JP4343225B2 - 太陽電池セル - Google Patents

Description

本発明は、太陽電池セルに関するものであり、特に、電極の剥離の発生が防止された太陽電池セル関するものである。

太陽光発電は、無限のエネルギーである光エネルギーを用いて発電し、有害物質を排出しないクリーンな発電方法である。この太陽光発電には、太陽からの光エネルギーを電気エネルギーに変換して電力を発生する光電変換素子である太陽電池セルが用いられている。

従来、一般的に生産されている太陽電池セルにおける受光面の裏面の電極は、シリコン基板の裏面に銀ペーストおよびアルミニウムペーストをスクリーン印刷により印刷して、乾燥、焼成することにより形成される。ここで、シリコン基板の裏面のほぼ全面に形成されるアルミニウムは正電極としての役割を果たす。しかし、太陽電池モジュールを作製する際に、アルミニウムで形成されたアルミニウム電極には出力取り出し用のタブ線を直接はんだ付けすることができない。このため、出力取り出し用の電極として銀電極が、該銀電極とアルミニウム電極とが部分的に重なり合うようにシリコン基板の裏面に形成されている（たとえば、特許文献１、特許文献２参照）。

このように太陽電池セルの基板の裏面では、高出力化のためのアルミニウム電極と出力取り出し用の銀電極とが、部分的に重なり合うように形成されている。そして、このアルミニウム電極と銀電極とが重なった部分では、シリコン基板のシリコン、アルミニウム電極のアルミニウム、銀電極の銀、の３種類の金属が一部合金化している。

特開２００３−２７３３７８号公報 特開平１０−３３５２６７号公報

しかしながら、この重なり合った部分は、焼成時における急激な加熱および冷却において各部材の熱膨張率の差に起因して発生すると思われる応力により、非常に脆弱になっている。このため、焼成後、たとえばアルミニウム電極上に銀電極が重なっている場合には、この重なり合った部分において銀電極の角部が剥離する場合がある。

また、太陽電池セルのコストを低減するためには、原価比率の高いシリコン基板をより薄くする必要がある。しかしながら、単にシリコン基板の薄板化を図ると、薄板化したシリコン基板では、厚いシリコン基板の場合と比較して、シリコンとアルミニウムとの熱収縮率の差に起因したシリコン基板の反りが大きくなる。

このようにシリコン基板の反りが大きく生じた場合には、焼成後の製造工程において、シリコン基板の割れが発生して生産歩止まりが低下する、またはシリコン基板の割れにより製造自体が不可能になる、等の問題がある。

これらに対する対応策として、たとえばアルミニウムペーストの材料を見直し、電極材の熱収縮率を改善してシリコン基板の反りを抑制する方法が考えられる。しかしながら、単にアルミニウムペーストの材料を変更しても、組み合わせによっては、今度はアルミニウムと銀との熱収縮率の差からやはり銀電極の一部に剥離が生じる。

この場合においても、銀電極の剥離の程度が激しい場合には、太陽電池セルの積み重ねによる該太陽電池セルの割れの発生や太陽電池セルの特性低下につながり、生産歩留まりが低下する、という問題がある。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、電極の剥離が効果的に防止された太陽電池セルを得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる太陽電池セルは、光電変換層と、光電変換層の一面側に形成される第一電極と、光電変換層の他面側に形成される第二電極と、光電変換層の他面側に、光電変換層の面内方向において、外縁部が第二電極と重なるとともにその角部を丸取り部として略四角形状に設けられ、第二電極から出力を取り出すための第三電極と、を備えることを特徴とする。

本発明にかかる太陽電池セルは、光電変換層と、光電変換層の一面側に形成される第一電極と、光電変換層の他面側に設けられる第二電極から出力を取り出すための第三電極と、を備えた太陽電池セルにおいて、第三電極をその外縁部が第二電極と重なるとともにその角部を丸取り部として略四角形状に設けることにより、第三電極の角部においても該第三電極と第二電極とを確実に接合することができるため、第三電極の剥離を効果的に防止した太陽電池セルを実現することができる、という効果を奏する。

また、本発明にかかる太陽電池セルは、太陽電池セルのコスト低減のためのシリコン基板の薄板化を図った場合でも従来のようにシリコン基板に多数の基板割れが発生することが無く、十分対応することが可能であり、使用可能な材料の種類の選択の自由度を大きくすることができる、という効果を奏する。

そして、本実施の形態にかかる太陽電池セルは第三電極の角部分を丸取り部としているため、第三電極の面積が小さくなり、電極材料の使用量を削減することができる。これにより、本実施の形態にかかる太陽電池セルは、材料費の削減を図ることができ、安価な太陽電池セルを実現することができる、という効果を奏する。

図１−１は、本発明の実施の形態１にかかる太陽電池セルの概略構成を示す断面図である。 図１−２は、本発明の実施の形態１にかかる太陽電池セルの表面側（（受光面側）の概略構成を示す平面図である。 図１−３は、本発明の実施の形態１にかかる太陽電池セルの裏面側（受光面に相対する面側）の概略構成を示す平面図である。 図１−４は、本発明の実施の形態１にかかる太陽電池セルにおいてシリコン、アルミニウム、銀、の３種類の金属が一部合金化した合金部周辺を拡大して示す図である。 図１−５は、本発明の実施の形態１にかかる太陽電池セルの裏面に設けられたアルミニウム電極と裏面銀電極とが部分的に重なった領域Ｂおよび領域Ｃの周辺部を拡大して示す断面図である。 図２は、従来の太陽電池セルの裏面に設けられたアルミニウム電極と裏面銀電極とが部分的に重なった領域Ｂ’および領域Ｃ’の周辺部を拡大して示す断面図である。 図３−１は、本発明の実施の形態１にかかる太陽電池セルの製造方法を説明する断面図である。 図３−２は、本発明の実施の形態１にかかる太陽電池セルの製造方法を説明する断面図である。 図３−３は、本発明の実施の形態１にかかる太陽電池セルの製造方法を説明する断面図である。 図３−４は、本発明の実施の形態１にかかる太陽電池セルの製造方法を説明する断面図である。 図３−５は、本発明の実施の形態１にかかる太陽電池セルの製造方法を説明する断面図である。 図３−６は、本発明の実施の形態１にかかる太陽電池セルの製造方法を説明する断面図である。 図３−７は、本発明の実施の形態１にかかる太陽電池セルの製造において銀ペーストの印刷に用いるスクリーンマスクの一例を示す平面図である。 図３−８は、本発明の実施の形態１にかかる太陽電池セルの製造において銀ペーストの印刷に用いるスクリーンマスクの一例を示す断面図である。 図３−９は、本発明の実施の形態１にかかる太陽電池セルの製造方法を説明する断面図である。 図３−１０は、本発明の実施の形態１にかかる太陽電池セルの製造方法を説明する断面図である。 図４−１は、本発明の実施の形態１を適用した具体的な太陽電池セルにおける裏面側（受光面に相対する面側）の寸法を説明するための平面図である。 図４−２は、本発明の実施の形態１を適用した具体的な太陽電池セルにおける裏面銀電極の形状および寸法を説明するための平面図である。 図５−１は、本発明の実施の形態２にかかる太陽電池セルの裏面側（受光面に相対する面側）の概略構成を示す平面図である。 図５−２は、本発明の実施の形態２にかかる太陽電池セルにおいてシリコン、アルミニウム、銀、の３種類の金属が一部合金化した合金部周辺を拡大して示す図である。 図５−３は、本発明の実施の形態２にかかる太陽電池セルの裏面に設けられたアルミニウム電極と裏面銀電極とが部分的に重なった領域Ｄおよび領域Ｅの周辺部を拡大して示す断面図である。 図６−１は、本発明の実施の形態２を適用した具体的な太陽電池セルにおける裏面側（受光面に相対する面側）の寸法を説明するための平面図である。 図６−２は、本発明の実施の形態２を適用した具体的な太陽電池セルにおける裏面銀電極の形状および寸法を説明するための平面図である。

符号の説明

１０ 半導体層部
１１ シリコン基板
１３ ｎ型拡散層
１３ａ ｎ型拡散層
１４ ｐ⁺層
１５ 反射防止膜
１７ アルミニウム電極
１７ａ アルミニウムペースト層
１９ 裏面銀電極
１９ａ 銀ペースト層
２１ 表面銀電極
２１ａ 銀ペースト層
２３ 合金部
２５ メッシュ
２７ 乳剤
３１ 裏面銀電極
３３ 合金部

以下に、本発明にかかる太陽電池セルの実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、本発明は以下の記述により限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。また、以下の図面においては、各図面間の縮尺および各部材間の縮尺は理解の容易のため実際とは異なる場合がある。

実施の形態１．
図１−１〜図１−３は、本発明の実施の形態１にかかる太陽電池セルの概略構成を示す図であり、図１−１は実施の形態１にかかる太陽電池セルの概略構成を示す断面図である。また、図１−２は実施の形態１にかかる太陽電池セルの表面側（受光面側）の概略構成を示す平面図であり、図１−３は実施の形態１にかかる太陽電池セルの裏面側（受光面に相対する面側）の概略構成を示す平面図である。なお、図１−１は図１−３の線分Ａ−Ａにおける断面図である。

本実施の形態にかかる太陽電池セルは、図１−１〜図１−３に示すように、半導体基板としてのｐ型シリコン基板であるｐ型層１１と、該ｐ型層１１の表面の導電型が反転したｎ型拡散層１３と、高濃度不純物を含んだｐ⁺層（ＢＳＦ層：Back Surface Field）１４と、からなる光電変換層である半導体層部１０と、この半導体層部１０の受光面に設けられて入射光の反射を防止する反射防止膜１５と、この半導体層部１０の受光面に略棒状に設けられた受光面電極部である表面銀電極２１と、電力取り出しと入射光の反射を目的として半導体層部１０の裏面のほぼ全面に設けられた裏面電極部であるアルミニウム電極１７と、このアルミニウム電極１７から電力を取り出すための取り出し電極部である裏面銀電極１９と、を備えて構成されている。

このように構成された本実施の形態にかかる太陽電池セルでは、太陽光が太陽電池セルの受光面側（反射防止膜１５側）から照射されて、内部のｐｎ接合面（ｐ型層１１とｎ型拡散層１３との接合面）に到達すると、このｐｎ接合面において合体していたホールと電子が分離する。分離した電子はｎ型拡散層１３に向かって移動する。一方、分離したホールはｐ⁺層１４に向かって移動する。これにより、ｎ型拡散層１３とｐ⁺層１４との間に、ｐ⁺層１４の電位が高くなるようにして電位差が発生する。その結果、ｎ型拡散層１３に接続した表面銀電極２１がプラス極、ｎ型拡散層１３に接続したアルミニウム電極１７がマイナス極となって、外部回路（図示せず）に電流が流れる。

つぎに、本実施の形態にかかる太陽電池セルの特徴について説明する。図１−３および図１−４に示すように本実施の形態にかかる太陽電池セルでは、ｐ⁺層１４上においてアルミニウム電極１７と裏面銀電極１９とが部分的に重なっている。図１−４は図１−３の平面図における裏面銀電極１９周辺を拡大して示す図であり、太陽電池セルの裏面に設けられたアルミニウム電極１７と裏面銀電極１９とが部分的に重なった部分を拡大して示す図である。また、図１−５は図１−１の断面図おける裏面銀電極１９周辺を拡大して示す図であり、太陽電池セルの裏面に設けられたアルミニウム電極１７と裏面銀電極１９とが部分的に重なった領域Ｂおよび領域Ｃの周辺部を拡大して示す断面図である。

このアルミニウム電極１７と裏面銀電極１９とが部分的に重なっている領域Ｂおよび領域Ｃでは、シリコン基板のｐ⁺層１４のシリコン、アルミニウム電極１７のアルミニウム、裏面銀電極１９の銀、の３種類の金属が一部合金化して図１−４および図１−５に示すように合金部２３を形成している。なお、図１−１および図１−５においては領域Ｂおよび領域Ｃについて各金属（シリコン、アルミニウム、銀）の境界が明確となっているが、当然、この部分は一部合金化されているため、実際には、不明瞭となっている。

ここで、本実施の形態にかかる太陽電池セルでは、図１−３および図１−４に示すように裏面銀電極１９がシリコン基板の面内方向において略略四角形（長方形）を呈する。そして、裏面銀電極１９は略略四角形（長方形）の角部において曲線形状を呈する。詳細には、裏面銀電極１９は略略四角形（長方形）の角部が丸取り部とされている。

これにより、本実施の形態にかかる太陽電池セルでは、図１−５に示すようにアルミニウム電極１７と裏面銀電極１９とが部分的に重なった領域Ｂおよび領域Ｃにおいて合金部２３が確実に形成され、裏面銀電極１９の端部においても裏面銀電極１９とアルミニウム電極１７とが確実に接合されている。

従来の太陽電池セルにおいては、裏面銀電極１９の形状はシリコン基板の面内方向において略略四角形（長方形）を呈し、その略略四角形（長方形）の角部は、略直角とされている。そして、従来の太陽電池セルにおいても本実施の形態にかかる太陽電池セルと同様に、図２に示すようにアルミニウム電極１７と裏面銀電極１９とが部分的に重なった領域Ｂ’および領域Ｃ’を有する。

このような太陽電池セルにおいては、この重なり合った部分は、製造途中の焼成時における急激な加熱工程および冷却工程で発生する、各部材の熱膨張率の差に起因して発生すると思われる応力により、非常に脆弱になっている。このため、焼成後、このアルミニウム電極１７と裏面銀電極１９とが部分的に重なった領域Ｂ’および領域Ｃ’においては、図２の領域Ｃ’に示すように裏面銀電極１９の角部において裏面銀電極１９がアルミニウム電極１７から剥離する場合がある。そして、この応力は裏面銀電極１９の鋭敏な角部に集中しやすい。すなわち、この応力の集中により裏面銀電極１９の鋭敏な角部では合金部２３が正常に形成されず、裏面銀電極１９の剥離がその直角角部から生じる傾向にある。

そこで、本実施の形態にかかる太陽電池セルにおいては、裏面銀電極１９の角部に応力が集中しないように裏面銀電極１９の鋭敏な角部を無くすべく角部を丸取り部としている。これにより、本実施の形態にかかる太陽電池セルにおいては、裏面銀電極１９の角部に集中する応力を緩和することができ、図１−５に示すようにアルミニウム電極１７と裏面銀電極１９とが部分的に重なった領域Ｂおよび領域Ｃにおいて合金部２３が確実に形成され、アルミニウム電極１７および裏面銀電極１９間の接合力、アルミニウム電極１７および裏面銀電極１９の基板接合力が向上する。したがって、本実施の形態にかかる太陽電池セルによれば、裏面銀電極１９の角部においても裏面銀電極１９とアルミニウム電極１７とを確実に接合して裏面銀電極１９の剥離を効果的に防止した太陽電池セルを実現することができる、という効果を奏する。

なお、丸取り寸法Ｒが合金部２３の寸法より大きい場合には、アルミニウム電極１７と裏面銀電極１９との合金部を一部形成することができず、裏面銀電極１９としては不適当である。したがって、図１−４に示すように、合金部２３の寸法を決定する、アルミニウム電極１７と裏面銀電極１９とが裏面銀電極１９の長辺方向において重なる部分の寸法Ｌ１、Ｌ３、およびアルミニウム電極１７と裏面銀電極１９とが裏面銀電極１９の短辺方向において重なる部分の寸法Ｌ５、Ｌ７の値は、合金部２３を確実に形成できるように決定する必要がある。さらに付け加えると、アルミニウム電極１７と裏面銀電極１９とは、後述するようにスクリーン印刷により形成するが、アルミニウムペーストおよび銀ペーストの印刷時の位置ずれも考慮に入れて上記寸法は決めるべきである。

また、従来の太陽電池セルにおいて、太陽電池セルのコスト低減のためにシリコン基板の薄板化を図った場合には、厚いシリコン基板を用いた場合と比較して、シリコンとアルミニウムとの熱収縮率の差に起因したシリコン基板の反りが大きくなる。そして、シリコン基板の反りが大きく生じた場合には、焼成後の製造工程において、シリコン基板の割れが発生して生産歩止まりが低下する、またはシリコン基板の割れにより製造自体が不可能になる、等の問題が発生する。

これらに対する対応策として、アルミニウム電極の材料を変更して電極材の熱収縮率を改善してシリコン基板の反りを抑制する場合においても、材料の組み合わせによってはアルミニウムと銀との熱収縮率の差から裏面銀電極の一部に剥離が生じる。そして、裏面銀電極の剥離の程度が激しい場合には、太陽電池セルの積み重ねによる該太陽電池セルの割れの発生や太陽電池セルの特性低下につながり、生産歩留まりが低下する、という問題を引き起こす。

しかしながら、本実施の形態にかかる太陽電池セルにおいては、上述したようにシリコン基板の裏面に形成されるアルミニウム電極１７および裏面銀電極１９間の接合力、アルミニウム電極１７および裏面銀電極１９のシリコン基板との接合力を向上させ、裏面銀電極１９の剥離またはアルミニウム電極１７の剥離を効果的に防止することができる。これにより、アルミニウム電極１７と裏面銀電極１９との間の接合、アルミニウム電極１７および裏面銀電極１９の基板との接合を確実なものとすることができる。

したがって、本実施の形態にかかる太陽電池セルによれば、太陽電池セルのコスト低減のためのシリコン基板の薄板化を図った場合でも従来のようにシリコン基板に多数の基板割れが発生することが無く、十分対応することが可能であり、また、使用可能な銀ペーストの種類の選択の自由度を大きくすることができる、という効果を奏する。

さらに、本実施の形態にかかる太陽電池セルにおいては、従来の太陽電池セルにおいては裏面銀電極が存在するはずの鋭角な角部分を丸取り部としているため、裏面銀電極１９の面積が小さくなり、裏面銀電極１９に用いられる銀ペーストの量が削減されている。したがって本実施の形態にかかる太陽電池セルによれば、材料費の削減を図ることができ、安価な太陽電池セルを実現することができる、という効果も奏する。銀ペーストの具体的な削減効果については後述する。

つぎに、上記のように構成された本実施の形態にかかる太陽電池セルの製造方法について説明する。本実施の形態にかかる太陽電池セルを製造するには、まず、図３−１に示すように、たとえば引き上げ法により製造されるｐ型の単結晶シリコンインゴット、または鋳造法により製造される多結晶シリコンインゴットからｐ型のシリコン基板１１’をスライスする。そして、たとえば数ｗｔ％〜２０ｗｔ％程度の苛性ソーダや炭酸苛性ソーダで１０μｍ〜２０μｍ程度の厚みだけエッチング除去し、スライスした際に発生するシリコン表面のダメージ層や汚染を取り除く。

さらに、必要に応じて、塩酸と過酸化水素との混合溶液で洗浄し、基板表面に付着した鉄等の重金属類を除去する。その後、同様のアルカリ低濃度液にＩＰＡ（イソプロピルアルコール）を添加した溶液で異方性エッチングを行ない、たとえばシリコン（１１１）面が出るようにテクスチャーを形成する。

ついで、ｐｎ接合を形成するためにｎ型拡散層１３ａを形成する。このｎ型拡散層１３ａの形成工程では、たとえばオシキ塩化リン（ＰＯＣｌ₃）を使用し、８００℃〜９００℃の窒素、酸素の混合ガス雰囲気中で拡散処理を施し、図３−２に示すようにリンを熱的に拡散させて導電型を反転させたｎ型拡散層１３ａをシリコン基板１１’の全面に形成する。なお、このｎ型拡散層１３ａのシート抵抗はたとえば数十（３０〜８０〜Ω／□程度であり、ｎ型拡散層１３ａの深さはたとえば０．３μｍ〜０．５μｍ程度である。

つぎに、また、受光面側のｎ型拡散層１３ａを保護するため、高分子レジストペーストをスクリーン印刷法で印刷・乾燥させてレジストを形成する。そして、たとえば２０ｗｔ％水酸化カリウム溶液中へ数分間浸漬してシリコン基板１１’の裏面や側面に形成されたｎ型拡散層１３ａを除去する。その後、レジストを有機溶剤で除去して、図３−３に示すようにｎ型拡散層１３が表面（受光面）全面に形成されたシリコン基板１１’を得る。

ついで、図３−４に示すようにシリコン酸化膜、シリコン窒化膜や酸化チタン膜などの反射防止膜１５をｎ型拡散層１３面に一様な厚みで形成する。反射防止膜１５は、たとえば、シリコン酸化膜の場合にはプラズマＣＶＤ法でＳｉＨ₄ガスおよびＮＨ₃ガスを原材料として、３００℃以上の加熱温度で、減圧下で成膜形成する。屈折率はたとえば２．０〜２．２程度であり、反射防止膜１５の最適な膜厚は７０ｎｍ〜９０ｎｍ程度である。

つぎに、スクリーン印刷法を用いて、シリコン基板１１’の裏面（受光面に相対する面）の全面に、図３−５に示すようにガラスを含むアルミニウムペーストを印刷・乾燥し、シリコン基板１１’の裏面全面にアルミニウムペースト層１７ａを形成する。このアルミニウムペースト層１７ａにおいては、裏面銀電極１９の形成部位に対応して開口が設けられている。アルミニウムペーストの塗布厚は、スクリーンマスクを形成する線径や、乳剤厚などで調整可能である。

ついで、スクリーン印刷法を用いて、アルミニウム電極１７が形成されたシリコン基板１１’の裏面（受光面に相対する面）に図３−６に示すように裏面銀電極１９用銀ペーストを印刷・乾燥し、銀ペースト層１９ａを形成する。このとき、銀ペースト層１９ａの形状は、図１−３に示すように角部が丸取り部とされた略四角形（長方形）とする。ここで、銀ペーストの印刷は、たとえば図３−７におよび図３−８に示すようにメッシュ２５に対して乳剤２７によりパターン形成したスクリーンマスクを用いて行うことができる。

さらに、スクリーン印刷法を用いて、反射防止膜１５が形成されたシリコン基板１１’の表面（受光面）に表面銀電極２１用の銀ペースト印刷・乾燥し、図３−９に示すように銀ペースト層２１ａを形成する。銀ペーストの塗布厚も、スクリーンマスクを形成するメッシュの線径、乳剤厚などにより調整可能である。

つぎに、電極形成のための焼成工程で、表裏電極用ペースト層を同時に６００℃〜９００℃で数分間〜十数分焼成する。シリコン基板１１’の表面（受光面）側では、銀ペースト層が焼成されて図３−１０に示すように表面銀電極２１となるが、反射防止膜１５が溶融している間に銀ペースト中に含まれているガラス材料で銀材料がシリコン基板１１’のシリコンと接触し、再凝固する。これにより、表面銀電極２１とシリコンの導通が確保される。このようなプロセスは一般にファイヤースルー法と呼ばれている。

一方、シリコン基板１１’の裏面（受光面に相対する面）側では、アルミニウムペースト層が焼成されて図３−１０に示すようにアルミニウム電極１７となり、銀ペースト層が焼成されて図３−１０に示すように裏面銀電極１９となる。ここで、アルミニウムペーストのアルミニウムがシリコン基板１１’のシリコンと反応してアルミニウム電極１７の直下にｐ⁺層１４を形成する。この層は、一般にＢＳＦ（Back Surface Field）層と呼ばれ、太陽電池のエネルギー変換効率の向上に寄与するものである。そして、シリコン基板１１’のうち、ｎ型拡散層１３とｐ⁺層１４とに挟まれた領域がｐ型層１１となる。

また、銀ペーストは、シリコン基板１１’と直接接する箇所では、直接シリコン基板１１’のシリコンと反応し、また、アルミニウムペーストと接触する箇所では、シリコン基板１１’のシリコン、アルミニウムペースト（アルミニウム電極１７）のアルミニウム、裏面銀電極１９の銀の３種の金属が、一部、合金を形成する。以上の工程により、太陽電池セル製造プロセスによりセルは、完成する。なお、セル作製工程後のモジュール作製工程では、この銀電極３上に出力を外部へ取り出すための銅製のタブ線が配置される。

なお、上述した太陽電池セルは裏面銀電極の形状の変更だけで実現することが可能であり、既存の設備を変更することなく、裏面銀電極用の銀ペーストのスクリーン印刷時のマスク形状の変更だけで実現することができる。

つぎに、裏面銀電極の削減面積と銀ペーストの削減量について具体的な例を挙げて説明する。ここでは図４−１および図４−２に示すように、隣り合う裏面銀電極１９が以下の条件で縦方向に２列に配列された太陽電池セルを構成した場合を例に説明する。

・裏面銀電極１９の長辺長さＬ１＝９．８ｍｍ
・裏面銀電極１９の短辺長さＬ５＝７．８ｍｍ
・裏面銀電極列間の距離Ｌ９＝７５ｍｍ
・裏面銀電極列における両端の裏面銀電極１９間の距離Ｌ１１＝１３５ｍｍ
・裏面銀電極列において隣り合う裏面銀電極１９間の距離Ｌ１３＝２２．５ｍｍ

上記のような寸法の太陽電池セルにおいて、裏面銀電極１９の丸取り部の曲率半径Ｒを１．０ｍｍ〜３．０ｍｍまで０．５ｍｍ刻みで変化させたときの裏面銀電極１９の削減面積と銀ペースト削減率を表１に示す。

表１に示すように、裏面銀電極１９の丸取り部の曲率半径Ｒを１．０ｍｍから３．０ｍｍまで大きくするにつれて裏面銀電極１９の削減面積（ｍｍ²）は０．９ｍｍ²から７．７ｍｍ²まで増加している。そして、銀ペースト削減率（％）、すなわち銀ペーストの削減効果は、１．１％から１０．１％まで増加している。これにより、本発明を適用することで裏面銀電極１９用の銀ペースト量を削減することができ、本実施の形態にかかる太陽電池セルにおいては材料費の削減を図ることができ、安価な太陽電池セルを実現することができる、といえる。

実施の形態２．
実施の形態２では、本発明にかかる太陽電池セルの他の形態について説明する。実施の形態２にかかる太陽電池セルの基本的な構成は上述した実施の形態１にかかる太陽電池セルと同様である。したがって、以下では実施の形態２にかかる太陽電池セルが実施の形態１にかかる太陽電池セルと異なる点について説明する。以下の図面においては、実施の形態１にかかる太陽電池セルと同様の部材については実施の形態１と同じ符号を付してある。

図５−１〜図５−３は、本発明の実施の形態２にかかる太陽電池セルの概略構成を示す図である。図５−１は図１−３に対応する図であり、実施の形態２にかかる太陽電池セルの裏面側（受光面に相対する面側）の概略構成を示す平面図である。また、図５−２は図１−４に対応する図であり、図５−１の平面図における裏面銀電極３１周辺を拡大して示す図であり、太陽電池セルの裏面に設けられたアルミニウム電極１７と裏面銀電極３１とが部分的に重なった部分を拡大して示す図である。

そして、図５−３は図１−５に対応する図であり、裏面銀電極３１周辺を拡大して示す図であり、太陽電池セルの裏面に設けられたアルミニウム電極１７と裏面銀電極３１とが部分的に重なった領域Ｄおよび領域Ｅの周辺部を拡大して示す断面図である。なお、実施の形態１にかかる太陽電池セルの断面構造および太陽電池セルの受光面側（表面側）の概略構成は実施の形態１の場合と同様であるため、図１−１および図１−２を参照することとする。

ここで、本実施の形態における裏面銀電極３１は実施の形態１における裏面銀電極１９に対応するものであり、図５−１および図５−２に示すように角部が丸取り部ではなく面取り部とされている点が実施の形態１の場合と異なる。

ここで、本実施の形態にかかる太陽電池セルでは、図５−１および図５−２に示すように裏面銀電極３１がシリコン基板の面内方向において略略四角形（長方形）を呈する。そして、裏面銀電極３１は略略四角形（長方形）の角部が面取り部とされている。

そして、裏面銀電極の角部の形状が実施の形態１の場合とは異なるが、アルミニウム電極１７と裏面銀電極３１とが部分的に重なっている領域Ｄおよび領域Ｅでは、シリコン基板のｐ⁺層１４のシリコン、アルミニウム電極１７のアルミニウム、裏面銀電極３１の銀、の３種類の金属が一部合金化して図５−２および図５−３に示すように合金部３３を形成している。なお、図５−３においては領域Ｄおよび領域Ｅについて各金属（シリコン、アルミニウム、銀）の境界が明確となっているが、当然、この部分は一部合金化されているため、実際には、不明瞭となっている。

これにより、本実施の形態にかかる太陽電池セルでは、図５−３に示すようにアルミニウム電極１７と裏面銀電極３１とが部分的に重なった領域Ｄおよび領域Ｅにおいて合金部３３が確実に形成され、裏面銀電極３１の端部においても裏面銀電極３１とアルミニウム電極１７とが確実に接合されている。

本実施の形態にかかる太陽電池セルにおいては、裏面銀電極３１の角部に応力が集中しないように裏面銀電極３１の鋭敏な角部を無くすべく角部を面取り部としている。これにより、本実施の形態にかかる太陽電池セルにおいては、裏面銀電極３１の角部に集中する応力を緩和することができ、図５−３に示すようにアルミニウム電極１７と裏面銀電極３１とが部分的に重なった領域Ｄおよび領域Ｅにおいて合金部３３が確実に形成され、アルミニウム電極１７および裏面銀電極３１間の接合力、アルミニウム電極１７および裏面銀電極３１の基板接合力が向上する。したがって、本実施の形態にかかる太陽電池セルによれば、裏面銀電極１９の角部においても裏面銀電極１９とアルミニウム電極１７とを確実に接合して裏面銀電極１９の剥離を効果的に防止した太陽電池セルを実現することができる、という効果を奏する。

なお、面取り寸法Ｃが合金部３３の寸法より大きい場合には、アルミニウム電極１７と裏面銀電極３１との合金部を一部形成することができず、裏面銀電極３１としては不適当である。したがって、図５−２に示すように、合金部３３の寸法を決定する、アルミニウム電極１７と裏面銀電極３１とが裏面銀電極３１の長辺方向において重なる部分の寸法Ｌ２１、Ｌ２３、およびアルミニウム電極１７と裏面銀電極３１とが裏面銀電極３１の短辺方向において重なる部分の寸法Ｌ２５、Ｌ２７の値は、合金部３３を確実に形成できるように決定する必要がある。さらに付け加えると、アルミニウム電極１７と裏面銀電極３１とは、後述するようにスクリーン印刷により形成するが、アルミニウムペーストおよび銀ペーストの印刷時の位置ずれも考慮に入れて上記寸法は決めるべきである。

また、本実施の形態にかかる太陽電池セルにおいても上述したようにアルミニウム電極１７と裏面銀電極３１との間の接合、アルミニウム電極１７および裏面銀電極３１の基板との接合を確実なものとすることができる。したがって、本実施の形態にかかる太陽電池セルにおいても、太陽電池セルのコスト低減のためのシリコン基板の薄板化を図った場合でも従来のようにシリコン基板に多数の基板割れが発生することが無く、十分対応することが可能であり、また、使用可能な銀ペーストの種類の選択の自由度を大きくすることができる、という効果を奏する。

さらに、本実施の形態にかかる太陽電池セルにおいても、従来の太陽電池セルにおいては裏面銀電極が存在するはずの鋭角な角部分を面取り部としているため、裏面銀電極の面積が小さくなり、裏面銀電極３１に用いられる銀ペーストの量が削減されている。したがって、本実施の形態にかかる太陽電池セルにおいても材料費の削減を図ることができ、安価な太陽電池セルを実現することができる、という効果を奏する。

なお、本実施の形態にかかる太陽電池セルは、銀ペースト層をスクリーン印刷する際に図５−１に示すように角部が面取り部とされた略四角形（長方形）とすること以外は実施の形態１の場合と同様の工程で作製することができる。そして、本実施の形態にかかる太陽電池セルも、裏面銀電極の形状の変更だけで実現することが可能であり、既存の設備を変更することなく、裏面銀電極用の銀ペーストのスクリーン印刷時のマスク形状の変更だけで実現することができる。

つぎに、裏面銀電極の削減面積と銀ペーストの削減量について具体的な例を挙げて説明する。ここでは図６−１および図６−２に示すように、隣り合う裏面銀電極３１が以下の条件で縦方向に２列に配列された太陽電池セルを構成した場合を例に説明する。

・裏面銀電極３１の長辺長さＬ２１＝９．８ｍｍ
・裏面銀電極３１の短辺長さＬ２５＝７．８ｍｍ
・裏面銀電極列間の距離Ｌ９＝７５ｍｍ
・裏面銀電極列における両端の裏面銀電極３１間の距離Ｌ１１＝１３５ｍｍ
・裏面銀電極列において隣り合う裏面銀電極３１間の距離Ｌ１３＝２２．５ｍｍ

上記のような寸法の太陽電池セルにおいて、裏面銀電極３１の面取り部の面取り寸法Ｃを１．０ｍｍ〜３．０ｍｍまで０．５ｍｍ刻みで変化させたときの裏面銀電極３１の削減面積と銀ペースト削減率を表２に示す。

表２に示すように、裏面銀電極３１の面取り部の面取り寸法Ｃを１．０ｍｍから３．０ｍｍまで大きくするにつれて裏面銀電極３１の削減面積（ｍｍ²）は２．０ｍｍ²から１８．０ｍｍ²まで増加している。そして、銀ペースト削減率（％）、すなわち銀ペーストの削減効果は、２．６％から２３．５％まで増加している。これにより、本発明を適用することで裏面銀電極３１用の銀ペースト量を削減することができ、本実施の形態にかかる太陽電池セルにおいては材料費の削減を図ることができ、安価な太陽電池セルを実現することができる、といえる。

なお、実施の形態１および実施の形態２のいずれの場合も、より多くの銀ペーストの削減効果を得るためには、曲率半径または面取り寸法を大きく取る必要があるが、大きくとりすぎるとアルミニウムと銀との合金部を形成することができなくなる。実際の曲率半径または面取り寸法の選定に当たっては、アルミニウム電極および銀電極用のペーストの印刷時の位置ずれも考慮に入れて、確実に合金部が形成できるように曲率半径および面取り寸法を決める必要がある。

また、上記の実施の形態１および実施の形態２にかかる太陽電池セルは本発明の実施の形態の一例であり、本発明は上記の記述により限定されるものではなく本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。

以上のように、本発明にかかる太陽電池セルは、アルミニウム電極と出力取り出し用の銀電極とが部分的に重なり合う構造の太陽電池セルに有用である。

Claims (4)

1. 光電変換層と、
   前記光電変換層の一面側に設けられた第一電極と、
   前記光電変換層の他面側に設けられた第二電極と、
   前記光電変換層の他面側に、前記光電変換層の面内方向において、外縁部が前記第二電極と重なるとともにその角部を丸取り部として略四角形状に設けられ、前記第二電極から出力を取り出すための第三電極と、
   を備えることを特徴とする太陽電池セル。
2. 前記第二電極が、アルミニウム電極であり、
   前記第三電極が、銀電極であること、
   を特徴とする請求項１に記載の太陽電池セル。
3. 光電変換層と、
   前記光電変換層の一面側に設けられた第一電極と、
   前記光電変換層の他面側に設けられた第二電極と、
   前記光電変換層の他面側に、前記光電変換層の面内方向において、外縁部が前記第二電極と重なるとともにその角部を面取り部として略四角形状に設けられ、前記第二電極から出力を取り出すための第三電極と、
   を備えることを特徴とする太陽電池セル。
4. 前記第二電極が、アルミニウム電極であり、
   前記第三電極が、銀電極であること、
   を特徴とする請求項３に記載の太陽電池セル。

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