(57)【要約】      （修正有）【課題】長寿命化、及び高効率化が実現できる太陽電池セルを提供する。【解決手段】太陽電池セル１０は、半導体基板１３と、半導体基板の受光面側で、互いに平行するように延びている複数のフィンガー電極１２と、複数のフィンガー電極のそれぞれに電気的に接続され、かつ、これらのフィンガー電極と交差して形成された２本以上の表面バスバー電極１１ａと、半導体基板の非受光面側で、半導体基板を挟んで、各々の表面バスバー電極の直下に形成された２本以上の裏面バスバー電極１１ｂとを有し、ここで、２組以上の受光面電極ユニット１６ａ，１６ｂを更に有し、隣接する表面バスバー電極の間で、複数のフィンガー電極のそれぞれが複数のフィンガー電極断片１２ａに分断され、それぞれの表面バスバー電極とフィンガー電極断片により受光面電極ユニット１６ａ，１６ｂを構成し、分断された部分の幅が３０μｍ以上５０００μｍ以下である。【選択図】図１
2014138112.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板と、
該半導体基板の受光面側で、互いに平行するように延びている複数のフィンガー電極と、
前記複数のフィンガー電極のそれぞれに電気的に接続され、かつ、これらのフィンガー電極と交差して形成された２本以上の表面バスバー電極と、
前記半導体基板の非受光面側で、前記半導体基板を挟んで、各々の前記表面バスバー電極の直下に形成された２本以上の裏面バスバー電極と、を有する太陽電池セルであって、
隣接する前記表面バスバー電極の間で、前記複数のフィンガー電極のそれぞれが複数のフィンガー電極断片に分断され、前記それぞれの表面バスバー電極と前記フィンガー電極断片により構成される２組以上の受光面電極ユニットを更に有し、
分断された部分の幅が３０μｍ以上５０００μｍ以下であることを特徴とする太陽電池セル。
【請求項２】
分断された部分の幅が３０μｍ以上２０００μｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の太陽電池セル。
【請求項３】
前記分断された部分の両側の前記複数のフィンガー電極断片の中で、前記複数の同じ側のフィンガー電極断片を互いに電気的に接続させるフィンガー電極連結線を更に有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の太陽電池セル。
【請求項４】
前記フィンガー電極連結線は、その幅が２０μｍ以上２００μｍ以下であることを特徴とする請求項３に記載の太陽電池セル。
【請求項５】
前記受光面電極ユニットそれぞれにおける前記フィンガー電極断片の長さの和が実質上同じである請求項１〜請求項４の何れか１項に記載の太陽電池セル。
【請求項６】
前記複数のフィンガー電極の両端のそれぞれにおいて、前記複数のフィンガー電極を互いに電気的に接続させる枠線を更に有する請求項１〜請求項５の何れか１項に記載の太陽電池セル。
【請求項７】
前記フィンガー電極は、前記半導体基板上に７０本以上１４０本以下設けられていることを特徴とする請求項１〜請求項６の何れか１項に記載の太陽電池セル。
【請求項８】
前記フィンガー電極は、その幅が２０μｍ以上９０μｍ以下である請求項１〜請求項６の何れか１項に記載の太陽電池セル。
【請求項９】
前記表面バスバー電極は、その幅が１ｍｍ以上２ｍｍ以下である請求項１〜請求項６の何れか１項に記載の太陽電池セル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽電池セルに関するものである。  
【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ことができるため、新しいエネルギー源として期待されている。
【０００３】
図６は、太陽電池における太陽電池セルの一般的な構造を示す模式図であり、具体的には、太陽電池セルの太陽光に当てられる表面の構造を示す。図６に示すように、従来の太陽電池セル１０は、半導体基板１３と、該半導体基板１３の受光面側に設けられている表面バスバー電極５ａと、当該表面バスバー電極５ａに直交する複数のフィンガー電極５ｂと、を含む。
【０００４】
このように構成された従来の太陽電池セルにおいて、細長い線からなるフィンガー電極５ｂは、半導体基板１３のほぼ全幅に渡って平行するように複数本設けられ、フィンガー電極５ｂにより隣り合う表面バスバー電極５ａが互いに電気的に接続されるようになっている。
【０００５】
このように、特許文献１に記載の技術では、フィンガー電極５ｂが太陽電池セルの表面のほぼ全幅に渡って形成され、フィンガー電極５ｂにより隣り合う表面バスバー電極５ａが互いに電気的に接続されるようになっているため、それぞれの表面バスバー電極５ａがフィンガー電極５ｂからの電流を均等に集合させることができなくなり、表面バスバー電極５ａに掛かる負荷を均等に分けることができず、表面バスバー電極５ａの劣化速度が異なるようになり、太陽電池セルの寿命が短くなる問題があった。
【０００６】
また、例えば、図１（ａ）に示すように、左端の表面バスバー電極５ａの左側、若しくは、右端の表面バスバー電極５ａの右側のフィンガー電極５ｂに欠陥が生じた場合、表面バスバー電極５ａからみて、その欠陥の更に縁部側のフィンガー電極５ｂからの電流を収集することができなくなり、集電の不十分により変換効率が低下する問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−３５３８５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、このような事情に鑑みてなされてものであり、長寿命化、及び高効率化が実現できる太陽電池セルを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明の太陽電池セル１０は、半導体基板１３と、該半導体基板１３の受光面側で、互いに平行するように延びている複数のフィンガー電極１２と、前記複数のフィンガー電極１２のそれぞれに電気的に接続され、かつ、これらのフィンガー電極１２と交差して形成された２本以上の表面バスバー電極１１ａと、前記半導体基板１３の非受光面側で、前記半導体基板１３を挟んで、各々の前記表面バスバー電極１２の直下に形成された２本以上の裏面バスバー電極１１ｂとを有し、隣接する前記表面バスバー電極１１ａの間で、前記複数のフィンガー電極１２のそれぞれが複数のフィンガー電極断片１２ａに分断され、前記それぞれの表面バスバー電極１１ａと前記フィンガー電極断片１２ａにより構成される２組以上の受光面電極ユニット１６ａ，１６ｂを更に有し、前記分断された部分の幅が３０μｍ以上５０００μｍ以下である、ことを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の太陽電池セル１０において、隣接する前記表面バスバー電極１１ａの間で、前記複数のフィンガー電極１２のそれぞれが複数のフィンガー電極断片１２ａに分断されているため、それぞれの表面バスバー電極１１ａに掛かる負荷が分けられており、太陽電池セル１０の長寿命化を図ることができる。また、分断された部分の幅が３０μｍ以上５０００μｍ以下であることが好ましい。これにより、確実に分断されるようになる。
【００１１】
また、本発明の太陽電池セル１０において、分断された部分の幅が３０μｍ以上２０００μｍ以下であることが更に好ましい。分断された部分の幅をこのような数字範囲内にすることにより、受光面面積を最大限確保することができるため、もっと高い変換効率を維持することが可能になる。
【００１２】
また、本発明の太陽電池セル１０において、受光面電極ユニット１６ａ及び受光面電極ユニット１６ｂにおける前記フィンガー電極断片１２ａの長さの和が実質上同じであることが好ましい。このような構造により、表面バスバー電極１１ａに掛かる負荷がより均等になり、表面バスバー電極１１ａの劣化速度がより均等になり、太陽電池セル１０のより長寿命化を図ることができる。
【００１３】
また、本発明の太陽電池セル１０は、分断された部分の両側の前記複数のフィンガー電極断片１２ａの中で、前記複数の同じ側のフィンガー電極断片１２ａを互いに電気的に接続させるフィンガー電極連結線１４を更に有することが好ましい。このような構造により、図４に示すように、フィンガー電極断片１２ａに欠陥があった場合、表面バスバー電極１１ａからみて、その欠陥の更に遠い側のフィンガー電極断片１２ａからの電流は、フィンガー電極連結線１４を経由して、隣接するフィンガー電極断片１２ａに流れるため、無駄なく集電することができ、変換効率を更にあげることが可能になる。
【００１４】
また、本発明の太陽電池セル１０において、前記フィンガー電極連結線１４は、その幅が２０μｍ以上２００μｍ以下であることが好ましい。フィンガー電極連結線１４の幅をこのような数字範囲内にすることにより、受光面面積を最大限確保することができるため、高い変換効率を維持することが可能になる。
【００１５】
また、本発明の太陽電池セル１０において、前記複数のフィンガー電極１２の両端のそれぞれにおいて、前記複数のフィンガー電極を互いに電気的に接続させる枠線１５を更に有することが好ましい。これにより、左端の表面バスバー電極１１ａの左側、若しくは、右端の表面バスバー電極１１ａの右側のフィンガー電極１２に欠陥（図５を参照）が生じた場合、表面バスバー電極１１ａからみて、その欠陥の更に縁部側のフィンガー電極１２からの電流は、枠線１５を経由して、隣接するフィンガー電極１２に流れるため、無駄なく集電することができ、変換効率を更にあげることが可能になる。
【００１６】
また、本発明の太陽電池セルにおいて、フィンガー電極１２は、半導体基板１３上に７０本以上１４０本以下設けられていることが好ましい。
また、本発明の太陽電池セルにおいて、フィンガー電極１２は、その幅が２０μｍ以上９０μｍ以下であることが好ましい。
また、本発明の太陽電池セルにおいて、表面バスバー電極１１ａは、その幅が１ｍｍ以上２ｍｍ以下であることが好ましい。
【００１７】
以上のような数字範囲内にすることにより、受光面面積を最大限確保することができるため、高い変換効率を維持することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施形態にかかる太陽電池セルを示す。図１（ａ）は太陽電池セルの受光面を示し、図１（ｂ）は太陽電池セルの非受光面を示す。
【図２】本発明の実施形態にかかる太陽電池セルの層間構造を示す断面図である。
【図３】本発明の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４】本発明の別の実施形態にかかる太陽電池セルの受光面電極構造を示す。
【図５】本発明の別の実施形態にかかる太陽電池セルの受光面電極構造を示す。
【図６】従来の太陽電池セルを示す。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の太陽電池セル１０の実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２０】
なお、本発明の実施形態にかかる図中、同一または相当部分には同一符号を付し、説明の重複を避けるためにその説明は繰返さない。ただし、図面は模式的なものであり、各寸法の比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。従って、具体的な寸法等は以下の説明を参酌して判断すべきものである。又、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。
【００２１】
本発明の実施形態にかかる太陽電池セル１０の構成について、図１を参照しながら説明する。図１は、本発明の１つの実施形態にかかる太陽電池セル１０を示し、その中、図１（ａ）は太陽電池セル１０の受光面を示し、図１（ｂ）は太陽電池セル１０の非受光面を示す。
【００２２】
図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、本発明の太陽電池セル１０は、半導体基板１３と、該半導体基板１３の受光面側で、互いに平行するように延びている複数のフィンガー電極１２と、前記複数のフィンガー電極１２のそれぞれに電気的に接続され、かつ、これらのフィンガー電極１２と交差して形成された２本以上の表面バスバー電極１１ａと、前記半導体基板１３の非受光面側で、前記半導体基板１３を挟んで、各々の前記表面バスバー電極１２の直下に形成された２本以上の裏面バスバー電極１１ｂとを有する。当該裏面バスバー電極１１ｂはインナーリード（図示せず）などにより隣接する太陽電池セル１０の表面バスバー電極１１ａに電気的に連結されることにより、複数の太陽電池セル１０同士を電気的に連結することができる。
【００２３】
更に、本発明の太陽電池セル１０は、隣接する前記表面バスバー電極１１ａの間で、前記複数のフィンガー電極１２のそれぞれが複数のフィンガー電極断片１２ａに分断され、前記それぞれの表面バスバー電極１１ａと前記フィンガー電極断片１２ａにより構成される２組以上の受光面電極ユニット１６ａ，１６ｂを更に有する。
【００２４】
本発明の実施形態にかかる太陽電池セル１０の層間構造としては通常の太陽電池セルに用いられる構造にすることが可能である。一例として、図２に示すような構造にすることができる。図２に示すように、半導体基板１３は、ｐ型シリコン基板１と、当該ｐ型シリコン基板１からみて受光面側に向けて順序に設けられているｎ型拡散層２と、反射防止膜３と、を含むことが可能である。また、図２では図示してないが、前記反射防止膜３上にフィンガー電極１２及び表面バスバー電極１１ａが設けられている。また、半導体基板１３は、前記ｐ型シリコン基板１の非受光面側に設けられている裏面バスバー電極１１ｂ及びＢＳＦ層４を更有することが可能である。
【００２５】
以下、太陽電池セル１０の層間構造について詳細に説明する。
【００２６】
前記ｐ型シリコン基板１としては、単結晶シリコンや多結晶シリコンなどを用いることができる。単結晶シリコン基板の場合は引き上げ法などによって形成され、多結晶シリコン基板の場合は鋳造法などによって形成される。多結晶シリコン基板は、大量生産が可能であり、製造コスト面で単結晶シリコン基板よりも有利である。ここで、ｐ型シリコン基板１の大きさとしては、例えば、１４０、１５０、１５５，１６０、１７０ｍｍ角の大きさである。またこの大きさは、ここで例示した何れか２つの値の範囲内であってもよい。
【００２７】
ｎ型拡散層２は、前記ｐ型シリコン基板１の受光面側において、拡散炉の中などで熱処理されることによってｐ型シリコン基板１上に形成される。具体的には、ｐ型シリコン基板１の表面部全体にｎ型不純物であるリン原子を拡散させてｎ型拡散層２を形成することができ、その後、側面部と底面部の拡散層の部分は除去することができる。
【００２８】
反射防止膜３は、前記ｐ型シリコン基板１の受光面側において、窒化シリコン膜などでｎ型拡散層２上に形成される。この反射防止膜３は、例えば、プラズマＣＶＤ法などで形成される。この窒化シリコン膜は、形成の際に、パッシベーション効果があり、反射防止の機能と併せて、太陽電池セルの変換効率を向上させる効果がある。
【００２９】
ＢＳＦ層４は、ｐ型シリコン基板１の非受光面側において、発生したキャリアがその表面で再結合によって消失することを防ぐために、表面近傍に形成される逆電界領域である。本発明の実施形態にかかる太陽電池セル１０は、このＢＳＦ層４を用いることにより、裏面に移動してきた少数キャリアを追い返す機能を有する。このＢＳＦ層４は、前記ｐ型シリコン基板１の非受光面側において、アルミニウムペーストをスクリーン印刷することなどで形成することができる。
【００３０】
以下、太陽電池セル１０の受光面側の電極構造について詳細に説明する。
【００３１】
本発明の実施形態にかかる太陽電池セル１０の電極としては、半導体基板１３と、該半導体基板１３の受光面側で、互いに平行するように延びている複数のフィンガー電極１２と、前記複数のフィンガー電極１２のそれぞれに電気的に接続され、かつ、これらのフィンガー電極１２と交差して形成された２本以上の表面バスバー電極１１ａと、前記半導体基板１３の非受光面側で、前記半導体基板１３を挟んで、各々の前記表面バスバー電極１２の直下に形成された２本以上の裏面バスバー電極１１ｂとを有する。
【００３２】
図１（ａ）に示すように、表面バスバー電極１１ａは、フィンガー電極１２と交差して２本形成され、フィンガー電極１２を流れる電流を更に一端に集める機能を有する。また、図１（ｂ）に示すように、裏面バスバー電極１１ｂは、半導体基板１３の非受光面側に形成され、インナーリード（図示せず）などにより隣接する太陽電池セル１０の表面バスバー電極１１ａに電気的に接続することで、複数の太陽電池セル１０同士を電気的に接続することが可能になる。
【００３３】
図１では、本発明の好ましい実施形態として、２本の表面バスバー電極１１ａを有しているものの、必ずこの限りではない。例えば、２本以上の表面バスバー電極１１ａを有することが可能である。
【００３４】
また、前記表面バスバー電極１１ａの幅としては、１ｍｍ以上２ｍｍ以下が好ましい。表面バスバー電極１１ａの幅が１ｍｍ未満の場合、表面バスバー電極１１ａ内の抵抗が高くなるため不適である。逆に２ｍｍを越える場合、表面バスバー電極１１ａ内の抵抗を充分に低下させることは可能であるが、過剰な太さとなり、電極面積の増加による受光面面積の減少によって、太陽電池セルの変換効率の低下を招くため不適である。
【００３５】
また、前記表面バスバー電極１１ａとして２本を設ける場合、その幅を２ｍｍにしたほうが好ましい。当然ながら、３本以上の表面バスバー電極１１ａを設けることも可能であり、その場合、太陽電池セル１０の受光量に影響しない範囲内で、表面バスバー電極１１ａの幅を適切に設けることが可能である。
【００３６】
前記裏面バスバー電極１１ｂは、表面バスバー電極１１ａと同じ本数、同じ幅で設けることが好ましい。また、図２に示すように、表面バスバー電極１１ａと裏面バスバー電極１１ｂは、太陽電池セル１０の断面図において、上下対称するように設けることが好ましい。このように表面バスバー電極１１ａと裏面バスバー電極１１ｂを設けることにより、太陽電池セル１０のバスバー電極１１ａ，１１ｂの形成時に生じる反りを低減することができる。また、一方の太陽電池セルの表面バスバー電極１１ａと、隣接する他方の太陽電池セル１０の裏面バスバー電極１１ｂとを電気的に接続する際には、太陽電池セルの反りが大きくなりやすいが、このように対称させて設けることにより、太陽電池セル１０の表面及び裏面で起こる反りを相殺でき、結果として、太陽電池セル１０の反りを効率良く低減することができる。
【００３７】
表面バスバー電極１１ａと裏面バスバー電極１１ｂは、電極材料として例えばＡｇ、Ｐｔ、Ｃｕ、等の金属やこれらの合金からなるものを用いることができ、形態としてはワイヤー状、箔状のものを張り付けたりフィンガー電極１２と同様の導電性ペーストを用いても良い。箔状のものとしては、例えば、銅箔、或いは銅箔にスズメッキしたものであり、場合によっては接着剤付きのものが用いられる。
【００３８】
フィンガー電極１２は、半導体基板１３の受光面側で、互いに平行するように延びている複数形成され、半導体基板１で発生した起電力を取り出す機能を果たす。本発明におけるフィンガー電極１２の幅としては、２０μｍ以上９０μｍ以下が好ましい。フィンガー電極の幅が２０μｍ未満の場合、フィンガー電極内の抵抗が高くなるため不適である。逆に９０μｍを越える場合、過剰な太さとなり、電極面積の増加による受光面面積の減少によって、太陽電池セルの変換効率の低下を招くため不適である。
【００３９】
また、１つの太陽電池セル１０には、７０本以上１４０本以下のフィンガー電極１２を有することが好ましい。フィンガー電極の数が７０本未満の場合、フィンガー電極に流れる電流が十分ではなく、太陽電池セルの変換効率が低くなる。逆に１４０本を越える場合、太陽電池セル１０の受光面が過剰に覆われ、電極面積の増加による受光面面積の減少によって、太陽電池セルの変換効率の低下を招くため不適である。
【００４０】
また、本発明の太陽電池セル１０は、２組以上の受光面電極ユニット１６ａ，１６ｂを更に有する。具体的には、隣接する表面バスバー電極１１ａの間で、複数のフィンガー電極１２のそれぞれを複数のフィンガー電極断片１２ａに分断され、前記それぞれの表面バスバー電極１１ａと前記フィンガー電極断片１２ａにより前記それぞれの受光面電極ユニット１６ａ，１６ｂを構成する。これにより、それぞれの表面バスバー電極１１ａに掛かる負荷が分けられており、太陽電池セル１０の長寿命化を図ることができる。
【００４１】
また、前記分断された部分の幅Ａを３０μｍ以上５０００μｍ以下であることが好ましい。ここで、前記分断された部分の幅Ａとしては、例えば、３０、３００、１０００、２０００、３０００、４０００、５０００μｍである。またこの幅Ａは、ここで例示した何れか２つの値の範囲内であってもよい。分断された部分の幅Ａが３０μｍ未満である場合、前記フィンガー電極１２が確実に分断されない問題があり、５０００μｍを超える場合、受光面面積を十分確保できず、変換効率が低下するため、好ましくない。高い変換効率を維持する観点からみれば、３０μｍ以上２０００μｍ以下であることが更に好ましい。
【００４２】
また、前記受光面電極ユニット１６ａにおける前記フィンガー電極断片１２ａの長さの和と、前記受光面電極ユニット１６ｂにおける前記フィンガー電極断片１２ａの長さの和が実質上同じであることが好ましい。このような構造により、表面バスバー電極１１ａに掛かる負荷がより均等になり、表面バスバー電極１１ａの劣化速度がより均等になり、太陽電池セル１０のより長寿命化を図ることができる。
【００４３】
また、本発明の別の実施形態において、前記分断された部分の両側の前記複数のフィンガー電極断片１２ａの中で、前記複数の同じ側のフィンガー電極断片１２ａを互いに電気的に接続させるフィンガー電極連結線１４を更に有することが好ましい。当該フィンガー電極連結線１４の幅は、２０μｍ以上２００μｍ以下であり、例えば、２０、５０、１００、２００μｍである。またこの幅は、ここで例示した何れか２つの値の範囲内であってもよい。フィンガー電極連結線１４の幅が２０μｍ未満の場合、連結線としての機能を十分発揮できず、２００μｍを超える場合、受光面面積を十分確保できず、変換効率が低下するため、好ましくない。太陽電池業界では、通常ＥＬ法（Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅ）を利用してフィンガー電極１２における欠陥の有無（例えば、フィンガー電極の分断）を検査しているものの、本発明の太陽電池セル１０はフィンガー電極連結線１４を有するため、フィンガー電極１２の欠陥による影響を低減させることが可能になり、太陽電池セル１０の変換効率を高めることが可能になる。
【００４４】
前記フィンガー電極連結線１４は、前記複数のフィンガー電極断片１２ａを互いに電気的に接続させる形であれば、特に限定しない。図４に示す例では、当該フィンガー電極連結線１４はフィンガー電極断片１２ａの末端において、垂直するように配置された一直線であるものの、このような形状以外に、例えば、前記フィンガー電極連結線１４をフィンガー電極断片１２ａの中央、若しくは、末端から一定距離離れている箇所などに設けることも可能である。また、箇所フィンガー電極断片１２ａにほぼ垂直するように配置しても良く、具体的には、フィンガー電極断片１２ａに対し８０度〜１００度の角度を有することも可能である。当然ながら、フィンガー電極断片１２ａの末端が一致しない場合、前記フィンガー電極連結線１４は、波形やジグザグの線になっても良い。また、当然ながら、前記フィンガー電極連結線１４は、前記複数のフィンガー電極断片１２ａの内、一部のフィンガー電極断片１２ａに連結されるように設けることも可能である。
【００４５】
このように、前記フィンガー電極断片１２ａがフィンガー電極連結線１４により連結されることにより、フィンガー電極断片１２ａに欠陥（図４を参照）が生じた場合、表面バスバー電極１１ａから見て、その欠陥の更に遠い側のフィンガー電極断片１２ａからの電流は、フィンガー電極連結線１４を経由して、その隣のフィンガー電極断片１２ａに流れるため、無駄なく集電することができ、変換効率を更にあげることが可能になる。また、このような構造によれば、機能的な部分以外に、太陽電池セル１０のデザイン性の向上にも繋がる。
【００４６】
また、本発明の別の実施形態において、本発明の太陽電池セル１０は、複数のフィンガー電極１２の両端のそれぞれにおいて、前記複数のフィンガー電極１２を互いに電気的に接続させる枠線１５を有する。当該枠線１５は前記フィンガー電極１２の末端より一定距離離れた位置に設けることも可能である。
【００４７】
このように、本発明の太陽電池セル１０では、複数のフィンガー電極１２の両端のそれぞれにおいて、枠線１５により複数のフィンガー電極１２を互いに電気的に接続させるため、フィンガー電極１２における太陽電池セル１０縁部付近の末端が枠線１５により連結されている状態になり、左端の表面バスバー電極１１ａの左側、若しくは、右端の表面バスバー電極１１ａの右側のフィンガー電極１２に欠陥が生じた場合、その欠陥の更に縁部側のフィンガー電極１２からの電流は、枠線１５を経由して、その隣のフィンガー電極１２に流れるため、無駄なく集電することができ、変換効率を更にあげることが可能になる。
【００４８】
フィンガー電極１２の制作方法としては、特に限定されないが、例えば、銀を主成分としたペーストを用いて印刷焼成することにより作られることが可能である。太陽電池セル一枚では発生する電気出力が小さいため、大量の太陽電池セルを直並列に接続して、実用的な電気出力が取り出せるようにする必要がある。ここで、フィンガー電極の材料として高額な材料を利用するため、それぞれのフィンガー電極１２を複数のフィンガー電極断片１２ａに分断することにより、銀材料の使用量を減らすことで、コストタウンにも繋がる。
【００４９】
また、本発明の好ましい実施形態において、各々の表面バスバー電極１１ａは、前記複数のフィンガー電極断片１２ａの中心線上に位置することが好ましい。このような構造により、表面バスバー電極１１ａはフィンガー電極断片１２ａからの電流をもっと効率良く収集することが可能になる。
【００５０】
以下、太陽電池セル１０の好ましい製造方法について詳細に説明するが、このような製造方法に限定されない。
【００５１】
図３は、本発明の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３に示すように、まず、キャスト法を利用して、１５６ｍｍ×１５６ｍｍサイズの平板状のｐ型シリコン基板１を製造する。
【００５２】
次に、十分に洗浄を行った前記ｐ型シリコン基板１を拡散炉中に配置して、オキシ塩化リンを用いて加熱することによって、ｐ型シリコン基板１の表面にリン原子を拡散させてｎ型拡散層２を形成する。
【００５３】
その後、ｐ型シリコン基板１の表面側にプラズマＣＶＤ法によって窒化シリコン膜からなる反射防止膜３を形成する。
【００５４】
その後、半導体基板１３の受光面上に、フィンガー電極１２及び表面バスバー電極１１ａを形成する。具体的には、半導体基板１３をスクリーン印刷機に設置し、フィンガー電極１２及び表面バスバー電極１１ａとして、銀ペーストを塗布する。ここで、フィンガー電極断片１２ａそれぞれの長さを７５ｍｍになるように、該半導体基板の受光面側で、互いに平行するように延びている複数のフィンガー電極１２を形成する。表面バスバー電極１１ａとして、その幅を２ｍｍにし、２本の表面バスバー電極１１ａを形成する。
【００５５】
その後、半導体基板１３の非受光面上に裏面バスバー電極１１ｂを形成する。当該裏面バスバー電極１１ｂも銀ペーストを塗布することにより製造することが可能である。また、ここで、それぞれの幅が２ｍｍになるように２本の裏面バスバー電極１１ｂを形成する。
【００５６】
その後、ｐ型シリコン基板１の裏面の全面にアルミニウムペーストをスクリーン印刷してＢＳＦ層４を形成する。
【００５７】
フィンガー電極間の分断された部分の幅Ａは、下記表１の通りにした。
【００５８】
2014138112.tif 000003
【００５９】
表１のパラメータに基いて、上記の製造方法により製造された太陽電池セルについて、変換効率、及び分断された部分における接続の有無を測定した。
【００６０】
表１に示すように、分断された部分の幅Ａが３０μｍ以上５０００μｍ以下である場合、変換効率は１６．８０％以上であり、望ましい変換効率である１７．００％との差は許容範囲内、即ち、０．２％以下であった。しかも、フィンガー電極の間も確実に分断されていた。特に、分断された部分の幅が３０μｍ以上２０００μｍ以下である場合、変換効率はいずれも１７．００％であった。
【００６１】
また、分断された部分の幅Ａが６０００μｍの場合、変換効率は１６．７０％に落ち、望ましい変換効率である１７．００％との差は許容範囲を超えており、変換効率が低すぎる問題があり、望ましくない結果になった。
【００６２】
また、分断された部分の幅Ａが２０μｍの場合、分断された部分が接続されてしまい、分断された部分が確実に分断されない問題があった。この場合、それぞれの表面バスバー電極１１ａは均等に集電できなくなり、表面バスバー電極１１ａの劣化速度が異なるため、太陽電池セルの寿命が短くなる問題がある。
【００６３】
次に、フィンガー電極１２に対し、ランダムに欠陥を付けた後、フィンガー電極連結線１４を設けた場合と、フィンガー電極連結線１４を設けない場合の変換効率を比較して見た。その結果は下記表２の通りである。
【００６４】
2014138112.tif 000004
【００６５】
上記表２に示すように、フィンガー電極１２に欠陥がある場合、フィンガー電極連結線１４を設けない場合の変換効率が１６．７０％になっているに対し、フィンガー電極連結線１４を設けた場合の変換効率は最低でも１６．９０％であり、何れもフィンガー電極１２の欠陥の影響をほぼ受けず、高い変換効率を維持することができた。その理由は、フィンガー電極断片１２ａに欠陥があった場合、表面バスバー電極１１ａからみて、その欠陥の更に遠い側のフィンガー電極断片１２ａからの電流は、フィンガー電極連結線１４を経由して、隣接するフィンガー電極断片１２ａに流れるため、無駄なく集電することができ、高い変換効率を実現したからである。
【００６６】
本発明の実施形態は、上述の例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得る。
【符号の説明】
【００６７】
１：ｐ型シリコン基板
２：ｎ型拡散層
３：反射防止膜
４：ＢＳＦ層
１０：太陽電池セル
５ａ，１１ａ：表面バスバー電極
５ｂ，１２：フィンガー電極
１２ａ：フィンガー電極断片
１１ｂ：裏面バスバー電極
１３：半導体基板
１４：フィンガー電極連結線
１５：枠線
１６ａ，１６ｂ：受光面電極ユニット
Ａ：分断された部分の幅
【図１】
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【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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【手続補正書】
【提出日】平成26年2月6日(2014.2.6)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板と、
該半導体基板の受光面側で、互いに平行するように延びている複数のフィンガー電極と、
前記複数のフィンガー電極のそれぞれに電気的に接続され、かつ、これらのフィンガー電極と交差して形成された２本以上の表面バスバー電極と、
前記半導体基板の非受光面側で、前記半導体基板を挟んで、各々の前記表面バスバー電極の直下に形成された２本以上の裏面バスバー電極と、を有する太陽電池セルであって、
隣接する前記表面バスバー電極の間で、前記複数のフィンガー電極のそれぞれが複数のフィンガー電極断片に分断され、前記それぞれの表面バスバー電極と前記フィンガー電極断片により構成される２組以上の受光面電極ユニットを更に有し、
分断された部分の幅が３０μｍ以上５０００μｍ以下であり、
前記フィンガー電極連結線は、その幅が２０μｍ以上２００μｍ以下であり、
前記受光面電極ユニットそれぞれにおける前記フィンガー電極断片の長さの和が実質上同じである、
ことを特徴とする太陽電池セル。
【請求項２】
分断された部分の幅が３０μｍ以上２０００μｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の太陽電池セル。
【請求項３】
前記分断された部分の両側の前記複数のフィンガー電極断片の中で、前記複数の同じ側のフィンガー電極断片を互いに電気的に接続させるフィンガー電極連結線を更に有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の太陽電池セル。
【請求項４】
前記複数のフィンガー電極の両端のそれぞれにおいて、前記複数のフィンガー電極を互いに電気的に接続させる枠線を更に有する請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の太陽電池セル。
【請求項５】
前記フィンガー電極は、前記半導体基板上に７０本以上１４０本以下設けられていることを特徴とする請求項１〜請求項４の何れか１項に記載の太陽電池セル。
【請求項６】
前記フィンガー電極は、その幅が２０μｍ以上９０μｍ以下である請求項１〜請求項４の何れか１項に記載の太陽電池セル。
【請求項７】
前記表面バスバー電極は、その幅が１ｍｍ以上２ｍｍ以下である請求項１〜請求項４の何れか１項に記載の太陽電池セル。