(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
受光面側である一面側に第２導電型の不純物元素が拡散された不純物拡散層を有する第１導電型の半導体基板と、
前記半導体基板上の前記一面側に形成された反射防止膜と、
グリッド電極と前記グリッド電極に導通して前記グリッド電極よりも幅広のバス電極とからなり、前記一面側に形成されて前記不純物拡散層に電気的に接続する受光面側電極と、
前記半導体基板の前記一面側と対向する裏面に形成されて前記不純物拡散層に電気的に接続する裏面側電極と、
を備える太陽電池セルであって、
前記受光面側電極は、前記反射防止膜を貫通して、側面が前記反射防止膜の側面に当接した状態で前記半導体基板の一面側に直接接合した金属ペースト電極層である第１金属電極層と、前記第１金属電極層と異なるとともに前記第１金属電極層と略同等の電気抵抗率を有する金属材料からなり前記第１金属電極層の上面および側面を覆い、前記第１金属電極層の側面側では前記反射防止膜上に形成されためっき電極層である第２金属電極層とを備えてなり、
前記グリッド電極の断面積が３００μｍ２以上であり、前記グリッド電極の電極幅が６０μｍ以下であること、
を特徴とする太陽電池セル。
【請求項２】
前記第１金属電極層が、銀ペースト電極層であり、
前記第２金属電極層が、銅めっき電極層であること、
を特徴とする請求項１に記載の太陽電池セル。
【請求項３】
前記第２金属電極層の体積が、前記第１金属電極層の３倍以上であること、
を特徴とする請求項２に記載の太陽電池セル。
【請求項４】
前記第１金属電極層および前記第２金属電極層と異なるとともに前記第１金属電極層と前記第２金属電極層との間の付着強度強化を高める金属材料からなり前記第１金属電極層と前記第２金属電極層との間に形成され、前記第１金属電極層の側面側では前記反射防止膜上に形成されためっき電極層である第３金属電極層を有し、
前記第２金属電極層と異なるとともに前記第２金属電極層を保護する金属材料からなり前記第２金属電極層の上面および側面上を覆い、前記第２金属電極層の側面側では前記反射防止膜上に形成されためっき電極層である第４金属電極層を有すること、
を特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載の太陽電池セル。
【請求項５】
前記第３金属電極層が、ニッケルめっき層であり、
前記第４金属電極層が、錫めっき層であること、
を特徴とする請求項４に記載の太陽電池セル。
【請求項６】
前記バス電極の電極幅が１．５ｍｍ以下であり、
前記バス電極の本数が３本以上であること、
を特徴とする請求項５に記載の太陽電池セル。
【請求項７】
第１導電型の半導体基板の受光面側となる一面側に第２導電型の不純物元素を拡散して前記半導体基板の一面側に不純物拡散層を形成する第１工程と、
前記半導体基板上の前記一面側に反射防止膜を形成する第２工程と、
前記不純物拡散層に電気的に接続する受光面側電極を前記半導体基板の一面側に形成する第３工程と、
前記半導体基板の他面側に電気的に接続する裏面側電極を前記半導体基板の他面側に形成する第４工程と、
を含み、
前記第３工程における前記受光面側電極の形成では、
前記半導体基板の一面側に形成された前記反射防止膜上にオフセット印刷またはディスペンサーにより金属ペーストを塗布、焼成することにより前記反射防止膜を貫通して前記半導体基板の一面側に直接接合した金属ペースト電極層である第１金属電極層を形成する工程と、
前記第１金属電極層と異なるとともに前記第１金属電極層と略同等の電気抵抗率を有する金属材料からなるめっき電極層である第２金属電極層を、前記第１金属電極層の上面および側面上を覆って等方的に、且つ前記第１金属電極層の側面側では前記反射防止膜上に、めっきにより形成する工程と、
を含むことを特徴とする太陽電池セルの製造方法。
【請求項８】
前記第１金属電極層が、銀ペースト電極層であり、
前記第２金属電極層が、銅めっき電極層であること、
を特徴とする請求項７に記載の太陽電池セルの製造方法。
【請求項９】
前記第２金属電極層の体積が、前記第１金属電極層の３倍以上であること、
を特徴とする請求項８に記載の太陽電池セルの製造方法。
【請求項１０】
前記第３工程は、
前記第１金属電極層および前記第２金属電極層と異なるとともに前記第１金属電極層と前記第２金属電極層との間の付着強度強化を高める金属材料からなるめっき電極層である第３金属電極層をめっきにより前記第１金属電極層と前記第２金属電極層との間に、且つ前記第１金属電極層の側面側では前記反射防止膜上に形成する工程と、
前記第２金属電極層と異なるとともに前記第２金属電極層を保護する金属材料からなるめっき電極層である第４金属電極層をめっきにより前記第２金属電極層の上面および側面を覆って、且つ前記第２金属電極層の側面側では前記反射防止膜上に形成する工程と、
を有することを特徴とする請求項７から９のいずれか１つに記載の太陽電池セルの製造方法。
【請求項１１】
前記第３金属電極層が、ニッケルめっき層であり、
前記第４金属電極層が、錫めっき層であること、
を特徴とする請求項１０に記載の太陽電池セルの製造方法。
【請求項１２】
前記受光面側電極がグリッド電極と前記グリッド電極に導通して前記グリッド電極よりも幅広のバス電極とからなり、
前記第１金属電極層、前記第２金属電極層、前記第３金属電極層および前記第４金属電極層の形成後の前記グリッド電極の断面積が３００μｍ２以上であり、前記グリッド電極の電極幅が６０μｍ以下であること、
を特徴とする請求項１１に記載の太陽電池セルの製造方法。
【請求項１３】
前記第１金属電極層、前記第２金属電極層、前記第３金属電極層および前記第４金属電極層の形成後の前記バス電極の電極幅が１．５ｍｍ以下であり、
前記バス電極の本数が３本以上であること、
を特徴とする請求項１２に記載の太陽電池セルの製造方法。
【請求項１４】
請求項１から６のいずれか１つに記載の太陽電池セルの２つ以上が電気的に直列または並列に接続されてなること、
を特徴とす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、太陽電池セルおよびその製造方法、太陽電池モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
現在地球上で用いられている電力用太陽電池の主流は、シリコン基板を用いたバルク型のシリコン太陽電池である。そして、シリコン太陽電池の量産レベルにおけるプロセスフローについては、極力簡素化を実施して製造コストの低減を図るべく、種々の研究がなされている。【０００３】
従来のバルク型シリコン太陽電池セル（以下、太陽電池セルと呼ぶ場合がある）は、一般的に以下のような方法により作製されている。まず、例えば第１導電型の基板としてｐ型シリコン基板を用意する。そして、シリコン基板において鋳造インゴットからスライスした際に発生するシリコン表面のダメージ層を、例えば数ｗｔ％〜２０ｗｔ％の水酸化ナトリウムや水酸化カリウムのようなアルカリ溶液で１０μｍ〜２０μｍ厚除去する。【０００４】
つぎに、ダメージ層を除去した表面にテクスチャーと呼ばれる表面凸凹構造を作製する。太陽電池セルの表面側（受光面側）では、通常、光反射を抑制させて太陽光をできるだけ多くｐ型シリコン基板上に取り込むために、このようなテクスチャーを形成する。テクスチャーの作製方法としては、例えばアルカリテクスチャー法と呼ばれる方法がある。アルカリテクスチャー法では、数ｗｔ％の水酸化ナトリウムや水酸化カリウムの様なアルカリ低濃度液にＩＰＡ（イソプロピルアルコール）等の異方性エッチングを促進する添加剤を添加した溶液で異方性エッチングを行ない、シリコン（１１１）面が出るようにテクスチャーを形成する。【０００５】
続いて、拡散処理としてｐ型シリコン基板を例えばオキシ塩化リン（ＰＯＣｌ３）、窒素、酸素の混合ガス雰囲気で例えば８００℃〜９００℃で数十分間処理し、表面全面に一様に第２導電型の不純物層としてｎ型不純物拡散層を形成する。特に工夫の無い場合、ｎ型不純物拡散層はｐ型シリコン基板の全面に形成される。シリコン表面に一様に形成されたｎ型不純物拡散層のシート抵抗は数十Ω／□程度で、ｎ型不純物拡散層の深さは０．３μｍ〜０．５μｍ程度とされる。【０００６】
ここで、ｎ型不純物拡散層は、シリコン表面に一様に形成されるので、表面と裏面とは電気的に接続された状態である。この電気的接続を遮断するために、例えばドライエチングによりｐ型シリコン基板の端面領域をエッチングする。また、その他の方法として、レーザによりｐ型シリコン基板の端面分離を行うこともある。この後、ｐ型シリコン基板をフッ酸水溶液に浸漬し、拡散処理中に表面に堆積したガラス質（ＰＳＧ）をエッチング除去する。【０００７】
つぎに、反射防止を目的とした絶縁膜（反射防止膜）としてシリコン酸化膜、シリコン窒化膜、酸化チタン膜などの絶縁膜をｎ型不純物拡散層の表面に一様な厚みで形成する。反射防止膜としてシリコン窒化膜を形成する場合は、例えばプラズマＣＶＤ法でシラン（ＳｉＨ４）ガス及びアンモニア（ＮＨ３）ガスを原材料にして、３００℃以上、減圧下の条件で成膜形成する。反射防止膜の屈折率は２．０〜２．２程度であり、最適な膜厚は７０ｎｍ〜９０ｎｍ程度である。なお、このようにして形成される反射防止膜は絶縁体であることに注意すべきであり、受光面側電極をこの上に単に形成しただけでは、太陽電池として作用しない。【０００８】
つぎに、受光面側電極となる銀ペーストを反射防止膜上にグリッド電極およびバス電極の形状にスクリーン印刷法により塗布し、乾燥させる。ここでは、受光面側電極用の銀ペーストは、反射防止を目的とした絶縁膜上に形成される。【０００９】
つぎに、裏アルミニウム電極となる裏アルミニウム電極ペースト、および裏銀バス電極となる裏銀ペーストを基板の裏面にそれぞれ裏アルミニウム電極の形状および裏銀バス電極の形状にスクリーン印刷法により塗布し、乾燥させる。【００１０】
つぎに、数秒間のピーク温度が７００℃〜９００℃になる数分から十数分間の焼成プロファイルによりシリコン基板の表裏面に塗布した電極ペーストを同時に焼成する。これにより、シリコン基板の表面側に受光面側電極としてグリッド電極およびバス電極が形成され、シリコン基板の裏面側に裏面側電極として裏アルミニウム電極および裏銀バス電極が形成される。ここで、シリコン基板の受光面側では銀ペースト中に含まれているガラス材料で反射防止膜が溶融している間に銀材料がシリコンと接触し、再凝固する。これにより、受光面側電極とシリコン基板（ｎ型不純物拡散層）との導通が確保される。このようなプロセスは、ファイヤースルー法と呼ばれている。電極として用いられる金属ペーストは、主成分である金属粉とガラス粉末とを有機ビヒクルに分散して得られる厚膜ペースト組成物を用いる。金属ペーストに含まれているガラス紛がシリコン面と反応固着することにより電極の機械的な強度が保たれている。【００１１】
また、焼成中に裏アルミニウム電極ペーストから不純物としてアルミニウムがシリコン基板の裏面側に拡散し、不純物としてアルミニウムをシリコン基板よりも高濃度で含んだｐ＋層（ＢＳＦ（Back  Surface  Field））が裏アルミニウム電極の直下に形成される。このような工程を実施することにより、バルク型シリコン太陽電池セルが形成される。【００１２】
このような太陽電池セルにおける低コスト化の取り組みとしては、太陽電池の構成材料コストを下げる試みが従来から継続して検討されている。太陽電池セルの構成材料において最も高価な構成材料は、シリコン基板である。そこで、シリコン基板に対しては、従来から薄肉化の努力が継続されている。シリコン基板の厚さは、太陽電池の量産が開始された当初は３５０μｍ厚程度が主な厚さであったが、現在は１６０μｍ厚程度のシリコン基板が生産されるようになっている。【００１３】
また、低コスト化への志向は、太陽電池を構成する材料の全てにおよんでいる。太陽電池セルの構成材料においてシリコン基板に次いで高価な材料は銀（Ａｇ）電極であり、銀（Ａｇ）電極の代替品の検討が開始されている。【００１４】
例えば、非特許文献１においては、反射防止膜として使用しているシリコン窒化膜において櫛状電極が形成される部分をレーザにより除去することにより開口部を設けた後、該開口部に対してニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）の順にめっきを行うことが示されている。すなわち、非特許文献１においては、銀（Ａｇ）の代替として銅（Ｃｕ）が使える可能性があることが開示されている。【００１５】
一方、非特許文献２においては、従来のスクリーン印刷による銀（Ａｇ）ペースト電極を形成した後、再度銀（Ａｇ）をめっきすることが示されており、めっきが電極形成方法の一手法として有効であることが開示されている。【００１６】
また、非特許文献２に示された銀（Ａｇ）のめっきの替わりに、スクリーン印刷による印刷、焼成がされたＡｇペースト電極上に、さらにニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）、錫（Ｓｎ）をこの順にめっきすることにより低コスト化を図る方法が提案されており、例えばＢｅｓｉ社の子会社であるオランダのＭｅｃｏ社から設備の販売が開始されている（たとえば、非特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１７】
【非特許文献１】L.  Tous,  et  al.  ”Large  area  copper  plated  silicon  solar  cell  exceeding  19.5％  efficiency”,  3rd  Workshop  on  Metallization  for  Crystalline  Silicon  Solar  cells  25-26  October  2011,  Chaleroi,  Belgium
【非特許文献２】E.Wefringhaus,  et  al.  "ELECTROLESS  SILVER  PLATING  OF  SCREEN  PRINTED  GRIFD  FINGERS  AS  A  TOOL  FOR  ENHANCEMENT  OF  SOLAR  EFFICIENCY“,  22nd  European  Photovoltaic  Solar  Energy  Conference,  3-7  September  2007,  Milan,  Italy
【非特許文献３】［平成25年4月4日検索］、インターネット〈URL：http://www.besi.com/products-and-technology/plating/solar-plating-equipment/meco-cpl-more-power-out-of-your-cell-at-a-lower-cost-38〉
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
しかしながら、非特許文献１の場合は、シリコン窒化膜をレーザで除去する際の加工の再現性や均一性が課題として挙げられる。レーザによるシリコン窒化膜の加工においては、レーザのパワーが高い場合にはｎ型不純物拡散層に熱的なダメージを生じさせる可能性が、レーザのパワーが低い場合にはシリコン窒化膜の加工が十分に行えない可能性が想定される。【００１９】
また、非特許文献１の場合は、上記のようなレーザ加工の工業的な安定性の課題に加え、ウエハの厚さ変動、テクスチャー表面のシリコン構造の凹凸、櫛形形状をレーザでスキャンニングする際の機械的な変動等の課題もある。このため、非特許文献１の方法は、一般的に流布されるに至っていない。また、太陽電池においては、信頼性として耐湿性、耐温度サイクル性能が要求される。しかしながら、非特許文献１の方法により形成される電極構造は、市場に流布しているものを含めて考慮すると、十分に信頼性が実証された構造とは言えない。【００２０】
一方、非特許文献２では、従来のスクリーン印刷によりＡｇ電極の細線化を行った後に、さらにめっきによりＡｇ電極を成長させ、めっきを活用することで従来のスクリーン印刷のみの電極構造よりも細線化を実現しようとしている。そして、非特許文献２では、めっき前の電極幅を６０μｍ〜８５μｍとし、めっき後の電極幅を１００μｍ未満に抑えようとしている。そして、従来のスクリーン印刷のみで形成された電極の幅を１２０μｍとしているので、電極の細線化がなされ、光電変換効率が向上したとしている。しかしながら、１００μｍ程度の電極幅では、さらなる高光電変換効率を図る上で電極の細線化は不十分である。【００２１】
また、非特許文献３では、最初にスクリーン印刷により形成されるＡｇペースト電極の幅が少なくとも５０μｍ程度以上となるため、めっき後の電極幅はやはり１００μｍ未満程度になる。しかしながら、１００μｍ程度の電極幅では、さらなる高光電変換効率を図る上で電極の細線化は不十分である。【００２２】
以上のように、受光面側電極の形成方法に関して様々な工夫がなされ、太陽電池の高光電変換効率化や低コスト化が進められてきた。すなわち、めっきの技術を使用することにより代替材料の使用や高光電変換効率化（細線化）の試みが行われてきた。しかしながら、上述したように、低コスト化を志向した非特許文献１の方法は、製造における再現性や信頼性等に課題がある。また、高光電変換効率化を志向した非特許文献２および非特許文献３の方法は、従来のスクリーン印刷の延長上にあり、細線化が不十分である。【００２３】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、低コスト化と高光電変換効率化とに優れた太陽電池セルおよびその製造方法、太陽電池モジュールを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる太陽電池セルは、受光面側である一面側に第２導電型の不純物元素が拡散された不純物拡散層を有する第１導電型の半導体基板と、前記半導体基板上の前記一面側に形成された反射防止膜と、グリッド電極と前記グリッド電極に導通して前記グリッド電極よりも幅広のバス電極とからなり、前記一面側に形成されて前記不純物拡散層に電気的に接続する受光面側電極と、前記半導体基板の前記一面側と対向する裏面に形成されて前記不純物拡散層に電気的に接続する裏面側電極と、を備える太陽電池セルであって、前記受光面側電極は、前記反射防止膜を貫通して、側面が前記反射防止膜の側面に当接した状態で前記半導体基板の一面側に直接接合した金属ペースト電極層である第１金属電極層と、前記第１金属電極層と異なるとともに前記第１金属電極層と略同等の電気抵抗率を有する金属材料からなり前記第１金属電極層の上面および側面を覆い、前記第１金属電極層の側面側では前記反射防止膜上に形成されためっき電極層である第２金属電極層とを備えてなり、前記グリッド電極の断面積が３００μｍ２以上であり、前記グリッド電極の電極幅が６０μｍ以下であること、を特徴とする。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、低コスト化と高光電変換効率化とに優れた太陽電池セルが得られる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１−１】図１−１は、本発明の実施の形態１にかかる太陽電池セルの構成を説明するための図であり、受光面側から見た太陽電池セルの上面図である。
【図１−２】図１−２は、本発明の実施の形態１にかかる太陽電池セルの構成を説明するための図であり、受光面と反対側（裏面側）から見た太陽電池セルの下面図である。
【図１−３】図１−３は、本発明の実施の形態１にかかる太陽電池セルの構成を説明するための図であり、太陽電池セルの要部断面図である。
【図１−４】図１−４は、本発明の実施の形態１にかかる太陽電池セルの構成を説明するための図であり、図１−３における受光面側電極の表銀グリッド電極近傍を拡大して示す要部断面図である。
【図２−１】図２−１は、本発明の実施の形態１にかかる太陽電池セルの製造工程を説明するための断面図である。
【図２−２】図２−２は、本発明の実施の形態１にかかる太陽電池セルの製造工程を説明するための断面図である。
【図２−３】図２−３は、本発明の実施の形態１にかかる太陽電池セルの製造工程を説明するための断面図である。
【図２−４】図２−４は、本発明の実施の形態１にかかる太陽電池セルの製造工程を説明するための断面図である。
【図２−５】図２−５は、本発明の実施の形態１にかかる太陽電池セルの製造工程を説明するための断面図である。
【図２−６】図２−６は、本発明の実施の形態１にかかる太陽電池セルの製造工程を説明するための断面図である。
【図２−７】図２−７は、本発明の実施の形態１にかかる太陽電池セルの製造工程を説明するための断面図である。
【図２−８】図２−８は、本発明の実施の形態１にかかる太陽電池セルの製造工程を説明するための断面図である。
【図２−９】図２−９は、本発明の実施の形態１にかかる太陽電池セルの製造工程を説明するための断面図である。
【図３】図３は、本発明の実施の形態１にかかる太陽電池セルの製造工程を説明するためのフローチャートである。
【図４】図４は、表銀グリッド電極の断面積と曲線因子（ＦＦ）との関係を示す特性図である。
【図５】図５は、表銀グリッド電極の断面積が略５００μｍ２である太陽電池セルにおける表銀グリッド電極幅と曲線因子（ＦＦ）の関係を示す特性図である。
【図６】図６は、形成方法の違いによる表銀グリッド電極の断面積と表銀グリッド電極の幅との関係を示す特性図である。
【図７】図７は、表銀バス電極の本数と太陽電池モジュールの短絡電流密度（Ｊｓｃ）との関係を示す特性図である。
【図８】図８は、表銀バス電極の本数と太陽電池モジュールの曲線因子（ＦＦ）との関係を示す特性図である。
【図９】図９は、表銀バス電極の本数と太陽電池モジュールの最大出力Ｐｍａｘとの関係を示す特性図である。
【図１０】図１０は、表銀バス電極の本数が４本の場合の受光面側から見た太陽電池セルの上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下に、本発明にかかる太陽電池セルおよびその製造方法、太陽電池モジュールの実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、本発明は以下の記述に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。また、以下に示す図面においては、理解の容易のため、各部材の縮尺が実際とは異なる場合がある。各図面間においても同様である。
【００２８】
実施の形態１．
図１−１〜図１−４は、本発明の実施の形態１にかかる太陽電池セル１の構成を説明するための図であり、図１−１は、受光面側から見た太陽電池セル１の上面図、図１−２は、受光面と反対側（裏面側）から見た太陽電池セル１の下面図、図１−３は、太陽電池セル１の要部断面図である。図１−３は、図１−１のＡ−Ａ方向における要部断面図である。図１−４は、図１−３における受光面側電極の表銀グリッド電極近傍を拡大して示す要部断面図である。
【００２９】
本実施の形態にかかる太陽電池セル１においては、ｐ型多結晶シリコンからなる半導体基板２の受光面側にリン拡散によって深さが０．３μｍ〜０．５μｍ程度のｎ型不純物拡散層３が形成されて、ｐｎ接合を有する半導体基板１１が形成されている。また、ｎ型不純物拡散層３上にシリコン窒化膜（ＳｉＮ膜）よりなる反射防止膜４が形成されている。なお、半導体基板２としてはｐ型多結晶のシリコン基板に限定されず、ｐ型単結晶のシリコン基板やｎ型の多結晶のシリコン基板、ｎ型の単結晶シリコン基板を用いてもよい。
【００３０】
また、半導体基板１１（ｎ型不純物拡散層３）の受光面側の表面には、テクスチャー構造として微小凹凸３ａが形成されている。微小凹凸３ａは、受光面において外部からの光を吸収する面積を増加し、受光面における反射率を抑え、光を閉じ込める構造となっている。
【００３１】
反射防止膜４は、例えばシリコン窒化膜（ＳｉＮ膜）からなり、半導体基板１１の受光面側の面（受光面）に例えば７０ｎｍ〜９０ｎｍ程度の膜厚で形成されて受光面での入射光の反射を防止する。
【００３２】
また、半導体基板１１の受光面側には、長尺細長の表銀グリッド電極５が複数並べて設けられ、この表銀グリッド電極５と導通する表銀バス電極６が該表銀グリッド電極５と略直交するように設けられており、それぞれ底面部においてｎ型不純物拡散層３に電気的に接続している。表銀グリッド電極５および表銀バス電極６は銀材料により構成されている。そして、表銀グリッド電極５と表銀バス電極６とにより第１電極である受光面側電極１２が構成される。受光面側に配された受光面側電極１２は、発電した電流を効率良く収集するために櫛形形状に形成されている。表銀グリッド電極５は、たとえば６０μｍ未満の幅を有し、数十本が形成されている。一方、表銀バス電極６は、表銀グリッド電極５を相互に接続する役目をにない、たとえば１ｍｍ〜２ｍｍの幅を有し、２本〜４本で構成される。
【００３３】
受光面側電極１２の表銀グリッド電極５は、半導体基板１１（ｎ型不純物拡散層３）の受光面側の表面に直接接合した金属ペースト電極である銀（Ａｇ）ペースト電極層２１と、銀（Ａｇ）ペースト電極層２１上を覆ってめっきにより形成されたニッケル（Ｎｉ）めっき電極層２２と、ニッケル（Ｎｉ）めっき電極層２２上を覆ってめっきにより形成された銅（Ｃｕ）めっき電極層２３と、銅（Ｃｕ）めっき電極層２３上を覆ってめっきにより形成された錫（Ｓｎ）めっき電極層２４とにより構成されている。また、受光面側電極１２の表銀バス電極６も表銀グリッド電極５と同じ構成を有する。
【００３４】
一方、半導体基板１１の裏面（受光面と反対側の面）には、全体にわたってアルミニウム材料からなる裏アルミニウム電極７が設けられ、また表銀バス電極６と略同一方向に延在して銀材料からなるバー状の裏銀電極８が取り出し電極として設けられている。そして、裏アルミニウム電極７と裏銀電極８とにより第２電極である裏面側電極１３が構成される。なお、裏銀電極８の形状は、ドット状等でもかまわない。
【００３５】
また、半導体基板１１の裏面（受光面と反対側の面）側の表層部であって裏アルミニウム電極７の下部には、焼成によるアルミニウム（Ａｌ）とシリコン（Ｓｉ）との合金層が形成され（図示せず）、その下にはアルミニウム拡散による高濃度不純物を含んだｐ＋層（ＢＳＦ（Back  Surface  Field））９が形成されている。ｐ＋層（ＢＳＦ）９は、ＢＳＦ効果を得るために設けられ、ｐ型層（半導体基板２）中の電子が消滅しないようにバンド構造の電界でｐ型層（半導体基板２）の電子濃度を高めるようにして太陽電池セル１のエネルギー変換効率の向上に寄与する。
【００３６】
このように構成された太陽電池セル１では、太陽光が太陽電池セル１の受光面側から半導体基板１１のｐｎ接合面（半導体基板２とｎ型不純物拡散層３との接合面）に照射されると、ホールと電子が生成される。ｐｎ接合部の電界によって、生成した電子はｎ型不純物拡散層３に向かって移動し、ホールはｐ＋層９に向かって移動する。これにより、ｎ型不純物拡散層３に電子が過剰となり、ｐ＋層９にホールが過剰となる結果、光起電力が発生する。この光起電力はｐｎ接合を順方向にバイアスする向きに生じ、ｎ型不純物拡散層３に接続した受光面側電極１２がマイナス極となり、ｐ＋層９に接続した裏面側電極１３がプラス極となって、図示しない外部回路に電流が流れる。
【００３７】
つぎに、このような実施の形態１にかかる太陽電池セル１の製造方法の一例について図２−１〜図２−９を参照して説明する。図２−１〜図２−９は、実施の形態１にかかる太陽電池セル１の製造工程を説明するための断面図である。図３は、実施の形態１にかかる太陽電池セル１の製造工程を説明するためのフローチャートである。
【００３８】
まず、半導体基板として、例えば民生用太陽電池向けとして最も多く使用されているｐ型多結晶シリコン基板を用意する（以下、ｐ型多結晶シリコン基板１１ａと呼ぶ）。ｐ型多結晶シリコン基板１１ａは、溶融したシリコンを冷却固化してできたインゴットをワイヤーソーでスライスして製造するため、表面にスライス時のダメージが残っている。そこで、ｐ型多結晶シリコン基板１１ａを酸または加熱したアルカリ溶液中、例えば水酸化ナトリウム水溶液に浸漬して表面を例えば１０μｍ厚程度エッチングすることにより、シリコン基板の切り出し時に発生してｐ型多結晶シリコン基板１１ａの表面近くに存在するダメージ領域を取り除く（ステップＳ１０、図２−１）。
【００３９】
また、ダメージ除去と同時に、またはダメージ除去に続いてｐ型多結晶シリコン基板１１ａをアルカリ溶液中に浸漬してシリコンの（１１１）面が露出するように異方性エッチングを行い、ｐ型多結晶シリコン基板１１ａの受光面側の表面にテクスチャー構造として１０μｍ程度の微小凹凸３ａを形成する（ステップＳ２０、図２−２）。このようなテクスチャー構造をｐ型多結晶シリコン基板１１ａの受光面側に設けることで、太陽電池セル１の表面側で光の多重反射を生じさせ、太陽電池セル１に入射する光を効率的に半導体基板１１の内部に吸収させることができ、実効的に反射率を低減して変換効率を向上させることができる。アルカリ溶液で、ダメージ層の除去およびテクスチャー構造の形成を行う場合は、アルカリ溶液の濃度をそれぞれの目的に応じた濃度に調整し、連続処理をする場合がある。
【００４０】
なお、本発明は電極形成にかかる発明であるので、テクスチャー構造の形成方法や形状については、特に制限するものではない。例えば、イソプロピルアルコールを含有させたアルカリ水溶液や主にフッ酸、硝酸の混合液からなる酸エッチングを用いる方法、部分的に開口を設けたマスク材をｐ型多結晶シリコン基板１１ａの表面に形成して該マスク材を介したエッチングによりｐ型多結晶シリコン基板１１ａの表面にハニカム構造や逆ピラミッド構造を得る方法、或いは反応性ガスエッチング（ＲＩＥ：Reactive  Ion  Etching）を用いた手法など、何れの手法を用いても差し支えない。
【００４１】
つぎに、このｐ型多結晶シリコン基板１１ａを熱酸化炉へ投入し、たとえばｎ型の不純物であるリン（Ｐ）の雰囲気下で加熱する。この工程によりｐ型多結晶シリコン基板１１ａの表面に熱的にリン（Ｐ）を拡散させて、ｐ型多結晶シリコン基板１１ａと導電型を反転させたｎ型不純物拡散層３を形成して半導体ｐｎ接合を形成する。これにより、第１導電型層であるｐ型多結晶シリコンからなる半導体基板２と、該半導体基板２の受光面側に形成された第２導電型層であるｎ型不純物拡散層３と、によりｐｎ接合が構成された半導体基板１１が得られる（ステップＳ３０、図２−３）。
【００４２】
また、特に工夫の無い場合、ｎ型不純物拡散層３は、ｐ型多結晶シリコン基板１１ａの全面に形成される。なお、このｎ型不純物拡散層３のシート抵抗はたとえば数十Ω／□程度とされ、ｎ型不純物拡散層３の深さはたとえば０．３〜０．５μｍ程度とされる。
【００４３】
ここで、ｎ型不純物拡散層３の形成直後の表面には拡散処理中に表面に堆積したガラス質（燐珪酸ガラス、ＰＳＧ：Phospho-Silicate  Glass）層が形成されているため、該リンガラス層をフッ酸溶液等を用いて除去する。
【００４４】
なお、図中における記載は省略しているが、ｎ型不純物拡散層３はｐ型多結晶シリコン基板１１ａの全面に形成される。そこで、ｐ型多結晶シリコン基板１１ａの裏面等に形成されたｎ型不純物拡散層３の影響を取り除くために、たとえばフッ酸と硝酸とが混合されたフッ硝酸溶液を用いて、ｐ型多結晶シリコン基板１１ａの受光面側となる一面のみにｎ型不純物拡散層３を残して、それ以外の領域のｎ型不純物拡散層３を除去する。
【００４５】
つぎに、ｎ型不純物拡散層３が形成されたｐ型多結晶シリコン基板１１ａ（半導体基板１１）の受光面側の全面に、光電変換効率の改善のために、反射防止膜４として例えば７０ｎｍ〜９０ｎｍ程度の膜厚でシリコン窒化膜（ＳｉＮ膜）が形成される（ステップＳ４０、図２−４）。反射防止膜４の形成には、例えばプラズマＣＶＤ法を使用し、シランとアンモニアの混合ガスを用いて反射防止膜４としてシリコン窒化膜を形成する。
【００４６】
つぎに、電極を形成する。まず、半導体基板１１の裏面側に、アルミニウムを含む電極材料ペーストであるアルミニウムペースト７ａを裏アルミニウム電極７の形状にスクリーン印刷によって塗布し、さらに銀を含む電極材料ペーストである銀（Ａｇ）ペースト（図示せず）を裏銀電極８の形状にスクリーン印刷によって塗布し、乾燥させる（ステップＳ５０、図２−５）。
【００４７】
つぎに、半導体基板１１の受光面側にグラビア印刷によってアルミニウムを含む電極材料ペーストである銀（Ａｇ）ペースト２１ａを塗布し、乾燥させる（ステップＳ６０、図２−５）。なお、図中では銀ペースト２１ａのうち表銀グリッド電極５形成用の銀ペースト部分のみを示している。ここで、銀ペースト２１ａは、グラビア印刷によって１層のみ塗布される。すなわち、ここでは、銀（Ａｇ）の使用を可能な限り必要最小限に抑えるように、細線化に優れたグラビア印刷により銀ペースト２１ａを塗布する。したがって、銀ペースト２１ａの塗布形状は、最終的な電極の形状よりも、幅、高さ共に小さい寸法である。
【００４８】
つぎに、半導体基板１１の受光面側および裏面側の電極ペーストを、たとえば数秒間のピーク温度が７００℃〜９００℃になる数分から十数分間の焼成プロファイルにより同時に焼成する（ステップＳ７０、図２−６）。この結果、半導体基板１１の裏面側では、アルミニウムペースト７ａおよび銀ペーストが焼成されて、裏アルミニウム電極７と裏銀電極８とが形成される。また、焼成中にアルミニウムペースト７ａから不純物としてアルミニウムが半導体基板１１の裏面側に拡散し、不純物としてアルミニウムを半導体基板２よりも高濃度で含んだｐ＋層９が裏アルミニウム電極７の直下に形成される。
【００４９】
一方、半導体基板１１の表側では銀ペースト２１ａが焼成中に反射防止膜４を溶融・貫通し、ｎ型不純物拡散層３と電気的な接触を取ることが可能な銀ペースト電極層２１となる。このようなプロセスは、ファイヤースルー法と呼ばれる。電極として用いられる金属ペーストは、主成分である金属粉とガラス粉末とを有機ビヒクルに分散して得られる厚膜ペースト組成物を用いる。金属ペーストに含まれているガラス紛がシリコン面（半導体基板１１の受光面側の表面）と反応固着することにより、ｎ型不純物拡散層３と表銀グリッド電極との電気的な接触および機械的な接着強度が保たれている。
【００５０】
ここで形成される銀ペースト電極層２１における表銀グリッド電極５の部分は、従来のスクリーン印刷のみにより形成される表銀グリッド電極と比較して、幅は狭く、高さは低く形成される。ここでは、たとえばスクリーン印刷による表銀グリッド電極の幅の下限（細線化の下限）は、一般的な表電極ペーストにおいて５０μｍ程度、高さは最大で２０μｍ程度である。スクリーン印刷では、金属メッシュの跡があり、長さ方向に一定の間隔で凹凸を繰り返す様な傾向があり、この場合、凸の部分の高さを表現している。これに対して、実施の形態１ではグラビア印刷を用いるため、銀ペースト電極層２１における表銀グリッド電極５の部分は、たとえば幅が２０μｍ、高さが５μｍに形成される。
【００５１】
つぎに、銀ペースト電極層２１上にめっき法によりＮｉめっきを行う。これにより、銀ペースト電極層２１上を覆ってニッケル（Ｎｉ）めっき電極層２２が形成される（ステップＳ８０、図２−７）。つぎに、ニッケル（Ｎｉ）めっき電極層２２上にめっき法によりＣｕめっきを行う。これにより、ニッケル（Ｎｉ）めっき電極層２２上を覆って銅（Ｃｕ）めっき電極層２３が形成される（ステップＳ９０、図２−８）。つぎに、銅（Ｃｕ）めっき電極層２３上にめっき法によりＳｎめっきを行う。これにより、銅（Ｃｕ）めっき電極層２３上を覆って錫（Ｓｎ）めっき電極層２４が形成され、受光面側電極１２、すなわち表銀グリッド電極５および表銀バス電極６が形成される（ステップＳ１００、図２−９）。
【００５２】
銅（Ｃｕ）めっき電極層２３は、銀ペースト電極の代替電極である。銅（Ｃｕ）めっき電極層２３は、たとえば５μｍ〜２０μｍの膜厚で形成される。ニッケル（Ｎｉ）めっき電極層２２は、銀ペースト電極層２１および銅（Ｃｕ）めっき電極層２３と異なる金属材料からなり銀ペースト電極層２１と銅（Ｃｕ）めっき電極層２３との付着強度強化を図り、電気的な導通を担い、またＣｕの拡散等を防止するための保護膜の役割を果たす。錫（Ｓｎ）めっき電極層２４は、銅（Ｃｕ）めっき電極層２３と異なる金属材料からなり銅（Ｃｕ）めっき電極層２３の保護膜の役割を果たす。ニッケル（Ｎｉ）めっき電極層２２および錫（Ｓｎ）めっき電極層２４は、それぞれ２μｍ〜３μｍの膜厚で形成される。
【００５３】
めっきは銀ペースト電極層２１または下層の金属層に対して等方的に形成される。このため、図１−４に示すように、半導体基板１１の面方向において銀ペースト電極層２１の側面側に形成された銅（Ｃｕ）めっき電極層２３の幅と、銀ペースト電極層２１上の銅（Ｃｕ）めっき電極層２３の厚さ（膜厚）は同じであり、Ｃｕ電極層の幅（膜厚）ｃと表す。そして、銀ペースト電極層の幅ａ、銀ペースト電極層の厚さｂを用いると、表銀グリッド電極５の幅は概略ａ＋ｃ×２、表銀グリッド電極５の厚さはｂ＋ｃとなる。銀ペースト電極層の厚さｂは、銀ペースト電極層２１における底部のテクスチャー凹凸部の高さ方向の上位部から焼成後形成される上面との厚さとする。
【００５４】
また、半導体基板１１の面方向において銀ペースト電極層２１の側面に形成されたニッケル（Ｎｉ）めっき電極層２２の幅と、銀ペースト電極層２１上のニッケル（Ｎｉ）めっき電極層２２の厚さ（膜厚）は同じであり、ニッケル（Ｎｉ）めっき電極層２２の幅（膜厚）ｄと表す。また、半導体基板１１の面方向において銅（Ｃｕ）めっき電極層２３の側面に形成された錫（Ｓｎ）めっき電極層２４の幅と、銅（Ｃｕ）めっき電極層２３上の錫（Ｓｎ）めっき電極層２４の厚さ（膜厚）は同じであり、錫（Ｓｎ）めっき電極層２４の幅（膜厚）ｅと表す。この場合、表銀グリッド電極５の厳密な幅はａ＋ｄ×２＋ｃ×２＋ｅ×２、表銀グリッド電極５の厳密な厚さはｂ＋ｄ＋ｃ＋ｅとなる。
【００５５】
ここで、銅（Ｃｕ）めっき電極層２３の体積を銀ペースト電極層２１の体積のたとえば３倍以上とすることが好ましい。銅（Ｃｕ）めっき電極層２３の体積を銀ペースト電極層２１の体積のたとえば３倍以上とすることにより、銀ペースト電極層２１の体積（断面積）が小さい場合でも曲線因子（ＦＦ）の低下（光電変換効率の低下）を抑制するために必要な断面積を確保して導電性を確保し易くなる。
【００５６】
なお、実施の形態１の主旨と離れ、図には示していないが、太陽電池セル１を直列に接続して太陽電池モジュールを構成するために裏面に形成されている裏銀電極８の表面上にも、銀ペースト電極層２１に対するめっき処理時に同じ厚さのＮｉめっき膜、Ｃｕめっき膜、Ｓｎめっき膜がこの順で積層された積層膜が形成される。
【００５７】
以上のような工程を実施することにより、図１−１〜図１−４に示す実施の形態１にかかる太陽電池セル１が完成する。
【００５８】
ここで、上述した実施の形態１における表銀グリッド電極５の細線化の手法として用いる技術に関して説明する。従来、銀ペーストを使用して表銀グリッド電極の細線化の試みがなされており、その一つにオフセット印刷（上記グラビア印刷または凹版印刷とも呼称する）がある。オフセット印刷では、銀ペーストを使用して、５０μｍ幅未満の幅の表銀グリッド電極を実現可能である。しかし、オフセット印刷では印刷の原理上、厚さを厚くすることが困難であり、厚さを厚くする努力がなされている。例えば、特開２０１１−１７８００６号公報では、オフセット印刷において多重印刷により厚さを増やすことが示されている。しかし、現実には、多層化は設備的に困難であり、量産化に至っていない。
【００５９】
つぎに、実施の形態１における太陽電池セル１の低コスト化および高光電変換効率化を実現するための電極としての設計の概念について述べる。本実施の形態における銅（Ｃｕ）めっき膜は銀（Ａｇ）ペースト電極を代替するものである。銀ペースト電極の電気抵抗率は１．６２μΩｃｍ（２０℃）、銅（Ｃｕ）めっき膜の電気抵抗率は１．６９μΩｃｍ（２０℃）であり、両者は略同等である。このため、銅（Ｃｕ）めっき膜を用いる場合の表銀グリッド電極５の幅や断面積の設計は、銀ペースト電極の場合と同様である。したがって、銀（Ａｇ）ペースト電極を用いて導出した表銀グリッド電極の幅や断面積の関係をそのまま、実施の形態１における表銀グリッド電極５の細線化の手法にも適用できる。
【００６０】
図４は、表銀グリッド電極の断面積と曲線因子（ＦＦ）との関係を示す特性図である。すなわち、図４は、曲線因子（ＦＦ）の表銀グリッド電極の断面積に対する依存性を示している。ここでは、表銀グリッド電極の幅と高さとを変更することにより表銀グリッド電極の断面積を変更して複数の太陽電池セルを作製し、それぞれの太陽電池セルの曲線因子（ＦＦ）を測定した。表銀グリッド電極は、スクリーン印刷による銀ペーストの塗布を用いて形成された表銀グリッド電極（銀ペースト電極）である。なお、それぞれの太陽電池セルにおいて、表銀グリッド電極の断面積以外の条件は同じとした。
【００６１】
図４からわかるように、表銀グリッド電極の断面積を減らすにしたがって、曲線因子（ＦＦ）が低下する。これは、表銀グリッド電極の断面積を減らすと、表銀グリッド電極の電気抵抗が増加するためである。そして、図４を検討した結果から、表銀グリッド電極の断面積が５００μｍ２から３００μｍ２以下、２５０μｍ２まで下がると、曲線因子（ＦＦ）は０．０１以上、相対比では１％以上の低下が生じ、さらに２００μｍ２以下まで下がると曲線因子（ＦＦ）はさらに０．０１以上の低下が生じることがわかる。したがって、実用性の観点から、表銀グリッド電極の断面積は３００μｍ２以上が好ましく、５００μｍ２以上がより好ましい。
【００６２】
図５は、表銀グリッド電極の断面積が略５００μｍ２である太陽電池セルにおける表銀グリッド電極幅と曲線因子（ＦＦ）の関係を示す特性図である。すなわち、図５は、曲線因子（ＦＦ）の表銀グリッド電極幅に対する依存性を示している。ここでは、表銀グリッド電極の断面積がほぼ５００μｍ２になるように、表銀グリッド電極の幅と高さとを変更して複数の太陽電池セルを作製し、それぞれの太陽電池セルの曲線因子（ＦＦ）を測定した。表銀グリッド電極は、スクリーン印刷による銀ペーストの塗布を用いて形成された表銀グリッド電極（銀ペースト電極）である。なお、それぞれの太陽電池セルにおいて、表銀グリッド電極の幅と高さ以外の条件は同じとした。
【００６３】
図５からわかるように、表銀グリッド電極の幅を減らすにしたがって、曲線因子（ＦＦ）が低下する。これは、表銀グリッド電極の幅を減らすと、表銀グリッド電極とシリコン基板との接触面積が少なくなるためである。そして、図５を検討した結果から、表銀グリッド電極の断面積が５００μｍ２程度であれば、表銀グリッド電極の幅を１００μｍから５０μｍまで細線化した場合における曲線因子（ＦＦ）の低下は０．００７５程度、相対比では１％未満の低下であることがわかる。
【００６４】
表銀グリッド電極の本数を同一にした場合、表銀グリッド電極の細線化を図るほど受光面積が増えて短絡電流密度（Ｊｓｃ）は向上するが、曲線因子（ＦＦ）は低下する。曲線因子（ＦＦ）の低下の程度は上記のような関係であり、表銀グリッド電極の細線化による高光電変換効率化を図るには、表銀グリッド電極の断面積に配慮しながら電極幅を設定していく必要がある。
【００６５】
図６は、形成方法の違いによる表銀グリッド電極の断面積と表銀グリッド電極の幅との関係を示す特性図である。図６では、表銀グリッド電極を、スクリーン印刷により銀ペースト電極を形成する場合（比較例１）、グラビア印刷により銀ペースト電極を一層のみ形成する場合（比較例２）、上述した実施の形態１の方法に従ってグラビア印刷により銀ペースト電極を一層形成した上にＮｉ／Ｃｕ／Ｓｎめっき膜を形成する場合（実施例）、について複数の太陽電池セルを作製し、所定の表銀グリッド電極の断面積に対する表銀グリッド電極の細線化の可能範囲を調べた。実施例については、銀電極（銀ペースト電極層２１）として幅２０μｍ、厚さ５μｍの電極層を用いた例を示している。図６では、めっき後の電極幅、断面積を示している。比較例２については、グラビア印刷による銀ペースト電極の厚さは５μｍである。
【００６６】
最も表銀グリッド電極の細線化の可能性があるのが、グラビア印刷（比較例２）である。しかし、１層で表銀グリッド電極を形成する場合は、断面積が小さくなる。１層で表銀グリッド電極の断面積を増やすためには幅を広くする必要がある。このため、例えば、少し小さめの３００μｍ２程度の断面積を考慮した場合でも、６０μｍ幅未満の電極幅の実現は困難となる。また、スクリーン印刷（比較例１）の場合は、断面積を小さくしても仕上がりの電極幅において５０μｍを実現するのは、現状の量産を考慮した粘度の仕様の銀ペーストでは困難となっている。
【００６７】
これに対して、グラビア印刷とめっきとを組み合わせた実施の形態１にかかる方法（実施例）の場合には、６０μｍ未満の幅、より詳細には５０μｍ程度未満の幅の表銀グリッド電極において３００μｍ２以上、７５０μｍ２程度までの断面積が実現できている。このように、実施の形態１にかかる太陽電池セル１では、従来は実現できなかった、電極の細線化と電極の断面積の確保とがともに実現されている。
【００６８】
以上のように、一層だけの形成では細線化は可能であるが断面積を大きくできないグラビア印刷により表銀グリッド電極の基となる銀ペースト電極を形成し、銀（Ａｇ）よりも安価な銅（Ｃｕ）を該銀ペースト電極の上にめっきにより形成することにより、曲線因子（ＦＦ）の低下（光電変換効率の低下）を抑制するために必要な断面積を確保した上で、安価で他の電極形成技術よりも細線化を実現することができる。
【００６９】
また、銀ペースト電極の上に銀めっきをする場合においても、図６に示すように他の電極形成技術を単独で用いる場合よりも本方式が有利である。したがって、高光電変換効率化の観点においては、グラビア印刷による銀ペースト電極上への銀めっきの適用も可能である。
【００７０】
また、実施の形態１にかかる方法により形成される表銀グリッド電極５は、金属ペースト（銀ペースト２１ａ）に含まれているガラス紛がシリコン面（半導体基板１１の受光面側の表面）と反応固着することにより、ｎ型不純物拡散層３と表銀グリッド電極５との電気的な接触および機械的な接着強度が保たれている。したがって、実施の形態１にかかる方法により形成される表銀グリッド電極５は、信頼性に関してもスクリーン印刷により形成される銀ペースト電極と同様の性能を有する。
【００７１】
以上が、実施の形態１にかかる太陽電池の製造方法における表銀グリッド電極の低コスト化および高光電変換効率化（細線化）に関する理論である。しかし、表銀グリッド電極の細線化を進めると表銀グリッド電極とシリコン基板との接触面積が減少し、図５に示したように曲線因子（ＦＦ）が低下する。そこで、この表銀グリッド電極の細線化に起因した曲線因子（ＦＦ）の低下分を相殺する方法について検討した。ここでは、曲線因子（ＦＦ）の改善を目的として受光面側電極の表銀バス電極の本数を増やし、太陽電池セルにおける表銀バス電極本数依存性を検討した。
【００７２】
図７は、表銀バス電極の本数と太陽電池モジュールの短絡電流密度（Ｊｓｃ）との関係を示す特性図である。図８は、表銀バス電極の本数と太陽電池モジュールの曲線因子（ＦＦ）との関係を示す特性図である。図９は、表銀バス電極の本数と太陽電池モジュールの最大出力Ｐｍａｘ（Ｗ）との関係を示す特性図である。太陽電池モジュールは、１５６ｍｍ角のｐ型単結晶シリコン基板を用いて実施の形態１にかかる太陽電池セルの製造方法に従って作製した太陽電池セルを５０枚直列に接続して構成されている。表銀バス電極の幅は１．５ｍｍの単一の幅とした。表銀バス電極の本数は、２本、３本、４本の３条件とした。
【００７３】
短絡電流密度（Ｊｓｃ）は、図７に示すように表銀バス電極の本数の増加と共に単調に減少する。一方、曲線因子（ＦＦ）は図８に示すように表銀バス電極の本数の増加と共に増加する。最大出力Ｐｍａｘは、開放電圧が変わらない場合、短絡電流密度（Ｊｓｃ）と曲線因子（ＦＦ）との積の関係となる。本例では、図９に示すように、表銀バス電極の本数が４本バスの場合に最も高い出力が得られることがわかった。図１０は、表銀バス電極の本数が４本の場合の受光面側から見た太陽電池セルの上面図である。
【００７４】
なお、表銀バス電極の幅は１．５ｍｍ以下とすることが好ましい。表銀バス電極の幅が１．５ｍｍより大の場合は、表銀バス電極の電気抵抗が小さくなるとともにグリッド電極からの集電が容易となるが、受光面積の低減が大きくなる。また、相互接続の場合にバス電極に半田付けして形成するタブ電極の機械的な強度がアセンブリ工程でのハンドリング等で剥離しない程度の強度が必要であり、前記の機械的な強度を保持する為には、表銀バス電極の幅の下限は０．５ｍｍ程度となる。
【００７５】
上記においては受光面側電極１２の低コスト化（代替材料：Ｃｕの使用）と高光電変換効率化（細線化）とを両立させる電極構造について述べてきたが、最終的には表銀バス電極の本数も検討対象にする必要があるといえる。そこで、実施の形態１では、表銀グリッド電極の幅が５０μｍ幅未満となる細線化および低コスト化を実現するためには、グラビア印刷によりたとえば２０μｍ幅の銀ペースト電極を形成した後、Ｃｕ等をめっきするのが最も効果的であり、その効果を最大にするには、更に電極幅が１．５ｍｍ以下の表銀バス電極の本数を増やし、２本バスより３本バスが、更には４本バス化が好ましいことを示した。
【００７６】
上述したように、実施の形態１においては、グラビア印刷により表銀グリッド電極の基となる銀ペースト電極を形成し、ニッケル（Ｎｉ）、銀（Ａｇ）よりも安価な銅（Ｃｕ）、錫（Ｓｎ）を該銀ペースト電極の上にめっきにより形成することにより、曲線因子（ＦＦ）の低下（光電変換効率の低下）を抑制するために必要な断面積を確保して電極の導電性を確保した上で、スクリーン印刷等の他の電極形成技術よりも細線化を実現することができる。
【００７７】
また、実施の形態１においては、高価な構成材料である銀（Ａｇ）の代替材料として廉価な金属材料である銅（Ｃｕ）めっき膜を用いることにより、太陽電池セルの低コスト化を実現することができる。
【００７８】
また、実施の形態１においては、表銀グリッド電極５は、金属ペースト（銀ペースト２１ａ）に含まれているガラス紛がシリコン面（半導体基板１１の受光面側の表面）と反応固着することにより、ｎ型不純物拡散層３と表銀グリッド電極５との電気的な接触および機械的な接着強度が確保されている。したがって、表銀グリッド電極５は、信頼性に関してもスクリーン印刷により形成される銀ペースト電極と同様の性能を有する。
【００７９】
なお、上記においては、表銀グリッド電極について説明したが、表銀バス電極についても同様の効果が得られる。
【００８０】
したがって、実施の形態１によれば、低コスト化と高光電変換効率化と高信頼性とが実現された太陽電池セルが得られる。
【００８１】
実施の形態２．
実施の形態２ではディスペンサーを用いる場合について説明する。実施の形態２では、実施の形態１で説明した方法において、グラビア印刷の代わりにディスペンサーを用いて銀ペースト２１ａを塗布し、表銀グリッド電極５の細線化を図る。この場合は、基本的にはディスペンサーのノズルの径により銀ペースト２１ａの印刷幅を制御して、表銀グリッド電極５の幅を制御できる。ただし、従来の銀ペーストを用いて必要な断面積を得るための吐出量を増やすと、銀ペースト粘度が低いため銀ペーストの広がりが生じ、高アスペクト比の電極形成ができない。
【００８２】
そこで、ＵＶ硬化機能を付与した銀ペーストが、例えば特開２０１２−２１６８２７号公報に示されている。この該文献の発明者は、該文献中で、ＵＶ硬化機能付き銀ペーストをディスペンサーに用いることにより、１〜３までの高アスペクト比の電極を形成できることを示している。しかし、ＵＶ硬化機能付き銀ペーストは、ＵＶ硬化機能を付与したことにより高価になり、かつ大量生産するほど流通しているわけではないため、さらに高価な電極材料となっている。このようにＵＶ硬化機能付き銀ペーストの単独効果により、高アスペクト比の電極を得るには、費用が高価になる。
【００８３】
しかしながら、上述した実施の形態１において示した太陽電池セルの製造方法においては、銀ペースト電極層２１は最低レベルの厚さしか必要としない。ＵＶ硬化機能を付与しない通常のＡｇペーストをディスペンサーに適用した場合に、２０μｍ幅を実現する場合には、厚みは５μｍ程度となり、グラビア印刷による通常のＡｇペーストの一層形成と同様の形状になる。そこで、実施の形態１にかかる太陽電池セルの製造方法において、グラビア印刷の代わりにディスペンサーを用いて銀ペースト２１ａを塗布し、銀ペースト電極層２１を形成することにより、実施の形態１の場合と同様の効果を得ることができる。
【００８４】
また、上記の実施の形態で説明した構成を有する太陽電池セルを複数形成し、隣接する太陽電池セル同士を電気的に直列または並列に接続することにより、良好な光閉じ込め効果を有し、信頼性、光電変換効率に優れた太陽電池モジュールが実現できる。この場合は、たとえば隣接する太陽電池セルの一方の受光面側電極１２と他方の裏面側電極１３とを電気的に接続すればよい。
【産業上の利用可能性】
【００８５】
以上のように、本発明にかかる太陽電池セルは、低コスト化と高光電変換効率化とを両立した太陽電池セルの実現に有用である。
【符号の説明】
【００８６】
１  太陽電池セル、２  半導体基板、３  ｎ型不純物拡散層、３ａ  微小凹凸、４  反射防止膜、５  表銀グリッド電極、６  表銀バス電極、７  裏アルミニウム電極、７ａ  アルミニウムペースト、８  裏銀電極、９  ｐ＋層（ＢＳＦ（Back  Surface  Field））、１１  半導体基板、１１ａ  ｐ型多結晶シリコン基板、１２  受光面側電極、１３  裏面側電極、２１  銀ペースト電極層、２１ａ  銀ペースト、２２  ニッケル（Ｎｉ）めっき電極層、２３  銅（Ｃｕ）めっき電極層、２４  錫（Ｓｎ）めっき電極層。
【図１−１】
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【図１−２】
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【図１−３】
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【図１−４】
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【図２−１】
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【図２−２】
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【図２−３】
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【図２−４】
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【図２−５】
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【図２−６】
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【図２−７】
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【図２−８】
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【図２−９】
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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】
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