(57)【要約】      （修正有）【課題】光電変換部の不必要な遮光領域を低減して太陽電池の出力を向上させた太陽電池を提供する。【解決手段】太陽電池は、光電変換部と、光電変換部上に延伸される集電極と、を備え、集電極は、第１集電極と、第１電極よりも長い電極長を有する第２集電極と、を含む。第１集電極の延伸方向に直交する第１の幅と隣接する他の集電極との間の第１のピッチとの比は、第２集電極の第２の幅と隣接する他の集電極との間の第２のピッチとの比より小さい。【選択図】図１
0003173495.tif 000002
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
光電変換部と、
前記光電変換部上に延伸される集電極と、
を備え、
前記集電極は、第１集電極と、前記第１電極よりも長い電極長を有する第２集電極と、
を含み、
前記第１集電極の延伸方向に直交する第１の幅と隣接する他の集電極との間の第１のピッチとの比は、前記第２集電極の第２の幅と隣接する他の集電極との間の第２のピッチとの比より小さい太陽電池。
【請求項２】
請求項１に記載の太陽電池であって、
前記第１の幅は、前記第２の幅より狭い太陽電池。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の太陽電池であって、
前記第１のピッチは、前記第２のピッチより広い太陽電池。
【請求項４】
請求項１又は２に記載の太陽電池であって、
前記第１の幅又は前記第２の幅は、前記延伸方向に沿って一方端側から他方端側に向かうに従って細くなる先細り形状を有する太陽電池。
【請求項５】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の太陽電池であって、
前記集電極は、バスバー部から延伸されたフィンガー部である太陽電池。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、太陽電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽電池には、単位面積当たりの発電量を高めて効率を向上させることが求められている。このような状況に鑑みて、遮光ロスを低減させた太陽電池の電極構造が提案されている。例えば、特許文献１では、幅の異なるフィンガー部を組み合わせた構造が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】実用新案登録第３１５４１４５号
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、近年、太陽電池の出力をさらに高めたいという要望がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本考案に係る太陽電池は、光電変換部と、光電変換部上に延伸される集電極と、を備え、集電極は、第１集電極と、第１電極よりも長い電極長を有する第２集電極と、を含み、第１集電極の延伸方向に直交する第１の幅と隣接する他の集電極との間の第１のピッチとの比は、第２集電極の第２の幅と隣接する他の集電極との間の第２のピッチとの比より小さい。
【考案の効果】
【０００６】
太陽電池の出力を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本考案に係る実施の形態の太陽電池において、フィンガー部の電極長が短い領域で、フィンガー部の電極の幅を小さくすることを示す図である。
【図２】本考案に係る実施の形態の太陽電池において、フィンガー部の電極長が短い領域で、隣接する他のフィンガー部との間のピッチを広くすることを示す図である。
【図３】本考案に係る実施の形態の太陽電池において、フィンガー部の電極長が短い領域でフィンガー部の電極の幅を小さくするときの効果を示す図である。
【図４】本考案に係る実施の形態の太陽電池において、フィンガー部の電極長が短い領域で隣接する他のフィンガー部との間のピッチを広くするときの効果を示す図である。
【図５】本考案に係る実施の形態の太陽電池において、フィンガー部の電極長とフィンガー部の(幅／ピッチ)の関係を示す図である。
【図６】本考案に係る実施の形態の太陽電池において、光電変換部の断面図である。
【図７】本考案に係る実施の形態の太陽電池において、他の光電変換部の例を示す図である。
【考案を実施するための形態】
【０００８】
以下に図面を用いて本考案に係る実施の形態につき、詳細に説明する。以下では、太陽電池として、受光面と裏面の双方から光を受ける両面型のものを述べるが、受光面のみから光を受ける片面型であっても構わない。また、太陽電池の電極として、バスバー部とフィンガー部と有するものとして述べるが、フィンガー部のみを有するものであってもよい。以下では、太陽電池の平面形状として、略正方形で四隅が切欠かれる形状を有するものを述べるが、電極長が場所によって異なることになる形状であればよい。例えば、平面形状が円形形状、楕円形状、矩形形状等であっても構わない。
【０００９】
以下で述べる形状、寸法、電極の数、材質等は、説明のための例示であって、太陽電池の仕様に応じて、適宜変更が可能である。
【００１０】
以下では、全ての図面において同様の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、本文中の説明においては、必要に応じそれ以前に述べた符号を用いるものとする。
【００１１】
図１は、太陽電池１０の構成を示す平面図と側面図である。太陽電池１０は、平面形状として、略正方形で四隅が切欠かれる形状を有する。太陽電池１０は、主面である受光面と裏面の双方から光を受けてキャリアが発生する光電変換部１２と、光電変換部１２の受光面と裏面にそれぞれ独立して設けられる集電極とを含んで構成される。集電極は、光電変換部１２からキャリアを取り出すための電極である。
【００１２】
裏面に設けられる集電極の構造と、受光面に設けられる集電極の構造は同様であるので、図１で示されている受光面に設けられる集電極について主に説明する。
【００１３】
受光面に設けられる集電極は、直線的に延びる２本のバスバー部１４，１６と、バスバー部１４，１６に接続され、バスバー部１４，１６よりも幅が狭い複数のフィンガー部２０，２２で構成される。図１に示されるように、フィンガー部は、電極長の異なるフィンガー部２０，２２を含む。裏面に設けられる集電極も、側面図に示されるように、バスバー部２４，２６と、受光面のフィンガー部２２に対応するフィンガー部２８で構成される。  
【００１４】
フィンガー部２０，２２は、バスバー部１４，１６の延伸方向に交差するように設けられる。一般的に、フィンガー部２０，２２は、バスバー部１４，１６に直交し、互いに並列に配置される。フィンガー部２０，２２は、光電変換部１２の受光面全体から電流を集電するために、その幅がバスバー部１４，１６の幅よりも狭く、バスバー部１４，１６より本数が多く配置される。
【００１５】
フィンガー部２０，２２は、バスバー部１４，１６から延びる長さである電極長がすべて同じであるとは限らない。例えば、本実施形態の太陽電池１０の平面形状は、略正方形であるが四隅が切欠かれる形状であるので、その四隅におけるフィンガー部２０の電極長は、他の箇所に配置されたフィンガー部２２の電極長よりも短くなる。フィンガー部２０は、切欠き部における位置に応じて、電極長が異なる。このように、フィンガー部２０，２２は、互いに電極長が異なるので、より電極長が短いフィンガー部を第１集電極、より電極長が長いフィンガー部を第２集電極として区別することができる。ここで、第１集電極の幅Ｗを第１の幅、第２集電極の幅Ｗを第２の幅として区別し、隣接する第１集電極の間のピッチＰを第１のピッチ、隣接する第２集電極の間のピッチＰを第２のピッチとして区別することができる。
【００１６】
太陽電池１０の四隅の１つであるＣ部の近傍のフィンガー部２０，２２の第１の構成例を示す。図１に示すように、切欠き部へ向けて延伸されているフィンガー部２０の第１の幅Ｗに特徴を有する。バスバー部１４に接続される箇所から測ったフィンガー部２０の電極長Ｌ1，Ｌ2，Ｌ3，Ｌ4とし、各フィンガー部２０の幅ＷをＷ1，Ｗ2，Ｗ3，Ｗ4とし、隣接するフィンガー部２０の間の第１のピッチＰをＰ0とする。切欠き部以外の箇所におけるフィンガー部２２の電極長はＬ0で一定、第２の幅ＷはＷ0で一定である。ここでは、第２のピッチＰも、一定値Ｐ0に設定されている。
【００１７】
なお、フィンガー部、バスバー部の幅Ｗとは、その延伸方向に直交する方向の長さとして定義される。延伸方向に沿って幅が変化する場合には、集電極の幅Ｗは、代表的な幅を用いる。例えば、最も広い幅をその集電極の幅Ｗとすることができる。先細りの集電極の場合は、根元側の最も太い幅をその集電極の幅Ｗとすることができる。また、集電極間のピッチＰとは、集電極の幅の中心線と隣接する集電極の幅の中心線の最近接距離として定義される。フィンガー部２０，２２を互いに平行に配置した場合には、隣接するフィンガー部２０，２２に対するピッチＰは、フィンガー部２０，２２の延伸方向に沿って一定となる。
【００１８】
切欠き部におけるフィンガー部２０は、切欠かれた形状に合わせて電極長がＬ0からＬ1，Ｌ2，Ｌ3，Ｌ4の順に段階的に短くされる。そして、フィンガー部２０の電極長Ｌが短くなるにつれて、フィンガー部２０の第１の幅Ｗは、Ｗ0からＷ1，Ｗ2，Ｗ3，Ｗ4と次第に狭くなるように設定される。
【００１９】
図１では、４本のフィンガー部２０のそれぞれの電極長Ｌが互いに異なるものとしたが、太陽電池１０の仕様によっては、フィンガー部２０の電極長Ｌを、複数本単位で段階的に短くすることもある。その場合には、フィンガー部２０の第１の幅Ｗも、電極長Ｌの段階的変更に合わせて、複数本単位で、段階的に変更されてもよい。
【００２０】
図２は、太陽電池１０の四隅の１つであるＣ部の周辺のフィンガー部２０，２２の第２の構成例を示す。図２では、切欠き部へ向けて延伸されているフィンガー部２０の第１のピッチＰに特徴を有する。
【００２１】
ここでは、切欠き部以外の箇所において隣接するフィンガー部２２の間の第２のピッチＰをＰ0として、切欠き部におけるフィンガー部２０の間の第１のピッチＰをＰ1，Ｐ2とする。第２の構成例では、フィンガー部２２の第１の幅Ｗを一定値Ｗ0とし、切欠き部においてフィンガー部２０の電極長がＬ0からＬ1，Ｌ2の順に短くなるのに合わせ、隣接するフィンガー部２０の間の第１のピッチＰをＰ0からＰ1，Ｐ2の順に広げる。
【００２２】
フィンガー部２０，２２の幅Ｗは、延伸方向に沿って均一としたが、根元側から先端側に向かって先細りとしてもよい。すなわち、フィンガー部２０，２２は、光電変換部１２からバスバー部１４，１６へと電流を集めるものであり、フィンガー部２０，２２の先端部から根元に向けて電流量は増加する。そこで、電流量の増加に合わせて根元側の幅Ｗを先端側の幅Ｗよりも広くすることが好ましい。これにより、先端側では光電変換部１２の遮光領域を効果的に小さくすると共に、根元側では電流量の増加による抵抗損を抑制することができ、出力を向上させることができる。
【００２３】
図３と図４は、延伸する一方端側から他方端側に向かって先細りとなるフィンガー部２０，２２を用いて、第１及び第２の構成例の効果を説明する図である。図３及び図４では、フィンガー部２０，２２に集められる電流を矢印で示した。
【００２４】
図３は、第１の構成例の効果を示す。フィンガー部２０，２２に集められる電流量は、各フィンガー部２０，２２が太陽電池１０の主面である受光面をカバーする領域の広さで決まり、端部の影響を無視すると、フィンガー部２０，２２の電極長が長くなるにつれて増大する。すなわち、隣接するフィンガー部２０，２２の間のピッチＰが一定値Ｐ0であれば、電極長Ｌ0であるフィンガー部２２に集められる電流量Ｉ0は、電極長Ｌ0より短い電極長Ｌ4であるフィンガー部２０に集められる電流量Ｉ4より大きい。そこで、電極長Ｌ4であるフィンガー部２０の第１の幅Ｗ4は、電極長Ｌ0であるフィンガー部２２の第２の幅Ｗ0より狭くする。このように、第１の構成例では、ピッチＰを一定値Ｐ0として、電極長が短いフィンガー部ほど、その幅Ｗを狭くする。
【００２５】
図４は、第２の構成例の効果を示す。隣接するフィンガー部２０，２２において、それぞれの幅Ｗが一定値Ｗ0であれば、電極長Ｌ0であるフィンガー部２２に集められる電流量Ｉ0は、電極長Ｌ0より短い電極長Ｌ2であるフィンガー部２０に集められる電流量Ｉ2より大きい。一方、フィンガー部２０，２２の間のピッチＰが広がるにしたがって、各フィンガー部２０，２２が太陽電池１０の主面である受光面をカバーする領域の広さも広がり、集電される電流量は増加する。そこで、電極長Ｌ2であるフィンガー部２０の第１のピッチＰ2は、電極長Ｌ0であるフィンガー部２２の第２のピッチＰ0より広くすることが好ましい。このように、第２の構成例では、フィンガー部の幅Ｗを一定値Ｗ0として、電極長が短いフィンガー部ほど、隣接するフィンガー部の間のピッチＰを広くする。
【００２６】
図５は、電極長Ｌが異なるフィンガー部２０，２２について、集められる電流量について予め定めた電流量に見合った電極構造にするための幅ＷとピッチＰの関係を示す。予め定めた電流量は、フィンガー部２０，２２における電力損失等を考えて設定することができる。横軸は、フィンガー部２０，２２の電極長Ｌである。電極長Ｌ0は、切欠き部以外の箇所のフィンガー部２２の電極長である。縦軸は、フィンガー部２０，２２のピッチＰ＝Ｐ0としたときの幅Ｗ、幅Ｗ＝Ｗ0としたときのピッチＰ、ピッチＰに対する幅Ｗの比(幅Ｗ／ピッチＰ）の値である。幅Ｗ0及びピッチＰ0は、切欠き部以外の箇所のフィンガー部２２の第２の幅Ｗ及び第２のピッチＰである。
【００２７】
図５において、ピッチＰがＰ0で一定のとき、電極長Ｌが長いフィンガー部の幅Ｗよりも、より短い電極長Ｌであるフィンガー部の幅Ｗを小さく設定することで、各フィンガー部２０，２２に流れる電流値を等しくすることができる。また、幅ＷがＷ0で一定のとき、電極長Ｌが長いフィンガー部のピッチＰよりも、電極長Ｌが短いフィンガー部のピッチＰを大きくすることで、各フィンガー部２０，２２に流れる電流値を等しくすることができる。
【００２８】
また、ピッチＰ及び幅Ｗを同時に変更してもよい。すなわち、図５に示されるように、電極長Ｌが長いフィンガー部の(幅Ｗ／ピッチＰ)の値よりも、より短い電極長Ｌであるフィンガー部の(幅Ｗ／ピッチＰ)の値を小さくすればよい。この条件を満たせば、幅Ｗを増加させたり、ピッチＰを減少させてもよい。例えば、フィンガー部２０の第１の幅Ｗと第１のピッチＰとの比は、フィンガー部２２の第２の幅Ｗと第２のピッチＰとの比より小さく設定する。
【００２９】
このように、フィンガー部２０，２２の電極長Ｌに応じて幅ＷやピッチＰを設定することによって、各フィンガー部２０，２２における電流量を均一に近づけることができる。したがって、より短い電極長Ｌであるフィンガー部の幅Ｗ及びピッチＰが最適化され、抵抗損を増加させることなく、光電変換部１２の不必要な遮光領域を低減することができ、出力を向上させることができる。
【００３０】
なお、光電変換部１２としては、例えば、図６に示すように、ｎ型単結晶シリコン基板４０の表面側にｉ型アモルファスシリコン層５０およびｎ型アモルファスシリコン層５２が形成され、ｎ型単結晶シリコン基板４０の裏面側に、ｉ型アモルファスシリコン層５４とｐ型アモルファスシリコン層５６と透明電極膜層５８とで構成されたｐ型領域と、ｉ型アモルファスシリコン層６０とｎ型アモルファスシリコン層６２と透明電極膜層６４とで構成されたｎ型領域とから構成されたものを用いることができる。また、図７に示すように、ｐ型多結晶シリコン基板７０と、ｐ型多結晶シリコン基板７０の表面側に形成されたｎ型拡散層７２と、ｐ型多結晶シリコン基板７０の裏面上に形成されたアルミニウム金属膜７４とから構成された光電変換部８０でもよい。その他にも適宜、変更可能である。
【符号の説明】
【００３１】
１０  太陽電池、１２，８０  光電変換部、１４，１６，２４，２６  バスバー部、２０，２２，２８  フィンガー部、４０  ｎ型単結晶シリコン基板、５０，５４，６０  ｉ型アモルファスシリコン層、５２，６２  ｎ型アモルファスシリコン層、５６  ｐ型アモルファスシリコン層、５８，６４  透明電極膜層、７０  ｐ型多結晶シリコン基板、７２  ｎ型拡散層、７４  アルミニウム金属膜。
【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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