JPWO2015064696A1 - 太陽電池セルおよび太陽電池モジュール - Google Patents

太陽電池セルおよび太陽電池モジュール Download PDF

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Abstract

太陽電池モジュールの製造工程において歩留りを向上させるために、太陽電池セル１は第１主面２ａおよび第１主面２ａの裏面に相当する第２主面２ｂを有する半導体基板２と、第２主面２ｂ上の第１方向に延びる線上に配置されたバスバー電極７と、第２主面２ｂ上のバスバー電極７の延長線上においてバスバー電極７と離れた位置に設けられたバスバー電極７よりも厚い端部電極１１とを備えている。

Description

本発明は太陽電池セルおよび太陽電池モジュールに関する。
太陽光発電などに使用される太陽電池モジュールは、例えばシリコン基板を用いた結晶系の太陽電池セルの複数を電気的に接続している。
この太陽電池モジュールは、金属から成る帯状の配線導体（接続タブ）を、太陽電池セルの第１電極と隣接する太陽電池セルの裏面側電極に半田付けすることによって、複数の太陽電池セルを接続している（例えば、特開２００６−２７８６９５号公報を参照）。
配線導体を用いた太陽電池セルの接続においては、一方の太陽電池セルの第１電極から他方の太陽電池セルの裏面側電極を接続するために、配線導体が太陽電池セルの上から下へ回り込むように配置される。
このため、太陽電池モジュールの製造工程等において、太陽電池セルの上下方向に圧力がかかった場合、配線導体と当接する太陽電池セル端部に割れ、欠け等が発生して、太陽電池モジュールの歩留り等が低下することがあった。
本発明の１つの目的は、太陽電池モジュールの製造工程において歩留り等を向上させることができる太陽電池セルを提供することである。
本発明の一形態に係る太陽電池セルは、第１主面および該第１主面の裏面に相当する第２主面を有する半導体基板と、前記第２主面上において第１方向の両側の端部近傍間にわたって前記第１方向に延びる線上に配置されたバスバー電極と、前記第２主面上において前記第１方向の端部近傍のうち前記バスバー電極の延長線上に該バスバー電極から離して設けられた、該バスバー電極よりも厚いパッドとを備えている。
また、本発明の一形態に係る太陽電池モジュールは、上記の太陽電池セルが複数個配列されており、隣接する前記太陽電池セル同士が、前記パッド上に接触している帯状の配線導体を介して電気的に接続されている。
上記構成の太陽電池セルおよび太陽電池モジュールによれば、太陽電池モジュールの製造工程の歩留り等を向上させることができる。
図１は、本発明の一実施形態に係る太陽電池セルを第１主面側から見た平面模式図である。 図２は、本発明の一実施形態に係る太陽電池セルを第２主面側から見た平面模式図である。 図３は、本発明の一実施形態に係る太陽電池セルの構造を模式的に示す図であり、図２におけるＫ−Ｋ線で切断した断面図である。 図４は、本実施形態に係る太陽電池セルに配線導体を接続した場合の、太陽電池セルの端部の状態を模式的に示す断面図である。 図５は、本発明の他の実施形態に係る太陽電池セルを第２主面側から見た平面模式図である。 図６は、本発明の他の実施形態に係る太陽電池セルを第２主面側から見た平面模式図である。 図７（ａ）〜（ｆ）は、本発明の一形態に係る太陽電池セルの作製工程を示す断面模式図である。 図８（ａ）は、本発明の一実施形態に係る太陽電池モジュールの第１面側を示す平面模式図であり、図８（ｂ）は、第２面側の一実施形態を示す平面模式図である。 図９（ａ）は、本発明の一実施形態に係る太陽電池セルに配線導体を接続した状態を示す平面模式図であり、図９（ｂ）は、２つの太陽電池セル同士の接続状態を示す断面模式図である。 図１０は、本発明の一実施形態に係る太陽電池モジュールの構造を示す断面模式図である。 図１１は、比較例の太陽電池セルを第２主面側から見た平面模式図である。 図１２は、実施例および比較例の太陽電池セルを用いた太陽電池モジュールの荷重試験とクラック発生率との結果を示すグラフである。 図１３は、本発明の他の実施形態に係る太陽電池セルを第２主面側から見た平面模式図である。 図１４は、本発明の他の実施形態に係る太陽電池セルを第２主面側から見た平面模式図である。 図１５は、本発明の他の実施形態に係る太陽電池セルを第２主面側から見た平面模式図である。
以下に、本発明の実施形態に係る太陽電池セル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、太陽電池セル、太陽電池モジュールを構成する同一名称の部材については同一符号を付すものとする。また、図面は模式的に示したものであるので、各図における構成要素のサイズおよび位置関係等は適宜変更できる。
＜太陽電池セル＞
図１〜３に示すように、太陽電池セル１は半導体基板２から成り、半導体基板２は主として光が入射する一主面である第１主面２ａと、その第１主面２ａの裏面側に相当する第２主面２ｂを有する。
半導体基板２は、第一導電型（例えばｐ型）を有する第１半導体部２ｐと、第１半導体部２ｐ上に設けられて、第１半導体部２ｐと逆の第２導電型（例えばｎ型）を示す第２半導体部２ｎとを有する。このような半導体基板２には、例えばボロンあるいはガリウムなどの所定のドーパント元素を有した、一導電型（例えば、ｐ型）を有する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１００〜２５０μｍ程度であればよい。また、半導体基板の形状は、特に限定されるものではないが、１辺の長さが１４０〜１８０ｍｍ程度の正方形状または長方形状などの四角形状であればよい。
第２半導体部２ｎは、第１半導体部２ｐに対して逆の導電型を有する層であり、半導体基板２の第１主面２ａ側に設けられている。第１半導体部２ｐがｐ型の導電型を有する場合であれば、第２半導体部２ｎは、ｎ型の導電型を有するように形成される。ｎ型の導電型を有する第２半導体部２ｎを形成する場合は、半導体基板２の第１主面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。
半導体基板２の少なくとも第２主面２ｂ側の略全面に、パッシベーション膜６を設けることが、太陽電池セル１の光電変換効率の向上のため望ましい。パッシベーション膜６は、半導体基板２の第２主面２ｂ側において、少数キャリアの再結合を低減する効果を有する。パッシベーション膜６としては、窒化シリコン、酸化シリコン、酸化チタンまたは酸化アルミニウムなどが使用できる。パッシベーション膜６の厚みは、１０〜２００ｎｍ程度であり、ＡＬＤ（Atomic Layer Deposition：原子層蒸着）法、ＰＥＣＶＤ法、熱ＣＶＤ法、蒸着法またはスパッタリング法などを用いて形成すればよい。また、パッシベーション膜６は、半導体基板２の第１主面２ａおよび側面部に形成してもよい。
半導体基板２の第１主面２ａ表面には、反射防止膜１３が形成される。この反射防止膜１３は、第１主面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、光吸収によって生成する電子正孔対を増大させる役割を果たすことで太陽電池セル１の変換効率の向上に寄与する。反射防止膜１３は、例えば、窒化シリコン膜、酸化チタン膜、酸化シリコン膜、もしくは酸化アルミニウム膜、またはそれらの積層膜からなる。反射防止膜１３の厚みなどは、構成する材料によって適宜最適なものに設定すればよいが、例えば反射防止膜１３の屈折率は１．８〜２．３程度、厚み３０〜１２０ｎｍ程度が好ましい。
受光面側の第１電極は、図１に示すように、第２半導体部２ｎ上に設けられている。第１電極は、接続電極３および集電電極４を有する。集電電極４の両端または一端部は、接続電極３に接続されており、また、太陽電池セル１の両側にある集電電極４の外側端部を結ぶように補助集電電極５を設けてもよい。
この接続電極３は、後のモジュール製造工程において配線導体が接続されるものであり、帯状を成している。また、接続電極３は、第１方向（図１のＹ方向）に例えば２〜５本程度設けられ、１〜３ｍｍ程度の幅を有している。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電するものである。集電電極４は、その線幅が３０〜２００μｍ程度であり、接続電極３とほぼ直交するように、図１のＸ方向に沿って、互いに１〜３ｍｍ程度の間隔を空けて複数設けられている。また、補助集電電極５の線幅も３０〜２００μｍ程度であればよい。
接続電極３、集電電極４および補助集電電極５の厚みは、１０〜４０μｍ程度であり、銀（または銅もしくは銀銅合金）を主成分とする金属を含有している。これら電極は、例えば、上記金属、ガラスフリットおよび有機ビヒクルなどから成る電極用導電性ペーストを、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することができる。
第２電極は、図２に示すように、バスバー電極７、横フィンガー電極８、補助バスバー電極９、縦フィンガー電極１０および導電性材料から成るパッドである端部電極１１を有し、これらがパッシベーション膜６の上から設けられている。
バスバー電極７は、上述の接続電極３と対向するように、第２主面２ｂ上の第１方向（図２のＹ方向）に延びる線上に配置されるものであり、例えば２〜５本程度設けられている。バスバー電極７は、第２主面２ｂ上において第１方向の両側の端部近傍間にわたって第１方向に延びる線上に配置されている。すなわち、バスバー電極７は半導体基板２の両側における端部近傍間に配置されている。また、端部電極１１は第２主面２ｂ上において第１方向の端部近傍のうち、バスバー電極７の延長線上にバスバー電極７から離して設けられている。各々のバスバー電極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および線状部７ｂから成るものでもよいし、また島状部７ａのみから成る形状でもよい。
バスバー電極７が島状部７ａおよび線状部７ｂを含む場合、島状部７ａは、線状部７ｂから第２方向（Ｘ方向）に突出するように、互いに離れた位置に５〜２０個程度設けられる。この島状部７ａに、後のモジュール製造工程において、帯状の配線導体が接続される。よって、線状部７ｂは、島状部７ａを互いに接続する状態になる。このため、仮に島状部７ａのどれか１つにおいて、配線導体との接続が不十分になった場合でも、太陽電池モジュールの抵抗成分の増加を抑制することができる。
バスバー電極７が島状部７ａと線状部７ｂを含む場合、島状部７ａの大きさは幅方向（Ｘ方向）が３〜１０ｍｍ程度、縦方向（Ｙ方向）が１〜５ｍｍ程度であればよい。また、線状部７ｂは、幅方向（Ｘ方向）が１〜３ｍｍ程度である。このようなバスバー電極７（島状部７ａと線状部７ｂ）の厚みは２〜１５μｍ程度である。さらに、バスバー電極７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成る電極用導電性ペーストを、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。
端部電極１１は、各々のバスバー電極７の延長線上において、バスバー電極７の両端部側で、空隙部１２を介することによって、バスバー電極７と離れて位置している。さらに、端部電極１１は、バスバー電極７よりも厚く形成されている。すなわち、バスバー電極７の膜厚が上述のように２〜１５μｍ程度の場合、端部電極１１は２０〜６０μｍ程度に形成される。このようなバスバー電極７および端部電極１１は、スクリーン印刷法によって形成する場合、使用するペースト粘度は、バスバー電極７を作製する場合よりも、端部電極１１を作製する場合の方を大きくすることができる。また、使用するスクリーン製版の乳剤の厚みは、バスバー電極７を作製する場合よりも端部電極１１を作製する場合の方を厚くすることができる。また、使用するスクリーン製版のメッシュの開口部の大きさは、バスバー電極７を作製する場合よりも端部電極１１を作製する場合の方を大きくすることができる。
このような構造にすることによって、図４に示すように、バスバー電極７に接続された配線導体２２は、端部電極１１はバスバー電極７よりも厚い。これにより、バスバー電極７の端部から斜め上方に向かい、さらに配線導体２２は、端部電極１１の上面部に載置するように配置されることとなる。さらに、太陽電池モジュールの製造工程において、太陽電池セル１の上下方向に圧力がかかった場合でも、この圧力を端部電極１１の上面部で受けることができる。そして、半導体基板２の端部が配線導体２２に当接することがないため、半導体基板２の端部を起点とする割れ、欠けなどを抑制することが可能となる。
また図２に示すように、端部電極１１をバスバー電極７の延長線上に、第２方向（Ｘ方向）に非連続に設けたことによって、端部電極１１によるパッシベーション膜６の破壊する（すなわち、端部電極１１を構成する金属、例えばアルミニウムなどが端部電極１１形成時の焼成などによってパッシベーション膜１１の内部に拡散し、この部分のパッシベーション膜６が変質して、パッシベーション膜として作用しなくなる。）面積を小さくすることができ、太陽電池セルの光電変換効率をより向上させることができる。
また、バスバー電極７は半田による半田付けが可能な材質から成り、端部電極１１はバスバー電極７よりも半田で濡れにくい材料からなり、半田付けができない材質から成ることが望ましい。バスバー電極７が半田付けが可能な材質から成ることによって、太陽電池モジュールの製造工程において、配線導体２２を直接バスバー電極７に半田付けすることが可能になり、簡単に低抵抗な接続を行うことができる。さらに、端部電極１１が配線導体２２と半田付けしにくい、または半田付けされないことによって、端部電極１１と配線導体２２の熱膨張率の差異による熱応力が生じるのを抑制できる。これにより、端部電極１１が剥離しにくく、端部電極１１と半導体基板２との接合強度が低下しないようにして、さらに耐久性の高い太陽電池セルとすることができる。なお、ここでいう半田とは、バスバー電極７と配線導体２２との接合に用いる半田である。このような半田としては、例えば、主として錫（Ｓｎ）および鉛（Ｐｂ）から成るものであり、例えば錫が６０〜６３質量％で残部が実質的に鉛から成る共晶半田である。さらに、半田として、実質的に鉛を含まない、錫が９０〜９７質量％で残部が銀（Ａｇ）または銅（Ｃｕ）などから成る半田、錫を主成分として亜鉛（Ｚｎ）、ビスマス（Ｂｉ）またはインジウム（Ｉｎ）を含む半田なども使用可能である。
このようなバスバー電極７は銀を主として含み、端部電極１１はアルミニウムを主として含むことが望ましい。バスバー電極７が銀を主として含むことによって、焼成時の酸化を抑制することができる。これにより、配線導体２２との良好な半田付け状態を得ることができる。また端部電極１１が、アルミニウムを主として含むことによって、半田付けされないことに加え、端部電極１１形成部分の半導体基板２内部にアルミニウムが高濃度に拡散し、このアルミニウムがｐ型不純物として働くため、ＢＳＦ（back surface field）層となり、太陽電池セルの光電変換効率を向上させることができる。
バスバー電極７が上述のように銀を主成分とし、端部電極１１がアルミニウムを主成分とした場合、この両者が空隙部１２無しに当接または積重した場合、その部分には焼成によって銀とアルミニウムの合金層が形成される。この合金層は熱収縮率が大きいため、焼成後冷却すると形成された合金層と半導体基板２との間に引っ張り応力が発生し、合金層を起点とするクラックや割れが発生する場合があった。これに対し、本実施形態に係る太陽電池セル１においては、図４に示すように、バスバー電極７と端部電極１１とは、空隙部１２によって離れている。このため、両者が空隙部１２によって当接または積重することがないので、銀とアルミニウムの合金層が形成されることがなく、この部分の強度の低下を抑制することができる。
また図５における別の実施形態に係る太陽電池セル１ｍのように、端部電極１１の幅Ｓは、バスバー電極の配線導体２２が接続される部分（すなわち島状部７ａ）の幅Ｔよりも大きいことが望ましい。このようにすることによって、バスバー電極７に配線導体２２が接続されるときに、バスバー電極７と平行とならずに斜め方向に接続された場合でも、配線導体２２が半導体基板２の端部と当接することを抑制することができる。
横フィンガー電極８および縦フィンガー電極１０は、共に光生成キャリアを集電するものであり、横フィンガー電極８は、第１方向（Ｙ方向）と直交する第２方向（Ｘ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。この横フィンガー電極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。横フィンガー電極８の両端または一端部は、補助バスバー電極９に接続されており、また太陽電池セル１の両側にある横フィンガー電極８の外側端部を結ぶように縦フィンガー電極１０が設けられている。この縦フィンガー電極１０は、１００〜３００μｍ程度の線幅であり、その厚みは１５〜４０μｍ程度である。この縦フィンガー電極１０は第１方向（Ｙ方向）に沿って設けられる。横フィンガー電極８および縦フィンガー電極１０は、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成る電極用導電性ペーストを、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することができる。このように、横フィンガー電極８および縦フィンガー電極１０と、端部電極１１とが同じ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することができ、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に沿って第１方向（Ｙ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程度の線幅であるとともに、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、横フィンガー電極８を接続するものであり、さらにバスバー電極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、横フィンガー電極８および縦フィンガー電極１０によって集電さ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に伝える役目をする。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にも無駄なく光生成キャリアを伝えることができる。さらに、これにより、バスバー電極７を帯状に形成する必要が無くなり、銀の使用量を削減することができて、太陽電池セル１のコスト削減ができる。
補助バスバー電極９は、横フィンガー電極８と同じ材料から成るものとすることによって、工程の簡略化を図ることができる。すなわち、補助バスバー電極９は、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成る電極用導電性ペーストを、横フィンガー電極８および縦フィンガー電極１０の形成時に、スクリーン印刷法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形成することができる。
横フィンガー電極８、補助バスバー電極９および縦フィンガー電極１０がアルミニウムを主成分として含むことによって、これらの形成部分には半導体基板２の内部にアルミニウムが高濃度に拡散したＢＳＦ層１４が同時に形成される。
さらに、補助バスバー電極９の厚みは、横フィンガー電極８および縦フィンガー電極１０よりも厚くすることが望ましい。すなわち、補助バスバー電極９は、上述のように集電された光生成キャリアをさらに集めるものであるため、より低抵抗にする必要があるので、線幅のみでなく厚さもより大きくすることが望ましい。補助バスバー電極９の厚みは、例えば３０〜６０μｍ程度である。補助バスバー電極９の形成は、スクリーン印刷法によって、横フィンガー電極８、縦フィンガー電極１０および補助バスバー電極９を同時に形成する場合、補助バスバー電極９のみ膜厚を厚くする。このため、横フィンガー電極８、縦フィンガー電極１０および補助バスバー電極９を印刷後、ペーストを乾燥した後、再度、補助バスバー電極９のみを重ねるように印刷してもよい。
さらに、上述のように横フィンガー電極８を端部電極１１と同じ材質で形成した場合には、複数の横フィンガー電極８のうちの一部は、端部電極１１から第２方向（Ｘ方向）に延びている、図２に示す横フィンガー電極８ａを設けることが望ましい。すなわち、端部電極１１から延びる横フィンガー電極８ａを設けることによって、端部電極１１間および端部電極１１と半導体基板２の周辺端部の間の光生成キャリアの集電が行える。さらに、端部電極１１と補助バスバー電極９とを接続することによって、光生成キャリアをバスバー電極７に伝えることもできて、太陽電池セル１の光電変換効率を向上させることができる。
また、横フィンガー電極８を端部電極１１と同じ材料で形成した場合には、端部電極１１は、横フィンガー電極８よりも厚いことが望ましい。
＜他の実施形態に係る太陽電池セル＞
図６は、他の実施形態に係る太陽電池セル１ｎの非受光面側を示すものである。太陽電池セル１ｍの端部電極１１は、台形状の端部電極１１ａ〜１１ｃまたは半円形状または半楕円形状の端部電極１１ｄ〜１１ｆであることを特徴とする。このような形状とすることによって、バスバー電極７に配線導体２２が接続されるときに、バスバー電極７と平行にならずに斜め方向に接続された場合でも、配線導体２２が半導体基板２の端部と当接しにくい。さらに、上記形状によって、端部電極１１の面積を小さくすることができ、パッシベーション膜６の破壊を小さくすることができて、太陽電池セル１ｍの光電変換効率を向上させることができる。
また、太陽電池セル１ｍの端部電極１１は、その内部全面に形成されている端部電極１１ａ、１１ｄの他、その内部にスリット状に形成されている端部電極１１ｂ、１１ｅ、その内部に格子状に形成されている端部電極１１ｃ、１１ｆにしてもよい。端部電極１１内部をスリット状または格子状に形成することによって、パッシベーション膜６の破壊を小さくすることができて、太陽電池セル１ｍの光電変換効率を向上させることができる。
＜絶縁パッドの例＞
また、図５〜７に示すように、パッドとして、端部電極１１の代わりに絶縁パッド４１を用いてもよい。
絶縁パッド４１は、図４において端部電極１１の場合で説明したように、バスバー電極７の第１方向の両端部側で、空隙部１２を介することによって、バスバー電極７と離れている。さらに絶縁パッド４１は、バスバー電極７より厚く形成される。例えば、バスバー電極７の厚みが上述のように２〜１５μｍ程度の場合、絶縁パッド４１は２０〜６０μｍ程度に形成される。このような絶縁パッド４１は、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、フェノール樹脂、ポリウレタンまたはポリイミドなどの硬化後に１×１０８Ω・ｃｍ以上の体積抵抗率を示す絶縁性樹脂で構成されている。このような絶縁パッド４１は、例えばスクリーン印刷法によって絶縁パッド４１を形成する場合、用いる未硬化の樹脂の粘度や使用するスクリーン製版の乳剤の厚み、メッシュの開口部の大きさ等を調整することによって、上記の厚みに設定可能である。なお、絶縁パッド４１は、硬化後の硬度が高く、絶縁性が良く、常温での硬化が可能で硬化時の収縮率が小さい特性を有する材料がよい。このような材料としては、２液混合型のエポキシ樹脂が挙げられる。また、絶縁パッド４１は、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）などの樹脂フィルムに粘着材を塗布したものを用いてもよい。
本実施形態において、バスバー電極７に接続された配線導体２２は、絶縁パッド４１がバスバー電極７よりも厚いので、バスバー電極７の端部から斜め上方に向かいやすくなる。さらに、配線導体２２は、絶縁パッド４１の上面部に配置されることとなる。これにより、本実施形態では、太陽電池モジュールの製造工程において太陽電池セル１の上下方向に圧力がかかった場合であっても、この圧力を絶縁パッド４１の上面部で受けることができるため、半導体基板２の端部が配線導体２２と接触しにくくなる。その結果、本実施形態では、半導体基板２の端部に集中しにくくなるため、半導体基板２の端部を起点とする割れ、欠けの発生を低減できる。
また、絶縁パッド４１を絶縁性樹脂で作製したことによって、半導体基板２の第２面２ｂの端部から半導体基板２の側面部または第１面２ａに樹脂が回り込んでも、太陽電池セル１のｐｎ接触によるリーク電流の発生を抑制できる。これにより、本実施形態では、半導体基板２の第２面２ｂと側面部との角部分まで絶縁パッド４１を配置させることができる。そのため、本実施形態では、太陽電池セル１の周辺端部をより補強することができる。
また、絶縁パッド４１は、１００℃以下の比較的低温度で樹脂を硬化して作製することができるため、絶縁パッド４１の直下に位置するパッシベーション膜６の熱による破壊を低減できる。これにより、光電変換効率の低下を低減できる。
また、絶縁パッド４１は、絶縁性の樹脂で構成すれば、半田が被着しにくいため、半田、絶縁パッド４１および半導体基板２の熱膨張係数の差異による熱応力が発生しにくい。これにより、絶縁パッド４１の半導体基板２からの剥離が低減される。
なお、絶縁パッド４１およびバスバー電極７は、空隙部１２を設けることなく、接触するように設けてもよい。一方で、本実施形態のように、絶縁パッド４１が、バスバー電極７から空隙部１２を介して離れていれば、空隙部１２において配線導体２２が絶縁パッド４１の上方向に曲げられることになるので、バスバー電極７の端部近傍にまで半田の厚みがほぼ一定となるように半田付けが可能となる。これにより、信頼性の高い太陽電池モジュールを作製しやすくなる。
また、補助バスバー電極９は、絶縁パッド４１の第１方向の端部の外側または絶縁パッド４１の直下を通り、最も外側にあるフィンガー電極８ａに接続されるまで延在した延在部９ａを有していてもよい。この延在部９ａを設けることによって、絶縁パッド４１の第２方向にあるフィンガー電極８ａおよび補助フィンガー電極１０にて集電された光生成キャリアもバスバー電極７に集めることができる。これにより、太陽電池セル１の光電変換効率が向上する。
さらに他の実施形態について説明する。図１３に示すように、太陽電池セル１Ｌは、半導体基板２の第２面２ｂ上において、バスバー電極７は互いに間隔を空けて複数設けられている。本実施形態では、Ｙ方向に延びる３本のバスバー電極７がＸ方向に互いに間隔を空けて設けられている。このとき、太陽電池セル１Ｌの絶縁パッド４１ａは、隣り合うバスバー電極７の延長線上にわたって跨るように設けられている。これにより、本実施形態では、絶縁パッド４１ａの第２方向（図１３のＸ方向）の長さを上記した実施形態よりも長く形成できる。そのため、本実施形態では、半導体基板２の配線導体２２の延出方向の端部をより補強することができる。さらに、本実施形態では、配線導体２２がバスバー電極７に対して若干傾斜した状態で接続された場合でも、配線導体２２が半導体基板２の端部と当接しにくくなる。なお、本実施形態では、バスバー電極７の延長線上ではなく、隣り合うバスバー電極７上に絶縁パッド４１があってもよい。
また、図１４に示すように、他の実施形態に係る太陽電池セル１Ｍは、絶縁パッド４１ｂの幅Ｓがバスバー電極の配線導体２２が接続される部分（すなわち島状部７ａ）の幅Ｔよりも大きい点で他の実施形態と相違する。本実施形態では、バスバー電極７に配線導体２２が接続されるときに、バスバー電極７に対して若干傾斜した状態で接続された場合でも、比較的小さい絶縁パッド４１で、配線導体２２が半導体基板２の端部と接触しにくくすることができる。
また、図１５に示すように、他の実施形態に係る太陽電池セル１Ｎは、太陽電池セル１Ｎの絶縁パッド４１が、台形状の絶縁パッド４１ｃ〜１１ｅまたは半円形状または半楕円形状の絶縁パッド４１ｆ〜１１ｈである。このような形状とすることによって、バスバー電極７に配線導体２２が接続されるときに、バスバー電極７に対して若干傾斜した状態で接続された場合でも、配線導体２２が半導体基板２の端部と接触しにくくすることができる。さらに、本実施形態では、絶縁パッド４１の面積を小さくすることができるため、絶縁性樹脂の硬化時の収縮による太陽電池セル１Ｍの反りの発生を低減することができる。
また、太陽電池セル１Ｎの絶縁パッド４１は、その内部全面に形成されている絶縁パッド４１ｃ、１１ｆの他、その内部にスリット状に形成されている絶縁パッド４１ｄ、１１ｇ、その内部に格子状に形成されている絶縁パッド４１ｅ、１１ｈにしてもよい。絶縁パッド４１内部をスリット状または格子状に形成することによって、絶縁性樹脂などの硬化時の収縮による太陽電池セル１Ｍの反りの発生をより低減できる。
＜太陽電池セルの製造方法＞
次に、太陽電池セル１の製造方法について説明する。
まず、図７（ａ）に示すように、一導電型層を構成する半導体基板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、例えばドーパントとしてボロンなどがドープされたｐ型のシリコン基板であればよい。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からなる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程度の正方形または矩形で、その厚みは１００μｍ〜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し、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、表面を水酸化ナトリウム、水酸化カリウムまたはフッ硝酸などの溶液でごく微量エッチングするのが望ましい。なお、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の第１主面２ａ側に微小な凹凸構造（テクスチャ）を形成するのが望ましい。テクスチャの形成によって、第１主面２ａ側における光の反射率が低減して、太陽電池セル１の光電変換効率が向上する。
次に、図７（ｂ）に示すように、半導体基板２の第１半導体部２ｐの第１主面２ａ側にｎ型の第２半導体部２ｎを形成する。このような第２半導体部２ｎは、ｎ型不純物（例えばリン）を第１主面２ａ側の表層内に拡散させることによって形成される。このような拡散の方法として、例えばペースト状態にした五酸化二リン（Ｐ２Ｏ５）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（ＰＯＣｌ３）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半導体部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半導体部２ｎ形成時に、第２主面２ｂ側にも逆導電型層が形成された場合には、第２主面２ｂ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における第２主面２ｂ側のみを浸して第２主面２ｂ側の第２半導体部２ｎを除去する。また、予め第２主面２ｂ側に酸化シリコンなどから成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半導体部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７（ｃ）に示すように、半導体基板２の第１主面２ａ側および第２主面２ｂ側の両面側略全面に、パッシベーション膜６を形成する。パッシベーション膜６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することができる。ＡＬＤ法によって、例えば酸化アルミニウムから成るパッシベーション膜６を形成するには、次の方法による。
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０．５秒間、半導体基板２上に供給して、半導体基板２の全周囲にアルミ原料を吸着させる（ＰＳ工程１）。
次に、窒素ガスによって成膜室内を１秒間パージすることによって、空間中のアルミ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（ＰＳ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４秒間供給して、アルミ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ＣＨ３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（ＰＳ工程３）。
次に、窒素ガスによって成膜室内を１．５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（ＰＳ工程４）。
そして、上記の成膜ＰＳ工程１からＰＳ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パッシベーション膜６を形成することができる。また、ＰＳ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。
上述したパッシベーション膜６の形成において、ＡＬＤ法を使用することによって、半導体基板２表面の微小な凹凸に応じて酸化アルミニウム層が形成されることから、表面パッシベーション効果を高めることができる。
次に、図７（ｄ）に示すように、半導体基板２の第１主面２ａ側のパッシベーション膜６上に反射防止膜１３を形成する。反射防止膜１３は、窒化シリコン、酸化チタン、酸化シリコン、または酸化アルミニウムなどからなる膜を、ＰＥＣＶＤ（plasma enhanced chemical vapor deposition）法、熱ＣＶＤ法、蒸着法またはスパッタリング法などを用いて形成される。例えば、窒化シリコン膜からなる反射防止膜１３をＰＥＣＶＤ法で形成する場合であれば、反応室内を５００℃程度としてシラン（ＳｉＨ４）とアンモニア（ＮＨ３）との混合ガスを窒素（Ｎ２）で希釈し、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１３が形成される。
次に、図７（ｅ）に示すように、第１電極（接続電極３、集電電極４、補助集電電極５）形成のための第１導電ペースト２０ａの塗布を行う。第１電極（接続電極３、集電電極４、補助集電電極５）は、銀（または銅もしくは銀銅合金）などの導電成分と、ガラスフリットと、有機ビヒクルとを含有する導電ペーストを用いて作製される。この導電性ペーストは、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、例えばバインダー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。バインダーとしては、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、およそ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ＳｉＯ２−Ｂｉ２Ｏ３−ＰｂＯ系、Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２−ＰｂＯ系などの鉛系ガラスを用いることができるほか、Ｂ２Ｏ３−ＳｉＯ２−Ｂｉ２Ｏ３系、またはＢ２Ｏ３−ＳｉＯ２−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、およそ２質量部以上１３量部以下であることが好ましい。
この第１導電ペースト２０ａを、スクリーン印刷法などを用いて半導体基板２の第１主面２ａの反射防止膜４上に塗布し、その後、乾燥させる。例えば接続電極３は幅（太さ）１〜３ｍｍ程度、集電電極４と補助集電電極５は幅０．０５〜０．２ｍｍ程度に形成される。
次に図７（ｆ）に示すように、パッシベーション膜６上に第２電極として、バスバー電極７、横フィンガー電極８、補助バスバー電極９、縦フィンガー電極１０および端部電極１１を形成するための第２導電ペースト２０ｂと第３導電ペースト２０ｃとを塗布する。まずバスバー電極７（島状部７ａと線状部７ｂ）を形成するための第２導電ペースト２０ｂの塗布を行う。バスバー電極７は、例えば幅（図２のＸ方向）約３〜８ｍｍ程度で、長さ（図２のＹ方向）は、約２〜８ｍｍ程度で形成される。使用する導電ペーストは、上述の第１電極形成時に用いたものと同様のものが使用可能であり、スクリーン印刷法を用いて塗布し、その後乾燥する。
次に、横フィンガー電極８、補助バスバー電極９、縦フィンガー電極１０および端部電極１１を形成するための第３導電ペースト２０ｃを塗布する。これらの電極を形成するための導電ペーストとしては、アルミニウムを主成分とする金属粉末、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て作製される。アルミニウム粉末は、平均粒径が３〜２０μｍ程度のものである。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。また、ガラスフリットは、例えば、ＳｉＯ2−Ｐｂ系、ＳｉＯ2−Ｂ2Ｏ3−ＰｂＯ系、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重量の６０重量％以上８５重量％以下がアルミニウム粉末であり、５重量％以上２５重量％以下が有機ビヒクルで、０．１重量％以上１０重量％以下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や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（Ａｌ2Ｏ３）などを添加してもよい。例えば、横フィンガー電極８の幅は約０．１〜０．７ｍｍ程度である。補助バスバー電極９の幅は約０．３〜１ｍｍ程度である。縦フィンガー電極１０の幅は約０．１〜０．７ｍｍ程度である。端部電極１１の幅（図２のＸ方向）は約３〜１０ｍｍ程度であり、その長さ（図２のＹ方向）は約３〜１０ｍｍ程度である。また、空隙１２の間隔は約０．１〜２ｍｍ程度であり、端子電極１１の半導体基板２端部からの距離は約０．１〜２ｍｍ程度で形成される。
その後、第１電極形成のための第１導電ペースト２０ａ、第２電極形成のための第２導電ペースト２０ｂ、および第３導電ペースト２０ｃを塗布した半導体基板２を、ピーク温度６００〜８００℃で数十秒〜数十分程度焼成する。これにより、電極を形成し、太陽電池セル１が完成する。
なお、本発明に係る太陽電池セルの構造および製造方法は、上述の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。例えばパッシベーション膜６は、半導体基板２の第１主面２ａ側および第２主面２ｂ側の両面側ではなく、第２主面２ｂ側のみに形成してもよい。
＜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８（ａ）、（ｂ）に示すように、複数の太陽電池セル１を有する太陽電池パネル２３と、この太陽電池パネル２３の外周部に配置されたフレーム２４とを有する。図８（ａ）に示すように、太陽電池モジュール２１は、主として光を受ける面である第１面２１ａを有し、図８（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。そして、太陽電池モジュール２１は、第２面２１ｂ側に端子箱２５等をさらに有している。端子箱２５には、太陽電池モジュール２１によって発生した電力を外部回路に供給するための出力ケーブル２６が接続されている。
また、一方向に配列された太陽電池セル１のうち、隣り合う太陽電池セル１同士は、図８、９に示すように、配線導体２２によって電気的に接続されている。この配線導体２２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、金属箔には、表面に半田がコーティングされている。この半田は、メッキまたはディピング等によって、例えば、１０〜５０μｍ程度の厚みになるように設けられる。この配線導体２２の幅は、接続電極３の幅と同等または接続電極３の幅よりも小さくすればよい。これにより、配線導体２２によって太陽電池セル１の受光を妨げにくくできる。また、配線導体２２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、太陽電池セル１の電気抵抗成分を小さくできる。ここで、配線導体２２で、１５０ｍｍ角程度の２つの太陽電池セル１同士を接続する場合、配線導体２２の幅は、１〜３ｍｍ程度、その長さは２６０〜３００ｍｍ程度であればよい。
１つの太陽電池セル１に接続される配線導体２２においては、一方の配線導体２２ａは、図９（ａ）に示すように、太陽電池セル１の第１主面２ａのバスバー電極３に半田付けされている。また、他方の配線導体２２ｂは、太陽電池セル１の第２主面２ｂのバスバー電極７に半田付けされている。
また、図９（ｂ）に示すように、隣り合う太陽電池セル１（太陽電池セル１Ｓ、１Ｔ）は、太陽電池セル１Ｓの第１主面２ａのバスバー電極３に接続した配線導体２２の他端部を太陽電池セル１Ｔの第２主面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）の太陽電池セル１に対して繰り返すことによって、複数の太陽電池セル１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。
次に、この太陽電池ストリングを複数（例えば２〜１０本程度）用意して、１〜１０ｍｍ程度の所定間隔を空けて略平行に整列させて、太陽電池ストリングの各端部の太陽電池セル１同士を横方向配線３５にて半田付けなどで接続する。また両端側の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セル１には、外部導出配線３６を接続する。
次いで、透光性基板３１、表面側充填材３２、裏面側充填材３３および裏面材３４を準備する。透光性基板３１としては、ガラスや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、樹脂であれば、ポリカーボネート樹脂などの合成樹脂が用いられる。透光性基板３１は、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（以下ＥＶＡと略す）および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、融着し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。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。
次に、図１０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、上記のように接続した太陽電池セル１、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２３を作製できる。
最後に、太陽電池パネル２３の外周部にフレーム２４を、第２面２１ｂ側に端子箱２５を必要に応じてそれぞれ取り付けることで、図８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、上述した太陽電池セル１を使用することによって、屋外に設置後においても風圧などで太陽電池セルの割れ、欠け等が発生することが抑制される。これにより、歩留まりが向上して、信頼性が高く、さらにパッシベーション膜６を備えることによって、光電変換効率を向上させた太陽電池モジュール２１を提供することができる。
＜実施例の太陽電池セルの作製＞
まず、実施例の太陽電池セルを以下のようにして作製した。
図７（ａ）に示すように、半導体基板２として、比抵抗値が約１．０Ω・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７〜１２μｍ程度の深さをエッチングした後に、ＲＩＥ法を用いて第１主面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（ＰＯＣｌ３）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側のみをフッ酸、硝酸の混合溶液に浸して、裏面２ｂ側のｎ型領域を除去した。これにより、図７（ｂ）に示すように、半導体基板２のｐ型の第１半導体領域２ｐに対して、第１主面２ａ側にｎ型の第２半導体領域２ｎを形成した。
次に、図７（ｃ）に示すように、半導体基板２の第１主面２ａ側および裏面２ｂ側の略全面に、パッシベーション膜６を形成した。このパッシベーション膜６は、上述した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７（ｄ）に示すように、半導体基板２の第１主面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１３を形成した。反射防止膜１３は、屈折率が２．１〜２．２程度であり、厚みを４０〜９０ｎｍ程度とした。
次に、図７（ｅ）に示すように、第１主面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）を形成するための第１導電ペースト２０ａの塗布を行った。第１導電ペースト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７（ｆ）に示すように、裏面２ｂ側において、パッシベーション膜６上に図２に示すようなバスバー電極７を形成するための第２導電ペースト２０ｂを塗布した。この第２導電ペースト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、第２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、幅（図２のＸ方向）約６．０ｍｍ、長さ（図２のＹ方向）約３．２ｍｍ、厚さ約１０〜２０μｍに塗布し、その後乾燥を行った。
そして、図２に示すような横フィンガー電極８、補助バスバー電極９、縦フィンガー電極１０および端部電極１１を形成するための第３導電ペースト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第３導電ペースト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た。ここで、第３導電ペースト２０ｃは各電極が以下のサイズとなるように塗布し、その後乾燥を行った。
次に、第１導電ペースト２０ａ、第２導電ペースト２０ｂおよび第３導電ペースト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、実施例の太陽電池セル１を作製した。
各電極のサイズは、横フィンガー電極８の幅は約０．３ｍｍ、補助バスバー電極９の幅は約０．５ｍｍ、縦フィンガー電極１０の幅は約０．３ｍｍ、端部電極１１の幅（図２のＸ方向）は約５．９ｍｍ、長さ（図２のＹ方向）は約５．８ｍｍ、空隙１２の間隔は約１ｍｍ、端子電極１１の半導体基板２端部からの距離は約０．７ｍｍ、端子電極１１の厚さは約４０〜５０μｍとした。
＜比較例の太陽電池セルの作製＞
次に、比較例の太陽電池セル１Ｒを作製した。図７（ａ）〜（ｅ）において、第１主面２ａ側の電極を形成するための第１導電ペースト２０ａの塗布するところまで、上述の実施例の太陽電池セル１の作製と同様の工程および条件で行った。
比較例の太陽電池セル１Ｒの裏面２ｂ側においては、パッシベーション膜６上に図１１に示すようなバスバー電極７、横フィンガー電極８、補助バスバー電極９、縦フィンガー電極１０を形成した。すなわち、比較例の太陽電池セル１Ｒにおいて、バスバー電極７は、基板２端部近傍部まで延びている。また、端部電極は設けられておらず、その代わりに島状部７ａが基板２端部近傍部に設けられている。
まず、バスバー電極７を形成するための第２導電ペースト２０ｂを塗布した。この第２導電ペースト２０ｂは、銀を主成分としたもので、実施例の太陽電池セル１を作製したときに用いたものと同じものを使用し、同一方法、条件で、ほぼ同じ膜厚で塗布し、乾燥した。
その後、図１１に示すような横フィンガー電極８、補助バスバー電極９および縦フィンガー電極１０を形成するための第３導電ペースト２０ｃを裏面２ｂ側に塗布した。この第３導電ペースト２０ｃは、アルミニウムを主成分としたものであり、実施例の太陽電池セル１を作製したときに用いたものと同じものを使用し、同一方法、条件で、ほぼ同じ膜厚で塗布し、乾燥した。
次に、第１導電ペースト２０ａ、第２導電ペースト２０ｂおよび第３導電ペースト２０ｃを塗布した半導体基板２を、実施例の太陽電池セルと同じ装置、同一条件で焼成することによって電極を形成して、比較例の太陽電池セル１Ｒを作製した。
＜テスト用太陽電池モジュールの作製＞
次に、実施例および比較例の太陽電池セルを用いた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セルを各７枚用意した。そして、図９（ｂ）に示すように、配線導体２２を用いて太陽電池セル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セルを用いた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セルに対して、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２３を作製した。
次に、太陽電池パネル２３の外周部にアルミニウムから成るフレーム２４を取り付けて、第２面２１ｂ側に端子箱２５を配置して、実施例の太陽電池セルを用いた太陽電池モジュール２１と、比較例の太陽電池セルを用いた太陽電池モジュールとを完成させた。
＜荷重試験＞
次に、上述した実施例および比較例の太陽電池モジュールに対して荷重試験を行った。２つの太陽電池モジュール２１の第１面２１ａ側に、１０００Ｐａ毎に６０００Ｐａまでの荷重をかけて、配線導体２２の配置方向に平行方向に発生する太陽電池セルのクラックの発生率を目視で観察した。
この結果を図１２に示す。図１２は上記２種類の太陽電池モジュールの各々の荷重の大きさとクラック発生率のグラフである。なお、このグラフの縦軸は、比較品太陽電池セルから成る太陽電池モジュールに６０００Ｐａの荷重をかけた時に、クラックの発生した割合を１００とした時の指数として表わしたものである。
これらの結果から明らかなように、実施例の太陽電池セルを用いた太陽電池モジュールでは、比較例の太陽電池セルを用いた太陽電池モジュールに比べてクラック発生率が低く抑えることができて、耐荷重性能が大きく向上したことを確認できた。
１、１ｍ：太陽電池セル
２：半導体基板
２ａ：受光面
２ｂ：非受光面
２ｐ：第１半導体部
２ｎ：第２半導体部
３：接続電極
４：集電電極
５：補助集電電極
６：パッシベーション膜
７：バスバー電極
７ａ：島状部
７ｂ：線状部
８：横フィンガー電極
９：補助バスバー電極
１０：縦フィンガー電極
１１：端部電極（パッド）
１２：空隙部
１３：反射防止膜
１４：ＢＳＦ層
２０ａ：第１導電ペースト
２０ｂ：第２導電ペースト
２０ｃ：第３導電ペースト
２１ ：太陽電池モジュール
２１ａ：太陽電池モジュールの第１面
２１ｂ：太陽電池モジュールの第２面
２２ ：配線導体
２３ ：太陽電池パネル
２４ ：フレーム
２５ ：端子箱
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
４１ ：絶縁パッド（パッド）
Ｙ方向：第１方向
Ｘ方向：第２方向
本発明の一形態に係る太陽電池セルは、第１主面および該第１主面の裏面に相当する第２主面を有する半導体基板と、前記第２主面上において第１方向の両側の端部近傍間にわたって前記第１方向に延びる線上に配置されたバスバー電極と、前記第２主面上において、前記第１方向の両側の端部のそれぞれに配置されたパッドと、を備え、該パッドは、前記バスバー電極よりも厚く構成されており、前記第１方向の端部近傍のうち前記バスバー電極の延長線上に該バスバー電極から離して設けられている。

Claims (12)

  1. 第１主面および該第１主面の裏面に相当する第２主面を有する半導体基板と、
    前記第２主面上において第１方向の両側の端部近傍間にわたって前記第１方向に延びる線上に配置されたバスバー電極と、
    前記第２主面上において前記第１方向の端部近傍のうち前記バスバー電極の延長線上に該バスバー電極から離して設けられた、該バスバー電極よりも厚いパッドと
    を備えている太陽電池セル。
  2. 前記パッドは導電性材料から成る、請求項１に記載の太陽電池セル。
  3. 前記パッドは前記バスバー電極よりも半田で濡れにくい材料から成る、請求項２に記載の太陽電池セル。
  4. 前記バスバー電極は銀を主として含み、前記パッドはアルミニウムを主として含む、請求項２または３に記載の太陽電池セル。
  5. 前記パッドの前記第１方向に直交する第２方向における長さは、前記バスバー電極の前記第２方向における長さよりも長い、請求項１乃至４のいずれかに記載の太陽電池セル。
  6. 前記第２主面上において、前記バスバー電極から前記第２方向に延びる複数の帯状のフィンガー電極が設けられており、前記パッドと前記フィンガー電極とが同一材料から成る、請求項１乃至５のいずれかに記載の太陽電池セル。
  7. 前記第２主面上において、前記パッドから前記第２方向に延びる第２フィンガー電極が設けられている、請求項６に記載の太陽電池セル。
  8. 前記バスバー電極は、前記第１方向に延びる線状部および該線状部から前記第２方向に突出する複数の突出部を有しているとともに、前記第２主面上において、前記バスバー電極に沿って前記第１方向に延びるように帯状の補助バスバー電極が設けられており、該補助バスバー電極は、前記フィンガー電極と同一材料から成るとともに、前記突出部および前記フィンガー電極のそれぞれに接続している、請求項６または７に記載の太陽電池セル。
  9. 前記補助バスバー電極は前記フィンガー電極よりも厚い、請求項８に記載の太陽電池セル。
  10. 前記パッドは半円形状または台形状である、請求項１乃至９のいずれかに記載の太陽電池セル。
  11. 前記パッドはスリット状部または格子状部を有している、請求項１乃至１０のいずれかに記載の太陽電池セル。
  12. 請求項１乃至１１のいずれかに記載の太陽電池セルが複数個配列されており、隣接する前記太陽電池セル同士が、前記パッド上に接触している帯状の配線導体を介して電気的に接続されている太陽電池モジュール。
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