JPWO2017170529A1 - 太陽電池素子および太陽電池モジュール - Google Patents

太陽電池素子および太陽電池モジュール Download PDF

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Abstract

太陽電池素子は、半導体基板と、パッシベーション膜と、第１電極と、第２電極と、１つ以上の第３電極と、を備えている。パッシベーション膜は、半導体基板の上に位置し、複数の第１孔部を有している。第１電極は、各第１孔部内に位置し、半導体基板に電気的に接続している。第２電極は、第１電極に電気的に接続し、パッシベーション膜の上に位置している。１つ以上の第３電極は、第１電極に第２電極を介して電気的に接続し、第１方向に直線状に延びるように位置している。パッシベーション膜は、平面透視して、１つ以上の第３電極に隣接している第１領域において複数の第１孔部が占める面積の割合が、第１領域よりも１つ以上の第３電極から離れて位置していて第１領域と同一面積の第２領域において複数の第１孔部が占める面積の割合よりも小さい部分を有している。

Description

本開示は、太陽電池素子および太陽電池モジュールに関する。
光電変換効率を向上させることができるソーラーセル（太陽電池素子ともいう）の構造の１つとして、ＰＥＲＣ（Passivated Emitter and Rear Cell）構造が知られている。
ＰＥＲＣ構造を有する太陽電池素子は、例えば、シリコン基板の裏面にパッシベーション膜を備えている。さらに、この太陽電池素子は、パッシベーション膜を貫通するように位置している電極と、シリコン基板の裏面側の略全面に位置している裏面電極と、を備えている。
太陽電池素子および太陽電池モジュールが開示される。
太陽電池素子の一態様は、半導体基板と、パッシベーション膜と、第１電極と、第２電極と、１つ以上の第３電極と、を備えている。前記パッシベーション膜は、前記半導体基板の上に位置し、複数の第１孔部を有している。前記第１電極は、各前記第１孔部内に位置し、前記半導体基板に電気的に接続している。前記第２電極は、前記第１電極に電気的に接続し、前記パッシベーション膜の上に位置している。前記１つ以上の第３電極は、前記第１電極に前記第２電極を介して電気的に接続し、第１方向に直線状に延びるように位置している。前記パッシベーション膜は、平面透視して、前記１つ以上の第３電極に隣接している第１領域において前記複数の第１孔部が占める面積の割合が、前記第１領域よりも前記１つ以上の第３電極から離れて位置していて前記第１領域と同一面積の第２領域において前記複数の第１孔部が占める面積の割合よりも小さい部分を有している。
太陽電池モジュールの一態様は、上記太陽電池素子の一態様と、上記１つ以上の第３電極の上において上記第１方向へ向かって延びるように位置している接続タブと、を備えている。
図１は、第１実施形態に係る太陽電池素子の第１面側の外観の一例を示す平面図である。 図２は、第１実施形態に係る太陽電池素子の第２面側の外観の一例を示す平面図である。 図３は、図１および図２のIII−III線に沿った太陽電池素子の端面の一例を示す端面図である。 図４は、第１実施形態に係るパッシベーション膜における第１孔部の分布を示す平面透視図である。 図５（ａ）は、第１実施形態に係る太陽電池素子の第１電極の近傍の部分の状態を拡大して模式的に示す端面図である。図５（ｂ）は、第１実施形態に係る太陽電池素子の第１電極の近傍の部分の状態を拡大して模式的に示す平面図である。 図６（ａ）から図６（ｆ）は、第１実施形態に係る太陽電池素子の製造方法を説明するための端面図である。 図７（ｇ）から図７（ｉ）は、第１実施形態に係る太陽電池素子の製造方法を説明するための端面図である。 図８（ａ）は、第１実施形態に係る太陽電池モジュールの第１面側の外観の一例を示す平面図である。図８（ｂ）は、第１実施形態に係る太陽電池モジュールの第２面側の外観の一例を示す平面図である。 図９（ａ）は、太陽電池素子に接続タブを接続した状態の一例を示す平面図である。図９（ｂ）は、２つの太陽電池素子を接続タブで接続した状態の一例を示す端面図である。 図１０は、第１実施形態に係るパッシベーション膜における第１孔部の分布と接続タブの位置との関係を示す平面透視図である。 図１１は、第１実施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を分解して示す分解端面図である。 図１２は、第２実施形態に係る太陽電池素子の端面の一例を示す端面図である。
以下、各実施形態を図面に基づいて説明する。図面においては同様な構成および機能を有する部分に同じ符号が付されており、下記説明では重複説明が省略される。また、図面は模式的に示したものであるので、構成要素の一部が省略されている場合がある。図１から図１２には、右手系のＸＹＺ座標系が付されている。このＸＹＺ座標系では、太陽電池素子１０の１つの辺に沿った方向が＋Ｘ方向とされ、この１つの辺と交差している他の１つの辺に沿った方向が＋Ｙ方向とされ、＋Ｘ方向と＋Ｙ方向との両方に直交する方向が＋Ｚ方向とされている。
＜１．第１実施形態＞
＜１−１．太陽電池素子＞
図１から図３で示されるように、太陽電池素子１０は、主として光が入射する表（おもて）側に位置する第１面１０ａと、この第１面１０ａの反対側（裏側）に位置する第２面１０ｂと、を有している。
また、太陽電池素子１０に用いられる半導体基板（基板ともいう）１も同様に第１面１ａと、この第１面１ａの反対側に位置する第２面１ｂと、を有している。基板１は、第１導電型（例えばｐ型）の半導体領域である第１半導体層２と、この第１半導体層２における第１面１ａ側に位置している第２導電型（例えばｎ型）の半導体領域である第２半導体層３と、を有している。
以下、基板１（または第１半導体層２）としてｐ型の多結晶または単結晶のシリコンを用いた太陽電池素子１０を一例として説明する。
基板１は、例えば、１００μｍから２５０μｍ程度の厚さを有している。基板１の形状が、例えば、平面視で１辺の長さが１５０ｍｍから２００ｍｍ程度の略四角形状であれば、基板１をそれぞれ有する多数の太陽電池素子１０が並べられた太陽電池モジュール２０（図８（ａ）および図８（ｂ）参照）の作製が容易となる。ただし、基板１の平面形状およびサイズは限定されない。ここで、例えば、ドーパント元素としてボロンおよび／またはガリウムなどのｐ型不純物をシリコン基板に含有させることで、ｐ型半導体領域である第１半導体層２を生成することができる。
第２半導体層３は、第１半導体層２の上に位置している。また、第２半導体層３は、第１半導体層２の第１導電型とは逆の第２導電型（第１実施形態ではｎ型）の半導体層である。このため、第１半導体層２と第２半導体層３との間でｐｎ接合部が形成されている。第２半導体層３は、例えば、基板１の第１面１ａ側に、ドーパント元素としてリンなどのｎ型不純物を含有させることによって形成できる。
図３で示されるように、基板１の第１面１ａは、照射された光の反射率を低減するための微細な凹凸構造（テクスチャ）を有している。これにより、基板１の第１面１ａ側では、光の反射が低減され得る。テクスチャの凸部の高さは、例えば、０．１μｍから１０μｍ程度である。また、テクスチャの隣り合う凸部の頂部間の長さは、例えば、０．１μｍから２０μｍ程度である。
また、太陽電池素子１０は、第１面１０ａ側に、反射防止膜５および表面電極７を備えている。さらに、太陽電池素子１０は、第２面１０ｂ側に、裏面電極８およびパッシベーション膜４を備えている。
反射防止膜５は、太陽電池素子１０の第１面１０ａに照射された光の反射率を低減することができる。これにより、太陽電池素子１０の光電変換効率が向上し得る。反射防止膜５は、例えば、酸化シリコン、酸化アルミニウムもしくは窒化シリコンなどの絶縁膜、またはこれらの積層膜によって構成され得る。反射防止膜５の屈折率および厚さは、例えば、太陽光のうちの基板１に吸収されて発電に寄与し得る波長範囲の光に対して、低反射条件を実現できるものであればよい。例えば、プラズマ化学気相成長（ＰＥＣＶＤ：Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition）法によって窒化シリコンの反射防止膜５を成膜する場合には、１．８から２．５程度の屈折率と、６０ｎｍから１２０ｎｍ程度の厚さと、を有する反射防止膜５が実現され得る。
表面電極７は、図１で示されるように、基板１の第１面１ａ側に位置している電極である。表面電極７は、例えば、複数（図１の例では３本）のバスバー電極７ａと、複数（図１の例では４０本）の線状のフィンガー電極７ｂと、を有している。
バスバー電極７ａは、図１の例では、Ｙ方向に直線状に位置している。バスバー電極７ａは、例えば、基板１において光電変換で得られた電気を太陽電池素子１０の外部に出力するための電極である。バスバー電極７ａは、例えば、１ｍｍから３ｍｍ程度の幅を有している。また、バスバー電極７ａの少なくとも一部は、フィンガー電極７ｂに対して略垂直に交わるように電気的に接続されている。
フィンガー電極７ｂは、基板１において入射した光に応じて発生したキャリアを集めて、バスバー電極７ａに伝えることができる。フィンガー電極７ｂは、Ｘ方向に延びるように位置している。フィンガー電極７ｂは、例えば、３０μｍから２００μｍ程度の幅を有している。複数のフィンガー電極７ｂは、互いに１ｍｍから３ｍｍ程度の間隔を空けて位置している。ここで、表面電極７は、例えば、基板１の第１面１ａ側において、基板１の周縁部１ＥｄのＹ方向に沿って位置し、フィンガー電極７ｂと同様な形状を有し、複数のフィンガー電極７ｂ同士を電気的に接続している、サブフィンガー電極７ｃをさらに有していてもよい。
表面電極７は、例えば、銀を主成分とする導電性ペーストをスクリーン印刷などによって所望の形状となるように塗布した後、この導電性ペーストを焼成することで、形成され得る。ここで、主成分は、全体の成分に対して含有される比率が５０質量％以上である成分を示す。以下の記述においても、主成分はこれと同様な意味を示す。導電性ペーストを焼成して形成された表面電極７は、例えば、７μｍから４０μｍ程度の厚さを有している。
パッシベーション膜４は、基板１の第２面１ｂ上の略全面に位置している。パッシベーション膜４は、複数の第１孔部９を有している。ここで、各第１孔部９は、パッシベーション膜４を厚さ方向に貫通するように位置している。パッシベーション膜４は、例えば、基板１とパッシベーション膜４との界面における欠陥凖位を低減し、この界面の近傍における少数キャリアの再結合を低減し得る。パッシベーション膜４は、例えば、酸化シリコン、酸化アルミニウムもしくは窒化シリコンなどの絶縁膜、またはこれらの積層膜によって構成され得る。パッシベーション膜４は、例えば、６ｎｍから１００ｎｍ程度の厚さを有している。第１実施形態では、第１半導体層２がｐ型の導電型を有する場合には、パッシベーション膜４として、例えば、酸化アルミニウムの膜などの負の固定電荷を有する膜を用いてもよい。ここで、例えば、負の固定電荷を有するパッシベーション膜４が採用されれば、パッシベーション膜４の電界効果によって少数キャリアである電子が、基板１とパッシベーション膜４との界面から遠ざけられる。これにより、例えば、基板１とパッシベーション膜４との界面の近傍における少数キャリアの再結合が低減される。
酸化アルミニウムによって構成されるパッシベーション膜４は、例えば、原子層堆積（ＡＬＤ：Atomic Layer Deposition）法などで、第２面１ｂ上の略全面に形成され得る。さらに、第１孔部９は、ＹＡＧ（イットリウム、アルミニウム、ガーネット）レーザー装置を用いて、レーザービームをパッシベーション膜４上から照射することで、パッシベーション膜４における任意の位置に形成することができる。
裏面電極８は、図２および図３で示されるように、基板１の第２面１ｂ側に位置している電極である。裏面電極８は、例えば、第１電極８ａ、第２電極８ｂおよび第３電極８ｃを有している。
第１電極８ａは、パッシベーション膜４の第１孔部９内に位置している。図３で示されるように、複数の第１孔部９のそれぞれの貫通孔内に、第１電極８ａが位置している。つまり、複数の第１電極８ａが存在している。この第１電極８ａは、基板１に電気的に接続されている。例えば、第１電極８ａの１つの端部は、基板１の第２面１ｂに当接している。この１つの端部は、例えば、第１電極８ａのうち、第１孔部９の貫通方向における基板１側に位置している端部であればよい。これにより、第１電極８ａは、例えば、基板１の第２面１ｂにおいてキャリアを集めることができる。また、第１電極８ａの別の１つの端部は、第２電極８ｂに電気的に接続している。この別の１つの端部は、例えば、第１電極８ａのうち、第１孔部９の貫通方向における基板１とは逆側に位置している端部であればよい。これにより、例えば、第１電極８ａが集めたキャリアを第２電極８ｂに伝えることができる。ここで、第２面１０ｂを平面透視したとき、第１電極８ａの断面形状は、例えば、円状、楕円状または矩形状の何れであってもよいし、帯状（線状）であってもよい。第１電極８ａは、例えば、６０μｍから５００μｍ程度の径（または幅）を有していてもよい。
第２電極８ｂは、パッシベーション膜４の上に位置している。この第２電極８ｂは、第１電極８ａおよび第３電極８ｃの双方に電気的に接続している。第２電極８ｂは、例えば、第１電極８ａが集めたキャリアを第３電極８ｃに伝えることができる。このため、第２電極８ｂは、例えば、ほとんどの第１電極８ａを覆うように、第２面１ｂの上のうち、外周端部および第３電極８ｃが形成された領域の一部を除く略全面の上に形成される。
第１電極８ａおよび第２電極８ｂは、例えば、次のようにして形成され得る。まず、第１孔部９を有するパッシベーション膜４の上にアルミニウムを主成分とする導電性ペーストをスクリーン印刷などで塗布する。この際に、導電性ペーストが、第１孔部９に入り込み、パッシベーション膜４上にも位置する。そして、導電性ペーストを焼成することで第１電極８ａおよび第２電極８ｂを形成する。ここで、例えば、第１電極８ａの膜厚は、パッシベーション膜４の膜厚と等しい。第２電極８ｂの厚さは、例えば、１５μｍから５０μｍ程度とされる。
ここで、例えば、第１電極８ａを、アルミニウムを含有する導電性ペーストを用いて形成すれば、基板１にＢＳＦ（Back Surface Field）層１３が形成される。例えば、パッシベーション膜４の上にアルミニウムを含有する導電性ペーストを塗布した後、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導電性ペーストを焼成する。これにより、第１電極８ａが形成され、導電性ペースト中のアルミニウムと基板１との間で元素の相互拡散が起こる。その結果、基板１中において、第１半導体層２よりも高濃度のアルミニウムを含有するＢＳＦ層１３が形成される。ここで、アルミニウムはｐ型のドーパントとなり得るので、ＢＳＦ層１３が含有するドーパントの濃度は、第１半導体層２が含有するドーパントの濃度よりも高くなる。このように、ＢＳＦ層１３中には、第１半導体層２における第１導電型のドーパント元素の濃度よりも高い濃度で第１導電型のドーパント元素が存在する。ＢＳＦ層１３は、基板１の第２面１ｂ側において内部電界を形成する。このため、基板１のうちの第２面１ｂの表面近傍で、少数キャリアの再結合が低減され得る。その結果、太陽電池素子１０の光電変換効率の低下が生じにくくなる。ＢＳＦ層１３は、例えば、基板１の第２面１ｂ側の表層部に、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などで含有させることで形成され得る。第１半導体層２が含有するドーパント元素の濃度は、例えば、５×１０１５ａｔｏｍｓ／ｃｍ３から１×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３程度とされる。ＢＳＦ層１３が含有するドーパント元素の濃度は、例えば、１×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３から５×１０２１ａｔｏｍｓ／ｃｍ３程度とされる。
第３電極８ｃは、基板１の第２面１ｂの上に位置している。この第３電極８ｃは、第２電極８ｂを介して第１電極８ａに電気的に接続されている。第３電極８ｃは、基板１を挟んでバスバー電極７ａと対向する位置に存在している。ここでは、Ｎ個以上（Ｎは自然数）の第３電極８ｃのそれぞれが、第１方向（図２の例では＋Ｙ方向）に向かって直線状に延びるように位置している。この第３電極８ｃは、例えば、基板１で光電変換によって得られた電気を太陽電池素子１０の外部に出力するための電極である。第３電極８ｃは、平面視して第１電極８ａに重ならないように、パッシベーション膜４の上に位置しているか、またはパッシベーション膜４を貫通している状態で直線状に位置している。例えば、第３電極８ｃは、５μｍから３０μｍ程度の厚さと、１ｍｍから７ｍｍ程度の幅と、を有している。ここで、例えば、図２で示されるように、第１方向に対して直交する第２方向（図２の例では＋Ｘ方向）へ向かって、複数の第３電極８ｃがならんで位置していてもよい。これにより、例えば、基板１における光電変換によって発生した電流を分散して太陽電池素子１０の外部に出力させることができる。その結果、太陽電池素子１０の直列抵抗成分が低減され得る。
また、各第３電極８ｃは、図２で示されるように、＋Ｙ方向に向かって直線状に配列されている複数の島状部を有するものであってもよい。また、各第３電極８ｃの形状は、バスバー電極７ａの形状と同様に、基板１の第２面１ｂの上における−Ｙ側の端部から＋Ｙ側の端部にかけた直線状の領域に連続して形成されてもよい。ただし、第３電極８ｃが複数の島状部を有する場合には、第２面１０ｂを平面透視して、複数の島状部の間に、第１電極８ａもしくはパッシベーション膜４および第２電極８ｂを位置させることができる。これにより、太陽電池素子１０の光電変換効率が向上し得る。また、第２面１０ｂを平面透視して、例えば、第３電極８ｃの外周部に第２電極８ｂが重なっていてもよい。また、第３電極８ｃは、例えば、矩形状の電極の本体部と、この本体部から突出するように位置している突出部と、を有していてもよい。この場合には、突出部を第２電極８ｂで覆えば、第３電極８ｃと第２電極８ｂとが電気的に接続され得る。また、第３電極８ｃは、例えば、ハンダ付けが可能な銀または銅を主成分として含んでいれば、太陽電池モジュールの製造工程において、リボン状の接続導体である接続タブを第３電極８ｃに簡単に接続することができる。第３電極８ｃは、例えば、銀を主成分とする導電性ペーストを、スクリーン印刷などによって所望の形状に塗布した後、この導電性ペーストを焼成することで形成することができる。
次に、第１実施形態の太陽電池素子１０の機能について説明する。第１実施形態の太陽電池素子１０では、図４で示されるように、平面透視して、第１領域Ａ１において複数の第１孔部９が占める面積の割合が、第２領域Ａ２において複数の第１孔部９が占める面積の割合よりも小さい部分を、パッシベーション膜４が有している。ここで、第１領域Ａ１は、平面透視して、第３電極８ｃに隣接している領域である。また、第２領域Ａ２は、平面透視して、第１領域Ａ１よりも第３電極８ｃから離れて位置していて第１領域Ａ１と同一の面積を有する領域である。
ところで、第１電極８ａおよび第２電極８ｂを、金属を含有する導電性ペーストの焼成で形成する際に、例えば、第１電極８ａおよび第２電極８ｂ中に基板１の成分（例えばシリコン）が拡散する。また、基板１の成分の拡散は、第１電極８ａおよび第２電極８ｂの厚さが小さいほど発生しやすい。このような成分の拡散が生じることで、第１孔部９の近傍には、第１電極８ａおよび第２電極８ｂの金属成分と基板１の成分とが反応して、電気抵抗が高い領域（高抵抗領域ともいう）が形成される。そこで、第１実施形態の太陽電池素子１０では、第２面１０ｂを平面透視して、複数の第１孔部９の分布を、上記のように、第１領域Ａ１において複数の第１孔部９が占める面積の割合が、第２領域Ａ２において複数の第１孔部９が占める面積の割合よりも小さい部分が存在するようにしている。これにより、第１実施形態の太陽電池素子１０の等価回路における直列抵抗成分が低減され得る。その結果、太陽電池素子１０の光電変換効率が高まり得る。
特に、上述したように、ＢＳＦ層１３が存在する場合には、図５（ａ）で示されるように、基板１にＢＳＦ層１３が形成される際に、第２電極８ｂ中にシリコンなどの半導体成分が拡散する。これにより、第２電極８ｂ中にシリコンとアルミニウムとの合金を含有する電気抵抗が高い部分（高抵抗部分ともいう）８ｂｈが形成される。第２電極８ｂ中の高抵抗部分８ｂｈは、第１電極８ａよりも大きい。このため、図５（ｂ）で示されるように、第２面１０ｂを平面透視したとき、第１孔部９の平面積よりも高抵抗部分８ｂｈの平面積の方が大きい。また、太陽電池素子１０では、受光する光の強度分布が均一であれば、表面電極７が形成されている位置を除いて光電変換によってほぼ均一にキャリアが発生し得る。ただし、キャリアの流れは、電流を出力するための第３電極８ｃに向かうものとなる。このとき、電流密度は、第３電極８ｃに近いほど大きくなる傾向を示す。
そこで、第１実施形態では、第２面１０ｂを平面透視したときに、単位面積当たりの複数の第１電極８ａと第２電極８ｂとの接触面積が、第３電極８ｃに近くなるほど小さくなっている。つまり、第２面１０ｂを平面透視したときに、互いに隣り合う第３電極８ｃ同士の間において、単位面積当たりの複数の第１孔部９が占める面積の割合が第３電極８ｃに近くなるほど小さくなっている部分を、パッシベーション膜４が有している。具体的には、図２で示されるように、Ｎ個の第３電極８ｃが、＋Ｘ側から−Ｘ側に向けてならんでいる、第１の第３電極８ｃ１と、第２の第３電極８ｃ２と、第３の第３電極８ｃ３と、を含んでいる場合を想定する。この場合、図４で示されるように、第２面１０ｂを平面透視して、パッシベーション膜４では、互いに隣り合う第１の第３電極８ｃ１と第２の第３電極８ｃ２との間において、複数の第１孔部９が占める面積の割合が、第１の第３電極８ｃ１または第２の第３電極８ｃ２に近くなるほど小さくなっている。また、第２面１０ｂを平面透視して、パッシベーション膜４では、互いに隣り合う第２の第３電極８ｃ２と第３の第３電極８ｃ３との間において、複数の第１孔部９が占める面積の割合が、第２の第３電極８ｃ２または第３の第３電極８ｃ３に近くなるほど小さくなっている。すなわち、例えば、第２面１０ｂを平面透視して、互いに隣り合う第３電極８ｃ同士の間において、複数の第１電極８ａと第２電極８ｂとの単位面積当たりの接触面積が第３電極８ｃに近くなるほど小さくなっている領域が存在している。これにより、例えば、電流密度が相対的に大きくなる領域であるほど、単位面積当たりの高抵抗部分８ｂｈが占める割合が小さくなる。その結果、例えば、太陽電池素子１０の等価回路における直列抵抗成分が低減され得る。したがって、太陽電池素子１０の光電変換効率が向上し得る。
以下に、さらに太陽電池素子１０の光電変換効率を高め得る構成例について説明する。
上述したように、図４で示されるように、平面透視して、第３電極８ｃに隣接している第１領域Ａ１で複数の第１孔部９が占める面積の割合が、第１領域Ａ１よりも第３電極８ｃから離れて位置していて第１領域Ａ１と同一面積の第２領域Ａ２で複数の第１孔部９が占める面積の割合よりも小さい部分を、パッシベーション膜４が有している。
また、太陽電池素子１０では、例えば、第２面１０ｂを平面透視したとき、第１の第３電極８ｃ１が位置している領域と、この領域と隣り合う第２の第３電極８ｃ２が位置している領域と、の間に領域ｄ１が位置している。この領域ｄ１において、基板１で光電変換によって発生したキャリアは、±Ｘ方向で最も近くに位置している第３電極８ｃに向けて移動する。このため、領域ｄ１では、この領域ｄ１の＋Ｘ方向の中央部分からｋ1方向（＋Ｘ方向）およびｋ２方向（−Ｘ方向）に向かうに従って電流密度が大きくなり得る。これに対して、図４で示されるように、例えば、第２面１０ｂを平面透視して、各第１孔部９の大きさが同一であれば、領域ｄ１では、＋Ｘ方向の中央部分付近における単位面積当たりの第１孔部９の個数が最も多くなるように、隣り合う第１孔部９同士の中心間距離が小さくなっている。換言すれば、例えば、第２面１０ｂを平面透視して、領域ｄ１では、＋Ｘ方向の中央部分付近において、単位面積当たりの複数の第１孔部９が占める面積の割合が最大となっている。そして、例えば、第２面１０ｂを平面透視して、領域ｄ１では、＋Ｘ方向の中央部分を境として、ｋ1方向（＋Ｘ方向）およびｋ２方向（−Ｘ方向）に行くに従い、徐々にまたは段階的に、第１孔部９の存在が疎になるように、隣り合う第１孔部９同士の中心間距離が大きくなっている。これにより、例えば、太陽電池素子１０の等価回路における直列抵抗成分が低減される。その結果、太陽電池素子１０の光電変換効率が向上し得る。ここでは、例えば、第２面１０ｂを平面透視したとき、領域ｄ１においてｋ1方向（＋Ｘ方向）に行くとは、領域ｄ１において第１の第３電極８ｃ１が位置している領域に近づくことを示している。また、例えば、第２面１０ｂを平面透視したとき、領域ｄ１においてｋ２方向（−Ｘ方向）に行くとは、領域ｄ１において第２の第３電極８ｃ２が位置している領域に近づくことを示している。
また、例えば、第２面１０ｂを平面透視したとき、基板１の＋Ｘ方向の側に位置している周縁部（右側周縁部ともいう）１ＥｄＲと、第１の第３電極８ｃ１が位置している領域と、の間に領域ｄ２が位置している。この領域ｄ２では、例えば、右側周縁部１ＥｄＲ側で単位面積当たりの第１孔部９の個数が最も多くなるように、隣り合う第１孔部９同士の中心間距離が小さくなっていてもよい。つまり、例えば、第２面１０ｂを平面透視して、領域ｄ２の右側周縁部１ＥｄＲ側において、単位面積当たりの複数の第１孔部９が占める面積の割合が最大となっていてもよい。この場合、例えば、第２面１０ｂを平面透視したとき、右側周縁部１ＥｄＲ側からｋ４方向（−Ｘ方向）に行くに従い、徐々にまたは段階的に、第１孔部９の存在が疎になるように、隣り合う第１孔部９同士の中心間距離が大きくなっていてもよい。ここでは、例えば、第２面１０ｂを平面透視したとき、領域ｄ２において右側周縁部１ＥｄＲ側からｋ４方向（−Ｘ方向）に行くとは、領域ｄ２において第１の第３電極８ｃ１が位置している領域に近づくことを示している。
同様に、例えば、第２面１０ｂを平面透視したとき、基板１の−Ｘ方向の側に位置している周縁部（左側周縁部ともいう）１ＥｄＬと、第３の第３電極８ｃ３が位置している領域と、の間に領域ｄ３が位置している。この領域ｄ３でも、例えば、左側周縁部１ＥｄＬ側で単位面積当たりの第１孔部９の個数が最も多くなるように、隣り合う第１孔部９同士の中心間距離が小さくなっていてもよい。つまり、例えば、第２面１０ｂを平面透視して、領域ｄ３の左側周縁部１ＥｄＬ側において、単位面積当たりの複数の第１孔部９が占める面積の割合が最大となっていてもよい。この場合、例えば、第２面１０ｂを平面透視したとき、左側周縁部１ＥｄＬ側からｋ５方向（＋Ｘ方向）に行くに従い、徐々にまたは段階的に、第１孔部９の存在が疎になるように、隣り合う第１孔部９同士の中心間距離が大きくなっていてもよい。ここでは、例えば、第２面１０ｂを平面透視したとき、領域ｄ３において左側周縁部１ＥｄＬ側からｋ５方向（＋Ｘ方向）に行くとは、領域ｄ３において第３の第３電極８ｃ３が位置している領域に近づくことを示している。
さらに、例えば、第３電極８ｃが複数の島状部を有する場合には、第２面１０ｂを平面透視したとき、＋Ｙ方向において単位面積当たりの複数の第１孔部９が占める面積の割合が島状部に近くなるほど小さくなっている部分を、パッシベーション膜４が有していてもよい。換言すれば、例えば、第２面１０ｂを平面透視したとき、第１電極８ａと第２電極８ｂとの単位面積当たりの接触面積が島状部に近くなるほど小さくなっている領域が存在してもよい。ここで、第３電極８ｃに接続される接続タブは、＋Ｙ方向（または−Ｙ方向）に沿って第３電極８ｃに接続される。このため、太陽電池素子１０から接続タブへ電気が流れる方向は、＋Ｙ方向（または−Ｙ方向）となる。そこで、例えば、領域ｄ１では、ｋ３方向（＋Ｙ方向）に行くに従い、徐々にまたは段階的に、第１孔部９の存在が疎になるように、隣り合う第１孔部９同士の中心間距離が大きくなっていてもよい。ここで、ｋ３方向は、領域ｄ１の−Ｙ方向の側である端部ｄ１ａ側からこの端部ｄ１ａの逆側に位置している領域ｄ１の＋Ｙ方向の側である端部ｄ１ｂ側に向かう方向である。これにより、例えば、太陽電池素子１０の等価回路における直列抵抗成分が低減される。その結果、太陽電池素子１０の光電変換効率が向上し得る。
また、例えば、第２面１０ｂを平面透視したとき、第３電極８ｃの長手方向の両端部と、基板１の周縁部１Ｅｄと、の間で、単位面積当たりの複数の第１孔部９が占める面積の割合が第３電極８ｃに近くなるほど小さくなっている部分を、パッシベーション膜４が有していてもよい。ここで、図２で示されるように、第３電極８ｃが、長手方向（ここでは、±Ｙ方向）において、−Ｙ方向の側の第１端部Ｅ１と、この第１端部Ｅ１とは逆側（＋Ｙ方向の側）の第２端部Ｅ２と、を有する場合を想定する。この場合、図４で示されるように、例えば、第２面１０ｂを平面透視して、第３電極８ｃの長手方向において、第１端部Ｅ１が位置している領域と上側周縁部１ＥｄＵとの間で、複数の第１孔部９が占める面積の割合が第３電極８ｃに近くなるほど小さくなっている部分を、パッシベーション膜４が有していてもよい。ここで、上側周縁部１ＥｄＵは、基板１の周縁部１Ｅｄのうちの第１端部Ｅ１側に位置している部分である。また、例えば、第２面１０ｂを平面透視して、第３電極８ｃの長手方向において、第２端部Ｅ２が位置している領域と下側周縁部１ＥｄＢとの間で、複数の第１孔部９が占める面積の割合が第３電極８ｃに近くなるほど小さくなっている部分を、パッシベーション膜４が有していてもよい。ここで、下側周縁部１ＥｄＢは、基板１の周縁部１Ｅｄのうちの第２端部Ｅ２側に位置している部分である。
別の観点から言えば、例えば、第２面１０ｂを平面透視して、パッシベーション膜４には、第３電極８ｃが位置している領域の長手方向において、第１端部Ｅ１が位置している第１部分Ｅｎ１と上側周縁部１ＥｄＵとの間で、複数の第１孔部９が占める面積の割合が第３電極８ｃに近くなるほど小さくなっている部分が存在していてもよい。また、例えば、第２面１０ｂを平面透視して、パッシベーション膜４には、第３電極８ｃが位置している領域の長手方向において、第２端部Ｅ２が位置している第２部分Ｅｎ２と下側周縁部１ＥｄＢとの間で、複数の第１孔部９が占める面積の割合が、第３電極８ｃに近くなるほど小さくなっている部分が存在していてもよい。換言すれば、例えば、第２面１０ｂを平面透視して、第１電極８ａと第２電極８ｂとの単位面積当たりの接触面積が、第３電極８ｃに近くなるほど小さくなっている領域が存在してもよい。
また、図４で示されるように、例えば、第２面１０ｂを平面透視して、基板１の−Ｙ方向の側の周縁部（上側周縁部）１ＥｄＵと、第２の第３電極８ｃ２が位置している領域と、の間に領域ｄ４が位置している。この領域ｄ４でも、例えば、上側周縁部１ＥｄＵ側から第２の第３電極８ｃ２が位置している領域側に向かうｋ６方向（＋Ｙ方向）に行くに従って、徐々にまたは段階的に、第１孔部９の存在が疎になるように、隣り合う第１孔部９同士の中心間距離が、小さくなっていてもよい。また、図４で示されるように、例えば、第２面１０ｂを平面透視して、基板１の＋Ｙ方向の周縁部（下側周縁部）１ＥｄＢと、第３電極８ｃが位置している領域と、の間の領域でも、ｋ７方向（−Ｙ方向）に向かうに従い、徐々にまたは段階的に、第１孔部９が疎になるように、隣り合う第１孔部９同士の中心間距離が大きくなっている。これにより、太陽電池素子１０の等価回路の直列抵抗成分が低減され得る。その結果、太陽電池素子１０の光電変換効率が向上し得る。
また、図４で示されるように、例えば、基板１の周縁部１Ｅｄと、領域ｄ１の端部ｄ１ｂと、の間の領域ｄ５、および、基板１の周縁部１Ｅｄと、領域ｄ２の＋Ｙ方向の端部と、の間の領域ｄ６などでは、複数の第１孔部９が均一に分布するように位置していてもよい。ただし、例えば、第３電極８ｃの第２端部Ｅ２に近づく程、徐々にまたは段階的に、第１孔部９が疎になるように存在していてもよい。具体的には、例えば、基板１の周縁部１Ｅｄの＋Ｙ方向に位置している下側周縁部１ＥｄＢと、領域ｄ１，ｄ２，ｄ３との間の各領域では、第３電極８ｃの直近に位置している端部に近づく方向（ｋ８方向ともいう）において、徐々にまたは段階的に、複数の第１孔部９が疎になるように存在していてもよい。また、同様に、例えば、基板１の周縁部１Ｅｄの−Ｙ方向に位置している上側周縁部１ＥｄＵと、領域ｄ１，ｄ２，ｄ３との間の各領域では、第３電極８ｃの直近に位置している端部に近づく方向（ｋ８方向）において、徐々にまたは段階的に、複数の第１孔部９が疎になるように存在していてもよい。
例えば、１５０ｍｍから１６０ｍｍ程度の多結晶シリコン基板を用いた太陽電池素子１０の場合、第１電極８ａと第２電極８ｂとの単位面積当たりの接触面積は、発明者らによる繰り返しの実験では、以下に示す値に設定した。領域ｄ１の端部ｄ１ａ側の部分における＋Ｘ方向の中央部における接触面積は、６ｍｍ２/ｃｍ２から１５ｍｍ２/ｃｍ２程度に設定した。また、領域ｄ１の端部ｄ１ａ側の部分におけるｋ１方向（＋Ｘ方向）またはｋ２方向（−Ｘ方向）において第３電極８ｃに最も近い部分における接触面積は、２ｍｍ２/ｃｍ２から５．９ｍｍ２/ｃｍ２程度に設定した。また、領域ｄ１の端部ｄ１ｂ側の部分のうちの＋Ｘ方向の中央部における接触面積は、２ｍｍ２/ｃｍ２から５．９ｍｍ２/ｃｍ２程度に設定した。また、領域ｄ１の端部ｄ１ｂ側の部分のうちのｋ１方向（＋Ｘ方向）またはｋ２方向（−Ｘ方向）の第３電極８ｃに最も近い部分における接触面積は、０．１ｍｍ２/ｃｍ２から１．９ｍｍ２/ｃｍ２程度に設定した。
太陽電池素子１０における第１電極８ａと第２電極８ｂとの単位面積当たりの接触面積は、次のようにして測定することができる。例えば、まず、太陽電池素子１０の第２面１０ｂ側の部分をサンドペーパーなどで研磨して第２電極８ｂを除去する。これにより、第１電極８ａのうちの第２電極８ｂと接触していた端部を露出させる。そして、この第１電極８ａの端部の面積などを、光学顕微鏡などを用いて測定する。また、例えば、太陽電池素子１０を、５質量％から３０質量％程度の濃度の塩酸の水溶液に浸漬して、第１電極８ａと第２電極８ｂを溶解させることで、酸化アルミニウムなどで構成されるパッシベーション膜４を露出させて、第１孔部９の面積などを、光学顕微鏡などを用いて測定してもよい。
＜１−２．太陽電池素子の製造方法＞
次に、太陽電池素子１０の製造方法の各工程について、説明する。
まず、図６（ａ）で示されるように、基板１を用意する。基板１は、例えば、単結晶シリコンまたは多結晶シリコンでよい。基板１は、例えば、既存のＣＺ法または鋳造法などによって作製する。以下、基板１としてｐ型の多結晶シリコン基板を用いる例について説明する。ここでは、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。インゴットの電気抵抗率は、例えば、１Ω・ｃｍから５Ω・ｃｍ程度でよい。ここで、ドーパント元素として、例えば、ボロンを多結晶シリコンに添加すればよい。次いで、多結晶シリコンのインゴットを、ワイヤソー装置を用いてスライスして、複数の基板１を得る。基板１は、例えば、１辺の長さが約１６０ｍｍである正方形状の表裏面と、２００μｍ程度の厚さと、を有している。その後、基板１の表裏の全面に、例えば、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）、水酸化カリウム（ＫＯＨ）またはフッ硝酸などの水溶液で、ごく微量のエッチングを施せば、基板１のスライス時に生じた機械的ダメージ層および汚染層を除去することができる。
また、図６（ｂ）で示されるように、基板１の第１面１ａに、光の反射を低減するためにテクスチャを形成してもよい。テクスチャは、例えば、ＮａＯＨなどのアルカリ溶液もしくはフッ硝酸などの酸溶液を使用したウエットエッチング、またはＲＩＥ（Reactive Ion Etching）法などを使用したドライエッチングによって、形成され得る。
次に、図６（ｃ）で示されるように、テクスチャを有する基板１の第１面１ａ側の表層部に、ｎ型の第２半導体層３を形成する。第２半導体層３は、例えば、塗布熱拡散法あるいは気相熱拡散法などによって形成され得る。塗布熱拡散法は、例えば、ペースト状にした五酸化二リン（Ｐ２Ｏ５）を基板１の第１面１ａ上に塗布して、加熱によって基板１の第１面１ａ側の表層部にリンを拡散させる方法である。気相熱拡散法は、ガス状にしたオキシ塩化リン（ＰＯＣｌ３）をリンの拡散源とした方法である。第２半導体層３は、例えば、０．１μｍから２μｍ程度の厚さと、４０Ω／□から２００Ω／□程度のシート抵抗値と、を有するように形成される。ここで、例えば、気相熱拡散法では、ＰＯＣｌ３などで構成される拡散ガスを有する雰囲気中で６００℃から８００℃程度の温度において、基板１に対して５分間から３０分間程度の熱処理を施して、リンシリケイトガラス（ＰＳＧともいう）を基板１の表面上に形成する。その後、例えば、アルゴンまたは窒素などの不活性ガス雰囲気中で８００℃から９００℃程度の高い温度において、基板１に対して１０分間から４０分間程度の熱処理を施す。これにより、ＰＳＧから基板１の表層部にリンが拡散して、基板１の第１面１ａ側の表層部に第２半導体層３が形成される。
第２半導体層３の形成工程において、第２面１ｂ側にも第２半導体層３が形成された場合には、第２面１ｂ側に形成された第２半導体層３をエッチングで除去する。これにより、基板１の第２面１ｂ側にｐ型の第１半導体層２を露出させる。ここでは、例えば、基板１の第２面１ｂをフッ硝酸溶液に浸して、第２面１ｂ側に形成された第２半導体層３を除去する。その後、第２半導体層３を形成する際に基板１の第１面１ａ側に付着したＰＳＧをエッチングで除去する。このとき、基板１の側面に形成された第２半導体層３も除去してもよい。
次に、図６（ｄ）で示されるように、第２面１ｂ側の第１半導体層２上に、例えば、酸化アルミニウムで構成されるパッシベーション膜４を形成する。パッシベーション膜４の形成方法としては、例えば、ＡＬＤ法あるいはＰＥＣＶＤ法などを用いることができる。ここでは、例えば、ＡＬＤ法を用いれば、基板１の第２面１ｂのパッシベーション膜４による被覆率（カバーレッジ）が向上する。これにより、パッシベーション膜４によるパッシベーション効果が向上し得る。
ＡＬＤ法によってパッシベーション膜４を形成する際には、まず、成膜装置のチャンバ内に、第２半導体層３が形成された基板１を載置する。そして、基板１を１００℃から２５０℃程度の温度域で加熱した状態で、以下に示す工程Ａから工程Ｄを複数回繰り返す。これにより、基板１の上に所望の厚さを有する酸化アルミニウムで構成されているパッシベーション膜４を形成することができる。工程Ａから工程Ｄの内容は次の通りである。
［工程Ａ］酸化アルミニウムを形成するためのトリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）などのアルミニウムの原料が、Ａｒガスまたは窒素ガスなどのキャリアガスとともに、成膜装置のチャンバ内の基板１上に供給される。これにより、基板１の全周囲にアルミニウムの原料が吸着される。ＴＭＡが供給される時間は、例えば、１５ｍ秒間から３０００ｍ秒間程度であればよい。
［工程Ｂ］窒素ガスによって成膜装置のチャンバ内の浄化が行われる。これにより、チャンバ内のアルミニウムの原料が除去される。このとき、さらに、基板１に物理吸着および化学吸着したアルミニウムの原料のうち、原子層レベルで化学吸着した成分以外のアルミニウムの原料が除去される。ここで、窒素ガスによってチャンバ内が浄化される時間は、例えば、１秒間から数十秒間程度であればよい。
［工程Ｃ］水またはオゾンガスなどの酸化剤が、成膜装置のチャンバ内に供給される。このとき、ＴＭＡに含まれるアルキル基が除去されてＯＨ基で置換される。これにより、基板１の上に酸化アルミニウムの原子層が形成される。酸化剤がチャンバ内に供給される時間は、例えば、５００ミリ秒間から１５００ミリ秒間程度であればよい。また、ここで、チャンバ内に酸化剤ととともに水素原子が供給されれば、形成された酸化アルミニウムの膜中に水素原子が含有されやすくなる。
［工程Ｄ］窒素ガスによって成膜装置のチャンバ内の浄化が行われる。これにより、チャンバ内の酸化剤が除去される。このとき、例えば、基板１上における原子層レベルの酸化アルミニウムの形成時において反応に寄与しなかった酸化剤などが除去される。ここで、窒素ガスによってチャンバ内が浄化される時間は、例えば、１秒間から数十秒間程度であればよい。
以後、工程Ａから工程Ｄの一連の工程を複数回繰り返すことで、例えば、６ｎｍから２００ｎｍ程度の所望の膜厚を有する酸化アルミニウムの膜が形成され得る。
ここでは、アルミニウムの原料としてＴＭＡを用いて酸化アルミニウムを形成する場合について説明したが、アルミニウムの原料として他の原料を用いてもよい。例えば、−２０℃から１２０℃の範囲内に設定され得る原料供給温度において、ガス供給源として、例えば、１００Ｐａ以上の適当な蒸気圧を有し、チャンバ内に気体状態で供給可能な材料が採用され得る。例えば、トリエチルアルミニウム（ＴＥＡ）などを他の原料として用いることができる。上記のように、ＡＬＤ法を用いることで、ｐ型半導体領域としての第１半導体層２の第２面１ｂ上以外に、基板１の側面上を含む基板１の全周囲にも、パッシベーション膜４を形成することができる。この場合には、例えば、基板１の第２面１ｂ上に形成されたパッシベーション膜４の上に耐酸性レジスト膜などを塗布によって形成した後に、フッ酸などで不要なパッシベーション膜４をエッチングで除去してもよい。
次に、図６（ｅ）で示されるように、基板１の第１面１ａ側に、例えば、窒化シリコン膜を含む反射防止膜５を形成する。反射防止膜５は、例えば、ＰＥＣＶＤ法またはスパッタリング法などを用いて形成することができる。ＰＥＣＶＤ法を用いる場合には、例えば、事前に基板１を成膜中の温度よりも高い温度で加熱しておく。その後、例えば、加熱した基板１に対し、シラン（ＳｉＨ４）とアンモニア（ＮＨ３）との混合ガスを窒素（Ｎ２）で希釈したうえで供給する。そして、例えば、チャンバ内の反応圧力を５０Ｐａから２００Ｐａにしてグロー放電分解で混合ガスの成分をプラズマ化させて第１面１ａの上に堆積させることで、反射防止膜５が形成される。ここで、成膜温度は、例えば、３５０℃から６５０℃程度であればよい。また、グロー放電に必要な高周波電源の周波数は、例えば、１０ｋＨｚから５００ｋＨｚ程度であればよい。また、チャンバに供給するガスの流量は、チャンバの大きさなどに応じて適宜決定される。チャンバに供給するガスの流量としては、例えば、１５０ｓｃｃｍから６０００ｓｃｃｍの範囲とされる。このとき、例えば、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から１５程度であればよい。
次に、図６（ｆ）で示されるように、パッシベーション膜４に複数の第１孔部９を形成する。ここでは、例えば、基板１の第２面１ｂ側に、レーザー装置を用いたレーザービームを照射することで、図４で示されるようなパターンで複数の第１孔部９を形成することができる。レーザー装置には、Ｑスイッチ付きＮｄ：ＹＡＧ（ネオジムドープ、イットリウム・アルミニウム・ガーネット）レーザー（レーザービームの波長が１０６４ｎｍ）、またはＮｄ：ＹＡＧレーザーの第２高調波（ＳＨＧ、レーザービームの波長が５３２ｎｍ）などを用いることができる。例えば、Ｑスイッチ付きＮｄ：ＹＡＧレーザーの第２高調波を用いる場合には、発振周波数が１０ｋＨｚであり、出力が７Ｗから１０Ｗであり、ビーム径が１００μｍ程度である条件が採用され得る。ここでは、例えば、第３電極８ｃが形成される位置には、第１孔部９を形成しないようにしてもよい。
次に、図７（ｇ）から図７（ｉ）で示されるように、表面電極７（バスバー電極７ａ、フィンガー電極７ｂ、サブフィンガー電極７ｃ）と、裏面電極８（第１電極８ａ、第２電極８ｂ、第３電極８ｃ）と、を以下のようにして形成する。
まず、図７（ｇ）で示されるように、表面電極７を、第１ペースト１６を用いて形成する。ここで、第１ペースト１６として、例えば、主成分として銀を含む金属粉末を有する導電性ペーストが採用される。この金属粉末は、例えば、主たる金属成分が、粒径が０．０５μｍから２０μｍ程度あるいは０．１μｍから５μｍ程度の銀粉末によって構成されてもよい。また、この金属粉末に含有されている銀の含有量が、導電性ペーストの総質量の６５質量％から８５質量％程度とされてもよい。また、第１ペースト１６は、例えば、さらに有機ビヒクルおよびガラスフリットを含有する。ここで、第１ペースト１６における有機ビヒクルの含有濃度は、例えば、導電性ペーストの総質量の５質量％から１５質量％程度とされてもよい。また、第１ペースト１６におけるガラスフリットの含有濃度は、例えば、導電性ペーストの総質量の０．０５質量％から１０質量％程度とされてもよい。ここでは、まず、第１ペースト１６を、スクリーン印刷を用いて、基板１の第１面１ａ側に、図１で示されるようなパターンとなるように塗布する。そして、塗布後の第１ペースト１６に、例えば、所定の温度で溶剤を蒸散させて乾燥させる処理を施す。
次に、図７（ｈ）で示されるように、裏面電極８の第３電極８ｃを、第２ペースト１７を用いて形成する。ここで、第２ペースト１７として、例えば、主成分としての銀の粉末、有機ビヒクルおよびガラスフリットなどを含有する導電性ペーストが採用される。第２ペースト１７は、上記第１ペースト１６と同様なものでよい。第２ペースト１７の塗布法としては、例えば、スクリーン印刷法などを用いることができる。ここでは、例えば、パッシベーション膜４の上に第２ペースト１７を塗布した後に、第２ペースト１７に、所定の温度で溶剤を蒸散させて乾燥させる処理を施す。
さらに、図７（ｉ）で示されるように、第１電極８ａおよび第２電極８ｂを、第３ペースト１８を用いて形成する。ここで、第３ペースト１８として、例えば、主成分としてアルミニウムを含む金属粉末を有する導電性ペーストが採用される。この金属粉末は、例えば、主たる金属成分が、粒径が０．０５μｍから２０μｍ程度あるいは０．１μｍから５μｍ程度のアルミニウム粉末によって構成されてもよい。また、この金属粉末に含有されているアルミニウムの含有量が、導電性ペーストの総質量の６５質量％から８０質量％程度とされてもよい。また、第３ペースト１８は、例えば、さらに有機ビヒクルおよびガラスフリットを含有する。ここで、第３ペースト１８における有機ビヒクルの含有濃度は、例えば、導電性ペーストの総質量の５質量％から１５質量％程度とされてもよい。また、第３ペースト１８におけるガラスフリットの含有濃度は、例えば、導電性ペーストの総質量の０．０５質量％から１０質量％程度とされてもよい。ここでは、まず、第３ペースト１８を、既に形成された第１孔部９を覆うように、基板１の第２面１ｂ側に塗布する。このとき、例えば、基板１の第２面１ｂ側の第３電極８ｃが形成されない部位のほぼ全面に、第３ペースト１８を塗布すれば、厳密な位置合わせをすることなく、第１孔部９の内部に第３ペースト１８を充填させることができる。第３ペースト１８の塗布法としては、例えば、スクリーン印刷法などを用いることができる。塗布後の第３ペースト１８には、所定の温度で溶剤を蒸散させて乾燥させる処理が施されてもよい。
その後、第１ペースト１６、第２ペースト１７および第３ペースト１８が塗布された基板１に、焼成炉内にて７００℃から９５０℃程度の最高温度で数十秒間から数十分間程度維持する焼成を施す。このとき、各導電性ペースト（第１ペースト１６、第２ペースト１７および第３ペースト１８）が焼結する。これにより、図３で示されるように、表面電極７（バスバー電極７ａ、フィンガー電極７ｂおよびサブフィンガー電極７ｃ）と、裏面電極８（第１電極８ａ、第２電極８ｂ、第３電極８ｃ）と、が形成される。この焼成時には、第１ペースト１６は反射防止膜５をファイアースルーする。これにより、基板１の第１面１ａ側のｎ型の第２半導体層３と接続するように表面電極７が形成される。また、第１孔部９の内部に充填されていた第３ペースト１８の焼成よって、第１電極８ａが形成される。このとき、第１電極８ａの形成に伴い、基板１の第２面１ｂの表層部にＢＳＦ層１３が形成される。さらに、第１孔部９を覆うように、基板１の第２面１ｂ側に塗布された第３ペースト１８の焼成によって第２電極８ｂが形成される。さらに、第２ペースト１７の焼成によって第３電極８ｃが形成される。この際、第２ペースト１７がパッシベーション膜４をファイアースルーすることなく、パッシベーション膜４上に第３電極８ｃが形成されてもよいし、第２ペースト１７がパッシベーション膜４をファイアースルーして、第１半導体層２上に第３電極８ｃが形成されてもよい。ここでは、例えば、第２ペースト１７中のガラスフリットの成分が適宜調整されることで、パッシベーション膜４のファイアースルーの有無が制御され得る。例えば、パッシベーション膜４をファイアースルーさせる場合には、ガラスフリットに、ＳｉＯ２−ＢｉＯ３−ＰｂＯ系のガラスフリットを適用することができる。一方、例えば、パッシベーション膜４をファイアースルーさせない場合には、ガラスフリットに、Ｂ２Ｏ３−ＳｉＯ２−ＺｎＯ系のガラスフリットを適用することができる。
＜１−３．太陽電池モジュール＞
図８（ａ）および図８（ｂ）で示されるように、太陽電池モジュール２０は、複数の太陽電池素子１０を有する太陽電池パネル２３と、太陽電池パネル２３の外周部に位置しているフレーム２４と、を有している。太陽電池モジュール２０は、主として光を受ける面である第１面２０ａと、第１面２０ａの裏面に相当する第２面２０ｂと、を有している。そして、太陽電池モジュール２０は、図８（ｂ）で示されるように、第２面２０ｂ上に端子箱２５を有している。また、端子箱２５には、太陽電池モジュール２０で発生した電力を外部の回路に供給するための出力ケーブル２６が配線されている。
太陽電池モジュール２０を構成する太陽電池素子１０には、例えば、上述の第１実施形態の太陽電池素子１０が適用される。ここで、太陽電池モジュール２０で隣り合う太陽電池素子１０同士は、図９（ａ）および図９（ｂ）で示されるように、接続タブ２２で電気的に接続されている。この接続タブ２２には、例えば、０．１ｍｍから０．３ｍｍ程度の厚さを有する、銅またはアルミニウムの金属箔が適用される。この金属箔には、例えば、表面にハンダがコーティングされている。このハンダは、メッキまたはディピングなどによって、例えば、５μｍから３０μｍ程度の平均厚さを有するように形成され得る。この接続タブ２２の幅は、例えば、太陽電池素子１０のバスバー電極７ａの幅と同等以下としてもよい。これにより、接続タブ２２によって太陽電池素子１０の受光が妨げられにくい。また、接続タブ２２は、バスバー電極７ａおよび第３電極８ｃの略全表面に接続してもよい。これによって、太陽電池素子１０の抵抗成分が小さくなり得る。ここで、例えば、１辺が１６０ｍｍ程度の略正方形の表裏面を有する基板１を使用する場合、接続タブ２２には、１ｍｍから３ｍｍ程度の幅と、２６０ｍｍから３２０ｍｍ程度の長さと、を有するものが採用され得る。
また、図９（ａ）で示されるように、１つの太陽電池素子１０に接続されている複数本の接続タブ２２のうち、第１接続タブ２２ａは、太陽電池素子１０の第１面１０ａのバスバー電極７ａにハンダ付けされている。また、複数本の接続タブ２２のうち、第２接続タブ２２ｂは、太陽電池素子１０の第２面１０ｂの第３電極８ｃにハンダ付けされている。
ここでは、図９（ｂ）で示されるように、隣り合う太陽電池素子１０（太陽電池素子１０Ｓ，１０Ｔ）が接続タブ２２で接続されている。具体的には、接続タブ２２は、例えば、長手方向において、太陽電池素子１０Ｓの第１面１０ａのバスバー電極７ａにハンダ付けで接続されている一端部と、太陽電池素子１０Ｔの第２面１０ｂの第３電極８ｃにハンダ付けで接続されている他の端部と、を有している。このような接続が、複数（例えば、５個から１０個程度）の太陽電池素子１０の間において繰り返して存在している。つまり、直線状に直列接続されている複数の太陽電池素子１０を有する太陽電池ストリングが存在している。
ここで、太陽電池モジュール２０は、例えば、第３電極８ｃの上において第１方向へ向かって延びるように位置している接続タブ２２を備えている。上述したように、太陽電池素子１０では、平面透視して、第３電極８ｃに隣接している第１領域Ａ１において複数の第１孔部９が占める面積の割合が、第１領域Ａ１よりも第３電極８ｃから離れて位置していて第１領域Ａ１と同一面積の第２領域Ａ２において複数の第１孔部９が占める面積の割合よりも小さい部分を、パッシベーション膜４が有している。換言すれば、例えば、第１方向（＋Ｙ方向）に向かって、第１電極８ａと第２電極８ｂとの単位面積当たりの接触面積が、第３電極８ｃの島状部に近くなるほど小さくなっている。例えば、図１０で示されるように、パッシベーション膜４を平面透視したとき、第１方向（＋Ｙ方向）において、−Ｙ方向の側に位置する端部側では複数の第１孔部９が最も密に存在し、第１方向に行くに従い、複数の第１孔部９が疎になるように存在している。これに対して、太陽電池モジュール２０において、接続タブ２２が隣接する太陽電池素子１０に向けて延出している方向が、第１方向（ｋ９方向）であれば、接続タブ２２には第１方向に電流が流れる。この場合、例えば、複数の第１孔部９が上記の分布を有することで、太陽電池モジュール２０の直列抵抗が低減され、太陽電池モジュール２０の光電変換効率が向上し得る。
また、図８（ａ）で示されるように、太陽電池モジュール２０は、複数本（例えば、２本から１０本程度）の上述した太陽電池ストリングを備えている。ここで、複数本の太陽電池ストリングは、例えば、１ｍｍから１０ｍｍ程度の所定間隔をあけて略平行に整列されている。そして、複数本の太陽電池ストリングの各端部の太陽電池素子１０同士が、例えば、横方向配線２７のハンダ付けなどで電気的に接続されている。これにより、例えば、複数本の太陽電池ストリングを構成している複数の太陽電池素子１０が電気的に直列に接続されている。また、複数本の太陽電池ストリングにおいて、複数の太陽電池素子１０のうちの電気的に直列に接続されている両端の２つ太陽電池素子１０には、外部導出配線３２（図１１参照）が接続されている。
太陽電池モジュール２０は、透光性基板２８と、表面側充填材２９と、複数本の太陽電池ストリングと、裏面側充填材３０と、裏面材３１と、が積層された太陽電池パネル２３を有している。この太陽電池パネル２３は、例えば、次のようにして形成される。
まず、透光性基板２８、表面側充填材２９、裏面側充填材３０および裏面材３１を準備する。
透光性基板２８は、例えば、透光性を有するガラスによって構成される。ここで、ガラスには、例えば、厚さが３ｍｍから５ｍｍ程度の白板ガラス、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。
表面側充填材２９および裏面側充填材３０は、例えば、それぞれエチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ：ethylene vinyl acetate copolymer）またはポリビニルブチラール（ＰＶＢ）によって構成されている。これらの表面側充填材２９および裏面側充填材３０には、例えば、Ｔダイと押し出し機とによって形成された０．４ｍｍから１ｍｍ程度の厚さを有するシート状のものが用いられる。
裏面材３１は、例えば、外部からの水分の浸入を低減する役割を有している。裏面材３１には、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、あるいは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）シートなどが用いられる。ここで、例えば、太陽電池モジュール２０の第２面２０ｂ側からの入射光を発電に用いる場合には、裏面材３１は、透光性を有するガラスまたはポリカーボネート樹脂などで構成されてもよい。
次いで、図１１で示されるように、透光性基板２８上に表面側充填材２９を配置した後、上記のように複数の太陽電池素子１０が接続された複数本の太陽電池ストリング、裏面側充填材３０および裏面材３１を順次に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する。そして、減圧下において、積層体を加圧しながら１００℃から２００℃で例えば１５分間から１時間程度加熱することによって、太陽電池パネル２３を作製することができる。
そして、図８（ａ）および図８（ｂ）で示されるように、太陽電池パネル２３の外周部にフレーム２４を取り付け、必要に応じて第２面２０ｂを成す裏面材３１上に端子箱２５を取り付けることで、太陽電池モジュール２０が完成する。
＜２．その他の実施形態＞
本開示は上記一実施形態に限定されるものではなく、本開示の範囲内で多くの修正および変更を加えることができる。例えば、電極を形成する際の焼成は、成分が類似した表面電極７と裏面電極８の第３電極８ｃとを形成するための焼成を行った後に、第１電極８ａおよび第２電極８ｂを形成するための焼成を別途行ってもよい。
＜２−１．第２実施形態＞
例えば、図１２で示されるように、上記第１実施形態の太陽電池素子１０を基本として、保護膜１１をさらに備えている、第２実施形態の太陽電池素子１０Ａが採用されてもよい。図１２の例では、保護膜１１は、太陽電池素子１０Ａの第２面１０ｂ側において、パッシベーション膜４と第２電極８ｂとの間に位置している。また、保護膜１１は、第１孔部９の上に位置している第２孔部１９を有している。このため、第１孔部９と第２孔部１９とが連通している１つの貫通孔を形成している。また、第１電極８ａは、第１孔部９内に加えて、第２孔部１９内にも位置している。換言すれば、第１電極８ａは、第１孔部９内から第２孔部１９内にかけて位置している。
保護膜１１は、例えば、窒化シリコンの膜または酸化シリコンの膜などで構成されている。例えば、ＰＥＣＶＤ法またはスパッタリング法を用いることで、２ｎｍから１５ｎｍ程度の膜厚を有する窒化シリコンの膜が形成され得る。また、例えば、ＰＥＣＶＤ法を用いることで、２ｎｍから１５ｎｍ程度の膜厚を有する酸化シリコンの膜が形成され得る。例えば、窒化シリコンの膜を保護膜１１として用いる場合は、保護膜１１の膜厚がパッシベーション膜４の膜厚よりも小さければ、パッシベーション膜４を構成する酸化アルミニウムの負の固定電荷が、保護膜１１を構成する窒化シリコンの正の固定電荷に比べて優勢になる。このため、パッシベーション膜４のパッシベーション効果が低下しにくい。
上記構造の太陽電池素子１０Ａは、例えば、第１実施形態における上述のパッシベーション膜４の形成工程の後に、保護膜１１を形成することで、製作され得る。ここでは、例えば、第２面１ｂ側にパッシベーション膜４が形成された基板１に対して、上述した反射防止膜５の形成方法と同様な方法で、保護膜１１を形成することができる。具体的には、例えば、ＰＥＣＶＤ法でシランとアンモニアとの混合ガスを窒素ガスで希釈したうえで、チャンバ内の基板１上に供給する。そして、チャンバ内の反応圧力を５０Ｐａから２００Ｐａにしてグロー放電分解で混合ガスの成分をプラズマ化させて基板１上に堆積させることで、保護膜１１が形成され得る。
また、第２孔部１９は、例えば、上記第１実施形態における第１孔部９の形成方法と同様な方法によって形成され得る。具体的には、例えば、保護膜１１上にレーザービームを照射することで第１孔部９と第２孔部１９とを同時に形成することができる。
保護膜１１が存在していれば、例えば、第２電極８ｂを形成する際に、アルミニウムを主成分とする第３ペースト１８の焼成時に、アルミニウムの拡散によってパッシベーション膜４の変質または破壊が生じにくくなる。これにより、パッシベーション膜４のパッシベーション効果が維持され得る。
１ ：基板（半導体基板）
１ａ ：第１面
１ｂ ：第２面
２ ：第１半導体層
３ ：第２半導体層
４ ：パッシベーション膜
５ ：反射防止膜
７ ：表面電極
７ａ ：バスバー電極
７ｂ ：フィンガー電極
７ｃ ：サブフィンガー電極
８ ：裏面電極
８ａ ：第１電極
８ｂ ：第２電極
８ｂｈ： 第２電極の高抵抗部分
８ｃ ：第３電極
８ｃ１ ：第１の第３電極
８ｃ２ ：第２の第３電極
８ｃ３ ：第３の第３電極
９ ：第１孔部
１０ ：太陽電池素子
１０ａ ：第１面
１０ｂ ：第２面
１１ ：保護膜
１３ ：ＢＳＦ層
１６ ：第１ペースト
１７ ：第２ペースト
１８ ：第３ペースト
１９ ：第２孔部
２０ ：太陽電池モジュール
２０ａ ：第１面
２０ｂ ：第２面
２３ ：太陽電池パネル
２４ ：フレーム
２５ ：端子箱
２６ ：出力ケーブル
２７ ：横方向配線
２８ ：透光性基板
２９ ：表面側充填材
３０ ：裏面側充填材
３１ ：裏面材
３２ ：外部導出配線

Claims (7)

  1. 半導体基板と、
    該半導体基板の上に位置し、複数の第１孔部を有しているパッシベーション膜と、
    各前記第１孔部内に位置し、前記半導体基板に電気的に接続している第１電極と、
    該第１電極に電気的に接続し、前記パッシベーション膜の上に位置している第２電極と、
    前記第１電極に前記第２電極を介して電気的に接続し、第１方向に直線状に延びるように位置している１つ以上の第３電極と、を備え、
    前記パッシベーション膜は、平面透視して、前記１つ以上の第３電極に隣接している第１領域において前記複数の第１孔部が占める面積の割合が、前記第１領域よりも前記１つ以上の第３電極から離れて位置していて前記第１領域と同一面積の第２領域において前記複数の第１孔部が占める面積の割合よりも小さい部分を有している、太陽電池素子。
  2. 請求項１に記載の太陽電池素子であって、
    前記パッシベーション膜と前記第２電極との間に位置し、前記複数の第１孔部の上に位置している複数の第２孔部を有する保護膜、をさらに備え、
    前記第１電極は、各前記第１孔部内に加えて各前記第２孔部内にも位置している、太陽電池素子。
  3. 請求項１または請求項２に記載の太陽電池素子であって、
    前記１つ以上の第３電極は、前記第１方向に直交する第２方向にならんでいる複数の第３電極を含んでいる、太陽電池素子。
  4. 請求項１から請求項３の何れか１つの請求項に記載の太陽電池素子であって、
    前記１つ以上の第３電極は、互いに隣り合う、第１の第３電極と、第２の第３電極と、を含み、
    前記パッシベーション膜は、平面透視して、前記第１の第３電極と前記第２の第３電極との間において、前記複数の第１孔部が占める面積の割合が前記第１の第３電極または第２の第３電極に近くなるほど小さくなっている部分を有している、太陽電池素子。
  5. 請求項１から請求項４の何れか１つの請求項に記載の太陽電池素子であって、
    各前記第３電極は、複数の島状部を有し、
    前記パッシベーション膜は、平面透視して、前記第１方向に向かって、前記複数の第１孔部が占める面積の割合が前記複数の島状部の少なくとも１つの島状部に近くなるほど小さくなっている部分を有している、太陽電池素子。
  6. 請求項１から請求項５の何れか１つの請求項に記載の太陽電池素子であって、
    各前記第３電極は、長手方向において、第１端部と、該第１端部の逆側に位置している第２端部と、を有し、
    前記パッシベーション膜は、平面透視して、前記長手方向において、前記第１端部と前記半導体基板の前記第１端部側に位置している周縁部との間および前記第２端部と前記半導体基板の前記第２端部側に位置している周縁部との間で、前記複数の第１孔部が占める面積の割合が前記１つ以上の第３電極に近くなるほど小さくなっている部分を有している、太陽電池素子。
  7. 請求項１から請求項６の何れか１つの請求項に記載の太陽電池素子と、前記１つ以上の第３電極の上において前記第１方向へ向かって延びるように位置している接続タブと、を備えている、太陽電池モジュール。
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