WO2007119673A1 - 太陽電池、該太陽電池を用いた太陽電池モジュール、及び、該太陽電池モジュールの製造方法 - Google Patents

Abstract

　太陽電池では、表裏方向にＰ層とＮ層とを重ねて形成したＰＮ接合部を少なくとも１つ備えて本体部が形成される。前記ＰＮ接合部の端面が前記本体部の側面の一部を形成していると共に、前記本体部の表面に表面電極、裏面に裏面電極が形成されている。前記表面電極には、起電力を取り出す表面電極接続リード線をワイヤボンディング又はスポット溶接により接合する端子取付部が設けられている。前記端子取付部を含む表面電極の表面と、前記表面電極が形成されている部分を除く前記本体部の前記表面とに、これらの各面を覆う反射防止膜が形成されている。

Description

明 細 書

太陽電池、該太陽電池を用いた太陽電池モジュール、及び、該太陽電池 モジュールの製造方法

技術分野

[0001] 本発明は、太陽電池、該太陽電池を用いた太陽電池モジュール、及び、該太陽電 池モジュールの製造方法に関する。

背景技術

[0002] 太陽電池は、基板上に化合物半導体による PN接合を形成して構成されたデバイ スであり、太陽の光を電気に変換するデバイスである。そこで、太陽の光を効率よく使 用するために、一般に、太陽電池の表面には、この太陽電池の表面で、太陽の光が 反射するのを防止する反射防止膜が太陽電池の表面を覆うように形成される。又、 太陽電池には、太陽電池の出力を取り出すための表面電極が太陽電池の表面に、 裏面電極が裏面に、それぞれ形成される。

[0003] この太陽電池の表面に形成された表面電極は、上述したように、太陽電池の出力 を取り出すために使用され、このため、表面電極には表面電極接続リード線が接続さ れる。この表面電極接続リード線を表面電極に接続するために、従来の太陽電池で は、太陽電池の表面電極は反射防止膜等で覆われずに、外部に露出している（例え ば、特許文献 1の図 2参照)。

[0004] このように、従来の太陽電池は、太陽電池の表面に、外部に露出する表面電極が 形成されると共に、表面電極が形成されている以外の太陽電池の表面に、この表面 を覆う反射防止膜が形成されるように構成されて 、る。

[0005] 上記の構成を実現する方法としては、従来から、次のような方法が採用されている。

まず、太陽電池の表面に表面電極を形成した後、フォトリソグラフィ一法により表面電 極部分をフォトレジストで覆う。そして、表面電極も含めて、太陽電池の表面に反射防 止膜を形成した後、フォトレジストを除去して表面電極を露出させるリフトオフ法である 。或いは、太陽電池の表面に表面電極を形成した後、太陽電池の表面全面に反射 防止膜を形成する。そして、フォトリソグラフィ一法により表面電極部分以外の領域を フォトレジストで覆 、、エッチングにより表面電極部分の反射防止膜を除去して表面 電極を露出させる方法である。

[0006] 又、従来から、上記のような太陽電池を用いた、集光型太陽電池モジュールが提案 されている（例えば、特許文献 2参照)。この従来例の集光型太陽電池モジュールは 、例えば、上面が開口したケースの開口面に非結像系フレネルレンズを備えると共に 、この非結像系フレネルレンズと対面するケースの底面に太陽電池保持板を備えて おり、この太陽電池保持板上に、上記の太陽電池がこの太陽電池の表面を上に向け て保持される。

[0007] 上記のような集光型太陽電池モジュールでは、集光倍率は数十倍〜数百倍であり 、集光された太陽光により太陽電池の温度が上昇する。そのため、この太陽電池は、 温度上昇に伴い発電効率が低下することから放熱を行う必要がある。そこで、上記の 集光型太陽電池モジュールに使用される太陽電池保持板には、金属等の熱伝導率 の大きな材料が用いられ、太陽電池をこの太陽電池保持板に接着することにより、太 陽電池の裏面を通じて放熱が行われる。

[0008] この太陽電池保持板に太陽電池を保持する方法として、特許文献 2記載の集光型 太陽電池モジュールでは、次のような方法が採用されている。即ち、まず、特許文献 2記載の集光型太陽電池モジュールでは、裏面電極及び裏面電極接続リード線の 機能を、金属箔用いて実現している。そして、この金属箔を太陽電池の基板の裏面 全面に半田付すると共に、この金属箔を、熱伝導性フイラ一を含有したエポキシ榭脂 接着剤等の接着剤 (放熱層）により、太陽電池保持板 (座板)に接着する方法を用い ている。

[0009] この方法では、非常に薄い金属箔を使用しているため、太陽電池の基板と金属箔 とを半田付した際の、この基板と金属箔との熱膨張係数の違いによる応力の発生を 軽減できると共に、金属箔、放熱層及び座板を介して太陽電池の放熱が十分に行わ れ、又、接着にエポキシ榭脂を用いているので、耐久性、長期信頼性が確保できる 禾 IJ点がある。

特許文献 1 :特開 2002— 141546号公報

特許文献 2 :特開 2003— 174179号公報 発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0010] ところで、上述した表面電極が外部に露出するように構成されている従来例の太陽 電池では、太陽電池の表面に、該表面を覆う反射防止膜を形成し、且つ、外部に露 出した表面電極を形成するのに、このための工程として、上述したリフトオフ法や、ェ ツチングを用いる方法を使用した作業工程を、実施する必要がある。

[0011] しかし、上記の作業工程では、表面電極を露出させるために、フォトリソグラフィー 等の煩雑な作業や表面電極を露出させるための作業が必要となり、生産効率が悪化 する問題がある。又、この作業工程が増えることによる歩留りの低下の問題もある。又 、この作業では、フォトリソグラフィ一の精度が充分確保できないことも考えられ、この 場合は、反射防止膜が受光面上に十分形成されず、そのため、上記の方法で生産 された太陽電池は、変換効率が低下する恐れがある。

[0012] 又、上記の太陽電池を用いた上述した従来例の集光型太陽電池モジュールでは、 太陽電池の基板の裏面全面に金属箔を接合するために、十分な量の半田を使用す ると共に、半田接合時に、太陽電池に上カゝら圧力を加えて太陽電池保持板に押圧 する必要がある。その際に、半田が太陽電池の裏面からはみ出して、表面張力により 太陽電池の側面或いは表面電極に付着し、この太陽電池の使用時に、太陽電池に リーク電流が流れるといった問題がある。この問題は、上記の金属箔を用いる場合に 限られず、裏面に裏面電極が設けられた従来例の太陽電池において、この太陽電 池の裏面電極を、導電性ペーストを用いて太陽電池保持板に接着する場合等でも、 同様に生じる。

[0013] そこで、この発明は、このような問題を解決するためになされたものであって、太陽 電池の表面に形成される表面電極を露出させるのに用いられる煩雑な作業を伴うェ 程を、太陽電池の製造の際に必要としない太陽電池、及び、太陽電池の使用時に、 製造上の原因により、この太陽電池にリーク電流が流れる恐れのない太陽電池モジ ユール、並びに、このような太陽電池モジュールの製造方法を提供しょうとするもので ある。

課題を解決するための手段 [0014] まず、本発明の太陽電池について説明する。本発明の太陽電池は、表裏方向に P 層と N層とを重ねて形成した PN接合部を少なくとも 1つ備えて本体部が形成され、前 記 PN接合部の端面が前記本体部の側面の一部を形成して 、ると共に、前記本体部 の表面に表面電極、裏面に裏面電極が形成されており、前記表面電極には、起電 力を取り出す表面電極接続リード線をワイヤボンディング又はスポット溶接により接合 する端子取付部が設けられ、前記端子取付部を含む表面電極の表面と、該表面電 極が形成されている部分を除く前記本体部の前記表面とに、これらの各面を覆う反 射防止膜が形成されたことを特徴とする。例えば、この太陽電池では、起電力を取り 出す表面電極接続リード線のワイヤボンディング又はスポット溶接により、表面電極 の表面を覆っている反射防止膜が破られて表面電極接続リード線と接合されることで 、表面電極が表面電極接続リード線と接続可能であることを特徴として ヽる。

[0015] 上記した本発明の太陽電池によれば、太陽電池の表面電極は反射防止膜で覆わ れた状態ではある力 ワイヤボンディング又はスポット溶接により、表面電極接続リー ド線を表面電極に接続することができる。従って、この太陽電池の表面電極は、反射 防止膜で覆われた状態でよ!ヽことから、前述したような煩雑な作業を伴う表面電極を 露出させるための工程を、太陽電池の製造の際に不要とすることができる。

[0016] また、上記した構成において、前記表面電極の側面に、当該側面を覆う前記反射 防止膜が形成されてもよい。さらに、この構成において、前記表面電極の側面は、前 記本体部の表面力 前記表面電極の表面にかけて窄まるように傾斜することが好ま しい。このようにすることにより、上記の表面電極の側面が、本体部の表面から表面電 極の表面にかけて窄まるように傾斜していない場合に比べて、この太陽電池の製造 の際に、反射防止膜を、表面電極の側面に、容易且つ確実に形成することができる

[0017] また、上記の太陽電池において、表面電極の表面 (及び側面）と、前記表面電極が 形成されている部分を除く本体部の表面とに形成されている反射防止膜が、絶縁性 を有するようにするのが好ましい。その理由は、後述する。

[0018] また、上記した構成にぉ 、て、前記本体部の表面と連なる前記本体部の側面の少 なくとも一部で、前記 PN接合部の端面を含む所定側面に、当該所定側面を覆う前 記反射防止膜が形成されてもよい。さらに、この構成において、前記所定側面は、前 記本体部の裏面力 表面にかけて窄まるように傾斜することが好まし 、。このようにす ることにより、上記の所定側面が、本体部の裏面力 表面にかけて窄まるように傾斜 していない場合に比べて、この太陽電池の製造の際に、反射防止膜を、本体部の所 定側面に、容易且つ確実に形成することができる。

[0019] また、前記反射防止膜は、絶縁性を有するようにするのが好ま 、。何故なら、本体 部の所定側面を覆う上記の反射防止膜が、上述した太陽電池の表面電極の表面（ 及び側面）と、前記表面電極が形成されている部分を除く本体部の表面とに形成さ れている反射防止膜と共に、絶縁性を有することによって、次のような作用、効果を 発揮するからである。

[0020] 上記の太陽電池では、表裏方向に P層と N層とを重ねて形成した PN接合部を少な くとも 1つ備えて本体部が形成されており、 PN接合部の端面が本体部の側面の一部 である所定側面を形成している。仮に、この所定側面に、絶縁性を有する反射防止 膜が形成されて!ヽな ヽと、次のような事態が発生すると考えられる。

[0021] 即ち、この状態の太陽電池力 後述する太陽電池モジュールに用いられた場合に 、後述するように、この太陽電池モジュールを製造する際に、太陽電池を導電性べ一 ストにより太陽電池保持板に固着させるが、この際、太陽電池の裏面電極と結合して いる導電性ペーストが太陽電池の本体部の所定側面に付着する恐れがある。この場 合に、導電性ペーストが、太陽電池の本体部の所定側面に付着すると、太陽電池の 裏面電極と結合している導電性ペーストが PN接合部の端面に付着することになり、 この太陽電池の使用時に、太陽電池にリーク電流が流れる不具合が生じる。この不 具合は、太陽電池の本体部の所定側面にこの所定側面を覆う反射防止膜が形成さ れている場合に、この反射防止膜が絶縁性を有していない場合にも、同様に生じる。

[0022] また、上記の太陽電池において、この太陽電池の表面電極の表面（及び側面）に 覆うように形成されている反射防止膜が、絶縁性を有していない場合、この太陽電池 力 上記と同様、後述する太陽電池モジュールに用いられた場合に、上記と同様の 事態が生じると考えられる。即ち、この太陽電池モジュールを製造する際に、太陽電 池を導電性ペーストにより太陽電池保持板に固着させると、太陽電池の裏面電極と 結合している導電性ペーストが、太陽電池の表面電極に付着する恐れがある。この 場合に、上記と同様に、この太陽電池の使用時に、太陽電池にリーク電流が流れる 不具合が生じる。

[0023] し力し、上記のように、太陽電池の表面電極の表面（及び側面）と、前記表面電極 が形成されている部分を除く本体部の表面と、本体部の所定側面とに、これらの面を 覆う絶縁性を有する反射防止膜が形成されていると、この太陽電池を用いて太陽電 池モジュールを製造する際に、太陽電池を太陽電池保持板に固着させる導電性べ 一ストが上記の太陽電池の表面電極に付着しても、この太陽電池の使用時に、太陽 電池にリーク電流が流れるのを防止することができるからである。

[0024] 次に、本発明の太陽電池モジュールについて説明する。本発明の太陽電池モジュ ールは、上記した太陽電池と、前記太陽電池を保持する金属製の太陽電池保持板 と、起電力を取り出す前記表面電極接続リード線とが備えられ、前記表面電極接続リ ード線は、ワイヤボンディング又はスポット溶接により前記端子取付部に接続され、前 記反射防止膜は絶縁性を有しているとともに、少なくとも、前記表面電極接続リード 線が前記太陽電池の表面電極に接続されて！ヽる部分を除く表面電極の表面と、前 記表面電極が形成されている部分を除く前記本体部の表面とが前記反射防止膜で 覆われ、前記太陽電池の裏面電極と前記太陽電池保持板との間に導電性ペースト 層が形成されるとともに、前記太陽電池の裏面電極が前記導電性ペースト層により該 太陽電池保持板に固着されて前記太陽電池が前記太陽電池保持板に保持されたこ とを特徴とする。

[0025] この太陽電池モジュールによれば、太陽電池モジュールを製造する際に、太陽電 池を太陽電池保持板に固着する導電性ペーストが上記の太陽電池の表面電極、又 は、本体部の所定側面に付着しても、この太陽電池の使用時に、太陽電池にリーク 電流が流れるのを防止することができる。

[0026] 次に、本発明の太陽電池モジュールの製造方法について説明する。本発明の太 陽電池モジュールの製造方法は、上述した太陽電池モジュールの製造方法である。

[0027] この太陽電池モジュールの製造方法では、上記した太陽電池の裏面電極と前記太 陽電池保持板との間に導電性ペースト層を形成する工程と、前記太陽電池の裏面 電極が前記太陽電池保持板に接近するように前記太陽電池を前記太陽電池保持板 に押圧して、前記太陽電池を前記太陽電池保持板に固着する工程と、を有すること を特徴とする。

[0028] すなわち、この太陽電池モジュールの製造方法では、太陽電池の裏面電極と太陽 電池保持板との間に導電性ペースト層を形成すると共に、導電性ペースト層から太 陽電池の本体部の所定側面、又は、該太陽電池の本体部の所定側面及び該太陽 電池の表面電極にかけての導電性ペーストのはみ出しを許容しつつ、太陽電池の裏 面電極が太陽電池保持板に接近するように太陽電池を太陽電池保持板に押圧して 、太陽電池を太陽電池保持板に固着することを特徴としている。

[0029] この太陽電池モジュールの製造方法において、「導電性ペーストのはみ出しを許容 しつつ」とは、「導電性ペーストのはみ出し」が存在してもよいことを意味しており、「導 電性ペーストのはみ出し」が存在することを必須としている意味ではない。

[0030] この太陽電池モジュールの製造方法は、上記の太陽電池モジュールで説明した効 果と同様の効果を有して！/ヽる。

[0031] 上記の太陽電池モジュールの製造方法において、表面電極接続リード線を、ワイ ャボンディング又はスポット溶接により太陽電池の表面電極に接続するのが好適であ る。即ち、この太陽電池モジュールの製造方法で使用する太陽電池では、該太陽電 池の表面電極が反射防止膜で覆われた状態ではあるが、ワイヤボンディング又はス ポット溶接により、表面電極接続リード線を表面電極に接続することができる。従って 、この太陽電池モジュールの製造方法によれば、前述したような煩雑な作業を伴う表 面電極を露出させるための工程を必要とするような、コストと手間のかかる従来例の 太陽電池を使用しないですむことから、コスト削減を図ることができる。

発明の効果

[0032] 本発明の太陽電池によれば、太陽電池の表面電極は反射防止膜で覆われた状態 ではあるが、ワイヤボンディング又はスポット溶接により、表面電極接続リード線を表 面電極に接続することができる。従って、この太陽電池の表面電極は反射防止膜で 覆われた状態でよいことから、この太陽電池の製造の際に、前述したような煩雑な作 業を伴う表面電極を露出させるための工程を、不要とすることができる。 [0033] 又、表面電極の側面は、本体部の表面力 表面電極の表面にかけて窄まるように 傾斜していると共に、本体部の所定側面は、本体部の裏面力も表面にかけて窄まる ように傾斜しているので、このように傾斜していない場合に比べて、この太陽電池の 製造の際に、反射防止膜を、表面電極の側面や、本体部の所定側面に、容易且つ 確実に形成することができる。

[0034] 本発明の太陽電池モジュールによれば、この太陽電池モジュールに使用されてい る太陽電池が、該太陽電池の表面電極の表面と側面、及び、該表面電極が形成さ れている部分を除く本体部の表面、並びに、該本体部の所定側面に、これらの面を 覆う絶縁性を有する反射防止膜が形成されている。従って、この太陽電池モジユー ルを製造する際に、太陽電池を太陽電池保持板に固着する導電性ペーストが上記 の太陽電池の表面電極、又は、本体部の所定側面に付着しても、この太陽電池の使 用時に、太陽電池にリーク電流が流れるのを防止することができる。

[0035] 本発明の太陽電池モジュールの製造方法によれば、この太陽電池モジュールの製 造方法で使用される太陽電池の表面電極は、反射防止膜で覆われた状態ではある 力 ワイヤボンディング又はスポット溶接により、表面電極接続リード線を表面電極に 接続することができる。従って、この太陽電池モジュールの製造方法によれば、前述 したような煩雑な作業を伴う表面電極を露出させるための工程を必要とするような、コ ストと手間の力かる従来例の太陽電池を使用しないですむことから、太陽電池モジュ ールの製造コスト削減を図ることができる。

図面の簡単な説明

[0036] [図 1]図 1は、実施の形態 1における太陽電池の断面図である。

[図 2]図 2は、実施の形態 2における太陽電池の断面図である。

[図 3]図 3は、実施の形態 3における太陽電池の断面図である。

[図 4]図 4は、実施の形態 4における太陽電池の断面図である。

[図 5]図 5は、実施の形態 4における他の例の太陽電池の断面図である。

[図 6]図 6は、実施の形態 5における太陽電池モジュールの断面図である。

[図 7]図 7は、実施の形態 5における太陽電池モジュールの太陽電池の取付部分を 拡大した断面図である。 符号の説明

1 基板

2 ベース層

3 ェミッタ層

4 窓層

5 コンタクト層

6 表面電極

7 裏面電極

8 PN接合部

9 所定側面

10 反射防止膜

11 表面電極部

12 本体部

21 太陽電池

22 太陽電池

23 太陽電池

24 太陽電池

31 太陽電池モジュール

32 ケース

32a 太陽電池保持板支持部

33 フレ /レレンズ

34 表面電極接続リード線

35 太陽電池保持板

36 導電性ペースト

37 接着剤

38 太陽光

39 照射光

発明を実施するための最良の形態 [0038] <実施の形態 1 >

以下、本発明の実施の形態における太陽電池について、図面を参照しながら説明 する。図 1は実施の形態 1における太陽電池 21の断面図である。図 1において、実施 の形態 1における太陽電池 21は、表面電極部 11と本体部 12とで構成されており、表 面電極部 11の表面と側面、及び、この表面電極部 11が形成されている部分を除く 本体部 12の表面に、これらの各面を覆う反射防止膜 10が形成されている。即ち、表 面電極部 11の表面と側面は、全て、反射防止膜 10で覆われており、この表面電極 部 11の表面と側面は、前述した従来例の太陽電池における表面電極と異なり、外部 に露出していない。

[0039] 本体部 12は、水平に配置された板状の基板 1の下面である裏面に、裏面電極 7が 形成され、基板 1の上面である表面に、この表面力も順に、表裏方向である上下方向 の上方に向かって、化合物半導体で成る、ベース層 2、ェミッタ層 3、及び、窓層 4が 積層されて構成されている。この内、ベース層 2は前述の P層を、ェミッタ層 3は前述 の N層を成し、このベース層 2とェミッタ層 3とで、 PN接合部 8を形成している。

[0040] 表面電極部 11は、本体部 12の表面層を成す窓層 4の上に形成されたコンタクト層 5とこのコンタクト層 5の上に形成された表面電極 6とで構成されている。この表面電 極 6は、表面電極部 11の表面と側面が、上述したように、全て、反射防止膜 10で覆 われていることから、表面電極 6の表面と側面も、全て、反射防止膜 10で覆われてい る。

[0041] 本体部 12を構成する基板 1の材質としては、 Ge、 GaP、 GaAs等が使用される。こ の基板 1の厚さは、太陽電池に使用される基板として一般的な厚さとする。又、基板 1 としては、基板表面 (化合物半導体層を形成する面)付近に pn接合が形成されて ヽ るものを用いてもよい。

[0042] ベース層 2の材質としては、 GaAs、 InGaAs等、ェミッタ層 3の材質としては、 AlGa As、 InGaAs, InGaP、 AlInGaP等、そして、窓層 4の材質としては、 InGaP、 AlGa As等が使用される。

[0043] 本実施の形態 1における太陽電池 21では、化合物半導体で構成される層構造とし ては、ベース層 2、ェミッタ層 3、及び、窓層 4から成る 3層構造であるが、これには限 られず、例えば 2層構造、 4層構造或いはそれ以上の層構造であってもよい。またべ ース層、ェミッタ層のほかに、バッファ層や、 BSF (Back Surface Field:裏面電界 )層、多接合型光電変換素子のトンネル接合層、多接合型光電変換素子の他のベ ース層、或いは、他のェミッタ層等の化合物半導体層が含まれるようにしてもよい。

[0044] 表面電極部 11を構成するコンタクト層 5は、上記の化合物半導体層の最上層に形 成されるォーミックコンタクト用の化合物半導体層であり、このコンタクト層 5の材質とし ては、 GaAs、 InGaAs等が使用される。

[0045] ォーミック電極である表面電極 6の材質としては、 Au— GeZNiZAu、 Ti/Pd/Ag 等が使用される。又、同じぐォーミック電極である裏面電極 7の材質としては、 Au、 AuZAg等が使用される。

[0046] 反射防止膜 10の材質としては、絶縁性の高 、、 SiO、 SiN、 TiO /Al O等が使

3 2 3 用される。一般的には、反射防止膜 10の材質として、 ZnS、 ZnS/MgF等も用いら

2 れるが、これらの材質は、上述した材質と比べて、絶縁性が低いので、本実施の形態 1における太陽電池 21には、使用していない。

[0047] 次に、上記の実施の形態 1における太陽電池 21の製造方法について説明する。上 記の太陽電池 21の製造方法は、工程 1〜工程 8で構成され、工程 1から工程 8まで 順次工程を行う。工程 1では、まず、基板 1の上に、 MOCVD法 (有機金属気相成長 法)等により、ベース層 2、ェミッタ層 3、窓層 4、及び、コンタクト層 5を順に積層させる 。例えば、厚さ 200 μ m程度の ρ+型 GaAs基板 1の上に、 p型 GaAsベース層 2、 n+ 型 GaAsェミッタ層 3、 n+InGaP窓層 4、及び、 n+型 GaAsコンタクト層 5を、基板温 度 650〜700°C程度で多層連続ェピタキシャル成長させる。この際に用いる原料ガ スとしては、 TEG (トリメチルガリウム）、 TMI (トリメチルインジウム）、 AsH (アルシン）

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、或いは、 PH (ホスフィン）等が用いられる。又、 n型のドーパントガスとしては、 SiH

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(モノシラン)等、 p型のドーパントガスとしては、 DEZn (ジェチル亜鉛)等が用いられ る。

[0048] 次に、工程²では、積層形成された化合物半導体層の表面にレジストを塗布し、フ オトリソグラフィ一法により表面電極 6のパターンを形成し、その上力も表面電極 6とな る金属膜を真空蒸着により形成する。即ち、約 lOOnmの Au— Ge (12wt%)を抵抗 加熱蒸着法により形成し、続いて、約 20nmの Ni層、及び、約 3000nmの Au層を E B蒸着法により形成する。その後、リフトオフ法により所定のパターンの表面電極 6を 形成する。

[0049] 次に、工程 3では、 300〜450°Cの N等の不活性ガス雰囲気中で、表面電極 6の

2

シンタリングを行う。そして、次に、工程 4では、表面電極 6をマスクすると共に、このマ スクが形成されていない部分のコンタクト層 5をエッチングにより除去する。このエッチ ングには、アンモニア Z過酸ィ匕水素水の水溶液が使用される。この結果、裏面電極 7 は未だ形成されて!ヽな 、が、本体部 12の表面に表面電極部 11が形成されて 、る太 陽電池 21の形状が形成される。

[0050] 次に、工程 5では、フォトリソグラフィ一法によりメサエッチングパターンを上記の本 体部 12の表面に形成し、メサエッチング部分の化合物半導体層をエッチングにより 除去して基板 1を露出させる。このエッチングに用いるエッチング液には、ブロム系の 水溶液が使用される。続いて、上記の工程により形成したメサエッチングパターン上 をダイシングし、所定のセル形状の切出しが行われる。

[0051] 次に、工程 6では、基板 1の裏面に裏面電極 7を形成する。この裏面電極 7の形成 は、約 lOOOnmの厚さの Au層を、 EB蒸着法により形成して行う。

[0052] 次に、工程 7では、太陽電池 21の表面電極部 11の表面と側面、及び、この表面電 極部 11が形成されて!ヽる部分を除く本体部 12の表面に、絶縁性を有する反射防止 膜 10を形成する。この反射防止膜 10の形成は、 Ti02膜、及び、 A1203膜をそれぞ れ約 50nm、及び、約 85nmの厚さで、順に、 EB蒸着法により形成して行う。これらの 膜の膜厚は、これらの膜の屈折率や、太陽電池 21の表面における想定された屈折 率等を考慮して、適切な厚さとする。

[0053] そして、最終工程である工程 8では、最終的に、裏面電極 7、及び、反射防止膜 10 のシンタリングを工程 3と同様の手順で行い、太陽電池 21の製造を完了する。

[0054] 上記の実施の形態 1における太陽電池 21では、この太陽電池 21から出力を取り出 すのに、アルミニウムや金等で形成された表面電極接続リード線を、表面電極部 11 の表面電極 6に接続する必要がある。この接続は、後述するように、表面電極接続リ ード線を、表面電極 6を覆っている反射防止膜 10の上から、ワイヤボンディング又は スポット溶接をすることにより、行うことができる。これは、ワイヤボンディング又はスポッ ト溶接により、表面電極 6の表面を覆っている反射防止膜 10が破られて、表面電極 接続リード線力 表面電極 6と接合することにより、行われる。

[0055] 上記の実施の形態 1における太陽電池 21によれば、太陽電池 21の表面電極部 11 は反射防止膜 10で覆われた状態ではあるが、ワイヤボンディング又はスポット溶接に より、表面電極接続リード線を表面電極 6に接続することができる。従って、この太陽 電池 21の表面電極部 11は反射防止膜 10で覆われた状態でょ 、ことから、この太陽 電池 21の製造に際しては、前述したような煩雑な作業を伴う表面電極を露出させる ための工程を、不要とすることができる。

[0056] <実施の形態 2 >

図 2は、実施の形態 2における太陽電池 22の断面図である。実施の形態 2における 太陽電池 22は、実施の形態 1における太陽電池 21とほとんど同じである。実施の形 態 2における太陽電池 22が、実施の形態 1における太陽電池 21と異なる点は、本体 部 12の側面に、この側面を覆う絶縁性の高い反射防止膜 10が形成されている点で あり、それ以外の点は、実施の形態 1における太陽電池 21と全く同じである。

[0057] 即ち、本体部 12の表面と連なるこの本体部 12の側面の少なくとも一部で、 PN接合 部 8の端面を含む所定側面 9に、この所定側面 9を覆う絶縁性を有する反射防止膜 1 0が形成されている。

[0058] 上記の太陽電池 22は、次のようにして製造される。即ち、実施の形態 1における太 陽電池 21の上述した製造方法の工程 7では、太陽電池 21の表面電極部 11の表面 と側面、及び、この表面電極部 11が形成されている部分を除く本体部 12の表面に、 絶縁性を有する反射防止膜 10を形成するが、この際に、本体部 12の側面の少なくと も一部で、 PN接合部 8の端面を含む所定側面 9の表面にも、絶縁性を有する反射防 止膜 10を形成するのである。その他の工程は、実施の形態 1における太陽電池 21 の上述した製造方法と同じである。

[0059] 尚、上記の工程 7において、 TiO ZA1 Oから成る反射防止膜 10を EB蒸着法によ

2 2 3

り形成している力 SiO、又は、 SiNを、 CVD法により形成するようにしてもよい。この CVD法を用いることにより、太陽電池 21の表面電極部 11の表面と側面、及び、この 表面電極部 11が形成されている部分を除く本体部 12の表面、並びに、本体部 12の 側面に、同時に反射防止膜 10を形成することができる。

[0060] 上記の実施の形態 2における太陽電池 22によれば、次のような作用、効果を得るこ とができる。即ち、上記の太陽電池 22では、上述したように、 PN接合部 8を備えて本 体部 12が形成されており、この PN接合部 8の端面が本体部 12の側面の一部である 所定側面 9を形成している。又、この本体部 12の所定側面 9に、この所定側面 9を覆 う絶縁性を有する反射防止膜 10が形成されていると共に、表面電極部 11の表面と 側面、及び、この表面電極部 11が形成されている部分を除く本体部 12の表面に、こ れらの各面を覆う絶縁性を有する反射防止膜 10が形成されている。

[0061] そこで、仮に、上記の所定側面 9や表面電極部 11の表面と側面、及び、この表面 電極部 11が形成されて!ヽる部分を除く本体部 12の表面に形成されて!ヽる反射防止 膜 10が、絶縁性を有しない場合、次のような事態の発生が考えられる。

[0062] 即ち、この状態の太陽電池 22が、後述する太陽電池モジュールに用いられた場合 に、後述するように、この太陽電池モジュールを製造する際に、太陽電池 22を導電 性ペーストにより太陽電池保持板に接着させると、太陽電池 22の裏面電極 7と結合し ているこの導電性ペーストが、太陽電池 22の表面電極部 11、又は、本体部 12の所 定側面 9、或いは、双方に付着する恐れがある。この場合に、太陽電池 22の裏面電 極 7と結合している導電性ペーストが、太陽電池 22のこれらの部分に付着すると、太 陽電池 22にリーク電流が流れる不具合が生じる。これは、太陽電池 22の本体部 12 の所定側面 9にこの所定側面 9を覆う反射防止膜 10が形成されていない場合も、同 様である。

[0063] しかし、上記のように、太陽電池 22の表面電極部 11の表面と側面、及び、この表面 電極部 11が形成されている部分を除く本体部 12の表面、並びに、この本体部 12の 所定側面 9に、これらの面を覆う絶縁性を有する反射防止膜 10が形成されていると、 この太陽電池モジュールを製造する際に、太陽電池 22を接着する導電性ペーストが 上記の太陽電池 22の表面電極部 11、又は、本体部 12の所定側面 9に付着しても、 太陽電池 22にリーク電流が流れるのを防止することができる。

[0064] 上記の実施の形態 2における太陽電池 22では、本体部 12の側面の内、この本体 部 12の表面と連なるこの本体部 12の側面の少なくとも一部で、 PN接合部 8の端面 を含む所定側面 9のみに、この所定側面 9を覆う絶縁性を有する反射防止膜 10が形 成されている。し力し、これには限られず、本体部 12の側面の全面に、この本体部 1 2の側面の全面を覆う絶縁性を有する反射防止膜 10を形成するようにしてもょ ヽ。

[0065] <実施の形態 3 >

図 3は、実施の形態 3における太陽電池 23の断面図である。実施の形態 3における 太陽電池 23は、実施の形態 2における太陽電池 22とほとんど同じである。実施の形 態 3における太陽電池 23が、実施の形態 2における太陽電池 22と異なる点は、表面 電極部 11の形状だけであり、それ以外の点は、実施の形態 2における太陽電池 22と 全く同じである。即ち、図 3において、実施の形態 3における太陽電池 23の表面電極 部 11では、この表面電極部 11の表面電極 6の側面が、本体部 12の表面から表面電 極 6の表面にかけて窄まるように傾斜している。

[0066] 上記の太陽電池 23は、次のようにして製造される。実施の形態 2における太陽電池 22の製造方法の工程 2、即ち、実施の形態 1における太陽電池 21の製造方法のェ 程 2では、リフトオフ法により表面電極 6を形成している力 この工程 2を、次のような 方法に変更する。即ち、工程 1で積層形成されたィ匕合物半導体層の表面に、 Au-G eZNiZAuを形成し、その後前記金属膜上にフォトリソグラフィ一で電極パターンを 形成し、 KI/I溶液等の金属エッチング液でエッチングし表面電極 6を形成するので

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ある。この方法によって、表面電極 6の側面を、本体部 12の表面から表面電極 6の表 面にかけて窄まるように傾斜させることができる。その他の工程は、実施の形態 2にお ける太陽電池 22の製造方法と同じである。

[0067] 上記の実施の形態 3における太陽電池 23によれば、表面電極 6の側面が、本体部 12の表面力 表面電極 6の表面にかけて窄まるように傾斜した形状をしているので、 このような形状でない場合に比べて、太陽電池 23の製造の際に、表面電極 6の側面 、即ち、表面電極部 11の側面へ、反射防止膜 10を容易且つ確実に形成することが できる。又、表面電極 6の側面が上記のように傾斜した形状であると、表面電極 6を覆 う反射防止膜 10のカバレッジが向上するため、太陽電池 23のリーク電流に対して、 より高い防止効果を得ることができる。 [0068] <実施の形態 4 >

図 4は、実施の形態 4における太陽電池 24の断面図である。実施の形態 4における 太陽電池 24は、実施の形態 3における太陽電池 23とほとんど同じである。実施の形 態 4における太陽電池 24が、実施の形態 3における太陽電池 23と異なる点は、本体 部 12の側面の形状だけであり、それ以外の点は、実施の形態 3における太陽電池 2 3と全く同じである。

[0069] 即ち、図 4において、実施の形態 4における太陽電池 24の本体部 12の側面の形状 は、本体部 12の表面と連なる該本体部 12の側面の少なくとも一部で、 PN接合部 8 の端面を含む所定側面 9が、本体部 12の裏面力も表面にかけて窄まるように傾斜し ている。

[0070] 上記の太陽電池 24は、次のようにして製造される。実施の形態 3における太陽電池 23の製造方法の工程 1、即ち、実施の形態 1における太陽電池 21の製造方法のェ 程 5において、エッチング液に塩酸水溶液、及び、アンモニア Z過酸ィ匕水素水の水 溶液を用いてエッチングを行う。その他の工程は、実施の形態 3における太陽電池 2 3の上述した製造方法と同じである。

[0071] 上記の実施の形態 4における太陽電池 24によれば、本体部 12の表面と連なる該 本体部 12の側面の少なくとも一部で、 PN接合部 8の端面を含む所定側面 9が、本体 部 12の裏面力も表面にかけて窄まるように傾斜した形状をしているので、このような 形状でない場合に比べて、太陽電池 24の製造の際に、本体部 12の所定側面 9へ、 反射防止膜 10を容易且つ確実に形成することができる。

[0072] 上記の実施の形態 4における太陽電池 24では、本体部 12の側面の内、この本体 部 12の表面と連なるこの本体部 12の側面の少なくとも一部で、 PN接合部 8の端面 を含む所定側面 9のみに、この所定側面 9を覆う絶縁性を有する反射防止膜 10が形 成されている。しかし、これには限られず、図 5に示すように、本体部 12の側面の全 面に、この全面を覆う絶縁性を有する反射防止膜 10を形成するようにしてもょ 、。

[0073] <実施の形態 5 >

図 6は、上記の実施の形態 4における太陽電池 24を用いた太陽電池モジュール 31 の断面図、図 7は、この太陽電池モジュール 31において、太陽電池 24の取付部分を 拡大した断面図である。図 6、図 7において、実施の形態 5における太陽電池モジュ ール 31は、上記の太陽電池 24、ケース 32、フレネルレンズ 33、表面電極接続リード 線 34、太陽電池保持板 35、及び、図示されていない裏面電極接続リード線で構成さ れている。

[0074] ケース 32は、断面が矩形で上面に開口面を備えた中空のケースであり、このケース 32の開口面に、非結像系フレネルレンズ 33が取付けられている。又、ケース 32の底 部である太陽電池保持板支持部 32aの内底面上には、金属製の太陽電池保持板 3 5が、熱伝導性及び絶縁性を有する接着剤 37で固着されている。この太陽電池保持 板 35の上面に、太陽電池 24力 この太陽電池 24の裏面電極 7が太陽電池保持板 3 5と対面するようにして、導電性ペースト 36で固着されている。そして、表面電極接続 リード線 34力 太陽電池 24の表面電極部 11の表面電極 6 (具体的に、表面電極 6に 設けられた表面電極接続リード線 34をワイヤボンディング又はスポット溶接により接 合する端子取付部）に、図示されていない裏面電極接続リード線が、太陽電池保持 板 35に接続されている。

[0075] この太陽電池モジュール 31に使用される上記の太陽電池 24は、上述したように、 この太陽電池 24の表面電極部 11の表面と側面、及び、この表面電極部 11が形成さ れている部分を除く本体部 12の表面、並びに、この本体部 12の所定側面 9に、これ らの面を覆う絶縁性を有する反射防止膜 10が形成されている。

[0076] ケース 32の材質としては、軽量で熱伝導性の良いアルミニウムが適している力 ス テンレス板、鋼板、或いは、鋼板に亜鉛や、アルミニウム、シリコン等をメツキしたもの を用いても良い。

[0077] フレネルレンズ 33の材質としては、アクリル榭脂、ポリカーボネート、 UV硬化榭脂、 ガラス等の透光性材料が使用される。このフレネルレンズ 33の太陽光の集光倍率は 、最大で 700倍程度である。図 6に点線で示すように、太陽光 38はこのフレネルレン ズ 33により集光されて、照射光 39として太陽電池保持板 35の上面に固着されてい る太陽電池 24に照射される。

[0078] 太陽電池保持板 35の材質としては、熱伝導率の大きな金属あるいは合金を主材 料としたものが使用される。例えば、金、銀、銅、アルミニウム、マグネシウム、鉄、 -ッ ケル、錫、ステンレス等の金属単体や、それらの合金等である。

[0079] 太陽電池保持板 35を太陽電池保持板支持部 32aに固着するのに用いられる熱伝 導性及び絶縁性を有する接着剤 37の材質としては、エポキシ榭脂、シリコン榭脂等 の主剤に、添加剤として金、銀、銅、アルミニウム、マグネシウム、鉄、ステンレス等の 金属や、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化亜鉛等の金属酸化物、窒化ホウ 素、窒化アルミニウム、カーボン等を 1つ以上混合したものが使用される。

[0080] 太陽電池素子 24を太陽電池保持板 35の上に固着するのに用いられる熱伝導率 が大きい材質の導電性ペースト 36としては、例えば、金、銀、銅、アルミニウム、マグ ネシゥム、鉄、ニッケル、錫、ステンレス等の金属やカーボンの内の 1種類以上を有機 材料等に含有したもの、或いは、半田が使用される。固着の方法としては、この導電 性ペースト 36を焼成、或いは、ろう付する方法が用いられる。

[0081] 表面電極接続リード線 34の材質としては、アルミニウム、金等が用いられる。接続の 方法としては、ワイヤボンディングによる接合により、表面電極 6 (端子取付部）と表面 電極接続リード線 34との間に良好な導通が得られ、好適である。このほか、表面電極 接続リード線 34として銀箔等を用いると共に、この銀箔等をスポット溶接するようにし てもよい。

[0082] 上記の実施の形態 5における太陽電池モジュール 31によれば、この太陽電池モジ ユール 31に使用されている太陽電池 24力 上述したように、この太陽電池 24の表面 電極部 11の表面電極 6の表面と側面、及び、表面電極部 11が形成されている部分 を除く本体部 12の表面、並びに、この本体部 12の所定側面 9に、これらの面を覆う 絶縁性を有する反射防止膜 10が形成されている。従って、この太陽電池モジュール 31を製造する際に、太陽電池 24を接着する導電性ペースト 36が上記の太陽電池 2 4の表面電極 6、又は、本体部 12の所定側面 9に付着しても、太陽電池 24の使用時 に、この太陽電池 24にリーク電流が流れるのを防止することができる。

[0083] 次に、上記の実施の形態 5における太陽電池モジュール 31の製造方法について、 説明する。まず、ケース 32の太陽電池保持板支持部 32aに、太陽電池保持板 35を 熱伝導性及び絶縁性を有する接着剤 37で固着する。この固着された太陽電池保持 板 35の上面に、熱伝導率が大きい導電性ペースト 36を用いて、太陽電池 24を固着 する。

[0084] この太陽電池 24の太陽電池保持板 35の上面への固着は、まず、太陽電池 24の 裏面である裏面電極 7と太陽電池保持板 35との間に導電性ペースト 36で成る導電 性ペースト層を形成する。そして、この導電性ペースト層から、太陽電池 24の本体部 12の所定側面 9、又は、この太陽電池 24の本体部 12の所定側面 9及びこの太陽電 池 24の表面電極部 11にかけての導電性ペースト 36のはみ出しを許容しつつ、太陽 電池 24の裏面電極 7が太陽電池保持板 35に接近するように、太陽電池 24を太陽電 池保持板 35に押圧して、太陽電池 24を太陽電池保持板 35に固着する。

[0085] そして、表面電極接続リード線 34を、ワイヤボンディング又はスポット溶接により太 陽電池 24の表面電極 6 (端子取付部）に接続する。又、裏面電極接続リード線を、太 陽電池保持板 35に接続し、表面電極接続リード線 34及び裏面電極接続リード線を 、ケース 32の外部に引き出す。そして、ケース 32の開口面にフレネルレンズ 33を取 付ける。

[0086] 尚、上記の太陽電池モジュール 31の製造方法において、「導電性ペースト 36のは み出しを許容しつつ」とは、「導電性ペースト 36のはみ出し」が存在してもよいことを 意味しており、「導電性ペースト 36のはみ出し」が存在することを必須としている意味 ではない。

[0087] 上記の太陽電池モジュール 31の製造方法によれば、この製造方法で使用する太 陽電池 24は、この太陽電池 24の表面電極部 11の表面と側面、及び、この表面電極 部 11が形成されている部分を除く本体部 12の表面、並びに、この本体部 12の所定 側面 9に、これらの面を覆う絶縁性を有する反射防止膜 10が形成されている。そのた め、太陽電池モジュール 31を製造する際に、太陽電池 24を接着する導電性ペース ト 36が上記の太陽電池 24の表面電極部 11、又は、本体部 12の所定側面 9に付着 しても、太陽電池 24の使用時にこの太陽電池 24にリーク電流が流れるのを防止する ことができる太陽電池 24を、製造することができる。

[0088] 又、上記の太陽電池モジュール 31の製造方法では、この太陽電池モジュール 31 の製造方法で使用する太陽電池 24の表面電極 6が反射防止膜 10で覆われた状態 ではあるが、ワイヤボンディング又はスポット溶接により、表面電極接続リード線 34を 表面電極 6に接続することができる。従って、この太陽電池モジュール 31の製造方法 によれば、前述したような煩雑な作業を伴う表面電極を露出させるための工程を必要 とするような、コストと手間の力かる従来例の太陽電池を使用しないですむことから、 太陽電池モジュール 31の製造コストの削減を図ることができる。

[0089] なお、本発明は、その精神または主要な特徴力 逸脱することなぐ他のいろいろな 形で実施することができる。そのため、上述の実施の形態はあらゆる点で単なる例示 にすぎず、限定的に解釈してはならない。本発明の範囲は特許請求の範囲によって 示すものであって、明細書本文には、なんら拘束されない。さらに、特許請求の範囲 の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。

[0090] また、この出願は、 2006年 4月 14日に日本で出願された特願 2006— 112409号 に基づく優先権を請求する。これに言及することにより、その全ての内容は本出願に 組み込まれるものである。

産業上の利用可能性

[0091] 本発明は、太陽電池、該太陽電池を用いた太陽電池モジュール、及び、該太陽電 池モジュールの製造方法に利用できる。

Claims

請求の範囲

[1] 太陽電池であって、

表裏方向に P層と N層とを重ねて形成した PN接合部を少なくとも 1つ備えて本体部 が形成され、

前記 PN接合部の端面が前記本体部の側面の一部を形成して 、ると共に、前記本 体部の表面に表面電極、裏面に裏面電極が形成されており、

前記表面電極には、起電力を取り出す表面電極接続リード線をワイヤボンディング 又はスポット溶接により接合する端子取付部が設けられ、

前記端子取付部を含む表面電極の表面と、前記表面電極が形成されて!ヽる部分 を除く前記本体部の表面とに、これらの各面を覆う反射防止膜が形成されたことを特 徴とする太陽電池。

[2] 請求項 1に記載の太陽電池であって、

前記表面電極の側面に、当該側面を覆う前記反射防止膜が形成されたことを特徴 とする太陽電池。

[3] 請求項 2に記載の太陽電池であって、

前記表面電極の側面は、前記本体部の表面から前記表面電極の表面にかけて窄 まるように傾斜して ヽることを特徴とする太陽電池。

[4] 請求項 1に記載の太陽電池であって、

前記本体部の表面と連なる前記本体部の側面の少なくとも一部で、前記 PN接合 部の端面を含む所定側面に、当該所定側面を覆う前記反射防止膜が形成されて 、 ることを特徴とする太陽電池。

[5] 請求項 4に記載の太陽電池であって、

前記所定側面は、前記本体部の裏面力 表面にかけて窄まるように傾斜しているこ とを特徴とする太陽電池。

[6] 太陽電池モジュールであって、

請求項 1乃至 5のうちいずれか一つに記載の太陽電池と、前記太陽電池を保持す る金属製の太陽電池保持板と、起電力を取り出す前記表面電極接続リード線とが備 えられ、 前記表面電極接続リード線は、ワイヤボンディング又はスポット溶接により前記端子 取付部に接続され、

前記反射防止膜は絶縁性を有しているとともに、少なくとも、前記表面電極接続リ ード線が前記太陽電池の表面電極に接続されている部分を除く表面電極の表面と、 前記表面電極が形成されている部分を除く前記本体部の表面とが前記反射防止膜 で覆われ、

前記太陽電池の裏面電極と前記太陽電池保持板との間に導電性ペースト層が形 成されるとともに、前記太陽電池の裏面電極が前記導電性ペースト層により該太陽 電池保持板に固着されて前記太陽電池が前記太陽電池保持板に保持されたことを 特徴とする太陽電池モジュール。

[7] 請求項 6記載の太陽電池モジュールの製造方法であって、

前記太陽電池の裏面電極と前記太陽電池保持板との間に導電性ペースト層を形 成する工程と、

前記太陽電池の裏面電極が前記太陽電池保持板に接近するように前記太陽電池 を前記太陽電池保持板に押圧して、前記太陽電池を前記太陽電池保持板に固着す る工程と、を有することを特徴とする太陽電池モジュールの製造方法。

[8] 請求項 7記載の太陽電池モジュールの製造方法であって、

前記表面電極接続リード線を、ワイヤボンディング又はスポット溶接により前記太陽 電池の表面電極に接続することを特徴とする太陽電池モジュールの製造方法。