(57)【要約】【課題】これまで高いPID耐性を得るための太陽電池モジュールの構造は検討されてきた。最近は、裏面電極型太陽電池セルそのもので耐ＰＩＤ性を高めることができる構造が求められるようになってきている。【解決手段】本発明の裏面電極型太陽電池セルは、半導体基板の受光面側に少なくとも２層の窒化シリコン膜を備えている。２層の窒化シリコン膜のうち受光面側の窒化シリコン膜中の窒素の質量比を０．３８以下とした。このような構造とすることにより、裏面電極型太陽電池セルのＰＩＤ耐性を高めることが可能となった。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１導電型または第２導電型の半導体基板と、
前記半導体基板の第１の面の第１導電型不純物含有領域と第２導電型不純物含有領域と、前記半導体基板の前記第１の面と反対側の第２の面上に、第１の窒化シリコン膜と第２の窒化シリコン膜とをこの順に備え、
前記第２の窒化シリコン膜の膜中の窒素の質量比が、０．３８以下である裏面電極型太陽電池セル。
【請求項２】
前記第２の窒化シリコン膜の膜中の窒素の質量比が、０．３７以下である請求項１に記載の裏面電極型太陽電池セル。
【請求項３】
前記第２の窒化シリコン膜の前記第１の窒化シリコン膜とは反対側に、第３の窒化シリコン膜を備えた請求項１又は２に記載の裏面電極型太陽電池セル。
【請求項４】
前記第２の窒化シリコン膜の膜中の窒素の質量比が、０．３７以下である請求項３に記載の裏面電極型太陽電池セル。
【請求項５】
前記第３の窒化シリコン膜の膜中の窒素の質量比が、０．３９以下である請求項３又は４に記載の裏面電極型太陽電池セル。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載の裏面電極型太陽電池セルを備えた、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、裏面電極型太陽電池セル、および太陽電池モジュール
【背景技術】
【０００２】
従来から、エネルギ資源の枯渇の問題や大気中のＣＯ2の増加のような地球環境問題など
からクリーンなエネルギの開発が望まれており、太陽電池を用いた太陽光発電が新しいエネルギ源として開発、実用化され、発展の道を歩んでいる。
特に、近年では、複数の太陽電池セルを直列および／または並列に接続した太陽電池モジュールの一般家庭への普及が進んでいるとともに、大量の太陽電池モジュールを用いたメガソーラーと呼ばれる大規模発電施設の建設も行なわれている。
上記の太陽電池モジュールは、屋外にて長期間使用されるため、高温多湿などのあらゆる屋外環境において長期信頼性が要求される。従来、太陽電池モジュールを構成する太陽電池セルは、主に結晶シリコンを用いて作製されていることから、比較的長寿命が期待できると考えられており、太陽電池モジュールの長期信頼性は、太陽電池モジュールを構成する太陽電池セル以外の部材を中心にして改善されてきた。
しかしながら、最近、ＰＩＤ（Potential  Induced  Degradation）と言われる、比較的
使用期間が短いにも関わらず太陽電池モジュールの出力が大幅に低下する現象が観測されており、その原因の究明と改善策の早期確立とが強く望まれている。
たとえば、特許文献１には、封止用樹脂と、シランカップリング剤と、架橋剤とを含み、封止用樹脂が架橋剤で架橋された状態での表面の水接触角θが８０°〜８６°である太陽電池用封止材を用いることによってＰＩＤ対策を行なうことが記載されている。
また、特許文献２には、太陽電池素子群の外表面からの封止材の最小厚みをＴ［ｍ］とし、封止材の飽和含水時における絶縁破壊電圧をＶｂ［Ｖ／ｍ］とした場合に最小厚みＴと絶縁破壊電圧Ｖｂとの積を最大システム電圧以上とすることによってＰＩＤ対策を行なうことが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−９５５９３号公報
【特許文献２】特開２０１４−１１２７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、最近、封止材でＰＩＤ対策を行なった場合には、封止材の物性および厚さ等のばらつき、または想定を超えた外部環境からの負荷によってＰＩＤが発生する可能性があることがわかったため、太陽電池セルそのものでＰＩＤ対策を行なうことが求められている。また、近年では、高効率の太陽電池モジュールを作製する観点から、裏面に電極を設けた裏面電極型太陽電池セルの開発も進められている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の裏面電極型太陽電池セルは、第１導電型または第２導電型の半導体基板と、半導体基板の第１の面の第１導電型不純物含有領域と第２導電型不純物含有領域と、半導体基板の第１の面と反対側の第２の面上に、第１の窒化シリコン膜と第２の窒化シリコン膜とをこの順に備え、第２の窒化シリコン膜の膜中の窒素の質量比が、０．３８以下であることを特徴としている。
【発明の効果】
【０００６】
ここで開示された実施形態によれば、裏面電極型太陽電池セルそのもので耐ＰＩＤ性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】実施形態１の裏面電極型太陽電池セルの模式的な断面図である。
【図２】実施形態１の裏面電極型太陽電池セルの製造方法の一例について説明するための模式的な断面図である。
【図３】実施形態１の裏面電極型太陽電池セルの製造方法の一例について説明するための模式的な断面図である。
【図４】実施形態１の裏面電極型太陽電池セルの製造方法の一例について説明するための模式的な断面図である。
【図５】実施形態１の裏面電極型太陽電池セルの製造方法の一例について説明するための模式的な断面図である。
【図６】疑似正極接地試験の構成図である。
【図７】実施形態１の裏面電極型太陽電池セルの窒化シリコン膜中の窒素の質量比と疑似正極接地試験前後のセル出力の低下率との関係を示す図である。
【図８】疑似負極接地試験の構成図である。
【図９】実施形態１の裏面電極型太陽電池セルの窒化シリコン膜中の窒素の質量比と疑似負極接地試験前後のセル出力の低下率との関係を示す図である。
【図１０】実施形態１の太陽電池モジュールに用いられる配線シートの一例の表面の模式的な平面図である。
【図１１】図６に示す配線シート上に裏面電極型太陽電池セルを設置した状態を図解する模式的な平面図である。
【図１２】実施形態１の太陽電池モジュールの模式的な断面図である。
【図１３】実施形態２の裏面電極型太陽電池セルの模式的な断面図である。
【図１４】実施形態２の裏面電極型太陽電池セルの窒化シリコン膜中の窒素の質量比と疑似負極接地試験前後のセル出力の低下率との関係を示す図である。
【図１５】実施形態３の裏面電極型太陽電池セルの窒化シリコン膜中の窒素の質量比と疑似正極接地試験前後のセル出力の低下率との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、ここで開示される実施形態について説明する。なお、実施形態の説明に用いられる図面において、同一の参照符号は、同一部分または相当部分を表わすものとする。
【０００９】
［実施形態１］
＜裏面電極型太陽電池セル＞
図１に、実施形態１の裏面電極型太陽電池セルの模式的な断面図を示す。
実施形態１の裏面電極型太陽電池セルは、第１導電型または第２導電型の半導体基板１と、半導体基板１の受光面１ａ上の第１の窒化シリコン膜７及び第２の窒化シリコン膜８と、半導体基板１の裏面１ｂ上の誘電体膜６と、半導体基板１の裏面１ｂに交互に間隔を空けて設けられた帯状のｎ型不純物含有領域２および帯状のｐ型不純物含有領域３と、ｎ型不純物含有領域２上のｎ電極４と、ｐ型不純物含有領域３上のｐ電極５とを備えている。
【００１０】
実施形態１の裏面電極型太陽電池セルは、第２の窒化シリコン膜８中の窒素の質量比（（窒化シリコン膜中の窒素の質量）／（窒化シリコン膜中のシリコンの質量と窒素の質量との和））を０．３８以下としたため、実施形態１の裏面電極型太陽電池セル自身で耐ＰＩＤ性（ＰＩＤの発生を抑制することができる特性）を有することができる。窒化シリコン膜８中の窒素の原子数およびシリコンの原子数は、それぞれ、オージェ電子分光法またはラザフォード後方散乱分光法により窒化シリコン膜７中の元素組成分析を行なうことによって測定することができる。二次イオン質量分析法、グロー放電発光分析法を用いても
よい。また、  第１、第２の窒化シリコン膜は、窒素およびシリコン以外の原子として、たとえば１０〜３０原子％の水素を含んでいてもよく、水素に代えて、または水素とともに、酸素および炭素等の不純物原子を含んでいてもよい。
【００１１】
第１の窒化シリコン膜７の厚さは、３ｎｍ以上１０ｎｍ以下であることが好ましい。第２の窒化シリコン膜８の厚さは、３０ｎｍ以上１００ｎｍ以下であることが好ましい。一般に、第２の窒化シリコン膜８の厚さが薄くなればなるほど、窒化シリコン膜に印加される電界が大きくなり、ＰＩＤ発生原因となる電荷の移動が起こりやすくなる。第２の窒化シリコン膜８の厚さを３０ｎｍ以上とすることによって第２の窒化シリコン膜８に印加される電界を低減することができるためである。また、第２の窒化シリコン膜８の厚さが１００ｎｍ以下である場合には、第２の窒化シリコン膜８による入射光の吸収を抑えることができるため、裏面電極型太陽電池セルの変換効率を向上することができる。
【００１２】
また、第１の窒化シリコン膜７は、第２の窒化シリコン膜８と比べて、窒化シリコン膜中の窒素の質量比が低い膜であることが望ましい。これにより、第１窒化シリコン膜７と第２の窒化シリコン膜８との界面での入射光の反射を抑制が可能となり、裏面電極型太陽電池セルの短絡電流値を向上させ、変換効率をより高くすることができる。
【００１３】
さらに、第１の窒化シリコン膜７中の窒素の質量比が０．２１以下である場合には、第１の窒化シリコン膜７を配置することによって、半導体基板１の受光面１ａのパッシベーション性が向上して、裏面電極型太陽電池セルにおける少数キャリアのライフタイムを長くすることが可能となる。これにより、裏面電極型太陽電池セルの開放電圧値を向上させ、変換効率をより高くすることが可能となる。
【００１４】
以下、図２〜図５の模式的断面図を参照して、実施形態１の裏面電極型太陽電池セルの製造方法の一例について説明する。
【００１５】
まず、図２に示すように、半導体基板１の第1の面である裏面１ｂ上にテクスチャマス
ク２１を形成した後に、半導体基板１の受光面１ａに凹凸形状を形成する。半導体基板１としてｎ型シリコン半導体基板を用いた。
【００１６】
次に、図３に示すように、半導体基板１の裏面１ｂのテクスチャマスク２１を除去した後に、半導体基板１の第２の面である受光面１ａ上に拡散マスク２３を形成するとともに裏面１ｂ上に開口２２ａを有する拡散マスク２２を形成する。次に、拡散マスク２２の開口２２ａから半導体基板１の裏面１ｂにｎ型不純物を拡散させることによって、半導体基板１の裏面１ｂの一部に第１導電型不純物含有領域であるｎ型不純物含有領域２を形成する。
【００１７】
次に、図４に示すように、半導体基板１の受光面１ａ上の拡散マスク２３および裏面１ｂ上の拡散マスク２２をそれぞれ除去した後に、半導体基板１の受光面１ａ上に拡散マスク２４を形成するとともに裏面１ｂ上に開口２５ａを有する拡散マスク２５を形成する。次に、拡散マスク２５の開口２５ａから半導体基板１の裏面１ｂにｐ型不純物を拡散させることによって、半導体基板１の裏面１ｂの一部に第２導電型不純物含有領域であるｐ型不純物含有領域３を形成する。
【００１８】
次に、図５に示すように、半導体基板１の受光面１ａ上に第１の窒化シリコン膜７、第２の窒化シリコン膜８を形成するとともに、半導体基板１の裏面１ｂ上に誘電体膜６を形成する。第１、第２の窒化シリコン膜は、たとえば、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）装置を用いて形成することができる。成膜チャンバに導入するＳｉＨ4（シラン）ガスの流量とＮＨ3（アンモニア）ガスの流量を調整することにより、窒化シリコン膜中の窒
素の質量比を調整している。本実施形態においては、ＳｉＨ4ガスとＮＨ3ガスを成膜チャンバに導入したが、ＳｉＨ4ガスおよびＮＨ3ガスに加えてＮ2（窒素）ガスを導入しても
よい。なお、半導体基板１の裏面１ｂ上の誘電体膜６も窒化シリコン膜と同様に形成することが可能である。誘電体膜６としては、たとえば酸化シリコン膜または窒化シリコン膜等を設けることができる。
【００１９】
次に、半導体基板１の裏面１ｂ上の誘電体膜６の一部を除去することによって、ｎ型不純物含有領域２およびｐ型不純物含有領域３のそれぞれを露出させる。その後、ｎ型不純物含有領域２上にｎ電極４を形成するとともに、ｐ型不純物含有領域３上にｐ電極５を形成することによって、図１に示される裏面電極型太陽電池セル１を製造することができる。
【００２０】
本実施形態で説明した裏面電極型太陽電池セルの疑似正極接地試験を行った。試験方法、結果について以下に示す。
【００２１】
図１に示される裏面電極型太陽電池セルと同一の構造を有する裏面電極型太陽電池セル（半導体基板１はｎ型単結晶シリコン基板）を複数作製した。複数の裏面電極型太陽電池セルは、それぞれ、第１の窒化シリコン膜７の形成条件は同一とし、第２の窒化シリコン膜８の膜はＳｉＨ4ガスの流量とＮＨ3ガスの流量とが互いに異なるように作製した。第一の窒化シリコン膜７の窒素の質量比は、０．２１である。
【００２２】
図６に疑似正極接地試験の模式図を示す。上記のようにして作製した複数の裏面電極型太陽電池セル１０をそれぞれ配線シート３０上に設置し、ガラス基板４２と、裏面保護シート４３との間のＥＶＡからなる封止材４０中に封止した。これにより、受光面側から、ガラス基板４２と、封止材４０と、実験例の裏面電極型太陽電池セルと、がこの順に配置された。複数の裏面電極型太陽電池セルのそれぞれに対して、疑似正極接地試験を行った。ガラス基板４２の表面上に銅箔からなる疑似正極５２を形成した後に、疑似正極５２を接地して、６０℃の環境において、裏面電極型太陽電池セル１０にマイナス６００Ｖの電圧を印加した状態（ガラス基板４２が０Ｖ、裏面電極型太陽電池セル１０が負の高電圧）で９６時間放置する疑似正極接地試験を行ない、疑似正極接地試験前後のセル出力の低下率を算出した。
【００２３】
疑似正極接地試験の結果を図７に示す。横軸が実験例の裏面電極型太陽電池セルの第２の窒化シリコン膜８中の窒素の質量比を示し、縦軸が疑似正極接地試験前後のセル出力の低下率［％］を示している。なお、疑似正極接地試験前後のセル出力の低下率［％］は以下の式（１）により算出される。
【００２４】
疑似正極接地試験前後のセル出力の低下率［％］＝１００×｛（疑似正極接地試験後のセル出力）−（疑似正極接地試験前のセル出力）｝／（疑似正極接地試験前のセル出力）…（１）
図７に示すように、裏面電極型太陽電池セルの第２の窒化シリコン膜８中の窒素の質量比が０．３８以下の範囲内にある場合に、擬似正極接地試験前後のセル出力の低下率を５％以下に抑制できることが確認された。太陽電池モジュールの信頼性試験においては、一般的に出力低下が５％以内であれば許容範囲とみなされることが知られている。
【００２５】
第２の窒化シリコン膜８中の窒素の質量比は０．３７以下がより好ましい。０．３７以下とすることで、疑似正極接地試験前後のセル出力の低下率を２％以下にすることが可能となる。２％以下であれば、許容範囲とみなされる５％に２倍以上のマージンを持つことになり、より高いＰＩＤ耐性が得られると考えられる。
【００２６】
第２の窒化シリコン膜８中の窒素の質量比が０．３８以下の場合に、疑似正極接地試験前後のセル出力の低下率が抑制できる理由については、以下のように考えられる。太陽電池モジュールに電圧が印加されると、Ｎａイオンが封止材４０を通り、裏面電極型太陽電池セルに向って移動する。窒化シリコン膜は、一般的に微結晶相とアモルファス相との混合であり、シリコンの質量比が大きくなると微結晶相が減り、アモルファス相の割合が大きくなることが知られている。窒化シリコン膜中に入ったＮａイオンは、結晶相／アモルファス相の界面を伝わって伝播すると考えられている。窒化シリコン膜中の窒素の質量比を小さくする（相対的に、窒化シリコン膜中のシリコンの含有比が大きくなる）とすることにより、Ｎａイオンの伝導を媒介する結晶相／アモルファス相の界面が減少し、Ｎａイオンが移動しにくくなる。すなわち、Ｎａイオンがｎ型単結晶シリコンからなる半導体基板の表面に到達し、表面近傍に欠陥を形成することを防ぐことができる。
【００２７】
よって、窒化シリコン膜中の窒素の質量比を０．３８以下、より好ましくは０．３７以下とすることにより、疑似正極接地試験前後のセル出力の低下率を抑制することができると考えられる。
【００２８】
本実施形態で説明した裏面電極型太陽電池セルの疑似負極接地試験を行った。試験方法、結果について以下に示す。
【００２９】
図１に示される本実施形態の裏面電極型太陽電池セルと同様の構造を有する裏面電極型太陽電池セルを複数作成した。複数の裏面電極型太陽電池セルは、それぞれ、第１の窒化シリコン膜７の形成条件は同一とし、それぞれの第２の窒化シリコン膜８中の窒素の質量比が異なるように作製された。第１の窒化シリコン膜７の膜中の窒素の質量比は、０．１８とした。
【００３０】
図８に疑似負極接地試験の模式図を示す。上記のようにして作製した裏面電極型太陽電池セル１０をそれぞれ配線シート３０上に設置し、ガラス基板４２と、裏面保護シート４３との間のＥＶＡからなる封止材４０中に封止した。これにより、受光面側から、ガラス基板４２と、封止材４０と、裏面電極型太陽電池セル１０と、がこの順に配置された。
【００３１】
ガラス基板４２の表面上に銅箔からなる疑似負極６０を形成した後に、疑似負極６０を接地して、６０℃の環境において、裏面電極型太陽電池セル１０にプラス６００Ｖの電圧を印加した状態（ガラス基板が０Ｖ、裏面電極型太陽電池セルが正の高電圧）で９６時間放置する疑似負極接地試験を行ない、疑似負極接地試験前後のセル出力の低下率を算出した。その結果を図９に示す。横軸が実施例の裏面電極型太陽電池セルの窒化シリコン膜８中の窒素の質量比を示し、縦軸が疑似負極接地試験前後のセル出力の低下率［％］を示している。なお、疑似負極接地試験前後のセル出力の低下率［％］は以下の式（２）により算出される。
【００３２】
疑似負極接地試験前後のセル出力の低下率［％］＝１００×｛（疑似負極接地試験後のセル出力）−（疑似負極接地試験前のセル出力）｝／（疑似負極接地試験前のセル出力）…（２）
図９に示すように、裏面電極型太陽電池セルの第２の窒化シリコン膜８中の窒素の質量比が０．３７以下の範囲内にある場合に、疑似負極接地試験前後のセル出力の低下率を、一般的に太陽電池モジュールの信頼性試験において許容範囲とされる５％以下に抑制できることが確認された。より好ましくは、第２窒化シリコン膜８中の窒素の原子比は、０．３５以下の場合である。第２の窒化シリコン膜中の窒素の質量比が０．３５以下の範囲内にある場合には、疑似負極接地試験前後のセル出力の低下はほとんどおこらなかった。
【００３３】
疑似負極接地試験前後のセル出力の低下率を抑制できる理由は、以下のように考えられ
る。太陽電池モジュールに電圧が印加されると、電子が裏面電極型太陽電池セルに向って移動する。裏面電極型太陽電池セルの窒化シリコン膜の窒素の質量比が小さい（シリコンの質量比が大きい）ほど、電子をトラップする欠陥の密度が下がり、電荷保持能力が低くなることが知られている。言い換えると、窒化シリコン膜中の窒素の質量比が大きいほど、電子をトラップしやすい膜であると考えられる。
【００３４】
膜中の窒素の質量比が０．３７以上である窒化シリコン膜には電子がトラップされやすくなるが、この実施例の第２の窒化シリコン膜の膜中の窒素の質量比は０．３７以下であるため、この層には多くの電子がトラップされることはない。よって、半導体基板近傍における負の帯電が抑えられることにより、表面再結合速度（正の固定電荷）への影響も抑制され、結果として太陽電池セルの出力低下が起こりにくくなると考えられる。
【００３５】
以下に、本実施形態の太陽電池モジュールについて説明する。
図１０に、実施形態１の太陽電池モジュールに用いられる配線シートの一例の表面の模式的な平面図を示す。図１０に示すように、配線シート３０は、絶縁性基材３１と、絶縁性基材３１の表面上に設置された配線３６とを有している。配線３６は、ｎ配線３２と、ｎ配線３２ａと、ｐ配線３３と、ｐ配線３３ａと、接続用配線３４とを含んでいる。
【００３６】
ここで、ｎ配線３２、ｎ配線３２ａ、ｐ配線３３、ｐ配線３３ａおよび接続用配線３４は導電性である。また、ｎ配線３２およびｐ配線３３は複数の長方形が長方形の長手方向に直交する方向に配列された形状を含む櫛形状とされている。また、ｎ配線３２ａ、ｐ配線３３ａおよび接続用配線３４は帯状とされている。さらに、配線シート３０の終端に位置しているｎ配線３２ａおよびｐ配線３３ａ以外の隣り合うｎ配線３２とｐ配線３３とは接続用配線３４によって電気的に接続されている。
【００３７】
また、配線シート３０においては、櫛形状のｎ配線３２の櫛歯（長方形）に相当する部分と櫛形状のｐ配線３３の櫛歯（長方形）に相当する部分とが１本ずつ交互に噛み合わさるようにｎ配線３２およびｐ配線３３が配置されている。その結果、櫛形状のｎ配線３２の櫛歯に相当する部分と櫛形状のｐ配線３３の櫛歯に相当する部分とはそれぞれ１本ずつ交互に所定の間隔を空けて配置されることになる。なお、ｎ配線３２およびｐ配線３３の櫛歯に相当する部分のうちの少なくとも一方を１本ではなく複数本ずつ交互に配置してもよい。
【００３８】
図１１に、図１０に示す配線シート３０上に実施形態１の裏面電極型太陽電池セルを設置した状態を図解する模式的な平面図に示す。裏面電極型太陽電池セルは、裏面電極型太陽電池セルの裏面１ｂ側と、配線シート３０の配線３６の設置側とが向かい合うようにして、配線シート３０上に設置される。
【００３９】
図１２に、実施形態１の太陽電池モジュールの模式的な断面図を示す。実施形態１の太陽電池モジュールにおいては、実施形態１の裏面電極型太陽電池セルのｎ電極４が配線シート３０のｎ配線３２に電気的に接続されるとともに、実施形態１の裏面電極型太陽電池セルのｐ電極５が配線シート３０のｐ配線３３と電気的に接続されるように、裏面電極型太陽電池セルが配線シート３０と接続されている。
【００４０】
実施形態１の太陽電池モジュールにおいては、受光面側から、少なくとも、ガラス基板４２、封止材４０、および実施形態１の裏面電極型太陽電池セルがこの順に配置されている。実施形態１の太陽電池モジュールにおいては、配線シート３０と接続された後の実施形態１の裏面電極型太陽電池セルの受光面側に封止材４０およびガラス基板４２が配置されている。さらに、配線シート３０の裏面側に封止材４０およびアルミニウムフィルムが蒸着されたＰＥＴフィルムからなる裏面保護シート４３が配置されている状態で封止され
ている。受光面側の封止材４０としては、たとえば、エチレンビニルアセテート（ＥＶＡ）を用いることができる。
【００４１】
裏面電極型太陽電池セルは、上述のように、第２の窒化シリコン膜８中の窒素の質量比が０．３８以下であるために裏面電極型太陽電池セル自身で耐ＰＩＤ性を有する。そのため、そのような裏面電極型太陽電池セルを含む実施形態１の太陽電池モジュールも高い耐ＰＩＤ性を保持することができる。なお、上記においては、配線シートを用いた太陽電池モジュールについて説明したが、配線シートを用いた太陽電池モジュールには限定されず、セル自身で耐ＰＩＤ性を有する裏面電極型太陽電池セルを含んでいれば、配線シートを用いない太陽電池モジュールであってもよい。
【００４２】
又、本実施形態の太陽電池モジュールを用いて、太陽光発電システムを作成することもできる。たとえば、太陽電池モジュールを複数枚配置し、太陽電池モジュール同士を配線で直列および／または並列に接続することにより構成することができる。太陽電池モジュールはそれぞれ架台に設置することができ、当該架台を地面に固定することができる。
【００４３】
太陽光発電システムを構成するために直列に接続された太陽電池モジュールの両端は適切な抵抗を介して接地してもよく、太陽電池モジュールの全体が外部回路と絶縁された状態であってもよい。太陽電池モジュールは、太陽電池モジュール自体が耐ＰＩＤ性を有しているため、任意の接地法を採用することができる。
【００４４】
［実施形態２］
図１３に、実施形態２の裏面電極型太陽電池セルの模式的な断面図を示す。実施形態２の裏面電極型太陽電池セルは、半導体基板１の受光面１ａ上に第１の窒化シリコン膜７と第２の窒化シリコン膜８と第３の窒化シリコン膜９とがこの順に積層されている。
【００４５】
第３の窒化シリコン膜９中の窒素の質量比は、第２の窒化シリコン膜８中の窒素の質量比よりも大きく、第２の窒化シリコン膜８中の窒素の質量比は第１の窒化シリコン膜７中の窒素の質量比よりも大きくなっている。
【００４６】
また、半導体基板１の受光面１ａ上に３層の窒化シリコン膜が形成されているため、実施形態１の裏面電極型太陽電池セルと比べて半導体基板１の受光面１ａでの反射をさらに抑えることができる。そのため、実施形態３の裏面電極型太陽電池セルは、実施形態２の裏面電極型太陽電池セルと比べて高い変換効率を有することができる。
【００４７】
図１３に示した本実施形態の裏面電極型太陽電池セルを複数作成した。複数の裏面電極型太陽電池セルは、それぞれ、第１の窒化シリコン膜７及び第３の窒化シリコン膜９の形成条件は同一とされたが、それぞれの第２の窒化シリコン膜８中の窒素の質量比は異なるように作製された。第１の窒化シリコン膜７の膜中の窒素の質量比は０．１８、第３の窒化シリコン膜９中の窒素の質量比は０．３９とした。第１の窒化シリコン膜７、第２の窒化シリコン膜８、第３の窒化シリコン膜９の膜厚をそれぞれ、５ｎｍ、４０ｎｍ、５０ｎｍとなるように設定して、成膜を行った。
【００４８】
疑似負極接地試験、及び疑似負極接地試験前後のセル出力の低下率の算出方法は、実施形態１と同じである。詳細な説明は省略する。
【００４９】
図１４に、疑似負極接地試験後のセル出力の低下率を示す。横軸が実施例の裏面電極型太陽電池セルの第２の窒化シリコン膜８中の質量比を示し、縦軸が疑似負極接地試験前後のセル出力の低下率[％]を示している。図１４に示すように、裏面電極型太陽電池セルの第２の窒化シリコン膜８中の窒素の質量比が０．３７以下の範囲内にある場合に、擬似負
極接地試験前後のセル出力の低下率を５％以下に抑制できることが確認された。疑似負極接地試験において電子が、最表面の、最も窒化シリコン膜中の窒素原子の比率が高い窒化シリコン膜９に多くトラップされたと推測される。第３の窒化シリコン膜９は、半導体基板１から十分に離れているため、窒化シリコン膜９に電子がトラップされても、表面再結合速度へは影響を与えにくい。一方で、最も半導体基板１に近い第１の窒化シリコン膜７は、最も窒化シリコン膜中の窒素電子の比率が低く、第２の窒化シリコン膜８、第３の窒化シリコン膜９と比較して膜厚も薄いため、電子はトラップされにくい。さらに、第２の窒化シリコン膜８は、膜厚は比較的大きいが、膜中の窒素の質量比が０．３３以下であるため、電子はトラップされにくい。よって、半導体基板近傍における負の帯電が抑えられることにより、表面再結合速度（正の固定電荷）への影響も抑制され、太陽電池セルの出力低下を抑制することができたと推測される。
【００５０】
［実施形態３］
本実施形態の裏面電極型太陽電池セルは、図１３に示される実施形態２の裏面電極型太陽電池セルと同様の構造を有する。本実施形態における複数の裏面電極型太陽電池セルは、それぞれ、第１の窒化シリコン膜７及び第２の窒化シリコン膜８の形成条件は同一とし、それぞれの第３の窒化シリコン膜９中の窒素の質量比が異なるように作製された。第１の窒化シリコン膜７の膜中の窒素の質量比は０．１８であり、第２の窒化シリコン膜８中の窒素の質量比は、０．３２である。
【００５１】
疑似正極接地試験、及び疑似正極接地試験前後のセル出力の低下率の算出方法は、実施形態１と同じである。詳細な説明は省略する。
【００５２】
図１５に、疑似正極接地試験後のセル出力の低下率を示す。横軸が実施例の裏面電極型太陽電池セルの第３の窒化シリコン膜９中の窒素の質量比が０．３９以下である場合に、疑似正極接地試験前後のセル出力の低下率を抑制できることが確認された。第２の窒化シリコン膜８中の窒素の質量比を０．３７以下とし、第３の窒化シリコン膜９中の窒素の質量比を０、３９以下とすることにより、ＰＩＤ耐性が高くかつセル変換効率の高い（短絡電流値の大きい）太陽電池セルが得られることが確認できた。
【００５３】
第３の窒化シリコン膜９中の窒素の質量比が０．３９以下の場合に疑疑似正極接地試験前後のセル出力の低下率が抑制できる理由について以下に述べる。
【００５４】
第２の窒化シリコン膜８中の窒素の質量比は０．３２であり、実施形態１で述べたように、第２の窒化シリコン膜８中での基板方向へのNaイオンの移動は抑制されていると考えられる。一方、実施形態１には無い第３の窒化シリコン膜９について、以下に示す実施形態１とは別の変換効率低下要因があると考えられる。窒化シリコンと Naが反応して化合
物を形成する事が知られている。窒化シリコン膜中の窒素の質量比を大きくすると、Ｎａが窒化シリコンと反応しやすくなる傾向がある。Ｎａと窒化シリコンの反応により生成した化合物が窒化シリコン膜中に存在すると、窒化シリコン膜の可視光領域の透過率が下がり、太陽電池モジュールの受光面側から入射した光の半導体基板への到達量が低下する。光の到達量が減ることで太陽電池セルの変換効率が低下すると考えられる。実施形態３では、第３の窒化シリコン膜９中の窒素の質量比を０．３９以下とすることにより、窒化シリコンとＮａの反応を抑制し、疑似正極接地試験前後のセル出力の低下率を抑制することができたと考えられる。
【００５５】
［実施形態４］
実施形態４の裏面電極型太陽電池セルは、半導体基板上に第１の窒化シリコン膜、第２の窒化シリコン膜、第３の窒化シリコン膜がこの順に形成されており、さらに第２の窒化シリコン膜と第３の窒化シリコン膜との間に、窒素の質量比が傾斜的に変化する層が形成さ
れていることを特徴とする。窒素の質量比が傾斜的に変化する層を配置することにより、太陽電池セルの変換効率を向上させることが可能となる。界面における反射をおさえ、短絡電流値を向上させることができるためである。
【００５６】
第１の窒化シリコン膜と第２の窒化シリコン膜との間に、窒素の質量比が傾斜的に変化する層を配置してもよい。又、第１の窒化シリコン膜と第２の窒化シリコン膜との間、第２の窒化シリコン膜と第３の窒化シリコン膜の間、半導体基板と第１の窒化シリコン膜との間、第３の窒化シリコン膜の上に、別の窒化シリコン膜を配置してもよい。
【００５７】
以上、実施形態１から実施形態４について具体的に説明を行ったが、本発明はそれらに限定されるものではない。上述した４つの実施形態それぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。なお、今回開示した実施形態はすべての点で例示であって、限定的な解釈の根拠となるものではない。従って、本発明の技術的範囲は、上記した実施形態のみによって解釈されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて画定される。また、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
ここで開示された実施形態は、裏面電極型太陽電池セル、ならびに裏面電極型太陽電池セルを含む太陽電池モジュールおよび太陽光発電システムに利用することができる。
【符号の説明】
【００５９】
１  半導体基板、１ａ  受光面、１ｂ  裏面、２  ｎ型不純物含有領域、３  ｐ型不純物含有領域、４  ｎ電極、５  ｐ電極、６  誘電体膜、７  窒化シリコン膜、８  第２の窒化シリコン膜、９  第３の窒化シリコン膜、１０  裏面電極型太陽電池セル、２１  テクスチャマスク、２２  拡散マスク、２２ａ  開口、２３，２４，２５  拡散マスク、２５ａ  開口、２６  成膜チャンバ、２７  下部電極、２８  上部電極、２９  ガス導入口、３０  配線シート、３１  絶縁性基材、３２，３２ａ  ｎ配線、３３，３３ａ  ｐ配線、３４  接続用配線、３６  配線、４０  封止材、４２  ガラス基板、４３  裏面保護シート、５２  擬似正極。
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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