(57)【要約】  少なくともｐｎ接合が形成された半導体基板と、該半導体基板の少なくとも片面上に櫛歯状に形成された多数のフィンガー電極と、上記フィンガー電極の長手方向に対して直交して配置され該フィンガー電極と接続される複数のバスバー電極とを備えた太陽電池において、一のバスバー電極に接続した一のフィンガー電極と、この一のバスバー電極に平行に配置される他のバスバー電極に接続した他のフィンガー電極とが互いに離間していると共に、各バスバー電極に接続したフィンガー電極の互いに隣接する２本又はそれ以上の長手方向の端部同士が補助電極により電気的に接続されている構成とすることにより、断線による不利も解消し、曲線因子が高く、変換効率も高く、かつ電池の反りも小さくて製造歩留まりが向上すると共に、コストアップもなく、長期信頼性が高いものとなり、この太陽電池を用いた太陽電池モジュールは高い出力維持率を有する。
2014069118.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくともｐｎ接合が形成された半導体基板と、該半導体基板の少なくとも片面上に櫛歯状に形成された多数のフィンガー電極と、上記フィンガー電極の長手方向に対して直交して配置され該フィンガー電極と接続される複数のバスバー電極とを備えた太陽電池において、一のバスバー電極に接続した一のフィンガー電極と、この一のバスバー電極に平行に配置される他のバスバー電極に接続した他のフィンガー電極とが互いに離間していると共に、各バスバー電極に接続したフィンガー電極の互いに隣接する２本又はそれ以上の長手方向の端部同士が補助電極により電気的に接続されていることを特徴とする太陽電池。
【請求項２】
各バスバー電極に接続したフィンガー電極の互いに隣接する２〜４本の長手方向の端部同士が補助電極により接続された請求項１記載の太陽電池。
【請求項３】
各バスバー電極に接続したフィンガー電極の互いに隣接する全ての長手方向の端部同士が補助電極により接続された請求項１記載の太陽電池。
【請求項４】
上記フィンガー電極は、接続したバスバー電極からその直交する両方向に突出しており、このフィンガー電極のバスバー電極から突出した両端部それぞれで、互いに隣接するフィンガー電極の長手方向の端部同士が補助電極により電気的に接続されている請求項１〜３のいずれか１項記載の太陽電池。
【請求項５】
更に、上記フィンガー電極の長手方向の端部以外の位置で、該フィンガー電極の長手方向に直交して配置された補助電極により、共通のバスバー電極に接続し互いに隣接するフィンガー電極同士が電気的に接続されている請求項１〜４のいずれか１項記載の太陽電池。
【請求項６】
上記フィンガー電極の長手方向の端部以外の位置に上記補助電極が１〜１０本設けられた請求項５記載の太陽電池。
【請求項７】
上記フィンガー電極の線巾が３０μｍ以上１２０μｍ以下であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項記載の太陽電池。
【請求項８】
上記補助電極の線巾が３０μｍ以上５００μｍ以下であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項記載の太陽電池。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１項記載の太陽電池の複数個をそれらのバスバー電極を順次接続して連設してなる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、長期信頼性が高く、高い変換効率を与え、出力維持率も高い太陽電池及びこの太陽電池を連設してなる太陽電池モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の技術を用いて作製された、一般的な太陽電池セルは、図１〜図３に示すように、シリコン等のｐ型半導体基板１００ｂに、ｎ型となるドーパントを拡散して、ｎ型拡散層１０１を形成することによりｐｎ接合が形成されている。このｎ型拡散層１０１の上には、ＳｉＮｘ膜のような反射防止膜１０２が形成されている。また、ｐ型半導体基板１００ｂの裏面側（図１において下側）には、ほぼ全面にアルミニウムペーストが塗布され、焼成することによりＢＳＦ（Ｂａｃｋ  Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｆｉｅｌｄ）層１０３とアルミニウム電極１０４が形成される。更に、裏面には集電用としてバスバー電極とよばれる太い電極１０６として、銀等を含む導電性ペーストが塗布され、焼成することで形成される。一方、受光面側（図１において上側、反射防止膜１０２上）には集電用のフィンガー電極１０７と、フィンガー電極から電流を集めるために形成されたバスバー電極１０５とよばれる太い電極が、略直角に交わるように櫛形状に配置される。【０００３】
ここで、表面のフィンガー電極１０７と半導体基板１００ｂとのコンタクト抵抗（接触抵抗）と電極の配線抵抗は、太陽電池の変換効率に大きな影響を及ぼし、高効率（低セル直列抵抗、高フィルファクターＦＦ（曲線因子））を得るためには、コンタクト抵抗とフィンガー電極１０７の配線抵抗の値が十分に低いことが要求される。
ところで、太陽電池の電極形成方法としては、スクリーン印刷法が多く採用されている。スクリーン印刷法は、印刷パターンの作製が容易なこと、印圧の調節により基板に与えるダメージを最小限にできること、セル１枚あたりの作業速度も早く、低コストで生産性に優れた手法であり、チクソ性の高い導電性ペーストを用いることで、転写された後もその形状が保たれ、高アスペクト比の電極を形成することも可能である。【０００４】
しかしながら、太陽電池の基板は通常シリコン（Ｓｉ）が用いられ、また電極材料としてはＡｌ、Ａｇ等が用いられているが、太陽電池の基板は、導電性ペーストを印刷して焼結させると、Ｓｉ基板とＡｌやＡｇ等の電極材料の収縮率の違いにより反りが発生することが問題であった。また、フィンガー端部の接着力不足により、フィンガー端部が剥離し、太陽電池特性が低下する問題があった。
このため、図４に示したように、バスバー電極１０５，１０５にそれぞれ接続するフィンガー電極１０７，１０７の先端部が互いに離間するようにフィンガー電極１０７，１０７を短くすることにより、反りを低減することが行われている。しかし、バスバー電極１０５，１０５間を連結していたフィンガー電極１０７をいわば切断するような態様となり、フィンガー電極の先端部の個数が図１の場合のフィンガー電極に比べて２倍に増加するので、先端部の剥離発生割合が増加するおそれがあった。また、フィンガー電極先端部の電極幅（面積）を大きくして接着面積を増加させ、接着強度を増加させる提案もあり（特開２００６−３２４５０４号公報）、これによりフィンガー電極先端部の接着強度は増加した。しかし、この方法によれば、太陽電池基板の反りを低減し、フィンガー電極の接着強度を強化することはできたが、フィンガー電極の局部的断線による配線抵抗の増加、曲線因子の問題を回避することはできなかった。【０００５】
即ち、フィンガー電極は、通常６０〜１２０μｍ程度の線巾に形成され、これを上述したようにスクリーン印刷法によって印刷・形成していくものであり、このように線巾が小さいことから、しばしば印刷不良によるカスレ、線巾の狭小化、断線等が生じるおそれがある。これらの不良が生じると、不良が生じた箇所のフィンガー電極からバスバー電極への導電が良好に行われなくなる問題が生じるものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−３２４５０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記事情に鑑みなされたもので、太陽電池基板の反りを低減し、フィンガー電極先端部の接着強度も高い上、フィンガー電極が局部的に断線等しても該フィンガー電極からバスバー電極への導電が可能で、長期信頼性が高く、変換効率、出力維持率も高い太陽電池及び太陽電池モジュー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】
【０００８】
本発明は、上記目的を達成するため、下記の太陽電池及び太陽電池モジュールを提供する。
〔１〕  少なくともｐｎ接合が形成された半導体基板と、該半導体基板の少なくとも片面上に櫛歯状に形成された多数のフィンガー電極と、上記フィンガー電極の長手方向に対して直交して配置され該フィンガー電極と接続される複数のバスバー電極とを備えた太陽電池において、一のバスバー電極に接続した一のフィンガー電極と、この一のバスバー電極に平行に配置される他のバスバー電極に接続した他のフィンガー電極とが互いに離間していると共に、各バスバー電極に接続したフィンガー電極の互いに隣接する２本又はそれ以上の長手方向の端部同士が補助電極により電気的に接続されていることを特徴とする太陽電池。
〔２〕  各バスバー電極に接続したフィンガー電極の互いに隣接する２〜４本の長手方向の端部同士が補助電極により接続された〔１〕記載の太陽電池。
〔３〕  各バスバー電極に接続したフィンガー電極の互いに隣接する全ての長手方向の端部同士が補助電極により接続された〔１〕記載の太陽電池。
〔４〕  上記フィンガー電極は、接続したバスバー電極からその直交する両方向に突出しており、このフィンガー電極のバスバー電極から突出した両端部それぞれで、互いに隣接するフィンガー電極の長手方向の端部同士が補助電極により電気的に接続されている〔１〕〜〔３〕のいずれかに記載の太陽電池。
〔５〕  更に、上記フィンガー電極の長手方向の端部以外の位置で、該フィンガー電極の長手方向に直交して配置された補助電極により、共通のバスバー電極に接続し互いに隣接するフィンガー電極同士が電気的に接続されている〔１〕〜〔４〕のいずれかに記載の太陽電池。
〔６〕  上記フィンガー電極の長手方向の端部以外の位置に上記補助電極が１〜１０本設けられた〔５〕記載の太陽電池。
〔７〕  上記フィンガー電極の線巾が３０μｍ以上１２０μｍ以下であることを特徴とする〔１〕〜〔６〕のいずれかに記載の太陽電池。
〔８〕  上記補助電極の線巾が３０μｍ以上５００μｍ以下であることを特徴とする〔１〕〜〔７〕のいずれかに記載の太陽電池。
〔９〕  〔１〕〜〔８〕のいずれかに記載の太陽電池の複数個をそれらのバスバー電極を順次接続して連設してなる太陽電池モジュール。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の太陽電池は、断線による不利も解消し、曲線因子が高く、変換効率も高く、かつ電池の反りも小さくて製造歩留まりが向上すると共に、コストアップもなく、長期信頼性が高いもので、この太陽電池を用いた太陽電池モジュールは高い出力維持率を有するものである。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】一般的な太陽電池の構成を示す断面図である。
【図２】一般的な太陽電池の表面の電極パターンを示す平面図である。
【図３】一般的な太陽電池の裏面の電極パターンを示す平面図である。
【図４】従来の太陽電池の表面の電極パターンの一例を示す平面図である。
【図５】本発明の一実施例に係る太陽電池の表面の電極パターンを示す平面図である。
【図６】本発明の他の実施例に係る太陽電池の表面の電極パターンを示す平面図である。
【図７】図５の太陽電池の表面の電極パターンの変形例（１）を示す平面図である。
【図８】図５の太陽電池の表面の電極パターンの変形例（２）を示す平面図である。
【図９】一般的な太陽電池モジュールの基本構成を示す省略断面図である。
【図１０】太陽電池の反りを評価する場合の説明図である。
【図１１】実施例３の短絡電流密度及び曲線因子の結果を示す図である。
【図１２】実施例３の変換効率の結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に、本発明に係る太陽電池、並びに太陽電池モジュールについて説明する。ただし、本発明は本実施形態で示された太陽電池に限られるものではない。
【００１２】
本発明に係る太陽電池は、図５〜図８に示したように、少なくともｐｎ接合が形成された半導体基板と、該半導体基板の少なくとも片面上に櫛歯状に形成された多数のフィンガー電極１０７ａ，１０７ｂと、上記フィンガー電極１０７ａ，１０７ｂの長手方向に対して直交して配置され該フィンガー電極１０７ａ，１０７ｂと接続される複数（図５〜図８においては２本）のバスバー電極１０５ａ，１０５ｂとを具備する。この場合、一のバスバー電極１０５ａに接続した一のフィンガー電極１０７ａと、この一のバスバー電極１０５ａに平行に配置される他のバスバー電極１０５ｂに接続した他のフィンガー電極１０７ｂとが互いに離間していると共に、各バスバー電極に接続したフィンガー電極の互いに隣接する２本又はそれ以上の長手方向の端部（以下、先端部ともいう）同士が補助電極１０８により電気的に接続されていることを特徴とする。なお、本発明の太陽電池は、表面の電極パターンに特徴を有し、それ以外の構成は例えば図１に示す通りである。
【００１３】
この場合、図５に示す例においては、各バスバー電極１０５ａ，１０５ｂに接続するそれぞれのフィンガー電極１０７ａ，１０７ｂの互いに隣接する全ての先端部が上記補助電極１０８により接続され、図６に示す例においては、互いに隣接する２個の先端部が補助電極１０８により接続されているが、補助電極１０８による隣接先端部の接続態様はこれに限定されるものではない。また、図５、図６に示すように、各フィンガー電極１０７ａ，１０７ｂは、接続したバスバー電極１０５ａ，１０５ｂからその直交する両方向に突出しており、各フィンガー電極１０７ａ（又は１０７ｂ）のバスバー電極１０５ａ（又は１０５ｂ）から突出した両端部それぞれで、互いに隣接するフィンガー電極１０７ａ（又は１０７ｂ）の長手方向の端部同士が補助電極１０８により電気的に接続されていることが好ましい。
【００１４】
また、本発明に係る太陽電池において、更にフィンガー電極１０７ａ（又は１０７ｂ）の長手方向の端部以外の位置で、該フィンガー電極１０７ａ（又は１０７ｂ）の長手方向に直交して配置された補助電極１０８により、共通のバスバー電極１０５ａ（又は１０５ｂ）に接続し互いに隣接するフィンガー電極１０７ａ（又は１０７ｂ）同士が電気的に接続されていることが好ましい。このとき、各バスバー電極に接続したフィンガー電極（フィンガー電極１０７ａ，１０７ｂそれぞれ）におけるその長手方向の端部以外の位置に設ける補助電極１０８の数は１〜１０本が好ましい。この補助電極１０８を１本でも設ければ、フィンガー電極が断線した場合に太陽電池の曲線因子の低下を確実に抑制することができる。また、この補助電極１０８の本数が１０本超では受光面積の減少により短絡電流が減少し、変換効率が低下する場合がある。
【００１５】
図７、図８は、図５に示す電極パターンにおいて、更にフィンガー電極１０７ａ，１０７ｂの長手方向の端部（先端部）以外の位置に補助電極１０８を設けた例である。
図７に示す例においては、フィンガー電極１０７ａ，１０７ｂの先端部に設けられた補助電極１０８の他に、フィンガー電極１０７ａの先端部とバスバー電極１０５ａの間、フィンガー電極１０７ｂの先端部とバスバー電極１０５ｂの間でそれぞれ等間隔となるように３本ずつフィンガー電極１０７ａ，１０７ｂの長手方向に直交して配置され、該フィンガー電極１０７ａ同士を全て接続し、フィンガー電極１０７ｂ同士を全て接続する補助電極１０８が設けられている。
これにより、補助電極の形成に必要な導電性ペーストを必要最小限に抑えることができ、更に万が一フィンガー電極が断線した場合に太陽電池の曲線因子の低下を抑制することができる。また、図７では、フィンガー電極のどの位置に断線が発生してもその断線箇所から補助電極までの距離を短くすることができ、曲線因子の低下量が少なくて済むという利点がある。
【００１６】
図８に示す例においては、フィンガー電極１０７ａ，１０７ｂの先端部に設けられた補助電極１０８の他に、該フィンガー電極１０７ａ，１０７ｂの先端部近傍にそれぞれ２本ずつフィンガー電極１０７ａ，１０７ｂの長手方向に直交して配置され、該フィンガー電極１０７ａ同士を全て接続し、フィンガー電極１０７ｂ同士を全て接続する補助電極１０８が設けられている。なお、フィンガー電極１０７ａ，１０７ｂの先端部近傍とは、該フィンガー電極の先端部とバスバー電極との間の中間点よりもフィンガー電極の先端部側の領域であり、好ましくはフィンガー電極の先端部から該先端部とバスバー電極との間の距離Ｌの３分の１の距離までの領域であり、より好ましくはフィンガー電極の先端部からその距離Ｌの４分の１の距離までの領域である。
これにより、補助電極の形成に必要な導電性ペーストを必要最小限に抑えることができ、更に万が一フィンガー電極が断線した場合に太陽電池の曲線因子の低下を抑制することができる。また、本発明の電極印刷方法は、スクリーン印刷法によりバスバー電極、フィンガー電極、補助電極を一度で形成する。このとき、印刷方向はフィンガー電極に平行で、バスバー電極と補助電極に垂直とするのが一般的である。なぜならスクリーン印刷法では、印刷方向に垂直なラインは印刷しにくく、線が細くなったり断線したりすることがあるためである。図８のように補助線同士を近傍に並べることにより断線や線細りをそれぞれの補助電極が補うことが出来るようになる。補助電極を太くしても印刷は可能だが、受光面積が減少するため望ましくない。
なお、ここでは図５の変形例として図７、図８の電極パターンを示したが、図６の電極パターンにこれを適用してもよい。
【００１７】
また、隣接先端部を補助電極により接続する場合、図５〜図８に示したように、フィンガー電極の長手方向に直交する直線状の接続に限られず、接続する２本のフィンガー電極の間で該フィンガー電極の長手方向の外側に凸となる曲線形状を有するような接続方法、即ち、補助電極は、少なくともフィンガー電極との接続角度（補助電極とフィンガー電極の成す角の角度）が直角でなく、隣接又は近接する２本のフィンガー電極の端部間を円弧状（アーチ状）、短い線分の組合せからなる山形突状（擬似円弧状）に接続することができる。
【００１８】
なお、バスバー電極の線巾は、０．５〜３．０ｍｍ、特に１．０〜１．５ｍｍに形成することが好ましく、またフィンガー電極の線巾は３０〜１２０μｍに形成することが好ましく、６０〜１２０μｍがより好ましく、７０〜１００μｍが特に好ましい。また、補助電極の線巾は３０〜５００μｍに形成することが好ましく、６０〜５００μｍがより好ましく、６０〜３６０μｍが更に好ましく、７０〜２４０μｍが特に好ましい。更に、バスバー電極相互の間隔は２０〜１００ｍｍ、特に３９〜７８ｍｍとすることが好ましく、フィンガー電極相互の間隔は０．５〜４．０ｍｍ、特に１．５〜２．５ｍｍとすることが好ましい。
【００１９】
また、フィンガー電極の線巾と補助電極の線巾との比率（（補助電極の線巾）／（フィンガー電極の線巾））は、０．５〜８．０が好ましく、０．５〜２．５がより好ましい。この比率が０．５未満ではスクリーン製版の製造が難しく、また断線が起こりやすくなる場合があり、８．０超では受光面積減少によって変換効率が低下するおそれがある。
【００２０】
本発明に係る図１に示すような太陽電池は、公知の方法によって製造することができる。この場合、バスバー電極、フィンガー電極、補助電極はスクリーン印刷法により形成することができ、しかもこれら電極をスクリーン印刷法により同時に形成することが望ましい。このようにすると、印刷工程を１回とすることができ、コストを削減できると共に、半導体基板に対して力をかける工程数を少なくすることができるため、割れなどが発生しにくく、歩留まりが向上するという利点がある。なお、本発明は太陽電池の裏面側にフィンガー電極及びバスバー電極を形成する場合、即ち両面受光型太陽電池の場合にも適用可能である。
【００２１】
本発明による上記電極パターンを採用することにより、基板の反りが低減することに加えて、以下のような効果を達成することができる。
まず第１に、たとえ温度サイクル試験のような温度履歴を経ることにより、一部のフィンガー電極が断線しても、断線したフィンガー電極の端部が補助電極により他のフィンガー電極の端部に接続されていることから、該他のフィンガー電極を経由させて電流を取り出すことができるため、電力損失がない。第２に、フィンガー電極端部に補助電極が接続されているので、該フィンガー電極の端部において半導体基板との接触面積が大きくなっており、フィンガー電極端部の接着強度が向上し、長期の使用にもフィンガー電極の剥離を防止することができる。また第３に、焼成時の熱収縮によりフィンガー電極端部が半導体基板から剥離することを防止できる。第４に、補助電極により配線抵抗が減少し、曲線因子が増加して変換効率が向上する。第５に、補助電極を設けることによって、受光面積の減少に伴う短絡電流密度（Ｊｓｃ）の損失と曲線因子の増加が相殺されるため、高い変換効率を維持することができる。
【００２２】
本発明の効果は、太陽電池モジュールとしても十分得られる。
即ち、太陽電池そのものは、屋外環境に曝されると、温度、湿度、圧力などにより、集電電極にダメージが加えられ、変換効率が低下してしまう。また、ごみなど光を透過しない異物が受光面に付着すると、太陽光を取り込むことができず、著しく変換効率が低下してしまう。そのため、従来より、白板強化ガラスなどの透明な表面側カバー／エチレンビニルアセテート（ＥＶＡ）などの充填剤／太陽電池／ＥＶＡなどの充填剤／ポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）などの樹脂フィルムからなる耐候性の裏面側カバーの順に積層した状態で加熱圧着することによって、変換効率の低下をできる限り防ぐように構成された太陽電池モジュールとしている。しかしながら、このような太陽電池モジュールであっても、長年厳しい屋外環境に曝されると、徐々に変換効率が低下する傾向がある。その中でも、特に電極は、水分によって腐食したり、水分によって金属粒子が溶出するなどして、半導体基板との接着性が弱くなり、剥離してしまう場合があった。
本発明の太陽電池を用いれば、フィンガー電極端部の接着強度が増加するため、上記のような問題を解決することが可能である。
【００２３】
本発明に係る太陽電池モジュールは、本発明の太陽電池を用いるものであって、図９に示したように、複数の太陽電池それぞれのバスバー電極に配線材（インターコネクタ２０１）を半田付けすることにより該複数の太陽電池を電気的に接続する構成とするものである。ここでは、本発明の太陽電池１００の表面バスバー電極１０５，裏面バスバー電極１０６それぞれに半田２０２を介してインターコネクタ２０１を接続した構成を示している。
【００２４】
本発明の太陽電池モジュールは、このような構成の複数の太陽電池１００を受光面を同一方向に向けた状態でバスバー電極１０５の長さ方向に沿って配置し、一つの太陽電池１００の表面バスバー電極１０５と、この太陽電池１００と隣接する他の太陽電池１００の裏面バスバー電極１０６にインターコネクタ２０１を接続して得られるものである。なお、太陽電池セルの連結数は通常、２〜６０個である。
【００２５】
また一般に、太陽電池モジュールでは、太陽電池の表面や裏面を保護する必要があることから、太陽電池モジュール製品としては、上述したインターコネクタ２０１を備えた複数の太陽電池を、ガラス板等の透明基板と裏面カバー（バックシート）との間に挟んだ構成とする。この場合、例えば、透明基板と裏面カバーとの間に、太陽電池の受光面を透明基板に向けて挟み、光透過率の低下の少ないＰＶＢ（ポリビニルブチロール）や、耐湿性に優れたＥＶＡ（エチレンビニルアセテート）等の透明な充填材料でインターコネクタ２０１を備えた複数の太陽電池１００を封入し、外部端子を接続したスーパーストレート方式が一般に用いられる。このとき、一方の外部端子には、太陽電池１００の裏面バスバー電極１０６に接続された外部取り出しインターコネクタが接続され、もう一方の外部端子には、太陽電池１００の表面バスバー電極１０５に接続された外部取り出しインターコネクタが接続される。
【実施例】
【００２６】
以下に、本発明の実施例及び比較例を挙げて、更に具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。【００２７】
［実施例１，２、比較例１，２］
本発明の有効性を確認するため、以下の工程を半導体基板４００枚について行い、図２，４，５，６に示す太陽電池１００を作製した。
まず、１５ｃｍ角、厚さ２５０μｍ、比抵抗２．０Ω・ｃｍの、ホウ素ドープ｛１００｝ｐ型アズカットシリコン基板１００ｂを用意し、濃水酸化カリウム水溶液によりダメージ層を除去、テクスチャを形成、オキシ塩化リン雰囲気下８５０℃で熱処理したｎ型拡散層１０１を形成し、フッ酸にてリンガラスを除去し、洗浄、乾燥させた。次に、プラズマＣＶＤ装置を用い、反射防止膜１０２としてＳｉＮｘ膜を製膜し、裏面に、銀粉末とガラスフリットを有機物バインダで混合したペーストを裏面バスバー電極１０６用にバスバー状にスクリーン印刷した後、アルミニウム粉末を有機物バインダで混合したペーストを上記バスバー状に印刷した領域以外の領域にアルミニウム電極１０４用にスクリーン印刷し、有機溶媒を乾燥して裏面電極を形成した半導体基板を作製した。
次に、この半導体基板上に、銀粉末と、ガラスフリットと、有機ビヒクルと、有機溶媒とを主成分とし、添加物として金属酸化物を含有した導電性ペーストを、スクリーン製版を用いて、スキージゴム硬度７０度、スキージ角度７０度、印圧０．３ＭＰａ、印刷速度５０ｍｍ／ｓｅｃで半導体基板上に形成された反射防止膜１０２上に塗布した。印刷後、１５０℃のクリーンオーブンで有機溶媒の乾燥を行ったのち、８００℃の空気雰囲気下で焼成して、太陽電池１００を得た。【００２８】
なお、バスバー電極は２本とし、その間隔は７８ｍｍ（３本バスバーのときは５２ｍｍ）とし、線巾は１．５ｍｍとした。フィンガー電極は、線巾９０μｍで、フィンガー電極間の間隔は２．０ｍｍとした。補助電極の線巾は１２０μｍとした。【００２９】
以上のように作製した太陽電池４００枚について、次の評価を行った。
（１）電気的特性
太陽電池の電気的特性の測定として、ソーラーシミュレーター（山下電装株式会社製、型式ＹＳＳ−１６０Ａ）を用いて、ソーラーシミュレーターの光（基板温度２５℃、照射強度：１ｋＷ／ｍ2、スペクトル：ＡＭ１．５グローバル）を太陽電池サンプルに照射して、該太陽電池サンプルの電流−電圧特性を測定し、測定結果から曲線因子、短絡電流密度、変換効率を求めた。なお、測定値は各太陽電池１００枚の平均値として求めた。
（２）太陽電池の反り
太陽電池の反りは、図１０に示したように、太陽電池１００を台３００の上に置き、太陽電池１００の最も高い部分から台３００までの距離ｄを測定した。
以上の結果を表１に示す。【００３０】
【表１】
2014069118.tif 000003
【００３１】
比較例では受光面の電極面積が減少することにより、基板に入射する太陽光が増加して、短絡電流が増加した。しかし、フィンガー電極の断線や端部の剥がれによって、太陽電池の配線抵抗が増加し、曲線因子が低下してしまった。
一方、実施例１，２の電極パターンでは、実施例１のように電極面積が増加する場合でも、短絡電流の減少は少なく、曲線因子の増大が著しい。これにより、変換効率が比較例１に比べて０．８％増加した。【００３２】
次に、実施例１，２及び比較例１，２で作製した太陽電池を用いて下記の要領でモジュール化した。
巾が２ｍｍで厚さが０．２ｍｍの直線状のインターコネクタ２０１を用いて、図９に示すように、インターコネクタ２０１とバスバー電極１０５を接続する箇所に、予めフラックスを塗布し、インターコネクタ２０１と太陽電池の受光面のバスバー電極１０５を半田で接続した。また、太陽電池の裏面バスバー電極１０６にも同様にインターコネクタ２０１を半田付けした。次に、白板強化ガラス／エチレンビニルアセテート（ＥＶＡ）／配線材料を取り付けた太陽電池１００／ＥＶＡ／ポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）の順に積層し、周囲を真空にしたあと、１５０℃の温度で１０分間加熱圧着したのち、１５０℃で１時間加熱することにより完全に硬化させた。ここでは、６０個の太陽電池を互いにインターコネクタ２０１で接続して封止した。【００３３】
以上の工程を経て、太陽電池モジュールを製造した。
実施例１，２及び比較例１，２の太陽電池を用いて作製した太陽電池モジュールそれぞれに対し、温度サイクル試験（ＪＩＳ  Ｃ８９１７）を行い、試験前後での太陽電池モジュールの出力比較を行った。温度サイクル試験では、ＪＩＳ  Ｃ８９１７規格に準拠する条件下で４００サイクルの試験を行った。即ち、まず室温（２５℃）から９０℃まで８７℃／ｈ以下の割合で上昇させ、この温度（９０℃）で１０分間保持し、次いで−４０℃まで８７℃／ｈ以下の割合で降下させ、この温度（−４０℃）で１０分間保持し、更に２５℃まで８７℃／ｈ以下の割合で上昇させる。これを１サイクル（３時間２０分）として、このサイクルを４００サイクル繰り返した。また、太陽電池モジュールの出力は上記ソーラーシミュレーターにより、ＡＭ１．５、１００ｍＷ／ｃｍ2の光照射下で測定し、出力維持率（＝（試験後出力／試験前出力）×１００（％））を求めた。結果を表２に示す。【００３４】
【表２】
2014069118.tif 000004
【００３５】
その結果、温度サイクル試験４００サイクル後に、比較例１の太陽電池を用いた太陽電池モジュールでは出力が７７％に低下した。一方、比較例２の太陽電池を用いた太陽電池モジュールでは出力が５４％にまで低下してしまった。
実施例１の太陽電池を用いた太陽電池モジュールの出力維持率は９９％、実施例２の太陽電池を用いた太陽電池モジュールの出力維持率は９７％となり、いずれも出力低下は認められなかった。【００３６】
［実施例３］
実施例１（図５の構成）において、補助電極の線巾を変化させてその太陽電池特性を測定した。詳しくは、補助電極の線巾を０（補助電極なし）、６０、１２０、２４０、３６０、４８０、６００μｍに変化させて、それ以外は実施例１と同じ条件で太陽電池を作製し、上記実施例１と同じ太陽電池の電気的特性の測定条件でその電気的特性を測定した。短絡電流密度及び曲線因子の結果を図１１に、変換効率の結果を図１２に示す。
まず、補助電極なし（線巾０μｍ）の場合には、短絡電流が高く、曲線因子がかなり低いが、補助電極を設けることにより曲線因子及び変換効率が大幅に改善された。また、補助電極の線巾６０〜５００μｍの領域においては、線巾が増加するにつれて短絡電流が減少し、曲線因子が増加しており、短絡電流と曲線因子との間にトレードオフの関係がみられ（図１１）、ある一定の高い変換効率が確保されている（図１２）。また、補助電極の線巾が５００μｍを超えると曲線因子がほとんど増加しないのに対して、補助電極のシャドーロスによる短絡電流の減少量が大きくなり（図１１）、変換効率が低下した（図１２）。
以上の結果から、本発明の太陽電池における補助電極の線巾は６０〜５００μｍが好適であることが分かる。
【符号の説明】
【００３７】
１００  太陽電池
１００ｂ  ｐ型半導体基板
１０１  ｎ型拡散層
１０２  反射防止膜
１０３  ＢＳＦ層
１０４  アルミニウム電極
１０５、１０５ａ、１０５ｂ  バスバー電極
１０６  裏面バスバー電極
１０７、１０７ａ、１０７ｂ  フィンガー電極
１０８  補助電極
２０１  インターコネクタ
２０２  半田
【図１】
2014069118.tif 000005
【図２】
2014069118.tif 000006
【図３】
2014069118.tif 000007
【図４】
2014069118.tif 000008
【図５】
2014069118.tif 000009
【図６】
2014069118.tif 000010
【図７】
2014069118.tif 000011
【図８】
2014069118.tif 000012
【図９】
2014069118.tif 000013
【図１０】
2014069118.tif 000014
【図１１】
2014069118.tif 000015
【図１２】
2014069118.tif 000016
【手続補正書】
【提出日】平成27年7月30日(2015.7.30)
【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】
少なくともｐｎ接合が形成された半導体基板と、該半導体基板の少なくとも片面上に櫛歯状に形成された多数のフィンガー電極と、上記フィンガー電極の長手方向に対して直交して配置され該フィンガー電極と接続される複数のバスバー電極とを備えた太陽電池において、一のバスバー電極に接続した一のフィンガー電極と、この一のバスバー電極に平行に配置される他のバスバー電極に接続した他のフィンガー電極とが互いに離間していると共に、各バスバー電極に接続したフィンガー電極の互いに隣接する２本又はそれ以上の長手方向の端部同士が補助電極により電気的に接続されており、更に、上記フィンガー電極の長手方向の端部以外の位置で、該フィンガー電極の長手方向に直交すると共にフィンガー電極の先端部とバスバー電極の間で等間隔に配置された２〜１０本の補助電極により、共通のバスバー電極に接続し互いに隣接するフィンガー電極同士が電気的に接続されていることを特徴とする太陽電池。
【請求項２】
少なくともｐｎ接合が形成された半導体基板と、該半導体基板の少なくとも片面上に櫛歯状に形成された多数のフィンガー電極と、上記フィンガー電極の長手方向に対して直交して配置され該フィンガー電極と接続される複数のバスバー電極とを備えた太陽電池において、一のバスバー電極に接続した一のフィンガー電極と、この一のバスバー電極に平行に配置される他のバスバー電極に接続した他のフィンガー電極とが互いに離間していると共に、各バスバー電極に接続したフィンガー電極の互いに隣接する２本又はそれ以上の長手方向の端部同士が補助電極により電気的に接続されており、更に、上記フィンガー電極の長手方向の端部以外の位置で、該フィンガー電極の長手方向に直交すると共にフィンガー電極の先端部から該先端部とバスバー電極との間の距離の４分の１の距離までの領域に互いに離間して配置された２〜１０本の補助電極により、共通のバスバー電極に接続し互いに隣接するフィンガー電極同士が電気的に接続されていることを特徴とする太陽電池。
【請求項３】
各バスバー電極に接続したフィンガー電極の互いに隣接する２〜４本の長手方向の端部同士が補助電極により接続された請求項１又は２記載の太陽電池。
【請求項４】
各バスバー電極に接続したフィンガー電極の互いに隣接する全ての長手方向の端部同士が補助電極により接続された請求項１又は２記載の太陽電池。
【請求項５】
上記フィンガー電極は、接続したバスバー電極からその直交する両方向に突出しており、このフィンガー電極のバスバー電極から突出した両端部それぞれで、互いに隣接するフィンガー電極の長手方向の端部同士が補助電極により電気的に接続されている請求項１〜４のいずれか１項記載の太陽電池。
【請求項６】
上記フィンガー電極の線巾が３０μｍ以上１２０μｍ以下であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項記載の太陽電池。
【請求項７】
上記補助電極の線巾が３０μｍ以上５００μｍ以下であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項記載の太陽電池。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項記載の太陽電池の複数個をそれらのバスバー電極を順次接続して連設してなる太陽電池モジュール。
【請求項９】
請求項１記載の太陽電池における電極パターンのバスバー電極、フィンガー電極及び補助電極を同時にスクリーン印刷して形成することを特徴とする太陽電池の製造方法。
【請求項１０】
請求項２記載の太陽電池における電極パターンのバスバー電極、フィンガー電極及び補助電極を同時にスクリーン印刷して形成することを特徴とする太陽電池の製造方法。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】
本発明は、長期信頼性が高く、高い変換効率を与え、出力維持率も高い太陽電池及びこの太陽電池を連設してなる太陽電池モジュール、並びに太陽電池の製造方法に関する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
本発明は、上記事情に鑑みなされたもので、太陽電池基板の反りを低減し、フィンガー電極先端部の接着強度も高い上、フィンガー電極が局部的に断線等しても該フィンガー電極からバスバー電極への導電が可能で、長期信頼性が高く、変換効率、出力維持率も高い太陽電池及び太陽電池モジュール、並びに太陽電池の製造方法を提供することを目的とする。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
本発明は、上記目的を達成するため、下記の太陽電池及び太陽電池モジュール、並びに太陽電池の製造方法を提供する。
〔１〕  少なくともｐｎ接合が形成された半導体基板と、該半導体基板の少なくとも片面上に櫛歯状に形成された多数のフィンガー電極と、上記フィンガー電極の長手方向に対して直交して配置され該フィンガー電極と接続される複数のバスバー電極とを備えた太陽電池において、一のバスバー電極に接続した一のフィンガー電極と、この一のバスバー電極に平行に配置される他のバスバー電極に接続した他のフィンガー電極とが互いに離間していると共に、各バスバー電極に接続したフィンガー電極の互いに隣接する２本又はそれ以上の長手方向の端部同士が補助電極により電気的に接続されており、更に、上記フィンガー電極の長手方向の端部以外の位置で、該フィンガー電極の長手方向に直交すると共にフィンガー電極の先端部とバスバー電極の間で等間隔に配置された２〜１０本の補助電極により、共通のバスバー電極に接続し互いに隣接するフィンガー電極同士が電気的に接続されていることを特徴とする太陽電池。
〔２〕  少なくともｐｎ接合が形成された半導体基板と、該半導体基板の少なくとも片面上に櫛歯状に形成された多数のフィンガー電極と、上記フィンガー電極の長手方向に対して直交して配置され該フィンガー電極と接続される複数のバスバー電極とを備えた太陽電池において、一のバスバー電極に接続した一のフィンガー電極と、この一のバスバー電極に平行に配置される他のバスバー電極に接続した他のフィンガー電極とが互いに離間していると共に、各バスバー電極に接続したフィンガー電極の互いに隣接する２本又はそれ以上の長手方向の端部同士が補助電極により電気的に接続されており、更に、上記フィンガー電極の長手方向の端部以外の位置で、該フィンガー電極の長手方向に直交すると共にフィンガー電極の先端部から該先端部とバスバー電極との間の距離の４分の１の距離までの領域に互いに離間して配置された２〜１０本の補助電極により、共通のバスバー電極に接続し互いに隣接するフィンガー電極同士が電気的に接続されていることを特徴とする太陽電池。
〔３〕  各バスバー電極に接続したフィンガー電極の互いに隣接する２〜４本の長手方向の端部同士が補助電極により接続された〔１〕又は〔２〕記載の太陽電池。
〔４〕  各バスバー電極に接続したフィンガー電極の互いに隣接する全ての長手方向の端部同士が補助電極により接続された〔１〕又は〔２〕記載の太陽電池。
〔５〕  上記フィンガー電極は、接続したバスバー電極からその直交する両方向に突出しており、このフィンガー電極のバスバー電極から突出した両端部それぞれで、互いに隣接するフィンガー電極の長手方向の端部同士が補助電極により電気的に接続されている〔１〕〜〔４〕のいずれかに記載の太陽電池。
〔６〕  上記フィンガー電極の線巾が３０μｍ以上１２０μｍ以下であることを特徴とする〔１〕〜〔５〕のいずれかに記載の太陽電池。
〔７〕  上記補助電極の線巾が３０μｍ以上５００μｍ以下であることを特徴とする〔１〕〜〔６〕のいずれかに記載の太陽電池。
〔８〕  〔１〕〜〔７〕のいずれかに記載の太陽電池の複数個をそれらのバスバー電極を順次接続して連設してなる太陽電池モジュール。
〔９〕  〔１〕記載の太陽電池における電極パターンのバスバー電極、フィンガー電極及び補助電極を同時にスクリーン印刷して形成することを特徴とする太陽電池の製造方法。
〔１０〕  〔２〕記載の太陽電池における電極パターンのバスバー電極、フィンガー電極及び補助電極を同時にスクリーン印刷して形成することを特徴とする太陽電池の製造方法。
【手続補正書】
【提出日】平成27年12月7日(2015.12.7)
【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】
少なくともｐｎ接合が形成された半導体基板と、該半導体基板の少なくとも片面上に櫛歯状に形成された多数のフィンガー電極と、上記フィンガー電極の長手方向に対して直交して配置され該フィンガー電極と接続される複数のバスバー電極とを備えた太陽電池であって、一のバスバー電極に接続し、該バスバー電極からその直交する両方向に突出した一のフィンガー電極と、この一のバスバー電極に平行に配置される他のバスバー電極に接続し、該バスバー電極からその直交する両方向に突出した他のフィンガー電極とが互いに離間していると共に、各バスバー電極から両方向に突出したフィンガー電極の両端部それぞれで、互いに隣接する全ての長手方向の端部同士が補助電極により電気的に接続されており、更に、上記各バスバー電極から両方向に突出したフィンガー電極それぞれで、フィンガー電極の長手方向の端部以外の位置で、該フィンガー電極の長手方向に直交すると共にフィンガー電極の先端部とバスバー電極の間で等間隔に配置された２〜１０本の補助電極により、共通のバスバー電極に接続し互いに隣接する全てのフィンガー電極同士が電気的に接続されている太陽電池における電極パターンのバスバー電極、フィンガー電極及び補助電極を同時に一度のスクリーン印刷で銀粉末とガラスフリットと有機ビヒクルと有機溶媒とを主成分として含有する導電性ペーストを印刷して形成することを特徴とする太陽電池の製造方法。
【請求項２】
少なくともｐｎ接合が形成された半導体基板と、該半導体基板の少なくとも片面上に櫛歯状に形成された多数のフィンガー電極と、上記フィンガー電極の長手方向に対して直交して配置され該フィンガー電極と接続される複数のバスバー電極とを備えた太陽電池であって、一のバスバー電極に接続し、該バスバー電極からその直交する両方向に突出した一のフィンガー電極と、この一のバスバー電極に平行に配置される他のバスバー電極に接続し、該バスバー電極からその直交する両方向に突出した他のフィンガー電極とが互いに離間していると共に、各バスバー電極から両方向に突出したフィンガー電極の両端部それぞれで、互いに隣接する全ての長手方向の端部同士が補助電極により電気的に接続されており、更に、上記各バスバー電極から両方向に突出したフィンガー電極それぞれで、フィンガー電極の長手方向の端部以外の位置で、該フィンガー電極の長手方向に直交すると共にフィンガー電極の先端部から該先端部とバスバー電極との間の距離の４分の１の距離までの領域に互いに離間すると共に、上記バスバー電極よりもフィンガー電極の長手方向の端部同士を接続する補助電極側に近接して配置された２〜１０本の補助電極により、共通のバスバー電極に接続し互いに隣接する全てのフィンガー電極同士が電気的に接続されていることを特徴とする太陽電池における電極パターンのバスバー電極、フィンガー電極及び補助電極を同時に一度のスクリーン印刷で銀粉末とガラスフリットと有機ビヒクルと有機溶媒とを主成分として含有する導電性ペーストを印刷して形成することを特徴とする太陽電池の製造方法。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】
本発明は、長期信頼性が高く、高い変換効率を与え、出力維持率も高い太陽電池の製造方法に関する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
本発明は、上記事情に鑑みなされたもので、太陽電池基板の反りを低減し、フィンガー電極先端部の接着強度も高い上、フィンガー電極が局部的に断線等しても該フィンガー電極からバスバー電極への導電が可能で、長期信頼性が高く、変換効率、出力維持率も高い太陽電池の製造方法を提供することを目的とする。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
本発明は、上記目的を達成するため、下記の太陽電池の製造方法を提供する。
〔１〕  少なくともｐｎ接合が形成された半導体基板と、該半導体基板の少なくとも片面上に櫛歯状に形成された多数のフィンガー電極と、上記フィンガー電極の長手方向に対して直交して配置され該フィンガー電極と接続される複数のバスバー電極とを備えた太陽電池であって、一のバスバー電極に接続し、該バスバー電極からその直交する両方向に突出した一のフィンガー電極と、この一のバスバー電極に平行に配置される他のバスバー電極に接続し、該バスバー電極からその直交する両方向に突出した他のフィンガー電極とが互いに離間していると共に、各バスバー電極から両方向に突出したフィンガー電極の両端部それぞれで、互いに隣接する全ての長手方向の端部同士が補助電極により電気的に接続されており、更に、上記各バスバー電極から両方向に突出したフィンガー電極それぞれで、フィンガー電極の長手方向の端部以外の位置で、該フィンガー電極の長手方向に直交すると共にフィンガー電極の先端部とバスバー電極の間で等間隔に配置された２〜１０本の補助電極により、共通のバスバー電極に接続し互いに隣接する全てのフィンガー電極同士が電気的に接続されている太陽電池における電極パターンのバスバー電極、フィンガー電極及び補助電極を同時に一度のスクリーン印刷で銀粉末とガラスフリットと有機ビヒクルと有機溶媒とを主成分として含有する導電性ペーストを印刷して形成することを特徴とする太陽電池の製造方法。
〔２〕  少なくともｐｎ接合が形成された半導体基板と、該半導体基板の少なくとも片面上に櫛歯状に形成された多数のフィンガー電極と、上記フィンガー電極の長手方向に対して直交して配置され該フィンガー電極と接続される複数のバスバー電極とを備えた太陽電池であって、一のバスバー電極に接続し、該バスバー電極からその直交する両方向に突出した一のフィンガー電極と、この一のバスバー電極に平行に配置される他のバスバー電極に接続し、該バスバー電極からその直交する両方向に突出した他のフィンガー電極とが互いに離間していると共に、各バスバー電極から両方向に突出したフィンガー電極の両端部それぞれで、互いに隣接する全ての長手方向の端部同士が補助電極により電気的に接続されており、更に、上記各バスバー電極から両方向に突出したフィンガー電極それぞれで、フィンガー電極の長手方向の端部以外の位置で、該フィンガー電極の長手方向に直交すると共にフィンガー電極の先端部から該先端部とバスバー電極との間の距離の４分の１の距離までの領域に互いに離間すると共に、上記バスバー電極よりもフィンガー電極の長手方向の端部同士を接続する補助電極側に近接して配置された２〜１０本の補助電極により、共通のバスバー電極に接続し互いに隣接する全てのフィンガー電極同士が電気的に接続されていることを特徴とする太陽電池における電極パターンのバスバー電極、フィンガー電極及び補助電極を同時に一度のスクリーン印刷で銀粉末とガラスフリットと有機ビヒクルと有機溶媒とを主成分として含有する導電性ペーストを印刷して形成することを特徴とする太陽電池の製造方法。
【国際調査報告】
2014069118.tif 000017
2014069118.tif 000018
2014069118.tif 000019