(57)【要約】【課題】コスト削減を図るとともに、ショートの発生を防止することにより歩留まりの向上を図った、バックコンタクト型太陽電池セルを提供する。【解決手段】受光面側とは反対側の裏面側に、ｐ型拡散領域３とｎ型拡散領域４とが交互にそれぞれ直線状に所定の間隔を置いて形成された基板２と、基板２の裏面の上面に形成され、ｐ型拡散領域３およびｎ型拡散領域４に沿うように第１開口部６が設けられた第１絶縁膜５とを備えている。また、ｐ型拡散領域３の上方の第１開口部６の内部を埋め込むように形成された第１ｐ型金属電極７と、ｎ型拡散領域４の上方の第１開口部６の内部を埋め込むように形成された第１ｎ型金属電極８とを備えている。さらに、第１絶縁膜５の上面に形成され、複数の第２開口部１０が設けられた第２絶縁膜９と、第２開口部１０内の内部を埋め込むように形成された第２金属電極１１とを備えている。【選択図】図２
2011054831.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
受光面側とは反対側の裏面側に、ｐ型拡散領域とｎ型拡散領域とが交互にそれぞれ直線状に所定の間隔を置いて形成された基板と、
前記基板の裏面の上面に形成され、前記ｐ型拡散領域および前記ｎ型拡散領域に沿うように第１開口部が設けられた第１絶縁膜と、
前記ｐ型拡散領域の上方の前記第１開口部の内部を埋め込むように形成された第１ｐ型金属電極と、
前記ｎ型拡散領域の上方の前記第１開口部の内部を埋め込むように形成された第１ｎ型金属電極と、
前記第１絶縁膜の上面に形成され、複数の第２開口部が設けられた第２絶縁膜と、
前記第２開口部内の内部を埋め込むように形成された第２金属電極と
を備え、
前記第２開口部には、前記第１開口部が沿う方向に対して交差する方向に延び、互いに平行で所定の間隔を有する複数の第１仮想直線上において、前記第１ｐ型金属電極の上方の位置に形成された複数の第１コンタクト開口部と、前記第１仮想直線と交互に平行に配置され、互いに所定の間隔を有する複数の第２仮想直線上において、前記第１ｎ型金属電極の上方の位置に形成された複数の第２コンタクト開口部が含まれ、
前記第２金属電極には、前記第１コンタクト開口部の内部を埋め込むように形成された第２ｐ型金属電極と、前記第２コンタクト開口部の内部を埋め込むように形成された第２ｎ型金属電極とが含まれる、バックコンタクト型太陽電池セル。
【請求項２】
請求項１に記載のバックコンタクト型太陽電池セルを含む太陽電池ストリングであって、
前記第２ｐ型金属電極に接続される第１配線、および、前記第２ｎ型金属電極に接続される第２配線が形成された配線シートと、
前記配線シートと前記バックコンタクト型太陽電池セルとを接合する導電性部材と
を備え、
前記第１配線は、前記第２絶縁膜の上面における前記第１仮想直線上に配置され、
前記第２配線は、前記第２絶縁膜の上面における前記第２仮想直線上に配置され、
前記導電性部材は、前記第２金属電極の近傍に配置された、太陽電池ストリング。
【請求項３】
前記導電性部材は、前記第２ｐ型金属電極および前記第２ｎ型金属電極の表面全体を覆った状態で、前記配線シートと前記バックコンタクト型太陽電池セルとを接合している、請求項２に記載の太陽電池ストリング。
【請求項４】
前記配線シートと前記バックコンタクト型太陽電池セルとの間に、絶縁性樹脂からなる接着部材が設けられた、請求項２または３に記載の太陽電池ストリング。
【請求項５】
請求項２から４のいずれかに記載の太陽電池ストリングを有する太陽電池モジュールであって、
前記バックコンタクト型太陽電池セルの受光面側に配置されるガラス基板と、
前記配線シートの前記バックコンタクト型太陽電池セルに接合される側とは反対側に配置される水分透過防止層と、
前記ガラス基板と前記水分透過防止層との間において、前記太陽電池ストリングを封止する封止部材と
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、バックコンタクト型太陽電池セル、太陽電池ストリングおよび太陽電池モジュールに関し、特に、金属電極を２層で形成した、バックコンタクト型太陽電池セル、太陽電池ストリングおよび太陽電池モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の太陽電池セルにおいては、シリコン基板の太陽光が入射する側の表面である受光面から、シリコン基板の導電型とは反対の導電型の不純物を拡散することにより、ｐｎ接合を形成していた。その基板の受光面、および、受光面とは反対側の裏面に、それぞれ電極を形成していた。
【０００３】
上記の太陽電池セルにおいては、受光面に電極が形成されているため、電極により太陽光の入射が妨げられ、発電効率が低下するという問題があった。そこで、シリコン基板の受光面に電極を形成せず、裏面のみに電極を形成するバックコンタクト型(裏面接合型)太陽電池が提案されている。バックコンタクト型太陽電池の製造方法を開示した先行文献として、特許文献１(米国特許４，９２７，７７０号公報)がある。
【０００４】
図２５は、従来のバックコンタクト型太陽電池セルを模式的に示す断面図である。図２６は、従来の太陽電池ストリングを模式的に示す断面図である。なお、図２６に示す太陽電池ストリングにおけるバックコンタクト型太陽電池セルは、図２５に示すバックコンタクト型太陽電池セルとは上下方向を逆に記載している。また、図示の簡略化のため、図２６に示す太陽電池ストリングにおけるバックコンタクト型太陽電池セルにおいては、第１ｐ型金属電極５７はｐ型拡散領域５２のみに接続され、第２ｎ型金属電極６０はｎ型拡散領域５３のみに接続されるように図示している。
【０００５】
図２５に示すように、従来のバックコンタクト型太陽電池セルにおいては、シリコン基板５１の太陽光６４の受光面とは反対側の裏面に、ｐ型拡散領域５２とｎ型拡散領域５３とが、図の紙面に垂直な方向に直線状に形成されている。シリコン基板５１の裏面の上面には、酸化シリコン膜５４ａおよび窒化シリコン膜５４ｂからなる第１絶縁膜が形成されている。
【０００６】
第１絶縁膜５４ａ，５４ｂにおける、ｐ型拡散領域５２およびｎ型拡散領域５３の上方の位置に、第１開口部６５が形成されている。この第１開口部６５を埋めるように、ｐ型拡散領域５２に接続される第１ｐ型金属電極５７、およびｎ型拡散領域５３に接続される第１ｎ型金属電極５９が形成されている。
【０００７】
窒化シリコン膜５４ｂの上面には、第２絶縁膜５８が形成されている。第２絶縁膜５８には、ｐ型拡散領域５２およびｎ型拡散領域５３が延びる方向に対して直交する方向の直線上において、ｐ型拡散領域５２またはｎ型拡散領域５３の一方の上方の位置に第２開口部６６が形成されている。さらに、第２絶縁膜５８には、ｐ型拡散領域５２およびｎ型拡散領域５３が延びる方向に対して直交する方向の他の直線上において、ｐ型拡散領域５２またはｎ型拡散領域５３の他方の上方の位置に第２開口部６６が形成されている。
【０００８】
ｐ型拡散領域５２の上方の第２開口部６６を埋めるように第２ｐ型金属電極が、また、ｎ型拡散領域５３の上方の第２開口部６６を埋めるように第２ｎ型金属電極６０が、それぞれ形成されている。第２ｐ型金属電極は、第１ｐ型金属電極５７を通じてｐ型拡散領域５２に接続されている。第２ｎ型金属電極６０は、第１ｎ型金属電極５９を通じてｎ型拡散領域５３に接続されている。
【０００９】
このバックコンタクト型太陽電池セルは、大きな電流を生じるとともに、比較的低い出力電圧となるため、太陽電池セルの直列抵抗は、極度に小さい値でなければならない。バックコンタクト型太陽電池セルの直列抵抗を極度に小さい値にするため、バックコンタクト型太陽電池セルに２層の金属層を形成している。
【００１０】
つまり、１層目の金属層において、第１ｐ型金属電極５７をｐ型拡散領域５２に、および、第１ｎ型金属電極５９をｎ型拡散領域５３にそれぞれ沿うように形成することにより、第１ｐ型金属電極５７とｐ型拡散領域５２との接触面積、および、第１ｎ型金属電極５９とｎ型拡散領域５３との接触面積を広く確保して直列抵抗値を低減している。２層目の金属層において、第２ｐ型金属電極および第２ｎ型金属電極６０からなる第２金属電極を形成することにより、電極が形成された電極基板に半田付けが可能な構造となっている。
【００１１】
ｐ型拡散領域５２と接続される第１ｐ型金属電極５７およびｎ型拡散領域５３と接続される第１ｎ型金属電極５９を、非常に幅の狭い配線により形成することにより、シリコン基板５１の表面におけるキャリアの再結合速度を低く抑えている。上記のようにして、バックコンタクト型太陽電池セルの高集光化および高効率化を図っている。
【００１２】
図２６に示すように、従来のバックコンタクト型太陽電池ストリングにおいては、第２ｐ型金属電極および第２ｎ型金属電極６０が、接合部材である半田６１により、電極基板６３の上面に形成された電極６２に接合されている。電極基板６３には、バックコンタクト型太陽電池セルの第２ｐ型金属電極および第２ｎ型金属電極を構成する配線パターンに対応した電極６２が形成されている。
【００１３】
バックコンタクト型太陽電池において、電極基板に半田付けされる基板表面を平坦化して導電性を確保したバックコンタクト型太陽電池セルの製造方法を開示した先行文献として、特許文献２(特開２００１−１８９４８１号公報)がある。
【００１４】
特許文献２に記載されたバックコンタクト型太陽電池セルの製造方法においては、バックコンタクト型太陽電池セルに接合させる電極基板との導電性を確保するために、バックコンタクト型太陽電池セルにおいて、第１金属電極層と第２金属電極層との間に形成される絶縁膜としてポリイミドを用いることにより、基板表面を平坦化している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】米国特許第４，９２７，７７０号明細書
【特許文献２】特開２００１−１８９４８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
図２７は、図２５に示す従来のバックコンタクト型太陽電池セルにおける問題点を模式的に示す断面図である。図２７に示すように、第２金属電極のうち、下方に第２絶縁膜５８が形成されている部分(図中の破線で囲まれた部分)は、図２６に示す電極基板６３とバックコンタクト型太陽電池セルとの電気的接続をする際に、省略することができる部分である。
【００１７】
具体的には、図２６に示すように、バックコンタクト型太陽電池セルの第２金属電極と電極基板６３の電極６２とを接合する場合、第２絶縁膜５８に設けられた第２開口部６６に埋め込まれた第２金属電極により、第１ｐ型金属電極５７および第１ｎ型金属電極５９との電気的接続が確保できていればよい。そのため、図２７に示す破線部分においては、電極形成が不要となる。
【００１８】
図２５に示すような電極が２層金属で形成されている場合において、第２金属電極を厚膜の配線パターンにより形成する方法として、印刷法などがある。印刷法により配線を形成する材料として銀などが用いられる。図２７において示す破線で囲まれた導電性を確保するうえで不要な部分に、銀などが印刷されることにより、バックコンタクト型太陽電池セルのコスト削減の妨げとなっていた。
【００１９】
また、図２７において、第２絶縁膜５８にピンホール６９などの欠陥が形成された場合、第１ｐ型金属電極５７と第２ｎ型金属電極６７、または、第１ｎ型金属電極５９と第２ｐ型金属電極とが電気的に接続されてしまい、ショートを引き起こす。この場合、バックコンタクト型太陽電池セルの歩留まりの低下の原因となる。
【００２０】
本発明は上記の問題点に鑑みなされたものであって、第１ｐ型金属電極および第１ｎ型金属電極の上面に間隔を置いて形成された第２開口部の位置に第２金属電極を形成することにより、コスト削減を図るとともに、第２絶縁膜にピンホールなどの欠陥ができた場合に、ショートが発生することを防止して歩留まりの向上を図ることができる、バックコンタクト型太陽電池セル、太陽電池ストリングおよび太陽電池モジュールを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
本発明に基づくバックコンタクト型太陽電池セルにおいては、受光面側とは反対側の裏面側に、ｐ型拡散領域とｎ型拡散領域とが交互にそれぞれ直線状に所定の間隔を置いて形成された基板と、基板の裏面の上面に形成され、ｐ型拡散領域およびｎ型拡散領域に沿うように第１開口部が設けられた第１絶縁膜とを備えている。また、バックコンタクト型太陽電池セルは、ｐ型拡散領域の上方の第１開口部の内部を埋め込むように形成された第１ｐ型金属電極と、ｎ型拡散領域の上方の第１開口部の内部を埋め込むように形成された第１ｎ型金属電極とを備えている。さらに、バックコンタクト型太陽電池セルは、第１絶縁膜の上面に形成され、複数の第２開口部が設けられた第２絶縁膜と、第２開口部内の内部を埋め込むように形成された第２金属電極とを備えている。第２開口部には、第１開口部が沿う方向に対して交差する方向に延び、互いに平行で所定の間隔を有する複数の第１仮想直線上において、第１ｐ型金属電極の上方の位置に形成された複数の第１コンタクト開口部と、第１仮想直線と交互に平行に配置され、互いに所定の間隔を有する複数の第２仮想直線上において、第１ｎ型金属電極の上方の位置に形成された複数の第２コンタクト開口部が含まれる。第２金属電極には、第１コンタクト開口部の内部を埋め込むように形成された第２ｐ型金属電極と、第２コンタクト開口部の内部を埋め込むように形成された第２ｎ型金属電極とが含まれる。
【００２２】
上記のバックコンタクト型太陽電池セルによると、第２金属電極の材料を削減することができ、バックコンタクト型太陽電池セルの製造コストを抑えることができる。特に、第２金属電極を厚膜の配線で形成した場合には、コスト削減の効果が顕著になる。また、第２絶縁膜にピンホールなどの欠陥によりショートが発生することによる、バックコンタクト型太陽電池セルの歩留まりの低下を抑制することができる。
【００２３】
本発明に基づく太陽電池ストリングにおいては、上記に記載のバックコンタクト型太陽電池セルを含む太陽電池ストリングであって、第２ｐ型金属電極に接続される第１配線、および、第２ｎ型金属電極に接続される第２配線が形成された配線シートと、配線シートとバックコンタクト型太陽電池セルとを接合する導電性部材とを備えている。第１配線は、第２絶縁膜の上面における第１仮想直線上に配置され、第２配線は、第２絶縁膜の上面における第２仮想直線上に配置され、導電性部材は、第２金属電極の近傍に配置されている。
【００２４】
上記の太陽電池ストリングによると、隣接する第２ｐ型金属電極と第２ｎ型金属電極との距離が、隣接する第１ｐ型金属電極と第１ｎ型金属電極との距離よりも離れているため、第２ｐ型金属電極と第２ｎ型金属電極との間において起こるマイグレーションの発生を抑制することができる。また、配線シートとバックコンタクト型太陽電池セルとを接合する導電性部材が、第２金属電極の近傍に点状に配置されているため、導電性部材同士の間において起こるブリッジの発生を防止することができる。
【００２５】
好ましくは、導電性部材は、第２ｐ型金属電極および第２ｎ型金属電極の表面全体を覆った状態で、配線シートとバックコンタクト型太陽電池セルとを接合している。
【００２６】
上記の太陽電池ストリングによると、第２金属電極を構成する金属の移動を導電性部材により阻害することにより、第２ｐ型金属電極と第２ｎ型金属電極との間において起こるマイグレーションの発生頻度を抑制することができる。
【００２７】
好ましくは、配線シートとバックコンタクト型太陽電池セルとの間に、絶縁性樹脂からなる接着部材が設けられている。
【００２８】
上記の太陽電池ストリングによると、配線シートとバックコンタクト型太陽電池セルとを接合する導電性部材を点状に配置することにより低下した接合強度を、接着部材による接合により補強することができる。
【００２９】
本発明に基づく太陽電池モジュールにおいては、上記に記載の太陽電池ストリングを有する太陽電池モジュールであって、バックコンタクト型太陽電池セルの受光面側に配置されるガラス基板と、配線シートのバックコンタクト型太陽電池セルに接合される側とは反対側に配置される水分透過防止層と、ガラス基板と水分透過防止層との間において、太陽電池ストリングを封止する封止部材とを備えている。
【００３０】
上記の太陽電池モジュールによると、製造コストの低減されたバックコンタクト型太陽電池セル、および、電極間または導電性部材間におけるショートの発生を抑制された太陽電池ストリングを備えているため、モジュールの製造コストの低減を図りつつ、モジュールの信頼性の向上を図ることができる。
【発明の効果】
【００３１】
本発明によると、第２金属電極の材料を削減することができ、バックコンタクト型太陽電池セルの製造コストを抑えることができる。また、第２絶縁膜にピンホールなどの欠陥によりショートが発生することによる、バックコンタクト型太陽電池セルの歩留まりの低下を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の一実施形態に係るバックコンタクト型太陽電池セルの外観を模式的に示す平面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線矢視断面図である。
【図３】図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線矢視断面図である。
【図４】図１に示した実施形態に係る配線シートの外観を模式的に示す平面図である。
【図５】図４をＶ−Ｖ線矢視断面図である。
【図６】同実施形態に係る太陽電池ストリングを第２ｎ型金属電極を含む断面において模式的に示す断面図である。
【図７】同実施形態に係る太陽電池ストリングを第２ｐ型金属電極を含む断面において模式的に示す断面図である。
【図８】本発明の実施形態の一変形例の太陽電池ストリングに使用される配線シートの外観を模式的に示す平面図である。
【図９】同変形例の太陽電池ストリングを模式的に示す側面図である。
【図１０】同実施形態に係るバックコンタクト型太陽電池セルにおいて、第１ｐ型金属電極７および第１ｎ型金属電極８を形成した状態を模式的に示す断面図である。
【図１１】図１０のバックコンタクト型太陽電池セルを矢印ＸＩから見た平面図である。
【図１２】同実施形態に係るバックコンタクト型太陽電池セルにおいて、第２絶縁膜に第２開口部を形成した状態を模式的に示す断面図である。
【図１３】図１２のバックコンタクト型太陽電池セルを矢印ＸＩＩＩから見た平面図である。
【図１４】同実施形態に係るバックコンタクト型太陽電池セルにおいて、第２金属電極を形成した状態を模式的に示す断面図である。
【図１５】図１４のバックコンタクト型太陽電池セルを矢印ＸＶから見た平面図である。
【図１６】同実施形態に係る太陽電池ストリングにおいて、半田を形成した状態を模式的に示す断面図である。
【図１７】図１６の太陽電池ストリングを矢印ＸＶＩＩから見た平面図である。
【図１８】同実施形態に係る太陽電池ストリングにおいて、接着部材を形成した状態を模式的に示す断面図である。
【図１９】図１８の太陽電池ストリングを矢印ＸＩＸ方向から見た平面図である。
【図２０】同実施形態に係る太陽電池ストリングにおいて、半田の接合状態を配線シート側から見た平面図である。
【図２１】比較例として、配線シートの配線に沿って半田を設けて接合した状態を配線シート側から見た平面図である。
【図２２】同実施形態に係るバックコンタクト型太陽電池セルにおける第２金属電極の位置関係を示す平面図である。
【図２３】同実施形態に係るバックコンタクト型太陽電池セルを用いた太陽電池ストリングを有する太陽電池モジュールの構成を模式的にを示す断面図である。
【図２４】同実施形態に係る太陽電池モジュールのを模式的に示す断面図である。
【図２５】従来のバックコンタクト型太陽電池セルを模式的に示す断面図である。
【図２６】従来のバックコンタクト型太陽電池ストリングを模式的に示す断面図である。
【図２７】図２５に示す従来のバックコンタクト型太陽電池セルのにおける問題点を模式的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下、本発明の一実施形態におけるバックコンタクト型太陽電池セルについて、図を参照しながら説明する。なお、図面において、同一の参照符号を付した部材は、同一の部材または相当する部材を表すものとし、図示の便宜のため、部材のサイズおよび形状は、変形あるいは誇張して模式的に示している。
【００３４】
図１は、本発明の一実施形態に係るバックコンタクト型太陽電池セルの外観を模式的に示す平面図である。図１に示すように、本実施形態のバックコンタクト型太陽電池セル１においては、第２絶縁膜９により覆われた裏面側において、第２ｐ型金属電極１４および第２ｎ型金属電極１１が点状に形成されている。なお、裏面側は、太陽光が入射する受光面側の反対側である。
【００３５】
第２絶縁膜９の下方の基板には、ｐ型拡散領域とｎ型拡散領域とが交互にそれぞれ直線状に所定の間隔を置いて形成されている。ｐ型拡散領域およびｎ型拡散領域が形成された直線方向に対して交差する方向に延び、互いに平行で所定の間隔を有する複数の第１仮想直線を設定する。また、第１仮想直線と交互に平行に配置され、互いに所定の間隔を有する複数の第２仮想直線を設定する。
【００３６】
第２ｐ型金属電極１４は、ｐ型拡散領域が形成された直線と第１仮想直線との交点の位置に形成されている。第２ｎ型金属電極１１は、ｎ型拡散領域が形成された直線と第２仮想直線との交点の位置に形成されている。図１においては、ｐ型拡散領域およびｎ型拡散領域が形成された直線と、第１仮想直線および第２仮想直線とは、略直交しているが、互いに交差すればよく、直交しなくてもよい。
【００３７】
図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線矢視断面図である。図３は、図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線矢視断面図である。図２，３に示すように、本実施形態のバックコンタクト型太陽電池セルにおいては、シリコン基板２の裏面側に、ｐ型拡散領域３とｎ型拡散領域４とが交互にそれぞれ図の紙面に垂直な方向の直線上に所定の間隔を置いて形成されている。シリコン基板２の受光面の上面に、表面絶縁膜１２が形成されている。
【００３８】
シリコン基板２の裏面の上面に、第１絶縁膜５が形成されている。第１絶縁膜５には、ｐ型拡散領域３およびｎ型拡散領域４に沿うように第１開口部６が設けられている。ｐ型拡散領域３の上方の第１開口部６の内部を埋め込むように、第１ｐ型金属電極７が形成されている。ｎ型拡散領域４の上方の第１開口部６の内部を埋め込むように、第１ｎ型金属電極８が形成されている。
【００３９】
第１絶縁膜５の上面に、第２絶縁膜９が形成されている。第２絶縁膜９には、複数の第２開口部が設けられている。図２に示すように、第２開口部には、第１ｎ型金属電極８の上方の位置に形成された複数の第２コンタクト開口部１０が含まれる。図３に示すように、第２開口部には、第１ｐ型金属電極７の上方の位置に形成された複数の第１コンタクト開口部１３が含まれる。
【００４０】
第２開口部内の内部を埋め込むように第２金属電極が形成されている。図２に示すように、第２金属電極には、第２コンタクト開口部１０の内部を埋め込むように形成された第２ｎ型金属電極１１が含まれる。図３に示すように、第２金属電極には、第１コンタクト開口部１３の内部を埋め込むように形成された第２ｐ型金属電極１４が含まれる。
【００４１】
上記のように、本実施形態のバックライト型太陽電池セルにおいては、金属電極を２層で設けている。１層目の第１ｐ型金属電極７をｐ型拡散領域３に沿うように接続することにより、接触面積を確保して接触抵抗を低減している。同様に、第１ｎ型金属電極８をｎ型拡散領域４に沿うように接続することにより、接触面積を確保して接触抵抗を低減している。
【００４２】
また、第２ｐ型金属電極１４および第２ｎ型金属電極１１を点状に形成することにより、第２金属電極の材料を削減することができ、バックコンタクト型太陽電池セルの製造コストを抑えることができる。特に、第２金属電極を厚膜の配線で形成した場合には、コスト削減の効果が顕著になる。
【００４３】
さらに、第２絶縁膜９の上面に形成される第２ｐ型金属電極１４および第２ｎ型金属電極１１を低減しているため、第２絶縁膜９にピンホールなどの欠陥が発生した場合に、第１ｐ型金属電極７と第２ｎ型金属電極１１、または、第１ｎ型金属電極８と第２ｐ型金属電極１４とが電気的に接続されることを減少させることができる。よって、バックコンタクト型太陽電池セルにショートが発生して不良品となることによる、バックコンタクト型太陽電池セルの歩留まりの低下を抑制することができる。
【００４４】
以下、本実施形態に係る太陽電池ストリングについて説明する。図４は、本実施形態に係る配線シートの外観を模式的に示す平面図である。図５は、図４をＶ−Ｖ線矢視断面図である。配線シート１５は、バックコンタクト型太陽電池セルで発生したキャリアを外部に取り出すためのものである。
【００４５】
図４，５に示すように、配線シート１５においては、矩形状の絶縁性基材１６の一方の表面上に、配線１９が形成されている。配線１９は、第２ｐ型金属電極１４に接続される第１配線であるｐ型用配線１７、および、第２ｎ型金属電極１１に接続される第２配線であるｎ型用配線１８から構成されている。
【００４６】
ｐ型用配線１７およびｎ型用配線１８は、それぞれ導電性を有する。ｐ型用配線１７およびｎ型用配線１８のそれぞれは、所定の間隔を開けて形成された長手方向を有する複数の矩形部を有している。ｐ型用配線１７の矩形部とｎ型用配線１８の矩形部とは、矩形部の長手方向に直交する方向において、所定の間隔を開けて、１本ずつ交互に配置されている。
【００４７】
絶縁性基材１６の上面における一方の端部近傍に、ｐ型用配線１７の矩形部の長手方向に直交する方向に延在し、ｐ型用配線１７のすべての矩形部と連続する幹部が形成されている。このように、ｐ型用配線１７は、櫛歯状に形成されている。
【００４８】
絶縁性基材１６の上面における他方の端部近傍に、ｎ型用配線１８の矩形部の長手方向に直交する方向に延在し、ｎ型用配線１８のすべての矩形部と連続する幹部が形成されている。このように、ｎ型用配線１８は、櫛歯状に形成されている。
【００４９】
配線シート１５は、たとえば、０．１ｍｍ〜３ｍｍピッチの間隔で配線１９が形成されている。絶縁性基材１６として、廉価な、ＰＥＮ(ポリエチレンナフタレート)、ＰＥＴ(ポリエチレンテレフタレート)、ＰＩ(ポリイミド)などから構成されるフレキシブル基材を用いることができる。配線１９として、Ｃｕなどの配線１９の電気抵抗を低減することができる導電性材料を用いることができる。
【００５０】
図６は、本実施形態に係る太陽電池ストリング２６を第２ｎ型金属電極を含む断面において模式的に示す断面図である。図７は、本実施形態に係る太陽電池ストリング２６を第２ｐ型金属電極を含む断面において模式的に示す断面図である。
【００５１】
図６，７に示すように、配線シート１５とバックコンタクト型太陽電池セル１とを接合する導電性部材である半田２０が、第２金属電極の近傍に配置されている。図６に示すように、ｎ型用配線１８は、第２絶縁膜９の上面における第２仮想直線上に配置され、第２ｎ型金属電極１１に接続されている。図７に示すように、ｐ型用配線１７は、第２絶縁膜９の上面における第１仮想直線上に配置され、第２ｐ型金属電極１４に接続されている。
【００５２】
図６，７に示すように、半田２０は、第２ｐ型金属電極１４および第２ｎ型金属電極１１の表面全体を覆った状態で、配線シート１５とバックコンタクト型太陽電池セル１とを接合している。このようにすることにより、第２金属電極を構成する金属の移動を半田２０により阻害することにより、第２ｐ型金属電極１４と第２ｎ型金属電極１１との間において起こるマイグレーションの発生頻度を抑制することができる。
【００５３】
また、本実施形態においては、配線シート１５とバックコンタクト型太陽電池セル１との間に、絶縁性樹脂からなる接着部材２１が設けられている。このようにすることにより、配線シート１５とバックコンタクト型太陽電池セル１とを接合する半田２０を点状に配置することにより低下した接合強度を、接着部材２１による接合により補強することができる。
【００５４】
図８は、本発明の実施形態の一変形例の太陽電池ストリングに使用される配線シートの外観を模式的に示す平面図である。図８に示すように、変形例の太陽電池ストリングに使用される配線シート２３は、図４に示す配線シート１５が直列に複数接続されている。ｐ型用配線１７およびｎ型用配線１８のそれぞれが、接続用配線２２により電気的に接続されている。
【００５５】
図９は、本変形例の太陽電池ストリングを模式的に示す側面図である。図９に示すように、配線シート２３と複数のバックコンタクト型太陽電池セル１とが接合されている。バックコンタクト型太陽電池セル１を直列に接続することにより、高電圧の電流を取り出すことができる。このように、一枚の配線シート２３に設けられた配線１７，１８に複数のバックコンタクト型太陽電池セル１を接続することにより、大型のストリングとなり、大面積の太陽電池モジュールの形成が可能となる。
【００５６】
以下、本実施形態の太陽電池ストリングの製造方法について説明する。図１０は、本実施形態に係るバックコンタクト型太陽電池セルにおいて、第１ｐ型金属電極７および第１ｎ型金属電極８を形成した状態を模式的に示す断面図である。図１１は、図１０のバックコンタクト型太陽電池セルを矢印ＸＩから見た平面図である。
【００５７】
図１０に示すバックコンタクト型太陽電池セルの製造方法として、まず、シリコン基板２への不純物拡散のマスクとして、酸化シリコン膜を形成する。シリコン基板２の裏面側のｎ型拡散領域４を形成する部分の酸化シリコン膜を、エッチングにより除去する。シリコン基板２の裏面側にｎ型拡散領域４を、イオン注入法または熱拡散法により形成する。
【００５８】
次に、シリコン基板２の裏面側のｐ型拡散領域３を形成する部分の酸化シリコン膜を、エッチングにより除去する。シリコン基板２の裏面側に、アルミニウムの蒸着後熱処理またはイオン注入法を用いて、ｐ型拡散領域３を形成する。第１絶縁膜５および表面絶縁膜１２を熱酸化法により形成する。
【００５９】
ｐ型拡散領域３およびｎ型拡散領域４の上方の第１絶縁膜５に、コンタクトホールである第１開口部６を形成する。ｐ型拡散領域３の上方の第１開口部６の内部を埋め込むように、スクリーン印刷法または蒸着法によりＡｌなどから構成される第１ｐ型金属電極７を形成する。ｎ型拡散領域４の上方の第１開口部６の内部を埋め込むように、スクリーン印刷法または蒸着法によりＡｌなどから構成される第１ｎ型金属電極８を形成する。
【００６０】
図１１に示すように、第１ｐ型金属電極７および第１ｎ型金属電極８を、所定の間隔を置いて平行な直線上に交互に並ぶように形成する。本実施形態においては、第１ｐ型金属電極７および第１ｎ型金属電極８は、第１絶縁膜５の上面から突出するように形成する。
【００６１】
図１２は、本実施形態に係るバックコンタクト型太陽電池セルにおいて、第２絶縁膜に第２開口部を形成した状態を模式的に示す断面図である。図１３は、図１２のバックコンタクト型太陽電池セルを矢印ＸＩＩＩから見た平面図である。
【００６２】
図１２に示すように、第１絶縁膜５の上面に、たとえば、エポキシ樹脂またはポリイミド樹脂を印刷して焼成することにより第２絶縁膜９を形成する。図１３に示すように、第２絶縁膜９に、複数の第２開口部を点状に形成する。第２開口部においては、上述の第１仮想直線と第１ｐ型金属電極７との交点の位置に第１コンタクト開口部１３を設ける。また、上述の第２仮想直線と第１ｎ型金属電極８との交点の位置に第２コンタクト開口部１０を設ける。
【００６３】
第２絶縁膜９の印刷の方法としては、スクリーン印刷、オフセット印刷およびディスペンサなどを用いることができる。また、第２絶縁膜９の別の形成方法としては、全面に絶縁膜を形成した後、フォトリソグラフィを用いてエッチング処理およびパターン処理を行なう方法などがある。
【００６４】
図１４は、本実施形態に係るバックコンタクト型太陽電池セルにおいて、第２金属電極を形成した状態を模式的に示す断面図である。図１５は、図１４のバックコンタクト型太陽電池セルを矢印ＸＶから見た平面図である。
【００６５】
図１４に示すように、第１コンタクト開口部１３および第２コンタクト開口部１０を埋めるように、第２金属電極を形成する。第２金属電極の形成方法として、たとえば、金属電極として銀ペーストを用いて、印刷法により形成する。他の方法として、クロム/ニッケル/銅またはチタン/ニッケル/銅などのスパッタによる蒸着を用いて、多層金属層からなる第２金属電極を形成してもよい。第２開口部は、第２金属電極に隙間無く埋められるようにする。図１５に示すように、第２ｐ型金属電極１４および第２ｎ型金属電極１１を点状に形成する。
【００６６】
図１６は、本実施形態に係る太陽電池ストリングにおいて、半田を形成した状態を模式的に示す断面図である。図１７は、図１６の太陽電池ストリングを矢印ＸＶＩＩから見た平面図である。図１６，１７に示すように、第２金属電極の表面全体を覆うように、半田２０を形成する。半田２０の形成方法として、たとえば、融点が低いＳｎＢｉ系の半田を印刷法により塗布する。半田２０の他の材料として、ＳｎＰｂなど低融点で、電気抵抗率が低く、取扱いが容易な材料を用いることができる。
【００６７】
図１８は、本実施形態に係る太陽電池ストリングにおいて、接着部材を形成した状態を模式的に示す断面図である。図１９は、図１８の太陽電池ストリングを矢印ＸＩＸ方向から見た平面図である。
【００６８】
図１８に示すように、バックコンタクト型太陽電池セルの第２絶縁膜９の上面において、半田２０が形成されていない箇所に絶縁性樹脂からなる接着部材２１を形成する。接着部材２１として、たとえば、シリコーン系、エポキシ系およびアクリル系などの比較的耐熱性の高い樹脂を用いることが好ましい。
【００６９】
また、接着部材２１としては、バックコンタクト型太陽電池セルと配線シートとを重ね合わせた際に生じる隙間を完全に埋めることができる、粘着性と流動性とを備える材料を用いることが好ましい。接着部材２１が粘着性を有することにより、バックコンタクト型太陽電池セルと配線シートとを重ね合わせた際の互いの位置を維持した状態で接合することができる。接着部材２１が流動性を有することにより、バックコンタクト型太陽電池セルと配線シートとを重ね合わせた際の隙間に、接着部材２１が行き渡りやすくなる。
【００７０】
このような接着部材２１を用いることにより、バックコンタクト型太陽電池セルと配線シートとを重ね合わせた際の密着力を強化するとともに、バックコンタクト型太陽電池セルと配線シートとの間に気泡などが残留することを抑制することにより、バックコンタクト型太陽電池セルと配線シートとを安定して接合することができる。
【００７１】
図２０は、本実施形態に係る太陽電池ストリングにおいて、半田の接合状態を配線シート側から見た平面図である。図２１は、比較例として、配線シートの配線に沿って半田を設けて接合した状態を配線シート側から見た平面図である。図２０，２１においては、図示の便宜上、配線シートの絶縁性基材の表示を省略し、半田２０にハッチングしている。
【００７２】
図２０に示すように、本実施形態に係る太陽電池ストリングにおいては、第２金属電極の近傍に半田２０を設け、バックコンタクト型太陽電池セルの第２電極と配線シートの配線１７，１８とを接続している。そのため、半田２０は、第２電極の位置に合わせて点状に配置される。
【００７３】
図２１に示すように、比較例の太陽電池ストリングにおいては、配線シートの配線１７，１８に沿うように半田２０を設け、バックコンタクト型太陽電池セルの第２金属電極と配線シートの配線１７，１８とを接続している。比較例の太陽電池ストリングに用いられているバックコンタクト型太陽電池セルの第２金属電極は、第１ｐ型金属電極および第１ｎ型金属電極の上面に直線状に形成されている。
【００７４】
このようにした場合、ｐ型用配線１７を接続する半田２０とｎ型用配線１８を接続する半田２０との距離が近いため、半田２０が濡れ広がった場合、図中の破線で囲んだ範囲２４に示すように、ｐ型用配線１７を接続する半田２０とｎ型用配線１８を接続する半田２０とが接触してしまいブリッジが発生することがある。
【００７５】
また、第２金属電極を直線状に形成しているため、図中の破線で囲んだ範囲２５に示すように、隣り合う第２ｐ型金属電極と第２ｎ型金属電極との間において、マイグレーションが発生することがある。
【００７６】
上記のブリッジおよびマイグレーションが発生してしまうと、太陽電池ストリングにおいてショートが発生し、その太陽電池ストリングは不良品になってしまう。特に、第２金属電極として、Ａｇペーストを用いた場合に、マイグレーションの発生が顕著になる。
【００７７】
本実施形態に係る太陽電池ストリングにより、ブリッジおよびマイグレーションが抑制できる理由を図２２を参照しながら説明する。
【００７８】
図２２は、本実施形態に係るバックコンタクト型太陽電池セルにおける第２金属電極の位置関係を示す平面図である。図２２に示すように、隣接する第２ｐ型金属電極１４と第２ｎ型金属電極１１との距離をＣとする。隣接する第１ｐ型金属電極と第１ｎ型金属電極との距離をＡとし、隣接する第１仮想直線と第２仮想直線との距離をＢとする。
【００７９】
図２２に示すように、第２ｐ型金属電極１４および第２ｎ型金属電極１１が延びる方向と、第１仮想直線および第２仮想直線とが直交する場合においては、Ｃ2＝Ａ2＋Ｂ2の関係が成り立つ。このように、隣接する第２ｐ型金属電極１４と第２ｎ型金属電極１１との距離Ｃは、隣接する第１ｐ型金属電極と第１ｎ型金属電極との距離Ａより大きくなる。
【００８０】
したがって、図２１に示す比較例のように、第２金属電極を第１ｐ型金属電極および第１ｎ型金属電極の上面に直線状に形成した場合と比較して、本実施形態では、隣接する第２ｐ型金属電極１４と第２ｎ型金属電極１１との距離を大きくすることができる。この結果、第２ｐ型金属電極１４と第２ｎ型金属電極１１との間で発生するマイグレーションの発生を低減することができる。
【００８１】
また、隣接する第２ｐ型金属電極１４と第２ｎ型金属電極１１との距離を大きくすることにより、半田２０同士の距離を大きくすることができる。よって、第２ｐ型金属電極１４の近傍に配置される半田２０と第２ｎ型金属電極１１の近傍に配置される半田２０とが接触することによるブリッジおよびショートの発生を低減することができる。
【００８２】
さらに、隣接する第２ｐ型金属電極１４と第２ｎ型金属電極１１との距離を大きくすることにより、バックコンタクト型太陽電池セルに対向して貼り合わされる配線シートの配線のピッチも大きくすることが可能となる。その結果、配線基材の選択範囲が広がり、配線形成プロセスが容易になるため、製造コストの低減を図ることができる。配線のピッチを大きくすることにより、バックコンタクト型太陽電池セルと配線シートとを接合する際の位置合わせが容易になり、接合プロセスにおける歩留まりが向上する。その観点では、Ｂ＞Ａであることが好ましいが、この範囲に限定するものではない。
【００８３】
図２３は、本実施形態に係るバックコンタクト型太陽電池セルを用いた太陽電池ストリングを有する太陽電池モジュールの構成を模式的にを示す断面図である。図２３に示すように、本実施形態に係る太陽電モジュールにおいては、バックコンタクト型太陽電池セル１と配線シート１５とを重ね合わせた太陽電池ストリング２６が、封止部材２７ａにより挟まれるように配置されている。
【００８４】
バックコンタクト型太陽電池セル１の受光面側に配置された封止部材２７ａの下面に、ガラス基板２８が配置されている。バックコンタクト型太陽電池セル１の裏面側に配置された封止部材２７ａの上面に、水分透過防止層２９が配置されている。このように積層した状態で、加熱および加圧することにより接合して太陽電池モジュールを形成する。
【００８５】
図２４は、本実施形態に係る太陽電池モジュールのを模式的に示す断面図である。図２４に示すように、本実施形態に係る太陽電池モジュール３０においては、バックコンタクト型太陽電池セル１の受光面側にガラス基板２８が配置されている。よって、太陽光３１に対して、ガラス基板２８が太陽電池モジュール３０の受光面になる。配線シート１５のバックコンタクト型太陽電池セル１に接合される側とは反対側に、水分透過防止層２９が配置されている。ガラス基板２８と水分透過防止層２９との間において、太陽電池ストリング２６が硬化した封止部材２７ｂにより封止されている。
【００８６】
封止部材２７ａ，２７ｂとしては、太陽光３１に対して透明な樹脂などを用いることが好ましい。たとえば、ＥＶＡ（エチレンビニルアセテート）樹脂などを用いることができる。水分透過防止層２９としては、たとえば、アルミニウムなどの金属フィルムを用いることができる。水分透過防止層２９としては、水蒸気の透過を防止可能な材料を用いることが好ましい。
【００８７】
太陽電池モジュール３０の形成を行なう前の、太陽電池ストリング２６の形成において、バックコンタクト型太陽電池セル１と配線シート１５とは、機械的に圧着することが好ましい。このようにすることにより、バックコンタクト型太陽電池セル１と配線シート１５との接合を強化することができ、太陽電池ストリング２６の信頼性を向上させることができる。
【００８８】
以下、太陽電池モジュール３０の形成方法について説明する。太陽電池モジュール３０の形成においては、圧着工程と硬化工程とを含むように実施する。まず、ガラス基板２８上に配置された封止部材２７ａと、配線シート１５の上面に配置された封止部材２７ａとの間に、太陽電池ストリング２６を挟み込む。
【００８９】
配線シート１５の上面に配置された封止部材２７ａの上面に、水分透過防止層２９を配置した後に、加熱しながら真空圧着を行なう。これにより、ガラス基板２８と水分透過防止層２９とに取り囲まれた空間に充填された封止部材２７ｂの中に、バックコンタクト型太陽電池セル１と配線シート１５とが接続された太陽電池ストリング２６が収容される。
【００９０】
このように太陽電池モジュール３０を形成することにより、太陽電池モジュール３０を構成する構成部材同士の密着性を向上させるとともに、バックコンタクト型太陽電池セル１と配線シート１５との電気的な接続を強化することができる。封止部材２７ｂにより太陽電池ストリング２６を封止することにより、外部からの水の浸入を防いで、太陽電池モジュール３０の長寿命化を図ることができる。
【００９１】
上記の方法では、太陽電池ストリング２６の接合工程および太陽電池モジュール３０の封止工程を、一工程により行なうことが可能となるため、太陽電池ストリング２６への加熱回数を低減することができる。よって、太陽電池ストリング２６における半田同士のブリッジ、および、金属電極間のマイグレーションの発生を低減することができる。
【００９２】
本実施形態に係る太陽電池モジュール３０は、製造コストの低減されたバックコンタクト型太陽電池セル、および、電極間または導電性部材間におけるショートの発生を抑制された太陽電池ストリングを備えているため、太陽電池モジュールの製造コストの低減を図りつつ、太陽電池モジュールの信頼性の向上を図ることができる。
【００９３】
なお、今回開示した上記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。したがって、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および範囲内でのすべての変更が含まれる。
【符号の説明】
【００９４】
１  バックコンタクト型太陽電池セル、２，５１  シリコン基板、３，５２  ｐ型拡散領域、４，５３  ｎ型拡散領域、５  第１絶縁膜、６  第１開口部、７  第１ｐ型金属電極、８  第１ｎ型金属電極、９  第２絶縁膜、１０  第２コンタクト開口部、１１  第２ｎ型金属電極、１２  表面絶縁膜、１３  第１コンタクト開口部、１４  第２ｐ型金属電極、１５，２３  配線シート、１６  絶縁性基材、１７  ｐ型用配線、１８  ｎ型用配線、１９  配線、２０，６１  半田、２１  接着部材、２２  接続用配線、２６  太陽電池ストリング、２７ａ，２７ｂ  封止部材、２８  ガラス基板、２９  水分透過防止層、３０  太陽電池モジュール、３１，６４  太陽光、５４ａ  酸化シリコン膜、５４ｂ  窒化シリコン膜、５７  第１ｐ型金属電極、５８  第２絶縁膜、５９  第１ｎ型金属電極、６０，６７  第２ｎ型金属電極、６２  電極、６３  電極基板、６６  第２開口部、６９  ピンホール。
【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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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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