特許 7539415 太陽電池製造方法及び太陽電池

(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】2024-08-15

(45)【発行日】2024-08-23

(54)【発明の名称】太陽電池製造方法及び太陽電池

(51)【国際特許分類】

   H01L 31/0224 20060101AFI20240816BHJP

   H01L 31/05 20140101ALI20240816BHJP

【ＦＩ】

H01L31/04 262

H01L31/04 570

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2021569815

(86)(22)【出願日】2020-12-21

(86)【国際出願番号】 JP2020047682

(87)【国際公開番号】W WO2021140897

(87)【国際公開日】2021-07-15

【審査請求日】2023-10-20

(31)【優先権主張番号】P 2020001243

(32)【優先日】2020-01-08

(33)【優先権主張国・地域又は機関】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、結晶Ｓｉ太陽電池をベースとした複合型太陽電池モジュールの開発」共同研究、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】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

(74)【代理人】

【識別番号】100145713

【弁理士】

【氏名又は名称】加藤 竜太

(72)【発明者】

【氏名】兼松 正典

(72)【発明者】

【氏名】吉河 訓太

(72)【発明者】

【氏名】小西 克典

【審査官】佐竹 政彦

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１８／０３７６７２（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１６／１５８９７７（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１７－５５１１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－５５１１７（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】

半導体基板の裏面に、それぞれ第１方向に延びる第１半導体層及び第２半導体層を前記第１方向と交差する第２方向に交互に形成する工程と、
前記第１半導体層及び第２半導体層を覆うよう前記半導体基板の裏面側に透明電極を積層する工程と、
第１の導電性ペーストを積層することにより、前記透明電極の前記第１半導体層に積層した領域にそれぞれ前記第１方向に延びる第１ベース電極を形成すると共に、前記透明電極の前記第２半導体層に積層した領域にそれぞれ前記第１方向に延びる第２ベース電極を形成する工程と、
絶縁性ペーストを積層することにより、それぞれ平面視で前記第１半導体層に内包されるよう前記透明電極及び前記第１ベース電極に跨って配置され、前記第１方向及び前記第２方向に行列状に並ぶ複数の第１絶縁部を形成すると共に、それぞれ平面視で前記第２半導体層に内包されるよう前記透明電極及び前記第２ベース電極に跨って配置され、前記第１方向及び前記第２方向に前記第１絶縁部と交互に配置される行列状に並ぶ複数の第２絶縁部を形成する工程と、
第２の導電性ペーストを積層することにより、前記第１ベース電極の前記第１絶縁部が積層されない領域に第１嵩上電極を形成すると共に、前記第２ベース電極の前記第２絶縁部が積層されない領域に第２嵩上電極を形成する工程と、
前記第１ベース電極、前記第２ベース電極、前記第１絶縁部、前記第２絶縁部、第１嵩上電極及び前記第２嵩上電極をマスクとするエッチングにより、前記透明電極を選択的に除去する工程と、
前記第２方向に延びる第１配線材及び第２配線材によって前記第１嵩上電極の間及び前記第２嵩上電極の間をそれぞれ接続する工程と、
を備える、太陽電池製造方法。

【請求項2】

前記透明電極を選択的に除去した後に、加熱により前記第１ベース電極及び前記第２ベース電極並びに前記第１絶縁部及び前記第２絶縁部に含まれる樹脂を染み出させる工程をさらに備える、請求項１に記載の太陽電池製造方法。

【請求項3】

前記第１の導電性ペーストの積層、前記絶縁性ペーストの積層及び前記第２の導電性ペーストの積層をそれぞれスクリーン印刷により行う、請求項１又は２に記載の太陽電池製造方法。

【請求項4】

半導体基板と、
前記半導体基板の裏面に、それぞれ第１方向に延び、第１方向と交差する第２方向に交互に設けられる複数の第１半導体層及び複数の第２半導体層と、
それぞれの前記第１半導体層に前記第１方向に延びるよう積層される複数の第１透明電極、及びそれぞれの前記第２半導体層に前記第１方向に延びるよう積層される複数の第２透明電極と、
それぞれの前記第１透明電極に前記第１方向に延びるよう積層される複数の第１ベース電極、及びそれぞれの前記第２透明電極に前記第１方向に延びるよう積層される複数の第２ベース電極と、
それぞれの前記第１ベース電極の複数の部分に積層されるよう、前記第１方向及び前記第２方向に間隔を空けて行列状に配設される複数の第１嵩上電極、及びそれぞれの前記第２ベース電極の複数の部分に積層されるよう、前記第１方向及び前記第２方向に前記第１嵩上電極と互い違いに間隔を空けて行列状に配設される複数の第２嵩上電極と、
それぞれの前記第１ベース電極の前記第１嵩上電極の間の部分を覆い、平面視で前記第１半導体層に内包されるよう前記第１透明電極及び前記第１ベース電極に跨って積層される第１絶縁部、及びそれぞれの前記第２ベース電極の前記第２嵩上電極の間の部分を覆い、それぞれが平面視で前記第２半導体層に内包されるよう前記第２透明電極及び前記第２ベース電極に跨って積層される第２絶縁部と、
前記第１嵩上電極及び前記第１絶縁部の裏面側に配置され、前記第１嵩上電極の間を電気的に接続する第１配線材、及び前記第２嵩上電極及び前記第２絶縁部の裏面側に配置され、前記第２嵩上電極の間を電気的に接続する第２配線材と、
を備える、太陽電池。

【請求項5】

前記第１絶縁部及び前記第２絶縁部は前記第１半導体層及び前記第２半導体層から離間しており、
前記第１絶縁部の前記第２方向の幅は前記第１透明電極の前記第２方向の幅よりも大きく、前記第２絶縁部の前記第２方向の幅は前記第２透明電極の前記第２方向の幅よりも大きい、請求項４に記載の太陽電池。

【請求項6】

前記第１ベース電極の前記第１絶縁部が積層される領域及び前記第２ベース電極の前記第２絶縁部が積層される部分の前記第２方向の幅は、前記第１ベース電極の前記第１嵩上電極が積層される領域及び前記第２ベース電極の前記第２嵩上電極が積層される部分の前記第２方向の幅よりも小さく、
前記第１絶縁部及び前記第２絶縁部の前記第２方向の幅は、前記第１ベース電極の前記第１嵩上電極が積層される領域及び前記第２ベース電極の前記第２嵩上電極が積層される部分の前記第２方向の幅と略等しい、請求項４又は５に記載の太陽電池。

【請求項7】

前記第１透明電極及び前記第２透明電極の側面が少なくとも部分的に樹脂により被覆されている、請求項４から６のいずれかに記載の太陽電池。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、太陽電池製造方法及び太陽電池に関する。

【背景技術】

【0002】

半導体基板の裏面に交互に形成される複数の帯状の第１半導体層及び第２半導体層と、第１半導体層及び第２半導体層にそれぞれ積層される複数の帯状の第１ベース電極及び第２ベース電極と、第１ベース電極及び第２ベース電極に互い違いに積層される複数の第１嵩上電極及び第２嵩上電極と、複数の第１嵩上電極の間に架け渡すよう配置される第１配線材と、複数の第２嵩上電極の間に架け渡すよう配置される第２配線材と、を備えるバックコンタクト型の太陽電池が知られている。

【0003】

このような太陽電池において、第１ベース電極と第２配線材との短絡、及び第２ベース電極と第１配線材との短絡を防止するために、第１ベース電極の第２配線材と交差する領域及び第２ベース電極の第１配線材と交差する領域に絶縁材を積層する構成も知られている（例えば特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１１－３７２４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

上記のような太陽電池において、ベース電極及び嵩上電極は、銀ペースト等の材料をスクリーン印刷することで比較的容易に形成することができる。また、ベース電極と配線材との短絡を防止する絶縁材も、スクリーン印刷によって配設することができる。半導体層から効率よく集電するためには、ベース電極の幅を大きくすることが望ましい。しかしながら、銀ペーストは比較的高価であるため、銀ペーストによって幅が大きいベース電極を形成すると、太陽電池のコストを押し上げるという不都合が生じる。そこで、本発明は、安価に高効率な太陽電池を製造できる太陽電池製造方法及び安価で高効率な太陽電池を提供することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の一態様に係る太陽電池製造方法は、半導体基板の裏面に、それぞれ第１方向に延びる第１半導体層及び第２半導体層を前記第１方向と交差する第２方向に交互に形成する工程と、前記第１半導体層及び第２半導体層を覆うよう前記半導体基板の裏面側に透明電極を積層する工程と、第１の導電性ペーストを積層することにより、前記透明電極の前記第１半導体層に積層した領域にそれぞれ前記第１方向に延びる第１ベース電極を形成すると共に、前記透明電極の前記第２半導体層に積層した領域にそれぞれ前記第１方向に延びる第２ベース電極を形成する工程と、絶縁性ペーストを積層することにより、それぞれ平面視で前記第１半導体層に内包されるよう前記透明電極及び前記第１ベース電極に跨って配置され、前記第１方向及び前記第２方向に行列状に並ぶ複数の第１絶縁部を形成すると共に、それぞれ平面視で前記第２半導体層に内包されるよう前記透明電極及び前記第２ベース電極に跨って配置され、前記第１方向及び前記第２方向に前記第１絶縁部と交互に配置される行列状に並ぶ複数の第２絶縁部を形成する工程と、第２の導電性ペーストを積層することにより、前記第１ベース電極の前記第１絶縁部が積層されない領域に第１嵩上電極を形成すると共に、前記第２ベース電極の前記第２絶縁部が積層されない領域に第２嵩上電極を形成する工程と、前記第１ベース電極、前記第２ベース電極、前記第１絶縁部、前記第２絶縁部、第１嵩上電極及び前記第２嵩上電極をマスクとするエッチングにより、前記透明電極を選択的に除去する工程と、前記第２方向に延びる第１配線材及び第２配線材によって前記第１嵩上電極の間及び前記第２嵩上電極の間をそれぞれ接続する工程と、を備える。

【0007】

前記態様に係る太陽電池製造方法は、前記透明電極を選択的に除去した後に、加熱により前記第１ベース電極及び前記第２ベース電極並びに前記第１絶縁部及び前記第２絶縁部に含まれる樹脂を染み出させる工程をさらに備えてもよい。

【0008】

前記態様に係る太陽電池製造方法において、前記第１の導電性ペーストの積層、前記絶縁性ペーストの積層及び前記第２の導電性ペーストの積層をそれぞれスクリーン印刷により行ってもよい。

【0009】

本発明の別の態様に係る太陽電池は、半導体基板と、前記半導体基板の裏面に、それぞれ第１方向に延び、第１方向と交差する第２方向に交互に設けられる複数の第１半導体層及び複数の第２半導体層と、それぞれの前記第１半導体層に前記第１方向に延びるよう積層される複数の第１透明電極、及びそれぞれの前記第２半導体層に前記第１方向に延びるよう積層される複数の第２透明電極と、それぞれの前記第１透明電極に前記第１方向に延びるよう積層される複数の第１ベース電極、及びそれぞれの前記第２透明電極に前記第１方向に延びるよう積層される複数の第２ベース電極と、それぞれの前記第１ベース電極の複数の部分に積層されるよう、前記第１方向及び前記第２方向に間隔を空けて行列状に配設される複数の第１嵩上電極、及びそれぞれの前記第２ベース電極の複数の部分に積層されるよう、前記第１方向及び前記第２方向に前記第１嵩上電極と互い違いに間隔を空けて行列状に配設される複数の第２嵩上電極と、それぞれの前記第１ベース電極の前記第１嵩上電極の間の部分を覆い、平面視で前記第１半導体層に内包されるよう前記第１透明電極及び前記第１ベース電極に跨って積層される第１絶縁部、及びそれぞれの前記第２ベース電極の前記第２嵩上電極の間の部分を覆い、それぞれが平面視で前記第２半導体層に内包されるよう前記第２透明電極及び前記第２ベース電極に跨って積層される第２絶縁部と、前記第１嵩上電極及び前記第１絶縁部の裏面側に配置され、前記第１嵩上電極の間を電気的に接続する第１配線材、及び前記第２嵩上電極及び前記第２絶縁部の裏面側に配置され、前記第２嵩上電極の間を電気的に接続する第２配線材と、を備える。

【0010】

前記態様に係る太陽電池において、前記第１絶縁部及び前記第２絶縁部は前記第１半導体層及び前記第２半導体層から離間しており、前記第１絶縁部の前記第２方向の幅は前記第１透明電極の前記第２方向の幅よりも大きく、前記第２絶縁部の前記第２方向の幅は前記第２透明電極の前記第２方向の幅よりも大きくてもよい。

【0011】

前記態様に係る太陽電池において、前記第１ベース電極の前記第１絶縁部が積層される領域及び前記第２ベース電極の前記第２絶縁部が積層される部分の前記第２方向の幅は、前記第１ベース電極の前記第１嵩上電極が積層される領域及び前記第２ベース電極の前記第２嵩上電極が積層される部分の前記第２方向の幅よりも小さく、前記第１絶縁部及び前記第２絶縁部の前記第２方向の幅は、前記第１ベース電極の前記第１嵩上電極が積層される領域及び前記第２ベース電極の前記第２嵩上電極が積層される部分の前記第２方向の幅と略等しくてもよい。

【0012】

前記態様に係る太陽電池において、前記第１透明電極及び前記第２透明電極の側面が少なくとも部分的に樹脂により被覆されていてもよい。

【発明の効果】

【0013】

本発明によれば、安価に高効率な太陽電池を製造できる太陽電池製造方法及び安価で高効率な太陽電池を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本発明の一実施形態に係る太陽電池の構成を示す裏面図である。

【図2】図１の太陽電池のＡ－Ａ線断面図である。

【図3】図１の太陽電池の一部の構成要素を取り除いた状態を示す裏面図である。

【図4】本発明の一実施形態に係る太陽電池製造方法の手順を示すフローチャートである。

【図5】図４の太陽電池製造方法の一工程を示す模式断面図である。

【図6】図４の太陽電池製造方法の図５の次の工程を示す模式断面図である。

【図7】図４の太陽電池製造方法の図６の次の工程を示す模式断面図である。

【図8】図４の太陽電池製造方法の図７の次の工程を示す模式断面図である。

【図9】図４の太陽電池製造方法の図８の次の工程を示す模式断面図である。

【図10】図４の太陽電池製造方法の図９の次の工程を示す模式断面図である。

【図11】図４の太陽電池製造方法の図１０の次の工程を示す模式断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る太陽電池１の構成を示す模式裏面図である。図２は、図１の太陽電池１のＡ－Ａ線断面図である。なお、図１におけるハッチングは、各構成要素を区別しやすくするため付されるものであり、断面を意味するものではない。また、便宜上、ハッチングや部材符号等を省略する場合もあるが、かかる場合、他の図面を参照するものとする。また、図面における種々部材の寸法は、便宜上、見やすいように調整されている。

【0016】

太陽電池１は、いわゆるヘテロ接合バックコンタクト型の太陽電池セルである。太陽電池１は、半導体基板１１と、半導体基板１１の裏面（光の入射面と反対側の面）に配設される第１半導体層２１及び第２半導体層２２と、第１半導体層２１及び第２半導体層２２の裏面側にそれぞれ配設される第１透明電極３１及び第２透明電極３２と、第１透明電極３１及び第２透明電極３２の裏面側にそれぞれ配設される第１ベース電極４１及び第２ベース電極４２と、第１ベース電極４１及び第２ベース電極４２にそれぞれ複数配設される第１嵩上電極５１及び第２嵩上電極５２と、第１ベース電極４１及び第２ベース電極４２の第１嵩上電極５１及び第２嵩上電極５２が配設されていない領域を被覆する第１絶縁部６１及び第２絶縁部６２と、第１嵩上電極５１間及び第２嵩上電極５２間をそれぞれ接続する第１配線材７１及び第２配線材７２と、第１透明電極３１及び第２透明電極３２の側面を少なくとも部分的に被覆する第１被覆部８１及び第２被覆部８２と、を備える。

【0017】

半導体基板１１は、単結晶シリコンまたは多結晶シリコン等の結晶シリコン材料で形成される。半導体基板１１は、例えば結晶シリコン材料にｎ型ドーパントがドープされたｎ型の半導体基板である。ｎ型ドーパントとしては、例えばリン（Ｐ）が挙げられる。半導体基板１１は、受光面側からの入射光を吸収して光キャリア（電子および正孔）を生成する光電変換基板として機能する。半導体基板１１の材料として結晶シリコンが用いられることにより、暗電流が比較的に小さく、入射光の強度が低い場合であっても比較的高出力（照度によらず安定した出力）が得られる。

【0018】

第１半導体層２１及び第２半導体層２２は、互いに異なる導電型を有する。例として、第１半導体層２１はｐ型半導体から形成され、第２半導体層２２はｎ型半導体から形成される。第１半導体層２１及び第２半導体層２２は、例えば所望の導電型を付与するドーパントを含有するアモルファスシリコン材料で形成することができる。ｐ型ドーパントとしては、例えばホウ素（Ｂ）が挙げられ、ｎ型ドーパントとしては、例えば上述したリン（Ｐ）が挙げられる。

【0019】

第１半導体層２１及び第２半導体層２２は、それぞれ第１方向に延びる帯状に形成される。太陽電池１では、複数の第１半導体層２１及び複数の第２半導体層２２が第１方向と交差する第２方向に交互に設けられる。第１半導体層２１及び第２半導体層２２は、半導体基板１１の略全面を覆うように配設されることが好ましい。

【0020】

第１透明電極３１は、それぞれの第１半導体層２１に第１方向に延びるよう積層され、第２透明電極３２は、それぞれの第２半導体層２２に第１方向に延びるよう積層される。第１透明電極３１及び第２透明電極３２は、第１半導体層２１及び第２半導体層２２から集電し、第１ベース電極４１及び第２ベース電極４２に接続する薄層である。また、第１透明電極３１及び第２透明電極３２は、第１半導体層２１及び第２半導体層２２と、第１ベース電極４１及び第２ベース電極４２との材質の違い等によって生じる密着性の低下や界面における電気抵抗の増大を防止する中間層として機能する。

【0021】

第１透明電極３１及び第２透明電極３２は、互いに接触しないよう、第２方向に第１半導体層２１及び第２半導体層２２よりも小さい幅で、第１方向に第１半導体層２１及び第２半導体層２２の略全長に亘って積層されている。第１透明電極３１及び第２透明電極３２は、後述する第１ベース電極４１及び第２ベース電極４２並びに第１絶縁部６１及び第２絶縁部６２に対応して第２方向の幅が変化する。

【0022】

第１透明電極３１と第２透明電極３２とは、同じ材料から形成することができる。第１透明電極３１及び第２透明電極３２を形成する材料としては、例えば、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）等を挙げることができる。また、第１透明電極３１及び第２透明電極３２は、後述する第１ベース電極４１及び第２ベース電極４２よりも広い面積に積層されることで、第１ベース電極４１及び第２ベース電極４２による集電能力を向上することができる。

【0023】

第１ベース電極４１は、それぞれの第１透明電極３１に第１方向に延びるよう積層され、第２ベース電極４２は、それぞれの第２透明電極３２に第１方向に延びるよう積層される。第１ベース電極４１及び第２ベース電極４２は、第１透明電極３１及び第２透明電極３２を介して電力を収集する。

【0024】

図３に、第１嵩上電極５１、第２嵩上電極５２、第１配線材７１及び第２配線材７２を取り除いた状態の太陽電池１を示す。図示するように、第１ベース電極４１及び第２ベース電極４２の第１嵩上電極５１及び第２嵩上電極５２が積層される部分の第２方向の幅は、その間の部分、つまり第１ベース電極４１及び第２ベース電極４２の第１絶縁部６１及び第２絶縁部６２が積層される部分での第２方向の幅よりも大きい。

【0025】

より詳しくは、第１嵩上電極５１及び第２嵩上電極５２が積層される部分における第１ベース電極４１及び第２ベース電極４２の第２方向の幅は、第１嵩上電極５１及び第２嵩上電極５２の必要な高さ及び第１配線材７１及び第２配線材７２との間の十分な接続面積を確保することができるように設定される。また、第１ベース電極４１及び第２ベース電極４２の第１嵩上電極５１及び第２嵩上電極５２が積層される領域における第２方向の幅は、第１透明電極３１又は第２透明電極３２の第２方向の幅よりも僅かに大きくてもよい。つまり、第１ベース電極４１及び第２ベース電極４２は、第２方向の端部に、第１透明電極３１及び第２透明電極３２を介さずに第１半導体層２１及び第２半導体層２２と隙間を空けて対向する領域を有してもよい。

【0026】

また、第１ベース電極４１及び第２ベース電極４２の第１嵩上電極５１の間又は第２嵩上電極５２の間の領域、つまり第１ベース電極４１及び第２ベース電極４２の第１絶縁部６１及び第２絶縁部６２が積層される部分の第２方向の幅は、導電性を担保できる必要最小限の大きさとすることが好ましい。各構成要素の位置ずれを考慮して、第１ベース電極４１及び第２ベース電極４２の幅は、第１絶縁部６１及び第２絶縁部６２に被覆される領域の第１方向の両端部を除く領域においてのみ小さくされることがより好ましい。

【0027】

第１ベース電極４１及び第２ベース電極４２は、導電性粒子と樹脂バインダーとを含む導電性ペーストから形成することができる。具体的な導電性ペーストとしては、代表的には銀ペーストを挙げることができる。導電性ペーストを用いることによって、電気抵抗を小さくできるような十分な厚みを有する第１ベース電極４１及び第２ベース電極４２を比較的安価に形成することができる。

【0028】

第１嵩上電極５１は、それぞれの第１ベース電極４１の複数の部分に積層されるよう、第１方向及び第２方向に間隔を空けて行列状に配列され、第２嵩上電極５２は、それぞれの第２ベース電極４２の複数の部分に積層されるよう、第１方向及び第２方向に第１嵩上電極５１と互い違いに間隔を空けて行列状に配列される。第１嵩上電極５１は、第１ベース電極４１と第１配線材７１との間に介在して第１配線材７１を第２ベース電極４２から離間させる。第２嵩上電極５２は、第２ベース電極４２と第２配線材７２との間に介在して第２配線材７２を第１ベース電極４１から離間させる。

【0029】

第１嵩上電極５１及び第２嵩上電極５２は、例えば銀ペースト等の導電性ペーストから形成されることができ、第１ベース電極４１及び第２ベース電極４２との接着性を向上するために、第１ベース電極４１及び第２ベース電極４２と同種の材料によって形成されることが好ましい。

【0030】

第１嵩上電極５１及び第２嵩上電極５２の高さは、第１配線材７１及び第２配線材７２との確実な接触が得られるよう、第１絶縁部６１及び第２絶縁部６２の高さよりも十分に大きいことが好ましい。第１嵩上電極５１及び第２嵩上電極５２の第２方向の幅は、効率よく高さを大きくするために、第１ベース電極４１及び第２ベース電極４２の積層領域の幅と略等しいことが好ましい。第１嵩上電極５１及び第２嵩上電極５２の第１方向の長さは、第１嵩上電極５１と第２配線材７２との短絡及び第２嵩上電極５２と第１配線材７１との短絡を防止するために、第２方向から見て第１嵩上電極５１と第２嵩上電極５２とが重複しないよう第１方向の間隔よりも小さいことが好ましい。

【0031】

第１絶縁部６１は、それぞれの第１ベース電極４１の第１嵩上電極５１の間の部分を覆い、平面視で第１半導体層２１に内包されるよう第１透明電極３１及び第１ベース電極４１に跨って積層される。第２絶縁部６２は、それぞれの第２ベース電極４２の第２嵩上電極５２の間の部分を覆い、平面視で第２半導体層２２に内包されるよう第２透明電極３２及び第２ベース電極４２に跨って積層される。第１絶縁部６１及び第２絶縁部６２は第１嵩上電極５１及び第２嵩上電極５２の第１方向の端部に積層されてもよい。第１絶縁部６１及び第２絶縁部６２は、第１配線材７１と第２ベース電極４２との絶縁及び第２配線材７２と第１ベース電極４１との絶縁を確実にする。また、第１絶縁部６１及び第２絶縁部６２は、特に、第１ベース電極４１及び第２ベース電極４２の断面積が小さい部分を被覆して水分等との接触を防止するので、第１ベース電極４１及び第２ベース電極４２の断面積が小さい部分が腐食して導電性が大きく損なわれることや、第１ベース電極４１及び第２ベース電極４２の第１透明電極３１及び第２透明電極３２からの剥離を防止することができる。

【0032】

第１絶縁部６１及び第２絶縁部６２の第２方向の幅は、第１ベース電極４１及び第２ベース電極４２の第１嵩上電極５１及び第２嵩上電極５２が積層される部分の第２方向の幅と略等しいことが好ましい。これにより、第１透明電極３１及び第２透明電極３２の第２方向の幅を略一定にすることができるので、第１透明電極３１及び第２透明電極３２の第２方向の幅を大きくして、集電抵抗をより小さくすることができる。また、第１絶縁部６１及び第２絶縁部６２の第１方向の長さは、第１嵩上電極５１と第２配線材７２との短絡及び第２嵩上電極５２と第１配線材７１との短絡を防止するために、第１嵩上電極５１及び第２嵩上電極５２の第１方向の長さよりも大きいことが好ましい。

【0033】

第１絶縁部６１及び第２絶縁部６２は、絶縁性を有するペースト状の材料から形成することができる。第１絶縁部６１及び第２絶縁部６２を形成する材料としては、例えばエポキシ樹脂等を主成分とする熱硬化性樹脂組成物を用いることができる。

【0034】

第１配線材７１は、第１嵩上電極５１及び第１絶縁部６１の裏面側に配置され、第１嵩上電極５１の間を電気的に接続し、第２配線材７２は、第２嵩上電極５２及び第２絶縁部６２の裏面側に配置され、第２嵩上電極５２間を電気的に接続する。

【0035】

第１配線材７１及び第２配線材７２は、例えば銅線等の導体によって形成することができる。第１配線材７１及び第２配線材７２と第１嵩上電極５１及び第２嵩上電極５２とは、例えば半田、導電性接着材等によって接続することができる。第１配線材７１及び第２配線材７２として、外面を第１嵩上電極５１及び第２嵩上電極５２と接続するための半田で被覆した金属線を用いてもよい。

【0036】

第１被覆部８１及び第２被覆部８２は、第１透明電極３１及び第２透明電極３２の第２方向両側の端面を被覆する。第１被覆部８１及び第２被覆部８２は、第１ベース電極４１及び第２ベース電極４２並びに第１絶縁部６１及び第２絶縁部６２の樹脂成分を染み出させることで形成することができる。第１被覆部８１及び第２被覆部８２を形成することによって、太陽電池１を用いて形成した太陽電池モジュール内に水分が浸入した場合にも、第１透明電極３１及び第２透明電極３２を保護し、太陽電池１の性能低下を抑制することができる。

【0037】

以上のように、太陽電池１は、集電のための第１ベース電極４１、第２ベース電極４２、第１嵩上電極５１及び第２嵩上電極５２を真空設備が必要とされる成膜技術を利用せず、ペースト状の材料の印刷及び焼成によって形成することができるため、比較的安価に製造することができる。さらに、太陽電池１は、第１半導体層２１及び第２半導体層２２から電力を取り出す第１透明電極３１及び第２透明電極３２を備えることにより、第１ベース電極４１、第２ベース電極４２の第１嵩上電極５１及び第２嵩上電極５２の間の部分の幅を小さくすることができている。これにより、比較的高価な導電性ペーストの使用量が低減されているので、太陽電池１は、高効率でありながら比較的安価に製造することができる。

【0038】

続いて、太陽電池１を製造する方法について説明する。太陽電池１は、図４に示す太陽電池製造方法によって製造することができる。図４の太陽電池製造方法は、本発明に係る太陽電池製造方法の一実施形態である。

【0039】

本実施形態の太陽電池製造方法は、半導体基板１１の裏面に第１半導体層２１及び第２半導体層２２を形成する工程（ステップＳ０１：半導体層形成工程）と、第１半導体層２１及び第２半導体層２２を覆うよう半導体基板１１の裏面側に透明電極３０を積層する工程（ステップＳ０２：透明電極積層工程）と、第１の導電性ペーストを積層することにより第１ベース電極４１及び第２ベース電極４２を形成する工程（ステップＳ０３：ベース電極形成工程）と、絶縁性ペーストを積層することにより第１絶縁部６１及び第２絶縁部６２を形成する工程（ステップＳ０４：絶縁部形成工程）と、第２の導電性ペーストを積層することにより、第１嵩上電極５１及び第２嵩上電極５２を形成する工程（ステップＳ０５：嵩上電極形成工程）と、第１ベース電極４１、第２ベース電極４２、第１絶縁部６１、第２絶縁部６２、第１嵩上電極５１及び第２嵩上電極５２をマスクとして透明電極３０のエッチングを行う工程（ステップＳ０６：エッチング工程）と、第１ベース電極４１、第２ベース電極４２、第１絶縁部６１、第２絶縁部６２、第１嵩上電極５１及び第２嵩上電極５２を焼成する工程（ステップＳ０７：焼成工程）と、第１嵩上電極５１及び第２嵩上電極５２に第１配線材７１及び第２配線材７２を接続する工程（ステップＳ０８：配線材接続工程）と、を備える。

【0040】

ステップＳ０１の半導体層形成工程では、図５に示すように、半導体基板１１の裏面に、第１半導体層２１及び第２半導体層２２を第２方向に交互に並ぶよう形成する。具体的には、第１半導体層２１及び第２半導体層２２は、半導体基板１１の裏面にマスクを形成し、例えばＣＶＤ等の成膜技術によって半導体材料を積層することによって順番に形成することができる。

【0041】

ステップＳ０２の透明電極積層工程では、図６に示すように、第１半導体層２１及び第２半導体層２２を形成した半導体基板１１の裏面側全体に、例えばＣＶＤやＰＶＤ等の成膜技術によって第１透明電極３１及び第２透明電極３２を形成する材料を積層する。

【0042】

ステップＳ０３のベース電極形成工程では、図７に示すように、第１の導電性ペーストを積層することにより、透明電極３０の第１半導体層２１に積層した領域に第１ベース電極４１を形成すると共に、透明電極３０の第２半導体層２２に積層した領域に第２ベース電極４２を形成する。第１の導電性ペーストは、スクリーン印刷によって選択的に積層することができる。また、ベース電極形成工程では、第１の導電性ペーストに含まれる溶剤を揮発させ、形成した第１ベース電極４１及び第２ベース電極４２が容易に変形しないようにするための乾燥を行うことが好ましい。この乾燥の条件は、例えば１５０℃で３分間程度とすることができる。

【0043】

ステップＳ０４の絶縁部形成工程では、図８に示すように、絶縁性ペーストを積層することにより、第１絶縁部６１及び第２絶縁部６２を形成する。第１絶縁部６１は、それぞれ平面視で前記第１半導体層２１に内包されるよう透明電極３０及び第１ベース電極４１に跨って配置され、第１方向及び第２方向に行列状に並ぶよう形成される。第２絶縁部６２は、それぞれ平面視で第２半導体層２２に内包されるよう透明電極３０及び第２ベース電極４２に跨って配置され、第１方向及び第２方向に第１絶縁部６１と交互に配置される行列状に並ぶよう形成される。絶縁性ペーストは、スクリーン印刷によって選択的に積層することができる。また、絶縁部形成工程においても、絶縁性ペーストに含まれる溶剤を揮発させ、形成した第１絶縁部６１及び第２絶縁部６２が容易に変形しないようにするための乾燥を行うことが好ましい。この乾燥の条件は、例えば１５０℃で３分間程度とすることができる。

【0044】

ステップＳ０５の嵩上電極形成工程では、図９に示すように、第２の導電性ペーストを積層することにより、第１ベース電極４１の第１絶縁部６１が積層されない領域に第１嵩上電極５１を形成すると共に、第２ベース電極４２の第２絶縁部６２が積層されない領域に第２嵩上電極５２を形成する。第１嵩上電極５１及び第２嵩上電極５２は、それぞれ第１方向及び第２方向に並ぶ行列状に配列され、且つ第１方向及び第２方向に交互に配置されるよう形成される。第２の導電性ペーストも、スクリーン印刷によって選択的に積層することができる。また、嵩上電極形成工程でも、第２の導電性ペーストに含まれる溶剤を揮発させ、形成した第１嵩上電極５１及び第２嵩上電極５２が容易に変形しないようにするための乾燥を行うことが好ましい。この乾燥の条件も、例えば１５０℃で３分間程度とすることができる。

【0045】

ステップＳ０６のエッチング工程では、図１０に示すように、第１ベース電極４１、第２ベース電極４２、第１絶縁部６１、第２絶縁部６２、第１嵩上電極５１及び第２嵩上電極５２をマスクとするエッチングにより、透明電極３０の第１半導体層２１と第２半導体層２２とに跨る領域を選択的に除去することによって、平面視で第１半導体層２１に内包される第１透明電極３１と、平面視で第２半導体層２２に内包される第２透明電極３２とを分離する。ＩＴＯから形成される透明電極３０をエッチングすることができるエッチング液としては、例えば塩酸などを用いることができる。

【0046】

このとき、サイドエッチ効果により、分離された第１透明電極３１及び第２透明電極３２の第２方向の幅は、平面視でマスクとされた第１ベース電極４１、第２ベース電極４２、第１絶縁部６１、第２絶縁部６２、第１嵩上電極５１及び第２嵩上電極５２の包絡形状の第２方向の幅よりも僅かに小さくなる。このため、何らかの原因により位置ずれが生じて、第１絶縁部６１又は第２絶縁部６２が、第１ベース電極４１、第２ベース電極４２、第１嵩上電極５１及び第２嵩上電極５２の第２方向に隣接する部分と接触していた場合でも、接触部分の直下の透明電極３０を除去して第１透明電極３１と第２透明電極３２とを分離することができる。

【0047】

ステップＳ０７の焼成工程では、加熱により、第１ベース電極４１、第２ベース電極４２、第１絶縁部６１、第２絶縁部６２、第１嵩上電極５１及び第２嵩上電極５２を硬化させる。また、焼成工程では、加熱により、第１ベース電極４１、第２ベース電極４２、第１絶縁部６１、第２絶縁部６２、第１嵩上電極５１及び第２嵩上電極５２を形成する第１の導電性ペースト、絶縁性ペースト及び第２の導電性ペーストの樹脂成分を染み出させて、図１１に示すように、第１透明電極３１及び第２透明電極３２の第２方向両側の端面の一部または全部を被覆する第１被覆部８１及び第２被覆部８２を形成することができる。この焼成の条件は、例えば１８０℃で６０分間程度とすることができる。

【0048】

ステップＳ０８の配線材接続工程では、第２方向に延びる第１配線材７１及び第２配線材７２によって第２方向に並ぶ第１嵩上電極５１の間及び第２嵩上電極５２の間をそれぞれ接続する。これによって、図２に示すような太陽電池１を得ることができる。

【0049】

以上の太陽電池製造方法では、透明電極積層工程で前面に透明電極３０を形成し、透明電極選択除去工程で第１ベース電極４１、第２ベース電極４２、第１絶縁部６１、第２絶縁部６２、第１嵩上電極５１及び第２嵩上電極５２をマスクとするエッチングを行うので、第１透明電極３１第２透明電極３２を形成するための専用のマスクを形成する必要がないので、比較的安価に高効率な太陽電池１を製造することができる。

【0050】

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されることなく、種々の変更および変形が可能である。例えば、本発明に係る太陽電池は、上述した構成要素以外に、各構成要素間を絶縁する真性半導体層、光の反射を抑制する反射防止膜、電極等を保護する樹脂フィルムなどのさらなる構成要素を備えてもよい。また、本発明に係る太陽電池において、被覆部はなくてもよい。つまり、第１ベース電極及び第２ベース電極を形成する第１導電性ペースト、第１絶縁部及び第２絶縁部を形成する絶縁性ペースト並びに第１嵩上電極及び第２嵩上電極を形成する第２導電性ペーストとして、焼成時に樹脂成分が染み出しにくいものを使用してもよい。

【0051】

本発明に係る太陽電池製造方法において、エッチング工程の前に焼成を行ってもよい。この場合には、被覆部は形成されないので、第１導電性ペースト、絶縁性ペースト及び第２導電性ペーストとして、焼成時に樹脂成分が染み出しにくいものを使用することが好ましい。また、本発明に係る太陽電池製造方法において、絶縁部形成工程と嵩上電極形成工程との順番を入れ替えてもよい。

【符号の説明】

【0052】

１ 太陽電池
１１ 半導体基板
２１ 第１半導体層
２２ 第２半導体層
３１ 第１透明電極
３２ 第２透明電極
４１ 第１ベース電極
４２ 第２ベース電極
５１ 第１嵩上電極
５２ 第２嵩上電極
６１ 第１絶縁部
６２ 第２絶縁部
７１ 第１配線材
７２ 第２配線材
８１ 第１被覆部
８２ 第２被覆部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】