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(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】
(24)【登録日】2024-04-30
(45)【発行日】2024-05-10
(54)【発明の名称】太陽電池モジュール
(51)【国際特許分類】
H01L 31/05 20140101AFI20240501BHJP
H01L 31/0224 20060101ALI20240501BHJP
【ＦＩ】
H01L31/04 570
H01L31/04 260
【請求項の数】
7
(21)【出願番号】P 2020112869
(22)【出願日】2020-06-30
(65)【公開番号】P2022011614
(43)【公開日】2022-01-17
【審査請求日】2023-03-03
(73)【特許権者】
【識別番号】000005821
【氏名又は名称】パナソニックホールディングス株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110001210
【氏名又は名称】弁理士法人ＹＫＩ国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】伊坂 隆行
(72)【発明者】
【氏名】兼松 大二
(72)【発明者】
【氏名】岩田 大裕
(72)【発明者】
【氏名】辻井 慎一郎
【審査官】原 俊文
(56)【参考文献】
【文献】米国特許出願公開第２０１９／００４４０１３（ＵＳ，Ａ１）
【文献】国際公開第２０１８／０３７６７２（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開２０１６－０９２４２１（ＪＰ，Ａ）
【文献】韓国公開特許第１０－２０１７－０１２４７７７（ＫＲ，Ａ）
【文献】特開２０１７－０７３５５２（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０１６／１５８９７７（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開２０１９－０９１７８７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１７－０５５１１３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１６－０１８９９７（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０１Ｌ ３１／０２－３１／０７８
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
複数の太陽電池セルと、前記複数の太陽電池セルの少なくとも１つに接続される複数の配線材とを備えた太陽電池モジュールであって、前記複数の太陽電池セルの各々は、
主面上の第１方向にｎ型領域とｐ型領域が交互に形成された光電変換部と、
前記ｎ型領域上に形成されたｎ側電極層と、
前記ｐ型領域上に形成されたｐ側電極層と、
前記ｎ側電極層上に形成されたｎ側絶縁層と、
前記ｐ側電極層上に形成されたｐ側絶縁層と、
前記ｎ側絶縁層の開口部を介して前記ｎ側電極層に接続されたｎ側コンタクト電極と、
前記ｐ側絶縁層の開口部を介して前記ｐ側電極層に接続されたｐ側コンタクト電極と、
を含み、
前記ｎ側絶縁層は、前記ｎ側コンタクト電極が形成された部分を除く前記ｎ側電極層上の全域を覆い、
前記ｐ側絶縁層は、前記ｐ側コンタクト電極が形成された部分を除く前記ｐ側電極層上の全域を覆い、
前記複数の配線材の各々は、前記第１方向に延設され、前記ｎ側コンタクト電極および前記ｐ側コンタクト電極の少なくとも一方に接続され、
前記ｎ側コンタクト電極は、前記ｎ型領域の各々の長手方向に沿って、前記複数の配線材１本当り複数形成され、かつ前記第１方向の一端側と他端側に交互に形成され、
前記ｐ側コンタクト電極は、前記ｐ型領域の各々の長手方向に沿って、前記複数の配線材１本当り複数形成され、かつ前記第１方向の一端側と他端側に交互に形成されている、太陽電池モジュール。
【請求項2】
前記複数の太陽電池セルには、隣り合う第１太陽電池セルと第２太陽電池セルが含まれ、前記複数の配線材の少なくとも１つは、前記第１太陽電池セルの前記ｎ側コンタクト電極と、前記第２太陽電池セルの前記ｐ側コンタクト電極とにそれぞれ接続されている、請求項１に記載の太陽電池モジュール。
【請求項3】
前記複数の太陽電池セルを構成する太陽電池セルの各々には、１枚の前記太陽電池セルを切断して形成された少なくとも１つの割断部が存在し、前記割断部により分割された前記第１方向に並ぶ複数のサブセルが含まれている、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】
前記太陽電池セルの各々に含まれる前記複数のサブセルには、前記割断部を隔てて隣り合う第１サブセルと第２サブセルが含まれ、前記複数の配線材の少なくとも１つは、前記第１サブセルの前記ｎ側コンタクト電極と、前記第２サブセルの前記ｐ側コンタクト電極とにそれぞれ接続されている、請求項３に記載の太陽電池モジュール。
【請求項5】
前記第１サブセルおよび前記第２サブセルの前記ｐ型領域は、前記割断部の両側に形成されている、請求項４に記載の太陽電池モジュール。
【請求項6】
前記光電変換部の前記主面上には、前記第１方向に直交する第２方向の両端部の少なくとも一方に、前記第１方向に延びる第２のｐ型領域が形成され、当該第２のｐ型領域上には前記第１方向に並ぶ複数の前記ｐ側コンタクト電極が形成されている、請求項１～５のいずれか１項に記載の太陽電池モジュール。
【請求項7】
前記ｎ側コンタクト電極は、前記ｎ側絶縁層の前記開口部に充填された半田により構成され、前記ｐ側コンタクト電極は、前記ｐ側絶縁層の前記開口部に充填された半田により構成され、
前記開口部の各々は、前記複数の配線材の幅よりも長く形成されている、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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、太陽電池モジュールに関し、より詳しくは光電変換部の一方の主面のみに電極が形成された裏面接合型の太陽電池セルを備える太陽電池モジュールに関する。
【背景技術】
【0002】
従来、シリコンウェーハと、ウェーハの一方の主面上に形成された第１および第２の半導体層と、各半導体層上にそれぞれ形成された第１および第２の電極とを備える裏面接合型の太陽電池セルが知られている（例えば、特許文献１参照）。また、特許文献２には、隣り合う裏面接合型の太陽電池セルが長方形状の板状の配線材によって接続されてなるストリングを含む太陽電池モジュールが開示されている。配線材は、隣り合う太陽電池セル間において、一方のセルのｎ型半導体層上に形成されるｎ側電極と、他方のセルのｐ型半導体層上に形成されるｐ側電極とを接続している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特許第５８７９５１５号
【文献】特許第６３４１４３７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
裏面接合型の太陽電池セルは、両面に電極が形成された太陽電池セルと比べて太陽光をより有効活用でき、高い光電変換効率を実現できる。しかし、特許文献２に開示されるような従来の太陽電池モジュールでは、板状の配線材を接続する部分に、発電に寄与しない領域（ｎ型シリコンウェーハを用いた場合は、ｎ型半導体層が形成された領域）を大きく形成する必要がある。また、集電効率を改善して太陽電池セルで発電された電気を効率良く取り出し、太陽電池モジュールの出力特性をさらに向上させることが求められている。
【0005】
本開示の目的は、裏面接合型の太陽電池セルを備えた太陽電池モジュールにおいて、出力特性を向上させることである。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本開示の一態様である太陽電池モジュールは、複数の太陽電池セルと、前記複数の太陽電池セルの少なくとも１つに接続される複数の配線材とを備えた太陽電池モジュールであって、前記複数の太陽電池セルの各々は、主面上の第１方向にｎ型領域とｐ型領域が交互に形成された光電変換部と、前記ｎ型領域上に形成されたｎ側電極層と、前記ｐ型領域上に形成されたｐ側電極層と、前記ｎ側電極層上に形成されたｎ側絶縁層と、前記ｐ側電極層上に形成されたｐ側絶縁層と、前記ｎ側絶縁層の開口部を介して前記ｎ側電極層に接続されたｎ側コンタクト電極と、前記ｐ側絶縁層の開口部を介して前記ｐ側電極層に接続されたｐ側コンタクト電極とを含み、前記ｎ側絶縁層は、前記ｎ側コンタクト電極が形成された部分を除く前記ｎ側電極層上の全域を覆い、前記ｐ側絶縁層は、前記ｐ側コンタクト電極が形成された部分を除く前記ｐ側電極層上の全域を覆い、前記複数の配線材の各々は、前記第１方向に延設され、前記ｎ側コンタクト電極および前記ｐ側コンタクト電極の少なくとも一方に接続されている。
【発明の効果】
【0007】
本開示の一態様によれば、裏面接合型の太陽電池セルを備えた太陽電池モジュールにおいて、出力特性を向上させることができる。本開示に係る太陽電池モジュールは、例えば、発電に寄与しない太陽電池セルの無効領域が少ない。また、集電効率が高く発電された電気を効率良く取り出すことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【図1】実施形態の一例である太陽電池モジュールの断面図である。
【図2】実施形態の一例である太陽電池セルの断面図である。
【図3】実施形態の一例である太陽電池モジュールを構成する１つの太陽電池セルを裏面側から見た斜視図である。
【図4】実施形態の一例である太陽電池モジュールにおいて、隣り合う２つの太陽電池セルを裏面側から見た斜視図である。
【図5】太陽電池セルに対する配線材の接続パターンの変形例を示す図である。
【図6】太陽電池セルに対する配線材の接続パターンの変形例を示す図である。
【図7】太陽電池セル間の接続パターンの変形例を示す図である。
【図8】複数のサブセルに分割された太陽電池セルと、サブセルに対する配線材の接続パターンの一例を示す図である。
【図9】複数のサブセルに分割された太陽電池セルを用いた場合において、セル間の接続パターンの一例を示す図である。
【図10】複数のサブセルに分割された太陽電池セルを用いた場合において、セル間の接続パターンの他の一例を示す図である。
【図11】太陽電池セルに対する配線材の接続構造の一例を示す図である。
【図12】太陽電池セルに対する配線材の接続構造の他の一例を示す図である。
【図13】太陽電池セルに対する配線材の接続構造の他の一例を示す図である。
【図14】太陽電池セルに対する配線材の接続構造の他の一例を示す図である。
【図15】太陽電池セルに対する配線材の接続構造の他の一例を示す図である。
【図16】コンタクト電極およびその近傍の断面構造の一例を示す図である。
【図17】コンタクト電極およびその近傍の断面構造の他の一例を示す図である。
【図18】実施形態の一例である太陽電池モジュールの製造方法を説明するための図である。
【図19】太陽電池セルの半導体層の形成パターンの変形例を示す図である。
【図20】太陽電池セルの半導体層の形成パターンの変形例を示す図である。
【図21】太陽電池セルの半導体層の形成パターンの変形例を示す図である。
【図22】コンタクト電極の形成パターンの変形例を示す図である。
【図23】コンタクト電極の形成パターンの変形例を示す図である。
【図24】コンタクト電極の形成パターンの変形例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、図面を参照しながら、本開示に係る太陽電池モジュールの実施形態の一例について詳細に説明する。なお、本開示に係る太陽電池モジュールは、以下で説明する実施形態に限定されない。実施形態の説明で参照する図面は、模式的に記載されたものであり、図面に描画された構成要素の寸法比率などは以下の説明を参酌して判断されるべきである。また、以下で説明する複数の実施形態および変形例の構成を選択的に組み合わせてなる形態は当初から想定されている。
【0010】
実施形態の説明で参酌する図面では、太陽電池セルのｎ型領域とｐ型領域が交互に配置される第１方向を矢印Ｘで示す。また、太陽電池セル（太陽電池モジュール）の厚み方向を矢印Ｚで、第１方向および厚み方向に直交する第２方向を矢印Ｙで示す。
【0011】
図１は、実施形態の一例である太陽電池モジュール１０の断面図である。図１に例示するように、太陽電池モジュール１０は、複数の太陽電池セル２０と、複数の太陽電池セル２０の少なくとも１つに接続される複数の配線材５０とを備える。また、太陽電池モジュール１０は、太陽電池セル２０の受光面側に設けられた第１保護部材１１と、太陽電池セル２０の裏面側に設けられた第２保護部材１２と、各保護部材の間に充填された封止材１３とを備える。複数の太陽電池セル２０、２枚の保護部材、および封止材１３が積層されてなる太陽電池パネルの周縁部には、金属製のフレームが取り付けられていてもよい。
【0012】
ここで、太陽電池セル２０の受光面とは、太陽光が主に入射（５０％超過～１００％）する主面を意味し、「裏面」とは受光面と反対側の主面を意味する。本明細書では、光電変換部２１等についても、受光面および裏面の用語を使用する。
【0013】
複数の太陽電池セル２０は、例えば、同一平面上に配置され、隣り合う太陽電池セル１１同士が配線材５０によって接続されている。太陽電池セル２０は裏面側のみに電極が形成された裏面接合型のセルであって、配線材５０は太陽電池セル２０の裏面側のみに配置される。このため、太陽電池セル２０の受光面からは、セルの受光面に電極が形成されて受光面側に配線材が配置される場合と比べて、多くの太陽光が入射する。
【0014】
太陽電池モジュール１０には、一般的に、複数の太陽電池セル２０が一列に並び、配線材５０によって直列接続されたストリングが複数存在する。複数のストリングは、例えば、互いに平行に配置される。図１に示す例では、隣り合う２枚の太陽電池セル２０の間に、配線材５０と直交するように配置されたセル間配線材６０が設けられている。配線材５０は、セル間配線材６０に接続され、セル間配線材６０を介して複数の太陽電池セル２０が直列接続されている。
【0015】
第１保護部材１１には、例えば、透光性を有するガラス基板、樹脂基板等が用いられる。第１保護部材１１は、一般的に平坦であるが、湾曲していてもよい。第２保護部材１２には、第１保護部材１１と同じ透明な部材を用いてもよいし、不透明な部材を用いてもよい。第２保護部材１２には、例えば、第１保護部材１１よりも厚みが薄い樹脂シートを用いることができる。樹脂シートの材質は特に限定されないが、好適な樹脂の例としてはポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）が挙げられる。
【0016】
封止材１３は、第１保護部材１１と第２保護部材１２の間に充填されて、湿気等から太陽電池セル２０を保護し、太陽電池セル２０が大きく動かないようにセルを固定する。封止材１３には、一般的に、第１保護部材１１と太陽電池セル２０の間に配置される第１の樹脂シート、および太陽電池セル２０と第２保護部材１２の間に配置される第２の樹脂シートが用いられる。太陽電池モジュール１０は、複数の太陽電池セル２０が配線材５０により直列接続されたストリングを、封止材１３を構成する２枚の樹脂シートの間に配置し、この積層体を２枚の保護部材で挟んでラミネートすることにより製造される。
【0017】
図２は太陽電池セル２０の断面図、図３は太陽電池セル２０を裏面側から見た斜視図である。図２および図３に例示するように、太陽電池セル２０は、裏面上の第１方向にｎ型領域２３とｐ型領域２４が交互に形成された光電変換部２１を備える。光電変換部２１は、基板２２と、基板２２の裏面上に形成された２種類の半導体層（ｎ型半導体層２５およびｐ型半導体層２６）を含み、太陽光を受光することでキャリアを生成する。なお、基板２２の裏面上において、ｎ型半導体層２５が形成された領域がｎ型領域２３となり、ｐ型半導体層２６が形成された領域がｐ型領域２４となる。
【0018】
基板２２には、結晶系シリコン、ガリウム砒素、インジウム燐等の半導体基板を用いることができる。中でも、ｎ型単結晶シリコンウェーハを用いることが好ましい。基板２２の厚みは、例えば５０～３００μｍである。基板２２の表面には、テクスチャ構造（図示せず）が形成されていることが好ましい。テクスチャ構造とは、表面反射を抑制して基板２２の光吸収量を増大させるための表面凹凸構造であって、少なくとも受光面に形成されることが好ましく、受光面および裏面の両方に形成されてもよい。基板２２は、例えば、平面視略正方形状を有し、正方形の角が斜めにカットされた形状であってもよい。
【0019】
基板２２の受光面側には、保護層２８が形成されている。保護層２８は、例えば窒化ケイ素、酸化ケイ素、酸窒化ケイ素等で構成される絶縁層であって、入射光の反射を抑制する反射防止層としても機能する。また、基板２２と保護層２８の間には、基板２２の受光面側におけるキャリアの再結合を抑制するパッシベーション層２９が介在していることが好ましい。パッシベーション層２９の一例は、実質的に真性な非晶質シリコンの層（以下、「ｉ型非晶質シリコン層」という場合がある）か、または後述するｎ型半導体層２５よりドーパント濃度が低い非晶質シリコン層である。
【0020】
基板２２の裏面側には、上述のように、ｎ型半導体層２５およびｐ型半導体層２６が形成されている。例えば、基板２２はｎ型単結晶シリコンウェーハであり、ｎ型半導体層２５はｎ型非晶質シリコン層、ｐ型半導体層２６はｐ型非晶質シリコン層である。ｎ型単結晶シリコンウェーハの裏面には、ｎ型半導体層２５によってｎ型にドーピングされたｎ型領域２３が、ｐ型半導体層２６によってｐ型にドーピングされたｐ型領域２４がそれぞれ形成される。
【0021】
ｎ型半導体層２５は、基板２２の裏面の第１の領域に形成され、ｐ型半導体層２６は、基板２２の裏面の第２の領域に形成される。また、ｎ型半導体層２５上の一部に絶縁層２７が形成され、ｐ型半導体層２６が第２の領域と絶縁層２７上に形成される。ｎ型半導体層２５とｐ型半導体層２６は、絶縁層２７を介して一部同士が重なり裏面の広範囲に隙間なく成膜される。半導体層が成膜される領域は、例えば、基板２２の裏面の周縁部を除く全域である。
【0022】
図３に例示するように、ｎ型半導体層２５によって形成されるｎ型領域２３と、ｐ型半導体層２６によって形成されるｐ型領域２４は、太陽電池セル２０の裏面の第１方向に交互に並んでストライプ状に形成されている。また、ｎ型領域２３とｐ型領域２４は、太陽電池セル２０の裏面の第２方向に延在し、第２方向の一端部から他端部にわたって細線状ないし帯状に形成されている。
【0023】
ｎ型領域２３とｐ型領域２４は、例えば互いに平行に延び、同じ長さを有する。図３に示す例では、ｎ型領域２３の各々が互いにつながっておらず、ｐ型領域２４により分離されている。同様に、ｐ型領域２４の各々は互いにつながっておらず、ｎ型領域２３により分離されている。複数のｎ型領域２３は同じ幅で形成されているが、各々の幅は一定でなくてもよい（ｐ型領域２４についても同様）。
【0024】
ｎ型領域２３とｐ型領域２４の幅は互いに同じであってもよいが、好ましくはｐ型領域２４の幅＞ｎ型領域２３の幅である。ｎ型領域２３の幅の一例は０．１ｍｍ～０．５ｍｍであり、ｐ型領域２４の幅の一例は０．２ｍｍ～１ｍｍである。また、ｐ型領域２４の数は、ｎ型領域２３の数より多くてもよい。図３に示す例では、基板２２の裏面の第１方向両端部にｐ型領域２４が形成されており、ｐ型領域２４がｎ型領域２３よりも１つ多く形成されている。
【0025】
ｐ型領域２４をｎ型領域２３よりも大面積に形成する、言い換えると、基板２２を構成する半導体の導電型と異なる導電型の半導体層を大面積に形成することは、太陽電池セル２０の出力特性の向上に寄与する。詳しくは後述するが、太陽電池モジュール１０では、ｎ型領域２３、ｐ型領域２４の各々に設けられたコンタクト電極に配線材５０を接続するため、集電効率が高く発電された電気を効率良く取り出すことが可能である。また、従来のように配線材の接続箇所を確保するために、発電に寄与しない大きな無効領域を形成する必要がない。このため、太陽電池モジュール１０は出力特性に優れる。
【0026】
ｎ型半導体層２５は、ｎ型非晶質シリコン層の単層構造であってもよいが、好ましくはｉ型非晶質シリコン層とｎ型非晶質シリコン層の複層構造、またはｎ型非晶質シリコン層よりドーパント濃度が低い非晶質シリコン層とｎ型非晶質シリコン層の複層構造である。ｉ型非晶質シリコン層および低ドーパント濃度のｎ型非晶質シリコン層は、基板２２の裏面におけるキャリアの再結合を抑制するパッシベーション層として機能する。
【0027】
ｐ型半導体層２６についても同様に、ｐ型非晶質シリコン層の単層構造であってもよいが、好ましくはｉ型非晶質シリコン層とｐ型非晶質シリコン層の複層構造、またはｐ型非晶質シリコン層よりドーパント濃度が低い非晶質シリコン層とｐ型非晶質シリコン層の複層構造である。ｉ型非晶質シリコン層および低ドーパント濃度のｐ型非晶質シリコン層は、基板２２の裏面におけるキャリアの再結合を抑制するパッシベーション層として機能する。
【0028】
ｎ型非晶質シリコン層およびｐ型非晶質シリコン層のドーパントの濃度は、例えば１×１０２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上である。一般的に、ｎ型ドーパントにはリン（Ｐ）が用いられ、ｐ型ドーパントにはボロン（Ｂ）が用いられる。各半導体層の厚みの一例は、１～２５ｎｍである。絶縁層２７は、例えば、保護層２８と同じ組成の層であって、窒化ケイ素、酸化ケイ素、酸窒化ケイ素等で構成される。各半導体層、絶縁層２７は、ＣＶＤまたはスパッタリングにより成膜できる。
【0029】
図２および図３に例示するように、太陽電池セル２０は、光電変換部２１のｎ型領域２３（ｎ型半導体層２５）上に形成されたｎ側電極層３０と、ｐ型領域２４（ｐ型半導体層２６）上に形成されたｐ側電極層３１とを含む。また、ｎ側電極層３０上には、ｎ側絶縁層３６とｎ側コンタクト電極３８が形成されている。同様に、ｐ側電極層３１上には、ｐ側絶縁層３７とｐ側コンタクト電極３９が形成されている。ｎ側コンタクト電極３８は、ｎ側絶縁層３６の開口部を介してｎ側電極層３０に接続され、ｐ側コンタクト電極３９は、ｐ側絶縁層３７の開口部を介してｐ側電極層３１に接続されている。
【0030】
ｎ側電極層３０は、ｎ型領域２３からキャリアを収集する電極であって、ｎ型領域２３上に形成される。ｐ側電極層３１は、ｐ型領域２４からキャリアを収集する電極であって、ｐ型領域２４上に形成される。ｎ側電極層３０とｐ側電極層３１は、第２方向に延びる溝４８によって分離され、第１方向に交互に並んでストライプ状に形成されている。溝４８は、絶縁層２７と重なる位置に形成されることが好ましい。
【0031】
ｎ側電極層３０は、ｎ型領域２３上に形成される透明導電層３２と、透明導電層３２上に形成される金属層３３とを含む複層構造であることが好ましい。同様に、ｐ側電極層３１は、ｐ型領域２４上に形成される透明導電層３４と、透明導電層３４上に形成される金属層３５とを含む複層構造であることが好ましい。詳しくは後述するが、ｎ側電極層３０とｐ側電極層３１は、例えば、光電変換部２１の裏面上の略全域にスパッタリングで電極層（透明導電層と金属層）を成膜した後、その一部をエッチングして溝４８を設けることで形成される。
【0032】
透明導電層３２，３４は、一般的に、酸化インジウム（Ｉｎ２Ｏ３）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）等の金属酸化物に、Ｗ、Ｓｎ、Ｓｂ等がドーピングされた透明導電性酸化物（ＩＷＯ、ＩＴＯ等）の層である。透明導電層３２，３４の厚みの一例は、３０ｎｍ～５００ｎｍ、好ましくは５０ｎｍ～２００ｎｍである。透明導電層３２，３４は、例えば、スパッタリングにより形成される。
【0033】
金属層３３，３５は、例えば、Ｃｕ、Ｎｉ、Ａｇ等の金属で構成され、Ｃｕを主成分とする単層構造であってもよく、Ｃｕ層とＮｉ層との複層構造であってもよい。また、金属層３３，３５の最表面には、Ｓｎ層が形成されていてもよい。金属層３３，３５の厚みの一例は、５０ｎｍ～１μｍ、好ましくは８０ｎｍ～５００ｎｍである。金属層３３，３５は、例えば、スパッタリングにより形成される。
【0034】
ｎ側絶縁層３６は、ｎ側電極層３０上に形成され、ｎ側コンタクト電極３８が形成された部分を除くｎ側電極層３０上の全域を覆っている。本明細書において、「全域」には実質的に全域と認められるものが含まれる。ｎ側電極層３０上の全域を覆うｎ側絶縁層３６が存在することで、隣接するｐ側電極層３１と電気的に接続される配線材５０がｎ側電極層３０と接触することを高度に抑制できる。ｎ側絶縁層３６には、ｎ側コンタクト電極３８が形成される部分に開口部４６が形成されており、ｎ側コンタクト電極３８は開口部４６を介してｎ側電極層３０に接続されている。
【0035】
ｐ側絶縁層３７は、ｐ側電極層３１上に形成され、ｐ側コンタクト電極３９が形成された部分を除くｐ側電極層３１上の全域を覆っている。ｐ側電極層３１上の全域を覆うｐ側絶縁層３７が存在することで、隣接するｎ側電極層３０と電気的に接続される配線材５０がｐ側電極層３１と接触することをより高度に抑制できる。ｐ側絶縁層３７には、ｐ側コンタクト電極３９が形成される部分に開口部４７が形成されており、ｐ側コンタクト電極３９は開口部４７を介してｐ側電極層３１に接続されている。
【0036】
金属層３３，３５がＣｕを含む場合、Ｃｕイオンが封止材１３中に拡散して樹脂の酸化劣化を促進する銅害が問題となり得るが、金属層３３，３５上の全域を覆う絶縁層を設けることで、銅害による封止材１３の劣化を抑制することができる。このため、金属層３３，３５の全域を覆う絶縁層が配置された構成は、金属層３３，３５がＣｕを含む場合により好適である。
【0037】
ｎ側絶縁層３６とｐ側絶縁層３７は、第２方向に延びる溝４９によって分離され、第１方向に交互に並んでストライプ状に形成されている。詳しくは後述するが、ｎ側絶縁層３６とｐ側絶縁層３７は、電極層を分離する溝４８を形成する際のマスクとして使用できる。各絶縁層は、印刷等により溝４９を有するストライプ状のパターンで形成されてもよく、光電変換部２１の裏面上の略全域に連続した絶縁層を成膜した後、一部を除去して溝４９を設けることで形成されてもよい。
【0038】
絶縁層は、窒化ケイ素、酸化ケイ素、酸窒化ケイ素等の無機化合物層であってもよく、アクリル樹脂等の樹脂層であってもよい。絶縁層は、例えば、構成材料によって異なり、無機化合物層の場合は３０ｎｍ～５００ｎｍ程度、樹脂層の場合は１μｍ～２０μｍ程度の厚みを有する。絶縁層の一部を除去して溝４９を形成する場合、絶縁層はエッチングにより除去されてもよく、ＣＯ２レーザー、ＩＲレーザー等のレーザー光を照射することで除去してもよい。
【0039】
絶縁層として樹脂層を用い、樹脂層にレーザー光を照射して溝４９を形成する場合、レーザー光の吸収率が高い樹脂を主成分とする樹脂層を設けてもよい。或いは、電極層と樹脂層の間にレーザー光の吸収率が高い層を設けてもよく、樹脂層中にレーザー光の吸収率が高い添加剤を含有させてもよい。また、絶縁層として無機化合物層を用いた場合は、レーザー光の照射による溝４９の加工が容易、耐熱性が高い等の利点が考えられる。
【0040】
ｎ側コンタクト電極３８は、配線材５０が接続される部分であって、ｎ側絶縁層３６よりも太陽電池セル２０の裏側に突出している。即ち、ｎ側コンタクト電極３８は、ｎ側電極層３０上において、ｎ側絶縁層３６よりも厚く形成される。ｎ側コンタクト電極３８は、太陽電池セル２０の背面視において、周りがｎ側絶縁層３６に囲まれていることが好ましい。
【0041】
ｎ側コンタクト電極３８は、ｎ型領域２３が延びる第２方向に所定の間隔をあけて複数配置されている。ｎ側コンタクト電極３８は、例えば、ｎ型領域２３の長手方向（第２方向）に沿って、太陽電池セル２０の裏面上に配置される配線材５０の本数の１／２以上の割合で形成される。また、図３に示す例では、ｎ型領域２３の各々にｎ側コンタクト電極３８が同数形成され、第１方向にｎ側コンタクト電極３８が並んでいる。
【0042】
ｐ側コンタクト電極３９は、ｎ側コンタクト電極３８と同様に、配線材５０が接続される部分であって、ｐ側電極層３１上でｐ側絶縁層３７よりも厚く形成され、ｐ側絶縁層３７よりも太陽電池セル２０の裏側に突出している。また、ｐ側コンタクト電極３９は、太陽電池セル２０の背面視において、周りがｐ側絶縁層３７に囲まれている。本実施形態では、ｐ型領域２４がｎ型領域２３よりも幅広に形成されているため、ｐ側コンタクト電極３９の幅＞ｎ側コンタクト電極３８の幅である。
【0043】
ｐ側コンタクト電極３９は、ｐ型領域２４が延びる第２方向に所定の間隔をあけて複数配置されている。図３に示す例では、配線材５０の本数の１／２に相当する数のｐ側コンタクト電極３９が、ｐ型領域２４の長手方向（第２方向）に等間隔で形成されている。また、ｐ型領域２４の各々にｐ側コンタクト電極３９が同数形成され、第１方向にｐ側コンタクト電極３９が並んでいる。
【0044】
各コンタクト電極は、例えば、同じ高さで形成されている。詳しくは後述するが、コンタクト電極は、開口部が形成された絶縁層上に金属ペーストを印刷して焼成することで設けられる。コンタクト電極を構成する金属ペーストは特に限定されないが、導電性の観点から、好ましくは銀ペーストである。なお、第２方向に間隔をあけてコンタクト電極を配置することで、銀ペーストの使用量を減らすことができ、太陽電池モジュール１０の製造コストを削減できる。
【0045】
ｎ側コンタクト電極３８とｐ側コンタクト電極３９は、第２方向に沿って千鳥状に配置されている。図３に示す例では、ｎ型領域２３の各々に形成されるｎ側コンタクト電極３８と、ｐ型領域２４の各々に形成されるｐ側コンタクト電極３９は同数である。ｎ側コンタクト電極３８とｐ側コンタクト電極３９の第２方向の間隔は、例えば、一定であって、ｎ側コンタクト電極３８同士の第２方向の間隔の約１／２である。即ち、ｐ側コンタクト電極３９は、第２方向において、２つのｎ側コンタクト電極３８の中間に配置されている。同様に、ｎ側コンタクト電極３８は、第２方向において、２つのｐ側コンタクト電極３９の中間に配置されている。
【0046】
図３に例示するように、配線材５０は、１枚の太陽電池セル２０の裏面に複数取り付けられる。複数の配線材５０の各々は、第１方向に延設され、ｎ側コンタクト電極３８およびｐ側コンタクト電極３９の少なくとも一方に接続されている。配線材５０は、後述するサブセルを含まない１枚の太陽電池セル２０において、ｎ側コンタクト電極３８またはｐ側コンタクト電極３９に接続される。配線材５０は、例えば、第２方向に所定の間隔をあけて、互いに平行に配置されている。配線材５０の間隔はコンタクト電極の間隔に対応し、好ましくは第２方向に等間隔で配線材５０が配置される。
【0047】
配線材５０は、細線状の金属製部材であって、一般的にインターコネクタと呼ばれる。以下では、特に断らない限り、太陽電池セル２０の裏面の第１方向に延設される配線材を配線材５０とする。配線材５０の断面形状は矩形形状、真円形状のいずれであってもよい。丸材は角材より安価であるが、コンタクト電極との接触面積が小さくなり易い。配線材５０は、例えば、アルミニウムを主成分とする金属で構成される。配線材５０の幅の一例は、０．３ｍｍ～３ｍｍである。図３に示す例では、１つのコンタクト電極の幅が、配線材５０の幅よりも大きく形成されている。
【0048】
図４は、隣り合う２つの太陽電池セル２０を裏面側から見た斜視図である。図４に示す例では、隣り合う２つの太陽電池セル２０のうち、一方の太陽電池セル２０（以下、「太陽電池セル２０Ａ」とする）のｎ側コンタクト電極３８に接続された配線材５０が、セル間に配置されたセル間配線材６０に接続されている。また、他方の太陽電池セル２０（以下、「太陽電池セル２０Ｂ」とする）のｐ側コンタクト電極３９に接続された配線材５０がセル間配線材６０に接続されている。
【0049】
つまり、太陽電池セル２０Ａのｎ側電極層３０と、太陽電池セル２０Ｂのｐ側電極層３１が、配線材５０およびセル間配線材６０を介して電気的に接続されている。なお、太陽電池セル２０Ａのｐ側コンタクト電極３９に接続された配線材５０は、太陽電池セル２０Ｂと反対側に配置される太陽電池セル２０と電気的に接続され、太陽電池セル２０Ｂのｎ側コンタクト電極３８に接続された配線材５０は、太陽電池セル２０Ａと反対側に配置される太陽電池セル２０と電気的に接続される。こうして、複数の太陽電池セル２０が直列接続されたストリングが構成される。
【0050】
セル間配線材６０は、太陽電池セル２０Ａ，２０Ｂの間に形成される隙間に配置され、第２方向に延びて配線材５０と直交している。セル間配線材６０には、配線材５０と同じ部材を用いてもよいが、配線材５０との接続性等の観点から、好ましくは配線材５０よりも幅広の角材が用いられる。配線材５０は、セル間配線材６０に対して溶接されてもよく、半田、接着剤等を用いて接続されてもよい。
【0051】
図４に示す例では、太陽電池セル２０Ａのｎ側コンタクト電極３８と、太陽電池セル２０Ｂのｎ側コンタクト電極３８が、第１方向に並んで配置されている。同様に、太陽電池セル２０Ａのｐ側コンタクト電極３９と、太陽電池セル２０Ｂのｐ側コンタクト電極３９が、第１方向に並んでいる。つまり、同じ太陽電池セル２０が、同じ向きに配置されている。この場合、太陽電池セル２０Ａ，２０Ｂの接続に、セル間配線材６０が用いられる。
【0052】
図５および図６は、太陽電池セル２０に対する配線材５０の接続パターンの変形例を示す図である。なお、配線材５０の配置は、コンタクト電極の形成パターンに依存するので、コンタクト電極の形成パターンの変形例とも言える。図５および図６では、ｎ側コンタクト電極３８に接続される配線材５０を「配線材５１」、ｐ側コンタクト電極３９に接続される配線材５０を「配線材５２」とする。
【0053】
図５に例示するように、ｎ側コンタクト電極３８とｐ側コンタクト電極３９が対になるように近接配置されていてもよい。図５に示す例では、第２方向において、ｐ側コンタクト電極３９が２つのｎ側コンタクト電極３８の中間に配置されず、一方のｎ側コンタクト電極３８に近接配置され、他方のｎ側コンタクト電極３８との間隔が大きくなっている。近接配置される一組のｎ側コンタクト電極３８とｐ側コンタクト電極３９は、第１方向に重ならないように形成されることが好ましい。
【0054】
図５に示す例では、ｎ側コンタクト電極３８に接続される配線材５１と、ｐ側コンタクト電極３９に接続される配線材５２が、２本一組となるように近接配置されている。この場合、配線材５１，５２の位置合わせ精度が厳しくなるが、配線材５１，５２の両方を太陽電池セル２０の第２方向の両端部近傍まで配置できるという利点がある。第２方向における一組の配線材５１，５２同士の間隔は一定であることが好ましい。
【0055】
図６に例示するように、１枚の太陽電池セル２０に接続される配線材５１，５２の本数は異なっていてもよい。図６に示す例では、第２方向両端部にｎ側コンタクト電極３８が第１方向に並んで形成されており、第２方向両端部に配線材５１が設けられている。即ち、配線材５１が配線材５２よりも１本多く設けられている。ｎ側電極層３０は、ｐ側電極層３１と比べて幅が狭く抵抗が大きいことから、配線材５１を１本多く設けて第２方向の両端部に配置することで、ｎ側電極における抵抗損失を抑制できる。
【0056】
図７は、隣り合う太陽電池セル２０の接続パターンの変形例を示す図である。図７に示す例では、２つの太陽電池セル２０により構成される２つのストリングを図示しているが、太陽電池モジュール１０を構成するストリングの数、太陽電池セル２０の数は特に限定されない。なお、図７に示す４つの太陽電池セル２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄは、同じセルである。
【0057】
太陽電池モジュール１０は、一般的に、バイパスダイオードを内蔵する端子ボックス１４を備える。また、ストリング同士を電気的に接続するための渡り配線材６１と、端子ボックス１４に接続される出力用配線材６２とを備える。図７に示す例では、渡り配線材６１がストリングの一端側に第２方向に沿って配置され、出力用配線材６２がストリングの他端側に第２方向に沿って配置されている。渡り配線材６１と出力用配線材６２には、セル間配線材６０と同様の部材を用いることができる。
【0058】
図７では、セル間を接続する配線材５０を「配線材５３」、渡り配線材６１に接続される配線材５０を「配線材５４」、出力用配線材６２に接続される配線材５０を「配線材５５」とする。
【0059】
図７に例示するように、隣り合う太陽電池セル２０Ａ，２０Ｂ、および隣り合う太陽電池セル２０Ｃ，２０Ｄは、配線材５３によって直接接続されている。セル間にセル間配線材６０は存在せず、例えば、太陽電池セル２０Ａの裏側から太陽電池セル２０Ｂの裏側にわたって配線材５３が延在している。配線材５３は、その一端側が太陽電池セル２０Ａのｐ側コンタクト電極３９に接続され、他端側が太陽電池セル２０Ｂのｎ側コンタクト電極３８に接続されている。この場合、セル間に配線材を配置する隙間を設ける必要がないため、セル間距離を小さくして太陽電池モジュール１０の小型化を図ることができる。
【0060】
図７に示す例では、第１方向に隣り合う太陽電池セル２０Ａ，２０Ｂの向きが互いに１８０°異なっている。同様に、太陽電池セル２０Ｃ，２０Ｄは、向きが１８０°異なるように配置されている。他方、第２方向に隣り合う太陽電池セル２０Ａ，２０Ｄ、および太陽電池セル２０Ｂ，２０Ｃは、同じ向きに配置されている。この場合、第１方向に隣り合う太陽電池セル２０において、ｎ側コンタクト電極３８とｐ側コンタクト電極３９が第１方向に並ぶため、配線材５３を用いて第１方向に隣り合う太陽電池セル２０のｎ側電極層３０とｐ側電極層３１を接続できる。
【0061】
つまり、第１方向に隣り合う太陽電池セル２０において、ｎ側コンタクト電極３８とｐ側コンタクト電極３９が第１方向に並ぶように太陽電池セル２０を配置することで、１本の真っ直ぐな配線材５３を用いて２枚の太陽電池セル２０を直接接続できる。なお、図７に示す例では、太陽電池セル２０Ａのｎ側コンタクト電極３８と出力用配線材６２が配線材５５で接続され、太陽電池セル２０Ｂのｐ側コンタクト電極３９と渡り配線材６１が配線材５４で接続されている。また、太陽電池セル２０Ｃのｎ側コンタクト電極３８と渡り配線材６１が配線材５４で接続され、太陽電池セル２０Ｄのｐ側コンタクト電極３９と出力用配線材６２が配線材５５で接続されている。
【0062】
図８は、複数のサブセル４１，４２に分割された太陽電池セル２０と、サブセル４１，４２に対する配線材５０の接続パターンの一例を示す図である。図８では、１枚の太陽電池セル２０においてサブセル間を接続する配線材５０を「配線材５６」、１枚の太陽電池セル２０において１つのサブセルのみに接続される配線材５０を「配線材５７」とする。
【0063】
図８に例示するように、太陽電池セル２０には、少なくとも１つの割断部４０が存在し、第１方向に並ぶ複数のサブセル４１，４２が含まれていてもよい。サブセル４１，４２は１枚の太陽電池セル２０を分割して作製され、隣り合うサブセルの境界部にはセルが切断された割断部４０が存在する。１枚の太陽電池セル２０を複数のサブセルに分割することで、生産性を良好に維持しつつ、出力特性をさらに向上させることができる。
【0064】
太陽電池セル２０には、割断部４０を隔てて第１方向に隣り合うサブセル４１，４２が含まれている。サブセル４１，４２は、例えば、実質的に同じサイズに分割され、半導体層の形成パターンが互いに同じである。なお、太陽電池セル２０は、３つ以上のサブセルに分割されてもよく、各サブセルのサイズ等が互いに異なっていてもよい。割断部４０は第２方向に沿って直線状に形成され、サブセル４１，４２は割断部４０で完全に分離されている。
【0065】
割断部４０は、太陽電池セル２０の所定の位置にレーザー光を照射することにより形成できる。レーザーには、例えば、ＹＡＧレーザー等の固体レーザーを用いることができる。レーザー光の照射条件の一例は、第２高調波の波長が４００ｎｍ以上、周波数が１～５０ｋＨｚ、集光径２０～２００μｍ、出力１～２５Ｗである。この場合、レーザー光の集光径と同程度の幅を有する割断部４０を形成できる。なお、回転刃を用いたダイシング処理、エッチング処理等により、太陽電池セル２０を分割することも可能である。
【0066】
図８に示す例では、サブセル４１，４２のｐ型領域２４が、割断部４０の両側に形成されている。つまり、割断部４０を挟んで、サブセル４１のｐ型領域２４と、サブセル４２のｐ型領域２４が第１方向に隣り合って配置されている。このような構成は、例えば、太陽電池セル２０のｐ型領域２４の幅方向中央部に第２方向に沿ってレーザー光を照射することにより作製できる。分離されるｐ型領域２４は、他のｐ型領域２４よりも幅広に形成されていてもよい。
【0067】
サブセル４１，４２には、第１方向の両端部にｐ型領域２４が形成されている。ｎ型領域２３とｐ型領域２４は第１方向に交互にストライプ状に形成されるが、サブセル４１，４１において、ｐ型領域２４はｎ型領域２３よりも１つ多くなっている。即ち、太陽電池セル２０の全体では、ｐ型領域２４がｎ型領域２３よりも２つ多く形成されている。また、各ｐ型領域２４は、各ｎ型領域２３よりも幅広に形成されている。このように、太陽電池セル２０を複数のサブセル４１，４２に分割して、ｐ型領域２４をｎ型領域２３よりも多く大面積に形成することで、出力特性がさらに向上する。
【0068】
図８に示す例では、ｎ側コンタクト電極３８とｐ側コンタクト電極３９が、サブセル４１，４２において第１方向に並ぶように形成されている。具体的には、サブセル４１の第１方向に並ぶｎ側コンタクト電極３８の列が、サブセル４２の第１方向に並ぶｐ側コンタクト電極３９の列と第１方向に重なっている。分割前の太陽電池セル２０は、割断部４０が形成される部分を挟んで一方側と他方側とで、コンタクト電極の配置が異なっていることが好ましい。
【0069】
この場合、１本の真っ直ぐな配線材５６を用いて、サブセル４１のｎ側電極層３０と、サブセル４２のｐ側電極層３１を接続できる。なお、配線材５７は、サブセル４１，４２に分割された太陽電池セル２０において、サブセル４１のｐ側コンタクト電極３９のみ、またはサブセル４２のｎ側コンタクト電極３８のみに接続されている。
【0070】
図９は、サブセル４１，４２に分割された太陽電池セル２０同士の接続パターンの一例を示す図である。図９に例示するように、配線材５７は、第１方向に隣り合う２枚の太陽電池セル２０の間で、サブセル４１のｐ側コンタクト電極３９と、サブセル４２のｎ側コンタクト電極３８とに接続されている。配線材５６については、上述の通り、１枚の太陽電池セル２０において、サブセル４１のｎ側コンタクト電極３８と、サブセル４２のｐ側コンタクト電極３９とにそれぞれ接続されている。
【0071】
図９に示す例では、全ての太陽電池セル２０に同じセルが用いられ、いずれも同じ向きに配置されている。サブセル４１，４２においてコンタクト電極の配置が１８０°異なっているため、同じセルを同じ方向に向けて配置しても、１本の真っ直ぐな配線材５７を用いて第１方向に隣り合う太陽電池セル２０同士を接続できる。なお、図７に例示する形態と同様に、配線材５０として、渡り配線材６１に接続される配線材５４、および出力用配線材６２に接続される配線材５５が設けられている。
【0072】
また、図１０に例示するように、太陽電池セル２０は、ｎ型領域２３とｐ型領域２４の形成パターンが互いに異なるサブセル４１，４３を含んでいてもよい。サブセル４３は、サブセル４１と異なり、第１方向の両端部にｎ型領域２３を有する。そして、図１０に示す例では、太陽電池セル２０の全体において、ｎ型領域２３とｐ型領域２４の数が同じである。このような構成は、例えば、太陽電池セル２０の絶縁層２７が形成された部分にレーザー光を照射して割断部４０を形成することにより作製できる。
【0073】
この場合も、サブセル４１，４３において、コンタクト電極の配置パターンをサブセル４１，４２の場合と同じにすれば、配線材５６を用いて１枚の太陽電池セル２０を構成するサブセル４１，４２を接続できる。また、配線材５７を用いて第１方向に隣り合う太陽電池セル２０同士を接続できる。
【0074】
図１１～図１３を参照しながら、太陽電池セル２０に対する配線材５０の接続構造について説明する。図１１～図１３では、ｎ側コンタクト電極３８と配線材５０の接続構造を図示しているが、ｐ側コンタクト電極３９についても同様の構造を適用できる。
【0075】
図１１に例示するように、配線材５０は、ｎ側コンタクト電極３８に対して半田７０を用いて固定されていてもよい。半田７０の組成は特に限定されず、従来公知の材料を適用できる。ｎ側コンタクト電極３８と配線材５０の間、およびｎ側コンタクト電極３８の周囲に存在する半田７０によって、配線材５０が太陽電池セル２０の裏面に固定され、ｎ側コンタクト電極３８と配線材５０が電気的に接続される。
【0076】
半田７０を用いる場合、溶融した半田７０がｎ側絶縁層３６上から食み出して溝４８に流れ込み、ｐ側電極層３１に接触することが懸念される。半田７０が溝４８に流れ込むと、ｎ側電極層３０とｐ側電極層３１が半田７０を介して電気的に接続され短絡が発生する場合がある。ゆえに、半田７０が溝４８に流れ込まないように、例えば、半田７０の使用量等が調整される。なお、ｎ側コンタクト電極３８の近傍の溝４８を覆うように、樹脂層（後述の図１５参照）を設けて半田７０の溝４８への流れ込みを防止してもよい。
【0077】
図１２に例示するように、配線材５０は、接着剤７１を用いて太陽電池セル２０の裏面に固定されていてもよい。図１２に示す例では、ｎ側コンタクト電極３８に接続される配線材５０が、ｐ側絶縁層３７上に塗布された接着剤７１によって太陽電池セル２０の裏面に固定されている。接着剤７１には、従来公知の樹脂接着剤を用いることができる。１本の配線材５０は、例えば、複数のｐ側絶縁層３７に接着剤７１を用いて固定される。
【0078】
他方、ｎ側コンタクト電極３８と配線材５０の間に接着剤７１は存在せず、ｎ側コンタクト電極３８と配線材５０は直接接触している。なお、コンタクト電極と配線材５０の電気的接続を損なわない範囲で、コンタクト電極と配線材５０の間に接着剤７１が設けられていてもよい。或いは、後述の図１５等に示す形態と同様に、コンタクト電極を半田で構成してもよい。
【0079】
図１３に例示するように、太陽電池セル２０の裏面と対向する配線材５０の一方の面に貼着した接着シート７２を用いて、ｎ側コンタクト電極３８と配線材５０を接続してもよい。この場合、接着シート７２が貼着された配線材５０を第１方向に沿って複数のｎ側コンタクト電極３８上に配置し、配線材５０をｎ側コンタクト電極３８に押し付けるという簡便な操作により、配線材５０を太陽電池セル２０の裏面に固定できる。なお、ｎ側コンタクト電極３８と配線材５０の間に介在する接着シート７２の厚みは、電気的接続に支障がない程度とする必要がある。接着シート７２には、導電性フィラーを含有するシートを用いてもよい。
【0080】
図１４および図１５は、ｎ側コンタクト電極３８およびその近傍を拡大して示す背面図であって、太陽電池セル２０に対する配線材５０の接続形態の他の一例を示す。図１４および図１５では、ｎ側コンタクト電極３８を図示しているが、ｐ側コンタクト電極３９についても同様の構造を適用できる。
【0081】
図１４および図１５に示す例では、ｎ側絶縁層３６の開口部７４，７５に充填された半田７３によってｎ側コンタクト電極３８が構成されている。ｎ側絶縁層３６には、ｎ側電極層３０を露出させる開口部７４，７５が形成されている。そして、開口部７４，７５に充填されてｎ側絶縁層３６よりもモジュールの裏側に膨出する半田７３が、ｎ側電極層３０と配線材５０を電気的に接続するｎ側コンタクト電極３８となる。
【0082】
図１４に示す例では、ｎ側絶縁層３６に形成された背面視矩形形状の開口部７４からｎ側電極層３０が露出している。開口部７４は、配線材５０の幅よりも第２方向に長く形成されている。配線材５０の接続時において溶融した半田７３が溝４８に流れ込んでｐ側電極層３１と接触することが懸念されるが、開口部７４を第２方向に長く形成すれば、余分な半田７３を第２方向に逃がすことができ、溝４８への半田７３の流れ込みをより確実に抑制できる。開口部７４の第２方向の長さは、例えば、配線材５０の幅の１．５倍～３倍である。配線材５０は、幅方向中央部が開口部７４の第２方向中央部と重なるように、ｎ側コンタクト電極３８上に配置されることが好ましい。
【0083】
図１５に例示する形態は、開口部７５の第２方向の長さが、配線材５０の幅よりも小さい点で、図１４に例示する形態と異なる。図１５に示す例では、半田７３により構成されるｎ側コンタクト電極３８と第１方向に並ぶように、溝４８を覆う樹脂層７６が形成されている。樹脂層７６は、開口部７５よりも第２方向に長く形成され、開口部７５の第２方向の両端よりも第２方向両側に長く延びている。また、樹脂層７６は、配線材５０の幅よりも第２方向に長く形成されている。この場合、樹脂層７６によって溶融した半田７３が堰き止められるので、溝４８への半田７３の流れ込みをより確実に抑制できる。なお、樹脂層７６の代わりに無機化合物層を形成してもよい。
【0084】
図１６および図１７は、ｎ側コンタクト電極３８およびその近傍の断面構造を示す図である。図１６および図１７では、ｎ側コンタクト電極３８を図示しているが、ｐ側コンタクト電極３９についても同様の構造を適用できる。
【0085】
図１６に例示するように、ｎ側コンタクト電極３８は、ｎ側絶縁層３６上に形成されたコンタクト部４４と、コンタクト部４４とｎ側電極層３０を接続する導通部４５とを含む。ｎ側絶縁層３６には、上述の通り、ｎ側電極層３０を露出させる開口部４６が形成されている。ｎ側コンタクト電極３８は、例えば、ｎ側絶縁層３６の開口部４６が形成された部分に銀ペースト等の金属ペーストを印刷することにより形成できる。或いは、開口部４６に半田７３を充填してｎ側コンタクト電極３８としてもよい。
【0086】
コンタクト部４４は、配線材５０が接続される部分であって、ｎ側絶縁層３６よりもモジュールの裏側に膨出している。導通部４５は、開口部４６に充填された部分である。例えば、開口部４６は背面視矩形形状に形成され、導通部４５は開口部４６の全体を埋めてブロック状に形成される。図１６に示す例では、コンタクト部４４の中央部を含む広範囲に導通部４５が接続されている。即ち、導通部４５は、ｎ側電極層３０上においてコンタクト部４４と同程度の面積で形成されている。
【0087】
図１７に例示するように、導通部４５は、１つのコンタクト部４４に対して複数形成されていてもよい。導通部４５は、第２方向に離れた２箇所に形成され、コンタクト部４４の第２方向両端部とｎ側電極層３０を接続している。この場合、コンタクト電極と配線材５０の良好な接続性を確保しつつ、銀ペーストの使用量を削減できる。ｎ側絶縁層３６には、第２方向に離された２箇所に絶縁層を厚み方向に貫通する小さな開口部７７が形成されている。図１７に示すｎ側コンタクト電極３８は、例えば、２つの開口部７７にわたってｎ側絶縁層３６上に銀ペーストを印刷することにより形成される。
【0088】
図１７に示す例では、複数の導通部４５の第２方向長さの合計が、コンタクト部４４の第２方向長さの半分以下であり、抵抗損失が問題とならない範囲で短いことが好ましい。例えば、コンタクト部４４の第２方向長さは配線材５０の幅より長く、複数の導通部４５の第２方向長さの合計は配線材５０の幅より短い。同様に、導通部４５の第１方向長さの合計は、コンタクト部４４の第１方向長さより短いことが好ましい。
【0089】
【0090】
太陽電池モジュール１０を構成する複数の太陽電池セル２０の一部が破損した場合、配線材５０を切断して破損したセルを取り換えることが想定されるが、この場合、一部のコンタクト電極上には２本の配線材５０が取り付けられることになる。図１７に示すように、配線材５０をｎ側コンタクト電極３８の一方側に偏って配置しておけば、追加の配線材５０を既設の配線材５０と重ならないように、ｎ側コンタクト電極３８の他方側に配置することが容易である。換言すると、図１７に示すコンタクト部４４は、２本の配線材５０を第２方向に並べて配置可能な長さで形成されている。
【0091】
図１８は、太陽電池モジュール１０の製造方法の一例を説明するための図である。なお、基板２２の表面テクスチャの形成、半導体層の成膜、エッチング等には、従来公知の方法を適用できる。
【0092】
図１８に例示するように、太陽電池セル２０は、単結晶シリコンウェーハ等の基板２２の一方の主面に、ｎ型半導体層２５とｐ型半導体層２６を成膜した後、電極層、絶縁層、およびコンタクト電極を形成することにより製造される。ｎ型半導体層２５とｐ型半導体層２６は、基板２２の一方の主面の第１方向に交互に形成され、ストライプ状にｎ型領域２３とｐ型領域２４を形成する。なお、帯状に形成されるｐ型半導体層２６の幅方向両端部は、絶縁層２７を介してｎ型半導体層２５の幅方向両端部上にオーバーラップし、基板２２の一方の主面には２種類の半導体層が隙間なく形成される。
【0093】
ｎ型半導体層２５とｐ型半導体層２６が成膜された基板２２の一方の主面が太陽電池セル２０（光電変換部２１）の裏面となる。また、光電変換部２１の受光面の略全域には、パッシベーション層２９と保護層２８がこの順で成膜される。光電変換部２１の裏面には、ｎ型半導体層２５とｐ型半導体層２６を覆う電極層８０が形成される。電極層８０は、透明導電層と金属層を含む複層構造であることが好ましく、スパッタリング等の従来公知の方法で成膜できる。電極層８０は、ｎ型半導体層２５とｐ型半導体層２６の全体を覆って光電変換部２１の裏面の略全域に成膜される。
【0094】
次に、溝４８が形成される部分を除く電極層８０の全体を覆うように、ｎ側絶縁層３６とｐ側絶縁層３７を成膜する。即ち、ｎ側絶縁層３６とｐ側絶縁層３７を分離する溝４９が予め形成されたパターンで絶縁層を成膜してもよい。或いは、電極層８０の全域を覆う絶縁層を成膜した後、上述のように、レーザー光を絶縁層の一部に照射して溝４９を形成し、絶縁層をｎ側絶縁層３６とｐ側絶縁層３７に分離してもよい。続いて、ｎ側絶縁層３６とｐ側絶縁層３７をマスクとして、電極層８０の溝４９から露出した部分をエッチングにより除去して溝４８を形成し、電極層８０をｎ側電極層３０とｐ側電極層３１に分離する。
【0095】
次に、絶縁層を貫通する開口部４６，４７をそれぞれ形成する。開口部４６，４７は、第２方向に所定の間隔をあけて複数形成される。ｎ側絶縁層３６の各々に形成される開口部４６が第１方向に並び、ｐ側絶縁層３７の各々に形成される開口部４７も第１方向に並ぶように、開口部４６，４７が形成される。なお、開口部４６，４７は、第１方向に重ならないように形成される。
【0096】
続いて、各絶縁層上の開口部４６，４７が形成された部分に、銀ペースト等の金属ペーストを印刷して焼成することにより、ｎ側コンタクト電極３８とｐ側コンタクト電極３９を形成する。こうして、太陽電池セル２０が製造される。太陽電池セル２０は、例えば、第２方向に沿ってレーザー光を照射することにより、複数のサブセルに分割することもできる。各コンタクト電極に配線材５０を取り付け、複数の太陽電池セル２０を電気的に接続することでストリングが作製される。封止材シートを介してストリングを２枚の保護部材の間に挟んでラミネートすることにより、太陽電池モジュール１０が製造される。
【0097】
図１９～図２１は、２種類の半導体層の形成パターンの変形例と、各変形例におけるセル間接続の一例を示す図である。上述の実施形態では、基板２２の裏面の第２方向に沿って、ｎ型領域２３とｐ型領域２４がストライプ状に形成されていたが、図１９～図２１に例示するように、光電変換部２１の裏面上には、第１方向に直交する第２方向の両端部の少なくとも一方に、第１方向に延びる第２のｐ型領域７８が形成されていてもよい。
【0098】
図１９に示す例では、基板２２の裏面の第２方向の両端部に、第１方向に延びる２本のｐ型領域７８が形成されている。ｐ型領域７８は、第１方向両端部に配置されるｐ型領域２４とつながっている。そして、基板２２の裏面には、周縁部に沿ってｐ型領域が環状に形成されている。また、ｐ型領域２４の全てがｐ型領域７８とつながり、ｐ型領域が１つの連続した領域として形成されていてもよい。他方、ｎ型領域２３は、ｐ型領域によって複数に分離されている。
【0099】
図１９に示す例では、第１方向に隣り合う太陽電池セル２０Ａ，２０Ｂにおいて、複数のｎ側コンタクト電極３８同士、および複数のｐ側コンタクト電極３９同士が、それぞれ第１方向に並んでいる。このため、太陽電池セル２０Ａ，２０Ｂの間には、セル間配線材６０が配置されている。セル間配線材６０には、太陽電池セル２０Ａのｐ側コンタクト電極３９に接続された配線材５０と、太陽電池セル２０Ｂのｎ側コンタクト電極３８に接続された配線材５０がそれぞれ接続されている。なお、ｐ型領域７８上には、第１方向に並ぶ複数のｐ側コンタクト電極３９が形成されている。
【0100】
図２０に例示する形態は、太陽電池セル２０Ａ，２０Ｂの第２方向一端部のみに第２のｐ型領域７８が形成されている点で、図１９に例示する形態と異なる。太陽電池セル２０Ａ，２０Ｂにおいて、各ｐ型領域７８は第１方向に並んで形成されている。また、各ｐ型領域２４はｐ型領域７８とつながり、ｐ型領域は全体として櫛歯状に形成されている。この場合も、図１９に例示する形態と同様のセル間接続形態を有する。
【0101】
図２１に例示する形態は、太陽電池セル２０Ａ，２０Ｂにおいて、第２方向の反対側に位置するように第２のｐ型領域７８が形成されている点で、図２０に例示する形態と異なる。太陽電池セル２０Ｂには、第２方向一端部のみにｐ型領域７８が形成され、太陽電池セル２０Ａには、第２方向他端部のみにｐ型領域７８が形成されている。この場合、太陽電池セル２０Ａ，２０Ｂには同じセルを用いることができ、各セルの向きが１８０°異なるようにセルを配置すればよい。
【0102】
図２１に示す例では、第１方向に隣り合う太陽電池セル２０Ａ，２０Ｂにおいて、ｎ側コンタクト電極３８とｐ側コンタクト電極３９が第１方向に並んでいる。このため、セル間配線材６０を使用することなく、１本の真っ直ぐな配線材５０を用いて太陽電池セル２０Ａ，２０Ｂを接続することができる。
【0103】
図２２～図２４は、コンタクト電極の変形例を示す図である。図２２の紙面左側の断面図は、背面図の丸で囲んだ部分の断面を示す。また、図２３では、ｎ側コンタクト電極３８を図示しているが、ｐ側コンタクト電極３９についても同様の構造を適用できる。
【0104】
図２２に示す例では、ｎ型領域２３の各々の長手方向に沿って、配線材１本当り２つ以上の割合でｎ側コンタクト電極３８が形成されている点で、上述の実施形態と異なる。同様に、ｐ側コンタクト電極３９は、ｐ型領域２４の各々の長手方向に沿って、配線材１本当り２つ以上の割合で形成されている。図２２に示す例では、配線材１本当り４つのコンタクト電極が形成されている。この場合、各半導体領域の長手方向に沿って形成されるコンタクト電極の数は、太陽電池セル２０の裏面上に配置される配線材５０の本数の２倍となる。
【0105】
配線材５０は第１方向に沿って配置されるが、図２２に示すように、第１方向からずれて配置されることも想定される。このような場合に配線材５０とコンタクト電極の接続を確保するためには、例えば、コンタクト電極を第２方向に長く形成する必要がある。しかし、コンタクト電極を長くすると銀ペーストの使用量が増加するという問題がある。そこで、図２２に例示するように、配線材５０の本数よりも多い複数のコンタクト電極を第２方向に分散配置することが好ましい。この場合、銀ペーストの使用量を抑えつつ、配線材５０とコンタクト電極の接続をより確実に確保することができる。
【0106】
図２２に示す例では、複数のｎ側コンタクト電極３８が、配線材１本当り４つずつ、各ｎ型領域２３の長手方向に並んで直線状に配置されている。一組のｎ側コンタクト電極３８（図２２に示す例では４つ）において、各電極の第２方向の間隔は、配線材５０の幅と同じか、より小さいことが好ましい。この場合、配線材５０とコンタクト電極の接続をより確実に確保できる。また、銀ペーストの使用量抑制の観点から、各ｎ側コンタクト電極３８の第２方向長さは、配線材５０の幅より短いことが好ましい。
【0107】
一組のｎ側コンタクト電極３８において、各電極の幅および間隔と、配線材５０の幅との関係は、例えば、下記の条件を満たす。
電極幅×２＋電極間隔＞配線材幅＞電極幅
この場合、配線材５０をセルに圧着する際に、配線材５０と絶縁層の接触が抑制され、圧着時の熱の影響による絶縁破壊を防ぐことができる。
電極幅×２＋電極間隔＞配線材幅＞電極幅
この場合、配線材５０をセルに圧着する際に、配線材５０と絶縁層の接触が抑制され、圧着時の熱の影響による絶縁破壊を防ぐことができる。
【0108】
ｐ側コンタクト電極３９についても同様に、一組の電極群において、各電極の第２方向の間隔は配線材５０の幅と同じか、より小さく、各電極の第２方向長さは配線材５０の幅より短いことが好ましい。また、コンタクト電極は、先端側に向かって先細ったテーパー形状を有していてもよい。例えば、配線材５０が丸材であれば、ｐ側コンタクト電極３９の先端部をテーパー状に形成することで、配線材５０との接触面積を大きくすることができる。
【0109】
図２３に例示するように、配線材５０の各々に対応して複数形成される一組のｎ側コンタクト電極３８は、高さが互いに異なっていてもよい。配線材５０が丸材である場合、一組のｎ側コンタクト電極３８のうち、第２方向両端部に位置する電極を高く形成し、第２方向中央部に位置する電極を低く形成してもよい。この場合、配線材５０の表面に沿って複数のｎ側コンタクト電極３８が接触し易くなり、配線材５０と電極の接触面積を拡大できる。図２３に示す例では、一組の電極群において、第２方向両端部から中央部に向かって次第に電極の高さが低くなっている。なお、配線材５０の幅と比較して、各電極の第２方向長さは短く、各電極の第２方向の間隔は小さい。
【0110】
図２４に例示するように、複数のｎ側コンタクト電極３８は、ｎ型領域２３の各々に沿って、第１方向の一端側と他端側に交互に形成されていてもよい。つまり、一組のｎ側コンタクト電極３８において、各電極は、第２方向一方側から他方側に向かって、ｎ型領域２３（ｎ側電極３０）の第１方向一端側、他端側、一端側、他端側の順で千鳥状に形成されている。この場合、配線材５０がずれて配置されても、配線材５０とコンタクト電極の接続をより確実に確保できる。また、配線材５０をセルに圧着する際の圧力を分散させることができる。
【0111】
図２４に示す例では、ｐ側コンタクト電極３９についても同様に、ｐ型領域２４の各々に沿って、第１方向の一端側と他端側に交互に形成されている。ｐ型領域２４の幅＞ｎ型領域２３の幅であるため、千鳥状に形成されるコンタクト電極の第１方向の間隔は、ｐ側コンタクト電極３９＞ｎ型コンタクト電極３８とすることができる。
【0112】
以上のように、上述の構成を備えた太陽電池モジュール１０によれば、複数の配線材５０が、ストライプ状に形成された半導体領域上のコンタクト電極に接続されるので、集電効率が高く発電された電気を効率良く取り出すことが可能である。また、発電に寄与しない太陽電池セル２０の無効領域を減らすことができる。このため、太陽電池モジュール１０は、優れた出力特性を有する。また、電極層上の全域が絶縁層により覆われているため、短絡の発生をより確実に抑制できると共に、電極層にＣｕが含まれる場合は、Ｃｕイオンの封止材１３中への拡散による銅害の発生を抑制できる。
【0113】
さらに、隣り合う太陽電池セル２０Ａ，２０Ｂにおいて、太陽電池セル２０Ａのｎ型コンタクト電極３８と、太陽電池セル２０Ｂのｐ型コンタクト電極３９を第１方向に並べて配置することにより、セル間配線材６０を用いることなく太陽電池セル２０Ａ，２０Ｂを接続できる。この場合、セル間距離を小さくできるので、例えば、太陽電池モジュール１０の小型化を図ることができる。また、複数のサブセルに分割された太陽電池セル２０を用いることで、出力特性をさらに向上させることができる。
【0114】
なお、上述の実施形態は本開示の目的を損なわない範囲で適宜設計変更できる。例えば、配線材１本に対して複数のコンタクト電極を分散配置した構成等は、ｎ側、ｐ側の両方のコンタクト電極に適用されるものとして説明したが、いずれか一方のみに適用されてもよい。
【符号の説明】
【0115】
１０ 太陽電池モジュール、１１ 第１保護部材、１２ 第２保護部材、１３ 封止材、１４ 端子ボックス、２０ 太陽電池セル、２１ 光電変換部、２２ 基板、２３ ｎ型領域、２４，７８ ｐ型領域、２５ ｎ型半導体層、２６ ｐ型半導体層、２７ 絶縁層、２８ 保護層、２９ パッシベーション層、３０ ｎ側電極層、３１ ｐ側電極層、３２，３４ 透明導電層、３３，３５ 金属層、３６ ｎ側絶縁層、３７ ｐ側絶縁層、３８ ｎ側コンタクト電極、３９ ｐ側コンタクト電極、４０ 割断部、４１，４２，４３ サブセル、４４ コンタクト部、４５ 導通部、４６，４７ 開口部、４８，４９ 溝、５０，５１，５２，５３，５４，５５，５６，５７ 配線材、６０ セル間配線材、６１ 渡り配線材、６２ 出力用配線材、７０，７３ 半田、７１ 接着剤、７２ 接着シート、７４，７５，７７ 開口部、７６ 樹脂層、８０ 電極層
【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】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
