WO2021149438A1 - 太陽電池および太陽電池製造方法 - Google Patents

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connection electrode
connection
solar cell
electrodes
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正典 兼松
訓太 吉河
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株式会社カネカ
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    • H01L31/05—Electrical interconnection means between PV cells inside the PV module, e.g. series connection of PV cells
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    • 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 and a method for manufacturing a solar cell.
  • a first wiring material arranged so as to bridge between the electrodes and a second wiring material arranged so as to bridge between a plurality of second connection electrodes (hereinafter, may be collectively referred to as a wiring material) are provided.
  • Back-contact type solar cells are known (see, for example, Patent Document 1).
  • connection electrode can be formed, for example, by screen printing of silver paste.
  • a printing plate used for screen printing for forming a connection electrode is usually configured such that an emulsion having an opening at a portion to be printed and a thickness corresponding to the thickness of the silver paste to be printed is supported on a mesh.
  • the connection electrode formed by such screen printing may have irregularities on its surface due to the adhesion of the silver paste to the mesh and emulsion of the printing plate, and the height may vary. If the height of the connection electrode varies, the connection of the wiring material to the connection electrode having a small height may be uncertain.
  • An object of the present invention is to provide a solar cell and a method for manufacturing a solar cell with a reliable connection of wiring materials.
  • the solar cell according to one aspect of the present invention includes a semiconductor substrate, a plurality of first semiconductor layers extending in the first direction and alternately provided on the back surface of the semiconductor substrate in a second direction intersecting the first direction.
  • a plurality of second semiconductor layers a plurality of first base electrodes laminated so as to extend in the first direction on the back surface side of each of the first semiconductor layers, and the first on the back surface side of each of the second semiconductor layers.
  • a plurality of second connection electrodes partially laminated on the second base electrode and arranged side by side in the second direction, and arranged on the back surface side of the first connection electrode so as to extend in the second direction.
  • a first wiring material and a second wiring material arranged so as to extend in the second direction on the back surface side of the second connection electrode are provided, and the first connection electrode and the second connection electrode are respectively provided. It is composed of an aggregate of a plurality of minute patterns.
  • the plurality of minute patterns may be formed across the first base electrode or the second base electrode, respectively, and arranged in a line in the first direction.
  • the minute pattern may extend in a direction inclined with respect to the first direction and the second direction, respectively.
  • a second direction in which a plurality of strip-shaped first semiconductor layers and second semiconductor layers extending in the first direction intersect with the first direction on the back surface side of the semiconductor substrate, respectively.
  • a band-shaped first base electrode is laminated on the first semiconductor layer so as to extend in the first direction
  • a band-shaped second base is laminated on the second semiconductor layer so as to extend in the first direction.
  • the first connection electrode is partially laminated on the first base electrode so as to be aligned in the second direction
  • the first connection electrode is partially laminated on the second base electrode so as to be aligned in the second direction.
  • the step of stacking the second connection electrodes and the first wiring material extending in the second direction connects the first connection electrodes, and the second wiring material extending in the second direction connects the second connection electrodes.
  • the first connection electrode and the second connection electrode are each connected to a plurality of electrodes by screen printing of a conductive paste. It is formed as an aggregate of minute patterns.
  • FIG. 5 is a partial cross-sectional view taken along the line AA of the solar cell of FIG. It is a back side perspective view excluding the wiring material of the solar cell of FIG. It is a flowchart which shows the procedure of the solar cell manufacturing method which concerns on one Embodiment of this invention. It is a back view which shows the solar cell which concerns on 2nd Embodiment of this invention.
  • FIG. 1 is a back view showing the configuration of the solar cell 1.
  • FIG. 2 is a partial cross-sectional view of the solar cell 1.
  • FIG. 3 is a rear perspective view of the solar cell 1.
  • the solar cell 1 is a so-called heterojunction back contact type solar cell.
  • the solar cell 1 includes a semiconductor substrate 11, a plurality of first semiconductor layers 21 and a plurality of second semiconductor layers 22 arranged on the back surface of the semiconductor substrate 11 (a surface opposite to the incident surface of light), and a first.
  • a plurality of first base electrodes 31 and a plurality of second base electrodes 32 disposed on the back surfaces of the semiconductor layer 21 and the second semiconductor layer 22, and a plurality of the first base electrodes 31 and the second base electrodes 32, respectively.
  • the first wiring material 51 and the second wiring connecting the plurality of first connection electrodes 41 and the plurality of second connection electrodes 42, and between the first connection electrodes 41 and the second connection electrodes 42 arranged in the second direction, respectively.
  • the material 52 and the material 52 are provided. In FIG. 3, the first wiring material 51 and the second wiring material 52 are omitted in order to make the first connection electrode 41 and the second connection electrode 42 easier to see.
  • the semiconductor substrate 11 is formed of a crystalline silicon material such as single crystal silicon or polycrystalline silicon.
  • the semiconductor substrate 11 is, for example, an n-type semiconductor substrate in which a crystalline silicon material is doped with an n-type dopant. Examples of the n-type dopant include phosphorus (P).
  • the semiconductor substrate 11 functions as a photoelectric conversion substrate that absorbs incident light from the light receiving surface side to generate optical carriers (electrons and holes). By using crystalline silicon as the material of the semiconductor substrate 11, a relatively high output (stable output regardless of the illuminance) can be obtained even when the dark current is relatively small and the intensity of the incident light is low.
  • the first semiconductor layer 21 and the second semiconductor layer 22 have different conductive types from each other.
  • the first semiconductor layer 21 is formed of a p-type semiconductor
  • the second semiconductor layer 22 is formed of an n-type semiconductor.
  • the first semiconductor layer 21 and the second semiconductor layer 22 can be formed of, for example, an amorphous silicon material containing a dopant that imparts a desired conductive type.
  • Examples of the p-type dopant include boron (B), and examples of the n-type dopant include phosphorus (P) described above.
  • the first semiconductor layer 21 and the second semiconductor layer 22 are each formed in a band shape extending in the first direction.
  • a plurality of first semiconductor layers 21 and a plurality of second semiconductor layers 22 are alternately provided in a second direction intersecting the first direction.
  • the first semiconductor layer 21 and the second semiconductor layer 22 are preferably arranged so as to cover substantially the entire surface of the semiconductor substrate 11.
  • the first base electrode 31 and the second base electrode 32 collect electric charges from the first semiconductor layer 21 and the second semiconductor layer 22, respectively.
  • the first base electrode 31 and the second base electrode 32 can be formed from a conductive paste containing conductive particles and a binder.
  • a conductive paste a silver paste can be typically mentioned.
  • the first base electrode 31 and the second base electrode 32 having a sufficient thickness so that the electric resistance can be reduced can be formed at a relatively low cost.
  • the first base electrode 31 and the second base electrode 32 may be formed by patterning a metal layer laminated so as to cover the entire back surface side of the semiconductor substrate 11 by etching using a resist pattern.
  • the metal layer in this case can be formed, for example, by laminating a metal by electroplating on a seed layer formed by sputtering, electroless plating or the like.
  • the first connection electrodes 41 are partially laminated on the respective first base electrodes 31 and arranged in a matrix arranged at intervals in the first direction and the second direction.
  • the second connection electrodes 42 are partially laminated on the respective second base electrodes 32, and are arranged in a matrix in which the second connection electrodes 42 are alternately arranged with the first connection electrodes 41 in the first direction and the second direction at intervals.
  • the first connection electrode 41 is interposed between the first base electrode 31 and the first wiring material 51 to separate the first wiring material 51 from the second base electrode 32.
  • the second connection electrode 42 is interposed between the second base electrode 32 and the second wiring material 52 to separate the second wiring material 52 from the first base electrode 31.
  • the first connection electrode 41 and the second connection electrode 42 can be formed from a conductive paste such as silver paste, and in order to improve the adhesiveness with the first base electrode 31 and the second base electrode 32, It is preferably formed of the same material as the first base electrode 31 and the second base electrode 32.
  • the first connection electrode 41 and the second connection electrode 42 are each formed by an aggregate of a plurality of minute patterns (the first minute pattern 411 of the first connection electrode 41 and the second minute pattern 421 of the second connection electrode 42). ..
  • the height of the first connection electrode 41 and the height of the second connection electrode 42 is formed by dividing the first connection electrode 41 and the second connection electrode 42 into a plurality of first micropatterns 411 and a plurality of second micropatterns 421, respectively. It is possible to suppress the variation of the electrode.
  • the heights of the first connection electrode 41 and the second connection electrode 42 are obtained by dividing the first connection electrode 41 and the second connection electrode 42 into a plurality of first micropatterns 411 and a plurality of second micropatterns 421. It is considered that can be made uniform.
  • the first micro pattern 411 and the second micro pattern 421 are formed so as to cross the first base electrode 31 or the second base electrode 32 in the second direction and are arranged in a line in the first direction, respectively.
  • the minute patterns 411 and 421 are each formed in an elongated block shape extending in the second direction.
  • the printed conductive paste block has rounded shoulders (upper corner in cross-sectional view) due to the flow of the conductive paste.
  • the shape collapses.
  • the fine patterns 411 and 421 into elongated blocks, the collapse of the printed block in the longitudinal direction is suppressed.
  • a surface having a certain length can be formed on the upper surface of the minute patterns 411 and 421 to be formed, so that the variation in height of the minute patterns 411 and 421 can be further suppressed.
  • the width of the fine patterns 411 and 421 in the first direction As the lower limit of the width of the fine patterns 411 and 421 in the first direction, 30 ⁇ m is preferable, and 50 ⁇ m is more preferable, in order to suppress the collapse of the fine patterns 411 and 421.
  • the upper limit of the width of the minute pattern 411 in the first direction 200 ⁇ m is preferable, and 150 ⁇ m is more preferable, in order to suppress the variation in height of the minute patterns 411 and 421.
  • the first connection electrode 41 or the second connection electrode 42 functions as an aggregate, that is, the first one without considering the positions of the individual minute patterns 411 and 421.
  • 200 ⁇ m is preferable, and 150 ⁇ m is more preferable.
  • the first wiring material 51 is arranged so as to extend in the second direction on the back surface side of the first connection electrode 41, and electrically connects between a plurality of first connection electrodes 41 arranged in the second direction.
  • the second wiring material 52 is arranged so as to extend in the second direction on the back surface side of the second connection electrode 42, and electrically connects between the plurality of second connection electrodes 42 arranged in the second direction.
  • the first wiring material 51 and the second wiring material 52 can be formed of a linear or strip-shaped conductor such as a copper wire.
  • the first wiring material 51 and the second wiring material 52 and the first connection electrode 41 and the second connection electrode 42 can be connected by, for example, solder, a conductive adhesive, or the like.
  • As the first wiring material 51 and the second wiring material 52 a metal wire coated with solder for connecting the outer surface to the first connection electrode 41 and the second connection electrode 42 may be used.
  • the first connection electrode 41 and the second connection electrode 42 are divided into a plurality of first micropatterns 411 and a plurality of second micropatterns 421, whereby the first connection electrode 41 and the second connection electrode 42 are divided. Variation in height of the two connection electrodes 42 is suppressed. Therefore, the solar cell 1 is highly reliable because the first wiring material 51 and the second wiring material 52 are reliably connected to the first connection electrode 41 and the second connection electrode 42.
  • the solar cell 1 can be manufactured by the solar cell manufacturing method shown in FIG.
  • the solar cell manufacturing method of FIG. 4 is an embodiment of the solar cell manufacturing method according to the present invention.
  • a plurality of strip-shaped first semiconductor layers 21 and second semiconductor layers 22 extending in the first direction are formed on the back surface side of the semiconductor substrate 11 in a second direction intersecting the first direction.
  • step S1 semiconductor layer forming step
  • step S2 base electrode lamination step
  • step S2 base electrode lamination step
  • the first connection electrode 41 is partially laminated on the first base electrode 31 so as to be aligned in the second direction
  • step S2 base electrode lamination step
  • step S3 connection electrode laminating step
  • step S4 firing step
  • step S5 wiring material connecting step
  • the first semiconductor layer 21 and the second semiconductor layer 22 are formed so as to be alternately arranged in the second direction on the back surface of the semiconductor substrate 11.
  • the first semiconductor layer 21 and the second semiconductor layer 22 can be formed in order by forming a mask on the back surface of the semiconductor substrate 11 and laminating semiconductor materials by, for example, a film forming technique such as CVD. can.
  • the base electrode laminating step of step S2 by laminating the first conductive paste, a plurality of first base electrodes 31 extending in the first direction are formed on the back surface side of the first semiconductor layer 21, and the second base electrode 31 is formed. A second base electrode 32 extending in the first direction is formed on the semiconductor layer 22 on the back surface side of the laminate.
  • the first conductive paste can be selectively laminated by screen printing. Further, in the base electrode laminating step, the solvent contained in the first conductive paste may be volatilized, and the formed first base electrode 31 and the second base electrode 32 may be dried so as not to be easily deformed. preferable.
  • the drying conditions can be, for example, about 3 minutes at 150 ° C.
  • connection electrode laminating step S3 the first connecting electrode 41 is formed on the back surface side of the first base electrode 31 by laminating the second conductive paste by screen printing, and the back surface of the second base electrode 32 is formed.
  • a second connection electrode 42 is formed on the side.
  • the first connection electrode 41 and the second connection electrode 42 are arranged in a matrix arranged in the first direction and the second direction, respectively, and are formed so as to be alternately arranged in the first direction and the second direction.
  • the drying conditions can also be, for example, about 3 minutes at 150 ° C.
  • the second conductive paste is the same as the first conductive paste that forms the first base electrode 31 and the second base electrode 32 in order to obtain high adhesion to the first base electrode 31 and the second base electrode 32. It is preferable to use the same material, and it is more preferable to use the same material.
  • the first connection electrode 41 and the second connection electrode 42 are formed as an aggregate of a plurality of minute patterns 411 and 421, respectively.
  • the opening width of the printing plate forming each of the minute patterns 411 and 421 is reduced, so that the bending of the mesh of the printing plate can be reduced.
  • the acute angles formed by the bent mesh and the emulsion locally embrace the conductive paste when lifting the printing plate and lift it upward to the first connection electrode 41 and the second connection electrode 42. It is considered that the formation of a locally high portion is suppressed. As a result, the variation in height of the first connection electrode 41 and the second connection electrode 42 is reduced.
  • the printing plate used in the connection electrode laminating step has an emulsion having a thickness corresponding to the height of the first connection electrode 41 and the second connection electrode 42 to be formed and having an open print area, and a mesh supporting the emulsion. It is configured to have.
  • a mesh a plain weave net is usually used.
  • the opening width of the mesh can be, for example, 50 ⁇ m or more and 100 ⁇ m or less so that the emulsion can be supported even when a fine pattern is formed without hindering the passage of the conductive paste.
  • the conductive paste forming the first base electrode 31, the second base electrode 32, the first connection electrode 41, and the second connection electrode 42 is cured by heating.
  • the firing conditions can be, for example, 180 ° C. for about 60 minutes.
  • the first wiring material 51 and the second wiring material 52 extending in the second direction connect between the first connection electrodes 41 and the second connection electrodes 42 arranged in the second direction, respectively. ..
  • the solar cell 1 of FIG. 1 can be obtained.
  • a metal wire coated with solder is used as the first wiring material 51 and the second wiring material 52, the solder is melted and the first wiring is formed by arranging and heating the first wiring material 51 and the second wiring material 52.
  • the material 51 can be connected to the first connection electrode 41, and the second wiring material 52 can be connected to the second connection electrode 42.
  • the solar cell manufacturing method since the first connection electrode 41 and the second connection electrode 42 are formed by dividing the first connection electrode 41 and the second connection electrode 42 into a plurality of minute patterns 411 and 421, the heights of the first connection electrode 41 and the second connection electrode 42 are set. Since it can be made uniform, it is possible to prevent the first wiring material 51 and the second wiring material 52 from floating from the first connection electrode 41 and the second connection electrode 42, resulting in poor connection. Therefore, the solar cell manufacturing method according to the present embodiment can manufacture the solar cell 1 in which the connection between the first wiring material 51 and the second wiring material 52 is reliable and highly reliable.
  • FIG. 5 is a back view showing the configuration of the solar cell 1A according to the present embodiment.
  • the same components as those of the solar cell 1 of FIG. 1 are designated by the same reference numerals, and redundant description will be omitted.
  • the solar cell 1A includes a semiconductor substrate 11, a plurality of first semiconductor layers 21 and a plurality of second semiconductor layers 22 arranged on the back surfaces of the semiconductor substrate 11, and back surfaces of the first semiconductor layer 21 and the second semiconductor layer 22.
  • a plurality of first base electrodes 31 and a plurality of second base electrodes 32 arranged in each of the above, and a plurality of first connections arranged side by side in the second direction, one for each of the first base electrodes 31.
  • a plurality of second connection electrodes 42A arranged side by side in the second direction so that the position in the first direction is different from that of the first connection electrode 41A, one for each of the electrodes 41A and the second base electrode 32, and a second.
  • the first insulating portion 61 covering the aligned region, the first connecting electrode 41A of the second base electrode 32, and the second insulating portion 62 covering the region lined up in the second direction are provided.
  • the configuration of the first connection electrode 41A and the second connection electrode 42A of the solar cell 1A of FIG. 5 is the same as the configuration of the first connection electrode 41 and the second connection electrode 42 of the solar cell 1 of FIG. 1 except for the planar shape. Is.
  • the first connection electrode 41A and the second connection electrode 42A are each formed by an aggregate of a plurality of minute patterns (the first minute pattern 411A of the first connection electrode 41A and the second minute pattern 421A of the second connection electrode 42A). ..
  • the first micro pattern 411A and the second micro pattern 421A extend so as to traverse the first base electrode 31 or the second base electrode 32 in a direction inclined with respect to the second direction, respectively.
  • the first micro pattern 411A or the second micro pattern 421A are formed side by side in a row in the first direction, respectively.
  • first micro pattern 411A and the second micro pattern 421A are inclined with respect to the second direction, even when the diameters of the first wiring material 51 and the second wiring material 52 are small, the first wiring material 51 and It is possible to prevent the second wiring material 52 from being arranged in the gap between the first micro pattern 411A or the gap between the second micro patterns 421A and causing poor contact with the first connection electrode 41A or the second connection electrode 42A.
  • the first insulating portion 61 insulates between the first base electrode 31 and the second wiring material 52
  • the second insulating portion 62 insulates between the second base electrode 32 and the first wiring material 51.
  • the first insulating portion 61 and the second insulating portion 62 can be formed by printing and firing a paste-like material having an insulating property.
  • a material for forming the first insulating portion 61 and the second insulating portion 62 for example, a thermosetting resin composition containing an epoxy resin or the like as a main component can be used.
  • the firing of the paste-like material forming the first insulating portion 61 and the second insulating portion 62 is conductive to form the first base electrode 31, the second base electrode 32, the first connecting electrode 41A and the second connecting electrode 42A. It may be performed at the same time as the baking of the paste.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications and modifications can be made.
  • the first connection electrode and the plurality of minute patterns constituting the second connection electrode may be arranged side by side in the second direction, respectively.
  • the solar cell according to the present invention may include additional components such as an intrinsic semiconductor layer, a passivation layer, an antireflection film, and a protective film.
  • the first base electrode and the second base electrode may be printed and fired, and then the first connection electrode and the second connection electrode may be printed and fired.

Abstract

配線材の接続が確実な太陽電池および太陽電池製造方法を提供すること。本発明の一態様に係る太陽電池１は、半導体基板１１と、複数の第１半導体層２１および複数の第２半導体層２２と、複数の第１ベース電極３１および複数の第２ベース電極３２と、それぞれの前記第１ベース電極３１に部分的に積層され、前記第２方向に並んで配設される複数の第１接続電極４１、およびそれぞれの前記第２ベース電極３２に部分的に積層され、前記第２方向に並んで配設される複数の第２接続電極４２と、前記第１接続電極４１の裏面側に前記第２方向に延びるよう配設される第１配線材５１、および前記第２接続電極４２の裏面側に前記第２方向に延びるよう配設される第２配線材５２と、を備え、前記第１接続電極４１および前記第２接続電極４２は、それぞれ複数の微小パターン４１１，４２１の集合体により構成される。

Description

太陽電池および太陽電池製造方法
　本発明は、太陽電池および太陽電池製造方法に関する。
　半導体基板の裏面に交互に形成される複数の帯状の第１型半導体層および第２半導体層と、第１半導体層および第２半導体層にそれぞれ積層される複数の帯状の第１ベース電極および第２ベース電極と、第１ベース電極および第２ベース電極に互い違いに積層される複数の第１接続電極および第２接続電極（以下、まとめて接続電極ということがある）と、複数の第１接続電極の間に架け渡すよう配置される第１配線材および複数の第２接続電極の間に架け渡すよう配置される第２配線材（以下、まとめて配線材ということがある）と、を備えるバックコンタクト型の太陽電池が知られている（例えば特許文献１参照）。
国際公開第２０１６／１５８９７７号
　接続電極は、例えば銀ペーストのスクリーン印刷によって形成され得る。接続電極を形成するためのスクリーン印刷に用いられる印刷版は、通常、印刷しようとする部分が開口し、印刷すべき銀ペーストの厚みに対応する厚みを有する乳剤をメッシュに担持させた構成とされる。このようなスクリーン印刷によって形成した接続電極は、印刷版のメッシュおよび乳剤に対する銀ペーストの付着性に起因して、その表面に凹凸が形成され、高さがばらつく可能性がある。接続電極の高さにばらつきが生じると、高さが小さい接続電極に対する配線材の接続が不確実となるおそれがある。
　本発明は、配線材の接続が確実な太陽電池および太陽電池製造方法を提供することを課題とする。
　本発明の一態様に係る太陽電池は、半導体基板と、前記半導体基板の裏面に、それぞれ第１方向に延び、第１方向と交差する第２方向に交互に設けられる複数の第１半導体層および複数の第２半導体層と、それぞれの前記第１半導体層の裏面側に前記第１方向に延びるよう積層される複数の第１ベース電極、およびそれぞれの第２半導体層の裏面側に前記第１方向に延びるよう積層される複数の第２ベース電極と、それぞれの前記第１ベース電極に部分的に積層され、前記第２方向に並んで配設される複数の第１接続電極、およびそれぞれの前記第２ベース電極に部分的に積層され、前記第２方向に並んで配設される複数の第２接続電極と、前記第１接続電極の裏面側に前記第２方向に延びるよう配設される第１配線材、および前記第２接続電極の裏面側に前記第２方向に延びるよう配設される第２配線材と、を備え、前記第１接続電極および前記第２接続電極は、それぞれ複数の微小パターンの集合体により構成される。
　前記太陽電池において、前記複数の微小パターンは、それぞれ前記第１ベース電極または前記第２ベース電極を横断し、且つ前記第１方向に一列に並んで形成されてもよい。
　前記太陽電池において、前記微小パターンは、それぞれ前記第１方向および前記第２方向に対して傾斜する方向に延びてもよい。
　本発明の別の態様に係る太陽電池製造方法は、半導体基板の裏面側に、それぞれ第１方向に延びる複数の帯状の第１半導体層および第２半導体層を第１方向と交差する第２方向に交互に形成する工程と、前記第１半導体層に前記第１方向に延びるよう帯状の第１ベース電極を積層するとともに、前記第２半導体層に前記第１方向に延びるよう帯状の第２ベース電極を積層する工程と、前記第２方向に並ぶよう前記第１ベース電極にそれぞれ部分的に第１接続電極を積層するとともに、前記第２方向に並ぶよう前記第２ベース電極にそれぞれ部分的に第２接続電極を積層する工程と、前記第２方向に延びる第１配線材により前記第１接続電極の間を接続するとともに、前記第２方向に延びる第２配線材により前記第２接続電極の間を接続する工程と、を備え、前記第１接続電極および前記第２接続電極を積層する工程において、導電性ペーストのスクリーン印刷により、前記第１接続電極および前記第２接続電極をそれぞれ複数の微小パターンの集合体として形成する。
　本発明によれば、配線材の接続が確実な太陽電池および太陽電池製造方法を提供できる。
本発明の第１実施形態に係る太陽電池を示す裏面図である。 図１の太陽電池のＡ－Ａ線部分断面図である。 図１の太陽電池の配線材を除いた裏面側斜視図である。 本発明の一実施形態に係る太陽電池製造方法の手順を示すフローチャートである。 本発明の第２実施形態に係る太陽電池を示す裏面図である。
　以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、便宜上、ハッチングや部材符号等を省略する場合もあるが、かかる場合、他の図面を参照するものとする。また、図面における種々部材の寸法は、便宜上、見やすいように調整されている。
＜第１実施形態＞
　先ず、本発明の第１実施形態に係る太陽電池１について説明する。図１は、太陽電池１の構成を示す裏面図である。図２は、太陽電池１の部分断面図である。図３は、太陽電池１の裏面側斜視図である。
　太陽電池１は、いわゆるヘテロ接合バックコンタクト型の太陽電池セルである。太陽電池１は、半導体基板１１と、半導体基板１１の裏面（光の入射面と反対側の面）に配設される複数の第１半導体層２１および複数の第２半導体層２２と、第１半導体層２１および第２半導体層２２の裏面にそれぞれ配設される複数の第１ベース電極３１および複数の第２ベース電極３２と、第１ベース電極３１および第２ベース電極３２にそれぞれ複数配設される複数の第１接続電極４１および複数の第２接続電極４２と、第２方向に並ぶ第１接続電極４１間および第２接続電極４２間をそれぞれ接続する第１配線材５１および第２配線材５２と、を備える。なお、図３では、第１接続電極４１および第２接続電極４２を見やすくするために第１配線材５１および第２配線材５２は省略されている。
　半導体基板１１は、単結晶シリコンまたは多結晶シリコン等の結晶シリコン材料で形成される。半導体基板１１は、例えば結晶シリコン材料にｎ型ドーパントがドープされたｎ型の半導体基板である。ｎ型ドーパントとしては、例えばリン（Ｐ）が挙げられる。半導体基板１１は、受光面側からの入射光を吸収して光キャリア（電子および正孔）を生成する光電変換基板として機能する。半導体基板１１の材料として結晶シリコンが用いられることにより、暗電流が比較的に小さく、入射光の強度が低い場合であっても比較的高出力（照度によらず安定した出力）が得られる。
　第１半導体層２１および第２半導体層２２は、互いに異なる導電型を有する。例として、第１半導体層２１はｐ型半導体から形成され、第２半導体層２２はｎ型半導体から形成される。第１半導体層２１および第２半導体層２２は、例えば所望の導電型を付与するドーパントを含有するアモルファスシリコン材料で形成することができる。ｐ型ドーパントとしては、例えばホウ素（Ｂ）が挙げられ、ｎ型ドーパントとしては、例えば上述したリン（Ｐ）が挙げられる。
　第１半導体層２１および第２半導体層２２は、それぞれ第１方向に延びる帯状に形成される。太陽電池１では、複数の第１半導体層２１および複数の第２半導体層２２が第１方向と交差する第２方向に交互に設けられる。第１半導体層２１および第２半導体層２２は、半導体基板１１の略全面を覆うように配設されることが好ましい。第１ベース電極３１および第２ベース電極３２は、第１半導体層２１および第２半導体層２２からそれぞれ電荷を収集する。
　第１ベース電極３１および第２ベース電極３２は、導電性粒子とバインダーとを含む導電性ペーストから形成することができる。具体的な導電性ペーストとしては、代表的には銀ペーストを挙げることができる。導電性ペーストを用いることによって、電気抵抗を小さくできるような十分な厚みを有する第１ベース電極３１および第２ベース電極３２を比較的安価に形成することができる。また、第１ベース電極３１および第２ベース電極３２は、半導体基板１１の裏面側全体を覆うよう積層された金属層をレジストパターンを用いたエッチングによりパターニングすることで形成してもよい。この場合の金属層は、例として、スパッタリング、無電解メッキ等により形成したシード層に電気メッキによって金属を積層することで形成することができる。
　第１接続電極４１は、それぞれの第１ベース電極３１に部分的に積層され、第１方向および第２方向に間隔を空けて並んだ行列状に配列される。第２接続電極４２は、それぞれの第２ベース電極３２に部分的に積層され、第１方向および第２方向に第１接続電極４１と互い違いに間隔を空けて並ぶ行列状に配列される。第１接続電極４１は、第１ベース電極３１と第１配線材５１との間に介在して第１配線材５１を第２ベース電極３２から離間させる。第２接続電極４２は、第２ベース電極３２と第２配線材５２との間に介在して第２配線材５２を第１ベース電極３１から離間させる。
　第１接続電極４１および第２接続電極４２は、例えば銀ペースト等の導電性ペーストから形成されることができ、第１ベース電極３１および第２ベース電極３２との接着性を向上するために、第１ベース電極３１および第２ベース電極３２と同種の材料によって形成されることが好ましい。
　第１接続電極４１および第２接続電極４２は、それぞれ複数の微小パターン（第１接続電極４１の第１微小パターン４１１および第２接続電極４２の第２微小パターン４２１）の集合体により形成される。第１接続電極４１および第２接続電極４２をそれぞれ複数の第１微小パターン４１１および複数の第２微小パターン４２１に分割して形成することによって、第１接続電極４１および第２接続電極４２の高さのばらつきを抑制することができる。
　本発明者らが検証した結果、第１接続電極４１および第２接続電極４２を導電性ペーストの印刷によって形成する際に、印刷版の開口が大きい程メッシュの撓み等の影響によって形成される第１接続電極４１および第２接続電極４２の表面の凹凸が大きくなることが分かった。このため、第１接続電極４１および第２接続電極４２を複数の第１微小パターン４１１および複数の第２微小パターン４２１に分割することによって、第１接続電極４１および第２接続電極４２の高さを均一にすることができると考えられる。
　本実施形態において、第１微小パターン４１１および第２微小パターン４２１は、それぞれ第１ベース電極３１または第２ベース電極３２を第２方向に横断し、且つ第１方向に一列に並んで形成されている。つまり、本実施形態において、微小パターン４１１，４２１は、それぞれ第２方向に延びる細長いブロック状に形成されている。
　一定の厚みを有する印刷版を用いて導電性ペーストを印刷しても、印刷された導電性ペーストのブロックは、導電性ペーストの流動により、肩（断面視で上側の角）が丸くなるように形状が崩れる。微小パターン４１１，４２１を細長いブロック状に形成することによって、印刷されたブロックの長手方向の崩れが抑制される。これにより、形成される微小パターン４１１，４２１の上面に一定の長さを有する面を形成することができるので、微小パターン４１１，４２１の高さのばらつきをさらに抑制できる。
　微小パターン４１１，４２１の第１方向の幅の下限としては、微小パターン４１１，４２１の崩れを抑制するために、３０μｍが好ましく、５０μｍがより好ましい。一方、微小パターン４１１の第１方向の幅の上限としては、微小パターン４１１，４２１の高さのばらつきを抑制するために、２００μｍが好ましく、１５０μｍがより好ましい。
　微小パターン４１１，４２１の間隔の下限としては、印刷版の形成を可能とするために、５０μｍが好ましく、８０μｍがより好ましい。また、微小パターン４１１，４２１の間隔の上限としては、集合体として１つの第１接続電極４１または第２接続電極４２として機能、つまり個々の微小パターン４１１，４２１の位置を考慮せずに第１配線材５１および第２配線材５２を接続可能とするために、２００μｍが好ましく、１５０μｍがより好ましい。
　第１配線材５１は、第１接続電極４１の裏面側に第２方向に延びるよう配設され、第２方向に並ぶ複数の第１接続電極４１の間を電気的に接続する。第２配線材５２は、第２接続電極４２の裏面側に第２方向に延びるよう配設され、第２方向に並ぶ複数の第２接続電極４２の間を電気的に接続する。
　第１配線材５１および第２配線材５２は、例えば銅線等の線状乃至帯状の導体によって形成することができる。第１配線材５１および第２配線材５２と第１接続電極４１および第２接続電極４２とは、例えばはんだ、導電性接着材等によって接続することができる。第１配線材５１および第２配線材５２として、外面を第１接続電極４１および第２接続電極４２と接続するためのはんだで被覆した金属線を用いてもよい。
　以上のように、太陽電池１は、第１接続電極４１および第２接続電極４２を複数の第１微小パターン４１１および複数の第２微小パターン４２１に分割したことで、第１接続電極４１および第２接続電極４２の高さのばらつきが抑制される。したがって、太陽電池１は、第１接続電極４１および第２接続電極４２への第１配線材５１および第２配線材５２の接続が確実であるため、信頼性が高い。
　続いて、太陽電池１を製造する方法について説明する。太陽電池１は、図４に示す太陽電池製造方法によって製造することができる。図４の太陽電池製造方法は、本発明に係る太陽電池製造方法の一実施形態である。
　本実施形態の太陽電池製造方法は、半導体基板１１の裏面側に、それぞれ第１方向に延びる複数の帯状の第１半導体層２１および第２半導体層２２を第１方向と交差する第２方向に交互に形成する工程（ステップＳ１：半導体層形成工程）と、第１半導体層２１に帯状の第１ベース電極３１を積層するとともに、第２半導体層２２に帯状の第２ベース電極３２を積層する工程（ステップＳ２：ベース電極積層工程）と、第２方向に並ぶよう第１ベース電極３１にそれぞれ部分的に第１接続電極４１を積層するとともに、第２方向に並ぶよう第２ベース電極３２にそれぞれ部分的に第２接続電極４２を積層する工程（ステップＳ３：接続電極積層工程）と、第１半導体層２１、第２半導体層２２、第１ベース電極３１、第２ベース電極３２、第１接続電極４１および第２接続電極４２を焼成する工程（ステップＳ４：焼成工程）と、第１配線材５１により複数の第１接続電極４１の間を接続するとともに、第２配線材５２により複数の第２接続電極４２の間を接続する工程（ステップＳ５：配線材接続工程）と、を備える。
　ステップＳ１の半導体層形成工程では、半導体基板１１の裏面に、第１半導体層２１および第２半導体層２２を第２方向に交互に並ぶよう形成する。具体的には、第１半導体層２１および第２半導体層２２は、半導体基板１１の裏面にマスクを形成し、例えばＣＶＤ等の成膜技術によって半導体材料を積層することによって順番に形成することができる。
　ステップＳ２のベース電極積層工程では、第１の導電性ペーストを積層することにより、第１半導体層２１の裏面側にそれぞれ第１方向に延びる複数の第１ベース電極３１を形成するとともに、第２半導体層２２に積層の裏面側にそれぞれ第１方向に延びる第２ベース電極３２を形成する。第１の導電性ペーストは、スクリーン印刷によって選択的に積層することができる。また、ベース電極積層工程では、第１の導電性ペーストに含まれる溶剤を揮発させ、形成した第１ベース電極３１および第２ベース電極３２が容易に変形しないようにするための乾燥を行うことが好ましい。この乾燥の条件は、例えば１５０℃で３分間程度とすることができる。
　ステップＳ３の接続電極積層工程では、スクリーン印刷によって第２の導電性ペーストを積層することにより、第１ベース電極３１の裏面側に第１接続電極４１を形成するとともに、第２ベース電極３２の裏面側に第２接続電極４２を形成する。第１接続電極４１および第２接続電極４２は、それぞれ第１方向および第２方向に並ぶ行列状に配列され、且つ第１方向および第２方向に交互に配置されるよう形成される。また、接続電極積層工程でも、第２の導電性ペーストに含まれる溶剤を揮発させ、形成した第１接続電極４１および第２接続電極４２が容易に変形しないようにするための乾燥を行うことが好ましい。この乾燥の条件も、例えば１５０℃で３分間程度とすることができる。
　第２の導電性ペーストは、第１ベース電極３１および第２ベース電極３２に対する高い密着性を得るために、第１ベース電極３１および第２ベース電極３２を形成する第１の導電性ペーストと同種の材料を用いることが好ましく、同一の材料を用いることがより好ましい。
　接続電極積層工程では、第１接続電極４１および第２接続電極４２をそれぞれ複数の微小パターン４１１，４２１の集合体として形成する。これにより、各微小パターン４１１，４２１を形成する印刷版の開口幅が小さくなるので、印刷版のメッシュの撓みを小さくすることができる。これにより、撓んだメッシュと乳剤とが形成する鋭角な角が印刷版を持ち上げる際に局所的に導電性ペーストを抱き込んで上方に持ち上げることによって第１接続電極４１および第２接続電極４２に局所的に高さが大きい部分を形成することが抑制されると考えられる。これにより、第１接続電極４１および第２接続電極４２の高さのばらつきが小さくなる。
　接続電極積層工程で用いる印刷版は、形成しようとする第１接続電極４１および第２接続電極４２の高さに対応する厚みを有し、印刷領域が開口した乳剤と、乳剤を担持するメッシュとを有する構成とされる。メッシュとしては、通常平織りの網が用いられる。メッシュの開口幅は、導電性ペーストの通過を阻害せず、微細なパターンを形成した場合にも乳剤を担持することができるよう、例えば５０μｍ以上１００μｍ以下とすることができる。
　ステップＳ０４の焼成工程では、加熱により、第１ベース電極３１、第２ベース電極３２、第１接続電極４１および第２接続電極４２を形成する導電性ペーストを硬化させる。この焼成の条件は、例えば１８０℃で６０分間程度とすることができる。
　ステップＳ５の配線材接続工程では、第２方向に延びる第１配線材５１および第２配線材５２によって第２方向に並ぶ第１接続電極４１の間および第２接続電極４２の間をそれぞれ接続する。これによって、図１の太陽電池１を得ることができる。第１配線材５１および第２配線材５２としてはんだで被覆した金属線を用いる場合、第１配線材５１および第２配線材５２を配置して加熱することで、はんだを溶融させて第１配線材５１を第１接続電極４１に、第２配線材５２を第２接続電極４２に接続することができる。
　以上の太陽電池製造方法では、第１接続電極４１および第２接続電極４２を複数の微小パターン４１１，４２１に分割して形成するため、第１接続電極４１および第２接続電極４２の高さを均一化できるため、第１配線材５１および第２配線材５２が第１接続電極４１および第２接続電極４２から浮いて接続不良となることを抑制できる。したがって、本実施形態に係る太陽電池製造方法は、第１配線材５１および第２配線材５２の接続が確実で信頼性が高い太陽電池１を製造することができる。
＜第２実施形態＞
　続いて、本発明の第２実施形態に係る太陽電池１Ａについて説明する。図５は、本実施形態に係る太陽電池１Ａの構成を示す裏面図である。なお、図５の太陽電池１Ａについて、図１の太陽電池１と同様の構成要素には同じ符号を付して重複する説明を省略する。
　太陽電池１Ａは、半導体基板１１と、半導体基板１１の裏面に配設される複数の第１半導体層２１および複数の第２半導体層２２と、第１半導体層２１および第２半導体層２２の裏面にそれぞれ配設される複数の第１ベース電極３１および複数の第２ベース電極３２と、それぞれの第１ベース電極３１に１つずつ、第２方向に並んで配設される複数の第１接続電極４１Ａ、およびそれぞれの第２ベース電極３２に１つずつ、第１方向の位置が第１接続電極４１Ａと異なるよう第２方向に並んで配設される複数の第２接続電極４２Ａと、第２方向に並ぶ第１接続電極４１Ａ間および第２接続電極４２Ａ間をそれぞれ接続する第１配線材５１および第２配線材５２と、第１ベース電極３１の第２接続電極４２Ａと第２方向に並ぶ領域を被覆する第１絶縁部６１および第２ベース電極３２の第１接続電極４１Ａと第２方向に並ぶ領域を被覆する第２絶縁部６２と、を備える。
　図５の太陽電池１Ａの第１接続電極４１Ａおよび第２接続電極４２Ａの構成は、平面形状を除いて、図１の太陽電池１の第１接続電極４１および第２接続電極４２の構成と同様である。第１接続電極４１Ａおよび第２接続電極４２Ａは、それぞれ複数の微小パターン（第１接続電極４１Ａの第１微小パターン４１１Ａおよび第２接続電極４２Ａの第２微小パターン４２１Ａ）の集合体により形成される。
　本実施形態において、第１微小パターン４１１Ａおよび第２微小パターン４２１Ａは、それぞれ第１ベース電極３１または第２ベース電極３２を第２方向に対して傾斜する方向に横断するよう延びる。個々の第１接続電極４１Ａおよび第２接続電極４２Ａにおいて、第１微小パターン４１１Ａまたは第２微小パターン４２１Ａは、それぞれ第１方向に一列に並んで形成されている。
　第１微小パターン４１１Ａおよび第２微小パターン４２１Ａが第２方向に対して傾斜していることによって、第１配線材５１および第２配線材５２の径が小さい場合にも、第１配線材５１および第２配線材５２が第１微小パターン４１１Ａ間の隙間または第２微小パターン４２１Ａ間の隙間に配置されて第１接続電極４１Ａまたは第２接続電極４２Ａと接触不良となることを防止できる。
　第１絶縁部６１は、第１ベース電極３１と第２配線材５２との間を絶縁し、第２絶縁部６２は、第２ベース電極３２と第１配線材５１との間を絶縁する。第１絶縁部６１および第２絶縁部６２を有することによって、第１接続電極４１Ａおよび第２接続電極４２Ａの高さを小さくしても、第１配線材５１の第２ベース電極３２との接触による短絡および第２配線材５２の第１ベース電極３１との接触による短絡を防止できる。
　第１絶縁部６１および第２絶縁部６２は、絶縁性を有するペースト状の材料の印刷および焼成によって形成することができる。第１絶縁部６１および第２絶縁部６２を形成する材料としては、例えばエポキシ樹脂等を主成分とする熱硬化性樹脂組成物を用いることができる。第１絶縁部６１および第２絶縁部６２を形成するペースト状の材料の焼成は、第１ベース電極３１、第２ベース電極３２、第１接続電極４１Ａおよび第２接続電極４２Ａを形成する導電性ペーストの焼成と同時に行ってもよい。
　以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されることなく、種々の変更および変形が可能である。例えば、本発明に係る太陽電池製造方法において、第１接続電極および第２接続電極を構成する複数の微小パターンは、それぞれ第２方向に並んで配設されてもよい。また、本発明に係る太陽電池は、上述した構成要素以外に、真性半導体層、パッシベーション層、反射防止膜、保護フィルム等のさらなる構成要素を備えてもよい。
　本発明に係る太陽電池製造方法において、第１ベース電極および第２ベース電極を印刷および焼成した後に第１接続電極および第２接続電極を印刷および焼成してもよい。
　１，１Ａ　太陽電池
　１１　半導体基板
　２１　第１半導体層
　２２　第２半導体層
　３１　第１ベース電極
　３２　第２ベース電極
　４１，４１Ａ　第１接続電極
　４２，４２Ａ　第２接続電極
　５１　第１配線材
　５２　第２配線材
　６１　第１絶縁部
　６２　第２絶縁部
　４１１，４１１Ａ　第１微小パターン
　４２１，４２１Ａ　第２微小パターン

Claims (4)

  1. 　半導体基板と、
    　前記半導体基板の裏面に、それぞれ第１方向に延び、第１方向と交差する第２方向に交互に設けられる複数の第１半導体層および複数の第２半導体層と、
    　それぞれの前記第１半導体層の裏面側に前記第１方向に延びるよう積層される複数の第１ベース電極、およびそれぞれの第２半導体層の裏面側に前記第１方向に延びるよう積層される複数の第２ベース電極と、
    　それぞれの前記第１ベース電極に部分的に積層され、前記第２方向に並んで配設される複数の第１接続電極、およびそれぞれの前記第２ベース電極に部分的に積層され、前記第２方向に並んで配設される複数の第２接続電極と、
    　前記第１接続電極の裏面側に前記第２方向に延びるよう配設される第１配線材、および前記第２接続電極の裏面側に前記第２方向に延びるよう配設される第２配線材と、
    を備え、
    　前記第１接続電極および前記第２接続電極は、それぞれ複数の微小パターンの集合体により構成される、太陽電池。
  2. 　前記複数の微小パターンは、それぞれ前記第１ベース電極または前記第２ベース電極を横断し、且つ前記第１方向に一列に並んで形成される、請求項１に記載の太陽電池。
  3. 　前記微小パターンは、それぞれ前記第１方向および前記第２方向に対して傾斜する方向に延びる、請求項２に記載の太陽電池。
  4. 　半導体基板の裏面側に、それぞれ第１方向に延びる複数の帯状の第１半導体層および第２半導体層を第１方向と交差する第２方向に交互に形成する工程と、
    　前記第１半導体層に前記第１方向に延びるよう帯状の第１ベース電極を積層するとともに、前記第２半導体層に前記第１方向に延びるよう帯状の第２ベース電極を積層する工程と、
    　前記第２方向に並ぶよう前記第１ベース電極にそれぞれ部分的に第１接続電極を積層するとともに、前記第２方向に並ぶよう前記第２ベース電極にそれぞれ部分的に第２接続電極を積層する工程と、
    　前記第２方向に延びる第１配線材により前記第１接続電極の間を接続するとともに、前記第２方向に延びる第２配線材により前記第２接続電極の間を接続する工程と、
    を備え、
    　前記第１接続電極および前記第２接続電極を積層する工程において、導電性ペーストのスクリーン印刷により、前記第１接続電極および前記第２接続電極をそれぞれ複数の微小パターンの集合体として形成する、太陽電池の製造方法。
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