WO2022107542A1 - 太陽電池セル及び太陽電池モジュール - Google Patents

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WO2022107542A1
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淳一 中村
紳平 岡本
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株式会社カネカ
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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 and a solar cell module.
  • Patent Document 1 proposes a solar cell module to be attached to the roof of an automobile.
  • a solar cell module is manufactured by using a plurality of solar cell strings in which a plurality of solar cell cells are connected side by side in a row. Since the installation area is limited in automobiles and the like, the solar cell module is required to have high photoelectric conversion efficiency in order to obtain sufficient electric power. Therefore, it is desired to increase the effective area in which the solar cell can contribute to photoelectric conversion by selecting the length of the solar cell string according to the size of the installation location.
  • the shape and size of the place where the solar cell module of the car can be installed differs depending on the model of the car. Therefore, in order to improve the effective photoelectric conversion efficiency of the solar cell module, it is necessary to optimize the length of the solar cell string for each automobile model. However, usually the length of the solar cell string cannot be changed by adjusting the number of solar cells. If the design of the solar cell is changed for each model of the automobile, the photoelectric conversion efficiency of the solar cell module can be maximized, but such a design change greatly increases the cost of the solar cell module.
  • An object of the present invention is to provide a solar cell in which the length of the solar cell string can be adjusted, and a solar cell module having a large length of the solar cell string.
  • the solar cell according to one aspect of the present invention is formed on a semiconductor substrate, a first semiconductor layer and a second semiconductor layer having different conductive types from each other on the back surface of the semiconductor substrate, and laminated on the first semiconductor layer.
  • a first electrode pattern and a second electrode pattern laminated on the second semiconductor layer are provided, and the first semiconductor layer extends in the first direction and is spaced in a second direction intersecting the first direction.
  • the first electrode pattern includes a plurality of first finger electrodes laminated on the first main semiconductor portion so as to extend in the first direction, a first bus bar electrode laminated on the first collective semiconductor portion, and the first bus bar electrode.
  • It has a first pad electrode laminated on the terminal semiconductor portion and connected to the first bus bar electrode, and the second electrode pattern is laminated on the second main semiconductor portion so as to extend in the first direction. It has a plurality of second finger electrodes and a second bus bar electrode laminated on the second collective semiconductor portion.
  • the first semiconductor layer is a first intermediate semiconductor extending in a second direction so as to connect one end of the first main semiconductor portion on one side in the first direction and the first terminal semiconductor portion.
  • the first electrode pattern may further have a first bypass electrode which is laminated on the first intermediate semiconductor portion and connects the first finger electrode and the first pad electrode.
  • the second semiconductor layer further has a second terminal semiconductor portion connected to one side of the first collective semiconductor portion in the first direction, and the second electrode pattern is the second electrode pattern. It may further have a second pad electrode laminated on the terminal semiconductor portion and connected to the second bus bar electrode.
  • the second semiconductor layer is a second intermediate semiconductor extending in the second direction so as to connect one end of the second main semiconductor portion on one side in the first direction and the second terminal semiconductor portion.
  • the second electrode pattern may further have a second bypass electrode, which is laminated on the second intermediate semiconductor portion and connects the second finger electrode and the second pad electrode.
  • the solar cell module includes a plurality of solar cell strings each having a plurality of the solar cell and an interconnector connecting the solar cells, and the solar cell string comprises the above.
  • the end of the solar cell on one side in the first direction is arranged so as to be overlapped on the front side of the end on the other side of the first direction of the adjacent solar cell, and the interconnector is arranged so as to be overlapped on the front side of the sun.
  • the first pad electrode of the battery cell and the second electrode pattern of the solar cell stacked on the back side are connected.
  • the present invention it is possible to provide a solar cell in which the length of the solar cell string can be adjusted, and a solar cell module in which the length of the solar cell string is large.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line AA of the solar cell of FIG. It is a back view of the solar cell string having the solar cell of FIG. 1.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of a solar cell module including the solar cell string of FIG.
  • FIG. 1 is a back view showing a solar cell 1 according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the solar cell 1.
  • the solar cell 1 is formed on the semiconductor substrate 10, the back surface of the semiconductor substrate 10, the first semiconductor layer 20 and the second semiconductor layer 30 having different conductive types from each other, and the first electrode laminated on the first semiconductor layer 20.
  • a second electrode pattern 50 laminated on the pattern 40 and the second semiconductor layer 30 is provided.
  • the first electrode pattern 40 and the second electrode pattern 50 are hatched for the sake of clarity.
  • the semiconductor substrate 10 can be formed of a crystalline silicon material such as single crystal silicon or polycrystalline silicon. It may also be formed from other semiconductor materials such as gallium arsenide (GaAs).
  • the semiconductor substrate 10 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 10 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 10, relatively high output (stable output regardless of 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 20 and the second semiconductor layer 30 are formed on the back surface of the semiconductor substrate 10 in a substantially complementary shape, and have different conductive types from each other.
  • the first semiconductor layer 20 and the second semiconductor layer 30 attract and collect carriers having different polarities from the inside of the semiconductor substrate 10.
  • the first semiconductor layer 20 may be formed of a p-type semiconductor
  • the second semiconductor layer 30 may be formed of an n-type semiconductor.
  • the first semiconductor layer 20 and the second semiconductor layer 30 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 20 extends in the first direction and is arranged at intervals in the second direction intersecting the first direction, and the first main semiconductor portion 21 and one side of the plurality of first semiconductor portions in the first direction.
  • the first terminal semiconductor which is arranged in the above, is connected to a part of the first main semiconductor part 21, and is connected to the first set semiconductor part 22 extending in the second direction and the other side of the first set semiconductor part 22 in the first direction.
  • a first extending in the second direction so as to connect the portion 23, one end of the first main semiconductor portion 21 that is not directly connected to the first collective semiconductor portion 22 on one side in the first direction, and the first terminal semiconductor portion 23. It has an intermediate semiconductor portion 24 and a first extension semiconductor portion 25 extending in a second direction from an end portion on the other side of the first direction of a part of the first main semiconductor portion 21.
  • the second semiconductor layer 30 extends in the first direction and is alternately arranged with the first main semiconductor portion 21 in the second direction.
  • a second set semiconductor section 32 that is arranged on the other side in the direction, is connected to a part of the second main semiconductor section 31, and extends in the second direction, and is connected to one side in the first direction of the second set semiconductor section 32.
  • the first extension semiconductor so as to connect the two-terminal semiconductor unit 33, the other end of the second main semiconductor unit 31 that is not directly connected to the second collective semiconductor unit 32 in the first direction, and the second terminal semiconductor unit 33.
  • the second intermediate semiconductor portion 34 extending in the second direction alongside the portion 25, and the first intermediate semiconductor portion 24 in the second direction from one end of a part of the second main semiconductor portion 31 in the first direction. It has a second extension semiconductor portion 35 that extends.
  • the first electrode pattern 40 is provided for extracting electric charges from the first semiconductor layer 20, and the second electrode pattern 50 is provided for extracting electric charges from the second semiconductor layer 30.
  • the first electrode pattern 40 and the second electrode pattern 50 are laminated so as to leave a margin on the outer edges of the first semiconductor layer 20 and the second semiconductor layer 30 in order to prevent a short circuit.
  • the first electrode pattern 40 and the second electrode pattern 50 can be formed by, for example, etching of a metal layer, printing of a conductive paste, firing, or the like. Further, the first electrode pattern 40 and the second electrode pattern 50 are a transparent electrode layer made of, for example, ITO (Indium Tin Oxide), zinc oxide (ZnO), etc. laminated on the first semiconductor layer 20 and the second semiconductor layer 30. , It may be a laminated body with a metal electrode layer mainly composed of metal.
  • the first electrode pattern 40 is laminated on a plurality of first finger electrodes 41 laminated on the first main semiconductor portion 21 so as to extend in the first direction, and on the first aggregate semiconductor portion 22.
  • the first bus bar electrode 42 connected to one end of the first finger electrode 41 in the first direction of the portion and the first pad electrode laminated on the first terminal semiconductor portion 23 and connected to the first bus bar electrode 42.
  • the second electrode pattern 50 has a plurality of second finger electrodes 51 laminated on the second main semiconductor portion 31 so as to extend in the first direction, and a part of the second finger electrodes 51 laminated on the second collective semiconductor portion 32.
  • a second bus bar electrode 52 connected to the other end of the first direction, a second pad electrode 53 laminated on the second terminal semiconductor portion 33 and connected to the second bus bar electrode 52, and a second intermediate semiconductor.
  • a second bypass electrode 54 laminated on the portion 34 and connecting the second finger electrode 51 and the second pad electrode 53, and a second extension electrode laminated on the second extension semiconductor portion 35 and connected to the second finger electrode 51. 55 and.
  • the first main semiconductor section 21 and the second main semiconductor section 31 occupy a large area in the first semiconductor layer 20 and the second semiconductor layer 30.
  • the moving distance of the carriers in the semiconductor substrate 10 can be reduced, so that the photoelectric conversion efficiency of the solar cell 1 is improved. be able to.
  • the first main semiconductor portion 21 and the second main semiconductor portion 21 and the second main semiconductor portion 21 and the second main semiconductor portion 21 and the second main semiconductor portion are provided with a relatively simple configuration. Charges can be efficiently extracted from the semiconductor unit 31.
  • the overlapping width between the solar cell 1 is increased. Even if the first bus bar electrode 42 is covered with the end of the adjacent solar cell 1, power can be output from the first pad electrode 43.
  • the width of the first bus bar electrode 42 and the second bus bar electrode 52 in the first direction can be reduced, so that the electric charge from the semiconductor substrate 10 can be efficiently charged. Can be taken out. Therefore, by providing the first pad electrode 43 and the second pad electrode 53, the areas of the first main semiconductor portion 21 and the second main semiconductor portion 31 can be increased, and the photoelectric conversion efficiency of the solar cell 1 can be improved. ..
  • the width of the first bus bar electrode 42 and the second bus bar electrode 52 in the first direction is reduced. Even in this case, since the electric resistance from the first main semiconductor unit 21 and the second main semiconductor unit 31 to the first pad electrode 43 and the second pad electrode 53 that output power can be reduced, the inside of the solar cell 1 can be reduced. Loss can be suppressed.
  • FIG. 3 is a back view of a solar cell string 100 having a plurality of solar cell 1s.
  • the solar cell string 100 has a plurality of solar cells 1 arranged in a row in the first direction, and an interconnector 2 for connecting adjacent solar cells.
  • the end portion of the solar cell 1 on one side in the first direction is arranged so as to be overlapped with the front side of the end portion of the adjacent solar cell 1 on the other side in the first direction.
  • the interconnector 2 is formed of a conductor such as a metal wire, a metal foil, a metal braided wire, or a metal stranded wire, and has a first pad electrode 43 of the solar cell 1 stacked on the front side and a solar cell 1 stacked on the back side.
  • the second bus bar electrode and the second pad electrode 53 are connected.
  • the overlapping width of the plurality of solar cells 1 in the first direction is arbitrary within a range in which the area required for connecting the interconnector 2 of the first pad electrode 43 of the solar cell 1 on the front side is exposed. Can be set to. Therefore, the solar cell string 100 can adjust the total length in the first direction.
  • the photoelectric conversion efficiency of the solar cell 1 may be lowered. Therefore, even if a plurality of types of solar cell 1 having different adjustable ranges of the overlap width in the first direction are prepared and the solar cell to be used is selected according to the required length of the solar cell string 100. good.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of the solar cell module M including the solar cell string 100.
  • the solar cell module M has a plurality of solar cell strings 100 arranged side by side in the second direction, a plate-shaped surface protective material 200 that covers the front side of the plurality of solar cell strings 100, and the back side of the plurality of solar cell strings 100.
  • a plate-shaped or sheet-shaped back surface protective material 300 for covering and a sealing material 400 filled between the front surface protective material 200 and the back surface protective material 300 are provided.
  • the surface protective material 200 protects the solar cell string 100 by covering the surface of the solar cell string 100 via the sealing material 400.
  • the surface protective material 200 is preferably made of a transparent and scratch-resistant material such as glass, polycarbonate, and acrylic resin, and is preferably excellent in weather resistance.
  • examples of the material of the surface protective material 200 include transparent resins such as acrylic resin and polycarbonate resin, and glass.
  • the surface of the surface protective material 200 may be processed into an uneven shape or coated with an antireflection coating layer in order to suppress the reflection of light.
  • the surface protective material 200 preferably has a sufficient thickness to have enough strength to hold the shape of the solar cell module M. Further, by using the surface protective material 200 previously molded into a desired shape, the solar cell module M having a desired shape can be obtained.
  • the front surface protective material 200 may be larger than the plurality of solar cell strings 100, the back surface protective material 300, and the encapsulant 400 in a plan view.
  • a surface protective material 200 functions as a flange for attaching the solar cell module M to a desired device. That is, the solar cell module M can be attached to the device by adhering the back surface of the outer edge portion of the surface protective material 200 to the device using an adhesive.
  • the front surface protective material 200 has the same size as the back surface protective material 300 and the sealing material 400 in a plan view, the back surface protective material 300 can be adhered to the device.
  • the surface protective material 200 may have a light-shielding region on the outer peripheral portion to block light.
  • the light-shielding region 201 is usually formed with a constant width along the outer edge of the surface protective material 200.
  • the light-shielding region prevents the adhesive for fixing the solar cell module M from being exposed to sunlight through the surface protective material 200 and deteriorating the adhesive in a state where the solar cell module M is attached to the device. Further, the light-shielding region 1 covers the mounting portion of the solar cell module M to improve the aesthetic appearance.
  • the light-shielding region can be formed by, for example, applying a black paint. As the black paint, a ceramic paint is generally used.
  • the solar cell string 100 is formed so as to have a length substantially equal to the length in the first direction of the translucent region inside the light-shielding region of the surface protective material 200. As a result, it is possible to increase the effective area of light received by the solar cell string 100 and prevent a decrease in photoelectric conversion efficiency due to light not incident on a part of the solar cell 1 at the end of the solar cell string 100.
  • the plurality of solar cell strings 100 may be connected to each other by a wiring material (not shown).
  • the back surface protective material 300 is a layer that protects the back surface side of the solar cell string 100.
  • the material of the back surface protective material 300 is not particularly limited, but a material that prevents the ingress of water or the like (highly water-impervious) is preferable.
  • the back surface protective material 300 can be formed of, for example, a resin such as glass, polyethylene terephthalate (PET), acrylic resin, polyethylene (PE), olefin resin, fluororesin-containing resin, and silicone-containing resin.
  • the back surface protective material 300 may be a laminate of a resin layer and a metal layer such as an aluminum foil.
  • the color (light reflection characteristic) when viewed from the front side surface of the back surface protective material 300 makes the gap between the solar cell strings 100 inconspicuous and improves the aesthetic appearance of the solar cell module M. It is preferable that the color is close to the color of the front side surface of 1.
  • the sealing material 400 seals the solar cell string 100 in the space between the front surface protective material 200 and the back surface protective material 300, and suppresses deterioration of the solar cell string 100 due to moisture or the like.
  • the encapsulant 400 is made of a transparent material and has adhesion to the surface protective material 200 and the solar cell string 100.
  • the material forming the sealing material 400 is preferably thermoplastic so that the gap between the surface protective material 200 and the solar cell string 100 can be sealed by hot pressing.
  • examples of the material for forming the encapsulant 400 include ethylene / vinyl acetate copolymer (EVA), ethylene / ⁇ -olefin copolymer, ethylene / vinyl acetate / triallyl isocyanurate (EVAT), and the like.
  • EVA ethylene / vinyl acetate copolymer
  • EVAT ethylene / vinyl acetate copolymer
  • EVAT ethylene / vinyl acetate / triallyl isocyanurate
  • the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications and modifications can be made.
  • the first extension electrode, the second extension semiconductor portion, the second extension electrode, and the like can be omitted.
  • the solar cell according to the present invention even if the lengths of the first pad electrode and the second pad electrode in the second direction are the same as the lengths of the first bus bar electrode and the second bus bar electrode in the second direction. good.

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Abstract

太陽電池ストリングの長さを調節可能な太陽電池セル(1)を提供すること。本発明の一態様に係る太陽電池セル(1)において、第１半導体層(20)は、複数の第１主半導体部(21)と、第１集合半導体部(22)の第１方向他方側に連接される第１端子半導体部(23)と、を有し、第２半導体層(30)は、複数の第２主半導体部(31)と、第２集合半導体部(32)と、を有し、第１電極パターン(40)は、第１主半導体部(21)に第１方向に延びるよう積層される複数の第１フィンガー電極(41)と、第１集合半導体部(22)に積層される第１バスバー電極(42)と、第１端子半導体部(23)に積層され、第１バスバー電極(42)に連接される第１パッド電極(43)と、を有し、第２電極パターン(50)は、第２主半導体部(31)に第１方向に延びるよう積層される複数の第２フィンガー電極(51)と、第２集合半導体部(32)に積層される第２バスバー電極(52)と、を有する。

Description

太陽電池セル及び太陽電池モジュール
　本発明は、　太陽電池セル及び太陽電池モジュールに関する。
　環境負荷が小さいエネルギー源として、太陽電池の利用が広がっている。例えば特許文献１には、自動車の屋根に取り付けられる太陽電池モジュールが提案されている。一般的に、太陽電池モジュールは、それぞれ複数の太陽電池セルを一列に並べて接続してなる複数の太陽電池ストリングを用いて製造される。自動車等では設置面積が制限されるので、太陽電池モジュールには、十分な電力を得るために高い光電変換効率が求められる。このため、太陽電池ストリングの長さを設置場所の大きさに合わせて選択することで、太陽電池セルが光電変換に寄与できる有効面積を大きくすることが望まれる。
　自動車の太陽電池モジュールを設置可能な場所の形状及び大きさは、自動車のモデル毎に異なる。したがって、太陽電池モジュールの実効的な光電変換効率を向上するためには、太陽電池ストリングの長さを、自動車のモデル毎に最適化する必要がある。しかしながら、通常、太陽電池ストリングの長さは、太陽電池セルの数を調節することでしが変更できない。自動車のモデル毎に太陽電池セルの設計を変更すれば、太陽電池モジュールの光電変換効率を極大化できるが、そのような設計変更は太陽電池モジュールのコストを大きく増大させる。
特開２０１７－１８８５８４号公報
　本発明は、太陽電池ストリングの長さを調節可能な太陽電池セル、並びに太陽電池ストリングの長さが大きい太陽電池モジュール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セルは、半導体基板と、前記半導体基板の裏面に形成され、互いに導電型が異なる第１半導体層及び第２半導体層と、前記第１半導体層に積層される第１電極パターン及び前記第２半導体層に積層される第２電極パターンと、を備え、前記第１半導体層は、第１方向に延び、前記第１方向と交差する第２方向に間隔を空けて配置される複数の第１主半導体部と、前記複数の第１主半導体部の前記第１方向一方側に配置され、前記第２方向に延びる第１集合半導体部と、前記第１集合半導体部の前記第１方向他方側に連接される第１端子半導体部と、を有し、前記第２半導体層は、前記第１方向に延び、前記第２方向に前記第１主半導体部と交互に配置される複数の第２主半導体部と、前記複数の第２主半導体部の前記第１方向他方側に配置され、前記第２方向に延びる第２集合半導体部と、を有し、前記第１電極パターンは、前記第１主半導体部に前記第１方向に延びるよう積層される複数の第１フィンガー電極と、前記第１集合半導体部に積層される第１バスバー電極と、前記第１端子半導体部に積層され、前記第１バスバー電極に連接される第１パッド電極と、を有し、前記第２電極パターンは、前記第２主半導体部に前記第１方向に延びるよう積層される複数の第２フィンガー電極と、前記第２集合半導体部に積層される第２バスバー電極と、を有する。
　前記太陽電池セルにおいて、前記第１半導体層は、前記第１主半導体部の前記第１方向一方側の端部と前記第１端子半導体部とを接続するよう第２方向に延びる第１中間半導体部をさらに有し、前記第１電極パターンは、前記第１中間半導体部に積層され、前記第１フィンガー電極と前記第１パッド電極とを接続する第１バイパス電極をさらに有してもよい。
　前記太陽電池セルにおいて、前記第２半導体層は、前記第２集合半導体部の前記第１方向一方側に連接される第２端子半導体部をさらに有し、前記第２電極パターンは、前記第２端子半導体部に積層され、前記第２バスバー電極に連接される第２パッド電極をさらに有してもよい。
　前記太陽電池セルにおいて、前記第２半導体層は、前記第２主半導体部の前記第１方向一方側の端部と前記第２端子半導体部とを接続するよう第２方向に延びる第２中間半導体部をさらに有し、前記第２電極パターンは、前記第２中間半導体部に積層され、前記第２フィンガー電極と前記第２パッド電極とを接続する第２バイパス電極をさらに有してもよい。
　本発明の一態様に係る太陽電池モジュールは、複数の前記太陽電池セルと、前記太陽電池セル間を接続するインターコネクタと、をそれぞれ有する複数の太陽電池ストリングを備え、前記太陽電池ストリングにおいて、前記太陽電池セルの前記第１方向一方側の端部は、隣接する前記太陽電池セルの前記第１方向他方側の端部の表側に重ねて配置され、前記インターコネクタは、表側に重ねられる前記太陽電池セルの前記第１パッド電極と、裏側に重ねられる前記太陽電池セルの前記第２電極パターンとを接続する。
　本発明によれば、太陽電池ストリングの長さを調節可能な太陽電池セル、並びに太陽電池ストリングの長さが大きい太陽電池モジューを提供できる。
本発明の一実施形態の太陽電池セルの裏面図である。 図１の太陽電池セルのＡ－Ａ線断面図である。 図１の太陽電池セル有する太陽電池ストリングの裏面図である。 図３の太陽電池ストリングを備える太陽電池モジュールの断面図である。
　以下、添付の図面を参照して本発明の各実施形態について説明する。なお、各図面において同一又は相当の部分に対しては同一の符号を附すこととする。また、簡略化のために、部材の図示、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形状及び寸法は、便宜上、見やすいように調整されている。
＜太陽電池セル＞
　図１は、本発明の一実施形態に係る太陽電池セル１を示す裏面図である。図２は、太陽電池セル１の断面図である。太陽電池セル１は、半導体基板１０と、半導体基板１０の裏面に形成され、互いに導電型が異なる第１半導体層２０及び第２半導体層３０と、第１半導体層２０に積層される第１電極パターン４０及び第２半導体層３０に積層される第２電極パターン５０と、を備える。なお、図１では、分かりやすくするために第１電極パターン４０及び第２電極パターン５０にハッチングを付する。
　半導体基板１０は、単結晶シリコン又は多結晶シリコン等の結晶シリコン材料で形成することができる。また、ガリウムヒ素（ＧａＡｓ）等の他の半導体材料から形成されてもよい。半導体基板１０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１０は、受光面側からの入射光を吸収して光キャリア（電子及び正孔）を生成する光電変換基板として機能する。半導体基板１０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２０と第２半導体層３０とは、半導体基板１０の裏面に、略相補的な形状に形成され、互いに異なる導電型を有する。第１半導体層２０及び第２半導体層３０は、半導体基板１０の内部から、互いに極性が異なるキャリアを誘引して収集する。
　具体的には、第１半導体層２０はｐ型半導体から形成され、第２半導体層３０はｎ型半導体から形成され得る。第１半導体層２０及び第２半導体層３０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２０は、第１方向に延び、第１方向と交差する第２方向に間隔を空けて配置される第１主半導体部２１と、複数の第１半導体部の第１方向一方側に配置され、一部の第１主半導体部２１に接続され、第２方向に延びる第１集合半導体部２２と、第１集合半導体部２２の第１方向他方側に連接される第１端子半導体部２３と、第１集合半導体部２２に直接接続されていない第１主半導体部２１の第１方向一方側の端部と第１端子半導体部２３とを接続するよう第２方向に延びる第１中間半導体部２４と、一部の第１主半導体部２１の第１方向他方側の端部から第２方向に延出する第１延長半導体部２５と、を有する。
　第２半導体層３０は、第１方向に延び、第２方向に第１主半導体部２１と交互に配置される複数の第２主半導体部３１と、複数の第２主半導体部３１の第１方向他方側に配置され、一部の第２主半導体部３１に接続され、第２方向に延びる第２集合半導体部３２と、第２集合半導体部３２の第１方向一方側に連接される第２端子半導体部３３と、第２集合半導体部３２に直接接続されていない第２主半導体部３１の第１方向他方側の端部と第２端子半導体部３３とを接続するよう第１延長半導体部２５と並んで第２方向に延びる第２中間半導体部３４と、一部の第２主半導体部３１の第１方向一方側の端部から第２方向に第１中間半導体部２４と並んで延出する第２延長半導体部３５と、を有する。
　第１電極パターン４０は第１半導体層２０から電荷を取り出すために設けられ、第２電極パターン５０は第２半導体層３０から電荷を取り出すために設けられる。第１電極パターン４０及び第２電極パターン５０は、短絡を防止するために、第１半導体層２０及び第２半導体層３０の外縁部にマージンを残すよう積層される。
　第１電極パターン４０および第２電極パターン５０は、例えば、金属層のエッチング、導電性ペーストの印刷及び焼成等の方法によって形成することができる。また、第１電極パターン４０および第２電極パターン５０は、第１半導体層２０及び第２半導体層３０に積層される例えばＩＴＯ（Indium Tin Oxide）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）等からなる透明電極層と、金属を主体とする金属電極層との積層体であってもよい。
　具体的に説明すると、第１電極パターン４０は、第１主半導体部２１に第１方向に延びるようそれぞれ積層される複数の第１フィンガー電極４１と、第１集合半導体部２２に積層され、一部の第１フィンガー電極４１の第１方向一方側の端部に接続される第１バスバー電極４２と、第１端子半導体部２３に積層され、第１バスバー電極４２に連接される第１パッド電極４３と、第１中間半導体部２４に積層され、第１フィンガー電極４１と第１パッド電極４３とを接続する第１バイパス電極４４と、第１延長半導体部２５に積層され第１フィンガー電極４１に接続される第１延長電極４５と、を有する。
　第２電極パターン５０は、第２主半導体部３１に第１方向に延びるよう積層される複数の第２フィンガー電極５１と、第２集合半導体部３２に積層され、一部の第２フィンガー電極５１の第１方向他方側の端部に接続される第２バスバー電極５２と、第２端子半導体部３３に積層され、第２バスバー電極５２に連接される第２パッド電極５３と、第２中間半導体部３４に積層され、第２フィンガー電極５１と第２パッド電極５３とを接続する第２バイパス電極５４と、第２延長半導体部３５に積層され第２フィンガー電極５１に接続される第２延長電極５５と、を有する。
　第１主半導体部２１及び第２主半導体部３１は、第１半導体層２０及び第２半導体層３０において多くの面積を占める。第１主半導体部２１及び第２主半導体部３１を相補的なストライプ状に形成することによって、半導体基板１０内におけるキャリアの移動距離を小さくできるので、太陽電池セル１の光電変換効率を向上することができる。
　第１バスバー電極４２及び第２バスバー電極５２が積層される第１集合半導体部２２及び第２集合半導体部３２を設けることによって、比較的簡単な構成で、第１主半導体部２１及び第２主半導体部３１から電荷を効率よく取り出すことができる。
　第１端子半導体部２３及び第１パッド電極４３を設けることによって、複数の太陽電池セル１それぞれの第１方向の端部を重ね合わせて配置した場合に、太陽電池セル１同士の重なり幅を大きくして第１バスバー電極４２が隣接する太陽電池セル１の端部に覆われたとしても、第１パッド電極４３から電力を出力することができる。
　また、第１パッド電極４３及び第２パッド電極５３を設けることによって、第１バスバー電極４２及び第２バスバー電極５２の第１方向の幅を小さくすることができるので、半導体基板１０から効率よく電荷を取り出すことができる。このため、第１パッド電極４３及び第２パッド電極５３を設けることで、第１主半導体部２１及び第２主半導体部３１の面積を大きくして、太陽電池セル１の光電変換効率を向上できる。
　第１中間半導体部２４及び第２中間半導体部３４ひいては第１バイパス電極４４及び第２バイパス電極５４を設けることによって、第１バスバー電極４２及び第２バスバー電極５２の第１方向の幅を小さくした場合でも、第１主半導体部２１及び第２主半導体部３１から電力を出力する第１パッド電極４３及び第２パッド電極５３までの電気抵抗を小さくすることができるので、太陽電池セル１の内部損失を抑制できる。
　第１延長半導体部２５及び第２延長半導体部３５並びに第１延長電極４５及び第２延長電極５５は、第１バイパス電極４４及び第２バイパス電極５４を形成したことによる第１主半導体部２１及び第２主半導体部３１の面積減少を補完して、半導体基板１０からの電荷の取り出し効率低下を抑制する。
＜太陽電池ストリング＞
　図３は、複数の太陽電池セル１を有する太陽電池ストリング１００の裏面図である。太陽電池ストリング１００は、第１方向に一列に並ぶ複数の太陽電池セル１と、隣り合う太陽電池セル間を接続するインターコネクタ２とを有する。太陽電池ストリング１００において、太陽電池セル１の第１方向一方側の端部は、隣接する太陽電池セル１の第１方向他方側の端部の表側に重ねて配置される。インターコネクタ２は、金属線、金属箔、金属編み線、金属撚線等の導電体から形成され、表側に重ねられる太陽電池セル１の第１パッド電極４３と裏側に重ねられる太陽電池セル１の第２バスバー電極及び第２パッド電極５３とを接続する。
　太陽電池ストリング１００において、複数の太陽電池セル１の第１方向の重なり幅は、表側の太陽電池セル１の第１パッド電極４３のインターコネクタ２の接続に必要な面積が露出する範囲内で任意に設定できる。したがって、太陽電池ストリング１００は、第１方向の全長を調節可能である。
　なお、重なり幅の調整範囲を大きくするために第１パッド電極４３及び第２パッド電極５３の第１方向の長さを大きくすると、太陽電池セル１の光電変換効率が低くなり得る。このため、第１方向の重なり幅の調整可能範囲が異なる複数種類の太陽電池セル１を用意しておき、求められる太陽電池ストリング１００の長さに応じて使用する太陽電池セルを選択してもよい。
＜太陽電池モジュール＞
　図４は、太陽電池ストリング１００を備える太陽電池モジュールＭの断面図である。太陽電池モジュールＭは、第２方向に並べて配置される複数の太陽電池ストリング１００と、複数の太陽電池ストリング１００の表側を覆う板状の表面保護材２００と、複数の太陽電池ストリング１００の裏側を覆う板状又はシート状の裏面保護材３００と、表面保護材２００と裏面保護材３００との間に充填される封止材４００と、を備える。
　表面保護材２００は、封止材４００を介して、太陽電池ストリング１００の表面を覆うことにより、太陽電池ストリング１００を保護する。表面保護材２００は、例えばガラス、ポリカーボネート、アクリル樹脂などの透明で耐傷性を有する材料から形成され、対候性に優れることが好ましい。具体的には、表面保護材２００の材質としては、例えばアクリル樹脂若しくはポリカーボネート樹脂等の透明樹脂、ガラスなどを挙げることができる。また、表面保護材２００の表面は、光の反射を抑制するために、凹凸状に加工されたり、反射防止コーティング層で被覆されてもよい。
　表面保護材２００は、太陽電池モジュールＭの形状を保持できる強度を備えるために十分な厚さを有することが好ましい。また、予め所望の形状に成形した表面保護材２００を用いることによって、所望の形状の太陽電池モジュールＭを得ることができる。
　表面保護材２００は、平面視で、複数の太陽電池ストリング１００、裏面保護材３００及び封止材４００よりも大きくてもよい。このような表面保護材２００は、太陽電池モジュールＭを所望の装置に取り付けるためのフランジとして機能する。つまり、太陽電池モジュールＭは、接着剤を用いて表面保護材２００の外縁部の裏面を装置に接着することで、装置に取り付けることができる。表面保護材２００が平面視で裏面保護材３００及び封止材４００と同じ大きさである場合は、裏面保護材３００が装置に接着され得る。
　表面保護材２００は、外周部に光を遮断する遮光領域を有してもよい。遮光領域２０１は、通常、表面保護材２００の外縁に沿って一定の幅で形成される。遮光領域は、太陽電池モジュールＭを装置に取り付けた状態で、太陽電池モジュールＭを固定する接着剤に表面保護材２００を通して太陽光が当たって接着剤を劣化させることを防止する。また、遮光領域１は太陽電池モジュールＭの取り付け部を覆い隠すことで、美観を向上する。遮光領域は、例えば黒色塗料の塗布等により形成できる。黒色塗料としては、一般にセラミック塗料が用いられる。
　太陽電池ストリング１００は、表面保護材２００の遮光領域の内側の透光領域の第１方向の長さと略等しい長さを有するよう形成される。これにより、太陽電池ストリング１００が受光する有効面積を大きくしつつ、太陽電池ストリング１００の端部の太陽電池セル１の一部に光が入射しないことによる光電変換効率の低下を防止できる。なお、複数の太陽電池ストリング１００は、配線材(不図示)によって互いに接続され得る。
　裏面保護材３００は、太陽電池ストリング１００の裏面側を保護する層である。裏面保護材３００の材質としては、特に限定されるものではないが、水等の浸入を防止する（遮水性の高い）材質が好ましい。具体的には、裏面保護材３００は、例えばガラス、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、アクリル樹脂、ポリエチレン（ＰＥ）、オレフィン系樹脂、含フッ素樹脂、含シリコーン樹脂等の樹脂等から形成できる。また、裏面保護材３００は、樹脂の層と、例えばアルミニウム箔等の金属の層との積層体としてもよい。また、裏面保護材３００の表側面から見た際の色（光の反射特性）は、太陽電池ストリング１００間の隙間を目立ちにくくして太陽電池モジュールＭの美観を向上するために、太陽電池セル１の表側面の色と近似していることが好ましい。
　封止材４００は、表面保護材２００と裏面保護材３００との間の空間内で太陽電池ストリング１００を封止し、水分等により太陽電池ストリング１００が劣化することを抑制する。封止材４００は、透明性を有し、表面保護材２００及び太陽電池ストリング１００に対する密着性を有する材料から形成される。封止材４００を形成する材料は、熱プレスにより表面保護材２００と太陽電池ストリング１００との隙間を封止できるよう、熱可塑性を有することが好ましい。具体的には、封止材４００を形成する材料としては、例えばエチレン／酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）、エチレン／α－オレフィン共重合体、エチレン／酢酸ビニル／トリアリルイソシアヌレート（ＥＶＡＴ）、ポリビニルブチラート（ＰＶＢ）、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、シリコーン樹脂等を主成分する樹脂組成物を用いることができる。
　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、種々の変更及び変形が可能である。例として、本発明に係る太陽電池セルにおいて、第２端子半導体部及び第２パッド電極、第１中間半導体部及び第１バイパス電極、第２中間半導体部及び第２バイパス電極、第１延長半導体部及び第１延長電極、第２延長半導体部及び第２延長電極等は省略可能である。また、本発明に係る太陽電池セルにおいて、第１パッド電極及び第２パッド電極の第２方向の長さは、第１バスバー電極及び第２バスバー電極の第２方向の長さと同一であってもよい。
　１　太陽電池セル
　２　インターコネクタ
　１０　半導体基板
　２０　第１半導体層
　２１　第１主半導体部
　２２　第１集合半導体部
　２３　第１端子半導体部
　２４　第１中間半導体部
　２５　第１延長半導体部
　３０　第２半導体層
　３１　第２主半導体部
　３２　第２集合半導体部
　３３　第２端子半導体部
　３４　第２中間半導体部
　３５　第２延長半導体部
　４０　第１電極パターン
　４１　第１フィンガー電極
　４２　第１バスバー電極
　４３　第１パッド電極
　４４　第１バイパス電極
　４５　第１延長電極
　５０　第２電極パターン
　５１　第２フィンガー電極
　５２　第２バスバー電極
　５３　第２パッド電極
　５４　第２バイパス電極
　５５　第２延長電極
　１００　太陽電池ストリング
　２００　表面保護材
　３００　裏面保護材
　４００　封止材
　Ｍ　太陽電池モジュール

Claims (5)

  1. 　半導体基板と、前記半導体基板の裏面に形成され、互いに導電型が異なる第１半導体層及び第２半導体層と、前記第１半導体層に積層される第１電極パターン及び前記第２半導体層に積層される第２電極パターンと、を備え、
    　前記第１半導体層は、第１方向に延び、前記第１方向と交差する第２方向に間隔を空けて配置される複数の第１主半導体部と、前記複数の第１主半導体部の前記第１方向一方側に配置され、前記第２方向に延びる第１集合半導体部と、前記第１集合半導体部の前記第１方向他方側に連接される第１端子半導体部と、を有し、
    　前記第２半導体層は、前記第１方向に延び、前記第２方向に前記第１主半導体部と交互に配置される複数の第２主半導体部と、前記複数の第２主半導体部の前記第１方向他方側に配置され、前記第２方向に延びる第２集合半導体部と、を有し、
    　前記第１電極パターンは、前記第１主半導体部に前記第１方向に延びるよう積層される複数の第１フィンガー電極と、前記第１集合半導体部に積層される第１バスバー電極と、前記第１端子半導体部に積層され、前記第１バスバー電極に連接される第１パッド電極と、を有し、
    　前記第２電極パターンは、前記第２主半導体部に前記第１方向に延びるよう積層される複数の第２フィンガー電極と、前記第２集合半導体部に積層される第２バスバー電極と、を有する、太陽電池セル。
  2. 　前記第１半導体層は、前記第１主半導体部の前記第１方向一方側の端部と前記第１端子半導体部とを接続するよう第２方向に延びる第１中間半導体部をさらに有し、前記第１電極パターンは、前記第１中間半導体部に積層され、前記第１フィンガー電極と前記第１パッド電極とを接続する第１バイパス電極をさらに有する、請求項１に記載の太陽電池セル。
  3. 　前記第２半導体層は、前記第２集合半導体部の前記第１方向一方側に連接される第２端子半導体部をさらに有し、前記第２電極パターンは、前記第２端子半導体部に積層され、前記第２バスバー電極に連接される第２パッド電極をさらに有する、請求項１又は２に記載の太陽電池セル。
  4. 　前記第２半導体層は、前記第２主半導体部の前記第１方向一方側の端部と前記第２端子半導体部とを接続するよう第２方向に延びる第２中間半導体部をさらに有し、前記第２電極パターンは、前記第２中間半導体部に積層され、前記第２フィンガー電極と前記第２パッド電極とを接続する第２バイパス電極をさらに有する、請求項３に記載の太陽電池セル。
  5. 　複数の請求項１から４のいずれかに記載の太陽電池セルと、前記太陽電池セル間を接続するインターコネクタと、をそれぞれ有する複数の太陽電池ストリングを備え、
    　前記太陽電池ストリングにおいて、前記太陽電池セルの前記第１方向一方側の端部は、隣接する前記太陽電池セルの前記第１方向他方側の端部の表側に重ねて配置され、前記インターコネクタは、表側に重ねられる前記太陽電池セルの前記第１パッド電極と、裏側に重ねられる前記太陽電池セルの前記第２電極パターンとを接続する、太陽電池モジュール。
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