(57)【要約】【課題】特殊で高価な封止材を用いなくても、長期信頼性を確保することができる太陽電池を提供する。【解決手段】受光面拡散層のシート抵抗が４０Ω／□以上８０Ω／□以下であって、封止材の８５℃における体積抵抗率が１×１０16Ω・ｃｍ以下である太陽電池である。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
裏面電極型太陽電池セルと、
前記裏面電極型太陽電池セルの受光面上に設けられた封止材と、を備え、
前記裏面電極型太陽電池セルは、
第１導電型の半導体基板と、
前記半導体基板の前記受光面側の表面に設けられた第１導電型の受光面拡散層と、
前記半導体基板の前記受光面側とは反対側の表面に設けられた第１導電型不純物拡散層および第２導電型不純物拡散層と、を有し、
前記受光面拡散層のシート抵抗が、４０Ω／□以上８０Ω／□以下であって、
前記封止材の８５℃における体積抵抗率は、１×１０16Ω・ｃｍ以下である、太陽電池。
【請求項２】
前記受光面拡散層は、第１導電型の不純物を含む化合物と、チタンアルコキシドと、アルコールと、を含む溶液を塗布した後に熱処理することにより形成される、請求項１に記載の太陽電池。
【請求項３】
前記封止材は、オレフィン樹脂の単層からなる、請求項１または２に記載の太陽電池。
【請求項４】
前記封止材は、前記裏面電極型太陽電池セルの前記受光面上の第１の樹脂層と、前記第１の樹脂層上の第２の樹脂層とを含み、
前記第２の樹脂層は、オレフィン樹脂からなる、請求項１または２に記載の太陽電池。
【請求項５】
前記封止材の８５℃における体積抵抗率は、１×１０12Ω・ｃｍ以上１×１０16Ω・ｃｍ以下である、請求項１から４のいずれか１項に記載の太陽電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、エネルギ資源の枯渇の問題や大気中のＣＯ2の増加のような地球環境問題などからクリーンなエネルギの開発が望まれており、太陽電池を用いた太陽光発電が新しいエネルギ源として開発、実用化され、発展の道を歩んでいる。
【０００３】
特に、近年では、複数の太陽電池セルを直列および／または並列に接続した太陽電池モジュールの一般家庭への普及が進んでいるとともに、大量の太陽電池モジュールを用いたメガソーラーと呼ばれる大規模発電施設の建設も行なわれている。
【０００４】
上記の太陽電池モジュールは、屋外にて長期間使用されるため、高温多湿などのあらゆる屋外環境において長期信頼性が要求される。従来、太陽電池モジュールを構成する太陽電池セルは、主に結晶シリコンを用いて作製されていることから、比較的長寿命が期待できると考えられており、太陽電池モジュールの長期信頼性は、太陽電池モジュールを構成する太陽電池セル以外の部材を中心にして改善されてきた。
【０００５】
しかしながら、最近、ＰＩＤ（Potential  Induced  Degradation）と言われる、比較的使用期間が短いにも関わらず太陽電池モジュールの出力が大幅に低下する現象が観測されており、その原因の究明と改善策の早期確立とが強く望まれている。
【０００６】
たとえば、非特許文献１には、ＰＩＤが発生する原因が、以下のように述べられている。太陽電池モジュールにおいては、落雷による太陽電池モジュールの故障や感電事故を防ぐために、フレーム側を並列にグランドアースを取っている。しかしながら、この場合には、太陽電池セルの直列数が増加するにつれて、太陽電池モジュールの外側のフレームと内側の太陽電池セルとの間に大きな電位差が生じることになる。そして、太陽電池モジュールの受光面を保護するガラス基板の表面上に水分が付着した場合には、当該水分を経由して、フレームと太陽電池セルとの間にリーク電流が生じ、そのリーク電流によって、太陽電池セルの受光面に電荷が溜まる。そして、太陽光の入射により太陽電池セルで発生したキャリアが、太陽電池セルの受光面に溜まった電荷に引き寄せられて当該電荷と再結合すること等によって、太陽電池の外部に取り出されない。これにより、太陽電池モジュールの出力が低下するとされている。
【０００７】
そこで、たとえば特許文献１には、図１８の模式的構成図に示すように、複数の太陽電池セル１０１がインターコネクタ２５４で接続された太陽電池アレイ１００を、受光面側の透明保護部材２５１と裏面側の裏面保護シート２５３との間において、４５℃〜８５℃での体積抵抗率が１×１０16Ω・ｃｍ以上の高抵抗の封止材２５２で封止した構造の太陽電池モジュールが提案されている。特許文献１においては、高抵抗の封止材２５２によって、太陽電池アレイ１００の受光面側からのリーク電流を防止することによって、出力の低下を抑えることができるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】国際公開第２０１２／１４５２２８号
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】太陽光発電の専門メデイア  ＰＶｅｙｅ  ２０１２年１２月号，ヴィズオンプレス株式会社，ピーブイアイ編集部，ｐｐ．１２〜２５
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上記の特許文献１に記載の太陽電池モジュールに用いられている４５℃〜８５℃での体積抵抗率が１×１０16Ω・ｃｍ以上といった高抵抗の封止材２５２は、非常に特殊であり、高価であったことから、太陽電池モジュールの製造コストを低く抑えることができなかった。
【００１１】
また、特許文献１の高抵抗の封止材２５２は、その取り扱いが非常に困難であるため、太陽電池モジュールの製造効率も高くすることができなかった。
【００１２】
上記の事情に鑑みて、本発明の目的は、特殊で高価な封止材を用いなくても、長期信頼性を確保することができる太陽電池を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、裏面電極型太陽電池セルと、裏面電極型太陽電池セルの受光面上に設けられた封止材とを備え、裏面電極型太陽電池セルは、第１導電型の半導体基板と、半導体基板の受光面側の表面に設けられた第１導電型の受光面拡散層と、半導体基板の受光面側とは反対側の表面に設けられた第１導電型不純物拡散層および第２導電型不純物拡散層とを有し、受光面拡散層のシート抵抗が４０Ω／□以上８０Ω／□以下であって、封止材の８５℃における体積抵抗率が１×１０16Ω・ｃｍ以下である太陽電池である。このような構成とすることにより、特殊で高価な封止材を用いなくても、太陽電池の長期信頼性を確保することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、特殊で高価な封止材を用いなくても、長期信頼性を確保することができる太陽電池を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施の形態１の太陽電池に用いられる裏面電極型太陽電池セルの一例の裏面の模式的な平面図である。
【図２】（ａ）は図１のＩＩ−ＩＩに沿った模式的な断面図であり、（ｂ）は（ａ）に示すｎ型シリコン基板の受光面の一部の模式的な拡大断面図である。
【図３】（ａ）〜（ｉ）は実施の形態１の太陽電池に用いられる裏面電極型太陽電池セルの製造方法の一例について図解する模式的な断面図である。
【図４】実施の形態１の太陽電池に用いられる配線シートの一例の表面の模式的な平面図である。
【図５】図４に示す配線シート上に複数の裏面電極型太陽電池セルを設置した状態を図解する模式的な平面図である。
【図６】実施の形態１において、配線シート上に設置された裏面電極型太陽電池セルを封止する工程を図解する模式的な断面図である。
【図７】実施の形態１の太陽電池の模式的な断面図である。
【図８】実施の形態１の太陽電池の変形例の模式的な断面図である。
【図９】実施の形態１の太陽電池の他の変形例の模式的な断面図である。
【図１０】（ａ）は実施の形態２の太陽電池に用いられる裏面電極型太陽電池セルの一例の模式的な断面図であり、（ｂ）は（ａ）に示すｎ型シリコン基板の受光面の一部の模式的な拡大断面図である。
【図１１】（ａ）〜（ｋ）は、実施の形態２の太陽電池に用いられる裏面電極型太陽電池セルの製造方法の一例について図解する模式的な断面図である。
【図１２】実施の形態２において、配線シート上に設置された裏面電極型太陽電池セルを封止する工程を図解する模式的な断面図である。
【図１３】実施の形態２の太陽電池の模式的な断面図である。
【図１４】実施の形態２の太陽電池の変形例の模式的な断面図である。
【図１５】実施の形態２の太陽電池の他の変形例の模式的な断面図である。
【図１６】疑似負極接地試験装置を図解する模式的な構成図である。
【図１７】実施例１〜８および比較例１〜６の裏面電極型太陽電池セルの受光面拡散層のシート抵抗と、封止材の８５℃における体積抵抗率との関係を示す図である。
【図１８】従来の特許文献１の太陽電池モジュールの太陽電池アレイを封止材で封止する工程を図解する模式的な構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態について説明する。なお、本発明の図面において、同一の参照符号は、同一部分または相当部分を表わすものとする。
【００１７】
［実施の形態１］
＜裏面電極型太陽電池セル＞
図１に、実施の形態１の太陽電池に用いられる裏面電極型太陽電池セルの一例の裏面の模式的な平面図を示す。裏面電極型太陽電池セル１は、第１導電型の半導体基板としてのｎ型シリコン基板４の裏面電極型太陽電池セル１の受光面側とは反対側の表面である裏面に、第１導電型用電極としての帯状のｎ電極２と、第２導電型用電極としての帯状のｐ電極３と、を備えており、ｎ電極２とｐ電極３とはｎ型シリコン基板４の裏面において交互に配列されている。
【００１８】
図２（ａ）に図１のＩＩ−ＩＩに沿った模式的な断面図を示し、図２（ｂ）に図２（ａ）に示すｎ型シリコン基板４の受光面の一部の模式的な拡大断面図を示す。図２（ａ）に示すように、ｎ型シリコン基板４の受光面には凹凸形状５が形成されている。
【００１９】
ｎ型シリコン基板４の受光面にはＦＳＦ層である受光面拡散層としてｎ+層６が形成されている。ｎ+層６は、ｎ型シリコン基板４と同一のｎ型の導電型を有する層であって、ｎ+層６のｎ型不純物濃度はｎ型シリコン基板４のｎ型不純物濃度よりも高くなっている。
【００２０】
図２（ｂ）に示すように、ｎ+層６上には受光面パッシベーション膜８が形成されている。受光面パッシベーション膜８は、酸化シリコン膜からなる。また、受光面パッシベーション膜８の厚さは、３０ｎｍ以上２００ｎｍ以下とすることが好ましい。受光面パッシベーション膜８の厚さを３０ｎｍ以上２００ｎｍ以下とした場合には、裏面電極型太陽電池セル１の特性が向上する傾向にある。
【００２１】
図２（ｂ）に示すように、受光面パッシベーション膜８上には反射防止膜１２が形成されている。反射防止膜１２は、ｎ型シリコン基板４と同一のｎ型の導電型となるｎ型不純物を含み、たとえばｎ型不純物としてリンを含むチタン酸化膜からなる。また、反射防止膜１２の厚さは、たとえば３０ｎｍ以上５００ｎｍ以下とすることができる。
【００２２】
また、反射防止膜１２中のリンは、リン酸化物として反射防止膜７の１５質量％以上３５質量％以下含まれることが好ましい。なお、リン酸化物として反射防止膜１２の１５質量％以上３５質量％以下含まれるとは、反射防止膜１２中のリン酸化物の含有量が反射防止膜１２全体の１５質量％以上３５質量％以下であることを意味する。
【００２３】
図２（ａ）に示すように、ｎ型シリコン基板４の裏面には、第１導電型不純物拡散層としてのｎ型不純物拡散層であるｎ++層１０と、第２導電型不純物拡散層としてのｐ型不純物拡散層であるｐ+層１１と、が交互に形成されている。また、ｎ型シリコン基板４の裏面にｎ型シリコン基板４側から第２の裏面パッシベーション膜１４と第１の裏面パッシベーション膜１３とがこの順序で積層された裏面パッシベーション膜１５が形成されている。裏面パッシベーション膜１５から露出したｎ++層１０およびｐ+層１１にはそれぞれｎ電極２とｐ電極３とが形成されている。
【００２４】
以下、図３（ａ）〜図３（ｉ）の模式的断面図を参照して、実施の形態１の太陽電池に用いられる裏面電極型太陽電池セル１の製造方法の一例について説明する。
【００２５】
まず、図３（ａ）に示すように、ｎ型シリコン基板４の裏面にテクスチャマスク２１を形成した後に、図３（ｂ）に示すように、ｎ型シリコン基板４の受光面に凹凸形状５を形成する。
【００２６】
次に、図３（ｃ）に示すように、ｎ型シリコン基板４の裏面のテクスチャマスク２１を除去した後に、ｎ型シリコン基板４の受光面に拡散マスク２２を形成するとともに裏面の一部に拡散マスク２３を形成し、その後、ｎ型シリコン基板４の裏面の一部にｎ++層１０を形成する。
【００２７】
次に、図３（ｄ）に示すように、ｎ型シリコン基板４の受光面の拡散マスク２２および裏面の拡散マスク２３をそれぞれ除去した後に、ｎ型シリコン基板４の受光面に拡散マスク２４を形成するとともに裏面の一部に拡散マスク２５を形成し、その後、ｎ型シリコン基板４の裏面の一部にｐ+層１１を形成する。
【００２８】
次に、図３（ｅ）に示すように、ｎ型シリコン基板４の受光面に溶液２７を塗布した後に乾燥する。ここで、溶液２７の塗布および乾燥は、たとえば以下のようにして行なうことができる。
【００２９】
まず、ｎ型シリコン基板４の受光面および裏面にそれぞれ形成された拡散マスク２４および拡散マスク２５、ならびにボロンなどのｐ型不純物が拡散マスク２４，２５に拡散することによって形成されたガラス層をたとえばフッ酸などを用いたエッチングにより除去する。次に、ｎ型シリコン基板４の裏面にたとえば厚さ５０ｎｍ以上１００ｎｍ以下の酸化シリコン膜等の拡散マスクを兼ねた第１の裏面パッシベーション膜１３を形成する。第１の裏面パッシベーション膜１３は、たとえば、ＣＶＤ法またはＳＯＧ（スピンオングラス）の塗布および焼成などによって形成することができる。その後、ｎ型シリコン基板４の受光面に、リンを含む化合物と、チタンアルコキシドと、アルコールと、を含む溶液２７をスピン塗布法などにより塗布した後に乾燥する。ここで、溶液２７に含まれるリンを含む化合物としては、たとえば五酸化リンなどを用いることができる。また、チタンアルコキシドとしては、たとえばテトライソプロピルチタネートなどを用いることができる。さらに、アルコールとしては、たとえばイソプロピルアルコールなどを用いることができる。
【００３０】
次に、図３（ｆ）および図３（ｉ）に示すように、ｎ型シリコン基板４の受光面上にｎ+層６、受光面パッシベーション膜８および反射防止膜１２を形成するとともに、ｎ型シリコン基板４の裏面と第１の裏面パッシベーション膜１３との間に第２の裏面パッシベーション膜１４を形成する。
【００３１】
ここで、ｎ+層６および反射防止膜１２は、溶液２７が受光面に塗布されたｎ型シリコン基板４をたとえば８５０℃以上１０００℃以下の温度で熱処理することによって形成することができる。すなわち、この加熱によって、ｎ型シリコン基板４の受光面に溶液２７からリンが拡散してｎ+層６が形成されるとともに、リンを含むチタン酸化膜からなる反射防止膜１２が形成される。
【００３２】
また、受光面パッシベーション膜８および第２の裏面パッシベーション膜１４は、ｎ+層６および反射防止膜１２の形成後に、ｎ型シリコン基板４について酸素または水蒸気による熱酸化を行なうことにより形成することができる。これにより、図３（ｉ）に示すように、ｎ型シリコン基板４の受光面のｎ+層６と反射防止膜１２との間に受光面パッシベーション膜８が形成されるとともに、ｎ型シリコン基板４の裏面と第１の裏面パッシベーション膜１３との間に第２の裏面パッシベーション膜１４が形成される。この第１の裏面パッシベーション膜１３と第２の裏面パッシベーション膜１４との積層体を裏面パッシベーション膜１５とする。ｎ+層６と反射防止膜１２との間に受光面パッシベーション膜８が形成される理由としては、受光面の凹凸形状５の凹部における反射防止膜１２の膜厚が厚くなって反射防止膜１２にクラックが生じ、そのクラックが生じている箇所から酸素または水蒸気が入り込んで受光面パッシベーション膜８である酸化シリコン膜が成長すると考えられる。また、受光面の凹凸形状５の凸部では反射防止膜１２の膜厚が薄いため、酸素または水蒸気が透過し、受光面パッシベーション膜８である酸化シリコン膜が成長すると考えられる。さらに、ｎ型シリコン基板４の裏面と第１の裏面パッシベーション膜１３との間に第２の裏面パッシベーション膜１４が形成される理由としては、ｎ型シリコン基板４の裏面の第１の裏面パッシベーション膜１３はＣＶＤ法等で形成した膜であるため、第１の裏面パッシベーション膜１３の内部に酸素または水蒸気が透過し、これにより、第２の裏面パッシベーション膜１４である酸化シリコン膜が成長すると考えられる。なお、受光面パッシベーション膜８の厚さは、たとえば１００ｎｍ以上２００ｎｍ以下であり、第２の裏面パッシベーション膜１４の厚さは、たとえばｎ++層１０上においては３０ｎｍ以上１００ｎｍ以下であり、ｐ+層１１上においては１０ｎｍ以上４０ｎｍ以下である。
【００３３】
ここで、受光面パッシベーション膜８および第２の裏面パッシベーション膜１４の形成のためのｎ型シリコン基板４の酸素または水蒸気による熱酸化は、酸素雰囲気または水蒸気雰囲気中にｎ型シリコン基板４を設置した状態で熱処理することによって行なうことができる。
【００３４】
また、ｎ+層６のシート抵抗は、４０Ω／□以上８０Ω／□以下とされる。なおｎ+層６のシート抵抗は、たとえば、溶液２７中のリンの含有量、上記の熱酸化時の温度および時間の少なくとも１つの条件を変更することによって適宜調節することができる。
【００３５】
なお、受光面パッシベーション膜８および第２の裏面パッシベーション膜１４は、ｎ+層６および反射防止膜１２を形成するための熱処理に引き続き、雰囲気ガスを酸素雰囲気または水蒸気雰囲気に切り替えてｎ型シリコン基板４の熱酸化を行なうことにより形成することもできる。
【００３６】
次に、図３（ｇ）に示すように、裏面パッシベーション膜１５の一部を除去して、裏面パッシベーション膜９からｎ++層１０の一部およびｐ+層１１の一部をそれぞれ露出させる。
【００３７】
次に、図３（ｈ）に示すように、ｎ++層１０上にｎ電極２を形成するとともに、ｐ+層１１上にｐ電極３を形成する。以上により、裏面電極型太陽電池セル１を製造することができる。
【００３８】
＜配線シート＞
図４に、実施の形態１の太陽電池に用いられる配線シートの一例の表面の模式的な平面図を示す。図４に示すように、配線シート３０は、絶縁性基材３１と、絶縁性基材３１の表面上に設置された配線３６とを有している。配線３６は、ｎ配線３２と、ｎ配線３２ａと、ｐ配線３３と、ｐ配線３３ａと、接続用配線３４とを含んでいる。
【００３９】
ここで、ｎ配線３２、ｎ配線３２ａ、ｐ配線３３、ｐ配線３３ａおよび接続用配線３４は導電性である。また、ｎ配線３２およびｐ配線３３は複数の長方形が長方形の長手方向に直交する方向に配列された形状を含む櫛形状とされている。また、ｎ配線３２ａ、ｐ配線３３ａおよび接続用配線３４は帯状とされている。さらに、配線シート３０の終端に位置しているｎ配線３２ａおよびｐ配線３３ａ以外の隣り合うｎ配線３２とｐ配線３３とは接続用配線３４によって電気的に接続されている。
【００４０】
また、配線シート３０においては、櫛形状のｎ配線３２の櫛歯（長方形）に相当する部分と櫛形状のｐ配線３３の櫛歯（長方形）に相当する部分とが１本ずつ交互に噛み合わさるようにｎ配線３２およびｐ配線３３が配置されている。その結果、櫛形状のｎ配線３２の櫛歯に相当する部分と櫛形状のｐ配線３３の櫛歯に相当する部分とはそれぞれ１本ずつ交互に所定の間隔を空けて配置されることになる。なお、ｎ配線３２およびｐ配線３３の櫛歯に相当する部分のうちの少なくとも一方を１本ではなく複数本ずつ交互に配置してもよい。
【００４１】
絶縁性基材３１の材質としては、電気絶縁性の材質であれば特に限定なく用いることができ、たとえば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ：Polyethylene  terephthalate）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ：Polyethylene  naphthalate）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ：Polyphenylene  sulfide）、ポリビニルフルオライド（ＰＶＦ：Polyvinyl  fluoride）およびポリイミド（Polyimide）からなる群から選択された少なくとも１種の樹脂を含む材質を用いることができる。
【００４２】
絶縁性基材３１の厚さは特に限定されず、たとえば２５μｍ以上１５０μｍ以下とすることができる。
【００４３】
なお、絶縁性基材３１は、１層のみからなる単層構造であってもよく、２層以上からなる複数層構造であってもよい。
【００４４】
配線３６の材質としては、導電性の材質のものであれば特に限定なく用いることができ、たとえば、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）および銀（Ａｇ）からなる群から選択された少なくとも１種を含む金属などを用いることができる。
【００４５】
配線３６の厚さも特に限定されず、たとえば１０μｍ以上５０μｍ以下とすることができる。
【００４６】
配線３６の形状も上述した形状に限定されず、適宜設定することができるものであることは言うまでもない。
【００４７】
配線３６の少なくとも一部の表面には、たとえば、ニッケル（Ｎｉ）、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、銀（Ａｇ）、錫（Ｓｎ）、ＳｎＰｂはんだ、およびＩＴＯ（Indium  Tin  Oxide）からなる群から選択された少なくとも１種を含む導電性物質を設置してもよい。この場合には、配線シート３０の配線３６と後述する裏面電極型太陽電池セルの電極との電気的接続を良好なものとし、配線３６の耐候性を向上させることができる傾向にある。
【００４８】
配線３６の少なくとも一部の表面には、たとえば防錆処理や黒化処理などの表面処理を施してもよい。
【００４９】
配線３６も、１層のみからなる単層構造であってもよく、２層以上からなる複数層構造であってもよい。
【００５０】
以下に、図４に示される構成の配線シート３０の製造方法の一例について説明する。まず、たとえばＰＥＴフィルムなどの絶縁性基材３１を用意し、その絶縁性基材３１の一方の表面の全面にたとえば金属箔または金属プレートなどの導電性物質を貼り合わせる。たとえば所定の幅にカットされた絶縁性基材のロールを引き出し、絶縁性基材３１の一方の表面に接着剤を塗布し、絶縁性基材３１の幅よりやや小さくカットされた金属箔のロールを重ね合わせて加圧・加熱することで貼り合わせることができる。
【００５１】
次に、絶縁性基材３１の表面に貼り合わされた導電性物質の一部をフォトエッチングなどにより除去して導電性物質をパターンニングすることによって、絶縁性基材３１の表面上にパターンニングされた導電性物質からなるｎ配線３２、ｎ配線３２ａ、ｐ配線３３、ｐ配線３３ａおよび接続用配線３４を含む配線３６を形成する。以上により、図４に示される構成の配線シート３０を作製することができる。
【００５２】
＜裏面電極型太陽電池セルの設置＞
図５に、図４に示す配線シート３０上に裏面電極型太陽電池セル１を設置した状態を図解する模式的な平面図に示す。ここで、裏面電極型太陽電池セル１は、裏面電極型太陽電池セル１の裏面側と、配線シート３０の配線３６の設置側と、が向かい合うようにして、配線シート３０上に設置される。
【００５３】
裏面電極型太陽電池セル１は、裏面電極型太陽電池セル１のｎ電極２およびｐ電極３が、それぞれ、配線シート３０のｎ配線３２およびｐ配線３３と接触するように、配線シート３０上に設置される。ｎ電極２およびｐ電極３は、それぞれ、ｎ配線３２およびｐ配線３３と、たとえば半田などの導電性接着剤によって、機械的かつ電気的に接続されてもよい。また、裏面電極型太陽電池セル１と配線シート３０との間に設置された絶縁性の樹脂組成物の硬化時の収縮力によって、ｎ電極２およびｐ電極３を、それぞれ、ｎ配線３２およびｐ配線３３と直接接触させて電気的に接続させるとともに、機械的に接続してもよい。
【００５４】
なお、配線シート３０の隣り合うｎ配線３２とｐ配線３３とは接続用配線３４によって電気的に接続されているため、配線シート３０上で隣り合うようにして設置された裏面電極型太陽電池セル１同士は互いに電気的に接続されることになる。これにより、配線シート３０上に設置されたすべての裏面電極型太陽電池セル１は電気的に直列に接続される。
【００５５】
裏面電極型太陽電池セル１の受光面に光が入射することによって発生した電流は、裏面電極型太陽電池セル１のｎ電極２およびｐ電極３からｎ配線３２およびｐ配線３３に取り出される。そして、配線シート３０のｎ配線３２およびｐ配線３３に取り出された電流は、配線シート３０の終端にそれぞれ位置しているｎ配線３２ａおよびｐ配線３３ａから太陽電池の外部に取り出される。
【００５６】
＜裏面電極型太陽電池セルの封止＞
図６に、配線シート３０上に設置された裏面電極型太陽電池セル１を封止する工程を図解する模式的な断面図を示す。ここで、裏面電極型太陽電池セル１の受光面上には、裏面電極型太陽電池セル１側から、シート状の第１の樹脂層４０、シート状の第２の樹脂層４１および透明保護基板４２がこの順に配置される。また、配線シート３０の絶縁性基材３１上には、配線シート３０側から、シート状の第１の樹脂層４０および裏面保護シート４３がこの順に配置される。
【００５７】
透明保護基板４２としては、太陽光に対して透明な基板であれば特に限定なく用いることができ、たとえば、ガラス基板などを用いることができる。
【００５８】
第１の樹脂層４０としては、たとえば、エチレンビニルアセテート樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、オレフィン樹脂、ポリエステル樹脂、シリコーン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリカーボネート樹脂およびゴム系樹脂からなる群から選択された少なくとも１種の透明樹脂からなる層を用いることができる。
【００５９】
第２の樹脂層４１としては、オレフィン樹脂からなる層が好適に用いられる。第２の樹脂層４１に用いられるオレフィン樹脂としては、たとえば、ポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂およびポリブテン系樹脂からなる群から選択された少なくとも１種を用いることができる。
【００６０】
ポリエチレン系樹脂は、エチレンの単独重合体またはエチレンと他の１種若しくは２種以上のモノマーとの共重合体である。また、ポリプロピレン系樹脂は、プロピレンの単独重合体またはプロピレンと他の１種若しくは２種以上のモノマーとの共重合体である。さらに、ポリブテン系樹脂は、ブテンの単独重合体またはブテンと他の１種若しくは２種以上のモノマーとの共重合体である。
【００６１】
ポリエチレン系樹脂としては、たとえば、ポリエチレン、またはエチレン−α−オレフィン共重合体などを用いることができる。ポリエチレンとしては、たとえば、低密度ポリエチレン、線状低密度ポリエチレンまたは線状超低密度ポリエチレンなどを用いることができる。
【００６２】
エチレン−α−オレフィン共重合体としては、エチレンと、炭素数３〜２０のα−オレフィンから選ばれる少なくとも１種とからなる共重合体を用いることが好ましく、エチレンと、炭素数３〜１２のα−オレフィンから選ばれる少なくとも１種とからなる共重合体を用いることがより好ましい。α−オレフィンとしては、たとえば、プロピレン、１−ブテン、１−ペンテン、１−へキセン、１−オクテン、４−メチル−１−ペンテン、３−メチル−１−ペンテン、１−デセン、１−ドデセン、１−テトラデセン、１−ヘキサデセン、１−オクタデセンおよび１−エイコサンからなる群から選択された少なくとも１種を用いることができる。
【００６３】
ポリプロピレン系樹脂としては、たとえば、プロピレン−α−オレフィン共重合体、またはプロピレンとエチレンとα−オレフィンとの３元共重合体などを用いることができる。
【００６４】
プロピレン−α−オレフィン共重合体は、プロピレンとα−オレフィンから選ばれる少なくとも１種とからなる共重合体である。プロピレン−α−オレフィン共重合体としては、エチレンおよび炭素数３〜２０のα−オレフィンから選ばれる少なくとも１種と、プロピレンと、からなる共重合体を用いることが好ましく、エチレンおよび炭素数４〜８のα−オレフィンから選ばれる少なくとも１種と、プロピレンと、からなる共重合体を用いることがより好ましい。炭素数３〜２０のα−オレフィンとしては、たとえば、プロピレン、１−ブテン、１−ペンテン、１−へキセン、１−オクテン、４−メチル−１−ペンテン、３−メチル−１−ペンテン、１−デセン、１−ドデセン、１−テトラデセン、１−ヘキサデセン、１−オクタデセンおよび１−エイコサンからなる群から選択された少なくとも１種を用いることができる。
【００６５】
ポリブテン系樹脂としては、たとえば、エチレン、プロピレンおよび炭素数５〜８のオレフィン系化合物から選ばれる少なくとも１種と、ブテンと、からなる結晶性の共重合体を用いることができる。
【００６６】
なお、第１の樹脂層４０および第２の樹脂層４１には、上記の樹脂成分に加えて、従来から公知の架橋剤などの添加剤が含まれていてもよい。また、第１の樹脂層４０および第２の樹脂層４１は、たとえば、上記の樹脂成分に従来から公知の架橋剤などの添加剤を混合し、所定の形状に成形することによって、シート状にすることができる。
【００６７】
裏面保護シート４３としては、第１の樹脂層４０の裏面を保護することができるものであれば特に限定なく用いることができ、たとえば従来から用いられているＰＥＴなどの耐候性フィルムを用いることができる。
【００６８】
また、第１の樹脂層４０中への水蒸気や酸素の透過を十分に抑制して長期的な信頼性を確保する観点からは、裏面保護シート４３は、たとえばアルミニウムなどの金属フィルムを含んでいてもよい。
【００６９】
また、太陽電池モジュールの端面などの裏面保護シート４３を密着させることが難しい部分にはたとえばブチルゴムテープなどの水分透過防止テープを用いて完全に密着させることもできる。
【００７０】
次に、透明保護基板４２と裏面保護シート４３との間に圧力をかけて、第１の樹脂層４０を裏面電極型太陽電池セル１の受光面に圧着させながら第１の樹脂層４０および第２の樹脂層４１を加熱することによって、第１の樹脂層４０と第２の樹脂層４１とを一体化して硬化させる。これにより、図７の模式的断面図に示すように、第１の樹脂層４０と第２の樹脂層４１とが一体化した封止材５０中に、配線シート３０によって接続された裏面電極型太陽電池セル１が封止される。その後、裏面電極型太陽電池セル１を封止する封止材５０の外周の全周に、たとえばアルミニウム合金などからなるフレーム６１を取り付けて、実施の形態１の太陽電池が作製される。なお、実施の形態１の太陽電池においては、封止材５０中に封止される裏面電極型太陽電池セル１は複数に限定されず、単数であってもよい。
【００７１】
＜作用効果＞
実施の形態１の太陽電池においては、裏面電極型太陽電池セル１の受光面拡散層としてのｎ+層６のシート抵抗が４０Ω／□以上８０Ω／□以下とされ、裏面電極型太陽電池セル１の受光面上に設けられる封止材（第２の樹脂層４１）の８５℃における体積抵抗率が１×１０16Ω・ｃｍ以下とされる。これは、本発明者が鋭意検討した結果、受光面拡散層としてのｎ+層６のシート抵抗を４０Ω／□以上８０Ω／□以下とすることによって、裏面電極型太陽電池セル１の受光面上に設けられる封止材（第２の樹脂層４１）として、８５℃における体積抵抗率が１×１０16Ω・ｃｍ以下の封止材を用いた場合でも、裏面電極型太陽電池セル１自体の出力を高出力とすることができるとともに、当該裏面電極型太陽電池セル１を含む太陽電池の出力の低下を安定して十分に抑えることができることを見い出したことによるものである。
【００７２】
すなわち、裏面電極型太陽電池セル１の受光面拡散層としてのｎ+層６のシート抵抗が４０Ω／□未満である場合には、ｎ+層６での再結合が多くなるため、裏面電極型太陽電池セル１自体の出力が低下する。また、ｎ+層６のシート抵抗が８０Ω／□よりも高い場合には、裏面電極型太陽電池セル１とフレーム６１との間に大きな電位差が生じ、かつ透明保護基板４２の表面に水分等が溜まった場合、裏面電極型太陽電池セル１の受光面パッシベーション膜８に電荷が溜まり、ｎ+層６のＦＳＦ（Front Surface Field）としての機能が低下してしまう。
【００７３】
これにより、実施の形態１の太陽電池においては、従来の特許文献１に記載の太陽電池モジュールのように、４５℃〜８５℃における体積抵抗率が１×１０16Ω・ｃｍ以上といった高抵抗の特殊な封止材を用いることなくてもＰＩＤ等に起因する出力の低下を抑制することができるため、従来よりも裏面電極型太陽電池セル１の受光面上に設けられる封止材の選択肢を広げることができるとともに、長期信頼性を確保することができる。
【００７４】
また、実施の形態１の太陽電池においては、従来の特許文献１に記載の太陽電池モジュールのように、４５℃〜８５℃における体積抵抗率が１×１０16Ω・ｃｍ以上といった高抵抗の特殊で高価な封止材を用いる必要がないことから、太陽電池モジュールの製造コストを低く抑えることができる。
【００７５】
さらに、実施の形態１の太陽電池においては、従来の特許文献１に記載の太陽電池モジュールのように、４５℃〜８５℃における体積抵抗率が１×１０16Ω・ｃｍ以上といった高抵抗で、取り扱いが非常に困難な封止材を用いる必要がないことから、太陽電池モジュールの製造効率を向上させることができる。
【００７６】
また、裏面電極型太陽電池セル１の受光面上に設けられる封止材（第２の樹脂層４１）の８５℃における体積抵抗率は、１×１０12Ω・ｃｍ以上１×１０16Ω・ｃｍ以下であることが好ましく、１×１０15Ω・ｃｍ以上１×１０16Ω・ｃｍ以下であることがより好ましく、２．８×１０15Ω・ｃｍ以上５．１×１０15Ω・ｃｍ以下であることがさらに好ましい。これらの場合には、特殊で高価な封止材を用いることなく、実施の形態１の太陽電池の長期信頼性をさらに向上することができる。
【００７７】
＜変形例＞
図８に、実施の形態１の太陽電池の変形例の模式的な断面図を示す。図８に示す実施の形態１の太陽電池の変形例においては、裏面電極型太陽電池セル１を封止する封止材５０が、裏面電極型太陽電池セル１の受光面上の第２の樹脂層４１と、配線シート３０上の第１の樹脂層４０との積層体からなることを特徴としている。
【００７８】
図８に示す実施の形態１の太陽電池の変形例においても、裏面電極型太陽電池セル１の受光面拡散層としてのｎ+層６のシート抵抗が４０Ω／□以上８０Ω／□以下とされるため、裏面電極型太陽電池セル１の受光面上に設けられる封止材（第２の樹脂層４１）として、８５℃における体積抵抗率が１×１０16Ω・ｃｍ以下の封止材を用いることができる。これにより、図８に示す実施の形態１の太陽電池の変形例も、特殊で高価な封止材を用いることなく、長期信頼性を確保することができる太陽電池とすることができる。
【００７９】
＜他の変形例＞
図９に、実施の形態１の太陽電池の他の変形例の模式的な断面図を示す。図９に示す実施の形態１の太陽電池の他の変形例においては、裏面電極型太陽電池セル１を封止する封止材が、オレフィン樹脂の単層からなる封止材５２から構成されることを特徴としている。
【００８０】
図９に示す実施の形態１の太陽電池の他の変形例においても、裏面電極型太陽電池セル１の受光面拡散層としてのｎ+層６のシート抵抗が４０Ω／□以上８０Ω／□以下とされるため、裏面電極型太陽電池セル１の受光面上に設けられる封止材として、８５℃における体積抵抗率が１×１０16Ω・ｃｍ以下のオレフィン樹脂の単層からなる封止材５２を用いることができる。これにより、図９に示す実施の形態１の太陽電池の他の変形例も、特殊で高価な封止材を用いることなく、長期信頼性を確保することができる太陽電池とすることができる。
【００８１】
＜その他＞
なお、上記においては、第１導電型がｎ型であって、第２導電型がｐ型である場合について説明したが、本発明はこれに限定されず、第１導電型がｐ型であって、第２導電型がｎ型であってもよい。第１導電型がｐ型であって、第２導電型がｎ型である場合には、ｎ型シリコン基板はｐ型シリコン基板となり、受光面拡散層はｐ型不純物が拡散されたｐ+層となり、反射防止膜はｐ型不純物を含むチタン酸化膜からなる構成とされる。
【００８２】
また、本発明の一実施態様である裏面電極型太陽電池セルの概念には、半導体基板の一方の表面（裏面）のみにｎ電極およびｐ電極の双方が形成された構成の裏面電極型太陽電池セルだけでなく、ＭＷＴ（Metal  Wrap  Through）型（半導体基板に設けられた貫通孔に電極の一部を配置した構成の太陽電池）などの構成の太陽電池セルも含まれる。
【００８３】
［実施の形態２］
＜裏面電極型太陽電池セル＞
図１０（ａ）に実施の形態２の太陽電池に用いられる裏面電極型太陽電池セルの一例の模式的な断面図を示し、図１０（ｂ）に図１０（ａ）に示すｎ型シリコン基板４の受光面の一部の模式的な拡大断面図を示す。図１０（ａ）に示すように、ｎ型シリコン基板４の受光面には凹凸形状５が形成されている。
【００８４】
ｎ型シリコン基板４の受光面にはＦＳＦ層である受光面拡散層としてｎ+層６が形成されている。ｎ+層６は、ｎ型シリコン基板４と同一のｎ型の導電型を有する層であって、ｎ+層６のｎ型不純物濃度はｎ型シリコン基板４のｎ型不純物濃度よりも高くなっている。
【００８５】
図１０（ｂ）に示すように、ｎ+層６上には受光面パッシベーション膜８が形成されている。受光面パッシベーション膜８は、酸化シリコン膜からなる。また、受光面パッシベーション膜８の厚さは、３０ｎｍ以上２００ｎｍ以下とすることが好ましい。受光面パッシベーション膜８の厚さを３０ｎｍ以上２００ｎｍ以下とした場合には、裏面電極型太陽電池セル１６の特性が向上する傾向にある。
【００８６】
図１０（ｂ）に示すように、受光面パッシベーション膜８上には反射防止膜７が形成されている。反射防止膜７は、ｎ型シリコン基板４と同一のｎ型の導電型となるｎ型不純物を含み、たとえばｎ型不純物としてリンを含むチタン酸化膜からなる。また、反射防止膜７の厚さは、たとえば０ｎｍ以上５００ｎｍ以下とすることができる。なお、反射防止膜７の厚さが０ｎｍである箇所は、反射防止膜７の一部が形成されていない箇所であることを意味する。
【００８７】
また、反射防止膜７中のリンは、リン酸化物として反射防止膜７の１５質量％以上３５質量％以下含まれることが好ましい。なお、リン酸化物として反射防止膜７の１５質量％以上３５質量％以下含まれるとは、反射防止膜７中のリン酸化物の含有量が反射防止膜７全体の１５質量％以上３５質量％以下であることを意味する。
【００８８】
図１０（ａ）に示すように、ｎ型シリコン基板４の裏面には、第１導電型不純物拡散層としてのｎ型不純物拡散層であるｎ++層１０と、第２導電型不純物拡散層としてのｐ型不純物拡散層であるｐ+層１１と、が交互に形成されている。また、ｎ型シリコン基板４の裏面の一部に酸化シリコン膜からなる裏面パッシベーション膜９が形成されている。裏面パッシベーション膜９から露出したｎ++層１０およびｐ+層１１にはそれぞれｎ電極２とｐ電極３とが形成されている。
【００８９】
以下、図１１（ａ）〜図１１（ｋ）の模式的断面図を参照して、実施の形態２の太陽電池に用いられる裏面電極型太陽電池セル１６の製造方法の一例について説明する。
【００９０】
まず、図１１（ａ）に示すように、ｎ型シリコン基板４の裏面にテクスチャマスク２１を形成する。ここで、テクスチャマスク２１としては、たとえば窒化シリコン膜などを用いることができる。また、テクスチャマスク２１は、たとえばＣＶＤ（Chemical  Vapor  Deposition）法またはスパッタ法などによって形成することができる。
【００９１】
次に、図１１（ｂ）に示すように、ｎ型シリコン基板４の受光面に凹凸形状５を形成する。凹凸形状５は、たとえば、テクスチャ構造とすることができる。凹凸形状５は、たとえば、水酸化ナトリウム水溶液または水酸化カリウム水溶液などのアルカリ水溶液にイソプロピルアルコールを添加して７０℃以上８０℃以下に加熱した溶液によりｎ型シリコン基板４の受光面をエッチングすることによって形成することができる。
【００９２】
次に、図１１（ｃ）に示すように、ｎ型シリコン基板４の裏面の一部にｎ++層１０を形成する。ここで、ｎ++層１０は、たとえば以下のようにして形成することができる。
【００９３】
まず、ｎ型シリコン基板４の裏面のテクスチャマスク２１を除去する。次に、ｎ型シリコン基板４の受光面にたとえば酸化シリコン膜などの拡散マスク２２を形成する。次に、ｎ型シリコン基板４の裏面のｎ++層１０の形成領域以外の領域にマスキングペーストを塗布した後にマスキングペーストを熱処理することによって拡散マスク２３を形成する。その後、ＰＯＣｌ3を用いた気相拡散によって拡散マスク２３からｎ型シリコン基板４の裏面が露出した箇所にリンを拡散させることによってｎ++層１０を形成する。
【００９４】
なお、マスキングペーストとしては、たとえば、溶剤、増粘剤および酸化シリコン前駆体を含むものなどを用いることができる。また、マスキングペーストの塗布方法としては、たとえば、インクジェット印刷法またはスクリーン印刷法などを用いることができる。
【００９５】
次に、図１１（ｄ）に示すように、ｎ型シリコン基板４の裏面の一部にｐ+層１１を形成する。ここで、ｐ+層１１は、たとえば以下のようにして形成することができる。
【００９６】
まず、ｎ型シリコン基板４の受光面および裏面にそれぞれ形成された拡散マスク２２および拡散マスク２３、ならびにリンが拡散マスク２２，２３に拡散することによって形成されたガラス層をたとえばフッ酸などを用いたエッチングにより除去する。次に、ｎ型シリコン基板４の受光面にたとえば酸化シリコン膜などの拡散マスク２４を形成する。次に、ｎ型シリコン基板４の裏面のｐ+層１１の形成領域以外の領域にマスキングペーストを塗布した後にマスキングペーストを熱処理することによって拡散マスク２５を形成する。その後、ｎ型シリコン基板４の裏面に、有機高分子にホウ素化合物を反応させたポリマーをアルコール水溶液に溶解させた溶液を塗布し、乾燥させた後に、熱処理を行なうことによって、拡散マスク２５からｎ型シリコン基板４の裏面が露出した箇所にボロンを拡散させることによってｐ+層１１を形成する。
【００９７】
次に、図１１（ｅ）に示すように、ｎ型シリコン基板４の受光面に溶液２７を塗布した後に乾燥する。ここで、溶液２７の塗布および乾燥は、たとえば以下のようにして行なうことができる。
【００９８】
まず、ｎ型シリコン基板４の受光面および裏面にそれぞれ形成された拡散マスク２４および拡散マスク２５、ならびにボロンなどのｐ型不純物が拡散マスク２４，２５に拡散することによって形成されたガラス層をたとえばフッ酸などを用いたエッチングにより除去する。次に、ｎ型シリコン基板４の裏面にたとえば酸化シリコン膜などの拡散マスク２６を形成する。その後、ｎ型シリコン基板４の受光面に、たとえば、第１導電型の不純物を含む化合物としてのリンを含む化合物と、チタンアルコキシドと、アルコールと、を含む溶液２７をスピン塗布法などにより塗布した後に乾燥する。ここで、溶液２７に含まれるリンを含む化合物としては、たとえば五酸化リンなどを用いることができる。また、チタンアルコキシドとしては、たとえばテトライソプロピルチタネートなどを用いることができる。さらに、アルコールとしては、たとえばイソプロピルアルコールなどを用いることができる。
【００９９】
次に、図１１（ｆ）および図１１（ｊ）に示すように、ｎ型シリコン基板４の受光面上にｎ+層６および反射防止膜７を形成する。ここで、ｎ+層６および反射防止膜７は、溶液２７が受光面に塗布されたｎ型シリコン基板４をたとえば８５０℃以上１０００℃以下の温度で熱処理することによって形成することができる。すなわち、この加熱によって、ｎ型シリコン基板４の受光面に溶液２７からリンが拡散してｎ+層６が形成されるとともにリンを含むチタン酸化膜からなる反射防止膜７が形成される。
【０１００】
次に、図１１（ｇ）および図１１（ｋ）に示すように、ｎ型シリコン基板４の受光面上に受光面パッシベーション膜８を形成する。ここで、受光面パッシベーション膜８は、たとえば以下のようにして形成することができる。
【０１０１】
まず、ｎ型シリコン基板４の裏面の拡散マスク２６をフッ酸を用いたエッチングにより除去する。この際に、反射防止膜７の一部もフッ酸によりエッチングされてｎ型シリコン基板４の受光面の一部が露出する。ここで、反射防止膜７は、リンを含むチタン酸化膜からなるため、耐フッ酸性が高い。これにより、図１１（ｋ）に示すように、反射防止膜７が薄くなっているｎ型シリコン基板４の受光面の凹凸形状５の凸部のみが露出する。
【０１０２】
次に、ｎ型シリコン基板４の酸素または水蒸気による熱酸化を行なう。これにより、ｎ型シリコン基板４の裏面に酸化シリコン膜からなる裏面パッシベーション膜９が形成されるとともに、ｎ型シリコン基板４の受光面にも酸化シリコン膜からなる受光面パッシベーション膜８が形成される。このとき、図１１（ｋ）に示すように、ｎ型シリコン基板４が露出した受光面の凹凸形状５の凸部とともに、ｎ型シリコン基板４の受光面のｎ+層６と反射防止膜７との間にも受光面パッシベーション膜８が形成される。ｎ+層６と反射防止膜７との間に受光面パッシベーション膜８が形成される理由としては、受光面の凹凸形状５の凹部における反射防止膜７の膜厚が厚くなって反射防止膜７にクラックが生じ、そのクラックが生じている箇所から酸素または水蒸気が入り込んで受光面パッシベーション膜８である酸化シリコン膜が成長すると考えられる。受光面パッシベーション膜８の厚さは、たとえば１００ｎｍ以上２００ｎｍ以下であり、裏面パッシベーション膜９の厚さは、たとえば、ｎ++層１０上においては３０ｎｍ以上１００ｎｍ以下であり、ｐ+層１１上においては１０ｎｍ４０ｎｍ以下である。
【０１０３】
ここで、ｎ型シリコン基板４の酸素または水蒸気による熱酸化は、酸素雰囲気または水蒸気雰囲気中にｎ型シリコン基板４を設置した状態で熱処理することによって行なうことができる。
【０１０４】
また、ｎ+層６のシート抵抗は、４０Ω／□以上８０Ω／□以下とされる。なおｎ+層６のシート抵抗は、たとえば、溶液２７中のリンの含有量、上記の熱酸化時の温度および時間の少なくとも１つの条件を変更することによって適宜調節することができる。
【０１０５】
次に、図１１（ｈ）に示すように、裏面パッシベーション膜９の一部を除去して、裏面パッシベーション膜９からｎ++層１０の一部およびｐ+層１１の一部をそれぞれ露出させる。ここで、裏面パッシベーション膜９の一部の除去は、たとえば、裏面パッシベーション膜９の一部にエッチングペーストをスクリーン印刷法等によって塗布した後にエッチングペーストを加熱することなどによって行なうことができる。その後、エッチングペーストは、たとえば、超音波洗浄した後に酸処理することによって除去することができる。エッチングペーストとしては、たとえば、エッチング成分として、リン酸、フッ化水素、フッ化アンモニウムおよびフッ化水素アンモニウムからなる群から選択された少なくとも１種を含むとともに、水、有機溶媒および増粘剤を含むものなどを用いることができる。
【０１０６】
次に、図１１（ｉ）に示すように、ｎ++層１０上にｎ電極２を形成するとともに、ｐ+層１１上にｐ電極３を形成する。ここで、ｎ電極２およびｐ電極３は、たとえば、ｎ型シリコン基板４の裏面の裏面パッシベーション膜９の所定の位置に銀ペーストをスクリーン印刷により塗布した後に乾燥させ、その後、銀ペーストを焼成することにより形成することができる。以上により、実施の形態２の太陽電池に用いられる裏面電極型太陽電池セル１６を製造することができる。
【０１０７】
＜裏面電極型太陽電池セルの封止＞
図１２に、配線シート３０上に設置された裏面電極型太陽電池セル１６を封止する工程を図解する模式的な断面図を示す。ここで、裏面電極型太陽電池セル１６の受光面上には、裏面電極型太陽電池セル１６側から、シート状の第１の樹脂層４０、シート状の第２の樹脂層４１および透明保護基板４２がこの順に配置される。また、配線シート３０の絶縁性基材３１上には、配線シート３０側から、シート状の第１の樹脂層４０および裏面保護シート４３がこの順に配置される。
【０１０８】
次に、透明保護基板４２と裏面保護シート４３との間に圧力をかけて、第１の樹脂層４０を裏面電極型太陽電池セル１６の受光面に圧着させながら第１の樹脂層４０および第２の樹脂層４１を加熱することによって、第１の樹脂層４０と第２の樹脂層４１とを一体化して硬化させる。これにより、図１３の模式的断面図に示すように、第１の樹脂層４０と第２の樹脂層４１とが一体化した封止材５０中に、配線シート３０によって接続された裏面電極型太陽電池セル１６が封止される。その後、裏面電極型太陽電池セル１６を封止する封止材５０の外周の全周に、たとえばアルミニウム合金などからなるフレーム６１を取り付けて実施の形態２の太陽電池が作製される。なお、実施の形態２の太陽電池において、封止材５０中に封止される裏面電極型太陽電池セル１６は複数に限定されず、単数であってもよい。
【０１０９】
＜作用効果＞
実施の形態２の太陽電池においても、裏面電極型太陽電池セル１６の受光面拡散層としてのｎ+層６のシート抵抗が４０Ω／□以上８０Ω／□以下とされ、裏面電極型太陽電池セル１６の受光面上に設けられる封止材（第２の樹脂層４１）の８５℃における体積抵抗率が１×１０16Ω・ｃｍ以下とされる。これにより、８５℃における体積抵抗率が１×１０16Ω・ｃｍ以下の封止材（第２の樹脂層４１）を用いた場合でも、裏面電極型太陽電池セル１６自体の出力を高出力とすることができるとともに、当該裏面電極型太陽電池セル１６を含む太陽電池の出力の低下を安定して十分に抑えることができる。
【０１１０】
すなわち、裏面電極型太陽電池セル１６の受光面拡散層としてのｎ+層６のシート抵抗が４０Ω／□未満である場合には、ｎ+層６での再結合が多くなるため、裏面電極型太陽電池セル１６自体の出力が低下する。また、ｎ+層６のシート抵抗が８０Ω／□よりも高い場合には、裏面電極型太陽電池セル１６とフレーム６１との間に大きな電位差が生じ、かつ透明保護基板４２の表面に水分等が溜まった場合、裏面電極型太陽電池セル１６の受光面パッシベーション膜８に電荷が溜まり、ｎ+層６のＦＳＦ（Front Surface Field）としての機能が低下してしまう。
【０１１１】
これにより、実施の形態２の太陽電池においても、従来の特許文献１に記載の太陽電池モジュールのように、４５℃〜８５℃における体積抵抗率が１×１０16Ω・ｃｍ以上といった高抵抗の特殊な封止材を用いることなくてもＰＩＤ等に起因する出力の低下を抑制することができるため、従来よりも裏面電極型太陽電池セル１６の受光面上に設けられる封止材の選択肢を広げることができるとともに、長期信頼性を確保することができる。
【０１１２】
また、実施の形態２の太陽電池においても、従来の特許文献１に記載の太陽電池モジュールのように、４５℃〜８５℃における体積抵抗率が１×１０16Ω・ｃｍ以上といった高抵抗の特殊で高価な封止材を用いる必要がないことから、太陽電池モジュールの製造コストを低く抑えることができる。
【０１１３】
さらに、実施の形態２の太陽電池においても、従来の特許文献１に記載の太陽電池モジュールのように、４５℃〜８５℃における体積抵抗率が１×１０16Ω・ｃｍ以上といった高抵抗で、取り扱いが非常に困難な封止材を用いる必要がないことから、太陽電池モジュールの製造効率を向上させることができる。
【０１１４】
＜変形例＞
図１４に、実施の形態２の太陽電池の変形例の模式的な断面図を示す。図１４に示す実施の形態２の太陽電池の変形例においては、裏面電極型太陽電池セル１６を封止する封止材５０が、裏面電極型太陽電池セル１６の受光面上の第２の樹脂層４１と、配線シート３０上の第１の樹脂層４０との積層体からなることを特徴としている。
【０１１５】
図１４に示す実施の形態２の太陽電池の変形例においても、裏面電極型太陽電池セル１６の受光面拡散層としてのｎ+層６のシート抵抗が４０Ω／□以上８０Ω／□以下とされるため、裏面電極型太陽電池セル１６の受光面上に設けられる封止材として、８５℃における体積抵抗率が１×１０16Ω・ｃｍ以下の封止材（第２の樹脂層４１）を用いることができる。これにより、図１４に示す実施の形態２の太陽電池の変形例も、特殊で高価な封止材を用いることなく、長期信頼性を確保することができる太陽電池とすることができる。
【０１１６】
＜他の変形例＞
図１５に、実施の形態２の太陽電池の他の変形例の模式的な断面図を示す。図１５に示す実施の形態２の太陽電池の他の変形例においては、裏面電極型太陽電池セル１６を封止する封止材が、オレフィン樹脂の単層からなる封止材５２から構成されることを特徴としている。
【０１１７】
図１５に示す実施の形態２の太陽電池の他の変形例においても、裏面電極型太陽電池セル１６の受光面拡散層としてのｎ+層６のシート抵抗が４０Ω／□以上８０Ω／□以下とされるため、裏面電極型太陽電池セル１６の受光面上に設けられる封止材として、８５℃における体積抵抗率が１×１０16Ω・ｃｍ以下のオレフィン樹脂の単層からなる封止材５２を用いることができる。これにより、図１５に示す実施の形態１の太陽電池の他の変形例も、特殊で高価な封止材を用いることなく、長期信頼性を確保することができる太陽電池とすることができる。
【０１１８】
＜その他＞
実施の形態２における上記以外の説明は、実施の形態１と同様であるため、その説明については省略する。
【実施例】
【０１１９】
＜実験方法＞
まず、図３（ａ）〜図３（ｉ）に示される実施の形態１の裏面電極型太陽電池セルの製造方法と同一の方法によって、実施例１〜５および比較例１〜３の裏面電極型太陽電池セル１を作製した。また、図１１（ａ）〜図１１（ｋ）に示される実施の形態２の裏面電極型太陽電池セルの製造方法と同一の方法によって、実施例６〜８および比較例４〜６の裏面電極型太陽電池セル１６を作製した。
【０１２０】
ここで、実施例１〜５および比較例１〜３の裏面電極型太陽電池セル１は、受光面拡散層であるｎ+層６の形成に用いられる五酸化リンとテトライソプロピルチタネートとイソプロピルアルコールとを含む溶液２７中のリン濃度を調節することにより、表１に示すように、ｎ+層６のシート抵抗を変更したこと以外は、同一の条件および同一の方法で作製された。
【０１２１】
また、実施例６〜８および比較例４〜６の裏面電極型太陽電池セル１６も、受光面拡散層であるｎ+層６の形成に用いられる五酸化リンとテトライソプロピルチタネートとイソプロピルアルコールとを含む溶液２７中のリン濃度を調節することにより、表１に示すように、ｎ+層６のシート抵抗を変更したこと以外は、同一の条件および同一の方法で作製された。
【０１２２】
なお、表１に示される実施例１〜８および比較例１〜６の裏面電極型太陽電池セルの受光面拡散層のシート抵抗の値には、ミラーウエハを用いて、実施例１〜８および比較例１〜６の裏面電極型太陽電池セルと同一の条件および同一の方法でｎ+層６まで形成し、その後、ｎ+層６の表面を露出させたサンプルを作製し、そのサンプルについて、室温（２５℃）において、四探針法により測定した値を用いた。
【０１２３】
次に、図１６に示すように、実施例１〜８および比較例１〜６の裏面電極型太陽電池セル１を、それぞれ、配線シート３０上に設置し、ガラスからなる透明保護基板４２と、アルミニウムフィルムが蒸着されたＰＥＴフィルムからなる裏面保護シート４３との間において、添加剤の含有量を変更すること等によって、表１に示すように８５℃における体積抵抗率が異なるように調整されたオレフィン樹脂の単層からなる封止材５２中に封止した。
【０１２４】
なお、表１に示される実施例１〜８および比較例１〜６の裏面電極型太陽電池セルの封止に用いられる封止材の８５℃における体積抵抗率の値は、以下のようにして求めた。
【０１２５】
テフロン（登録商標）シート上に、直径５ｃｍの銅箔、縦約１０ｃｍ×横約１０ｃｍ×厚さ約０．０４ｃｍの大きさの封止材、直径５ｃｍの銅箔、テフロン（登録商標）シートの順に重ね、裏面電極型太陽電池セルを封止する時と同一条件で圧力をかけながら加熱し、次いで、加熱することで封止材を硬化させた。
【０１２６】
次に、封止材からテフロン（登録商標）シートを取り除き、銅箔に取り出し電極をＡｇペースト等で取り付けて、電極付き封止材を恒温槽に設置し、所定の温度になった段階で電極間に１００Ｖ印加し、電流値を測定した。表１に、測定された電流値から算出した封止材の体積抵抗率を示す。
【０１２７】
図１７に、実施例１〜８および比較例１〜６の裏面電極型太陽電池セルの受光面拡散層のシート抵抗と、封止材の８５℃における体積抵抗率との関係を示す。
【０１２８】
そして、封止材５２中に封止された実施例１〜８および比較例１〜６の裏面電極型太陽電池セル１に対して、ソーラシミュレータを用いて、スペクトル分布ＡＭ１．５、エネルギ密度１００ｍＷ／ｃｍ2の１ＳＵＮ疑似太陽光を照射し、電流−電圧曲線を作成して、その結果から、疑似負極接地試験前のセル出力を算出した。その結果を表１に示す。
【０１２９】
次に、図１６に示すように、透明保護基板４２の表面上に銅箔からなる疑似負極５１を形成した後に、疑似負極５１を接地して、８５℃の環境において、裏面電極型太陽電池セル１と疑似負極５１との間に６００Ｖの電圧を印加した状態で２０時間放置する疑似負極接地試験を行なった。
【０１３０】
そして、上記の疑似負極接地試験後に、封止材５２中に封止された実施例１〜８および比較例１〜６の裏面電極型太陽電池セル１に対して、再度、ソーラシミュレータを用いて、スペクトル分布ＡＭ１．５、エネルギ密度１００ｍＷ／ｃｍ2の１ＳＵＮ疑似太陽光を照射し、電流−電圧曲線を作成した。そして、その結果から、疑似負極接地試験後のセル出力を算出するとともに、疑似負極接地試験前後のセル出力に基づいて、以下の式（Ｉ）からセル出力の変化率を算出した。その結果を表１に示す。
【０１３１】
セル出力の変化率［％］＝１００×｛（疑似負極接地試験後のセル出力）−（疑似負極接地試験前のセル出力）｝／（疑似負極接地試験前のセル出力）  …（Ｉ）
なお、表１に示す受光面拡散層のシート抵抗、８５℃における封止材の体積抵抗率、疑似負極接地試験前後のセル出力、および出力変化率は、それぞれ、ｎ数が５の平均値である。
【０１３２】
＜評価＞
実施例１〜８および比較例１〜６の裏面電極型太陽電池セルがオレフィン樹脂の単層からなる封止材５２に封止された実施例１〜８および比較例１〜６の太陽電池の疑似負極接地試験の評価は、疑似負極接地試験前のセル出力と、疑似負極接地試験前後のセル出力の変化率との観点から以下の基準に基づいて行なった。
【０１３３】
（ａ）疑似負極接地試験前のセル出力
疑似負極接地試験前のセル出力については、４．５Ｗ以上を合格とし、４．５Ｗ未満を不合格とした。
【０１３４】
（ｂ）疑似負極接地試験前後のセル出力の変化率
疑似負極接地試験前後のセル出力の変化率については、１０％未満を合格とし、１０％以上を不合格とした。
【０１３５】
（ｃ）評価
疑似負極接地試験前のセル出力または疑似負極接地試験前後のセル出力の変化率の両方が合格である場合にはＡ評価とし、少なくとも一方が不合格である場合にはＢ評価とした。その結果を表１に示す。
【０１３６】
【表１】
2014183271.tif 000003
【０１３７】
表１に示すように、受光面拡散層のシート抵抗が４０Ω／□以上８０Ω／□以下でありかつ封止材の８５℃における体積抵抗率が１×１０16Ω・ｃｍ以下である実施例１〜８の太陽電池はすべてＡ評価であり、比較例１〜６の太陽電池はすべてＢ評価であった。
【０１３８】
したがって、実施例１〜８の太陽電池は、比較例１〜６の太陽電池と比べて、裏面電極型太陽電池セル１自体の出力を高出力とすることができるとともに、裏面電極型太陽電池セル１を含む太陽電池の出力の低下を安定して十分に抑えることができることが確認された。特に、封止材の８５℃における体積抵抗率が２．８×１０15Ω・ｃｍ以上５．１×１０15Ω・ｃｍ以下である実施例１〜５の太陽電池においては、裏面電極型太陽電池セル１を含む太陽電池の出力の低下をより安定してより十分に抑えることができることが確認された。
【０１３９】
以上の結果により、実施例１〜８の太陽電池、特に実施例１〜５の太陽電池については特殊で高価な封止材を用いなくても、長期信頼性を確保することができる。
【０１４０】
＜まとめ＞
本発明は、裏面電極型太陽電池セルと、裏面電極型太陽電池セルの受光面上に設けられた封止材とを備え、裏面電極型太陽電池セルは、第１導電型の半導体基板と、半導体基板の受光面側の表面に設けられた第１導電型の受光面拡散層と、半導体基板の受光面側とは反対側の表面に設けられた第１導電型不純物拡散層および第２導電型不純物拡散層とを有し、受光面拡散層のシート抵抗が４０Ω／□以上８０Ω／□以下であって、封止材の８５℃における体積抵抗率が１×１０16Ω・ｃｍ以下である太陽電池である。このような構成とすることにより、特殊で高価な封止材を用いなくても、太陽電池の長期信頼性を確保することができる。
【０１４１】
ここで、本発明の太陽電池において、受光面拡散層は、第１導電型の不純物を含む化合物と、チタンアルコキシドと、アルコールと、を含む溶液を塗布した後に熱処理することにより形成されることが好ましい。このような構成とすることにより、特殊で高価な封止材を用いることなく、太陽電池の長期信頼性を確保することができる。
【０１４２】
また、本発明の太陽電池において、封止材は、オレフィン樹脂の単層からなることが好ましい。このような構成とした場合でも、特殊で高価な封止材を用いることなく、太陽電池の長期信頼性を確保することができる。
【０１４３】
また、本発明の太陽電池において、封止材は、裏面電極型太陽電池セルの受光面上の第１の樹脂層と、第１の樹脂層上の第２の樹脂層とを含み、第２の樹脂層は、オレフィン樹脂からなることが好ましい。このような構成とした場合でも、特殊で高価な封止材を用いることなく、太陽電池の長期信頼性を確保することができる。
【０１４４】
また、本発明の太陽電池において、封止材の８５℃における体積抵抗率は、１×１０12Ω・ｃｍ以上１×１０16Ω・ｃｍ以下であることが好ましい。このような構成とすることにより、特殊で高価な封止材を用いることなく、太陽電池の長期信頼性をさらに向上することができる。
【０１４５】
また、本発明の太陽電池において、封止材の体積抵抗率は、１×１０15Ω・ｃｍ以上１×１０16Ω・ｃｍ以下であることが好ましい。このような構成とすることにより、特殊で高価な封止材を用いることなく、太陽電池の長期信頼性をさらに向上することができる。
【０１４６】
また、本発明の太陽電池において、封止材の体積抵抗率は、２．８×１０15Ω・ｃｍ以上５．１×１０15Ω・ｃｍ以下であることが好ましい。このような構成とすることにより、特殊で高価な封止材を用いることなく、太陽電池の長期信頼性をさらに向上することができる。
【０１４７】
さらに、本発明は、上記のいずれかに記載の太陽電池を製造する方法であって、半導体基板の受光面側の表面に、第１導電型の不純物を含む化合物と、チタンアルコキシドと、アルコールと、を含む溶液を塗布した後に熱処理することによって、受光面拡散層と反射防止膜とを形成する工程と、裏面電極型太陽電池セルを封止材によって封止する工程と、を含む、太陽電池の製造方法である。このような構成とすることにより、特殊で高価な封止材を用いなくても、太陽電池の長期信頼性を確保することができる。
【０１４８】
以上のように本発明の実施の形態および実施例について説明を行なったが、上述の各実施の形態および各実施例の構成を適宜組み合わせることも当初から予定している。
【０１４９】
今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【０１５０】
本発明は、太陽電池に利用することができ、特に、裏面電極型太陽電池セルの複数を直列および／または並列に配線シートの配線で接続した配線シート付き裏面電極型太陽電池セルを封止材中に封止した太陽電池モジュールに好適に用いることができる。
【符号の説明】
【０１５１】
１  裏面電極型太陽電池セル、２  ｎ電極、３  ｐ電極、４  ｎ型シリコン基板、５  凹凸形状、６  ｎ+層、７  反射防止膜、８  受光面パッシベーション膜、９  裏面パッシベーション膜、１０  ｎ++層、１１  ｐ+層、１２  反射防止膜、１３  第１の裏面パッシベーション膜、１４  第２の裏面パッシベーション膜、１５  裏面パッシベーション膜、１６  裏面電極型太陽電池セル、２１  テクスチャマスク、２２，２３，２４，２５，２６  拡散マスク、２７  溶液、３０  配線シート、３１  絶縁性基材、３２，３２ａ  ｎ配線、３３，３３ａ  ｐ配線、３４  接続用配線、３６  配線、４０  第１の樹脂層、４１  第２の樹脂層、４２  透明保護基板、４３  裏面保護シート、５０  封止材、５１  疑似負極、５２  封止材、６１  フレーム、１００  太陽電池アレイ、１０１  太陽電池セル、２５１  透明保護部材、２５２  封止材、２５３  裏面保護シート、２５４  インターコネクタ。
【図１】
2014183271.tif 000004
【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】
2014183271.tif 000013
【図１１】
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【図１２】
2014183271.tif 000015
【図１３】
2014183271.tif 000016
【図１４】
2014183271.tif 000017
【図１５】
2014183271.tif 000018
【図１６】
2014183271.tif 000019
【図１７】
2014183271.tif 000020
【図１８】
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