける。これらの分割された電極形状パターンごとに分割電極形状パターンの開口部を有するスクリーン印刷用の印刷版を作製し、複数回のスクリーン印刷を行うことにより図１に示した受光面電極を形成する。

なお、実施の形態１では、重なり領域Ｒ_Xを除く第２導電体層上領域Ｒ_bをプローブ設置領域およびタブ線接続時の押圧領域としたが、重なり領域Ｒ_Xを除く受光面バス電極上である、第１導電体層上領域Ｒ_aが十分に広い場合には、プローブ設置領域およびタブ線接続時の押圧領域としてもよい。

第２導電体層の電極パターンで形成する電極は、第１導電体層からなる電極パターンを印刷する際に用いられる導電性ペーストよりも銀粉末の含有量が多いため、一般的には第１導電体層からなる電極パターンよりも厚みが厚く形成される。そのため、電極を形成するための複数回のスクリーン印刷は先に銀粉末の含有量が比較的少ない第１導電体層からなる電極パターンとした。まず、第１導電体層からなる電極パターンが印刷され、次に第２導電体層からなる電極パターンを１回もしくは複数回印刷して重ねる順序を取ったほうが目的に近い電極形状を得やすいためにその順序にすることが多いが、第２導電体層からなる電極パターンを先に印刷しても構わない。

つまり、実施の形態１では、バス電極およびグリッド電極の分割形状パターンは、バス電極にリード線を接続する工程にてバス電極とリード線を機械的に押さえる部分とグリッド電極とが含まれた第２の分割形状パターンと、残りのバス電極が含まれた第１の分割形状パターンとを有する。

また、バス電極にリード線を接続する工程にてバス電極とリード線とを機械的に押さえる部分と、太陽電池セルの出力測定においてプローブピンが接触する部分とが一致する場合は、いずれも、リード線とを機械的に押さえる部分とグリッド電極とが含まれた第２の印刷版によって得られる第２の分割形状パターンと、残りのバス電極が含まれた第１の印刷版によって得られる第１の分割形状パターンとで構成すればよい。仮に、バス電極にリード線を接続する工程にてバス電極とリード線とを機械的に押さえる部分と、太陽電池セルの出力測定においてプローブピンが接触する部分とが一致しない場合は、太陽電池セルの出力測定においてプローブピンが接触する部分とリード線とを機械的に押さえる部分とを共に含むようにバス電極とグリッド電極が含まれた第２の印刷版によって得られる分割形状パターンを調整すればよい。

実施の形態２．
以下に、本発明の実施の形態２の太陽電池および太陽電池の製造方法について、図面に基づいて詳細に説明する。図１２は、実施の形態２の太陽電池の受光面を模式的に示す上面図、図１３は、実施の形態２の太陽電池の要部拡大図、図１４は、図１３のＢ２−Ｂ２断面図である。実施の形態１の太陽電池においては、グリッド電極４Ｇは、第２導電体層４ｂで形成し、受光面バス電極４Ｂは、第１導電体層４ａと第２導電体層４ｂとで構成したが、実施の形態２では、形成順序を逆にした。実施の形態２の太陽電池においては、グリッド電極４Ｇは、第２導電体層４ｂで形成し、受光面バス電極４Ｂは、第１導電体層４ａと第２導電体層４ｂとで構成した。実施の形態２においては、実施の形態１と同様、長手方向に沿って一部に第２導電体層４ｂ上に第１導電体層４ａが重なる重なり領域Ｒ_Xを有するが、第２導電体層４ｂ上に第１導電体層４ａが重なる点が異なる。集電電極４の形成に際し、まず図１０に示した第２の開口ｈ₂と、グリッド電極４Ｇに相当する第３の開口ｈ₃とを備えた第２の印刷板４１を用いて第２の導電性ペーストを印刷し、第２導電体層４ｂを形成する。次いで、第２の開口ｈ₂の一部に重なる、図９に示した第１の開口ｈ₁を有する第１の印刷版４０を用いて第１導電体層４ａを印刷する。第１の開口ｈ₁の一部に重なる第２の開口ｈ₂と、グリッド電極４Ｇに相当する第３の開口ｈ₃とを備えた第２の印刷版４１を用いて第２の導電性ペーストを印刷し、第２導電体層４ｂを形成する工程に続いて、受光面バス電極４Ｂの長手方向に沿って不連続部を含む第１の開口ｈ₁を備えた第１の印刷版４０を用いて、バス電極の一部に、第１の導電性ペーストを印刷し、第１導電体層４ａを形成する工程とを含む。実施の形態２の太陽電池において、受光面バス電極４Ｂは、長手方向に沿って一部に第２導電体層４ｂ上に第１導電体層４ａが重なる重なり領域Ｒ_Xを有する。実施の形態２では、重なり領域Ｒ_Xを除く第２導電体層上領域Ｒ_bをプローブ設置領域およびタブ線接続時の押圧領域とする。第２導電体層上領域Ｒ_bは、上層に第１導電体層４ａのない領域である。

実施の形態２の構成によっても、分割した電極パターンの第１層目が、太陽電池セルの出力測定工程で出力を測定する際にバス電極上に接触させるプローブピンが当たる位置と且つリード線接続工程でリード線をはんだ接続等の加圧を伴う接続法で接続するために機械的に押さえる箇所であり、信頼性の高い実装が可能となる。つまり、測定用プローブとのコンタクトが良好で、かつタブ線との接続性に優れた太陽電池を得ることができる。

実施の形態２では、第１層目に第２導電体層４ｂでグリッド電極４Ｇと受光面バス電極４Ｂの一部を形成し、次いで第１導電体層４ａで不連続部を含むバス電極を形成した。グリッド電極４Ｇを下層側に形成しているため、平滑な太陽電池基板表面にグリッド電極４Ｇを形成することになり、高精度の微細パターンからなるグリッド電極４Ｇを形成することができる。

つまり、実施の形態２では、バス電極およびグリッド電極の分割形状パターンは、バス電極にリード線を接続する工程にてバス電極とリード線を機械的に押さえる部分を含むバス電極とグリッド電極が含まれた第３の分割形状パターンと、前記バス電極の一部が含まれた第４の分割形状パターンとを有する。

また、バス電極にリード線を接続する工程にてバス電極とリード線とを機械的に押さえる部分と、太陽電池セルの出力測定においてプローブピンが接触する部分とが一致する場合は、いずれも、リード線とを機械的に押さえる部分とグリッド電極とが含まれた第３の分割形状パターンと、残りのバス電極が含まれた第４の分割形状パターンとで構成すればよい。仮に、バス電極にリード線を接続する工程にてバス電極とリード線とを機械的に押さえる部分と、太陽電池セルの出力測定においてプローブピンが接触する部分とが一致しない場合は、太陽電池セルの出力測定においてプローブピンが接触する部分とリード線とを機械的に押さえる部分とを共に含むようにバス電極とグリッド電極が含まれた分割形状パターンを調整すればよい。

なお、本実施の形態においても、第１導電体層および第２導電体層は、異なる導電ペーストで形成するのに限定されることなく、同一の導電ペーストで形成しても良い。また、各層を複数の印刷工程で形成しても良いことは言うまでもない。

実施の形態３．
次に、太陽電池の出力測定装置について説明する。図１５は、実施の形態３の太陽電池の出力測定装置の説明図であり、太陽電池の受光面バス電極４Ｂ，裏面バス電極１０と出力測定用のプローブピンＰ_A，Ｐ_Bの位置関係を示す図、図１６はプローブピンＰ_Aの説明図、図１７はプローブピンＰ_Aの先端を示す要部拡大図である。実施の形態１で形成した太陽電池の出力測定を行う場合、図１５に示すように、受光面バス電極４Ｂと裏面バス電極１０との間に出力測定用のプローブピンＰ_A，Ｐ_Bを押し当て、プローブピンＰ_A，Ｐ_B間の出力を測定する。ここでは、簡略化のために受光面バス電極４Ｂ、裏面バス電極１０の測定部である第２導電体層上領域Ｒ_bである、第２導電体層１層で構成された領域は、長手方向に８個に分割されて配置されている。即ち、受光面バス電極４Ｂは、セル端部から順に並んだ８個のパッド電極を有する。この内、両端にある第１のパッド電極と第８のパッド電極の２個を除いた第２から第７のパッド電極の６か所にプローブピンＰ_A，Ｐ_Bを当てて出力が測定される。このうち、第２、第４、第５、第７のパッド電極にプローブピンの電流端子Ｐ_IA，Ｐ_IBが押し当てられる。また、第３、第６のパッド電極にプローブピンの電圧端子Ｐ_VA，Ｐ_VBが押し当てられる。プローブピンの電圧端子Ｐ_VA，Ｐ_VBは、電圧計９０に接続され、プローブピンの電流端子Ｐ_IA，Ｐ_IBは、電流計９１に接続されている。

このように各パッド電極に電流端子Ｐ_IA，Ｐ_IBと電圧端子Ｐ_VA，Ｐ_VBを押し当てた状態で、電流端子Ｐ_IA，Ｐ_IBに流す電流値を変化させながら、電圧端子Ｐ_VA，Ｐ_VBの電圧を測定することで、太陽電池セルの電流電圧特性（ＩＶ特性）が測定される。

プローブピンの断面図を図１６に、プローブピンの先端と受光面バス電極４Ｂの押圧領域との要部拡大図を図１７に示すように、プローブピンＰ_A，Ｐ_Bはホルダソケット８０とホルダソケット８０内を上下動可能に弾性的に装着されたピン８１とピン８１の先端部に設けられた円盤状の接触部８２とを有する。下側が太陽電池の電極に接触する面である。円盤状の接触部８２のパッド電極との接触面８２Ｓ側には凹凸が設けられている。例えば受光面バス電極４Ｂの焼成後の形状は完全に平らではなく、凹凸を有しているが、プローブピンＰ_A，Ｐ_Bの先端をこのように凹凸を有する円盤状の接触部８２で構成することにより、プローブピンＰ_A，Ｐ_Bと受光面バス電極４Ｂおよび裏面バス電極１０との接触抵抗を低減することができる。図１６はプローブピンの断面図であり、測定時はピン８１を太陽電池の受光面バス電極４Ｂおよび裏面バス電極１０に接触させて押圧し、摺動部を介してピン８１とホルダソケット８０を導通させている。

ここで、第１導電体層４ａと導電体層４ｂとの重なり領域Ｒ_X部分には合金部ができて、焼成後に第１導電体層４ａよりも大きな凹凸ができる。従って、太陽電池のＩＶ測定の際に、プローブピンが合金部つまり重なり領域Ｒ_Xに接触すると、凹凸が大きいため、プローブピンの先端が片当たりし摺動部の摩耗が早くなる。本実施の形態では、プローブピンＰ_Aを受光面バス電極４Ｂの第２導電体層１層で構成された第２導電体層上領域Ｒ_bに当てるように設計配置している。また、実施の形態３では、裏面バス電極１０についても、受光面側と同様のパターンで一部に図示しない裏面グリッド電極および裏面バス電極の一部が第１裏面導電体層で構成され、裏面バス電極が一部重なり領域を形成するように第２裏面導電体層からなる裏面バス電極が形成されている。そしてプローブピンＰ_Bを裏面バス電極１０の第１導電体層１層で構成された第１裏面導電体層上領域Ｒ_Baではなく第２導電体層１層で構成された第２裏面導電体層上領域Ｒ_Bbに当てるように設計配置している。従って、プローブピンＰ_A，Ｐ_Bの摩耗を抑制でき、プローブピンＰ_A，Ｐ_Bと太陽電池の受光面バス電極４Ｂおよび裏面バス電極１０との接触抵抗の増加を抑制することができ、測定精度を安定させることができる。

実施の形態３では、出力測定のためのプローブピンの押圧箇所について説明したが、リード線をバス電極に装着する際の接合ツール先端の押圧箇所についても、受光面バス電極４Ｂの第２導電体層１層で構成された第２導電体層上領域Ｒ_bとなるように設計配置している。図１７に示したのと同様、第２導電体層１層で形成された第２導電体層上領域Ｒ_bを押圧箇所とすることで、リード線と受光面バス電極あるいは裏面バス電極との接合が確実となる。

なお、ｐ型単結晶シリコン基板１の大きさが１００ｍｍから１６０ｍｍ角である場合、図１５に示すように、電圧端子Ｐ_Ｖをバス電極の長手方向の２か所に設け、それぞれの電圧端子Ｐ_Ｖの長手方向の前後に電流端子Ｐ_Ｉを２個設けることにより、太陽電池セルの電流電圧特性（ＩＶ特性）を精度よく測定することが可能になる。即ち、電圧端子２個と電流端子４個の合計６個を設けることにより、精度の高い電流電圧特性測定（ＩＶ測定）が可能になる。これらの電圧端子Ｐ_Ｖ、電流端子Ｐ_Ｉと接触させるために、電圧端子Ｐ_Ｖ、電流端子Ｐ_Ｉが接触する押圧箇所に相当する第２導電体層上領域Ｒ_ｂは６か所に分割して設ければよい。即ち、第２導電体層上領域Ｒ_ｂを６か所に分割して設けることにより、電流電圧特性（ＩＶ特性）が精度よく測定可能な太陽電池セルを得ることができる。

また、電圧端子Ｐ_Ｖ、電流端子Ｐ_Ｉが接触する押圧箇所に相当する第２導電体層上領域Ｒ_ｂよりもさらに外側に押圧箇所に相当する第２導電体層上領域Ｒ_ｂを設けてリード線を接続することにより、太陽電池で発電した電流を効率的に集めて、変換効率を向上させることができる。このためには、押圧箇所に相当する第２導電体層上領域Ｒ_ｂは８か所に分割して設ければよい。即ち、第２導電体層上領域Ｒ_ｂを８か所に分割して設けることにより、電流電圧特性（ＩＶ特性）が精度よく測定可能とするとともに、電流を効率的に集めて、変換効率を向上させることができる太陽電池セルを得ることができる。

以上のように、バス電極およびグリッド電極の分割形状パターンを、押圧箇所に相当する、バス電極とグリッド電極とが含まれた第１の分割形状パターンと、残りのバス電極が含まれた第２の分割形状パターンとで構成することで、電流電圧特性（ＩＶ特性）が精度よく測定可能とするとともに、電流を効率的に集めて、変換効率を向上させることができる太陽電池セルを得ることができる。なお第１の分割形状パターンの数は、６から８とするのが望ましい。

なお、前記実施の形態１から３では、一方の層でバス電極とグリッド電極、もう１方の層で不連続部を含むバス電極を形成したが、これらに限定されることなく、グリッド電極の形状パターンは、必ずしも１方の層で形成される必要はなく、複数の層にわたって形成されていてもよい。バス電極が長手方向に分割され、分割されたバス電極が長手方向にのみ重なり領域をもつように複数回のスクリーン印刷工程を行うようにすればよい。かかる構成により、太陽電池のグリッド電極とバス電極とを複数回の印刷で形成するに際し、測定用プローブとのコンタクトが良好で、かつタブ線との接続性に優れた太陽電池を得ることができる。

なお、前記実施の形態１から３では、第１および第２導電体層は、異なる組成を持つ導電性ペーストを用いて形成したが、同一の導電性ペーストを用いて形成する場合にも適用可能である。

以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。

１ ｐ型単結晶シリコン基板、４ａ 第１導電体層、４ｂ 第２導電体層、４Ｇ グリッド電極、４Ｂ 受光面バス電極、Ｒ_a 第１導電体層上領域、Ｒ_b 第２導電体層上領域、Ｒ_Ba 第１裏面導電体層上領域、Ｒ_Bb 第２裏面導電体層上領域、６ 反射防止膜、７ ｎ型拡散層、８ ＢＳＦ層、９ 裏面アルミニウム電極、１０ 裏面バス電極、Ｒ_X 重なり領域、２０ リード線、４０ 第１の印刷版、４１ 第２の印刷版、８０ ホルダソケット、８１ ピン、８２ 円盤状の接触部、９０ 電圧計、９１ 電流計、Ｐ_A，Ｐ_B プローブピン、Ｐ_IA，Ｐ_IB プローブピンの電流端子、Ｐ_VA，Ｐ_VB プローブピンの電圧端子、ｈ ₁ 第１の開口、ｈ₂ 第２の開口、ｈ₃ 第３の開口。

Claims (8)

1. 太陽電池用基板と、
   前記太陽電池用基板の一方の主面である第１主面に設けられ、前記第１主面に沿って第１方向に延在するバス電極と、
   前記バス電極と交差するように互いに平行に配列された複数のグリッド電極と、
   を備える太陽電池の製造方法であって、
   夫々が複数の前記グリッド電極が交差可能な前記第１方向の長さを有し、かつ複数の前記グリッド電極が交差可能な間隔を置いて、間欠的に形成される複数の第１の開口を備えた第１の印刷版を用いて、前記太陽電池用基板の前記第１主面上に第１の導電性ペーストを印刷し、前記バス電極の一部としての第１導電体層を前記第１方向に沿って間欠的に形成する工程と、
   前記間隔に対応する箇所に形成されかつ前記第１の開口の端部に重なる前記第１方向の長さを有し、間欠的に形成される複数の第２の開口と、前記複数のグリッド電極に相当する複数の第３の開口とを備えた第２の印刷版を用いて、前記第１導電体層が形成された前記太陽電池用基板の前記第１主面上に第２の導電性ペーストを印刷し、前記バス電極の一部および前記複数のグリッド電極としての第２導電体層を形成する工程と、
   を含み、
   前記複数の第１の開口および前記複数の第２の開口によって、複数の前記グリッド電極が重なって交差される、前記バス電極の一部としての前記第１導電体層と、複数の前記グリッド電極が重ならずに交差される、前記バス電極の一部としての前記第２導電体層とを有する前記バス電極を形成し、前記複数の第３の開口によって前記複数のグリッド電極を形成することを特徴とする太陽電池の製造方法。
2. 太陽電池用基板と、
   前記太陽電池用基板の一方の主面である第１主面に設けられ、前記第１主面に沿って第１方向に延在するバス電極と、
   前記バス電極と交差するように互いに平行に配列された複数のグリッド電極と、
   を備える太陽電池の製造方法であって、
   夫々が複数の前記グリッド電極が交差可能な前記第１方向の長さを有し、かつ複数の前記グリッド電極が交差可能な間隔を置いて、間欠的に形成される複数の第１の開口と、前記複数のグリッド電極に相当する複数の第２の開口とを備えた第１の印刷版を用いて、前記太陽電池用基板の前記第１主面上に第１の導電性ペーストを印刷し、前記バス電極の一部および前記複数のグリッド電極としての第１導電体層を形成する工程と、
   前記間隔に対応する箇所に形成され、かつ前記第１の開口の端部に重なる前記第１方向の長さを有し、間欠的に形成される複数の第３の開口とを備えた第２の印刷版を用いて、前記第１導電体層が形成された前記太陽電池用基板の前記第１主面上に第２の導電性ペーストを印刷し、前記バス電極の一部としての第２導電体層を前記第１方向に沿って間欠的に形成する工程と、
   を含み、
   前記複数の第１の開口および前記複数の第３の開口によって、複数の前記グリッド電極が重ならずに交差される、前記バス電極の一部としての前記第１導電体層と、複数の前記グリッド電極が重なって交差される、前記バス電極の一部としての前記第２導電体層とを有する前記バス電極を形成し、前記複数の第２の開口によって前記複数のグリッド電極を形成することを特徴とする太陽電池の製造方法。
3. 前記第１の導電性ペーストと前記第２の導電性ペーストとは異なる組成を持つことを特徴とする請求項１または２に記載の太陽電池の製造方法。
4. 前記第１導電体層は、前記第２導電体層よりも銀の含有率が低いことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の太陽電池の製造方法。
5. 太陽電池用基板と、
   前記太陽電池用基板の一方の主面である第１主面に設けられ、前記第１主面に沿って第１方向に延在するバス電極と、
   前記バス電極と交差するように互いに平行に配列された複数のグリッド電極と、
   を備え、
   前記バス電極は、夫々が複数の第１グリッド電極が交差可能な前記第１方向の長さを有し、かつ複数の第２グリッド電極が交差可能な間隔を置いて、間欠的に形成される複数の第１バス電極と、前記第１バス電極の端部に重なるようにかつ前記太陽電池用基板の前記第１主面上の前記間隔を覆うように形成される複数の第２バス電極とを有し、
   前記複数のグリッド電極は、前記第１バス電極に重なって前記第１バス電極に交差される複数の前記第１グリッド電極と、前記第２バス電極に重ならずに前記第２バス電極に交差される複数の前記第２グリッド電極とを有し、
   前記複数の第１グリッド電極、前記複数の第２グリッド電極及び前記複数の第２バス電極と、前記複数の第１バス電極とで、銀粉末の含有量が異なる
   ことを特徴とする太陽電池。
6. 前記複数の第１バス電極の上に前記複数の第１グリッド電極が重なることを特徴とする請求項５に記載の太陽電池。
7. 太陽電池用基板と、
   前記太陽電池用基板の一方の主面である第１主面に設けられ、前記第１主面に沿って第１方向に延在するバス電極と、
   前記バス電極と交差するように互いに平行に配列された複数のグリッド電極と、
   を備え、
   前記バス電極は、夫々が複数の第１グリッド電極が交差可能な前記第１方向の長さを有し、かつ複数の第２グリッド電極が交差可能な間隔を置いて、間欠的に形成される複数の第１バス電極と、前記第１バス電極の端部に重なるようにかつ前記太陽電池用基板の前記第１主面上の前記間隔を覆うように形成される複数の第２バス電極とを有し、
   前記複数のグリッド電極は、前記第１バス電極に重ならずに前記第１バス電極に交差される複数の前記第１グリッド電極と、前記第２バス電極に重なって前記第２バス電極に交差される複数の前記第２グリッド電極とを有し、
   前記第１グリッド電極、前記第２グリッド電極及び前記第１バス電極と、前記第２バス電極とで、銀粉末の含有量が異なる
   ことを特徴とする太陽電池。
8. 前記複数の第２グリッド電極の上に前記複数の第２バス電極が重なることを特徴とする請求項７に記載の太陽電池。

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