(57)【要約】  太陽電池セル７０の製造方法は、光電変換部１０の第１主面１０ａおよび第１主面１０ａと反対側の第２主面１０ｂの少なくとも一方に熱硬化性樹脂を含む電極層４０を設けることと、電極層４０に赤外光を照射して加熱することと、赤外光の照射中に光電変換部１０の周囲に気流Ｆを作ることと、を備える。赤外光を照射することは、第１主面１０ａに対向する第１放射体８１から第１赤外光Ｂ１を照射することと、第２主面１０ｂに対向する第２放射体８２から第２赤外光Ｂ２を照射することと、を含んでもよい。
2016157702.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光電変換部の第１主面および前記第１主面と反対側の第２主面の少なくとも一方に熱硬化性樹脂を含む電極層を設けることと、
前記電極層に赤外光を照射して加熱することと、
前記赤外光の照射中に前記光電変換部の周囲に気流を作ることと、を備える太陽電池セルの製造方法。
【請求項２】
前記光電変換部は、半導体基板を有し、前記電極層は、互いに平行に延びる複数のフィンガー電極と、前記フィンガー電極と交差して延びるバスバー電極とを有し、
前記赤外光を照射することは、
前記第１主面に対向する第１放射体から第１赤外光を照射することと、
前記第２主面に対向する第２放射体から第２赤外光を照射することと、を含む請求項１に記載の太陽電池セルの製造方法。
【請求項３】
前記第１放射体および前記第２放射体は、電気的に発熱して前記赤外光を放射する請求項２に記載の太陽電池セルの製造方法。
【請求項４】
前記第１放射体は、電気的に発熱して前記第１赤外光を放射し、
前記第２放射体は、前記第１赤外光の吸収により発熱して前記第２赤外光を放射する請求項２に記載の太陽電池セルの製造方法。
【請求項５】
前記赤外光を照射することは、前記第１主面および前記第２主面が鉛直方向に沿う向きとなるように前記光電変換部を立てた状態で行われる請求項１から４のいずれか一項に記載の太陽電池セルの製造方法。
【請求項６】
前記気流を作ることは、前記気流が鉛直方向に流れて前記光電変換部の下方の排気口に向かうようになされる請求項１から５のいずれか一項に記載の太陽電池セルの製造方法。
【請求項７】
前記電極層を設けることは、
前記第１主面および前記第２主面の少なくとも一方に熱硬化性樹脂を含む第１電極層を設けることと、
前記第１電極層を加熱した後に、前記第１電極層上に熱硬化性樹脂を含む第２電極層を設けることと、を含み、
少なくとも前記第２電極層は、前記赤外光の照射により加熱される請求項１から６のいずれか一項に記載の太陽電池セルの製造方法。
【請求項８】
前記光電変換部は、前記第１主面、第１透明導電層、ｐｎ接合またはｐｉｎ接合を有する発電層、第２透明導電層および前記第２主面が順に積層された構造を有し、
前記第１電極層は、前記第１透明導電層または前記第２透明導電層との接触抵抗が前記第２電極層より小さい材料で形成され、
前記第２電極層は、前記第１電極層よりバルク抵抗の小さい材料で形成される請求項７に記載の太陽電池セルの製造方法。
【請求項９】
前記光電変換部は、前記第１主面、第１透明導電層、ｐｎ接合またはｐｉｎ接合を有する発電層、第２透明導電層および前記第２主面が順に積層された構造を有し、
前記製造方法は、前記赤外光の照射により加熱される前記電極層を用いて前記電極層下に位置する前記第１透明導電層または前記第２透明導電層の一部を局所的に加熱することをさらに備える請求項１から８のいずれか一項に記載の太陽電池セルの製造方法。
【請求項１０】
光電変換部の主面に設けられる熱硬化性樹脂を加熱するための加熱装置であって、
前記光電変換部の主面が鉛直方向に沿う向きとなるように前記光電変換部を立てた状態で支持する支持部と、
前記支持部に支持される前記光電変換部を挟んで互いに対向して設けられ、前記光電変換部に向けて赤外光を放射する第１放射体および第２放射体と、
前記第１放射体および前記第２放射体の前記鉛直方向の下方に設けられる排気口と、を備え、
前記排気口は、前記支持部に支持される前記光電変換部の近傍において前記鉛直方向に流れる気流を生じさせる加熱装置。
【請求項１１】
ｐｎ接合またはｐｉｎ接合を有する発電層と、
前記発電層上に設けられる透明導電層と、
前記透明導電層上の一部に設けられる電極と、を備え、
前記透明導電層は、前記電極下に位置する第１部分と、前記第１部分と結晶性の異なる第２部分とを有する太陽電池セル。
【請求項１２】
前記第１部分は、前記第２部分よりも抵抗率が低い請求項１１に記載の太陽電池セル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽電池セル、太陽電池セルの製造方法およびそれに用いる加熱装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽電池セルの表面には、発電した電力を取り出すための電極が設けられる。セル表面に設けられる電極は、例えば、表面に印刷した銀ペーストを焼成することにより形成される（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】特開昭６３−２１３９７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
出力特性のより高い太陽電池セルを提供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、出力特性を向上させた太陽電池セルを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のある態様は、太陽電池セルの製造方法である。この方法は、光電変換部の第１主面および第１主面と反対側の第２主面の少なくとも一方に熱硬化性樹脂を含む電極層を設けることと、電極層に赤外光を照射して加熱することと、赤外光の照射中に光電変換部の周囲に気流を作ることと、を備える。【０００７】
本発明の別の態様は、加熱装置である。この装置は、光電変換部の主面に設けられる熱硬化性樹脂を加熱するための加熱装置であって、光電変換部の主面が鉛直方向に沿う向きとなるように光電変換部を立てた状態で支持する支持部と、支持部に支持される光電変換部を挟んで互いに対向して設けられ、光電変換部に向けて赤外光を放射する第１放射体および第２放射体と、第１放射体および第２放射体の鉛直方向の下方に設けられる排気口と、を備える。排気口は、支持部に支持される光電変換部の近傍において鉛直方向に流れる気流を生じさせる。【０００８】
本発明のさらに別の態様は、太陽電池セルである。この太陽電池セルは、ｐｎ接合またはｐｉｎ接合を有する発電層と、発電層上に設けられる透明導電層と、透明導電層上の一部に設けられる電極と、を備える。透明導電層は、電極層下に位置する第１部分と、第１部分と結晶性の異なる第２部分とを有する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、出力特性を向上させた太陽電池セルを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施の形態に係る太陽電池セルの構造を示す断面図である。
【図２】実施の形態に係る太陽電池セルの受光面の構造を示す平面図である。
【図３】実施の形態に係る太陽電池セルの製造方法を示すフローチャートである。
【図４】太陽電池セルの製造工程を概略的に示す断面図である。
【図５】太陽電池セルの製造工程を概略的に示す断面図である。
【図６】太陽電池セルの製造工程を概略的に示す断面図である。
【図７】太陽電池セルの製造に用いる加熱装置の構造を概略的に示す図である。
【図８】太陽電池セルの製造工程を概略的に示す断面図である。
【図９】変形例に係る太陽電池セルの製造方法を示すフローチャートである。
【図１０】変形例に係る太陽電池セルの製造工程を概略的に示す断面図である。
【図１１】変形例に係る太陽電池セルの製造工程を概略的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明を具体的に説明する前に、概要を述べる。本発明の実施の形態は、太陽電池セルおよび太陽電池セルの製造方法である。太陽電池セルは、ｐｎ接合またはｐｉｎ接合を有する発電層と、発電層上に設けられる透明導電層と、透明導電層上の一部に設けられる電極と、を備える。太陽電池セルの電極は、熱硬化性樹脂を含む電極層を設け、電極層に赤外光を照射して加熱することにより形成され、赤外光の照射中に気流が設けられる。本実施の形態では、周囲に気流を設けながら赤外光を照射することで電極層を局所的に加熱し、発電層のｐｎ接合またはｐｉｎ接合への熱影響を抑える。これにより、接合部への熱影響による発電効率の低下を抑え、太陽電池セルの出力特性を向上させる。
【００１２】
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。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。
【００１３】
図１は、実施の形態に係る太陽電池セル７０の構造を示す断面図であり、後述する図２のＡ−Ａ線断面を示す。
【００１４】
太陽電池セル７０は、光電変換部１０と、受光面電極２０と、裏面電極３０とを備える。受光面電極２０は、光電変換部１０の第１主面１０ａに設けられ、裏面電極３０は、光電変換部１０の第２主面１０ｂに設けられる。受光面電極２０および裏面電極３０は、銀（Ａｇ）などの導電性物質含む材料で構成される。
【００１５】
光電変換部１０の第１主面１０ａは、太陽電池セル７０の受光面７０ａ側にある主面であり、第２主面１０ｂは、第１主面１０ａとは反対側の太陽電池セル７０の裏面７０ｂ側にある主面である。ここで、受光面とは、太陽電池セル７０において主に太陽光が入射される主面を意味し、具体的には、光電変換部１０に入射される光の大部分が入射される面である。
【００１６】
光電変換部１０は、発電層１１と、第１透明導電層１７と、第２透明導電層１８とを有する。発電層１１は、入射する光を吸収して光起電力を発生させる層であり、ｐｎ接合またはｐｉｎ接合を有する。発電層１１は、結晶系シリコン、ガリウム砒素（ＧａＡｓ）又はインジウム燐（ＩｎＰ）等の半導体基板１２を有する。本実施の形態では、半導体基板１２としてｎ型の単結晶シリコン基板を用いる。
【００１７】
発電層１１は、半導体基板１２の受光面７０ａ側の主面上に積層される第１のｉ型層１３および第１導電型層１５と、半導体基板１２の裏面７０ｂ側の主面上に積層される第２のｉ型層１４および第２導電型層１６とを有する。第１のｉ型層１３および第２のｉ型層１４は、例えば、真性なｉ型の非晶質シリコンで構成される。第１導電型層１５は、ｐ型の半導体材料で構成され、例えば、ボロン（Ｂ）などがドープされたｐ型の非晶質シリコンで構成される。第２導電型層１６は、ｎ型の半導体材料で構成され、例えば、リン（Ｐ）などがドープされたｎ型の非晶質シリコンで構成される。したがって、本実施の形態における発電層１１は、ｐｉｎ接合を有する。
【００１８】
第１透明導電層１７は、第１導電型層１５の上に設けられ、光電変換部１０の第１主面１０ａを構成する。第２透明導電層１８は、第２導電型層１６の上に設けられ、光電変換部１０の第２主面１０ｂを構成する。第１透明導電層１７および第２透明導電層１８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。本実施の形態における第１透明導電層１７および第２透明導電層１８は、インジウム錫酸化物層である。
【００１９】
第１透明導電層１７は、受光面電極２０の直下に位置する第１部分１７ａと、第１部分１７ａとは異なる第２部分１７ｂとを有する。第１部分１７ａおよび第２部分１７ｂは、同じ材料の透明導電性酸化物で構成されるが、互いに結晶性の異なる構造を有する。具体的には、受光面電極２０と接する第１部分１７ａは、第２部分１７ｂよりも高い結晶性を有し、第２部分１７ｂよりも低いシート抵抗を有する。このような第１部分１７ａは、受光面電極２０を形成する工程において受光面電極２０が加熱され、第１透明導電層１７のうち受光面電極２０の直下に位置する部分を局所的に加熱することで形成される。第２透明導電層１８も同様に、裏面電極３０の直下に位置する第１部分１８ａと、第１部分１８ａと結晶性の異なる第２部分１８ｂとを有し、第１部分１８ａは第２部分１８ｂよりもシート抵抗が低い。
【００２０】
図２は、実施の形態に係る太陽電池セル７０を示す平面図であり、太陽電池セル７０の受光面７０ａの構造を示す。
【００２１】
受光面電極２０は、互いに平行に延びる複数のフィンガー電極２２と、フィンガー電極２２と直交して延びる３本のバスバー電極２４を有する。フィンガー電極２２は、主に光が入射される光電変換部１０の第１主面１０ａに形成されるため、光電変換部１０に入射される光を遮らないように細く形成される。バスバー電極２４は、複数のフィンガー電極２２を互いに接続する。バスバー電極２４は、光電変換部１０に入射する光を遮らない程度に細く形成されるとともに、複数のフィンガー電極２２から集電した電力を効率的に流せるように、ある程度太く形成される。
【００２２】
なお、裏面電極３０も受光面電極２０と同様に、互いに並行して延びる複数のフィンガー電極と、フィンガー電極と直交して延びる３本のバスバー電極を備える。なお、裏面７０ｂ側は太陽光が主に入射される主面ではないため、受光面７０ａ側のフィンガー電極２２の本数よりも裏面７０ｂ側のフィンガー電極の本数を増やすことで、集電効率を高めてもよい。
【００２３】
つづいて、太陽電池セル７０の製造方法について述べる。
図３は、実施の形態に係る太陽電池セル７０の製造方法を示すフローチャートである。まず光電変換部１０を用意し、光電変換部１０の第１主面１０ａに電極層を形成し（Ｓ１０）、第１主面１０ａに形成した電極層を仮乾燥させる（Ｓ１２）。次に、光電変換部１０の第２主面１０ｂに電極層を形成し（Ｓ１４）、第１主面１０ａおよび第２主面１０ｂの電極層を赤外光の照射により本乾燥させる（Ｓ１６）。
【００２４】
図４は、太陽電池セル７０の製造工程を概略的に示す断面図であり、第１主面１０ａに電極層４０を形成する工程（Ｓ１０）を示す。本実施の形態において、第１主面１０ａの電極層４０はスクリーン印刷法により形成される。第１主面１０ａの上方には開口パターン５３を有するスクリーン版５２が配置され、スクリーン版５２の上の導電性ペースト５０がスキージ５４で押し出される。これにより、開口パターン５３に対応した位置の第１主面１０ａ上に導電性ペースト５０が塗布され、電極層４０が形成される。
【００２５】
導電性ペースト５０は、樹脂材料のバインダーに銀粒子等の導電性粒子のフィラーを含めた樹脂型の導電性ペーストである。本実施の形態における導電性ペースト５０は、バインダーとしてエポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂を含み、フィラーとして銀（Ａｇ）粒子を含む。
【００２６】
電極層４０は、第１主面１０ａに形成された後、仮乾燥される。仮乾燥された電極層４０は、加熱により完全には硬化されていないが、後工程において光電変換部１０を搬送したり、第１主面１０ａおよび第２主面１０ｂの上下をひっくり返したりしたとしても、電極層４０の形状がほとんど変化しない程度に硬化される。したがって、ここでいう「仮乾燥」は、電極層４０を完全に硬化させる「本乾燥」とは硬化の程度が異なると言える。この仮乾燥は、例えば、熱硬化性樹脂を完全に硬化させるのに必要な温度（例えば、２００℃以上）よりも低い温度（例えば、１５０℃程度）の環境下に光電変換部１０を置くことで行われる。なお、仮乾燥は、図６を用いて後述する「本乾燥」の工程と同様に、赤外光を光電変換部１０に向けて照射することにより行われてもよい。
【００２７】
図５は、太陽電池セル７０の製造工程を概略的に示す断面図であり、第２主面１０ｂに電極層４０を形成する工程（Ｓ１４）を示す。本図では、図４に示す光電変換部１０を上下逆にし、第２主面１０ｂに電極層４０を形成できるように配置している。第１主面１０ａと同様に、開口パターン５３に対応した位置の第２主面１０ｂ上に導電性ペースト５０がスクリーン印刷により塗布され、第２主面１０ｂに電極層４０が形成される。このとき用いるスクリーン版５２は、第１主面１０ａの印刷に用いるものと同じであってもよいし異なっていてもよい。
【００２８】
図６は、太陽電池セル７０の製造工程を概略的に示す断面図であり、第１主面１０ａおよび第２主面１０ｂの電極層４０を本乾燥させる工程（Ｓ１６）を示す。本乾燥では、電極層４０に含まれる熱硬化性樹脂が完全に硬化するように電極層４０が加熱される。したがって、本乾燥では、電極層４０が熱硬化性樹脂の硬化に必要な温度（例えば、２００℃以上）となるように加熱される。本実施の形態では、電極層４０に赤外光を照射して加熱することにより本乾燥を行う。
【００２９】
図示されるように、光電変換部１０の両側には、赤外光を放射する第１放射体８１および第２放射体８２が配置される。第１放射体８１は、第１主面１０ａに対向して配置され、主に第１主面１０ａに向かう第１赤外光Ｂ１を放射する。第２放射体８２は、第２主面１０ｂに対応して配置され、主に第２主面１０ｂに向かう第２赤外光Ｂ２を放射する。第１放射体８１および第２放射体８２は、電気的に発熱することにより赤外光を放射する電熱式の放射体であり、例えば、ハロゲンヒータ、カーボンヒータやセラミックヒータなどのヒータで構成される。
【００３０】
なお、変形例においては、第１放射体８１および第２放射体８２の一方が赤外光の吸収により発熱して赤外光を放射する再輻射式の放射体であってもよい。再輻射式の放射体は、例えば、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）などのセラミックや、チタン（Ｔｉ）などの金属といった赤外光の放射率が高い部材で構成される。第１放射体８１が電熱式の放射体であり、第２放射体８２が再輻射式の放射体である場合、第２放射体８２は第１放射体８１から放射される第１赤外光を吸収して、第２赤外光を放射する。逆に、第１放射体８１を再輻射式の放射体とし、第２放射体８２を電熱式の放射体としてもよい。
【００３１】
第１放射体８１および第２放射体８２は、発電層１１を構成する半導体層の透過率が高い波長の赤外光を放射する。本実施の形態では、発電層１１がシリコンで構成されるため、シリコンに吸収されにくい約１．３μｍ以上の波長の赤外光を放射する放射体を用いることが望ましい。このような波長の赤外光を光電変換部１０に照射することで、赤外光を電極層４０に選択的に吸収させて電極層４０を加熱させる一方で、発電層１１が赤外光を吸収して加熱されるのを抑制する。
【００３２】
光電変換部１０の両側から照射される赤外光の一部は、光電変換部１０を透過し、電極層４０のうち光電変換部１０に接する部分（接触部４０ｂ）に向かう。例えば、第１放射体８１から放射される第１赤外光Ｂ１は、第１主面１０ａの電極層４０の露出部４０ａに向かう赤外光Ｂ１１の他に、第２主面１０ｂの電極層４０のうち第２透明導電層１８に接する接触部４０ｂに向かう赤外光Ｂ１２を含む。同様に、第２放射体８２から放射される第２赤外光Ｂ２は、第２主面１０ｂの電極層４０の露出部４０ａに向かう赤外光２１や、第１主面１０ａの電極層４０のうち第１透明導電層１７に接する接触部４０ｂに向かう赤外光Ｂ２２を含む。したがって、電極層４０は、第１主面１０ａおよび第２主面１０ｂのいずれも電極層４０の露出部４０ａおよび接触部４０ｂの両側から赤外光が照射される。
【００３３】
赤外光の照射中には、光電変換部１０の周囲に気流Ｆが設けられる。光電変換部１０の周囲に空気の流れを設けることで、赤外光の照射により加熱されて高温となった空気が光電変換部１０の周囲に留まることを防ぐ。いいかえれば、気流Ｆを設けることで、赤外光の輻射熱による電極層４０の加熱を可能とする一方で、高温の空気を介した伝導熱による発電層１１の加熱を抑制する。これにより、赤外光を用いた本乾燥の工程において、発電層１１の加熱を抑えることができる。
【００３４】
図７は、太陽電池セル７０の製造に用いる加熱装置１００の構造を概略的に示す図である。加熱装置１００は、図６に示す本乾燥の工程において電極層４０を赤外光で加熱する装置である。加熱装置１００は、第１放射体８１と、第２放射体８２と、搬送機構９０と、排気口９５とを備える。
【００３５】
搬送機構９０は、電極層４０が形成された光電変換部１０を加熱装置１００に搬入し、電極層４０の乾燥を終えた光電変換部１０を加熱装置１００の外へ搬出するための搬送系の少なくとも一部を構成する。搬送機構９０は、光電変換部１０を支持するための支持部９１と、支持部９１が固定される本体部９２とを有する。本体部９２の主面９２ａには、第２放射体８２が設けられる。
【００３６】
支持部９１は、光電変換部１０を立てた状態で支持する。より具体的には、光電変換部１０の第１主面１０ａまたは第２主面１０ｂが重力の方向である鉛直方向Ｇに沿うようにして光電変換部１０を支持する。また、支持部９１は、光電変換部１０が本体部９２の主面９２ａに設けられる第２放射体８２に近接するように光電変換部１０を支持する。具体的には、光電変換部１０との第２放射体８２との距離ｄ２が数ｃｍ以内となるように、あるいは、両者が接触する程度に近接させて光電変換部１０を支持する。
【００３７】
第１放射体８１は、第２放射体８２と対向するように配置され、第１放射体８１と第２放射体８２の離れる方向が鉛直方向Ｇに交差する向きとなるように配置される。また、第１放射体８１および第２放射体８２は、支持部９１に支持される光電変換部１０を挟んで互いに対向するように設けられる。したがって、第１放射体８１は、第２放射体８２に向けて第１赤外光Ｂ１を放射可能となるように配置され、第２放射体８２は、第１放射体８１に向けて第２赤外光Ｂ２を放射可能となるように配置される。
【００３８】
第１放射体８１は、光電変換部１０に効率的に赤外光を照射するために、支持部９１に支持される光電変換部１０に近接するように配置される。例えば、第１放射体８１と光電変換部１０の距離ｄ１が数ｃｍ程度、好ましくは、約４〜５ｃｍ程度となるように配置される。第１放射体８１は、上述のように、電熱式の放射体であり、例えば、セラミックヒータなどのヒータで構成される。
【００３９】
第２放射体８２は、電熱式の放射体または再輻射式の放射体で構成される。第２放射体８２が再輻射式である場合には、例えば、本体部９２の主面９２ａを赤外光の放射率の高い材質（セラミックまたはチタンなどの金属）とすることで第２放射体８２を形成できる。再輻射式の第２放射体８２は、例えば、本体部９２の主面９２ａを赤外光の放射率の高い材料で被覆することや、主面９２ａに凹部を設けて赤外光の放射率の高い材料を埋め込むことにより形成できる。なお、本体部９２の全体を放射率の高い材料で形成することにより、本体部９２に第２放射体８２の機能を持たせてもよい。
【００４０】
排気口９５は、第１放射体８１および第２放射体８２の鉛直下方に設けられる。排気口９５は、加熱装置１００の内部の空気を外へ排出することにより、支持部９１に支持される光電変換部１０の周囲において鉛直方向Ｇに流れる気流Ｆを生じさせる。これにより、光電変換部１０の周囲に高温の空気が溜まることを抑制する。また、排気口９５は、電極層４０の加熱工程において熱硬化性樹脂から蒸発する溶剤などの気体成分を加熱装置１００の外へ排出する。
【００４１】
図８は、太陽電池セル７０の製造工程を概略的に示す断面図であり、本乾燥の工程（Ｓ１６）の後の光電変換部１０を示す。赤外光による本乾燥によって電極層４０が硬化し、第１主面１０ａの電極層４０が受光面電極２０となり、第２主面１０ｂの電極層４０が裏面電極３０となる。また、第１透明導電層１７には、受光面電極２０の直下に位置する第１部分１７ａと、第１部分１７ａと結晶性の異なる第２部分１７ｂとが形成される。同様に、第２透明導電層１８には、裏面電極３０の直下に位置する第１部分１８ａと、第１部分１８ａと結晶性の異なる第２部分１８ｂとが形成される。
【００４２】
第１透明導電層１７の第１部分１７ａは、その周囲の第２部分１７ｂと比べて結晶性の高い部分であり、第２部分１７ｂよりもシート抵抗が低い。第１部分１７ａは、赤外光の照射により加熱される電極層４０を用いて電極層４０の直下に位置する第１透明導電層１７の一部を局所的に加熱することにより形成される。第１透明導電層１７は、局所的な加熱により加熱前と比べて結晶性が向上し、シート抵抗が低くなる。このようにして受光面電極２０と接する第１透明導電層１７の第１部分１７ａの抵抗を下げて、受光面電極２０による集電効率を高めることができる。裏面電極３０の直下に位置する第２透明導電層１８の第１部分１８ａも、同様に、局所的に加熱される電極層４０を用いて形成される。これにより、第２透明導電層１８と裏面電極３０の接触抵抗を下げて、裏面電極３０による集電効率を高める。
【００４３】
つづいて、本実施の形態の太陽電池セル７０、太陽電池セル７０の製造方法および加熱装置１００が奏する効果について述べる。
【００４４】
本実施の形態によれば、電極層４０を赤外光により加熱するため、高温の空気により電極層４０を加熱する場合と比べて、発電層１１の温度上昇を抑えることができる。特に、発電層１１を構成するシリコンの透過率が高い波長の赤外光を用いることで、赤外光の吸収による発電層１１の加熱を効果的に抑制できる。これにより、発電層１１のｐｎ接合またはｐｉｎ接合が熱影響を受けて、光電変換部１０の発電効率が低下してしまうことを抑制できる。したがって、本実施の形態によれば、太陽電池セル７０の出力特性を向上させることができる。
【００４５】
また、本実施の形態によれば、光電変換部１０の第１主面１０ａおよび第２主面１０ｂの両側から赤外光を照射することにより、電極層４０を効果的に加熱できる。特に、赤外光は発電層１１を透過するため、電極層４０の露出部４０ａだけではなく、電極層４０のうち光電変換部１０に接する接触部４０ｂにも赤外光を照射できる。そのため、電極層４０を両側から効率的に加熱して、より短時間で電極層４０の硬化させることができる。これにより、発電層１１への熱影響を抑えながら電極層４０を十分に加熱できる。
【００４６】
また、本実施の形態によれば、受光面電極２０および裏面電極３０がフィンガー電極とバスバー電極とを備える構成であるため、発電層１１への熱影響を抑えながら電極層４０をより一層十分に加熱できる。受光面電極２０の上から照射される赤外光の一部は、受光面電極２０のフィンガー電極間の隙間を通じて光電変換部１０に入射し、光電変換部１０を透過して裏面電極３０の光電変換部１０に接する部分に向かう。同様に、裏面電極３０の上から照射される赤外光の一部は、裏面電極３０のフィンガー電極間の隙間を通じて光電変換部１０に入射し、光電変換部１０を透過して受光面電極２０の光電変換部１０に接する部分に向かう。仮に、発電層１１の実質的に全面を覆うように裏面電極を構成した場合、裏面電極の上から照射される赤外光は裏面電極に遮られ、受光面電極２０の光電変換部１０に接する部分に到達しなくなる。そうすると、発電層を十分に加熱できなくなるおそれが生じる。したがって、結晶系シリコン等の半導体基板１２を用いて発電層１１を形成し、その両面に導電性ペーストを用いて電極を形成する場合、本実施の形態のように、受光面電極２０および裏面電極３０の双方がフィンガー電極とバスバー電極を備える構成とすることが好ましい。
【００４７】
また、本実施の形態によれば、赤外光の照射中に光電変換部１０の周囲に気流を設けるため、光電変換部１０の周囲に留まる高温の空気によって発電層１１の加熱を抑えることができる。さらに、光電変換部１０を立てた状態で光電変換部１０の鉛直下方に向かう気流を設けることで、電極層４０から蒸発する溶剤などの空気より重い気体成分を効果的に排出できる。また、溶剤成分を効果的に排出することで、電極層４０に含まれる溶剤の気化を促し、電極層４０の硬化にかかる時間を短くすることができる。
【００４８】
また、本実施の形態によれば、光電変換部１０を立てた状態とすることで、加熱工程の途中で粉塵などが光電変換部１０の主面上に落下して付着するのを防ぐことができる。また、鉛直下向きの気流を形成することで、加熱装置１００の内部に入り込むゴミや粉塵などが舞い上がって光電変換部１０に付着することを防止できる。
【００４９】
また、本実施の形態によれば、電極層４０を局所的に加熱することで受光面電極２０の下に位置する第１透明導電層１７の第１部分１７ａおよび裏面電極３０の第２透明導電層１８の第１部分１８ａの結晶性を高めてシート抵抗を下げることができる。これにより、受光面電極２０と第１透明導電層１７の間と、裏面電極３０と第２透明導電層１８の間の接触抵抗を下げることができる。これにより、受光面電極２０および裏面電極３０による集電効率を高め、太陽電池セル７０の出力特性を向上させることができる。
【００５０】
本実施の形態の一態様は、太陽電池セル７０の製造方法である。この方法は、
光電変換部１０の第１主面１０ａおよび第１主面１０ａと反対側の第２主面１０ｂの少なくとも一方に熱硬化性樹脂を含む電極層４０を設けることと、
電極層４０に赤外光を照射して加熱することと、
赤外光の照射中に光電変換部１０の周囲に気流Ｆを作ることと、を備える。
【００５１】
光電変換部１０は半導体基板１２を有し、電極層４０は互いに平行に延びる複数のフィンガー電極と、フィンガー電極と交差して延びるバスバー電極とを有してもよい。
赤外光を照射することは、
第１主面１０ａに対向する第１放射体８１から第１赤外光Ｂ１を照射することと、
第２主面１０ｂに対向する第２放射体８２から第２赤外光Ｂ２を照射することと、を含んでもよい。
【００５２】
第１放射体８１および第２放射体８２は、電気的に発熱して赤外光を放射してもよい。
【００５３】
第１放射体８１は、電気的に発熱して第１赤外光Ｂ１を放射し、
第２放射体８２は、第１赤外光Ｂ１の吸収により発熱して第２赤外光Ｂ２を放射してもよい。
【００５４】
赤外光を照射することは、第１主面１０ａおよび第２主面１０ｂが鉛直方向Ｇに沿う向きとなるように光電変換部１０を立てた状態で行われてもよい。
【００５５】
気流Ｆを作ることは、気流Ｆが鉛直方向Ｇに流れて光電変換部１０の下方の排気口９５に向かうようになされてもよい。
【００５６】
光電変換部１０は、第１主面１０ａ、第１透明導電層１７、ｐｎ接合またはｐｉｎ接合を有する発電層１１、第２透明導電層１８および第２主面１０ｂが順に積層された構造を有し、
太陽電池セル７０の製造方法は、赤外光の照射により加熱される電極層４０を用いて電極層下に位置する第１透明導電層１７または第２透明導電層１８の一部を局所的に加熱することをさらに備えてもよい。
【００５７】
別の態様は、加熱装置１００である。この加熱装置１００は、光電変換部１０の主面９２ａに設けられる熱硬化性樹脂を加熱するための加熱装置１００であって、
光電変換部１０の主面９２ａが鉛直方向Ｇに沿う向きとなるように光電変換部１０を立てた状態で支持する支持部９１と、
支持部９１に支持される光電変換部１０を挟んで互いに対向して設けられ、光電変換部１０に向けて赤外光を放射する第１放射体８１および第２放射体８２と、
第１放射体８１および第２放射体８２の鉛直方向Ｇの下方に設けられる排気口９５と、を備える。
排気口９５は、支持部９１に支持される光電変換部１０の近傍において鉛直方向Ｇに流れる気流Ｆを生じさせる。
【００５８】
さらに別の態様は、太陽電池セル７０である。この太陽電池セル７０は、
ｐｎ接合またはｐｉｎ接合を有する発電層１１と、
発電層１１上に設けられる透明導電層（第１透明導電層１７、第２透明導電層１８）と、
透明導電層（第１透明導電層１７、第２透明導電層１８）上の一部に設けられる電極（受光面電極２０、裏面電極３０）と、を備える。
透明導電層（第１透明導電層１７、第２透明導電層１８）は、電極（受光面電極２０、裏面電極３０）下に位置する第１部分１７ａ、１８ａと、第１部分１７ａ、１８ａと結晶性の異なる第２部分１７ｂ、１８ｂとを有する。
【００５９】
第１部分１７ａ、１８ａは、第２部分１７ｂ、１８ｂよりも抵抗率が低くてもよい。
【００６０】
以上、本発明を上述の実施の形態を参照して説明したが、本発明は上述の実施の形態に限定されるものではなく、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。
【００６１】
（変形例）
図９は、変形例に係る太陽電池セル７０の製造方法を示すフローチャートである。本変形例における製造方法では、光電変換部１０の主面に第１電極層を形成し（Ｓ２０）、第１電極層を仮乾燥し（Ｓ２２）、仮乾燥させた第１電極層の上に第２電極層を形成し（Ｓ２４）、第１電極層および第２電極層に赤外光を照射して本乾燥させる（Ｓ２６）。本変形例では、複数の電極層を積層させて受光面電極２０または裏面電極３０を形成する点で上述の実施の形態と異なる。以下、上述の実施の形態との相違点を中心に述べる。
【００６２】
図１０は、変形例における太陽電池セル７０の製造工程を概略的に示す断面図であり、第１電極層４１の上に第２電極層４２を形成する工程（Ｓ２４）を示す。また、本図は、第１主面１０ａの上に第１電極層４１および第２電極層４２を形成する場合を示す。なお、第１主面１０ａの上に形成される第１電極層４１は、上述の実施の形態におけるＳ１０の工程と同様に形成され、その後、Ｓ１２の工程と同様に仮乾燥される。
【００６３】
第２電極層４２は、第１電極層４１の上に形成される。第２電極層４２の厚さｈ２は、第１電極層４１の厚さｈ１よりも大きくなるように形成される。第１電極層４１および第２電極層４２の厚さは、スクリーン印刷における印刷速度を変えたり、使用するスクリーン版５２の開口パターン５３の面積や厚さを変えたりすることで調整される。
【００６４】
第１電極層４１および第２電極層４２の印刷に用いる導電性ペースト５０は、同じ種類のものであってもよいし、異なる種類のものであってもよい。導電性ペースト５０の種類を変える場合には、第２電極層４２の材料よりも第１透明導電層１７との接触抵抗が小さく、第１透明導電層１７との接着力が高い材料を第１電極層４１に用いることが望ましい。一方、第２電極層４２の材料は、第１電極層４１の材料よりもバルク抵抗が小さいものが好ましい。
【００６５】
図１１は、変形例における太陽電池セル７０の製造工程を概略的に示す断面図であり、第１電極層４１および第２電極層４２を赤外光で本乾燥する工程（Ｓ２６）を示す。図示されるように、第１電極層４１および第２電極層４２には、光電変換部１０の両側に配置される第１放射体８１および第２放射体８２からの赤外光が照射される。第１透明導電層１７の上に露出する第２電極層４２には、主に第１放射体８１からの第１赤外光Ｂ１（例えば、赤外光Ｂ１３）が照射される。一方、第１透明導電層１７に近い第１電極層４１には、主に第２放射体８２からの第２赤外光Ｂ２（例えば、赤外光Ｂ２３）が照射される。
【００６６】
第１電極層４１は、第２電極層４２よりも薄く形成されるとともに前工程で仮乾燥されているため、第２電極層４２よりも本乾燥にかかる時間が短く、また、第２電極層４２よりも温度が上昇しやすい。そのため、第２電極層４２は、自身が吸収する赤外光によって加熱されるとともに、隣接する第１電極層４１によっても加熱される。このようにして、赤外光と第１電極層４１の双方を用いて第２電極層４２を加熱することで、第２電極層４２の昇温速度を高めて本乾燥に必要となる時間を短縮することができる。これにより、本乾燥の工程において発電層１１に与える熱影響を小さくできる。
【００６７】
本変形例においては、電極層４０を二層構造で形成するため、一層のみで形成する場合と比べて乾燥工程が増える。しかしながら、第１電極層４１の厚さを薄くすることで、第１電極層４１を形成した後の仮乾燥に必要な加熱時間を極めて短くすることができる。また、第２電極層４２を形成した後の本乾燥に必要な時間も、上述の実施の形態に係る本乾燥の工程と比べて短くすることができる。その結果、発電層１１に与える熱影響をより低減することができる。
【００６８】
また、本変形例において、第１電極層４１と第２電極層４２の材料を変えることにより、受光面電極２０および裏面電極３０の特性を改善できる。第１電極層４１として透明導電層との接着力が高い材料を用いることで、より剥がれにくい電極を形成して太陽電池セル７０の耐久性を高めることができる。また、第１電極層４１として透明導電層との接触抵抗が小さい材料を用いることで、透明導電層からの集電効率を高めることができる。また、第２電極層４２としてバルク抵抗の小さい材料を用いることで、受光面電極２０および裏面電極３０の導電性を高めて太陽電池セル７０の出力特性を高めることができる。
【００６９】
本変形例では、第１主面１０ａの電極層４０の形成工程を示したが、第２主面１０ｂの電極層４０の形成にも同様の工程を用いてもよい。このとき、第１主面１０ａの第１電極層４１および第２電極層４２を赤外光により本乾燥させた後に、第２主面１０ｂの第１電極層４１を印刷して仮乾燥させ、第２主面１０ｂの第１電極層４１の上に第２電極層４２を形成し、第２主面１０ｂの第１電極層４１および第２電極層４２を赤外光により本乾燥させてもよい。その他、第１主面１０ａの第１電極層４１および第２電極層４２の形成後にこれらを仮乾燥させ、さらに、第２主面１０ｂの第１電極層４１および第２電極層４２を形成した後に第１主面１０ａおよび第２主面１０ｂの双方の電極層４０を赤外光により本乾燥させてもよい。
【００７０】
本変形例では、電極層４０を二層構造としたが、さらなる変形例では三層以上の構造としてもよい。この場合、最上層となる電極層の厚さを他の電極層よりも大きくすることが望ましい。また、少なくとも最上層の厚さの大きい電極層を乾燥させる工程において、赤外光を用いることが望ましい。
【００７１】
一態様における太陽電池セル７０の製造方法において、
電極層４０を設けることは、
第１主面１０ａおよび第２主面１０ｂの少なくとも一方に熱硬化性樹脂を含む第１電極層４１を設けることと、
第１電極層４１を加熱した後に、第１電極層上に熱硬化性樹脂を含む第２電極層４２を設けることと、を含んでもよい。
少なくとも第２電極層４２は、赤外光の照射により加熱されてもよい。
【００７２】
光電変換部１０は、第１主面１０ａ、第１透明導電層１７、ｐｎ接合またはｐｉｎ接合を有する発電層１１、第２透明導電層１８および第２主面１０ｂが順に積層された構造を有し、
第１電極層４１は、第１透明導電層１７または第２透明導電層１８との接触抵抗が第２電極層４２より小さい材料で形成され、
第２電極層４２は、第１電極層４１よりバルク抵抗の小さい材料で形成されてもよい。
【００７３】
上述の実施の形態および変形例では、光電変換部１０の第１主面１０ａに電極層４０を形成した後に第２主面１０ｂの電極層４０を形成することとした。さらなる変形例においては、順序を逆にして、第２主面１０ｂに電極層４０を形成した後に第１主面１０ａに電極層を形成してもよい。
【００７４】
上述の実施の形態および変形例では、スクリーン印刷により電極層４０を形成することとした。さらなる変形例では、オフセット印刷、パッド印刷、凸版印刷、凹版印刷などの周知の印刷技術を用いて電極層４０を形成してもよい。
【符号の説明】
【００７５】
１０…光電変換部、１０ａ…第１主面、１０ｂ…第２主面、１１…発電層、１７…第１透明導電層、１７ａ…第１部分、１７ｂ…第２部分、１８…第２透明導電層、１８ａ…第１部分、１８ｂ…第２部分、４０…電極層、４１…第１電極層、４２…第２電極層、７０…太陽電池セル、８１…第１放射体、８２…第２放射体、９１…支持部、９５…排気口、１００…加熱装置、Ｂ１…第１赤外光、Ｂ２…第２赤外光。
【産業上の利用可能性】
【００７６】
本発明によれば、出力特性を向上させた太陽電池セルを提供できる。
【図１】
2016157702.tif 000003
【図２】
2016157702.tif 000004
【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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【国際調査報告】
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2016157702.tif 000015
2016157702.tif 000016
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