(57)【要約】【課題】  本発明は、裏面接合型太陽電池において、基板の斜辺近傍での裏面入射による発電を向上させることにある。【解決手段】  本発明の太陽電池は、半導体基板１１の一方の面に電極１６、１７を有する裏面接合型太陽電池であって、電極部１６，１７は、一対の接続電極１６ｂ、１７ｂと、接続電極１６ｂ、１７ｂの各々に複数接続された電極１６ｆ、１７ｆと、電極１６ｆ、１７ｆから分岐する複数の端部電極１６ｃ、１７ｃと、を有する。【選択図】    図１
2013045950.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板の一方の面に電極を有する裏面接合型太陽電池であって、
前記電極部は、
一対の接続電極と、
前記接続電極の各々に複数接続された電極と、
前記電極から分岐する複数の端部電極と、
を有する、裏面接合型太陽電池。
【請求項２】
複数の前記電極は、接続される前記接続電極に応じて交互に配置して形成された、請求項１に記載の裏面接合型太陽電池。
【請求項３】
複数の前記端部電極は、前記端部電極がつながる前記電極が接続された前記接続電極に応じて交互に配置して形成された、請求項１又は請求項２に記載の裏面接合型太陽電池。
【請求項４】
前記半導体基板として四隅に斜辺を有する略矩形の単結晶シリコンウェハーを用いたものであって、
前記半導体基板の前記斜辺近傍に前記端部電極を設けたこと
を有する、請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の裏面接合型太陽電池。
【請求項５】
前記半導体基板の前記斜辺に平行する前記接続電極を有さない、請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の裏面接合型太陽電池。
【請求項６】
受光面保護材と裏面保護材の間に充填材を介して半導体基板の一方の面に電極を有する裏面接合型太陽電池を封止した太陽電池モジュールであって、
前記電極部は、
一対の接続電極と、
前記接続電極の各々に複数接続された電極と、
前記電極から分岐する複数の端部電極と、
を有する、太陽電池モジュール。
【請求項７】
複数の前記電極は、接続される前記接続電極に応じて交互に配置して形成された、請求項６に記載の太陽電池モジュール。
【請求項８】
複数の前記端部電極は、前記端部電極がつながる前記電極が接続された前記接続電極に応じて交互に配置して形成された、請求項６又は請求項７に記載の太陽電池モジュール。
【請求項９】
前記半導体基板として四隅に斜辺を有する略矩形の単結晶シリコンウェハーを用いたものであって、
前記半導体基板の前記斜辺近傍に前記端部電極を設けたこと
を有する、請求項６ないし請求項８のいずれか一項に記載の太陽電池モジュール。
【請求項１０】
前記半導体基板の前記斜辺に平行する前記接続電極を有さない、請求項６ないし請求項９のいずれか一項に記載の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、一方の面に正負の電極が配置される裏面接合型太陽電池及びそれを用いた太陽電池モジュールに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
太陽電池として、基板の受光面には電極を形成せずに、受光面とは反対側の裏面のみに異なる導電型の電極を形成し、正負両キャリアの取り出しを裏面に形成した電極から取り出すように構成した裏面接合型太陽電池が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図５に従い従来の裏面接合型太陽電池について説明する。この太陽電池１１０は、ｎ型の単結晶シリコンからなる基板１１１の受光面側とは反対側の裏面に、ｎ型電極１１６、ｐ型電極１１７が形成される。ｎ型電極１１６は、ｎ型細線電極１１６ｆとｎ型バスバー電極１１６ｂとで構成され、ｐ型電極１１７は、ｐ型細線電極１１７ｆとｐ型バスバー電極１１７ｂとで構成される。
【０００４】
太陽電池の出力を向上させる観点から、ｐ型電極１１７とｎ型電極１１６とが基板１１１の裏面全体を略覆うように、互いに所定の間隔を隔てて櫛型に形成される。そして、ｐ型バスバー電極１１７ｂは、基板１１１の裏面上における一方の端部に、ｐ型細線電極１１７ｆと交差する方向に延在して形成され、ｎ型バスバー電極１１６ｂは基板１１１の裏面上における他方の端部に、ｎ型細線電極１１６ｆと交差する方向に延在して形成される。
【０００５】
そして、ｎ型電極１１６、及びｐ型電極１１７と接する基板１１１には、それぞれの領域に対応するように形成されたｎ型領域、ｐ型領域が設けられる。
【０００６】
この裏面接合型太陽電池の受光面に太陽光が入射すると、基板１１１の受光面近傍で生じたキャリアが裏面に形成されたｐｎ接合まで到達し、ｎ型細線電極１１６ｆおよびｐ型細線電極１１７ｆに電流として収集される。収集された電流がバスバー電極１１６ｂ、１１７ｂを介して外部に出力される。
【０００７】
ところで、太陽電池は、通常、矩形形状のものが用いられる。単結晶型太陽電池においては、単結晶シリコンインゴットを切り出したウェハーを用いる。このウェハーは、円柱状のインゴットからできるだけ大きい矩形形状とするために、四角形の角を落とした略八角形の形状に形成される。すなわち、四隅がインゴットの外周面に沿って切り落とされたような略矩形状に形成される。本願明細書では、この四隅に形成された直線または曲線からなる辺を斜辺、また切り落とされた領域を角部という。
【０００８】
図５に示す裏面接合型太陽電池は、基板１１１として、単結晶シリコンウェハーを用いているので、四隅に斜辺１１１ｃを有している。この基板１１１の斜辺１１１ｃ近傍には、バスバー電極１１６ｂ、１１７ｂが設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００６−１２０９４４号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
図６に示すように、太陽電池モジュールにおいては、モジュール面積（受光面積）における発電領域の割合を増加させるために、太陽電池１１０、１１０間はできるだけ密接して配置している。そして、太陽電池１１０、１１０間は、バスバー電極１１６ｂ、１１７ｂを配線部材１５０により、直列又は並列に接続している。
【００１１】
しかしながら、単結晶シリコンウェハーを用いた太陽電池１１０においては、上述したように、四隅に斜辺１１１ｃを有しているために、この斜辺がそれぞれ対向する部分においては、隣接する４つの太陽電池の角部が集まり、ひし形の隙間Ｓが形成され、入射した光の多くが太陽電池１１０間を透過してしまう問題があった。
【００１２】
また、裏面接合型太陽電池１１０では、裏面側の電極間の間隙からの入射した光であっても発電する。しかしながら、太陽電池１１０の斜辺１１１ｃの近傍には、バスバー電極１１６ｂ、１１７ｂが配置されていた。このため、太陽電池１１０の斜辺１１１ｃ近傍には、角部などの斜辺１１１ｃ近傍から入射した光が反射または散乱されることにより多く入射するにも関わらず、発電に寄与させることができないという問題があった。
【００１３】
本発明は、角部などの斜辺近傍から入射した光を有効に活用し、発電を向上させた裏面接合型太陽電池を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の太陽電池は、半導体基板の一方の面に電極を有する裏面接合型太陽電池であって、電極部は、一対の接続電極と、接続電極の各々に複数接続された電極と、電極から分岐する複数の端部電極と、を有する。
【００１５】
また、本発明は、受光面保護材と裏面保護材の間に充填材を介して半導体基板の一方の面に電極を有する裏面接合型太陽電池を封止した太陽電池モジュールであって、電極部は、一対の接続電極と、接続電極の各々に複数接続された電極と、電極から分岐する複数の端部電極と、を有する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の太陽電池は、角部などの斜辺近傍から入射した光を有効に活用し、発電量を増大させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る太陽電池を用いた太陽電池モジュールの一部を示す平面図である
【図２】本発明の第１の実施形態に係る太陽電池を用いた太陽電池モジュールの概略断面図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る太陽電池を示す平面図である。
【図４】本発明の第１の実施形態に係る太陽電池の斜辺近傍の拡大平面図である。
【図５】従来の太陽電池を示す概略平面図である。
【図６】従来の太陽電池を用いた太陽電池モジュールを示す模式的平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付し、説明の重複を避けるためにその説明は繰返さない。
【００１９】
尚、本願明細書において、「受光面」とは、太陽電池または太陽電池モジュールにおける半導体基板の太陽光が主として入射する側の表面を意味し、「裏面」とは、上記半導体基板における受光面と反対側の表面を意味する。
【００２０】
図１は、第１の実施形態に係る太陽電池を用いた太陽電池モジュールの一部を示す平面図、図２は、第１の実施形態の太陽電池を用いた太陽電池モジュールの概略断面図である。図３は、第１の実施形態に係る太陽電池を示す平面図、図４は、第１の実施形態に係る太陽電池の斜辺部分の拡大平面図である。
【００２１】
図１及び図２に示す通り、第１の実施形態に係る太陽電池１０を用いた太陽電池モジュール１００は、受光面保護材１０１と裏面保護材１０２の間に充填材１０３を介し、複数の太陽電池１０を封止して構成される。
【００２２】
受光面保護材１０１は、透光性を有する板状の部材が用いることが好ましく、ガラスやポリイミドなどの樹脂等を用いることができる。また、受光面保護材１０１は、水分の透過を遮断できるものとすることが好ましい。さらには、太陽電池モジュール１００を構成した際に、太陽電池モジュール１００の形状を維持できることが好ましい。そこで本実施形態では、受光面保護材１０１として、ガラスを用いる。
【００２３】
裏面保護材１０２は、絶縁性を有する部材を用いことが好ましく、ガラスやＰＥＴなどの樹脂、またはこれらの部材にＡｌ（アルミニウム）箔を挟んだ積層体等を用いることができる。また、裏面保護材１０２は、水分の透過を遮断できるものとすることが好ましい。加えて、裏面保護材１０２は、受光面保護材１０１と対向する面が光を反射・散乱させることができるものが好ましく、白色のものを用いることが好ましい。本実施形態では、裏面保護材１０２として、ＰＥＴ（ポリエチレン・テレフタレート）にＡｌ箔を挟んで構成した可撓性を有する積層体からなり、受光面保護層１０１に対向する面が白色のものを用いた。なお、本実施形態では、裏面保護材１０２として軟質で可撓性を有するものを用いたが、これに限られず、硬質なものを用い、太陽電池モジュール１００の形状を維持できるようにしてもよい。
【００２４】
充填材１０３は、絶縁性を有し、受光面保護材１０２と裏面保護材１０３の間に太陽電池１０を封止することができる部材が用いられ、ＥＶＡ（エチレン・ビニル・アセテート）、ＰＶＢ（ポリビニル・ブチレン）等の熱硬化性または熱架橋性の樹脂が用いられる。本実施形態では、充填材１０３としてＥＶＡを用いた。
【００２５】
太陽電池１０は、基板１１の裏面に、ｎ型電極１６、ｐ型電極１７が形成される。ｎ型電極１６は、ｎ型細線電極１６ｆとｎ型バスバー電極１６ｂとで構成され、ｐ型電極１７は、ｐ型細線電極１７ｆとｐ型バスバー電極１７ｂとで構成される。なお、ｎ型電極１６及びｐ型電極１７については、後ほど詳細に説明を行う。
【００２６】
本実施形態では、図２に示すように、基板１１として、単結晶シリコンウェハーを用い、アモルファスシリコン層を積層して形成された太陽電池を用いた。より具体的には、本実施形態では太陽電池として、以下の構成を有するものを用いた。基板１１としてｎ型の単結晶シリコンウェハーが用いられ、基板１１の受光面上においては、実質的に真性な非晶質半導体１９、ｎ型非晶質シリコン２０、窒化シリコンなどの保護膜２１が順次積層された構成を有する。また、基板１１の裏面においては、ｎ型電極１６に対応するｎ領域１２では、基板１１上に、実質的に真性な非晶質半導体層１２１、ｎ型非晶質半導体層１２２、窒化シリコン層１２３、ｎ型電極１６が順次積層され、窒化シリコン層１２３を貫通する穴を介して、ｎ型非晶質半導体層１２２とｎ型電極１６とが接続された構成を有する。ｎ型電極１６は、下地電極１６１上にメッキ層１６２が形成される。
【００２７】
また、ｐ型電極１７に対応するｐ領域１３では、基板１１上に、実質的に真性な非晶質半導体層１３１、ｐ型非晶質半導体層１３２、ｐ型電極１７が順次積層された構成を有する。ｐ型電極１７は、下地電極１７１上にメッキ層１７２が形成される。そして、ｎ電極１６及び／又はｐ電極１７には、電極から分岐する複数の端部電極１６ｃ、１７ｃを有する。
【００２８】
以上のような構成の太陽電池を用いることにより、裏面に入射した光からより多くの電力を出力させることができる。
【００２９】
太陽電池として、裏面にｐ型及びｎ型の電極を有するものであれば良く、従来技術に開示された単結晶シリコンにドーパントを拡散させ形成したものの他、さまざまな太陽電池を用いることができる。
【００３０】
そして、上記の太陽電池１０が複数用意され、一の太陽電池１０のｎ型バスバー電極１６ｂと、隣接する太陽電池１０のｐ型バスバー電極１７ｂと、が配線部材５０で電気的に直列接続される。そして、この直列接続された太陽電池素子群を複数接続して太陽電池接続体１００ａが形成される。
【００３１】
受光面保護材１０１上に充填材１０３、太陽電池接続体１００ａ、充填材１０３、裏面保護材１０２を順次積層し、加熱・加圧することにより太陽電池モジュール１００が形成される。なお、本太陽電池モジュール１００の周辺部には、太陽電池モジュール１００の強度を強めるためのフレームを設けてもよい。さらには、太陽電池モジュール１００の裏面保護材１０２上などに発電した電力を取り出す端子ボックスを設けてもよい。
【００３２】
以下に、図３及び図４を用いて、本太陽電池モジュール１００で用いた太陽電池１０の特徴について説明を行う。太陽電池１０では、ｎ型電極１６とｐ型電極１７とが基板１１の裏面全体を略覆うように、互いに所定の間隔を隔てて櫛型形状に形成されている。より具体的には、基板１１の斜辺１１ｃ近傍以外の領域においては、ｎ型バスバー電極１６ｂは、基板１１の一方の端部にｎ型細線電極１６ｆと交差する方向に延在して形成され、ｎ型細線電極１６ｆと接続されている。一方、ｐ型バスバー電極１７ｂは、基板１１の他方の端部にｐ型細線電極１７ｆと交差する方向で延在して形成され、ｐ型細線電極１７ｆと接続されている。
【００３３】
図４に示すように、斜辺１１ｃに平行するｐ型バスバー電極１７ｂを設けずにｐ型端部電極１７ｃが複数設けられると共に、ｐ型端部電極１７ｃに噛み合うようにｎ型端部電極１６ｃが設けられた構成とする。
【００３４】
本構成について、ｎ型電極１６に着目して再度、以下に説明を行う。基板１１の辺に沿って延在するｎ型細線電極１６ｆのうち、もっとも端に位置するｎ型細線電極１６ｆから新たな複数のｎ型端部電極１６ｃが分岐した構成とする。より具体的には、ｎ型細線電極１６ｆの延在方向の端部のうち、ｎ型バスバー電極１６ｂが接続される端部と反対の端部から新たな複数のｎ型端部電極１６ｃが分岐した構成とする。
【００３５】
同様に、ｐ型電極１７に着目して以下に説明を行う。斜辺１１ｃから最も離れた斜辺１１ｃと平行するｐ型細線電極１７ｆから新たな複数のｐ型端部電極１７ｃが分岐した構成とする。すなわち、斜辺１１ｃから最も離れた斜辺１１ｃと平行するｐ型端部電極１７ｃにｐ型バスバー電極１７ｂの役割を持たせた構成とする。
【００３６】
なお、上記の説明では、太陽電池１０の一つの斜辺１１ｃ近傍における実施形態を説明したが、これに限られない。例えば、左右または上下対称に配置し、またはｎ型またはｐ型の極性を入れ替え、４つの斜辺１１ｃのうち、いずれかの近傍に適用してもよい。また、同時に太陽電池１０の全ての斜辺１１ｃ近傍に適用するなど、複数の箇所に適用してもよい。
【００３７】
本実施形態の構成にとすることにより、以下の効果を得ることができる。
【００３８】
本実施形態では、斜辺１１ｃに沿って、太陽電池１０の斜辺１１ｃ近傍にｎ型端部電極１６ｃとｐ型端部電極１７ｃが交互に形成される。これに伴い、太陽電池１０の斜辺１１ｃ近傍にもｎ型端部電極１６ｃ及びｐ型端部電極１７ｃに対応したｎ領域１２及びｐ領域１３が形成される。この結果、太陽電池１０の斜辺１１ｃ近傍においても、入射した光によって電力を発生させることができる発電領域とすることができ、受光面及び裏面に入射した光をより発電に寄与させることができるようになった。
【００３９】
また、従来、太陽電池１０の斜辺１１ｃ近傍においても広い幅を有するバスバー電極が形成されており、バスバー電極は銀や銅などの金属から形成されるため、多くの領域において基板１１へ入射する光を遮ってしまい、入射した光を発電に寄与させることができていなかった。それに対し、本実施形態では、太陽電池１０の斜辺１１ｃ近傍にｎ型端部電極１６ｃとｐ型端部電極１７ｃが交互に形成される構成により、ｎ型端部電極１６ｃとｐ型端部電極１７ｃの間から基板１１に向かって光の入射が可能となる。
【００４０】
さらには、太陽電池モジュール１００においては、角部や隣接する太陽電池１０との間に入射する光は、直接太陽電池に入射しないものの、裏面保護材１０２や受光面保護材１０１に反射・拡散され、太陽電池１０の裏面側及び受光面側に反射光・散乱光として入射する。この反射光・散乱光は、角部に隣接する太陽電池１０の斜辺１１ｃ近傍により多く入射する。このため、他の領域に比べ、太陽電池１０の斜辺１１ｃ近傍を発電領域とし、基板１１へ光がより入射する構成とすることにより、より発電に寄与する光を多くすることができる。
【００４１】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。上記実施形態では、単結晶シリコンウェハーが斜辺を有することに基づき、角部へ入射した光が発電に寄与しないことに鑑みてなされたものである。このため、入射した光をより多く発電に寄与させるものであればよく、例えば基板１１として単結晶シリコンウェハーに限られず、非単結晶シリコンウェハーなど各種の半導体基板を用いることができる。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００４２】
１０  太陽電池
１１  基板
１１ｃ  斜辺
１２  ｎ型領域
１３  ｐ型領域
１６  ｎ型電極
１６ｆ  ｎ型細線電極
１６ｂ  ｎ型バスバー電極
１６ｃ  ｎ型端部電極
１７  ｐ型電極
１７ｆ  ｐ型細線電極
１７ｂ  ｐ型バスバー電極
１７ｃ  ｐ型端部電極
【図１】
2013045950.tif 000003
【図２】
2013045950.tif 000004
【図３】
2013045950.tif 000005
【図４】
2013045950.tif 000006
【図５】
2013045950.tif 000007
【図６】
2013045950.tif 000008