JP6818908B2 - 太陽電池セルおよび太陽電池セルの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、電極材料ペーストを用いて作製される電極を備えた太陽電池セルおよび太陽電池セルの製造方法に関する。

太陽電池セルにおいて、製造コストの低減は重要な課題である。太陽電池セルの製造コストにおいては、銀電極に用いられている銀のコストが、大きな割合を占めている。銀電極は、主に受光面側電極に用いられている。一般的な受光面側電極は、太陽電池セルの全面にわたって形成されて太陽電池セルで発電された電流を半導体基板から集電する複数の細線電極と、細線電極から電流を集電する集電電極と、の２種類に分類される。細線電極は、一般的にグリッド電極とも呼ばれ、集電電極はバスバー電極とも呼ばれる。

集電電極は、細線電極からの電流の集電以外にも、太陽電池モジュールを構成する際に隣接する太陽電池セル同士を電気的に接続するためのタブ線と呼ばれる導線をはんだ付けするための役割も果たしている。タブ線は、一般的に銅（Ｃｕ）からなり、厚さが数百μｍのものが用いられる。銅の導電率は１．７μΩｃｍである。また、銀の導電率は１．６μΩｃｍであり、銅の導電率と近い値となっている。しかしながら、銀の価格は、銅の価格の１００倍程度であり、銀は銅に比べて非常に高価な材料である。

太陽電池セルは、最終的に１０枚から６０枚程度の複数枚の太陽電池セルがタブ線で電気的に接続されてモジュール化される。このため、最終的な太陽電池モジュールの集電電極としては、太陽電池セルの集電電極と、太陽電池セルの集電電極同士を接続するタブ線と、の両方が相当することになる。導電率と材料コストとの観点からは、集電電極の銀の使用量を可能な限り抑えつつ、銅のタブ線の厚さを厚くすることで、太陽電池モジュールの集電電極の抵抗損失を制御することが、太陽電池モジュールの製造コスト低減につながる。

一方で、はんだ付けでタブ線に接続される金属面、すなわち被接続面としての集電電極の役割を考慮した場合、はんだ付けによる集電電極とタブ線との接着強度が重要となる。太陽電池セルの製造コストの低減の観点からは、太陽電池セルの面内方向における、集電電極の面積を低減することが考えられる。しかしながら、集電電極の面積を減らした場合には、はんだ付けされる接着面積の減少分に比例して、接着強度が低下するという問題がある。

また、近年では、太陽電池セルの製造工数を削減すると共に、銀ペーストといった電極材料の使用量を削減して製造コストの低コスト化を図るために、集電電極を設けない形態の太陽電池セルも検討されている。特許文献１には、集電電極であるバスバー電極を設けることなく、導電性接着フィルムを介してフィンガー電極と交差するように直接タブ線を接着させるバスバーレス構造の太陽電池セルについて示されている。

国際公開第２０１２／０７７５５６号

しかしながら、上記特許文献１に示されるようなバスバー電極を備えない電極構造では、太陽電池セルの受光面側電極とタブ線との接着強度、すなわちフィンガー電極とタブ線との接着強度において、実用レベルの接着強度が得られない、という問題があった。ここで、実用レベルの接着強度を得るためにタブ線の構造を工夫することも考えられる。しかしながら、この場合には、太陽電池セルのフィンガー電極にタブ線をはんだ付けする装置を含む、太陽電池モジュールの製造装置の変更を伴うため、多大な設備投資が必要になる。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、太陽電池セル同士を電気的に接続するタブ線と電極との接着強度を確保しつつ電極材料の使用量を低減可能な太陽電池セル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、本発明にかかる太陽電池セルは、ｐｎ接合を有する半導体基板と、半導体基板の一面上に設けられ、半導体基板の面内方向における第１方向に延在するとともに半導体基板の面内方向において第１方向と交差する第２方向において互いに平行に配列された複数の細線電極と、半導体基板の一面上に設けられ、隣り合う２つ以上の細線電極を接続するとともに第２方向において分断され、分散配置された複数の第１集電電極と、を備える。複数の細線電極は、第１集電電極に接続する細線電極と、第１集電電極に接続しない細線電極とがあり、第１集電電極に接続していない細線電極は、細線電極の幅が細線電極における他の領域よりも幅広とされた、タブ線を接続するための領域であるタブ線接続部を、第１方向における第１集電電極と同じ位置に備える。

本発明にかかる太陽電池セルは、太陽電池セル同士を電気的に接続するタブ線と電極との接着強度を確保しつつ電極材料の使用量を低減可能な太陽電池セルが得られる、という効果を奏する。

本発明の実施の形態１にかかる太陽電池セルを受光面側から見た上面図 本発明の実施の形態１にかかる太陽電池セルを受光面と反対側を向く裏面側から見た下面図 本発明の実施の形態１にかかる太陽電池セルの断面構造を説明するための要部断面図であり、図１の線分ＩＩＩ−ＩＩＩにおける要部断面図 本発明の実施の形態１にかかる太陽電池セルの断面構造を説明するための要部断面図であり、図１の線分ＩＶ−ＩＶにおける要部断面図 本発明の実施の形態１にかかる太陽電池セルの細線電極を拡大して示す要部拡大図 本発明の実施の形態１にかかる太陽電池セルの細線電極にタブ線が接続された状態を受光面側から見た上面図 本発明の実施の形態１にかかる太陽電池セルの製造工程の手順を説明するフローチャート 本発明の実施の形態１にかかる受光面側電極形成用の銀ペーストがｐ型多結晶シリコン基板に印刷された状態を示す上面図 本発明の実施の形態１にかかる受光面側電極のスクリーン印刷を説明する模式断面図 本発明の実施の形態１にかかる受光面側電極のスクリーン印刷に使用される印刷マスクにおける開口部を拡大して示す要部拡大図 本発明の実施の形態１にかかる他の太陽電池セルを受光面側から見た上面図 本発明の実施の形態１にかかる他の太陽電池セルの細線電極を拡大して示す要部拡大図 本発明の実施の形態１にかかる他の太陽電池セルの細線電極にタブ線が接続された状態を受光面側から見た上面図 本発明の実施の形態１にかかる他の太陽電池セルを受光面側から見た上面図 本発明の実施の形態１にかかる他の太陽電池セルの細線電極を拡大して示す要部拡大図 本発明の実施の形態１にかかる他の太陽電池セルの細線電極にタブ線が接続された状態を受光面側から見た上面図 本発明の実施の形態１にかかる他の太陽電池セルを受光面側から見た上面図 本発明の実施の形態２にかかる太陽電池セルを受光面側から見た上面図 本発明の実施の形態２にかかる他の太陽電池セルを受光面側から見た上面図 本発明の実施の形態３において太陽電池セルのタブ線接続部に電流端子および電圧端子を接触させた状態を示す断面図であり、第２方向に沿った断面図

以下に、本発明の実施の形態にかかる太陽電池セルおよび太陽電池セルの製造方法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い。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１にかかる太陽電池セル１を受光面側から見た上面図である。図２は、本発明の実施の形態１にかかる太陽電池セル１を受光面と反対側を向く裏面側から見た下面図である。図３は、本発明の実施の形態１にかかる太陽電池セル１の断面構造を説明するための要部断面図であり、図１の線分ＩＩＩ−ＩＩＩにおける要部断面図である。図３は、タブ線接続部５ｃが形成された部分の太陽電池セル１の要部断面図である。図４は、本発明の実施の形態１にかかる太陽電池セル１の断面構造を説明するための要部断面図であり、図１の線分ＩＶ−ＩＶにおける要部断面図である。図４は、受光面側集電電極５ｂが形成された部分の太陽電池セル１の要部断面図である。

本実施の形態１にかかる太陽電池セル１においては、ｐ型多結晶シリコンからなる半導体基板２の受光面側にリン拡散によってｎ型不純物拡散層３が形成されて、ｐｎ接合を有する半導体基板１１が形成されているとともに、ｎ型不純物拡散層３上に窒化シリコン（ＳｉＮ）膜からなる反射防止膜４が形成されている。なお、半導体基板２としてはｐ型多結晶のシリコン基板に限定されず、ｐ型単結晶のシリコン基板、ｎ型の多結晶のシリコン基板、ｎ型の単結晶シリコン基板といった基板を用いてもよい。また、半導体基板２としてはシリコン基板に限定されず、一般的に結晶太陽電池に使用される半導体基板を使用可能である。

また、半導体基板１１の受光面側の表面、すなわちｎ型不純物拡散層３の受光面側の表面には、テクスチャー構造として図示しない微小凹凸が形成されている。微小凹凸は、受光面において外部からの光を吸収する面積を増加し、受光面における反射率を抑え、光を閉じ込める構造となっている。

また、半導体基板１１の受光面側には、第１電極である受光面側電極５が形成されている。受光面側電極５は、長尺細長の多数本の細線電極５ａおよび第１集電電極である複数本の受光面側集電電極５ｂを含み、半導体基板１１の受光面側の面において反射防止膜４に囲まれた状態で形成されている。

以下では、太陽電池セル１の一対の辺である第１の辺２ａおよび第２の辺２ｂと平行な方向であり、図１におけるＹ方向に対応する方向を第１方向とする。また、太陽電池セル１の他の一対の辺である第３の辺２ｃおよび第４の辺２ｄと平行な方向であり、図１におけるＸ方向に対応する方向を第２方向とする。したがって、第２方向は、半導体基板２の面内方向において、第１方向に直交する方向である。

細線電極５ａは、銀を主体として構成され、複数本が平行に並べて設けられている。細線電極５ａは、外形が１５６ｍｍ角のシリコン基板を用いた太陽電池セル１の場合は、２０μｍ以上、且つ１００μｍ以下程度の範囲の幅を有するとともに既定の間隔で平行に７０本以上、且つ３００本以下程度の範囲の本数が配置される。細線電極５ａは、底面部においてｎ型不純物拡散層３に電気的に接続している。

受光面側集電電極５ｂは、細線電極５ａに交差した交差部を有した状態で、複数の細線電極５ａと導通して、複数個が断続的に設けられている。すなわち、受光面側集電電極５ｂは、細線電極５ａに交差した状態で第２方向と平行に並列配置されている。受光面側集電電極５ｂは、１ｍｍ以上、２ｍｍ以下の幅を有するとともに太陽電池セル１枚当たりに２本以上、５本以下の本数が配置され、細線電極５ａで集電された電気を外部に取り出す。本実施の形態１では、４本の受光面側集電電極５ｂが断続的に設けられた例を示している。ここで、受光面側集電電極５ｂは複数個が第２方向に沿って断続的に設けられているが、第１方向において同じ位置に配置されている複数個の受光面側集電電極５ｂをまとめて１本と考えることができる。また、受光面側集電電極５ｂには、太陽電池セル１同士を接続してモジュールを構成する際に、後述するように、タブ線２１が接続される。

一方、半導体基板１１における受光面と反対側を向く裏面には、外縁領域の一部を除いた全体にわたってアルミニウム材料からなる裏面アルミニウム電極７が設けられ、また銀を主体としてなる裏面バス電極８が設けられている。そして、太陽電池セル１においては、裏面アルミニウム電極７と裏面バス電極８とによって、第２電極である裏面側電極９が構成されている。

また、半導体基板１１の裏面側の表層部であって裏面アルミニウム電極７の直下の領域には、高濃度不純物を含んだＢＳＦ（Ｂａｃｋ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｆｉｅｌｄ）であるｐ＋層１０が形成されている。ｐ＋層１０は、ＢＳＦ効果を得るために設けられ、ｐ型層である半導体基板２中の電子が消滅しないようにバンド構造の電界で半導体基板２中の電子濃度を高めるようにする。

このように構成された太陽電池セル１では、太陽光が太陽電池セル１の受光面側から半導体基板１１に照射されると、ホールと電子が生成する。生成した電子は、ｐｎ接合部、すなわち半導体基板２とｎ型不純物拡散層３との接合面の電界によって、ｎ型不純物拡散層３に向かって移動する。生成したホールは、ｐｎ接合部、すなわち半導体基板２とｎ型不純物拡散層３との接合面の電界によって、半導体基板２に向かって移動する。これにより、ｎ型不純物拡散層３に電子が過剰となり、半導体基板２にホールが過剰となる結果、光起電力が発生する。光起電力はｐｎ接合を順方向にバイアスする向きに生じ、ｎ型不純物拡散層３に接続した受光面側電極５がマイナス極となり、半導体基板２に接続した裏面側電極９がプラス極となって、図示しない外部回路に電流が流れる。

つぎに、実施の形態１にかかる太陽電池セル１の特徴である受光面側電極５の詳細について説明する。シリコン太陽電池セルの受光面側電極５の電極材料には、一般に銀ペーストが用いられ、例えば、鉛ボロンガラスが添加されている。このガラスはフリット状のもので、例えば、鉛（Ｐｂ）が５ｗｔ％から３０ｗｔ％、ボロン（Ｂ）が５ｗｔ％から１０ｗｔ％、シリコン（Ｓｉ）が５ｗｔ％から１５ｗｔ％、酸素（Ｏ）が３０ｗｔ％から６０ｗｔ％の組成から成り、さらに、亜鉛(Ｚｎ)およびカドミウム（Ｃｄ）などが数ｗｔ％混合される場合もある。このような鉛ボロンガラスは、例えば、８００℃程度の温度の加熱で溶解し、シリコンを侵食する性質を有している。また一般に、結晶系シリコン太陽電池セルの製造方法においては、ガラスフリットの特性を利用して、シリコン基板と銀ペーストとの電気的接触を得る方法が用いられている。太陽電池セル１においても、受光面側電極５の電極材料には、銀ペーストが用いられている。

図５は、本発明の実施の形態１にかかる太陽電池セル１の細線電極５ａを拡大して示す要部拡大図である。図６は、本発明の実施の形態１にかかる太陽電池セル１の細線電極５ａにタブ線２１が接続された状態を受光面側から見た上面図である。

本実施の形態１にかかる太陽電池セル１の受光面側電極５においては、複数の細線電極５ａから電流を集電するとともにタブ線２１がはんだ付けされる、一般的にバスバー電極と呼ばれる受光面側集電電極５ｂが断続的に設けられている。受光面側集電電極５ｂには、複数の細線電極５ａが接続されている。すなわち、受光面側集電電極５ｂは、半導体基板１１の一面である受光面上に設けられ、隣り合う２つ以上の細線電極５ａを接続するとともに第２方向において複数個が分散配置されている。受光面側集電電極５ｂは、複数の細線電極５ａのうちの一部の細線電極５ａと接続する。したがって、細線電極５ａにおいては、受光面側集電電極５ｂに接続する細線電極５ａと、受光面側集電電極５ｂに接続しない細線電極５ａとが存在する。これにより、バスバー電極が全ての細線電極５ａに接続して連続して設けられる場合よりも、バスバー電極に用いられる銀の使用量を削減することができる。

本実施の形態１では、受光面側集電電極５ｂは、全ての細線電極５ａに接続する連続した一般的なバスバー電極を形成した場合の半分の面積にしている。第２方向における受光面側集電電極５ｂの長さは、受光面側集電電極５ｂとタブ線２１との間のピール強度と電極材料の使用量との兼ね合いで決定される。第２方向における受光面側集電電極５ｂの長さが短いほど、電極材料の使用量が減少して太陽電池セル１の製造コストが低減される。一方、第２方向における受光面側集電電極５ｂの長さが長いほど、受光面側集電電極５ｂとタブ線２１との間のピール強度が強くなる。電極材料の使用量の観点から、１本の受光面側集電電極５ｂにおいて、分散配置された複数の受光面側集電電極５ｂの長さの合計は、太陽電池セル１の外形が正方形状である場合には正方形状の１辺の長さの１／２よりも小さいことが好ましい。

第２方向における受光面側集電電極５ｂの長さは、ピール強度を確保するためには、受光面側集電電極５ｂの幅の５倍以上の長さであることが好ましい。例えば外形が１５６ｍｍ角の正方形状を有する太陽電池セル１において、１ｍｍ幅の受光面側集電電極５ｂが４本形成される場合、受光面側集電電極５ｂの長さは５ｍｍ以上であることが好ましい。

太陽電池セル１の受光面側電極５においては、受光面側集電電極５ｂに接続していない細線電極５ａに、タブ線接続部５ｃが設けられている。タブ線接続部５ｃは、受光面側電極５において、第１方向における受光面側集電電極５ｂと同じ位置に設けられている。タブ線接続部５ｃは、複数の太陽電池セル１を用いて太陽電池モジュールを構成する際に、太陽電池セル１同士を電気的に接続するタブ線２１をはんだ付けするための接続部であり、細線電極５ａにおいて一部の幅が幅広に設けられた領域である。すなわち、太陽電池セル１の受光面側の面内において、タブ線接続部５ｃが形成された領域では、タブ線接続部５ｃは、細線電極５ａにおける他の領域よりも、太陽電池セル１の受光面側の面内における単位面積当たりの電極の面積が広い。すなわち、タブ線接続部５ｃが形成された領域では、細線電極５ａにおける他の領域よりも、電極の配置面積が広い。

これにより、太陽電池セル１では、タブ線接続部５ｃを備えない細線電極５ａに単にタブ線２１を直接はんだ付けする場合と比較して、タブ線２１と受光面側電極５がはんだ付けされる面積を広く確保することができる。したがって、受光面側電極５にタブ線２１がはんだ付けされた際に、細線電極５ａとタブ線２１との間で、タブ線２１の剥離が生じない実用レベルの接合強度を得ることができる。

図１に示すように複数の細線電極５ａは、太陽電池セル１の面内において長手方向を第１方向に沿った方向として、第２方向に並列配置されている。太陽電池セル１は、半導体基板２の面内方向において、一対の辺である第１の辺２ａおよび第２の辺２ｂと、他の一対の辺である第３の辺２ｃおよび第４の辺２ｄとにより構成される正方形状を有する。正方形状の１辺の長さは、たとえば１５６ｍｍである。

タブ線接続部５ｃは、太陽電池セル１の面内において、長手方向が第１方向に沿った方向とされた長方形を有する。各細線電極５ａにおいては、タブ線接続部５ｃとして、第１タブ線接続部５ｃ１、第２タブ線接続部５ｃ２、第３タブ線接続部５ｃ３および第４タブ線接続部５ｃ４の４つのタブ線接続部５ｃが、第１方向において、すなわち細線電極５ａの長手方向において等間隔で設けられている。

タブ線２１は、図６に示すように長手方向を第２方向、すなわち図６におけるＸ方向に沿った方向とされてタブ線接続部５ｃにはんだ付けされる。このため、複数の細線電極５ａにおいて、第１方向における第１タブ線接続部５ｃ１の配置位置は、図１に示すように同じ位置とされている。同様に、複数の細線電極５ａにおいて、第１方向における第２タブ線接続部５ｃ２の配置位置は同じ位置とされ、第１方向における第３タブ線接続部５ｃ３の配置位置は同じ位置とされ、第１方向における第４タブ線接続部５ｃ４の配置位置は同じ位置とされている。

すなわち、複数の細線電極５ａにおける第１タブ線接続部５ｃ１は、配列方向が第２方向に沿った方向とされて、第２方向に沿って配置されている。同様に、複数の細線電極５ａにおける第２タブ線接続部５ｃ２は第２方向に沿って配置され、複数の細線電極５ａにおける第３タブ線接続部５ｃ３は第２方向に沿って配置され、複数の細線電極５ａにおける第４タブ線接続部５ｃ４は第２方向に沿って配置されている。そして、複数の細線電極５ａにおいて、第１方向におけるタブ線接続部５ｃの配置位置は、裏面側電極９の裏面バス電極８に対応した位置とされている。

図５に示すように、タブ線接続部５ｃにおいて、細線電極５ａの長手方向と直交する方向におけるタブ線接続部５ｃの幅であるタブ線接続部の幅Ｘ２は、細線電極の幅Ｘ１よりも広い幅とされている。細線電極５ａの長手方向は、第１方向に対応している。細線電極５ａの長手方向と直交する方向は、第２方向に対応している。タブ線接続部５ｃにおいて、細線電極５ａの長手方向におけるタブ線接続部５ｃの幅であるタブ線接続部の長さＹ１は、受光面積を低減しないためにタブ線２１の幅と等しいことが好ましい。ただし、タブ線接続部５ｃへのタブ線２１の接続時の位置ずれを考慮する場合には、タブ線接続部の長さＹ１は、タブ線２１の幅よりも広くされてもよい。なお、図６においては、タブ線接続部５ｃとタブ線２１との位置関係の理解のため、タブ線接続部の長さＹ１がタブ線２１の幅よりも広くされた場合について示している。

また、はんだ付けによるタブ線接続部５ｃとタブ線２１との接合強度を強くするためには、タブ線接続部５ｃとタブ線２１との接合面積、すなわちタブ線接続部５ｃとタブ線２１とのはんだ付け面積を広くすることが好ましい。たとえばタブ線接続部の幅Ｘ２は、細線電極の幅Ｘ１の２倍以上の寸法であることが好ましい。一方、タブ線接続部の幅Ｘ２が広くなると、太陽電池セル１の面内における受光面側電極５の面積が増えて銀の使用量が増える。このため、タブ線接続部の幅Ｘ２は、隣り合う細線電極の間の間隔Ｘ３以下であることが好ましい。すなわち、タブ線接続部の幅Ｘ２は、第２方向における細線電極の配置ピッチＸ４の半分以下であることが好ましい。第２方向における細線電極の配置ピッチＸ４は、第２方向における隣り合う細線電極５ａの中心位置間の間隔である。

本実施の形態１では、後述するようにタブ線接続部５ｃを含む細線電極５ａの高さを、全ての細線電極５ａに接続する連続した一般的なバスバー電極を備える場合のバスバー電極の高さよりも高く形成することができ、たとえば１５μｍとすることが可能である。一方、全ての細線電極５ａに接続する連続した一般的なバスバー電極の高さは１０μｍ程度であるので、タブ線接続部５ｃの高さはバスバー電極よりも高くなる。このため、高さの観点からは、半導体基板２の面方向における単位面積あたりのタブ線接続部５ｃの銀の使用量は増加する。そこで、たとえばタブ線接続部の幅Ｘ２の幅を第２方向における細線電極の配置ピッチＸ４の半分以下にしておけば、タブ線接続部５ｃの面積を考慮しても、一般的なバスバー電極の高さからのタブ線接続部５ｃの高さの増加による銀の使用量の増分を、バスバー電極を形成しない領域を設けることによる受光面側電極５の面積の低減分による銀の使用量の低減によって相殺し、さらに銀の使用量を低減できる。

そして、はんだ付けによるタブ線接続部５ｃとタブ線２１との接合においてタブ線２１の剥離が生じない実用レベルの接合強度の確保と、受光面側電極５における銀の使用量の低減と、の観点から、タブ線接続部の幅Ｘ２は、タブ線接続部５ｃ以外の細線電極５ａの幅より大であり、且つ第２方向における細線電極の配置ピッチＸ４の半分以下の範囲が好ましい。なお、タブ線接続部５ｃを含む細線電極５ａは、スクリーン印刷によって形成されるため、部位によって多少の幅の変動が生じる。したがって、タブ線接続部の幅Ｘ２は、タブ線接続部の長さＹ１における平均値においてタブ線接続部５ｃ以外の細線電極５ａの幅より大であり、且つ第２方向における細線電極の配置ピッチＸ４の半分以下の範囲とすることが好ましい。タブ線接続部の幅Ｘ２がタブ線接続部５ｃ以外の細線電極５ａの幅以下である場合には、タブ線接続部５ｃとタブ線２１との実用レベルの接合強度が確保できない。タブ線接続部の幅Ｘ２が第２方向における細線電極の配置ピッチＸ４の半分より大である場合には、受光面側電極５における銀の使用量の低減効果が低くなる。

つぎに、太陽電池セル１の製造方法の一例について図７を参照して説明する。図７は、本発明の実施の形態１にかかる太陽電池セル１の製造工程の手順を説明するフローチャートである。なお、ここで説明する工程は、シリコン基板を用いた一般的な太陽電池セルの製造工程と同様であるため、一般的な製造工程部分は特に図示しない。

まず、半導体基板２として例えばｐ型多結晶シリコン基板を用意し、ｐ型多結晶シリコン基板をフッ化水素および純水で洗浄する。その後、ステップＳ１０において、ｐ型多結晶シリコン基板の表面に微小凹凸を形成して表面にテクスチャー構造を形成する。テクスチャー形成としては、例えばフッ化水素酸および硝酸を主とした混酸溶液にｐ型多結晶シリコン基板が浸漬され、スライス時の形状を反映した凹凸構造がｐ型多結晶シリコン基板の表面に形成される。

また、半導体基板２として単結晶シリコン基板が用いられる場合には、単結晶シリコン基板がアルカリ溶液に浸漬され、異方性エッチングによってランダムピラミッドが形成されることで微小凹凸が形成される。なお、微小凹凸の形成方法は問わない。

つぎに、ステップＳ２０において、半導体基板２にｐｎ接合が形成される。ｐｎ接合の形成は、表面にテクスチャー構造が形成されたｐ型多結晶シリコン基板に対して、熱拡散によってオキシ塩化リン（ＰＯＣｌ_３）を拡散させる拡散工程を実施することによって行われる。拡散工程では、ｐ型多結晶シリコン基板を例えばオキシ塩化リン（ＰＯＣｌ_３）ガス中で気相拡散法によって高温でリンを熱拡散させて、ｐ型多結晶シリコン基板の表面層にリン（Ｐ）が拡散したｎ型不純物拡散層３を形成することで、ｐｎ接合が形成される。例えばｐ型多結晶シリコン基板を８００℃から９００℃の温度で１分から１０分間加熱することで、ｎ型不純物拡散層３が形成される。ｎ型不純物拡散層３は、ｐ型多結晶シリコン基板の表面の全面に形成される。なお、ｎ型不純物拡散層３は、固相拡散によって形成されてもよく、ｎ型不純物拡散層３の形成方法は問わない。

ここで、ｎ型不純物拡散層３の形成直後のｐ型多結晶シリコン基板の表面には、リンの気相拡散時に形成されたリンの酸化物を主成分とするリンガラス（Ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ Ｓｉｌｉｃａｔｅ Ｇｒａｓｓ：ＰＳＧ）層が形成されている。このため、ｐ型多結晶シリコン基板の表面のリンガラス層が、フッ酸溶液といった薬液を用いて除去される。

つぎに、ステップＳ３０において、ｐ型電極である裏面側電極９とｎ型電極である受光面側電極５とを電気的に絶縁するｐｎ分離が行われて、半導体基板１１が得られる。ｐｎ分離は、ｎ型不純物拡散層３が形成されたｐ型多結晶シリコン基板の裏面のみをフッ化水素酸および硝酸を主とした混酸溶液に浸して、ｐ型多結晶シリコン基板の裏面に形成されたｎ型不純物拡散層３を除去することで行うことができる。これにより、第１導電型層であるｐ型多結晶シリコンからなる半導体基板２と、半導体基板２の受光面側に形成された第２導電型層であるｎ型不純物拡散層３と、によりｐｎ接合が構成された半導体基板１１が得られる。また、ｐｎ分離は、レーザ照射によってｐ型多結晶シリコン基板の外周部に形成されたｎ型不純物拡散層３をカットして除去することによって行われてもよい。

つぎに、ステップＳ４０において、ｎ型不純物拡散層３が形成されたｐ型多結晶シリコン基板の受光面側に、表面保護および光電変換効率改善のために、反射防止膜４としてたとえばプラズマ化学気相成長（Ｐｌａｓｍａ−Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：ＰＥＣＶＤ）法によって窒化シリコン（ＳｉＮ）が形成される。

つぎに、ステップＳ５０において、スクリーン印刷によってｐ型多結晶シリコン基板に裏面側電極９を印刷し、乾燥させる。すなわち、ｐ型多結晶シリコン基板の裏面側にスクリーン印刷によって、裏面アルミニウム電極７の形状に電極材料ペーストであるアルミニウムペーストを塗布し、さらに裏面バス電極８の形状に電極材料ペーストである銀ペーストを塗布し、乾燥させる。

つぎに、ステップＳ６０において、スクリーン印刷によってｐ型多結晶シリコン基板に受光面側電極５を印刷し、乾燥させる。すなわち、ｐ型多結晶シリコン基板の受光面側の反射防止膜４上に、受光面側電極５の形状に対応した開口部が形成された印刷マスクを用いて、図８に示すように、電極材料ペーストである銀ペースト３１をスクリーン印刷によって受光面側電極５の形状に塗布した後、銀ペースト３１を乾燥させる。図８は、本発明の実施の形態１にかかる受光面側電極形成用の銀ペースト３１がｐ型多結晶シリコン基板に印刷された状態を示す上面図である。

このとき、細線電極の高さが同じであり且つ全ての細線電極に接続する連続した一般的なバスバー電極を備えた太陽電池セルと比較した場合、一般的なバスバー電極と比較して高さが高いタブ線接続部５ｃが形成される。図９は、本発明の実施の形態１にかかる受光面側電極５のスクリーン印刷を説明する模式断面図である。図１０は、本発明の実施の形態１にかかる受光面側電極５のスクリーン印刷に使用される印刷マスク４１における開口部４４を拡大して示す要部拡大図である。

受光面側電極５の印刷に使用される印刷マスク４１、すなわち受光面側集電電極５ｂ、細線電極５ａおよびタブ線接続部５ｃを一括して印刷する際に使用される印刷マスク４１は、図９に示すように、１０μｍから１００μｍの線径を有する金属線を編んで形成されたメッシュ４２と呼ばれる部品に乳剤４３と呼ばれる有機成分の膜を形成し、印刷領域に対応する部分の乳剤４３を除去して開口部４４が形成されたものである。図１０においては、細線電極５ａおよびタブ線接続部５ｃを印刷するための開口部４４を示している。銀ペースト３１を印刷する際には、印刷マスク４１上に銀ペースト３１が塗布され、スキージ４５と呼ばれるゴムからなる板部品を印刷マスク４１上で既定の方向に移動させて銀ペースト３１の開口部４４から印刷マスク４１の下方に押し出すことによって電極が印刷される。

ここで、受光面側電極５には、細線電極５ａとタブ線接続部５ｃと受光面側集電電極５ｂとが含まれるが、細線電極５ａの幅は２０μｍ以上、且つ１００μｍ以下の範囲であり、幅が狭い。図１０に示すように、開口部４４において細線電極５ａに対応する開口部である第１開口部４６は、印刷される細線電極５ａの幅に対応して、細線電極の幅Ｘ１と同じ寸法または細線電極の幅Ｘ１よりも大きい寸法で形成される。このため、第１開口部４６は、細線電極の幅Ｘ１に対応する開口幅である開口幅Ｘ１ａが狭く、銀ペースト３１を細線電極５ａの形状に安定して印刷することが難しい。

そこで、印刷マスク４１上におけるスキージ４５の移動方向が、印刷される細線電極５ａの長手方向と同じ方向、すなわち第１開口部４６の長手方向と同じ方向とされる。これにより、印刷マスク４１上においてスキージ４５を移動させた場合に、第１開口部４６の長手方向と、印刷マスクの上面４１ａとスキージ４５との接触面の長手方向と、が直交する。すなわち、第１開口部４６の長手方向と、スキージ４５の下端部の長手方向と、が直交する。そして、スキージ４５の下端部は、スキージ４５の下端部の長手方向において隣り合う第１開口部４６の間に位置する印刷マスクの上面４１ａによって保持される。このため、スキージ４５が開口部４４に落ち込むことがなく、銀ペースト３１を所望の厚みで印刷することができる。

一方、タブ線接続部の幅Ｘ２は、タブ線接続部５ｃ以外の細線電極５ａの幅より大であり、且つ第２方向における細線電極の配置ピッチＸ４の半分以下の範囲とされる。第２方向における細線電極の配置ピッチＸ４が０．５ｍｍ以上、２ｍｍ以下とされる場合には、タブ線接続部の幅Ｘ２は、０．２５μｍ以上、且つ１ｍｍ以下の範囲とされる。そして、開口部４４においてタブ線接続部５ｃに対応する開口部である第２開口部４７は、タブ線接続部の幅Ｘ２に対応して、タブ線接続部の幅Ｘ２と同じ寸法またはタブ線接続部の幅Ｘ２よりも大きい寸法で形成される。このため、第２開口部４７におけるタブ線接続部の幅Ｘ２に対応する開口幅である開口幅Ｘ２ａは、開口幅Ｘ１ａよりも広い。しかしながら、開口幅Ｘ２ａは、一般的なバスバー電極の幅と比較すると狭い。一般的なバスバー電極の幅は、１ｍｍ以上、且つ２ｍｍ以下の範囲である。

印刷マスク４１上におけるスキージ４５の移動方向を第１開口部４６の長手方向と同じ方向として銀ペースト３１の印刷を行う際には、スキージ４５の下端部は、第２開口部４７の領域においては、スキージ４５の下端部の長手方向において隣り合う第２開口部４７の間に位置する印刷マスクの上面４１ａによって保持される。このため、スキージ４５が第２開口部４７に落ち込むことがなく、銀ペースト３１を第１開口部４６と同じ所望の厚みで印刷することができる。

なお、太陽電池セルがバスバー電極を備える場合、一般的にバスバー電極の幅は１ｍｍ以上、２ｍｍ以下とされ、細線電極の幅よりも大幅に広い。また、バスバー電極は、グリッド電極、すなわち細線電極と直交する方向に形成される。そして、スキージ４５の移動方向を細線電極５ａの長手方向と同じ方向にするため、印刷マスクにおいてバスバー電極に対応する開口部の長手方向と、スキージの下端部の長手方向と、が平行となる。このため、印刷マスク上においてスキージを移動させた場合に、バスバー電極に対応する開口部にスキージの一部が落ち込み、開口部から印刷面に印刷された電極材料ペーストにおける、バスバー電極の幅方向における中央領域の厚さが大幅に薄くなる。

一方、印刷マスク４１では、印刷マスク４１上におけるスキージ４５の移動方向を第１開口部４６の長手方向と同じ方向として銀ペースト３１の印刷を行う際には、スキージ４５の下端部は、開口部４４における図示しない受光面側集電電極５ｂに対応する領域を通過するときに、スキージ４５の下端部の長手方向において隣り合う第２開口部４７の間に位置する印刷マスクの上面４１ａによって保持される。このため、スキージ４５が開口部４４における受光面側集電電極５ｂに対応する領域に落ち込むことがない。したがって、本実施の形態１における受光面側集電電極５ｂは、細線電極５ａと同様の高さで形成できる。

当然ながら、開口幅の設計値、電極材料ペーストの種類および印刷条件によって印刷状況が異なるが、上記の理由で、太陽電池セル１では、細線電極の高さが太陽電池セル１の細線電極５ａと同じであり且つ全ての細線電極に接続する連続した一般的なバスバー電極を備えた太陽電池セルと比較した場合、一般的なバスバー電極と比較して、高さが高いタブ線接続部５ｃを形成することができる。すなわち、一般的なバスバー電極と比較して厚さが厚いタブ線接続部５ｃを形成することができる。

その後、ステップＳ７０において、ｐ型多結晶シリコン基板に印刷されたペーストを焼成することで、受光面側電極５としての細線電極５ａ、タブ線接続部５ｃおよび受光面側集電電極５ｂと、裏面側電極９としての裏面アルミニウム電極７および裏面バス電極８と、が得られる。この焼成工程では、受光面側電極５は、絶縁膜である反射防止膜４をファイヤースルーしてｎ型不純物拡散層３と導通を取る。また、ｐ型多結晶シリコン基板の裏面側に形成されていたｎ型不純物拡散層３のうち裏面アルミニウム電極７の直下の領域は、アルミニウムの拡散によりｐ＋層１０に変わる。

以上のような工程を実施することにより、図１から図３に示す本実施の形態１にかかる太陽電池セル１が作製される。なお、電極材料であるペーストの半導体基板１１への配置の順番を、受光面側と裏面側とで入れ替えてもよい。

上述した太陽電池セル１は、受光面側電極５に受光面側集電電極５ｂとタブ線接続部５ｃを備えることによって、タブ線２１が受光面側電極５の受光面側集電電極５ｂとタブ線接続部５ｃとにはんだ付けされる。ここで、受光面側集電電極５ｂは、タブ線２１との接合面積が広く確保できるため、タブ線２１の剥離の生じない実用レベルの接合強度を得ることができる。

また、受光面側電極５において受光面側集電電極５ｂが形成されてないタブ線接続領域、すなわち受光面側集電電極５ｂが接続されていない細線電極５ａとタブ線２１とが接続される領域にはタブ線接続部５ｃが形成されている。そして、タブ線接続部の幅Ｘ２が細線電極の幅Ｘ１よりも広い幅とされている。このため、受光面側集電電極５ｂが接続されていない細線電極５ａとタブ線２１とが接続される領域では、タブ線接続部５ｃを備えない細線電極５ａに単にタブ線２１を直接はんだ付けする場合と比較して、タブ線２１と細線電極５ａとがはんだ付けされる面積を広く確保することができる。したがって、受光面側電極５にタブ線２１がはんだ付けされた際に、細線電極５ａとタブ線２１との間で、タブ線２１の剥離の生じない実用レベルの接合強度を得ることができる。

そして、タブ線接続部５ｃの形状を長方形とすることによって、はんだ付けによるタブ線２１との接合面積を広く確保することができる。たとえば、タブ線接続部の長さＹ１がタブ線２１の幅と同じ幅とされ、タブ線接続部の幅Ｘ２が２００μｍとされたタブ線接続部５ｃを形成することで、複数の太陽電池セル１をタブ線２１で接続した太陽電池モジュールにおいて支障のない実用レベルで、細線電極５ａとタブ線２１との接着強度を確保することができる。

また、太陽電池セル１は、第２方向において断続的に配置された受光面側集電電極５ｂを備えるため、全ての細線電極５ａに接続する連続した一般的なバスバー電極を形成する場合と比較して、バスバー電極を形成するための銀の使用量を削減することができる。太陽電池セル１は、タブ線接続部５ｃを備えていない太陽電池セルに比べて、タブ線接続部５ｃの幅の、細線電極５ａにおける他の領域の幅からの増加分と、受光面側集電電極５ｂの高さが、連続した一般的なバスバー電極よりも高い、細線電極５ａと同等の高さになる増加分と、に対応した量だけ、電極材料である銀の使用量が増加する。しかしながら、太陽電池セル１は、受光面側集電電極５ｂが第２方向において断続的に配置されることによる銀の使用量の低減分が非常に大きい。このため、太陽電池セル１は、第２方向における受光面側集電電極５ｂの長さを調整することにより、連続した一般的なバスバー電極を備える場合と比較して、受光面側電極５における銀の使用量を大幅に低減することができる。

すなわち、太陽電池セル１は、受光面側集電電極５ｂが接続されていない細線電極５ａとタブ線２１とが接続される領域では、細線電極５ａの幅を広げて面積を広げたタブ線接続部５ｃを、タブ線２１がはんだ付けされるタブ線２１の接続部として使用する。これにより、太陽電池セル１は、受光面側集電電極５ｂが接続されていない細線電極５ａとタブ線２１とが接続される領域では、全ての細線電極５ａに接続する連続した一般的なバスバー電極を備える場合に比べて、タブ線２１がはんだ付けされる領域の面積を大幅に低減できる。したがって、太陽電池セル１は、受光面側電極５における銀の使用量を大きく低減しながら受光面側電極５にタブ線２１をはんだ付けすることが可能であり、且つ太陽電池モジュールにおいて支障のない実用レベルで、タブ線２１の接着強度を確保することができる。

例えば、細線電極５ａを印刷する印刷マスク４１における、細線電極の幅Ｘ１に対応する開口幅Ｘ１ａを２０μｍ以上、且つ５０μｍ以下の範囲として、タブ線接続部の幅Ｘ２に対応する開口幅Ｘ２ａのみを１００μｍ以上、且つ７００μｍ以下の範囲とする。この場合には、タブ線接続部５ｃを含む細線電極５ａの電極高さを１５μｍとすることが可能である。

また、例えば印刷マスク４１における細線電極の幅Ｘ１に対応する開口幅Ｘ１ａを２０μｍ以上、且つ５０μｍ以下の範囲から、５０μｍ以上、且つ１００μｍ以下の範囲に変更した場合でも、１５μｍ以上の厚さに、タブ線接続部５ｃを含む細線電極５ａを形成することが可能である。

このように、印刷マスク４１においてタブ線接続部の幅Ｘ２に対応する開口幅Ｘ２ａのみを７００μｍとした場合でも、タブ線接続部５ｃを含む細線電極５ａの高さを、全ての細線電極５ａに接続する連続した一般的なバスバー電極を備える場合のバスバー電極の高さよりも高く形成することができる。このため、太陽電池セル１においては、全ての細線電極５ａに接続する連続した一般的なバスバー電極を備える場合に比べて、タブ線２１と受光面側電極５との接触面積は減るものの、タブ線２１と接続される領域の単位面積当たりの接着強度を、タブ線２１と接続されるタブ線接続部５ｃが厚くなることで補償することが可能となる。これは、はんだ付けによる電極とタブ線との接着強度と、電極の厚さと、には相関があること、および接着強度の観点からは電極の厚さは厚い方が有利であること、を利用している。

また、通常の集電電極は幅が１ｍｍ以上２ｍｍ以下であるのに対して、受光面側集電電極５ｂの幅をたとえば１００μｍに極端に細線化してもよい。これにより、受光面側電極５における銀の使用量をより大幅に低減することができる。受光面側集電電極５ｂをなくした場合でも、太陽電池セル１へのタブ線２１の接続は可能である。しかしながら、太陽電池セル１の出力特性を評価する上で集電電極が必要となる場合がある。たとえば１００μｍの幅の受光面側集電電極５ｂを太陽電池セル１に設けておくことで、受光面側電極５における電極材料の使用量を削減しつつ、太陽電池セル１の出力特性を測定することが可能となる。

つぎに、タブ線接続部５ｃの形状の他の例について説明する。図１１は、本発明の実施の形態１にかかる他の太陽電池セル５１を受光面側から見た上面図である。図１２は、本発明の実施の形態１にかかる他の太陽電池セル５１の細線電極５ａを拡大して示す要部拡大図である。図１３は、本発明の実施の形態１にかかる他の太陽電池セル５１の細線電極５ａにタブ線２１が接続された状態を受光面側から見た上面図である。図１１および図１２に示すように、他の太陽電池セル５１は、他の太陽電池セル５１の面内方向におけるタブ線接続部５ｃの形状が菱型とされている。他の太陽電池セル５１は、タブ線接続部５ｃを備えるため、太陽電池セル１と同様の効果を有する。また、他の太陽電池セル５１は、タブ線接続部５ｃの形状を菱型とすることによって、タブ線２１が細線電極５ａの長手方向にずれた場合にタブ線２１とタブ線接続部５ｃとの接続領域をより広く確保できるという効果が得られる。

細線電極５ａの長手方向におけるタブ線接続部５ｃの幅であるタブ線接続部の長さＹ１および面積が等しい、長方形のタブ線接続部５ｃと菱形のタブ線接続部５ｃとについて、タブ線２１とタブ線接続部５ｃとの接続領域を比較して考える。菱形のタブ線接続部５ｃのタブ線接続部の長さＹ１は、菱形のタブ線接続部５ｃにおけるＹ方向、すなわち第１方向の対角線の長さに対応する。この場合は、タブ線接続部の長さＹ１と面積とが等しいため、菱形のタブ線接続部５ｃのタブ線接続部の幅Ｘ２は、長方形のタブ線接続部５ｃのタブ線接続部の幅Ｘ２の２倍となる。菱形のタブ線接続部５ｃのタブ線接続部の幅Ｘ２は、菱形のタブ線接続部５ｃにおけるＸ方向、すなわち第２方向の対角線の長さに対応する。タブ線２１が、第１方向において、タブ線接続部５ｃ上の適正な配置位置からずれる場合について考える。タブ線２１の幅は、タブ線２１とタブ線接続部５ｃとにおけるタブ線接続部の長さＹ１と同じである。タブ線２１が、タブ線接続部５ｃの半分の位置までずれると、長方形のタブ線接続部５ｃと菱形のタブ線接続部５ｃとで、タブ線２１とタブ線接続部５ｃとの接続領域の面積は、同じになる。タブ線接続部５ｃ上の適正な配置位置からのタブ線２１のずれがタブ線接続部５ｃの半分未満であれば、タブ線２１とタブ線接続部５ｃとの接続領域の面積は、菱形のタブ線接続部５ｃのほうが大きくなる。

図１４は、本発明の実施の形態１にかかる他の太陽電池セル５２を受光面側から見た上面図である。図１５は、本発明の実施の形態１にかかる他の太陽電池セル５２の細線電極５ａを拡大して示す要部拡大図である。図１６は、本発明の実施の形態１にかかる他の太陽電池セル５２の細線電極５ａにタブ線２１が接続された状態を受光面側から見た上面図である。図１４および図１５に示すように、他の太陽電池セル５２は、他の太陽電池セル５２の面内方向におけるタブ線接続部５ｃの形状が三角形とされている。他の太陽電池セル５２は、タブ線接続部５ｃを備えるため、太陽電池セル１と同様の効果を有する。また、他の太陽電池セル５２は、タブ線接続部５ｃの形状を三角形とすることによって、タブ線接続部５ｃの電極パターンが非対称となり、太陽電池セル１の向きを容易に認識できるという効果が得られる。

上述したように、本実施の形態１にかかる太陽電池セル１は、第２方向において断続的に設けられた受光面側集電電極５ｂ、すなわちタブ線接続領域において局所的に設けられた受光面側集電電極５ｂを備える。このため、太陽電池セル１は、全ての細線電極５ａに接続する連続した一般的なバスバー電極を形成する場合と比較して、バスバー電極を形成するための銀の使用量を削減できる。

また、太陽電池セル１においては、第２方向において断続的に配置される受光面側集電電極５ｂの面積を調整することで、太陽電池セル１の受光面側における受光面側電極５による被覆率を、全ての細線電極５ａに接続する連続した一般的なバスバー電極が存在する場合の半分以下の被覆率とすることが可能であり、受光面側電極５における銀の使用量を低減することができる。そして、タブ線接続部の幅Ｘ２を、第２方向における細線電極の配置ピッチＸ４の半分以下とすることで、受光面側集電電極５ｂが形成されていないタブ線接続領域における受光面側電極５の面積を半分以下とすることが可能であり、銀の使用量を大幅に低減できる。

例えば、バスバー電極が存在せず、隣り合う細線電極５ａと細線電極５ａとの間隔が１．５ｍｍであり、タブ線接続部５ｃが長方形の場合を仮定する。この場合のバスバー電極とタブ線接続部５ｃとの電極体積の比較を行う。タブ線２１の幅は１．０ｍｍと仮定する。一般的な太陽電池セルの場合、バスバー電極の高さを１０μｍと仮定すると、第２方向における細線電極５ａ間のバスバー電極の体積は、幅×長さ×高さ＝１．０ｍｍ×１．５ｍｍ×１０μｍ＝０．０１５ｍｍ^３となる。

つぎに、本実施の形態１にかかる太陽電池セル１の受光面側電極５のパターンで、タブ線接続部５ｃの体積を計算する。タブ線接続部５ｃの電極幅を第２方向における細線電極５ａのピッチの１／２以下となるように７００μｍとし、高さは２０μｍと仮定する。この場合、幅×長さ×高さ＝１．０ｍｍ×７００μｍ×２０μｍ＝０．０１４ｍｍ^３となる。細線電極５ａの高さが２倍になったと仮定しても、タブ線接続部５ｃの幅を第２方向における細線電極５ａのピッチの半分以下にしておけば、受光面側電極５に使用される銀の使用量の削減効果が期待できる。

一方で、受光面側集電電極５ｂが形成されていないタブ線接続領域の接着強度に関して、太陽電池セル１では細線電極５ａにおいて幅が広くなっているタブ線接続部５ｃの部分でタブ線２１にはんだ付けによって接着できる。このため、太陽電池セル１は、例えばタブ線接続部５ｃを幅２００μｍの長方形とした場合でも、太陽電池モジュールにおいて支障のない実用レベルで、タブ線２１との接着強度を確保することができる。ただし、接着強度は当然ながら、電極ペースト材料、タブ線の材料、はんだ付け条件に依存する。

すなわち、太陽電池セル１は、受光面側集電電極５ｂが存在しないタブ線接続領域を設けることで集電電極に使用される銀の使用量を大きく削減しつつ、受光面側集電電極５ｂが存在しないタブ線接続領域ではタブ線２１と接合される部分のみ幅を広げて面積を広げることで、細線電極５ａとタブ線２１との接合強度の向上が図ることができる。

また、タブ線接続部５ｃは、受光面側集電電極５ｂに接続していない全ての細線電極５ａに設ける必要があるわけではなく、受光面側集電電極５ｂに接続していない細線電極５ａのうちの一部の細線電極５ａに設けてもよい。図１７は、本発明の実施の形態１にかかる他の太陽電池セル５３を受光面側から見た上面図である。

図１７に示すように、他の太陽電池セル５３は、第２方向における受光面側集電電極５ｂと受光面側集電電極５ｂとの間に細線電極５ａが３本あり、中央の１本の細線電極５ａのみにタブ線接続部５ｃが設けられている。受光面側集電電極５ｂに接続していない細線電極５ａにおいて、タブ線接続部５ｃを備えない細線電極５ａを設けることによって、受光面側電極５における銀の使用量をさらに低減できる。

受光面側集電電極５ｂに接続していない細線電極５ａのうちタブ線接続部５ｃが設けられていない細線電極５ａに隣り合う一方の細線電極５ａにタブ線接続部５ｃが形成されている。また、受光面側集電電極５ｂに接続していない細線電極５ａのうちタブ線接続部５ｃが設けられていない細線電極５ａに隣り合う他方の細線電極５ａに受光面側集電電極５ｂが形成されている。受光面側電極５にタブ線２１がはんだ付けされた際には、タブ線接続部５ｃが設けられていない細線電極５ａは、隣り合う細線電極５ａとタブ線２１との接着強度が確保されているため、タブ線２１の剥離が防止される。

この場合、タブ線接続部５ｃが設けられていない細線電極５ａもあるため、タブ線接続部の幅Ｘ２は、細線電極の配置ピッチＸ４の半分以下でもよいが、受光面側電極５における銀の使用量の削減が期待できる程度の幅において、広くすることも可能である。

上述したように、本実施の形態１にかかる太陽電池セル１は、太陽電池セル１同士を電気的に接続するタブ線２１と受光面側電極５との接着強度を確保しつつ電極材料の使用量を低減して太陽電池セル１の製造コストを低減可能である、という効果を奏する。

実施の形態２．
受光面側集電電極５ｂが形成されてないタブ線接続領域には、細線電極５ａ同士を電気的に接続する、受光面側集電電極５ｂよりも細い第２集電電極５ｄを形成することが可能である。図１８は、本発明の実施の形態２にかかる太陽電池セル５４を受光面側から見た上面図である。本実施の形態２にかかる太陽電池セル５４は、第２方向に延在し、複数の細線電極５ａにおいて第１方向における同じ位置に配置された複数のタブ線接続部５ｃを電気的に接続する第２集電電極５ｄを備える点が、実施の形態１にかかる太陽電池セル１と異なる。

太陽電池セル５４の受光面側電極５にタブ線２１が接続される場合には、タブ線接続部５ｃと第２集電電極５ｄとがタブ線２１にはんだ付けされる。ここで、本実施の形態２にかかる太陽電池セル５４では、第２集電電極５ｄの幅が１００μｍに大幅に細線化されている。一方で、実施の形態１にかかる太陽電池セル１と同様に、タブ線２１とはんだ付けされるタブ線接続部５ｃを細線電極５ａに設けて、受光面側集電電極５ｂに接続していない細線電極５ａとタブ線２１とがはんだ付けされる面積を広く確保している。これにより、太陽電池セル５４では、実施の形態１にかかる太陽電池セル１と同様の効果が得られる。

また、太陽電池セル５４における第２集電電極５ｄは、細線電極５ａから電流を集める機能を有するが、主な機能は細線電極５ａ同士を電気的に接続することである。太陽電池セル５４は、第２方向に沿って配列された複数のタブ線接続部５ｃ同士を電気的に接続することで、細線電極５ａ同士を電気的に接続している。第２集電電極５ｄを形成しておくことで、細線電極５ａが断線した場合に、キャリアが他の細線電極５ａに集中することによる抵抗損失を緩和することが可能である。第２集電電極５ｄは、ステップＳ６０およびステップＳ７０において細線電極５ａ等と同時に形成される。

また、上述した第２集電電極５ｄの幅は、３０μｍ以上、且つ３００μｍ以下の範囲であることが好ましい。第２集電電極５ｄの幅が３０μｍ未満の場合は、スクリーン印刷による形成が難しく、第２集電電極５ｄの断線が発生するという問題がある。第２集電電極５ｄの幅が３００μｍより大である場合は、第２集電電極５ｄにおける電極使用量が多くなり受光面側電極５における銀の使用量の削減効果が小さくなる。なお、第２集電電極５ｄは、スクリーン印刷によって形成されるため、部位によって多少の幅の変動が生じる。したがって、第２集電電極５ｄの幅は、平均値において３０μｍ以上、且つ３００μｍ以下の範囲とすることが好ましい。

図１９は、本発明の実施の形態２にかかる他の太陽電池セル５５を受光面側から見た上面図である。他の太陽電池セル５５は、本実施の形態２にかかる太陽電池セル５４の変形例であり、太陽電池セル５４と同様に、第２方向に延在し、複数の細線電極５ａにおいて第１方向における同じ位置に配置された複数のタブ線接続部５ｃを電気的に接続する第２集電電極５ｄを備える。そして、他の太陽電池セル５５は、第１集電電極である受光面側集電電極５ｂと第２集電電極５ｄとで囲まれた領域に、細線電極５ａは形成されていない。

他の太陽電池セル５５において、第２方向に沿って配列された複数のタブ線接続部５ｃ同士は、太陽電池セル５４と同様に第２集電電極５ｄによって電気的に接続される。したがって、図１９に示すように、第１集電電極である受光面側集電電極５ｂと第２集電電極５ｄとで囲まれた領域には、細線電極５ａは形成されていなくてもよい。第１集電電極である受光面側集電電極５ｂと第２集電電極５ｄとで囲まれた領域の細線電極５ａを無くすことによって、受光面側電極５における銀の使用量をさらに低減できる。

他の太陽電池セル５５の受光面側電極５にタブ線２１が接続される場合には、受光面側集電電極５ｂとタブ線接続部５ｃと第２集電電極５ｄとがタブ線２１にはんだ付けされる。ここで、他の太陽電池セル５５では、第２集電電極５ｄの幅が１００μｍに大幅に細線化されている。一方で、実施の形態１にかかる太陽電池セル１と同様に、タブ線２１とはんだ付けされるタブ線接続部５ｃを細線電極５ａに設けて、受光面側集電電極５ｂに接続していない細線電極５ａとタブ線２１とがはんだ付けされる面積を広く確保している。

また、受光面側集電電極５ｂに接続せず且つタブ線接続部５ｃを備えない細線電極５ａは、第２集電電極５ｄに接続している。受光面側電極５にタブ線２１がはんだ付けされた際には、受光面側集電電極５ｂに接続せず且つタブ線接続部５ｃを備えない細線電極５ａは、接続している第２集電電極５ｄとタブ線２１とが接着され、また受光面側集電電極５ｂに接続している隣り合う細線電極５ａとタブ線２１との接着強度が確保されているため、タブ線２１の剥離が防止される。したがって、他の太陽電池セル５５では、実施の形態１にかかる太陽電池セル１と同様の効果が得られる。

実施の形態３．
実施の形態３では、上述した太陽電池セル１の出力特性の測定について説明する。太陽電池セルの出力特性である電流−電圧特性の測定、すなわちＩＶ測定は、４端子法を用いて行うことができる。受光面側電極における集電電極は、電流−電圧特性の測定時に、太陽電池セルの出力特性を測定する測定機器に接続された電流測定用の電流端子および測定機器に接続された電圧測定用の電圧端子を接触させるための外部端子の役割も担っている。ここで、電流端子と電圧端子との間の抵抗が高い場合は、該当領域での電圧降下がＩＶ測定に悪影響を及ぼすため注意が必要である。

太陽電池セル１のＩＶ測定は、太陽電池セル１で発生した電流と電圧とを別々の端子で測定する４端子法を用いて行われる。電流と電圧とを同じ端子で測定する２端子法で太陽電池セルのＩＶ測定を行う場合、測定された電圧は、端子と太陽電池セルとの接触抵抗部分に電流が流れて発生した電圧降下を含む。このため、２端子法で太陽電池セルのＩＶ測定を行う場合には太陽電池セルの表面とは異なる電圧を測定することになり、測定された電圧に誤差が生じることになる。一方、４端子法では電圧端子と電流端子とが分けられており、電圧端子と電流端子との各々に専用の端子が用いられる。これにより、電圧端子には電流が流れることがないため、上述した接触抵抗部分での電圧降下を除外できる。ここで、４端子法では、電流と電圧との測定場所を同一にする必要がある。ただし、例えば電流端子と電圧端子との距離が離れている場合、または電流端子と電圧端子との間の抵抗が高い場合には、電圧端子と電流端子との間で電圧降下が発生することにより、誤測定となる可能性がある。

上述した実施の形態１にかかる太陽電池セル１では、タブ線接続部５ｃに、電流測定用の電流端子および電圧測定用の電圧端子を接触させてＩＶ測定を実施することが可能である。一般的に細線電極の幅は１００μｍ前後とされており非常に細いため、細線電極に端子を接触させることは難しい。しかしながら、太陽電池セル１では、タブ線接続部５ｃを例えば２ｍｍの幅に広げられる。これにより、太陽電池セル１では、ＩＶ測定を実施する際に、細線電極に端子を接触させることが容易となる。

図２０は、本発明の実施の形態３において太陽電池セル１のタブ線接続部５ｃに電流端子６１および電圧端子６２を接触させた状態を示す断面図であり、第２方向に沿った断面図である。タブ線接続部５ｃを用いてＩＶ測定を実施するためには、図２０に示したように電流端子６１の端部から電圧端子６２の端部までの領域にタブ線接続部５ｃが存在する必要がある。タブ線接続部５ｃにおける電圧降下が測定精度に影響し、タブ線接続部５ｃが存在するため抵抗が低く、電圧降下が小さいためである。

各タブ線接続部５ｃには、１本の細線電極５ａのみが接続される。一方、受光面側集電電極５ｂには、複数の細線電極５ａが接続される。ＩＶ測定の際は、１つのタブ線接続部５ｃに電流端子６１および電圧端子６２の両方を接触させる。このため、電流端子６１と電圧端子６２との間には、幅の広い銀電極であるタブ線接続部５ｃが存在するため、大きな電圧降下は生じず、ＩＶ測定上の問題にはならない。

タブ線接続部５ｃの個数については、電圧端子はタブ線接続部５ｃに接触させるので、測定の安定性のために、２個以上とすることが好ましい。また、受光面側集電電極５ｂの個数については、タブ線接続部５ｃの個数と同じか、それ以上であることが好ましい。

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、上記の実施の形態の技術同士を組み合わせることも可能であり、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。

１，５４ 太陽電池セル、２，１１ 半導体基板、２ａ 第１の辺、２ｂ 第２の辺、２ｃ 第３の辺、２ｄ 第４の辺、３ ｎ型不純物拡散層、４ 反射防止膜、５ 受光面側電極、５ａ 細線電極、５ｂ 受光面側集電電極、５ｃ タブ線接続部、５ｃ１ 第１タブ線接続部、５ｃ２ 第２タブ線接続部、５ｃ３ 第３タブ線接続部、５ｃ４ 第４タブ線接続部、５ｄ 第２集電電極、７ 裏面アルミニウム電極、８ 裏面バス電極、９ 裏面側電極、１０ ｐ＋層、２１ タブ線、３１ 銀ペースト、４１ 印刷マスク、４１ａ 印刷マスクの上面、４２ メッシュ、４３ 乳剤、４４ 開口部、４５ スキージ、４６ 第１開口部、４７ 第２開口部、５１，５２，５３，５５ 他の太陽電池セル、６１ 電流端子、６２ 電圧端子、Ｘ１ 細線電極の幅、Ｘ１ａ 開口幅、Ｘ２ タブ線接続部の幅、Ｘ２ａ 開口幅、Ｘ３ 隣り合う細線電極の間の間隔、Ｘ４ 細線電極の配置ピッチ、Ｙ１ タブ線接続部の長さ。

Claims (13)

1. ｐｎ接合を有する半導体基板と、
   前記半導体基板の一面上に設けられ、前記半導体基板の面内方向における第１方向に延在するとともに前記半導体基板の面内方向において前記第１方向と交差する第２方向において互いに平行に配列された複数の細線電極と、
   前記半導体基板の一面上に設けられ、隣り合う２つ以上の前記細線電極を接続するとともに前記第２方向において分断され、分散配置された複数の第１集電電極と、
   を備え、
   前記複数の細線電極は、前記第１集電電極に接続する前記細線電極と、前記第１集電電極に接続しない前記細線電極とがあり、
   前記第１集電電極に接続していない前記細線電極は、前記細線電極の幅が前記細線電極における他の領域よりも幅広とされた、タブ線を接続するための領域であるタブ線接続部を、前記第１方向における前記第１集電電極と同じ位置に備えること、
   を特徴とする太陽電池セル。
2. ｐｎ接合を有する半導体基板と、
   前記半導体基板の一面上に設けられ、前記半導体基板の面内方向における第１方向に延在するとともに前記半導体基板の面内方向において前記第１方向と交差する第２方向において互いに平行に配列された複数の細線電極と、
   前記半導体基板の一面上に設けられ、隣り合う２つ以上の前記細線電極を接続するとともに前記第２方向において分断され、分散配置された複数の第１集電電極と、
   を備え、
   前記複数の細線電極は、前記第１集電電極に接続する前記細線電極と、前記第１集電電極に接続しない前記細線電極とがあり、
   前記第１集電電極に接続していない前記細線電極は、前記細線電極の幅が前記細線電極における他の領域よりも幅広とされた、タブ線を接続するための領域であるタブ線接続部を、前記第１方向における前記第１集電電極と同じ位置に備え、前記第１方向における前記タブ線接続部の長さと同じ幅を有する前記タブ線が前記タブ線接続部に接続されていること、
   を特徴とする太陽電池セル。
3. 前記タブ線接続部は、前記第２方向の幅の平均が、前記タブ線接続部以外の前記細線電極の幅より大であり、且つ第２方向における前記細線電極の配置ピッチの半分以下の範囲であること、
   を特徴とする請求項１または２に記載の太陽電池セル。
4. 前記太陽電池セルの面内における前記タブ線接続部の形状が長方形であること、
   を特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載の太陽電池セル。
5. 前記太陽電池セルの面内における前記タブ線接続部の形状が三角形であること、
   を特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載の太陽電池セル。
6. 前記太陽電池セルの面内における前記タブ線接続部の形状が菱形であること、
   を特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載の太陽電池セル。
7. 第１導電型の半導体基板の一面側に第２導電型の不純物拡散層を形成する第１工程と、
   前記半導体基板の面内方向における第１方向に延在するとともに前記半導体基板の面内方向において前記第１方向と交差する第２方向において互いに平行に配列された複数の細線電極と、隣り合う２つ以上の前記細線電極を接続するとともに前記第２方向において分断されて分散配置された複数の第１集電電極と、を前記半導体基板の一面上に形成する第２工程と、
   を含み、
   前記第２工程では、前記第１集電電極に接続する前記細線電極と、前記第１集電電極に接続しない前記細線電極とを形成し、前記細線電極の幅が前記細線電極における他の領域よりも幅広とされて、タブ線を接続するための領域であるタブ線接続部を、前記第１集電電極に接続していない前記細線電極の、前記第１方向における前記第１集電電極と同じ位置に形成すること、
   を特徴とする太陽電池セルの製造方法。
8. 第１導電型の半導体基板の一面側に第２導電型の不純物拡散層を形成する第１工程と、
   前記半導体基板の面内方向における第１方向に延在するとともに前記半導体基板の面内方向において前記第１方向と交差する第２方向において互いに平行に配列された複数の細線電極と、隣り合う２つ以上の前記細線電極を接続するとともに前記第２方向において分断されて分散配置された複数の第１集電電極と、を前記半導体基板の一面上に形成する第２工程と、
   前記細線電極にタブ線を接続する第３工程と、
   を含み、
   前記第２工程では、前記第１集電電極に接続する前記細線電極と、前記第１集電電極に接続しない前記細線電極とを形成し、前記細線電極の幅が前記細線電極における他の領域よりも幅広とされて、前記タブ線を接続するための領域であるタブ線接続部を、前記第１集電電極に接続していない前記細線電極の、前記第１方向における前記第１集電電極と同じ位置に形成し、
   前記第３工程では、前記第１方向における前記タブ線接続部の長さと同じ幅を有する前記タブ線を前記タブ線接続部に接続すること、
   を特徴とする太陽電池セルの製造方法。
9. 前記タブ線接続部は、前記第２方向の幅の平均が、前記タブ線接続部以外の前記細線電極の幅より大であり、且つ第２方向における前記細線電極の配置ピッチの半分以下の範囲であること、
   を特徴とする請求項７または８に記載の太陽電池セルの製造方法。
10. 前記太陽電池セルの面内における前記タブ線接続部の形状が長方形であること、
    を特徴とする請求項７から９のいずれか１つに記載の太陽電池セルの製造方法。
11. 前記太陽電池セルの面内における前記タブ線接続部の形状が三角形であること、
    を特徴とする請求項７から９のいずれか１つに記載の太陽電池セルの製造方法。
12. 前記太陽電池セルの面内における前記タブ線接続部の形状が菱形であること、
    を特徴とする請求項７から９のいずれか１つに記載の太陽電池セルの製造方法。
13. 前記第２工程の後に、前記太陽電池セルの出力特性を測定する測定機器と接続された端子を前記タブ線接続部に接続し、前記太陽電池セルの受光面に既定の光量の光を照射して前記太陽電池セルの出力特性を測定する工程を有すること、
    を特徴とする請求項７から１２のいずれか１つに記載の太陽電池セルの製造方法。

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