(57)【要約】      （修正有）【課題】取り出し電極と集電極の相対的な位置関係がずれて形成された場合も両者の電気的接続が確保され、取り出し電極のはがれやインターコネクタと取り出し電極のはがれの発生を防止することのできる取り出し電極を提供する。【解決手段】裏面に電流を集電する集電極６１と電流を取り出す取り出し電極７１を有する。集電極６１は略長方形の開口部６１Ｈを有する。取り出し電極７１は開口部６１Ｈと平行で略長方形の形状を有する電極本体部７１Ａと、電極本体部７１Ａの長辺から延長された複数の電極突出部からなり、電極突出部は、第１の電極突出部７１Ｂと第２の電極突出部７１Ｃを有し、第１の電極突出部７１Ｂは、第２の電極突出部７１Ｃより長い。電極本体部７１Ａの短辺方向の長さＷａは開口部６１Ｈの短辺方向の長さＷｈより短く、電極本体部７１Ａの短辺方向の長さＷａと第２の電極突出部７１Ｃの長さの和は開口部６１Ｈの短辺方向の長さより長い。【選択図】図３
2013211341.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリコン基板の裏面に、電流を集電する集電極と、該集電極で集めた電流を取り出す取り出し電極を有する太陽電池セルであって、
前記集電極は、略長方形の形状の開口部を有し、
前記取り出し電極は、前記開口部と平行で略長方形の形状を有する電極本体部と、該電極本体部の長辺から延長された複数の電極突出部からなり、
前記電極突出部は、第１の電極突出部と第２の電極突出部を有し、
前記第１の電極突出部は、前記第２の電極突出部より長く、
前記電極本体部の短辺方向の長さは、前記開口部の短辺方向の長さより短く、
前記電極本体部の短辺方向の長さと前記第２の電極突出部の長さの和は、前記開口部の短辺方向の長さより長い
太陽電池セル。
【請求項２】
前記第１の電極突出部は、前記第２の電極突出部より幅が狭い
請求項１に記載の太陽電池セル。
【請求項３】
前記突出部の幅の和は、所定値より大きい
請求項１に記載の太陽電池セル。
【請求項４】
前記所定値は、前記電極本体部の長辺方向の長さの７．１％より大きい
請求項３に記載の太陽電池セル。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の太陽電池セルを複数個用いて構成された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、太陽電池セル、特に銀ペースト焼成電極を備える太陽電池セルに関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽光エネルギを直接電気エネルギに変換する太陽電池は、近年、特に地球環境問題の観点から、次世代のエネルギ源としての期待が急速に高まっている。太陽電池としては、化合物半導体または有機材料を用いたものなど様々な種類があるが、現在、主流となっているのは、シリコン結晶を用いたものである。
【０００３】
図１３は、引用文献１に記載の、従来の太陽電池セル２００の構造を示した断面図である。Ｐ型半導体基板２０１の表面近傍全面に、一定の深さまでＮ型不純物を拡散させてＮ型を呈する拡散層２０２を設け、半導体基板２０１の表面に窒化シリコン膜などから成る反射防止膜２０３を設け、表面に表面電極２０４を設ける。裏面にはアルミニウムなどから成る集電部２０５と銀などから成る出力取出部２０６とで構成される裏面電極を設けている。また半導体基板２０１の裏面には高濃度のＰ型拡散層２０７が形成される。
【０００４】
図１４は、太陽電池セルの表面電極の構造を示したものである。表面電極２０４は、縦方向に延在するメイン電極と、横方向に延在するサブグリッド電極が交差する構造である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−１７９３３６号広報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで近年、資源の有効活用の点からもコストダウンの点からも、セル搭載材料低減が要請されている。電極に用いる銀の使用量削減は、その有効な手段の一つである。そこで、出力取り出し部２０６の面積を削減する手段の検討を行った。
【０００７】
図１５は、太陽電池セルの裏面電極の構造を模式的に示したものである。出力取り出し部２０６は縦長形状で、図のように６か所に形成されている。集電部２０５は、出力取り出し部２０６以外の裏面全体に形成されている。出力取り出し部２０６には、銅製のインターコネクタ２０８を半田付け等により接続する。図１５では、インターコネクタ２０８は、点線で示している。
【０００８】
図１６は、出力取り出し部２０６の形状を拡大して模式的に示したものである。集電部２０５には、開口部２０５Ｈがある。出力取り出し部２０６は、縦長形状の本体部２０６Ａから突出部２０６Ｂが左右に６本ずつ突き出した形状を有している。本体部２０６Ａは、開口部２０５Ｈにより露出している。突出部２０６Ｂは、集電部２０５の下側に形成されている。本体部２０６Ａの幅Ｗａは、開口部２０５Ｈの幅Ｗｈより広い。すなわち、本体部２０６Ａの左右両端部分である左右端部２０６Ｃも、集電部２０５の下側に形成されている。従って、突出部２０６Ｂと左右端部２０６Ｃは、点線で示している。突出部２０６Ｂと左右端部２０６Ｃは、集電部２０５と重なっており、電気的に接続されている。出力取り出し部２０６にインターコネクタを取り付けた際は、主にこの重なった部分を通って電流が取り出される。また、本体部２０６Ａの上下端には、Ｐ型半導体基板２０１が露出している。
【０００９】
図１７は、集電部２０５と出力取り出し部２０６の位置がずれて形成された場合を示したものである。ずれることにより、集電部２０５と出力取り出し部２０６の重なる部分は変わるが、重なる面積はほぼ同一であるため、電気的な接続も変わらない。
【００１０】
上記構造において、出力取り出し部２０６の面積を削減する手段の一つとして、出力取り出し部２０６の縦方向の長さを短くすることが考えられる。出力取り出し部２０６の縦方向の長さを短くしても、左右端部２０６Ｃがある程度の面積を確保できていれば、電気的な抵抗が大きく上昇することは無い。
【００１１】
しかし、出力取り出し部２０６の縦方向の長さを短くすると、インターコネクタの延在方向（図１５の場合は縦方向）に加わる応力に対する強度が低下し、出力取り出し部２０６からインターコネクタがはがれやすくなる問題がある。この問題は、温度変化時に顕著である。シリコン基板とインターコネクタで熱膨張率が異なることから、温度変化時は出力取り出し部２０６に、インターコネクタの延在方向に応力が発生するためである。また、インターコネクタと出力取り出し部２０６の接着部分における半田溶着状態のばらつきにより、部分的に半田溶着が不十分な箇所が生じてはがれやすくなる可能性があり、出力取り出し部２０６が短すぎると、全く溶着できていない出力取り出し部２０６が生じてしまう可能性がある。このような問題を招来しないためには、出力取り出し部２０６はある程度の長さを有していることが望ましい。従って、出力取り出し部２０６の縦方向の長さを短くすることには問題がある。
【００１２】
別の手段として、出力取り出し部２０６の本体部２０６Ａの横幅を狭くことが考えられる。
【００１３】
図１８に、本体部の横幅を狭くした電極形状を示す。出力取り出し部２１６の本体部２１６Ａは、図１６の本体部２０６Ａに比べて横幅が狭く、銀使用量を少なくすることができる。しかし、集電部２０５と出力取り出し部２１６の重なり面積が減少し、集電部２０５と出力取り出し部２１６の間の抵抗値が増大する問題が生じる。
【００１４】
この問題に対して、開口部２０５Ｈを小さくし、出力取り出し部２１６が小さくても集電部２０５と出力取り出し部２１６の重なり面積が大きくなるようにすることが考えられる。しかし、開口部２０５Ｈを小さくして出力取り出し部２１６の露出面積が小さくなると、出力取り出し部２１６とインターコネクタとの接続面積も小さくなり、インターコネクタとの接続抵抗の増大や、インターコネクタの接続強度の低下が生じる問題がある。
【００１５】
本発明は上記の問題に鑑みてなされたものであり、裏面銀電極（特許文献１の出力取り出し部に相当）とアルミニウム電極（特許文献１の集電部に相当）の相対的な位置関係が正しく形成された場合もずれて形成された場合も変わりなく両者の電気的接続が確保されること、裏面銀電極の銀使用量を低減させること、裏面銀電極のはがれやインターコネクタと裏面銀電極のはがれの発生を防止することのいずれも満たす裏面銀電極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】
【００１６】
本発明の一態様によれば、本発明にかかる太陽電池セルは、シリコン基板の裏面に、電流を集電する集電極と、集電極で集めた電流を取り出す取り出し電極を有する太陽電池セルであって、集電極は、略長方形の形状の開口部を有し、取り出し電極は、開口部と平行で略長方形の形状を有する電極本体部と、電極本体部の長辺から延長された複数の電極突出部からなり、電極突出部は、第１の電極突出部と第２の電極突出部を有し、第１の電極突出部は、第２の電極突出部より長く、電極本体部の短辺方向の長さは、開口部の短辺方向の長さより短く、電極本体部の短辺方向の長さと第２の電極突出部の長さの和は、開口部の短辺方向の長さより長いことを特徴とする。
【００１７】
本発明の別の一態様によれば、第１の電極突出部は、第２の電極突出部より幅が狭くても良い。
【００１８】
本発明の別の一態様によれば、突出部の幅の和は、所定値より大きくても良い。
【００１９】
本発明の別の一態様によれば、所定値は、電極本体部の長辺方向の長さの７．１％より大きくても良い。
本発明の別の一態様によれば、本発明にかかる太陽電池モジュールは、上記のいずれかの太陽電池セルを複数個用いて構成されたものであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、裏面銀電極とアルミニウム電極の相対的な位置関係が正しく形成された場合もずれて形成された場合も変わりなく両者の電気的接続が確保されること、裏面銀電極の銀使用量を低減させること、裏面銀電極のはがれやインターコネクタと裏面銀電極のはがれの発生を防止することのいずれも満たす裏面銀電極を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施形態１にかかる太陽電池セルの製造方法および断面構造を示した図である。
【図２】本発明の実施形態１にかかる太陽電池セルの裏面のアルミニウム電極と裏面銀電極を模式的に示したものである。
【図３】本発明の実施形態１にかかる太陽電池セルの裏面銀電極の形状とアルミニウム電極との重なりを模式的に示したものである。
【図４】本発明の実施形態１にかかる裏面銀電極とアルミニウム電極がずれて形成された場合を示したものである。
【図５】本発明の実施形態１にかかる太陽電池セルの受光面銀電極の形状の一例を模式的に示したものである。
【図６】本発明の実施形態１にかかる太陽電池セルを用いた太陽電池モジュールの模式的な断面図を示したものである。
【図７】本発明の実施形態１の実施例にかかる裏面銀電極の形状を示した図である。
【図８】本発明の実施形態１の比較例にかかる裏面銀電極の形状を示した図である。
【図９】本発明の実施形態１の従来例にかかる裏面銀電極の形状を示した図である。
【図１０】本発明の実施形態２にかかる太陽電池セルの裏面銀電極の形状とアルミニウム電極との重なりを模式的に示したものである。
【図１１】本発明の実施形態３にかかる太陽電池セルの裏面のアルミニウム電極と裏面銀電極を模式的に示したものである。
【図１２】本発明の実施形態３にかかる太陽電池セルの裏面銀電極の形状とアルミニウム電極との重なりを模式的に示したものである。
【図１３】従来の太陽電池セルの構造を示した断面図である。
【図１４】従来の太陽電池セルの表面電極の構造を示した図である。
【図１５】従来の太陽電池セルの裏面電極の構造を模式的に示した図である。
【図１６】従来の太陽電池セルの裏面の出力取り出し部の形状を拡大して模式的に示したものである。
【図１７】従来の太陽電池セルの裏面において、集電部と出力取り出し部の位置がずれて形成された場合を示したものである。
【図１８】従来の太陽電池セルの裏面において、出力取り出し部の本体部の横幅を狭く形成した電極の形状を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の実施形態について説明する。なお、本発明の図面において、同一の参照符号は、同一部分または相当部分を表わすものとする。
【００２３】
＜実施形態１＞
図１は、本発明の実施形態１にかかる太陽電池セルの製造方法および断面構造を示したものである。
【００２４】
まず、図１（ａ）に示すように、単結晶または多結晶のｐ型のシリコンインゴットを、たとえばワイヤソーなどでスライスすることによってｐ型シリコン基板１を得る。ここで、ｐ型シリコン基板１の表面全面には上記のシリコンインゴットのスライス時に生じたダメージ層１ａが形成される。
【００２５】
次に、図１（ｂ）に示すように、ｐ型シリコン基板１の表面全面をエッチングすることによって、ｐ型シリコン基板１の表面全面に形成されたダメージ層１ａを除去する。本実施形態では、１辺が１５６ｍｍの正方形状で厚さ１８０μｍの多結晶のｐ型シリコン基板をエッチングし、厚さ１７０μｍのｐ型シリコン基板を作製した。ここで、エッチング条件を調整することによって、ｐ型シリコン基板１の表面にたとえばテクスチャ構造などの微小な凹凸を形成することもできる。このように、ｐ型シリコン基板１の表面に微小な凹凸を形成した場合には、ｐ型シリコン基板１の微小な凹凸を有する表面に入射する太陽光の反射を低減することができるため、太陽電池セルの変換効率を高めることができる。
【００２６】
次に、図１（ｃ）に示すように、ｐ型シリコン基板１の表面のうち最も大きな面積を有する２つの主面のうち一方の主面にｎ型ドーパント拡散層２を形成する。この面に太陽光を入射させるので、以下、この面を受光面という。ここで、ｎ型ドーパント拡散層２は、たとえばＰＯＣ１３などのｎ型ドーパントであるリンを含むガスを用いた気相拡散、またはリンの化合物を含むドーパント液を用いた塗布拡散などの方法により形成することができる。なお、リンの拡散によってｐ型シリコン基板１の受光面にリンシリケートガラス層が形成された場合には、リンシリケートガラス層はたとえば酸処理などによって除去する。本実施形態では、ｐ型多結晶シリコン基板の一方の面にリンシリケートガラス液（ＰＳＧ液）を塗布した後にｐ型多結晶シリコン基板を約９００℃の温度雰囲気中に設置することによって、ｐ型多結晶シリコン基板の一方の面にリンの拡散によるｎ型ドーパント拡散層を形成した。ここで、ｎ型ドーパント拡散層の面抵抗は約５０Ω／□であった。
【００２７】
次に、図１（ｄ）に示すように、ｐ型シリコン基板１の受光面のｎ型ドーパント拡散層２上に反射防止膜３を形成する。ここで、反射防止膜３は、たとえば、プラズマＣＶＤ法を用いて窒化シリコン膜を形成する方法または常圧ＣＶＤ法を用いて酸化チタン膜を形成する方法などによって形成することができる。本実施形態では、プラズマＣＶＤ法によって厚さ８０ｎｍの窒化シリコン膜を形成した。
【００２８】
次に、図１（ｅ）に示すように、ｐ型シリコン基板１の受光面とは反対側の面（以下この面を、裏面という）に銀ペースト７を塗布し、その後乾燥させる。ここで、銀ペースト７としては、たとえば銀粉末、ガラスフリット、樹脂、添加剤および有機溶剤などを含む従来から公知のものを用いることができる。また、銀ペースト７の塗布方法としては、たとえばスクリーン印刷法を用いることができる。本実施形態では、スクリーン印刷法を用いて銀ペースト７を印刷し、２００℃程度で乾燥させた。
【００２９】
次に、図１（ｆ）に示すように、ｐ型シリコン基板１の裏面にアルミニウムペースト６を塗布し、その後乾燥させる。この時、アルミニウムペースト６は、銀ペースト７の一部と重なるように、かつ銀ペースト７の中央部分は露出するように塗布する。アルミニウムペースト６としては、たとえばアルミニウム粉末、ガラスフリット、樹脂、添加剤および有機溶剤などを含む従来から公知のものを用いることができる。また、アルミニウムペースト６の塗布方法としては、たとえばスクリーン印刷法を用いることができる。本実施形態では、スクリーン印刷法を用いてアルミニウムペースト６を印刷し、２００℃程度で乾燥させた。
【００３０】
次に、図１（ｇ）に示すように、ｐ型シリコン基板１の受光面上の反射防止膜３上に銀ペースト８を塗布し、その後乾燥させる。ここで、銀ペースト８としては、上記銀ペースト７と同様、たとえば銀粉末、ガラスフリット、樹脂、添加剤および有機溶剤などを含む従来から公知のものを用いることができる。また、銀ペースト８の塗布方法としては、たとえばスクリーン印刷法などを用いることができる。本実施形態では、スクリーン印刷法を用いて銀ペースト８を印刷し、２００℃程度で乾燥させた。
【００３１】
その後、アルミニウムペースト６、銀ペースト７および銀ペースト８を、８００℃程度の酸化性雰囲気中で焼成することによって、図１（ｈ）に示すように、ｐ型シリコン基板１の裏面上にアルミニウム電極６１（引用文献１の集電部２０５に相当）および裏面銀電極７１（引用文献１の出力取出部２０６に相当）を形成するとともに、ｐ型シリコン基板１の受光面上に受光面銀電極８１を形成する。本実施形態では、ｐ型シリコン基板１を、赤外線加熱方式の焼成炉により焼成を行った。ここで、アルミニウム電極６１は、太陽電池セルで発生した電流を集電するものであり、裏面銀電極７１は、インターコネクタと接続し、アルミニウム電極６１が集電した電流を太陽電池セルから取り出すものである。
【００３２】
なお、上記の焼成の際に銀ペースト８が焼成貫通することによって、反射防止膜３を貫通してｎ型ドーパント拡散層２に電気的に接続する受光面銀電極８１が形成される。また、上記の焼成の際にアルミニウムペースト６中のアルミニウムがｐ型シリコン基板１の裏面に拡散することによって、ｐ型シリコン基板１の裏面にｐ型ドーパント拡散層４が形成される。これはいわゆるＢＳＦ（Ｂａｃｋ  Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｆｉｅｌｄ）層として働く。
【００３３】
以上のようにして、本発明に係る太陽電池セル１０を製造することができる。
【００３４】
ここで、アルミニウム電極６１は、太陽電池セル１０の裏面全体に形成されており、各部分で発生した電流を集める役割を果たす。一方、アルミニウム電極６１は半田濡れ性が悪く、インターコネクタを半田付けするのが困難である。このため、半田濡れ性の良い裏面銀電極７１を設け、ここにインターコネクタを半田付けする。
【００３５】
図２は、太陽電池セル１０の裏面のアルミニウム電極６１と裏面銀電極７１を模式的に示したものである。裏面銀電極７１は縦長形状で、図のように９か所に形成されている。９個の裏面銀電極７１をそれぞれ、７１（１）〜７１（９）とする。アルミニウム電極６１は、裏面銀電極７１と一部重なって、裏面銀電極７１形成領域以外の裏面全体に形成されている。
【００３６】
図３は、裏面銀電極７１の形状とアルミニウム電極６１との重なりを模式的に示したものである。裏面銀電極７１は、縦長形状の裏面銀電極本体部７１Ａから突出部７１Ｂが左右に７本ずつ合計１４本突き出し、さらに突出部７１Ｂの間に、それより幅が広く長さが短い幅広突出部７１Ｃが、左右に交互に合計６箇所突き出した形状を有している。６１Ｈは、アルミニウム電極６１における開口部である。裏面銀電極７１の大部分は、開口部６１Ｈにより露出している。一方、突出部７１Ｂと幅広突出部７１Ｃの先端部分は、アルミニウム電極６１の下側に形成されているので、図では点線で示している。突出部７１Ｂと幅広突出部７１Ｃの先端部分は、アルミニウム電極６１と重なっており、電気的に接続されている。裏面銀電極７１にインターコネクタを取り付けた際には、主にこの重なった部分を通って電流が取り出される。
【００３７】
裏面銀電極７１の形状について、さらに詳しく説明する。
【００３８】
まず、裏面銀電極本体部７１Ａ、突出部７１Ｂおよび幅広突出部７１Ｃの寸法の定義を述べる。裏面銀電極本体部７１Ａは、図３に示すように縦長の略長方形の形状をしている。この長辺方向、すなわち縦方向の寸法を、裏面銀電極本体部７１Ａの「長さ」と呼び、Ｌａとする。また短辺方向、すなわち横方向の寸法を、裏面銀電極本体部７１Ａの「幅」と呼び、Ｗａとする。
【００３９】
突出部７１Ｂおよび幅広突出部７１Ｃは、裏面銀電極本体部７１Ａの長辺から横方向に延長されていると見ることができることから、その延長方向、すなわち横方向の寸法を、突出部７１Ｂおよび幅広突出部７１Ｃの「長さ」と呼び、ＬｂおよびＬｃとする。また、突出部７１Ｂおよび幅広突出部７１Ｃの縦方向の寸法を、突出部７１Ｂおよび幅広突出部７１Ｃの「幅」と呼び、ＷｂおよびＷｃとする。なお、裏面銀電極本体部７１Ａの右側と左側のいずれに突き出した突出部７１Ｂおよび幅広突出部７１Ｃも、寸法は同じとする。
【００４０】
まず、裏面銀電極本体部７１Ａの幅は、開口部６１Ｈの幅より狭い。すなわち
（式１）Ｗａ＜Ｗｈ
である。これにより裏面銀電極７１の銀使用量を削減している。しかし、単に裏面銀電極本体部７１Ａの幅を狭くするだけでは、アルミニウム電極６１との重なり面積が減少し、アルミニウム電極６１と裏面銀電極７１の間の抵抗値が増大するので、幅広突出部７１Ｃを追加し、アルミニウム電極６１との重なり面積を確保している。
【００４１】
アルミニウム電極６１と裏面銀電極７１の間の電気的接続は、突出部７１Ｂおよび幅広突出部７１Ｃの両方が担っているが、まず幅広突出部７１Ｃの寸法に関して述べる。幅広突出部７１Ｃの寸法に関しては、
（式２）Ｗｈ≦Ｗａ＋Ｌｃ
の条件を満たす必要がある。その理由を図４を用いて説明する。
【００４２】
図４は、開口部６１Ｈに対し、裏面銀電極７１が右方向にずれて形成された場合を示したものである。より詳細には、裏面銀電極本体部７１Ａの左側の幅広突出部７１Ｃが、丁度開口部６１Ｈに接触する状態になるまでずれた様子を示している。この状態では、裏面銀電極本体部７１Ａの右側部分は、上端から下端までほぼ全体にわたってアルミニウム電極６１と重なっている部分を有する。裏面銀電極７１のずれ量が図４ほど大きくない場合は、裏面銀電極本体部７１Ａの左側の幅広突出部７１Ｃが、アルミニウム電極６１と重なり、少なくとも図３に示したようにずれなく形成された場合と同等以上の重なりを有するため、電気的接続の状況は変わらない。このようになるためには、開口部６１Ｈの幅より、裏面銀電極本体部７１Ａの幅と幅広突出部７１Ｃの幅の和が大きい、すなわち（式２）に示したようにＷｈ≦Ｗａ＋Ｌｃである必要がある。
【００４３】
このように、（式２）の条件を満たす裏面銀電極７１の形状によれば、裏面銀電極７１と、アルミニウム電極６１の位置がずれて形成されても、両者の電気的接続が確保される。図４とは逆方向にずれた場合も同様である。
【００４４】
また、図４に示した横方向のずれ量を式で書くと、Ｌｃ−（Ｗｈ−Ｗａ）／２である。ずれ量がこれ以下であれば、裏面銀電極７１の左右両端において、裏面銀電極７１とアルミニウム電極６１の電気的接続が確保される。逆に言えば、太陽電池セル製造時の裏面銀電極７１とアルミニウム電極６１の横方向の最大ずれ量が既知であれば、最低限必要なＬｃの大きさを求めることができる。横方向の最大ずれ量をＭｈとすると、Ｌｃ−（Ｗｈ−Ｗａ）／２≧Ｍｈであればよい。これより次の条件が導き出される。
（式３）Ｌｃ≧Ｍｈ＋（Ｗｈ−Ｗａ）／２
上記の説明では、まず幅広突出部７１Ｃに関して、幅広突出部７１Ｃとアルミニウム電極６との電気的接続について検討した。一方、突出部７１Ｂもアルミニウム電極６と重なっており、電気的に接続されている。従って同様の考え方が適用できる。例えば図４において、裏面銀電極７１がさらに少し右側にずれた場合、左側の幅広突出部７１Ｃはアルミニウム電極６に接しなくなるが、突出部７１Ｂは依然としてアルミニウム電極６と重なっており、電気的接続の確保に寄与する。ただし、図３のようにＷｂ＞Ｌｃとなっている場合、より短いＬｃが、横方向の最大ずれ量との関係では先に問題となるため、上記ではＬｃに絞って説明した。もしＬｂの方が短い場合は、
（式２’）Ｗｈ≦Ｗａ＋Ｌｂ
（式３’）Ｌｂ≧Ｍｈ＋（Ｗｈ−Ｗａ）／２
を用いれば良い。
【００４５】
次に、裏面銀電極７１の垂直方向の寸法の条件について説明する。Ｌａに関しては、上記の「発明が解決しようとする課題」の欄で述べたように、インターコネクタと裏面銀電極のはがれの発生を防止するために、裏面銀電極にはある程度の長さが必要である。
【００４６】
ＷｂおよびＷｃに関しては、突出部７１Ｂおよび幅広突出部７１Ｃにより、裏面銀電極７１とアルミニウム電極６１の重なる部分を設けて電気的接続を確保する必要性から、裏面銀電極７１の右側と左側のそれぞれにおいて、
（式４）ΣＷｂ＋ΣＷｃ＞Ｔａ
を満たす必要がある。ここで、Ｔａは所定の閾値であり、裏面銀電極７１とアルミニウム電極６１の電気的接続が確保できるよう、計算で、あるいは実験的に定める。ΣＷｂ＋ΣＷｃは、裏面銀電極７１とアルミニウム電極６１が重なる部分の長さの和である。ここで、長さを用いて裏面銀電極７１とアルミニウム電極６１の重なりを規定しているのは、発明者が行った実験の結果、裏面銀電極７１とアルミニウム電極６１の接触抵抗は、両者の接触面積より、開口部６１Ｈの縁における両者の接触長さに依存することが明らかとなったためである。
【００４７】
以上の（式１）〜（式４）の条件を満たす裏面銀電極７１は、裏面銀電極７１とアルミニウム電極６１の相対的な位置関係が正しく形成された場合も横方向の最大ずれ量Ｍｈ未満のずれが生じた場合も変わりなく両者の電気的接続が確保されること、裏面銀電極の銀使用量を低減させること、インターコネクタと裏面銀電極のはがれの発生を防止することのいずれも満たす。
【００４８】
なお、開口部６１Ｈの内側では、裏面銀電極７１の上下にｐ型シリコン基板１が露出している領域がある。裏面銀電極７１はアルミニウム電極６１より薄く、開口部６１Ｈの内側では、裏面銀電極７１が一段窪んだ形状になる。裏面銀電極７１の端部がアルミニウム電極６１と接する場合、インターコネクタと裏面銀電極７１の端部との間に隙間ができ、インターコネクタが半田で十分接合されない。このように不完全な接合部分が端部にあると、そこを起点にしてインターコネクタがはがれる場合がある。そこで、アルミニウム電極６１と裏面銀電極７１の間に隙間を設けることによって、裏面銀電極７１の端部がインターコネクタと確実に半田付けされるようにすることで、裏面銀電極７１がはがれることを防止することができる。また、この領域を設けることにより、アルミニウム電極６１と裏面銀電極７１の位置関係が縦方向に多少ずれても、そのずれの影響を吸収できる。
【００４９】
図５は、受光面銀電極８１の形状の一例を模式的に示したものである。受光面銀電極８１は、メイン電極８２とサブグリッド電極８３からなる。サブグリッド電極８３は、太陽電池セルで発生したキャリアを収集する電極であり、図５に示すように、太陽電池の受光面側の全体に張り巡らされている。サブグリッド電極８３は、できるだけ太陽電池への入射光を遮らないように、細く形成される。一方、メイン電極８２は、サブグリッド電極８３で収集したキャリアをさらに集め、それを外部に取り出すためのインターコネクタ（図示せず）を接続するための電極である。メイン電極８２にはサブグリッド電極８３より多くの電流が流れるため、より太く形成される。
【００５０】
図６に、太陽電池セル１０を用いた太陽電池モジュール３０の模式的な断面図を示す。太陽電池モジュール３０においては、透明基板３１と裏面保護シート３２との間の封止材３３中に太陽電池セル１０が封止されている。太陽電池セル１０の受光面銀電極８１にインターコネクタ３４の一端が電気的に接続され、太陽電池セル１０の裏面の裏面銀電極７１にインターコネクタ３４の他端が電気的に接続されている。
【００５１】
次に、本実施形態にかかる太陽電池セルの実施例として、図３に示した形状の裏面銀電極を有する太陽電池セルを作製した。また、比較例として図１８に示した形状の裏面銀電極を有する太陽電池セル、および従来例として図１６に示した形状の裏面銀電極を有する太陽電池セルをそれぞれ作成し、検討を行った。
【００５２】
実施例、比較例および従来例のそれぞれについて、複数枚の太陽電池セルを作成した。いずれの太陽電池セルも、図２に示すように９個の裏面銀電極を形成した。
【００５３】
実施例等にかかる太陽電池セルの作成後、裏面銀電極の抵抗を測定した。図２の裏面銀電極７１（１）と裏面銀電極７１（２）、裏面銀電極７１（２）と裏面銀電極７１（３）のように、横方向に隣接する裏面銀電極同士の間の抵抗６通りを全て計測し、さらに複数枚の太陽電池セルについて測定し、結果を平均した。抵抗の測定には、ＨＩＯＫＩ製ミリオームテスタを使用した。
【００５４】
また、作成した太陽電池セルの曲線因子（ＦＦ：Ｆｉｌｌ  Ｆａｃｔｏｒ）を、標準条件にてソーラーシミュレータにより測定した。まず、太陽電池セルの裏面銀電極を使用せずにＦＦを測定した。これは、太陽電池セルの裏面のアルミニウム電極６１に直接コンタクトして測定を行うことにより可能である。続いて、裏面銀電極に接続したインターコネクタを通して太陽電池セルと接続して測定を行った。このように、裏面銀電極を経由しない測定と経由した測定を行うことで、裏面銀電極部分の抵抗によるＦＦの劣化を比較することができる。すなわち、本発明が太陽電池セルの特性に実際どのような効果を奏するかを確かめることができる。
【００５５】
次に、実施例、比較例および従来例にかかる裏面銀電極の形状や寸法について説明する。
【００５６】
図７は、実施例にかかる裏面銀電極７１の形状を示した図である。上記の通り、図３と同様の形状である。裏面銀電極７１は、裏面銀電極本体部７１Ａ、突出部７１Ｂ、幅広突出部７１Ｃからなる。突出部７１Ｂは幅広突出部７１Ｃに比べて、より長く、より幅が狭い。裏面銀電極本体部７１Ａの長さ、つまりは裏面銀電極７１全体の長さは、Ｌａであり、裏面銀電極７１全体の幅は、Ｗｔである。各部の寸法は、（式１）、（式２）または（式２’）を満たすよう設計した。なお、アルミニウム電極６１の開口部６１Ｈは、点線で示している。以下の図８、図９も同様である。
【００５７】
図８は、比較例にかかる裏面銀電極７２の形状を示した図である。上記の通り図１８と同様の形状である。図７に示した実施例の裏面銀電極７１との違いは、幅広突出部がない点で、裏面銀電極本体部７２Ａと突出部７２Ｂは、それぞれ、実施例の裏面銀電極本体部７１Ａ、突出部７１Ｂと同じ形状である。したがって、裏面銀電極７２全体の長さはＬａ、突出部７２Ｂも含めた裏面銀電極７２全体の幅はＷｔであって、実施例にかかる裏面銀電極７１と同一である。
【００５８】
図９は、従来例にかかる裏面銀電極７３の形状を示した図である。上記の通り図１６と同様の形状である。図８に示した比較例の裏面銀電極７２との違いは、裏面電極本体部の幅が広く、その分突出部の長さが短い点である。裏面銀電極７３全体の長さはＬａ、裏面銀電極７３全体の幅はＷｔであって、裏面銀電極７１および裏面銀電極７２と同一である。
【００５９】
以上のように、実施例、比較例および従来例の全てについて、裏面銀電極全体の長さをＬａ、裏面銀電極全体の幅をＷｔに揃えて、検討を行った。
【００６０】
表１は、実施例、比較例および従来例にかかる裏面銀電極の面積等および検討結果をまとめて示したものである。
【００６１】
【表１】
2013211341.tif 000003
まず、各欄の内容に関して説明する。
【００６２】
電極数の欄は、太陽電池セル１枚当たりの裏面銀電極の数を示したものである。いずれも９個である。
【００６３】
裏面銀電極の面積の欄は、裏面銀電極９個合わせての総面積と、裏面銀電極本体部、突出部、幅広突出部それぞれの面積を、従来例の総面積との比率で示したものである。内訳の欄の各比率を加算すると、総面積比となる。なお、比較例と従来例は幅広突出部を有していないため、斜線としている。一般に、総面積比が小さいほど銀使用量を低減していることを意味するため、望ましい。
【００６４】
裏面銀電極とアルミニウム電極の接触長さの欄は、開口部６１Ｈの縦方向の縁において、裏面銀電極７１〜７３とアルミニウム電極６１との重なりの長さを、裏面銀電極全体の長さＬａとの比率で示したものである。この長さの比率は、裏面銀電極の右側または左側のいずれか片方における値である。総接触長さ比は、裏面銀電極本体部、突出部、幅広突出部の長さ全てを合計した長さの比率であり、内訳は個々の項目ごとの長さの比率である。内訳の欄の各比率を加算すると、総接触長さ比となる。例えば従来例においては、開口部６１Ｈの縦方向の縁においては、裏面銀電極本体部７３Ａしかアルミニウム電極６１と重なっていないため、本体部の欄のみ数値が記載してある。実施例、比較例についても同様に記載している。ここで、突出部の長さは、前記の記載によればΣＷｂであり、幅広突出部の長さは、前記の記載によればΣＷｃである。
【００６５】
裏面銀電極間抵抗の欄は、裏面銀電極の電極間の抵抗を測定した結果を示した欄である。測定した太陽電池セルのサンプル数、抵抗値の平均値を従来例を基準として表した値、従来例の抵抗値を基準とした抵抗値の増加率をパーセント表示したものを示している。一般に、抵抗値の増加率が小さいほど、抵抗による電力損失の増加が小さいことを意味するので、望ましい。
【００６６】
ΔＦＦの欄は、裏面銀電極を経由しないで測定したＦＦ値の測定結果と裏面銀電極を経由して測定したＦＦ値の測定結果の差分を示した欄である。測定した太陽電池セルのサンプル数、差分であるΔＦＦの値を従来例を基準として表した値、従来例のΔＦＦを基準としたΔＦＦの増加率をパーセント表示したものを示している。一般にΔＦＦの増加率が小さいほど、裏面銀電極を経由した場合の特性劣化が小さいことを意味するので、望ましい。
【００６７】
次に、実施例、比較例および従来例に関する結果について具体的に説明する。
【００６８】
裏面銀電極の総面積は、従来例に対し、実施例は８９．７％、比較例は８１．１％の面積である。すなわち、実施例は１０．３％、比較例は１８．９％減少している。縦方向における裏面銀電極とアルミニウム電極の接触長さは、実施例は２６．２％、比較例は７．１％、従来例は９０．１％の長さであった。一方、裏面電極間抵抗値は、従来例に対し、実施例は７．９％、比較例は１０２．０％上昇している。また、ΔＦＦは、実施例が５．４％、比較例が２５．７％上昇している。
【００６９】
ここから、実施例は、裏面銀電極の総面積は比較例ほど減少はしていないものの、総面積の減少による抵抗値の上昇は７．９％に、ΔＦＦの増加は５．４％に抑えられている。従って、裏面銀電極の総面積を減らしたにも関わらず、大きな特性劣化は発生していないことがわかる。また、縦方向における裏面銀電極とアルミニウム電極の接触長さは、電極本体部の縦の長さの２６．２％の長さまで減らしても、抵抗値の大きな上昇は招かなかったことがわかる。一方、比較例は、裏面銀電極の総面積は実施例より倍近く減少しているものの、抵抗値もΔＦＦも大幅に増加しており、特性劣化が著しい。また、縦方向における裏面銀電極とアルミニウム電極の接触長さを、電極本体部の縦の長さの７．１％にまで減らすと、抵抗値の大きな上昇を招来してしまうことがわかる。従って、裏面銀電極の総面積を減らした弊害が大きいことがわかる。
【００７０】
以上のように、太陽電池セルの裏面銀電極を、本実施形態の実施例にかかる裏面銀電極７１の形状とすること、すなわち（式１）〜（式２）を満たす形状とすることで、大きな特性劣化を引き起こすことなく裏面銀電極の面積の削減を実現することができた。
【００７１】
また、縦方向における裏面銀電極とアルミニウム電極の接触長さは、電極本体部の縦の長さの７．１％まで減少させると大きな特性劣化を招来する一方、２６．２の長さであれば大きな特性劣化は発生しないことが明らかとなった。すなわち、（式４）のＴａの値は、電極本体部の縦の長さの７．１％よりは大きい必要があり、より望ましくは電極本体部の縦の長さの２６．２％より大きい必要がある。
【００７２】
＜実施形態２＞
上記の実施形態１にかかる裏面銀電極７１は、裏面銀電極本体部７１Ａに突出部７１Ｂと幅広突出部７１Ｃが、個別に接続された形状を有していた。しかし、突出部７１Ｂと幅広突出部７１Ｃは、一体化しても良い。このような形状の裏面銀電極を実施形態２とし、以下に説明する。
【００７３】
図１０は、実施形態２にかかる裏面銀電極７４の形状とアルミニウム電極６１との重なりを模式的に示したものである。裏面銀電極７４は、裏面銀電極本体部７４Ａから左右に交互に、突出部７４Ｂと幅広突出部７４Ｃが突き出した形状を有している。突出部７４Ｂと幅広突出部７４Ｃは一体化しており、幅広突出部７４Ｃの中央からさらに突出部７４Ｂが突き出している。この場合、裏面銀電極７４とアルミニウム電極６１の重なりは、突出部７４Ｂと幅広突出部７４Ｃは一体化している分少なくなるため、幅広突出部７４Ｃの幅を、実施形態１にかかる幅広突出部７１Ｃより長くする必要がある。
【００７４】
以上のような裏面銀電極の形状であっても、実施形態１にかかる裏面銀電極７１と同様の効果を奏する。また、この場合前記の（式４）は、幅広突出部にかかる項のみ残して、
（式４’）ΣＷｃ＞Ｔａ
とすればよい。
【００７５】
＜実施形態３＞
本発明の実施形態３は、上記の実施形態１および２とは異なる形状の裏面銀電極について述べる。
【００７６】
図１１は、本実施形態にかかる太陽電池セル１１０の裏面のアルミニウム電極１６１と裏面銀電極１７１を模式的に示したものである。裏面銀電極１７１は、太陽電池セル１１０の上部から下部に渡る長い縦長形状で、３か所に形成されている。アルミニウム電極１６１は、裏面銀電極１７１と一部重なって、裏面銀電極１７１形成領域以外の裏面全体に形成されている。
【００７７】
図１２は、裏面銀電極１７１の形状とアルミニウム電極１６１との重なりを模式的に示したものである。裏面銀電極１７１は、縦長形状の裏面銀電極本体部１７１Ａから突出部１７１Ｂが左右に突き出し、さらに突出部１７１Ｂの間に、それより幅が広く長さが短い幅広突出部１７１Ｃが、左右に交互に突き出した形状を有している。１６１Ｈは、アルミニウム電極１６１における開口部である。裏面銀電極１７１の大部分は、開口部１６１Ｈにより露出している。一方、突出部１７１Ｂと幅広突出部１７１Ｃの先端部分は、アルミニウム電極１６１の下側に形成されているので、図では点線で示している。突出部１７１Ｂと幅広突出部１７１Ｃの先端部分は、アルミニウム電極１６１と重なっており、電気的に接続されている。裏面銀電極１７１にインターコネクタを取り付けた際には、主にこの重なった部分を通って電流が取り出される。
【００７８】
開口部１６１Ｈ、裏面銀電極本体部１７１Ａ、幅広突出部１７１Ｃの寸法は、（式１）、（式２）を満たすようにする。（式３）、（式４）については、電極の大きさや数が実施形態１と全く異なるため、閾値Ｔａを変更する必要がある。
【００７９】
本実施形態の裏面銀電極１７１は、上記の実施形態１の裏面銀電極７１と比較すると、縦に長い形状であることを除けば、同様の形状を有する。従って、同様の効果を奏する。
【００８０】
さらには、上記の実施形態２と同様に、突出部１７１Ｂと幅広突出部１７１Ｃが一体化した形状であっても、同様の効果を奏する。
【００８１】
実施形態１および実施形態２にかかる裏面銀電極７１および７４は、左右に３個ずつ幅広突出部７１Ｃおよび７４Ｃを有するが、幅広突出部の数はこれに限られない。また、これらの幅広突出部は、左右に交互に設けられているが、これに限る必要はなく、左右で同じ位置に設けても良い。実施形態３も同様、幅広突出部１７１Ｃの数や位置は、図１２に示したものに限られない。
【００８２】
上記の実施形態１〜３にかかる太陽電池セルは、裏面銀電極の上に重なるようにアルミニウム電極を形成していた。しかしこれとは逆に、アルミニウム電極の上に重なるように裏面銀電極を形成した太陽電池セルに対しても、本発明を適用可能である。
【符号の説明】
【００８３】
１  ｐ型シリコン基板
２  ｎ型ドーパント拡散層
３  反射防止膜
４  ｐ型ドーパント拡散層
６  アルミニウムペースト
７、８  銀ペースト
１０、１１０  太陽電池セル
３０  太陽電池モジュール
３１  透明基板
３２  裏面保護シート
３３  封止材
３４  インターコネクタ
６１、１６１  アルミニウム電極
６１Ｈ、１６１Ｈ  開口部
７１、７２、７３、７４、１７１  裏面銀電極
７１Ａ、７２Ａ、７３Ａ、７４Ａ、１７１Ａ  裏面銀電極本体部
７１Ｂ、７２Ｂ、７３Ｂ、７４Ｂ、１７１Ｂ  突出部
７１Ｃ、７４Ｃ、１７１Ｃ  幅広突出部
８１  受光面銀電極
８２  メイン電極
８３  サブグリッド電極
【図１】
2013211341.tif 000004
【図２】
2013211341.tif 000005
【図３】
2013211341.tif 000006
【図４】
2013211341.tif 000007
【図５】
2013211341.tif 000008
【図６】
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【図７】
2013211341.tif 000010
【図８】
2013211341.tif 000011
【図９】
2013211341.tif 000012
【図１０】
2013211341.tif 000013
【図１１】
2013211341.tif 000014
【図１２】
2013211341.tif 000015
【図１３】
2013211341.tif 000016
【図１４】
2013211341.tif 000017
【図１５】
2013211341.tif 000018
【図１６】
2013211341.tif 000019
【図１７】
2013211341.tif 000020
【図１８】
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