(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、第１および第２導電型半導体層と、第１および第２電極層２７，３７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および第２導電型半導体層を含まない複数の第１特定領域６０を有し、複数の第１特定領域６０をそれぞれ囲うように、一方主面を複数の領域に区分けした複数の区分け領域５０を有し、複数の区分け領域５０の各々において、第１および第２電極層２７，３７の各々は、帯状の複数の枝電極層２７ｆ，３７ｆと、これらの枝電極層の一端が接続された幹電極層２７ｂ，３７ｂとを有し、第１または第２電極層の複数の枝電極層２７ｆ，３７ｆの一部は、第１特定領域６０の外縁の少なくとも一部を囲み、第１および第２電極層の幹電極層２７ｂ，３７ｂは、区分け領域５０を囲む枠電極層４０を有する。
2019163751.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電極層を含まない複数の第１特定領域を有し、
前記複数の第１特定領域をそれぞれ囲うように、前記一方主面を複数の領域に区分けした複数の区分け領域を有し、
前記複数の区分け領域の各々において、
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電極層または前記第２電極層の複数の枝電極層の一部は、前記第１特定領域の外縁の少なくとも一部を囲み、
前記第１電極層および前記第２電極層の幹電極層は、前記区分け領域を囲む枠電極層を有する、
太陽電池。
【請求項２】
前記枠電極層の形状は、環状または開環状である、請求項１に記載の太陽電池。
【請求項３】
前記枠電極層の形状は、曲線状または直線状である、請求項２に記載の太陽電池。
【請求項４】
前記第１電極層の幹電極層および前記第２電極層の幹電極層の少なくとも一方は、前記枠電極層から延びる帯状幹電極層を含む、請求項１〜３のいずれか１項に記載の太陽電池。
【請求項５】
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４に記載の太陽電池。
【請求項６】
前記複数の第１特定領域は、前記枠電極層の内側に１つずつ含まれる、請求項１〜５のいずれか１項に記載の太陽電池。
【請求項７】
前記第１電極層または前記第２電極層の幹電極層は、前記枠電極層の内側に配置された帯状幹電極層を有する、請求項１〜６のいずれか１項に記載の太陽電池。
【請求項８】
前記帯状幹電極層は、前記第１特定領域の外縁を囲む枝電極層と連結される、請求項７に記載の太陽電池。
【請求項９】
前記一方主面において、前記第１電極層および前記第２電極層を含まない第２特定領域を有し、
前記第１電極層の幹電極層は、前記第２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、
請求項１〜８のいずれか１項に記載の太陽電池。
【請求項１０】
前記第１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１〜９のいずれか１項に記載の太陽電池。
【請求項１１】
前記第２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９に記載の太陽電池。
【請求項１２】
前記枝電極層は、前記区分け領域内において、前記幹電極層および前記第１特定領域を除いた領域において、中心が前記第１特定領域の中心と重なり、前記第１特定領域の相似形と重なるように形成される、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の太陽電池。
【請求項１３】
請求項１〜１２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導電型半導体層および第２導電型半導体層を含まない複数の第１特定領域を有し、複数の第１特定領域をそれぞれ囲うように、一方主面を複数の領域に区分けした複数の区分け領域を有し、複数の区分け領域の各々において、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電極層または第２電極層の複数の枝電極層の一部は、第１特定領域の外縁の少なくとも一部を囲み、第１電極層および第２電極層の幹電極層は、区分け領域を囲む枠電極層を有する。【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。
【図８】本実施形態の第５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。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。
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。
【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＞
太陽電池１には、半導体基板１１の主面において、複数の第１特定領域６０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が形成されている。第１特定領域６０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が含まれていても構わない。例えば、第１特定領域６０は、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である。
或いは、第１特定領域６０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は、半導体基板１１内において複数個形成されている。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。
【００３６】
第１特定領域６０の外縁は、後述する第２電極層３７（または、第１電極層２７）における第２枝電極層３７ｆ（または、第１枝電極層２７ｆ）で囲まれる。
【００３７】
＜区分け領域＞
太陽電池１は、半導体基板１１の主面において、３つの第１特定領域６０をそれぞれ囲うように、３つの領域に区分けした３つの区分け領域５０を有する。
区分け領域５０内の第１特定領域６０を単数個とすることで、後述する第１特定領域６０による第１枝電極層２７ｆおよび第２枝電極層３７ｆの分断が抑制される。
【００３８】
＜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。
各区分け領域５０において、第１電極層２７は、複数の第１枝電極層２７ｆと第１幹電極層２７ｂとを含む。また、各区分け領域５０において、第２電極層３７は、複数の第２枝電極層３７ｆと第２幹電極層３７ｂとを含む。
【００３９】
<<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、各区分け領域５０において、第１特定領域６０、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、第１特定領域６０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、中心が第１特定領域６０の中心と重なり、第１特定領域６０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、貫通孔または高抵抗領域などである第１特定領域６０に起因する枝電極層の断絶が防がれ、枝電極層が幹電極層に接続されずに電気的に孤立することが防がれる。その結果、複数の枝電極層で回収されたキャリアが、幹電極層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。
【００４０】
また、このように第１特定領域６０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が形成される場合、第１特定領域６０に例えば貫通孔が形成されていると、枝電極層の形成により半導体基板１１に反りが発生した際においても、第１特定領域６０である貫通孔に対して対称に枝電極層を形成してもよい。このようになっていると、貫通孔付近の半導体基板１１にかかる応力が均一化される。これにより、貫通孔を起点とした半導体基板１１の割れが抑制され、製造における歩留り向上による製造コスト低減が期待される。
【００４１】
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。
【００４２】
第１枝電極層２７ｆおよび第２枝電極層３７ｆのいずれかの一部は、第１特定領域６０の外縁を囲む。第１特定領域６０の外縁を囲む枝電極層は第１枝電極層２７ｆであってもよいし、第２枝電極層３７ｆであってもよい。本実施形態の太陽電池１では、第２枝電極層３７ｆの一部が、第１特定領域６０の外縁を囲んでいる。
第１特定領域６０の外縁を囲む枝電極の形状は、環状（閉環状）であってもよいし、開環状であってもよい。この環状または開環状の枝電極の形状は、曲線状であってもよいし、直線状であってもよい。
【００４３】
各区分け領域５０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。
【００４４】
<<第１幹電極層および第２幹電極層>>
第１幹電極層２７ｂおよび第２幹電極層３７ｂは、所謂バスバー電極であり、帯のような形状（帯状）を有する。第１幹電極層２７ｂおよび第２幹電極層３７ｂ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。
各区分け領域５０において、第１幹電極層２７ｂは、第１枠用幹電極層２７ｂｆと第１帯状幹電極層２７ｂｂとを含む。また、各区分け領域５０において、第２幹電極層３７ｂは、第２枠用幹電極層３７ｂｆと第２帯状幹電極層３７ｂｂとを含む。
【００４５】
<<<第１枠用幹電極層および第２枠用幹電極層、並びに枠電極層>>>
第１枠用幹電極層２７ｂｆと第２枠用幹電極層３７ｂｆとは枠電極層４０を構成する。枠電極層４０は、各区分け領域５０を囲むように、換言すれば区分け領域５０の外縁に重畳するように、形成されている。枠電極層４０の形状は、第１枠用幹電極層２７ｂｆと第２枠用幹電極層３７ｂｆとの間が離間した開環状であってもよい。なお、枠電極層４０の形状は、後述する変形例のように第１枠用幹電極層２７ｂｆまたは第２枠用幹電極層３７ｂｆのみで形成された環状（閉環状）であってもよいこの環状または開環状の枠電極層４０の形状は、曲線状であってもよいし、直線状であってもよい。
【００４６】
枠電極層４０は、第１電極層２７の第１枠用幹電極層２７ｂｆと第２電極層３７の第２枠用幹電極層３７ｂｆとの両方を有していることが好ましい。例えば、図２では、枠電極層４０は、半導体基板１１の周縁に形成された第２枠用幹電極層３７ｂｆと、隣り合う区分け領域との境界に形成された第１枠用幹電極層２７ｂｆとを有する。これにより、第１枝電極層２７ｆおよび第２枝電極層３７ｆが幹電極に電気的に接続されず孤立し難くなり、区分け領域５０の全域における太陽電池１の出力が回収される。すなわち太陽電池１の出力が向上する。
【００４７】
また、隣り合う区分け領域の境界において枠電極層４０の一部が形成されることにより、それぞれの区分け領域において異なる枝電極層のパターンが配置されていても、境界においてそれぞれの枝電極層のパターンをつなぐ必要が無い。したがって、隣り合う区分け領域の境界上に枠電極層４０の一部が配置されることにより、任意のパターンの枝電極層が枠電極層４０に接続される。そのため、任意性の高い枝電極層によって収集したキャリアが、境界上の枠電極層４０により収集され、太陽電池１の出力が効率よく回収される。
【００４８】
ここで、幹電極層よりも幅が細く電気抵抗の高い枝電極層の長さを長くすると、抵抗ロスが増大する。この点に関し、本実施形態では、隣り合う区分け領域５０の間に幹電極層を配置してこの幹電極層に枝電極層を接続することにより、幹電極層が無い場合に比べ枝電極層の長さを短くすることができ、電気抵抗ロスが低減される。すなわち太陽電池１の出力が向上する。
【００４９】
また、半導体基板１１の周縁においても枠電極層４０が形成されることにより、ある程度任意性の高い半導体基板１１の形状においても、区分け領域５０内の枝電極層で収集されたキャリアを、半導体基板１１の周縁の枠電極層で回収することができ、太陽電池１の出力が効率よく回収される。すなわち太陽電池１の出力が向上する。
【００５０】
以上により、第１特定領域６０または枝電極層の形状の任意性が高まり、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）の電子機器に搭載する上で、太陽電池の形状デザインの任意性を高まり、かつ、太陽電池１の出力が効率よく向上する。
【００５１】
<<<第１帯状幹電極および第２帯状幹電極>>>
第１帯状幹電極層２７ｂｂは、枠電極層４０の第１枠用幹電極層２７ｂｆから、第１特定領域６０に向けて延びる帯状である。また、第２帯状幹電極層３７ｂｂは、枠電極層４０の第２枠用幹電極層３７ｂｆから、第１特定領域６０に向けて延びる帯状である。第１帯状幹電極層２７ｂｂおよび第２帯状幹電極層３７ｂｂは、直線状であってもよいし、曲線状であってもよい。
【００５２】
枠電極層４０の第１枠用幹電極層２７ｂｆ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、枠電極層４０の第２枠用幹電極層３７ｂｆおよび第２帯状幹電極層３７ｂｂには、複数の第２枝電極層３７ｆが接続される。これにより、貫通孔または高抵抗領域などである第１特定領域６０に起因する枝電極層の断絶が防がれ、第１枝電極層２７ｆおよび第２枝電極層３７ｆが第１幹電極層２７ｂおよび第２幹電極層３７ｂに接続されずに電気的に孤立することが防がれる。その結果、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が、第１幹電極層２７ｂ（枠電極層４０、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。
【００５３】
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。
【００５４】
（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特定領域６１を更に有している点で本実施形態と異なる。
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が含まれていても構わない。例えば、第２特定領域６１は、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である。
或いは、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。
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（例えば三角形形状や四角形形状）であってもよい。
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２特定領域６１および複数の第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。
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。
【００５５】
また、第２特定領域６１は、半導体基板１１の中心のような二つ以上の区分け領域５０の境界に位置する場合や、区分け領域５０内においても、大きさが小さい場合等において、形成されることが好ましい。しかし、設計に応じて、貫通孔等である特定領域を第１特定領域６０としてもよいし、第２特定領域６１としてもよい。
【００５６】
第１幹電極層２７ｂは、第１囲み状幹電極層２７ｂｅを更に備え、第１囲み状幹電極層２７ｂｅは、第２特定領域６１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。
なお、第１幹電極層２７ｂにおける第１帯状幹電極層２７ｂｂは、第１囲み状幹電極層２７ｂｅから、第１特定領域６０に向けて延びている。
【００５７】
（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、上述した第２特定領域６１を有している点、隣り合う区分け領域５０の境界において枠電極層４０が隣接している点、および、区分け領域５０内における半導体基板１１の周縁において、第１枠用幹電極層２７ｂｆと第２枠用幹電極層３７ｂｆとを有する点で異なる。なお、第１帯状幹電極層２７ｂｂと第２帯状幹電極層３７ｂｂとも隣接している。
図２の本実施形態では、隣り合う区分け領域５０の境界における第１枠用幹電極層２７ｂｆがこれらの区分け領域５０で共有されていた。これに対して、第２変形例では、区分け領域５０ごとに第１枠用幹電極層２７ｂｆまたは第２枠用幹電極層３７ｂｆが形成されるため、例えば隣り合う他の区分け領域に依存せずに、区分け領域５０の電極パターンが設計される。
【００５８】
（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、上述した第２特定領域６１を有している点、および、第１特定領域６０および第２特定領域６１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。第２特定領域６１は、複数の枝電極層が接続された幹電極層（枠電極層）で囲われており、第２枝電極層３７ｆで囲われた特定領域６０とは異なる。
【００５９】
（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、枠電極層４０が第２枠用幹電極層３７ｂｆ（または第１枠用幹電極層２７ｂｆ）のみで形成され、枠電極層４０の形状が環状（閉環状）である点で本実施形態と異なる。
この場合、第１幹電極層２７ｂは、第１帯状幹電極層２７ｂｂのみを有していてもよい。第４変形例では、第１幹電極層２７ｂは、２つの第１帯状幹電極層２７ｂｂを有する。一方の第１帯状幹電極層２７ｂｂは、各区分け領域５０内、すなわち枠電極層４０（第２枠用幹電極層３７ｂｆ）で囲まれる領域内において、第１特定領域６０と交わらないように、かつ、第１枝電極層２７ｆと交差するように延びる帯状である。また、他方の第１帯状幹電極層２７ｂｂは、一方の第１帯状幹電極層２７ｂｂから、第１特定領域６０に向けて延びる帯状である。
【００６０】
（第５変形例）
図８は、本実施形態の第５変形例に係る太陽電池を裏面側からみた図である。図８に示す太陽電池１は、図２に示す太陽電池１において、上述した第２特定領域６１を有している点、第１特定領域６０と第２特定領域６１とが例えば一直線状に一列に並んでいる点、および、複数の第１特定領域の形状がそれぞれ異なっている点で本実施形態と異なる。
図８の太陽電池１は、円形状の第１特定領域６０と、四角形形状の第１特定領域６０とを有している。このような場合、各区分け領域５０内の枝電極層の形状はその境界に対して対照的ではない。しかし、この太陽電池１では、各区分け領域の境界上に第１枠用幹電極層２７ｂｆを有しているため、枝電極層で収集されたキャリアを効率よく回収することができ、太陽電池１の出力が効率よく回収される。
【００６１】
（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。
【００６２】
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。
【００６３】
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（枠電極層および／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（枠電極層および／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】
【００６４】
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
２７ｂｆ  第１枠用幹電極層
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
３７ｂｆ  第２枠用幹電極層
３７ｆ  第２枝電極層（フィンガー電極、フィンガー部）
４０  枠電極層
５０  区分け領域
６０  貫通孔（第１特定領域）
６１  貫通孔（第２特定領域）
【図１】
2019163751.tif 000003
【図２】
2019163751.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2019163751.tif 000008
【図７】
2019163751.tif 000009
【図８】
2019163751.tif 000010
【国際調査報告】
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2019163751.tif 000012
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