(57)【要約】【課題】ＰＩＤ現象の発生を抑制するとともに、光電変換効率および量産性に優れた太陽電池素子およびそれを用いた太陽電池モジュールを提供すること。【解決手段】半導体基板２と、半導体基板２の一主面の上に配置され窒化シリコンを含む反射防止層９とを備えている太陽電池素子１であって、反射防止層９は、酸素濃度の低い第１反射防止層９ａと、第１反射防止層９ａよりも酸素濃度の高い第２反射防止層９ｂとを有し、半導体基板２側から第１反射防止層９ａおよび第２反射防止層９ｂがこの順で積層されている太陽電池素子１とする。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板と、該半導体基板の一主面の上に配置され窒化シリコンを含む反射防止層とを備えている太陽電池素子であって、
前記反射防止層は、酸素濃度の低い第１反射防止層と、該第１反射防止層よりも酸素濃度の高い第２反射防止層とを有し、前記半導体基板側から前記第１反射防止層および前記第２反射防止層がこの順で積層されている、請求項１に記載の太陽電池素子。
【請求項２】
前記第２反射防止層の厚さが前記第１反射防止層の厚さよりも大きい請求項１に記載の太陽電池素子。
【請求項３】
前記第１反射防止層の厚み方向における中央部の酸素濃度が1×１０１９（atoms／ｃｍ３）以下である請求項１または２に記載の太陽電池素子。
【請求項４】
前記第１反射防止層の屈折率が前記第２反射防止層の屈折率よりも大きい請求項１乃至３のいずれかに記載の太陽電池素子。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかに記載の太陽電池素子を備えている太陽電池モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は太陽電池素子およびその太陽電池素子を備えている太陽電池モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、多く使用されている太陽電池素子としては、単結晶または多結晶のシリコンからなる半導体基板を用いた結晶系の太陽電池素子である。結晶系の太陽電池素子では、通常、半導体基板の受光面側表面に反射防止層が設けられている（例えば、下記の特許文献１参照）。
【０００３】
一方、太陽電池モジュールを用いて、１メガワット以上の発電量を有する大規模太陽光発電所が建設されている。この大規模太陽光発電所の発電システムでは、一般住宅などに設置される数キロワット程度の太陽光発電システムに比べ高電圧となっている。このため太陽電池モジュールの出力特性が劣化するＰＩＤ（Potential Induced Degradation）現
象が発生する場合があった。
【０００４】
ＰＩＤ現象の発生を低減する対策として、太陽電池素子の反射防止層中の酸素濃度を下げることが提案されている（非特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１４−１１２４６号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】K.Mishina et al.“INVESTGATION ON PID-RESISTANT ANTI-REFLECTION COATING FOR CRYSTALINE SILICON SOLAR CELLS”Proc. 28th European Photovoltaic Solar Energy Conference (Paris 2013) pp.1139-1143
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記構成の太陽電池素子では、反射防止層全体での光透過率が低くなったり、光生成キャリヤのライフタイムが短くなって、光電変換効率が低下する場合がある。また、このような構成の太陽電池素子を作製する場合、反射防止層のグロースレート（膜厚成長速度）が低下し、ひいては太陽電池素子の生産性を損なう場合がある。
【０００８】
そこで、本発明の１つの目的は、ＰＩＤ現象の発生を抑制するとともに、光電変換効率および量産性に優れた太陽電池素子およびそれを用いた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】
【０００９】
本発明の一形態に係る太陽電池素子は、半導体基板と、該半導体基板の一主面の上に配置され窒化シリコンを含む反射防止層とを備えている太陽電池素子であって、前記反射防止層は、酸素濃度の低い第１反射防止層と、該第１反射防止層よりも酸素濃度の高い第２反射防止層とを有し、前記半導体基板側から前記第１反射防止層および前記第２反射防止層がこの順で積層されている。
【００１０】
また、本発明の一形態に係る太陽電池モジュールは、上記太陽電池素子を備えている。
【発明の効果】
【００１１】
上記構成の太陽電池素子および太陽電池モジュールによれば、反射防止層の第１反射防止層の酸素濃度を第２反射防止層の酸素濃度よりも低くしている。これによって、第１反射防止層のみの層に比べ光透過率が高くなる。また、反射防止層から半導体基板への酸素原子の拡散を抑制することができて、光生成キャリヤのライフタイムが短くならないようにすることができる。これによって、光電変換効率に優れた太陽電池素子および太陽電池モジュールを提供できる。
【００１２】
また、第１反射防止層の上に第１反射防止層よりも酸素濃度の低い第２反射防止層を設けているので、グロースレートの低下の影響を抑えることができる。このため、ＰＩＤ現象の発生を抑制できて、信頼性および生産性の高い太陽電池素子および太陽電池モジュールを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１（ａ）は本発明の一実施形態に係る太陽電池素子を表面側から見た平面図であり、図１（ｂ）は太陽電池素子を裏面側から見た平面図である。
【図２】図２は図１（ａ）のＴ−Ｔ線における断面図である。
【図３】図３は図２のＡ部を拡大した拡大断面図である。
【図４】図４（ａ）〜（ｆ）は、それぞれ本発明の一実施形態に係る太陽電池素子の製造方法の一例を示す断面図である。
【図５】図５は本実施形態に係る平行平板型ＰＥＣＶＤ装置の構造の一例を示す断面図である。
【図６】図６は本実施形態に係るＰＥＣＶＤ装置に用いられる搬送カートの構造の一例を示す平面図である。
【図７】図７（ａ）は本発明の一実施形態に係る太陽電池モジュールの第１面側を示す平面図であり、図７（ｂ）は太陽電池モジュールの第２面側を示す平面図である。
【図８】図８（ａ）は本発明の一実施形態に係る太陽電池素子に接続部材を接続した状態を示す平面図であり、図８（ｂ）は２つの太陽電池素子同士の接続状態を示す断面図である。
【図９】図９は本発明の一実施形態に係る太陽電池モジュールの一部の構造を示す分解断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の太陽電池素子および太陽電池モジュールの一実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、図面は模式的に示したものであるので、各図における構成要素のサイズおよび位置関係等は適宜変更できる。
【００１５】
＜太陽電池素子＞
図１、図２に示すように、太陽電池素子１は半導体基板２を備えている。太陽電池素子１は、主として光を受ける第１主面である表面１ａと、表面１ａと対向する第２主面である裏面１ｂとを有している。また、半導体基板２も、太陽電池素子１の表面１ａに相当する１主面である表面２ａと、太陽電池素子１の裏面１ｂに相当する他主面である裏面２ｂとを有している。
【００１６】
半導体基板２は、例えば単結晶シリコン基板または多結晶シリコン基板が用いられ、この半導体基板２は、ボロンまたはガリウムなどのドーパント元素を含有していることから、一導電型（例えばｐ型）を有している。半導体基板２の厚みは、例えば１５０〜２５０μｍ程度であり、その平面形状は、特に限定されるものではないが、一辺が１００〜１８０ｍｍ程度の正方形状または矩形状であればよい。また、半導体基板２の表面２ａ側には、光の反射率を低減させる微小な凹凸を設けてもよい。なお、以下では、半導体基板２としてｐ型多結晶シリコン基板を用いる例について説明する。
【００１７】
また図２に示すように、半導体基板２は、太陽電池素子１の表面１ａ側に設けられた逆導電型層８を有している。逆導電型層８は、半導体基板２の一導電型領域７に対する逆の導電型（ｎ型）を有しており、一導電型領域７とｐｎ接合を形成する。ｎ型の逆導電型層８は、半導体基板２における表面２ａ側にリン等のドーパント元素を拡散させることによって形成される。
【００１８】
さらに図１（ａ）に示すように、太陽電池素子１の表面１ａには、表面電極としてバスバー電極３およびフィンガー電極４が配置されている。また、図１（ｂ）に示すように、裏面１ｂには、裏面電極として集電電極５および接続電極６が配置されている。
【００１９】
太陽電池素子１の表面１ａ（半導体基板２の表面２ａ）側に設けられるバスバー電極３は、フィンガー電極４によって収集された光生成キャリヤ（以下、キャリヤとする）を集電する役割を有する。バスバー電極３は、図１（ａ）のＹ軸方向に沿って、幅が１〜３ｍｍ程度の細長い形状で、一定間隔をあけて平行に２〜５本程度形成される。
【００２０】
フィンガー電極４は、キャリヤを収集する役割を有し、図１（ａ）のＸ軸方向に延びてバスバー電極３とほぼ直交するように接続される。また、フィンガー電極４の幅は５０〜２００μｍ程度であり、１〜８ｍｍ程度の間隔を空けて複数本形成される。なお、バスバー電極３およびフィンガー電極４は、例えば銀を主成分とした導電性ペーストを、所望の形状に塗布した後、焼成することによって形成される。この焼成後のバスバー電極３およびフィンガー電極４の厚みは、例えば１０〜３０μｍ程度である。
【００２１】
また図１（ｂ）に示すように、太陽電池素子１の裏面１ｂ（半導体基板２の裏面２ｂ）側には接続電極６が設けられている。接続電極６は幅が１〜５ｍｍ程度であり、図１（ｂ）のＹ軸方向に、表面１ａに設けられたバスバー電極３とほぼ対向する位置に２〜５本程度配置される。また接続電極６は、例えば銀を主成分とした導電性ペーストを、所望の形状に塗布した後、焼成することによって形成される。この焼成後の接続電極６の厚みは１０〜３０μｍ程度である。
【００２２】
集電電極５は、太陽電池素子１の裏面１ｂにおいてキャリヤを収集して接続電極６に伝えるものである。集電電極５は、半導体基板２の裏面２ｂの外周部における０．５〜３ｍｍ幅の部分、および接続電極６の配置部分を除いた裏面２ｂの略全面に形成される。この集電電極５は、例えばアルミニウムを主成分とする導電性ペーストを所望の形状に塗布した後に焼成して形成することができる。集電電極５の厚みは、例えば１５〜５０μｍ程度である。
【００２３】
図２に示すＢＳＦ（Back-Surface-Field）領域１０は、半導体基板２の裏面２ｂ側に内部電界を形成し、裏面２ｂの近傍での少数キャリヤの再結合による変換効率の低下を低減させる役割を有している。また、ＢＳＦ領域１０は、半導体基板２の一導電型領域７と同一の導電型を有していて、一導電型領域７にドープされているドーパント元素の濃度よりも高い濃度でドーパント元素が存在する。また、ＢＳＦ領域１０は、半導体基板２がｐ型を有する場合は、例えば、裏面２ｂ側にボロンまたはアルミニウムなどのドーパント元素を拡散させることによって、これらドーパント元素の濃度が１×１０１８〜５×１０２１ａｔｏｍｓ／ｃｍ３程度となるように形成されるとよい。
【００２４】
反射防止層９は、図２に示すように半導体基板２の１主面をなす逆導電型層８の上に配置されている。反射防止層９は、太陽電池素子１の表面１ａにおける光の反射率を低減し
、光吸収によって生成する電子正孔対を増大させる役割を果たすことで、太陽電池素子１の光電変換効率の向上に寄与する。また、反射防止層９は半導体基板２の界面および粒界での少数キャリヤの再結合による変換効率の低下を低減する、パッシベーション膜としての効果も有する。反射防止層８の材料としては、パッシベーション膜としての効果に優れた窒化シリコン膜（ＳｉＮｘ膜；Ｓｉ３Ｎ４ストイキオメトリを中心にして組成比（ｘ）には幅がある）を好適に用いることができる。この窒化シリコン膜は、ＰＥＣＶＤ（plasma enhanced chemical vapor deposition）装置などを使用して作製することができる。
【００２５】
さらに、本実施形態における反射防止層９は、図３に示すように、半導体基板２の逆導電型層８上に配置された第１反射防止層９ａと、第１反射防止層９ａの上に配置された第２反射防止層９ｂとを有している。そして、第１反射防止層９ａの酸素濃度は第２反射防止層９ｂの酸素濃度よりも低い。このように、反射防止層９は、酸素濃度の低い第１反射防止層９ａと、第１反射防止層９ａよりも酸素濃度の高い第２反射防止層９ｂとを有し、半導体基板２側から第１反射防止層９ａおよび第２反射防止層９ｂがこの順で積層されている。
【００２６】
大規模太陽光発電所におけるＰＩＤ現象は、太陽電池モジュールのガラスより遊離したナトリウム（Ｎａ）の半導体基板２表面への移動に起因するものといわれている。上述のように、半導体基板２の上に酸素濃度の低い第１反射防止層９ａを配置することによって、ナトリウムが半導体基板２の表面へ移動することを抑制することができ、ＰＩＤ現象の出現を抑制することができる。
【００２７】
また、第２反射防止層９ｂを設けているので、第２反射防止層９ｂにシリコンと酸素と窒素の結合（Ｓｉ−Ｏ−Ｎ）ができる。これによって、第１反射防止層９ａのみの層に比べ光透過率が高くなるため、太陽電池素子１の光電変換効率を向上させることができる。
【００２８】
酸素濃度の低い第１反射防止層９ａのみで所定の膜厚を成膜して反射防止層９を構成した場合、ＣＶＤ装置の成膜室内の酸素濃度を低下させる必要がある。このため、成膜中の成膜室内におけるモノシランまたはアンモニアなどの流量を増やすとともに、成膜室内部の圧力を下げる必要がある。ところが、この場合は窒化シリコン膜のグロースレートが低下して、太陽電池素子の生産性が低下する。
【００２９】
一方、本実施形態では、第１反射防止層９ａの上に第１反射防止層９ａよりも酸素濃度の低い第２反射防止層２ｂを設けることによって、グロースレートの低下の影響を抑えることができる。このため、ＰＩＤ現象の発生を抑制できて、信頼性および生産性の高い太陽電池素子の提供が可能となる。
【００３０】
さらに、本実施形態では半導体基板２の逆導電型層８上に第１反射防止層９ａを配置している。これによって、後述する後工程の電極形成時の焼成などの加熱工程による反射防止層から半導体基板への酸素原子の拡散を抑制することができて、逆導電型層８内のキャリヤのライフタイムが短くなることを抑制することができる。
【００３１】
第１反射防止層９ａおよび第２反射防止層９ｂの酸素濃度は、二次イオン質量分析法（ＳＩＭＳ；Secondary Ion Mass Spectrometry）で測定することができる。この分析では、各層の厚み方向のほぼ中央部の複数の点（例えば２〜５箇所程度）の酸素濃度の平均で比較することができる。発明者らが繰り返し行ったテストでは、第１反射防止層９ａの酸素濃度が、1×１０２０atoms／ｃｍ３以下とすることで、より確実にＰＩＤ現象の出現を抑制することができることが判った。
【００３２】
また本実施形態においては、第２反射防止層９ｂの厚さが第１反射防止層９ａの厚さよ
りも大きいことが望ましい。すなわち発明者らが繰り返し行ったテストでは、第１反射防止層９ａの厚みが５〜１５ｎｍ程度であればＰＩＤ現象の出現を抑制できることが判明した。一方、反射防止層９全体では、屈折率は１．８〜２．５程度、厚みは３５〜１２０ｎｍ程度であればよいので、第１反射防止層９ａの厚みを必要最小限の５〜１５ｎｍ程度として、残りを第２反射防止層９ｂとすればよい。これによって、グロースレートの低下の影響をより確実に抑えることができる。
【００３３】
また本実施形態においては、第１反射防止層９ａの屈折率が、第２反射防止層９ｂの屈折率よりも大きいことが望ましい。すなわちこのような構造によって、空気の屈折率（ｎ＝１．０）からシリコンの屈折率（ｎ＝４．２）まで段階的に屈折率を大きくできるため、各層間での光の反射率を低減することができる。これによって、太陽電池素子１に取り込まれる光量を増加させることができ、太陽電池素子１の光電変換効率を向上させることができる。またこの場合、第１反射防止層９ａと第２反射防止層９ｂの屈折率の一例は、例えば第１反射防止層９ａの屈折率が２．２以上、２．５以下であり、第２反射防止層９ｂの屈折率は１．８以上、２．２未満である。
【００３４】
なお、本実施形態は上記の内容に限定されるものでなく、種々の変更を加えることができる。例えば太陽電池素子１の裏面１ｂには、酸化アルミニウムなどから成るパッシベーション膜を具備していてもよく、またバスバー電極３や接続電極６は、上述の銀を主成分とした導電性ペーストの他に、銀と銅を主成分とした導電性ペーストで形成してもよい。
【００３５】
＜太陽電池素子の製造方法＞
次に、太陽電池素子１の製造方法について説明する。
【００３６】
まず、図４（ａ）に示すように半導体基板２を準備する。半導体基板２としては、比抵抗は０．２〜２．０Ω・ｃｍ程度の一導電型を有する多結晶シリコン基板である。なお、半導体基板２が単結晶シリコン基板の場合は、例えばＦＺ（フローティングゾーン）法またはＣＺ（チョクラルスキー）法などによって作製される。半導体基板２が多結晶シリコン基板の場合は、例えば鋳造法などによって作製される。以下では、ｐ型の多結晶シリコン基板を半導体基板２として用いる例について説明する。
【００３７】
半導体基板２の製法について説明する。まず、鋳造法によって多結晶シリコンのインゴットを作製する。次いで、そのインゴットをマルチワイヤーソー等を用いて、例えば１５０〜２５０μｍ程度の厚みにスライスして、ｐ型の半導体基板２を作製する。その後、半導体基板２の切断面の機械的ダメージ層および汚染層を除去するために、表面をＮａＯＨ、ＫＯＨなどのアルカリ溶液、またはフッ酸と硝酸との混合液などの溶液で数μｍ程度エッチングして、洗浄し乾燥する。
【００３８】
その後、反応性イオンエッチング装置を用いて、半導体基板２の表面２ａの略全面に、微細な凹凸を持つテクスチャ構造を形成してもよい。本実施形態では、例えば、三フッ化メタン（ＣＨＦ３）を２０ｓｃｃｍ、塩素（Ｃｌ２）を５０ｓｃｃｍ、酸素（Ｏ２）を１０ｓｃｃｍ、および六フッ化イオウ（ＳＦ６）を８０ｓｃｃｍ流しながら、反応圧力７Ｐａ、プラズマを発生させるＲＦパワーを５００Ｗの条件で、３分間程度ドライエッチングする。その後、半導体基板２の表面２ａ上のシリコン残渣を洗浄し除去する。
【００３９】
次に、図４（ｂ）に示すように、半導体基板２の表面２ａ側の表層内にｎ型の逆導電型層８を形成する。このような逆導電型層８は、ペースト状態にした五酸化二リン（Ｐ２Ｏ５）を半導体基板２の表面２ａに塗布して熱拡散させる塗布熱拡散法、または、ガス状態にしたオキシ塩化リン（ＰＯＣｌ３）を拡散源とした気相熱拡散法などによって形成される。この逆導電型層８は、０．１〜１μｍ程度の厚みで、４０〜１５０Ω／□程度のシー
ト抵抗を示すように形成される。気相熱拡散法などで逆導電型層８を形成時に、裏面２ｂ側にも逆導電型層が形成された場合には、フッ酸と硝酸との混合液に半導体基板２の裏面２ｂ側のみを浸して、裏面２ｂ側の逆導電型層８をエッチングして除去して、ｐ型の一導電型領域７を露出させる。以上によって、半導体基板２の内部に、ｐ型の一導電型領域７とｎ型の逆導電型層８によって、ｐｎ接合を形成することができる。
【００４０】
次に、図４（ｃ）に示すように、半導体基板２の表面２ａ側に、上述のように第１反射防止層９ａおよび第２反射防止層９ｂからなる反射防止層９を形成する。反射防止層９は、窒化シリコンなどからなる膜を、ＰＥＣＶＤ装置など用いて形成される。
【００４１】
図５は、本実施形態に係る平行平板型ＰＥＣＶＤ装置の構造の一例を示したものである。これにおいて、ｐｎ接合が形成された半導体基板２が載置された搬送カート２２は、搬送機構２６で入口側からロードロック室２３内部に搬入される。ここで、大気状態から減圧状態に排気されるとともに所定の温度の温度（例えば５００℃程度）に昇温される。その後、成膜室２４に搬送され、成膜室２４で半導体基板２と搬送カート２２が昇温された状態で窒化シリコン膜が成膜される。そして、アンロードロック室２５に運ばれて真空状態から大気状態にパージされて出口側から搬出される。
【００４２】
引き続き連続して成膜処理を行うためには、出口側から搬出された搬送カート２２は装置外部を通り入口側に戻される。このときロードロック室２３の入口側に半導体基板２の供給機構を設けて、搬送カート２２の上部側からロボットなどで成膜前の半導体基板２を搬送カート２２の所定の位置に供給したり、アンロードロック室２５の出口側に半導体基板２の回収機構を設けて薄膜を成膜した半導体基板２を回収する。または、入り口側で供給・回収を同時に行う。
【００４３】
本実施形態に係るＰＥＣＶＤ装置に用いられる搬送カート２２は、図６に示すように金属枠３９にプレート３７をはめ込んでプレート固定冶具４０によって固定される構造である。そして、搬送カート２２はＰＥＣＶＤ装置の搬送機構によってその内部を移動し、ロードロック室２３、成膜室２４、アンロードロック室２５の各チャンバー内の所定の位置で、搬送カート固定治具４１によって固定されるようになっている。このような金属枠３９、プレート固定冶具４０および搬送カート固定治具４１はステンレスなどから成る。
【００４４】
多数の基板位置決めピン３８は、搬送中の半導体基板２が振動などで動き、半導体基板２同士が重ならないように、また載置プレート３７から半導体基板２が転落しないように設けられている。これら基板位置決めピン３８は、互いに隣り合う基板位置決めピン３８同士の間隔が半導体基板２の大きさに対し少し大きくなるように植設される。基板位置決めピン３８は、カーボンもしくはアルミナなどのセラミックまたはステンレスなどから成る。
【００４５】
窒化シリコン膜の成膜は、半導体基板を載置した搬送カート２２を成膜室内の所定の位置に固定した後、成膜室２４内を真空ポンプ３０で排気し、マスフローコントローラー２９からガスを成膜室２４内に導入しながら、ＲＦ電源などの電力供給手段２８からＲＦ電力を印加する。そして、導入したガスを活性状態に励起させて、電極板２７とアース３１側の搬送カート２２との間でプラズマを発生させる。これによって半導体基板２の上面に窒化シリコン膜を成膜する。
【００４６】
このようなＰＥＣＶＤ装置において、第１反射防止層９ａを成膜するには、例えばモノシランガス（ＳｉＨ４）の流量を２０００ｓｃｃｍ、アンモニアガス（ＮＨ３）の流量を１００００ｓｃｃｍ、窒素ガス（Ｎ２）の流量を６７００ｓｃｃｍ、成膜中の圧力を６０Ｐａ、ＲＦパワーを２１００ｗの条件で、所定の膜厚になるように成膜時間を調整して行
えばよい。第２反射防止層９ｂを成膜するには、例えばモノシランガス（ＳｉＨ４）の流量を９００ｓｃｃｍ、アンモニアガス（ＮＨ３）の流量を４６００ｓｃｃｍ、窒素ガス（Ｎ２）の流量を３１００ｓｃｃｍ、成膜中の圧力を９０Ｐａ、ＲＦパワーを１８００ｗの条件で所定の膜厚になるように成膜時間を調整して行えばよい。
【００４７】
なお、本実施形態に係るＰＥＣＶＤ装置は、上記の内容に限定されるものでなく、種々の変更を加えることができる。例えば太陽電池素子１の量産に対応できるように、成膜室を２つ準備して、最初の成膜室で第１反射防止層９ａを成膜し、２番目の成膜室で第２反射防止層９ｂを成膜するようにしてもよい。
【００４８】
次に、図４（ｄ）に示すように、半導体基板２の表面２ａに、バスバー電極３およびフィンガー電極４となる表面側導電性ペースト１３を塗布し配置する。表面側導電性ペースト１３としては、銀を主成分として導電性ペースト中に７０〜８５質量％程度含有し、さらにガラスフリットおよび有機ビヒクル等を混練したものを用いる。有機ビヒクルは、例えばバインダーとして使用される樹脂成分を有機溶媒に添加して得られる。バインダーとしては、エチルセルロース等のセルロース系樹脂の他、アクリル樹脂またはアルキッド樹脂等が使用され、有機溶媒としては、例えばジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、ターピネオールまたはジエチレングリコールモノブチルエーテル等が使用される。有機ビヒクルの含有質量は、導電性ペースト中に５〜２０質量％程度含有していればよい。また、ガラスフリットの成分は、ガラス材料として例えばＳｉＯ２−Ｂｉ２Ｏ３−ＰｂＯ系またはＡｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２−ＰｂＯ系などの鉛系ガラスを用いることができる。また、他のガラス材料としては、Ｂ２Ｏ３−ＳｉＯ２−Ｂｉ２Ｏ３系またはＢ２Ｏ３−ＳｉＯ２−ＺｎＯ系などの非鉛系ガラスも用いることができる。ガラスフリットは、導電性ペースト中に２〜１５質量％程度であればよい。表面側導電性ペースト１３を配置する方法としては、スクリーン製版を用いたプリント印刷法を用いて、第１テクスチャ構造領域１１上にフィンガー電極４となる表面側導電性ペースト１３が配置されるように塗布する。この塗布後、所定の温度で乾燥し、溶剤を蒸発させる。
【００４９】
次に、図４（ｅ）に示すように、半導体基板２の裏面２ｂに、接続電極６用の裏面側第１導電性ペースト１４を配置する。裏面側第１導電性ペースト１４は、上述の表面側導電性ペースト１３と同様の導電性ペーストが使用可能である。裏面側第１導電性ペースト１４を配置後、所定の温度で乾燥させて溶剤を蒸散させる。
【００５０】
次いで、図４（ｆ）に示すように、裏面集電電極５用の裏面側第２導電性ペースト１５を配置する。第２導電性ペースト１５としては、例えばアルミニウムを主成分とする金属粉末と、ガラスフリットと、有機ビヒクルとを含有するアルミニウムペーストを用いる。塗布法としては、プリント印刷法などを用いることができる。このように導電性ペーストを塗布した後、所定の温度で乾燥させて溶剤を蒸散させる。
【００５１】
次に、表面側導電性ペースト１３、裏面側第１導電性ペースト１４および裏面側第２導電性ペースト１５を配置した半導体基板２を焼成炉に投入し、これらを同時に６００〜８５０℃程度の温度で数分間、焼成する。これによって、焼成中に溶融したガラスフリットが半導体基板２の最表面と反応した後に固着して、各電極と半導体基板２との電気的コンタクトを形成するとともに、機械的な接着強度を高めることができる。このとき、表面側導電性ペースト１３は、反射防止層９をファイアースルーして、半導体基板２と直に接するバスバー電極３およびフィンガー電極４が形成される。また、この焼成によって、裏面側第１導電性ペースト１４は接続電極６となり、裏面側第２導電性ペースト１５は集電電極５となる。このとき、集電電極５の形成と同時に、アルミニウムが半導体基板２に拡散することによって、ＢＳＦ領域１０が形成される。以上の工程によって、図１および図２に示した太陽電池素子１が完成する。
【００５２】
なお、本実施形態に係る太陽電池素子１の製造方法は、上記のものに限定されるものではない。例えば、焼成工程は、表面側導電性ペースト１３、裏面側第１導電性ペースト１４および裏面側第２導電性ペースト１５をそれぞれ配置した後に順次行なってもよい。ただし、表面側導電性ペースト１３および裏面側第１導電性ペースト１４を同時に行ない、裏面側第２導電性ペースト１５配置後にさらに焼成してもよい。また、他の方法としては、表面側導電性ペースト１３を焼成した後、裏面側第１導電性ペースト１４および裏面側第２導電性ペースト１５を同時に焼成してもよい。
【００５３】
＜太陽電池モジュール＞
図７（ａ）、（ｂ）に示すように、本実施形態に係る太陽電池モジュール５１は、複数の太陽電池素子１を有する太陽電池パネル５３と、太陽電池パネル５３の外周部に配置されたフレーム５４を有する。太陽電池モジュール５１は、主として光を受ける面である第１面５１ａ（図７（ａ）を参照）、および、第１面５１ａの裏面に相当する第２面５１ｂを有する（図７（ｂ）を参照）。そして、太陽電池モジュール５１は、図７（ｂ）に示すように、第２面５１ｂに端子箱５５を有している。また、端子箱５５には、太陽電池モジュール５１の発生した電力を外部回路に供給するための出力ケーブル５６が配線されている。
【００５４】
太陽電池モジュール５１を構成する太陽電池素子１は、上述の実施形態のものであればよい。また、隣り合う太陽電池素子１同士は、図８（ａ），（ｂ）に示すように、接続導体５２で電気的に接続される。この接続導体５２は、例えば、厚さが０．１〜０．３ｍｍ程度の銅またはアルミニウムの金属箔であればよい。この金属箔には、表面に半田がコーティングされている。この半田は、メッキまたはディピング等によって、例えば、５〜３０μｍ程度の平均厚さになるように設けられる。この接続導体５２の幅は、太陽電池素子のバスバー電極３の幅と同等もしくはバスバー電極３の幅よりも小さくすればよい。これによって、接続導体５２によって太陽電池素子１の受光を妨げにくくできる。また接続導体５２は、バスバー電極３および接続電極６の電極領域６ａの略全表面に接続してもよい。これによって、太陽電池素子１の抵抗成分を小さくできる。ここで、接続導体５２を１５０ｍｍ角程度の半導体基板２を使用する場合、接続導体５２の幅は１〜３ｍｍ程度、その長さは２６０〜３００ｍｍ程度であればよい。
【００５５】
図８（ａ）に示すように、１つの太陽電池素子１に接続される接続導体５２において、一方の接続導体５２ａは、太陽電池素子１の表面１ａのバスバー電極３に半田付けされており、また他方の接続導体５２ｂは、太陽電池素子１の裏面の接続電極６に半田付けされている。
【００５６】
また、図８（ｂ）に示すように、隣り合う太陽電池素子１（太陽電池素子１Ｓ、１Ｔ）は、太陽電池素子１Ｓの表面１ａのバスバー電極３に接続した接続導体５２の他端部を太陽電池素子１Ｔの裏面１ｂの接続電極６に半田付けされることによって接続される。このような接続を複数（例えば５〜１０個程度）の太陽電池素子１に繰り返すことによって、複数の太陽電池素子１が直線状に直列接続されてなる太陽電池ストリングが形成される。
【００５７】
次に、この太陽電池ストリングを複数（例えば２〜１０本程度）用意して、１〜１０ｍｍ程度の所定間隔をあけて略平行に整列させる。そして、太陽電池ストリングの各端部の太陽電池素子１同士を横方向配線６５にて半田付けなどで接続する。また、両端側の太陽電池ストリングの横方向配線６５を接続していない太陽電池素子１には、外部導出配線６６を接続する。
【００５８】
次に、透光性基板６１、表面側充填材６２、裏面側充填材６３および裏面材６４を準備
する。透光性基板６１としては、ガラスが用いられる。ここでガラスは、例えば、厚さ３〜５ｍｍ程度の白板ガラス、強化ガラス、倍強化ガラスまたは熱線反射ガラスなどが用いられる。
【００５９】
表面側充填材６２および裏面側充填材６３は、それぞれエチレン−酢酸ビニル共重合体（以下ＥＶＡと略す）またはポリビニルブチラール（ＰＶＢ）から成り、Ｔダイと押し出し機とによって、厚さ０．４〜１ｍｍ程度のシート状に成形されたものが用いられる。これらはラミネート装置によって減圧下にて加熱加圧を行うことで、軟化、融着して他の部材と一体化させる。
【００６０】
裏面材６４は、外部からの水分の浸入を低減する役割を有する。裏面材６４は、例えば、アルミ箔を挟持した耐候性を有するフッ素系樹脂シート、アルミナまたはシリカを蒸着したポリエチレンテレフタレ−ト（ＰＥＴ）シート等が用いられる。裏面材６４は、太陽電池モジュール５１の第２面５１ｂ側からの光に入射を光発電に用いる場合は、ガラスまたはポリカーボネート樹脂を用いてもよい。
【００６１】
次いで、図９に示すように、透光性基板６１上に表面側充填材６２を配置した後、上記のように接続した太陽電池素子１、裏面側充填材６３および裏面材６４を順次積層して積層体を作製する。
【００６２】
次いで、この積層体をラミネート装置にセットする。そして、減圧下にて加圧しながら１００〜２００℃で例えば１５分〜１時間程度加熱することによって、太陽電池パネル５３を作製できる。
【００６３】
最後に、図７に示すように、太陽電池パネル５３の外周部にフレーム５４や第２面５１ｂ側に端子箱５５を必要に応じて取り付けることで、太陽電池モジュール５１が完成する。このように、上述の太陽電池素子１を備えることによって、信頼性およびコストに優れた太陽電池モジュール５１を提供できる。
【符号の説明】
【００６４】
１    ：太陽電池素子
１ａ：表面
１ｂ：裏面
２    ：半導体基板
２ａ：表面
２ｂ：裏面
３    ：バスバー電極
４    ：フィンガー電極
５    ：集電電極
６    ：接続電極
７    ：一導電型領域
８    ：逆導電型層
９    ：反射防止層
１０  ：ＢＳＦ領域
１３  ：表面側導電性ペースト
１４  ：裏面側第１導電性ペースト
１５  ：裏面側第２導電性ペースト
２２  ：搬送カート
２３  ：ロードロック室
２４  ：成膜室
２５  ：アンロードロック室
２６  ：搬送機構
２７  ：電極板
２８  ：電力供給手段
２９  ：マスフローコントローラー
３０  ：真空ポンプ
３１  ：アース
３２  ：ヒーター
３７  ：プレート
３８  ：基板位置決めピン
３９  ：金属枠
４０  ：プレート固定冶具
４１  ：搬送カート固定治具
４２  ：プレート上の基板が載置されない部分
５１  ：太陽電池モジュール
５１ａ：第１面
５１ｂ：第２面
５２  ：接続導体
５３  ：太陽電池パネル
５４  ：フレーム
５５  ：端子箱
５６  ：出力ケーブル
６１  ：透光性基板
６２  ：表面側充填材
６３  ：裏面側充填材
６４  ：裏面材
６５  ：横方向配線
６６  ：外部導出配線
【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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