(57)【要約】      （修正有）【課題】向上された発電特性を有する太陽電池セルを提供する。【解決手段】半導体基板２０の第１主面２１は（１００）面に対して角度αだけ傾斜しており、角度αは１度以上かつ４５度以下である。半導体基板２０の第１主面２１の法線方向と半導体基板２０の長軸方向とを含む断面は平行四辺形であり、半導体基板２０の第１主面２１と半導体基板２０の第１側面２５との成す角度βは、β＝（９０−α）となっている。また、第１側面２５における、第１主面２１から第２主面２２までの距離は、半導体基板２０の厚みｔをｃｏｓαで割った値となり、半導体基板２０の厚みｔよりも大きくなる。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一の面方位に対して角度が１度以上４５度以下である第１主面を有する半導体基板、を備え、
前記第１主面は、互いに直交する長軸と短軸とを有する長方形である、太陽電池セル。
【請求項２】
前記半導体基板は、単結晶シリコン基板であり、
前記一の面方位は、（１００）面であり、
前記第１主面は、前記（１００）面に対して角度が２度以上２０度以下である、請求項１に記載の太陽電池セル。
【請求項３】
前記半導体基板は、前記第１主面上に二次元配列された凹凸構造を有し、
前記凹凸構造は、前記半導体基板の（１１１）面が露出するように形成された四角錐形状を有し、
前記四角錐は、互いに隣接する２つの第１の角錐面と、互いに隣接する２つの第２の角錐面と、を有し、
前記第１の角錐面の面積は、前記第２の角錐面の面積よりも大きい、請求項２に記載の太陽電池セル。
【請求項４】
前記半導体基板の、前記第１主面に垂直かつ前記長軸に平行な断面は、平行四辺形である、請求項１〜３のいずれか一項に記載の太陽電池セル。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の太陽電池セルを用いた太陽電池モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽電池セルおよび太陽電池モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽電池は、クリーンで無尽蔵に供給される太陽光を直接電気に変換するため、新しいエネルギー源として期待されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−３４１６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
太陽電池の発電特性をさらに向上したいという要望がある。本発明の目的は、向上された発電特性を有する太陽電池セルおよび太陽電池モジュールを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る太陽電池セルは、一の面方位に対して角度が１度以上４５度以下である第１主面を有する半導体基板、を備え、前記第１主面は、互いに直交する長軸と短軸とを有する長方形である。
【０００６】
また、本発明の一態様に係る太陽電池モジュールは、上記記載の太陽電池セルを用いる。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、向上された発電特性を有する太陽電池セルおよび太陽電池モジュールを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施の形態に係る太陽電池セルの構造を示す断面図である。
【図２】実施の形態に係る太陽電池セルの構造を示す受光面側の平面図である。
【図３】実施の形態に係る半導体ウエハの構造を示す受光面側の平面図である。
【図４】実施の形態に係る半導体ウエハの構造を示す断面図である。
【図５】実施の形態に係るテクスチャ構造を形成した半導体ウエハの構造を示す断面図である。
【図６】実施の形態に係るテスクチャ構造を示す受光面側の平面図である。
【図７】実施の形態に係る太陽電池セルの製造方法を示すフローチャートである。
【図８】実施の形態に係る半導体インゴットの外観斜視図である。
【図９】実施の形態に係る半導体インゴットのスライス工程を示す図である。
【図１０】従来例に係る半導体インゴットのスライス工程を示す図である。
【図１１】実施の形態の変形例に係る半導体インゴットのスライス工程を示す図である。
【図１２】実施の形態に係る太陽電池モジュールの構造を示す断面図である。
【図１３】実施の形態に係る太陽電池モジュールの構造を示す受光面側の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下では、本発明の実施の形態に係る太陽電池セルおよび太陽電池モジュールついて、図面を用いて詳細に説明する。以下に説明する実施の形態は、いずれも本発明の好ましい一具体例を示すものである。したがって、以下の実施の形態に示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置、接続形態および工程の順序など、一例であり、本発明を限定する趣旨ではない。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、本発明の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。
【００１０】
各図は模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。また、各図において、同じ構成部材については同じ符号を付している。
【００１１】
本明細書において、太陽電池セルの「受光面」とは、その反対側の面である「裏面」に比べ、光が多く太陽電池セルの内部へ入射可能な面を意味する。なお、「裏面」側から光が内部に全く入らない場合も含む。また、太陽電池モジュールの「受光面」とは、太陽電池セルの「受光面」側の光が入射可能な面を意味し、太陽電池モジュールの「裏面」とは、その反対側の面を意味する。また、「第１の部材上に第２の部材を設ける」などの記載は、特に限定を付さない限り、第１および第２の部材が直接接触して設けられる場合のみを意図しない。即ち、この記載は、第１および第２の部材の間に他の部材が存在する場合を含む。また、「略＊＊」との記載は、「略同一」を例に挙げて説明すると、全く同一はもとより、実質的に同一と認められるものを含む意図である。
【００１２】
（実施の形態）
［１．実施の形態に係る太陽電池セルの構成］
実施の形態に係る太陽電池セル１０の概略構成について、図１〜図６を参照しながら説明する。図１は、実施の形態に係る太陽電池セル１０の構造を示す断面図である。図２は、実施の形態に係る太陽電池セル１０の受光面側から見た平面図である。
【００１３】
太陽電池セル１０は、半導体基板２０を備える。半導体基板２０は、互いに背向する第１主面２１および第２主面２２を有する。本実施の形態では、第１主面２１が太陽電池セル１０の受光面側の面であり、第２主面２２が太陽電池セル１０の裏面側の面である場合の例について説明する。半導体基板２０は、光を受けることによって光キャリアを生成する。ここで、光キャリアとは、半導体基板２０に光が吸収されることによって生成される電子および正孔のことである。半導体基板２０は、ｎ型またはｐ型の第１導電型を有する。入射光の利用効率を高めるため、半導体基板２０の第１主面２１は、複数の凹凸で構成されるテクスチャ構造を有することが好ましい。一方、半導体基板２０の第２主面２２は、複数の凹凸で構成されるテクスチャ構造を有してもよく、テクスチャ構造を有さず平坦面を有してもよい。テクスチャ構造の高さは、例えば、０．５〜２５μｍであり、２〜８μｍ程度が好ましい。
【００１４】
半導体基板２０として、例えば、単結晶シリコン基板または多結晶シリコン基板などの結晶性シリコン基板を使用できる。また、半導体基板２０として、結晶性シリコン基板以外も使用できる。例えば、ゲルマニウム（Ｇｅ）半導体基板や、シリコンカーバイト（ＳｉＣ）およびシリコンゲルマニウム（ＳｉＧｅ）に代表される４族−４族化合物半導体基板、または、砒化ガリウム（ＧａＡｓ）、窒化ガリウム（ＧａＮ）およびリン化インジウム（ＩｎＰ）に代表される３族−５族化合物半導体基板等の、一般的な半導体基板を使用できる。
【００１５】
本実施の形態では、半導体基板２０として単結晶シリコン基板を使用し、第１導電型がｎ型であり、第１導電型とは逆導電型である第２導電型がｐ型である場合の例について説明する。半導体基板２０の厚みは、例えば、３０μｍ〜３００μｍであり、５０μｍ〜１５０μｍ程度が好ましい。また、半導体基板２０には、ｎ型の不純物として、例えば、リン（Ｐ）、ヒ素（Ａｓ）またはアンチモン（Ｓｂ）等のドーパントが添加される。半導体基板２０の第１導電型の不純物濃度は、例えば、１×１０１４ｃｍ−３〜１×１０１７ｃｍ−３であり、５×１０１４ｃｍ−３〜５×１０１５ｃｍ−３が好ましい。
【００１６】
図３は、実施の形態に係る半導体ウエハ（半導体基板２０）の構造を示す受光面側の平面図である。また、図４は、実施の形態に係る半導体ウエハ（半導体基板２０）の構造を示す断面図である。図３に示すとおり、半導体基板２０の第１主面２１は、長軸２３および短軸２４を有する矩形である。また、第１主面２１は、長軸２３および短軸２４を有する矩形の四つの角部を斜めに切り欠いた八角形状を有する。なお、上記斜めの切り欠きは、丸みを帯びてもよい。さらに、これら以外の形状を有してもよい。例えば、ひし形または楕円形などであってもよい。半導体基板２０の第１主面２１は、長軸２３および短軸２４に対して軸対象である。また、長軸２３は短軸２４より長い。さらに、長軸２３と短軸２４とは互いに直交する。図３に示すとおり、半導体基板２０の第１主面２１は、長軸２３および短軸２４を有する矩形を斜めに切り欠いた八角形状を有する。長軸２３は線分ＡＡ´であり、短軸２４は線分ＢＢ´である。半導体基板２０の第１主面２１および第２主面２２は、例えば、長方形である。長方形には、長方形と、長方形の四つの角部を斜めに切り欠いた八角形と、その切欠きに丸みを帯びさせた形状とが含まれる。
【００１７】
また、図４に示すとおり、半導体基板２０の第１主面２１は、（１００）面に対して角度αだけ傾斜している。角度αは、例えば、１度以上かつ４５度以下であり、好ましくは２度以上かつ２０度以下であり、さらに好ましくは３度以上かつ１０度以下である。
【００１８】
さらに、半導体基板２０の、第１主面２１の法線方向と長軸２３方向とを含む断面は、平行四辺形である。半導体基板２０の第１主面２１と、半導体基板２０の第１側面２５との成す角度βは、β＝（９０−α）となっている。また、第１側面２５における、第１主面２１から第２主面２２までの距離は、半導体基板２０の厚みｔをｃｏｓαで割った値となり、半導体基板２０の厚みｔよりも大きくなる。これにより、第１主面２１から第２主面２２までの距離を大きくすることができるので、半導体基板２０の第１側面２５において、第１主面２１側の第１半導体層３０と第２主面側の第２半導体層４０とのリーク電流を抑制することができ、その結果、太陽電池１０の発電特性を向上させることができる。なお、半導体基板２０の、第１主面２１の法線方向と短軸２４方向と含む断面は、矩形である。
【００１９】
なお、半導体基板２０の第１主面２１は、一の面方位に対して角度αだけ傾斜していればよい。上記一の面方位は、例えば、（１００）面、（１１０）面、（１１１）面、（２１１）面、（３１１）面、（４１１面）、（５１１）面および（６１１）面である。
【００２０】
図５は、実施の形態に係るテクスチャ構造を形成した半導体ウエハ（半導体基板２０）の構造を示す断面図である。また、図６は、実施の形態に係るテスクチャ構造を受光面側からみた平面図である。図５に示すとおり、半導体基板２０は第１主面２１および第２主面２２にテクスチャ構造を有する。半導体基板２０のテクスチャ構造は、例えば、図６に示すように、（１１１）面を角錐面２６、２７、２８、および２９とした四角錐を第１主面２１に二次元配列した凹凸構造である。図６に示すとおり、第１主面２１側の四角錐をその上方から視た場合、四角錐の第１の角錐面２６および２７は、第２の角錐面２８および２９よりも面積が大きく、第２の角錐面２８および２９は、第１の角錐面２６および２７よりｘ軸正方向に配置されている。このように、四角錐の２つの第１の角錐面２６および２７の面積を、２つの第２の角錐面２８および２９の面積よりも大きく形成することで、４つの角錐面の面積を同じとする四角錐を用いる場合と比較して、太陽電池セル１０に入射する光を複雑に反射および回折するこができ、入射する光の利用効率を高めることができる。その結果、太陽電池セル１０の発電特性を向上させることができる。
【００２１】
一方、第２主面２２側の四角錐をその上方から視た場合、面積の大きい角錐面２８および２９は、面積の小さい角錐面２６および２７よりｘ軸負方向に配置されている。このように、半導体基板２０の第１主面２１および第２主面２２において、互いに相反する方向に反射および回折するテクスチャ構造を形成することで、太陽電池セル１０に入射する光をさらに複雑に反射および回折することができ、入射する光の利用効率をさらに高めることができる。その結果、太陽電池セル１０の発電特性をさらに向上させることができる。
【００２２】
図１に示すとおり、半導体基板２０の第１主面２１の全域または略全域上には、半導体基板２０と同じ第１導電型である第１半導体層３０が設けられる。第１半導体層３０は、半導体基板２０との接合界面またはその付近における光キャリアの再結合を抑制する機能を有する。本実施の形態では、第１半導体層３０として、非晶質シリコン層３０ａを使用している。また、非晶質シリコン層３０ａは、真性非晶質シリコン層３０ｉと、第１導電型の第１導電型非晶質シリコン層３０ｎとを、半導体基板２０の第１主面２１からこの順番に積層した積層構造を有する。真性非晶質シリコン層３０ｉは、半導体基板２０の第１主面２１の上（ｙ軸正方向）に設けられる。第１導電型非晶質シリコン層３０ｎは、真性非晶質シリコン層３０ｉの上（ｙ軸正方向）に設けられる。本実施の形態では、半導体基板２０と第１半導体層３０との接合は、ヘテロ接合を構成する。
【００２３】
本明細書において、「真性」とは、導電型不純物を含まない完全に真性である半導体に限られず、意図的に導電型不純物を混入させない半導体、または、製造過程等で混入する導電型不純物が存在する半導体を含む意味である。さらに、微量の導電型不純物が意図的または意図せずに添加される場合、その濃度が、例えば、５×１０１７ｃｍ−３以下となるように形成される半導体をも含むものである。また、「非晶質」とは、非晶質部分と結晶質部分との双方を含むように構成されてもよい。さらに、「略」は、数値で表せる場合、９５％以上を意味する。
【００２４】
第１導電型非晶質シリコン層３０ｎは、半導体基板２０と同じ第１導電型の不純物を含有する。第１導電型非晶質シリコン層３０ｎには、第１導電型の不純物として、例えば、リン（Ｐ）、ヒ素（Ａｓ）またはアンチモン（Ｓｂ）等のドーパントが添加される。第１導電型非晶質シリコン層３０ｎの第１導電型の不純物濃度は、例えば、５×１０１８ｃｍ−３以上であり、５×１０２０ｃｍ−３〜５×１０２１ｃｍ−３であることが好ましい。
【００２５】
第１半導体層３０の厚みは、半導体基板２０の第１主面２１における光キャリアの再結合を十分に抑制できる程度に厚くし、一方、第１半導体層３０による入射光の吸収をできるだけ低く抑えられる程度に薄くすることが好ましい。第１非晶質半導体層３０ａの厚みは、例えば、２ｎｍ〜７５ｎｍ程度である。さらに具体的には、真性非晶質シリコン層３０ｉの厚みは、例えば、１ｎｍ〜２５ｎｍであり、２ｎｍ〜５ｎｍであることが好ましい。また、第１導電型非晶質シリコン層３０ｎの厚みは、例えば、１ｎｍ〜５０ｎｍであり、２ｎｍ〜１０ｎｍであることが好ましい。
【００２６】
図１に示すとおり、半導体基板２０の第２主面２２の全域または略全域上には、半導体基板２０と異なる第２導電型である第２半導体層４０が設けられる。第２半導体層４０は、半導体基板２０と接合して、ｐｎ接合を構成する。本実施の形態では、第２半導体層４０として、非晶質シリコン層４０ａを使用する。また、非晶質シリコン層４０ａは、真性非晶質シリコン層４０ｉと、第２導電型の第２導電型非晶質シリコン層４０ｐとを、半導体基板２０の第２主面２２からこの順番に積層した積層構造を有する。真性非晶質シリコン層４０ｉは、半導体基板２０の第２主面２２の上（ｙ軸負方向）に設けられる。第２導電型非晶質シリコン層４０ｐは、真性非晶質シリコン層４０ｉの上（ｙ軸負方向）に設けられる。本実施の形態では、半導体基板２０と第２半導体層４０との接合は、ヘテロ接合を構成する。
【００２７】
第２導電型非晶質シリコン層４０ｐは、半導体基板２０と異なる第２導電型の不純物を含有する。第２導電型非晶質シリコン層４０ｐには、第２導電型の不純物として、例えば、ボロン（Ｂ）またはアルミニウム（Ａｌ）等のドーパントが添加される。第２導電型非晶質シリコン層４０ｐの第２導電型の不純物濃度は、例えば、１×１０１９ｃｍ−３以上であり、５×１０２０ｃｍ−３〜５×１０２１ｃｍ−３程度であることが好ましい。
【００２８】
第２半導体層４０の厚みは、半導体基板２０の第２主面２２における光キャリアの再結合を十分に抑制できる程度に厚くし、一方、太陽電池セルの発電ロスに繋がる抵抗成分を十分に抑制できる程度に薄くすることが好ましい。第２非晶質半導体層４０ａの厚みは、例えば、２ｎｍ〜７５ｎｍ程度である。さらに具体的には、真性非晶質シリコン層４０ｉの厚みは、例えば、１ｎｍ〜２５ｎｍであり、２ｎｍ〜５ｎｍ程度であることが好ましい。また、第２導電型非晶質シリコン層４０ｐの厚みは、例えば、１ｎｍ〜５０ｎｍであり、２ｎｍ〜１０ｎｍ程度であることが好ましい。
【００２９】
なお、光キャリアの再結合を抑制する効果を高めるために、真性非晶質シリコン層３０ｉおよび４０ｉ、第１導電型非晶質シリコン層３０ｎおよび第２導電型非晶質シリコン層４０ｐのそれぞれには、水素（Ｈ）を含有させることが好ましい。また、真性非晶質シリコン層３０ｉおよび４０ｉ、第１導電型非晶質シリコン層３０ｎおよび第２導電型非晶質シリコン層４０ｐのそれぞれには、水素（Ｈ）に加えて、酸素（Ｏ）、炭素（Ｃ）またはゲルマニウム（Ｇｅ）を含有させてもよい。
【００３０】
なお、第１半導体層３０および第２半導体層４０は、上述の構成のみに限定されるものではない。第１半導体層３０および第２半導体層４０のそれぞれは、単結晶シリコン、多結晶シリコンおよび微結晶シリコンの少なくとも一つを含む、導電型を有する半導体層であってもよい。また、この半導体層と、酸素（Ｏ）および窒素（Ｎ）の少なくとも一方を含有するシリコン化合物、または、酸素（Ｏ）および窒素（Ｎ）の少なくとも一方を含有するアルミニウム化合物等の絶縁層とを、半導体基板２０の第１主面２１または第２主面２２からこの順番に積層した構造であってもよい。この積層構造を採用する場合、絶縁層の膜厚は、トンネル電流が流れる程度であることが好ましく、例えば、０．５ｎｍから１０ｎｍであることが好ましい。
【００３１】
図１に示すとおり、太陽電池セル１０は、第１電極５０および第２電極６０を有する。第１電極５０は、第１半導体層３０の上（ｙ軸正方向）に設けられ、第１半導体層３０と電気的に接続される。一方、第２電極６０は、第２半導体層４０の上（ｙ軸負方向）に設けられ、第２半導体層４０と電気的に接続される。
【００３２】
本実施の形態では、第１電極５０は、第１透明導電膜５０ｔと、透明でない第１金属電極５０ｍとを、第１半導体層３０の上からこの順番に積層した構造を有する。第１透明導電膜５０ｔは、第１半導体層３０の上（ｙ軸正方向）に設けられる。第１金属電極５０ｍは、第１透明導電膜５０ｔの上（ｙ軸正方向）に設けられる。図２に示すとおり、第１金属電極５０ｍは、バスバー電極５１ｍおよび複数のフィンガー電極５２ｍから構成される。一方、第２電極６０は、第２透明導電膜６０ｔと、透明でない第２金属電極６０ｍとを、第２半導体層４０の上からこの順番に積層した構造を有する。第２透明導電膜６０ｔは、第２半導体層４０の上（ｙ軸負方向）に設けられる。第２金属電極６０ｍは、第２透明導電膜６０ｔの上（ｙ軸負方向）に設けられる。第２金属電極６０ｍは、バスバー電極６１ｍおよび複数のフィンガー電極６２ｍから構成される。
【００３３】
図１に示すとおり、第１透明電極膜５０ｔは、第１半導体層３０の全域または略全域上に設けられる。また、第２透明電極膜６０ｔは、第２半導体層４０の全域または略全域上に設けられる。
【００３４】
第１透明導電膜５０ｔおよび第２透明導電膜６０ｔのそれぞれは、例えば、酸化インジウム（Ｉｎ２Ｏ３）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化錫（ＳｎＯ２）または酸化チタン（ＴｉＯ２）等の金属酸化物を少なくとも一つ含んでいる。また、これらの金属酸化物に錫（Ｓｎ）、亜鉛（Ｚｎ）、タングステン（Ｗ）、アンチモン（Ｓｂ）、チタン（Ｔｉ）、セリウム（Ｃｅ）またはガリウム（Ｇａ）等の元素が添加されてもよい。第１透明電極膜５０ｔおよび第２透明導電膜６０ｔの厚みは、例えば、３０μｍ〜２００μｍであり、５０〜８０μｍが好ましい。
【００３５】
第１金属電極５０ｍおよび第２金属電極６０ｍのそれぞれは、例えば、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、Ａｌ（アルミニウム）、金（Ａｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、Ｓｎ（錫）またはクロム（Ｃｒ）等の金属またはこれらの金属の少なくとも1つを含む合金により構成される。第１金属電極５０ｍおよび第２金属電極６０ｍのそれぞれは、単層で構成されてもよく、複数層で構成されてもよい。
【００３６】
バスバー電極５１ｍおよび６１ｍは、それぞれ、複数のフィンガー電極５２ｍおよび６２ｍと電気的に接続され、複数のフィンガー電極５２ｍおよび６２ｍに交差して配置される。本実施の形態では、バスバー電極５１ｍおよび６１ｍは、例えば、複数の線状電極である。また、複数のフィンガー電極５２ｍおよび６２ｍは、例えば、互いに並んで平行に配置される複数の細線状電極である。なお、第１金属電極５０ｍおよび第２金属電極６０ｍは、バスバー電極５１ｍおよび６１ｍを有さなくともよい。バスバー電極５１ｍおよび６１ｍおよびフィンガー電極５２ｍおよび６２ｍの厚みは、例えば、１０〜５０μｍである。バスバー電極５１ｍおよび６１ｍの幅は、例えば、１００μｍ〜２ｍであり、フィンガー電極５２ｍおよび６２ｍの幅は、例えば、３０μｍ〜３００μｍである。
【００３７】
本実施の形態では、図２に示すとおり、フィンガー電極５２ｍおよび６２ｍは、長軸２３方向と同じｘ方向に延びるように設けられる。つまり、フィンガー電極５２ｍおよび６２ｍは、２つの第１の角錐面２６および２７から構成される一辺に対して平行に延びるように設けられる。また、フィンガー電極５２ｍおよび６２ｍは、２つの第２の角錐面（２８および２９から構成される一辺に対して平行に延びるように設けられる。ここで、テクスチャ構造を構成する凹凸形状が小さくなるほど、フィンガー電極等の集電極のにじみが小さくなることが知られている。これにより、フィンガー電極５２ｍおよび６２ｍのにじみを抑えることができる。
【００３８】
［２．効果など］
本発明に係る太陽電池セル１０の一様態は、一の面方位に対して角度が１度以上４５度以下である第１主面２１を有する半導体基板２０を備え、第１主面２１は、互いに直交する長軸２３と短軸２４とを有する長方形である。
【００３９】
これにより、向上された発電特性を有する太陽電池セル１０を提供することができる。
【００４０】
また、半導体基板２０は、単結晶シリコン基板であり、上記一の面方位は、（１００）面であり、第１主面２１は、（１００）面に対して角度が２度以上２０度以下であってもよい。
【００４１】
また、半導体基板２０は、第１主面２１上に二次元配列された凹凸構造を有し、当該凹凸構造は、半導体基板２０の（１１１）面が露出するように形成された四角錐形状を有し、当該四角錐は、互いに隣接する２つの第１の角錐面２６および２７と、互いに隣接する２つの第２の角錐面２８および２９とを有し、第１の角錐面２６および２７の面積は、第２の角錐面２８および２９の面積よりも大きくてもよい。
【００４２】
また、半導体基板２０の、第１主面２１に垂直かつ長軸２３に平行な断面は、平行四辺形であってもよい。
【００４３】
［３．実施の形態に係る太陽電池セルの製造方法］
本実施の形態に係る太陽電池セル１０の製造方法について、図７〜１０を参照しながら説明する。図７は、実施の形態に係る太陽電池セル１０の製造方法を示すフローチャートである。また、図８は、実施の形態に係る半導体インゴット１２の外観斜視図である。また、図９は、実施の形態に係る半導体インゴット１２のスライス工程を示す図である。また、図１０は、従来例に係る半導体インゴット１２のスライス工程を示す図である。また、図１１は、実施の形態の変形例に係る半導体インゴット１２Ａのスライス工程を示す図である。
【００４４】
まず、図８に示すように、柱状の半導体インゴット１２を準備する。本実施の形態では、半導体インゴット１２として単結晶シリコンインゴットの角柱を使用する。また、半導体インゴット１２の角柱の中心軸Ｃに直交する断面は、（１００）面である。半導体インゴット１２の中心軸Ｃに直交する断面は略正方形であり、その一辺の長さはＬである。略正方形には、正方形、正方形の角部を切り欠いた八角形、およびその切り欠きに丸みを帯びさせた形状が含まれる。
【００４５】
次に、図９の（ａ）および（ｂ）に示すように、中心軸Ｃに直交する断面に対して角度αだけ傾斜させてスライスする（Ｓ１０）。図９の（ａ）は、スライスされた半導体インゴット１２の斜視図を示す。図９の（ｂ）は、スライスされた半導体インゴット１２の上面の平面図を示す。図９の（ｃ）は、半導体インゴット１２をスライスして作製された半導体基板の平面図を示す。角度αは、例えば、１度以上かつ４５度以下であり、好ましくは２度以上かつ２０度以下であり、さらに好ましくは３度以上かつ１０度以下である。本実施の形態では、ワイヤーソーを用いて、半導体インゴット１２をスライスする。その結果、図１０の（ａ）〜（ｃ）に示された従来技術により中心軸Ｃに直交する断面に対して平行にスライスした場合と比べて、第１主面２１および第２主面２２の面積の大きな半導体基板２０を得ることができる。図９の（ｃ）に示すように、角度αだけ傾斜してスライスした場合、線分ＢＢ´の長さはＬであり、線分ＡＡ´の長さはＬ／ｃｏｓαとなる。このように、角度αだけ傾斜させてスライスすることによって、面積の大きな半導体基板２０を得ることができる。この面積の大きな半導体基板２０を使用することによって、太陽電池セル１０および太陽電池セル１０を用いた太陽電池モジュール１１の発電特性を高めることができる。また、角度αが小さ過ぎると高い特性向上が得られなく、大き過ぎると太陽電池セルに使用できない余分な半導体インゴットの欠片が多く生じてしまうことから、角度αの範囲は、５度以上３０度以下も好ましい。
【００４６】
なお、図１１の（ａ）および（ｂ）に示すように、変形例に係る半導体インゴット１２Ａは、直方体（図９の（ａ）および（ｂ）に図示）ではなく、中心軸Ｃに直行する断面に対して角度αだけ傾斜した面を有してもよい。図１１の（ａ）および（ｂ）に示すとおり、半導体インゴット１２Ａについて、その中心軸Ｃに直行する断面に対して角度αだけ傾斜させてスライスすると、余分な半導体インゴットの欠片が生じ難く、作業性を高めることができる。
【００４７】
次に、ステップＳ１０で作製された半導体基板２０を異方性エッチングする。これにより、（１１１）面を斜面とした四角錐が二次元配列されたテクスチャ（凹凸）構造を、半導体基板２０の第１主面２１および第２主面２２に形成する（Ｓ２０）。
【００４８】
具体的には、まず、半導体基板２０を異方性エッチング液に浸漬する。異方性エッチング液は、例えば、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）、水酸化カリウム（ＫＯＨ）、および水酸化テトラメチルアンモニウム（ＴＭＡＨ）の少なくとも１つを含むアルカリ水溶液である。半導体基板２０の（１００）面と成す角度αの面をエッチング液に浸漬することにより、半導体基板２０の第１主面２１および第２主面２２が、（１１１）面に沿って異方性エッチングされる。ここで、半導体基板２０の（１００）面と成す角度αは、異方性エッチングの製造性を考量すると、２度以上かつ２０度以下が好ましい。
【００４９】
この結果、上述したとおり、半導体基板２０の第１主面２１および第２主面２２に、四角錐が二次元配列された凹凸構造が形成される。このように、半導体基板２０の第１主面２１および第２主面２２において、互いに相反する方向に反射および回折するテクスチャ構造を形成することで、太陽電池セル１０に入射する光を複雑に反射および回折することができ、入射する光の利用効率を高めることができる。その結果、太陽電池セル１０の発電特性を向上させることができる。
【００５０】
次に、半導体基板２０を、等方性エッチング液に侵漬する。テクスチャ構造を構成する凹凸形状の頂点および谷部がアール形状に加工される。等方性エッチング液は、例えば、フッ酸（ＨＦ）と硝酸（ＨＮＯ３）との混合溶液、または、フッ酸（ＨＦ）と硝酸（ＨＮＯ３）と酢酸（ＣＨ３ＣＯＯＨ）との混合溶液である。
【００５１】
次に、半導体基板２０の第１主面２１および第２主面２２の上に、非晶質シリコン層３０ａおよび４０ａを形成する。非晶質シリコン層３０ａおよび４０ａは、例えば、プラズマＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法に例示されるＣＶＤ法等により形成できる。真性非晶質シリコン層３０ｉは、シラン（ＳｉＨ４）を水素（Ｈ２）で希釈した原料ガスを用いて形成できる。第１導電型非晶質シリコン層３０ｎは、シラン（ＳｉＨ４）にホスフィン（ＰＨ３）を加え、水素（Ｈ２）で希釈した原料ガスを用いて形成できる。第２導電型非晶質シリコン層４０ｐは、シラン（ＳｉＨ４）にジボラン（Ｂ２Ｈ６）を加え、水素（Ｈ２）で希釈した原料ガスを用いて形成できる。これにより、半導体基板２０上にｐｎ接合を形成する（Ｓ３０）。
【００５２】
次に、非晶質シリコン層３０ａおよび４０ａの上に、第１透明導電膜５０ｔおよび第２透明導電膜６０ｔをそれぞれ形成する。第１透明導電膜５０ｔおよび第２透明導電膜６０ｔは、例えば、スパッタリング法、真空蒸着法またはＣＶＤ法等により形成できる。
【００５３】
次に、第１透明導電膜５０ｔおよび第２透明導電膜６０ｔの上に、第１金属電極５０ｍおよび第２金属電極６０ｍを、それぞれ形成する。第１金属電極５０ｍおよび第２金属電極６０ｍは、例えば、Ａｇペースト等の導電性ペーストを用いてスクリーン印刷法により形成できる。スクリーン印刷法によって導電性ペーストを配置した後、乾燥又は焼結によって硬化させて形成できる。また、電解メッキ法または真空蒸着法等により形成することもできる。これにより、半導体基板２０上に電極を形成する（Ｓ４０）。
【００５４】
本発明に係る太陽電池セルの製造方法の一様態は、柱状の半導体インゴットを、中心軸に直交する断面に対して１度以上かつ４５度以下の角度で傾斜して切出して半導体基板を作製する工程と、半導体基板の第１主面にテクスチャ構造を形成する工程と、を含む。
【００５５】
これにより、半導体インゴットの中心軸に直交する角度で切出して半導体基板を作製するものと比較して、第１主面および第２主面の面積の大きな半導体基板を得ることができ、向上された発電特性を有する太陽電池セルを製造することができる。
【００５６】
［４．実施の形態に係る太陽電池モジュールの構成］
本実施の形態に係る太陽電池モジュール１１の概略構成について、図１２、１３を参照しながら説明する。
【００５７】
図１２は、実施の形態に係る太陽電池モジュール１１の構造を示す断面図である。また、図１３は、実施の形態に係る太陽電池モジュール１１を受光面側から見た平面図である。
【００５８】
図１２に示すように、太陽電池モジュール１１は、第１保護材７０と、第１封止材７１と、太陽電池ストリング８０と、第２封止材７２と、第２保護材７３とを、この順番に積層した積層構造を有する。また、図１３に示すように、太陽電池モジュール１１は、その周囲にフレーム７４を備える。
【００５９】
第１保護材７０は、太陽電池ストリング８０の受光面側に配置される。また、第２保護材７３は、太陽電池ストリング８０の裏面側に配置される。即ち、太陽電池ストリング８０は、第１保護材７０と第２保護材７３との間に配置される。第１保護材７０は、光透過性が高く、太陽電池モジュール１１の受光面を落下物等から保護できる程度に硬い材料で形成させることが好ましい。第１保護材７０は、例えば、ガラス、アクリル等の樹脂材料が使用される。第２保護材７３は、第１保護材７０と同様に、ガラスやアクリル等の樹脂材料で形成されてもよく、耐侯性の高い複合樹脂シートが用いられてもよい。第２保護材７３は、第２封止材７２を通過した光を外部に出さないように、不透明な板体や反射性フィルムを用いることもできる。例えば、アルミ箔を内部に有する樹脂フィルム等の積層フィルムを用いることができる。
【００６０】
第１封止材７１は、太陽電池ストリング８０の受光面側に配置される。また、第２封止材７２は、太陽電池ストリング８０の裏面側に配置される。即ち、太陽電池ストリング８０は、第１封止材７１と第２封止材７２との間に配置される。第１封止材７１は透明な材料を使用できる。第１封止材７１は、例えば、エチレン酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）が使用される。また、ポリオレフィン類、ポリエチレン類、ポリフェニレン類及びそれらの共重合体を始めとした熱可塑性樹脂、又は熱硬化性樹脂からなる群より選択されてもよい。第２封止材７２は、第１封止材７１と同様に透明な材料を用いることができる。その場合には、第１封止材７１と同じ材料を用いることができる。また、第２封止材７２は、有色の材料を用いてもよい 。有色の材料としては、上記の透明な材料を有する封止材に、白色を着色するための添加材として、酸化チタンや酸化亜鉛等の無機顔料が添加されたものを用いることができる。第１封止材７１および第２封止材７２は、発電機能を有する太陽電池ストリング８０に水分等が浸入することを防ぐとともに、太陽電池モジュール１１全体の強度を向上させる。
【００６１】
図１３に示すとおり、１つの太陽電池ストリング８０は、ｚ方向に沿って４個の太陽電池セル１０が配線材８１で互いに直列に接続されることで形成されている。太陽電池ストリング群は、太陽電池ストリング８０がｘ方向に沿って４個並べられたものであり、この４個の太陽電池ストリング８０は接続配線材で互いに直列に接続されている。つまり、太陽電池ストリング群は、１６個（４×４）の太陽電池セル１０が直列に接続されたものである。
【００６２】
隣接する２枚の太陽電池セル１０において、一方の太陽電池セル１０の受光面側に配置されたバスバー電極５１ｍと、他方の太陽電池セルの裏面側に配置されたバスバー電極５２ｍとが配線材８１により接続される。
【００６３】
太陽電池ストリング８０は、配線材８１によって電気的に直列に接続された複数の太陽電池セル１０を有する。配線材８１は、例えば、銅、アルミニウム、銀、ニッケル、金などの金属、あるいは、これらの合金で構成される。また、金属を半田コーティングしたものでもよい。
【００６４】
本発明に係る太陽電池モジュールの一様態は、一の面方位と成す角度が１以上４５度以下である第１主面を有する半導体基板、を備え、第１主面は、長軸と短軸を有する長方形である、太陽電池セルを用いる。
【００６５】
これにより、向上された発電特性を有する太陽電池モジュールを提供することができる。
【００６６】
（その他の実施の形態）
以上、本発明に係る太陽電池セル、太陽電池モジュールおよび太陽電池セルの製造方法について、上記実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、上記の実施の形態に限定されるものではない。
【００６７】
例えば、上記実施の形態に対して当業者が思いつく各種変形を施して得られる形態や、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で上記実施の形態における構成要素および機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本発明に含まれる。
【符号の説明】
【００６８】
１０    太陽電池セル
１１    太陽電池モジュール
２０    半導体基板
２１    第１主面
２３    長軸
２４    短軸
２６、２７、２８、２９    角錐面
【図１】
2020088111.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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