(57)【要約】  特定領域を有していても出力取り出しが容易な太陽電池を提供する。太陽電池１は、半導体基板１１と、半導体基板１１の両主面のうち一方主面の側に配置された第１導電型半導体層および第２導電型半導体層と、第１導電型半導体層に対応する第１電極層２７および第２導電型半導体層に対応する第２電極層３７とを備える裏面電極型の太陽電池であって、一方主面において、第１導電型半導体層および第２導電型半導体層を含まない特定領域６０を有し、第１電極層２７および第２電極層３７の各々は、帯状の複数の枝電極層２７ｆ，３７ｆと、複数の枝電極層２７ｆ，３７ｆの一端が接続された幹電極層２７ｂ，３７ｂとを有し、第１電極層２７の幹電極層２７ｂは、特定領域６０の外縁を囲む囲み状幹電極層２７ｂｅと、囲み状幹電極層２７ｂｅから延びる帯状幹電極層２７ｂｂとを有する。
2019163750.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板と、前記半導体基板の両主面のうち一方主面の側に配置された第１導電型半導体層および第２導電型半導体層と、前記第１導電型半導体層に対応する第１電極層および前記第２導電型半導体層に対応する第２電極層とを備える裏面電極型の太陽電池であって、
前記一方主面において、前記第１電極層および前記第２電極層を含まない特定領域を有し、
前記第１電極層および前記第２電極層の各々は、帯状の複数の枝電極層と、前記複数の枝電極層の一端が接続された幹電極層とを有し、
前記第１電極層の幹電極層は、前記特定領域の外縁を囲む囲み状幹電極層と、前記囲み状幹電極層から延びる帯状幹電極層とを有する、
太陽電池。
【請求項２】
複数の前記特定領域を有し、
前記第１電極層は、複数の前記幹電極層を有し、
複数の前記幹電極層の囲み状幹電極層は、複数の前記特定領域の外縁を囲む、
請求項１に記載の太陽電池。
【請求項３】
複数の前記特定領域を有し、
前記第１電極層および前記第２電極層の各々は、１以上の前記幹電極層を有し、
前記第２電極層の幹電極層は、囲み状幹電極層と、前記囲み状幹電極層から延びる帯状幹電極層とを有し、
前記第１電極層の１以上の前記幹電極層の囲み状幹電極層は、複数の前記特定領域のうち少なくとも１つの前記特定領域の外縁を囲み、
前記第２電極層の１以上の前記幹電極層の囲み状幹電極層は、複数の前記特定領域のうち残った前記特定領域のうち少なくとも１つの外縁を囲む、
請求項１に記載の太陽電池。
【請求項４】
前記第１電極層の囲み状幹電極層は、前記第２電極層の囲み状幹電極層と隣り合う、請求項３に記載の太陽電池。
【請求項５】
隣り合う前記第１電極層の幹電極層の間には、前記第２電極層の前記幹電極層が配置される、請求項２〜４のいずれか１項に記載の太陽電池。
【請求項６】
前記第１電極層の囲み状幹電極層は、前記特定領域の外縁の一部を囲み、
前記第２電極層の囲み状幹電極層は、前記特定領域の外縁の前記一部以外の他部を囲み、
前記第１電極層の帯状幹電極層と前記第２電極層の帯状幹電極層とは隣接する、
請求項１に記載の太陽電池。
【請求項７】
前記囲み状幹電極層の形状は、環状または開環状である、請求項１〜６のいずれか１項に記載の太陽電池。
【請求項８】
前記囲み状幹電極層の形状は、曲線状または直線状である、請求項７に記載の太陽電池。
【請求項９】
前記帯状幹電極層の形状は、曲線状または直線状である、請求項１〜８のいずれか１項に記載の太陽電池。
【請求項１０】
前記枝電極層の形状は、曲線状または直線状である、請求項１〜９のいずれか１項に記載の太陽電池。
【請求項１１】
前記特定領域は、貫通孔、または、前記第１電極層および前記第２電極層よりも高抵抗な材料を有する、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の太陽電池。
【請求項１２】
複数の前記特定領域の面積は、同一である、または相違する、請求項２または３に記載の太陽電池。
【請求項１３】
複数の前記特定領域は、一列に並ぶ、請求項２または３に記載の太陽電池。
【請求項１４】
前記枝電極層は、前記幹電極層および前記特定領域を除いた領域において、中心が前記半導体基板の中心と重なり、前記半導体基板の相似形と重なるように形成される、請求項１〜１３のいずれか１項に記載の太陽電池。
【請求項１５】
請求項１〜１４のいずれか１項に記載の太陽電池を備える、電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、裏面電極型（バックコンタクト型）（裏面接合型：バックジャンクション型ともいう。）の太陽電池、および、その太陽電池を備えた電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体基板を用いた太陽電池として、受光面側および裏面側の両面に電極が形成された両面電極型の太陽電池と、裏面側のみに電極が形成された裏面電極型の太陽電池とがある。両面電極型の太陽電池では、受光面側に電極が形成されるため、この電極により太陽光が遮蔽されてしまう。一方、裏面電極型の太陽電池では、受光面側に電極が形成されないため、両面電極型の太陽電池と比較して太陽光の受光率が高い。特許文献１には、裏面電極型の太陽電池が開示されている。【０００３】
図１は、このような従来の裏面電極型の太陽電池を裏面側からみた図である。図１に示す太陽電池１Ｘは、半導体基板１１の裏面側に第１導電型半導体層２５Ｘおよび第２導電型半導体層３５Ｘを有する。第１導電型半導体層２５Ｘは、いわゆる櫛型の形状であり、櫛歯に相当する複数のフィンガー部と、櫛歯の支持部に相当するバスバー部とを有する。バスバー部は、半導体基板１１の一方の辺部に沿ってＸ方向に延在し、フィンガー部は、バスバー部から、Ｘ方向に交差するＹ方向に延在する。同様に、第２導電型半導体層３５Ｘは、いわゆる櫛型の形状であり、櫛歯に相当する複数のフィンガー部と、櫛歯の支持部に相当するバスバー部とを有する。バスバー部は、半導体基板１１の一方の辺部に対向する他方の辺部に沿ってＸ方向に延在し、フィンガー部は、バスバー部から、Ｙ方向に延在する。第１導電型半導体層２５Ｘのフィンガー部と第２導電型半導体層３５Ｘのフィンガー部とは、Ｘ方向に交互に並んでいる。これにより、第１導電型半導体層２５Ｘの形成領域と第２導電型半導体層３５Ｘの形成領域とは互いに噛み合う。このような構造により、受光面側からの入射光により半導体基板１１内で誘起された光キャリアを、効率的にそれぞれの半導体層で回収できる。【０００４】
第１導電型半導体層２５Ｘおよび第２導電型半導体層３５Ｘ上には、回収された光キャリアを外部に取り出すための第１電極層２７Ｘおよび第２電極層３７Ｘが設けられている。第１電極層２７Ｘは、いわゆる櫛型の形状であり、櫛歯に相当する複数のフィンガー部２７ｆと、櫛歯の支持部に相当するバスバー部２７ｂとを有する。バスバー部２７ｂは、半導体基板１１の一方の辺部に沿ってＸ方向に延在し、フィンガー部２７ｆは、バスバー部２７ｂから、Ｘ方向に交差するＹ方向に延在する。同様に、第２電極層３７Ｘは、いわゆる櫛型の形状であり、櫛歯に相当する複数のフィンガー部３７ｆと、櫛歯の支持部に相当するバスバー部３７ｂとを有する。バスバー部３７ｂは、半導体基板１１の一方の辺部に対向する他方の辺部に沿ってＸ方向に延在し、フィンガー部３７ｆは、バスバー部３７ｂから、Ｙ方向に延在する。フィンガー部２７ｆとフィンガー部３７ｆとは、Ｘ方向に交互に並んでいる（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−２００２６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、ウェアラブル機器または腕時計などの電子機器では、デザイン性が高い製品が求められ、様々な形状の製品が設計されることが予想される。そのため、このような電子機器に搭載される太陽電池においても、電子機器の形状に合った様々な形状の製品が求められると考えられる。例えば、ウェアラブル機器または腕時計等の電子機器において、太陽電池の下部に設けられた表示部の覗き窓、または腕時計の針の軸等のための貫通孔のような特定領域を有する太陽電池のニーズも高くなると考えられる。【０００７】
しかしながら、図１に示す従来の裏面電極型の太陽電池１Ｘでは、例えば貫通孔のような特定領域が形成されると、第１電極層２７Ｘのフィンガー部２７ｆは分断されることがある。そのため、第１電極層２７Ｘで回収されたキャリアを取り出すこと、すなわち太陽電池１Ｘの出力を取り出すことが困難となる。【０００８】
本発明は、特定領域を有していても出力取り出しが容易な太陽電池、および、その太陽電池を備えた電子機器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】
【０００９】
本発明に係る太陽電池は、半導体基板と、半導体基板の両主面のうち一方主面の側に配置された第１導電型半導体層および第２導電型半導体層と、第１導電型半導体層に対応する第１電極層および第２導電型半導体層に対応する第２電極層とを備える裏面電極型の太陽電池であって、一方主面において、第１電極層および第２電極層を含まない特定領域を有し、第１電極層および第２電極層の各々は、帯状の複数の枝電極層と、複数の枝電極層の一端が接続された幹電極層とを有し、第１電極層の幹電極層は、特定領域の外縁を囲む囲み状（enclosing）幹電極層と、囲み状幹電極層から延びる帯状幹電極層とを有する。【００１０】
本発明に係る電子機器は、上記した太陽電池を備える。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、特定領域を有していても出力取り出しが容易な太陽電池、および、その太陽電池を備えた電子機器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】従来の太陽電池を裏面側からみた図である。
【図２】本実施形態に係る太陽電池を裏面側からみた図である。
【図３】図２の太陽電池におけるＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。
【図４】本実施形態の第１変形例に係る太陽電池を裏面側からみた図である。
【図５】本実施形態の第２変形例に係る太陽電池を裏面側からみた図である。
【図６】本実施形態の第３変形例に係る太陽電池を裏面側からみた図である。
【図７】本実施形態の第４変形例に係る太陽電池を裏面側からみた図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、添付の図面を参照して本発明の実施形態の一例について説明する。なお、各図面において同一または相当の部分に対しては同一の符号を附すこととする。また、便宜上、ハッチングおよび部材符号等を省略する場合もあるが、かかる場合、他の図面を参照するものとする。
【００１４】
図２は、本実施形態に係る太陽電池を裏面側からみた図であり、図３は、図２の太陽電池におけるＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。
図２および図３に示すように、太陽電池１は、裏面電極型（裏面接合型）の太陽電池である。太陽電池１は、２つの主面を備える半導体基板１１を備え、半導体基板１１の主面において第１導電型領域７と第２導電型領域８とを有する。
【００１５】
太陽電池１は、半導体基板１１の両主面のうちの１つである受光する側の主面である受光面側に順に積層されたパッシベーション層１３と反射防止層１５とを備える。また、太陽電池１は、半導体基板１１の主面のうちの受光面の反対側の主面である裏面側の第１導電型領域７に順に積層されたパッシベーション層２３と、第１導電型半導体層２５と、第１電極層２７とを備える。また、太陽電池１は、半導体基板１１の裏面側の第２導電型領域８に順に積層されたパッシベーション層３３と、第２導電型半導体層３５と、第２電極層３７とを備える。
【００１６】
＜半導体基板＞
半導体基板１１としては、導電型単結晶シリコン基板、例えばｎ型単結晶シリコン基板またはｐ型単結晶シリコン基板が用いられる。これにより、高い光電変換効率が実現する。
半導体基板１１は、ｎ型単結晶シリコン基板であると好ましい。これにより、結晶シリコン基板内のキャリア寿命が長くなる。また、ｐ型単結晶シリコン基板では、光照射によってｐ型ドーパントであるＢ（ホウ素）が影響して再結合中心となるＬＩＤ（Light Induced Degradation）が起こる場合があるが、ｎ型単結晶シリコン基板ではＬＩＤがより抑制される。
【００１７】
半導体基板１１は、両主面のうちの一方主面の側である裏面側に、テクスチャ構造と呼ばれるピラミッド型の微細な凹凸構造を有していてもよい。これにより、半導体基板１１に吸収されず通過してしまった光の回収効率が高まる。
また、半導体基板１１は、受光面側に、テクスチャ構造と呼ばれるピラミッド型の微細な凹凸構造を有していてもよい。これにより、受光面において入射光の反射が低減し、半導体基板１１における光閉じ込め効果が向上する。
【００１８】
半導体基板１１の厚さは、５０μｍ以上２００μｍ以下であると好ましく、６０μｍ以上１８０μｍ以下であるとより好ましく、７０μｍ以上１８０μｍ以下であると更に好ましい。このように、半導体基板１１の厚さが薄いことにより、太陽電池１の開放電圧を向上させられ、また材料コストも低減する。
なお、半導体基板１１として、導電型多結晶シリコン基板、例えばｎ型多結晶シリコン基板またはｐ型多結晶シリコン基板を用いてもよい。この場合、より安価に裏面電極型太陽電池が製造される。
【００１９】
＜反射防止層＞
反射防止層１５は、半導体基板１１の受光面側にパッシベーション層１３を介して形成されている。パッシベーション層１３は、真性シリコン系層で形成される。パッシベーション層１３は、半導体基板１１の表面欠陥を終端し、キャリアの再結合を抑制する。
反射防止層１５としては、屈折率１．５以上２．３以下程度の透光性膜が好適に用いられる。反射防止層１５の材料としては、ＳｉＯ、ＳｉＮ、またはＳｉＯＮ等が好ましい。反射防止層１５の形成方法は特に限定されないが、精密な膜厚制御が可能なＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法を用いると好ましい。ＣＶＤ法による製膜によれば、材料ガスまたは製膜条件のコントロールで膜質が制御される。
【００２０】
本実施形態では、受光面側に電極が形成されていないため（裏面電極型）、太陽光の受光率が高く、光電変換効率が向上する。
【００２１】
＜第１導電型半導体層および第２導電型半導体層＞
第１導電型半導体層２５は、半導体基板１１の裏面側の第１導電型領域７にパッシベーション層２３を介して形成され、第２導電型半導体層３５は、半導体基板１１の裏面側の第２導電型領域８にパッシベーション層３３を介して形成される。第１導電型半導体層２５は、後述する第１電極層２７の形状（図２参照）に対応した形状となり、第２導電型半導体層３５は、後述する第２電極層３７の形状（図２参照）に対応した形状となる。
【００２２】
第１導電型半導体層２５は、第１導電型シリコン系層、例えばｐ型シリコン系層で形成される。第２導電型半導体層３５は、第１導電型と異なる第２導電型のシリコン系層、例えばｎ型シリコン系層で形成される。なお、第１導電型半導体層２５がｎ型シリコン系層であり、第２導電型半導体層３５がｐ型シリコン系層であってもよい。
ｐ型シリコン系層およびｎ型シリコン系層は、非晶質シリコン層、または、非晶質シリコンと結晶質シリコンとを含む微結晶シリコン層で形成される。ｐ型シリコン系層のドーパント不純物としては、Ｂ（ホウ素）が好適に用いられ、ｎ型シリコン系層のドーパント不純物としては、Ｐ（リン）が好適に用いられる。
【００２３】
第１導電型半導体層２５および第２導電型半導体層３５の形成方法は特に限定されないが、ＣＶＤ法を用いると好ましい。材料ガスとしては、例えばＳｉＨ４ガスが好適に用いられ、ドーパント添加ガスとしては、例えば、水素希釈されたＢ２Ｈ６またはＰＨ３が好適に用いられる。また、光の透過性を向上させるために、例えば、酸素または炭素といった不純物を微量添加してもよい。その場合、例えば、ＣＯ２またはＣＨ４といったガスをＣＶＤ製膜の際に導入する。
第１導電型半導体層２５および第２導電型半導体層３５の形成方法の他の一例としては、熱拡散ドーピング法、レーザードーピング法等が挙げられる。
【００２４】
裏面電極型の太陽電池では、受光面側で受光し、生成したキャリアを裏面側で回収するため、第１導電型半導体層２５と第２導電型半導体層３５とは同一面内に形成される。第１導電型半導体層２５と第２導電型半導体層３５とを同一面内において所定形状に形成（パターニング）する方法としては特に限定されず、マスクを利用したＣＶＤ法を採用してもよいし、または、レジスト、エッチング液、若しくはエッチングペースト等を利用したエッチング法を採用してもよい。
【００２５】
第１導電型半導体層２５と第２導電型半導体層３５とは、接合されていないと好ましい。そのため、これらの層の間に絶縁層（不図示）が設けられてもよい。例えば、ｐ型シリコン系薄膜とｎ型シリコン系薄膜との境界部分に絶縁層を設ける場合、酸化シリコン等の絶縁層をＣＶＤ法により製膜すれば、製膜工程を簡素化でき、プロセスコストの低減および歩留まりの向上を図れる。
【００２６】
＜パッシベーション層＞
パッシベーション層２３，３３は、真性シリコン系層で形成される。パッシベーション層２３，３３は、半導体基板１１の表面欠陥を終端し、キャリアの再結合を抑制する。これにより、キャリアのライフタイムが向上するために、太陽電池の出力が向上する。
【００２７】
＜第１電極層および第２電極層＞
第１電極層２７は、第１導電型半導体層２５上に形成されており、第２電極層３７は、第２導電型半導体層３５上に形成されている。第１電極層２７と第２電極層３７は離間している（なお、電気的に直接には接続されていない）。
【００２８】
第１電極層２７および第２電極層３７は、透明導電性材料からなる透明導電層で形成されていてもよい。透明導電性材料としては、透明導電性金属酸化物、例えば、酸化インジウム、酸化錫、酸化亜鉛、酸化チタンおよびそれらの複合酸化物等が用いられる。これらの中でも、酸化インジウムを主成分とするインジウム系複合酸化物が好ましい。高い導電率と透明性との観点からは、インジウム酸化物が特に好ましい。更に、信頼性またはより高い導電率を確保するため、インジウム酸化物にドーパントを添加すると好ましい。ドーパントとしては、例えば、Ｓｎ、Ｗ、Ｚｎ、Ｔｉ、Ｃｅ、Ｚｒ、Ｍｏ、Ａｌ、Ｇａ、Ｇｅ、Ａｓ、Ｓｉ、またはＳ等が挙げられる。
このような透明電極層の形成方法としては、スパッタリング法等の物理気相堆積法、または有機金属化合物と酸素または水との反応を利用した化学気相堆積法（例えばＣＶＤ法）等が用いられる。
【００２９】
なお、第１電極層２７および第２電極層３７は、透明電極層に限定されず、透明電極層上に積層された金属電極層を有していてもよい。すなわち、透明電極層と金属電極層とが積層した、積層型の第１電極層および第２電極層であってもよい。また、第１電極層および第２電極層のうち、一方が積層型の電極層であり、他方が単層型の透明電極層であってもよい。金属電極層は、金属材料で形成される。金属材料としては、例えば、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｌおよびこれらの合金が用いられる。
金属電極層の形成方法としては、例えばＡｇペーストを用いたスクリーン印刷等の印刷法、または例えばＣｕを用いた電解メッキ等のメッキ法等が用いられる。また、第１電極層２７および第２電極層３７は、金属電極層のみから形成されていても構わない。
【００３０】
第１電極層２７の幅は第１導電型半導体層２５の幅より小さく、第２電極層３７の幅は第２導電型半導体層３５の幅よりも小さいと好ましい。
【００３１】
第１導電型半導体層２５および第２導電型半導体層３５で回収された光キャリアを効率よく取り出すためには、第１電極層２７および第２電極層３７の幅は、第１導電型半導体層２５および第２導電型半導体層３５に対してできる限り大きいと好ましい。そのため、第１電極層２７の幅は、第１導電型半導体層２５の幅の０．５倍よりも大きいと好ましく、０．７倍よりも大きいと更に好ましい。同様に、第２電極層３７の幅は、第２導電型半導体層３５の幅の０．５倍よりも大きいと好ましく、０．７倍よりも大きいと更に好ましい。
なお、第１導電型半導体層２５と第２導電型半導体層３５との境界部分に絶縁層やその他の層が設けられて、第１電極層２７と第２電極層３７とが離間している場合には、第１電極層２７および第２電極層３７の幅は、それぞれ、第１導電型半導体層２５の幅および第２導電型半導体層３５の幅より大きくてもよい。
【００３２】
一方、半導体基板１１における光キャリアを第１導電型半導体層２５および第２導電型半導体層３５で効率よく回収するためには、第１電極層２７（後述する第１枝電極層２７ｆおよび第１幹電極層２７ｂ）および第２電極層３７（後述する第２枝電極層３７ｆおよび第２幹電極層３７ｂ）の幅はある程度小さいと好ましい。
第１枝電極層２７ｆと第２枝電極層３７ｆおよびそれぞれの枝電極層に対応する第１導電型半導体層２５と第２導電型半導体層３５の幅は、ある程度小さければ特に限定されないが、それぞれ、５０〜３０００μｍの範囲であると好ましい。なお、導電型層および電極層の幅とは、特に断りがない限り、延在方向と直交する方向を表す。
一方で、電気輸送の観点から、電気抵抗ロスを抑制するためには、幹電極層はある程度の断面積を必要とし、幹電極層の幅および高さで断面積を確保する必要がある。これにより、第１幹電極層２７ｂと第２幹電極層３７ｂおよびそれぞれの幹電極層に対応する第１導電型半導体層２５と第２導電型半導体層３５の幅は、それぞれ、５０〜５０００μｍの範囲が好ましい。
【００３３】
第１電極層２７および第２電極層３７の高さを高くすれば、面方向に流れる電流に対する断面積が増大するため、直列抵抗が低減する。しかし、電極層の高さを高くすると、半導体層と電極層との界面の応力が大きくなり、電極剥がれが生じる場合がある。更に、裏面電極型太陽電池では、電極が片面にしか設けられていないため、電極層の高さが大きくなると、基板表裏の応力が不均衡となり、太陽電池の反り等の変形が生じ易く、太陽電池が破損する場合がある。また、電極界面の応力に起因して太陽電池が変形すると、モジュール化の際に、位置ズレまたは短絡等の不具合が生じる場合がある。これより、第１電極層２７および第２電極層３７の高さは、１００μｍ以下であると好ましく、６０μｍ以下であるとより好ましく、３０μｍ以下であると更に好ましい。
なお、電極の高さは、基板の主面から電極の頂点までの距離である。半導体層形成のためのエッチング等により、部分的に基板の厚みが小さくなっている領域が存在する場合は、基板の主面に平行な基準面を定め、当該基準面から電極の頂点までの距離を電極の高さと定義すればよい。
【００３４】
＜第１特定領域および第２特定領域＞
太陽電池１には、半導体基板１１の主面において、１または複数の第１特定領域６０と１または複数の第２特定領域６１とが形成されている。図２に示す本実施形態の太陽電池１には、３つの第１特定領域６０と１つの第２特定領域６１とが形成されている。第１特定領域６０および第２特定領域６１は、第１電極層２７および第２電極層３７を含まない領域である。なお、第１特定領域６０および第２特定領域６１には、パッシベーション層２３および第１導電型半導体層２５、並びに、パッシベーション層３３および第２導電型半導体層３５が含まれていてもよい。例えば、ウェアラブル機器または腕時計等の電子機器において、第１特定領域６０は、太陽電池の下部に設けられた表示部の覗き窓等のための貫通孔であり、第２特定領域６１は、腕時計の針の軸等のための貫通孔ある。
或いは、第１特定領域６０および第２特定領域６１は、半導体基板１１上に設けられ、第１電極層２７および第２電極層３７よりも高抵抗な材料を有する領域であってもよい。
【００３５】
第１特定領域６０および第２特定領域６１は、例えば、半導体基板１１の主面の平面視で円形形状である。なお、第１特定領域６０および第２特定領域６１の形状はこれに限定されず、帯形形状または多角形形状（例えば三角形形状または四角形形状）であってもよい。
第１特定領域６０および第２特定領域６１は、半導体基板１１内において複数個形成されてもよいし、単数個形成されてもよい。複数の第１特定領域６０が形成される場合、複数の第１特定領域６０の面積は、同一であってもよいし、異なっていてもよい。また、複数の第２特定領域６１が形成される場合、複数の第２特定領域６１の面積は、同一であってもよいし、異なっていてもよい。また、第１特定領域６０および第２特定領域６１の面積も、同一であってもよいし、異なっていてもよい。
【００３６】
第１特定領域６０の外縁は、後述する第１電極層２７（または、第２電極層３７）における第１囲み状幹電極層２７ｂｅ（または、第２囲み状幹電極層３７ｂｅ）で囲まれる。一方、第２特定領域６１の外縁は、後述する第１電極層２７（または、第２電極層３７）における第１枝電極層２７ｆ（または、第２枝電極層３７ｆ）で囲まれる。
【００３７】
＜第１電極層および第２電極層の詳細＞
第１電極層２７および第２電極層３７は、半導体基板１１の主面において、第１特定領域６０および第２特定領域６１を除く全ての領域に分布して形成されると好ましい。これにより、有効発電面積が拡大し、光電変換効率が向上する。
第１電極層２７は、複数の第１枝電極層２７ｆと３つの第１幹電極層２７ｂとを含む。また、第２電極層３７は、複数の第２枝電極層３７ｆと３つの第２幹電極層３７ｂとを含む。
【００３８】
<<第１枝電極層および第２枝電極層>>
第１枝電極層２７ｆおよび第２枝電極層３７ｆは、所謂フィンガー電極であり、帯のような形状（帯状）を有する。第１枝電極層２７ｆおよび第２枝電極層３７ｆの形状は、直線状であってもよいし、曲線状であってもよい。
第１枝電極層２７ｆおよび第２枝電極層３７ｆの電極パターンは特に限定されないが、例えば、第１特定領域６０、第２特定領域６１、第１幹電極層２７ｂおよび第２幹電極層３７ｂの形成領域を除いた領域において、半導体基板１１と同心円状のパターンであると好ましい。換言すれば、第１枝電極層２７ｆおよび第２枝電極層３７ｆは、中心が半導体基板１１の中心と重なり、半導体基板１１の相似形と重なるように形成されると好ましい。これにより、第１枝電極層２７ｆおよび第２枝電極層３７ｆは、半導体基板１１内の領域全体に渡って隙間なく分布し、かつ半導体基板１１の周縁において分断し難くなる。
更には、枝電極層がこのような形状になることにより、枝電極層の形成により半導体基板１１に反りが発生した場合においても、その反りは基板全体に比較的均一に発生し、局所的に大きな反りが発生し難くなる。これにより、太陽電池の破損等の発生が抑制される。
【００３９】
第１枝電極層２７ｆおよび第２枝電極層３７ｆは、局所的な範囲を考えると、延在方向に垂直な方向（例えば、各点における接線に垂直な方向）において交互に配置されることで局所的に平行に並んでいると好ましい。
【００４０】
隣接する第１幹電極層２７ｂと第２幹電極層３７ｂとの間において、第１枝電極層２７ｆの一端は、第１幹電極層２７ｂに接続されており、第１枝電極層２７ｆの他端は、第２幹電極層３７ｂと離間している。また、第２枝電極層３７ｆの一端は、第２幹電極層３７ｂに接続されており、第２枝電極層３７ｆの他端は、第１幹電極層２７ｂと離間している。
【００４１】
第１枝電極層２７ｆのうち、半導体基板１１の中心に最も近い第１枝電極層２７ｆは、第２特定領域６１の外縁を囲む。この第１枝電極層２７ｆの形状は、環状（閉環状）であってもよいし、開環状であってもよい。
【００４２】
<<第１幹電極層>>
第１幹電極層２７ｂは、所謂バスバー電極であり、帯のような形状（帯状）、または、帯状を巻いたり連結させたりした複雑な形状である。第１幹電極層２７ｂの形状は、直線状であってもよいし、曲線状であってもよい。第１幹電極層２７ｂは、第１囲み状幹電極層２７ｂｅと第１帯状幹電極層２７ｂｂとを含む。
【００４３】
<<<第１囲み状幹電極層>>>
第１囲み状幹電極層２７ｂｅは、第１特定領域６０の外縁を囲むように形成される。第１囲み状幹電極層２７ｂｅの形状は、環状（閉環状）であってもよいし、開環状であってもよい。第１囲み状幹電極層２７ｂｅの形状は、曲線状であってもよいし、直線状であってもよく、第１囲み状幹電極層２７ｂｅの形状は、円形形状であってもよいし、多角形形状であってもよい。
【００４４】
<<<第１帯状幹電極層>>>
第１帯状幹電極層２７ｂｂは、半導体基板１１の中心から外縁に向かう放射方向に沿って、換言すれば、第１枝電極層２７ｆの同心円中心からの放射方向に沿って、第１囲み状幹電極層２７ｂｅから延びる帯状である。これにより、第１帯状幹電極層２７ｂｂは、同心円状の第１枝電極層２７ｆと交差するように、第１囲み状幹電極層２７ｂｅから延びる。第１帯状幹電極層２７ｂｂの形状は、直線状であってもよいし、曲線状であってもよい。
第１囲み状幹電極層２７ｂｅおよび第１帯状幹電極層２７ｂｂには、複数の第１枝電極層２７ｆが接続される。これにより、貫通孔または高抵抗領域などの第１特定領域６０による枝電極層の断絶が防がれ、第１枝電極層２７ｆが第１幹電極層２７ｂに接続されずに電気的に孤立することが防がれる。これにより、複数の第１枝電極層２７ｆで回収されたキャリアが、第１幹電極層２７ｂ（第１囲み状幹電極層２７ｂｅ、第１帯状幹電極層２７ｂｂ）を介して回収される、すなわち太陽電池１の出力が向上する。
<<第２幹電極層>>
第２幹電極層３７ｂは、所謂バスバー電極であり、半導体基板１１において放射状に延びる帯状である。第２幹電極層３７ｂは、直線状であってもよいし、曲線状であってもよい。
第２幹電極層３７ｂは、隣り合う第１幹電極層２７ｂの間に配置されており、第２幹電極層３７ｂには、複数の第２枝電極層３７ｆが接続される。これにより、第２枝電極層３７ｆが第２幹電極層３７ｂに接続されず電気的に孤立することが防がれる。これにより、複数の第２枝電極層３７ｆで回収されたキャリアが、第２幹電極層３７ｂを介して回収される、すなわち、太陽電池１の出力が向上する。
【００４５】
以上により、第１幹電極層２７ｂおよび第２幹電極層３７ｂは、太陽電池１の全域における複数の第１枝電極層２７ｆおよび第２枝電極層３７ｆで回収されたキャリアを確実に回収し、太陽電池１の出力を向上させる。
【００４６】
本実施形態の裏面電極型太陽電池では、特にウェアラブル用途（腕時計またはスマートウォッチ、センサー）などの低照度環境下で主に使用される電子機器に使用されることが好ましい。この場合、通常照射される光が弱く、太陽電池パネルほど電気抵抗ロスが大きくない。そのため、第１幹電極層２７ｂおよび第２幹電極層３７ｂの一部に、陽極および陰極の取出電極（不図示）をそれぞれ形成することにより、回収されたキャリアが容易に取り出せる。取出電極の形成方法としては、例えばＡｇペーストを用いたスクリーン印刷等の印刷法、または例えばＣｕを用いた電解メッキ等のメッキ法等が用いられる。或いは、取出電極はハンダなどによって形成されてもよい。
【００４７】
（第１変形例）
図４は、本実施形態の第１変形例に係る太陽電池を裏面側からみた図である。図４に示す太陽電池１は、図２に示す太陽電池１において、第２電極層３７の第２幹電極層３７ｂが、第２囲み状幹電極層３７ｂｅと第２帯状幹電極層３７ｂｂとを有する点で本実施形態と異なる。
第１電極層２７の第１幹電極層２７ｂの第１囲み状幹電極層２７ｂｅは、４つの第１特定領域６０のうちの２つ（一部）の外縁を囲むように形成される。一方、第２囲み状幹電極層３７ｂｅは、４つの第１特定領域６０のうちの残りの２つ（一部以外の他部）の外縁を囲むように形成される。
換言すれば、第１囲み状幹電極層２７ｂｅは、第１特定領域６０および第２特定領域６１のうちの２つの第１特定領域６０の外縁を囲むように形成される。一方、第２囲み状幹電極層３７ｂｅは、残りの第１特定領域６０および第２特定領域６１のうちの２つの第１特定領域６０の外縁を囲むように形成される（なお、第２特定領域６１のように、第１、第２囲み状幹電極層２７ｂｅ、３７ｂｅに囲まれていない特定領域が、存在しても構わない）。
第２囲み状幹電極層３７ｂｅの形状は、環状（閉環状）であってもよいし、開環状であってもよい。第２囲み状幹電極層３７ｂｅの形状は、曲線状であってもよいし、直線状であってもよく、第２囲み状幹電極層３７ｂｅの形状は、円形形状であってもよいし、多角形形状であってもよい。
第２帯状幹電極層３７ｂｂは、半導体基板１１の中心から外縁に向かう放射方向に沿って、換言すれば、第２枝電極層３７ｆの同心円中心からの放射方向に沿って、第２囲み状幹電極層３７ｂｅから延びる帯状である。これにより、第２帯状幹電極層３７ｂｂは、同心円状の第２枝電極層３７ｆと交差するように、第２囲み状幹電極層３７ｂｅから延びる。第２帯状幹電極層３７ｂｂの形状は、直線状であってもよいし、曲線状であってもよい。
【００４８】
２つの第１幹電極層２７ｂ（第１囲み状幹電極層２７ｂｅ、第１帯状幹電極層２７ｂｂ）同士は半導体基板１１の中心付近を境に対向配置され、２つの第２幹電極層３７ｂ（第２囲み状幹電極層３７ｂｅ、第２帯状幹電極層３７ｂｂ）同士も半導体基板１１の中心付近を境に対向配置される。さらに、各幹電極層２７ｂ，３７ｂの対向配置方向が、半導体基板１１の中心付近で交差することで、第１幹電極層２７ｂと第２幹電極層３７ｂとは、隣り合うように配置される。すなわち、第１幹電極層２７ｂと第２幹電極層３７ｂとが、円を描くように交互に並び、隣り合って配置される。
これによれば、図２に示したように隣り合う第１囲み状幹電極層２７ｂｅの間に単なる帯状の第２幹電極層３７ｂを設ける必要が無く、材料コストの面等でメリットがある。また、このように交互に異種同士の囲み状幹電極層を配置させるには第１特定領域６０の個数が偶数個であることが好ましい。なお、第１特定領域６０の個数が奇数個である場合には、少なくとも一か所において同種同士の囲み状幹電極層が隣り合って配置されることとなるため、その間に別種の幹電極を配置する必要があるが、その場合においても幹電極の数を最小限にとどめることができるため、材料コストが抑制される。
【００４９】
（第２変形例）
図５は、本実施形態の第２変形例に係る太陽電池を裏面側からみた図である。図５に示す太陽電池１は、図２に示す太陽電池１において、一つの第１特定領域６０の外縁を第１囲み状幹電極層２７ｂｅと第２囲み状幹電極層３７ｂｅとの両方で囲む点で本実施形態と異なる。
第１電極層２７の第１囲み状幹電極層２７ｂｅは、第１特定領域６０の外縁の半分（一部）を囲み、第２電極層３７の第２囲み状幹電極層３７ｂｅは、第１特定領域６０の外縁の残りの半分（一部以外の他部）を囲む。第１電極層２７の第１帯状幹電極層２７ｂｂと第２電極層３７の第２帯状幹電極層３７ｂｂとは隣接して延びている。
これによれば、図２のように隣り合う第１囲み状幹電極層２７ｂｅの間に単なる帯状の第２幹電極層３７ｂを設ける必要が無く、材料コストの面等でメリットがある。更には、図５のように第１特定領域６０が奇数個存在する場合においても、隣り合う囲み状幹電極の対抗する周縁を異種とすることで、隣り合う囲み状幹電極の間に幹電極を設ける必要が無いため、材料コストの面等でメリットがある。
【００５０】
図２のように第１特定領域６０の周りの囲み状幹電極層が一種である場合は、囲み状幹電極層の全周に渡って接続される枝電極層からの電流が幹電極層に流れるが、図５に示した第２変形例のような場合では、第１囲み状幹電極層２７ｂｅと第２囲み状幹電極層３７ｂｅが第１特定領域６０の全周を分け合うこととなる。このため、半導体基板１１内に同様の特定領域（例えば偶数個）を有する場合は、第２変形例における第１幹電極層２７ｂと第２幹電極層３７ｂに流れる電流の合計値は、第１変形例における囲み状幹電極層に接続される幹電極層に流れる電流と同様である。よって、抵抗ロスの観点から、第１変形例における幹電極層に用いる金属材料と、第２変形例における第１幹電極層２７ｂと第２幹電極層３７ｂの合計の金属材料は、同程度の量の材料を使用すればよく、第２変形例において、異種同士の幹電極を用いることで本数が倍になっていても、その線幅または高さを半減させることで材料コストを同程度に抑えることできる。
【００５１】
（第３変形例）
図６は、本実施形態の第３変形例に係る太陽電池を裏面側からみた図である。図６に示す太陽電池１は、図２に示す太陽電池１において第１囲み状幹電極層２７ｂｅが例えば一直線状に一列に並んでいる点で本実施形態と異なる。中央に位置する第２特定領域６１は、複数の枝電極が接続された囲み状幹電極層ではなく、第１枝電極層２７ｆで囲われている点で、第１特定領域６０と異なる。この中央に位置する第２特定領域６１は、枝電極を分断しない位置に形成されているため、囲み状幹電極層を有している必要は無いが、このような第２特定領域６１は枝電極のパターンに対して限られた位置にしか形成できない。太陽電池のデザインの任意性を高める上においては、このような限られた位置における特定領域のみでなく、任意の位置に特定領域を有することが求められるため、囲み状幹電極層を用いることが重要となる。
【００５２】
（第４変形例）
図７は、本実施形態の第４変形例に係る太陽電池を裏面側からみた図である。図７に示す太陽電池１は、半導体基板１１の周縁において第１幹電極層２７ｂを有している点で本実施形態と異なる。図７では、他の図と異なり、第１枝電極層２７ｆと第２枝電極層３７ｆが基板の形状の相似形とは全く異なる例を示している。このような場合は、図２のように中心が半導体基板１１の中心と重なり、かつ半導体基板１１の相似形と重なるように第１枝電極層２７ｆおよび第２枝電極層３７ｆが形成されるような場合と異なり、半導体基板１１の周縁による枝電極層の分断を防ぐため、半導体基板１１の周縁において第１幹電極層２７ｂを有することが好ましい。このような場合でも、帯状幹電極層は、枝電極層と交差するように、囲み状幹電極層から延びていればよい。
【００５３】
（電子機器）
本実施形態の太陽電池１は、実用化に際して、モジュール化されることが好ましい。太陽電池のモジュール化は、適宜の方法により行われる。例えば、陽極と陰極との両方の幹電極層２７ｂ，３７ｂ、または、それぞれに設けた取出電極（不図示）に配線またはコンタクトピンなどが接続されることで、電気取出しが行える。また、裏面電極型太陽電池は、封止剤およびガラス板により封止されることによりモジュール化される。このようにしてモジュール化された太陽電池は、ウェアラブル用途（腕時計またはスマートウォッチ、センサー）の電子機器に搭載されることができる。
【００５４】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記した本実施形態に限定されることなく種々の変形が可能である。例えば、上述した実施形態では、ヘテロ接合型の太陽電池を例示したが、本発明の特徴は、ヘテロ接合型の太陽電池に限らず、ホモ接合型の太陽電池等の種々の太陽電池に適用可能である。
【００５５】
また、上述した実施形態では、半導体基板１１の裏面側の第１導電型領域７に順に積層されたパッシベーション層２３、第１導電型半導体層２５および第１電極層２７と、半導体基板１１の裏面側の第１導電型領域７を除く第２導電型領域８に順に積層されたパッシベーション層３３、第２導電型半導体層３５および第２電極層３７とを備える裏面電極型の太陽電池１を例示した。しかし、本発明は、このような太陽電池１に限らず、第１導電型半導体層の少なくとも一部と第２導電型半導体層の少なくとも一部とが重なっている裏面電極型の太陽電池であっても構わない。この場合、第１導電型半導体層に対応する第１電極層が上述した第１枝極層および第１幹電極層（第１囲み状幹電極層および／または第１帯状幹電極層）で形成され、第２導電型半導体層に対応する第２電極層が上述した第２枝極層および第２幹電極層（第２囲み状幹電極層および／または第２帯状幹電極層）で形成されればよい。
【符号の説明】
【００５６】
１，１Ｘ  太陽電池
７  第１導電型領域
８  第２導電型領域
１１  半導体基板
１３，２３，３３  パッシベーション層
１５  反射防止層
２５，２５Ｘ  第１導電型半導体層
２７，２７Ｘ  第１電極層
２７ｂ  第１幹電極層（バスバー電極、バスバー部）
２７ｂｂ  第１帯状幹電極層
２７ｂｅ  第１囲み状幹電極層
２７ｆ  第１枝電極層（フィンガー電極、フィンガー部）
３５，３５Ｘ  第２導電型半導体層
３７，３７Ｘ  第２電極層
３７ｂ  第２幹電極層（バスバー電極、バスバー部）
３７ｂｂ  第２帯状幹電極層
３７ｂｅ  第２囲み状幹電極層
３７ｆ  第２枝電極層（フィンガー電極、フィンガー部）
６０  貫通孔（第１特定領域）
６１  貫通孔（第２特定領域）
【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】
2019163750.tif 000009
【国際調査報告】
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2019163750.tif 000011
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