WO2020158379A1 - 太陽電池ストリング - Google Patents

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WO2020158379A1
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solar cell
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solar
connection direction
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訓太 吉河
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株式会社カネカ
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    • H01L31/0747—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by potential barriers the potential barriers being only of the PN heterojunction type comprising a AIVBIV heterojunction, e.g. Si/Ge, SiGe/Si or Si/SiC solar cells comprising a heterojunction of crystalline and amorphous materials, e.g. heterojunction with intrinsic thin layer
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    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy

Definitions

  • the present invention relates to a solar cell string for forming a solar cell module.
  • a plurality of solar cells having a substantially rectangular shape in a plan view are sequentially arranged in a direction substantially parallel to the short side, for example, as a roof plate is roofed so that the long sides of the solar cells overlap.
  • a solar cell string formed by a shingling connection and a solar cell module in which a plurality of solar cell strings are electrically connected is described in, for example, Japanese Patent Publication No. 2017-517145 (see FIGS. 1 and 2A).
  • the solar cell module formed by the single-ring connection realizes high output and uniform design by connecting the bus bar electrodes in each solar cell so as to be hidden so as to be hidden by the effective area of the adjacent solar cell. It has an excellent module structure.
  • a solar battery module using a heterojunction solar battery cell can achieve high module performance because the minority carrier has a longer lifetime than other solar battery cells.
  • a plurality of solar cells are formed, for example, by first forming a rectangular original cell and cutting the original cell (dicing).
  • the silicon single crystal is exposed on the side surface (end surface) of each solar cell formed by dicing.
  • the lifetime of the minority carrier is short.
  • the open circuit voltage (Voc) of the solar cell module is lowered, and improvement in output is hindered.
  • an object of the present invention is to provide a solar cell string in which a plurality of solar cells are connected to form a solar cell module and which can improve the output.
  • the present invention uses a plurality of double-sided electrode type solar cells which are substantially rectangular in a plan view and are electrically connected along a cell connecting direction which is a direction substantially parallel to the short side of the substantially rectangular shape by a single ring connection.
  • a back surface side transparent conductive layer and a back surface side collecting electrode in this order at least a part of one side surface and one side surface of the other end of the solar cell in the cell connecting direction is a silicon single crystal
  • the thickness of the back-side transparent conductive layer is a cleaved surface, and the thickness of the back-side transparent conductive layer is 0 from the side surface of the one end toward the center of the solar cell in the cell connecting direction.
  • the thickness of the back side transparent conductive layer from the side surface of the other end toward the central portion of the solar cell in the cell connection direction is the central portion.
  • a collector electrode is provided, and the light-receiving surface side collector electrode in one solar battery cell adjacent in the solar cell string in the cell connection direction and the back surface side collector electrode in the other solar battery cell interpose a connecting member.
  • the size of the first isolation region in the cell connection direction is larger than the dimension of the second isolation region in the cell connection direction, the solar cell string Is.
  • the dimension of the first isolation region in the cell connection direction may be 2.5 times or more and 10 times or less than the dimension of the second isolation region in the cell connection direction.
  • the dimension in the cell connection direction of the first isolation region, in the cell connection direction, the overlap margin of one solar cell and the other solar cell adjacent in the cell connection direction in the solar cell string can be set according to the dimensions.
  • the solar battery cell there is a laser trace generated by cutting during the production of the solar battery cell so as to cover the reverse conductivity type silicon layer, and the semiconductor of the raised portion formed of the laser trace on the back surface of the solar battery cell.
  • the height from the substrate may be larger than the height of the texture formed on the back surface from the semiconductor substrate.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a layer structure of a solar battery cell according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a sectional view schematically showing the structure of the solar cell string according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a sectional view schematically showing the structure of the solar cell string according to the second embodiment.
  • FIG. 4A is a schematic explanatory diagram showing a procedure of cutting the original cells to form the solar battery cells in the solar battery string according to the second embodiment.
  • FIG. 4B is a schematic explanatory view showing a procedure of cutting the original cells to form the solar battery cells in the solar battery string according to the second embodiment.
  • FIG. 4C is a schematic explanatory diagram showing a procedure of cutting the original cells to form the solar battery cells in the solar battery string according to the second embodiment.
  • the solar battery string 1 of the present embodiment is formed by connecting a plurality of solar battery cells 2...
  • Each solar cell 2 has a substantially rectangular shape in plan view and is a double-sided electrode type.
  • the plurality of solar cells 2... 2 are electrically connected along the cell connection direction J (direction substantially parallel to the extending direction of the rectangular short side) by a single ring connection.
  • the plurality of solar cells 2... 2 are connected as shown in FIG. 2 (in FIG. 2, two solar cells 2 and 2 adjacent to each other in the cell connection direction J in the solar cell string 1 are extracted and shown. ing).
  • the solar battery string 1 is a unit of a set of a plurality of solar battery cells 2... 2, which are connected in a single ring.
  • the layer structure of each solar cell 2 is schematically shown in FIG.
  • the solar cell 2 includes a semiconductor substrate 21 which is a single crystal silicon substrate of one conductivity type.
  • the semiconductor substrate 21 of this embodiment is an n-type single crystal silicon substrate.
  • An intrinsic silicon layer 22a (specifically an i-type silicon layer, not shown in FIG. 2) and a one conductivity type silicon layer 23a (specifically an n-type silicon layer) from the semiconductor substrate 21 to the light receiving surface side (upper side in the drawing).
  • the light receiving surface side transparent conductive layer 24a (TCO layer) and the light receiving surface side collecting electrode 25a are laminated in this order.
  • an intrinsic silicon layer 22b (specifically an i-type silicon layer, not shown in FIG. 2) and a reverse conductivity type silicon layer 23b are provided on the back surface side (lower side in the drawing) opposite to the light receiving surface side from the semiconductor substrate 21.
  • a p-type silicon layer), a back surface side transparent conductive layer 24b (TCO layer), and a back surface side collecting electrode 25b are laminated in this order.
  • Each of the collecting electrodes 25a and 25b is composed of bus bar electrodes 25a1 and 25b1 along long sides of a substantially rectangular shape in plan view and bottom view, and a large number of finger electrodes 25a2 and 25b2 orthogonal to the bus bar electrodes 25a1 and 25b1.
  • FIG. 1 schematically shows the cross sections of the bus bar electrodes 25a1 and 25b1
  • FIG. 2 schematically shows the cross sections of the bus bar electrodes 25a1 and 25b1 and the finger electrodes 25a2 and 25b2.
  • At least one part of the side surface 261 at one end and the side surface 262 at the other end of the solar cell 2 in the cell connection direction J is a cleavage plane of a silicon single crystal.
  • the side surface is schematically shown as a vertical surface in FIG. 1, in reality, an original cell 200, which is an assembly of the solar cells 2 before division shown in FIG. 4A (FIGS. 4A to 4C are schematic views).
  • the groove 201 having a V-shaped cross section is formed by irradiating the laser beam on the layer structure and the like (not shown) (see FIG. 4B, and FIG. 2 shows the shape corresponding to this groove).
  • a vertical surface 202 see FIGS.
  • the groove 201 is formed and cleaved not on the light-receiving surface side (the side having the n-type silicon layer) but on the back surface side (the side having the p-type silicon layer). For this reason, laser marks (described later) can be formed on the back surface side, so that the design surface is not adversely affected.
  • An isolation region 27 is formed on the back surface of the solar cell 2 of this embodiment.
  • the isolation region 27 is formed separately on one end side (right side shown in FIG. 2) and the other end side (left side shown in FIG. 2) in the cell connection direction J.
  • the first isolation region 271 is formed on one end side
  • the second isolation region 272 is formed on the other end side.
  • the first isolation region 271 is formed from the side surface 261 at one end toward the central portion (the central portion on the short side) of the solar cell 2 in the cell connecting direction J.
  • the second isolation region 272 is formed from the side surface 262 at the other end toward the central portion (the central portion on the short side) of the solar cell 2 in the cell connecting direction J.
  • the thickness of each of the isolation regions 271, 272 is 0% or more and less than 10% of the thickness of the back side transparent conductive layer 24b.
  • the 0% state is a state in which the back surface side transparent conductive layer 24b is not formed at all.
  • the state of more than 0% and less than 10% is a state in which the back surface side transparent conductive layer 24b is formed thinner than the back surface side transparent conductive layer 24b formed in the region excluding the isolation regions 271, 272. ..
  • a mask not shown applied to the solar cell 2 in the process of forming each isolation region 271, 272 is not used.
  • the back surface side transparent conductive layer 24b may be slightly formed on the masked portion. Therefore, the isolation regions 271, 272 are formed up to a thickness of less than 10%. , The isolated areas 271, 272 are allowed.
  • At least one part of the side surface 261 at one end and the side surface 262 at the other end of the solar cell 2 in the cell connection direction J is a cleavage plane of a silicon single crystal.
  • the side surface of the solar cell 2 is a vertical surface 202 divided from a groove 201 having a V-shaped cross section formed by irradiation of a laser beam as a starting point, as shown in FIGS. 4B and 4C. Not terminated because it has not been passivated. Therefore, the minority carrier has a short lifetime in this portion. Therefore, in the present embodiment, by providing the solar cell 2 with the first isolation region 271 and the second isolation region 272 in which the back surface side transparent conductive layer 24b is absent or slightly present, minority carriers have a relatively long lifetime. The cells can be gathered toward the central portion in the cell connection direction J, which is a portion. As a result, the lifetime of the entire solar cell string 1 can be lengthened.
  • the size of the first isolation region 271 in the cell connection direction J is larger than the size of the second isolation region 272 in the cell connection direction J.
  • the reason is related to overlapping the solar cells 2 and 2 in the single ring connection.
  • the overlapping margin L between the solar cells 2 and 2 (the area indicated by the chain double-dashed line in FIG. 2) does not contribute to power generation because it is difficult for sunlight to hit.
  • the size of the first isolation region 271 on the opposite side in the thickness direction of the portion where the solar cells 2 and 2 overlap each other is determined.
  • the dimension of the first isolation region 271 in the cell connection direction J is determined by the overlap margin in the cell connection direction J of one solar battery cell 2 and the other solar battery cell 2 which are adjacent to each other in the cell connection direction J in the solar battery string 1. It is set corresponding to the dimension of L in the cell connection direction J. In this way, by making the first isolation region 271 having no back surface side transparent conductive layer 24b or only slightly present, correspond to the overlap margin L, the output of the solar battery cell 2 and the solar battery string 1 is output by the first isolation region 271. It is possible to suppress the decrease.
  • the size of the first isolation region 271 is set with a margin based on the size of the overlap margin L in the cell connection direction J. This is because, in practice, the sun's rays may hit the gap between the solar cells 2, 2 in the overlap margin L due to the direction and reflection of the sun. Therefore, the back-side transparent conductive layer 24b is enlarged in the cell connection direction J, and the size of the first isolation region 271 is made smaller than the size substantially matching the overlap margin L. For example, when the overlap margin L is 1.5 mm to 2.0 mm, a margin of 0.2 mm is provided and the size of the first isolation region 271 is set to 1.3 mm to 1.8 mm.
  • the margin in the cell connection direction J can be set to 10 to 20% with respect to the overlap margin L.
  • the second isolation area 272 overlaps the overlap margin L as shown in FIG. This is because the bus bar electrodes 25a1 and 25b1 of the collector electrodes are connected at the overlap margin L and are necessary for connection. Therefore, the first isolation region 271 and the second isolation region 272 have different dimensions in the cell connection direction J.
  • the dimension of the first isolation region 271 in the cell connection direction J is set to be 2.5 times or more and 10 times or less than the dimension of the second isolation region 272 in the cell connection direction J.
  • the second isolation region 272 cannot be sufficiently separated from the side surface 262 at the other end of the solar cell 2 in particular.
  • it can be carried out even if it exceeds 10 times it is not desirable because the area where the back side transparent conductive layer 24b is not formed becomes too large and the output is lowered.
  • the isolation region 27 By setting the dimensions of the isolation region 27 as described above, the lifetime of the solar battery cells 2 and the solar battery strings 1 can be increased, and the area of the back surface side transparent conductive layer 24b does not become excessively small, so the back surface side transparent
  • the first isolation region 271 having no conductive layer 24b or only slightly present can prevent the output of the solar cell 2 and the solar cell string 1 from being lowered. That is, the isolation region 27 is set to an isolation width from each of the side surfaces 261 and 262 specialized for the shingling connection while minimizing the influence on the output due to the laser dicing (a division method using a laser beam). The output of the cell 2 and the solar cell string 1 can be improved.
  • the transparent conductive layer is formed on the entire light-receiving surface side as shown in FIG. That is, on the light-receiving surface side of the solar battery cell 2, light is received in each of the regions facing the first isolation region 271 and the second isolation region 272 (regions that are vertically opposite to the isolation regions 271, 272 in FIG. 2).
  • the surface-side transparent conductive layer 24a is present.
  • the bus bar electrode 25a1 of the light-receiving surface side collecting electrode 25a is provided at one end (right end shown in FIG. 2) of the solar cell 2 in the cell connection direction J, and the other end in the cell connection direction J (left end shown in FIG. 2). More specifically, the bus bar electrode 25b1 of the back surface side collecting electrodes 25b is provided at a position separated from the other end by the second isolation region 272.
  • the solar cell 2 of this embodiment is a double-sided electrode type.
  • the light receiving surface side collecting electrode 25a in one solar battery cell 2 and the back surface side collecting electrode 25b in the other solar battery cell 2 which are adjacent to each other in the cell connecting direction J in the solar battery string 1 are They are electrically connected via the connecting member 3.
  • the connecting member 3 is in the form of a soft paste and has conductivity by containing conductive particles made of silver or the like.
  • the connection member 3 is provided in contact with the collector electrodes 25a and 25b of the adjacent solar cells 2 and 2.
  • the first isolation region 271 and the second isolation region 272 which are regions where the transparent conductive layer is not formed, are provided on the back surface side opposite to the light receiving surface side, so that the light receiving surface side transparent conductive layer 24a is formed. It can be formed on the entire light-receiving surface (except for the light-receiving surface side collecting electrode 25a). For this reason, since the boundary between layers is not visually recognized, the designability of the light receiving surface can be improved.
  • each solar cell 2 one of the side surface 261 at one end and the side surface 262 at the other end is a part of a cleavage plane of crystalline silicon.
  • FIG. 3 there is a laser mark generated by cutting during manufacturing of the solar battery cell 2 so as to cover the reverse conductivity type silicon layer (p-type silicon layer) on the back surface side.
  • the laser marks are the inner surface of the groove having a V-shaped cross section (the portion indicated by reference numeral 201 in FIGS. 4B and 4C) due to the irradiation of the laser beam, and the back surface of the solar battery cell 2 adjacent to the inner surface.
  • the particles are adhered (see FIG. 3) or a part of the solar battery cell 2 rises (see FIG. 4C). That is, the laser mark is a deposit on the solar battery cell 2 caused by the irradiation of the laser beam or a deformed portion of the solar battery cell 2 itself.
  • the height of the raised portion 4 formed of the laser trace from the semiconductor substrate 21 (the size in the thickness direction of the solar battery cell 2) is substantially quadrangular pyramid-shaped unevenness formed on the back surface. It is larger than the height of the texture (the cross-sectional shape is schematically shown in FIG. 1) from the semiconductor substrate 21. That is, the protrusion 4 is larger in the height direction than the unevenness of the texture.
  • the unevenness of the texture is about 0.5 to 9 ⁇ m, while the height of the raised portion 4 is several tens of ⁇ m, so that the dimensional difference in the height direction is clear.
  • the ridge 4 becomes a physical barrier (such as a “bank”) due to the ridge 4 that is larger than the unevenness of the texture, so that the solar cell 2 of the connection member 3 in the paste form is formed.
  • the wraparound to the side surface and the opposite surface is prevented. Therefore, it is possible to prevent an unintentional short circuit between the front and back.
  • a plurality of double-sided electrode type solar cells which are substantially rectangular in plan view, are electrically connected along the cell connection direction, which is a direction substantially parallel to the short side of the substantially rectangular shape, by single ring connection.
  • the one conductive type silicon layer, the light receiving surface side transparent conductive layer, and the light receiving surface side collecting electrode are provided in this order, and the reverse conductivity type silicon layer is provided on the back surface side opposite to the light receiving surface side from the semiconductor substrate. It has a back surface side transparent conductive layer and a back surface side collecting electrode in this order, and at least a part of one side surface and one side surface of the other end of the solar cell in the cell connecting direction is a cleavage of a silicon single crystal.
  • the thickness of the back surface side transparent conductive layer is 0% of the thickness of the back surface side transparent conductive layer in the center part from the side surface of the one end toward the center part of the solar cell in the cell connecting direction.
  • the thickness of the back-side transparent conductive layer is the central portion of the solar cell in the cell connection direction from the side surface of the other end toward the central portion of the solar cell, which is a region of 10% or more and less than 10%.
  • the second isolation region being a region of 0% or more and less than 10% of the thickness of the back surface side transparent conductive layer in the solar cell, the light receiving surface side facing the first isolation region and the second isolation region.
  • the light receiving surface side transparent conductive layer is present in each region, a light receiving surface side collecting electrode is provided at one end of the solar cell in the cell connecting direction, and a back surface side collecting electrode is provided at the other end in the cell connecting direction.
  • At least one part of the side surface at one end and the side surface at the other end in the cell connection direction of the solar cell is composed of the cleavage plane of the silicon single crystal, and thus the lifetime of the minority carrier in this portion. Becomes shorter. Therefore, by providing the solar cell with a first isolation region and a second isolation region in which there is no backside transparent conductive layer or only a small amount of minority carriers, the minority carriers have a relatively long lifetime. You can gather to the side. As a result, the lifetime of the solar cell and the solar cell string can be extended. Moreover, since the light-receiving-surface-side transparent conductive layer is present in each of the light-receiving-surface-side areas facing the first isolated area and the second isolated area, the light-receiving surface can have good design.
  • the dimension of the first isolation region in the cell connection direction may be 2.5 times or more and 10 times or less than the dimension of the second isolation region in the cell connection direction.
  • the lifetime of the solar cell and the solar cell string can be lengthened, and the area of the back-side transparent conductive layer does not become excessively small. It is possible to suppress the output of the solar battery cell and the solar battery string from decreasing depending on the region.
  • the dimension in the cell connection direction of the first isolation region, in the cell connection direction, the overlap margin of one solar cell and the other solar cell adjacent in the cell connection direction in the solar cell string can be set according to the dimensions.
  • the sun's rays are hard to hit the overlapping margin, it often does not contribute to power generation. Therefore, by making the first isolation region where there is no back surface side transparent conductive layer or the presence of only a small amount thereof correspond to the overlap margin, it is possible to suppress a decrease in the output of the solar battery cell and the solar cell string due to the first isolation region.
  • the solar battery cell there is a laser trace generated by cutting during the production of the solar battery cell so as to cover the reverse conductivity type silicon layer, and the semiconductor of the raised portion formed of the laser trace on the back surface of the solar battery cell.
  • the height from the substrate may be larger than the height of the texture formed on the back surface from the semiconductor substrate.
  • the protrusion prevents the connecting member from wrapping around the side surface of the solar cell.
  • the lifetime of the solar cell and the solar cell string can be extended. Therefore, the solar cell string with improved output can be provided.

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Abstract

平面視で略長方形状であり両面電極型の太陽電池セルを複数用いて、シングリング接続により、前記略長方形状の短辺と略平行な方向であるセル接続方向に沿って電気的に接続して複数の前記太陽電池セルが連ねられてなる太陽電池ストリングであって、半導体基板上に形成された裏面側透明導電層の厚みが、各太陽電池セルの中央部における前記裏面側透明導電層の厚みの０％以上１０％未満の領域である第一隔離領域と第二隔離領域とを備え、前記セル接続方向における前記第一隔離領域の寸法は、前記セル接続方向における前記第二隔離領域の寸法よりも大きい。

Description

太陽電池ストリング 関連出願の相互参照
　本願は、日本国特願２０１９－１２８７２号に基づく優先権を主張し、引用によって本願明細書の記載に組み込まれる。
　本発明は、太陽電池モジュールを形成するための太陽電池ストリングに関するものである。
　従来、平面視で略長方形状である複数の太陽電池セルを、例えば屋根板を葺くようにして、各太陽電池セルにおける長辺が重なるように、短辺と略平行な方向に順次配置していくシングリング接続(shingling connection)によって形成された太陽電池ストリング、及び、複数の太陽電池ストリングが電気的に接続された太陽電池モジュールがある。これは例えば、特表２０１７－５１７１４５号公報に記載されている（図１、図２Ａ等参照）。
　シングリング接続により形成された太陽電池モジュールは、各太陽電池セルにおけるバスバー電極を、隣接した太陽電池セルの有効領域で隠すように重ねて接続することで、高い出力と均質な意匠性を実現する優れたモジュール構造を有している。特に、ヘテロ接合型の太陽電池セルを用いた太陽電池モジュールは、少数キャリアのライフタイムが他の型の太陽電池セルを用いたものよりも長いことから、高いモジュール性能を達成できる。
日本国特表２０１７－５１７１４５号公報
　複数の太陽電池セルは、例えば１枚の矩形状の元セルがまず形成され、この元セルを切断すること（ダイシング）により形成される。ダイシングにより形成された各太陽電池セルの側面（端面）は、シリコン単結晶が剥き出しの状態になっている。この状態では、側面にパシベーションが行われていないので終端されていないことから、少数キャリアのライフタイムが短い。このことにより、太陽電池モジュールの開放電圧（Voc）が低下し、出力の向上が阻害されていた。
　そこで本発明は、太陽電池モジュールを形成するための、複数の太陽電池セルが連ねられた太陽電池ストリングであって、出力を向上できる太陽電池ストリングを提供することを課題とする。
　本発明は、平面視で略長方形状であり両面電極型の太陽電池セルを複数用いて、シングリング接続により、前記略長方形状の短辺と略平行な方向であるセル接続方向に沿って電気的に接続して複数の前記太陽電池セルが連ねられてなる太陽電池ストリングであって、前記太陽電池セルは、一導電型の単結晶シリコン基板である半導体基板を含み、前記半導体基板から受光面側に、一導電型シリコン層と受光面側透明導電層と受光面側集電極とをこの順に有し、前記半導体基板から前記受光面側とは逆である裏面側に、逆導電型シリコン層と裏面側透明導電層と裏面側集電極とをこの順に有し、前記太陽電池セルの前記セル接続方向における一端の側面と他端の側面とのうち少なくとも一つの一部が、シリコン単結晶の劈開面からなり、前記一端の側面から前記セル接続方向で前記太陽電池セルの中央部に向かって、前記裏面側透明導電層の厚みが、前記中央部における前記裏面側透明導電層の厚みの０％以上１０％未満の領域である第一隔離領域を備え、前記他端の側面から前記セル接続方向で前記太陽電池セルの中央部に向かって、前記裏面側透明導電層の厚みが、前記中央部における前記裏面側透明導電層の厚みの０％以上１０％未満の領域である第二隔離領域を備え、前記太陽電池セルにおいて前記第一隔離領域及び前記第二隔離領域に対向する受光面側の各々の領域には、前記受光面側透明導電層が存在し、前記太陽電池セルの前記セル接続方向における一端には受光面側集電極を備え、前記セル接続方向における他端には裏面側集電極を備え、前記太陽電池ストリングにて前記セル接続方向で隣り合う一方の太陽電池セルにおける前記受光面側集電極と、他方の太陽電池セルにおける前記裏面側集電極とが、接続部材を介在させて電気的に接続されており、前記太陽電池セルにて、前記セル接続方向における前記第一隔離領域の寸法は、前記セル接続方向における前記第二隔離領域の寸法よりも大きい、太陽電池ストリングである。
　また、前記第一隔離領域の前記セル接続方向における寸法は、前記第二隔離領域の前記セル接続方向における寸法の２．５倍以上１０倍以下であるものとできる。
　また、前記第一隔離領域の前記セル接続方向における寸法は、前記太陽電池ストリングにて前記セル接続方向で隣り合う一方の太陽電池セルと他方の太陽電池セルの重なり代の、前記セル接続方向における寸法に対応して設定されているものとできる。
　また、前記逆導電型シリコン層を覆うように、前記太陽電池セルの製造の際の切断で生じたレーザー痕が存在し、前記太陽電池セルの裏面において、前記レーザー痕からなる隆起部の前記半導体基板からの高さは、前記裏面に形成されているテクスチャの前記半導体基板からの高さよりも大きいものとできる。
図１は、本発明の一実施形態に係る太陽電池セルの層構造を模式的に示す断面図である。 図２は、第１実施形態に係る太陽電池ストリングの構造を模式的に示す断面図である。 図３は、第２実施形態に係る太陽電池ストリングの構造を模式的に示す断面図である。 図４Ａは、第２実施形態に係る太陽電池ストリングに関し、元セルを切断して太陽電池セルを形成する要領を示す模式的な説明図である。 図４Ｂは、第２実施形態に係る太陽電池ストリングに関し、元セルを切断して太陽電池セルを形成する要領を示す模式的な説明図である。 図４Ｃは、第２実施形態に係る太陽電池ストリングに関し、元セルを切断して太陽電池セルを形成する要領を示す模式的な説明図である。
　本発明につき実施形態を例示し、図面とともに以下説明を行う。まず第１実施形態について説明する。本実施形態の太陽電池ストリング１は、複数の太陽電池セル２…２が連ねられて形成されている。各太陽電池セル２は、平面視で略長方形状であり両面電極型である。複数の太陽電池セル２…２は、シングリング接続により、セル接続方向Ｊ（長方形状の短辺の延びる方向と略平行な方向）に沿って電気的に接続される。複数の太陽電池セル２…２は、図２に示すように連ねられる（図２には、太陽電池ストリング１において、セル接続方向Ｊに隣り合う２枚の太陽電池セル２，２を抜き出して示している）。太陽電池ストリング１は、シングリング接続された複数の太陽電池セル２…２の集合の一単位である。
　各太陽電池セル２の層構造を図１に模式的に示す。太陽電池セル２は、一導電型の単結晶シリコン基板である半導体基板２１を含む。本実施形態の半導体基板２１は、ｎ型単結晶シリコン基板とされている。
　半導体基板２１から受光面側（図示上側）に、真性シリコン層２２ａ（具体的にはｉ型シリコン層、図２では記載省略）、一導電型シリコン層２３ａ（具体的にはｎ型シリコン層）、受光面側透明導電層２４ａ（ＴＣＯ層）、受光面側集電極２５ａがこの順に積層されている。一方、半導体基板２１から受光面側とは逆である裏面側（図示下側）に、真性シリコン層２２ｂ（具体的にはｉ型シリコン層、図２では記載省略）、逆導電型シリコン層２３ｂ（具体的にはｐ型シリコン層）、裏面側透明導電層２４ｂ（ＴＣＯ層）、裏面側集電極２５ｂがこの順に積層されている。
　各集電極２５ａ，２５ｂとしては、平面視及び底面視で略長方形状の長辺に沿うバスバー電極２５ａ１，２５ｂ１と、バスバー電極２５ａ１，２５ｂ１に直交する多数のフィンガー電極２５ａ２，２５ｂ２から構成されている。図１にはバスバー電極２５ａ１，２５ｂ１の断面が模式的に示されており、図２にはバスバー電極２５ａ１，２５ｂ１及びフィンガー電極２５ａ２，２５ｂ２の断面が模式的に示されている。
　太陽電池セル２のセル接続方向Ｊにおける一端の側面２６１と他端の側面２６２とのうち少なくとも一つの一部が、シリコン単結晶の劈開面からなっている。図１には模式的に側面が垂直面として示されているが、実際には、図４Ａに示す分割前の太陽電池セル２の集合体である元セル２００（図４Ａ～図４Ｃは模式図であって、層構成等は図示していない）にレーザー光線が照射されたことで断面Ｖ字状の溝２０１が形成され（図４Ｂ参照、なお図２ではこの溝に対応する形状は示されていない）、その溝２０１が起点として割断されてなる垂直面２０２（図３、図４Ｃ参照）がシリコン単結晶の劈開面からなっている。本実施形態では、受光面側（ｎ型シリコン層のある側）ではなく、裏面側（ｐ型シリコン層のある側）で溝２０１の形成と割断がなされている。このため、レーザー痕（後述）は裏面側にできることになるので、意匠面で悪影響が出ない。
　本実施形態の太陽電池セル２の裏面には隔離領域２７が形成されている。隔離領域２７は、セル接続方向Ｊにおける一端側（図２に示す右側）と他端側（図２に示す左側）とに分かれて形成されている。一端側に形成されたものが第一隔離領域２７１であって、他端側に形成されたものが第二隔離領域２７２である。第一隔離領域２７１は、一端の側面２６１からセル接続方向Ｊで太陽電池セル２の中央部（短辺での中央部）に向かって形成されている。第二隔離領域２７２は、他端の側面２６２からセル接続方向Ｊで太陽電池セル２の中央部（短辺での中央部）に向かって形成されている。各隔離領域２７１，２７２は、厚みが裏面側透明導電層２４ｂの厚みに比べて０％以上１０％未満となっている。０％の状態は、裏面側透明導電層２４ｂが全く形成されていない状態である。そして、０％を超え１０％未満の状態は、裏面側透明導電層２４ｂが各隔離領域２７１，２７２を除いた領域に形成された裏面側透明導電層２４ｂに比べて薄く形成された状態である。０％（裏面側透明導電層２４ｂが無形成）とすることが理想ではあるが、各隔離領域２７１，２７２を形成する際に製造途中の太陽電池セル２に施されるマスク（図示しない）の設置状況によっては、マスクが施された部分にも僅かに裏面側透明導電層２４ｂが形成される場合があることから、１０％未満の厚みまでは各隔離領域２７１，２７２が形成された形態を、各隔離領域２７１，２７２として許容している。
　太陽電池セル２のセル接続方向Ｊにおける一端の側面２６１と他端の側面２６２とのうち少なくとも一つの一部がシリコン単結晶の劈開面からなっている。太陽電池セル２の側面は、例えば図４Ｂ、図４Ｃに示すようにレーザー光線の照射により形成された断面Ｖ字状の溝２０１を起点として分割された垂直面２０２であって、この垂直面２０２はパシベーションが行われていないので終端されていない。よって、この部分では少数キャリアのライフタイムが短くなる。そこで本実施形態では、太陽電池セル２に、裏面側透明導電層２４ｂが無いか僅かしか存在しない第一隔離領域２７１及び第二隔離領域２７２を設けることにより、少数キャリアをライフタイムの比較的長い部分である、セル接続方向Ｊにおける中央部寄りに集めることができる。その結果、太陽電池ストリング１の全体でライフタイムを長くできる。
　セル接続方向Ｊにおける第一隔離領域２７１の寸法は、セル接続方向Ｊにおける前記第二隔離領域２７２の寸法よりも大きくされている。その理由は、シングリング接続において太陽電池セル２，２同士を重ねることに関係している。太陽電池セル２，２同士の重なり代Ｌ（図２に二点鎖線で示した領域）には太陽光線が当たりにくいため発電に寄与しないことが多い。このことを考慮して、太陽電池セル２，２同士が重なる部分の、厚み方向で反対側にある第一隔離領域２７１の寸法を決定している。つまり、第一隔離領域２７１のセル接続方向Ｊにおける寸法は、太陽電池ストリング１にてセル接続方向Ｊで隣り合う一方の太陽電池セル２と他方の太陽電池セル２のセル接続方向Ｊにおける重なり代Ｌのセル接続方向Ｊにおける寸法に対応して設定されている。このように、裏面側透明導電層２４ｂが無いか僅かしか存在しない第一隔離領域２７１を重なり代Ｌに対応させることで、第一隔離領域２７１により太陽電池セル２及び太陽電池ストリング１の出力が低下することを抑制できる。
　本実施形態では、重なり代Ｌのセル接続方向Ｊにおける寸法を基準とし、余裕を持たせて第一隔離領域２７１の寸法が設定されている。それは、実際には重なり代Ｌにおける太陽電池セル２，２同士の隙間にも、太陽の方向や反射によって太陽光線が当たることがあるからである。このため、裏面側透明導電層２４ｂをセル接続方向Ｊに拡大し、第一隔離領域２７１の寸法を重なり代Ｌに略一致した寸法よりも小さくしている。例えば、重なり代Ｌが１．５mm～２．０mmである場合、０．２mmの余裕を持たせ、第一隔離領域２７１の寸法を１．３mm～１．８mmとする。セル接続方向Ｊにおける余裕は、重なり代Ｌに対して１０～２０％とすることができる。
　一方、第二隔離領域２７２については、図２に示すように前記重なり代Ｌに重なっている。これは、集電極のうちバスバー電極２５ａ１，２５ｂ１の接続が前記重なり代Ｌにおいてなされることから、接続上必要なためである。このため、第一隔離領域２７１と第二隔離領域２７２とで、セル接続方向Ｊにおける寸法に違いが生じている。
　具体的に、第一隔離領域２７１のセル接続方向Ｊにおける寸法は、第二隔離領域２７２のセル接続方向Ｊにおける寸法の２．５倍以上１０倍以下に設定されている。ここで、２．５倍未満でも実施は可能ではあるが、特に第二隔離領域２７２を太陽電池セル２の他端の側面２６２から十分に離せないことから望ましくない。また、１０倍を超えても実施は可能ではあるが、裏面側透明導電層２４ｂが形成されない領域が大きくなり過ぎ、出力低下を招くことから望ましくない。
　以上のように隔離領域２７の寸法を設定することにより、太陽電池セル２及び太陽電池ストリング１のライフタイムを長くできると共に、裏面側透明導電層２４ｂの面積が過度に小さくならないので、裏面側透明導電層２４ｂが無いか僅かしか存在しない第一隔離領域２７１により太陽電池セル２及び太陽電池ストリング１の出力が低下することを抑制できる。すなわち、レーザーダイシング（レーザー光線を用いた分割手法）による出力への影響を極小化しつつ、隔離領域２７をシングリング接続に特化した各側面２６１，２６２からの隔離幅に設定することで、太陽電池セル２及び太陽電池ストリング１の出力を向上できる。
　透明導電層について、受光面側では、図２に示すように全面に形成されている。つまり、太陽電池セル２の受光面側において、第一隔離領域２７１及び第二隔離領域２７２に対向する各々の領域（各隔離領域２７１，２７２に対する図２での上下反対の領域）には、受光面側透明導電層２４ａが存在する。
　そして、太陽電池セル２のセル接続方向Ｊにおける一端（図２に示す右端）には受光面側集電極２５ａのうちバスバー電極２５ａ１を備え、セル接続方向Ｊにおける他端（図２に示す左端）、より詳しくは他端から第二隔離領域２７２の分だけ離れた位置には裏面側集電極２５ｂのうちバスバー電極２５ｂ１を備える。このように、本実施形態の太陽電池セル２は両面電極型である。図２に示すように、太陽電池ストリング１にてセル接続方向Ｊで隣り合う一方の太陽電池セル２における受光面側集電極２５ａと、他方の太陽電池セル２における裏面側集電極２５ｂとが、接続部材３を介在させて電気的に接続されている。接続部材３は、柔らかいペースト状のものであって、銀等からなる導電性粒子を含むことで導電性を有している。接続部材３は、隣り合う太陽電池セル２，２の集電極２５ａ，２５ｂに接して設けられる。
　このように、透明導電層を形成しない領域である第一隔離領域２７１及び第二隔離領域２７２が、受光面側とは逆である裏面側に設けられることで、受光面側透明導電層２４ａを受光面の全面に形成できる（ただし受光面側集電極２５ａの部分を除く）。このため、層の境目が視認されないことから、受光面における意匠性を良好とできる。
　次に、第２実施形態について説明する。各太陽電池セル２における、一端の側面２６１又は他端の側面２６２のうち、いずれかの一部が結晶シリコンの劈開面からなることは前述した。本実施形態では、図３に示すように、裏面側の逆導電型シリコン層（ｐ型シリコン層）を覆うように、太陽電池セル２の製造の際の切断で生じたレーザー痕が存在する。このレーザー痕は図示のように、レーザー光線の照射による断面Ｖ字状の溝（図４Ｂ、図４Ｃの符号２０１の部分）の内面であった部分と、前記内面に隣接する太陽電池セル２の裏面とにわたって、粒状体が付着したり（図３参照）、太陽電池セル２の一部が盛り上がったり（図４Ｃ参照）して形成されている。つまりレーザー痕は、レーザー光線の照射により生じた太陽電池セル２への付着物または太陽電池セル２自体の変形部分である。
　この太陽電池セル２の裏面において、前記レーザー痕からなる隆起部４の半導体基板２１からの高さ（太陽電池セル２の厚み方向の寸法）は、裏面に形成されている略四角錐形状の凹凸（図１に断面形状を略示）であるテクスチャの半導体基板２１からの高さよりも大きい。つまり、テクスチャの凹凸よりも隆起部４は高さ方向に大きい。テクスチャの凹凸は０．５～９μm程度であるのに対し、隆起部４の高さは数十μmであるから、高さ方向の寸法差は歴然としている。このようにテクスチャの凹凸に比べて巨大な隆起部４により、隆起部４が物理的な障壁（「堤防」のような）となることで、ペースト状である接続部材３の、太陽電池セル２側面、更には反対面への回り込みが防止される。このため、意図しない表裏の短絡を防止できる。
　このように、レーザーダイシングに伴い形成された隆起部４によって、接続部材３の側面側への広がりを抑制することで、短絡防止をできると共に、意匠性を向上できる。また、第一隔離領域２７１及び第二隔離領域２７２と隆起部４との組み合わせにより、太陽電池セル２及び太陽電池ストリング１の出力を向上できることと意図しない表裏の短絡防止を同時に達成できる。
　以上、本発明につき実施形態を二つ取り上げて説明してきたが、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
　前記実施形態に関する構成と作用につき、以下にまとめて記載する。前記実施形態平面視で略長方形状であり両面電極型の太陽電池セルを複数用いて、シングリング接続により、前記略長方形状の短辺と略平行な方向であるセル接続方向に沿って電気的に接続して複数の前記太陽電池セルが連ねられてなる太陽電池ストリングであって、前記太陽電池セルは、一導電型の単結晶シリコン基板である半導体基板を含み、前記半導体基板から受光面側に、一導電型シリコン層と受光面側透明導電層と受光面側集電極とをこの順に有し、前記半導体基板から前記受光面側とは逆である裏面側に、逆導電型シリコン層と裏面側透明導電層と裏面側集電極とをこの順に有し、前記太陽電池セルの前記セル接続方向における一端の側面と他端の側面とのうち少なくとも一つの一部が、シリコン単結晶の劈開面からなり、前記一端の側面から前記セル接続方向で前記太陽電池セルの中央部に向かって、前記裏面側透明導電層の厚みが、前記中央部における前記裏面側透明導電層の厚みの０％以上１０％未満の領域である第一隔離領域を備え、前記他端の側面から前記セル接続方向で前記太陽電池セルの中央部に向かって、前記裏面側透明導電層の厚みが、前記中央部における前記裏面側透明導電層の厚みの０％以上１０％未満の領域である第二隔離領域を備え、前記太陽電池セルにおいて前記第一隔離領域及び前記第二隔離領域に対向する受光面側の各々の領域には、前記受光面側透明導電層が存在し、前記太陽電池セルの前記セル接続方向における一端には受光面側集電極を備え、前記セル接続方向における他端には裏面側集電極を備え、前記太陽電池ストリングにて前記セル接続方向で隣り合う一方の太陽電池セルにおける前記受光面側集電極と、他方の太陽電池セルにおける前記裏面側集電極とが、接続部材を介在させて電気的に接続されており、前記太陽電池セルにて、前記セル接続方向における前記第一隔離領域の寸法は、前記セル接続方向における前記第二隔離領域の寸法よりも大きい、太陽電池ストリングである。
　この構成によれば、太陽電池セルのセル接続方向における一端の側面と他端の側面とのうち少なくとも一つの一部がシリコン単結晶の劈開面からなることにより、この部分では少数キャリアのライフタイムが短くなる。そこで太陽電池セルに、裏面側透明導電層が無いか僅かしか存在しない第一隔離領域及び第二隔離領域を設けることにより、少数キャリアをライフタイムの比較的長い部分である、セル接続方向における中央部寄りに集めることができる。その結果、太陽電池セル及び太陽電池ストリングのライフタイムを長くできる。しかも、第一隔離領域及び第二隔離領域に対向する受光面側の各々の領域には、受光面側透明導電層が存在することから、受光面における意匠性を良好とできる。
　また、前記第一隔離領域の前記セル接続方向における寸法は、前記第二隔離領域の前記セル接続方向における寸法の２．５倍以上１０倍以下であるものとできる。
　この構成によれば、太陽電池セル及び太陽電池ストリングのライフタイムを長くできると共に、裏面側透明導電層の面積が過度に小さくならないので、裏面側透明導電層が無いか僅かしか存在しない第一隔離領域により太陽電池セル及び太陽電池ストリングの出力が低下することを抑制できる。
　また、前記第一隔離領域の前記セル接続方向における寸法は、前記太陽電池ストリングにて前記セル接続方向で隣り合う一方の太陽電池セルと他方の太陽電池セルの重なり代の、前記セル接続方向における寸法に対応して設定されているものとできる。
　この構成によれば、重なり代には太陽光線が当たりにくいため発電に寄与しないことが多い。このため、裏面側透明導電層が無いか僅かしか存在しない第一隔離領域を重なり代に対応させることで、第一隔離領域により太陽電池セル及び太陽電池ストリングの出力が低下することを抑制できる。
　また、前記逆導電型シリコン層を覆うように、前記太陽電池セルの製造の際の切断で生じたレーザー痕が存在し、前記太陽電池セルの裏面において、前記レーザー痕からなる隆起部の前記半導体基板からの高さは、前記裏面に形成されているテクスチャの前記半導体基板からの高さよりも大きいものとできる。
　この構成によれば、隆起部により、接続部材の太陽電池セル側面への回り込みが防止される。
　前記実施形態は、太陽電池セル及び太陽電池ストリングのライフタイムを長くできる。よって、出力を向上した太陽電池ストリングを提供できる。
　　　１　　　　　太陽電池ストリング
　　　２　　　　　太陽電池セル
　　　２００　　　元セル
　　　２０１　　　溝
　　　２０２　　　垂直面
　　　２１　　　　半導体基板
　　　２２ａ　　　真性シリコン層（受光面側）
　　　２２ｂ　　　真性シリコン層（裏面側）
　　　２３ａ　　　一導電型シリコン層
　　　２３ｂ　　　逆導電型シリコン層
　　　２４ａ　　　受光面側透明導電層
　　　２４ｂ　　　裏面側透明導電層
　　　２５ａ　　　受光面側集電極
　　　２５ｂ　　　裏面側集電極
　　　２６１　　　側面
　　　２６２　　　側面
　　　２７　　　　隔離領域
　　　２７１　　　第一隔離領域
　　　２７２　　　第二隔離領域
　　　３　　　　　接続部材
　　　４　　　　　隆起部
　　　Ｊ　　　　　セル接続方向
　　　Ｌ　　　　　重なり代

Claims (4)

  1. 　平面視で略長方形状であり両面電極型の太陽電池セルを複数用いて、シングリング接続により、前記略長方形状の短辺と略平行な方向であるセル接続方向に沿って電気的に接続して複数の前記太陽電池セルが連ねられてなる太陽電池ストリングであって、
    　前記太陽電池セルは、一導電型の単結晶シリコン基板である半導体基板を含み、
    　前記半導体基板から受光面側に、一導電型シリコン層と受光面側透明導電層と受光面側集電極とをこの順に有し、
    　前記半導体基板から前記受光面側とは逆である裏面側に、逆導電型シリコン層と裏面側透明導電層と裏面側集電極とをこの順に有し、
    　前記太陽電池セルの前記セル接続方向における一端の側面と他端の側面とのうち少なくとも一つの一部が、シリコン単結晶の劈開面からなり、
    　前記一端の側面から前記セル接続方向で前記太陽電池セルの中央部に向かって、前記裏面側透明導電層の厚みが、前記中央部における前記裏面側透明導電層の厚みの０％以上１０％未満の領域である第一隔離領域を備え、
    　前記他端の側面から前記セル接続方向で前記太陽電池セルの中央部に向かって、前記裏面側透明導電層の厚みが、前記中央部における前記裏面側透明導電層の厚みの０％以上１０％未満の領域である第二隔離領域を備え、
    　前記太陽電池セルにおいて前記第一隔離領域及び前記第二隔離領域に対向する受光面側の各々の領域には、前記受光面側透明導電層が存在し、
    　前記太陽電池セルの前記セル接続方向における一端には受光面側集電極を備え、前記セル接続方向における他端には裏面側集電極を備え、
    　前記太陽電池ストリングにて前記セル接続方向で隣り合う一方の太陽電池セルにおける前記受光面側集電極と、他方の太陽電池セルにおける前記裏面側集電極とが、接続部材を介在させて電気的に接続されており、
    　前記太陽電池セルにて、前記セル接続方向における前記第一隔離領域の寸法は、前記セル接続方向における前記第二隔離領域の寸法よりも大きい、太陽電池ストリング。
  2. 　前記第一隔離領域の前記セル接続方向における寸法は、前記第二隔離領域の前記セル接続方向における寸法の２．５倍以上１０倍以下である、請求項１に記載の太陽電池ストリング。
  3. 　前記第一隔離領域の前記セル接続方向における寸法は、前記太陽電池ストリングにて前記セル接続方向で隣り合う一方の太陽電池セルと他方の太陽電池セルの重なり代の、前記セル接続方向における寸法に対応して設定されている、請求項１または２に記載の太陽電池ストリング。
  4. 　前記逆導電型シリコン層を覆うように、前記太陽電池セルの製造の際の切断で生じたレーザー痕が存在し、
    　前記太陽電池セルの裏面において、前記レーザー痕からなる隆起部の前記半導体基板からの高さは、前記裏面に形成されているテクスチャの前記半導体基板からの高さよりも大きい、請求項1～３のいずれかに記載の太陽電池ストリング。
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