(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽電池セルと、前記太陽電池セルを覆う封止材と、前記太陽電池セルの受光面側に設けられた受光面保護材と、裏面側に設けられた裏面保護材を備える太陽電池モジュールであって、
前記太陽電池セルは、膜厚が５０〜２００μｍである薄い導電型単結晶シリコン基板を有する光電変換部と、前記光電変換部の受光面に形成される受光面電極と、前記光電変換部の裏面に形成される裏面電極と、を備え、
前記光電変換部の最表面層が透明電極層であり、
前記受光面電極および前記裏面電極は、いずれも、グリッド状であって、前記光電変換部の前記受光面、前記裏面および側面において、前記受光面電極および前記裏面電極が形成されていない領域の略全面が絶縁層で覆われていて、前記絶縁層と前記光電変換部の最表面層とが接する位置関係にあり、
前記封止材、前記絶縁層および前記光電変換部の最表面層の屈折率を各々ｎｅ、ｎｂおよびｎｔとしたとき、ｎｅ＜ｎｂ＜ｎｔを満たし、
前記裏面保護材は、前記太陽電池セル側から順に、黒色樹脂層および反射層が積層された積層膜を含み、前記黒色樹脂層は、波長７５０ｎｍ以上の近赤外線λＡを透過し、かつ波長が７５０ｎｍより小さい可視光線λＢを吸収し、前記反射層は、前記黒色樹脂層を透過した前記近赤外線λＡを反射し、
前記絶縁層は、膜厚が１０ｎｍ以上１５０ｎｍ以下であることを特徴とする太陽電池モジュール。
【請求項２】
前記受光面電極および前記裏面電極は、めっき層を有する、請求項１に記載の太陽電池モジュール。
【請求項３】
前記めっき層が銅を有する、請求項２に記載の太陽電池モジュール。
【請求項４】
前記黒色樹脂層は、ポリオレフィン樹脂を含む、請求項１、２または３に記載の太陽電池モジュール。
【請求項５】
前記太陽電池セルは、前記光電変換部として、前記導電型単結晶シリコン基板の受光面側に一導電型半導体層と前記透明電極層を有する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の太陽電池モジュール。
【請求項６】
前記絶縁層は、無機材料である、請求項１〜５のいずれか１項に記載の太陽電池モジュール。
【請求項７】
前記反射層は、白色顔料を含む樹脂からなる白色樹脂層である、請求項１〜６のいずれか１項に記載の太陽電池モジュール。
【請求項８】
前記裏面保護材は、金属箔を有さない、請求項１〜７のいずれか１項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、太陽電池モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
無尽蔵に降り注ぐ太陽エネルギーを利用して発電することができ、且つ排気ガスを排出することなくクリーンであり、さらに放射能を放出するといった危険もなく安全であることから、太陽電池が注目を集めている。太陽電池モジュールは、発電効率のさらなる向上が求められており、また、家屋等の屋根に取り付けられることも多く、多くの場合、１０年以上の長期にわたって、屋外に置かれるため、過酷な環境にさらされることとなり、耐候性、特に湿気に対しての構造が屋外使用における劣化に影響を及ぼす。
【０００３】
図２は、太陽電池モジュールの構造の一例を示す。図２に示すように、太陽電池モジュールは、受光面保護材としてのガラス板と、例えばアルミニウム箔をプラスチックフィルムで挟みこんだ裏面側保護材との間に、複数の太陽電池セルが例えばＥＶＡ（エチレン−酢酸ビニル共重合体）樹脂からなる封止材で封止された構成をなしている。隣り合う太陽電池セル同士は、一定の間隔を空けて、例えば銅箔からなる接続部材にて直列または並列に電気的に接続されている。
【０００４】
ところで、裏面保護材として、黒色保護材や白色保護材が用いられている。黒色保護材の場合、屋根と同色のため、家屋の屋根に取り付けた場合、外観に優れる。しかしながら黒色保護材は、ガラス板から入射してきた太陽光を吸収するために、隣接する太陽電池セル間に入射した光や、太陽電池セルを透過して裏面保護材に達した太陽光を再度太陽電池セルに入射させることが困難であり、特性向上が期待できない。従って、黒色保護材の場合、例えば、特許文献１に記載のように、太陽電池セルの裏面電極として、裏面全面に金属膜を配置することが好ましく行われている。
【０００５】
近年、太陽電池モジュールのさらなる高効率化が期待される中、裏面電極として使用される金属膜の厚みが薄いと電気抵抗が高くなるために、厚くすることが望まれており、特許文献１でも１〜２５μｍ程度の厚みの金属膜が好ましく用いられている。
【０００６】
一方、白色保護材の場合、ガラス板から入射してきた太陽光を反射させ、再度太陽電池セルに入射させることができる。例えば、特許文献２には、太陽電池セルの受光面電極と裏面電極としてグリッド電極を用いた両面グリッド電極について記載されている。特許文献２では、太陽電池セルを透過して裏面保護材に達した光を白色保護材で反射させることで再度太陽電池に取り込むことができる。
【０００７】
しかしながら、家屋の屋根に太陽電池モジュールを設置する場合、セルの色と、隣り合うセル同士の間から見える白色保護材の色が異なるため、外観上好ましくない。またより高信頼性のモジュールが期待される中、両面グリッドの太陽電池を用いた場合、全面製膜した裏面電極と比べて光電変換部の露出部が多いため、長期信頼性の観点から課題が残る。
【０００８】
このような問題を解決するために特許文献３、４では、可視光を吸収し、赤外光を透過させる特性を有する黒色樹脂層と反射層とを積層させ、黒色樹脂層を太陽電池セル側に配置させた裏面保護材を用いることにより、外観上黒色を呈し、さらにセル間に入った太陽光を再び太陽電池セルに反射させることができる旨が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０１３−０１２６０６号公報
【特許文献２】特開２００７−２００９７０号公報
【特許文献３】特開２００７−１０３８１３号公報
【特許文献４】ＷＯ２０１３/１０５５２２号国際公開パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、本発明者らの検討によれば、厚みが１８０μｍ程度の結晶シリコン基板と、裏面電極として電気抵抗低減のために５μｍ程度の厚い金属膜を用い、特許文献３，４に記載の黒色保護材（積層膜）を用いて太陽電池モジュールを作製したところ、電気抵抗は低減できたものの、セルの反りが発生し、配線材を接続する際の破損や、温度変化に対する太陽電池モジュールの信頼性が十分でないことが明らかとなった。そこで、裏面電極としてグリッド電極を有するヘテロ接合太陽電池を用い、同様の黒色保護材（積層膜）を用いて太陽電池モジュールを作製したが、グリッド電極を用いた場合も長期信頼性、特に耐湿性が十分でないことが明らかとなった。
【００１１】
本発明は、所定の太陽電池セル構造、所定の封止構造を有する太陽電池モジュールを用いることで、意匠性に優れ、太陽電池モジュールの性能劣化を防止し、耐用年数を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は以下に関する。
【００１３】
本発明の太陽電池モジュールは、太陽電池セルと、前記太陽電池セルを覆う封止材と、前記太陽電池セルの受光面側に設けられた受光面保護材と、裏面側に設けられた裏面保護材を備え、前記太陽電池セルは、導電型単結晶シリコン基板を有する光電変換部と、前記光電変換部の受光面に形成される受光面電極と、前記光電変換部の裏面に形成される裏面電極と、を備え、前記受光面電極および裏面電極は、いずれも、グリッド状であって、前記光電変換部の受光面、裏面および側面において、受光面電極および裏面電極が形成されていない領域の略全面が絶縁層で覆われており、前記封止材、絶縁層および光電変換部の最表面層の屈折率を各々ｎｅ、ｎｂおよびｎｔとしたとき、ｎｅ＜ｎｂ＜ｎｔを満たし、前記裏面保護材は、前記太陽電池セル側から順に、黒色樹脂層および反射層が積層された積層膜を含み、前記黒色樹脂層は、波長７５０ｎｍ以上の近赤外線λＡを透過し、かつ波長が７５０ｎｍより小さい可視光線λＢを吸収し、前記反射層は、波長７５０ｎｍ以上の近赤外線λＡを反射する。
【００１４】
前記受光面電極および裏面電極は、めっき層を有することが好ましい。
【００１５】
前記黒色樹脂層は、ポリオレフィン樹脂を含むことが好ましい。
【００１６】
前記太陽電池セルは、光電変換部として、前記導電性単結晶シリコン基板の受光面側に一導電型半導体層と透明電極層を有することが好ましい。
【００１７】
前記絶縁層は、無機材料であって、膜厚が１０ｎｍ〜１５０ｎｍであることが好ましい。
【００１８】
前記めっき層が銅を有することが好ましい。
【００１９】
前記反射層は、白色顔料を含む樹脂からなる白色樹脂層であることが好ましい。
【００２０】
前記裏面保護材は、金属箔を有さないことが好ましい。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、所定の太陽電池太陽電池モジュールを用いることにより、意匠性に優れ、太陽電池特性や信頼性に優れた太陽電池モジュールを作製することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の太陽電池セルの模式図
【図２】太陽電池モジュールの構造の一例(Ａ−Ａ’断面)
【図３】裏面保護材層構成。黒色樹脂層と光の波長の関係
【図４】本発明の赤外光の反射経路(ａ−ａ’断面)
【図５】凹凸構造を有した配線材を用いた場合の太陽光の反射経路
【図６】凹凸構造を有した配線材を用いた場合の太陽光の反射経路の電極付近の拡大図(Ｂ−Ｂ’断面)
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下に本発明の実施形態について説明する。
【００２４】
図２に示すように、本発明の太陽電池モジュールは、太陽電池セルと、前記太陽電池セルを覆う封止材と、前記太陽電池セルの受光面側に設けられた受光面保護材と、裏面側に設けられた裏面保護材を備え、前記太陽電池セルは、導電型単結晶シリコン基板を有する光電変換部と、前記光電変換部の受光面に形成される受光面電極と、前記光電変換部の裏面に形成される裏面電極と、を備える。
【００２５】
前記受光面電極および裏面電極は、いずれも、グリッド状であって、前記光電変換部の受光面、裏面および側面において、受光面電極および裏面電極が形成されていない領域の略全面が絶縁層で覆われている。両面にグリッド電極を用いることで、単結晶シリコン基板として膜厚が薄いものを用いた場合であっても、全面に金属膜を勢膜した裏面電極を有するセルに比べて反りを抑制することができる。光電変換部の表面が絶縁層で覆われることで、両面グリッド状の電極を用いた場合であっても、セルへの湿分の浸入を抑制することができる。
【００２６】
前記封止材、絶縁層および光電変換部の最表面層の屈折率を各々ｎｅ、ｎｂおよびｎｔとしたとき、ｎｅ＜ｎｂ＜ｎｔを満たすことが好ましい。この範囲を満たすことで、光閉じ込め効果をより向上することができる。前記裏面保護材は、前記太陽電池セル側から順に、黒色樹脂層および反射層との積層膜を含み、前記黒色樹脂層は、波長７５０ｎｍ以上の近赤外線λＡを透過し、かつ波長が７５０ｎｍより小さい可視光線λＢを吸収し、前記反射層は、波長７５０ｎｍ以上の近赤外線λＡを反射する。
【００２７】
このような裏面保護材を用いることで、後述のように、外観を保持しつつ、太陽電池セルを透過して裏面保護材に達した太陽光や、隣り合う太陽電池セル間などのセルが形成されていないモジュールの領域に入射して裏面保護材に達した太陽光を反射させて再度セルに閉じ込めることが出来る。
【００２８】
［太陽電池モジュール］
以下に、本発明の太陽電池モジュールの好ましい実施形態について説明するが、以下に限定されるものではない。
【００２９】
本発明の太陽電池のモジュール化は、適宜の方法により行われる。例えば、図２に示すように、受光面電極７や裏面電極８に配線材２０４が接続されることによって、複数の太陽電池セルが直列または並列に接続され、封止材２０１、また受光面保護材２００と裏面保護材２０３、により封止されることによりモジュール化が行われる。即ち、図２のように各材料を配置して押圧等を行うことにより、太陽電池セルと太陽電池セルの間や、モジュールの端部にも封止材が流動してモジュール化が行われる。図２においては、一の太陽電池セルの受光面電極に接続させた配線材を、他の太陽電池セルの裏面電極と接続させている。
【００３０】
本発明においては、前記裏面保護材２０３は、図３に示すように、前記太陽電池セル側から順に、黒色樹脂層２０３１および反射層２０３２とが積層された積層膜を有する。裏面保護材は、当該積層膜以外の層を有していてもよく、図３に示すように、積層膜の太陽電池セルとは反対側に基材２０３３を有していてもよい。
【００３１】
図３に示すように、前記黒色樹脂層２０３１は、波長７５０ｎｍ以上の近赤外線λＡを透過し(Ａ)、かつ波長が７５０ｎｍより小さい可視光線λＢを吸収する(Ｂ)。よって、樹脂層２０３１は黒色に見える。なお、本明細書においては、波長が７５０ｎｍ以上の光を近赤外線λＡ、７５０ｎｍより小さい光を可視光線λＢという。
【００３２】
また、反射層２０３２は、波長７５０ｎｍ以上の近赤外線λＡを反射する（Ａ）。このように裏面保護材に使用される積層膜として、太陽電池セル側に、黒色樹脂層２０３１を適用することで、図４に示すように、受光面保護材２００、封止材２０１、太陽電池セル１０１を透過してきた波長７５０ｎｍ以上の近赤外線λＡは、反射層で反射され、太陽電池セルに再入射させる（Ａ）ことで、性能を向上させることができる。また同様に、λＡＡに示すように、受光面保護材から、隣接する太陽電池セルの間に入射してきた太陽光を再度反射層で反射させることにより、太陽電池セルに再度入射させることができる。
【００３３】
さらに、本発明においては、後述のように、封止材、絶縁層および光電変換部の最表面層の波長６００ｎｍにおける屈折率を各々、ｎｅ、ｎｂおよびｎｔとしたとき、屈折率が、ｎｅ＜ｎｂ＜ｎｔとなるように作製される。この範囲を満たす絶縁層を、光電変換部の略全面を覆うように形成することで、光閉じ込め効果をより向上できると共に、外部の湿分を防止することができるため、長期信頼性に優れた太陽電池モジュールを作製することができる。
【００３４】
黒色樹脂層２０３１としては、λＡを透過し、λＢを吸収するものであればよいが、例えば、ポリオレフィン系樹脂、ポリエステル系樹脂、アクリル系樹脂、フッ素樹脂、エチレン・酢酸ビニル樹脂等の熱可塑性樹脂と赤外線反射特性を有する無機顔料とを含有する熱可塑性樹脂組成物、互いに色相の異なる明度Ｌ＊４５以上の三種以上の色料を含む着色層、主剤樹脂と暗色系の有機顔料を含む組成物等のλＡを透過し、かつλＢを吸収する材料が好ましい。
【００３５】
中でも、黒色樹脂層として、オレフィン樹脂を含有していることが好ましい。オレフィン樹脂は、湿分透過率が２．０［ｇ／ｍ２／ｄａｙ］程度以下であり、通常の樹脂の湿分透過率（１０［ｇ／ｍ２／ｄａｙ］以上）と比べて低いため、裏面保護材として金属箔を有さないものを用いた場合であっても、湿分が外部から侵入することをより抑制することができる。
【００３６】
反射層２０３２として、λＡを反射させるものであればよいが、例えば、白色顔料を含む樹脂からなる白色樹脂層、金属蒸着層を基材の上に積層させた金属反射層、又は金属箔などを使用することができるが、白色樹脂層を使用した場合、それ自身が基材の役割を果たし、基材２０３３を用いる必要がないため、好ましい。
【００３７】
反射層２０３２として金属反射層や金属箔を用いる場合、空気に触れることによる腐食や短絡防止など、製品の信頼性や安全性を向上させる観点から基材２０３３が必要で、図３に示すように、積層膜の反射層側に配置することが好ましく、基材として、ポリフッ化ビニルフィルム（例えば、テドラーフィルム（登録商標））等のフッ素樹脂フィルム、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムのような有機フィルムが好ましい。
【００３８】
積層膜として、例えば、上述のように白色樹脂層を含んだ基材上に接着性を有する黒色樹脂層を用いる材料、黒色樹脂層と反射層の間に、本発明の機能を損なわない範囲の接着剤を介して接着させる材料、黒色樹脂層と反射層、基材の構成の材料を用いることができる。
【００３９】
封止材２０１としては、例えば、エチレンを主成分とするオレフィン系エラストマーを主成分としたポリエチレン系樹脂組成物の、高密度ポリエチレン(ＨＤＰＥ)、高圧法低密度ポリエチレン(ＬＤＰＥ)、直鎖状低密度ポリエチレン(ＬＬＤＰＥ)、ポリプロピレン(ＰＰ)、エチレン・α-オレフィン共重合体、エチレン／酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）、エチレン／酢酸ビニル／トリアリルイソシアヌレート（ＥＶＡＴ）、ポリビニルブチラート（ＰＶＢ）、シリコン、ウレタン、アクリル、エポキシ等の透光性の樹脂を用いることが好ましい。湿分の浸入を抑制するという観点から、高密度ポリエチレン(ＨＤＰＥ)、高圧法低密度ポリエチレン(ＬＤＰＥ)、直鎖状低密度ポリエチレン(ＬＬＤＰＥ)、ポリプロピレン(ＰＰ)、エチレン・α-オレフィン共重合体、がより好ましい。特に、裏面保護材として、金属箔を有さないものを用いた場合であっても、裏面や側面などから湿分の侵入をより防止できるため、より長期信頼性の高い太陽電池モジュールを作製することができる。
【００４０】
配線材の材料は、特に制限されないが、導電体として半田、また芯材として銅箔を用い、表面が導電体（半田）で被覆された半田めっき銅箔や、受光面電極もしくは裏面電極との接続面が凹凸構造を有した銅箔に銀が被覆された拡散タブを用いることが好ましい。半田や銀を銅箔の表面に形成することにより、銅箔の表面の腐食を防止する効果とともに集電極との接続の役割を果たす。また、配線材で反射された光による電流向上の効果も期待できる。
【００４１】
この際、受光面側の配線材は、受光面電極と反対側（受光面保護材側）の表面に凹凸構造を有することが好ましい。図５には、配線材の両面に凹凸構造を有するものを示す。この場合、λＦに示したように、受光面側から入射した光を配線材の凹凸構造で反射させ、光をより多く取りこむことが可能となる。また裏面側の配線材は、裏面電極と反対側（裏面保護材側）の表面に凹凸構造を有することが好ましい。この場合、λＲに示したように裏面保護材で反射した光が再度、裏面側の配線材の凹凸構造により反射され、光をより多く取り込むことが可能となる。
【００４２】
配線材は、受光面側および裏面側表面のうち、少なくとも受光面側に凹凸構造を有していれば良く、裏面側は平坦であってもよいが、太陽電池セルの受光面電極と、隣接する太陽電池セルの裏面電極を配線材で接続させた場合、通常、太陽電池セルの受光面電極と接着する側（配線材の裏面側）とは反対面側（配線材の受光面側）が、他の太陽電池セルの裏面電極と接着される。従って、本発明の効果をより得るために、裏面側にも凹凸構造を有する、即ち図５に示すように、配線材の両面に凹凸構造を有することが好ましい。
【００４３】
配線材と太陽電池セルの接続は、接着剤により接着する方法が挙げられる。接着剤としては、一般的に導電性微粒子を含有する樹脂製接着剤で接着する方法、導電性微粒子を有さない樹脂製接着剤を介して、電極と配線材を接触させて導通させる方法、あるいは半田付けによる方法などが挙げられる。ここで一般的に、ヘテロ接合太陽電池セルは、熱によるダメージを受けやすいが、本発明の場合、絶縁層を光電変換部の表面上の略全面に形成しているため、熱によるダメージを低減できるため、半田付けによる方法も好ましく使用できる。また該金属との接合のしやすさや熱ダメージをより抑制する観点から、導電性微粒子を含有する樹脂製接着剤により接着されることがより好ましい。
【００４４】
太陽電池モジュールは、太陽電池セルと、樹脂製接着剤を介して配線材を互いに接続し太陽電池ストリングを作製し、次に、受光面保護材を準備し、当該受光面保護材上に、封止材、太陽電池ストリング、封止材及び裏面保護材を順次積層して積層体とすることにより太陽電池モジュールを作製することができる。 次に、上記積層体を所定条件で加熱することにより、封止材を硬化させることが好ましい。そしてＡｌフレーム等を取り付けることで太陽電池モジュールを作製することが好ましい。
【００４５】
以下の実施形態では、太陽電池セルとして、ヘテロ接合太陽電池セルを用いた場合について説明するが、以下の実施形態に限定されるものではない。
【００４６】
［太陽電池セル］
本発明の太陽電池セルとしては、単結晶シリコン基板を有するものを用いる。太陽電池セルとしては、例えば、図１のように一導電型の単結晶シリコン基板の表面に、単結晶シリコンとはバンドギャップの異なるシリコン系層を有することで、拡散電位が形成された結晶系太陽電池(ヘテロ接合結晶シリコン太陽電池)を用いることが好ましい。太陽電池セルは、光電変換部として、一導電型単結晶シリコン基板の一方の面（受光面側の面）に、一導電型シリコン系層および受光面側透明電極層をこの順に有する。
【００４７】
一導電型単結晶シリコン基板の他方の面（受光面側とは異なる面）には、逆導電型シリコン系層および裏面側透明電極層をこの順に有することが好ましい。光電変換部表面の受光面側透明電極層上には、受光面電極が形成されている。裏面側透明電極層上には裏面電極が形成されている。
【００４８】
導電型単結晶シリコン基板１としては、ｎ型単結晶シリコン基板とｐ型単結晶シリコン基板を用いることが出来るが、結晶基板内のキャリア寿命の長さから、ｎ型単結晶シリコン基板を用いることが好ましい。ｐ型単結晶シリコンで、光照射によってｐ型ドーパントであるＢ（ホウ素）が影響して再結合中心となるＬＩＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｉｎｄｕｃｅｄ Ｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ）が起こる場合があるが、ｎ型ではより抑制できる為である。
【００４９】
導電型単結晶シリコン基板１としては、膜厚が５０〜２００μｍが好ましく、６０〜１８０μｍがより好ましく、７０〜１８０μｍが更に好ましい。この範囲の膜厚の基板を用いることにより、より材料コストを低減することができる。このように薄い基板を用い、裏面電極として全面に金属膜を形成した場合、反りが生じやすくなるものの、本発明のように両面グリッドの電極を形成することにより、応力がかかり難くなり、反りを抑制することができる。
【００５０】
導電型シリコン系層（一導電型シリコン系層２および／または逆導電型シリコン系層３）としては、ｐ型シリコン系層とｎ型シリコン層を使用することが考えられる。用いる材料としては、非晶質成分を含む非晶質シリコン層が好ましい。ドーパント不純物としては、ｎ型シリコン層であればＰ（リン）、ｐ型シリコン層であればＢ（ホウ素）が好ましく用いられる。
【００５１】
導電型単結晶シリコン基板１と一導電型シリコン層２の間や導電型単結晶シリコン基板１と逆導電型シリコン層３の間に真性シリコン層を挿入することが好ましい。真性シリコン層を挿入することで、導電型単結晶シリコン基板１の表面欠陥が終端され、ライフタイムが向上することで、太陽電池としての出力も向上する。
【００５２】
導電型シリコン系層の製膜方法は特に限定されないが、精密な膜厚制御を必要とするため、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｅｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法による製膜が好ましい。その場合、材料ガスとしては、ＳｉＨ４ガスを用い、ドーパント添加ガスとしては、水素希釈されたＢ２Ｈ６やＰＨ３が好ましく用いられる。また、光の透過性を向上させるために酸素や炭素といった不純物を微量添加しても良い。その場合、ＣＯ２やＣＨ４といったガスをＣＶＤ製膜の際に導入することにより形成することができる。
【００５３】
導電型シリコン系薄膜３は、一導電型または逆導電型のシリコン系薄膜である。例えば、一導電型単結晶シリコン基板１としてｎ型が用いられる場合、一導電型シリコン系薄膜、および逆導電型シリコン系薄膜は、各々ｎ型、およびｐ型となる。ｐ型またはｎ型シリコン系薄膜を形成するためのドーパントガスとしては、Ｂ２Ｈ６またはＰＨ３等が好ましく用いられる。また、ＰやＢといった不純物の添加量は微量でよいため、予めＳｉＨ４やＨ２で希釈された混合ガスを用いることが好ましい。導電型シリコン系薄膜の製膜時に、ＣＨ４、ＣＯ２、ＮＨ３、ＧｅＨ４等の異種元素を含むガスを添加して、シリコン系薄膜を合金化することにより、シリコン系薄膜のエネルギーギャップを変更することもできる。
【００５４】
シリコン系薄膜としては、非晶質シリコン薄膜、微結晶シリコン（非晶質シリコンと結晶質シリコンとを含む薄膜）等が挙げられる。中でも非晶質シリコン系薄膜を用いることが好ましい。例えば、一導電型単結晶シリコン基板１としてｎ型単結晶シリコン基板を用いた場合の光電変換部５０の好適な構成としては、透明電極層６ａ／ｐ型非晶質シリコン系薄膜３ａ／ｉ型非晶質シリコン系薄膜２ａ／ｎ型単結晶シリコン基板１／ｉ型非晶質シリコン系薄膜２ｂ／ｎ型非晶質シリコン系薄膜３ｂ／透明電極層６ｂの順の積層構成が挙げられる。この場合、前述の理由から、ｐ層側を受光面面とすることが好ましい。
【００５５】
（透明電極層）
ヘテロ接合太陽電池１０１の光電変換部５０は、導電型シリコン系薄膜３ａ，３ｂ上に、透明電極層６ａ，６ｂを備えることが好ましい。シリコン基板の受光面側に、シリコン基板と異なる導電型のシリコン層が配置された場合、透明電極層６ａは、側面や裏面にも回り込んでしまい、表面と裏面との間の短絡やリークを生じる場合がある。このような薄膜の回り込みを防止するために、透明電極層が形成されていない領域（絶縁領域ともいう）が基板の受光面側または／および裏面側の周縁部にあることが好ましく、該領域にシリコン系層が製膜されていることが好ましい。ここで、「周縁部」とは、基板の端部から３００μｍ〜１０００μｍ程度の領域を意味する。
【００５６】
この際、絶縁領域は、受光面側および裏面側にあってもよく、両面の透明電極層をマスク製膜する等により形成することができるが、受光面側もしくは裏面側のみに絶縁領域が形成されることが好ましい。この場合、受光面もしくは裏面の透明電極層をマスク製膜し、他面を全面製膜することにより形成できる。この場合、通常、全面製膜した透明電極層が側面にも回りこんで製膜されるため、両面マスクの場合に比べて、側面からの光閉じ込め効果も期待できる。また側面からの湿分の浸入をより抑制できるため好ましい。
【００５７】
裏面側（この場合、シリコン基板と同じ導電型のシリコン層が配置された側）については、再結合やリークの影響が比較的小さいので、出力を落とさずに透明電極層６ｂ（透明電極ともいう）を全面に形成することが可能である。従って、裏面側では、透明電極層は、主面側の全面に形成されることが好ましい。導電型単結晶シリコン基板の端部を含む周縁部の構造としては、シリコン基板側面からも光を入射できることから、前述のように受光面側（導電型シリコン基板と異なる導電型を示す導電型シリコン層の側）の透明電極層を製膜する際にマスクを用いて製膜するなどして、主面の端部に透明電極層が製膜されないようにすることが好ましい。
【００５８】
受光面側透明電極層および裏面側透明電極層の膜厚を各々Ｗ１およびＷ２としたとき、０．９≦Ｗ２／Ｗ１≦１．１を満たすことが好ましい。すなわち、受光面と裏面側の透明電極層の厚みが略同じである。中でも、０．９５≦Ｗ２／Ｗ１≦１．０５を満たすことがより好ましく、０．９８≦Ｗ２／Ｗ１≦１．０２を満たすことがさらに好ましく、Ｗ２／Ｗ１＝１．００であることが特に好ましい。上記範囲を満たす透明電極層を用いることで、表裏の透明電極層を製膜する際に、コスト低減効果及び出力向上効果が期待できる。
【００５９】
受光面側透明電極層および裏面側透明電極層の膜厚（Ｗ１およびＷ２）は、Ｗ１＝４０〜８０ｎｍが好ましく、５０〜７０ｎｍがより好ましい。またＷ２＝４０〜８０ｎｍが好ましく、５０〜７０ｎｍがより好ましい。上記範囲で、受光面側透明電極層および裏面側透明電極層の膜厚が同じであることが特に好ましい。
【００６０】
両主面の透明電極を略同じ膜厚範囲に設定するコスト低減効果について説明する。両主面への透明電極形成は、スパッタ法かＲＰＤ（ＲｅａｃｔｉｖｅＰｌａｓｍａ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法によって行なわれることが好ましく、現在、一般的に行われている。
【００６１】
この場合、量産時、材料利用効率の観点から、どちらの製膜方法もインライン型の大型設備を用いる場合が多い。両主面の透明電極層の膜厚を上記範囲に設定することで、同じスピードで移動する太陽電池セルに対して、同じ出力で製膜するプロセスを選択することが可能となり、材料利用効率及び設備の稼動効率を飛躍的に向上させることができる。中でも特にＷ２／Ｗ１＝１．００を満たすように設定することで、一方の透明電極層と他方の透明電極層を、同一の製膜条件でより容易に製膜することができるため、好ましい。
【００６２】
受光面側及び裏面側の透明電極層としては、一般に、透明導電性金属酸化物、例えば酸化インジウムや酸化錫、酸化亜鉛、酸化チタンやその複合酸化物などからなる薄膜が用いられる。中でも、酸化インジウムを主成分とするインジウム系複合酸化物が好ましい。高い導電率と透明性の観点からは、インジウム酸化物が特に好ましく用いられる。また、信頼性やより高い導電率を確保する為に、インジウム酸化物に不純物を添加して用いることが更に好ましい。用いる不純物としては、Ｓｎ、Ｔｉ、Ｗ、Ｃｅ、Ｇａ等が挙げられる。
【００６３】
（集電極）
透明電極上にはグリッド電極が形成される。本発明では、受光面電極および裏面電極として、グリッド状の集電極（グリッド電極ともいう）を用いる。ここで、裏面電極のフィンガー本数は、裏面電極及び裏面側透明電極層中を電流が流れる際の直列抵抗を抑える観点で設計することが好ましい。結果として、受光面面側の受光面電極のフィンガー電極の本数は、裏面電極の半分程度か１／３程度であることが好ましい。
【００６４】
このように両面をグリッド構造にすることで、工程の簡略化等が期待できる。中でも、受光面電極と裏面電極がいずれもめっき層を有する場合、めっき層の膜厚（例えば、後述のように銅めっき層上に錫めっき層を形成した層の各々の膜厚）をより自由に設計することができる。
【００６５】
グリッド電極としては、導電性ペースト、めっき層などにより形成することができるが、グリッド電極としてめっき層を有することが好ましい。これにより、従来のようにＡｇペーストのみによりグリッド電極を形成した場合に比べて、より低コストでより低抵抗な集電極を形成することができる。めっき層としては、錫、銅、銀、ニッケルなどが用いられるが、中でも、より低コストでより低抵抗化が期待できる観点から、銅を用いることが好ましい。
【００６６】
また、めっき層としては複数層を用いても良く、例えば銅めっき層を形成後に銅の酸化を防止するために錫めっき層等により保護層を形成してもよい。受光面電極と裏面電極の材料は、同じであっても異なっていても良いが、材料を一元化したコスト低減効果や、受光面と裏面側の応力や熱膨張を均一化する点で同一の材料を用いることが好ましい。特に、単結晶シリコン基板として、膜厚が５０〜２００μｍ程度と薄いものを用いた場合に生じうる反り等をより抑制することができる。
【００６７】
本発明においては、受光面電極または裏面電極の少なくとも一方は、フィンガー電極を有し、図１（ｂ）に示すようにフィンガー電極７１とバスバー電極７２により構成されていることが好ましい。  グリッド電極として、めっき層を形成する場合、無電解めっきや電解めっきが挙げられるが、電解めっきによってグリッド電極を形成することが好ましい。電解めっきによる形成は、無電解めっきと異なり、クーロン量によってめっきする金属の付着量を制御できるため、生産性の点で好ましい。
【００６８】
電解めっきにより形成する場合、このめっき層の下地となる下地電極層を有することが好ましい。即ち、受光面電極および／または裏面電極として、下地電極層およびめっき層を有することが好ましい。透明電極層と界面を形成する下地電極層の材料としては、Ａｕ、ＡｇやＮｉ、Ｃｕ、Ｓｎ等が考えられるが、透明電極層との接触抵抗を低く保ち、酸化を防ぐという観点から、Ａｇ、Ｎｉ、Ｓｎが好ましい。また信頼性を維持しつつ、コストも低減する為に、上記材料を組み合わせて使用しても良い。すなわち、下地電極層は複数層であってもよい。下地電極層は、無電解めっき、スパッタ、蒸着、または印刷などによって形成できるが、材料の利用効率という観点では、印刷による形成が好ましい。例えば、Ａｇペーストなどの導電性ペーストを印刷により形成した下地電極層を用いることができる。
【００６９】
（絶縁層）
本発明においては、光電変換部の受光面、裏面および側面において、受光面電極および裏面電極が形成されていない領域の略全面が絶縁層で覆われている。ここで、「略全面」とは、受光面電極および裏面電極が形成されていない領域の９５％以上覆われている状態を意味する。中でも、絶縁層による水蒸気バリア効果や水素脱離防止効果の点で、９８％以上が覆われていることが好ましく、９９％以上が覆われていることがより好ましい。また本発明の絶縁層は、膜厚が１０ｎｍ以上１５０ｎｍ以下であることが好ましい。このような範囲の厚みを有する絶縁層を用いることにより、耐湿性の向上が可能となる。
【００７０】
絶縁層の材料としては、ポリエステル、エチレン酢酸ビニル共重合体、アクリル、エポキシ、ポリウレタンなどの有機材料や無機材料を用いることができるが、光、熱、湿分の安定性の観点で無機材料を用いることが好ましい。無機材料としては、例えば、酸化マグネシウムや酸化銅、酸化ニオブなどを用いることが出来るが、ＣＶＤや印刷によって形成できるＳｉＯ、ＳｉＮ、ＳｉＯＮ等の透光性の絶縁材料が好ましい。
【００７１】
下地電極層の形成に印刷を用いた場合、ＷＯ２０１３/０７７０３８国際公開パンフレットに記載されているように、下地電極層として、導電性ペースト等をスクリーン印刷により形成することが好ましく、また絶縁層の形成にＣＶＤ法を用いることが好ましい。        
【００７２】
印刷によって形成された多孔質のペースト下地電極表面の大部分をＣＶＤによって形成された絶縁層が覆うことで、めっき液が多孔質中に侵入することを防ぐことが出来る。また、多孔質ペースト電極がＣＶＤ製膜に伴う熱膨張や圧力変化によって形状変化することで、表面に形成された絶縁層に亀裂が入りめっき銅の発生起点となる。
【００７３】
本発明においては、光電変換部の受光面、裏面および側面において、受光面電極および裏面電極が形成されていない領域の略全面を絶縁層で覆うことにより、湿分の太陽電池セルへの浸入を抑制し、性能低下を防ぐことができる。また太陽電池として、例えば、非晶質シリコン系薄膜層を有するヘテロ接合太陽電池などを用いた場合、非晶質シリコン系薄膜層は、湿分によりダメージを受けやすい。しかしながら本発明の太陽電池モジュールを用いることにより、湿分の太陽電池セルへの浸入をより防止することができる。
【００７４】
さらには、両主面および側面が絶縁層で覆われるため、後述のように、裏面側保護材として金属フリーのものが用いることができ、モジュール部材のコストを低減することができ、また選択可能なモジュール構造の幅も広がる。
【００７５】
前述した透光性樹脂などの金属箔を有しない裏面側保護材を用いた場合、湿分の浸入が予想される為、裏面側絶縁層に水蒸気バリア膜としての機能が要求される。この場合、裏面側絶縁層の膜厚としては、１０ｎｍ以上１５０ｎｍ以下が好ましく、３０ｎｍ以上１５０ｎｍ以下がより好ましく、３０ｎｍ以上７０ｎｍ以下が特に好ましい。また受光面側の絶縁層は、湿分の浸入防止や光学的ロス低減の点から、１０ｎｍ以上１５０ｎｍ以下が好ましく、３０ｎｍ以上１５０ｎｍ以下がより好ましく、３０ｎｍ以上７０ｎｍ以下が特に好ましい。インラインＣＶＤ等を用いる場合、生産性の観点から、受光面側と裏面側の絶縁層の膜厚は、合わせることが好ましい。異なるＣＶＤを用いて特に膜厚を合わせるメリットがない場合、裏面側絶縁層を厚くすることが好ましい。
【００７６】
ここで、通常、ヘテロ接合太陽電池に使用される透明電極層の膜厚は、光学特性と直列抵抗の観点から、例えば受光面側では１００ｎｍ程度、裏面側では８５ｎｍ程度と受光面側の方が裏面側よりも膜厚が１５〜２０％程度大きいものが用いられてきた。一方、本発明においては、受光面側と裏面側の厚みがほぼ同程度である透明電極層を用いた場合であっても、絶縁層の厚みや屈折率等を調整することにより、コスト低減効果及び出力向上効果が期待できる。
【００７７】
一方、裏面では、太陽電池を透過して裏面保護材に入射して裏面保護材にて反射した反射光、または／および隣接する太陽電池との間に入射して裏面保護材にて反射した反射光などが殆どであり、受光面に直接入射する太陽光と比較して、長波長成分の割合が大きい。よって、裏面側の光入射をより向上するためには、受光面側と比較して、絶縁層の膜厚が５〜１０％以上厚いことが好ましい。
【００７８】
更に、モジュール構造からして、受光面側（受光面側）には受光面保護材としてガラス基板２００が配置されることが好ましく、上述のように裏面保護材として金属フリーの透光性樹脂などを用いた場合、モジュール裏面側からの湿分の進入が比較的多くなる。この湿分に対するバリア性を確保する観点でも、裏面側の絶縁層膜厚は、受光面側と比較して厚いことが好ましい。この際、表面側絶縁層は４０〜５０ｎｍ、裏面側絶縁層は、６０〜７０ｎｍが好ましい。
【００７９】
また、絶縁層の膜厚が両面で同じ場合であっても、屈折率が両主面側で異なっていれば、前述した受光面側と裏面側の入射光の波長分布にそれぞれ適した光学構造を形成することが可能である。一般的に強い水蒸気バリア性を有し、屈折率の高いＳｉＮを裏面絶縁層として用いることで、モジュールとしての信頼性を向上するため好ましい。
【００８０】
絶縁層の波長６００ｎｍにおける屈折率ｎｂは、光学的な観点から前述のように封止材ｎｅよりも大きく、光電変換部の最表面層の屈折率ｎｔよりも小さいものを用いる。すなわち、ｎｅ＜ｎｂ＜ｎｔを満たすものを用いる。図１に示すように、ヘテロ接合太陽電池の場合、光電変換部の最表面層が透明電極層であるため、透明電極層の屈折率よりも小さいものを用いる。
【００８１】
ここで、封止材、絶縁層、または光電変換部の最表面層の屈折率が、受光面側および裏面側で値が異なる場合、少なくとも受光面側の封止材、絶縁層、光電変換部の最表面層の屈折率がｎｅ＜ｎｂ＜ｎｔを満たせばよい。中でも、裏面保護材で反射した光を裏面側からセルにより多く取り込む観点からは、裏面側においても、ｎｅ＜ｎｂ＜ｎｔを満たすことが好ましい。
【００８２】
絶縁層の屈折率は、上記範囲を満たせばよいが、封止材の屈折率は一般的に１．４〜１．５であり、透明電極層の屈折率は１．９〜２．３であることから、絶縁層の屈折率ｎｂは１．５以上２．３以下であることが好ましい。中でも、より光閉じ込め効果を向上させる観点から、ｎｂは１．５以上１．８以下が好ましい。屈折率が１．５以上１．８以下の材料（例えばＳｉＯなど）を絶縁層に用いる場合、光学的な観点から膜厚を自由に設計できる。今後、特に限定する場合を除き、屈折率は波長６００ｎｍにおけるものとする。なお、屈折率は、エリプソメトリーにより測定することができる。
【００８３】
透明電極層は電気を流す材料である以上、電荷を有し透明電極中を移動するキャリアが存在する為、キャリアによる光の吸収が存在する。透明電極の膜厚を薄くすることで、透明電極膜中のキャリア密度は一定の場合、キャリアの絶対数が減るので、キャリアによる光吸収は膜厚に比例して低減できる。一方で、透明電極膜厚を低減した分、光吸収の無い絶縁層を形成して、反射防止効果を確保する必要がある。
【００８４】
上述のようにモジュール封止材の屈折率は一般的に屈折率が１．４〜１．５程度であるため、反射防止効果を得る為には、絶縁層の屈折率は、透明電極よりもやや低い程度が好ましく、１．７〜１．９が好ましい。従って、上述の光閉じ込め効果と、反射防止効果をより向上させる観点から、絶縁層の屈折率は、１．７５〜１．８が好ましい。なお、絶縁層のうち、受光面側絶縁層と裏面絶縁層の屈折率は、異なっていてもよいが、同じであることが好ましい。  
【００８５】
また、受光面側、裏面側とも光入射方向において連続的な屈折率が変化する構成にすることが好ましい。つまり、例えば屈折率１．５の封止材と屈折率１．９程度の透明電極層を有する場合、屈折率１．７程度の絶縁層を封止材と透明電極層の間に挿入することが好ましい。こうする事で、反射防止効果が発揮される。
【００８６】
なお、本実施形態では、下地電極層上に開口部を有する絶縁層を形成し、該開口部にめっき層を形成した形態について説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、予め開口部を有する絶縁層を形成後、該開口部にグリッド電極を形成してもよい。
【実施例】
【００８７】
（実施例１）
実施例1のヘテロ接合太陽電池モジュールを以下のように製造した。
【００８８】
一導電型単結晶シリコン基板として、入射面の面方位が（１００）で、ｎ型単結晶シリコンウェハを用いた。次にアセトン中で洗浄した後、２重量％のＨＦ水溶液に５分間浸漬し、表面の酸化シリコン層を除去し、超純水によるリンスを２回行った。こうして準備した基板１を７５℃に保持した５／１５重量％のＫＯＨ／イソプロピルアルコール水溶液に１５分間浸漬した。
【００８９】
最後に、２重量％のＨＦ水溶液に５分間浸漬し、超純水によるリンスを２回行い、常温で乾燥させた。ＡＦＭ（機種）による導電型単結晶シリコン基板１の表面観察を行ったところ、基板受光面、及び裏面には（１１１）面が露出した四角錐状のテクスチャ構造が形成されており、その算術平均粗さは２１００ｎｍで、基板の厚みは１６０μｍであった。基板の厚みは、表裏の凸間の距離を求めた。  エッチングが終了した単結晶シリコン基板１をＣＶＤ装置へ導入し、受光面側に真性非晶質シリコン層を４ｎｍ製膜し、そのまま一導電型シリコン層２として、ｐ型非晶質シリコン層を５ｎｍ製膜した。
【００９０】
なお、本実施例における薄膜の膜厚は、シリコン基板上に同条件にて製膜された薄膜の膜厚を、分光エリプソメトリー（商品名Ｍ２０００、ジェー・エー・ウーラム社製）にて測定することにより求められた製膜速度から算出された値である。また、テクスチャが形成されたシリコン基板表面に形成された層については、テクスチャの斜面と垂直な方向を膜厚方向とした。
【００９１】
ｉ型非晶質シリコン層の製膜条件は、基板温度が１８０℃、圧力１３０Ｐａ、ＳｉＨ４／Ｈ２流量比が２／１０、投入パワー密度が０．０３Ｗ／ｃｍ−２であった。ｐ型非晶質シリコン層３の製膜条件は基板温度が１９０℃、圧力１３０Ｐａ、ＳｉＨ４／Ｈ２／Ｂ２Ｈ６流量比が１／１０／３、投入パワー密度が０．０４Ｗ／ｃｍ−２であった。なお、上記でいうＢ２Ｈ６ガスは、Ｂ２Ｈ６濃度を５０００ｐｐｍまでＨ２で希釈したガスを用いた。
【００９２】
次に裏面側へ、真性非晶質シリコン層を５ｎｍ製膜した。真性非晶質シリコン層上に逆導電型シリコン層３としてｎ型非晶質シリコン層を１０ｎｍ製膜した。ｎ型非晶質シリコン層の製膜条件は、基板温度が１８０℃、圧力６０Ｐａ、ＳｉＨ４／ＰＨ３流量比が１／２、投入パワー密度が０．０２Ｗ／ｃｍ−２であった。なお、上記でいうＰＨ３ガスは、ＰＨ３濃度を５０００ｐｐｍまでＨ２で希釈したガスを用いた。
【００９３】
次に、基板１をＲＰＤ設備へ移送し、ｐ型非晶質シリコン層上に受光面側透明電極層として屈折率１．９の酸化インジウム層を８０ｎｍ製膜した。蒸着源にはＩｎ２Ｏ３へタングステンを１％添加したものを用いた。また、周縁部０．５〜０．７５ｍｍはマスクでカバーすることで、酸化インジウム層が製膜されないようにした。
【００９４】
次にｎ型非晶質シリコン層上へ裏面透明電極層として屈折率１．９の酸化インジウム層をＲＰＤ法によって、８０ｎｍ製膜した。受光面透明電極層と同様に、蒸着源にはＩｎ２Ｏ３へタングステンを１％添加したものを用いた。尚、裏面側透明電極層の製膜時には、マスクは用いずに端部のみを保持し、裏面全面へ製膜を行った。このとき、裏面透明電極層は、受光面透明電極層と同様の製膜条件により製膜した。
【００９５】
次に受光面側の酸化インジウム層上に、受光面電極として、下地電極層となる銀ペーストをスクリーン印刷し、１４０℃で２分程度の仮焼成を行った。次に裏面側の酸化インジウム上に裏面電極として、下地電極層となる銀ペーストをスクリーン印刷し、１４０℃で２０分程度の仮焼成を行った。この際、両主面の下地電極層（銀ペースト）の厚みは１５μｍであった。この際、受光面電極は、後のモジュール化工程において接続部材と接続するための受光面バスバー電極と、フィンガー電極により構成され、裏面電極は、裏面バスバー電極と、フィンガー電極により構成されている。また、裏面電極の電極本数に対し、受光面電極のフィンガー電極の本数を半分にした。
【００９６】
その後、基板１をＣＶＤ設備へ搬送し、受光面と裏面に、それぞれ受光面側絶縁層及び裏面側絶縁層として屈折率１．７のＳｉＯｘ層をそれぞれ４０ｎｍと６０ｎｍ製膜した。ＳｉＯｘの製膜条件は、基板温度が１８０℃、圧力６０Ｐａ、ＳｉｄＨ４／ＣＯ２流量比が１／１０、投入パワー密度が０．０４Ｗ／ｃｍ−２であった。この際、受光面側絶縁層を製膜後に、基板を反転させて裏面側絶縁層を製膜した。なお、屈折率は、エリプソメトリー（商品名Ｍ−２０００ＦＩ、ジェー・エー・ウーラム社製）により求めた。
【００９７】
絶縁層製膜の際の加熱工程によって、下地層であるペースト電極から脱ガス及びペースト電極の体積変化によって、下地層上に製膜された受光面側絶縁層及び裏面側絶縁層に開口部が多数生じた。
【００９８】
その後、基板を電解めっき設備へと投入し、受光面電極及び裏面電極７へプローブを接続し、銅めっき液に浸漬させ電解めっきにより、夫々の集電極である銀ペーストの表面に、夫々、受光面側絶縁層及び裏面側絶縁層の開口部を通じて、銅を１０μｍ析出させた。純水リンスの後、錫めっき液に浸漬させ電解めっきを行うことで、夫々の集電極である銅表面に錫を３μｍ析出させ、純水によるリンスを行った。このようにして、受光面側および裏面側の各々に、銀ペースト／銅めっき層／錫めっき層の構成の受光面電極および裏面電極を形成した。
【００９９】
受光面電極、裏面電極上に、各々、導電性接着剤を介して、配線材を配置し、温度１８０℃、１５秒間、２ＭＰａの圧力を加え、接続し、太陽電池ストリングを作製した。導電性接着剤として、エポキシ樹脂を主成分とした樹脂中に、平均粒子径約１０μｍφのＮｉを１０質量％含有したフィルム上樹脂を選択した。また配線材としては、銅箔の表面を覆うように半田が形成された半田めっき銅箔を用いた。
【０１００】
以上の様にして、配線材を接続した太陽電池ストリングを用い、太陽電池モジュールを作製した。受光面保護材として白板ガラスを、封止材として屈折率１．５のＥＶＡを用いた。裏面保護材として、黒色樹脂層と反射層を積層させた積層膜を用い、黒色樹脂層が太陽電池セル側になるように配置した。黒色樹脂層として、互いに色相の異なる明度Ｌ＊４５以上の三種以上の色料を含む着色層を用い、反射層として、Ａｌ箔を用いた。
【０１０１】
更に、反射層の太陽電池セルと反対側に、基材としてＰＥＴを積層させた構造（太陽電池セル側から、黒色樹脂層／反射層／基材）の裏面保護材を適用した。なお黒色樹脂層として使用する着色層は、７５０ｎｍより小さい可視光線λＢを吸収し、かつ波長が７５０ｎｍ以上の近赤外線λＡを透過し、また反射層として使用するＡｌ箔はλＡを反射させるものである。白板ガラス、ＥＶＡ、太陽電池ストリング、ＥＶＡ、裏面保護材の順に積層させ、加熱しながら加圧することで、一体化させた。大気圧での加熱圧着を５分間行い、続いて、１５０℃にて６０分間保持して、ＥＶＡを架橋させた。このようにして、図２に示すような太陽電池モジュールを作製した。
【０１０２】
（実施例２）
封止材として、屈折率１．５のＬＤＰＥを、裏面保護材としての反射層として白色顔料を含む白色樹脂層とＰＥＴとが積層された白色ＰＥＴを、白色樹脂層が黒色樹脂層に接するように積層したものを用いた点を除いて、実施例１と同様にして太陽電池モジュールを作製した。なお、反射層として使用する白色ＰＥＴはλＡおよびλＢを反射させるものである。ＥＶＡの水蒸気透過率が、１５．０ｇ／ｍ２／ｄａｙ（４０℃，９０％）であったのに対し、ＬＤＰＥは、２．１ｇ／ｍ２／ｄａｙ（４０℃，９０％）であった。またＬＤＰＥの屈折率は１．５であった。
【０１０３】
(比較例１)
太陽電池セルの集電極として、スクリーン印刷によりＡｇペーストを厚み３５μｍ印刷した構造、すなわち、めっき層、絶縁層を適用しない構造を採用した点を除いて、実施例１と同様にして太陽電池モジュールを作製した。
【０１０４】
(比較例２)
裏面保護材として、ブラックカーボンを用いた黒色系バックシートを適用した点を除いて、実施例１と同様にして太陽電池モジュールを作製した。黒色系バックシートは、λＡおよびλＢとも吸収するものである。
【０１０５】
(比較例３)
絶縁層の屈折率を１．５に変更した点を除いて、実験例１と同様にして太陽電池モジュールを作製した。比較例３においては、封止材と絶縁層の屈折率が同じであった。
（比較例４）
裏面電極としてスパッタ法で１００ｎｍの銀を裏面の全面に形成した後電解めっきにより銅を２μｍ、錫を１μｍ全面に形成した点を除いて、実施例１と同様にして太陽電池モジュールを作製した。
（比較例５）
裏面電極としてスパッタ法で１００ｎｍの銀を裏面の全面に形成した後電解めっきにより銅を２μｍ、錫を１μｍ全面に形成し、裏面保護材として白色樹脂層とＰＥＴとが積層された白色ＰＥＴ（白色系バックシート）を用いた点を除いて、実施例１と同様にして太陽電池モジュールを作製した。白色系バックシートは、λＡおよびλＢのいずれも反射するものである。
【０１０６】
[太陽電池モジュール初期性能測定]
各実験例、比較例のヘテロ接合太陽電池モジュール特性の測定を行った。また、比較例１に示す方法において作製した太陽電池セルで作製したモジュールにおける特性評価結果を基準（１．０００）とし、各実験例に係る太陽電池モジュールにおける太陽電池特性の評価結果を比較する事により、出力の相関を評価した。
【０１０７】
［耐湿性試験］
次に、実施例および比較例による太陽電池モジュールについて、耐湿性試験を行った。耐湿性試験は、ＩＥＣ６１２１５に記載されている内容に準じて行った。太陽電池モジュールの初期出力を測定した後、太陽電池モジュールを温度８５℃、湿度８５％以上の恒温恒室槽中に２０００時間保持した。試験後、太陽電池モジュールの出力を再び測定し、太陽電池モジュールの初期出力に対する２０００時間の保持後の出力の割合（％）（以下、耐湿性試験の保持率という）を求めた。
【０１０８】
求めた初期出力比に基づいて、太陽電池モジュールの耐湿性を評価した。なお、ＩＥＣ６１２１５では、耐湿性試験後の保持率は９５．０％以上が合格基準として規定されている。本発明では、より長期で厳しい条件での耐湿性を評価するために、通常実施される１０００時間よりも長い２０００時間まで保持し、太陽電池モジュールの保持率を求め、９８．０％以上を合格とした。
【０１０９】
［外観］
外観は、作製したモジュールを目視により判定し、太陽電池セル、および家屋の屋根と同色の場合を○、異なる場合を×とした。
上記の結果をまとめたものを表１に示す。
【０１１０】
【表１】
0006745089.tif 000002
【０１１１】
比較例１と、実施例１、２を比較すると、実施例１，２では初期性能が向上した。これは、実施例１，２では、めっき層によりグリッド電極を形成したため、Ａｇペーストを用いた比較例１と比べて電気抵抗を低減できたためと考えられる。また実施例１，２では、比較例1と比べて耐湿性試験後の保持率が向上した。これは、太陽電池セルの受光面、裏面、及び側面が絶縁層で覆われているため、太陽電池モジュールの端部（側面）や裏面側から浸入した湿分が、太陽電池セルに浸入することを防止できたためと考えられる。
【０１１２】
また、封止材として、ＬＤＰＥを用いた実施例２の方が、ＥＶＡを用いた実施例１より耐湿性試験後の保持率をより低減することができた。これは、ＬＤＰＥの水蒸気透過率は、ＥＶＡより１／１０程度低いため、主に側面からの湿分のモジュール内への浸入を抑制し、太陽電池セルに浸入することをより防止できたためと考えられる。
【０１１３】
比較例２、実施例１を比較すると、３種以上の色料を黒色樹脂層として用いた裏面保護材を適用した実施例１は、ブラックカーボンを用いた裏面保護材を適用した比較例２の黒色系バックシートと同様にセルとほぼ同色になり、外観は良好であった。さらに、実施例１では、比較例２と比べて４％太陽電池モジュール性能が向上した。これは、ガラス板から入射し、裏面保護材に到達した太陽光は、比較例２では全波長（λＡ、λＢ共に）裏面保護材に吸収されてしまったのに対し、実施例１では、図４に示すように、７５０ｎｍ以上の近赤外光λＡは裏面保護材の反射層にて反射し、裏面側再度太陽電池セルに入射したため、太陽電池モジュールの性能が向上したと考えられる。
【０１１４】
比較例３と、実施例１を比較すると、絶縁層の屈折率を１．７にした実施例１は、１．５にした比較例３より、１％太陽電池モジュール性能が向上した。これは、ガラス板から入射した太陽光が、材料界面の屈折率差により反射が低減され、太陽電池モジュールの性能が向上したためと考えられる。
【０１１５】
比較例４と、実施例１を比較すると、裏面グリッド電極にした実施例１は、裏面電極として全面にＡｇ／Ｃｕ／Ｓｎを形成した比較例４より、０．６％太陽電池モジュール性能が向上した。これは、裏面電極をグリッド電極にすることで、セルの反りを抑制でき、モジュール化のダメージを低減することができたためと考えられる。
【０１１６】
比較例５と、実施例１を比較すると、黒色樹脂層を用いた実施例１は、白色樹脂層を用いた比較例５と同程度の特性を得ることができた。また実施例１は、比較例５より外観が向上した。これは、実施例１の黒色樹脂層と反射層の積層膜を用いることで、外観の向上を保持しつつ、比較例５の白色樹脂層と同程度の反射効果が得られ、裏面保護材で反射した光を太陽電池セルに再度取りこむことができたためと考えられる。
【０１１７】
従って、所定の太陽電池セル構造、所定の封止構造を有する太陽電池モジュールを用いることで、意匠性に優れ、太陽電池モジュール特性を向上させることができ、また太陽電池モジュールの性能劣化を防止し、耐用年数を向上させることができると考えられる。
【符号の説明】
【０１１８】
１．一導電型単結晶シリコン基板
２．真性シリコン系薄膜
３．導電型シリコン系薄膜
６．透明電極層
７．受光面電極
７１．フィンガー電極
７２．バスバー電極
８．裏面電極
１０．絶縁層
１００．太陽電池モジュール
１０１． 太陽電池セル
５０．光電変換部
２００． 受光面保護材
２０１．封止材
２０３．裏面保護材
２０３１．黒色樹脂層
２０３２．反射層
２０３３．基材
２０４． 配線材
【図１】
0006745089.tif 000003
【図２】
0006745089.tif 000004
【図３】
0006745089.tif 000005
【図４】
0006745089.tif 000006
【図５】
0006745089.tif 000007
【図６】
0006745089.tif 000008