(57)【要約】      （修正有）【課題】所定の裏面電極を有する結晶シリコン系太陽電池を用いることにより、発電効率を向上させた結晶シリコン系太陽電池モジュールを提供する。【解決手段】１以上の結晶シリコン系太陽電池と、配線部材とを有する太陽電池モジュールであって、結晶シリコン系太陽電池のうちの少なくとも１つは、一導電型単結晶シリコン基板１の光入射面側に、表面電極６を有し、裏面側に電極層、裏面電極７をこの順に有し、裏面電極７は、電極層側から、膜厚が２５ｎｍ以上１６０ｎｍ以下の金属層７−１、フィンガー電極と補助電極を含む集電極７−２をこの順に有し、配線部材の少なくとも一部は、補助電極近傍の金属層７−１上に形成され、かつ配線部材により外部回路または他の結晶シリコン系太陽電池と接続されている太陽電池モジュール。【選択図】図１
2013243171.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１以上の結晶シリコン系太陽電池と、配線部材とを有する太陽電池モジュールであって、
前記結晶シリコン系太陽電池のうちの少なくとも１つは、
一導電型単結晶シリコン基板の光入射面側に、表面電極を有し、
裏面側に、電極層、裏面電極をこの順に有し、
前記裏面電極は、前記電極層側から、膜厚が２５ｎｍ以上１６０ｎｍ以下の金属層、フィンガー電極と補助電極を含む集電極をこの順に有し、
前記配線部材の少なくとも一部は、補助電極近傍の金属層上に形成され、
かつ前記配線部材により外部回路または他の結晶シリコン系太陽電池と接続されていることを特徴とする、太陽電池モジュール。
【請求項２】
前記結晶シリコン系太陽電池のうちの少なくとも１つは、
一導電型単結晶シリコン基板と前記表面電極の間に、前記一導電型単結晶シリコン基板側から、第一シリコン系薄膜層、透明電極層をこの順に有し、
前記一導電型単結晶シリコン基板と前記電極層の間に、第二シリコン系薄膜層を有することを特徴とする、請求項１に記載の太陽電池モジュール。
【請求項３】
前記第一シリコン系薄膜層は、一導電型単結晶シリコン基板側から、第一真性シリコン系薄膜層、逆導電型シリコン系薄膜層をこの順に有し、
前記第二シリコン系薄膜層は、一導電型単結晶シリコン基板側から、第二真性シリコン系薄膜層、一導電型シリコン系薄膜層をこの順に有することを特徴とする、
請求項１または２に記載の太陽電池モジュール。
【請求項４】
前記補助電極の配線部材側の側面と、前記配線部材の補助電極と反対側の側面との間隔Ｌ１（ｍｍ）が、配線部材の幅をｄ（ｍｍ）としたとき、０＜Ｌ１≦ｄ＋２を満たすことを特徴とする請求項１〜３のいずれか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、結晶シリコン系太陽電池に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
結晶シリコン基板を用いた結晶シリコン系太陽電池は、光電変換効率が高く、１以上の結晶シリコン系太陽電池を用いた太陽電池モジュールは、既に太陽光発電システムとして広く一般に実用化されている。中でも単結晶シリコンとはギャップの異なる非晶質シリコン系薄膜を一導電型単結晶シリコン基板表面へ製膜し、拡散電位を形成したヘテロ接合太陽電池において、拡散電位を形成するための導電型非晶質シリコン系薄膜と結晶シリコン表面の間に、薄い真性な非晶質シリコン層を介在させる太陽電池は、変換効率の最も高い結晶シリコン系太陽電池の形態の一つである。
【０００３】
結晶シリコン系太陽電池（以下、太陽電池素子ともいう）の発電層で発生したキャリアは、内部電位により太陽電池素子表面へ運ばれ、集電極により収集される。この際、電気抵抗のある集電極に電流が流れると、上記キャリアにより生じた電力が抵抗損となり失われる。
【０００４】
結晶シリコン系太陽電池は、一般的に電圧が低く電流が大きいため、集電極の電気抵抗値が高いと抵抗損が大きくなる。したがって結晶シリコン系太陽電池の集電極は、電気抵抗値が低いことが要求され、金属で形成することが一般的である。
【０００５】
しかしながら金属は不透明であるため、集電極により、発電層へ入射する光を妨げることとなり、結果として発電効率を低下させる。そこで、太陽電池素子の光入射面では、光を遮る面積を可能な限り小さくするため集電極を櫛形とし、透明電極層と組み合わせて使用することが一般的である。櫛形の集電極形成には、銀などの導電性ペーストを用い、スクリーン印刷するなどの方法がある（特許文献１）。
【０００６】
一方、光が入射しない面である裏面においては、集電極によって光が遮られることが無いため、全面に金属層を形成しても遮光損失は発生しないため、一般的に集電極として金属層を裏面全面に製膜されている。この場合、一導電型単結晶シリコン基板で吸収されずに裏面に達した光を反射し、再度発電層に送り返すことにより発電に寄与させることができるため、発電効率向上の効果も期待できる。金属層としては、電気抵抗率の低さと光反射率の高さから銀を使用することが好ましい。
【０００７】
上記のような個々の太陽電池素子は、電力取り出し用の配線部材（タブ接続線）により接続されて太陽電池モジュールとして用いられているが、上記太陽電池素子の集電極により集められた電力は、配線部材を通り、外部に取り出される。特許文献２、３では、個々の太陽電池素子の光入射面と裏面の両面に形成された集電極に配線部材を接続する方法が示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平１０−１３５４９７号公報
【特許文献２】特開２００７−１０３５３５号公報
【特許文献３】特開２００８−１３５６５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら裏面電極として金属層を裏面全面に製膜すると、金属材料の使用量が多くなり、特に金属材料として銀を用いた場合、材料費が高くなる。また、１以上の太陽電池素子を接続して太陽電池モジュールを構成する際、配線部材を集電極にハンダ付けする方法では、配線部材と集電極との接続部分に接触抵抗が発生し、電流を流した場合に抵抗損が発生し、発電効率が低下するといった問題がある。上記に鑑み、本発明においては、所定の裏面電極を有する結晶シリコン系太陽電池を用いることにより、発電効率を向上させた太陽電池モジュールを提供すること目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者らが鋭意検討の結果、所定の裏面電極を形成することにより、電力の抵抗損を抑え、発電効率を向上させ、また材料コストを低減できる太陽電池を作製できることを見出した。即ち本発明は以下に関する。
【００１１】
１以上の結晶シリコン系太陽電池と、配線部材とを有する太陽電池モジュールであって、前記結晶シリコン系太陽電池のうちの少なくとも１つは、一導電型単結晶シリコン基板の光入射面側に、表面電極を有し、裏面側に、電極層、裏面電極をこの順に有し、前記裏面電極は、前記電極層側から、膜厚が２５ｎｍ以上１６０ｎｍ以下の金属層、フィンガー電極と補助電極を含む集電極をこの順に有し、前記配線部材の少なくとも一部は、補助電極近傍の金属層上に形成され、かつ前記配線部材により外部回路または他の結晶シリコン系太陽電池と接続されていることを特徴とする、太陽電池モジュール。
【００１２】
前記結晶シリコン系太陽電池のうちの少なくとも１つは、一導電型単結晶シリコン基板と前記表面電極の間に、前記一導電型単結晶シリコン基板側から、第一シリコン系薄膜層、透明電極層をこの順に有し、前記一導電型単結晶シリコン基板と前記電極層の間に、第二シリコン系薄膜層を有することが好ましい。
【００１３】
前記第一シリコン系薄膜層は、一導電型単結晶シリコン基板側から、第一真性シリコン系薄膜層、逆導電型シリコン系薄膜層をこの順に有し、前記第二シリコン系薄膜層は、一導電型単結晶シリコン基板側から、第二真性シリコン系薄膜層、一導電型シリコン系薄膜層をこの順に有することが好ましい。
【００１４】
前記補助電極の配線部材側の側面と、前記配線部材の補助電極と反対側の側面との間隔Ｌ１（ｍｍ）が、配線部材の幅をｄ（ｍｍ）としたとき、０＜Ｌ１≦ｄ＋２を満たすことが好ましい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の太陽電池モジュールを用いることにより、太陽電池素子の裏面電極形成に必要な金属材料の使用量を低減することが可能となる。また、太陽電池素子と配線部材との接触抵抗による電力の抵抗損を抑え、発電効率を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態に係る結晶シリコン系太陽電池の模式的断面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る太陽電池モジュールの模式的断面図と模式的表面図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る太陽電池モジュールの模式的表面図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る配線部材と補助電極の位置関係を示す模式的表面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明に係る太陽電池モジュールは、「１以上の結晶シリコン系太陽電池と、配線部材とを有する太陽電池モジュールであって、前記結晶シリコン系太陽電池のうちの少なくとも１つは、一導電型単結晶シリコン基板の光入射面側に、表面電極を有し、裏面側に、電極層、裏面電極をこの順に有し、前記裏面電極は、前記電極層側から、膜厚が２５ｎｍ以上１６０ｎｍ以下の金属層、フィンガー電極と補助電極を含む集電極をこの順に有し、前記配線部材の少なくとも一部は、補助電極近傍の金属層上に形成され、かつ前記配線部材により外部回路または他の結晶シリコン系太陽電池と接続されている」ことを特徴としている。
【００１８】
以下、本発明の好ましい実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
図１は、一実施形態に係る結晶シリコン系太陽電池の模式的断面図を示している。図１に示す実施形態における結晶シリコン系太陽電池は、ヘテロ接合太陽電池であり、一導電型単結晶シリコン基板１（以下、基板１ともいう）の光入射面側に、第一真性シリコン系薄膜層２−１／逆導電型シリコン系薄膜層２−２／透明電極層４／表面電極６がこの順に製膜されている。一方、基板１の裏面側には、第二真性シリコン系薄膜層３−１／一導電型シリコン系薄膜層３−２／電極層５／金属層７−１／集電極７−２がこの順に形成されている。
【００１９】
まず、本発明の一導電型単結晶シリコン基板１について説明する。一般的に単結晶シリコン基板は、シリコンに対して電荷を供給する不純物を含有しており、導電性を有している。このような不純物を含有する導電型単結晶シリコン基板としては、Ｓｉ原子に対して電子を導入する不純物（例えば、リン原子）を含有するｎ型単結晶シリコン基板と、Ｓｉ原子に対して正孔を導入する不純物（例えば、ホウ素原子）を有するｐ型単結晶シリコン基板とがある。すなわち、本明細書における「一導電型」とは、ｎ型またはｐ型のいずれか一方であることを意味する。
【００２０】
このような一導電型単結晶シリコン基板が、例えばヘテロ接合太陽電池に用いられる場合、単結晶シリコン基板へ入射した光が最も多く吸収される入射側のへテロ接合が逆接合であることが好ましい。光入射側のヘテロ接合が逆接合であれば、強い電場が設けられ、電子・正孔対を効率的に分離回収することができる。一方で、正孔と電子とを比較した場合、有効質量および散乱断面積の小さい電子の方が、一般的に移動度が大きい。以上の観点から、本発明において用いられる一導電型単結晶シリコン基板１は、ｎ型単結晶シリコン基板であることが好ましい。
【００２１】
このようにｎ型単結晶シリコン基板が用いられる場合の結晶シリコン系太陽電池の構成例としては、例えば、光入射側から、表面電極６／透明電極層４／ｐ型シリコン系層２−２／第一真性シリコン系層２−１／ｎ型単結晶シリコン基板１／第一真性シリコン系層３−１／ｎ型シリコン系層３−２／電極層５／裏面電極７をこの順に有するものが挙げられる。当該形態においては、ｎ型シリコン系層（ｎ層ともいう）側を裏面側とすることが好ましい。光閉じ込めの観点から、単結晶シリコン基板の表面にはテクスチャ（凹凸構造）が形成されていることが好ましい。
【００２２】
一般的に、結晶シリコン系太陽電池に使用される一導電型単結晶シリコン基板は、一般的には２００μｍ程度の膜厚のものが用いられている。本発明における一導電型単結晶シリコン基板１として、上記のものも用いることができるが、本発明の結晶シリコン系太陽電池を用いた場合は、優れた光閉じ込め効果が期待できるため、膜厚がより薄いものも用いることができる。原料シリコン節約の観点からは、６０μｍ以上１２０μｍ以下が好ましい。また光吸収層での光吸収効率向上などの観点からは、８０μｍ以上１２０μｍ以下がより好ましい。
【００２３】
また一導電型単結晶シリコン基板１の厚みが８０μｍ以上である場合、太陽電池へ入射する光の内、９００ｎｍ以上の長波長光が裏面界面に到達する割合がより多くなる。このため、一導電型単結晶シリコン基板１は、光入射側または／および裏面側の表面上にテクスチャ構造を備えることが好ましい。基板１の表面上にテクスチャ構造を備えることで、長波長光を散乱することにより光閉じ込め効果の更なる向上が期待できる。また、製造時の安定性などの観点からも８０μｍ以上が好ましい。
【００２４】
本発明においては、一導電型単結晶シリコン基板の光入射面側に、第一シリコン系薄膜層、裏面側に第二シリコン系薄膜層を製膜することが好ましい。上記シリコン系薄膜層の製膜方法としては、プラズマＣＶＤ法が好ましい。前記シリコン系薄膜層の製膜条件としては、例えば、基板温度１００〜３００℃、圧力２０〜２６００Ｐａ、高周波パワー密度０．００４〜０．８Ｗ／ｃｍ2が好ましく用いられ、必要に応じて適宜調整することができる。前記シリコン系薄膜の形成に使用する原料ガスとしては、例えば、ＳｉＨ4、Ｓｉ2Ｈ6等のシリコン含有ガス、またはそれらのガスとＨ2を混合したものが好適に用いられる。
【００２５】
この際、シリコン系薄膜層としては、基板１の表面上から、真性シリコン系薄膜層、ｎ型またはｐ型シリコン系薄膜層を有することが好ましい。ｐ型またはｎ型シリコン系薄膜層を形成するためのドーパントガスとしては公知のものが使用できるが、例えば、Ｂ2Ｈ6またはＰＨ3等が好ましく用いられる。また、リンやボロンといった不純物の添加量は微量でよいため、予めＳｉＨ4やＨ2で希釈された混合ガスを用いることが好ましい。また、ＣＨ4、ＣＯ2、ＮＨ3、ＧｅＨ4等といった異種元素を含むガスを添加することで、合金化しエネルギーギャップを変更することもできる。
【００２６】
ｐ型シリコン系薄膜層は、ｐ型水素化非晶質シリコン層かｐ型酸化非晶質シリコン層であることが好ましい。ｐ型水素化非晶質シリコン層は、不純物拡散や直列抵抗の観点から好ましい。一方で、ｐ型酸化非晶質シリコン層は、ワイドギャップの低屈折率層として光学的なロスを低減できる点において好ましい。ｎ型シリコン系薄膜層は、例えばｎ型水素化非晶質シリコン、ｎ型微結晶シリコン、ｎ型シリコンナイトライドなどが例示されるが、中でもｉ型シリコン系薄膜層への製膜ダメージや不純物拡散の低減の観点から、ｎ型水素化非晶質シリコンが好ましい。
【００２７】
本発明においては、基板１の光入射面側に第一真性シリコン系薄膜層、裏面側に第二真性シリコン系薄膜層を形成することが好ましい。本発明における真性シリコン系薄膜層とは、実質的に真性なシリコン系薄膜層であり、キャリア供給源となる不純物が５×１０18ｃｍ-3以下であるシリコン系薄膜層や、あるいはキャリア供給源となる不純物があってもｎ型とｐ型で補償することによりｎ型またはｐ型半導体として働かないシリコン系薄膜層を意味する。
【００２８】
ここで前記実質的に真性なシリコン系薄膜層としては、ｉ型シリコン系薄膜層であることが好ましく、例えばｉ型微結晶シリコン、ｉ型水素化非晶質シリコン、ｉ型微結晶酸化シリコンなどが例示されるが、中でもシリコンと水素で構成されるｉ型水素化非晶質シリコンであることが好ましい。なぜなら、ｉ型水素化非晶質シリコン層は、ＣＶＤ製膜時において、一導電型単結晶シリコン基板への不純物拡散を抑えつつ、表面パッシベーション（すなわち保護膜による表面改良）を有効に行うことができ、また、膜中の水素量を変化させることで、エネルギーギャップを制御し、キャリア回収を行う上で有効なプロファイルを持たせる（すなわち膜中でのエネルギーギャップ分布を作製する）こともできるからである。
【００２９】
本発明における結晶シリコン系太陽電池は、基板１の光入射面側に透明電極層４、裏面側に、電極層５をそれぞれ有することが好ましい。光入射側に関しては、光を透過させるために透明である必要があり、透明導電性酸化物層がより好ましく用いられる。前記透明導電性酸化物層として用いられる化合物としては、例えば酸化錫、酸化亜鉛、酸化インジウム、酸化チタン等が上げられ、中でも、製膜温度及び抵抗／膜厚比、湿熱耐久性という観点から酸化インジウムがより好ましい。上記透明電極層として例えば、酸化亜鉛等を主成分とする透明導電性酸化物層を用いた場合の膜厚は、光閉じ込めの観点から、６０〜１２０ｎｍの範囲であることが好ましい。
【００３０】
裏面側の電極層５に関しては、金属からなる電極層を形成してもよいが、薄い基板の両面での応力を一致させるという観点から、入射側と略同等の透明電極層を用いることもできる。光閉じ込め効果の観点から電極層５は、例えば金属など、光を反射する材料を用いることが好ましい。
【００３１】
本発明における結晶シリコン系太陽電池は、光入射側の透明電極層および裏面側の電極層上に、各々表面電極６および裏面電極７を有することが好ましい。一般的に、太陽電池の裏面側には、裏面電極７として裏面全面に金属層を形成したものが用いられており、この際、厚みは２５０ｎｍ程度である。
【００３２】
これに対し本発明においては、裏面電極７として、金属層７−１上に、フィンガー電極７−３と補助電極７−４を有する集電極７−２を形成することで、金属層７−１の膜厚を薄くすることができ、変換効率を維持したまま低コストで太陽電池を作製することが可能となる。
【００３３】
上記金属層７−１としては、銀、金、アルミニウム、クロム等を用いることができ、上記金属層７−１は、スパッタ法、蒸着法などの方法で製膜することができる。中でも電気抵抗率と光反射率、付着強度の観点からスパッタ法で製膜された銀がより好ましく用いられる。
【００３４】
本発明の金属層７−１は、裏面全面に形成しても良く、スクリーン印刷などにより裏面側の表面上に金属層７−１を有する部分、有さない部分を形成しても良いが、製膜の容易性の観点から最外周部を除く裏面全面に形成したものが好ましく用いられる。
【００３５】
金属層７−１の膜厚は、２５ｎｍ以上１６０ｎｍ以下が好ましい。２５ｎｍ以上とすることで、膜が平坦になり、電気伝導特性の向上、また光反射層としての効果などが期待できる。また本発明における金属層７−１は、１６０ｎｍ以下とすることで、材料使用量、すなわち材料コストを低減することができる。
【００３６】
集電極７−２は、インクジェット、スクリーン印刷、導線接着、スプレー等の公知技術によって作製できるが、生産性の観点からスクリーン印刷が好ましく、例えば金属粒子と樹脂バインダーからなる導電性ペーストをスクリーン印刷によって印刷し、集電極７−２を形成する工程が好ましく用いられる。上記集電極７−２の膜厚は、材料費の観点から、１２０μｍ以下とすることが好ましく、７０μｍ以下とすることがより好ましく、５０μｍ以下とすることがさらに好ましい。
【００３７】
また導電性ペーストの材料として、銀、銅、金などを用いることができるが、中でも材料コスト低減と材料入手性の観点から銀を用いることが好ましい。また、金属層７−１と同じ材料を用いることが生産性の観点から好ましく、特に金属層７−１として銀を用いた場合、接触抵抗の低減、製造の容易性、または密着性の観点から銀を用いることが好ましい。
【００３８】
本発明における集電極７−２は、フィンガー電極７−３と補助電極７−４を有しており、これらは、同時に形成することが好ましく、例えばスクリーン印刷により同時に形成することができる。
【００３９】
また、補助電極７−４の間隔（すなわち隣り合う補助電極同士の距離）は、補助電極７−４の近傍に接続される配線部材９の取り回しを容易にする観点から、光入射側の配線部材８の間隔より１〜２ｍｍ狭い、または１〜２ｍｍ広いことがのぞましい。補助電極７−４の間隔を上記間隔とすることで、裏面側の配線部材９と光入射側の配線部材８を平行にした状態で、裏面側の配線部材９の少なくとも一部を補助電極７−４の近傍の金属層上に接続することができる。フィンガー電極７−３の間隔や幅は、印刷の容易さと電気伝導性の観点から適宜選択することができる。
【００４０】
表面電極６は、結晶シリコン系太陽電池の光入射側に形成される。従って、光取り込み効果の向上の観点から、櫛形に形成されたものが好ましく用いられている。このような表面電極６としては、集電極７−２と同様の方法により形成することができる。
【００４１】
表面電極６を櫛形に形成した場合、櫛形電極の間隔は、電気伝導性の観点から４ｍｍ以下とすることがより好ましい。電極の間隔を上記範囲とすることで、発電層で発生したキャリアが表面集電極６へ到達する間に発生する抵抗損を抑制することが可能となる。 またスクリーン印刷で形成可能な電極の電気伝導性の観点から櫛形電極の間隔は１ｍｍ以上が好ましく、電気伝導性の観点から幅５０〜１００μｍが好ましい。表面電極６の膜厚は、電気伝導性の観点から３０μｍ以上が好ましい。また表面電極６は、集電極７−２と同様な材料を用いることができる。
【００４２】
なお集電極７−２または、表面電極６に用いられうる導電ペーストの固化も兼ねて、集電極７−２または、表面電極６形成後の太陽電池のアニールを行ってもよい。特に、結晶シリコン系太陽電池としてヘテロ接合太陽電池を用いた場合、アニールによって、その下に存在する透明電極層の透過率／抵抗率比の向上、接触抵抗や界面準位の低減といった各界面特性の向上なども得られる。
【００４３】
アニール温度としては、シリコン系薄膜層として非晶質シリコン系薄膜層を用いた場合、非晶質シリコン系薄膜層の製膜温度から１８０℃前後の温度領域に留めることが好ましい。上記範囲とすることで、導電型非晶質シリコン系薄膜層から真性非晶質シリコン系薄膜層へのドーパントの拡散、透明電極層からシリコン領域への異種元素の拡散による不純物準位の形成、非晶質シリコン中での欠陥準位の形成などを抑制することができ、太陽電池の効率向上の観点から好ましい。
【００４４】
本発明においては、１以上の結晶シリコン系太陽電池と、配線部材とを有する太陽電池モジュールを用いることが好ましく、太陽電池素子の光入射側および裏面側のそれぞれに配線部材を電気的に接続したものを用いることが好ましい。このように、光入射側および裏面側のそれぞれに配線部材を接続することにより、他の太陽電池素子との電気的接続や、外部回路への電力取り出しに利用されうる。前記太陽電池素子と配線部材との接続は、ハンダ付け、導電性接着剤による接着、導電性フィルムによる接着等の方法により作製できるが、電気伝導性の観点からハンダ付けが好ましい。
【００４５】
一般的に、太陽電池モジュールにおける配線部材は、光入射側はスクリーン印刷された表面電極６上に形成され、裏面側は表面全面に形成された金属層上に形成される。また裏面電極として、スクリーン印刷された集電極７−２を用いる場合、配線部材は、一般的に集電極上に形成される。この際、配線部材／表面電極６間や、配線部材／集電極７−２間に接触抵抗が生じ、この抵抗損により、太陽電池モジュールを作製した際に変換効率が低下するといった問題があった。
【００４６】
本発明においては、配線部材の少なくとも一部を補助電極近傍の金属層上に形成した太陽電池を用いることができる。裏面側での結晶シリコン系太陽電池素子と配線部材９との接続領域を、金属層７−１とし、かつ配線部材９を補助電極７−４の近傍に形成することで、接触抵抗による損失を低減することが可能となるため好ましい。ここで「補助電極７−４の近傍」とは、補助電極７−４に近い領域を意味し、前記補助電極の配線部材側の側面と、前記配線部材の補助電極と反対側の側面との間隔Ｌ１（ｍｍ）が、配線部材の幅をｄｍｍとしたとき、０＜Ｌ１≦ｄ＋２を満たすことが好ましい。
【００４７】
具体的には、図４に示すように、補助電極７−４の配線部材９側の側面を７−４ａ、反対側の側面を７−４ｂ、配線部材９の補助電極７−４側の側面を９ｂ、反対側の側面を９ａとしたとき、７−４ａと９ａの間隔をＬ１とする。この際、（ａ）は、７−４ａと９ｂが接していないもの（Ｌ１＞ｄ）、（ｂ）は７−４ａと９ｂが接するもの（Ｌ１＝ｄ）、（ｃ）は７−４ａと９ｂの一部が重なっているもの（０＜Ｌ１＜ｄ）を意味し、（ａ）〜（ｃ）の場合は、配線部材９の少なくとも一部が補助電極７−４からはみ出しているため、当該はみ出し部分が金属層上７−１上に形成される。一方、図４（ｄ）は７−４ａと９ａが接するもの（Ｌ１＝０）、（ｅ）は９ａ，９ｂのいずれも７−４ａ，７−４ｂの内側に存在するもの（Ｌ１＜０）を意味し、（ｄ）（ｅ）はいずれも完全に配線部材９が補助電極７−４と重複しているものを意味する。
【００４８】
なお、「配線部材の少なくとも一部を補助電極近傍の金属層上に形成する」とは、配線部材の少なくとも一部が、金属層と接していることを意味し、配線部材と補助電極が平行な場合、図４（ａ）〜（ｃ）の状態を意味する。この際、補助電極７−４と配線部材９は電気伝導性の観点からできるだけ近いほうが望ましく、０＜Ｌ１≦ｄ＋２を満たすことが好ましく、図４（ｂ）（ｃ）に示すように、０＜Ｌ１≦ｄであることがより好ましい。この際、配線部材は補助電極７−４と平行に形成することが好ましく、例えば図３のように形成することができる。
【００４９】
なお図３では、補助電極７−４の外側に配線部材９を形成した様態を示しているが、本様態に限定されず、補助電極７−４の内側（図示せず）に配線部材９を形成したものも用いることが出来る。具体的には、図３には、２つの補助電極７−４の外側に、各々２つの配線部材９を形成した例を示したが、２つの補助電極７−４の内側に、各々２つの配線部材９を形成してもよいし、または２つの補助電極７−４の内側と外側に、各々２つの配線部材９を形成してもよい。
【００５０】
この場合、配線部材９と補助電極７−４は、平行であることが好ましい。なお、配線部材と補助電極が平行でない場合、Ｌ１は、配線部材と補助電極の最も離れた間隔、すなわち７−４ａと９ａの最も離れた部分の間隔を意味し、この場合も、０＜Ｌ１≦ｄ＋２を満たすことが好ましい。
【００５１】
本発明における太陽電池モジュールは、上記結晶シリコン系太陽電池を少なくとも１つ有する。また、本発明における上記結晶シリコン系太陽電池は、前記配線部材により外部回路または他の結晶シリコン系太陽電池と接続されている。
【００５２】
変換効率をより向上させる観点から、本発明の結晶シリコン系太陽電池を出来る限り多く有することが好ましい。すなわち他の結晶シリコン系太陽電池と接続された場合、当該他の太陽電池として、本発明における結晶シリコン系太陽電池を用いることがこのましい。また太陽電池モジュールに含まれる全ての結晶シリコン系太陽電池として本発明の結晶シリコン系太陽電池を用いることがより好ましい。
【実施例】
【００５３】
以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【００５４】
（実施例１）
図１に示す実施例１の結晶シリコン系太陽電池を以下のようにして製造した。一導電型単結晶シリコン基板１としてとして、基板表面が（００１）面であり、厚みが１５０μｍのｎ型単結晶シリコン基板１を用いた。基板１をアセトン中で洗浄した後、２重量％のＨＦ水溶液に５分間浸漬し、表面の酸化シリコン層を除去し、超純水によるリンスを２回行った。次に基板１を７５℃に保持した５／１５重量％のＫＯＨ／イソプロピルアルコール水溶液に１０分間浸漬した。次に超純水によるリンスを２回行った後、２重量％のＨＦ水溶液に５分間浸漬し、超純水によるリンスを２回行い、常温で乾燥させた。ＡＦＭ（パシフィックｎａｎｏｔｅｃｈ社製ｎａｎｏ―Ｒ）による一導電型単結晶シリコン基板１の表面観察を行ったところ、光入射面には（１１１）面が露出した四角錐状のテクスチャ構造が形成されており、テクスチャ高さは３μｍ以上１５μｍ以下だった。裏面にも光入射面同様の四角錐状のテクスチャ構造が形成されていた。
【００５５】
エッチングが終了した基板１をＣＶＤ装置へ導入し、光入射面側に第一真性シリコン系薄膜層２−１としてｉ型非晶質シリコン層２−１を３ｎｍ製膜した。製膜条件は、基板温度が１７０℃、圧力１２０Ｐａ、ＳｉＨ4／Ｈ2流量比が３／１０、投入パワー密度が０．０３Ｗ／ｃｍ-2であった。ｉ型非晶質シリコン層２−１の上に、シリコン系薄膜層２−２としてｐ型非晶質シリコン層４２−２を４ｎｍ製膜した。製膜条件は基板温度が１７０℃、圧力１３０Ｐａ、ＳｉＨ4／Ｈ2／Ｂ2Ｈ6流量比が１／１０／３、投入パワー密度が０．０４Ｗ／ｃｍ-2であった。なお、上記でいうＢ2Ｈ6ガスは、Ｂ2Ｈ6濃度を５０００ｐｐｍまでＨ2で希釈したガスを用いた。
【００５６】
次に裏面側に第二真性シリコン系薄膜層３−１としてｉ型非晶質シリコン層３−１を５ｎｍ製膜した。製膜条件は、基板温度が１７０℃、圧力１２０Ｐａ、ＳｉＨ4／Ｈ2流量比が３／１０、投入パワー密度が０．０３Ｗ／ｃｍ-2であった。ｉ型非晶質シリコン層３−１上に、シリコン系薄膜層３−２としてｎ型非晶質シリコン層３−２を７ｎｍ製膜した。製膜条件は、基板温度が１７０℃、圧力６０Ｐａ、ＳｉＨ4／ＰＨ3流量比が１／２、投入パワー密度が０．０２Ｗ／ｃｍ-2であった。なお、上記でいうＰＨ3ガスは、ＰＨ3濃度を５０００ｐｐｍまでＨ2で希釈したガスを用いた。次にｐ型非晶質シリコン層２−２、ｎ型非晶質シリコン層３−２上へ、透明電極層４、５として酸化インジウム層４、５をスパッタリング法によって、それぞれ８０ｎｍ、１００ｎｍ製膜した。スパッタリングターゲットはＩｎ2Ｏ3へＳｎを５％添加したものを用いた。次に裏面側の酸化インジウム層５上に、金属層７−１として銀層７−１をスパッタリング法により３０ｎｍ製膜した。
【００５７】
次に光入射面側の酸化インジウム層４上に、銀ペーストをスクリーン印刷して櫛形の表面電極６とした。次に裏面側の銀層７−１上に、銀ペーストをスクリーン印刷して、フィンガー電極７−３と補助電極７−４からなる集電極７−２を形成した。フィンガー電極７−３は間隔が２．３ｍｍ、幅約８０μｍ、膜厚は約６０μｍであり、また補助電極７−４は間隔が３１ｍｍ、幅１．５ｍｍ、膜厚が１００μｍであった。このようにして、裏面電極７を形成した。
【００５８】
その後、図２に示すように、表面電極６上に配線部材８を配置し、ハンダ付けすることにより表面電極６と配線部材８を電気的に接続した。次に、図４（ｂ）に示すように、７−４ａと９が接する（Ｌ１＝ｄ）ように平行に、銀層７−１上に配線部材９を配置し、ハンダ付けすることにより銀層７−１と配線部材９を電気的に接続した。配線部材８、９を外部に引き出し、電気特性測定用電極とすることにより太陽電池モジュールを作製した。
【００５９】
（実施例２）
実施例２では、銀層７−１の膜厚が１５０ｎｍである点においてのみ実施例１と異なっていた。
【００６０】
（比較例１）
比較例１では、集電極７−２を形成していない点においてのみ実施例１と異なっていた。
【００６１】
（比較例２）
比較例２では、銀層７−１の膜厚が２０ｎｍである点においてのみ実施例１と異なっていた。
【００６２】
（比較例３）
比較例３では、集電極７−２を形成していない点と銀層７−１の膜厚が１５０ｎｍである点においてのみ実施例１と異なっていた。
【００６３】
（比較例４）
比較例４では、裏面側の配線部材９が補助電極７−４上にハンダ付けされている、すなわち図４（ｅ）になるように形成した点においてのみ実施例１と異なっていた。比較例４では、配線部材９が補助電極７−４に重なっており、配線部材９は金属層７−１上に形成されていなかった。
【００６４】
（参考例１）
参考例１では、裏面側の集電極７−２を形成していない点、銀層７−１の膜厚が２５０ｎｍである点においてのみ実施例１と異なっていた。
【００６５】
【表１】
2013243171.tif 000003
【００６６】
実施例１と比較例１を比較すると、集電極７−２のない比較例１に対し、集電極７−２を有する実施例１では、ＦＦが大きく向上し、これに伴い変換効率が７．２％程度向上した。これは、集電極７−２が無い場合、銀層７−１での抵抗損が大きくなり、発電効率が低下したためと考えられる。
【００６７】
また実施例１と比較例２を比較すると、銀層７−１の膜厚が２０ｎｍと薄い比較例２では、３０ｎｍの実施例１に比べて発電効率は低下した。これは、２０ｎｍまで膜厚を薄くすると、銀層７−１が完全な平坦膜とならず、電気伝導特性が低下し、また光反射層として十分に機能しなかったためと考えらえる。
【００６８】
実施例１と比較例４を比較すると、配線部材９が接続される太陽電池素子上の部位が異なっており、実施例１では、図３に示すように配線部材９が補助電極７−４の側面に接するように銀層７−１に接続されているのに対し、比較例４では配線部材９は補助電極７−４上に接続されている。配線部材９が補助電極７−４に接続された比較例４に対し、銀層７−１に接続された実施例１では変換効率が０．５％程度向上した。これは、配線部材９との接触抵抗が低減され、抵抗損が少なくなったためと考えられる。
【００６９】
また集電極７−２がない比較例１、３では、銀層７−１の膜厚が３０ｎｍ（比較例１）、１５０ｎｍ（比較例３）と厚くなるにつれて変換効率が４．１％程度増加した。これに対し、集電極７−２がある実施例１、２では、銀層７−１の膜厚が３０ｎｍ（実施例１）、１５０ｎｍ（実施例２）で変換効率はほぼ同程度となった。また上記比較例１、３および参考例１の比較より、従来から用いられている結晶シリコン系太陽電池では、金属層７−１の厚みを厚くすることで変換効率を向上させることができ、２０％以上の高い変換効率を達成するには金属層７−１の厚みを２５０ｎｍ以上（参考例１）にする必要がある。これに対し、本発明のような金属層７−１と集電極７−２を用いた結晶シリコン系太陽電池を用いることで、金属層７−１の膜厚を薄くしたまま変換効率を向上させることが可能となる。従って、金属層７−１の使用量を削減でき、低コストで高効率な太陽電池モジュールを形成することができると考えられる。
【符号の説明】
【００７０】
１．一導電型単結晶シリコン基板
２．第一シリコン系薄膜層
２−１．第一真性シリコン系薄膜層
２−２．逆導電型シリコン系薄膜層
３．第二シリコン系薄膜層
３−１．第一真性シリコン系薄膜層
３−２．一導電型シリコン系薄膜層
４．透明電極層
５．電極層
６．表面電極
７．裏面電極
７−１．金属層
７−２．集電極
７−３．フィンガー電極
７−４．補助電極
８．配線部材
９．配線部材
【図１】
2013243171.tif 000004
【図２】
2013243171.tif 000005
【図３】
2013243171.tif 000006
【図４】
2013243171.tif 000007