(57)【要約】      （修正有）【課題】指状電極の印刷不完全による断線又は電力抵抗上昇を防止できる太陽電池を提供する。【解決手段】受光面Ｓ１を有する半導体基板と、第１の方向Ｄ１に沿って配列されるように受光面に設けられる複数の指状電極１２０と、第１の方向に垂直である第２の方向Ｄ２に沿って配列されるように受光面に設けられ、複数の指状電極に接続される少なくとも１つの主電極１３０と、ほぼ第２の方向に沿って配列されるように受光面に設けられ、少なくとも２つの指状電極に接続され、非方形波で周期的に配列される少なくとも１つの指状回路電極１４０と、を備える。【選択図】図１Ａ
0003202227.tif 000002
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
受光面を有する半導体基板と、
第１の方向に沿って配列されるように前記受光面に設けられる複数の指状電極と、
前記第１の方向に垂直である第２の方向に沿って配列されるように前記受光面に設けられ、前記指状電極に接続される少なくとも１つの主電極と、
ほぼ前記第２の方向に沿って配列されるように前記受光面に設けられ、少なくとも２つの前記指状電極に接続され、非方形波で周期的に配列される少なくとも１つの指状回路電極と、
を備える太陽電池。
【請求項２】
前記指状回路電極は、それぞれ隣接する２つの前記指状電極に接続され、前記第２の方向に平行ではない局所的方向を有する複数の指状回路フラグメントを含み、前記局所的方向と前記第１の方向との夾角が約１０度〜８９度である請求項１に記載の太陽電池。
【請求項３】
前記指状回路電極は、それぞれ２つの隣接する前記指状電極に接続され、前記第２の方向に平行ではない局所的方向を有し、互に接続しない複数の指状回路フラグメントを含む請求項１に記載の太陽電池。
【請求項４】
２つの前記指状電極ごとに間隔で仕切って、前記指状回路電極の周期が前記間隔の整数倍であり、前記指状回路電極が周期的なジグザグ状又は波状である請求項１に記載の太陽電池。
【請求項５】
前記指状回路電極の前記非方形波の周期的な配列のピークと谷は、それぞれ前記指状電極と交差する請求項１に記載の太陽電池。
【請求項６】
前記少なくとも１つの指状回路電極は、数が２つであり、それぞれ周期的なジグザグ状であり、且つ互に交差する請求項１に記載の太陽電池。
【請求項７】
前記指状回路電極の幅が０．０１ｍｍ〜０．３ｍｍであり、前記主電極、前記指状回路電極及び前記指状電極は、スクリーン印刷プロセスによって形成され、前記スクリーン印刷プロセスの押圧方向が前記第１の方向に平行である請求項１に記載の太陽電池。
【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（Ｓｏｌａｒ  Ｃｅｌｌ）は、エネルギーを変換する光電素子である。例としては、よく見られる半導体太陽電池において、日光の照射により電子正孔対が励起され、外部電極でこれらの電荷を収集し、更に電気エネルギーを貯蔵又は使用する。
【０００３】
現在の半導体太陽電池において、スクリーン印刷方法とスクリーンによってシリコン基板に電荷を収集するための複数の指状電極を配置することができる。太陽電池産業のより効率的なセルへの進展につれて、これらの指状電極による受光面積の低下を防止するために、指状電極がますます細くなっている。
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００４】
これらのますます細くなっている指状電極に合わせて、本考案は、指状電極に定額以外の回路接続を提供し、指状電極の印刷不完全による断路又は電力抵抗向上の状況を防止する指状回路電極を提供する。指状回路電極のスクリーン印刷中、スクリーンにおける開口によってスキージが沈下し、更に、製造した電極の厚さが低減する可能性があるが、本考案では、スキージがスクリーンにおける開口を経過する場合に沈下しないように、指状回路電極を押圧の方向に垂直ではないように配置して、製造した指状回路電極の十分な厚さを更に確保する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本考案の一態様によると、受光面を有する半導体基板と、第１の方向に沿って配列されるように受光面に設けられる複数の指状電極と、第１の方向に垂直である第２の方向に沿って配列されるように受光面に設けられ、複数の指状電極に接続される少なくとも１つの主電極と、ほぼ第２の方向に沿って配列されるように受光面に設けられ、少なくとも２つの指状電極に接続され、非方形波で周期的に配列される少なくとも１つの指状回路電極と、を備える太陽電池を提供する。
【０００６】
本考案の一又は複数の実施形態において、指状回路電極は、それぞれ隣接する２つの指状電極に接続され、第２の方向に平行ではない局所的方向を有する複数の指状回路フラグメントを含む。
【０００７】
本考案の一又は複数の実施形態において、局所的方向と第１の方向との夾角が約１０度〜８９度にある。
【０００８】
本考案の一又は複数の実施形態において、指状回路フラグメントは、互に接続しない。
【０００９】
本考案の一又は複数の実施形態において、２つの指状電極ごとに間隔で仕切って、指状回路電極の周期が間隔の整数倍である。
【００１０】
本考案の一又は複数の実施形態において、指状回路電極の非方形波の周期的な配列のピークと谷は、それぞれ指状電極と交差する。
【００１１】
本考案の一又は複数の実施形態において、指状回路電極は、周期的なジグザグ状、波状である。
【００１２】
本考案の一又は複数の実施形態において、指状回路電極は、数が２つであり、それぞれ周期的なジグザグ状であり、且つ互に交差する。
【００１３】
本考案の一又は複数の実施形態において、指状回路電極の幅が０．０１ｍｍ〜０．３ｍｍである。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１Ａ】本考案の一実施形態による太陽電池の平面図である。
【図１Ｂ】図１Ａに示す部位Ｂの部分拡大図である。
【図１Ｃ】図１Ａに示す太陽電池のスクリーン印刷プロセスの模式図である。
【図２Ａ】本考案の別の実施形態による太陽電池の部分拡大図である。
【図２Ｂ】本考案のまた別の実施形態による太陽電池の部分拡大図である。
【図２Ｃ】本考案の更に１つの実施形態による太陽電池の部分拡大図である。
【考案を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面で本考案の複数の実施形態を開示し、明らかに説明するために、数多くの実際の細部を下記でまとめて説明する。しかしながら、理解すべきなのは、これらの実際の細部が、本考案を制限するためのものではない。つまり、本考案の実施形態の一部において、これらの実際の細部は、必須なものではない。また、図面を簡略化するために、ある従来慣用の構造及び素子は、図面において簡単で模式的に示される。
【００１６】
図１Ａは、本考案の一実施形態による太陽電池１００の平面図である。太陽電池１００は、半導体基板１１０と、複数の指状電極１２０と、少なくとも１つの主電極１３０と、少なくとも１つの指状回路電極１４０と、を備える。半導体基板１１０は、受光面Ｓ１を有する。指状電極１２０、主電極１３０及び指状回路電極１４０が何れも受光面Ｓ１に設けられる。指状電極１２０が第１の方向Ｄ１に沿って配列される。主電極１３０が第１の方向Ｄ１に垂直である第２の方向Ｄ２に沿って配列され、複数の指状電極１２０に接続される。指状回路電極１４０がほぼ第２の方向Ｄ２に沿って配列され、少なくとも２つの指状電極１２０に接続され、非方形波で周期的に配列される。
【００１７】
指状電極１２０は、光電変換による電荷を主電極１３０に伝送することに用いられる。指状回路電極１４０は、指状電極１２０の断路又は印刷失敗により電力抵抗値が向上して、一部の領域の電荷が主電極１３０に伝送されない状況を防止するために、これらの電荷に別のパスを提供する。指状回路電極１４０の設計により、光電流の収集及び太陽電池の発電効率を向上させることができる。
【００１８】
本実施形態において、主電極１３０は、交互に接続される複数の大幅部１３２と小幅部１３４を含み、この設計により、導電性インクの使用量が節約される。また、主電極１３０は、指状電極１２０により収集した電気エネルギーを使用又は貯蔵するために、外部回路に接続されてもよい。
【００１９】
図１Ａにおいて、簡単に作図できるように、指状電極１２０、指状回路電極１４０及び主電極１３０の小幅部１３４を単純に線で示すが、実際に、これらの指状電極１２０、指状回路電極１４０及び主電極１３０の小幅部１３４がそれぞれ一定の幅を有し、後で詳しく説明する。
【００２０】
第１Ｂ図は、図１Ａに示す部位Ｂの部分拡大図である。本考案の一又は複数の実施形態において、指状回路電極１４０は、隣接する２つの指状電極１２０に接続される複数の指状回路フラグメント１４２を含む。複数の指状回路フラグメント１４２のそれぞれは、局所的方向ＤＬを有する。ここで、指状回路電極１４０がほぼ第２の方向Ｄ２に平行であるが、各局所的方向ＤＬが第２の方向Ｄ２に平行ではない。つまり、巨視的には、指状回路電極１４０は、第２の方向Ｄ２である主方向を有するが、微視的には、指状回路電極１４０は、複数の局所的方向ＤＬを有してもよい。以上の配置は、指状回路電極１４０のスクリーン印刷プロセスに寄与する。
【００２１】
図１Ｃは、図１Ａに示す太陽電池１００のスクリーン印刷プロセスの模式図である。ここで、スクリーン２００及びスキージ３００を用いて図１Ａに示す太陽電池１００を製造する。スクリーン２００は、図１Ｂに示す指状電極１２０に対応する指状開口２１０、及び第１Ｂ図に示す指状回路電極１４０に対応する指状回路開口２２０を有する。簡単に説明するために、半導体基板、導電性インク等の素子が図示されない。
【００２２】
図１Ｂと図１Ｃを同時に参照されたい。スクリーン印刷プロセスにおいて、まず、スクリーン２００を半導体基板の上に設け、導電性インク（図示せず）をスクリーン２００に塗布して、インクをスクリーン２００に押圧するようにスキージ３００をスクリーン２００の上に移動させる。本実施形態において、スキージ３００の押圧方向は、第１の方向Ｄ１に平行であり、例としては、スキージ３００が第１の方向Ｄ１に沿って位置３００Ａまで移動する。そして、インクを乾燥した後、半導体基板に、例えば、指状回路電極１４０、指状電極１２０等の各種の電極パターンを形成すればよい。
【００２３】
普通の指状回路電極は、指状回路の開口がスキージ３００の押圧方向に垂直であるように、指状電極に垂直である場合がある。スキージ３００が一定の幅及び厚さを有するため、指状回路開口の厚さがスキージ３００の厚さより大きくなると、スキージ３００は、押圧途中で指状回路の開口に落ち込んで、更にインクを必要以上に除去し、形成した指状回路電極１４０（図１Ｂ参照）の厚さが不足となり、電力抵抗値が増大することがよくある。
【００２４】
本実施形態において、押圧方向に垂直ではなく、即ち第２の方向Ｄ２に平行ではないように、指状回路電極１４０（図１Ｂ参照）を配置することで、スキージ３００が押圧途中で指状回路の開口２２０に落ち込まないようにすることができる。具体的には、指状回路の開口２２０の両側のスクリーン２００が押圧過程にわたってスキージ３００を相次いで搭載でき、例えば、指状回路の開口２２０の右側のスクリーン右部２００Ａが先にスキージ３００の一部を支え、スキージ３００が右から左へ移動すると（例えば、位置３００Ａ）、スキージ３００のこの部分がスクリーン右部２００Ａから離れつつあることにつれて、指状回路の開口２２０左側のスクリーン左部２００Ｂもだんだんスキージ３００の別の一部を支えるようになる。このように、印刷過程にわたって、スキージ３００は、ほとんどスクリーン２００に支持されている。
【００２５】
図１Ｃにおいて、スキージ３００と指状回路の開口２２０の相対的な大きさ、サイズは、簡単に説明するためのものであるが、本考案の範囲を制限するものではない。ここで、明確的に示されていないが、実際的な応用において、スキージ３００の厚さは、指状回路の開口２２０の幅より小さいべきである。
【００２６】
表１は、本考案の複数の実施形態による実験結果である。図１Ｂと表１を同時に参照されたい。指状回路電極１４０の局所的方向ＤＬと第１の方向Ｄ１との間に夾角θを有する。夾角θが小さいほど、スクリーン印刷される指状回路電極１４０の厚さと幅との比（以下、アスペクト比という）も小さくなる。
【表１】
0003202227.tif 000003
【００２７】
夾角θが９０度である場合のアスペクト比と比較すると、夾角θが８９度である場合のアスペクト比の数値が大きく、即ち夾角θが８９度である場合の指状回路電極１４０は、大きな厚さを有する。これは、θが９０度である場合、スキージ３００（図１Ｃ参照）が押圧途中で指状回路の開口２２０（図１Ｃ参照）に落ち込む可能性があるからである。θが８９度である場合、スクリーン２００（図１Ｃ参照）の少なくとも一部は、スキージ３００（図１Ｃ参照）を支持することができる。本実施形態において、インクの節約や太陽電池の受光面積の向上を考慮すると、スクリーン２００の好適な支持効果を達成し、指状回路電極１４０の厚さを向上させるように、局所的方向ＤＬと第１の方向Ｄ１との夾角を約１０度〜８９度に設計してもよい。
【００２８】
また図１Ａと図１Ｂに戻る。本実施形態において、指状回路電極１４０が太陽電池１００の受光能力に過剰に影響を与えないように、周期的な配列の設置で指状回路電極１４０の分布範囲を小さくにする。具体的には、ここで、複数の指状回路フラグメント１４２の第１の方向Ｄ１への投影が重なるように、複数の指状回路フラグメント１４２のそれぞれの局所的方向ＤＬと隣接する指状回路フラグメント１４２の局所的方向ＤＬとの第１の方向Ｄ１におけるベクトルを反対させて設計してもよい。もちろん、これは、本考案の範囲を制限するためのものではなく、各種の非方形波の周期的な配列も本実施形態に応用されてもよい。
【００２９】
本考案の一又は複数の実施形態において、２つの指状電極１２０ごとに間隔Ｐで仕切って、指状回路電極１４０の周期が間隔Ｐの整数倍である。一部の実施形態において、指状回路電極１４０の周期を間隔Ｐの偶数倍、例えば、本実施例においては２倍に設計してもよい。このように、印刷プロセスにおいて、指状回路電極１４０の非方形波の周期的な配列のピーク及び谷と指状電極１２０との間隔距離が短すぎて、導電性インクが粘着することで精度が不足にならないように、指状回路電極１４０の非方形波の周期的な配列のピーク及び谷を別々に指状電極１２０と交差させるように設計してもよい。
【００３０】
本考案の一又は複数の実施形態において、指状回路電極１４０の幅は、指状電極１２０の幅と主電極１３０の幅との間に介してもよい。具体的には、指状回路電極１４０の幅は、０．０１ｍｍ〜０．３ｍｍの間であってよく、指状電極１２０は、０．０１ｍｍ〜０．１ｍｍの間であってよく、主電極１３０は、０．２ｍｍ〜２ｍｍの間であってよい。本考案の一又は複数の実施形態において、指状回路電極１４０の数を１〜１０本の範囲に配置してもよく、指状電極１２０の数が３０〜１８０本の範囲であってよく、主電極１３０の数が２〜１５本の範囲であってよい。
【００３１】
本実施形態において、複数の指状回路フラグメント１４２のそれぞれは、局所的方向ＤＬを有するが、これは、本考案の範囲を制限するものではない。異なる実施形態において、２以上の指状回路フラグメント１４２ごとに局所的方向ＤＬを有するように設計してもよい。実際に、実用操作する場合、指状回路電極１４０は、スキージ３００（図１Ｃ参照）の厚さと幅に基づいて、局所的方向ＤＬを有する複数のフラグメントに仕切られてもよく、上記「複数の指状回路フラグメント１４２のそれぞれは、局所的方向ＤＬを有する」は、本考案の範囲を制限するものではない。
【００３２】
本実施形態に係る指状回路電極１４０は、周期的なジグザグ状であるが、これは、本考案の範囲を制限するものではない。
【００３３】
図２Ａは、本考案の別の実施形態による太陽電池の部分拡大図である。本実施形態は、図２Ａに示す実施形態と類似するが、指状回路電極１４０が波状であり、指状回路電極１４０の周期が間隔Ｐの４倍であることに、図２Ａに示す実施形態と異なっている。
【００３４】
このように、同様に、本実施形態において、指状回路電極１４０の非方形波配列の設置により、スクリーン印刷の場合の、スキージが押圧方向に垂直である線状開口から沈下しやすい問題が解決される。また、同様に、印刷プロセスにおいて、指状回路電極１４０の非方形波の周期的な配列のピーク及び谷と指状電極１２０との間隔距離が短すぎて、導電性インクが粘着しないように、指状回路電極１４０の非方形波の周期的な配列のピーク及び谷をそれぞれ指状電極１２０と交差させるように設計してもよい。
【００３５】
本実施形態の他の細部については、大体図１Ｂに示す実施形態で記述した通りであるが、ここで詳しく説明しない。
【００３６】
図２Ｂは、本考案のまた別の実施形態による太陽電池の部分拡大図である。本実施形態は、図１Ｂに示す実施形態と類似するが、指状回路電極１４０の数が２つであり、この２つの指状回路電極１４０が互に交差することに、図１Ｂに示す実施形態と異なっている。
【００３７】
ここで、指状回路電極１４０は、それぞれジグザグ状であるが、これは本考案の範囲を制限するものではない。指状回路電極１４０は、図２Ａに示す波状のようなものであってもよく、又は他の非方形波となるように周期的に配列されてもよい。
【００３８】
同様に、本実施形態において、指状回路電極１４０の非方形波配列の設置により、スクリーン印刷の場合、スキージが押圧方向に垂直であるスクリーンの線状開口から沈下しやすい問題が解決される。
【００３９】
本実施形態の他の細部については、大体図１Ｂに示す実施形態で記述した通りであるがあり、ここで詳しく説明しない。
【００４０】
図２Ｃは、本考案の更に１つの実施形態による太陽電池の部分放大図である。本実施形態は、図２Ａに示す実施形態と類似するが、指状回路フラグメント１４２が互に接続しないことに、図２Ａに示す実施形態と異なっている。
【００４１】
ここで、指状回路電極１４０の配置が図１Ｂに示す実施形態と異なるため、本実施形態では、複数の指状回路フラグメント１４２のそれぞれの局所的方向ＤＬと隣接する指状回路フラグメント１４２の局所的方向ＤＬとの第１の方向Ｄ１におけるベクトルを反対させて設計していないが、指状回路フラグメント１４２の第１の方向Ｄ１への投影が依然として重なっている。
【００４２】
このように、同様に、本実施形態において、指状回路電極１４０の非方形波配列の設置により、スクリーン印刷の場合、スキージが押圧方向に垂直であるスクリーンの線状開口から沈下しやすい問題が解決される。また、同様に、印刷プロセスにおいて、指状回路電極１４０の非方形波の周期的な配列のピーク及び谷の各々と指状電極１２０との間隔距離が短すぎて、導電性インクが粘着しないように、指状回路電極１４０の非方形波の周期的な配列のピーク及び谷をそれぞれ指状電極１２０と交差させるように設計してもよい。
【００４３】
また、指状回路電極１４０が太陽電池の受光能力に過剰に影響を与えないように、指状回路電極１４０の周期的な配列の設置で指状回路電極１４０の分布範囲を小さくにする。
【００４４】
本実施形態の他の細部については、大体図１Ｂに示す実施形態で記述した通りであるが、ここで詳しく説明しない。
【００４５】
ますます細くなっている指状電極に合わせて、本考案は、指状電極に定額以外の回路接続を提供し、指状電極の印刷不完全による断路又は電力抵抗向上の状況を防止する多種の指状回路電極を提供する。指状回路電極のスクリーン印刷中、スクリーンにおける開口からスキージが沈下し、更に、製造した電極の厚さが低減する可能性がある。本考案では、スキージがスクリーンにおける開口を経過する場合に沈下しないように、指状回路電極を押圧の方向に垂直ではないように配置して、製造した指状回路電極の十分な厚さを更に確保する。
【００４６】
本考案を多種の実施形態で前述の通りに開示したが、これは、本考案を制限するものではなく、当業者であれば、本考案の思想と範囲から逸脱しない限り、多様の変更や修正を加えることができ、したがって、本考案の保護範囲は、下記添付の実用新案登録請求の範囲で指定した内容を基準とするものである。
【符号の説明】
【００４７】
１００  太陽電池
１１０  半導体基板
１２０  指状電極
１３０  主電極
１３２  大幅部
１３４  小幅部
１４０  指状回路電極
１４２  指状回路フラグメント
２００  スクリーン
２００Ａ  スクリーン右部
２００Ｂ  スクリーン左部
２１０  指状開口
２２０  指状回路の開口
３００  スキージ
３００Ａ  位置
Ｂ  部位
Ｐ  間隔
Ｓ１  受光面
Ｄ１  第１の方向
Ｄ２  第２の方向
ＤＬ  局所的方向
【図１Ａ】
0003202227.tif 000004
【図１Ｂ】
0003202227.tif 000005
【図１Ｃ】
0003202227.tif 000006
【図２Ａ】
0003202227.tif 000007
【図２Ｂ】
0003202227.tif 000008
【図２Ｃ】
0003202227.tif 000009