特許 6362932 太陽電池モジュール及びその製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6362932

(24)【登録日】2018年7月6日

(45)【発行日】2018年7月25日

(54)【発明の名称】太陽電池モジュール及びその製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 31/0224 20060101AFI20180712BHJP

   H01L 31/0747 20120101ALI20180712BHJP

   H01L 31/05 20140101ALI20180712BHJP

【ＦＩ】

   H01L31/04 262

   H01L31/06 455

   H01L31/04 570

【請求項の数】11

【全頁数】31

(21)【出願番号】特願2014-126485(P2014-126485)

(22)【出願日】2014年6月19日

(65)【公開番号】特開2016-4980(P2016-4980A)

(43)【公開日】2016年1月12日

【審査請求日】2017年4月25日

(73)【特許権者】

【識別番号】000000941

【氏名又は名称】株式会社カネカ

(74)【代理人】

【識別番号】100131705

【弁理士】

【氏名又は名称】新山 雄一

(72)【発明者】

【氏名】寺下 徹

(72)【発明者】

【氏名】足立 大輔

【審査官】 山本 元彦

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１１−２０４９５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−１０３１７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−１３５６５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−１５８３０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１１／０２７７８２５（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ３１／０２−３１／０７８、３１／１８−３１／２０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

太陽電池と、前記太陽電池と他の太陽電池とを電気的に接続させる配線材と、を備える太陽電池モジュールであって、
前記太陽電池は、光電変換部と、前記光電変換部の受光面側に集電極と、前記光電変換部の裏面側に裏面電極と、を有し、
前記集電極は、光電変換部側から順に、第一集電極および第二集電極を有し、かつ前記第一集電極および第二集電極の表面粗さを各々、Ｒａ１およびＲａ２としたとき、Ｒａ１＜Ｒａ２、Ｒａ１＝１〜１０μｍを満たし、
前記裏面電極は、太陽電池側から順に、第一裏面電極および第二裏面電極を有し、
前記配線材は、芯材と、前記芯材の表面を覆う導電体とから構成されており、
前記太陽電池の集電極と前記配線材とが、前記配線材の導電体により接続され、前記太陽電池の裏面電極と他の配線材とが、前記他の配線材の導電体により接続され、
前記第二集電極の少なくとも最表面層、前記第二裏面電極の少なくとも最表面層、前記配線材の導電体、および前記他の配線材の導電体は、いずれも同一の導電材料を主成分とする、太陽電池モジュール。

【請求項2】

前記第二集電極は、前記光電変換部側から順に、第一の第二集電極と第二の第二集電極とを有し、
前記第二裏面電極は、前記光電変換部側から順に、第一の第二裏面電極と第二の第二裏面電極とを有し、
前記第二の第二集電極、前記第二の第二裏面電極、前記配線材の導電体、および前記他の配線材の導電体は、いずれも同一の導電材料を主成分とする、請求項１に記載の太陽電池モジュール。

【請求項3】

前記第二集電極が、前記配線材の導電体と接し、前記第二裏面電極が、前記他の配線材の導電体と接する、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】

前記同一の導電材料は錫である、請求項１〜３のいずれか1項に記載の太陽電池モジュール。

【請求項5】

前記配線材の導電体、および前記他の配線材の導電体を構成する材料が、ともにＣｕ、Ｎｉ、Ａｇ、Ｐｂの中から選択される１種以上の元素を有する半田である、請求項４に記載の太陽電池モジュール。

【請求項6】

前記第一集電極と第二集電極の間に、開口部を有する絶縁層を有し、
前記第二集電極は、絶縁層の開口部を通じて第一集電極に導通されている、請求項１〜５のいずれか記載の太陽電池モジュール。

【請求項7】

請求項１〜６のいずれか１項に記載の太陽電池モジュールを製造する太陽電池モジュールの製造方法であって、
前記光電変換部の受光面側に集電極を形成する集電極形成工程と、
前記光電変換部の裏面側に裏面電極を形成する裏面電極形成工程を有し、
前記集電極形成工程は、前記光電変換部側から、第一集電極を形成する工程と、第二集電極を形成する工程をこの順に有し、
前記裏面電極形成工程は、前記光電変換部側から、第一裏面電極を形成する工程と、第二裏面電極を形成する工程をこの順に有する、太陽電池モジュールの製造方法。

【請求項8】

前記第二集電極形成工程は、前記光電変換部側から、第一の第二集電極を形成する工程と、第二の第二集電極を形成する工程を有する、請求項７に記載の太陽電池モジュールの製造方法。

【請求項9】

前記第二裏面電極形成工程は、前記光電変換部側から、第一の第二裏面電極を形成する工程と、第二の第二裏面電極を形成する工程を有する、請求項７または８に記載の太陽電池モジュールの製造方法。

【請求項10】

前記第二集電極と第二裏面電極がめっき法により形成される、請求項７〜９のいずれか1項に記載の太陽電池モジュールの製造方法。

【請求項11】

前記第二集電極と第二裏面電極が同時に形成される、請求項７〜１０のいずれか１項に記載の太陽電池モジュールの製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、太陽電池モジュール及びその製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

エネルギー問題や地球環境問題が深刻化する中、化石燃料にかわる代替エネルギーとして、太陽電池が注目されている。太陽電池では、半導体接合等からなる光電変換部への光照射により発生したキャリア（電子および正孔）を外部回路に取り出すことにより、発電がおこなわれる。

【0003】

光電変換部で発生したキャリアを効率的に外部回路へ取出すために、太陽電池の光電変換部上には集電極が設けられる。例えば、単結晶シリコン基板や多結晶シリコン基板を用いた結晶シリコン系の太陽電池では、受光面に細い金属からなる集電極が設けられる。また、結晶シリコン基板上に、非晶質シリコン層および透明電極層を有するヘテロ接合太陽電池でも、透明電極層上に集電極が設けられる。

【0004】

太陽電池の集電極は、一般に、スクリーン印刷法により、銀ペーストをパターン印刷することにより形成される。この方法は、工程自体は単純であるが、銀の材料コストが大きいことや、樹脂を含有する銀ペースト材料が用いられるために、集電極の抵抗率が高くなるとの問題がある。銀ペーストを用いて形成された集電極の抵抗率を小さくするためには、銀ペーストを厚く印刷する必要がある。さらに、温度変化に対する耐久性確保のため、裏面も同様に銀ペーストをパターン印刷すると、銀の使用量がさらに増え、材料コストが非常に大きくなる。

【0005】

これらの課題を解決するための手法として、材料コストおよびプロセスコストの面で優れるめっき法により集電極を形成する方法が知られている。例えば、特許文献１〜３では、光電変換部を構成する透明電極上に、銅等からなる金属層がめっき法により形成された太陽電池法が開示されている。特許文献１では、低融点材料を含む導電性シード上に絶縁層を形成した後、加熱によるアニールを行うことで、導電性シード内の低融点材料を熱流動させ、絶縁層に開口部を形成する方法が提案されている。

【0006】

また、特許文献２では、裏面の電極層を、光反射率を高める層、電気抵抗の低抵抗化が可能な層の複数層にし、さらに表面と裏面を同一の材料にすることで、同じ工程で一括して形成でき工程の簡略化が可能なことが記載されている。

【0007】

ところで、太陽電池モジュールは、複数の太陽電池を備えており、太陽電池の集電極と、他の太陽電池もしくは外部回線と、は、配線材によって電気的に直列または並列に接続される。太陽電池モジュールは、多くの場合、屋外に置かれるため、過酷な環境にさらされることとなり、また１０年以上の長期にわたって使用させるべきものであるため、温度変化による材料の伸び縮みの違いにより、太陽電池の集電極からの配線材の剥離や、太陽電池の破損等が発生し、屋外使用において、劣化が発生する。そのため、温度変化に対する耐久性を確保することが求められる。このようなことから、太陽電池における集電極とその下の光電変換部の密着性、配線材と集電極との接続性などの検討がなされている。

【0008】

例えば、特許文献３では、めっき法により形成する集電極に関し、めっき時の電流量などを所定の範囲にすることにより、集電極のＲａを０．１〜０．６μｍに制御する方法が提案されている。この方法により、めっき電極と、配線材とを接着する導電性接着剤との密着性を向上させている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0009】

【特許文献1】ＷＯ２０１３／０７７０３８号国際公開パンフレット

【特許文献2】特開２０１３−０１２６０６号公報

【特許文献3】特開２０１１−２０４９５５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0010】

しかしながら、本発明者らの検討によれば、特許文献３の方法によって太陽電池を作製した場合、接続領域となる集電極の表面積が小さいため、密着性が悪く、モジュール初期性能や温度変化に対する信頼性が十分に確保できないことが明らかとなった。さらに近年では、より信頼性の高い太陽電池が求められているが、本発明者らの検討によれば、受光面側の集電極の最表面層と、裏面側の裏面電極の最表面層として層構成の異なるものを用いた場合、温度変化に対する耐久性が十分ではないことが明らかとなった。

【0011】

特許文献２では、表面や裏面の集電極をめっき法により形成できる旨も記載されているが、温度変化に対する耐久性については記載されていない。さらに、配線材との接続性や、モジュールの温度変化に対する信頼性に関することは何ら検討されていない。

【0012】

本発明は、上記のような太陽電池の集電極形成、モジュールの耐久性に関わる従来技術の問題点を解決し、太陽電池の変換効率を向上させると共に、太陽電池モジュールの製造コストを低減し、長期信頼性を向上させることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0013】

本発明者らは上記課題に鑑み鋭意検討した結果、所定の集電極、モジュール構造を用いることにより、太陽電池の変換効率が向上可能であり、さらに太陽電池モジュールを製造する場合の製造コストを低減させ、長期信頼性の向上が可能であることを見出し、本発明に至った。

【0014】

すなわち、本発明は、以下に関する。

【0015】

太陽電池と、前記太陽電池と他の太陽電池とを電気的に接続させる配線材と、を備える太陽電池モジュールであって、前記太陽電池は、光電変換部と、前記光電変換部の受光面側に集電極と、前記光電変換部の裏面側に裏面電極と、を有し、前記集電極は、光電変換部側から順に、第一集電極および第二集電極を有し、かつ前記第一集電極および第二集電極の表面粗さを各々、Ｒａ１およびＲａ２としたとき、Ｒａ１＜Ｒａ２、Ｒａ１＝１〜１０μｍを満たし、 前記裏面電極は、太陽電池側から順に、第一裏面電極および第二裏面電極をこの順に有し、前記第二集電極と第二裏面電極は、同一の導電材料を主成分とし、前記配線材は、芯材と、前記芯材の表面を覆う導電体とから構成されており、前記太陽電池の集電極と前記配線材の導電体とが接続され、前記太陽電池の裏面電極と他の配線材の導電体とが接続されている、太陽電池モジュール。

【0016】

前記第二集電極は、前記光電変換部側から順に、第一の第二集電極と第二の第二集電極とを有し、前記第二裏面電極は、前記光電変換部側から順に、第一の第二裏面電極と第二の第二裏面電極とを有し、前記第二の第二集電極と第二の第二裏面電極は、同一の導電材料を主成分とすることが好ましい。

【0017】

前記第二集電極が前記配線材の導電体と接し、前記第二裏面電極は、前記他の配線材の導電体と接することが好ましい。

【0018】

前記導電材料と前記配線部材の導電体は、いずれも錫を主成分とすることが好ましい。

【0019】

前記第一集電極と第二集電極の間に、開口部を有する絶縁層を有し、前記第二集電極は、絶縁層の開口部を通じて第一集電極に導通されていることが好ましい。

【0020】

上記の太陽電池モジュールを製造する太陽電池モジュールの製造方法は、前記光電変換部の受光面側に集電極を形成する集電極形成工程と、前記光電変換部の裏面側に裏面電極を形成する裏面電極形成工程を有し、前記集電極形成工程は、前記光電変換部側から、第一集電極を形成する工程と、第二集電極を形成する工程をこの順に有し、前記裏面電極形成工程は、前記光電変換部側から、第一裏面電極を形成する工程と、第二裏面電極を形成する工程をこの順に有することが好ましい。

【0021】

前記第二集電極形成工程は、前記光電変換部側から、第一の第二集電極を形成する工程と、第二の第二集電極を形成する工程を有することが好ましい。

【0022】

前記裏面電極形成工程は、前記光電変換部側から、第一の第二裏面電極を形成する工程と、第二の第二裏面電極を形成する工程を有することが好ましい。

【0023】

前記第二集電極と第二裏面電極がめっき法により形成されることが好ましい。

【0024】

前記第二集電極と第二裏面電極が同時に形成されることが好ましい。

【発明の効果】

【0025】

本発明によれば、めっき法により集電極が形成可能であるため、集電極が低抵抗化され、太陽電池の変換効率を向上することができる。また本発明では、受光面側の集電極の構成を第一集電極、第二集電極とし、各層の表面粗さを所定の範囲にすることで、集電極間の密着性、または集電極と配線材との接続性を向上させることができ、電気抵抗を低減させることができ、太陽電池モジュールの変換効率を向上させることができる。さらに、受光面側の集電極と裏面電極を所定の層構成にすることにより、温度変化に対する耐久性を向上させることを可能とする。

【図面の簡単な説明】

【0026】

【図1】本発明の太陽電池を示す模式的断面図である。

【図2】一実施形態にかかるヘテロ接合太陽電池を示す模式的断面図である。

【図3】本発明の一実施形態にかかる太陽電池モジュールの模式的断面図である。

【図4】本発明の一実施形態による太陽電池の製造工程の概念図である。

【図5】低融点材料の加熱時の形状変化の一例を示す概念図である。

【図6】低融点材料粉末の加熱時の形状変化、およびネッキングについて説明するための概念図である。

【図7】焼結ネッキングが生じた金属微粒子のＳＥＭ写真である。

【図8】図４（Ｃ）工程において、マスク等を用いることで、第一集電極上に絶縁層を形成しない場合の概念図である。

【発明を実施するための形態】

【0027】

図１に模式的に示すように、本発明の太陽電池１００は、光電変換部５０の一主面上に集電極７を備える。集電極７は、光電変換部５０側から順に、第一集電極７１、第二集電極７２を含む。光電変換部の裏面側表面上には第一裏面電極８１、第二裏面電極８２を含む裏面電極８が形成されている。本発明においては、図１に示すように、第二集電極７２として、光電変換部側から、第一の第二集電極７２１および第二の第二集電極７２２の２層有することが好ましい。また第二裏面電極として、光電変換部側から、第一の第二裏面電極８２１および第二の第二裏面電極８２２の２層有することが好ましい。

【0028】

集電極７の第二集電極７２上には、配線材３４が接続されている。また裏面電極８の第二裏面電極８２上には、他の配線材（不図示）が接続されている。配線材３４は、芯材３４１と、芯材の表面を覆う導電体３４２により形成されている。

【0029】

第二集電極と第二裏面電極は、同一の導電材料を主成分とするものを用いることができる。これにより、温度変化に対する耐久性を向上させることができる。ここで本発明において「主成分とする」とはある成分を５０重量％よりも多く含むことを意味し、６５重量％以上が好ましく、８０重量％以上がより好ましい。

【0030】

なお、本発明においては、受光面側の第二集電極の最表面層と裏面側の第二裏面電極の最表面層として同一の導電材料を主成分とするものを用いればよい。例えば、第二集電極や第二裏面電極として１層のものを用いた場合は、第二集電極と第二裏面電極が最表面層となり、当該最表面層として同一の導電材料を用いればよい。また第二集電極や第二裏面電極として、２層以上の複数層を有するものを用いる場合、少なくとも第二集電極の最表面層と、第二裏面電極の最表面層として、同一の導電材料を主成分とするものを用いればよい。これは受光面側や裏面側の最表面層が配線材に接続されるため、配線材接続時に熱による影響をより受けやすいためである。

【0031】

特に、太陽電池モジュールは、屋根や地上などに設置されるため、氷点下になる場合や、６０〜８０度程度の高温になる場合があるために、温度変化に対してセル表面と裏面の膨張、収縮が異なるため、配線材の集電極からの剥離が発生したり、セル割れが発生したりして、出力が低下するといった問題が生じうる。

【0032】

しかしながら、受光面側の集電極の最表面層と裏面側の裏面電極の最表面層として同一の導電材料を主成分とするものを用いることで、モジュールの信頼性を確保することができる。これはセル表裏の材料の熱膨張係数を同程度にすることができ、配線材の剥離やセル割れを防ぐことができるためと考えられる。なかでも、受光面側と裏面側の熱膨張係数をより近づけることができ、より破損等を防ぐ観点から、第一集電極と第一裏面電極も同一の導電材料を主成分とするものを用いることが好ましい。

【0033】

（光入射面側の集電極）
光電変換部５０表面の光入射側表面上には、第一集電極７１、第二集電極７２を含む集電極７が形成されている。

【0034】

本発明においては、第二集電極７２の表面粗さは第一集電極７１より大きくなる。すなわち、第一集電極７１及び第二集電極７２の表面粗さを各々Ｒａ１、Ｒａ２としたとき、Ｒａ１＜Ｒａ２を満たす。また本発明においては、Ｒａ１を１．０μｍ以上１０．０μｍ以下にすると、第一集電極と第二集電極の密着性を向上させることができる。さらに、Ｒａ１＜Ｒａ２とすることにより、配線部材と接続される表面積が大きくなるため、接続性を向上させることができる。中でも、配線部材との接続性をより向上できる観点から、Ｒａ２＝３．０〜１３．０μｍを満たすことが好ましい。

【0035】

ここで、第二集電極の表面粗さＲａ２は、第二集電極の最表面層の表面粗さを意味する。例えば第二集電極として、光電変換部側から第一の第二集電極と第二の第二集電極を有する場合、第二の第二集電極の表面粗さがＲａ２となる。この際、第一の第二集電極の表面粗さＲａ２’は、Ｒａ１＜Ｒａ２’およびＲａ１＜Ｒａ２を満たせば良いが、より密着性を向上させる観点から、Ｒａ１＜Ｒａ２’≦Ｒａ２を満たすことが好ましく、Ｒａ２’＜Ｒａ２を満たすことがより好ましい。

【0036】

ここで、図３（ａ）に示すように、太陽電池は、一般的に、配線部材３４により他の太陽電池または外部電極と接続した太陽電池モジュール２００として使用されている。図３（ｂ）に示すように、配線部材３４は、芯材３４１と、芯材の表面を覆う導電体３４２とから構成されている。図３（c）に示すように、太陽電池と配線部材３４の接続は、一般的に、配線部材の導電体と、太陽電池の集電極が接続されるが、特に受光面側の集電極は、光を取り込むためにパターン状に形成されており、このようなパターン状の集電極上に配線材を接続させる場合、集電極の表面粗さがＲａ１が小さすぎる場合、第一集電極と第二集電極の密着性が低くなり、またＲａ２が小さすぎる場合、初期性能が低下したり、信頼性が低下するといった問題点が生じることが明らかとなった。

【0037】

本発明においては、第二集電極の表面粗さをＲａ１＜Ｒａ２とすることにより、太陽電池モジュール２００を作製する際、配線部材の導電体と接続される表面積を大きくできるため、導通性、接続性がより向上し、初期性能、信頼性をより向上させることが可能となる。この際、Ｒａ２は、１．５μｍ以上が好ましく、３．０μｍ以上がより好ましい。またモジュール作製時に使用する配線部材の導電体と集電極との接続不良やセル割れをより防止できる観点から、接続性の点から２０．０μｍ以下が好ましく、１３．０μｍ以下がより好ましい。３．０〜１３．０μｍとすることで、集電極が配線材に埋め込まれ易くなるため、導通性、接続性がより向上する。

【0038】

また本発明においては、Ｒａ１＝１．０μｍ以上１０μｍ以下とすることにより、その上に形成する絶縁層や第二集電極との密着性をより向上させることができ、セル特性などを向上させることができる。

【0039】

本実施形態においては、集電極として第一集電極／第一の第二集電極／第二の第二集電極の構成のものを用いており、後述のように、各層の製膜条件等によりＲａ２を所望の範囲に適宜設定しうると考えられる。また、各層の下地となる層の表面粗さにも影響を及ぼされると考えられる。即ち、第一集電極上の第一の第二集電極の表面粗さＲａ２’はＲａ１に、また同様にＲａ２もＲａ２’に影響を及ぼされうると考えられる。従って、Ｒａ２を所定の範囲とするために、Ｒａ１を調整することが好ましい。この際、Ｒａ１は３．０μｍ以上が好ましい。またＲａ１は５．０μｍ以下が好ましい。

【0040】

上記範囲にすることで、第二集電極のＲａ２を容易に所望の値に近づけることができるため、上記太陽電池を太陽電池モジュールとして用いる際、第二集電極と配線部材の導電体との導通性、接続性をより向上でき、モジュール性能、信頼性をより向上させることができる。なお、第二集電極として１層のものを用いる場合も同様である。

【0041】

光入射面側の集電極７は、インクジェット法、スクリーン印刷法、導線接着法、スプレー法、真空蒸着法、スパッタ法等の公知技術によって作製できる。集電極７は、櫛形等の所定形状にパターン化されていることが好ましい。中でも、パターン化された第一集電極の形成には、生産性の観点からスクリーン印刷法が適している。スクリーン印刷法では、導電性材料を含む印刷ペースト、および集電極のパターン形状に対応した開口パターンを有するスクリーン版を用いて、集電極パターンを印刷する方法が好ましく用いられる。

【0042】

第一集電極を、印刷ペースト等によりパターン状に形成する場合、容易にＲａ１を所定範囲にすることができ、その上に形成する第二集電極との密着性を向上させることができる。印刷ペースト等により第一集電極を形成する場合、通常、導電性材料と、硬化性樹脂とを含有するペーストを好ましく用いることができる。この際、第一集電極に含まれる導電性材料の材料、粒子径、含有量、また粘度などの条件等を適宜調整することにより、Ｒａ１を所定の範囲に容易に設定できる。

【0043】

第一集電極７１に含まれる導電性材料としては、特に限定されず、例えば銀、銅、アルミニウムなどを用いることができる。後述のように、第二集電極をめっき法により形成する場合、導電性材料は、熱流動開始温度Ｔ_１の低融点材料を含むことが好ましい。特に、導電性材料として低融点材料を用いた場合、低融点材料の粒子径や含有量、また低融点材料以外（高融点材料など）の種類、含有量、または粘度などを適宜調整することにより容易にＲａ１を上記範囲に設定することができる。

【0044】

第一集電極７１の膜厚は、コスト的な観点から２０μｍ以下が好ましく、１５μｍ以下がより好ましい。一方、第一集電極７１のライン抵抗を所望の範囲とする観点から、膜厚は０．５μｍ以上が好ましく、１μｍ以上がより好ましい。例えば、第一集電極に印刷ペーストを有するものを用いた場合、印刷ペーストの粘度は、２０Ｐａ・s以上５００Ｐａ・s以下が好ましい。上記範囲とすることで、第一集電極のＲａ１をより容易に所定の範囲にすることが可能となる。

【0045】

粘度を２０Ｐａ・ｓ以上とすることにより、高いアスペクト比とすることができ、遮光ロスやライン抵抗を軽減することができる。中でも５０Ｐａ・s以上であることがより好ましく、８０Ｐａ・s以上であることが特に好ましい。また透明導電層とのコンタクトを良好にするため印刷ペーストの粘度は５００Ｐａ・s以下であることが好ましく、４００Ｐａ・s以下であることがより好ましく、３００Ｐａ・s以下であることが特に好ましい。
本発明において、Ｒａ１＜Ｒａ２とする方法としては、第二集電極の形成条件を調整する方法、第二集電極表面を機械的研磨により調整する方法などが挙げられる。

【0046】

このような方法を、上述の第二集電極の下に形成される層の表面凹凸を調整する方法と併用して用いることで、Ｒａ２を所望の範囲により容易に調整することが可能となる。第二集電極の下に形成される層としては、第一集電極や、第一集電極と第二集電極の間に絶縁層を有する場合、該絶縁層などが挙げられる。

【0047】

第二集電極は、第一集電極７１を導電性下地層としてめっき法により形成することが好ましい。この場合、Ｒａ２を上記範囲にする方法としては、めっき液の温度、めっき時間やめっき時の電流等を調整したり膜厚を制御する方法などが挙げられる。中でも、第二集電極の凹凸を容易に調整できる点で、第二集電極の下に形成される層の表面の凹凸形状を調整し、かつ、第二集電極の形成条件を調整する方法がより好ましい。

【0048】

第二集電極として、第一の第二集電極と第二の第二集電極との２層構成のものを用いる場合、第二集電極の表面粗さＲａ２（第二の第二集電極の表面粗さ）は、第二の第二集電極の表面の形状を調整することにより、適宜調整することができる。

【0049】

以下で、第一集電極上にめっき法により第二集電極を形成する方法について説明する。通常、光入射面側の集電極は、光を取り込む必要があるため、パターン状に形成される。この際、光電変換部の表面には、シリコン層や、透明電極層などが形成されているため、光電変換部の集電極形成領域以外の領域をめっき液から保護するために、絶縁層で覆う必要がある。

【0050】

特に、例えばヘテロ接合太陽電池など、光電変換部の第一主面上の最表面層として透明電極層を有するものを用いる場合、透明電極層上における第一集電極非形成領域にレジストや絶縁層が製膜されている必要がある。

【0051】

この際、絶縁層で覆う方法としては、第一集電極形成前に、開口部を有する絶縁層を形成し、該開口部に第一集電極を形成し、その上に第二集電極を形成する方法、第一集電極を光電変換部の第一主面上のほぼ全面に形成した後、開口部を有するレジストを形成し、該開口部に第二集電極を形成する方法、第一集電極を形成後に、マスクを用いて絶縁層を形成して第一集電極上に絶縁層の開口部を形成し、該開口部に第二集電極を形成する方法、第一集電極を形成後に第一集電極形成領域と非形成領域を覆うように開口部を有する絶縁層を形成し、該開口部に第二集電極を形成する方法、などが挙げられる。第二集電極として２層構成とし、いずれの層もめっき法で形成する場合も同様である。

【0052】

めっき法により集電極を形成する方法としては、特に制限されないが、第一集電極と第二集電極の間に開口部を有する絶縁層を有し、該開口部を通じで第一集電極と第二集電極が導通されることが好ましい。これにより、第一集電極と第二集電極の密着性がより向上すると考えられる。

【0053】

絶縁層９に、第一集電極と第二集電極とを導通させるための開口部を形成する方法は特に制限されず、レーザー照射、機械的な孔開け、化学エッチング等の方法が採用できる。一実施形態では、第一集電極中の導電性材料として低融点材料を用い、該低融点材料を熱流動させることによって、その上に形成された絶縁層に開口部を形成する方法が挙げられる。

【0054】

第一集電極中の低融点材料の熱流動により開口を形成する方法としては、低融点材料を含有する第一集電極７１上に絶縁層９を形成後、低融点材料の熱流動開始温度Ｔ１以上に加熱（アニール）して第一集電極の表面形状に変化が生じさせ、その上に形成されている絶縁層９に開口（き裂）を形成する方法；あるいは、低融点材料を含有する第一集電極７１上に絶縁層９を形成する際にＴ１以上に加熱することにより、低融点材料を熱流動させ、絶縁層の形成と同時に開口を形成する方法が挙げられる。

【0055】

以下、第一集電極中の低融点材料の熱流動を利用して、絶縁層に開口を形成する方法を図面に基づいて説明する。なお、本発明においては、以下の実施形態に限定されない。

【0056】

図４は、太陽電池の光電変換部５０上への集電極７の形成方法の一実施形態を示す工程概念図である。この実施形態では、まず、光電変換部５０が準備される（光電変換部準備工程、図４（Ａ））。光電変換部の一主面上に、低融点材料７１１を含む第一集電極７１が形成される（第一集電極形成工程、図４（Ｂ））。第一集電極７１上には、絶縁層９が形成される（絶縁層形成工程、図４（Ｃ））。本実施形態においては、絶縁層９は、第一集電極７１上および光電変換部５０の第一集電極７１が形成されていない領域（第一集電極非形成領域）上に形成されている。

【0057】

絶縁層９が形成された後、加熱によるアニール処理が行われる（アニール工程、図４（Ｄ））。アニール処理により、第一集電極７１がアニール温度Ｔａに加熱され、低融点材料が熱流動することによって表面形状が変化し、それに伴って第一集電極７１上に形成された絶縁層９に変形が生じる。絶縁層９の変形は、典型的には、絶縁層への開口部９ｈの形成である。開口部９ｈは、例えばき裂状に形成される。

【0058】

アニール処理により絶縁層９に開口部を形成した後に、めっき法により第二集電極７２が形成される（めっき工程１、図４（Ｅ））。第一集電極７１は絶縁層９により被覆されているが、絶縁層９に開口部９ｈが形成された部分では、第一集電極７１が露出した状態である。そのため、第一集電極７１がめっき液に曝されることとなり、この開口部９ｈを起点として金属の析出が可能となる。このようにして、本実施形態においては、第一集電極７１と第二集電極７２との間に開口部を有する絶縁層９が形成される。集電極７において、第二集電極７２の一部は、第一集電極７１に導通されている。ここで「一部が導通されている」とは、典型的には絶縁層に開口部が形成され、その開口部に第二集電極の材料が充填されていることによって、導通されている状態であり、また絶縁層の一部の膜厚が、数ｎｍ程度と非常に薄くなる（すなわち局所的に薄い膜厚の領域が形成される）ことによって、第二集電極７２が第一集電極７１に導通しているものも含む。例えば、第一集電極７１の導電性材料がアルミニウム等の金属材料である場合、その表面に形成された酸化被膜（絶縁層に相当）を介して第一集電極７１と第二集電極７２との間が導通されている状態が挙げられる。

【0059】

第二集電極が２層構成の場合第一の第二集電極７２上には、めっき法により第二の第二集電極７２２が形成されることが好ましい(めっき工程２、図４(Ｆ))。

【0060】

（裏面電極）
裏面側透明電極層６ｂ上には第一裏面電極８１、第二裏面電極８２を含む裏面電極８が形成されている。第一裏面電極８１としては、近赤外から赤外域の反射率が高く、かつ導電性や化学的安定性が高い材料を用いることが望ましい。このような特性を満たす材料としては、銀やアルミニウム等が挙げられる。第一裏面電極８１の製膜方法は、特に限定されないが、スパッタ法や真空蒸着法等の物理気相堆積法や、スクリーン印刷等の印刷法等が適用可能である。

【0061】

また、第二裏面電極８２としては、１層でもよく、２層以上でもよいが、例えば、第二裏面電極として、光電変換部側から、第一の第二裏面電極と第二の第二裏面電極の構成のものを用いる場合、第一裏面電極側、すなわち第一の第二裏面電極８２１としては、電気抵抗を十分に抑制できる材料を用いることが望ましい。このような特性を満たす材料としては、銀や銅、亜鉛等が挙げられる。第二裏面電極の製膜方法は、特に限定されないが、容易に膜厚を厚くできることから、めっき法、蒸着法等が適用可能である。

【0062】

また、第二の第二裏面電極８２２としては、第一の第二裏面電極の酸化やマイグレーションを抑制できる材料を用いることが望ましい。このような特性を満たす材料として、錫、ニッケル、チタン、クロム等が挙げられる。

【0063】

第二の第二裏面電極８２２の製膜方法は、特に限定されないが、スパッタ法や真空蒸着法、めっき法等が適用可能である。

【0064】

中でも、第二裏面電極として１層のものを用いた場合、第一裏面電極／第二裏面電極として、銀／銅、アルミ／銅が好ましく、２層のものを用いた場合、第一裏面電極／第一の第二裏面電極／第二の第二裏面電極として、銀／銅／ニッケル、銀／銅／錫、銀／銅／銀、アルミ／銅／ニッケル、アルミ／銅／錫を用いることが好ましく、銀／銅／錫を用いることがより好ましい。

【0065】

本発明における裏面電極の膜厚は、例えば、裏面側の全面に裏面電極を製膜する場合、低抵抗化の観点から、１２００〜６０００ｎｍが好ましい。例えば第一集電極／第一の第二集電極/第二の第二集電極として、銀／銅／錫を用いる場合、第一集電極＝８〜１００ｎｍ、第一の第二集電極＝２００〜１０００ｎｍ、第二の第二集電極＝１０００ｎｍ〜５０００ｎｍなどを用いることができる。

【0066】

本発明においては、受光面側の第二集電極と裏面側の第二裏面電極として同一の導電材料を主成分とするものを用いる。また第二集電極や第二裏面電極が複数層から構成される場合、少なくとも受光面側の最表面層と裏面側の最表面層の導電材料の主成分を同一にすればよく、また製膜方法などは問わない。例えば、受光面側の第一集電極はスクリーン印刷で銀ペーストを印刷し、第一裏面電極はスパッタ法で銀を製膜してもよく、また受光面側の第二集電極はめっき法で銅を堆積し、第二裏面電極はスパッタ法で銅を製膜してもよいが、中でも同一の製法で作製することが好ましい。この場合、製造工程を簡略化できると共に、線膨張係数をより近くすることができる。

【0067】

中でも、配線材と接続される第二集電極と、第二裏面電極は、配線材を接続する際の熱膨張や、接続後の冷却による収縮の影響を受けやすいため、同一の製法で作製することがより好ましい。この場合、容易に膜厚を同程度にすることができ、それにより、熱膨張係数をより近くすることが出来るため、配線材の剥離やセル割れを防ぐことができ、モジュールの信頼性を確保することができる。中でも、製造工程を大幅に簡略化できるため、第二集電極と第二裏面電極はめっき法により形成することが好ましい。また第二集電極や第二裏面電極が複数層から構成される場合、最表面層以外の層も同一の導電材料を主成分とすることが好ましく、同一の導電材料により形成されることが好ましく、同様にめっき法により形成することが好ましい。例えば、各々２層により構成される場合、第一の第二集電極と第一の第二裏面電極の熱膨張係数も同程度にすることが出来るため、配線材の熱圧着の際の影響をより防止することができる。

【0068】

また裏面電極としては、スクリーン印刷等により、パターン状に形成することができる。この場合、第一裏面電極および第二裏面電極は、各々、第一集電極および第二集電極と同じ材料を用いることが好ましい。またこの場合、第一裏面電極および第二裏面電極の表面粗さを各々Ｒａ’１、Ｒａ’２としたとき、光入射面側と同様に、Ｒａ’１＜Ｒａ’２を満たすことが好ましく、Ｒａ’１＝１．０μｍ〜１０μｍを満たすことが好ましい。また受光面側と同様に第二裏面電極として２層有する場合、第一の第二裏面電極の表面粗さＲａ’２’は、Ｒａ’１＜Ｒａ’２’を満たせばよいが、Ｒａ’１＜Ｒａ’２’≦Ｒａ’２を満たすことがより好ましい。Ｒａ’１＜Ｒａ’２’＜Ｒａ’２を満たすことがさらに好ましく、Ｒａ’２＝３．０μｍ〜１３．０μｍを満たすことが好ましい。

【0069】

（配線材）
本発明の太陽電池は、実用に供するに際して、例えば図３（ａ）に示すように、モジュール化される。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、集電極に配線部材が接続されることによって、複数の太陽電池セルが直列または並列に接続され、封止材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が行われる。

【0070】

図３（ｂ）に示すように配線材は、芯材３４１と、芯材の表面を覆う導電体３４２とから構成されている。

【0071】

本発明においては、図３（ｃ−１）に示すように、太陽電池の集電極と配線材の導電体とが接続され、また別の太陽電池の裏面電極と他の配線材の導電体とが接続され、太陽電池ストリングを作製することが好ましい。太陽電池の集電極は、一定間隔を隔てて互いに平行に延びるように形成された複数のフィンガー電極と、フィンガー電極により収集された電流を集めるバスバー電極とによって構成されている。一般的に、フィンガー電極に略垂直になるようにバスバー電極が形成される。受光面側では集電極のバスバー電極と配線材が接続され（（ｃ−２））、裏面側では全面に覆われた裏面電極と配線材が接続される（（ｃ−３））。この際、集電極がフィンガーとバスバーから構成される場合、少なくとも配線材が接続される領域（バスバー）が第一集電極と第二集電極の構成であれば良い。

【0072】

配線材と、太陽電池との接続は、半田付けにより太陽電池と接着される方法（（ｄ−１））や導電性微粒子を含有する導電性接着剤を用いる方法（（ｄ−２））などが挙げられるが、コスト増加抑制や生産性を高めるという観点から、半田付けにより太陽電池と接続されることが好ましい。配線材と太陽電池を接続する際、加熱圧着により接続する必要があり、この場合、太陽電池セルの集電極、裏面電極の熱膨張係数（材料）が大幅に異なっていると、接続後のセル反りに起因して封止後セル割れが発生、また、温度変化に対して配線材が集電極や裏面電極から剥離し、モジュールの性能が低下するといった課題が生じる。特に、半田付けによる方法では、導電性接着剤での接続方法と比べて高温で接続する必要があるため、顕著である。それに対し、本発明のように受光面側の第二集電極と裏面側の第二裏面電極として同一の導電材料を主成分とした構造にすることで、接続後のセル反り、温度変化に対する配線材の剥離を防止でき、モジュール性能の低下を抑制できる。

【0073】

特に第二集電極と第二裏面電極の導電材料として、配線材の導電体に含まれる材料と同一にすることで、電極と配線材との密着性がより向上し剥離を防止できる。なお、第二集電極や第二裏面電極として複数層を有するものを用いる場合、最表面層の導電材料が、配線材の導電体の材料と同じであることが好ましい。

【0074】

裏面電極として、裏面のほぼ全面を覆い、かつ配線材と裏面電極とを導電体により直接接続させた場合、熱により溶融した配線材の導電体が配線材の幅より拡がるため、接触面積が大きくなるため安定的に付着すると考えられる。導電性接着剤を介して配線材と裏面電極を接続させた場合も、導電性接着剤が熱により圧着されて拡がる場合も、安定的に付着すると考えられる。一方、裏面電極として受光面側と同様にパターン状にした場合、上述のように、所定の表面粗さを有するものを用いることが好ましい。

【0075】

配線材の材料は、特に制限されないが、導電体として半田、また芯材として銅箔を用い、表面が半田層で被覆された銅箔からなるものを用いることが好ましい。半田を銅箔の表面に形成することにより、銅箔の表面の腐食を防止する効果とともに集電極との接続の役割を果たす。また、配線材で反射された光による電流向上の効果も期待できる。

【0076】

半田を構成する材料としては、Ｓｎを主成分として、Ｃｕ、Ｎｉ、Ａｇ、Ｐｂの内選ばれた１種以上の元素を有する合金半田で行うことが好ましい。例えば、Ｓｎが９６．５質量％、Ａｇが３．０質量％、Ｃｕが０．５質量％の合金、Ｓｎが９９〜９９．５質量％、Ｃｕが０．５〜１．０質量％の合金、Ａｇが１〜１．５質量％、Ｂｉが３０〜６０質量％、残りがＳｎを主成分とする合金、Ｓｎが６０質量％、Ｐｂが４０％質量％の合金、Ｃｕが０．０５〜２．０質量％、Ｎｉが０．００１〜２．０質量％、残りがＳｎを主成分とする合金などとし、その他Ｓｎを主成分としてＣｕ、Ｎｉ、Ａｇ、Ｂｉ、Ｉｎなどを含む合金とすることが好ましい。コストの観点からＳｎが６０質量％、Ｐｂが４０％質量％の合金が好ましい。また、半田層の厚みは銅箔の酸化を防ぎ、集電極との接続を担う必要があるため、６０μｍ以下が好ましい。半田メッキ工程の厚みバラツキの安定性、コストの観点から２０μｍ程度がより好ましい。

【0077】

次に、図３（ａ）に示すように、受光面側保護材上に、封止材、太陽電池ストリング、封止材及び裏面側保護材を順次積層して積層体とすることが好ましい。 次に、上記積層体を所定条件で加熱することにより、封止材を硬化させることが好ましい。そしてＡｌフレーム等を取り付けることで太陽電池モジュール２００を作製することができる。

【0078】

受光面側保護材は、複数の太陽電池それぞれの受光面側（光入射面側）に配置し、太陽電池の表面を保護することが好ましい。受光面側保護材としては、透光性及び遮水性を有するガラス、透光性プラスチック等を用いることができる。裏面側保護材は、複数の太陽電池それぞれの裏面側に配置し、太陽電池の裏面を保護することが好ましい。裏面側保護材としては、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等の樹脂フィルム、Ａｌ箔を樹脂フィルムでサンドイッチした構造を有する積層フィルム等を用いることができる。

【0079】

封止材は、受光面側保護材と裏面側保護材との間で太陽電池ストリングを封止する。封止材としては、エチレン酢酸ビニル共重合樹脂（ＥＶＡ），エチレンーエチルアクリレート共重合樹脂（ＥＥＡ），ポリビニルブチラール樹脂（ＰＶＢ），シリコン、ウレタン、アクリル、エポキシ、ポリオレフィン等の透光性の樹脂を用いることができる。

【0080】

以上のようにして太陽電池モジュール２００を作製することができるが、上記に限定されるものではない。

【0081】

（太陽電池の光電変換部）
本発明においては、太陽電池として結晶シリコン系太陽電池を用いることが好ましい。本実施形態の太陽電池２は、ヘテロ接合結晶シリコン太陽電池（以下、ヘテロ接合太陽電池ともいう）を採用している。

【0082】

具体的には、太陽電池１０１は、図２のように、基板１の一方の面（光入射側の面，表面）上に、真性シリコン系薄膜２ａ、導電型シリコン系薄膜３ａ、及び透明電極層６ａがこの順に積層されている。また、太陽電池１０１は、さらに、透明電極層６ａの上に、集電極７が設けられている。一方、基板１５の他方の面（光反射側の面，裏面）上に真性シリコン系薄膜２ｂ、導電型シリコン系薄膜３ｂ及び透明電極層６ｂがこの順に積層されている。また、太陽電池１０１は、さらに、透明電極層６ｂ上に、裏面電極８が積層されている。

【0083】

基板１は、一導電型単結晶シリコン基板によって形成されている。ここで、一般的に単結晶シリコン基板には、シリコン原子に電子を導入するための原子（例えばリン）を含有させたｎ型と、シリコン原子に正孔を導入する原子（例えばホウ素）を含有させたｐ型がある。ここでいう「一導電型」とは、ｎ型又はｐ型のどちらか一方であることをいう。つまり、基板１は、ｎ型又はｐ型のどちらか一方の単結晶シリコン基板である。本実施形態の基板１は、ｎ型単結晶シリコン基板であることが好ましい。

【0084】

基板１は、表面及び裏面にテクスチャ構造を有している。すなわち、基板１を基体として形成される光電変換部５０もテクスチャ構造を備える。そのため、太陽電池１０１は、入射した光を光電変換部５０に閉じ込めることができ、発電効率が高い。

【0085】

シリコン系薄膜２ａ，３ａ，２ｂ，３ｂの成膜方法としては、プラズマＣＶＤ法が好ましい。導電型シリコン系薄膜３ａ，３ｂは、一導電型又は逆導電型のシリコン系薄膜である。ここでいう「逆導電型」とは、「一導電型」と異なる導電型であることをいう。例えば、「一導電型」がｎ型である場合には、「逆導電型」はｐ型である。本実施形態では、導電型シリコン系薄膜３ａは、逆導電型シリコン系薄膜であり、導電型シリコン系薄膜３ｂは、一導電型シリコン系薄膜である。シリコン系薄膜は、シリコン系薄膜であれば特に限定されないが、非晶質シリコン系薄膜を用いることが好ましい。

【0086】

本実施形態では、導電型シリコン系薄膜３ａは、ｐ型非晶質シリコン系薄膜であり、導電型シリコン系薄膜３ｂは、ｎ型非晶質シリコン系薄膜を採用している。真性シリコン系薄膜２ａ，２ｂとしては、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が好ましい。

【0087】

太陽電池１０１の光電変換部５０は、図２のように導電型シリコン系薄膜３ａ，３ｂ上の外側に、透明電極層６ａ，６ｂを備えている。透明電極層６ａ，６ｂは、導電性酸化物を主成分としていることが好ましい。導電性酸化物の中でも酸化インジウム錫（ＩＴＯ）を主成分とするものがより好ましい。透明電極層６ａ，６ｂは、単層でもよく、複数の層からなる積層構造でもよい。透明電極層６ａ，６ｂには、ドーピング剤を添加することもできる。光入射側の透明電極層６ａの膜厚は、透明性、導電性、及び光反射低減の観点から、１０ｎｍ以上１４０ｎｍ以下であることが好ましい。

【0088】

透明電極層６ａの役割は、集電極７へのキャリアの輸送であるから、膜厚を１０ｎｍ以上にすることによって、必要な導電性を備えることができる。膜厚を１４０ｎｍ以下にすることにより、透明電極層６ａでの吸収ロスが小さく、透過率の低下に伴う光電変換効率の低下を抑制することができる。また、透明電極層６ａの膜厚が上記範囲内であれば、透明電極層６ａ内のキャリア濃度上昇も防ぐことができる。そのため、赤外域の透過率低下に伴う光電変換効率の低下も抑制される。透明電極層６ａ，６ｂの成膜方法は、特に限定されないが、例えばスパッタ法などにより形成することができる。

【0089】

ヘテロ接合太陽電池のように結晶シリコン基板を用いた太陽電池は、電流量が大きいため、一般に、透明電極層／集電極間の接触抵抗の損失による発電ロスが顕著となる傾向がある。これに対して、本発明では、第一集電極と第二集電極を有する集電極は、透明電極層との接触抵抗が低いため、接触抵抗に起因する発電ロスを低減することが可能となる。

【0090】

また、本発明は、ヘテロ接合太陽電池以外の結晶シリコン太陽電池や、ＧａＡｓ等のシリコン以外の半導体基板が用いられる太陽電池、非晶質シリコン系薄膜や結晶質シリコン系薄膜のｐｉｎ接合あるいはｐｎ接合上に透明電極層が形成されたシリコン系薄膜太陽電池や、ＣＩＳ，ＣＩＧＳ等の化合物半導体太陽電池、色素増感太陽電池や有機薄膜（導電性ポリマー）等の有機薄膜太陽電池のような各種の太陽電池に適用可能である。

【0091】

（第一集電極）
第一集電極７１は、導電性を有するものを用いることができるが、例えば第二集電極をめっき法により形成する場合、導電性下地層として機能し得る程度の導電性を有していればよい。なお、本明細書においては、体積抵抗率が１０^−２Ω・ｃｍ以下であれば導電性であると定義する。また、体積抵抗率が、１０^２Ω・ｃｍ以上であれば、絶縁性であると定義する。

【0092】

上述のように、第一集電極と第二集電極の間に絶縁層を有するものを用いる場合、導電性材料は、熱流動開始温度Ｔ_１の低融点材料を含むことが好ましい。熱流動開始温度とは、加熱により材料が熱流動を生じ、低融点材料を含む層の表面形状が変化する温度であり、典型的には融点である。高分子材料やガラスでは、融点よりも低温で材料が軟化して熱流動を生じる場合がある。このような材料では、熱流動開始温度＝軟化点と定義できる。軟化点とは、粘度が４．５×１０^６Ｐａ・ｓとなる温度である（ガラスの軟化点の定義に同じ）。

【0093】

低融点材料は、アニール処理において熱流動を生じ、第一集電極７１の表面形状に変化を生じさせるものであることが好ましい。そのため、低融点材料の熱流動開始温度Ｔ_１は、アニール温度Ｔａよりも低温であることが好ましい。また、本発明においては、光電変換部５０の耐熱温度よりも低温のアニール温度Ｔａでアニール処理が行われることが好ましい。したがって、低融点材料の熱流動開始温度Ｔ_１は、光電変換部の耐熱温度よりも低温であることが好ましい。

【0094】

光電変換部の耐熱温度とは、当該光電変換部を備える太陽電池（「太陽電池セル」または「セル」ともいう）あるいは太陽電池セルを用いて作製した太陽電池モジュールの特性が不可逆的に低下する温度である。例えば、図２に示すヘテロ接合太陽電池１０１では、光電変換部５０を構成する単結晶シリコン基板１は、５００℃以上の高温に加熱された場合でも特性変化を生じ難いが、透明電極層６や非晶質シリコン系薄膜２，３は２５０℃程度に加熱されると、熱劣化を生じたり、ドープ不純物の拡散を生じ、太陽電池特性の不可逆的な低下を生じる場合がある。そのため、ヘテロ接合太陽電池においては、第一集電極７１は、熱流動開始温度Ｔ_１が２５０℃以下の低融点材料を含むことが好ましい。

【0095】

低融点材料の熱流動開始温度Ｔ_１の下限は特に限定されない。アニール処理時における第一集電極の表面形状の変化量を大きくして、絶縁層９に開口部９ｈを容易に形成する観点からは、第一集電極の形成工程において、低融点材料は熱流動を生じないことが好ましい。例えば、塗布や印刷により第一集電極が形成される場合は、乾燥のために加熱が行われることがある。この場合は、低融点材料の熱流動開始温度Ｔ_１は、第一集電極の乾燥のための加熱温度よりも高温であることが好ましい。かかる観点から、低融点材料の熱流動開始温度Ｔ_１は、８０℃以上が好ましく、１００℃以上がより好ましい。

【0096】

低融点材料は、導電性を有する金属材料であることが望ましい。低融点材料が金属材料であれば、第一集電極の抵抗値を小さくできるため、電気めっきにより第二集電極が形成される場合に、第二集電極の膜厚の均一性を高めることができる。また、低融点材料が金属材料であれば、光電変換部５０と集電極７との間の接触抵抗を低下させることも可能となる。

【0097】

低融点材料としては、低融点金属材料の単体もしくは合金、複数の低融点金属材料の混合物を好適に用いることができる。低融点金属材料としては、例えば、インジウムやビスマス、ガリウム等が挙げられる。

【0098】

第一集電極７１は、導電性材料として、上記の低融点材料に加えて、低融点材料よりも相対的に高温の熱流動開始温度Ｔ_２を有する高融点材料を含有しても良い。第一集電極７１が高融点材料を有することで、第一集電極と第二集電極とを効率よく導通させることができ、太陽電池の変換効率を向上させることができる。

【0099】

高融点材料の熱流動開始温度Ｔ_２は、アニール温度Ｔａよりも高いことが好ましい。すなわち、第一集電極７１が低融点材料および高融点材料を含有する場合、低融点材料の熱流動開始温度Ｔ_１、高融点材料の熱流動開始温度Ｔ_２、およびアニール処理におけるアニール温度Ｔａは、Ｔ_１＜Ｔａ＜Ｔ_２を満たすことが好ましい。高融点材料は、絶縁性材料であっても導電性材料であってもよいが、第一集電極の抵抗をより小さくする観点から導電性材料が好ましい。導電性の高融点材料としては、例えば、銀、アルミニウム、銅などの金属材料の単体もしくは、複数の金属材料を好ましく用いることができる。

【0100】

第一集電極７１が低融点材料と高融点材料とを含有する場合、その含有比は、低融点材料粗大化による断線の抑止や、第一集電極の導電性、絶縁層への開口部の形成容易性（第二集電極の金属析出の起点数の増大）等の観点から、適宜に調整される。

【0101】

第一集電極７１の材料として、例えば、金属粒子等の粒子状低融点材料が用いられる場合、アニール処理による絶縁層への開口の形成を容易とする観点から、低融点材料の粒径Ｄ_Ｌは、第一集電極の膜厚ｄの１／２０以上であることが好ましく、１／１０以上であることがより好ましい。低融点材料の粒径Ｄ_Ｌは、０．２５μｍ以上が好ましく、０．５μｍ以上がより好ましい。また、第一集電極７１が、スクリーン印刷等の印刷法により形成される場合、粒子の粒径は、スクリーン版のメッシュサイズ等に応じて適宜に設定され得る。

【0102】

第一集電極７１の材料として上記のような低融点材料と高融点材料との組合せ以外に、材料の大きさ（例えば、粒径）等を調整することにより、アニール処理時の加熱による第一集電極の断線を抑制し、変換効率を向上させることも可能である。例えば、銀、銅、金等の高い融点を有する材料も、粒径が１μｍ以下の微粒子であれば、融点よりも低温の２００℃程度あるいはそれ以下の温度Ｔ_１’で焼結ネッキング（微粒子の融着）を生じるため、本発明の「低融点材料」として用いることができる。このような焼結ネッキングを生じる材料は、焼結ネッキング開始温度Ｔ_１’以上に加熱されると、微粒子の外周部付近に変形が生じるため、第一集電極の表面形状を変化させ、絶縁層９に開口部を形成することができる。また、微粒子が焼結ネッキング開始温度以上に加熱された場合であっても、融点Ｔ_２’未満の温度であれば微粒子は固相状態を維持するため、図５に示すような材料の粗大化による断線が生じ難い。すなわち、金属微粒子等の焼結ネッキングを生じる材料は、本発明における「低融点材料」でありながら、「高融点材料」としての側面も有しているといえる。

【0103】

このような焼結ネッキングを生じる材料では、焼結ネッキング開始温度Ｔ_１’＝熱流動開始温度Ｔ_１と定義できる。図６は、焼結ネッキング開始温度について説明するための図である。図６（Ａ）は、焼結前の粒子を模式的に示す平面図である。焼結前であることから、粒子は互いに点で接触している。図６（Ｂ）および図６（Ｃ）は、焼結が開始した後の粒子を、各粒子の中心を通る断面で切ったときの様子を模式的に示す断面図である。図６（Ｂ）は焼結開始後（焼結初期段階）、図６（Ｃ）は、（Ｂ）から焼結が進行した状態を示している。図６（Ｂ）において、粒子Ａ（半径ｒ_Ａ）と粒子Ｂ（半径ｒ_Ｂ）との粒界は長さａ_ＡＢの点線で示されている。

【0104】

焼結ネッキング開始温度Ｔ_１’は、ｒ_Ａとｒ_Ｂの大きい方の値ｍａｘ（ｒ_Ａ，ｒ_Ｂ）と、粒界の長さａ_ＡＢとの比、ａ_ＡＢ／ｍａｘ（ｒ_Ａ，ｒ_Ｂ）が、０．１以上となるときの温度で定義される。すなわち、少なくとも一対の粒子のａ_ＡＢ／ｍａｘ（ｒ_Ａ，ｒ_Ｂ）が０．１以上となる温度を焼結ネッキング開始温度という。なお、図７では単純化のために、粒子を球形として示しているが、粒子が球形でない場合は、粒界近傍における粒子の曲率半径を粒子の半径とみなす。また、粒界近傍における粒子の曲率半径が場所によって異なる場合は、測定点の中で最も大きな曲率半径を、その粒子の半径とみなす。例えば、図７（Ａ）に示すように、焼結を生じた一対の微粒子Ａ，Ｂ間には、長さａ_ＡＢの粒界が形成されている。この場合、粒子Ａの粒界近傍の形状は、点線で示された仮想円Ａの弧で近似される。一方、粒子Ｂの粒界近傍は、一方が破線で示された仮想円Ｂ_１の弧で近似され、他方が実線で示された仮想円Ｂ_２の弧で近似される。図７（Ｂ）に示されるように、ｒ_Ｂ２＞ｒ_Ｂ１であるため、ｒ_Ｂ２を粒子Ｂの半径ｒ_Ｂとみなす。なお、上記の仮想円は、断面もしくは表面の観察像の白黒２値化処理により境界を定め、粒界近傍の境界の座標に基づいて最小二乗法により中心座標および半径を算出する方法により、決定できる。なお、上記の定義により焼結ネッキング開始温度を厳密に測定することが困難な場合は、微粒子を含有する第一集電極を形成し、加熱により絶縁層に開口部（き裂）が生じる温度を焼結ネッキング開始温度とみなすことができる。後述するように、絶縁層形成時に加熱が行われる場合は、絶縁層形成時の基板の加熱により開口部（き裂）が生じる温度を焼成ネッキング開始温度とみなすことができる。

【0105】

また、上記のように、第一集電極の導電性材料として、低融点材料を有するもの以外に、例えば、低融点材料を有さないもの（例えば上記高融点材料のみ、など）を用いることもできる。低融点材料を有さない場合であっても、上述のように、第一集電極を覆うように絶縁層を製膜した後、絶縁層に開口部を別途形成する方法などにより、第一集電極上の絶縁層に開口部を形成することができる。

【0106】

第一集電極の形成材料には、上記の導電性材料（例えば、低融点材料および／または高融点材料など）に加えて、絶縁性材料を有していても良い。絶縁性材料としては、バインダー樹脂等を含有するペースト等を好ましく用いることができる。また、スクリーン印刷法により形成された第一集電極の導電性を十分向上させるためには、熱処理により第一集電極を硬化させることが望ましい。したがって、ペーストに含まれるバインダー樹脂としては、上記乾燥温度にて硬化させることができる材料を用いることが好ましく、エポキシ系樹脂、フェノール系樹脂、アクリル系樹脂等が適用可能である。

【0107】

印刷ペーストとして、溶剤を含む材料が用いられる場合には、溶剤を除去するための乾燥工程が必要となる。前述のごとく、この場合の乾燥温度は、光電変換部の耐熱温度よりも低いことが好ましい。例えば、光電変換部に透明電極層や非晶質シリコン系薄膜などを有する場合、乾燥温度は２５０℃以下であることが好ましく、２００℃以下であることがより好ましい。また低融点材料を用いる場合、低融点材料の熱流動開始温度Ｔ_１よりも高温であることが好ましい。乾燥時間は、例えば５分間〜１時間程度で適宜に設定され得る。

【0108】

（第二集電極）
第二集電極は、第一集電極７１を導電性下地層としてめっき法により形成することが好ましい。第二集電極は、無電解めっき法、電解めっき法のいずれでも形成され得るが、生産性の観点から、電解めっき法を用いることが好適である。電解めっき法では、金属の析出速度を大きくすることができるため、第二集電極を短時間で形成することができる。この際、第二集電極として析出させる金属は、例えば、銅、ニッケル、錫、アルミニウム、クロム、銀、金、亜鉛、鉛、パラジウム等、あるいはこれらの混合物を用いることができる。

【0109】

太陽電池の動作時（発電時）には、電流は主として第二集電極を流れる。そのため、第二集電極での抵抗損を抑制する観点から、第二集電極のライン抵抗は、できる限り小さいことが好ましい。具体的には、第二集電極のライン抵抗は、１Ω／ｃｍ以下であることが好ましく、０．５Ω／ｃｍ以下であることがより好ましい。一方、第一集電極のライン抵抗は、電気めっきの際の下地層として機能し得る程度に小さければよく、例えば、５Ω／ｃｍ以下にすればよい。

【0110】

例えば、第二集電極として、銅を電解めっきにより形成する場合、めっき液としては、例えば硫酸銅、硫酸、水を主成分とする公知の組成の酸性銅めっき液が使用可能であり、これに３００ｍＡ〜４０００ｍＡの電流を流すことにより、第二集電極である金属を析出させることができる。適切なめっき時間は、集電極の面積、電流、陰極電流効率、設定膜厚等に応じて適宜設定される。また、電流を変更することで、金属析出のレート、または膜質(表面凹凸)などの調整を可能にする。例えば、表面凹凸の制御のしやすさ、および工程でのタクトを考慮すると、電流を５００ｍＡ〜３０００ｍＡとすることが好ましい。さらに、７５０ｍＡ〜２５００ｍＡとすることにより、析出する金属の膜質、具体的には第二集電極の表面粗さ（Ｒ２）などをより容易に所定の範囲（Ｒａ１＜Ｒａ２）に調整できる。

【0111】

第二集電極として２層以上のものを用いる場合、少なくとも１層がめっき法により形成されることが好ましく、いずれもめっき法により形成されることがより好ましい。例えば、第一の第二集電極をめっき法により形成する場合、第二の第二集電極も同様に電解めっき法で形成することが好ましい。この際、別のめっき液、例えば、錫イオンを含んだメタンスルホン酸を用いて電解メッキを行う。メタンスルホン酸は錫イオンを含む。

【0112】

メタンスルホン酸、水を主成分とする公知の組成のものが使用可能であり、これに１０ｍＡ〜５００ｍＡの電流を流すことにより、第二の第二集電極である金属を析出させることができる。適切なめっき時間は、集電極の面積、電流、陰極電流効率、設定膜厚等に応じて適宜設定される。また、電流を変更することで、金属析出のレート、または膜質(表面凹凸)などの調整を可能にする。例えば、表面凹凸の制御のしやすさ、および工程でのタクトを考慮すると５０ｍＡ〜３００ｍＡとすることが好ましい。電流を、８０ｍＡ〜２５０ｍＡとすることにより、析出する金属の膜質、具体的には第二の第二集電極の表面粗さ（Ｒａ２）などをより容易に所定の範囲（Ｒａ１＜Ｒａ２’≦Ｒａ２）に調整できる。

【0113】

（絶縁層）
光電変換部の一主面側には、絶縁層９が形成される。ここで、第一集電極７１が所定のパターン（例えば櫛形）に形成された場合、光電変換部の表面上には、第一集電極が形成されている第一集電極形成領域と、第一集電極が形成されていない第一集電極非形成領域とが存在する。

【0114】

絶縁層９は、図８に示されるように少なくとも第一集電極非形成領域に形成される。本発明において、絶縁層９は、第一集電極非形成領域の全面に形成されていることが好ましい。絶縁層が第一集電極非形成領域の全面に形成されている場合、めっき法により第二集電極が形成される際に、光電変換部や透明電極層をめっき液から化学的および電気的に保護することが可能となる。例えば、ヘテロ接合太陽電池のように光電変換部５０の表面に透明電極層が形成されている場合は、透明電極層の表面に絶縁層が形成されることで、透明電極層とめっき液との接触が抑止され、透明電極層上への金属層（第二集電極）の析出を防ぐことができる。

【0115】

本発明における絶縁層は、めっき前に形成されればよく、光電変換部作製後第一集電極形成前、あるいは第一集電極形成後めっき前のいずれであってもよい。例えば、図８に示すように、第一集電極形成前に形成される場合、マスクにより第一集電極に対応する部分を保護し、第一集電極を形成する以外の部分に絶縁層を形成する方法などが挙げられる。また第一集電極形後に形成される場合、少なくとも第一集電極非形成領域上に絶縁層が形成される。

【0116】

この場合、絶縁層９は第一集電極形成領域上にも形成されていることが好ましい。すなわち第一集電極を被覆するように形成されることにより、後述のように、めっき液から光電変換部をより保護することができる。また、生産性の観点からも、第一集電極形成領域と第一集電極非形成領域との全体に絶縁層が形成されることがより好ましい。

【0117】

一般的に、集光効率を向上させる観点から細線化した集電極が好ましく用いられ、この場合、第一集電極と第二集電極の間の密着性をより向上させることが望まれている。

【0118】

本実施形態では、第一集電極と第二集電極の間に絶縁層を形成し、かつ、第一集電極のＲａ１を所定の範囲にすることにより、絶縁層の第二集電極側の表面に凹凸構造を容易に形成することができ、その上に形成する第二集電極との密着性が向上すると考えられる。その結果、集電極を細線化した際も、第一集電極と第二集電極の間の剥離防止効果がより期待できる。これにより、歩留まりの向上（剥がれ防止による効果）や集光効率の向上（細線化による効果）などがより期待できると考えられる。

【0119】

絶縁層９の材料としては、電気的に絶縁性を示す材料が用いられる。また、絶縁層９は、めっき液に対する化学的安定性を有する材料であることが望ましい。この場合、第二集電極形成時のめっき工程中に、絶縁層が溶解しにくく、光電変換部表面へのダメージが生じにくくなる。また、めっき工程前に第一集電極非形成領域上に絶縁層９が形成される場合、絶縁層は、光電変換部５０との付着強度が大きいことが好ましい。例えば、ヘテロ接合太陽電池では、絶縁層９は、光電変換部５０表面の透明電極層６ａとの付着強度が大きいことが好ましい。透明電極層と絶縁層との付着強度を大きくすることにより、めっき工程中に、絶縁層が剥離しにくくなり、透明電極層上への金属の析出を防ぐことができる。

【0120】

絶縁層９には、光吸収が少ない材料を用いることが好ましい。絶縁層９は、光電変換部５０の光入射面側に形成されるため、絶縁層による光吸収が小さければ、より多くの光を光電変換部へ取り込むことが可能となる。例えば、絶縁層９が透過率９０％以上の十分な透明性を有する場合、絶縁層での光吸収による光学的な損失が小さく、第二集電極形成後に絶縁層を除去することなく、そのまま太陽電池として使用することができる。そのため、太陽電池の製造工程を単純化でき、生産性をより向上させることが可能となる。絶縁層９が除去されることなくそのまま太陽電池として使用される場合、絶縁層９は、透明性に加えて、十分な耐候性、および熱・湿度に対する安定性を有する材料を用いることがより望ましい。

【0121】

絶縁層の材料は、無機絶縁性材料でも、有機絶縁性材料でもよい。無機絶縁性材料の中でも、めっき液耐性や透明性の観点からは、酸化シリコン、窒化シリコン、酸化窒化シリコン、酸化アルミニウム、サイアロン（ＳｉＡｌＯＮ）、酸化イットリウム、酸化マグネシウム、チタン酸バリウム、酸化サマリウム、タンタル酸バリウム、酸化タンタル_、フッ化マグネシウム、酸化チタン、チタン酸ストロンチウム等が好ましく用いられる。中でも、電気的特性や透明電極層との密着性等の観点からは、酸化シリコン、窒化シリコン、酸化窒化シリコン、酸化アルミニウム、サイアロン（ＳｉＡｌＯＮ）、酸化イットリウム、酸化マグネシウム、チタン酸バリウム、酸化サマリウム、タンタル酸バリウム、酸化タンタル_、フッ化マグネシウム等が好ましく、屈折率を適宜に調整し得る観点からは、酸化シリコンや窒化シリコン等が特に好ましく用いられる。なお、これらの無機材料は、化学量論的（stoichiometric）組成を有するものに限定されず、酸素欠損等を含むものであってもよい。有機絶縁性材料としては、例えば、ポリエステル、エチレン酢酸ビニル共重合体、アクリル、エポキシ、ポリウレタン等の材料を用いることができる。

【0122】

絶縁層９の膜厚は、絶縁層の材料や形成方法に応じて適宜設定される。第一集電極として、低融点材料を含むものを用い、第一集電極上にも絶縁層を形成する場合、絶縁層９の膜厚は、アニール処理における第一集電極の表面形状の変化に伴って生じる界面の応力等によって、絶縁層に開口部が形成され得る程度に薄いことが好ましい。かかる観点から、絶縁層９の膜厚は、１０００ｎｍ以下であることが好ましく、５００ｎｍ以下であることがより好ましい。また、第一集電極非形成部における絶縁層９の光学特性や膜厚を適宜設定することで、光反射特性を改善し、太陽電池セル内部へ導入される光量を増加させ、変換効率をより向上させることが可能となる。このような効果を得るためには、絶縁層９の屈折率が、光電変換部５０表面の屈折率よりも低いことが好ましい。また、絶縁層９に好適な反射防止特性を付与する観点から、膜厚は３０ｎｍ〜２５０ｎｍの範囲内で設定されることが好ましく、５０ｎｍ〜２５０ｎｍの範囲内で設定されることがより好ましい。また、無機絶縁性材料を塗布する場合、テクスチャの凹部や凸部が満たされるように１μｍ以上が好ましく３μｍ以上がより好ましい。さらに第一集電極の高さを超えないように１５μｍ以下が好ましく、１０μｍ以下がより好ましい。なお、第一集電極上にも絶縁層を形成する場合、第一集電極形成領域上の絶縁層の膜厚と第一集電極非形成領域上の絶縁層の膜厚は異なっていてもよい。例えば、第一集電極形成領域では、アニール処理による開口部の形成を容易とする観点で絶縁層の膜厚が設定され、第一集電極非形成領域では、適宜の反射防止特性を有する光学膜厚となるように絶縁層の膜厚が設定されてもよい。

【0123】

ヘテロ接合太陽電池のように、光電変換部５０の表面に透明電極層（一般には屈折率：１．９〜２．１程度）を有する場合、界面での光反射防止効果を高めて太陽電池セル内部へ導入される光量を増加させるために、絶縁層の屈折率は、空気（屈折率＝１．０）と透明電極層との中間的な値であることが好ましい。また、太陽電池セルが封止されてモジュール化される場合、絶縁層の屈折率は、封止材と透明電極層の中間的な値であることが好ましい。かかる観点から、絶縁層９の屈折率は、例えば１．４〜１．９が好ましく、１．５〜１．８がより好ましく、１．５５〜１．７５がさらに好ましい。また、屈折率を上記範囲にすることで、めっき液に対する撥水性を抑制できることから、めっき層の膜厚、膜質を容易に調整できると考えられる。

【0124】

絶縁層の屈折率は、絶縁層の材料、組成等により所望の範囲に調整され得る。例えば、酸化シリコンの場合は、酸素含有量を小さくすることにより、屈折率が高くなる。なお、本明細書における屈折率は、特に断りがない限り、波長５５０ｎｍの光に対する屈折率であり、分光エリプソメトリーにより測定される値である。また、絶縁層の屈折率に応じて、反射防止特性が向上するように絶縁層の光学膜厚（屈折率×膜厚）が設定されることが好ましい。

【0125】

絶縁層は、公知の方法を用いて形成できる。例えば、酸化シリコンや窒化シリコン等の無機絶縁性材料の場合は、プラズマＣＶＤ法、スパッタ法等の乾式法が好ましく用いられる。また、有機絶縁性材料の場合は、スピンコート法、スクリーン印刷法等の湿式法が好ましく用いられる。これらの方法によれば、ピンホール等の欠陥が少なく、緻密な構造の膜を形成することが可能となる。

【0126】

中でも、図２に示す結晶シリコン系太陽電池のように、光電変換部５０の表面にテクスチャ構造（凹凸構造）を有する場合、テクスチャの凹部や凸部に精度よく膜形成できる観点から、絶縁層９はプラズマＣＶＤ法やスクリーン印刷法により形成されることが好ましい。精度のよい絶縁層を用いることにより、めっき処理時の透明電極層へのダメージを低減できることに加えて、透明電極層上への金属の析出を防止することができる。このように精度のよい絶縁膜は、図２の結晶シリコン系太陽電池におけるシリコン系薄膜のように、光電変換部５０内部の層に対しても、水や酸素などのバリア層として機能し得るため、太陽電池の長期信頼性の向上の効果も期待できる。

【0127】

第一集電極と第二集電極の間に絶縁層がある場合、絶縁層９は、第一集電極７１と第二集電極７２との付着力の向上にも寄与し得る。例えば、下地電極層である銀層上にめっき法により銅層が形成される場合、銀層と銅層との付着力は小さいが、酸化シリコン等の絶縁層上に銅層が形成されることにより、第二集電極の付着力が高められ、太陽電池の信頼性を向上することが期待される。

【0128】

上述のように、第一集電極として例えば低融点材料を有する場合、第一集電極７１上に絶縁層が形成された後、第二集電極７２が形成される前にアニール処理が行われる。アニール処理時に、第一集電極７１が低融点材料の熱流動開始温度Ｔ_１よりも高温に加熱され、低融点材料が流動状態となるために、第一集電極の表面形状が変化する。この変化に伴って、その上に形成される絶縁層９に開口部９ｈが形成される。したがって、その後のめっき工程において、第一集電極７１の表面の一部が、めっき液に曝されて導通するため、図４（Ｅ）に示すように、この導通部を起点として金属を析出させることが可能となる。

【0129】

アニール処理時におけるアニール温度（加熱温度）Ｔａは、低融点材料の熱流動開始温度Ｔ_１よりも高温、すなわちＴ_１＜Ｔａであることが好ましい。アニール温度は、第一集電極の材料の組成や含有量等に応じて適宜設定され得る。また、前述のごとく、アニール温度Ｔａは、光電変換部５０の耐熱温度よりも低温であることが好ましい。

【0130】

なお、絶縁層への開口部の形成方法は、上記のように、絶縁層形成後にアニール処理を行う方法に限定されない。例えば、基板を加熱しながら絶縁層が形成されることで、絶縁層の形成と略同時に開口部が形成されてもよい。絶縁層形成工程においてアニール処理を行う場合、絶縁層の材料および組成、製膜条件（製膜方法、基板温度、導入ガスの種類および導入量、製膜圧力、パワー密度等）を適宜調整することにより、絶縁層に開口部を形成することができる。

【0131】

（第二集電極）
上記のように、開口部９ｈを有する絶縁層９が形成された後、第一集電極形成領域の絶縁層９上に第二集電極７２がめっき法により形成される。この際、第二集電極として析出させる金属は、めっき法で形成できる材料であれば特に限定されず、例えば、銅、ニッケル、錫、アルミニウム、クロム、銀、金、亜鉛、鉛、パラジウム等、あるいはこれらの混合物を用いることができる。

【0132】

めっき工程の後には、めっき液除去工程を設けて、基板１２の表面に残留しためっき液を除去することが好ましい。めっき液除去工程を設けることによって、アニール処理で形成された絶縁層９の開口部９ｈ以外を起点として析出し得る金属を除去することができる。開口部９ｈ以外を起点として析出する金属としては、例えば絶縁層９のピンホール等を起点とするものが挙げられる。めっき液除去工程によってこのような金属が除去されることによって、遮光損が低減され、太陽電池特性をより向上させることが可能となる。

【0133】

本発明においては、集電極形成後（めっき工程後）に絶縁層除去工程が行われてもよい。特に、絶縁層として光吸収の大きい材料が用いられる場合は、絶縁層の光吸収による太陽電池特性の低下を抑制するために、絶縁層除去工程が行われることが好ましい。絶縁層の除去方法は、絶縁層材料の特性に応じて適宜選択される。なお、絶縁層として光吸収の小さい材料が用いられる場合は、絶縁層除去工程が行われる必要はない。

【実施例】

【0134】

以下、図２に示すヘテロ接合太陽電池に関する実施例を挙げて、本発明を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。

【0135】

[表面粗さ測定]
第一集電極、第二集電極の表面を、キーエンス社製のレーザー顕微鏡ＶＫ−８５１０を用いて、ＪＩＳ Ｂ ０６０１：２００１（ＩＳＯ ４２８７：１９９７に対応）に基づいて、表面粗さＲａを測定した。

【0136】

[粘度測定]
印刷ペーストの粘度は、株式会社ブルックフィールド社製の回転式粘度計により、溶液温度２５℃回転速度１０ｒｐｍで測定した。

【0137】

(実験例１)
実験例１のヘテロ接合太陽電池を、以下のようにして製造した。

【0138】

一導電型単結晶シリコン基板として、入射面の面方位が（１００）で、厚みが２００μｍのｎ型単結晶シリコンウェハを用い、このシリコンウェハを２重量％のＨＦ水溶液に３分間浸漬し、表面の酸化シリコン膜が除去された後、超純水によるリンスが２回行われた。このシリコン基板を、７０℃に保持された５／１５重量％のＫＯＨ／イソプロピルアルコール水溶液に１５分間浸漬し、ウェハの表面をエッチングすることでテクスチャが形成された。その後に超純水によるリンスが２回行われた。原子間力顕微鏡（ＡＦＭ パシフィックナノテクノロジー社製）により、ウェハの表面観察を行ったところ、ウェハの表面はエッチングが最も進行しており、（１１１）面が露出したピラミッド型のテクスチャが形成されていた。

【0139】

エッチング後のウェハがＣＶＤ装置へ導入され、その光入射側に、真性シリコン系薄膜２ａとしてｉ型非晶質シリコンが５ｎｍの膜厚で製膜された。ｉ型非晶質シリコンの製膜条件は、基板温度：１７０℃、圧力：１００Ｐａ、ＳｉＨ４／Ｈ２流量比：３／１０、投入パワー密度：０．０１１Ｗ／ｃｍ２であった。なお、本実施例における薄膜の膜厚は、ガラス基板上に同条件にて製膜された薄膜の膜厚を、分光エリプソメトリー（商品名Ｍ２０００、ジェー・エー・ウーラム社製）にて測定することにより求められた製膜速度から算出された値である。

【0140】

ｉ型非晶質シリコン層２ａ上に、逆導電型シリコン系薄膜３ａとしてｐ型非晶質シリコンが７ｎｍの膜厚で製膜された。ｐ型非晶質シリコン層３ａの製膜条件は、基板温度が１７０℃、圧力６０Ｐａ、ＳｉＨ４／Ｂ２Ｈ６流量比が１／３、投入パワー密度が０．０１Ｗ／ｃｍ２であった。なお、上記でいうＢ２Ｈ６ガス流量は、Ｈ２によりＢ２Ｈ６濃度が５０００ｐｐｍまで希釈された希釈ガスの流量である。

【0141】

次にウェハの裏面側に、真性シリコン系薄膜２ｂとしてｉ型非晶質シリコン層が６ｎｍの膜厚で製膜された。ｉ型非晶質シリコン層２ｂの製膜条件は、上記のｉ型非晶質シリコン層２ａの製膜条件と同様であった。ｉ型非晶質シリコン層２ｂ上に、一導電型シリコン系薄膜３ｂとしてｎ型非晶質シリコン層が４ｎｍの膜厚で製膜された。ｎ型非晶質シリコン層３ｂの製膜条件は、基板温度：１７０℃、圧力：６０Ｐａ、ＳｉＨ４／ＰＨ３流量比：１／２、投入パワー密度：０．０１Ｗ／ｃｍ２であった。なお、上記でいうＰＨ３ガス流量は、Ｈ２によりＰＨ３濃度が５０００ｐｐｍまで希釈された希釈ガスの流量である。

【0142】

この上に透明電極層６ａおよび６ｂとして、各々酸化インジウム錫（ＩＴＯ、屈折率：１．９）が１００ｎｍの膜厚で製膜された。ターゲットとして酸化インジウムを用い、基板温度：室温、圧力：０．２Ｐａのアルゴン雰囲気中で、０．５Ｗ／ｃｍ２のパワー密度を印加して透明電極層の製膜が行われた。

【0143】

裏面側透明電極層６ｂ上には、第一裏面電極８１として、スパッタ法により銀が１００ｎｍの膜厚で形成された。第二裏面電極８２として第一の第二裏面電極８２１と第二の第二裏面電極８２２、光入射側透明電極層６ａ上の第一集電極７１、第二集電極７２として第一の第二集電極７２１と第二の第二集電極７２２を有する集電極７が以下のように形成された。

【0144】

第一集電極７１の形成には、導電性材料として低融点材料（粒径ＤＬ＝０．３〜０．７μｍの銀微粒子）を用い、バインダー樹脂としてエポキシ系樹脂を含む印刷ペーストが用いられた（粘度＝８０Ｐａ・ｓ）。さらにこの印刷ペーストを、集電極パターンに対応する開口幅（Ｌ＝６０μｍ）を有する＃２３０メッシュのスクリーン版を用いて、スクリーン印刷し、１３０℃で乾燥が行われた。

【0145】

第一集電極７１が形成されたウェハが、ＣＶＤ装置に投入され、絶縁層９として酸化シリコン層（屈折率：１．５）が、プラズマＣＶＤ法により１００ｎｍの厚みで光入射面側に形成された。絶縁層９の製膜条件は、基板温度：１３５℃、圧力１３３Ｐａ、ＳｉＨ４／ＣＯ２流量比：１／２０、投入パワー密度：０．０５Ｗ／ｃｍ２（周波数１３．５６ＭＨｚ）であった。製膜後、１８０℃でアニールが行われた。

【0146】

以上のようにアニール工程までが行われた基板が、めっき槽に投入された。めっき液には、硫酸銅五水和物、硫酸、および塩化ナトリウムが、それぞれ１２０ｇ／ｌ、１３０ｇ／ｌ、および７０ｍｇ／ｌの濃度となるように調製された溶液に、添加剤（上村工業製：品番ＥＳＹ−２Ｂ、ＥＳＹ−Ｈ、ＥＳＹ−１Ａ）が添加されたものが用いられた。このめっき液を用いて、温度２５℃、電流７００ｍＡ、時間７分の条件でめっきが行われ、第一集電極７１上の絶縁層上及び第一裏面電極上８１に、１０μｍ程度の厚みでそれぞれ第一の第二集電極７２１及び第一の第二裏面電極８２１として銅が均一に析出した。第一集電極が形成されていない領域への銅の析出はほとんど見られなかった。

【0147】

その後、基板が、別のめっき槽に投入された。めっき液には、メタンスルホン酸が９６ｇ／ｌの濃度にとなるように調製されたが用いられた。このめっき液を用いて、温度４０℃、電流１００ｍＡ、時間２分の条件でめっきが行われ、第一の第二集電極７２１、第一の第二裏面電極上に３μｍ程度の厚みでそれぞれ第二の第二集電極７２２、第二の第二裏面電極８２２として錫が均一に析出した。第一集電極が形成されていない領域への銅、錫の析出はほとんど見られなかった。その後、レーザー加工機によりセル外周部のシリコンウェハが０．５ｍｍの幅で除去され、本発明のヘテロ接合太陽電池が作製された。

【0148】

次に第二の第二集電極、第二の第二裏面電極が形成されたバスバー電極上に厚み４０μｍの錫６０％、鉛４０％の合金半田層でめっきされた銅箔からなる配線部材を配置した後、配線部材の上部より、２５０℃の熱風で３秒加熱することで、合金半田を溶融させ、第二集電極に接続した。

【0149】

以上の様にして、配線部材３４を張り付けた太陽電池を用い、ガラス、ＥＶＡ（封止材）、太陽電池、ＥＶＡ、及び裏面保護シートの順に積層させた。その後、大気圧での加熱圧着を５分間行い、ＥＶＡ樹脂で太陽電池をモールドした。続いて、１５０℃にて５０分間保持して、ＥＶＡ樹脂を架橋させて太陽電池モジュール２００とした。

【0150】

（実験例２）
第一集電極７１形成用印刷ペーストの導電材料の導電材料径、第一の第二集電極の印加電流、時間が表１に示すように変更された点を除いて、実験例１と同様にしてヘテロ接合太陽電池が作製された。

【0151】

（実験例３〜６）
低融点材料としてＳｎＢｉ金属粉末（融点Ｔ１＝１４１℃）と、高融点材料として銀粉末（粒径ＤＨ＝２〜３μｍ、融点Ｔ２＝９７１℃）と２０：８０の重量比で含む、導電性材料を用い、また第一集電極７１形成用印刷ペーストの粘度、低融点材料径、および第二集電極めっき時の印加電流、時間が表１に示すように変更された点を除いて、実験例１と同様にしてヘテロ接合太陽電池が作製された。

【0152】

（実験例７）
裏面電極として、第一裏面電極８１と第一の第二裏面電極８２１のみが形成された点を除いて、実験例３と同様にしてヘテロ接合太陽電池が作製された。

【0153】

（実験例８）
第一集電極形成用の印刷ペーストとして、低融点材料を含まない銀ペースト（すなわち金属材料粉末と銀粉末との比率を０：１００としたもの）が用いられた点を除いて、実験例３と同様にして第一集電極（銀電極）７１の形成までが行われた。その後、絶縁層形成工程、アニール工程、第二集電極形成工程のいずれも実施せず、この銀電極を集電極とするヘテロ接合太陽電池が作製された。ここで、裏面電極は第一裏面電極の銀のみを形成した構造とした。

【0154】

（実験例９）
第二集電極の印加電流、時間が表１に示すように変更され、さらに裏面電極として、第一裏面電極８１と第一の第二裏面電極８２１のみが形成された点を除いて、実験例１と同様にしてヘテロ接合太陽電池が作製された。

【0155】

[太陽電池セル特性測定、モジュール初期性能測定]
各実験例のヘテロ接合太陽電池セルの太陽電池特性の測定を行った。また、実験例８に示す方法において作製した太陽電池セルにおける太陽電池特性評価結果を基準（１．０）とし、各実験例に係る太陽電池セルにおける太陽電池特性（セル性能）の評価結果を比較する事により、出力の相関を評価した。

【0156】

[剥離強度試験]
めっき前後の集電極の表面粗さと、該集電極と配線部材とを合金半田にて接続した際の剥離強度との関係を検証した。

【0157】

具体的には、図３に示すように、各実験例で得られた太陽電池の集電極の上に、幅：１．５ｍｍ、銅厚み１５０μｍ、合金半田厚み４０μｍの配線部材を接続した。この際、第一の第二集電極、第二の第二集電極がめっきにより形成されたものは、めっき前後における第一集電極、第一の第二集電極、第二の第二集電極の表面粗さ（Ｒａ１、Ｒａ２’、Ｒａ２）を求め、第二集電極上に前記配線部材と接続させた。一方、めっきを行わなかった実験例８については、めっき前の第一集電極の表面粗さ（Ｒａ１）を求めた。

【0158】

その後、剥離強度試験器（ＩＭＡＤＡ社製 ＭＸ−２０００Ｎ）を用いて、銅箔の法線方向に沿って、４０ｍｍ／分の速度で配線部材（銅箔）を引張り、銅箔が剥離したときの最大荷重を剥離強度（ｇ）として求めた。また、各実験例に係る太陽電池セルにおける剥離強度を比較する事により、出力の相関を評価した。

【0159】

[温度サイクル試験]
各実験例に係る太陽電池モジュールにおいて、ＪＩＳ Ｃ ８９１７に従い、温度サイクル試験を実施した。具体的には、温度サイクル試験を実施する前のモジュール出力と、温度サイクル試験を実施した後のモジュール出力を比較する事により、出力の相関を評価した。また各実験例において作製した太陽電池モジュールにおける温度サイクル試験前の出力を各々１とし、温度サイクル試験実施後の出力すなわち、サイクル試験前後の保持率（モジュール性能）を比較する事により、出力の相関を評価した。保持率は、９５％以上を合格とした。

【0160】

上記の結果をまとめたものを表１に示す。

【0161】

【表1】

【0162】

実験例１〜７において、めっき工程により第二集電極として銅が析出したのは、アニール処理により第一集電極形成領域上の絶縁層に開口部が形成され、第一集電極がめっき液と接触（導通）し、この開口部を析出の起点として、めっきが行われたためである。

【0163】

表１から、第一集電極７１形成用印刷ペーストの粘度または導電性材料として用いた低融点材料径を変更することにより、第一集電極表面の表面粗さＲａ１を適宜調整できることがわかる。

【0164】

実験例３と４、もしくは実験例５と６、を各々比較することにより、印刷ペーストの粘度を高くすると、第一集電極表面の表面粗さＲａ１を大きくできることがわかる。また、実験例３と５、もしくは実験例４と６、を各々比較することにより、低融点材料径を大きくすると、第一集電極表面の表面粗さＲａ１を大きくできることがわかる。この結果から、上記実施形態において、第一集電極７１形成用印刷ペーストの粘度または導電性材料の粒径などを変更させることにより、第一集電極表面の表面粗さＲａ１を制御できると考えられる。
実験例２と３を比較すると、第一集電極のＲａ１は３．５μｍと３．２μｍとほぼ同程度であるのに対し、第二集電極をめっきにより形成する際の印加電流が大きい実験例３の方がＲａ２＝５．２μｍとなり、Ｒａ２＝０．９μｍの実験例２よりも大きくなった。またそれに伴い、剥離強度も大きくなり、結果としてサイクル試験後のモジュール性能が向上した。これにより、めっきの際の印加電流等、めっき条件を適宜調整することにより、第二集電極の表面粗さを調整することができることがわかる。さらに、実験例１〜６を比較すると、第二集電極のめっき条件を同じにした場合、その下地となる第一集電極のＲａ１が大きくなるにつれて、その上に形成される第二集電極の表面粗さ（Ｒａ２’およびＲａ２）が大きくなることがわかる。
以上より、第二集電極を形成する際のめっき条件や、下地となる層の表面粗さを調整することにより、第二集電極の表面粗さを所望の範囲に調整できると考えられる。

【0165】

実験例１〜６と実験例８とのセルにおける太陽電池特性（セル性能）の比較から、本発明の太陽電池は、銀ペースト電極１層からなる集電極を有する実験例８のような従来の太陽電池に比べて、太陽電池セル特性が向上している。これは、実施例の太陽電池においては、集電極の抵抗が低くなり、曲線因子が向上したためと考えられる。

【0166】

実験例１〜６の比較より、Ｒａ１が１．０μｍ程度の小さい範囲では、Ｒａ１が大きくなるにつれてセル特性が向上した。またＲａ１が１．０μｍ以上の実験例２〜５と、Ｒａ１＝９．７μｍの実験例６では、セル特性がほぼ同程度になった。これは、Ｒａ１が１．０μｍより大きくなることで、第一集電極と第二集電極の密着性が向上したためと考えられる。

【0167】

実験例１〜６は、実験例８に比べて剥離強度、モジュール初期性能が向上した。実験例２〜４を比較すると、Ｒａ２が１．０μｍから大きくなるにつれて剥離強度、モジュール初期性能が向上した。これは、Ｒａ２が大きくなると、集電極が配線材に埋め込まれることにより接続される表面積を大きくできるためと考えられる。

【0168】

剥離強度は主に、第二集電極と配線部材の導電体との接続性に影響を及ぼされていると考えられることから、Ｒａ２を３．０〜１３．０μｍとすることにより、第二集電極と配線部材の導電体との接続性や導通性がより向上すると考えられる。

【0169】

さらに実験例９と実験例３を比較する。実験例９と実験例３は、第二集電極の印加電流は同じで、Ｒａ１＜Ｒａ’２＜Ｒａ２となったが、実験例９より実験例３の方が剥離強度が大きくなった。これは、実験例９では、Ｒａ１＜１のため、第一集電極の表面凹凸が小さく、第一集電極と第一の第二集電極の密着性が弱く、剥離強度が低下したのに対し、実験例３では、第一集電極上に所望の第二集電極を形成できたため、剥離強度が向上し、モジュール性能に寄与したためと考えられる。

【0170】

また実験例９は、実験例１とＲａ１は同等であるものの、セル特性および剥離強度は実験例９の方が低下した。これは、第一の第二集電極形成時の印加電流が実験例１の方が小さく、実験例９に比べて、より緻密に第一の第二集電極が形成されて第一集電極との密着性が向上したためと考えられる。

【0171】

実験例１〜６、及び実験例８とのモジュールにおける出力評価（保持率）の比較から、実験例１〜６の太陽電池モジュールは、銀ペースト電極からなる集電極を有する従来の太陽電池（実験例８）に比べて、温度サイクル試験後のモジュール効率が向上している。これは、実験例１〜６の太陽電池においては、第一集電極と第二集電極の密着強度向上によりセル性能が高くなったことに加え、第二集電極と配線部材との接続性が高いため、温度サイクル試験における信頼性が高くなったためと考えられる。

【0172】

また、実験例３〜６は実験例１と比べてモジュールに対する温度サイクル試験後の保持率が向上した。これはＲａ２を大きくすると第二集電極と配線部材の導電体との接続面積が大きくなるため、導通性が向上したためであると考えられる。

【0173】

実験例３と実験例７を比較すると、実験例３の方が、剥離強度や温度サイクル試験後の保持率が向上した。これは、実験例７のように裏面電極を第一裏面電極、第一の第二裏面電極のみの構造では、配線材に接続される電極が各々、第二の第二集電極（錫）と第一の第二裏面電極（銅）であり、受光面と裏面の最表面電極の主成分が異なっているのに対し、実験例３のように第一裏面電極、第一の第二裏面電極、第二の第二裏面電極の構造とし、それぞれ第一集電極、第一の第二集電極、第二の第二集電極とすることにより配線材に接続される電極が各々、第二集電極（錫）と第二裏面電極（錫）であり、受光面と裏面の際表面電極の導電材料の主成分が同じであるため、温度変化に対する材料の膨張、収縮が表裏で同程度となり、密着性が向上して剥離が生じにくくなり、保持率が向上したためと考えられる。

【0174】

以上、実験例を用いて説明したように、本発明によれば、集電極の表面粗さを規定することにより太陽電池モジュールの性能を向上でき、長期信頼性の向上が可能となる。さらに、太陽電池の表裏の電極の層構成の主成分を同一にし、熱膨張係数を同程度にすることにより、温度変化に対する、信頼性をより向上させることができる。

【符号の説明】

【0175】

１．一導電型単結晶シリコン基板
２．真性シリコン系薄膜
３．導電型シリコン系薄膜
６．透明電極層
７．集電極
７１．第一集電極
７１１．低融点材料
７２．第二集電極
７２１．第一の第二集電極
７２２．第二の第二集電極
８．裏面電極
８１．第一裏面電極
８２．第二裏面電極
８２１・第一の第二裏面電極
８２２．第二の第二裏面電極
９．絶縁層
９ｈ．開口部
３４．配線部材
３４１．芯材
３４２．導電体
３４３．導電性接着剤
２００．太陽電池モジュール
２０１．受光面側保護材
２０２．裏面側保護材
２０３．封止材

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】