特許 6915054 光電変換装置およびそれを備える太陽電池モジュール

(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】6915054

(24)【登録日】2021年7月16日

(45)【発行日】2021年8月4日

(54)【発明の名称】光電変換装置およびそれを備える太陽電池モジュール

(51)【国際特許分類】

   H01L 31/0224 20060101AFI20210727BHJP

   H01L 31/0747 20120101ALI20210727BHJP

【ＦＩ】

   H01L31/04 260

   H01L31/06 455

【請求項の数】6

【全頁数】24

(21)【出願番号】特願2019-517684(P2019-517684)

(86)(22)【出願日】2018年5月10日

(86)【国際出願番号】JP2018018064

(87)【国際公開番号】WO2018207859

(87)【国際公開日】20181115

【審査請求日】2019年10月25日

(31)【優先権主張番号】特願2017-93770(P2017-93770)

(32)【優先日】2017年5月10日

(33)【優先権主張国】JP

【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成２７年度国立研究開発法人新エネルギー・産業技術総合開発機構「高性能・高信頼性太陽光発電の発電コスト低減技術開発 先端複合技術型シリコン太陽電池、高性能ＣＩＳ太陽電池の技術開発」委託研究、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願

(73)【特許権者】

【識別番号】000005049

【氏名又は名称】シャープ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100120662

【弁理士】

【氏名又は名称】川上 桂子

(74)【代理人】

【識別番号】100140327

【弁理士】

【氏名又は名称】大塚 千秋

(74)【代理人】

【識別番号】100206117

【弁理士】

【氏名又は名称】日野 光章

(74)【代理人】

【識別番号】100216770

【弁理士】

【氏名又は名称】三品 明生

(74)【代理人】

【識別番号】100112715

【弁理士】

【氏名又は名称】松山 隆夫

(72)【発明者】

【氏名】東川 誠

(72)【発明者】

【氏名】宋 怡瀟

【審査官】 嵯峨根 多美

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２０１６／０２７５３０（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２０１０−２６２９７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１５／０６０４３２（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２０１５−１５９２８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−２８０５９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−０３６０６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−１３５６５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−２３８９３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０７３３９１１０（ＵＳ，Ｂ１）

【文献】 特開２０１０−２０６０３４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ３１／０２２４

Ｈ０１Ｌ ３１／０７４７

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１の導電型を有する半導体基板と、
前記半導体基板の一方の面に配置され、前記第１の導電型を有する第１の非晶質半導体層と、
前記半導体基板の一方の面に配置され、前記第１の導電型と反対の第２の導電型を有する第２の非晶質半導体層と、
前記第１の非晶質半導体層に電気的に接続された第１の電極と、
前記第２の非晶質半導体層に電気的に接続された第２の電極と、
導電性接着層を介して前記第１の電極の一部に接続された第１の配線と、
導電性接着層を介して前記第２の電極の一部に接続された第２の配線とを備え、
前記第１の電極は、
前記第１の非晶質半導体層に接して配置され、主成分が銀である第１の導電層と、
前記第１の導電層と前記第１の配線との間に配置され、前記銀よりも酸化され易い金属からなる第２の導電層とを含み、
前記第２の電極は、
前記第２の非晶質半導体層に接して配置され、主成分が銀である第３の導電層と、
前記第３の導電層と前記第２の配線との間に配置され、前記銀よりも酸化され易い金属からなる第４の導電層とを含み、
前記第２の導電層は、前記導電性接着剤を介して前記第１の配線に接続された部分と前記導電性接着剤を介さずに前記第１の配線に面している部分とを含み、
前記第４の導電層は、前記導電性接着剤を介して前記第２の配線に接続された部分と前記導電性接着剤を介さずに前記第２の配線に面している部分とを含み、
前記第２の導電層の前記導電性接着剤を介さずに前記第１の配線に面している部分の表面には、酸化膜が形成されており、
前記第４の導電層の前記導電性接着剤を介さずに前記第２の配線に面している部分の表面には、酸化膜が形成されている、光電変換装置。

【請求項2】

前記第２の導電層が前記第１の配線に直接接している構成と、前記第４の導電層が前記第２の配線に直接接している構成との少なくとも１つの構成を有する、請求項１に記載の光電変換装置。

【請求項3】

前記第２の導電層が前記第１の配線よりも酸化され易い金属からなる構成と、前記第４の導電層が前記第２の配線よりも酸化され易い金属からなる構成との少なくとも１つの構成を有する、請求項１または請求項２に記載の光電変換装置。

【請求項4】

前記第２の導電層が前記第１の配線よりも硬度の高い金属からなる構成と、前記第４の導電層が前記第２の配線よりも硬度の高い金属からなる構成との少なくとも１つの構成を有する、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の光電変換装置。

【請求項5】

前記第２および第４の導電層は、ニッケルを主たる成分とする、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の光電変換装置。

【請求項6】

請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の光電変換装置を備え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、光電変換装置およびそれを備える太陽電池モジュールに関する。

【背景技術】

【0002】

特開２０１６−４６３６２号公報には、光電変換装置として配線シート付きヘテロ接合バックコンタクト型太陽電池が開示されている。

【0003】

光電変換装置は、ヘテロ接合バックコンタクト型太陽電池と配線シートを備えている。ヘテロ接合型バックコンタクト型太陽電池は、第１導電型または第２導電型の半導体基板と、半導体基板の一方の側に設けられた第１導電型非晶質半導体膜と、半導体基板の一方の側に設けられた第２導電型非晶質半導体膜と、第１導電型非晶質半導体膜上に設けられた第１電極と、第２導電型非晶質半導体膜上に設けられた第２電極とを備えている。

【0004】

配線シートは、絶縁性基材と、絶縁性基材上に設けられた第１配線および第２配線とを備えている。第１電極は、第１配線に電気的に接続され、第２電極は、第２配線に電気的に接続されている。第１電極の幅が第１配線の幅以上であること、および第２電極の幅が第２配線の幅以上であることの少なくとも一方の関係が満たされていることが示されている。

【0005】

国際公開第２０１５／０６０４３２号パンフレットには、光電変換装置として、裏面接合型太陽電池が開示されている。光電変換装置は、半導体基板と、第１導電型を有する第１半導体層と、第１導電型とは反対の第２導電型を有する第２半導体層と、第１半導体層上に形成された第１電極と、第２半導体層上に形成された第２電極とを備えている。第１電極は、第１導電層と、第１導電層に接して形成された第２導電層とを含み、第１導電層は、第１金属を主成分として含み、第２導電層は、第１金属よりも酸化されやすい第２金属を含んでいる。

【0006】

特開２０１５−９５６５３号公報には、太陽電池が開示されている。太陽電池は、同じ側に形成される第１導電型領域及び第２導電型領域を含む光電変換部と、光電変換部上に形成され、光電変換部上に形成される接着層及び接着層上に形成される電極層を含む電極とを含んでいる。接着層の熱膨張係数が、光電変換部の熱膨張係数よりも大きく、電極層の熱膨張係数よりも小さい。

【発明の概要】

【0007】

特開２０１６−４６３６２号公報においては、配線シート付きヘテロ接合バックコンタクト型太陽電池において、電極の幅と配線の幅を規定することで、特性の低下を抑制するものである。また、国際公開第２０１５／０６０４３２号パンフレットは、光電変換層の電極構成を規定して、特性の低下を抑制するものである。更に、特開２０１５−９５６５３号公報は、太陽電池の電極として、光電変換部上に形成される接着層を用いて、接着層の熱膨張係数を規定して、特性の低下を抑制するものである。

【0008】

しかし、非晶質薄膜に接する電極の主成分として銀を用いた場合、電極と配線を部分的に接続した構造では、特性が低下するという問題がある。

【0009】

特開２０１５−９５６５３号公報は、光電変換部上に形成される接着層を用いており、非晶質薄膜と直接接する電極の層に主たる成分が銀からなる電極を用いていない。また、特開２０１６−４６３６２号公報および国際公開第２０１５／０６０４３２号パンフレットには、電極と配線接続構造を含む詳細な記載が無い。従って、特開２０１６−４６３６２号公報、国際公開第２０１５／０６０４３２号パンフレットおよび特開２０１５−９５６５３号公報では、上記問題を解決することが困難である。

【0010】

そこで、この発明の実施の形態によれば、非晶質薄膜と直接接する電極の主成分を銀にした場合に特性の低下を抑制可能な光電変換装置を提供する。

【0011】

また、この発明の実施の形態によれば、非晶質薄膜と直接接する電極の主成分を銀にした場合に特性の低下を抑制可能な光電変換装置を備える太陽電池モジュール提供する。

【0012】

（構成１）
この発明の実施の形態によれば、光電変換装置は、半導体基板と、第１の非晶質半導体層と、第２の非晶質半導体層と、第１の電極と、第２の電極と、第１の配線と、第２の配線とを備える。半導体基板は、第１の導電型を有する。第１の非晶質半導体層は、半導体基板の一方の面に配置され、第１の導電型を有する。第２の非晶質半導体層は、半導体基板の一方の面に配置され、第１の導電型と反対の第２の導電型を有する。第１の電極は、第１の非晶質半導体層に電気的に接続される。第２の電極は、第２の非晶質半導体層に電気的に接続される。第１の配線は、導電性接着層を介して第１の電極の一部に接続され、第１の電極に電気的に接続される。第２の配線は、導電性接着層を介して第２の電極の一部に接続され、第２の電極に電気的に接続される。そして、第１の電極は、第１の非晶質半導体層に接して配置され、主成分が銀である第１の導電層と、第１の導電層と第１の配線との間に配置され、銀よりも酸化され易い金属からなる第２の導電層とを含む。また、第２の電極は、第２の非晶質半導体層に接して配置され、主成分が銀である第３の導電層と、第３の導電層と第２の配線との間に配置され、銀よりも酸化され易い金属からなる第４の導電層とを含む。第２の導電層は、第１の配線に面している部分を含み、第４の導電層は、第２の配線に面している部分を含む。

【0013】

構成１によれば、第２の電極は、一部分が導電性接着層を介して第２の配線に接続されており、残りの部分が第２の配線に面している。また、第１の電極は、一部が導電性接着層を介して第１の配線に接続されており、残りの部分が第１の配線に面している。そして、第１および第２の電極は、一部分で導電性接着層を介してそれぞれ第１および第２の配線に接続されているので、第１および第２の電極がそれぞれ第１および第２の配線に機械的な強度を持って接続されているとともに、第１および第２の電極が一部分で第１および第２の配線に接続されることにより、第１および第２の電極に印加される応力を逃がすことができる。

【0014】

また、第１および第２の電極は、それぞれ、第１および第２の非晶質半導体層に接し、かつ、主たる成分が銀である第１および第３の導電層を含むので、反射率が高く、半導体基板、第１の非晶質半導体層および第２の非晶質半導体層で吸収されずに透過して来た光を、半導体基板の光入射面側へ反射することができるので、短絡光電流が増加する。

【0015】

更に、主たる成分が銀である第１および第３の導電層は、それぞれ、第１の非晶質半導体層および第２の非晶質半導体層と、比較的、良好な電気的接触を得ることができる。

【0016】

更に、第１および第２の電極は、それぞれ、第１および第３の導電層を被覆し、かつ、銀よりも酸化されやすい金属を主成分とする第２および第４の導電層を含む。第２および第４の導電層がそれぞれ第１および第３の導電層よりも先に表面が酸化し、酸化膜が第２および第４の導電層の表面に薄く形成される。第２および第４の導電層の表面に形成された酸化膜によって、酸素の侵入が減少し、第１および第３の導電層（＝銀）への酸素の透過を防ぐことができる。また、第２および第４の導電層は、導電性接着層で接着されていない部分で、それぞれ、第１および第２の配線に面しており、第２および第４の導電層の表面が、直接、酸素を含む雰囲気にさらされることで、第２および第４の導電層の表面に、より緻密な酸化膜が形成される。この酸化膜は、光電変換装置の使用中に、酸素を含む雰囲気によって増強および維持されるので、第１の非晶質半導体層および第２の非晶質半導体層の酸化が抑制され、第１および第２の電極の剥がれを抑制できる。

【0017】

従って、銀を電極の主たる成分として用いた光電変換装置の特性の低下を抑制できる。

【0018】

（構成２）
構成１において、第２の導電層が第１の配線に直接接している構成と、第４の導電層が第２の配線に直接接している構成との少なくとも１つの構成を有する。

【0019】

構成２によれば、第１の電極は、一部で第１の配線と直接接触しているか、第２の電極は、一部で第２の配線と直接接触しているかのいずれか、または、両方である構成であるので、電極は、第２の導電層および／または第４の導電層で覆われることで、銀よりも、先に、第２の導電層および／または第４の導電層の表面が酸化し、酸化膜が第２の導電層および／または第４の導電層の表面に薄く形成されることで、酸素の侵入が減少し、銀への酸素の透過を防ぐことができる。また、接触していることにより、付加的に電極と配線の接続をとることができる。

【0020】

（構成３）
構成１または構成２において、第２の導電層が第１の配線よりも酸化され易い金属からなる構成と、第４の導電層が第２の配線よりも酸化され易い金属からなる構成との少なくとも１つの構成を有する。

【0021】

構成３によれば、第２の導電層および第４の導電層は、それぞれ、第１の配線および第２の配線よりも酸化され易い金属よりなる構成であるので、配線が先に酸化されるのを防ぎ、良好な電気接続が得られる。電極と配線が導電性接着層で接続された部分と接着されていない部分が混在すると電気化学的に化学反応が進むことがあるので、構成３は、好適な構成である。

【0022】

（構成４）
構成１から構成３のいずれかにおいて、第２の導電層が第１の配線よりも硬度の高い金属からなる構成と、第４の導電層が第２の配線よりも硬度の高い金属からなる構成との少なくとも１つの構成を有する。

【0023】

構成４によれば、第２の導電層および第４の導電層は、それぞれ、第１の配線および第２の配線よりも硬度の高い金属よりなる構成であるので、傷の発生を防止することができる。導電性接着層での接続を取るにあたり、電極と配線との接触による第２および第４の導電層における傷の発生は、第２および第４の導電層の表面に形成された銀よりも酸化されやすい金属を主成分とする酸化膜が毀損することから、銀への酸素の透過が進行する可能性があるので、避けるべきである。

【0024】

第２および第４の導電層は、一部分で導電性接着層を介して配線に電気的に接続されている場合、作製時および作製後に電極と配線が、直接、接する場合が多く、構成４は、好適な構成である。

【0025】

（構成５）
構成１から構成４のいずれかにおいて、第２および第４の導電層は、ニッケルを主たる成分とする。

【0026】

構成５によれば、第２および第４の導電層は、ニッケルを主たる成分とする構成であり、特に、酸化ニッケルは、緻密な酸化膜であるので、酸素の透過を防止する観点から、構成５は、好ましい。また、第２および第４の導電層が極薄であっても、導電性接着剤と適度に接着層を作り、かつ、導電性接着層の近傍での酸素の透過を防ぐことができるので、好ましい。ニッケル合金として、適度な素材と合金化することで、より効果を増強できるので好ましい。

【0027】

（構成６）
また、この発明の実施の形態による太陽電池モジュールは、構成１から構成５のいずれかに記載の光電変換装置を備える太陽電池モジュールである。

【0028】

構成６によれば、構成１から構成５の光電変換装置からなる太陽電池モジュールであれば、非晶質薄膜と直接接する電極の層に主たる成分が銀からなる第１および第３の導電層を用いて高効率化し、電極と配線を部分的に接続した構造において、電極の剥がれを防止し、かつ、長期の環境中に置いても特性の低下を最小限にすることができる。

【発明の効果】

【0029】

光電変換装置において、非晶質薄膜と直接接する電極の主成分を銀にした場合に特性の低下を抑制できる。

【図面の簡単な説明】

【0030】

【図1】実施の形態１による光電変換装置の平面図である。

【図2】図１に示す線ＩＩ−ＩＩ間における光電変換装置の断面図である。

【図3】図１に示す線ＩＩＩ−ＩＩＩ間における光電変換装置の断面図である。

【図4】図１に示す線ＩＶ−ＩＶ間における光電変換装置の断面図である。

【図5】図１から図４に示す光電変換装置の製造工程を示す第１の工程図である。

【図6】図１から図４に示す光電変換装置の製造工程を示す第２の工程図である。

【図7】図１から図４に示す光電変換装置の製造工程を示す第３の工程図である。

【図8】実施の形態２による光電変換装置の平面図である。

【図9】図８に示す線ＩＸ−ＩＸ間における光電変換装置の断面図である。

【図10】図８に示す線Ｘ−Ｘ間における光電変換装置の断面図である。

【図11】図８に示す線ＸＩ−ＸＩ間における光電変換装置の断面図である。

【図12】実施の形態３による太陽電池モジュールの平面図である。

【図13】図１２に示す配線基板の平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0031】

本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。

【0032】

［実施の形態１］
図１は、実施の形態１による光電変換装置の平面図である。図２は、図１に示す線ＩＩ−ＩＩ間における光電変換装置の断面図である。図３は、図１に示す線ＩＩＩ−ＩＩＩ間における光電変換装置の断面図である。図４は、図１に示す線ＩＶ−ＩＶ間における光電変換装置の断面図である。なお、図１は、光入射側と反対側から見た光電変換装置の平面図である。

【0033】

図１から図４を参照して、実施の形態１による光電変換装置１０は、半導体基板１と、反射防止膜２と、第１非晶質半導体層３と、第２非晶質半導体層４と、電極５，６と、導電性接着層７と、配線基板８と、絶縁性接着層９とを備える。

【0034】

半導体基板１は、例えば、ｎ型単結晶シリコン基板からなり、１００〜２００μｍの厚さを有する。また、半導体基板１は、例えば、（１００）の面方位および１〜１０Ωｃｍの比抵抗を有する。そして、半導体基板１は、光入射側の表面にテクスチャ構造を有する。

【0035】

反射防止膜２は、半導体基板１の光入射側の表面に配置される。反射防止膜２は、例えば、酸化シリコンおよびシリコンナイトライドの積層構造からなる。この場合、酸化シリコンが半導体基板１に接して配置され、シリコンナイトライドが酸化シリコンに接して配置される。そして、反射防止膜２は、例えば、１００〜１０００ｎｍの膜厚を有する。

【0036】

第１非晶質半導体層３は、半導体基板１の光入射側の表面と反対側の表面に配置される。この場合、第１非晶質半導体層３は、ｘ−ｙ平面において第２非晶質半導体層４の周囲を囲むように配置される。そして、第１非晶質半導体層３は、ｉ型非晶質半導体層３１と、ｐ型非晶質半導体層３２とを含む。

【0037】

ｉ型非晶質半導体層３１は、半導体基板１に接して半導体基板１上に配置される。ｉ型非晶質半導体層３１は、例えば、ｉ型非晶質シリコン、ｉ型非晶質シリコンカーバイド、ｉ型非晶質シリコンナイトライド、ｉ型非晶質シリコンオキサイドおよびｉ型非晶質シリコンナイトライドオキサイド等からなる。そして、ｉ型非晶質半導体層３１は、例えば、５〜３０ｎｍの膜厚を有する。

【0038】

「ｉ型」とは、完全な真性の状態だけでなく、十分に低濃度（ｎ型不純物濃度が１×１０^１５個／ｃｍ^３未満、かつｐ型不純物濃度が１×１０^１５個／ｃｍ^３未満）であればｎ型またはｐ型の不純物が混入された状態のものも含む意味である。

【0039】

また、この発明の実施の形態において、「非晶質シリコン」には、シリコン原子の未結合手（ダングリングボンド）が水素で終端されていない非晶質シリコンだけでなく、水素化非晶質シリコンなどのシリコン原子の未結合手が水素等で終端されたものも含まれるものとする。

【0040】

ｐ型非晶質半導体層３２は、ｉ型非晶質半導体層３１に接してｉ型非晶質半導体層３１上に配置される。ｐ型非晶質半導体層３２は、例えば、ｐ型非晶質シリコン、ｐ型非晶質シリコンカーバイド、ｐ型非晶質シリコンナイトライド、ｐ型非晶質シリコンオキサイドおよびｐ型非晶質シリコンナイトライドオキサイド等からなる。そして、ｐ型非晶質半導体層３２は、例えば、５〜３０ｎｍの膜厚を有する。

【0041】

ｐ型非晶質半導体層３２に含まれるｐ型不純物としては、例えば、ボロン（Ｂ）を用いることができる。また、この発明の実施の形態において、「ｐ型」とは、ｐ型不純物濃度が１×１０^１５個／ｃｍ^３以上の状態を意味する。

【0042】

第２非晶質半導体層４は、半導体基板１の光入射側の表面と反対側の表面において、第一の方向（ｘ軸方向）に長い形状を有するように配置される。第２非晶質半導体層４は、第一の方向（ｘ軸方向）に直交する方向である第２非晶質半導体層４の幅方向（ｙ軸方向）における第１非晶質半導体層３の配置位置と異なる配置位置に配置される。そして、第２非晶質半導体層４は、ｉ型非晶質半導体層４１と、ｎ型非晶質半導体層４２とを含む。

【0043】

ｉ型非晶質半導体層４１は、半導体基板１に接して半導体基板１上に配置される。ｉ型非晶質半導体層４１は、例えば、ｉ型非晶質シリコン、ｉ型非晶質シリコンカーバイド、ｉ型非晶質シリコンナイトライド、ｉ型非晶質シリコンオキサイドおよびｉ型非晶質シリコンナイトライドオキサイド等からなる。そして、ｉ型非晶質半導体層４１は、例えば、５〜３０ｎｍの膜厚を有する。

【0044】

ｎ型非晶質半導体層４２は、ｉ型非晶質半導体層４１に接してｉ型非晶質半導体層４１上に配置される。ｎ型非晶質半導体層４２は、例えば、ｎ型非晶質シリコン、ｎ型非晶質シリコンカーバイド、ｎ型非晶質シリコンナイトライド、ｎ型非晶質シリコンオキサイドおよびｎ型非晶質シリコンナイトライドオキサイド等からなる。そして、ｎ型非晶質半導体層４２は、例えば、５〜３０ｎｍの膜厚を有する。

【0045】

なお、ｎ型非晶質半導体層４２に含まれるｎ型不純物としては、例えば、リン（Ｐ）を用いることができる。また、この発明の実施の形態において、「ｎ型」とは、ｎ型不純物濃度が１×１０^１５個／ｃｍ^３以上の状態を意味する。

【0046】

電極５は、第１非晶質半導体層３上に配置される。電極５は、長さ方向（ｘ軸方向）に分離された複数の電極５０からなる。複数の電極５０は、所定の間隔で配置される。

【0047】

電極５は、導電層５１，５２を含む。導電層５１は、第１非晶質半導体層３に接して配置される。導電層５１は、例えば、銀からなる。そして、導電層５１は、例えば、５０〜３００ｎｍの膜厚を有する。

【0048】

導電層５２は、導電層５１に接して導電層５１上に配置される。導電層５２は、良好な酸化被膜を作りやすく、かつ、電気化学的に安定な金属からなる。好ましくは、導電層５２は、銀よりも酸化され易い金属からなり、または配線８２，８３よりも酸化され易い金属からなり、または配線８２，８３よりも硬度が高い金属からなる。導電層５２は、例えば、銅、ニッケル、アルミニウム、モリブデン、チタンおよびこれらの合金からなる。これらの中で、銅、ニッケルおよびニッケル合金が導電層５２の材料として好ましい。そして、導電層５２は、例えば、１００ｎｍ〜５００ｎｍの膜厚を有する。

【0049】

なお、電極５は、長さ方向（ｘ軸方向）に繋がった構造であってもよい。

【0050】

電極６は、第２非晶質半導体層４上に配置される。電極６は、長さ方向（ｘ方向）に分離された複数の電極６０からなる。複数の電極６０は、所定の間隔で配置される。

【0051】

電極６は、導電層６１，６２を含む。導電層６１は、第２非晶質半導体層４に接して配置される。導電層６１は、導電層５１と同じ材料からなり、導電層５１と同じ膜厚を有する。

【0052】

導電層６２は、導電層６１に接して導電層６１上に配置される。そして、導電層６２は、導電層５２と同じ材料からなり、導電層５２と同じ膜厚を有する。

【0053】

なお、電極６は、長さ方向（ｘ軸方向）に繋がった構造であってもよい。

【0054】

導電性接着層７は、電極５の導電層５２と配線基板８の配線８２との間に導電層５２および配線８２に接して配置される（図２参照）。また、導電性接着層７は、電極６の導電層６２と配線基板８の配線８３との間に導電層６２および配線８３に接して配置される（図３参照）。そして、導電性接着層７は、例えば、低融点はんだ、導電性接着剤および導電性ペースト等からなる。導電性接着層７は、電極５，６の導電層５２，６２と配線基板８の配線８２，８３を電気的に接続するとともに、機械的にも接続する。

【0055】

配線基板８は、絶縁性基板８１と、配線８２，８３とを含む。配線８２，８３は、絶縁性基板８１上に配置される。配線８２，８３は、櫛形の平面形状を有する（図１参照）。

【0056】

絶縁性接着層９は、電極５，６の周囲を囲む。

【0057】

図２においては、配線８２は、導電性接着層７によって電極５（導電層５２）に電気的に接続され、配線８３は、電極６に対向する。また、図３においては、配線８３は、導電性接着層７によって電極６（導電層６２）に電気的に接続され、配線８２は、電極５に対向する。電極５，６上の絶縁性接着層９、および導電性接着層７が無い部分では、空間となっている。

【0058】

そして、配線８２が導電性接着層７によって電極５に電気的に接続される場合、例えば、２箇所で導電性接着層７によって電極５（複数の電極５０の各々）に接続される（図１参照）。また、配線８３が導電性接着層７によって電極６に電気的に接続される場合、例えば、２箇所で導電性接着層７によって電極６（複数の電極６０の各々）に接続される（図１，４参照）。

【0059】

絶縁性基板８１は、絶縁性材料からなり、例えば、ポリエステル、ポリエチレンナフタレート、およびポリイミド等のフィルムからなる。

【0060】

配線８２，８３の各々は、導電性材料からなり、例えば、アルミニウム、銅、銀、スズおよび亜鉛等を積層した導電材料からなる。

【0061】

図５から図７は、それぞれ、図１から図４に示す光電変換装置１０の製造工程を示す第１から第３の工程図である。なお、図５から図７に示す工程図は、図１に示す線ＩＶ−ＩＶ間における断面図を用いて示されている。

【0062】

図５を参照して、光電変換装置１０の製造が開始されると、半導体基板１’を準備する（図５の工程（ａ））。なお、半導体基板１’は、半導体基板１と同じ面方位、比抵抗、導電型および厚さを有する。

【0063】

そして、半導体基板１’の一方の面に保護膜２０を形成する（図５の工程（ｂ））。保護膜２０は、例えば、酸化シリコンおよび窒化シリコンからなり、例えば、スパッタリングによって形成される。

【0064】

その後、保護膜２０が形成された半導体基板１’をＮａＯＨおよびＫＯＨ等のアルカリ溶液（例えば、ＫＯＨ：１〜５ｗｔ％、イソプロピルアルコール：１〜１０ｗｔ％の水溶液）を用いてエッチングする。これによって、保護膜２０が形成された半導体基板１’の面と反対側の表面が異方性エッチングされ、ピラミッド形状のテクスチャ構造が形成される。そして、保護膜２０を除去することによって半導体基板１が得られる（図５の工程（ｃ）参照）。

【0065】

引き続いて、半導体基板１のテクスチャ構造が形成された表面に反射防止膜２を形成する（図５の工程（ｄ））。より具体的には、例えば、スパッタリング法によって、酸化シリコンおよびシリコンナイトライドを半導体基板１上に順次堆積することによって反射防止膜２を形成する。

【0066】

工程（ｄ）の後、半導体基板１のテクスチャ構造が形成された表面と反対側の表面にｉ型非晶質半導体層２１およびｐ型非晶質半導体層２２を順次形成する（図５の工程（ｅ））。ｉ型非晶質半導体層２１およびｐ型非晶質半導体層２２の形成方法は、特に限定されないが、例えば、プラズマＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法が用いられる。

【0067】

ｉ型非晶質半導体層２１がｉ型非晶質シリコン、ｉ型非晶質シリコンカーバイド、ｉ型非晶質シリコンナイトライド、ｉ型非晶質シリコンオキサイドおよびｉ型非晶質シリコンナイトライドオキサイド等からなる場合、プラズマＣＶＤ法を用いてｉ型非晶質半導体層２１を形成するときの条件は、公知であるので、その公知の条件を用いてｉ型非晶質半導体層２１を形成できる。

【0068】

また、ｐ型非晶質半導体層２２がｐ型非晶質シリコン、ｐ型非晶質シリコンカーバイド、ｐ型非晶質シリコンナイトライド、ｐ型非晶質シリコンオキサイドおよびｐ型非晶質シリコンナイトライドオキサイド等からなる場合、プラズマＣＶＤ法を用いてｐ型非晶質半導体層２２を形成するときの条件は、公知であるので、その公知の条件を用いてｐ型非晶質半導体層２２を形成できる。

【0069】

工程（ｅ）の後、ｐ型非晶質半導体層２２上にエッチングペースト２３を塗布する（図６の工程（ｆ））。ここで、エッチングペースト２３としては、ｉ型非晶質半導体層２１およびｐ型非晶質半導体層２２の積層体をエッチングすることができるものであれば、特に限定されない。

【0070】

次に、エッチングペースト２３を加熱することによってｉ型非晶質半導体層２１およびｐ型非晶質半導体層２２の積層体の一部を厚さ方向にエッチングする（図６の工程（ｇ））。これによって、半導体基板１の裏面（テクスチャ構造が形成された面と反対側の表面）の一部を露出させる。また、ｉ型非晶質半導体層３１およびｐ型非晶質半導体層３２を含む第１非晶質半導体層３が形成される。

【0071】

そして、半導体基板１の裏面の露出面およびｐ型非晶質半導体層３２に接するようにｉ型非晶質半導体層２４を形成し、その後、ｉ型非晶質半導体層２４の全面に接するようにｎ型非晶質半導体層２５を形成する（図６の工程（ｈ））。ｉ型非晶質半導体層２４およびｎ型非晶質半導体層２５の形成方法は、特に限定されないが、例えば、プラズマＣＶＤ法が用いられる。

【0072】

ｉ型非晶質半導体層２４がｉ型非晶質シリコン、ｉ型非晶質シリコンカーバイド、ｉ型非晶質シリコンナイトライド、ｉ型非晶質シリコンオキサイドおよびｉ型非晶質シリコンナイトライドオキサイド等からなる場合、プラズマＣＶＤ法を用いてｉ型非晶質半導体層２４を形成するときの条件は、公知であるので、その公知の条件を用いてｉ型非晶質半導体層２４を形成できる。

【0073】

また、ｎ型非晶質半導体層２５がｎ型非晶質シリコン、ｎ型非晶質シリコンカーバイド、ｎ型非晶質シリコンナイトライド、ｎ型非晶質シリコンオキサイドおよびｎ型非晶質シリコンナイトライドオキサイド等からなる場合、プラズマＣＶＤ法を用いてｎ型非晶質半導体層２５を形成するときの条件は、公知であるので、その公知の条件を用いてｎ型非晶質半導体層２５を形成できる。

【0074】

工程（ｈ）の後、ｎ型非晶質半導体層２５上にエッチングマスク２６を塗布する（図６の工程（ｉ））。エッチングマスク２６としては、ｉ型非晶質半導体層２４およびｎ型非晶質半導体層２５の積層体をエッチングする際にマスクとして機能することができるものであれば、特に限定されない。

【0075】

次に、エッチングマスク２６をマスクとして用いてエッチングを行い、ｉ型非晶質半導体層２４およびｎ型非晶質半導体層２５の積層体の一部を厚さ方向にエッチングし、その後、エッチングマスク２６を除去する。これによって、ｐ型非晶質半導体層３２の表面の一部を露出させる（図７の工程（ｊ））。また、ｉ型非晶質半導体層４１およびｎ型非晶質半導体層４２を含む第２非晶質半導体層４が形成される。

【0076】

そして、ｐ型非晶質半導体層３２上に電極５を形成し、ｎ型非晶質半導体層４２上に電極６を形成する（図７の工程（ｋ））。ここで、電極５，６は、メタルマスク等によるマスクを用いてスパッタリングまたは蒸着で形成することができる。メタルマスクは、電極を形成したい場所が開口されており、メタルマスクの機械的強度を維持するために、開口と開口していない部分との比率、最小開口幅、および形状等の制限があるので、開口は、矩形等の単純な形が望ましい。また、開口が様々な場所にあるよりも、開口が配列している方が、機械的強度を維持し易い。

【0077】

導電層５１，５２を連続して同一のメタルマスクを用いて成膜することにより電極５を形成でき、導電層６１，６２を連続して同一のメタルマスクを用いて成膜することにより電極６を形成できる。また、例えば、同一のスパッタリング装置を用いて真空中で連続して、導電層５１，６１および導電層５２，６２を成膜することにより電極５，６を形成することができる。これにより、コストを削減することができる。

【0078】

このように、メタルマスクを用いてスパッタリング装置等で成膜した場合、導電層５１，６１の概略上面を被覆するように導電層５２，６２を設けることができる。また、このようにして形成した電極５，６は、開口幅と形成条件により、膜厚が周辺部から中心部に向かって厚くなる場合がある。

【0079】

工程（ｋ）の後、導電性接着層７として低融点はんだペーストを印刷等により電極５，６上の複数箇所にドット状に形成する。また、電極５，６を囲むように絶縁性接着層９を印刷等で塗布する（図７の工程（ｌ））。

【0080】

次に、１５０μｍ程度の絶縁性の配線基板８１を用意し、配線８２，８３がそれぞれ電極５，６と略平行になるようにし、所定の位置で電気的接続が取れるように位置を調整して半導体基板１と配線基板８とを貼り合わせる。そして、貼り合わせた半導体基板１および配線基板８に両面から圧力を印加して加熱等することにより、電気的に接合する。これによって、光電変換装置１０が完成する（図７の工程（ｍ））。

【0081】

光電変換装置１０においては、電極５は、一部分が導電性接着層７を介して配線８２に接続されており、残りの部分が配線８２に面している。また、電極６は、一部が導電性接着層７を介して配線８３に接続されており、残りの部分が配線８３に面している。そして、電極５，６は、一部分で導電性接着層７を介してそれぞれ配線８２，８３に接続されているので、電極５，６がそれぞれ配線８２，８３に機械的な強度を持って接続されているとともに、電極５，６が一部分で配線８２，８３に接続されることにより、電極５，６に印加される応力を逃がすことができる。

【0082】

また、電極５，６は、それぞれ、ｐ型非晶質半導体層３２およびｎ型非晶質半導体層４２に接し、かつ、主たる成分が銀である導電層５１，６１を含むので、反射率が高く、半導体基板１、ｐ型非晶質半導体層３２およびｎ型非晶質半導体層４２で吸収されずに透過して来た光を、半導体基板１の光入射面側へ反射することができるので、短絡光電流が増加する。

【0083】

更に、主たる成分が銀である導電層５１，６１は、それぞれ、ｐ型非晶質半導体層３２およびｎ型非晶質半導体層４２と、比較的、良好な電気的接触を得ることができる。

【0084】

更に、電極５，６は、それぞれ、導電層５１，６１を被覆する導電層５２，６２を含むので、導電層５２，６２がそれぞれ導電層５１，６１よりも先に表面が酸化し、酸化膜が導電層５２，６２の表面に薄く形成され、酸素の侵入が減少し、導電層５１，６１（＝銀）への酸素の透過を防ぐことができる。その結果、ｐ型非晶質半導体層３２およびｎ型非晶質半導体層４２の酸化が抑制され、電極５，６の剥がれを抑制できる。

【0085】

従って、上述した要因によって、銀を電極の主たる成分として用いた光電変換装置１０の特性の低下を抑制できる。

【0086】

従来、主たる成分が銀からなる電極を備えた光電変換装置を大気中に置いておくと、特性が低下する場合があった。これは、銀が酸化され難く、銀の中を酸素が透過して、ｐ型非晶質半導体層および／またはｎ型非晶質半導体層に到達し、ｐ型非晶質半導体層および／またはｎ型非晶質半導体層を酸化するためである。また、このようにして形成された酸化界面部分が界面での接着力を減少させることがある。

【0087】

大気中に放置しておいて太陽電池の電極が剥がれるのは、このためであると考えられる。特に、配線基板付きヘテロ接合型バックコンタクト太陽電池では、中実の銀からなる材料を電極に用いた場合、電極の膜厚を薄くすることができるので、影響が表れることがあることが分かった。なお、中実とは、電極を構成する物質の密度が構成する金属の密度の９５％以上であることを言う。例えば、銀からなる電極の場合、元素の密度が１０．４９ｇ／ｃｍ^３であるので、９．９７ｇ／ｃｍ^３以上であればよい。

【0088】

また、銀は、導電率が高いので、主たる成分が銀からなる電極の膜厚を薄くできるが、電極の膜厚が薄くなると、酸素が電極とｐ型非晶質半導体層３２およびｎ型非晶質半導体層４２との界面に到達し、ｐ型非晶質半導体層３２およびｎ型非晶質半導体層４２が酸化される。

【0089】

しかし、光電変換装置１０では、上述したように、導電層５１，６１は、それぞれ、導電層５２，６２によって被覆されることにより、酸素が導電層５１，６１へ侵入し難くなり、ｐ型非晶質半導体層３２およびｎ型非晶質半導体層４２の酸化が抑制される。

【0090】

従って、上述した光電変換装置１０の構成は、配線基板付きヘテロ接合型バックコンタクト太陽電池にとって好適な構成である。

【0091】

また、導電性接着層７は、電極材料によるが、電極および配線と接着層を作り、接合するので、電極中への混合が見られ、一部、空隙ができ、導電性接着層の近傍からの酸素の透過が増進すると考えられる。特に、中実でない、空隙が存在する電極の場合は、酸素の透過が顕著である。

【0092】

従って、光電変換装置１０の導電層５２，６２は、適度に接着層をつくることで導電性接着層７との良好な接続を行うとともに、導電性接着層７の浸透を減じて、導電性接着層７の銀への拡散を防ぎ、また、導電性接着層７の近傍の空隙の増加を防いで、酸素の透過を防ぐ役目も同時に負っている。

【0093】

導電性接着層の近傍には、応力が印加されること、電流が集中することから、導電性接着層の近傍には、環境試験後に導電型の非晶質半導体層と銀との界面からの剥がれと考えられる現象や、導電型の非晶質半導体層と電極との接合不良の発生と考えられる電気特性不良が見られる場合があるが、導電層５２，６２を用いることによって、導電性接着層７の近傍の電極５，６の剥がれが減少するとともに、ｐ型非晶質半導体層３２およびｎ型非晶質半導体層４２と電極５，６との接合不良の発生が抑制され、光電変換装置１０の特性が改善されるとともに信頼性を増すことができる。

【0094】

導電性接着層７で接着されていない部分で、導電層５２，６２がそれぞれ配線８２，８３に面しており、導電層５２，６２の表面が、直接、酸素を含む雰囲気にさらされることで、導電層５２，６２に、より緻密な酸化膜ができ、酸素の侵入が減少し、銀への酸素の透過を防ぐことができる。

【0095】

この部分では、導電層５２，６２で表面が覆われていないと、銀の硫化が進むことがあり、信頼性の低下につながることがある。例えば、銀ペースト電極などの中実でない構成では、印刷で作製されるため、電極の膜厚が、比較的、厚く、銀表面の影響は、あまり、見られなかったが、スパッタや、蒸着、メッキなどで作製される電極は、中実であるので、薄くても、抵抗が低く、薄く作られるので、表面の硫化の影響を受けやすい。

【0096】

また、従来は、電極と配線との対向面の大部分が、導電性接着層で接続されていて、特に、問題にならなかったが、電極と配線が導電性接着層で接着された部分と接着されていない部分が混在することで、電気化学的に化学反応が進むことがあるので、電極と配線と導電性接着層との材質により、信頼性に影響する場合がある。

【0097】

導電層５２，６２がそれぞれ導電層５１，６１を覆っている場合は、より、緻密な酸化膜ができ、電気化学反応の進行を減じることができ、信頼性を向上できる。

【0098】

また、導電層５２，６２は、配線８２，８３よりも酸化され易い金属からなる構成であるので、配線８２，８３が先に酸化されるのを防ぎ、良好な電気接続を得ることができる。電極５，６が導電性接着層７で配線８２，８３と接続した部分と、電極５，６が導電性接着層７で接着されていない部分とが混在すると、電気化学的に化学反応が進むことがあるので、導電層５２，６２が配線８２，８３よりも酸化され易い金属からなる構成は、好適である。

【0099】

更に、導電層５２，６２は、配線８２，８３よりも硬度の高い金属よりなる構成であるので、傷の発生を防止することができる。導電性接着層７での接続を取るにあたり、電極５，６と配線８２，８３との接触による導電層５２，６２の傷の発生は、導電層５１，６１（＝銀）への酸素の透過が進行する可能性があるので、避けるべきである。

【0100】

導電層５２，６２は、電極５，６が、一部分で導電性接着層７を介して、配線８２，８３に電気的に接続されている場合は、作製時および作製後に、電極５，６と配線８２，８３とが、直接、接する場合が多く、導電層５２，６２が配線８２，８３よりも硬度の高い金属よりなる構成は、好適である。

【0101】

上記においては、半導体基板１は、ｎ型単結晶シリコン基板からなると説明したが、実施の形態１においては、これに限らず、半導体基板１は、ｎ型多結晶シリコン基板、ｐ型単結晶シリコン基板およびｐ型多結晶シリコン基板のいずれかからなっていてもよい。

【0102】

半導体基板１がｐ型単結晶シリコン基板またはｐ型多結晶シリコン基板からなる場合、上記の説明における第１非晶質半導体層３および第２非晶質半導体層４を相互に入れ替えればよい。

【0103】

国際公開第２０１５／０６０４３２号パンフレットは、第１導電層と第２導電層とからなる電極を開示する。第１導電層は、第１金属を主成分として含み、第２導電層は、第２金属を含む。第２金属は、第１金属よりも酸化されやすい（国際公開第２０１５／０６０４３２号パンフレットの段落［０００９］参照）。国際公開第２０１５／０６０４３２号パンフレットにおいて、第１導電層は、図１に開示された導電層２６ｎに相当し、第２導電層は、図１に開示された導電層２８ｎに相当する。そして、国際公開第２０１５／０６０４３２号パンフレットの図１によれば、導電層２８ｎは、ｎ型非晶質シリコン層２０ｎに接して配置され、導電層２６ｎは、導電層２８ｎに接して配置される。つまり、国際公開第２０１５／０６０４３２号パンフレットは、より酸化されやすい金属からなる導電層２８ｎをｎ型非晶質シリコン層２０ｎに接して配置する構成を開示する。従って、国際公開第２０１５／０６０４３２号パンフレットにおいては、ｎ型非晶質シリコン層２０ｎと導電層２８ｎの界面に酸化膜が形成され、ｎ型非晶質シリコン層２０ｎが酸化されることになる。その結果、国際公開第２０１５／０６０４３２号パンフレットに開示された構成では、上述した光電変換装置１０における効果を得ることができず、電極の剥がれという問題も解決できない。

【0104】

従って、上述した光電変換装置１０の構成は、国際公開第２０１５／０６０４３２号パンフレットに開示された構成と全く異なる構成であり、国際公開第２０１５／０６０４３２号パンフレットには、上述した光電変換装置１０の構成に対する示唆もないので、当業者は、国際公開第２０１５／０６０４３２号パンフレットに基づいて、上述した光電変換装置１０の構成に容易に想到することは困難である。

【0105】

［実施の形態２］
図８は、実施の形態２による光電変換装置の平面図である。図９は、図８に示す線ＩＸ−ＩＸ間における光電変換装置の断面図である。図１０は、図８に示す線Ｘ−Ｘ間における光電変換装置の断面図である。図１１は、図８に示す線ＸＩ−ＸＩ間における光電変換装置の断面図である。なお、図８は、光入射側と反対側から見た光電変換装置の平面図である。

【0106】

図８から図１１を参照して、実施の形態２による光電変換装置１０Ａは、図１から図４に示す光電変換装置１０の配線基板８を配線基板８Ａに代えたものであり、その他は、光電変換装置１０と同じである。

【0107】

図８に示す光電変換装置１０Ａの平面図は、図１に示す光電変換装置１０の平面図と同じである。

【0108】

図９から図１１を参照して、配線基板８Ａは、図２から図４に示す配線基板８の絶縁性基板８１を絶縁性基板８１Ａに代えたものであり、その他は、配線基板８と同じである。

【0109】

絶縁性基板８１Ａは、絶縁性基板８１と同じ材料からなる。そして、絶縁性基板８１Ａは、絶縁性基板８１よりも薄く、例えば、５０μｍの厚さを有する。

【0110】

図９を参照して、電極５は、導電性接着層７によって配線８２に接続されている。

【0111】

一方、電極６は、配線８３に接している。その結果、電極６は、配線８３に電気的に接続されているが、機械的には、接続されていない。従って、電極６の導電層６２は、光電変換装置１０Ａが大気中に置かれている場合、表面が酸素によって酸化される。

【0112】

絶縁性基板８１Ａは、薄いので、半導体基板１が配線基板８Ａと張り合わされるときに加圧されることによって、配線８３が配置された部分が電極６の方向へ突出するように屈曲した構造になる（図９参照）。

【0113】

図１０を参照して、電極５は、配線８２に接している。その結果、電極５は、配線８２に電気的に接続されているが、機械的には、接続されていない。従って、電極５の導電層５２は、光電変換装置１０Ａが大気中に置かれている場合、表面が酸素によって酸化される。

【0114】

一方、電極６は、導電性接着層７によって配線８３に接続されている。

【0115】

絶縁性基板８１Ａは、薄いので、半導体基板１が配線基板８Ａと張り合わされるときに加圧されることによって、配線８２が配置された部分が電極５の方向へ突出するように屈曲した構造になる（図１０参照）。

【0116】

図１１を参照して、電極６は、導電性接着層７によって２箇所で配線８３に接続されるとともに、導電性接着層７が存在しない部分で配線８３の突出部８３１に接する。突出部８３１は、電極６の方向に突出している。その結果、電極６は、導電性接着層７によって電気的および機械的に配線８３に接続されるとともに、配線８３の突出部８３１に電気的に接続され、突出部８３１に機械的には接続されていない。従って、電極６の導電層６２のうち、配線８３の突出部８３１に接している部分は、光電変換装置１０Ａが大気中に置かれている場合、表面が酸素によって酸化される。

【0117】

なお、光電変換装置１０Ａにおいて、電極５が配置された部分のｘ軸方向に平行な線における断面図においては、電極５は、導電性接着層７によって２箇所で配線８２に接続されるとともに、導電性接着層７が存在しない部分で配線８２の突出部に接する。配線８２の突出部は、電極５の方向に突出している。その結果、電極５は、導電性接着層７によって電気的および機械的に配線８２に接続されるとともに、配線８２の突出部に電気的に接続され、配線８２の突出部に機械的には接続されていない。従って、電極５の導電層６２のうち、配線８２の突出部に接している部分は、光電変換装置１０Ａが大気中に置かれている場合、表面が酸素によって酸化される。

【0118】

なお、光電変換装置１０Ａは、図５から図７に示す工程（ａ）から工程（ｍ）に従って製造される。この場合、半導体基板１が配線基板８Ａと張り合わされることによって、絶縁性基板８１Ａの一部が電極５，６方向へ突出するとともに、配線８２，８３の一部がそれぞれ電極５，６方向へ突出する。その結果、光電変換装置１０Ａの断面図は、図９から図１１に示すような断面構造になる。

【0119】

光電変換装置１０Ａにおいては、電極５，６は、導電性接着層７によってそれぞれ配線８２，８３に接続されるとともに、導電性接着層７が存在しない部分でそれぞれ配線８２，８３に接している。

【0120】

従って、光電変換装置１０Ａは、光電変換装置１０よりも電極５，６が配線８２，８３と電気的に接続される部分を増加させることができる。その結果、光電変換装置１０Ａの特性を向上できる。

【0121】

実施の形態２におけるその他の説明は、実施の形態１における説明と同じである。

【0122】

［実施の形態３］
図１２は、実施の形態３による太陽電池モジュールの平面図である。なお、図１２は、光入射側から見た太陽電池モジュールの平面図である。

【0123】

図１２を参照して、実施の形態３による太陽電池モジュール１００は、配線基板１１０と、複数の太陽電池１２０とを備える。

【0124】

複数の太陽電池１２０は、例えば、４行×６列に配線基板１１０上に配置される。そして、複数の太陽電池１２０は、例えば、電気的に直列に接続される。

【0125】

複数の太陽電池１２０の各々は、上述した光電変換装置１０または光電変換装置１０Ａのうち、半導体基板１と、反射防止膜２と、第１非晶質半導体層３と、第２非晶質半導体層４と、電極５，６とを備える構成からなる。

【0126】

図１３は、図１２に示す配線基板１１０の平面図である。図１３を参照して、配線基板１１０は、絶縁性基板１１１と、配線１１２〜１１４とを備える。

【0127】

絶縁性基板１１１としては、絶縁性の基材を用いることができ、例えば、ポリエステル、ポリエチレンナフタレートまたはポリイミドなどのフィルムを用いることができる。そして、絶縁性基板１１１は、絶縁性基板８１または絶縁性基板８１Ａと同じ厚さを有する。

【0128】

配線１１２は、複数の配線１１２１と、配線１１２２とを含む。複数の配線１１２１は、相互に並列に配置され、一方端が配線１１２２に接続されるとともに、配線１１２２から一方方向に突出する。

【0129】

配線１１３は、配線１１３１と、複数の配線１１３２と、複数の配線１１３３とを含む。複数の配線１１３２は、相互に並列に配置され、複数の配線１１３３は、相互に並列に配置される。

【0130】

複数の配線１１３２は、一方端が配線１１３１に接続され、配線１１３１から一方方向に突出する。

【0131】

複数の配線１１３３は、一方端が配線１１３１に接続され、配線１１３１から複数の配線１１３２の突出方向と反対方向へ突出する。

【0132】

配線１１４は、複数の配線１１４１と、配線１１４２とを含む。複数の配線１１４１は、相互に並列に配置され、一方端が配線１１４２に接続されるとともに、配線１１４２から一方方向に突出する。

【0133】

配線基板１１０は、２個の配線１１２と、１８個の配線１１３と、５個の配線１１４とを絶縁性基板１１１上に配置した構成からなる。この場合、配線１１２，１１３間においては、配線１１２の複数の配線１１２１は、配線１１３の複数の配線１１３２と噛み合うように配置される。また、隣接する２つの配線１１３間においては、一方の配線１１３の複数の配線１１３２が他方の配線１１３の複数の配線１１３３と噛み合うように配置される。更に、配線１１３，１１４間においては、配線１１３の複数の配線１１３２または複数の配線１１３３が配線１１４の複数の配線１１４１と噛み合うように配置される。

【0134】

その結果、２４個の太陽電池１２０を配線基板１１０上に４行×６列に配置することによって、２４個の太陽電池１２０は、電気的に直列に接続される。

【0135】

配線１１２〜１１４の各々は、導電性材料からなり、例えば、銅、銀メッキ銅、錫メッキ銅等からなる。

【0136】

なお、配線１１３１、および複数の配線１１３２，１１３３，１１４１は、例えば、絶縁性基材１１１の表面の全面に金属膜などの導電膜を形成した後に、その一部をエッチングなどにより除去してパターニングすることによって形成することができる。

【0137】

こうして得られた、配線基板付き裏面接合型太陽電池ストリングを、例えば、従来から公知の方法により樹脂等によって封止することによって、太陽電池モジュール１００を作製することができる。

【0138】

このように接続した太陽電池ストリングを封止材であるＥＶＡ（エチレンビニルアセテート）フィルムで挟み込み、更に、このＥＶＡフィルムを表面保護層であるガラス板とアクリル樹脂等で形成された裏面フィルムとで挟む。ＥＶＡフィルム間に入った気泡を減圧して抜き（ラミネート）、加熱（キュア）すると、ＥＶＡが硬化して裏面接合型太陽電池が封止される。その後、その外周にフレームであるアルミニウム枠を嵌め込み、外部に伸びる一対の外部端子に端子ボックスを接続して、太陽電池モジュール１００が完成する。

【0139】

このような構成の太陽電池モジュール１００についても、太陽電池モジュール１００を構成する個々の裏面接合型太陽電池（太陽電池１２０）において、特性向上効果が発現するため、太陽電池モジュール１００の特性は、相乗的に向上し、また、太陽電池モジュール１００を構成する裏面接合型太陽電池（太陽電池１２０）同士の接続もそれぞれ容易となるため、太陽電池モジュール１００の作製も容易となるとともに、信頼性が向上する。

【0140】

以下、実施例について説明する。
（実施例１）
実施例１は、実施の形態１に従って、光電変換装置を作製し、その特性の評価を行った。作製について、以下に具体的に説明する。

【0141】

まず、１５６ｍｍのｎ型のバルクシリコンから１５０μｍの厚さのウェーハを切り出し、ウェーハ表面のダメージ層を除去するためのエッチングと、厚さを調整するためのエッチングとを行った。

【0142】

これらのエッチングされたウェーハの片面に保護膜を形成する。保護膜としてシリコン窒化膜を形成した。保護膜が形成されたウェーハを、ＫＯＨ：１〜５ｗｔ％、イソプロピルアルコール：１〜１０ｗｔ％の水溶液を用いてウェットエッチングを行った。エッチング後に保護膜を除去した。

【0143】

引き続いて、半導体基板１の受光面に、シリコン酸化膜とシリコン窒化膜とからなる反射防止膜２を形成した。まず、半導体基板１の表面を熱酸化して基板の受光面に酸化膜を形成し、その後、受光面の酸化膜上にシリコン窒化膜を形成することにより反射防止膜２を形成した。

【0144】

次に、ｉ型非晶質半導体膜３１として、実質的に真性で、水素を含有する非晶質シリコン膜をプラズマＣＶＤ装置によって５ｎｍ形成した。プラズマＣＶＤ装置が備える反応室に導入される反応ガスは、シランガスおよび水素ガスを用いた。そして、半導体基板１の温度を２００℃に設定し、水素ガス流量を１００ｓｃｃｍ、シラン（ＳｉＨ_４）ガスの流量を４０ｓｃｃｍ、反応室内の圧力を１００Ｐａに設定し、高周波（１３．５６ＭＨｚ）電力の密度を１０ｍＷ／ｃｍ^２に設定した条件を用いて成膜した。

【0145】

続いて、ｉ型非晶質半導体膜３１上に、ｐ型非晶質半導体膜３２を１０ｎｍ形成した。

【0146】

ｐ型非晶質半導体膜３２は、プラズマＣＶＤ法を用いて形成した。プラズマＣＶＤ装置が備える反応室に導入される反応ガスは、シランガス、水素ガス、及び水素希釈されたジボラン（Ｂ_２Ｈ_６）ガス（ジボラン濃度は２％）を用いた。そして、水素ガス流量を１００ｓｃｃｍ、シランガス流量を４０ｓｃｃｍ、ジボランガス流量を４０ｓｃｃｍに設定し、半導体基板１の温度を２００℃に設定し、反応室内の圧力を１００Ｐａに設定し、高周波電力の密度を１０ｍＷ／ｃｍ^２に設定した条件を用いて成膜した。

【0147】

ｐ型非晶質半導体膜３２上に市販のエッチングペースト２３をスクリーン印刷によって塗布する。次に、エッチングペースト２３を２００℃に１０分間、加熱することによって、ｉ型非晶質半導体膜３１およびｐ型非晶質半導体膜３２の積層体の一部を厚さ方向にエッチングした。エッチングされたシリコン膜、およびエッチングペーストの固溶物は、超音波洗浄槽に１０分間、浸漬することで除去した。これにより、図６の工程（ｇ）に示すように、半導体基板１の裏面の一部を露出させた。

【0148】

次に、ｉ型非晶質半導体膜２４として、実質的に真性で、水素を含有する非晶質シリコン膜をプラズマＣＶＤ装置によって５ｎｍ形成した。プラズマＣＶＤ装置が備える反応室に導入される反応ガスは、シランガスおよび水素ガスを用いた。そして、半導体基板１の温度を２００℃に設定し、水素ガス流量を１００ｓｃｃｍ、ＳｉＨ_４ガスの流量を４０ｓｃｃｍ、反応室内の圧力を１００Ｐａ、高周波（１３．５６ＭＨｚ）電力の密度を１０ｍＷ／ｃｍ^２に設定した条件を用いて成膜した。

【0149】

引き続いて、ｉ型非晶質半導体膜２４上に、ｎ型非晶質半導体膜２５を１０ｎｍ形成した。

【0150】

ｎ型非晶質半導体膜２５は、プラズマＣＶＤを用いて形成した。プラズマＣＶＤ装置が備える反応室に導入される反応ガスは、シランガス、水素ガス、及び水素で希釈されたホスフィン（ＰＨ_３）ガス（ホスフィン濃度は、例えば、１％）を用いた。そして、半導体基板１の温度を１７０℃、水素ガスの流量を１００ｓｃｃｍ、シランガスの流量を４０ｓｃｃｍ、ホスフィンガスの流量を４０ｓｃｃｍ、反応室内の圧力を４０Ｐａ、高周波（１３．５６ＭＨｚ）電力の密度を８．３３ｍＷ／ｃｍ^２に設定した条件を用いて成膜した。

【0151】

次に、図６の工程（ｉ）に示すように、ｎ型非晶質半導体膜２５上に市販のレジスト剤からなるエッチングマスク２６をスクリーン印刷にて塗布し、十分乾燥させた。次に、エッチングマスク２６をマスクとして、１％のＫＯＨ液に浸漬した。エッチングを行うことによって、ｉ型非晶質半導体膜２４およびｎ型非晶質半導体膜２５の積層体の一部を厚さ方向にエッチングし、ｉ型非晶質半導体膜２４およびｎ型非晶質半導体膜２５の積層体を一部露出させた。その後、エッチングマスク２６をＳＰＭ洗浄液にて除去した。

【0152】

次に、ｎ型非晶質半導体膜４２の形成後、ｐ型非晶質半導体膜３２およびｎ型非晶質半導体膜４２上に、それぞれ、電極５，６を形成した。

【0153】

電極５，６は、一括のメタルマスクを半導体基板１上に配置し、スパッタ法によって、導電層５１，６１として、チタンを０．５％ｗｔ含む銀電極を２００ｎｍ、導電層５２，６２として、ニッケル電極を３００ｎｍ連続で形成した。

【0154】

メタルマスクのパターンは、次の通りとした。電極５の幅を９００μｍとし、電極６の幅を２００μｍとし、繰り返しピッチを１．５ｍｍとした。電極６の外縁部の端部は、基板の端部より、１０００μｍ、電極５の外縁部の端部は、基板の端部より、５００μｍ、内側とした。非開口部の幅は、２００μｍとなった。メタルマスクの厚さは、機械的強度を鑑みて、２００μｍとした。また、機械的強度を鑑みて、開口は、長手方向に約１０ｍｍごとに分割し、２００μｍの非開口部を設けた。

【0155】

引き続き、図７の工程（ｌ）に示すように、電極５，６上に導電性接着剤７として、市販の主成分がビスマス、およびスズよりなる低融点はんだペーストを印刷により、電極５，６に配置するように形成した。低融点はんだペーストの印刷ピッチは、おおむね、１ｍｍ間隔であり、スポットサイズは、１５０μｍとした。次に、電極５，６の周囲に市販の絶縁性接着層９を印刷にて形成した。

【0156】

次に、図７の工程（ｍ）に示すように、１５０μｍ程度の絶縁基板８１と、５０μｍの銅よりなる配線８２，８３とを備える配線基板８を用意し、電極５，６と配線８２，８３とが、略平行となるように設定し、所定の位置で電気的接続が取れるように位置を調整して、半導体基板１と配線基板８とを貼り合わせた。

【0157】

次に、貼り合わせた半導体基板１と配線基板８に両面から圧力を印加して、２００℃、１０分間、加熱することにより、電気的に接合を行った。このようにして、配線基板付きヘテロ接合型バックコンタクト太陽電池１２０を２０枚作製した。

【0158】

以上のように作製したヘテロ接合型バックコンタクト太陽電池１２０のうち、１０枚を大気中に、１０日間、放置した。半導体基板１と配線基板８を剥離する方向に、軽く引っ張ったところ、特に変化はなかった。

【0159】

残り１０枚の太陽電池１２０の半導体基板１を市販のガラス、ＰＥＴ樹脂よりなるバックシート、ＥＶＡに挟んで、ラミネートし、モジュールを作製した。
（実施例２）
実施例２は、実施の形態２に従って、光電変換装置を作製し、その特性の評価を行った。

【0160】

図７の工程（ｍ）に示すように、５０μｍ程度の絶縁基板８１Ａと、５０μｍの銅よりなる配線８２，８３とを備える配線基板８Ａを用意し、電極５，６と配線８２，８３が略平行となるように設定し、所定の位置で電気的接続が取れるように位置を調整して、半導体基板１と配線基板８Ａとを貼り合わせた。

【0161】

次に、貼り合わせた半導体基板１と配線基板８Ａを両面から圧力をかけて、１９０℃、１２分間、加熱することにより、電気的に接合を行った。このようにして、配線基板付きヘテロ接合型バックコンタクト太陽電池１２０を２０枚作製した。

【0162】

以上のように作製したヘテロ接合型バックコンタクト太陽電池１２０のうち、１０枚を大気中に、１０日間、放置した。半導体基板１と配線基板８Ａを剥離する方向に、軽く引っ張ったところ、特に変化はなかった。

【0163】

残り１０枚の太陽電池１２０の半導体基板１を市販のガラス、ＰＥＴ樹脂よりなるバックシート、ＥＶＡに挟んで、ラミネートし、モジュールを作製した。

【0164】

それ以外は、実施例１と同様に作製した。
（実施例３）
実施例３は、実施の形態２に従って、光電変換装置を作製し、その特性の評価を行った。

【0165】

電極５，６は、一括のメタルマスクを半導体基板１上に配置し、スパッタ法によって、導電層５１，６１として、チタンを０．５％ｗｔ含む銀電極を２００ｎｍ、導電層５２，６２として、チタン電極を３００ｎｍ連続で形成した。

【0166】

引き続き、図７の工程（ｌ）に示すように、電極５，６上に導電性接着剤７として、市販の銀ペーストを印刷により、形成した。銀ペーストの印刷ピッチは、１ｍｍ間隔であり、スポットサイズは、１５０μｍとした。

【0167】

次に、貼り合わせた半導体基板１と配線基板８Ａを両面から圧力をかけて、１９０℃、１２分間、加熱することにより、電気的に接合を行った。このようにして、配線基板付きヘテロ接合型バックコンタクト太陽電池１２０を２０枚作製した。

【0168】

以上のように作製したヘテロ接合型バックコンタクト太陽電池１２０のうち、１０枚を大気中に、１０日間、放置した。半導体基板１と配線基板８Ａを剥離する方向に、軽く引っ張ったところ、導電性接着剤７に剥がれがあるものが１枚あった。若干、導電層５２，６２と導電性接着層７との機械的強度が低いことを反映していると考えられる。

【0169】

残り１０枚の太陽電池１２０の半導体基板１を市販のガラス、ＰＥＴ樹脂よりなるバックシート、ＥＶＡに挟んで、ラミネートし、モジュールを作製した。

【0170】

それ以外は、実施例２と同様に作製した。
＜比較例1＞
比較例１として、導電層５２，６２を設けずに作製した。

【0171】

以上のように作製したヘテロ接合型バックコンタクト太陽電池のうち、１０枚を大気中に、１０日間、放置した。半導体基板１と配線基板８Ａを剥離する方向に、軽く引っ張ったところ、電極の一部に剥がれがあるものが１枚あった。

【0172】

残り１０枚の太陽電池の半導体基板１を市販のガラス、ＰＥＴ樹脂よりなるバックシート、ＥＶＡに挟んで、ラミネートし、モジュールを作製した。
その他は、実施例１と同様に作製した。
＜比較例２＞
比較例２として、比較例１に対して、導電層５１，６１の下に接着層としてチタンの層を５ｎｍ、設けて作製した。

【0173】

以上のように作製したヘテロ接合型バックコンタクト太陽電池のうち、１０枚を大気中に、１０日間、放置した。半導体基板１と配線基板８Ａを剥離する方向に、軽く引っ張ったところ、特に変化はなかった。

【0174】

残り１０枚の太陽電池の半導体基板１を市販のガラス、ＰＥＴ樹脂よりなるバックシート、ＥＶＡに挟んで、ラミネートし、モジュールを作製した。
その他は、実施例１と同様に作製した。
＜比較例３＞
比較例３として、導電性接着層７をライン状に設けて、半導体基板１全体において、電極５，６と配線８２，８３の対向面の重なり部分の、おおむね、８０％以上の面積とした。

【0175】

その他は、実施例１と同様に作製した。１０枚のうち、５枚は、若干、半導体基板１が反っているのが確認された。

【0176】

以上のように作製したヘテロ接合型バックコンタクト太陽電池のうち、１０枚を大気中に、１０日間、放置した。半導体基板１と配線基板８Ａを剥離する方向に、軽く引っ張ったところ、１枚にクラックが発生していることが分かった。

【0177】

残り１０枚の半導体基板１を市販のガラス、ＰＥＴ樹脂よりなるバックシート、ＥＶＡに挟んで、ラミネートし、モジュールを作製した。その他は、実施例１と同様に作製した。

【0178】

大気中に放置した１０枚は、放置する前後で、電気的特性を評価した。また、モジュールとした１０枚は、環境試験の前後で電気的特性を評価した。

【0179】

ソーラーシュミレータを用いて、作製した光電変換装置の変換効率を測定し、平均値を算出したところ、実施例１の変換効率に対して、実施例２の変換効率は、１．０２、実施例３の変換効率は、０．９９であり、比較例１の変換効率は、０．９９、比較例２の変換効率は、０．９３、比較例３の変換効率は、１．００であった。初期変換効率は、実施例１，２，３が比較例２よりも優れた特性を有していることが分かった。

【0180】

大気放置後の変換効率は、実施例１の変換効率に対して、実施例２の変換効率は、１．０２、実施例３の変換効率０．９９であり、比較例１の変換効率は、０．９１、比較例２の変換効率は、０．９３、比較例３は、０．９９であったであった。

【0181】

大気放置後の変換効率は、実施例１，２，３は、比較例１、２よりも、優れた特性を有していることが分かった。

【0182】

また、作製したモジュールを温度８５℃、湿度８５％の高温高湿槽に１か月放置した後に、再度、ソーラーシュミレータを用いて、変換効率を測定したところ、実施例１の変換効率に対して、実施例２の変換効率は、１．０１、実施例３の変換効率は、０．９９であり、比較例１の変換効率は、０．９０、比較例２の変換効率は、０．９３、比較例３の変換効率は、０．９８であった。実施例１、２、３は、比較例１、２、３よりも優れた特性を有していることが分かった。

【0183】

実施例１、及び実施例２のコストを比較例３のコストと比較したところ、２％の減少となった。実施例３のコストは、実施例１及び実施例２の１％の増加となった。

【0184】

今回開示された実施の形態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れるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の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。

【産業上の利用可能性】

【0185】

この発明は、光電変換装置およびそれを備える太陽電池モジュールに適用される。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】