(57)【要約】【課題】割断による発電の出力の低下を抑制する技術を提供する。【解決手段】割断用太陽電池セル１０００は、割断領域１３０に沿って割断可能である。割断用太陽電池セル１０００は、ｎ型半導体基板１００、溶融部１４０を含む。また、溶融部１４０は、ｎ型半導体基板１００の内部に含まれる。さらに、溶融部１４０は、ｎ型半導体基板１００における割断領域１３０に配置され、かつｎ型半導体基板１００とは異なった結晶構造を有する。【選択図】図２
2020161545.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
割断領域に沿って割断可能な割断用太陽電池セルであって、
半導体基板と、
前記半導体基板の内部に含まれる溶融部とを備え、
前記溶融部は、前記割断領域に配置され、かつ前記半導体基板とは異なった結晶構造を有する、
割断用太陽電池セル。
【請求項２】
前記半導体基板の第１面上に設けられるパッシベーション層をさらに備え、
前記半導体基板は第１導電型を有し、
前記パッシベーション層は、第２導電型を有する半導体材料を含み、
前記溶融部は、前記半導体基板の第１面側において、前記パッシベーション層に覆われる、
請求項１に記載の割断用太陽電池セル。
【請求項３】
前記半導体基板は、前記第１面の反対側に第２面を有し、
前記溶融部は、前記第１面から前記第２面に向かう方向において、前記第２面側にずれて配置される、
請求項２に記載の割断用太陽電池セル。
【請求項４】
前記半導体基板は、前記第１面の反対側に第２面を有し、
前記溶融部は、複数の溶融部を含み、
前記複数の溶融部のうちの第１溶融部は、その他の溶融部と比較して、前記第１面から前記第２面に向かう方向において短い、
請求項２に記載の割断用太陽電池セル。
【請求項５】
前記半導体基板の前記第１面と前記パッシベーション層とには、凸凹形状のテクスチャ構造が設けられ、
前記半導体基板の前記第１面と前記パッシベーション層とにおける前記テクスチャ構造の凹部と、前記割断領域の少なくとも一部が重複する、
請求項２から４のいずれか１項に記載の割断用太陽電池セル。
【請求項６】
前記パッシベーション層は、第１パッシベーション層であり、
本割断用太陽電池セルはさらに、
前記半導体基板の第２面上に設けられ、かつ第１導電型を有する半導体材料を含む第２パッシベーション層を備え、
前記溶融部は、前記半導体基板の第２面側において、前記第２パッシベーション層に覆われる、
請求項２から５のいずれか１項に記載の割断用太陽電池セル。
【請求項７】
前記半導体基板の前記第２面と前記第２パッシベーション層とには、凸凹形状のテクスチャ構造が設けられ、
前記半導体基板の前記第２面と前記第２パッシベーション層とにおける前記テクスチャ構造の凹部と、前記割断領域の少なくとも一部が重複する、
請求項６に記載の割断用太陽電池セル。
【請求項８】
半導体基板と、
前記半導体基板の第１面上に設けられる第１パッシベーション層と、
前記半導体基板の第２面上に設けられる第２パッシベーション層と、
前記半導体基板の側面に含まれる溶融部とを備え、
前記溶融部は、前記半導体基板とは異なった結晶構造を有する、
太陽電池セル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、太陽電池モジュール、特に割断可能な割断用太陽電池セルおよび太陽電池セルに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的な半導体デバイスの製造工程では、半導体基板上に複数の機能素子を形成した後に、ダイヤモンドブレードにより半導体基板を機能素子毎に切削することによって、半導体チップが得られる。この切削加工は、半導体基板上に機能素子を形成した後に行われるので、例えば切断時に発生する熱を原因として機能素子が破壊されるおそれがある。そのため、レーザ光の照射によりレーザ光の集光点の位置で形成される多光子吸収による改質領域によって、半導体基板の内部に切断起点領域が形成される（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第０３／０７６１１８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
割断用太陽電池セルを割断することによって、複数の太陽電池セルが取得される。割断用太陽電池セルは半導体基板の表面上にパッシベーション層を備えるが、割断する際にパッシベーション層が破壊されると、発電の出力が低下する。
【０００５】
本開示はこうした状況に鑑みなされたものであり、その目的は、割断による発電の出力の低下を抑制する技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本開示のある態様の割断用太陽電池セルは、割断領域に沿って割断可能な割断用太陽電池セルであって、半導体基板と、半導体基板の内部に含まれる溶融部とを備える。溶融部は、割断領域に配置され、かつ半導体基板とは異なった結晶構造を有する。
【０００７】
本開示の別の態様は、太陽電池セルである。この太陽電池セルは、半導体基板と、半導体基板の第１面上に設けられる第１パッシベーション層と、半導体基板の第２面上に設けられる第２パッシベーション層と、半導体基板の側面に含まれる溶融部とを備える。溶融部は、半導体基板とは異なった結晶構造を有する。
【発明の効果】
【０００８】
本開示によれば、割断による発電の出力の低下を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施例に係る割断用太陽電池セルの構造を示す上面図である。
【図２】図２（ａ）−（ｄ）は、図１の割断用太陽電池セルの構造を示す断面図である。
【図３】実施例に係る太陽電池セルの構造を示す断面図である。
【図４】図４（ａ）−（ｄ）は、図１の割断用太陽電池セルの製造方法を示す図である。
【図５】図５（ａ）−（ｄ）は、図１の割断用太陽電池セルの別の製造方法を示す図である。
【図６】図６（ａ）−（ｄ）は、図１の割断用太陽電池セルのさらに別の製造方法を示す図である。
【図７】図７（ａ）−（ｄ）は、図１の割断用太陽電池セルのさらに別の製造方法を示す図である。
【図８】図８（ａ）−（ｃ）は、図３の太陽電池セルを含む太陽電池モジュールの構造を示す図である。
【図９】図９（ａ）−（ｃ）は、割断用太陽電池セルあるいは太陽電池セルの別の構造を示す断面図である。
【図１０】図１０（ａ）−（ｂ）は、割断用太陽電池セルあるいは太陽電池セルのさらに別の構造を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本開示を具体的に説明する前に、概要を述べる。本実施例は、複数の太陽電池セルに割断可能な割断用太陽電池セルに関する。ここでは、割断前を割断用太陽電池セルと呼び、割断後を太陽電池セルと呼ぶ。これまで、両面テクスチャおよび両面パッシベーション層を有する割断用太陽電池セルは、レーザアブレーションあるいはメカニカルスクライブで切れ込みが入れられることによって形成された加工溝において割断される。このような割断では、パッシベーション層が破壊されるとともに、加工溝の幅分だけ有効発電面積が減ることによって、発電の出力が低下する。
【００１１】
割断による発電の出力の低下を抑制するために、本実施例に係る割断用太陽電池セルは、半導体基板の内部に溶融部を含む。溶融部は、半導体基板にレーザを集光させ多光子吸収により溶融・改質させることによって形成される。溶融部は、溶融・改質により、半導体基板とは異なった結晶構造を有する部分である。半導体基板と溶融部が異なった結晶構造を有することによって、溶融部を起点として、引張応力もしくはせん断応力を加えることにより割断用太陽電池セルが割断される。このような割断においては、パッシベーション層の破壊が抑制され、有効発電面積の低減が抑制されるので、発電の出力の低下が抑制される。なお、以下の説明において、「平行」、「直交」は、完全な平行、直交だけではなく、誤差の範囲で平行、直交からずれている場合も含むものとする。また、「略」は、おおよその範囲で同一であるという意味である。以下では、（１）割断用太陽電池セル、太陽電池セルの構造、（２）割断用太陽電池セルの製造方法、（３）太陽電池モジュールの構造、（４）別の構造の順に説明する。
【００１２】
（１）割断用太陽電池セル、太陽電池セルの構造
図１は、割断用太陽電池セル１０００の構造を示す上面図である。図１に示すように、ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸からなる直交座標系が規定される。ｘ軸、ｙ軸は、割断用太陽電池セル１０００の平面内において互いに直交する。ｚ軸は、ｘ軸およびｙ軸に垂直であり、割断用太陽電池セル１０００の厚み方向に延びる。また、ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸のそれぞれの正の方向は、図１における矢印の方向に規定され、負の方向は、矢印と逆向きの方向に規定される。割断用太陽電池セル１０００を形成する２つの主表面であって、かつｘ−ｙ平面に平行な２つの主表面のうち、ｚ軸の正方向側に配置される主平面が受光面であり、ｚ軸の負方向側に配置される主平面が裏面である。以下では、ｚ軸の正方向側を「受光面側」と呼び、ｚ軸の負方向側を「裏面側」と呼ぶこともある。
【００１３】
そのため、図１は、受光面側からの割断用太陽電池セル１０００の構造を示す。割断用太陽電池セル１０００は、例えば、正方形の四隅を角面に面取りした形状を有する。割断用太陽電池セル１０００のｙ軸方向の中央部分には、ｘ軸方向に延びる割断線１２が配置される。割断線１２は、割断用太陽電池セル１０００の割断が予定される線である。ここでは、割断用太陽電池セル１０００を割断線１２に沿って割断することによって、第１太陽電池セル１０ａと第２太陽電池セル１０ｂが形成される。第１太陽電池セル１０ａと第２太陽電池セル１０ｂは太陽電池セル１０と総称され、太陽電池セル１０は、ｙ軸方向よりもｘ軸方向に長い矩形状を有する。このような太陽電池セル１０はハーフカットセルとも呼ばれる。図１に示された割断用太陽電池セル１０００の形状、割断線１２の配置、太陽電池セル１０の形状および数は、一例であり、これに限定されない。
【００１４】
図２（ａ）−（ｄ）は、割断用太陽電池セル１０００の構造を示す断面図である。図２（ａ）−（ｄ）は、図１のＡ−Ａ’線に沿った割断用太陽電池セル１０００の部分断面図である。割断用太陽電池セル１０００の構造は、図２（ａ）−（ｄ）のいずれであってもよいが、ＳＨＪ（Ｓｉｌｉｃｏｎ  Ｈｅｔｅｒｏ  Ｊｕｎｃｔｉｏｎ）の構造を有する。図２（ａ）の割断用太陽電池セル１０００は、ｎ型半導体基板１００、真性非晶質半導体層１１０、ｐ型非晶質半導体層１１２、ｐ側透明導電膜層１１４、真性非晶質半導体層１２０、ｎ型非晶質半導体層１２２、ｎ側透明導電膜層１２４、溶融部１４０を含む。
【００１５】
割断領域１３０は、割断用太陽電池セル１０００を割断可能な領域であり、割断領域１３０内に図１の割断線１２が含まれる。ｎ型半導体基板１００は、例えば、単結晶や多結晶の構造を有するシリコン基板またはゲルマニウム基板等により形成されており、裏面側に第１面１０２を有し、受光面側に第２面１０４を有する。つまり、第１面１０２と第２面１０４は互いに反対側を向く。
【００１６】
ｎ型半導体基板１００の第１面１０２の裏面側には、真性非晶質半導体層１１０、ｐ型非晶質半導体層１１２、ｐ側透明導電膜層１１４がこの順に設けられる。真性非晶質半導体層１１０とｐ型非晶質半導体層１１２は、例えば、シリコンあるいはゲルマニウム等により形成される。真性非晶質半導体層１１０とｐ型非晶質半導体層１１２は第１パッシベーション層１１６に含まれるので、第１パッシベーション層１１６は、ｐ型の半導体材料を有するといえる。ｐ側透明導電膜層１１４は、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）等の透光性の導電性膜である。ここで、ｎ型半導体基板１００の第１面１０２、第１パッシベーション層１１６、ｐ側透明導電膜層１１４には、凸凹形状のテクスチャ構造が設けられる。さらに、ｐ側透明導電膜層１１４の裏面側には、ｐ側集電極（図示せず）が設けられる。ｐ側集電極は、例えば銀電極である。
【００１７】
ｎ型半導体基板１００の第２面１０４の受光面には、真性非晶質半導体層１２０、ｎ型非晶質半導体層１２２、ｎ側透明導電膜層１２４がこの順に設けられる。真性非晶質半導体層１２０とｎ型非晶質半導体層１２２は、真性非晶質半導体層１１０とｐ型非晶質半導体層１１２と同様に、例えば、シリコンあるいはゲルマニウム等により形成される。真性非晶質半導体層１２０とｎ型非晶質半導体層１２２は第２パッシベーション層１２６に含まれるので、第２パッシベーション層１２６は、ｎ型の半導体材料を有するといえる。ｎ側透明導電膜層１２４は、ＩＴＯ等の透光性の導電性膜である。ここでも、ｎ型半導体基板１００の第２面１０４、第２パッシベーション層１２６、ｎ側透明導電膜層１２４には、凸凹形状のテクスチャ構造が設けられる。さらに、ｎ側透明導電膜層１２４の受光面側には、ｎ側集電極（図示せず）が設けられる。ｎ側集電極は、例えば銀電極である。
【００１８】
溶融部１４０は、ｎ型半導体基板１００の内部における割断領域１３０に配置される。そのため、溶融部１４０は、ｎ型半導体基板１００の第１面１０２側において、第１パッシベーション層１１６に覆われ、ｎ型半導体基板１００の第２面１０４側において、第２パッシベーション層１２６に覆われる。溶融部１４０は、レーザ光の集光点がｎ型半導体基板１００の内部に合わされ、集光点の位置で多光子吸収が発生して局所的に加熱がなされることによって形成される。溶融部１４０は、一旦溶融後再固化した領域、あるいは溶融状態の領域、あるいは溶融状態から再固化する状態の領域、あるいは相変化した領域、あるいは結晶構造が変化した領域である。また、溶融部１４０は、単結晶構造あるいは多結晶構造が別の構造に変化した領域である。例えば、ｎ型半導体基板１００が単結晶構造である場合、溶融部１４０は、単結晶構造から非晶質構造に変化した領域、あるいは単結晶構造から多結晶構造に変化した領域、あるいは単結晶構造から微結晶構造に変化した領域である。つまり、溶融部１４０は、ｎ型半導体基板１００とは異なった結晶構造を有する。
【００１９】
ここで、ｎ型半導体基板１００のｚ軸方向の厚さにおける溶融部１４０の割合は、例えば、４０％〜８０％、好ましくは５０％〜７０％にされる。これは、割合が小さすぎると割断されにくく、割合が大きすぎると割断用太陽電池セル１０００の移動中に割れやすくなってしまうからである。また、ｎ型半導体基板１００のｙ軸方向における溶融部１４０の幅は、５０μｍ以下、好ましくは１０μｍ以下にされる。これは、溶融部１４０が小さいほど励起子発生量が増えるからである。
【００２０】
溶融部１４０は、第１面１０２から第２面１０４に向かうｚ軸方向において、第２面１０４側にずれて配置される。これは、異なった導電型であるｎ型半導体基板１００と第１パッシベーション層１１６の接合側ではなく、同一の導電型であるｎ型半導体基板１００と第２パッシベーション層１２６の接合側に溶融部１４０が配置されることに相当する。これは、第１パッシベーション層１１６への熱ダメージの影響を低減するためである。また、溶融部１４０と第２面１０４との距離は５μｍ以上、好ましくは１０μｍ以上にされる。これは、第２面１０４端に近すぎると、割断用太陽電池セル１０００の移動時に切れ目ができやすくなるためである。
【００２１】
ｎ型半導体基板１００の第１面１０２、第１パッシベーション層１１６、ｐ側透明導電膜層１１４におけるテクスチャ構造の凹部と、割断領域１３０の少なくとも一部が重複する。また、ｎ型半導体基板１００の第２面１０４、第２パッシベーション層１２６、ｎ側透明導電膜層１２４におけるテクスチャ構造の凹部と、割断領域１３０の少なくとも一部が重複する。そのため、受光面側の凹部と、溶融部１４０と、裏面側の凹部がｚ軸方向に並ぶので、溶融部１４０における割断用太陽電池セル１０００の割断が容易になる。
【００２２】
ここで、ｎ型を第１導電型と呼ぶ場合、ｐ型は第２導電型と呼ばれる。一方、第１導電型がｐ型であり、第２導電型がｎ型であってもよい。
【００２３】
図２（ｂ）では、図２（ａ）と比較して溶融部１４０の配置が異なる。ここでは、ｎ型半導体基板１００の第２面１０４に接するように溶融部１４０が配置される。つまり、第２面１０４において溶融部１４０が露出する。しかしながら、図２（ａ）と同様に、第２面１０４の受光面側には第２パッシベーション層１２６が配置されるので、溶融部１４０は第２パッシベーション層１２６によって覆われる。
【００２４】
図２（ｃ）では、図２（ａ）と比較して、ｎ型半導体基板１００の第１面１０２、第１パッシベーション層１１６、ｐ側透明導電膜層１１４には、凸凹形状のテクスチャ構造が設けられない。そのため、ｎ型半導体基板１００の第１面１０２の裏面側に、第１パッシベーション層１１６、ｐ側透明導電膜層１１４を設けた後に、ｎ型半導体基板１００の内部に溶融部１４０を形成することが可能になる。
【００２５】
図２（ｄ）では、図２（ｃ）と比較して、第１溶融部１４０ａと第２溶融部１４０ｂとがｚ軸方向に並べられる。具体的には、第１溶融部１４０ａが第２溶融部１４０ｂの裏面側に配置されるので、第１溶融部１４０ａが第２溶融部１４０ｂよりも第１面１０２の近くに配置される。これは、溶融部１４０を複数に分けることによって、１つの溶融部１４０あたりの加工熱を小さくするためである。また、第１溶融部１４０ａのｚ軸方向の長さが、第２溶融部１４０ｂのｚ軸方向の長さよりも短くされる。これは、異なった導電型であるｎ型半導体基板１００と第１パッシベーション層１１６の接合側の溶融部１４０を短くすることよって、当該接合への熱ダメージを低減するためである。
【００２６】
図３は、太陽電池セル１０の構造を示す断面図である。これは、図１の割断用太陽電池セル１０００を割断線１２に沿って割断した場合における第１太陽電池セル１０ａあるいは第２太陽電池セル１０ｂの割断線１２側の側面１４の構造を示す。割断用太陽電池セル１０００と同様に、ｎ型半導体基板１００の第１面１０２側には、第１パッシベーション層１１６、ｐ側透明導電膜層１１４が順に設けられ、ｎ型半導体基板１００の第２面１０４側には、第２パッシベーション層１２６、ｎ側透明導電膜層１２４が順に設けられる。溶融部１４０は、ｎ型半導体基板１００の側面１４に含まれる。ここでは、図３（ｄ）と同様に第１溶融部１４０ａと第２溶融部１４０ｂがｚ軸方向に並んで配置される。
【００２７】
（２）割断用太陽電池セルの製造方法
図４（ａ）−（ｄ）は、割断用太陽電池セル１０００の製造方法を示す。図４（ａ）では、ｎ型半導体基板１００が用意される。図４（ｂ）では、ｎ型半導体基板１００の内部に集光点を合わせて、レーザ光が照射される。このときの条件には公知の技術が使用されればよいので、ここでは説明を省略する。レーザ光の照射によりｎ型半導体基板１００の内部は多光子吸収によって局所的に加熱されて、溶融部１４０がｎ型半導体基板１００の内部に形成される。図４（ｃ）では、ｎ型半導体基板１００の第１面１０２と第２面１０４に凸凹形状のテクスチャ構造が形成される。つまり、テクスチャ構造が形成される前に溶融部１４０を形成するので、溶融部１４０の位置精度が向上される。
【００２８】
図４（ｄ）では、真性非晶質半導体層１１０とｐ型非晶質半導体層１１２が第１面１０２の裏面側にプラズマＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法等により形成され、真性非晶質半導体層１２０とｎ型非晶質半導体層１２２が第２面１０４の受光面側にプラズマＣＶＤ法等により形成される。また、ｐ側透明導電膜層１１４とｎ側透明導電膜層１２４は、スパッタ法、真空蒸着法等により形成される。ここで、図示しないｐ側集電極とｎ側集電極は、スクリーン印刷法、真空蒸着法、スパッタ法等によりパターニング形成される。このように、ｎ型半導体基板１００と第１パッシベーション層１１６との接合を形成する前に溶融部１４０が形成されるので、レーザ加工の熱ダメージの影響が低減される。
【００２９】
図５（ａ）−（ｄ）は、割断用太陽電池セル１０００の別の製造方法を示す。図５（ａ）は、図４（ａ）と同一である。図５（ｂ）では、ｎ型半導体基板１００の第２面１０４に凸凹形状のテクスチャ構造が形成される。一方、ｎ型半導体基板１００の第１面１０２にはテクスチャ構造が形成されない。図５（ｃ）では、真性非晶質半導体層１１０とｐ型非晶質半導体層１１２が第１面１０２の裏面側にプラズマＣＶＤ法等により形成され、真性非晶質半導体層１２０とｎ型非晶質半導体層１２２が第２面１０４の受光面側にプラズマＣＶＤ法等により形成される。また、ｐ側透明導電膜層１１４とｎ側透明導電膜層１２４は、スパッタ法、真空蒸着法等により形成される。ここで、図示しないｐ側集電極とｎ側集電極は、スクリーン印刷法、真空蒸着法、スパッタ法等によりパターニング形成される。図５（ｄ）では、ｎ型半導体基板１００の内部に集光点を合わせて、ｎ型半導体基板１００の裏面側からレーザ光が照射される。レーザ光の照射によりｎ型半導体基板１００の内部は多光子吸収によって局所的に加熱されて、溶融部１４０がｎ型半導体基板１００の内部に形成される。
【００３０】
図６（ａ）−（ｄ）は、割断用太陽電池セル１０００のさらに別の製造方法を示す。図６（ａ）−（ｂ）は、図５（ａ）−（ｂ）と同一である。図６（ｃ）では、ｎ型半導体基板１００の内部に集光点を合わせて、レーザ光が照射される。レーザ光の照射によりｎ型半導体基板１００の内部は多光子吸収によって局所的に加熱されて、溶融部１４０がｎ型半導体基板１００の内部に形成される。図６（ｄ）では、真性非晶質半導体層１１０とｐ型非晶質半導体層１１２が第１面１０２の裏面側にプラズマＣＶＤ法等により形成され、真性非晶質半導体層１２０とｎ型非晶質半導体層１２２が第２面１０４の受光面側にプラズマＣＶＤ法等により形成される。また、ｐ側透明導電膜層１１４とｎ側透明導電膜層１２４は、スパッタ法、真空蒸着法等により形成される。ここで、図示しないｐ側集電極とｎ側集電極は、スクリーン印刷法、真空蒸着法、スパッタ法等によりパターニング形成される。
【００３１】
図７（ａ）−（ｄ）は、割断用太陽電池セル１０００のさらに別の製造方法を示す。図７（ａ）−（ｂ）は、図４（ａ）−（ｂ）と同一である。図７（ｃ）は、ｎ型半導体基板１００の第２面１０４に凸凹形状のテクスチャ構造が形成される。一方、ｎ型半導体基板１００の第１面１０２にはテクスチャ構造が形成されない。図７（ｄ）では、真性非晶質半導体層１１０とｐ型非晶質半導体層１１２が第１面１０２の裏面側にプラズマＣＶＤ法等により形成され、真性非晶質半導体層１２０とｎ型非晶質半導体層１２２が第２面１０４の受光面側にプラズマＣＶＤ法等により形成される。また、ｐ側透明導電膜層１１４とｎ側透明導電膜層１２４は、スパッタ法、真空蒸着法等により形成される。ここで、図示しないｐ側集電極とｎ側集電極は、スクリーン印刷法、真空蒸着法、スパッタ法等によりパターニング形成される。
【００３２】
（３）太陽電池モジュールの構造
図８（ａ）−（ｃ）は、太陽電池セル１０を含む太陽電池モジュール５０の構造を示す。図８（ａ）は、太陽電池モジュール５０の受光面側からの平面図である。太陽電池モジュール５０では、太陽電池パネル６０の周囲を囲むようにフレームが取り付けられる。太陽電池パネル６０は、太陽電池セル１０と総称される第１１太陽電池セル１０ａａ、・・・、第４４太陽電池セル１０ｄｄ、ストリング間配線材２２、ストリング端配線材２４、セル間配線材２６を含む。
【００３３】
各太陽電池セル１０は、これまで説明した割断用太陽電池セル１０００の割断により生成される。また、各太陽電池セル１０の受光面および裏面には、互いに平行にｘ軸方向に延びる複数のフィンガー電極と、複数のフィンガー電極に直交するようにｙ軸方向に延びる複数、例えば２本のバスバー電極とが備えられる。バスバー電極は、複数のフィンガー電極のそれぞれを接続する。また、バスバー電極およびフィンガー電極は、前述のｐ側集電極およびｎ側集電極に相当する。
【００３４】
複数の太陽電池セル１０は、ｘ−ｙ平面上にマトリクス状に配列される。ここでは、一例として、ｘ軸方向に４つの太陽電池セル１０が並べられ、ｙ軸方向に４つの太陽電池セル１０が並べられる。なお、ｘ軸方向に並べられる太陽電池セル１０の数と、ｙ軸方向に並べられる太陽電池セル１０の数は、これに限定されない。ｙ軸方向に並んで配置される４つの太陽電池セル１０は、セル間配線材２６によって直列に接続され、１つの太陽電池ストリング２０を形成する。例えば、第１１太陽電池セル１０ａａ、第１２太陽電池セル１０ａｂ、第１３太陽電池セル１０ａｃ、第１４太陽電池セル１０ａｄが接続されることによって、第１太陽電池ストリング２０ａが形成される。他の太陽電池ストリング２０、例えば、第２太陽電池ストリング２０ｂから第４太陽電池ストリング２０ｄも同様に形成される。その結果、４つの太陽電池ストリング２０がｘ軸方向に平行に並べられる。
【００３５】
太陽電池ストリング２０を形成するために、セル間配線材２６は、隣接した太陽電池セル１０のうちの一方の受光面側のバスバー電極と、他方の裏面側のバスバー電極とを接続する。例えば、第１１太陽電池セル１０ａａと第１２太陽電池セル１０ａｂとを接続するための２つのセル間配線材２６は、第１１太陽電池セル１０ａａの受光面側のバスバー電極と第１２太陽電池セル１０ａｂの裏面側のバスバー電極とを電気的に接続する。
【００３６】
複数のストリング間配線材２２のそれぞれは、ｘ軸方向に延びて、互いに隣接する２つの太陽電池ストリング２０に電気的に接続される。例えば、複数の太陽電池セル１０よりもｙ軸の正方向に配置されるストリング間配線材２２は、第２太陽電池ストリング２０ｂにおける第２１太陽電池セル１０ｂａと、第３太陽電池ストリング２０ｃにおける第３１太陽電池セル１０ｃａとを接続する。他のストリング間配線材２２も同様である。その結果、複数の太陽電池ストリング２０は直列に接続される。直列に接続された複数の太陽電池ストリング２０の両端の太陽電池セル１０、例えば、第１１太陽電池セル１０ａａと第４１太陽電池セル１０ｄａには、ストリング端配線材２４が接続される。ストリング端配線材２４は、図示しない端子ボックスに接続される。
【００３７】
図８（ｂ）は、太陽電池モジュール５０の断面図であり、図８（ａ）のＢ−Ｂ’断面図である。太陽電池モジュール５０における太陽電池パネル６０は、太陽電池セル１０と総称される第１１太陽電池セル１０ａａ、第１２太陽電池セル１０ａｂ、第１３太陽電池セル１０ａｃ、セル間配線材２６、保護部材４０と総称される第１保護部材４０ａ、第２保護部材４０ｂ、封止部材４２と総称される第１封止部材４２ａ、第２封止部材４２ｂを含む。図８（ａ）の上側が受光面側に相当し、下側が裏面側に相当する。
【００３８】
第１保護部材４０ａは、太陽電池パネル６０の受光面側に配置されており、太陽電池パネル６０の表面を保護する。第１保護部材４０ａには、透光性および遮水性を有するガラス、透光性プラスチック等が使用され、矩形板状に形成される。ここでは、一例としてガラスが使用されるとする。第１封止部材４２ａは、第１保護部材４０ａの裏面側に積層される。第１封止部材４２ａは、第１保護部材４０ａと太陽電池セル１０との間に配置されて、これらを接着する。第１封止部材４２ａとして、例えば、ポリオレフィン、ＥＶＡ、ＰＶＢ（ポリビニルブチラール）、ポリイミド等の樹脂フィルムのような熱可塑性樹脂が使用される。なお、熱硬化性樹脂が使用されてもよい。第１封止部材４２ａは、透光性を有するとともに、第１保護部材４０ａにおけるｘ−ｙ平面と略同一寸法の面を有する矩形状のシート材によって形成される。
【００３９】
第２封止部材４２ｂは、第１封止部材４２ａの裏面側に積層される。第２封止部材４２ｂは、第１封止部材４２ａとの間で、複数の太陽電池セル１０、セル間配線材２６等を封止する。第２封止部材４２ｂには、第１封止部材４２ａと同様のものを用いることができる。また、ラミネート・キュア工程における加熱によって、第２封止部材４２ｂは第１封止部材４２ａと一体化されていてもよい。
【００４０】
第２保護部材４０ｂは、第２封止部材４２ｂの裏面側に積層される。第２保護部材４０ｂは、バックシートとして太陽電池パネル６０の裏面側を保護する。第２保護部材４０ｂとしては、例えば、ＰＥＴ等の樹脂フィルムが使用される。なお、第２保護部材４０ｂとして、Ａｌ箔を樹脂フィルムで挟んだ構造を有する積層フィルムなどが使用されてもよい。
【００４１】
図８（ｃ）は、太陽電池モジュール５０の裏面側からの平面図である。太陽電池モジュール５０における太陽電池パネル６０には、箱形形状の端子ボックス３０が取り付けられる。端子ボックス３０には、第１ケーブル３２ａ、第２ケーブル３２ｂが電気的に接続される。第１ケーブル３２ａ、第２ケーブル３２ｂは、太陽電池モジュール５０において発電した電力を外部に出力する。
【００４２】
（４）別の構造
これまでは、割断用太陽電池セル１０００あるいは太陽電池セル１０がＳＨＪの構造を有するとしていたが、これに限定されない。ここでは、別の構造の一例を説明する。以下の説明では溶融部１４０を省略するが、これまで説明した通りに溶融部１４０が設けられればよい。図９（ａ）−（ｃ）は、割断用太陽電池セル１０００あるいは太陽電池セル１０の別の構造を示す断面図である。
【００４３】
図９（ａ）は、ＡＬ−ＢＳＦ構造の割断用太陽電池セル１０００あるいは太陽電池セル１０を示す。割断用太陽電池セル１０００あるいは太陽電池セル１０は、ｐ型半導体基板２００、リンエミッタ層２１０、窒化ケイ素層２１２、受光面電極２１４、ＢＳＦ層２２０、裏面コンタクト層２２２を含む。ｐ型半導体基板２００、第１面２０２、第２面２０４は、これまでのｎ型半導体基板１００、第１面１０２、第２面１０４に相当する。一方、ここでは、第１導電型がｐ型であり、第２導電型がｎ型である。窒化ケイ素層２１２が第１パッシベーション層２１６である。
【００４４】
図９（ｂ）は、ＰＥＲＣ（Ｐａｓｓｉｖａｔｅｄ  Ｅｍｉｔｔｅｒ  ａｎｄ  Ｒｅａｒ  Ｃｅｌｌ）構造の割断用太陽電池セル１０００あるいは太陽電池セル１０を示す。割断用太陽電池セル１０００あるいは太陽電池セル１０は、ｐ型半導体基板２００、リンエミッタ層２１０、窒化ケイ素層２１２、受光面電極２１４、酸化アルミニウム層２３０、窒化ケイ素層２３２、裏面コンタクト層２３４を含む。窒化ケイ素層２１２が第１パッシベーション層２１６であり、酸化アルミニウム層２３０が第２パッシベーション層２３６である。裏面に酸化アルミニウム層２３０と窒化ケイ素層２３２を成膜することによって欠陥が抑制される。また、裏面に酸化アルミニウム層２３０と窒化ケイ素層２３２は、絶縁物質であるので、一部開口される。
【００４５】
図９（ｃ）は、ＰＥＲＣ＋構造の割断用太陽電池セル１０００あるいは太陽電池セル１０を示す。割断用太陽電池セル１０００あるいは太陽電池セル１０は、ｐ型半導体基板２００、リンエミッタ層２１０、窒化ケイ素層２１２、受光面電極２１４、酸化アルミニウム層２３０、窒化ケイ素層２３２、裏面電極２３８を含む。窒化ケイ素層２１２が第１パッシベーション層２１６であり、酸化アルミニウム層２３０が第２パッシベーション層２３６である。ＰＥＲＣ＋構造は、ＰＥＲＣ構造と比較して、裏面電極２３８の開口部が広くされるので、両面受光に対応可能である。
【００４６】
図１０（ａ）−（ｂ）は、割断用太陽電池セル１０００あるいは太陽電池セル１０のさらに別の構造を示す断面図である。図１０（ａ）は、ＰＥＲＴ（Ｐａｓｓｉｖａｔｅｄ  Ｅｍｉｔｔｅｒ  ａｎｄ  Ｒｅａｒ  Ｔｏｔａｌｌｙ  ｄｉｆｆｕｓｅｄ）構造の割断用太陽電池セル１０００あるいは太陽電池セル１０を示す。割断用太陽電池セル１０００あるいは太陽電池セル１０は、ｐ型半導体基板２００、リンエミッタ層２１０、窒化ケイ素層２１２、受光面電極２１４、ＢＳＦ層２４０、第２パッシベーション層２４２、窒化ケイ素層２４４、裏面電極２４８を含む。窒化ケイ素層２１２が第１パッシベーション層２１６である。ＰＥＲＴ構造は、ＰＥＲＣ＋構造の裏面に高濃度層を追加して、電気の取り出しやすさをさらに強化した構造である。
【００４７】
図１０（ｂ）は、ＴＯＰＣｏｎ（Ｔｕｎｎｅｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｐａｓｓｉｖａｔｅｄ  Ｃｏｎｔａｃｔ）構造の割断用太陽電池セル１０００あるいは太陽電池セル１０を示す。割断用太陽電池セル１０００あるいは太陽電池セル１０は、ｎ型半導体基板３００、ｐ＋エミッタ層３１０、第１パッシベーション層３１２、反射防止コーティング層３１４、受光面電極３１６、超薄トンネル酸化物３２０、ｐドープシリコン層３２２、裏面電極３２４を含む。ｎ型半導体基板３００、第１面３０２、第２面３０４は、これまでのｎ型半導体基板１００、第１面１０２、第２面１０４に相当する。ここでも、第１導電型がｎ型であり、第２導電型がｐ型である。超薄トンネル酸化物３２０が第２パッシベーション層３２６である。
【００４８】
本実施例によれば、ｎ型半導体基板１００の内部に溶融部１４０を配置するので、ｎ型半導体基板１００の表面の加工ダメージを低減できる。また、ｎ型半導体基板１００の表面の加工ダメージが低減されるので、割断による発電の出力の低下を抑制できる。また、ｎ型半導体基板１００の内部に溶融部１４０を配置するので、加工溝の作成を不要にできる。また、加工溝の作成が不要になるので、受光面積を損なうことなく割断できる。また、受光面積を損なうことなく割断がなされるので、割断加工による出力の低下を抑制できる。また、ｎ型半導体基板１００の内部にのみ溶融部１４０が配置されるので、割断した際にｎ型半導体基板１００の表面にレーザ加工やメカニカルスクライブ加工等による加工ダメージをなくすことができる。また、ｎ型半導体基板１００の内部に溶融部１４０が配置されるので、割断溝の形成を不要にできる。また、ｎ型半導体基板１００の内部に溶融部１４０が配置されるので、割断溝形成用の装置を購入することなく、割断用太陽電池セル１０００を割断できる。また、内部のみを溶融させるので、チッピングやデブリを抑制するため設備の清掃の頻度を低減できる。
【００４９】
また、ｎ型半導体基板１００の内部にのみ溶融部１４０が配置されるので、パッシベーション層を破壊することなく割断できる。また、パッシベーション層を破壊することなく割断がなされるので、割断加工による出力の低下を抑制できる。また、溶融部１４０の中心が、第１導電型と第２導電型との接合側とは反対側にずれて配置されるので、当該接合への熱ダメージを低減できる。また、接合への熱ダメージが低減するので、出力低下を抑制できる。また、溶融部１４０を複数に分けるので、１つの溶融部１４０あたりの加工熱を小さくできる。また、加工熱が小さくなるので、熱ダメージが低減して出力低下を抑制できる。また、第２溶融部１４０ｂよりも第１溶融部１４０ａを短くするので、接合への熱ダメージを低減できる。また、テクスチャ構造の凹部と、割断領域１３０の少なくとも一部が重複するので、割断用太陽電池セル１０００の割断を容易にできる。また、溶融部１４０が第１パッシベーション層１１６と第２パッシベーション層１２６とに覆われるので、溶融部１４０の露出を防止できる。また、溶融部１４０の露出が防止されるので、溶融部１４０の劣化を抑制できる。また、ｎ型半導体基板１００の側面に溶融部１４０が含まれるので、太陽電池セル１０の製造を容易にできる。
【００５０】
また、第１パッシベーション層１１６とｎ型半導体基板１００との接合形成前にｎ型半導体基板１００の内部に溶融部１４０を形成するので、レーザ加工の熱ダメージの影響を低減できる。また、割断用太陽電池セル１０００の裏面がフラットであるので、セル化後にレーザを照射できる。また、セル化後にレーザ照射が可能になるので、セル化プロセスの間でのセル割れの発生を抑制できる。また、テクスチャ形成前にｎ型半導体基板１００の内部に溶融部１４０を形成するので、レーザの乱反射を抑制できる。また、レーザの乱反射が抑制されるので、レーザ光を集光できる。また、レーザ光が集光されるので、溶融部１４０の位置精度を向上できる。
【００５１】
本実施例の概要は、次の通りである。本開示のある態様の割断用太陽電池セル１０００は、割断領域１３０に沿って割断可能な割断用太陽電池セル１０００であって、ｎ型半導体基板１００と、ｎ型半導体基板１００の内部に含まれる溶融部１４０とを備える。溶融部１４０は、割断領域１３０に配置され、かつｎ型半導体基板１００とは異なった結晶構造を有する。
【００５２】
ｎ型半導体基板１００の第１面１０２上に設けられるパッシベーション層をさらに備えてもよい。ｎ型半導体基板１００は第１導電型を有してもよい。パッシベーション層は、第２導電型を有する半導体材料を含んでもよい。溶融部１４０は、ｎ型半導体基板１００の第１面１０２側において、パッシベーション層に覆われる。
【００５３】
ｎ型半導体基板１００は、第１面１０２の反対側に第２面１０４を有してもよい。溶融部１４０は、第１面１０２から第２面１０４に向かう方向において、第２面１０４側にずれて配置される。
【００５４】
ｎ型半導体基板１００は、第１面１０２の反対側に第２面１０４を有してもよい。溶融部１４０は、複数の溶融部１４０を含み、複数の溶融部１４０のうちの第１溶融部１４０ａは、その他の溶融部１４０と比較して、第１面１０２から第２面１０４に向かう方向において短い。
【００５５】
ｎ型半導体基板１００の第１面１０２とパッシベーション層とには、凸凹形状のテクスチャ構造が設けられ、ｎ型半導体基板１００の第１面１０２とパッシベーション層とにおけるテクスチャ構造の凹部と、割断領域１３０の少なくとも一部が重複する。
【００５６】
パッシベーション層は、第１パッシベーション層１１６であり、本割断用太陽電池セル１０００はさらに、ｎ型半導体基板１００の第２面１０４上に設けられ、かつ第１導電型を有する半導体材料を含む第２パッシベーション層１２６を備えてもよい。溶融部１４０は、ｎ型半導体基板１００の第２面１０４側において、第２パッシベーション層１２６に覆われる。
【００５７】
ｎ型半導体基板１００の第２面１０４と第２パッシベーション層１２６とには、凸凹形状のテクスチャ構造が設けられ、ｎ型半導体基板１００の第２面１０４と第２パッシベーション層１２６とにおけるテクスチャ構造の凹部と、割断領域１３０の少なくとも一部が重複する。
【００５８】
本開示の別の態様は、太陽電池セル１０である。この太陽電池セル１０は、ｎ型半導体基板１００と、ｎ型半導体基板１００の第１面１０２上に設けられる第１パッシベーション層１１６と、ｎ型半導体基板１００の第２面１０４上に設けられる第２パッシベーション層１２６と、ｎ型半導体基板１００の側面に含まれる溶融部１４０とを備える。溶融部１４０は、ｎ型半導体基板１００とは異なった結晶構造を有する。
【００５９】
以上、本開示について実施例をもとに説明した。この実施例は例示であり、それらの各構成要素あるいは各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本開示の範囲にあることは当業者に理解されるところである。
【符号の説明】
【００６０】
１０  太陽電池セル、  １２  割断線、  １４  側面、  ２０  太陽電池ストリング、  ２２  ストリング間配線材、  ２４  ストリング端配線材、  ２６  セル間配線材、  ３０  端子ボックス、  ３２  ケーブル、  ４０  保護部材、  ４２  封止部材、  ５０  太陽電池モジュール、  ６０  太陽電池パネル、  １００  ｎ型半導体基板（半導体基板）、  １０２  第１面、  １０４  第２面、  １１０  真性非晶質半導体層、  １１２  ｐ型非晶質半導体層、  １１４  ｐ側透明導電膜層、  １１６  第１パッシベーション層（パッシベーション層）、  １２０  真性非晶質半導体層、  １２２  ｎ型非晶質半導体層、  １２４  ｎ側透明導電膜層、  １２６  第２パッシベーション層、  １３０  割断領域、  １４０  溶融部、  ２００  ｐ型半導体基板（半導体基板）、  ２０２  第１面、  ２０４  第２面、  ２１０  リンエミッタ層、  ２１２  窒化ケイ素層、  ２１４  受光面電極、  ２１６  第１パッシベーション層（パッシベーション層）、  ２２０  ＢＳＦ層、  ２２２  裏面コンタクト層、  ２３０  酸化アルミニウム層、  ２３２  窒化ケイ素層、  ２３４  裏面コンタクト層、  ２３６  第２パッシベーション層、  ２３８  裏面電極、  ２４０  ＢＳＦ層、  ２４２  第２パッシベーション層、  ２４４  窒化ケイ素層、  ２４８  裏面電極、  ３００  ｎ型半導体基板（半導体基板）、  ３０２  第１面、  ３０４  第２面、  ３１０  ｐ＋エミッタ層、  ３１２  第１パッシベーション層（パッシベーション層）、  ３１４  反射防止コーティング層、  ３１６  受光面電極、  ３２０  超薄トンネル酸化物、  ３２２  ｐドープシリコン層、  ３２４  裏面電極、  ３２６  第２パッシベーション層、  １０００  割断用太陽電池セル。
【図１】
2020161545.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】
2020161545.tif 000009
【図８】
2020161545.tif 000010
【図９】
2020161545.tif 000011
【図１０】
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