(57)【要約】  本開示に係る太陽電池モジュールは、光電変換部と、前記光電変換部に電気的に接続された集電電極と、前記集電電極に電気的に接続された配線材（３）と、を含む太陽電池モジュールであって、前記集電電極は、前記光電変換部側に設けられた第一電極膜（９Ａ）と、前記第一電極膜（９Ａ）の少なくとも前記配線材側に配置され、前記第一電極膜（９Ａ）における少なくとも前記配線材側の表面の一部が露出されるように設けられた第二電極膜（９Ｂ）と、を含み、前記第二電極膜（９Ｂ）から露出された前記第一電極膜（９Ａ）の前記表面、及び前記第二電極膜（９Ｂ）の表面と接続された半田（１１）により、前記集電電極と前記配線材（３）とが電気的に接続された構成としている。
2019003769.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光電変換部と、前記光電変換部に電気的に接続された集電電極と、前記集電電極に電気的に接続された配線材と、を含む太陽電池モジュールであって、  前記集電電極は、  前記光電変換部側に設けられた第一電極膜と、  前記第一電極膜の少なくとも前記配線材側に配置され、前記第一電極膜における少なくとも前記配線材側の表面の一部が露出されるように設けられた第二電極膜と、を含み、  前記第二電極膜から露出された前記第一電極膜の前記表面、及び前記第二電極膜の表面と接続された半田により、前記集電電極と前記配線材とが電気的に接続された、  太陽電池モジュール。
【請求項２】
前記第二電極膜は、前記第一電極膜における前記配線材側の表面において、複数の島状に部分的に形成され、  前記半田は、前記複数の島状に形成された前記第二電極膜の側面を含む表面と接続された、  請求項１に記載の太陽電池モジュール。
【請求項３】
前記第二電極膜は、前記第一電極膜における少なくとも前記配線材側の表面の一部を露出させる開口部を有し、  前記半田は、前記開口部内表面と接続された、  請求項１に記載の太陽電池モジュール。
【請求項４】
前記第一電極膜における少なくとも前記配線材側の前記表面が多孔質である、  請求項１乃至３のいずれか一つに記載の太陽電池モジュール。
【請求項５】
前記光電変換部は、  半導体基板と、  前記半導体基板の前記集電電極側に設けられた非晶質半導体層と、  前記非晶質半導体層の前記集電電極側に設けられた透明導電層と、を含む、  請求項１乃至４のいずれか一つに記載の太陽電池モジュール。
【請求項６】
前記光電変換部の前記配線材側の表面における前記第一電極膜が形成されていない領域に絶縁膜が形成された、  請求項１乃至５のいずれか一つに記載の太陽電池モジュール。
【請求項７】
前記第二電極膜がめっき電極である、  請求項１乃至６のいずれか一つに記載の太陽電池モジュール。
【請求項８】
光電変換部と、前記光電変換部に電気的に接続された集電電極と、前記集電電極に電気的に接続された配線材と、を含む太陽電池モジュールの製造方法であって、  前記光電変換部を準備する光電変換部準備工程と、  前記光電変換部の前記配線材側に第一電極膜を形成する第一電極膜形成工程と、  前記第一電極膜の少なくとも前記配線材側において、前記第一電極膜における少なくとも前記配線材側の表面の一部が露出されるように第二電極膜を形成する第二電極膜形成工程と、  前記第二電極膜から露出された前記第一電極の前記表面、及び前記第二電極膜の表面に半田を接続し、前記半田を介して前記集電電極と前記配線材とを電気的に接続する配線材接続工程と、  を含む、太陽電池モジュールの製造方法。
【請求項９】
前記第二電極膜形成工程において、前記第二電極膜を、前記第一電極膜における前記配線材側の表面において、複数の島状に部分的に形成し、  前記配線材接続工程において、前記半田を、前記複数の島状に形成された前記第二電極膜の側面を含む表面と接続させる、  請求項８に記載の太陽電池モジュールの製造方法。
【請求項１０】
前記第二電極膜形成工程において、前記第二電極膜が、前記第一電極膜における少なくとも前記配線材側の表面の一部を露出させる開口部を有するよう形成し、  前記配線材接続工程において、前記半田を、前記開口部内表面と接続させる、  請求項８に記載の太陽電池モジュールの製造方法。
【請求項１１】
前記第二電極膜形成工程は、  前記第一電極膜の前記配線材側に第二電極膜を形成する工程と、  前記第二電極膜の一部を除去し、前記第一電極膜における少なくとも前記配線材側の表面の一部を露出させる工程と、を含む、  請求項８に記載の太陽電池モジュールの製造方法。
【請求項１２】
前記第一電極膜形成工程において、前記第一電極膜は、導電性ペーストを印刷することにより形成する、  請求項８乃至１１のいずれか一つに記載の太陽電池モジュールの製造方法。
【請求項１３】
前記第一電極膜形成工程において、前記第一電極膜の膜厚を不均一な状態とする、  請求項８乃至１２のいずれか一つに記載の太陽電池モジュールの製造方法。
【請求項１４】
前記第二電極膜形成工程において、前記第二電極膜は、前記第一電極膜を起点とするめっき法により形成する、  請求項８乃至１３のいずれか一つに記載の太陽電池モジュールの製造方法。
【請求項１５】
前記光電変換部の前記配線材側の表面における前記第一電極膜が形成されていない領域に絶縁膜を形成する絶縁膜形成工程を更に含む、  請求項８乃至１４のいずれか一つに記載の太陽電池モジュールの製造方法。 
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、太陽電池モジュール、及び太陽電池モジュールの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】  下記特許文献１は、第１の太陽電池と、第２の太陽電池と、第１の太陽電池に含まれるバスバー電極と第２の太陽電池に含まれるバスバー電極との間を電気的に接続する配線材と、を含む太陽電池モジュールを開示している。下記特許文献１において、各太陽電池に含まれるバスバー電極は、下地導電層と、この下地導電層の上層に形成されためっき層と、を有しており、上述した配線材とめっき層との間が、半田により接続されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−１８２１６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】  しかし、従来の太陽電池モジュールにおいては、配線材とバスバー電極との間の接続信頼性につき、更なる改善の余地があった。即ち、上記従来の構成においては、めっき層の表面が滑らかであるため、めっき層と半田との接触面積が少なく、半田とバスバー電極との間の接続信頼性につき、更なる改善の余地があり、その結果として、配線材とバスバー電極との間の接続信頼性につき、更なる改善の余地があった。【０００５】  本開示は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、配線材とバスバー電極との間の接続信頼性を向上させることである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】  （１）本開示に係る太陽電池モジュールは、光電変換部と、前記光電変換部に電気的に接続された集電電極と、前記集電電極に電気的に接続された配線材と、を含む太陽電池モジュールであって、前記集電電極は、前記光電変換部側に設けられた第一電極膜と、前記第一電極膜の少なくとも前記配線材側に配置され、前記第一電極膜における少なくとも前記配線材側の表面の一部が露出されるように設けられた第二電極膜と、を含み、前記第二電極膜から露出された前記第一電極膜の前記表面、及び前記第二電極膜の表面と接続された半田により、前記集電電極と前記配線材とが電気的に接続された構成としている。【０００７】  （２）上記（１）における太陽電池モジュールにおいて、前記第二電極膜は、前記第一電極膜における前記配線材側の表面において、複数の島状に部分的に形成され、前記半田は、前記複数の島状に形成された前記第二電極膜の側面を含む表面と接続された構成としてもよい。【０００８】  （３）上記（１）における太陽電池モジュールにおいて、前記第二電極膜は、前記第一電極膜における少なくとも前記配線材側の表面の一部を露出させる開口部を有し、前記半田は、前記開口部内表面と接続された構成としてもよい。【０００９】  （４）上記（１）〜（３）における太陽電池モジュールにおいて、前記第一電極膜における少なくとも前記配線材側の前記表面が多孔質である構成としてもよい。【００１０】  （５）上記（１）〜（４）における太陽電池モジュールにおいて、前記光電変換部は、半導体基板と、前記半導体基板の前記集電電極側に設けられた非晶質半導体層と、前記非晶質半導体層の前記集電電極側に設けられた透明導電層と、を含む構成としてもよい。【００１１】  （６）上記（１）〜（５）における太陽電池モジュールにおいて、前記光電変換部の前記配線材側の表面における前記第一電極膜が形成されていない領域に絶縁膜が形成された構成としてもよい。【００１２】  （７）上記（１）〜（６）における太陽電池モジュールにおいて、前記第二電極膜がめっき電極である構成としてもよい。【００１３】  （８）本開示に係る太陽電池モジュールの製造方法は、光電変換部と、前記光電変換部に電気的に接続された集電電極と、前記集電電極に電気的に接続された配線材と、を含む太陽電池モジュールの製造方法であって、前記光電変換部を準備する光電変換部準備工程と、前記光電変換部の前記配線材側に第一電極膜を形成する第一電極膜形成工程と、前記第一電極膜の少なくとも前記配線材側において、前記第一電極膜における少なくとも前記配線材側の表面の一部が露出されるように第二電極膜を形成する第二電極膜形成工程と、前記第二電極膜から露出された前記第一電極の前記表面、及び前記第二電極膜の表面に半田を接続し、前記半田を介して前記集電電極と前記配線材とを電気的に接続する配線材接続工程と、を含む。【００１４】  （９）上記（８）における太陽電池モジュールの製造方法は、前記第二電極膜形成工程において、前記第二電極膜を、前記第一電極膜における前記配線材側の表面において、複数の島状に部分的に形成し、前記配線材接続工程において、前記半田を、前記複数の島状に形成された前記第二電極膜の側面を含む表面と接続させる方法としてもよい。【００１５】  （１０）上記（８）における太陽電池モジュールの製造方法は、前記第二電極膜形成工程において、前記第二電極膜が、前記第一電極膜における少なくとも前記配線材側の表面の一部を露出させる開口部を有するよう形成し、前記配線材接続工程において、前記半田を、前記開口部内表面と接続させる方法としてもよい。【００１６】  （１１）上記（８）における太陽電池モジュールの製造方法において、前記第二電極膜形成工程は、前記第一電極膜の前記配線材側に第二電極膜を形成する工程と、前記第二電極膜の一部を除去し、前記第一電極膜における少なくとも前記配線材側の表面の一部を露出させる工程と、を含む方法としてもよい。【００１７】  （１２）上記（８）〜（１１）における太陽電池モジュールの製造方法は、前記第一電極膜形成工程において、前記第一電極膜は、導電性ペーストを印刷することにより形成する方法としてもよい。【００１８】  （１３）上記（８）〜（１２）における太陽電池モジュールの製造方法は、前記第一電極膜形成工程において、前記第一電極膜の膜厚を不均一な状態とする方法としてもよい。【００１９】  （１４）上記（８）〜（１３）における太陽電池モジュールの製造方法は、前記第二電極膜形成工程において、前記第二電極膜は、前記第一電極膜を起点とするめっき法により形成する方法としてもよい。【００２０】  （１５）上記（８）〜（１４）における太陽電池モジュールの製造方法は、前記光電変換部の前記配線材側の表面における前記第一電極膜が形成されていない領域に絶縁膜を形成する絶縁膜形成工程を更に含む方法としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】図１は本実施形態に係る太陽電池モジュールの光電変換素子の表面側（入射面側）を示す模式的な平面図である。
【図２】図２は本実施形態に係る太陽電池モジュールの光電変換素子の裏面側を示す模式的な平面図である。
【図３】図３は本実施形態に係る太陽電池モジュールの表面側を示す模式的な平面図である。
【図４】図４は図３におけるIV-IV線の断面を示す模式的な断面図である。
【図５】図５は図１におけるＶ−Ｖ線の断面を示す模式的な断面図である。
【図６】図６は図５におけるVI部を拡大した模式的な断面図である。
【図７】図７は本実施形態に係る太陽電池モジュールの模式的な拡大断面図である。
【図８】図８は本実施形態に係る太陽電池モジュールの第一電極膜、第二電極膜近傍の断面を示すＳＥＭ写真である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】  本開示の実施形態について、図面を用いて以下に説明する。
【００２３】［太陽電池モジュール２００］  図１は、本実施形態に係る太陽電池モジュール２００に含まれる光電変換素子１００の表面側（受光面側）を示す模式的な平面図である。図２は、本実施形態に係る太陽電池モジュールに含まれる光電変換素子１００の裏面側を示す模式的な平面図である。
【００２４】  図１、図２に示すように、本実施形態の光電変換素子１００は、光電変換部８と、光電変換部８の表面側、及び裏面側に設けられた集電電極２とを有している。集電電極２は、光電変換部８に含まれる半導体基板の一辺に対して略平行な２本の幅広なバスバー電極２Ａと、バスバー電極２Ａに略直行する多数の幅の狭いフィンガー電極２Ｂとを含む。
【００２５】  表面側の集電電極２は、第１の極性を有し、裏面側の集電電極２は、第１の極性と逆の極性を有している。本実施形態においては、表面側の集電電極２が正極であり、裏面側の集電電極２が負極である。
【００２６】  バスバー電極２Ａおよびフィンガー電極２Ｂは、半導体基板上に形成された第一電極膜と、その第一電極膜を起点として、めっき工程により形成された第二電極膜とを含む。光電変換素子１００の表面および裏面のうち、バスバー電極２Ａおよびフィンガー電極２Ｂが形成されていない領域には絶縁膜が形成されている。なお、表面側又は裏面側のみにバスバー電極２Ａ、フィンガー電極２Ｂを形成する構成としてもよく、その場合は、絶縁膜も表面側又は裏面側のみに形成する構成としてもよい。
【００２７】  図３は、本実施形態に係る太陽電池モジュール２００の表面側を示す模式的な平面図である。
【００２８】  本実施形態において、太陽電池モジュール２００は、第１の光電変換素子１００Ａと第２の光電変換素子１００Ｂとを含む。第１の光電変換素子１００Ａと第２の光電変換素子１００Ｂは、配線材３により、互いに直列に接続されている。
【００２９】  図４は、図３におけるIV-IV線の断面を示す模式的な断面図である。図４に示すように、第１の光電変換素子１００Ａの受光面側のバスバー電極２Ａの表面側に、配線材３の長手方向の略半分が接続され、第１の光電変換素子１００Ａに隣接する第２の光電変換素子１００Ｂの裏面側のバスバー電極２Ａの裏面側に、配線材３の長手方向の略半分が接続される。このように、互いに隣接する複数の光電変換素子１００が、配線材３により直列に接続され、いわゆる太陽電池セルストリングを構成する。
【００３０】  図５は、図１におけるＶ−Ｖ線の断面を示す模式的な断面図である。また、図６は、図５におけるVI部を拡大した模式的な断面図である。
【００３１】  図５、６に示すように、光電変換部８は、例えば単結晶シリコン、多結晶シリコンなどからなる半導体基板４を含む。光電変換部８は、半導体基板４の表面側（受光面側）に形成された第１の非晶質半導体層５Ａ、第１の透明導電層６Ａ、及び半導体基板４の裏面側に形成された、第２の非晶質半導体層５Ｂ、第２の透明導電層６Ｂを含む。
【００３２】  光電変換部８の表面側、及び裏面側には、上述したバスバー電極２Ａが形成されている。バスバー電極２Ａは、光電変換部８の表裏面に形成された下地電極である第一電極膜９Ａと、その下地電極上に形成されためっき電極である第二電極膜９Ｂと、を含む。即ち、集電電極２において、第一電極膜９Ａは光電変換部８側に配置され、第二電極膜９Ｂは配線材３側に配置される。
【００３３】  第一電極膜９Ａは、導電性粒子、熱硬化性樹脂、溶剤を含む導電性ペーストをスクリーン印刷することにより形成される。本実施形態においては、銀ペーストをスクリーン印刷することにより、第一電極膜９Ａを形成する。第一電極膜９Ａは、後述する第二電極膜９Ｂを、めっき法により形成する際の下地電極として機能する。なお、本開示においては、体積抵抗率が１０-2Ω・ｃｍ以下であれば導電性であると定義する。また、体積抵抗率が、１０２Ω・ｃｍ以上であれば、絶縁性であると定義する。導電性粒子としては、例えば銀、銅、アルミニウム、ニッケル、錫、ビスマス、亜鉛、ガリウム、カーボン及びこれらの混合物等を用いることができる。熱硬化性樹脂としては、エポキシ系樹脂、フェノール系樹脂、アクリル系樹脂等を用いることができる。
【００３４】  第二電極膜９Ｂは、めっき法により、第一電極膜９Ａを起点として金属を析出させることにより形成される。第二電極膜９Ｂとして析出させる金属としては、例えば銅、ニッケル、錫、アルミニウム、クロム、銀、などを用いることができ、めっき法で形成することができる材料であればよい。
【００３５】  図６に示すように、第二電極膜９Ｂは、第一電極膜９Ａ上において部分的に設けられている。即ち、半導体基板４を平面視する方向からバスバー電極２Ａを微視的に観察した場合、第二電極膜９Ｂが形成された領域と、第二電極膜９Ｂから第一電極膜９Ａにおける少なくとも配線材３側の表面の一部が露出された領域とが存在する。
【００３６】  図５に示すように、光電変換部８の表裏面において、第一電極膜９Ａが形成されていない領域には、第１の絶縁膜７Ａ、第２の絶縁膜７Ｂが形成されている。第１の絶縁膜７Ａ、第２の絶縁膜７Ｂを形成しておくことにより、上述した第二電極膜９Ｂを形成するめっき法において、光電変換部８をめっき液から化学的及び電気的に保護することが可能となる。
【００３７】  図７は、受光面側のバスバー電極２Ａの表面側に、配線材３が接続された状態を示す、本実施形態に係る太陽電池モジュール２００の模式的な拡大断面図である。
【００３８】  図７に示すように、バスバー電極２Ａと配線材３との間には半田１１を介在させており、この半田１１により、バスバー電極２Ａと配線材３とを電気的に接続させている。半田１１は、第二電極膜９Ｂの露出する表面、及び第二電極膜９Ｂから露出された第一電極膜９Ａの表面と直接接続される。
【００３９】  第二電極膜９Ｂから第一電極膜９Ａの一部が露出される具体的な構成としては、例えば、第二電極膜９Ｂが、第一電極膜９Ａにおける配線材３側の表面において、複数の島状に部分的に形成された構成を挙げることができる。この場合、半田１１は、第二電極膜９Ｂの上面のみならず、複数の島状に形成された第二電極膜９Ｂの側面を含む表面と接続されることとなる。
【００４０】  このような構成とすることにより、半田１１が、第二電極膜９Ｂの上面のみならず、複数の島状の第二電極膜９Ｂの側面にも接続されるため、アンカー効果による強固な接着性を期待できる。その結果として、配線材３とバスバー電極２Ａとの間の接続信頼性の向上を図ることができる。
【００４１】  図８は本実施形態に係る太陽電池モジュール２００の第一電極膜９Ａ、第二電極膜９Ｂ近傍の断面を示すＳＥＭ写真である。図８に示すように、第二電極膜９Ｂは、ドーム状に近い形状を有しており、半導体基板４に平行な方向の径が、第一電極膜９Ａに近づくにつれて小さくなる部分を有している。即ち、半導体基板４に平行な方向の最大径Ｒ１よりも小さな径Ｒ２が、最大径Ｒ１よりも第一電極膜９Ａ側に存在する構成を有している。そのため、第二電極膜９Ｂの外周領域の内、上記径Ｒ２近傍の外周領域Ａにおいては、第二電極膜９Ｂと第一電極膜９Ａとの間に半田１１が入り込む構成となる。即ち、当該外周領域Ａにおいては、半導体基板Ａに対して鉛直方向に、半導体基板Ａ側から、第一電極膜９Ａ、半田１１、第二電極膜９Ｂの順に配置されている部分が存在する。このような外周領域Ａが、半田１１と第二電極膜９Ｂとの間のアンカー効果を向上させている。
【００４２】  第二電極膜９Ｂから第一電極膜９Ａの一部が露出される他の具体的な構成としては、例えば、第二電極膜９Ｂが、第一電極膜９Ａにおける少なくとも配線材３側の表面の一部を露出させる開口部を有する構成を挙げることができる。この場合、半田１１は、第二電極膜９Ｂの上面のみならず、第二電極膜９Ｂに設けられた開口部内に接続されることとなる。
【００４３】  このような構成とすることにより、半田１１が、第二電極膜９Ｂの上面のみならず、第二電極膜９Ｂの開口部内にも接続されるため、アンカー効果による強固な接着性を期待できる。その結果として、配線材３とバスバー電極２Ａとの間の接続信頼性の向上を図ることができる。
【００４４】  更に、下地電極である第一電極膜９Ａを、導電性ペーストを用いて形成することにより、第一電極膜９Ａの表面を多孔質にすることができ、半田１１の濡れ性を向上させることができる。その結果として、半田１１と第一電極膜９Ａとの接続信頼性を向上させるとともに、両者に挟み込まれた第二電極膜９Ｂと、第一電極膜９Ａとの接続信頼性をも向上させることができる。
【００４５】［太陽電池モジュール２００の製造方法］  以下、図５、図６、及び図７を用いて、本開示の太陽電池モジュール２００の製造方法について説明する。
【００４６】［光電変換部準備工程］  図５に示すように、例えば単結晶シリコン、多結晶シリコンなどの結晶系シリコンからなる半導体基板４を含み、半導体基板４の表面側に第１の非晶質半導体層５Ａ、第１の透明導電層６Ａが形成され、半導体基板４の裏面側に第２の非晶質半導体層５Ｂ、第２の透明導電層６Ｂが形成された光電変換部８を準備する。
【００４７】  半導体基板４として、単結晶シリコン基板を用いた場合、導電性を持たせるために、シリコンに対して電荷を供給する不純物を含有している。具体例としては、単結晶シリコン基板は、シリコン原子に電子を導入するための原子（例えばリン）を含有させたｎ型と、シリコン原子に正孔を導入する原子（例えばボロン）を含有させたｐ型がある。正孔と電子とを比較した場合、有効質量および散乱断面積の小さい電子の方が、一般的に移動度が大きい。以上の観点から、半導体基板４として、ｎ型単結晶シリコン基板を用いることが望ましい。
【００４８】  半導体基板４の表面側には、第１の非晶質半導体層５Ａを形成する。本実施形態においては、第１の非晶質半導体層５Ａが、半導体基板４側から真性非晶質半導体層とｐ型非晶質半導体層とがこの順に積層された半導体層である例について説明する。非晶質半導体層としてはアモルファスシリコン、アモルファスゲルマニウム、アモルファスシリコンゲルマニウムが挙げられる。非晶質半導体はアモルファス半導体を含み、また、部分的に結晶化した非晶質半導体も含む。ｐ型非晶質半導体層のドーパント不純物としては、Ｂ（ホウ素）などを用いることができる。
【００４９】  第１の非晶質半導体層５Ａの製膜方法は特に限定されないが、例えばＣＶＤ法（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）を使用することができる。ＣＶＤ法を用いる場合、ＳｉＨ４ガスおよびＨ２ガスを用い、ドーパント添加ガスとしては、水素希釈されたＢ２Ｈ６が好ましく用いられる。なお、ドーパント不純物の添加量は微量でよいため、予めＳｉＨ４やＨ２で希釈された混合ガスを用いることが好ましい。第１の非晶質半導体層５Ａの製膜時に、ＣＨ４、ＣＯ２、ＮＨ３、ＧｅＨ４等の異種元素を含むガスを添加して、シリコン系薄膜を合金化することにより、シリコン系薄膜のエネルギーギャップを変更することもできる。また、光の透過性を向上させるために酸素や炭素といった不純物を微量添加しても良い。その場合、ＣＯ２やＣＨ４といったガスをＣＶＤ製膜の際に導入することにより形成することができる。
【００５０】  半導体基板４の裏面側には、第２の非晶質半導体層５Ｂを形成する。本実施形態においては、第２の非晶質半導体層５Ｂが、半導体基板４側から真性非晶質半導体層とｎ型非晶質半導体層とがこの順に積層された半導体層である例について説明する。非晶質半導体層としてはアモルファスシリコン、アモルファスゲルマニウム、アモルファスシリコンゲルマニウムが挙げられる。非晶質半導体はアモルファス半導体を含み、また、部分的に結晶化した非晶質半導体も含む。ｎ型非晶質半導体層のドーパント不純物としては、Ｐ（リン）などを用いることができる。
【００５１】  第２の非晶質半導体層５Ｂの製膜方法は特に限定されないが、例えばＣＶＤ法を使用することができる。ＣＶＤ法を用いる場合、ＳｉＨ４ガス、およびＨ２ガスを用い、ドーパント添加ガスとしては、水素希釈されたＰＨ３が好ましく用いられる。なお、ドーパント不純物の添加量は微量でよいため、予めＳｉＨ４やＨ２で希釈された混合ガスを用いることが好ましい。第２の非晶質半導体層５Ｂの製膜時に、ＣＨ４、ＣＯ２、ＮＨ３、ＧｅＨ４等の異種元素を含むガスを添加して、シリコン系薄膜を合金化することにより、シリコン系薄膜のエネルギーギャップを変更することもできる。また、光の透過性を向上させるために酸素や炭素といった不純物を微量添加しても良い。その場合、ＣＯ２やＣＨ４といったガスをＣＶＤ製膜の際に導入することにより形成することができる。
【００５２】  本実施形態において、半導体基板４がｎ型の場合は、半導体基板４と第１の非晶質半導体層５Ａとの界面部分において、半導体基板４がｐ型の場合は、半導体基板４と第２の非晶質半導体層５Ｂとの界面部分において、ＰＮ接合が形成されている。
【００５３】  本実施形態においては、第１の非晶質半導体層５Ａの表面側に第１の透明導電層６Ａを形成し、第２の非晶質半導体層５Ｂの裏面側に第２の透明導電層６Ｂを形成する。
【００５４】  第１の透明導電層６Ａ、第２の透明導電層６Ｂの製膜方法は、特に限定されないが、スパッタ法等の物理気相堆積法や、有機金属化合物と酸素または水との反応を利用した化学気相堆積（ＭＯＣＶＤ）法等が好ましい。いずれの製膜方法においても、熱やプラズマ放電によるエネルギーを利用することもできる。
【００５５】  第１の透明導電層６Ａ、第２の透明導電層６Ｂの構成材料としては、酸化インジウム、酸化亜鉛、酸化錫、酸化チタン、及びそれらの複合酸化物等の透明導電性金属酸化物を用いる。また、グラフェンのような非金属からなる透明導電性材料であってもよい。上述した構成材料の中でも、高い導電率と透明性の観点からは、酸化インジウムを主成分とするインジウム系複合酸化物を第１の透明導電層６Ａ、第２の透明導電層６Ｂとして用いることが好ましい。また、信頼性やより高い導電率を確保する為に、インジウム酸化物にドーパントを添加して用いることが更に好ましい。ドーパントとして用いる不純物としては、Ｓｎ、Ｗ、Ｃｅ、Ｚｎ、Ａｓ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｓ、Ｔｉ等が挙げられる。
【００５６】［第一電極膜形成工程］  次に、図５に示すように、光電変換部８の表面側に、導電性粒子、熱硬化性樹脂、溶剤を含む第一電極膜９Ａを形成する。第一電極膜９Ａは、後述する第二電極膜９Ｂを、めっき法プロセスにより形成する際の導電性下地層として機能する。なお、本実施形態においては、光電変換部８の裏面側においても、第一電極膜９Ａを形成する。
【００５７】  第一電極膜９Ａは、例えば、インクジェット法、スクリーン印刷法、スプレー法、ロールコート法等により形成することができる。第一電極膜９Ａは、所定形状にパターン化することが可能であり、パターン化された第一電極膜９Ａを形成するに際しては、生産性の観点からスクリーン印刷法が適している。スクリーン印刷法では、導電性の微粒子を含む印刷ペーストを集電電極２のパターン形状に対応した開口パターンを有するスクリーン版を用いて印刷する方法が好ましく用いられる。
【００５８】  第一電極膜９Ａは、複数の層から構成されてもよい。例えば、第一電極膜９Ａが、第１の透明導電層６Ａ、第２の透明導電層６Ｂに対する接触抵抗の低い下層を含む構造にすることにより、光電変換素子１００の曲線因子の向上が期待できる。
【００５９】  第一電極膜９Ａに含まれる導電性粒子としては、例えば銀、銅、アルミニウム、ニッケル、錫、ビスマス、亜鉛、ガリウム、カーボン及びこれらの混合物等を用いることができる。
【００６０】  第一電極膜９Ａに含まれる熱硬化性樹脂としては、エポキシ系樹脂、フェノール系樹脂、アクリル系樹脂等を用いることができる。熱硬化性樹脂を第一電極膜９Ａに含ませておくことにより、熱硬化工程において、第一電極膜９Ａを硬化させることができる。
【００６１】  本実施形態においては、銀ペーストをスクリーン印刷することにより、第一電極膜９Ａを形成する。その際、第一電極膜９Ａの膜厚を制御することにより、スクリーン印刷に用いるメッシュを利用して、第一電極膜９Ａの膜厚を不均一な状態にしておく。
【００６２】［乾燥工程］  次に、第一電極膜９Ａを乾燥させる乾燥工程を行う。この乾燥工程を行う際は、第一電極膜９Ａを加熱しつつも、熱硬化性樹脂の硬化温度以下で乾燥させる。さらに、第一電極膜９Ａに含まれる溶剤の沸点以上で乾燥させることが好ましい。本実施形態においては、この第一電極膜９Ａが形成された光電変換部８を、熱硬化性樹脂の硬化温度以下に調整されたトンネル状の加熱炉の中に通すことにより、乾燥工程を行う。この乾燥工程において、第一電極膜９Ａに含まれる溶剤を蒸発させる。
【００６３】［第１の絶縁膜、第２の絶縁膜形成工程］  次に、図５に示すように、光電変換部８の表面、及び裏面において、第一電極膜９Ａが形成されていない領域には、第１の絶縁膜７Ａ、第２の絶縁膜７Ｂを形成する。第１の絶縁膜７Ａ、第２の絶縁膜７Ｂを形成することにより、後述する第二電極膜形成工程において、光電変換部８の表裏面をめっき液から化学的及び電気的に保護することが可能となる。
【００６４】  また、本実施形態においては、光電変換部８が、その表裏面に第１の透明導電層６Ａ、第２の透明導電層６Ｂを含む構成としているため、第１の絶縁膜７Ａを第１の透明導電層６Ａの露出する表面全体に形成し、第２の絶縁膜７Ｂを第２の透明導電層６Ｂの露出する表面全体に形成しておくことにより、第１の透明導電層６Ａ、第２の透明導電層６Ｂの表面に金属が析出されてしまうことを抑制することができる。
【００６５】  第１の絶縁膜７Ａ、第２の絶縁膜７Ｂを構成する材料としては、電気的に絶縁性を示す材料を用いる必要があり、めっき液に対する化学的安定性を有する材料であることが望ましい。めっき液に対する化学的安定性が高い材料を用いることにより、後述する第二電極膜形成工程において、第１の絶縁膜７Ａ、第２の絶縁膜７Ｂが溶解しにくく、光電変換部８の表裏面へのダメージが生じるのを抑制することができる。
【００６６】  また、第１の絶縁膜７Ａ、第２の絶縁膜７Ｂを構成する材料としては、光電変換部８との密着強度が大きいことが好ましい。本実施形態においては、光電変換部８が、その最外層に第１の透明導電層６Ａ、第２の透明導電層６Ｂを有するため、第１の絶縁膜７Ａ、第２の絶縁膜７Ｂを構成する材料としては、第１の透明導電層６Ａ、第２の透明導電層６Ｂとの密着強度が大きい材料を用いることが好ましい。第１の透明導電層６Ａ、第２の透明導電層６Ｂと第１の絶縁膜７Ａ、第２の絶縁膜７Ｂとの密着強度を大きくすることにより、後述する第二電極膜形成工程において、第１の絶縁膜７Ａ、第２の絶縁膜７Ｂが剥離しにくくなり、第１の透明導電層６Ａ、第２の透明導電層６Ｂへの金属の析出を抑制することができる。
【００６７】  第１の絶縁膜７Ａ、第２の絶縁膜７Ｂには、光電変換部８が吸収可能な波長領域における光透過率が高い材料を用いることが好ましい。第１の絶縁膜７Ａ、第２の絶縁膜７Ｂは、光電変換部８の受光面側においても形成されるため、第１の絶縁膜７Ａ、第２の絶縁膜７Ｂによる光吸収が小さければ、より多くの光を光電変換部８へ取り込むことが可能となる。例えば、第１の絶縁膜７Ａ、第２の絶縁膜７Ｂが透過率９０％以上の十分な透明性を有する場合、第１の絶縁膜７Ａ、第２の絶縁膜７Ｂでの光吸収による光学的な損失が小さく、第二電極膜形成工程後に第１の絶縁膜７Ａ、第２の絶縁膜７Ｂを除去する工程を必要とせず、そのまま光電変換素子１００の一部として使用することができる。そのため、光電変換素子１００の製造工程を単純化でき、生産性をより向上させることが可能となる。また、第１の絶縁膜７Ａ、第２の絶縁膜７Ｂを除去する工程を設けることなく、そのまま光電変換素子１００の一部として使用される場合、第１の絶縁膜７Ａ、第２の絶縁膜７Ｂは、光電変換部８が吸収可能な波長領域における高い光透過率加えて、十分な耐候性、および熱・湿度に対する安定性を有する材料を用いることがより望ましい。
【００６８】  第１の絶縁膜７Ａ、第２の絶縁膜７Ｂを構成する材料としては、無機絶縁性材料でも、有機絶縁性材料でもよい。無機絶縁性材料としては、例えば、酸化シリコン、窒化シリコン、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム等の材料を用いることができる。有機絶縁性材料としては、例えば、ポリエステル、エチレン酢酸ビニル共重合体、アクリル、エポキシ、ポリウレタン等の材料を用いることができる。
【００６９】  このような無機材料の中でも、めっき液耐性や透明性の観点からは、酸化シリコン、窒化シリコン、酸化窒化シリコン、酸化アルミニウム、サイアロン（ＳｉＡｌＯＮ）、酸化イットリウム、酸化マグネシウム、チタン酸バリウム、酸化サマリウム、タンタル酸バリウム、酸化タンタル、フッ化マグネシウム、酸化チタン、チタン酸ストロンチウム等が好ましく用いられる。中でも、電気的特性や透明電極層との密着性等の観点からは、酸化シリコン、窒化シリコン、酸化窒化シリコン、酸化アルミニウム、サイアロン（ＳｉＡｌＯＮ）、酸化イットリウム、酸化マグネシウム、チタン酸バリウム、酸化サマリウム、タンタル酸バリウム、酸化タンタル、フッ化マグネシウム等が好ましく、屈折率を適宜に調整し得る観点からは、酸化シリコンや窒化シリコン等が特に好ましく用いられる。なお、これらの無機材料は、化学量論的（Ｓｔｏｉｃｈｉｏｍｅｔｒｉｃ）組成を有するものに限定されず、酸素欠損等を含むものであってもよい。
【００７０】  また、第１の絶縁膜７Ａ、第２の絶縁膜７Ｂの光学特性や膜厚を適宜設定することで、光反射特性を改善し、光電変換部８内部へ導入される光量を増加させ、変換効率をより向上させることが可能となる。このような効果を得るためには、第１の絶縁膜７Ａ、第２の絶縁膜７Ｂの屈折率が、光電変換部８の表面の屈折率よりも低いことが好ましい。また、第１の絶縁膜７Ａ、第２の絶縁膜７Ｂに好適な反射防止特性を付与する観点から、膜厚は２０ｎｍ以上で設定されることが好ましく、５０ｎｍ以上で設定されることがより好ましい。
【００７１】  第１の絶縁膜７Ａ、第２の絶縁膜７Ｂの構成材料として、酸化シリコンや窒化シリコン等の無機絶縁性材料を用いる場合は、第１の絶縁膜７Ａ、第２の絶縁膜７Ｂの形成方法として、プラズマＣＶＤ法、スパッタ法等の乾式法が好ましく用いられる。また、第１の絶縁膜７Ａ、第２の絶縁膜７Ｂの構成材料として、有機絶縁性材料を用いる場合は、第１の絶縁膜７Ａ、第２の絶縁膜７Ｂの形成方法として、スピンコート法、スクリーン印刷法等の湿式法が好ましく用いられる。これらの方法によれば、ピンホール等の欠陥が少なく、緻密な構造の膜を形成することが可能となる。
【００７２】  本開示において、第１の絶縁膜７Ａ、第２の絶縁膜７Ｂを形成する際の温度は特に制限されないが、膜厚の均一性を向上させる観点から加熱しながら製膜することが好ましい。また、第１の絶縁膜７Ａ、第２の絶縁膜７Ｂを形成する際の温度は、光電変換部８の耐熱温度よりも低い温度とすることが好ましく、本実施形態に示すように、光電変換部８が第１の非晶質半導体層５Ａ、第２の非晶質半導体層５Ｂや、第１の透明導電層６Ａ、第２の透明導電層６Ｂを含む場合には、２５０℃以下で形成することが好ましい。
【００７３】  本実施形態においては、より緻密な構造の膜を形成する観点から、第１の絶縁膜７Ａ、第２の絶縁膜７ＢをプラズマＣＶＤ法で形成する。この方法により、２００ｎｍ程度の厚いものだけでなく、３０〜１００ｎｍ程度の薄い膜厚の第１の絶縁膜７Ａ、第２の絶縁膜７Ｂを形成した場合も、緻密性の高い構造の膜を形成することができる。
【００７４】  なお、この第１の絶縁膜７Ａ、第２の絶縁膜７Ｂ形成工程においても、第一電極膜９Ａに含まれる熱硬化性樹脂は、未硬化の状態である。
【００７５】［熱硬化工程］  次に、熱硬化性樹脂の硬化温度以上で第一電極膜９Ａを熱硬化させる熱硬化工程を行う。この熱硬化工程により、第一電極膜９Ａ内の熱硬化性樹脂が硬化するとともに、銀などからなる導電性粒子が融着する。この熱硬化工程により、図７に示す第一電極膜９Ａの導電性が確保される。なお、上述の第１の絶縁膜、第２の絶縁膜形成工程において、第一電極膜９Ａが絶縁膜に覆われている場合であっても、熱硬化工程により第一電極膜９Ａ表面を収縮硬化させ、第一電極膜９Ａを露出させる製造方法としてもよい。
【００７６】［第二電極膜形成工程］  次に、第一電極膜９Ａを起点として、めっき法により第二電極膜９Ｂを形成する、第二電極膜形成工程を行う。本実施形態においては、第一電極膜９Ａを、光電変換部８の表面側、及び裏面側に設けているため、第一電極膜９Ａの形成領域における第１の絶縁膜７Ａの表面側、及び第２の絶縁膜７Ｂの裏面側に、第二電極膜９Ｂが形成されている。第二電極膜９Ｂとして析出させる金属としては、例えば銅、ニッケル、錫、アルミニウム、クロム、銀、などを用いることができ、めっき法で形成することができる材料であればよい。
【００７７】  第一電極膜形成工程において上述したとおり、第一電極膜９Ａの膜厚は不均一な状態となっている。そのため、めっきプロセスにおいて、めっき膜がつきやすい領域と、つきにくい領域とが発生する。その結果、図６に示すように、第一電極膜９Ａ上において部分的に第二電極膜９Ｂが形成され、第二電極膜９Ｂから、第一電極膜９Ａにおける少なくとも配線材３側の表面の一部を露出させることができる。
【００７８】  第二電極膜９Ｂから第一電極膜９Ａの一部が露出された具体例としては、第二電極膜９Ｂが、第一電極膜９Ａにおける配線材３側の表面において、複数の島状に部分的に形成された例を挙げることができる。
【００７９】  また、第二電極膜９Ｂから第一電極膜９Ａの一部が露出された他の具体例としては、第二電極膜９Ｂが、第一電極膜９Ａにおける少なくとも配線材３側の表面の一部を露出させる開口部を有するよう形成された例を挙げることができる。
【００８０】  なお、本実施形態においては、第一電極膜成工程において、第一電極膜９Ａの膜厚を不均一な状態としておくことにより、第二電極膜９Ｂを第一電極膜９Ａ上において部分的に形成する工程を例示したが、本発明はその方法に限定されない。例えば、一旦、第一電極膜９Ａ上の全面において第二電極膜９Ｂを形成した後に、メカニカルに第二電極膜９Ｂを粗面化することにより、第二電極膜９Ｂの一部を除去し、第二電極膜９Ｂから第一電極膜９Ａにおける少なくとも配線材３側の表面の一部を露出させる方法としても構わない。
【００８１】  なお、第二電極膜９Ｂは、無電解めっき法、電解めっき法のいずれでも形成され得るが、生産性の観点から、電解めっき法が好適である。電解めっき法では、金属の析出速度を大きくすることができるため、第二電極膜９Ｂを短時間で形成することができる。
【００８２】  なお、第二電極膜９Ｂは、複数の層から構成させても良い。例えば、銅等の導電率の高い材料からなる第１の第二電極膜９Ｂを、第１の絶縁膜７Ａ、第２の絶縁膜７Ｂを介して第一電極膜９Ａ上に形成した後、化学的安定性に優れる第２の第二電極膜９Ｂを、第１の第二電極膜９Ｂの表面に形成することにより、低抵抗で化学的安定性に優れた集電電極２を形成することができる。
【００８３】［配線材接続工程］  次に、図７に示すように、バスバー電極２Ａの上に半田１１を形成し、配線材３とバスバー電極２Ａとを電気的に接続する。半田１１は、第二電極膜９Ｂの露出する表面、及び第二電極膜９Ｂから露出された第一電極膜９Ａの表面と直接接続される。
【００８４】  このようなプロセスを用いて太陽電池モジュール２００を製造することにより、太陽電池モジュール２００に含まれる配線材３とバスバー電極２Ａとの間の接続信頼性の向上を図ることができる。
【００８５】  まず、第二電極膜９Ｂが、第一電極膜９Ａにおける配線材３側の表面において、複数の島状に部分的に形成された場合、半田１１は、第二電極膜９Ｂの上面のみならず、複数の島状に形成された第二電極膜９Ｂの側面を含む表面と接続されることとなる。
【００８６】  半田１１が、第二電極膜９Ｂの上面のみならず、第二電極膜９Ｂの側面にも接続される結果として、アンカー効果による強固な接着性を期待でき、配線材３とバスバー電極２Ａとの間の接続信頼性の向上を図ることができる。
【００８７】  また、第二電極膜９Ｂが、第一電極膜９Ａにおける少なくとも配線材３側の表面の一部を露出させる開口部を有するよう形成された場合、半田１１は、第二電極膜９Ｂの上面のみならず、第二電極膜９Ｂに設けられた開口部内に接続されることとなる。
【００８８】  半田１１が、第二電極膜９Ｂの上面のみならず、第二電極膜９Ｂの開口部内にも接続される結果として、アンカー効果による強固な接着性を期待でき、配線材３とバスバー電極２Ａとの間の接続信頼性の向上を図ることができる。
【００８９】  更に、下地電極である第一電極膜９Ａを、導電性ペーストを用いて形成することにより、第一電極膜９Ａの表面を多孔質にすることができ、半田１１の濡れ性を向上させることができる。その結果として、半田１１と第一電極膜９Ａとの接続信頼性を向上させるとともに、両者に挟み込まれた第二電極膜９Ｂと、第一電極膜９Ａとの接続信頼性をも向上させることができる。 
【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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【図７】
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【図８】
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【国際調査報告】
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