(57)【要約】  電極形状の変更という簡便な方法で太陽電池の受光面バス電極１５における抵抗損失を低減し、高効率の太陽電池を得ることを目的とする。この太陽電池モジュールでは、太陽電池セル１０の受光面バス電極１５の両側にある左右一対の受光面グリッド電極１４のうち、基板の一端部に位置する受光面グリッド電極１４以外の受光面グリッド電極１４の受光面バス電極１５との接続部が斜行部１４ｂを有し、一直線上に位置しないようずれて配置される。
2015151245.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光電変換部を有する基板の受光面に形成される集電電極が、
前記光電変換部上に形成されたバス電極と、
前記バス電極の両側に平行に配列された複数のグリッド電極とを有し、
前記グリッド電極は、前記バス電極の一端部で、前記バス電極との接続部が、一直線上に位置し、
前記グリッド電極は、前記バス電極の一端部以外では、前記バス電極の両側で、前記バス電極との接続部がずれるように、前記バス電極の一方の側で斜行部を有する太陽電池。
【請求項２】
前記グリッド電極の前記斜行部と、前記バス電極との成す角度が９度以上、９０度未満である請求項１に記載の太陽電池。
【請求項３】
相対向する第１主面と第２主面とを有する第１導電型半導体基板と、
前記第１導電型半導体基板の前記第１主面に形成され、前記第１導電型半導体基板と反対の導電型を有する第２導電型半導体層と、
前記第２導電型半導体層の少なくとも一部と接触する第１の電極と、
前記第１導電型半導体基板の第２主面の少なくとも一部と接触する第２の電極とを有し、
第１主面および第２主面の両面の前記集電電極が、
前記光電変換部上に形成されたバス電極と、
前記バス電極の両側に平行に配列された複数のグリッド電極とを有し、
前記グリッド電極は、前記バス電極の一端部で、前記バス電極との接続部が、一直線上に位置し、
前記グリッド電極は、前記バス電極の一端部以外では、前記バス電極との接続部がずれるように、前記バス電極の一方の側で斜行部を有する請求項１または２に記載の太陽電池。
【請求項４】
光電変換部を有する基板の受光面に形成される集電電極が、
前記光電変換部上に形成されたバス電極と、
前記バス電極の両側に平行に配列された複数のグリッド電極とを有し、
前記グリッド電極は、前記バス電極の一端部で、前記バス電極との接続部が、一直線上に位置し、
前記グリッド電極は、前記バス電極の一端部以外では、前記バス電極の両側で前記バス電極との接続部がずれるように、前記バス電極の一方の側で斜行部を有する少なくとも一つの太陽電池と、
前記バス電極上に接続されるタブ線とを有し、
前記タブ線が前記一端部から導出される太陽電池モジュール。
【請求項５】
前記グリッド電極の前記斜行部は、前記バス電極との成す角度が９度以上、９０度未満である請求項４に記載の太陽電池モジュール。
【請求項６】
前記太陽電池は、
相対向する第１主面と第２主面とを有する第１導電型半導体基板と、
前記第１導電型半導体基板の前記第１主面に形成され、前記第１導電型半導体基板と反対の導電型を有する第２導電型半導体層と、
前記第２導電型半導体層の少なくとも一部と接触する第１の電極と、
前記第１導電型半導体基板の第２主面の少なくとも一部と接触する第２の電極とを有し、
第１主面および第２主面の両面の前記集電電極が、
前記光電変換部上に形成されたバス電極と、
前記バス電極の両側に平行に配列された複数のグリッド電極とを有し、
前記グリッド電極は、前記バス電極の一端部で、前記バス電極との接続部が、一直線上に位置し、
前記グリッド電極は、前記バス電極の一端部以外では、前記バス電極の両側で前記バス電極との接続部がずれるように、前記バス電極の一方の側で斜行部を有する請求項４または５に記載の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、太陽電池および太陽電池モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、光照射により太陽電池内部で発生したキャリアはｐｎ接合の内蔵電界により電子と正孔に分離され、正負の各電極から取り出される。電流はキャリアの移動であるため、その移動経路において抵抗損失が生じる。例えばｐ型ウェハを使用した太陽電池の場合、ｐｎ接合で分離された電子はエミッタ層(ｎ層)を通過してグリッド電極に集められ、更にグリッド電極からバス電極に集められる。一方、正孔はウェハを通過して、裏面電極に集められる。これらの経路での抵抗損失は太陽電池の曲線因子(Ｆｉｌｌ  Ｆａｃｔｏｒ、以下、ＦＦと記す)に影響を与え、抵抗損失が大きくなるにつれてＦＦが低下する。このため太陽電池の高効率化をはかるためには、太陽電池内の抵抗損失を減らす事が重要である。【０００３】
特に、裏面を全面電極とした太陽電池では拡散層と表面電極に起因する抵抗損失が大きく、表面電極と似た構造の電極を裏面電極に持つ太陽電池に至っては、更に裏面電極の損失も加わり、これらの抵抗損失を減らす事が必要である。拡散層のシート抵抗を下げる事は拡散層での抵抗損失の低減には有効であるが、そうすると短波長光を有効に活用できず電流が低下してしまうため、シート抵抗を下げることなく、グリッド電極ピッチを狭くするなど、表面電極の設計や工夫で抵抗損失を減らしている。例えば、特許文献１ではグリッド電極の断面積の増加率をグリッド電極の先端から電流導出部（バス電極との接続部）に向かって大きくなるよう形成する、また、特許文献２ではバス電極の本数を増やす事でグリッド電極を短くする、などの技術が開示されている。【０００４】
バス電極とその両側に配するグリッド電極の接続箇所が一直線上に位置しないように配列した電極パターンも提案されている（特許文献３，４）。特許文献３および４では、類似した電極パターンを有しており、バス電極の両側でグリッド電極の本数が異なっている。また特許文献３では、セルの端部までグリッド電極が配置されていない。一方特許文献４ではセル端部にグリッド電極が配置されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平６-２８３７３６号公報
【特許文献２】特許第４９５３５６２号公報
【特許文献３】特開２００７−３２４２６４号公報
【特許文献４】特開２０１３−１７１８８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記従来の技術によればバス電極に対して特別な注意を払っていない。これはモジュールを組みたてる際、バス電極にはタブ線が接続されるためであると考えられる。タブ線は、はんだめっきされた導体（銅が用いられる）で構成され、太陽電池の電極として一般的に用いられている印刷電極つまり印刷ペーストの焼成で得られる電極と比べて導電率も高く、厚いため、バス電極に集められた電流は主にタブ線を流れ、バス電極を流れる電流は少ない、と考えられているためであると予測される。【０００７】
ところが、バス電極とタブ線は全面が接続されているのではなく、数カ所、接続されているだけであり、バス電極に集められた電流はタブ線との接続箇所に到達するまではバス電極を流れるため、ここでの抵抗損失はＦＦを増加させる要因であると言える。【０００８】
特許文献２のようにバス電極本数を増やせば、バス電極を流れる電流が分散され、バス電極での抵抗損失を減らすことができる。ただし、これではタブ線との接続箇所に到達するまでバス電極を通る電流による抵抗損失までは下げる事はできない。また、特許文献３、４の構成では必然的にバス電極が長くなり、バス電極の電極面積が増大する。これにより、光電変換に寄与する実効面積が減少し（シャドウロス）光電変換効率が低下する。【０００９】
特許文献１，２，３，４のいずれについても、必ずしもバス電極の抵抗損失とシャドウロスの低減を両立させているとは言えず、電極形状に起因する抵抗損失を十分に低減することができない。このため、さらなる電極形状の改善が求められている。【００１０】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、電極形状の変更という簡便な方法で太陽電池のバス電極における抵抗損失を低減し、高効率の太陽電池および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】
【００１１】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、光電変換部を有する基板の受光面に形成される集電電極が、光電変換部上に形成されたバス電極と、バス電極の両側に平行に配列された複数のグリッド電極とを有している。このグリッド電極は、バス電極の一端部で、バス電極との接続部が、一直線上に位置し、バス電極の一端部以外では、バス電極の両側で、バス電極との接続部がずれるように、バス電極の一方の側で斜行部を有する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、バス電極に流入する電流が分散され、バス電極での抵抗損失を低減することが可能となるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、本発明の実施の形態１による太陽電池を模式的に示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
【図２】図２は、同太陽電池の電極パターンの要部拡大図である。
【図３】図３は、実施の形態１の太陽電池のセル端から最端のグリッド電極までの拡散層の抵抗損失を説明するための模式図である。
【図４】図４は、実施の形態１の太陽電池の電極パターンにおけるバス電極の抵抗損失を計算するための模式図である。
【図５】図５（ａ）は、比較例１の太陽電池のセル端から最端のグリッド電極までの拡散層の抵抗損失を説明するための模式図、図５（ｂ）は、比較例１の太陽電池の電極パターンにおけるバス電極の抵抗損失を計算するための模式図である。
【図６】図６（ａ）は、比較例２の太陽電池のセル端から最端のグリッド電極までの拡散層の抵抗損失を説明するための模式図、図６（ｂ）は、比較例２の太陽電池の電極パターンにおけるバス電極の抵抗損失を計算するための模式図である。
【図７】図７（ａ）は、実施の形態２の太陽電池モジュールの構造を示す上面図、図７（ｂ）は、実施の形態２の太陽電池モジュールの構造を示す断面図である。
【図８】図８は、実施の形態２の太陽電池モジュールのストリングの一部を示す斜視図である。
【図９】図９は、実施の形態２の太陽電池モジュールのストリングの一部を示す上面図である。
【図１０】図１０（ａ）は、実施の形態３の太陽電池セルの受光面側から見た上面図であり、図１０（ｂ）は、裏面側から見た上面図である。
【図１１】図１１（ａ）は、実施の形態３の変形例の太陽電池セルの受光面側から見た上面図であり、図１１（ｂ）は、裏面側から見た上面図である。
【図１２】図１２は、実施の形態４の太陽電池セルの上面図である。
【図１３】図１３は、実施の形態５の太陽電池セルの上面図である。
【図１４】図１４は、比較例の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】
【００１４】
以下に、本発明にかかる太陽電池について、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異なる場合があり、各図面間においても同様である。また、平面図であっても、図面を見易くするためにハッチングを付す場合がある。
【００１５】
実施の形態１．
図１は、本発明にかかる太陽電池の実施の形態１を模式的に示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である。なおここで受光面バス電極１５の両側にある左右一対の受光面グリッド電極１４のうち、基板の一端では受光面バス電極１５の端部で一直線上に位置し、一端以外では、受光面グリッド電極１４の受光面バス電極１５との接続部が一直線上に位置しないよう所定距離ｋだけずらすように斜行部１４ｂを構成する。接続部以外では所定の間隔で互いに平行に配置され、本体部１４ａを構成する。
【００１６】
本実施の形態１にかかる太陽電池セル１０は、第１導電型半導体基板１１の第１主面（以下受光面１１Ａとする）に光反射を低減するテクスチャー１１Ｔを有する凹凸構造が形成されている。そして、この凹凸構造上に第２導電型半導体層１２が形成され、第２導電型半導体層１２上に、反射防止膜１３が積層して形成されている。そして、反射防止膜１３の任意の位置に受光面１１Ａ側の第１の集電電極である受光面グリッド電極１４と受光面バス電極１５とが形成され、受光面グリッド電極１４と受光面バス電極１５とが第２導電型半導体層１２に接触したものである。ここで、第１導電型半導体基板１１の受光面１１Ａと対向する第２主面（以下裏面１１Ｂとする)には受光面１１Ａ同様にテクスチャー１１Ｔが形成され、順に、第１導電型半導体層１６と、反射防止膜１７が形成され、反射防止膜１７の任意の箇所に第２の集電電極である裏面バス電極１９が形成されている。図１では図示しないが裏面バス電極１９に直交するように裏面グリッド電極１８が所定の間隔で配列されている。
【００１７】
図２に要部拡大図を示すように、受光面グリッド電極１４は、受光面バス電極１５と直交する方向に互いに平行に形成された本体部１４ａと、受光面バス電極１５から距離ｍの間は受光面バス電極１５とのなす角がα＜９０度となるように形成された斜行部１４ｂとで構成されている。
【００１８】
本実施の形態にかかる太陽電池基板（第１導電型半導体基板１１）としては、例えばｎ型の単結晶または多結晶のシリコン基板を用いる事ができる。この場合、第２導電型半導体層１２は、第１導電型半導体基板１１の受光面１１Ａに例えばボロンが拡散された不純物拡散層（ｐ型不純物拡散層）である。さらには、受光面電極を構成する受光面グリッド電極１４および受光面バス電極１５は、例えばアルミニウムと銀を混合したものを用いてスクリーン印刷などにより形成される。受光面１１Ａ側の表面を覆う反射防止膜１３は、例えば水素が添加されたシリコン窒化膜（ＳｉＮX）である。一方、裏面の第１導電型半導体層１６としては、例えばリンが拡散された不純物拡散層（ｎ型不純物拡散層）である。反射防止膜１７は、例えばＳｉＮxが用いられる。裏面グリッド電極１８および裏面バス電極１９は、例えば銀により形成される。なお、第１導電型半導体基板１１はこれに限定されるものではなく、ｐ型のシリコン基板を用いてもよく、同様に第２導電型半導体層１２にリンを拡散し、第１導電型半導体層１６にはボロンを拡散すればよい。第１導電型半導体基板１１の受光面１１Ａ、あるいは、裏面１１Ｂ、は反射率を低減するために凹凸構造が好ましいが、凹凸構造に限定するものではなく、例えば平坦構造や、凹凸と平坦の組み合わせ構造、のいずれかを用途に合わせて用いればよい。
【００１９】
図１（ａ）に示すように実施の形態１の太陽電池の受光面側電極の電極パターンは、２本の受光面バス電極１５が形成されているが、バス電極の本数に関する限定は無い。受光面バス電極１５との接続部である斜行部１４ｂにおいて受光面グリッド電極１４が受光面バス電極１５に対して鋭角αで交わるように構成されている。つまり本実施の形態の受光面側電極パターンでは受光面バス電極１５のうち、基板の一端側では左右一対の受光面グリッド電極１４が一直線上に配するものの、基板の一端側以外では受光面バス電極１５の片側の受光面グリッド電極１４の一部を斜めに走らせ、両側の受光面グリッド電極１４の接続箇所が一直線上に位置しないよう、所定距離ｋだけずらしている。
【００２０】
図３に受光面グリッド電極１４が電流を収集する領域の模式図を示す。一般に受光面グリッド電極１４は等間隔で配置され、受光面グリッド電極１４が集めるのは、その受光面グリッド電極１４の上と下にある受光面グリッド電極１４との中間線で囲まれた領域Ｒgで発生した電流であり、これは最端のグリッド電極にもあてはまる。特許文献４の電極パターンのようにセル端に電極を配することは可能であるが、セル端に受光面グリッド電極１４を設けると、抵抗損失は低減する。しかしセル端１０ｐが破線１０ｐ’で示す位置まで、移動したことになり、それは、本来、最端の受光面グリッド電極１４が電流を収集することのできる領域Ｒ0を無くす事となり、相対的にシャドウロスが増えてしまう。言い換えると、受光面グリッド電極１４は本来、セル端１０ｐまで電流を集める能力がある。しかしながらセル端が破線１０ｐ’にある場合、この電極の集電能力は過大であり、適切な電極設計をすれば電極面積を減らす事が可能となる、つまりシャドウロスを減らす事ができる。ここでセル端とは光電変換部が形成されて発電機能を有する領域の端部をいうものとし、基板端と同位置であるものとする。シャドウロスは電極面積により受光面積が減ることによる損失であり、シャドウロスをできる限り低減するのが望ましい。このため、実際の太陽電池では特許文献４のようにセル最端に電極を配置する事はせず、実用的な太陽電池の電極は特許文献３のパターンとなる。
【００２１】
これに対し、一般的に使用されてきた従来の太陽電池の受光面側電極パターンは、図１４に示すように、受光面バス電極１５の両側に左右一対の受光面グリッド電極１４が一直線上に接続されている。これを比較例１とし、特許文献３の電極パターンを比較例２として比較する。
【００２２】
以下に、本実施の形態の太陽電池の電極パターンの有効性を、比較例１（図１４に示す電極パターン）、比較例２（特許文献３の電極パターン）と比較して示す。
【００２３】
図４は、本実施の形態１の太陽電池の電極パターンにおける受光面バス電極１５の抵抗損失を計算するための模式図である。１本の受光面グリッド電極１４から受光面バス電極１５に流入する電流をＩ、受光面グリッド電極１４の斜行部１４ｂと斜行部１４ｂの間の受光面バス電極１５の抵抗をＲとする。尚、比較例２（特許文献３）、本実施の形態１の太陽電池の電極パターンにおいては、受光面グリッド電極１４間に位置する受光面バス電極１５をａ：１−ａ（０＜ａ＜１）に分割する箇所に片側の受光面グリッド電極１４を接続している。集められた電流は、図中のセルの一端である受光面バス電極１５の最下端から取り出されるので、最下端の受光面グリッド電極１４によって集められた電流による受光面バス電極１５の抵抗損失は無いと仮定した。図５（ａ）および（ｂ）、図６（ａ）および（ｂ）は、それぞれ従来の電極パターン（比較例１）、特許文献３（比較例２）の電極パターンにおける受光面グリッド電極１４が電流を収集する領域の模式図およびバス電極の抵抗損失を計算するための模式図である。Ｌはセル幅、ｂは受光面グリッド電極１４の受光面バス電極からの長さである。１本の受光面グリッド電極１４から受光面バス電極１５に流入する電流をＩ、受光面グリッド電極１４の斜行部１４ｂと斜行部１４ｂの間の受光面バス電極１５の抵抗をＲとする。尚、比較例２、本実施の形態の太陽電池の電極パターンにおいては、受光面グリッド電極１４間に位置するバス電極をa：１−ａ（０＜ａ＜１）に分割する箇所に片側の受光面グリッド電極１４を接続している。集められた電流は、図中の受光面バス電極１５の最下端から取り出されるので、最下端の受光面グリッド電極１４によって集められた電流による受光面バス電極１５の抵抗損失は無いと仮定した。
【００２４】
ここで、比較例１、比較例２、本実施の形態の電極パターンでのバス電極の抵抗損失はそれぞれ、
【００２５】
【数１】
2015151245.tif 000003
【００２６】
となり、本実施の形態１の太陽電池の電極パターンが最もバス電極の抵抗損失が小さく、本実施の形態１の太陽電池の優位性が分かる。比較例２と本実施の形態１のパターンでは、どちらも片側のグリッド電極をずらしてバス電極に接続しているにも係らずバス電極の抵抗損失に差が生じている。これは比較例２の電極パターンでは必然的にバス電極が長くなり、そこでの抵抗損失が増えているからである。バス電極の延長は電極の材料コストの増加にもつながる。
【００２７】
本実施の形態１の電極パターンでも図６（ｂ）のように最下端の受光面グリッド電極１４まで受光面バス電極１５の接続位置をずらしてしまうと、バス電極による抵抗損失は比較例２と同じになってしまうので、好ましくない。
【００２８】
抵抗損失の差は、セル端から最端グリッド電極までの拡散層でも生じる。図５（ａ）および図６（ａ）に示すように、比較例１の電極パターンと比較例２の電極パターンを同じサイズのウェハに配置する場合を考える。本実施の形態１の太陽電池の電極パターンは通常の電極パターンとグリッド電極のバス電極への接続位置が異なるだけなので、比較例１の太陽電池の電極パターンとほぼ等しいと考える事ができる。
【００２９】
グリッド電極間隔をＳとすると、図３に示すように、セル端１０ｐから最上段の受光面グリッド電極１４、セル端から最下段の受光面グリッド電極１４までの距離はそれぞれＳ／２となるが、ここでは敢えて、セル端から最上段の受光面グリッド電極１４までの距離をｒとし、電流がセル端から最端の受光面グリッド電極１４まで拡散層を通過する時の拡散層の抵抗損失を計算してみる。
【００３０】
セル端から最上段の受光面グリッド電極１４までの距離をｒとすると、最下端の受光面グリッド電極１４からセル端までの距離はＳ−ｒとなる。電流密度をＪ、拡散層のシート抵抗をρsと仮定すると、電流が拡散層をセル端から最上段の受光面グリッド電極１４まで通過する時の抵抗損失Ｐloss1は、
【００３１】
【数２】
2015151245.tif 000004
【００３２】
となる。同様に、電流が拡散層をセル端から最下端のグリッド電極まで通過する時の抵抗損失Ｐloss2は、
【００３３】
【数３】
2015151245.tif 000005
【００３４】
となる。合計すると、
【００３５】
【数４】
2015151245.tif 000006
【００３６】
となり、抵抗損失はｒ＝（１/２）Ｓで最小値（１/６）Ｊ2ｂρｓＳ3となる。
【００３７】
一方、比較例２（特許文献３）の電極パターンの場合の、セル端から最上段のグリッド電極までの距離は図６（ｂ）に示す通りである。尚、左右のグリッド電極のズレは比較例２に最適値と書かれているグリッド電極間隔の半分を適用している。このときの電流が拡散層をセル端からグリッド電極まで流れる時の抵抗損失は、
【００３８】
【数５】
2015151245.tif 000007
【００３９】
となり、抵抗損失はｒ＝（１/４）Ｓで最小値（７/２４）Ｊ2ｂρｓＳ3となる。
【００４０】
これより、通常の電極パターン及び本実施の形態の電極パターンのセル端から最端のグリッド電極までの拡散層による損失は比較例２の電極パターンよりも小さい事がわかり、本実施の形態の電極パターンは比較例２の電極パターンよりも優れていると言える。
【００４１】
以上のように、本実施の形態の太陽電池の電極パターンを用いることでバス電極の抵抗損失が低減され、ＦＦが向上し、高効率の太陽電池を提供する事ができる。
【００４２】
なお、バス電極の抵抗損失の計算から、ａが１に近くなればなるほどバス電極の抵抗損失を小さくすることができる。しかしながら、太陽電池の電極はメタルペーストをスクリーン印刷にて形成しているため、グリッド電極とバス電極の接続角が小さすぎると、印刷のニジミの影響で所望の箇所にグリッド電極を接続できない場合が考えられる。
【００４３】
グリッド電極の太さは１００μｍ程度であり、印刷のニジミはマスク幅の２割程度、グリッド電極間隔は最大でも３ｍｍ程度であるため、図２の受光面グリッド電極１４の斜行部１４ｂのグリッド本体部１４ａの方向に沿った距離ｍは５００μｍもあればスクリーン印刷によってもグリッド電極とバス電極を所望の箇所で接続する事ができる。この時、ｔａｎα＝０．５/３＝０．１６となり、αの最小値は約９度となる。一方、本実施の形態では、受光面グリッド電極１４と受光面バス電極１５は垂直に接続させないため、αは９°≦α＜９０°の範囲の値となる。αが小さいとグリッド電極が長くなり電極の材料コストが増えるため、実際にはできるだけαが大きくなるように設計されるのが望ましい。
【００４４】
実施の形態２．
次に、実施の形態２として、実施の形態１で説明した太陽電池セル１０を用いた太陽電池モジュール１００について説明する。図７（ａ）は、本実施の形態２の太陽電池モジュール１００の構造の例を模式的に示す上面図であり、太陽光の受光面側から見た図である。図７（ｂ）は、本実施の形態２の太陽電池モジュール１００の構造を示す断面図であり、図７（ａ）の点線Ａ−Ｂ間の断面である。図８に斜視図を示すように前記実施の形態１の太陽電池セル１０の受光面バス電極１５上にインターコネクタを構成するタブ線２０の一端をはんだ接合する。そして、隣接セル裏面の裏面バス電極（図示せず）に、タブ線２０の他端をはんだ接合して、直列接続することでストリングＳを構成し、これを樹脂封止することで太陽電池モジュール１００を構成する。実施の形態１で説明したように受光面グリッド電極１４の斜行部１４ｂを曲げて接続点をずらすことで受光面バス電極１５に流入する電流が分散され、バス電極での抵抗損失を低減される。このようにして受光面バス電極１５の幅を広げることなくタブ線２０に接続することができ、シャドウロスの低減を図る。
【００４５】
この太陽電池モジュール１００は、複数の太陽電池セル１０が、タブ線２０によって相互接続され、受光面側保護部材（透光性基板）としてのガラス板３０と裏面側保護部材としてのバックフィルム４０との間に、封止樹脂５０により封止されている。太陽電池セル１０は受光面（第１の面）１０Ａ側の表面と裏面（第２の面）１０Ｂ側の表面とに第１および第２の集電電極を備える。そして、配列されて隣り合う太陽電池セル１０の電極間はタブ線２０で直列接続され、図８に斜視図、図９に上面図を示すように、ストリングＳを構成した状態で封止されている。ここでは紙面の関係上図８ではセル３つ分、図９ではセル２つ分のみ示している。受光面１０Ａ側の第１の集電電極は、受光面グリッド電極１４と受光面グリッド電極１５とで構成され、太陽電池セル１０の裏面１０Ｂにも第２の集電電極として裏面グリッド電極１８と２本の裏面バス電極１９が形成されている。そして、タブ線２０は受光面バス電極１５および隣接セルの裏面バス電極１９と電気的に接続している。また、符号２１は外部取出し用のリードである。
【００４６】
なお、図８及び９に示すように、タブ線２０は、受光面グリッド電極１４の受光面バス電極１５との接続箇所が一直線上になっている側から矢印Ｄ１で示す方向に伸長している。なお、図９では、受光面バス電極１５が見えるように、右側のセルではタブ線２０を省略している。
【００４７】
なお、図７（ａ）は１２個の太陽電池セル１０を直列接続した太陽電池モジュール１００を示す図であるが、個数および配置は任意に変更可能であり、並列接続を組み合わせてもよい。
【００４８】
ガラス板３０としては例えば、ソーダ石灰ガラスなどの材料を用いることができる。屋外で使用する太陽電池モジュールでは、受光面側保護材として熱強化又は化学強化したガラス板を用いるとよい。ガラス板３０のサイズは太陽電池セル１０の数により種々に変更可能であるが、典型的な厚みは０．５〜３ｍｍなどである。バックフィルム４０は水分の侵入などにより太陽電池セル１０が劣化しないように透湿性の低いフィルム、又は表側と同様のガラス板を用いる。太陽電池セル１０およびそれらの隙間を通過した光を太陽電池セル１０側に反射させるために、バックフィルム４０として白色や金属色の光反射性の材料を用いてもよい。封止樹脂５０としては透光性のＥＶＡ、又はシリコーン樹脂などを用いることができる。インターコネクタを構成するタブ線２０には、たとえば、はんだで被覆した銅線などを用いることができる。
【００４９】
実施の形態１の受光面バス電極の抵抗損失の計算でも少し触れたが、本実施の形態の電極パターンを用いたセルを相互接続する際には守るべき方向があり、図８および９に示すように、左右の受光面グリッド電極１４の受光面バス電極１５との接続箇所が一直線上になっている側から矢印Ｄ１で示す方向に電流を取り出す必要がある。これが逆になると、最初の受光面グリッド電極１４からの電流が分散されずに一度に受光面バス電極１５に流れるため、抵抗損失の低減効果が低減する。
【００５０】
なお、隣り合う太陽電池セルのバス電極をインターコネクタ（タブ線２０）で接続した場合、太陽電池セル間の電流はバス電極とタブ線の両方に流れることになるが、バス電極の抵抗とタブ線の抵抗の合成値をＲとすれば、実施の形態１で示した考え方がそのまま適用できる。
【００５１】
実施の形態３．
なお、前記実施の形態１の太陽電池セルでは受光面側の集電電極である表面電極についてのみ、受光面グリッド電極１４の一部を斜めに走らせ、両側の受光面グリッド電極１５の接続箇所が一直線上に位置しないよう、ずらして形成された構造としたが、裏面についても表面電極と同様、裏面グリッド電極１８と裏面バス電極１９を持った電極パターンを持つ太陽電池にも適用可能である。図１０（ａ）は、本実施の形態３の太陽電池セル１０の受光面側から見た上面図であり、図１０（ｂ）は、本実施の形態３の太陽電池セル１０の裏面側から見た上面図である。図１０（ａ）および（ｂ）においてＡ，Ａ'の位置はそれぞれ対応しているものとする。本実施の形態では、本実施の形態３の太陽電池セル１０の電極パターンは表面電極のみならず、このような太陽電池の裏面電極にも同様に、裏面バス電極１９の両側に左右一対の裏面グリッド電極１８が一直線上に配するものの、片側の裏面グリッド電極１８の一部を斜めに走らせ、両側の裏面グリッド電極１８の接続箇所が一直線上に位置しないよう、所定距離だけずらして形成されている。受光面側の集電電極をはじめ、他部については実施の形態１の太陽電池セルと同様である。
【００５２】
かかる構成によれば、太陽電池の抵抗損失をさらに低減させる事ができる。実施の形態２でも説明したように、本実施の形態においても受光面側では、インターコネクタとしてのタブ線２０は、受光面グリッド電極１４の受光面バス電極１５との接続箇所が一直線上になっている側から矢印Ｄ１で示す方向に伸長している。また裏面側でもタブ線２０は、裏面グリッド電極１８の裏面バス電極１９との接続箇所が一直線上になっている側から矢印Ｄ１で示す方向に伸長している。
【００５３】
なお、タブ線の取り出し側のグリッド電極形状は決まっており、裏面電極のタブ線は表面電極のタブ線の１８０度反対側から取り出されるので、この場合の電極配置は図１０（ａ）および（ｂ）のようになるが、変形例として図１１（ａ）および（ｂ）に示すように、裏面電極を左右反転させてもよい。
【００５４】
実施の形態４．
図１２に実施の形態４の太陽電池セル１０を示す。図１に示した実施の形態１では、２本の受光面バス電極１５ともに右側の受光面グリッド電極１４の一部を斜めに走らせ、両側の受光面グリッド電極１４の接続箇所が一直線上に位置しないよう、所定距離ｋだけずらしているが、実施の形態４では右側の受光面バス電極１５では右側の受光面グリッド電極１４を斜めに走らせ、左側の受光面バス電極１５では左側の受光面グリッド電極１４を斜めに走らせている。
【００５５】
本実施の形態の太陽電池セルによっても前記実施の形態１の太陽電池セルと同様、バス電極に流入する電流が分散され、バス電極での抵抗損失を低減することが可能となるという効果を奏する。
【００５６】
実施の形態５．
図１３に実施の形態５の太陽電池セル１０を示す。実施の形態５では右側の受光面バス電極１５では左側の受光面グリッド電極１４を斜めに走らせ、左側の受光面バス電極１５では右側の受光面グリッド電極１４を斜めに走らせている。
【００５７】
本実施の形態の太陽電池セルによっても前記実施の形態１の太陽電池セルと同様、バス電極に流入する電流が分散され、バス電極での抵抗損失を低減することが可能となるという効果を奏する。
【００５８】
このように、バス電極の左右に接続されるグリッド電極のうち、片方のグリッド電極のみをある箇所から斜めに走らせ、バス電極との接続部のみが一直線上に位置しないよう所定距離だけずらした構成であれば、左右の組合せは問わない。例えばＮ本バスに適用した場合、Ｎ本バスのそれぞれに対して、左右いずれかのグリッド電極を斜めに走らせてバス電極に接続すればよい。
【００５９】
なお、各実施の形態では、裏面側の集電電極については裏面バス電極と裏面グリッド電極とで構成したものについて説明したが、上記構成に限定されるものではなく、例えば、裏面全体を覆うような全面電極でもよい。
【００６０】
また、各実施の形態で説明した太陽電池セルのすべてが、実施の形態２の太陽電池モジュールに適用可能であることはいうまでもない。
【００６１】
本発明のいくつかの実施の形態を説明したが、これらの実施の形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施の形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００６２】
１０  太陽電池セル、１０ｐ  セル端、１０ｐ’  （仮想の）セル端、１１  第１導電型半導体基板、１２  第２導電型半導体層、１３  反射防止膜、１４  受光面グリッド電極、１５  受光面バス電極、１６  第１導電型半導体層、１７  反射防止膜、１８  裏面グリッド電極、１９  裏面バス電極  ２０  タブ線（インターコネクタ）、３０  ガラス板、４０  バックフィルム、５０  封止樹脂。
【図１】
2015151245.tif 000008
【図２】
2015151245.tif 000009
【図３】
2015151245.tif 000010
【図４】
2015151245.tif 000011
【図５】
2015151245.tif 000012
【図６】
2015151245.tif 000013
【図７】
2015151245.tif 000014
【図８】
2015151245.tif 000015
【図９】
2015151245.tif 000016
【図１０】
2015151245.tif 000017
【図１１】
2015151245.tif 000018
【図１２】
2015151245.tif 000019
【図１３】
2015151245.tif 000020
【図１４】
2015151245.tif 000021
【手続補正書】
【提出日】平成28年4月15日(2016.4.15)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、光電変換部を有する基板の受光面に形成される集電電極が、光電変換部上に形成されたバス電極と、バス電極の両側に平行に配列された複数のグリッド電極とを有している。このグリッド電極は、バス電極の長さ方向の一端部で、バス電極との接続部が、一直線上に位置し、バス電極の一端部以外では、バス電極の両側で、バス電極との接続部がずれるように、バス電極の一方の側で斜行部を有する。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４５】
この太陽電池モジュール１００は、複数の太陽電池セル１０が、タブ線２０によって相互接続され、受光面側保護部材（透光性基板）としてのガラス板３０と裏面側保護部材としてのバックフィルム４０との間に、封止樹脂５０により封止されている。太陽電池セル１０は、図１（ａ）および図１（ｂ）に示した、受光面（第１の面）１１Ａ側の表面と裏面（第２の面）１０Ｂ側の表面とに第１および第２の集電電極を備える。そして、配列されて隣り合う太陽電池セル１０の電極間はタブ線２０で直列接続され、図８に斜視図、図９に上面図を示すように、ストリングＳを構成した状態で封止されている。ここでは紙面の関係上図８ではセル３つ分、図９ではセル２つ分のみ示している。受光面１１Ａ側の第１の集電電極は、受光面グリッド電極１４と受光面グリッド電極１５とで構成され、太陽電池セル１０の裏面１０Ｂにも第２の集電電極として裏面グリッド電極１８と２本の裏面バス電極１９が形成されている。そして、タブ線２０は受光面バス電極１５および隣接セルの裏面バス電極１９と電気的に接続している。また、符号２１は外部取出し用のリードである。
【手続補正３】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光電変換部を有する基板の受光面に形成される集電電極が、
前記光電変換部上に形成されたバス電極と、
前記バス電極の両側に平行に配列された複数のグリッド電極とを有し、
前記グリッド電極は、前記バス電極の長さ方向の一端部で、前記バス電極との接続部が、一直線上に位置し、
前記グリッド電極は、前記バス電極の前記一端部以外では、前記バス電極の両側で、前記バス電極との接続部がずれるように、前記バス電極の一方の側で斜行部を有する太陽電池。
【請求項２】
前記グリッド電極の前記斜行部と、前記バス電極との成す角度が９度以上、９０度未満である請求項１に記載の太陽電池。
【請求項３】
前記光電変換部が、
相対向する第１主面と第２主面とを有する第１導電型半導体基板と、
前記第１導電型半導体基板の前記第１主面に形成され、前記第１導電型半導体基板と反対の導電型を有する第２導電型半導体層とを有し、
前記集電電極が、
前記第２導電型半導体層の少なくとも一部と接触する第１の電極と、
前記第１導電型半導体基板の第２主面の少なくとも一部と接触する第２の電極とを有し、
第１主面および第２主面の両面の前記集電電極が、
前記光電変換部上に形成されたバス電極と、
前記バス電極の両側に平行に配列された複数のグリッド電極とを有し、
前記グリッド電極は、前記バス電極の長さ方向の一端部で、前記バス電極との接続部が、一直線上に位置し、
前記グリッド電極は、前記バス電極の前記一端部以外では、前記バス電極との接続部がずれるように、前記バス電極の一方の側で斜行部を有する請求項１または２に記載の太陽電池。
【請求項４】
光電変換部を有する基板の受光面に形成される集電電極が、
前記光電変換部上に形成されたバス電極と、
前記バス電極の両側に平行に配列された複数のグリッド電極とを有し、
前記グリッド電極は、前記バス電極の長さ方向の一端部で、前記バス電極との接続部が、一直線上に位置し、
前記グリッド電極は、前記バス電極の前記一端部以外では、前記バス電極の両側で前記バス電極との接続部がずれるように、前記バス電極の一方の側で斜行部を有する少なくとも一つの太陽電池と、
前記バス電極上に接続されるタブ線とを有し、
前記タブ線が前記一端部から導出される太陽電池モジュール。
【請求項５】
前記グリッド電極の前記斜行部は、前記バス電極との成す角度が９度以上、９０度未満である請求項４に記載の太陽電池モジュール。
【請求項６】
前記光電変換部が、
相対向する第１主面と第２主面とを有する第１導電型半導体基板と、
前記第１導電型半導体基板の前記第１主面に形成され、前記第１導電型半導体基板と反対の導電型を有する第２導電型半導体層とを有し、
前記集電電極が、
前記第２導電型半導体層の少なくとも一部と接触する第１の電極と、
前記第１導電型半導体基板の第２主面の少なくとも一部と接触する第２の電極とを有し、
第１主面および第２主面の両面の前記集電電極が、
前記光電変換部上に形成されたバス電極と、
前記バス電極の両側に平行に配列された複数のグリッド電極とを有し、
前記グリッド電極は、前記バス電極の長さ方向の一端部で、前記バス電極との接続部が、一直線上に位置し、
前記グリッド電極は、前記バス電極の前記一端部以外では、前記バス電極の両側で前記バス電極との接続部がずれるように、前記バス電極の一方の側で斜行部を有する請求項４または５に記載の太陽電池モジュール。
【手続補正書】
【提出日】平成28年12月15日(2016.12.15)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２３】
図４は、本実施の形態１の太陽電池の電極パターンにおける受光面バス電極１５の抵抗損失を計算するための模式図である。１本の受光面グリッド電極１４から受光面バス電極１５に流入する電流をＩ、受光面グリッド電極１４の斜行部１４ｂと斜行部１４ｂの間の受光面バス電極１５の抵抗をＲとする。なお、比較例２（特許文献３）、本実施の形態１の太陽電池の電極パターンにおいては、受光面グリッド電極１４間に位置する受光面バス電極１５をａ：１−ａ（０＜ａ＜１）に分割する箇所に片側の受光面グリッド電極１４を接続している。集められた電流は、図中のセルの一端である受光面バス電極１５の最下端から取り出されるので、最下端の受光面グリッド電極１４によって集められた電流による受光面バス電極１５の抵抗損失は無いと仮定した。図５（ａ）および（ｂ）、図６（ａ）および（ｂ）は、それぞれ従来の電極パターン（比較例１）、特許文献３（比較例２）の電極パターンにおける受光面グリッド電極１４が電流を収集する領域の模式図およびバス電極の抵抗損失を計算するための模式図である。なお、本実施の形態１の太陽電池、比較例１の太陽電池および比較例２の太陽電池においては、同一の基板を用い同一のプロセスで素子領域を形成し、バス電極も各モデルにおいて同一幅でかつ位置が等しいものとする。本実施の形態１の太陽電池、比較例１の太陽電池および比較例２の太陽電池においては、受光面バス電極１５に加え、受光面グリッド電極１４についても、基本位置は同じでそれぞれのパターン形状をなすものを用いているものとする。比較例２のモデルにおいて、最先端つまり上端および下端の受光面グリッド電極１４の受光領域は狭いため、集光量が少ない分、他の位置の受光面グリッド電極１４の受光領域に比べて光電変換電流が小さい。しかし、次の位置である、右側上端位置では、端部の分の集光があり、他の位置の受光面電極より光量が大きい。従って図６（ｂ）の最上段の電流Ｉは若干小さいが、二番目では上端部の分の集光量だけ電流値が大きいため、二番目ではほぼ２Ｉとなっている。Ｌはセル幅、ｂは受光面グリッド電極１４の受光面バス電極からの長さである。１本の受光面グリッド電極１４から受光面バス電極１５に流入する電流をＩ、受光面グリッド電極１４の斜行部１４ｂと斜行部１４ｂの間の受光面バス電極１５の抵抗をＲとする。なお、比較例２、本実施の形態の太陽電池の電極パターンにおいては、受光面グリッド電極１４間に位置するバス電極をa：１−ａ（０＜ａ＜１）に分割する箇所に片側の受光面グリッド電極１４を接続している。比較例１の太陽電池および比較例２の太陽電池においても、集められた電流は、図中の受光面バス電極１５の最下端から取り出されるので、最下端の受光面グリッド電極１４によって集められた電流による受光面バス電極１５の抵抗損失は無いと仮定した。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光電変換部を有する基板の受光面に形成される集電電極が、
前記光電変換部上に形成されたバス電極と、
前記バス電極の両側に平行に配列された複数のグリッド電極とを有し、
前記グリッド電極は、前記バス電極の長さ方向の一端部で、前記バス電極との接続部が、一直線上に位置し、
前記グリッド電極は、前記バス電極の前記一端部以外では、前記バス電極の両側で、前記バス電極との接続部がずれるように、前記バス電極の一方の側で斜行部を有する太陽電池。
【請求項２】
前記グリッド電極の前記斜行部は、前記バス電極との成す角度が９度以上、９０度未満である請求項１に記載の太陽電池。
【請求項３】
前記光電変換部が、
相対向する第１主面と第２主面とを有する第１導電型半導体基板と、
前記第１導電型半導体基板の前記第１主面に形成され、前記第１導電型半導体基板と反対の導電型を有する第２導電型半導体層とを有し、
前記集電電極が、
前記第２導電型半導体層の少なくとも一部と接触する第１の電極と、
前記第１導電型半導体基板の第２主面の少なくとも一部と接触する第２の電極とを有し、
第１主面および第２主面の両面の前記集電電極が、
前記光電変換部上に形成されたバス電極と、
前記バス電極の両側に平行に配列された複数のグリッド電極とを有し、
前記グリッド電極は、前記バス電極の長さ方向の一端部で、前記バス電極との接続部が、一直線上に位置し、
前記グリッド電極は、前記バス電極の前記一端部以外では、前記バス電極との接続部がずれるように、前記バス電極の一方の側で斜行部を有する請求項１または２に記載の太陽電池。
【請求項４】
光電変換部を有する基板の受光面に形成される集電電極が、
前記光電変換部上に形成されたバス電極と、
前記バス電極の両側に平行に配列された複数のグリッド電極とを有し、
前記グリッド電極は、前記バス電極の長さ方向の一端部で、前記バス電極との接続部が、一直線上に位置し、
前記グリッド電極は、前記バス電極の前記一端部以外では、前記バス電極の両側で前記バス電極との接続部がずれるように、前記バス電極の一方の側で斜行部を有する少なくとも一つの太陽電池と、
前記バス電極上に接続されるタブ線とを有し、
前記タブ線が前記一端部から導出される太陽電池モジュール。
【請求項５】
前記グリッド電極の前記斜行部は、前記バス電極との成す角度が９度以上、９０度未満である請求項４に記載の太陽電池モジュール。
【請求項６】
前記光電変換部が、
相対向する第１主面と第２主面とを有する第１導電型半導体基板と、
前記第１導電型半導体基板の前記第１主面に形成され、前記第１導電型半導体基板と反対の導電型を有する第２導電型半導体層とを有し、
前記集電電極が、
前記第２導電型半導体層の少なくとも一部と接触する第１の電極と、
前記第１導電型半導体基板の第２主面の少なくとも一部と接触する第２の電極とを有し、
第１主面および第２主面の両面の前記集電電極が、
前記光電変換部上に形成されたバス電極と、
前記バス電極の両側に平行に配列された複数のグリッド電極とを有し、
前記グリッド電極は、前記バス電極の長さ方向の一端部で、前記バス電極との接続部が、一直線上に位置し、
前記グリッド電極は、前記バス電極の前記一端部以外では、前記バス電極の両側で前記バス電極との接続部がずれるように、前記バス電極の一方の側で斜行部を有する請求項４または５に記載の太陽電池モジュール。
【国際調査報告】
2015151245.tif 000022
2015151245.tif 000023
2015151245.tif 000024
2015151245.tif 000025