(57)【要約】【課題】製造時での半導体基板の亀裂の発生を防止することができる太陽電池を得ることを目的とする。【解決手段】シリコン基板１の表面２には、表面側電極３が付着されている。表面２及び表面側電極３には、表面側タブ４がはんだ付けされている。シリコン基板１の裏面６には、裏面側電極７が加熱焼成により付着されている。裏面側電極７は、複数の穴部８を含むベース電極９と、各穴部８に配置された複数のランド電極１０とを有している。各ランド電極１０には、裏面側タブ１１がはんだ付けされている。表面側タブ４の厚さは、表面側タブ４のはんだ付けにより生じるシリコン基板１の反りと、裏面側電極７の焼成及び裏面側タブ１１のはんだ付けにより生じるシリコン基板１の反りとが互いに相殺されるように、調整されている。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面及び裏面を有する半導体基板、
上記表面に沿って延び、かつ、はんだ付けにより上記表面に設けられた表面側タブ、
加熱焼成により上記裏面に設けられた裏面側電極、及び
上記裏面に沿って延び、かつ、はんだ付けにより上記裏面側電極に設けられた裏面側タブ
を備え、
上記表面側タブのはんだ付けにより生じる上記半導体基板の反りと、上記裏面側電極の焼成及び上記裏面側タブのはんだ付けにより生じる上記半導体基板の反りとが互いに相殺されるように、上記表面側タブの厚さが調整されていることを特徴とする太陽電池。
【請求項２】
上記裏面側電極は、上記裏面側タブの長手方向に沿って等間隔に形成された複数の穴部を含むベース電極と、上記穴部に配置されたランド電極とを有し、
上記裏面側タブは、上記ランド電極にのみはんだ付けされており、
上記ベース電極の厚さが上記半導体基板の厚さの１／３０〜１／１５の範囲内にあること、
上記表面と上記表面側タブとの間、及び上記ランド電極と上記裏面側タブとの間に設けられたはんだ部の厚さがともに上記半導体基板の厚さの１／３０〜１／１０の範囲内にあること、
上記裏面側タブの厚さが上記半導体基板の厚さの１／４〜１／３の範囲内にあること、
上記表面側タブの幅方向について、上記表面側タブの寸法が上記半導体基板の寸法の１／７５〜１／５０の範囲内にあること、
上記裏面側タブの幅方向について、上記裏面側タブの寸法が上記半導体基板の寸法の１／４０〜１／２０の範囲内にあること、
上記裏面側タブの長手方向について、各上記ランド電極の配置間隔が上記半導体基板の寸法の１／９〜１／７であること、及び
上記裏面側タブの長手方向について、上記裏面側ランド電極に設けられたはんだ部の寸法が上記半導体基板の寸法の１／６０〜１／３０の範囲内にあること
のうちの少なくともいずれかの条件を満たしていることを特徴とする請求項１に記載の太陽電池。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、半導体基板の表面及び裏面に電極が設けられた太陽電池に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の太陽電池では、光エネルギから電気エネルギに変換するために単結晶あるいは多結晶のシリコン基板が用いられている。シリコン基板の表面及び裏面には導電性膜である電極がそれぞれ設けられている。電極は、金属粉末を含むペーストをシリコン基板にスクリーン印刷して焼成することにより作製される。各電極には、シリコン基板に発生する電気エネルギを取り出すための電極タブがそれぞれはんだにより接続されている。電極及び電極タブが設けられたシリコン基板は、樹脂により封止されて太陽電池モジュールとされている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１０−３３５２６７号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような従来の太陽電池では、シリコン基板、電極及び電極タブのそれぞれの線膨張係数が互いに異なるので、電極の焼成時や電極タブのはんだ付け時にシリコン基板に反りが生じる。この反りにより、樹脂封止の際にシリコン基板に亀裂が生じる虞がある。
【０００５】
そこでこの発明は、上記のような問題点を解決することを課題とするもので、製造時での半導体基板の亀裂の発生を防止することができる太陽電池を得ることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る太陽電池は、表面及び裏面を有する半導体基板、表面に沿って延び、かつ、はんだ付けにより表面に設けられた表面側タブ、加熱焼成により裏面に設けられた裏面側電極、及び裏面に沿って延び、かつ、はんだ付けにより裏面側電極に設けられた裏面側タブを備え、表面側タブのはんだ付けにより生じる半導体基板の反りと、裏面側電極の焼成及び裏面側タブのはんだ付けにより生じる半導体基板の反りとが互いに相殺されるように、表面側タブの厚さが調整されている。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１による太陽電池セルを示す斜視図である。また、図２は図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図、図３は図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面図である。図において、半導体基板であるシリコン基板１は、互いに平行な表面２及び裏面６を有する平板である。シリコン基板１の表面２には、複数の表面側電極３が付着されている。各表面側電極３は、表面２に沿って同一方向へ延びており、互いに間隔を置いて配置されている。また、各表面側電極３は、銀粉末を含む導電性膜である。表面２は、太陽電池セルの受光面となっている。表面２の受光により、シリコン基板１に電気エネルギが発生する。ここでは、シリコン基板１の厚さＴは３００μｍ、横寸法（表面側電極３が延びている方向のシリコン基板１の寸法）Ｌ１は１５０ｍｍ、縦寸法（表面側電極３が延びている方向に対して垂直な方向のシリコン基板１の寸法）Ｌ２は１５０ｍｍとなっている。
【０００８】
表面２及び表面側電極３には、銅製の板状電極タブである２本の表面側タブ４がはんだ部５を介して接続されている。各表面側タブ４は、各表面側電極３が延びている方向に対して垂直な方向へ表面２に沿って延びている。はんだ部５は、表面側タブ４のシリコン基板１側の面全体に設けられている。
【０００９】
シリコン基板１の裏面６には、導電性の裏面側電極７が付着されている。裏面側電極７は、裏面６の全面に付着されている。また、裏面側電極７は、複数の穴部８が形成されたベース電極９と、各穴部８に配置された複数のランド電極１０とを有している。ベース電極９は、アルミニウム粉末を含む導電性膜である。各ランド電極１０は、銀粉末を含む導電性膜である。各穴部８は、シリコン基板１の縦寸法Ｌ２の方向へ裏面６に沿って間隔を置いて配置されている。各ランド電極１０は、ベース電極９に電気的に接続されており、裏面６にそれぞれ付着されている。ここでは、各ランド電極１０は、等間隔に配置されている。また、各ランド電極１０の配置間隔は、シリコン基板１の縦寸法Ｌ２をランド電極１０の個数で割った値にされている。
【００１０】
各ランド電極１０には、銅製の板状電極タブである２本の裏面側タブ１１がはんだ部１２を介して接続されている。はんだ部１２は、各ランド電極１０と裏面側タブ１１との間にのみ設けられている。各裏面側タブ１１は、表面側タブ４に対して平行に配置されている。即ち、各裏面側タブ１１は、表面側タブ４が延びている方向へ裏面６に沿って延びている。シリコン基板１に発生する電気エネルギは、表面側タブ５及び裏面側タブ１１を通じて外部へ取り出される。
【００１１】
次に、このような構成の太陽電池セルの製造方法について説明する。
まず、オキシ塩化リンによるリン拡散により、多結晶のｐ型半導体であるシリコンの板の外周部にｎ型半導体層を形成する。この後、シリコンの板の一面をレジストで保護し、一面に形成されたｎ型半導体層を残して、エッチングにより他のｎ型半導体層を除去する。これにより、ｎ型半導体層側に表面２を有するシリコン基板１が作製される（半導体基板製造工程）。
【００１２】
次に、アルミニウム粉末、ガラス粉末及び樹脂が有機溶剤に混合されて作製されたペースト（以下、「アルミペースト」という）をスクリーン印刷によりシリコン基板１の裏面６に付着させる。このとき、所定の位置（後に穴部８となる位置）には、アルミペーストを付着させず裏面６を露出させておく（図４）。この後、銀粉末、ガラス粉末及び樹脂が有機溶剤に混合されて作製されたペースト（以下、「銀ペースト」という）をスクリーン印刷により裏面６の露出位置に付着させる。この後、スクリーン印刷により、銀ペーストをシリコン基板１の表面２の所定の部分に付着させる（ペースト付着工程）。
【００１３】
この後、アルミペースト及び銀ペーストが付着されたシリコン基板１を近赤外炉による７００〜７５０℃の乾燥空気中で数十秒から数分間加熱焼成する（焼成工程）。これにより、裏面６に付着されたアルミペーストはベース電極９に、裏面６に付着された銀ペーストはランド電極１０に、表面２に付着された銀ペーストは表面側電極３になる（図５）。また、焼成工程では、アルミペーストからのアルミニウム原子の拡散により、シリコン基板１のベース電極９側の部分にＢＳＦ層（Ｂａｃｋ  Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｆｉｅｌｄ  層）が形成される（電極製造工程）。
【００１４】
この後、表面２及び表面側電極３に表面側タブ４を、ランド電極１０に裏面側タブ１１をそれぞれはんだ付けにより接続する（タブ接続工程）。
この後、樹脂であるエチレンビニルアセテートにより、表面側タブ４及び裏面側タブ１１を接続したシリコン基板１を強化ガラスに封止し、太陽電池モジュールを製造する（封止工程）。
【００１５】
次に、ベース電極９、はんだ部５，１２、表面側タブ４、裏面側タブ１１及びランド電極１０のそれぞれの寸法（設定値）の設定方法について説明する。
図６は、シリコン基板１、ベース電極９、はんだ部５，１２、表面側タブ４、裏面側タブ１１及びランド電極１０のそれぞれの材料及び寸法に関する因子についての設定値の一例を示す表である。図における各因子のうちから、設定値の変更が比較的容易な因子を制御因子として選択する。即ち、ベース電極９の厚さ（因子記号Ａ）、はんだ部５及び１２の厚さ（因子記号Ｂ）、表面側タブ４の厚さ（因子記号Ｃ）、裏面側タブ１１の厚さ（因子記号Ｄ）、表面側タブ４の幅（因子記号Ｅ）、裏面側タブ１１の幅（因子記号Ｆ）、ランド電極１０の配置間隔（図６では、１本の裏面側タブ１１に接続されるランド電極１０の個数で示している）（因子記号Ｇ）及び裏面側タブ１１の長手方向についてのはんだ部１２の長さ（以下、「裏面はんだ接続長さ」という）（因子記号Ｈ）を制御因子として選択する。なお、はんだ部５及びはんだ部１２のそれぞれの厚さは、互いに常に同一としている。
【００１６】
各制御因子の設定値は、各制御因子についてあらかじめ設定された水準１〜水準３（ベース電極９の厚さについては、水準１及び水準２）の設定値の中から選択する。そして、各制御因子の設定値の組み合わせが互いに異なる条件、即ち各制御因子についての水準の組み合わせが互いに異なる条件（以下、「各実験条件」という）のもとで設定された太陽電池セルモデルについて有限要素法による応力シミュレーション解析（以下、単に「シミュレーション」という）をそれぞれ行い、シリコン基板１の反りの大きさ（以下、「反り量」という）を求める。ここでは、焼成工程での温度を７００℃とし、はんだ付け温度を２４０℃としている。また、ＳＡＳＩＰ社製のＡＮＳＹＳ（登録商標）によりシミュレーションを行っている。なお、シミュレーションでの各制御因子以外の各因子の設定値は、図６に示す固定値である。
【００１７】
図７は、シミュレーションに用いられる太陽電池セルモデルを示す斜視図である。図において、太陽電池セルモデルは、太陽電池セルの１／４対称モデルである。また、太陽電池セルモデルは、太陽電池セルの中心点である点Ｐと座標中心Ｏが一致した状態でｘｙｚ直交座標系に配置されている。なお、ｘ軸はシリコン基板１の横寸法Ｌ１の方向に、ｙ軸はシリコン基板１の縦寸法Ｌ２の方向に、ｚ軸はシリコン基板１の厚さ方向にそれぞれ対応している。
【００１８】
シミュレーションによる結果は、太陽電池セルモデルの四隅の点、即ち図７に示す点Ｐ（０，０，Ｄ０）、点Ｑ（０，Ｌ２／２，Ｄ１），点Ｒ（Ｌ１／２，０，Ｄ２），点Ｓ（Ｌ１／２，Ｌ２／２，Ｄ３）の４つの点の座標中心Ｏ（０，０，０）に対するｚ軸方向のそれぞれの変位（計測特性値）によって表す。ここでは、裏面６側から表面２側へのｚ軸に沿った向きを正、Ｄ０＝０としている。また、点Ｐ，点Ｑ，点Ｒ，点Ｓのｚ軸方向の変位の４つの値のうち、最大値と最小値との差を反り量とする。
例えば、シミュレーションの結果がＤ０＝０ｍｍ、Ｄ１＝−０．１７３ｍｍ、Ｄ２＝−０．２２０ｍｍ、Ｄ３＝−０．３９７ｍｍである場合、反り量は、最大値であるＤ０から最小値であるＤ３を差し引いて、０−（−０．３９７）＝０．３９７ｍｍとなる。
【００１９】
各実験条件での反り量を求めた後、各実験条件についてのＳ／Ｎ比ηを以下の式により求める。
η＝−１０×ｌｏｇ（Ｖｅ）［ｄｂ］
ただし、Ｖｅ＝（ＳＴ−Ｓｍ）／（ｎ−１）、ＳＴ＝Ｄ０２＋Ｄ１２＋Ｄ２２＋Ｄ３２、Ｓｍ＝（Ｄ０＋Ｄ１＋Ｄ２＋Ｄ３）２／ｎ、ｎ＝測定点数（ここでは、ｎ＝４）である。
Ｓ／Ｎ比ηは計測特性値の安定性を示す尺度であり、Ｄ０，Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３の互いの変位のばらつきが小さいほど、計測特性値の安定性が高くＳ／Ｎ比ηの値が大きくなる。
【００２０】
図８は、各制御因子の水準１〜水準３の設定値、各実験条件での制御因子の設定値の組み合わせ、シミュレーションによって得られた各実験条件での計測特性値、及び各実験条件でのＳ／Ｎ比を示す表である。図８において、水準１〜水準３が記載されている行には、各水準に対応する各制御因子（因子記号Ａ〜Ｈ）の設定値がそれぞれ示されている。また、第１〜第１８の実験条件が記載されている行には、各実験条件に対応する各制御因子の設定値の組み合わせがそれぞれ示されている。ここで、各実験条件の行と因子記号Ａ〜Ｈの列との交差箇所にそれぞれ示された１〜３の数字は、各実験条件での制御因子の設定値に対応する水準を示している。
【００２１】
例えば、第１の実験条件では、各制御因子の設定値がすべて水準１の設定値とされているので、ベース電極９の厚さ（因子記号Ａ）がＴ／１５、はんだ部５及び１２の厚さ（因子記号Ｂ）がＴ／１０、表面側タブ４の厚さ（因子記号Ｃ）がＴ／３、裏面側タブ１１の厚さ（因子記号Ｄ）がＴ／４、表面側タブ４の幅（因子記号Ｅ）がＬ１／１００、裏面側タブ１１の幅（因子記号Ｆ）がＬ１／７５、ランド電極１０の配置間隔（因子記号Ｇ）がＬ２／３（ランド電極１０の個数が１本の裏面側タブ１１当たり３個）、及び裏面はんだ接続長さ（因子記号Ｈ）がＬ２／６０とされ、シミュレーションされる。
【００２２】
第１の実験条件でのシミュレーション結果は、図８に示すように、Ｄ１＝−０．１７１ｍｍ、Ｄ２＝−０．１４４ｍｍ、Ｄ３＝−０．３１７ｍｍとなり、Ｓ／Ｎ比η１の値は１７．７ｄｂとなる。
同様にして、第２〜第１８の実験条件でのＳ／Ｎ比η２〜η１８もそれぞれ求める。
【００２３】
次に、シミュレーション結果から求めた第１〜第１８の実験条件でのそれぞれのＳ／Ｎ比η１〜η１８を用いて、シリコン基板１の変形に対する各水準での各制御因子の影響度を評価する。ここでは、表面側タブ４の幅（因子記号Ｅ）を例にとって説明する。
【００２４】
まず、表面側タブ４の幅の設定値が水準１である実験条件でのＳ／Ｎ比、即ちη１，η６，η７，η１１，η１４，η１８の平均Ｓ／Ｎ比ηＥ１を以下のようにして求める。
ηＥ１＝（η１＋η６＋η７＋η１１＋η１４＋η１８）／６
【００２５】
同様に、表面側タブ４の幅の設定値が水準２及び水準３である実験条件でのＳ／Ｎ比の平均Ｓ／Ｎ比ηＥ２及びηＥ３もそれぞれ以下のようにして求める。
ηＥ２＝（η２＋η４＋η８＋η１２＋η１５＋η１６）／６
ηＥ３＝（η３＋η５＋η９＋η１０＋η１３＋η１７）／６
【００２６】
その結果、平均Ｓ／Ｎ比ηＥ１＝１４．５ｄｂ、平均Ｓ／Ｎ比ηＥ２＝１６．２ｄｂ、平均Ｓ／Ｎ比ηＥ３＝１８．１ｄｂとなる。即ち、表面側タブ４の幅の設定値が水準３である場合の平均Ｓ／Ｎ比ηＥ３が最も大きい値となる。これにより、表面側タブ４の幅については、水準１及び水準２のそれぞれの設定値とするよりも水準３の設定値とするほうが、計測特性値の互いのばらつきが小さくなり（即ち、計測特性値の安定性が高くなり）、シリコン基板１の変形が総合的に安定する。即ち、表面側タブ４の幅を水準３の設定値とすると、シリコン基板１に反りが生じたときに、シリコン基板１の一部分だけが大きく変形するようなことが生じにくくなり、全体的に均等に変形しやすくなる。
【００２７】
また、同一の制御因子では、各水準における平均Ｓ／Ｎ比の間に大きな差があるほど、制御因子の設定値の変更により計測特性値の互いのばらつきが大きく変化することを示しているので、シリコン基板１の計測特性値の安定性に対する設定値の影響度が大きくなる。
【００２８】
図９は各制御因子の水準１〜３における平均Ｓ／Ｎ比を示す表であり、図１０は図９に示される各水準の平均Ｓ／Ｎ比を制御因子ごとに示すグラフである。図に示すように、同一の制御因子の各水準における平均Ｓ／Ｎ比の差が大きい制御因子は、ベース電極９の厚さ（因子記号Ａ）、表面側タブ４の幅（因子記号Ｅ）、ランド電極１０の配置間隔（因子記号Ｇ）、及び裏面はんだ接続長さ（因子記号Ｈ）であり、差が小さい制御因子は、はんだ部５及び１２の厚さ（因子記号Ｂ）、表面側タブ４の厚さ（因子記号Ｃ）、裏面側タブ１１の厚さ（因子記号Ｄ）、裏面側タブ１１の幅（因子記号Ｆ）である。
【００２９】
従って、ベース電極９の厚さ（因子記号Ａ）、表面側タブ４の幅（因子記号Ｅ）、ランド電極１０の配置間隔（因子記号Ｇ）、及び裏面はんだ接続長さ（因子記号Ｈ）は、はんだ部５及び１２の厚さ（因子記号Ｂ）、表面側タブ４の厚さ（因子記号Ｃ）、裏面側タブ１１の厚さ（因子記号Ｄ）、裏面側タブ１１の幅（因子記号Ｆ）に比べて、シリコン基板１の計測測定値の安定性に対する設定値の影響度が大きくなる。
【００３０】
ここで、シリコン基板１の反りは、焼成工程及びタブ接続工程において主に発生する。焼成工程ではシリコン基板１の線膨張係数と裏面側電極７の線膨張係数との違いにより、タブ接続工程ではシリコン基板１の線膨張係数と表面側タブ４及び裏面側タブ１１の線膨張係数との違いにより、シリコン基板１の反りが発生する。シリコン基板１の線膨張係数が４ｐｐｍ／Ｋ、裏面側電極７の主成分であるアルミニウム粉末の線膨張係数が２３ｐｐｍ／Ｋ、銅製の表面側タブ４及び裏面側タブ１１の線膨張係数が１６ｐｐｍ／Ｋであるので、シリコン基板１の収縮率よりも裏面側電極７、表面側タブ４及び裏面側タブ１１の収縮率が大きい。このことから、裏面側電極７の焼成及び裏面側タブ１１のはんだ付けにより、特性計測値が負の値をとるようにシリコン基板１に反りが生じるのに対し、表面側タブ４のはんだ付けにより、特性計測値が正の値をとるようにシリコン基板１に反りが生じる。
【００３１】
各実験条件でのシミュレーションの結果では、計測特性値のほとんどが負の値である（図８参照）ことから、計測特性値が正の値をとるようにシリコン基板１に反りを生じさせる表面側タブ４によって、シリコン基板１の反りを抑制するための最終的な調整を行うのがよい。また、表面側タブ４に関係する制御因子は、表面側タブ４の厚さ（因子記号Ｃ）及び表面側タブ４の幅（因子記号Ｅ）の２種類であるが、上記のように、各水準における平均Ｓ／Ｎ比の間の差が小さい制御因子、即ちシリコン基板１の計測特性値の安定性に対する設定値の影響度が小さい制御因子が調整に適しているので、表面側タブ４の厚さ（因子記号Ｃ）を最後に設定する。
【００３２】
以下、各制御因子の設定値について順に検討する。
まず、ベース電極９の厚さ（因子記号Ａ）について検討する。水準１が適用される実験条件での平均Ｓ／Ｎ比ηＡ１は、水準２が適用される実験条件での平均Ｓ／Ｎ比ηＡ２よりも大幅に大きくなっている。また、水準１の設定値がＴ／１５であり、水準２の設定値がＴ／１２であることから、ベース電極９の厚さを小さくするほど、平均Ｓ／Ｎ比が大きくなることが期待される。
【００３３】
従って、水準１及び水準２の設定値のうちでは、ベース電極９の厚さの設定値を水準１の設定値、即ちシリコン基板１の厚さＴの１／１５とするのがよい。
【００３４】
また、太陽電池セルを実際に試作して発電効率を計測してみると、ベース電極９の厚さがＴ／３０未満になると、急激に発電効率が低下することが分かった。これは、ベース電極９の厚さを小さくすることによって、十分な裏面光反射効果が得られなかったり、シリコン基板１にＢＳＦ層が十分形成されず抵抗損が発生したりするためであると考えられる。なお、試作された太陽電池セルのシリコン基板１の厚さＴは、３００μｍとしている。
【００３５】
従って、ベース電極９の厚さ（因子記号Ａ）の設定値は、シリコン基板１の厚さＴの１／３０〜１／１５の範囲内とするのが望ましい。
【００３６】
次に、はんだ部５及び１２の厚さ（因子記号Ｂ）について検討する。水準１〜水準３にそれぞれ対応する平均Ｓ／Ｎ比ηＢ１〜ηＢ３の間には、大きな差はない。即ち、はんだ部５及び１２の厚さが水準１〜水準３のいずれの設定値であっても、計測特性値の安定性はあまり変化しない。従って、計測特性値の安定性の観点からは、はんだ部５及び１２の厚さを自由に設定することができると考えられる。
【００３７】
また、封止工程での加圧を考慮すると、太陽電池セルの表面の凹凸は小さいほどよい。従って、はんだ部５及び１２の厚さが小さいほどよい。このことから、水準１〜水準３のそれぞれの設定値の中では、はんだ部５及び１２の厚さを水準１の設定値、即ちシリコン基板１の厚さＴの１／１０とするのがよい。
【００３８】
また、太陽電池セルを実際に試作してはんだ部５及び１２の接続強度（剥離させるために必要な強度）を計測した結果、はんだ部５及び１２の厚さがシリコン基板１の厚さＴの１／３０未満になると、必要な接続強度を得ることができないことが分かった。
【００３９】
従って、はんだ部５及び１２の厚さ（因子記号Ｂ）の設定値は、シリコン基板１の厚さＴの１／３０〜１／１０の範囲内とするのが望ましい。
【００４０】
次に、裏面側タブ１１の厚さ（因子記号Ｄ）について検討する。水準１〜水準３にそれぞれ対応する平均Ｓ／Ｎ比ηＤ１〜ηＤ１の間には、大きな差はない。即ち、裏面側タブ１１の厚さが水準１〜水準３のいずれの設定値であっても、計測特性値の安定性はあまり変化しない。従って、計測特性値の安定性の観点からは、裏面側タブ１１の厚さを自由に設定することができると考えられる。
【００４１】
また、封止工程での加圧を考慮すると、太陽電池セルの表面の凹凸は小さいほどよい。従って、裏面側タブ１１の厚さが小さいほどよい。そこで、太陽電池セルを実際に試作して発電効率を計測した結果、裏面側タブ１１の厚さがシリコン基板１の厚さＴの１／４未満になると、必要な発電効率が得られないことが分かった。これは、裏面側タブ１１の断面積が小さくなると、抵抗損によって電圧降下するためである。
【００４２】
また、封止工程での加圧と発電効率との両方について考慮すると、水準１〜水準３のそれぞれの設定値の中では、裏面側タブ１１の厚さを水準２の設定値、即ちシリコン基板１の厚さＴの１／３とするのがよいと考えられる。
【００４３】
従って、裏面側タブ１１の厚さ（因子記号Ｄ）の設定値は、シリコン基板１の厚さＴの１／４〜１／３の範囲内とするのが望ましい。
【００４４】
次に、表面側タブ４の幅（因子記号Ｅ）について検討する。水準１〜水準３にそれぞれ対応する平均Ｓ／Ｎ比ηＥ１〜ηＥ３の間には大きな差があり、平均Ｓ／Ｎ比ηＥ１、ηＥ２及びηＥ３の順に値が大きくなっている。このことから、表面側タブ４の幅の設定値を大きくするほど、平均Ｓ／Ｎ比が大きくなることが期待される。
【００４５】
従って、水準１〜水準３のそれぞれの設定値の中では、表面側タブ４の幅の設定値を水準３の設定値、即ちシリコン基板１の縦寸法Ｌ１の１／５０とするのがよい。
【００４６】
また、太陽電池セルを実際に試作して発電効率を計測した結果、表面側タブ４の幅がシリコン基板１の横寸法Ｌ１の１／５０を超えると、必要な発電効率が得られないことが分かった。これは、表面側タブ４の幅が大きくなることによって、受光面の有効面積が小さくなるからであると考えられる。
【００４７】
さらに、表面側タブ４の幅がシリコン基板１の横寸法Ｌ１の１／７５未満になると、封止工程において表面側タブ４に応力が集中し、シリコン基板１が割れてしまう確率が急激に上昇することが分かった。
【００４８】
このようなことから、表面側タブ４の幅（因子記号Ｅ）の設定値は、シリコン基板１の厚さＴの１／７５〜１／５０の範囲内とするのが望ましい。
【００４９】
次に、裏面側タブ１１の幅（因子記号Ｆ）について検討する。水準１〜水準３にそれぞれ対応する平均Ｓ／Ｎ比ηＦ１〜ηＦ１の間には、大きな差はない。即ち、裏面側タブ１１の幅が水準１〜水準３のいずれの設定値であっても、計測特性値の安定性はあまり変化しない。従って、計測特性値の安定性の観点からは、裏面側タブ１１の幅を自由に設定することができると考えられる。
【００５０】
また、封止工程での太陽電池セルの表面の凹凸の影響と、裏面側タブ１１の抵抗損とを考慮すると、裏面側タブ１１の幅は大きいほどよい。このことから、水準１〜水準３のそれぞれの設定値の中では、水準３の設定値、即ち裏面側タブ１１の幅の設定値をシリコン基板１の横寸法Ｌ１の１／４０とするのがよい。
【００５１】
また、太陽電池セルを実際に試作して発電効率を計測した結果、裏面側タブ１１の幅がシリコン基板１の横寸法Ｌ１の１／２０を超えると、必要な発電効率が得られないことが分かった。これは、裏面側タブ１１の幅が大きくなるに伴ってランド電極１０の幅も大きくなり、ＢＳＦ層の形成に寄与するベース電極９の裏面６に付着する面積が小さくなるからである。ＢＳＦ層はシリコン基板１内でのキャリアの再結合を抑制するものであるので、ＢＳＦ層がシリコン基板１に十分形成されていないと太陽電池セルの発電効率は低下する。このようなことから、裏面側タブ１１の幅を大きくするほど、発電効率が低下するものと考えられる。
【００５２】
従って、裏面側タブ１１の幅（因子記号Ｆ）の設定値は、シリコン基板１の横寸法Ｌ１の１／４０〜１／２０の範囲内とするのが望ましい。
【００５３】
次に、ランド電極１０の配置間隔（因子記号Ｇ）について検討する。水準１〜水準３にそれぞれ対応する平均Ｓ／Ｎ比ηＦ１〜ηＦ３の間には大きな差があり、平均Ｓ／Ｎ比ηＦ１、ηＦ２及びηＦ３の順に値が大きくなっている。このことから、ランド電極１０の配置間隔を小さくするほど、即ちランド電極１０の個数の設定値を多くするほど、平均Ｓ／Ｎ比が大きくなることが期待される。
【００５４】
従って、水準１〜水準３のそれぞれの設定値の中では、表面側タブ４の幅の設定値を水準３の設定値、即ちシリコン基板１の縦寸法Ｌ２の１／７とするのがよい。
【００５５】
また、太陽電池セルを実際に試作して発電効率を計測した結果、ランド電極１０の配置間隔がシリコン基板１の縦寸法Ｌ２の１／９よりも小さくなる、即ち１本の裏面側タブ１１に適用されるランド電極１０の個数が９個を超えると、必要な発電効率が得られないことが分かった。これは、ランド電極１０の個数の増加により、ベース電極９の裏面６に付着された面積が小さくなり、焼成工程で形成されるＢＳＦ層の領域が小さくなるからである。
【００５６】
従って、ランド電極１０の配置間隔（因子記号Ｇ）の設定値は、シリコン基板１の縦寸法Ｌ２の１／９〜１／７の範囲内とするのが望ましい。
【００５７】
次に、裏面はんだ接続長さ（因子記号Ｈ）について検討する。水準１〜水準３にそれぞれ対応する平均Ｓ／Ｎ比ηＨ１〜ηＨ３の間には大きな差があり、平均Ｓ／Ｎ比ηＨ１、ηＨ２及びηＨ３の順に値が小さくなっている。このことから、裏面はんだ接続長さを小さくするほど、平均Ｓ／Ｎ比が大きくなると考えられる。
【００５８】
また、太陽電池セルを実際に試作してはんだ部１２の接続強度を計測した結果、裏面はんだ接続長さがシリコン基板１の縦寸法Ｌ２の１／６０未満になると、必要な接続強度を得ることができないことが分かった。これは、裏面はんだ接続長さが小さくなることにより、はんだ部１２の裏面側タブ１１及びランド電極１０に対する付着面積が小さくなるからである。
【００５９】
また、接続強度と平均Ｓ／Ｎ比との両方の観点から考慮すると、水準１〜水準３のそれぞれの設定値の中では、裏面はんだ接続長さの設定値を水準２の設定値、即ちシリコン基板１の縦寸法Ｌ２の１／３０とするのがよいと考えられる。
【００６０】
従って、裏面はんだ接続長さ（因子記号Ｈ）の設定値は、シリコン基板１の縦寸法Ｌ２の１／６０〜１／３０の範囲内とするのが望ましい。
【００６１】
なお、計測特性値の安定性はＳ／Ｎ比で与えられており、Ｓ／Ｎ比は対数値であるので、計測特性値の安定性の向上分には、加法性があると考えられる。従って、各制御因子の平均Ｓ／Ｎ比の増分の和がシリコン基板１の変形の総合的な安定性の向上分を示すことになる。
【００６２】
最後に、シリコン基板１の反り量が小さくなるように、表面側タブ４の厚さ（因子記号Ｃ）を調整する。表面側タブ４の厚さ（因子記号Ｃ）を除く上記の各制御因子については、主に計測特性値の安定性という観点からシミュレーションにより設定値を求めているが、実際の太陽電池セルにはシミュレーションに用いられていない多くの因子が存在しているので、シリコン基板１の反り量の絶対値は、太陽電池セルを実際に試作することによって、調整し確認する必要がある。従って、表面側タブ４の厚さ（因子記号Ｃ）の調整は、太陽電池セルを実際に試作して行う。
【００６３】
試作の太陽電池セルの各制御因子の設定値は、上記で求めた各制御因子の設定範囲内から選択する。ここでは、各制御因子の設定値は、上記で設定したそれぞれの設定範囲の中間値としている。また、他の因子の設定値は、図６に示す固定値としている。
【００６４】
このような条件で、表面側タブ４の厚さ（因子記号Ｃ）を実際に調整し、シリコン基板１の反り量を計測する。ここでは、太陽電池セルを１０個試作し、それぞれの反り量の平均値をシリコン基板１の反り量としている。
【００６５】
図１１は、試作の太陽電池セルの計測により得られた反り量と表面側タブ４の厚さとの関係を示すグラフである。図に示すように、表面側タブ４の厚さの設定値をシリコン基板１の厚さＴの約６／１０としたときに、シリコン基板１の反り量が最も小さく、０．０７５ｍｍとなった。この反り量は、従来の太陽電池セルの反り量の１／５以下である。
また、太陽電池の製造プロセスでのシリコン基板１の亀裂の発生率は、従来の亀裂発生率の約１／１０となった。
【００６６】
このような構成の太陽電池では、表面側タブ４のはんだ付けにより生じるシリコン基板１の反りと、裏面側電極７の焼成及び裏面側タブ１１のはんだ付けにより生じるシリコン基板１の反りとが互いに相殺されるように、表面側タブ４の厚さが調整されているので、シリコン基板１の変形を安定させたまま表面側タブ４の厚さのみの調整でシリコン基板１の反り量を小さくすることができる。
【００６７】
また、ベース電極９の厚さがシリコン基板１の厚さの１／３０〜１／１５の範囲内にあるので、シリコン基板１の変形をさらに安定させることができる。
【００６８】
また、表面２と表面側タブ４との間、及びランド電極１０と裏面側タブ１１との間に設けられたはんだ部５及び１２の厚さがともにシリコン基板１の厚さの１／３０〜１／１０の範囲内にあるので、シリコン基板１の変形をさらに安定させることができる。
【００６９】
また、裏面側タブ１１の厚さがシリコン基板１の厚さの１／４〜１／３の範囲内にあるので、シリコン基板１の変形をさらに安定させることができる。
【００７０】
表面側タブ４の幅方向について、表面側タブ４の寸法がシリコン基板１の寸法の１／７５〜１／５０の範囲内にあるので、シリコン基板１の変形をさらに安定させることができる。
【００７１】
裏面側タブ１１の幅方向について、裏面側タブ１１の寸法がシリコン基板１の寸法の１／４０〜１／２０の範囲内にあるので、シリコン基板１の変形をさらに安定させることができる。
【００７２】
裏面側タブ１１の長手方向について、各ランド電極１０の配置間隔がシリコン基板１の寸法の１／９〜１／７であるので、シリコン基板１の変形をさらに安定させることができる。
【００７３】
裏面側タブ１１の長手方向について、ランド電極１０に設けられたはんだ部１２の寸法がシリコン基板１の寸法の１／６０〜１／３０の範囲内にあるので、シリコン基板１の変形をさらに安定させることができる。
【００７４】
なお、上記の例のように、すべての制御因子の設定値が上記の設定条件の範囲内であることが望ましいが、一部の制御因子の設定値のみを設定条件の範囲内とするだけでも、シリコン基板１の反りによる変形を従来よりは安定させることができる。
【００７５】
また、上記の例では、表面側タブ４の厚さの設定値がシリコン基板１の厚さＴの約６／１０とされているが、表面側タブ４の厚さの設定値は、実際の太陽電池セルごとに設定する調整値であるので、シリコン基板１の厚さＴの約６／１０に限定されるものではない。
【００７６】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、この発明に係る太陽電池では、表面側タブのはんだ付けにより生じる半導体基板の反りと、裏面側電極の焼成及び裏面側タブのはんだ付けにより生じる半導体基板の反りとが互いに相殺されるように、表面側タブの厚さが調整されているので、半導体基板の変形を安定させたまま表面側タブの厚さのみの調整で半導体基板の反りを小さくすることができる。従って、製造時での半導体基板の亀裂の発生を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１による太陽電池セルを示す斜視図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。
【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面図である。
【図４】この発明の実施の形態１によるシリコン基板の裏面にアルミペーストが付着された状態を示す縦断面図である。
【図５】この発明の実施の形態１によるシリコン基板に表面側電極及び裏面側電極が付着された状態を示す縦断面図である。
【図６】この発明の実施の形態１によるシリコン基板、ベース電極、はんだ部、表面側タブ、裏面側タブ及びランド電極のそれぞれの材料及び寸法に関する因子についての設定値の一例を示す表である。
【図７】この発明の実施の形態１によるシミュレーションに用いられる太陽電池セルモデルを示す斜視図である。
【図８】この発明の実施の形態１による水準１〜水準３の各制御因子の設定値、各実験条件の制御因子の組み合わせ、シミュレーションによって得られた各実験条件での計測特性値、及び各実験条件でのＳ／Ｎ比を示す表である。
【図９】この発明の実施の形態１による各制御因子の水準１〜３における平均Ｓ／Ｎ比を示す表である。
【図１０】図９に示される平均Ｓ／Ｎ比を各制御因子の水準ごとに示すグラフである。
【図１１】この発明の実施の形態１による太陽電池セルの計測により得られた反り量と表面側タブの厚さとの関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１  シリコン基板（半導体基板）、２  表面、４  表面側タブ、５，１２  はんだ部、６  裏面、７  裏面側電極、８  穴部、９  ベース電極、１０  ランド電極、１１  裏面側タブ。
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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