(57)【要約】【課題】発電効率を高めた太陽電池および太陽電池モジュールを提供する。【解決手段】太陽電池７０は、裏面７０ｂ上の第１方向（ｙ方向）にｎ型領域とｐ型領域とが交互に配置される光電変換部と、裏面７０ｂ上に設けられる電極層と、を備える。光電変換部は、第１方向に交差する第２方向（ｘ方向）に並ぶ複数のサブセル７１〜７４を有するとともに、隣接するサブセルの境界に設けられる分離領域Ｗ５を有する。電極層は、ｎ側電極１４と、ｐ側電極１５と、サブ電極２０と、を有する。サブ電極２０は、隣接する二つのサブセルのうち、一方のサブセルにおけるｎ型領域上に設けられるｎ側部２０ｎと、他方のサブセルにおけるｐ型領域上に設けられるｐ側部２０ｐと、ｎ側部２０ｎとｐ側部２０ｐの間に設けられる接続部２０ｃと、を有する。接続部２０ｃは、分離領域Ｗ５において第１方向（ｙ方向）および第２方向（ｘ方向）に交差する方向に延びる。【選択図】図２５
2015065338.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
主面上の第１方向にｎ型領域とｐ型領域とが交互に配置される光電変換部と、
前記主面上に設けられる電極層と、
を備え、
前記光電変換部は、前記第１方向に交差する第２方向に並ぶ複数のサブセルを有するとともに、隣接するサブセルの境界に設けられる分離領域を有し、
前記電極層は、前記複数のサブセルのうち一端のサブセルにおける前記ｎ型領域上に設けられるｎ側電極と、他端のサブセルにおける前記ｐ型領域上に設けられるｐ側電極と、隣接する二つのサブセルにまたがって設けられるサブ電極と、を有し、
前記サブ電極は、前記隣接する二つのサブセルのうち、一方のサブセルにおけるｎ型領域上に設けられるｎ側部と、他方のサブセルにおけるｐ型領域上に設けられるｐ側部と、前記ｎ側部と前記ｐ側部の間に設けられる接続部と、を有し、
前記接続部は、前記分離領域において前記第１方向および前記第２方向と交差する方向に延びる太陽電池。
【請求項２】
前記サブ電極は、前記一方のサブセルにおけるｎ型領域から前記他方のサブセルにおける第１のｐ型領域に延びる第１接続部と、前記一方のサブセルにおけるｎ型領域から前記他方のサブセルにおいて前記第１のｐ型領域に隣接する第２のｐ型領域に延びる第２接続部と、に分岐するｎ側分岐部を有する請求項１に記載の太陽電池。
【請求項３】
前記ｎ側分岐部は、前記他方のサブセルよりも、前記一方のサブセルに近い位置に設けられる請求項２に記載の太陽電池。
【請求項４】
前記サブ電極は、前記他方のサブセルにおけるｐ型領域から前記一方のサブセルにおける第１のｎ型領域に延びる第３接続部と、前記他方のサブセルにおけるｐ型領域から前記一方のサブセルにおいて前記第１のｎ型領域に隣接する第２のｎ型領域に延びる第４接続部と、に分岐するｐ側分岐部を有する請求項１から３のいずれかに記載の太陽電池。
【請求項５】
前記ｐ側分岐部は、前記一方のサブセルよりも、前記他方のサブセルに近い位置に設けられる請求項４に記載の太陽電池。
【請求項６】
複数の太陽電池と、前記複数の太陽電池の間を接続する配線材とを備え、
前記太陽電池は、
主面上の第１方向にｎ型領域とｐ型領域とが交互に配置される光電変換部と、
前記主面上に設けられる電極層と、
を備え、
前記光電変換部は、前記第１方向に交差する第２方向に並ぶ複数のサブセルを有するとともに、隣接するサブセルの境界に設けられる分離領域を有し、
前記電極層は、前記複数のサブセルのうち一端のサブセルにおける前記ｎ型領域上に設けられるｎ側電極と、他端のサブセルにおける前記ｐ型領域上に設けられるｐ側電極と、隣接する二つのサブセルにまたがって設けられるサブ電極と、を有し、
前記サブ電極は、前記隣接する二つのサブセルのうち、一方のサブセルにおけるｎ型領域上に設けられるｎ側部と、他方のサブセルにおけるｐ型領域上に設けられるｐ側部と、前記ｎ側部と前記ｐ側部の間に設けられる接続部と、を有し、
前記接続部は、前記分離領域において前記第１方向および前記第２方向と交差する方向に延び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、太陽電池に関し、特に裏面接合型の太陽電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
発電効率の高い太陽電池として、光が入射する受光面に対向する裏面にｎ型領域およびｐ型領域の双方が形成された裏面接合型の太陽電池がある。裏面接合型の太陽電池では、発電した電力を取り出すためのｎ側電極とｐ側電極の双方が裏面側に設けられる。ｎ側電極およびｐ側電極は、それぞれ櫛歯状に形成される（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−２８７１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
裏面接合型の太陽電池では、集電効率の高い電極構造とすることが望ましい。
【０００５】
本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、発電効率を高めた太陽電池および太陽電池モジュールを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明のある態様の太陽電池は、主面上の第１方向にｎ型領域とｐ型領域とが交互に配置される光電変換部と、主面上に設けられる電極層と、を備える。光電変換部は、第１方向に交差する第２方向に並ぶ複数のサブセルを有するとともに、隣接するサブセルの境界に設けられる分離領域を有する。電極層は、複数のサブセルのうち一端のサブセルにおけるｎ型領域上に設けられるｎ側電極と、他端のサブセルにおけるｐ型領域上に設けられるｐ側電極と、隣接する二つのサブセルにまたがって設けられるサブ電極と、を有し、サブ電極は、隣接する二つのサブセルのうち、一方のサブセルにおけるｎ型領域上に設けられるｎ側部と、他方のサブセルにおけるｐ型領域上に設けられるｐ側部と、ｎ側部とｐ側部の間に設けられる接続部と、を有する。接続部は、分離領域において第１方向および第２方向に交差する方向に延びる。
【０００７】
本発明の別の態様は、太陽電池モジュールである。この太陽電池モジュールは、複数の太陽電池と、複数の太陽電池の間を接続する配線材とを備える。太陽電池は、主面上の第１方向にｎ型領域とｐ型領域とが交互に配置される光電変換部と、主面上に設けられる電極層と、を備える。光電変換部は、第１方向に交差する第２方向に並ぶ複数のサブセルを有するとともに、隣接するサブセルの境界に設けられる分離領域を有する。電極層は、複数のサブセルのうち一端のサブセルにおけるｎ型領域上に設けられるｎ側電極と、他端のサブセルにおけるｐ型領域上に設けられるｐ側電極と、隣接する二つのサブセルにまたがって設けられるサブ電極と、を有し、サブ電極は、隣接する二つのサブセルのうち、一方のサブセルにおけるｎ型領域上に設けられるｎ側部と、他方のサブセルにおけるｐ型領域上に設けられるｐ側部と、ｎ側部とｐ側部の間に設けられる接続部と、を有する。接続部は、分離領域において第１方向および第２方向に交差する方向に延びる。
【０００８】
本発明によれば、発電効率を高めた太陽電池および太陽電池モジュールを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１の実施形態における太陽電池を示す平面図である。
【図２】第１の実施形態における太陽電池を示す平面図である。
【図３】第１の実施形態における太陽電池の構造を示す断面図である。
【図４】第１の実施形態における太陽電池の構造を示す断面図である。
【図５】太陽電池の製造工程を概略的に示す断面図である。
【図６】太陽電池の製造工程を概略的に示すｙ方向の断面図である。
【図７】太陽電池の製造工程を概略的に示すｘ方向の断面図である。
【図８】太陽電池の製造工程を概略的に示すｙ方向の断面図である。
【図９】太陽電池の製造工程を概略的に示すｘ方向の断面図である。
【図１０】太陽電池の製造工程を概略的に示すｙ方向の断面図である。
【図１１】太陽電池の製造工程を概略的に示すｘ方向の断面図である。
【図１２】太陽電池の製造工程を概略的に示すｙ方向の断面図である。
【図１３】太陽電池の製造工程を概略的に示すｘ方向の断面図である。
【図１４】太陽電池の製造工程を概略的に示すｙ方向の断面図である。
【図１５】太陽電池の製造工程を概略的に示すｘ方向の断面図である。
【図１６】太陽電池の製造工程を概略的に示すｙ方向の断面図である。
【図１７】太陽電池の製造工程を概略的に示すｘ方向の断面図である。
【図１８】比較例に係る太陽電池を示す平面図である。
【図１９】第２の実施形態における太陽電池を示す平面図である。
【図２０】第２の実施形態における太陽電池を示す平面図である。
【図２１】第２の実施形態における太陽電池の構造を示す断面図である。
【図２２】太陽電池の製造工程を概略的に示すｘ方向の断面図である。
【図２３】太陽電池の製造工程を概略的に示す平面図である。
【図２４】太陽電池の製造工程を概略的に示すｘ方向の断面図である。
【図２５】第３の実施形態における太陽電池を示す平面図である。
【図２６】第３の実施形態における太陽電池のｐ型領域の構造を示す断面図である。
【図２７】第３の実施形態における太陽電池のｎ型領域の構造を示す断面図である。
【図２８】第３の実施形態におけるサブ電極の構造を示す平面図である。
【図２９】太陽電池のｐ型領域の製造工程を概略的に示す断面図である。
【図３０】太陽電池のｎ型領域の製造工程を概略的に示す断面図である。
【図３１】太陽電池のｐ型領域の製造工程を概略的に示す断面図である。
【図３２】太陽電池のｎ型領域の製造工程を概略的に示す断面図である。
【図３３】太陽電池のｎ型領域の製造工程を概略的に示す断面図である。
【図３４】太陽電池のｐ型領域の製造工程を概略的に示す断面図である。
【図３５】太陽電池のｎ型領域の製造工程を概略的に示す断面図である。
【図３６】太陽電池のｐ型領域の製造工程を概略的に示す断面図である。
【図３７】太陽電池のｎ型領域の製造工程を概略的に示す断面図である。
【図３８】太陽電池のｐ型領域の製造工程を概略的に示す断面図である。
【図３９】太陽電池のｎ型領域の製造工程を概略的に示す断面図である。
【図４０】第４の実施形態における太陽電池モジュールの構造を示す断面図である。
【図４１】第４の実施形態における配線材の構造を示す平面図である。
【図４２】変形例１における太陽電池の構造を示す断面図である。
【図４３】変形例２における太陽電池の構造を示す断面図である。
【図４４】変形例３における太陽電池の構造を示す断面図である。
【図４５】変形例４における太陽電池の構造を示す断面図である。
【図４６】変形例５における太陽電池の構造を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための形態について詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を適宜省略する。
【００１１】
本発明を具体的に説明する前に、概要を述べる。本発明の実施形態は、裏面接合型の太陽電池およびそれを用いた太陽電池モジュールであり、太陽電池が発電した電力を取り出すための電極が、光が主に入射する受光面に対向する太陽電池の裏面に設けられる。裏面接合型の太陽電池では、例えば、裏面側にｎ型領域とｐ型領域とが第１方向に交互に配置される。それぞれの領域の上にはｎ側電極またはｐ側領域が設けられ、ｎ側電極およびｐ側電極は第１方向に交差する第２方向に延びる。
【００１２】
本実施形態の太陽電池は、太陽電池の光電変換部が複数のサブセルに分割されており、隣接するサブセルの境界に分離領域が設けられる。隣接する二つのサブセルは、両者にまたがって設けられるサブ電極により直列的に接続される。本実施形態では、一つの太陽電池を複数のサブセルに分割することで、第２方向に延びるｎ側電極およびｐ側電極の長さを短くし、集電極の抵抗を下げる。電極の抵抗を下げることにより、裏面電極の集電効率を高めることができる。また、本実施形態では、複数のサブセルが直列接続された太陽電池を一体的に形成するため、それぞれのサブセルを別個に形成した後に配線材等で接続する場合と比べて製造コストを下げることができる。
【００１３】
（第１の実施形態）
本実施形態における太陽電池７０の構成について、図１〜図４を参照しながら詳細に説明する。
【００１４】
図１および図２は、第１の実施形態における太陽電池７０を示す平面図である。図１は、太陽電池７０の受光面７０ａを示す図であり、図２は、太陽電池７０の裏面７０ｂを示す図である。
【００１５】
図１に示すように、太陽電池７０は、複数のサブセル７１〜７４を備える。複数のサブセル７１〜７４は、第１方向（ｙ方向）に延びる境界３０ａ〜３０ｃ（以下、総称して境界３０ともいう）により分割され、第１方向に交差する第２方向（ｘ方向）に並んで設けられる。複数のサブセル７１〜７４は、ｘ方向に沿ってこの順に配置される。なお、サブセル間の境界３０の詳細については、図４を用いて後述する。
【００１６】
図２に示すように、太陽電池７０は、裏面７０ｂに設けられるｎ側電極１４と、ｐ側電極１５と、サブ電極２０と、を備える。
【００１７】
ｎ側電極１４は、ｙ方向に延びるバスバー電極１４ａと、ｘ方向に延びる複数のフィンガー電極１４ｂとを含む櫛歯状に形成される。ｎ側電極１４は、第１サブセル７１に設けられる。ｐ側電極１５は、ｙ方向に延びるバスバー電極１５ａと、ｘ方向に延びる複数のフィンガー電極１５ｂとを含む櫛歯状に形成され、第４サブセル７４に設けられる。なお、ｎ側電極１４及びｐ側電極１５のそれぞれは、複数のフィンガーのみにより構成され、バスバー電極を有さない構成であってもよい。
【００１８】
サブ電極２０は、ｐ側部２０ｐと、ｎ側部２０ｎと、接続部２０ｃと、を有する。サブ電極２０は、隣接するサブセル間にまたがって設けられ、隣接するサブセルのうち一方のサブセルにおけるｐ型領域と、他方のサブセルにおけるｎ型領域とを接続する。例えば、第２サブセル７２と第３サブセル７３を接続するサブ電極２０は、第２サブセル７２のｐ型領域上に設けられるｐ側部２０ｐと、第３サブセル７３のｎ型領域上に設けられるｎ側部２０ｎと、両者を接続する接続部２０ｃとで構成される。この場合、接続部２０ｃは、第２サブセル７２と第３サブセル７３の間の境界３０ｂをまたぐように配置される。
【００１９】
なお、ｐ側電極１５およびｐ側部２０ｐは、ｐ型領域に相当する第２領域Ｗ２ｘ、Ｗ２ｙに設けられる。一方、ｎ側電極１４およびｎ側部２０ｎは、ｎ型領域に相当する第１領域Ｗ１ｘ、Ｗ１ｙの内側の第３領域Ｗ３ｘ、Ｗ３ｙに設けられる。第２領域Ｗ２ｙと第３領域Ｗ３ｙの間には、ｎ型領域とｐ型領域の間をｙ方向に分離する第４領域Ｗ４ｙが設けられる。第４領域Ｗ４ｙには、サブ電極２０と、ｎ側電極１４、ｐ側電極１５または他のサブ電極２０との間を分離する分離溝が設けられる。分離溝の詳細は、図３を用いて後述する。
【００２０】
また、隣接するサブセルの間には分離領域Ｗ５ｘが設けられ、サブセル間の境界３０ａ〜３０ｃは分離領域Ｗ５ｘに位置する。分離領域として、接続部２０ｃが設けられない第１の分離領域Ｗ５１ｘと、接続部２０ｃが設けられる第２の分離領域Ｗ５２ｘとが設けられる。分離領域の詳細は、図４を用いて後述する。
【００２１】
図３は、第１の実施形態における太陽電池７０の構造を示す断面図であり、図２のＡ−Ａ線断面を示す。本図は、第３サブセル７３の断面構造を示すが、その他のサブセルも同様の構造を有する。
【００２２】
太陽電池７０は、半導体基板１０と、第１導電型層１２ｎと、第１のｉ型層１２ｉと、第２導電型層１３ｐと、第２のｉ型層１３ｉと、第１絶縁層１６、第３導電型層１７ｎ、第３のｉ型層１７ｉ、第２絶縁層１８、電極層１９を備える。電極層１９は、ｎ側電極１４、ｐ側電極１５またはサブ電極２０を構成する。太陽電池７０は、単結晶または多結晶半導体基板にアモルファス半導体膜を形成した裏面接合型の太陽電池である。
【００２３】
半導体基板１０は、受光面７０ａ側に設けられる第１主面１０ａと、裏面７０ｂ側に設けられる第２主面１０ｂを有する。半導体基板１０は、第１主面１０ａに入射される光を吸収し、キャリアとして電子および正孔を生成する。半導体基板１０は、ｎ型またはｐ型の導電型を有する結晶性半導体基板により構成される。結晶性半導体基板の具体例としては、例えば、単結晶シリコン基板、多結晶シリコン基板などの結晶シリコン（Ｓｉ）基板が挙げられる。
【００２４】
本実施形態では、半導体基板１０がｎ型の単結晶シリコン基板により構成される場合を示す。なお、半導体基板として単結晶の半導体基板以外の半導体基板を用いてもよい。例えば、ガリウム砒素（ＧａＡｓ）やインジウム燐（ＩｎＰ）などからなる化合物半導体の半導体基板を用いてもよい。
【００２５】
ここで、受光面７０ａとは、太陽電池７０において主に光（太陽光）が入射される主面を意味し、具体的には、太陽電池７０に入射される光の大部分が入射される面である。一方、裏面７０ｂとは、受光面７０ａに対向する他方の主面を意味する。
【００２６】
半導体基板１０の第１主面１０ａの上には、実質的に真性な非晶質半導体（以下、真性な半導体を「ｉ型層」ともいう）で構成される第３のｉ型層１７ｉが設けられる。本実施形態における第３のｉ型層１７ｉは、水素（Ｈ）を含むｉ型のアモルファスシリコンにより形成される。第３のｉ型層１７ｉの厚みは、発電に実質的に寄与しない程度の厚みである限りにおいて特に限定されない。第３のｉ型層１７ｉの厚みは、例えば、数Å〜２５０Å程度とすることができる。
【００２７】
なお、本実施形態において、「非晶質半導体」には、微結晶半導体を含むものとする。微結晶半導体とは、非晶質半導体中の結晶粒の平均粒子径が１ｎｍ〜５０ｎｍの範囲内にある半導体をいう。
【００２８】
第３のｉ型層１７ｉの上には、半導体基板１０と同じ導電型を有する第３導電型層１７ｎが形成されている。第３導電型層１７ｎは、ｎ型の不純物が添加されており、ｎ型の導電型を有する非晶質半導体層である。本実施形態では、第３導電型層１７ｎは、水素を含むｎ型アモルファスシリコンからなる。第３導電型層１７ｎの厚みは、特に限定されない。第３導電型層１７ｎの厚みは、例えば、２０Å〜５００Å程度とすることができる。
【００２９】
第３導電型層１７ｎの上には、反射防止膜としての機能と保護膜としての機能を備える第１絶縁層１６が形成されている。第１絶縁層１６は、例えば、酸化シリコン（ＳｉＯ２)、窒化シリコン（ＳｉＮ）、酸窒化シリコン（ＳｉＯＮ）などにより形成することができる。第１絶縁層１６の厚みは、反射防止膜としての反射防止特性などに応じて適宜設定することができる。第１絶縁層１６の厚みは、例えば８０ｎｍ〜１μｍ程度とすることができる。
【００３０】
なお、上記の第３のｉ型層１７ｉ及び第３導電型層１７ｎは、半導体基板１０のパッシベーション層としての機能を有する。また、第１絶縁層１６の積層構造は、半導体基板１０の反射防止膜としての機能を有する。なお、半導体基板１０の第１主面１０ａ上に設けられるパッシベーション層の構成はこれに限られない。例えば、半導体基板１０第１主面１０ａの上に酸化シリコンを形成し、その上に窒化シリコンを形成した構成としてもよい。
【００３１】
半導体基板１０の第２主面１０ｂの上には、第１積層体１２と第２積層体１３とが形成される。第１積層体１２および第２積層体１３はｙ方向に交互に配置される。このため、第１積層体１２が設けられる第１領域Ｗ１ｙと、第２積層体１３が設けられる第２領域Ｗ２ｙは、ｙ方向に沿って交互に配列される。また、ｙ方向に隣接する第１積層体１２と第２積層体１３は接触して設けられる。したがって、本実施形態では、第１積層体１２および第２積層体１３によって、第２主面１０ｂの実質的に全体が被覆される。
【００３２】
第１積層体１２は、第２主面１０ｂの上に形成される第１のｉ型層１２ｉと、第１のｉ型層１２ｉの上に形成される第１導電型層１２ｎとの積層体により構成される。第１のｉ型層１２ｉは、上記の第３のｉ型層１７ｉと同様に、水素を含むｉ型のアモルファスシリコンからなる。第１のｉ型層１２ｉの厚みは、発電に実質的に寄与しない程度の厚みである限りにおいて特に限定されない。第１のｉ型層１２ｉの厚みは、例えば、数Å〜２５０Å程度とすることができる。
【００３３】
第１導電型層１２ｎは、上記第３導電型層１７ｎと同様に、ｎ型の不純物が添加されており、半導体基板１０と同様に、ｎ型の導電型を有する。具体的には、本実施形態では、第１導電型層１２ｎは、水素を含むｎ型アモルファスシリコンからなる。第１導電型層１２ｎの厚みは、特に限定されない。第１導電型層１２ｎの厚みは、例えば、２０Å〜５００Å程度とすることができる。
【００３４】
第１積層体１２の上には、第２絶縁層１８が形成される。第２絶縁層１８は、第１領域Ｗ１ｙのうちｙ方向の中央部に相当する第３領域Ｗ３ｙには設けられず、第３領域Ｗ３ｙの両端に相当する第４領域Ｗ４ｙに設けられる。第３領域Ｗ３ｙの幅は広い方が好ましく、例えば、第１領域Ｗ１ｙの幅の１／３より大きく、第１領域Ｗ１ｙの幅より小さい範囲で設定することができる。
【００３５】
第２絶縁層１８の材質は、特に限定されない。第２絶縁層１８は、例えば、酸化シリコン、窒化シリコン、酸窒化シリコンなどにより形成することができる。なかでも、第２絶縁層１８は、窒化シリコンにより形成されていることが好ましい。また、第２絶縁層１８は、水素を含んでいることが好ましい。
【００３６】
第２積層体１３は、第２主面１０ｂのうち第１積層体１２が設けられない第２領域Ｗ２ｙと、第２絶縁層１８が設けられる第４領域Ｗ４ｙの端部の上に形成される。このため、第２積層体１３の両端部は、第１積層体１２と高さ方向（ｚ方向）に重なって設けられる。
【００３７】
第２積層体１３は、第２主面１０ｂの上に形成される第２のｉ型層１３ｉと、第２のｉ型層１３ｉの上に形成される第２導電型層１３ｐとの積層体により構成される。
【００３８】
第２のｉ型層１３ｉは、水素を含むｉ型のアモルファスシリコンからなる。第２のｉ型層１３ｉの厚みは、発電に実質的に寄与しない程度の厚みである限りにおいて特に限定されない。第２のｉ型層１３ｉの厚みは、例えば、数Å〜２５０Å程度とすることができる。
【００３９】
第２導電型層１３ｐは、ｐ型の不純物が添加されており、ｐ型の導電型を有する非晶質半導体層である。具体的には、本実施形態では、第２導電型層１３ｐは、水素を含むｐ型のアモルファスシリコンからなる。第２導電型層１３ｐの厚みは、特に限定されない。第２導電型層１３ｐの厚みは、例えば、２０Å〜５００Å程度とすることができる。
【００４０】
このように、本実施形態では、結晶性の半導体基板１０と第２導電型層１３ｐとの間には、実質的に発電に寄与しない程度の厚みの第２のｉ型層１３ｉが設けられる。このような構造を採用することにより、半導体基板１０と第２積層体１３との接合界面におけるキャリアの再結合を抑制することができる。その結果、光電変換効率の向上を図ることができる。なお、本実施形態では、結晶性の半導体基板にｐ型またはｎ型の導電型を有するアモルファスシリコンを形成してｐｎ接合を形成する太陽電池の例を示しているが、結晶性の半導体基板に不純物を拡散させてｐｎ接合を形成された太陽電池を用いてもよい。
【００４１】
本実施形態では、半導体基板１０、第１積層体１２、第２積層体１３により光電変換部が構成される。また、半導体基板１０と第１積層体１２とが接する第１領域Ｗ１ｙがｎ型領域となり、半導体基板１０と第２積層体１３とが接する第２領域Ｗ２ｙがｐ型領域となる。
【００４２】
また、本実施形態では、半導体基板１０としてｎ型の導電型を有する半導体基板を用いていることから、電子が多数キャリアとなり正孔が少数キャリアとなる。そこで、本実施形態では、多数キャリアが集電される第３領域Ｗ３ｙの幅と比べて、少数キャリアが集電される第２領域Ｗ２ｙの幅を広くすることで、発電効率を高めている。
【００４３】
第１導電型層１２ｎの上には、サブ電極２０のうち電子を収集するｎ側部２０ｎが形成される。一方、第２導電型層１３ｐの上には、サブ電極２０のうち正孔を収集するｐ側部２０ｐが形成される。ｎ側部２０ｎとｐ側部２０ｐの間には分離溝３１が形成される。したがって、同一のサブセル上に形成されるｎ側部２０ｎとｐ側部２０ｐは、分離溝３１により分離され、両電極の間の電気抵抗は高くなるか、または、両電極は電気的に絶縁される。
【００４４】
なお、第１サブセル７１の場合、第１導電型層１２ｎの上にはｎ側部２０ｎの代わりにｎ側電極が形成される。また、第４サブセル７４の場合、第２導電型層１３ｐの上にはｐ側部２０ｐの代わりにｐ側電極が形成される。この場合、ｎ側電極１４とサブ電極２０の間や、ｐ側電極１５とサブ電極２０の間は、分離溝３１によって分離される。
【００４５】
本実施形態においては、第１導電層１９ａと第２導電層１９ｂの２層の導電層の積層体により電極が構成される。第１導電層１９ａは、例えば、酸化錫（ＳｎＯ２）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）等に錫（Ｓｎ）、アンチモン（Ｓｂ）、フッ素（Ｆ）、アルミニウム（Ａｌ）等をドープした透明導電性酸化物（ＴＣＯ）により形成される。本実施形態では、第１導電層１９ａは、インジウム錫酸化物により形成される透明電極層である。第１導電層１９ａの厚みは、例えば、５０〜１００ｎｍ程度とすることができる。本実施形態では、第１導電層１９ａは、スパッタリングや化学気相成長（ＣＶＤ）などの薄膜形成方法により形成される。
【００４６】
第２導電層１９ｂは、銅（Ｃｕ）、錫（Ｓｎ）などの金属を含む金属電極層である。ただし、これに限定されるものでなく、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）等の他の金属、他の導電性材料、又はそれらの組み合わせとしてもよい。本実施形態では、第２導電層１９ｂは、スパッタリングにより形成される銅の下地層の上に、めっき法により形成される銅層と錫層が積層された３層構造を有する。それぞれの膜厚は、５０ｎｍ〜１μｍ程度、１０μｍ〜２０μｍ程度、１μｍ〜５μｍ程度とすることができる。
【００４７】
なお、電極層１９の構成は、第１導電層１９ａとの積層体に限定されず、例えば、透明導電性酸化物で構成される第１導電層１９ａを設けずに、金属で構成される第２導電層１９ｂのみを設けた構成としてもよい。
【００４８】
図４は、第１の実施形態における太陽電池７０の構造を示す断面図であり、図２のＢ−Ｂ線断面を示す。本図では、太陽電池７０を複数のサブセル７１〜７４に分割する境界３０ａ、３０ｂ、３０ｃの構造を示す。
【００４９】
半導体基板１０の第２主面１０ｂの上に設けられる第１積層体１２および第２積層体１３は、分離領域Ｗ５１ｘ、Ｗ５２ｘに位置する第２絶縁層１８を挟んでｘ方向に交互に配置される。本図では、第１サブセル７１および第３サブセル７３の位置にｎ型領域となる第３領域が設けられ、第２サブセル７２および第４サブセル７４の位置にｐ型領域となる第２領域が設けられる断面を示している。したがって、ｎ型領域とｐ型領域とが、分離領域Ｗ５１ｘ、Ｗ５２ｘを挟んでｘ方向に対向するように設けられる。
【００５０】
境界３０ａ〜３０ｃは、第２絶縁層１８が形成される分離領域Ｗ５１ｘ、Ｗ５２ｘに設けられる。第１の分離領域Ｗ５１ｘに設けられる境界３０ａ、３０ｃには、ｎ側電極１４とサブ電極２０の間を分離する分離溝３１、または、ｐ側電極１５とサブ電極２０の間を分離する分離溝３１が設けられる。一方、第２の分離領域Ｗ５２ｘに設けられる境界３０ｂには、分離溝が設けられない。そのため、第２の分離領域Ｗ５２ｘに残される電極層１９は、隣接するサブセル間を接続する接続部２０ｃとなる。
【００５１】
次に、図５〜図１７を主として参照しながら、本実施形態の太陽電池７０の製造方法について説明する。なお、本実施形態では、方向によって形成される断面構造が異なるため、ｘ方向とｙ方向のそれぞれの断面を示しながら太陽電池７０の製造方法について説明する。
【００５２】
まず、図５に示す半導体基板１０を用意し、半導体基板１０の第１主面１０ａおよび第２主面１０ｂの洗浄を行う。半導体基板１０の洗浄は、例えば、フッ酸（ＨＦ）水溶液などを用いて行うことができる。なお、本洗浄工程にて、第１主面１０ａにテクスチャ構造を形成しておくことが好ましい。
【００５３】
次に、半導体基板１０の第１主面１０ａの上に、第３のｉ型層１７ｉとなるｉ型非晶質半導体層と、第３導電型層１７ｎとなるｎ型非晶質半導体層と、第１絶縁層１６となる絶縁層を形成する。また、半導体基板１０の第２主面１０ｂの上に、ｉ型非晶質半導体層２１と、ｎ型非晶質半導体層２２と、絶縁層２３とを形成する。第３のｉ型層１７ｉ、第３導電型層１７ｎ、ｉ型非晶質半導体層２１、ｎ型非晶質半導体層２２のそれぞれの形成方法は、特に限定されないが、例えば、プラズマＣＶＤ法等の化学気相成長（ＣＶＤ）法により形成することができる。また、第１絶縁層１６、絶縁層２３の形成方法は特に限定されないが、例えば、スパッタリング法やＣＶＤ法等の薄膜形成法などにより形成することができる。
【００５４】
次に、図６、７に示すように、絶縁層２３をエッチングすることにより、絶縁層２３の一部分を除去する。具体的には、絶縁層２３のうち、後工程で半導体基板１０にｐ型半導体層を形成する第２領域Ｗ２ｙ、Ｗ２ｘに位置する部分の絶縁層２３を除去する。なお、絶縁層２３のエッチングは、絶縁層２３が酸化シリコン、窒化シリコンまたは酸窒化シリコンからなる場合は、例えば、フッ酸水溶液等の酸性のエッチング液を用いて、第１領域Ｗ１ｙ、Ｗ１ｘに位置する部分にレジストマスクを設けて行うことができる。なお、図６は、ｙ方向に沿った断面図を示し、図２のＡ−Ａ線断面に対応する。図７は、ｘ方向に沿った断面図を示し、図２のＢ−Ｂ線断面に対応する。
【００５５】
次に、パターニングした絶縁層２３をマスクとして用いて、ｉ型非晶質半導体層２１とｎ型非晶質半導体層２２とを、アルカリ性のエッチング液を用いてエッチングする。エッチングにより、ｉ型非晶質半導体層２１およびｎ型非晶質半導体層２２のうち、絶縁層２３により覆われてない第２領域Ｗ２ｙ、Ｗ２ｘに位置する部分のｉ型非晶質半導体層２１およびｎ型非晶質半導体層２２を除去する。これにより、第２主面１０ｂのうち、上方に絶縁層２３が設けられない第２領域Ｗ２ｙ、Ｗ２ｘが露出される。なお、第１積層体１２が残る領域は第１領域Ｗ１ｙ、Ｗ１ｘとなる。
【００５６】
次に、図８、９に示すように、第２主面１０ｂを覆うようにｉ型非晶質半導体層２４を形成し、ｉ型非晶質半導体層２４の上にｐ型非晶質半導体層２５を形成する。ｉ型非晶質半導体層２４、ｐ型非晶質半導体層２５の形成方法は特に限定されないが、例えば、ＣＶＤ法などの薄膜形成法により形成することができる。
【００５７】
次に、図１０、１１に示すように、ｉ型非晶質半導体層２４およびｐ型非晶質半導体層２５のうち、絶縁層２３の上に位置している部分の一部分をエッチングする。これにより、ｉ型非晶質半導体層２４から第２のｉ型層１３ｉを形成し、ｐ型非晶質半導体層２５から第２導電型層１３ｐを形成する。
【００５８】
次に、図１２、１３に示すように、絶縁層２３のエッチングを行う。具体的には、第２のｉ型層１３ｉ、第２導電型層１３ｐの上から、絶縁層２３が露出している部分をエッチングにより除去する。これにより、絶縁層２３にコンタクトホールを形成して第１導電型層１２ｎを露出させると共に、絶縁層２３から第２絶縁層１８を形成する。図１２に示すように、ｙ方向の断面においては、絶縁層２３が除去された領域は第３領域Ｗ３ｙとなり、第２絶縁層１８が残る領域は第４領域Ｗ４ｙとなる。一方、図１３に示すように、ｘ方向の断面においては、絶縁層２３が除去された領域は第３領域Ｗ３ｘとなり、第２絶縁層１８が残る領域は分離領域Ｗ５１ｘ、Ｗ５２ｘとなる。
【００５９】
次に、図１４、１５に示すように、第１導電型層１２ｎおよび第２導電型層１３ｐの上に、導電層２６、２７を形成する。導電層２６は、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）などの透明電極層であり、導電層２７は、銅（Ｃｕ）などの金属や合金により構成される金属電極層である。導電層２６、２７は、プラズマＣＶＤ法等のＣＶＤ法や、スパッタリング法等の薄膜形成法により形成される。導電層２７は、薄膜形成法により形成した金属電極層の上に、めっき法により電極を形成することで、電極の膜厚を厚くすることとしてもよい。
【００６０】
次に、図１６、１７に示すように、導電層２６、２７のうち、第２絶縁層１８の上に位置している部分を分断して分離溝３１を形成する。これにより、導電層２６、２７から第１導電層１９ａおよび第２導電層１９ｂが形成され、ｎ型電極と、ｐ側電極と、サブ電極とに分離される。なお、導電層２６、２７の分断は、例えばフォトリソグラフィー法などにより行うことができる。なお、分離溝３１は、図１６に示す第４領域Ｗ４ｙと、図１７に示す第１の分離領域Ｗ５１ｘに対応する位置に設けられる。一方で、図１７に示す第２の分離領域Ｗ５２ｘに対応する位置には分離溝３１を設けないこととする。
【００６１】
以上の製造工程により、図３および図４に示す太陽電池７０を形成することができる。
【００６２】
つづいて、本実施形態における太陽電池７０が奏する効果について説明する。
【００６３】
図１８は、比較例に係る太陽電池１７０を示す平面図である。太陽電池１７０は、裏面接合型の太陽電池であり、裏面７０ｂに設けられるｎ側電極１４と、ｐ側電極１５を備える。ｎ側電極１４は、ｙ方向に延びるバスバー電極１４ａと、ｘ方向に延びる複数のフィンガー電極１４ｂとを含む櫛歯状に形成される。同様に、ｐ側電極１５は、ｙ方向に延びるバスバー電極１５ａと、ｘ方向に延びる複数のフィンガー電極１５ｂとを含む櫛歯状に形成される。ｎ側電極１４およびｐ側電極１５は、それぞれの櫛歯が噛み合って互いに間挿し合うように形成される。櫛歯状に電極を形成するとともに、電極パターンに対応してｎ型領域とｐ型領域を櫛歯状に形成することで、ｐｎ接合が形成される領域を増やして発電効率が高められる。
【００６４】
その一方で、ｎ側電極１４およびｐ側電極１５を櫛歯状とする場合、フィンガー電極１４ｂ、１５ｂがｘ方向に長く延びることとなる。その結果、フィンガー電極１４ｂ、１５ｂの抵抗値が高くなり、集電効率の低下につながるおそれがあった。
【００６５】
本実施形態では、図２に示すように、太陽電池７０を複数のサブセル７１〜７４に分割しているため、ｘ方向に延びるフィンガー電極１４ｂ、１５ｂの長さを短くすることができる。これにより、フィンガー電極１４ｂ、１５ｂが長く形成される場合と比べて、フィンガー電極１４ｂ、１５ｂの抵抗値を低くして集電効率を高めることができる。これにより、太陽電池７０の発電効率を向上させることができる。
【００６６】
また、本実施形態では、隣接するサブセル間を接続するサブ電極２０を、ｎ側電極１４およびｐ側電極１５を形成する過程で一括形成している。仮に、フィンガー電極が延びる方向を短くした複数の太陽電池を利用する場合、太陽電池を製造した後に配線材などを利用して別途太陽電池間を接続する工程が必要となるが、本実施形態ではサブセル間を別途接続する工程を省くことができる。そのため、製造コストの増加を抑えながら集電効率の高めた太陽電池を製造することができる。
【００６７】
（第２の実施形態）
本実施形態における太陽電池７０の構成について、図１９〜図２１を参照しながら詳細に説明する。本実施形態における太陽電池７０は、複数のサブセル７１〜７４の間の境界３０ａ、３０ｂ、３０ｃに溝を設けることにより半導体基板１０を物理的に分断する点で上述の第１の実施形態と異なる。境界３０において、半導体基板１０を分割することにより、太陽電池７０の発電効率をさらに高めることができる。以下、第１の実施形態との相違点を中心に述べる。
【００６８】
図１９および図２０は、第２の実施形態における太陽電池７０を示す平面図である。図１９は、太陽電池７０の受光面７０ａを示す図であり、図２０は、太陽電池７０の裏面７０ｂを示す図である。本実施形態では、境界３０ａ、３０ｂ、３０ｃに溝が設けられており、複数のサブセル７１〜７４の間が分断されている。
【００６９】
図２１は、第２の実施形態における太陽電池７０の構造を示す断面図であり、図２０のＢ−Ｂ線断面を示す。本図では、太陽電池７０を複数のサブセル７１〜７４の間を分割する境界３０ａ、３０ｂ、３０ｃの構造を示す。なお、図２０のＡ−Ａ線断面は、第１の実施形態と同様、図３に示す構造を有する。
【００７０】
第１の分離領域Ｗ５１ｘに設けられる境界３０ａ、３０ｃは、分離溝３１と、仮溝３２と、絶縁溝３３と、を有する。分離溝３１は、裏面７０ｂに設けられ、電極層１９を分離して隣接する電極間を電気的に絶縁する。仮溝３２は、受光面７０ａに設けられており、受光面７０ａから半導体基板１０の途中に至るまでの深さを有する。仮溝３２は、絶縁溝３３を形成するために設けられる溝であり、例えば、受光面７０ａへのレーザ照射により形成される。
【００７１】
絶縁溝３３は、半導体基板１０を貫通する溝であり、キャリアとなる電子または正孔が隣接するサブセル間で移動することを防ぐ。したがって、絶縁溝３３は、隣接するサブセルのうち、一方のサブセルの光電変換部と他方のサブセルの光電変換部の間を高抵抗にするかまたは絶縁する絶縁部として機能する。このような絶縁部を設けることで、一方のサブセルに設けられるｎ型領域と、他方のサブセルに設けられるｐ型領域とを電気的に分離し、発生したキャリアの集電効率を高める。絶縁溝３３は、例えば、仮溝３２が起点となるように半導体基板１０を折り曲げることにより形成される。このとき、絶縁溝３３は、半導体基板１０の第２主面１０ｂの上に設けられる第１積層体１２や第２絶縁層１８を貫通してもよい。
【００７２】
なお、仮溝３２と絶縁溝３３は、その他の方法により一体的に形成することとしてもよい。例えば、受光面７０ａ側から回転刃などで切削するダイシング処理や、マスクを施した受光面７０ａにサンドブラスト処理やエッチング処理を施して、半導体基板１０を貫通する絶縁溝３３を形成することとしてもよい。
【００７３】
第２の分離領域Ｗ５２ｘに設けられる境界３０ｂは、仮溝３２と、絶縁溝３３と、を有する。一方で、境界３０ｂは分離溝３１を有しない。第２の分離領域Ｗ５２ｘにおいては電極層１９が分離されず接続部２０ｃが残るためである。第２の分離領域Ｗ５２ｘにおける絶縁溝３３は、第１の分離領域Ｗ５１ｘと同様、半導体基板１０を折り曲げて形成することができる。電極層１９を形成した後に半導体基板１０を折り曲げることで、半導体層のみが割断されて絶縁溝３３が形成され、金属層は割断されずにつながったまま残る。本実施形態では、第２導電層１９ｂとして展延性の高い材料である銅を用いているため、少なくとも第２導電層１９ｂを残すようにして境界３０ｂが形成される。
【００７４】
次に、図２２〜図２４を主として参照しながら、本実施形態の太陽電池７０の製造方法について説明する。なお、第１の実施形態として示した図５〜図１７に示す製造工程は、本実施形態において共通するため、以下では、それ以降の工程について主に説明する。
【００７５】
図１７に示す工程に続いて、図２２に示すように、受光面７０ａからレーザ６２を照射することにより、仮溝３２を形成する。レーザ６２は、分離領域Ｗ５１ｘ、Ｗ５２ｘが設けられる位置に照射される。例えば、レーザ６２としてＹＡＧレーザ等の固体レーザを用いることができる。その照射条件は、例えば、第２高調波の波長が４００ｎｍ以上、周波数が１〜５０ｋＨｚ、集光径２０〜２００μｍ、出力１〜２５Ｗとすることができる。このような照射条件を用いることにより、レーザの集光径と同程度の幅を有する仮溝３２を形成することができる。
【００７６】
図２３は、仮溝３２を形成した受光面７０ａを示す図である。仮溝３２は、ｙ方向に延びるように受光面７０ａに形成される。これにより、受光面７０ａは、複数のサブセル７１〜７４に対応する各領域に分割される。
【００７７】
次に、図２４に示すように、仮溝３２に沿って半導体基板１０を折り曲げることにより、仮溝３２に沿って半導体基板１０を割断して絶縁溝３３を形成する。このとき、シリコンの半導体層である半導体基板１０、第１のｉ型層１２ｉ、第１導電型層１２ｎ、第２絶縁層１８や、透明電極層である第１導電層１９ａが割断されることとなる。その結果、分離溝３１が形成される第１の分離領域Ｗ５１ｘにおける絶縁溝３３は、受光面７０ａから裏面７０ｂに向けて貫通し、分離溝３１が形成されない第２の分離領域Ｗ５２ｘの絶縁溝３３は、第２導電層１９ｂの手前まで堀り込まれることとなる。これにより、分離領域Ｗ５１ｘ、Ｗ５２ｘにおいてサブセル間を絶縁することができるとともに、第２の分離領域Ｗ５２ｘには、隣接するサブセル間を接続するサブ電極を形成することができる。
【００７８】
以上の製造工程により、図２１に示す太陽電池７０を形成することができる。
【００７９】
つづいて、本実施形態における太陽電池７０が奏する効果について説明する。本実施形態においては、サブセル間をの境界３０に光電変換部を分断する溝が形成される。この溝は、一方のサブセルの光電変換部と他方のサブセルの光電変換部の間を高抵抗にするかまたは絶縁する絶縁部として機能する。このような絶縁部を設けることで、一方のサブセルに設けられるｎ型領域と、他方のサブセルに設けられるｐ型領域とを電気的に分離し、発生したキャリアの集電効率を高めることができる。これにより、太陽電池７０の発電効率を高めることができる。
【００８０】
（第３の実施形態）
本実施形態における太陽電池７０の構成について、図２５〜図２７を参照しながら詳細に説明する。第２の実施形態では、サブ電極２０の接続部２０ｃが複数のサブセル７１〜７４が並ぶｘ方向に延びることとしたが、第３の実施形態では、接続部２０ｃがｘ方向に対して斜めの方向Ａ、Ｂに延びる点で相違する。また、サブ電極２０は、方向Ａに延びる接続部と、方向Ｂに延びる接続部とに分岐する分岐構造を有する。分岐構造を設けることで、サブ電極２０は、サブセルが分割されるｘ方向にかかる力に強い構造となる。以下、第２の実施形態との相違点を中心に述べる。
【００８１】
図２５は、第３の実施形態に係る太陽電池７０を示す平面図である。図２６は、太陽電池のｐ型領域の構造を示す断面図であり、図２５のＥ−Ｅ線断面を示す。図２７は、太陽電池のｎ型領域の構造を示す断面図であり、図２５のＦ−Ｆ線断面を示す。なお、Ａ−Ａ線断面においては、図３に示した第１の実施形態に係る太陽電池７０と同様の構造を有する。
【００８２】
第３の実施形態における太陽電池７０は、複数のサブセル７１〜７４が並ぶｘ方向に、ｎ型領域またはｐ型領域が分離領域Ｗ５ｘを挟んで連続して設けられる。Ｅ−Ｅ線に沿った断面では、図２６に示すように、ｐ型領域となる第２領域Ｗ２ｘと、第２絶縁層１８が設けられる分離領域Ｗ５ｘとがｘ方向に交互に配置される。同様に、Ｆ−Ｆ線に沿った断面では、図２７に示すようにｎ型領域となる第３領域Ｗ３ｘと、第２絶縁層１８が設けられる分離領域Ｗ５ｘとがｘ方向に交互に配置される。そのため、第２実施形態では、隣接するサブセルのうち、一方のサブセルに設けられるｎ型領域と、他方のサブセルに設けられるｐ型領域とがｙ方向にずれて配置されることとなる。これにより、ｎ型領域の上に設けられるｎ側部２０ｎと、ｐ型領域の上に設けられるｐ側部２０ｐとを接続する接続部２０ｃは、ｘ方向ではなく、ｘ方向に対して斜めの方向Ａ、Ｂに延びて設けられる。
【００８３】
図２８は、第３の実施形態におけるサブ電極２０の構造を示す平面図である。本図では、第２サブセル７２と第３サブセル７３の間を接続するサブ電極２０を示す。
【００８４】
説明の便宜上、第２サブセル７２において＋ｙ方向に交互に配置されるｎ型領域およびｐ型領域を、紙面の下から順番に第１のｎ型領域Ｎ１、第１のｐ型領域Ｐ１、第２のｎ型領域Ｎ２、第２のｐ型領域Ｐ２とよぶ。同様に、第３サブセル７３において＋ｙ方向に交互に配置されるｎ型領域およびｐ型領域を、下から順番に第３のｎ型領域Ｎ３、第３のｐ型領域Ｐ３、第４のｎ型領域Ｎ４、第４のｐ型領域Ｐ４とよぶ。
【００８５】
サブ電極２０は、複数のｐ側部２０ｐ１、２０ｐ２と、複数のｎ側部２０ｎ１、２０ｎ２と、複数の接続部２０ｃ１、２０ｃ２、２０ｃ３と、ｐ側分岐部２０ｄｐと、ｎ側分岐部２０ｄｎと、を有する。
【００８６】
第１のｐ側部２０ｐ１は、第２サブセル７２の第１のｐ型領域Ｐ１の上に設けられ、第２のｐ側部２０ｐ２は、第２サブセル７２の第２のｐ型領域Ｐ２の上に設けられる。第１のｎ側部２０ｎ１は、第３サブセル７３の第３のｎ型領域Ｎ３の上に設けられ、第２のｎ側部２０ｎ２は、第３サブセル７３の第４のｎ型領域Ｎ４の上に設けられる。
【００８７】
第１接続部２０ｃ１は、第２サブセル７２の第１のｐ側部２０ｐ１と、第３サブセル７３の第１のｎ側部２０ｎ１とを接続する。したがって、第１接続部２０ｃ１は、＋ｘ方向と−ｙ方向の間の方向Ａ（紙面上における右斜め下方向）に延びる。第２接続部２０ｃ２は、第２サブセル７２の第１のｐ側部２０ｐ１と、第３サブセル７３の第２のｎ側部２０ｎ２とを接続する。したがって、第２接続部２０ｃ２は、＋ｘ方向と＋ｙ方向の間の方向Ｂ（紙面上における右斜め上方向）に延びる。第３接続部２０ｃ３は、第２サブセル７３の第２のｐ側部２０ｐ２と、第３サブセル７３の第２のｎ側部２０ｎ２とを接続する。したがって、第３接続部２０ｃ３は、＋ｘ方向と−ｙ方向の間の方向Ａに延びる。このように、接続部２０ｃ１〜２０ｃ３は、分離領域Ｗ５ｘにおいてｘ方向およびｙ方向の双方に交差する斜めの方向ＡまたはＢに延びる。
【００８８】
ｐ側分岐部２０ｄｐは、第１のｐ側部２０ｐ１から第１接続部２０ｃ１および第２接続部２０ｃ２に分岐する分岐構造である。ｐ側分岐部２０ｄｐにより、第２サブセル７２の第１のｐ型領域Ｐ１は、第１のｐ型領域Ｐ１に対向する第３サブセル７３の第３のｐ型領域Ｐ３の両隣に位置する第３のｎ型領域Ｎ３および第４のｎ型領域Ｎ４の双方と接続される。
【００８９】
ｐ側分岐部２０ｄｐは、分岐先となる第３サブセル７３に近い領域Ｗ５ｂではなく、分岐元である第２サブセル７２に近い領域Ｗ５ａに配置される。これにより、第１接続部２０ｃ１および第２接続部２０ｃ２の長さを長くすることができる。分岐された接続部の長さを長くとることで、ｘ方向にかかる張力をｙ方向に効果的に分散させることができ、分岐構造による張力緩和の効果を高めることができる。
【００９０】
ｎ側分岐部２０ｄｎは、第２のｎ側部２０ｎ２から第２接続部２０ｃ２および第３接続部２０ｃ３に分岐する分岐構造である。ｎ側分岐部２０ｄｎにより、第３サブセル７３の第４のｎ型領域Ｎ４は、第４のｎ型領域Ｎ４に対向する第２サブセル７２の第２のｎ型領域Ｎ２の両隣に位置する第１のｐ型領域Ｐ１および第２のｐ型領域Ｐ２の双方と接続される。
【００９１】
ｎ側分岐部２０ｄｎは、分岐先となる第２サブセル７２に近い領域Ｗ５ａではなく、分岐元である第３サブセル７３に近い領域Ｗ５ｂに配置される。これにより、分離領域Ｗ５ｘにおいて、第２接続部２０ｃ２および第３接続部２０ｃ３の長さを長くすることができる。分岐された接続部の長さを長くとることで、ｘ方向にかかる張力をｙ方向に効果的に分散させることができ、分岐構造による張力緩和の効果を高めることができる。
【００９２】
なお、本実施形態では、図２５に示すように、ｐ側分岐部とｎ側分岐とを交互に配置することで、サブ電極２０をジグザグ状に形成する。これにより、サブ電極２０にかかる張力の緩和効果をさらに高めることができる。
【００９３】
次に、図２９〜図３９を主として参照しながら、本実施形態の太陽電池７０の製造方法について説明する。なお、本実施形態では、ｐ型領域が形成されるＥ−Ｅ線に対応する断面と、ｎ型領域が形成されるＦ−Ｆ線に対応する断面とで構造が異なるため、それぞれの断面を示しながら太陽電池７０の製造方法について説明する。
【００９４】
まず、図５に示す半導体基板１０を用意し、半導体基板１０の第１主面１０ａの上に、第３のｉ型層１７ｉとなるｉ型非晶質半導体層と、第３導電型層１７ｎとなるｎ型非晶質半導体層と、第２絶縁層１８となる絶縁層２３を形成する。また、半導体基板１０の第２主面１０ｂの上に、ｉ型非晶質半導体層２１とｎ型非晶質半導体層２２と、第１絶縁層１６を形成する。
【００９５】
次に、図２９に示すように、ｉ型非晶質半導体層２１と、ｎ型非晶質半導体層２２と、絶縁層２３の一部領域をエッチングする。なお、図２９は、ｐ型領域が形成されるＥ−Ｅ線断面に対応する。これにより、エッチングにより絶縁層２３が除去される第２領域Ｗ２ｘと、絶縁層２３が残って第２絶縁層１８となる分離領域Ｗ５ｘとが形成される。一方、図３０に示すように、ｎ型領域を形成すべき位置においては、ｉ型非晶質半導体層２１、ｎ型非晶質半導体層２２、絶縁層２３のエッチング処理を行わない。図３０は、ｎ型領域が形成されるＦ−Ｆ線断面に対応する図である。このとき、図２５のＡ−Ａ線断面に対応する図は、図６である。
【００９６】
次に、図３１および図３２に示すように、第２主面１０ｂを覆うようにｉ型非晶質半導体層２４を形成し、ｉ型非晶質半導体層２４の上にｐ型非晶質半導体層２５を形成する。なお、図３１は、図２９に示す第２主面１０ｂの上にｉ型非晶質半導体層２４およびｐ型非晶質半導体層２５を形成した状態を示す。図３２は、図３０に示す絶縁層２３の上にｉ型非晶質半導体層２４およびｐ型非晶質半導体層２５を形成した状態を示す。このとき、図２５のＡ−Ａ線断面に対応する図は、図８である。
【００９７】
次に、図３３に示すように、絶縁層２３、ｉ型非晶質半導体層２４、ｐ型非晶質半導体層２５をエッチングする。これにより、絶縁層２３が除去される第３領域Ｗ３ｘと、絶縁層２３が残って第２絶縁層１８となる分離領域Ｗ５ｘとが形成される。一方、図３１に示すｐ型領域を形成すべき位置においては、ｉ型非晶質半導体層２４、ｐ型非晶質半導体層２５のエッチング処理を行わない。このとき、図２５のＡ−Ａ線断面に対応する図は、図１２である。
【００９８】
次に、図３４および図３５に示すように、第１導電型層１２ｎおよび第２導電型層１３ｐの上に、導電層２６、２７を形成する。このとき、図２５のＡ−Ａ線断面に対応する図は、図１４である。
【００９９】
次に、図３６および図３７に示すように、分離領域Ｗ５ｘに分離溝３１を形成する。分離溝３１を形成することにより、導電層２６、２７を、図２５に示すｎ側電極１４と、ｐ側電極１５と、サブ電極２０とに分離する。このとき、図２５のＡ−Ａ線断面に対応する図は、図１６である。
【０１００】
次に、図３８および図３９に示すように、受光面７０ａからレーザを照射することにより、仮溝３２を形成する。その後、仮溝３２に沿って半導体基板１０を折り曲げることで、半導体基板１０を割断して絶縁溝３３を形成する。これにより、太陽電池７０は、分離領域Ｗ５ｘを挟んで複数のサブセルに分割される。
【０１０１】
以上の製造工程により、図２６、２５に示す太陽電池７０を形成することができる。
【０１０２】
つづいて、本実施形態における太陽電池７０が奏する効果について説明する。
【０１０３】
本実施形態では、上述の実施形態と同様、太陽電池７０を複数のサブセル７１〜７４に分割しているため、ｘ方向に延びるフィンガー電極１４ｂ、１５ｂの長さを短くすることができる。これにより、フィンガー電極１４ｂ、１５ｂが細長く形成される場合と比べて、フィンガー電極１４ｂ、１５ｂの抵抗値を低くして集電効率を高めることができる。
【０１０４】
本実施形態では、隣接するサブセル間を接続するサブ電極２０が分岐構造を有しており、分離領域Ｗ５ｘを跨ぐようにジグザグ状にサブ電極２０が形成される。そのため、太陽電池７０が複数のサブセルに分割されてｘ方向に力がかかる場合であっても、サブセル間を接続するサブ電極２０に対して加わる力を斜め方向に分散させることができる。このため、電極層を一括形成した後に絶縁溝３３を設ける製造方法を採用したとしても、サブ電極２０が切断されにくい。したがって、分岐構造を有するサブ電極２０とすることで、太陽電池７０を製造する際の歩留まり低下を抑えることができる。
【０１０５】
本実施形態では、一つのサブセル内においてｙ方向に交互に配置される複数のｎ型領域またはｐ型領域のうち、同じ導電型を有する領域がサブ電極２０によって並列的に接続される。これにより、隣接するサブセル間においてｎ型領域とｐ型領域とを１対１で接続する場合よりも、分離領域Ｗ５ｘの上に設けられる接続部２０ｃの電極面積を増やし、サブ電極２０の抵抗を下げることができる。これにより、サブ電極２０による集電効率を高め、太陽電池７０の発電効率を向上させることができる。
【０１０６】
（第４の実施形態）
本実施形態における太陽電池モジュール１００の構成について、図４０および図４１を参照しながら詳細に説明する。
【０１０７】
図４０は、第４の実施形態に係る太陽電池モジュール１００の構造を示す断面図である。
【０１０８】
太陽電池モジュール１００は、上述の実施形態に示した太陽電池７０を配線材８０によって複数接続した後、保護基板４０、封止層４２、バックシート５０によって封止したものである。太陽電池モジュール１００は、複数の太陽電池７０と、配線材８０と、保護基板４０と、封止層４２と、バックシート５０を備える。
【０１０９】
保護基板４０及びバックシート５０は、太陽電池７０を外部環境から保護する部材である。受光面７０ａ側に設けられる保護基板４０は、太陽電池７０が発電のために吸収する波長帯域の光を透過する。保護基板４０は、例えば、ガラス基板である。バックシート５０は、例えば、ポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）等の樹脂シートや、保護基板４０と同じガラス基板で構成される。
【０１１０】
封止層４２は、エチレン酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）、ポリビニルブチラール（ＰＶＢ）等の樹脂材料である。これにより、太陽電池モジュール１００の発電層への水分の浸入等を防ぐとともに、太陽電池モジュール１００全体の強度を向上させる。
【０１１１】
図４１は、第４の実施形態における配線材８０の構造を示す平面図である。
【０１１２】
配線材８０は、隣接する太陽電池７０のうち一方の太陽電池７０のｎ側電極１４と、他方の太陽電池７０のｐ側電極１５を接続する。配線材８０は、第１接点８１と、第２接点８２と、を有する。第１接点８１は、一方の太陽電池７０の第１サブセル７１ａに設けられるバスバー電極１４ａと接続される。第２接点８２は、他方の太陽電池７０の第４サブセル７４ｂに設けられるバスバー電極１５ａと接続される。これにより、複数の太陽電池７０は、配線材８０によって互いに直列的に接続される。なお、配線材８０によって太陽電池７０の間を並列的に接続することとしてもよい。
【０１１３】
本実施形態における太陽電池モジュール１００では、複数の太陽電池７０を直列接続することにより、太陽電池７０を単体として用いる場合と比べて出力電圧を高めることができる。また、本実施形態に係る太陽電池７０は、複数のサブセル７１〜７４が直列接続されていることから、比較例に係る太陽電池１７０と比べて太陽電池７０一つあたりの出力電圧も高い。したがって、太陽電池モジュール１００では、使用する太陽電池７０の枚数を少なくしても出力電圧を高めることができる。これにより、小型かつ出力電圧の高い太陽電池モジュール１００を提供することができる。
【０１１４】
以上、本発明を上述の各実施の形態を参照して説明したが、本発明は上述の各実施の形態に限定されるものではなく、各実施の形態の構成を適宜組み合わせたものや置換したものについても本発明に含まれるものである。
【０１１５】
（変形例１）
図４２は、変形例１における太陽電池７０の構造を示す断面図である。変形例１では、隣接するサブセル間を分割する境界３０ａ〜３０ｃに充填部３５が設けられる点で上述の実施形態と異なる。
【０１１６】
充填部３５は、隣接するサブセル同士を接着させる機能を有する。充填部３５は、隣接するサブセル間を絶縁できるよう絶縁性の材料で構成されることが望ましい。また、受光面７０ａから半導体基板１０に向かって入射する光を遮らないよう透明な材料であることが望ましい。充填部３５は、例えば、エチレン酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）や、ポリビニルブチラール（ＰＶＢ）、ポリイミド等の樹脂材料である。
【０１１７】
充填部３５を設けることにより、サブセル間を分割する境界３０ａ〜３０ｃの強度を高めることができ、太陽電池７０全体としてより強度の高い構造とすることができる。これにより、太陽電池７０の信頼性を高めることができる。
【０１１８】
（変形例２）
図４３は、変形例２における太陽電池７０の構造を示す断面図である。変形例２では、分離領域Ｗ５１ｘ、Ｗ５２ｘに絶縁溝を設ける代わりに、絶縁体１１が設けられる点で上述の実施形態と異なる。
【０１１９】
変形例２における半導体基板１０は、絶縁体１１を有する。絶縁体１１は、半導体基板１０を貫通するように分離領域Ｗ５１ｘ、Ｗ５２ｘに相当する位置に設けられる。絶縁体１１は、半導体基板１０よりも導電性の低い無機材料で構成される。絶縁体１１は、例えば、酸化シリコンや、酸窒化シリコンや、窒化シリコンである。半導体基板１０を貫通するように絶縁体１１を設けることで、半導体基板１０を割断することなく、隣接するサブセル間において半導体基板１０を介したキャリアの移動を防ぐことができる。
【０１２０】
変形例２における太陽電池７０を製造するためには、半導体基板１０としてｎ型の単結晶シリコン基板の代わりに、単結晶シリコン基板の一部領域に絶縁体１１が設けられた基板を用いればよい。例えば、半導体基板１０として切り出す前のｎ型単結晶シリコンのインゴットを用意し、基板として切り出す面に垂直な方向にインゴットを切断し、その切断面に絶縁体１１となる窒化シリコン（ＳｉＮ）層を貼り合わせる。絶縁体１１を挟み込んだインゴットを基板として切り出すことにより、絶縁体１１を有する半導体基板１０を製造することができる。
【０１２１】
変形例２では、半導体基板１０を貫通する絶縁溝が設けられていないため、太陽電池７０の全体としてより強度の高い構造とすることができる。これにより、太陽電池７０の信頼性を高めることができる。
【０１２２】
（変形例３）
図４４は、変形例３における太陽電池７０の構造を示す断面図である。変形例３では、変形例２では、分離領域Ｗ５１ｘ、Ｗ５２ｘに絶縁体１１を設けるとともに、絶縁体１１を劈開するように絶縁溝３３が形成される。これにより、サブセル間の絶縁性を高めることができる。
【０１２３】
なお、変形例３のさらなる変形例として、絶縁体１１を設ける代わりに上述の実施形態にかかる太陽電池７０における絶縁溝３３の表面に酸化処理を施すこととしてもよい。絶縁溝３３の表面にシリコン層が酸化された酸化部を形成することにより、サブセル間の絶縁性を高めることができる。なお、酸化処理の代わりに窒化処理を施すこととしてもよく、その他、単結晶シリコン基板よりも導電性の低い部材で絶縁溝３３の表面が覆われるように表面処理を施すこととしてもよい。
【０１２４】
（変形例４）
図４５は、変形例４における太陽電池７０を示す平面図である。上述の実施形態では、太陽電池７０を４つのサブセル７１〜７４に分割することとしたが、変形例４では２つのサブセル７１、７２に分割される。
【０１２５】
第１サブセル７１には、ｎ側電極１４が設けられ、第２サブセル７２にはｐ側電極１５が設けられる。第１サブセル７１と第２サブセル７２の間には、両者を分割する境界３０が形成される。境界３０をまたぐように、第１サブセル７１と第２サブセル７２の間を接続するサブ電極２０が設けられる。
【０１２６】
なお、太陽電池７０が有するサブセルの数は、これらに限らず、３つのサブセルや５以上のサブセルに分割することとしてもよい。図４５では、第２の実施形態に対応する場合を示したが、第３の実施形態の太陽電池７０のようにサブ電極を斜め方向に配置する太陽電池７０のサブセル数を２つにしてもよいし、３つのサブセルや５つ以上のサブセルに分割することとしてもよい。
【０１２７】
（変形例５）
図４６は、変形例５における太陽電池７０を示す平面図である。変形例５では、上述の第３の実施形態と同様の構造を有するが、ｐ側分岐部２０ｄｐおよびｎ側分岐部２０ｄｎが分離領域Ｗ５ｘの中心線Ｃにより近い位置に配置される点で第３の実施形態と異なる。ｐ側分岐部２０ｄｐおよびｎ側分岐部２０ｄｎの位置を中心線Ｃの近くに配置することで、複数のサブセルが並ぶｘ方向と、接続部２０ｃ１〜２０ｃ３が延びる方向Ａ、Ｂとの角度を大きくすることができる。これにより、サブ電極２０が有する分岐構造による張力緩和の効果をさらに高めることができる。
【符号の説明】
【０１２８】
Ｗ５ｘ…分離領域、１０…半導体基板、１２ｎ…第１導電型層、１３ｐ…第２導電型層、１４…ｎ側電極、１４ａ…バスバー電極、１４ｂ…フィンガー電極、１５…ｐ側電極、１５ａ…バスバー電極、１５ｂ…フィンガー電極、１９…電極層、２０…サブ電極、３０，３０ａ，３０ｂ，３０ｃ…境界、３１…分離溝、３２…仮溝、３３…絶縁溝、６２…レーザ、７０…太陽電池、７０ａ…受光面、７０ｂ…裏面、８０…配線材、１００…太陽電池モジュール、１７０…太陽電池。
【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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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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