WO2007122897A1 - インターコネクタ付き太陽電池、太陽電池モジュールおよび太陽電池モジュールの製造方法 - Google Patents

インターコネクタ付き太陽電池、太陽電池モジュールおよび太陽電池モジュールの製造方法 Download PDF

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WO2007122897A1
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WO
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solar cell
interconnector
bus bar
bar electrode
receiving surface
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Masaomi Hioki
Akira Miyazawa
Takahisa Kurahashi
Yoshinobu Umetani
Yoshio Katayama
Masahiro Ohbasami
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Sharp Corp
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    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F77/00—Constructional details of devices covered by this subclass
    • H10F77/20—Electrodes
    • H10F77/206—Electrodes for devices having potential barriers
    • H10F77/211—Electrodes for devices having potential barriers for photovoltaic cells
    • H10F77/215—Geometries of grid contacts
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy

Definitions

  • the present invention relates to a solar cell with an interconnector, a solar cell module, and a method for manufacturing a solar cell module.
  • the present invention can suppress the occurrence of microcracks and is applied to a solar cell module.
  • the present invention relates to a solar cell with an interconnector capable of suppressing a decrease in output, a solar cell module using the solar cell, and a method for manufacturing the solar cell module.
  • Fig. 9 (A) shows a schematic plan view of the light receiving surface of a conventional solar cell
  • Fig. 9 (B) shows a schematic diagram of the back surface of the conventional solar cell having the light receiving surface shown in Fig. 9 (A).
  • Fig. 9 (C) shows a schematic cross-sectional view along IXC-IXC in Fig. 9 (A) and Fig. 9 (B).
  • a light receiving surface connecting bus bar electrode 1 and a light receiving surface current collecting electrode 2 are provided on a p-type silicon substrate 3. Yes.
  • the interconnector 4 is connected to the upper surface of the light receiving surface connecting bus bar electrode 1.
  • a back connection bus bar electrode 5 and a back current collecting electrode 6 are provided on a p-type silicon substrate 3, The
  • the interconnector 4 is also connected to the upper surface of the back-side connection bus bar electrode 5.
  • an n-type impurity diffusion layer 8 is formed on the main surface that becomes the light-receiving surface of the p-type silicon substrate 3.
  • An antireflection film 7 is formed on the n-type impurity diffusion layer 8.
  • a p-type impurity diffusion layer 9 is formed on the main surface which is the back surface of the p-type silicon substrate 3.
  • a solar cell module can be obtained by connecting a plurality of the above-described conventional solar cells to form a string and sealing the string with a filler such as EVA (ethylene butyl acetate).
  • 010 (A) shows a schematic plan view of the light receiving surface of a conventional solar cell module
  • Fig. 10 (B) shows a schematic view along XB-XB shown in Fig. 10 (A).
  • a cross-sectional view is shown.
  • the conventional solar cell module is configured by interconnecting interconnectors 4 with a bus bar interconnector 72.
  • a string in which a plurality of the above-described conventional solar cells are connected is a filler 22 having EVA force between the glass plate 21 and the protective film 24. It is the structure sealed by.
  • FIG. 11 (A) shows a schematic cross-sectional view along XIA-XIA shown in FIG. 10 (A), and FIG. 11 (B) shows the solar cell module shown in FIG. 11 (A).
  • a schematic plan view of the top force is shown.
  • the metal conductor 26 and its surroundings are The width d of the interconnector 4 that has the same force as the solder 27 that coats the conductor and the width D of the bus bar electrode 1 for connecting the light receiving surface are the same.
  • Patent Document 1 Japanese Unexamined Patent Publication No. 2000-261012
  • Patent Document 2 JP-A-2005-317904
  • the p-type silicon substrate 3 has been required to be thin in order to produce solar cells at low cost.
  • the width d of the interconnector 4 and the width D of the light receiving surface connection busbar electrode 1 are the same as shown in FIG.
  • stress concentrates on the part along the edge of the light-receiving surface connection bus bar electrode 1 due to the difference in thermal expansion between the p-type silicon substrate 3 and the interconnector 4, and the results are shown in FIGS.
  • FIGS As shown, there is a problem that microcracks 51 are generated on the light receiving surface of the p-type silicon substrate 3.
  • the thickness of the p-type silicon substrate 3 is large, the microcracks 51 hardly occur.
  • the thickness of the p-type silicon substrate 3 is reduced, the thickness of the p-type silicon substrate 3 is increased. In particular, it was found that the amount of microcracks 51 increased when the length was 160 m or less.
  • Patent Document 1 in order to improve the adhesive strength between the interconnector 4 and the light receiving surface connecting bus bar electrode 1, the light receiving surface connecting bus bar electrode 1 is divided or widened to form a solder fillet. It has been proposed to make it easier. However, in this method, it is impossible to suppress the generation of microcracks 51 that only have an effect of improving the adhesive strength between the interconnector 4 and the light receiving surface connecting bus bar electrode 1.
  • Patent Document 2 discloses a method of suppressing the generation of microcracks 51 by bringing the edge portion of the light receiving surface connecting nose bar electrode 1 into contact with the filler 22 of the solar cell module. Has been. This is to relieve stress by covering the edge of the light receiving surface connecting busbar electrode 1 with a filler or solder resist.
  • this method when the thickness of the p-type silicon substrate 3 becomes 160 m or less, soldering is performed due to the difference in thermal expansion between the interconnector 4 and the p-type silicon substrate 3. It was evident that microcracks 51 were generated due to the stress caused by the difference in thermal expansion between the p-type silicon substrate 3 and the interconnector 4.
  • Patent Document 2 describes that the stress is relieved because the edge of the light receiving surface connecting nose bar electrode 1 is not covered with a highly rigid solder, but the thickness of the p-type silicon substrate 3 is reduced. It was found that when the length was 160 m or less, microcracks 51 were generated around the light-receiving surface connection busbar electrode 1 even when the edge portion of the light-receiving surface connection busbar electrode 1 was not covered with solder.
  • an object of the present invention is to provide a solar cell with an interconnector that can suppress the occurrence of microcracks and suppress a decrease in output when applied to a solar cell module.
  • An object of the present invention is to provide a solar cell module using the same and a method for manufacturing the solar cell module.
  • the present invention is a solar cell with an interconnector having a light receiving surface provided with a bus bar electrode and a current collecting electrode, and an interconnector connected to the upper surface of the bus bar electrode.
  • the interconnector in the width direction of the upper surface of the busbar electrode, where the width of the sub bar electrode is wider than the width of the interconnector, is connected, and there is an area where solder is formed in the area. It is a solar cell with a connector.
  • the width of the bus bar electrode is 120% or more of the width of the interconnector.
  • the width of the bus bar electrode is preferably 140% or less of the width of the interconnector.
  • the interconnector includes a conductor
  • solder covering the conductor and the force are also configured.
  • the present invention is a solar cell module characterized in that a plurality of the solar cells with interconnectors are connected and sealed with a filler.
  • the present invention is a method for manufacturing the above solar cell module, wherein the bus bar electrode and the current collecting electrode are formed on one main surface of the semiconductor substrate, and the interconnector is connected to the bus bar.
  • a method for manufacturing a solar cell module comprising: a step of forming a solar cell with an interconnector by connecting to an electrode; and a step of connecting a plurality of solar cells with an interconnector and sealing with a filler.
  • a solar battery with an interconnector that can suppress the occurrence of microcracks and suppress a decrease in output when applied to a solar battery module, and a solar cell using the solar battery
  • a battery module and a method for manufacturing the solar battery module can be provided.
  • FIG. 1 (A) is a schematic plan view of a light receiving surface of an example of a solar cell with an interconnector of the present invention, and (B) is a diagram of the present invention having the light receiving surface shown in (A).
  • FIG. 2 is a schematic plan view of the back surface of a solar cell with an interconnector.
  • (C) is a schematic cross-sectional view taken along IC-IC in (A) and (B).
  • FIG. 2 is a schematic enlarged sectional view taken along line II in FIG. 1 (A).
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of an example of the solar cell module of the present invention.
  • FIG. 4 (A) to (H) are schematic cross-sectional views illustrating an example of a method for producing a solar cell with an interconnector according to the present invention.
  • FIG. 5 is a schematic cross-sectional view of another example of the solar cell module of the present invention.
  • FIG. 6 The relationship between the ratio of the width D of the bus bar electrode for connecting the light receiving surface of the solar cells with interconnectors of Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 4 to the width d of the interconnectors and the average length of the microcracks.
  • FIG. 7 The ratio of the width D of the bus bar electrode for connecting the light receiving surface of the solar cells with interconnectors of Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 4 to the width d of the interconnector and peeling of the bus bar electrodes for connecting the light receiving surface It is a figure which shows the relationship with a rate.
  • FIG. 8 is a schematic cross-sectional view of a solar cell module of Comparative Example 5 ⁇ : L 1.
  • FIG. 9 (A) is a schematic plan view of the light receiving surface of a conventional solar cell, and (B) is a schematic plan view of the back surface of the conventional solar cell having the light receiving surface shown in (A). (C) is a schematic cross-sectional view along IXC-IXC in (A) and (B).
  • FIG. 10 (A) is a schematic plan view of a light receiving surface of a conventional solar cell module, and (B) is a schematic cross-sectional view along XB-XB shown in (A).
  • FIG. 11 (A) is a schematic cross-sectional view along XIA-XIA shown in FIG. 10 (A), and (B) is a schematic plan view of the solar cell module shown in (A) as viewed from the top surface.
  • FIG. 11 (A) is a schematic cross-sectional view along XIA-XIA shown in FIG. 10 (A), and (B) is a schematic plan view of the solar cell module shown in (A) as viewed from the top surface.
  • FIG. 1 (A) is a schematic plan view of a light receiving surface of an example of a solar cell with an interconnector of the present invention.
  • Fig. 1 (B) shows a schematic plan view of the back surface of the solar cell with an interconnector of the present invention having the light receiving surface shown in Fig. 1 (A).
  • a schematic cross-sectional view along IC-IC in Fig. 1 (A) and Fig. 1 (B) is shown.
  • a light receiving surface connection bar is formed on a p-type silicon substrate 3 which is an example of a semiconductor substrate.
  • a sub bar electrode 1 and a light receiving surface collecting electrode 2 are provided.
  • the interconnector 4 is connected to the upper surface of the light receiving surface connecting bus bar electrode 1.
  • a backside connecting nosbar electrode 5 and a backside current collecting electrode 6 are formed on a P-type silicon substrate 3. Is provided.
  • the interconnector 4 is also connected to the upper surface of the back surface connecting bus bar electrode 5.
  • an n-type impurity diffusion layer 8 is formed on the light-receiving surface of the p-type silicon substrate 3, and the n-type impurity An antireflection film 7 is formed on the diffusion layer 8.
  • a p-type impurity diffusion layer 9 is formed on the back surface of the p-type silicon substrate 3. This p-type impurity diffusion layer 9 is called a BSF (Back Surface Field) layer and forms a pp + layer barrier near the back surface of the p-type silicon substrate 3.
  • BSF Back Surface Field
  • FIG. 2 shows a schematic enlarged cross-sectional view along II II in FIG. 1 (A).
  • the interconnector 4 connected to the light receiving surface of the solar cell with an interconnector of the present invention and the upper surface of the bus bar electrode 1 for connecting the light receiving surface is a metal conductor 26 and a conductor as a conductor covering it. It consists of 27.
  • Interconnector 4 is connected !, na!
  • the width D of the light receiving surface connecting nose bar electrode 1 is made wider than the width d of the interconnector 4 so that force is applied to the edge of the light receiving surface connecting nose bar electrode 1. This is because it has been found that the generation of microcracks can be suppressed by dispersing such stress.
  • the solar cell with the interconnector of the present invention is an example of a glass plate 21 and an example of a back surface protection member that are examples of a light receiving surface protection member.
  • a solar cell module is produced by sealing with a filler 22 having a force such as EVA, for example, between the protective film 24 and the protective film 24, an interconnector in the width direction on the upper surface of the bus bar electrode 1 for light receiving surface connection
  • EVA a force
  • the incident light 25 reflected in the region R can be incident again on the solar cell with an interconnector of the present invention by reflecting it again on the glass plate 21.
  • the width D of the light receiving surface connecting bus bar electrode 1 is 120% or more of the width d of the interconnector 4.
  • the width D of the light receiving surface connecting bus bar electrode 1 is 120% or more of the width d of the interconnector 4, the occurrence of microcracks tends to be further suppressed.
  • the width D of the light receiving surface connecting bus bar electrode 1 is preferably 140% or less of the width d of the interconnector 4.
  • the width D of the light receiving surface connecting bus bar electrode 1 is 140% or less of the width d of the interconnector 4
  • the generation of microcracks can be particularly suppressed, and the solar cell with an interconnector of the present invention can be When applied to battery modules, there is a tendency to be able to suppress the decrease in output due to shadow loss.
  • FIGS. 4A to 4H are schematic cross-sectional views illustrating an example of the method for manufacturing a solar cell with an interconnector according to the present invention.
  • FIGS. 4A to 4H are schematic cross-sectional views illustrating an example of the method for manufacturing a solar cell with an interconnector according to the present invention.
  • an example of a method for manufacturing a solar cell with an interconnector according to the present invention will be described with reference to FIGS.
  • a p-type silicon substrate 3 is formed by cutting a polycrystalline p-type silicon ingot to a thickness of, for example, about 160 m using a wire saw, for example. To do.
  • a damage layer 10 is formed on the surface of the p-type silicon substrate 3 by a wire saw or the like.
  • the p-type silicon substrate 3 may be made of single crystal silicon. it can.
  • the damaged layer 10 is removed and the light received by the p-type silicon substrate 3 is etched by etching using an acid solution composed of hydrofluoric acid, water and nitric acid, for example. Concavities and convexities (not shown) having large steps are formed on the front and back surfaces.
  • anisotropic etching is performed using an alkaline solution in which KOH (potassium hydroxide) or NaOH is added with isopropyl alcohol. Unevenness can also be formed.
  • a solution force containing, for example, silicon and titanium at the peripheral portion of the main surface which is the back surface of the p-type silicon substrate 3 is used. Apply the mask material 11 using a spin coater.
  • a dopant liquid 12 containing, for example, PO (anilic acid pentalin) as a diffusion source is applied to the main surface of the p-type silicon substrate 3 as the light receiving surface by a spin coater. Painted by
  • n-type dopant diffuses into the main surface that becomes the light-receiving surface of the p-type silicon substrate 3, and FIG.
  • an n-type impurity diffusion layer 8 which is an impurity diffusion layer is formed on the main surface which becomes the light-receiving surface of the p-type silicon substrate 3.
  • the mask material 11 is heated to generate TiO (titanium oxide).
  • a PSG (phosphosilicate glass) layer 12a generated by heating the liquid 12 is formed.
  • the p-type silicon substrate 3 shown in FIG. 4 (F) is obtained by immersing the p-type silicon substrate 3 in hydrofluoric acid to remove the mask film 11a and the PSG layer 12a.
  • a thickness of 70 ⁇ m is formed on the main surface of the p-type silicon substrate 3 by the plasma CVD method.
  • An antireflection film 7 having a silicon nitride power of ⁇ 100 nm is formed.
  • a silver paste for the back surface connecting bus bar electrode 5 is screen-printed on the main surface which is the back surface of the p-type silicon substrate 3, and dried at about 150 to 200 ° C. Further, the aluminum paste for the back surface collecting electrode 6 is screen-printed so as to partially overlap the silver paste and dried at about 150 to 200 ° C. Next, the light receiving surface connection busbar electrode 1 and the receiving A silver paste is screen-printed to form a light collecting electrode, dried at about 150 to 200 ° C, and then fired at about 700 to 750 ° C.
  • the light-receiving surface connecting bus bar electrode 1 that makes an ohmic contact with the n-type impurity diffusion layer 8 on the main surface that becomes the light-receiving surface of the p-type silicon substrate 3.
  • the p-type impurity diffusion layer 9 containing a large amount of aluminum is formed on the main surface which is the back surface of the p-type silicon substrate 3 and the p-type impurity is formed.
  • a bus bar electrode 5 for back connection and an electrode 6 for back current collection are formed on the diffusion layer 9.
  • an alloy layer of aluminum and silicon is formed between the back surface collecting electrode 6 and the p-type impurity diffusion layer 9.
  • the interconnector 4 is connected to the upper surface of the light receiving surface connecting bus bar electrode 1 and the upper surface of the back surface connecting bus bar electrode 5, respectively.
  • a metal conductor 26 coated with solder 27 is used as the interconnector 4, and flux is applied to the interconnector 4 or the light-receiving surface connection bus bar electrode 1 and the back surface connection bus bar electrode 5.
  • Connect the interconnector 4 by soldering the interconnector 4 by sandwiching the p-type silicon substrate 3 and performing heat treatment at 200 to 250 ° C in a reflow oven. By connecting the interconnector 4 in this way, the amount of solder used for connecting the interconnector 4 can be reduced as much as possible. Therefore, the interconnector 4 can be connected without spreading the solder 27 in the region R where the interconnector 4 is not connected on the upper surface of the light receiving surface connecting bus bar electrode 1.
  • the solar cell with an interconnector of the present invention shown in FIGS. 1 and 2 can be manufactured.
  • the interconnectors 4 of the solar battery with an interconnector of the present invention are connected to each other by a bus bar interconnector to form a string, and the string is connected to the glass plate 21.
  • the solar cell module of the present invention can be manufactured by sealing between the protective film 24 and the filler 22.
  • the edge of the light receiving surface connecting bus bar electrode of the solar cell with the interconnector of the present invention constituting the solar cell module of the present invention Suppress the occurrence of microcracks in You can.
  • the interconnector on the upper surface of the light receiving surface connecting bus bar electrode is connected, the incident light reflected by the region is reflected again by the glass plate, and is incident on the solar cell with the interconnector of the present invention.
  • the decrease can be suppressed. Therefore, in the solar cell module of the present invention, it is possible to suppress the occurrence of microcracks and to suppress a decrease in output when applied to the solar cell module.
  • silver is used as the material for the light receiving surface connection bus bar electrode, the light receiving surface current collecting electrode and the back surface connecting bus bar electrode, and the back surface current collecting electrode material is aluminum.
  • the materials of the light receiving surface connecting bus bar electrode, the light receiving surface collecting electrode, the back connecting bus bar electrode and the back collecting electrode are not limited to these.
  • a p-type silicon substrate is used as the semiconductor substrate constituting the solar cell with an interconnector of the present invention.
  • a p-type silicon substrate is used as the semiconductor substrate. It goes without saying that other semiconductor substrates that can be used for solar cells are used.
  • solder in the present invention for example, a conventional solder having a known force can be used.
  • metal conductor for example, copper foil having a known conventional force can be used.
  • the silver paste for the backside connection nobler electrode is screen-printed on the main surface which is the backside of the p-type silicon substrate, and then the aluminum paste for the backside current collecting electrode is screen printed.
  • the silver paste for the back surface connection bus bar electrode is screen printed.
  • An electrode may be formed. In this case, a solar cell module having the configuration shown in the schematic cross-sectional view of FIG. 5 can be produced.
  • the force of simultaneously firing the silver paste and the aluminum paste after screen printing each in the present invention is 700 to 750 Bake at around ° C, then The silver paste may be baked at about 600 to 650 ° C after screen printing and drying. Also in this case, the solar cell module having the configuration shown in the schematic cross-sectional view of FIG. 5 can be produced.
  • the force in which a glass plate is used as the light receiving surface protection member on the light receiving surface side of the solar cell module of the present invention Use a transparent light-receiving surface protection member that is transparent.
  • the material of the filler used in the solar cell module of the present invention is not limited to EVA, and for example, a material having a conventional force can be used.
  • the force that the protective film is used as the back surface protection member on the back surface side of the solar cell module of the present invention is used. May be.
  • a polycrystalline P-type silicon ingot is used with a wire saw and is 155mm wide and 15mm long.
  • a mask material having a solution force containing silicon and titanium was applied to the peripheral portion of the main surface which is the back surface of the p-type silicon substrate by a spin coater. Then, a dopant liquid containing PO as a diffusion source is spin-coated on the entire main surface, which becomes the light-receiving surface of the p-type silicon substrate.
  • n-type impurity diffusion layer which is an impurity diffusion layer having a surface resistivity of about 50 ⁇ , was formed on the entire main surface that becomes the light-receiving surface.
  • the p-type silicon substrate was immersed in hydrofluoric acid to remove the mask film and the PSG layer generated by heating the dopant solution.
  • an antireflection film having a thickness of, for example, 80 nm thick silicon nitride was formed on the main surface serving as the light-receiving surface of the p-type silicon substrate by plasma CVD.
  • a silver paste for a bus bar electrode for back surface connection was screen-printed on the main surface which is the back surface of the p-type silicon substrate, and dried at 175 ° C. Further, an aluminum paste for the back surface collecting electrode was screen-printed so as to partially overlap the silver paste and dried at 175 ° C.
  • a silver paste was screen-printed to form a light-receiving surface connection bus bar electrode and a light-receiving surface current collecting electrode, which was dried at 175 ° C. and then fired at 725 ° C.
  • a light-receiving surface connecting nosbar electrode and a light-receiving surface current collecting electrode that are in ohmic contact with the n-type impurity diffusion layer are formed by the through-through.
  • a p-type impurity diffusion layer containing a large amount of aluminum is formed on the main surface, which is the back surface of the p-type silicon substrate, and a back-side connection bus bar electrode and a back surface current collecting electrode are formed on the p-type impurity diffusion layer. And formed. An alloy layer of aluminum and silicon was formed between the back surface collecting electrode and the p-type impurity diffusion layer.
  • the ratio (lOO X DZd) in which the width D of the light-receiving surface connecting bus bar electrode is wider than the width d of the interconnector was 160%.
  • the interconnector in the width direction of the upper surface of the bus bar electrode for the light receiving surface connection of the solar cell with the interconnector of Example 1 should be connected, and solder should be formed in the area. Was confirmed.
  • Example 2 The interface of Example 2 with the same method and the same conditions as Example 1 except that the ratio (100 XD / d) of bus bar electrode width D to interconnector width d (140 XD / d) was 140%. A solar cell with a connector (10 sheets) and a solar cell module were produced. Here, it was confirmed that the interconnector in the width direction on the upper surface of the light-receiving surface connection bus bar electrode was connected, and solder was formed in some areas!
  • Example 3 The interface of Example 3 with the same method and the same conditions as Example 1 except that the ratio (100 XD / d) of the width D of the bus bar electrode for the light receiving surface to the width d of the interconnector was set to 120%.
  • a solar cell with a connector (10 sheets) and a solar cell module were produced.
  • the interconnector in the width direction on the upper surface of the light-receiving surface connection bus bar electrode was connected, and solder was formed in some areas!
  • Comparative Example 1 The interface of Comparative Example 1 was used in the same manner and under the same conditions as Example 1 except that the ratio (100 XD / d) of the width D of the bus bar electrode for light-receiving surface connection to the width d of the interconnector was set to 100%.
  • a solar cell with a connector (10 sheets) and a solar cell module were produced.
  • Comparative Example 2 The interface of Comparative Example 2 is the same as Example 1 except that the ratio (100 XD / d) of bus bar electrode width D to interconnector width d (100 XD / d) is 80%.
  • a solar cell with a connector (10 sheets) and a solar cell module were produced.
  • Comparative Example 4 was used in the same manner and under the same conditions as Example 1 except that the ratio (100 XD / d) of the width D of the bus bar electrode for connecting the light receiving surface to the width d of the interconnector was set to 40%.
  • a solar cell with a connector (10 sheets) and a solar cell module were produced.
  • the average length of microcracks shown in Fig. 6 is 10 for each of the solar cells with interconnectors in Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 4! Calculated by summing the lengths of microcracks occurring in the solar cells with connectors and dividing the sum by ten.
  • the solar cells with interconnectors of Comparative Examples 1 to 4 in which the ratio (lOO X DZd) of the width D of the light receiving surface connecting bus bar electrode to the width d of the interconnector is 100% or less
  • the average length of microcracks increases (especially, it exceeds 10 mm in the solar cell with interconnector of Comparative Example 1)
  • 1S Example 1 in which the ratio exceeds 100% In the solar cells with interconnector of ⁇ 3 it was confirmed that the average length of microcracks greatly decreased as the ratio increased. In particular, when the ratio was 120% or more, the value of the average length of microcracks was greatly reduced, and when the ratio was 140% or more, no microcracks were generated.
  • the solar cells with interconnectors of Comparative Examples 1 to 4 in which the ratio (lOO X DZd) of the width D of the light receiving surface connecting bus bar electrode to the width d of the interconnector is 100% or less
  • the ratio decreases, the force that increases the rate of occurrence of peeling of the light-receiving surface connecting busbar electrode increases.
  • the ratio exceeds 100%.
  • the ratio of the width D of the light-receiving surface connection bus bar electrode to the width d of the interconnector is less than 100%.
  • the average length of microcracks decreases as the ratio decreases.
  • the width of the light-receiving surface connecting bus bar electrode is narrowed, so the adhesive strength is reduced, and the stress in the longitudinal direction of the interconnector is reduced.
  • a solar cell with an interconnector (10 sheets) and a solar cell module of Comparative Example 5 were produced in the same manner and under the same conditions as in Example 1 except that the solder dipping was performed.
  • FIG. 8 shows a schematic cross-sectional view of the solar cell module of Comparative Example 5.
  • the interconnector 4 is connected by solder dipping, so that the entire upper surface of the light receiving surface connecting busbar electrode 1 is covered with the solder 27. Fillet 61 was formed.
  • Comparative Example 6 was the same as Comparative Example 5 with the same conditions except that the ratio (100 XD / d) of the width D of the bus bar electrode for light-receiving surface connection to the width d of the interconnector was set to 140%.
  • a solar cell with a connector (10 sheets) and a solar cell module were produced.
  • the entire upper surface of the light receiving surface connecting bus bar electrode 1 is covered with the solder 27, and the solder fillet 61 is formed. Was formed.
  • Comparative Example 7 The interface of Comparative Example 7 is the same as Comparative Example 5 and under the same conditions except that the ratio (100 XD / d) of the width D of the bus bar electrode for light-receiving surface to the width d of the interconnector is set to 120%.
  • a solar cell with a connector (10 sheets) and a solar cell module were produced.
  • Comparative Example 8 The interface of Comparative Example 8 is the same as Comparative Example 5 with the same conditions except that the ratio (100 XD / d) of the width D of the bus bar electrode for light-receiving surface connection to the width d of the interconnector is set to 100%.
  • a solar cell with a connector (10 sheets) and a solar cell module were produced.
  • Comparative Example 9 The interface of Comparative Example 9 was used in the same manner and under the same conditions as Comparative Example 5 except that the ratio (100 XD / d) of the width D of the bus bar electrode for connecting the light receiving surface to the width d of the interconnector was set to 80%.
  • a solar cell with a connector (10 sheets) and a solar cell module were produced.
  • Comparative Example 10 using the same method and the same conditions as Comparative Example 5 except that the ratio (100 XD / d) of the width D of the bus bar electrode for light-receiving surface connection to the width d of the interconnector was set to 60%.
  • a solar cell with a connector (10 sheets) and a solar cell module were produced.
  • Comparative Example 11 was the same as Comparative Example 5 with the same conditions except that the ratio (100 XD / d) of bus bar electrode width D to interconnector width d (40 XD / d) was 40%.
  • a solar cell with a connector (10 sheets) and a solar cell module were produced.
  • a solar cell with an interconnector that can suppress the occurrence of microcracks and suppress a decrease in output when applied to a solar cell module, and a solar cell using the solar cell
  • a battery module and a method for manufacturing the solar battery module can be provided.

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Abstract

　受光面にバスバー電極（１）と集電用電極（２）とが備えられており、インターコネクタ（４）がバスバー電極（１）の上面に接続されたインターコネクタ付き太陽電池であって、バスバー電極（１）の幅がインターコネクタ（４）の幅よりも広く、バスバー電極（１）の上面の幅方向のインターコネクタ（４）が接続されていない領域に、はんだが形成されていない箇所があるインターコネクタ付き太陽電池、それを用いた太陽電池モジュールおよびその太陽電池モジュールの製造方法である。

Description

明 細 書
インターコネクタ付き太陽電池、太陽電池モジュールおよび太陽電池モジ ユールの製造方法
技術分野
[0001] 本発明は、インターコネクタ付き太陽電池、太陽電池モジュールおよび太陽電池モ ジュールの製造方法に関し、特に、マイクロクラックの発生を抑制することができるとと もに太陽電池モジュールに適用したときの出力の低下を抑制することができるインタ 一コネクタ付き太陽電池、それを用いた太陽電池モジュールおよびその太陽電池モ ジュールの製造方法に関する。
背景技術
[0002] 近年、エネルギ資源の枯渴の問題や大気中の COの増加のような地球環境問題な
2
ど力 クリーンなエネルギの開発が望まれており、特に太陽電池を用いた太陽光発 電が新しいエネルギ源として開発、実用化され、発展の道を歩んでいる。
[0003] 図 9 (A)に従来の太陽電池の受光面の模式的な平面図を示し、図 9 (B)に図 9 (A) に示す受光面を有する従来の太陽電池の裏面の模式的な平面図を示し、図 9 (C) に、図 9 (A)および図 9 (B)の IXC— IXCに沿った模式的な断面図を示す。ここで、 従来の太陽電池の受光面においては、図 9 (A)に示すように、 p型シリコン基板 3上 に受光面接続用バスバー電極 1と受光面集電用電極 2とが備えられている。ここで、 従来の太陽電池は、受光面接続用バスバー電極 1の上面に、インターコネクタ 4が接 続されている。
[0004] また、従来の太陽電池の裏面においては、図 9 (B)に示すように、 p型シリコン基板 3上に裏面接続用バスバー電極 5と裏面集電用電極 6とが備えられて 、る。ここで、 裏面接続用バスバー電極 5の上面にも、インターコネクタ 4が接続されて 、る。
[0005] 図 9 (C)に示すように、従来の太陽電池にお!/、ては、 p型シリコン基板 3の受光面と なる方の主面には n型不純物拡散層 8が形成されており、 n型不純物拡散層 8上に反 射防止膜 7が形成されている。また、 p型シリコン基板 3の裏面となる方の主面には p 型不純物拡散層 9が形成されている。 [0006] 上記の従来の太陽電池を複数接続してストリングを形成し、そのストリングを EVA ( エチレンビュルアセテート)などの充填材に封止することによって、太陽電池モジユー ルが得られる。
[0007] 010 (A)に、従来の太陽電池モジュールの受光面の模式的な平面図を示し、図 1 0 (B)に、図 10 (A)に示す XB—XBに沿った模式的な断面図を示す。ここで、従来 の太陽電池モジュールは、図 10 (A)に示すように、インターコネクタ 4同士をバスバ 一インターコネクタ 72で接続して構成されている。また、従来の太陽電池モジュール は、図 10 (B)に示すように、上記の従来の太陽電池が複数接続されたストリングがガ ラス板 21と保護フィルム 24との間に EVA力もなる充填材 22によって封止された構成 となっている。
[0008] また、図 11 (A)に、図 10 (A)に示す XIA—XIAに沿った模式的な断面図を示し、 図 11 (B)に図 11 (A)に示す太陽電池モジュールを上面力 見た模式的な平面図を 示す。ここで、図 11 (A)に示すように、従来の太陽電池モジュールにおいては、受光 面接続用バスバー電極 1によるシャドウロスに起因する変換効率の低下を防止する ために、金属導体 26とその周囲を被覆するはんだ 27と力もなるインターコネクタ 4の 幅 dと受光面接続用バスバー電極 1の幅 Dとが同一になっている。
特許文献 1 :特開 2000— 261012号公報
特許文献 2：特開 2005— 317904号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0009] 近年、低コストで太陽電池を生産するため、 p型シリコン基板 3の薄型化が必要とさ れている。し力しながら、図 11 (A)に示すように、インターコネクタ 4の幅 dと受光面接 続用バスバー電極 1の幅 Dとが同一である場合には、インターコネクタ 4の接続時に お!、て、 p型シリコン基板 3とインターコネクタ 4との熱膨張の違 、から受光面接続用 バスバー電極 1のエッジに沿った部分に応力が集中し、図 11 (A)および図 11 (B)に 示すように、 p型シリコン基板 3の受光面にマイクロクラック 51が発生するという問題が あった。また、 p型シリコン基板 3の厚さが厚い場合にはマイクロクラック 51はほとんど 発生しないが、 p型シリコン基板 3の薄型化を進める中で、 p型シリコン基板 3の厚さが 特に 160 m以下となった場合にはマイクロクラック 51の発生量が増加することがわ かった。
[0010] たとえば、特許文献 1には、インターコネクタ 4と受光面接続用バスバー電極 1との 接着強度を向上させるために、受光面接続用バスバー電極 1を分割または幅広にし 、はんだフィレットを形成しやすくすることが提案されている。しかしながら、この方法 においては、インターコネクタ 4と受光面接続用バスバー電極 1との接着強度を向上 させる効果しかなぐマイクロクラック 51の発生を抑制することはできない。
[0011] また、特許文献 2には、受光面接続用ノ スバー電極 1のエッジ部と太陽電池モジュ ールの充填材 22とを接触させることによってマイクロクラック 51の発生を抑制する方 法が開示されている。これは、受光面接続用バスバー電極 1のエッジ部を充填材若し くははんだレジストなどで被覆することで応力を緩和するものである。し力しながら、こ の方法においては、 p型シリコン基板 3の厚さが 160 m以下の薄型になると、インタ 一コネクタ 4と p型シリコン基板 3との熱膨張の差により、はんだ付けするときの p型シリ コン基板 3とインターコネクタ 4の熱膨張の違いによる応力でマイクロクラック 51が発 生することが明ら力となった。はんだレジストなどを受光面接続用バスバー電極 1の周 辺に塗布する場合は、その分追加工程が必要となり、製造コストが高くなる。また、特 許文献 2には、受光面接続用ノ スバー電極 1のエッジ部を剛性の高いはんだで被覆 しないため応力が緩和されると記載されているが、 p型シリコン基板 3の厚さを 160 m以下としたときは、受光面接続用バスバー電極 1のエッジ部をはんだで被覆しない 場合でも受光面接続用バスバー電極 1の周辺にマイクロクラック 51が発生することが 判明した。
[0012] 上記事情に鑑みて、本発明の目的は、マイクロクラックの発生を抑制することができ るとともに太陽電池モジュールに適用したときに出力の低下を抑制することができるィ ンターコネクタ付き太陽電池、それを用いた太陽電池モジュールおよびその太陽電 池モジュールの製造方法を提供することにある。
課題を解決するための手段
[0013] 本発明は、受光面にバスバー電極と集電用電極とが備えられており、インターコネ クタがバスバー電極の上面に接続されたインターコネクタ付き太陽電池であって、バ スバー電極の幅がインターコネクタの幅よりも広ぐバスバー電極の上面の幅方向の インターコネクタが接続されて 、な 、領域に、はんだが形成されて ヽな 、箇所がある ことを特徴とするインターコネクタ付き太陽電池である。
[0014] ここで、本発明のインターコネクタ付き太陽電池においては、バスバー電極の幅が インターコネクタの幅の 120%以上であることが好ましい。
[0015] また、本発明のインターコネクタ付き太陽電池においては、バスバー電極の幅がィ ンターコネクタの幅の 140%以下であることが好ましい。
[0016] また、本発明のインターコネクタ付き太陽電池において、インターコネクタは、導体と
、導体を被覆するはんだと、力も構成されていることが好ましい。
[0017] また、本発明は、上記のインターコネクタ付き太陽電池が複数接続されており、充 填材により封止されていることを特徴とする太陽電池モジュールである。
[0018] さらに、本発明は、上記の太陽電池モジュールを製造する方法であって、半導体基 板の一主面上にバスバー電極および集電用電極をそれぞれ形成する工程と、インタ 一コネクタをバスバー電極に接続してインターコネクタ付き太陽電池を形成する工程 と、インターコネクタ付き太陽電池を複数接続して充填材により封止する工程と、を含 む、太陽電池モジュールの製造方法である。
発明の効果
[0019] 本発明によれば、マイクロクラックの発生を抑制することができるとともに太陽電池モ ジュールに適用したときの出力の低下を抑制することができるインターコネクタ付き太 陽電池、それを用いた太陽電池モジュールおよびその太陽電池モジュールの製造 方法を提供することができる。
図面の簡単な説明
[0020] [図 1] (A)は本発明のインターコネクタ付き太陽電池の一例の受光面の模式的な平 面図であり、 (B)は (A)に示す受光面を有する本発明のインターコネクタ付き太陽電 池の裏面の模式的な平面図であり、 (C)は (A)および (B)の IC— ICに沿った模式的 な断面図である。
[図 2]図 1 (A)の Π— IIに沿った模式的な拡大断面図である。
[図 3]本発明の太陽電池モジュールの一例の模式的な断面図である。 [図 4] (A)〜 (H)は、本発明のインターコネクタ付き太陽電池の製造方法の一例を図 解する模式的な断面図である。
[図 5]本発明の太陽電池モジュールの他の一例の模式的な断面図である。
[図 6]実施例 1〜3および比較例 1〜4のインターコネクタ付き太陽電池の受光面接続 用バスバー電極の幅 Dとインターコネクタの幅 dとの比とマイクロクラックの平均長との 関係を示す図である。
[図 7]実施例 1〜3および比較例 1〜4のインターコネクタ付き太陽電池の受光面接続 用バスバー電極の幅 Dとインターコネクタの幅 dとの比と受光面接続用バスバー電極 の剥がれ発生率との関係を示す図である。
[図 8]比較例 5〜： L 1の太陽電池モジュールの模式的な断面図である。
[図 9] (A)は従来の太陽電池の受光面の模式的な平面図であり、 (B)は (A)に示す 受光面を有する従来の太陽電池の裏面の模式的な平面図であり、 (C)は (A)および (B)の IXC— IXCに沿った模式的な断面図である。
[図 10] (A)は従来の太陽電池モジュールの受光面の模式的な平面図であり、 (B)は (A)に示す XB—XBに沿った模式的な断面図である。
[図 11] (A)は図 10 (A)に示す XIA—XIAに沿った模式的な断面図であり、（B)は (A )に示す太陽電池モジュールを上面力 見た模式的な平面図である。
符号の説明
[0021] 1 受光面接続用バスバー電極、 2 受光面集電用電極、 3 p型シリコン基板、 4 インターコネクタ、 5 裏面接続用バスバー電極、 6 裏面集電用電極、 7 反射防止 膜、 8 n型不純物拡散層、 9 p型不純物拡散層、 10 ダメージ層、 11 マスク材、 1 la マスク膜、 12 ドーパント液、 12a PSG層、 21 ガラス板、 22 充填材、 24 保 護フィルム、 25 入射光、 26 金属導体、 27 はんだ、 51 マイクロクラック、 61 は んだフィレット、 72 バスバーインターコネクタ。
発明を実施するための最良の形態
[0022] 以下、本発明の実施の形態について説明する。なお、本発明の図面において、同 一の参照符号は、同一部分または相当部分を表わすものとする。
[0023] 図 1 (A)に本発明のインターコネクタ付き太陽電池の一例の受光面の模式的な平 面図を示し、図 1 (B)に図 1 (A)に示す受光面を有する本発明のインターコネクタ付 き太陽電池の裏面の模式的な平面図を示し、図 1 (C)に、図 1 (A)および図 1 (B)の I C—ICに沿った模式的な断面図を示す。
[0024] ここで、本発明のインターコネクタ付き太陽電池の受光面においては、図 1 (A)に示 すように、たとえば半導体基板の一例である p型シリコン基板 3上に受光面接続用バ スバー電極 1と受光面集電用電極 2とが備えられている。また、本発明のインターコネ クタ付き太陽電池においては、受光面接続用バスバー電極 1の上面にインターコネク タ 4が接続されている。
[0025] また、本発明のインターコネクタ付き太陽電池の裏面においては、図 1 (B)に示すよ うに、 P型シリコン基板 3上に裏面接続用ノ スバー電極 5と裏面集電用電極 6とが備え られている。ここで、裏面接続用バスバー電極 5の上面にもインターコネクタ 4が接続 されている。
[0026] 図 1 (C)に示すように、本発明のインターコネクタ付き太陽電池においては、 p型シリ コン基板 3の受光面には n型不純物拡散層 8が形成されており、 n型不純物拡散層 8 上に反射防止膜 7が形成されている。また、 p型シリコン基板 3の裏面には p型不純物 拡散層 9が形成されている。この p型不純物拡散層 9は BSF (Back Surface Field ；裏面電界)層と呼ばれ、 p型シリコン基板 3の裏面近傍に pp+層の障壁を形成する 。これにより、 p型シリコン基板 3内で生成された少数キャリアが p型シリコン基板 3の裏 面に向かわないようにすることができるため、 pn接合部に到達するものが増加し、光 電流を増加させる。さらに、 PP+層間のエネルギ差が開放電圧の増大をもたらす。
[0027] 図 2に、図 1 (A)の II IIに沿った模式的な拡大断面図を示す。本発明のインター コネクタ付き太陽電池の受光面にぉ 、て、受光面接続用バスバー電極 1の上面に接 続されているインターコネクタ 4は、金属導体 26とそれを被覆する導電体としてのは んだ 27とから構成されている。ここで、本発明のインターコネクタ付き太陽電池にお いては、受光面接続用バスバー電極 1の幅 Dがインターコネクタ 4の幅 dよりも広ぐ受 光面接続用バスバー電極 1の上面の幅方向のインターコネクタ 4が接続されて!、な!/、 領域 Rに、はんだ 27が形成されていない箇所がある（すなわち、受光面接続用バス バー電極 1の上面の幅方向のインターコネクタ 4が接続されていない領域 Rの少なく とも一部が露出している)ことを特徴としている。これは、本発明者が鋭意検討した結 果、受光面接続用ノ スバー電極 1の幅 Dをインターコネクタ 4の幅 dよりも広くすること で受光面接続用ノ スバー電極 1のエッジ部に力かる応力を分散してマイクロクラック の発生を抑制することができることを見いだしたことによるものである。
[0028] また、図 3の太陽電池モジュールの模式的拡大断面図に示すように、本発明のイン ターコネクタ付き太陽電池を受光面保護部材の一例であるガラス板 21と裏面保護部 材の一例である保護フィルム 24との間にたとえば EVAなど力もなる充填材 22によつ て封止して太陽電池モジュールを作製した場合には、受光面接続用バスバー電極 1 の上面の幅方向のインターコネクタ 4が接続されて 、な 、領域 Rで反射した入射光 2 5を再度ガラス板 21で反射させることによって本発明のインターコネクタ付き太陽電 池に入射させることができる。これにより、本発明のインターコネクタ付き太陽電池を 太陽電池モジュールに適用した場合には、出力の低下を抑制することができる。
[0029] ここで、本発明のインターコネクタ付き太陽電池においては、受光面接続用バスバ 一電極 1の幅 Dがインターコネクタ 4の幅 dの 120%以上であることが好ましい。受光 面接続用バスバー電極 1の幅 Dがインターコネクタ 4の幅 dの 120%以上である場合 には、マイクロクラックの発生をより抑制することができる傾向にある。
[0030] また、受光面接続用バスバー電極 1の幅 Dはインターコネクタ 4の幅 dの 140%以下 であることが好まし 、。受光面接続用バスバー電極 1の幅 Dがインターコネクタ 4の幅 dの 140%以下である場合には、マイクロクラックの発生を特に抑制することができる とともに、本発明のインターコネクタ付き太陽電池を太陽電池モジュールに適用した ときのシャドウロスによる出力の低下を特に抑制することができる傾向にある。
[0031] 図 4 (A)〜 (H)に、本発明のインターコネクタ付き太陽電池の製造方法の一例を図 解する模式的な断面図を示す。以下、図 4 (A)〜(H)を参照して、本発明のインター コネクタ付き太陽電池の製造方法の一例について説明する。
[0032] まず、図 4 (A)に示すように、たとえばワイヤーソーなどを用いて多結晶の p型シリコ ンインゴットをたとえば 160 m程度の厚さに切り出すことによって、 p型シリコン基板 3を形成する。ここで、 p型シリコン基板 3の表面にはワイヤーソーなどによってダメー ジ層 10が形成される。なお、 p型シリコン基板 3としては単結晶シリコンを用いることも できる。
[0033] 次に、図 4 (B)に示すように、たとえばフッ酸と水と硝酸とからなる酸溶液を用いたェ ツチングによって、ダメージ層 10を除去するとともに、 p型シリコン基板 3の受光面およ び裏面に大きな段差を有する凹凸（図示せず)を形成する。なお、 p型シリコン基板 3 としては単結晶シリコンを用いた場合には、 KOH (水酸ィ匕カリウム）または NaOHにィ ソプロピルアルコールを添カ卩したアルカリ溶液を用いた異方性エッチングを行なって 凹凸を形成することもできる。
[0034] 次 、で、図 4 (C)に示すように、 pn接合分離を目的として、 p型シリコン基板 3の裏 面となる方の主面の周縁部にたとえばシリコンおよびチタンを含む溶液力 なるマス ク材 11をスピンコータにより塗布する。
[0035] そして、図 4 (D)に示すように、 p型シリコン基板 3の受光面となる方の主面に、拡散 源としてたとえば P O (五酸ィ匕ニリン)を含むドーパント液 12をスピンコータにより塗
2 5
布する。続いて、この p型シリコン基板 3を拡散炉で 800〜900°C程度に加熱すること によって、 p型シリコン基板 3の受光面となる方の主面に n型ドーパントが拡散して、図 4 (E)に示すように p型シリコン基板 3の受光面となる方の主面に不純物拡散層である n型不純物拡散層 8を形成する。このとき、 p型シリコン基板 3の裏面となる方の主面 のマスク材 11が塗布された領域にはマスク材 11が加熱されて生じた TiO (酸化チタ
2 ン）と SiO (酸ィ匕シリコン）とが混在したマスク膜 11aが形成されるとともに、ドーパント
2
液 12が加熱されて生じた PSG (リンシリケートガラス)層 12aが形成される。
[0036] そして、 p型シリコン基板 3をフッ酸に浸漬させることで、上記のマスク膜 11aと PSG 層 12aとを除去することによって、図 4 (F)に示す p型シリコン基板 3を得る。次いで、 図 4 (G)に示すように、太陽光の反射防止およびパッシベーシヨンを目的として、ブラ ズマ CVD法により、 p型シリコン基板 3の受光面となる方の主面上にたとえば厚さ 70η m〜100nmの窒化シリコン力もなる反射防止膜 7を形成する。
[0037] 次に、 p型シリコン基板 3の裏面となる方の主面に裏面接続用バスバー電極 5用の 銀ペーストをスクリーン印刷し、 150〜200°C程度で乾燥させる。さらに、この銀ぺー ストと一部が重なるように裏面集電用電極 6用のアルミニウムペーストをスクリーン印 刷して、 150〜200°C程度で乾燥させる。次いで、受光面接続用バスバー電極 1と受 光面集電用電極の形成のために銀ペーストをスクリーン印刷し、これを 150〜200°C 程度で乾燥させた後に 700〜750°C程度で焼成する。
[0038] これにより、図 4 (H)に示すように、 p型シリコン基板 3の受光面となる方の主面上に n型不純物拡散層 8とォーミック接触をとる受光面接続用バスバー電極 1および受光 面集電用電極がフアイヤースルーにより形成され、 p型シリコン基板 3の裏面となる方 の主面にはアルミニウムを多量に含んだ p型不純物拡散層 9が形成されるとともに p 型不純物拡散層 9上に裏面接続用バスバー電極 5と裏面集電用電極 6とが形成され る。なお、図示はしていないが、裏面集電用電極 6と p型不純物拡散層 9との間には アルミニウムとシリコンの合金層が形成される。
[0039] その後、受光面接続用バスバー電極 1の上面および裏面接続用バスバー電極 5の 上面にそれぞれインターコネクタ 4が接続される。ここで、インターコネクタ 4として金 属導体 26がはんだ 27で被覆されたものを用い、インターコネクタ 4または受光面接 続用バスバー電極 1および裏面接続用バスバー電極 5にフラックスを塗布し、インタ 一コネクタ 4で p型シリコン基板 3を挟み込んで、リフロー炉にて 200〜250°Cの熱処 理を行なうことでインターコネクタ 4をはんだ付けすることにより、インターコネクタ 4を 接続する。このようにインターコネクタ 4を接続することによって、インターコネクタ 4の 接続に用いられるはんだ量をできるだけ少なくすることができる。そのため、受光面接 続用バスバー電極 1の上面においてインターコネクタ 4が接続されない領域 Rにはん だ 27を広げることなくインターコネクタ 4を接続することができる。
[0040] このようにして図 1および図 2に示す本発明のインターコネクタ付き太陽電池を製造 することができる。
[0041] そして、たとえば背景技術の欄で説明したように、本発明のインターコネクタ付き太 陽電池のインターコネクタ 4同士がバスバーインターコネクタで接続されてストリングが 形成され、そのストリングをガラス板 21と保護フィルム 24との間に充填材 22によって 封止することによって本発明の太陽電池モジュールを製造することができる。
[0042] このようにして得られた本発明の太陽電池モジュールにおいては、上述したように、 本発明の太陽電池モジュールを構成する本発明のインターコネクタ付き太陽電池の 受光面接続用バスバー電極のエッジ部におけるマイクロクラックの発生を抑制するこ とができる。また、受光面接続用バスバー電極の上面のインターコネクタが接続され て 、な 、領域で反射した入射光が再度ガラス板で反射することによって本発明のィ ンターコネクタ付き太陽電池に入射するため出力の低下を抑制することができる。し たがって、本発明の太陽電池モジュールにおいては、マイクロクラックの発生を抑制 することができるとともに太陽電池モジュールに適用したときに出力の低下を抑制す ることがでさる。
[0043] なお、上記において、受光面接続用バスバー電極、受光面集電用電極および裏面 接続用バスバー電極の材料としては銀が用いられており、裏面集電用電極の材料と してはアルミニウムが用いられている力 本発明においては、受光面接続用バスバー 電極、受光面集電用電極、裏面接続用バスバー電極および裏面集電用電極の材料 はこれらに限定されるものではない。
[0044] また、上記においては、本発明のインターコネクタ付き太陽電池を構成する半導体 基板として p型シリコン基板が用いられているが、本発明においては、半導体基板とし て p型シリコン基板を用いることに限定されず、太陽電池に用いることができる他の半 導体基板を用いてもょ 、ことは言うまでもな 、。
[0045] また、本発明においてはんだとしては、たとえば従来力も公知のはんだを用いること ができる。また、本発明において、金属導体としては、たとえば銅箔などの従来力も公 知のものなどを用いることができる。
[0046] また、上記においては、 p型シリコン基板の裏面となる方の主面に裏面接続用ノ ス バー電極用の銀ペーストをスクリーン印刷した後に裏面集電用電極用のアルミニウム ペーストをスクリーン印刷して電極を形成している力 本発明においては、 p型シリコ ン基板の裏面に裏面集電用電極用のアルミニウムペーストをスクリーン印刷した後に 裏面接続用バスバー電極用の銀ペーストをスクリーン印刷して電極を形成してもよい 。この場合には、図 5の模式的断面図に示す構成の太陽電池モジュールを作製する ことができる。
[0047] また、上記においては、銀ペーストおよびアルミニウムペーストをそれぞれスクリーン 印刷した後にこれらを同時に焼成している力 本発明においては、アルミニウムぺー ストをスクリーン印刷して乾燥させた後にこれを 700〜750°C程度で焼成し、その後、 銀ペーストをスクリーン印刷して乾燥させた後に 600〜650°C程度で焼成してもよい 。この場合にも、図 5の模式的断面図に示す構成の太陽電池モジュールを作製する ことができる。
[0048] また、上記にぉ 、ては、本発明の太陽電池モジュールの受光面側の受光面保護部 材としてガラス板が用いられている力 本発明においては、ガラス板以外にも太陽光 を透過する透明な材質の受光面保護部材を用いてもょ 、。
[0049] また、本発明においては、本発明の太陽電池モジュールに用いられる充填材の材 料も EVAに限定されず、たとえば、従来力も公知の材料などを用いることができる。
[0050] また、上記にぉ 、ては、本発明の太陽電池モジュールの裏面側の裏面保護部材と して保護フィルムが用いられている力 本発明においては、保護フィルム以外の裏面 保護部材を用いてもよい。
実施例
[0051] (実施例 1)
まず、多結晶の P型シリコンインゴットをワイヤーソーを用いて、幅 155mm、長さ 15
5mmおよび厚さ 160 /z mの平板状に切り出した。次に、この平板状の p型シリコン基 板の表面をフッ酸と水と硝酸とからなる酸溶液を用いてエッチングして、微細な凹凸 を形成した。
[0052] 次いで、 p型シリコン基板の裏面となる方の主面の周縁部にシリコンおよびチタンを 含む溶液力もなるマスク材をスピンコータにより塗布した。そして、 p型シリコン基板の 受光面となる方の主面の全面に、拡散源として P Oを含むドーパント液をスピンコー
2 5
タにより塗布した。続いて、この p型シリコン基板を拡散炉で 850°Cに加熱することに よって、 p型シリコン基板の受光面となる方の主面の全面にリンが拡散して、 p型シリコ ン基板の受光面となる方の主面の全面に表面抵抗率が約 50 Ωの不純物拡散層で ある n型不純物拡散層を形成した。
[0053] そして、 p型シリコン基板をフッ酸に浸漬させることで、上記のマスク膜と、ドーパント 液が加熱されて生じた PSG層とを除去した。次いで、太陽光の反射防止およびパッ シベーシヨンを目的として、プラズマ CVD法により、 p型シリコン基板の受光面となる 方の主面上にたとえば厚さ 80nmの窒化シリコン力もなる反射防止膜を形成した。 [0054] 次に、 p型シリコン基板の裏面となる方の主面に裏面接続用バスバー電極用の銀 ペーストをスクリーン印刷し、 175°Cで乾燥させた。さらに、この銀ペーストと一部が重 なるように裏面集電用電極用のアルミニウムペーストをスクリーン印刷して、 175°Cで 乾燥させた。次いで、受光面接続用バスバー電極と受光面集電用電極の形成のた めに銀ペーストをスクリーン印刷し、これを 175°Cで乾燥させた後に 725°Cで焼成し た。これにより、 p型シリコン基板の受光面となる方の主面上に n型不純物拡散層とォ 一ミック接触をとる受光面接続用ノ スバー電極および受光面集電用電極をフアイャ 一スルーにより形成し、 p型シリコン基板の裏面となる方の主面にはアルミニウムを多 量に含んだ p型不純物拡散層を形成するとともに p型不純物拡散層上に裏面接続用 バスバー電極と裏面集電用電極とを形成した。なお、裏面集電用電極と p型不純物 拡散層との間にはアルミニウムとシリコンの合金層が形成された。
[0055] その後、 Sn— Ag— Cuからなるはんだとそのはんだで被覆された幅 2. 5mmで厚さ 0. 2mmの銅箔とから構成される 2本のインターコネクタをフラックスが塗布された受 光面接続用バスバー電極の上面および裏面接続用バスバー電極の上面にそれぞ れ設置し、これら 2本のインターコネクタで p型シリコン基板を挟み込んでリフロー炉に て 240°Cの熱処理を行なうことで受光面接続用バスバー電極の上面および裏面接 続用バスバー電極の上面にそれぞれインターコネクタを接続した。これにより、実施 例 1のインターコネクタ付き太陽電池を 10枚作製した。
[0056] 実施例 1のインターコネクタ付き太陽電池においては、受光面接続用バスバー電極 の幅 Dがインターコネクタの幅 dよりも広ぐその比（lOO X DZd)は 160%であった。 また、実施例 1のインターコネクタ付き太陽電池の受光面接続用バスバー電極の上 面の幅方向のインターコネクタが接続されて ヽな 、領域に、はんだが形成されて 、な V、箇所があることが確認された。
[0057] 続いて、実施例 1のインターコネクタ付き太陽電池をすベて接続してストリングを形 成し、その後、このストリングをガラス板と PET (ポリエチレンテレフタレート）力もなる保 護フィルムとの間に EVAからなる充填材により封止した。これにより、実施例 1の太陽 電池モジュールを作製した。
[0058] (実施例 2) 受光面接続用バスバー電極の幅 Dとインターコネクタの幅 dとの比（100 X D/d)を 140%としたこと以外は実施例 1と同一の方法および同一の条件で実施例 2のインタ 一コネクタ付き太陽電池（10枚)および太陽電池モジュールを作製した。ここで、受 光面接続用バスバー電極の上面の幅方向のインターコネクタが接続されて 、な ヽ領 域に、はんだが形成されて!、な!/、箇所があることが確認された。
[0059] (実施例 3)
受光面接続用バスバー電極の幅 Dとインターコネクタの幅 dとの比（100 X D/d)を 120%としたこと以外は実施例 1と同一の方法および同一の条件で実施例 3のインタ 一コネクタ付き太陽電池（10枚)および太陽電池モジュールを作製した。ここで、受 光面接続用バスバー電極の上面の幅方向のインターコネクタが接続されて 、な ヽ領 域に、はんだが形成されて!、な!/、箇所があることが確認された。
[0060] (比較例 1)
受光面接続用バスバー電極の幅 Dとインターコネクタの幅 dとの比（100 X D/d)を 100%としたこと以外は実施例 1と同一の方法および同一の条件で比較例 1のインタ 一コネクタ付き太陽電池（10枚)および太陽電池モジュールを作製した。
[0061] (比較例 2)
受光面接続用バスバー電極の幅 Dとインターコネクタの幅 dとの比（100 X D/d)を 80%としたこと以外は実施例 1と同一の方法および同一の条件で比較例 2のインタ 一コネクタ付き太陽電池（10枚)および太陽電池モジュールを作製した。
[0062] (比較例 3)
受光面接続用バスバー電極の幅 Dとインターコネクタの幅 dとの比（100 X D/d)を 60%としたこと以外は実施例 1と同一の方法および同一の条件で比較例 3のインタ 一コネクタ付き太陽電池（10枚)および太陽電池モジュールを作製した。
[0063] (比較例 4)
受光面接続用バスバー電極の幅 Dとインターコネクタの幅 dとの比（100 X D/d)を 40%としたこと以外は実施例 1と同一の方法および同一の条件で比較例 4のインタ 一コネクタ付き太陽電池（10枚)および太陽電池モジュールを作製した。
[0064] (マイクロクラックの平均長の対比） 上記で作製した実施例 1〜3および比較例 1〜4のそれぞれのインターコネクタ付き 太陽電池において、受光面接続用バスバー電極の周辺に発生しているマイクロクラ ックの平均長 (mm)を顕微鏡により測定した。その結果を図 6に示す。なお、図 6にお いて、横軸は受光面接続用バスバー電極の幅 Dとインターコネクタの幅 dとの比（100 X D/d)を示し、縦軸はマイクロクラックの平均長を示して 、る。
[0065] 図 6に示すマイクロクラックの平均長の値は、実施例 1〜3および比較例 1〜4のそ れぞれのインターコネクタ付き太陽電池につ!/、て、各 10枚のインターコネクタ付き太 陽電池にそれぞれ発生しているマイクロクラックの長さを総和し、その総和を 10で割 ることにより算出した。
[0066] 図 6に示すように、受光面接続用バスバー電極の幅 Dとインターコネクタの幅 dとの 比（lOO X DZd)が 100%以下である比較例 1〜4のインターコネクタ付き太陽電池 においては、その比が増加するにつれてマイクロクラックの平均長が増加する（特に、 比較例 1のインターコネクタ付き太陽電池では 10mmを超えている） 1S その比が 10 0%を超えている実施例 1〜3のインターコネクタ付き太陽電池においては、その比が 増加するにつれてマイクロクラックの平均長の値が大きく減少することが確認された。 特に、その比が 120%以上である場合にはマイクロクラックの平均長の値が大きく減 少しており、その比が 140%以上である場合にはマイクロクラックは全く発生していな かった。
[0067] (受光面接続用バスバー電極の剥がれの対比）
実施例 1〜3および比較例 1〜4のそれぞれのインターコネクタ付き太陽電池の作 製時において、受光面接続用バスバー電極の剥がれが発生する率（％)についても 調査した。その結果を図 7に示す。なお、図 7において、横軸は受光面接続用バスバ 一電極の幅 Dとインターコネクタの幅 dとの比（100 X D/d)を示し、縦軸は受光面接 続用バスバー電極の剥がれ発生率（％)を示して 、る。
[0068] 図 7に示すように、受光面接続用バスバー電極の幅 Dとインターコネクタの幅 dとの 比（lOO X DZd)が 100%以下である比較例 1〜4のインターコネクタ付き太陽電池 の作製時においては、その比が減少するにつれて受光面接続用バスバー電極の剥 がれ発生率が増加する力 その比が 100%を超えている実施例 1〜3のインターコネ クタ付き太陽電池の作製時にぉ 、ては、受光面接続用バスバー電極の剥がれは発 生しなかった。
[0069] なお、図 6に示すように、受光面接続用バスバー電極の幅 Dとインターコネクタの幅 dとの比（lOO X DZd)が 100%よりも小さい比較例 2〜4のインターコネクタ付き太陽 電池においては、その比が小さくなるにつれてマイクロクラックの平均長の値が小さく なっている。しかしながら、図 7に示すように、比較例 2〜4のインターコネクタ付き太 陽電池においては、受光面接続用バスバー電極の幅が狭くなるために接着強度が 低下し、インターコネクタの長手方向の応力に耐え切れずに、受光面接続用バスバ 一電極の剥がれが増加する傾向にあった。
[0070] (比較例 5)
はんだディップしたこと以外は実施例 1と同一の方法および同一の条件で比較例 5 のインターコネクタ付き太陽電池（10枚)および太陽電池モジュールを作製した。
[0071] ここで、図 8に、比較例 5の太陽電池モジュールの模式的な断面図を示す。比較例 5のインターコネクタ付き太陽電池の作製にぉ 、ては、はんだディップによりインター コネクタ 4が接続されているので、受光面接続用バスバー電極 1の上面全体がはんだ 27により被覆されており、はんだフィレット 61が形成されていた。
[0072] (比較例 6)
受光面接続用バスバー電極の幅 Dとインターコネクタの幅 dとの比（100 X D/d)を 140%としたこと以外は比較例 5と同一の方法および同一の条件で比較例 6のインタ 一コネクタ付き太陽電池（10枚)および太陽電池モジュールを作製した。
[0073] ここで、比較例 6のインターコネクタ付き太陽電池においても、図 8に示すように、受 光面接続用バスバー電極 1の上面全体がはんだ 27により被覆されており、はんだフ ィレット 61が形成されていた。
[0074] (比較例 7)
受光面接続用バスバー電極の幅 Dとインターコネクタの幅 dとの比（100 X D/d)を 120%としたこと以外は比較例 5と同一の方法および同一の条件で比較例 7のインタ 一コネクタ付き太陽電池（10枚)および太陽電池モジュールを作製した。
[0075] ここで、比較例 7のインターコネクタ付き太陽電池においても、図 8に示すように、受 光面接続用バスバー電極 1の上面全体がはんだ 27により被覆されており、はんだフ ィレット 61が形成されていた。
[0076] (比較例 8)
受光面接続用バスバー電極の幅 Dとインターコネクタの幅 dとの比（100 X D/d)を 100%としたこと以外は比較例 5と同一の方法および同一の条件で比較例 8のインタ 一コネクタ付き太陽電池（10枚)および太陽電池モジュールを作製した。
[0077] (比較例 9)
受光面接続用バスバー電極の幅 Dとインターコネクタの幅 dとの比（100 X D/d)を 80%としたこと以外は比較例 5と同一の方法および同一の条件で比較例 9のインタ 一コネクタ付き太陽電池（10枚)および太陽電池モジュールを作製した。
[0078] (比較例 10)
受光面接続用バスバー電極の幅 Dとインターコネクタの幅 dとの比（100 X D/d)を 60%としたこと以外は比較例 5と同一の方法および同一の条件で比較例 10のインタ 一コネクタ付き太陽電池（10枚)および太陽電池モジュールを作製した。
[0079] (比較例 11)
受光面接続用バスバー電極の幅 Dとインターコネクタの幅 dとの比（100 X D/d)を 40%としたこと以外は比較例 5と同一の方法および同一の条件で比較例 11のインタ 一コネクタ付き太陽電池（10枚)および太陽電池モジュールを作製した。
[0080] (太陽電池モジュールの出力の対比）
実施例 1〜3および比較例 1〜： L 1のそれぞれの太陽電池モジュールの出力をそれ ぞれ同一の方法および同一の条件でソーラシミュレータを用いて測定した。その結果 を表 1および表 2に示す。なお、表 1において、太陽電池モジュールの出力は、比較 例 1の太陽電池モジュールの出力を 100%としたときの相対値（％)で示されている。 また、表 2において、太陽電池モジュールの出力は、比較例 8の太陽電池モジュール の出力を 100%としたときの相対値（％)で示されている。
[0081] [表 1]
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コネクタの幅 dとの比（lOO X DZd)が 100%を超えて増加していく場合の実施例 1 〜3の太陽電池モジュールのシャドウロスによる太陽電池モジュールの出力の低下は 、比較例 5〜7の場合と比べて抑制できていることが確認された。これは、実施例 1〜 3の太陽電池モジュールにお!/、ては、受光面接続用バスバー電極の上面の幅方向 のインターコネクタが接続されて 、な 、領域にぉ 、て反射した入射光が再度ガラス板 で反射してインターコネクタ付き太陽電池に入射したためと考えられる。
[0084] また、表 1および図 6に示すように、受光面接続用バスバー電極の幅 Dとインターコ ネクタの幅 dとの比（100 X DZd)を 120%以上 140%以下とした場合にはクラックの 平均長が小さくなるとともにシャドウロスによる太陽電池モジュールの出力の低下を抑 制することができることが確認された。
[0085] 今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的な ものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて請求 の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が 含まれることが意図される。
産業上の利用可能性
[0086] 本発明によれば、マイクロクラックの発生を抑制することができるとともに太陽電池モ ジュールに適用したときの出力の低下を抑制することができるインターコネクタ付き太 陽電池、それを用いた太陽電池モジュールおよびその太陽電池モジュールの製造 方法を提供することができる。

Claims

請求の範囲
[1] 受光面にバスバー電極（1)と集電用電極（2)とが備えられており、インターコネクタ
(4)が前記バスバー電極（1)の上面に接続されたインターコネクタ付き太陽電池であ つて、
前記バスバー電極（1)の幅が前記インターコネクタ（4)の幅よりも広ぐ
前記バスバー電極（1)の上面の幅方向の前記インターコネクタ (4)が接続されてい ない領域に、はんだ（27)が形成されていない箇所があることを特徴とする、インター コネクタ付き太陽電池。
[2] 前記バスバー電極（1)の幅が前記インターコネクタ（4)の幅の 120%以上であるこ とを特徴とする、請求の範囲 1に記載のインターコネクタ付き太陽電池。
[3] 前記バスバー電極（1)の幅が前記インターコネクタ（4)の幅の 140%以下であるこ とを特徴とする、請求の範囲 1に記載のインターコネクタ付き太陽電池。
[4] 前記インターコネクタ (4)は、導体 (26)と、前記導体 (26)を被覆するはんだ (27)と
、力も構成されていることを特徴とする、請求の範囲 1に記載のインターコネクタ付き 太陽電池。
[5] 請求の範囲 1に記載のインターコネクタ付き太陽電池が複数接続されており、充填 材（22)により封止されて 、ることを特徴とする太陽電池モジュール。
[6] 請求の範囲 5に記載の太陽電池モジュールを製造する方法であって、半導体基板
(3)の一主面上に前記バスバー電極（1)および前記集電用電極（2)をそれぞれ形 成する工程と、前記インターコネクタ (4)を前記バスバー電極（1)に接続して前記ィ ンターコネクタ付き太陽電池を形成する工程と、前記インターコネクタ付き太陽電池 を複数接続して充填材 (22)により封止する工程と、を含む、太陽電池モジュールの 製造方法。
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