(57)【要約】【課題】改善された信頼性を有する太陽電池を提供する。【解決手段】太陽電池１は、光電変換部２０と、電極２１ｐとを備える。電極２１ｐは、光電変換部２０の一主面２０ａの上に配されている。電極２１ｐは、線状部２１ｐａを含む。線状部２１ｐａは、平面視において側面が湾曲しており、かつ中心線が湾曲している湾曲部２２ａを有する。【選択図】図1
2013175634.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光電変換部と、
前記光電変換部の一主面の上に配されており、線状部を含む電極と、
を備え、
前記線状部は、平面視において側面が湾曲しており、かつ中心線が湾曲している湾曲部を有する、太陽電池。
【請求項２】
請求項１に記載の太陽電池において、
前記線状部が金属からなる。
【請求項３】
請求項１または２に記載の太陽電池において、
前記電極は、ｐ側電極及びｎ側電極を含み、
前記ｐ側電極及び前記ｎ側電極は、前記ｐ側電極の湾曲部の側面と前記ｎ側電極の湾曲部の側面とが並行となり、かつ、前記ｐ側電極の湾曲部の中心線と前記ｎ側電極の湾曲部の中心線とが並行となるように設けられている。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の太陽電池において、
少なくとも一部が前記線状部の下方に位置している導電層をさらに備える。
【請求項５】
請求項４に記載の太陽電池において、
前記導電層の断面積は、前記線状部の断面積よりも小さい。
【請求項６】
請求項４または５に記載の太陽電池において、
前記導電層は、透明導電性酸化物を含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、裏面接合型の太陽電池が提案されている。裏面接合型の太陽電池では、受光面に電極を設ける必要が必ずしもない。このため、受光面における受光効率を高めることができる。従って、改善された光電変換効率を実現し得る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−８０８８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
太陽電池の信頼性を改善したいという要望がある。
【０００５】
本発明は、改善された信頼性を有する太陽電池を提供することを主な目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る太陽電池は、光電変換部と、電極とを備える。電極は、光電変換部の一主面の上に配されている。電極は、線状部を含む。線状部は、平面視において側面が湾曲しており、かつ中心線が湾曲している湾曲部を有する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、改善された信頼性を有する太陽電池を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、第１の実施形態における太陽電池の略図的裏面図である。
【図２】図２は、参考例における太陽電池の略図的裏面図である。
【図３】図３は、第２の実施形態における太陽電池の略図的裏面図である。
【図４】図４は、第２の実施形態における太陽電池の略図的断面図である。
【図５】図５は、第３の実施形態における太陽電池の略図的裏面図である。
【図６】図６は、第４の実施形態における太陽電池の略図的裏面図である。
【図７】図７は、第５の実施形態における太陽電池の略図的裏面図である。
【図８】図８は、第６の実施形態における太陽電池の略図的裏面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明を実施した好ましい形態の一例について説明する。但し、下記の実施形態は、単なる例示である。本発明は、下記の実施形態に何ら限定されない。
【００１０】
実施形態等において参照する各図面において、実質的に同一の機能を有する部材は同一の符号で参照することとする。また、実施形態等において参照する図面は、模式的に記載されたものであり、図面に描画された物体の寸法の比率などは、現実の物体の寸法の比率などとは異なる場合がある。図面相互間においても、物体の寸法比率等が異なる場合がある。具体的な物体の寸法比率等は、以下の説明を参酌して判断されるべきである。
【００１１】
図１に示されるように、太陽電池１は、光電変換部２０を有する。光電変換部２０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２０は、一の主面において受光した際にのみキャリアを生成させるものであってもよいし、一の主面のみならず、他の主面において受光した際にもキャリアを生成させるものであってもよい。
【００１２】
光電変換部２０は、例えば、半導体材料からなる基板を有していてもよい。具体的には、光電変換部２０は、例えば、半導体材料からなる基板と、基板の一主面の上に配されたｐ型半導体層及びｎ型半導体層とを有していてもよい。光電変換部２０は、例えば、半導体材料からなり、一主面側の表層に設けられたｐ型ドーパント拡散領域及びｎ型ドーパント拡散領域を有する基板により構成されていてもよい。光電変換部２０は、例えば、半導体材料からなり、一主面側の表層に設けられた一の導電型のドーパント拡散領域を有する基板と、基板の一主面の、一の導電型のドーパント拡散領域が設けられていない部分の上に設けられた他の導電型の半導体層とを有していてもよい。半導体材料からなる基板は、例えば結晶シリコン等により構成することができる。半導体層は、例えば、アモルファスシリコン等により構成することができる。
【００１３】
光電変換部２０の一主面２０ａには、ｐ型半導体層やｐ型ドーパント拡散領域などにより構成されたｐ型表面２０ａｐと、ｎ型半導体層やｎ型ドーパント拡散領域などにより構成されたｎ型表面２０ａｎとが設けられている。
【００１４】
ｐ型表面２０ａｐの上には、ｐ側電極２１ｐが配されている。ｐ側電極２１ｐは、線状部を構成している複数のフィンガー部２１ｐａと、複数のフィンガー部２１ｐａが電気的に接続された集電部２１ｐｂとを有する。複数のフィンガー部２１ｐａは、ｘ軸方向に沿って配されている。集電部２１ｐｂは、ｘ軸方向に沿って延びるバスバー部により構成されている。
【００１５】
ｎ型表面２０ａｎの上には、ｎ側電極２１ｎが配されている。ｎ側電極２１ｎは、線状部を構成している複数のフィンガー部２１ｎａと、複数のフィンガー部２１ｎａが電気的に接続された集電部２１ｎｂとを有する。複数のフィンガー部２１ｎａは、ｘ軸方向に沿って配されている。フィンガー部２１ｎａとフィンガー部２１ｐａとは、ｘ軸方向に沿って交互に配されている。集電部２１ｎｂは、ｘ軸方向に沿って延びるバスバー部により構成されている。
【００１６】
ｐ側電極２１ｐ及びｎ側電極２１ｎは、それぞれ、適宜の導電材料により構成されている。ｐ側電極２１ｐ及びｎ側電極２１ｎのそれぞれは、例えば金属により構成することができる。ｐ側電極２１ｐ及びｎ側電極２１ｎのそれぞれと光電変換部２０との間には、例えばインジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）などからなる透明導電性酸化物層が設けられていてもよい。
【００１７】
少なくともひとつのフィンガー部２１ｐａは、平面視において（主面２０ａに垂直なｚ軸方向から視た際に）側面が湾曲しており、かつ中心線が湾曲している湾曲部２２ａを有する。具体的には、フィンガー部２１ｐａの実質的に全体が少なくともひとつの湾曲部２２ａにより構成されている。
【００１８】
同様に、少なくともひとつのフィンガー部２１ｎａは、平面視において（主面２０ａに垂直なｚ軸方向から視た際に）側面が湾曲しており、かつ中心線が湾曲している湾曲部２２ｂを有する。具体的には、フィンガー部２１ｎａの実質的に全体が少なくともひとつの湾曲部２２ｂにより構成されている。
【００１９】
複数のフィンガー部２１ｐａ、２１ｎａのうち、最も外側に位置するフィンガー部を除いたフィンガー部が湾曲部を有していることが好ましい。
【００２０】
隣り合う側面同士が並行である湾曲部２２ａと湾曲部２２ｂとが存在することが好ましい。湾曲部２２ａの湾曲部２２ｂと隣り合う側面と、その湾曲部２２ａの側面と隣り合う湾曲部２２ｂの側面とは並行であることが好ましい。隣り合っており、中心線同士が並行である湾曲部２２ａ及び湾曲部２２ｂが存在していることが好ましい。湾曲部２２ａの中心線と、その湾曲部２２ａと隣り合う湾曲部２２ｂの中心線とは並行であることが好ましい。
【００２１】
なお、湾曲部２２ａ、２２ｂの一方の側面のみが湾曲していてもよいが、湾曲部２２ａ、２２ｂの両方の側面が湾曲していることが好ましい。例えば、複数の湾曲部２２ａ、２２ｂのうち、最も外側に位置する湾曲部の外側の側面は、湾曲していなくてもよい。
【００２２】
ところで、光電変換部と電極とでは、熱膨張係数が異なる。このため、例えば図２に示されるように、フィンガー部１２１ｐａ、１２１ｎａを直線状に設けた場合は、太陽電池の温度が変化すると、フィンガー部１２１ｐａ、１２１ｎａが設けられた全領域において、フィンガー部１２１ｐａ、１２１ｎａの延びる方向であるｙ軸方向に沿った応力が光電変換部１２０に加わりやすい。従って、光電変換部１２０にｙ軸方向に沿ったクラックが生じやすい。
【００２３】
それに対して、太陽電池１では、フィンガー部２１ｐａ、２１ｎａに、平面視において側面が湾曲しており、かつ中心線が湾曲している湾曲部２２ａ、２２ｂが設けられている。湾曲部２２ａ、２２ｂにおいては、フィンガー部２１ｐａ、２１ｎａの延びる方向が一定ではなく、変化している。このため、太陽電池１の温度が変化した場合に、光電変換部２０に加わる応力の方向が分散する。
【００２４】
例えば、湾曲部２２ａ、２２ｂのうち、側面及び中心線の延びる方向がｙ軸方向と平行である部分が位置する領域においては、光電変換部２０に対してｙ軸方向に沿った応力が加わりやすい。湾曲部２２ａ、２２ｂのうち、側面及び中心線の延びる方向がｙ軸方向に対して５°傾斜した部分が位置する領域においては、光電変換部２０に対してｙ軸方向に対して５°傾斜した方向に沿った応力が加わりやすい。湾曲部２２ａ、２２ｂのうち、側面及び中心線の延びる方向がｙ軸方向に対して１０°傾斜した部分が位置する領域においては、光電変換部２０に対してｙ軸方向に対して１０°傾斜した方向に沿った応力が加わりやすい。このように、湾曲部２２ａ、２２ｂのうち、側面及び中心線の延びる方向がｙ軸方向と平行である部分が位置する領域と、側面及び中心線の延びる方向がｙ軸方向に対して５°傾斜した部分が位置する領域と、側面及び中心線の延びる方向がｙ軸方向に対して１０°傾斜した部分が位置する領域とでは、光電変換部２０に対して加わる応力の向きが異なる。従って、湾曲部２２ａ、２２ｂが設けられた部分において光電変換部２０に生じる応力の向きが分散する。その結果、光電変換部２０にクラックが生じにくくなる。従って、改善された信頼性を有する太陽電池１を実現することができる。
【００２５】
フィンガー部２１ｐａ、２１ｎａが、熱膨張係数が大きな金属からなる場合は、フィンガー部２１ｐａ、２１ｎａと光電変換部２０との熱膨張係数差が大きくなる。従って、光電変換部２０に熱膨張に起因するクラックが生じることを抑制できる本実施形態の技術が特に有効である。
【００２６】
以下、本発明の好ましい実施形態の他の例について説明する。以下の説明において、上記第１の実施形態と実質的に共通の機能を有する部材を共通の符号で参照し、説明を省略する。
【００２７】
（第２の実施形態）
図３及び図４に示されるように、太陽電池２では、電極２１ｐ、２１ｎのそれぞれの下方に、導電層３０ｐ、３０ｎが設けられている。導電層３０ｐ、３０ｎの少なくとも一部は、電極２１ｐ、２１ｎの下方に位置している。導電層３０ｐ、３０ｎは、矩形状に設けられている。このような場合であっても、フィンガー部２１ｐａ、２１ｎａが湾曲部２２ａ、２２ｂを有している限りは、第１の実施形態において説明した効果と実質的に同様の効果が奏される。
【００２８】
光電変換部２０にクラックが生じることをより効果的に抑制する観点からは、導電層３０ｐの断面積がフィンガー部２１ｐａの断面積よりも小さいことが好ましく、フィンガー部２１ｐａの２倍以下の断面積を有することがより好ましい。導電層３０ｎがフィンガー部２１ｎａよりも断面積が小さいことが好ましく、フィンガー部２１ｎａの２倍以下の断面積を有することがより好ましい。
【００２９】
光電変換部２０にクラックが生じることをより効果的に抑制する観点からは、導電層３０ｎ、３０ｐは、それぞれ、光電変換部２０と熱膨張係数が近い透明導電性酸化物または透明導電性酸化物と金属の積層構造物により構成されていることが好ましい。導電層３０ｎ、３０ｐの材料として好ましく用いられる透明導電性酸化物の具体例としては、例えば、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、銅アルミインジウム酸化物（Ｃｕ（ＡｌＩｎ）Ｏ２）、インジウムガリウム亜鉛酸化物（Ｚｎ（ＧａＡｌ）Ｏ２）等が挙げられる。
【００３０】
以下、本発明の好ましい実施形態の他の例について説明する。以下の説明において、上記第１の実施形態と実質的に共通の機能を有する部材を共通の符号で参照し、説明を省略する。
【００３１】
（第２の実施形態）
太陽電池１では、フィンガー部２１ｐａに複数の湾曲部２２ａが設けられている。フィンガー部２１ｎａに複数の湾曲部２２ｂが設けられている。それに対して、図５に示されるように、太陽電池３では、フィンガー部２１ｐａがひとつの湾曲部２２ａにより構成されている。フィンガー部２１ｎａがひとつの湾曲部２２ｂにより構成されている。太陽電池３においても、第１の実施形態において説明した効果と実質的に同様の効果が奏される。
【００３２】
（第３及び第４の実施形態）
太陽電池１では、フィンガー部２１ｐａの全体が湾曲部２２ａにより構成されている。すなわち、フィンガー部２１ｐａには、直線状の部分が含まれない。フィンガー部２１ｎａの全体が湾曲部２２ｂにより構成されている。すなわち、フィンガー部２１ｎａには、直線状の部分が含まれない。
【００３３】
それに対して図６に示される太陽電池４や、図７に示される太陽電池５では、フィンガー部２１ｐａの一部が湾曲部２２ａにより構成されており、残りの一部が直線状の直線部２３ａにより構成されている。フィンガー部２１ｎａの一部が湾曲部２２ｂにより構成されており、残りの一部が直線状の直線部２３ｂにより構成されている。
【００３４】
具体的には、太陽電池４では、フィンガー部２１ｐａのｙ軸方向における中央部が湾曲部２２ａにより構成されており、両端部が直線部２３ａにより構成されている。太陽電池４では、フィンガー部２１ｎａのｙ軸方向における中央部が湾曲部２２ｂにより構成されており、両端部が直線部２３ｂにより構成されている。
【００３５】
太陽電池５では、フィンガー部２１ｐａのｙ軸方向における基端部が直線部２３ａにより構成されており、残りの部分が湾曲部２２ａにより構成されている。フィンガー部２１ｎａのｙ軸方向における基端部が直線部２３ｂにより構成されており、残りの部分が湾曲部２２ｂにより構成されている。
【００３６】
太陽電池４，５においても、フィンガー部２１ｐａ、２１ｎａに湾曲部２２ａ、２２ｂが設けられているため、第１の実施形態において説明した効果と実質的に同様の効果が奏される。
【００３７】
（第５の実施形態）
太陽電池１〜５は、それぞれ、ｐ側電極２１ｐが集電部２１ｐｂを有し、ｎ側電極２１ｎが集電部２１ｎｂを有する。それに対して、図８に示される太陽電池６では、ｐ側電極２１ｐは、複数のフィンガー部２１ｐａによって構成されており、集電部を有さない。ｎ側電極２１ｎは、複数のフィンガー部２１ｎａによって構成されており、集電部を有さない。このような場合であっても、第１の実施形態において説明した効果と実質的に同様の効果が奏される。
【００３８】
ｐ側電極とｎ側電極とのうちの一方の線状部にのみ湾曲部を設けてもよい。その場合は、ｐ側電極の線状部と、ｎ側電極の線状部とのうちの横断面積が大きな方に湾曲部を設けることが好ましい。
【符号の説明】
【００３９】
１〜６…太陽電池
２０…光電変換部
２０ａ…主面
２０ａｎ…ｎ型表面
２０ａｐ…ｐ型表面
２１ｎ…ｎ側電極
２１ｎａ…フィンガー部
２１ｎｂ…集電部
２１ｐ…ｐ側電極
２１ｐａ…フィンガー部
２１ｐｂ…集電部
２２ａ、２２ｂ…湾曲部
２３ａ、２３ｂ…直線部
３０ｎ、３０ｐ…導電層
【図１】
2013175634.tif 000003
【図２】
2013175634.tif 000004
【図３】
2013175634.tif 000005
【図４】
2013175634.tif 000006
【図５】
2013175634.tif 000007
【図６】
2013175634.tif 000008
【図７】
2013175634.tif 000009
【図８】
2013175634.tif 000010