JP6648986B2 - 太陽電池素子および太陽電池モジュール - Google Patents

Description

本発明は、太陽電池素子および太陽電池モジュールに関する。

半導体基板を備えた太陽電池素子では、電気的特性等を向上させるために、半導体基板の表面にパッシベーション膜が設けられる（例えば、下記の特許文献１を参照）。この太陽電池素子の多数を電気的に接続した太陽電池モジュールは、例えば１ＭＷ以上の発電能力を有する大規模太陽光発電所に用いられている。大規模太陽光発電所では、伝送損失を小さくするために、システム電圧を６００〜１０００Ｖ程度の高電圧にしている。

特開２００９−１６４５４４号公報

しかしながら、上記のような高電圧が生じた状態で太陽電池モジュールを長期間使用する場合には、太陽電池モジュールの出力が低下するというＰＩＤ（Potential Induced Degradation ）現象が発生することがある。このため、ＰＩＤ現象の発生を低減できる太陽電池モジュールが望まれている。

そこで、本発明の目的の１つは、ＰＩＤ現象の発生を低減し得る太陽電池素子および太陽電池モジュールを提供することにある。

本発明の一態様に係る太陽電池素子は、第１主面と該第１主面とは反対側に位置する第２主面とを有し、前記第１主面にｎ型半導体領域が配置され、前記第２主面にｐ型半導体領域が配置された半導体基板を備えた太陽電池素子であって、前記半導体基板の前記第１主面側において、前記ｎ型半導体領域の上に配置された正の固定電荷を有する反射防止膜と、該反射防止膜の上に配置された負の固定電荷を有する第１パッシベーション膜と、を備え、前記半導体基板の前記第２主面側において、前記ｐ型半導体領域の上に配置された負の固定電荷を有する第２パッシベーション膜と、前記第２パッシベーション膜の前記第２主面と反対側の面上にポリシロキサンからなる保護膜と、をさらに備え、第１パッシベーション膜よりも反射防止膜の方が厚いことを特徴としている。
［その他］
本願出願人は、請求項３および請求項３に従属し拒絶理由を有していないとされている請求項６の技術的特徴を新請求項１に追加する補正を行いました。これに伴い、本願出願人は、旧請求項３を削除し、旧請求項４、５を新請求項３、４に繰り上げる補正を行いました。また、本願出願人は、旧請求項６を削除し、旧請求項７を新請求項５に繰り上げる補正を行いました。また、更に、本願出願人は、新請求項３〜５において引用する請求項番号を補正しました。当該補正の前後において、特許請求の範囲に記載される事項により特定される発明は、発明の単一性を満たす一群の発明に該当するものであるため、特許法１７条の２第４項に規定する要件を満たしております。また、当該補正は、請求項の削除および特許請求の範囲の限定的減縮を目的とするものであるため、特許法１７条の２第５項に規定する要件を満たしております。

また本発明の一態様に係る太陽電池モジュールでは、上記太陽電池素子を１以上備えている。

上記の太陽電池素子および太陽電池モジュールによれば、反射防止膜のパッシベーション効果を高めることができて、ＰＩＤ現象の発生を抑えることができる。

図１は、本発明の第１の実施形態および第２の実施形態に係る太陽電池素子を第１主面側からみた平面図である。 図２は、本発明の第１の実施形態に係る太陽電池素子を第２主面側からみた平面図である。 図３は、本発明の第１の実施形態に係る太陽電池素子の構造を示す図であり、図２におけるＫ０−Ｋ０線での断面図である。 図４は、図３、図１１のＡ部の拡大断面図である。 図５（ａ）〜（ｆ）は、それぞれ本発明の第１の実施形態に係る太陽電池素子の作製工程を示す断面図である。 図６（ａ）は、本発明の一形態に係る太陽電池モジュールの第１主面側を示す平面図であり、図６（ｂ）は、太陽電池モジュールの第２主面側を示す平面図である。 図７（ａ）は、本発明の一実施形態に係る太陽電池素子に、リード部材を接続した平面模式図であり、（ｂ）は、２つの太陽電池同士の接続状態を示す断面模式図である。 図８は、本発明の一形態に係る太陽電池モジュールを構成する太陽電池パネルの構造を示す断面図である。 図９は、実施例の試験結果を説明するグラフであり、図９（ａ）は、時間経過による短絡電流の劣化率を示すグラフであり、図９（ｂ）は、時間経過による開放電圧の劣化率を示すグラフである。 図１０は、本発明の第２の実施形態に係る太陽電池素子を第２主面側からみた平面図である。 図１１は、本発明の第２の実施形態に係る太陽電池素子の構造を示す図であり、図１０におけるＫ１−Ｋ１線での断面図である。 図１２（ａ）〜（ｄ）は、それぞれ本発明の第２の実施形態に係る太陽電池素子の作製工程を示す断面図である。

以下に、本発明の一実施形態に係る太陽電池素子および太陽電池モジュールについて図面を参照しながら説明する。なお、各図は模式的に示している。また、図１〜３、図１０および図１１に記載されたＸ，Ｙ，Ｚは左手系の座標軸を示している。また、図３は断面図であるが主要な構成のみにハッチングを施している。

＜＜第１の実施形態＞＞
＜太陽電池素子＞
図１〜３に示すように、太陽電池素子１は半導体基板２を備えている。半導体基板２は主として光が入射する第１主面である受光面２ａと、その反対側に位置する第２主面である裏面２ｂとを有する。

半導体基板２は、導電型がｐ型の第１半導体領域（ｐ型半導体領域）２ｐと、第1半導
体領域２ｐ上に設けられて、第１半導体領域２ｐに対して逆の導電型であるｎ型の第２半導体領域（ｎ型半導体領域）２ｎとを有する。半導体基板２には、例えば、ボロンまたはガリウムなどの所定のドーパント元素を有している、ｐ型の単結晶または多結晶のシリコン基板が用いられる。また、半導体基板２の厚みは、例えば１５０〜２５０μｍ程度である。また、半導体基板２の平面形状は、特に限定されるものではないが、例えば１辺の長さが１５０〜１８０ｍｍ程度の長方形状（正方形状を含む）などの四角形状などであればよい。

第２半導体領域２ｎは、半導体基板２の受光面２ａ側に設けられている。第２半導体領域２ｎは、半導体基板２の受光面２ａ側にリン等のドーパント元素を拡散させることによって形成できる。

受光面２ａ側には、図１および図３に示すように、第２半導体領域２ｎ上に接続電極３および集電電極４等が配置されている。そして、集電電極４の両端部または一端部には、接続電極３が接続されている。なお、図示されているように、受光面２ａ側の電極として、太陽電池素子１の両端部にある集電電極４の外側端部を結ぶように補助集電電極５をさらに設けてもよい。

接続電極３は帯状であり、太陽電池モジュールの製造工程においてリード部材が接続される。接続電極３は、図１のＹ軸方向に例えば２〜４本程度設けられて、１〜３ｍｍ程度の幅を有している。また、集電電極４および補助集電電極５は、光生成キャリアを集める線状電極である。集電電極４は、その線幅が５０〜２００μｍ程度であり、互いに１〜３ｍｍ程度の間隔を空けて複数配置されている。また、補助集電電極５も５０〜２００μｍ程度の線幅であればよい。

接続電極３、集電電極４および補助集電電極５のそれぞれの厚みは、１０〜４０μｍ程度である。また、これら電極は銀（または銅もしくは銀銅合金）を主成分とし、ガラスフリットおよび有機ビヒクルなどからなる導電性ペーストを、スクリーン印刷等によって所望の形状に塗布した後、焼成することによって形成できる。

裏面２ｂ側の電極は、図２に示すように、バスバー電極７、第１フィンガー電極８、補助バスバー電極９および第２フィンガー電極１０を有する。

バスバー電極７は、接続電極３と対向するように、裏面２ｂ側のＹ軸方向に延びる線上に配置されている。バスバー電極７は例えば２〜４本程度設けられている。各バスバー電極７は、例えば帯状に連続または不連続に設けられた形状でもよいし、図２に示すように、島状部７ａと線状部７ｂとから構成されてもよいし、島状部分７ａのみでもよい。

バスバー電極７が島状部７ａおよび線状部７ｂから構成される場合には、島状部７ａは、線状部７ｂからＸ軸方向に突出するように、互いに離隔して５〜２０個程度設けられる。この島状部７ａには、太陽電池モジュールの製造工程において、帯状のリード部材が接続される。この場合、線状部７ｂは島状部７ａを互いに接続する。このため、多数の島状部７ａのどれか1つにおいて、リード部材との接続が不十分でも、太陽電池モジュールの抵抗成分は低下しにくい。

バスバー電極７が島状部７ａおよび線状部７ｂからなる場合には、島状部７ａの大きさは幅方向（Ｘ軸方向）が３〜１０ｍｍ程度、縦方向（Ｙ軸方向）が１〜５ｍｍ程度であり、線状部７ｂは、幅方向（Ｘ軸方向）が０．１〜３ｍｍ程度である。バスバー電極７（島状部７ａおよび線状部７ｂ）の厚みは２〜２０μｍ程度である。また、バスバー電極７は、例えば銀（または銅もしくは銀銅合金）を主成分とし、ガラスフリットおよび有機ビヒクルなどからなる導電性ペーストを、スクリーン印刷等によって所望の形状に塗布した後、焼成することによって形成できる。

第１フィンガー電極８および第２フィンガー電極１０は、いずれも光生成キャリアを集める。第１フィンガー電極８は、Ｘ軸方向に延びて配置されており、その線幅は１００〜５００μｍ程度であり、その厚みは１５〜４０μｍ程度である。第１フィンガー電極８は互いに１〜６ｍｍ程度の間隔を空けて複数設けられている。第１フィンガー電極８の両端または一端部には、補助バスバー電極９に接続されており、さらに、太陽電池素子１の両側にある第１フィンガー電極８の外側端部を結ぶように第２フィンガー電極１０が設けられている。第２フィンガー電極１０は、１００〜５００μｍ程度の線幅であり、その厚みは１５〜４０μｍ程度である。第２フィンガー電極１０はＹ軸方向に沿って設けられる。

第１フィンガー電極８および第２フィンガー電極１０は、例えばアルミニウムを主成分とし、ガラスフリットおよび有機ビヒクルなどからなる導電性ペーストを、スクリーン印刷等によって所望の形状に塗布した後、焼成することによって形成できる。第１フィンガー電極８および第２フィンガー電極１０が同一材質からなることによって、これらをスクリーン印刷法などで同時に形成できて、工程の簡略化が可能となる。

補助バスバー電極９は、バスバー電極７に沿ってＹ軸方向に延びるように、バスバー電極７の幅方向の両側に０．５〜３ｍｍ程度の線幅を有して、３０〜６０μｍ程度の厚みで帯状に設けられる。補助バスバー電極９は、第１フィンガー電極８を接続するものであり、バスバー電極７の島状部７ａの幅方向の両端部において積重することによってバスバー電極７にも接続されている。これにより、補助バスバー電極９は、第１フィンガー電極８と第２フィンガー電極１０によって集められた光生成キャリアをさらに集めて、それらをバスバー電極７に伝える役目を果たす。このような補助バスバー電極９を設けることによって、バスバー電極７の島状部７ａに無駄なく光生成キャリアを伝えることができる。さらに、バスバー電極７を帯状にする必要が無いので、例えば銀の使用量を削減できる。

補助バスバー電極９は、第１フィンガー電極８と同一材質にすることによって、工程の簡略化を図ることができる。補助バスバー電極９も、アルミニウムを主成分とし、ガラスフリットおよび有機ビヒクルなどからなる導電性ペーストを用いる。この導電性ペーストを、第１フィンガー電極８および第２フィンガー電極１０の形成時に、スクリーン印刷などによって所望の形状に塗布した後、焼成することによって補助バスバー電極９を形成できる。

第１フィンガー電極８、補助バスバー電極９および第２フィンガー電極１０が、アルミニウムを主成分として含むことによって、電極形成時の焼成で、半導体基板２内部にアルミニウムが高濃度に拡散したＢＳＦ層１２が同時に形成される。

このように、裏面２ｂ側の電極は、バスバー電極７、第１フィンガー電極８、補助バスバー電極９および第２フィンガー電極１０からなるので、裏面２ｂ側に設けられるパッシベーション膜（後記する第２パッシベーション膜１３）の劣化を最小限にして、太陽電池素子１の光電変換効率の向上を図ることができる。

さらに、半導体基板２の受光面２ａにおいて、電極を配置した領域以外の部位には、反射防止膜６が配置される。この反射防止膜６は、受光面２ａにおける光の反射率を低減させて、半導体基板２に吸収される光の量を増大させる。そして、反射防止膜６は、光吸収によって生成する電子正孔対を増大させることで、太陽電池素子1の変換効率の向上に寄
与する。

また、反射防止膜６は、受光面２ａ表面におけるパッシベーション膜も兼ねる。反射防止膜６は、その成膜時に発生する水素によって結晶欠陥の不活性化を行う。さらに、反射防止膜６は正の固定電荷を有し、ｎ型を有する第２半導体領域２ｎ上に設けられる。このため、反射防止膜６と半導体基板２の界面に固定電荷を導入して、界面付近に電界を印加する電界効果によって、少数キャリアの再結合を低減する。

反射防止膜６は、例えば、正の固定電荷を有する窒化シリコン膜または酸化シリコン膜を用いることができる。反射防止膜６は、パッシベーション効果の大きい窒化シリコン膜（ＳｉＮｘ膜；Ｓｉ₃Ｎ₄ストイキオメトリを中心にして組成比（ｘ）には幅がある）を用いるとよい。窒化シリコン膜からなる反射防止膜６では、ＰＥＣＶＤ（plasma enhanced chemical vapor deposition）装置を用いて、受光面２ａ表面での光反射がより小さくな
るように、屈折率が２．０〜２．３程度、厚み７５〜１２０ｎｍ程度に設けることが好ましい。

さらに、反射防止膜６の上には、図３および図４に示すように、負の固定電荷を有する第1パッシベーション膜１１が設けられている。第1パッシベーション膜１１としては、酸化チタンまたは酸化アルミニウムなどが使用できるが、パッシベーション効果が大きい酸化アルミニウムを用いるとよい。第1パッシベーション膜１１の厚みは、１０〜２００ｎ
ｍ程度であり、ＡＬＤ（Atomic Layer Deposition：原子層蒸着）法などを用いて形成す
ればよい。

このように、本実施形態の太陽電池素子１は、ｎ型の第２半導体領域２ｎ上に配置された正の固定電荷を有する反射防止膜６と、反射防止膜６の上に配置された負の固定電荷を有する第１パッシベーション膜１１とを備えている。これにより、太陽電池素子１を用いた太陽電池モジュールを大規模太陽光発電に用いた場合には、太陽電池モジュールの基板と太陽電池素子１の間に６００〜１０００Ｖの大きな電圧差が生じても、第１パッシベーション膜１１の存在によって、この電位差が反射防止膜６に影響しにくいので、反射防止膜６に負の固定電荷が溜まりにくい。これは正に帯電した基板と正の固定電荷を有する反射防止膜６との間に負の固定電荷を有する第１パッシベーション膜１１が介在しているからである。これにより、反射防止膜６と第２半導体領域２ｎとの界面において、光生成キャリアの動きが反射防止膜６によって大きく妨げられることがなく、ＰＩＤ現象の発生を低減することができる。

さらに、半導体基板２の裏面２ｂ側電極を配置した領域以外の部位にも、第２パッシベーション膜１３が配置されているので、太陽電池素子１の光電変換効率をさらに向上させることができる。第２パッシベーション膜１３は、負の固定電荷を有し、ｐ型を有する第１半導体領域２ｐ上に設けられる。このため、裏面２ｂにおいて半導体基板２の界面に固定電荷を導入することによって、界面付近に電界を印加する電界効果によって少数キャリアの再結合を低減する効果を有する。

このように、本実施形態ではｎ型の第２半導体領域２ｎに当接するように正の固定電荷を有する反射防止膜６を配置し、さらにｐ型を有する第１半導体領域２ｐに当接するように負の固定電荷を有する第２パッシベーション膜１３を配置している。これにより、各半導体領域にパッシベーション膜を配置することができて、太陽電池素子１の光電変換効率をより向上させることができる。

また、第１パッシベーション膜１１および第２パッシベーション膜１３は、両者とも負の固定電荷を有している。このため、これらの膜を同一材料（例えば酸化アルミニウムなど）によって形成することで工程の簡略化を図ることができる。

さらに、半導体基板２の側面２ｃを覆うように負の固定電荷を有する第３パッシベーション膜１４をさらに備えていることによって、側面２ｃでの少数キャリアの再結合を低減できて、太陽電池素子１のさらなる高効率化を図ることができるのでよい。第３パッシベーション膜１４は、第１パッシベーション膜１１および第２パッシベーション膜１３と同様に、負の固定電荷を有しているため、同一材料（例えば酸化アルミニウムなど）によって形成することが工程の簡略化を図ることができる。

上述の反射防止膜６、第１パッシベーション膜１１、第２パッシベーション膜１３および第３パッシベーション膜１４の固定電荷の極性は、膜の容量電圧特性を測定することによって、決定することが可能である。

＜太陽電池素子の製造方法＞
次に、太陽電池素子１の製造方法について説明する。

まず、図５（ａ）に示すように、一導電型の半導体基板２を準備する。半導体基板２としては、第1導電型を呈するもので、ドーパントとして例えばボロンなどがドープされた
ｐ型のシリコン基板である。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を用いればよく、比抵抗は０．２〜２Ω・
ｃｍ程度が好適である。また、シリコン基板の大きさは、例えば一辺１４０〜１８０ｍｍ程度の長方形（正方形を含む）であり、その厚みは１５０〜２５０μｍ程度にすればよい。半導体基板２が単結晶シリコン基板の場合は、例えばＦＺ（フローティングゾーン）法またはＣＺ（チョクラルスキー）法などによって形成される。半導体基板２が多結晶シリコン基板の場合は、例えば鋳造法によって多結晶シリコンのインゴットを作製する。このインゴットを例えば所定の厚みにスライスして、半導体基板２を作製する。なお、以下では、ｐ型の多結晶シリコンを用いた例によって説明する。

半導体基板２は、スライス面の機械的ダメージ層および汚染層を除去するために、ＮａＯＨ、ＫＯＨ、またはフッ硝酸などの水溶液を用いて、表面をごく微量エッチングするとよい。このエッチング工程後に、ウエットエッチング法、またはＲＩＥ（Reactive Ion Etching）法などのドライエッチング法を用いて、半導体基板２の受光面２ａ側に微小な凹凸構造（テクスチャ）を形成するとよい。テクスチャの形成によって、受光面２ａ側における光の反射率が低減することで、太陽電池素子1の光電変換効率が向上する。

次に、図５（ｂ）に示すように、半導体基板２の第1半導体領域２ｐの受光面２ａ側に
ｎ型の第２半導体領域２ｎを形成する。第２半導体領域２ｎは、ｎ型不純物（例えばリン）を受光面２ａ側の表層内に拡散させることによって形成される。この拡散方法として、例えば、ペースト状態にした五酸化二リン（Ｐ_２Ｏ_５）を半導体基板２の表面に塗布して熱拡散させる塗布熱拡散法、ガス状態にしたオキシ塩化リン（ＰＯＣｌ_３）を拡散源とした気相熱拡散法、または、リンイオンを直接拡散させるイオン打ち込み法などが挙げられる。この第２半導体領域２ｎは、例えば０．１〜１μｍ程度の厚みで、４０〜１５０Ω／□程度のシート抵抗に形成される。また、第２半導体領域２ｎ形成時に、裏面２ｂ側および側面２ｃ側に逆導電型層を形成した場合には、裏面２ｂ側、側面２ｃ側のみをエッチングによって除去して、ｐ型の導電型領域を露出させる。例えば、フッ硝酸溶液に半導体基板２の裏面２ｂ側、側面２ｃ側のみを浸して裏面２ｂ側、側面２ｃ側の第２半導体領域２ｎを除去する。また、予め裏面２ｂ側、側面２ｃ側に酸化シリコンなどからなる拡散防止用マスクを形成しておき、気相熱拡散法等によって第２半導体領域２ｎを形成して、続いて拡散マスクを除去するプロセスによっても、同様の構造を形成することが可能である。

次に、図５（ｃ）に示すように、半導体基板２の受光面２ａ表面上に反射防止膜６を形成する。反射防止膜６は、窒化シリコンからなる膜を、例えばＰＥＣＶＤ装置を用いて形成する。例えば、窒化シリコン膜からなる反射防止膜６をＰＥＣＶＤ装置で形成する場合には、反応室内を４００〜５００℃程度として、シラン（ＳｉＨ_４）とアンモニア（ＮＨ_３）との混合ガスを窒素（Ｎ_２）で希釈しながら、反応室内の電極間に高周波電圧を印加して、これらのガスをグロー放電分解でプラズマ化させて、堆積させることで反射防止膜６が形成される。

次に、図５（ｄ）に示すように、半導体基板２の受光面２ａ側および裏面２ｂ側の両主面側の略全面に、第１パッシベーション膜１１、第２パッシベーション膜１３、第３パッシベーション膜１４を形成する。これらのパッシベーション膜は、例えばＡＬＤ法を用いることによって、半導体基板２の全表面に同時に形成できる。次に、ＡＬＤ法によって、酸化アルミニウムから成る第１〜３パッシベーション膜１１、１３、１４を形成する方法について説明する。

まず、成膜室内に上述の半導体基板２を載置して、基板温度を１００〜３００℃に加熱する。次に、トリメチルアルミニウム等のアルミニウム原料を、アルゴンガス、窒素ガス等のキャリアガスとともに０．１〜３秒間、半導体基板２上に供給して、半導体基板２の全周囲にアルミニウム原料を吸着させる（工程１）。

次に、窒素ガスによって成膜室内を０．５〜５秒間パージすることによって、空間中のアルミニウム原料を除去するとともに、半導体基板２に吸着したアルミニウム原料のうち、原子層レベルで吸着した成分以外を除去する（工程２）。

次に、水またはオゾンガス等の酸化剤を、成膜室内に１〜１０秒間供給する。そして、酸化剤によって、アルミニウム原料であるトリメチルアルミニウムのアルキル基であるＣＨ_３を除去するとともに、アルミニウムの未結合手を酸化させ、半導体基板２に酸化アルミニウムの原子層を形成する（工程３）。

次に、窒素ガスによって成膜室内を０．５〜５秒間パージすることによって、空間中の酸化剤を除去するとともに、原子層レベルの酸化アルミニウム以外、例えば反応に寄与しなかった酸化剤等を除去する（工程４）。

そして、上記の成膜工程１から工程４を繰り返すことによって、所定厚みを有する、酸化アルミニウムからなる第１〜３パッシベーション膜１１、１３、１４を形成できる。また、工程３で用いる酸化剤に水素を含有させることによって、酸化アルミニウム層に水素が含有されやすくなり、水素パッシベーション効果を増大させることもできる。

次に、図５（ｅ）に示すように、受光面２ａ側の電極（接続電極３、集電電極４および補助集電電極５）を形成するための導電性ペースト２０ａの塗布を行う。これらの電極は、銀（または銅もしくは銀銅合金）などの導電成分、ガラスフリットおよび有機ビヒクル等を含有する導電性ペーストを用いて作製される。この導電性ペースト２０ａは、銀（または銅もしくは銀銅合金）を主成分として、有機ビヒクルは、例えばバインダとして使用される樹脂成分を有機溶媒に溶解して得られる。バインダとしては、エチルセルロース等のセルロース系樹脂のほか、アクリル樹脂またはアルキッド樹脂等が使用される。また、有機溶媒としては、例えばターピネオールまたはジエチレングリコールモノブチルエーテル等が使用される。有機ビヒクルの含有質量は、銀などの導電成分の合計質量（１００質量部）に対して、６質量部以上２０質量部以下であることが好ましい。また、ガラスフリットの成分は、ガラス材料として例えばＳｉＯ_２−Ｂｉ_２Ｏ_３−ＰｂＯ系またはＡｌ_２Ｏ_３−ＳｉＯ_２−ＰｂＯ系などの鉛系ガラスを用いることができる他、Ｂ_２Ｏ_３−ＳｉＯ_２−Ｂｉ_２Ｏ_３系またはＢ_２Ｏ_３−ＳｉＯ_２−ＺｎＯ系などの非鉛系ガラスも用いることができる。ガラスフリットの含有質量は、銀などの導電成分の合計質量（１００質量部）に対して、２質量部以上１３量部以下であることが好ましい。この導電性ペースト２０ａは、スクリーン印刷法などを用いて半導体基板２の受光面２ａの第１パッシベーション膜１１上に所定の電極パターン形状に塗布し、その後乾燥する。

次に、図５（ｆ）に示すように、第２パッシベーション膜１３上に裏面２ｂ側の電極である、バスバー電極７、第１フィンガー電極８、補助バスバー電極９、第２フィンガー電極１０および端部電極１１を形成するための導電性ペースト２０ｂ、２２ｃを塗布する。まず、バスバー電極７（島状部７ａおよび線状部７ｂ）を形成するための導電性ペースト２０ｂの塗布を行う。この導電性ペースト２０ｂは、上述の受光面２ａ側の電極形成時に用いたものと同様の材料が使用可能であり、スクリーン印刷法を用いて塗布し、その後、乾燥する。

次に、第１フィンガー電極８、補助バスバー電極９および第２フィンガー電極１０を形成するための導電性ペースト２０ｃを塗布する。これらの電極を形成するための導電性ペースト２０ｃとしては、アルミニウムを主成分とする金属粉末（アルミニウム粉末）、ガラスフリットおよび有機ビヒクルを含有するアルミニウムペーストを用いる。アルミニウム粉末は、平均粒径が３〜２０μｍ程度である。また、有機ビヒクルは、上述のようにバインダが有機溶媒に溶解したものである。ガラスフリットは、例えば、ＳｉＯ₂−Ｐｂ系、ＳｉＯ₂−Ｂ₂Ｏ₃−ＰｂＯ系またはＢｉ₂Ｏ₃−ＳｉＯ₂−Ｂ₂Ｏ₃系のガラスフリットが使用可能である。アルミニウムペーストの組成は、アルミニウムペーストの総質量の６０〜８５質量％がアルミニウム粉末であり、５〜２５質量％が有機ビヒクルであり、０．１〜１０質量％のガラスフリットである。さらに、焼成後の半導体基板２に生じる反りの低減および抵抗率低減のために、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化シリコン（ＳｉＯ₂）、酸化アル
ミニウム（Ａｌ₂Ｏ_３）などから選択される材料を添加してもよい。

その後、導電性ペースト２０ａ、２０ｂおよび２０ｃを塗布した半導体基板２を、ピーク温度６００〜９００℃で数十秒〜数分程度焼成することによって、電極を形成し、太陽電池素子１が完成する。

＜太陽電池モジュール＞
本発明の一実施形態に係る太陽電池モジュール２１は、図６（ａ）に示すように、主として光を受ける面である第１面２１ａを有し、図６（ｂ）に示すように、第１面２１ａの裏面に相当する第２面２１ｂを有する。また太陽電池モジュール２１は、複数の太陽電池素子１を有する太陽電池パネル２２と、この太陽電池パネル２２の外周部に配置されたフレーム２３とを有して、第２面２１ｂ側に端子箱２４等をさらに有している。端子箱２４には、太陽電池モジュール２１によって発生した電気を外部回路に供給するための出力ケーブル２５が接続されている。なお、太陽電池モジュール２１は、太陽電池素子１が１つの場合でもよい。

また、太陽電池モジュール２１において、隣り合う太陽電池素子１同士は、太陽電池素子１の電極に半田付けなどによって接続されたリード部材１５によって、電気的に接続されている。このため、図７（ａ）に示すように、太陽電池素子１に対してリード部材１５の半田付けを行う。このリード部材１５の半田付けでは、太陽電池素子１の受光面２ａのバスバー電極３にリード部材１５ａを接続して、裏面２ｂのバスバー電極７にリード部材１５ｂを接続する。

リード部材１５は、例えば、厚さが０．１〜０．３ｍｍ程度の銅またはアルミニウムなどから成る帯状の金属箔で構成されている。この金属箔には、表面に半田がコーティングされている。半田はメッキまたはディピング等によって、例えば、１０〜５０μｍ程度の厚みに設けられる。リード部材１５の幅は、バスバー電極３の幅と同等またはバスバー電極３の幅よりも小さくしてもよい。これにより、リード部材１５によって太陽電池素子１の受光を妨げにくくできる。また、リード部材１５は、バスバー電極３およびバスバー電極７の略全表面に接続してもよい。これにより、太陽電池素子１の電気抵抗成分を小さくできる。ここで、リード部材１５で１５０ｍｍ角程度の２つの太陽電池素子１同士を接続する場合、リード部材１５の幅は、１〜３ｍｍ程度、その長さは２６０〜３００ｍｍ程度であればよい。

また、図７（ｂ）に示すように、隣り合う太陽電池素子１（太陽電池素子１Ｓ、１Ｔ）は、太陽電池素子１Ｓの受光面２ａのバスバー電極３に接続したリード部材１５の他端部を太陽電池素子１Ｔの裏面２ｂのバスバー電極７に半田付けされることによって接続される。このような接続を複数（例えば５〜１０個程度）の太陽電池素子１に対して繰り返すことによって、複数の太陽電池素子１（複数の太陽電池１６）が直線状に直列接続されてなる太陽電池ストリングが形成される。

なお、半田は、例えば主として錫と鉛とから成るもので、例えば錫が６０〜６３％で残部が実質的に鉛から成る共晶半田とする。または半田として実質的に鉛を含まぬものでもよい。この場合の半田は、錫が９０〜９７％で残部が銀または銅などから成る半田としたり、錫に対して、亜鉛、ビスマス、またはインジウムを含む半田も使用可能である。また
、この接続は半田付けに限られるものではなく、例えば、銀または銅などの導電性フィラーを混合したエポキシ樹脂などの接着力のある導電性接着剤などを使用してもよい。

このように形成された太陽電池ストリングを、１〜１０ｍｍ程度の所定間隔を空けて略平行に複数配列させて、太陽電池ストリングの各端部に位置する太陽電池素子１同士を横方向配線３５で半田等を用いて接続する。また、太陽電池モジュール２１の両端に位置する各太陽電池ストリングの横方向配線３５を接続していない太陽電池素子１には、外部導出配線３６が接続される。

太陽電池パネル２２は、図８に示すように、複数の太陽電池素子１、透光性基板３１、表面側充填材３２、裏面側充填材３３、裏面材３４、横方向配線３５および外部導出配線３６を有する。

透光性基板３１としては、ガラスまたはポリカーボネート樹脂などからなる基板が用いられる。ここでガラスとしては、例えば白板強化ガラス、倍強化ガラスまたは熱線反射ガラスなどが用いられる。また、透光性基板３１は、樹脂であればポリカーボネート樹脂などの厚さ３〜７ｍｍ程度合成樹脂が用いられ、白板強化ガラスであれば厚さ３〜５ｍｍ程度であればよい。

表面側充填材３２および裏面側充填材３３は、エチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）またはポリビニルブチラール（ＰＶＢ）から成り、Ｔダイと押し出し機とによって厚さ０．４〜１ｍｍ程度のシート状に成形されたものが用いられる。これらはラミネート装置によって減圧下にて加熱加圧を行うことで、軟化させて他の部材と一体化するものである。

裏面材３４は、外部からの水分の浸入を低減する役割を有する。この裏面材３４は、例えば、アルミ箔を挟持した耐候性を有するフッ素系樹脂シート、アルミナまたはシリカを蒸着したポリエチレンテレフタレ−ト（ＰＥＴ）シート等が用いられる。ただし、裏面材３４は、太陽電池モジュール２１の第２面２１ｂ側からの光入射を発電に用いる場合は、ガラスまたはポリカーボネート樹脂等を用いてもよい。

太陽電池パネル２２は、以下のように作製される。まず、図８に示すように、透光性基板３１上に表面側充填材３２を配置した後、太陽電池ストリングを構成した太陽電池１６、裏面側充填材３３および裏面材３４等を順次積層して積層体を作製する。次いで、この積層体をラミネート装置にセットし、減圧下にて加圧しながら１００〜２００℃で例えば１５分〜１時間程度加熱することによって、太陽電池パネル２２を作製できる。

次に、太陽電池パネル２２の外周部にフレーム２３を設ける。次いで、第２面２１ｂ側に端子箱２４を取り付けることで、図６に示す太陽電池モジュール２１が完成する。

このような太陽電池モジュール２１においては、上述した太陽電池素子１を使用することによって、設置後の長期間の屋外環境下においてもＰＩＤ現象が低減するため、信頼性の高い太陽電池モジュール２１とすることができる。

＜＜第２の実施形態＞＞
次に、本発明をＰＥＲＣ（Passivated Emitter Rear Cell）型の太陽電池素子に適用した第２の実施形態について説明する。第１の実施形態と共通する内容については説明を省略する。

＜太陽電池素子＞
図１１および図１２に示すように、第２の実施形態に係る太陽電池素子５１も半導体基板２を備えている。

太陽電池素子５１においても、反射防止膜６の上には、図１１に示すように、負の固定電荷を有する第1パッシベーション膜１１を配置している。この構造は第１の実施形態と
同一であるので、ＰＩＤ現象を低減できる。

また、本実施形態では、半導体基板２の裏面２ｂ側には、第１半導体領域２ｐの略全面を覆う第２パッシベーション膜１３ａを配置している。第２パッシベーション膜１３ａは、半導体基板２の裏面２ｂ（半導体基板２の第１半導体領域２ｐと第２パッシベーション膜１３ａとの界面）において、少数キャリアの再結合の原因となる欠陥凖位を低減する。第２パッシベーション膜１３ａは、例えば、酸化チタン、酸化アルミニウム、窒化シリコン、もしくは酸化シリコン等の絶縁膜、またはこれらの積層膜からなる。第２パッシベーション膜１３ａの厚みは、１０〜２００ｎｍ程度である。本実施形態のように、第１半導体領域２ｐがｐ型層であれば、第２パッシベーション膜１３ａとして、ＡＬＤ法で形成した酸化アルミニウム層等の負の固定電荷を有する膜を用いるとよい。これにより、少数キャリアである電子が電界効果によって半導体基板２と第２パッシベーション膜１３ａとの界面から遠ざけられるので、この界面での少数キャリアの再結合が低減する。

図１１に示すように、保護膜４０は第２パッシベーション膜１３ａ上に配置される。保護膜４０によって、湿度などの影響による第２パッシベーション膜１３ａの変質を低減できる。また、保護膜４０は、後述する裏面２ｂ側の電極の形成時において、第２パッシベーション膜１３ａを保護する機能も有する。保護膜４０は、電極の形成時の熱等によって裏面２ｂ側の電極の金属成分等が第２パッシベーション膜１３ａへ拡散することを低減できる。これにより、第２パッシベーション膜１３ａが劣化しにくなり、その膜特性を長期に亘って維持できる。保護膜４０は、例えばＡＬＤ法によって形成された酸化シリコンの他、ＰＥＣＶＤ法などで膜厚５０〜８００ｎｍ程度に形成された窒化シリコン膜を用いることができる。また、保護膜４０として、ダイコーター、ロールコーターなどを用いて塗布され、膜厚１〜１０μｍ程度に形成されたポリシロキサン膜、またはこれらの積層膜を用いることもできる。

また、太陽電池素子５１は、第２パッシベーション膜１３ａおよび保護膜４０を貫通して半導体基板２の裏面２ｂに達する貫通孔３９を有する。貫通孔３９が位置する領域には、半導体基板２の裏面２ｂ上において、第２パッシベーション膜１３ａおよび保護膜４０がない。貫通孔３９の形状は、複数の孔状（またはドット状）であってもよいし、複数の溝状（またはライン状）であってもよい。貫通孔３９の径（幅）は１０〜１５０μｍ、ピッチは０．０５〜２ｍｍ程度であればよい。また、貫通孔３９は、例えば、レーザービーム照射またはフォトリソグラフィ法を用いたエッチングなどの方法で形成できる。特に、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たレーザービーム照射方法は簡便でよい。貫通孔３９の内部には、後述する第２電極４２が形成される。

半導体基板２の裏面２ｂ側には、図１０および図１１に示すように、バスバー電極７ａ、第１電極４１および第２電極４２が配置される。

バスバー電極７ａは、半導体基板２の裏面２ｂにおいて、光電変換によって得られた電気を太陽電池素子５１の外部に取り出すための電極である。バスバー電極７ａは、その外周部分において第１電極４１と重畳することによって、第１電極４１と接続されている。バスバー電極７ａの厚みは１０〜３０μｍ程度であり、その幅は１〜７ｍｍ程度である。バスバー電極７ａは、主成分として銀を含んでいる。このようなバスバー電極７ａは、例えば、銀を主成分とする金属ペーストをスクリーン印刷法等によって所望の形状に塗布し
た後、焼成することによって形成できる。

第１電極４１は、バスバー電極７ａと第２電極４２とを電気的に接続するように配置する。これにより、第１電極４１は、第２電極４２で集めた電気をバスバー電極７ａに伝えることができる。このため、第１電極４１は、全ての第２電極４２に電気的に接続され、さらに裏面２ｂ上において第２電極４２を覆うように配置される。それゆえ、第１電極４１は、例えば半導体基板２の裏面２ｂのバスバー電極７ａが形成された領域の一部を除く略全面に形成されてもよい。また、第１電極４１の厚みは１５〜５０μｍ程度であればよい。

第２電極４２は、貫通孔３９の内部を充填するように設けられる。第２電極４２は、その一端部が半導体基板２の裏面２ｂ上に設けられおり、他端部は、第１電極４１と接続されている。これにより、半導体基板２で生成された光生成キャリアを取り出し、第１電極４１を介してバスバー電極７ａに伝えることができる。

また、第２電極４２の形成にアルミニウムペーストを用いれば、貫通孔３９の底部に位置する裏面２ｂ（貫通孔３９内に位置する裏面２ｂ）にＢＳＦ層１２を形成できる。ＢＳＦ層１２は、アルミニウムペーストをアルミニウムの融点以上の最高温度を有する所定の温度プロファイルで焼成することによって、アルミニウムペースト中のアルミニウムと半導体基板２との間で相互拡散が起こって形成される。これにより、貫通孔３９の底部に位置する半導体基板２の裏面２ｂが、半導体基板２中の第１半導体領域２ｐよりもアルミニウム濃度が高くなり、ＢＳＦ層１２が形成される。アルミニウムは、ｐ型ドーパントとなりうるので、ＢＳＦ層１２が含有するドーパントの濃度は、第１半導体領域２ｐが含有するドーパントの濃度よりも高くなる。そのため、ＢＳＦ層１２中には、第１半導体領域２ｐのドーパント元素の濃度よりも高い濃度でドーパント元素が存在する。ＢＳＦ層１２は、半導体基板２の裏面２ｂ側において内部電界を形成して、半導体基板２における裏面２ｂの表面近傍で、少数キャリアの再結合による光電変換効率の低下を低減させる役割を有する。ＢＳＦ層１２は、例えば、半導体基板２の裏面２ｂ側に、ボロンまたはアルミニウムなどのドーパント元素を拡散させることによって形成してもよい。第１半導体領域２ｐおよびＢＳＦ層１２が含有するドーパント元素の濃度は、それぞれ５×１０^１５〜１×１０^１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３、１×１０^１８〜５×１０^２１ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３程度とすることができる。

なお、第１電極４１および第２電極４２は、同一の材質で構成すればよい。この場合、貫通孔３９を形成後に、電極材料のアルミニウムを主成分とするアルミニウムペーストを、貫通孔３９の内部に充填しつつ裏面２ｂ上に塗布することができる。アルミニウムペーストの塗布後に所定の温度プロファイルで焼成することによって、第１電極４１および第２電極４２を同時に形成することができる。

以上のように、太陽電池素子５１では、第２パッシベーション膜１３ａを保護膜４０で覆う。このため、第２パッシベーション膜１３ａと、裏面２ｂ側に設けられる、バスバー電極７ａ、第１電極４１および第２電極４２と接する面積を小さくすることができる。これにより、裏面２ｂ側に設けられる電極の形成時に、アルミニウムなどの電極材料の拡散による第２パッシベーション膜１３ａの変質や劣化する面積も小さくすることができる。また、湿度などによる第２パッシベーション膜１３ａの変質もしにくくすることができる。これらのことから、太陽電池素子５１の光電変換効率と長期的な信頼性とを向上させることができる。

＜太陽電池素子の製造方法＞
次に、太陽電池素子５１の製造方法の各工程について説明する。図５（ａ）〜（ｄ）の
工程については、第１の実施形態と同様であるので説明を省略する。

その後、図１２（ａ）に示すように、裏面２ｂに形成された酸化アルミニウムなどから成る第２パッシベーション膜１３ａの上に保護膜４０を形成する。保護膜４０は、例えば膜厚が５０〜８００ｎｍ程度の窒化シリコン膜である。窒化シリコン膜から成る保護膜４０は、例えばＰＥＣＶＤ法またはスパッタリング法を用いて形成する。ＰＥＣＶＤ法を用いる場合であれば、半導体基板２にシラン（ＳｉＨ_４）とアンモニア（ＮＨ_３）との混合ガスを窒素（Ｎ_２）で希釈して供給する。そして、反応圧力を５０〜２００Ｐａにしてグロー放電分解でプラズマ化させて反応させて、堆積させることで保護膜４０を形成できる。また、グロー放電に必要な高周波電源の周波数としては１０〜５００ｋＨｚの周波数を使用する。また、ガス流量は反応室の大きさ等によって適宜決定されるが、例えばガスの流量としては、１５０〜６０００ｓｃｃｍの範囲とすればよい。また、シランの流量Ａとアンモニアの流量Ｂとの流量比Ｂ／Ａは０．５〜１５であればよい。

また、保護膜４０は、ポリシロキサンから成るものでもよい。ポリシロキサンからなる保護膜４０は、次の手順にて形成できる。

まず、一般式Ｒ_ｎＳｉＸ_{（４−ｎ）}（Ｒはアルキル基、Ｘはアルコキシ基、ｎは０〜３までの整数）で示される珪素化合物材料を準備する。ここでアルキル基の炭素数は１〜２０程度でよい。また、アルコキシ基は、例えばメトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基などでよい。珪素化合物材料は、メチルトリブロムシラン、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、メチルトリイソプロポキシシラン、エチルトリブロムシラン、エチルトリメトキシシラン、エチルトリエトキシシラン、エチルトリイソポロプロポキシシランなどとすることができる。次に、この珪素化合物材料を加水分解の後、縮重合させることによって、ポリシロキサンオリゴマーを生成させる。

スプレー、ローラー、ダイコーター、ロールコ―ターまたはスピンコーターなどを用いて、パッシベーション層１３ａ上の略全面にポリシロキサンオリゴマー溶液を塗布する。その後、塗布した基板１を温度１００〜３００℃程度、時間３０秒〜２０分程度で乾燥、硬化させることによって、アルキル基を有するポリシロキサンを含む保護膜４０を形成できる。

このように、保護膜４０の形成時に、パッシベーション層１３ａがプラズマダメージ（プラズマによって発生した電子の衝突による酸化アルミニウム膜のエッチングダメージ、、欠陥生成および酸化アルミニウム膜中への不純物混入など）を受けることが無い。さらに、熱の影響によるパッシベーション層１３ａの劣化が少なく、基板１との密着強度の低下が起こりにくい。

保護膜４０がポリシロキサンから成る場合、保護膜４０は、アルキル基を有するポリシロキサンの膜中に複数のシリコン原子を有するシリカ粒子１６が分散しているとよい。アルキル基を有するポリシロキサンの膜は、シリコン原子、酸素原子およびアルキル基によって構成された立体構造を持つ。これらの構造に囲まれた空隙部に、例えばコロイダルシリカのようなシリカ粒子が分散していることによって、保護膜４０の透湿性をさらに低下させることができ、太陽電池素子５１の信頼性をより向上させることができる。このように、アルキル基を有するポリシロキサンの膜中にシリカ粒子が分散している保護膜４０を形成する場合には、上述の珪素化合物材料に、水または水とアルコールの混合液中にアモルファスシリカを５〜３０質量％程度分散させた液を、珪素化合物材料の７０〜５００質量％程度添加させることによって、形成可能である。

次に図１２（ｂ）に示すように、貫通孔３９を形成する。第２パッシベーション膜１３
ａおよび保護膜４０を部分的に一部除去して、貫通孔３９を形成する。この貫通孔３９は、第２電極と半導体基板２との電気的接続を得るために設けられる。このような貫通孔３９は、例えば、ＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・ガーネット）レーザーを用いたレーザービームの照射で形成できる。

次に、電極の形成について説明する。受光面２ａ側に配置される、接続電極３、集電電極４および補助集電電極５は、上述の第１の実施形態と同様に、導電ペースト２０ａを図１２（ａ）に示すように塗布することで作製できる。

導電ペースト２０ａを塗布して乾燥した後に、裏面２ｂ側の電極であるバスバー電極７ａ形成する。バスバー電極７ａは、主成分として銀を含む金属粉末、有機ビヒクルおよびガラスフリット等を含有する金属ペースト（第２導電ペースト１７）をスクリーン印刷法によって、半導体基板２の第２半導体領域２ｎ上に塗布する。この塗布後、第２導電ペースト１７を所定温度で加熱して溶剤を蒸散させて乾燥させる。第２導電ペースト１７は、導電ペースト２０ａと同じものを用いてもよい。

次に図１２（ｄ）に示すように、第１電極４１および第２電極４２は、主成分としてアルミニウムを含む金属粉末、有機ビヒクルおよびガラスフリットを含有するアルミニウムペースト（第３導電ペースト１８）を用いて作製できる。この第３導電ペースト１８を、すでに塗布された第２導電ペースト１７の一部に接触するように裏面２ｂ側に塗布する。このとき第３導電ペースト１８は、バスバー電極７ａが形成されない部位のほぼ全面に塗布すれば、厳密な位置合わせをすることなく貫通孔３９に第３導電ペースト１８を充填させることができる。また、塗布法としては、スクリーン印刷法などを用いることができる。この塗布後、第３導電ペースト１８を所定温度で溶剤を蒸散させて乾燥させてもよい。第３導電ペースト１８は、上述の導電ペースト２０ｃと同様のものでもよい。

導電ペースト２０ａ、第２導電ペースト１７および第３導電ペースト１８が塗布された半導体基板２は、焼成炉にてピーク温度が６００〜９００℃程度で数秒〜数分間程度焼成する。この焼成によって、導電ペースト２０ａは反射防止膜６をファイアースルーして半導体基板２の第２半導体領域２ｎに接続されて、接続電極３、集電電極４および補助集電電極５が形成される。このとき、第２導電ペースト１７も焼成され、バスバー電極７ａが形成される。さらに、第３導電ペースト１８も貫通孔３９の端部において、裏面２ｂ側のｐ型の第１半導体領域２ｐと接続され、第３電極８が形成される。また、第３電極８の形成に伴い、ＢＳＦ層１２も形成される。ただし、保護膜４０上にある第３導電ペースト１８は、保護膜４０によってブロックされるので、第２パッシベーション膜１３ａにほとんど影響を及ぼすことが無い。

なお、銀を主成分として、成分が類似した、受光面２ａ側の電極（接続電極３、集電電極４および補助集電電極５）と、裏面２ｂ側の電極（バスバー電極７ａ）とを形成するための焼成を行った後に、アルミニウムを主成分とする第１電極４１および第２電極４２を形成するための焼成を別途行ってもよい。

第２の実施形態に係る太陽電池モジュールおよび太陽電池モジュールの製造方法については、第１の実施形態と同様であるので説明を省略する。

＜＜その他＞＞
本発明に係る太陽電池素子およびその製造方法ならびに太陽電池モジュールは、上述した内容に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更、改良は可能である。

例えば、第１パッシベーション膜１１および第２パッシベーション膜１３の少なくとも一方の表面を、例えばジルコニウム酸化物およびハフニウム酸化物のうち少なくとも１種を含む保護層で覆うようにしてもよい。このように、第１パッシベーション膜１１および第２パッシベーション膜１３の少なくとも一方の表面を保護することで、対ＰＩＤ耐性の向上を期待できるほか、長期信頼性に優れた太陽電池素子およびそれを用いた太陽電池モジュールを提供できる。特に第１パッシベーション膜１１および第２パッシベーション膜１３を酸化アルミニウムとして、これらの保護層がジルコニウム酸化物およびハフニウム酸化物のうち少なくとも１種を含む保護層とするとよい。この場合、第１パッシベーション膜１１および第２パッシベーション膜１３と保護層との間で生じる複合酸化物の存在によって、太陽電池素子の熱安定性および非透湿性が向上し得るからである。

以下に、第１の実施形態の実施例について説明する。

まず、太陽電池素子を以下のようにして作製した。図５（ａ）に示すように、半導体基板２として、比抵抗値が約１Ω・ｃｍ、一辺約１５６ｍｍの正方形状の平面形状を有し、厚みが２００μｍ程度のボロンがドープされたｐ型の多結晶シリコン基板を用意した。この半導体基板２は鋳造法によって作製した。

半導体基板２は、ＮａＯＨ水溶液を用いて表面から１０μｍ程度の深さをエッチングした後に、ＲＩＥ法を用いて受光面２ａ側に微細なテクスチャを形成した。

その後、オキシ塩化リン（ＰＯＣｌ_３）を拡散源とした気相熱拡散法によって、半導体基板２の表面全面にｎ型領域を形成した。このｎ型領域は、５０〜１００Ω／□程度のシート抵抗になるように形成した。その後、半導体基板２の裏面２ｂ側、側面２ｃ側のみをフッ硝酸溶液に浸して裏面２ｂ側、側面２ｃ側のｎ型領域を除去した。これにより、図５（ｂ）に示すように、半導体基板２の受光面２ａ側にｎ型の第２半導体領域２ｎを形成した。

次に、図５（ｃ）に示すように、半導体基板２の受光面２ａ上に、ＰＥＣＶＤ装置を用いて、窒化シリコンからなる反射防止膜６を形成した。反射防止膜６は、屈折率が２．１〜２．２程度であり、厚みを８０〜１００ｎｍ程度とした。

次に、図５（ｄ）に示すように、半導体基板２の受光面２ａ側および裏面２ｂ側の略全面に、第１パッシベーション膜１１、第２パッシベーション膜１３、第３パッシベーション膜１４を形成した。これらのパッシベーション膜は、ＡＬＤ法によって酸化アルミニウムを厚み約３０〜５０ｎｍで成膜した。

次に、図５（ｅ）に示すように、受光面２ａ側の電極（図１に示す接続電極３、集電電極４および補助集電電極５）を形成するための導電性ペースト２０ａの塗布を行った。導電性ペースト２０ａは、銀を主成分として、ガラスフリットおよび有機ビヒクル等を含有するものを用いた。そして、図１に示すような形状にスクリーン印刷法を用いて、約２０〜３０μｍの厚さに塗布し、その後乾燥を行った。

次に、図５（ｆ）に示すように、裏面２ｂ側において、第２パッシベーション膜１３上に図２に示すようなバスバー電極７を形成するための導電性ペースト２０ｂを塗布した。この導電性ペースト２０ｂは、銀を主成分として、ガラスフリットおよび有機ビヒクル等を含有するものを用いた。そして、導電性ペースト２０ｂは、スクリーン印刷法を用いて、図２に示すような形状に約１０〜２０μｍの厚さに塗布し、その後乾燥を行った。

その後、図２に示すような第１フィンガー電極８、補助バスバー電極９、第２フィンガー電極１０および端部電極１１を形成するための導電性ペースト２０ｃを裏面２ｂ側に塗布した。これらの電極を形成するための導電性ペースト２０ｃは、アルミニウムを主成分として、ガラスフリットおよび有機ビヒクル等を含有するものを用いた。そして、図２に示すような形状にスクリーン印刷法を用いて、約４０〜５０μｍの厚さに塗布し、その後乾燥を行った。

次に、導電性ペースト２０ａ、２０ｂおよび２０ｃを塗布した半導体基板２を、ピーク温度約７００℃で、１０分程度焼成することによって電極を形成して、実施例の太陽電池素子１を作製した。

次に、比較例の太陽電池素子を作製した。半導体基板２の受光面２ａ側にｎ型の第２半導体領域２ｎを形成するところまで、上述の実施例の太陽電池素子の作製と同様の工程および条件で行った。

その後、半導体基板２の受光面２ａ側および裏面２ｂ側の略全面に、受光面側パッシベーション膜、裏面側パッシベーション膜、側面側パッシベーション膜を形成した。これらのパッシベーション膜は、ＡＬＤ法によって酸化アルミニウムを厚さ約３０〜５０ｎｍで成膜した。

次に、半導体基板２の受光面２ａに形成した受光面側パッシベーション膜上に、ＰＥＣＶＤ装置を用いて、窒化シリコンからなる反射防止膜を形成した。反射防止膜は、屈折率が２．１〜２．２程度であり、厚みを８０〜１００ｎｍ程度とした。

その後の受光面２ａ側の電極、裏面２ｂ側電極の形成は、上述の実施例の太陽電池素子の作製と同様の工程および条件で行い、比較例の太陽電池素子を作製した。

次に、実施例および比較例の太陽電池素子を用いた２種類の太陽電池モジュールを作製した。まず、太陽電池モジュールを構成する太陽電池ストリングを次のように作製した。実施例および比較例の太陽電池素子を各７枚用意した。そして、図７（ｂ）に示すように、リード部材１５を用いて太陽電池素子同士を半田付けによって直列に接続して、実施例および比較例の太陽電池素子を用いた２種類の太陽電池ストリングを作製した。

さらに、このようにして作製した太陽電池ストリングを、実施例用および比較例用の太陽電池モジュールを作製するために各６本用意した。６本の太陽電池ストリングは、互いに略平行に整列させて、各々の太陽電池ストリングの端部にある太陽電池素子に対して、図８に示すような横方向配線３５および外部導出配線３６を半田付けによって接続した。

その後、図８に示すように、透光性基板３１上に表面側充填材３２を配置した後、互いに接続された６本の太陽電池ストリング、裏面側充填材３３および裏面材３４等を順次積層して積層体を作製した。そして、この積層体をラミネート装置にセットし、減圧下にて加圧しながら１００〜１６０℃程度で約２０分加熱、押圧することによって、太陽電池パネル２２を作製した。

次に、太陽電池パネル２２の外周部にアルミニウムから成るフレーム２３を取り付けて、第２面２１ｂ側に端子箱２４を配置して、実施例の太陽電池素子を用いた太陽電池モジュール２１と比較例の太陽電池素子を用いた太陽電池モジュールとを完成させた。

次に、これらの太陽電池モジュールに対して対ＰＩＤ耐性の試験を行った。２つの太陽電池モジュールは、温度約８０℃、湿度約９０％の恒温恒湿室内に配置した。また、各太
陽電池モジュールにおいて、端子箱２４内のプラス側の電極端子とマイナス側の電極端子とを短絡させた状態で、電極端子と太陽電池パネル２２の外周部に取り付けたフレーム２３との間に約１０００Ｖの電圧を印加した。そして、各太陽電池モジュールの出力特性を測定して、時間経過による短絡電流（Ｉｓｃ）と開放電圧（Ｖｏｃ）との劣化率の変化（初期の特性を１００％とした場合に、時間の経過とともに何％劣化したかについて）を観察した。なお、この測定は、日本工業規格JIS C 8914に準拠して行った。

この結果を図９（ａ）、（ｂ）に示す。図９（ａ）は時間経過による短絡電流の劣化率の変化であり、図９（ｂ）は時間経過による開放電圧の時間変化である。

これらの結果から明らかなように、実施例の太陽電池素子を用いた太陽電池モジュールでは、短絡電流は１２０時間経過後も３％未満の劣化にすぎず、開放電圧ではほとんど劣化が認められなかった。一方、比較例の太陽電池素子を用いた太陽電池モジュールでは、短絡電流は５０時間の経過後では３％以上の劣化が認められ、開放電圧では５０時間経過後では２％以上の劣化が認められた。

以上により、実施例の太陽電池素子を用いた太陽電池モジュールでは、短絡電流および開放電圧ともに比較例の太陽電池素子を用いた太陽電池モジュールよりも劣化率が低く、対ＰＩＤ耐性が大きく向上したことを確認できた。

１、５１：太陽電池素子
２：半導体基板
２ａ：受光面（第１主面）
２ｂ：裏面（第２主面）
２ｐ：第１半導体領域（ｐ型半導体領域）
２ｎ：第２半導体領域（ｎ型半導体領域）
３：接続電極
４：集電電極
５：補助集電電極
６：反射防止膜
７：バスバー電極
７ａ：島状部
７ｂ：線状部
８：第１フィンガー電極
９：補助バスバー電極
１０：第２フィンガー電極
１１：第１パッシベーション膜
１２：ＢＳＦ層
１３、１３ａ：第２パッシベーション膜
１４：第３パッシベーション膜
１５、１５ａ、１５ｂ：リード部材
１７：第２金属ペースト
１８：第３金属ペースト
２０ａ、２０ｂ、２０ｃ：導電性ペースト
２１：太陽電池モジュール
２１ａ：第１面
２１ｂ：第２面
２２：太陽電池パネル
２３：フレーム
２４：端子箱
２５：出力ケーブル
３１：透光性基板
３２：表面側充填材
３３：裏面側充填材
３４：裏面材
３５：横方向配線
３６：外部導出配線
３９：貫通孔
４０：保護膜
４１：第１電極
４２：第２電極

Claims (5)

1. 第１主面と該第１主面とは反対側に位置する第２主面とを有し、前記第１主面にｎ型半導体領域が配置され、前記第２主面にｐ型半導体領域が配置された半導体基板を備えた太陽電池素子であって、
   前記半導体基板の前記第１主面側において、前記ｎ型半導体領域の上に配置された正の固定電荷を有する反射防止膜と、該反射防止膜の上に配置された負の固定電荷を有する第１パッシベーション膜と、を備え、
   前記半導体基板の前記第２主面側において、前記ｐ型半導体領域の上に配置された負の固定電荷を有する第２パッシベーション膜と、前記第２パッシベーション膜の前記第２主面と反対側の面上にポリシロキサンからなる保護膜と、をさらに備え、
   該第１パッシベーション膜よりも前記反射防止膜の方が厚いことを特徴とする太陽電池素子。
2. 前記第１パッシベーション膜が酸化アルミニウムを含んでおり、前記反射防止膜が窒化シリコンを含んでいる請求項１に記載の太陽電池素子。
3. 前記第１パッシベーション膜および前記第２パッシベーション膜が同一材料からなる請求項１または２に記載の太陽電池素子。
4. 前記半導体基板の側面を覆う負の固定電荷を有する第３パッシベーション膜をさらに備えている請求項１乃至３に記載の太陽電池素子。
5. 請求項１乃至４のいずれかに記載の太陽電池素子を１以上備えている太陽電池モジュール。