(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のバスバー部と、複数のフィンガー部と、を備える太陽電池であって、複数の前記バスバー部は、前記フィンガー部によって接続され、
前記フィンガー部は、前記フィンガー部の長手方向に前記バスバー部から離れた領域に形成された第１端部と、前記バスバー部に接続された第２端部と、を備え、
前記フィンガー部は、一方の前記バスバー部に接続される前記第２端部から離れて前記第１端部となり、一方の前記バスバー部から更に離れて他方の前記バスバー部に接続される前記第２端部となるように形成され、
前記第１端部の断面が、三角形状であり、
前記第２端部の断面が、台形状である太陽電池。
【請求項２】
前記第１端部の電極高さは、前記第２端部の電極高さより低い請求項１記載の太陽電池。
【請求項３】
表面保護部材と、充填材と、裏面保護部材と、を備え、
前記太陽電池が前記充填材中で配線材により接続された請求項１〜２のいずれか１項に記載の太陽電池モジュール。
【請求項４】
複数のバスバー部と、複数のフィンガー部と、を備え、複数の前記バスバー部は、前記フィンガー部によって接続され、前記フィンガー部の長手方向に前記バスバー部から離れた領域に形成された第１端部と前記バスバー部に接続された第２端部とを備える太陽電池の製造方法であって、
前記フィンガー部は、一方の前記バスバー部に接続される前記第２端部から離れて前記第１端部となり、一方の前記バスバー部から更に離れて他方の前記バスバー部に接続される前記第２端部となるように、前記バスバー部及び前記フィンガー部はスクリーン印刷法によって形成し、
前記第１端部は、前記スクリーン印刷法における断面三角形状形成条件領域で形成し、
前記第２端部は、前記スクリーン印刷法における断面台形状形成条件領域で形成する太陽電池の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽電池、太陽電池モジュールおよび太陽電池の製造方法に関する。
に関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽電池には、単位面積当たりの発電量を高めて効率を向上させることが求められている。このような状況に鑑みて、遮光ロスを低減させた太陽電池の電極構造が提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１では、幅の異なるファンガー部を組み合わせた構造が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】実用新案登録第３１５４１４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１では、フィンガー部の幅により出力向上を図るものが記載されている。しかし、近年、太陽電池の出力をさらに高めたいという要望がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に係る太陽電池は、バスバー部と、フィンガー部と、を備える太陽電池であって、前記フィンガー部は、前記フィンガー部の長手方向に延在した第１端部と、前記バスバー部に接続された第２端部と、を備え、前記第１端部の断面が、三角形状であり、前記第２端部の断面が、台形状である。
【０００６】
本発明に係る太陽電池の製造方法は、バスバー部と、フィンガー部と、を備える太陽電池の製造方法であって、前記バスバー部及び前記フィンガー部はスクリーン印刷法によって形成し、前記フィンガー部の長手方向に延在した第１端部は、前記スクリーン印刷法における断面三角形状形成条件領域で形成する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、太陽電池の出力を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一実施形態に係る太陽電池の表面側平面図と裏面側平面図である。
【図２】図１のＡＡ線断面図とＢＢ線断面図とＣＣ線断面図である。
【図３】図１のＤＤ線断面図である。
【図４】図１のＥＥ線断面図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る太陽電池モジュールの断面図である。
【図６】本発明の一実施形態に係る電極高さとスクリーン版開口幅との関係を示した図である。
【図７】図６における各スクリーン版開口幅での断面形状の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図面を参照して、本発明の一実施形態に係る太陽電池１、太陽電池モジュール１０、太陽電池１の製造方法について以下で詳細に説明する。
【００１０】
なお、本発明は、以下の実施形態に限定されない。また、実施形態において参照する図面は、模式的に記載されたものであり、図面に描画された構成要素の寸法比率などは、現物と異なる場合がある。具体的な寸法比率等は、以下の説明を参酌して判断されるべきである。
【００１１】
（太陽電池）
最初に、図１を参照して、本発明の一実施形態に係る太陽電池１の表面および裏面の構造について説明する。
【００１２】
図１（ａ）は、太陽電池１の表面側平面図であり、図１（ｂ）は裏面側平面図である。
【００１３】
太陽電池１の表面には、光電変換部２と、フィンガー部３ａとバスバー部３ｂとからなる表面電極３と、を備えている。
【００１４】
光電変換部２は図示はしないが、例えば、ｎ型結晶系シリコンからなる基板と、当該基板の表面側に真性の非晶質シリコン層と、ｐ型の非晶質シリコン層とがこの順で積層され、当該基板の裏面側に真性の非晶質シリコン層と、ｎ型の非晶質シリコン層とがこの順で積層されている。なお、ｎ型の結晶系シリコン基板の表面にｎ型の非晶質アモルファスシリコン層を積層させ、裏面側にｐ型の非晶質アモルファスシリコン層を積層させてもよい。
【００１５】
フィンガー部３ａは、主に光電変換で発生したキャリアを収集する電極であり、フィンガー部３ａの長手方向であるｘ方向に延在した第１端部とバスバー部３ｂに接続された第２端部とを備えている。ここで、第１端部は、バスバー部３ｂから離れるに従って幅が細くなる構造のため、テーパー形状を有している。例えば、第１端部の幅は１０μｍ〜７０μｍであり、第２端部の幅は７５μｍ〜２００μｍである。また、フィンガー部３ａのピッチ幅は１ｍｍ〜３ｍｍであり、４０本〜１２０本設けられている。なお、遮光ロスを低減する観点から、第１端部の幅が４０μｍ、第２端部の幅１００μｍ、ピッチ幅２．２ｍｍで５５本のフィンガー部３ａが設けられるのが好ましい。
【００１６】
バスバー部３ｂは、フィンガー部３ａで収集されたキャリアを集める電極である。ここで、バスバー部３ｂは、幅５０μｍ〜２ｍｍで２本設けられている。
【００１７】
太陽電池１の裏面側には、光電変換部２と、フィンガー部４ａとバスバー部４ｂとからなる裏面電極４と、を備えている。
【００１８】
フィンガー部４ａは、主に光電変換で発生したキャリアを収集する電極であり、フィンガー部４ａの長手方向であるｘ方向に延在した第１端部とバスバー部４ｂに接続された第２端部とを備えている。ここで、第１端部は、バスバー部４ｂから離れるに従って幅が細くなる構造のため、テーパー形状を有している。例えば、第１端部の幅は１０μｍ〜７０μｍであり、第２端部の幅は７５μｍ〜２００μｍである。また、フィンガー部４ａのピッチ幅は、フィンガー部３ａのピッチ幅より狭く、２５０μｍ〜１ｍｍであり、１２０本〜４８０本設けられている。なお、裏面側においても遮光ロスを低減する観点から、第１端部の幅が４０ｎｍ、第２端部の幅が８０ｎｍ、ピッチ幅５００μｍで２４０本のフィンガー部３ａが設けられるのが好ましい。本実施形態においては、裏面側でも光の利用効率向上を図るため、太陽電池1は両面受光型としている。ここで、両面受光型とは、太陽電池１の表面側だけでなく裏面側でも光電変換部２へ光が入射することを意味する。なお、両面受光型の他、片面受光型でも本発明の効果を享受することができる。
【００１９】
バスバー部４ｂは、フィンガー部４ａで収集されたキャリアを集める電極である。ここで、バスバー部４ｂは、幅５０μｍ〜４ｍｍで２本設けられている。
【００２０】
次に、図２を参照して、本実施形態の太陽電池１の断面構造について説明する。
【００２１】
図２（ａ）は図１のＡＡ線断面図であり、図２（ｂ）は図１のＢＢ線断面図であり、図２（ｃ）は図１のＣＣ線断面図である。
【００２２】
図２（ａ）に示すように、フィンガー部３ａ，４ａの第１端部側では、断面が三角形状であり、その電極高さは１３μｍである。図２（ｂ）に示すように、フィンガー部３ａ，４ａの第２端部側では、断面が台形状であり、その電極高さは２３μｍである。図２（ｃ）に示すように、フィンガー部３ａ，４ａの第１端部では、断面が三角形状であり、その電極高さは１３μｍである。ここで、三角形状および台形状とは、それぞれ略三角形状および略台形状を意味する。すなわち、三角形状と台形状との比較において、三角形状の方が近い場合には三角形状とし、台形状の方が近い場合には台形状と見なすものである。例えば、図２（ａ），（ｃ）における三角形状のｙ方向の上部側の頂角が丸まっていてもよいし、その頂角においてわずかな幅を有しても構わない。また、図２（ｂ）における台形状のｙ方向の上部側の上底において一定の幅を有していれば構わない。
【００２３】
図３は、図１のＤＤ線断面図である。
【００２４】
フィンガー部３ａ，４ａは、ｘ方向に延在し、バスバー部３ｂ、４ｂから離れるのに伴い、最初は電極高さが一定だが、その後次第に電極高さが低くなっている。すなわち電極高さが一定の領域と、電極高さが次第に低くなる領域とで構成されている。
【００２５】
図４は、図１のＥＥ線断面図である。
【００２６】
２本のバスバー部３ｂ，３ｂ間およびバスバー部４ｂ，４ｂ間において、バスバー部３ｂ，４ｂに接続されたフィンガー部３ａ，４ａの第１端部同士が接続され、バスバー部３ｂ、４ｂから離れるのに伴い、最初は電極高さが一定だが、その後次第に電極高さが低くなっている。すなわちフィンガー部３ａ，４ａは、電極高さが一定の領域と電極高さが次第に低くなる領域とで構成され、第１端部同士が接続された構成となっている。
【００２７】
以上より、フィンガー部３ａ，４ａの平面構造が、フィンガー部３ａ，４ａの長手方向において、バスバー部３ｂ，４ｂから離れるに従って細くなるテーパー形状を有しているため、遮光ロスを低減できる。更に、そのテーパー形状に加えて、フィンガー部３ａ，４ａの長手方向に延在した第１端部側の断面が三角形状を有しているため、太陽電池１のフィンガー部３ａ，４ａに入射した光を効率良く発電に寄与させることができる。このことについては後述する。これにより、太陽電池１の出力を向上させることができる。
【００２８】
また、フィンガー部３ａ，４ａの電極高さが第１端部側と第２端部側とで異なっている。つまり、フィンガー部３ａ，４ａの電極高さが次第に低くなる領域を有している。そうすると、太陽電池１に所定の角度で入射した光に対して、フィンガー部の電極高さによる遮蔽を抑制できるため、更に太陽電池１の出力を向上させることができる。
【００２９】
ところで、フィンガー部３ａ，４ａでは、その長手方向の体積分だけその部分に応力がかかる。そのため、バスバー部３ｂ，４ｂから離れるに従って、応力が大きくなる。つまり、第１端部の方が第２端部より大きい応力が加わることになる。しかし、本実施形態では、第１端部の方が第２端部より電極高さが低いため、第１端部側の応力の増加を抑制することができる。その結果、フィンガー部３ａ，４ａが光電変換部２から剥離するのを抑制でき、太陽電池１の信頼性を向上させることができる。
【００３０】
（太陽電池モジュール）
図５は、太陽電池モジュール１０の断面図である。太陽電池モジュール１０は、上述の太陽電池１を充填材５を介して表面保護部材６及び裏面保護部材７で挟み、周知のラミネート処理を行うことで作製することができる。ここで、充填材５としては、例えば、ＥＶＡを用いられている。表面保護部材６としては、例えば、ガラスを用いられている。裏面保護部材７としては、例えば、ＰＥＴを用いられている。
【００３１】
図５では、太陽電池モジュール１０のうち、フィンガー部３ａおよび４ａの断面形が三角形状となっている部分の断面図であり、太陽電池モジュール１０へ光が入射する様子を示している。
【００３２】
太陽電池モジュール１０に光が入射すると、フィンガー部３ａの断面が三角形状の辺の部分で光を反射させ、その反射光が表面保護部材６と空気との界面で再反射し、その再反射光が光電変換部２へと入射する。その結果、光電変換部２へ入る光の割合が増えるため、太陽電池モジュール１０の出力が向上する。一方、太陽電池モジュール１０に入射した光が光電変換部２を透過した場合には、フィンガー部４ａの断面が三角形状の辺の部分で光を反射させ、その反射光が充填材５と裏面保護部材７との界面で再反射し、その再反射光が光電変換部２へと入射する。その結果、光電変換部２へ入る光の割合が増えるため、太陽電池モジュール１０の出力が向上する。また、太陽電池モジュール１０で封止された太陽電池１が複数ある場合には、それら複数の太陽電池１間に光が入射した場合にも同様である。
【００３３】
（太陽電池の製造方法）
次に、太陽電池１の製造方法について説明する。
【００３４】
図６は、スクリーン印刷法でフィンガー部を形成した場合における電極高さとスクリーン版の開口幅の関係を示したものである。
【００３５】
図６には、実験１〜３の結果を示している。実験１〜３では、同じ条件でスクリーン印刷を行っている。これらのいずれの実験結果からも、所定のスクリーン版開口幅以上ではフィンガー部の電極高さは一定であるが、所定のスクリーン版開口幅以下になると開口幅の減少に伴いフィンガー部の電極高さは次第に低くなっていくことが分かる。
【００３６】
図７は、図６の実験１における各スクリーン版開口幅I〜Vでの断面形状の模式図である。フィンガー部の電極高さが一定の領域では断面が台形状であり、フィンガー部の電極高さが次第に低くなる領域では断面が三角形状であった。実験２〜３でも同様の断面形状であった。以下、断面が三角形状になるようなスクリーン版開口幅の領域を断面三角形状形成条件領域といい、断面が台形状になるようなスクリーン版開口幅の領域を断面台形状形成条件領域という。本実施形態では、光電変換部２の表面および裏面にスクリーン印刷法により、フィンガー部３ａ，４ａとバスバー部３ｂ，４ｂとからなる表面電極３および裏面電極４とを形成している。
【００３７】
フィンガー部３ａ，４ａは、前述のように、その長手方向において、バスバー部３ｂ，４ｂから離れるに従って細くなるテーパー形状となるようなスクリーン版開口幅としている。そのとき、第１端部が断面三角形状形成条件領域であるスクリーン版開口幅となるようにし、第２端部が断面台形状形成条件領域であるスクリーン版開口幅となるようにする。
【００３８】
本実施形態では、熱硬化型の銀ペーストを用いているため、所定の粘度の銀ペーストを用いることが好ましい。
【００３９】
また、バスバー部３ｂ，４ｂはフィンガー部３ａ，４ａを形成するのと同時にスクリーン印刷法により印刷して形成する。
【００４０】
そして、フィンガー部３ａ，４ａとバスバー部３ｂ，４ｂとを２００℃で乾燥させて硬化させる。
【００４１】
以上の製造方法で作製した太陽電池１を周知の方法により、配線材（図示はしない）を接続した太陽電池１を充填材５によって封止した状態で表面保護部材６と裏面保護部材７とに挟み、ラミネートすることにより形成する。
【００４２】
本実施形態の製造方法では、スクリーン印刷法における断面三角形状形成条件領域により、フィンガー部３ａ，４ａの長手方向に延在した第１端部を形成しているため、第１端部の断面を三角形状にできる。そうすると、入射した光に対して、三角形状の部分で効率的に光を反射させることができる。
【００４３】
また、スクリーン印刷法における断面台形状形成条件領域により、フィンガー部３ａ，４ａのバスバー部３ｂ，４ｂと接続された第２端部を形成しているため、第２端部の断面を台形状にできる。そうすると、フィンガー部３ａ，４ａとバスバー部３ｂ，４ｂとの接触面積については、断面を三角形状に形成するより大きくできるため、フィンガー部３ａ，４ａとバスバー部３ｂ，４ｂとの接続抵抗を低くできる。その結果、出力を向上させた太陽電池１を製造することができる。
【００４４】
更に、スクリーン印刷法における断面三角形状形成条件領域により、２本のバスバー３ｂ，４ｂの間において、各々のバスバー部に接続されたフィンガー部３ａ，４ａの第１端部同士を接続するように形成しているため、その接続された部分の断面を三角形状に形成できる。その結果、その接続された部分においても入射した光に対して断面が三角形状部分で効率的に光を反射することができ、出力が向上した太陽電池１を提供できる。
【００４５】
なお、バスバー部３ｂ，４ｂは直線形状でもよくギザギザ状の非直線形状でもよい。
【００４６】
フィンガー部３ａ，４ａは、１層構造でもよく、多層構造でも構わない。その際、表面側と裏面側とで上記層構造が同様でもよいし、異なっていてもよい。フィンガー部３ａ，４ａのスクリーン印刷法においても、１層印刷でもよいし、多層印刷でもよい。
【００４７】
また、光電変換部２は本実施形態には限定されない。光電変換機能を有するものでありさえすれば良く、例えば、単結晶シリコン、多結晶シリコンなど何でも良い。
【００４８】
また、光電変換部の表面側と裏面側の両方にフィンガー部およびバスバー部の両者を設けなくとも良い。例えば、表面側にはフィンガー部およびバスバー部の両者を設け、裏面側には光電変換層の表面上に金属層を配置することで、フィンガー部を設けず、バスバー部のみを設けるようにしても良い。
【符号の説明】
【００４９】
１  太陽電池、２  光電変換部、３  表面電極、３ａ  フィンガー部、３ｂ  バスバー部、４  裏面電極、４ａ  フィンガー部、４ｂバスバー部、５  充填材、６  表面保護部材、７  裏面保護部材、  １０  太陽電池モジュール
【図１】
0005903550.tif 000002
【図２】
0005903550.tif 000003
【図３】
0005903550.tif 000004
【図４】
0005903550.tif 000005
【図５】
0005903550.tif 000006
【図６】
0005903550.tif 000007
【図７】
0005903550.tif 000008