(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１主面および第２主面を有する一導電型の半導体基板と、
前記第１主面側に形成された一導電型の第１非晶質半導体層と、
前記第１主面側に形成された他導電型の第２非晶質半導体層と、
前記第１主面側に形成された第１電極と、
前記第１主面側に形成された第２電極と、を備えた太陽電池セルであって、
前記太陽電池セルは、前記第１主面上において、
前記第２主面上に入射した光により生成された電荷を収集する第１領域と、
前記第１領域に逆バイアス電圧が印加される状態となった場合にバイパス電流が流れる第２領域とを含み、
前記第１領域では、
前記第１非晶質半導体層および前記第２非晶質半導体層のそれぞれは、前記第１主面上に形成され、前記第１主面を平面視した場合に、複数の線状部を有しており、前記第１非晶質半導体層は前記第１電極に接続され、前記第２非晶質半導体層は前記第２電極に接続されており、
前記第２領域では、
前記第１非晶質半導体層と前記第２非晶質半導体層とが接合され、前記第１非晶質半導体層は前記第２電極に接続され、前記第２非晶質半導体層は前記第１電極に接続されている、
太陽電池セル。
【請求項２】
前記第２領域では、
前記半導体基板と、前記第１非晶質半導体層との間に、絶縁層が形成されている、
請求項１に記載の太陽電池セル。
【請求項３】
前記半導体基板は、
前記第２主面に、複数の角錐が２次元状に配列されたテクスチャ構造を有する、
請求項１または２に記載の太陽電池セル。
【請求項４】
前記第２領域では、
前記第１非晶質半導体層、前記第２非晶質半導体層、および前記第１電極が、前記第１主面の法線方向にこの順で積層されており、前記第１非晶質半導体層および前記第２電極が、前記法線方向にこの順で積層されており、前記第１非晶質半導体層は、前記平面視において、前記第１電極と前記第２電極とを跨ぐように形成されている、
請求項１〜３のいずれか１項に記載の太陽電池セル。
【請求項５】
前記第２領域は、前記平面視において、前記第１領域の外周部に配置されている、
請求項１〜４のいずれか１項に記載の太陽電池セル。
【請求項６】
前記第２領域は、前記第１主面上に、複数箇所配置されている、
請求項１〜５のいずれか１項に記載の太陽電池セル。
【請求項７】
前記第１非晶質半導体層は、ｎ型の非晶質半導体層であり、
前記第２非晶質半導体層は、ｐ型の非晶質半導体層であり、
前記第２非晶質半導体層は、前記第１非晶質半導体層よりも高抵抗である、
請求項１〜６のいずれか１項に記載の太陽電池セル。
【請求項８】
前記半導体基板の基板面と平行な第１の方向に配置された複数の太陽電池ストリングを備え、
前記複数の太陽電池ストリングのそれぞれは、前記基板面において前記第１の方向と交差する第２の方向に配置されて電気的に直列接続された、請求項１〜７のいずれか１項に記載の太陽電池セルを複数有し、
前記複数の太陽電池ストリングのそれぞれは、電気的に直列接続または並列接続されている、
太陽電池モジュール。
【請求項９】
一導電型の半導体基板の第１主面上の第１領域および第２領域のうち、前記第２領域において、前記第１主面上に絶縁層を形成する工程と、
前記第１領域の前記第１主面上および前記第２領域の絶縁層上に、一導電型の第１非晶質半導体層を形成する工程と、
前記第１領域の前記第１主面上および前記第２領域の前記第１非晶質半導体層上に、他導電型の第２非晶質半導体層を形成する工程と、
前記第１領域の前記第１非晶質半導体層上および前記第２領域の前記第２非晶質半導体層上に第１電極を形成し、前記第１領域の前記第２非晶質半導体層上および前記第２領域の前記第１非晶質半導体層上に第２電極を形成する工程と、を含む、
太陽電池セルの製造方法。
【請求項１０】
前記第１主面上に絶縁層を形成する工程は、
前記第１主面の全面に絶縁膜を形成した状態で、前記第１主面と背向する前記半導体基板の第２主面に、複数の角錐が２次元状に配列されたテクスチャ構造を形成する工程と、
前記テクスチャ構造を形成する工程の後、前記絶縁膜を前記第２領域のみに残すパターニングをすることで前記絶縁層を形成する工程と、を含む、
請求項９に記載の太陽電池セルの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽電池セル、太陽電池モジュール、および太陽電池セルの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
裏面接合型の太陽電池では、受光面側に電極を設ける必要がない。このため、裏面接合型の太陽電池では、光の受光量を高めることができる。特許文献１には、集電の抵抗ロスがさらに低減された裏面接合型の太陽電池が開示されている。
【０００３】
図１０は、特許文献１に記載された太陽電池セルの概略断面図である。図１０に記載された太陽電池５０１は、半導体基板５１０の受光面５１０ａ上に、ｉ型半導体層５１７ｉ、ｎ型半導体層５１７ｎ、および絶縁層５１６が形成されている。一方、半導体基板５１０の裏面５１０ｂ上に、ｎ型半導体層５１２ｎおよびｉ型半導体層５１２ｉの積層体である半導体層５１２と、ｐ型半導体層５１３ｐおよびｉ型半導体層５１３ｉの積層体である半導体層５１３とが形成されている。半導体層５１２および半導体層５１３は、それぞれ、Ｘ方向に沿って延びる複数の線状部５１２ａおよび５１３ａを有する。複数の線状部５１２ａおよび５１３ａは、Ｙ方向に交互に配列されている。Ｙ方向に隣り合う線状部５１２ａと線状部５１３ａとは接触している。ここで、線状部５１２ａの本数は、線状部５１３ａの本数よりも少ない。また、ｎ型半導体層５１２ｎの厚みは、ｐ型半導体層５１３ｐの厚みよりも薄い。これにより、本数が少なく、電気抵抗が大きくなりがちなｎ側電極５１４と半導体基板５１０との間の電気抵抗を小さくすることができる。従って、集電の抵抗ロスを抑制することが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−２０４７６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、裏面接合型の太陽電池セルが２次元状に配列されて構成された太陽電池モジュールにおいて、例えば、一部の太陽電池セルが遮光される、または、汚れが付着すると、当該太陽電池セルは逆バイアスされ発熱する（ホットスポット）。太陽電池セルが逆バイアスにより発熱すると、故障する可能性が高くなる。
【０００６】
本発明は、受光効率を低減させることなく低コストでホットスポットの発生を抑制できる裏面接合型の太陽電池セル、太陽電池モジュール、および、太陽電池セルの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明に係る太陽電池セルの一態様は、第１主面および第２主面を有する一導電型の半導体基板と、前記第１主面側に形成された一導電型の第１非晶質半導体層と、前記第１主面側に形成された他導電型の第２非晶質半導体層と、前記第１主面側に形成された第１電極と、前記第１主面側に形成された第２電極と、を備えた太陽電池セルであって、前記太陽電池セルは、前記第１主面上において、前記第２主面上に入射した光により生成された電荷を収集する第１領域と、前記第１領域に逆バイアス電圧が印加される状態となった場合にバイパス電流が流れる第２領域とを含み、前記第１領域では、前記第１非晶質半導体層および前記第２非晶質半導体層のそれぞれは、前記第１主面上に形成され、前記第１主面を平面視した場合に、複数の線状部を有しており、前記第１非晶質半導体層は前記第１電極に接続され、前記第２非晶質半導体層は前記第２電極に接続されており、前記第２領域では、前記第１非晶質半導体層と前記第２非晶質半導体層とが接合され、前記第１非晶質半導体層は前記第２電極に接続され、前記第２非晶質半導体層は前記第１電極に接続されている。
【０００８】
また、本発明に係る太陽電池モジュールの一態様は、前記半導体基板の基板面と平行な第１の方向に配置された複数の太陽電池ストリングを備え、前記複数の太陽電池ストリングのそれぞれは、前記基板面において前記第１の方向と交差する第２の方向に配置されて電気的に直列接続された、上記記載の太陽電池セルを複数有し、前記複数の太陽電池ストリングのそれぞれは、電気的に直列接続または並列接続されている。
【０００９】
また、本発明に係る太陽電池セルの製造方法の一態様は、一導電型の半導体基板の第１主面上の第１領域および第２領域のうち、前記第２領域において、前記第１主面上に絶縁層を形成する工程と、前記第１領域の前記第１主面上および前記第２領域の絶縁層上に、一導電型の第１非晶質半導体層を形成する工程と、前記第１領域の前記第１主面上および前記第２領域の前記第１非晶質半導体層上に、他導電型の第２非晶質半導体層を形成する工程と、前記第１領域の前記第１非晶質半導体層上および前記第２領域の前記第２非晶質半導体層上に第１電極を形成し、前記第１領域の前記第２非晶質半導体層上および前記第２領域の前記第１非晶質半導体層上に第２電極を形成する工程と、を含む。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る太陽電池セルによれば、受光効率を低減させることなく低コストでホットスポットの発生を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施の形態に係る太陽電池モジュールを裏面側から見た平面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線における太陽電池モジュールの断面図である。
【図３】実施の形態に係る太陽電池セルを裏面側から見た平面図である。
【図４】実施の形態に係る太陽電池セルの裏面側から見た拡大平面図である。
【図５Ａ】図４のＶＡ−ＶＡ線における実施の形態に係る太陽電池セルの断面図である。
【図５Ｂ】図４のＶＢ−ＶＢ線における実施の形態に係る太陽電池セルの断面図である。
【図５Ｃ】図４のＶＣ−ＶＣ線における実施の形態に係る太陽電池セルの断面図である。
【図６】実施の形態に係る太陽電池セルの等価回路図である。
【図７Ａ】比較例に係る太陽電池ストリングのバイパス機能を説明する回路図である。
【図７Ｂ】実施の形態に係る太陽電池ストリングのバイパス機能を説明する回路図である。
【図８】実施の形態に係る太陽電池セルの製造方法を説明する工程断面図である。
【図９】実施の形態に係る太陽電池セルの第２領域の配置を説明する図である。
【図１０】特許文献１に記載された太陽電池セルの概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下では、本発明の実施の形態に係る太陽電池セル、太陽電池モジュール、および太陽電池セルの製造方法について、図面を用いて詳細に説明する。以下に説明する実施の形態は、いずれも本発明の好ましい一具体例を示すものである。したがって、以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置、接続形態および工程などは、一例であり、本発明を限定する趣旨ではない。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、本発明の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。
【００１３】
各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。また、各図において、同じ構成部材については同じ符号を付している。
【００１４】
本明細書において、太陽電池セルの「表面」とは、その反対側の面である「裏面」に比べ、光が多く内部へ入射可能な面を意味（５０％超過〜１００％の光が表面から内部に入射する）し、「裏面」側から光が内部に全く入らない場合も含む。また太陽電池モジュールの「表面」とは、太陽電池セルの「表面」側の光が入射可能な面を意味し、太陽電池モジュールの「裏面」とは、その反対側の面を意味する。また、「第１の部材上に第２の部材を設ける」などの記載は、特に限定を付さない限り、第１および第２の部材が直接接触して設けられる場合のみを意図しない。即ち、この記載は、第１および第２の部材の間に他の部材が存在する場合を含む。また、「略＊＊」との記載は、「略同一」を例に挙げて説明すると、全く同一はもとより、実質的に同一と認められるものを含む意図である。
【００１５】
（実施の形態）
［１．太陽電池モジュールの構成］
まず、実施の形態１に係る太陽電池モジュール１の概略構成について、図１および図２を用いて説明する。
【００１６】
図１は、実施の形態に係る太陽電池モジュール１を裏面側から見た平面図である。また、図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線における太陽電池モジュール１の断面図である。
【００１７】
図１に示すように、太陽電池モジュール１は、太陽電池ストリング１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ、１０ｅ、および１０ｆを備える。太陽電池ストリング１０ａ〜１０ｆのそれぞれは、６つの太陽電池セル２０を有している。
【００１８】
図２に示すように、太陽電池ストリング１０ａ〜１０ｆは、表面保護部材１１と、裏面保護部材１２との間に配されている。表面保護部材１１は、太陽電池セル２０の受光面２０ａ側に位置している。裏面保護部材１２は、太陽電池セル２０の裏面２０ｂ側に位置している。裏面保護部材１２は、可撓性を有する。表面保護部材１１と裏面保護部材１２との間には封止材層１３が設けられている。封止材層１３により複数の太陽電池セル２０が封止されている。
【００１９】
表面保護部材１１は、例えば、ガラス基板、樹脂基板等の透光性を有する部材で形成される。裏面保護部材１２は、例えば、樹脂シート、金属箔を介在させた樹脂シート等の可撓性を有する部材で形成される。封止材層１３は、例えば、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）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリウレタン（ＰＵ）などの樹脂で形成される。
【００２０】
太陽電池ストリング１０ａ〜１０ｆのそれぞれは、太陽電池ストリング１０ａ〜１０ｆの配列方向であるＹ軸方向（第１の方向）に対して直交するＸ軸方向（第２の方向）に沿って配された複数の太陽電池セル２０を有する。
【００２１】
図３は、実施の形態に係る太陽電池セルを裏面側から見た平面図である。図３に示すように、太陽電池セル２０は、光電変換部２３と、第１電極２１と、第２電極２２とを有する。
【００２２】
光電変換部２３は、主として第１主面および第２主面を有するｎ型の半導体基板で形成されている。半導体基板は、例えば、結晶シリコンなどの結晶半導体等で形成される。光電変換部２３の第１主面が太陽電池セル２０の裏面２０ｂに相当し、光電変換部２３の第２主面が太陽電池セル２０の受光面２０ａに相当する。
【００２３】
光電変換部２３は、受光した際に正孔や電子などのキャリアを生成させる部材である。光電変換部２３は、受光面２０ａにおいて受光したときキャリアを生成させる。
【００２４】
光電変換部２３の裏面２０ｂの上には、キャリア（電子）を収集する第１電極２１と、キャリア（正孔）を収集する第２電極２２とが形成されている。この構成より、本実施の形態に係る太陽電池セル２０は、裏面接合型の太陽電池となっている。
【００２５】
第１電極２１は、裏面２０ｂを平面視した場合に、くし歯形状を構成する複数のフィンガー電極２１ａとバスバー電極２１ｂとを有している。第２電極２２は、裏面２０ｂを平面視した場合に、くし歯形状を構成する複数のフィンガー電極２２ａとバスバー電極２２ｂとを有している。また、第１電極２１と第２電極２２とは、互いに間挿し合うように配置されている。複数のフィンガー電極２１ａおよび２２ａは、Ｘ軸方向に沿って延びた複数の電極線状部であり、Ｙ軸方向に沿って相互に間隔をおいて配置されている。
【００２６】
複数のフィンガー電極２１ａは、バスバー電極２１ｂに電気的に接続されている。バスバー電極２１ｂは、複数のフィンガー電極２１ａのＸ軸方向における一方側に配置されている。同様に、複数のフィンガー電極２２ａは、バスバー電極２２ｂに電気的に接続されている。バスバー電極２２ｂは、複数のフィンガー電極２２ａのＸ軸方向における他方側に配置されている。
【００２７】
図１に示すように、太陽電池ストリング１０ａ〜１０ｆのそれぞれにおいて、Ｘ軸方向において隣り合う太陽電池セル２０は、配線材３１によって電気的に接続されている。具体的には、Ｘ軸方向において隣接する太陽電池セル２０の一方の太陽電池セル２０の第１電極２１と他方の太陽電池セル２０の第２電極２２とが配線材３１によって電気的に接続されている。
【００２８】
配線材３１の材料は、例えば、金属箔、金属箔の積層体、表面が半田等で覆われた金属箔、絶縁性フィルム上に配された配線を有するフレキシブルプリント基板（ＦＰＣ：Ｆｌｅｘｉｂｌｅ  Ｐｒｉｎｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）などである。金属箔および配線は、例えば、Ａｇ、Ｃｕ等で構成される。
【００２９】
配線材３１と太陽電池セル２０の裏面２０ｂとは、図示しない接着層によって接着されている。接着層の材料は、例えば、樹脂接着剤の硬化物、導電材が分散混入している樹脂接着剤の硬化物、半田等である。
【００３０】
太陽電池ストリング１０ａ〜１０ｆは、配線材３２により電気的に接続されている。具体的には、太陽電池ストリング１０ａの最もＸ軸負方向側に位置している太陽電池セル２０の第１電極２１と太陽電池ストリング１０ｂの最もＸ軸負方向側に位置している太陽電池セル２０の第２電極２２とが、配線材３２により電気的に接続されている。また、太陽電池ストリング１０ｃの最もＸ軸負方向に位置している太陽電池セル２０の第１電極２１と太陽電池ストリング１０ｄの最もＸ軸負方向側に位置している太陽電池セル２０の第２電極２２とが、配線材３２により電気的に接続されている。また、太陽電池ストリング１０ｅの最もＸ軸負方向側に位置している太陽電池セル２０の第１電極２１と太陽電池ストリング１０ｆの最もＸ軸負方向側に位置している太陽電池セル２０の第２電極２２とが、配線材３２により電気的に接続されている。
【００３１】
また、太陽電池ストリング１０ｂの最もＸ軸正方向側に位置している太陽電池セル２０の第１電極２１と太陽電池ストリング１０ｃの最もＸ軸正方向側に位置している太陽電池セル２０の第２電極２２とが、配線材３２によって電気的に接続されている。また、太陽電池ストリング１０ｄの最もＸ軸正方向側に位置している太陽電池セル２０の第１電極２１と太陽電池ストリング１０ｅの最もＸ軸正方向側に位置している太陽電池セル２０の第２電極２２とが、配線材３２によって電気的に接続されている。
【００３２】
Ｘ軸正方向側に位置している配線材３２の一部は、引き出し電極４１を構成している。図２に示すように、引き出し電極４１の先端部は、裏面保護部材１２の外側に引き出されている。
【００３３】
配線材３２は、２つの配線材３２ａと、配線材３２ｂとを有する。２つの配線材３２ａのそれぞれは、接着層により太陽電池セル２０に接着されており、第１電極２１または第２電極２２に電気的に接続されている。配線材３２ｂは、２つの配線材３２ａを電気的に接続している。
【００３４】
配線材３２ａは、樹脂フィルムと配線とを有するフレキシブルプリント基板で構成されている。樹脂フィルムは、例えば、ポリイミド（ＰＩ）や、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）などの樹脂で形成されている。配線は、第１電極２１または第２電極２２と電気的に接続され、例えば、ＣｕおよびＡｇなどの少なくとも一種の金属からなる金属箔で形成されている。また、配線材３２ｂも、例えば、ＣｕおよびＡｇなどの少なくとも一種の金属からなる金属箔で形成されている。
【００３５】
太陽電池ストリング１０ａの最もＸ軸正方向側に位置している太陽電池セル２０の第２電極２２、および、太陽電池ストリング１０ｆの最もＸ軸正方向側に位置している太陽電池セル２０の第１電極２１は、配線材３３に接続されている。
【００３６】
配線材３３は、配線材３２ａと、配線材３３ｂとを有する。配線材３３の一部を構成している配線材３２ａは、配線材３２の一部を構成している配線材３２ａと実質的に同様の構成を有する。配線材３３ｂは、配線材３３の一部を構成している配線材３２ａに電気的に接続されている。配線材３３ｂの一部は、引き出し電極４２を構成している。図２に示すように、引き出し電極４２の先端部は、裏面保護部材１２の外側に引き出されている。配線材３３ｂは、例えば、ＣｕおよびＡｇなどの少なくとも一種の金属からなる金属箔で形成されている。
【００３７】
金属箔で形成されている配線材３２ｂおよび３３ｂならびに引き出し電極４１および４２と、太陽電池セル２０の裏面２０ｂとの間には、絶縁性シート６０が配置されている。これにより、配線材３２ｂおよび３３ｂならびに引き出し電極４１および４２と、第１電極２１および第２電極２２との短絡を抑制することができる。なお、絶縁性シート６０の材料は、例えば、樹脂フィルムとして用いられるＰＩや、ＰＥＴなどの樹脂の他、封止材層１３として用いられるＥＶＡ、ＰＶＢ、ＰＥ、ＰＵなどの樹脂などである。
【００３８】
以上の構成を有する太陽電池モジュール１では、２次元配置された複数の太陽電池セル２０のそれぞれが、受光によりキャリアを生成するための光電変換部２３の構成要素を用いて、バイパスダイオードを形成している。このため、受光効率を低減させることなく低コストでホットスポットの発生を抑制できる裏面接合型の太陽電池モジュール１を提供することが可能となる。
【００３９】
以下では、本実施の形態に係る太陽電池セル２０が、（１）受光面２０ａ上に入射した光により生成されたキャリアを裏面２０ｂ上で収集する機能、（２）太陽電池セル２０に逆バイアス電圧が印加される状態となった場合にバイパス電流を流す機能、の双方を有するための構成を詳細に説明する。
【００４０】
［２．太陽電池セルの構成］
図４は、実施の形態に係る太陽電池セル２０の裏面側から見た拡大平面図である。具体的には、図４は、図３に示された領域Ｌを拡大した平面図である。なお、図４の拡大平面図は、Ｘ軸方向よりもＹ軸方向の拡大率を高くして表されている。太陽電池セル２０は、裏面２０ｂにおいて、受光面２０ａ上に入射した光により生成されたキャリア（電荷）を収集する第１領域と、当該第１領域に逆バイアス電圧が印加される状態となった場合にバイパス電流が流れる第２領域とを含んでいる。以下、第１領域および第２領域の構造について、図５Ａ、５Ｂおよび５Ｃを用いて説明する。
【００４１】
図５Ａは、図４のＶＡ−ＶＡ線における実施の形態に係る太陽電池セル２０の断面図である。また、図５Ｂは、図４のＶＢ−ＶＢ線における実施の形態に係る太陽電池セル２０の断面図である。また、図５Ｃは、図４のＶＣ−ＶＣ線における実施の形態に係る太陽電池セル２０の断面図である。
【００４２】
まず、図５Ｂを用いて、第１領域の構造について説明する。
【００４３】
太陽電池セル２０は、ｎ型（一導電型）の半導体基板２６を有する。具体的には、半導体基板２６は、例えば、ｎ型の結晶シリコンからなるウエハ状の基板である。なお、結晶シリコンとは、単結晶シリコン、または多結晶シリコンを含むものとする。なお、半導体基板２６は、ｐ型（他導電型）であってもよい。また、半導体基板２６の材料は、ＧａＡｓやＩｎＰ等の化合物半導体であってもよい。なお、半導体基板２６の厚みは、５０μｍ〜３００μｍであることが好ましい。
【００４４】
半導体基板２６は、前述したように、受光面２０ａと裏面２０ｂとを有し、裏面２０ｂ上には、半導体層２１ｉｎと、半導体層２２ｉｐとが形成されている。
【００４５】
半導体層２１ｉｎは、半導体基板２６と同じ導電型のｎ型非晶質半導体層と、第１パッシベーション層とが積層された第１非晶質半導体層である。ｎ型非晶質半導体層は、ｎ型のドーパントを含む非晶質の半導体層である。ｎ型非晶質半導体層は、例えば、ｎ型ドーパントを含むアモルファスシリコンで形成される。ｎ型非晶質半導体層の厚みは、１ｎｍ〜４０ｎｍであることが好ましい。ｎ型非晶質半導体層は、半導体基板２６との間で、受光により半導体基板２６内で発生したキャリアのうちｎ型非晶質半導体層側へ拡散する少数キャリアを半導体基板２６側へ押し戻すための電界を形成する。
【００４６】
第１パッシベーション層は、ｎ型非晶質半導体層と裏面２０ｂとの間に配置されている。第１パッシベーション層は、例えば、真性アモルファスシリコンで形成される。第１パッシベーション層の厚みは、発電に実質的に寄与しない程度の厚みであって、かつ、半導体基板２６の表面のキャリアの再結合中心を低減できる限りにおいて特に限定されない。第１パッシベーション層の厚みは、例えば、数Å〜２５０Å程度である。
【００４７】
半導体層２２ｉｐは、半導体基板２６とは異なる導電型のｐ型非晶質半導体層と、第２パッシベーション層とが積層された第２非晶質半導体層である。ｐ型非晶質半導体層は、ｐ型のドーパントを含む非晶質の半導体層である。ｐ型非晶質半導体層は、例えば、ｐ型ドーパントを含むアモルファスシリコンで形成される。ｐ型非晶質半導体層の厚みは、２ｎｍ〜５０ｎｍであることが好ましい。ｐ型非晶質半導体層は、半導体基板２６との間で、受光により半導体基板２６内で発生したキャリアを分離するための電界を形成する。
【００４８】
第２パッシベーション層は、ｐ型非晶質半導体層と裏面２０ｂとの間に配置されている。第２パッシベーション層は、例えば、真性アモルファスシリコンで形成される。第２パッシベーション層の厚みは、発電に実質的に寄与しない程度の厚みであって、かつ、半導体基板２６の表面のキャリアの再結合中心を低減できる限りにおいて特に限定されない。第２パッシベーション層の厚みは、例えば、数Å〜２５０Å程度である。
【００４９】
なお、半導体層２１ｉｎおよび２２ｉｐの少なくとも一方は、水素を含むことが好ましい。半導体層に水素を含ませることにより、半導体層によるキャリアの再結合抑制効果を高めることができる。
【００５０】
ここで、真性アモルファスシリコンとは、ドーパントの含有率が１×１０１９ｃｍ−３未満であるアモルファスシリコンをいう。また、ｎ型半導体層とは、ｎ型ドーパントの含有率が５×１０１９ｃｍ−３以上である半導体層をいう。また、ｐ型半導体層とは、ｐ型ドーパントの含有率が５×１０１９ｃｍ−３以上である半導体層をいう。また、非晶質半導体層は、微結晶を含んでいてもよい。
【００５１】
第１パッシベーション層および第２パッシベーション層は、半導体基板２６の表面のキャリアの再結合中心を低減できる薄膜であればよく、ＳｉＯ２などの酸化ケイ素、ＳｉＮなどの窒化ケイ素、ＳｉＯＮなどの酸窒化ケイ素を用いてもよい。
【００５２】
半導体層２１ｉｎおよび半導体層２２ｉｐは、その上方に形成された複数のフィンガー電極２１ａおよび２２ａと同様に、Ｘ軸方向に沿って延びる複数の線状部を有する。Ｙ軸方向に隣り合うフィンガー電極２１ａおよび２２ａは、それぞれ、図５Ｂに示すように、半導体層２１ｉｎまたは半導体層２２ｉｐに接続されており、半導体層２１ｉｎおよび半導体層２２ｉｐは、裏面２０ｂを実質的に覆っている。
【００５３】
半導体層２１ｉｎの上には、フィンガー電極２１ａが形成され、半導体層２１ｉｎに接合されている。一方、半導体層２２ｉｐの上には、フィンガー電極２２ａが形成され、半導体層２２ｉｐに接合されている。フィンガー電極２１ａおよび２２ａの間には、半導体層２２ｉｐが介在している。
【００５４】
フィンガー電極２１ａおよび２２ａの幅は、例えば、それぞれ、５０μｍ〜２０００μｍである。
【００５５】
フィンガー電極２１ａは、図４に示すように、バスバー電極２１ｂに接続され、第１電極２１はくし歯状に形成されている。また、フィンガー電極２２ａは、バスバー電極２２ｂに接続され、第２電極２２はくし歯状に形成されている。
【００５６】
第１電極２１および第２電極２２は、例えば、Ｃｕ、Ａｇなどの金属、およびそれらの金属のうちの一種以上を含む合金などで形成される。また、第１電極２１および第２電極２２は、例えば、ＩＴＯ（インジウム錫酸化物）などのＴＣＯ（Ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ  Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ  Ｏｘｉｄｅ：透光性導電酸化物）等で形成されていてもよい。また、第１電極２１および第２電極２２は、上記金属、合金またはＴＣＯからなる複数の導電層の積層体で形成されていてもよく、半導体層２１ｉｎまたは半導体層２２ｉｐに接する側にＴＣＯを設け、その上に金属または合金を設けてもよい。
【００５７】
フィンガー電極２１ａおよび２２ａのＹ軸方向における中央部を除く両端部の下には、絶縁層２５が形成されている。一方、フィンガー電極２１ａおよび２２ａのＹ軸方向における中央部は、絶縁層２５から露出している。絶縁層２５により、フィンガー電極２１ａの端部において、半導体層２１ｉｎのＹ軸方向における端部と半導体層２２ｉｐのＹ軸方向における端部とが、Ｚ軸方向に絶縁されている。
【００５８】
絶縁層２５の材質は、特に限定されない。絶縁層２５は、例えば、ＳｉＯ２などの酸化ケイ素、ＳｉＮなどの窒化ケイ素、ＳｉＯＮなどの酸窒化ケイ素で形成される。また、絶縁層２５は、酸化チタン、酸化タンタルなどの金属酸化物で形成されてもよい。特に、絶縁層２５は、窒化ケイ素で形成されていることが好ましい。また、絶縁層２５は、水素を含んでいることが好ましい。
【００５９】
つまり、第１領域では、半導体層２１ｉｎおよび半導体層２２ｉｐは、それぞれ、裏面２０ｂ上に形成され、Ｘ軸方向に延びる複数の線状部を有している。ここで、半導体層２１ｉｎは第１電極２１の一部であるフィンガー電極２１ａに接合され（図５ＢのＣ、ｎコンタクト）、半導体層２２ｉｐは第２電極２２の一部であるフィンガー電極２２ａに接合されている（図５ＢのＤ、ｐコンタクト）。
【００６０】
これにより、太陽電池セル２０は、受光面２０ａから入射した光により半導体基板２６内で生成されたキャリア（電子）を、半導体層２１ｉｎを介して（図５ＢのＣ、ｎコンタクト）フィンガー電極２１ａに収集する。一方、受光面２０ａから入射した光により半導体基板２６内で生成されたキャリア（正孔）を、半導体層２２ｉｐを介して（図５ＢのＤ、ｐコンタクト）フィンガー電極２２ａに収集する。つまり、裏面接合型の太陽電池セル２０では、受光面２０ａ側に電極を設ける必要がないので、受光面積を損なうことが無く、光電変換効率を高めることができる。
【００６１】
また、半導体層２１ｉｎおよび２２ｉｐが、それぞれ、半導体基板２６との間に第１パッシベーション層および第２パッシベーション層を有していることにより、キャリアの再結合による消失を、さらに効果的に抑制することができる。よって、さらに改善された光電変換効率を得ることができる。
【００６２】
なお、図５Ａ〜図５Ｃには図示していないが、半導体基板２６の受光面２０ａ側には、半導体基板２６と同じ導電型のｎ型半導体層が形成されている。ｎ型半導体層は、ｎ型のドーパントを含む半導体層である。ｎ型半導体層は、例えば、ｎ型ドーパントを含むアモルファスシリコンで形成される。なお、ｎ型半導体層の厚みは、１ｎｍ〜４０ｎｍであることが好ましい。
【００６３】
受光面２０ａとｎ型半導体層との間には、パッシベーション層が配置されている。パッシベーション層は、例えば、ｉ型アモルファスシリコンで形成される。パッシベーション層の厚みは、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。パッシベーション層の厚みは、例えば、数Å〜２５０Å程度である。また、パッシベーション層は、ｉ型アモルファスシリコンに代わって、ＳｉＯ２などの酸化ケイ素、ＳｉＮなどの窒化ケイ素、ＳｉＯＮなどの酸窒化ケイ素で形成されてもよい。
【００６４】
ｎ型半導体層の上には、反射防止膜としての機能と保護膜としての機能とを兼ね備えた絶縁膜が形成されている。絶縁膜は、例えば、ＳｉＯ２などの酸化ケイ素、ＳｉＮなどの窒化ケイ素、ＳｉＯＮなどの酸窒化ケイ素で形成される。絶縁膜の厚みは、付与しようとする反射防止膜の反射防止特性などに応じて適宜設定される。絶縁膜の厚みは、例えば、８０ｎｍ〜１μｍ程度である。
【００６５】
なお、受光面２０ａ上には、金属層等の遮光物を設けていない。これにより、受光面２０ａ全面での受光が可能となる。
【００６６】
次に、図５Ａおよび図５Ｃを用いて、第２領域の構造について説明する。
【００６７】
第２領域において、半導体基板２６の裏面２０ｂ上には、半導体層２１ｉｎと、半導体層２２ｉｐとが形成されている。第２領域の半導体層２１ｉｎは、図５Ｃを参照して解るように、第１領域における光電変換部２３を形成する半導体層２１ｉｎである。また、第２領域の半導体層２２ｉｐは、図５Ｃを参照して解るように、第１領域における光電変換部２３を形成する半導体層２２ｉｐである。
【００６８】
ここで、第２領域では、半導体基板２６と半導体層２１ｉｎとの間に、絶縁層２４が形成されている。なお、絶縁層２４は、半導体基板２６の受光面２０ａの構造を形成する際に形成される犠牲層であり、第２領域におけるバイパスダイオードの形成のために新たに設けられたものでなくてよい。絶縁層２４の材質は、特に限定されない。絶縁層２４は、例えば、ＳｉＯ２などの酸化ケイ素、ＳｉＮなどの窒化ケイ素、ＳｉＯＮなどの酸窒化ケイ素で形成される。また、絶縁層２４は、酸化チタン、酸化タンタルなどの金属酸化物で形成されてもよい。特に、絶縁層２４は、窒化ケイ素で形成されていることが好ましい。また、絶縁層２４は、水素を含んでいることが好ましい。
【００６９】
半導体層２１ｉｎは、絶縁層２４の上に形成されている。半導体層２１ｉｎは、第１電極２１の一部であるフィンガー電極２１ａの下方では、半導体層２２ｉｐと接合され、ｐｎ接合を形成している。また、半導体層２１ｉｎは、第２電極２２の一部であるバスバー電極２２ｂの下方では、バスバー電極２２ｂと接合されている（図５ＡのＢ、ｎコンタクト）。
【００７０】
半導体層２２ｉｐは、第１電極２１の一部であるフィンガー電極２１ａの下方では、上述したように半導体層２１ｉｎと接合されてｐｎ接合を形成しているとともに、フィンガー電極２１ａと接合されている（図５ＡのＡ、ｐコンタクト）。
【００７１】
つまり、第２領域では、半導体層２１ｉｎ、半導体層２２ｉｐ、および第１電極２１が、裏面２０ｂの法線方向にこの順で積層されており、半導体層２１ｉｎおよび第２電極２２が、当該法線方向にこの順で積層されている。すなわち、半導体層２１ｉｎと半導体層２２ｉｐとが接合され、半導体層２１ｉｎは第２電極２２に接合され、半導体層２２ｉｐは第１電極２１に接合されている。また、半導体層２１ｉｎは、裏面２０ｂを平面視した場合に、第１電極２１（フィンガー電極２１ａ）と第２電極２２（バスバー電極２２ｂ）とを跨ぐように形成されている。なお、半導体層２２ｉｐは、半導体層２１ｉｎよりも高抵抗であり、電極２１ａから半導体層２２ｉｐを通って電極２２ｂに流れる電流はほぼゼロである。また、半導体層２１ｉｎと半導体基板２６との間には、絶縁層２４が介在している。
【００７２】
これにより、太陽電池セル２０は、図５Ａに示すように、第２領域において、第１電極２１（フィンガー電極２１ａ）→半導体層２２ｉｐ→半導体層２１ｉｎ→第２電極２２（バスバー電極２２ｂ）という、バイパスダイオードの順方向経路を形成する。つまり、太陽電池セル２０は、第２領域において、バイパスダイオードを形成する。
【００７３】
図６は、実施の形態に係る太陽電池セル２０の等価回路図である。同図に示すように、太陽電池セル２０には、第１領域において、太陽電池本来の機能を有する光電変換ダイオードが形成されている。一方、第２領域において、逆バイアス時にバイパス電流を流す向きに、バイパスダイオードが形成されている。
【００７４】
ここで、バイパスダイオードが、太陽電池ストリングごとではなく、本実施の形態のように太陽電池セルごとに形成された場合の効果について説明する。
【００７５】
図７Ａは、比較例に係る太陽電池ストリング１００のバイパス機能を説明する回路図である。また、図７Ｂは、実施の形態に係る太陽電池ストリング１０のバイパス機能を説明する回路図である。
【００７６】
図７Ａに示された太陽電池ストリング１００では、太陽電池セル２０Ａ、２０Ｂおよび２０Ｃは、それぞれ、光電変換部２３Ａ、２３Ｂおよび２３Ｃを有しているが、バイパスダイオード５０は、太陽電池ストリング１００に並列に、１つ外付けされている。図１に示された太陽電池モジュール１で説明すれば、引き出し電極４１および４２の間に各１つずつバイパスダイオード５０が外付けされていることに相当する。この場合、例えば、太陽電池セル２０Ｂが、遮光または汚れの付着により高抵抗となり逆バイアス状態となったとする。この場合には、バイパスダイオード５０が作動してバイパス電流を流すが、正常に光電変換動作をしている太陽電池セル２０Ａおよび２０Ｃの出力を取り出すことができない。
【００７７】
これに対して、図７Ｂに示された太陽電池ストリング１０では、太陽電池セル２０Ａ、２０Ｂおよび２０Ｃごとに、バイパスダイオード５０Ａ、５０Ｂおよび５０Ｃが形成されている。この場合、例えば、太陽電池セル２０Ｂが、遮光または汚れの付着により高抵抗となり逆バイアス状態となったとする。この場合には、バイパスダイオード５０Ｂのみが作動してバイパス電流を流すが、正常に光電変換動作をしている太陽電池セル２０Ａおよび２０Ｃの出力を取り出すことが可能となる。よって、太陽電池セル２０ごとにバイパスダイオードが機能するため、ホットスポット発生時の光電変換効率を向上させることが可能となる。
【００７８】
従来、裏面接合型の太陽電池セルが２次元状に配列されて構成された太陽電池モジュールにおいて、例えば、一部の太陽電池セルが遮光される、または、汚れが付着すると、当該太陽電池セルは逆バイアスされ発熱する（ホットスポット）。太陽電池セルが逆バイアスにより発熱すると、故障する可能性が高くなる。
【００７９】
これに対して、本実施の形態に係る太陽電池セル２０によれば、太陽電池セル２０ごとに、バイパスダイオードが形成される。よって、太陽電池セル２０ごとにバイパスダイオードが機能するため、ホットスポットによる受光効率の低下を太陽電池セル単位で抑制できるので、ホットスポット発生時の光電変換効率を相対的に向上させることが可能となる。
【００８０】
また、このバイパスダイオードを形成する各構成要素は、元来、第１領域における光電変換部２３を構成する半導体層２１ｉｎおよび２２ｉｐ、第１電極２１、第２電極２２、ならびに絶縁層２４および２５を兼用させたものである。さらに、半導体層２１ｉｎおよび２２ｉｐは、非晶質の半導体層であるため、低温プロセスを採用することができる。このため、半導体層２１ｉｎおよび２２ｉｐと積層される他層が劣化するような高温プロセスを新たに適用する必要がない。よって、バイパスダイオードを形成するための製造工程を簡素化でき、低コスト化できる。
【００８１】
［３．太陽電池セルの製造方法］
次に、図８を参照しながら、本実施の形態に係る太陽電池セル２０の製造方法について説明する。なお、図８では、第２領域におけるバイパスダイオードの製造工程を示しており、第１領域における光電変換部の製造工程を省略している。
【００８２】
まず、半導体基板２６を準備する。具体的には、半導体基板２６の受光面２０ａおよび裏面２０ｂの洗浄を行う。半導体基板２６の洗浄は、例えば、ＨＦ水溶液などを用いて行う。
【００８３】
次に、図８の（ａ）に示すように、半導体基板２６の裏面２０ｂ全体に、絶縁層２４ａを形成する。絶縁層２４ａの形成方法は特に限定されないが、絶縁層２４ａは、例えば、スパッタリング法やＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法等の薄膜形成法などにより形成される。
【００８４】
その後、半導体基板２６の受光面２０ａに、複数の角錐が２次元状に配列されたテクスチャ構造を形成する。このとき、絶縁層２４ａは、裏面２０ｂへのテクスチャ構造の形成を防止する犠牲層として機能する。受光面２０ａへのテクスチャ構造の形成方法としては、アルカリ水溶液を含むエッチング液に半導体基板２６を浸漬する。アルカリ水溶液は、例えば、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）、水酸化カリウム（ＫＯＨ）、および水酸化テトラメチルアンモニウム（ＴＭＡＨ）の少なくとも１つを含むアルカリ水溶液が挙げられる。また、エッチング液に含まれるアルカリ水溶液の濃度は、例えば、０．１〜１０重量％である。
【００８５】
次に、図８の（ｂ）に示すように、絶縁層２４ａを、第２領域のみに残すパターニング形成を行う。絶縁層２４ａのパターニング形成は、例えば、ＨＦ水溶液などを用いたエッチングにより行う。本工程は、半導体基板２６の裏面２０ｂ上の第２領域に、絶縁層２４を形成する工程である。
【００８６】
その後、裏面２０ｂ側に、半導体層２１ｉｎを形成し、半導体層２１ｉｎ上に絶縁層２５ａを形成する。半導体層２１ｉｎ形成方法は、特に限定されないが、半導体層２１ｉｎは、例えば、プラズマ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。また、絶縁層２５ａの形成方法は特に限定されないが、絶縁層２５ａは、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される。本工程は、第１領域の半導体基板２６上、および、第２領域の絶縁層２４上に、ｎ型の半導体層２１ｉｎを形成する工程である。
【００８７】
次に、図８の（ｃ）に示すように、第２領域において、絶縁層２４、半導体層２１ｉｎ、および絶縁層２５ａをパターニングする。また、第１領域において、半導体層２１ｉｎおよび絶縁層２５ａをパターニングする。
【００８８】
次に、図８の（ｄ）に示すように、第１領域および第２領域において、半導体層２２ｉｐを形成する。半導体層２２ｉｐの形成方法は、特に限定されないが、半導体層２２ｉｐは、例えば、プラズマ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。本工程は、第１領域の半導体基板２６上、および、第２領域の半導体層２１ｉｎ上に、ｐ型の半導体層２２ｉｐを形成する工程である。
【００８９】
次に、図８の（ｅ）に示すように、第２領域において、絶縁層２５および半導体層２２ｉｐを除去して、半導体層２１ｉｎが露出した領域を形成する。
【００９０】
最後に、図８の（ｆ）に示すように、第２領域において、半導体層２２ｉｐの上にフィンガー電極２１ａを形成し、露出させた半導体層２１ｉｎの上にバスバー電極２２ｂを形成する。また、第１領域において、半導体層２１ｉｎの上にフィンガー電極２１ａを形成し、半導体層２２ｉｐの上にバスバー電極２２ｂを形成する。本工程は、第１領域の半導体層２１ｉｎ上、および、第２領域の半導体層２２ｉｐ上に、第１電極２１を形成し、第１領域の半導体層２２ｉｐ上、および、第２領域の半導体層２１ｉｎ上に、第２電極２２を形成する工程である。
【００９１】
なお、受光面２０ａ上へのパッシベーション層、ｎ型半導体層、および絶縁膜の積層形成は、受光面２０ａにテクスチャ構造が形成された後、かつ、絶縁層２４が形成される前に実行してもよい（図８の（ａ）の後かつ図８の（ｂ）の前）。あるいは、裏面２０ｂ上にバイパスダイオードが形成された後に実行してもよい（図８の（ｆ）の後）。あるいは、パッシベーション層の形成は、第１パッシベーション層または第２パッシベーション層の形成と同時に行ってもよい。また、ｎ型半導体層の形成は、半導体層２１ｉｎの形成と同時に行ってもよい。また、絶縁膜の形成は、絶縁層２５の形成と同時に行ってもよい。
【００９２】
太陽電池セル２０の上記製造方法によれば、太陽電池セル２０ごとに、バイパスダイオードが形成される。よって、太陽電池セル２０ごとにバイパスダイオードが機能するため、ホットスポットによる受光効率の低下を太陽電池セル単位で抑制できるので、ホットスポット発生時の光電変換効率を相対的に向上させることが可能となる。
【００９３】
また、第２領域にバイパスダイオードを形成する工程は、第１領域における光電変換部２３を構成する半導体層２１ｉｎおよび２２ｉｐ、第１電極２１、第２電極２２、ならびに絶縁層２４および２５を形成する工程と同じ工程を適用する。さらに、半導体層２１ｉｎおよび２２ｉｐは、非晶質の半導体層であるため、低温プロセスを採用することができる。このため、半導体層２１ｉｎおよび２２ｉｐと積層される他層が高温により劣化することを抑制するための複雑なプロセスを適用する必要がない。よって、バイパスダイオードを形成するための製造工程を簡素化でき、低コスト化できる。
【００９４】
［４．バイパスダイオードの配置］
図９は、実施の形態に係る太陽電池セル２０の第２領域の配置を説明する図である。太陽電池セル２０は、各半導体膜および絶縁膜の成膜分布に起因して、面内に光電変換特性の分布を有し、特に、周辺部の光電変換性能は中央部のそれよりも劣る傾向にある。従って、光電変換部２３を有する有効領域である第１領域は、中央部に配置されることが優先されるが、バイパスダイオードは、光電変換部ほど高性能が要求されない。
【００９５】
第１領域と第２領域との要求性能のバランスを考慮し、バイパスダイオードが形成された第２領域は、基板平面視において、第１領域の外周部に配置されていることが好ましい。さらに、第２領域は、基板平面視において、半導体基板２６のコーナー部に配置されていることが好ましい。
【００９６】
これにより、バイパスダイオードを形成するにあたり、光電変換機能を維持しつつ半導体基板２６上の領域を有効活用でき省面積化を達成できる。
【００９７】
また、第２領域は、第１領域におけるフィンガー電極２１ａおよび２１ｂの周期性を阻害することなく、半導体基板２６上の隙間領域に配置されることが好ましい。このため、バイパスダイオードの寸法は、フィンガー電極２１ａおよび２１ｂの電極幅以下とすることが好ましい。この観点から、第２領域は、半導体基板２６の裏面２０ｂ上に、複数箇所配置されていることが好ましい。例えば、半導体基板２６における４箇所のコーナー部に配置されていることが好ましい。
【００９８】
これにより、バイパスダイオードを形成するにあたり、光電変換機能を維持しつつ半導体基板２６上の領域を有効活用でき省面積化を達成できる。
【００９９】
なお、バイパス電流を大きく確保することが要求される場合には、外周部に、１つのバイパスダイオードを大型化して配置してもよい。
【０１００】
［５．効果など］
本実施の形態に係る太陽電池セル２０は、受光面２０ａおよび裏面２０ｂを有するｎ型の半導体基板２６と、裏面２０ｂ側に形成されたｎ型かつ非晶質の半導体層２１ｉｎと、裏面２０ｂ側に形成されたｐ型かつ非晶質の半導体層２２ｉｐと、裏面２０ｂ側に形成された第１電極２１および第２電極２２とを備える。太陽電池セル２０は、裏面２０ｂ上において、受光面２０ａ上に入射した光により生成された電荷を収集する第１領域と、当該第１領域に逆バイアス電圧が印加される状態となった場合にバイパス電流が流れる第２領域とを含む。第１領域では、半導体層２１ｉｎおよび半導体層２２ｉｐのそれぞれは、裏面２０ｂ上に形成され、半導体基板２６を平面視した場合に、複数の線状部を有している。また、半導体層２１ｉｎは第１電極２１に接続され、半導体層２２ｉｐは第２電極２２に接続されている。一方、第２領域では、半導体層２１ｉｎと半導体層２２ｉｐとが接合され、半導体層２１ｉｎは第２電極２２に接続され、半導体層２２ｉｐは第１電極２１に接続されている。
【０１０１】
これにより、第１領域では、受光面２０ａから入射した光により半導体基板２６内で生成された電子を、半導体層２１ｉｎを介してフィンガー電極２１ａに収集する。一方、受光面２０ａから入射した光により半導体基板２６内で生成された正孔を、半導体層２２ｉｐを介してフィンガー電極２１ａに収集する。つまり、裏面接合型の太陽電池セル２０では、受光面２０ａ側に電極を設ける必要がないので、光電変換効率を高めることができる。また、第２領域では、太陽電池セルごとにバイパスダイオードが形成される。よって、太陽電池セルごとにバイパスダイオードが機能するため、ホットスポットによる受光効率の低下を太陽電池セル単位で抑制できるので、ホットスポット発生時の光電変換効率を相対的に向上させることが可能となる。また、このバイパスダイオードを形成する各構成要素は、元来、第１領域における光電変換部２３を構成する半導体層２１ｉｎおよび２２ｉｐ、第１電極２１、第２電極２２、ならびに絶縁層２４および２５を兼用させたものである。さらに、半導体層２１ｉｎおよび２２ｉｐは、非晶質の半導体層であるため、低温プロセスを採用することができる。このため、半導体層２１ｉｎおよび２２ｉｐと積層される他層が高温により劣化することを抑制するための複雑なプロセスを適用する必要がない。よって、バイパスダイオードを形成するための製造工程を簡素化でき、低コスト化できる。
【０１０２】
また、第２領域では、半導体基板２６と、半導体層２１ｉｎとの間に、絶縁層２４が形成されていてもよい。
【０１０３】
これにより、第２領域において、バイパス電流が半導体基板２６に漏れることなく、第１電極２１→半導体層２２ｉｐ→半導体層２１ｉｎ→第２電極２２という、ダイオードの順方向経路が形成される。
【０１０４】
また、半導体基板２６は、受光面２０ａに、複数の角錐が２次元状に配列されたテクスチャ構造を有していてもよい。
【０１０５】
これにより、上記テクスチャ構造を形成する際に犠牲層として形成した絶縁層を、第２領域における絶縁層２４として兼用することができる。よって、第２領域にバイパスダイオードを形成するための製造工程を簡素化でき、低コスト化できる。
【０１０６】
また、第２領域では、半導体層２１ｉｎ、半導体層２２ｉｐ、および第１電極２１が、基板面の法線方向にこの順で積層されており、半導体層２１ｉｎおよび第２電極２２が、当該法線方向にこの順で積層されており、半導体層２１ｉｎは、基板面の平面視において、第１電極２１と第２電極２２とを跨ぐように形成されていてもよい。
【０１０７】
また、半導体層２２ｉｐは、半導体層２１ｉｎよりも高抵抗であってもよい。
【０１０８】
これにより、第２領域において、バイパス電流が、半導体層２２ｉｐよりも低抵抗である半導体層２１ｉｎを経由して、第１電極２１から第２電極２２へと流れるので、バイパス電流が流れた際の発熱および消費電力を抑えることが可能となる。
【０１０９】
半導体層２２ｉｐの形成前に、半導体層２１ｉｎが形成された半導体基板２６が熱処理されることが好適である。熱処理されることによって、２１ｉｎ層が低抵抗化し、バイパス電流による発熱を抑制することが可能になる。熱処理は、２００℃以上の熱処理温度で行うことが好ましいが、熱処理温度が高すぎると非晶質半導体２１ｉｎの多結晶化が進行し太陽電池セル２０の特性が劣化することがある。したがって、熱処理は、２００℃〜７００℃の熱処理温度が望ましい。
【０１１０】
また、第２領域は、上記平面視において、第１領域の外周部に配置されていてもよい。
【０１１１】
また、第２領域は、裏面２０ｂ上に、複数箇所配置されていてもよい。
【０１１２】
これにより、バイパスダイオードを形成するにあたり、光電変換機能を維持しつつ半導体基板２６上の領域を有効活用でき省面積化を達成できる。
【０１１３】
また、本実施の形態に係る太陽電池モジュール１は、半導体基板２６の基板面と平行なＹ軸方向に配置された太陽電池ストリング１０ａ〜１０ｆを備え、太陽電池ストリング１０ａ〜１０ｆのそれぞれは、上記基板面においてＹ軸方向と交差するＸ軸方向に配置され、電気的に直列接続された、上記記載の太陽電池セル２０を複数有し、太陽電池ストリング１０ａ〜１０ｆのそれぞれは、電気的に直列接続または並列接続されている。
【０１１４】
これにより、太陽電池セルごとに、バイパスダイオードが配置される。この場合、いずれか１つの太陽電池セル２０が、遮光または汚れの付着により高抵抗となり逆バイアス状態となったとしても、高抵抗となった太陽電池セル２０のバイパスダイオードのみが作動してバイパス電流を流す。このため、正常に光電変換動作をしている太陽電池セル２０の出力を取り出すことが可能となる。つまり、太陽電池セル２０ごとにバイパスダイオードが機能するため、ホットスポット発生時の光電変換効率を向上させることが可能となる。また、太陽電池モジュール１の製造工程を簡素化でき、低コスト化できる。
【０１１５】
また、本実施の形態に係る太陽電池セルの製造方法は、ｎ型の半導体基板２６の裏面２０ｂ上の第２領域において絶縁層２４を形成する工程と、第１領域の裏面２０ｂ上および第２領域の絶縁層２４上にｎ型の半導体層２１ｉｎを形成する工程と、第１領域の裏面２０ｂ上および第２領域の半導体層２１ｉｎ上にｐ型の半導体層２２ｉｐを形成する工程と、第１領域の半導体層２１ｉｎ上および第２領域の半導体層２２ｉｐ上に第１電極２１を形成し、第１領域の半導体層２２ｉｐ上および第２領域の半導体層２１ｉｎ上に第２電極２２を形成する工程とを含む。
【０１１６】
これによれば、ホットスポットによる受光効率の低下を太陽電池セル単位で抑制できるので、ホットスポット発生時の光電変換効率を相対的に向上させることが可能となる。
【０１１７】
また、このバイパスダイオードを形成する工程は、第１領域における光電変換部２３を形成する工程と同じ工程を適用できる。さらに、半導体層２１ｉｎおよび２２ｉｐは、非晶質の半導体層であるため、低温プロセスを採用することができる。よって、バイパスダイオードを形成するための製造工程を簡素化でき、低コスト化できる。
【０１１８】
また、裏面２０ｂ上に絶縁層２４を形成する工程は、裏面２０ｂの全面に絶縁膜を形成した状態で、受光面２０ａにテクスチャ構造を形成する工程と、当該テクスチャ構造を形成する工程の後、当該絶縁膜を第２領域のみに残すパターニングをすることで絶縁層２４を形成する工程とを含んでもよい。
【０１１９】
これにより、バイパスダイオードを形成する工程で形成される絶縁層２４は、第１領域における受光面２０ａのテクスチャ構造を形成する際に形成される絶縁膜を兼用できる。よって、バイパスダイオードを形成するための製造工程を簡素化でき、低コスト化できる。
【０１２０】
（その他の変形例等）
以上、本発明に係る太陽電池セル、太陽電池モジュール、および太陽電池セルの製造方法について、実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではない。各実施の形態に対して当業者が思いつく各種変形を施して得られる形態や、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で各実施の形態における構成要素および機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本発明に含まれる。
【符号の説明】
【０１２１】
１    太陽電池モジュール
１０、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ、１０ｅ、１０ｆ、１００    太陽電池ストリング
２０、２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ    太陽電池セル
２０ａ、５１０ａ    受光面
２０ｂ、５１０ｂ    裏面
２１    第１電極
２１ｉｎ、２２ｉｐ、５１２、５１３    半導体層
２２    第２電極
２４、２４ａ、２５、２５ａ、５１６    絶縁層
２６、５１０    半導体基板
【図１】
0006709981.tif 000002
【図２】
0006709981.tif 000003
【図３】
0006709981.tif 000004
【図４】
0006709981.tif 000005
【図５Ａ】
0006709981.tif 000006
【図５Ｂ】
0006709981.tif 000007
【図５Ｃ】
0006709981.tif 000008
【図６】
0006709981.tif 000009
【図７Ａ】
0006709981.tif 000010
【図７Ｂ】
0006709981.tif 000011
【図８】
0006709981.tif 000012
【図９】
0006709981.tif 000013
【図１０】
0006709981.tif 000014