(57)【要約】  本発明の一形態に係る太陽電池素子は、一導電型の第１半導体層と逆導電型の第２半導体層とを有する半導体基板を備え、前記第２半導体層側の前記半導体基板の第１主面において、複数の線状の集電電極のそれぞれが、前記第１主面の中央部から両端部に向かって離間して配置された太陽電池素子であって、前記中央部に位置している隣り合う前記集電電極間の距離が、前記両端部側に位置している隣り合う前記集電電極間の距離と異なっていることを特徴とする。
2010126038.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一導電型の第１半導体層と逆導電型の第２半導体層とを有する半導体基板を備え、前記第２半導体層側の前記半導体基板の第１主面において、複数の線状の集電電極のそれぞれが、前記第１主面の中央部から両端部に向かって離間して配置された太陽電池素子であって、
前記中央部に位置している隣り合う前記集電電極間の距離が、前記両端部側に位置している隣り合う前記集電電極間の距離と異なっていることを特徴とする太陽電池素子。
【請求項２】
前記中央部に位置している隣り合う前記集電電極間の距離が、前記両端部側に位置している隣り合う前記集電電極間の距離よりも短いことを特徴とする請求項１に記載の太陽電池素子。
【請求項３】
前記集電電極に交差する第１出力取出電極を配置したことを特徴とする請求項１に記載の太陽電池素子。
【請求項４】
前記半導体基板の前記第１主面からその反対側に位置する第２主面にかけて貫通して前記集電電極に接続された複数の貫通電極と、前記第２主面に配置されて前記貫通電極に接続された第２出力取出電極とを備えたことを特徴とする請求項１に記載の太陽電池素子。
【請求項５】
前記中央部における前記第２半導体層のシート抵抗が、前記両端部側における前記第２半導体層のシート抵抗よりも高いことを特徴とする請求項２に記載の太陽電池素子。
【請求項６】
前記中央部における前記第２半導体層の厚さが、前記両端部側における前記第２半導体層の厚さよりも薄いことを特徴とする請求項２に記載の太陽電池素子。
【請求項７】
前記中央部における前記第２半導体層の最大不純物濃度が、前記両端部側における前記第２半導体層の最大不純物濃度よりも低いことを特徴とする請求項２に記載の太陽電池素子。
【請求項８】
隣り合う前記集電電極間の距離が前記中央部から前記両端部に向かって徐々に長くなるように、前記集電電極が配置されていることを特徴とする請求項２に記載の太陽電池素子。
【請求項９】
前記中央部に位置している複数の前記集電電極からなる第１集電電極群と、前記両端部側に位置している複数の前記集電電極からなる第２集電電極群とを有し、
前記第１集電電極群の隣り合う前記集電電極間の距離の平均値が、前記第２集電電極群の隣り合う前記集電電極間の距離の平均値よりも小さいことを特徴とする請求項２に記載の太陽電池素子。
【請求項１０】
前記第１集電電極群の前記集電電極の本数が偶数であることを特徴とする請求項９に記載の太陽電池素子。
【請求項１１】
請求項１に記載の太陽電池素子を前記集電電極の幾本かに沿って分割して得たことを特徴とする分割太陽電池素子。
【請求項１２】
請求項１に記載の太陽電池素子を備えていることを特徴とする太陽電池モジュール。
【請求項１３】
請求項１１に記載の分割太陽電池素子を備えていることを特徴とする太陽電池モジュール。
【請求項１４】
請求項１に記載の太陽電池素子を備えていることを特徴とする電子機器。
【請求項１５】
請求項１１に記載の分割太陽電池素子を備えていることを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽電池素子、それを分割して得た分割太陽電池素子、太陽電池素子または分割太陽電池素子を備えた、太陽電池モジュールおよび電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１０に示すように、一般に、太陽電池素子５０の集電効率を高めるために、太陽電池素子５０を構成する半導体基板５１の上に、線状の集電電極５２を等間隔に多数本配置している。【０００３】
太陽電池素子５０を作製する際に、半導体基板５１に不純物元素をドーピングする必要がある。この場合、製造条件によっては、例えば、半導体基板５１の一主面における中央部Ｒ１に比べてその外側に大きな熱量が加わり、その箇所に不純物元素が多く含まれることがある。つまり、図１０において、不純物元素が中央部Ｒ１よりもその外側にある両端部Ｒ２，Ｒ３により多く含まれることがある。【０００４】
このような場合、半導体基板５１の表面の中央部Ｒ１においてはキャリアの収集(集電)が不十分となりやすく、太陽電池素子の発電効率の向上を期待することができない。【０００５】
半導体基板５１の上に配置する集電電極５２の本数を等間隔で増やしていくことで、太陽電池素子５０の集電効率を高めることができる。ところが、隣り合う集電電極間の距離が短くなるので、太陽電池素子５０を分割して得た複数の分割太陽電池素子を使用する場合（例えば、下記の特許文献１を参照）には、図１０に示すように、集電電極５２と分割位置５３とが重なることがある。この場合、分割太陽電池素子の出力が低下する等、出力特性に悪影響を及ぼすことがある。【０００６】
そこで、発電効率の向上が期待できる太陽電池素子および出力特性の影響の少ない分割太陽電池素子が望まれており、ひいてはそのような太陽電池素子または分割太陽電池素子を備えた、太陽電池モジュールおよび電子機器が望まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０００−１６４９０１号公報
【発明の概要】
【０００８】
本発明の一形態に係る太陽電池素子は、一導電型の第１半導体層と逆導電型の第２半導体層とを有する半導体基板を備え、前記第２半導体層側の前記半導体基板の第１主面において、複数の線状の集電電極のそれぞれが、前記第１主面の中央部から両端部に向かって離間して配置された太陽電池素子であって、前記中央部に位置している隣り合う前記集電電極間の距離が、前記両端部側に位置している隣り合う前記集電電極間の距離と異なっていることを特徴とする。
【０００９】
本発明の一形態に係る分割太陽電池素子は、上記太陽電池素子を前記集電電極の幾本かに沿って分割して得たことを特徴とする。
【００１０】
本発明の一形態に係る太陽電池モジュールは、前記太陽電池素子または前記分割太陽電池素子を備えていることを特徴とする。
【００１１】
本発明の一形態に係る電子機器は、前記太陽電池素子または前記分割太陽電池素子を備えていることを特徴とする。
【００１２】
上述の太陽電池素子、それを備えた太陽電池モジュールおよび電子機器によれば、発電効率の向上が期待できる。また、出力特性の影響の少ない分割太陽電池素子を提供でき、そのような分割太陽電池素子を備えた太陽電池モジュールおよび電子機器は信頼性が高い。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一形態に係る太陽電池素子の受光面側の一例を模式的に示す平面図である。
【図２】本発明の一形態に係る太陽電池素子の裏面側の一例を模式的に示す平面図である。
【図３】図１のＡ−Ａ線で切断した断面模式図である。
【図４】図１の部分拡大平面図であり、（ａ）,（ｂ）はそれぞれ第１集電電極の配置例を示した図である。
【図５】本発明の一形態に係る太陽電池素子の受光面側の一例を模式的に示す平面図である。
【図６】本発明の一形態に係る太陽電池素子の受光面側の一例を模式的に示す平面図である。
【図７】本発明の一形態に係る太陽電池素子の受光面側の一例を模式的に示す平面図である。
【図８】図７のＢ−Ｂ線で切断した断面模式図である。
【図９】（ａ）,（ｂ）はそれぞれ本発明の一形態に係る分割太陽電池素子の一例を模式的に示す平面図である。
【図１０】従来の太陽電池素子を模式的に示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明に係る実施の形態の例について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１５】
＜太陽電池素子の基本構成＞
まず、太陽電池素子の基本構成について説明する。図１に示すように、太陽電池素子１０は半導体基板９の受光面である第１主面１１において、第１主面１１の中央部Ｒ１から両端部Ｒ２，Ｒ３に向かって、例えば直線状の第１集電電極４ａの複数のそれぞれが互いに離間して配置されている。図１において、４ｂは第１集電電極４ａより幅が広い第１出力取出電極であり、第１集電電極４ａに対して直交して配置されている。第１集電電極４ａと第１出力取出電極４ｂとから第１主面１１における第１電極４を構成している。
【００１６】
図１に示すように、中央部Ｒ１に位置している隣り合う第１集電電極４ａ間の距離が、両端部Ｒ２，Ｒ３側に位置している隣り合う第１集電電極４ａ間の距離と異なっていればよい。ここで、中央部Ｒ１に位置している隣り合う第１集電電極４ａ間の距離が、両端部Ｒ２，Ｒ３側に位置している隣り合う第１集電電極４ａ間の距離との差異が０．０７ｍｍ以上であれば、両者における第１集電電極４ａ間の距離が異なっていると定義する。
【００１７】
一方、図２に示すように、半導体基板９の裏面である第２主面１２において、略全面に形成された第２集電電極５ａと、第１出力取出電極４ｂと同様な方向へ延びた第２出力取出電極５ｂとで構成される第２電極５が配置されている。
【００１８】
なお、図１および図２において、８は太陽電池素子１０から分割太陽電池素子を得るための分割線であり、例えばレーザ光等を用いて太陽電池素子１０を分割するために示した分割線である。
【００１９】
図３に示すように、半導体基板９は一導電型の第１半導体層１と逆導電型の第２半導体層２とを有する。半導体基板９の第１主面１１側に第２半導体層２が位置している。また、半導体基板９の第１主面１１上には、反射防止膜３が配置されている。また、半導体基板９の第２主面１２側にはＢＳＦ領域（Back Surface Field）の第３半導体層６が設けられている。
【００２０】
また、バックコンタクト型太陽電池素子においては、例えば、図７および図８に示すように、半導体基板９の第１主面１１からその反対側に位置する第２主面１２にかけて貫通して第１集電電極４ａに接続された複数の貫通電極４ｅと、第２主面１２に配置されて貫通電極４ｅに接続された第１出力取出電極４ｂとを備えている。
【００２１】
さらに、本実施形態の分割太陽電池素子は、上述の太陽電池素子を第１集電電極４ａの幾本かに沿って分割して得たことを特徴とする。例えば、図９（ａ）に示すように、図１の太陽電池素子１０の中央部Ｒ１に位置する分割線８で分割して分割太陽電池素子１５を得る。また、図９（ｂ）に示すように、図７の太陽電池素子２０の中央部Ｒ１に位置する分割線８で分割して分割太陽電池素子１６を得る。
【００２２】
＜太陽電池素子および分割太陽電池素子の具体的構成例＞
以下、具体的な形態例について説明する。
【００２３】
図１に示すように、中央部Ｒ１に位置している隣り合う第１集電電極４ａ間の距離が、両端部Ｒ２，Ｒ３に位置している隣り合う第１集電電極４ａ間の距離より短くなるように構成してもよい。例えば、図４（ａ）に示すように、隣り合う第１集電電極４ａ間の距離が半導体基板９の第１主面１１における中央部Ｒ１から両端部Ｒ２，Ｒ３へ向かって漸次長くなるように配置されているとよい。これにより、第１集電電極４ａにおける積み重なった公差のずれを原因とする第１集電電極４ａと分割位置８との重なりを低減できるので、分割位置８を隣り合う第１集電電極４ａ間に位置させる設計が容易となる。
【００２４】
また、第１電極４は、例えば、５０〜２００μｍ幅の第１集電電極４ａとこれに対して直交する１．３〜２．５ｍｍ幅の第１出力取出電極４ｂとからなる。一方、第２電極５は、例えば、第２主面の全面に配置されている第２集電電極５ａと、１．５〜７ｍｍ幅の第２出力取出電極５ａとを有する。
【００２５】
隣り合う第１集電電極４ａ間の距離と第１集電電極４ａの本数とを最適に組み合わせることにより、太陽電池素子１０の分割位置８と第１集電電極４ａが重ならないようにすることが可能になる。これにより、統一された太陽電池素子１０（親基板）を１種類のみ作製することにより、複数種のサイズの分割太陽電池素子（子基板）を容易に作製することができる。
【００２６】
なお外観上の点から、隣り合う第１集電電極４ａ間の距離は最適値を基準として０．２ｍｍ以内の範囲で最適値より短くまたは長くなるように設けられる。また、中央部Ｒ１に位置している隣り合う第１集電電極４ａ間の距離と両端部Ｒ２，Ｒ３に位置している隣り合う第１集電電極４ａ間の距離との差は０．３ｍｍ以内であることが好ましい。なお、最適値とは、隣り合う第１集電電極４ａの距離が半導体基板１の一端部から他端部まで均等である場合に、太陽電池素子の発電効率が高くなるときの値である。
【００２７】
第２半導体層２の不純物濃度分布、シート抵抗分布等に合わせて、隣り合う第１集電電極４ａ間の距離を適宜設定することも可能であり、図５に示す太陽電池素子３０のように、半導体基板９の第１主面１１の中央部Ｒ１において、隣り合う第１集電電極４ａ間の距離を長くして、両端部Ｒ２，Ｒ３において、隣り合う第１集電電極４ａ間の距離を短くしてもよい。
【００２８】
また、図４（ｂ）および図６に示すように、隣り合う第１集電電極４ａ間の平均距離が短い第１集電電極群４１と、隣り合う第１集電電極４ａ間の平均距離が長い第２集電電極群４２とを交互に、または適宜に配置するようにしてもよい。この構成を採用することによっても、徐々に積み重なった公差のずれを原因とする集電電極４ａと切断位置８との重なりを低減できるので、分割位置８が第１集電電極４ａ間に位置させるような設計が容易となる。
【００２９】
さらに、第１集電電極４ａの本数を偶数にすることが好ましい。これは、第１集電電極を左右対称に切断したサイズの揃った分割太陽電池素子を得るためである。例えば、第１集電電極４ａ間の距離の最適値から計算された第１集電電極４ａの本数が奇数である場合でも、隣り合う第１集電電極４ａ間の平均距離が短い第１集電電極群４１と、隣り合う第１集電電極４ａ間の平均距離が長い第２集電電極群４２とを組み合わせることによって、第１集電電極４ａの本数を偶数にすることができる。
【００３０】
また、第１集電電極４ａの間隔と本数を最適に組み合わせることにより、太陽電池素子の親基板１０は分割位置８に第１集電電極４ａが位置しないようにすることが可能となるので、１つの統一された太陽電池素子の親基板１０のみを作製することにより、複数種の大きさの太陽電池素子の子基板を容易に作製することができる。
【００３１】
なお外観上の点からも、第１集電電極群４１および第２集電電極群４２の隣り合う第１集電電極４ａ間の平均距離は最適値を基準として０．２ｍｍ以内の範囲で最適値より短くまたは長くなるようにしている。また、第１集電電極群４１と第２集電電極群４２との間隔の差は０．３ｍｍ以内であることが好ましい。
【００３２】
さらに、図４（ｂ）において、半導体基板９の第１主面１１におけるシート抵抗の高い第１領域と、この第１領域よりもシート抵抗の低い第２領域とにおいて、第１領域に第１集電電極群４１を、第２領域に第２集電電極群４２をそれぞれ配置することが好ましい。これにより、キャリアの収集を第１領域および第２領域のそれぞれにおいて良好に行われる。
【００３３】
ここで、第１領域と第２領域とのシート抵抗値の差は５Ω／□以上２０Ω／□以下の小さな差にすることで、第１領域の第１集電電極群４１と第２領域の第２集電電極群４２との間隔の差も小さくすることができ、第１集電電極群４１と第２集電電極群４２との差を小さく設定することができるので、外観が損なわれることもない。
【００３４】
また、第２半導体層２の第１領域と第２領域とにおけるシート抵抗の相違は、逆半導体層２の第１領域の厚さを第２領域のその厚さよりも薄くすることによって実現することが好ましい。第１領域と第２領域の厚さの差は不純物濃度が１×１０１８[ａｔｏｍｓ／ｃｍ３]の位置において０．１μｍ以上１μｍ以下とすればよい。
【００３５】
また、第２半導体層２の第１領域と第２領域とにおけるシート抵抗の相違は、第２半導体層２の第１領域における最大不純物濃度が第２領域における最大不純物濃度よりも低くすることが好ましい。第１領域と第２領域との最大不純物濃度の差は１×１０２０[ａｔｏｍｓ／ｃｍ３]以上８×１０２０[ａｔｏｍｓ／ｃｍ３]以下とすればよい。
【００３６】
このように、中央部Ｒ１に位置している隣り合う第１集電電極４ａ間の距離が、両端部Ｒ２，Ｒ３側に位置している隣り合う第１集電電極４ａ間の距離よりも短く形成した場合に、それに合わせて第２半導体層２の中央部Ｒ１におけるシート抵抗が両端部Ｒ２，Ｒ３側の第２半導体層２のシート抵抗よりも高くすることによって、太陽電池素子の発電効率を０．１％程度向上させることができる。
【００３７】
ここでシート抵抗の値の測定は、四探針法により測定することができ、半導体基板９の表面に一直線上に並んだ４本の金属針を加圧しながら接触させ、外側の２本の針に電流を流したときに、内側の２本の針の間に発生した電圧を測定し、この電圧と流した電流からオームの法則によって抵抗値が求められる。
【００３８】
また、本実施形態の太陽電池素子において、第２半導体層２のシート抵抗の高い第１領域と、第２半導体層２のシート抵抗の低い第２領域とを有し、第１領域に第１集電電極群４１を設け、第２領域に第２集電電極群４２を設けるとよい。つまり、第２半導体層２は中央部Ｒ１におけるシート抵抗が両端部Ｒ２，Ｒ３側よりも高く設けられる。
【００３９】
半導体基板９の全体においてシート抵抗にバラツキがないように第２半導体層２を形成することが一般的であるが、本実施形態においては、シート抵抗が異なる第１領域と第２領域とを設け、第１集電電極群４１と第２集電電極群４２を設ける位置を第２半導体層２のシート抵抗に合わせて決めている。これにより、さらに太陽電池素子の出力特性が低下するのを低減でき、場合によっては出力特性を向上させることが可能となる。
【００４０】
第２半導体層２の第１領域と第２領域の形成方法としては種々の方法を採用することができる。例えば、シート抵抗が均一な第２半導体層２を形成した後、第２領域としたい領域のみに再度ドーパントを拡散、または、第１領域となる領域の第２半導体層２をエッチングすることによって形成することができる。この場合、第１領域を両端部Ｒ２，Ｒ３また中央部Ｒ１のどちらに設けても構わない。なお、再度ドーパントを拡散する場合には、拡散させない領域に拡散防止層を設けて行われることが好ましく、エッチングする場合には、エッチングさせない領域にエッチング防止層を設けて行われることが好ましい。
【００４１】
また、上記方法のように工程数を増やすことなく形成することも可能である。例えば、塗布熱拡散法においては、ドーパント含有のペーストの塗布厚みを異ならせることにより、塗布厚みの薄いところに第１領域が形成され、厚いところには第２領域が形成される。また、例えば、気相熱拡散法においては、炉内へのガス流束を小さくすることによって炉内のガスの均一性が損なわれる。このため、熱による拡散の影響が大きくなるので、半導体基板の中央部に比べて外周部に大きな熱量が加わり、半導体基板９の中央部Ｒ１に第１領域が形成され、両端部Ｒ２，Ｒ３に第２領域が形成され易い。
【００４２】
さらに、本実施形態では第１主面１１上に第１集電電極４ａと略直交するように第１出力取出電極４ｂを配置している。これにより、第１集電電極４ａで集められたキャリアを効率よく第１出力取出電極４ｂから取り出すことができる。
【００４３】
さらに、図７および図８に示すように、半導体基板９の第１主面１１から第２主面１２にかけて貫通した複数の貫通孔７と、この貫通孔７内に第１集電電極４ａに導通する貫通孔電極４ｅと、第２主面１２上に貫通孔電極４ｅに接続する第１出力取出電極４ｂとを配置することが好ましい。上記においては、第１出力取出電極４ｂを第１主面１１側に形成した形態例について説明をしたが、以下に説明するスルーホール型バックコンタクト構造でも本実施形態の構成を適用することが可能である。
【００４４】
図７および図８に示すスルーホール型バックコンタクト構造の太陽電池素子２０は、第１主面１１と第２主面１２とを含む半導体基板９と、半導体基板９を貫通する複数の貫通孔７と、第１電極４とを有する。
【００４５】
ここで第１電極４には、第１主面１１上に形成された第１集電電極４ａと、第２主面１２上に形成された出力取出電極４ｂと、第１出力取出電極４ｂおよび集電電極４ａに電気的に接続され、貫通孔７内に形成された貫通孔電極４ｅとを含む。
【００４６】
このように、第１電極４が第２主面１２上に形成されており、貫通孔電極４ｅと接続する第１出力取出電極４ｂをさらに含むため、第１主面１１側で集められた電流を第２主面１２側から効率的に取り出すことができる。
【００４７】
図７に示すように、第１主面１１上に略平行に設けられた複数の細線からなる第１主面１１の第１集電電極４ａは、各細線が貫通孔電極４ｅの少なくとも１つと接続される。
【００４８】
これにより、半導体基板９中で生成されたキャリアを効率よく集電することができ、貫通孔電極４ｅを通して、裏面の第２主面１２側の第１出力取出電極４ｂから取り出すことができる。
【００４９】
また、本実施形態における太陽電池素子の分割方法は、上記の太陽電池素子２０を用いて、図７に示す中央部Ｒ１に配置された第１集電電極群の中心線に基づいて切断するとともに、両端部Ｒ２，Ｒ３に配置した第２集電電極群においても切断することにより、等分割された分割太陽電池素子を第１集電電極４ａが分割線８に重なることなく得ることができる。
【００５０】
つまり、通常、第２半導体層２のシート抵抗と第１集電電極４ａの線抵抗の関係から最適な隣り合う第１集電電極４ａ間の距離が設定されるが、本実施形態における太陽電池素子の分割方法ではこれらを考慮する必要が無く、電極形状の変更による太陽電池素子の出力特性の低下を低減できる。
【００５１】
＜太陽電池素子の製造方法＞
以下に、本実施形態の太陽電池素子の製造方法について説明する。
【００５２】
まず第１半導体層１となる半導体基板の製造について説明する。半導体基板が単結晶シリコン基板の場合は、例えば引き上げ法などによって形成され、半導体基板が多結晶シリコン基板の場合は、例えば鋳造法などによって形成される。以下、ｐ型の多結晶シリコンを用いた例によって説明する。
【００５３】
最初に、例えば鋳造法により多結晶シリコンのインゴットを作製する。次いで、そのインゴットを例えば、２５０μｍ以下の厚みにスライスする。その後、半導体基板の切断面の機械的ダメージ層や汚染層を清浄化するために、表面をＮａＯＨやＫＯＨあるいはフッ酸やフッ硝酸などでごく微量エッチングするのが望ましい。なお、このエッチング工程後に、ウエットエッチング方法を用いて、半導体基板の表面に微小な凹凸構造を形成するのが更に望ましい。
【００５４】
ここで、図７および図８に示すバックコンタクト型太陽電池素子の場合においては、半導体基板の第１主面１１と第２主面１２との間に貫通孔７を形成する。
【００５５】
貫通孔７は、機械的ドリル、ウォータージェットまたはレーザ加工装置等を用いて形成する。なお、貫通孔７の形成は、第１主面１１の損傷を避けるべく、半導体基板の第２主面１２の側から第１主面１１の側に向けて加工を行うようにする。ただし、加工による半導体基板への損傷が少なければ、第１主面１１の側から第２主面１２の側に向けて加工を行うようにしてもよい。また、貫通孔７の形成後にはダメージ層を除去するためにエッチングすることが好ましい。
【００５６】
次に、半導体基板の所望領域の表層内に逆導電型となるｎ型の第２半導体層２を形成する。このような第２半導体層２は、ペースト状態にしたＰ２Ｏ５を半導体基板の表面に塗布して熱拡散させる塗布熱拡散法、またはガス状態にしたＰＯＣｌ３（オキシ塩化リン）を拡散源とした気相熱拡散法などによって形成される。この第２半導体層２は０．２〜２μｍ程度の深さ、６０〜１５０Ω／□程度のシート抵抗に形成される。
【００５７】
また、バックコンタクト型の太陽電池素子においては、第２半導体層２が貫通孔７の内部および第２主面１２にも形成されることが好ましい。なお、第２半導体層２の形成方法は上記方法に限定されるものではなく、例えば薄膜形成技術を用いて、水素化アモルファスシリコン膜、または微結晶シリコン膜を含む結晶質シリコン膜などを形成してもよい。さらに、第１半導体層１と第２半導体層２との間にｉ型シリコン領域を形成してもよい。
【００５８】
塗布熱拡散法において用いられるドーパント含有のペーストは、例えば、ｎ型の場合は、酸化リンまたはリン酸等のリン系塩とする。ｐ型の場合は、酸化ホウ素またはホウ酸等のホウ素塩からなるドーパント、並びに、ケイ酸エチルまたはポリシラザン等のケイ素化合物を、エチルアルコール、イソプロピルアルコールまたはブチルアルコール等の溶剤に混合したものとし、必要に応じて、メチルセルロース、エチルセルロース、ニトロセルロース、メチルメタクレートまたはポリエチレングリコールなどの樹脂を混合させる。
【００５９】
塗布方法としては、例えば、スピンコーター法、スプレー法またはスクリーン印刷法等を用いて、半導体基板上にペーストが塗布される。また、ペーストの粘度は、用いられる塗布法にあわせて適宜調整すればよく、例えば、スクリーン印刷法を用いる場合、５０〜３５０Ｐａ・ｓ程度の粘度のペーストが用いられる。塗布後、７０〜１５０℃の温度で数分間、ペーストを乾燥させてもよい。
【００６０】
そして、アルゴンや窒素等の不活性ガス雰囲気中または酸素等を含む酸化雰囲気中で熱処理することにより、ペーストがガラス化してドーパントを含むガラス層が形成されるとともに、ガラス層中のドーパントが半導体基板の表面および内部に拡散される。熱処理温度は、例えば、３００〜６００℃の温度で５〜２０分程度加熱し、その後、ガラス層中のドーパントを基板中に拡散させるために６００〜９００℃の温度で１０〜４０分程度加熱すればよい。なお、ペーストの塗布厚みを異ならせることにより、塗布厚みの薄いところにシート抵抗の高い第２半導体層が形成され、厚いところにシート抵抗の高い第２半導体層が形成される。
【００６１】
気相熱拡散法においては、ガス導入口とガス排気口とを含む石英からなるプロセスチューブ内に複数の半導体基板を設置し、液体のＰＯＣｌ３をキャリアガス（例えば、窒素ガス、酸素ガス等）でバブリングしてＰＯＣｌ３を気化させた拡散ガスを、不活性ガスとともにプロセスチューブ内に導入する。ドーパントを含む雰囲気中で、プロセスチューブの外周に設けられた加熱手段により、６００℃〜９００℃程度の温度において半導体基板１を５〜３０分程度熱処理する。これにより、半導体基板の表面にドーパントを含むガラス層が形成され、ガラス層に存在するドーパントが半導体基板の表面近傍に拡散される。ここで、拡散ガスと不活性ガスとの流量比は、例えば１：２〜１：２０、より好ましくは１：４〜１：１５に設定して供給すればよい。その後、アルゴンや窒素等の不活性ガス雰囲気中で、先ほどの温度より５０℃〜２００℃高い温度において熱処理を１０〜４０分程度行うことにより、半導体基板表面のガラス層に存在するドーパントが半導体基板表面近傍にさらに拡散するとともに、半導体基板の表面近傍に拡散したドーパントが基板内部に拡散し、第２半導体層２が形成される。
【００６２】
次に、反射防止膜３を形成する。反射防止膜３は、例えば、ＰＥＣＶＤ（plasma enhanced chemical vapor deposition）法、蒸着法またはスパッタ法などを用いて形成される。例えば、窒化シリコン膜からなる反射防止膜３をＰＥＣＶＤ法で形成する場合であれば、反応室内を５００℃程度としてＳｉ３Ｈ４（シラン）とＮＨ３（アンモニア）との混合ガスをＮ２（窒素）で希釈し、グロー放電分解でプラズマ化させて堆積させることで反射防止膜３が形成される。
【００６３】
次に、半導体基板１の第２主面１２側に、一導電型の半導体不純物が高濃度に拡散された第３半導体層６を形成する。製法としては、例えば、ＢＢｒ３（三臭化ボロン）を拡散源とした熱拡散法を用いて温度８００〜１１００℃程度で形成する方法、アルミニウム粉末および有機ビヒクル等からなるアルミニウムペーストを印刷法で塗布し、その後、温度６００〜８５０℃程度で熱処理（焼成）してアルミニウムを半導体基板１に拡散する方法を用いることができる。また、アルミニウムペーストを印刷して焼成する方法を用いれば、印刷面だけに所望の拡散領域を形成することができる。さらに、この場合に、第２半導体層２の形成時と同時に第２主面側にも形成されているｎ型の第２半導体層を除去する必要もなく、太陽電池素子１０においては第２主面１２側の周辺部のみレーザー等を用いてｐｎ分離を行えばよく、バックコンタクト型の太陽電池素子２０においては、さらに第３半導体層６との界面にｐｎ分離を行えばよい。なお、第３半導体層６の形成方法は上記方法に限定されるものではなく、例えば薄膜技術を用いて、水素化アモルファスシリコン膜、または微結晶シリコン膜を含む結晶質シリコン膜などを形成してもよい。さらに、第１半導体層１と第３半導体層６との間にｉ型シリコン領域を形成してもよい。
【００６４】
次に、第１電極４と第２電極５とを以下のようにして形成する。第１電極４は、例えば銀等からなる金属粉末と、有機ビヒクルとガラスフリットとを含有する電極ペースト（銀ペースト）を用いて作製される。
【００６５】
図１〜３の太陽電池素子１０の場合には、電極ペーストを、半導体基板１の第１主面に塗布する。その後、最高温度６００〜８５０℃で数十秒〜数十分程度焼成することにより、ファイヤースルー法によって反射防止膜３を突き破り半導体基板９上に第１電極４が形成される。
【００６６】
バックコンタクト型の太陽電池素子１０の場合には、電極ペーストを、半導体基板９の第１主面１１側より塗布して貫通孔７にも銀ペーストが充填され、その後、最高温度６００〜８５０℃で数十秒〜数十分程度焼成することにより、第１主面１１に第１集電電極４ａと、貫通孔７内部に貫通孔電極４ｅとが形成される。そして電極ペーストを、半導体基板９の第２主面１２側より塗布して、その後、最高温度５００〜８５０℃で数十秒〜数十分程度焼成することにより、第２主面１２に第１出力取出電極４ｂが形成される。好ましくは塗布後、所定の温度で溶剤を蒸散させて乾燥させる。塗布法としては、スクリーン印刷法などを用いることができる。
【００６７】
なお、中央部Ｒ１に位置している隣り合う第１集電電極４ａ間の距離が、両端部側Ｒ２，Ｒ３に位置している隣り合う第１集電電極４ａ間の距離と異なる形状の開口部を有する製版を用いて電極ペーストが塗布されることによって、中央部Ｒ１に位置している隣り合う第１集電電極４ａ間の距離が、両端部Ｒ２，Ｒ３側に位置している隣り合う第１集電電極４ａ間の距離と異なる形状の第１集電電極４ａを形成することができる。
【００６８】
次に、第２電極５について説明する。まず、第２集電電極５ａは、例えばアルミニウム粉末と、有機ビヒクルとを含有するアルミニウムペーストを用いて作製される。このペーストを、第１電極４および第２出力取出電極５ｂを形成する部位の一部を除いて、第２主面１２の略全面に塗布する。この塗布法としては、スクリーン印刷法などを用いることができる。このようにペーストを塗布した後、所定温度で溶剤を蒸散させて乾燥させる方が作業時にペーストがその他の部分に付着しにくいという観点から好ましい。
【００６９】
次に、第２出力取出電極５ｂは、例えば銀粉末などからなる金属粉末と、有機ビヒクルとガラスフリットを含有する銀ペーストを用いて作製される。この銀ペーストを予め決められた形状に塗布する。なお、銀ペーストは、アルミニウムペーストの一部と接する位置に塗布されることで、第２出力取出電極５ｂと第２集電電極５ａとの一部が重なる。塗布法としては、スクリーン印刷法などを用いることができ、塗布後、好ましくは所定の温度で溶剤を蒸散させて乾燥させる。
【００７０】
そして、半導体基板９を焼成炉内にて最高温度が６００〜８５０℃で数十秒〜数十分程度焼成することにより、第２電極５が半導体基板９の第２主面１２側に形成される。
【００７１】
なお、第１電極４および第２電極５の電極形成は印刷・焼成法を用いたが、蒸着、スパッタ等の薄膜形成またはめっき法を用いて形成することも可能である。
【００７２】
次に、分割方法について説明する。太陽電池素子の親基板の第１主面側または第２主面側に所望の分割線８に沿ってレーザを照射し分割溝を形成する。使用するレーザとしては、例えば、ＹＡＧレーザを用いることができる。レーザ条件としては、波長が１．０６μｍ、出力が１０〜３０Ｗ、ビーム広がり角が１〜５ｍｒａｄとし、５０〜３００ｍｍ／ｓの速度で走査すればよい。分割溝の深さは、半導体基板１の厚さの２５％以上とすれば、分割溝８に沿って容易に太陽電池素子の親基板を分割できるため好適である。
【００７３】
分割溝を形成した太陽電池素子の親基板に外力を加え分割することにより、太陽電池素子の子基板（分割太陽電池素子）を形成できる。すなわち、例えば、分割溝に沿って親基板を手で折り曲げることで子基板を作成することができる。なお、太陽電池素子の子基板は、大型の太陽電池素子の親基板が有している構成、例えば、第１電極４および第２電極５を備え、分割した状態で太陽電池素子として機能することができるが、必要に応じて、分割後の分割太陽電池素子に対して他の構成を追加するような工程を施してもよい。
【００７４】
一般的には、第２半導体層のシート抵抗と第１集電電極の線抵抗の関係から最適な隣り合う第１集電電極４ａ間の距離が設定されるが、第１集電電極群４１および第２集電電極群４２の隣り合う第１集電電極４ａ間の平均距離をこの最適値に近い値に設計することで、電極形状の変更によって太陽電池素子の出力特性が低下する問題を低減することができる。
【００７５】
＜太陽電池モジュールおよび電子機器＞
本実施形態の太陽電池モジュールは、例えば、ガラス、樹脂または金属等の支持基板上に、１つの上記太陽電池素子もしくは１つの上記分割太陽電池素子、または、導体により電気的に直列接続させた複数の上記太陽電池素子または複数の分割太陽電池素子を、耐湿性に優れた例えばＥＶＡ（Ethylene Vinyl Acetate）等の充填材にて封止した構成とすることが可能である。この場合、金属または樹脂等の枠体を支持基板の周囲に設けてもよい。
【００７６】
また、本実施形態の電子機器は電子工学の技術を応用した電気製品であり、情報をデジタル処理する機器、映像・音声を電気的にアナログ処理する機器などが含まれる。すなわち、例えば、携帯電話、時計、または電卓等の電源として上記太陽電池モジュールまたは分割太陽電池素子を用いることができる。
【００７７】
太陽電池モジュールおよび電子機器の発電手段として、本実施形態の太陽電池素子または分割太陽電池素子を採用すれば、発電効率の向上が期待でき、さらに信頼性に優れた太陽電池モジュールおよび電子機器を提供できる。
【符号の説明】
【００７８】
１    ：第１半導体層
２    ：第２半導体層
３    ：反射防止膜
４    ：第１電極
４ａ：第１集電電極 
４ｂ：第１出力取出電極
４ｅ：貫通孔電極
５    ：第２電極
５ａ：第２集電電極
５ｂ：第２出力取出電極
６    ：第３半導体層
７    ：貫通孔
８    ：分割線
９    ：半導体基板
１０  ：太陽電池素子
１１  ：第１主面
１２  ：第２主面
１５  ：分割太陽電池素子
１６  ：分割太陽電池素子
２０  ：太陽電池素子
３０  ：太陽電池素子
４０  ：太陽電池素子
４１  ：第１集電電極群
４２  ：第２集電電極群
Ｒ１  ：中央部
Ｒ２  ：端部
Ｒ３  ：端部
【図１】
2010126038.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】
2010126038.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
2010126038.tif 000012
【手続補正書】
【提出日】平成23年10月26日(2011.10.26)
【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】請求項４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項４】
前記半導体基板の前記第１主面からその反対側に位置する第２主面にかけて貫通して前記集電電極に接続された複数の貫通電極と、前記第２主面に配置されて前記貫通電極に接続された第１出力取出電極とを備えたことを特徴とする請求項１に記載の太陽電池素子。
【国際調査報告】
2010126038.tif 000013
2010126038.tif 000014