(57)【要約】【課題】電極の抵抗を低く抑えて特性を向上させることができる太陽電池、太陽電池の製造方法および太陽電池モジュールを提供する。【解決手段】シリコン基板とのコンタクト抵抗が７０ｍΩ・ｃｍ2以下である電極を有する太陽電池セルと、太陽電池セルの電極に電気的に接続するための導電性部材とを備え、太陽電池セルの電極が導電性部材に電気的に接続されるように導電性部材上に太陽電池セルが配置されている太陽電池、その太陽電池の製造方法およびその太陽電池を用いた太陽電池モジュールである。【選択図】図１
2009290105.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリコン基板とのコンタクト抵抗が７０ｍΩ・ｃｍ2以下である電極を有する太陽電池セルと、
前記太陽電池セルの前記電極に電気的に接続するための導電性部材とを備え、
前記太陽電池セルの前記電極が前記導電性部材に電気的に接続されるように前記導電性部材上に前記太陽電池セルが配置されていることを特徴とする、太陽電池。
【請求項２】
前記電極の主成分は、Ａｇ、Ｎｉ、ＣｕまたはＡｌであることを特徴とする、請求項１に記載の太陽電池。
【請求項３】
前記電極の厚さは２０μｍ以下であ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。
【請求項４】
前記電極の形成のパターンと前記導電性部材の形成のパターンとが電気的に接続された際に、前記電極の形成のパターンは前記導電性部材の形成のパターンに実質的に重なるパターンであることを特徴とする、請求項１から３のいずれかに記載の太陽電池。
【請求項５】
前記導電性部材は、絶縁性基材と前記絶縁性基材上に設置された配線とを含む配線基板であることを特徴とする、請求項１から４のいずれかに記載の太陽電池。
【請求項６】
前記配線の主成分は、Ａｇ、Ｎｉ、ＣｕまたはＡｌであることを特徴とする、請求項５に記載の太陽電池。
【請求項７】
前記電極の幅は、前記配線基板の前記配線の幅よりも小さいことを特徴とする、請求項５または６に記載の太陽電池。
【請求項８】
前記太陽電池セルは、ｐ電極およびｎ電極がともに前記シリコン基板の裏面側に形成されていることを特徴とする、請求項１から７のいずれかに記載の太陽電池。
【請求項９】
請求項１から８のいずれかに記載の太陽電池を製造する方法であって、
金属粉末を主成分とする電極ペーストを印刷した後に前記電極ペーストを焼成することによって前記電極を形成することを特徴とする、太陽電池の製造方法。
【請求項１０】
前記電極ペーストは、前記金属粉末と、溶剤と、増粘剤と、軟化点が４５０℃以下のガラスフリットとを含有することを特徴とする、請求項９に記載の太陽電池の製造方法。
【請求項１１】
前記電極ペーストの焼成は、前記電極ペーストを５５０℃以下の温度で焼成することにより行なわれることを特徴とする、請求項９または１０に記載の太陽電池の製造方法。
【請求項１２】
請求項１から８のいずれかに記載の太陽電池を製造する方法であって、
電解めっき、無電解めっきまたは真空蒸着によって前記電極を形成することを特徴とする、太陽電池の製造方法。
【請求項１３】
請求項１から８のいずれかに記載の太陽電池が封止材によって封止されてなる、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、太陽電池の製造方法および太陽電池モジュールに関し、特に、電極の抵抗を低く抑えて特性を向上させることができる太陽電池、太陽電池の製造方法および太陽電池モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、エネルギ資源の枯渇の問題や大気中のＣＯ2の増加のような地球環境問題などからクリーンなエネルギ源の開発が望まれており、特に太陽電池を用いた太陽光発電が新しいエネルギ源として開発され、実用化され、そして発展の道を歩んでいる。
【０００３】
太陽電池としては、単結晶または多結晶の一導電型シリコン基板の受光面に逆導電型の不純物を拡散させてｐｎ接合を形成し、そのシリコン基板の受光面と裏面とにそれぞれ電極を形成したものが従来から主流となっている。また、一導電型シリコン基板の裏面に同じ導電型の不純物を高濃度に含む不純物層を形成することによって、裏面電界効果による高出力化を図った太陽電池も一般的となっている。
【０００４】
さらに、シリコン基板の受光面には電極を形成せずに、その裏面にｐ電極およびｎ電極を形成する裏面電極型太陽電池も開発されている（特許文献１参照）。裏面電極型太陽電池においては、一般的に受光面に電極を有しないので電極によるシャドーロスがなく、シリコン基板の受光面と裏面とにそれぞれ電極を有する太陽電池に比べて高い出力を得ることが期待される。
【特許文献１】特表２００６−５２３０２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
太陽電池において高い変換効率を得るために、キャリアライフタイムを高く保つことが重要であり、そのためには低温の処理温度で太陽電池を製造することが有効である。特に、太陽電池の電極形成時の処理温度はキャリアライフタイムに大きく影響するため、この処理温度を低温化することによって高い変換効率を期待することができる。
【０００６】
しかしながら、実際には、太陽電池の電極形成時の処理温度を低温化することによってシリコン基板と電極とのコンタクト抵抗が大きくなったり、電極自体の抵抗率が大きくなるなどして、期待した成果を得ることができなかった。
【０００７】
特に、太陽電池に一般的に用いられている、焼成により形成された電極は、金属粉末が主成分となるため、電極形成時の処理温度を低温化した場合には金属粉末同士が十分に融着せず、さらには、シリコン基板とのコンタクトを良好にするためにガラスフリットが添加されているために電極自体の抵抗率が大きくなる。一方、電極自体の抵抗率を低くするためにガラスフリットを添加しない場合には、シリコン基板とのコンタクト抵抗が非常に大きくなってしまうため、低温処理で電極自体の抵抗率とコンタクト抵抗の両方を小さい値にすることは非常に困難であった。
【０００８】
また、特許文献１に記載されているような裏面電極型太陽電池においては、その裏面にｐ+層、ｎ+層、ｐ電極およびｎ電極がそれぞれ存在するため、その構造が複雑であることに加え、ｐ電極およびｎ電極のバスバー電極は、太陽電池モジュールの製造時に隣接する裏面電極型太陽電池と直列接続するために裏面の両端部に設けざるを得ない。そのため、フィンガー電極の長さをシリコン基板の幅とほぼ同等程度の長さにしなければならないため、フィンガー電極１本当たりに流れる電流量が多くなり、フィンガー電極での抵抗損失が起こりやすい傾向にある。そのため、裏面電極型太陽電池においては、シリコン基板の受光面と裏面にそれぞれ電極がある一般的な太陽電池よりも電極の抵抗を低く抑える必要があった。
【０００９】
上記の事情に鑑みて、本発明の目的は、電極の抵抗が大きくても影響を低く抑えて特性を向上させることができる太陽電池、太陽電池の製造方法および太陽電池モジュールを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、シリコン基板とのコンタクト抵抗が７０ｍΩ・ｃｍ2以下である電極を有する太陽電池セルと、太陽電池セルの電極に電気的に接続するための導電性部材とを備え、太陽電池セルの電極が導電性部材に電気的に接続されるように導電性部材上に太陽電池セルが配置されている太陽電池である。
【００１１】
ここで、本発明の太陽電池において、電極の主成分は、Ａｇ、Ｎｉ、ＣｕまたはＡｌであることが好ましい。
【００１２】
また、本発明の太陽電池において、電極の厚さは２０μｍ以下であることが好ましい。
また、本発明の太陽電池において、電極の形成のパターンと導電性部材の形成のパターンとが電気的に接続された際に、電極の形成のパターンは導電性部材の形成のパターンに実質的に重なるパターンであることが好ましい。
【００１３】
また、本発明の太陽電池において、導電性部材は、絶縁性基材と絶縁性基材上に設置された配線とを含む配線基板であることが好ましい。
【００１４】
また、本発明の太陽電池において、配線の主成分は、Ａｇ、Ｎｉ、ＣｕまたはＡｌであることが好ましい。
【００１５】
また、本発明の太陽電池において、電極の幅は、配線基板の配線の幅よりも小さいことが好ましい。
【００１６】
また、本発明の太陽電池において、太陽電池セルは、ｐ電極およびｎ電極がともにシリコン基板の裏面側に形成されていることが好ましい。
【００１７】
また、本発明は、上記のいずれかの太陽電池を製造する方法であって、金属粉末を主成分とする電極ペーストを印刷した後に電極ペーストを焼成することによって電極を形成する太陽電池の製造方法である。
【００１８】
また、本発明の太陽電池の製造方法において、電極ペーストは、金属粉末と、溶剤と、増粘剤と、軟化点が４５０℃以下のガラスフリットとを含有することが好ましい。
【００１９】
また、本発明の太陽電池の製造方法において、電極ペーストの焼成は、電極ペーストを５５０℃以下の温度で焼成することにより行なわれることが好ましい。
【００２０】
また、本発明は、上記のいずれかの太陽電池を製造する方法であって、電解めっき、無電解めっきまたは真空蒸着によって電極を形成する太陽電池の製造方法である。
【００２１】
さらに、本発明は、上記のいずれかの太陽電池が封止材によって封止されてなる太陽電池モジュールである。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、電極の抵抗を低く抑えて特性を向上させることができる太陽電池、太陽電池の製造方法および太陽電池モジュールを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の実施の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。
【００２４】
（実施の形態１）
以下に、図１（ａ）〜図１（ｅ）の模式的断面図を参照して、本発明の太陽電池モジュールの製造方法の一例について説明する。
【００２５】
まず、図１（ａ）に示すように、たとえばｎ型のシリコン基板１の裏面にｐ型不純物を拡散することにより形成したｐ+層３およびｎ型不純物を拡散することにより形成したｎ+層４を形成する。また、シリコン基板１の裏面にはｐ+層３の表面の一部が露出するとともに、ｎ+層４の表面の一部が露出するように形成された開口部であるコンタクトホールを有するパッシベーション膜５を形成する。また、シリコン基板１の受光面には反射防止膜２を形成する。ここで、上記の反射防止膜２、ｐ+層３、ｎ+層４およびパッシベーション膜５はそれぞれ従来から公知の方法により形成することができる。
【００２６】
また、この例においては、ｐ+層３およびｎ+層４はそれぞれ図１の紙面の表側から裏側に向かって直線状に伸びるライン状に交互に配置されているが、この構成に限定されるものではない。
【００２７】
また、パッシベーション膜５が備えているコンタクトホールは、ｐ+層３上およびｎ+層４上にそれぞれ、たとえばドット状またはライン状などの形状に形成することができる。コンタクトホールは、たとえば、パッシベーション膜５をエッチング可能なペーストをコンタクトホールの形状にパッシベーション膜５上に印刷し、加熱することによって簡単に形成することができる。
【００２８】
次に、図１（ｂ）に示すように、シリコン基板１の裏面のパッシベーション膜５のコンタクトホールを埋めるようにして電極ペーストを印刷し、その電極ペーストを焼成することによって、ｐ+層３に接するｐ電極７およびｎ+層４に接するｎ電極８をそれぞれ形成する。
【００２９】
ここで、電極ペーストの主成分は、Ａｇ、Ｎｉ、ＣｕまたはＡｌの金属粉末であることが好ましい。なお、本発明において、「主成分」とは、電極ペーストの５０質量％以上を占める成分であることを意味する。また、上記の電極ペーストは、上記の金属粉末とともに、溶剤、増粘剤および軟化点が４５０℃以下のガラスフリットを含むことが好ましい。
【００３０】
さらに、上記の電極ペーストは、５５０℃以下の温度で焼成されることが好ましく、４５０℃以下の温度で焼成されることがより好ましい。上記の電極ペーストを５５０℃以下、特に４５０℃以下の温度で焼成することによって、シリコン基板１におけるキャリアライフタイムの低下を抑えることができ、高い太陽電池特性を期待することができる。
【００３１】
また、電極ペーストが、Ａｇ、Ｎｉ、ＣｕまたはＡｌの金属粉末を主成分とし、軟化点が４５０℃以下のガラスフリットを用いることによって、５５０℃以下の低温焼成においてもシリコン基板１との良好なコンタクトが得られる電極（ｐ電極７およびｎ電極８）を得ることができる。
【００３２】
なお、良好なコンタクトとは、コンタクト抵抗が７０ｍΩ・ｃｍ2以下、好ましくは５０ｍΩ・ｃｍ2以下であることを意味する。このコンタクト抵抗が７０ｍΩ・ｃｍ2以下である場合には０．７以上のフィルファクタ（Ｆ．Ｆ）が期待でき、コンタクト抵抗が５０ｍΩ・ｃｍ2以下である場合には０．７５以上のＦ．Ｆが期待できる（詳細な説明は後述する）。
【００３３】
また、ｐ電極７およびｎ電極８の形状としては、たとえば図２（ａ）の模式的平面図に示すようなドット状、図２（ｂ）に示すようなライン状、図２（ｃ）に示すような櫛形状などに形成することができる。
【００３４】
なお、本発明においては、ｐ電極７およびｎ電極８は、シリコン基板１と良好なコンタクトが得られればよいために、従来のように電極の抵抗を小さくするために電極の断面積を大きくする必要がない。そのため、電極ペーストは、薄くコンタクトホールを覆う程度の幅に印刷されることが好ましい。この場合には、高価な電極ペーストの使用量を低減することができる傾向にある。
【００３５】
また、従来においては、電極の断面積を大きくするために電極ペーストを厚く印刷する必要があった。そのため、スクリーン印刷により電極ペーストの印刷が行なわれ、他の印刷方法はあまり用いられていなかったが、本発明においては、電極ペーストを薄く印刷してもよいため、スクリーン印刷の他にも、厚膜化が難しいインクジェット印刷やオフセット印刷、凸版印刷、凹版印刷など様々な印刷法による印刷も可能である。すなわち、本発明においては、インクジェット印刷などのスクリーン印刷に比べて細線パターンの印刷に優れた方法で印刷することにより、電極の細線化と併せて電極の薄型化が可能となり、電極ペーストの使用量を低減することができる傾向が大きくなる。
【００３６】
次に、図１（ｃ）に示すように、太陽電池セルのｐ電極７およびｎ電極８にそれぞれ対応したｐ配線９およびｎ配線１０を備えた配線基板上に、ｐ電極７がｐ配線９上に設置され、ｎ電極８がｎ配線１０上に設置されるようにして太陽電池セルを設置する。これにより、本発明の太陽電池が作製される。
【００３７】
ここで、ｐ電極７とｐ配線９との電気的接続およびｎ電極８とｎ配線１０との電気的接続はそれぞれ、たとえば、半田または導電性接着剤などの接続材料により行なってもよく、これらの接続材料を用いずに後の封止材による封止工程での真空圧着を利用して物理的な圧着のみで行なってもよい。また、太陽電池セルの電極の形成のパターンと配線基板の配線の形成のパターンとを電気的に接続した際に、太陽電池セルの電極の形成のパターンは配線基板の配線の形成のパターンに実質的に重なるパターンであることが好ましい。
【００３８】
なお、上記の配線基板としては、たとえば図３の模式的平面図に示す構成のような配線基板を用いることができる。ここで、配線基板は、絶縁性基材１１上にｐ配線９およびｎ配線１０を含む配線を備えたものを用いることができる。
【００３９】
また、配線基板の配線には、たとえば図３に示すようなスリット１７が形成されていてもよく、ｐ配線９とｎ配線１０とを電気的に接続する接続用配線１８が形成されていてもよい。
【００４０】
また、ｐ配線９およびｎ配線１０を含む配線の主成分は、Ａｇ、Ｎｉ、ＣｕまたはＡｌであることが好ましい。また、絶縁性基材１１としては、たとえば、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリイミドおよびエチレンビニルアセテートからなる群から選択された少なくとも１種を含む可撓性のある絶縁性基材を用いることができる。
【００４１】
また、本発明において、太陽電池セルの電極は、配線基板の配線への良好なコンタクトが得られればよいため、電極ペーストの使用量を低減する観点から、太陽電池の特性に影響を与えない範囲で、太陽電池セルの電極の表面の面積は小さい方がよい。
【００４２】
一方、配線基板の配線は、太陽電池セルから収集した電気を集電するために直列抵抗を十分に小さくするという観点から、配線基板の配線の表面の面積は大きい方がよい。したがって、たとえば図４の模式的断面図に示すように、太陽電池セルの電極の幅Ｄ２よりも配線基板の配線の幅Ｄ１の方が広いことが好ましい。
【００４３】
次に、図１（ｄ）に示すように、配線基板上に設置した太陽電池セルを透光性封止材１３、ガラスなどの透光性部材１２および耐候性基材１４により封止する。
【００４４】
最後に、図１（ｅ）に示すように、端子ボックス１５および枠１６を取付けることにより太陽電池モジュールが完成する。以上により、Ｆ．Ｆが０．７５以上の太陽電池モジュールを作製することができる。
【００４５】
以下に、太陽電池セルの電極のコンタクト抵抗とＦ．Ｆとの関係について説明する。まず、組成が僅かに異なる電極ペーストを数種類用意し、電極ペースト以外は全く同じ条件で複数の太陽電池セルを作製する。
【００４６】
ここで、電極ペーストの違いは主に太陽電池セルの電極の抵抗率と、当該電極とシリコン基板とのコンタクト抵抗の違いとして表われる。さらに、このようにして作製した太陽電池を十分に配線抵抗が小さく、太陽電池セルの電極と同形状の配線が形成された配線基板上に設置して太陽電池セルの特性を評価することによって、太陽電池セルの電極の抵抗は無視することができるため、太陽電池セルの電極のコンタクト抵抗とＦ．Ｆとの相関を見ることができる。ここで、太陽電池セルの電極のシリコン基板に対するコンタクト抵抗は、ＴＬＭ法により算出した値を用いている。
【００４７】
図５に、太陽電池セルのＦ．Ｆと電極のコンタクト抵抗との相関を示す。図５に示すように、太陽電池セルの電極のコンタクト抵抗が７０ｍΩ・ｃｍ2以下である場合には、太陽電池セルのＦ．Ｆが０．７以上となる傾向にあり、５０ｍΩ・ｃｍ2以下である場合にはＦ．Ｆが０．７５以上となる傾向にある。したがって、この結果から、太陽電池セルの電極のシリコン基板に対するコンタクト抵抗が７０ｍΩ・ｃｍ2以下である場合にはシリコン基板と良好なコンタクト抵抗が得られている電極であると言える。
【００４８】
本発明においては、シリコン基板におけるキャリアライフタイムを高く維持するため、電極ペーストを５５０℃以下の温度で焼成することから、従来のように７００℃前後で電極ペーストの焼成を行なった場合と比べて、太陽電池セルの電極の抵抗率が高くなってしまう。電極ペーストの金属粉末以外の成分がすべて有機成分である電極ペーストである場合には、電極ペーストを５５０℃以下という低温で焼成することによって、十分に低い抵抗率を示す電極が得られるが、シリコン基板との良好なコンタクトが得られない。
【００４９】
シリコン基板との良好なコンタクトを得るためにはガラスフリットを電極ペーストに含有させる必要があるが、５５０℃以下といった低温焼成で低融点のガラスフリットを用いた場合でも、ガラスフリットが十分に溶融せず、金属粉末同士の接触を阻害することで電極の抵抗率は高くなるものと思われる。
【００５０】
ここで、配線基板を用いずに太陽電池セルの電極のみで、太陽電池セルのシリコン基板の両端部で集電するパターンの電極にて、当該電極を４５０℃と６５０℃でそれぞれ焼成して形成したときの太陽電池セルの特性を比較した。太陽電池セルの特性は、図７（ａ）および図７（ｂ）に示すように、ｐ電極７、ｎ電極８の集電電極（図７（ａ）の上下方向に伸びるｐ電極７およびｎ電極８の部分）にインターコネクタ１９を接続し、４端子法により行なった。このとき、４５０℃と６５０℃の両焼成温度において、当該電極のシリコン基板に対するコンタクト抵抗は５０ｍΩ・ｃｍ2以下であることを確認している。また、太陽電池セルの電極のパターンは同じであり、電極の抵抗を極力小さくするために、ｐ電極７とｎ電極８との間のスペースをｐ電極７とｎ電極８とが接触しない程度に最小とすることで、電極幅をそれぞれ約３００μｍと大きくとり、電極の厚みも２０μｍとスクリーン印刷で可能な限り高く形成した。この太陽電池セルの裏面の面積は１０５ｃｍ2であり、フィンガー電極（図７（ａ）の左右方向に伸びるｐ電極７およびｎ電極８の部分）は１ｍｍピッチで形成されており、フィンガー電極の長さは１０ｃｍである。また、コンタクトホールはライン状で、その幅は１００μｍで、長さは１０ｃｍである。このときの太陽電池セルの短絡電流密度（Ｊｓｃ）は約３７ｍＡ／ｃｍ2であった。
【００５１】
表１に、太陽電池セル１枚当たりの特性、電極の抵抗率を示す。
【００５２】
【表１】
2009290105.tif 000003
【００５３】
表１に示すように、電極ペーストを４５０℃で焼成した場合と６５０℃で焼成した場合とで、電極の抵抗率ρは約２倍の差があり、この差がＦ．Ｆの差になって表われている。
【００５４】
また、上記のようにして作製した太陽電池セルを、図８（ａ）〜図８（ｃ）に示すように、太陽電池セルの電極と同形状の配線を形成した配線基板上に設置して、作製した太陽電池の特性を４端子法により測定した結果を表２に示す。
【００５５】
【表２】
2009290105.tif 000004
【００５６】
ここで、配線基板の配線には銅箔を用い、抵抗が十分に小さくなるように設計しているため、太陽電池セルを配線基板上に設置することによって、太陽電池セルの電極の抵抗は無視することができる。
【００５７】
したがって、表２に示すように、表１に示された電極ペーストを４５０℃で焼成して電極の抵抗率ρが高かった太陽電池セルは配線基板上に設置することによって、電極による抵抗損失が解消され、Ｆ．Ｆが０．７７１と大幅に改善した。
【００５８】
また、表２に示すように、電極ペーストを６５０℃で焼成して電極を形成し、電極の抵抗率ρが低かった太陽電池セルを用いた場合でもＦ．Ｆが改善していることが確認され、６５０℃の焼成でも電極の抵抗が十分に低くなっていないことがわかった。
【００５９】
このように４５０℃の焼成で電極の抵抗が大きい場合であっても、シリコン基板とのコンタクト抵抗が低い場合には、配線基板を利用することで高いＦ．Ｆを得ることが可能となる。上記で用いた太陽電池セルは１０ｃｍ角程度の大きさであったが、さらに太陽電池セルが大型化する場合、太陽電池セルの両端で集電する方法では電極の抵抗の影響が大きくなり、６５０℃の焼成でもＦ．Ｆが大きく低下することが予想される。しかしながら、この場合でも配線基板を利用する上記の方法では、配線基板の配線、たとえば銅箔を厚くすることで容易に対応可能である。一方、従来のように、電極の厚みを厚くする方法ではスクリーン印刷で電極を厚く形成することは技術的に難しいだけでなく、銀ペーストなどの高価な電極ペーストを大量に使用することになり、材料費が非常に高くなってしまう。
【００６０】
また、上記の方法のように太陽電池セルで発生した電流を太陽電池セルの電極を経由して配線基板に集電する場合には、従来のように太陽電池セルの電極の厚みが厚いと電極の抵抗による損失が発生する傾向にある。そのため、太陽電池セルの電極は薄ければ薄いほどよいが、太陽電池セルの裏面に絶縁性のパッシベーション膜が形成されている場合には、配線基板の配線と確実に接続するために、太陽電池セルの電極の厚みはパッシベーション膜の厚み以上であることが好ましい。
【００６１】
また、太陽電池セルの電極の厚みは薄い方が好ましいが、上記のように太陽電池セルの電極の厚みが２０μｍである場合でも配線基板によるＦ．Ｆ向上の効果が得られたことから、太陽電池セルの電極の厚みは２０μｍ以下であることが好ましい。
【００６２】
さらに、電極ペーストを６５０℃で焼成して電極を形成した場合と比べて、４５０℃で焼成した場合の方が太陽電池の短絡電流密度と開放電圧が高くなっている。これは、電極ペーストの焼成温度を低くしたことでシリコン基板におけるキャリアライフタイムの低下を防ぐことができたためであり、結果として、電極ペーストを６５０℃で焼成した場合よりも４５０℃で焼成した場合の方が高い変換効率を有する太陽電池が得られた。
【００６３】
従来の太陽電池の電極は、シリコン基板からの電流の取り出しと収集という２つの役割を担っていたため、上記のように短絡電流密度および開放電圧の改善を狙って電極ペーストの焼成温度を低くした場合には、電極の抵抗が高くなってしまい、結果として太陽電池の変換効率を低下することがあった。
【００６４】
しかしながら、本発明のように、シリコン基板からの電流の取り出しを太陽電池セルの電極で行ない、取り出した電流の収集を配線抵抗が十分低くなるように配線が設計された配線基板で行なうことによって、太陽電池セルの電極とシリコン基板のコンタクト抵抗が７０ｍΩ・ｃｍ2以下、より好ましくは５０ｍΩ・ｃｍ2以下である場合には、電極の抵抗によらず、Ｆ．Ｆが０．７５以上の太陽電池が得られ、結果として高い変換効率の太陽電池および太陽電池モジュールが得られる。
【００６５】
また、本発明においては、太陽電池セルの電極はシリコン基板と良好なコンタクトが得られればよいため、従来のように電極を厚く形成する必要がなく（抵抗成分となるため電極は薄い方が好ましい）、電極材料の使用量を大幅に低減することができることから、材料コストを低減することができる。
【００６６】
さらに、本発明においては、電極ペーストを厚く印刷する必要がないため、電極ペーストの印刷方法として一般的であったスクリーン印刷のほか、インクジェット印刷やオフセット印刷、凸版印刷、凹版印刷など様々な印刷法を使用することができるため、より高精細なパターンの電極を形成することもできる。
【００６７】
（実施の形態２）
以下に、図６（ａ）〜図６（ｅ）の模式的断面図を参照して、本発明の太陽電池モジュールの製造方法の他の一例について説明する。
【００６８】
まず、図６（ａ）に示すように、たとえばｐ型のシリコン基板１の裏面にｐ型不純物を拡散させることにより形成したｐ+層３およびｎ型不純物を拡散させることにより形成したｎ+層４を形成する。また、シリコン基板１の裏面にはｐ+層３の表面の一部が露出するとともに、ｎ+層４の表面の一部が露出するように形成された開口部であるコンタクトホールを有するパッシベーション膜５を形成する。また、シリコン基板１の受光面には反射防止膜２を形成する。ここで、上記の反射防止膜２、ｐ+層３、ｎ+層４およびパッシベーション膜５はそれぞれ従来から公知の方法により形成することができる。
【００６９】
また、この例においても、ｐ+層３およびｎ+層４はそれぞれ図６（ａ）の紙面の表側から裏側に向かって直線状に伸びるライン状に交互に配置されているが、この構成に限定されるものではない。
【００７０】
また、パッシベーション膜５が備えているコンタクトホールは、ｐ+層３上およびｎ+層４上にそれぞれ、たとえばドット状またはライン状などの形状に形成することができる。コンタクトホールは、たとえば、パッシベーション膜５をエッチング可能なペーストをコンタクトホールの形状にパッシベーション膜５上に印刷し、加熱することによって簡単に形成することができる。
【００７１】
次に、図６（ｂ）に示すように、パッシベーション膜５のコンタクトホール上に、電解めっき、無電解めっきまたは真空蒸着のいずれかにより太陽電池セルのｐ電極７ａおよびｎ電極８ａを形成する。このとき、電極（ｐ電極７ａおよびｎ電極８ａ）の主成分は、Ａｇ、Ｎｉ、Ｃｕ、またはＡｌであることが好ましい。
【００７２】
従来、電解めっき、無電解めっきまたは真空蒸着は、太陽電池セルの電極の形成方法として用いられていなかった。その理由の１つとしては、電極の成長速度が遅く、電極の形成に時間がかかることが挙げられる。
【００７３】
しかしながら、本発明においては、太陽電池セルの電極を厚く形成する必要はなく、シリコン基板との良好なコンタクトさえ得られれば、太陽電池セルの電極は薄い方が有利となるため、電解めっき、無電解めっきまたは真空蒸着により電極を形成することが可能となる。
【００７４】
すなわち、従来の太陽電池セルの電極は、電極の抵抗を低く抑える必要があるため、数十μｍ程度の厚さを必要としていたが、この程度の厚さの電極を電解めっき、無電解めっきおよび真空蒸着によって形成する場合には、電極の形成速度は数ｎｍ〜数μｍ／分程度となるため、少なくとも１０分以上必要となる。
【００７５】
一方、本発明においては、太陽電池セルの電極の厚さは薄い方が好ましいため、たとえば１μｍ以下に薄くすることができ、太陽電池セルの電極の形成時間を数分以下と短くすることができるとともに、電極材料の使用量も低減することができる。ただし、この場合においても、配線基板の配線と良好な接続を得るために、太陽電池セルの電極の厚さは、太陽電池セルの裏面にパッシベーション膜（絶縁膜）が形成されているときには、パッシベーション膜（絶縁膜）以上の厚さであることが好ましい。
【００７６】
特に、無電解めっきは、電解めっきに比べて電極の形成速度は遅いが、めっき液にシリコン基板を浸漬させるだけでｐ電極７ａおよびｎ電極８ａの形成が可能であり、また真空蒸着のように真空プロセスを含まないため、電極の形成を簡単に行なうことができる点で好ましい。
【００７７】
ここで、無電解めっきは、たとえば従来から公知の方法で行なうことができるが、たとえば、Ｎｉを主成分とするめっき液を８０℃程度に加熱し、そのめっき液に図６（ａ）のようなコンタクトホールを形成したシリコン基板を約３分間浸漬させることによって、図６（ｂ）のようにシリコン基板の露出した部分に０．３μｍ程度の厚さのＮｉ層からなるｐ電極７ａおよびｎ電極８ａを形成することができる。このとき、太陽電池セルの裏面のパッシベーション膜は０．１μｍの厚さで製膜されていた。また、電極の成長を促進する目的で、めっき液に浸漬する前に触媒処理をしてもよい。
【００７８】
上記の方法により、太陽電池セルの電極を形成した後にシリコン基板とのコンタクトを良好なものとするためにたとえば３００℃〜５００℃程度の温度でアニールすることが好ましい。アニールの雰囲気は特に限定されないが、たとえば水素と窒素との混合ガス雰囲気とすることができる。このように、太陽電池セルの電極を形成することで、シリコン基板とのコンタクト抵抗が７０ｍΩ・ｃｍ2以下、好ましくは５０ｍΩ・ｃｍ2以下の電極とすることができる。
【００７９】
次に、図６（ｃ）に示すように、太陽電池セルのｐ電極７ａおよびｎ電極８ａにそれぞれ対応したｐ配線９およびｎ配線１０を備えた配線基板上に、ｐ電極７ａがｐ配線９上に設置され、ｎ電極８ａがｎ配線１０上に設置されるようにして太陽電池セルを設置する。これにより、本発明の太陽電池が作製される。
【００８０】
ここで、ｐ電極７ａとｐ配線９との電気的接続およびｎ電極８ａとｎ配線１０との電気的接続はそれぞれ、たとえば半田または導電性接着剤などの接続材料により行なってもよく、これらの接続材料を用いずに後の封止材による封止工程での真空圧着を利用して物理的な圧着のみで行なってもよい。
【００８１】
また、本発明において、太陽電池セルの電極は、配線基板の配線への良好なコンタクトが得られればよいため、電極材料の使用量を低減する観点から、太陽電池の特性に影響を与えない範囲で、太陽電池セルの電極の表面の面積は小さい方がよい。
【００８２】
一方、配線基板の配線は、太陽電池セルから収集した電流を集電するために直列抵抗を十分に小さくする観点から、配線基板の配線の表面の面積は大きい方がよい。したがって、たとえば、図４の模式的断面図に示すように、太陽電池セルの電極の幅Ｄ２よりも配線基板の配線の幅Ｄ１の方が広いことが好ましい。
【００８３】
次に、図６（ｄ）に示すように、配線基板上に設置した太陽電池セルを透光性封止材１３、ガラスなどの透光性部材１２および耐候性基材１４により封止する。
【００８４】
最後に図６（ｅ）に示すように、端子ボックス１５および枠１６を取り付けることにより本発明の太陽電池モジュールが完成する。このように太陽電池モジュールを作製することによってＦ．Ｆが０．７５以上の本発明の太陽電池モジュールとすることができる。
【００８５】
このように、本発明によれば、配線基板に集電機能を担わせることによって、太陽電池セルの電極はシリコン基板との良好なコンタクトを得るだけでよいため、材料費の低減、太陽電池の特性向上および製造時間の短縮などを行なうことが可能となる。
【００８６】
今回開示された実施の形態および実施例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。本発明の範囲は上記した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。たとえば、本実施例においては、配線基板の配線は太陽電池セルの電極すべてを覆うような形状となっていたが、Ｆ．Ｆが低下しない範囲で太陽電池セルの電極の先端が配線基板の配線よりも長い形状となるなど、一部接触しない部分があってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００８７】
本発明によれば、電極の抵抗を低く抑えて特性を向上させることができる太陽電池、太陽電池の製造方法および太陽電池モジュールを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】（ａ）〜（ｅ）は、本発明の太陽電池モジュールの製造方法の一例を図解する模式的な断面図である。
【図２】（ａ）〜（ｃ）は、本発明に用いられる太陽電池セルの電極のパターンの一例を示す模式的な平面図である。
【図３】本発明に用いられる配線基板の一例の模式的な平面図である。
【図４】本発明の太陽電池の一例の模式的な断面図である。
【図５】本発明に用いられる太陽電池セルのＦ．Ｆと電極のコンタクト抵抗との相関を示す図である。
【図６】（ａ）〜（ｅ）は、本発明の太陽電池モジュールの製造方法の他の一例を図解する模式的な断面図である。
【図７】（ａ）および（ｂ）は、太陽電池セルの特性を測定する方法の一例を図解する模式図であり、（ａ）は太陽電池セルの電極にインターコネクタを接続する前の模式的な平面図であり、（ｂ）は太陽電池セルの電極にインターコネクタを接続した後の模式的な断面図である。
【図８】（ａ）〜（ｃ）は、太陽電池の特性を測定する方法の一例を図解する模式図であり、（ａ）は配線基板が接続される前の太陽電池セルの模式的な平面図であり、（ｂ）は太陽電池セルに接続する前の配線基板の模式的な平面図であり、（ｃ）は（ｂ）に示す配線基板が（ａ）に示す太陽電池セルに接続された後の太陽電池の模式的な断面図である。
【符号の説明】
【００８９】
１  シリコン基板、２  反射防止膜、３  ｐ+層、４  ｎ+層、５  パッシベーション膜、７，７ａ  ｐ電極、８，８ａ  ｎ電極、９  ｐ配線、１０  ｎ配線、１１  絶縁性基材、１２  透光性部材、１３  透光性封止材、１４  耐候性基材、１５  端子ボックス、１６  枠、１７  スリット、１８  接続用配線、１９  インターコネクタ。
【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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