(57)【要約】  太陽電池（１００）は、第一主面および第二主面を有する矩形状の半導体基板の第二主面に、第一導電型領域および第二導電型領域を有する。半導体基板の第一方向中央領域（ＹＣ）では、第一方向に延在する帯状の第一導電型領域（１１１）と第一方向に延在する帯状の第二導電型領域（１１２）とが第二方向に沿って交互に配置されている。第一方向端部領域（ＹＥ１，ＹＥ２）では、第二方向に延在する帯状の第一導電型領域（１１６ａ，１１８ａ）と第二方向に延在する帯状の第二導電型領域（１１７ａ）とが第一方向に沿って交互に配置されており、第一方向に沿って少なくとも２つの第一導電型領域が配置されている。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一主面および第二主面を有する矩形状の半導体基板の第二主面に、第一導電型領域および第二導電型領域が設けられている太陽電池であって、
第二主面に金属電極が設けられ、第一主面には金属電極が設けられておらず、
前記第一導電型領域には、第一導電型半導体層が含まれており、前記第二導電型領域には前記第一導電型半導体層と異なる導電型を有する第二導電型半導体層が含まれており、
前記半導体基板の第一方向の両端部には第一方向端部領域が存在し、２つの第一方向端部領域の間には第一方向中央領域が存在し、
前記第一方向中央領域では、第一方向に延在する帯状の第一導電型領域と第一方向に延在する帯状の第二導電型領域とが第二方向に沿って交互に配置されており、
前記第一方向端部領域のそれぞれにおいて、
第二方向に延在する帯状の第一導電型領域と第二方向に延在する帯状の第二導電型領域とが第一方向に沿って交互に配置されており、
第一方向に沿って少なくとも２つの第一導電型領域が配置されている、太陽電池。
【請求項２】
前記第一方向中央領域において、
第一導電型領域では、半導体基板の第二主面上に、真性半導体層、第一導電型半導体層および透明導電層が順に設けられており、
前記第二導電型領域では、半導体基板の第二主面上に、真性半導体層、第二導電型半導体層および透明導電層が順に設けられている、
請求項１に記載の太陽電池。
【請求項３】
前記第一方向端部領域において、
第一方向の周縁に沿って第二方向に延在する周縁第一導電型領域には、第一方向中央領域から第一方向端部領域に跨って第一方向に延在している第一導電型領域が接続されており、
前記周縁第一導電型領域の第一方向中央領域側に隣接して配置された第二導電型領域は、第一方向中央領域から第一方向端部領域に跨って第一方向に延在している第一導電型領域により、第二方向に沿って複数の領域に分断されている、請求項１または２に記載の太陽電池。
【請求項４】
前記半導体基板の全領域のうち、第一方向端部領域において第一方向中央領域に接して配置されている導電型領域が第二方向に延在する範囲を、第二方向中央領域と定義した場合に、
第二方向中央領域に設けられた帯状の第一導電型領域のうち、第一方向中央領域から第一方向端部領域に跨って第一方向に延在し前記周縁第一導電型領域に接続されているものの比率が、３０％以下である、請求項３に記載の太陽電池。
【請求項５】
第一方向端部領域の第一方向中央領域との境界に接して配置されている導電型領域に、第二方向に延在する金属電極が設けられている、請求項１〜４のいずれか１項に記載の太陽電池。
【請求項６】
前記第二方向に延在する金属電極が、第一方向中央領域に配置されている導電型領域に設けられ第一方向に延在する金属電極と接続されている、請求項５に記載の太陽電池。
【請求項７】
第一方向中央領域に配置されている導電型領域に設けられた金属電極は、非接続電極部と配線接続用電極部とを有し、
前記非接続電極部は、その上に配線部材が配置された際に、当該配線部材との電気的な接続が妨げられた領域である、請求項１〜６のいずれか１項に記載の太陽電池。
【請求項８】
前記配線接続用電極部は前記非接続電極部よりも電極高さが大きい、請求項７に記載の太陽電池。
【請求項９】
前記非接続電極部では金属電極が絶縁層により被覆されており、前記配線接続用電極部では金属電極が絶縁層により被覆されずに露出している、請求項７に記載の太陽電池。
【請求項１０】
第一方向中央領域に配置されている第一導電型領域に設けられた金属電極が、非接続電極部と配線接続用電極部とを有し、
第一方向中央領域に配置されている第二導電型領域に設けられた金属電極が、非接続電極部と配線接続用電極部とを有し、
複数の第一導電型領域上の金属電極の配線接続用電極部が、第二方向に沿って並んで存在しており、
複数の第二導電型領域上の金属電極の配線接続用電極部が、第二方向に沿って並んで存在している、請求項７〜９のいずれか１項に記載の太陽電池。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか１項に記載の太陽電池の複数が、配線部材を介して電気的に接続されている、太陽電池モジュール。
【請求項１２】
請求項７〜１０のいずれか１項に記載の太陽電池と配線部材とが電気的に接続された太陽電池モジュールであって、
第一導電型領域に設けられた金属電極の配線接続用電極部が第一配線部材と電気的に接続されており、第二導電型領域に設けられた金属電極の配線接続用電極部が第二配線部材と電気的に接続されている、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、太陽電池および太陽電池モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的な太陽電池は両面電極型であり、受光面および裏面の両方に電極を備える。一方、裏面にのみ電極を有する裏面接合型太陽電池は、受光面の電極に起因する遮光損がなく、光利用効率に優れるため、高い変換効率を実現可能である。【０００３】
裏面接合型太陽電池では、半導体基板の裏面側に、所定形状にパターニングされたｐ型領域およびｎ型領域が設けられており、これらの導電型領域上に電極が設けられている。裏面接合型太陽電池における導電型領域のパターン形状としては、一方向に延在するｐ型領域およびｎ型領域が、延在方向と直交する方向に沿って交互に配置された構成が一般的である。【０００４】
例えば、特許文献１では、第一導電型領域と第二導電型領域とが互いに噛み合う櫛歯状にパターニングされた裏面接合太陽電池が開示されている（図７参照）。第一導電型領域および第二導電型領域には、それぞれ第一導電型半導体層および第二導電型半導体層が設けられている。第一導電型半導体層と第二導電型半導体層とは、互いに異なる導電型を有し、一方がｐ型、他方がｎ型である。この形態では、ｙ方向に延在する第一導電型領域７１１および第二導電型領域７１２が、ｘ方向に沿って交互に配置されている。第一導電型領域７１１上には、ｙ方向に延在する金属電極（フィンガー電極）７２１が設けられており、第二導電型領域７１２上には、ｙ方向に延在する金属電極（フィンガー電極）７２２が設けられている。【０００５】
太陽電池の裏面のｙ方向の一端には、複数の第一導電型領域７１１を接続するように、ｘ方向に延在する第一導電型領域７５６が設けられている。ｘ方向に延在する第一導電型領域７５６は、「バスバー領域」とも称される。バスバー領域７５６上には金属電極（バスバー電極）７２６が設けられている。バスバー電極７２６は、複数の第一導電型領域７１１上のそれぞれに設けられたフィンガー電極７２１を接続している。太陽電池の裏面の他端には、ｘ方向に延在する第二導電型領域７５７が設けられており、バスバー領域として複数の第二導電型領域７１２を接続している。このバスバー領域上には、複数の第二導電型領域７１２上のそれぞれに設けられたフィンガー電極７２２を接続するバスバー電極７２７が設けられている。【０００６】
バスバー領域７５６，７５７上に設けられたバスバー電極７２６，７２７は、複数のフィンガー電極を接続しており、フィンガー電極で回収されたキャリアを収集するとともに、他の太陽電池との電気的接続の役割を担っている。複数の太陽電池を接続してモジュール化を行う際には、バスバー電極上にインターコネクタを接続することにより、隣接する太陽電池との電気的接続が行われる。【０００７】
裏面接合太陽電池は、受光面に電極を設けないことにより、半導体基板での受光量を最大化して、変換効率を高めている。裏面接合太陽電池の変換効率を向上するためには、半導体基板の中央部だけでなく、半導体基板の端部（周縁）で生成した光キャリアを有効に回収することが重要である。特許文献１では、半導体基板の周縁を非晶質半導体層で被覆することにより、半導体基板の露出部分におけるキャリア再結合を低減して、変換効率を向上できることが記載されている。【０００８】
特許文献２では、ｙ方向に延在する第一導電型領域８１１と第二導電型領域８１２とが、ｘ方向に沿って交互に配置され、バスバー領域を有さない裏面接合太陽電池が開示されている（図８参照）。この太陽電池では、複数の第一導電型領域８１１上のそれぞれに設けられたフィンガー電極８２１は離間しており、複数の第二導電型領域８１２上のそれぞれに設けられたフィンガー電極８２２は離間している。特許文献２では、複数のフィンガー電極８２１同士の接続、および複数のフィンガー電極８２２同士の接続、ならびに隣接する太陽電池間の電気的接続に、所定の配線シートを用いることが記載されている。【０００９】
特許文献３では、裏面接合型太陽電池における半導体層のパターン形状として、半導体基板の外周部分を囲むように設けられた外周領域を有する形態が開示されている（図９参照）。具体的には、ｘ方向に延在する領域９５７ａおよびｙ方向に延在する領域９５７ｆからなる外周第二導電型領域９５７と、ｘ方向に延在する領域９５６ａおよびｙ方向に延在する領域９５６ｆからなる外周第一導電型領域９５６とが設けられている。外周第二導電型領域９５７は、ｘ方向に沿って交互に配置された第一導電型領域９５１および第二導電型領域９５２を囲んでいる。外周第一導電型領域９５６は外周第二導電型領域９５７を囲んでいる。特許文献３では、これらの外周導電型領域に電極を設けないことにより、半導体基板の端部で生成した光キャリアの回収効率を向上して、変換効率を向上できることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】ＷＯ２０１２／０１８１１９号パンフレット
【特許文献２】特開２０１０−１５７５５３号公報
【特許文献３】特開２０１３−２１９１８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
半導体基板の端部では光生成キャリアの再結合が生じやすい。基板の主面の周縁および基板の側面を含む基板表面全体を非晶質半導体層等で被覆することにより、再結合を低減できるが、その場合でも、中央部に比べると基板の端部ではキャリア再結合が生じ易い。そのため、裏面接合型太陽電池の変換効率を高めるためには、基板の端部でのキャリア再結合を抑制し、光生成キャリアを有効に回収することが重要である。【００１２】
このような課題に鑑み、本発明は半導体基板の端部付近でのキャリア再結合に起因する回収ロスが小さく、変換効率の高い裏面接合太陽電池の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記の様に、裏面接合型太陽電池では、基板の裏面の全体または端部を除く大半の領域において、一方向に延在する帯状の第一導電型領域と第二導電型領域とが交互に配置されている。本発明者らは、導電型領域がこのような面内パターン形状を有する裏面接合型太陽電池において、基板の端部付近でのキャリアライフタイムに異方性があることを見出した。【００１４】
すなわち、導電型領域の延在方向の端部では、その直交方向の端部に比べて、キャリアライフタイムが短くキャリア再結合が生じやすい傾向がみられた。本発明の太陽電池は、導電型領域の延在方向の端部において、導電型領域が所定のパターン形状を有することにより、半導体基板の端部でのキャリア再結合を抑制できる。【００１５】
本発明の太陽電池は、第一主面および第二主面を有する矩形状の半導体基板の第二主面に、第一導電型領域および第二導電型領域を備える。第二主面には金属電極が設けられ、第一主面には金属電極が設けられていない。第一導電型領域には、第一導電型半導体層が含まれており、第二導電型領域には第二導電型半導体層が含まれている。第一導電型半導体層と第二導電型半導体層とは異なる導電型を有する。【００１６】
半導体基板の第一方向の両端部には第一方向端部領域が存在し、２つの第一方向端部領域の間には第一方向中央領域が存在する。第一方向中央領域では、第一方向に延在する帯状の第一導電型領域と第一方向に延在する帯状の第二導電型領域とが第二方向に沿って交互に配置されている。第一方向端部領域では、第二方向に延在する帯状の第一導電型領域と第二方向に延在する帯状の第二導電型領域とが第一方向に沿って交互に配置されている。第一方向端部領域では、第一方向に沿って少なくとも２つの第一導電型領域が配置されている。【００１７】
裏面接合太陽電池の一実施形態において、第一導電型領域では、半導体基板の第二主面上に、真性半導体層、第一導電型半導体層および透明導電層が順に設けられており、第二導電型領域では、半導体基板の第二主面上に、真性半導体層、第二導電型半導体層および透明導電層が順に設けられている。【００１８】
本発明の太陽電池の一実施形態では、第一方向の周縁に沿って第二方向に延在する周縁第一導電型領域には、第一方向中央領域から第一方向端部領域に跨って第一方向に延在している第一導電型領域が接続されている。周縁第一導電型領域の第一方向中央領域側に隣接して配置された第二導電型領域は、第一方向中央領域から第一方向端部領域に跨って第一方向に延在している第一導電型領域により、第二方向に沿って複数の領域に分断されている。【００１９】
さらに、本発明は上記の太陽電池の複数が、配線部材を介して電気的に接続されている太陽電池モジュールに関する。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の太陽電池は、第一方向端部領域において、第二方向に延在する帯状の第一導電型領域と第二導電型領域とが交互に配置されている。そのため、半導体基板の中央部で生成した光キャリアの第一方向の端部への移動が抑制され、キャリア再結合量が低減することにより、太陽電池を高効率化できる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】一実施形態にかかる裏面接合型太陽電池の平面図である。
【図２】図１のＡ１−Ａ２線における断面図である。
【図３】一実施形態にかかる裏面接合型太陽電池の平面図である。
【図４】一実施形態にかかる裏面接合型太陽電池の平面図である。
【図５】一実施形態にかかる裏面接合型太陽電池の平面図である。
【図６】一実施形態にかかる裏面接合型太陽電池の平面図である。
【図７】従来の裏面接合太陽電池の平面図である。
【図８】従来の裏面接合太陽電池の平面図である。
【図９】従来の裏面接合太陽電池の平面図である。
【図１０】従来の裏面接合太陽電池の開放状態におけるフォトルミネセンス（ＰＬ）像である。
【図１１】一実施形態の太陽電池の平面図である。
【図１２Ａ】太陽電池の中央部で生じたキャリアの端部への移動について説明するための概念図である。
【図１２Ｂ】太陽電池の中央部で生じたキャリアの端部への移動について説明するための概念図である。
【図１３】一実施形態にかかる裏面接合型太陽電池の平面図である。
【図１４Ａ】図１３の裏面接合太陽電池の第一配線部材の延在方向に沿った断面の一例である。
【図１４Ｂ】図１３の裏面接合太陽電池の第一配線部材の延在方向に沿った断面の一例である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
［裏面接合太陽電池の構成］
本発明の太陽電池は、第一主面と第二主面とを有する矩形状の半導体基板の第二主面に、所定形状にパターニングされた第一導電型領域および第二導電型領域を有する。太陽電池の発電時には、半導体基板の第一主面が受光面、第二主面が裏面となる。
【００２３】
第一導電型領域には第一導電型半導体層が設けられており、第二導電型領域には第二導電型半導体層が設けられている。第一導電型半導体層と第二導電型半導体層は異なる導電型を有する半導体層であり、一方がｐ型半導体層、他方がｎ型半導体層である。本明細書においては、半導体基板の第一方向（ｙ方向）の端に設けられている導電型領域に含まれる半導体層の導電型を第一導電型とする。すなわち、第一方向の端の周縁に設けられている導電型領域が第一導電型領域である。この第一導電型領域を周縁第一導電型領域と称する場合がある。
【００２４】
図１は、本発明の一実施形態にかかる裏面接合型太陽電池の第二主面（裏面）側の平面図である。図２は図１のＡ１−Ａ２線における断面図である。
【００２５】
図１に示すように、太陽電池１００は、半導体基板１０の裏面（図２における上側の面）に、第一導電型領域１１１，１１６ａ，１１６ｆ，１１８ａ，１１８ｆ、および第二導電型領域１１２，１１７ａ，１１７ｆを有する。
【００２６】
半導体基板１０は、平面視矩形状である。矩形状とは、完全な正方形または長方形である必要はなく、例えば、半導体基板の形状はセミスクエア型（矩形の角が丸みを帯びているものや、切欠き部が存在するもの）でもよい。
【００２７】
図２に示す実施形態は、いわゆるヘテロ接合シリコン太陽電池であり、半導体基板１０として、結晶シリコン基板等が用いられる。結晶シリコン基板は、単結晶シリコンおよび多結晶シリコンのいずれでもよい。
【００２８】
シリコン基板の導電型は、ｎ型およびｐ型のいずれでもよい。シリコン基板内で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。シリコン基板の厚みは、例えば５０〜３００μｍ程度である。光閉じ込めの観点から、シリコン基板の受光面（第一主面）にはテクスチャ（凹凸構造）が設けられていることが好ましい。シリコン基板の裏面（第二主面）にもテクスチャが設けられていてもよい。
【００２９】
図２に示すように、第一導電型領域１１１では、半導体基板１０の第二主面上に第一導電型半導体層１１が設けられている。第二導電型領域１１２では、半導体基板１０の第二主面上に第二導電型半導体層１２が設けられている。第一導電型半導体層１１および第二導電型半導体層１２は、非晶質シリコンや結晶質シリコン等のシリコン系薄膜である。シリコン基板１０と導電型半導体層１１，１２との間には、真性半導体層３１，３２が設けられることが好ましい。シリコン基板の表面に非晶質シリコン薄膜等の真性半導体層を設けることにより、シリコン基板の表面欠陥が終端され、キャリアライフタイムが向上する。
【００３０】
シリコン系薄膜の製膜方法は特に限定されないが、プラズマＣＶＤ法が好ましい。ＣＶＤの材料ガスとしては、ＳｉＨ４ガスが好ましい。導電型シリコン系薄膜の製膜に用いられる、ドーパント添加ガスとしては、水素希釈されたＢ２Ｈ６やＰＨ３が好ましい。光透過率を向上させるために酸素や炭素等の不純物を微量添加してもよい。例えば、ＣＯ２やＣＨ４等のガスをＣＶＤ製膜の際に導入することにより、シリコン系薄膜に酸素や炭素を導入できる。
【００３１】
ＣＶＤ法等のドライプロセスによりシリコン系薄膜が製膜される場合、図２に示すように、基板の端部および側面を覆うように薄膜が設けられることが好ましい。また、第一主面のパッシベーション層７０も、基板の端部および側面を覆うように設けられることが好ましい。このように基板の端部および側面を覆うように非晶質シリコン等が設けられることにより、基板端部でのキャリア再結合を抑制できる。
【００３２】
第一導電型半導体層１１と第二導電型半導体層１２とは接合していないことが好ましい。図２に示す実施形態では、第一導電型領域１１１と第二導電型領域１１２との間に分離溝が設けられ、導電型領域が離間するように各層がパターニングされている。前述の特許文献１（ＷＯ２０１２／０１８１１９号）に示されているように、第一導電型領域と第二導電型領域との境界に、第一導電型半導体層および第二導電型半導体層の両方が形成された重なり領域が設けられていてもよい。重なり領域の第一導電型半導体層と第二導電型半導体層との間に絶縁層を設けることにより、第一導電型半導体層と第二導電型半導体層との接合を防止できる。
【００３３】
第一導電型半導体層１１と第二導電型半導体層１２層とを所定形状にパターニングする方法は特に限定されず、マスクを用いてシリコン系薄膜を形成する方法や、レジスト等により表面を被覆した状態でエッチング液やエッチングペーストを用いてレジスト開口下の半導体層等を除去する方法等が挙げられる。
【００３４】
本発明の太陽電池における導電型半導体層は、シリコン系薄膜に限定されない。例えば、導電型半導体層は、シリコン基板の表面に設けられたドーピング層でもよい。熱拡散やレーザードーピング等により、シリコン基板の表面にＰやＢ等のドーパント（導電型決定不純物）をドーピングすることにより、ドーピング層を形成できる。
【００３５】
ヘテロ接合太陽電池では、導電型半導体層１１，１２と金属電極２１，２２との間に透明導電層４１，４２が設けられる。透明導電層の材料としては、酸化インジウム錫（ＩＴＯ）や酸化亜鉛等の導電性酸化物が好ましい。透明導電層は、スパッタ法やＣＶＤ法等により製膜できる。透明導電層も、導電型半導体層と同様にパターニングされていることが好ましい。
【００３６】
透明導電層４１，４２上に設けられる金属電極２１，２２は、印刷やめっき等の公知の方法により形成できる。例えば、Ａｇペーストのスクリーン印刷により形成されたＡｇ電極や、電解めっきにより形成された銅めっき電極等が好ましく用いられる。
【００３７】
図１に示す太陽電池１００では、外周部の導電型領域のうち、ｙ方向に延在する第一導電型領域１１８ｆには透明導電層および金属電極が設けられており、外周部の他の導電型領域には電極が設けられていない。金属電極のパターンは、図１に示す形態に限定されず、ｙ方向に延在する導電型領域１１７ｆおよび１１６ｆにも金属電極が設けられていてもよい。また、ｘ方向に延在する導電型領域１１８ａ，１１７ａおよび１１６ａにも金属電極が設けられていてもよい。第一導電型領域１１８ａに設けられた金属電極は、第一導電型領域１１１に設けられた金属電極２１と連結されていてもよい。
【００３８】
後述の図３、図４、図５および図６に示す実施形態においても、基板の中央領域において、ｘ方向に沿って交互に配置された第一導電型領域および第二導電型領域上に金属電極が設けられていればよく、端部領域には金属電極が設けられていても設けられていなくてもよい。端部領域の金属電極の有無は、キャリア回収効率、導電型層の幅、プロセスマージン等を考慮して設計できる。
【００３９】
裏面接合型太陽電池において、受光面である第一主面は、発電および電流の取り出しには直接寄与しない。そのため、第一主面上の構成は、太陽光の受光を妨げない限り特に限定されない。図２に示す実施形態では、シリコン基板１０の第一主面（図の下側）にパッシベーション層７０が設けられている。
【００４０】
パッシベーション層７０は単層でもよく複数の層が積層されたものでもよい。半導体基板として結晶シリコン基板が用いられる場合は、パッシベーション効果を高めるために、結晶シリコン基板の第一主面に接して真性非晶質シリコン薄膜が設けられることが好ましい。真性非晶質シリコン薄膜上には、さらに導電型半導体薄膜が設けられていてもよい。
【００４１】
真性シリコン薄膜上に設けられる導電型半導体薄膜は、半導体基板１０と同一の導電型を有することが好ましい。例えば、半導体基板１０がｎ型結晶シリコン基板である場合、第一主面のパッシベーション層７０は、真性非晶質シリコン薄膜とｎ型非晶質シリコン薄膜との積層構成が好ましい。
【００４２】
パッシベーション層７０上には、保護層を兼ねた反射防止層（不図示）が設けられていてもよい。反射防止層は、その下に存在するパッシベーション層を保護可能であり、かつ光透過性を有していれば、その材料は特に制限されない。反射防止層は、屈折率１．５〜２．３程度の透光性薄膜が好ましく、その材料としてＳｉＯ、ＳｉＮ、ＳｉＯＮ等が好ましい。反射防止膜の形成方法は特に限定されないが、精密な膜厚制御が可能であることから、ＣＶＤ法が好ましい。
【００４３】
半導体基板の裏面には、第一方向（ｙ方向）の両端部に第一方向端部領域ＹＥ１およびＹＥ２が存在し、これらの端部領域の間に第一方向中央領域ＹＣが存在する。第一方向端部領域ＹＥ１およびＹＥ２では、帯状の導電型領域が第二方向（ｘ方向）に延在するように設けられている。図１に示す実施形態では、基板の端部から第一方向に沿って、第一導電型領域１１６ａ，第二導電型領域１１７ａおよび第一導電型領域１１８ａが順に配置されている。前述のように、第一方向の端部に配置されている周縁導電型領域は、第一導電型領域である。
【００４４】
第一方向中央領域ＹＣでは、帯状の第一導電型領域および第二導電型領域が第一方向に延在するように設けられている。図１に示す実施形態では、第一導電型領域１１１，１１６ｆ，１１８ｆ、および第二導電型領域１１２，１１７ｆが、第一方向（ｙ方向）に延在するように設けられている。第一導電型領域と第二導電型領域とは、第二方向（ｘ方向）に沿って交互に配置されている。具体的には、ｘ方向の両端部ＸＥ１およびＸＥ２では、端部側から、周縁縦方向第一導電型領域１１６ｆおよび外周縦方向第二導電型領域１１７ｆが配置されており、その内側の第二方向中央領域ＸＣでは、両端に内周縦方向第一導電型領域１１８ｆが設けられており、その間に、第二導電型領域１１２と第一導電型領域１１１とがｘ方向に沿って交互に配置されている。
【００４５】
本明細書においては、第一方向端部領域の第一方向中央領域ＹＣとの境界に接して配置されている帯状の導電型領域（図１では第一導電型領域１１８ａ）が、第二方向に延在する範囲を第二方向中央領域ＸＣと定義し、その両端の領域を第二方向端部領域ＸＥ１，ＸＥ２と定義する。第一方向中央領域ＹＣとの境界に接する導電型領域が、第二方向に沿って複数の領域に分断されている場合は、分断されている部分も第二方向中央領域ＸＣに含まれるものとする（図４および図５参照）。
【００４６】
第二方向中央領域ＸＣに設けられる導電型領域１１１，１１２の幅は、例えば２００〜２０００μｍ程度に設定される。第一導電型領域１１１の幅と第二導電型領域１１２の幅は異なっていてもよい。例えば、第二導電型領域の幅を、第一導電型領域の幅の０．５〜２倍程度の範囲で調整してもよい。
【００４７】
第一方向端部領域ＹＥ１およびＹＥ２では、基板の端部から第一方向（ｙ方向）に沿って、周縁横方向第一導電型領域１１６ａ、外周横方向第二導電型領域１１７ａおよび内周横方向第一導電型領域１１８ａが順に配置されている。内周横方向第一導電型領域１１８ａは、内周縦方向第一導電型領域１１８ｆと接続されており、環状の内周第一導電型領域１１８を構成している。内周第一導電型領域１１８は、第一方向中央領域ＹＣに交互に配置されている第一導電型領域１１１および第二導電型領域１１２を囲んでいる。
【００４８】
外周横方向第二導電型領域１１７ａは、外周縦方向第二導電型領域１１７ｆと接続されており、環状の外周第二導電型領域１１７を構成している。外周第二導電型領域１１７は、内周第一導電型領域１１８を囲んでいる。周縁横方向第一導電型領域１１６ａは、周縁縦方向第一導電型領域１１６ｆと接続されており、環状の周縁第一導電型領域１１６を構成している。周縁第一導電型領域１１６は、外周第二導電型領域１１７を囲んでいる。外周第二導電型領域１１７および周縁第一導電型領域１１６は、第一方向中央領域ＹＣの第一導電型領域１１１および第二導電型領域１１２とは接していない。
【００４９】
本発明の太陽電池では、第一方向中央領域における導電型領域の延在方向（第一方向）と第一方向端部領域における導電型領域の延在方向（第二方向）が非平行である。第一方向と第二方向は直交していることが好ましい。図１に示す実施形態では、第一方向端部領域ＹＥ１およびＹＥ２のそれぞれに、ｘ方向に延在する２つの第一導電型領域１１８ａおよび１１６ａが設けられ、その間に第二導電型領域１１７ａが設けられている。第一方向端部領域において、第一導電型領域および第二導電型領域が交互に配置されることにより、基板端部でのキャリア再結合量が低減し、裏面接合太陽電池の出力を向上できる。
【００５０】
以下では、基板端部でのキャリア再結合の低減について、図８に示す従来の裏面接合太陽電池と図１に示す裏面接合太陽電池の導電型領域のパターン形状の相違に基づいて、その推定原理を説明する。図８の裏面接合太陽電池では、ｙ方向に延在する第一導電型領域８１１および第二導電型領域８１２が、ｘ方向に沿って交互に配置されている。
【００５１】
図１０は、図８と同様の導電型領域のパターン形状を有する裏面接合太陽電池の開放状態におけるフォトルミネセンス（ＰＬ）像である。基板の中央部ではＰＬカウント数が大きく、キャリアライフタイムが長いのに対して、基板の端部ではキャリアライフタイムが短く、ＰＬカウント数が小さくなっている。
【００５２】
図１０のＰＬ像におけるｘ方向およびｙ方向の基板端部から約５ｍｍの範囲におけるＰＬカウント数のプロファイルを、端部における導電型領域のパターンとともに図１１に示す。ｘ方向およびｙ方向のいずれにおいても、基板の端部でのＰＬカウント数（＝バックグラウンド）は５０００程度であり、基板内部に移動するにつれてＰＬカウント数が増加している。ｘ方向とｙ方向ではＰＬカウント数の立ち上がりに差異がみられ、２００００カウントに到達するまでの距離は、ｙ方向の端部からの距離ｙ１が、ｘ方向の端部からの距離ｘ１の約２倍である。すなわち、ｙ方向の端部では、ｘ方向の端部に比べてＰＬカウント数が小さく、キャリアライフタイムが短いことが分かる。これは、ｙ方向の端部付近では、ｘ方向の端部付近に比べてキャリア再結合量が多いことを意味している。
【００５３】
ｙ方向の端部付近でのキャリア再結合量が多い原因として、ｘ方向の端部に向かってキャリアが移動する場合に比べて、ｙ方向の端部に向かってキャリアが移動する際の電位障壁が小さいことが挙げられる。すなわち、基板の中央部で生成したキャリアが、基板の面内方向を移動してｙ方向の端部に到達しやすいため、ｙ方向の端部付近ではキャリア再結合量が大きくなると考えられる。
【００５４】
図１２Ａに概念的に示すように、ｙ方向に延在する第一導電型領域８１１と第二導電型領域８１２とがｘ方向に沿って交互に配置されている場合、ｘ方向では、第一導電型領域と第二導電型領域との境界に電位勾配が存在する。この電位勾配が障壁となり、ｘ方向へのキャリアの移動が抑制される。そのため、基板の中央部の位置Ａで生成したキャリアが、ｘ方向に移動して端部領域８５６ｆに到達する確率は低い。図１１を参照すると、ｘ方向の端部から２番目の第一導電型領域と２番目の第二導電型領域との境界付近で、ＰＬカウント数が２００００に到達している。
【００５５】
一方、導電型領域８１２の延在方向であるｙ方向には導電型領域の境界が存在しないため、キャリアがｙ方向に移動する際の電位障壁は、ｘ方向に比べて小さい。そのため、ｙ方向では、端部領域８５６ａに到達するキャリア量が多くなり、基板端部付近でのキャリア再結合量が大きいと考えられる。
【００５６】
特に、シリコン基板の表面に非晶質シリコン層等のパッシベーション層が設けられたヘテロ接合太陽電池は、キャリアライフタイムが長く、基板内をキャリアが移動可能な距離が長い。そのため、中央部からｙ方向の端部に移動するキャリア量が多く、端部に移動したキャリアの再結合に起因するキャリア回収ロスの影響が顕著となる傾向がある。
【００５７】
これに対して、図１２Ｂに示す実施形態では、第一方向端部領域ＹＥ１に、第一方向中央領域ＹＣ側から、内周横方向第一導電型領域１１８ａ、外周横方向第二導電型領域１１７ａおよび周縁横方向第一導電型領域１１６ａが設けられている。そのため、図１２Ｂに概念的に示すように、第一導電型領域１１８ａと第二導電型領域１１７ａとの境界での電位障壁、および第二導電型領域１１７ａと第一導電型領域１１６ａとの境界での電位障壁が、基板の中央部の位置Ａで生成したキャリアのｙ方向の端部（周縁横方向第一導電型領域１１８ａ）への移動を阻害する要因となる。
【００５８】
すなわち、本発明の太陽電池では、第一方向端部領域において、第二方向（ｘ方向）に延在する第一導電型領域と第二導電型領域とが交互に配置されているため、これらの導電型領域の境界での電位障壁により、第一方向（ｙ方向）の端部へのキャリアの移動が制限される。図１に示す実施形態では、第一方向端部領域ＹＥ１およびＹＥ２のそれぞれに、２つの第一導電型領域１１６ａ，１１８ａが存在し、その間に第二導電型領域１１７ａが存在する。第一方向中央領域ＹＣで生成したキャリアが第一方向の端部に到達するためには、第一導電型領域１１８ａから第二導電型領域１１７ａへ移動する際の電位障壁と、第二導電型領域１１７ａから第一導電型領域１１６ａへ移動する際の電位障壁の両方を超える必要がある。そのため、基板の第一方向端部へのキャリアの移動が抑制され、これに伴って第一方向端部でのキャリア再結合量が低減し、太陽電池の出力が向上する。
【００５９】
第一方向端部領域における第一導電型領域と第二導電型領域のパターン形状は、図１に示す実施形態に限定されず、第一方向に沿って第一導電型領域と第二導電型領域とが交互に配置されていればよい。例えば、第二方向に延在する第二導電型領域が２つ以上設けられていてもよく、第一導電型領域が３つ以上設けられていてもよい。第一方向端部領域において最も内側（第一方向中央領域ＹＣに近い側）に設けられている導電型領域は、第一導電型領域および第二導電型領域のいずれでもよい。
【００６０】
第一方向端部領域に設けられる第一導電型領域と第二導電型領域の交互配置数が多いほど、キャリアが基板中央部から第一方向の端部へ移動するための障壁が大きくなる。そのため、中央部で生成した光キャリアが基板端部に移動して再結合する確率が低くなり、キャリア回収効率が高められる傾向がある。
【００６１】
一方、第一方向端部領域に設けられる第一導電型領域と第二導電型領域の交互配置数が多くなると、第一方向端部領域の幅が大きくなる。これに伴って、基板端部で生成した光キャリアが中央部に設けられた電極に移動するまでの移動距離が長くなり、第一方向端部領域で生成したキャリアの回収効率が低下する場合がある。そのため、第一方向端部領域ＹＥ１，ＹＥ２のそれぞれにおいて、第一方向に沿って設けられる第一導電型領域の数は、１０以下が好ましく、６以下がより好ましく、５以下がさらに好ましい。第一方向端部領域ＹＥ１，ＹＥ２の幅は、それぞれ、基板の第一方向の端部から、３ｍｍ以下が好ましく、１．５ｍｍ以下がより好ましい。
【００６２】
第一方向端部領域に設けられた第一導電型領域および第二導電型領域は、第一方向中央領域に設けられている導電型領域に接続されている必要はない。例えば、図３に示す実施形態では、第一方向端部領域ＹＥ１，ＹＥ２のそれぞれにおいて、２つの第一導電型領域３１６ａ，３１８ａと２つの第二導電型領域３１７ａ，３１９ａが交互に設けられている。第一導電型領域３１６ａ，３１８ａは、第一方向に延在する外周縦方向第一導電型領域３１６ｆと接続されている。第二導電型領域３１９ａは、内周縦方向第二導電型領域３１９ｆ、および第二方向中央領域ＸＣに設けられた複数の第二導電型領域３１２と接続されている。
【００６３】
一方、第二導電型領域３１７ａは、第一方向に延在する第二導電型領域とは接続されていない。第一方向端部領域に設けられた導電型領域が、第一方向に延在する導電型領域に接続されていない場合でも、隣接する第一導電型領域３１６ａ，３１８ａとの境界に電位障壁が存在する。すなわち、第二方向に延在する導電型領域が第一方向に延在する導電型領域に接続されているか否かに関わらず、電位障壁により第一方向の端部へのキャリアの移動を抑制できるため、基板端部でのキャリア再結合の低減に寄与できる。
【００６４】
第一方向端部領域に設けられた第一導電型領域および第二導電型領域は、第二方向の全体にわたって一連である必要はない。例えば、図４に示す実施形態では、第一導電型領域４３３，４３４が、第一方向中央領域ＹＣから第一方向端部領域ＹＥ１，ＹＥ２に跨って第一方向に延在しており、第一方向端部領域ＹＥ１の周縁横方向第一導電型領域４１６ａと接続されている。そのため、第一導電型領域４１６ａの内側に設けられた第二導電型領域は、第二方向に延在する領域４１７ａ，領域４１７ｂおよび領域４１７ｃの３つに分断されている。その内側に設けられた第一導電型領域も、領域４１８ａ，領域４１８ｂおよび領域４１８ｃの３つに分断されている。
【００６５】
このように、第一方向端部領域に設けられた導電型領域が、第二方向において複数の領域に分断されている場合、第一方向端部領域で生成した光キャリアの回収効率を向上できる。すなわち、周縁横方向第一導電型領域４１６ａが、第一導電型領域４３３，４３４と接続されているため、基板の端部で生成した光キャリアを、第一導電型領域４３３，４３４上に設けられた金属電極４４３，４４４により回収できる。周縁横方向第一導電型領域４１６ａが第一方向に延在する第一導電型領域の複数と接続されていることにより、第一方向端部領域で生成した光キャリアが金属電極で回収されるまでの第二方向の移動距離が小さくなる。そのため、基板端部でキャリアが再結合する前に第一導電型領域上に設けられた金属電極４４３，４４４で回収される割合が大きくなり、基板端部でのキャリア再結合によるロスを低減できる。
【００６６】
第二方向中央領域ＸＣに設けられた帯状の第一導電型領域のうち、第一方向中央領域ＹＣから第一方向端部領域ＹＥ１，ＹＥ２に跨って第一方向に延在し周縁第一導電型領域１１６ａに接続されているものの本数が多いほど、第二方向へのキャリア移動距離が小さくなる。図４では、第二方向中央領域ＸＣ内に、第一方向に延在する帯状の第一導電型領域が計１４本存在しており、その中の１２本の第一導電型領域は、内側に設けられた第一導電型領域４１８ａ，４１８ｂ，４１８ｃに接続されており、２本の第一導電型領域４３３，４３４が周縁横方向第一導電型領域４１６ａに接続されている。
【００６７】
２本の第一導電型領域４３３，４３４が周縁横方向第一導電型領域４１６ａに接続されていることにより、第一方向端部領域は、第二方向に沿って３つの領域に分断されている。そのため、第一方向に延在する第一導電型領域が周縁横方向第一導電型領域に接続されていない場合（例えば図１参照）に比べて、第二方向へのキャリア移動距離は約１／３となる。すなわち、第一方向に延在する第一導電型領域のうち、周縁横方向第一導電型領域４１６ａに接続されているものの本数が多いほど、第一方向端部領域ＹＥ１，ＹＥ２で生成した光キャリアが金属電極で回収されるまでの移動距離が小さくなる。これに伴って、第一方向端部領域で生成した光キャリアの再結合を抑制できる。
【００６８】
一方、周縁横方向第一導電型領域４１６ａに接続されている第一導電型領域４３３，４３４では、第一方向中央領域から第一方向の端部にキャリアが移動する際の電位障壁が小さいため、第一方向中央領域ＹＣで生成した光キャリアが周縁横方向第一導電型領域４１６ａに移動しやすい。すなわち、第一導電型領域４３３，４３４が周縁横方向第一導電型領域４１６ａと接続されていることにより、第一方向端部領域で生成した光キャリアの回収効率を向上できる反面、これらの導電型領域では、第一方向中央領域で生成した光キャリアの基板端部への移動に起因するキャリア再結合ロスが増大する傾向がある。
【００６９】
周縁横方向第一導電型領域４１６ａに接続されている第一導電型領域の比率が過度に大きいと、中央部で生成した光キャリアの基板端部での再結合量の増加の影響が、基板端部で生成した光キャリアの第二方向への移動距離低減によるキャリア回収効率向上の効果を上回る場合がある。これらの影響のバランスから、キャリア回収効率を最適化するためには、第二方向中央領域に設けられ第一方向に延在する帯状の第一導電型領域のうち、周縁横方向第一導電型領域４１６ａに接続されているものの比率は、３０％以下が好ましく、０．５〜２０％がより好ましく、１〜１０％がさらに好ましい。第一方向中央領域で生成した光キャリアの基板端部への移動を抑制するために、第二方向中央領域ＸＣに設けられ第一方向に延在する帯状の第一導電型領域のうち、第一方向端部領域内の周縁横方向第一導電型領域４１６ａよりも内側に設けられた第一導電型領域４１８ａ，４１８ｂ，４１８ｃに接続されているものの比率は、５０％以上が好ましく、７０％以上がより好ましく、８０％以上がさらに好ましく、９０％以上が特に好ましい。
【００７０】
周縁横方向第一導電型領域４１６ａが第一方向に延在する帯状の第一導電型領域４３３，４３４と接続されている場合、周縁横方向第一導電型領域よりも内側（第一方向中央領域ＹＣに近い側）に設けられている第二導電型領域および第一導電型領域は、第二方向に沿って複数の領域に分断されている。これらの導電型領域においても、生成した光キャリアの第二方向への移動距離が小さくなるため、キャリア回収効率が向上する傾向がある。
【００７１】
第一方向端部領域ＹＥ１，ＹＥ２に設けられ第二方向に延在する帯状の導電型領域のうち、第一方向中央領域ＹＣに接する導電型領域４１８ａ，４１８ｂ，４１８ｃには、第二方向に延在する金属電極４２８ａ，４２８ｂ，４２８ｃが設けられていてもよい。これらの金属電極が、第一方向に延在する導電型領域４１１上に設けられた金属電極４２１と接続されていれば、金属電極によって回収されるキャリアの割合が増加する。そのため、第一方向の端部に移動するキャリアの数が相対的に減少し、第一方向の端部でのキャリア再結合量が減少する傾向がある。
【００７２】
導電型領域４１８ａ，４１８ｂ，４１８ｂよりも外側（基板の端部側）に設けられた導電型領域４１７ａ，４１７ｂ，４１７ｃ上にも、第二方向に延在する金属電極４２７ａ，４２７ｂ，４２７ｃが設けられていてもよい。金属電極４２７ａ，４２７ｂ，４２７ｃは、それぞれ、第一方向に延在する導電型領域４３６，４３７に設けられた金属電極４４７，４４８と接続されていることが好ましい。
【００７３】
なお、ｘ方向に沿って複数の領域に分断された第一導電型領域４１８ａ，４１８ｂ，４１８ｃ、および第二導電型領域４１７ａ，４１７ｂ，４１８ｃに金属電極が設けられていない場合でも、これらの導電型領域において生成した光キャリアは、ｘ方向への移動距離が小さいため、ｙ方向に延在する金属電極により、有効に回収可能である。
【００７４】
周縁横方向第一導電型領域４１６ａおよび周縁縦方向第一導電型領域４１６ｆにも金属電極が設けられていてもよい。周縁横方向第一導電型領域４１６ａに設けられた金属電極は、ｙ方向に延在する金属電極４４３，４４４と連結されていてもよい。
【００７５】
図４では、第一方向端部領域ＹＥ１およびＹＥ２のそれぞれに、第一方向に沿って２つの第一導電型領域が存在し、その間に第二導電型領域が存在する実施形態を示したが、図５に示すように、第一方向に沿って２つの第二導電型領域が設けられていてもよい。また、第一方向端部領域には、第一方向に沿って３つ以上の第一導電型領域および第二導電型領域が設けられていてもよい。
【００７６】
図５に示すように、第一方向中央領域ＹＣに接する導電型領域５１９ａ，５１９ｂ，５１９ｂが第二導電型領域である場合にも、これらの領域には、金属電極５２９ａ，５２９ｂ，５２９ｃが設けられていることが好ましい。これらの第二導電型領域よりも外側（基板の端部側）に設けられた第一導電型領域および第二導電型領域にも金属電極が設けられていてもよい。
【００７７】
図１，３〜５では、２つの第一方向端部領域ＹＥ１およびＹＥ２における導電型領域のパターンが、第一方向に沿って対称である例を示したが、２つの第一方向端部領域における導電型領域のパターンは対称でなくともよい。例えば、２つの第一方向端部領域に設けられている導電型領域の数やパターン形状が異なっていてもよい。
【００７８】
図６に示す実施形態においては、一方の第一方向端部領域ＹＥ１では、第一方向の端部から内側に向けて第一導電型領域６１６ａ、第二導電型領域６１７ａ、第一導電型領域６１８ａ、および第二導電型領域６１９ａが順に配置されており、他方の第一方向端部領域ＹＥ２では、第一方向の端部から内側に向けて第一導電型領域６１６ｂ、第二導電型領域６１７ｂ、および第一導電型領域６１８ｂが順に配置されている。この実施形態では、一方の第一方向端部領域ＹＥ１では２つの第二導電型領域６１７ａおよび６１９ａが設けられているのに対して、他方の第一方向端部領域ＹＥ２では、１つの第二導電型領域６１７ｂが設けられており、上下非対称である。
【００７９】
第一方向端部領域ＹＥ１の第二導電型領域６１９ａ上には、第二方向に延在する金属電極６２９が設けられており、この金属電極は、第一方向に延在する第二導電型領域６１２上に設けられた金属電極６２２と接続されている。第一方向端部領域ＹＥ２の第一導電型領域６１８ｂ上には、第二方向に延在する金属電極６２８が設けられており、この金属電極は、第一方向に延在する第一導電型領域６１１上に設けられた金属電極６２１と接続されている。このように、第一導電型領域と第二導電型領域とが互いに噛み合う櫛歯状に配置され、その外側（第一方向の端部側）に、第一導電型領域と第二導電型領域とが交互に配置された構成を有していてもよい。
【００８０】
［モジュール化］
配線部材を介して複数の裏面接合電池を電気的に接続することにより、モジュール化が行われる。
【００８１】
図６に示す太陽電池６００では、第一導電型領域と第二導電型領域とが互いに噛み合う櫛歯状に配置されている。第一方向に延在する複数の第一フィンガー電極６２１が第二方向に延在する第一バスバー電極６２８に接続されており、第一方向に延在する複数の第二フィンガー電極６２２が第二方向に延在する第二バスバー電極６２９に接続されている。このように、第一導電型領域上に設けられた金属電極の全てが連結されており、かつ第二導電型領域上に設けられた金属電極の全てが連結されている場合は、第一導電型領域上の金属電極、および第二導電型領域上の金属電極のそれぞれを、配線部材（インターコネクタ）と接続することにより、全ての金属電極で回収されたキャリアを、配線部材を介して取り出すことができる。
【００８２】
例えば、第一方向端部領域ＹＥ２に設けられた第一バスバー電極６２８を、インターコネクタを介して一方（図の下側）に隣接する太陽電池の第二導電型領域上に設けられたバスバー電極と接続し、第一方向端部領域ＹＥ１に設けられた第二バスバー電極６２９を、インターコネクタを介して他方（図の上側）に隣接する太陽電池の第一導電型領域上に設けられたバスバー電極と接続することにより、隣接する太陽電池同士を電気的に直列に接続できる。
【００８３】
図１に示す太陽電池１００のように、第一方向に延在する第一フィンガー電極２１と第二フィンガー電極２２とがｘ方向に沿って交互に設けられ、それぞれのフィンガー電極が離間している場合は、インターコネクタにより、フィンガー電極間の電気的接続と、隣接する太陽電池間の電気的接続とを行う必要がある。このような形態では、インターコネクタとして、フィルムやガラス等の基材上にパターニングされた金属電極を備える配線シートを用いることができる。
【００８４】
配線シートの金属電極は、太陽電池のフィンガー電極２１，２２と略同形状のフィンガー電極部分に加えて、フィンガー電極部分を接続するバスバー電極部分を有する。配線シート上に太陽電池を配置して、太陽電池のフィンガー電極と配線シートのフィンガー電極とを接続することにより、配線シートのバスバー部分を介して、全てのフィンガー電極のキャリアを回収できる。また、配線シートのバスバー部分を介して、隣接する太陽電池間の電気的接続も実現可能である。図３に示す太陽電池３００も配線シートを用いて、フィンガー電極間の電気的接続と、隣接する太陽電池間の電気的接続とを実現可能である。
【００８５】
図４に示す太陽電池４００のように、第二導電型領域上のフィンガー電極４２２が、第一導電型領域上に設けられた金属電極に囲まれて島状に存在する場合は、基材の一主面上にのみ金属電極パターンが形成された配線シートによる電極間の電気的接続は実現困難である。基材の両面に金属電極パターンが設けられ、基材に設けられたビア孔を介して表裏の金属電極パターンを導通させた配線シートを用いれば、図４や図５に示す太陽電池のモジュール化が可能となる。
【００８６】
太陽電池のフィンガー電極に、非接続電極部と配線接続用電極部とを設け、配線接続用電極部にインターコネクタを接続することにより、より簡便に電極間の電気的接続を実施できる。図１３は、図４の太陽電池４００と同様の導電型領域のパターン形状を有する太陽電池４０１の平面図である。
【００８７】
太陽電池４０１において、第一導電型領域上に設けられ、第一方向（ｙ方向）に延在する金属電極４２７ｆ，４２２および４４３（以下、これらをまとめて第一フィンガー電極と称する場合がある）のそれぞれは、非接続電極部４６０と配線接続用電極部４６１とを有する。第二導電型領域上に設けられ、第一方向に延在する金属電極４２８ｆ，４４５および４４８（以下、これらをまとめて第二フィンガー電極と称する場合がある）のそれぞれは、非接続電極部４７０と配線接続用電極部４７１とを有する。
【００８８】
太陽電池のモジュール化に際しては、帯状の第一配線部材５１が、複数の第一フィンガー電極の配線接続用電極部４６１上、および複数の第二フィンガー電極の非接続電極部４７０上を通るように配置される。第一配線部材５１は、第一フィンガー電極の配線接続用電極部４６１と接して電気的に接続されており、第二フィンガー電極の非接続電極部４７０とは電気的に接続されていない。すなわち、第一配線部材は、太陽電池４０１の複数の第一フィンガー電極を電気的に接続しており、第二フィンガー電極とは電気的に接続されていない。
【００８９】
帯状の第二配線部材５２は、複数の第一フィンガー電極の非接続電極部４６０上、および複数の第二フィンガー電極の配線接続用電極部４７１上を通るように配置される。第二配線部材５２は、第二フィンガー電極の配線接続用電極部４７１と接して電気的に接続されており、第一フィンガー電極の非接続電極部４６０とは電気的に接続されていない。すなわち、第二配線部材は、太陽電池４０１の複数の第二フィンガー電極を電気的に接続しており、第二フィンガー電極とは電気的に接続されていない。
【００９０】
このように、フィンガー電極の配線接続用電極部４６１，４７１は配線部材と電気的に接続される領域であり、非接続電極部４６０，４７０は、配線部材５１，５２との電気的な接続が妨げられた領域である。
【００９１】
例えば、図１４Ａの断面図に示すように、配線接続用電極部の電極高さを相対的に大きくして、非接続電部の電極高さを相対的に小さくすることにより、非接続電極部と配線部材との電気的接続が妨げられ、配線接続用電極部上に選択的に配線部材が接続される。
【００９２】
配線接続用電極部における電極高さは均一であることが好ましいが、プロセス上のばらつきが生じる場合がある。電極高さが均一でない場合でも、隣接する２つの第一フィンガー電極（１つの第二フィンガー電極に隣接する２つの第一フィンガー電極）の配線接続用電極部の頂点を結んだ仮想線が、第一フィンガー電極の間に配置された第二フィンガー電極と交わらなければよい。すなわち、隣接する第一フィンガー電極の頂点同士を直線で結んだとき、結んだ直線の高さが、その間に存在する第二フィンガー電極の高さよりも高ければよい。２つの第一フィンガー電極の頂点を結んだ仮想線と、間に配置された第二フィンガー電極の頂点との、高さ方向の距離は、１μｍ以上が好ましく、５μｍ以上がより好ましい。
【００９３】
同様に、第二配線部材５２と第一フィンガー電極とを接触させないためには、隣接する２つの第二フィンガー電極の配線接続用電極部の頂点を結んだ仮想線が、第二フィンガー電極の間に配置された第一フィンガー電極と交わらなければよい。２つの第二フィンガー電極の頂点を結んだ仮想線と、間に配置された第一フィンガー電極の頂点との、高さ方向の距離は、１μｍ以上が好ましく、５μｍ以上がより好ましい。
【００９４】
配線接続用電極部４６１，４７１の電極高さは、非接続電極部４６０、４６０の電極高さよりも１μｍ以上大きいことが好ましい。配線接続用電極部と非接続電極部との電極高さの差は、１〜１５０μｍが好ましく、５〜８０μｍがより好ましい。なお、電極高さは、基板面と電極の頂点との距離である。半導体層形成のためのエッチング等により、部分的に基板の厚みが小さくなっている領域が存在する場合は、基板面に平行な基準面を定め、当該基準面から電極の頂点までの距離を電極高さと定義すればよい。
【００９５】
周囲に比べて電極高さが大きい配線接続用電極部を形成する方法は特に限定されない。例えば、高さが一様な電極４６５，４７０を形成した後、電極４６５上に印刷やめっきを行うことにより、電極高さの大きい配線接続用電極部４６１を形成できる。配線接続用電極部の嵩高部分４６６の材料は、電極の他の領域の材料と同一でもよく、異なっていてもよい。
【００９６】
電極に高低差を設ける以外の方法により、フィンガー電極上の非接続電極部と配線部材との電気的接続を妨げることもできる。例えば、図１４Ｂの断面図に示すように、非接続電極部４７０上を絶縁層９０で被覆することにより、非接続領域と配線部材との電気的接続を阻害し、絶縁層に被覆されていない配線接続用電極部４６１と配線部材５１とを選択的に電気的接続できる。
【００９７】
非接続電極部４６０，４７０上を選択的に絶縁層９０により被覆する方法としては、非接続電極部に絶縁ペーストを塗布して乾燥する方法や、全面に絶縁層を形成した後、エッチング等により配線接続用電極部４６１，４７１上の絶縁層を除去して電極を露出させる方法、マスク等を用いて配線接続用電極部４６１，４７１が絶縁層で被覆されないように絶縁層を製膜する方法等が挙げられる。
【００９８】
複数の第一フィンガー電極のそれぞれにおいて、配線接続用電極部４６１は同一のｙ座標領域に設けられていることが好ましく、複数の第二フィンガー電極のそれぞれにおいて、配線接続用電極部４７１は同一のｙ座標領域に設けられていることが好ましい。配線接続用電極部が直線状に並んでいれば、第一フィンガー電極の配線接続用電極部４６１に第一配線部材５１を接続することにより、複数の第一フィンガー電極を電気的に接続でき、第二フィンガー電極の配線接続用電極部４７１に第二配線部材５２を接続することにより、複数の第二フィンガー電極を電気的に接続できる。
【００９９】
第一配線部材５１を、太陽電池４０１の第二方向に隣接して配置された太陽電池の第二フィンガー電極と接続し、第二配線部材５２を、太陽電池４０１の第二方向に隣接して配置された太陽電池の第一フィンガー電極と接続することにより、隣接する太陽電池を直列に接続できる。第一配線部材５１を、太陽電池４０１の第二方向に隣接して配置された太陽電池の第一フィンガー電極と接続し、第二配線部材５２を、太陽電池４０１の第二方向に隣接して配置された太陽電池の第二フィンガー電極と接続することにより、隣接する太陽電池を並列に接続できる。配線部材５１，５２は、フィンガー電極の配線接続用電極部と電気的に接続可能であれば、必ずしも帯状である必要はなく、断面円形状のワイヤー等でもよい。
【０１００】
第一方向（ｙ方向）に延在する第一フィンガー電極と第二フィンガー電極とが、第一方向と直交する第二方向（ｘ方向）に交互に配置されている場合、配線部材の延在方向は、第二方向と平行であることが好ましい。具体的には、配線部材５１，５２の延在方向と第二方向とのなす角は、５°以下が好ましく、３°以下がより好ましく、１°以下がさらに好ましい。配線部材の延在方向と第二方向とのなす角は、理想的には０°である。一方、配線部材の配置角度を、高精度で常に一定とすることは容易ではない。
【０１０１】
フィンガー電極の配線接続用電極部と配線部材とを接続する場合は、配線シートを用いてフィンガー電極を接続する場合に比べて、太陽電池の電極と配線部材との位置合わせが容易であり、配線部材の配置角度の許容範囲も大きいとの利点がある。例えば、フィンガー電極の配線接続用電極部４６１に配線部材５１を接続する場合、第一フィンガー電極の延在方向（ｙ方向）における配線接続用電極部４６１の長さを、配線部材の幅よりも大きくすれば、配線部材の配置角度のズレの許容範囲を大きくできる。そのため、太陽電池の電極と配線部材との接続工程を簡素化できるとともに、太陽電池モジュールの歩留まりを向上できる。
【０１０２】
フィンガー電極に非接続電極部と配線接続用電極部とを設け、複数のフィンガー電極の配線接続用電極部を配線部材で接続すれば、半導体層で回収されたキャリアが配線部材に到達するまでにフィンガー電極を移動する距離（キャリア回収距離）が短くなる。例えば、フィンガー電極の延在方向（ｙ方向）の中心付近に配線接続用電極部が存在する場合、キャリア回収距離はフィンガー電極長さの約半分となる。
【０１０３】
図１３に示すように、１つのフィンガー電極の延在方向に沿って複数の配線接続用電極部が設けられている場合、フィンガー電極のキャリア回収距離がさらに小さくなる。そのため、電極の抵抗に起因する電気的ロスが低減し、モジュール特性（特に曲線因子）が向上する。
【０１０４】
１つのフィンガー電極に複数の配線接続用電極部が設けられている場合、フィンガー電極のキャリア回収距離の短縮による電気的ロスの低減に加えて、配線部材と配線接続用電極部とのミスコンタクトに起因するロスを低減できる利点がある。１つのフィンガー電極上に配線部材との接続箇所が１箇所のみ存在する場合は、配線部材とのミスコンタクトが生じたフィンガー電極で回収されたキャリアを太陽電池の外部に取り出すことができないため、完全なロスとなる。
【０１０５】
一方、１つのフィンガー電極に複数の配線接続用電極部が設けられ、それぞれの配線接続用電極部が配線部材と接続される場合、１箇所の配線接続用電極部で配線部材とのミスコンタクトが生じたとしても、他の配線接続用電極部が配線部材と接続されていれば、当該接続部分からキャリアを外部に取り出すことができる。この場合、配線部材とのミスコンタクトに起因してキャリア回収距離が長くなるが、完全なキャリア回収ロスが生じることを回避できる。そのため、ミスコンタクトに起因する大幅な電気的ロスを回避できる。
【０１０６】
図４や図５に示す太陽電池以外にも、フィンガー電極に非接続電極部と配線接続用電極部とを設け、配線接続用電極部にインターコネクタを接続する方法を適用できる。図１に示す太陽電池１００、図３に示す太陽電池３００、および図６に示す太陽電池６００にこの方法を適用した場合にも、配線シートを用いてインターコネクションを実施する場合に比べて、位置合わせの簡素化、キャリア回収距離の短縮化およびミスコンタクトに起因するロスの低減等の効果が発揮されるため、高効率の太陽電池モジュールを歩留まり高く生産できる。
【符号の説明】
【０１０７】
１００，３００，４００，４０１，５００，６００    太陽電池
１０．          半導体基板
１１，１２      導電型半導体層
３１，３２      真性半導体層
４１，４２      透明導電層
２１，２２      金属電極（フィンガー電極）
７０            パッシベーション層
１１１，１１６ａ，１１６ｆ，１１８ａ，１１８ｆ    第一導電型領域
１１２，１１７ａ，１１７ｆ    第二導電型領域
４６０，４７０  非接続電極部
４６１，４７１  配線接続用電極部
５１，５２      配線部材
【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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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１３】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【国際調査報告】
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